【手続補正書】
【提出日】令和2年1月24日(2020.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの照射源（５）から照射されたレーザビーム（６）によりワーク面（２）における処理領域（１）内で熱処理を行うための装置であって、
前記少なくとも１つの照射源（５）と前記ワーク面（２）における前記処理領域（１）との間で前記レーザビーム（６）のビーム経路に、少なくとも１つのエレメント（１０，１１，１２）が配置され、
前記ワーク面（２）に当たる前記レーザビーム（６）の局所的に定められた強度分布が前記処理領域（１）内で実現するように、前記レーザビーム（６）の強度は、局所的に確定された手法で、前記エレメントにより前記処理領域（１）内において修正可能であり、かつ／あるいは、少なくとも１つのレーザビーム（６）の強度は、局所的に確定された手法で、複数の照射源（５）の確定された作動により前記処理領域（１）内において修正可能である、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記複数の照射源（５）により照射された複数のレーザビーム（６）は、別々のレーザビーム（６）として前記処理領域（１）に導かれる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の照射源（５）及び／又は複数のレーザビーム（６）はリング状に配置される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の照射源（５）及び／又は前記複数のレーザビーム（６）は、少なくとも２つのリングからなるリング状に配置され、前記リングは好ましくは同心円である、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビーム（６）の焦点距離と異なる焦点距離を有して、前記処理領域（１）上又は前記処理領域（１）内に導かれる、ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームの焦点距離は、屈折又は回折光学エレメント（１３）により影響を受ける、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
各々のレーザビームを照射する前記照射源（５）に割り当てられた屈折又は回折光学エレメントにより、前記複数のレーザビーム（６）の各々の焦点距離が影響を受ける、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビーム（６）の出力と異なる出力で前記処理領域（１）に導かれる、ことを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビーム（６）のビーム断面と形状が異なるビーム断面を有している、ことを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記ビーム断面の形状は、光学軸に対して９０°から外れた所定の角度で配設された回折又は屈折光学エレメント（１３）により及び／又はストップにより影響を受ける、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記回折又は屈折光学エレメント（１３）は、電気機械作動エレメントにより移動可能である、ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
複数の照射源（５）は、光ガイドファイバ（１８）をそれぞれ有し、
少なくとも２つの光ガイドファイバ（１８）は、好ましくはファイババンドルを形成するように結合され、前記光ガイドファイバは、特に好ましくは互いに非常に近接して配置され前記ファイババンドルにコリメーション光学ユニットが用いられる、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の照射源（５）は、各々の照射源（５）に割り当てられた調節可能な電気抵抗器により、及び／又は、各々の照射源（５）に割り当てられた電気又は電子バイパス回路により、互いに独立して作動可能であり、かつ／あるいは、
各々の照射源（５）は、制御可能又は調節可能な電子電源により個々に作動可能であり、かつ個々に停止可能である、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の照射源（５）及び／又は複数のレーザビーム（６）は奇数個設けられている、ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の照射源（５）はそれぞれレーザビーム（６）を照射し、少なくとも１つのレーザビーム（６）の偏光は他のレーザビームの偏光と異なっている、ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
複数の照射源（５）を用いるとき、互いに対向して配置された複数の照射源（５）は、異なる波長のレーザビーム（６）を照射する、ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記複数の照射源のうち少なくとも１つの照射源（５）は、各々の照射源により照射された前記レーザビーム（６）の波長だけを透過する波長フィルタを有する、ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記複数の照射源（５）のうち少なくとも１つの照射源は光学ダイオードを有する、ことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記光学ダイオードは、偏光フィルタ（２４）及び／又は偏光ビームスプリッタ及び偏光されたレーザビーム（６）のための円形偏光子（２５）、あるいは偏光フィルタ（２４）及び／又は円形に偏光されたレーザビーム（６）を線形に偏光された要素に分割するための偏光ビームスプリッタ及びファラデー回転子、並びに線形に偏光された要素を統合するための偏光ビームスプリッタ及び／又は偏光フィルタ（２４）を有する、ことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記処理領域（１）上又は前記処理領域（１）内に付加的な材料（３）を供給する装置（４）を備え、
レーザビーム（６）が照射されない自由領域（７）が前記処理領域（１）に生じるように、照射された少なくとも１つのレーザビーム（６）が前記処理領域（１）上又は前記処理領域（１）内に導かれ、
前記付加的な材料（３）は、好ましくは、前記自由領域（７）に供給される、ことを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記複数の照射源（５）及び／又は前記複数のレーザビーム（６）は、前記付加的な材料（３）を供給する装置（４）の周囲にリング状に配置される、ことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
複数の照射源（５）を備え、
前記複数のレーザビーム（６）は交差領域において交差し、前記付加的な材料（３）は、この交差領域を通して案内される、ことを特徴とする請求項２０又は２１に記載の装置。
【請求項２３】
リング状の照射領域を形成するように少なくとも１つのレーザビームのビーム経路に少なくとも１つのアキシコン（８，９）が配置され、
前記付加的な材料（３）を供給する装置（４）は、好ましくは、前記レーザビーム（６）により照射されない前記リング状の照射領域の前記自由領域（７）に配置される、ことを特徴とする請求項２０〜２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記エレメント（１０，１１，１２）は、偏光子、異なる偏光軸を有する偏光子対、カラーフィルタ、ストップ、照射トラップ又はシャッタである、ことを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記照射源（５）は、ダイオードレーザであり、好ましくはダイオードレーザスタック、ダイオードレーザバー及び／又は単一のエミッタレーザである、ことを特徴とする請求項１〜２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
前記照射源（５）又は前記複数の照射源（５）及び／又は前記少なくとも１つのエレメント（１０，１１，１２）は、ハウジング（１７）内に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
ワーク面（２）における処理領域内（１）で熱処理を行うための方法であって、
前記処理領域（１）において局所的に確定された手法で少なくとも１つの照射源（５）と前記ワーク面（２）における前記処理領域（１）との間に配置されたエレメント（１０，１１，１２）により、前記少なくとも１つの照射源（５）によって照射されたレーザビーム（６）の強度を修正し、
かつ／あるいは、
少なくとも１つのレーザビーム（６）の強度が局所的に確定された手法により前記処理領域（１）内において修正可能であり、前記ワーク面（２）に当たる前記レーザビーム（６）の局所的に定められた強度分布が前記処理領域（１）内で実現するように、複数の照射源（５）を作動させる、ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
複数の照射源（５）により照射された複数のレーザビーム（６）は、別々のレーザビーム（６）として前記処理領域（１）に導かれ、
前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビーム（６）の焦点距離と異なる焦点距離を有し、
前記焦点距離は、前記少なくとも１つのレーザビーム（６）のビーム経路に配置され当該ビーム経路に沿って移動可能な屈折又は回折光学エレメント（１３）により設定され、かつ／あるいは、
前記少なくとも１つのレーザビーム（６）のビーム断面は、光学軸及び／又はストップに対して９０°から外れた所定の角度で配置された回折又は屈折光学エレメント（１３）により他のレーザビーム（６）のビーム断面と形状が異なっている、ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の照射源（５）により照射された前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームは、時間の経過とともに出力が変化し、
複数のレーザビームは、好ましくは、連続的に又は同時に停止するか、あるいは出力が変化する、ことを特徴とする請求項２７又は２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記処理領域（１）の温度は、温度測定システム（１６）によりモニタされる、ことを特徴とする請求項２７〜２９のいずれかに記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
図７は、互いに隣接して配置された照射源５及び照射されたレーザビームの側面図である。照射源５から照射された少なくとも１つのレーザビーム６は、交互に開閉する光学フィルタ１２、つまりシャッタ１２を介して案内される。他の例示的な実施例では、シャッタ１２に代えて、ストップ又はビームトラップを用いてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
照射源５の強度は、さらなるケーブル２２を介してコントロールユニット１４により制御又は調整される。これにより、所望とする温度プロフィールが処理領域に常に生じる。他の実施例では、照射源５を作動させるため、あるいはレーザビーム６の光学的特性に影響を与えるために必要なさらなる構成要素又はアセンブリをハウジング１７に配設してもよい。さらに、レーザビーム６のビーム経路に配設されたコントロールユニット１４は、処理領域１おいてレーザビーム６の強度に影響をもたらすように、個々の光学エレメント１０，１１，１２又は光学エレメント１３、つまりレンズ１３を作動させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
図２２は、凸レンズの形態をなすエレメント１３が各々のレーザビーム６のビーム経路に配置されている例示的な実施例を示している。この例示的な実施例では、各照射源５の下流に光学ファイバ１８が配設されている。照射されたレーザビームは、光学ファイバを介して光学エレメント１３に至り、光学エレメント１３から処理領域１に焦点を合わせる。各々の光学エレメント１３は、それぞれ調節可能であり、すなわち、特に他の光学エレメントから独立して調節可能である。例えば、光学エレメント１３は、３つの並進軸及び／又は３つの回転軸に沿って変位可能である。図２２が単一の光学エレメント１３だけを示す場合であっても、この光学エレメント１３は複数の構成要素を有していてもよく、例えば、レーザスポットを操作しかつ成形するために少なくとも１つのコリメータと少なくとも１つの焦点レンズとを組み合わせてもよい。これにより、レーザスポットの形状を線形又は楕円形、特に円形などに適応させる。このような構成により、収差を最小限に抑えつつ柔軟性を最大にすることができる。同様に、各々の照射源５の光学エレメント１３は、同一の構成を有していてもよいし、あるいは、対の関係において少なくとも１度異なる構成を有していてもよい。図２４に示すように、少なくとも２つの光学ファイバ１８を光ガイド移送ファイバとして組み合わせ、共通の光学エレメント（コリメーションレンズ）１３を有するファイババンドルをコリメーション光学ユニットとして形成してもよい。このため、通常、光学ファイバは互いに隣接している。換言すると、光学ファイバは直接接触している。代替例では、光学ファイバ１８の間に所定の距離を設けてもよい。当該距離は、最大で１つの光学ファイバ１８の直径に対応している。ファイバの配置は、中央の光学ファイバ１８の周囲に６つの光学ファイバ１８が位置する配置となっている。代替例では、中央の光学ファイバ１８のスペースを開放してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
図２３は、６自由度を有する移送アームを備えた産業ロボットを示している。出力源１９は、レーザを照射する照射源５に出力を供給する。また、移送アームに出力が適用される。照射されたレーザは、光学ファイバ１８の束（ファイババンドル）によりレーザヘッド２０に導かれる。交換可能ヘッド２１は、差し込み壁部（bayonet closure）を介してレーザヘッド２０に取り付けられている。交換可能ヘッド２１は、焦点距離又はレーザビームの強度を設定するための光学要素又はビーム形成光学ユニットを有する。必要な時に交換可能ヘッド２１を交換することができるため、システムをより柔軟なものとすることができる。光学ファイバ１８を使用することにより、ハウジング１７の内側又は外側において、照射源５及びビーム形成光学ユニットを空間的に隣接又は離間させて配置することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
光学ファイバ１８をファイババンドルとして配置することにより、出力が増大させることができるとともに、焦点スポットの径又は焦点の直径を適応させることができる。適応性高く照射源５をそれぞれ作動させるために、出力源１９及びレーザヘッド２０にパワーエレクトロニクスを配置してもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
図２６に示す例示的な実施例において、照射源５は、線形に偏光されたレーザビーム６又は偏光されていないレーザビームをそれぞれ照射する。レーザビームはワーク面２に当たる前に偏光子を通過する。逆反射を回避するため、各照射源５とワーク面２との間に偏光フィルタ２４及び円形偏光子２５からなる光学ダイオードが配設されている。光学ダイオードは同一の構成を有していてもよいし、少なくとも１つの光学ダイオードが他の光学ダイオードと異なる構成を有していてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
円形に偏光されたレーザビーム６を用いる場合、光学ダイオードは、通常、円形に偏光されたレーザビーム６を線形に偏光された要素に分割する偏光フィルタ２４、ファラデー回転子、及び線形に偏光された要素を統合する偏光フィルタ２４を有する。