JP5714196B1 - ガルバノスキャナおよびレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

回転軸（３）を備え、回転軸を中心として回転可能とされた回転体と、回転軸のうち前側の一端に連結され、入射した光を偏向させるミラーであるスキャンミラー（２）と、回転体を回転させる内部スペースを備えるフレームケース（４）と、内部スペースのうち前側の端部に設けられ、回転軸を回転可能に支持する軸受である前側軸受（８）と、回転軸の駆動による前側軸受の振動を抑制する振動抑制構造であるボールプランジャー（１０）と、を有し、振動抑制構造は、前側軸受の外周側面に当接する当接部材を備え、当接部材は、回転軸に平行な軸方向における前側軸受の変位に応じて可動とされている。

Description

本発明は、ガルバノスキャナおよびレーザ加工装置に関する。

ガルバノスキャナを備えるレーザ加工装置は、例えば、プリント配線基板、精密電子部品の穴開け加工に利用されている。製品となる電子回路、電子部品の精細化が進められるにしたがい、レーザ加工装置は、加工位置の高精度な制御が要求されている。

ガルバノスキャナは、同じピッチでの加工位置の移動を繰り返した場合において、加工位置の移動周波数が回転体の固有振動数と一致したとき、ミラーの面に対して垂直な方向への振動（面倒れ共振）が発生することがある。面倒れ共振が発生することで、ミラーからのレーザ光の進行方向が変化するため、加工対象物におけるレーザ光の位置に誤差が生じることになる。

例えば特許文献１には、軸と軸箱との間に円筒ころ軸受が組み込まれた軸支持装置に関し、軸受の外輪と軸箱との間にて振動を吸収させる部材を設けることが開示されている。

特開２００８−１３８７７９号公報

ガルバノスキャナの回転体は、駆動による温度上昇を受けて、熱膨張を生じることがある。軸方向における回転体の寸法変化を吸収可能とするために、ガルバノスキャナに設けられる軸受は、回転体が収納されるフレームケースに対してわずかな隙間を介して配置されている。ガルバノスキャナは、回転体の熱膨張による寸法変化を吸収できるとともに、加工位置の精度を悪化させる振動を低減可能であることが求められる。

近年、ガルバノスキャナは、高速駆動が要請されているために、回転体の駆動力が大きくなる傾向にある。ガルバノスキャナは、駆動力が増大することで、不要な振動についても振幅が大きくなり易くなる。ガルバノスキャナは、駆動力の増大に対し不要な振動を十分低減できるような、軸受の周辺の隙間の公差管理が困難となっている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、面倒れ共振を低減可能とし、高い位置精度を実現可能とするガルバノスキャナおよびレーザ加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転軸を備え、前記回転軸を中心として回転可能とされた回転体と、前記回転軸のうち前側の一端に連結され、入射した光を偏向させるミラーと、前記回転体を回転させる内部スペースを備えるフレームケースと、前記内部スペースのうち前側の端部に設けられ、前記回転軸を回転可能に支持する軸受である前側軸受と、前記回転軸の駆動による前記前側軸受の振動を抑制する振動抑制構造と、を有し、前記振動抑制構造は、前記前側軸受の外周側面に当接する当接部材を備え、前記当接部材は、前記回転軸に平行な軸方向における前記前側軸受の変位に応じて可動とされていることを特徴とする。

本発明にかかるガルバノスキャナは、振動抑制構造の当接部材を前側軸受の外周側面に当接させることで、調整困難な面倒れ共振を低減する。ガルバノスキャナは、軸方向における前側軸受の変位に応じて当接部材を可動とすることで、回転体の熱膨張による寸法変化を吸収可能とするとともに、回転体の寸法変化があっても前側軸受への当接部材の当接を維持することができる。これにより、ガルバノスキャナは、面倒れ共振を低減可能とし、高い位置精度を実現できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかるガルバノスキャナの断面構成を示す図である。 図２は、ボールプランジャーの断面構成を示す図である。 図３は、第１の面倒れ共振の発生について説明する図である。 図４は、第１の面倒れ共振の周波数と振幅との関係の例を示す図である。 図５は、第２の面倒れ共振の発生について説明する図である。 図６は、第２の面倒れ共振の周波数と振幅との関係の例を示す図である。 図７は、第１の面倒れ共振と第２の面倒れ共振とが発生する場合における共振の周波数と振幅との関係について説明する図である。 図８は、本発明の実施の形態２にかかるガルバノスキャナの断面構成を示す図である。 図９は、ローラプランジャーの断面構成を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態３にかかるガルバノスキャナの断面構成を示す図である。 図１１は、ばね構造体を分解して示す側面図である。 図１２は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工装置の構成を示す図である。

以下に、本発明にかかるガルバノスキャナおよびレーザ加工装置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。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるガルバノスキャナの断面構成を示す図である。ガルバノスキャナ１は、レーザ光源からのレーザ光を加工対象物にて走査させる。ガルバノスキャナ１は、回転体および固定体からなる。

回転体は、スキャンミラー２、回転軸３および磁石５を備える。回転体は、回転軸３を中心として回転可能とされている。スキャンミラー２は、入射した光を偏向させるミラーである。スキャンミラー２は、回転軸３のうち前側の一端に連結されている。ミラーマウント１２は、回転軸３にスキャンミラー２を連結する。マウント押さえ具１３は、留め具１４が挿入された状態で、回転軸３にミラーマウント１２を固定する。磁石５は、前側軸受８および後側軸受９の間に位置する。

固定体は、フレームケース４、コイル６および鉄芯７を備える。コイル６は、磁石５の周囲に設けられている。鉄芯７は、コイル６の周囲に設けられている。リード線１８に接続された電源（図示省略）からコイル６へ電流が流れることで、コイル６は、電磁力を発生させる。磁石５の磁界の周囲にて電磁力を作用させることで、磁石５を回転させる回転トルクが発生する。回転体は、磁石５に作用する回転トルクを利用して回転する。

フレームケース４は、磁石５、コイル６および鉄芯７を内部に収納する。フレームケース４は、回転体の磁石５を回転させる内部スペースを備える。前側軸受８および後側軸受９は、回転軸３を回転可能に支持する軸受である。前側軸受８は、フレームケース４の内部スペースのうち前側の端部に設けられている。後側軸受９は、フレームケース４の内部スペースのうち後側の端部に設けられている。

後側軸受９は、フレームケース４に固定されている。前側軸受８は、フレームケース４に固定されていない。予圧ばね１６は、座金１７を介して前側軸受８へ予圧を付与する。押さえ板１５は、フレームケース４のうち前側の外端面と予圧ばね１６とに当接させて設けられている。

貫通孔１１は、フレームケース４に形成されている。貫通孔１１は、フレームケース４の外周面と、フレームケース４の内部スペースとの間を貫通する。貫通孔１１は、回転軸３に平行な方向である軸方向に対して垂直に形成されている。貫通孔１１のうち内部スペース側の端部は、前側軸受８の外周側面の位置にある。貫通孔１１の内表面には、ねじ溝が形成されている。

振動抑制構造であるボールプランジャー１０は、貫通孔１１に配置されている。ボールプランジャー１０は、回転軸３の駆動による前側軸受８の振動を抑制する。ボールプランジャー１０は、フレームケース４の外表面から貫通孔１１内へねじ込まれることで、貫通孔１１に挿入されている。

図２は、ボールプランジャーの断面構成を示す図である。ボールプランジャー１０は、球形部材２１、本体部２２およびコイルばね２３を備える。本体部２２は、下端が塞がれるとともに上端が開放された円筒形状を備える。本体部２２の側面には、ねじ溝が形成されている。

当接部材である球形部材２１は、本体部２２の上端より上に一部を突出させた状態として、本体部２２に配置されている。球形部材２１は、本体部２２の上端にて回転可能とされている。球形部材２１は、前側軸受８の外周側面に当接する。

弾性部材であるコイルばね２３は、本体部２２の内部に配置されている。コイルばね２３は、前側軸受８の方向へ球形部材２１を押し上げる力を、球形部材２１に対して付与する。コイルばね２３の上端は球形部材２１に当接する。コイルばね２３の下端は本体部２２内部の底面に当接する。

例えばガルバノスキャナ１の製造時において、ボールプランジャー１０は、球形部材２１が前側軸受８に当接する位置にまで貫通孔１１内にて締め込まれる。ボールプランジャー１０の締め込みには、ドライバ等の工具が使用される。

球形部材２１が前側軸受８に到達してから、さらにボールプランジャー１０をわずかにねじ込むことで、球形部材２１が前側軸受８をわずかに押圧する状態とする。かかる状態となるまでボールプランジャー１０がねじ込まれたか否かは、例えば、ボールプランジャー１０をねじ込む際のトルクを測定した結果から判断する。この他、球形部材２１が前側軸受８に到達してからドライバを回すことで、ボールプランジャー１０の位置を決定することとしても良い。ボールプランジャー１０は、このようにして位置決めされた後、接着剤等を使用して固定される。

ガルバノスキャナ１の駆動を継続するうち、回転体は、温度上昇による熱膨張を生じることがある。フレームケース４の内部では、外側に位置する固定体に対して、内側に位置する回転体のほうが放熱は不十分となりがちであるため、熱膨張は、固定体に比べて回転体のほうが大きくなる。

ガルバノスキャナ１は、後側軸受９をフレームケース４に固定する一方、前側軸受８をフレームケース４に固定しないことで、軸方向における回転体の熱膨張に対し、前側軸受８を軸方向において変位可能とする。これにより、ガルバノスキャナ１は、軸方向における回転体の寸法変化を吸収可能とする。

ここで、本実施の形態の比較例として、ガルバノスキャナ１にボールプランジャー１０を備えない場合における面倒れ共振について説明する。ガルバノスキャナ１は、軸方向における回転体の寸法変化に対し、軸方向において前側軸受８を自在に変位可能とするために、前側軸受８とフレームケース４との間にわずかな隙間が設けられる。ガルバノスキャナ１は、かかる隙間を例えば６μｍ程度以下として設計される一方、このような微細な寸法についての公差管理は困難とされている。

従来、ガルバノスキャナ１は、前側軸受８の位置を支点（節）とする面倒れ共振を発生させることが知られている。以下の説明では、前側軸受８の位置を支点とする面倒れ共振を、適宜、第１の面倒れ共振と称する。

さらに、ガルバノスキャナ１は、駆動の高速化が進められるうち、スキャンミラー２とミラーマウント１２との境界の位置を支点とする面倒れ共振が観測されるようにもなっている。以下の説明では、スキャンミラー２とミラーマウント１２との境界の位置を支点とする面倒れ共振を、適宜、第２の面倒れ共振と称する。前側軸受８とフレームケース４との間の隙間が比較的大きい場合に第２の面倒れ共振が誘発されるということが、発明者の実験により分かった。

図３は、第１の面倒れ共振の発生について説明する図である。図４は、第１の面倒れ共振の周波数と振幅との関係の例を示す図である。図３では、ガルバノスキャナ１の一部の構成を適宜簡略化して示すとともに、説明に不要な構成については図示を省略している。

前側軸受８の外周側面１９とフレームケース４の内面との間の隙間が例えば６μｍ以下であるとき、ガルバノスキャナ１は、第１の面倒れ共振を発生させることがある。第１の面倒れ共振は、例えば周波数がｆ１とする。共振の振幅がｈであるとき、スキャンミラー２の振れ角は、前側軸受８の位置を支点として、例えばθとする。

ガルバノスキャナ１は、同じ周期での回転体の往復回動の繰り返しにおいて、かかる回転の周波数と回転体の固有振動数とが一致したときに、面倒れ共振が発生する。面倒れ共振が生じることで、スキャンミラー２の反射面は、反射面に対して垂直な方向において周期的に変位する。反射面に対して垂直な方向にてスキャンミラー２の反射面が変位することで、ガルバノスキャナ１は、レーザ光の走査方向に対して垂直な方向において、レーザ光の位置に誤差を生じさせることとなる。

第１の面倒れ共振を発生させるガルバノスキャナ１に対しては、振幅ｈができるだけ小さくなるように回転体の重量バランスを調整することで、第１の面倒れ共振によるレーザ光の位置の誤差を低減させる。回転体の重量バランスは、例えば、スキャンミラー２の裏面にシールを貼ることで調整される。裏面は、スキャンミラー２のうち反射面の裏側の面である。

図５は、第２の面倒れ共振の発生について説明する図である。図６は、第２の面倒れ共振の周波数と振幅との関係の例を示す図である。図５では、ガルバノスキャナ１の一部の構成を適宜簡略化して示すとともに、説明に不要な構成については図示を省略している。

前側軸受８の外周側面１９とフレームケース４の内面との間の隙間が図３に示す場合よりも大きい場合、ガルバノスキャナ１は、第２の面倒れ共振を発生させることがある。第２の面倒れ共振は、例えば周波数がｆ２とする（ｆ２＞ｆ１）。共振の振幅がｈであるとき、スキャンミラー２の振れ角は、スキャンミラー２とミラーマウント１２との境界の位置を支点として、例えばθ’とする。

前側軸受８とフレームケース４との間の隙間が例えば６μｍ以上と比較的大きい場合、軸方向に対し垂直な方向における回転体の移動が生じることで、前側軸受８が回転体の振動を抑える効果が弱められるものと考えられる。

スキャンミラー２のうちミラーマウント１２に固定された側とは反対の端部と、共振の支点との間の距離は、第１の面倒れ共振に比べて第２の面倒れ共振の場合に長くなる。いずれの共振の振幅も同じｈとした場合に、θ’はθより大きくなる（θ’＞θ）。

レーザ加工装置に備えられたレンズの焦点距離をＦとした場合に、第１の面倒れ共振によって及ぼされる加工位置のずれは、Δｘ＝２Ｆθと表される。また、第２の面倒れ共振によって及ぼされる加工位置のずれは、Δｘ’＝２Ｆθ’と表される。θ’＞θであるため、Δｘ’＞Δｘの関係が成り立つ。このように、第１の面倒れ共振と第２の面倒れ共振とを互いに同じ振幅ｈにできたとしても、第２の面倒れ共振の場合のほうが、第１の面倒れ共振の場合に比べて加工位置のずれが大きくなる。

ガルバノスキャナ１は、第２の面倒れ共振が発生する状況下において、第２の面倒れ共振と第１の面倒れ共振とを不規則に生じさせることがある。ガルバノスキャナ１は、第１の面倒れ共振と第２の面倒れ共振とが混在して発生することもある。図７は、第１の面倒れ共振と第２の面倒れ共振とが発生する場合における共振の周波数と振幅との関係について説明する図である。

それぞれ異なる周波数の共振が混在している場合、ガルバノスキャナ１は、双方の面倒れ共振について振幅を低減させるような、回転体の重量バランスには到達し得ないことになる。例えば周波数ｆ１の第１の面倒れ共振と周波数ｆ２の第２の面倒れ共振のうち、第２の面倒れ共振に対して振幅を抑える調整を行った場合に、第１の面倒れ共振の振幅が増大する場合がある。また、第１の面倒れ共振に対して振幅を抑える調整を行った場合に、第２の面倒れ共振の振幅が増大する場合がある。

ガルバノスキャナ１は、加工位置の精度を改善させる上で不利となる第２の面倒れ共振をできるだけ抑制可能であることが望まれる。回転体の重量バランスの調整によって共振の振幅ｈを低減可能とするには限界があるため、ガルバノスキャナ１は、第２の面倒れ共振を発生要因から改善できることが望まれる。さらに、ガルバノスキャナ１は、第２の面倒れ共振が発生する状況での第１の面倒れ共振の発生の抑制、双方の面倒れ共振の混在の抑制のためにも、第２の面倒れ共振を発生要因から改善できることが望まれる。

通常の製造精度で組み立てられるガルバノスキャナ１において、例えば１０μｍの寸法についての公差管理を厳格に実施することは極めて困難である。前側軸受８とフレームケース４との間の隙間が例えば６μｍ程度以下として設計されていても、当該隙間が実際には６μｍ以上となる場合がある。当該隙間が所望の寸法条件を満足するガルバノスキャナ１を安定して製造することは困難である。かかる寸法条件を満足しないガルバノスキャナ１の製造品を不良品と扱う場合、ガルバノスキャナ１の歩留まりを大幅に低下させることになる。

本実施の形態にかかるガルバノスキャナ１は、ボールプランジャー１０の球形部材２１を前側軸受８の外周側面１９に当接させることで、軸方向に対して垂直に働く力で前側軸受８を押さえ付ける。ガルバノスキャナ１は、前側軸受８の周囲の隙間が要因となって生じる回転体の振動を効果的に抑制することができる。なお、ガルバノスキャナ１は、共振の発生状態を観測しながら、ボールプランジャー１０の位置を調整することとしても良い。

ボールプランジャー１０が設けられることで、ガルバノスキャナ１は、前側軸受８の周囲の比較的大きな隙間が要因となって生じ得る第２の面倒れ共振を、発生要因から改善可能とする。ガルバノスキャナ１は、第２の面倒れ共振および第１の面倒れ共振を不規則に発生させる状態、および第１の面倒れ共振と第２の面倒れ共振とが混在する状態をいずれも抑制できる。

ガルバノスキャナ１は、ボールプランジャー１０の設置により第２の面倒れ共振を低減させることで、回転体の重量バランスの調整を、専ら第１の面倒れ共振に対する振幅の低減のためとして実施可能とする。ボールプランジャー１０の位置調整と回転体の重量バランスの調整とを経ることで、ガルバノスキャナ１は、高速駆動における面倒れ共振を効果的に低減できる。

球形部材２１は、軸方向における前側軸受８の変位に連動して回転する。球形部材２１は、前側軸受８の外周側面１９に当接した状態を維持しながら、軸方向における前側軸受８の変位に応じて可動とされている。

ガルバノスキャナ１は、前側軸受８に当接した状態で自在に回転する球形部材２１を、振動抑制構造であるボールプランジャー１０に含めることで、熱膨張による回転体の寸法変化を吸収可能としながら、回転体の振動を抑制することができる。

以上により、ガルバノスキャナ１は、面倒れ共振を低減可能とし、高い位置精度を実現できるという効果を奏する。前側軸受８とフレームケース４との間の隙間の厳格な公差管理によらなくても面倒れ共振を低減できることで、ガルバノスキャナ１は、歩留まりの向上が可能となる。

なお、振動抑制構造は、本実施の形態で説明する構成のボールプランジャー１０である場合に限られない。振動抑制構造は、前側軸受８に当接する球形部材が、軸方向における前側軸受８の変位に連動して回転するものであれば良く、本実施の形態で説明する構成を適宜変更しても良い。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２にかかるガルバノスキャナの断面構成を示す図である。ガルバノスキャナ３０は、レーザ光源からのレーザ光を加工対象物にて走査させる。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

振動抑制構造であるローラプランジャー３１は、貫通孔１１に配置されている。ローラプランジャー３１は、回転軸３の駆動による前側軸受８の振動を抑制する。ローラプランジャー３１は、フレームケース４の外表面から貫通孔１１内へねじ込まれることで、貫通孔１１に挿入されている。

図９は、ローラプランジャーの断面構成を示す図である。ローラプランジャー３１は、円盤部材３２、本体部３３およびコイルばね３４を備える。本体部３３は、下端が塞がれるとともに上端が開放された円筒形状を備える。本体部３３の側面には、ねじ溝が形成されている。

当接部材である円盤部材３２は、本体部３３の上に配置されている。円盤部材３２は、円形の中心が回転可能に支持されている。円盤部材３２の外周面は、前側軸受８の外周側面に当接する。ローラプランジャー３１は、円盤部材３２の円形の面が回転体の軸方向に平行になるように配置されている。

弾性部材であるコイルばね３４は、本体部３３の内部に配置されている。コイルばね３４は、前側軸受８の方向へ円盤部材３２を押し上げる力を、円盤部材３２に対して付与する。コイルばね３４の上端は円盤部材３２に当接する。コイルばね３４の下端は本体部３３内部の底面に当接する。

例えばガルバノスキャナ３０の製造時において、ローラプランジャー３１は、円盤部材３２が前側軸受８に当接する位置にまで貫通孔１１内にて締め込まれる。ローラプランジャー３１の締め込みには、ドライバ等の工具が使用される。

円盤部材３２が前側軸受８に到達してから、さらにローラプランジャー３１をわずかにねじ込むことで、円盤部材３２が前側軸受８をわずかに押圧する状態とする。かかる状態となるまでローラプランジャー３１がねじ込まれたか否かは、例えば、ローラプランジャー３１をねじ込む際のトルクを測定した結果から判断する。この他、円盤部材３２が前側軸受８に到達してからドライバを回すことで、ローラプランジャー３１の位置を決定することとしても良い。ローラプランジャー３１は、このようにして位置決めされた後、接着剤等を使用して固定される。

本実施の形態にかかるガルバノスキャナ３０は、ローラプランジャー３１の円盤部材３２を前側軸受８の外周側面に当接させることで、軸方向に対して垂直に働く力で前側軸受８を押さえ付ける。ガルバノスキャナ３０は、前側軸受８の周囲の隙間が要因となって生じる回転体の振動を効果的に抑制することができる。なお、ガルバノスキャナ３０は、共振の発生状態を観測しながら、ローラプランジャー３１の位置を調整することとしても良い。

ローラプランジャー３１が設けられることで、ガルバノスキャナ３０は、前側軸受８の周囲の比較的大きな隙間が要因となって生じ得る第２の面倒れ共振を、発生要因から改善可能とする。ガルバノスキャナ３０は、第２の面倒れ共振および第１の面倒れ共振を不規則に発生させる状態、および第１の面倒れ共振と第２の面倒れ共振とが混在する状態をいずれも抑制できる。

ガルバノスキャナ３０は、ローラプランジャー３１の設置により第２の面倒れ共振を低減させることで、回転体の重量バランスの調整を、専ら第１の面倒れ共振に対する振幅の低減のためとして実施可能とする。ローラプランジャー３１の位置調整と回転体の重量バランスの調整とを経ることで、ガルバノスキャナ３０は、高速駆動における面倒れ共振を効果的に低減できる。

円盤部材３２は、軸方向における前側軸受８の変位に連動して回転する。円盤部材３２は、前側軸受８の外周側面に当接した状態を維持しながら、軸方向における前側軸受８の変位に応じて可動とされている。

ガルバノスキャナ３０は、前側軸受８に当接した状態で自在に回転する円盤部材３２を、振動抑制構造であるローラプランジャー３１に含めることで、熱膨張による回転体の寸法変化を吸収可能としながら、回転体の振動を抑制することができる。以上により、ガルバノスキャナ３０は、面倒れ共振を低減可能とし、高い位置精度を実現できるという効果を奏する。

なお、振動抑制構造は、本実施の形態で説明する構成のローラプランジャー３１である場合に限られない。振動抑制構造は、前側軸受８に当接する円盤部材が、軸方向における前側軸受８の変位に連動して回転するものであれば良く、本実施の形態で説明する構成を適宜変更しても良い。

実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３にかかるガルバノスキャナの断面構成を示す図である。ガルバノスキャナ４０は、レーザ光源からのレーザ光を加工対象物にて走査させる。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

振動抑制構造であるばね構造体４１は、貫通孔１１に挿入されている。ばね構造体４１は、回転軸３の駆動による前側軸受８の振動を抑制する。

図１１は、ばね構造体を分解して示す側面図である。ばね構造体４１は、ばね部材４２、位置決め部材４３および本体部４４を備える。弾性部材であるばね部材４２は、前側軸受８の外周側面に当接する当接部材でもある。ばね部材４２は、例えばコイルばねである。ばね部材４２は、前側軸受８を押し上げる力を前側軸受８へ付与する。ばね部材４２の外径は、貫通孔１１の内径より小さくされている。貫通孔１１の内壁とばね部材４２との間には隙間が設けられている。

位置決め部材４３は、本体部４４の上端に設けられている。位置決め部材４３は、ばね部材４２の内径より小さい径の円柱形状をなしている。位置決め部材４３は、ばね部材４２のうち下側部分に挿入されている。位置決め部材４３は、ばね部材４２のうち前側軸受８に当接する側以外の側においてばね部材４２の位置を固定させる。

本体部４４は、位置決め部材４３より太い円柱形状をなしている。本体部４４の側面には、ねじ溝が形成されている。位置決め部材４３にばね部材４２がセットされた状態の本体部４４がフレームケース４の外表面から貫通孔１１内へねじ込まれることで、ばね構造体４１は、貫通孔１１に挿入されている。ばね部材４２の上端は、前側軸受８の外周側面に当接する。ばね部材４２の下端は、本体部４４の上端に当接する。

例えばガルバノスキャナ４０の製造時において、本体部４４は、ばね部材４２の上端が前側軸受８に当接する位置にまで貫通孔１１内にて締め込まれる。本体部４４の締め込みには、ドライバ等の工具が使用される。

ばね部材４２の上端が前側軸受８に到達してから、さらに本体部４４をわずかにねじ込むことで、ばね部材４２が前側軸受８をわずかに押圧する状態とする。かかる状態となるまで本体部４４がねじ込まれたか否かは、例えば、本体部４４をねじ込む際のトルクを測定した結果から判断する。この他、ばね部材４２の上端が前側軸受８に到達してからドライバを回すことで、本体部４４の位置を決定することとしても良い。本体部４４は、このようにして位置決めされた後、接着剤等を使用して固定される。

本実施の形態にかかるガルバノスキャナ４０は、ばね構造体４１のばね部材４２を前側軸受８の外周側面に当接させることで、軸方向に対して垂直に働く力で前側軸受８を押さえ付ける。ガルバノスキャナ４０は、前側軸受８の周囲の隙間が要因となって生じる回転体の振動を効果的に抑制することができる。なお、ガルバノスキャナ４０は、共振の発生状態を観測しながら、本体部４４の位置を調整することとしても良い。

ばね構造体４１が設けられることで、ガルバノスキャナ４０は、前側軸受８の周囲の比較的大きな隙間が要因となって生じ得る第２の面倒れ共振を、発生要因から改善可能とする。ガルバノスキャナ４０は、第２の面倒れ共振および第１の面倒れ共振を不規則に発生させる状態、および第１の面倒れ共振と第２の面倒れ共振とが混在する状態を抑制できる。

ガルバノスキャナ４０は、ばね構造体４１の設置により第２の面倒れ共振を低減させることで、回転体の重量バランスの調整を、専ら第１の面倒れ共振に対する振幅の低減のためとして実施可能とする。ばね構造体４１の位置調整と回転体の重量バランスの調整とを経ることで、ガルバノスキャナ４０は、高速駆動における面倒れ共振を効果的に低減できる。

ばね部材４２の下側部分は、位置決め部材４３が挿入されることで、位置が固定されている。これに対し、ばね部材４２のうち位置決め部材４３が挿入されている部分より上側（前側軸受８の側）の部分は、貫通孔１１の内壁との間の隙間の範囲で可動とされている。ばね構造体４１は、位置決め部材４３を設けることで、ばね部材４２と貫通孔１１の内壁との間の隙間を確保する。

回転体の熱膨張による前側軸受８の変位があったとき、ばね部材４２は、前側軸受８が変位する方向へたわむように変形する。ばね部材４２は、前側軸受８の外周側面に当接した状態を維持しながら、軸方向における前側軸受８の変位に応じて可動とされている。

ガルバノスキャナ４０は、前側軸受８に当接した状態で自在に変形するばね部材４２を、振動抑制構造であるばね構造体４１に含めることで、熱膨張による回転体の寸法変化を吸収可能としながら、回転体の振動を抑制することができる。以上により、ガルバノスキャナ４０は、面倒れ共振を低減可能とし、高い位置精度を実現できるという効果を奏する。

なお、振動抑制構造は、本実施の形態で説明する構成のばね構造体４１である場合に限られない。振動抑制構造は、前側軸受８に当接する弾性部材が、軸方向における前側軸受の変位に連動して変形するものであれば良く、本実施の形態で説明する構成を適宜変更しても良い。

実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４にかかるレーザ加工装置の構成を示す図である。レーザ加工装置５０は、レーザ光（パルスレーザ光）の照射によって加工対象物に微細穴を穴開け加工する装置である。レーザ加工装置５０は、例えば、加工対象物に設定された複数の加工位置を順次走査し、各加工位置に対するレーザ照射を複数サイクルで行なう加工処理（サイクルパルスモード）を実施する。

レーザ加工装置５０は、レーザ発振器５１、ベンドミラー５２、Ｙ軸ガルバノスキャナ５３、Ｘ軸ガルバノスキャナ５４、スキャンミラー５５，５６、ｆθレンズ５７、ガルバノドライバ６０および制御装置６１を有する。

加工対象物であるワーク５８は、例えばプリント基板である。ワーク５８は、ＸＹテーブル（図示省略）に載置されている。ＸＹテーブルは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を含む二次元方向へワーク５８を移動させる。

レーザ光源であるレーザ発振器５１は、レーザ光６２を射出する。レーザ光６２は、パルス状に出力されるレーザビームである。プリント基板の加工には、レーザビームとして、例えば、９〜１０μｍの波長の赤外光、０．５μｍの波長の紫外光などのいずれかが用いられる。ベンドミラー５２は、レーザ発振器５１からのレーザ光６２を反射して、スキャンミラー５５へ進行させる。

スキャンミラー５５は、レーザ発振器５１からのレーザ光６２を反射する。スキャンミラー５５は、入射したレーザ光６２を偏向させるミラーである。Ｙ軸ガルバノスキャナ５３は、スキャンミラー５５を駆動する。スキャンミラー５６は、スキャンミラー５５からのレーザ光６２を反射する。スキャンミラー５６は、入射したレーザ光６２を偏向させるミラーである。Ｘ軸ガルバノスキャナ５４は、スキャンミラー５６を駆動する。

スキャンミラー５５は、Ｙ軸ガルバノスキャナ５３の回転軸に連結されている。Ｙ軸ガルバノスキャナ５３は、回転軸を中心として回転体を往復回転させる。Ｙ軸ガルバノスキャナ５３は、ワーク５８におけるレーザ光６２の照射位置をＹ軸方向において走査させる。

スキャンミラー５６は、Ｘ軸ガルバノスキャナ５４の回転軸に連結されている。Ｘ軸ガルバノスキャナ５４は、回転軸を中心として回転体を往復回転させる。Ｘ軸ガルバノスキャナ５４は、ワーク５８におけるレーザ光６２の照射位置をＸ軸方向において走査させる。

ｆθレンズ５７は、スキャンミラー５６からのレーザ光６２を、ワーク５８の加工表面に対して垂直なレーザ光６３とする。ｆθレンズ５７は、ワーク５８内の加工位置５９にレーザ光６３を集光させる。ガルバノドライバ６０は、Ｙ軸ガルバノスキャナ５３およびＸ軸ガルバノスキャナ５４を駆動する。

制御部である制御装置６１は、レーザ加工装置５０の全体の動作を制御する。制御装置６１は、レーザ発振器５１のレーザ光６２の発振、ガルバノドライバ６０によるＹ軸ガルバノスキャナ５３およびＸ軸ガルバノスキャナ５４の駆動を制御する。また、制御装置６１は、ＸＹテーブルを駆動するモータ（図示省略）を制御する。

Ｙ軸ガルバノスキャナ５３およびＸ軸ガルバノスキャナ５４は、例えば、実施の形態１にかかるガルバノスキャナ１と同様の構成を備える。Ｙ軸ガルバノスキャナ５３およびＸ軸ガルバノスキャナ５４は、面倒れ共振を低減でき、高い位置精度を実現できる。レーザ加工装置５０は、正確な加工位置５９へレーザ光６３を進行可能とし、高精度な加工ができるという効果を奏する。

Ｙ軸ガルバノスキャナ５３およびＸ軸ガルバノスキャナ５４は、実施の形態２にかかるガルバノスキャナ３０、および実施の形態３にかかるガルバノスキャナ４０のいずれかと同様の構成を備えるものであっても良い。レーザ加工装置５０は、Ｙ軸ガルバノスキャナ５３およびＸ軸ガルバノスキャナ５４の少なくともいずれかが、実施の形態１から３のガルバノスキャナ１，３０，４０のいずれかと同様の構成を備えるものであれば良いものとする。いずれの場合も、レーザ加工装置５０は、正確な加工位置５９へレーザ光６３を進行可能とし、高精度な加工を実現できる。

１ ガルバノスキャナ、２ スキャンミラー、３ 回転軸、４ フレームケース、５ 磁石、６ コイル、７ 鉄芯、８ 前側軸受、９ 後側軸受、１０ ボールプランジャー、１１ 貫通孔、１２ ミラーマウント、１３ マウント押さえ具、１４ 留め具、１５ 押さえ板、１６ 予圧ばね、１７ 座金、１８ リード線、１９ 外周側面、２１ 球形部材、２２ 本体部、２３ コイルばね、３０ ガルバノスキャナ、３１ ローラプランジャー、３２ 円盤部材、３３ 本体部、３４ コイルばね、４０ ガルバノスキャナ、４１ ばね構造体、４２ ばね部材、４３ 位置決め部材、４４ 本体部、５０ レーザ加工装置、５１ レーザ発振器、５２ ベンドミラー、５３ Ｙ軸ガルバノスキャナ、５４ Ｘ軸ガルバノスキャナ、５５ スキャンミラー、５６ スキャンミラー、５７ ｆθレンズ、５８ ワーク、５９ 加工位置、６０ ガルバノドライバ、６１ 制御装置、６２，６３ レーザ光。

Claims (9)

1. 回転軸を備え、前記回転軸を中心として回転可能とされた回転体と、
   前記回転軸のうち前側の一端に連結され、入射した光を偏向させるミラーと、
   前記回転体を回転させる内部スペースを備えるフレームケースと、
   前記内部スペースのうち前側の端部に設けられ、前記回転軸を回転可能に支持する軸受である前側軸受と、
   前記回転軸の駆動による前記前側軸受の振動を抑制する振動抑制構造と、を有し、
   前記振動抑制構造は、前記前側軸受の外周側面に当接する当接部材を備え、
   前記当接部材は、前記回転軸に平行な軸方向における前記前側軸受の変位に応じて可動とされていることを特徴とするガルバノスキャナ。
2. 前記フレームケースには、前記フレームケースの外周面と前記内部スペースとの間を貫通する貫通孔が形成され、
   前記振動抑制構造は、前記貫通孔に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガルバノスキャナ。
3. 前記当接部材は、前記軸方向における前記前側軸受の変位に連動して回転する球形部材であることを特徴とする請求項１に記載のガルバノスキャナ。
4. 前記当接部材は、前記軸方向における前記前側軸受の変位に連動して回転する円盤部材であることを特徴とする請求項１に記載のガルバノスキャナ。
5. 前記振動抑制構造は、前記前側軸受の方向へ押し上げる力を前記当接部材に対して付与する弾性部材を備えることを特徴とする請求項３または４に記載のガルバノスキャナ。
6. 前記当接部材は、前記前側軸受を押し上げる力を前記前側軸受へ付与する弾性部材であって、
   前記弾性部材は、前記軸方向における前記前側軸受の変位に連動して変形することを特徴とする請求項１に記載のガルバノスキャナ。
7. 前記振動抑制構造は、前記弾性部材のうち前記前側軸受に当接する側以外の側において前記弾性部材の位置を固定させる位置決め部材を備えることを特徴とする請求項６に記載のガルバノスキャナ。
8. 前記振動抑制構造は、前記貫通孔へねじ込まれていることを特徴とする請求項２に記載のガルバノスキャナ。
9. レーザ光源と、
   前記レーザ光源からのレーザ光を加工対象物にて走査させるガルバノスキャナと、を有し、
   前記ガルバノスキャナは、
   回転軸を備え、前記回転軸を中心として回転可能とされた回転体と、
   前記回転軸のうち前側の一端に連結され、入射した光を偏向させるミラーと、
   前記回転体を回転させる内部スペースを備えるフレームケースと、
   前記内部スペースのうち前側の端部に設けられ、前記回転軸を回転可能に支持する軸受である前側軸受と、
   前記回転軸の駆動による前記前側軸受の振動を抑制する振動抑制構造と、を有し、
   前記振動抑制構造は、前記前側軸受の外周側面に当接する当接部材を備え、
   前記当接部材は、前記回転軸に平行な軸方向における前記前側軸受の変位に応じて可動とされていることを特徴とするレーザ加工装置。