ガルバノスキャナ及びレーザ加工機

【課題】トルク定数と慣性モーメントの比を向上させ、駆動に必要な電流を小さくして駆動時の消費電力の低減を図る。
【解決手段】回転中心となる軸１０と該軸周りに配置され該軸の円周方向に複数極に分極された永久磁石１１で構成される回転子と、該回転子の外側に空隙を介して配置されたコイル１３とヨーク１４とアウターケース１５とで構成される固定子とを有し、回転子が所定の角度範囲内で揺動するガルバノスキャナ１において、永久磁石１１には回転軸方向の溝５０を周方向に隣り合う永久磁石１１の磁極に跨って形成し、当該永久磁石１１は分割線６０によって１極あたり２個以上に分割した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被書き込み媒体に光書き込みを行うガルバノスキャナ及びレーザ加工機に係り、特に、軸周りに配置され該軸の円周方向に複数極に分極された永久磁石を回転子として使用するガルバノスキャナと、このガルバノスキャナを備えたレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板の穴加工を行う装置は、ドリルで穴明けを行うドリル加工機とレーザビームで穴明けを行うレーザ加工機に大別される。一方、近年、プリント配線板は多層化し、素子などの実装穴あるいは層間接続穴が高密素になり、１枚あたりの穴数は増加傾向にある。そのため、穴明け機はドリル加工機からレーザ加工機に移行しつつある。また、レーザ加工機には穴数増加に伴う穴明け速度の高速化が求められている。
【０００３】
レーザ加工機では、図２６に示すようにレーザ光源１１０から出射されたレーザ光１１１をガルバノスキャナ１によって偏向走査し、ｆθレンズ１１２によりプリント配線板１１３上に集光して穴明けを行うのが一般的である。その際、前記穴明け速度の高速化に対応するために、ガルバノスキャナ１の応答速度を高速化する必要があり、ガルバノスキャナ１の応答速度を高速化するためには、コイルに流れる電流を増加させる必要がある。しかし、コイルに流れる電流を増加させると、コイルで発生するジュール熱も増大する。なお、ガルバノスキャナ１は軸の一端にガルバノミラー１００が取り付けられ、レーザ光１１１はこのガルバノミラー１００の揺動により偏向され、プリント配線板１１３上を走査する。
【０００４】
コイルで発生したジュール熱は、空隙を介して回転子として使用される永久磁石に伝わり、永久磁石の温度が上昇する。また、高速応答の場合、永久磁石に流れる渦電流も増大するため、さらに永久磁石の温度が上昇する。これらの温度上昇により、永久磁石が減磁し、回転トルクが減少する。その結果、駆動時の消費電力が増大する。すなわち、応答周波数の高速化に伴い、ガルバノスキャナ駆動時の消費電力が上昇することは避けられなかった。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１ないし３には、このような消費電力の上昇を抑えるようにした技術が提案されている。このうち、特許文献１には、回転界磁を構成する永久磁石の表面に生ずる渦電流を低減するため、回転軸に固定された回転子鉄心の上に鉄分を含有する永久磁石により構成された回転界磁を有する永久磁石式回転電機の回転子であって、前記回転界磁は前記回転軸の軸線方向に並ぶ複数の分割永久磁石ユニットからなり、隣接する二つの前記分割永久磁石ユニットの隣接する端面間には、該隣接する二つの分割永久磁石ユニットに跨って渦電流が流れるのを阻止する電気絶縁層が配置されていることを特徴とする発明が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、可動磁石式アクチュエータにおける永久磁石の温度上昇を抑制し、穴位置精度の劣化を防ぐため、回転軸とこの回転軸の回りに配置された永久磁石とからなる可動子と、該可動子の周りに配置されコイルとヨークとからなる固定子と、前記可動子と前記固定子を収納するハウジングとを備え、前記可動子を予め定める角度範囲内で揺動させる揺動アクチュエータ装置において、前記永久磁石に、前記固定子側に開口し、深さが前記永久磁石の体積抵抗率と透磁率と前記コイルに通電する電流の基本周波数との関数で表される表皮深さ以上である径方向の溝を形成したことを特徴とする発明が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、スキャナのトルク定数を均一化して、位置決め精度の向上を図るため、軸とこの軸の外周側に取り付けた永久磁石を有する回転子と、回転子の外側に配置した固定子とを備え、この固定子は、ケーシングと、ケーシングの内周側に保持したヨークと、ヨークの内周側に配置したコイルとを有するものであるスキャナにおいて、前記回転子の永久磁石は、半径方向に凹んだ溝が外周部に形成されており、この溝によりスキャナのトルク定数を周方向に均一化したことを特徴とする発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２５２８３５号公報
【特許文献２】特開２００８−４３１３３号公報
【特許文献３】特開２００７−６６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように特許文献１では、隣接する二つの分割永久磁石ユニットの隣接する端面間に当該二つの分割永久磁石ユニットに跨って渦電流が流れるのを阻止する電気絶縁層を配置することにより、また、特許文献２では、径方向の溝を永久磁石に形成して共に渦電流の発生を抑制することが記載され、特許文献３では、周方向におけるトルク定数の均一化に関する記載があるだけである。いずれにしても、消費電力の低減を図ることを意図しているが、消費電力の低減を図るためには、ガルバノスキャナのトルク定数と慣性モーメントの比が問題となる。
【００１０】
しかし、特許文献１ないし３に記載された発明では、トルク定数と慣性モーメントの比については、特に配慮されていない。
【００１１】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、トルク定数と慣性モーメントの比を向上させ、駆動に必要な電流を小さくして駆動時の消費電力を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、第１の手段は、回転中心となる軸と該軸周りに配置され該軸の円周方向に複数極に分極された永久磁石で構成される回転子と、該回転子の外側に空隙を介して配置されたコイルとヨークとアウターケースとで構成される固定子とを有し、回転子が所定の角度範囲内で揺動するガルバノスキャナにおいて、前記永久磁石が分割線によって１極あたり２個以上に分割されていることを特徴とする。
【００１３】
第２の手段は、第１の手段において、前記永久磁石には回転軸方向の溝が周方向に隣り合う永久磁石の磁極に跨って形成されていることを特徴とする。
【００１４】
第３の手段は、第２の手段において、前記永久磁石を前記軸の軸線方向と直交する方向から断面したときに、前記分割線が直線になっていることを特徴とする。
【００１５】
第４の手段は、第２の手段において、前記永久磁石を前記軸の軸線方向と直交する方向から断面したときに、前記分割線が前記軸側に凸形状であることを特徴とする。
【００１６】
第５の手段は、第３又は第４の手段において、前記ガルバノスキャナの揺動範囲内で常に前記溝が前記コイルの巻かれていない中空部と対向する個所に位置していることを特徴とする。
【００１７】
第６の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段において、前記分割線は直線形状の断面を有することを特徴とする。
【００１８】
第７の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段において、前記分割線は前記軸側に凸の折れ線形状の断面を有することを特徴とする。
【００１９】
第８の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段において、前記分割線は前記永久磁石を周方向に分割する１本以上の直線形状の断面を有することを特徴とする。
【００２０】
第９の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段において、前記分割線は前記永久磁石を周方向に分割する２本の分割線と径方向に分割する分割線とを含むことを特徴とする。
【００２１】
第１０の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段において、前記分割線は前記永久磁石を周方向に分割する分割線と径方向に分割する折れ線形状の分割線とを含むことを特徴とする。
【００２２】
第１１の手段は、第１ないし第１０のいずれかの手段に係るガルバノスキャナをレーザ加工機が備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、永久磁石が分割線によって１極あたり２個以上に分割されているので、トルク定数と慣性モーメントの比を向上させ、駆動に必要な電流を小さくして駆動時の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１に係るガルバノスキャナの構成を示す横断面図である。
【図２】図１に示したガルバノスキャナの縦断面図である。
【図３】回転子の斜視図である。
【図４】固定子の内部を断面して示す斜視図である。
【図５】分割線はあるが溝がない場合の回転子の要部構成を示す断面図である。
【図６】分割線と溝を共に設けた場合の回転子の要部構成を示す断面図である。
【図７】実施例１における渦電流損失低減率を示す特性図である。
【図８】永久磁石角度を説明するための回転子の要部構成を示す断面図である。
【図９】溝角度を説明するための回転子の要部構成を示す断面図である。
【図１０】溝角度を９０度としたときの永久磁石角度とトルクイナーシャ比との関係を示す特性図である。
【図１１】永久磁石角度を６０度としたときの溝角度とトルクイナーシャ比との関係を示す特性図である。
【図１２】分割線の厚みについて説明するための回転子の要部構成を示す断面図である。
【図１３】分割線の厚みと渦電流損失低減率との関係を示す図である。
【図１４】分割線を折れ線形状とした実施例１の変形例に係るガルバノスキャナの横断面図である。
【図１５】図１４における回転子の要部構成を示す断面図である。
【図１６】実施例１の変形例に係るガルバノスキャナの渦電流損失低減率を示す図である。
【図１７】実施例２に係るガルバノスキャナの横断面図である。
【図１８】図１７における回転子の要部構成を示す断面図である。
【図１９】実施例２に係るガルバノスキャナの渦電流損失低減率を示す図である。
【図２０】実施例３に係るガルバノスキャナの横断面図である。
【図２１】図２０における回転子の要部構成を示す断面図である。
【図２２】実施例３に係るガルバノスキャナの渦電流損失低減率を示す図である。
【図２３】実施例４に係るガルバノスキャナの横断面図である。
【図２４】図２３における回転子の要部構成を示す断面図である。
【図２５】実施例４に係るガルバノスキャナの渦電流損失低減率を示す図である。
【図２６】従来から実施されているガルバノスキャナを使用したレーザ加工機の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態の各実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本実施形態の実施例１に係るガルバノスキャナの構成を示す横断面図、図２は縦断面図、図３は回転子の斜視図、図４は固定子の内部を断面して示す斜視図である。
【００２７】
ガルバノスキャナ１は図３に示す回転子２０と図４に示す固定子３０とを備え、図１及び図２に示すように固定子３０の内側に回転子２０が配置され、回転子２０の軸１０の両端部側で軸受け１０１を介して固定子３０に回転可能に支持されている。また、回転子２０は軸１０と永久磁石１１とから、固定子３０はコイル１３とヨーク１４とアウターケース１５とからそれぞれ構成される。これにより図１及び図２に示すようにガルバノスキャナ１は、ガルバノスキャナ１の内側より、軸１０、永久磁石１１、空隙１２、コイル１３、ヨーク１４、アウターケース１５の順で配置されることになる。
【００２８】
図２に示すように、回転子２０は回転軸である軸１０周りに自由度があり、軸１０の一端にはミラー１００、他端にはミラー１００の回転角度を検出するエンコーダ１０２が取り付けられている。なお、軸受け１０１はアウターケース１５に取り付けられ、アウターケース１５の両端部で軸１０を回動可能に支持する。
【００２９】
図１において永久磁石１１はフェライト、サマコバ、ネオジウム系等の金属系永久磁石で構成され、それぞれ外周表面の磁極は図１に示すようにＮ極とＳ極とが配置されており、隣り合うそれぞれの永久磁石１１表面の磁極の極性は互いに異なっている。この永久磁石１１には、周方向に隣り合う永久磁石１１の磁極に跨り、永久磁石１１の回転軸方向に沿って溝５０が形成されている。この溝５０は軸１０の円周方向に複数本形成されている。図１では周方向に４本形成されている。各溝５０は後述の図９に示すように切れ込み角θで軸方向に沿って延びたものである。ちなみに図１の例では、切れ込み角θは９０度である。
【００３０】
本実施例では４極の場合を扱うため、コイル１３は永久磁石１１の磁極の数に対応し、周方向に９０度間隔で４個所に配置されており、図４に示すようにコイル１３が巻かれ、電流６が流れている。すなわち、図１においてコイル１３は紙面に向かって垂直方向に巻かれて電流が流れており、その方向は周方向に±９０度離れたコイル１３と互いに逆になる。
【００３１】
本発明の特徴となる永久磁石１１には、周方向に隣り合う永久磁石１１の磁極に跨るようにトルク定数と慣性モーメントの比（トルクイナーシャ比）を向上させる溝５０が前述のように回転軸方向に４本形成されている。また、ガルバノスキャナ１の揺動範囲内においてコイル１３が巻かれていない部分、すなわち、コイル中空部１７と溝５０は常に対面する。
【００３２】
また、図１に示すように永久磁石１１において、各磁極について分割線６０が設けられている。分割線６０は磁極を挟む溝５０に対してそれぞれ直交する方向に形成されている。分割線６０は、溝５０がなく永久磁石１１が円柱形状に形成されている場合における弦のように軸１０に平行に設けられ、弦の両端が両側の溝５０に届くようにして径方向に永久磁石１１を分割している。すなわち、分割された永久磁石１１同士が、分割線６０を構成する接着層を介して双方結合した構造となっている。
【００３３】
ここで、この溝５０を設けた場合と設けない場合の渦電流損失低減率及びトルク定数と慣性モーメントの比（トルクイナーシャ比）を比較する。図７は渦電流損失低減率を示す特性図で横軸に永久磁石１１の厚み９０に対する分割線６０の位置を、縦軸に渦電流損失低減率をそれぞれ示す。なお、厚み９０は図５の溝５０を形成しない場合の要部断面図に示すように軸１０の外周から永久磁石１１の外周までの距離であり、分割線６０の位置は軸１０の外周から分割線６０の中心線８０までの距離である。図７では、軸１０の径が８ｍｍ、分割線６０の厚みが０．１ｍｍであって、永久磁石１１の厚みを軸１０の半径の０．７倍、１．４５倍としたときの分割線６０及び溝５０がない場合に対する渦電流損失の低減率を示している。なお、横軸の分割線６０の位置は永久磁石の厚み９０に対する軸１０から分割線６０の距離９１の割合であり、距離９１は分割線の中心線８０までの距離である。この分割線６０の位置が７．５％〜９５％の範囲で分割線６０の製作が可能である。
【００３４】
この結果では、永久磁石１１の厚み９０が異なっても、分割線６０の位置がどの位置であっても渦電流損失の低減率は２０％を超えており、どんな場合でも渦電流損失は溝５０及び分割線６０がない場合に比べて渦電流損失を低減できる。また、永久磁石１１の厚み９０がいずれの場合であっても分割線６０の位置が５０％程度のときが最も渦電流損失低減率が高い。
【００３５】
次に、図５及び図６を用いて溝５０がある場合とない場合を比較する。図５は回転子２０に分割線６０はあるが溝５０がない場合、図６は分割線６０と溝５０を共に設けた場合の例である。永久磁石１１の直径が１９．６ｍｍ、軸径が８ｍｍの場合、分割線位置が厚みの７７．４％のときに、図６に図示するように溝５０の端点５１を分割線６０の中心線８０が通ることとなる。ここで、溝５０の角度（切れ込み角）θ（図９参照）を９０度、永久磁石１１の角度φ（図８参照）を６０度とすると、図７に示すように溝５０なしの場合の渦電流損失低減率４７％に対し、溝５０ありの場合の渦電流損失低減率は５６％と約１０％の効果がある。
【００３６】
ここで、トルク定数と慣性モーメントの比であるトルクイナーシャ比について検討する。図８においてφはマグネット角度、δはコルク巻き角度、図９においてθは溝１０の角度を示す。図１０は溝角度θを９０度としたときの永久磁石１１の角度φとトルクイナーシャ比との関係を示す特性図である。同図から溝角度θが９０度で、分割線６０の厚みが０．１ｍｍ以下の場合、トルクイナーシャ比は最大で１．５％程度低減するのでその分を見積もると、トルクイナーシャ比が１．０１５以上であれば分割によるトルクイナーシャ比の低減を防ぐことができる。よって、分割の厚みが０．１ｍｍ以下の場合、永久磁石角度φが５８度から７２度の範囲で、トルクイナーシャ比が実質的に１以上となることが分かる。そのため、永久磁石角度φが５８度から７２度の範囲であれば、トルクイナーシャ比の面から消費電力の削減が可能となる。好適には６５度近傍で最大のトルクイナーシャ比を得ることができる。このことは、永久磁石角度φは５８度から７２度であれば、消費電力を削減可能であり、永久磁石角度φが６５度近傍を選択すれば、消費電力の削減効果が最も大きいことを意味する。なお、図８の例では、コイル巻き角度δも６０度である。
【００３７】
図１１は永久磁石角度φを６０度に固定したときの溝５０の角度θとトルクイナーシャ比との関係を示す特性図である。同図から、分割線６０の厚みが０．１ｍｍ以下の場合に、上記と同様の理由でトルクイナーシャ比が１．０１５以上であれば分割によるトルクイナーシャ比の低減を防ぐことができる。よって、分割の厚みが０．１ｍｍ以下の場合、溝角度θが８５度から１５５度の範囲で、トルクイナーシャ比が実質的に１以上となることが分かる。そのため、溝角度θが８５度から１５５度の範囲であれば、トルクイナーシャ比の面から消費電力の削減が可能となる。好適には１２０度近傍で最大のトルクイナーシャ比を得ることができる。このことは、溝角度θは８５度から１５５度であれば、消費電力を削減可能であり、溝角度θが１２０度近傍を選択すれば、消費電力の削減効果が最も大きいことを意味する。
【００３８】
また、図１２に示すように上記と同じ条件である永久磁石１１の直径を１９．６ｍｍ、軸径を８ｍｍ、分割線位置が厚みの７７．４％の場合における分割線６０の厚みｔを変化させた場合の渦電流損失低減率を図１３に示す。この例は、分割線６０の厚みｔを想定される厚みである０．０５ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．１５ｍｍ及び０．２０ｍｍとしたときの渦電流損失低減率を示すもので、図１３から分かるように渦電流損失低減率は５５〜５７％の範囲内にあり、前記分割線６０の厚みｔの範囲では渦電流損失低減率は同等であることが分かる。なお、この厚みｔによって分割線６０は断面が幅を有する直線形状となる。後述の実施例２ないし４においても同様である。
【００３９】
したがって、永久磁石角度φと溝角度θを前記範囲で組み合わせれば消費電力を効率よく削減でき、その際、分割線６０の厚みｔは想定される厚みの範囲内で同等なので、特に考慮する必要がないことが分かる。
【００４０】
そこで、さらに分割線の形状について検討する。
図１４は折れ線形状の分割線６１とした場合のガルバノスキャナの横断面図、図１５は図１４の要部拡大図、図１６は図１４及び図１５に示した形状における渦電流損失低減率を示す図で、上記した例の変形例にあたる。なお、分割線６１の形成が可能な折れ線の中心角である分割開角αは１０２度から１８０度の範囲である。１０２度未満ではＶ字の先端が軸１０と干渉してしまうためＶ字の形成ができず、１８０度であると直線の分割線６０と同等になるので折れ線とする意味がなくなるからである。そこで、分割開角αの範囲を１０２度から１８０度の範囲で振り、軸からの分割線切れ込み位置９３を７７．４％とし、永久磁石径１９．６ｍｍ、軸径８ｍｍ、分割線の厚みを０．１ｍｍとしたときの渦電流損失低減率を計算すると図１６に示すようになる。
【００４１】
図１６に示した結果から、分割開角αの角度がいずれの場合であっても５０％以上の渦電流損失低減率が得られることが分かる。また、好適には分割開角αが１２０度のときの渦電流損失低減率が７３％となり、折れ線形状の分割線６１とした場合、分割開角αを１２０度近傍に設定すれば、最も効率的なことが分かる。
【００４２】
このようにトルク定数と慣性モーメントの比であるトルクイナーシャ比を向上させると消費電量の低減を図ることができるのは、以下のような理由による。
すなわち、ムービングマグネット方式のガルバノスキャナ１において、回転トルクはコイル１３に流れる電流とコイル１３に鎖交する磁束に依存する。ガルバノスキャナ１の永久磁石１１とコイル１３により磁束が生じており、コイル１３に鎖交する磁束線は主にコイル１３に対面する永久磁石部分の磁束である。一方、コイル１３が巻かれていない部分（コイル中空部１７）に対面する永久磁石部分の磁束はコイル１３に鎖交しないため、トルクへの寄与が比較的小さい。したがって、コイル中空部１７に対面する永久磁石１１を除去することによりトルク定数と慣性モーメントの比であるトルクイナーシャ比を向上させることが可能である。これを可能にするため、本発明では、永久磁石１１の外周の軸方向であって、当該永久磁石の磁極が隣接する個所に当該磁極に跨って溝を形成した。これにより駆動時に必要となるコイル電流を低減できるため、駆動時の消費電力を低減することが可能となる。
【実施例２】
【００４３】
本実施例２は、永久磁石１１を半径方向に伸びる分割線６２により周方向に分割するものである。図１７は実施例２に係るガルバノスキャナの横断面図、図１８は図１７の要部拡大図、図１９は図１７及び図１８に示した実施例２における渦電流損失低減率を示す図である。
【００４４】
ここで、分割線の厚み０．１ｍｍ、永久磁石径１９．６ｍｍ、軸径８ｍｍの場合、分割線６２同士のなす角βは、４４度及び９４度の場合が隣り合う永久磁石の境界部分で独立して永久磁石が存在する限界である。そのため、前記角βは、４４度＜β＜９４度の範囲で設定することが可能である。これは、前記範囲で永久磁石１１の分割が可能であることを意味する。そこで、前記条件でβ＝４４，６０，９４とした場合の渦電流損失低減率を計算すると、図１９に示すようになる。この計算結果から、この実施例の場合、渦電流損失低減率は３７％以上であり、分割線６２同士のなす角βを９４度としたときに最大６５％であることが分かる。したがって、実施例２のようにして永久磁石１１を分割する場合には、分割線６２同士のなす角βを９４度とすると最も効率的である。
【００４５】
その他、特に説明しない各部は、実施例１と同一の構成であり、同一の機能を有するので、重複する説明は省略する。
【実施例３】
【００４６】
本実施例３は、永久磁石１１を半径方向に伸びる分割線６２により周方向に分割し、さらに、径方向には直線の分割線６０で分割するもので、謂わば、実施例１と実施例２を組み合わせた例である。図２０は実施例３に係るガルバノスキャナの横断面図、図２１は図２０の要部拡大図、図２２は図２０及び図２１に示した実施例３における渦電流損失低減率を示す図である。
【００４７】
本実施例３においても、実施例１及び２と同一の永久磁石径１９．６ｍｍ、軸径８ｍｍ、分割線の厚み０．１ｍｍの条件で、分割線６２同士のなす角βが実施例２と同様に４４度から９４度までの間で周方向の永久磁石１１の分割が可能である。図２２は、この角度範囲において、永久磁石１１を径方向に分割する分割線６０を固定して渦電流損失低減率を計算した結果である。この計算結果から実施例３の場合、渦電流損失低減率は７０％以上、最大８２％であることが分かる。したがって、実施例３のようにして永久磁石１１を分割する場合には、分割線６０を固定した上で、分割線６２同士のなす角βを９４度とすると最も効率的である。
【００４８】
その他、特に説明しない各部は、実施例１及び２と同一の構成であり、同一の機能を有するので、重複する説明は省略する。
【実施例４】
【００４９】
本実施例４は、実施例３に対して永久磁石１１を径方向に分割する直線の分割線６０を折れ線の分割線６１とした例である。この実施例４は、謂わば、実施例１の変形例と実施例３を組み合わせた例である。図２３は実施例４に係るガルバノスキャナの横断面図、図２４は図２３の要部拡大図、図２５は図２３及び図２４に示した実施例４における渦電流損失低減率を示す図である。
【００５０】
本実施例４においても、実施例１及び２と同一の永久磁石径１９．６ｍｍ、軸径８ｍｍ、分割線の厚み０．１ｍｍの条件で、分割線６２同士のなす角βが実施例２と同様に４４度から９４度までの間で周方向の永久磁石１１の分割が可能である。図２５は、この角度範囲において、軸１０からの分割切れ込み位置９３及び分割線６１の分割開角αを１２０度に固定して渦電流損失低減率を計算した結果である。この計算結果から実施例４の場合、渦電流損失低減率は７８％以上、最大８０％であることが分かる。したがって、実施例４のようにして永久磁石１１を分割する場合には、分割線６１の分割切れ込み位置９３と分割角度αを固定した上で、分割線６２同士のなす角βを６０度とすると最も効率的である。
【００５１】
その他、特に説明しない各部は、実施例１及び２と同一の構成であり、同一の機能を有するので、重複する説明は省略する。
【００５２】
以上のように本実施形態によれば、ガルバノスキャナのトルク定数と慣性モーメントの比を向上させることが可能となり、これにより、駆動に必要な電流が小さくなり、駆動時の消費電力を低減することができる。同時に永久磁石に生じる渦電流を低減することが可能である。これらにより、駆動時に生じる消費電力に伴う永久磁石の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００５３】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記各実施例は、好適な実施形態をそれぞれ示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲により規定される範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１ガルバノスキャナ
１０軸
１１永久磁石
１２空隙
１３コイル
１４ヨーク
１５アウターケース
２０回転子
３０固定子
６０，６１，６２分割線
１００ガルバノミラー
１１０レーザ光源
１１１レーザ光
１１２ｆθレンズ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心となる軸と該軸周りに配置され該軸の円周方向に複数極に分極された永久磁石で構成される回転子と、
該回転子の外側に空隙を介して配置されたコイルとヨークとアウターケースとで構成される固定子とを有し、回転子が所定の角度範囲内で揺動するガルバノスキャナにおいて、
前記永久磁石が分割線によって１極あたり２個以上に分割されていることを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項２】
請求項１記載のガルバノスキャナにおいて、
前記永久磁石には回転軸方向の溝が周方向に隣り合う永久磁石の磁極に跨って形成されていることを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項３】
請求項２記載のガルバノスキャナにおいて、
前記永久磁石を前記軸の軸線方向と直交する方向から断面したときに、前記分割線が直線になっていることを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項４】
請求項２記載のガルバノスキャナにおいて、
前記永久磁石を前記軸の軸線方向と直交する方向から断面したときに、前記分割線が前記軸側に凸形状であることを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項５】
請求項３又は４記載のガルバノスキャナにおいて、
前記ガルバノスキャナの揺動範囲内で常に前記溝が前記コイルの巻かれていない中空部と対向する個所に位置していることを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のガルバノスキャナにおいて、
前記分割線は直線形状の断面を有することを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のガルバノスキャナにおいて、
前記分割線は前記軸側に凸の折れ線形状の断面を有することを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のガルバノスキャナにおいて、
前記分割線は前記永久磁石を周方向に分割する１本以上の直線形状の断面を有することを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項９】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のガルバノスキャナにおいて、
前記分割線は前記永久磁石を周方向に分割する２本の分割線と径方向に分割する分割線とを含むことを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項１０】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のガルバノスキャナにおいて、
前記分割線は前記永久磁石を周方向に分割する分割線と径方向に分割する折れ線形状の分割線とを含むことを特徴とするガルバノスキャナ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のガルバノスキャナを備えていることを特徴とするレーザ加工機。

【図７】