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JP4727509B2 - Beam scanner - Google Patents

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JP4727509B2
JP4727509B2 JP2006163560A JP2006163560A JP4727509B2 JP 4727509 B2 JP4727509 B2 JP 4727509B2 JP 2006163560 A JP2006163560 A JP 2006163560A JP 2006163560 A JP2006163560 A JP 2006163560A JP 4727509 B2 JP4727509 B2 JP 4727509B2
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Description

本発明は、入射したビームを反射して走査することのできるミラーを備えるビームスキャナに関する。   The present invention relates to a beam scanner including a mirror capable of reflecting and scanning an incident beam.

半導体や電子部品に関連する分野では、電子機器、たとえば携帯電話などの情報通信端末の小型化、高機能化を実現するための部品の高密度実装が必要であり、高いスループットで、高密度の基板穴開け加工を行うシステムが求められている。   In the field related to semiconductors and electronic components, high-density mounting of high-throughput, high-density components is required for realizing miniaturization and high functionality of information communication terminals such as electronic devices such as mobile phones. There is a need for a system for drilling a substrate.

レーザビームを照射して加工を行なう場合、ガルバノミラー(回転ミラー)でビームを反射して走査するガルバノスキャナ(ビームスキャナ)を用いて照射位置を移動させる方法を採ると、高速な加工が可能になる。   When processing is performed by irradiating a laser beam, high-speed processing is possible by using a galvano scanner (beam scanner) that reflects and scans the beam with a galvano mirror (rotating mirror). Become.

したがって、レーザ加工の高速化、高精度化、高スループット化を実現するため、レーザ加工装置のキーコンポーネントとなるガルバノスキャナに対する要求が高まっている。   Therefore, in order to realize high speed, high accuracy, and high throughput of laser processing, there is an increasing demand for a galvano scanner that is a key component of a laser processing apparatus.

図5は、ガルバノスキャナを含むレーザ加工装置の概略図である。レーザ加工装置は、レーザ発振器12、第1ガルバノスキャナ20、第2ガルバノスキャナ24、fθレンズ6、及びステージ8を含んで構成される。第1及び第2ガルバノスキャナ20、24は、それぞれ回転ミラー20a、24aを備える。図示するようにXYZ直交座標系を画定するとき、第1ガルバノスキャナ20の回転ミラー20aは、たとえばZ軸に平行な軸の周囲を回転し、第2ガルバノスキャナ24の回転ミラー24aは、たとえばY軸に平行な軸の周囲を回転する。   FIG. 5 is a schematic diagram of a laser processing apparatus including a galvano scanner. The laser processing apparatus includes a laser oscillator 12, a first galvano scanner 20, a second galvano scanner 24, an fθ lens 6, and a stage 8. The first and second galvano scanners 20 and 24 include rotating mirrors 20a and 24a, respectively. As shown in the figure, when the XYZ orthogonal coordinate system is defined, the rotating mirror 20a of the first galvano scanner 20 rotates, for example, around an axis parallel to the Z axis, and the rotating mirror 24a of the second galvano scanner 24 is, for example, Y Rotate around an axis parallel to the axis.

レーザ発振器12が、たとえばXY平面に平行な方向に、パルスレーザビーム14を出射する。出射したパルスレーザビーム14は、第1ガルバノスキャナ20の回転ミラー20aでXY平面に平行な所定の方向に反射される。パルスレーザビーム14は、更に、第2ガルバノスキャナ24の回転ミラー24aで所定の方向に反射され、fθレンズ6を経て、ステージ8上に載置された加工対象物10に照射される。パルスレーザビーム14は、fθレンズ6により、加工対象物10の表面に対して垂直な方向に偏向して、加工対象物10に入射する。   The laser oscillator 12 emits a pulse laser beam 14 in a direction parallel to the XY plane, for example. The emitted pulse laser beam 14 is reflected by the rotary mirror 20a of the first galvano scanner 20 in a predetermined direction parallel to the XY plane. The pulse laser beam 14 is further reflected in a predetermined direction by the rotating mirror 24 a of the second galvano scanner 24, passes through the fθ lens 6, and irradiates the workpiece 10 placed on the stage 8. The pulse laser beam 14 is deflected by the fθ lens 6 in a direction perpendicular to the surface of the workpiece 10 and is incident on the workpiece 10.

第1及び第2ガルバノスキャナ20、24の回転ミラー20a、24aを回転し、レーザビーム14の進行方向を変えることによって、レーザビーム14が加工対象物10上を走査する。   The laser beam 14 scans the workpiece 10 by rotating the rotating mirrors 20a, 24a of the first and second galvano scanners 20, 24 and changing the traveling direction of the laser beam 14.

図6は、ムービングコイル式ガルバノスキャナの概略を示す断面図である。ガルバノスキャナは、入射光を反射する回転ミラー33、回転ミラー33を先端に保持し、周囲に回転させる回転軸30、回転軸30を回転自在に支持する第1及び第2軸受31、32、回転軸30に固着されたコイル34、コイル34に電流を流したとき、回転ミラー33を回転させるトルクを発生させる永久磁石35及びヨーク36、並びに、回転ミラー33の回転角度を検出するための角度センサ37を含んで構成される。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the moving coil type galvano scanner. The galvano scanner has a rotating mirror 33 that reflects incident light, a rotating shaft 30 that holds the rotating mirror 33 at the tip and rotates around it, first and second bearings 31 and 32 that rotatably support the rotating shaft 30, and rotation. A coil 34 fixed to the shaft 30, a permanent magnet 35 and a yoke 36 that generate torque for rotating the rotating mirror 33 when a current is passed through the coil 34, and an angle sensor for detecting the rotation angle of the rotating mirror 33. 37.

永久磁石35とヨーク36とで作られた磁界の中に配置されたコイル34に電流を流したとき発生するトルクは、第1及び第2軸受31、32により支持された回転軸30に伝達され、回転ミラー33を回転させる。回転ミラー33の回転角度は、回転軸30の回転ミラー33とは反対側の端部に取り付けられた角度センサ37によって計測される。   Torque generated when a current is passed through the coil 34 disposed in the magnetic field formed by the permanent magnet 35 and the yoke 36 is transmitted to the rotary shaft 30 supported by the first and second bearings 31 and 32. Then, the rotating mirror 33 is rotated. The rotation angle of the rotating mirror 33 is measured by an angle sensor 37 attached to the end of the rotating shaft 30 opposite to the rotating mirror 33.

前述したように、ガルバノスキャナの高速、高精度な駆動への要求が高まっている。しかしながら図6に示したガルバノスキャナにおいては、回転ミラー33、コイル34、角度センサ37が回転軸30に、直列的に配置されているため、回転軸30の捩れ変形による共振が発生しやすい。特に、回転軸30の両端に取り付けられている回転ミラー33と角度センサ37とは、回転軸30の捩れ変形による共振現象の主原因となり、回転ミラー33の高速駆動を妨げる。   As described above, there is an increasing demand for high-speed and high-precision driving of galvano scanners. However, in the galvano scanner shown in FIG. 6, since the rotary mirror 33, the coil 34, and the angle sensor 37 are arranged in series with the rotary shaft 30, resonance due to torsional deformation of the rotary shaft 30 is likely to occur. In particular, the rotating mirror 33 and the angle sensor 37 attached to both ends of the rotating shaft 30 are the main causes of the resonance phenomenon due to the torsional deformation of the rotating shaft 30 and hinder the high-speed driving of the rotating mirror 33.

また、回転軸30に捩れ変形が生じると、回転ミラー33の実際の回転角度と、角度センサ37による測定値との間にずれが生じ、レーザ照射位置の位置決め精度が低下する場合もある。   Further, when torsional deformation occurs on the rotating shaft 30, there is a case where a deviation occurs between the actual rotation angle of the rotating mirror 33 and the measured value by the angle sensor 37, and the positioning accuracy of the laser irradiation position may be lowered.

このような問題点を解決するため、回転軸の端部に、回転ミラーを直列に配置しない構成が提案されている(たとえば、特許文献1、2、及び3参照)。特許文献1には、ミラーの裏面に直接コイルを取り付ける構成のガルバノミラー装置が開示されている。また、特許文献2及び3には、ミラーの両端にコイルを配置する構成(それぞれミラー式光路偏向装置、及び、スキャナ装置)が開示されている。   In order to solve such problems, a configuration in which a rotating mirror is not arranged in series at the end of the rotating shaft has been proposed (see, for example, Patent Documents 1, 2, and 3). Patent Document 1 discloses a galvanomirror device having a configuration in which a coil is directly attached to the back surface of a mirror. Patent Documents 2 and 3 disclose configurations in which coils are arranged at both ends of a mirror (mirror type optical path deflecting device and scanner device, respectively).

これらの構成は、小さなミラーの回転を行う機構をコンパクトに構築する場合に有効である。しかし、慣性モーメントが大きくなってしまうため、ミラーが大きい場合に、駆動に十分なトルクを発生させることは容易ではなく、また、高速、高精度の駆動には適さない。   These configurations are effective when a mechanism for rotating a small mirror is constructed in a compact manner. However, since the moment of inertia becomes large, it is not easy to generate a torque sufficient for driving when the mirror is large, and it is not suitable for high-speed and high-precision driving.

特に、ミラーにコイルを直接取り付ける構成においては、コイルで発生した熱がミラーに伝達しやすく、その結果、ミラーで反射されたレーザビームの断面形状が劣化したり、位置決め精度が低下する恐れがある。このため、高速駆動に十分な電流を流せないという問題もある。更に、コイルで発生した熱がコイルの剛性を低下させるため、可動部に共振が発生しやすく、高速性、高精度性の実現が困難となる。   In particular, in the configuration in which the coil is directly attached to the mirror, the heat generated by the coil is easily transmitted to the mirror, and as a result, the cross-sectional shape of the laser beam reflected by the mirror may be deteriorated and the positioning accuracy may be lowered. . For this reason, there is a problem that a current sufficient for high-speed driving cannot be supplied. Furthermore, since the heat generated in the coil reduces the rigidity of the coil, resonance is likely to occur in the movable part, making it difficult to achieve high speed and high accuracy.

ムービングコイル式ガルバノスキャナは、回転子にコイルが配設され、固定子に永久磁石が配置される構成を有する。一方、回転子に永久磁石が配置され、固定子にコイルが配設された構成を備えるムービングマグネット式のガルバノスキャナも知られている(たとえば、特許文献4参照)。   The moving coil galvano scanner has a configuration in which a coil is disposed on a rotor and a permanent magnet is disposed on a stator. On the other hand, a moving magnet type galvano scanner having a configuration in which a permanent magnet is disposed on a rotor and a coil is disposed on a stator is also known (see, for example, Patent Document 4).

特許文献4記載のガルバノスキャナ(ガルバノミラーアクチュエータ)は、ミラーを保持するミラー枠の裏面に、永久磁石を配置した構成を有する。この構成によれば、コイルで発生した熱のミラーへの伝導を防止することができる。しかし、ミラーが大きい場合には、駆動に十分なトルクを発生させることは容易ではない。   The galvano scanner (galvano mirror actuator) described in Patent Document 4 has a configuration in which a permanent magnet is disposed on the back surface of a mirror frame that holds a mirror. According to this configuration, conduction of heat generated in the coil to the mirror can be prevented. However, when the mirror is large, it is not easy to generate a torque sufficient for driving.

なお、コイルの巻数を増やすことで大きいトルクを得ることは可能である。しかし、この場合、コイルギャップも厚くなり、パーミアンス係数が小さくなって、永久磁石に減磁が生じる。また、コイルでの発熱量が増加する。このため、コイルの巻数を増やすことは、高速、高精度駆動の要求に応えるものとはいえない。   A large torque can be obtained by increasing the number of turns of the coil. However, in this case, the coil gap also becomes thick, the permeance coefficient becomes small, and demagnetization occurs in the permanent magnet. In addition, the amount of heat generated in the coil increases. For this reason, increasing the number of turns of the coil cannot be said to meet the demand for high speed and high precision driving.

特開平7−104207号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-104207 特開平6−331909号公報JP-A-6-331909 特開2003−43405号公報JP 2003-43405 A 特開2000−81588号公報JP 2000-81588 A

本発明の目的は、高速で動作が可能なビームスキャナを提供することである。   An object of the present invention is to provide a beam scanner capable of operating at high speed.

また、高精度で動作が可能なビームスキャナを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a beam scanner capable of operating with high accuracy.

更に、安定な動作が可能なビームスキャナを提供することである。   It is another object of the present invention to provide a beam scanner capable of stable operation.

本発明の一観点によれば、固定ベース、及び前記固定ベースに固着された軸受けホルダと、前記軸受けホルダに、回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸の側面の、周方向に関して一部の領域に対向するように配置され、前記固定ベースに固定されたヨークであって、該回転軸の側面に対向する面から前記回転軸に向かって突出し、該回転軸の側面との間に間隙を画定し、該回転軸の回転方向に並ぶように配置された一対の磁極を含むヨークと、前記回転軸の、長さ方向に沿って形成された面上に固定された反射鏡と、前記回転軸が回転方向に関して中立位置に静止しているとき、前記回転軸の前記ヨーク側を向く側面に固定され、回転方向に並ぶように配置され、該回転軸の径方向に磁化された複数の永久磁石と、前記磁極に巻かれたコイルとを有し、前記一対の磁極は、前記回転軸の回転中心となる仮想直線を含む中立平面に関して対称の関係になるように配置されており、前記複数の永久磁石、及びその極性の向きは、前記回転軸が中立位置に静止しているときに、前記中立平面に関して対称の関係になるように配置されており、かつ、前記中立平面に関して同じ側に複数の永久磁石が固定されており、前記中立平面に関して同じ側で相互に隣り合う永久磁石は、前記回転軸の径方向の極性の向きが相互に反対向きとなるように配置されており、前記コイルは、前記中立平面に関して対称の位置に配置される磁極の前記回転軸側の端部が反対極性に励磁されるように巻かれているビームスキャナが提供される。
また、本発明の他の観点によれば、固定ベース、及び前記固定ベースに固着された軸受けホルダと、前記軸受けホルダに、回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸の側面の、周方向に関して一部の領域に対向するように配置され、前記固定ベースに固定されたヨークであって、該回転軸の側面に対向する面から前記回転軸に向かって突出し、該回転軸の側面との間に間隙を画定し、該回転軸の回転方向に並ぶように配置された一対の磁極を含むヨークと、前記回転軸の、長さ方向に沿って形成された面上に固定された反射鏡と、前記回転軸が回転方向に関して中立位置に静止しているとき、前記回転軸の前記ヨーク側を向く側面に固定され、回転方向に並ぶように配置され、該回転軸の径方向に磁化された一対の永久磁石と、前記磁極に巻かれたコイルとを有し、前記一対の磁極は、前記回転軸の回転中心となる仮想直線を含む中立平面に関して対称の関係になるように配置されており、前記一対の永久磁石、及びその極性の向きは、前記回転軸が中立位置に静止しているときに、前記中立平面に関して対称の関係になるように配置されており、前記コイルは、前記中立平面に関して対称の位置に配置される磁極の前記回転軸側の端部が反対極性に励磁されるように巻かれており、更に、前記回転軸が回転方向に関して中立位置に静止しているとき、前記中立平面に関して対称な関係となるように、前記回転軸の側面に一対の凸極が形成されており、前記回転軸が中立位置に静止しているときに、前記磁極が、回転方向に関して、前記永久磁石と前記凸極とにまたがる位置に、または前記永久磁石と前記凸極との間に配置されるビームスキャナが提供される。
According to an aspect of the present invention, a fixed base, a bearing holder fixed to the fixed base, a rotating shaft rotatably supported by the bearing holder, and a circumferential direction of a side surface of the rotating shaft are provided. A yoke arranged to face the region of the portion and fixed to the fixed base, protruding from the surface facing the side surface of the rotating shaft toward the rotating shaft, and between the side surface of the rotating shaft A yoke that includes a pair of magnetic poles that are arranged to define a gap and are arranged in the rotation direction of the rotation axis; and a reflector that is fixed on a surface of the rotation axis that is formed along the length direction; When the rotating shaft is stationary at a neutral position with respect to the rotating direction, a plurality of the rotating shafts fixed to the side facing the yoke side and arranged in the rotating direction and magnetized in the radial direction of the rotating shaft Of permanent magnets and wound around the magnetic poles And the pair of magnetic poles are arranged so as to have a symmetric relationship with respect to a neutral plane including a virtual straight line serving as a rotation center of the rotation shaft, and the plurality of permanent magnets and their polar orientations Are arranged so as to have a symmetrical relationship with respect to the neutral plane when the rotating shaft is stationary at the neutral position, and a plurality of permanent magnets are fixed on the same side with respect to the neutral plane. The permanent magnets adjacent to each other on the same side with respect to the neutral plane are arranged so that the radial polarities of the rotating shafts are opposite to each other, and the coil is symmetrical with respect to the neutral plane. There is provided a beam scanner in which the rotating shaft side end of the magnetic pole arranged at a position is wound so as to be excited to the opposite polarity.
According to another aspect of the present invention, a fixed base, a bearing holder fixed to the fixed base, a rotating shaft rotatably supported by the bearing holder, and a peripheral surface of a side surface of the rotating shaft are provided. A yoke arranged to face a part of the region with respect to the direction and fixed to the fixed base, protruding from the surface facing the side surface of the rotating shaft toward the rotating shaft, and a side surface of the rotating shaft; And a yoke including a pair of magnetic poles arranged so as to be aligned in the rotation direction of the rotating shaft, and a reflection fixed on a surface formed along the length direction of the rotating shaft When the mirror and the rotating shaft are stationary in a neutral position with respect to the rotating direction, they are fixed to the side surface of the rotating shaft facing the yoke side, and are arranged so as to be aligned in the rotating direction, and are magnetized in the radial direction of the rotating shaft. a pair of permanent magnets, the pole And a His coil, said pair of magnetic poles, said as a rotation center of the rotation shaft includes a virtual straight line are arranged symmetrically in relation with respect to the neutral plane and the pair of permanent magnets, and the polarity Are arranged so as to have a symmetric relationship with respect to the neutral plane when the rotating shaft is stationary at the neutral position, and the coil is arranged in a symmetric position with respect to the neutral plane. wherein and end of the rotating shaft side is wound to be energized in the opposite polarity, addition, when the rotating shaft is stationary in the neutral position with respect to the rotational direction, so as to be symmetrical relationship with respect to the neutral plane in the and pair of salient poles on the side surface of the rotary shaft is formed, when the rotating shaft is stationary in the neutral position, the magnetic poles, with respect to the rotational direction, spanning said and said permanent magnet salient position, Other beam scanner is disposed between the permanent magnet salient is provided.

このビームスキャナは、動作における高速性、高精度性、安定性を有するビームスキャナである。   This beam scanner is a beam scanner having high speed, high accuracy, and stability in operation.

本発明によれば、高速で動作が可能なビームスキャナを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a beam scanner capable of operating at high speed.

また、高精度で動作が可能なビームスキャナを提供することができる。   Further, it is possible to provide a beam scanner that can operate with high accuracy.

更に、安定な動作が可能なビームスキャナを提供することができる。   Furthermore, a beam scanner capable of stable operation can be provided.

図1(A)〜(C)は、第1の実施例によるガルバノスキャナを示す概略的な断面図である。   1A to 1C are schematic cross-sectional views showing a galvano scanner according to the first embodiment.

図1(A)を参照する。第1の実施例によるガルバノスキャナは、磁性体で形成され、長さ方向に内部を貫く揺動軸Cが画定され、揺動軸Cの周囲に回転(自転)可能なシャフト52、シャフト52の径方向上部(光入射側)に取り付けられ、入射光を反射する平面ミラー51、磁性体で形成された突極形ヨーク62、及び、コイル61を含む。   Reference is made to FIG. The galvano scanner according to the first embodiment is made of a magnetic material, and a swing axis C penetrating the inside in the length direction is defined. A shaft 52 that can rotate (rotate) around the swing axis C, A flat mirror 51 that is attached to the upper portion in the radial direction (on the light incident side) and reflects incident light, a salient pole-shaped yoke 62 made of a magnetic material, and a coil 61 are included.

なお、次図に示すように、シャフト52の側面には永久磁石が固定されており、突極形ヨーク62及びコイル61とともに動力源(シャフト52を自転させる駆動トルクを発生させるトルク発生源)を構成する。   As shown in the following figure, a permanent magnet is fixed to the side surface of the shaft 52, and a power source (a torque generating source for generating a driving torque for rotating the shaft 52) is provided together with the salient pole yoke 62 and the coil 61. Constitute.

コイル61は、突極形ヨーク62に配設されており、突極形ヨーク62は固定ベース65に固着されている。固定ベース65は、実施例によるガルバノスキャナの固定的基準位置を定める。   The coil 61 is disposed on the salient pole type yoke 62, and the salient pole type yoke 62 is fixed to the fixed base 65. The fixed base 65 defines a fixed reference position of the galvano scanner according to the embodiment.

シャフト52は、長さ方向に沿って離れた2点で、軸受け54a、54bを介して、固定ベース65に固着された軸受けホルダ64a、64bに、揺動軸Cの周囲を揺動(自転)自在に、支持されている。   The shaft 52 oscillates (rotates) around the oscillating axis C at two points separated along the length direction by bearing holders 64a and 64b fixed to the fixed base 65 via bearings 54a and 54b. It is supported freely.

シャフト52の長さ方向の一端部には、ストッパ55が取り付けられている。ストッパ55と、軸受けホルダ64aに固定されたストッパホルダ63とで、シャフト52の自転可能範囲を制限することができる。   A stopper 55 is attached to one end of the shaft 52 in the length direction. The rotation range of the shaft 52 can be limited by the stopper 55 and the stopper holder 63 fixed to the bearing holder 64a.

また、ガルバノスキャナは、角度センサ42を含む。角度センサ42は、シャフト52の、ストッパ55が取り付けられた端部とは反対側の端部に固着されたスケール42a、及び、固定ベース65に間接的に固定された(固定ベース65との位置関係が変化しない)エンコーダヘッド42bを含んで構成される。スケール42aには、原点位置が画定されている。エンコーダヘッド42bは、スケール42aの揺動に伴う原点位置の変位を読み取ることで、ミラー51の回転位置を検出することができる。   The galvano scanner also includes an angle sensor 42. The angle sensor 42 is indirectly fixed to the scale 42a fixed to the end of the shaft 52 opposite to the end to which the stopper 55 is attached, and to the fixed base 65 (position with respect to the fixed base 65). The encoder head 42b is included. An origin position is defined on the scale 42a. The encoder head 42b can detect the rotational position of the mirror 51 by reading the displacement of the origin position accompanying the swing of the scale 42a.

図1(B)は、図1(A)の1B−1B線に沿う断面図である。   FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line 1B-1B in FIG.

シャフト52の長さ方向の中心付近は、たとえば円筒の一部を、中心軸(揺動軸C)に沿って、切り口が平面となるように、切り取った形状を有する。したがって、この位置におけるシャフト52の断面は、円から弧の一部を弦状に切り取った形状を有する。シャフト52の切り取られた平面部分上には、ミラー51が直接固定される。   The vicinity of the center in the length direction of the shaft 52 has a shape in which, for example, a part of a cylinder is cut along the central axis (oscillation axis C) so that the cut surface becomes a plane. Therefore, the cross section of the shaft 52 at this position has a shape obtained by cutting a part of an arc from a circle into a chord shape. The mirror 51 is directly fixed on the cut plane portion of the shaft 52.

シャフト52の円筒側面には、相互に同形、同特性の永久磁石53a〜dが固着される。永久磁石53a〜dは、シャフト52の回転方向に並ぶように配置され、シャフト52の径方向に磁化された永久磁石である。   Permanent magnets 53a to 53d having the same shape and the same characteristics are fixed to the cylindrical side surface of the shaft 52. The permanent magnets 53a to 53d are permanent magnets that are arranged in the rotational direction of the shaft 52 and are magnetized in the radial direction of the shaft 52.

永久磁石53a、53bは、シャフト52の径方向について、S極とN極とが相互に同じ向きに配置される。たとえば、シャフト52側にN極、突極形ヨーク62側(スロット66a、66b側)にS極を向けて配置される。   In the permanent magnets 53 a and 53 b, the S pole and the N pole are arranged in the same direction in the radial direction of the shaft 52. For example, the N pole is disposed on the shaft 52 side and the S pole is disposed on the salient pole yoke 62 side (slots 66a and 66b side).

また、永久磁石53c、53dも、シャフト52の径方向について、S極とN極とが相互に同じ向きに配置される。更に、永久磁石53a、53cは、シャフト52の径方向について、S極とN極とが相互に逆向きである。したがって、たとえば、永久磁石53c、53dは、シャフト52側にS極、突極形ヨーク62側(スロット66a、66b側)にN極を向けて配置される。   The permanent magnets 53 c and 53 d are also arranged in the same direction with respect to the radial direction of the shaft 52. Further, in the permanent magnets 53 a and 53 c, the S pole and the N pole are opposite to each other in the radial direction of the shaft 52. Therefore, for example, the permanent magnets 53c and 53d are arranged with the S pole facing the shaft 52 and the N pole facing the salient pole yoke 62 (slots 66a and 66b).

永久磁石53a〜dは、シャフト52の中心軸(揺動軸C)に平行に形成される。また、永久磁石53aと53bとは、シャフト52の中心軸(揺動軸C)を含み、かつ、平面ミラー51と垂直に交わる仮想平面P(仮想平面Pはシャフト52に固定され、シャフト52とともに揺動軸Cの周囲を揺動する仮想平面である。)に関して、対称に配置される。永久磁石53cと53dとについても同様である。   The permanent magnets 53a to 53d are formed in parallel to the central axis (swing axis C) of the shaft 52. The permanent magnets 53 a and 53 b include a virtual plane P that includes the central axis (swing axis C) of the shaft 52 and intersects the plane mirror 51 perpendicularly (the virtual plane P is fixed to the shaft 52, and together with the shaft 52. It is a virtual plane that swings around the swing axis C). The same applies to the permanent magnets 53c and 53d.

すなわち、永久磁石53a〜d及びその極性の向きは、仮想平面Pに関して対称の関係になるように配置されている。   That is, the permanent magnets 53 a to 53 d and the direction of the polarity thereof are arranged so as to have a symmetrical relationship with respect to the virtual plane P.

更に、永久磁石53aと53cとは、シャフト52の中心軸(揺動軸C)を含み、かつ、仮想平面Pと垂直に交わる仮想平面Q(仮想平面Qもまた、シャフト52に固定され、シャフト52とともに揺動軸Cの周囲を揺動する仮想平面である。)に関して、対称に配置される。永久磁石53bと53dも、仮想平面Qに関して対称に配置される。   Furthermore, the permanent magnets 53a and 53c include a virtual plane Q (the virtual plane Q is also fixed to the shaft 52 and includes the central axis (swing axis C) of the shaft 52 and intersects with the virtual plane P perpendicularly. 52 is a virtual plane that swings around the swing axis C together with 52). The permanent magnets 53b and 53d are also arranged symmetrically with respect to the virtual plane Q.

なお、平面ミラー51及びシャフト52も仮想平面Pに関して、自己対称である。   The plane mirror 51 and the shaft 52 are also self-symmetric with respect to the virtual plane P.

図示するようにXYZ座標系を画定する。鉛直方向をZ方向とし、XY平面に平行な面内に固定ベース65を配置するとき、シャフト52は、中心軸(揺動軸C)がY方向と平行となるように配置される。   As shown, an XYZ coordinate system is defined. When the vertical direction is the Z direction and the fixed base 65 is disposed in a plane parallel to the XY plane, the shaft 52 is disposed such that the central axis (swing axis C) is parallel to the Y direction.

突極形ヨーク62は、シャフト52の側面の、周方向に関して一部の領域に対向するように配置される。突極形ヨーク62には、シャフト52側(永久磁石53a〜d側)に向かって突き出した凸部であるスロット66a及び66bが形成されている。たとえばスロット66a及びbは、それぞれ相互に同形である。スロット66a及びbは、シャフト52の側面との間に間隙を画定する。   The salient pole yoke 62 is disposed so as to face a part of the side surface of the shaft 52 in the circumferential direction. The salient pole yoke 62 is formed with slots 66a and 66b which are convex portions protruding toward the shaft 52 side (permanent magnets 53a to 53d side). For example, the slots 66a and b are identical to each other. Slots 66 a and b define a gap between the sides of shaft 52.

スロット66a、bは、たとえばY軸と平行、すなわち揺動軸Cと平行に形成される。また、揺動軸Cを含み、YZ平面に平行な平面(中立平面、図1(B)においては、仮想平面Pと一致する平面)に関して対称な関係となるように配置される。なお、たとえば突極形ヨーク62自体も、中立平面に関し自己対称である。   The slots 66a and b are formed, for example, parallel to the Y axis, that is, parallel to the swing axis C. Further, they are arranged so as to have a symmetrical relationship with respect to a plane including the swing axis C and parallel to the YZ plane (neutral plane, a plane that coincides with the virtual plane P in FIG. 1B). For example, the salient pole yoke 62 itself is self-symmetric with respect to the neutral plane.

スロット66a、bには、それぞれコイル61a、bが巻かれている。   Coils 61a and 61b are wound around the slots 66a and 66b, respectively.

前述したように、実施例によるガルバノスキャナは、ミラー51が直接シャフト52に固着される。ミラー51をシャフト52に取り付ける際に、たとえばミラー51を保持するミラー枠を用いることがないため、剛性を高くすることができる。これにより、ミラー51の曲げ変形による共振と、シャフト52の捩れ変形による共振を抑止し、ミラー51を高速、高精度で位置決めすることが可能となる。   As described above, in the galvano scanner according to the embodiment, the mirror 51 is directly fixed to the shaft 52. When the mirror 51 is attached to the shaft 52, for example, a mirror frame that holds the mirror 51 is not used, so that the rigidity can be increased. Thereby, resonance due to bending deformation of the mirror 51 and resonance due to torsional deformation of the shaft 52 can be suppressed, and the mirror 51 can be positioned with high speed and high accuracy.

また、コイル61a、bは、ヨーク62(スロット66a、b)に配設され、シャフト52側には配置されない。したがって、コイル61a、bで発生した熱が、ミラー51に伝導することで生じる、レーザビーム(ミラー51で反射されるレーザビーム)の形状の劣化や、位置決め精度の低下を防止することができる。   The coils 61a and 61b are disposed in the yoke 62 (slots 66a and 66b) and are not disposed on the shaft 52 side. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the shape of the laser beam (the laser beam reflected by the mirror 51) and the decrease in positioning accuracy caused by the heat generated in the coils 61a and 61b being conducted to the mirror 51.

図1(C)を参照して、動力源の構造と動作を説明する。なお、本図に示すのは、コイルに通電せず、永久磁石53a〜dの磁力を考慮しないときの平衡位置(中立位置)に、シャフト52が回転方向に関して静止している状態である。   The structure and operation of the power source will be described with reference to FIG. This figure shows a state in which the shaft 52 is stationary with respect to the rotational direction at an equilibrium position (neutral position) when the coil is not energized and the magnetic force of the permanent magnets 53a to 53d is not considered.

永久磁石53a〜dは、シャフト52の、突極形ヨーク62側を向く側面に固定され、中立平面に関して相互に対称の関係になるように配置されている。なお、永久磁石53a〜dの断面形状は、たとえばすべて、揺動軸Cを中心とする扇形から、シャフト52を除いた形状である。   The permanent magnets 53a to 53d are fixed to the side surface of the shaft 52 facing the salient pole yoke 62 side, and are arranged so as to be symmetrical with respect to the neutral plane. The cross-sectional shapes of the permanent magnets 53a to 53d are, for example, all shapes obtained by removing the shaft 52 from the sector shape centered on the swing axis C.

突極形ヨーク62のスロット66a及びbの中心線は、それぞれX軸正方向及び負方向に沿って、揺動軸Cに向かって伸びている。   The center lines of the slots 66a and b of the salient pole yoke 62 extend toward the swing axis C along the X-axis positive direction and the negative direction, respectively.

スロット66a、bのシャフト52側端部は、シャフト52の回転方向に相互に隣り合う2つの永久磁石の間に配置される。第1の実施例においては、スロット66aは、永久磁石53aと53cとの間に配置され、スロット66bは、永久磁石53bと53dとの間に配置される。   The ends of the slots 66 a and b on the shaft 52 side are disposed between two permanent magnets adjacent to each other in the rotation direction of the shaft 52. In the first embodiment, the slot 66a is disposed between the permanent magnets 53a and 53c, and the slot 66b is disposed between the permanent magnets 53b and 53d.

スロットのシャフト側端部は、永久磁石が4つ以上配置されている場合、たとえば仮想平面Pに関して同じ側に配置され、かつ、シャフト52の回転方向に関して相互に隣り合う2つの永久磁石の間に配置される。   When four or more permanent magnets are arranged, the end of the slot on the shaft side is, for example, arranged on the same side with respect to the virtual plane P, and between two permanent magnets adjacent to each other with respect to the rotation direction of the shaft 52. Be placed.

スロット66a及びbには、連続した一本の導線により、それぞれ同一の巻き数で、コイル61a及びbが形成されている。コイルは、スロット66aと66bのシャフト52側端部(スロットの先端部)が反対極性に励磁されるように巻かれている。コイル61aとコイル61bの巻き方向は逆向きである。   In the slots 66a and b, coils 61a and 61b are formed with the same number of turns, respectively, by a single continuous wire. The coil is wound such that the ends of the slots 66a and 66b on the shaft 52 side (the end of the slot) are excited with opposite polarities. The winding direction of the coil 61a and the coil 61b is opposite.

たとえば図の「電流方向」の矢印に沿って電流を流したとき、スロット66aについては、シャフト52(揺動軸C)側端部にN極が形成され、スロット66bについては、シャフト52(揺動軸C)側端部にS極が形成される。   For example, when a current is passed along the “current direction” arrow in the figure, an N pole is formed at the end of the slot 66a on the side of the shaft 52 (swing axis C), and a shaft 52 (swinging) is provided for the slot 66b. An S pole is formed at the end of the moving axis C).

本図には、ガルバノスキャナ内に形成される磁力線を、閉曲線に矢印を付して示した。永久磁石53d、スロット66b(コイル61b)、突極形ヨーク62、スロット66a(コイル61a)、永久磁石53a、シャフト52、永久磁石53dの向きに磁気回路が形成される。   In this figure, the lines of magnetic force formed in the galvano scanner are shown with an arrow on the closed curve. A magnetic circuit is formed in the direction of the permanent magnet 53d, the slot 66b (coil 61b), the salient pole yoke 62, the slot 66a (coil 61a), the permanent magnet 53a, the shaft 52, and the permanent magnet 53d.

図に示すような磁極が形成された状態において、永久磁石53aとスロット66aとの間には吸引力、永久磁石53cとスロット66aとの間には反発力が働く。また、永久磁石53dとスロット66bとの間には吸引力、永久磁石53bとスロット66bとの間には反発力が作用する。   In the state where the magnetic poles are formed as shown in the figure, an attractive force is applied between the permanent magnet 53a and the slot 66a, and a repulsive force is applied between the permanent magnet 53c and the slot 66a. An attractive force acts between the permanent magnet 53d and the slot 66b, and a repulsive force acts between the permanent magnet 53b and the slot 66b.

これらの吸引力及び反発力によって、可動部(シャフト52、ミラー51、永久磁石53a〜d、及びスケール42a)を揺動軸Cの周囲に揺動させる回転トルク(本図に示す場合においては、反時計回りの向きのトルク)が発生する。   Rotational torque (in the case shown in the figure) that swings the movable part (the shaft 52, the mirror 51, the permanent magnets 53a to 53d, and the scale 42a) around the swing axis C by these attractive force and repulsive force. Torque in the counterclockwise direction).

図2は、第2の実施例によるガルバノスキャナの動力源近傍を示す概略的な断面図であり、図1(C)に対応する図である。第2の実施例によるガルバノスキャナは、シャフト52の構成において、第1の実施例によるガルバノスキャナと特徴的に異なる。なお、本図に示すのは、コイルに通電せず、永久磁石53a、53bの磁力を考慮しないときの平衡位置(中立位置)に、シャフト52が回転方向に関して静止している状態である。   FIG. 2 is a schematic sectional view showing the vicinity of the power source of the galvano scanner according to the second embodiment, and corresponds to FIG. The galvano scanner according to the second embodiment is characteristically different from the galvano scanner according to the first embodiment in the configuration of the shaft 52. This figure shows a state where the shaft 52 is stationary with respect to the rotation direction at an equilibrium position (neutral position) when the coil is not energized and the magnetic force of the permanent magnets 53a and 53b is not taken into consideration.

第2の実施例においては、シャフト52に2つの突極56a、56bが形成されている。   In the second embodiment, two salient poles 56 a and 56 b are formed on the shaft 52.

突極56a、56bは、シャフト52の円筒側面に磁性体で形成され、突極形ヨーク62側(スロット66a、66b側)に向かって突き出す凸部である。たとえば突極56a、56bは、相互に同形であり、突極形ヨーク62(スロット66a、66b)との間に間隙を画定する。   The salient poles 56a and 56b are convex portions formed of a magnetic material on the cylindrical side surface of the shaft 52 and projecting toward the salient pole yoke 62 side (slots 66a and 66b side). For example, the salient poles 56a and 56b are identical to each other and define a gap between the salient pole yoke 62 (slots 66a and 66b).

突極56a、56bは、中立平面に関して対称な関係となるように配置される。たとえば図示するように、突極56aのY方向に沿う側面の一方が仮想平面Q上にあり、他方がミラー51側にあるように配置される。突極56bについても同様である。   The salient poles 56a and 56b are arranged so as to have a symmetrical relationship with respect to the neutral plane. For example, as shown in the drawing, one of the side surfaces of the salient pole 56a along the Y direction is on the virtual plane Q, and the other is on the mirror 51 side. The same applies to the salient pole 56b.

第1の実施例においては、シャフト52の円筒側面に4つの永久磁石53a〜dが固定されていたが、第2の実施例においては、シャフト52の円筒側面に2つの永久磁石53a及びbが固定される。   In the first embodiment, the four permanent magnets 53a to 53d are fixed to the cylindrical side surface of the shaft 52. However, in the second embodiment, the two permanent magnets 53a and 53b are fixed to the cylindrical side surface of the shaft 52. Fixed.

第2の実施例における永久磁石53a及びbは、第1の実施例における永久磁石53c及びdにそれぞれ対応し、基本的構成は一致する。しかし、図示するように、永久磁石53aのY方向に沿う側面の一方が仮想平面Q上にあり、他方がミラー51とは反対側(突極形ヨーク62側)にあるように配置される点において異なる。永久磁石53bについても同様である。   The permanent magnets 53a and 53b in the second embodiment correspond to the permanent magnets 53c and 53d in the first embodiment, respectively, and the basic configurations are the same. However, as shown in the figure, one of the side surfaces of the permanent magnet 53a along the Y direction is on the imaginary plane Q, and the other side is disposed on the side opposite to the mirror 51 (the salient pole yoke 62 side). Different in. The same applies to the permanent magnet 53b.

図2に示す形態においては、永久磁石53aと突極56aとは隣接し、スロット66aは両者にまたがる位置に配置される。永久磁石53aと突極56aとの間に空隙が設けられ、スロット66aが両者にまたがる位置に配置されていてもよい。更に、永久磁石53aと突極56aとの間に空隙が設けられ、スロット66aが両者間に配置されていてもよい。永久磁石53b、突極56b、及びスロット66bとの関係についても同様である。   In the form shown in FIG. 2, the permanent magnet 53a and the salient pole 56a are adjacent to each other, and the slot 66a is disposed at a position across the both. An air gap may be provided between the permanent magnet 53a and the salient pole 56a, and the slot 66a may be disposed at a position across the both. Further, a gap may be provided between the permanent magnet 53a and the salient pole 56a, and the slot 66a may be disposed between the two. The same applies to the relationship between the permanent magnet 53b, the salient pole 56b, and the slot 66b.

スロット66a及びbに巻かれたコイル61a及びbに、図の「電流方向」の矢印に沿って電流を流したとき、スロット66aについては、シャフト52(揺動軸C)側端部にN極が形成され、スロット66bについては、シャフト52(揺動軸C)側端部にS極が形成される。それに伴って、永久磁石53b、スロット66b(コイル61b)、突極形ヨーク62、スロット66a(コイル61a)、突極56a、シャフト52、永久磁石53bの向きに磁気回路が形成される。   When a current is passed through the coils 61a and 61b wound around the slots 66a and 66b along the arrows in the “current direction” in the figure, the slot 66a has an N pole at the end on the shaft 52 (oscillation axis C) side. In the slot 66b, an S pole is formed at the end of the shaft 52 (swing axis C). Accordingly, a magnetic circuit is formed in the direction of the permanent magnet 53b, the slot 66b (coil 61b), the salient pole yoke 62, the slot 66a (coil 61a), the salient pole 56a, the shaft 52, and the permanent magnet 53b.

永久磁石53bとスロット66bとの間に働く吸引力と、突極56aとスロット66aとが一直線上に並ぼうとする力により、可動部は揺動軸Cの周囲に、反時計回りに回転する。   Due to the attractive force acting between the permanent magnet 53b and the slot 66b and the force with which the salient pole 56a and the slot 66a are arranged in a straight line, the movable part rotates counterclockwise around the swing axis C. .

第1及び第2の実施例によるガルバノスキャナは、永久磁石の吸引力を利用しているため、大ミラーの高速駆動に充分な、大きいトルクを発生させることができる。また、ミラーの曲げ変形や、シャフトの捩れ変形による共振を抑え、ミラーを高速、安定に位置決めすることができる。更に、コイルの発熱量が小さく、永久磁石の減磁が生じにくい。実施例によるガルバノスキャナは、大ミラーを用いた場合であっても、高速、高精度な動作を実現することができる。   Since the galvano scanner according to the first and second embodiments uses the attractive force of the permanent magnet, it is possible to generate a large torque sufficient for high-speed driving of the large mirror. Further, the resonance due to the bending deformation of the mirror and the torsional deformation of the shaft can be suppressed, and the mirror can be positioned stably at high speed. Further, the amount of heat generated by the coil is small, and demagnetization of the permanent magnet is unlikely to occur. The galvano scanner according to the embodiment can realize high-speed and high-precision operation even when a large mirror is used.

図3は、第1及び第2の実施例によるガルバノスキャナの出力トルク特性を示すグラフである。   FIG. 3 is a graph showing output torque characteristics of the galvano scanners according to the first and second embodiments.

グラフの横軸は、0°位置からの回転角を単位「度(°)」で示し、縦軸は、相対的な出力トルクを、単位「%」で示した。ここで0°位置とは、図1(C)及び図2に図示されているように、仮想平面Pが中立平面と一致する位置のことをいう。   The horizontal axis of the graph represents the rotation angle from the 0 ° position in the unit “degree (°)”, and the vertical axis represents the relative output torque in the unit “%”. Here, the 0 ° position means a position at which the virtual plane P coincides with the neutral plane, as shown in FIGS.

可動部が揺動したとき、中立平面と仮想平面Pとのなす角を回転角と定義した。また、図1(C)及び図2において、仮想平面Pが0°位置から反時計回りに回転したとき、回転角を正と定義し、時計回りに回転したとき、回転角を負と定義した。   The angle formed by the neutral plane and the virtual plane P when the movable part swings was defined as the rotation angle. In FIG. 1C and FIG. 2, when the virtual plane P is rotated counterclockwise from the 0 ° position, the rotation angle is defined as positive, and when rotated in the clockwise direction, the rotation angle is defined as negative. .

曲線aは、第1の実施例によるガルバノスキャナについての、回転角と出力トルクとの関係を示し、曲線bは、第2の実施例によるガルバノスキャナについての両者の関係を示す。   Curve a shows the relationship between the rotation angle and output torque for the galvano scanner according to the first embodiment, and curve b shows the relationship between the galvano scanner according to the second embodiment.

第1の実施例によるガルバノスキャナ(曲線a)の方が、第2の実施例によるガルバノスキャナ(曲線b)よりも、トルク変動が小さく、本図に示したグラフだけから判断すると、高速、高精度、高安定の駆動を実現しやすいことがわかる。   The galvano scanner according to the first embodiment (curve a) has a smaller torque fluctuation than the galvano scanner according to the second embodiment (curve b), and judging from only the graph shown in FIG. It can be seen that it is easy to achieve highly accurate and stable driving.

図4は、第1及び第2の実施例によるガルバノスキャナのコギングトルク特性を示すグラフである。   FIG. 4 is a graph showing the cogging torque characteristics of the galvano scanner according to the first and second embodiments.

グラフの横軸の意味するところは、図3と同じである。縦軸は、相対的なコギングトルクを、単位「%」で示した。図1(C)及び図2において、シャフト(仮想平面)を反時計回りに回転させようとするコギングトルクを正、時計回りに回転させようとするコギングトルクを負と定義した。   The meaning of the horizontal axis of the graph is the same as in FIG. The vertical axis represents the relative cogging torque in the unit “%”. In FIG. 1C and FIG. 2, the cogging torque for rotating the shaft (virtual plane) counterclockwise is defined as positive, and the cogging torque for rotating clockwise is defined as negative.

曲線cは、第1の実施例によるガルバノスキャナについての、回転角とコギングトルクとの関係を示し、曲線dは、第2の実施例によるガルバノスキャナについての両者の関係を示す。グラフは、コイルに流す電流をゼロ(非通電)として作成した。   Curve c shows the relationship between the rotation angle and the cogging torque for the galvano scanner according to the first embodiment, and curve d shows the relationship between the galvano scanner according to the second embodiment. The graph was created with zero (non-energized) current flowing through the coil.

第1、第2の実施例ともに、殊に、第1の実施例によるガルバノスキャナ(曲線c)は、コギングトルクの値が小さい。加えて、どちらの実施例(曲線c、曲線d)についても、0°位置において、曲線が右下がりになっており、可動部が0°位置から傾いた場合であっても、コギングトルクは可動部を0°位置に引き戻す方向に働くことがわかる。したがって、実施例によるガルバノスキャナは、安定性の高いガルバノスキャナである。このため、実施例によるガルバノスキャナを用いると、高精度で位置決め制御を行うことができる。   In both the first and second embodiments, the galvano scanner (curve c) according to the first embodiment has a small cogging torque value. In addition, in both examples (curve c and curve d), the curve is downwardly inclined at the 0 ° position, and the cogging torque is movable even when the movable portion is tilted from the 0 ° position. It can be seen that it works in the direction of pulling the part back to the 0 ° position. Therefore, the galvano scanner according to the embodiment is a highly stable galvano scanner. For this reason, when the galvano scanner according to the embodiment is used, positioning control can be performed with high accuracy.

実施例によるガルバノスキャナは、大ミラーの高速駆動に充分な大トルクを得ることができる。また、大ミラーを使用した場合であっても、高速、高精度、高安定の駆動を実現することができる。   The galvano scanner according to the embodiment can obtain a large torque sufficient for high-speed driving of a large mirror. Further, even when a large mirror is used, high speed, high accuracy, and highly stable driving can be realized.

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。   As mentioned above, although this invention was demonstrated along the Example, this invention is not limited to these. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

レーザ加工及びレーザ加工装置一般に利用することができる。殊に、高速、高精度、高安定のビーム走査が必要とされる、たとえばレーザ穴開け加工やレーザマーキング加工等のレーザ加工、及び、それらのレーザ加工を行う装置に好適に利用される。また、大ミラーが好適に用いられるレーザ加工、及び、レーザ加工装置に利用される。   It can be used in general for laser processing and laser processing apparatus. In particular, the present invention is suitably used for laser processing such as laser drilling and laser marking, and an apparatus for performing such laser processing, which require high-speed, high-accuracy and highly stable beam scanning. Further, it is used in laser processing and laser processing apparatus in which a large mirror is suitably used.

(A)〜(C)は、第1の実施例によるガルバノスキャナを示す概略的な断面図である。(A)-(C) are schematic sectional drawings which show the galvano scanner by a 1st Example. 第2の実施例によるガルバノスキャナの動力源近傍を示す概略的な断面図であり、図1(C)に対応する図である。It is a schematic sectional drawing which shows the motive power source vicinity of the galvano scanner by a 2nd Example, and is a figure corresponding to FIG.1 (C). 第1及び第2の実施例によるガルバノスキャナの出力トルク特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output torque characteristic of the galvano scanner by the 1st and 2nd Example. 第1及び第2の実施例によるガルバノスキャナのコギングトルク特性を示すグラフである。It is a graph which shows the cogging torque characteristic of the galvano scanner by the 1st and 2nd Example. ガルバノスキャナを含むレーザ加工装置の概略図である。It is the schematic of the laser processing apparatus containing a galvano scanner. ムービングコイル式ガルバノスキャナの概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of a moving coil type galvano scanner.

符号の説明Explanation of symbols

6 fθレンズ
8 ステージ
10 加工対象物
12 レーザ発振器
14 レーザビーム
20 第1ガルバノスキャナ
20a 回転ミラー
24 第2ガルバノスキャナ
24a 回転ミラー
30 回転軸
31 第1軸受
32 第2軸受
33 回転ミラー
34 コイル
35 永久磁石
36 ヨーク
37 角度センサ
42 角度センサ
42a スケール
42b エンコーダヘッド
51 ミラー
52 シャフト
53a〜d 永久磁石
54a、b 軸受け
55 ストッパ
56a、b 突極
61、61a、b コイル
62 突極形ヨーク
63 ストッパホルダ
64a、b 軸受けホルダ
65 固定ベース
66a、b スロット
C 揺動軸
P、Q 仮想平面
6 fθ lens 8 stage 10 workpiece 12 laser oscillator 14 laser beam 20 first galvano scanner 20a rotating mirror 24 second galvano scanner 24a rotating mirror 30 rotating shaft 31 first bearing 32 second bearing 33 rotating mirror 34 coil 35 permanent magnet 36 Yoke 37 Angle sensor 42 Angle sensor 42a Scale 42b Encoder head 51 Mirror 52 Shaft 53a-d Permanent magnet 54a, b Bearing 55 Stopper 56a, b Salient pole 61, 61a, b Coil 62 Salient pole type yoke 63 Stopper holder 64a, b Bearing holder 65 Fixed base 66a, b Slot C Oscillating shaft P, Q Virtual plane

Claims (3)

固定ベース、及び前記固定ベースに固着された軸受けホルダと、
前記軸受けホルダに、回転可能に支持された回転軸と、
前記回転軸の側面の、周方向に関して一部の領域に対向するように配置され、前記固定ベースに固定されたヨークであって、該回転軸の側面に対向する面から前記回転軸に向かって突出し、該回転軸の側面との間に間隙を画定し、該回転軸の回転方向に並ぶように配置された一対の磁極を含むヨークと、
前記回転軸の、長さ方向に沿って形成された面上に固定された反射鏡と、
前記回転軸が回転方向に関して中立位置に静止しているとき、前記回転軸の前記ヨーク側を向く側面に固定され、回転方向に並ぶように配置され、該回転軸の径方向に磁化された複数の永久磁石と、
前記磁極に巻かれたコイルと
を有し、
前記一対の磁極は、前記回転軸の回転中心となる仮想直線を含む中立平面に関して対称の関係になるように配置されており、
前記複数の永久磁石、及びその極性の向きは、前記回転軸が中立位置に静止しているときに、前記中立平面に関して対称の関係になるように配置されており、かつ、前記中立平面に関して同じ側に複数の永久磁石が固定されており、前記中立平面に関して同じ側で相互に隣り合う永久磁石は、前記回転軸の径方向の極性の向きが相互に反対向きとなるように配置されており、
前記コイルは、前記中立平面に関して対称の位置に配置される磁極の前記回転軸側の端部が反対極性に励磁されるように巻かれているビームスキャナ。
A fixed base and a bearing holder fixed to the fixed base;
A rotating shaft rotatably supported by the bearing holder;
A yoke that is disposed so as to face a part of the side surface of the rotating shaft in the circumferential direction and is fixed to the fixed base, from the surface facing the side surface of the rotating shaft toward the rotating shaft A yoke including a pair of magnetic poles protruding and defining a gap with a side surface of the rotation shaft and arranged to be aligned in a rotation direction of the rotation shaft;
A reflecting mirror fixed on a surface of the rotating shaft formed along the length direction;
When the rotating shaft is stationary at a neutral position with respect to the rotating direction, a plurality of the rotating shafts fixed to the side facing the yoke side and arranged in the rotating direction and magnetized in the radial direction of the rotating shaft With permanent magnets,
A coil wound around the magnetic pole,
The pair of magnetic poles are arranged so as to have a symmetric relationship with respect to a neutral plane including a virtual straight line serving as a rotation center of the rotation axis,
The plurality of permanent magnets and the directions of their polarities are arranged so as to have a symmetrical relationship with respect to the neutral plane when the rotation axis is stationary at the neutral position, and are the same with respect to the neutral plane A plurality of permanent magnets are fixed on the side, and the permanent magnets adjacent to each other on the same side with respect to the neutral plane are arranged so that the polarities in the radial direction of the rotating shaft are opposite to each other. ,
The coil is a beam scanner in which the coil is wound such that the end on the rotating shaft side of the magnetic pole arranged at a symmetric position with respect to the neutral plane is excited to the opposite polarity.
前記永久磁石が4つ以上配置されており、前記回転軸が中立位置に静止しているときに、前記中立平面に関して同じ側に配置され、かつ、前記回転軸の回転方向に関して相互に隣り合う2つの永久磁石の間に、前記磁極が配置される請求項1に記載のビームスキャナ。   4 or more of the permanent magnets are arranged, and when the rotating shaft is stationary at a neutral position, they are arranged on the same side with respect to the neutral plane, and are adjacent to each other with respect to the rotation direction of the rotating shaft. The beam scanner according to claim 1, wherein the magnetic pole is disposed between two permanent magnets. 固定ベース、及び前記固定ベースに固着された軸受けホルダと、
前記軸受けホルダに、回転可能に支持された回転軸と、
前記回転軸の側面の、周方向に関して一部の領域に対向するように配置され、前記固定ベースに固定されたヨークであって、該回転軸の側面に対向する面から前記回転軸に向かって突出し、該回転軸の側面との間に間隙を画定し、該回転軸の回転方向に並ぶように配置された一対の磁極を含むヨークと、
前記回転軸の、長さ方向に沿って形成された面上に固定された反射鏡と、
前記回転軸が回転方向に関して中立位置に静止しているとき、前記回転軸の前記ヨーク側を向く側面に固定され、回転方向に並ぶように配置され、該回転軸の径方向に磁化された一対の永久磁石と、
前記磁極に巻かれたコイルと
を有し、
前記一対の磁極は、前記回転軸の回転中心となる仮想直線を含む中立平面に関して対称の関係になるように配置されており、
前記一対の永久磁石、及びその極性の向きは、前記回転軸が中立位置に静止しているときに、前記中立平面に関して対称の関係になるように配置されており、
前記コイルは、前記中立平面に関して対称の位置に配置される磁極の前記回転軸側の端部が反対極性に励磁されるように巻かれており、
更に、前記回転軸が回転方向に関して中立位置に静止しているとき、前記中立平面に関して対称な関係となるように、前記回転軸の側面に一対の凸極が形成されており、
前記回転軸が中立位置に静止しているときに、前記磁極が、回転方向に関して、前記永久磁石と前記凸極とにまたがる位置に、または前記永久磁石と前記凸極との間に配置されるビームスキャナ。
A fixed base and a bearing holder fixed to the fixed base;
A rotating shaft rotatably supported by the bearing holder;
A yoke that is disposed so as to face a part of the side surface of the rotating shaft in the circumferential direction and is fixed to the fixed base, from the surface facing the side surface of the rotating shaft toward the rotating shaft A yoke including a pair of magnetic poles protruding and defining a gap with a side surface of the rotation shaft and arranged to be aligned in a rotation direction of the rotation shaft;
A reflecting mirror fixed on a surface of the rotating shaft formed along the length direction;
When the rotating shaft is stationary at a neutral position with respect to the rotating direction, a pair of the rotating shaft fixed to the side surface facing the yoke side and arranged in the rotating direction and magnetized in the radial direction of the rotating shaft With permanent magnets ,
A coil wound around the magnetic pole,
The pair of magnetic poles are arranged so as to have a symmetric relationship with respect to a neutral plane including a virtual straight line serving as a rotation center of the rotation axis,
The pair of permanent magnets and the direction of the polarity thereof are arranged so as to have a symmetrical relationship with respect to the neutral plane when the rotating shaft is stationary at a neutral position.
The coil is wound so that the end on the rotating shaft side of the magnetic pole disposed at a symmetric position with respect to the neutral plane is excited to the opposite polarity ,
Furthermore, when the rotating shaft is stationary at a neutral position with respect to the rotation direction, a pair of convex poles is formed on the side surface of the rotating shaft so as to have a symmetrical relationship with respect to the neutral plane,
When the rotary shaft is stationary in the neutral position, the magnetic poles, with respect to the rotational direction, is disposed at a position spanning said and said permanent magnet salient, or between said permanent magnet salient Beam scanner.
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