(57)【要約】【課題】ムービングマグネット式のロータの磁石を効率よく冷却でき、磁石を空冷する際の高速の空気流がミラーの外乱とならないガルバノスキャナ及びこれを用いたレーザ加工機を得ること。【解決手段】外筒面に軸方向に延びる溝を複数有する磁石、磁石に外接して流路を構成する筒状の非磁性体であり、各溝の両端部に対応する位置にカバー穴１３が形成されたカバー５、カバー５の端面を塞ぐフレーム８、及び磁石の中心軸と同軸に設置された回転軸６で構成されたロータ２２と、カバー穴１３に対応してコア穴１５が設けられた円筒状のコア１１、及びコア１１の内筒面にカバー５との間に隙間が形成されるように配置された複数のコイル１０で構成されたステータ２１と、回転軸６に設置されたミラー１と、回転軸６を軸支する軸受とを備え、一端側のコア穴１５及びカバー穴１３を介して流路に導入した空気流を、他端側のコア穴１５及びカバー穴１３から排出する。【選択図】図３
2013190669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状で外筒面に軸方向に延びる溝を複数有する磁石、該磁石に外接して内筒面と前記溝との間に流路を構成する筒状の非磁性体であり、前記複数の溝の各々の両端部に対応する位置に穴が形成されたカバー、該カバーの端面を塞ぐフレーム、及び前記磁石の中心軸と同軸に設置された回転軸で構成されたロータと、
前記穴に対応する位置に周方向に延びる長穴が設けられた円筒状のコア、及び前記コアの内筒面に前記カバーの外筒面との間に隙間が形成されるように配置された複数のコイルで構成されたステータと、
前記回転軸に設置されたミラーと、
前記ロータが回動自在となるように前記回転軸を軸支する軸受とを備え、
一端側の前記穴及び前記長穴を介して前記流路に導入した空気流を、他端側の前記穴及び前記長穴から排出することを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項２】
一方の面に溝状の凹みを有するＵ字型断面の磁石、円筒を軸方向に沿って切断した半円筒状の非磁性体で、内筒面が前記磁石の前記凹みと向かい合って前記磁石に接して内筒面と前記溝との間に流路を構成し、前記磁石の前記凹みの両端部に対応する位置に穴が形成されたカバー、及び該カバーの端面を被うフレームとで構成されたロータと、
前記穴に対応する位置に周方向に延びる長穴が設けられた半円筒状のコア、及び前記コアの内筒面に前記カバーの外筒面との間に隙間が形成されるように配置された複数のコイルとで構成されたステータと、
前記ロータの重心を通るように設置された回転軸と、
前記回転軸に設置されたミラーと、
前記ロータが回動自在となるように前記回転軸を軸支する軸受とを備え、
一端側の前記穴及び前記長穴を介して前記流路に導入した空気流を、他端側の前記穴及び前記長穴から排出することを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガルバノスキャナと、
レーザ光線を発するレーザ発振器と、
前記ガルバノスキャナの前記ミラーを回動させて、前記レーザ光の反射角度を変更し、前記レーザ光線の被加工物への入射位置を制御する制御装置とを備え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、ミラーを回転駆動して、入射したレーザビームを反射して走査するガルバノスキャナ及びこれを用いたレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化を実現するためには、部品の高密度実装が必要である。このために、高密度の基板穴開け加工を高速で行う装置が求められている。このような加工を行うためにレーザビームを用いた加工装置としてレーザ加工機がある。このレーザ加工機では、面に平行な軸回りにミラーを高速で回動するガルバノミラーによって、入射したレーザビームを反射して走査する構成のガルバノスキャナが用いられている。
【０００３】
ガルバノスキャナには、ムービングコイル式とムービングマグネット式とがある。前者は回転子にコイルが配設され、固定子に永久磁石が配設される構成を備える。後者は回転子に永久磁石が配設され、固定子にコイルが配設された構成を備える。いずれもロータの回転軸にはミラーが取り付けられ、ステータはハウジングに固定される。ロータはコイルにより発生した駆動トルクを永久磁石で受けて回動駆動される。このロータの動作によりミラーが回動動作する。
【０００４】
ムービングコイル式で高速で回動する場合、大きな電流をコイルに流すため、コイルが発熱する問題がある。一方、ムービングマグネット式の場合、コイルに流れる駆動電流は、ロータを加速する場合と減速する場合とで逆方向に流れる。連続的に基板穴加工を行う場合、加減速を繰り返すことになり、高速動作させると駆動電流の周波数が高くなる。このとき永久磁石に渦電流が流れて渦損が発生し、永久磁石の温度が高くなる。永久磁石の温度が過度に高くなると、熱減磁が発生して磁石特性が劣化し、ガルバノスキャナの動作に支障が生じる問題がある。また回転角度を検出するのにエンコーダを用いている場合、永久磁石の熱がエンコーダに伝わり、エンコーダに悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
特許文献１に記載の発明は、永久磁石の吸引力を利用しているため、大ミラーの高速駆動に十分な大きいトルクを発生することができる。また、ミラーの曲げ変形やシャフトの捩れ変形による共振を抑え、ミラーを高速、安定に位置決めすることができる。さらに、コイルの発熱量が小さく、永久磁石の減磁が生じにくい。
【０００６】
また、特許文献２に記載の発明は、ビームを反射して走査するための可動ミラーを有するビームスキャナにおいて、可動ミラーに一端が固定された支持部材と、支持部材の他端近傍に配設されたトルク発生部と、支持部材又は可動ミラーを揺動自在に支持する軸受とを備えている。
【０００７】
特許文献２に記載の発明は、コイルが発熱した場合も、コイルが開放されているため放熱しやすく、気体冷却も容易である。このため、コイルの発熱による破損を防ぐことができる。さらに、コイルの発熱は、支持部材を通してのみ他の部品に伝達するため、他の部品の温度は上昇しにくい。これらの発熱に対する効果により、コイルが発熱した場合にも、ミラーを始めとする部品の変形やセンサドリフトが起きにくく、精度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３３３８７３号公報
【特許文献２】特開２００４−２０９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に記載の発明は、ムービングマグネット式であり、ムービングコイル式のようにミラーにコイルを直接取り付ける構成ではないため、コイルで発生した熱がミラーに伝達することでミラーが熱変形するおそれがないという利点がある。しかし、ミラーを高速で回動動作させる場合、駆動電流の周波数が高くなるため、ロータの永久磁石に渦電流が流れて渦損が発生し、永久磁石の温度が高くなる。永久磁石の熱が過度に高くなると熱減磁が発生して磁石特性が劣化し、ガルバノスキャナの動作に支障が生じる。
【００１０】
また、ロータの温度が高くなると、ロータに取り付けられたミラーも高温になり、熱変形を生じて精度が低下する問題がある。また、ロータの温度が高くなると、ロータの軸に取り付けたロータリエンコーダの温度が高くなって故障の原因となりうる。
【００１１】
ロータを空冷する場合、高速の空気流を磁石だけに有効に当てることは困難である。冷却用の高速な空気流の一部がミラーに当たると、ミラー角度制御の外乱となる。
【００１２】
特許文献２に記載の発明は、ムービングコイル式であるが、ロータのコイルとミラーとが離れて配置されているため、ロータを空冷する際に、高速の空気流がミラーに当たりにくい。しかしロータのコイル及びミラーの両方が回転軸から離れているため、回転軸回りの慣性モーメントが大きくなる。慣性モーメントが大きいと、ミラーを高速で回動させる場合に大きなトルクが必要となるため、コイルに大きな電流を流す必要があり、結局、コイルの発熱が大きくなってしまう。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ムービングマグネット式のロータの磁石を効率よく冷却でき、磁石を空冷する際の高速の空気流がミラーの外乱とならないガルバノスキャナ及びこれを用いた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】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、円筒状で外筒面に軸方向に延びる溝を複数有する磁石、磁石に外接して内筒面と溝との間に流路を構成する筒状の非磁性体であり、複数の溝の各々の両端部に対応する位置に穴が形成されたカバー、カバーの端面を塞ぐフレーム、及び磁石の中心軸と同軸に設置された回転軸で構成されたロータと、穴に対応する位置に周方向に延びる長穴が設けられた円筒状のコア、及びコアの内筒面にカバーの外筒面との間に隙間が形成されるように配置された複数のコイルで構成されたステータと、回転軸に設置されたミラーと、ロータが回動自在となるように回転軸を軸支する軸受とを備え、一端側の穴及び長穴を介して流路に導入した空気流を、他端側の穴及び長穴から排出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コアの穴からカバーの穴を通して、磁石の溝とカバーとによって形成される線路に沿って空気を通すことで磁石を効率よく冷却でき、磁石を空冷する際の高速の空気流がミラー動作の外乱とならないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明にかかるガルバノスキャナの実施の形態１の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナの磁石の斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナの斜視図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナのミラーの設置状態を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナのロータ部分の斜視図である。
【図６】図６は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナのロータの斜視図である。
【図７】図７は、ガルバノスキャナを用いたレーザ加工機の概略構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明にかかるガルバノスキャナの実施の形態２の構成を示す断面図である。
【図９】図９は、実施の形態２にかかるガルバノスキャナの磁石の斜視図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２にかかるガルバノスキャナの斜視図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２にかかるガルバノスキャナのロータ部分の斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示したロータから回転軸及びフレームを除いた残りの部分を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、回転軸及びフレームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかるガルバノスキャナ及びレーザ加工機の実施の形態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。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるガルバノスキャナの実施の形態１の構成を示す断面図である。図１は、ガルバノスキャナのモータ部分を回転軸６に垂直な面で切断して示している。図２は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナの磁石の斜視図であり、図中に着磁状態を示している。磁石２は円筒形で、外周に軸方向の溝２ａが複数（この例では４本）設けられている。カバー５は、非磁性体で形成されている。カバー５はロータ２２の回転軸６を中心とする筒形であり、磁石２に外接する形状をなしている。磁石２とカバー５とは、例えば接着されることによって固定されている。磁石２の溝２ａとカバー５とによって囲まれた空間は、冷却用の空気流が流れる流路７となる。
【００１９】
コイル１０は、回転軸６を中心とする円筒形の半径方向を軸として、この軸回りに導線を巻いた形状で形成された平板状のコイルを、回転軸６を中心とする円筒形に沿って曲げた形状をなしている。コイル１０は、回転軸６を中心とする円筒形の半径方向を軸として、この軸回りに導線を巻いた形状であるため、コイル１０の導線は一部の区間では回転軸６と平行となっている。コア１１は、コイル１０とともにステータ２１を構成する。コア１１は、回転軸６を中心とする円筒形をなしている。
【００２０】
図３は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナの斜視図である。ミラー１は、回転軸６の軸心がミラー１の重心を通るように回転軸１ａが回転軸６に取り付けられている。フレーム８はロータ２２の回転軸６の両端に取り付けられている。磁石２、カバー５、回転軸６及びフレーム８は、ロータ２２を構成する。
【００２１】
カバー穴１３はカバー５に複数（軸方向に２個ずつ）設けられている。コア１１には、円周方向に長い長穴状にコア穴１５が形成されている。カバー穴１３とコア穴１５とは、それぞれ対応する位置に設けられている。
【００２２】
図４は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナのミラーの設置状態を示す図である。ロータ２２は、ベース１６に取り付けられた軸受１７によって回転軸６の両端近傍の部分が軸支されて、回転自在になっている。コイル１０及びコア１１から構成されるステータ２１は、ベース１６に取り付けられている。
【００２３】
図５は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナのロータ部分の斜視図である。図５に示す構成は、図３に示した構成からコア１１及びコイル１０を取り去った状態に相当する。カバー穴１３は、カバー５の両端部それぞれに設けられており、カバー５の周方向にも複数並んでいる。
【００２４】
図６は、実施の形態１にかかるガルバノスキャナのロータの斜視図である。図６に示す構成は、図５に示した構成のうちの回転軸６及びフレーム８の図示を省略した状態に相当する。カバー穴１３は、流路７の両端に開口している。流路７の両端は、図６では不図示のフレーム８によって塞がれている。
【００２５】
次に、ガルバノスキャナの動作について説明する。
【００２６】
磁石２の一つの極から出た磁束は、カバー５や、カバー５とコイル１０との間の空隙を介して、コイル１０の導線が回転軸６と平行になっている部分を通過してコア１１に入り、コア１１内を円周方向に流れ、コイル１０の隣のコイルの導線が回転軸６と平行になっている部分を通過し、隣のコイル１０とカバー５との間の空隙とカバー５とを介して、隣のコイル１０に対応する磁石２の極に戻る磁気回路が形成されている。コイル１０に電流を流すと、コイル１０の回転軸６と平行になっている部分の電流の向きと磁束の向きとに直交する方向に力が発生する。コイル１０と隣のコイル１０とで電流の向きを逆にすることで、コイル１０に電流を流すことによって発生する力は回転軸６回りの駆動トルクとなる。コイル１０及び隣のコイル１０に流す電流の向きを反対にすれば、トルクの方向も反対向きに変わる。この駆動トルクによってロータ２２が回転する。
【００２７】
図７は、ガルバノスキャナを用いたレーザ加工機の概略構成を示す図である。ガルバノスキャナを用いたレーザ加工について説明する。上記のようなガルバノスキャナは、Ｘ軸方向用とＹ軸方向用とでレーザ加工機３０に二つ用意される。これらは各々の回転軸６に取り付けられたロータリエンコーダ１８の出力に基づき、制御装置１９によって角度が制御される。これらのガルバノスキャナのミラー１は、レーザ発振器２０が発するレーザ光線の経路に配置される。このような構成とすることにより、ガルバノスキャナによるレーザ光線の反射方向を制御装置１９によって変え、レーザ光線の被加工物２３への入射位置を制御することが可能となる。
【００２８】
高密度の基板穴開け加工を高速で行う場合、上記のミラー１の動作は例えば数ｋＨｚのオーダで行われる。ミラー１を取り付けたロータ２２を加速するときと減速するときとでは、コイル１０に流す電流を逆方向にする必要がある。基板穴加工では加速と減速とが繰り返されるため、コイル１０に流す電流の方向を制御装置によって切り替える。ミラー１を高速で動作させる場合には、上記の駆動電流の周波数を高くすればよい。
【００２９】
次に、本実施の形態にかかるガルバノスキャナを冷却する方法について説明する。駆動電流の周波数を高くすると、磁石２に渦電流が流れて渦損が発生し、磁石の温度が高くなる。さらに、加工が連続的に行われる場合、動作デューティが高くなるため、磁石２の温度が高くなる傾向がある。このため、磁石２を冷却する必要があり、本実施の形態では空冷により磁石２を冷却する。
【００３０】
ベース１６には、空冷用の空気流の流入ポート（不図示）と排出ポート（不図示）が設けられている。流入ポートと排出ポートとは、それぞれコア１１の両端のコア穴１５に繋がっている。一端側のコア穴１５から流入した空気流は、カバー５の一端側のカバー穴１３に流入し、流路７へ導かれる。流路７を通った空気流は、カバー５の他端側のカバー穴１３を通って、コア１１の他端側のコア穴１５から出て、ベース１６の排出ポートへ導かれる。流路７は磁石２に面しているため、流路７を空気流が通るときに磁石２が空冷される。
【００３１】
ベース１６には、流入ポート及び排出ポートとは別個に、コア冷却用の流入ポート（不図示）及び流出ポート（不図示）を設け、これらに通じる流路をベース１６内に穿つ。この流路には、空気又は水を通す。コイル１０及びコア１１の発する熱はベース１６に伝導し、流路を流れる空気又は水によって冷却される。
【００３２】
空気流が一端側のコア穴１５から一端側のカバー穴１３に流入する際、及び他端側のカバー穴１３から他端側のコア穴１５へ排出される際に、コイル１０とカバー５との間の空隙から空気流が外へ漏れることがある。この漏れに関しては、ベース１６の流入ポートからの圧力を磁石２を冷却する上で十分な程度まで高くすることで対処できる。すなわち、十分に高い圧力でコア穴１５から空気流を送り込めば、コイル１０とカバー５との間の空隙から空気流が漏れたとしても、磁石２を冷却するのに十分な空気流を流路７に流すことができる。なお、コイル１０とカバー５との間の空隙から漏れる空気流は、コイル１０を冷却する働きをする。
【００３３】
ガルバノスキャナにおいてミラー１の回動する角度は±１０度前後である。ミラー１を回動させるためにロータ２２が回動することで、カバー穴１３の位置は回転軸６を中心に円周上を揺動する。上記のように、長穴状であるコア穴１５の長手方向の寸法は、カバー穴１３が揺動したときの動作範囲を包含している。
【００３４】
実施の形態１にかかるガルバノスキャナは、外周に軸方向の複数の溝が設けられた円筒状の磁石２とカバー５とで囲まれた流路７を設け、カバー５及びコア１１にそれぞれ設けたカバー穴１３及びコア穴１５を介して流路７に冷却用の空気流を導入するように構成したため、磁石２を空気流により冷却できる。
【００３５】
また、回動動作するロータ２２とベース１６側との間に空気流を導くための配管を設ける必要がないため、配管の機械的な抵抗によりロータ２２の動作を妨げることがない。また、ミラー１に空気流が直接当たらないため、空気流がミラー１の動作の外乱になることがない。また、流路７はカバー５に接しているため、空気流によりカバー５も冷却される。
【００３６】
なお、以上の説明においては、流路７の数が四つの構成を例としたが、流路７の数は任意の偶数とすることができる。
【００３７】
実施の形態１にかかるガルバノスキャナは、磁石の溝とカバーとによって形成される線路に沿って空気を通すことで磁石を効率よく冷却でき、磁石を空冷する際の高速の空気流がミラー動作の外乱とならない。さらに、ミラーは、回転軸の軸心が重心を通るように取り付けられるため、慣性モーメントが最小となり、揺動させる際のエネルギー消費量を低減できる。よって、電子機器の生産設備の一つであり、高密度の基板穴開け加工を高速で行うレーザ加工機自体の環境負荷を低減できる。
【００３８】
実施の形態２．
図８は、本発明にかかるガルバノスキャナの実施の形態２の構成を示す断面図である。実施の形態１と同様の構成要素に関しては同じ符号で示し説明は省略する。実施の形態２においては、磁石２は、一方の面に溝状の凹みを有するＵ字型断面形状である。図９は、実施の形態２にかかるガルバノスキャナの磁石の斜視図である。磁石２は、断面がＵ字型の形状で、Ｕ字型の一端から他端に向かう着磁配向方向を持つ。図９には、着磁配向方向を矢印で示している。磁石２、カバー５及びフレーム８は、例えば接着されることによって互いに固定されている。また、ミラー１も、例えばフレーム８の接着面８ｃに接着されることによってフレーム８に固定されている。
【００３９】
磁石２、カバー５及びフレーム８はロータ２２を構成する。カバー５はロータ２２の回転中心軸１２を中心とする円筒形をミラー１の裏面で切断した形状をなしている。磁石２の両端面はロータ２２の回転中心軸１２を中心とする円筒面をなして、カバー５の内壁に接している。フレーム８の両側面もロータ２２の回転中心軸１２を中心とする円盤面をなして、カバー５の内壁に接している。回転中心軸１２はロータ２２の重心を通っている。
【００４０】
コイル９、１０は、ロータ２２の回転中心軸１２を中心とする円筒形の半径方向を軸として、この軸回りに導線を巻いた形状で製作された平板状コイルを、回転軸６を中心とする円筒形に沿って曲げた形状をなしている。上記のようにコイル９、１０は、ロータ２２の回転中心軸１２を中心とする円筒形の半径方向を軸としてこの軸まわりに導線を巻いた形状であるため、コイル９、１０の導線の一部はロータ２２の回転中心軸１２と平行な区間を含む。
【００４１】
コイル９、１０及びコア１１は、ステータ２１を構成する。また、コア１１も回転軸６を中心とする円筒形をなしている。コイル９、１０及びコア１１から構成されるステータ２１は、不図示のベースに取り付けられている。
【００４２】
図１０は、実施の形態２にかかるガルバノスキャナの斜視図である。回転軸６は不図示のベースに取り付けられた不図示の軸受によって回転自在に支持されている。磁石２、カバー５及びフレーム８から構成されるロータ２２は、ベースの軸受によってベースに対して回転自在に支持されている。
【００４３】
カバー５には、両端部にカバー穴１３が二つ設けられている。なお、図１０においてはカバー穴１３の一つはコア１１の陰に隠れて不図示となっている。コア１１には、コア穴１５が二つ設けられている。コア穴１５は、コア１１の円周方向に長い長穴となっている。各２個のカバー穴１３及びコア穴１５は、それぞれ対応する位置に設けられている。
【００４４】
図１１は、実施の形態２にかかるガルバノスキャナのロータ部分の斜視図である。図１１に示す構成は、図１０に示した構成からコア１１及びコイル９、１０を取り去った状態に相当する。図１２は、説明のために図１１に示したロータ２２から回転軸６及びフレーム８を除いた残りの部分を示す斜視図である。二つのカバー穴１３は、磁石２とカバー５とによって形成される流路７の両端に開口している。流路７の両端は、図１２では不図示のフレーム８によって塞がれている。
【００４５】
図１３は、回転軸及びフレームの斜視図である。フレーム８は、２本の柱８ａの両端を２個のフランジ８ｂで支持した構造で、各フランジ８ｂには回転軸６が取り付けられている。図１３では、回転軸６の一方の図示はフランジ８ｂの陰に隠れて不図示となっている。
【００４６】
次に、本実施の形態にかかるガルバノスキャナの動作について説明する。磁石２の片側端面から出た磁束は、カバー５、カバー５とコイル１０との間の空隙を介して、コイル１０の導線がロータ２２の回転中心軸１２と平行になっている区間を通過してコア１１に入り、コア１１内を円周方向に流れ、コイル９の導線がロータ２２の回転中心軸１２と平行になっている区間を通過し、コイル９とカバー５との間の空隙とカバー５とを介して、磁石２の反対側端面に戻る磁気回路が形成されている。
【００４７】
コイル９、１０に電流を流すと、コイル９、１０のロータ２２の回転中心軸１２と平行になっている区間の電流の向きと磁束の向きとに直交する方向に力が発生する。コイル９、１０の電流の向きを逆にすることで、コイル９、１０に電流を流すことによって発生する力は回転軸６回りの駆動トルクとなる。電流の向きを変えればトルクの方向が変わる。この駆動トルクによりロータ２２が回転する。
【００４８】
ガルバノスキャナを用いたレーザ加工について説明する。実施の形態２にかかるガルバノスキャナを用いたレーザ加工機の構成は、実施の形態１と同様である。上記のガルバノスキャナは、Ｘ軸方向用とＹ軸方向用とに二つ用意される。これらは回転軸６に取り付けられたロータリエンコーダの出力に基づき、制御装置によって角度が制御される。これらのガルバノスキャナのミラー１は、レーザ加工機のレーザ光の経路に配置される。このような構成により、ガルバノスキャナによるレーザ光線の反射方向が制御装置によって変えられることにより、レーザ光線の被加工物への入射位置が制御される。
【００４９】
高密度の基板穴開け加工を高速で行う場合、上記のミラー１の動作は例えば数ｋＨｚのオーダで行われる。ミラー１を取り付けたロータ２２を加速するときと減速するときとでは、コイル９、１０に流す電流を逆方向にする必要がある。基板穴加工では加速と減速とが繰り返されるため、コイル９、１０に流す電流の方向を制御装置によって切り替える。ミラー１を高速で動作させる場合には、上記の駆動電流の周波数を高くすればよい。
【００５０】
次に、本実施の形態にかかるガルバノスキャナを冷却する方法について説明する。駆動電流の周波数を高くすると、磁石２に渦電流が流れて渦損が発生し、磁石２の温度が高くなる。さらに、加工が連続的に行われる場合、動作デューティが高くなるため、磁石２の温度が高くなる傾向がある。このため、磁石２を冷却する必要があり、本実施の形態では空冷により磁石２を冷却する。
【００５１】
不図示のベースには、空冷用の空気流の流入ポート（不図示）と排出ポート（不図示）が設けられている。流入ポートと排出ポートとは、それぞれコア１１の両端のコア穴１５に繋がっている。一方のコア穴１５から流入した空気流は、カバー５の一方のカバー穴１３に流入し、流路７へ導かれる。流路７を通った空気流は、カバー５の他方のカバー穴１３を通って、コア１１の他方のコア穴１５から出て、ベースの排出ポートへ導かれる。流路７は磁石２に面しているため、流路７を空気流が通るときに磁石２が空冷される。
【００５２】
ベースには、流入ポート及び排出ポートとは別個に、コア冷却用の流入ポート（不図示）及び流出ポート（不図示）を設け、これらに通じる流路をベース内に穿つ。この流路には、空気又は水を通す。コイル及びコアの発する熱はベースに伝導し、流路を流れる空気又は水によって冷却される。
【００５３】
空気流が一方のコア穴１５から一方のカバー穴１３に流入する際、及び他方のカバー穴１３から他方のコア穴１５へ排出される際に、コイル９、１０とカバー５との間の空隙から外へ漏れることがある。この漏れに関しては、ベースの流入ポートからの圧力を磁石２を冷却する上で十分な程度まで高くすることで対処できる。なお、この漏れる空気流には、コイル９、１０を冷却する効果がある。
【００５４】
ガルバノスキャナにおいてミラー１の回動する角度は±１０度前後である。ミラー１を回動させるためにロータ２２が回動することで、カバー穴１３の位置は回転軸６を中心に円周上を揺動する。上記のように、長穴にしたコア穴１５の長穴の寸法は、カバー穴１３が揺動したときの動作範囲を包含している。
【００５５】
実施の形態２にかかるガルバノスキャナは、断面がＵ字型の磁石と、カバーとによって囲まれた流路を設け、カバーとコアとに設けた穴を介して流路に冷却用の空気流を導入するように構成したため、磁石を空気流によって冷却できる。また、回動動作するロータとベース側との間に空気流を導くための配管を設ける必要がないため、配管の機械的な抵抗によりロータの動作を妨げることがない。また、ミラーに空気流が直接当たらないため、空気流がミラーの動作の外乱になることがない。また、流路はカバーに接しているため、空気流によりカバーも冷却される。さらに、ミラーの背面に磁石を配置したため、ロータのトルクが回転軸を介さずにミラーにかかり、駆動系の剛性を向上でき、高速化を図りやすくなる。さらに、ミラーは、回転中心軸がロータの重心を通るため、慣性モーメントが最小となり、揺動させる際のエネルギー消費量を低減できる。よって、電子機器の生産設備の一つであり、高密度の基板穴開け加工を高速で行うレーザ加工機自体の環境負荷を低減できる。
【００５６】
なお、上記の説明においては、磁石の断面をＵ字型としたが、磁束がコイルを通り、かつ流路を形成できる形状であれば良く、例えばＶ字型などであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明にかかるガルバノスキャナは、ミラーの動作に外乱を生じさせずに磁石を冷却できる点で有用であり、特に、高密度の基板穴開け加工を高速で行うレーザ加工機で用いるのに適している。
【符号の説明】
【００５８】
１  ミラー
１ａ、６  回転軸
２  磁石
５  カバー
７  流路
８  フレーム
８ａ  柱部
８ｂ  フランジ
８ｃ  接着面
９、１０  コイル
１１  コア
１２  ロータの回転中心軸
１３  カバー穴
１５  コア穴
１６  ベース
１７  軸受
１８  ロータリエンコーダ
１９  制御装置
２０  レーザ発振器
２１  ステータ
２２  ロータ
２３  被加工物
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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