(57)【要約】  ガルバノスキャナ５３Ｘが、レーザ光７を所定方向に反射することによってレーザ光７の位置決めを行うガルバノミラー５５Ｘと、ガルバノミラー５５Ｘに直接または間接的に固定されるとともに、回転軸５１を中心に回転することによってガルバノミラー５５Ｘの角度を変更するシャフト５４Ａ，５４Ｂと、回転軸５１の先端部側でシャフト５４Ａに固定され、且つ回転軸５１の後端部側でシャフト５４Ｂに固定され、且つガルバノミラー５５Ｘの裏面側と固定され、且つ回転トルクを発生させることによってガルバノミラー５５Ｘおよびシャフト５４Ａ，５４Ｂを、回転軸５１を中心に回転させる磁石５０と、シャフト５４Ａを回転自在に支持する軸受け５８Ａと、シャフト５４Ｂを回転自在に支持する軸受け５８Ｂと、シャフト５４Ｂの回転角度を計測するセンサ部２５と、を備え、軸受け５８Ｂは、軸受け５８Ａよりもラジアル方向の定格荷重が大きい。
2013183435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を所定方向に反射することによって前記レーザ光の位置決めを行うミラーと、
前記ミラーに直接または間接的に固定されるとともに、同一の回転軸を中心に回転することによって前記ミラーの角度を変更する第１および第２のシャフトと、
前記回転軸の先端部側で前記第１のシャフトに固定され、且つ前記回転軸の後端部側で前記第２のシャフトに固定され、且つ前記ミラーの裏面側と固定され、且つ回転トルクを発生させることによって前記ミラーおよび前記第１および第２のシャフトを前記回転軸を中心に回転させる磁石と、
前記第１のシャフトを回転自在に支持する第１の軸受けと、
前記磁石を挟んで前記第１の軸受けに対向するように配置されるとともに、前記第２のシャフトを回転自在に支持する第２の軸受けと、
前記第２のシャフトの回転角度を計測するセンサ部と、
を備え、
前記第２の軸受けは、前記第１の軸受けよりもラジアル方向の定格荷重が大きいことを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項２】
前記第２の軸受けは、前記第１の軸受けよりも前記回転軸の軸方向の幅が大きいことを特徴とする請求項１に記載のガルバノスキャナ。
【請求項３】
前記第１の軸受けが前記第１のシャフトを保持する部分の外径よりも、前記第２の軸受けが前記第２のシャフトを保持する部分の外径の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載のガルバノスキャナ。
【請求項４】
前記第２の軸受けは、複数の軸受けを用いて構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のガルバノスキャナ。
【請求項５】
前記第１の軸受けは、前記ミラーの裏面側に配置されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のガルバノスキャナ。
【請求項６】
レーザ光を所定方向に反射することによって前記レーザ光の位置決めを行うミラーと、
回転軸を中心に回転するとともに前記ミラーと固定させることによって前記ミラーの角度を変更するシャフトと、
前記シャフトの軸方向の位置が異なる少なくとも２箇所で前記シャフトを回転自在に支持することによって前記ミラーの面倒れを抑制する少なくとも２つの軸受けと、
を備え、
前記軸受けのうち最も前記ミラーの先端部側に配置される第１の軸受けは、前記ミラーの裏面側に配置されることを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項７】
前記第１の軸受けは、前記ミラーをミラー面側から見た場合に、前記ミラーからはみ出さない位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のガルバノスキャナ。
【請求項８】
前記第１の軸受けは、円板状部材を用いて形成され、前記円板状部材の半径は、前記ミラーの裏面と前記シャフトの回転軸との間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項６記載のガルバノスキャナ。
【請求項９】
前記ミラーの裏面側には、前記第１の軸受けの外周部を挿入する挿入部が設けられていることを特徴とする請求項６〜８の何れか１つに記載のガルバノスキャナ。
【請求項１０】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出力されるレーザ光を所定方向に反射することによって前記レーザ光を第１の方向に位置決めする、前記請求項１〜９の何れか１つに記載のガルバノスキャナである第１のガルバノスキャナと、
前記第１のガルバノスキャナで反射されたレーザ光を所定方向に反射することによって前記レーザ光を第２の方向に位置決めする第２のガルバノスキャナと、
前記第２のガルバノスキャナで反射されたレーザ光を集光して被加工物に照射するレンズと、
を有することを特徴とするレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の反射角度を変更してレーザ光の位置決めを行うガルバノスキャナおよびレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガルバノスキャナは、駆動部（以下、モータ部）によってミラーが回転する構成を有し、ミラーを回転させることによって、ミラー面に照射されるレーザ光の反射角度を変更してレーザ光の位置決めを行なっている。【０００３】
従来のガルバノスキャナは、モータ部と、モータ部によって回転させられるシャフトと、レーザ光を反射するミラーと、シャフトの端部にミラーを固定するミラーマウントと、を備えており、モータ部の回転に応じてミラーの角度を±１５度程度の範囲で回転制御している。このようなガルバノスキャナにおいて、ミラーの重心とモータ部の回転軸とがわずかにずれていると、高速で回転した場合に、シャフトを回転自在に保持する軸受けを支点に回転軸に対して垂直な方向（ミラー面に対して垂直方向）に振動が発生する。このような振動（以下、ミラーの面倒れ振動という）が発生すると、レーザ光の反射角度が変更され、レーザ光の位置決め誤差が発生する。そして、レーザ光の位置決め誤差が発生すると、ワークにレーザ加工誤差を生じる。【０００４】
そこで、ミラーの面倒れ振動を抑制するために、ガルバノスキャナのミラーの先端部にミラーマウント、シャフト、軸受け等を設ける方法がある（例えば、特許文献１参照）。このガルバノスキャナでは、２つの軸受けでミラーの両端を支持するミラー両持ち構造となるので、ミラーの面倒れ振動が発生せず、レーザ光を正確に位置決めすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１２６８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、ミラーよりも先端部に、ミラーマウント、シャフト、軸受け、軸受ホルダ、ベース等のミラー先端部構造部材が装着されるので、このようなガルバノスキャナを、少なくとも２台のガルバノスキャナでレーザ光を偏向してＦθレンズのような対物レンズで集光して被加工物をレーザ加工するレーザ加工機に用いた場合、前記ミラー先端部構造部材がＦθレンズと干渉するという問題があった。特にレーザ光の集光径を小さくして微細な加工を行う場合、焦点距離の短い集光性能が高いＦθレンズを用いる必要がある。このような焦点距離の短いＦθレンズを用いると、ミラーの先端部とＦθレンズのギャップが小さくなるので、ミラー先端部構造部材を取り付けることが困難となり、ひいては、ミラーの面倒れ振動を防止することが困難であった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、焦点距離の短いＦθレンズを用いた場合であっても面倒れ振動を起こさないガルバノスキャナおよびレーザ加工機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザ光を所定方向に反射することによって前記レーザ光の位置決めを行うミラーと、前記ミラーに直接または間接的に固定されるとともに、同一の回転軸を中心に回転することによって前記ミラーの角度を変更する第１および第２のシャフトと、前記回転軸の先端部側で前記第１のシャフトに固定され、且つ前記回転軸の後端部側で前記第２のシャフトに固定され、且つ前記ミラーの裏面側と固定され、且つ回転トルクを発生させることによって前記ミラーおよび前記第１および第２のシャフトを前記回転軸を中心に回転させる磁石と、前記第１のシャフトを回転自在に支持する第１の軸受けと、前記磁石を挟んで前記第１の軸受けに対向するように配置されるとともに、前記第２のシャフトを回転自在に支持する第２の軸受けと、前記第２のシャフトの回転角度を計測するセンサ部と、を備え、前記第２の軸受けは、前記第１の軸受けよりもラジアル方向の定格荷重が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、面倒れ振動を防止できるガルバノスキャナを実現できるとともに、焦点距離の短いＦθレンズを用いた場合であっても面倒れ振動を抑制したレーザ加工機を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１に係るレーザ加工機の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るガルバノスキャナの構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係るガルバノスキャナの構成を示す断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係るガルバノスキャナの構成を示す上面図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係るガルバノスキャナの構成を示す断面図である。
【図６】図６は、実施の形態３に係るガルバノスキャナの構成を示す上面図である。
【図７】図７は、実施の形態３に係るガルバノスキャナの構成を示す第１の断面図である。
【図８】図８は、実施の形態３に係るガルバノスキャナの構成を示す第２の断面図である。
【図９】図９は、実施の形態４に係るガルバノスキャナの構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態５に係るガルバノスキャナの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係るガルバノスキャナおよびレーザ加工機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーザ加工機の構成を示す図である。レーザ加工機１は、被加工物３１へレーザ光７（パルスレーザ光）を照射することにより、被加工物３１にレーザ加工を施す装置である。本実施の形態のレーザ加工機１は、面倒れ振動を起こさないミラー両持ち構造のガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙを備えている。
【００１３】
レーザ加工機１は、レーザ発振器２と、被加工物（基板などのワーク）３１のレーザ加工を行うレーザ加工部４０と、加工制御装置３０と、を備えている。レーザ発振器２は、ビーム状のレーザ光７を発振してレーザ加工部４０に送出する。レーザ加工部４０は、ガルバノミラー５Ｘ，５Ｙと、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙと、Ｆθレンズ６と、ＸＹテーブル３２とを備えている。
【００１４】
ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙは、レーザ光７の軌道を変化させて被加工物３１への照射位置を移動させる機能を有しており、被加工物３１に設定された各加工エリア（ガルバノエリア）内でレーザ光７を２次元的に走査する。ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙは、レーザ光７をＸ−Ｙ方向に走査するために、ガルバノミラー５Ｘ，５Ｙを所定の角度に回転させる。具体的には、ガルバノミラー５Ｘが回転すると、レーザ光７は被加工物３１のＸ軸方向に走査され、ガルバノミラー５Ｙが回転すると、レーザ光７は被加工物３１のＹ軸方向に走査される。これにより、ガルバノミラー５Ｘは、レーザ光７のＸ方向の照射位置を位置決めし、ガルバノミラー５Ｙは、レーザ光７のＹ方向の照射位置を位置決めする。
【００１５】
ガルバノミラー５Ｘ，５Ｙは、概略楕円形の主面（ミラー面）を有したミラーを用いて構成されており、レーザ光７を反射して所定の角度に偏向させる。ガルバノミラー５Ｘは、レーザ光７をＸ方向に偏向させ、ガルバノミラー５Ｙは、レーザ光７をＹ方向に偏向させる。
【００１６】
Ｆθレンズ６は、テレセントリック性を有した集光レンズである。Ｆθレンズ６は、レーザ光７を被加工物３１の主面に対して垂直な方向に偏向させるとともに、レーザ光７を被加工物３１の加工位置（穴位置）に集光（照射）させる。これにより、Ｆθレンズ６は、ＸＹ面に垂直なＺ方向に、レーザ光７の主光線の向きを揃える。
【００１７】
ＸＹテーブル３２は、被加工物３１が載置されるとともに、Ｘ軸モータおよびＹ軸モータ（いずれも図示省略）の駆動によってＸＹ平面内を移動する。これにより、ＸＹテーブル３２は、被加工物３１を面内方向（Ｘ方向およびＹ方向）へ移動させる。
【００１８】
被加工物３１は、プリント配線板などの加工対象物であり、複数個所に穴あけ加工が行なわれる。被加工物３１は、例えば、銅箔（導体層）、樹脂（絶縁層）、銅箔（導体層）の３層構造をなしている。
【００１９】
加工制御装置３０は、レーザ発振器２およびレーザ加工部４０に接続されており（図示せず）、レーザ発振器２およびレーザ加工部４０を制御する。加工制御装置３０は、被加工物３１をレーザ加工する際には、加工プログラムに設定されたレーザ加工条件をレーザ発振器２とレーザ加工部４０に指示する。ここでのレーザ加工条件は、レーザ光７のパルス出射タイミング、レーザ光照射位置（被加工物３１上の座標値）などを含んでいる。
【００２０】
加工制御装置３０は、コンピュータなどによって構成されており、レーザ発振器２やレーザ加工部４０をＮＣ（Numerical  Control）制御等によって制御する。加工制御装置３０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などを備えて構成されている。加工制御装置３０がレーザ発振器２やレーザ加工部４０を制御する際には、ＣＰＵが、ユーザによる入力部（図示せず）からの入力によって、ＲＯＭ内に格納されている加工プログラムを読み出してＲＡＭ内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。この処理に際して生じる各種データは、ＲＡＭ内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶される。これにより、加工制御装置３０は、レーザ発振器２およびレーザ加工部４０を制御する。
【００２１】
ＸＹテーブル３２を移動させることなくガルバノ機構（ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙ、ガルバノミラー５Ｘ，５Ｙ）の動作によってレーザ加工が可能な範囲（走査可能領域）がガルバノエリア（スキャンエリア）である。レーザ加工機１では、ＸＹテーブル３２をＸＹ平面内で移動させた後、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙによってレーザ光７を２次元走査する。ＸＹテーブル３２は、各ガルバノエリアの中心がＦθレンズ６の中心直下（ガルバノ原点）となるよう順番に移動していく。
【００２２】
ガルバノ機構は、ガルバノエリア内に設定されている各穴位置が順番にレーザ光７の照射位置となるよう動作する。レーザ加工機１が被加工物３１へのレーザ加工を行う際には、ガルバノスキャナ３Ｘがガルバノミラー５Ｘを回動させ、ガルバノミラー５Ｘがレーザ発振器２から送られてくるレーザ光７を反射する。このとき、ガルバノミラー５Ｘは、回動することで、レーザ光７の進行方向を変化させる。
【００２３】
さらに、ガルバノスキャナ３Ｙは、ガルバノミラー５Ｙを回動させ、ガルバノミラー５Ｙは、ガルバノミラー５Ｘから送られてくるレーザ光７を反射する。このとき、ガルバノミラー５Ｙは、回動することで、レーザ光７の進行方向を変化させる。これにより、ガルバノミラー５Ｘ，５Ｙは、レーザ光７の照射領域を、被加工物３１の面内方向（ＸＹ方向）に対して移動させる。
【００２４】
レーザ加工機１では、ＸＹテーブル３２によるガルバノエリア間の移動とガルバノ機構によるガルバノエリア内でのレーザ光７の２次元走査とが、被加工物３１上で順番に行なわれていく。これにより、被加工物３１内の全ての加工位置がレーザ加工される。
【００２５】
ガルバノミラー５Ｘの先端部のうちＦθレンズ６側の先端部とＦθレンズ６との間の距離Ｄ１は、焦点距離の短いＦθレンズ６では狭くなる（例えば１０ｍｍ以下）。本実施の形態のガルバノスキャナ３Ｘは、ガルバノミラー５Ｘの先端部側に軸受けなどの構造部材（面倒れ振動を防止する部材など）を配置することなくガルバノスキャナ３Ｘを構成しているので、軸受けなどの構造部材がＦθレンズ６と干渉（衝突）することなくガルバノスキャナ３Ｘをレーザ加工機１に装着することができる。このように、焦点距離の短いＦθレンズ６であっても、ガルバノミラー５Ｘの面倒れが起こらないガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙをレーザ加工機１に搭載することが可能となり、集光性の高いレーザ加工を高精度に行うことが可能となる。
【００２６】
つぎに、実施の形態１に係るガルバノスキャナの構成について説明する。なお、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙは、同様の構成を有しているので、ここではガルバノスキャナ３Ｘの構成について説明する。
【００２７】
図２は、実施の形態１に係るガルバノスキャナの構成を示す斜視図である。なお、図２では、ベース１０のうちの底面のみを図示しており側面などの図示を省略している。また、図２では軸受けホルダ１４を斜視図で示している。
【００２８】
ガルバノスキャナ３Ｘは、モータ部２４と、センサ部２５と、シャフト４とを有している。また、ガルバノスキャナ３Ｘは、ベース１０と、ミラーマウント（固定部材）１１，１２と、軸受け１３と、軸受けホルダ１４と、ガルバノミラー５Ｘとを有している。
【００２９】
シャフト４は、軸状部材（回転部材）を用いて構成されており、ガルバノミラー５Ｘの裏面側に配置されている。シャフト４は、軸状部材を回転軸としてモータ部２４によって軸回転させられることにより、ガルバノミラー５Ｘの角度を変更する。シャフト４は、モータ部２４を貫通するよう配置されている。シャフト４の一方の端部側（図２の右側）にはセンサ部２５が接続されており、他方の端部側（図２の左側）と中央部近傍には、ガルバノミラー５Ｘおよび軸受け１３が接続されている。
【００３０】
シャフト４の他方の端部側（以下、先端軸受け側という）（図２の左側）は、軸受けホルダ１４を介して軸受け１３が接続されている。また、シャフト４の先端軸受け側は、ミラーマウント１１を介してガルバノミラー５Ｘに接続され、中央部近傍はミラーマウント１２を介してガルバノミラー５Ｘに接続されている。軸受けホルダ１４は、ミラーマウント１２よりもシャフト４の端部側（略先端部）に配置されている。本実施の形態のシャフト４は、ガルバノミラー５Ｘをミラー面（表面）側から見た場合に、先端軸受け側の先端部が、ガルバノミラー５Ｘからはみ出さないよう配置されている。
【００３１】
モータ部２４は、シャフト４を回転駆動する。モータ部２４の近傍にはセンサ部２５が設けられている。モータ部２４は、モータ部２４の回転に応じてガルバノミラー５Ｘの角度を所定の角度範囲（例えば±１５度程度）で回転制御できるよう構成されている。
【００３２】
センサ部２５は、モータ部２４に対するシャフト４の回転角度を計測する角度センサである。加工制御装置３０は、センサ部２５で計測された回転角度に基づいて、シャフト４の位置決め（回転角度の位置決め）を行なうことにより、ミラーマウント１１，１２によって固定されたガルバノミラー５Ｘの回転角度（ミラー面の位置）を制御する。
【００３３】
ミラーマウント１１，１２は、シャフト４およびガルバノミラー５Ｘに固定接合されている。ミラーマウント１２は、先端軸受け側の端部近傍でシャフト４に固定接合されるとともに、ガルバノミラー５Ｘの先端軸受け側の端部近傍を裏面側から保持する。同様に、ミラーマウント１１は、シャフト４の中央部近傍でシャフト４に固定接合されるとともに、ガルバノミラー５Ｘの先端軸受け側とは反対側の端部近傍を側面側から保持する。これにより、シャフト４は、軸方向の位置が異なる２箇所（本実施の形態ではミラーマウント１１，１２の２箇所）でガルバノミラー５Ｘに接合している。
【００３４】
軸受け１３は、シャフト４を支持する軸受けのうち最もガルバノミラー５Ｘの先端部側に配置される軸受けである。軸受け１３は、ガルバノミラー５Ｘが面倒れ振動を起こさないように、シャフト４の略先端部（図２では、シャフト４の左側）に配置されており、シャフト４を回転自在に保持する。軸受け１３は、軸受けホルダ１４によって保持されている。軸受け１３は、概略円板状部材を用いて形成されており、シャフト４は、概略円板状部材の中心部を貫通するよう配置されている。
【００３５】
軸受けホルダ１４は、軸受け１３を格納するホルダであり、ベース１０の端部（先端軸受け側）でベース１０に固定接合されている。ベース１０は、モータ部２４の筐体（外壁面）に固定接合されている。これにより、ベース１０は、シャフト４が面倒れ振動を起こさないよう、軸受けホルダ１４および軸受け１３を介してシャフト４を保持している。
【００３６】
本実施の形態では、ガルバノミラー５Ｘをミラー面（表面）側から見た場合に、軸受け１３、軸受けホルダ１４、シャフト４、ベース１０などの構造部材が、ガルバノミラー５Ｘからはみ出さないようガルバノミラー５Ｘの裏面側に配置されている。なお、前記構造部材は、ガルバノミラー５Ｘの先端とＦθレンズ６との距離Ｄ１より短い範囲なら、はみ出してもよい。
【００３７】
ガルバノミラー５Ｘは、側面と裏面側からミラーマウント１１，１２によって保持されている。シャフト４が回転することにより、ミラーマウント１１，１２が回転し、これにより、ガルバノミラー５Ｘが回転する。
【００３８】
図３は、実施の形態１に係るガルバノスキャナの構成を示す断面図である。図３では、シャフト４の回転軸を含む平面であって且つミラー面に垂直な平面でガルバノスキャナ３Ｘを切断した場合の断面図を示している。
【００３９】
モータ部２４は、ミラーマウント１１の近傍に配置された軸受け２３Ａと、センサ部２５の近傍に配置された軸受け２３Ｂとを備えている。軸受け２３Ｂは、モータ部２４の一方の端部側に配置されてシャフト４を回転自在に保持する。また、軸受け２３Ａは、モータ部２４の他方の端部側に配置されてシャフト４を回転自在に保持する。これにより、シャフト４は、シャフト４の軸方向の位置が異なる少なくとも２箇所（本実施の形態では、軸受け１３，２３Ａ，２３Ｂの３箇所）でガルバノミラー５Ｘを回転自在に支持している。また、シャフト４の軸方向の位置が異なる少なくとも２箇所の軸受け（本実施の形態では、軸受け１３，２３Ａの２箇所）でガルバノミラー５Ｘの面倒れ振動を起こさないようにシャフト４を回転自在に保持している。軸受け２３Ａ，２３Ｂは、概略円板状部材を用いて構成されており、シャフト４は、概略円板状部材の中心部を貫通するよう配置されている。
【００４０】
また、モータ部２４は、磁石２２Ｎ，２２Ｓと、コイル２１とを備えている。磁石２２Ｎは、Ｎ極の磁石であり、磁石２２Ｓは、Ｓ極の磁石である。磁石２２Ｎ，２２Ｓは、モータ部２４のうち回転しない外周部である筐体（ステータ部）に固定されている。磁石２２Ｎ，２２Ｓは、磁石２２Ｎと磁石２２Ｓとがシャフト４を介して、対向するように配置されている。
【００４１】
磁石２２Ｎ，２２Ｓは、シャフト４に固定されているコイル２１の周辺に磁場を発生させる。この状態でコイル２１に電流を流すと、フレミング左手３指の法則によってシャフト４に回転トルクが発生し、回転軸５１を中心に、シャフト４が回転する。
【００４２】
シャフト４には、センサ部２５内に設置されたロータリエンコーダなどの角度センサのディスク２６が固定接合されている。センサ部２５は、図示していない光学センサによってシャフト４の回転角度を計測するとともに、図示していない制御装置によって角度制御を行う。センサ部２５は、コイル２１に流す電流を制御することで、シャフト４の回転角を正確に制御し位置決めする。
【００４３】
ガルバノミラー５Ｘのミラー面８は、レーザ光７を反射するようにその表面が研磨されるとともにコーティング等の表面処理が施されている。シャフト４の回転軸５１とミラー面８に平行な面５２は、距離Ｄ２だけ離れている。軸受け１３の半径Ｒ１は、回転軸５１と軸受け１３の外周部との間の距離である。換言すると、軸受け１３の半径Ｒ１は、軸受け１３を構成する概略円板状部材の半径である。ガルバノミラー５Ｘの軸受け１３近傍の厚みをＴ１とすると、Ｒ１が以下の式（１）の関係を満たす軸受け１３をガルバノスキャナ３Ｘに用いる。
Ｒ１＜Ｄ２−Ｔ１・・・（１）
【００４４】
このように、ガルバノスキャナ３Ｘは、Ｒ１が式（１）の関係を満たしており、軸受け１３の円板状部材は、その半径が、ガルバノミラー５Ｘの裏面とシャフト４の回転軸との間の距離よりも小さくなるよう形成されている。Ｒ１が式（１）の関係を満たすような軸受け１３を、シャフト４のミラー先端部側に適用することで、軸受け１３の一部（上部側）をガルバノミラー５Ｘとシャフト４の間に挿入することができる。
【００４５】
これにより、ガルバノミラー５Ｘの先端部よりも外側に構造部材（ベース１０、シャフト４、軸受け１３、軸受けホルダ１４など）を配置することなく、ガルバノスキャナ３Ｘをミラー両持ち構造とすることが可能となる。ミラー両持ち構造は、ミラーマウント１１，１２によってガルバノミラー５Ｘの両端部近傍を保持する構造である。このように、ガルバノスキャナ３Ｘは、ガルバノミラー５Ｘの面倒れ振動を抑制する２つ以上の軸受け（軸受け１３，２３Ａ）を有し、この軸受けのうち、面倒れ振動を抑制するために配置された軸受けの１部あるいは全部がミラー面８とシャフト４の間に設置されている。
【００４６】
図４は、実施の形態１に係るガルバノスキャナの構成を示す上面図である。図４では、ミラー面側からガルバノスキャナを見た場合のガルバノスキャナの上面図を示している。図４に示すガルバノスキャナ３ＸをＡＡ線で切断した断面図が図３に示した断面図に対応している。
【００４７】
図３〜図５に示すように、ガルバノスキャナ３Ｘを上面側から見た場合に、ベース１０は、ガルバノミラー５Ｘの裏面側に配置されている。そして、図３および図４に示すように、ガルバノスキャナ３Ｘを上面側から見た場合に、軸受け１３および軸受けホルダ１４は、ガルバノミラー５Ｘの裏面側に配置されている。換言すると、ガルバノスキャナ３Ｘを上面側から見た場合に、ベース１０、シャフト４、軸受け１３および軸受けホルダ１４は、ガルバノミラー５Ｘの先端部よりも内側（先端軸受け側とは反対側）（モータ部２４側）に配置されている。
【００４８】
このような構造によれば、シャフト４が高速に回転し、これに伴ってガルバノミラー５Ｘが高速に回転した場合でも、シャフト４の面倒れ振動は、ガルバノミラー５Ｘの両端を回転自在に支持する軸受け１３と軸受け２３Ｂとによって防止できる。このため、ガルバノミラー５Ｘの面倒れ振動が発生しない。
【００４９】
また、回転軸５１からミラー面８の裏面までの距離よりも小さい半径の軸受け１３を用いることで、軸受け１３、軸受けホルダ１４等をガルバノミラー５Ｘとシャフト４との間に配置することができる。したがって、ガルバノミラー５Ｘの先端部よりも外側に構造部材を配置することなく、ガルバノミラー５Ｘの先端部よりも内側に軸受け１３などの構造部材を配置することが可能となる。
【００５０】
ガルバノスキャナ３Ｘを上述したような構成とすることで、ガルバノミラー５Ｘの先端部よりも外側に構造部材を配置する必要がなくなる。これにより、Ｆθレンズ６とガルバノミラー５Ｘの構造部材が干渉しないので、焦点距離の短いＦθレンズ６を用いた場合であっても、ガルバノスキャナ３Ｘをレーザ加工機１などのレーザ加工機に搭載することが可能となる。また、ミラー面倒れ振動の発生を防止できるので、レーザ光７の反射角度のずれを防止できる。このため、レーザ光７の位置決め誤差が発生することを防止できる。したがって、面倒れ振動のない高精度なレーザ加工を行うことができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、軸受け１３が概略円板状部材である場合について説明したが、軸受け１３は他の形状であってもよい。この場合であっても、軸受け１３の中心と軸受け１３の外周部（最先端部）との距離をＲ１’とすると、Ｒ１’＜（Ｄ２−Ｔ１）を満たすようガルバノスキャナ３Ｘを構成しておく。
【００５２】
また、本実施の形態では、軸受け１３、軸受けホルダ１４などの構造部材は、全てがガルバノミラー５Ｘの先端部よりも内側に配置される構成に限らず、構造部材の一部がガルバノミラー５Ｘの先端部よりも内側に配置され、残りの一部は、図１のガルバノミラー５Ｘの先端とＦθレンズ６との距離Ｄ１より短い範囲でガルバノミラー５Ｘの先端部よりも外側に配置されていてもよい。また、ガルバノスキャナ３Ｙは、ガルバノスキャナ３Ｘと同様の構成であってもよいし、ガルバノスキャナ３Ｘとは異なる構成であってもよい。また、シャフト４とガルバノミラー５Ｘとの接続構成は、上述した接続構成に限らず、何れの構成を用いて接続してもよい。また、モータ部２４としては、ステータに磁石２２Ｎ，２２Ｓ、回転部にコイル２１を用いたものを説明したが、ステータにコイル、回転部に磁石を用いた構造としてもよい。
【００５３】
このように、実施の形態１によれば、ミラー面８とシャフト４との間（ガルバノミラー５Ｘの裏面部側）に軸受け１３やミラーマウント１１，１２などの面倒れ振動を防止する部材を配置しているので、焦点距離の短いＦθレンズ６を用いた場合であってもＦθレンズ６とガルバノスキャナ３Ｘとの間の衝突を防止しつつ面倒れ振動を防止できる。
【００５４】
実施の形態２．
つぎに、図５を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、ガルバノミラーの裏面に穴部（切り欠き部）を設けておき、この穴部に軸受け１３の先端部を挿入させることにより、ミラー面８に平行な面５２と回転軸５１との間の距離を短くする。
【００５５】
図５は、実施の形態２に係るガルバノスキャナの構成を示す断面図である。図５では、シャフトの回転軸を含む平面であって且つミラー面に垂直な平面でガルバノスキャナ３Ｘ’を切断した場合の断面図を示している。なお、図５の各構成要素のうち図３に示す実施の形態１のガルバノスキャナ３Ｘと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５６】
ガルバノスキャナ３Ｘ’は、ガルバノミラー５Ｘ’を備えている。実施の形態１のガルバノスキャナ３Ｘでは、ミラー面８に平行な面５２と回転軸５１との間の距離はＤ２であるが、Ｄ２が大きくなるほど、ガルバノミラー５Ｘのイナーシャは大きくなり、モータ部２４の発生トルクが大きくなる。また、Ｄ２が大きくなるほど、回転方向の固有振動周波数が低下するので、高速にガルバノミラー５Ｘを回転させることが困難になってくる。
【００５７】
そこで、本実施の形態では、ミラー面８に平行な面５２と回転軸５１との間の距離をＤ２よりも短いＤ３にするため、ガルバノミラー５Ｘ’の裏面に切り欠き部３５を設けておく。
【００５８】
切り欠き部（挿入部）３５は、軸受け１３の上端部が挿入される凹状の穴（空間）である。切り欠き部３５は、軸受け１３とガルバノミラー５Ｘ’が接触しないよう、軸受け１３の上端部よりも大きな形状（内壁面）を有している。なお、切り欠き部３５の深さは、ミラー面８を貫通しない深さとしておく。この切り欠き部３５を設けることで軸受け１３の上端部の一部はガルバノミラー５Ｘ’の裏面に挿入できるので、ミラー面８に平行な面５２と回転軸５１との間の距離Ｄ３を短くすることが可能となる。なお、本実施形態の距離Ｄ３は、実施の形態１の距離Ｄ２よりも小さくなり、以下の式（２）の関係となる。また、軸受け１３の半径Ｒ１は、以下の式（３）のような関係になる。
Ｄ３＜Ｄ２・・・（２）
Ｄ３−Ｔ１＜Ｒ１＜Ｄ３・・・（３）
【００５９】
ガルバノスキャナ３Ｘ’を上述したような構成とすることで、ガルバノミラー５Ｘ’の先端部よりも外側に構造部材を配置することなく、ミラー面倒れが発生しないガルバノスキャナ３Ｘ’を実現できる。そして、ミラー面８に平行な面５２と回転軸５１との間の距離を短くすることができるので、ガルバノミラー５Ｘ’のイナーシャを小さくできる。したがって、モータ部２４の回転トルクを小さくできるとともに、回転方向の固有振動周波数を高くすることができるので、ガルバノミラー５Ｘ’を高速に回転させることが可能となる。さらに、Ｆθレンズ６とガルバノミラー５Ｘ’の構造部材が干渉しないので、焦点距離の短いＦθレンズ６を用いた場合であっても、ガルバノスキャナ３Ｘ’をレーザ加工機１などのレーザ加工機に搭載することが可能となる。したがって、面倒れ振動のない高精度なレーザ加工を行うことができる。なお、切り欠き部３５内に軸受けホルダ１４の先端部を挿入してもよい。
【００６０】
このように、実施の形態２によれば、ガルバノミラー５Ｘ’の裏面部に切り欠き部３５を設けているので、ミラー面８に平行な面５２と回転軸５１との間の距離Ｄ３を短くすることが可能となる。したがって、モータ部２４の回転トルクを小さくできるとともに、回転方向の固有振動周波数を高くすることができるので、ガルバノミラー５Ｘ’を高速に回転させることが可能となる。
【００６１】
実施の形態３．
つぎに、図６〜図８を用いてこの発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、ガルバノミラーの裏面に磁石を配置することによって、シャフトの捻れ振動の周波数（固有振動周波数）を高くする。
【００６２】
まず、実施の形態３に係るガルバノスキャナの構成について説明する。図６は、実施の形態３に係るガルバノスキャナの構成を示す上面図である。また、図７は、実施の形態３に係るガルバノスキャナの構成を示す第１の断面図である。また、図８は、実施の形態３に係るガルバノスキャナの構成を示す第２の断面図である。
【００６３】
図６は、ガルバノミラー５５Ｘのミラー面側からガルバノスキャナ５３Ｘを見た場合のガルバノスキャナ５３Ｘの上面図を示している。ガルバノスキャナ５３ＸをＢＢ線で切断した断面図が、図７に示した第１の断面図に対応している。また、図６に示すガルバノスキャナ５３ＸをＣＣ線で切断した断面図が、図８に示した第２の断面図に対応している。
【００６４】
なお、図６、図７、図８の各構成要素のうち図３に示す実施の形態１のガルバノスキャナ３Ｘと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００６５】
ガルバノスキャナ５３Ｘは、ガルバノミラー５５Ｘと、センサ部２５と、シャフト５４Ａ，５４Ｂと、軸受けホルダ５９Ａ，５９Ｂと、磁石５０と、ベース６０と、コイル５６とを備えている。そして、軸受けホルダ５９Ａ内に軸受け（第１の軸受け）５８Ａが配置され、軸受けホルダ５９Ｂ内に軸受け（第２の軸受け）５８Ｂが配置されている。
【００６６】
ガルバノミラー５５Ｘは、ガルバノミラー５Ｘと同様のミラー面を有している。ガルバノスキャナ５３Ｘでは、回転トルクを発生させる磁石５０が、ガルバノミラー５５Ｘの裏面でガルバノミラー５５Ｘに固定されている。磁石５０は、紙面左右方向に軸を持つ柱状形状をしている。
【００６７】
さらに、ガルバノスキャナ５３Ｘでは、磁石５０の軸方向の両端にシャフト５４Ａ，５４Ｂおよび軸受け５８Ａ，５８Ｂが配置されている。磁石５０は、回転軸５１の先端部側（図６，７の左側）でシャフト（第１のシャフト）５４Ａに固定され、且つ回転軸５１の後端部側（ガルバノミラー５５Ｘの右側）（図６，７の右側）でシャフト（第２のシャフト）５４Ｂに固定されている。このように、軸受け５８Ｂは、磁石５０を挟んで軸受け５８Ａに対向するように配置される。シャフト５４Ａ，５４Ｂは、それぞれ回転軸５１の軸方向に延びる軸部と、ガルバノミラー５５Ｘの裏面に固定接合される接合部（ミラーマウント）とを含んで構成されている。
【００６８】
軸受け５８Ａは、シャフト５４Ａを回転自在に支持し、軸受け５８Ｂは、シャフト５４Ｂを回転自在に支持する。この構成により、シャフト５４Ａ，５４Ｂは、ガルバノミラー５５Ｘおよび磁石５０と一体で回転軸５１を中心に回転する。
【００６９】
図８では、磁石５０の断面を示している。磁石５０は、Ｎ極とＳ極との２極を有している。コイル５６は、磁石５０を取り囲むように巻かれている。図８では、コイル５６の断面をコイル５６Ａ，５６Ｂで示している。コイル５６は、磁石５０のＮ極およびＳ極に対向して配置されており、コイル断面５６Ａとコイル断面５６Ｂとでは電流の向きが逆になるようなコイル形状をしている。ガルバノスキャナ５３Ｘは、回転軸５１を中心に、シャフト５４Ａ，５４Ｂ、磁石５０およびガルバノミラー５５Ｘを回転できるように構成されている。
【００７０】
軸受け５８Ａ，５８Ｂは、例えば、概略円柱状をなしており、その中心部にシャフト５４Ａ，５４Ｂが挿入される。軸受け５８Ａ，５８Ｂは、軸受けホルダ５９Ａ，５９Ｂ内に固定されており、軸受けホルダ５９Ａ，５９Ｂは、ベース６０に固定されている。なお、軸受け５８Ａ，５８Ｂの形状は、円柱に限らず何れの形状であってもよい。
【００７１】
また、図８に示すように、コイル５６は、ベース６０に固定されている。磁石５０の磁場はＮ極から出て、コイル断面５６Ａを通過してベース６０を経由し、再びコイル断面５６Ｂを通過して、磁石５０のＳ極に戻るように磁気回路が構成されている。このため、ベース６０は、磁気抵抗が小さくなるようにベース６０の一部あるいは全部が透磁率の高い鉄などの材料で構成されている。コイル５６に電流を流すと、磁石５０の周方向に回転トルクが発生し、磁石５０と、シャフト５４Ａ，５４Ｂと、ガルバノミラー５５Ｘとが、回転軸５１を中心に回転する。
【００７２】
シャフト５４Ｂには、センサ部２５内に設置されたロータリエンコーダなどの角度センサとしてのディスク２６が固定接合されている。センサ部２５は、図示していない光学センサによってシャフト５４Ｂの回転角度を計測するとともに、図示していない制御装置によってシャフト５４Ｂの角度制御を行なう。センサ部２５の制御装置は、コイル５６に流す電流を制御することで、シャフト５４Ｂの回転角、ひいてはガルバノミラー５５Ｘの角度を正確に制御し、これにより、レーザ光７を位置決めする。
【００７３】
図７に示すように、ガルバノミラー５５Ｘの先端部（図７の左側）には、ガルバノミラー５５Ｘの裏面とシャフト５４Ａとの間に、軸受け５８Ａを挿入するための切り欠き部６１が設けられている。実施の形態２の図５で説明した切り欠き部３５が凹形状であるのに対し、切り欠き部６１は、軸受け５８Ａの上部のガルバノミラー５５Ｘの厚みを薄くした形状（断面がＬ次形状）である。なお、図７に示す切り欠き部６１の構成は、一例であり、何れの形状であってもよい。
【００７４】
なお、ガルバノミラー５５Ｘの先端（図７の左側）から、シャフト５４Ａ、軸受け５８Ａおよび軸受けホルダ５９Ａ等の部材の先端部（図７の左側）までの距離Ｄ４は、ガルバノスキャナ５３ＸがＦθレンズ６に衝突しない距離に設定しておく。すなわち、実施の形態１のレーザ加工機に対し、ガルバノスキャナ３Ｘの代わりにガルバノスキャナ５３Ｘを装着した場合に、シャフト５４Ａ、軸受け５８Ａおよび軸受けホルダ５９Ａ等の部材がＦθレンズ６に当たらないようにしておく。具体的には、ガルバノミラー５５Ｘの先端部からＦθレンズ６までの距離Ｄ１と、前記距離Ｄ４とが、以下の式（４）を満足するように、シャフト５４Ａ、軸受け５８Ａおよび軸受けホルダ５９Ａ等の部材を設置しておく。
Ｄ４＜Ｄ１・・・（４）
【００７５】
ガルバノスキャナ５３Ｘでは、磁石５０の一方の端部にシャフト５４Ａおよび軸受け５８Ａが配置され、他方の端部にシャフト５４Ｂおよび軸受け５８Ｂが配置されている。さらに、ガルバノスキャナ５３Ｘでは、ガルバノミラー５５Ｘの裏面と、磁石５０およびシャフト５４Ａ，５４Ｂとが固定されている。このため、磁石５０の全周にコイル５６を配置することができず、トルク定数（コイル５６に流す単位電流あたりの発生トルク）が実施の形態１のガルバノスキャナ３Ｘと比較すると小さくなる。
【００７６】
トルク定数を大きくするためには、磁石５０の磁場を強くする方法または磁石５０の体積を大きくする方法がある。ところが、これらの方法では、軸受け５８Ａ，５８Ｂのラジアル方向の荷重が大きくなるという問題がある。また、磁石５０を大きくするとベース６０との磁気吸引力も大きくなるので、軸受け５８Ａ，５８Ｂのラジアル方向の荷重が大きくなる。ここでのラジアル方向は、シャフト５４Ａ，５４Ｂの、回転方向（周方向）に対して直角な方向である。
【００７７】
ラジアル方向の荷重が大きくなると、軸受けの寿命が短くなるという問題、またはラジアル方向の振動が抑えきれなくなるといった問題が発生する。このため、軸受け５８Ａ，５８Ｂには、ラジアル方向の定格荷重が大きいものとして、外径（シャフト５４Ａ，５４Ｂを保持する部分の径）または軸方向の幅が大きいものを使用すればよい。
【００７８】
ただし、軸受け５８Ａに定格荷重の大きいものとして、外径または軸方向の幅の大きいものを使用すると、軸受け５８Ａをガルバノミラー５５Ｘの裏面に配置できなくなるといった問題、または式（４）を満足できなくなるといった問題が生じる場合がある。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、ガルバノミラー５５Ｘの先端部にある軸受け５８Ａに、実施の形態１のガルバノスキャナ３Ｘのような外径または軸方向の幅の小さいものを用いない。そして、軸受け５８Ａとして外径または軸方向の幅の小さいものを用いる代わりに、図７に示すように、センサ部２５側の軸受け５８Ｂに、軸受け５４Ａよりもラジアル方向の定格荷重の大きなもの（外径または軸方向の幅の大きいもの）を用いる。これに伴って、シャフト５４Ｂに、軸受け５８Ｂの内輪が接触する部分の径を大きくしたものを用いることができる。換言すると、シャフト５４Ａのうち軸受け５８Ａで支持される部分の幅あるいは径よりも、シャフト５４Ｂのうち軸受け５８Ｂで支持される部分の幅あるいは径を大きくしておく。
【００８０】
このような構成にすることで、ラジアル方向の荷重の大半を軸受け５８Ｂで受けることができる。これにより、磁石５０、ガルバノミラー５５Ｘおよびシャフト５４Ａ，５４Ｂからなる回転部のラジアル方向の振動を抑えることができるとともに、軸受け５８Ａ，５８Ｂの寿命を長く保つことができる。
【００８１】
このように、実施の形態３によれば、ガルバノミラー５５Ｘの両端部近傍に軸受け５８Ａ，５８Ｂが配置されているので、面倒れ振動を防止することができる。また、ガルバノミラー５５Ｘの裏面に磁石５０を配置しているので、シャフト５４Ａ，５４Ｂの捻れ振動の周波数を高くすることができる。また、磁石５０を用いているのでシャフト長を短くできる。これにより、シャフト５４Ａ，５４Ｂの捻れ振動の周波数（固有振動周波数）を高くすることができるので、シャフト５４Ａ，５４Ｂの回転方向の振動の影響を小さくすることができる。
【００８２】
また、軸受け５８Ａは、ガルバノミラー５５Ｘの裏面に配置されるので、ガルバノスキャナ５３Ｘを、焦点距離の短いＦθレンズ６を用いたレーザ加工機に装着した場合であっても、Ｆθレンズ６とガルバノスキャナ５３Ｘとの間の干渉を防止しつつ振動の少ない高精度なレーザ加工を行うことができる。
【００８３】
実施の形態４．
つぎに、図９を用いてこの発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４では、実施の形態３のガルバノスキャナ５３Ｘの軸受け５８Ｂの代わりに少なくとも２個の軸受けを配置しておく。このように軸受けを複数個並べることで、軸受けのラジアル方向の荷重をさらに高めることができる。
【００８４】
図９は、実施の形態４に係るガルバノスキャナの構成を示す断面図である。図９では、図７と同様に、回転軸５１を含む平面であって且つガルバノミラー５５Ｘのミラー面に対して垂直な平面でガルバノスキャナ６３Ｘを切断した断面図を示している。図９の各構成要素のうち、図３に示す実施の形態１のガルバノスキャナ３Ｘまたは図７に示す実施の形態３のガルバノスキャナ５３Ｘと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００８５】
ガルバノスキャナ６３Ｘは、ガルバノミラー５５Ｘと、センサ部２５と、シャフト５４Ａ，６４と、軸受けホルダ５９Ａ，６９と、磁石５０と、ベース６０と、コイル５６とを備えている。そして、軸受けホルダ５９Ａ内に軸受け（第１の軸受け）５８Ａが配置され、軸受けホルダ６９内に軸受け（第２の軸受け）６８が配置されている。
【００８６】
ガルバノミラー５５Ｘは、ガルバノミラー５Ｘと同様のミラー面を有している。ガルバノスキャナ６３Ｘでは、回転トルクを発生させる磁石５０が、ガルバノミラー５５Ｘの裏面でガルバノミラー５５Ｘに固定されている。
【００８７】
さらに、ガルバノスキャナ６３Ｘでは、磁石５０の軸方向の両端にシャフト５４Ａ，６４および軸受け５８Ａ，６８が配置されている。磁石５０は、回転軸５１の先端部側（図９の左側）でシャフト（第１のシャフト）５４Ａに固定され、且つ回転軸５１の後端部側（ガルバノミラー５５Ｘの右側）（図９の右側）でシャフト（第２のシャフト）６４に固定されている。このように、ガルバノスキャナ６３Ｘでは、センサ部２５を固定しているシャフト６４が、シャフト５４Ｂと同様に、磁石５０の片側（軸方向の端部）（図９の右側）を固定している。シャフト６４は、回転軸５１の軸方向に延びる軸部と、ガルバノミラー５５Ｘの裏面に固定接合される接合部（ミラーマウント）とを含んで構成されている。
【００８８】
軸受け６８は、軸受け６８Ａ，６８Ｂを備えている。軸受け６８Ａ，６８Ｂは、それぞれシャフト６４を回転自在に支持する。この構成により、シャフト５４Ａ，６４は、ガルバノミラー５５Ｘおよび磁石５０と一体で回転軸５１を中心に回転する。
【００８９】
また、軸受け６８は、磁石５０を挟んで軸受け５８Ａに対向するように配置される。このように、ガルバノスキャナ６３Ｘでは、磁石５０の一方の端部にシャフト５４Ａおよび軸受け５８Ａが配置され、他方の端部にシャフト６４および軸受け６８Ａ，６８Ｂが配置されている。
【００９０】
軸受け６８Ａ，６８Ｂは、例えば、概略円柱状をなしており、その中心部にシャフト６４が挿入される。軸受け６８Ａ，６８Ｂは、軸受けホルダ６９内に固定されており、軸受けホルダ６９は、ベース６０に固定されている。なお、軸受け６８Ａ，６８Ｂの形状は、円柱に限らず何れの形状であってもよい。
【００９１】
コイル５６に電流を流すと、磁石５０の周方向に回転トルクが発生し、磁石５０と、シャフト５４Ａ，６４と、ガルバノミラー５５Ｘとが、回転軸５１を中心に回転する。このように、ガルバノスキャナ６３Ｘは、回転軸５１を中心に、シャフト５４Ａ，６４、磁石５０およびガルバノミラー５５Ｘを回転できるように構成されている。
【００９２】
シャフト６４には、センサ部２５内に設置されたディスク２６が固定接合されている。センサ部２５は、シャフト６４の回転角度を計測するとともに、シャフト６４の角度制御を行なう。センサ部２５の制御装置は、コイル５６に流す電流を制御することで、シャフト６４の回転角、ひいてはガルバノミラー５５Ｘの角度を正確に制御し、これにより、レーザ光７を位置決めする。
【００９３】
本実施の形態では、センサ部２５側の軸受け６８を軸受け６８Ａと６８Ｂとの２個で構成することによって、ラジアル方向の荷重の大半を軸受け６８で受ける。これにより、磁石５０、ガルバノミラー６５Ｘおよびシャフト５４Ａ，６４からなる回転部のラジアル方向の振動を抑えることができるとともに、軸受け５８Ａ，６８の寿命を長く保つことができる。
【００９４】
なお、本実施の形態では、センサ部２５側の軸受け６８を軸受け６８Ａと６８Ｂとの２個で構成する例を示したが、３個以上の軸受けで構成しても同様の働きをする。また、センサ部２５側の軸受け６８は、ミラー先端部の軸受け５８Ａよりも外径の大きいものを２個使用した例を示したが、軸受け５８Ａと同様の外径の軸受けを２個以上使用してもよい。
【００９５】
このように、実施の形態４によれば、ガルバノミラー５５Ｘの両端部近傍に軸受け５８Ａ，６８が配置されているので、面倒れ振動を防止することができる。また、ガルバノミラー５５Ｘの裏面に磁石５０を配置しているので、シャフト５４Ａ，６４の捻れ振動の周波数を高くすることができる。したがって、シャフト５４Ａ，６４の回転方向の振動の影響を小さくすることができる。また、ミラー先端部の軸受け５８Ａは、ガルバノミラー５５Ｘのミラーの裏面に配置されるので、ガルバノスキャナ６３Ｘを、焦点距離の短いＦθレンズ６を用いたレーザ加工機に装着した場合であっても、Ｆθレンズ６とガルバノスキャナ６３Ｘとの干渉を防止しつつ振動の少ないレーザ加工を行うことができる。
【００９６】
また、センサ部２５側の軸受け６８として少なくとも２つの軸受け６８Ａ，６８Ｂが配置されるとともにシャフト６４を回転自在に保持しているので、ラジアル方向の定格荷重を高くすることができる。これにより、ミラー先端部の軸受け５８Ａにラジアル荷重の大きなものを使用することなく、磁石５０、ガルバノミラー５５Ｘ、シャフト５４Ａ，６４からなる回転部のラジアル方向の振動を抑えつつ、軸受け５８Ａ，６８の寿命を長く保つことができる。
【００９７】
なお、ガルバノミラー５５Ｘの裏面とシャフト５４Ａ，６４との固定を省略し、ガルバノミラー５５Ｘの裏面と磁石５０とを固定してもよい。この場合であっても、ガルバノミラー５５Ｘの裏面が、磁石５０およびシャフト５４Ａ，６４に固定されている場合と同様の効果を奏する。
【００９８】
実施の形態５．
つぎに、図１０を用いてこの発明の実施の形態５について説明する。実施の形態５では、ミラー先端部側の軸受けをガルバノミラーの裏面に配置せず、ガルバノミラーの先端部よりも先（図１０では回転軸５１に沿って紙面の左側）に配置しておく。このような構成とすることで、ガルバノミラーを切り欠き部のない単純な構造にできる。
【００９９】
図１０は、実施の形態５に係るガルバノスキャナの構成を示す断面図である。図１０では、図９と同様に、回転軸５１を含む平面であって且つガルバノミラー６５Ｘのミラー面に対して垂直な平面でガルバノスキャナ７３Ｘを切断した断面図を示している。図１０の各構成要素のうち図９に示す実施の形態４のガルバノスキャナ６３Ｘと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【０１００】
ガルバノスキャナ７３Ｘは、ガルバノミラー６５Ｘと、センサ部２５と、シャフト６４，７４と、軸受けホルダ６９，７９と、磁石５０と、ベース６０と、コイル５６とを備えている。そして、軸受けホルダ７９内に軸受け（第１の軸受け）７８、軸受けホルダ６９内に軸受け（第２の軸受け）６８が配置されている。
【０１０１】
ガルバノミラー６５Ｘは、ガルバノミラー５Ｘと同様のミラー面を有している。ガルバノスキャナ７３Ｘでは、回転トルクを発生させる磁石５０が、ガルバノミラー６５Ｘの裏面でガルバノミラー６５Ｘに固定されている。
【０１０２】
さらに、ガルバノスキャナ７３Ｘでは、磁石５０の軸方向の両端にシャフト６４，７４および軸受け６８、７８が配置されている。磁石５０は、回転軸５１の先端部側（図１０の左側）でシャフト（第１のシャフト）７４に固定され、且つ回転軸５１のセンサ部２５側である後端部側（ガルバノミラー６５Ｘの根元側）（図１０の右側）でシャフト（第２のシャフト）６４に固定されている。シャフト７４は、回転軸５１の軸方向に延びる軸部と、ガルバノミラー６５Ｘの裏面に固定接合される接合部（ミラーマウント）とを含んで構成されている。
【０１０３】
軸受け７８は、シャフト７４を回転自在に支持する。この構成により、シャフト６４，７４は、ガルバノミラー６５Ｘおよび磁石５０と一体で回転軸５１を中心に回転する。また、軸受け７８は、磁石５０を挟んで軸受け６８に対向するように配置される。このように、ガルバノスキャナ７３Ｘでは、磁石５０の一方の端部にシャフト７４および軸受け（第１の軸受け）７８が配置され、他方の端部にシャフト６４および軸受け（第２の軸受け）６８が配置されている。
【０１０４】
軸受け７８は、例えば、概略円柱状をなしており、その中心部にシャフト７４が挿入される。軸受け７８は、軸受けホルダ７９内に固定されており、軸受けホルダ７９は、ベース６０に固定されている。なお、軸受け７８の形状は、円柱に限らず何れの形状であってもよい。
【０１０５】
コイル５６に電流を流すと、磁石５０の周方向に回転トルクが発生し、磁石５０と、シャフト６４，７４と、ガルバノミラー６５Ｘとが、回転軸５１を中心に回転する。このように、ガルバノスキャナ７３Ｘは、回転軸５１を中心に、シャフト６４，７４、磁石５０およびガルバノミラー６５Ｘを回転できるように構成されている。
【０１０６】
ガルバノスキャナ７３Ｘのガルバノミラー６５Ｘは、実施の形態３，４のガルバノミラー５５Ｘと同様に磁石５０に固定されているが、ミラー先端部にガルバノミラー５５Ｘ，６５Ｘのような切り欠き部６１は設けられていない。
【０１０７】
軸受け６８は、軸受け７８よりもラジアル方向の定格荷重が大きなもの（外輪の径または軸方向の幅の少なくとも一方が所定値よりも大きいもの）が用いられる。さらに、軸受け６８は、複数個の軸受け６８Ａ，６８Ｂを用いて構成されている。したがって、軸受け６８は、ガルバノミラー６５Ｘ、磁石５０およびシャフト６４，７４からなる回転部のラジアル方向の荷重の大半を保持している。このため、軸受け７８のラジアル方向の荷重は、小さいものを使用することが可能となり、軸方向の幅の小さい軸受けを用いることができる。
【０１０８】
このように、軸受け７８に軸方向の幅の小さいものを使用できるので、軸受けホルダ７９およびシャフト７４の軸方向の幅を小さくすることができる。このため、図１０に示すミラー先端から、シャフト７４、軸受け７８、軸受けホルダ７９等の部材の先端部までの距離Ｄ５を短くすることができる。
【０１０９】
なお、ガルバノミラー６５Ｘの先端（図１０の左側）から、シャフト７４、軸受け７８および軸受けホルダ７９等の部材の先端部（図１０の左側）までの距離Ｄ５は、ガルバノスキャナ７３ＸがＦθレンズ６に衝突しない距離に設定しておく。すなわち、実施の形態１のレーザ加工機に対し、ガルバノスキャナ３Ｘの代わりにガルバノスキャナ７３Ｘを装着した場合に、シャフト７４、軸受け７８および軸受けホルダ７９等の部材がＦθレンズ６に当たらないようにしておく。具体的には、ガルバノミラー６５Ｘの先端部からＦθレンズ６までの距離Ｄ１と、前記距離Ｄ５とが、以下の式（５）を満足するように、シャフト７４、軸受け７８および軸受けホルダ７９等の部材を設置しておく。
Ｄ５＜Ｄ１・・・（５）
【０１１０】
なお、本実施の形態では、センサ部２５側の軸受け６８が軸受け６８Ａと６８Ｂの２個で構成されている例を示したが、ラジアル方向の定格荷重が高い軸受けであれば、軸受け６８を１個あるいは３個以上からなる軸受けで構成しても同様の働きをする。また、センサ部２５側の軸受け６８には、軸受け７８と同様の外径を有した軸受けを２個以上使用することによってラジアル方向の定格荷重を高くしたものを用いてもよい。
【０１１１】
このように、実施の形態５によれば、ガルバノミラー６５Ｘの両端部近傍に軸受け７８，６８が配置されているので、面倒れ振動を防止することができる。また、ガルバノミラー６５Ｘの裏面に磁石５０を配置しているので、シャフト６４，７４の捻れ振動の周波数を高くすることができる。したがって、シャフト６４，７４の回転方向の振動の影響を小さくすることができる。また、ミラー先端部の軸受け７８は、軸方向の幅の小さいものを使用することで、ガルバノスキャナ７３Ｘを焦点距離の短いＦθレンズ６を用いたレーザ加工機に装着した場合であってもＦθレンズ６とガルバノスキャナ７３Ｘとの干渉を防止しつつ振動の少ない高精度なレーザ加工を行うことができる。
【０１１２】
また、軸受け７８をガルバノミラー６５Ｘの裏面に配置せず、ガルバノミラー６５Ｘの先端部よりも外側に配置しているので、ガルバノミラー６５Ｘの構成を切り欠き部のない簡易な構成とすることができる。
【０１１３】
なお、実施の形態４，５では、ガルバノミラー５５Ｘ，６５Ｘの裏面には磁石５０が固定されている場合について説明したが、ガルバノミラー５５Ｘは、シャフト５４Ａ，６４に固定されていても同様の効果を奏する。またガルバノミラー６５Ｘは、シャフト７４，６４に固定されていても同様の効果を奏する。
【０１１４】
また、ガルバノミラー５５Ｘの裏面と、磁石５０およびシャフト５４Ａ，６４と、が固定されている構成であっても同様の効果を奏する。また、ガルバノミラー６５Ｘの裏面と、磁石５０およびシャフト７４，６４と、が固定されている構成であっても同様の効果を奏する。
【０１１５】
なお、ガルバノミラー５５Ｘの裏面と、磁石５０およびシャフト５４Ａ，６４との固定には、接着剤を用いてもよいし、ネジ止めを用いてもよい。また、ガルバノミラー６５Ｘの裏面と、磁石５０およびシャフト７４，６４との固定には、接着剤を用いてもよいし、ネジ止めを用いてもよい。
【０１１６】
また、実施の形態４，５の軸受け６８で用いる複数個の軸受け６８Ａ，６８Ｂは、例えばアンギュラ玉軸受けを用いて構成してもよい。また、実施の形態１のレーザ加工機に対し、ガルバノスキャナ３Ｘ，３Ｙの代わりに実施の形態３〜５のガルバノスキャナ５３Ｘ，６３Ｘ，７３Ｘを、装着すると、面倒れ振動を防止できるとともに、回転方向の振動も抑制できるので、高精度なレーザビームの位置決めが実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
以上のように、本発明に係るガルバノスキャナおよびレーザ加工機は、レーザ光の位置決めに適している。
【符号の説明】
【０１１８】
１  レーザ加工機、  ２  レーザ発振器、  ３Ｘ，３Ｙ，５３Ｘ，６３Ｘ，７３Ｘ  ガルバノスキャナ、  ４，５４Ａ，５４Ｂ，６４，７４  シャフト、  ５Ｘ，５Ｙ，５５Ｘ，６５Ｘ  ガルバノミラー、  ６  Ｆθレンズ、  ７  レーザ光、  ８  ミラー面、  １０，６０  ベース、  １１，１２  ミラーマウント、  １３，２３Ａ，２３Ｂ，５８Ａ，５８Ｂ，６８，６８Ａ，６８Ｂ，７８  軸受け、  ２４  モータ部、  ２５  センサ部、  ３５，６１  切り欠き部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年6月25日(2014.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を反射することによって前記レーザ光の位置決めを行うミラーと、
前記ミラーに直接または間接的に固定されるとともに、同一の回転軸を中心に回転することによって前記ミラーの角度を変更する第１および第２のシャフトと、
前記回転軸の先端部側で前記第１のシャフトに固定され、且つ前記回転軸の後端部側で前記第２のシャフトに固定され、且つ前記ミラーの裏面側と固定され、且つ回転トルクを発生させることによって前記ミラーおよび前記第１および第２のシャフトを前記回転軸を中心に回転させる磁石と、
前記第１のシャフトを回転自在に支持する第１の軸受けと、
前記磁石を挟んで前記第１の軸受けに対向するように配置されるとともに、前記第２のシャフトを回転自在に支持する第２の軸受けと、
前記第２のシャフトの回転角度を計測するセンサ部と、
を備え、
前記第２の軸受けは、前記第１の軸受けよりもラジアル方向の定格荷重が大きいことを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項２】
前記第２の軸受けは、前記第１の軸受けよりも前記回転軸の軸方向の幅が大きいことを特徴とする請求項１に記載のガルバノスキャナ。
【請求項３】
前記第１の軸受けが前記第１のシャフトを保持する部分の外径よりも、前記第２の軸受けが前記第２のシャフトを保持する部分の外径の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載のガルバノスキャナ。
【請求項４】
前記第２の軸受けは、複数の軸受けを用いて構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のガルバノスキャナ。
【請求項５】
前記第１の軸受けは、前記ミラーの裏面側に配置されることを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載のガルバノスキャナ。
【請求項６】
レーザ光を反射することによって前記レーザ光の位置決めを行うミラーと、
回転軸を中心に回転するとともに前記ミラーと固定させることによって前記ミラーの角度を変更するシャフトと、
前記シャフトの軸方向の位置が異なる少なくとも２箇所で前記シャフトを回転自在に支持することによって前記ミラーの面倒れを抑制する少なくとも２つの軸受けと、
を備え、
前記軸受けのうち、前記シャフトの回転角を前記ミラーの後端部側で計測するセンサ部から最も離れた位置に配置される第１の軸受けの半径は、前記ミラーの裏面と前記シャフトの回転軸との間の距離よりも小さいことを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項７】
前記第１の軸受けは、前記ミラーをミラー面側から見た場合に、前記ミラーからはみ出さない位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のガルバノスキャナ。
【請求項８】
前記ミラーの裏面側には、前記第１の軸受けの外周部を挿入する挿入部が設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載のガルバノスキャナ。
【請求項９】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出力されるレーザ光を反射することによって前記レーザ光を第１の方向に位置決めする、前記請求項１から８の何れか１つに記載のガルバノスキャナである第１のガルバノスキャナと、
前記第１のガルバノスキャナで反射されたレーザ光を反射することによって前記レーザ光を第２の方向に位置決めする第２のガルバノスキャナと、
前記第２のガルバノスキャナで反射されたレーザ光を集光して被加工物に照射するレンズと、
を有することを特徴とするレーザ加工機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
シャフト４の他方の端部側（以下、先端軸受け側という）（図２の左側）は、軸受けホルダ１４を介して軸受け１３が接続されている。また、シャフト４の先端軸受け側は、ミラーマウント１２を介してガルバノミラー５Ｘに接続され、中央部近傍はミラーマウント１１を介してガルバノミラー５Ｘに接続されている。軸受けホルダ１４は、ミラーマウント１２よりもシャフト４の端部側（略先端部）に配置されている。本実施の形態のシャフト４は、ガルバノミラー５Ｘをミラー面（表面）側から見た場合に、先端軸受け側の先端部が、ガルバノミラー５Ｘからはみ出さないよう配置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
図７に示すように、ガルバノミラー５５Ｘの先端部（図７の左側）には、ガルバノミラー５５Ｘの裏面とシャフト５４Ａとの間に、軸受け５８Ａを挿入するための切り欠き部６１が設けられている。実施の形態２の図５で説明した切り欠き部３５が凹形状であるのに対し、切り欠き部６１は、軸受け５８Ａの上部のガルバノミラー５５Ｘの厚みを薄くした形状（断面がＬ字状）である。なお、図７に示す切り欠き部６１の構成は、一例であり、何れの形状であってもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
そこで、本実施の形態では、ガルバノミラー５５Ｘの先端部にある軸受け５８Ａに、実施の形態１のガルバノスキャナ３Ｘのような外径または軸方向の幅の小さいものを用いる。そして、軸受け５８Ａとして外径または軸方向の幅の小さいものを用いる代わりに、図７に示すように、センサ部２５側の軸受け５８Ｂに、軸受け５８Ａよりもラジアル方向の定格荷重の大きなもの（外径または軸方向の幅の大きいもの）を用いる。これに伴って、シャフト５４Ｂに、軸受け５８Ｂの内輪が接触する部分の径を大きくしたものを用いることができる。換言すると、シャフト５４Ａのうち軸受け５８Ａで支持される部分の幅あるいは径よりも、シャフト５４Ｂのうち軸受け５８Ｂで支持される部分の幅あるいは径を大きくしておく。
【国際調査報告】
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2013183435.tif 000014
2013183435.tif 000015
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