特許 7699741 ガルバノミラーおよびガルバノミラーの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-19

(45)【発行日】2025-06-27

(54)【発明の名称】ガルバノミラーおよびガルバノミラーの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/08 20060101AFI20250620BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20250620BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20250620BHJP

【ＦＩ】

G02B5/08 A

G02B26/10 104Z

G02B26/08 E

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2025507028

(86)(22)【出願日】2024-10-31

(86)【国際出願番号】 JP2024038853

【審査請求日】2025-02-05

(31)【優先権主張番号】P 2024115438

(32)【優先日】2024-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】久米 将実

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 洋平

【審査官】清水 督史

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１０４０６１９２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０１－２９１２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０１１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０２２０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１８９８２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－２２１２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２２／１６３８０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１２９６５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／０８

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

Ｇ０２Ｂ ２６／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鏡面となる正面と、前記正面とは反対を向く平面形状の背面とを有するミラーサーフェイスと、
前記ミラーサーフェイスの前記背面側に前記背面から離れて設けられた補強プレートと、
前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートとの間に挟み込まれて配置されて、前記ミラーサーフェイスの前記背面に固定されるフォーム状コアと前記ミラーサーフェイスとは反対を向き、前記フォーム状コアの背面に固定されるハニカムコアとを含む複数種のコア材と、
前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートとの間に挟み込まれて配置されて、前記コア材とは別の材料で形成され、ガルバノミラーを他部材に固定するためのミラー固定部と、
を備え、
前記ミラー固定部は、前記他部材を把持する把持部を有しており、
前記把持部は、前記ミラーサーフェイスおよび前記補強プレートから露出しており、
前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートと前記コア材と前記ミラー固定部とのうち隣接する部材同士は、接着層を介して固定され、前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートと前記コア材と前記ミラー固定部とが一体化されていることを特徴とするガルバノミラー。

【請求項2】

前記ミラーサーフェイスには、アルミナ、サファイヤ、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミ、炭化ケイ素、Ｂ４Ｃ－ＴｉＢ２、ベリリウムのいずれかのセラミックスのプレート、または、単結晶炭化ケイ素、単結晶ケイ素のいずれかのウェハー、もしくは、単結晶シリコンウェハーが用いられることを特徴とする請求項１に記載のガルバノミラー。

【請求項3】

前記コア材の種類は、前記フォーム状コアと前記ハニカムコアとの２種類であり、
前記フォーム状コアの嵩比重が０．４ｇ／ｃｍ³未満、かつ、前記フォーム状コアの弾性率が０．１ＧＰａ以上であり、
前記ハニカムコアの嵩比重が０．２ｇ／ｃｍ³未満、かつ、前記ハニカムコアの比弾性率が１０以上であることを特徴とする請求項１に記載のガルバノミラー。

【請求項4】

前記補強プレートの材料は、炭素繊維強化プラスチックであり、
前記補強プレートの嵩比重が１．８５ｇ／ｃｍ³未満、かつ、前記補強プレートの弾性率が１２０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載のガルバノミラー。

【請求項5】

前記ミラー固定部の材料は、比弾性率が１００以上のセラミックスであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のガルバノミラー。

【請求項6】

鏡面となる正面と前記正面とは反対を向く平面形状の背面とを有するミラーサーフェイスと、前記ミラーサーフェイスの前記背面側に前記背面から離れて設けられた補強プレートと、前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートとの間に挟み込まれて配置されて、前記ミラーサーフェイスの前記背面に固定されるフォーム状コアと前記ミラーサーフェイスとは反対を向き、前記フォーム状コアの背面に固定されるハニカムコアとを含む複数種のコア材と、前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートとの間に挟み込まれて配置されて、前記コア材とは別の材料で形成され、ガルバノミラーを他部材に固定するためのミラー固定部とを備え、前記ミラー固定部は、前記他部材を把持する把持部を有しており、前記把持部は、前記ミラーサーフェイスおよび前記補強プレートから露出しているガルバノミラーの製造方法であって、
前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートと前記コア材と前記ミラー固定部とのうち隣接する部材同士を接着層により固定して、前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートと前記コア材と前記ミラー固定部とを一体化する固定工程と、
前記固定工程の後、前記ミラーサーフェイスの前記鏡面にメタル系材料を蒸着または前記鏡面をスパッタで被覆して前記鏡面に被膜を形成する被膜工程と、
前記鏡面の前記被膜に、誘電多層被膜を更に被覆する被覆工程と、
を含むことを特徴とするガルバノミラーの製造方法。

【請求項7】

前記固定工程の前に、前記ミラーサーフェイスの前記正面をミラーポリッシュする鏡面化工程を含むことを特徴とする請求項６に記載のガルバノミラーの製造方法。

【請求項8】

前記接着層は、樹脂シートからなるフィルム状接着剤であることを特徴とする請求項６または７に記載のガルバノミラーの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ加工機などで使用されるガルバノスキャナのガルバノミラーおよびガルバノミラーの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話および電子機器の基板の高集積化に伴い、レーザ加工機による加工の高精度化および高速化が求められている。基板の穴開け加工を行うレーザ加工機では、レーザを偏向駆動させるガルバノスキャナが使用されており、レーザ加工機による加工の高速化には、ガルバノスキャナの高速化が不可欠である。

【0003】

従来のガルバノスキャナは、一般に、コイルを有するステータと、永久磁石とロータシャフトとを有するロータと、ロータシャフトに取り付けられたガルバノミラーとを備えている。そして、ステータがハウジングなどに固定され、コイルにより発生した駆動トルクを永久磁石で受けてロータが回転し、ガルバノミラーが回転する。ロータが連続して回転するのに対し、ガルバノミラーは、基準位置より±１０数度の範囲で回転する。

【0004】

基板の穴開け加工を連続して行うレーザ加工機にガルバノスキャナを適用する場合、加速→減速→静止を繰り返すことになり、ガルバノスキャナを高速に動作させると駆動電流の周波数が高くなる。このため、永久磁石に渦電流が流れて渦損が発生し、永久磁石の温度が高くなる。永久磁石の温度が過度に高くなると、熱減磁が発生し、磁石特性が劣化し、ガルバノスキャナの動作に支障が生じる。

【0005】

また、ガルバノスキャナを高速に動作させると、ガルバノミラーおよびロータシャフトの負荷が増大するため、ガルバノミラーとロータシャフトとがずれないように、ガルバノミラーをロータシャフトに強固に固定する必要がある。そこで、従来は、ガルバノミラー側にロータシャフトの一部が嵌合するミラー固定部を設け、ガルバノミラーをロータシャフトに機械的に固定する構造が採用されている。しかしながら、当該構造では、ガルバノミラーとロータシャフトとを固定する際に、ミラー固定部にひずみが発生し、ミラー固定部のひずみがガルバノミラーの鏡面に伝わってガルバノミラーの鏡面にもひずみが発生する。これにより、ガルバノミラーの鏡面の精度が悪化してしまい、加工精度の劣化が生じていた。

【0006】

このような状況に鑑み、特許文献１には、ガルバノミラーとロータシャフトとを固定する際の鏡面の精度の悪化を抑えるガルバノミラーが開示されている。特許文献１に開示された技術では、光学特性を有する鏡面とロータシャフトを固定するためのミラー固定部と補強構造であるリブとを備えたガルバノミラーの材料に、ベリリウムなどの低密度で剛性の高い金属材料を使用し、リブのうちミラー固定部に近い部分に切れ込みを入れることで、ミラー固定部のひずみをガルバノミラーの鏡面に伝わり難い構造にして、ガルバノミラーの鏡面に発生するひずみを低減させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第３５３１５５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、リブのうちミラー固定部に近い部分に切れ込みを入れることにより、切れ込みを入れた部分の剛性が低下する。そのため、ガルバノミラーの高速駆動時には、ガルバノミラーのぶれが増加し、加工位置のずれが発生するという不具合がある。そのぶれを減らすためには、ガルバノミラーを軽量化し、イナーシャを下げる必要があるが、ガルバノミラーを軽量化させるためには、リブおよび鏡面を薄くする必要がある。しかし、鏡面を薄くすると、鏡面の裏面のリブが存在する部分と存在しない部分との剛性差が顕著になり、リブが存在する部分は、剛性が高いため鏡面研磨加工時の負荷が加わり研磨されるが、リブが存在しない部分は、剛性が低いため撓んで鏡面研磨加工時の負荷が逃げて研磨され難くなる。これにより、鏡面を均一に研磨加工できなくなり、鏡面を所望の平面度に加工できなくなるという不具合がある。また、鏡面を薄くすると、鏡面の剛性が低下し、ガルバノミラーの駆動時に変形が生じやすくなるため、ガルバノスキャナの高速化が困難になるという不具合もある。

【0009】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、軽量化かつ高精度な鏡面を実現しつつ、変形し難い剛性を確保することができるガルバノミラーを得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかるガルバノミラーは、ミラーサーフェイスと、補強プレートと、複数種のコア材と、ミラー固定部とを備えている。ミラーサーフェイスは、鏡面となる正面と、正面とは反対を向く平面形状の背面とを有する。補強プレートは、ミラーサーフェイスの背面側に背面から離れて設けられている。複数種のコア材は、ミラーサーフェイスと補強プレートとの間に挟み込まれて配置されて、ミラーサーフェイスの背面に固定されるフォーム状コアとミラーサーフェイスとは反対を向き、フォーム状コアの背面に固定されるハニカムコアとを含む。ミラー固定部は、ミラーサーフェイスと補強プレートとの間に挟み込まれて配置されて、コア材とは別の材料で形成され、ガルバノミラーを他部材に固定する。ミラー固定部は、他部材を把持する把持部を有している。把持部は、ミラーサーフェイスおよび補強プレートから露出している。ミラーサーフェイスと補強プレートとコア材とミラー固定部とのうち隣接する部材同士は、接着層を介して固定され、ミラーサーフェイスと補強プレートとコア材とミラー固定部とが一体化されている。

【発明の効果】

【0011】

本開示にかかるガルバノミラーは、軽量化かつ高精度な鏡面を実現しつつ、変形し難い剛性を確保することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１にかかるガルバノミラーを示す側面図

【図2】実施の形態１にかかるガルバノミラーの構成部材を分離した状態を示す側面図

【図3】実施の形態１にかかるガルバノミラーを示す斜視図

【図4】実施の形態１にかかるガルバノミラーを示す背面図

【図5】図４に示されるＶ－Ｖ線に沿った断面図

【図6】実施の形態１にかかるガルバノミラーの製造プロセスの一例を示すフローチャート

【図7】実施の形態１におけるミラーサーフェイスの製造プロセスの一例を示す図

【図8】実施の形態１にかかるガルバノミラーの組立手順の一例を示す図

【図9】従来技術にかかる単一材料で形成されたガルバノミラーの一例を示す斜視図

【図10】図９に示されるガルバノミラーの鏡面研磨加工後の変形した状態を示す斜視図

【図11】従来技術にかかるサンドイッチ構造のガルバノミラーの変形した状態を示す斜視図

【図12】図１１に示されるＡ部の拡大図

【図13】実施の形態１の変形例１にかかるガルバノミラーを示す斜視図

【図14】実施の形態１の変形例２にかかるガルバノミラーの断面形状を示す図であって、図４に示されるＶ－Ｖ線に沿った断面図に相当する図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、実施の形態にかかるガルバノミラーおよびガルバノミラーの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。

【0014】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるガルバノミラー１００を示す側面図である。図２は、実施の形態１にかかるガルバノミラー１００の構成部材を分離した状態を示す側面図である。図３は、実施の形態１にかかるガルバノミラー１００を示す斜視図である。図４は、実施の形態１にかかるガルバノミラー１００を示す背面図である。ガルバノミラー１００は、図示しないステータ、ロータなどと共にガルバノスキャナを構成し、図示しないレーザビームを反射する部材である。ガルバノミラー１００は、ロータの回転により特定の振り角の範囲内において回転する。ガルバノミラー１００が回転することにより、図示しない被加工物上におけるレーザビームの照射位置を変更させることができる。図１および図２に示すように、ガルバノミラー１００は、ミラーサーフェイス１と、補強プレート２と、複数種のコア材３と、ミラー固定部４と、接着層５とを備えている。以下の説明において、ガルバノミラー１００の長さ方向をＸ軸方向とし、ガルバノミラー１００の厚さ方向をＹ軸方向とし、ガルバノミラー１００の幅方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とは、互いに直交する方向である。

【0015】

図２に示すように、ミラーサーフェイス１は、鏡面となる正面１ａと、正面１ａとは反対を向く平面形状の背面１ｂとを有する板状の部材である。背面１ｂ自体には、従来設けられていたリブなどの補強構造が形成されていない。ミラーサーフェイス１は、弾性率を密度（嵩比重）で割った値である比弾性率（ＧＰａ・ｃｍ³／ｇ）が高く、かつ、鏡面研磨加工性が良い材料で形成されることが好ましい。具体的には、ミラーサーフェイス１には、アルミナ、サファイヤ、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミ、炭化ケイ素、Ｂ４Ｃ－ＴｉＢ２、ベリリウムのいずれかのセラミックスのプレート、または、単結晶炭化ケイ素、単結晶ケイ素のいずれかのウェハー、もしくは、単結晶シリコンウェハーが用いられることが好ましい。例えば、単結晶炭化ケイ素のウェハーをミラーサーフェイス１に用いる場合には、結晶炭化ケイ素のウェハーをトリミングした後、鏡面研磨加工（ミラーポリッシュ）することにより、鏡面化したミラーサーフェイス１を得られる。ミラーサーフェイス１の厚さは、１ｍｍ未満であることが好ましく、４００μｍ以下であることがより好ましい。

【0016】

補強プレート２は、ミラーサーフェイス１の背面１ｂ側に背面１ｂから離れて設けられた板状の部材である。補強プレート２は、嵩比重が小さく、かつ、剛性が高い材料で形成されることが好ましい。具体的には、補強プレート２の材料は、弾性率が６００ＧＰａ以上の炭素繊維を使用した炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）であることが好ましい。炭素繊維強化プラスチックとしての比弾性率は、１００以上であることが好ましい。補強プレート２の厚さは、１ｍｍ未満であることが好ましい。補強プレート２の嵩比重が１．８５ｇ／ｃｍ³未満、かつ、補強プレート２の弾性率が１２０ＧＰａ以上であることが好ましい。

【0017】

複数種のコア材３は、ミラーサーフェイス１と補強プレート２との間に挟み込まれて配置されて、フォーム状コア３ａとハニカムコア３ｂとを含んでいる。コア材３の種類は、本実施の形態ではフォーム状コア３ａとハニカムコア３ｂとの２種類である。

【0018】

フォーム状コア３ａは、ミラーサーフェイス１の背面１ｂに固定される板状の部材である。フォーム状コア３ａは、硬質プラスチックなどを発泡させた板材である。フォーム状コア３ａは、硬質プラスチック独立気泡発泡体のように等方的な特性の材料で形成されることが好ましい。具体的には、フォーム状コア３ａの材料は、ＥＶＯＮＩＣ社製のＲＯＨＡＣＥＬＬ １１０ＨＰなどのように、嵩比重が小さく、かつ、弾性率／（嵩比重）＾３値が１００ＧＰａ以上の材料であることが好ましく、クローズドセル構造材であるとより好ましい。また、フォーム状コア３ａの材料は、カーボンの発泡体であるグラフォームでもよいし、嵩比重が０．４ｇ／ｃｍ³以下、かつ、弾性率／（嵩比重）＾３値が１００ＧＰａ以上となるフォーム状の材料であれば、金属、セラミックスなどでもよい。ミラーサーフェイス１の背面１ｂに固定されるコア材３の材料には、ハニカムコア３ｂのように目視レベルで大きな空間の粗密がある構造材料よりも、フォーム状コア３ａが好ましい。フォーム状コア３ａの厚さは、２ｍｍ以上１０ｍｍ未満であることが好ましく、５ｍｍ未満であることがより好ましい。フォーム状コア３ａの嵩比重が０．４ｇ／ｃｍ³未満、かつ、フォーム状コア３ａの弾性率が０．１ＧＰａ以上であることが好ましい。図３に示すように、フォーム状コア３ａのＸ軸方向の一端には、ミラー固定部４の一部が嵌まる切り欠き部３ｃが形成されている。

【0019】

図２に示すように、ハニカムコア３ｂは、フォーム状コア３ａと補強プレート２との間に設けられる板状の部材である。ハニカムコア３ｂは、炭素繊維強化プラスチックなどで形成されることが好ましい。具体的には、ハニカムコア３ｂの材料は、Ｕｌｔｒａｃｏｒ社製のｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ＵＣＦ－１３７－３／８－１０などのように、比弾性率が高い材料であることが好ましい。ハニカムコア３ｂの嵩比重が０．２ｇ／ｃｍ³未満、かつ、ハニカムコア３ｂの比弾性率が１０以上であることが好ましい。ハニカムコア３ｂの厚さは、３ｍｍ以上１５ｍｍ未満であることが好ましく、１０ｍｍ未満であることがより好ましい。図３に示すように、ハニカムコア３ｂのＸ軸方向の一端には、ミラー固定部４の一部が嵌まる切り欠き部３ｄが形成されている。

【0020】

図１に示すように、ミラー固定部４は、ミラーサーフェイス１と補強プレート２との間に挟み込まれて配置されて、ガルバノミラー１００を図示しない他部材に固定するための部分である。他部材は、例えば、ロータシャフトである。ミラー固定部４は、コア材３とは別の材料で形成されている。図３に示すように、ミラー固定部４は、フォーム状コア３ａの切り欠き部３ｃとハニカムコア３ｂの切り欠き部３ｄとに嵌め込まれている。ミラー固定部４は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向においてフォーム状コア３ａおよびハニカムコア３ｂに隣接して配置されている。ミラー固定部４は、嵩比重が小さく、かつ、弾性率が高い材料で形成されることが好ましい。具体的には、ミラー固定部４の材料は、炭化ケイ素と炭素繊維とを複合化したＣ／ＳｉＣ（嵩比重：２．９５ｇ／ｃｍ³、弾性率：３５０ＧＰａ）のように、嵩比重が４ｇ／ｃｍ³未満、かつ、弾性率が３００ＧＰａ以上で、比弾性率が１００以上であることが好ましい。また、ミラーサーフェイス１の材料は、Ｃ／ＳｉＣの他に、アルミナ、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミ、炭化ケイ素、Ｂ４Ｃ－ＴｉＢ２などのセラミックスでもよい。

【0021】

ミラー固定部４は、他部材を把持する把持部４ａを有している。把持部４ａは、ミラーサーフェイス１および補強プレート２によって覆われることなく、ミラーサーフェイス１および補強プレート２から露出している。把持部４ａの形状は、本実施の形態では矩形状であるが、特に制限されない。ミラーサーフェイス１および補強プレート２で他部材を直接把持（固定）すると、ガルバノミラー１００と他部材とを固定する際に発生するひずみがミラーサーフェイス１に伝わりやすくなるため好ましくないが、本実施の形態ではミラーサーフェイス１および補強プレート２から露出する把持部４ａによって他部材を直接把持するため、ガルバノミラー１００と他部材とを固定する際に発生するひずみがミラーサーフェイス１に伝わり難くなる。

【0022】

図２に示される各接着層５は、ガルバノミラー１００の構成部材のうち隣接する部材同士を固定する層である。すなわち、ミラーサーフェイス１と補強プレート２とコア材３とミラー固定部４とのうち隣接する部材同士は、接着層５を介して固定され、ミラーサーフェイス１と補強プレート２とコア材３とミラー固定部４とが一体化されている。接着層５は、例えば、樹脂シートからなるフィルム状接着剤、液状の接着剤である。接着層５の数は、本実施の形態では３つである。３つの接着層５を区別する場合には、第１の接着層５ａ、第２の接着層５ｂ、第３の接着層５ｃと称する。第１の接着層５ａは、ミラーサーフェイス１の背面１ｂとフォーム状コア３ａおよびミラー固定部４とを固定する。第２の接着層５ｂは、フォーム状コア３ａとハニカムコア３ｂとを固定する。第３の接着層５ｃは、ハニカムコア３ｂおよびミラー固定部４と補強プレート２とを固定する。

【0023】

図３および図４に示すように、ガルバノミラー１００の外観形状は、本実施の形態では概ね楕円形状（長円形状）であるが、適宜変更してもよい。ガルバノミラー１００の各構成部材は、外周が曲面状またはテーパー状に加工され、隣接する部材に接着される接着面が平面状に加工されている。図５は、図４に示されるＶ－Ｖ線に沿った断面図である。図５に示すように、ガルバノミラー１００のＸＹ断面形状は、本実施の形態では、ミラーサーフェイス１の面積よりも補強プレート２の面積が小さい台形形状であるが、適宜変更してもよい。なお、図５では、ミラー固定部４の図示を省略している。

【0024】

次に、図６から図８を参照して、実施の形態１にかかるガルバノミラー１００の製造方法について説明する。図６は、実施の形態１にかかるガルバノミラー１００の製造プロセスの一例を示すフローチャートである。図７は、実施の形態１におけるミラーサーフェイス１の製造プロセスの一例を示す図である。図８は、実施の形態１にかかるガルバノミラー１００の組立手順の一例を示す図である。

【0025】

ガルバノミラー１００の製造方法は、準備工程と、固定工程と、被膜工程と、被覆工程とを含んでいる。

【0026】

準備工程は、ミラーサーフェイス１と複数種のコア材３と補強プレート２とミラー固定部４とを準備する工程である。図６に示すように、準備工程では、ミラーサーフェイス形成工程と、フォーム状コア形成工程と、ハニカムコア形成工程と、補強プレート形成工程と、ミラー固定部形成工程とを行う。

【0027】

ミラーサーフェイス形成工程では、図７に示されるＳｉＣなどの単結晶インゴット１ｃを用意して（ステップＳ１１）、単結晶インゴット１ｃをスライスしてウェハー１ｄを得る（ステップＳ１２）。１つの単結晶インゴット１ｃから複数枚のウェハー１ｄを得る。また、ミラーサーフェイス形成工程では、所望の形状となるように各ウェハー１ｄをトリミングして（ステップＳ１３）、トリミング部材１ｅを得る。１枚のウェハー１ｄから複数枚のトリミング部材１ｅを得る。その後、ラッピング装置などによって各トリミング部材１ｅをミラーポリッシュする鏡面化工程を実行する（ステップＳ１４）。これにより、鏡面化したミラーサーフェイス１を得られる。

【0028】

図６に示されるフォーム状コア形成工程では、硬質プラスチックなどを発砲させたバルク材を所定の厚さにスライスし（ステップＳ２１）、その後、ミラーサーフェイス１の形状に合わせてバルク材をトリミングする（ステップＳ２２）。これにより、フォーム状コア３ａを得られる。なお、バルク材が発泡した低密度のフォーム材であるため、通常の加工機でバルク材を容易に加工することができる。

【0029】

また、ハニカムコア形成工程では、炭素繊維強化プラスチックなどで形成されたハニカム材を所定の厚さにスライスし（ステップＳ３１）、その後、フォーム状コア３ａの形状に合わせてハニカム材をトリミングする（ステップＳ３２）。これにより、ハニカムコア３ｂを得られる。

【0030】

補強プレート形成工程では、高剛性な炭素繊維を用いてプレートを成形し（ステップＳ４１）、その後、ミラーサーフェイス１の形状に合わせてプレートをトリミングする（ステップＳ４２）。これにより、補強プレート２を得られる。

【0031】

ミラー固定部形成工程では、セラミックスをブロック成形してバルク材を得て（ステップＳ５１）、その後、バルク材をトリミングする（ステップＳ５２）。これにより、ミラー固定部４を得られる。

【0032】

固定工程（ステップＳ６１）は、図８に示されるミラーサーフェイス１と補強プレート２とコア材３とミラー固定部４とのうち隣接する部材同士を接着層５により固定して、ミラーサーフェイス１と補強プレート２とコア材３とミラー固定部４とを一体化する工程である。固定工程では、ミラーサーフェイス１、第１の接着層５ａ、フォーム状コア３ａ、第２の接着層５ｂ、ハニカムコア３ｂ、ミラー固定部４、第３の接着層５ｃ、補強プレート２の順に積層する。具体的には、固定工程では、まず、図８の左上に示すようにミラーサーフェイス１を用意する。続いて、ミラーサーフェイス１の背面１ｂに第１の接着層５ａを塗布する。続いて、ミラーサーフェイス１の背面１ｂに第１の接着層５ａを介してフォーム状コア３ａを固定する。

【0033】

続いて、図８の中央上に示すようにフォーム状コア３ａのうち第１の接着層５ａとは反対を向く面に第２の接着層５ｂを塗布する。続いて、フォーム状コア３ａに第２の接着層５ｂを介してハニカムコア３ｂを固定する。続いて、フォーム状コア３ａの切り欠き部３ｃおよびハニカムコア３ｂの切り欠き部３ｄにミラー固定部４を配置するとともに、第１の接着層５ａの露出面５ｄにミラー固定部４を配置して、ミラーサーフェイス１の背面１ｂに第１の接着層５ａを介してミラー固定部４を固定する。第１の接着層５ａの露出面５ｄは、切り欠き部３ｃ，３ｄを介して露出する部分である。

【0034】

続いて、図８の右上に示すようにハニカムコア３ｂのうち第２の接着層５ｂとは反対を向く面およびミラー固定部４のうち第１の接着層５ａとは反対を向く面に第３の接着層５ｃを塗布する。続いて、第３の接着層５ｃを挟んでハニカムコア３ｂおよびミラー固定部４と反対側に、補強プレート２を配置する。続いて、ハニカムコア３ｂおよびミラー固定部４に第３の接着層５ｃを介して補強プレート２を固定する。これにより、ミラーサーフェイス１と補強プレート２とフォーム状コア３ａとハニカムコア３ｂとミラー固定部４とが一体化する。第１の接着層５ａと第２の接着層５ｂと第３の接着層５ｃとは、ここでは樹脂シートからなるフィルム状接着剤である。

【0035】

図６に示される被膜工程（ステップＳ６２）は、固定工程の後、ミラーサーフェイス１の鏡面にメタル系材料を蒸着または鏡面をスパッタで被覆して鏡面に被膜を形成する工程である。すなわち、被膜工程は、増反射コーティングを実施する工程である。被膜は、金属膜である。

【0036】

被覆工程（ステップＳ６３）は、鏡面の被膜に、誘電多層被膜を更に被覆する工程である。すなわち、被覆工程は、増反射コーティングを実施する工程である。被膜工程および被覆工程を行うことにより、ミラーサーフェイス１の鏡面の反射率を高めることができる。以上の工程を行うことにより、図１に示されるガルバノミラー１００が製造される。

【0037】

次に、実施の形態１にかかるガルバノミラー１００の効果について説明する。

【0038】

はじめに、図９から図１２を参照して、従来技術にかかるガルバノミラー２００，３００について説明する。図９は、従来技術にかかる単一材料で形成されたガルバノミラー２００の一例を示す斜視図である。図１０は、図９に示されるガルバノミラー２００の鏡面研磨加工後の変形した状態を示す斜視図である。図１１は、従来技術にかかるサンドイッチ構造のガルバノミラー３００の変形した状態を示す斜視図である。図１２は、図１１に示されるＡ部の拡大図である。図９に示される従来技術にかかるガルバノミラー２００では、ミラーサーフェイス２１０の背面２３０を研削することにより軽量化している。一方、ミラーサーフェイス２１０の背面２３０に、Ｚ軸方向における中央でＸ軸方向に延びる背骨構造部２５０と、背骨構造部２５０からミラーサーフェイス２１０の外周縁に向かって延びる複数の肋骨補強部２６０とからなるリブ２４０を設けることにより、軽量化によるガルバノミラー２００の剛性の低下を軽減している。従来のガルバノミラー２００では、ミラーサーフェイス２１０の背面２３０の軽量化加工を行った後に、ミラーサーフェイス２１０の正面２２０の鏡面研磨加工を行う場合、リブ２４０の影響によってミラーサーフェイス２１０の剛性が不均一となる。そのため、リブ２４０が存在する部分と存在しない部分とで鏡面研磨加工の面圧によるたわみ量に差が発生し、リブ２４０が存在する部分は剛性が高いため研磨されるが、リブ２４０が存在しない部分は剛性が低いため撓んで研磨され難くなる。その結果、図１０に示されるディンプル２７０が発生するため、高精度な鏡面を得ることができなかった。一方、従来技術にかかるガルバノミラー２００では、ミラーサーフェイス２１０の鏡面研磨加工を行った後に、ミラーサーフェイス２１０の背面２３０の軽量化加工を行った場合、軽量化加工時にひずみが発生し、ミラーサーフェイス２１０の鏡面の精度が悪化する。そのため、高精度な鏡面を得ることができなかった。つまり、従来技術にかかるガルバノミラー２００では、軽量化と鏡面の高精度化との両立ができない。

【0039】

また、図１１に示すように、ガルバノミラー３００がサンドイッチパネル構造である場合、軽量化のために、２枚の薄い表面プレート３１０の間に、セルサイズが大きくかつコア密度の低いハニカムコア３２０を挟み込むサンドイッチパネル構造にすると、表面プレート３１０とハニカムコア３２０との固定時に接着の影響を受ける。これにより、図１２に示すように、表面プレート３１０にハニカムコア３２０のセルパターンをトレースしたディンプル３３０が発生し、表面プレート３１０の鏡面の精度の低下が発生する。当該鏡面の精度の低下を解決するためには、ハニカムコア３２０のセルサイズを小さくして密度を高くするか、または、表面プレート３１０の剛性を高めるために表面プレート３１０の厚さを厚くする必要があるが、そうすると、ガルバノミラー３００の重量が大きくなる。つまり、従来技術にかかるガルバノミラー３００では、軽量化と鏡面の高精度化との両立ができない。

【0040】

この点、本実施の形態では、図２に示すように、ミラーサーフェイス１の背面１ｂが平面形状であるため、ミラーサーフェイス１単体で鏡面研磨加工を行うことができ、高精度な鏡面を容易に得ることができる。そして、本実施の形態では、予め薄くかつ鏡面研磨加工したミラーサーフェイス１の背面１ｂを軽くて剛性が高いフォーム状コア３ａで補強した上、コア密度の低いハニカムコア３ｂでさらに補強することで、ガルバノミラー１００の軽量化を図りながら、ミラーサーフェイス１の変形による鏡面の精度の低下を防止できる。つまり、本実施の形態では、軽量化と鏡面の高精度化との両立が実現できる。

【0041】

本実施の形態では、図１に示すように、ガルバノミラー１００は、比弾性率が高いセラミックスで形成されたミラーサーフェイス１と比弾性率が高い炭素繊維強化プラスチックで形成された補強プレート２との間に、軽くて剛性が高いフォーム状コア３ａ、炭素繊維強化プラスチックで形成された超軽量なハニカムコア３ｂ、および、セラミックスで形成されたミラー固定部４とを挟み込むサンドイッチ構造である。このような構造により、軽量化かつ高精度な鏡面を実現しつつ、変形し難い剛性を確保することができるガルバノミラー１００を得られる。

【0042】

本実施の形態では、図１に示されるミラー固定部４がコア材３とは別の材料で形成されることにより、物性が不連続となる。そのため、ガルバノミラー１００と他部材とを固定する際に発生するひずみがコア材３を介してミラーサーフェイス１に伝達され難くなり、ミラーサーフェイス１の鏡面の精度の悪化を低減できる。また、ミラー固定部４とコア材３との接着面積を大きく確保できるため、ガルバノミラー１００の駆動時にミラー固定部４とミラーサーフェイス１との境界に発生するひずみを低減できる。

【0043】

本実施の形態では、図１に示すように、ミラーサーフェイス１と補強プレート２と２種類のコア材３とミラー固定部４とを接着して一体化することにより、ガルバノミラー１００を製造できる。そのため、軽量化のための複雑な加工が不要になり、簡単な加工および製造工程でガルバノミラー１００を製造できる。特に、ミラーサーフェイス１単体で鏡面研磨加工することが可能になるため、鏡面研磨加工が簡単な工程で実現できるようになり、高精度な鏡面を得ることができる。

【0044】

本実施の形態では、図１に示されるミラーサーフェイス１がサファイヤのプレート、または、単結晶炭化ケイ素のウェハー、もしくは、単結晶シリコンウェハーである場合には、従来技術のように炭化ケイ素、ベリリウムなどのバルク材に軽量化加工かつ鏡面研磨加工を行ってミラーサーフェイス２１０（図９参照）を得る場合に比べて、薄くて軽いミラーサーフェイス１を得られるとともに、ミラーサーフェイス１の鏡面の精度を簡単に高くできる。

【0045】

本実施の形態では、図２に示される接着層５がフィルム状接着剤であることにより、各構成部材の接着面の微細なずれを吸収することができるため、接着後の各構成部材の外形寸法が安定し、寸法精度の高いガルバノミラー１００を得られる。

【0046】

次に、実施の形態１にかかるガルバノミラー１００の変形例について説明する。

【0047】

図３に示される把持部４ａの形状は、本実施の形態では矩形状であったが、例えば、円柱状でも、図１３に示される円筒形状でもよい。図１３は、実施の形態１の変形例１にかかるガルバノミラー１００を示す斜視図である。なお、図１３は、ガルバノミラー１００を図３に示す状態から紙面の上下に反転させた状態を図示している。

【0048】

図５に示されるガルバノミラー１００のＸＹ断面形状は、本実施の形態では台形形状であったが、ガルバノミラー１００の全体の厚さが薄い場合、例えば、５ｍｍ以下の場合は、図１４に示される長方形状などでもよい。なお、図１４は、実施の形態１の変形例２にかかるガルバノミラー１００の断面形状を示す図であって、図４に示されるＶ－Ｖ線に沿った断面図に相当する図である。図１４では、ミラー固定部４の図示を省略している。

【0049】

次に、実施例および比較例により、本開示の効果について更に説明する。

【0050】

（実施例１）
実施例１にかかるガルバノミラーは、ミラーサーフェイスと補強プレートとの間に、フォーム状コアとハニカムコアとミラー固定部とを挟み込んだサンドイッチ構造にした。ガルバノミラーの表面を構成するミラーサーフェイスには、Ｓｉウェハーを使用した。フォーム状コアには、ＥＶＯＮＩＣ社製のＲＯＨＡＣＥＬＬ １１０ＨＰを使用した。ハニカムコアには、Ｕｌｔｒａｃｏｒ社製のｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ＵＣＦ－１３７－３／８－１０を使用した。ガルバノミラーの裏面を構成する補強プレートには、ＤＩＡＬＥＡＤ ｋ６３７１２を用い、繊維含有率が６０％、かつ、繊維配向が０／９０度で成形したＣＦＲＰプレートを使用した。ミラー固定部には、Ｃ／ＳｉＣ材を使用した。厚さ１００μｍのフィルム状接着剤を用いて隣接する部材同士を固定し、ミラーサーフェイスと補強プレートとフォーム状コアとハニカムコアとミラー固定部とを一体化させた。なお、各部材の詳細な寸法は、比較例１にかかるガルバノミラーのイナーシャと同等になるように設定した。

【0051】

（比較例１）
比較例１にかかるガルバノミラーは、単一材料で構成した。具体的には、比較例１にかかるガルバノミラーは、焼結ＳｉＣ材を軽量化加工した後に、鏡面研磨加工して鏡面化することにより得た。比較例１にかかるガルバノミラーの外形形状は、図９に示す形状と同一である。詳細な寸法は、割愛する。

【0052】

（比較例２）
比較例２にかかるガルバノミラーは、表裏２枚のＣＦＲＰプレートの間に、コア材としてハニカムコアの１種類のみを挟み込んだ構成にした。ＣＦＲＰプレートには、実施例１の補強プレートと同じ材料を使用した。ハニカムコアには、実施例１のハニカムコアと同じＵｌｔｒａｃｏｒ社製のｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ＵＣＦ－１３７－３／８－１０を使用した。厚さ１００μｍのフィルム状接着剤を用いて隣接する部材同士を固定し、２枚のＣＦＲＰプレートとハニカムコアとを一体化させた。なお、比較例２では、ガルバノミラーの駆動時の変形量が比較例１にかかるガルバノミラーと同程度になるように、ＣＦＲＰプレートの板厚とハニカムコアの厚さとを設定した。

【0053】

（比較例３）
比較例３にかかるガルバノミラーは、コア材をフォーム状コアの１種類のみにした点以外は、実施例１と同じ構成にした。

【0054】

（試験方法）
上記実施例１および比較例１から３のガルバノミラーについて、重量、イナーシャ、鏡面の精度および駆動時の変形量（高剛性：変形し難さ）の評価を行った。駆動時の変形量に関しては、各ガルバノミラーをガルバノスキャナに組み込み、最大加速度でガルバノスキャナを駆動させた場合の、ガルバノミラーの鏡面の変形量を有限要素解析により求めた。

【0055】

表１は、実施例１および比較例１から３にかかるガルバノミラーの評価結果を示す表である。表１において、各評価項目の数値は、比較例１のガルバノミラーの数値を１００として、指数で表記している。各評価項目の数値が小さいほど各評価項目の特性が優れていることを意味している。

【0056】

【表1】

【0057】

表１から明らかなように、比較例２は、駆動時の変形量が比較例１と同等になるように剛性設計した場合、重量およびイナーシャが比較例１の５０％未満に低減したのに対し、鏡面の精度が比較例１の１．５倍程度に悪化した。これは、ＣＦＲＰプレートの表面に発生するディンプル（図１１参照）が原因である。ディンプルの発生を無くすには、ＣＦＲＰプレートの厚さを、比較例２よりも３倍から４倍に厚くする必要があるが、そうすると、重量およびイナーシャは、比較例１の２倍以上になる。さらに、ディンプルの発生を無くしても、ＣＦＲＰプレートの場合、成形時の樹脂の硬化収縮の影響があるため、成形面の精度が不十分になる。また、成形面は、樹脂と繊維との２種類の材料が混在しているため、成形面に鏡面研磨加工を行っても、十分な表面粗さが得られず、成形面を鏡面化できない。成形面を鏡面化する方法として、成形面を単一の材料で覆い再度鏡面研磨加工を行う方法があるが、そうすると、重量およびイナーシャがさらに大きくなり、また、メタライズなどを行った際にガルバノミラーにバイメタル変形が発生するため、好ましくない。

【0058】

比較例３は、Ｓｉウェハーの背面に補強構造が無く、また、Ｓｉウェハーの背面に軽量化加工を行っていないため、比較例１よりも鏡面の精度が良い。また、比較例３は、重量が比較例１よりも低減したが、ガルバノミラー全体の厚さが比較例１よりも厚いため、イナーシャが比較例１よりも大きくなった。また、フォーム状コアの剛性がハニカムコアよりも低く、コア全体としての剛性が不十分なため、駆動時の変形量は比較例１よりも大きくなった。駆動時の変形量を小さくするには、フォーム状コアの厚さを厚くする必要があるが、そうすると、重量が比較例１よりも大きくなる。さらに、イナーシャも大きくなり、同じガルバノモータで駆動する場合、ガルバノミラーの駆動スピードが低下するため、好ましくない。

【0059】

実施例１は、イナーシャが比較例１と同等になるように設計した場合、重量、鏡面の精度および駆動時の変形量がいずれも比較例１よりも低減した。つまり、実施例１のガルバノミラーをレーザ加工機などに搭載した場合、加工の高精度化および高速化を実現できる。

【0060】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【0061】

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

【0062】

（付記１）
鏡面となる正面と、前記正面とは反対を向く平面形状の背面とを有するミラーサーフェイスと、
前記ミラーサーフェイスの前記背面側に前記背面から離れて設けられた補強プレートと、
前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートとの間に挟み込まれて配置されて、前記ミラーサーフェイスの前記背面に固定されるフォーム状コアとハニカムコアとを含む複数種のコア材と、
前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートとの間に挟み込まれて配置されて、前記コア材とは別の材料で形成され、ガルバノミラーを他部材に固定するためのミラー固定部と、
を備え、
前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートと前記コア材と前記ミラー固定部とのうち隣接する部材同士は、接着層を介して固定され、前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートと前記コア材と前記ミラー固定部とが一体化されていることを特徴とするガルバノミラー。
（付記２）
前記ミラーサーフェイスには、アルミナ、サファイヤ、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミ、炭化ケイ素、Ｂ４Ｃ－ＴｉＢ２、ベリリウムのいずれかのセラミックスのプレート、または、単結晶炭化ケイ素、単結晶ケイ素のいずれかのウェハー、もしくは、単結晶シリコンウェハーが用いられることを特徴とする付記１に記載のガルバノミラー。
（付記３）
前記コア材の種類は、前記フォーム状コアと前記ハニカムコアとの２種類であり、
前記フォーム状コアの嵩比重が０．４ｇ／ｃｍ³未満、かつ、前記フォーム状コアの弾性率が０．１ＧＰａ以上であり、
前記ハニカムコアの嵩比重が０．２ｇ／ｃｍ³未満、かつ、前記ハニカムコアの比弾性率が１０以上であることを特徴とする付記１または２に記載のガルバノミラー。
（付記４）
前記補強プレートの材料は、炭素繊維強化プラスチックであり、
前記補強プレートの嵩比重が１．８５ｇ／ｃｍ³未満、かつ、前記補強プレートの弾性率が１２０ＧＰａ以上であることを特徴とする付記１から３のいずれか１つに記載のガルバノミラー。
（付記５）
前記ミラー固定部の材料は、比弾性率が１００以上のセラミックスであることを特徴とする付記１から４のいずれか１つに記載のガルバノミラー。
（付記６）
鏡面となる正面と前記正面とは反対を向く平面形状の背面とを有するミラーサーフェイスと、前記ミラーサーフェイスの前記背面側に前記背面から離れて設けられた補強プレートと、前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートとの間に挟み込まれて配置されて、前記ミラーサーフェイスの前記背面に固定されるフォーム状コアとハニカムコアとを含む複数種のコア材と、前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートとの間に挟み込まれて配置されて、前記コア材とは別の材料で形成され、ガルバノミラーを他部材に固定するためのミラー固定部とを備えるガルバノミラーの製造方法であって、
前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートと前記コア材と前記ミラー固定部とのうち隣接する部材同士を接着層により固定して、前記ミラーサーフェイスと前記補強プレートと前記コア材と前記ミラー固定部とを一体化する固定工程と、
前記固定工程の後、前記ミラーサーフェイスの前記鏡面にメタル系材料を蒸着または前記鏡面をスパッタで被覆して前記鏡面に被膜を形成する被膜工程と、
前記鏡面の前記被膜に、誘電多層被膜を更に被覆する被覆工程と、
を含むことを特徴とするガルバノミラーの製造方法。
（付記７）
前記固定工程の前に、前記ミラーサーフェイスの前記正面をミラーポリッシュする鏡面化工程を含むことを特徴とする付記６に記載のガルバノミラーの製造方法。
（付記８）
前記接着層は、樹脂シートからなるフィルム状接着剤であることを特徴とする付記６または７に記載のガルバノミラーの製造方法。

【符号の説明】

【0063】

１，２１０ ミラーサーフェイス、１ａ，２２０ 正面、１ｂ，２３０ 背面、１ｃ 単結晶インゴット、１ｄ ウェハー、１ｅ トリミング部材、２ 補強プレート、３ コア材、３ａ フォーム状コア、３ｂ，３２０ ハニカムコア、３ｃ，３ｄ 切り欠き部、４ ミラー固定部、４ａ 把持部、５ 接着層、５ａ 第１の接着層、５ｂ 第２の接着層、５ｃ 第３の接着層、５ｄ 露出面、１００，２００，３００ ガルバノミラー、２４０ リブ、２５０ 背骨構造部、２６０ 肋骨補強部、２７０，３３０ ディンプル、３１０ 表面プレート。

【要約】

ガルバノミラー（１００）は、鏡面となる正面（１ａ）と平面形状の背面（１ｂ）とを有するミラーサーフェイス（１）と、ミラーサーフェイス（１）の背面（１ｂ）側に背面（１ｂ）から離れて設けられた補強プレート（２）と、ミラーサーフェイス（１）と補強プレート（２）との間に挟み込まれて配置されてミラーサーフェイス（１）の背面（１ｂ）に固定されるフォーム状コア（３ａ）とハニカムコア（３ｂ）とを含む複数種のコア材（３）と、ミラーサーフェイス（１）と補強プレート（２）との間に挟み込まれて配置されてコア材（３）とは別の材料で形成されるミラー固定部（４）と、を備えている。ミラーサーフェイス（１）と補強プレート（２）とコア材（３）とミラー固定部（４）とのうち隣接する部材同士は、接着層（５）を介して固定され、ミラーサーフェイス（１）と補強プレート（２）とコア材（３）とミラー固定部（４）とが一体化されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】