JP4458687B2 - プレーナー型ガルバノミラー - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザー光のスキャニングシステム等に利用するプレーナー型ガルバノミラーに関する。
【0002】
【従来の技術】
プレーナー型ガルバノミラーは、レーザー光を偏向走査するレーザースキャナ等に利用されるもので、その原理は、磁界中に配置した可動コイルに電流を流すと電流と磁束とに関連して電磁力が発生して電流に比例した回転力が生じる。この回転力と可動コイル保持部材のバネ力とが平衡する角度まで可動コイルが回転し、この可動コイルを介して指針を振らせて電流の有無や大小を検出するというガルバノメータを利用したもので、可動コイルと一体に回転する軸(可動コイル保持部材)に、前記指針の代わりにミラー(反射鏡)を設けて構成されるものである。
小型のガルバノミラーとして、半導体を使用したものが提案されている。
【0003】
図1は従来のプレーナー型ガルバノミラーを示す図で、(a)は上面図、(b)は正面断面図、(c)は側面断面図である。
半導体基板1に一体形成された可動板2の上面の中央部にはミラー3が形成されており、周縁部には平面コイル4が形成されている。可動板2は半導体基板1に中抜き状態で形成され、半導体基板1より一体に形成されたトーションバー5、6により保持されている。半導体基板1はベース基板7の上面に固定された台座8の上面に固定されている。上面図(a)において半導体基板1の上下には永久磁石9、10が配置され、ベース基板7の周縁部にはヨーク11が載置されている。ヨーク11は中抜きにされ、角状に形成されたものを複数枚積み重ねることによって構成している。
【0004】
可動板2に形成された平面コイル4に通電すると、可動板2はトーションバー5、6を回転中心として回転する。この可動板2は上下に約20度回転可能である。ベース基板7上にはパターン7aが形成されており、該パターン7aと半導体基板1に形成されたパターン1aとをワイヤー13により接続している。ワイヤー13は断線不良等を考慮し、予め複数本接続されている。パターン7aにはスルーホール7bが設けられており、スルーホール7bを介して外部との接続を行う構造である。スルーホール7bはベース基板7の下面に設けられた配線用パターン(不図示)を介してサイドスルーホール7cと接続されている。尚ヨーク11上にはカバー部材が設けられる。
【0005】
図2は従来のプレーナー型ガルバノミラーの斜視図である。図3は図2のA−A断面図である。ヨーク11上には、半導体基板1の保護を目的に樹脂等で形成された平板状のカバー部材12が設けられる。カバー部材12は接着剤でヨーク11上に固定され、プレーナー型ガルバノミラーが構成されている。12aは開口部であり図3中に示す矢印はレーザー光の動きを示すものである。外部より照射されるレーザー光は開口部12a部を通過し、ミラー面で偏向され開口部12aを通過して矢印方向へ進むものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
中抜き状態に形成される角状ヨークは打ち抜き加工によって製造されるが、厚みと幅の断面的比率が1対1以上になると金型で精度良く抜くことが困難になってくるため、厚みの薄いものを何枚か積層して目的の厚みを達成している。しかしヨーク一枚一枚を接着剤で貼り合わせていく作業は熟練工が時間をかけて行う必要があり生産性が悪い。
【0007】
また、ヨークの貼り合わせ(積み重ね)には専用の位置決め治具を用いて接着することになるがヨーク端面は積層したヨークとヨークの隙間から接着剤がはみ出すので拭き取る必要性が生じる。また、永久磁石表面はレーザー光の乱反射防止のために艶消し塗料を塗布する必要があり工数を増やしている。
【0008】
落下等により衝撃を受けた場合には、ヨークに傷が入り錆の原因となる。永久磁石においては割れて機能不良を引き起こすこともある。
【0009】
半導体を利用したガルバノミラーは、比較的小型に作られているが、さらなる小型化、薄型化の要求がある。
本発明は上記問題点に鑑み、生産性がよく耐衝撃性に優れ、より小型・薄型化したプレーナー型ガルバノミラーを提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
半導体基板に、平板状の可動板と該可動板を半導体基板に対して半導体基板上下方向に揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、前記可動板に通電により磁界を発生する平面コイルと、ミラーを設た半導体基板と、該半導体基板を搭載するベース基板と、前記半導体基板のトーションバーの軸方向と平行に配置される可動板の平面コイルに磁界を作用させるための対をなす永久磁石と、ヨークと、前記半導体基板を保護するためのカバー部材により構成されたプレーナー型ガルバノミラーにおいて、前記カバー部材を半導体基板上方及びヨーク側面を覆う箱状に形成し、当該カバー部材には永久磁石及びベース基板の位置決め部材を一体形成し、カバー部材の内壁面でヨークの位置決めがなされる構造とし、前記半導体基板を搭載したベース基板と、前記永久磁石と、ヨークとを前記カバー部材内部に支持固定したプレーナー型ガルバノミラーとする。
【0012】
前記カバー部材に外部から照射されるレーザー光を前記半導体基板のミラー面に通過させるための開口部を設けたプレーナー型ガルバノミラーとする。
【0013】
前記カバー部材内に支持固定するベース基板と、永久磁石と、ヨークの端面が、カバー部材の端面と同一平面になるように支持固定されプレーナー型ガルバノミラーとする。
【0014】
【発明の実施の形態】
図4は本発明の実施形態を示すプレーナー型ガルバノミラーの斜視図であり、図5は図4のA−A断面図である。従来例と同じ部分については同じ符号を用いている。
【0015】
14は開口部14aを有する箱状のカバー部材である。カバー部材14内には、ヨーク11、永久磁石9、10、ベース基板15が支持固定されている。ベース基板15の段部15aには半導体基板1が搭載されている。ベース基板15の穴15bは、可動板2の振れ角を得るために設けられたものである。
【0016】
永久磁石9、10はカバー部材14の位置決め部材14bにより位置決めされ、配置されている。ヨーク11は中抜きにされ、角状に形成されたものを複数枚積み重ねることによって構成される。ヨーク11はその外周面とカバー部材14の内壁面とが一致する構造であるため、カバー部材14の内壁面がヨーク11の位置決め機能を有している。
【0017】
図6は本発明のプレーナー型ガルバノミラーのカバー部材の下面図である。
14bは永久磁石9、10とベース基板15の位置決め部材であり、コ字状に形成されたものである。位置決め部材14bはその内壁面で永久磁石9、10の位置決めをし、端面部でベース基板15の位置決めをするものである。なお、位置決め部材14bはカバー部材14に一体形成されている。永久磁石の位置決め部材14bを設けることで、開口部14a側に位置する永久磁石の側面を覆うことができるので、レーザー光の乱反射を防ぐことができる。図5に示したように、位置決め部材14bの高さはベース基板15の端面が永久磁石9、10とヨーク11の端面と同一の平面となるように設けられている。
【0018】
図7は本発明のプレーナー型ガルバノミラーの組み立てを説明する図で、カバー部材、ヨーク、永久磁石の分解斜視図である。カバー部材14の下面側を上向きに置き、二枚のヨーク11をカバー部材14内に組み込む。ヨーク11はその外周面がカバー部材14の内壁面にガイドされ、組み込まれる。また、ヨーク11は複数枚のものを積層するものであり、接着剤を介在させながら一枚ずつ組み込み、固定する。続いて永久磁石9、10をカバー部材14に一体形成されたコ字状の位置決め部材14b内に組み込む。永久磁石9、10は、ヨーク11との接触面で磁力により固定される。
【0019】
前記したように、カバー部材内部にヨーク及び永久磁石が組み込まれた後、半導体基板が搭載されたベース基板がカバー部材の中心に配置固定され、図4に示す本発明のプレーナー型ガルバノミラーが完成する。
【0020】
図8は本発明の半導体基板をベース基板に搭載した上面図である。
半導体基板1はベース基板15に設けられた段部15aに直接搭載される。ベース基板15にはパターン16aが形成されており、半導体基板1に形成されたパターン1aとワイヤー17により接続している。パターン16aは接続パターン16bを介して外部接続用パターン16cに接続される構成である。
【0021】
図9は本発明のプレーナー型ガルバノミラーの一部側面断面図である。
18はFPC基板である。FPC基板18は、図8に示した外部接続用パターン16cと半田付け等により接続し、ベース基板15、永久磁石9、位置決め部材14bの間を通して外部との電気的接続を可能とするものである。
【0022】
前記はFPC基板を用いた外部との接続方法であるが、図8に示す外部接続用パターン16cをスルーホールとし、半田ボール等を用いて所謂BGAタイプの接続方法としても良い。
【0023】
【発明の効果】
カバー部材内にヨークを複数枚入れて接着固定すればよく、ヨーク一枚一枚を専用治具で位置決めし、接着剤で貼り合わせていく作業が必要ないため工数が大幅に削減できる。
【0024】
ヨークそれぞれの貼り合わせ時に塗布する接着剤量の管理が容易になる。また、端面からはみ出す接着剤を拭き取る必要がないため工数が削減できる。
【0025】
永久磁石とベース基板は、カバー部材の内部に一体形成された位置決め部材により固定されるので、専用治具による位置出し等は不要になり、治具及び工数が削減できる。
【0026】
プレーナー型ガルバノミラーが、カバー部材の樹脂で覆われるためヨークの積層端面及び接着剤のはみ出しが外から見えなくなり外観品質の大幅な向上が図れる。また、ヨーク全体が接着剤に埋没するので錆が発生しにくくなる。
【0027】
永久磁石上面はカバー部材の樹脂に覆われ、側面は永久磁石位置決め部材によって覆われるので、反射防止用の塗料を塗布する必要がなく工数が削減され、部品価格が低く抑えられる。
【0028】
ヨーク、永久磁石及びベース基板全体が樹脂製カバーで覆われているので、樹脂の弾力性により耐衝撃性が向上する。
【0029】
台座基板をなくし、半導体基板を直接ベース基板に搭載してカバー部材内に支持固定したのでより小型・薄型化したプレーナー型ガルバノミラーが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプレーナー型ガルバノミラーを示す図で、(a)は上面図、(b)は正面断面図、(c)は側面断面図。
【図2】従来のプレーナー型ガルバノミラーの斜視図。
【図3】図2のA−A断面図。
【図4】本発明の実施形態を示すプレーナー型ガルバノミラーの斜視図。
【図5】図4のA−A断面図。
【図6】本発明のプレーナー型ガルバノミラーのカバー部材の下面図。
【図7】本発明のプレーナー型ガルバノミラーの組み立てを説明する分解斜視図。
【図8】本発明の半導体基板をベース基板に搭載した上面図。
【図9】本発明のプレーナー型ガルバノミラーの一部側面断面図。
【符号の説明】
1 半導体基板
1a パターン
2 可動板
3 ミラー
4 平面コイル
5 トーションバー
6 トーションバー
7 ベース基板
7a パターン
7b スルーホール
7c サイドスルーホール
8 台座
9 永久磁石
10 永久磁石
11 ヨーク
12 カバー部材
12a 開口部
13 ワイヤー
14 カバー部材
14a 開口部
14b 位置決め部材
15 ベース基板
15a 段部
15b 穴
16a パターン
16b 配線パターン
16c 外部接続用パターン
17 ワイヤー
18 FPC基板

Claims (3)

  1. 半導体基板に、平板状の可動板と該可動板を半導体基板に対して半導体基板上下方向に揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、前記可動板に通電により磁界を発生する平面コイルと、ミラーを設けた半導体基板と、該半導体基板を搭載するベース基板と、前記半導体基板のトーションバーの軸方向と平行に配置される可動板の平面コイルに磁界を作用させるための対をなす永久磁石と、ヨークと、前記半導体基板を保護するためのカバー部材により構成されたプレーナー型ガルバノミラーにおいて、前記カバー部材を半導体基板上方及びヨーク側面を覆う箱状に形成し、当該カバー部材には永久磁石及びベース基板の位置決め部材を一体形成し、カバー部材の内壁面でヨークの位置決めがなされる構造とし、前記半導体基板を搭載したベース基板と、前記永久磁石と、ヨークとを前記カバー部材内部に支持固定したことを特徴とするプレーナー型ガルバノミラー。
  2. 前記カバー部材に外部から照射されるレーザー光を前記半導体基板のミラー面に通過させるための開口部を設けたことを特徴とする請求項記載のプレーナー型ガルバノミラー。
  3. 前記カバー部材内に支持固定するベース基板と、永久磁石と、ヨークの端面が、カバー部材の端面と同一平面になるように支持固定されて成ることを特徴とする請求項1又は2記載のプレーナー型ガルバノミラー。
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