JP4126883B2

JP4126883B2 - Optical deflection apparatus and laser processing apparatus using the same

Info

Publication number: JP4126883B2
Application number: JP2001095638A
Authority: JP
Inventors: 弘杉江; 悌史高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: JP2002296533A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ発振器から発射されたレーザビームを利用して、例えばプリント基板上の抵抗膜のトリミングあるいはプリント基板の穴あけ等を行うレーザ加工装置に係わり、さらに詳しくは、ガルバノメータにより回転駆動される反射ミラーによって入射されたレーザビームを反射して偏向し、プリント基板などに照射されるレーザビームの照射位置を位置決めするための光学偏向装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、例えば、特開平５ー２１４６号公報に示された従来の光学スキャナ（ビームポジショナ）を用いたレーザ加工装置の構成を示す図である。
図１１には、基板毎に加工面が違う場合や、あるいは同一の基板内であっても部品の加工面高さが種々異なる場合においても、焦点ぼけや位置ずれなしに連続して良好な状態の加工ができるようにビームポジショナを備えたレーザ加工装置が示されている。
【０００３】
図１１に示されたビームポジショナを備えたレーザ加工装置では、レーザ発振器５０から出射される所定の横断面を有する平行な入射光ビーム５１を、互いに直交するＸ軸およびＹ軸の位置制御信号５２，５３で指示される被加工物（例えば、プリント基板）６４上の２次元位置へ向けて、偏向手段（光学偏向手段）１００および２００によって偏向し、この偏向されたビームを所定の焦点距離をもつ対物レンズ（焦点結像手段）６３によって前記２次元位置で焦点を結ばせるビームポジショナにおいて、被加工物６４の加工面の高さ方向の焦点位置を指示する焦点位置制御信号５４に応答して、入射光ビーム５１の前記所定の横断面の大きさを変化させることによって対物レンズ６３の焦点距離を調整する焦点調整手段（駆動用モータ６０と焦点調整用光学系６１とで構成されている）と、この焦点調整手段の焦点調整による前記２次元位置のズレを補正するために、Ｘ軸およびＹ軸位置制御信号５２，５３を補正し、補正されたＸ軸およびＹ軸位置制御信号５７，５８を前記偏向手段１００および２００へ供給する位置補正回路６２とを備えている。
【０００４】
なお、偏向手段１００は、補正されたＸ軸位置制御信号５７によって回転駆動されるガルバノメータ１０１と、ミラーホルダーを介してガルバノメータ１０１にその回転軸が装着された反射ミラー１０２とで構成され、入射される光ビームを反射ミラー１０２の回転に応じた方向へ反射する。
同様に、偏向手段２００は、補正されたＹ軸位置制御信号５８によって回転駆動されるガルバノメータ２０１と、ミラーホルダーを介してガルバノメータ２０１にその回転軸が装着された反射ミラー２０２とで構成され、入射される光ビームを反射ミラー２０２の回転に応じた方向へ反射する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１１に示した従来のビームポジショナ（レーザ加工装置）は、このような構成を採用することにより、基板毎に加工面が違う場合や、あるいは同一基板内であっても部品の加工面が種々異なる場合においても、焦点ぼけや位置ずれなしに連続して良好な状態の加工が可能であった。
しかしながら、従来の偏向手段（以下、光学偏向装置と称す）１００び２００は、ガルバノメータ１０１あるいは２０１にミラーホルダーを介して反射ミラーの回転軸の片端を装着しただけの「片持ち構造」であった。
図１２は、従来の光学偏向装置１００あるいは２００の構成を示す模式図であり、図において、１はガルバノメータ（図１１の１０１および２０１に相当）、２は反射ミラー（図１１のガルバノメータ１０２および２０２に相当）、３は反射ミラーホルダーである。
【０００６】
また、図１３は、従来の光学偏向装置（偏向手段）１００あるいは２００において、問題となる反射ミラーの反射面に垂直な方向に生じる振動を説明するための模式図である。
図１３からも判るように、従来の光学偏向装置は、単に、反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に反射ミラー２の回転軸の片端を装着しただけの「片持ち構造」であるため、ガルバノメータ１の回転軸および反射ミラー２の弾性変形によって、反射ミラー２がその面の垂直方向に振動する場合があり、被加工物上のビーム位置決めに誤差が生じていた。
【０００７】
なお、他の従来技術例である特開平１１−２４５０６８号公報には、反射ミラーの回転軸を中心として反射ミラーを回転駆動するガルバノメータの取り付け角度位置を調節することが可能な「取り付け機構」を設け、反射ミラーの面倒れ振動（即ち、反射ミラーの面に垂直な方向の振動）を抑制するようにした光学偏向装置が記載されている。
しかし、ガルバノメータの回転軸に反射ミラーの一端を装着しただけの「片持ち構造」であることには基本的に変わりなく、上述の特開平５ー２１４６号公報に示された光学偏向装置と同様の問題点を有している。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、レーザ加工装置に用いられ、反射ミラーの面に垂直な方向の振動を確実に防止できる高品位な光学偏向装置を提供することを目的とする。
また、このような光学偏向装置を備えることにより、高精度にレーザビームの位置決めが可能なレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光学偏向装置は、入射されるレーザビームを反射する反射ミラーと、反射ミラーの一端を支持するとともに、入力される位置制御信号に応じて反射ミラーを回転駆動するガルバノメータと、反射ミラーの他端の端面に先端部を接触させて反射ミラーを回転自在に支持する回転支持機構とを備えたものである。
【００１１】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する先端部を有した回転ピンと、回転ピンを固定する回転ピンホルダーと、回転ピンホルダーを回転自在に支持する軸受けとで構成されたものである。
【００１２】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ボールを有したクランクピンボルトと、クランクピンボルトを固定するボルトホルダーとで構成されたものである。
【００１３】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ピンと回転ピンを回転自在に支持するバネとを含むスプリングプランジャーと、スプリングプランジャーを固定するボルトホルダーとで構成されたものである。
【００１４】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ピンと回転ピンを回転自在に支持するバネとを含むスプリングプランジャーと、スプリングプランジャーを固定する回転ピンホルダーと、回転ピンホルダーを回転自在に支持する軸受けとで構成されたものである。
【００１９】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、軸受けの回転軸の位置および方向を調整可能な軸受けホルダーを備えたものである。
【００２０】
また、この発明に係るレーザ加工装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学偏向装置を用いたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、各図面間において、同一符号は、同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態１による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成は、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図１に示した構成となっている。
図１において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１に付属するシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００２２】
また、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダー、５は第２の反射ミラーホルダー４に形成されているシャフト４ａを回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受けを保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。
なお、軸受け５は、軸受けホルダー７を介してベース９に固定されているとともに、第２の反射ミラーホルダー４に形成されているシャフト４ａの軸心とガルバノメータ１の回転軸の軸心とが一致するように配置されている。
【００２３】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、シャフト１ａはガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
また、反射ミラー２の他端を支持する第２の反射ミラーホルダー４に形成されているシャフト４ａの軸心も、ガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させており、反射ミラーホルダー４に形成されているシャフト４ａは、軸受け５に回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の他端も、第２の反射ミラーホルダー４を介して、第２の反射ミラーホルダー４によって回転自在に支持されている。
【００２４】
以上のように、実施の形態１による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端は第１の反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に含まれる軸受によってガルバノメータ１に回転自在に支持され、他端は第２の反射ミラーホルダー４を介してガルバノメータ１と反対側に設置された軸受け５によって回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制される。
即ち、反射ミラー２を両端支持することにより、反射ミラー２がその反射面に垂直な方向に振動することが抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００２５】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、さらに高精度にレーザビームの位置決めが可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図２は、実施の形態２による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態２による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図２に示した構成となっている。
図２において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００２７】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、シャフト１ａはガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるとともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
【００２８】
また、１０は回転ピン、１１は回転ピン１０を保持する回転ピンホルダー、５は回転ピンホルダー１１を回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受けを保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。
なお、軸受け５は、軸受けホルダー７を介してベース９に固定されているとともに、回転ピン１０の軸心とガルバノメータ１の回転軸の軸心とが一致するように配置されている。
【００２９】
回転ピンホルダー１１は、軸受け５により回転自在に支持されており、また、回転ピン１０は回転ピンホルダー１１に固定されている。
そして、回転ピン１０は、その先端が反射ミラー２の端面に接触するように位置が調整されている。
その結果、反射ミラー２は、回転ピン１０および回転ピンホルダー１１を介して軸受け５によっても回転自在に支持されている。
【００３０】
以上のように、実施の形態２による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端は第１の反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に含まれる軸受けによって回転自在に支持され、他端は回転ピン１０および回転ピンホルダー１１を介してガルバノメータ１と反対側に設置された軸受け５によっても回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメータ１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００３１】
また、回転ピン１０は、その先端部を回転する反射ミラー２の端面に接触させているので、反射ミラー２の回転軸の軸心と第１の反射ミラーホルダー３の回転軸の軸心にずれがある場合にも、反射ミラー２と回転ピン１０の接触位置が自動的に調整されるので、回転軸がずれることはなく、また、回転軸のずれによる回転摩擦も生じない。
さらに、構造が簡単であり、かつ、部品点数の少ない両端支持構造であるため、回転運動する部分の慣性モーメントが増加せず、高速に反射ミラー２を回転駆動することができる。
【００３２】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度にレーザビームのスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００３３】
実施の形態３
図３は、実施の形態３による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態３による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図３に示した構成となっている。
図３において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００３４】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
また、１２は、自由に回転する回転ボール１２ａがその先端部に組み込まれているクランクピンボルト、１３はクランクピンボルト１２をベース９に固定するためのボルトホルダーである。
クランクピンボルト１２は、ボルトホルダー１３を介し、回転ボール１２ａの回転中心がガルバノメータの回転軸の軸心と一致するように配置され、かつ、ボール１２ａが反射ミラー２の端面に接触するように調整されている。
【００３５】
以上のように、実施の形態３による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端は第１の反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に含まれる軸受けによって回転自在に支持されて、他端はガルバノメータ１と反対側に設置されたクランクピンボルト１２に含まれる回転ボール１２ａにより回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００３６】
また、回転ボール１２ａを先端部に有したクランピングボルト１２を用いているため、反射ミラー２と反射ミラーホルダー３の回転軸の軸心にずれがある場合にも、反射ミラー２とクランピングボルト１２に含まれる回転ボール１２ａの接触位置が自動的に調整されて回転軸がずれることなく、回転軸のずれによる回転摩擦を生じない。
更に、構造が簡単で部品点数の少ない両端支持構造であるため、回転運動する部分の慣性モーメントが増加せず、高速に反射ミラー２を回転駆動することができる。
【００３７】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度にレーザビームのスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００３８】
実施の形態４
図４は、実施の形態４による光学偏向装置構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態４による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図４に示した構成となっている。
図４において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００３９】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるとともに、第１の反射ミラーホルダー３によって回転自在に支持されている。
【００４０】
また、１４は、バネ１４ａで支持され、回転自在な回転ピン１４ｂがその先端部に含まれているスプリングプランジャー、１３は、スプリングプランジャー１４をベース９に固定るためのボルトホルダーである。
スプリングプランジャー１４は、ボルトホルダー１３を介して、先端に含まれる回転ピン１４ｂの回転軸の軸心がガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致するように配置され、かつ、回転ピン１４ｂの先端が反射ミラー２の端面に接触するように調整されている。
【００４１】
以上のように、実施の形態４による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端は第１の反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に含まれる軸受けによって回転自在に支持され、他端はガルバノメータ１と反対側に設置されたスプリングプランジャー１４に含まれる回転ピン１４ｂによっても回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００４２】
また、スプリングプランジャー１４を用いているため、反射ミラー２の回転軸の軸心と第１の反射ミラーホルダー３の回転軸の軸心とにずれがある場合にも、反射ミラー２とスプリングプランジャー１４内のピン１４ｂの接触位置が自動的に調整されて回転軸がずれることはなく、また、回転軸のずれによる回転摩擦も生じない。
更に、構造が簡単で、かつ、部品点数の少ない両端支持構造であるため、回転運動する部分の慣性モーメントが増加せず、高速に反射ミラー２を回転駆動することができる。
【００４３】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度なレーザビームのスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００４４】
実施の形態５
図５は、実施の形態５による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態５による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図５に示した構成となっている。
図５において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００４５】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸軸心と一致しているとともに、シャフト１ａはガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるとともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
【００４６】
また、１４は、バネ１４ａで支持され、回転自在な回転ピン１４ｂがその先端部に含まれているスプリングプランジャー、１１は回転ピン１４ｂを含むスプリングプランジャー１４を保持する回転ピンホルダー（即ち、スプリングプランジャー１４のホルダー）、５は回転ピンホルダー１１を回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受けを保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。
なお、軸受け５は、軸受けホルダー７を介してベース９に固定されているとともに、スプリングプランジャー１４に含まれる回転ピン１４ｂの回転軸の軸心とガルバノメータ１の回転軸の軸心とが一致するように配置されている。
【００４７】
また、スプリングプランジャー１４のホルダーである回転ピンホルダー１１は、軸受け５により回転自在に支持されており、スプリングプランジャー１４は回転ピンホルダー１１に固定され、スプリングプランジャー１４の回転ピン１４ｂの先端は反射ミラー２の端面に接触するように位置が調整されている。
その結果、反射ミラー２は、スプリングプランジャー１４を介して軸受け５によっても回転自在に支持されている。
【００４８】
以上のように、実施の形態５による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、第１の反射ミラーホルダー３を介してガルバノメータ１に含まれる軸受けによって回転自在に支持され、他端はガルバノメータ１と反対側に設置されたスプリングプランジャー１４に含まれる回転ピン１４ｂによっても回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
また、スプリングプランジャー１４が軸受け５により回転支持されているため、自由に回転できるので、より小さな摩擦で、安定し、かつ高速に反射ミラーを両端において回転自在に支持することができる。
【００４９】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度で安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００５０】
実施の形態６
図６は、実施の形態６による光学偏向装置を説明するための図であり、図６（ａ）は本実施の形態による光学偏向装置の構成を示す模式図、図６（ｂ）は第２の反射ミラーホルダーのシャフト加工前の状態を示す図、図６（ｃ）は第２の反射ミラーホルダーのシャフト加工後の状態を示す図である。
なお、本実施の形態６による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図６に示した構成となっている。
図６において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダーである。
【００５１】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの回転軸の軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
また、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダー、５は第２の反射ミラーホルダー４に形成されているシャフト４ａを回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受け５を保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。なお、軸受け５は、軸受けホルダー７を介してベース９に固定されている。
【００５２】
図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、本実施の形態においては、第２の反射ミラーホルダー４を反射ミラー２に接着した後に、第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａは、その回転軸の軸心が反射ミラー２の回転軸の軸心（従って、ガルバノメータ１の回転軸の軸心）と一致するように、後加工されている。そして、第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａは、軸受け５に回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の他端は、第２の反射ミラーホルダー４を介して、第２の反射ミラーホルダー４によって回転自在に支持されている。
【００５３】
以上のように、実施の形態６による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端はガルバノメータ１の回転軸に結合されているとともに、他端はガルバノメータ１と反対側に設置された軸受け５によっても回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００５４】
また、第２の反射ミラーホルダー４を反射ミラー２に接着後に、シャフト４ａの回転軸の軸心をガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心と一致するように、シャフト４ａを加工するので、容易に第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａの回転軸とガルバノメータ１の回転軸の軸心とを一致させることができる。
その結果、反射ミラー２と第１の反射ミラーホルダー３の回転軸の軸心にずれがある場合でも、回転軸がずれることなく、回転軸のずれによる回転摩擦を生じない。
【００５５】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度でさらに安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００５６】
実施の形態７
図７は、実施の形態７による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態７による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成は、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図１に示した構成となっている。
図７において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダー、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダーである。
【００５７】
また、１５は２本のシャフト（即ち、ガルバノメータ１のシャフト１ａおよび第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａ）間の偏差および偏角を許容（吸収）するカップリングであり、好ましくはオルダム型カップリングあるいはディスク型カップリングであり、１６はカップリング１５が結合される回転シャフトである。
また、５は回転シャフト１６を回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受け５を保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。
【００５８】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるとともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
【００５９】
軸受け５は、軸受けホルダー７を介してベース９に固定され、回転シャフト１６の回転軸の軸心がガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致するように配置されている。
反射ミラー２の他端は、ガルバノメータ１と反対側にシャフト４ａを有した第２の反射ミラーホルダー４が装着されている。
第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａと軸受け５に回転自在に支持されるシャフト１６は、カップリング１５により接続されている。
カップリング１５は、第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａと回転シャフト１６の間の偏差および偏角を吸収し、摩擦を生じることなく、回転駆動力のみを伝達する。
【００６０】
以上のように、実施の形態７による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端はガルバノメータ１の回転軸に結合されているとともに、他端はガルバノメータ１と反対側に設置された軸受け５によって回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
【００６１】
また、第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａと軸受け５で回転支持されるシャフト１６をカップリング１５で接続しているので、反射ミラー２と反射ミラーホルダー３の中心にずれがある場合にも、そのずれをカップリング１５が吸収するため、回転軸のずれによる回転摩擦を生じない。
即ち、偏角ならびに偏心を許容（吸収）するカップリングを用いているため、反射ミラー２と第２の反射ミラーホルダー４の回転軸の軸心にずれがある場合でも、このずれがカップリングにより解消され、回転軸のずれによる回転摩擦を生じない。
【００６２】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度で安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００６３】
実施の形態８
図８は、実施の形態８による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態８による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図１に示した構成となっている。
図８において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダー、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダー、９はベースである。
【００６４】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの回転軸の軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
【００６５】
また、２０はバネ、２１はバネ２０をベース９に固定するためのバネホルダーである。
バネ２０は、バネホルダー２１を介してバネ２０の中心軸がガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致するように配置され、かつ、一端が第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａを介して反射ミラー２に結合されている。
ガルバノメータ１により反射ミラー２が回転駆動されると、バネ２０は反射ミラー２を回転自在に支持する。
【００６６】
以上のように、実施の形態８による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端はガルバノメータ１の回転軸に結合されているとともに、他端はガルバノメータ１と反対側に設置されたバネ２０により回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
また、バネ２０を用いているため、反射ミラー２と第１の反射ミラーホルダー３の軸心にずれがある場合にも、このずれがバネ２０により解消され、回転軸のずれによる回転摩擦を生じない。
更に、構造が簡単で部品点数の少ない両端支持構造であるため、回転運動する部分の慣性モーメントが増加せず、高速に反射ミラーを回転駆動することができる。
【００６７】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度で安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００６８】
実施の形態９
図９は、実施の形態９による光学スキャナの構成を示す模式図である。
なお、本実施の形態９による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図１に示した構成となっている。
図９において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダー、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダーである。
【００６９】
また、２０はバネ、１６はバネ２０が結合される回転シャフト、５は回転シャフト１６を回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、７は軸受け５を保持するための軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９はベースである。
軸受け５は、回転自在に支持した回転シャフト１６の回転軸の軸心がガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致するように配置されて、軸受けホルダー７を介してベース９に固定されている。
【００７０】
ガルバノメータ１のシャフト１ａの回転軸の軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるとともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
回転シャフト１６は、軸受け５によって回転自在に支持されており、バネ２０の一端は回転シャフト１６に固定され、他端はシャフト４ａおよび第２の反射ミラーホルダー４を介して反射ミラー２に結合されている。
その結果、反射ミラー２はバネ２０を介して軸受け５によって回転自在に支持されている。
【００７１】
以上のように、実施の形態９による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端はガルバノメータ１の回転軸に結合されているとともに、他端はガルバノメータ１と反対側に設置されたバネ２０によって回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の反射面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
また、バネ２０が軸受け５により回転自在に支持されて自由に回転できるので、より小さな摩擦で反射ミラー２のを両端を回転自在に支持することができる。
なお、図９ではバネ２０としてコイルバネを用いているが、板バネや樹脂性バネを使用しても同様な効果を奏する。
【００７２】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したようなレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、さらに高速度で安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００７３】
実施の形態１０
図１０は、実施の形態１０による光学偏向装置の構成を説明するための図であり、図１０（ａ）は実施の形態１０による光学偏向装置の構成を示す模式図、図１０（ｂ）は軸受けホルダーの台座部を上から見た図である。
なお、本実施の形態９による光学偏向装置が用いられるレーザ加工装置の構成も、図１１に示したものと基本的には同じであり、図１１に示した光学偏向装置１００および２００が図１に示した構成となっている。
図１０において、１はＸ軸位置制御信号あるいはＹ軸位置制御信号（図１１参照）に応じてその回転軸を駆動するガルバノメータ、２はレーザ光を反射するための反射ミラー、３は反射ミラー２の一端を支持するとともに、ガルバノメータ１のシャフト１ａに結合されている第１の反射ミラーホルダー、４は反射ミラー２の他端を支持するとともに、シャフト４ａが形成されている第２の反射ミラーホルダーである。
【００７４】
５は、第２の反射ミラーホルダー４のシャフト４ａを回転自在に支持する軸受け、６は軸受け５を固定するための止め輪、１７は軸受け５を保持するとともに、調整機構を有した軸受けホルダー、８は軸受けカバー、９は軸受けホルダー１７が固定されるベースである。
また、１７ａは軸受けホルダー１７の台座部、１８は調整用ボルト（ネジ）、１９は固定用ボルトである。
ガルバノメータ１のシャフト１ａの軸心は、反射ミラー２の回転軸の軸心と一致しているとともに、ガルバノメータ１に含まれる図示されない軸受け２個により、回転自在に支持されている。
即ち、反射ミラー２の一端は、第１の反射ミラーホルダー３を介して、ガルバノメータ１の回転軸と結合（連結）されるともに、第１の反射ミラーホルダー３によってガルバノメータ１に回転自在に支持されている。
【００７５】
一方、反射ミラー２の他端は、第２の反射ミラーホルダー４の回転シャフト４ａを介して軸受け５により回転自在に支持されている。
軸受け５は、軸受けホルダー１７を介してベース９に固定されるともに、反射ミラー２の回転摩擦が十分小さくなるように、軸受け５の回転軸の位置および方向を調整用ボルト（ネジ）１８により調整する。
図１０（ｂ）は、軸受けホルダー１７の台座部１７ａを上から見たときの図である。
図１０（ｂ）に示すように、台座部１７ａは軸受けホルダー１７のベース側の４隅には調整用ネジの穴があり、このネジ穴から下側に突き出す調整用ボルト１８の長さを調整することにより、軸受け５の回転軸の位置および方向が調整可能である。軸受けホルダー１７は固定用ボルト１９によりベース９に固定される。
【００７６】
以上のように、実施の形態１０による光学偏向装置によれば、反射ミラー２は、その回転軸の軸心をガルバノメータ１の回転軸の軸心と一致させて、一端はガルバノメータ１の回転軸に結合されているとともに、他端はガルバノメータ１と反対側に設置された軸受け５により回転自在に支持されている。
そのため、Ｘ軸あるいはＹ軸位置制御信号に応じてガルバノメーター１が反射ミラー２を回転駆動しても、反射ミラー２の面に垂直な方向に生じる振動が抑制され、高精度にレーザビームを走査することができる。
また、軸受けホルダー１７のベース側の４隅から下方向に突き出す調整用ボルト１８の長さを調整することにより、軸受け５の回転軸の軸心の位置および方向が調整可能であるため、反射ミラー２の回転軸の軸心と第１の反射ミラーホルダー３の回転軸の軸心にずれがある場合にも、このずれを調整により解消することが可能となり、回転軸のずれによる回転摩擦が小さくなるように調整することができる。
【００７７】
従って、本実施の形態による光学偏向装置を図１１に示したような従来のレーザ加工装置に用いることによって、被加工物の加工面上において、高精度にレーザビームの位置決めが可能であり、かつ、高速度で安定したレーザビームスキャン（走査）が可能なレーザ加工装置を実現することができる。
【００７８】
【発明の効果】
この発明に係る光学偏向装置は、入射されるレーザビームを反射する反射ミラーと、反射ミラーの一端を支持するとともに、入力される位置制御信号に応じて反射ミラーを回転駆動するガルバノメータと、反射ミラーの他端の端面に先端部を接触させて反射ミラーを回転自在に支持する回転支持機構とを備えたので、反射ミラーの両端が回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができる。
【００８０】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する先端部を有した回転ピンと、回転ピンを固定する回転ピンホルダーと、回転ピンホルダーを回転自在に支持する軸受けとで構成されているので、
反射ミラーの両端は回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができるとともに、反射ミラーの回転軸と回転ピンの回転軸とが一致するように自動的に調整されるので、回転軸のずれによる回転摩擦が生ぜず、反射ミラーを高速に回転駆動することができる。
【００８１】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ボールを有したクランクピンボルトと、クランクピンボルトを固定するボルトホルダーとで構成されているので、反射ミラーの両端は回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができるとともに、反射ミラーの回転軸と回転ボールの回転中心とが一致するように自動的に調整されるので、回転軸のずれによる回転摩擦が生ぜず、反射ミラーを高速に回転駆動することができる。
【００８２】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ピンと回転ピンを回転自在に支持するバネとを含むスプリングプランジャーと、スプリングプランジャーを固定するボルトホルダーとで構成されているので、反射ミラーの両端は回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができるとともに、反射ミラーの回転軸と回転ピンの回転軸とが一致するように自動的に調整されるので、回転軸のずれによる回転摩擦が生ぜず、反射ミラーを高速に回転駆動することができる。
【００８３】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、反射ミラーの他端の端面に接触する回転ピンと回転ピンを回転自在に支持するバネとを含むスプリングプランジャーと、スプリングプランジャーを固定する回転ピンホルダーと、回転ピンホルダーを回転自在に支持する軸受けとで構成されているので、反射ミラーの両端は回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができるとともに、反射ミラーの回転軸と回転ピンの回転軸とが一致するように自動的に調整されるので、回転軸のずれによる回転摩擦が生ぜず、さらに、スプリングプランジャーも軸受け５によって回転自在に支持されているので、より小さな摩擦で安定して反射ミラーを高速に回転駆動することができる。
【００８８】
また、この発明に係る光学偏向装置の回転支持機構は、軸受けの回転軸の位置および方向を調整可能な軸受けホルダーを備えているので、反射ミラーの両端は回転自在に支持されることになり、反射ミラーを回転駆動しても反射ミラーの反射面に垂直な方向の振動が発生するのを確実に抑制することができるとともに、反射ミラーの回転軸の軸心と軸受けの回転軸の軸心とを一致させることが可能となり、回転軸のずれによる回転摩擦の発生を防止でき、反射ミラーを高速に回転駆動することができる。
【００８９】
また、この発明に係るレーザ加工装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学偏向装置を用いているので、高精度にレーザビームの位置決めが可能なレーザ加工装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態２による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図３】実施の形態３による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図４】実施の形態４による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図５】実施の形態５による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図６】実施の形態６による光学偏向装置の構成を説明するための図である。
【図７】実施の形態７による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図８】実施の形態８による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図９】実施の形態９による光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図１０】実施の形態１０による光学偏向装置の構成を説明するための図である。
【図１１】従来の光学偏向装置が用いられたレーザ加工装置の概略構成を示す図である。
【図１２】従来の光学偏向装置の構成を示す模式図である。
【図１３】従来の光学偏向装置において問題とな反射るミラーに垂直な方向に生じる振動を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ガルバノメータ１ａシャフト
２反射ミラー３第１の反射ミラーホルダー
４第２の反射ミラーホルダー４ａシャフト
５軸受け６止め輪
７軸受けホルダー８軸受けカバー
９ベース１０回転ピン
１１回転ピンホルダー１２クランクピンボルト
１２ａ回転ボール１３ボルトホルダー
１４スプリングプランジャー１４ａバネ
１４ｂ回転ピン１５カップリング
１６回転シャフト１７軸受けホルダー
１７ａ台座部１８調整用ボルト
１９固定用ボルト２０バネ
２１バネホルダー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing apparatus that uses a laser beam emitted from a laser oscillator to perform, for example, trimming a resistive film on a printed circuit board or drilling a printed circuit board, and more specifically, is rotationally driven by a galvanometer. The present invention relates to a structure of an optical deflecting device for reflecting and deflecting a laser beam incident by a reflecting mirror and positioning an irradiation position of the laser beam irradiated on a printed circuit board or the like.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a laser processing apparatus using a conventional optical scanner (beam positioner) disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-2146.
FIG. 11 shows a continuously good state without defocusing or misalignment even when the processing surface is different for each substrate or when the processing surface heights of parts are different even within the same substrate. A laser processing apparatus provided with a beam positioner so that the above-described processing can be performed is shown.
[0003]
In the laser processing apparatus provided with the beam positioner shown in FIG. 11, a parallel incident light beam 51 having a predetermined cross section emitted from the laser oscillator 50 is converted into an X-axis and Y-axis position control signal 52 orthogonal to each other. , 53 is deflected by a deflecting means (optical deflecting means) 100 and 200 toward a two-dimensional position on a workpiece (for example, a printed circuit board) 64 indicated by 53, and the deflected beam has a predetermined focal length. In the beam positioner that focuses at the two-dimensional position by the objective lens (focal image forming means) 63 having the focus lens, in response to a focus position control signal 54 that indicates the focus position in the height direction of the processing surface of the workpiece 64. Focus adjusting means (drive motor 60) for adjusting the focal length of the objective lens 63 by changing the size of the predetermined cross section of the incident light beam 51. And the X-axis and Y-axis position control signals 52 and 53 are corrected in order to correct the displacement of the two-dimensional position due to the focus adjustment of the focus adjusting means. And a position correction circuit 62 for supplying the corrected X-axis and Y-axis position control signals 57 and 58 to the deflecting means 100 and 200.
[0004]
The deflecting unit 100 includes a galvanometer 101 that is rotationally driven by the corrected X-axis position control signal 57, and a reflection mirror 102 that has the rotational axis attached to the galvanometer 101 via a mirror holder. The reflected light beam is reflected in a direction according to the rotation of the reflection mirror 102.
Similarly, the deflecting means 200 includes a galvanometer 201 that is rotationally driven by the corrected Y-axis position control signal 58, and a reflection mirror 202 that has the rotational axis attached to the galvanometer 201 via a mirror holder. The reflected light beam is reflected in a direction according to the rotation of the reflection mirror 202.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional beam positioner (laser processing apparatus) shown in FIG. 11 adopts such a configuration, so that various processing surfaces of parts can be obtained even when processing surfaces are different for each substrate or even within the same substrate. Even in different cases, it was possible to continuously perform processing in a good state without defocusing or misalignment.
However, the conventional deflecting means (hereinafter referred to as an optical deflecting device) 100 and 200 has a “cantilever structure” in which only one end of the rotating shaft of the reflecting mirror is attached to the galvanometer 101 or 201 via a mirror holder. .
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional optical deflection apparatus 100 or 200, in which 1 is a galvanometer (corresponding to 101 and 201 in FIG. 11), and 2 is a reflection mirror (galvanometers 102 and 202 in FIG. 11). 3 is a reflecting mirror holder.
[0006]
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining vibrations that occur in a direction perpendicular to the reflecting surface of the reflecting mirror in question in the conventional optical deflecting device (deflecting means) 100 or 200.
As can be seen from FIG. 13, the conventional optical deflecting device has a “cantilever structure” in which only one end of the rotating shaft of the reflecting mirror 2 is attached to the galvanometer 1 via the reflecting mirror holder 3. The reflection mirror 2 may vibrate in the direction perpendicular to the surface due to the rotation axis of 1 and the elastic deformation of the reflection mirror 2, and an error has occurred in beam positioning on the workpiece.
[0007]
In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-244508, which is another prior art example, discloses an “attachment mechanism” that can adjust the attachment angle position of a galvanometer that rotates the reflection mirror about the rotation axis of the reflection mirror. There is described an optical deflection apparatus that is provided and suppresses surface tilt vibration of the reflecting mirror (that is, vibration in a direction perpendicular to the surface of the reflecting mirror).
However, it is basically the same as the optical deflection apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-2146. Have the following problems.
[0008]
The present invention has been made to solve such problems, and provides a high-quality optical deflecting device that is used in a laser processing apparatus and can reliably prevent vibration in a direction perpendicular to the surface of a reflecting mirror. For the purpose.
It is another object of the present invention to provide a laser processing apparatus capable of positioning a laser beam with high accuracy by including such an optical deflection apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  An optical deflection apparatus according to the present invention includes a reflection mirror that reflects an incident laser beam, and one end of the reflection mirror.SupportAnd a galvanometer that rotates the reflecting mirror according to the input position control signal and the other end of the reflecting mirrorReflective mirror with the tip contacting the end faceAnd a rotation support mechanism that rotatably supports the.
[0011]
In addition, the rotation support mechanism of the optical deflection apparatus according to the present invention includes a rotation pin having a tip that contacts the end face of the other end of the reflection mirror, a rotation pin holder that fixes the rotation pin, and a rotation pin holder that is rotatable. It is comprised with the bearing to support.
[0012]
In addition, the rotation support mechanism of the optical deflection apparatus according to the present invention includes a crankpin bolt having a rotating ball that contacts the end face of the other end of the reflecting mirror, and a bolt holder that fixes the crankpin bolt.
[0013]
The rotation support mechanism of the optical deflection apparatus according to the present invention fixes a spring plunger including a rotation pin that contacts the end face of the other end of the reflection mirror and a spring that rotatably supports the rotation pin, and the spring plunger. It consists of a bolt holder.
[0014]
The rotation support mechanism of the optical deflection apparatus according to the present invention fixes a spring plunger including a rotation pin that contacts the end face of the other end of the reflection mirror and a spring that rotatably supports the rotation pin, and the spring plunger. The rotary pin holder includes a rotary pin holder and a bearing that rotatably supports the rotary pin holder.
[0019]
The rotation support mechanism of the optical deflection apparatus according to the present invention includes a bearing holder capable of adjusting the position and direction of the rotation axis of the bearing.
[0020]
  Further, the laser processing apparatus according to the present invention comprises:5The optical deflecting device according to any one of the above is used.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawings, the same reference numerals denote the same or equivalent ones.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the optical deflection apparatus according to the first embodiment.
The configuration of the laser processing apparatus using the optical deflection apparatus according to the first embodiment is basically the same as that shown in FIG. 11, and the optical deflection apparatuses 100 and 200 shown in FIG. It has the configuration shown in.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a galvanometer for driving the rotation axis in accordance with an X-axis position control signal or a Y-axis position control signal (see FIG. 11), 2 a reflecting mirror for reflecting laser light, and 3 a reflecting mirror 2. 1 is a first reflection mirror holder that supports one end of the mirror and is coupled to a shaft 1 a attached to the galvanometer 1.
[0022]
Further, 4 supports the other end of the reflection mirror 2, and a second reflection mirror holder on which the shaft 4a is formed, and 5 rotatably supports the shaft 4a formed on the second reflection mirror holder 4. , 6 is a retaining ring for fixing the bearing 5, 7 is a bearing holder for holding the bearing, 8 is a bearing cover, and 9 is a base.
The bearing 5 is fixed to the base 9 via the bearing holder 7, and the axis of the shaft 4a formed on the second reflecting mirror holder 4 coincides with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1. Are arranged to be.
[0023]
The axis of the shaft 1a of the galvanometer 1 coincides with the axis of the rotation axis of the reflection mirror 2, and the shaft 1a is rotatably supported by two bearings (not shown) included in the galvanometer 1.
That is, one end of the reflection mirror 2 is coupled (connected) to the rotation shaft of the galvanometer 1 via the first reflection mirror holder 3 and is rotatably supported by the galvanometer 1 by the first reflection mirror holder 3. ing.
Further, the axis of the shaft 4 a formed on the second reflection mirror holder 4 that supports the other end of the reflection mirror 2 is also aligned with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1, and formed on the reflection mirror holder 4. The shaft 4 a is supported by the bearing 5 so as to be rotatable.
That is, the other end of the reflection mirror 2 is also rotatably supported by the second reflection mirror holder 4 via the second reflection mirror holder 4.
[0024]
As described above, according to the optical deflecting device according to the first embodiment, the reflecting mirror 2 has the axis of the rotating shaft coincident with the axis of the rotating shaft of the galvanometer 1, and one end is the first reflecting mirror holder. 3 is rotatably supported by the galvanometer 1 by a bearing included in the galvanometer 1, and the other end is rotatably supported by a bearing 5 installed on the opposite side of the galvanometer 1 via a second reflecting mirror holder 4. ing.
Therefore, even if the galvanometer 1 rotates the reflection mirror 2 according to the X-axis or Y-axis position control signal, vibrations generated in the direction perpendicular to the reflection surface of the reflection mirror 2 are suppressed.
That is, by supporting the reflection mirror 2 at both ends, it is possible to suppress the reflection mirror 2 from vibrating in a direction perpendicular to the reflection surface, and to scan the laser beam with high accuracy.
[0025]
Therefore, by using the optical deflection apparatus according to the present embodiment in the conventional laser processing apparatus as shown in FIG. 11, laser processing that can position the laser beam with higher accuracy on the processing surface of the workpiece. An apparatus can be realized.
[0026]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the optical deflection apparatus according to the second embodiment.
The configuration of the laser processing apparatus using the optical deflection apparatus according to the second embodiment is basically the same as that shown in FIG. 11, and the optical deflection apparatuses 100 and 200 shown in FIG. It has the configuration shown in.
In FIG. 2, 1 is a galvanometer for driving the rotation axis in response to an X-axis position control signal or a Y-axis position control signal (see FIG. 11), 2 is a reflection mirror for reflecting laser light, and 3 is a reflection mirror 2 1 is a first reflecting mirror holder that supports one end of the galvanometer and is coupled to the shaft 1a of the galvanometer 1.
[0027]
The axis of the shaft 1a of the galvanometer 1 coincides with the axis of the rotation axis of the reflection mirror 2, and the shaft 1a is rotatably supported by two bearings (not shown) included in the galvanometer 1.
That is, one end of the reflection mirror 2 is coupled (connected) to the rotation shaft of the galvanometer 1 via the first reflection mirror holder 3 and is rotatably supported by the galvanometer 1 by the first reflection mirror holder 3. ing.
[0028]
Further, 10 is a rotating pin, 11 is a rotating pin holder for holding the rotating pin 10, 5 is a bearing that rotatably supports the rotating pin holder 11, 6 is a retaining ring for fixing the bearing 5, and 7 is a bearing. A bearing holder, 8 is a bearing cover, and 9 is a base.
The bearing 5 is fixed to the base 9 via a bearing holder 7 and is arranged so that the axis of the rotating pin 10 and the axis of the rotating shaft of the galvanometer 1 coincide.
[0029]
The rotating pin holder 11 is rotatably supported by the bearing 5, and the rotating pin 10 is fixed to the rotating pin holder 11.
The position of the rotary pin 10 is adjusted so that the tip thereof is in contact with the end face of the reflection mirror 2.
As a result, the reflecting mirror 2 is also rotatably supported by the bearing 5 via the rotating pin 10 and the rotating pin holder 11.
[0030]
As described above, according to the optical deflecting device according to the second embodiment, the reflection mirror 2 has the axis of the rotation axis aligned with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1, and one end is the first reflection mirror holder. 3 is rotatably supported by a bearing included in the galvanometer 1, and the other end is also rotatably supported by a bearing 5 installed on the opposite side of the galvanometer 1 via a rotating pin 10 and a rotating pin holder 11. Yes.
Therefore, even if the galvanometer 1 rotates the reflection mirror 2 in response to the X-axis or Y-axis position control signal, the vibration generated in the direction perpendicular to the reflection surface of the reflection mirror 2 is suppressed, and the laser beam is scanned with high accuracy. can do.
[0031]
Further, since the tip of the rotating pin 10 is in contact with the end face of the rotating reflecting mirror 2, the rotating pin 10 is displaced from the axis of the rotating shaft of the reflecting mirror 2 and the axis of the rotating shaft of the first reflecting mirror holder 3. Even if there is, the contact position between the reflecting mirror 2 and the rotating pin 10 is automatically adjusted, so that the rotating shaft does not shift and no rotational friction due to the shifting of the rotating shaft occurs.
Furthermore, since the structure is simple and the both-ends support structure has a small number of parts, the moment of inertia of the rotating part does not increase and the reflecting mirror 2 can be driven to rotate at high speed.
[0032]
Therefore, by using the optical deflection apparatus according to the present embodiment in the conventional laser processing apparatus as shown in FIG. 11, the laser beam can be positioned with high accuracy on the processing surface of the workpiece, and A laser processing apparatus capable of scanning a laser beam at a high speed can be realized.
[0033]
Embodiment 3
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the optical deflection apparatus according to the third embodiment.
The configuration of the laser processing apparatus in which the optical deflection apparatus according to the third embodiment is used is basically the same as that shown in FIG. 11, and the optical deflection apparatuses 100 and 200 shown in FIG. It has the configuration shown in.
In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a galvanometer for driving the rotation axis in accordance with an X-axis position control signal or a Y-axis position control signal, 2 denotes a reflection mirror for reflecting laser light, and 3 supports one end of the reflection mirror 2. A first reflecting mirror holder is coupled to the shaft 1a of the galvanometer 1.
[0034]
The axis of the shaft 1 a of the galvanometer 1 coincides with the axis of the rotation axis of the reflection mirror 2, and is rotatably supported by two bearings (not shown) included in the galvanometer 1.
That is, one end of the reflection mirror 2 is coupled (connected) to the rotation shaft of the galvanometer 1 via the first reflection mirror holder 3 and is rotatably supported by the galvanometer 1 by the first reflection mirror holder 3. ing.
Reference numeral 12 denotes a crankpin bolt in which a freely rotating rotating ball 12 a is incorporated at the tip thereof, and 13 denotes a bolt holder for fixing the crankpin bolt 12 to the base 9.
The crank pin bolt 12 is arranged via a bolt holder 13 so that the rotation center of the rotating ball 12a coincides with the axis of the rotating shaft of the galvanometer, and is adjusted so that the ball 12a contacts the end face of the reflecting mirror 2. ing.
[0035]
As described above, according to the optical deflecting device according to the third embodiment, the reflection mirror 2 has the axis of the rotation axis aligned with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1, and one end is the first reflection mirror holder. 3 is rotatably supported by a bearing included in the galvanometer 1, and the other end is rotatably supported by a rotating ball 12 a included in a crankpin bolt 12 installed on the opposite side of the galvanometer 1.
Therefore, even if the galvanometer 1 rotates the reflection mirror 2 in response to the X-axis or Y-axis position control signal, vibrations generated in the direction perpendicular to the reflection surface of the reflection mirror 2 are suppressed, and the laser beam is emitted with high accuracy. Can be scanned.
[0036]
In addition, since the clamping bolt 12 having the rotating ball 12a at the tip is used, the reflecting mirror 2 and the clamping bolt can be used even when the axes of the rotation axes of the reflecting mirror 2 and the reflecting mirror holder 3 are misaligned. 12, the contact position of the rotating ball 12a included in the rotating ball 12a is automatically adjusted so that the rotating shaft is not displaced, and rotational friction due to the displacement of the rotating shaft does not occur.
Furthermore, since the structure is simple and the both-ends support structure has a small number of parts, the moment of inertia of the rotating part does not increase and the reflection mirror 2 can be driven to rotate at high speed.
[0037]
Therefore, by using the optical deflection apparatus according to the present embodiment in the conventional laser processing apparatus as shown in FIG. 11, the laser beam can be positioned with high accuracy on the processing surface of the workpiece, and A laser processing apparatus capable of scanning a laser beam at a high speed can be realized.
[0038]
Embodiment 4
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the optical deflection apparatus according to the fourth embodiment.
The configuration of the laser processing apparatus in which the optical deflection apparatus according to the fourth embodiment is used is basically the same as that shown in FIG. 11, and the optical deflection apparatuses 100 and 200 shown in FIG. It has the configuration shown in.
In FIG. 4, 1 is a galvanometer for driving the rotation axis in accordance with an X-axis position control signal or a Y-axis position control signal, 2 is a reflection mirror for reflecting laser light, and 3 is one end of the reflection mirror 2. A first reflecting mirror holder is coupled to the shaft 1a of the galvanometer 1.
[0039]
The axis of the shaft 1 a of the galvanometer 1 coincides with the axis of the rotation axis of the reflection mirror 2, and is rotatably supported by two bearings (not shown) included in the galvanometer 1.
That is, one end of the reflection mirror 2 is coupled (coupled) to the rotation shaft of the galvanometer 1 via the first reflection mirror holder 3 and is rotatably supported by the first reflection mirror holder 3.
[0040]
Reference numeral 14 denotes a spring plunger which is supported by a spring 14 a and includes a rotatable rotating pin 14 b at its tip, and 13 is a bolt holder for fixing the spring plunger 14 to the base 9.
The spring plunger 14 is disposed via the bolt holder 13 so that the axis of the rotation axis of the rotation pin 14b included in the tip coincides with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1, and the tip of the rotation pin 14b. Is adjusted so as to come into contact with the end face of the reflection mirror 2.
[0041]
As described above, according to the optical deflecting device according to the fourth embodiment, the reflection mirror 2 has its axis aligned with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1, and one end passes through the first reflection mirror holder 3. The other end of the galvanometer 1 is rotatably supported by a bearing, and the other end of the galvanometer 1 is also rotatably supported by a rotation pin 14b included in a spring plunger 14 installed on the opposite side of the galvanometer 1.
Therefore, even if the galvanometer 1 rotates the reflection mirror 2 according to the X-axis or Y-axis position control signal, the vibration generated in the direction perpendicular to the surface of the reflection mirror 2 is suppressed, and the laser beam is scanned with high accuracy. can do.
[0042]
In addition, since the spring plunger 14 is used, the reflection mirror 2 and the spring plan can be obtained even when the axis of the rotation axis of the reflection mirror 2 and the axis of the rotation axis of the first reflection mirror holder 3 are misaligned. The contact position of the pin 14b in the jar 14 is automatically adjusted so that the rotating shaft is not displaced, and no rotational friction is caused by the displacement of the rotating shaft.
Furthermore, since the structure is simple and the both-ends support structure has a small number of parts, the moment of inertia of the rotating part does not increase, and the reflecting mirror 2 can be driven to rotate at high speed.
[0043]
Therefore, by using the optical deflection apparatus according to the present embodiment in the conventional laser processing apparatus as shown in FIG. 11, the laser beam can be positioned with high accuracy on the processing surface of the workpiece, and A laser processing apparatus capable of scanning with a high-speed laser beam can be realized.
[0044]
Embodiment 5
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the optical deflection apparatus according to the fifth embodiment.
The configuration of the laser processing apparatus in which the optical deflection apparatus according to the fifth embodiment is used is basically the same as that shown in FIG. 11, and the optical deflection apparatuses 100 and 200 shown in FIG. It has the configuration shown in.
In FIG. 5, 1 is a galvanometer for driving the rotation axis in accordance with an X-axis position control signal or a Y-axis position control signal, 2 is a reflection mirror for reflecting laser light, and 3 is one end of the reflection mirror 2. A first reflecting mirror holder is coupled to the shaft 1a of the galvanometer 1.
[0045]
The axis of the shaft 1a of the galvanometer 1 coincides with the axis of rotation of the reflecting mirror 2, and the shaft 1a is rotatably supported by two bearings (not shown) included in the galvanometer 1.
That is, one end of the reflection mirror 2 is coupled (connected) to the rotation shaft of the galvanometer 1 via the first reflection mirror holder 3 and is rotatably supported by the galvanometer 1 by the first reflection mirror holder 3. ing.
[0046]
Reference numeral 14 denotes a spring plunger which is supported by a spring 14a and includes a rotatable rotation pin 14b at the tip thereof, and 11 denotes a rotation pin holder (that is, a rotation pin holder for holding the spring plunger 14 including the rotation pin 14b). 5 is a bearing for rotatably supporting the rotating pin holder 11, 6 is a retaining ring for fixing the bearing 5, 7 is a bearing holder for holding the bearing, 8 is a bearing cover, 9 is a base.
The bearing 5 is fixed to the base 9 via the bearing holder 7, and the axis of the rotating shaft of the rotating pin 14 b included in the spring plunger 14 coincides with the axis of the rotating shaft of the galvanometer 1. Are arranged as follows.
[0047]
A rotating pin holder 11 that is a holder of the spring plunger 14 is rotatably supported by the bearing 5, and the spring plunger 14 is fixed to the rotating pin holder 11, and the tip of the rotating pin 14 b of the spring plunger 14. The position is adjusted so as to come into contact with the end face of the reflection mirror 2.
As a result, the reflection mirror 2 is also rotatably supported by the bearing 5 via the spring plunger 14.
[0048]
As described above, according to the optical deflecting device according to the fifth embodiment, the reflection mirror 2 has the first reflection mirror holder 3 mounted on the galvanometer 1 with the axis of the rotation axis aligned with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1. The other end is also rotatably supported by a rotation pin 14b included in a spring plunger 14 installed on the opposite side of the galvanometer 1.
Therefore, even if the galvanometer 1 rotates the reflection mirror 2 in response to the X-axis or Y-axis position control signal, vibrations generated in the direction perpendicular to the reflection surface of the reflection mirror 2 are suppressed, and the laser beam is emitted with high accuracy. Can be scanned.
Further, since the spring plunger 14 is rotatably supported by the bearing 5, it can be freely rotated, so that the reflection mirror can be supported at both ends in a freely rotating manner at a low speed with less friction.
[0049]
Therefore, by using the optical deflection apparatus according to the present embodiment in the conventional laser processing apparatus as shown in FIG. 11, the laser beam can be positioned with high accuracy on the processing surface of the workpiece, and It is possible to realize a laser processing apparatus capable of performing a stable laser beam scan at high speed.
[0050]
Embodiment 6
6A and 6B are diagrams for explaining the optical deflection apparatus according to the sixth embodiment. FIG. 6A is a schematic diagram illustrating the configuration of the optical deflection apparatus according to the present embodiment, and FIG. FIG. 6C is a diagram showing a state of the second reflection mirror holder before shaft processing, and FIG. 6C is a diagram showing a state of the second reflection mirror holder after shaft processing.
The configuration of the laser processing apparatus using the optical deflection apparatus according to the sixth embodiment is basically the same as that shown in FIG. 11, and the optical deflection apparatuses 100 and 200 shown in FIG. It has the configuration shown in.
In FIG. 6, reference numeral 1 denotes a galvanometer that drives the rotation axis in accordance with an X-axis position control signal or a Y-axis position control signal, 2 denotes a reflection mirror for reflecting laser light, and 3 supports one end of the reflection mirror 2. A first reflecting mirror holder is coupled to the shaft 1a of the galvanometer 1.
[0051]
The axis of the rotation axis of the shaft 1 a of the galvanometer 1 coincides with the axis of the rotation axis of the reflection mirror 2, and is rotatably supported by two bearings (not shown) included in the galvanometer 1.
That is, one end of the reflection mirror 2 is coupled (connected) to the rotation shaft of the galvanometer 1 via the first reflection mirror holder 3 and is rotatably supported by the galvanometer 1 by the first reflection mirror holder 3. ing.
Further, 4 supports the other end of the reflection mirror 2, and a second reflection mirror holder on which the shaft 4a is formed, and 5 rotatably supports the shaft 4a formed on the second reflection mirror holder 4. , 6 is a retaining ring for fixing the bearing 5, 7 is a bearing holder for holding the bearing 5, 8 is a bearing cover, and 9 is a base. The bearing 5 is fixed to the base 9 via a bearing holder 7.
[0052]
As shown in FIGS. 6B and 6C, in the present embodiment, after the second reflecting mirror holder 4 is bonded to the reflecting mirror 2, the shaft 4a of the second reflecting mirror holder 4 is The rotation axis is post-processed so that the axis of the reflection mirror 2 coincides with the axis of the reflection mirror 2 (accordingly, the axis of the rotation axis of the galvanometer 1). The shaft 4 a of the second reflecting mirror holder 4 is rotatably supported by the bearing 5.
In other words, the other end of the reflection mirror 2 is rotatably supported by the second reflection mirror holder 4 via the second reflection mirror holder 4.
[0053]
As described above, according to the optical deflection apparatus according to the sixth embodiment, the reflecting mirror 2 has its axis aligned with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1 and one end coupled to the rotation axis of the galvanometer 1. The other end is also rotatably supported by a bearing 5 installed on the opposite side of the galvanometer 1.
Therefore, even if the galvanometer 1 rotates the reflection mirror 2 according to the X-axis or Y-axis position control signal, the vibration generated in the direction perpendicular to the surface of the reflection mirror 2 is suppressed, and the laser beam is scanned with high accuracy. can do.
[0054]
Further, since the shaft 4a is processed so that the axis of the rotation axis of the shaft 4a coincides with the axis of the shaft 1a of the galvanometer 1 after the second reflection mirror holder 4 is bonded to the reflection mirror 2, The rotational axis of the shaft 4a of the second reflecting mirror holder 4 and the axis of the rotational axis of the galvanometer 1 can be made to coincide.
As a result, even if there is a deviation between the axes of the rotation axes of the reflection mirror 2 and the first reflection mirror holder 3, the rotation axis does not shift and no rotational friction due to the rotation axis deviation occurs.
[0055]
Therefore, by using the optical deflection apparatus according to the present embodiment in the conventional laser processing apparatus as shown in FIG. 11, the laser beam can be positioned with high accuracy on the processing surface of the workpiece, and Thus, it is possible to realize a laser processing apparatus capable of performing a more stable laser beam scan at high speed.
[0056]
Embodiment 7
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the optical deflection apparatus according to the seventh embodiment.
The configuration of the laser processing apparatus using the optical deflection apparatus according to the seventh embodiment is basically the same as that shown in FIG. 11, and the optical deflection apparatuses 100 and 200 shown in FIG. It has the configuration shown in.
In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a galvanometer for driving the rotation axis in accordance with an X-axis position control signal or a Y-axis position control signal (see FIG. 11), 2 a reflection mirror for reflecting laser light, and 3 a reflection mirror 2. The first reflection mirror holder 4 supports one end of the reflection mirror 2 and is coupled to the shaft 1a of the galvanometer 1. The second reflection mirror holder 4 supports the other end of the reflection mirror 2 and is formed with the shaft 4a. It is.
[0057]
Reference numeral 15 denotes a coupling that allows (absorbs) deviation and declination between two shafts (that is, the shaft 1a of the galvanometer 1 and the shaft 4a of the second reflecting mirror holder 4), and preferably an Oldham type cup. Reference numeral 16 denotes a ring or disk type coupling, and 16 denotes a rotating shaft to which the coupling 15 is coupled.
Reference numeral 5 denotes a bearing that rotatably supports the rotary shaft 16, reference numeral 6 denotes a retaining ring for fixing the bearing 5, reference numeral 7 denotes a bearing holder for holding the bearing 5, reference numeral 8 denotes a bearing cover, and reference numeral 9 denotes a base.
[0058]
The axis of the shaft 1 a of the galvanometer 1 coincides with the axis of the rotation axis of the reflection mirror 2, and is rotatably supported by two bearings (not shown) included in the galvanometer 1.
That is, one end of the reflection mirror 2 is coupled (connected) to the rotation shaft of the galvanometer 1 via the first reflection mirror holder 3 and is rotatably supported by the galvanometer 1 by the first reflection mirror holder 3. ing.
[0059]
The bearing 5 is fixed to the base 9 via a bearing holder 7 and is disposed so that the axis of the rotating shaft of the rotating shaft 16 coincides with the axis of the rotating shaft of the galvanometer 1.
The other end of the reflection mirror 2 is mounted with a second reflection mirror holder 4 having a shaft 4a on the opposite side to the galvanometer 1.
The shaft 4 a of the second reflecting mirror holder 4 and the shaft 16 rotatably supported by the bearing 5 are connected by a coupling 15.
The coupling 15 absorbs the deviation and declination between the shaft 4a of the second reflecting mirror holder 4 and the rotating shaft 16, and transmits only the rotational driving force without causing friction.
[0060]
As described above, according to the optical deflecting device according to the seventh embodiment, the reflecting mirror 2 has the axis of the rotation axis aligned with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1 and one end is connected to the rotation axis of the galvanometer 1. While being coupled, the other end is rotatably supported by a bearing 5 installed on the opposite side to the galvanometer 1.
Therefore, even if the galvanometer 1 rotates the reflection mirror 2 in response to the X-axis or Y-axis position control signal, vibrations generated in the direction perpendicular to the reflection surface of the reflection mirror 2 are suppressed, and the laser beam is emitted with high accuracy. Can be scanned.
[0061]
Further, since the shaft 16a of the second reflection mirror holder 4 and the shaft 16 rotatably supported by the bearing 5 are connected by the coupling 15, even when the centers of the reflection mirror 2 and the reflection mirror holder 3 are misaligned. Since the deviation is absorbed by the coupling 15, rotational friction due to the deviation of the rotating shaft does not occur.
That is, since a coupling that allows (absorbs) declination and eccentricity is used, even if there is a deviation between the axes of the rotation axes of the reflection mirror 2 and the second reflection mirror holder 4, this deviation is caused by the coupling. This eliminates rotational friction due to the rotation axis.
[0062]
Therefore, by using the optical deflection apparatus according to the present embodiment in the conventional laser processing apparatus as shown in FIG. 11, the laser beam can be positioned with high accuracy on the processing surface of the workpiece, and It is possible to realize a laser processing apparatus capable of performing a stable laser beam scan at high speed.
[0063]
Embodiment 8
FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the optical deflection apparatus according to the eighth embodiment.
The configuration of the laser processing apparatus using the optical deflection apparatus according to the eighth embodiment is basically the same as that shown in FIG. 11, and the optical deflection apparatuses 100 and 200 shown in FIG. It has the configuration shown in.
In FIG. 8, 1 is a galvanometer for driving the rotation axis in accordance with an X-axis position control signal or a Y-axis position control signal (see FIG. 11), 2 is a reflection mirror for reflecting laser light, and 3 is a reflection mirror 2 The first reflection mirror holder 4 supports one end of the reflection mirror 2 and is coupled to the shaft 1a of the galvanometer 1. The second reflection mirror holder 4 supports the other end of the reflection mirror 2 and is formed with the shaft 4a. , 9 is a base.
[0064]
The axis of the rotation axis of the shaft 1 a of the galvanometer 1 coincides with the axis of the rotation axis of the reflection mirror 2, and is rotatably supported by two bearings (not shown) included in the galvanometer 1.
That is, one end of the reflection mirror 2 is coupled (connected) to the rotation shaft of the galvanometer 1 via the first reflection mirror holder 3 and is rotatably supported by the galvanometer 1 by the first reflection mirror holder 3. ing.
[0065]
Reference numeral 20 denotes a spring, and reference numeral 21 denotes a spring holder for fixing the spring 20 to the base 9.
The spring 20 is arranged through the spring holder 21 so that the center axis of the spring 20 coincides with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1, and one end is reflected through the shaft 4 a of the second reflecting mirror holder 4. Coupled to the mirror 2.
When the reflection mirror 2 is rotationally driven by the galvanometer 1, the spring 20 rotatably supports the reflection mirror 2.
[0066]
As described above, according to the optical deflecting device according to the eighth embodiment, the reflecting mirror 2 has the axis of the rotating shaft coincident with the axis of the rotating shaft of the galvanometer 1, and one end is the rotating shaft of the galvanometer 1. The other end is rotatably supported by a spring 20 installed on the opposite side of the galvanometer 1.
Therefore, even if the galvanometer 1 rotates the reflection mirror 2 according to the X-axis or Y-axis position control signal, the vibration generated in the direction perpendicular to the surface of the reflection mirror 2 is suppressed, and the laser beam is scanned with high accuracy. can do.
In addition, since the spring 20 is used, even when there is a deviation between the axial centers of the reflection mirror 2 and the first reflection mirror holder 3, this deviation is eliminated by the spring 20, and rotational friction is caused by the deviation of the rotation axis. Absent.
Further, since the structure is simple and the both-ends support structure has a small number of parts, the moment of inertia of the rotating part does not increase, and the reflecting mirror can be driven to rotate at high speed.
[0067]
Therefore, by using the optical deflection apparatus according to the present embodiment, it is possible to position the laser beam with high accuracy on the processing surface of the workpiece, and to perform stable and stable laser beam scanning (scanning) at a high speed. A possible laser processing apparatus can be realized.
[0068]
Embodiment 9
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of an optical scanner according to the ninth embodiment.
The configuration of the laser processing apparatus in which the optical deflection apparatus according to the ninth embodiment is used is basically the same as that shown in FIG. 11, and the optical deflection apparatuses 100 and 200 shown in FIG. It has the configuration shown in.
In FIG. 9, 1 is a galvanometer for driving the rotation axis in accordance with an X-axis position control signal or a Y-axis position control signal (see FIG. 11), 2 is a reflection mirror for reflecting laser light, and 3 is a reflection mirror 2 The first reflection mirror holder 4 supports one end of the reflection mirror 2 and is coupled to the shaft 1a of the galvanometer 1. The second reflection mirror holder 4 supports the other end of the reflection mirror 2 and is formed with the shaft 4a. It is.
[0069]
Further, 20 is a spring, 16 is a rotating shaft to which the spring 20 is coupled, 5 is a bearing for rotatably supporting the rotating shaft 16, 6 is a retaining ring for fixing the bearing 5, and 7 is for holding the bearing 5. The bearing holder, 8 is a bearing cover, and 9 is a base.
The bearing 5 is arranged so that the axis of the rotating shaft 16 of the rotating shaft 16 that is rotatably supported coincides with the axis of the rotating shaft of the galvanometer 1, and is fixed to the base 9 via the bearing holder 7.
[0070]
The axis of the rotation axis of the shaft 1 a of the galvanometer 1 coincides with the axis of the rotation axis of the reflection mirror 2, and is rotatably supported by two bearings (not shown) included in the galvanometer 1.
That is, one end of the reflection mirror 2 is coupled (connected) to the rotation shaft of the galvanometer 1 via the first reflection mirror holder 3 and is rotatably supported by the galvanometer 1 by the first reflection mirror holder 3. ing.
The rotating shaft 16 is rotatably supported by the bearing 5, one end of the spring 20 is fixed to the rotating shaft 16, and the other end is coupled to the reflecting mirror 2 via the shaft 4 a and the second reflecting mirror holder 4. ing.
As a result, the reflecting mirror 2 is rotatably supported by the bearing 5 via the spring 20.
[0071]
As described above, according to the optical deflecting device according to the ninth embodiment, the reflecting mirror 2 has the axis of the rotation axis aligned with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1 and one end is connected to the rotation axis of the galvanometer 1. While being connected, the other end is rotatably supported by a spring 20 installed on the opposite side to the galvanometer 1.
Therefore, even if the galvanometer 1 rotates the reflection mirror 2 in response to the X-axis or Y-axis position control signal, vibrations generated in the direction perpendicular to the reflection surface of the reflection mirror 2 are suppressed, and the laser beam is emitted with high accuracy. Can be scanned.
In addition, since the spring 20 is rotatably supported by the bearing 5 and can freely rotate, both ends of the reflection mirror 2 can be rotatably supported with less friction.
In FIG. 9, a coil spring is used as the spring 20, but the same effect can be obtained by using a plate spring or a resin spring.
[0072]
Therefore, by using the optical deflection apparatus according to the present embodiment in the laser processing apparatus as shown in FIG. 11, the laser beam can be positioned with high accuracy on the processing surface of the workpiece, and further It is possible to realize a laser processing apparatus capable of stable laser beam scanning (scanning) at a high speed.
[0073]
Embodiment 10
10A and 10B are diagrams for explaining the configuration of the optical deflection apparatus according to the tenth embodiment. FIG. 10A is a schematic diagram illustrating the configuration of the optical deflection apparatus according to the tenth embodiment, and FIG. It is the figure which looked at the base part of the bearing holder from the top.
The configuration of the laser processing apparatus in which the optical deflection apparatus according to the ninth embodiment is used is basically the same as that shown in FIG. 11, and the optical deflection apparatuses 100 and 200 shown in FIG. It has the configuration shown in.
In FIG. 10, 1 is a galvanometer for driving the rotation axis in accordance with an X-axis position control signal or a Y-axis position control signal (see FIG. 11), 2 is a reflecting mirror for reflecting laser light, and 3 is a reflecting mirror 2 The first reflection mirror holder 4 supports one end of the reflection mirror 2 and is coupled to the shaft 1a of the galvanometer 1. The second reflection mirror holder 4 supports the other end of the reflection mirror 2 and is formed with the shaft 4a. It is.
[0074]
5 is a bearing that rotatably supports the shaft 4a of the second reflecting mirror holder 4, 6 is a retaining ring for fixing the bearing 5, 17 is a bearing holder that holds the bearing 5 and has an adjusting mechanism, 8 is a bearing cover, and 9 is a base to which a bearing holder 17 is fixed.
Reference numeral 17a denotes a pedestal portion of the bearing holder 17, 18 denotes an adjustment bolt (screw), and 19 denotes a fixing bolt.
The axis of the shaft 1 a of the galvanometer 1 coincides with the axis of the rotation axis of the reflection mirror 2, and is rotatably supported by two bearings (not shown) included in the galvanometer 1.
That is, one end of the reflection mirror 2 is coupled (connected) to the rotation shaft of the galvanometer 1 via the first reflection mirror holder 3 and is rotatably supported by the galvanometer 1 by the first reflection mirror holder 3. ing.
[0075]
On the other hand, the other end of the reflection mirror 2 is rotatably supported by the bearing 5 via the rotation shaft 4 a of the second reflection mirror holder 4.
The bearing 5 is fixed to the base 9 via a bearing holder 17 and the position and direction of the rotating shaft of the bearing 5 are adjusted by adjusting bolts (screws) 18 so that the rotational friction of the reflecting mirror 2 is sufficiently reduced. To do.
FIG. 10B is a view when the pedestal 17a of the bearing holder 17 is viewed from above.
As shown in FIG. 10B, the pedestal portion 17a has adjustment screw holes at the four corners on the base side of the bearing holder 17, and the length of the adjustment bolt 18 protruding downward from the screw hole is adjusted. By doing so, the position and direction of the rotating shaft of the bearing 5 can be adjusted. The bearing holder 17 is fixed to the base 9 with fixing bolts 19.
[0076]
As described above, according to the optical deflecting device according to the tenth embodiment, the reflecting mirror 2 has the axis of the rotation axis aligned with the axis of the rotation axis of the galvanometer 1 and one end is connected to the rotation axis of the galvanometer 1. While being coupled, the other end is rotatably supported by a bearing 5 installed on the opposite side of the galvanometer 1.
Therefore, even if the galvanometer 1 rotates the reflection mirror 2 according to the X-axis or Y-axis position control signal, the vibration generated in the direction perpendicular to the surface of the reflection mirror 2 is suppressed, and the laser beam is scanned with high accuracy. can do.
In addition, the position and direction of the axis of the rotation shaft of the bearing 5 can be adjusted by adjusting the length of the adjusting bolt 18 protruding downward from the four corners on the base side of the bearing holder 17. Even when there is a deviation between the axis of the rotation axis of 2 and the axis of the rotation axis of the first reflecting mirror holder 3, this deviation can be eliminated by adjustment, and the rotational friction due to the deviation of the rotation axis is small. Can be adjusted.
[0077]
Therefore, by using the optical deflection apparatus according to the present embodiment in the conventional laser processing apparatus as shown in FIG. 11, the laser beam can be positioned with high accuracy on the processing surface of the workpiece, and It is possible to realize a laser processing apparatus capable of performing a stable laser beam scan at high speed.
[0078]
【The invention's effect】
  An optical deflection apparatus according to the present invention includes a reflection mirror that reflects an incident laser beam, and one end of the reflection mirror.SupportAnd a galvanometer that rotates the reflecting mirror according to the input position control signal and the other end of the reflecting mirrorReflective mirror with the tip contacting the end faceAnd both ends of the reflecting mirror are rotatably supported, and even if the reflecting mirror is driven to rotate, vibration in a direction perpendicular to the reflecting surface of the reflecting mirror is generated. Generation | occurrence | production can be suppressed reliably.
[0080]
Further, the rotation support mechanism of the optical deflection apparatus according to the present invention includes a rotation pin having a tip that contacts the end surface of the other end of the reflection mirror, a rotation pin holder that fixes the rotation pin, and the rotation pin holder that is rotatable. Because it consists of bearings to support,
Both ends of the reflecting mirror are rotatably supported, and even when the reflecting mirror is driven to rotate, vibrations in the direction perpendicular to the reflecting surface of the reflecting mirror can be reliably suppressed, and the reflecting mirror can be reliably suppressed. Since the rotation axis is automatically adjusted so that the rotation axis of the rotation pin and the rotation axis of the rotation pin coincide with each other, rotational friction due to the deviation of the rotation axis does not occur, and the reflection mirror can be driven to rotate at high speed.
[0081]
In addition, the rotation support mechanism of the optical deflection apparatus according to the present invention includes a crankpin bolt having a rotating ball that contacts the end face of the other end of the reflection mirror, and a bolt holder that fixes the crankpin bolt. Both ends of the mirror are rotatably supported, and even if the reflection mirror is driven to rotate, vibrations in the direction perpendicular to the reflection surface of the reflection mirror can be reliably suppressed, and the reflection mirror Since the rotation axis and the rotation center of the rotation ball are automatically adjusted so as to coincide with each other, rotational friction due to the deviation of the rotation axis does not occur, and the reflection mirror can be driven to rotate at high speed.
[0082]
The rotation support mechanism of the optical deflection apparatus according to the present invention fixes a spring plunger including a rotation pin that contacts the end face of the other end of the reflection mirror and a spring that rotatably supports the rotation pin, and the spring plunger. Since it is composed of a bolt holder, both ends of the reflecting mirror are supported rotatably, and it is ensured that vibration in the direction perpendicular to the reflecting surface of the reflecting mirror will occur even if the reflecting mirror is driven to rotate. In addition, the rotation axis of the reflection mirror and the rotation axis of the rotation pin are automatically adjusted so that they coincide with each other. Can be driven.
[0083]
The rotation support mechanism of the optical deflection apparatus according to the present invention fixes a spring plunger including a rotation pin that contacts the end face of the other end of the reflection mirror and a spring that rotatably supports the rotation pin, and the spring plunger. Since it is composed of a rotating pin holder and a bearing that supports the rotating pin holder in a rotatable manner, both ends of the reflecting mirror are supported in a freely rotating manner. It is possible to reliably suppress the occurrence of vibration in the direction perpendicular to the surface, and the rotation axis of the reflection mirror and the rotation axis of the rotation pin are automatically adjusted so that they coincide with each other. In addition, the spring plunger is also supported by the bearing 5 so that it can rotate freely. It can be rotated in quick.
[0088]
Further, since the rotation support mechanism of the optical deflection apparatus according to the present invention includes a bearing holder capable of adjusting the position and direction of the rotation axis of the bearing, both ends of the reflection mirror are rotatably supported. Even if the reflecting mirror is driven to rotate, vibrations in the direction perpendicular to the reflecting surface of the reflecting mirror can be reliably suppressed, and the axis of the reflecting mirror and the axis of the rotating shaft of the bearing Can be made coincident with each other, the generation of rotational friction due to the deviation of the rotation axis can be prevented, and the reflecting mirror can be driven to rotate at high speed.
[0089]
  Further, the laser processing apparatus according to the present invention comprises:5Since the optical deflection apparatus described in any one of the above is used, a laser processing apparatus capable of positioning a laser beam with high accuracy can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an optical deflecting device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an optical deflecting device according to a second embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical deflection apparatus according to a third embodiment.
4 is a schematic diagram showing a configuration of an optical deflecting device according to Embodiment 4. FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of an optical deflection apparatus according to a fifth embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration of an optical deflection apparatus according to a sixth embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of an optical deflection apparatus according to a seventh embodiment.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of an optical deflection apparatus according to an eighth embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical deflection apparatus according to a ninth embodiment.
FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration of an optical deflection apparatus according to a tenth embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a laser processing apparatus using a conventional optical deflection apparatus.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional optical deflection apparatus.
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining vibrations that occur in a direction perpendicular to a reflecting mirror, which is a problem in a conventional optical deflection apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Galvanometer 1a Shaft
2 Reflecting mirror 3 First reflecting mirror holder
4 Second reflection mirror holder 4a Shaft
5 Bearing 6 Retaining ring
7 Bearing holder 8 Bearing cover
9 Base 10 Rotating pin
11 Rotating pin holder 12 Crank pin bolt
12a Rotating ball 13 Bolt holder
14 Spring plunger 14a Spring
14b Rotating pin 15 Coupling
16 Rotating shaft 17 Bearing holder
17a Base part 18 Adjustment bolt
19 Fixing bolt 20 Spring
21 Spring holder

Claims

A reflection mirror that reflects the incident laser beam;
A galvanometer that supports one end of the reflection mirror and rotationally drives the reflection mirror according to an input position control signal;
An optical deflection apparatus comprising: a rotation support mechanism that rotatably supports the reflection mirror by bringing a tip portion into contact with an end face of the other end of the reflection mirror.

The rotation support mechanism includes a rotation pin having a tip that contacts the end face of the other end of the reflection mirror, a rotation pin holder that fixes the rotation pin, and a bearing that rotatably supports the rotation pin holder. The optical deflecting device according to claim 1.

2. The optical deflecting device according to claim 1, wherein the rotation support mechanism includes a crankpin bolt having a rotating ball that contacts an end face of the other end of the reflection mirror, and a bolt holder for fixing the crankpin bolt. .

The rotation support mechanism includes a spring plunger including a rotation pin that contacts the end face of the other end of the reflection mirror, a spring that rotatably supports the rotation pin, and a bolt holder that fixes the spring plunger. The optical deflection apparatus according to claim 1, wherein

The rotation support mechanism includes a spring plunger including a rotation pin that contacts the end face of the other end of the reflection mirror and a spring that rotatably supports the rotation pin, a rotation pin holder that fixes the spring plunger, and the rotation pin The optical deflection apparatus according to claim 1, further comprising a bearing that rotatably supports the holder.

A laser processing apparatus using the optical deflection apparatus according to any one of claims 1 to 5 .