JP5875546B2 - ガルバノスキャナ - Google Patents

Description

本発明は、ミラーを回転駆動して光線を反射する角度を制御するガルバノスキャナに関するものである。

従来のガルバノスキャナは、反射ミラーを保持する保持部材と、保持部材の反射ミラーを保持する面の反対側の面に取り付けられ且つ下面を半円筒面に形成した永久磁石と、永久磁石の外表面を空気膜により回転可能に支持する空気軸受と、空気軸受を固定するベース部材と、空気軸受とベース部材との間に配置したコイルとを備え、永久磁石の磁力により保持部材を空気軸受に付勢するように構成し、永久磁石による与圧力と空気軸受による空気膜を用いて回転部の保持および案内を非接触で行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−８１５８８号公報（第３頁、第１，２図）

特許文献１に記載のガルバノスキャナは、反射ミラーを保持する保持部材が、永久磁石とベース部材とともに磁気回路を構成しており、コイルに電流を流すことにより、保持部材と永久磁石とでなる回転子が回動し、反射ミラーを回転駆動する。
それゆえ、特許文献１に記載のガルバノスキャナは、保持部材が重量の重い磁性材料で作製されており、保持部材と永久磁石とでなる回転子の慣性を増加させるとともに、保持部材が起磁力を有しておらず、回転子の磁束増加に貢献しないので、高加速度化に対応できないとの問題があった。

特許文献１に記載のガルバノスキャナにおいて、高加速度化を実現するには、コイルに流す電流を増加して高トルクを得る必要がある。
しかし、コイルに流す電流を増加すると、コイルのジュール損や磁石渦損が大きくなり、コイル及び永久磁石での発熱量が増大し、ガルバノスキャナに付随するエンコーダの動作温度範囲からの逸脱や、永久磁石の熱減磁によるトルク低下が発生するとの問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転子の慣性増加を抑制するとともに磁束を増加させ、回転子のトルクと慣性との比（トルク／慣性）を大きくし、コイルへの通電電流の増加を抑えても高加速度化を実現できるガルバノスキャナを得ることである。

本発明に係わるガルバノスキャナは、反射ミラーと、反射ミラーを搭載した回転子と、回転子に取付けられたシャフトと、回転子と所定のギャップを設けて配置された固定子と、固定子を保持するとともに、シャフトが挿入され且つ回転子を回動可能に保持する軸受を装着したベースとを備えたガルバノスキャナであって、回転子が、部分円柱体の永久磁石で形成されており、永久磁石が、その周壁円弧面の周方向の中心位置に軸方向へ延在する溝を形成し、且つ溝の反対側の面を反射ミラー搭載面とし、両端側の面をシャフト取付面としており、永久磁石の部分にある周壁円弧面の中心軸が、回転子の回転中心軸と一致しており、固定子が、部分円筒体のコアと、コアの内円弧面に配設されたコイルとで形成されており、コアが、内円弧面の曲率半径を、永久磁石の周壁円弧面の曲率半径より大きくし、且つ内円弧面の中心軸を回転中心軸と一致させており、コイルが、軸方向に延在する、一方の直線部と他方の直線部と、一方の直線部と他方の直線部との両端を連結する円弧部とでなるレーストラック形状であるとともに周方向を円弧状に成形しており、且つ永久磁石の周壁円弧面とギャップを設けて対向しているものである。

本発明に係わるガルバノスキャナは、上記のように構成されているため、重量を増加させることなく永久磁石量を増加させ、回転子のトルクと慣性との比（トルク／慣性）を大きくでき、コイルへの通電電流を増加させることなく高加速度化を実現できる。

本発明の実施の形態１に係わるガルバノスキャナの斜視模式図である。 本発明の実施の形態１に係わるガルバノスキャナの構成を説明する分解斜視模式図である。 本発明の実施の形態１に係わるガルバノスキャナの図１の斜視模式図におけるＡ−Ａ断面の模式図とである。 本発明の実施の形態１に係わるガルバノスキャナに用いられる回転子である永久磁石の別の実施例を示す斜視模式図である。 回転子に溝を形成していない永久磁石を用いたガルバノスキャナの横断面模式図である。 本発明の実施の形態１に係わるガルバノスキャナにおいて回転子が回動された状態を示す横断面模式図である。 本発明の実施の形態２に係わるガルバノスキャナの横断面模式図である。 本発明の実施の形態３に係わるガルバノスキャナの横断面模式図である。 本発明の実施の形態４に係わるガルバノスキャナの横断面模式図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わるガルバノスキャナの斜視模式図である。
図２は、本発明の実施の形態１に係わるガルバノスキャナの構成を説明する分解斜視模式図である。
図３は、本発明の実施の形態１に係わるガルバノスキャナの図１の斜視模式図におけるＡ−Ａ断面の模式図とである。

図１と図２と図３とに示すように、本実施の形態のガルバノスキャナ１００は、反射ミラー２と、反射ミラー２を搭載した回転子と、回転子に取付けられたシャフト３と、回転子と所定のギャップを設けて配置された固定子と、固定子を保持するとともに、シャフト３が挿入され且つ回転子を回動可能に保持する軸受４を装着したベース５とを備えている。
本発明では、回転子が回動する方向を周方向と記し、回転子の回転中心軸の方向を軸方向と記す。

本実施の形態では、反射ミラー２は、小判状に作製され、表面が反射面となっている。
本実施の形態では、回転子は永久磁石６のみで形成されており、その形状が部分円柱体である。ここで、部分円柱体とは、円柱をその円中心軸と平行な面で分割して形成されるものである。
また、回転子である部分円柱体の永久磁石６は、周壁の円弧面（周壁円弧面と記す）６ｂの周方向の中心位置に軸方向へ延在する溝１０が形成されており、溝１０の反対側にある平坦な周壁面が反射ミラー搭載面６ａとなっており、両端側の面がシャフト取付面６ｃとなっている。

本実施の形態では、永久磁石６の周壁円弧面６ｂの中心軸が永久磁石６の部分にあり、部分円柱体の永久磁石６の中心軸が、回転子の回転中心軸Ｏとなっている。
また、溝１０は、周壁円弧面部（開口部）での幅が底部の幅より広くなっており、断面形状が等脚台形となっている。
また、永久磁石６にはネオジウム焼結磁石を用いているが、サマリウムコバルト焼結磁石、プラスチック磁石、フェライト磁石など他の磁石を用いても良い。

シャフト３は、永久磁石６の磁束の短絡による漏れを防止するため、非磁性のＳＵＳ３０４で作製されている。しかし、永久磁石６の長さが後述するコイル７より長ければ、磁性体である、例えば、ＳＳ４００やＳ１４Ｃ等の鉄系材料で作製しても良い。
また、シャフト３は、その中心軸を、部分円柱体の永久磁石６の中心軸と一致させて、例えば接着等で取付けられており、上述したように、部分円柱体の永久磁石６の中心軸が、回転子の回転中心軸Ｏとなっている。

本実施の形態では、固定子は、コア８とコイル７とで形成されている。
コア８は、圧粉鉄心で作製されており、その形状が部分円筒体である。ここで、部分円筒体とは、円筒をその円中心軸と平行な面で分割して形成されるものである。
本実施の形態では、コア８は、圧粉鉄心で作製されているが、電磁鋼板やフェライトなどの比透磁率の高い磁性体の鉄系材料で作製しても良い。

また、部分円筒体のコア８における内周壁の円弧面（内円弧面と記す）８ａの曲率半径は永久磁石の周壁円弧面６ｂの曲率半径より大きくなっているが、内円弧面８ａの中心軸は回転子の回転中心軸Ｏと一致している。
また、部分円筒体のコア８における外周壁の円弧面（外円弧面と記す）８ｂの曲率半径は内円弧面８ａの曲率半径より大きくなっているが、外円弧面８ｂの中心軸は回転子の回転中心軸Ｏと一致している。

コイル７は、永久磁石６の周壁円弧面６ｂと一定のギャップを設けて対向させて、コア８の内円弧面８ａに配設されている。
また、コイル７は、占積率を高めるため平角銅線を所定回巻回して作製されており、その形状は、軸方向に延在する一対の直線部７ａ，７ｂと、一対の直線部７ａ，７ｂの両端を連結する円弧部とでなるレーストラック形状である。コイルの直線部７ａ，７ｂはトルク発生に寄与するが両端の円弧部はトルク発生に寄与しないのでできるだけ小さい方が好ましい。

それと、コイル７は、永久磁石６の周壁円弧面６ｂと一定のギャップを設けて対向させるため、周方向が円弧状になるように成形されている。
また、コイル７は、永久磁石６と協働して、回転子である永久磁石６を、回転中心軸Ｏの回りに回動駆動させる。
本実施の形態では、コイル７は平角銅線で作製されているが、一般的な丸線の銅線で作製しても良い。

本実施の形態では、ベース５は、良熱伝導体であるアルミニウムで作製されている。
また、ベース５は、コア８の外円弧面８ｂの曲率半径と同等の曲率半径を有する円弧面を内周面９ａとする凹部９が、上面に形成されている。
また、一対の軸受４が、その軸心を凹部９の内周面９ａの中心軸に一致させて、凹部９を挟んで相対するようにベース５に装着されている。
そして、ベース５の凹部９に、コイル７を配設したコア８が、その外円弧面８ｂを凹部の内周面９ａに接して嵌着されている。

図示しないが、ベース５には、ベース５を冷却することでコイル７の発熱による温度上昇を抑える水冷装置と、永久磁石６へ空気を吹き付けることで永久磁石６を冷却する空冷装置とが設けられている。
本実施の形態では、ベース５はアルミニウムで作製されているが、良熱伝導体であれば、例えば、銅のようなその他の材料であっても良い。
本実施の形態では、軸受４には、ころがり玉軸受を用いているが、アンギュラ玉軸受等のその他の軸受であっても良い。

次に、回転子である永久磁石６について、さらに詳細に説明する。
本実施の形態では、図３に示すように、永久磁石６は、回転子の回転中心軸Ｏと溝１０の底部の中点Ｃとを結ぶ面で分割された、第１の永久磁石６１と第２の永久磁石６２とで形成されている。第１の永久磁石６１と第２の永久磁石６２とは、共に一体物であり、分割面で接合されている。

そして、第１の永久磁石６１の磁化方向（着磁方向）は、矢印１Ａで示す、回転子の回転中心軸Ｏから、コイル７の一方の直線部７ａにおける周方向の中点の方向であり、第２の永久磁石６２の磁化方向（着磁方向）は、矢印１Ｂで示す、コイル７の他方の直線部７ｂにおける周方向の中点から、回転子の回転中心軸Ｏの方向である。
図３では、図面左側が第１の永久磁石６１であり図面右側が第２の永久磁石６２であるが、この逆であっても良い。

図４は、本発明の実施の形態１に係わるガルバノスキャナに用いられる回転子である永久磁石の別の実施例を示す斜視模式図である。
本実施の形態では、第１の永久磁石６１と第２の永久磁石６２とは、共に一体物であるが、図４に示すように、永久磁石６のシャフト取付面６ｃと平行な面で、複数に分割されていても良い。

すなわち、第１の永久磁石と第２の永久磁石とを接合した永久磁石セット６３の複数個を、回転子の回転中心軸方向で積層して接合することにより形成される、回転中心軸方向に長い永久磁石６４であっても良い。
このようにすると、コイル電流による磁束の変化で発生する磁石渦電流損を、さらに低減することができ、永久磁石の温度上昇が抑制されるので、温度上昇による永久磁石の減磁等の特性劣化を防止する効果が向上する。

次に、本実施の形態のガルバノスキャナ１００の製造方法の一例について説明する。
回転子である永久磁石６は、例えば、母材より、ワイヤカットで第１の永久磁石６１及び第２の永久磁石６２を切り出し、第１の永久磁石６１と第２の永久磁石６２とを接着剤等で接着して作製する。
次に、回転子である永久磁石６における、反射ミラー搭載面６ａに反射ミラー２を接着剤で接合し、シャフト取付面６ｃにシャフト３を接着剤で接合し、ガルバノスキャナ１００の可動部を作製する。

また、コア８の外円弧面８ｂを、ベース５の凹部９の内周面９ａに接着剤等を用いて固着し、コア８を凹部９に収納保持する。
次に、コイル７の直線部７ａ，７ｂの長さ方向を、軸方方向と平行にして、コア８の内円弧面８ａに接するとともに、内円弧面８ａに沿って湾曲させ、接着剤等を用いてコイル７をコア８に固着して、コア８とコイル７とでなる固定子を作製する。
次に、シャフト３が挿入された軸受４をベース５に装着し、回転子である永久磁石６が回転中心軸Ｏの回りに回動自在な状態で取り付けられ、ガルバノスキャナ１００が作製される。
なお、永久磁石６の周壁円弧面６ｂとコイル７との間のギャップは、０．５ｍｍ程度にしている。

次に、このように構成されたガルバノスキャナ１００の動作について説明する。
図３に示すように、本実施の形態のガルバノスキャナ１００では、反射ミラー２を搭載した永久磁石６の磁化方向が、第１の永久磁石６１では、矢印１Ａで示す回転中心軸Ｏからコイル７の一方の直線部７ａにおける周方向の中点の方向であり、第２の永久磁石６２では、矢印１Ｂで示すコイル７の他方の直線部７ｂにおける周方向の中点から回転中心軸Ｏの方向である。

そこで、永久磁石６はコア８とともに、周回する磁気回路Ｍを形成する。
この磁気回路Ｍは、永久磁石６の磁束が、第１の永久磁石６１→コイル７の一方の直線部７ａ→コア８→コイル７の他方の直線部７ｂ→第２の永久磁石６２→第１の永久磁石６１の順に流れて周回している。
コイル７の両直線部７ａ，７ｂともに、その長さ方向が回転中心軸Ｏと平行な方向であるので、磁束は、導線にほぼ直交するようにコイル７の各直線部７ａ，７ｂと交差する。

そこで、コイル７に電流を流すと、電流の向きと磁束の向きとの両方と直交する方向にローレンツ力が発生する。そして、一方の直線部７ａの電流の向きと他方の直線部７ｂの電流の向きとが逆向きとなっているので、２つの直線部７ａ，７ｂで発生するローレンツ力は、回転中心軸Ｏの回りで、同じ方向の力となっている。
すなわち、このローレンツ力が駆動トルクとして作用し、回転子が回転中心軸Ｏの回りに回動する。また、回転子の回転中心軸Ｏの回りの回動方向は、コイル７に流す電流の向きを変えることで、変えることができる。

次に、本実施の形態のガルバノスキャナ１００において、回転子である永久磁石６に溝１０が形成されている効果について説明する。
図３に示すように、本実施の形態のガルバノスキャナ１００では、回転中心軸Ｏとコイル７の各直線部７ａ，７ｂの内側端とを結んだ線分でなす角を、コイル中心孔角βとし、回転中心軸Ｏと溝１０の開口部とを結んだ線分でなす角を、溝開口角αとしている。

図５は、回転子に溝を形成していない永久磁石を用いたガルバノスキャナの横断面模式図である。
ここで、横断面模式図とは回転中心軸が直交する平面における断面の模式図である。
図５に示すガルバノスキャナ１０１は、永久磁石７０に溝が形成されていない以外、本実施の形態のガルバノスキャナ１００と同様であり、回転子が、反射ミラー２を水平に保つ位置からγ°回動しており、回動角γが、コイル中心孔角βの半分より大きい、γ＞（β／２）の状態となっている。

このような状態となると、第２の永久磁石７２部分の周円弧面とコイル７の一方の直線部７ａとが対向し、磁束が、第１の永久磁石７１→コイル７の一方の直線部７ａ→コア８→コイル７の他方の直線部７ｂ→第２の永久磁石７２→第１の永久磁石７１の順に流れて周回する磁気回路Ｍ１とは別に、磁束が、第１の永久磁石７１→コイル７の一方の直線部７ａ→コア８→コイル７の一方の直線部７ａ→第２の永久磁石７２→第１の永久磁石７１の順に流れて小さく周回する磁気回路Ｍ２が形成される。

そして、磁気回路Ｍ２における、第１の永久磁石７１からコア８方向に流れ、コイル７の一方の直線部７ａと交差する磁束によって生じるトルクと、コア８から第２の永久磁石７２方向に流れ、コイル７の一方の直線部７ａと交差する磁束によって生じるトルクとは、その向きが逆方向となるので、回転子の総トルクが減少する。

すなわち、回転子に溝を形成していない永久磁石７０を用いたガルバノスキャナ１０１では、反対トルクを発生させない回転子の回動角γは、コイル中心孔角βの半分より小さい範囲γ＜（β／２）であり、回転子の回動角γを大きくすることができない。
図５では、回転子が周方向の左側に回動した場合であるが、回転子が周方向の右側に回動した場合でも、反対トルクを発生させない回転子の回動角γは、コイル中心孔角βの半分より小さい範囲γ＜（β／２）である。

図６は、本発明の実施の形態１に係わるガルバノスキャナにおいて回転子が回動された状態を示す横断面模式図である。
図６においても、ガルバノスキャナ１００は、回転子が、反射ミラー２を水平に保つ位置からγ°回動しており、回動角γが、コイル中心孔角βの半分より大きいγ＞（β／２）の状態となっている。しかし、第２の永久磁石６２の一部とコイル７の一方の直線部７ａとは、溝１０を介して対向している。
すなわち、この溝１０が磁気抵抗となり、磁束が、第１の永久磁石６１→コイル７の一方の直線部７ａ→コア８→コイル７の一方の直線部７ａ→第２の永久磁石６２→第１の永久磁石６１の順に流れて小さく周回する、反対トルクを発生させる磁気回路Ｍ２が形成されない。

本実施の形態のガルバノスキャナ１００では、回転子の回動角γが、コイル中心孔角βの半分に溝開口角αの半分を足した値より大きいγ＞（β＋α）／２の状態になって、第２の永久磁石６２部分の周円弧面とコイル７の一方の直線部７ａとが対向し、磁気回路Ｍ２が形成される。
すなわち、本実施の形態のガルバノスキャナ１００では、反対トルクを発生させない回転子の回動角γが、コイル中心孔角βの半分に溝開口角αの半分を足した値より小さい範囲γ＜（β＋α）／２であり、回転子の回動角γを大きくすることができる。
図６では、回転子が周方向の左側に回動した場合であるが、回転子が周方向の右側に回動した場合でも、反対トルクを発生させない回転子の回動角γは、コイル中心孔角βの半分に溝開口角αの半分を足した値より小さい範囲γ＜（β＋α）／２である。

次に、ガルバノスキャナ１００を用いたレーザ加工について説明する。
まず、Ｘ軸方向用とＹ軸方向用との２つのガルバノスキャナ１００が、レーザ加工機（図示せず）のレーザ光線の経路に配置される。
そして、ガルバノスキャナ１００のそれぞれに設けられたロータリエンコーダ（図示せず）の出力に基づいて制御回路（図示せず）により反射ミラー２の回動角度が制御される。これにより、レーザ光線の反射方向が変えられ、レーザ光線の被加工物への入射位置が制御される。

そして、エポキシ基板の穴加工を例にとると、ガルバノスキャナ１００は、加速→減速→静止→加速→減速・・・を繰り返し、レーザ光線のエポキシ基板上での照射位置を変えながら、穴を１つずつ順番に開口することになる。なお、静止中に穴加工する。
また、コイル７に流す電流は、加速時は増加方向となり、減速時は減少方向となり、静止時はゼロとなるが、実際には、静止時間が短いため、連続加工時には、電流波形は正弦波に近い波形となる。

そして、制御回路が回転位置の制御を安定して行えるよう、コイル７に流す電流波形は、主に正弦波に制御周波数のＮ倍調波（Ｎ＝１，２，・・・）の高調波を重畳した波形となる。例えば、２，０００ｐｏｉｎｔｓ／ｓｅｃの速度の穴加工を制御周波数１００ｋＨｚで行う場合、コイル７に流す電流波形は、２，０００Ｈｚの正弦波に１００×ＮｋＨｚの高調波群が重畳された波形となる。

このとき、コイル７でのジュール損Ｗｃｕは、コイル抵抗をＲ、電流実効値をＩとすると、Ｗｃｕ＝Ｒ×Ｉ^２となる。また、ネオジウム焼結磁石は高抵抗であるが導電性を有しているので、コイル７に流れる電流の作る磁束変化に対応した渦電流が永久磁石６の内部に流れ、渦電流損が発生する。これらの２つの損失は、コイル７に流れる電流の大きさに比例して大きくなるので、高加速時には、損失が大きくなる。
しかし、水冷装置によりベース５は冷却されているので、永久磁石６やコイル７からベース５に伝達された熱を吸熱し温度上昇を抑えている。

本実施の形態のガルバノスキャナ１００は、反射ミラー２の裏面に設置された回転子が永久磁石６のみで形成されているので、永久磁石６を大きくでき、トルクと慣性との比（トルク／慣性）を大きくすることができる。すなわち、コイル７に流す電流を増やすことなく可動部の慣性当たりのトルクを増大でき、損失を抑えて高加速度化が実現される。
そして、損失が抑えられるので、永久磁石６やコイル７での発熱が抑えられ、エンコーダの動作温度範囲を逸脱したり、永久磁石６が熱減磁したりする不具合が未然に回避できる。

また、ベース５は、例えば、アルミニウム等の良熱伝導材で作製され、且つ水冷装置の冷却水流路がベース５の内部に形成されている。
すなわち、永久磁石６やコイル７での発熱は、ベース５に伝達され、永久磁石６やコイル７の過度の温度上昇が抑えられる。これにより、永久磁石６やコイル７の温度を上昇させることなくコイル７に流す電流を増大でき、この面からもトルクを増大させ、トルクと慣性との比（トルク／慣性）を大きくでき、ガルバノスキャナの高加速度化が可能である。

また、本実施の形態のガルバノスキャナ１００は、回転子である永久磁石６が、その周壁円弧面６ｂの周方向の中心位置に軸方向へ延在する溝１０を形成している。また、永久磁石６が、第１の永久磁石６１と第２の永久磁石６２とで形成され、第１の永久磁石６１の磁化方向が、回転子の回転中心軸Ｏから、コイル７の一方の直線部７ａにおける周方向の中点の方向であり、第２の永久磁石６２の磁化方向が、コイル７の他方の直線部７ｂにおける周方向の中点から、回転子の回転中心軸Ｏ方向である。

すなわち、回転子である永久磁石６が、上記のような構造であるので、回転子の回動角γの範囲が、コイル中心孔角βの半分に溝開口角αの半分を足した値（β＋α）／２より小さい範囲となり、溝１０を形成していない永久磁石を回転子に用いた場合より、回転子の回動角γを大きくすることができ、ガルバノスキャナにおける反射ミラーによるレーザ光線の反射方向の範囲を広げることができる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係わるガルバノスキャナの横断面模式図である。
図７に示すように、本実施の形態のガルバノスキャナ２００は、回転子に、回転中心軸部に軸方向の貫通孔が形成された永久磁石２０を用い、この孔に通しボルト１２が設置されている以外、実施の形態１のガルバノスキャナ１００と同様である。
本実施の形態でも、永久磁石２０は、第１の永久磁石２１と第２の永久磁石２２とで、形成されている。

本実施の形態のガルバノスキャナ２００は、永久磁石２０の孔に設置した通しボルト１２における、永久磁石２０の軸方向の両端から突出した部分に、各シャフト３を取付けることができ、シャフト３と永久磁石２０との接続が強固である。
具体的には、シャフト３にねじ孔を形成するとともに、通しボルト１２の突出部にねじ溝を形成し、シャフト３のねじ孔に通しボルト１２の突出部のねじ溝を螺合して、シャフト３で永久磁石２０をサンドイッチするとともに接着剤で接続を固定する。

本実施の形態では、通しボルト１２の突出部とシャフト３との接続を螺合で行っているが、単に、通しボルト１２の突出部をシャフト３に形成された孔に挿入し、接着で固定しても良い。また、通しボルト１２と片方のシャフト３とを１つの部品として作製し、永久磁石２０の孔を挿通して突出した通しボルト１２の部分に、他方のシャフト３を取付けても良い。

本実施の形態のガルバノスキャナ２００は、実施の形態１のガルバノスキャナ１００と同様な効果を奏するとともに、永久磁石２０とシャフト３との接続がより堅固になるので、回転子部の剛性が向上する。
本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、永久磁石がシャフト取付面と平行な面で、複数に分割されていても良い。

実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係わるガルバノスキャナの横断面模式図である。
図８に示すように、本実施の形態のガルバノスキャナ３００は、回転子に、左右に２分割されていない一体物であり、矢印１Ｃで示すように、磁化方向が、回転子の回動方向であり且つ反射ミラー２の面と平行となっている永久磁石３０を用いた以外、実施の形態１００のガルバノスキャナと同様である。

本実施の形態のガルバノスキャナ３００は、永久磁石３０の磁化方向が、矢印１Ｃで示すように、コイル７の各直線部７ａ，７ｂにおける周方向の中点方向でないので、トルクが若干低下する。
しかし、永久磁石３０の磁化方向が回転子の回動方向であり、磁束が永久磁石３０とコイル７とコア８とを周回する実施の形態１と同様な磁気回路を形成するので、実施の形態１のガルバノスキャナ１００と同様な効果を奏する。
それと、永久磁石３０は、分割されておらず、且つ磁化方向が一方向であるので、作製が容易であり、コスト削減が可能である。

本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、永久磁石がシャフト取付面と平行な面で、複数に分割されていても良い。
また、本実施の形態でも、実施の形態２と同様に、永久磁石の回転中心軸部に軸方向の貫通孔を形成し、この孔に通しボルトを設置しても良く、実施の形態２のガルバノスキャナ２００と同様な効果を奏する。

実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係わるガルバノスキャナの横断面模式図である。
図９に示すように、本実施の形態のガルバノスキャナ４００は、回転子に、左右に２分割されていない一体物であり、矢印１Ｄで示すように、磁化方向が、回転子の回動方向であり且つ反射ミラー２側に凸となった円弧状となっている永久磁石４０を用いた以外、実施の形態１のガルバノスキャナ１００と同様である。
本実施の形態のガルバノスキャナ４００は、永久磁石４０の磁化方向が、矢印１Ｄで示すように、反射ミラー２側が凸となった円弧状であるので、磁化方向をコイル７の各直線部７ａ，７ｂにおける周方向の中点方向に合わせることができ、トルクの低下がない。

また、本実施の形態のガルバノスキャナ４００は、永久磁石４０の磁化方向が回転子の回動方向であり、磁束が永久磁石４０とコイル７とコア８とを周回する実施の形態１と同様な磁気回路を形成するので、実施の形態１のガルバノスキャナ１００と同様な効果を奏する。それと、永久磁石４０の作製が容易であり、コスト削減が可能である。特に、等方性磁石を用いると異方性磁石よりも作製が容易となる。
本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、永久磁石がシャフト取付面と平行な面で、複数に分割されていても良い。
また、本実施の形態でも、実施の形態２と同様に、永久磁石の回転中心軸部に軸方向の貫通孔を形成し、この孔に通しボルトを設置しても良く、実施の形態２のガルバノスキャナ２００と同様な効果を奏する。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

本発明に係わるガルバノスキャナは、トルクと慣性との比（トルク／慣性）を大きくすることができるとともに、反射ミラーの回転角を大きくできるので、高加速度化と加工領域の広範化とが要求されるレーザ加工機に用いられる。

２ 反射ミラー、３ シャフト、４ 軸受、５ ベース、６ 永久磁石、
６ａ 反射ミラー搭載面、６ｂ 周壁円弧面、６ｃ シャフト取付面、７ コイル、
７ａ 一方の直線部、７ｂ 他方の直線部、８ コア、８ａ 内円弧面、
８ｂ 外円弧面、９ 凹部、９ａ 内周面、１０ 溝、１２ 通しボルト、
２０ 永久磁石、２１ 第１の永久磁石、２２ 第２の永久磁石、３０ 永久磁石、
４０ 永久磁石、６１ 第１の永久磁石、６２ 第２の永久磁石、
６３ 永久磁石セット、６４ 永久磁石、７０ 永久磁石、７１ 第１の永久磁石、
７２ 第２の永久磁石、１００，１０１，２００，３００，４００ ガルバノスキャナ。

Claims (7)

1. 反射ミラーと、上記反射ミラーを搭載した回転子と、上記回転子に取付けられたシャフトと、上記回転子と所定のギャップを設けて配置された固定子と、上記固定子を保持するとともに、上記シャフトが挿入され且つ上記回転子を回動可能に保持する軸受を装着したベースとを備えたガルバノスキャナであって、
   上記回転子が、部分円柱体の永久磁石で形成されており、
   上記永久磁石が、その周壁円弧面の周方向の中心位置に軸方向へ延在する溝を形成し、且つ上記溝の反対側の面を反射ミラー搭載面とし、両端側の面をシャフト取付面としており、上記永久磁石の部分にある上記周壁円弧面の中心軸が、上記回転子の回転中心軸と一致しており、
   上記固定子が、部分円筒体のコアと、上記コアの内円弧面に配設されたコイルとで形成されており、
   上記コアが、上記内円弧面の曲率半径を、上記永久磁石の周壁円弧面の曲率半径より大きくし、且つ上記内円弧面の中心軸を上記回転中心軸と一致させており、
   上記コイルが、軸方向に延在する、一方の直線部と他方の直線部と、上記一方の直線部と上記他方の直線部との両端を連結する円弧部とでなるレーストラック形状であるとともに周方向を円弧状に成形しており、且つ上記永久磁石の周壁円弧面と上記ギャップを設けて対向しているガルバノスキャナ。
2. 上記永久磁石が、上記回転中心軸と上記溝の底部の中点とを結ぶ面で分割された、第１の永久磁石と第２の永久磁石とで形成されており、
   上記第１の永久磁石の磁化方向が、上記回転中心軸から上記コイルの一方の直線部における周方向の中点の方向であり、上記第２の永久磁石の磁化方向が、上記コイルの他方の直線部における周方向の中点から上記回転中心軸の方向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。
3. 上記永久磁石が、上記回転中心軸と上記溝の底部の中点とを結ぶ面で分割されていない一体物であり、上記永久磁石の磁化方向が、上記回転子の回動方向であり且つ上記反射ミラーの面と平行となっ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。
4. 上記永久磁石が、上記回転中心軸と上記溝の底部の中点とを結ぶ面で分割されていない一体物であり、上記永久磁石の磁化方向が、上記回転子の回動方向であり且つ上記反射ミラー側に凸となった円弧状となっ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。
5. 上記回転子が上記反射ミラーを水平に保つ位置から回動する回動角γを、上記回転中心軸と上記コイルの各直線部の内側端とを結んだ線分でなす角であるコイル中心孔角βと上記回転中心軸と上記溝の開口部とを結んだ線分でなす角である溝開口角αとを足した値の半分である（β＋α）／２より小さくしていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガルバノスキャナ。
6. 上記永久磁石が、回転中心軸部に軸方向の孔を形成しており、上記孔に通しボルトを設置していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のガルバノスキャナ。
7. 上記永久磁石が、上記シャフト取付面と平行な面で、複数に分割されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガルバノスキャナ。

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