(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射されるレーザビームを反射する反射ミラーと、
上記反射ミラーの一端を支持するとともに、入力される位置制御信号に応じて上記反射ミラーを回転駆動するガルバノメータと、
上記反射ミラーの他端の端面に先端部を接触させて上記反射ミラーを回転自在に支持する回転支持機構とを備えたことを特徴とする光学偏向装置。
【請求項２】
回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する先端部を有した回転ピンと、上記回転ピンを固定する回転ピンホルダーと、上記回転ピンホルダーを回転自在に支持する軸受けとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学偏向装置。
【請求項３】
回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ボールを有したクランクピンボルトと、上記クランクピンボルトを固定するボルトホルダーとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学偏向装置。
【請求項４】
回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ピンと上記回転ピンを回転自在に支持するバネとを含むスプリングプランジャーと、上記スプリングプランジャーを固定するボルトホルダーとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学偏向装置。
【請求項５】
回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ピンと上記回転ピンを回転自在に支持するバネとを含むスプリングプランジャーと、上記スプリングプランジャーを固定する回転ピンホルダーと、上記回転ピンホルダーを回転自在に支持する軸受けとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学偏向装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学偏向装置を用いたことを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ発振器から発射されたレーザビームを利用して、例えばプリント基板上の抵抗膜のトリミングあるいはプリント基板の穴あけ等を行うレーザ加工装置に係わり、さらに詳しくは、ガルバノメータにより回転駆動される反射ミラーによって入射されたレーザビームを反射して偏向し、プリント基板などに照射されるレーザビームの照射位置を位置決めするための光学偏向装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、例えば、特開平５ー２１４６号公報に示された従来の光学スキャナ（ビームポジショナ）を用いたレーザ加工装置の構成を示す図である。
図１１には、基板毎に加工面が違う場合や、あるいは同一の基板内であっても部品の加工面高さが種々異なる場合においても、焦点ぼけや位置ずれなしに連続して良好な状態の加工ができるようにビームポジショナを備えたレーザ加工装置が示されている。
【０００３】
図１１に示されたビームポジショナを備えたレーザ加工装置では、レーザ発振器５０から出射される所定の横断面を有する平行な入射光ビーム５１を、互いに直交するＸ軸およびＹ軸の位置制御信号５２，５３で指示される被加工物（例えば、プリント基板）６４上の２次元位置へ向けて、偏向手段（光学偏向手段）１００および２００によって偏向し、この偏向されたビームを所定の焦点距離をもつ対物レンズ（焦点結像手段）６３によって前記２次元位置で焦点を結ばせるビームポジショナにおいて、被加工物６４の加工面の高さ方向の焦点位置を指示する焦点位置制御信号５４に応答して、入射光ビーム５１の前記所定の横断面の大きさを変化させることによって対物レンズ６３の焦点距離を調整する焦点調整手段（駆動用モータ６０と焦点調整用光学系６１とで構成されている）と、この焦点調整手段の焦点調整による前記２次元位置のズレを補正するために、Ｘ軸およびＹ軸位置制御信号５２，５３を補正し、補正されたＸ軸およびＹ軸位置制御信号５７，５８を前記偏向手段１００および２００へ供給する位置補正回路６２とを備えている。
【０００４】
なお、偏向手段１００は、補正されたＸ軸位置制御信号５７によって回転駆動されるガルバノメータ１０１と、ミラーホルダーを介してガルバノメータ１０１にその回転軸が装着された反射ミラー１０２とで構成され、入射される光ビームを反射ミラー１０２の回転に応じた方向へ反射する。
同様に、偏向手段２００は、補正されたＹ軸位置制御信号５８によって回転駆動されるガルバノメータ２０１と、ミラーホルダーを介してガルバノメータ２０１にその回転軸が装着された反射ミラー２０２とで構成され、入射される光ビームを反射ミラー２０２の回転に応じた方向へ反射する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１１に示した従来のビームポジショナ（レーザ加工装置）は、このような構成を採用することにより、基板毎に加工面が違う場合や、あるいは同一基板内であっても部品の加工面が種々異なる場合においても、焦点ぼけや位置ずれなしに連続して良好な状態の加工が可能であった。
しかしながら、従来の偏向手段（以下、光学偏向装置と称す）１００び２００は、ガルバノメータ１０１あるいは２０１にミラーホルダーを介して反射ミラーの回転軸の片端を装着しただけの「片持ち構造」であった。
図１２は、従来の光学偏向装置１００あるいは２００の構成を示す模式図であり、図において、１はガルバノメータ（図１１の１０１および２０１に相当）、２は反射ミラー（図１１のガルバノメータ１０２および２０２に相当）、３は反射ミラーホルダーである。
【０００６】
また、図１３は、従来の光学偏向装置（偏向手段）１００あるいは２００において、問題となる反射ミラーの反射面に垂直な方向に生じる振動を説明するための模式図である。
図１３からも判るように、従来の光学偏向装置は、単に、反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に反射ミラー２の回転軸の片端を装着しただけの「片持ち構造」であるため、ガルバノメータ１の回転軸および反射ミラー２の弾性変形によって、反射ミラー２がその面の垂直方向に振動する場合があり、被加工物上のビーム位置決めに誤差が生じていた。
【０００７】
なお、他の従来技術例である特開平１１−２４５０６８号公報には、反射ミラーの回転軸を中心として反射ミラーを回転駆動するガルバノメータの取り付け角度位置を調節することが可能な「取り付け機構」を設け、反射ミラーの面倒れ振動（即ち、反射ミラーの面に垂直な方向の振動）を抑制するようにした光学偏向装置が記載されている。
しかし、ガルバノメータの回転軸に反射ミラーの一端を装着しただけの「片持ち構造」であることには基本的に変わりなく、上述の特開平５ー２１４６号公報に示された光学偏向装置と同様の問題点を有している。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、レーザ加工装置に用いられ、反射ミラーの面に垂直な方向の振動を確実に防止できる高品位な光学偏向装置を提供することを目的とする。
また、このような光学偏向装置を備えることにより、高精度にレーザビームの位置決めが可能なレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光学偏向装置は、入射されるレーザビームを反射する反射ミラーと、反射ミラーの一端を支持するとともに、入力される位置制御信号に応じて反射ミラーを回転駆動するガルバノメータと、反射ミラーの他端の端面に先端部を接触させて反射ミラーを回転自在に支持する回転支持機構とを備えたものである。
【００１１】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する先端部を有した回転ピンと、回転ピンを固定する回転ピンホルダーと、回転ピンホルダーを回転自在に支持する軸受けとで構成されたものである。
【００１２】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ボールを有したクランクピンボルトと、クランクピンボルトを固定するボルトホルダーとで構成されたものである。
【００１３】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ピンと回転ピンを回転自在に支持するバネとを含むスプリングプランジャーと、スプリングプランジャーを固定するボルトホルダーとで構成されたものである。
【００１４】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ピンと回転ピンを回転自在に支持するバネとを含むスプリングプランジャーと、スプリングプランジャーを固定する回転ピンホルダーと、回転ピンホルダーを回転自在に支持する軸受けとで構成されたものである。
【００１９】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、軸受けの回転軸の位置および方向を調整可能な軸受けホルダーを備えたものである。
【００２０】
また、この発明に係るレーザ加工装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学偏向装置を用いたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、各図面間において、同一符号は、同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態１による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成は、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図１に示した構成となっている。
図１において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１に付属するシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００２２】
また、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダー、５は第２の反射ミラーホルダー４に形成されているシャフト４ａを回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受けを保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。
なお、軸受け５は、軸受けホルダー７を介してベース９に固定されているとともに、第２の反射ミラーホルダー４に形成されているシャフト４ａの軸心とガルバノメータ１の回転軸の軸心とが一致するように配置されている。
【００２３】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、シャフト１ａはガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
また、反射ミラー２の他端を支持する第２の反射ミラーホルダー４に形成されているシャフト４ａの軸心も、ガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させており、反射ミラーホルダー４に形成されているシャフト４ａは、軸受け５に回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の他端も、第２の反射ミラーホルダー４を介して、第２の反射ミラーホルダー４によって回転自在に支持されている。
【００２４】
以上のように、実施の形態１による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端は第１の反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に含まれる軸受によってガルバノメータ１に回転自在に支持され、他端は第２の反射ミラーホルダー４を介してガルバノメータ１と反対側に設置された軸受け５によって回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制される。
即ち、反射ミラー２を両端支持することにより、反射ミラー２がその反射面に垂直な方向に振動することが抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００２５】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、さらに高精度にレーザビームの位置決めが可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図２は、実施の形態２による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態２による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図２に示した構成となっている。
図２において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００２７】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、シャフト１ａはガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるとともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
【００２８】
また、１０は回転ピン、１１は回転ピン１０を保持する回転ピンホルダー、５は回転ピンホルダー１１を回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受けを保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。
なお、軸受け５は、軸受けホルダー７を介してベース９に固定されているとともに、回転ピン１０の軸心とガルバノメータ１の回転軸の軸心とが一致するように配置されている。
【００２９】
回転ピンホルダー１１は、軸受け５により回転自在に支持されており、また、回転ピン１０は回転ピンホルダー１１に固定されている。
そして、回転ピン１０は、その先端が反射ミラー２の端面に接触するように位置が調整されている。
その結果、反射ミラー２は、回転ピン１０および回転ピンホルダー１１を介して軸受け５によっても回転自在に支持されている。
【００３０】
以上のように、実施の形態２による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端は第１の反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に含まれる軸受けによって回転自在に支持され、他端は回転ピン１０および回転ピンホルダー１１を介してガルバノメータ１と反対側に設置された軸受け５によっても回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメータ１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００３１】
また、回転ピン１０は、その先端部を回転する反射ミラー２の端面に接触させているので、反射ミラー２の回転軸の軸心と第１の反射ミラーホルダー３の回転軸の軸心にずれがある場合にも、反射ミラー２と回転ピン１０の接触位置が自動的に調整されるので、回転軸がずれることはなく、また、回転軸のずれによる回転摩擦も生じない。
さらに、構造が簡単であり、かつ、部品点数の少ない両端支持構造であるため、回転運動する部分の慣性モーメントが増加せず、高速に反射ミラー２を回転駆動することができる。
【００３２】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度にレーザビームのスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００３３】
実施の形態３
図３は、実施の形態３による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態３による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図３に示した構成となっている。
図３において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００３４】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
また、１２は、自由に回転する回転ボール１２ａがその先端部に組み込まれているクランクピンボルト、１３はクランクピンボルト１２をベース９に固定するためのボルトホルダーである。
クランクピンボルト１２は、ボルトホルダー１３を介し、回転ボール１２ａの回転中心がガルバノメータの回転軸の軸心と一致するように配置され、かつ、ボール１２ａが反射ミラー２の端面に接触するように調整されている。
【００３５】
以上のように、実施の形態３による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端は第１の反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に含まれる軸受けによって回転自在に支持されて、他端はガルバノメータ１と反対側に設置されたクランクピンボルト１２に含まれる回転ボール１２ａにより回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００３６】
また、回転ボール１２ａを先端部に有したクランピングボルト１２を用いているため、反射ミラー２と反射ミラーホルダー３の回転軸の軸心にずれがある場合にも、反射ミラー２とクランピングボルト１２に含まれる回転ボール１２ａの接触位置が自動的に調整されて回転軸がずれることなく、回転軸のずれによる回転摩擦を生じない。
更に、構造が簡単で部品点数の少ない両端支持構造であるため、回転運動する部分の慣性モーメントが増加せず、高速に反射ミラー２を回転駆動することができる。
【００３７】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度にレーザビームのスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００３８】
実施の形態４
図４は、実施の形態４による光学偏向装置構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態４による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図４に示した構成となっている。
図４において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００３９】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるとともに、第１の反射ミラーホルダー３によって回転自在に支持されている。
【００４０】
また、１４は、バネ１４ａで支持され、回転自在な回転ピン１４ｂがその先端部に含まれているスプリングプランジャー、１３は、スプリングプランジャー１４をベース９に固定るためのボルトホルダーである。
スプリングプランジャー１４は、ボルトホルダー１３を介して、先端に含まれる回転ピン１４ｂの回転軸の軸心がガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致するように配置され、かつ、回転ピン１４ｂの先端が反射ミラー２の端面に接触するように調整されている。
【００４１】
以上のように、実施の形態４による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端は第１の反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に含まれる軸受けによって回転自在に支持され、他端はガルバノメータ１と反対側に設置されたスプリングプランジャー１４に含まれる回転ピン１４ｂによっても回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００４２】
また、スプリングプランジャー１４を用いているため、反射ミラー２の回転軸の軸心と第１の反射ミラーホルダー３の回転軸の軸心とにずれがある場合にも、反射ミラー２とスプリングプランジャー１４内のピン１４ｂの接触位置が自動的に調整されて回転軸がずれることはなく、また、回転軸のずれによる回転摩擦も生じない。
更に、構造が簡単で、かつ、部品点数の少ない両端支持構造であるため、回転運動する部分の慣性モーメントが増加せず、高速に反射ミラー２を回転駆動することができる。
【００４３】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度なレーザビームのスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００４４】
実施の形態５
図５は、実施の形態５による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態５による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図５に示した構成となっている。
図５において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００４５】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸軸心と一致しているとともに、シャフト１ａはガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるとともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
【００４６】
また、１４は、バネ１４ａで支持され、回転自在な回転ピン１４ｂがその先端部に含まれているスプリングプランジャー、１１は回転ピン１４ｂを含むスプリングプランジャー１４を保持する回転ピンホルダー（即ち、スプリングプランジャー１４のホルダー）、５は回転ピンホルダー１１を回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受けを保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。
なお、軸受け５は、軸受けホルダー７を介してベース９に固定されているとともに、スプリングプランジャー１４に含まれる回転ピン１４ｂの回転軸の軸心とガルバノメータ１の回転軸の軸心とが一致するように配置されている。
【００４７】
また、スプリングプランジャー１４のホルダーである回転ピンホルダー１１は、軸受け５により回転自在に支持されており、スプリングプランジャー１４は回転ピンホルダー１１に固定され、スプリングプランジャー１４の回転ピン１４ｂの先端は反射ミラー２の端面に接触するように位置が調整されている。
その結果、反射ミラー２は、スプリングプランジャー１４を介して軸受け５によっても回転自在に支持されている。
【００４８】
以上のように、実施の形態５による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、第１の反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に含まれる軸受けによって回転自在に支持され、他端はガルバノメータ１と反対側に設置されたスプリングプランジャー１４に含まれる回転ピン１４ｂによっても回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
また、スプリングプランジャー１４が軸受け５により回転支持されているため、自由に回転できるので、より小さな摩擦で、安定し、かつ高速に反射ミラーを両端において回転自在に支持することができる。
【００４９】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度で安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００５０】
実施の形態６
図６は、実施の形態６による光学偏向装置を説明するための図であり、図６（ａ）は本実施の形態による光学偏向装置の構成を示す模式図、図６（ｂ）は第２の反射ミラーホルダーのシャフト加工前の状態を示す図、図６（ｃ）は第２の反射ミラーホルダーのシャフト加工後の状態を示す図である。
なお、本実施の形態６による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図６に示した構成となっている。
図６において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００５１】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの回転軸の軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
また、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダー、５は第２の反射ミラーホルダー４に形成されているシャフト４ａを回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受け５を保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。なお、軸受け５は、軸受けホルダー７を介してベース９に固定されている。
【００５２】
図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、本実施の形態においては、第２の反射ミラーホルダー４を反射ミラー２に接着した後に、第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａは、その回転軸の軸心が反射ミラー２の回転軸の軸心（従って、ガルバノメータ１の回転軸の軸心）と一致するように、後加工されている。そして、第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａは、軸受け５に回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の他端は、第２の反射ミラーホルダー４を介して、第２の反射ミラーホルダー４によって回転自在に支持されている。
【００５３】
以上のように、実施の形態６による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端はガルバノメータ１の回転軸に結合されているとともに、他端はガルバノメータ１と反対側に設置された軸受け５によっても回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００５４】
また、第２の反射ミラーホルダー４を反射ミラー２に接着後に、シャフト４ａの回転軸の軸心をガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心と一致するように、シャフト４ａを加工するので、容易に第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａの回転軸とガルバノメータ１の回転軸の軸心とを一致させることができる。
その結果、反射ミラー２と第１の反射ミラーホルダー３の回転軸の軸心にずれがある場合でも、回転軸がずれることなく、回転軸のずれによる回転摩擦を生じない。
【００５５】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度でさらに安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００５６】
実施の形態７
図７は、実施の形態７による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態７による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成は、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図１に示した構成となっている。
図７において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダー、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダーである。
【００５７】
また、１５は２本のシャフト（即ち、ガルバノメータ１のシャフト１ａおよび第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａ）間の偏差および偏角を許容（吸収）するカップリングであり、好ましくはオルダム型カップリングあるいはディスク型カップリングであり、１６はカップリング１５が結合される回転シャフトである。
また、５は回転シャフト１６を回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受け５を保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。
【００５８】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるとともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
【００５９】
軸受け５は、軸受けホルダー７を介してベース９に固定され、回転シャフト１６の回転軸の軸心がガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致するように配置されている。
反射ミラー２の他端は、ガルバノメータ１と反対側にシャフト４ａを有した第２の反射ミラーホルダー４が装着されている。
第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａと軸受け５に回転自在に支持されるシャフト１６は、カップリング１５により接続されている。
カップリング１５は、第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａと回転シャフト１６の間の偏差および偏角を吸収し、摩擦を生じることなく、回転駆動力のみを伝達する。
【００６０】
以上のように、実施の形態７による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端はガルバノメータ１の回転軸に結合されているとともに、他端はガルバノメータ１と反対側に設置された軸受け５によって回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００６１】
また、第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａと軸受け５で回転支持されるシャフト１６をカップリング１５で接続しているので、反射ミラー２と反射ミラーホルダー３の中心にずれがある場合にも、そのずれをカップリング１５が吸収するため、回転軸のずれによる回転摩擦を生じない。
即ち、偏角ならびに偏心を許容（吸収）するカップリングを用いているため、反射ミラー２と第２の反射ミラーホルダー４の回転軸の軸心にずれがある場合でも、このずれがカップリングにより解消され、回転軸のずれによる回転摩擦を生じない。
【００６２】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度で安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００６３】
実施の形態８
図８は、実施の形態８による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態８による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図１に示した構成となっている。
図８において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダー、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダー、９はベースである。
【００６４】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの回転軸の軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
【００６５】
また、２０はバネ、２１はバネ２０をベース９に固定するためのバネホルダーである。
バネ２０は、バネホルダー２１を介してバネ２０の中心軸がガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致するように配置され、かつ、一端が第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａを介して反射ミラー２に結合されている。
ガルバノメータ１により反射ミラー２が回転駆動されると、バネ２０は反射ミラー２を回転自在に支持する。
【００６６】
以上のように、実施の形態８による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端はガルバノメータ１の回転軸に結合されているとともに、他端はガルバノメータ１と反対側に設置されたバネ２０により回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
また、バネ２０を用いているため、反射ミラー２と第１の反射ミラーホルダー３の軸心にずれがある場合にも、このずれがバネ２０により解消され、回転軸のずれによる回転摩擦を生じない。
更に、構造が簡単で部品点数の少ない両端支持構造であるため、回転運動する部分の慣性モーメントが増加せず、高速に反射ミラーを回転駆動することができる。
【００６７】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度で安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００６８】
実施の形態９
図９は、実施の形態９による光学スキャナの構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態９による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図１に示した構成となっている。
図９において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダー、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダーである。
【００６９】
また、２０はバネ、１６はバネ２０が結合される回転シャフト、５は回転シャフト１６を回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受け５を保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。
軸受け５は、回転自在に支持した回転シャフト１６の回転軸の軸心がガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致するように配置されて、軸受けホルダー７を介してベース９に固定されている。
【００７０】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの回転軸の軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるとともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
回転シャフト１６は、軸受け５によって回転自在に支持されており、バネ２０の一端は回転シャフト１６に固定され、他端はシャフト４ａおよび第２の反射ミラーホルダー４を介して反射ミラー２に結合されている。
その結果、反射ミラー２はバネ２０を介して軸受け５によって回転自在に支持されている。
【００７１】
以上のように、実施の形態９による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端はガルバノメータ１の回転軸に結合されているとともに、他端はガルバノメータ１と反対側に設置されたバネ２０によって回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
また、バネ２０が軸受け５により回転自在に支持されて自由に回転できるので、より小さな摩擦で反射ミラー２のを両端を回転自在に支持することができる。
なお、図９ではバネ２０としてコイルバネを用いているが、板バネや樹脂性バネを使用しても同様な効果を奏する。
【００７２】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したようなレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、さらに高速度で安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００７３】
実施の形態１０
図１０は、実施の形態１０による光学偏向装置の構成を説明するための図であり、図１０（ａ）は実施の形態１０による光学偏向装置の構成を示す模式図、図１０（ｂ）は軸受けホルダーの台座部を上から見た図である。
なお、本実施の形態９による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図１に示した構成となっている。
図１０において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダー、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダーである。
【００７４】
５は、第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａを回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、１７は軸受け５を保持するとともに、調整機構を有した軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９は軸受けホルダー１７が固定されるベースである。
また、１７ａは軸受けホルダー１７の台座部、１８は調整用ボルト（ネジ）、１９は固定用ボルトである。
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
【００７５】
一方、反射ミラー２の他端は、第２の反射ミラーホルダー４の回転シャフト４ａを介して軸受け５により回転自在に支持されている。
軸受け５は、軸受けホルダー１７を介してベース９に固定されるともに、反射ミラー２の回転摩擦が十分小さくなるように、軸受け５の回転軸の位置および方向を調整用ボルト（ネジ）１８により調整する。
図１０（ｂ）は、軸受けホルダー１７の台座部１７ａを上から見たときの図である。
図１０（ｂ）に示すように、台座部１７ａは軸受けホルダー１７のベース側の４隅には調整用ネジの穴があり、このネジ穴から下側に突き出す調整用ボルト１８の長さを調整することにより、軸受け５の回転軸の位置および方向が調整可能である。軸受けホルダー１７は固定用ボルト１９によりベース９に固定される。
【００７６】
以上のように、実施の形態１０による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端はガルバノメータ１の回転軸に結合されているとともに、他端はガルバノメータ１と反対側に設置された軸受け５により回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
また、軸受けホルダー１７のベース側の４隅から下方向に突き出す調整用ボルト１８の長さを調整することにより、軸受け５の回転軸の軸心の位置および方向が調整可能であるため、反射ミラー２の回転軸の軸心と第１の反射ミラーホルダー３の回転軸の軸心にずれがある場合にも、このずれを調整により解消することが可能となり、回転軸のずれによる回転摩擦が小さくなるように調整することができる。
【００７７】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度で安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００７８】
【発明の効果】
この発明に係る光学偏向装置は、入射されるレーザビームを反射する反射ミラーと、反射ミラーの一端を支持するとともに、入力される位置制御信号に応じて反射ミラーを回転駆動するガルバノメータと、反射ミラーの他端の端面に先端部を接触させて反射ミラーを回転自在に支持する回転支持機構とを備えたので、反射ミラーの両端が回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができる。
【００８０】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する先端部を有した回転ピンと、回転ピンを固定する回転ピンホルダーと、回転ピンホルダーを回転自在に支持する軸受けとで構成されているので、
反射ミラーの両端は回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができるとともに、反射ミラーの回転軸と回転ピンの回転軸とが一致するように自動的に調整されるので、回転軸のずれによる回転摩擦が生ぜず、反射ミラーを高速に回転駆動することができる。
【００８１】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ボールを有したクランクピンボルトと、クランクピンボルトを固定するボルトホルダーとで構成されているので、反射ミラーの両端は回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができるとともに、反射ミラーの回転軸と回転ボールの回転中心とが一致するように自動的に調整されるので、回転軸のずれによる回転摩擦が生ぜず、反射ミラーを高速に回転駆動することができる。
【００８２】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ピンと回転ピンを回転自在に支持するバネとを含むスプリングプランジャーと、スプリングプランジャーを固定するボルトホルダーとで構成されているので、反射ミラーの両端は回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができるとともに、反射ミラーの回転軸と回転ピンの回転軸とが一致するように自動的に調整されるので、回転軸のずれによる回転摩擦が生ぜず、反射ミラーを高速に回転駆動することができる。
【００８３】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ピンと回転ピンを回転自在に支持するバネとを含むスプリングプランジャーと、スプリングプランジャーを固定する回転ピンホルダーと、回転ピンホルダーを回転自在に支持する軸受けとで構成されているので、反射ミラーの両端は回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができるとともに、反射ミラーの回転軸と回転ピンの回転軸とが一致するように自動的に調整されるので、回転軸のずれによる回転摩擦が生ぜず、さらに、スプリングプランジャーも軸受け５によって回転自在に支持されているので、より小さな摩擦で安定して反射ミラーを高速に回転駆動することができる。
【００８８】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、軸受けの回転軸の位置および方向を調整可能な軸受けホルダーを備えているので、反射ミラーの両端は回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができるとともに、反射ミラーの回転軸の軸心と軸受けの回転軸の軸心とを一致させることが可能となり、回転軸のずれによる回転摩擦の発生を防止でき、反射ミラーを高速に回転駆動することができる。
【００８９】
また、この発明に係るレーザ加工装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学偏向装置を用いているので、高精度にレーザビームの位置決めが可能なレーザ加工装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図２】  実施の形態２による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図３】  実施の形態３による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図４】  実施の形態４による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図５】  実施の形態５による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図６】  実施の形態６による光学偏向装置の構成を説明するための図である。
【図７】  実施の形態７による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図８】  実施の形態８による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図９】  実施の形態９による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図１０】  実施の形態１０による光学偏向装置の構成を説明するための図である。
【図１１】  従来の光学偏向装置が用いられたレーザ加工装置の概略構成を示す図である。
【図１２】  従来の光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図１３】  従来の光学偏向装置において問題とな反射るミラーに垂直な方向に生じる振動を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  ガルバノメータ              １ａ  シャフト
２  反射ミラー                    ３  第１の反射ミラーホルダー
４  第２の反射ミラーホルダー    ４ａ  シャフト
５  軸受け                        ６  止め輪
７  軸受けホルダー                ８  軸受けカバー
９  ベース                      １０  回転ピン
１１  回転ピンホルダー            １２  クランクピンボルト
１２ａ  回転ボール                  １３  ボルトホルダー
１４  スプリングプランジャー      １４ａ  バネ
１４ｂ  回転ピン                    １５  カップリング
１６  回転シャフト                １７  軸受けホルダー
１７ａ  台座部                      １８  調整用ボルト
１９  固定用ボルト                ２０  バネ
２１  バネホルダー
【図１】
0004126883.tif 000002
【図２】
0004126883.tif 000003
【図３】
0004126883.tif 000004
【図４】
0004126883.tif 000005
【図５】
0004126883.tif 000006
【図６】
0004126883.tif 000007
【図７】
0004126883.tif 000008
【図８】
0004126883.tif 000009
【図９】
0004126883.tif 000010
【図１０】
0004126883.tif 000011
【図１１】
0004126883.tif 000012
【図１２】
0004126883.tif 000013
【図１３】
0004126883.tif 000014