JPH08220463A

JPH08220463A - 光走査装置用ミラー

Info

Publication number: JPH08220463A
Application number: JP7047787A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Shibata; 浩匡柴田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】十分な強度（剛性）を確保しつつ揺動時の慣
性モーメントを低減させる。【構成】反射面１６Ａと一致した軸心Ｄを有する揺動
軸２０を有し、当該揺動軸２０を中心として所定角度範
囲で揺動するミラー本体１４を備えている。また、この
ミラー本体１４の反射面１６Ａの裏面側には複数の中空
部が設けられている。このため、中空部の分だけ軽量化
を図ることができ、必要以上に剛性（強度）が低下しな
い程度の中空部を設けるようにすれば、十分な強度を確
保しつつ、高速揺動時の負荷、即ち慣性モーメントの低
減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光走査装置用ミラーに
係り、特に光ビームの高速走査性能（スキャン性能）が
要求されるレーザリペア装置等に好適な光走査装置用ミ
ラーに関する。

【０００２】本発明は、光ビームスキャン技術全般にお
いて利用可能なものであるが、その中でも、上記のよう
な装置におけるビームスキャン技術で利用価値が高いも
のである。

【０００３】

【従来の技術】図７に示されるように、従来の光走査装
置用ミラーを構成するミラー本体５０は、一方の面に
銀、アルミニウム等の蒸着により反射面５０Ａが形成さ
れた矩形（あるいは円形）の平行平板ガラスから成るも
のが多い。このミラー本体５０は、軸５２を介して光走
査装置（光スキャナー）本体５４内に収納された図示し
ない軸受け機構に保持されており、図示しない駆動モー
タにより軸５２の軸心Ｃ（この軸心は反射面５０Ａとほ
ぼ一致するように設定されている）を中心として所定角
度範囲で揺動されるようになっている。なお、図７にお
いて、斜線部分は光径を示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】走査する光ビームの光
径を大きく取るためには、反射面５０Ａを大きくする必
要があるが、このようにすると、ミラー本体５０の重量
（質量）の増加を招き、慣性モーメントが増大して高負
荷となり、光ビームを高速走査するためミラー本体５０
を高速揺動させる際の障害となっていた。

【０００５】一方、軽量化による慣性モーメントの低減
を図るべく、ミラー本体５０を薄くすると、剛性（強
度）が低下し、ミラー本体５０の反射面５０Ａのたわみ
変形量の増大により光ビームが劣化する、という不都合
があった。

【０００６】本発明は、上記のような従来技術の有する
不都合に鑑みてなされたものであり、その目的は、十分
な強度（剛性）を確保しつつ揺動時の慣性モーメントを
低減させることができる光走査装置用ミラーを提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、反射
面と平行な揺動軸を有し、当該揺動軸を中心として所定
角度範囲で揺動するミラー本体を備えた光走査装置用ミ
ラーにおいて、前記ミラー本体の前記反射面の裏面側に
複数の中空部が設けられたことを特徴とする。この場
合、ミラー本体には、複数の中空部が設けられているの
で、その分軽量化を図ることができる。従って、必要以
上に剛性（強度）が低下しない程度の中空部を設けるよ
うにすれば、ある程度の強度を確保しつつ、高速揺動時
の負荷、即ち慣性モーメントの低減を図ることができ
る。

【０００８】また、ミラー本体は、一方の面に反射面が
形成された平板と、この平板に接合されると共に複数の
中空部が設けられた補強部材とを含んで構成されていて
も良い。この場合には、補強部材が構成部材として含ま
れているので、平板（ミラー）の薄さを可能な限り薄く
しても補強部材により十分な強度を確保することがで
き、しかも補強部材には、複数の中空部が設けられてい
るので、その分軽量化される。従って、十分な強度を確
保しつつ、高速揺動時の負荷、即ち慣性モーメントの低
減を図ることができる。

【０００９】なお、この場合、平板に形成された反射面
の変形を防止するためには、平板及び補強部材の熱膨張
率は同程度であることが望ましく、平板と補強部材との
接合を接着時収縮率（あるいは膨張率）の小さい接着剤
を用いて接着することが望ましい。

【００１０】また、中空部は、揺動軸から離れた位置に
主として設けることが好ましい。物体のある軸に関する
慣性モーメント（moment of inertia ）は、その物体の
微小部分の質量と、その部分の軸からの距離の２乗との
積の総和であるから、中空部を揺動軸から離れた位置に
主として設ければ、同一質量で中空部が揺動軸に近い位
置に集中して設けられたものに比較して、慣性モーメン
トは格段と小さくなることが明らかである。従って、中
空部を揺動軸から離れた位置に主として設けた場合に
は、揺動時の慣性モーメントを効果的に低減させること
が可能となる。

【００１１】更には、補強部材はハニカム構造体で構成
しても良い。ハニカム構造体は、航空機の補助翼や尾翼
等のある程度の強度が必要であり、且つ軽量化を図る必
要がある部分に主として使用されるものであるから、補
強部材をハニカム構造体で構成した場合には、強度を十
分に確保しつつ効果的に軽量化を図ることが可能とな
る。

【００１２】なお、このハニカム構造体を使用する場合
には、軽量部材から成るハニカム構造体をコアとし、こ
のコアを２枚の板で挟み込んだいわゆるハニカムサンド
イッチ構造を採用することが望ましい。このような積層
構造は、軽くて圧縮剛性が高いからである。

【００１３】

【実施例】

《第１実施例》以下、発明の第１実施例を図１ないし図
４に基づいて説明する。

【００１４】図１には第１実施例に係る光走査装置用ミ
ラーが適用された光スキャナー１０が示されている。こ
の光スキャナー１０は、揺動軸としての軸２０を中心と
して所定角度範囲で揺動するミラー本体１４を備えてい
る。このミラー本体１４は、一方の面に銀、アルミニウ
ム等の蒸着により反射面１６Ａが形成された矩形の平板
としての薄肉の平行平板ガラスから成るミラー１６と、
このミラー１６に接合された同形状の厚肉部材から成る
補強部材１８とから構成されている。

【００１５】このミラー本体１４は、軸２０を介して光
スキャナー本体２２内に収納された図示しない軸受け機
構に保持されており、図示しない駆動モータにより軸２
０の軸心Ｄを中心として所定角度範囲で揺動されるよう
になっている。ここで、軸心Ｄは反射面１６Ａとほぼ一
致する面内で鉛直方向に向けて設定されている。なお、
図１において、斜線部分は光径を示す。

【００１６】ミラー１６と補強部材１８とは、接着時収
縮率（あるいは膨張率）の小さい接着剤を用いて接合さ
れている。

【００１７】本実施例では、補強部材１８の長手方向の
両端部、即ち軸心Ｄから遠い位置には、図２に示される
ように、中空部としての丸孔２４が複数集中的に穿設さ
れている。

【００１８】このため、本実施例のミラー本体１４は、
丸孔２４、２４、……の分だけ前述した従来例のミラー
本体５０のような構造のものに比べ、軽量化されてお
り、その分揺動時の慣性モーメントが小さくなってい
る。

【００１９】ここで、丸孔２４を軸心Ｄから離れた位置
に集中させて設けたのは、前述した如く、軸心Ｄに関す
る慣性モーメント（moment of inertia ）は、ミラー本
体１４の微小部分の質量と、その部分の軸からの距離の
２乗との積の総和であるから、、なるべく軸心Ｄから遠
い位置に丸孔２４を設けた方が、慣性モーメントを効果
的に減少させることができるからである。

【００２０】また、中空部を丸穴でなく丸孔（貫通孔）
２４としたのは、同一直径であれば、貫通孔の方が中空
部の容積が大きくなり、その分軽量化を図れるからであ
る。同様の理由から丸孔２４が穿設さる補強部材１８の
厚さに対してミラー１６の厚さが薄い程軽量化を図るこ
とができる。

【００２１】図３（Ａ）、（Ｂ）に示されるような従来
技術の設計例と図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるような第
１実施例に係る設計例とを用いて慣性モーメントと剛性
を比較すると、回転軸に関する慣性モーメントは約８４
％、かつ慣性による反射面歪量も約８４％になる。ここ
では、両者が同一の材料から構成されているものとす
る。

【００２２】但し、図３の例では、ミラー本体５０の外
形は、幅４０ｍｍ、高さ３２ｍｍ、厚さ５ｍｍとした。
図４の例では、ミラー１６の外形は、幅４０ｍｍ、高さ
３２ｍｍ、厚さ１ｍｍとした。また、補強部材１８の外
形は、幅４０ｍｍ、高さ３２ｍｍ、厚さ４ｍｍとした。
補強部材１８には、直径４ｍｍの丸孔２４が、両端に２
列ずつ、合計２４個穿設されている。なお、補強部材１
８の内側２列の丸孔２４はその中心が２５ｍｍ離れ、外
側２列の丸孔２４はその中心が３５ｍｍ離れて配置され
ている。

【００２３】以上説明したように、本第１実施例による
と、補強部材１８により強度（剛性）を十分に確保しつ
つ、高速揺動時の負荷、即ち慣性モーメントの低減及び
反射面歪量の低減を図ることができる。

【００２４】なお、上記第１実施例では、ミラー１６と
補強部材１８の２部材からミラー本体１４を構成する場
合を例示したが、これは、中空部としての丸孔２４の形
成が容易なためこのようにしたものであるが、本発明は
これに限定されるものではなく、単一のガラス板の表面
に反射面を形成し、この裏面側に貫通孔でない丸穴等を
設けても良い。また、中空部は丸孔に限定されないこと
は勿論である。

【００２５】また、レーザ光の走査時にレーザのエネル
ギーに基づく温度変化が反射面の変形に与える影響を考
慮すると、補強部材１８はミラー１６と同等の熱膨張率
を持つ部材により構成することが望ましい。

【００２６】《第２実施例》次に、本発明の第２実施例
を図５ないし図６に基づいて説明する。ここで、前述し
た第１実施例と同一又は同等の構成部分については、同
一の符号を付すと共にその説明を簡略化し若しくは省略
するものとする。

【００２７】図５には、第２実施例に係る光走査装置用
ミラーが適用された光スキャナー３０の構成が示されて
いる。この光スキャナー３０では、第１実施例における
ミラー本体１４に代えてミラー本体３２が設けられてい
る点に特徴を有する。

【００２８】このミラー本体３２は、ミラー１６と、第
１の補強部材３４と、第２の補強部材３６とから成るい
わゆるハニカムサンドイッチ構造とされている。

【００２９】これを更に詳述すると、ミラー本体３２
は、図６に示されるように、ミラー１６と肉厚の薄い軽
量の金属板等からなる第２の補強部材３６との間にハニ
カム構造体から成る第１の補強部材３４をコアとして挟
み込み、これら３者を相互に接合した積層構造となって
いる。この第１の補強部材３４は、プラスチックなどの
軽い材料で構成することができ、しかも中空部が多いの
で全体的に非常に軽量である。この反面、ハニカムサン
ドイッチ構造は、航空機の尾翼等に採用されており、圧
縮剛性が非常に高い構造として知られている。

【００３０】このようにして構成された本第２実施例に
よると、前述した第１実施例と同等の効果を得られる
他、第１の補強部材３４がハニカム構造体により構成さ
ていることから、剛性を十分に確保しつつ、ミラー本体
３２の大幅な軽量化が可能となり、ひいては高速揺動時
の負荷、即ち慣性モーメントを大きく減少させることが
できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
十分な強度（剛性）を確保しつつ高速揺動時の負荷、即
ち慣性モーメントの低減を図ることができる。という従
来にない優れた効果がある。

【００３２】特に、請求項３記載の発明によれば、揺動
時の慣性モーメントを効果的に低減させることが可能と
なる。

【００３３】また、請求項４記載の発明によれば、強度
を十分に確保しつつ効果的に軽量化を図ることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る光スキャナーの構成を示す斜
視図である。

【図２】図１のミラー本体部分を示す背面図である。

【図３】従来技術のミラー本体の設計例を示す図であっ
て、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。

【図４】第１実施例のミラー本体の設計例を示す図であ
って、（Ａ）は背面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面
図である。

【図５】第２実施例に係る光スキャナーの構成を示す斜
視図である。

【図６】図５のミラー本体の内部構成を示す斜視図であ
る。

【図７】従来の光スキャナーの構成を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１４ミラー本体１６ミラー（平板）１６Ａ反射面１８補強部材２０揺動軸２４丸孔（中空部）３２ミラー本体３４第１の補強部材（ハニカム構造体）３６第２の補強部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射面と平行な揺動軸を有し、当該揺動
軸を中心として所定角度範囲で揺動するミラー本体を備
えた光走査装置用ミラーにおいて、前記ミラー本体の前記反射面の裏面側に複数の中空部が
設けられたことを特徴とする光走査装置用ミラー。
【請求項２】前記ミラー本体が、一方の面に前記反射
面が形成された平板と、前記平板に接合されると共に複
数の中空部が設けられた補強部材と、を含むことを特徴
とする請求項１記載の光走査装置用ミラー。
【請求項３】前記中空部は、前記揺動軸から離れた位
置に主として設けられていることを特徴とする請求項１
又は２記載の光走査装置用ミラー。
【請求項４】前記補強部材が、ハニカム構造体である
ことを特徴とする請求項２記載の光走査装置用ミラー。