(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令信号と現在位置との偏差に基づいてミラーを揺動させるアクチュエータを動作させ、前記ミラーに入射する光の出射角を制御するようにしたガルバノスキャナの制御装置において、
揺動角度に応じた前記アクチュエータのゲイン変化を計測する計測手段と、
前記計測手段によって実動作に先立って計測されたゲイン変化を記憶する記憶手段と、
実動作時に前記記憶手段に記憶されたゲイン変化をなくすように前記アクチュエータの操作量を補正する補正手段を備え、
予め定めた複数の種類のパターンと所定時間経過後のアクチュエータの測定結果とを比較して前記複数の種類のパターンから前記測定結果と近いパターンを判定し、
判定した前記パターンから、ガルバノスキャナの加工精度劣化の診断を行う診断部と、診断結果及び要因推定と対策とを表示する表示手段を備える
ことを特徴とするガルバノスキャナの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガルバノスキャナの制御装置において、
前記ゲイン変化の経時変化の特徴と共に、位置偏差のバラツキの大きさも参照して、ガルバノスキャナの加工精度劣化の診断結果、及び、その要因推定と対策を表示する表示手段を備えている
ことを特徴とするガルバノスキャナの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のガルバノスキャナ装置において、前記ゲイン変動率の大きさに応じて、対策の表示を段階的に変えて表示することを特徴とするガルバノスキャナの制御装置。
【請求項４】
指令信号と現在位置との偏差に基づいてミラーを揺動させるアクチュエータを動作させ、前記ミラーに入射する光の出射角を制御するようにしたガルバノスキャナの制御装置において、
揺動角度に応じた前記アクチュエータのゲイン変化を計測する計測手段と、
前記計測手段によって実動作に先立って計測されたゲイン変化を記憶する記憶手段と、
実動作時に前記記憶手段に記憶されたゲイン変化をなくすように前記アクチュエータの操作量を補正する補正手段を備え、
前記ゲイン変化の経時変化の特徴から、ガルバノスキャナの加工精度劣化の診断を行う診断部と、診断結果及び要因推定と対策とを表示する表示手段を備える
ことを特徴とするガルバノスキャナの制御装置において、
前記ガルバノスキャナの加工精度劣化の診断は、
予め定めた複数の種類のパターンと所定時間経過後のアクチュエータの測定結果とを比較して前記複数の種類のパターンから前記測定結果と近いパターンを判定し、
判定した前記パターンから診断結果および要因推定と対策を表示する
ことを特徴とするガルバノスキャナの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器から出力されたレーザ光を偏向して加工対象の所定位置に照射し、加工するレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ加工機には、経年変化による加工精度の低下防止と高い生産性の維持が求められている。レーザの加工機の加工精度は、ガルバノスキャナのミラーの位置決め精度に依存しており、ガルバノスキャナのミラーの位置決め精度が低下したまま生産を続けると、加工不良となる可能性が高くなる。そして、加工不良品が発生すると、大きな経済的な損失を招く恐れがある。また、加工不良品を作ると、生産を留めて、その原因の究明と対策を行う必要がある。そして、加工不良の原因の解明には、長時間を要することも多い。
【０００３】
特許文献１では、揺動角度によらず、ミラーを高速で位置決めすることができるガルバノスキャナの制御方法及びガルバノスキャナ並びにこのようなガルバノスキャナによりレーザを照射してプリント基板に穴明けを行うレーザ加工機が記載されている。この特許文献１では、図１（本願明細書図１７）に記載されているように、指令信号２１５と現在位置２４２との偏差に基づいてミラーを揺動させるアクチュエータ１１０を動作させるため、揺動角度に応じたアクチュエータ１１０のゲイン変化を計測しておき、ゲイン変化をなくすように、アクチュエータ１１０の操作量を補正する。これにより、揺動角度に応じたトルク定数（ゲイン変化をトルク定数の変化とみなすことができるため以降ゲインと呼ぶ）の変動の影響を抑えることができるので、走査領域全体で応答特性が一様になり、位置決め速度を向上させることができることが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、精度不良が発生する前に事前に注意を促す機械特性診断機能を持ったガルバノスキャナ制御装置が記載されている。
【０００５】
そして、その構成として特許文献２の図２（本願明細書図１９）に記載されているように、ガルバノスキャナの周波数特性を計測する為の加振信号を発生する加振信号発生部１２と、加振信号によりガルバノスキャナを動作させた際の周波数特性を算出する周波数特性計算部１３と、ガルバノスキャナの周波数特性の特徴とガルバノスキャナの機械状態が記載された機械状態診断データと、周波数特性計算部の算出した周波数特性と機械特性診断データに基づいて、ガルバノスキャナが正常な状態か異常な状態かを診断する機械状態診断部１５と、機械特性診断部の診断結果を出力する表示部１６とを備えている。
【０００６】
これらの従来技術において、特に特許文献１の明細書の記載と図を引用しながら従来技術について説明する。図１２は、従来のレーザ加工機におけるガルバノスキャナサーボ機構の構成を示すブロック図である。
【０００７】
ガルバノスキャナ１００の電磁揺動アクチュエータ１１０は、揺動軸１１１を揺動させる。揺動軸１１１の一方の端部にはミラーマウント１３１を介してミラー１３０が装着されており、他方の端部には角度検出器１２０が取り付けられている。以上の構成より、揺動軸１１１の揺動に応じてミラー１３０の向きが変わり、ミラー１３０に入射したレーザビーム３０
の出射方向が変化するようになっている。揺動軸１１１に連結されたミラー１３０の揺動角度は、角度検出器１２０により検出される。上位制御装置１０は、ＮＣプログラムに基づき、レーザビーム３０により所定の位置を加工するために、ミラー１３０の目標位置決め角度１１をガルバノスキャナ制御装置２０に指令する。図示を省略するレーザ発振器から出力されたレーザビーム３０はミラー１３０により反射され、Ｆθレンズ１４０を介して対象物の加工位置に照射される。図中では、ミラー１３０の３通りの揺動角度に対応した、点Ａ、点Ｂ、点Ｃの３つの加工位置を示している。
【０００８】
図１３は、従来のガルバノスキャナ制御装置２０を構成するスキャナサーボ機構のブロック線図であり、破線より左側はサーボ処理プロセッサのソフトウェアにより実行される部分であり、右側はハードウェアの接続関係と信号の流れを示している。
【０００９】
目標軌道生成処理部２１０は、目標位置決め角度１１に基づき、都度ガルバノスキャナの揺動角度目標値２１５を計算し、スキャナサーボ機構の目標軌道を生成する。この目標値２１５は、減算手段２２２により検出されたスキャナの揺動角度２５５を減算されて偏差２２５となる。この偏差２２５は、補償要素２２０で制御演算処理を施されて操作量信号２２６が算出される。操作量信号２２６はＤ／Ａ変換器２３０でアナログ信号に変換され、電流制御系２４０の指令値（駆動信号）２１になる。電流制御系２４０の出力側には、ガルバノアクチュエータ１１０の電機子が接続され、これと直列に電流検出抵抗２４１が接続されている。電流検出抵抗２４１の端子電圧は、差動増幅器２４２で検出され、電流信号として電流制御系２４０にフィードバックされる。揺動軸１１１に結合されたエンコーダ１２０は、揺動量に応じてパルス（位置信号）２２を発生し、このパルスがパルスカウンタ２５０で計数されて揺動角度２５５としてフィードバックされる。
【００１０】
これらの処理を繰り返すことにより、ミラー１３０は徐々に目標位置に接近する。位置決めが完了すると、ガルバノスキャナ制御装置２０から上位制御装置１０に位置決め完了信号１２が送られる。
【００１１】
図１４は、特許文献１のガルバノアクチュエータの断面図である。揺動軸１１１を囲む様に円筒状のインナーヨーク１１２が配置され、その外側には円筒状の空隙Ｇを隔てて、周方向に４分割された永久磁石１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄが配置されている。永久磁石１１３ａ〜１１３ｄは半径方向に分極するように磁化されており、永久磁石１１３ａと永久磁石１１３ｃ及び永久磁石１１３ｂと永久磁石１１３ｄがそれぞれ同一方向に磁化されている。永久磁石１１３ａ〜１１３ｄの外側には、アウターヨーク１１４が配置され、これらが磁気回路を形成している。そして、永久磁石１１３ａ〜１１３ｄおよびインナーヨーク１１２によって形成される磁界により、空隙Ｇには略半径方向の磁束Ｍが生じている。また空隙Ｇには電機子のコイルを構成する素線群１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄが図示のように配置されている。
【００１２】
以上の構成により、コイルに通電すると、素線群１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄには図示の方向に電流が流れ、磁束と電流の相互作用により、素線群１１５ａ〜１１５ｄには円周方向に力（ローレンツ力）が作用する。コイルすなわち素線群１１５ａ〜
１１５ｄ は揺動軸１１１に固定されているので、この力は揺動軸１１１を駆動するトルクとなる。このトルクはコイルを流れる電流に比例し、その比例定数がゲインである。
【００１３】
ここで、ガルバノスキャナは、限られた角度範囲でミラーを揺動させる動作を行うが、この角度範囲内でのガルバノスキャナの特性は、必ずしも一様ではない。すなわち、図７に示したガルバノアクチュエータ１１０の場合、永久磁石１１３ａ〜１１３ｄの中央付近の磁束Ｍは半径方向を向いているが、端部に近づくにつれて半径方向に対して傾き、密度も低くなる。このため、素線群１１５ａ〜１１５ｄが永久磁石１１３ａ〜１１３ｄの端部に近づくと、ゲインの低下が生じる。
【００１４】
図１５は、特許文献１における揺動角度とゲインの関係を示すグラフであり、揺動角度θＢは揺動の中心、揺動角度θＡはプラス側、揺動角度θＣはマイナス側の角度で、図５における加工位置Ａ、Ｂ、Ｃに対応する揺動角度である。
【００１５】
図１６は、特許文献１における揺動角度がθＡ、θＢ、θＣである加工位置Ａ、Ｂ、Ｃにおけるサーボ機構の偏差信号のグラフを重ねた図である。
【００１６】
同図から明らかなように、位置Ｂでは適切な応答を示しているが、位置Ａや位置Ｃではオーバーシュートが生じている。すなわち、揺動角度によりゲインが変化するため、ある角度で良好な位置決め応答性を持つサーボ機構が、別の角度ではオーバーシュートを生じたり、オーバーダンピングになったりするという問題を生じる。
【００１７】
しかし、コイルに作用する磁場の強度を揺動角度によらず一様にすることは困難であり、同じ電流を流しても揺動角度に応じて回転子に作用するトルクの大きさが変動する。他の構造によってトルクを発生するガルバノスキャナであっても同様に、揺動角度によってゲインが全く変動しないようにすることは困難である。
【００１８】
そこで、特許文献１では、揺動角度によらず、ミラーを高速で位置決めすることができるガルバノスキャナの制御方法及びガルバノスキャナ、並びに、このようなガルバノスキャナによりーザを照射してプリント基板に穴明けを行うレーザ加工機を提供することを目的としている。
【００１９】
その手段として、指令信号と現在位置との偏差に基づいてミラーを揺動させるアクチュエータを動作させ、前記ミラーに入射する光の出射角を制御するようにしたガルバノスキャナにおいて、揺動角度に応じた前記アクチュエータのゲイン変化を計測する手段を設け、実動作に先立ってこの手段により前記アクチュエータのゲイン変化を計測すると共にその結果を記憶し、実動作時には前記ゲイン変化をなくすように、前記アクチュエータの操作量を補正することを特徴としている。
【００２０】
図１７は、特許文献１に記載のゲイン計測機能を備えたガルバノスキャナ制御装置５０を構成するスキャナサーボ機構のブロック図であり、破線より左側はサーボ処理プロセッサのソフトウェアにより実行される部分を、右側はハードウェアの接続関係と信号の流れを、それぞれ示している。なお、図1３と同等の機能のものは同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
加振信号生成処理部２６０は小振幅の正弦波信号を発生する。なお、この正弦波の周波数は、制御対象であるスキャナアクチュエータの共振周波数や、アンプの各種ノイズの周波数、摩擦の影響が顕著な低い周波数領域等を避け、伝達関数が慣性体としての二重積分特性を示す周波数に設定されている。
【００２２】
信号接続遮断処理部２６１は加振信号生成処理部２６０から出力される信号を加算処理部２６２に接続または遮断する。加算処理部２６２は加振信号生成処理部２６０および目標値生成処理部２１０から出力される目標値２１５を加算し、減算手段２２２に出力する。
【００２３】
補償要素２２０の出力は、信号接続切替処理部２２７の端子ａとゲイン変動補償部３００に入力され、ゲイン変動補償部３００の出力は、信号接続切替処理部２２７の端子ｂに入力される。信号接続切替処理部２２７の出力は、端子ｃからＤ／Ａ変換器２３０に入力される。
【００２４】
ゲイン計測信号処理部２７０には、揺動角度２５５が信号接続遮断処理部２７１を介して入力されると共に、操作量信号２２６が信号接続遮断処理部２７２を介して入力され、処理結果２８４はメモリ２９０内の指定されたアドレスに記憶される。
【００２５】
次に、ゲイン計測信号処理部２７０について説明する。図１８は、特許文献１に係るゲイン計測信号処理部の構成を示すブロック図である。第１のディジタルフィルタ２７３の入力側は信号接続遮断処理部２７１に接続され、出力信号は第１のピークホールド２７７を介して除算処理部２７９に入力される。第２のディジタルフィルタ２７４の入力側は信号接続遮断処理部２７２に接続され、出力信号は第２のピークホールド２７８を介して除算処理部２７９に入力される。第１および第２のディジタルフィルタ２７３，２７４は、加振信号生成処理部２６０によって生成される正弦波の周波数と同一の周波数成分を通過させ、他の成分は遮断するバンドパス特性を持っている。なお、図１８における２８３はタイミング信号である。
【００２６】
次に、特許文献１の動作を説明する。上述したように、揺動角度に応じてゲインが変化する。したがって、応答波形の変動を抑制するためには、個々のスキャナ及びそのセッティングに応じて図１５に示したゲインの変動を計測する必要がある。
【００２７】
そこで、位置決めに先立ち、以下の手順で揺動角度に応じたゲインを測定する。先ず、信号接続遮断処理部２６１、２７１、２７２を接続側にすると共に、信号接続切替処理部２２７の端子ｃを端子ａに接続し、補償要素２２０の出力信号が直接Ｄ／Ａ変換器２３０に入力されるようにする。この状態で、目標値生成処理部２１０は計測すべき揺動角度に対応する目標値２１５を設定すると共に、加振信号生成処理部２６０は小振幅の正弦波信号を発生する。加振信号生成処理部２６０から出力される正弦波信号は加算処理部２６２により目標値２１５に加算されるので、揺動軸１１１は計測すべき揺動角度を中心として正弦波状に駆動される。
【００２８】
揺動角度２５５と操作量信号２２６は、サンプル周期ごとに取り込まれ、それぞれ第１および第２のディジタルフィルタ２７３，２７４によって処理される。第１および第２のディジタルフィルタ２７３，２７４は、加振信号生成処理部２６０によって生成される正弦波の周波数と同一の周波数成分を通過させ、他の成分は遮断するバンドパス特性を持っているので、加振開始後しばらく時間が経過するとこれらフィルタの出力には加振信号に対応した制御対象の入力信号成分２７５、加振信号に対応した制御対象の出力信号成分２７６が現れる。なお、第１および第２のディジタルフィルタ２７３，２７４は同一の処理を行うので、入力信号成分２７５と出力信号成分２７６の間の伝達特性を調べる際にはフィルタの影響は相殺される。
【００２９】
入力信号成分２７５と出力信号成分２７６は、それぞれ第１および第２のピークホールド処理部２７７，２７８に入力され、正弦波状の信号のピーク値がホールドされ、出力として入力信号振幅２８１、出力信号振幅２８２が得られる。
【００３０】
十分な時間が経過した後、タイミング信号２８３により除算処理部２７９で除算処理が行われ、入力信号振幅２８１を出力信号振幅２８２で割り算し、制御対象ゲインの逆数２８４が算出され、メモリ２９０の中の計測時の揺動角度に対応するアドレス２９１で指定される番地に記憶される。
【００３１】
以上図１７と図１８を用いて説明した一連の処理を、可動範囲内で揺動角度の目標値を少しずつ変えながら繰り返すことで、可動範囲全体に対するゲイン変化の計測が行われ、メモリ２９０に記憶される。
【００３２】
加工時には、信号接続遮断処理部２６１、２７１、２７２を遮断側にすると共に、信号接続切替処理２２７の端子ｃを端子ｂに接続し、補償要素部２２０の出力信号がゲイン変動補償部３００を介してＤ／Ａ変換器２３０に入力されるようにする。すると、ゲイン変動補償部３００は揺動角２５５、すなわち揺動角θに応じてメモリ２９０を参照し、ゲインの変化を打ち消すように（例えば、測定により得られたゲインの最大値に等しくなるように）操作量信号２２６を増幅し、Ｄ／Ａ変換器２３０に出力する。この結果、揺動角度θによらずゲインが一定になるので、ミラーを高速で位置決めすることができ、加工速度を向上させることができる。
【００３３】
次に特許文献２について、詳細に説明する。特許文献２の図２と図４を、本願の明細書の図１９と図２０に示す。
【００３４】
図１９に記載されているように、ガルバノスキャナの周波数特性を計測する為の加振信号を発生する加振信号発生部１２と、加振信号によりガルバノスキャナを動作させた際の周波数特性を算出する周波数特性計算部１３と、ガルバノスキャナの周波数特性の特徴とガルバノスキャナの機械状態が記載された機械状態診断データと、周波数特性計算部の算出した周波数特性と機械特性診断データに基づいて、ガルバノスキャナが正常な状態か異常な状態かを診断する機械状態診断部１５と、機械特性診断部の診断結果を出力する表示部１６とを備えている。図２０は、ガルバノスキャナのミラーとシャフト間のねじれ方向の剛性が低下した場合の周波数特性の変化を示す図で、第１共振周波数Ｆｋ１が低下することから、ミラー異常の機械状態診断結果を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２００５−２３４２１５号公報
【特許文献２】特開２００９−１９２８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかし、特許文献１には、ガルバノスキャナのアクチュエータの経年劣化の診断機能がなく、換言すると、ガルバノスキャナの加工精度が劣化しているか否を診断する機能が無い。また、加工精度が悪化した場合にも、その要因を推定する機能もない。さらに、その対策を示す表示機能もない。よって、加工誤差が発生する前に防止する予防保全の機能は無く、加工誤差の発生を未然に防ぐ事はできない。
【００３７】
また、特許文献２では、ガルバノスキャナの機械特性（共振周波数とゲイン）のみに着目しているため、共振振動数に影響を及ぼさない、故障或いは劣化が起こった場合には、それらの劣化及びそれらの要因の診断をする事ができない。また、ガルバノスキャナは、所定の角度でミラーを回転させて、レーザ光を移動して加工するが、特許文献２では、一点の角度における記載のみで、ミラーがどの位置（回転角度）での機械特性を測定すれば良いのかが記載されていない。さらに、ミラーの回転位置の影響についても記載されていない。また、ミラーの回転角度が、機械特性に及ぼす影響についての示唆もない。
【００３８】
これらの従来技術に対し、本願は、ミラーの回転角度に対するスキャナの特性変化を、ゲインの経時変化（例えば、出荷時から診断時までの変化）を利用して診断する。具体的には、回転角度をパラメータとしてゲインを測定し、その経時変化の度合いと特徴から、予め作成しておいた、診断データベースと比較することにより、スキャナの劣化の診断を行うものである。また、加工不良を招く、ガルバノスキャナのミラー位置決め精度低下の有無（正常か否か）の診断と、その原因（要因）と対策を表示する機能をもたせることにより、位置決め精度の低下を防止し、不良品の発生を防止する。これら位置決め精度（加工精度）劣化の診断機能と、推定要因と対策を表示することにより、メンテナンスを容易にすると共に、メンテナンスの時間を短縮し、生産性の低下を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
上記課題を解決するために、揺動角度に応じた前記アクチュエータのゲイン変化を計測する計測手段と、前記計測手段によって実動作に先立って計測されたゲイン変化を記憶する記憶手段と、実動作時に前記記憶手段に記憶されたゲイン変化をなくすように前記アクチュエータの操作量を補正する補正手段を備え、予め定めた複数の種類のパターンと所定時間経過後のアクチュエータの測定結果とを比較して前記複数の種類のパターンから前記測定結果と近いパターンを判定し、判定した前記パターンから、ガルバノスキャナの加工精度劣化の診断、及び、その要因推定と対策を表示する機能を備えていることを特徴とする。
【００４０】
更には、ゲイン変化の経時変化の特徴と供に、位置偏差のバラツキの大きさも参照して、ガルバノスキャナの加工精度劣化の診断、及び、その要因推定と対策を表示する機能を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
この構成により、スキャナの位置決め性能劣化の程度と要因を、ミラー回転角度全域において、広く診断する事が可能となる。換言すると、ミラー可動範囲で、加工精度劣化の診断を行う事が可能となる。これにより、装置の予防保全の範囲を拡大でき、位置決め性能劣化（加工精度の低下）の程度とその要因を推察することが可能となり、装置の加工精度の低下を防ぐ事が可能となる。
【００４２】
また、ガルバノスキャナのゲインは、出荷からの経年変化などにより変化すると、その結果として、位置決め精度の悪化を引き起こす可能性がある。このため、ゲインの出荷時からの変化をモニターして、予めデータベースとして作成・搭載していた、「ゲインの変化パターンとその変動要因」と、照合することにより、その変化のパターンと変化量の大きさから、ガルバノスキャナの位置決め精度の低下の有無とその要因を知る事ができる。
【００４３】
このため、ゲインの診断機能をガルバノスキャナに持たせることにより、ガルバノスキャナのミラー位置決め精度低下の有無の診断と、その原因と対策を表示することが可能となる。そして、これらにより、ガルバノスキャナの位置決め精度（加工精度）の低下を防止し、不良品の発生を防止する事ができる。
【００４４】
図６は、ガルバノスキャナ１００の横断面図である。ガルバノスキャナ１００は、電磁揺動アクチュエータ１１０と角度検出器１２０から構成されている。電磁揺動アクチュエータ１１０は，永久磁石１１３とコイル１１５、アウタヨーク１１４で構成される磁気回路を持つ。永久磁石１１３は、ストッパーリング１１６で軸方向に固定され、揺動軸１１１に接着されており，
揺動軸は２つの軸受１１２で保持される。磁石と電流が印加されたコイルにより発生する力であるローレンツ力が揺動軸１１１に加わり，揺動軸１１１が回転する。角度検出器１２０は、角度検出ユニット１２１と揺動軸１１１に取り付けられたスケールディスク１２２から構成されている。揺動軸１１１の他端には、ミラーマウント１３１を介して、ミラー１３０が固定されている。このように、ガルバノスキャナ１００は、永久磁石１１３、軸受１１２、角度検出器（エンコーダ）１２０、ミラー１３０等の機械部品から構成されている。このため、ゲインはこれらの材料および機械要素の特性変化の影響を受ける。
【００４５】
このために、予め作成しておいたトルク診断テーブル（ゲインの変化パターン（特徴）と位置決め精度の低下要因）と、診断時（経年時）のゲインの変化を照合することにより、位置決め精度低下の程度とその要因推定を行うことができる。また、同時に位置決め精度低下に対する対策を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ゲイン診断機能を備えたガルバノスキャナ制御装置を構成するスキャナサーボ機構のブロック線図。
【図２】ゲイン診断機能説明図。
【図３】ゲイン診断テーブル。
【図４ａ】ゲイン診断手順のフローチャート（方法Ａ）。
【図４ｂ】ゲイン診断手順のフローチャート（方法Ｂ）。
【図４ｃ】ゲイン診断手順のフローチャート（方法Ｃ）。
【図５】ゲイン計測信号処理部の構成を示すブロック図。
【図６】ガルバノスキャナの断面図
【図７】ガルバノミラーサーボ機構の構成を示すブロック図。
【図８】第２の実施例のゲイン診断機能説明図。
【図９】第２の実施例のゲイン診断手順。
【図１０】第３の実施例のガルバノスキャナ制御装置（位置偏差信号診断機能付き）。
【図１１】第３の実施例の位置偏差信号診断機能。
【図１２】従来のガルバノミラーサーボ機構の構成を示すブロック図。
【図１３】従来のガルバノスキャナ制御装置を構成するスキャナサーボ機構のブロック線図。
【図１４】従来（特許文献１）のガルバノアクチュエータの断面図。
【図１５】従来（特許文献１）のガルバノアクチュエータの揺動角度とゲインの関係。
【図１６】揺動角度がθＡ、θＢ、θＣである加工位置において同じストロークの位置決めを行ったときのサーボ機構の偏差信号のグラフを重ねた図である。
【図１７】従来（特許文献１）のゲイン計測機能を備えたガルバノスキャナ制御装置を構成するスキャナサーボ機構のブロック図。
【図１８】従来（特許文献１）のゲイン計測信号処理部の構成を示すブロック図。
【図１９】従来（特許文献２）のプリント基板穴明け用レーザ加工機の構成図である。
【図２０】従来（特許文献２）のガルバノスキャナのミラーとシャフト間のねじれ方向の剛性が低下した場合の周波数特性の変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明を実施するための実施例１について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００４８】
本実施例では、ゲイン診断機能を持つ、ガルバノスキャナ制御装置を、図１から図７を用いて説明する。図７は、本実施例のガルバノミラーサーボ機構の構成を示すブロック図である。なお、図１２と同等機能のものは同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ここで、５００はゲイン診断機能を備えたガルバノスキャナ制御装置を示している。ゲイン診断機能については後述するが、製品出荷時のゲインと診断時のゲインを比較して得た、そのゲインの変化のパターンを、予めデータベースとして作成・搭載しておいた、「ゲインの変化パターンとその変動要因」に、照合することにより、位置決め精度低下の有無と要因推定を行うと共に、その対策を表示する。また、上位制御装置１０００は、従来の機能に加えて、ゲイン診断機能の実施の有無、また、その実施タイミング（時期）を指示する。また、上位制御装置１０００は、実施例１のような、ゲイン診断機能だけ実施する場合と、本実施例２で示すように、ゲイン診断機能と供に、位置偏差信号もガルバノスキャナの診断に用いる場合の、機能の切り替えも行う。なお、本発明の診断機能の実施の有無（タイミング）は、ガルバノスキャナ制御装置が、ゲインを更新するタイミング（つまり、加工前のゲイン計測時）で行ってもよい。
【００４９】
図６は、本実施例のガルバノスキャナ１００の断面図の説明図である。この構造の説明は前述したので、図１４の従来のガルバノスキャナと図６の本実施例との違いについて、説明する。図１４の従来例では、コイル１１５が回転する、いわゆる、移動コイル方式のガルバノスキャナであるが、本実施例は、磁石１１３が回転する、いわゆる、移動マグネット方式のスキャナである。このスキャナは、前述したように、永久磁石１１３、軸受１１２、角度検出器（エンコーダ）１２０、ミラー１３０等の機械部品から構成されているために、ゲインは、これらの磁石、機械要素の影響を受ける。
【００５０】
このために、予め測定・作成しておいた、「トルク診断テーブル（ゲインの変化パターンとその変動要因）と、診断時のゲインの変化量を照合することにより、上述した磁石や機械要素による、位置決め精度低下の程度とその要因推定を行うことができる。また、同時にその、その対策を表示することができる。本発明は、図１４の従来のガルバノスキャナにも適用できることはいうまでもない。
【００５１】
図１は、ゲイン診断機能を備えたガルバノスキャナ制御装置を構成するスキャナサーボ機構のブロック線図である。なお、図１７と同等機能のものは同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５２】
従来のガルバノスキャナ制御装置（図１７）との違いは、以下のとおりである。従来のガルバノスキャナ装置では、位置決め前に、可動範囲（揺動角度θ）における、ゲインをゲイン計測信号処理で計測した後に、可動範囲内でゲインの変動が無くなるように、補正係数２８４を算出して、メモリ２９０に収納する。そして、加工時に、ゲイン変動補償３００が、揺動角度に応じて、メモリ２９０を参照して、ゲインの変化を打ち消すように、操作量２２６を増幅する。この結果、揺動角度θによらずゲインが一定になるので、ミラーを高速で位置決めする事が可能となり、加工速度を向上できる。
【００５３】
一方、本発明では、ガルバノスキャナの加工精度の低下を防止する事を目的に、ガルバノスキャナの劣化診断とその推定要因、及び対策を表示させることを可能とするために、従来の制御装置に、ゲイン診断機能を持たせている。
【００５４】
ゲイン診断機能は、経年変化、例えば、製品出荷時のゲインと診断時のゲインを比較して得た、ゲインの変化の大きさ・パターンを、予めデータベースとして作成・搭載していたゲインの変化パターンと、照合することにより、位置決め精度低下の有無とその要因推定を行うと供に、その対策を表示する。このゲインの診断を行うために、ゲイン診断部４００と診断データベース４１０、そして、ゲイン診断結果を表示する表示部４２０を設けている。
【００５５】
ゲイン診断部４００の診断機能について、図２を用いて説明する。揺動角度に対するゲインは、従来のガルバノスキャナ制御装置と同様の構成と手順で自動測定されるため、ここでは、説明を省略する。
【００５６】
ゲイン診断部４００では、メモリ２９０に記憶されている、製品出荷時のゲイン４０１と、診断時に、新たに、ゲイン計測信号処理２７０で計測したゲイン２８４の比較を行い、そのゲインの変化のパターンを、診断データベース４１０に記録されている、「トルク診断テーブル（図３）のゲイン変化パターン」４０２と比較して、ゲイン変化のパターンが、ゲイン診断テーブルの、（１）〜（５）のどのパターンに該当するのかを見極め、位置決め精度低下の有無とその要因推定、及び、その対策を表示部４２０に表示する。
【００５７】
図２では、出荷時のゲイン（実線）と診断時のゲイン（点線）が殆ど同じである。このため、ゲイン変動のパターンは、診断データベース４１０のトルク診断テーブル図３の、ゲイン変化パターンの「（１）正常」に当たるため、診断結果４０３は、「正常」を表示部４２０に表示している。
【００５８】
次に、診断データベース４１０に記録されている、トルク診断テーブルについて、図３を用いて、詳細に説明する。トルク診断テーブルは、ゲイン変化、特徴、診断結果、対策を、代表的な５つのゲイン変化に分類している。代表的な５つは、以下のとおりである。出荷時と診断時のゲイン変動のパターンから、以下のどのパターンに分類できるか判定（選択）する。
【００５９】
（パターン１）正常型：出荷時と診断時のゲインが同じ（変動が所定値以下）。
（パターン２）全可動範囲で低下型：全可動範囲で、出荷時より診断時のゲインが小さい。
（パターン３）最大値の位置が移動型：ゲイン最大値の位置が、出荷時と診断時でずれている。
（パターン４）中心付近のみ変動型：診断時のゲインが、回転中心付近のみで変動する。
（パターン５）中央・左右で極大型：診断時のゲインが、中央部と左右部でピークが存在する。
【００６０】
ここで、出荷時と診断時のゲインの比較は、Ａ．両者とも測定データを直接比較しても良いし、Ｂ．特許文献１のように、出荷時のゲインは、測定結果から４次近似式を作成し、それを用いて診断時の測定結果と比較しても良い。Ｂ．の方法は、Ａ．に比べて、計算メモリが小さく、診断速度を上げる事が可能である。
【００６１】
診断結果（推定原因）とその対策は、図３に示すとおりである。具体的には、（１）の場合は、診断結果は、正常で、対策は不要である。（２）の場合は、診断結果は、熱減磁でゲイン低下、或いは、全周軸受損傷で、対策は、ゲイン更新、応答速度の設定変更、軸受交換、ガルバノスキャナ交換である。（３）の場合は、診断結果は、エンコーダとミラーのメカ中心のずれ、スキャナ異常動作等によるミラー平たん度の悪化、で、対策は、ゲイン更新、エンコーダとミラーの中心出し、ミラー交換である。（４）の場合は、中心部における微動駆動における軸受のフレッチング摩耗で対策は、ゲイン更新、フレッチング摩耗を防止する定期的な保全動作の実行で、それでも改善されない時は軸受交換である。定期的な保全動作とは、スキャナを左右の最大角度で回転させる等である。（５）の場合、診断結果は、スキャナ取扱い時の落下などによる、軸受のブルネル打痕、或いは、フレッチング摩耗で、対策は、ゲイン更新、或いは、軸受交換である。なお、選択された、診断結果と対策は、表示部に表示される。
【００６２】
上述したように、ゲインの経時変化のパターンから、位置決め精度低下の有無とその要因、及びその対策を表示する事ができる。
【００６３】
次に、図４ａないし図４ｃを用いて、ゲイン診断手順を示す。製品出荷時（初期値）と診断時（経年時）のゲインの測定は、特許公知例１と同じ手順で行う。すなわち、図１７と図１８で説明した手順により、ゲイン計測信号処理で行う。このため、ここでは、各部位の動作の詳細説明は省略する。また、同じ動作（機能）のものは、同じ番号が振られている。
【００６４】
まず、ステップＳ１０１でガルバノスキャナ制御装置をゲイン計測モードで起動し、次にステップＳ１０２で回転角度に対するゲイン計測を行う。これにより、診断時の（最新の）、ゲインが分かる。次に、ステップＳ１０３でメモリに記憶されている前回（出荷時）測定のゲインと、今回測定（診断時）測定のゲインをゲイン診断部へ送信出荷時（前回）と診断時（今回）のゲインを、ゲイン診断部４００へ送る。ここで、メモリ２９０には、前回測定したゲインが記憶されている。メモリには、今回のゲイン計測結果が上書きされるため、今回のゲインが計測・上書きされる前に、前回のゲイン計測結果を取りだし、次に、ステップＳ１０４で今回のゲイン計測結果を取り出し比較する事により、ゲインの変化を知る事が出来る。もちろん、メモリに余裕があれば、前回の結果と今回のゲインを別々に、メモリ２９０に記憶してもよい。
【００６５】
上述したように、前回のゲイン計測結果と今回のゲイン計測結果から、その変動のパターンを知る事ができる。また、メモリ２９０には、出荷時の正常なゲインを記録させておき、出荷時と診断時（経年点）のゲインを比較することも可能である。
【００６６】
ここでは、前回のゲイン計測が、出荷時のゲイン計測であることを想定している。しかし、前回の測定と今回の測定の時間間隔を、自由に設定できる事は、言うまでもない。具体的には、製品加工の前後、或いは、定期点検期間、或いは、ユーザのニーズに合わせて、自由に、ゲイン変化の測定間隔を設定できる。
【００６７】
次に、図４ａ（方法Ａ）ではステップＳ１０５でゲイン変動の各パターンとゲイン診断部で測定した測定結果を比較し、トルク診断テーブルの５つのパターンの中から、最も近いものを判定する。また、ゲイン変化のパターンが複数パターンで構成される場合には、それらの全てを表示させてもよい。そして、ステップＳ１０６で判定したゲイン変動パターンから、診断結果、対策を表示部に送信する。最後に、ステップＳ１０７で表示部に、診断結果と対策を表示する。また、ゲインの測定結果から４次近似式を作成し、その上でゲイン変化の各パターンのどのパターンに当てはまるかの判定を行うようにすることもできる。
【００６８】
ここで、図４ａのステップＳ１０５で行われるパターンと測定結果との比較について他の実施例を説明する。図４ｂ（方法Ｂ）は図４ａのステップＳ１０５を５つの判断ステップに分けて処理を行っている。ステップＳ１１５でパターン１（正常）と比較してあてはまるかの判定を行い、以下順次ステップＳ１１６でパターン２（全可動範囲で低下）、ステップＳ１１７でパターン３（最大値の位置が移動）、ステップＳ１１８でパターン４（中心付近のみ変動）、ステップＳ１１９でパターン５（中央・左右で極大）に当てはまるかの判定を行い、いずれかのパターンにあてはまると判定された場合はステップＳ１２０へ進み、判定したゲイン変動パターンにより診断結果と対策を表示する。また、いずれのパターンにも当てはまらなかった場合は、ステップＳ１２２で要調査のメッセージを表示部に表示するようにする。この実施例では先に行われるパターンほど優先順位が高く、一度判定に合格すると即そのパターンであると判定するようになっている。図４ｂにおける実施例においては、パターン１〜５の順番で処理を行っているが、この順番を優先度が高いパターンの順番に並べ替えることも可能である。
【００６９】
図４ｃ（方法Ｃ）は図４ａのステップＳ１０５のパターン判定を並列処理した実施例である。この実施例ではステップＳ１３４完了後、ステップＳ１３５でパターン１からパターン５のそれぞれに当てはまるかの判定を同時に行うようになっている。その後、ステップＳ１３６で一致したパターンから、診断結果、対策を表示部に送信し、ステップＳ１３７で表示部で診断結果と対策を表示するようになっている。この実施例において、例えば、測定結果が複数の形状が複合しているような形状、例えばパターン２（全可動範囲で低下）とパターン４（中心付近のみ変動）が複合したような形状と判定した場合は、パターン２とパターン４の両方に一致していると判定し、両方の診断結果と対策を表示部に表示することが可能である。
【００７０】
また第１実施例の表示項目について、診断結果と対策だけではなく、ゲイン変化パターンを表示することも可能である。
【００７１】
図４ａおよび図４ｂに示した一連の動作は、特許公知例１のように、位置決め前に行っても良いし、或いは、定期点検期間、或いは、ユーザのニーズに合わせて、自由に行う事が可能である。また、加工精度が悪化した場合等に、その要因調査として活用しても良い。
【００７２】
図５に、ゲイン計測信号処理部の構成を示すブロック図を示す。図１８に示す、従来のゲイン計測信号処理部の構成を示すブロック図と基本的に同じである。同じ機能の物は、同じ番号で示しており、その説明は省略する。
【００７３】
図１８の従来例では、ディジタルフィルタの周波数は、加振信号生成部２６０によって生成される正弦波の周波数と同一の周波数を通過させ、他の成分は遮断するバンドパス特性を持っていると記載されている。しかし、その正弦波の周波数は、明記されていなかった。具体的には、図１７の説明のように、「この正弦波の周波数は、制御対象であるスキャナアクチュエータの共振周波数や、アンプの各種ノイズの周波数、摩擦の影響が顕著な低い周波数領域等を避け、伝達関数が慣性体としての二重積分特性を示す周波数に設定されている」と、記載されているが、それがいくつなのかは、明記されていない。
【００７４】
本発明では、ガルバノスキャナの共振周波数の影響を受けないで、また、摩擦の影響を受けない、１ｋＨｚに設定している。さらに詳細に説明すると、摩擦の影響は、実験的に、５００Ｈｚ以下から顕在化し始めるため、この周波数より高い周波数が望ましい。また、ガルバノスキャナの共振周波は、スキャナの構造に依存し変動するため、多くのスキャナへの適用性を考慮すると、一次共振の反共振が低いもので、２ｋＨｚ程度であることから、本実施例では、１ｋＨｚに設定している。もちろん、個々のガルバノスキャナの特性に特化した周波数に設定してもよい。
【００７５】
以上、述べたように、図５のディジタルフィルタ２７３aと２７４aは、１ｋＨｚの周波数を通過させ、他の成分は遮断するバンドパス特性を持っている。また、図１の加振信号生成処理２６０で生成される正弦波の周波数は、１ｋＨｚである。
【００７６】
また、図１７の従来例では、正弦波の振幅については、小振幅としか記載されておらず、その振幅が明記されていない。また、その最適な振幅を示唆する記載もない。一方、本発明では、正弦波の振幅は、その振幅をパラメータとしたゲインの変動測定結果から、ゲインのばらつきを小さくするために、正弦波の振幅を最適化している。具体的には、本発明の正弦波の振幅は、図６のガルバノスキャナ１００の、角度検出器１２０のスケールディスク１２２に角度検出用に取り付けられている、回折格子の数で規定される最小の回転角度よりも大きく、揺動軸１１１（ミラー１３０、スケールディスク１２２）が、回転するような正弦波の振幅としている。具体的には、スケールディスク１２２に取り付けられている回折格子の数を、例えば、ｍとすると、このスケールディスクの回折格子の数で決まる、回折格子間距離Ｐは、Ｐ＝３６０／ｍ（ｄｅｇ）である。一般に、このような、角度検出器１２０では、回折格子間をさらに、フーリエイメージ方式により位相補間回路で、ｎ逓倍している。これにより、高い分解能を実現している。
【００７７】
ここで、前記の正弦波の振幅を、回折格子間距離Ｐ（ｄｅｇ）より小さいＰ／６（ｄｅｇ）として、ゲイン測定を行ったところ、ゲイン変動が発生しないような狭い範囲「３Ｐ（ｄｅｇ）」でも、特定の周期で変動する誤差が入ってくる事が、周期成分分析結果から明らかになった。さらに、詳細に説明すると、Ｐ／２、Ｐ／３、Ｐ／４の変動周期の変動が、ゲインの測定結果に現れることが明らかになった。この原因としては、位相補間回路での逓倍に起因する内挿誤差と推定される。
【００７８】
そこで、正弦波の振幅をパラメータにして実験を行った結果、振幅が、格子間距離Ｐ（ｄｅｇ）より小さいと、測定結果が、前記の内挿誤差の影響を受けて大きくなる事が分かった。一方、正弦波振幅が格子間距離Ｐよりも大きくなると、それだけ、空間分解能が低下する。この事から、正弦波の振幅は、２Ｐ〜３Ｐ（ｄｅｇ）が適切であることが分かった。そこで、本実施例では、正弦波の振幅を２Ｐ〜３Ｐ（ｄｅｇ）にしている。
【実施例２】
【００７９】
第２実施例について、図８と図９を用いて説明する。第１実施例では、ゲインの変化の特徴（パターン）を事前に作成したゲイン診断テーブルのパターン（図３）と照会して診断を行っていたため、共通に劣化の程度を評価する事ができなかった。そこで本実施例では、ゲインの変化量から共通の手順で診断でき、またその劣化の度合いを示す機能を設けている。具体的な手順を図８に示す。ステップＳ１０１からＳ１０５は、第１の実施例と同じで、ステップＳ１５４以降が新たな手順を示している。
【００８０】
具体的には、ステップＳ１５４でゲイン診断部で、前回と今回のゲインの差分を計算し、ゲイン変動を前回の測定結果で規格化する。ここで、前回のゲインは、４次近似式で近似して、その近似式と、今回測定したゲインとの差分を、前回のゲインで規格化している。そして、規格化したゲイン変動の最大値、ΔＧを求める。
【００８１】
次に、ステップＳ１５５でゲイン変動ΔＧから、その値の大きさにより、４段階に分類し、その大きさから、表示する診断結果を決める。具体的には、下記のとおりである。
（a）  ΔＧ＜０．３％の場合      ：「正常」の表示
（b）  ０．３％＜ΔＧ＜０．５％の場合：「要監視」の表示
（c）  ０．５％＜ΔＧの場合：今回測定のゲインを用いて４次近似式を作成し、この新規ゲイン近似式と今回の測定結果のゲイン変動ΔＧｎの大きさにより、２つに分類して表示するようになっている。
・ΔＧｎ＜０．５％の場合：ゲインの更新
・０．５％＜ΔＧｎの場合：ゲイン変化パターンに合わせた対策を表示
【００８２】
ここで、（ｃ）０．５％＜ΔＧの場合については、今回測定のゲインを用いて４次近似式を作成し、この新規ゲイン近似式と今回の測定結果のゲイン変動ΔＧｎの大きさにより、２つに分類して表示する。これは、ゲイン近似式を更新する事により、今回の測定値との誤差が、０．５％以下になれば、新規ゲインを用いれば、整定のバラツキを所定の値以下に抑える事ができるためである。換言すれば、ゲインを前回の測定結果から、今回の新しい測定結果（ゲイン）に変更すれば、位置決め誤差を、装置の許容範囲に収める事ができる。
【００８３】
一方、ゲイン近似式を更新しても、測定値との誤差が、０．５％以下に収まらない場合には、ゲイン以外の要因が支配的であると推察されるので、ゲインの変化のパターン応じた対策（図８）を表示する。なお、ここでは、ΔＧが０．５％を基準値として選んだが、必要とする位置決め精度に応じて、その値を変更すれば良いのは、明らかである。また、Ｓ１０５のパターンの判定がＳ１５４の前にあるが、Ｓ１５５で０．５％＜
ΔＧｎの場合のみＳ１０５の処理を行うようにすると、パターン判定の数が少なくて済むため、より効率的に判定が可能である。また、Ｓ１０５の処理は図４ｂ、図４ｃで示した、これと同様の処理で置き換えることも可能である。
【００８４】
図８は、第２実施例の、ゲイン診断テーブルを示している。これは、図９の手順に従って、それぞれのゲイン変化量から得られるゲイン変動量を算出し、そのゲイン変動量ΔＧの大きさから、診断結果を共通的に表示する事を示している。そして、図９の手順のように、前回（出荷時）と今回（診断時）のゲイン変動量が、０．５％よりも大きい場合には、今回の測定ゲインから、ゲインの近似式を更新して、その更新したゲイン近似式に対して、今回測定値の誤差が、０．５％以下であれば、更新したゲイン近似式を用いれば位置決め精度を所定の値に収める事ができるので、診断結果の表示としては、「ゲインの更新」を示す。そして、それでも、ゲインの変動が、０．５％に収まらない場合には、その他の要因が主原因であるので、其々の、ゲイン変化の特徴に応じた、図８に示す対策を表示する。具体的には、例えば図８（５）の場合には、まず前回と今回のゲイン変動率ΔＧが０．５％を超えているので、ゲインの近似式を更新する。次に、そのゲイン変動ΔＧｎ（近似式と今回の測定値の誤差）が、０．５％より小さければ、「ゲインの更新」を表示し、０．５％よりも大きい場合には、「軸受交換」を表示する。
【００８５】
以上述べたように、本実施例においても、第１の実施例と同様に、ガルバノスキャナの診断が可能となるために、第１実施例と同様に、位置決め精度の劣化診断、つまり、加工精度の劣化診断が可能となり、また、その劣化の程度を４段階で表示する事が可能となる。そして、劣化の程度が４段階で表示されるために、スキャナの保守が容易になり、高い加工精度の維持と、位置決め精度劣化の対策を容易に行う事ができる。
【実施例３】
【００８６】
第３実施例について、図１０と図１１を用いて説明する。本実施例では、ゲイン診断だけでなく位置偏差信号診断も行えるガルバノスキャナ制御装置であり、２つの診断機能を併用する事により、より確度の高い、診断機能（性能）を提供する事を目的としている。
図１０は、第３実施におけるガルバノスキャナ制御装置５１０を構成するスキャナサーボ機構のブロック線図である。既に説明した図１に示された第１実施例と同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。第３実施例と第１実施例との違いは、第３実施例では、図１０に示すように、位置偏差信号診断部４３０をゲイン診断部２と供に備えていることである。
【００８７】
本実施例では、ゲイン診断部２により、第１実施例と同様に、ゲイン変動の診断を行う。このため、第１実施例と同様に、ゲイン変動から、ガルバノスキャナの診断を行う事が出来る。このガルバノスキャナの診断機能により、ガルバノスキャナの加工精度の劣化を防止出来るので、高い信頼性を確保することができる。また、劣化の程度と劣化要因がわかるので、計画的な保守と対策が可能となり、生産性を損なうことなく、高い加工精度を維持する事が可能となる。また、第３の実施例では、位置偏差診断部４３０を設ける事により、位置決め精度の低下の有無とその劣化の程度を、第１の実施例に比べて、より正確に把握することができる。
【００８８】
図１１を用いて、ゲイン診断と位置偏差信号診断とを合わせた診断例を２つ示す。図１１（１）では図３に示す、ゲイン診断テーブルの（４）の場合、すなわち、ゲイン変動が中心付近のみにある場合の、位置偏差のばらつきを示している。なお、位置偏差とは、目標位置と実際のレーザ位置（角度検出器１２０の検出位置）との偏差を示している。なお、位置偏差のバラツキは、横軸に時間をとり、縦軸に位置偏差信号のバラツキを示している。この位置偏差信号のバラツキ測定は、特定の間隔でミラーを一方向に送る動作（以下、送り動作と呼ぶ）での、位置偏差信号のバラツキを示している。図１１（１）では、ゲイン診断では、出荷時と診断時の変動は小さいが（０．３％以下）、位置偏差信号のバラツキで見ると、正常な場合と比較して、バラツキが中程度の例を示している。位置偏差の許容バラツキを、例えば、±２μｍ未満と設定した場合には、下記のような対策を表示する。なお、ゲイン診断の場合には、その要因推定まで行えるが、位置偏差バラツキでは、その要因推定はできない。
【００８９】
・位置偏差バラツキ  ±０．５μｍ    ⇒  正常（劣化無し）
・位置偏差バラツキ  ±１μｍ     ⇒  要監視
・位置偏差バラツキ  ±２μｍ     ⇒  ゲイン更新、軸受交換
・位置偏差バラツキ  ±３μｍ以上 ⇒  ゲイン更新、軸受交換
【００９０】
このように、ゲイン変化だけでは、その変動が小さく、劣化の進捗を見つけられない場合でも、位置偏差信号のバラツキから、ガルバノスキャナの位置決め精度の劣化を見つける事が可能となり、その劣化度合いをより正確に、表示する事が可能となる。この例では、ゲイン診断での劣化度合いは小さいが、位置偏差信号のバラツキが中程度、例えば±３μｍ程度の例として、「ゲイン更新」の表示を出すようにしている。
【００９１】
図１１（２）では、図３に示す、ゲイン診断テーブルの（５）の場合、すなわち、ゲインが中央と左右で大きく変動する場合の、位置偏差のばらつきを示している。ゲイン診断の、出荷時と診断時の変動は大きく（１．０％以上）、また、位置偏差信号のバラツキも大きいの例を示している。このように、ゲイン変動診断と位置偏差診断の結果が、同じになる事により、診断の精度を上げる事ができる。
【符号の説明】
【００９２】
１００  ガルバノスキャナ
１１０  電磁揺動アクチュエータ
１１１  揺動軸
１１２  軸受
１１３  永久磁石
１２０  角度検出器
１２１  検出ユニット
１２２  スケールディスク
１３０  ミラー
２１５  指令信号
２４２  現在位置
４００  ゲイン診断部
４１０  診断データベース
４２０  表示部
４３０  位置偏差信号診断部
５００  ゲイン診断機能を備えたガルバノスキャナ制御装置（第１実施例）
５１０  位置偏差診断機能を備えたガルバノスキャナ制御装置（第２実施例）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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