(57)【要約】【課題】簡単な構造で走査領域を切換可能にする。【解決手段】導光装置は、入射光を反射して、被照射物に照射されるように導く複数の反射ユニットを備える。前記複数の反射ユニットは、前記入射光の進行方向に沿って並べられる。前記複数の反射ユニットのそれぞれは、前記入射光を反射する第１導光部材を備える。前記複数の反射ユニットのそれぞれは、前記第１導光部材が回転することにより、前記入射光を反射させる反射状態と、前記入射光を通過させる通過状態と、の間で切り換わる。前記反射状態になるタイミングが前記複数の反射ユニットの間で異なる。前記反射状態において、前記第１導光部材の回転に伴って、前記入射光が反射した反射光が偏向する。前記反射光は、当該反射ユニットが前記被照射物を走査する走査領域に含まれる被照射点に導かれる。前記複数の反射ユニットの前記走査領域は、前記入射光の進行方向と平行に並んで配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を反射して、被照射物に照射されるように導く複数の反射ユニットを備え、
前記複数の反射ユニットは、前記入射光の進行方向に沿って並べられ、
前記複数の反射ユニットのそれぞれは、前記入射光を反射する第１導光部材を備え、
前記複数の反射ユニットのそれぞれは、前記第１導光部材が回転することにより、前記第１導光部材が前記入射光に当たって当該入射光を反射させる反射状態と、前記入射光に当たらずに通過させる通過状態と、の間で切り換わり、
前記反射状態になるタイミングが前記複数の反射ユニットの間で異なり、
前記反射状態において、前記第１導光部材の回転に伴って、前記入射光が反射した反射光が偏向し、
前記反射光は、当該反射ユニットが前記被照射物を走査する走査領域に含まれる被照射点に導かれ、
前記複数の反射ユニットの前記走査領域は、前記入射光の進行方向と平行に並んで配置されることを特徴とする導光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の導光装置であって、
前記複数の反射ユニットにおいて、前記第１導光部材は、互いに等しい角速度で、同一の向きで回転し、
２つの前記反射ユニットの間での前記第１導光部材の回転位相の差が、前記反射ユニットが１つ離れるごとに一定の角度ずつ増加することを特徴とする導光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の導光装置であって、
前記複数の反射ユニットにおいて、前記第１導光部材の回転軸は互いに平行であり、
前記複数の反射ユニットのそれぞれにおいて、前記第１導光部材の回転軸が前記入射光に直交していることを特徴とする導光装置。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の導光装置であって、
前記反射状態において、前記第１導光部材は、当該第１導光部材の回転軸と垂直な平面に沿って偏向するように反射させ、
前記平面は、前記入射光に対して、前記回転軸の方向にオフセットしており、
前記複数の反射ユニットのそれぞれは、第２導光部材を備え、
前記第２導光部材は、前記第１導光部材において反射した反射光を反射させることで、前記走査領域に導くことを特徴とする導光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の導光装置であって、
前記第１導光部材は、
前記第１導光部材の回転軸に垂直な平面に対して傾斜した平面状に形成された第１反射面と、
前記第１導光部材の回転軸に垂直な平面に対して傾斜した平面状に形成された第２反射面と、
を備え、
前記回転軸に垂直な平面に対して前記第１反射面が傾斜する向きと、前記回転軸に垂直な平面に対して前記第２反射面が傾斜する向きと、が逆であり、
前記入射光は、前記第１反射面で反射した後、前記第２反射面で反射することを特徴とする導光装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の導光装置であって、
前記複数の反射ユニットのうち少なくとも１つの反射ユニットにおいて、前記第２導光部材の周囲を他の前記反射ユニットの前記第１導光部材が回転することを特徴とする導光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の導光装置であって、
前記第２導光部材は、前記第１導光部材から反射した光を、前記第１導光部材の回転軸の方向にオフセットさせて反射することを特徴とする導光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の導光装置であって、
前記第２導光部材は、
前記第１導光部材の回転軸に垂直な平面に対して傾斜した平面状に形成された第１導光反射面と、
前記第１導光部材の回転軸に垂直な平面に対して傾斜した平面状に形成された第２導光反射面と、
を備え、
前記回転軸に垂直な平面に対して前記第１導光反射面が傾斜する向きと、前記回転軸に垂直な平面に対して前記第２導光反射面が傾斜する向きと、が逆であり、
前記第１導光部材で反射した光は、前記第１導光反射面で反射した後、前記第２導光反射面で反射することを特徴とする導光装置。
【請求項９】
請求項１から８までの何れか一項に記載の導光装置であって、
前記複数の反射ユニットのそれぞれにおいて、３６０°を等角度間隔で分割するように、２以上の偶数の前記第１導光部材が配置されることを特徴とする導光装置。
【請求項１０】
請求項１から９までの何れか一項に記載の導光装置であって、
前記複数の反射ユニットのそれぞれは走査用レンズを備え、
前記走査用レンズは、前記第１導光部材から前記走査領域までの光路に配置されることを特徴とする導光装置。
【請求項１１】
請求項１から１０までの何れか一項に記載の導光装置を備え、
前記複数の反射ユニットのそれぞれで回転する前記第１導光部材から放射される光が、直線状の走査線に含まれる任意の被照射点に導かれ、
前記第１導光部材への光の入射位置から前記被照射点までの光路長が、前記走査線における全ての被照射点にわたって略一定であり、
前記複数の反射ユニットのそれぞれから導かれた光の前記走査線上での走査速度が略一定であることを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光源からの光を直線状の走査線に沿って走査する技術が、画像形成装置やレーザ加工装置等に広く利用されている。特許文献１は、この種の装置に備えられるビーム走査装置を開示する。
【０００３】
特許文献１のビーム走査装置は、回転多面鏡と、複数の走査ユニットと、ビーム切換部材と、ビーム切換制御部と、を備える。ビーム切換部材には、光源装置からのビームが入射する。ビーム切換制御部は、走査ユニットの回転多面鏡によるビームの偏向が、回転多面鏡の反射面毎に繰り返されるようにビーム切換部材を制御して、複数の走査ユニットの各々にスポット光（ビーム）の１次元走査を順番に行わせるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２０６２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の構成は、ビーム切換部材が、ビーム切換制御部により電気的に制御されて、１つの走査ユニットに、光源装置からのビームが入射するように、ビームの光路を切り換える。従って、ビームの光路を切り換えるための構造が複雑となっており、この点で改善の余地があった。
【０００６】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、簡単な構造で走査領域を切換可能な導光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００８】
本発明の観点によれば、以下の構成の導光装置が提供される。即ち、この導光装置は、入射光を反射して、被照射物に照射されるように導く複数の反射ユニットを備える。前記複数の反射ユニットは、前記入射光の進行方向に沿って並べられる。前記複数の反射ユニットのそれぞれは、前記入射光を反射する第１導光部材を備える。前記複数の反射ユニットのそれぞれは、前記第１導光部材が回転することにより、前記第１導光部材が前記入射光に当たって当該入射光を反射させる反射状態と、前記入射光に当たらずに通過させる通過状態と、の間で切り換わる。前記反射状態になるタイミングが前記複数の反射ユニットの間で異なる。前記反射状態において、前記第１導光部材の回転に伴って、前記入射光が反射した反射光が偏向する。前記反射光は、当該反射ユニットが前記被照射物を走査する走査領域に含まれる被照射点に導かれる。前記複数の反射ユニットの前記走査領域は、前記入射光の進行方向と平行に並んで配置される。
【０００９】
これにより、前記複数の反射ユニットのそれぞれにおいて第１導光部材が回転することにより、入射光を反射する反射ユニットを機械的に変更して、被照射物への走査領域を切り換えることができる。従って、走査領域の切換を、簡易な構成で行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な構造で走査領域を切換可能な導光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る導光装置を備えるレーザ加工装置の斜視図。
【図２】導光装置の構成を示す概略図。
【図３】１つの反射ユニットが光を反射している状態を示す斜視図。
【図４】反射ユニットが光を通過させている状態を示す斜視図。
【図５】複数のうちの反射ユニットのうち第１反射ユニットが光を反射させている状態を示す図。
【図６】第２反射ユニットが光を反射させている状態を示す図。
【図７】反射ユニットの変形例を示す図。
【図８】導光装置の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る導光装置１３を備えるレーザ加工装置（光走査装置）１の構成を説明する。図１は、レーザ加工装置１の斜視図である。
【００１３】
図１に示すレーザ加工装置１は、ワーク（被照射物）１００にレーザ光を光走査しながら照射することで、当該ワーク１００を加工することができる。
【００１４】
本実施形態において、レーザ加工装置１は、非熱加工を行うことができる。非熱加工としては、例えば、アブレーション加工がある。アブレーション加工は、レーザ光をワーク１００の一部に照射することで、このワーク１００の一部を蒸発させる加工である。なお、レーザ加工装置１は、レーザ光の熱によりワーク１００を溶融させて加工する熱加工を行う構成であっても良い。
【００１５】
ワーク１００は、板状の部材である。ワーク１００は、例えばＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）から構成される。なお、ワーク１００は、板状の部材に限定されず、例えばブロック状の部材であっても良い。また、ワーク１００は、他の材料から構成されても良い。
【００１６】
レーザ加工装置１において用いられるレーザ光は可視光であっても良いし、可視光以外の波長帯の電磁波であっても良い。また、本実施形態では、可視光だけでなく、それより波長帯が広い様々な電磁波を含めて「光」と称する。
【００１７】
図１に示すように、レーザ加工装置１は、搬送部１１と、レーザ発生器１２と、導光装置１３と、を備える。
【００１８】
搬送部１１は、ワーク１００を、レーザ加工装置１の主走査方向と略垂直な方向に搬送することができる。搬送部１１でワーク１００を搬送しながらレーザ加工が行われる。
【００１９】
本実施形態において、搬送部１１は、ベルトコンベアである。なお、搬送部１１は、特に限定されないが、ローラコンベアであっても良いし、ワーク１００を把持して搬送する構成であっても良い。また、搬送部１１を省略し、動かないように固定されたワーク１００に対して、レーザ光を照射して加工を施すこともできる。
【００２０】
レーザ発生器１２は、レーザ光の光源であり、パルス発振により時間幅が短いパルスレーザを発生させることができる。パルスレーザの時間幅は、特に限定されないが、例えばナノ秒オーダー、ピコ秒オーダー、又はフェムト秒オーダー等の短い時間間隔である。なお、レーザ発生器１２は連続波発振によりＣＷレーザを発生させる構成であっても良い。
【００２１】
導光装置１３は、レーザ発生器１２が発生させたレーザ光をワーク１００に照射するように導く。導光装置１３によって導かれたレーザ光は、ワーク１００の表面に定められた走査線１０１上の被照射点１０２に照射される。詳細は後述するが、導光装置１３の動作により、ワーク１００がレーザ光によって照射される被照射点１０２は、直線状の走査線１０１に沿って略一定の速度で移動する。これにより、光走査が実現される。
【００２２】
続いて、図２を参照して、導光装置１３について詳細に説明する。図２は、導光装置１３の構成を示す概略図である。
【００２３】
図２に示すように、導光装置１３は、複数の反射ユニット２０を備える。なお、本実施形態において、複数の反射ユニット２０は、導光装置１３が備える筐体１７の内部に配置されている。
【００２４】
複数の反射ユニット２０は、それぞれ、レーザ発生器１２から入射するレーザ光を反射してワーク１００へ導く。以下では、レーザ発生器１２からそれぞれの反射ユニット２０に入射するレーザ光を、入射光と呼ぶことがある。複数の反射ユニット２０は、入射光の進行方向に沿って直線状に並べて配置されている。反射ユニット２０が並べられる方向は、走査線１０１の長手方向とも一致している。複数の反射ユニット２０のそれぞれは走査線１０１からの距離が略等しくなる位置に配置されている。
【００２５】
以下、複数の反射ユニット２０に関して、入射光の進行方向において最も上流側に位置する反射ユニット２０を第１反射ユニット２１と呼ぶことがある。また、残りの反射ユニット２０のそれぞれを、第１反射ユニット２１から入射光の進行方向の下流側に向かって順に、第２反射ユニット２２、第３反射ユニット２３、第４反射ユニット２４、第５反射ユニット２５、第６反射ユニット２６、第７反射ユニット２７、第８反射ユニット２８、及び第９反射ユニット２９と呼ぶことがある。
【００２６】
それぞれの反射ユニット２０は、レーザ光を偏向させて反射することにより光走査することができる。それぞれの反射ユニット２０によってワーク１００を光走査する領域（走査領域）は、他の反射ユニット２０による走査領域とは異なっている。図１及び図２には、第１走査領域３１、第２走査領域３２、第３走査領域３３、第４走査領域３４、第５走査領域３５、第６走査領域３６、第７走査領域３７、第８走査領域３８、及び第９走査領域３９が示されている。９つの走査領域は直線状に並んで配置されている。これらの走査領域の集合によって、走査線１０１が構成される。
【００２７】
第１走査領域３１は第１反射ユニット２１によって走査され、以下、それぞれの走査領域が、対応する反射ユニット２０によって順次走査される。第９走査領域３９は、第９反射ユニット２９によって走査される。
【００２８】
それぞれの反射ユニット２０は、入射光を反射させて走査を行う反射状態と、入射光を反射させずに下流側へ通過させる通過状態と、を反復して切り換えることができる。反射ユニット２０が反射状態であるとき、対応する走査領域（例えば、第１反射ユニット２１であれば第１走査領域３１）が光走査される。反射ユニット２０が通過状態であるとき、当該反射ユニット２０は光走査を行わない。
【００２９】
それぞれの反射ユニット２０が反射状態になるタイミングは、複数の反射ユニット２０の間で異なる。これにより、反射状態になる反射ユニット２０が切り換わることによって、複数の走査領域がそれぞれ走査される。
【００３０】
本実施形態では、反射状態になる反射ユニット２０は、入射光の進行方向において上流側から下流側へ順に１つずつ切り換わる。具体的には、反射ユニット２０は、第１反射ユニット２１、第２反射ユニット２２、第３反射ユニット２３、・・・の順に反射状態になる。ただし、反射ユニット２０は下流側から順に反射状態に切り換わっても良いし、反射ユニット２０が並べられる順番と異なる順番で切り換わっても良い。
【００３１】
次に、図３から図６までを参照して、各反射ユニット２０について詳細に説明する。図３は、１つの反射ユニット２０が光を反射している状態を示す斜視図である。図４は、反射ユニット２９が光を通過させている状態を示す斜視図である。図５は、複数のうちの反射ユニット２０のうち第１反射ユニット２１が光を反射させている状態を示す図である。図６は、第２反射ユニット２２が光を反射させている状態を示す図である。
【００３２】
図３には、９つの反射ユニット２０のうち第１反射ユニット２１だけが示されている。９つの反射ユニット２０は何れも同一の構成であるため、以下では、代表して第１反射ユニット２１について説明する。
【００３３】
図３に示すように、第１反射ユニット２１は、ターンテーブル（回転部材）４１と、モータ（駆動源）４２と、第１導光部材５１と、第２導光部材５２と、走査用レンズ５３と、を備える。
【００３４】
ターンテーブル４１は、本実施形態では中空円板状の部材であり、回転軸２０ｃを中心として回転可能である。ターンテーブル４１には、中空筒状に形成された伝達軸４３の一端が固定されている。伝達軸４３は、反射ユニット２０の図示しない筐体に回転可能に支持されている。
【００３５】
モータ４２は、ターンテーブル４１を回転させることができる。モータ４２の駆動力が伝達軸４３に伝達されることで、ターンテーブル４１が伝達軸４３とともに回転する。モータ４２は、本実施形態では電動モータであるが、これに限定されない。
【００３６】
第１導光部材５１は、ターンテーブル４１と一体的に、回転軸２０ｃを中心として回転するように設けられる。この回転軸２０ｃは、反射ユニット２０に入射するレーザ光の光路に直交するように配置される。以下では、反射ユニット２０に入射するレーザ光の光路を第１光路Ｌ１と呼ぶことがある。第１導光部材５１が備える後述の反射面が、第１光路Ｌ１を進行する入射光に当たることにより、入射光を反射することができる。第１導光部材５１は、ターンテーブル４１の外周部近傍に、ボルト等を用いて固定されている。
【００３７】
第１導光部材５１は、１つのターンテーブル４１（１つの反射ユニット２０）に対して、２以上の偶数個設けられる。複数の第１導光部材５１は、互いに同一の形状である。
【００３８】
本実施形態において、第１導光部材５１は、１つのターンテーブル４１に対して２つ設けられている。２つの第１導光部材５１は、それぞれ、ターンテーブル４１において３６０°を等しく分割するように配置されている。具体的には、図３に示すように、一方の第１導光部材５１が他方の第１導光部材５１に対して１８０°ズレた位置に配置されている。
【００３９】
第１導光部材５１は、アルミニウム等の金属により、ブロック状に形成されている。第１導光部材５１は、第１反射面６１と、第２反射面６２と、を備える。具体的には、第１導光部材５１には、回転軸２０ｃから遠い側を開放させる断面Ｖ字状の溝が形成されている。この溝の内壁に、第１反射面６１及び第２反射面６２が形成されている。
【００４０】
第１反射面６１及び第２反射面６２は、何れも平面状に形成されている。第１反射面６１は、回転軸２０ｃに垂直な仮想平面に対して傾斜して配置されている。第２反射面６２は、回転軸２０ｃに垂直な仮想平面に対して傾斜して配置されている。
【００４１】
第１反射面６１と第２反射面６２は、逆向きに、かつ、互いに等しい角度（具体的には、４５°）で、回転軸２０ｃに垂直な仮想平面に対して傾斜している。従って、第１反射面６１と第２反射面６２は、Ｖ字をなすように配置される。
【００４２】
本実施形態において、２つの第１導光部材５１は、正多角形（具体的には、正１８角形）の互いに対向する辺に相当する位置に配置される。従って、第１導光部材５１の１つ分に相当する中心角は、２０°である。上記の対向する辺以外の辺に相当する位置には、第１導光部材５１は配置されていない。
【００４３】
２つの第１導光部材５１がターンテーブル４１とともに回転すると、反射ユニット２０に入射して第１光路Ｌ１を進行するレーザ光に対し、第１導光部材５１が当たる状態と、当たらない状態と、が交互に切り換わる。図３のように、２つのうち何れかの第１導光部材５１が入射光に当たる状態が、前述の反射状態である。図４のように、２つの第１導光部材５１の何れも入射光に当たらない状態が、前述の通過状態である。
【００４４】
１つの第１導光部材５１に着目すると、当該第１導光部材５１は、３６０°回転するごとに入射光の光路を２回横切る。前述したように、第１導光部材５１には、入射光を反射させる反射面（具体的には、第１反射面６１及び第２反射面６２）が、回転軸２０ｃから遠い側だけに形成されている。２回のうち１回では、第１導光部材５１の反射面が入射光の進行方向の上流側を向いているので、光を有効に反射できる。一方、残りの１回では、第１導光部材５１の反射面が入射光の進行方向下流側を向いているので、当該第１導光部材５１に仮に光が当たっても、第１導光部材５１は有効に機能しない。
【００４５】
しかし、本実施形態では、何れの第１導光部材５１も、互いに位相が１８０°異なる他の第１導光部材５１と対をなすように配置されている。従って、入射光を有効に反射させない向きで第１導光部材５１が光路を横切るタイミングでは、必ず、相手側の第１導光部材５１が、入射光を有効に反射させる向きで光路を横切る。従って、反射面が入射光に対向しない第１導光部材５１が入射光の通過を実質的に邪魔しないので、光を全体として効率的に使用することができる。
【００４６】
第１光路Ｌ１は、回転軸２０ｃに直交している。また、２つの第１導光部材５１は、互いに１８０°の位相のズレを有して配置される。従って、回転軸２０ｃを挟んで配置される２つの第１導光部材５１のうち、第１光路Ｌ１の上流側に近い側に位置する第１導光部材５１だけが、入射光に当たることになる。
【００４７】
第１反射面６１は、第１導光部材５１が所定の回転位相となったとき、第１光路Ｌ１と重なるように配置される。従って、入射光は、第１反射面６１で反射した後、第２反射面６２で反射する。
【００４８】
回転軸２０ｃに沿って見たとき、第１導光部材５１の第１反射面６１と第２反射面６２は、回転軸２０ｃに対して直交する方向に向けられている。図３のように第１導光部材５１に入射光が当たっている状態で、第１導光部材５１が回転すると、第１反射面６１及び第２反射面６２の向きが連続的に変わる。従って、第２反射面６２から出射する光の向きが、図３の黒塗り矢印で示す向きで滑らかに変化する。こうして、出射光の偏向が実現される。
【００４９】
第１反射面６１と第２反射面６２とがＶ字状に配置されているので、第１導光部材５１の回転に伴って、出射光は、回転軸２０ｃと垂直な平面に沿って、図３の黒塗り矢印で示すように偏向する。この平面は、第１光路Ｌ１に対して、回転軸２０ｃの方向にオフセットしている。これにより、第１導光部材５１からの出射光を第２導光部材５２に入射させることができる。
【００５０】
レーザ光は、回転軸２０ｃに直交するように、反射ユニット２０に入射する。また、第１導光部材５１の回転位相が入射光の向きと完全に一致しているときは、回転軸２０ｃに沿って見ると、第１反射面６１と第２反射面６２は入射光と直交する。従って、このとき、レーザ光は第１導光部材５１によって折り返すように２回反射して、図３の第２光路Ｌ２で示すように、第１光路Ｌ１の向きと平行かつ逆向きに出射する。
【００５１】
第２導光部材５２は、第１導光部材５１から出射した光を反射して、第１反射ユニット２１に対応する走査領域（第１走査領域３１）まで導く。
【００５２】
第２導光部材５２は、第１光路Ｌ１に対して、上述の回転軸２０ｃの方向に適宜の距離だけオフセットした位置に配置されている。第２導光部材５２は、細長く形成された固定軸４４の長手方向一側の端部に、ボルト等を用いて固定されている。固定軸４４には、入射光の光路に沿って形成された細長い凹部４４ａが形成されている。従って、レーザ発生器１２からのレーザ光は、第２導光部材５２によっても固定軸４４によっても遮られずに、光通過路としての凹部４４ａを通って第１導光部材５１側へ導かれる。
【００５３】
第２導光部材５２は、アルミニウム等の金属により、ブロック状に形成されている。第２導光部材５２は、第１導光反射面６６と、第２導光反射面６７と、を備える。具体的には、第２導光部材５２には、回転軸２０ｃに沿って見たときに、第１光路Ｌ１の向きに対して４５°傾いた側を開放させる断面Ｖ字状の溝が形成されている。この溝の内壁に、第１導光反射面６６及び第２導光反射面６７が形成されている。
【００５４】
第１導光反射面６６及び第２導光反射面６７は、何れも平面状に形成されている。第１導光反射面６６は、回転軸２０ｃに垂直な仮想平面に対して傾斜して配置されている。第２導光反射面６７は、回転軸２０ｃに垂直な仮想平面に対して傾斜して配置されている。
【００５５】
第１導光反射面６６と第２導光反射面６７は、逆向きに、かつ、互いに等しい角度（具体的には、４５°）で、回転軸２０ｃに垂直な仮想平面に対して傾斜している。従って、第１導光反射面６６と第２導光反射面６７は、Ｖ字をなすように配置される。
【００５６】
第２導光部材５２の第１導光反射面６６及び第２導光反射面６７は、第１導光部材５１による光の偏向範囲をカバーするように配置されている。第１導光反射面６６は、第１導光部材５１による出射光の偏向範囲を含む上述の平面に対応して配置される。従って、レーザ光は、第１導光反射面６６で反射した後、第２導光反射面６７で反射する。
【００５７】
走査用レンズ５３は、自由曲面レンズであり、例えば公知のｆθレンズを用いることができる。走査用レンズ５３は、第２導光部材５２と、第１走査領域３１と、の間に配置されている。この走査用レンズ５３により、走査範囲の中央部と周辺部とで、焦点距離を一定とすることができる。
【００５８】
以上のように構成された９つの反射ユニット２０が、レーザ発生器１２からの入射光の進行方向に沿って並べられることで、図２に示す導光装置１３が構成される。全ての反射ユニット２０において、第１導光部材５１の回転軸２０ｃは互いに平行である。９つの反射ユニット２０において、第１導光部材５１は、互いに等しい角速度で、かつ同一の向きで回転する。第１導光部材５１の回転位相は、複数の反射ユニット２０の間で異なっている。これにより、第１導光部材５１が入射光に当たるタイミングを、複数の反射ユニット２０の間で異ならせることができる。本実施形態では、２つの反射ユニット２０の間での第１導光部材５１の回転位相の差が、反射ユニット２０が１つ離れるごとに一定の角度（本実施形態では、２０°）ずつ増加する。これにより、複数の反射ユニット２０について、並べられる順番に従った反射状態への切換を実現することができる。
【００５９】
複数の反射ユニット２０で連動した第１導光部材５１の回転は、例えば、複数の反射ユニット２０が備えるモータ４２を同期回転するように制御することで実現することができる。ただし、例えば、それぞれの伝達軸４３同士を歯車又はベルト等により連結し、共通のモータで駆動することで、第１導光部材５１の連動回転を実現することもできる。
【００６０】
図５には、９つの反射ユニット２０のうち、第１反射ユニット２１だけが反射状態になった場合が示されている。図６には、図５の状態から各反射ユニット２０の第１導光部材５１が回転した結果、第１反射ユニット２１が通過状態に変化し、第２反射ユニット２２が反射状態になった場合が示されている。このように、光走査を行う反射ユニット２０を順次切り換えて、全体として長い走査線１０１に沿った光走査を実現することができる。
【００６１】
互いに隣り合う反射ユニット２０において、入射光の上流側の反射ユニット２０の伝達軸４３が、下流側の反射ユニット２０の固定軸４４に取り付けられる。従って、上流側の反射ユニット２０の第１導光部材５１が、下流側の反射ユニット２０の第２導光部材５２の周囲を回転することになる。上述したように、第２導光部材５２では光をオフセットさせながら反射しているので、第２導光部材５２から出射した光が、回転する第１導光部材５１によって遮られることはない。この配置により、導光装置１３を小型化できるとともに、それぞれの反射ユニット２０の走査領域同士を容易に近接させることができる。
【００６２】
以上に説明したように、本実施形態の導光装置１３は、入射光を反射して、ワーク１００に照射されるように導く複数の反射ユニット２０を備える。複数の反射ユニット２０は、入射光の進行方向に沿って並べられる。複数の反射ユニット２０のそれぞれは、入射光を反射する第１導光部材５１を備える。複数の反射ユニット２０のそれぞれは、第１導光部材５１が回転することにより、第１導光部材５１が入射光に当たって入射光を反射させる反射状態と、入射光に当たらずに通過させる通過状態と、の間で切り換わる。この反射状態になるタイミングは、複数の反射ユニット２０の間で異なる。反射状態において、第１導光部材５１の回転に伴って、入射光が反射した反射光が偏向する。反射光は、反射ユニット２０がワーク１００を走査する走査領域に含まれる被照射点１０２に導かれる。第１反射ユニット２１の第１走査領域３１、第２反射ユニット２２の第２走査領域３２、・・・は、入射光の進行方向と平行に並んで配置される。
【００６３】
これにより、複数の反射ユニット２０のそれぞれにおいて第１導光部材５１が回転することにより、入射光を反射する反射ユニット２０を機械的に変更して、ワーク１００への走査領域を切り換えることができる。従って、走査領域の切換を、簡易な構成で行うことができる。
【００６４】
また、本実施形態では、複数の反射ユニット２０において、第１導光部材５１は、互いに等しい角速度で、同一の向きで回転する。２つの反射ユニット２０の間での第１導光部材５１の回転位相の差が、反射ユニット２０が１つ離れるごとに一定の角度ずつ増加する。
【００６５】
これにより、入射光を反射する反射ユニット２０の規則的な切換と、走査のための光の偏向と、の同期を実現できる。また、複数の走査領域を、並べられた順番に従って走査することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、複数の反射ユニット２０において、第１導光部材５１の回転軸２０ｃは互いに平行である。複数の反射ユニット２０のそれぞれにおいて、第１導光部材５１の回転軸２０ｃが入射光に直交している。
【００６７】
これにより、入射光は、通過状態となっている反射ユニット２０を通過して、反射状態となっている反射ユニット２０に到達することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、反射ユニット２０の反射状態において、第１導光部材５１は、第１導光部材５１の回転軸２０ｃと垂直な平面に沿って偏向するように反射させる。この平面は、反射ユニット２０への入射光に対して、回転軸２０ｃの方向にオフセットしている。複数の反射ユニット２０のそれぞれは、第２導光部材５２を備える。第２導光部材５２は、第１導光部材５１において反射した反射光を反射させることで、走査領域に導く。
【００６９】
これにより、第２導光部材５２で光を反射することで、走査領域の位置の自由度を高めることができる。また、第１導光部材５１で光をオフセットしながら反射することで、反射ユニット２０に入射する入射光を第２導光部材５２が遮らないレイアウトを実現できる。
【００７０】
また、本実施形態において、第１導光部材５１は、第１反射面６１と、第２反射面６２と、を備える。第１反射面６１は、第１導光部材５１の回転軸２０ｃに垂直な平面に対して傾斜した平面状に形成される。第２反射面６２は、第１導光部材５１の回転軸２０ｃに垂直な平面に対して傾斜した平面状に形成される。回転軸２０ｃに垂直な平面に対して第１反射面６１が傾斜する向きと、回転軸２０ｃに垂直な平面に対して第２反射面６２が傾斜する向きと、が逆である。入射光は、第１反射面６１で反射した後、第２反射面６２で反射する。
【００７１】
これにより、第１導光部材５１で光をオフセットしながら反射させる簡素な構成を実現できる。
【００７２】
また、本実施形態では、複数の反射ユニット２０のうち第１反射ユニット２１以外の全ての反射ユニット２０において、第２導光部材５２の周囲を他の反射ユニット２０の第１導光部材５１が回転する。
【００７３】
これにより、反射ユニット２０間の距離を短くして、導光装置１３のコンパクト化を図ることができる。
【００７４】
また、本実施形態において、第２導光部材５２は、第１導光部材５１から反射した光を、第１導光部材５１の回転軸２０ｃの方向にオフセットさせて反射する。
【００７５】
これにより、第２導光部材５２で反射した光が、第２導光部材５２の周囲を回転する第１導光部材５１によって遮られないようにすることができる。
【００７６】
また、本実施形態において、第２導光部材５２は、第１導光反射面６６と、第２導光反射面６７と、を備える。第１導光反射面６６は、第１導光部材５１の回転軸２０ｃに垂直な平面に対して傾斜した平面状に形成される。第２導光反射面６７は、第１導光部材５１の回転軸２０ｃに垂直な平面に対して傾斜した平面状に形成される。回転軸２０ｃに垂直な平面に対して第１導光反射面６６が傾斜する向きと、回転軸２０ｃに垂直な平面に対して第２導光反射面６７が傾斜する向きと、が逆である。第１導光部材５１で反射した光は、第１導光反射面６６で反射した後、第２導光反射面６７で反射する。
【００７７】
これにより、第２導光部材５２で光をオフセットしながら反射させる簡素な構成を実現できる。
【００７８】
また、本実施形態では、複数の反射ユニット２０のそれぞれにおいて、３６０°を等角度間隔で分割するように、２以上の偶数の第１導光部材５１が配置される。
【００７９】
これにより、複数の第１導光部材５１が回転することで、反射ユニット２０は、１回転あたり複数回、反射状態に切り換わることができる。複数の第１導光部材５１が何れも回転軸２０ｃを挟んで対となるように配置されるので、入射光を走査のために反射させる回転位相以外となっている第１導光部材５１によって、入射光が遮られることがない。
【００８０】
また、本実施形態において、複数の反射ユニット２０のそれぞれは走査用レンズ５３を備える。走査用レンズ５３は、第１導光部材５１から走査領域までの光路に配置される。
【００８１】
これにより、それぞれの走査領域において、焦点距離を容易に揃えることができる。
【００８２】
また、本実施形態のレーザ加工装置１は、導光装置１３を備える。複数の反射ユニット２０のそれぞれで回転する第１導光部材５１から放射される光が、直線状の走査線１０１に含まれる任意の被照射点１０２に導かれる。第１導光部材５１への光の入射位置から被照射点１０２までの光路長が、走査線１０１における全ての被照射点にわたって略一定である。複数の反射ユニット２０のそれぞれから導かれた光の走査線１０１上での走査速度が略一定である。
【００８３】
これにより、長い走査線１０１に沿った良好な光走査を実現することができる。
【００８４】
次に、図７を参照して、導光装置１３の変形例を説明する。本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【００８５】
図７に示す変形例では、第１導光部材５１の回転位相が入射光の向きと完全に一致しているときは、回転軸２０ｃに沿って見ると、第１導光部材５１の反射面が入射光に対して４５°の角度で傾くように配置されている。従って、変形例の反射ユニット２０では、回転軸２０ｃに沿って見たときに、第１導光部材５１は、入射光の向きを９０°変化させた向きを中心とした角度範囲で、反射光を偏向させる。
【００８６】
図７の変形例では、第１導光部材５１の反射面が傾いているために光走査に多少の歪みが生じるが、第２導光部材５２を不要とすることができる。このため、第１導光部材５１に、上述の実施形態のようなＶ字状の溝を形成する必要がない。言い換えれば、第１導光部材５１において入射光を反射させる反射面は、回転軸２０ｃと平行な平面状に形成することができる。
【００８７】
以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【００８８】
反射ユニット２０の数は、被照射物の長さ等の形状に応じて設定することができ、例えば、３個、４個又は５個とすることができる。
【００８９】
複数の反射ユニット２０の間が多少離れていても良い。また、複数の反射ユニット２０の間に、入射光の方向を曲げるミラー等が配置されても良い。
【００９０】
導光装置１３の全体で、長い１つの直線状の走査線１０１に沿って走査を行う代わりに、繋がっていない複数の走査線１０１に沿って走査を行う構成としても良い。複数本の走査線１０１は、走査線１０１の長手方向で離れて配置されても良いし、長手方向に垂直な方向に離れて配置されても良い。また、複数の走査線１０１の向きが互いに異なっていても良い。
【００９１】
図８に示す導光装置１３ｘでは、２つの反射ユニット２０が、適宜の間隔をあけて平行に配置された２つの走査線１０１に沿って走査を行う。なお、図８は、ワーク１００の加工面に対して垂直な方向で見た図である。走査線１０１の数は３つ以上であっても良い。
【００９２】
上記の実施形態では、各反射ユニット２０における第１導光部材５１の数を２個としているが、これに限定されず、例えば、４個、６個又は８個としても良い。
【００９３】
第１導光部材５１に相当する中心角も、適宜変更することができる。例えば、中心角が２０°でなく、正１２角形の１つの辺に相当する中心角（３０°）を有するように変更することができる。
【００９４】
上記の実施形態では、反射ユニット２０の第２導光部材５２の周囲を、当該反射ユニット２０よりも入射光の進行方向上流側で隣接する反射ユニット２０の第１導光部材５１が回転する配置となっている。しかし、第２導光部材５２を、反射ユニット２０と、この反射ユニット２０に対して入射光の進行方向下流側に位置する隣の反射ユニット２０と、の間に配置しても良い。
【００９５】
第１導光部材５１の第１反射面６１及び第２反射面６２を、プリズムによって実現しても良い。
【００９６】
第２導光部材５２の第１導光反射面６６及び第２導光反射面６７を、プリズムによって実現しても良い。
【００９７】
第１導光部材５１は、ターンテーブル４１に代えて、例えばアーム状の回転部材に固定することができる。
【００９８】
第２導光部材５２を、隣の反射ユニット２０のターンテーブル４１及び伝達軸４３の内部に差し込まれる固定軸４４に固定することに代えて、例えば門型のフレーム等を用いて吊り下げるように固定することもできる。この場合、ターンテーブル４１及び伝達軸４３を中空状に構成する必要がない。
【００９９】
導光装置１３を適用する光走査装置は、レーザ加工装置１に限定するものではなく、例えば画像形成装置であっても良い。
【０１００】
前述の教示を考慮すれば、本発明が多くの変更形態及び変形形態をとり得ることは明らかである。従って、本発明が、添付の特許請求の範囲内において、本明細書に記載された以外の方法で実施され得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【０１０１】
１  レーザ加工装置（光走査装置）
１３  導光装置
２０  反射ユニット
２０ｃ  回転軸
５１  第１導光部材
５２  第２導光部材
５３  走査用レンズ
６１  第１反射面
６２  第２反射面
６６  第１導光反射面
６７  第２導光反射面
１００  ワーク（被照射物）
１０１  走査線
１０２  被照射点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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