JP2014071160A

JP2014071160A - ２軸型ガルバノミラーデバイス

Info

Publication number: JP2014071160A
Application number: JP2012215166A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Takeda; 仁志武田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: JP5724982B2

Abstract

【課題】走査部とエンコーダ部の位置調整を容易に行えると共に、走査部の形状を簡易な構成にすることができる２軸型ガルバノミラーデバイスを提供する。
【解決手段】レーザ光を走査する第１走査部と、前記第１走査部で走査されたレーザ光を走査する第２走査部と、前記第１走査部の第１駆動部と前記第２走査部の第２駆動部とが、レーザ光を２次元走査可能に取り付けられるベース部材と、前記第１走査部とは別体に設けられて、前記第１駆動部が回動させる第１回転軸の回転角度を検出すると共に前記第１回転軸の軸方向に対して直交するように前記ベース部材に取り付けられる第１エンコーダ部と、前記第２走査部とは別体に設けられて、前記第２駆動部が回動させる第２回転軸の回転角度を検出すると共に前記第２回転軸の軸方向に対して直交するように前記ベース部材に取り付けられる第２エンコーダ部と、を備えるように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ光を２次元走査する２軸型ガルバノミラーデバイスに関するものである。

従来より、レーザ光を２次元走査する２軸型ガルバノミラーデバイスに関して種々提案されている。
例えば、一対のガルバノモータが、一体成形された金属ブロックであるモータマウンタの一対のモータ取付面と一対のモータ固定部とによって、それぞれ挟持されてモータ軸が互いに直交するように取り付けられ、レーザ光を２次元走査するＸＹスキャナがある（例えば、特許文献１参照。）。

また、このＸＹスキャナに使用される各ガルバノモータは、例えば、モータシャフトと、モータシャフトの略中央部に固定された磁石と、コイルが固定されて磁石と協働して磁気回路を構成する固定ヨークと、モータシャフトの一端に結合されたエンコーダスケールと、エンコーダスケールの格子情報を読み取るセンサとが、ケース内に固定されている。また、各ガルバノモータのモータシャフトの一端とは反対側の他端には、レーザ光を反射して偏向するミラーが結合されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０１２−１４８３２４号公報特開２００９−２６５１５５号公報

しかしながら、前記した特許文献１に記載されたＸＹスキャナでは、モータシャフトの他端にミラーが結合されると共に、モータケース内にモータシャフトを回動する駆動部と、エンコーダスケールの格子情報を読み取るセンサとが内蔵された高価な１軸型ガルバノミラーデバイスを２つ組み合わせて使用するため、製造コストが上昇するという問題がある。また、特許文献２に記載されたガルバノモータでは、モータケース内にモータシャフトを回動する駆動部と、エンコーダスケールの格子情報を読み取るセンサとを内蔵しているため、ガルバノモータの形状が複雑になると共に、ＸＹスキャナの組立時に、駆動部とミラーの回転角度を検出するエンコーダ部との微小な位置調整が再度、必要になるという問題がある。

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、走査部とエンコーダ部の位置調整を容易に行えると共に、走査部の形状を簡易な構成にすることができる２軸型ガルバノミラーデバイスを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため請求項１に係る２軸型ガルバノミラーデバイスは、第１回転軸を回動させる第１駆動部と、前記第１回転軸の一端に結合されてレーザ光を反射する第１ミラー部と、前記第１回転軸の他端に結合されて前記第１回転軸と一体的に回動する第１回動部材とを有して、レーザ光を走査する第１走査部と、第２回転軸を回動させる第２駆動部と、前記第２回転軸の一端に結合されてレーザ光を反射する第２ミラー部と、前記第２回転軸の他端に結合されて前記第２回転軸と一体的に回動する第２回動部材とを有して、前記第１走査部で走査されたレーザ光を走査する第２走査部と、前記第１走査部の第１駆動部と前記第２走査部の第２駆動部とが、レーザ光を２次元走査可能に取り付けられるベース部材と、前記第１走査部とは別体に設けられて、前記第１回動部材の回転角度を検出するように前記ベース部材に取り付けられる第１エンコーダ部と、前記第２走査部とは別体に設けられて、前記第２回動部材の回転角度を検出するように前記ベース部材に取り付けられる第２エンコーダ部と、を備え、前記ベース部材は、前記第１駆動部を取付位置へ案内する第１取付案内部と、前記第１エンコーダ部を取付位置へ案内する第１エンコーダ案内部と、前記第２駆動部を取付位置へ案内する第２取付案内部と、前記第２エンコーダ部を取付位置へ案内する第２エンコーダ案内部と、を有し、前記第１エンコーダ案内部の案内方向は、前記第１取付案内部の案内方向に対して直交すると共に、前記第２エンコーダ案内部の案内方向は、前記第２取付案内部の案内方向に対して直交するように設けられていることを特徴とする。

また、請求項２に係る２軸型ガルバノミラーデバイスは、請求項１に記載の２軸型ガルバノミラーデバイスにおいて、前記第１取付案内部は、前記第１駆動部を前記第１回転軸の軸方向に案内し、前記第２取付案内部は、前記第２駆動部を前記第２回転軸の軸方向に案内することを特徴とする。

また、請求項３に係る２軸型ガルバノミラーデバイスは、請求項１又は請求項２に記載の２軸型ガルバノミラーデバイスにおいて、前記第１取付案内部の前記第１駆動部を案内する案内方向と前記第２取付案内部の前記第２駆動部を案内する案内方向とは、互いに直交するように設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に係る２軸型ガルバノミラーデバイスは、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の２軸型ガルバノミラーデバイスにおいて、前記第１エンコーダ部と前記第２エンコーダ部は、相対向する２枚の板状固定電極をそれぞれ有し、前記第１回動部材と前記第２回動部材は、前記２枚の板状固定電極間に挿入可能な板状誘電体からそれぞれ構成され、該第１エンコーダ部は、該第１回動部材の回動時における静電容量の変化に基づいて回転角度を検出し、該第２エンコーダ部は、該第２回動部材の回動時における静電容量の変化に基づいて回転角度を検出することを特徴とする。

また、請求項５に係る２軸型ガルバノミラーデバイスは、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の２軸型ガルバノミラーデバイスにおいて、前記第１走査部は、磁性材料から形成されて前記第１駆動部を囲んで固定ヨークとして機能する略円筒状の第１カバー部材を有し、前記第２走査部は、磁性材料から形成されて前記第２駆動部を囲んで固定ヨークとして機能する略円筒状の第２カバー部材を有し、前記ベース部材は、非磁性材料から形成されていることを特徴とする。

更に、請求項６に係る２軸型ガルバノミラーデバイスは、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の２軸型ガルバノミラーデバイスにおいて、前記ベース部材は、前記第１走査部及び第２走査部から発生する熱を放熱する放熱部を有することを特徴とする。

請求項１に係る２軸型ガルバノミラーデバイスでは、第１ミラー部を回動させる第１走査部と、第１走査部とは別体に構成された第１エンコーダ部とをベース部材に取り付けることによって、一方のガルバノモータを構成することができる。また、第２ミラー部を回動させる第２走査部と、第２走査部とは別体に構成された第２エンコーダ部とをベース部材に取り付けることによって、他方のガルバノモータを構成することができる。

これにより、各走査部と各エンコーダ部とを別体で作製することによって、２軸型ガルバノミラーデバイスを組み立てる際に、各エンコーダ部の出力値を測定しながら各走査部を互いに直交する方向へ動かして、各走査部と各エンコーダ部の位置調整を容易に行うことができ、組立作業の迅速化を図ることができる。また、各走査部と各エンコーダ部とを別体で作製することによって、各走査部と各エンコーダ部の形状を簡易な構成にすることができ、製造コストの削減化を図ることができる。また、ベース部材に各エンコーダ部を取り付けることができ、２軸型ガルバノミラーデバイスの小型化を図ることができる。

また、請求項２に係る２軸型ガルバノミラーデバイスでは、各駆動部を各回転軸の軸方向に案内することによって各走査部と各エンコーダ部の位置調整を容易に行うことができ、組立作業の更なる迅速化を図ることができる。

また、請求項３に係る２軸型ガルバノミラーデバイスでは、第１取付案内部の第１駆動部を案内する案内方向と、第２取付案内部の第２駆動部を案内する案内方向とは、互いに直交するため、各走査部と各エンコーダ部の位置調整を行うことによって、２軸型ガルバノミラーデバイスを高精度に組み立てることができる。

また、請求項４に係る２軸型ガルバノミラーデバイスでは、第１エンコーダ部及び第２エンコーダ部は、静電容量の変化に基づいて各ミラー部の回転角度を高速に且つ精度よく検出することが可能となり、レーザ光の２次元走査の高速化を図ることができる。

また、請求項５に係る２軸型ガルバノミラーデバイスでは、略円筒状の各カバー部材は、磁性材料から形成されて固定ヨークとして機能するため、非磁性材料から形成されたベース部材に取り付けても磁束漏れを確実に防止することができる。また、ベース部材をアルミ等の非磁性材料で形成することができ、２軸型ガルバノミラーデバイスの軽量化を図ることができる。

更に、請求項６に係る２軸型ガルバノミラーデバイスでは、ベース部材に各走査部から発生する熱を放熱する放熱部を設けることによって、各走査部の温度上昇を抑制して、２次元走査されたレーザ光の角度誤差の低減化を図ることができる。

本実施形態に係る２軸型ガルバノミラーデバイスの外観斜視図である。２軸型ガルバノミラーデバイスの分解斜視図である。第２走査部をベース部材に取り付けた状態を示す側面図である。図３のＸ１−Ｘ１矢視断面図である。板状誘電体を示す外観斜視図である。第１エンコーダ部及び第２エンコーダ部の外側固定電極を示す正面図である。第１エンコーダ部及び第２エンコーダ部の内側固定電極を示す正面図である。

以下、本発明に係る２軸型ガルバノミラーデバイスについて具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、２軸型ガルバノミラーデバイスの概略構成について図１乃至図３に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、２軸型ガルバノミラーデバイス１は、レーザ光２の照射位置を２次元走査するものであり、第１走査部３と、第２走査部５と、第１エンコーダ部６と、第２エンコーダ部７と、これらが取り付けられるベース部材８とから構成されている。ベース部材８はアルミニウム等の非磁性材料で形成されている。

第１走査部３は、光源からのレーザ光２を走査する第１ミラー部１１と、略円柱状に形成された第１駆動部１３と、板状誘電体１５とから構成されている。また、第２走査部５は、第１ミラー部１１で走査されたレーザ光２を２次元走査する第２ミラー部２１と、略円柱状に形成された第２駆動部２２と、板状誘電体１５とから構成されている。尚、第１駆動部１３と第２駆動部２２は、同一構成である。

第１駆動部１３は、第１ミラー部１１が先端部に取り付けられた第１回転軸としてのモータ軸１２（図４参照）を所定角度範囲内で往復回動させる。また、第１駆動部１３は、モータ軸１２の第１ミラー部１１に対して反対側の端部が外側に所定長さ（例えば、約５ｍｍである。）突出して、板状誘電体１５がモータ軸１２に対して垂直になるように端面部に取り付けられている。

この板状誘電体１５の外周部の直径は、第１駆動部１３の最大外径よりも少し小さくなるように形成されている。そして、第１走査部３は、第１駆動部１３がベース部材８に貫通して形成された第１取付案内部としての取付孔１６に嵌入された状態で、ベース部材８の側面から取付孔１６内に貫通したネジ孔１７にねじ込まれた六角穴付止めネジ１８によって固定される。

第２駆動部２２は、第２ミラー部２１が先端部に取り付けられた第２回転軸としてのモータ軸１２（図４参照）を所定角度範囲内で往復回動させる。また、第２駆動部２２は、モータ軸１２の第２ミラー部２１に対して反対側の端部が外側に所定長さ（例えば、約５ｍｍである。）突出して、板状誘電体１５がモータ軸１２に対して垂直になるように端面部に取り付けられている。

この板状誘電体１５の外周部の直径は、第２駆動部２２の最大外径よりも少し小さくなるように形成されている。そして、第２走査部５は、第２駆動部２２がベース部材８に貫通して形成された第２取付案内部としての取付孔２３に嵌入された状態で、ベース部材８の側面から取付孔２３内に貫通したネジ孔２５にねじ込まれた六角穴付止めネジ１８によって固定される。

また、ベース部材８の各取付孔１６、２３の中心軸は互いに直交するように設けられて、第１駆動部１３のモータ軸１２と第２駆動部２２のモータ軸１２は直交するように配置される。このため、レーザ光２の走査平面上の直交座標軸をＸ軸及びＹ軸とすると、第１ミラー部１１と第２ミラー部２１をＸ軸及びＹ軸にそれぞれ対応づけることができる。

また、図３に示すように、第２駆動部２２を取付孔２３に嵌入して六角穴付止めネジ１８で固定した場合には、板状誘電体１５は、取付孔２３の出口側端部から所定長さ突出するように構成されている。尚、図示しないが、第１駆動部１３が取付孔１６に対して取り付けられる場合も、同様である。

また、図１及び図２に示すように、第１エンコーダ部６と第２エンコーダ部７は、同一構成である。第１エンコーダ部６と第２エンコーダ部７は、それぞれ、平面視正方形の底面部２７と、底面部２７の隣り合う一対の側縁部からＬ字状に所定高さ（例えば、高さ約１０ｍｍである。）立設された壁部２８と、略正方形で平板状の外側固定電極３１と、略正方形で平板状の内側固定電極３２とから構成されている。

この底面部２７及び壁部２８は、アルミニウム等の非磁性材料で形成されている。また、外側固定電極３１は、壁部２８の内側の上端部に底面部２７に対して平行に取り付けられ、内側固定電極３２は、外側固定電極３１に対して板状誘電体１５の厚さよりも所定寸法（例えば、約０．５ｍｍである。）大きい所定隙間を形成して相対向するように壁部２８に取り付けられている。

また、外側固定電極３１と内側固定電極３２には、モータ軸１２の直径よりも少し広い幅の横長Ｕ字状の各切欠溝３１Ａ、３２Ａが、モータ軸１２が挿入される方向の側面の中央部から内側へ、中心部を含むように形成されている。後述のように、第１エンコーダ部６と第２エンコーダ部７をベース部材８に取り付けた場合には、切欠溝３１Ａの奥側周縁部とモータ軸１２の外周面との間に所定隙間（例えば、隙間約０．５ｍｍである。）が形成され、モータ軸１２と外側固定電極３１とは絶縁される（図６、図７参照）。

また、ベース部材８の第１駆動部１３が嵌入される取付孔１６の出口側端部には、ネジ孔１７が形成された側面部側が開放される平面視コの字状に窪んだ第１エンコーダ案内部３３が形成されている。この第１エンコーダ案内部３３の底面部は、第１エンコーダ部６の底面部２７とほぼ同じ形状であり、第１エンコーダ案内部３３の深さは、第１エンコーダ部６の壁部２８の高さとほぼ同じ寸法に形成されている。

また、ベース部材８の第２駆動部２２が嵌入される取付孔２３の出口側端部には、角部が平面視正方形に窪んだ第２エンコーダ案内部３５が形成されている。この第２エンコーダ案内部３５の底面部は、第２エンコーダ部７の底面部２７とほぼ同じ形状であり、第２エンコーダ案内部３５の深さは、第２エンコーダ部７の壁部２８の高さとほぼ同じ寸法に形成されている。

従って、第１走査部３の第１駆動部１３を取付孔１６に嵌入して、六角穴付止めネジ１８で固定した後、第１エンコーダ部６の壁部２８の上端面を第１エンコーダ案内部３３の底面部に当接させた状態で奥側へ摺動移動させる。

これにより、第１駆動部１３のモータ軸１２が切欠溝３１Ａに挿入され、板状誘電体１５が第１エンコーダ部６の外側固定電極３１と内側固定電極３２のとの間に、モータ軸１２の軸方向にそれぞれ所定隙間（例えば、隙間約０．２ｍｍ〜０．３ｍｍである。）を形成して、回転可能に配置される。また、第１駆動部１３のモータ軸１２の外周面と切欠溝３１Ａの内周面との間には、モータ軸１２に対して半径方向に所定隙間（例えば、隙間約０．５ｍｍである。）が形成される。

また、第２走査部５の第２駆動部２２を取付孔２３に嵌入して、六角穴付止めネジ１８で固定した後、第２エンコーダ部７の壁部２８の上端面を第２エンコーダ案内部３５の底面部に当接させると共に、第２エンコーダ部７の底面部２７を第２エンコーダ案内部３５の側面部に載置した状態で奥側へ摺動移動させる。

これにより、第２駆動部２２のモータ軸１２が切欠溝３１Ａに挿入され、板状誘電体１５が第２エンコーダ部７の外側固定電極３１と内側固定電極３２のとの間に、モータ軸１２の軸方向（図３中、上下方向である。）にそれぞれ所定隙間（例えば、隙間約０．２ｍｍ〜０．３ｍｍである。）を形成して、回転可能に配置される。また、第２駆動部２２のモータ軸１２の外周面と切欠溝３１Ａの内周面との間には、モータ軸１２に対して半径方向に所定隙間（例えば、隙間約０．５ｍｍである。）が形成される。

そして、第１エンコーダ部６の壁部２８に形成された各貫通孔２８Ａに各ネジ３６を挿通してネジ止めすることによって、第１エンコーダ部６がベース部材８の側面部を構成した状態で取り付けられる。また、第２エンコーダ部７の壁部２８に形成された各貫通孔２８Ａに各ネジ３６を挿通してネジ止めすることによって、第２エンコーダ部７がベース部材８の側面部を構成した状態で取り付けられる。

また、図１及び図２に示すように、ベース部材８には、第２走査部５が嵌入される取付孔２３を挟んで、ネジ孔２５が設けられた側面部に対して反対側の側面部に、複数の薄板状のフィンから構成された放熱部３７が設けられ、第１走査部３及び第２走査部５から発生する熱を放熱するように構成されている。

また、図２に示すように、第１ミラー部１１は、レーザ光２を反射する略８角形状のミラー４１と、ミラー４１を保持するミラーマウンタ４２とから構成されている。また、第２ミラー部２１は、レーザ光２を反射する略長方形のミラー４３と、ミラーマウンタ４２とから構成されている。各ミラー４１、４３は、一端がミラーマウンタ４２の切り込み４２Ａ（図３参照）内に挿入されて、接着剤等により固着されている。

ミラーマウンタ４２は、図１及び図２に示すように、各ミラー４１、４３をモータ軸１２の一端側に取り付けるための取付部材であり、アルミニウム等で略直方体状に形成されている。図３及び図４に示すように、ミラーマウンタ４２の一端部には、各ミラー４１、４３の一端が挿入される切込み部４２Ａが形成され、他端部には、モータ軸１２の一端部が嵌入される断面円形の取付凹部４２Ｂが形成されている。

また、ミラーマウンタ４２の両側縁部には、他端部から取付凹部４２Ｂの底面部に達する各スリット４２Ｃが形成されると共に、各スリット４２Ｃに対して垂直にネジ孔４２Ｄが形成されている。従って、ミラーマウンタ４２の取付凹部４２Ｂ内にモータ軸１２を嵌入してネジ止めすることによって、モータ軸１２に対してミラーマウンタ４２を回転不能に取り付けることができる。

次に、第１駆動部１３と第２駆動部２２は、同一構成であるため、第２駆動部２２の構成について図４に基づいて説明する。図４に示すように、第２駆動部２２は、モータ軸１２と、モータ軸１２の軸方向中央部に固定された磁石４５と、カバー部材としての略円筒状の固定ヨーク４６と、固定ヨーク４６に固定されて磁石４５及びモータ軸１２を回転駆動する一対のコイル４７とから構成されている。この固定ヨーク４６は、周方向にＮ極とＳ極の２極に着磁された磁石４５と協働して磁気回路を構成し、ＳＵＳ４２０等の磁性材料で形成されている。

また、モータ軸１２の両端部は、固定ヨーク４６内に配置された各玉軸受５１によって回転可能に支持されている。各玉軸受５１は、内輪５１Ｂがモータ軸１２の各段差部４８に当接されて、固定ヨーク４６内に位置決めされた状態で配置されている。また、各玉軸受５１の外輪５１Ａには、固定ヨーク４６の一端側（図４中、上端側である。）に螺合する略四角形の蓋部材５２によって所定の予圧が付与されている。

具体的には、蓋部材５２の内側には、内周面に雌ネジ部が形成された断面円形の凹部５３が形成され、固定ヨーク４６の一端側に形成された雄ねじ部に螺合している。また、凹部５３の底面部の中央部には、玉軸受５１の内輪５１Ｂの外径よりも大きい内径の貫通孔５５が形成され、この貫通孔５５の周縁部から軸方向内側へ所定高さの円筒状のリブ５６が立設されている。そして、蓋部材５２を所定トルクでねじ込むことによって、円筒状のリブ５６が、一方の玉軸受５１の外輪５１Ａに当接して、各玉軸受５１の外輪５１Ａに所定の予圧が付与されるように構成されている。

また、モータ軸１２の他端（図４中、下端である。）には、中心軸に沿ってネジ孔が形成され、板状誘電体１５がネジ５７によってネジ止めされ、当該モータ軸１２と一体的に回転するように構成されている。従って、板状誘電体１５は、外側固定電極３１と内側固定電極３２との間に挟まれた状態で、モータ軸１２と一体的に回転する。

ここで、図５に示すように、板状誘電体１５は、板状のセラミック等によって形成され、モータ軸１２の断面とほぼ同じ円形の取付部５８が設けられている。また、板状誘電体１５は、取付部５８の外周面から所定中心角度（例えば、中心角度約６０度である。）で半径方向外側へ、中心点に対して対称に延出された一対の延出部６２が形成されている。この一対の延出部６２の外径は、固定ヨーク４６の最大外径よりも小さくなるように形成されている。また、取付部５８の中央位置には、ネジ５７が挿通される貫通孔６１が形成されている。

また、図６に示すように、略正方形で平板状の外側固定電極３１は、セラミックやプラスチック等の非導電性の材料で形成されている。そして、外側固定電極３１は、板状誘電体１５に対向する面に、切欠溝３１Ａに挿入されたモータ軸１２が配置される中央位置を中心とする略円形の電極パターン６５が、金や銅などの導電体で形成されている。この電極パターン６５の外径は、板状誘電体１５の一対の延出部６２の外径にほぼ等しい寸法に形成されている。また、電極パターン６５は、図６中において、外側固定電極３１の左上角部に対向する外周部から所定幅で半径方向外側へ延出された略長方形の接続部６５Ａが形成されている。

また、図７に示すように、略正方形で平板状の内側固定電極３２は、セラミックやプラスチック等の非導電性の材料で形成されている。そして、内側固定電極３２は、板状誘電体１５に対向する面に、モータ軸１２に対応する中央位置を中心とする円形を９０度毎に４分割した略１/４円形の各電極パターン６６〜６９が、金や銅などの導電体で形成されている。各電極パターン６６〜６９の外周の半径は、板状誘電体１５の各延出部６２の外周の半径にほぼ等しい寸法に形成されている。

また、各電極パターン６６〜６９は、切欠溝３２Ａと、この切欠溝３２Ａに対して中心角９０度毎に半径方向に沿って形成された各スリット７１によって、絶縁されている。また、各電極パターン６６〜６９は、図７中において、内側固定電極３２の４角に対向する外周部から所定幅で半径方向外側へ延出された略長方形の各接続部６６Ａ〜６９Ａが形成されている。

従って、図４に示すように、第２走査部５のモータ軸１２の端部に固定された板状誘電体１５を、第２エンコーダ部７の外側固定電極３１と内側固定電極３２との間に挟むことによって、静電容量の変化に基づいてモータ軸１２の回転角度を検出する回転角度センサが構成される。また、同様に、図２に示すように、第１走査部３のモータ軸１２の端部に固定された板状誘電体１５を、第１エンコーダ部６の外側固定電極３１と内側固定電極３２との間に挟むことによって、静電容量の変化に基づいてモータ軸１２の回転角度を検出する回転角度センサが構成される。

具体的には、第１エンコーダ部６と第２エンコーダ部７は、板状誘電体１５を外側固定電極３１と内側固定電極３２との間に挟んだ状態で、電極パターン６５の接続部６５Ａと各電極パターン６６〜６９の各接続部６６Ａ〜６６Ｄを、それぞれ、静電容量を電圧信号に変換する不図示のＣＶ変換回路に電気的に接続する。

ＣＶ変換回路は、板状誘電体１５及び外側固定電極３１間の静電容量と、板状誘電体１５及び内側固定電極３２間の静電容量とを合成した静電容量を検出し、それを電圧信号に変換して出力する。これにより、ＣＶ変換回路から出力される電圧信号によって、第１エンコーダ部６と第２エンコーダ部７のそれぞれの板状誘電体１５の回転角度、つまり、板状誘電体５が端部に固定されたモータ軸１２の回転角度を検出することができる。

以上詳細に説明した通り、本実施形態に係る２軸型ガルバノミラーデバイス１では、第１ミラー部１１を回動させる第１走査部３と、第１エンコーダ部６とをベース部材８に取り付けることによって、一方のガルバノモータを構成することができる。また、第２ミラー部２１を回動させる第２走査部５と、第２エンコーダ部７とをベース部材８に取り付けることによって、他方のガルバノモータを構成することができる。

これにより、各走査部３、５と各エンコーダ部６、７とを別体で作製することによって、２軸型ガルバノミラーデバイス１を組み立てる際に、六角穴付止めネジ１８を緩めて、各エンコーダ部６、７の出力値を測定しながら各走査部３、５を互いに直交する方向へ動かして、各走査部３、５と各エンコーダ部６、７の位置調整を容易に行うことができ、組立作業の迅速化を図ることができる。

また、各走査部３、５と各エンコーダ部６、７とを別体で作製することによって、各走査部３、５と各エンコーダ部６、７の形状を簡易な構成にすることができ、製造コストの削減化を図ることができる。また、各エンコーダ部６、７は、ベース部材８の一部を構成するように取り付けられるため、２軸型ガルバノミラーデバイス１の更なる小型化を図ることができる。

また、第１駆動部１３が嵌入される取付孔１６と、第２駆動部５が嵌入される取付孔２３とは、中心軸が互いに直交するように設けられているため、各走査部３、５と各エンコーダ部６、７の位置調整を行うことによって、２軸型ガルバノミラーデバイス１を高精度に組み立てることができる。

また、第１エンコーダ部６及び第２エンコーダ部７は、静電容量の変化に基づいて各ミラー４１、４３が一端に取り付けられた各モータ軸１２の回転角度を高速に且つ精度よく検出することが可能となり、レーザ光２の２次元走査の高速化を図ることができる。

また、略円筒状の固定ヨーク４６は、磁性材料から形成されて第１駆動部１３と第２駆動部２２のカバー部材として機能するため、非磁性材料から形成されたベース部材８に取り付けても磁束漏れを確実に防止することができる。また、ベース部材８をアルミ等の非磁性材料で形成することができ、２軸型ガルバノミラーデバイス１の軽量化を図ることができる。

更に、ベース部材８に第１走査部３及び第２走査部５から発生する熱を放熱する放熱部３７を設けることによって、第１走査部３及び第２走査部５の温度上昇を抑制して、２次元走査されたレーザ光２の角度誤差の低減化を図ることができる。

尚、本発明は前記実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。例えば、以下のようにしてもよい。また、以下の説明において、上記図１乃至図７に示す前記実施形態に係る２軸型ガルバノミラーデバイス１の構成等と同一符号は、該前記実施形態に係る２軸型ガルバノミラーデバイス１の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。

（Ａ）例えば、板状誘電体１５に替えて、円形の平板状の磁石をモータ軸１２の端面部に取り付け、この磁石を周方向に多数極着磁する。また、外側固定電極３１と内側固定電極３２に替えて、ホール素子などの磁気検出素子を第１エンコーダ部６と第２エンコーダ部７の各底面部２７に設けるようにしてもよい。これにより、各磁石の回転、つまり、第１走査部３と第２走査部５のそれぞれのモータ軸１２の回転角度を磁気の変化に基づいて検出することができる。

（Ｂ）また、例えば、板状誘電体１５に替えて、周方向に反射又は透過する多数のスリットが形成された円板状のエンコーダをモータ軸１２の端面部に取り付ける。また、外側固定電極３１と内側固定電極３２に替えて、透過型フォトインタラプタや反射形フォトセンサを設けるようにしてもよい。これにより、各エンコーダの回転、つまり、第１走査部３と第２走査部５のそれぞれのモータ軸１２の回転角度を光量の変化基づいて検出することができる。

１２軸型ガルバノミラーデバイス
２レーザ光
３第１走査部
５第２走査部
６第１エンコーダ部
７第２エンコーダ部
８ベース部材
１１第１ミラー部
１２モータ軸
１３第１駆動部
１５板状誘電体
１６、２３取付孔
２１第２ミラー部
２２第２駆動部
３１外側固定電極
３２内側固定電極
３３第１エンコーダ案内部
３５第２エンコーダ案内部
３７放熱部
４６固定ヨーク

Claims

第１回転軸を回動させる第１駆動部と、前記第１回転軸の一端に結合されてレーザ光を反射する第１ミラー部と、前記第１回転軸の他端に結合されて前記第１回転軸と一体的に回動する第１回動部材とを有して、レーザ光を走査する第１走査部と、
第２回転軸を回動させる第２駆動部と、前記第２回転軸の一端に結合されてレーザ光を反射する第２ミラー部と、前記第２回転軸の他端に結合されて前記第２回転軸と一体的に回動する第２回動部材とを有して、前記第１走査部で走査されたレーザ光を走査する第２走査部と、
前記第１走査部の第１駆動部と前記第２走査部の第２駆動部とが、レーザ光を２次元走査可能に取り付けられるベース部材と、
第１走査部とは別体に設けられて、前記第１回動部材の回転角度を検出するように前記ベース部材に取り付けられる第１エンコーダ部と、
前記第２走査部とは別体に設けられて、前記第２回動部材の回転角度を検出するように前記ベース部材に取り付けられる第２エンコーダ部と、
を備え、
前記ベース部材は、
前記第１駆動部を取付位置へ案内する第１取付案内部と、
前記第１エンコーダ部を取付位置へ案内する第１エンコーダ案内部と、
前記第２駆動部を取付位置へ案内する第２取付案内部と、
前記第２エンコーダ部を取付位置へ案内する第２エンコーダ案内部と、
を有し、
前記第１エンコーダ案内部の案内方向は、前記第１取付案内部の案内方向に対して直交すると共に、前記第２エンコーダ案内部の案内方向は、前記第２取付案内部の案内方向に対して直交するように設けられていることを特徴とする２軸型ガルバノミラーデバイス。
前記第１取付案内部は、前記第１駆動部を前記第１回転軸の軸方向に案内し、
前記第２取付案内部は、前記第２駆動部を前記第２回転軸の軸方向に案内することを特徴とする請求項１に記載の２軸型ガルバノミラーデバイス。
前記第１取付案内部の前記第１駆動部を案内する案内方向と前記第２取付案内部の前記第２駆動部を案内する案内方向とは、互いに直交するように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の２軸型ガルバノミラーデバイス。
前記第１エンコーダ部と前記第２エンコーダ部は、相対向する２枚の板状固定電極をそれぞれ有し、
前記第１回動部材と前記第２回動部材は、前記２枚の板状固定電極間に挿入可能な板状誘電体からそれぞれ構成され、
該第１エンコーダ部は、該第１回動部材の回動時における静電容量の変化に基づいて回転角度を検出し、該第２エンコーダ部は、該第２回動部材の回動時における静電容量の変化に基づいて回転角度を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の２軸型ガルバノミラーデバイス。
前記第１走査部は、磁性材料から形成されて前記第１駆動部を囲んで固定ヨークとして機能する略円筒状の第１カバー部材を有し、
前記第２走査部は、磁性材料から形成されて前記第２駆動部を囲んで固定ヨークとして機能する略円筒状の第２カバー部材を有し、
前記ベース部材は、非磁性材料から形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の２軸型ガルバノミラーデバイス。
前記ベース部材は、前記第１走査部及び第２走査部から発生する熱を放熱する放熱部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の２軸型ガルバノミラーデバイス。