(57)【要約】一般に、本発明は、赤外線でターゲットを加熱するための装置に関する。具体的には、本発明は、ターゲットを熱処理するための装置、プロセス、複合材料を作成するためのプロセス、赤外線ソースの使用、赤外線ソースのアレイの使用、および装置の使用に関する。本発明は、ターゲットを処理するための装置に関し、この装置は、ａ．第一の表面積を有する発光表面から赤外線を放出するように構成され、配置された赤外線ソースと、ｂ．１つ以上の細長い本体からなる一組の細長い本体であって、各細長い本体は、集合的に入口と呼ばれる入口を有し、各細長い本体は、集合的に出口と呼ばれる出口を有する、一組の細長い本体とを備え、前記赤外線ソースから放出された赤外線は、前記入口を介して前記一組の細長い本体に結合され、第二の表面積を有する出口表面上の前記出口を介して前記細長い本体から減結合され、前記第一の表面積は、前記第二の表面積よりも大きい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットを処理するための装置であって、
ａ．第一の表面積を有するエミッタ表面から赤外線を放出するように構成され、配置された赤外線ソースと、
ｂ．１つ以上の細長い本体からなる一組の細長い本体であって、各細長い本体は、集合的に入口と呼ばれる入口を有し、各細長い本体は、集合的に出口と呼ばれる出口を有する、一組の細長い本体と、を備え、
前記赤外線ソースから放出された赤外線は、前記入口を介して前記一組の細長い本体に結合され、第二の表面積を有する出口表面上の前記出口を介して前記細長い本体から減結合され、
前記第一の表面積は、前記第二の表面積よりも大きい、装置。
【請求項２】
前記赤外線ソースが熱エミッタを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記赤外線ソースが半導体を備える、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記赤外線ソースが赤外線ＬＥＤを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記赤外線ソースが、以下の特性、すなわち、
ａ．１〜２５０Ｗ／ｃｍ２の範囲の光束を有するエミッタ表面と、
ｂ．８００〜１６００ｎｍの範囲のピーク発光波長と、
ｃ．１〜５０ｎｍの範囲の発光波長の帯域幅と、
ｄ．１０Ｗ〜１００ｋＷの全電力出力と、
のうちの特性の１つ以上を有する、実施形態１〜４のいずれか一実施形態に記載の装置。
【請求項６】
前記赤外線ソースが、以下の特性、すなわち、
ａ．１〜６０Ｗ／ｃｍ２の範囲の光束を有するエミッタ表面と、
ｂ．８００〜３０００ｎｍの範囲のピーク発光波長と、
ｃ．１００〜４８００ｎｍの範囲の発光波長の帯域幅と、
ｄ．１０Ｗ〜１００ｋＷの範囲の全電力出力と、
ｅ．通常動作時に２００℃〜１１００℃の範囲の温度である電気絶縁体を備えることと、
のうちの特性の１つ以上を有する、実施形態１〜５のいずれか一実施形態に記載の装置。
【請求項７】
前記細長い本体がガラス製である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記赤外線ソースは、前記一組の細長い本体に一対一で対応する赤外線ソース素子を備え、各赤外線ソース素子からの光は、対応する細長い本体に結合する、実施形態１〜７のいずれか一実施形態に記載の装置。この実施形態の一態様では、光学素子は、各赤外線ソース素子と対応する細長い本体との間に配置される。
【請求項９】
前記装置は、１０Ｗ〜１０ｋＷの範囲の最大全電力出力を前記出口から供給するように配置され、構成される、実施形態１〜８のいずれか一実施形態に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置からターゲットに赤外線を照射することにより得られる熱処理されたターゲット。
【請求項１１】
処理された基板を製造するプロセスであって、以下のステップ、すなわち、
ａ．キャビティと、前記キャビティの内側に配置されたターゲットとを有する基板を提供するステップと、
ｂ．前記キャビティの外側に赤外線ソースを提供するステップと、
ｃ．１つ以上の細長い本体からなる一組の細長い本体を提供するステップであって、各細長い本体は、前記キャビティの外側に入口を有し、前記キャビティの内側に出口を有する、ステップと、
ｄ．前記熱処理された基板を得るために、前記赤外線ソースによって放出された赤外線を、前記細長い本体を介して前記ターゲットに伝達するステップと、
を含む、プロセス。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプロセスによって得ることができる熱処理されたターゲット。
【請求項１３】
複合材料を製造するプロセスであって、
ａ．請求項１０または請求項１２に記載の熱処理されたターゲットを提供するステップと、
ｂ．前記熱処理されたターゲットを更なるパーツと接触させて、前記複合材料を得るステップと、を含むプロセス。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプロセスによって得られる複合材料。
【請求項１５】
基板のキャビティの内側を熱処理するための装置における赤外線ＬＥＤアレイの使用であって、前記赤外線ＬＥＤは、前記キャビティの外側に配置される、赤外線ＬＥＤアレイの使用。
【請求項１６】
加熱の位置選択性を改善するための、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に、本発明は、赤外線でターゲットを加熱するための装置に関する。より具体的には、本発明は、ターゲットを熱処理するための装置、プロセス、複合材料を作成するためのプロセス、赤外線ソースの使用、赤外線ソースのアレイの使用、および装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲットを加熱するための装置およびプロセスには、多数の工業的に重要な用途があり、その用途には、熱可塑性樹脂の成形および形成、基板および基板表面の硬化、特にプラスチック基板の硬化、コーティングの硬化、化学的活性化、溶接、バリ除去、滅菌、洗浄および酸化を含む。最新技術で提示されたターゲットを加熱するための多数のアプローチは、黒体で近似できる単純な熱エミッタを採用している。このようなアプローチには、放射線の波長を容易に制御することができず、選択的に制御された加熱が可能でないという欠点がある。当技術分野で提示されている多くのアプローチでは、エミッタからの直接加熱を使用しているので、ターゲット表面の加熱が不均一になるという欠点を被る可能性がある。ターゲットを加熱するための、特に平坦でないターゲット表面を加熱するための、または複合材料のターゲットを選択的に加熱するために、改善されたアプローチが、当技術分野において必要とされている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、一般に、ターゲットの加熱に関する従来技術で遭遇する問題の少なくとも１つを克服するという目的に基づく。
【０００４】
本発明の目的は、低減波長帯域幅を有する赤外線をターゲットに照射するための装置を提供することである。
【０００５】
本発明の目的は、明確に定義された波長を有する赤外線をターゲットに照射するための装置を提供することである。
【０００６】
本発明の目的は、制御可能な波長を有する赤外線をターゲットに照射するための装置を提供することである。
【０００７】
本発明の目的は、ターゲットを加熱するための装置を提供することである。
【０００８】
本発明の目的は、ターゲットを溶融するための装置を提供することである。
【０００９】
本発明の目的は、複合材料の成分を選択的に加熱するための装置を提供することである。
【００１０】
本発明の目的は、複合材料の成分を選択的に溶融するための装置を提供することである。
【００１１】
本発明の目的は、複合材料を製造するための装置を提供することである。
【００１２】
本発明の目的は、ターゲット表面の一部に選択的に赤外線を照射するための装置を提供することである。
【００１３】
本発明の目的は、伝導によってターゲットの加熱を低減しながら、ターゲットに赤外線を照射するための装置を提供することである。
【００１４】
本発明の目的は、対流によってターゲットの加熱を低減しながら、ターゲットに赤外線を照射するための装置を提供することである。
【００１５】
本発明の目的は、明確な波長を有する赤外線をターゲットに照射し、その一方で、他の波長を有する放射線のターゲットへの照射を低減するための装置を提供することである。
【００１６】
本発明の目的は、ターゲットから凹凸を除去するための装置を提供することである。
【００１７】
本発明の目的は、ターゲットから成形バリを除去するための装置を提供することである。
【００１８】
本発明の目的は、成形品を処理するための装置を提供することである。
【００１９】
本発明の目的は、プラスチックを加熱するための装置を提供することである。
【００２０】
本発明の目的は、プラスチックを溶融するための装置を提供することである。
【００２１】
本発明の目的は、低減波長帯域幅を有する赤外線をターゲットに照射するためのプロセスを提供することである。
【００２２】
本発明の目的は、明確な波長を有する赤外線をターゲットに照射するためのプロセスを提供することである。
【００２３】
本発明の目的は、制御可能な波長を有する赤外線をターゲットに照射するためのプロセスを提供することである。
【００２４】
本発明の目的は、ターゲットを加熱するためのプロセスを提供することである。
【００２５】
本発明の目的は、ターゲットを溶融するためのプロセスを提供することである。
【００２６】
本発明の目的は、複合材料の成分を選択的に加熱するためのプロセスを提供することである。
【００２７】
本発明の目的は、複合材料の成分を選択的に溶融するためのプロセスを提供することである。
【００２８】
本発明の目的は、複合材料を製造するためのプロセスを提供することである。
【００２９】
本発明の目的は、ターゲット表面の一部に選択的に赤外線を照射するためのプロセスを提供することである。
【００３０】
本発明の目的は、伝導によってターゲットの加熱を低減しながら、ターゲットに赤外線を照射するためのプロセスを提供することである。
【００３１】
本発明の目的は、対流によってターゲットの加熱を低減しながら、ターゲットに赤外線を照射するためのプロセスを提供することである。
【００３２】
本発明の目的は、明確な波長を有する赤外線をターゲットに照射し、その一方で、他の波長を有する放射線のターゲットへの照射を低減するためのプロセスを提供することである。
【００３３】
本発明の目的は、ターゲットから凹凸を除去するためのプロセスを提供するためのプロセスを提供することである。
【００３４】
本発明の目的は、ターゲットから成形バリを除去するためのプロセスを提供することである。
【００３５】
本発明の目的は、成形品を処理するためのプロセスを提供することである。
【００３６】
本発明の目的は、プラスチックを加熱するためのプロセスを提供することである。
【００３７】
本発明の目的は、プラスチックを溶融するためのプロセスを提供することである。
【００３８】
本発明の特定の目的は、位置の選択性を増大させて、ターゲットを処理するための装置を提供することである。
【００３９】
本発明の特定の目的は、位置の選択性を増大させて、ターゲットを加熱するための装置を提供することである。
【００４０】
本発明の特定の目的は、位置の選択性が増大させて、ターゲットを溶融するための装置を提供することである。
【００４１】
本発明の特定の目的は、位置の選択性を増大させて、ターゲットからバリを除去するための装置を提供することである。
【００４２】
本発明の特定の目的は、ターゲット内、特にキャビティ内のアクセス不能な位置を処理するための装置を提供することである。
【００４３】
本発明の特定の目的は、ターゲット内、特にキャビティ内のアクセス不能な位置を加熱するための装置を提供することである。
【００４４】
本発明の特定の目的は、ターゲット内、特にキャビティ内のアクセス不能な位置を溶融するための装置を提供することである。
【００４５】
本発明の特定の目的は、ターゲット内のアクセス不能な位置からバリを除去するための装置を提供することである。
【００４６】
本発明の特定の目的は、位置の選択性を増大させて、ターゲットを処理するためのプロセスを提供することである。
【００４７】
本発明の特定の目的は、位置の選択性を増大させて、ターゲットを加熱するためのプロセスを提供することである。
【００４８】
本発明の特定の目的は、位置の選択性を増大させて、ターゲットを溶融するためのプロセスを提供することである。
【００４９】
本発明の特定の目的は、位置の選択性を増大させて、ターゲットからバリを除去するためのプロセスを提供することである。
【００５０】
本発明の特定の目的は、ターゲット内、特にキャビティ内のアクセス不能な位置を処理するためのプロセスを提供することである。
【００５１】
本発明の特定の目的は、ターゲット内、特にキャビティ内のアクセス不能な位置を加熱するためのプロセスを提供することである。
【００５２】
本発明の特定の目的は、ターゲット内、特にキャビティ内のアクセス不能な位置を溶融するためのプロセスを提供することである。
【００５３】
本発明の特定の目的は、ターゲット内、特にキャビティ内のアクセス不能な位置からバリを除去するためのプロセスを提供することである。
【００５４】
上記目的の少なくとも１つを達成するための寄与は、本発明の請求項を形成するカテゴリの主題によってなされる。更なる寄与は、本発明の特定の実施形態を表す本発明の従属請求項の主題によって提供される。
【００５５】
上記目的の少なくとも１つを達成するための寄与は、以下の実施形態によってなされる。
【００５６】
実施形態（１）ターゲットを処理するための装置であって、
ａ．第一の表面積を有するエミッタ表面から赤外線を放出するように構成され、配置された赤外線ソースと、
ｂ．１つ以上の細長い本体、好ましくは２つ以上、より好ましくは５つ以上、より好ましくは１０以上、より好ましくは２０以上の細長い本体からなる一組の細長い本体であって、各細長い本体は、集合的に入口と呼ばれる入口を有し、各細長い本体は、集合的に出口と呼ばれる出口を有する、一組の細長い本体と、を備え、
前記赤外線ソースから放出された赤外線は、前記入口を介して前記一組の細長い本体に結合され、第二の表面積を有する出口表面上の前記出口を介して前記細長い本体から減結合され、
前記第一の表面積は、前記第二の表面積よりも大きい、装置。好ましくは、第一の表面積は、第二の表面積の少なくとも２倍、より好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍、より好ましくは少なくとも１００倍である。
【００５７】
この実施形態の一態様では、赤外線ソースは熱赤外線ソースであり、第一の表面積は第二の表面積の少なくとも１５倍、好ましくは少なくとも５０倍、より好ましくは少なくとも１００倍である。
【００５８】
この実施形態の一態様では、赤外線ソースは半導体ベースの赤外線ソースであり、第一の表面積は第二の表面積の少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍である。
【００５９】
この実施形態の一態様では、細長い本体は剛性であり、第一の表面積は、第二の表面積の少なくとも１５倍、好ましくは少なくとも５０倍、より好ましくは少なくとも１００倍である。
【００６０】
この実施形態の一態様では、細長い本体は可撓性であり、第一の表面積は、第二の表面積の少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍である。
【００６１】
一実施形態では、入口は第三の表面積を有し、第一の表面積は第三の表面積よりも大きい。好ましくは、第一の表面積は、第三の表面積の少なくとも２倍、より好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍、より好ましくは少なくとも１００倍である。
【００６２】
この実施形態の一態様では、赤外線ソースは熱赤外線ソースであり、第一の表面積は、第三の表面積の少なくとも１５倍、好ましくは少なくとも５０倍、より好ましくは少なくとも１００倍である。
【００６３】
この実施形態の一態様では、赤外線ソースは半導体ベースの赤外線ソースであり、第一の表面積は第三の表面積の少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍である。
【００６４】
この実施形態の一態様では、細長い本体は剛性であり、第一の表面積は、第三の表面積の少なくとも１５倍、好ましくは少なくとも５０倍、より好ましくは少なくとも１００倍である。
【００６５】
この実施形態の一態様では、細長い本体は可撓性であり、第一の表面積は、第三の表面積の少なくとも２倍、好ましくは少なくとも５倍、より好ましくは少なくとも１０倍である。
【００６６】
一実施形態では、赤外線ソースは、熱エミッタを備え、好ましくは熱エミッタである。
【００６７】
実施形態（２）前記赤外線ソースが半導体を備える、実施形態（１）に記載の装置。
【００６８】
実施形態（３）前記赤外線ソースがレーザを備える、実施形態（１）または実施形態（２）に記載の装置。
【００６９】
実施形態（４）赤外線ソースが赤外線ＬＥＤを備える、実施形態（１）〜（３）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００７０】
実施形態（５）前記赤外線ソースが、赤外線半導体レーザ、好ましくは垂直方向キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を備える、実施形態（１）〜（４）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００７１】
実施形態（６）前記赤外線ソースが、以下の特性、すなわち、
ａ．１〜２５０Ｗ／ｃｍ２の範囲、好ましくは５〜２００Ｗ／ｃｍ２の範囲、より好ましくは１０〜１５０Ｗ／ｃｍ２の範囲の光束を有するエミッタ表面と、
ｂ．８００〜１６００ｎｍの範囲、好ましくは８００〜１３００ｎｍの範囲、より好ましくは８００〜１０００ｎｍの範囲のピーク発光波長と、
ｃ．１〜５０ｎｍの範囲、好ましくは２〜４０ｎｍの範囲、より好ましくは３〜３５ｎｍの範囲の発光波長の帯域幅と、
ｄ．１０Ｗ〜１００ｋＷの範囲、好ましくは１００Ｗ〜１０ｋＷの範囲、より好ましくは３００Ｗ〜５ｋＷの範囲の全電力出力と、
のうちの特性の１つ以上を有する、実施形態（１）〜（５）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００７２】
実施形態（７）前記赤外線ソースが、以下の特性、すなわち、
ａ．１〜５０Ｗ／ｃｍ２の範囲、好ましくは２〜４５ｃｍ２の範囲、より好ましくは５〜４０ｃｍ２の範囲の光束を有するエミッタ表面と、
ｂ．８００〜１６００ｎｍの範囲、好ましくは８００〜１３００ｎｍの範囲、より好ましくは８００〜１０００ｎｍの範囲のピーク発光波長と、
ｃ．５〜５０ｎｍの範囲、好ましくは１０〜４５ｎｍの範囲、より好ましくは１５〜４０ｎｍの範囲の発光波長の帯域幅と、
ｄ．１０Ｗ〜１００ｋＷの範囲、好ましくは１００Ｗ〜１０ｋＷの範囲、より好ましくは３００Ｗ〜５ｋＷの範囲の全電力出力と、
のうちの特性の１つ以上を有する、実施形態（１）〜（６）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００７３】
実施形態（８）前記赤外線ソースが、以下の特性、すなわち、
ａ．２０〜２５０Ｗ／ｃｍ２、好ましくは３０〜２００Ｗ／ｃｍ２の範囲、より好ましくは５０〜１５０Ｗ／ｃｍ２の範囲の光束を有するエミッタ表面と、
ｂ．８００〜１６００ｎｍの範囲、好ましくは８００〜１３００ｎｍの範囲、より好ましくは８００〜１０００ｎｍの範囲のピーク発光波長と、
ｃ．１〜５０ｎｍの範囲、好ましくは２〜３０ｎｍの範囲、より好ましくは３〜２０ｎｍの範囲の発光波長の帯域幅と、
ｄ．１０Ｗ〜１００ｋＷの範囲、好ましくは１００Ｗ〜１０ｋＷの範囲、より好ましくは３００Ｗ〜５ｋＷの範囲の全電力出力と、
のうちの特性の１つ以上を有する、実施形態（１）〜（８）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００７４】
実施形態（９）前記赤外線ソースが、以下の特性、すなわち、
ａ．１〜６０Ｗ／ｃｍ２の範囲、好ましくは５〜５０Ｗ／ｃｍ２の範囲、より好ましくは１０〜５０Ｗ／ｃｍ２の範囲の光束を有するエミッタ表面と、
ｂ．８００〜３０００ｎｍの範囲、好ましくは８００〜２５００ｎｍの範囲、より好ましくは８００〜２０００ｎｍの範囲のピーク発光波長と、
ｃ．１００〜４８００ｎｍの範囲、好ましくは５００〜４０００ｎｍの範囲、より好ましくは１０００〜３５００ｎｍの範囲の発光波長の帯域幅と、
ｄ．１０Ｗ〜１００ｋＷの範囲、好ましくは２５Ｗ〜５０ｋＷの範囲、より好ましくは５０Ｗ〜１０ｋＷの範囲の全電力出力と、
ｅ．通常動作時に、２００℃〜１１００℃の範囲、好ましくは１５０℃〜８５０℃の範囲、より好ましくは１００℃〜６５０℃の範囲の温度である電気絶縁体を備えること、
のうちの特性の１つ以上を有する、実施形態（１）〜（７）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００７５】
実施形態（１０）前記赤外線ソースが、以下の特性、すなわち、
ａ．１〜２５０Ｗ／ｃｍ２の範囲、好ましくは５〜２００Ｗ／ｃｍ２の範囲、より好ましくは１０〜１５０Ｗ／ｃｍ２の範囲の光束を有するエミッタ表面と、
ｂ．２００〜５０００ｎｍの範囲、好ましくは６００〜３０００ｎｍの範囲、より好ましくは８００〜２５００ｎｍの範囲のピーク発光波長と、
ｃ．１〜４８００ｎｍの範囲、好ましくは２〜４０００ｎｍの範囲、より好ましくは３〜３５００ｎｍの範囲の発光波長の帯域幅と、
ｄ．１０Ｗ〜１００ｋＷの範囲、好ましくは１００Ｗ〜１０ｋＷの範囲、より好ましくは３００Ｗ〜５ｋＷの範囲の全電力出力と、
のうちの特性の１つ以上を有する、実施形態（１）〜（９）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００７６】
実施形態（１１）前記赤外線ソースが赤外線ソース素子を備え、前記赤外線ソース素子が、以下の特性、すなわち、
ａ．０．１〜１０００Ｗ／ｃｍ２の範囲、好ましくは１〜８００Ｗ／ｃｍ２の範囲、より好ましくは２〜７００Ｗ／ｃｍ２の範囲の光束を有するエミッタ表面と、
ｂ．８００〜１６００ｎｍの範囲、好ましくは８００〜１３００ｎｍの範囲、より好ましくは８００〜１０００ｎｍの範囲のピーク発光波長と、
ｃ．１〜５０ｎｍの範囲、好ましくは２〜４０ｎｍの範囲、より好ましくは３〜３５ｎｍの範囲の発光波長の帯域幅と、
ｄ．０．００１〜１５Ｗ、好ましくは０．００５〜８Ｗ、より好ましくは０．０１〜５Ｗの範囲の全電力出力と、
のうちの特性の１つ以上を有する、実施形態（１）〜（１０）のいずれか一つに記載の装置。
【００７７】
実施形態（１２）前記赤外線ソースが赤外線ソース素子を備え、前記赤外線ソース素子が、以下の特性、すなわち、
ａ．２０〜１０００Ｗ／ｃｍ２の範囲、好ましくは３０〜８００Ｗ／ｃｍ２の範囲、より好ましくは５０〜７００Ｗ／ｃｍ２の範囲の光束を有するエミッタ表面と、
ｂ．８００〜１６００ｎｍの範囲、好ましくは８００〜１３００ｎｍの範囲、より好ましくは８００〜１０００ｎｍの範囲のピーク発光波長と、
ｃ．５〜１００ｎｍの範囲、好ましくは１０〜５０ｎｍの範囲、より好ましくは１５〜４０ｎｍの範囲の発光波長の帯域幅と、
ｄ．０．０５〜１５Ｗの範囲、好ましくは０．５〜８Ｗの範囲、より好ましくは１〜５Ｗの範囲の全電力出力と、
のうちの特性の１つ以上を有する、実施形態（１）〜（１１）のいずれか一つに記載の装置。
【００７８】
実施形態（１３）前記赤外線ソースが赤外線ソース素子を備え、前記赤外線ソース素子が、以下の特性、すなわち、
ａ．０．１〜２０Ｗ／ｃｍ２の範囲、好ましくは１〜１８Ｗ／ｃｍ２の範囲、より好ましくは２〜１５Ｗ／ｃｍ２の範囲の光束を有するエミッタ表面と、
ｂ．８００〜１６００ｎｍの範囲、好ましくは８００〜１３００ｎｍの範囲、より好ましくは８００〜１０００ｎｍの範囲のピーク発光波長と、
ｃ．１〜５０ｎｍの範囲、好ましくは２〜３０ｎｍの範囲、より好ましくは３〜２０ｎｍの範囲の発光波長の帯域幅と、
ｄ．１〜１００ｍＷの範囲、好ましくは５〜７０ｍＷの範囲、より好ましくは１０〜５０ｍＷの範囲の全電力出力と、
のうちの特性の１つ以上を有する、実施形態（１）〜（１２）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００７９】
実施形態（１４）前記細長い本体がガラス製である、実施形態（１）〜（１３）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００８０】
実施形態（１５）前記赤外線ソースは、前記一組の細長い本体に一対一対応する赤外線ソース素子を備え、各赤外線ソース素子からの光は、対応する細長い本体に結合する、実施形態（１）〜（１４）のいずれか一実施形態に記載の装置。この実施形態の一態様では、光学素子は、各赤外線ソース素子と対応する細長い本体との間に配置される。
【００８１】
実施形態（１６）前記装置は、１０Ｗ〜１０ｋＷの範囲、好ましくは１００Ｗ〜５ｋＷの範囲、より好ましくは５００Ｗ〜３ｋＷの範囲の最大全電力出力を前記出口から提供するように配置され、構成される、実施形態（１）〜（１５）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００８２】
実施形態（１７）前記装置は、０．０１〜５Ｗの範囲、好ましくは０．１〜４Ｗの範囲、より好ましくは１〜３．５Ｗの範囲の最大電力出力を単一の出口で提供するように配置され、構成される、実施形態（１）〜（１６）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００８３】
実施形態（１８）前記装置は、２０〜１０００Ｗ／ｃｍ２の範囲、好ましくは４０〜８００Ｗ／ｃｍ２の範囲、より好ましくは６０〜７００Ｗ／ｃｍ２の範囲の平均電力密度でターゲット表面に熱を提供するように装置が配置され、構成される、実施形態（１）〜（１７）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００８４】
実施形態（１９）光学素子を備える、実施形態（１）〜（１８）のいずれか一実施形態に記載の装置。光学素子は、好ましくは、赤外線ソースと入口との間に配置される。光学素子は、好ましくは、屈折器、コリメータおよびレンズからなる群から選択される１つ以上のものである。
【００８５】
実施形態（２０）屈折器入口および屈折器出口を有する屈折素子を備え、前記出口から減結合された赤外線は、前記屈折器入口を介して前記屈折素子に結合され、前記屈折器出口を介して前記屈折素子から減結合される、実施形態（１）〜（１９）のいずれか一実施形態に記載の装置。
【００８６】
実施形態（２１）更なる入口および更なる出口を有する更なる細長い本体を備え、前記屈折素子から減結合された赤外線が前記更なる入口を介して前記更なる細長い本体に結合され、前記更なる出口において前記更なる細長い本体から減結合される、実施形態（２０）に記載の装置。
【００８７】
実施形態（２２）実施形態（１）〜（２１）のいずれか一実施形態に記載の装置からターゲットに赤外線を照射することによって得られる熱処理されたターゲット。
【００８８】
実施形態（２３）処理された基板を製造するプロセスであって、以下のステップ、すなわち、
ａ．キャビティと、前記キャビティの内側に配置されたターゲットとを有する基板を提供するステップと、
ｂ．前記キャビティの外側に赤外線ソースを提供するステップと、
ｃ．１つ以上の細長い本体からなる一組の細長い本体を提供するステップであって、各細長い本体は、前記キャビティの外側に入口を有し、前記キャビティの内側に出口を有する、ステップと、
ｄ．前記熱処理された基板を得るために、前記赤外線ソースによって放出された赤外線を、前記細長い本体を介して前記ターゲットに伝達するステップと、を含む、プロセス。
【００８９】
実施形態（２４）前記処理された基板は、以下の点で、すなわち、
ａ．前記処理された基板の重量は、前記基板の重量とは異なることと、
好ましくは、前記処理された基板の重量は、前記基板の重量未満であることと、
ｂ．前記処理された基板の形状は、前記基板の形状とは異なることと、
ｃ．前記処理された基板の全表面積は、前記基板の全表面積とは異なることと、
から構成される群から選択される１つ以上の点で前記基板と異なる、実施形態（２３）に記載のプロセス。
【００９０】
この実施形態では、好ましくは溶融または燃焼またはその両方によって、バリの除去など、処理された基板の形成時に基板の一部が除去されることが好ましい。
【００９１】
実施形態（２５）前記一組の細長い本体がガラス製である、実施形態（２３）または実施形態（２４）に記載のプロセス。
【００９２】
実施形態（２６）前記装置が、前記赤外線ソースと前記細長い本体のうちの１つとの間に配置された光学素子を備える、実施形態（２３）〜（２５）のいずれか一実施形態に記載のプロセス。好ましくは、装置は、前記赤外線ソース素子と対応する入口との間に配置された赤外線ソース素子毎に１つのレンズを備える。
【００９３】
実施形態（２７）前記赤外線ソースは、第一の表面積を有するエミッタ表面から放出し、前記赤外線をターゲット表面に照射し、前記第一の表面積は、前記ターゲット表面よりも大きい、実施形態（２３）〜（２６）のいずれか一実施形態に記載のプロセス。
【００９４】
実施形態（２８）前記赤外線は、０．００２５ｍｍ２〜１００ｃｍ２の範囲、好ましくは０．００５ｍｍ２〜２０ｃｍ２の範囲、より好ましくは０．０１ｍｍ２〜１ｃｍ２の範囲の赤外線ソース素子当たりの表面積を有するターゲット表面に照射される、実施形態（２３）〜（２７）のいずれか一実施携帯に記載のプロセス。
【００９５】
この実施形態の一態様では、赤外線は、０．００２５ｍｍ２〜１ｃｍ２の範囲、好ましくは０．００５ｍｍ２〜０．５ｃｍ２の範囲、より好ましくは０．０１ｍｍ２〜０．１ｃｍ２の範囲の赤外線ソース素子当たりの表面積を有するターゲット表面に照射される。この文脈では、一組以上の細長い本体が可撓性であることが好ましい。
【００９６】
この実施形態の一態様では、赤外線は、０．１ｃｍ２〜１００ｃｍ２の範囲、好ましくは１ｃｍ２〜５０ｃｍ２の範囲、より好ましくは２ｍｍ２〜２０ｃｍ２の範囲の赤外線ソース素子当たりの表面積を有するターゲット表面に照射される。この文脈では、一組以上の細長い本体が剛性であることが好ましい。
【００９７】
実施形態（２９）前記細長い本体と前記ターゲットとの間に配置された屈折素子を備える、実施形態（２３）〜（２８）のいずれか一実施形態に記載のプロセス。
【００９８】
実施形態（３０）前記装置が、前記屈折素子と前記ターゲットとの間に配置された更なる細長い本体を備える、実施形態（２９）に記載のプロセス。
【００９９】
実施形態（３１）実施形態（２３）〜（３０）のいずれか一実施形態に記載のプロセスによって得られる熱処理されたターゲット。
【０１００】
実施形態（３２）複合材料を製造するプロセスであって、
ａ．実施形態（２２）または実施形態（３１）に記載の熱処理されたターゲットを提供するステップと、
ｂ．前記熱処理されたターゲットを更なるパーツと接触させて、前記複合材料を得るステップと、を含むプロセス。
【０１０１】
実施形態（３３）前記更なるパーツが、金属、金属酸化物、およびポリマーからなる群から選択される、実施形態（３２）に記載のプロセス。
【０１０２】
実施形態（３４）実施形態（３２）または実施形態（３３）に記載のプロセスによって得られる複合材料。
【０１０３】
実施形態（３５）基板のキャビティの内側を熱処理するための装置における赤外線ＬＥＤアレイの使用であって、前記赤外線ＬＥＤは前記キャビティの外側に配置される、赤外線ＬＥＤアレイの使用。
【０１０４】
実施形態（３６）加熱の位置選択性を改善するために、実施形態（１）〜（２１）のいずれか一実施形態に記載の装置の使用。
【０１０５】
装置
上記目的の少なくとも１つを達成するための寄与は、ターゲットを加熱するための装置によってなされる。装置は、赤外線を照射するための赤外線ソースを備える。赤外線ソースによって提供される赤外線は、ターゲットを加熱するために使用される。この装置は、各々が入口および出口を有する一組の細長い本体を備える。赤外線ソースからの赤外線は、細長い本体の入口に結合され、細長い本体の出口で減結合される。このようにして、細長い本体は、赤外線ソースからの赤外線が出口で、好ましくはターゲットの表面に送達されるための経路を提供する。装置は、出口を相対的空間構成に保持するための支持体を備える。
【０１０６】
細長い本体
装置は、一組の細長い本体を備える。好ましい細長い本体は、放射源からターゲットに赤外線を伝達する役割を果たす。一組の細長い本体に備えられた各細長い本体は、入口および出口を有する。入口によって、赤外線ソースから放出される赤外線を細長い本体に結合することが可能になる。また、赤外線は、その側面を通して細長い本体に結合することもできる。出口によって、細長い本体から赤外線を減結合することが可能になる。入口は、好ましくは面であり、より好ましくは実質的に平坦な面であり、最も好ましくは平坦な面である。出口は、好ましくは面であり、より好ましくは実質的に平坦な面であり、最も好ましくは平坦な面である。細長い本体は、２つの端部を有する。好ましくは、細長い本体の入口は、細長い本体の一端にあり、細長い本体の出口は、細長い本体の他端にある。好ましい細長い本体は、光ガイドである。
【０１０７】
一実施形態では、一組の細長い本体は、２つ以上、または３つ以上、好ましくは１０以上、より好ましくは２０以上、より好ましくは５０以上、より好ましくは１００以上、より好ましくは２００以上の細長い本体からなる。一組の細長い本体は、１０，０００個までの細長い本体からなることができる。一実施形態では、細長い本体の数は、３〜５００の範囲、好ましくは１０〜４００の範囲、より好ましくは２０〜３００の範囲である。
【０１０８】
細長い本体は、好ましくは、赤外線ソースの赤外線ピーク発光波長で測定される低い減衰を有する。減衰は、好ましくは１０００ｄＢ／ｋｍ未満、より好ましくは１００ｄＢ／ｋｍ未満、最も好ましくは２０ｄＢ／ｋｍ未満である。減衰は約１ｄＢ／ｋｍと低い可能性がある。
【０１０９】
好ましい細長い本体は、ガラスロッド、ガラス繊維、プラスチック光学繊維、中空シリカチューブ、液体光ガイド、好ましくはガラス繊維またはガラスロッドからなる群から選択される１つ以上のものである。
【０１１０】
一実施形態では、好ましい細長い本体は剛性である。この文脈において剛性であることは、好ましくは少なくとも３ｍ、より好ましくは少なくとも５ｍ、最も好ましくは少なくとも１０ｍの曲げ半径を有することを意味する。好ましい剛性の細長い本体は、ガラスロッドであり、より好ましくは石英ガラスロッドである。好ましい剛性の細長い本体は、１．５ｍｍ〜１０ｃｍの範囲、好ましくは２ｍｍ〜５ｃｍの範囲、より好ましくは３ｍｍ〜２．５ｃｍの範囲の直径を有する。
【０１１１】
一実施形態では、細長い本体は剛性であり、好ましくはガラスロッドであり、赤外線ソースは熱エミッタである。
【０１１２】
一実施形態では、好ましい細長い本体は可撓性である。この文脈において可撓性とは、好ましくは、３ｍ未満、より好ましくは１ｍ未満、最も好ましくは５０ｃｍ未満の曲げ半径を有することを意味する。好ましい可撓性の細長い本体は、ガラス繊維、より好ましくは石英ガラス繊維である。
【０１１３】
一実施形態では、細長い本体は、可撓性であり、赤外線ソースは、半導体ベースの赤外線ソースである。
【０１１４】
一実施形態では、１つ以上の細長い本体は、ガラス繊維、好ましくは石英ガラス繊維である。好ましいガラス繊維は、５〜１５００μｍの範囲、好ましくは６〜１０００μｍの範囲、より好ましくは８〜５００μｍの範囲のコア直径を有する。ガラス繊維は、好ましくは２０〜２００μｍの範囲、より好ましくは２０〜１８０μｍの範囲、最も好ましくは２０〜１５０μｍの範囲で直径に寄与するクラッドを有してもよい。コアおよびクラッドを備える好ましいガラス繊維は、０．０５〜０．９、好ましくは０．１〜０．９、より好ましくは０．２〜０．９の範囲の開口数を有する。開口数は、以下の式で与えられる。
【０１１５】
【数１】
2020535597.tif 000003
【０１１６】
ここで、ｎｃｏｒｅはコア材料の反射率であり、ｎｃｌａｄはクラッド材料の反射率である。
【０１１７】
クラッドのための好ましい材料は、ガラスまたは硬質ポリマー、好ましくはガラスからなる群から選択される１つ以上の材料である。好ましいガラスは、石英ガラスである。
【０１１８】
一実施形態において、１つ以上の細長い本体は、プラスチック光学繊維である。プラスチック光学繊維のための好ましい材料は、ポリメタクリレートまたはポリメチルメタクリレートからなる群から選択される１つ以上の材料である。好ましいプラスチック光学繊維は、２００〜３０００μｍの範囲、好ましくは２５０〜２９００μｍの範囲、より好ましくは３００〜２５００μｍの範囲のコア直径を有する。プラスチック光学繊維は、好ましくは２５０〜３０５０μｍの範囲、好ましくは３００〜２９００μｍの範囲、より好ましくは３５０〜２５００μｍの範囲で直径に寄与するクラッドを有してもよい。
【０１１９】
コアおよびクラッドを備える好ましいガラス繊維は、０．０５〜０．９、好ましくは０．１〜０．９、より好ましくは０．２〜０．９の範囲の開口数を有する。
【０１２０】
一実施形態では、１つ以上の細長い本体は、中空ケイ酸塩管である。好ましい中空ケイ酸塩管は、３００〜１０００μｍの範囲、好ましくは３５０〜９５０μｍの範囲、より好ましくは４００〜９００μｍの範囲のコア直径を有する。好ましい中空ケイ酸塩管はクラッドを有する。クラッドは、４００〜１３００μｍの範囲、好ましくは４５０〜１２００μｍの範囲、より好ましくは５００〜１０００μｍの範囲で直径に寄与することができる。クラッドは、好ましくは、ハロゲン化アルミニウムまたはハロゲン化銀である。
【０１２１】
コアおよびクラッドを備える好ましいガラス繊維は、０．０５〜０．９、好ましくは０．１〜０．９、より好ましくは０．２〜０．９の範囲の開口数を有する。
【０１２２】
一実施形態では、１つ以上の細長い本体は、液体光ガイドである。好ましい液体光ガイドは、３０００〜５０００μｍの範囲、好ましくは３３００〜４７００μｍの範囲、より好ましくは３５００〜４５００μｍの範囲のコア直径を有する。ガラス繊維は、好ましくは６０００〜１０００μｍの範囲、より好ましくは６５００〜９５００μｍの範囲、最も好ましくは７０００〜９０００μｍの範囲で直径に寄与するクラッドを有してもよい。好ましいガラス繊維は、０．０５〜０．９、好ましくは０．１〜０．９、より好ましくは０．２〜０．９の範囲の開口数を有する。
【０１２３】
一組の細長い本体は、細長い本体の長さの少なくとも一部にわたって束にまとめることができる。
【０１２４】
支持体
装置は、固定された相対位置に出口を保持するための支持体を含んでもよい。
【０１２５】
出口表面およびエミッタ表面
出口の相対的な構成は、出口表面を画定し、出口は、出口表面内に存在する。
【０１２６】
赤外線ソースのエミッタ表面は、赤外線ソースが赤外線を放出する表面である。赤外線ソースが単一の赤外線ソース素子からなる場合、赤外線ソースのエミッタ表面は、単に赤外線ソース素子が赤外線を放出する領域である。赤外線ソースが複数の赤外線ソース素子からなる場合、赤外線ソースのエミッタ表面は、赤外線ソース素子によって画定される表面であり、赤外線ソース素子は、赤外線ソースのエミッタ表面内に存在する。赤外線ソースのエミッタ表面は、周囲に存在する最も外側の赤外線ソース素子によって画定される周囲を有する単一の接続領域である。
【０１２７】
出口は、出口表面内に存在し、出口によって占有される領域の間に、排出面に隙間が存在してもよい。提供される赤外線は、出口によって占有される出口表面の割合から提供される。一実施形態では、出口は密に充填される。この実施形態では、赤外線は、出口表面の０．１〜０．９の範囲、好ましくは０．２〜０．９の範囲、より好ましくは０．３〜０．９の範囲の割合から提供されることが好ましい。
【０１２８】
赤外線源と細長い本体の配置
本発明の範囲内で、赤外線ソースおよび一組の細長い本体は、多くの配置が可能である。このような配置は、一組の細長い本体を構成する個々の細長い本体と、赤外線ソースを構成する個々の赤外線ソース素子との間の関係によって決定される。
【０１２９】
個々の赤外線ソース素子と個々の細長い本体との間の関係は、一対一、多対一、一対多、多対多、または混合とすることができる。一対一の関係では、単一の赤外線ソース素子は、単一の細長い本体に対応して配置される。赤外線ソース素子から放出される赤外線は、主に、好ましくは実質的に排他的に、より好ましくは排他的に細長い本体に結合する。細長い本体に結合される光は、主に、好ましくは実質的に排他的に、より好ましくは排他的に赤外線ソース素子から結合される。多対一の関係では、２つ以上の赤外線ソース素子のグルーピングが、単一の細長い本体に対応して配置される。赤外線ソース素子のグルーピングから放出される赤外線は、主に、好ましくは実質的に排他的に、より好ましくは排他的に細長い本体に結合する。細長い本体に結合される光は、主に、好ましくは実質的に排他的に、より好ましくは排他的に赤外線ソース素子のグループから結合される。一対多の関係では、単一の赤外線ソース素子が、２つ以上の細長い本体のグルーピングに対応して配置される。赤外線ソース素子から放出される赤外線は、主に、好ましくは実質的に排他的に、より好ましくは排他的に細長い本体のグルーピングに結合する。細長い本体のグルーピングに結合される光は、主に、好ましくは実質的に排他的に、より好ましくは排他的に赤外線ソース素子から結合される。多対多の関係では、２つ以上の赤外線ソース素子のグルーピングが、２つ以上の細長い本体のグルーピングに対応して配置される。赤外線ソース素子のグルーピングから放出される赤外線は、主に、好ましくは実質的に排他的に、より好ましくは排他的に、細長い本体のグルーピングに結合する。細長い本体のグルーピングに結合される光は、主に、好ましくは実質的に排他的に、より好ましくは排他的に、赤外線ソース素子のグルーピングから結合される。赤外線ソース素子と、一対一、一対多、多対一、または多対多の関係によって完全には説明されていない細長い本体との間の混合関係も可能である。
【０１３０】
本発明の一実施形態では、赤外線ソースの赤外線ソース素子と、一組の細長い本体の細長い本体とは、一対一の関係で配置される。各赤外線ソース素子は、対応する細長い本体に一対一で対応する。
【０１３１】
本発明の一実施形態では、赤外線ソースの赤外線ソース素子と、一組の細長い本体のうちの細長い本体とは、一対多の関係で配置される。各赤外線ソース素子は、細長い本体の対応するグルーピングに一対多で対応する。
【０１３２】
本発明の一実施形態では、赤外線ソースの赤外線ソース素子と、一組の細長い本体のうちの細長い本体とは、一対多の関係で配置される。各赤外線ソース素子は、対応する細長い本体と多対一で対応する２つ以上の赤外線ソース素子のグルーピングに属する。
【０１３３】
本発明の一実施形態では、赤外線ソースの赤外線ソース素子と、一組の細長い本体のうちの細長い本体とは、多対多の関係で配置される。各赤外線ソース素子は、細長い本体の対応するグルーピングに多対多で対応する２つ以上の赤外線ソース素子のグルーピングに属する。
【０１３４】
本発明の一実施形態では、赤外線ソースの赤外線ソース素子と、一組の細長い本体の細長い本体とは、一対一、一対多、多対一、多対多、および混合からなる群から選択される２つの異なるタイプの関係を含むように配置される。
【０１３５】
赤外線ソース
装置は、赤外線ソースを備える。好ましい赤外線ソースは、ターゲット表面を加熱するための赤外線を提供するのに役立つ。赤外線ソースからの赤外線は、一組の細長い本体によってターゲットに伝達される。
【０１３６】
赤外線ソースは、単一の赤外線ソース素子であってもよいし、複数の赤外線ソース素子の集まりからなっていてもよい。赤外線ソース素子は、単一の接続領域から赤外線を放出する。２つ以上の接続された領域から赤外線を放出する赤外線ソースは、２つ以上の赤外線ソース素子からなる。
【０１３７】
赤外線ソース素子は、本発明の文脈におけるその適合性に応じて、当業者によって選択され得る。
【０１３８】
一実施形態では、赤外線ソースは、半導体赤外線エミッタを備える。半導体赤外線エミッタは、赤外線ダイオードエミッタとも呼ばれる。半導体赤外線エミッタは、半導体部分から赤外線を放出するように配置され、構成される。好ましい半導体赤外線エミッタは、半導体バンドギャップを利用して、半導体バンドギャップの幅に依存する波長の赤外線を放出する。好ましいタイプの半導体赤外線エミッタは、赤外線ＬＥＤおよび赤外線半導体レーザである。
【０１３９】
一実施形態では、装置は、７９０〜８３０ｎｍの範囲、好ましくは８００〜８２０ｎｍの範囲、より好ましくは８０５〜８１５ｎｍの範囲のピーク発光波長を有する赤外線ソース素子を備え、赤外線ソース素子は、好ましくは赤外線ＬＥＤである。
【０１４０】
一実施形態では、装置は、８３０〜８７０ｎｍの範囲、好ましくは８４０〜８６０ｎｍの範囲、より好ましくは８４５〜８５５ｎｍの範囲のピーク発光波長を有する赤外線ソース素子を備え、赤外線ソース素子は、好ましくは赤外線ＬＥＤである。
【０１４１】
一実施形態では、装置は、９２０〜９６０ｎｍの範囲、好ましくは９３０〜９５０ｎｍの範囲、より好ましくは９３５〜９４５ｎｍの範囲のピーク発光波長を有する赤外線ソース素子を備え、赤外線ソース素子は、好ましくは赤外線ＬＥＤである。
【０１４２】
一実施形態では、装置は、９５０〜９９０ｎｍの範囲、好ましくは９６０〜９８０ｎｍの範囲、より好ましくは９６５〜９７５ｎｍの範囲のピーク発光波長を有する赤外線ソース素子を備え、赤外線ソース素子は、好ましくは赤外線ＶＣＳＥＬである。
【０１４３】
一実施形態では、装置は、９６０〜１０００ｎｍの範囲、好ましくは９７０〜９９０ｎｍの範囲、より好ましくは９７５〜９８５ｎｍの範囲のピーク発光波長を有する赤外線ソース素子を備え、赤外線ソース素子は、好ましくは赤外線ＶＣＳＥＬである。
【０１４４】
一実施形態では、赤外線ソースは熱赤外線エミッタを備え、好ましくは熱赤外線エミッタである。
【０１４５】
一実施形態では、装置は、０．８〜３μｍの範囲、好ましくは１〜２．５μｍの範囲、より好ましくは１．２５〜２μｍの範囲のピーク発光波長を有する赤外線ソース素子を備え、赤外線ソース素子は、好ましくは熱赤外線エミッタである。
【０１４６】
光学素子
装置は、１つ以上の光学素子を備えてもよい。好ましい光学素子は、赤外線ソースから放射される赤外線の経路を変更する役割を果たす。特に、光学素子は、結合の調節、好ましくは細長い本体への結合の調節、減結合の調節、好ましくは細長い本体からの減結合の調節、焦点合わせ、発散およびコリメーションのうちの１つ以上のために使用され得る。当業者は、本発明の文脈において適切であると考える光学素子を使用することができる。好ましい光学素子は、レンズ、コリメータ、回折器、好ましくは回折格子からなる群から選択される。
【０１４７】
一実施形態では、本発明の装置は、細長い本体に結合される赤外線ソース素子から放出される赤外線の割合を増加させるための光学素子を備える。
【０１４８】
結合
赤外線は、入口で細長い本体に結合し、出口で細長い本体から減結合する。入口は、赤外線ソース素子または光学素子のいずれかに接触してもよく、あるいはいずれにも接触しなくてもよい。
【０１４９】
赤外線ソースからの赤外線の一組の細長い本体の入口への結合は、赤外線ソースと接触する入口、または赤外線ソースから離れたところにある入口のいずれかで達成され得る。細長い本体の入口と赤外線ソースとの間の好ましい距離は、１ｍｍ〜１ｃｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ〜３ｍｍの範囲である。
【０１５０】
一実施形態では、１つ以上の細長い本体は、赤外線ソースと直接接触している。細長い本体と赤外線ソースとの間の直接的な接触は、単に接触して静止しているだけでも、あるいは取り付けられていてもよい。好ましい取り付けは、溶接、挿入、またはその両方である。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の赤外線ソース素子、好ましくは全ての赤外線ソース素子とが、一対一の関係で接触している。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の赤外線ソース素子、好ましくは全ての赤外線ソース素子とが、一対多の関係で接触している。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の赤外線ソース素子、好ましくは全ての赤外線ソース素子とが、多対一の関係で接触している。
【０１５１】
一実施形態では、１つ以上の細長い本体は、１つ以上の光学素子と直接接触している。細長い本体と光学素子との間の直接的な接触は、単に接触して静止しているだけでも、あるいは取り付けられていてもよい。好ましい取り付けは、溶接、挿入、またはその両方である。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の光学素子、好ましくは全ての光学素子とが、一対一の関係で接触している。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の光学素子、好ましくは全ての光学素子とが、一対多の関係で接触している。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の光学素子、好ましくは全ての光学素子とが、多対一の関係で接触している。
【０１５２】
一実施形態では、１つ以上の細長い本体が、赤外線ソースから距離を置いて配置される。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の赤外線ソース素子、好ましくは全ての赤外線ソース素子とが、一対一の関係で対応する距離に置かれている。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の赤外線ソース素子、好ましくは全ての赤外線ソース素子とが、一対多の関係で対応する距離に置かれている。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の赤外線ソース素子、好ましくは全ての赤外線ソース素子とが、多対一の関係で対応する距離に置かれている。
【０１５３】
一実施形態では、１つ以上の細長い本体は、１つ以上の光学素子から距離を置いて配置される。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の光学素子、好ましくは全ての光学素子とが、一対一の関係で対応する距離に置かれている。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の光学素子、好ましくは全ての光学素子とが、一対多の関係で対応する距離に置かれている。この実施形態の一態様では、一組の細長い本体、好ましくは全ての細長い本体と、一組の光学素子、好ましくは全ての光学素子とが、多対一の関係で対応する距離に置かれている。
【０１５４】
技術用途
本発明の装置およびプロセスは、ターゲット、特にアクセスが困難なターゲット表面を加熱するのに有用である。本発明の１つの用途は、成形部品、好ましくは成形プラスチック部品を処理することである。成形部品の好ましい処理は、成形バリの除去である。本発明は、プラスチック、ケイ素、金属、無機化合物および複合材料からなる群から選択される１つ以上を加熱するために使用され得る。好ましい熱可塑性樹脂は、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、ポリアクリレート、ポリラクチド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエーテルケトンおよびポリ塩化ビニルからなる群から選択される１種以上である。好ましい無機化合物は、ＺｎＯまたはＳｉＣである。
【０１５５】
本発明の別の用途は、２つ以上の部品から複合材料物品を製造することである。本発明の装置またはプロセス、あるいはその両方は、ターゲット表面を加熱して、それを軟化または溶融させるために使用することができる。次いで、更なる部品が、軟化または溶融したターゲット表面に溶接される。
【０１５６】
ここで、本発明を図面を用いてさらに説明する。これらの図面は、例示の目的のためだけのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。図面に予め記載された特定の実施形態は、以下の方法によって、すなわち、赤外線ＬＥＤが赤外線ソース素子として使用されるが、赤外線ＶＣＳＥＬなどの他の赤外線ソース素子も可能であることと、ガラス繊維が細長い本体として使用されるが、プラスチック繊維などの他の細長い本体も可能であることと、レンズが光学素子として使用されるが、回折格子などの他の光学素子も可能であることによって一般化され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１ａ】赤外線ＬＥＤとガラス繊維との間の一対一の関係を示す模式図である。
【図１ｂ】赤外線ＬＥＤのグルーピングとガラス繊維との間の多対一の関係を示す模式図である。
【図１ｃ】赤外線ＬＥＤとガラス繊維のグルーピングとの間の一対多の関係を示す模式図である。
【図１ｄ】赤外線ＬＥＤのグルーピングとガラス繊維のグルーピングとの間の多対多の関係を示す模式図である。
【図１ｅ】赤外線ＬＥＤとガラス繊維との混合関係を示す模式図である。
【図２】一組のガラス繊維に一対一で対応する赤外線ＬＥＤのアレイを示す模式図である。
【図３】熱エミッタを、それに溶接されたガラスロッドとともに示す模式図である。
【図４】熱エミッタを、それに溶接された３つのガラスロッドとともに示す模式図である。
【図６】ガラス繊維に一対一で結合された赤外線ＬＥＤのアレイを示す模式図である。
【図７】試験基板の表面を模式的に示す。
【図８】図７の試験基板の表面を模式的に示す。
【図９】試験基板に赤外線を照射するために使用される熱赤外線エミッタを模式的に示す。
【図１０】試験基板に赤外線を照射するために使用される図４の装置を示す。
【図１１】試験基板に赤外線を照射するために使用される赤外線ＬＥＤのアレイを示す。
【図１２】試験基板に赤外線を照射するために使用されるガラス繊維の束に結合された赤外線ＬＥＤのアレイを示す。
【図１３】試験表面を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１５８】
図１ａは、単一の赤外線ＬＥＤ１０３が単一のガラス繊維１０１に対応する一対一の関係を示す模式図である。赤外線ＬＥＤ１０１から放出された赤外線１０４は、レンズ１０２を介してガラス繊維１０１の入口に結合される。赤外線ＬＥＤ１０３から放出された赤外線１０４は、ガラス繊維１０１にのみ結合し、他のガラス繊維１０１には結合しない。赤外線ＬＥＤ１０３からの赤外線のみが、ガラス繊維１０１に結合され、他の赤外線ＬＥＤからの赤外線は結合されない。
【０１５９】
図１ｂは、単一の赤外線ＬＥＤ１０３が２つのガラス繊維１０１のグルーピングに対応する一対多の関係を示す模式図である。赤外線ＬＥＤ１０１から放出された赤外線１０４は、レンズ１０２を介してガラス繊維１０１のグルーピングの入口に結合される。赤外線ＬＥＤ１０３から放出された赤外線１０４は、ガラス繊維１０１のグルーピングにのみ結合し、他のガラス繊維１０１には結合しない。赤外線ＬＥＤ１０３からの赤外線のみが、ガラス繊維１０１のグルーピングに結合され、他の赤外線ＬＥＤからの赤外線は結合されない。
【０１６０】
図１ｃは、４つの赤外線ＬＥＤ１０３のグルーピングが単一のガラス繊維１０１に対応する多対一の関係を示す模式図である。赤外線ＬＥＤ１０１のグルーピングから放出された赤外線１０４は、レンズ１０２を介してガラス繊維１０１の入口に結合される。赤外線ＬＥＤ１０３のグルーピングから放出された赤外線１０４は、ガラス繊維１０１にのみ結合し、他のガラス繊維１０１には結合しない。赤外線ＬＥＤ１０３のグルーピングからの赤外線のみが、ガラス繊維１０１に結合され、他の赤外線ＬＥＤからの赤外線は結合されない。
【０１６１】
図１ｄは、４つの赤外線ＬＥＤ１０３のグルーピングが２つのガラス繊維１０１のグルーピングに対応する多対多の関係を示す模式図である。赤外線ＬＥＤ１０１のグルーピングから放出された赤外線１０４は、レンズ１０２を介してガラス繊維１０１のグルーピングの入口に結合される。赤外線ＬＥＤ１０３のグルーピングから放出された赤外線１０４は、ガラス繊維１０１のグルーピングにのみ結合し、他のガラス繊維１０１には結合しない。赤外線ＬＥＤ１０３のグルーピングからの赤外線のみがガラス繊維１０１のグルーピングに結合され、他の赤外線ＬＥＤからの赤外線は結合されない。
【０１６２】
図１ｅは、６つの赤外線ＬＥＤ１０３と２つのガラス繊維１０１との間の混合関係を示す模式図である。左にある４つの赤外線ＬＥＤ１０３ｃから放出された赤外線１０４は、レンズ１０２ｂを介して左ガラス繊維１０１ｂに結合される。右にある４つの赤外線ＬＥＤ１０３ａから放出された赤外線１０４は、レンズ１０２ａを介して右ガラス繊維１０１ａに結合される。中央にある２つの赤外線ＬＥＤ１０３ｂから放出された赤外線１０４は、レンズ１０２ａを介して右ガラス繊維１０１ａに結合され、レンズ１０２ｂを介して左ガラス繊維１０１ｂに結合される。左ガラス繊維１０１ｂは、左にある４つの赤外線ＬＥＤ１０３ｃと中央にある２つの赤外線ＬＥＤ１０３ｂの両方から赤外線を受ける。右ガラス繊維１０１ａは、右にある４つの赤外線ＬＥＤ１０３ａと中央にある２つの赤外線ＬＥＤ１０３ｂの両方から赤外線を受ける。赤外線ＬＥＤ１０３とガラス繊維１０１との間の関係は、ここでは、一対一、一対多、多対一、または多対多のいずれかとして説明することができない。
【０１６３】
図２は、一組のガラス繊維１０１に一対一で対応する赤外線ＬＥＤ１０３のアレイ２０１を示す模式図である。赤外線ＬＥＤ１０３は、一緒になって一つの赤外線ソース２０１であると考えられる。各赤外線ＬＥＤ１０３は、対応するガラス繊維１０１と一対一で対応している。赤外線ＬＥＤ１０３からの赤外線ソースは、レンズ１０２を介して対応するガラス繊維１０１に結合される。
【０１６４】
図３は、ガラスコーティング４０１を有する熱エミッタ４０２を示す模式図であり、熱エミッタ４０２は、それに４０４で溶接されたガラスロッド４０３を有する。赤外線４０５は、熱エミッタ４０２から入口４０６を介してガラスロッド４０３に入り、出口４０７から出る。
【０１６５】
図４は、ガラスコーティング４０１を有する熱エミッタ４０２を示す模式図であり、熱エミッタ４０２は、それに溶接された３つのガラスロッド４０３を有する。赤外線４０５は、熱エミッタ４０２からガラスロッド４０３に入り、ターゲット５０１で交差する。
【０１６６】
図６は、ガラス繊維１０１に一対一で結合された赤外線ＬＥＤ１０３のアレイ２０１を示す模式図である。ガラス繊維１０１は、束３０１にグルーピングされる。赤外線ＬＥＤ１０３からの赤外線１０４は、ガラス繊維１０１を介して伝導され、繊維束３０１の端部から出る。
【０１６７】
図７は、試験基板の表面を模式的に示す。表面は、側面が１０ｍｍ７０１の立方体キャビティを有する。試験点Ａは内側背面の中間点にあり、Ｂはキャビティの側面の中間点にあり、Ｃはキャビティから５ｍｍ離れた基板の外面にある。細長い本体の場合、出口表面（例えば、ガラスロッドの先端）は、キャビティの背面から５ｍｍの点７０２に配置される。細長くないエミッタの場合、エミッタは、外部基板表面から５ｍｍ  ７１０に位置する。Ａ、ＢおよびＣの各々において、基板の表面は、図８に示すように隆起部を有する。
【０１６８】
図８は、試験位置Ａ、ＢおよびＣの各々における図７の試験基板の表面を模式的に示す。これらの位置における試験表面は、一連の高さ０．５ｍｍの隆起部および高さ０．２ｍｍの隆起部を有する。
【０１６９】
図９は、図７および図８の試験基板９０１に赤外線９０３を照射するために使用される熱赤外線エミッタ９０４を模式的に示す。熱エミッタ４０１は、大きすぎて、キャビティ９０２に入らない。
【０１７０】
図１０は、図４の装置を示し、この装置は、ガラスロッド４０３が熱赤外線エミッタ９０４に溶接されており、図７の試験基板９０１のキャビティ９０２に赤外線９０３を照射するために使用される。ガラスロッド４０３の端部は、キャビティ９０２に到達して、赤外線９０３を照射することができる。
【０１７１】
図１１は、図７の試験基板９０１のキャビティ９０２に赤外線９０３を照射するために使用される赤外線ＬＥＤのアレイ９０５を示す。アレイ９０５は、試験基板９０１のキャビティ９０２内に嵌合することができない。
【０１７２】
図１２は、ガラス繊維１０１の束３０１に結合された赤外線ＬＥＤのアレイ２０１を示し、このアレイ２０１を、図７の試験基板９０１のキャビティ９０２に放射線９０３を照射するために使用する。繊維束３０１の端部は、十分小さいので、キャビティ９０２の中に入り、その内側に赤外線９０３を照射する。
【０１７３】
図１３は、平坦なターゲット表面を示す。例のために、エミッタの出口は、ターゲット表面上の点１００４より５ｍｍ上の点１００５に配置された。より大きな出口表面では、出口表面の中間点は、点１００５に位置した。照射に続いて、点１００４と、点１００４からそれぞれ５ｍｍ、１０ｍｍおよび１５ｍｍ離れたリング１００３、１００２および１００１上で、温度測定を行った。
【０１７４】
試験方法
【０１７５】
光束
光束はＣＩＥ８４−１９８９に従って測定される。
【０１７６】
ピーク発光波長および帯域幅
ピーク発光波長および帯域幅は、ＣＩＥ６３−１９８４に従って測定される。ピーク発光波長は、スペクトル発光密度において最大である。帯域幅とは、スペクトル放射密度がピーク値の半分以上であるピーク放射波長付近の分布の幅である。
【０１７７】
ターゲット表面の温度
温度は、ＤＩＮ  ＩＥＣ６０５８４に従って測定される。
【０１７８】
付着性
付着性は、ＡＳＴＭ  Ｄ３３５９−１７のテープ試験を用いて、１〜５のランク付けを用いて測定される。なお、１が最悪の性能であり、５が最良の性能である。
【実施例】
【０１７９】
以下の実施例では、本発明がどのように実施され得るかを記載する。実施例は、網羅的ではなく、特許請求される本発明の範囲を限定するものではない。
【０１８０】
［実施例１ａ］
装置は、図２および図６に従って提供された。赤外線ソースとして、Ｏｓｒａｍ社から市販されている赤外線ＬＥＤの５×５正方形アレイを使用した。このアレイは、エミッタピーク波長＝９４０ｎｍ、発光波長帯域幅＝１００ｎｍ、光束＝１０Ｗ／ｃｍ２、発光面積１ｍｍ２という特性を有する。正方形アレイは、隣接する赤外線ＬＥＤ間の間隔が２．５ｍｍであった。したがって、アレイは、全体サイズが１５ｍｍ×１５ｍｍであった。各赤外線ＬＥＤの上に、Ｈｅｒａｅｕｓ  Ｎｏｂｌｅｌｉｇｈｔ  ＧｍｂＨ社（ドイツ）から市販されている断面直径１．２５ｍｍの円形コリメーティングレンズを配置した。各レンズは、平坦な側を赤外線ＬＥＤの方に向けて、対応する赤外線ＬＥＤから１ｍｍの距離に置いた。Ｌａｓｅｒ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ＧｍｂＨ社（ドイツ）から市販されている開口数０．３７の石英ガラス繊維を、各レンズの曲面から一端が１ｍｍの位置に配置した。この石英ガラス繊維の特性は、長さ＝５ｍ、コア直径＝０．８ｍｍ、クラッド材＝硬質ポリマー、コーティング直径の寄与＝０．１ｍｍである。ガラス繊維の他端は、密に束ねられ、テープによって一緒に保持され、出口の表面積は、１８ｍｍ２となった。出口表面を、図７および図８に示すように、アクリロニトリルブタジエンスチレンから作製されたターゲット基板に近接させた。図１２に示すように背面から５ｍｍの距離のキャビティに導入した。赤外線ＬＥＤアレイを活性化することにより、５秒間にわたって、ターゲット表面に赤外線を照射した。このように出口表面の表面積に対するエミッタ表面積の比は１３：１であった。
【０１８１】
［実施例１ｂ］
装置は、図３に従って提供された。赤外線ソースとして、Ｈｅｒａｅｕｓ  Ｎｏｂｌｅｌｉｇｈｔ  ＧｍｂＨ社（ドイツ）から市販されている熱エミッタを使用した。この熱エミッタの特性は、エミッタピーク波長＝１２５０ｎｍ、発光波長帯域幅＝３０００ｎｍ、光束＝１０Ｗ／ｃｍ２、発光面積３０×２５ｍｍ２である。Ｈｅｒａｅｕｓ  Ｑｕａｒｚｇｌａｓ  ＧｍｂＨ社（ドイツ）から市販されている開口数０．９の石英ガラススタッフを、熱エミッタの絶縁材料の表面に一端で溶接した。この石英ガラススタッフの特性は、長さ＝１０ｃｍ、コア直径＝５ｍｍである。出口表面を、アクリロニトリルブタジエンスチレン製で、図７および図８に従うターゲット基板に近接させた。図１０に示すように背面から５ｍｍの距離でキャビティに導入した。熱エミッタを活性化することにより、５秒間にわたって、ターゲット表面に赤外線を照射した。こうして、入口表面積に対するエミッタ表面積の比は３８：１であり、出口表面積に対するエミッタ表面積の比も３８：１であった。
【０１８２】
［実施例２ａ］
実施例１ａを繰り返した。但し、ガラス繊維に結合せずにアレイを使用した点で異なる。アレイは、図１１に示すように、ターゲット基板外面から５ｍｍの位置に配置した。赤外線ＬＥＤアレイを活性化することにより、同様に５秒間にわたって、ターゲット表面に赤外線を照射した。
【０１８３】
［実施例２ｂ］
実施例１ｂを繰り返した。但し、ガラスロッドを取り付けずに熱エミッタを使用した点で異なる。熱エミッタは、図９に示すように、ターゲット基板外面から５ｍｍの位置に配置した。熱エミッタを活性化することにより、同様に５秒間にわたって、ターゲット表面に赤外線を照射した。
【０１８４】
測定
各場合において、次に、位置Ａ、ＢおよびＣでターゲット基板を検査して、隆起部が依然として識別可能であるかどうか、または隆起部が溶融除去されたかどうかを調べた。また、構造の大規模完全性を検査した。
【０１８５】
【表１】
2020535597.tif 000004
０＝加熱後に、小さな隆起部と大きな隆起部の両方を識別できる。
１＝加熱後に、小さな隆起部は識別できない。大きな隆起部は識別できる。
２＝加熱後に、小さな隆起部も大きな隆起部も識別できない。
【０１８６】
表１から明らかなように、本発明の実施例１ａと１ｂの双方によって、Ｃにおける隆起部を損傷させることなく、キャビティの遠位端でＡにおける隆起部の選択的な加熱および除去が可能になった。１ａでは、キャビティＢの側面の隆起部も損傷がなかった。１ｂでは、Ｂで隆起部の溶融があったが、比較例２ａ、２ｂでは、Ｃにおける外面を損傷させずに、キャビティ内の位置Ａでの加熱ができなかった。また、比較実施例では、基板の大規模構造に損傷があった。
【０１８７】
［実施例３ａ〜４ｂ］
実施例１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂを繰り返したが、図１３によるターゲットを用いた。それぞれの場合において、エミッタ出口はターゲットの中心点から５ｍｍ離れた位置に配置された。中心点の温度が１５０℃に達したら、同心リングの温度を測定した。
【０１８８】
【表２】
2020535597.tif 000005
【０１８９】
表２から明らかなように、本発明の実施例３ａおよび３ｂは、それぞれ対応する比較例４ａおよび４ｂよりもターゲットの中心でより良好な選択的な加熱を提供した。
【０１９０】
［実施例５］
実施例１ａおよび１ｂの装置を以下のように使用した。実施例１ａのガラス繊維を曲げて、曲げ半径ｒを有する角度αの円弧を得た。実施例２ａのガラスロッドを加熱し、曲げ半径ｒの角度の円弧に加工した。結果を表３に示す。出口電力は、角度偏差なしで対応する実施例に正規化される。
【０１９１】
【表３】
2020535597.tif 000006
【０１９２】
ガラス繊維は、可撓性があるために、クランプで所定の位置に保持されねばならなかった。クランプは嵩張り、繊維は屈曲するので、狭い凹部へのアクセス、特に下からのアクセスが複雑になった。いったんガラスロッドが成形されると、ガラスロッドは、所定の位置に容易に移動することができ、支持体がなくても、その位置を保持する。
【符号の説明】
【０１９３】
１０１  細長い本体
１０２  光学素子
１０３  赤外線ソース素子
１０４  赤外線
２０１  赤外線ソース（アレイ）
３０１  繊維束
３０２  ターゲット
３０３  支持体／可撓性出口表面
４０１  ガラスコーティング
４０２  熱赤外線ソース
４０３  ガラスロッド
４０４  溶接
４０５  赤外線
４０６  入口
４０７  出口
５０１  ターゲット
７０１  キャビティ開口部＝１０ｍｍ
７０２  出口位置
７０３  離間＝５ｍｍ
８０１  大きな隆起部＝０．５ｍｍ
８０２  小さな隆起部＝０．２ｍｍ
９０１  試験基板
９０２  キャビティ
９０３  赤外線
９０４  熱エミッタ
９０５  赤外線ＬＥＤのアレイ
１００１  １５ｍｍ離間した外側リング
１００２  １０ｍｍ離間した中間リング
１００３  ５ｍｍ離間した内側リング
１００４  ターゲット表面の中間点
１００５  ５ｍｍ離間したエミッタの位置
【図１ａ】
2020535597.tif 000007
【図１ｂ】
2020535597.tif 000008
【図１ｃ】
2020535597.tif 000009
【図１ｄ】
2020535597.tif 000010
【図１ｅ】
2020535597.tif 000011
【図２】
2020535597.tif 000012
【図３】
2020535597.tif 000013
【図４】
2020535597.tif 000014
【図６】
2020535597.tif 000015
【図７】
2020535597.tif 000016
【図８】
2020535597.tif 000017
【図９】
2020535597.tif 000018
【図１０】
2020535597.tif 000019
【図１１】
2020535597.tif 000020
【図１２】
2020535597.tif 000021
【図１３】
2020535597.tif 000022
【国際調査報告】
2020535597.tif 000023
2020535597.tif 000024
2020535597.tif 000025