TW202001337A - 導光裝置以及雷射加工裝置 - Google Patents

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Abstract

導光裝置包含第一導光部、多面鏡及第二導光部。第一導光部反射並導引自雷射產生器照射的雷射光。多面鏡係可旋轉地構成，具有以當沿旋轉軸方向觀察時構成正多邊形狀之反射面的方式配置之複數個反射部(33)，且一邊使藉由第一導光部導引的雷射光旋轉，一邊以反射部(33)進行反射。第二導光部用以反射由多面鏡之反射部(33)反射的雷射光，且按照每個反射部(33)導引光以使雷射光分別照射於工件上。多面鏡之反射部(33)係以使入射之雷射光的光軸朝旋轉軸方向偏移而進行反射的方式構成。至少兩個反射部(33)在旋轉軸方向上的位置互不相同。

Description

導光裝置以及雷射加工裝置
[0001] 本發明主要關於一種導光裝置，係使用具有複數個反射面的鏡片來掃描光。
[0002] 以往，沿直線狀之掃描線掃描來自光源之光的技術，已被廣泛利用於圖像形成裝置或雷射加工裝置等中。專利文獻1係揭示一種搭載於此種裝置上的光掃描裝置。 [0003] 前述專利文獻1的光掃描裝置，具備光投射機構及光反射手段。光投射手段具有多面鏡，前述多面鏡藉由以旋轉之多面鏡之正多邊形各邊的反射面反射自預定方向入射的光，可一邊旋轉一邊放射光。光反射手段藉由複數個反射部反射自光投射手段放射的光，且朝預定之掃描線上之任意的被照射點導引。 [先前技術文獻] [專利文獻] [0004] 專利文獻1：日本專利第5401629號公報。
(發明所欲解決之課題) [0005] 在此，於以照射區域成為圓形／點狀的方式照射光而對被照射物進行加工、或讀取被照射物之資訊等情況下，有時希望不移動被照射物而能使照射區域的位置分散(偏移)。關於這點，專利文獻1中並未揭示此種之構成。 [0006] 本發明係鑑於上述情狀而完成，主要之目的在於提供一種導光裝置，係能於不移動被照射物之情況下使照射區域的位置分散在寬度方向上。 (用以解決課題之手段) [0007] 本發明所欲解決的課題誠如上述，以下對用以解決該課題的手段及其功效進行說明。 [0008] 根據本發明之觀點，提供以下構成的導光裝置。亦即，前述導光裝置包含第一導光部、多面鏡以及第二導光部。前述第一導光部係反射並導引自光源照射的光。前述多面鏡係可旋轉地構成且具有以當沿旋轉軸方向觀察時構成正多邊形狀之反射面的方式配置之複數個反射部，且一邊使藉由前述第一導光部導引的光旋轉，一邊以前述反射部進行反射。前述第二導光部係用以反射由前述多面鏡之前述反射部反射的光，且按照每個前述反射部導引光以使光分別照射於前述被照射物。前述多面鏡之前述反射部係以使入射之光的光軸朝前述旋轉軸方向偏移而進行反射的方式構成。至少兩個前述反射部係在前述旋轉軸方向上的位置互不相同。 [0009] 藉此，於反射部之旋轉軸方向上之位置不同的情況下，照射於被照射物之光的寬度方向的位置也不同。因此，可於不移動被照射物之情況下使照射區域的位置分散在寬度方向。 (發明功效) [0010] 根據本發明，可以實現一種導光裝置，係能於不移動被照射物之情況下使照射區域的位置分散在寬度方向。
[0012] 以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。首先，參照圖1，對雷射加工裝置1的構成進行說明。圖1為雷射加工裝置1之立體圖。雷射加工裝置1係藉由對工件(被照射物)100照射雷射光而進行前述工件100之加工的裝置。 [0013] 本實施形態之工件100係板狀，例如為CFRP(碳纖維強化塑膠)。再者，工件100也可為其他材料。此外，工件100不限於板狀，例如也可為塊體狀。再者，將工件100之厚度方向定義為板厚方向。 [0014] 本實施形態之雷射加工裝置1係用以進行燒蝕加工，前述燒蝕加工係藉由照射雷射光使工件100蒸發而進行加工之方法。再者，雷射加工裝置1也可為進行熱加工的構成，前述熱加工係藉由雷射光之熱量使工件100熔化而進行加工之方法。此外，雷射加工裝置1係進行藉由雷射光切割工件100的加工。雷射加工裝置1對工件100進行的加工不限於切割，例如也可為沿預定形狀去除工件100之表面的加工。 [0015] 再者，雷射光可為可視光，也可為除可視光以外之波長帶的電磁波。此外，於本實施形態中，不僅可視光，連同波長帶較其寬的各種電磁波亦稱為「光」。 [0016] 如圖1所示，雷射加工裝置1係具備運送部11、雷射產生器(光源)12、以及導光裝置13。 [0017] 運送部11係帶式輸送機且將載置的工件100沿預定方向運送。運送部11可以沿運送方向運送工件100，並且可使工件100停在預定的位置上。運送部11運送工件100且停在用於進行雷射加工的位置上。再者，運送部11也可為輥式輸送機，或者也可為夾持工件100進行運送之構成。此外，也可省略運送部11，對以不能移動的方式固定之工件100照射雷射而進行加工。 [0018] 雷射產生器12係藉由脈波振盪產生時寬短的脈波雷射。脈波雷射之時寬雖無特別限制，但以短時間間隔、例如納秒級、皮秒級或飛秒級產生雷射光。再者，雷射產生器12也可為藉由連續波振盪產生CW雷射之構成。 [0019] 導光裝置13係導引雷射產生器12產生的雷射光而使前述雷射光朝工件100照射。導光裝置13係以聚光之雷射光照射於工件100之表面的方式導引該雷射光，藉以切割工件100。 [0020] 以下，參照圖2以及圖3，對前述導光裝置13詳細地進行說明。如圖2所示，導光裝置13包含第一導光部20、多面鏡30以及第二導光部40。再者，這些光學零件的至少一部分係配置於導光裝置13之殼體內部。 [0021] 第一導光部20係由用於將雷射產生器12產生之雷射光導引至多面鏡30的光學零件構成。第一導光部20係自雷射產生器12側沿雷射光之光路依序包含導入透鏡21、導入棱鏡22、第一導入反射鏡23以及第二導入反射鏡24。 [0022] 導入透鏡21係使雷射產生器12產生的雷射光聚焦於焦點上。導入棱鏡22、第一導入反射鏡23以及第二導入反射鏡24係將通過導入透鏡21的雷射光朝多面鏡30導引。此外，導入棱鏡22、第一導入反射鏡23以及第二導入反射鏡24係於較多面鏡30靠近光路上游側構成一光學單元，前述光學單元係使光路彎曲而用以確保為了使焦點位於工件100之表面上而需要的光程。本實施形態中所示之構成第一導光部20的光學零件可適宜省略，也可於導入透鏡21與多面鏡30之間適宜添加其他之棱鏡或反射鏡。 [0023] 如圖2所示，多面鏡30整體形成為正多邊形(本實施形態中為正八邊形)。此外，多面鏡30係被構成為藉由傳遞來自省略圖示之電動馬達的動力而能以例如等角速度進行旋轉。多面鏡30之旋轉軸方向與圖2中的視點方向(即多面鏡30成為正多邊形形狀的視點方向)相同。 [0024] 由雷射產生器12產生且藉由多面鏡30反射的雷射光係經由第二導光部40導引而被照射於工件100。此時，雷射光之照射位置係根據多面鏡30之反射面的角度變化而改變。換句話說，當多面鏡30旋轉時，來自雷射產生器12的雷射光被偏光，雷射光在多面鏡30上的反射角發生變化。藉此，雷射光在工件100上進行掃描。掃描係表示使雷射光等光之照射位置朝預定方向變化的意思。以下之說明中，將雷射光之掃描方向簡稱為掃描方向。工件100係被沿掃描方向進行切割。 [0025] 藉由多面鏡30進行旋轉而使藉由第二導入反射鏡24導入之雷射光以等速進行角移動而進行放射。第二導光部40反射自多面鏡30射出的光且朝掃描線91導引。隨著多面鏡30之旋轉角變化，照射位置沿著工件100上的掃描線91依序沿掃描方向移動。 [0026] 第二導光部40具有複數個反射面，並適當地反射由多面鏡30反射的雷射光，且朝工件100的表面導引。第二導光部40係包含複數個第一照射反射鏡41及複數個第二照射反射鏡42。 [0027] 以下，參照圖3，對第二導光部40的配置及功能進行說明。圖3為顯示偏光中心C、第一照射反射鏡41、第二照射反射鏡42以及掃描線91的位置關係之示意圖。 [0028] 於假設不存在第二導光部40之情況下，如圖3之上側所示，隨著多面鏡30之旋轉角變化相當於正多邊形之一條邊的量，雷射光之焦點(沿著光與雷射產生器12分離一定距離的點)會描繪一圓弧形之軌跡。該軌跡之中心係藉由多面鏡30使雷射光偏光之偏光中心C，該軌跡之半徑係自前述偏光中心C至焦點的光程。另一方面，與圓弧形軌跡不同，掃描線91係沿掃描方向線性延伸。於是，自掃描線91上之照射位置至焦點的距離，會根據前述照射位置之不同而變化。因此，當考慮自前述偏光中心C至掃描線91上之任意照射位置的光程時，前述光程並非恆定，會根據照射位置之位置而變化。 [0029] 第二導光部40係為了解決前述問題而設置，且用以將來自多面鏡30之雷射光至少反射兩次之後朝工件100(掃描線91)導引。第二導光部40係分別以自多面鏡30之反射面至工件100上的掃描線91上之任意照射位置的光程在所有照射位置上皆大致一定的方式配置。 [0030] 本實施形態之第二導光部40係包含：第一照射反射鏡41，係反射來自多面鏡30之雷射光；以及第二照射反射鏡42，係進一步反射來自前述第一照射反射鏡41的雷射光，前述第二導光部40係對來自多面鏡30之雷射光進行兩次反射。第二導光部40係由該等第一照射反射鏡41以及第二照射反射鏡42所構成。惟，也可於第二導光部40中以反射三次以上之雷射光的方式配置光學零件。 [0031] 如上所述，假設不存在第一照射反射鏡41以及第二照射反射鏡42，則隨著光之出射角變化，雷射光之焦點描繪一以偏光中心C為中心的圓弧(以下，稱為虛擬圓弧)。虛擬圓弧之半徑R係自偏光中心C至焦點的光程。第一照射反射鏡41以及第二照射反射鏡42係使自偏光中心C至焦點間的光路彎曲，藉以將虛擬圓弧轉換成於工件100上沿掃描方向大致直線狀地延伸。詳細而言，將虛擬圓弧分割而成之分割圓弧DA1、DA2、…的位置，係以各虛擬弦VC1、VC2、…的方向與掃描線91大致一致之方式藉由第二導光部40所轉換。 [0032] 亦即，第一照射反射鏡41以及第二照射反射鏡42係分別具有複數個反射面，且以分割圓弧DA1、DA2、…之虛擬弦VC1、VC2、…與掃描方向成為相同方向的方式(與掃描方向並排之方式)使光多次反射，其中，前述分割圓弧DA1、DA2、…係按照將來自多面鏡30之雷射光之出射角的範圍分割成複數個之每個分割角度範圍，由沿著光而與雷射產生器12分離一定距離的點(焦點)在前述分割角度範圍內伴隨光的出射角變化而描繪的軌跡。 [0033] 接著，對用以將虛擬圓弧之位置轉換成與掃描線91一致之具體方法簡單地進行說明，首先，以等間隔分割虛擬圓弧而獲得複數個分割圓弧DA1、DA2、…。其次，獲得與複數個分割圓弧DA1、DA2、…分別對應之複數個虛擬弦VC1、VC2、…。然後，以複數個虛擬弦VC1、VC2、…在工件100上沿掃描方向依序直線狀地排列的方式規定第一照射反射鏡41以及第二照射反射鏡42分別具有之反射面的位置及方向。 [0034] 如此，當形成掃描線91時，分割圓弧DA1、DA2、…之兩端二點被再配置於掃描線91上，且分割圓弧DA1、DA2、…(即連接前述二點之曲線)被再配置於較掃描線91靠近光軸方向下游側。雷射光之焦點沿著依此方式轉換了位置之分割圓弧DA1、DA2、…移動。 [0035] 當分割虛擬圓弧而獲得複數個分割圓弧DA1、DA2、…時，分割圓弧DA1、DA2、…非常近似於與其對應之虛擬弦VC1、VC2、…。因此，自多面鏡30之偏光中心C至掃描線91上之任意照射位置的光程，在所有照射位置上大致成為一定。由於分割圓弧DA1、DA2、…與對應之虛擬弦VC1、VC2、…非常近似，因此，每個分割圓弧DA1、DA2、…中之焦點的動作與沿掃描線91之等速直線運動非常相似。 [0036] 隨著分割圓弧DA1、DA2、…之分割數增加越多，虛擬弦VC1、VC2、…之中點與分割圓弧DA1、DA2、…的中點之間的距離變得越小，焦點的軌跡越接近於虛擬弦VC1、VC2、…。因此，可以較高地保持光程的一定性。分割數可以根據導光裝置13的容許誤差而適宜確定。 [0037] 如此，由於藉由第二導光部40而使雷射光之焦點位於工件100的表面上，因此可以適宜加工工件100之表面。 [0038] 其中，於本實施形態中，由於以短脈波之雷射光加工工件100，因此為了集中能量，加工點之光束直徑變得非常小。因此，根據工件100之材料及厚度，需要於相同位置上多次照射雷射光。然而，於前述情況下，有可能造成藉由雷射光形成於工件100之凹槽的形狀彎曲，進而引起加工飽和而變得不能進行切割。加工飽和係指雷射之能量不能轉移至燒蝕而被轉換為熱。 [0039] 考慮到上述情況，於本實施形態中，藉由導光裝置13使雷射光之照射位置即掃描線91分散，從而進行工件100之加工。以下，參照圖4以及圖5對前述構成進行說明。圖4係顯示多面鏡30之反射部33之旋轉軸方向的位置不同之情況的剖面圖。圖5係顯示反射光相對於入射光的偏移量因多面鏡30之反射部33的旋轉軸方向之位置不同而變化之情況的圖。 [0040] 如圖4所示，多面鏡30包含旋轉軸部31、複數個支撐體32以及複數個反射部33。 [0041] 如上所述，旋轉軸部31係用以使多面鏡30旋轉的軸構件。旋轉軸部31藉由前述省略圖示之電動馬達，以旋轉軸線L1為旋轉中心而被旋轉驅動。此外，將旋轉軸線L1以及與旋轉軸線L1平行之方向稱為旋轉軸方向。 [0042] 複數個支撐體32係被固定於旋轉軸部31，且與旋轉軸部31一體旋轉。其中，將以旋轉軸線L1為中心朝外側放射狀擴展的方向稱為徑向。此外，將徑向方向上的以遠離旋轉軸線L1的方式擴展之側稱為徑向外側，且將接近旋轉軸線L1之側稱為徑向內側。當沿旋轉軸方向觀察時，支撐體32係以徑向外側之端部構成正多邊形之各邊的方式排列配置。亦即，支撐體32係與多面鏡30之正多邊形的頂點設為相同數量。此外，如圖4及圖5所示，於支撐體32之徑向外側之端部形成有三角形凹槽部，且反射部33配置在前述凹槽部中。 [0043] 反射部33係底角為45度之直角等腰三角形狀的棱鏡。反射部33係以斜邊與入射之雷射光垂直的方式配置。此外，夾著反射部33之斜邊的兩條邊，分別作為第一反射面34以及第二反射面35。 [0044] 根據前述構成，入射於反射部33之雷射光如圖4中的粗線所示藉由反射而改變行進方向。再者，於本說明書中，省略對雷射光之行進方向的變化中的掃描方向上之方向變化的說明。如圖4所示，入射於反射部33之雷射光係朝徑向內側行進，且藉由第一反射面34反射，使行進方向改變90度後射向第二反射面35。然後，前述雷射光再次由第二反射面35反射，使行進方向再改變90度。也就是說，前述雷射光之入射光與反射光平行，且旋轉軸方向之位置不同。 [0045] 以往，旋轉軸方向上的反射部33之位置，在所有反射部33上皆相同，與此相對，於本實施形態中，如圖4所示，存在有旋轉軸方向上之反射部33之位置不同者。換句話說，反射部33在旋轉軸方向上的位置，可於所有反射部33上皆不同，或者只要一部分反射部33彼此的位置不同，另一部分反射部33彼此之位置也可相同。 [0046] 此外，如圖5所示，藉由使反射部33在旋轉軸方向上的位置不同，以使雷射光在旋轉軸方向上的偏移量變化。此外，於圖5中，以點劃線顯示某反射部33以及雷射光等，並且以實線顯示旋轉軸方向之位置不同的另一反射部33以及雷射光等。如圖5所示，當反射部33在旋轉軸方向上的位置相差距離L時，由於前述距離L會影響雷射光之第一反射面34的入射位置與雷射光的第二反射面35之入射位置雙方，因此偏移量變化距離2L。 [0047] 多面鏡30之旋轉軸方向係與照射於工件100之雷射光之照射區域的線寬方向(寬度方向)相同。因此，藉由使反射部33之位置不同且偏移量不同，以使雷射光照射至分散(偏移)在線寬方向上的位置上。 [0048] 具體而言，如圖6上側之圖所示，由多面鏡30之一個反射部33反射之雷射光的各脈波的照射區域係圓形。藉由使這些圓形照射區域在相同方向上重疊，以實現沿預定方向直線狀擴展之照射區域。 [0049] 在此，於下一個反射雷射光之反射部33之旋轉軸方向的位置與前一個反射部33之旋轉軸方向的位置不同之情況下，如圖6下側之圖所示，照射區域分散於線寬方向。尤其是，於本實施形態中，於多面鏡30具有之所有反射部33中，以不存在照射區域與其它照射區域分離之雷射光的方式確定反射部33之位置。換句話說，以藉由某反射部33實現之照射區域與藉由其他任何之反射部33實現之照射區域重疊的方式確定反射部33之位置。 [0050] 藉此，當使多面鏡30旋轉一圈時藉由所有之雷射光形成沿預定方向直線狀擴展的照射區域。因此，可擴大雷射光之照射區域之外觀上的線寬。因此，可擴大加工區域。此外，由於可防止雷射光連續地僅照射於相同位置上，因而不易產生上述加工飽和，從而可以短時間確實地切割工件100。 [0051] 接著，參照圖7，對根據工件100之加工狀況使雷射光之焦點位置相對地接近工件100的加工位置之構成進行說明。 [0052] 如圖7所示，藉由雷射光使工件100蒸發或熔化而進行去除，以改變工件100之表面的位置(即，加工位置)。具體而言，加工位置係在板厚方向上、詳細而言朝雷射照射方向的下游側變化。 [0053] 因此，於本實施形態中，使雷射光之焦點位置之相對於工件100之加工位置的相對位置變化，使焦點位置與加工位置相對地接近。再者，作為雷射光之焦點位置的相對位置的變化方法，例如，具有使工件100朝雷射照射方向之上游側移動的方法等。藉此，由於可使雷射光聚光在加工位置，因此可有效地加工工件100。 [0054] 在此，由於在如以往那樣不能於線寬方向上改變雷射光之照射區域的構成中，加工槽之寬度較窄，因此當使焦點位置變化時，若加工槽變深，則雷射光有可能照射至邊緣部E。於該情況下，由於能量在前述邊緣部E被消耗，因此焦點位置之熱密度降低，進而有可能產生加工飽和而使加工變得困難。 [0055] 關於這點，於本實施形態中，由於使雷射光之照射區域在線寬方向上變化，因此可擴大加工槽的寬度，且雷射光之照射區域的外觀上的線寬變寬。因此，藉由使焦點位置變化，外觀上之線寬中央部的雷射光不易受邊緣部E的影響。其結果，可防止加工飽和的產生，可適宜地繼續加工。 [0056] 其中，為了根據工件100之加工槽的深度進行使雷射光之焦點位置相對地接近於工件100的加工位置之控制，需要預估或檢測工件100之當前之加工槽的深度。具體而言，可根據雷射之照射次數以及加工開始後的經過時間等來預估工件100之加工槽的深度，或者也可藉由光或音波等檢測工件100的形狀，來檢測工件100之加工槽的深度。藉由使用依此方式獲得之加工槽的深度，可根據加工槽的深度，調整雷射光的焦點位置。此外，對於一次雷射加工(於本實施形態中一個工件100之切割)，焦點位置之變更次數可為一次，也可為複數次。 [0057] 如同以上所說明的，本實施形態之導光裝置13包含第一導光部20、多面鏡30以及第二導光部40。第一導光部20係反射並導引自雷射產生器12照射的雷射光。多面鏡30係可旋轉地構成且具有以當沿旋轉軸方向觀察時構成正多邊形狀之反射面的方式配置之複數個反射部33，且一邊使藉由第一導光部20導引的光旋轉，一邊以前述反射部33進行反射。第二導光部40係用以反射由多面鏡30之反射部33反射的雷射光，且按照每個前述反射部33導引光以使雷射光分別照射於工件100。多面鏡30之反射部33係以使入射之雷射光的光軸朝旋轉軸方向偏移而進行反射的方式構成。至少兩個反射部33係在旋轉軸方向上的位置互不相同。 [0058] 藉此，於反射部33之旋轉軸方向的位置不同之情況下，照射至工件100之雷射光的線寬方向的位置也不同。因此，能不移動工件100而使雷射光之照射區域的位置分散在線寬方向。 [0059] 此外，於本實施形態之導光裝置13中，多面鏡30旋轉一圈時照射於工件100之複數條光的各照射區域係與至少一個其他照射區域在線寬方向重疊。 [0060] 藉此，可無縫隙地將雷射光照射於工件100且可增加照射區域之外觀上的線寬。 [0061] 此外，本實施形態之雷射加工裝置1係包含導光裝置13以及雷射產生器12。雷射產生器12係產生雷射光。 [0062] 藉此，由於能照射使照射區域之位置分散於線寬方向上的雷射光，因此可有效地加工各式各樣之材料。 [0063] 此外，於本實施形態之雷射加工裝置1中，工件100係板狀。以照射區域重疊的方式多次對工件100照射雷射光。雷射加工裝置1係根據工件100之加工槽的深度使雷射光的焦點位置相對地接近工件100的加工位置。 [0064] 藉此，即使於工件100之加工作業正進行且加工槽變深之情況下，也可使焦點位置接近於加工位置。 [0065] 以上儘管對本發明的較佳實施形態進行了說明，但上述構成例如可依如下方式進行變更。 [0066] 於前述實施形態中，雖然旋轉軸方向上之多面鏡30(反射部33)的位置係固定且不能變化，但也可設置用以使旋轉軸方向上之多面鏡30(反射部33)的位置變化之可調螺栓(位置調整件)等。可調螺栓係可設置於所有多面鏡30上，也可僅設置於一部分之多面鏡30上。 [0067] 於前述實施形態中，反射部33係棱鏡，但也可為在與第一反射面34以及第二反射面35對應的位置分別配置反射鏡之構成。 [0068] 於前述實施形態中，對將導光裝置13應用於雷射加工裝置1之例子進行了說明，但也可將導光裝置13應用於例如圖像形成裝置等其他裝置上。再者，圖像形成裝置係對感光鼓照射光而形成調色劑圖像的裝置。於該情況下，可使用除了雷射之外的光源(例如，LED燈)作為光源。
[0069] 1‧‧‧雷射加工裝置 11‧‧‧運送部 12‧‧‧雷射產生器(光源) 13‧‧‧導光裝置 20‧‧‧第一導光部 21‧‧‧導入透鏡 22‧‧‧導入棱鏡 23‧‧‧第一導入反射鏡 24‧‧‧第二導入反射鏡 30‧‧‧多面鏡 31‧‧‧旋轉軸部 32‧‧‧支撐體 33‧‧‧反射部 34‧‧‧第一反射面 35‧‧‧第二反射面 40‧‧‧第二導光部 41‧‧‧第一照射反射鏡 42‧‧‧第二照射反射鏡 91‧‧‧掃描線 100‧‧‧工件 C‧‧‧偏光中心 DA1至DA8‧‧‧分割圓弧 E‧‧‧邊緣部 L、2L‧‧‧距離 L1‧‧‧旋轉軸線 VC1至VC8‧‧‧虛擬弦
[0011] 圖1係本發明之一實施形態之雷射加工裝置的立體圖。 圖2係顯示自雷射產生器照射之雷射光被照射至工件的光路之圖。 圖3係顯示多面鏡之偏光中心、第一照射反射鏡、第二照射反射鏡及掃描線的位置關係之示意圖。 圖4係顯示多面鏡之反射部的旋轉軸方向的位置不同之情況的剖面圖。 圖5係顯示反射光之相對於入射光之偏移量因多面鏡之反射部的旋轉軸方向的位置不同而變化之情況的圖。 圖6係用以說明雷射光之外觀上的線寬變寬之情況的圖。 圖7係顯示根據工件之加工狀況使雷射光之焦點位置在板厚方向上變化之圖。
31‧‧‧旋轉軸部
32‧‧‧支撐體
33‧‧‧反射部
34‧‧‧第一反射面
35‧‧‧第二反射面
L、2L‧‧‧距離

Claims (4)

  1. 一種導光裝置，具備： 第一導光部，係反射並導引自光源照射的光；多面鏡，係可旋轉地構成且具有以當沿旋轉軸方向觀察時構成正多邊形狀之反射面的方式配置之複數個反射部，且一邊使藉由前述第一導光部導引的光旋轉，一邊以前述反射部進行反射；以及第二導光部，係用以反射由前述多面鏡之前述反射部反射的光，且按照每個前述反射部導引光以使光分別照射於被照射物；前述多面鏡之前述反射部係以使入射之光的光軸朝前述旋轉軸方向偏移而進行反射的方式構成；至少兩個前述反射部係在前述旋轉軸方向上的位置互不相同。
  2. 如請求項1所記載之導光裝置，其中前述多面鏡旋轉一圈時照射於前述被照射物之複數條光的各照射區域係與至少一個其他照射區域在線寬方向重疊。
  3. 一種雷射加工裝置，具備： 如請求項1或2所記載之導光裝置；以及 前述光源，係產生雷射光。
  4. 如請求項3所記載之雷射加工裝置，其中前述被照射物係板狀； 以照射區域在寬度方向重疊的方式多次對前述被照射物照射雷射光； 根據前述被照射物之加工槽的深度使前述雷射光的焦點位置相對地接近前述被照射物的照射位置。
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Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2844648A (en) * 1954-04-23 1958-07-22 Fairchild Camera Instr Co Scanning mirror
JPS541629B2 (zh) 1973-08-31 1979-01-26
JPS6424217A (en) * 1987-07-20 1989-01-26 Canon Kk Scanning optical system
US5041831A (en) * 1988-04-26 1991-08-20 Hewlett-Packard Company Indirect D/A converter
JPH0328818A (ja) * 1988-12-29 1991-02-07 Ricoh Co Ltd 走査光学装置
US5392149A (en) * 1992-10-20 1995-02-21 E-Systems, Inc. Polygonal mirror optical scanning system
EP0816894A3 (en) * 1996-07-01 1999-01-20 Seiko Epson Corporation Optical scanning apparatus
JPH11149052A (ja) * 1997-11-17 1999-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 走査装置
CN1189039C (zh) * 2000-04-05 2005-02-09 松下电器产业株式会社 彩色图像显示装置
JP4177051B2 (ja) * 2002-08-29 2008-11-05 古河電気工業株式会社 可変光減衰器及び光部品
JP2007309881A (ja) * 2006-05-22 2007-11-29 Fujifilm Corp 波長掃引光源および光断層画像化装置
JP5063062B2 (ja) * 2006-09-14 2012-10-31 株式会社リコー 光偏向器、光偏向器の製造方法、光走査装置及び画像形成装置
JP5100317B2 (ja) * 2007-01-31 2012-12-19 株式会社東芝 光走査装置、画像形成装置、スラスト方向力相殺方法
CN101622567B (zh) 2007-03-06 2012-01-18 松下电器产业株式会社 光扫描装置及应用该装置的二维图像显示装置
US7903135B2 (en) 2007-04-26 2011-03-08 Ricoh Company, Ltd. Optical scanning device and image forming apparatus for optimizing arrangement intervals in a main-scanning direction and a sub-scanning direction
JP2009204750A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Tokyo Metropolitan Univ 回転多面鏡及び光走査装置
JP2009251503A (ja) * 2008-04-10 2009-10-29 Canon Electronics Inc 回転多面鏡装置
US7869112B2 (en) * 2008-07-25 2011-01-11 Prysm, Inc. Beam scanning based on two-dimensional polygon scanner for display and other applications
JP5401629B2 (ja) 2011-03-08 2014-01-29 川崎重工業株式会社 光走査装置及びレーザ加工装置
JP2013116488A (ja) * 2011-12-04 2013-06-13 Kiyoyuki Kondo ビーム加工装置及びそれを用いた基板の加工方法
JP5997522B2 (ja) * 2012-07-06 2016-09-28 川崎重工業株式会社 光走査装置及びレーザ加工装置
EP3106894A4 (en) * 2014-02-13 2017-10-25 Konica Minolta, Inc. Mirror unit, distance measuring device, and laser radar, and mobile body and fixed object having these
TWI684836B (zh) * 2014-04-01 2020-02-11 日商尼康股份有限公司 圖案描繪裝置
US10782392B2 (en) * 2014-10-09 2020-09-22 Konica Minolta, Inc. Scanning optical system and light projecting and receiving apparatus
CN107003631A (zh) * 2015-01-22 2017-08-01 惠普印迪格公司 成像和打印系统
KR20230173214A (ko) * 2015-06-17 2023-12-26 가부시키가이샤 니콘 패턴 묘화 장치 및 패턴 묘화 방법
JP6319207B2 (ja) * 2015-06-30 2018-05-09 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 光走査装置及びこれを用いた画像形成装置
JP6877951B2 (ja) * 2016-10-21 2021-05-26 川崎重工業株式会社 光照射装置及び光読取装置
KR20180052379A (ko) * 2016-11-10 2018-05-18 엘지이노텍 주식회사 광출력 모듈 및 이를 포함하는 라이다 모듈
JP6785636B2 (ja) * 2016-12-09 2020-11-18 川崎重工業株式会社 ポリゴンミラー回転装置
US20190151944A1 (en) * 2017-11-22 2019-05-23 Applied Materials, Inc. Additive Manufacturing with a Two-Part Polygon Scanner

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RU2752126C1 (ru) 2021-07-23
WO2020004177A1 (ja) 2020-01-02
CN112352186A (zh) 2021-02-09
IL279539B1 (en) 2023-05-01
CN112352186B (zh) 2022-08-19

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