(57)【要約】【課題】揺動体の周辺の電界を放電させることによって、揺動体の静止位置にずれが生じることなく、静電気を原因とするライン光の投光位置ずれを防止することができるレーザー墨出し器を得る。【解決手段】レーザーライン光を出射する光源ユニット９と、光源ユニット９を保持した揺動体８と、基台１に対して揺動体８を揺動自在に支持する揺動支持体３と、基台１に固定されて内部機構を覆うプラスチック製の本体ケース１０と、揺動体８と本体ケース１０との間に不平等電界を構成し揺動体８と本体ケース１０との間に生じる電位差を自己放電により除去する除電手段と、を備えている。除電手段は相対向する平面電極１２と尖端電極１１で構成し、尖端電極１１は導電性繊維を用いるとよい。【選択図】図１
2008175673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーライン光を出射する光源ユニットと、
光源ユニットを保持した揺動体と、
基台に対して揺動体を揺動自在に支持する揺動支持体と、
基台に固定されて内部機構を覆うプラスチック製の本体ケースと、
揺動体と本体ケースとの間に不平等電界を構成し揺動体と本体ケースとの間に生じる電位差を自己放電により除去する除電手段と、を備えてなるレーザー墨出し器。
【請求項２】
除電手段は、相対向する平面電極と尖端電極からなる請求項１記載のレーザー墨出し器。
【請求項３】
尖端電極は、導電性繊維からなる請求項２記載のレーザー墨出し器。
【請求項４】
除電手段は、揺動体の静止位置誤差が生じやすい方向の最大変位発生部分に配置されている請求項１記載のレーザー墨出し器。
【請求項５】
平面電極は、本体ケースの内壁面に配置されている請求項２記載のレーザー墨出し器。
【請求項６】
揺動支持体はボールベアリングからなり、一方向の軸を中心として揺動体を揺動可能に支持する請求項１記載のレーザー墨出し器。
【請求項７】
揺動支持体は、一方向の軸とこれに直交する方向の軸を中心として揺動体を揺動可能に支持するジンバル機構からなる請求項１記載のレーザー墨出し器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源ユニットを取り付けた揺動体をジンバル機構などの揺動体支持部材で揺動自在に支持し、光源ユニットからライン光を投光するようにしたレーザー墨出し器に関するもので、特に、揺動体とケースとの間の静電気を除去することによって、静電気の影響によるライン光の投光位置ずれを防止することができるレーザー墨出し器を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築現場などにおいて、壁、天井、床などの照射対象面に墨出し用のレーザーライン光を投光するレーザー墨出し器が使用されている。レーザー墨出し器のレーザー光源は一般的に半導体レーザーが用いられている。半導体レーザーから出射されるレーザー光は拡散光であるため、これをコリメートレンズによってほぼ平行光束とし、これを円柱状のロッドレンズなどに透過させることにより一方向にのみ拡散させ、この拡散光を壁、天井、床などの照射対象面に投光すれば、レーザー光による鉛直方向のライン、あるいは水平方向のラインを引くことができる。そこで、半導体レーザー、コリメートレンズ、ロッドレンズと、これらの光学部品を一体に保持するホルダなどによって光源ユニットを構成し、揺動支持体によって吊り下げられた揺動体に上記光源ユニットを組み付けることによってレーザー墨出し器を構成することができる。レーザー墨出し器が傾いて設置されても、揺動支持体によって吊り下げられている上記揺動体は常時定められた姿勢を保つことができ、揺動体に組みつけられた光源ユニットによって、鉛直方向または水平方向のライン光が照射対象面に正しく投光される。設置基準点の真上の天井面、あるいは真下の床面に光スポットを投光することができる鉛直ポインターもレーザー墨出し器も一種である。また、上記のようなライン光を投光するレーザー墨出し器が鉛直ポインター機能を備えているものもある。
【０００３】
上記揺動支持体として、一般にジンバル機構が用いられている。ジンバル機構は、軸受としてボールベアリングのような精密部品を用い、対をなす上記軸受で軸を回転自在に支持し、この軸によって上記揺動体を揺動可能に吊り下げている。より具体的に説明すると、基体に固定された固定枠あるいは支柱の類に、共通の直線上に一対の軸受を介して一対の第１水平軸を支持し、この第１水平軸で揺動枠を揺動自在に支持し、揺動枠には上記水平軸に直交する方向の軸受を介して第２水平軸を支持し、第２水平軸によって揺動体を揺動自在に支持している。
【０００４】
上記揺動体は重力方向に垂下して所定の姿勢で静止することが求められるので、ジンバル機構などからなる揺動支持体は、摩擦抵抗ができるだけ小さいことが望まれる。揺動支持体の摩擦抵抗が小さいことによって揺動体の静止位置のばらつきが微少になる。この状態を揺動体の「感度が高い」という。ボールベアリングを用いたジンバル機構からなる揺動支持体によって支持された揺動体は感度が高いため、揺動体の静止位置のばらつきはきわめて微少であり、ライン光の照射位置精度が高い。
しかし、揺動体の感度が高いということは、揺動体に微少な外力が加わることによっても揺動体が揺れることになる。また、レーザー墨出し器を設置したときに、揺動体が長時間にわたって揺れ、所定の姿勢に落ち着くまでに長時間を要することになる。そこで、揺動支持部材によって揺動体を揺動可能に支持してなるレーザー墨出し器には、次に述べる特許文献に記載されているような制動装置ないしは制動機構が組み込まれている。
【０００５】
特許文献１に記載されているレーザー墨出し器における制動装置は、揺動体と一体に非磁性金属板を取り付け、この非磁性金属板の上下にそれぞれ所定の間隙をおいて上板体と下板体をフレームおよび基台に固定し、上板体と下板体にはそれぞれ磁石を取り付けてなるものである。上板体と下板体には磁界が形成されている。揺動体の揺動に伴って上記非磁性金属板が上記磁界を横切ると、非磁性金属板に渦電流が流れ、この渦電流が揺動体の揺動に対する制動力として作用し、揺動体を速やかに所定の姿勢に落ち着かせる。
【０００６】
特許文献２に記載されているレーザー墨出し器における制動装置は、揺動体の下部付近に、揺動仮想線に沿った曲面を有するブレーキ板を取り付け、このブレーキ板の面に対向させて１個または複数個の電磁石を配置し、所望のとき、例えばレーザー墨出し器を設置するときに、電磁石をオンにしてブレーキ片との間に吸引力を発生させ、この吸引力によって揺動体の揺動を停止させるようにしたものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３２５７２３号公報
【特許文献２】特開平１１−２５７９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１、特許文献２記載の発明以外にも、揺動体の感度が高いことによる揺動体のふらつきを防止する技術は各種提案されている。
しかしながら、揺動体の感度が高いことが要因となって、静電気の影響による揺動体の静止位置ずれが発生することに関しては未だ着目されていない。
【０００９】
レーザー墨出し器の大半は、本体ケースがプラスチックによる一体成形品である。プラスチック素材の製品は空気との摩擦によっても帯電する。プラスチック製のレーザー墨出し器本体ケースにおいても例外ではない。レーザー墨出し器の揺動体は感度が高いことから、プラスチック製の本体ケースが帯電することによって、揺動体が静電吸引力によって本体ケース側に引き寄せられ、揺動体の静止位置が所定の位置からずれる。特に、湿度が低下している冬季においては、プラスチック製の本体ケースが帯電しやすく、静電吸引力も大きいため、揺動体の静止位置ずれも大きい。本体ケースが帯電していると、レーザー墨出し器の組み立ておよび調整工程においても誤差を生じ、使用時においても誤差が発生する。また、仮に、本体ケースが帯電していないとしても、帯電した人体が墨出し器に接近すると、人体から出ている電界によって揺動体が引き寄せられ、揺動体の静止位置ずれによるライン光の投光位置誤差を生じる。
【００１０】
本体ケースを導電性プラスチックで形成するなど、本体ケースに導電性を持たせて帯電を防止することも考えられるが、レーザー墨出し器を使用しているときの問題、すなわち帯電した人体が接近するなど、外部からの電界によって生じる誤差の問題を解決することはできない。
【００１１】
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するためになされたもので、光源ユニットを取り付けた揺動体をジンバル機構などの揺動体支持部材で揺動自在に支持し、光源ユニットからライン光を投射するようにしたレーザー墨出し器において、揺動体の周辺の電界を放電させることによって、揺動体の静止位置にずれが生じることなく、静電気を原因とするライン光の投光位置ずれを防止することができるレーザー墨出し器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、レーザーライン光を出射する光源ユニットと、光源ユニットを保持した揺動体と、基台に対して揺動体を揺動自在に支持する揺動支持体と、基台に固定されて内部機構を覆うプラスチック製の本体ケースと、揺動体と本体ケースとの間に不平等電界を構成し揺動体と本体ケースとの間に生じる電位差を自己放電により除去する除電手段と、を備えていることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
プラスチック製の本体ケースが静電気を帯びるなどの要因によって本体ケースと揺動体との間に電位差があると、この電位差を、除電手段が自己放電することによって除去し、揺動体に作用する静電吸引力がなくなる。その結果、揺動体は所定の姿勢で静止し、ライン光が目標位置に対してふらつくことなく精度よく投光される。
静電気を帯びた人体などが近づいたときも、本体ケースと揺動体との間に生じる電位差を、除電手段が自己放電することによって除去し、揺動体を所定の姿勢に静止させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明にかかるレーザー墨出し器の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１、図２は、本発明に係るレーザー墨出し器の実施例をモデル的に表わしている。図１、図２において、符号１はレーザー墨出し器の基台（ベース）を示している。基台１は、下部に図示されない三脚を有し、あるいは三脚を装着することができ、三脚によって水平方向の姿勢で床などに設置することができる。基台１の上には適宜数の支柱２が立てられ、支柱２も基台１の一部を構成している。
【００１５】
各支柱２の上端部には適宜の仲介部材を介して揺動支持体３が取り付けられている。揺動支持体３はボールベアリングからなる。ボールベアリングは、外輪４と、内輪５と、外輪４と内輪５の間に介在する複数個の球体６を有してなり、球体６が転がることによって外輪４と内輪５が低摩擦抵抗のもとに円滑に相対回転することができるようになっている。上記外輪４が上記適宜の仲介部材を介して支柱２に固定されている。図示の例では、２個の揺動支持体３が対となっていて、各揺動支持体３が２本の支柱２によって支持されている。球体６は、例えば鋼球からなる。
【００１６】
対をなす揺動支持体３はそれらの中心軸線が一致するように相対向して配置されていて、各揺動支持体２の上記内輪５を貫通して軸７が圧入され、軸７は各内輪５と一体となって回転自在に支持されている。軸７は揺動体８を貫きかつ揺動体８と一体に結合されている。揺動体８は、水平方向の軸７を中心に、２対の支柱２の間で振子のように揺動自在に支持されている。
【００１７】
対をなす揺動支持体３よりも上方に突出した揺動体８の上端部には、光源ユニット９が取り付けられている。光源ユニット９は、光源としての半導体レーザー（レーザーダイオード）と、半導体レーザーから放射される拡散レーザー光を平行光束にするコリメートレンズと、平行光束を一方向にのみ拡散させる、例えば円柱状のロッドレンズと、これらの光学部品を一体に保持するホルダを有してなる。上記光源ユニット９は鉛直方向のライン光を投光するための光源ユニットで、上記ロッドレンズが水平方向に向くことによって、レーザー光束を鉛直方向に拡散するようになっている。光源ユニット９を構成する上記ホルダは斜め上方に向くように傾けて揺動体８の上端部に取り付けられている。揺動体８には、鉛直方向のライン光を投光するための光源ユニット９に代えて、あるいは光源ユニット９とともに、水平方向のライン光を投光するための光源ユニットを取り付けることもできる。水平方向のライン光を投光するための光源ユニットも、上記光源ユニット９と同様に、半導体レーザー、コリメートレンズ、ロッドレンズ、ホルダを有してなり、ロッドレンズが垂直方向に向くことによって、レーザー光束が水平方向にのみ拡散される点が異なっている。
【００１８】
図示の例では、揺動支持体３が揺動体８を一方向にのみ揺動可能に支持する構成になっているが、揺動体８を、互いに直交する水平方向の２軸を中心として揺動可能に支持するジンバル機構で構成するとよい。ジンバル機構を用いる場合は、基台１または基台の一部をなす支柱２によって水平方向の第１軸で中間揺動体を揺動自在に支持し、中間揺動体には第１軸に直交する水平方向の第２軸を介して揺動体を振子状に揺動可能に支持する。ジンバル機構を用いれば、基台１のあらゆる方向への傾きに対しても揺動体８の姿勢を所定の姿勢に修正することができる利点がある。ジンバル機構は、ジャイロ機構と称されることもある。
【００１９】
基台１の上には本体ケース１０が固定されている。本体ケース１０はプラスチックにより一体成形された部品で、ここまで説明してきた内部機構を覆って基台１の外周縁上に固定されている。プラスチック製の本体ケース１０は、先に述べたとおり、静電気によって帯電しやすい部材である。本体ケース１０が帯電すると、前術のとおり、揺動体８が静電吸引力により吸引されて揺動体８が所定の位置に静止することができなくなる。そこで、図示の実施例では、揺動体８と本体ケース１０との間に生じる電位差を、揺動体と本体ケースとの間に不平等電界を構成することによって自己放電により除去する除電手段を備えている。この除電手段をより具体的に説明すると、本体ケース１０と揺動体８に相対向して設けられた尖端電極１１と、平面電極１２を有してなる。図示の実施例では、揺動体８の下端の揺動方向両側に突出させて尖端電極１１が取り付けられ、揺動体８を間において相対向する本体ケース１０の内壁面に平面電極１２が配置されている。「不平等電界」とは、相対向する電極間の電界が均一ではない状態をいい、図示の実施例では、平面電極１２と尖端電極１１との間の電界が尖端電極１１に集中した状態で形成される。平面電極１２は、電極板を本体ケース１０の内面に固着することによって形成してもよいし、本体ケース１０の内面に導電性のメッキを施すことによって形成してもよい。
【００２０】
上記尖端電極１１は、先端が針状にとがった電極であってもよいが、例えば導電性繊維で構成してもよい。本発明の実施例では、株式会社クラレによって開発された導電性繊維「セルメック」（商品名）を使用した。この導電性繊維は無数の毛羽状の放電尖端を有していて、平面電極１２との間での放電をそれぞれの放電尖端に分散させて行うことができる。尖端電極１１は、これをレーザー墨出し器の適宜の位置に設けられたアース端子に接続し、アース端子を介して適宜アースを取るようにするとよい。上記導電性繊維は、布状、テープ状、紐状のものなどがあるので、適宜の形態のものを選択して使用する。上記導電性繊維「セルメック」は、金属製の繊維とは異なる特殊な導電性繊維であり、不平等電界をコロナ放電によって放電させる性質を持っている。例えば、導電性繊維を境にして、＋５０ｋｖというような高い電圧の帯電物と＋１ｋｖというような非帯電物とが隣接しているとすると、導電性繊維は帯電物と非帯電物との電位差をコロナ放電により自己放電し、上記両者の電位差をなくす。
【００２１】
図示の実施例においては、除電手段を、揺動体８の静止位置誤差が生じやすい方向の最大変位発生部分に配置している。すなわち、図１において、揺動体８は軸７を中心にして紙面と平行な方向に揺動自在に支持されていて、この揺動平面方向が、揺動体８の静止位置誤差が生じやすい方向である。そして、揺動体８が揺動することによって、その下端両側の角が本体ケース１０の内壁面に当たる位置が揺動体８の最大変位発生部分であり、この位置に尖端電極１１と平面電極１２からなる除電手段が配置されている。揺動体８は往復揺動するので、その最大変位発生部分は揺動方向両側にあり、揺動方向両側に除電手段が配置されている。図１において、符号１１Ａ，１１Ｂは、揺動体８の揺動に伴って尖端電極１１が本体ケース１０に対し相対移動した態様を示している。
【００２２】
以上説明した図示の実施例にかかるレーザー墨出し器によれば、揺動体８と本体ケース１０との間に生じる電位差を自己放電により除去する除電手段を配置したことにより、プラスチック製の本体ケース１０が帯電して本体ケース１０と揺動体８との間に電位差が生じたとしても、除電手段が自己放電により電位差を除去し、本体ケース１０と揺動体８との間の静電的な吸引力を解消する。よって、静電的な吸引力による揺動体８の静止位置ずれがなく、静電的な吸引力を要因とするライン光照射位置精度の劣化を回避することができる。
【００２３】
帯電した人体が接近したときも、揺動体８との間に生じる電位差を除電手段が自己放電により除去するので、静電的な吸引力を要因とするライン光照射位置精度の劣化を回避することができる。
特に、空気が乾燥する冬季において静電気が発生しやすく、レーザー墨出し器の精度誤差を生じやすいが、本発明に係るレーザー墨出し器によれば、冬季においても、静電気を要因とするライン光照射位置精度の劣化を回避して、位置精度の高いレーザーライン光を投光することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るレーザー墨出し器の実施例をモデル的に示す側面図である。
【図２】上記実施例の一部を切り欠いてモデル的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    基台
２    支柱
３    揺動支持体
４    外輪
５    内輪
６    球体
７    軸
８    揺動体
９    光源ユニット
１０    本体ケース
１１    尖端電極
１２    平面電極
【図１】
2008175673.tif 000003
【図２】
2008175673.tif 000004