WO2018051757A1 - ガルバノスキャナおよびミラーユニット - Google Patents

ガルバノスキャナおよびミラーユニット Download PDF

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悌史 ▲高▼橋
浩之 竹田
森 剛
尚弘 ▲高▼橋
俊之 鉾館
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三菱電機株式会社
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head

Definitions

  • Surface tilt vibration is vibration that occurs at the fulcrum of the bearing that supports the shaft at the position closest to the mirror. Therefore, the greater the distance from the bearing that supports the shaft portion to the tip of the mirror, the greater the amplitude of surface tilt vibration. Further, the heavier the weight of the portion that is closer to the mirror than the bearing and is not directly supported by the bearing, the greater the amplitude of surface tilt vibration.
  • the mirror mount and the mirror are included in a portion that is closer to the mirror than the bearing and is not directly supported by the bearing.
  • FIG. 1 is a front view showing an appearance of a galvano scanner according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing an appearance of the galvano scanner according to the first embodiment.
  • 3 is a cross-sectional view of the galvano scanner cut along the line III-III shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of the galvano scanner cut along line IV-IV shown in FIG.
  • the galvano scanner 1 includes a mirror 2 that reflects laser light and a motor 5 that rotationally drives the mirror 2.
  • the load side the opposite side is referred to as the anti-load side.
  • the first member 40a and the second member 40b are formed with a through hole 40c through which the screw 21 passes and a screw hole 40d into which the screw 21 can be screwed.
  • the first member 40a and the second member 40b can be brought close to each other, and the area of the through hole 41 can be reduced.
  • a magnet 15 serving as a rotor is fixed around the shaft portion 14.
  • the magnet 15 is also housed inside the frame 11 like the shaft portion 14.
  • a coil 16 serving as a stator is provided around the magnet 15.
  • a gap is provided between the coil 16 and the magnet 15.
  • the coil 16 is also accommodated inside the frame 11.
  • the first bearing 12 includes an inner ring 12a, a steel ball 12b, and an outer ring 12c.
  • the outer ring 12 c of the first bearing 12 is in contact with the inner surface of the frame 11.
  • the inner ring 12 a of the first bearing 12 is fixed to the mount portion 3 on the load side with respect to the fixture 20. That is, the first bearing 12 supports the shaft portion 14 via the mount portion 3.
  • the lid 18 described above has a function of applying pressure in the direction of the rotation shaft 6 to the first bearing 12 with a spring (not shown) sandwiched from the load side.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a galvano scanner 100 shown as a comparative example.
  • a bearing 112 provided on the load side of the magnet 115 directly supports the shaft portion 114.
  • the mount portion 103 to which the mirror 102 is attached is fixed to the shaft portion 114 on the load side of the bearing 112.
  • a fixture 120 that fixes the mount portion 103 to the shaft portion 114 is also provided on the load side of the bearing 112.
  • FIGS. 12 to 17 are diagrams illustrating a process of assembling the mirror 2 to the motor 5 according to the first embodiment. First, as shown in FIG. 12, the lid 18 and the first bearing 12 are removed from the frame 11 of the motor 5.
  • FIG. 12 is an external view of the galvano scanner 1 when the mounting portion 3 is fixed.
  • the mirror 2, the mount portion 3, the lid 18 and the first bearing 12 shown in FIG. 15 are assembled, or the mirror 2, the mount portion 3, the lid 18, the first bearing 12 and the first bearing 12 shown in FIG. If the assembly of the fixture 20 is prepared as a mirror unit, the operation of inserting the first bearing 12 into the mount portion 3 can be omitted when the mirror 2 is replaced. The replacement work can be facilitated.
  • FIG. FIG. 18 is a plan view showing an appearance of a galvano scanner 50 according to the second embodiment of the present invention.
  • the mount portion 3 is fixed to the shaft portion 14 by tightening the screw 21 of the fixture 20 and reducing the cross-sectional area of the hole 3b of the mount portion 3.
  • the wire 51 is used as a fixture for fixing the mount portion 3 to the shaft portion 14 instead of the fixture 20.
  • the wire 51 is wound around the wall surface surrounding the hole 3b of the mount part 3, and the wall surface of the mount part 3 is tightened to reduce the cross-sectional area of the hole 3b of the mount part 3, so that the mount part 3 14 is fixed.
  • the wall 51 surrounding the hole 3b is tightened by the wire 51 by twisting the end of the wire 51 and the end of the winding.
  • a twisted portion 51a is created at the portion where the wires 51 are twisted together.
  • the force with which the wire 51 tightens the mount portion 3 can be adjusted by inserting a tool such as radio pliers from the opening 7 of the frame 11 and rotating the twisting portion 51a. That is, the opening 7 is formed at a position where the twisting portion 51 a can be operated through the opening 7.
  • a cutter or the like is inserted from the opening 7, and the twisted portion 51 a is cut to an appropriate length, so that interference with other members can be prevented. Further, by fixing the twisted portion 51a with an adhesive, it is possible to prevent the twisted portion 51a from loosening.
  • the mirror 2 is prepared. Since the operation
  • the metal is normally used for the raw material of the wire 51, the synthetic fiber illustrated by carbon fiber or nylon may be used.
  • FIG. 21 is a sectional view of the galvano scanner according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 22 is a cross-sectional view of the galvano scanner cut along the line XXII-XXII shown in FIG.
  • symbol is attached
  • the galvano scanner 52 fixes the mount portion 3 to the shaft portion 14 using screws 55 instead of the fixture 20 used in the galvano scanner 1 according to the first embodiment.
  • a hole 14 c that is a second hole is formed in the shaft portion 14 along a direction orthogonal to the rotation shaft 6.
  • the mount 3 is formed with a hole 3f, which is a third hole, on a wall surface surrounding the periphery of the hole 3b. In a state where the shaft portion 14 is inserted into the hole 3b of the mount portion 3, the hole 14c and the hole 3f communicate with each other.
  • the galvano scanner 52 includes a screw 55 and a nut 56 to constitute a fixture.
  • an opening 7 is formed at a position on the wall surface of the frame 11 that faces the rotation shaft 6. That is, two openings 7 are formed in the frame 11. Further, a hole 14 c is formed in the shaft portion 14 along a direction orthogonal to the rotation shaft 6 of the shaft portion 14. Since the galvano scanner 52 according to the third embodiment is the same as the galvano scanner 1 according to the first embodiment except for the number of openings 7, the illustration is omitted.
  • the screw 55 passes through the hole 14 c of the shaft portion 14 and the two holes 3 f of the mount portion 3.
  • a nut 56 is fitted into the tip of the penetrating screw 55.
  • the force for fastening the mount portion 3 and the shaft portion 14 in the direction perpendicular to the rotation shaft 6 is generated by rotating the screw 55 and screwing it into the nut 56.
  • the distance between the head of the screw 55 and the nut 56 is shortened, and the wall surface surrounding the periphery of the hole 3b is deformed so that the inner diameter of the hole 3b of the mount portion 3 is reduced.
  • the fixing tool corresponding to the fixing tool 20 of the first embodiment is the screw 55.
  • the screw 55 is inserted through the opening 7 formed in the frame 11 after the shaft portion 14 is inserted into the hole 3b of the mount portion 3 and the hole 3f of the mount portion 3 and the hole 14c of the shaft portion 14 are centered. Using a tool such as tweezers, the hole 3f and the hole 14c are inserted and penetrated. Next, the nut 56 is fitted to the tip of the screw 55 using tweezers or the like from the opening 7 formed on the side opposite to the opening 7 into which the screw 55 is inserted, and the holes 3f and 14c are formed by the screws 55 and the nut 56. And so that. Thereafter, the screw 55 is rotated with a tool such as a screwdriver inserted from the opening 7 to fix the mount portion 3 and the shaft portion 14.
  • a tool such as a screwdriver
  • the mount 3, the lid 18, and the first bearing 12 are assembled as a mirror unit, when the mirror 2 is replaced, Since the operation
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the galvano scanner according to the fourth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 27 is a cross-sectional view of the galvano scanner cut along the line XXVII-XXVII shown in FIG.
  • the galvano scanner 60 according to the fourth embodiment includes the mount unit 3 and the shaft without using the fixing tool 20 of the first embodiment, the wire 51 of the second embodiment, and the screw 55 of the third embodiment. The part 14 is fixed. Since the galvano scanner 60 according to the fourth embodiment is the same as the galvano scanner 1 according to the first embodiment except that the opening 7 is not formed in the frame 11, illustration is omitted.
  • the mount portion 3 and the shaft portion 14 are bonded with an adhesive, they cannot be removed after bonding, but the mount portion 3 can be easily fixed to the shaft portion 14 without using a fixture. Further, the structure can be simplified by not using a fixture. By simplifying the structure, the inertia of the shaft portion 14 can be reduced.

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Abstract

ガルバノスキャナ(1)は、レーザ光を反射して偏向するミラー(2)と、回転軸(6)を中心に回転する軸部(14)と、ミラー(2)を固定するとともに、軸部(14)の一端部を挿入する第1の穴(3b)が形成されて軸部(14)に固定されるマウント部(3)と、回転軸(6)を中心に軸部(14)を回転可能に支持する第1の軸受(12)と、第1の軸受(12)を挟んでミラー(2)の反対側に設けられて、回転軸(6)を中心に回転可能に軸部(14)を支持する第2の軸受(13)と、を備える。第1の軸受(12)の内輪(12a)の内側には、マウント部(3)が嵌め込まれている。

Description

ガルバノスキャナおよびミラーユニット
 本発明は、モータでミラーの角度を変化させてレーザ光を走査するガルバノスキャナおよびミラーユニットに関する。
 従来、レーザ穴あけ加工においてレーザ光を走査するためにガルバノスキャナが用いられる。特許文献1に示すように、ガルバノスキャナは、ガルバノミラーとも呼ばれるミラーと、ミラーを回転させるモータを備える。
 ミラーは、ミラーマウントに接着されている。ミラーマウントは、固定部材と固定ねじとを用いて、モータのシャフトである軸部に着脱可能に固定されている。すなわち、ミラーマウントを介してモータの軸部にミラーが固定されている。また、モータは、軸部を回転可能に支持する軸受を有する。軸受は、ミラーマウントと距離をあけた位置で軸部を回転可能に支持している。
 ミラーは、モータの軸部に固定されることで回転駆動が可能となる。回転駆動によってミラーの角度を変化させることで、レーザ光の反射角度が変化する。レーザ光の反射角度の変化によって、レーザ光が走査される。
特開2002-6255号公報
 上記構成のようなガルバノスキャナでは、ミラーの重心およびミラーマウントの重心が、軸部の回転軸からずれていると、軸部の回転軸に対して垂直な方向にミラーが振動する、いわゆる面倒れ振動が発生する場合がある。面倒れ振動の振幅が大きくなると、レーザ光の走査精度が低下してしまう。
 面倒れ振動は、ミラーに最も近い位置で軸部を支持する軸受を支点に発生する振動である。そのため、軸部を支持する軸受からミラーの先端までの距離が大きいほど、面倒れ振動の振幅が大きくなりやすい。また、軸受よりもミラー側となる部分で軸受に直接支持されていない部分の重量が重いほど、面倒れ振動の振幅が大きくなりやすい。なお、上記構成のガルバノスキャナでは、軸受よりもミラー側となる部分で軸受に直接支持されていない部分にミラーマウントとミラーとが含まれている。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、面倒れ振動の振幅の抑制を図ることができるガルバノスキャナ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、本発明にかかるガルバノスキャナは、レーザ光を反射して偏向するミラーと、回転軸を中心に回転する軸部と、ミラーを固定するとともに、軸部の一端部を挿入する第1の穴が形成されて軸部に固定されるマウント部と、回転軸を中心に軸部を回転可能に支持する第1の軸受と、第1の軸受を挟んでミラーの反対側に設けられて、回転軸を中心に回転可能に軸部を支持する第2の軸受と、を備える。第1の軸受の内輪の内側には、マウント部が嵌め込まれている。
 本発明にかかるガルバノスキャナによれば、面倒れ振動の振幅の抑制を図ることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態1にかかるガルバノスキャナの外観を示す正面図 実施の形態1にかかるガルバノスキャナの外観を示す平面図 図2に示すIII-III線でガルバノスキャナを切断した断面図 図1に示すIV-IV線でガルバノスキャナを切断した断面図 実施の形態1におけるマウント部の正面図 実施の形態1におけるマウント部の平面図 実施の形態1におけるマウント部の側面図 実施の形態1における固定具の正面図 実施の形態1における固定具の平面図 実施の形態1における固定具の側面図 比較例として示すガルバノスキャナの断面図 実施の形態1におけるモータにミラーを組み付ける工程について説明する図 実施の形態1におけるモータにミラーを組み付ける工程について説明する図 実施の形態1におけるモータにミラーを組み付ける工程について説明する図 実施の形態1におけるモータにミラーを組み付ける工程について説明する図 実施の形態1におけるモータにミラーを組み付ける工程について説明する図 実施の形態1におけるモータにミラーを組み付ける工程について説明する図 本発明の実施の形態2にかかるガルバノスキャナの外観を示す平面図 図18に示すXIX-XIX線でガルバノスキャナを切断した断面図 図19に示すXX-XX線でガルバノスキャナを切断した断面図 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図であって、図3に相当する図 図21に示すXXII-XXII線でガルバノスキャナを切断した断面図 実施の形態3におけるマウント部の正面図 実施の形態3におけるマウント部の平面図 実施の形態3におけるマウント部の側面図 本発明の実施の形態4にかかるガルバノスキャナの断面図であって、図3に相当する図 図26に示すXXVII-XXVII線でガルバノスキャナを切断した断面図 実施の形態4におけるマウント部の正面図 実施の形態4におけるマウント部の平面図 実施の形態4におけるマウント部の側面図
 以下に、本発明の実施の形態にかかるガルバノスキャナおよびミラーユニット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外観を示す正面図である。図2は、実施の形態1にかかるガルバノスキャナの外観を示す平面図である。図3は、図2に示すIII-III線でガルバノスキャナを切断した断面図である。図4は、図1に示すIV-IV線でガルバノスキャナを切断した断面図である。ガルバノスキャナ1は、レーザ光を反射させるミラー2と、ミラー2を回転駆動させるモータ5とを備える。以下の説明において、モータ5に対してミラー2が設けられた側を負荷側といい、その反対側を反負荷側という。
 図1に示すミラー2は、レーザ光を反射させる反射面が楕円形状の一例である。COレーザを反射させる場合は、一般的に、楕円形状の長径が30mm~60mmのものを用いる。なお、ミラー2の反射面の形状は、楕円形状に限られず、四角形または八角形等の様々な形状のものが用いられる。
 ミラー2には、ミラーマウントとも呼ばれるマウント部3が接着されている。図5は、実施の形態1におけるマウント部3の正面図である。図6は、実施の形態1におけるマウント部3の平面図である。図7は、実施の形態1におけるマウント部3の側面図である。マウント部3の一端部3dには、ミラー2の外縁が嵌め込まれる第1の溝3aが形成されている。マウント部3の他端部3eには、後述するモータ5の軸部が差し込まれる第1の穴である穴3bが形成されている。また、穴3bの周囲を囲む壁面には、後述するモータ5の軸部の回転軸と平行となる方向に他端部3e側から第2の溝3cが複数形成されており、外力により穴3bの内径を小さく変形できるように構成されている。ミラー2は、図2および図4に示すように、マウント部3の第1の溝3aに差し込まれて接着されている。
 次にモータ5について説明する。図3および図4に示すように、モータ5は、円筒形状のモータフレームであるフレーム11を備える。フレーム11の内部には、シャフトである軸部14が収容されている。軸部14は円筒形状となっており、軸部14の中心軸が回転軸6と一致する状態でフレーム11に収容されている。フレーム11のうち、フレーム11の負荷側となる端面は環状の蓋18によって塞がれる。
 軸部14の負荷側となる一端部14aに、マウント部3が取り付けられる。具体的には、マウント部3の他端部3eに形成された穴3bに、軸部14の一端部14aが差し込まれることで、軸部14にマウント部3が取り付けられる。マウント部3は、固定具20を用いて軸部14に固定される。図8は、実施の形態1における固定具20の正面図である。図9は、実施の形態1における固定具20の平面図である。図10は、実施の形態1における固定具20の側面図である。
 固定具20は、マウント部3の他端部3e側を貫通させる貫通口41が形成された貫通部材40と、貫通口41の面積を縮小させるねじ21とを有する。貫通部材40は、円弧面を有する第1の部材40aと第2の部材40bとを備えており、円弧面同士を対向させることで第1の部材40aと第2の部材40bとの間に貫通口41が形成される。
 第1の部材40aと第2の部材40bとには、ねじ21を貫通させる貫通穴40cと、ねじ21をねじ込み可能なねじ穴40dとが形成されている。貫通穴40cを貫通させたねじ21をねじ穴40dにねじ込むことで、第1の部材40aと第2の部材40bとを近接させて、貫通口41の面積を縮小させることができる。
 固定具20は、穴3bに軸部14が差し込まれたマウント部3の他端部3e側を貫通口41に差し込んだ状態で、ねじ21を締め込むことで、貫通口41の面積が縮小されて、マウント部3が締め付けられる。マウント部3の他端部3e側には第2の溝3cが形成されているので、貫通口41の面積が縮小されることで、穴3bの断面積も縮小されるようにマウント部3の他端部3e側となる部分が変形する。これにより、穴3bの壁面が軸部14に密着して、マウント部3が軸部14に固定される。マウント部3の他端部3e側となる部分および軸部14の一端部14a側となる部分は、フレーム11の負荷側を塞ぐ環状の蓋18の開口を貫通している。
 固定具20はフレーム11の内部に収容される。フレーム11には、フレーム11の外部から固定具20のねじ21の操作を可能とする開口7が形成されている。フレーム11の側面に形成された開口7を通してドライバー等の工具をフレーム11の内部に差し込むことで、ねじ21をねじ込んだり緩めたりすることが可能となる。なお、この開口7を塞ぐ蓋を設けてもよい。また、開口7は、ねじ21を操作可能な位置に形成されていればよく、複数形成されていてもよい。
 軸部14の周囲には、回転子となる磁石15が固定されている。磁石15も軸部14と同様にフレーム11の内部に収容される。磁石15の周囲には固定子となるコイル16が設けられている。コイル16と磁石15との間には隙間が設けられている。コイル16もフレーム11の内部に収容される。
 フレーム11の内部には、回転軸6を中心に回転可能に軸部14を支持する第1の軸受12と第2の軸受13が設けられている。軸部14は円筒形状となっており、第1の軸受12および第2の軸受13に支持された状態で、軸部14の中心軸が回転軸6と一致する。軸部14が回転することで、軸部14に固定されたマウント部3とミラー2も回転軸6を中心に回転する。
 第1の軸受12は磁石15よりも負荷側に設けられ、第2の軸受13は磁石よりも反負荷側に設けられている。すなわち、第1の軸受12と第2の軸受13は、回転子となる磁石15を挟んで互いに対向するように設けられている。第2の軸受13は、第1の軸受12を挟んでミラー2の反対側に設けられているとも換言できる。
 第1の軸受12は、内輪12aと、鋼球12bと、外輪12cとを備える。第1の軸受12の外輪12cは、フレーム11の内側面に当接している。第1の軸受12の内輪12aは、固定具20よりも負荷側でマウント部3に固定されている。すなわち、第1の軸受12は、マウント部3を介して軸部14を支持している。上述した蓋18は、負荷側から図示しないバネを挟んで第1の軸受12に対して回転軸6方向に与圧をかける機能を有している。
 第2の軸受13は、内輪13aと、鋼球13bと、外輪13cとを備える。第2の軸受13の外輪13cは、フレーム11の内側面に当接して、フレーム11に固定されている。第2の軸受13の内輪13aは、磁石15よりも反負荷側で軸部14に固定されている。すなわち、第2の軸受13は、軸部14を直接支持している。
 フレーム11の反負荷側には、軸部14の回転角を検出する角度センサ17が装着されている。角度センサ17として、例えば、軸部14の他端部14bに固定されているエンコーダディスク17aと、フレーム11に固定されているエンコーダヘッド17bと、これらを覆うエンコーダカバー17cを有して構成されるロータリエンコーダが挙げられる。
 以上説明したガルバノスキャナ1では、モータ5のコイル16に電流を流すことで、電磁力によって磁石15に回転トルクが働き、軸部14が回転する。軸部14が回転することで、ミラー2を回転させて、ミラー2の反射面の角度を変化させることができる。これにより、反射面で反射されるレーザ光の反射角度を変化させて、レーザ光を走査することが可能となる。
 図11は、比較例として示すガルバノスキャナ100の断面図である。比較例として示すガルバノスキャナ100では、モータ105において、磁石115よりも負荷側に設けられた軸受112が、軸部114を直接支持している。そして、軸受112よりも負荷側で軸部114に、ミラー102が装着されたマウント部103が固定されている。また、マウント部103を軸部114に固定する固定具120も、軸受112よりも負荷側に設けられている。
 このような比較例として示すガルバノスキャナ100における軸受112からミラー102の負荷側となる先端までの距離L2は、図4に示すように本実施の形態1にかかるガルバノスキャナ1における第1の軸受12からミラー2の負荷側となる先端までの距離L1よりも長くなる。ひいては、本実施の形態1にかかるガルバノスキャナ1は、比較例として示すガルバノスキャナ100よりも面倒れ振動の増幅の抑制を図ることができる。
 また、比較例として示すガルバノスキャナ100では、軸受112よりも負荷側となる部分で軸受112に直接支持されていない部分にマウント部103が含まれる。一方、本実施の形態1にかかるガルバノスキャナ1では、第1の軸受12よりも負荷側となる部分で第1の軸受12に直接支持されていない部分にマウント部3が含まれていない。したがって、第1の軸受12よりも負荷側となる部分で第1の軸受12に直接支持されていない部分の重量を、比較例として示すガルバノスキャナ100よりも軽量化することができる。これにより、面倒れ振動の振幅のより一層の抑制を図ることができる。
 次に、モータ5にミラー2を組み付ける工程について説明する。図12から図17は、実施の形態1におけるモータ5にミラー2を組み付ける工程について説明する図である。まず、図12に示すように、モータ5のフレーム11から、蓋18と第1の軸受12を取り外す。
 次に、図13に示すように、ミラー2をマウント部3の第1の溝3aに差し込み、接着剤等によってミラー2をマウント部3に固定する。次に、図14に示すように、マウント部3を蓋18に挿入する。次に、図15に示すように、マウント部3を第1の軸受12に挿入する。次に、図16に示すように、固定具20の貫通穴40cにマウント部3を挿入する。このとき、図8に示すように、固定具20は、第1の部材40aと第2の部材40bとを予めねじ21で組み付けた状態となっている。また、貫通穴40cがマウント部3を挿入できる大きさとなるように、ねじ21のねじ込みが調節されている。
 次に、図12で示したように第1の軸受12および蓋18を外したモータ5に、図16に示したミラー2、マウント部3、蓋18、第1の軸受12、固定具20を組み付けた部材を、モータ5の軸部14の一端部14a(図3等も参照)を、マウント部3の穴3bに挿入させながら、フレーム11に取り付ける。このとき、第1の軸受12は、フレーム11の内側に嵌め込まれる。また、蓋18を図示しないねじでフレーム11に固定する。次に、フレーム11に形成された開口7を通して、固定具20のねじ21を締め込んで、マウント部3を軸部14に固定する。図17は、マウント部3の固定が完了したときのガルバノスキャナ1の外観図である。
 なお、フレーム11に形成された開口7を通して、固定具20のねじ21を緩めることで、マウント部3を軸部14から取り外すことが可能となるため、ミラー2が損傷した場合には、マウント部3とともにミラー2を取り外してミラー2を交換することが可能となる。
 また、図15に示したミラー2、マウント部3、蓋18および第1の軸受12を組み立てたもの、または、図16に示したミラー2、マウント部3、蓋18、第1の軸受12および固定具20を組み立てたものを、ミラーユニットとして用意しておけば、ミラー2を交換する際に、マウント部3に第1の軸受12を挿入させる作業等を省略することができるので、ミラー2の交換作業の容易化を図ることができる。
 また、固定具20は、フレーム11に形成された開口7を通して操作することで、マウント部3を軸部14に固定できるものであればよい。例えば、固定具20の貫通部材40が2つの部材から構成されていなくてもよく、1つまたは3つ以上の部材から構成されていてもよい。また、本実施の形態1にかかるガルバノスキャナ1は、軸部14に磁石15が固定され、フレーム11にコイル16が固定され、コイル16に電流を流すことによって軸部14が回転するムービングマグネット型のモータ5について説明したが、軸部14にコイルが固定されて、フレーム11に磁石が固定され、コイルに電流を流すことによって軸部14が回転するムービングコイル型のモータであってもよい。また、マウント部3は、第1の溝3aと第2の溝3cの2つの溝を持つ構成について説明したが、3つ以上の溝を持つ構成であってもよい。
実施の形態2.
 図18は、本発明の実施の形態2にかかるガルバノスキャナ50の外観を示す平面図である。上記実施の形態1と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。上記実施の形態1では、固定具20のねじ21を締め込んで、マウント部3の穴3bの断面積を縮小させることで、マウント部3を軸部14に固定していた。本実施の形態2では、固定具20の代わりに、マウント部3を軸部14に固定する固定具にワイヤ51を使用した例を示す。ワイヤ51は、マウント部3の穴3bの周囲を囲む壁面に巻き付けられて、マウント部3の壁面を締めつけることで、マウント部3の穴3bの断面積を縮小させて、マウント部3を軸部14に固定している。
 本実施の形態2にかかるガルバノスキャナ50の正面図は、図1に示した実施の形態1にかかるガルバノスキャナ1の正面図と同じであるため省略する。図18に示すように、本実施の形態2にかかるガルバノスキャナ50と、図2に示す実施の形態1にかかるガルバノスキャナ1とでは、開口7の位置が異なっている。
 図19は、図18に示すXIX-XIX線でガルバノスキャナ50を切断した断面図である。図20は、図19に示すXX-XX線でガルバノスキャナ50を切断した断面図である。
 ワイヤ51は、マウント部3の第2の溝3cを覆うようにマウント部3の穴3bの周囲を囲む壁面に巻き付けられる。ワイヤ51は、穴3bの周囲を囲む壁面を回転軸6と直交する方向に締めつけることで、穴3bの断面積を縮小させ、穴3bに差し込まれた軸部14にマウント部3を固定する。
 なお、図18および図19に示すように、ワイヤ51の巻き始めとなる端部と巻き終わりとなる端部をねじり合わせることで、穴3bの周囲を囲む壁面がワイヤ51によって締めつけられる。ワイヤ51をねじり合わせた部分には、ねじり合わせ部51aが作成される。
 フレーム11の開口7からラジオペンチ等の工具を差し込んで、ねじり合わせ部51aを回転させることでワイヤ51がマウント部3を締めつける力を調整することができる。すなわち、開口7は、開口7を通してねじり合わせ部51aを操作可能な位置に形成されている。マウント部3を締めつける力を調整した後、開口7からカッタ等を差し込んで、ねじり合わせ部51aを適当な長さに切断することで、他の部材との干渉を防止することができる。また、ねじり合わせ部51aを接着剤で固定することで、ねじり合わせ部51aの緩みを防止することができる。
 なお、マウント部3を軸部14から取り外す場合は、フレーム11に形成された開口7を通して、開口7にカッタを差し込んでねじり合わせ部51aを切断することで、マウント部3の取り外しが可能となるため、ミラー2が損傷した場合には、マウント部3とともにミラー2を取り外してミラー2を交換することが可能となり、ミラー2の交換を可能としつつ、面倒れ振動の振幅の抑制を図ることができるガルバノスキャナを得ることができる。
 なお、上記実施の形態1と同様に、ミラー2、マウント部3、蓋18、第1の軸受12および固定具であるワイヤ51を組み立てたものを、ミラーユニットとして用意しておけば、ミラー2を交換する際に、マウント部3に第1の軸受12を挿入させる作業等を省略することができるので、ミラー2の交換作業の容易化を図ることができる。また、ワイヤ51の素材には、通常は金属を用いるが、炭素繊維またはナイロンに例示される合成繊維を用いてもよい。
実施の形態3.
 図21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図であって、図3に相当する図である。図22は、図21に示すXXII-XXII線でガルバノスキャナを切断した断面図である。なお、上記実施の形態1,2と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
 本実施の形態3にかかるガルバノスキャナ52は、実施の形態1にかかるガルバノスキャナ1で用いた固定具20の代わりに、ねじ55を用いてマウント部3を軸部14に固定している。具体的には、軸部14には、回転軸6に直交する方向に沿って第2の穴である穴14cが形成されている。また、マウント部3には、穴3bの周辺を囲む壁面に第3の穴である穴3fが形成されている。マウント部3の穴3bに軸部14を挿入した状態において、穴14cと穴3fとが連通する。連通した穴14cと穴3fとにねじ55を貫通させ、貫通させたねじ55にナット56が嵌め込まれることで、マウント部3が軸部14に固定される。すなわち、本実施の形態3にかかるガルバノスキャナ52では、ねじ55とナット56とを有して固定具が構成される。
 本実施の形態3にかかるガルバノスキャナ52では、フレーム11の壁面のうち回転軸6を挟んで対向する位置に開口7が形成されている。すなわち、フレーム11には2つの開口7が形成されている。また、軸部14には、軸部14の回転軸6に直交する方向に沿って穴14cが形成されている。本実施の形態3にかかるガルバノスキャナ52では、開口7の個数を除いて実施の形態1にかかるガルバノスキャナ1と同様であるため、図示を省略している。
 図23は、実施の形態3におけるマウント部の正面図である。図24は、実施の形態3におけるマウント部の平面図である。図25は、実施の形態3におけるマウント部3の側面図である。マウント部3には、穴3bの周辺を囲む壁面のうち回転軸6を挟んで対向する位置に穴3fが形成されている。すなわち、穴3bの周辺を囲む壁面には2つの穴3fが形成されている。マウント部3の穴3fは、穴3bの周辺を囲む壁面にねじ55を挿入できる直径で形成されている。図21に示すように、穴3fは、マウント部3を軸部14に挿入した際に、第1の軸受12と磁石15の間になる位置に形成されている。
 また、図21に示すように、ねじ55は、軸部14の穴14cとマウント部3の2つの穴3fを貫通する。貫通したねじ55の先端部にはナット56が嵌め込まれている。マウント部3と軸部14を回転軸6に直交する方向に締めつける力は、ねじ55を回転させてナット56にねじ込ませることで発生する。ねじ55を回転させることで、ねじ55の頭部とナット56との距離が短くなり、マウント部3の穴3bの内径が小さくなるように穴3bの周辺を囲む壁面が変形する。穴3bの周辺を囲む壁面が変形することで、マウント部3と軸部14が固定される。すなわち、本実施の形態3では、実施の形態1の固定具20に対応する固定具がねじ55となっている。
 なお、ねじ55は、マウント部3の穴3bに軸部14を差し込み、マウント部3の穴3fと軸部14の穴14cとの芯出しを行ったあと、フレーム11に形成された開口7を通じて、ピンセット等の工具を用いて穴3fおよび穴14cに挿入して貫通させる。次に、ナット56は、ねじ55を挿入した開口7とは反対側に形成された開口7からピンセット等を用いてねじ55の先端部に嵌め、ねじ55とナット56とで穴3fと穴14cとを挟むようにする。その後、開口7から差し込んだドライバー等の工具でねじ55を回転させて、マウント部3と軸部14を固定する。
 また、マウント部3を軸部14から取り外す場合は、フレーム11に形成された開口7を通して、ねじ55を弛めて引き抜くことでマウント部3を取り外すことが可能となるため、ミラー2が損傷した場合には、マウント部3とともにミラー2を取り外してミラー2を交換することが可能となる。また、ナット56の代わりに、軸部14の穴14cをねじ55がねじ込まれるねじ穴、すなわちねじ山が形成された穴とすることで、穴14cにねじ55をねじ込むだけでマウント部3の穴3bの内径を小さくするように変形させることができるようにしてもよい。この場合には、ナット56を挿入させる開口7をフレーム11に形成しなくてもよい。
 このように、軸部14に形成された穴14cと、マウント部3に形成された穴3fと、穴14cと穴3fにねじ55を挿入することでマウント部3と軸部14を簡単に固定することが可能となり、ミラー2の交換を可能としつつ、面倒れ振動の振幅の抑制を図ることができるガルバノスキャナを得ることができる。
 なお、上記実施の形態1と同様に、ミラー2、マウント部3、蓋18、および第1の軸受12を組み立てたものを、ミラーユニットとして用意しておけば、ミラー2を交換する際に、マウント部3に第1の軸受12を挿入させる作業等を省略することができるので、ミラー2の交換作業の容易化を図ることができる。
実施の形態4.
 図26は、本発明の実施の形態4にかかるガルバノスキャナの断面図であって、図3に相当する図である。図27は、図26に示すXXVII-XXVII線でガルバノスキャナを切断した断面図である。なお、上記実施の形態1,2,3と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態4にかかるガルバノスキャナ60は、実施の形態1の固定具20、実施の形態2のワイヤ51、実施の形態3のねじ55のような固定具を用いずにマウント部3と軸部14を固定している。本実施の形態4にかかるガルバノスキャナ60では、フレーム11に開口7が形成されていない点を除いて実施の形態1にかかるガルバノスキャナ1と同様であるため、図示を省略している。
 図28は、実施の形態4におけるマウント部の正面図である。図29は、実施の形態4におけるマウント部の平面図である。図30は、実施の形態4におけるマウント部の側面図である。本実施の形態4におけるマウント部3は、実施の形態1,2,3におけるマウント部3に比べて、第2の溝3cが形成されていない点で異なっている。
 また、本実施の形態4におけるガルバノスキャナ60では、マウント部3の穴3bに挿入した接着剤を用いてマウント部3と軸部14とを接着させることで、固定具を用いずにマウント部3と軸部14とを固定させている。
 マウント部3と軸部14とを接着剤で接着するので、接着後は取り外すことはできないが、固定具を用いずにマウント部3を軸部14に簡単に固定できる。また、固定具を用いないことで構造の簡素化を図ることができる。構造の簡素化によって、軸部14の低慣性化も可能となる。
 なお、固定具を用いずにマウント部3と軸部14とを固定する手法は、接着剤を用いた接着に限られない。例えば、マウント部3と軸部14とを焼きばめによって固定してもよい。
 このように、マウント部3と軸部14とを固定具を用いずに固定することで、固定作業の簡素化を図りつつ、面倒れ振動の振幅の抑制を図ることができる。
 なお、上記実施の形態1と同様に、ミラー2、マウント部3、蓋18、および第1の軸受12を組み立てたものであって、マウント部3と軸部14とを固定具を用いずに固定したものをミラーユニットとして用意しておけば、ミラー2を交換する際に、マウント部3に第1の軸受12を挿入させる作業等を省略することができるので、ミラー2の交換作業の容易化を図ることができる。
 以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
 1,50,52,60 ガルバノスキャナ、2 ミラー、3 マウント部、3a 第1の溝、3b 穴、3c 第2の溝、3d 一端部、3e 他端部、3f 穴、5 モータ、6 回転軸、7 開口、11 フレーム、12 第1の軸受、12a 内輪、12b 鋼球、12c 外輪、13 第2の軸受、13a 内輪、13b 鋼球、13c 外輪、14 軸部、14a 一端部、14b 他端部、14c 穴、15 磁石、16 コイル、17 角度センサ、17a エンコーダディスク、17b エンコーダヘッド、17c エンコーダカバー、18 蓋、20 固定具、21 ねじ、40 貫通部材、40a 第1の部材、40b 第2の部材、40c 貫通穴、40d ねじ穴、41 貫通口、51 ワイヤ、55 ねじ、56 ナット。

Claims (8)

  1.  レーザ光を反射して偏向するミラーと、
     回転軸を中心に回転する軸部と、
     前記ミラーを固定するとともに、前記軸部の一端部を挿入する第1の穴が形成されて前記軸部に固定されるマウント部と、
     前記回転軸を中心に前記軸部を回転可能に支持する第1の軸受と、
     前記第1の軸受を挟んで前記ミラーの反対側に設けられて、前記回転軸を中心に回転可能に前記軸部を支持する第2の軸受と、を備え、
     前記第1の軸受の内輪の内側には、前記マウント部が嵌め込まれていることを特徴とするガルバノスキャナ。
  2.  前記第1の軸受と前記第2の軸受との間で、前記マウント部を前記軸部に固定させる固定具をさらに備え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.  前記固定具を内部に収容するフレームをさらに備え、
     前記固定具は、前記マウント部を貫通させる貫通口が形成された貫通部材と、前記貫通部材の前記貫通口の面積を縮小させるねじと、を有し、
     前記フレームには、前記ねじの操作を可能とする開口が形成され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。
  4.  前記固定具を内部に収容するフレームをさらに備え、
     前記固定具は、前記マウント部に巻き付けられるワイヤを有し、
     前記フレームには、前記ワイヤの端部をねじり合わせたねじり合わせ部の操作を可能とする開口が形成され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。
  5.  前記固定具を内部に収容するフレームをさらに備え、
     前記軸部には第2の穴が形成され、
     前記マウント部には第3の穴が形成され、
     前記マウント部の前記第1の穴に前記軸部の前記一端部が挿入された状態において、前記第2の穴と前記第3の穴とが連通し、
     前記固定具は、前記第2の穴と前記第3の穴とに貫通されたねじを有し、
     前記フレームには、前記ねじの操作を可能とする開口が形成され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。
  6.  ミラーと、
     前記ミラーに固定されたマウント部と、
     前記マウント部が内輪の内側に嵌め込まれた軸受と、を備えることを特徴とするミラーユニット。
  7.  前記軸受を挟んで前記ミラーの反対側に設けられた固定具をさらに備え、
     前記固定具は、前記マウント部を貫通させる貫通口が形成された貫通部材と、前記貫通部材の前記貫通口の面積を縮小させるねじと、を有することを特徴とする請求項6に記載のミラーユニット。
  8.  前記軸受を挟んで前記ミラーの反対側に設けられた固定具をさらに備え、
     前記固定具は、前記マウント部に巻き付けたワイヤを有することを特徴とする請求項6に記載のミラーユニット。
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