JP2002524263A - レーザ照射源 - Google Patents

レーザ照射源

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JP2002524263A JP2000568629A JP2000568629A JP2002524263A JP 2002524263 A JP2002524263 A JP 2002524263A JP 2000568629 A JP2000568629 A JP 2000568629A JP 2000568629 A JP2000568629 A JP 2000568629A JP 2002524263 A JP2002524263 A JP 2002524263A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、殊に材料加工のためのレーザ照射源並びに該レーザ照射源による材料加工装置及びその運転法に関する。高いパワー密度とエネルギーを得るためにレーザ照射源(1)は、複数の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該ファイバレーザの出力端子は、1つに束ねて配置されている。前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線は、該レーザ照射源を被加工面(81)上の1つの加工スポット(24)に的中させるように、光学ユニット(8)によって纏められかつ集束される。x

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、殊に材料加工のためのレーザ照射源、並びにレーザ照射源による材
料加工装置及び該材料加工装置の運転法に関する。
【0002】 例えば電子ビーム又はレーザビームのような集束エネルギービームを用いて材
料を加工する場合、適用例によっては、集束されたエネルギービームの幾何学的
照射形状及び照準可能性に対して高い要求を課すことになるような構造が生産さ
れねばならない。しかも大きな照射出力が同時に必要になる。
【0003】 加工表面に極度に微細な構造を生産せねばならないような典型な1例として、
凹版印刷、オフセット印刷、凸版印刷、スクリーン印刷又はフレキソ印刷のため
であれ、或いはその他の印刷法のためであれ、刷版の製造が挙げられる。刷版製
版の場合は、刷版表面に極度に微細な構造を製作することが必要である。それと
いうのは刷版の表面によって、テキスト、ラスター画像、グラフィックデザイン
及び線画パターン(Linework)のような高解像度の画像情報が再現されねばなら
ないからである。
【0004】 往時の凹版印刷では刷版はエッチングによって製版され、優れた結果が得られ
たものの、エッチングは時の経過につれて、電磁駆動されるダイヤモンド・スタ
イラスによる環境に優しい彫刻に取って代わられた。凹版印刷で通常、刷版とし
て版胴が使用され、該版胴の表面は銅製であり、この表面に、印刷のために必要
な微細構造が微小セル(微小凹み)の形で、ダイヤモンド・スタイラスによって
彫刻される。版胴は凹版印刷の場合、その製作後に印刷機に組込まれ、該印刷機
において前記微小セルには印刷インキが充填される。次いで過剰インキがドクタ
ーブレードによって除去され、かつ残留印刷インキが印刷プロセス時に被印刷物
に転移される。この場合銅製版胴が、印刷プロセスではその長い耐用寿命の故に
使用される。例えば雑誌印刷又は包装印刷におけるように印刷部数が高い場合、
長い耐用寿命が必要である。それというのは印刷プロセス中に刷版表面が、ドク
ターブレード及び被印刷物の作用に基づいて摩耗するからである。耐用寿命を更
に長く延ばすために、版胴には銅層メッキが施され、或いは銅から全体を構成し
た版胴が使用されることもある。耐用寿命を更に引き延ばすための別の手段とし
て、彫刻後に銅表面にクロムメッキが施されることもある。更に長い耐用寿命を
得るために、電鍍プロセスを高い温度で行う、いわゆる「高熱クロムメッキ処理
」が適用される。これによって、従来で最長の耐用寿命が得られる。その結果、
銅が凹版印刷胴のための表面材料として最適であると判った。これまで銅以外の
材料は、これまで高い印刷部数のためには不適格と見做されてきた。
【0005】 微小セルを製作する場合、ダイヤモンド・スタイラスの駆動は、電気機械式に
駆動される磁石系を介して、ダイヤモンド・スタイラスを固定した揺振磁極子に
よって行われる。このような電気機械式振動系は、微小セルの彫刻のために必要
な力を発生させねばならないために、任意の速度にすることができない。従って
この磁石系は、最高の彫刻周波数、つまり最速の彫刻速度に達し得るために、そ
の共振周波数以上で運転される。彫刻速度をなお一層高めるために、当今の彫刻
機では、このような彫刻系が銅製版胴の軸方向で複数並列配置されている。それ
にも拘わらず、今日版胴に対して要求されている短い彫刻時間は依然として得ら
れていない。それというのは彫刻時間が、印刷の実績に対して直接影響を及ぼす
からである。この理由に基づいて凹版印刷つまりグラビア印刷は、新聞印刷のた
めには使用されず、主として雑誌印刷のために使用される。
【0006】 複数の彫刻系を使用する場合、印刷胴の表面には同時に複数の、いわゆるスト
ランドが彫刻される。このようなストランドは例えば単数又は複数の全雑誌頁を
含んでいる。その場合に発生する問題は、種々異なった彫刻系が、互いに無関係
に作動制御される故に、彫刻すべき等しいトーン値の場合でも個々のストランド
には異なった容積の微小セルが発生することであり、その結果、後の観察時に目
視する個々のストランドに差異が生じることになる。この理由から、雑誌印刷で
は許容される前記誤差を発生させないために、例えば包装印刷の場合ただ1つの
彫刻系で作業が行われる。
【0007】 微小セルの彫刻時に微小セル容積は、印刷すべき原稿の画像内容に関連して変
化される。この場合、原稿の各トーン値は印刷時にできるだけ精確に再現されね
ばならない。原稿走査時に画像信号処理(例えば階調調整)の理由からトーン値
階調を認識するために、例えば12ビットの解像能を有するアナログ/デジタル
変換器が使用され、この場合4096トーン値の解像に相当する。この高解像画
像情報から、電磁式彫刻系を作動制御するための信号が得られ、該信号は通常の
ように8ビット信号であり、これは256トーン値階調への解像に相当する。こ
のトーン値範囲に達するために必要な相応の容積を発生するために、銅表面への
ダイヤモンド・スタイラスの侵入深さは、磁石系の作動制御によって変化され、
それに伴って微小セルの幾何学形状は、深さ40μmの場合の直径約120μm
と深さ3μmの場合の直径約30μmとの間で変化する。微小セルの深さ40μ
mと3μmとの間の著しく小さなバリエーション範囲しか使用されないので、微
小セルを彫刻するダイヤモンド・スタイラスの侵入深さは、所期のトーン値範囲
を再現可能にするために、μmの数分の一に精確に制御されねばならない。この
点からも明らかなように、微小セルの彫刻の場合、微小セルの所要の直径及び深
さを発生するためには極度に高い精度が必要である。彫刻された微小セルの幾何
学形状がダイヤモンド・スタイラスの形状に直接関連しているので、当然またダ
イヤモンド・スタイラスの幾何学形状に対しては極めて高い要求が課されること
になり、この幾何学形状は自明のように、著しく高い経費をかけてしか、かつダ
イヤモンド・スタイラスの製作時には多数の不良品を出してしか得ることができ
ない。その上にダイヤモンド・スタイラス自体も摩耗を受ける。それというのは
、14本のストランドを有し円周1.8m、長さ3.6mの大形印刷胴に、49
00微小セル/cm の個数に相当する70ライン/cmを刻設する場合、1
本のダイヤモンド・スタイラスによって約20Mill 個の微小セルが刻設されね
ばならないからである。1本の印刷胴の刻設中にダイヤモンド・スタイラスの1
本が折損すると、当該印刷胴全体が使用不能になり、これは著しい経済的損害を
惹起する一方、顕著な時間損失となる。それというのは新たな胴に刻設をし直さ
ねばならないので、印刷開始が当然数時間遅れることになるからである。この理
由から使用者はダイヤモンド・スタイラスをしばしば念のために前もって交換す
る。このことから当然判るように、ダイヤモンド・スタイラスの耐用強度の問題
も高まることになる。
【0008】 要するに電気機械式彫刻は、高い品質の凹版印刷胴を製作するのに好適ではあ
るが、一連の弱点を有し、著しく経費が嵩み、かつこれらの欠点を別の方法によ
って除去したくなるのは当然のことである。
【0009】 後に印刷インキを収容することになる、このようにして製作された微小セルは
更に、微細な規則的なラスター、つまり印刷ラスターに相応して、刷版の表面に
配置されており、しかも各印刷インキ毎に別個の印刷胴が製作され、その場合そ
れぞれ異なった角度及び異なったラスター幅を有する別のラスターが使用される
。これらのラスターでは個々の微小セル間には細いウェブが残存しており、該ウ
ェブは、印刷機での印刷時には、着肉後に過剰インキを掻き取るドクターブレー
ドを支持する。この電気機械式彫刻の操業方式の更なる欠点は、テキスト及びラ
インもラスター化して再現されねばならず、その結果、文字符号及びラインの輪
郭に、目障りな階段化(Vertreppung)が生じることである。これは、この階段
化を1オーダー分だけ小さくすることのできる広く普及したオフセット印刷に対
比した場合の1欠点である。なおオフセット印刷の場合には、前記階段化はもは
や目障りにはならず、凹版印刷ではこれまで達成できなかった優れた品質が得ら
れる。要するにこの点は凹版印刷法の顕著な欠点の1つである。
【0010】 同じく凹版印刷彫刻の場合には、(ダイヤモンド・スタイラスによる刻設によ
っては不可能であるが)微小セルの大きさ及び微小セルの位置がトーン値に相応
して偶発的に分布されるような推計学的ラスターは製作することができない。こ
のような推計学的ラスターはしばしば「周波数変調ラスター」とも呼ばれ、細部
が遥かに良く再現され、かつモアレが発生しないという利点を有し、これによっ
て凹版印刷の場合よりも優れた画像品質が生じる。
【0011】 更にまた、微小セルを製作するために、材料加工において適用される電子ビー
ム式彫刻法を使用することが公知である。該彫刻法は、電子ビームのエネルギー
が高くかつビーム偏向及びビームの幾何学的形状が著しく精確であるので、極め
て良好な成績を示した。
【0012】 この方法は、刊行物 ”Schnelles Elektronenstrahlgravierverfahlen zur Gr
avur von Metallzylindern ”, Optik 77 , No.2 (1987) pp.83〜92 , Wissensc
haftliche Verlagsgesellschaft mbH Stuttgart に記載されている。ハードウェ
アと電子機器のために要する経費が著しく高くつくために、電子ビーム式彫刻法
はこれまで凹版印刷用の銅製胴の彫刻のためには実用化されなかったが、ただ鋼
産業分野では、繊維製品を鋼薄板内へ圧延するための鋼薄板製造用のいわゆる繊
維ロールの表面彫刻のために使用された。
【0013】 専門文献及び特許文献では再三にわたって、銅製胴をレーザを用いて彫刻する
ことが提案されている。しかし銅はレーザ照射にとって極めて優れた反射体であ
るので、銅内へ侵入してこれを溶融するためには、使用レーザにとって極めて高
い出力及び特に著しく高い出力密度が必要である。しかしながら、凹版印刷用の
銅製胴の銅表面に所要の微小セル構造を刻設できる、相応に高い出力密度及びエ
ネルギーのレーザ照射源を備えたレーザ彫刻ユニットは依然として存在していな
い。
【0014】 それにも拘わらず、銅以外の材料に目をそらすことによって、凹版印刷彫刻の
ためにレーザを使用する試みがなされている。例えば刊行物:ドイツ連邦共和国
特許出願公開第19 27 323号明細書では、銅製胴の表面が、最大印刷密度
に相当する容積の微小セルをすでに備えるように、化学的エッチングによって銅
製胴を予め食刻することが提案されている。これらの微小セルは、固定的な充填
材料、例えばプラスチック材料で充填される。ついでレーザによって前記充填材
料から、所望の微小セル容積に達するまでの容積分が除去される。この方法は、
電子ビーム式彫刻によって銅を溶融かつ蒸発させるのに要するよりも僅かなレー
ザ出力で充分である。しかしながら当該方法の場合には、印刷プロセス中に残留
プラスチック材料が、印刷インキの溶剤によって侵害されて分解するので、僅か
な印刷部数しか不可能である。この方法は、実地では地歩を得ず、実用化には至
らなかった。
【0015】 更にVDD Seminarreiheの刊行物 ”Direktes Lasergravierverfahren fuer met
allbeschichtete Tiefdruckzylinder ”(”Kolloquium von Verein Deutscher
Druckingenieure e.V. u. dem Fachgebiet Druckmaschinen und Druckverfahren
, Fachbereich Maschinenbau , Technische Hochschule Darmstadt ” MDC Max
Daetwyler , AG ,Darmstadt , 12. Dez. 1996 刊行)において Dr. phil. nat.
Jakob. Frauchiger によって、亜鉛でコーティングされた凹版印刷胴を、アー
ク灯によってポンピングされる媒質接続されたNd:YAG 高出力固体レーザによっ
て彫刻することが提案されている。この方法によれば、微小セルの容積は、レー
ザの光学的出力によって決定される。彫刻のために必要なレーザ出力は、バリオ
集束光学素子を通って出力を胴表面に結像させる光導波ファイバーを介して、胴
表面に伝播される。この場合、微小セルの正確に規定された直径を保証するため
に、集束光学素子を、表面に対して一定の間隔に正確に保持することが必要であ
る。
【0016】 この方法の欠点は、レーザをポンピングするために必要なアーク灯が比較的短
い耐用寿命しか有せず、約500運用時間後には交換されねばならないことであ
る。彫刻中にポンプ光源が欠落すると彫刻胴は使用不能になる。これは、電気機
械式彫刻の場合のダイヤモンド・スタイラスの欠落に相当し、同等の欠点が生じ
る。アーク灯の前倒れ式の交換は、コスト高かつ作業経費高になり、殊に、アー
ク灯交換後にはレーザビーム位置の再調整が必要になることを当然予期せねばな
らない。このアーク灯によってポンピングされる固体レーザの効率は著しく不良
である。それというのはレーザ能動媒質が、ポンピング源(つまりここではアー
ク灯)から供与されるエネルギーの微々たる割合を吸収してレーザ光に変換する
にすぎないからである。このことは特に高いレーザパワーの場合、高い電気的な
接続負荷値、電気エネルギ及び冷却のための高い運転経費を意味し、特にレーザ
ユニット及び冷却ユニットのサイズに基づく構造上の対策のために著しい経費が
必要になることを意味している。所要スペースは、場所的な理由からレーザユニ
ットを印刷機械の外部に位置させねばならないほど大きく、これに伴ってレーザ
パワーを印刷胴の表面に到達させる問題が生じる。
【0017】 この方法の決定的な欠点は、亜鉛が銅よりも著しく軟質であり、印刷銅のため
の表面材料としては適していないことである。印刷機械における印刷前に過剰イ
ンキを掻き取るドクターブレードが鋼製ブレードであるので、亜鉛表面は、或る
時間を経ると損傷を受け、かつ印刷胴は使用不能となる。従って表面が亜鉛から
成る印刷胴は、表面が銅から成る印刷胴ほどの印刷耐用時間に殆ど達することも
ない。それ故に亜鉛表面を有する刷版は、高い印刷部数には適していない。
【0018】 更に提案されているように、耐用寿命を高めるために彫刻後に亜鉛表面にクロ
ムメッキを施す場合でも耐用強度は、普通の銅製胴のものに近づくことはない。
クロムは亜鉛に対して、銅に対するほど良好に粘着することはなく、かつ、銅に
対してクロムを最適に粘着させるために銅製胴の場合に効果的に適用される所謂
「高熱クロムメッキ」は、亜鉛の場合には亜鉛が溶融することになるので不可能
である。クロム層は亜鉛面に極めて良好には粘着しないので、やはりクロム層も
ドクターブレードによって侵害されるので、これによって印刷銅は比較的時期尚
早に欠落することになる。これに対して銅製胴にこの方法でクロムメッキが施さ
れる場合、異常に高い印刷部数が可能になる。それというのは、クロムが銅表面
に固定的に粘着するので、該銅製胴は、クロムメッキの施された亜鉛製胴を遥か
に凌駕するからである。
【0019】 やはり前述の方法に関する刊行物:欧州特許第0 473 973号明細書に基
づいて明らかなように、亜鉛に直径120μm、深さ30μmの微小セルを刻設
する方法では6mWsecのエネルギーが必要である。銅については当該刊行物では
165mWsecのエネルギーが表記されており、これは所要レーザ出力における係
数27.5に相当する。従って印刷産業にとって妥当な速度で銅に微小セルを刻
設するためには、良質ビームと相俟って数キロワットの持続波出力のレーザが必
要である。しかしながらこのような出力は、前記のレーザユニットによっては発
生させることができない。この理由から、亜鉛表面への刻設が可能になるにすぎ
ない。
【0020】 ただ1個の固体レーザから成るこのようなレーザユニットを用いれば成る程、
亜鉛表面を有する凹版印刷胴を加工することは可能ではあるが、銅表面の利点を
活用しかつ銅製胴に固執して該銅製胴にレーザによって刻設したい場合には、銅
表面へ侵入するために必要な高いパワー密度と、銅を溶融するために必要な高い
エネルギーとを発生させることは無条件に必要である。しかしながら、これまで
固体レーザを用いてこれを達するするには至らなかった。
【0021】 固体レーザの場合、ビーム品質つまり集束能が、出力の増大に伴って低下する
ことは公知である。これによって固体レーザの出力を高く駆動しても、或いは複
数の固体レーザを同一の微小セル又はその部分に方位づける場合でさえも、凹版
印刷用の銅製胴を、このようなレーザで満足できるように彫刻することは不可能
である。それというのは、微小構造を製作するために必要なレーザビームの精度
が、電子ビームのようには得られないからである。この装置においてレーザ出力
をより高く駆動した場合には更なる問題が発生することになる。すなわち光導波
ファイバにおける高い照射出力の集束は周知のように困難である。高い出力の場
合、入力結合部位における調節ずれに基づいてファイバは燃焼する。これを回避
しようとすればファイバ直径を拡大せねばならないが、当然これによって、レー
ザ加工側ではファイバ直径を、一層強度に縮小して結像せねばならないという欠
点が生じる。しかも縮小結像は、加工側における数値アパーチャの拡大化を生ぜ
しめ、従って被加工面における鮮明度の深さを減退させることになる。提案され
ているように、被加工面に対する距離を一定にすることも可能ではあるが、ビー
ムが素材表面に侵入する場合、所要のパワー密度及び正確な点サイズに不利な影
響を及ぼす焦点ずれが自動的に生じることになる。しかし加工スポットの直径及
びビームエネルギーが微小セルのサイズを決定するので、所期のトーン値が要求
するように微小セルのサイズを正確に合致させることが困難になる。このために
は又、レーザ出力が正確に一定であり、かつ胴彫刻に要する総時間にわたっても
一定であることが必要である。そうでないと微小セルサイズは変動し、印刷胴は
使用不能になる。これは、加工スポットのサイズを変化することによっては補償
することができない。それというのは加工スポットの形状を申し分なく修正する
ことは不可能だからである。
【0022】 更にこのようなレーザユニットでは、高価な変調器が必要である。著しく高い
レーザ出力のための変調器は周知のように緩慢に、変調周波数、ひいては彫刻周
波数を減少させる。しかし彫刻周波数が過度に小さいと、エネルギーは、微小セ
ルを刻設することなしに、被加工面上の加工スポット周辺に拡散する。従って刻
設のための高いエネルギーと相俟って、高い出力を発生することが必要である。
【0023】 Verlag W. Huelsbusch(Konstanz 在)刊行、Werner Huelbuch 著の刊行物”D
er Laser in der Druckindustrie”の第540頁には、材料加工時には高いパワ
ー密度が格別重要であることが記載されている。典型的には10〜10
/cm 以降のパワー密度の場合、総ての材料において、材料の自然蒸発が生じ
、これは吸収の飛躍的な増大化を随伴し、その場合、レーザ出力が金属表面によ
って反射されないので格別有利である。例えば100Wのレーザ源を使用する場
合には、加工スポットは、次式から明らかなように、10μmの範囲にするため
に、この値10μmよりも大である必要はない。すなわち: 100W:(0.001cm×0.001cm)=10 W/cm
【0024】 本発明の課題は、殊に材料加工のためのレーザ照射源、並びにレーザ照射源に
よる材料加工装置及び該材料加工装置の運転法を改良して、低廉な方式で、著し
く高いパワー密度とエネルギーが得られるようにし、かつビーム形状をフレキシ
ビリティ、精度及びビーム位置決めに関して正確に制御できるようにすると共に
、レーザ出力が著しく高い場合でさえもビーム出力を正確に制御できるようにす
ることである。
【0025】 前記課題は、レーザ照射源に関しては請求項1〜27に記載した構成手段によ
って解決される。
【0026】 レーザ照射源による材料加工装置及び該材料加工装置の運転法に関する有利な
構成と実施形態は、従属請求項に記載されている。
【0027】 このレーザ照射源は、複数のダイオードポンピング式のファイバレーザ(繊維
レーザとも呼ばれる)から成り、該ファイバレーザの出力ビーム束は加工部位で
互いに並列的に、かつ/又は上下に、或いは1点又は1束で的中し、従ってレー
ザ出力が極めて高くかつパワー密度が極度に高い場合でも、形状及び大きさを所
期のように可変の加工スポットを発生することができる。このファイバレーザは
本発明では、持続波レーザとして、或いはQスイッチ−レーザとして構成するこ
とができ、しかも有利なことに内部又は外部で変調され、かつ/又は付加的な変
調器を有することができる。Qスイッチ−レーザはレーザ共振器の内部に、光学
式変調器、例えば音響光学式変調器を有し、該変調器は開状態で、ポンピング照
射線が更に存在していてもレーザ効果を中断する。これによってレーザ共振器内
部にエネルギーが蓄積され、該エネルギーは変調器の閉鎖時に、制御信号を形成
するために高出力の短いレーザインパルスとして放出される。Qスイッチ−レー
ザは、高出力の短いパルスを送出し、これによって短時間で高いパワー密度を生
ぜしめるという利点を有している。短時間の中断による脈動運転において、加工
工程中に、溶融かつ蒸発した材料を有利に導出することが可能になる。Qスイッ
チに依らないで、内部変調又は外部変調によって脈動運転を発生することも可能
である。
【0028】 規定のレーザとは異なって多数のレーザを、加工スポットを成形するために接
続することによって、加工スポットは、その形状及び大きさを所期のように変化
させることができる。この場合特に有利なことは、溶削された微小セルの深さを
、微小セルの形状と大きさには無関係にレーザエネルギーによって特定できるこ
とである。更にまた個々のレーザのエネルギーを制御することによって、加工ス
ポット内部に任意の照射ビームプロフィールを発生させ、ひいては微小セルの内
部に任意のプロフィールを発生させることも可能である。
【0029】 公知のレーザ照射源に対比して得られる本発明の更なる利点は、固体レーザか
らの照射出力を光導波ファイバへ入力結合する必要がなく、しかもファイバレー
ザの出力端子が、回折の制限された照射線を供給し、該照射線を本発明では10
μm以下のスポット直径に集束することができ、これによって極度に高いパワー
密度並びに最高に可能なシャープネス深度が得られることである。
【0030】 固体レーザを備えた従来慣用の装置では加工スポットの大きさは、約100μ
mのオーダー範囲にある。要するに本発明では、係数100だけ改善されたパワ
ー密度と、係数100だけ改善された成形可能性が加工スポットの面積内に生じ
る訳である。
【0031】 高い精度と著しく精密に成形可能な加工スポットとによって、極めて微細なラ
スター、殊に推計学的ラスター、周波数変調ラスター(FMラスターとも呼ばれ
る)が発生され、従ってライン画像及び文字画像において著しく滑らかなエッジ
が経済的に製作されるので、凹版印刷が、印刷品質の点でオフセット印刷よりも
もはや劣っていることはない。
【0032】 更に本発明のレーザ照射源の運転法によって、任意のラスター幅を任意のラス
ター角度と組合せて、同一の印刷胴の任意の部位に、任意に異なったラスター幅
と任意に異なったラスター角度を生ぜしめることが可能である。またドクターブ
レードに充分な支持部位を許す限り、印刷ラスターには無関係に、ラインパター
ン及びテキストを形成することも可能である。
【0033】 本発明の利点は、凹版印刷とオフセット印刷との間で刷版を製作するためのデ
ータ処理の違いが融合して最小限度になり、これに伴って顕著な経費削減及び時
間削減が得られることである。従来では凹版印刷用のデータは、オフセット印刷
のために既に存在しているデータからコンバートによって得られる。それという
のは刻設系を作動制御するためには、1つの微小セル容積を特定する1つの信号
が必要であり、その場合オフセット印刷では1つのラスター点の面積が特定され
るからである。本発明のレーザ照射源を用いれば、レーザの多重配置に基づいて
、一定の深さの場合でも1つの微小セルの面積を変化することが可能であり、従
ってオフセット印刷用のデータを、もはや凹版印刷用のデータにコンバートする
必要はない。オフセット印刷用のデータは、凹版印刷用の刷版を彫刻するために
直接使用することができる。
【0034】 本発明の更なる利点は、本発明のレーザ照射源を用いれば、1つの微小セルの
面積も深さも共に、互いに無関係に制御できるので、比較的多数のトーン値階調
を再現可能に発生することができ、その結果、印刷胴の製作プロセスが一層安定
的になりかつ印刷成績が一層改善されることである。
【0035】 更に重要な利点は、エネルギーを繊維(ファイバ)、つまりファイバレーザ自
体によって、或いはこれに溶着されたファイバ又は別の形式で接合されたファイ
バによって、ポンピング源から加工部位へ伝搬することができ、これに伴って、
格別単純な、所要スペースを節減する構造が得られることである。
【0036】 本発明の更なる利点は、このようにファイバレーザを備えたレーザ照射源の効
率が固体レーザの効率よりも著しく高いことである。それというのはファイバレ
ーザの場合、60%以上の吸収効率が得られ、この吸収効率は、慣用のダイオー
ドポンピング式固体レーザの場合ではほぼその半分であり、またランプポンピン
グ式固体レーザの場合には更に遥かに低い。凹版印刷胴の効果的な刻設のために
必要とする出力が数キロワットの場合、レーザの効率は、設備費及び運転費にと
って著しく重要である。
【0037】 更にレーザの多重配置の場合には1つのレーザの故障発生リスクが、レーザの
単チャンネル配置の場合よりも遥かに低くなるという利点が生じる。単チャンネ
ル配置の場合にただ1つしか存在しないレーザが、1本の印刷胴の彫刻中に故障
が発生すると、該印刷胴全体が使用不能になる。しかし多重配置の場合に1つの
レーザに故障が発生した場合、残存しているレーザの出力を、故障分を補償する
ために例えば僅かに高めることが可能である。その場合は刻設終了後に、故障し
たレーザを交換することができる。
【0038】 ハノバー大学・物理学専攻 Dipl.- Phys. Holger Zellmer の学位論文”Leist
ungsskalierung von Faserlasern”(20.06.96)には、ファイバレーザは公知と
記載されている。しかしこのレーザはすでに1963年に Snitzer 及び Koeste
r によって提案されたものであるが、これまで高出力で材料加工のために使用さ
れたことはない。前掲の学位論文に記載されているレーザを用いれば、原理的に
は最高100Wまでの出力が得られはするが、このレーザを本発明の目的に適用
するために使用可能な構成は依然として公知にはなっていない。
【0039】 刊行物たる国際特許出願公開第95/16294号明細書に基づいて、すでに
位相結合式ファイバレーザが公知になってはいるが、該ファイバレーザは製作コ
ストが著しく高くつき、産業用としては適していない。本発明の単純なタイプの
レーザを、提案した単純な方式で高パワー密度及び高エネルギーにアップして材
料の削出加工に使用することは、これまで公知になってはいなかった。
【0040】 例えば個々のレーザの共振器長は、一定にマイクロメータの数分の一に正確に
保たれねばならず、このために所謂”piezoelectric fiber stretchers”が使用
される。しかし複雑な構造のために、レーザユニットをモジュール式に構成する
こと、つまり単純に組合せ可能で多種多様に使用可能な構成要素から構成するこ
と、或いはフィールドで必要に応じて個々のレーザ構成要素を交換することは依
然として不可能である。また1つの位相結合式レーザの内部に多数の光学素子が
存在しているために光学的損失も著しく高く、かつレーザ能動性媒質の、ポンピ
ング照射線の吸収も僅かであるので、装置の効率は僅かになる。ファイバレーザ
自体は、逆反射に対してそれほど敏感である訳ではないにも拘わらず、位相結合
式レーザは原理的に逆反射に対する大きな感度を有している。すなわち出射した
照射線部分が反射又は散乱によって逆にレーザ共振器に到達することは、材料加
工時に回避することができない。この逆反射は、コントロール不能の出力振幅を
惹起し、かつレーザを途切れさせることもある。このような逆反射を減衰しよう
とする所謂「光学的絶縁体」は公知ではあるが、実際には例えば光学的損失、高
コスト及び不充分な減衰特性といった一連の欠点を付随している。本発明のよう
に材料加工を目的とするレーザは、高いパワー密度を有しているだけでなく、微
小セルを削出するのに必要なエネルギーを供給可能であり、出射照射線に対して
極めて安定的であり、かつ著しく優れた効率を有するものでなければならない。
【0041】 更に刊行物たる米国特許第5,694,408号明細書において提案されてい
るレーザシステムでは、マスター発振器が、特定の波長で低出力の照射エネルギ
ーを発生し、該照射エネルギーは光学的に増幅され、かつ更なる後増幅のために
複数の後増幅器に分割され、次いで再び共通のビームに統合されるが、このため
には、後増幅された個々の信号の精確な位相追従が、出力信号における混信を避
けるために必要である。このことは複雑な測定・制御動作及び高価な調整素子を
必要とし、このためには例えば電気光学式位相変調器が使用されねばならないが
、該位相変調器は極めてコスト高であり、かつ著しく高い電圧で運転されねばな
らない。
【0042】 更に刊行物たる米国特許第5,084,882号明細書に開示されている位相
結合式レーザシステムは、複数のファイバもしくはファイバコアを1つのレーザ
束内で使用し、該ファイバコアは一面において、位相結合を得るために、ファイ
バジャケットもしくはファイバ間隔に対して大きくなければならないが、他面に
おいて、これがシングルモード−ファイバである以上、数マイクロメータの直径
を有することしか許されない。このレーザシステムは主として光学的な増幅器と
して設けられている。
【0043】 複数の所謂「サブ発振器(”sub-oscillaters”)」から成る、やはり極めて
複雑に構成された別の位相結合式レーザシステムが、すでに1984年に”レー
ザ−アッセンブリーズ( Laser assemblies )”という名称で刊行物たる英国特
許第21 54 364号明細書に開示されてはいるが、このような位相結合式レ
ーザシステムを用いた産業上の実用化はこれまで公知になっていない。
【0044】 明細書冒頭で述べた形式の複数のファイバレーザを、複雑な位相結合なしに単
純な方式で、材料加工用のコンパクトで堅牢なかつサービス作業の容易なレーザ
照射源として纏めかつ例えば多トラック式記録のために適用することは依然とし
て提案されていない。極めて低廉に量産可能な、このように単純なレーザを、複
数のトラック及び平面に多重配置することは、本発明の目的を達成する上で顕著
な利点を提供するものであり、この利点は、いかなる当業者といえども、本発明
の解決手段を認識しない限り、容易に想到することのできなかったものである。
【0045】 本発明のファイバレーザの更なる利点は、エネルギーがレーザに逆行した場合
に、レーザの振動傾向が著しく僅かになることである。従来慣用の固体レーザに
対比してファイバレーザはその伝達関数において、共振のQ値は1オーダだけ低
く、これは運転において極めてポジティブに働く。つまり材料加工時には、エネ
ルギーが加工部位からレーザへ逆反射するのを常に防止できるとは限らない。そ
れというのは加工部位で溶融する材料が、予告不可能な方向へ爆発的に撒布され
、かつレーザビームを通って飛翔するからである。ところで本発明では、かかる
有害な溶融材料は、1実施形態において説明した特別の対策手段によって除去さ
れかつ無害にされるのである。
【0046】 位相結合なしにファイバレーザを多重配列することによって得られる重要な利
点は、逆反射の場合に個々のレーザが異なった挙動を示すことである。これは、
例えば若干のレーザが逆反射の作用を全く受けず、他のレーザが遅延をもって始
めて逆反射の作用を受けることに関連している。従って個々のレーザの振動は、
これが発生しても、刻設結果の品質にネガティブな影響を及ぼさないように重畳
される公算が大である。
【0047】 本発明のレーザ照射源は、高パワー密度、高エネルギー及び高精度又は高い光
学的解像度が問題になるような、その他すべての形式の材料加工又は材料転移の
ためにも有利に使用することができる。銅表面を有する凹版印刷胴の彫刻以外に
、その他の材料、例えば全ての金属、セラミックス、ガラス、半導体材料、ゴム
又はプラスチックも加工することが可能であり、かつ/又は特別に調製された支
持体材料から材料を剥離してその他の材料に、高速度かつ高精度で転移させるこ
とも可能である。更にまた、コーティングの施されていない凹版印刷胴以外に、
マスクで被覆された凹版印刷胴、印刷プレート又は印刷胴、並びに全ての種類の
刷版を、オフセット印刷、凸版印刷、スクリー印刷、フレキソ印刷及びその他す
べての印刷法のために高速度かつ高解像度で製作もしくは加工することが可能で
ある。また同じく例えばオフセット印刷で著しく高部数の印刷のために使用され
る、金属コーティング薄膜を有するオフセット印刷プレート(バイメタルプレー
ト)及び類似材料を、環境にやさしく加工することも可能である。このような加
工は従来、エッチング食刻によってしか可能でなかった。
【0048】 また磁化可能な表面を有する材料を加工することも可能であり、その場合、バ
イアス磁化法によって大面積に磁化された材料部分が、本発明のレーザ照射源に
よって、選択した加工点をキュリー点以上の温度に短時間加熱することによって
減磁化される。印刷技術で適用する場合、このようにして加工された材料は、相
応のトナーと相俟って印刷原稿として役立てることができる。
【0049】 本発明のレーザ照射源のパワー密度が高いことに基づいて、クロムを直接加工
することも可能である。従って例えば凹版印刷用の銅製印刷胴に、すでにレーザ
彫刻前に、クロムメッキを施すことも可能であり、これは彫刻後の作業工程を1
つ削減することになり、現実性に寄与する。また銅に直刻された微小セルの表出
挙動は、後にクロムメッキを施した微小セルの表出挙動よりも良好であり、かつ
微小セルの容積もより精確であるので、本発明の前記方法によって、残留するク
ロム層による高い耐用寿命及び現実性の改善以外に、更に良好な印刷結果が得ら
れる。
【0050】 本発明のレーザ照射源の適用は、印刷技術における適用に限定されるものでは
なく、本発明のレーザ照射源は、高解像度と高速度を伴うレーザを用いてエネル
ギー照射によって材料を削出したり材料特性を変化させることが問題になるよう
なすべての分野で使用することができる。例えば、すでに述べた繊維ロールも、
本発明のレーザ照射源によって製作することができる。更にプリント配線基板用
、殊に多層プリント配線基板用の(電子素子用の孔を含めた)導体路のパターン
を、銅ラミネートの削出及び導体路の残存処理によって、かつ孔部位における銅
ラミネート及び支持体の削出によって生産することが可能である。また材料表面
の表面構造を、部分的な加熱によって部分的に変化させることも可能である。例
えばこのようにして、硬質材料表面に大面積にわたって著しく微細な構造が生産
され、これは特に軸受面にとって有利である。それというのは、この微細表面構
造の形成によって軸受特性に所期のように影響を及ぼすことが可能になるからで
ある。また材料表面にエネルギー照射によって金属を晶出するような、非導電性
のセラミック材料が存在しているが、これは、本発明のレーザ照射源と相俟って
、高解像度を必要とするような適用例の場合に、例えば導体路を製作するために
活用することができる。
【0051】 その場合レーザビームは、種々の方式で加工スポットへ案内されかつ材料の上
へ導かれ、例えば被加工材料は、回転するドラム上に位置し、該ドラムに沿って
照射源が相対的に擦過案内される。しかし又、被加工材料を1平面に位置し、該
平面の上方をレーザ照射源又はその出射ビームを相対的に擦過案内することも可
能である。この目的のために例えば、前掲刊行物:W. Huelsbuch 著”Der Laser
in der Druckindustrie”の第 431 頁、第 7〜28 図に図示されており、かつ前
掲欧州特許出願公開第0 041 241号明細書において図示されているような
フラットベッド(平床形)装置では、其処ではアルゴン−レーザ又はHeNe−
レーザとして記載され、或いは前掲欧州特許出願公開明細書の第3図でレーザ光
源(4)として図示された照射源は、本発明のレーザ照射源の利点を利用するた
めに、本発明のレーザ照射源に取り替えることができる。更に被加工材料を中空
円筒体(凹面円筒体)の内部に位置させ、その上をレーザ照射源又はその出射ビ
ームを相対運動して擦過させることも可能である。
【0052】 また本発明ではレーザ照射源の出力端子は、相互間隔を変化させることのでき
る可変本数のトラックをもって、殊に長いコーム(櫛)の形に構成され、該コー
ムを被加工材料に対して相対運動させるようにすることもできる。このような配
置構成は、刊行物たる米国特許第5,430,816号明細書に基づいて公知に
なっている。当該刊行物では、約50ワットの強さのエキシマレーザの照射線を
、直径50〜800マイクロメータの所謂「準位インデックスファイバ(Stufen
-indexfasern)」から成る1つの束に方位づけ、かつそれぞれ照射線の一部分を
個々のファイバに入力結合することが提案されている。各ファイバの出口は次い
で、夫々直径60mmの収斂レンズを介してワーク上に結像され、その場合個々
の加工点間の間隔は少なくとも60mmでなければならず、かつ各収斂レンズ毎
に、汚染物に対する防護装置が必要になる。これに伴う欠点は、レーザエネルギ
ーの一部分しか各ファイバに到達せず、エネルギー分布が著しくまちまちになり
、かつファイバの運動時には出力に変動が生じ、従ってこの出力変動を避けるた
めには、所謂「スクランブラ(Scrambler)」を使用することが必要になるが、
このスクランブラが装置の効率に不利な影響を及ぼしコストを高めることになる
ことである。このような公知の装置を用いても、プラスチック内に、直径約13
0マイクロメータの比較的不正確な孔しか製作できない。レーザのパルス繰返し
数は、同時に製作される全ての孔にとって等しいので、全ての孔は等サイズに形
成されねばならない。その上に装置の作業動作は比較的緩慢である。それという
のは1つの作孔動作に1〜2秒はかかるからである。これに対してファイバレー
ザを備えた装置は顕著な利点をもたらす。すなわち速度は複数倍分高まり、かつ
金属も加工でき、製作精度は著しく大である。それというのもファイバレーザは
、レーザファイバの運動時にも安定した出力パワーを示すからであり、かつ直径
10マイクロメータ以下の孔も問題なく形成することができる。各ファイバレー
ザを別々に変調できるので、種々異なった加工パターンが可能である。更にファ
イバレーザの成端片は、直径2.5mm以下に問題なく形成することができ、こ
れによって加工トラック間の間隔を著しく小さくすることが可能になる。その結
果また、光学レンズの汚染に対する共通の防護装置を使用することも可能になる
【0053】 材料を殊に1平面に配置して本発明のレーザ照射源を適用する加工例は、半導
体産業において、適当な半導体材料から大抵は円形にスライスされた所謂「ウェ
ハ」を加工する場合に生じ、該ウェハは例えばスクラッチ加工又はカット加工を
施され、或いは、考えられ得るあらゆるパターンを表面に有することができるが
、これらのパターンはこれまで、時間のかかる、かつ環境を汚染する化学的なエ
ッチング法によってしか製作することができなかった。
【0054】 材料に多チャンネル式にカット加工又はスクラッチ加工を施す場合、本発明で
は同一出願人が「レーザビームによって材料に多チャンネル式にカット加工及び
スクラッチ加工を施す装置」という発明の名称で出願したドイツ連邦共和国特許
出願P 198 40 936.2号明細書に記載したような単純化されたレーザ
照射源の実施形態を使用することが可能である。
【0055】 レーザ照射源の本発明による別の適用例は、モニタ及びディスプレイを製作す
る場合である。例えばカラー画像スクリーン用のシャドーマスク並びに所謂フラ
ット画像スクリーンのマスク又はLCD(液晶表示)ディスプレイを、従来実施
されていた化学的なエッチング法による加工の場合よりも、本発明のレーザ照射
源を適用する場合の方が、環境にやさしく製作することが可能である。
【0056】 本発明のレーザ照射源の顕著な利点は、レーザ照射源が僅かな体積を有し、か
つフレキシブルな結合部、つまりポンピング源と加工部位における照射線の出射
口との間にレーザファイバ或いは該レーザファイバに接続されたファイバを有し
ており、これによってレーザ照射源又はその照射線出射口の、考えられ得るすべ
ての運転位置を可能にすることである。また被加工面の空間的配置についても、
いかなる制限も存在しない。それというのは被加工面が任意の空間位置に配置で
きるからである。
【0057】 本発明の更なる利点は、個々のレーザのビーム束が、ビーム径、ビーム発散、
センタリング及び角度方向の点で規定値をもって正確かつ持続的に成端材(ター
ミネータ)において把捉され、これによって被加工面へレーザ照射線を伝送する
ための生産及びサービス作業に適合した配置・構成が作られる点にある。その場
合ビーム束は本発明では適用例に応じて、例えばポンピングスポットとしてファ
イバ内へ入力結合され、かつ/又は平行なレーザビームとして出力結合され、出
射部位では発散し、或いは例えば出射部位から或る所定の間隔をおいて集束する
ことができる。その場合、成端片を可能な限り小さく形成し、かつレーザビーム
の方位づけのための単数又は複数の基準面として単数又は複数の嵌合部を成端片
に配備することが望まれる。
【0058】 この願望を達成するために本発明では、光導波ファイバが成端片内に囲まれ、
かつ光導波ファイバの位置及び/又は出射ビーム束の位置が正確に調節される。
成端片の正確な調節と、本発明のように空間的に小さな構成とによって、しかも
付加的に特別の賦形に基づいてこれらの成端片を特に簡便に互いに並列させるこ
とによって、複数のファイバレーザのビーム束を纏めかつ結束することが可能に
なり、こうして夫々に課された任務が解決されると同時に、レーザ照射源の経済
的な生産並びに低廉な保守が可能になる。
【0059】 次に図1〜図44aに基づいて本発明の実施例を詳説する。
【0060】 図1に示したレーザ照射源1は、本発明では殊に有利にはモジュールとして構
成された複数のダイオードポンピング式のファイバレーザユニット(2)から成
り、該ファイバレーザユニットは、殊に有利にはモジュール形の給電部32から
電気エネルギーで負荷され、該電気エネルギーの大部分はレーザ照射ビームに変
換される。また制御装置33が設けられており、該制御装置を介して照射ビーム
の変調が行われ、かつ該制御装置は、レーザ照射源をその周辺素子と協働させる
ために働く。レーザの出射ビームは、入射口9で光学ユニット8へ入射し、かつ
出射口10で前記光学ユニットから出射する。光学ユニット8の役割は、被加工
面81における加工スポット24へのレーザビームを成形することであるが、光
学ユニットなしに該レーザビームを被加工面へ直接方位づけることもできる。
【0061】 図2及び図2aでは、繊維レーザユニットとも呼ばれるファイバレーザユニッ
ト(2)の原理的な構成が図示されている。図2では、例えばレーザダイオード
のようなポンピング源(ここではポンピング源18と呼ばれる)のエネルギーは
、入力結合光学素子3を介して、適当なポンピングスポット4に成形されてレー
ザファイバ5内へ入力結合される。このようなポンピング源は、例えば同一出願
人の出願によるドイツ連邦共和国特許出願第196 03 704号明細書に記載
されている。レーザファイバの典型的なポンピング横断面は、数値アパーチャが
約0.4の場合、直径約100μm〜600μmである。レーザファイバ5は入
力結合側6に入力結合ミラー7を備え、該入力結合ミラーはポンピング照射線を
妨げ無く透過するが、レーザ照射線に対しては100%の反射能を有する。入力
結合ミラー7は、適当な保持器によって、或いは接着によってファイバ端部に固
着されているが、またレーザ用の入力結合ミラーの場合に使用されるような、適
当な鏡面膜をファイバ端部に直接蒸着することによって、入力結合ミラーを実現
することもできる。レーザファイバ5の出力結合側11には、レーザ照射線にと
って部分透過性の出力結合ミラー12が装着されており、該出力結合ミラーによ
ってレーザ照射線13は出力結合される。出力結合ミラーはポンピング照射線に
対して100%の反射作用を有しているのが有利である。これによってポンピン
グ照射線の残分は再び光導波ファイバ内へ逆に戻し反射される。これが有利なの
は、ポンピングエネルギーが一層良く活用される一方、レーザ照射線の適用時の
障害になることが無いからである。出力結合ミラーも、入力結合ミラーの場合と
同様に蒸着によって製作することができる。
【0062】 図2aでは、レーザファイバ5のポンピング横断面14におけるポンピング照
射線の入力結合動作が詳細に図示されている。ポンピングスポット4におけるエ
ネルギーはファイバを通る途上でレーザファイバ5のコア15においてレーザ照
射線を励起する。ポンピングコア16はジャケット17によって包囲されている
。約5μm〜10μm厚のレーザファイバのコアは主として希土でドーピングさ
れている。
【0063】 比較的大きなポンピング横断面14は、ポンピングエネルギーの入力結合を単
純にし、かつ図13及び図14に図示したように、ポンピング源とレーザファイ
バとの間の、簡単に着脱可能な継手の使用を可能にする。その場合レーザファイ
バの、ポンピング源寄りの成端片は有利に、出力結合側の成端片と等構造に形成
することができるが、必ずしも等構造である必要はない。ポンピング源とレーザ
ファイバとの間の精密な差込み継手は、ファイバの製作時及びサービス作業時に
著しい利点を提供する。しかし又、レーザファイバはポンピング源と固定結合さ
れて1つのレーザモジュールを形成することもできる。ファイバコア直径を所期
のように著しく小さく製作されることによって、ファイバレーザは出口で事実上
回折の制限されたレーザ照射線13を伝播する。
【0064】 本発明のレーザ照射源(1)を備えた材料加工装置の本発明の1実施例が図示
されている。ケーシング21内に1本のドラム22が回転可能に軸支されており
、かつ図示を省いた駆動装置によって回転させられる。同じく図示を省いた角柱
体上に1つのレーザ銃23が位置し、該レーザ銃は軸方向で、図示を省いたキャ
リッジを介してドラムに沿って案内される。
【0065】 レーザ銃23から出射するレーザ照射線は加工部位の加工スポット24でドラ
ム表面に当たる。この場合ドラム表面を直接加工することも、ドラム表面に張設
された材料を加工することも可能である。レーザ銃23内にファイバレーザが、
本発明の成端片26,94を介して供給され、前記ファイバレーザのレーザファ
イバ5はその都度例えば空気通流コイル25として巻成されている。しかし又、
図15及び図16で説明したように、前記成端片26,94を装着する以前に、
ファイバレーザには、受動的なシングルモード・ファイバ又はその他の受動的な
光導波ファイバ(略してファイバ28)を溶着すること、或いはその他の形式で
結合することも可能である。
【0066】 ファイバレーザのポンピング源18は冷却体27上に装着されており、該冷却
体は損失熱を冷却系31を介して導出する。冷却系31は、損失熱を周辺空気に
放出する熱交換器であってもよく、また冷却ユニットであってもよい。またレー
ザ銃23は、図示は省いたが、冷却系に接続されていてもよい。冷却体上には、
詳細な図示を省いた給電部32に所属するポンピング源18用の電子ドライバー
が位置しているのが有利である。マシン制御装置が駆動のために設けられている
が、図3では図示されていない。ポンピング源、ファイバレーザ及び所属の出力
電子素子の構造は、有利にモジュール式に構成されているので、個々のファイバ
レーザには、相応のポンピング源、及び別々又はグループ毎に纏められた電子ド
ライバーの出力モジュールが所属し、これらの出力モジュールは、バス系を介し
て互いに接続されている。図13及び図14において詳細に説明したように、レ
ーザファイバ5とポンピング源18は、着脱可能な継手を介して互いに結合して
おくことができる。ポンピング照射線の僅かな部分を、例えばジャケット17を
僅かに傷つけることによってレーザファイバ5から出力結合して、殊に1本の光
導波ファイバを介して測定セルへ導き、それから1つの信号を形成し、該信号を
ポンピング照射線の制御もしくは調節のために使用することも可能である。
【0067】 制御装置33においてレーザ照射線のための変調信号が発生され、かつレーザ
照射源をマシン制御装置及びモジュール式供給部32と協働させるため、並びに
キャリバー動作並びに制御・調節動作を経過させるために役立てられる。図示を
省いた安全回路は例えば、リスク発生の恐れがある場合にポンピング源を持続的
に遮断する。
【0068】 図3では、水平に軸支されたドラムが図示されているが、本発明のレーザ照射
源がその姿勢の点で方向には全く不感であり、構造の点で極めてコンパクトであ
り、更にファイバレーザのレーザファイバ5、或いは該レーザファイバに結合さ
れたファイバ28を任意に布設することができるので、ドラムは任意の姿勢で配
置することができ、例えばドラム軸を鉛直に軸支することも、或いは垂線に対し
て斜向させて軸支することも可能であり、これによって据付け底面積が格別小さ
くなる。更にこれによって、複数ユニットの運転或いは複数本のドラムの設置が
、水平軸支されたドラムが必要とする場合と同一の据付け底面積上で可能になる
。これによって刷版製版が一層迅速になり、かつカラー組のための総ての刷版を
1回の平行パスで製版することが可能になり、これは、最終製品の均等化の点で
特に有利である。また小さな据付け底面積上に設置された装置の場合、空間的に
大きな装置の場合よりも、印刷部への刷版の自動供給が一層改善される。同一刷
版の製版を促進するために、単数又は複数のレーザ照射源、また付加的に単数又
は複数の別のレーザをこの同一の刷版に方位づけることが可能である。その場合
著しく微細で精密なトラックを有する多トラック式加工ユニットによって得られ
る利点、すなわち場合によって生じる近接部位が、より太いトラックで表示され
る場合ほど邪魔に感じられることはない。更に図37で説明したように、トラッ
クの位置が精密に調整されるので、残留エラーがトラック幅よりも著しく小さく
なる。その場合、本発明のレーザ照射源を、より微細な輪郭を加工するために使
用し、かつ単数又は複数の別のレーザを、より太い輪郭を加工するために使用す
るのが有利であり、これは、例えばプラスチック又はゴムから成る刷版の場合に
特に適用される。
【0069】 また設けられた1つ又は各ファイバレーザ2の代わりに、レーザ照射源に成端
片を有するレーザ系を設けて交互にレーザ銃23に供給することも可能であり、
その場合、図2について詳説したファイバレーザが、より低廉な解決手段である
。つまり材料加工時に、互いに結合されていない(勿論僅かな波長差で照射する
)複数のレーザの照射出力を1つの加工スポットに方位づける場合、個々のレー
ザの等位相化を省き、かつ、位相結合のための高価な、トラブル発生率の高い制
御・調節技術を避けることが可能である。
【0070】 例えば米国特許第5,694,408号出願明細書に開示されるようなレーザ系
は後増幅光学装置から成り、かつ、1本のファイバから成る出射端子を有してい
る。成端片は追って図5,図5a,図5b,図5c,図6,図6a,図7,図9
,図9a,図10,図10a,図10b,図11,図11a又は図12に基づい
て詳説する。
【0071】 更に前掲の米国特許第5,694,408号出願明細書に基づいて公知のレーザ
系に代えて、米国特許第5,084,882号出願明細書に記載の位相結合された
レーザ系を使用することも可能である。その場合、被加工面には、各加工スポッ
トとしてファイバ束の結像が生じる。択一的にファイバ束の出口で各ファイバに
は、シングルモード・ファイバを溶着し、該シングルモード・ファイバに夫々成
端片を設けてレーザ銃に供給することも可能である。勿論このような位相結合さ
れたレーザ系を製作することは著しく困難かつ厄介であり、従ってコスト高にな
る。これまでは、このような位相結合されたレーザ系は市販されていない。
【0072】 図4には、成端片26を介して結合された16本のファイバレーザと2つの多
チャンネル形音響光学式変調器34から成る変調ユニットとを備えたレーザ銃の
適用例が断面図で図示されている。該レーザ銃は、光学ユニットを適合させるた
めに多部構成の収容部から成っており、かつ、成端片26を嵌合させるための嵌
合面を有する枠29(図4a)、個々のレーザビームを集合させる手段、変調ユ
ニット、加工効果を惹起させねばならないレーザビームを被加工面に伝播する伝
播ユニット、及び加工効果を惹起させてはならないレーザビームを無害にするユ
ニットを含んでいる。レーザ銃には、被加工面から切削された素材を除去するユ
ニットを配置することが可能であるが、該除去ユニットは、別の形式で被加工面
の近傍に配置されていてもよい。
【0073】 図4aは、図4の斜視図である。
【0074】 図4bに図示した図4の変化態様では、個々のファイバレーザのビーム束は、
図4の場合のように平行に延びるのではなく、互いに角度を成して延在している
が、この延在形式は、図4bの断面図からは確認できないので、これについては
図21,図22及び図24に基づいて追って詳説することにする。
【0075】 図4cに図示した図4bの変化態様は、伝播ユニットを別様に構成したことに
基づいて、著しくコンパクトな有利な構造が得られる。
【0076】 先ず図4を、図4aの支援の下で詳説する。この説明は図4b及び図cについ
ても相応に該当する。
【0077】 ケーシング35の入射口9(図1)には夫々4本のファイバレーザFHD1
HD4,FVD1〜FVD4,FHR1〜FHR4,FVR1〜FVR4が、
成端片26を介して枠29(図4a)を介して夫々4線のトラックで夫々1つの
ビーム束を形成するように互いに並列的に同一平面内に配置されている。図4で
使用される成端片26の実施形態は図9で詳説されている。該成端片は気密にケ
ーシング35内に装嵌されるのが有利であり、このためにパッキン36(図4a
)を使用することが可能である。図4及び図4aに図示した成端片に代えて、相
応の枠29がケーシング35内に設けられている場合には、図5,図5a,図5
b,図5c,図6,図6a,図7,図9,図9a,図10,図10a,図10b
,図11,図11a及び図12で説明したように別の形に成形された成端片を使
用することも可能である。しかし又、図3に基づいて説明したように、成端片2
6を装着する前に、シングルモード・ファイバ又はその他のファイバ28をファ
イバレーザに装着することも可能である。図40,図40a,図40b,図40
c,図40d及び図41に示したように、レーザファイバ5又はファイバ28の
配列を適用することも可能である。ファイバレーザFHD1〜FHD4;FVR 〜FVR4は例えばファイバレーザFVD1〜FVD4;FHR1〜FHR4 とは異なった波長を有していなければならない。例えばファイバレーザFHD1 〜FHD4;FVR1〜FVR4は1100nmの波長を有しているのに対して
、ファイバレーザFVD1〜FVD4;FHR1〜FHR4は1060nmの波
長を有し、これは、レーザファイバ5のレーザ能動性コア材料の適当なトーピン
グによって得られる。また全てのファイバレーザが、該ファイバレーザをそれ相
応に構成する場合には、異なった波長を有することもできる。
【0078】 図28及び図28aで詳説したように、集合させる手段としての、波長に関連
したミラー37を介して、ファイバレーザFHD1〜FHD4のビーム束がファ
イバレーザFVD1〜FVD4のビーム束と合体されると共に、ファイバレーザ
VR1〜FVR4のビーム束がファイバレーザFHR1〜FHR4のビーム束
と合体されて、夫々1つのビーム束FD1〜FD4並びにFR1〜FR4(図4
a)に形成される。ファイバレーザの波長に影響を及ぼす別の可能性もあり、例
えば入力結合ミラー7と出力結合ミラー12との間のレーザファイバ域内に、ブ
ルースター偏光プレート、回折グリッド又は狭幅域フィルタのような波長選択素
子を挿入することも可能である。前記の両レーザミラー7又は12の少なくとも
一方に、所望の波長に対してのみ充分高い反射作用を有するようなミラー層を被
着することも可能である。しかしビームを集合させる本発明の実施形態は、異な
った波長のファイバレーザの使用のみに限定されるものではない。放出されたレ
ーザ照射線の偏光に優先方向を有していないファイバレーザ以外に、偏光レーザ
照射線を放出するファイバレーザを使用することも可能である。波長に関連した
ミラーに代えて、1つの偏光方向は透過させるが、別の偏光方向は反射させるよ
うに、偏光に関連したミラーを使用する場合には、2種の偏光レーザが、偏光に
関連したミラーによって両偏光レーザを集合させるために使用されればよい。こ
の場合、図9aに示したような正方形横断面を有する成端片26を使用するのが
特に適している。それというのは、ケーシング35内へ組付けル前に成端片を9
0゜転回することによって、その都度一方又は他方の偏光方向が同一のファイバ
レーザによって得られるからである。
【0079】 複数のレーザを単一のスポットに、つまり各個の加工点B〜B(例えば図
20〜図22に示したB〜B)に集合させることの特別の利点は、被加工面
81において規定されたスポットサイズに、より高いパワー密度が発生されるこ
とである。
【0080】 また個々のファイバレーザのレーザ照射線を、図15について説明したように
、複数の成端片に分配することも可能である。これが特に有利になるのは、僅か
なレーザ出力で充分であるような素材を加工しようとする場合、或いは個々のフ
ァイバレーザの出力が充分に高い場合である。このような場合、1つのレーザ銃
23には、このために4個の成端片例えばFHD1〜FHD4しか装備しないこ
とも可能であり、その場合、例えば図15によればFHD1及びFHD2は1つ
のファイバレーザから供給され、かつFHD3及びFHD4は別のファイバレー
ザから供給される。図15について説明した原理が2度適用されると、前部で4
本のトラックFHD1〜FHD4が1つのファイバレーザから供給され、これに
よって著しく低廉な装置が得られ、殊に、波長に関連したミラー及びストリップ
ミラーのような別の構成素子を省くことができるので、格別コストに見合ったレ
ーザ照射源の実施形態が得られる。
【0081】 更に必要に応じてファイバレーザもしくはトラックを省略することによって、
このような装置の仕入れ費は削減され、後になって必要に応じてファイバレーザ
を補充装備することも可能である。例えば1本のファイバレーザと1線のトラッ
クでもって運用を開始することも可能である。使用されないファイバレーザの欠
如した成端片は、このために貫通オリフィス及びレーザファイバを全く有してい
ない等構造の成端片に取って代わられ、その場合該成端片は、あたかも全ての成
端片を装備しているかのようにケーシング35を閉鎖する閉塞片としてのみ役立
つ。
【0082】 また複数本のファイバレーザのレーザ照射線を纏めて、単個の成端片内へ導入
することも可能であり、これは図16に記載されている。例えば前記のように欠
如した成端片が、貫通オリフィス及びレーザファイバを全く有していない等構造
の成端片に取って代わられ、しかも該成端片が、あたかも全ての成端片を装備し
ているかのようにケーシング35を閉鎖する閉塞片として使用されるにすぎない
場合には、このように纏められた複数本のファイバレーザと1線のトラックとに
よって操業は行われる。
【0083】 ビーム束が各成端片から進出した直後に、図示は省いたビーム分配器を介して
、レーザ照射線の一部分が出力結合され、かつ、やはり図示を省いた測定セルへ
導かれ、これから測定量を発生させることも可能であり、該測定量は、各ファイ
バレーザの出力パワーを制御するための比較値として使用される。また図示は省
いたが、測定量を採取するために、すでに成端片の手前でレーザ照射線をレーザ
ファイバから出力結合することも可能である。
【0084】 成端片を配置した平面の数は、1平面に限定されるものではない。図29,図
32,図33及び図41では、3平面による配列が例示されている。図38では
2平面による配列が図示されている。
【0085】 作用態様及び実施形態については図17,図18,図19及び図19aにおい
て詳説される4チャンネル形音響光学式変調器34を介して、ファイバレーザの
各ビーム束は変調される。原理的には偏向器であるところの音響光学式変調器3
4によって、図示例では所望されないエネルギーは、元の照射方向lから照射
方向lへ偏向されるので(図4a)、該エネルギーは後に光路内で簡単に捕捉
され、かつ無害にされる。変調はデジタル式に行われるのが有利であり、すなわ
ち個々の変調器チャンネル内では2つの状態、つまり「オン」と「オフ」が区別
されるにすぎない。これは特に簡単に制御することができるが、またレーザ出力
を各変調器チャンネル内で任意の値に調整することによって、変調をアナログ式
に行うこともできる。但し変調は、照射方向lからのエネルギーを加工のため
に使用し、かつ照射方向lからのエネルギーを無害にすることに限定されるも
のではない。図36,図36a,図36b,図36c及び図37には、回折され
た照射方向lからのエネルギーを加工のために使用し、かつ照射方向lから
のエネルギーを無害にする場合が例示されている。また個々の変調器チャンネル
の変調された照射出力の微量部分を、図示を省いたビーム分配器を介して夫々1
つの測定セルへ給送して測定量を発生させ、該測定量を、被加工面における各ト
ラックのレーザエネルギーを正確に制御するために制御回路の比較値として使用
することも可能である。
【0086】 多チャンネル形音響光学式変調器34は、図4aに図示したように、ケーシン
グ35の開口48内に回動可能に支承された円筒形の変調器ケーシング41上に
固着されているのが有利である。該変調器ケーシング41を所要のブラッグ回折
角度(Bragg-Winkel)αに調節した後に、変調器ケーシングは継手42によっ
て位置固定される。パッキン43によって各変調器ケーシングはケーシング35
に対して気密に密封される。変調器ケーシング41から、特別に実装されたプリ
ント配線基板171が、ケーシング35の内室44(図4)へ突出し、該プリン
ト配線基板を介して、圧電変換器45への電気的接続部が形成される。変調器の
有利な実施形態は図19及び図19aにおいて詳説される。
【0087】 音響光学式変調器を通走したのちビーム束FD1〜FD4及びFR1〜FR4 は、図26,図26a,図27,図27a及び図27bで詳説したストリップミ
ラー46へ導かれる。ビーム束FD1〜FD4はストリップミラー46に対して
、ストリップミラーを支障なく通過できるように配置されている。ビーム束F 〜FR4はビーム束FD1〜FD4に対して、トラック間隔の半値分だけずら
されており、かつストリップミラーの縞状に配置されたストラップに的中する。
これによってビーム束FR1〜FR4は方向を変向され、今度はレーザビーム束
D1〜FD4を有する同一平面内に位置することになる。これによって8線の
トラック配列が生じ、この場合各トラックには更に、異なった波長の2本のレー
ザが重畳されているので、全部で16本のレーザが集合されて作用することにな
る。このビームlの平面の上位には、音響光学式変調器34内で回折されたビ
ームlが位置している。音響光学式変調器34の異なった調節の場合には、図
4b及び図cに図示したように、回折されたビームは、 ビームlの平面の下
位にも位置している。
【0088】 本発明の構成によって得られる重要な利点は、ビーム束FHD1〜FHD4
ビーム束FD1〜FD4の対称軸線が、孔47によって特定されたケーシング3
5の軸線上に位置し、かつ所属のビーム束の各ビーム軸線が前記ケーシング軸線
に対して平行又は直角に位置しており、これによって製造が単純かつ正確になる
ことである。しかし又、ビーム束を非対称的にかつ別の角度で配置することも可
能である。更にビーム束位置の小差を、波長関連性ミラー37及びストリップミ
ラー46の調節によって補正することも可能である。組付け後に成端片の位置及
び角度関係を、個別的なチャンネルにおけるブラッグ回折角度の個別的な最適化
のために再調整することも可能であるが、これについての図示は省いた。
【0089】 本発明ではトラック数を減少することができるが、例えばファイバレーザに接
続された、4つの成端片ではなく、8つの成端片を1本のビーム束に並列させる
ことによって、トラック数の倍増化を計ることも可能である。このためには2個
の8チャンネル形音響光学式変調器が使用されることになる。1個のクリスタル
上に128線の別々のチャンネルを有する音響光学式変調器が入手可能である。
【0090】 同じく本発明によれば、トラック当りのパワーを高めるためにファイバレーザ
を異なった平面内に配置し、かつそのパワーを被加工面で重畳させること(これ
については図29,図31,図32,図33及び図41参照)、かつ/又は複数
のファイバレーザを、そのエネルギーを被加工面で重畳させるために束に配置す
ること(これについては図30及び図31参照)も可能である。
【0091】 トラック数を高める別の態様が図37に図示されている。
【0092】 図23に図示したように、直接変調可能なファイバレーザを使用することも可
能である。この場合は音響光学式変調器が省かれ、構造が格別単純になる。
【0093】 レーザの複数のトラックを用いて、かつ1つのトラックに複数のレーザを用い
て運転することによって、レーザ銃とワークとの相対速度が僅かであるにも拘わ
らず、高い加工速度が可能になる。またこの手段によって、加工速度を素材の熱
導出の時定数に最適に適合させることが可能である。つまり比較的長い加工時間
の場合、過度に多量のエネルギーが無駄に周辺へ流出するからである。
【0094】 ケーシング35は、蓋とパッキン(共に図示せず)によって気密に密閉されて
いる。ケーシング35には、図4に示したように、孔47の領域で円筒管51が
フランジ締結されており、かつパッキン52を介して密封されている。前記円筒
管51は伝播ユニットとして光学手段、すなわち夫々1つの結像系を有する2本
の鏡筒53,54を内蔵し、両鏡筒は、出射口10(図1)で8本のレーザビー
ム束FD1〜FD4及びFR1〜FR4を被加工面に正しい尺度で結像する。2
つの光学結像系は相前後して配置されているのが有利であり、さもないと構造長
が全体として著しく大きくなり、或いは対物レンズと被加工面との間の距離が著
しく僅少になるからである。前記の両者が共に不利であるのは、長い光路がミラ
ーによって回折されねばならないからであり、かつ対物レンズと被加工面との間
隔が過度に僅かであると、対物レンズの汚染化のリスクが過度に大きくなるから
である。
【0095】 光路は図4では側面図で図示されている。図20では原理的な光路は、ビーム
束FHD1〜FHD4の平面図として示されている。波長関連性ミラー、変調器
及びストリップミラーは其処では図示されていない。図面では主として平凸レン
ズが図示されているが、全ての図面において、例えば両凸レンズ又は凹凸レンズ
のような別のレンズ形状、或いは非球面形状のレンズを使用することも可能であ
る。
【0096】 また夫々複数のレンズコンビネーションから成るレンズ系を使用することも可
能である。
【0097】 レーザエネルギーを、できるだけ効果的に伝播し、かつ光学素子の加熱を限度
内に保つために、種々異なった実施形態のレーザ照射源で生じる全ての光学面は
、当該波長域に対して最高度の品質で減反射されている。光学的な結像系はテレ
セントリック(telezentrisch)に構成されるのが有利である。
【0098】 伝播ユニットの構造長を短縮し、それにも拘わらず対物レンズと被加工面との
間に充分大きな間隔を得るために、殊に図4b及び図4cで追って説明するよう
な、伝播ユニットの更に有利な解決手段がある。図4によればレンズ55及び5
6は、ねじ締結又は接合によって鏡筒53と結合することができるが、前記レン
ズの周縁に金属コーティングを施して鏡筒53に鑞接されるのが有利である。同
等のことは、鏡筒54内のレンズ57,61についても当て嵌まる。これによっ
てレンズの気密な封止及び、レンズから鏡筒への良好な熱伝達が得られる。鏡筒
54はパッキン62によって、円筒管51に対して気密に密封されているのが有
利である。円筒管51の内室63の気密性と清浄性については、内室44並びに
鏡筒53,54の内室64,65の条件と同様の条件が当て嵌まる。円筒管51
の内室66及び67は孔71を介して内室44と円筒管の内室63と連通してい
るのが有利である。鏡筒53,54はオリフィス72を有しているのが有利であ
る。
【0099】 被加工面に加工効果を惹起させてはならないレーザ照射線を無害にし、かつ高
反射性のミラー74及び発散レンズ(凹レンズ)75を有する捕捉ユニット73
が内室63に侵入している。捕捉ユニット73の原理は図18で詳説されている
。捕捉ユニット73はパッキン76を介して挿嵌されており、かつ、別の光学素
子例えばガラス板と交換することもできる凹レンズ75は、捕捉ユニット73内
に嵌入接着されており、或いは殊に有利には、周縁ゾーンに金属コーティングを
施して、熱導出を改善するために捕捉ユニットに鑞接されている。従って内室6
3は周辺外気から気密に密封されている。前記の手段によってレーザ銃の全内室
は、周辺外気から気密に遮蔽されていることになる。内室44,63,64,6
5及び内室66,67、要するにレーザ銃の全内室は有利に排気することができ
、或いは不活性ガス(保護ガス)を充填することができる。前記の内室は、ガス
又は粒子を分離するような成分からできるだけ自由でなければならない。さもな
いと高負荷される光学面に汚染物が沈着して、装置の早期故障が惹起されること
になるからである。従って使用パッキンに対しても、粒子又はガスを分離しない
という要件が課される。組付け時には、組付けるべき部品及び環境は、レーザ銃
が閉鎖されるまで、最大限に清浄に保つことが重要である。レーザ銃23を閉鎖
した後に、弁77を介して全内室の排気が行われ、或いは不活性ガスが充填され
る。内室への不活性ガス充填の利点は、運転中にガスボンベ(図示せず)を減圧
弁を介して弁77に接続し、ガスボンベから必要に応じてガスをケーシング内へ
再充填することによって、充填を簡単に更新できることである。更なる利点は、
ファイバレーザの交換のために成端片をケーシングから除去して別のファイバレ
ーザに取り換える場合、或いは何らかの理由で使用者がケーシング又は円筒管を
開放する必要がある場合、その操作中、ケーシングを通して微量の保護ガスを絶
えず流して、保護された空間内への汚染粒子の侵入を防止できることである。ま
たケーシングに微量ガスを常時流入させ、殊に対物レンズの近傍でオリフィスを
介して逃がし、こうしてこのガス流によって、加工工程時に遊離するような汚染
粒子による対物レンズの汚染化を防止することも可能である(図39a参照)。
またレーザ照射源の態様寿命が短縮化する点を甘受すれば、排気又は保護ガス充
填を省くことも可能である。
【0100】 図4に示した構成の利点は、音響光学式変調器の元の照射方向lのビーム束
と回折された照射方向lのビーム束との成す角度が、レンズ55.56から成
る結像系によって著しく拡大されるので、捕捉ユニット73における高反射性ミ
ラー74によって、偏向された照射方向の不所望ビーム束を簡単に捕捉すること
が可能である。高反射性ミラー74は金属から製作され、かつ、吸収されたレー
ザエネルギーに基づく加熱を僅かにするために高反射層を有している。該高反射
性ミラーは、熱導出を改善するために、捕捉ユニット73の強固なフランジを介
して、円筒管51と結合されている。しかしまた高反射性ミラーに代えて、例え
ばレンズのような光学素子を用いる場合には、捕捉ユニットを省くことも可能で
あり、該光学素子は、捕捉した照射線の焦点が、素材加工に使用される照射線の
焦点とは異なるように、捕捉すべきレーザ照射線の光学特性を僅かに変化させる
。ところで、捕捉すべき照射線が一緒に被加工面へ導かれたとしても、捕捉すべ
き照射線は、加工素材を切除するのに要するだけのパワー密度を有しないことに
なり、むしろ無効に吸収されて反射されることになる。図4に図示した実施形態
の利点は、両鏡筒内の光学素子に課される要求が僅かであるばかりでなく、両鏡
筒を全く等しく構成できることである。更なる利点は、成端片26の軸線が互い
に平行に位置している点にある。対物レンズ61と被加工面81との間の距離は
、素材表面から飛び去る粒子を対物レンズ61に到達させないために、過度に小
さくあってはならない。つまり対物レンズが汚染されると、対物レンズは、透過
するレーザエネルギーを吸収して損壊し、ひいては使用不能になる。この汚染を
防止するために、対物レンズ61と被加工面81との間には、図34に基づいて
詳説する特別の口金82が配置されている。
【0101】 レーザ照射源のレーザ銃23は、素材加工ユニット(図3)の内部の角柱体8
3上で、円筒管51,95の軸線に合致する光軸を中心として回動可能かつ光軸
方向にシフト可能に支承されており、かつ1本の緊張ベルト85又は複数本の緊
張ベルトによってその位置を確保されている。これによって被加工面81に対す
るレーザ銃の正確な調整が可能である。角柱体83の外部にプレート86が位置
し、該プレートは、冷却媒体の圧送される複数のオリフィス87を有している。
前記プレート86の役目は、伝播ユニットの光路から捕捉されたレーザエネルギ
ーを、図18に詳細に図示したように、捕集して導出することである。プレート
86と円筒管51,95,113との間には、蓄熱部が介在しているが、図示さ
れてはいない。プレート86は、絶縁性のフランジ91を介して円筒管51,9
5,113と結合されている。また前記フランジ91は、レーザ照射線の出射も
防止する。
【0102】 光軸を中心としてレーザ銃23を回動することによって、図35に詳細に図示
したように、被加工面81におけるレーザトラックのトラック間隔を変化するこ
とが可能である。本発明によれば、トラック間隔を設定するためのレーザ銃の回
動並びに、被加工面に対するレーザ銃間隔の調整は、手動式だけでなく、適当な
、特に電子式の制御装置及び/又は調節装置を用いて実施することができる。こ
のために本発明では、図示は省いたが適当な測定装置を設けることも可能であり
、該測定装置は被加工面の近傍に位置し、かつレーザ銃の必要に応じて近接移動
することができる。トラック間隔を調節する別の可能態様は、図36,図36a
,図36b,図36c及び図37に図示されている。またトラック間隔調整及び
最良の焦点調整のために、手動式又はモータ式に調整可能なバリオ集束光学素子
を使用することも可能である。このようなバリオ集束光学素子は、固定配置され
たレンズ以外に、2つの可動レンズ系を有利に有しており、しかも第1可動レン
ズ系の調節は主として、結像尺度の調節を生ぜしめて、トラック間隔に影響を及
ぼすことができ、また第2可動レンズ系の調節は主として集束調節を生ぜしめる
。トラック間隔を最適化しかつ最良の焦点を得るために反復調整を行うことが可
能である。また殊にレンズ57と対物レンズ61との間に、図示は省いたがシフ
ト可能な長焦点距離レンズを配置することも可能であり、該超焦点距離レンズを
用いれば、被加工面における加工点の集束を微調整することが、照射源をシフト
することなしに可能になる。それというのは2個のレンズの合成焦点距離はその
間隔に関連しているからである。
【0103】 高いレーザ出力に基づいて、光路内の光学素子は加熱される。それというのは
光学素子が、レーザエネルギーの一部分を(著しく僅かなエネルギー部分であっ
ても)吸収するからである。従ってクリティカルな光学素子は、ガラスではなく
て、良好な熱伝導性を有する材料、例えばサファイアから製作されるのが有利で
ある。光学素子の接合面を鑞接継手によって金属コーティングする場合、損失熱
は枠及びケーシングへ導出される。ケーシングには、放熱効果を改善するために
冷却フィン92が設けられ、該冷却フィンは、図示を省いたファンによって冷却
することができる。同じくケーシング35並びにレーザ照射源のその他の構成部
品には、図8及び図39に図示したように、特にレンズ枠及び成端片26用の枠
のクリティカル領域に孔を穿設して、該孔を通して冷却媒体を圧送することが可
能である。
【0104】 前述の通り素材加工時には、著しく高いレーザ出力を必要とするので、光学的
損失及び、常に早期欠落を招来することになる光学素子の汚染リスクを、可能な
限り僅かにするために、光路内における光学素子、特にレンズの個数を、可能な
限り僅少にすることが、本発明を達成する上で重要である。また本発明では対物
レンズ61,103,112は、稼働中に汚染したためであれ、或いは別の結合
尺度を所望するためであれ、必要に応じてレーザ照射源の使用者によって迅速に
交換できるようにするために、交換枠を装備している。この場合、鏡筒54にオ
リフィス72を穿設しないのが有利である。
【0105】 更に本発明では、レーザエネルギーを逆にレーザ内に到達せしめないようにす
るための対策が光路内に講じられる。図3に図示したように、レーザ照射線は垂
直にではなく、被加工素材に対して角度を成して的中するので、素材表面で反射
された照射線がレーザ照射源内へ戻ることはあり得ない。更に図4,図4b,図
4c及び図18に図示したように、無効にすべきレーザ照射線は、傾斜させた凹
レンズ75によって、冷却可能な傾斜プレート86から成るサンプ(Sumpf)へ
導かれる。本発明では、凹レンズ75に代えて、別の光学素子、例えばプレート
又は絞りを使用することも可能である。その場合、この光学素子の有効直径は、
前記サンプ内へ導かれるレーザ照射線を直線的に通過させる一方、サンプによっ
て逆反射又は逆散乱するような照射線を充分に抑制して、いかなるエネルギーも
レーザ内へ復帰させることがないように、設計されている。扁平表面として図示
されている傾斜プレート86の表面は本発明では、球面状又は中空状に形成され
てもよく、殊に、照射線を最大限に吸収しかつ照射線の反射又は散乱を最小限に
抑えるために粗面化することもできる。
【0106】 更に図38において2つの平面(平面1及び平面2)について図示されている
ように、成端片から出射するビーム束の光軸を平行に僅かにずらすことによって
、全ての当該レンズ面に対する斜向的中が得られる。これは単数又は複数の平面
を有する実施形態についても該当する。音響光学式変調器34は、いずれにして
も既にビーム束の軸線に対して角度αB分だけ回動されているが、更に付加的に
、ビーム束の対称軸線に対して角度γ分だけ回動することができ、或いは、成端
片から出射するビーム束の軸線を相互に同一角度を成して延在させるようにした
図24の実施形態を使用することも可能である。実地において判明したことであ
るが、光学的表面に対して下ろした垂線とビーム束の軸線との間に1〜2度の角
度差があれば、レーザ内へ逆反射されるビームを防止するのに充分である。
【0107】 本発明では、図4に示した前記実施形態とは異なった光学的、機械的及び電気
的な構成の実施形態を選択することができる。例えば、全てのビーム束FD1
D4及びFR1〜FR4を、図31に示したのに類似した1個の共通のレンズ
によって被加工面に集束することも可能であり、この構成は確かに著しく高いパ
ワー密度が得られるが、加工スポットの形状はそれほど良くはない。それという
のは全ての加工点が互いに重なり合って1つの共通のスポットに合体されている
からである。
【0108】 図4bに図示したレーザ照射源用の本発明の別のレーザ銃は、ケーシング93
、成端片94、円筒管95、鏡筒96及び高反射性ミラー97の点で、図4に図
示したレーザ銃とは相異している。
【0109】 ケーシング93は、成端片94に嵌合する枠29を有している。該成端片94
は、図10,図10a及び図10bの成端片に相当するのが有利であり、各ビー
ム束の軸線は、当該ビーム束内で平行には延在せず、凹レンズ101のほぼセン
タへ向かって延びており、この状態は図21に平面図で図示されている。また成
端片用の枠29が相応の角度をとって配置されていることを考慮した場合、図5
,図5a,図5b,図5c;図6,図6a;図7;図9,図9a;図11,図1
1a及び図12に示したすべての別態様の成端片を使用することも可能である。
鏡筒96内には、3個のレンズ、すなわち1個の発散レンズ、つまり凹レンズ1
01と、2個の収束レンズ、つまり凸レンズ102,103とから成り、この場
合、凸レンズ103は、交換可能な対物レンズとして構成されているのが有利で
ある。レンズの組付けの場合には密封性と熱導出に関して、材質選択の場合には
熱伝導性に関して、図4及び図4aで述べた事項が同じく該当する。
【0110】 鏡筒96の、凹レンズ101と凸レンズ102との間の空間は排気され、又は
該空間には保護ガス(不活性ガス)が充填されており、或いは前記鏡筒は孔10
4を介して内室105に連通されており、該内室105自体は孔106を介して
内室107に連通されている。内室107は孔47を介して内室111に連通さ
れており、該内室自体は、図4及び図4aについて説明したように気密に密封さ
れている。凸レンズ102と対物レンズ103との間の空間は、図示を省いた孔
を介して内室105に連通しておくことができ、これは特に、対物レンズの枠が
気密に密封されているか、或いは図4について説明したように微量の保護ガス量
が常時レーザ銃を通流し、かつ対物レンズの近傍で流出するようになっている場
合であるが、但し図4bには図示されていない。内室111,105,107か
ら成るレーザ銃の全内室は、図4及び図4aで詳説したように、排気され、又は
保護ガスで充填され、もしくは前記の全内室を保護ガスが通流するようにするの
が有利である。所望されないビーム束は、高反射性ミラー97によって捕捉され
るが、図4に示した実施形態とは異なって、角度増大作用を有するレンズ系は設
けられていないので、ビーム束lとビーム束lとを充分空間的に隔離するた
めに、前記高反射性ミラー97と変調器との間の間隔は相応に大きく保持される
。それにも拘わらず、図4bに示したレーザ銃の総構造長は、図4に示した実施
形態の場合にほぼ等しい。図4bに示した伝播ユニットの光路は側面図で表され
ている。図21には、図4bの原理的な光路が平面図で表されている。凹レンズ
101及び凸レンズ102の光路は、逆用ガリレイ望遠鏡の光路に相当している
が、短焦点距離凹レンズ101を凸レンズに交換する場合には、逆用ケプラー望
遠鏡としても実施することができる。このような望遠鏡は、Klein & Furtak 共
著、 Springer 1988 , p.140〜141 に記載されている。図4bに示した構成の利
点は、伝播ユニットのために3個のレンズしか要しないことである。個々の成端
片のビーム束が平行でないという欠点は、図10,図10a及び図10bに示し
た成端片によって除かれる。
【0111】 またビーム束を、図20に図示したように所望の方向に偏向するためにレンズ
55を使用することも可能である。その場合は個々のレーザビーム束は、成端片
26とレンズ55との間で互いに平行に延び(図4も参照)、かつケーシング及
び成端片もしくはその配置関係に関しては図4との相違点はない。しかしレンズ
55は、偏向作用以外に収斂作用を個々のビーム束に対して及ぼすので、凹レン
ズ101の部位では、図21と同等の関係は生じなくなる。これは、しかしレン
ズ133に対するファイバ28もしくはレーザファイバ5の間隔を別様に調節す
ることによって、或いは成端片26におけるレンズ133を変更することによっ
て補正される。すなわち個々の成端片から出射するレーザビーム束の円錐照射体
は、被加工面上の加工点B〜Bの部位に夫々シャープな結像が生じるように
、その都度調整される。
【0112】 また本発明によれば、凸レンズ102,103を共通の単一レンズに纏めるこ
とも可能である。その場合には、ただ2個のレンズを有する伝播ユニットが生じ
る。更にまた、殊に凹レンズ101と凸レンズ102との間に、図示は省いたが
シフト可能な長焦点距離レンズを配置し、該長焦点距離レンズによって、被加工
面における加工点の集束を再微調整し、レーザ照射源をシフトしないようにする
ことも可能である。また図4で述べたようなバリオ集束光学素子を使用すること
もできる。
【0113】 レーザ銃23には、対物レンズ112の汚染を防止するために特別な口金82
が設けられており、該口金については図34に基づいて追って詳説する。
【0114】 図4cに図示したレーザ銃は、図4及び図4aに示したレーザ銃よりも著しく
コンパクトに構成されている。伝播ユニットとして対物レンズ112がミラーユ
ニットと併用され、該対物レンズは、種々異なった結像尺度を得るために交換可
能である。すでに図4に基づいて述べたようにバリオ集束光学素子を使用しても
よいが、本発明では、付加的な対物レンズ112なしにミラーユニットのみによ
って結像を行うことも可能である。
【0115】 図4cの実施形態は、図4bの実施形態とは次の点で相異している。すなわち
: 円筒管95に代えて、図4cの実施形態では偏心円筒管113が使用される。
鏡筒96に代えて、凹面ミラー115を有するプレート114及び対物レンズ1
12と高調質プレート117を有する枠116が使用されている。捕捉ユニット
73は、高反射性ミラー97の上位に湾曲(凸面)ミラー121を保持している
。偏心円筒管113は一方の側でケーシング93と結合されている。パッキン5
2は所要の密封性を得るために設けられている。偏心円筒管113内にプレート
114が装嵌されており、該プレートはビーム束l及びlのための透過孔1
22を有しかつ凹面ミラー115を保持しており、従って凹面ミラーの損失熱は
偏心円筒管に沿って良好に偏向される。偏心円筒管は2本の互いに平行な軸線を
有し、つまり第1軸線は、凸面ミラー121に方位づけられた方向lを有する
入射するビーム束の対称軸線であり、かつ第2軸線は、出射するレーザ照射線の
光学的対称軸線と見做すことのできる、凹面ミラー115と対物レンズ112と
の間の軸線である。
【0116】 本発明では光路は両ミラーによって、つまり凸面ミラー121と凹面ミラー1
15とによって回折されている。凸面ミラー121は殊に金属から製作され、か
つ高反射性ミラー97と緊密に結合されており、かつ該高反射性ミラーと一体に
製作されているのが有利である。凸面ミラー121の凸面は球面状又は非球面状
に成形することができる。凹面ミラー115は凹面状に成形されており、要する
に中空ミラーである。その面は球面状に成形することができるが、非球面状に成
形されており、かつ殊に金属から成っているのが有利である。金属は、損失熱の
導出が良好という利点を有している。更にまた金属から製作する場合、非球面状
の面(つまり球面と扁平面)の生産時に公知のダイヤモンド回転研磨法によって
生産できるという顕著な利点が得られる。これによって高反射性ミラー97と凸
面ミラー121を一体に製作でき、かつ殊に1回の作業工程で表面形状を等しく
製作できると共に、一緒に鏡面反射することができ、このことは製作が特に簡便
になり、かつ凸面ミラーの位置安定性にとって極めて有利である。音響光学的な
変調器によってレーザエネルギーを変調する場合、レーザエネルギーは凸面ミラ
ー121にか又は高反射性ミラー97に的中する。発生した損失熱は、如何なる
場合でも等しく、凸面ミラーはその温度を維持すると共にその位置を保持し、こ
れが極めて重要なのは、該凸面ミラーが殊に短い焦点距離をもって構成されてお
りり、従って装置の結像の良否が著しく凸面ミラーの正確な位置如何に懸かって
いるからである。この場合凸面ミラー121は、有利なことに、高反射性ミラー
97の機能を一緒に引き受けている。しかし高反射性ミラー97は、凸面ミラー
121とは異なった形状の表面を有することもでき、例えば平面ミラーであって
もよい。
【0117】 光路は、図22で詳説したように、凸面ミラーの代わりに凸レンズを含むヘル
シェル式の逆反射望遠鏡の光路に類似している。反射望遠鏡は、Bergmann-Schae
fer 著の”Lehrbuch der Experimentalphysik Band III, Optik ”第7版, De G
ruyter 1978 , p.152 に記載されている。また凸面ミラーに代えて短焦点距離凹
面ミラーを使用することも可能である。これによって構造長は僅かに拡大し、か
つこの場合、成端片から出射するビーム束の別の円錐照射体は、結像平面におい
てシャープな結像を得るために調整されねばならなくなる。また凸面ミラーに代
えて、短焦点距離凸レンズを使用することも可能である。その場合は、コンパク
トな構造を得るために別の回折ミラーが使用されねばならない。偏心円筒管には
捕捉ユニット73がパッキン76を介して気密に装着されており、該捕捉ユニッ
トを介して、図4,図4b及び図18に基づいて説明したような、所望されない
レーザエネルギーは、複数のオリフィス87を有する冷却用傾斜プレート86へ
導出されて無害にされる。すでにプレート114の部位で、所望されないレーザ
照射線をビーム束lから捕捉して無害にすることも可能である。
【0118】 ケーシング93の内室111は透過孔122を介して中空室123と連通され
ている。内室111と中空室123は排気され、或いはすでに説明したように殊
に有利には保護ガスを充填され、もしくは保護ガスを通流させられる。ケーシン
グ93から離反した方の、偏心円筒管113の端部には、交換可能な対物レンズ
112を収容する枠116が装着されている。パッキン124は前記中空室12
3を気密に密封している。また枠116は、周縁に金属コーティングを施した高
調質プレート117を収容することができ、かつ該高調質プレートは、枠116
に殊に気密に鑞接されている。この高調質プレートの役割は、対物レンズを浄化
のために取り外した場合、或いは別の結像尺度を得るために異なった焦点距離の
対物レンズを使用しようとする場合に、中空室123を気密に保つことである。
対物レンズ112と高調質プレート117との間の空間は、特にレーザ銃全体に
図4に基づいて説明したように保護ガスを常時通流させて、図39aに示したよ
うに対物レンズ112の近傍で流出させる場合には、図示を省いた孔を介して中
空室123と連通しておくこともできる。しかし又、高調質プレート117は、
装置の光学的結像品質を改善するために、光学文献に基づいて公知になっている
シュミット光学に基づく光学的な補正機能を有することもできる。高調質プレー
トが光学的な補正機能を有さず、かつ対物レンズが気密に装嵌されている場合、
或いは対物レンズ交換時に汚染ダストを中空室123内へ流入させないように保
護ガスが通流する場合には特に、前記の高調質プレートを省くことも可能である
。レーザ銃23には、図34に基づいて詳説したように、対物レンズ112の汚
染を防止する特別の口金82が設けられている。
【0119】 偏心円筒管は、損失熱を周辺外気に良好に放出するために、図示を省いたファ
ンによって送風される冷却フィン92を装備することができる。図4に基づいて
説明したように、トラック間隔を調整可能にし、かつ被加工面81に対して正し
い間隔を調整するために、レーザ銃は角柱体内において、凹面ミラーと対物レン
ズとの間の軸線を中心として回動可能に支承されている。レーザ銃は1本の緊張
ベルト85によって位置固定することができる。
【0120】 殊に凹面ミラー115と対物レンズ112との間には、図示を省いたシフト可
能な長焦点距離レンズを配置し、該長焦点距離レンズによって、被加工面におけ
る加工点の照準合わせを、レーザ銃のシフト無しに再微調整することが可能であ
る。また図4に基づいて説明したように、バリオ集束光学素子を使用することも
可能である。更にまた図4,図4a及び図4bについて行った説明は全て該当す
る。
【0121】 図5には、ファイバ28又はレーザファイバ5のための成端片(ターミネータ
)26の有利な実施形態が図示されている。光学的な通信技術、センサ技術及び
測定技術の分野では、低出力用の光導波ファイバのための差込みコネクタが公知
であるが、該差込みコネクタは高出力のためには適していない。それというのは
過度に高い加熱が発生して、破損を惹起することになるからである。例えばハン
ブルグ市、セルシウスウェーク街 15,22761 番地在の Schaefter & Kirchhoff
社刊のカタログ 1/97 の A1〜A6 頁には、このようなレーザダイオード−視準器
システム、ビーム成形光学素子及び結合光学素子が記載されている。勿論このシ
ステムの出力は1000mWに制限されており、従って素材加工において適用し
ようとするための要件を係数100だけ下回っている。それというのは充分な熱
導出が保証されていないからである。それのみならずこのシステムは直径が比較
的大であるので、レーザ出力端子の高いビーム束密度は得られない。更に大きな
欠点は、このシステムが充分には密封されていず、極めて急速に汚染し、かつレ
ーザ照射の高い吸収によって燃焼する点にある。更に言及しておかねばならない
点は、ファイバ及びレンズのための枠の精度が、所期の適用のためには充分でな
いことである。従って本発明の成端片は著しく有利である。このような成端片は
、同一出願人の出願によるドイツ連邦共和国特許出願第198 40 935.4
号明細書の「光導波ファイバ用の成端片」に記載されているように、ファイバ5
,28から出射するレーザビームを出力結合するために有利に使用することがで
きる。
【0122】 この成端片26は基本的には、ファイバ5,28から出射するビーム束を、着
脱可能なコネクタを介して精確に結合することが肝要であるような全ての適用例
のために使用することができる。同様にこの成端片を介して、その他の光学素子
を有するファイバ5,28と着脱可能に精確に接続することも可能である。該成
端片26は細長いケーシング132から成り、該ケーシングは、軸方向に延在す
る連続的に一貫した円筒オリフィス130を有している。ケーシングは、プレハ
ブの、例えば引抜き成形された材料(例えばガラス)から製作されているのが有
利である。ファイバレーザのレーザファイバ5は、殊にその終端で保護シースか
ら露出され、かつ、ドイツ連邦共和国特許出願第197 23 267号明細書に
記載されているように、その外面に粗面化処理を施されているので、残りのポン
ピング照射線は、成端片内へレーザファイバの入る以前にレーザファイバから離
脱する。ファイバ5,28は、なお付加的に単層又は多層の保護シース131に
よって包囲することもでき、該保護シースは、例えば接着継手142によって成
端片のケーシング132と接合することができる。ケーシング132は、該ケー
シングを枠29(図5a,図7,図8,図14)内に正確に装嵌させる嵌合部1
34を有している。その場合この嵌合部はケーシング132の全長にわたること
ができるが(図5b,図9,図10)、またケーシングの制限領域内に装備され
ていてもよい(図5,図6,図7)。例えば接着継手142によってケーシング
132に接合された単数又は複数のパッキン36を設けておくことが可能である
。該パッキンの役目は、成端片と枠29との気密な接合を可能にすることである
。ケーシングは、保護シース131とパッキン36の領域では、嵌合部134の
領域とは異なった、例えばより小さな直径を有することができる。ケーシング1
32の一方の端部で、ファイバ28もしくはレーザファイバ5の端部が受容され
、かつケーシング内部では円筒オリフィス130内を案内される。ケーシング1
32の他端には、短焦点距離のレンズ133が固着されており、この場合ケーシ
ングは、レーザ照射線13を妨害しないために円錐拡張部139を有することが
できる。図5b,図5c,図6,図6a,図7,図9,図9a,図10a,図1
0b,図11,図11a及び図12に示したように、成端片の内部において、か
つ嵌合部134を基準としてレンズ133に対するファイバの位置を調節するた
めに、成端片の内部にはファイバ5,28の位置を調節する手段を設けることが
可能である。またファイバ5,28の半径方向位置を円筒オリフィス130によ
って決定することが可能であり、しかもファイバは前記円筒オリフィス130の
内部を軸方向でシフト可能である。レンズ133の位置は、組付け時に充分正確
に設定され、或いは、図示を省いた適当な手段によってファイバ5,28及び嵌
合部134に対して軸方向及び/又は半径方向で調節されかつ位置決めされ、そ
の場合ファイバも軸方向にシフトすることが可能である(図5b)。この調節は
測定兼調節装置によって行われるのが有利である。この調節によって、レンズ1
33から出射するビーム束144を円錐拡張部139を介して、設定された軸方
向照準位置へもたらすことが達成されねばならない。ファイバ5,28をケーシ
ング132の内部に位置決めし、かつレンズ133を該ケーシングに位置決めし
た後に、前記測定兼調節装置は取り外される。本発明によれば、調節の耐久性を
一層改善するために、組付け前に成端片領域のファイバ5,28の端部には、適
当なコーティング膜、例えば適当な肉厚で被着された金属コーティング膜141
を施すことも可能である。ケーシング132の内部におけるファイバ5,28の
位置決めは、接着、鑞接又は溶接のような適当な手段によって行われる。ケーシ
ング132と保護シース131との間の移行部位には、ファイバの付加的な保護
手段となる弾性コンパウンド138が設けられているのが有利である。本発明で
は又、レンズ133の、殊にファイバ端部寄りの側を、適当な薄膜の適当な成形
・蒸着によって、ファイバレーザのための出力結合ミラー12の機能も兼備させ
るように構成することも可能である。
【0123】 図5aには、図5に示した成端片によるファイバレーザ出力端子の多重配列が
図示されている。ケーシング145内には、2トラック用の2個の成端片26を
収容するための孔150が設けられている。更にケーシング145の内部の孔の
延長線上でそれぞれ3本のピン148,149が、成端片用の枠29としてサイ
ド制限部を形成すると共に成端片の正確な案内と方位づけのために働くように2
列に装備されている。一方の列のピン148の直径はdで表示され、かつ殊に
互いに等しい。他方の列のピン149の直径はdで表示されており、かつ同じ
く相互に等しい。ピン148の直径がピン149の直径に等しいと、両トラック
のビーム束の軸線は、成端片26が円筒形の嵌合部134を有しているので、図
平面で互いに平行に位置することになる。しかし図5aではピン149の直径が
ピン148の直径よりも大きく図示されており、従って両ビーム束の軸線は図平
面で互いに角度を成して延びることになる。両ビーム束間の角度は直径差d
及び両ピン列の中心距離Mに関連している。成端片は下面を同一平面内でケ
ーシング145によって案内されており、かつ上面をケーシングのカバー(図示
せず)によって案内されており、該カバーは、ケーシングに固着されており、か
つ図示を省いたパッキンによって該ケーシングを気密に密封することができる。
該ケーシング145は、レーザ照射線を成形する光学ユニット用の収容部の一部
分を成していてもよい。成端片は添え板147とねじ(図示せず)とによってケ
ーシング145に固着されており、その場合パッキン36が、気密な密封のため
に設けられている。本実施形態は、2トラックのみに限定されるものではなく、
別の孔150を設け、かつ別のトラック用の別の成端片を挿嵌するために別のピ
ン148,149を使用することも可能である。本実施形態は前記の1平面のみ
に限定されるものではなく、ケーシング145に穿設される別の孔150を別の
トラック内及び単数又は複数の別の平面内に設けることも可能であり、この場合
前記の別の平面は、図平面の上位又は下位に位置し、しかもピン148,149
は、全てのトラック及び全ての平面にとっての枠29を形成するように延長され
る。本発明では、平面間に特定間隔を生ぜしめるために、やはりピン148,1
49が使用される。この場合、これらのピンは成端片間で水平に延在している。
例えば水平に配列されたピン149は、孔150を内設したケーシング145の
壁と、図示の垂直に配列されたピン149の列との間で延在している。水平に配
置されたピン148は殊に有利には、中心距離Mを隔てて、水平に配列されたピ
ン149に対して平行に延在している。水平に配列されたピンは図2aでは図示
されていない。ピン148,149は、引抜き鋼線から製作されるのが有利であ
るが、別の材料、例えば引抜きガラスから成ることもできる。図示の形式で複数
のトラック及び/又は複数の平面を有する実施形態の場合の利点は、ピン148
,149が或る程度のフレキシビリティを有していることである。これによって
、成端片の全体をトラックの方向及び平面の方向で緊縮させて、成端片26をそ
の嵌合部134と共に、間隔なくピンに当接することが可能であり、これは最高
の精度を得るために所望されていることである。
【0124】 図5bに図示した成端片26では、レンズ133に対して、かつ嵌合部134
に対して成端片の内部のファイバ5,28の位置を調節するために、ファイバ5
,28の位置調節手段が成端片26の内部に設けられている。またレンズの位置
を調節することも可能である。これらの調節は調節装置によって行われるのが有
利である。この場合ケーシング132内のファイバ5,28の位置を調節するた
めには、調節ねじ135,136(図5b,図5c,図9,図9a,図10a,
図10b,図11,図11a,図12)及び/又は球体137(図6,図6a,
図7)を設けることが可能である。調節ねじ135,136又は球体137の内
部でファイバ28もしくはレーザファイバ5は軸方向にシフトすることができる
。レンズ133の位置は、組付け時に充分正確に位置決めされ、或いは、図示を
省いた手段によってファイバ5,28及び嵌合部134に対して、軸方向及び/
又は半径方向に調節されて位置決めされ、この場合もファイバは軸方向にシフト
することができる。この調節は測定兼調節装置によって行われるのが有利である
。この調節によって、レンズ133から出射するビーム束144を、嵌合部13
4に対するレンズ133及びファイバ5,28の相対的な送り調整によって、特
定の照射円錐体を伴う規定の軸方向・焦点位置へもたらすことが達成されねばな
らない。ファイバ5,28をケーシング132内部に位置決めしかつレンズ13
3をケーシングに位置決めした後に、前記の測定兼調節装置は取り外される。な
お当該実施形態及びその他の実施形態についても、図5に基づいて述べた事項、
例えば金属コーティング膜141及び弾性コンパウンド138についての説明及
びレンズ133をレーザミラーとして使用することは相応に該当する。
【0125】 図5cには、成端片26が調節ねじの領域を横断面して図示されているが、該
横断面図から判るように、殊に3本の調節ねじ135が全周に均等分配して設け
られており、該調節ねじによって、ケーシング内のファイバ28もしくはレーザ
ファイバ5が微調節可能である。またファイバ28もしくはレーザファイバ5が
進入する方の成端片26の端部では該成端片の内部に、図5bに図示したように
別の調節ねじ136を設けておくことも可能である。該調節ねじ136は、前記
の調節ねじ135と同様に構成されている。1組の調節ねじ135しか使用しな
い場合にはファイバ28もしくはレーザファイバ5は角度に関してしか調節する
ことができない。2組の調節ねじ135,136を使用する場合には、ファイバ
28もしくはレーザファイバ5をその軸線に対して平行にもシフトすることも可
能である。ケーシング132内部におけるファイバ5,28の位置決めは、接着
、鑞接又は溶接のような適当な手段によって行うことができる。
【0126】 図6に図示した成端片26の実施形態では、調節ねじに代えて、金属製又は殊
に有利には金属コーティングの施されたガラス製の小さな球体137が使用され
、該球体はケーシング内の所定位置へもたらされ、次いで接着又は鑞接される。
また複数組の球体を装備することも可能である。
【0127】 図6aには成端片が球体137の領域を横断面して図示されている。
【0128】 光導波ファイバにおける光学面及び、光導波ファイバに面した方のレンズ13
3の光学面が、周辺外気中の粒子によって汚染されるのを防止するために、図5
,図5b,図5c,図6,図6a,図7,図9,図10,図11,図11a及び
図12では、レンズ133とケーシング132との間、並びに調節ねじ135,
136もしくは球体137とケーシング132との間の接続部は気密に密封され
る。これは適当な接着継手又は鑞接継手142によって行うことができる。鑞接
継手が賞用される場合には、ガラス部分の相応の部位(141)に予め金属コー
ティングが施される。より高い強度を得るためには、例えば図5に図示したよう
に、成端片の近傍でファイバ28もしくはレーザファイバ5とケーシング132
もしくは保護シース131との間に残留するギャップも完全に又は部分的に接着
継手又は鑞接継手によって塞ぐことも可能である。またケーシング132の内室
143を持続的に排気すること、或いは該内室に保護ガスを充填することも可能
である。
【0129】 図7に図示した別の実施形態による成端片26は、枠29を有するケーシング
145内に装嵌されている。本実施形態では、前方外側の嵌合部134はレンズ
133の領域において、封止と熱導出とを改善するために円錐形に形成されてい
る。付加的にパッキン146を設けておくこともでき、該パッキンは、図示のよ
うにではなく、成端片のレンズ寄り端部並びに成端片のファイバ寄り端部に装着
することができる。
【0130】 図8では、図7に示した円錐形に形成された成端片26を複数配設するために
、ケーシング145内に設けた複数の枠29が図示されている。このような枠は
、ファイバもしくはファイバレーザの複数の出力端子を互いに並列配置しようと
する場合、或いは並列並びに上下に配置しようとする場合に有利である。その場
合、枠の軸線は、互いに並列的及び/又は上下に位置する成端片から出射するビ
ーム束の軸線が互いに平行に又は角度を成して延びるように、配置することがで
きる。損失熱を導出するために、本発明のケーシング145は、冷却媒体を導通
させる複数の孔を有することができる。
【0131】 図8aには、複数の成端片26の後部をケーシング145内に固定する状態が
図示されている。複数の成端片26,94を位置決めするために複数の添え板1
47が設けられており、該添え板は、各ファイバが成端片26,94のケーシン
グ内に侵入する部位で該成端片の端部を、ねじ151によってケーシング内に固
着する。
【0132】 図9には、正方形又は長方形の横断面を有する成端片26の1実施形態が図示
されており、該成端片では、互いに対向する外面は全て平行に延びておりかつ嵌
合部134を形成していてもよい。図9aは、正方形横断面を有する成端片26
の横断面図である。
【0133】 図10には、長方形横断面を有する成端片94の1実施形態が図示されており
、この場合2つの対向外面は互いに台形状に延び、かつ他の2つの対向外面は互
いに平行に延びている。また全ての対向外面が互いに台形状に延びることもでき
る。また成端片の外面は嵌合部134を形成していてもよい。
【0134】 図10に示した成端片が図10aでは縦断面図で、また図10bでは横断面図
で図示されている。
【0135】 図11には台形状横断面を有する成端片26が図示されており、従って複数の
成端片を並列させる場合、成端片を順次180゜転回することによって1列の成
端片が生じ、しかも複数の成端片の各中心点は1本の中心線上に位置している。
なお所望に応じて、図11に破線で示唆したように、前記のような成端片列を上
下に複数配列することも可能である。
【0136】 図11aに示した三角形横断面を有する成端片26も同様に、破線で示唆した
ように複数列で互いに上下に配列することができる。
【0137】 図12に図示した六角形横断面を有する成端片26は、実装密度を高めるため
にハニカム状に配列することもできる。
【0138】 本発明の成端片は、レーザ照射源を個別的なモジュールから構成することを可
能にするので有利である。
【0139】 図13には、両端にそれぞれ1個の本発明の成端片を備えた1本のファイバ2
8もしくは1本のレーザファイバ5における成端片26もしくは94の適用例が
図示されている。
【0140】 本発明によればレンズ133の、殊にファイバ端部に面した方の側を、相応に
成形しかつ相応の薄膜を蒸着することによって、出力結合ミラー12の機能を兼
備させるように前記レンズ133を構成することが可能である。また本発明によ
れば、レンズ3,154を、相応の成形と相応の薄膜の蒸着とによって、入力結
合ミラー7の機能を兼備させるように構成することも可能である。
【0141】 基本的には、前述の複数の成端片を、複数の並列したトラック内及び複数の上
下平面内に纏めて1つのパケットとして形成することが可能である。
【0142】 また成端片の形状を、図示とは別様に形成すること、例えば図6に示した円筒
形形状の成端片が、図9又は図10に示した台形状又は長方形状の嵌合部を得る
ように構成することが可能である。
【0143】 図14には、ケーシング152を介して成端片26によってレーザファイバ5
をポンピング源に作用結合させる例が図示されており、前記ケーシング152の
凹設部153内には、ポンピング源18が、殊に気密に収納されている。パッキ
ング146によって、成端片26を同じく気密に密封することが保証されている
ので、前記凹設部153内へ外部から汚染粒子が侵入することはなく、かつ前記
凹設部153を必要に応じて排気したり、或いは該凹設部に保護ガスを充填する
ことが可能である。また成端片26を一時的に取り外す場合には特に、前記凹設
部153を通して保護ガス流を連続的に通流させることも可能である。レンズ1
54を介してポンピング源18の照射線は、レーザファイバ5のポンピング横断
面に集束される。ポンピング源は、単数又は複数のレーザダイオードから成るこ
とができるが、また単数又は複数のレーザ、特にファイバレーザの配列ユニット
から成ることもでき、該レーザの出力照射線は適当な手段によって、適当なポン
ピングスポットを発生するように集合される。
【0144】 図15には、繊維溶融結合器(Faserschmelzkoppler)155によってファイ
バレーザのレーザファイバ5からの出力照射線の分岐が図示されている。このよ
うなファイバ溶融結合器は、図20に詳示されている、Spindler und Hoyer 社
刊カタログの、シングルモードファイバについてのG16頁に記載されており、
かつ相応に精密方位修正した後にレーザファイバ5の出力端子に直接融着される
。成端片26,94はこの場合、要するに受動的なシングルモードファイバもし
くは他のファイバ28に接続されており、かつ能動的なレーザファイバ5を有す
るファイバレーザには直接に接続されていない訳である。また例えばビーム分割
ミラー又はホログラフィック式ビーム分割器によってレーザビームを複数の部分
ビームに分割する別の可能性もある。しかし前記の繊維溶融結合器の利点は、レ
ーザビームが可能な限りファイバの内部を導かれて加工点へ接近させられ得るこ
とであり、これによって装置の顕著な単純化が得られる。
【0145】 図16には、2本のファイバレーザのレーザファイバ5から、繊維溶融結合器
156を介してビームを集合させる例が図示されている。繊維溶融結合器156
において、両入力ファイバの横断面は1本のファイバに統合される。例えば繊維
溶融結合器の両入力端子におけるファイバの直径は6μmであり、かつ、溶着す
べき両レーザファイバのコア直径もやはり6μmである。従ってシングルモード
ファイバのコア直径は、繊維溶融結合器の出力端子では9μmになり、これは当
該波長にとってシングルモードの完璧な案内を可能にする。しかし又、繊維溶融
結合器の出力端子における直径は、9μmより大であってもよく、かつファイバ
レーザもしくはファイバの2つ以上の出力を合体させることも可能である。成端
片26,94はこの場合要するに受動的なシングルモードファイバ又はその他の
受動的なファイバ28に接続されているのであり、能動的なレーザファイバ5を
有するファイバレーザに接続されている訳ではない。
【0146】 またその他全ての種類の光導波路をファイバレーザに溶接接合すること、或い
はその他の形式で、例えば光学素子を介して作用結合することも可能である。
【0147】 また図15に示した分岐器又は図16に示した統合器を用いる代わりに、光学
素子を介して個々のファイバレーザに、単数又は複数の受動的なシングルモード
ファイバもしくは単数又は複数の他の受動的なファイバ28を作用結合し、次い
で前記のシングルモードファイバもしくは他のファイバを成端片に接続すること
も可能である。
【0148】 しかし又、複数のファイバレーザ又はシングルモードファイバ又はその他適当
なファイバの出力端子をレーザ照射線内に入力結合し、波長関連式又は偏波式の
ビーム統合器又はその他適当な手段を介して統合し、かつ、一端又は両端にそれ
ぞれ適当な成端片を備えたシングルモードファイバ又はその他のファイバに再び
入力結合することも可能である。
【0149】 ファイバを分岐しかつ統合する前記の手段は、本発明のモジュール構造をレー
ザ照射源に適用する場合に、特に有利に使用することができる。
【0150】 図17は、音響光学式偏向器の原理図である。クリスタルとも呼ばれる基板1
61上に圧電変換器45が装着されており、該圧電変換器には高周波源162か
ら電気エネルギーが給電される。ブラッグ回折角度αをとって入射するレーザ
ビーム163は、クリスタル内部の超音波フィールド164との相互作用によっ
て、高周波源162の周波数に比例してその方向を偏向される。後置のレンズ1
65によってレーザビーム163は被加工面81へ集束される。変調器を丁度通
過する非偏向ビームをl(零次ビーム)で表せば、周波数fは方向l11
ビーム(一次第1ビーム)を生ぜしめ、周波数fは方向l12のビーム(一次
第2ビーム)を生ぜしめる。両周波数は同時に印加され、かつ同時にビームl ,l12が同時に発生し、該ビームは高周波源の振幅の変化によって変調され
る。入力結合された照射線のための最適の伝播効率はその都度、ブラッグ回折角
度がビーム束の方向lと偏向ビーム束の方向との成す角度の1/2である場合
に生じる。音響光学式変調器として使用するためには部分ビームの一部分だけが
使用される。素材加工のためには、零次ビームが比較的大きなパワーを有してい
るので、該零次ビームを使用するのが最も効果的である。使用されないビームの
エネルギーは、例えば冷却面で熱変換することによって無害にされる。図17で
はただ1個の圧電変換器45しか設けられていず、従って1本のレーザビーム1
63しか偏向又は変調されない。しかし又、複数の圧電変換器を同一基板上に装
着し、これによって複数のレーザビーム、つまり複数のチャンネルに同時に異な
った偏向信号もしくは変調信号を与えることも可能である。個々のチャンネルは
〜Tで表される。図17に図示したように、音響光学式変調器を、レンズ
165の1焦点に位置させ、かつ該音響光学式変調器によって光路をほぼ平行に
とると、レンズ165の別の焦点ビームは、ここに配置された被加工面81で集
束され、かつレンズ165と被加工面81との間の光軸は平行に延びて、該被加
工面に対して垂直に的中する。このような配置構成はテレセントリック(telece
ntric)と呼ばれ、その利点は、被加工面の位置が変化しても、光軸間の距離が
一定であることである。これは、素材の精密加工にとって極めて重要である。
【0151】 図18には、使用されないビームを無害にする方策が図示されている。使用さ
れないビームは、殊に有利には熱導出を改善するために金属から製作される高反
射性ミラー166を介して捕捉・変向され、凹レンズ75によって拡散され、複
数のオリフィス87を有する斜向配置された傾斜プレート86へ導かれて、レー
ザ内へエネルギーを逆反射させないようにする。傾斜プレート86は(場合によ
っては高反射性ミラー166も)、ポンプ167によって運転される冷却系を介
して冷却される。なお前記凹レンズに代えて、凸レンズ又はガラス板を使用する
ことも可能である。これが可能になるのは特に、無害にすべきビーム束の散乱を
別の手段によって、例えば図4cに基づいて説明したように高反射性ミラー16
6の特別の成形によって、無害にすべきビーム束を散乱できる場合である。また
レーザ銃の完璧な封止という利点を放棄する場合には、凹レンズ75を省くこと
も可能である。傾斜プレート86は或る角度をとって扁平表面で図示されている
が、湾曲面又は空洞を有するプレートを使用することも可能である。プレート表
面は、レーザエネルギーを充分吸収して冷却媒体へ移送できるようにするために
、粗面化しておくこともできる。
【0152】 複数本のトラックを有する実施形態の場合には、複数のこのような変調器を、
図19及び図19aに図示した共通のクリスタル34上に配置するのが有利であ
る。個々の変調器は、過度に高い加熱の故に、任意に近接配置することは許され
ない。本発明の実施形態に特に適している変調器は、米国パロ・アルト市所在の
Crystal Technologies Inc. 社製の、商品番号 MC 80 で販売され5本の偏向も
しくは変調チャンネルを有する変調器である。この場合チャンネル間の間隔は2
.5mmに設定されており、しかもビーム直径は0.6mm〜0.8mmと表示
されている。同一社の類似製品は、2.5mmのチャンネル間隔を有する10本
の変調チャンネルを備えている。2.5mmのチャンネル間隔は、成端片26,
94の直径もしくはエッジ長を2.5mmよりも小さく構成することを要求する
。しかし成端片26,94の直径もしくはエッジ長が、音響光学式偏向器もしく
は変調器におけるチャンネルの間隔よりも大である場合には、図25に図示した
ように中間結像によって適合を行うことが可能である。このような多チャンネル
形偏向器もしくは変調器は、図4,図4a,図4b,図4c,図36,図36a
及び図37に示した実施例でも使用することができる。適用の要件に応じて全て
のチャンネルを使用する必要はない。図示の適用例では4チャンネルが図示され
ているにすぎない。
【0153】 また音響光学式変調器に代えて、例えばいわゆる電気光学式変調器を使用する
ことも可能である。電気光学式変調器は、ゲッチンゲン市在のLaser Spindler &
Hoyer 社の注文番号650020の総カタログG3の頁F16〜F33 に”Lasermodulator
en”,”Phasen-Modulatoren”及び”Pockels-Zellen”なる概念で記載されてい
る。また多チャンネル形電気光学式変調器を使用することも可能であり、これは
コンスタンツ市在のW.Huelsbusch 出版社刊の刊行物:Werner Huelsbuch 著”De
r Laser in der Druckindustrie”の第523頁、第890a図に図示されている。単チ
ャンネル形又は多チャンネル形電気光学式変調器を二重回折性素材との関連にお
いて使用する場合には、各レーザビームを2つのビームに分割し、両分割ビーム
を別の変調器を介して別々に変調することも可能である。このような装置は文献
では、電気光学式偏向器とも呼ばれる。
【0154】 図18aでは、電気光学式変調器168を備えた実施形態が図示されている。
該電気光学式変調器では、例えば加工のためには望ましくないレーザビーム16
3の偏光方向が、的中するビーム束から転回され(P)、次いで偏光に関連し
たビーム分割器(偏光関連ミラー169とも呼ばれる)において、加工のために
は望ましくないレーザビームPを分離して、サンプ、例えば冷却された傾斜プ
レート86から成ることもできる熱交換器、へ導入される。加工のために望まし
いレーザビームPは、偏光方向を転回されず、レンズ165を介して被加工面
に供給される。図4,図4b及び図4cに示した実施例では、単チャンネル形又
は多チャンネル形音響光学式変調器に代えて、相応の単チャンネル形又は多チャ
ンネル形電気光学式変調器を使用することが可能である。同じく図4,図4b及
び図4cに示した実施例では、高反射性ミラー74,97に代えて、偏光関連ミ
ラー169(図18a)を使用することができ、これに基づいて捕捉ユニット7
8が生じ、しかも偏光関連ミラー169は、加工のために望ましい光路内に達す
る。
【0155】 しかし又、ファイバレーザを直接変調することも可能である。別個の変調入力
端子を有するような直接変調可能なファイバレーザは、例えばブールバッハ市 D
-57299在の IPG Laser GmbH 社によって”Modell YPLM Series”という商品名で
提供される。その利点は、音響光学式変調器及び高周波源のための所属の電子素
子を省けることである。そればかりでなく図23に図示したように、伝播ユニッ
トが単純化される。
【0156】 図19は、音響光学式偏向器もしくは変調器の平面図である。図4,図4b及
び図4cの説明では、変調器を内設した図4,図4b及び図4cの内室44もし
くは111から、粒子又はガスを分離するような素子を可能な限り隔離せねばな
らないことが述べられているが、それは、高負荷される光学面に粒子が沈着して
装置の早期欠落を惹起するからである。この理由から図19及び図19aでは、
装置の電気的素子は、別個のプリント配線基板171に配置されており、該プリ
ント配線基板は2本のアームのみでもって密封空間内に侵入して圧電変換器45
と電気的に接続している。プリント配線基板171は変調器ケーシング172に
対して、殊に鑞接部位173によって密封されている。該プリント配線基板17
1の端面側は、殊に内室44,111の領域を、図示を省いた鑞接された金属バ
ンドによって封止されている。プリント配線基板は、個々の高周波チャンネルを
接合コンパウンドの介在によって遮蔽するために多層に構成されている。プリン
ト配線基板に代えて、別の導体装置を使用することも可能である。例えば各高周
波チャンネルは、独自のシールドされた線路によって接続することができる。変
調器ケーシング172は、電気素子への入口ポート174を有している。変調器
クリスタル34はその基面に金属コーティングを施されており、かつ鑞接部位又
は接着部位175によって変調器ケーシング上に固着されている。固着部位の直
ぐ下位には、損失熱をオリフィス87を介して冷却媒体によって搬出するために
冷却系への接続部176が位置することができる。変調器ケーシング172は殊
にカバー177によって閉塞されており、該カバーは電気接続端子181を保持
すると共に、冷却系用の接続部を有しているが、該接続部の図示は省かれている
。パッキン43を介して、変調器ケーシング172は、図4,図4a,図4b及
び図4cに示したケーシング35,93内に気密に装嵌され、かつ継手42によ
って固定される。
【0157】 電気光学式変調器168を、類似の方式で変調器ケーシング172に固定して
プリント配線基板171を介して接点接続(コンタクト形成)することも可能で
ある。
【0158】 図20は、図4に示したファイバレーザFHD1〜FHD4に所属するビーム
束144のための照射光路の原理図である。ファイバレーザFHD1〜FHD4 のビーム束は、図示の照射線と部分的に合致して延在しているが、本発明で別の
波長を有し、かつ図4aから判るように、図20では図示を省いた波長関連性ミ
ラー37を介してレーザビーム束FD1〜FD4に合体されている。更に図20
ではファイバレーザFVR1〜FVR4のビーム束とファイバレーザFHR1
HR4のビーム束は図示されていない。該ビーム束は、図4aから判るように
、同じく波長関連性ミラーを介してビーム束FR1〜FR4に合体されている。
図4aのストリップミラー46の配置から判るように、図20ではビーム束F 〜FR4は、図示の照射線に対してトラック間隔の1/2分だけずらされて延
びている。従って完全な照射光路は、図示の4つのビーム束ではなくて、全部で
8つのビーム束を含んでおり、該ビーム束によって、被加工面では全部で8つの
別個のトラックが生じることになる。図20では、ファイバレーザFHD1〜FHD4 の2本のビーム束144が図示されているにすぎない。図4に基づいて既
に述べたように、より多数のトラックを配置することができ、例えば被加工面に
おけるトラックの本数は、別々に変調可能な16本のトラックに高めることもで
きる。この構成手段は、各レーザのデジタル式変調によって可能であり、すなわ
ちレーザはオン・オフによって、ただ2つの状態でしか動作せず、かつ被加工面
における加工スポットの、特に簡単な制御と優れた形状付与が得られる。このデ
ジタル式変調方式は、特に単純な変調システムを必要とするにすぎない。
【0159】 高級多色刷りでは、充分スムーズな色経過を得るためには100トーン値以上
の階調差が要求され、最適には400トーン値以上の階調差が要求される。例え
ば、微小セルの容積が、被印刷物に被着されるインキ量を決定する凹版印刷にお
いて、1つの微小セルを8×8又は16×16の個別微細セルから構成しかつ微
小セルの深さを一定に維持する場合には、被加工面を64〜256ステップに量
子化することが可能である。しかし付加的なアナログ式又はデジタル式振幅変調
によって或いはレーザエネルギーのパルス連続変調によって微小セル深さを制御
する場合には、トラック本数が僅かであっても微小セルの容積を任意に微量子化
することができる。微小セルを例えばデジタル式に2ステップでしか制御しない
場合、図28に基づいて詳説するように、8トラックで1つの微小セルを、それ
ぞれ2種の異なった深さを有する8×8の個別微小セルから構成することができ
る。これは、微小セルの容積をこの場合、純デジタル式の変調方式の利点を失う
ことなしに128ステップに量子化できることを意味し、これによって方法の安
定化のために顕著な利点が得られる。微小セル深さが16トラック及び2ステッ
プである場合、デジタル式に可能な量子化ステップ数はすでに512になる。ト
ーン値の階調数を高めるために微小セルを2回の加工パスで製作することも可能
である。
【0160】 変調器34並びにストリップミラー46は図20では図示されていない。図面
を判り易くするために、ファイバレーザFHD1の成端片から出射するビーム束
144(波長関連性ミラーを通過した後にはビーム束FD1に合致するビーム束
)の横断面はハッチングを施して図示されている。なお当該図面は、他の全ての
図面も同様に、正確な尺度では図示されていない。図示の両ビーム束144は被
加工面81に加工点B及びBを生ぜしめ、該加工点は加工スポット24の形
成に寄与しかつ被加工面81に相応の加工トラックを発生する。成端片26の軸
線と、個々のファイバレーザのビーム束144の軸線は、図20では互いに平行
に延びている。成端片の照射円錐体、つまりビーム束44の形状は、弱く発散す
るように図示されている。図面ではビームウエストはレンズ133の内部に位置
を占める。発散角度は、所属のビームウエストにおけるビーム束直径に対して逆
比例する。ビームウエストの位置及びその直径は、成端片26,94のレンズ1
33を変化することによって、かつ/又はファイバ28又はレーザファイバ5に
対する距離を変化することによって、影響を及ぼすことができる。光路の計算は
公知の方式で行われる。、ゲッチンゲン市在のLaser Spindler & Hoyer 社の注
文番号650020の総カタログG3の頁K16及びK17の技術説明を参照されたい。その目
的は、加工点で最高度のパワー密度を得るために、被加工面81における各加工
点B〜Bがビームウエストになることである。両レンズ55,56によって
、ビームウエスト及び、成端片26のレンズ133の位置する対象平面182か
らのトラック距離が、レンズ55の焦点距離及びレンズ56の焦点距離の比率に
応じて中間像平面183に縮尺結像される。この場合、成端片26からのレンズ
55の距離とクロスオーバー点184からのレンズ55の距離が該レンズの焦点
距離に等しく、かつ中間像平面183からのレンズ56の距離が該レンズの焦点
距離に等しくかつクロスオーバー点184からの該レンズの距離に等しい場合に
は、所謂テレセントリック結像が得られ、すなわち中間像平面において、個々の
トラックに属するビーム束の軸線は再び平行に延びる。しかし発散度は著しく拡
大される。殊にテレセントリック結像は、後置のレンズ57,61の直径が、1
本のビーム束の直径よりもそれほど大である必要がないという利点を有している
。レンズ57,61は第2ステップで中間像平面183からの像を被加工面81
へ縮小する。殊にテレセントリック結像によって、つまり個々のビーム束の軸線
が対物レンズ61と被加工面81との間で平行に延びることによって、ここでは
被加工面とレーザ銃との間の間隔変化がトラック間隔に変化を生ぜしめないとい
う利点が得られ、これは精密加工にとって極めて重要である。結像は、前記のよ
うに必ずしも2ステップで夫々2個のレンズを用いて行う必要はなく、図21及
び図22に示すように、対物レンズと被加工面との間で平行なビーム軸線を生ぜ
しめる別の実施形態も存在する。また対物レンズ61と被加工面81との間での
ビーム軸線の平行性に偏差があっても、これは、素材の加工成績が満足できる限
り、許容可能である。
【0161】 図21は、図4bに示した実施例の光路の原理図である。図面は正確な尺度で
図示されるものではない。図20の場合と同様に、ファイバレーザFHD1及び
ファイバレーザFHD4の両ビーム束は、原理を説明するための、存在している
全てのファイバレーザのビーム束の部分量でしかない。しかし図20とは異なっ
て図21では、成端片の個々のビーム束の軸線は平行ではなく、相互に角度を成
すように配置されており、これは図24で詳説され、かつ有利には図10,図1
0a及び図10bに示した成端片94によって得られる。この実施形態によれば
、レンズ55を必要とすることなしに個々のビーム束144は、図20に類似し
てクロスオーバーすることになる。仮想のクロスオーバー点の領域に短焦点距離
の拡散レンズ、要するに凹レンズ101が挿入されており、該凹レンズは、到来
するビームを図示のように回折してビーム束を発散させ、つまり拡散する。凸レ
ンズ102が、殊にビーム軸線の交点に配置されており、かつ凹レンズ101と
相俟って逆ガリレオ望遠鏡を形成する。これによって例えば平行な入射ビーム束
は、凸レンズ102,103間で、拡径された平行な出射ビーム束に変換される
。各入射ビーム束の所望の平行性は、既に説明したようにレンズ133の焦点距
離及び成端片26,94におけるファイバ28もしくはレーザファイバ5に対す
る前記レンズ133の間隔を適当に選択することによって得ることができる。対
物レンズ103は、拡大されたビーム束を被加工面81に集束して加工点B
を形成し、該加工点は加工スポット24の形成に貢献し、かつ被加工面81
上に相応の加工トラックを発生させる。対物レンズ103の焦点距離を変化する
ことによって、結像尺度を簡単に変更することが可能である。従って対物レンズ
103を、交換可能な対物レンズとして構成するのが有利である。しかし又、既
に説明したようにバリオ集束光学素子を使用することも可能である。凸レンズ1
02と対物レンズ103との間の距離を対物レンズ103の焦点距離に等しくな
るように対物レンズ103の位置を選択すれば、ビーム束の軸線は対物レンズ1
03と被加工面との間では平行であり、かつ、レーザ銃と被加工面との間の間隔
が変化された場合でも被加工面におけるトラック間隔は一定になる。
【0162】 図22は、図4cに示した実施例の光路の原理図である。図面は、その他の全
ての図面の場合と同様に、正確な尺度で図示されるものではない。当該光路は、
図21の光路に著しく類似してはいるが、凹レンズ101に代えて凸面ミラー1
21を、また凸レンズ102に代えて凹面ミラー115を使用する点が相異して
いる。回折の発生によって光路は著しく短くなる。光路は、逆反射望遠鏡の光路
にほぼ等しい。反射望遠鏡は波長には無関係であるので、波長の異なったレーザ
を使用する場合に有利である。結像誤差は、非球面状の面の使用によって減少さ
れ、或いは、図22には図示されていないが、光学的な補正プレート117によ
って補正することができる。対物レンズ112の焦点距離は、凹面ミラー115
に対する対物レンズの距離に等しいのが有利である。その場合対物レンズ112
と被加工面81との間での光束の軸線は平行になり、かつ、レーザ銃と被加工面
との間の距離が変化した場合でも、被加工面上におけるトラックの間隔は一定に
なる。更に対物レンズと被加工面との間に大きな距離が得られるので有利である
。すでに述べたように、バリオ集束光学素子を使用することも可能である。
【0163】 図23には、複数のレーザを備えた実施形態が図示されており、この場合個々
のレーザ出力端子は成端片26の形で同一の円セグメント上に配置されており、
かつ共通のクロスオーバー点185に照準されている。この実施形態は、発生経
費が著しく僅かになるので、直接変調可能なレーザのために特に適している。こ
のような実施形態では、被加工面81における結像をただ1個の対物レンズ18
6で行うことが可能である。しかし図4b又は図4cに示した実施形態を結像の
ために使用することも可能である。成端片から出射するビーム束の照射円錐体は
、被加工面81上に全てのレーザのビームウエストを位置させ、ひいてはシャー
プな像を生ぜしめるように、調整されている。クロスオーバー点185と対物レ
ンズ186との間隔並びに対物レンズ186と被加工面81との間隔は等しく、
かつ対物レンズ186の焦点距離に等しいのが有利である。この場合個々のビー
ム束の軸線は、対物レンズ186と被加工面81との間では平行であり、かつ、
レーザ銃と被加工面との間の間隔が変化した場合でも加工トラック間に一定の間
隔を生ぜしめる。図示は省いたが、レーザ照射源のパワー密度及び効率を高める
ために、複数のレーザ平面を上下に重ねて配置することも可能である。レーザの
複数の平面は、互いに平行に配置されているのが有利である。その場合、図29
及び図31に図示したように、個々の平面を起点とする個々のビーム束が、被加
工面81上の加工点では1つのスポットに的中することになるので、特に高いパ
ワー密度が発生する。
【0164】 図24には、図23に示した実施形態の変化態様が図示されている。4本のフ
ァイバレーザFHD1,FHD2,FHD3,FHD4が、図10,図10a及
び図10bにおいて詳説した所属の成端片94でもって、同一の円セグメント上
に並列されている。成端片94は、その形状に基づいて相互並列に特に適してい
る。この実施例では直接変調可能なファイバレーザは使用されないので、4チャ
ンネル形音響光学式変調器34が挿入されている。圧電変換器45は、図24に
示したように、やはり同一の円セグメント上に配列することができるが、また、
ビーム束が圧電変換器45の音響フィールドによって充分捕捉される限り、図2
4aに示したように平行に配置することもできる。対物レンズ186に代えて、
図4b及び図4cに基づいて説明したような伝播ユニットを使用するのも有利で
ある。
【0165】 図25では、レンズ191及び192によって縮小する中間結像が図示され、
従って個々の成端片26,94間の間隔は、多チャンネル形音響光学式変調器3
4上の個々の変調チャンネルT〜T間の間隔よりも大であってもよい。結像
比率は両レンズ191,192の焦点距離の比に相当する。中間結像は、成端片
26,94のレンズ133とクロスオーバー点193とに対するレンズ191の
距離を該レンズ191の焦点距離に等しくすること、及びレンズ192に対する
クロスオーバー点193の距離並びに変調器クリスタル34に対するレンズ19
2の距離を該レンズ192の焦点距離に等しくすることによって、殊にテレセン
トリックに形成される。また両レンズ191,192間の間隔を調整することに
よって、レンズ192から出射するビームがもはや平行に延びるのではなくて、
互いに角度を成して延びて、図21又は図22に示したように1つの光路を接続
させるようにすることも可能である。図25に示した中間結像は、図23及び図
24に示したように同一の円セグメント上に成端片を配列することを併用して得
ることもできる。
【0166】 中間結像部(191,192)は図25では、成端片(26,94)と変調器
(34)との中間で示されている。しかし中間結像部の前方又は後方の光路内に
波長関連性ミラー37又は偏光関連ミラーを配置することも可能である。また中
間結像部(191,192)を、変調器後方の光路内、或いはストリップミラー
46の前方又は後方の光路内に配置することもできる。中間結像部は、図4aに
符号Eで示した光路部位で使用されるのが有利である。
【0167】 図26及び図26aでは、加工平面におけるトラック間の間隔を減少させる手
段が図示されている。図26は側面図であり、図26aは図26の平面図である
。成端片26,94から出射するビーム束144は、前記成端片のケーシングよ
りも小さな直径を有しているので、活用されない間隙が残存している。更にまた
トラック間の最小間隔及びビーム束の最大直径は、多チャンネル形音響光学式変
調器34によって規定される。トラック間の間隔を高めるためにストリップミラ
ー46が設けられ、該ストリップミラーは縞(ストリップ)状に互い違いに透過
部分と反射鏡面部分を有している。ストリップミラー46及び変調器は図26a
では図示されていない。図27及び図27aには前記のようなストリップミラー
46が図示されており、しかも図27aは図27の側面図である。レーザビーム
を透過する適当な基板194上に高反射性ストリップ195が装着されている。
間隙196並びに背面は、反射低減膜を有しているのが有利である。ファイバレ
ーザFD1〜FD4の成端片26,94から出射するビーム束144は、ストリ
ップミラー46の透過部分を支障なく透過する。ファイバレーザFR1〜FR4 の成端片26,94から出射するビーム束144は、ストリップミラー46の高
反射性ストリップ195で反射してファイバレーザFD1〜FD4のビーム束と
同列に位置するように配置されている。これによってトラック間の間隔は二等分
されている。
【0168】 図27bに図示したストリップミラー46では、該ストリップミラーの基板は
間隙196を切除されており、かつ残留表面全体は殊に高反射性に鏡面化されて
おり、従って高反射性ストリップ195が生じる。この場合ストリップミラーは
殊に金属から製作されているが、これは、高出力の場合、これに伴って加熱が生
じる場合に特に有利である。
【0169】 ストリップミラーを備えた実施形態は、例えば図4,図4a,図4b,図4c
に示したように、波長関連性ミラーを備えた実施形態と極めて良好に組合せるこ
とができる。レンズ55を介して、図20に示した別の光路と接続することが可
能である。また個々の成端片26,94の軸線は、図23及び図24に図示した
ように、角度を成して配置することもできる。この場合、図21又は図22に示
したように別の光路を延在させかつレンズ55を省くことができる。
【0170】 図28及び図28aには、異なった波長のファイバレーザ、例えば1060n
mを有するNd:YAGレーザを、波長関連性ミラー37を介して、1100n
mを有する別ドーピングのレーザと互いに合体させる手段が図示されている。波
長差はより僅かであっても、より大であってもよい。
【0171】 図28aでは変調器及び波長関連性ミラーは図示されていない。波長関連性ミ
ラーは殊に有利には光学的な干渉フィルタ(Interferenzfilter)であり、該干
渉フィルタは、当該波長を透過する基板上に適当な誘電薄膜を蒸着することによ
って製作され、かつ高域フィルタ又は低域フィルタとして極めて急勾配のフィル
タエッジを有することができる。フィルタエッジまでの波長は透過され、フィル
タエッジを超える波長は反射される。また帯域フィルタを使用することも可能で
ある。同じく同一波長であるが異なった偏波方向のレーザを、偏光ビーム統合器
、殊に偏光プリズムを介して集合させることも可能である。本発明によれば、偏
光ビーム統合器と波長関連性ミラーとのコンビネーションも可能である。図28
では、波長λを有するファイバレーザFHD1〜FHD4の成端片26,94
から出射するビーム束144が波長関連性ミラー37を支障なく透過するのに対
して、波長λを有するファイバレーザFVD1〜FVD4のビーム束144は
、前記波長関連性ミラーで反射されるので、該波長関連性ミラーの後方では両ビ
ーム束144は互いに統合されている。本発明では夫々1つの多チャンネル形音
響光学式変調器34を介して各ビーム束を別々に変調することができる。被加工
面ではその都度異なった波長の2つのレーザが同一の加工点で同一トラックを加
工するので、従って例えば凹版印刷用刷版の製版時に微小セルの深さを制御する
ために、関与する両ビーム束を夫々オン又はオフに切換えれば、2ステップのデ
ジタル式振幅変調が簡単に可能になる。しかし又、統合される両ビーム束のため
に共通の変調器を使用することも可能である。この場合は図4,図4a,図4b
,図4cに図示したように、該変調器は波長関連性ミラー37とレンズ55との
間に配置されている。レンズ55を介して、図20の伝播ユニットの別の光路が
接続される。個々の成端片26,94の軸線は、図23及び図24に図示したよ
うに、互いに角度を成すように配置することもできる。この場合、別の光路は図
21又は図22に示したように延びかつレンズ55は省かれる。
【0172】 図29には、ファイバレーザを所属の成端片26.94と共に(図31)複数
の平面内に配置する態様が図示されている。ファイバレーザに接続された成端片
が3つの平面で上下に重なって位置している。第1平面の第1トラックは符号F で、第2平面の第1トラックは符号Fで、第3平面の第1トラックは符号F で表示されている。符号11,12,13は別のトラックの第1平面を表わす
。成端片から出射するビーム束144の軸線は、個々の平面において互いに平行
に方位づけられている。個々のトラックのビーム束軸線は、図20に示したよう
に互いに平行に延び、或いは図23又は図24に示したように互いに角度を成し
て延びることもできる。
【0173】 図30では、例えば7本のファイバレーザF1〜F7の成端片26,94(図3
1)は、成端片から出射するビーム束144が互いに平行になるように、六角形
に配置されている。このためには図12に示した成端片を使用するのが有利であ
る。これによって、7本の個別的なビーム束から成る共通の照射線束の可能な限
り小さな直径が得られる。
【0174】 図31は、図29に示した第1トラックの3つの平面の断面図である。レンズ
197は、入射する全ての平行なビームを、被加工面81上の焦点201に集束
する。これによって出力及びパワー密度は、焦点で統合されたレーザの本数分だ
け増倍され、要するに3平面では3倍になる。成端片26,94から出射する、
トラック及び平面のビーム束の軸線が互いに平行に延びる場合、やはり付加的に
全てのトラックのビーム束は前記焦点で統合され、かつ被加工面において、1つ
の加工トラックを発生する共通の加工点が生じることになる。成端片26,94
から出射するビーム束の軸線が各トラック毎に、図23又は図24のように互い
に角度を成して延びる場合、被加工面では、成端片もしくはそのビーム束の各ト
ラック毎に1つの加工点が発生され、該加工点は1つの加工トラックを発生する
。要するに、配置された成端片のトラック数に等しい数の加工トラックが互いに
並列的に配置される。異なった平面のビーム束の出力は各加工点で重畳され、か
つ図示の例ではパワー密度は3倍化される。その場合個々のファイバレーザを直
接変調することができるが、また外部変調器を使用することもできる。図32及
び図33では、異なった平面の全てのビーム束を同時に変調するために、トラッ
クの本数に相応した多チャンネル形音響光学式変調器を使用するための構成手段
が説明される。
【0175】 更にまた図31は、図30に示したビーム束配列の断面図である。1つのレン
ズに入射する平行なビーム束が1つの共通な焦点を有していることは公知である
。Springer Verlagから1976年に刊行されたR.W.Pohl著:”Optik und Atomphysi
k”(第13版)の第13頁,2.21図には、このような配列が図示されている。更に
ドイツ連邦共和国特許出願公開第196 03 111号明細書では、その図1か
ら明らかなように、複数のレーザダイオードからの照射線をその都度1本のシン
グルモード・ファイバに入力結合し、各ファイバの出口で照射線を、夫々平行な
ビーム束に視準し、かつ全ての平行なビーム束を共通のレンズによって、共通の
スポットに方位づけて、増強されたパワー密度を得るようにした構成手段が記載
されている。しかしながらこの公知の構成手段は、図31に図示したファイバレ
ーザによる構成手段に対比して顕著な欠点を有している。すなわち照射線を効果
的なシングルモード・ファイバに入力結合しようとする場合、シングルモード・
ファイバのアパーチャが過充填されず、かつ全照射線をシングルモード・ファイ
バのコアに伝播できるようにするために、シングモード・レーザダイオードが必
要である。しかしシングルモード・レーザダイオードは、著しく制限された出力
をもってしか製作できない。それというのは極小レーザミラーの負荷耐性の問題
はテクノロジカルなバリア(障害)になっているからである。それ故にシングル
モード・レーザダイオードは、約200mWの出力までしか使用できず、ワット
当りにして、数キロワットまでの照射パワーを提供するマルチモード・ダイオー
ドよりも遥かにコスト高になる。波長800nmのためのシングルモード・ファ
イバの場合コア直径と数値アパーチャとの積が約5μm×0.11=0.55μ
mであるのに対して、ポンピングファイバの典型的な直径が300μm、数値ア
パーチャが0.4であるようなファイバレーザの場合は300μm×0.4=1
20μmであり、この場合の係数は220になる。両ファイバのアスペクトレシ
オを考察すれば(300/5)=3600の係数が生じる。またファイバレー
ザにおいて、ポンピング照射線をレーザ照射線へ変換させる約0.6の吸収効率
係数分だけレーザ照射線を縮小させると、1本のファイバレーザ出口において得
られるレーザ照射線のパワーは、1本のシングルモード・ファイバの出口におけ
るパワーよりも、数オーダー分だけ高い。また著しく高い出力のシングルモード
・ダイオード又はその他のレーザ照射源を使用したとしても、この出力を申し分
なくシングルモード・ファイバに入力結合することは不可能である。それという
のは調節エラーが極めて微々たるものであっても、ファイバはファイバ入口で燃
焼することになるからである。ファイバレーザの場合この問題はない。それとい
うのは、ポンピングのために比較的大きなファイバ直径が使用され、かつエネル
ギーがレーザファイバの内部で始めてレーザファイバのシングルモード・コア内
へ伝播されるからであり、この伝播はなんの問題もなく、かつ優れた効率をもっ
て可能である。
【0176】 図31のレンズ197は、被加工面81における加工スポット24としての焦
点201において、相応ファイバレーザの全部で7本のビーム束F〜Fの総
出力を結集する。従って出力及び焦点でのパワー密度は、個々のビーム束よりも
係数7の分だけ高くなる。被加工面において所要のパワー密度を発生させるため
に例えば100Wを要する場合、この場合7個のレーザは、夫々約15Wの照射
出力で充分である。勿論また7個以上のレーザを配置することが可能である。レ
ーザは直接変調可能であるのが有利ではあるが、全7本のビーム束を別々に又は
全部一緒に1つの外部変調器で変調すること、或いは、各ビーム束に所属する収
斂レンズ197の焦点に変調器チャンネルを配置するようにして、このような複
数のビーム束を多チャンネル形変調器に供給することも可能である。また各ビー
ム束の増倍出力を変調器の前方又は後方でファイバへ入力結合することも可能で
ある。更にまた、図4,図4a,図4b,図4cに示したレーザ銃において、こ
のようなビーム束形成手段を使用するのが有利である。
【0177】 個々のレーザを別々に変調するのが有利である。これは、高い個数のレーザを
使用する場合に特に適している。その場合は例えば個々のレーザのデジタル変調
によって、アナログ変調に類似した量子化変調、つまり統合されたレーザ照射線
の準アナログ変調が可能になるからである。また全てのレーザのビーム束144
を一緒に、例えば1つの音響光学式変調器によって変調することも可能である。
この場合変調器セルの超音波フィールドは、図30に図示した全ビーム束を変調
できるような大きさを有していなければならない。勿論このサイズのために音響
光学式変調器の切換え時間は、被加工面を含むドラム(印刷胴)の回転運動に基
づいて、刻設すべき微小セルの形状を乱すほど大きくなる。しかし偏向運動によ
ってレーザビームを刻設中に、刻設すべき印刷胴の回転運動の方向に連動し、こ
れによって、被加工面上に位置する加工スポット24を得ることが可能である。
偏向運動は本発明によれば、振幅変調を行わせるのと同じ音響光学式変調器によ
って行われるが、偏向を行わせる別の音響光学式セルを使用することも可能であ
る。
【0178】 図32に図示した別の実施例では、ファイバレーザを所属させた成端片26,
94を複数の平面内に配列することによって、被加工面におけるパワー密度を著
しく高めると同時に、1本のトラックに所属する全てのビーム束144の変調を
、トラック本数に相当する多チャンネル形の単一の音響光学式変調器34によっ
て実施することが可能になる。本実施例では成端片は、上下に重なって位置する
3つの平面内に、夫々n本のトラックずつ配置されている。全ての平面の全ビー
ム束144の出力は各トラック毎に被加工面では、高いパワー密度を得るために
1つの加工点に申し分なく集束されねばならない。成端片26,94を緊密に並
列したことによって、該成端片26,94は、トラック及び平面において例えば
平行に配置されている。このために、図示のように円形横断面の成端片を使用す
ることができるが、図9及び図9aに示した正方形横断面の成端片を使用するの
も有利である。トラックを平行に配列する場合、円柱レンズ202,203を有
する図示の結像系(円柱光学系とも呼ばれる)を、例えば図4の場合のように相
応に装置に付加することが可能である。しかし個々のトラックを、図23又は図
24のように角度を成して延在させようとする場合には、図10,図10a及び
図10bに示した成端片94を使用するのが有利である。この実施形態でも個々
の平面のビーム束は平行であり、このために成端片94の嵌合部は、図10aの
側面図で見て平行に延在することになる。各トラックのビーム束の軸線が互いに
角度を成して延びる場合、円柱レンズ202,203を有する円柱光学系を、図
4b又は図4cに示した実施形態に適当に付加することが可能である。成端片か
ら出射するビーム束144は凸面状の円柱レンズ202に方位づけられており、
該円柱レンズはビームをその焦点で、ビーム径の長さのダッシュラインとして結
集することになる。長焦点距離の円柱レンズ202の焦点域には、該円柱レンズ
202よりも短い焦点距離を有する凹面状の円柱レンズ203が、円柱レンズ2
02の焦点と焦点を合致するように装備されている。これによって円柱レンズ2
03を出射する照射線は再び平行になる。個々の平面間の間隔は、成端片26,
94の出射時にビーム束が有していた間隔に対比して、両円柱レンズの焦点距離
比の分だけ縮小している。トラックの方向では、ビーム束間隔は不変のままであ
る。それというのは、この方向では円柱レンズが回折作用を示さないからである
。これによって変調器では楕円形のビーム横断面が生じる。この構成手段の目的
は、音響光学式変調器のチャンネル内に、円形ビーム横断面の場合に類似した状
態を形成するために楕円長軸にほぼ等しくなるように、上下に重なり合って位置
する3つの楕円の全高を小さくして、例えば類似の短い切換え時間を得ることで
ある。
【0179】 図33には、両円柱レンズの間隔を幾分変化させて、変調器において全部で3
つの楕円形ビーム束をオーバーラップさせ、これによって音響光学式変調器では
、より僅かな切換え時間を生ぜしめるが、変調器クリスタルではより高いパワー
密度も惹起させることのできる実施形態が図示されている。この目的を達成する
ために円柱レンズ203を省くことも可能である。
【0180】 前記円柱光学系(202,203)は図25では、成端片(26,94)と変
調器(34)との間に図示されている。しかし照射方向で見て円柱光学系の前方
又は後方に波長関連性又は偏光関連性ミラー37を配置することも可能である。
また光路内の円柱光学系(202,203)を、変調器の後方或いはストリップ
ミラー46の前方又は後方に配置することも可能である。光路内の中間結像部は
、図4aに符号Eで示した部位で使用されるのが有利である。
【0181】 図34には、被加工面から切除された材料を除去するための口金82が図示さ
れており、該口金の主たる役目は、除去流を方向付けることによって、対物レン
ズと被加工面81との間の光路内に、ガス及び/又は切除材料から成るクラウド
(雲)をできるだけ形成させないようにすることである。このクラウドは、レー
ザエネルギーの一部分を吸収して被加工面に沈着し、こうして作業成績にネガテ
ィブな影響を及ぼすことになる。
【0182】 口金82は、その特別な賦形に基づいて前記の欠点を回避する。該口金は、有
利には簡便に着脱可能な継手204によって、レーザ銃23に固着されているの
で、該口金は簡単に取り外して掃除することができ、かつ図示を省いた対物レン
ズ61,103,112の簡便なクリーニング並びに簡便な交換も可能にする。
殊に有利には円筒形の基体205内には、対物レンズに適合するための円筒形孔
206及びビーム束透過口としての円錐形孔207並びに加工空間211を形成
する別の円筒形孔が位置している。被加工面81に対する基体205の間隔は、
大き過ぎてはならない。加工スポット24内には、被加工素材上に個々の加工ト
ラックを発生させる加工点(図示せず)が位置している。この基体205内には
、有利に円環状の広幅の吸出溝212が形成されており、該吸出溝は、大きな横
断面積を有する複数の吸出通路213を介して前記加工空間211に連通されて
いる。3〜6本の吸出通路213を設けておくのが有利である。基体205内に
は、更に別の、殊に有利には円環状の、給気溝214が設けられており、該給気
溝は、複数のノズル孔215を介して前記加工空間211に連通し、かつ比較的
小さなバイパス孔216を介して前記円錐形孔207に連通している。3〜6個
のノズル孔215及び3〜20個のバイパス孔216が給気溝214の円周に分
配されているのが有利である。全ての孔は相互にかつ吸出通路213に対して円
周上でずらして配置することができる。また別のバイパス孔を複数穿設して(但
し図示せず)、対物レンズに向けて方位づけることも可能である。基体205は
、気密に装着されたリング217によって包囲されており、該リングは、吸出溝
212の領域に複数の吸出接続管221を有し、該吸出接続管には、吸出フィル
タを介して真空ポンプに通じる吸出ホースが接続されている。吸出ホース、吸出
フィルタ及び真空ポンプは図34では図示されていない。給気溝214の領域に
前記リング217は少なくとも1つの給気接続管222を有し、該給気接続管を
介して給気ホースによって、濾過された圧力空気が供給される。弁によって給気
量は、加工空間211を充分掃気するのに足る量に調整され、かつ該給気量は、
バイパス孔216を介して円錐形孔207に沿って僅かな空気流を発生させ、該
空気流は、円錐形孔内への粒子の侵入を防止する。給気ホース、弁及びフィルタ
は図34では図示されていない。ノズル孔215は、加工時に発生するガス、固
体物質及び溶融物質から成るクラウドを光路から淀みなく吹き払い、ひいてはク
ラウドによるレーザエネルギー吸収量を可能な限り少なくし、加工成績にネガテ
ィブな影響を及ぼすことがないように、加工スポット24に方位づけられている
。給気と一緒に、加工動作にポジティブな作用を及ぼすような、酸化促進ガス又
は酸化抑制ガス或いはその他のガスを吹き込むことも可能である。被加工面と基
体205との間のギャップを介して、周辺から僅少量の外気が一緒に加工空間を
通って吸出通路213へ流れるが、これは図示されていない。口金82の近傍で
は吸出導管内にフィルタが、容易にアプローチ可能に装備されており、かつ真空
ポンプをクリーンに維持するために働く。また該フィルタを吸出溝212内に直
接装備することも可能である。図39aに基づいて説明したように、付加的に保
護ガスを対物レンズを介して案内するのも有利である。口金82が、被加工面か
ら反射されたレーザビームによって過度に熱くなり、かつ通流空気が冷却には不
充分である場合には、該口金に付加的な孔を穿設し、該孔を通して冷却媒体を圧
送することも可能であるが、これは図面には図示されていない。また円筒形孔2
06の内部に、簡単に交換可能な、両面を高調質されたガラス板218を配置し
、汚染粒子を対物レンズから遠ざけるように隔離し、該ガラス板自体を、必要に
応じて或いは予防的に簡単に交換できるようにすることも可能である。口金の形
状は、前記の図示した形状とは相異していてもよい。例えば孔は、前記のように
円筒形又は円錐形に形成されるのではなくて、形状を変形することもできる。同
じく例えばノズル孔及び吸出通路は任意の形状をとって、非対称的に配置されて
もよい。例えば図34で見てノズル孔を、もっと図面の上位部分に配置し、これ
に対して吸出通路をもっと図面の下位部分に位置させることも可能である。例え
ばノズル孔及び/又はバイパス孔を省くことも可能である。また特に非加工面の
形状及び該非加工面とレーザ照射源との間の相対運動形式が必要とする限り、口
金の形状を変更することもできる。被加工素材が例えばドラム(胴)表面ではな
くて扁平面上に位置し、かつレーザ照射線が行毎に該扁平面に沿って擦過される
場合は、変更された形状の口金を使用することも当然考えられる。図43,図4
3a及び図43bにおいて詳説した「フラットベッド型−装置」とも呼ばれる当
該事例での口金は、行長に相応して長く延びた形状に構成されており、かつその
長さに相応して長く引延ばされた加工空間を有することになる。口金には片側又
は両側からノズル孔及び吸出通路が装備されている。この場合ガラス板は長方形
の形状を維持し、かつ装置の全長にわたって延在している。従って図34はこの
場合、長く引延ばされた口金の横断面図と見做すこともできる。また被加工素材
が、図44a及び図44bにおいて詳説したように、1つの中空円筒体内に位置
している場合は、フラットベッド型−装置について説明した口金をその長手方向
で前記中空円筒体の形状に適合させ、全長にわたって被加工面と口金との間に僅
かなギャップが生じるようにすることによって、類似の口金が製作される。この
場合ガラス板は長方形を維持し、かつ装置の全長にわたって撓曲されることにな
る。
【0183】 口金の近傍には、それ自体公知の、図示を省いたスクレーパ装置が位置し、必
ずという訳ではないが該口金又はレーザ銃と結合されている。前記スクレーパ装
置の役目は例えば、凹版印刷用刷版の加工工程中に、微小セルのエッジに沿って
生じる返りを掻き取ることである。更にまたレーザ銃の近傍には、刻設された微
小セルをブラッシングして付着ダストを除去するブラシ装置(図示せず)を配置
するのが有利である。また本発明ではレーザ銃に、微小セルの位置及び/又は容
積をその製作直後に計測する測定装置を設けておくのが有利である。電気機械式
刻設によって、又は個別的なレーザビームによって製作された微小セルとは異な
って、本発明のレーザ照射源によって製作されかつ急勾配のエッジと一定の深さ
とを有する微小セルの容積は本発明では、特殊な高速度カメラで微小セルの面を
検出し、これに基づいて容積を導出することによって、より精密に測定すること
ができる。その場合測定誤差を減少させるために一連の微小セルを計測するのが
有利である。本発明では、この目的を達成するために、コントロール測定及び/
又はコントロール印刷のために設けられた、凹版印刷胴の領域内に、特別のコン
トロールフィールドが刻設される。製作された微小セルの測定量と、この部位の
ために設定された微小セルサイズとによって、目標値と実際値との比較を行うこ
とが可能である。その成績は、次いで製作された微小セルの位置及び/又は容積
を補正するために使用される。
【0184】 図35には、被加工面における関係が図示されている。加工点は、図4,図4
a,図4b及び図4cに示したファイバレーザの加工点発生ビーム束を示唆する
インデックスで表されている。例えばファイバレーザFVR1及びFHR1のビ
ーム束は一緒に加工点BFVR1 FHR1を発生する。加工点の直径は符号B
で、また加工点の間隔は符号Aで表わされている。図19及び図19aに基づい
て説明した多チャンネル形音響光学式変調器では、ビーム束144の許容直径は
、変調器のチャンネル間隔よりも小である。また成端片26,94では、ビーム
束144の直径は、多額の経費をかけること無しに成端片の外径と同じ大きさに
することはできない。その結果、加工点の間隔Aは加工点の直径Bよりも大にな
る。それによって、被加工素材とレーザ銃との相対運動に基づいて生じる加工ト
ラック224では、不都合な間隙が生じることになる。加工トラック224は、
加工点の直径Bに等しいトラック幅Dを有し、かつ図35では符号1〜8で表示
されている。前記の間隙を減少させるために、図4,図4a,図26及び図26
aに基づいて説明したようにストリップミラーによって、2本のビーム束が、間
隙を半分にするために互いに組合された(インターレースされた)。残留する間
隙を尚一層減少させるため又は完全に避けるために、或いは加工トラック224
をオーバーラップさせるためには、被加工素材とレーザ銃との間の相対的な運動
方向とは逆向きにレーザ銃を回動して、図35に図示すようにトラック相互を接
近させることが可能である。例えば加工点の直径Bに等しい加工トラック224
の間隔Cを得るためには、レーザ銃は、関係式cosβ=B/Aに従って角度β
分だけ回動されねばならない。レーザ銃の回動によって、被加工面上では画像情
報の歪みが生じる。それというのは個々の加工トラックの始点が今や相互にシフ
トされているからである。しかし前記の歪みは、加工データの処理時にすでに補
償される。またこの補償を、個々のデータチャンネル内で変調の直前に信号の調
整可能な種々の遅延によって行うこと、或いは歪みを単純に甘受することも可能
である。加工トラックの間隔を調整及び減少させるその他の可能手段は、図36
,図36a,図36b,図36c及び図37に図示されている。
【0185】 図36には、4つの別個のチャンネルを有する多チャンネル形音響光学変調器
34において個々のチャンネルを異なった周波数f〜fで負荷する場合に、
被加工面81上に加工点B を発生させる方式の原理図が示されている。
その場合例えば変調器チャンネルT(図36a)には周波数fが供給され、
しかも該周波数fが変調器チャンネルT(図36a)の周波数fよりも高
い周波数に設定されているので、加工トラック1のためには、加工トラック4の
ためよりも大きな間隔Iが生じる。変調器チャンネルT及びTは、加工ト
ラック224の図示の配列を得るために、相応の周波数f及びfを有してい
る。しかし周波数fを周波数fよりも小さくなるように、周波数を配列する
ことも可能である。また個々の変調器チャンネルT〜Tに周波数f〜 f
を任意に配設することも可能である。この場合、図17及び図36aに図示し
たようなレンズ165は、必ずしも必要ではなく、成端片から出射するレーザビ
ームは、被加工面の加工点において1つのシャープな結像を生ぜしめるように集
束することできる。
【0186】 図36aには、被加工面81が位置している回転ドラムの母線M上に、レンズ
165によって集束されたビーム束を的中させる例が図示されているが、この場
合の図示尺度は正確なものではない。その場合、レンズ165の平面とのビーム
軸線の貫通点Pの位置は、図36の原理に相当する。その場合変調器チャンネル
〜Tを有する多チャンネル形音響光学式変調器34は、ファィバレーザF 〜Fのビーム束144に対して相応に配置されている。周波数f〜 f
を適当に選択することによって、加工点B〜Bを発生する部分ビームを母線
Mの方向で所望の間隔をとって相互に位置させることが達成される。これによっ
て得られる利点は、各加工点の位置、従って各加工トラック224の位置が、所
属周波数を調節することによって個別に調整できることである。この構成手段の
特別な利点は、図17に示したように多チャンネル形音響光学式変調器をほぼレ
ンズ165の一方の焦点に配置し、かつ被加工面をほぼレンズ165の他方の焦
点に配置し、かつファイバレーザF〜Fのビーム束の軸線をほぼ平行な平面
内に配置する場合に得られる。その場合、加工点B〜Bは母線M(図36a
)上に1列に位置し、かつ前記加工点を形成する部分ビームの軸線は平行であり
かつ被加工面に直交する(図17)。この構成手段の更なる利点は、各変調器チ
ャンネルのための効率を最適化するためにブラッグ回折角度を個別に調整できる
(但し図示せず)点にある。この例では偏向ビームが素材加工のために使用され
るのに対して、非偏向ビームIは、ほぼ図18に図示したように捕捉ユニット
によって阻止される。図18に示した構成手段とは異なって、この図36aでは
、捕捉ユニットとして働く高反射性ミラー166を、レンズ165と被加工面と
の間に配置することもできることが図示されている。また図4に基づいて説明し
たように、非偏向ビームI内に含まれた、加工のためには所望されないビーム
の焦点を対称的又は非対称的にずらすことによって、前記ビームが非加工面に方
位づけられても加工効果を惹起させないように、該ビームのパワー密度が低下す
る場合には、捕捉ユニットを省くことも可能である。
【0187】 図36bの側面図では、図36aを拡張した実施形態が図示されている。変調
器チャンネルT〜Tを有する多チャンネル形変調器とレンズ165との間に
はレンズ202,203が間挿され、該レンズは円柱レンズであるのが有利であ
り、かつ、図32及び図33に基づいて説明したように1つの円柱光学系を形成
している。この円柱光学系は、レンズ165の部位で変調器チャンネルTとT との間の間隔を縮小し、従ってレンズ165の焦点距離が設定されていても、
個々の変調器チャンネルT〜Tのビームを被加工面に的中させる角度を減少
させる。これはチャンネル数が多数の場合に特に重要であり、かつ光学系が複数
のレンズから成っていても、レンズ165の経費が削減されると共に、実用化が
著しく助成される。
【0188】 図36cは図36bの平面図であり、該平面図で見れば、円柱光学系が実質的
に作用を示していないことが判る。基板161で示した音響光学式変調器内へ入
力結合されたビーム束F〜Fは、等しいブラッグ回折角度で図示されてはい
るが、個別的には異なっていて夫々最適のブラッグ回折角度で入力結合すること
ができる。
【0189】 図37は、図36,図36a,図36b及び図36cに示した実施形態の更な
る利点を示し、つまり各変調器チャンネルに2つの異なった周波数を同時に印加
することによって、今までのように1つの加工点B1〜B4ではなくて、ここでは
夫々2つの加工点B11,B12;B21,B22;B31,B32;B41
42が発生される。従って4本の加工トラックではなくて、ここでは8本の、
別々に変調可能な加工トラック224が、レーザ数及び/又は変調器チャンネル
数を高めること無しに発生している。本発明では、各変調器当り2つ以上の周波
数を使用することも可能である。類似の目的のためにただ1本の変調器チャンネ
ルによって12の異なった周波数がすでに実現されている。音響光学式偏向によ
って加工点を発生する場合の更なる利点は、高い偏向速度で加工点をシフトする
ことができることである。印加周波数を変化することによって、個々の又は全て
の加工トラック224を、これまでの位置に対して著しく迅速にずらすことがで
き、従って微小セルの位置及び形状に好ましい影響を及ぼす更なる可能性が得ら
れる。この手段によって又、加工トラックの位置を特に著しく精確に目標値に相
応に追従させることも可能になる。その場合、1つのトラック幅の数分の一の精
度が可能である。本発明では、公知の干渉動作式測定系によって、個々の加工ト
ラックの実際位置を精確に検出することが可能であり、その場合、例えばレーザ
照射源の実際位置を加工動作中に検知しかつ加工トラックの目標位置と比較する
ことによって、加工トラックのシフトと追従に要する補正信号が発生される。こ
れが特に重要になるのは、既に存在している加工パターンにシームレスに接続さ
せようとする場合、或いは既に存在しているパターンに後加工を施そうとする場
合である。この構成手段の更に顕著な利点は、各変調器チャンネルの効率を最適
化するためにブラッグ回折角度を個別に設定できる点にあるが、これは図面には
図示されていない。複数の周波数を印加することによって1本のレーザビームか
ら複数の部分ビームを発生させ、かつ全ての部分ビームについて1つの共通なブ
ラッグ回折角度を有しているような音響光学式ユニットは、効率が低すぎるため
に、素材加工ではこれまで陽の目を見るには至っていない。しかし提案したよう
に、夫々個別に設定されたブラッグ回折角度を有する複数のレーザビームと、各
レーザビーム毎に音響光学式に発生された複数の部分ビームとのコンビネーショ
ンを選択すれば、著しく高い効率が得られるので、素材加工のために、同時に作
用する多数の加工トラックを実現することが可能である。
【0190】 図18及び図18aに基づいて説明したように、各レーザビームを2本のビー
ムに分割するために、二重回折性素材との関連おいて単チャンネル形又は多チャ
ンネル形電気光学式変調器を使用し、前記2本のビームを、更に別の電気光学式
又は音響光学式変調器を介して別々に変調することも可能である。
【0191】 図36,図36a,図36b,図36c及び図37においては、素材加工を回
折レーザビームによって行い、非回折レーザビームに含まれた照射線は、加工効
果を生ぜしめないために、無害にされねばならないことが強調された。しかしこ
れは必ずしも必要ではなく、むしろ正反対に作業する場合も考えられる。したが
って構成手段の別の利点を挙げて、図36aについて説明することにする。すな
わち:レーザビームI中に含まれた照射線を素材加工のために使用しようとす
る場合には、高反射性ミラー166は除かれる。従って母線上の1つのスポット
には、全部で4個のレーザF〜Fから成る総照射パワーが生じる。これによ
って前記スポットには、これまでの加工点B〜Bに対比して4倍以上のパワ
ー密度が生じ、かつ特定の素材及びプロセスパラメータの場合には、加工点B 〜Bには全く加工効果が生じないことを出発点とすることができる。すなわち
被加工面は、加工効果を惹起させることのない照射線のためのサンプとして同時
に役立つ。これが有利なのは、何れにしても全レーザエネルギーが被加工面に供
給されるので、被加工面に熱平衡が生じるからである。本発明では、変調器チャ
ンネルを所属した4本以下又は4本以上のレーザが使用され、かつ各変調器チャ
ンネル毎に、変調器チャンネル当りの周波数より多くの周波数を使用することに
よって、加工効果を惹起する照射線と、加工効果を全く惹起しない照射線との間
のパワー密度差が拡大されることになる。更に本発明では、音響光学式変調器へ
入射するレーザビームが、例えば、図31に図示した構成で音響光学式変調器を
焦点201の近傍に配置する場合のように、大きな発散を有する場合に、前記の
原理を有利に適用することが可能である。図31では例えば、レーザFから出
射するビーム束の軸線は、特定の周波数のために最適のブラッグ回折角度の位置
を表すものでなければならない。この場合ビーム周波数のブラッグの条件は、例
えばレーザF,Fのビーム束のエッジでは、例えばレーザFの中央ビーム
の場合よりも満たされるが遥かに不良で、照射線の僅少部分しか回折されず、こ
れは変調器にとってコントラストが僅かであることを意味する。しかし複数の周
波数を同時に音響光学式変調器に印加し、かつ前記周波数を、外位で入射するビ
ーム束にとっても中央位で入射するビーム束にとっても共にブラッグ回折角度が
最適になるように選択すれば、最高度に可能なコントラストが生じ、かつ被加工
面には、加工効果を惹起する照射線と加工効果を全く惹起しない照射線との間に
、最高度のパワー密度差が生じる。
【0192】 図38では、光路内に光学素子を巧みに配置して、レーザビーム束を光学面に
直交させないようにする手段が図示されている。これによって、この光学面から
照射線の一部分がレーザへ逆反射する事態が防止される。つまりエネルギーがレ
ーザへ逆戻りすると、レーザ内に励起が起こり、かつレーザは、放出した照射線
の振幅で振動し始める。従って出力パワーはもはや一定ではなく、加工された面
には、加工結果を使用不能にする図柄が生成される。図38では、2つの平面の
ビーム軸線が図示されているが、図示の両ビーム軸線に対する対称軸線を使用し
ない限り、単数又は複数の平面にレーザを配置することも可能である。音響光学
式変調器は、機能上の理由から、すでに角度α分だけ回動されている。しかし
超音波フィールドの変換に基づいてエネルギーをレーザ内へ逆反射させないこと
を確実にするために、前記音響光学式変調器を、図38に図示したように付加的
に角度γ分だけ回動することが可能である。レーザの振動を回避するために、レ
ーザ照射線を一方向にだけ伝播させる単数又は複数の光学素子を、光路の適当な
部位に挿入することが可能である。例えば、図20に基づいて挙げた Spindler
& Hoyer 社刊のカタログの F2 頁に記載されているような、いわゆるファラデー
の絶縁子を使用することもできる。本図面ではこのような絶縁子は図示されてい
ない。
【0193】 図39に図示したレンズ101の枠は、オリフィス87を有し、該オリフィス
は殊に有利には複数回レンズを巻回包囲しかつ冷却媒体によって貫流されている
。高い出力の装置の場合には、レンズの光学媒質の吸収は考慮することができな
い。更にまた各光学面から(最善に調質されていても)照射線の微量部分が拡散
され、かつ枠部分によって吸収される。それ故にレンズ枠を冷却することが重要
である。すでに述べたように、最高度の負荷を受けるレンズのためには、例えば
サファイアのように高い熱伝導性と低い吸収性を有する材料が有利である。更に
サファイアは、材料硬度が高いためにレンズ表面がクリーニング時に掻き傷を残
さないという利点を有している。また枠に対する光学媒質の接触を良好にする。
これは、光学素子の周縁ゾーンの金属コーテイング及び枠との鑞接継手223に
よって得られる。金属鑞の熱伝導性は、ガラス鑞よりも良好である。
【0194】 またレーザ銃23及びポンピング源18のクリティカルな構成部分は、刊行物
SPIE Proceedings Vol.3097 , 1997年刊の論文”Lasers in Material Processin
g”に記載されているような、所謂マイクロチャンネル冷却器を用いて冷却する
こともできる。
【0195】 図39aに断面図で図示した対物レンズ61,103,112のための発明の
枠118は、例えばねじによって鏡筒65,96又は枠116に固着されかつパ
ッキン125によって封止される。対物レンズは、枠内に接着されるか、或いは
有利にはレンズ周縁に金属コーティングを施して枠内に鑞接される。前記枠は単
数又は複数の孔120を有し、この孔を通して、光学ユニット8の内室から到来
する保護ガスが流出し、かつ例えば溝119を介して、対物レンズ61,103
,112の、被加工面寄りの側を導かれ、加工時に遊離される素材粒子又はガス
による対物レンズの汚染化を防止する。
【0196】 図40には、ファイバレーザ又は光導波ファイバ、殊にシングルモード・ファ
イバを、複数のトラック及び平面に僅かな間隔で配置するための可能手段が示さ
れている。ファイバ28もしくはレーザファイバ5は、その最終端部を全面的に
研削されて、レーザ照射線13の出射点を、所要の僅かな間隔で位置させるよう
に減少された辺長が生じるように形成されている。この場合成端片26,94は
省くことができ、これによって特に単純な構造が得られる。その場合、図9及び
図10に基づいて成端片について既に説明したように、対向面は1対ずつ互いに
平行にか又は互いに角度を成して延びているか、或いは一方の対向面対は平行に
、かつ他方の対向面対は互いに角度を成して延びている。
【0197】 図40aには、研削されたレーザファイバの平面図もしくは横断面図が図示さ
れている。横断面は長方形又は正方形であるのが有利であるが、またその他あら
ゆる形状を有することができる。
【0198】 図40bは、個々のレーザ照射線13の軸線をほぼ平行に延びるように図40
に類似したファイバが加工されている、ファイバー束の側面図である。
【0199】 図40cは、個々のレーザ照射線13の軸線をファイバ束の外部で交差させる
ようにファイバが楔形に加工されている、ファイバ束の側面図である。
【0200】 図40dは、個々のファイバの軸線が平行に延びてはいるが、個々のファイバ
の出口面が、ファイバ軸線に対して種々異なった角度で配置されており、従って
個々のレーザ照射線13の軸線がファイバ束の内部で交差するようにした、ファ
イバ束の側面図である。
【0201】 図41は、図40の研削されたファイバから、或いは図40a,図40b,図
40c,図40dに示したレーザファイバから、4トラックを受容する製作する
原理図である。複数の平面における受容部が図41では、2つの別の平面の形で
破線で図示されている。しかし該受容部は4トラック及び3平面に限定されるも
のではなく、この原理に基づいてレーザ出射端子を、任意の数のトラック及び平
面で配置することが可能である。ファイバを研削時に相応に賦形することによっ
て、個々のレーザ照射線13の出射点間の間隔を特定することが可能である。例
えば前記間隔は、被加工面81では個々の平面のレーザ照射線がオーバーラップ
してトラックしか生じないように、或いは個々のトラックがオーバーラップして
平面しか生じないように構成することができる。またレーザ照射線13の出射点
間の間隔は、被加工面では全トラック及び全平面の照射線を1点でオーバーラッ
プさせるように、選ぶこともできる。この目的を達成するためには、ファイバレ
ーザ又は光導波ファイバを1束に配置することも可能である。
【0202】 前記のように複数の平面又は複数のトラックに、或いは複数のトラックと複数
の平面にレーザ出力端子を配列させるか、或いは又、1点でオーバーラップする
ように配列させる本発明の配列原理は、被加工面81に的中するレーザ照射線に
ついても当て嵌まる。この配列原理に基づいて、被加工面においても同じくレー
ザ照射線の複数のトラック又は複数の平面或いは複数のトラックと複数の平面を
配列すること、或いはレーザ照射線を1点でオーバーラップさせるように配列す
ることが可能である。
【0203】 図40,図40a,図40b,図40c,図40d及び図41に示したレーザ
出射端子の配列は、直接変調可能なレーザに特に適している。しかし外部変調器
を使用することもできる。出射するビーム束は、公知の配列方式で被加工面に結
像することもでき、或いはまた、ビーム束を直接に、つまり伝播ユニット無しに
被加工面に照準するように受容部を構成することもでき、その場合例えば図41
に示したレーザ照射源の出射端子は被加工面に極めて近く近接されるか、或いは
素材表面に滑動可能に載置され、これによって格別単純な配置構成が得られる。
このような構成手段は例えば、エネルギー入射によって素材表面における遷移を
励起しようとする場合、或いは材料転移(Materialtransfer)を行おうとする場
合に適用することができる。材料転移の例では、イラストすべき材料(これは例
えば印刷胴、オフセットプレート、中間担体又は被印刷物自体であってもよい)
に薄いフォイルが置かれ、イラストすべき材料に面した方の該フォイル裏面には
薄膜が被着されており、該薄膜は、エネルギー照射によって溶融され、かつ、イ
ラストすべき材料に転移される。
【0204】 図42には、例えば半導体材料の多チャンネル式切断又はスクラッチングのた
めに使用され、かつ本出願と同時に同一出願人によって「レーザビームによって
材料に多チャンネル式に切断及びスクラッチングを施す装置」という発明の名称
で並行出願されたドイツ連邦共和国特許出願P第198 40 936.2号明細
書に記載されているような、レーザ照射源の別の実施形態が図示されている。フ
ァイバもしくはファイバレーザF〜Fの成端片26,94はビーム束144
を有し、該ビーム束はレンズ133によって、前記成端片から規定の間隔をおい
て集束されている。加工点B〜Bの直径は例えば20μmであるが、それ以
下又はそれ以上であってもよい。更に前記成端片は、図42a,図42bにおい
て詳説した成形レール256に沿って、成端片が相互に衝突するまで成端片の相
互間隔Aを任意の値に調整できるように配置されている。該成形レールは、ロボ
ット(図42c)のアームに固着されかつ図42cに図示した調整駆動装置によ
って例えばテーブル225に対して座標軸x,y,zの方向に可動であるのが有
利である。また前記成形レールは前記テーブルに対して角度φだけ軸線z′(図
42c)を中心として回動することができ、この回動は、加工トラックの相互間
隔を決定するために使用することもできる。図4,図4b,図4c,図43,図
44に示した実施例では、レーザ銃23は、加工トラック間の間隔を変化するた
めに、円筒管51,95,113の軸線を中心として回動される。更にテーブル
225は座標軸x,y,zの方向に可動であり、かつ座標軸zを中心として角度
φだけ回動可能である。テーブル225上には、被加工素材、例えば引抜かれた
半導体インゴットから分断された単数又は複数の、いわゆる「ウェハ」が、図示
を省いた締付け装置又はサッカーによって固定される。個々の加工点Ba〜Bnに
おけるレーザエネルギーによって、半導体材料内には、例えば光起電力型セルを
接点接続するために必要とされるような例えば微細平行レーンがスクラッチング
される。また半導体材料内には微細孔を穿設したり、或いは例えば電気接続回路
を互いに分離するためにレーザによって切断することも可能である。被加工面8
1の近傍に、各加工トラック224毎に別々に、或いは複数の加工トラック22
3を1単位として、被加工面から削出された材料を除去する本発明の装置249
(図42c)が装備されており、該材料除去装置の作用態様は図34で詳説した
通りである。成形レール256が成端片と共に、加工トラック間の間隔を変化す
るためにテーブル225に対して相対的に回動される場合、本発明では、相対回
動によって生じる記録すべき図柄の像歪みを、発生すべき図柄にバイアス歪みを
かけることによって、かつ/又はデータ流の時間的制御によって補償するのが有
利である。また回動によって、x軸方向及びy軸方向の相対運動時に、所期の異
なったライン間隔を表示することも可能である。例えば光起電力型セルを接点接
続するためには、2種のラインパターンが必要である。スクラッチラインが、金
属コーティングの後に半導体材料に接合されるような第1のパターンは、数ミリ
メートルの個々のライン間隔を有しかつ例えばx軸方向に延びなければならない
。更にいわゆる導体レールが必要であり、該導体レールは接点ラインに対して直
角に延びて、該接点ラインを互いに接続する。導体レールを形成する前記ライン
は例えばy軸方向に延びて並列に近接して位置し、これによって金属コーテイン
グの後には、閉じたベルトのように作用する。本発明ではこのようなパターンは
、成形レールを成端片と共に、所望のパターンが生じるまで回動することによっ
て極めて簡単に製作される。複数のファイバレーザ出力端子を並列に配置するこ
とによって、加工に要する時間が著しく削減され、例えば光起電力型素子のスク
ラッチング加工のためには10個のレーザ出力端子を平行に使用することが可能
であるので、生産高は係数10だけ増大することになる。
【0205】 前記の切断及びスクラッチング加工する前記装置は、単に半導体材料の加工に
適しているばかりでなく、例えば刷版の製版の場合のように図柄の精密な生産が
肝要であるような全ての材料に適用することができる。
【0206】 図42a及びその断面図である図42bには、個々のファイバレーザFa〜Fn
の成端片26の固定方式が図示されている。成形レール256は、複数の継手2
61によって支持桁260に固着されており、該支持桁は例えばロボットのアー
ムであってもよい。成端片26は枠257内に収容されてねじ259によって位
置決めされている。枠257は、成形レール256に嵌合する成形部を有し、成
形レール256上に配列され、相互に規定の間隔Aを隔てて設定され、かつねじ
259によって位置決めされている。本発明では成端片26及び枠257が小形
に構成されていることによって、著しく僅かな間隔Aが可能になる。材料加工の
ために成形レールは成端片と共にロボットによって、図42に図示しかつ詳説し
たように、被加工面全体にわたって案内される。加工トラックを発生するのに必
要な運動は、図42で説明したテーブル225によって行うことができ、またロ
ボットのアームによって行うこともできる。ロボットのアームは、成端片の軸線
に対してほぼ平行な装置の回転軸線z′を中心とする回転運動も行えるのが有利
である。この回転運動並びにロボットのアームとテーブル225との間の相対的
なシフト運動によって、被加工面81上に発生する加工トラックの間隔を変化さ
せ、かつ設定された尺度Aよりも小さく調整することが可能である。
【0207】 図42cには例えば郵便番号 1949 , 79509 Loerrach 在の Montech-Deutschl
andGmdH 製のコンポーネントから構成できるようなロボットの1例が図示されて
いる。支台システム” Qickset ”上には水平方向リニアユニット263が装着
されており、該水平方向リニアユニット自体は、回転駆動装置265を備えた鉛
直方向リニアユニット264を取付けている。前記回転駆動装置265には、本
来のロボット腕を形成する支持桁260が装着し、該支持桁には成形レール25
6が継手261によって固着されている。勿論、別構成の水平方向リニアユニッ
トも使用可能であるが、図示されてはいない。
【0208】 同等のエレメントによってテーブル225の種々の運動方向が実現されるが、
その場合、該運動方向は部分的にはテーブル225の運動方向であり、また部分
的には成形レール256の運動方向であることができる。図面では、個々のコン
ポーネントを収容するケーシング、冷却系、レーザ用の制御装置、ファイバレー
ザ用のポンピング源、被加工面から削出された材料を除去する装置及び駆動装置
用の機械制御装置は図示されていない。但しファイバレーザの成端片26,94
だけは視認することができる。
【0209】 図43には、本発明のレーザ照射源を装備したフラットベッド型−装置の別の
実施形態が図示されている。被加工面81を有する加工すべき素材は、テーブル
247上に位置し、該テーブルはガイド251上に支承されており、かつスピン
ドル252によって精確に送り方向uに運動することができる。前記スピンドル
252は、電子制御装置255によって駆動制御されるモータ254から伝動装
置253を介して回転させられる。レーザ銃23から出射するレーザ照射線は、
本図面では図示を省いた中間像平面228(図44に例示)において加工点B 〜Bを発生する。レーザ照射線は、偏向ミラー241と、光学ユニットに所属
する光学素子242とを介して回転ミラー243へ導かれる。該回転ミラーは例
えば単一鏡面を有することができるが、複数の鏡面を有する回転ミラーとしても
構成することができ、かつ、電子制御装置255から駆動制御されるモータ24
4によって回転運動させられる。該回転ミラー243はレーザ照射線を、被加工
面全体にわたって矢印vの方向に行毎に偏向する。回転ミラーと被加工面との間
には、光学装置に所属する光学素子245が位置し、該光学素子の役割は、被加
工面上に、全行長にわたってシャープな加工スポットを発生させることであり、
該加工スポットは、図43bに示した複数の加工点B′〜B′から成ること
ができる。該加工点は被加工面81上に、回転ミラー243の回転に基づいて、
図35,図36及び図37に例示したような加工トラック224を発生させる。
被加工面81と光学素子245との間には、コンパクトな構造を得るために1つ
の長い偏向ミラー246を設けておくのが有利である。レーザ銃23は、被加工
面81上の加工トラックが、図35に図示したように所望の相互間隔を有するよ
うに、プリズム体248内で回動されるのが有利である。レーザ銃の位置決めは
、図示を省いた緊張ベルトを用いて行うことができる。被加工面81の近傍には
全行長にわたって、被加工面から削出された材料粒子を除去するための材料除去
装置249が装備されており、該材料除去装置は、図43bに基づいて説明する
ように全長にわたってガラス板230を備えることができる。図43では、図4
bに示した凸レンズ102,103を備えかつ図20に示した光路を発生するレ
ーザ銃を設けることができるが、本発明ではその他あらゆる形式のレーザ銃を使
用することも可能である。また、前記のようなフラット型−装置には、加工工程
を促進するために複数のレーザ照射源を装備することが可能である。本発明では
、被加工面上に別の加工トラックを生ぜしめるように、所属の光学系と、被加工
面から削出された材料を除去するための材料除去装置249とを備えた第2のレ
ーザ照射源を、図示のユニットに対向して装備することも可能である。
【0210】 回転ミラーに代えて振動ミラーを使用することも本発明の範囲内にある。また
本発明では、回転ミラーに代えて2つの振動ミラーを使用することも可能であり
、その場合、(ミラーuと呼ばれる)一方のミラーの振動方向は、被加工面81
上では矢印uで示した方向に位置し、かつ(ミラーvと呼ばれる)他方のミラー
の振動方向は、被加工面81上では矢印vで示した方向に位置している。
【0211】 振動ミラーを備えた実施形態は、図42に基づいて詳説したように光起電力型
セルを迅速にスクラッチング加工するのに格別適している。スクラッチングすべ
きセルは例えば、図43では図示を省いたローディング装置によってテーブル2
47上に搬入されて正しい位置にもたらさされる。レーザ銃23は、矢印uとv
で示した両加工方向で加工トラックに所望の間隔が生じるように回動されている
。第1の加工工程において例えばミラーuが接点ラインをプロットするのに対し
て、ミラーvは接点ライン束の正しい位置決めを行う。第2の加工工程において
ミラーvが導体レールをプロットするのに対して、ミラーuはライン束の正しい
位置決めを行う。この加工工程時には光起電力型セルは動かされない。本発明で
はテーブル247に代えて、図示を省いたマガジンを使用することも可能であり
、該マガジンには、特定数の光起電力型セルが加工のために供給され、各セルの
加工が該マガジン内で直接行われ、かつ加工済みのセルは加工後に自動的に該マ
ガジンから取出され、かつ第2のマガジンに転装され、未加工の次のセルが加工
のために、取出されたセルの部位にシフトする。
【0212】 回折制限式に動作するファイバレーザによって生じる、レーザ照射源の照射品
質が著しく高いことに基づいて、図43で光学素子242と回転ミラー243と
の間に示すような、また図4でもレンズ57と対物レンズ61との間に示すよう
な、ほぼ平行なレーザビーム束が発生される。従って図43では光学素子245
、回転ミラー243及び偏向ミラー246を取り除き、かつ、光学素子242か
ら出射する、ほぼ平行なレーザビーム束を被加工面81の方向に偏向させる偏向
ミラー(図示せず)に取り替えて、対物レンズ61,103又は112にほぼ類
似して形成された短焦点距離対物レンズに照準することも可能である。
【0213】 偏向ミラーと対物レンズは本発明では1つのユニットとして互いに結合されて
おり、かつ図示を省いたガイドレールに沿って矢印vの方向に往復摺動するので
、被加工面(81)上には、複数の平行な加工トラックが、回転ミラー243及
び光学素子245によるのとほぼ同様に、レーザ照射源のチャンネル数に相応し
てプロットされる。
【0214】 本発明ではガイドレールは、摩擦の著しく低い支承体として、例えば空気軸受
又は磁気軸受として構成されている。対物レンズと偏向ミラーとから成るユニッ
トの、矢印vの方向及びその逆方向への駆動は、その都度相当方向へのショック
によって行われ、例えば無接触式の電磁システムによって構成されるのが有利で
あり、その場合、可動ユニットの制動から得られたエネルギーが駆動のために再
利用される。ガイドレールの一部分、偏向ミラー及び対物レンズは例えば閉鎖空
間内に収容されており、該閉鎖空間は、レーザ照射線の入射及び出射するための
窓を有し、かつ、摩擦損失を低下させるために排気することができる。駆動装置
及びガイドレールは、対物レンズと偏向ミラーとから成るユニットのためのリニ
ア駆動装置を形成している。
【0215】 本発明では、例えば補正目的のために光学的な基準トラックを介して可動ユニ
ットのその都度の実際位置を検知することが可能である。材料除去装置249は
、被加工面(81)から削出された材料粒子を除去するためのものである。この
ような実施形態の利点は、大きな行程長及び高い解像度を得る場合に極めて格安
に実現することができ、かつ一方及び/又は他方の駆動装置をシフトすることに
よって異なったフォーマットに調整できることである。また加工速度を高めるた
めに、このような実施形態を並列に複数配置することも可能である。
【0216】 図43aには、レーザ銃から両凸レンズ102及び103を取り除くことによ
って達成される、図43に示した実施形態の単純化が図示されている。レーザ銃
が偏向ミラー241から相応の距離を有している場合、凹レンズ101から出射
する発散レーザビーム束144は、偏向ミラー241と光学素子245によって
被加工面81に集束され、かつ、この場合は加工点B′〜B′に合致した加
工点B〜Bを発生する。
【0217】 図43bには、被加工面から削出された材料を除去するための材料除去装置2
49が詳示されてている。そり作用態様は図34で詳説したとおりである。
【0218】 図44には、本発明のレーザ照射源を用いて材料を加工するための凹面ベッド
型−装置が図示されている。凹面ベッド型−装置は公知であり、例えば凹面ベッ
ドを備えた2つの装置が、コンスタンツ市在のW.Huelsbusch 出版社刊の刊行物
:Werner Huelsbuch 著”Der Laser in der Druckindustrie”の第461頁及び第5
62頁に記載されている。被加工面81を有する加工すべき材料は1つの円筒体内
、又は半径Rを有する円筒体236の一部分内に位置している。この装置は、凹
面ベッド型と呼ばれ、該凹面ベッドの軸線上には、回転ミラー233を備えた軸
受229が配置されている。前記回転ミラーは例えば1つの鏡面を有しているが
、また複数の鏡面を有するように構成することもでき、モータ234によって回
転させられ、かつ、円筒軸線の方向に円筒体236に対して相対的にシフト可能
なキャリッジ(図示せず)上に配置されている。更にまた、図示を省いたキャリ
ッジ上には、被加工面81の近傍に、光学装置に所属するレンズ231とミラー
232が配置されている。前記のレンズ231とミラー232は、反射光学素子
を形成している。また前記キャリッジ上には偏向ミラー227とレーザ銃23が
位置すると共に、被加工面81の近傍では、図34に基づいて詳説した被加工面
から削出された材料を除去するための材料除去装置235が位置している。レー
ザ銃から出射するビーム束226は、中間像平面228内に加工点B〜B
発生し、該加工点は、偏向ミラー227、反射光学素子231,232及び回転
ミラー233を介して被加工面81へ伝播される。ビーム束226は該被加工面
で加工点B′〜B′を発生する。加工スポットを形成する加工点B′〜B ′は全行長を超えて加工トラック224を発生し(図35,図36及び図37
)、該加工トラックは、凹面ベッドの一定の半径に基づいて、全行長にわたって
プロットされる。図示の装置の利点は、コンパクトな構造が得られる点にある。
特に図示の装置は、回転ミラー233に入射するビーム束の軸線と、回転ミラー
から被加工面へ反射されるビーム束の軸線との間の角度δを小さくすることを可
能にする。この小さな角度δは、幾何学的な作図形状の点で描出エラーを僅かに
する上で望ましいことである。レーザ銃は、ここでは図示を省いたプリズム体内
に支承され、かつ、同じく図示を省いた緊張ベルトによって固定されるのが有利
である。レーザ銃はその軸線を中心として回動され、かつ軸方向にシフトするこ
とができる。回動によって加工トラック間の間隔が、図35に図示したように変
化される。軸方向シフトによって、被加工面に対する距離を変化することができ
る。被加工面81の近傍には、被加工面から削出された材料を除去するための本
発明の材料除去装置235が装備されており、該材料除去装置は、図43bの図
示に類似の形状に構成することができるが、この場合は、円筒体236の半径R
に相応して湾曲構成されており、かつ全長にわたって、図示を省いた湾曲したガ
ラス板237を備えることができ、かつ、該材料除去装置235の作用態様は、
図34に基づいて詳説した通りである。図44のレーザ銃は、図4cに示した凸
レンズ102,103及び図20に図示した光路を有するレーザ銃が設けられて
いる。しかし又、あらゆる別の形式の本発明のレーザ銃を使用することが可能で
ある。更に又、このような凹面ベッド型−装置には、加工工程を促進するために
複数のレーザ照射源を装備することができる。例えば図示の装置に対して、当該
被加工面に別の加工トラックを生ぜしめるように、第2の回転ミラー及び第2の
レーザ照射源並びに、被加工面から削出された材料を除去するための第2の材料
除去装置235を装備することができる。
【0219】 図44aでは、レーザ銃から両凸レンズ102,103を除去することによっ
て、図44に示した装置を単純化する態様が図示されている。レーザ銃が偏向ミ
ラー227から相応に隔たっている場合、レンズ101から出射して発散するレ
ーザビーム束は、レンズ231によって被加工面81に集束されて加工点B
を発生し、この場合の加工点は、前記の加工点B′〜B′に等しい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 レーザ照射源の原理図である。
【図2】 従来技術によるファイバレーザの原理図である。
【図2a】 従来技術によるファイバレーザのファイバの短縮図である。
【図3】 本発明によるレーザ照射源を備えた素材加工ユニットの横断面図である。
【図4】 ファイバレーザを多重配列した本発明によるレーザ照射源に通じるレーザ銃の
縦断面図である。
【図4a】 図4の斜視図である。
【図4b】 図4に示したレーザ銃の1変化態様の図4相当の縦断面図である。
【図4c】 図4及び図4bに示したレーザ銃の更に異なった実施態様の図4相当の縦断面
図である。
【図5】 ファイバレーザのファイバからの照射線の出力結合用の成端片(ターミネータ
)の1例の概略断面図である。
【図5a】 複数の成端片のための多重配列例の概略断面図である。
【図5b】 調節ねじを有する成端片の1例の拡大縦断面図である。
【図5c】 図5bに示した成端片の調節ねじ域の横断面図である。
【図6】 球状調節子を有する成端片の1例の拡大縦断面図である。
【図6a】 図6に示した成端片の球状調節子域の横断面図である。
【図7】 ソケット内に嵌装するために円錐嵌合部を有する成端片の1実施例の縦断面図
である。
【図8】 複数の成端片用の多重ソケットの1実施例の断面斜視図である。
【図8a】 図8に示した成端片の背面固定部を示す図である。
【図9】 正方形横断面を有する成端片の1実施形態の縦断面図である。
【図9a】 図9に示した成端片の横断面図である。
【図10】 横断面図で見て長方形かつ平面図で見て台形を有する成端片の平面図である。
【図10a】 図10に示した成端片の縦断面図である。
【図10b】 図10に示した成端片の横断面図である。
【図11】 台形横断面を有する成端片の1実施例を示す図である。
【図11a】 三角形横断面を有する成端片の1実施例を示す図である。
【図12】 ハニカム形横断面を有する成端片の1実施例を示す図である。
【図13】 図1に示したファイバレーザのファイバのモジュール構造を示す図である。
【図14】 図13に示したファイバレーザのファイバ内へポンピングエネルギーを入力結
合する1例の縦断面図である。
【図15】 2つの出力端子を有するファイバレーザの1例を示す図である。
【図16】 2つのファイバレーザを集合させる1例を示す図である。
【図17】 音響光学式の偏向子もしくは変調器を通る光路の概略図である。
【図18】 音響光学式の偏向子もしくは変調器の所望されない部分ビームのシールド・ア
ウトを示す概略図である。
【図18a】 電気・光学式の変調器を有するユニットの概略図である。
【図19】 音響光学式4チャンネル変調器の平面図である。
【図19a】 図19に示した音響光学式4チャンネル変調器の断面図である。
【図20】 図4に示したレーザ銃の光路の原理的な平面図である。
【図21】 図4bに示したレーザ銃の光路の原理的な平面図である。
【図22】 図4cに示したレーザ銃の光路の原理的な平面図である。
【図23】 相互に角度をとって配置された成端片の光路の原理図である。
【図24】 多チャンネル形の音響光学式変調器を含む図23の成端片の変化態様の光路の
原理図である。
【図24a】 図24の変化態様を示す図である。
【図25】 ファイバレーザもしくはその成端片を例えば変調器に適合させるための中間結
像を示す図である。
【図26】 成端片から出射するビーム束の4線のトラックをストリップミラーユニットに
よって2回集合させる概略図である。
【図26a】 図26の平面図である。
【図27】 ストリップミラーの側面図である。
【図27a】 図27に示したストリップミラーの断面図である。
【図27b】 ストリップミラーの別の実施例を示す図である。
【図28】 成端片から出射するビーム束の4つのトラックを、波長に関連したミラーユニ
ットによって2回集合させる概略図である。
【図28a】 図28の平面図である。
【図29】 複数のトラック及び複数の平面に配置された複数の成端片を示す図である。
【図30】 1つの束に配置された複数の成端片を示す図である。
【図31】 図29又は図30に示したファイバレーザF1〜F3の成端片から出射するビ
ーム束の概略断面図である。
【図32】 複数のトラック及び複数の平面に配置された複数の成端片と例えば変調器に適
合させるためのシリンダレンズ素子の配置構成図である。
【図33】 図32の変化態様図である。
【図34】 圧縮空気用の接続部と、ビームによって剥離された材料を吸出するための接続
部とを有するレーザ銃のための口金の断面図である。
【図35】 トラック間隔を調整するためのレーザ銃の回動を示す図である。
【図36】 音響光学式の多重偏向子もしくは多重変調器を用いて4つのトラックを発生さ
せる図である。
【図36a】 音響光学式の多重偏向子もしくは多重変調器の斜視図である。
【図36b】 図36aの拡張された実施形態を示す図である。
【図36c】 図36bの平面図である。
【図37】 音響光学式の多重偏向子もしくは多重変調器を用いて多重トラックを発生させ
る図である。
【図38】 レーザへの逆反射を避けるための有利な構成図である。
【図39】 冷却媒体によって環流される1レンズの断面斜視図である。
【図39a】 対物レンズ用のレンズ枠の断面図である。
【図40】 ファイバレーザ又は、その出口端部の横断面積を著しく減少されたファイバの
側面図である。
【図40a】 図40に示したファイバレーザ又はレーザの端部の端面図である。
【図40b】 出射するビーム束の軸線がほぼ平行に延びるファイバ端部の側面図である。
【図40c】 出射するビーム束の軸線がファイバ束の外部で交差するファイバ端部の側面図
である。
【図40d】 出射するビーム束の軸線がファイバ束の内部で交差するファイバ端部の側面図
である。
【図41】 複数のトラックと平面とに配置された図40のファイバレーザ又はファイバの
配置図である。
【図42】 レーザ照射源の別の実施形態を示す概略斜視図である。
【図42a】 図42に示したレーザ照射源の更に別の実施形態を示す概略図である。
【図42b】 図42aに示したレーザ照射源の断面図である。
【図42c】 ロボットの斜視図である。
【図43】 本発明のレーザ照射源と共に示した扁平ベッドの配置構成図である。
【図43a】 図43の補充図である。
【図43b】 加工時に剥離された材料を除去するための装置の断面図である。
【図44】 本発明のレーザ照射源と共に示した凹面ベッドの配置構成図である。
【図44a】 図44の補充図である。
【符号の説明】
1 レーザ照射源、 2 ファイバレーザユニット、 3 入力結合光
学素子、 4 ポンピングスポット、 5 レーザファイバ、 6 入力
結合側、 7 入力結合ミラー、 8 光学ユニット、 9 入射口、
10 出射口、 11 出力結合側、 12 出力結合ミラー、 13
レーザ照射線、 14 ポンピング横断面、 15 レーザファイバのコ
ア、 16 ポンピングコア、 17 ジャケット、 18 ポンピング
源、 21 ケーシング、 22 ドラム、 23 レーザ銃、 24
加工スポット、 25 空気通流コイル、 26 成端片、 27 冷
却体、 28 受動的ファイバ、 29 枠、 31 冷却系、 32
モジュール式供給部、 33 制御装置、 34 多チャンネル形音響光
学式変調器、 35 ケーシング、 36 パッキン、 37 偏光関連
性又は波長関連性ミラー、 41 変調器ケーシング、 42 継手、 4
3 パッキン、 44 内室、 45 圧電変換器、 46 ストリッ
プミラー、 47 孔、 48 開口、 51 円筒管、 52 パッ
キン、 53,54 鏡筒、 55,56、57 レンズ、 61 対物
レンズ、 62 パッキン、 63 円筒管の内室、 64,65 鏡筒
の内室、 66,67 円筒管の内室、 72 オリフィス、 73 捕
捉ユニット、 74 高反射性ミラー、 75 凹レンズとしての発散レン
ズ、 76 パッキン、 77 弁、 78 捕捉ユニット、 81
被加工面、 82 口金、 83 角柱体、 85 緊張ベルト、 86
傾斜プレート、 87 オリフィス、 91 絶縁性のフランジ、 9
2 冷却フィン、 93 ケーシング、 94 成端片、 95 円筒
管、 96 鏡筒、 97 高反射性ミラー、 101 凹レンズ、 1
02 凸レンズ、 103 対物レンズとしての凸レンズ、 104 孔
、 105 内室、 106 孔、 107 内室、 111 内室、
112 対物レンズ、 113 偏心円筒管、 114 プレート、
115 凹面ミラー、 116 枠、 117 高調質プレート、 11
8 枠、 119 溝、 120 孔、 121 凸面ミラー、 12
2 透過孔、 123 中空室、 124,125 パッキン、 130
円筒オリフィス、 131 保護シース、 132 成端片のケーシン
グ、 133 収斂レンズ、 134 外側嵌合部、 135,136
調節ねじ、 137 球体、 138 弾性コンパウンド、 139 円
錐拡張部、 141 金属コーティング膜、 142 接着継手又は鑞接継
手、 143 内室、 144 ビーム束、 145 ケーシング、 1
46 パッキン、 147 添え板、 148,149 ピン、 150
孔、 151 ねじ、 152 ケーシング、 153 凹設部、
154 レンズ、 155,156 繊維溶融結合器、 161 基板、
162 高周波源、 163 レーザビーム、 164 超音波フィー
ルド、 165 レンズ、 166 高反射性ミラー、 167 ポンプ
、 168 電気光学式変調器、 169 偏光関連性ミラー、 171
プリント配線基板、 172 変調器ケーシング、 173 鑞接部位、
174 入口ポート、 175 鑞接部位又は接着部位、 176 冷
却系への接続部、 177 カバー、 181 電気接続端子、 182
対象平面、 183 中間像平面、 184 クロスオーバー点、 18
5 共通のクロスオーバー点、 186 対物レンズ、 187 クロス
オーバー点、 191,192 レンズ、 193 クロスオーバー点、
194 基板、 195 高反射性ストリップ、 196 間隙、 19
7 レンズ、 201 焦点、 202,203 円柱レンズ、 204
継手、 205 円筒形の基体、 206 円筒形孔、 207 円
錐形孔、 211 加工空間、 212 吸出溝、 213 吸出通路、
214 給気溝、 215 ノズル孔、 216 バイパス孔、 21
7 リング、 218 ガラス板、 221 吸出接続管、 222
給気接続管、 223 鑞接継手、 224 加工トラック、 225
テーブル、226 ビーム束、227 偏向ミラー、 228 中間像平
面、 229 軸受、 230 ガラス板、 231 レンズ、 232
ミラー、 233 回転ミラー、 234 モータ、 235 材料
除去装置、 236 円筒体又は凹面ベッド、 241 偏向ミラー、 2
42 光学素子、 243 回転ミラー、 244 モータ、 245
光学素子、 246 偏向ミラー、 247 テーブル、 248 プ
リズム体、 249 材料除去装置、 251 ガイド、 252 スピ
ンドル、 253 伝動装置、 254 モータ、 255 電子制御装
置、 256 成形レール、 257 枠、 259 ねじ、 260
本来のロボット腕を形成する支持桁、 261 継手、 262 支台シ
ステム、 263 水平方向リニアユニット、 264 鉛直方向リニアユ
ニット、 265 回転駆動装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 13/00 G02B 17/08 Z 4E068 17/08 G02F 1/03 505 5F072 G02F 1/03 505 1/11 505 1/11 505 1/31 1/31 H01S 3/06 B H01S 3/06 3/07 3/07 G02B 6/28 M (71)出願人 Kurfuersten−Anlage 52−60,Heidelberg,Fede ral Republic of Ger many Fターム(参考) 2H037 AA04 BA02 CA06 DA04 DA06 DA18 DA36 2H079 AA02 AA04 BA01 GA03 GA06 KA06 2H084 AA05 AE05 BB02 BB16 CC03 2H087 KA26 LA01 LA24 LA26 RA07 TA01 TA03 TA04 2K002 AA02 AB04 BA06 BA12 EA30 HA04 HA10 4E068 CA06 CA07 CA11 CD01 CD14 CD15 CE08 CK01 5F072 AB07 AK06 JJ04 JJ08 KK06 KK24 KK26 MM07 MM08 MM09 PP07 TT01 TT02 TT14 TT15 YY06

Claims (263)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 殊に材料加工用のレーザ照射源において、高パワー密度及び
    高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ光源(1)が、複数個の
    直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該ファ
    イバレーザの出力端子が複数のトラックに並列配置されており、かつ前記ファイ
    バレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が、複数のトラッ
    クで互いに並列的に1つの被加工面(81)に的中するように纏められること(
    図41)を特徴とする、レーザ照射源。
  2. 【請求項2】 殊に材料加工用のレーザ照射源において、高パワー密度及び
    高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ光源(1)が、複数個の
    直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該ファ
    イバレーザの出力端子が複数の平面に上下に配置されており、かつ前記ファイバ
    レーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が、複数の平面で互
    いに上下に1つの被加工面(81)に的中するように纏められること(図41)
    を特徴とする、レーザ照射源。
  3. 【請求項3】 殊に材料加工用のレーザ照射源において、高パワー密度及び
    高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ光源(1)が、複数個の
    直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該ファ
    イバレーザの出力端子が複数のトラックに並列配置されており、かつ前記ファイ
    バレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が、1つの被加工
    面(81)上の1点に的中するように、纏められていること(図41)を特徴と
    する、レーザ照射源。
  4. 【請求項4】 殊に材料加工用のレーザ照射源において、高パワー密度及び
    高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ光源(1)が、複数個の
    直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該ファ
    イバレーザの出力端子が複数の平面に上下に配置されており、かつ前記ファイバ
    レーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が、1つの被加工面
    (81)上の1点に的中するように纏められて集束されていること(図41)を
    特徴とする、レーザ照射源。
  5. 【請求項5】 殊に材料加工用のレーザ照射源において、高パワー密度及び
    高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ光源(1)が、複数個の
    直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該ファ
    イバレーザの出力端子が、複数のトラックに並列的にかつ複数の平面に上下に配
    置されており、かつ前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照
    射線(13)が、複数のトラックで並列的にかつ複数の平面で上下に1つの被加
    工面(81)に的中するように纏められて集束されていること(図41)を特徴
    とする、レーザ照射源。
  6. 【請求項6】 殊に材料加工用のレーザ照射源において、高パワー密度及び
    高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ光源(1)が、複数個の
    直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該ファ
    イバレーザの出力端子が、複数のトラックに並列的にかつ複数の平面に上下に配
    置されており、かつ前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照
    射線(13)が、複数のトラックで並列的に1つの被加工面(81)に1平面で
    的中するように纏められて集束されていること(図41)を特徴とする、レーザ
    照射源。
  7. 【請求項7】 殊に材料加工用のレーザ照射源において、高パワー密度及び
    高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ光源(1)が、複数個の
    直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該ファ
    イバレーザの出力端子が、複数のトラックに並列的にかつ複数の平面に上下に配
    置されており、かつ前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照
    射線(13)が、複数の平面で上下に1つの被加工面(81)に的中するように
    纏められて集束されていること(図41)を特徴とする、レーザ照射源。
  8. 【請求項8】 殊に材料加工用のレーザ照射源において、高パワー密度及び
    高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ光源(1)が、複数個の
    直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該ファ
    イバレーザの出力端子が、複数のトラックに並列的にかつ複数の平面に上下に配
    置されており、かつ前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照
    射線(13)が、1つの被加工面(81)上の1点に的中するように纏められて
    集束されていること(図41)を特徴とする、レーザ照射源。
  9. 【請求項9】 殊に材料加工用のレーザ照射源において、高パワー密度及び
    高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ照射源(1)が、複数個
    の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該フ
    ァイバレーザの出力端子が、1つに束ねて配置されており、かつ前記ファイバレ
    ーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が、1つの被加工面(
    81)上の1点に的中するように纏められて集束されていること(図41)を特
    徴とする、レーザ照射源。
  10. 【請求項10】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレ
    ーザ(2)を有し、該ファイバレーザの出力端子が複数のトラックに並列配置さ
    れており、かつ前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線
    (13)が、複数のトラックで互いに並列的に被加工面(81)に的中するよう
    に、光学ユニット(8)によって纏められて集束されていること(図29,図4
    1)を特徴とする、レーザ照射源。
  11. 【請求項11】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレ
    ーザ(2)を有し、該ファイバレーザの出力端子が複数の平面に上下に配置され
    ており、かつ前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(
    13)が、複数の平面で互いに上下に前記被加工面(81)に的中するように、
    光学ユニット(8)によって纏められて集束されていること(図29,図41)
    を特徴とする、レーザ照射源。
  12. 【請求項12】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレ
    ーザ(2)を有し、該ファイバレーザの出力端子が複数のトラックに並列配置さ
    れており(図29,図41)、かつ前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出
    射するレーザ照射線(13)が、被加工面(81)上の1点(201,図31)
    に的中するように、光学ユニット(8)によって纏められて集束されていること
    を特徴とする、レーザ照射源。
  13. 【請求項13】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレ
    ーザ(2)を有し、該ファイバレーザの出力端子が複数の平面に上下に配置され
    ており、かつ前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(
    13)が、被加工面(81)上の1点(201,図31)に的中するように、光
    学ユニット(8)によって纏められて集束されていることを特徴とする、レーザ
    照射源。
  14. 【請求項14】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレ
    ーザ(2)を有し、該ファイバレーザの出力端子が複数のトラックに並列にかつ
    複数の平面に上下に配置されており、かつ前記ファイバレーザ(2)の出力端子
    から出射するレーザ照射線(13)が、複数のトラックで互いに並列的に(図2
    9,図41)かつ複数の平面では上下に被加工面(81)に的中するように、光
    学ユニット(8)によって纏められて集束されていることを特徴とする、レーザ
    照射源。
  15. 【請求項15】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレ
    ーザ(2)を有し、該ファイバレーザの出力端子が複数のトラック(図29,図
    41)に並列にかつ複数の平面に互いに上下に配置されており、かつ前記ファイ
    バレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が、複数のトラッ
    ク(図29,図41)で互いに並列的に被加工面(81)に1平面で的中するよ
    うに、光学ユニット(8)によって纏められて集束されていることを特徴とする
    、レーザ照射源。
  16. 【請求項16】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレ
    ーザ(2)を有し、該ファイバレーザの出力端子が複数のトラック(図29,図
    41)に並列にかつ複数の平面に上下に配置されており、かつ前記ファイバレー
    ザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が、複数の平面で被加工
    面(81)に的中するように、光学ユニット(8)によって纏められて集束され
    ていることを特徴とする、レーザ照射源。
  17. 【請求項17】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレ
    ーザ(2)を有し、該ファイバレーザの出力端子が複数のトラック(図29,図
    41)に並列にかつ複数の平面に上下に配置されており、かつ前記ファイバレー
    ザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が、被加工面(81)に
    1点で(201,図31)的中するように、光学ユニット(8)によって纏めら
    れて集束されていることを特徴とする、レーザ照射源。
  18. 【請求項18】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個の直接変調可能なダイオードポンピング式のファイバレ
    ーザ(2)を有し、該ファイバレーザの出力端子が1つに束ねて配置されており
    、かつ前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)
    が、被加工面(81)の1点(201,図31)に的中するように、光学ユニッ
    ト(8)によって纏められて集束されていることを特徴とする、レーザ照射源。
  19. 【請求項19】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個のダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有
    し、該ファイバレーザの出力端子が複数のトラックに並列配置されており、レー
    ザ照射線を成形するための光学ユニット(8)が変調ユニット(図4a,図19
    ,図19a)を有し、該変調ユニットの入力端子には、前記ファイバレーザ(2
    )の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が方位づけられていて、該変調
    ユニットによって、各レーザ照射線(13)が個々に変調可能であり、かつ前記
    変調ユニット(図4a,図19,図19a)の出力端子から出射するレーザ照射
    線(13)が、複数のトラックで互いに並列的に(図29,図41)被加工面(
    81)に的中するように、光学ユニット(8)によって纏められて集束されてい
    ることを特徴とする、レーザ照射源。
  20. 【請求項20】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個のダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有
    し、該ファイバレーザの出力端子が複数の平面に上下に配置されており、レーザ
    照射線を成形するための前記光学ユニット(8)が1つの変調ユニット(図4a
    ,図19,図19a)を有し、該変調ユニットの入力端子に対して、前記ファイ
    バレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が方位づけられて
    いて、該変調ユニットによって、各レーザ照射線(13)が個々に変調可能であ
    り、かつ前記変調ユニット(図4a,図19,図19a)から出射するレーザ照
    射線(13)が、複数の平面で互いに上下に被加工面(81)に的中するように
    、前記光学ユニット(8)によって纏められて集束されていることを特徴とする
    、レーザ照射源。
  21. 【請求項21】 1つの被加工面(81)上に1つのレーザ照射線を成形す
    るための光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源に
    おいて、高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レー
    ザ光源(1)が、複数個のダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有
    し、該ファイバレーザの出力端子が複数のトラック(図29,図41)に並列配
    置されており、レーザ照射線を成形するための光学ユニット(8)が変調ユニッ
    ト(図4a,図19,図19a)を有し、該変調ユニットの入力端子に対して、
    前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が方位
    づけられていて、前記変調ユニットによって、各レーザ照射線(13)が個々に
    変調可能であり、かつ前記変調ユニット(図4a,図19,図19a)から出射
    するレーザ照射線(13)が、被加工面(81)の1点(201,図31)に的
    中するように、前記光学ユニット(8)によって纏められて集束されていること
    を特徴とする、レーザ照射源。
  22. 【請求項22】 1つの被加工面上に1つのレーザ照射線を成形するための
    光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源において、
    高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ照射源
    (1)が、複数個のダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該
    ファイバレーザの出力端子が複数の平面で上下に配置されており、レーザ照射線
    を成形するための光学ユニット(8)が変調ユニット(図4a,図19,図19
    a)を有し、該変調ユニットの入力端子に対して、前記ファイバレーザ(2)の
    出力端子から出射するレーザ照射線(13)が方位づけられていて、前記変調ユ
    ニットによって、各レーザ照射線(13)が個々に変調可能であり、かつ前記変
    調ユニット(図4a,図19,図19a)から出射するレーザ照射線(13)が
    、被加工面(81)上の1点(201,図31)に的中するように、前記光学ユ
    ニット(8)によって纏められて集束されていることを特徴とする、レーザ照射
    源。
  23. 【請求項23】 1つの被加工面上に1つのレーザ照射線を成形するための
    光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源において、
    高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ照射源
    (1)が、複数個のダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該
    ファイバレーザの出力端子が複数のトラック(図29,図41)に並列的にかつ
    複数の平面で上下に配置されており、レーザ照射線を成形するための光学ユニッ
    ト(8)が変調ユニット(図4a,図19,図19a)を有し、該変調ユニット
    の入力端子に対して、前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ
    照射線(13)が方位づけられていて、前記変調ユニットによって、各レーザ照
    射線(13)が個々に変調可能であり、かつ前記変調ユニット(図4a,図19
    ,図19a)から出射するレーザ照射線(13)が、複数のトラック(図29,
    図41)では並列的にかつ複数の平面では上下に被加工面(81)に的中するよ
    うに、前記光学ユニット(8)によって纏められて集束されていることを特徴と
    する、レーザ照射源。
  24. 【請求項24】 1つの被加工面上に1つのレーザ照射線を成形するための
    光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源において、
    高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ照射源
    (1)が、複数個のダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該
    ファイバレーザの出力端子が複数のトラックに並列的にかつ複数の平面で上下に
    配置されており、レーザ照射線を成形するための光学ユニット(8)が変調ユニ
    ット(図4a,図19,図19a)を有し、該変調ユニットの入力端子に対して
    、前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が方
    位づけられていて、前記変調ユニットによって、各レーザ照射線(13)が個々
    に変調可能であり、かつ前記変調ユニット(図4a,図19,図19a)から出
    射するレーザ照射線(13)が、複数のトラック(図29,図41)で並列的に
    被加工面(81)に的中するように、前記光学ユニット(8)によって纏められ
    て集束されていることを特徴とする、レーザ照射源。
  25. 【請求項25】 1つの被加工面上に1つのレーザ照射線を成形するための
    光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源において、
    高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ照射源
    (1)が、複数個のダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該
    ファイバレーザの出力端子が複数のトラックに並列的にかつ複数の平面で上下に
    配置されており、レーザ照射線を成形するための光学ユニット(8)が変調ユニ
    ット(図4a,図19,図19a)を有し、該変調ユニットの入力端子に対して
    、前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ照射線(13)が方
    位づけられていて、前記変調ユニットによって、各レーザ照射線(13)が個々
    に変調可能であり、かつ前記変調ユニット(図4a,図19,図19a)から出
    射するレーザ照射線(13)が、複数の平面で上下に被加工面(81)に的中す
    るように、前記光学ユニット(8)によって纏められて集束されていることを特
    徴とする、レーザ照射源。
  26. 【請求項26】 1つの被加工面上に1つのレーザ照射線を成形するための
    光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源において、
    高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ照射源
    (1)が、複数個のダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該
    ファイバレーザの出力端子が複数のトラック(図29,図41)に並列的にかつ
    複数の平面で上下に配置されており、レーザ照射線を成形するための光学ユニッ
    ト(8)が変調ユニット(図4a,図19,図19a)を有し、該変調ユニット
    の入力端子に対して、前記ファイバレーザ(2)の出力端子から出射するレーザ
    照射線(13)が方位づけられていて、前記変調ユニットによって、各レーザ照
    射線(13)が個々に変調可能であり、かつ前記変調ユニット(図4a,図19
    ,図19a)から出射するレーザ照射線(13)が、被加工面(81)上の1点
    (201,図31)に的中するように、前記光学ユニット(8)によって纏めら
    れて集束されていることを特徴とする、レーザ照射源。
  27. 【請求項27】 1つの被加工面上に1つのレーザ照射線を成形するための
    光学ユニット(8)を備えた形式の、殊に材料加工用のレーザ照射源において、
    高パワー密度及び高エネルギーのレーザ照射線を発生するために、レーザ照射源
    (1)が、複数個のダイオードポンピング式のファイバレーザ(2)を有し、該
    ファイバレーザの出力端子が1つに束ねて配置されており、レーザ照射線を成形
    するための光学ユニット(8)が変調ユニット(図4a,図19,図19a)を
    有し、該変調ユニットの入力端子に対して、前記ファイバレーザ(2)の出力端
    子から出射するレーザ照射線(13)が方位づけられていて、前記変調ユニット
    によって、各レーザ照射線(13)が個々に変調可能であり、かつ前記変調ユニ
    ット(図4a,図19,図19a)から出射するレーザ照射線(13)が、被加
    工面(81)上の1点(201,図31)に的中するように、前記光学ユニット
    (8)によって纏められて集束されていることを特徴とする、レーザ照射源。
  28. 【請求項28】 少なくとも1個のファイバレーザ(2)のレーザ出力端子
    が受動的ファイバ(28)をレーザ出力端子として有している、請求項1から2
    7までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  29. 【請求項29】 少なくとも1個のファイバレーザ(2)のレーザ出力端子
    が複数の受動的ファイバ(28,図15)をレーザ出力端子として有している、
    請求項1から27までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  30. 【請求項30】 複数個のファイバレーザ(2)を接続した少なくとも1個
    のレーザ出力端子が設けられている、請求項1から27までのいずれか1項記載
    のレーザ照射源。
  31. 【請求項31】 ファイバレーザ(2)の出力端子(13)が成端片(26
    ,94)を備え、該成端片によって前記ファイバレーザ(2)が光学ユニット(
    8)に接続されており、レーザ照射線を成形するための光学ユニット(8)が入
    射口(9)に枠(29)を有しており、該枠が、被加工面(81)上に照射線を
    成形するための光学ユニット(8)の出射口(10)にレーザの出射ビームを的
    中させるようにレーザの成端片(26,94)を収容している、請求項10から
    30までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  32. 【請求項32】 成端片(26,94)が1個の細長いケーシング(132
    )から成り、該ケーシングが、光導波ファイバ(5,28)を収容するために軸
    方向に一貫して延在する円筒オリフィス(130)と、枠(29)内に収容する
    ための単数又は複数の基準面としての単数又は複数の外側嵌合部(134)とを
    有しており、光導波ファイバ(5,28)の入り込むケーシング(132)の端
    部で前記光導波ファイバ(5,28)が受容されて前記ケーシングの内部を導か
    れており、該ケーシング(132)の他端部には、短焦点距離の収斂レンズ(1
    33)が固着されており、軸方向に一貫して延在する円筒オリフィス(130)
    内の光導波ファイバ(5,28)の端部並びに収斂レンズ(133)が、互いに
    相対的に方向修正されて位置決めされており、かつ、前記光導波ファイバ(5,
    28)からのビーム出射点が、ほぼ前記収斂レンズ(133)の焦点に位置し、
    かつ、前記収斂レンズから出射するレーザ照射線のビーム束(144)が、前記
    の単数又は複数の外側嵌合部(134)を基準として規定の方位を有している、
    請求項31記載のレーザ照射源。
  33. 【請求項33】 単数又は複数の外側嵌合部(134)の対称軸線が、ファ
    イバ(5,28)の対称軸線に合致している、請求項32記載のレーザ照射源。
  34. 【請求項34】 単数又は複数の外側嵌合部(134)の対称軸線が、収斂
    レンズ(133)の対称軸線に合致している、請求項32又は33記載のレーザ
    照射源。
  35. 【請求項35】 嵌合面の対称軸線が、収斂レンズ(133)から出射する
    レーザビーム(144)の対称軸線に合致している、請求項32から34までの
    いずれか1項記載のレーザ照射源。
  36. 【請求項36】 ファイバ(5,28)の端部と収斂レンズ(133)との
    間隔が、前記収斂レンズ(133)から出射するレーザビーム(144)を成端
    片(26,94)の外部で発散させるように選ばれる、請求項32から35まで
    のいずれか1項記載のレーザ照射源。
  37. 【請求項37】 ファイバ端部と収斂レンズ(133)との間隔が、前記収
    斂レンズ(133)から出射するレーザビーム(144)を成端片(26,94
    )の外部で、前記収斂レンズ(133)から規定の距離を隔てて収斂させるよう
    に選ばれる、請求項32から36までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  38. 【請求項38】 ファイバ端部と収斂レンズ(133)との間隔が、前記収
    斂レンズ(133)から出射するレーザビーム(144)を成端片(26,94
    )の外部で、前記収斂レンズ(133)から規定の距離を隔ててほぼ平行に延在
    させるように選ばれる、請求項32から37までのいずれか1項記載のレーザ照
    射源。
  39. 【請求項39】 ケーシング(132)の内部に、該ケーシング(132)
    内の光導波ファイバ(5,28)を微調節可能な複数の調節ねじ(135)が、
    ケーシング円周に分配して配置されている、請求項32から38までのいずれか
    1項記載のレーザ照射源。
  40. 【請求項40】 光導波ファイバ(5,28)の侵入する方の側の、成端片
    (26,94)の端部に、別の調節ねじ(136)が設けられている、請求項3
    2から39までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  41. 【請求項41】 金属製又は金属コーティングの施されたガラス製の小さな
    球体(137)が調節のために使用され、調節後に位置固定される、請求項32
    から38までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  42. 【請求項42】 光導波ファイバ(5,28)とケーシング(132)との
    間の結合部、収斂レンズ(133)とケーシング(132)との間の結合部、並
    びに調節ねじ(135,136)又は球体(137)とケーシング(132)と
    の間の結合部が気密に封止され、かつケーシング(132)の内部に残留する中
    空室(143)には殊に保護ガスが充填される、請求項32から41までのいず
    れか1項記載のレーザ照射源。
  43. 【請求項43】 ケーシング(132)の封止部位が接着、鑞接又は溶接さ
    れている、請求項32から42までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  44. 【請求項44】 光導波ファイバ(5,28)の端部が、そのジャケット(
    17)の終端域を除去されかつその外面に粗面化を施されている、請求項32か
    ら43までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  45. 【請求項45】 光導波ファイバ(5,28)の端部が、ポンピング照射線
    を反射しかつレーザ照射線を部分的に透過させるように、鏡面化されている、請
    求項32から44までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  46. 【請求項46】 成端片(26,94)の前端部が、収斂レンズ(133)
    の領域で円錐形に形成されている(図7)、請求項32から45までのいずれか
    1項記載のレーザ照射源。
  47. 【請求項47】 成端片(94)が単数又は複数の嵌合部(134)の領域
    で長方形横断面を有し、かつ、長手方向に延びる2つの外面が、前記嵌合部(1
    34)の領域で互いに台形状に延びている(図10,図10a,図10b)、請
    求項32から46までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  48. 【請求項48】 成端片(26)が単数又は複数の嵌合部(134)の領域
    で正方形又は長方形の横断面を有し、かつ、長手方向に延びる外面が、前記嵌合
    部(134)の領域で互いに平行に延びている(図9,図9a)、請求項32か
    ら46までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  49. 【請求項49】 成端片(26)が単数又は複数の嵌合部(134)の領域
    で台形横断面を有している(図11)、請求項32から46までのいずれか1項
    記載のレーザ照射源。
  50. 【請求項50】 成端片(26)が単数又は複数の嵌合部(134)の領域
    で三角形横断面を有している(図11a)、請求項32から46までのいずれか
    1項記載のレーザ照射源。
  51. 【請求項51】 成端片(26)が単数又は複数の嵌合部(134)の領域
    で六角形横断面を有している(図12)、請求項32から46までのいずれか1
    項記載のレーザ照射源。
  52. 【請求項52】 成端片(26,94)が単数又は複数の嵌合部(134)
    の領域で円筒形又は円錐形に形成されている、請求項32から46までのいずれ
    か1項記載のレーザ照射源。
  53. 【請求項53】 枠(29)が、成端片(26,94)の単数又は複数の嵌
    合部(134)のための嵌合面を有しており、該嵌合面が、成端片(26,94
    )の収斂レンズ(133)から出射するレーザビームの対称軸線を少なくとも1
    つのトラック及び/又は少なくとも1つの平面内に位置させるように配置されて
    いる、請求項31記載のレーザ照射線。
  54. 【請求項54】 個々のトラック及び平面のための成端片(26,94)の
    単数又は複数の嵌合部(134)に対応する枠(29)の嵌合面が、前記成端片
    (26,94)の収斂レンズ(133)から出射する個々のトラック並びに個々
    の平面のレーザビーム(144)の対称軸線を相互に角度を成して延在させるよ
    うに配置されている、請求項53記載のレーザ照射源。
  55. 【請求項55】 個々のトラックのための成端片(26,94)の単数又は
    複数の嵌合部(134)に対応する枠(29)の嵌合面が、前記成端片(26,
    94)の収斂レンズ(133)から出射するレーザビームの対称軸線を相互に角
    度を成して延在させるように配置されており、かつ個々の平面のための成端片(
    26,94)の単数又は複数の嵌合部(134)に対応する枠(29)の嵌合面
    が、前記成端片(26,94)の収斂レンズ(133)から出射するレーザビー
    ムの対称軸線を互いに平行に延在させるように配置されている、請求項53記載
    のレーザ照射源。
  56. 【請求項56】 個々の平面のための成端片(26,94)の単数又は複数
    の嵌合部(134)に対応する枠(29)の嵌合面が、前記成端片(26,94
    )の収斂レンズ(133)から出射するレーザビーム(144)の対称軸線を相
    互に角度を成して延在させるように配置されおり、かつ、個々のトラックのため
    の成端片(26,94)の単数又は複数の嵌合部(134)に対応する枠(29
    )の嵌合面が、前記成端片(26,94)の収斂レンズ(133)から出射する
    レーザビームの対称軸線を互いに平行に延在させるように配置されている、請求
    項53記載のレーザ照射源。
  57. 【請求項57】 成端片(26,94)の単数又は複数の嵌合部(134)
    に対応する枠の嵌合面が、前記成端片(26,94)の収斂レンズ(133)か
    ら出射するレーザビーム(144)の対称軸線を1つに束ねて(図30)延在さ
    せ、かつ前記成端片(26,94)の収斂レンズ(133)から出射するレーザ
    ビームの対称軸線を互いに角度を成して延在させるように、配置されている、請
    求項31記載のレーザ照射源。
  58. 【請求項58】 枠(29)が、成端片(26,94)の単数又は複数の嵌
    合部(134)に対応する嵌合面を有し、該嵌合面が、前記成端片(26,94
    )の収斂レンズ(133)から出射するレーザビームの対称軸線を互いに平行に
    延在させるように配置されている、請求項53又は57記載のレーザ照射源。
  59. 【請求項59】 変調ユニット(図4a,図19,図19a)が、単数又は
    複数の別々の変調器を有している、請求項19から58までのいずれか1項記載
    のレーザ照射源。
  60. 【請求項60】 変調ユニット(図4a,図19,図19a)が、単数又は
    複数の多チャンネル型変調器(34)から成っている、請求項19から59まで
    のいずれか1項記載のレーザ照射源。
  61. 【請求項61】 電気光学式変調器及び/又は電気光学式偏向器(168)
    が使用されている、請求項19から60までのいずれか1項記載のレーザ照射源
  62. 【請求項62】 音響光学式変調器及び/又は音響光学式偏向器(34)が
    使用されている、請求項19から60までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  63. 【請求項63】 レーザビームを成形するための光学ユニット(8)が、入
    射口(9)と出射口(10)との間の領域内に、個々のレーザ照射線(13)を
    集合させる手段を有している、請求項10から62までのいずれか1項記載のレ
    ーザ照射源。
  64. 【請求項64】 個々のレーザ照射線を集合させるために、成端片(26,
    94)の収斂レンズ(133)から出射するビーム束つまりレーザ出射端子のビ
    ーム(144)の対称軸線間隔をトラック方向及び/又は平面方向で減少させる
    手段が設けられている、請求項10から63までのいずれか1項記載のレーザ照
    射源。
  65. 【請求項65】 レーザ出射端子のビーム(144)の対称軸線間隔を減少
    させる手段として、少なくとも1つのレンズが設けられている、請求項10から
    64までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  66. 【請求項66】 レーザ出射端子のビーム(144)の対称軸線間隔を減少
    させる手段として、2つの収斂レンズ(191,192)が設けられている、請
    求項65記載のレーザ照射源。
  67. 【請求項67】 レーザ出射端子のビーム(144)の対称軸線間隔を減少
    させる手段として、1つの収斂レンズ(202)と1つの発散レンズ(203)
    が設けられている、請求項66記載のレーザ照射源。
  68. 【請求項68】 球面レンズ(191,192)又は円柱レンズ(202,
    203)が設けられている、請求項65記載のレーザ照射源。
  69. 【請求項69】 両レンズの間隔が、両レンズの焦点距離の和にほぼ等しい
    、請求項66から68までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  70. 【請求項70】 両レンズの間隔が、変調器(34)内でビーム束を交差さ
    せるように設定されている、請求項66から69までのいずれか1項記載のレー
    ザ照射源。
  71. 【請求項71】 レーザ出射端子(133)のビーム束のビームを集合させ
    る手段として、ミラー及び/又はレンズ及び/又は波長関連性素子及び/又は偏
    光関連性素子が使用される、請求項10から70までのいずれか1項記載のレー
    ザ照射源。
  72. 【請求項72】 少なくとも2つの出射端子からのビームを集合させるため
    に、1つの波長関連性素子が使用される、請求項71記載のレーザ照射源。
  73. 【請求項73】 波長関連性素子として、一方のレーザ出射端子の照射線を
    透過し、かつ他方のレーザ出射端子の照射線を反射する1つのフィルタ(37)
    が使用される、請求項72記載のレーザ照射源。
  74. 【請求項74】 偏光照射線を伴う少なくとも2つのレーザ出射端子のビー
    ムを集合させるために、1つの偏光関連性素子が使用される、請求項71記載の
    レーザ照射源。
  75. 【請求項75】 偏光関連性素子として、一方のレーザ出射端子の偏光方向
    照射線を透過しかつ他方のレーザ出射端子の偏光方向照射線を反射する1つの偏
    光関連性ミラーが使用される、請求項74記載のレーザ照射源。
  76. 【請求項76】 少なくとも2つのレーザ出射端子のビームを集合させるた
    めに、第1方向からのレーザ出射端子のビームを透過しかつ第2方向からのレー
    ザ出射端子のビームを反射する1つのストリップミラー(46)が使用される、
    請求項71記載のレーザ照射源。
  77. 【請求項77】 ビームを集合させる手段が、ビーム方向で見て変調ユニッ
    トの前方及び/又は後方(図4a)に配置されている、請求項63から76まで
    のいずれか1項記載のレーザ照射源。
  78. 【請求項78】 変調ユニットの内部でビームを集合させる手段として、単
    数又は複数の単チャンネル形又は多チャンネル形音響光学式偏向器(34)或い
    は単数又は複数の多チャンネル形電気光学式偏向器が設けられている(図4a,
    図19,図19a,図36,図36a,図37)、請求項63記載のレーザ照射
    源。
  79. 【請求項79】 音響光学式偏向器(34)が各チャンネル毎に1つの加工
    点を発生するために、各チャンネル毎に1つの周波数で運転される、請求項78
    記載のレーザ照射源。
  80. 【請求項80】 音響光学式偏向器(34)が各チャンネル毎に複数の加工
    点を発生させるために、各チャンネル毎に複数の周波数から成る混合周波数で運
    転される、請求項78記載のレーザ照射源。
  81. 【請求項81】 音響光学式偏向器(34)が、複数のレーザ出射端子のビ
    ームを集合させるため並びに個々のレーザビームを変調するために、変調ユニッ
    トの内部で(図4a,図19,図19a)使用される、請求項78から80まで
    のいずれか1項記載のレーザ照射源。
  82. 【請求項82】 レーザビームを成形するための光学ユニット(8)が、成
    端片から出射するレーザビームを被加工面(81)へ伝播するための伝播ユニッ
    トを有し、該伝播ユニットが少なくとも1つのレンズ(165,186,197
    )を含んでいる、請求項10から81までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  83. 【請求項83】 伝播ユニットが少なくとも1つの収斂レンズと少なくとも
    1つの発散レンズ(101)を有している、請求項10から82までのいずれか
    1項記載のレーザ照射源。
  84. 【請求項84】 伝播ユニットが、少なくとも1つの凸面ミラー(121)
    と1つの凹面ミラー(115)と1つの収斂レンズ(112)を有している、請
    求項10から81までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  85. 【請求項85】 伝播ユニットが、1つの凹面ミラー(115)と1つの発
    散レンズと1つの収斂レンズ(112)を有している、請求項10から81まで
    のいずれか1項記載のレーザ照射源。
  86. 【請求項86】 伝播ユニットが、少なくとも1つの凹面ミラー(115)
    と複数の収斂レンズを有している、請求項10から81までのいずれか1項記載
    のレーザ照射源。
  87. 【請求項87】 凹面ミラー(115)と被加工面(81)との間に1つの
    透明なプレート(117)が設けられている、請求項82から86までのいずれ
    か1項記載のレーザ照射源。
  88. 【請求項88】 伝播ユニットが少なくとも1つの変向ミラーを有している
    、請求項82から87までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  89. 【請求項89】 伝播ユニットが2段に構成されており、しかも第1伝播段
    が、成端片(26,94)の収斂レンズ(133)において形成されたビーム束
    (144)を縮小して中間像平面(183)へ伝播し、かつ第2伝播段が、中間
    像平面(183)のビーム束を縮小して被加工面(81)へ伝播する、請求項8
    2から88までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  90. 【請求項90】 単数又は複数の平面内及び単数又は複数のトラック1〜n
    (図29,図32,図33,図41)に配列された成端片(26,94)の収斂
    レンズ(133)の後方の光路内に、1つの収斂レンズ(55)と、該収斂レン
    ズ(55)よりも小さな焦点距離を有する1つの収斂レンズ(56)とから成る
    第1伝播ユニットが配置されており、該第1伝播ユニットの収斂レンズ(55)
    によって、前記成端片(26,94)の収斂レンズ(133)から出射する、対
    称軸線を個々のトラックでは互いにほぼ平行に延在させるビーム束(144)が
    、1つの部位(184)でクロスオーバーするように偏向され、前記第1伝播ユ
    ニットの収斂レンズ(56)によって収斂レンズ(55)の前記偏向が解消され
    、しかも光路内で後続する中間像平面(183)において、両収斂レンズ(55
    ,56)の焦点距離の比率で縮小される結像、つまり前記成端片(26)の収斂
    レンズ(133)から出射するビーム束(144)の結像が発生し、かつ該ビー
    ム束が、焦点距離の比率で拡大する発散角度を有しており、かつ前記中間像平面
    (183)より後方の光路内には、1つの収斂レンズ(57)と、該収斂レンズ
    (57)よりも小さな焦点距離を有する1つの収斂レンズ(61)とから成って
    いるところの、ビーム束の縮小結像を前記中間像平面(183)から被加工面(
    81)へ伝播する第2伝播ユニットが配置されており、該第2伝播ユニットによ
    って、前記成端片(26)の収斂レンズ(133)から出射する各ビーム束が1
    つの加工点(B〜B)を発生する、請求項82から89までのいずれか1項
    記載のレーザ照射源。
  91. 【請求項91】 レンズ(55)とクロスオーバー点(184)との間隔が
    、レンズ(55)の焦点距離にほぼ等しく、前記クロスオーバー点(184)と
    レンズ(56)との間隔並びに該レンズ(56)と中間像平面(183)との間
    隔が、レンズ(56)の焦点距離にほぼ等しく、前記中間像平面(183)とレ
    ンズ(57)との間隔並びにクロスオーバー点(187)とレンズ(57)との
    間隔が、レンズ(57)の焦点距離にほぼ等しく、前記クロスオーバー点(18
    7)とレンズ(61)との間隔並びに被加工面(81)とレンズ(61)との間
    隔が該レンズ(61)の焦点距離にほぼ等しく、かつ前記の複数のレンズの間隔
    が、被加工面(81)上に生じるビーム束の対称軸線を互いにほぼ平行に延在さ
    せるように選ばれる、請求項90記載のレーザ照射源。
  92. 【請求項92】 単数及び複数の平面内及び単数又は複数のトラック1〜n
    (図21,図24,図32,図33)に配列された成端片(94)の収斂レンズ
    (133)の後方の光路(図21)内に、1つの発散レンズ(101)と2つの
    収斂レンズ(102,103)とから成る伝播ユニットが配置されており、該伝
    播ユニットによって、前記成端片(94)の収斂レンズ(133)から出射する
    、対称軸線を個々のトラックでは互いに角度を成して延在させるビーム束(14
    4)が、収斂レンズ(102)においてクロスオーバーさせるように、偏向かつ
    拡張され、しかも発散するビーム束(144)が収斂レンズ(102)によって
    ほぼ平行に方位づけられかつ該収斂レンズ(102)から夫々角度を成して出射
    し、かつ該収斂レンズ(102)より後方の光路内に、ほぼ平行なビーム束を被
    加工面(81)上に集束させる収斂レンズ(103)が配置されており、これに
    伴なって、前記成端片(94)の収斂レンズ(133)から出射する各ビーム束
    が1つの加工点(B〜B)を発生する、請求項82記載のレーザ照射源。
  93. 【請求項93】 発散レンズ(101)の焦点距離が、収斂レンズ(102
    )の焦点距離よりも著しく短く、収斂レンズ(103)と収斂レンズ(102)
    との間隔が、前記収斂レンズ(103)の焦点距離にほぼ等しく、かつ被加工面
    (81)と前記収斂レンズ(103)との間隔が、該収斂レンズ(103)の焦
    点距離にほぼ等しく、しかも前記被加工面(81)に的中するビーム束の対称軸
    線が互いにほぼ平行である、請求項92記載のレーザ照射源。
  94. 【請求項94】 単数及び複数の平面内及び単数又は複数のトラック1〜n
    (図21,図24,図32,図33)に配列された成端片(94)の収斂レンズ
    (133)の後方の光路(図22)内に、1つの凸面ミラー(121)と1つの
    凹面ミラー(115)と1つの収斂レンズ(112)とから成る伝播ユニットが
    配置されており、該伝播ユニットによって、前記成端片(94)の収斂レンズ(
    133)から出射する、対称軸線を個々のトラックでは互いに角度を成して延在
    させるビーム束(144)が、凹面ミラー(115)においてクロスオーバーさ
    せるように、偏向かつ拡張され、しかも発散するビーム束(144)が、前記凹
    面ミラー(115)によってほぼ並行に方位修正され、かつ該凹面ミラーから夫
    々角度を成して放射され、かつ、前記凹面ミラー(115)より後方の光路内に
    は、ほぼ平行なビーム束を被加工面(81)上に集束するレンズ(112)が配
    置されており、これに伴って成端片(94)の収斂レンズ(133)から出射す
    る各ビーム束が1つの加工点(B1〜Bn)を発生する、請求項82記載のレーザ
    照射源。
  95. 【請求項95】 凸面ミラー(121)の焦点距離が、凹面ミラー(115
    )の焦点距離よりも著しく小さく、前記の凹面ミラー(115)と凸面ミラー(
    121)との間隔が、凹面ミラーの焦点距離と凸面ミラーの焦点距離との和に等
    しく、被加工面(81)と凸レンズ(112)との間隔が、該凸レンズ(112
    )の焦点距離にほぼ等しく、しかも該凸レンズとミラーとの間隔が、被加工面(
    81)上に発生するビーム束の対称軸線を互いにほぼ平行に延在させるように選
    ばれる、請求項94記載のレーザ照射源。
  96. 【請求項96】 個々の平面において成端片(26)の収斂レンズ(133
    )から出射するビーム束(144)の対称軸線が、互いにほぼ平行に延在してい
    る、請求項89から95までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  97. 【請求項97】 個々の平面において成端片(26)の収斂レンズ(133
    )から出射するビーム束(144)の対称軸線が、互いに角度を成して延在して
    いる、請求項89から95までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  98. 【請求項98】 複数のレンズがレンズ系として構成されている、請求項8
    2から86までのいずれか1項又は請求項89から96までのいずれか1項記載
    のレーザ照射源。
  99. 【請求項99】 ミラー(115,121)が球面状表面及び/又は非球面
    状表面を有している、請求項84から88までのいずれか1項或いは請求項94
    又は95記載のレーザ照射源。
  100. 【請求項100】 伝播ユニットが少なくとも1つの変向ミラーを含んでい
    る、請求項82から99までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  101. 【請求項101】 少なくとも1つのミラーが金属製である、請求項84か
    ら88までのいずれか1項又は請求項94から100までのいずれか1項記載の
    レーザ照射源。
  102. 【請求項102】 伝播ユニットが交換可能な対物レンズ(61,103,
    112)を有している、請求項82から101までのいずれか1項記載のレーザ
    照射源。
  103. 【請求項103】 透明なプレート(117)が光学的な補正プレート(1
    17)である、請求項87から102までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  104. 【請求項104】 成端片(26,94)の収斂レンズ(133)から出射
    するビーム束(144)が出射円錐体を有し、該出射円錐体が、前記成端片(2
    6,94)の内部のファイバ端部に対する前記収斂レンズ(133)の距離によ
    わって、被加工面(81)上の加工点B1〜Bnに最適の鮮鋭度を生ぜしめるよう
    に調整可能である、請求項31から103までのいずれか1項記載のレーザ照射
    源。
  105. 【請求項105】 被加工面(81)上にレーザビームを成形するための光
    学ユニット(8)が、前記被加工面(81)に加工効果を惹起させてはならない
    レーザ照射線を無害にする手段を有している、請求項10から104までのいず
    れか1項記載のレーザ照射源。
  106. 【請求項106】 被加工面(81)に加工効果を惹起させてはならない不
    都合なレーザ照射線を無害にするために、この不都合なレーザ照射線の焦点をず
    らす(デフォーカッシング)手段が光路内に設けられており、焦点をずらされた
    照射線は、加工効果を惹起することなく被加工面(81)に達する、請求項10
    5記載のレーザ照射源。
  107. 【請求項107】 被加工面(81)に加工効果を惹起させてはならないレ
    ーザ照射線を無害にするために捕捉ユニット(73)が設けられており、該捕捉
    ユニットが、被加工面に加工効果を惹起させてはならない不都合なレーザ照射線
    を被加工面(81)から遠ざけるために、光路内に配置された変向ミラー(74
    ,97,121)を備えている、請求項10から105までのいずれか1項記載
    のレーザ照射源。
  108. 【請求項108】 変向ミラー(74,97)が金属から製作されている、
    請求項107記載のレーザ照射源。
  109. 【請求項109】 被加工面(81)に加工効果を惹起させてはならないレ
    ーザ照射線を無害にするために捕捉ユニット(73)が設けられており、該捕捉
    ユニットが、被加工面に加工効果を惹起させてはならない不都合なレーザ照射線
    を被加工面(81)から遠ざけるために、光路内に配置された偏光関連性ミラー
    を備えている、請求項10から105までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  110. 【請求項110】 不都合な照射線を捕捉するために、不都合な照射線を導
    き入れるサンプが設けられている、請求項105記載又は請求項107から10
    9までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  111. 【請求項111】 サンプが、照射線のエネルギーを熱に変換することによ
    って不都合な照射線を吸収する媒質から成っている、請求項110記載のレーザ
    照射源。
  112. 【請求項112】 サンプが熱交換器として構成されている、請求項110
    又は111記載のレーザ照射源。
  113. 【請求項113】 凸面ミラー(121)と変向ミラー(97)が一体に製
    作されている、請求項107又は108記載のレーザ照射源。
  114. 【請求項114】 凸面ミラー(121)が、不都合な照射線のための変向
    ミラーとしても形成されている、請求項113記載のレーザ照射源。
  115. 【請求項115】 光学面に減反射処理が施されている、請求項10から1
    14までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  116. 【請求項116】 光学素子がその枠内に接着されている、請求項10から
    115までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  117. 【請求項117】 光学素子がその枠内に鑞接されている、請求項10から
    115までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  118. 【請求項118】 光学素子の少なくとも1つが、ガラスよりも高い熱伝導
    率を有する材料、特にサファイアから製作されている、請求項10から117ま
    でのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  119. 【請求項119】 ファイバレーザ(2)の出力端子(13)が1つの受容
    部内に纏められており、しかも該受容部が、レーザ照射線を被加工面(81)へ
    方位づけるように形成されている、請求項1から118までのいずれか1項記載
    のレーザ照射源。
  120. 【請求項120】 受容部が、光学ユニット(8)に適合するために多部分
    から構成されており、しかも前記受容部の第1部分がケーシング(35,93)
    として構成されている、請求項119記載のレーザ照射源。
  121. 【請求項121】 光学ユニット(8)が、個々のレーザビームを集合させ
    る手段(37)を有し、該手段がケーシング(35,93)の内部に配置されて
    いる、請求項120記載のレーザ照射源。
  122. 【請求項122】 ケーシング(35,93)が成端片(26,94)用の
    枠(29)を有し、前記成端片が、個々のレーザビームを被加工面(81)に集
    結させるように配置されかつ方位づけられている、請求項121記載のレーザ照
    射源。
  123. 【請求項123】 成端片(26,94)の収斂レンズ(133)から出射
    するビーム束の対称軸線間隔を縮小させる手段(46,191,192,202
    ,203)がケーシング(35,93)内に設けられている、請求項122記載
    のレーザ照射源。
  124. 【請求項124】 ケーシング(35,93)内に、交換可能な変調器ケー
    シング(172)用の円筒形開口(48)が設けられており、前記変調器ケーシ
    ングが前記円筒形開口(48)の内部で回動によって調節・位置決め可能であり
    、かつ外向き側に電気接続端子(181)を有し、該電気接続端子が、電子制御
    装置と、変調器及び/又は偏向器(34,168)を電気的に作動制御するため
    のプリント配線基板(171)とに接続されており、かつ、前記変調器ケーシン
    グ(172)が、前記ケーシング(35,93)の内室(44,111)へ向い
    た方の端面側に、変調器及び/又は偏向器用のホルダーを有しかつケーシング内
    部にプリント配線基板(171)を内蔵し、しかも該プリント配線基板が、変調
    器ケーシング(172)の内部から、前記ケーシング(35,93)の内室の方
    に向いた端面を通って内室(44,111)内へ侵入して変調器と電気接続され
    ている、請求項123記載のレーザ照射源。
  125. 【請求項125】 ケーシング(35,93)が、複数の変調器ケーシング
    (172)用の複数の円筒形開口(48)を有している、請求項124記載のレ
    ーザ照射源。
  126. 【請求項126】 光路の方向でケーシング(35,93)には、受容部の
    第2部分が光学ユニット(8)に適合するために接続しており、前記第2部分が
    、伝播ユニットを内蔵しかつ管(51,95,113)として形成されており、
    該管が、前記ケーシング(35,93)の出射側に配置された孔(47)によっ
    てセンタリングされ、かつ前記ケーシング(35,93)にフランジ締結されて
    いる、請求項119記載のレーザ照射源。
  127. 【請求項127】 管(51,95,113)の側面側に、被加工面(81
    )に加工効果を惹起させてはならないレーザ照射線を捕捉して無害にするための
    捕捉ユニット(73,86)がフランジ締結されている、請求項126記載のレ
    ーザ照射源。
  128. 【請求項128】 管(51,95,113)の端部における伝播ユニット
    からの照射線出口と被加工面(81)との間に、該被加工面(81)から削出さ
    れた材料を除去する装置(82)が設けられている、請求項127記載のレーザ
    照射源。
  129. 【請求項129】 管(51,95,113)が、対物レンズ(61,10
    3,112)によって特定された軸線を中心として回動可能及び/又はその長手
    方向にシフト可能に支承されている、請求項128記載のレーザ照射源。
  130. 【請求項130】 ケーシング(93)に装着された管(113)の端部に
    、凹面ミラー(115)を取付けたプレート(114)が設けられかつ前記ケー
    シングから前記管内へ侵入させる1つの孔(122)を有しており、レーザ照射
    線を捕捉して無害にするための捕捉ユニット(73,86)をフランジ締結した
    管の他端部には、前記孔(122)を通って前記管(113)内へ侵入するレー
    ザ照射線を衝突させる凸面ミラー(121)が配置されており、しかも加工効果
    を惹起させるべきレーザ照射線が凹面ミラー(115)へ反射され、かつ、加工
    効果を惹起してはならない不都合なレーザ照射線は凸面ミラー(121)又は扁
    平ミラー(97)によって、該レーザ照射線を捕捉して無害にする捕捉ユニット
    (73,86)へ変向されるようになっており、かつ、前記管(113)の、被
    加工面(81)寄りの端部には、加工効果を惹起すべきレーザ照射線が前記凹面
    ミラー(115)を介して方位づけられる対物レンズ(112)が設けられてお
    り、しかも該対物レンズが被加工面(81)上に加工スポット(24)を発生す
    る、請求項126から129までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  131. 【請求項131】 レーザ照射線を捕捉して無害にする捕捉ユニット(73
    ,86)と、被加工面(81)に対面した方の管(95)の端部との間で該管の
    内部の光路内に、該管の長手方向に延在して伝播ユニットを有する鏡筒(96)
    が前記管内部に同心的に保持するように設けられており、しかも前記伝播ユニッ
    トが、ケーシング寄りの鏡筒端部に配置されておりかつ加工効果を惹起すべきレ
    ーザ照射線を受取って拡張させる発散レンズ(101)を有し、しかも前記伝播
    ユニットは、拡張されたレーザ照射線をほぼ平行なビーム束に成形する収斂レン
    ズ(102)を有し、かつ被加工面(81)寄りの鏡筒(96)の端部には、加
    工効果を惹起すべき照射線が方位づけられる対物レンズ(103)が設けられて
    おり、しかも該対物レンズが被加工面(81)上に加工スポットを発生させ、か
    つ加工効果を惹起してはならない不都合なレーザ照射線は、ミラー(97)によ
    って、該レーザ照射線を捕捉して無害にする捕捉ユニット(73,86)内へ変
    向される、請求項126から129までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  132. 【請求項132】 ケーシング(35,93)にフランジ締結された管(5
    1)の端部に、2つの収斂レンズ(55,56)を有する第1鏡筒(53)が設
    けられており、該第1鏡筒が、前記ケーシング寄りの前記管(51)の端部で光
    軸に対して同心的にかつ前記第1鏡筒の両端部を前記管の内部で固定されて、前
    記第1鏡筒によって、前記管(51)の内部で1つの中間像(183)を発生さ
    るようになっており、かつ被加工面(81)に面した方の前記管(51)の他端
    部には、2つの収斂レンズ(57,61)を有する第2鏡筒(54)が設けられ
    ており、該第2鏡筒が、前記被加工面(81)に面した方の前記管(51)の端
    部で光軸に対して同心的にかつ前記第2鏡筒の両端部を前記管の内部に固定され
    て、前記第2鏡筒によって被加工面(81)上に加工スポット(24)を発生さ
    せるようになっており、加工効果を惹起してはならないレーザ光線が、前記の第
    1鏡筒(53)と第2鏡筒(54)との間に配置されたミラー(74)によって
    、被加工面(81)上に加工効果を惹起してはならない不都合なレーザ照射線を
    捕捉して無害にするための捕捉ユニット(73,86)内へ変向される、請求項
    126から129までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  133. 【請求項133】 被加工面(81)上に加工効果を惹起してはならない不
    都合なレーザ照射線を捕捉して無害にするための捕捉ユニットが、変向ミラー(
    74,97,121)又は偏光関連性ミラー(169)と、不都合なレーザ照射
    線を捕捉するためのサンプとの間に、管(51,95,113)の内室を前記サ
    ンプから仕切る光学素子(75)を有し、該光学素子の直径が、サンプ内へ導か
    れたレーザ照射線を真直ぐに通過させるが、サンプから逆反射又は逆散乱される
    ような照射線は該サンプ内に充分抑止するように設計されている、請求項130
    から132までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  134. 【請求項134】 光学素子(75)がガラスプレート又はレンズである、
    請求項133記載のレーザ照射源。
  135. 【請求項135】 光学素子(75)に減反射処理が施されている、請求項
    134記載のレーザ照射源。
  136. 【請求項136】 光学素子(75)がその枠内に接着又は鑞接されている
    、請求項133から135までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  137. 【請求項137】 不都合なレーザ照射線を捕捉する装置(73,86)が
    、変向ミラー(74,97,121)又は偏光関連性ミラー(169)及び光学
    素子(75)を有する円筒形に形成された捕捉ユニット(73)と、該捕捉ユニ
    ットを管(51,95,113)に固定するためのフランジとから成っている、
    請求項130から132までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  138. 【請求項138】 不都合なレーザ照射線を捕捉するためのサンプが、冷却
    媒体を通す複数のオリフィス(87)を有するプレート(86)から成っている
    、請求項110から112までのいずれか1項又は請求項127記載のレーザ照
    射源。
  139. 【請求項139】 プレート(86)が、レーザ照射線に向いた方の側に、
    衝突させるべきレーザ照射線に対して傾斜した扁平な表面を有している、請求項
    138記載のレーザ照射源。
  140. 【請求項140】 プレートの表面が、凸面状又は凹面状に成形されている
    、請求項139記載のレーザ照射源。
  141. 【請求項141】 表面が粗面化されている、請求項139又は140記載
    のレーザ照射源。
  142. 【請求項142】 被加工面(81)から削出された材料を除去するための
    材料除去装置(82,235,249)が、両端面を貫通してレーザ照射線を透
    過させる貫通孔(207)を有し、しかもレーザ照射線の出射する方の端面が前
    記被加工面(81)の近くに接近させられており、かつ、前記材料除去装置の、
    レーザ照射線の出射する方の端面近傍の側方には、前記貫通孔(207)に向か
    って開口する少なくとも1つの別の孔(213)が位置し、かつ真空ポンプに接
    続されている、請求項128又は請求項130から132までのいずれか1項記
    載のレーザ照射源。
  143. 【請求項143】 貫通孔(207)が、入射口と出射口との間で円錐形に
    成形されており、かつ出射口の方へ向かって差し当たって狭窄するが、次いで出
    射口の直前でレーザ照射線領域の拡張された加工空間(211)へ移行しており
    、該加工空間には、出射端面の側方に配設した孔が吸出通路(213)として接
    続されている、請求項142記載のレーザ照射源。
  144. 【請求項144】 1つの真空ポンプに接続された、側方に配設した複数の
    吸出通路(213)が設けられている、請求項143記載のレーザ照射源。
  145. 【請求項145】 加工空間(211)には、正圧空気供給部に接続された
    1つの孔(215)が設けられており、かつ該孔の軸線が、加工スポット(24
    )に方位づけられている、請求項143又は144記載のレーザ照射源。
  146. 【請求項146】 孔(215)が、加工スポット(24)へ方位づけられ
    た作用方向を有するノズル孔として形成されている、請求項145記載のレーザ
    照射源。
  147. 【請求項147】 複数のノズル孔(215)が設けられている、請求項1
    46記載のレーザ照射源。
  148. 【請求項148】 複数のノズル孔(215)が、吸出通路(213)を有
    する側に対向して位置する方の装置側に配設されている、請求項143から14
    7までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  149. 【請求項149】 複数のノズル孔(215)が、吸出通路(213)を有
    する側に対向して位置する方の装置側に配設されており、かつ前記吸出通路に対
    してずらされている、請求項143から148までのいずれか1項記載のレーザ
    照射源。
  150. 【請求項150】 1つの別の孔が、正圧空気供給部に接続されたバイパス
    孔(216)として設けられており、該バイパス孔が、貫通孔(207)に沿っ
    て被加工面(81)の方向に向かう流れを生ぜしめるように配置されている、請
    求項143から149までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  151. 【請求項151】 正圧空気供給部に接続された複数のバイパス孔(216
    )が設けられており、該バイパス孔が、貫通孔(207)に沿って被加工面(8
    1)の方向に向かう流れを生ぜしめるように配置されている、請求項150記載
    のレーザ照射源。
  152. 【請求項152】 正圧空気供給部に接続された少なくとも1つのバイパス
    孔(216)が、被加工面(81)から入射口の方向に向かう流れを生ぜしめる
    ように配置されており、該流れが、対物レンズ(61,103,112)又はガ
    ラス板(218,230,237)によって変向されかつ前記貫通孔(207)
    に沿って前記被加工面(81)の方に向かって運動する、請求項150又は15
    1記載のレーザ照射源。
  153. 【請求項153】 バイパス孔(216)が、ノズル孔(215)よりも小
    さな直径を有している、請求項150から152までのいずれか1項記載のレー
    ザ照射源。
  154. 【請求項154】 バイパス孔(216)が、ノズル孔(215)よりも多
    数設けられている、請求項150から153までのいずれか1項記載のレーザ照
    射源。
  155. 【請求項155】 ノズル孔(215)が、吸出通路(213)よりも多数
    設けられている、請求項146から154までのいずれか1項記載のレーザ照射
    源。
  156. 【請求項156】 吸出通路(213)が、ノズル孔(215)よりも大き
    な横断面を有している、請求項145から155までのいずれか1項記載のレー
    ザ照射源。
  157. 【請求項157】 真空ポンプ接続用の吸出接続管(221)を取付けるた
    めのカバー(217)を有する吸出溝(212)が設けられている、請求項14
    2から156までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  158. 【請求項158】 吸出通路(213)と真空ポンプとの間に、加工時に遊
    離した材料を受取るフィルタ装置が配置されている、吸出溝内にフィルタ装置が
    配置されている、請求項142から157までのいずれか1項記載のレーザ照射
    源。
  159. 【請求項159】 吸出溝内にフィルタ装置が配置されている、請求項15
    8記載のレーザ照射源。
  160. 【請求項160】 正圧供給部接続用の給気接続管(222)を取付けるた
    めのカバー(217)を有する給気溝(214)が設けられており、該給気溝を
    介してノズル孔(215)及びバイパス孔(216)が給気される、請求項14
    2から159までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  161. 【請求項161】 正圧空気の代わりに酸化促進ガスが使用される、請求項
    142から160までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  162. 【請求項162】 正圧空気の代わりに酸化抑制ガスが使用される、請求項
    142から160までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  163. 【請求項163】 被加工面(81)から削出された材料を除去するための
    材料除去装置が、管(51,95,113)からレーザ照射線が出射する方の管
    端部に継手(204)によって着脱可能に固着された円筒形の口金(82)とし
    て構成されており、かつ前記口金への入射口端部に、貫通孔(207)の円筒形
    拡径部(206)が設けられており、該拡径部内に対物レンズ(61,103,
    112)の枠が侵入している、請求項142から162までのいずれか1項記載
    のレーザ照射源。
  164. 【請求項164】 円筒形の口金(82)が、円錐形孔として形成された貫
    通孔(207)を有する円筒形の基体(205)から成り、該円筒形基体が、加
    工空間(211)、吸出通路(213)、吸出溝(212)、ノズル孔(215
    )、バイパス孔(216)、給気溝(214)及び円筒形孔(206)を有し、
    しかも前記基体の外周には、真空ポンプに接続するための単数又は複数の吸出接
    続管(221)及び正圧空気供給部に接続するための少なくとも1つの給気接続
    管(222)を有する1つのリング(217)が気密に装嵌されている、請求項
    163記載のレーザ照射源。
  165. 【請求項165】 貫通孔(207)の円筒形拡径部(206)内に、交換
    可能なガラス板(218)が設けられている、請求項164記載のレーザ照射源
  166. 【請求項166】 レーザビームを成形するための光学ユニット(8)が、
    被加工面(81)上にビームウエストを生ぜしめるように構成されている、請求
    項10から104までのいずれか1項又は請求項119から132までのいずれ
    か1項記載のレーザ照射源。
  167. 【請求項167】 光学ユニット(8)がシフト可能な長焦点距離レンズを
    有し、しかも前記シフトに基づいて、被加工面上における加工スポットの集束が
    可変である、請求項10から104までのいずれか1項又は請求項119から1
    32までのいずれか1項又は請求項166記載のレーザ照射源。
  168. 【請求項168】 光学ユニット(8)が、第1の調整によって被加工面(
    81)上における加工点間の間隔を規定範囲内で可変にしかつ第2の調整によっ
    て前記被加工面上における加工スポットの集束を調整可能にするバリオ集束光学
    素子を有している、請求項10から104までのいずれか1項又は請求項119
    から132までのいずれか1項又は請求項166記載のレーザ照射源。
  169. 【請求項169】 光学素子の光学的に有効な面が、反射低減層膜を有して
    いる、請求項10から168までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  170. 【請求項170】 光学的に有効な面が、レーザ照射線に対して、レーザへ
    の逆反射及び逆散乱を回避するように傾けられて配置されている(図3,図18
    ,図38)、請求項10から169までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  171. 【請求項171】 真直ぐに透過する非偏向の照射線(l)が加工効果を
    惹起し、偏向した照射線(l)はいかなる加工効果も惹起しないように、音響
    光学式変調器が、入射するレーザ照射線に対して配置されている、請求項19か
    ら170までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  172. 【請求項172】 偏向した照射線(l)が加工効果を惹起し、真直ぐに
    透過する非偏向の照射線(l)はいかなる加工効果も惹起しないように、音響
    光学式変調器(34)が、入射するレーザ照射線に対して配置されている、請求
    項19から171までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  173. 【請求項173】 レーザビームを成形するための光学ユニット(8)に、
    光学面の汚染化を防止する手段が設けられている、請求項10から172までの
    いずれか1項記載のレーザ照射源。
  174. 【請求項174】 光学面の汚染化を防止する手段が、受容部及び/又は光
    学ユニット(8)をガス放出材料と接触させず気密に密封可能にする点にあり、
    かつレーザ照射線を出射させる光学窓が設けられている、請求項10から173
    までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  175. 【請求項175】 レーザ照射線を出射させる光学窓がガラス板である、請
    求項10から174までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  176. 【請求項176】 レーザ照射線を出射させる光学窓がガラス板又はレンズ
    である、請求項10から175までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  177. 【請求項177】 光学ユニット(8)を適合させるための受容部(35,
    93,51,95,113)の構成部分が気密に互いに結合されており、かつ前
    記受容部に結合された構成素子群(26,94,37,41,46,73,54
    ,96,116,118)が気密に配置されている、請求項120から176ま
    でのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  178. 【請求項178】 封止する手段としてパッキン(36,43,52,76
    ,62,124,125)が設けられている、請求項120から177までのい
    ずれか1項記載のレーザ照射源。
  179. 【請求項179】 シールする手段として接着継手が設けられている、請求
    項120から178までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  180. 【請求項180】 シールする手段として鑞接継手が設けられている、請求
    項120から178までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  181. 【請求項181】 対物レンズ(61,103,112)が、加工効果を惹
    起せねばならないレーザ照射線を透過させるための光学窓として設けられている
    、請求項120から180までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  182. 【請求項182】 プレート(117)が、加工効果を惹起せねばならない
    レーザ照射線を透過させるための光学窓として設けられている、請求項120か
    ら181までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  183. 【請求項183】 レンズ(75)が、加工効果を惹起させてはならないレ
    ーザ照射線を透過させるための光学窓として設けられている、請求項120から
    182までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  184. 【請求項184】 光学ユニット(8)を適合させるための受容部の内室を
    排気させる弁(77)が、ケーシング(35,93)に設けられている、請求項
    120から183までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  185. 【請求項185】 光学ユニット(8)を適合させるための受容部の内室に
    弁(77)を介して保護ガスが充填されている、請求項120から184までの
    いずれか1項記載のレーザ照射源。
  186. 【請求項186】 弁(77)を介して、規定の1つのパッキンの開放中に
    保護ガスが、光学ユニット(8)を適合させるための受容部の内室を通流するよ
    うになっている、請求項120から185までのいずれか1項記載のレーザ照射
    源。
  187. 【請求項187】 弁(77)を介して、光学ユニット(8)を適合させる
    ための受容部の内室を保護ガスが常時通流するようになっており、しかも対物レ
    ンズ(61,103,112)の近傍に、前記保護ガスを逃がすための少なくと
    も1つの孔(120)が設けられている(図39a)、請求項120から186
    までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  188. 【請求項188】 保護ガスが主として窒素から成っている、請求項120
    から187までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  189. 【請求項189】 光学ユニット(8)を適合させるための受容部が、成端
    片(26,94)の領域でケーシング(35,93)に複数の冷却フィンを備え
    ている、請求項120から188までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  190. 【請求項190】 光学ユニット(8)を適合させるための受容部が、成端
    片(26,94)の領域でケーシング(35,93)に、冷却媒体を供給するた
    めの複数のオリフィス(87)を備えている、請求項120から189までのい
    ずれか1項記載のレーザ照射源。
  191. 【請求項191】 光学ユニット(8)を適合させるための受容部が、捕捉
    ユニット(73)及び対物レンズ(112)の領域で管(118)に複数の冷却
    フィンを備えている、請求項120から190までのいずれか1項記載のレーザ
    照射源。
  192. 【請求項192】 光学ユニット(8)が成端片及び/又はレンズの領域に
    、冷却媒体を供給するための複数のオリフィス(87)を備えている(図8,図
    39)、請求項120から191までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  193. 【請求項193】 変調器ケーシング(172)が変調器(34)の領域に
    、冷却媒体を供給するための複数のオリフィス(87)を備えている、請求項1
    20から192までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  194. 【請求項194】 ポンピング源(18)とレーザファイバ(5)と成端片
    (26,94)とを夫々有する各ファイバレーザ(2)から成るモジュールを設
    けたことによって、レーザ照射源構造が部分的にモジュール式に構成されている
    、請求項1から193までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  195. 【請求項195】 モジュールがレーザファイバ(5)と成端片(26,9
    4)との間に受動的ファイバ(28)を有している、請求項1から194までの
    いずれか1項記載のレーザ照射源。
  196. 【請求項196】 少なくとも1つのモジュールが、受動的ファイバ(28
    )を有する複数のレーザ出力端子(13)を備え、各出力端子が成端片(26,
    94)を有している、請求項1から195までのいずれか1項記載のレーザ照射
    源。
  197. 【請求項197】 成端片を有する少なくとも1つのレーザ出力端子が設け
    られており、かつ該レーザ出力端子に複数のファイバレーザ−モジュールが接続
    されている、請求項1から196までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  198. 【請求項198】 1本のファイバレーザを含む各モジュールのために、フ
    ァイバレーザ−モジュールを作動制御するための電子回路モジュールが設けられ
    ている、請求項194記載のレーザ照射源。
  199. 【請求項199】 複数の電子回路モジュールが、共通のバスを介して互い
    に接続されている、請求項198記載のレーザ照射源。
  200. 【請求項200】 レーザファイバ(5)から、測定セルのために、微量の
    ポンピング照射線部分が出力結合可能である、請求項1から199までのいずれ
    か1項記載のレーザ照射源。
  201. 【請求項201】 ポンピング照射線を目標値と比較するための制御回路が
    設けられており、偏差が生じた場合には、該偏差が、偏差を除くようにポンピン
    グ源の給電部に作用する、請求項200記載のレーザ照射源。
  202. 【請求項202】 レーザビームを成形するための光学ユニット(8)がそ
    の入射口に、微量のレーザ照射線部分を導出して測定するためのビーム分割器を
    有している、請求項10から201までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  203. 【請求項203】 光学ユニット(8)の入射口(9)で各ビーム束(14
    4)を目標値と比較するための制御回路が設けられており、しかも偏差が生じた
    場合には、該偏差が、偏差を除くようにポンピング源の給電部に作用する、請求
    項10から202までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  204. 【請求項204】 光学ユニット(8)が、変調器より後方の光路内に、微
    量のレーザ照射線部分を導出して測定するためのビーム分割器を有している、請
    求項19から203までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  205. 【請求項205】 変調器より後方の照射線を目標値と比較するための制御
    回路が設けられており、しかも偏差が生じた場合には、該偏差が、偏差を除くよ
    うに変調器の電気的作動制御部に作用する、請求項19から204までのいずれ
    か1項記載のレーザ照射源。
  206. 【請求項206】 レーザ共振器の外部に配置された変調器によって変調可
    能な持続波(CW)レーザが設けられている、請求項1から205までのいずれ
    か1項記載のレーザ照射源。
  207. 【請求項207】 レーザ共振器の外部に配置された変調器によって変調可
    能なQスイッチ−レーザが設けられている、請求項1から205までのいずれか
    1項記載のレーザ照射源。
  208. 【請求項208】 ポンピングエネルギーによって変調可能な持続波(CW
    )レーザが設けられている、請求項1から205までのいずれか1項記載のレー
    ザ照射源。
  209. 【請求項209】 ポンピングエネルギーによって変調可能なQスイッチ−
    レーザが設けられている、請求項1から205までのいずれか1項記載のレーザ
    照射源。
  210. 【請求項210】 Qスイッチによって変調可能なQスイッチ−レーザが設
    けられている、請求項1から205までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  211. 【請求項211】 レーザが、別々の変調入力端子を介して直接変調可能で
    ある、請求項1から210までのいずれか1項記載のレーザ照射源。
  212. 【請求項212】 個々の装置構成要素を収容するためのケーシング(21
    )と、該ケーシング内に配置され回転可能に軸支され回転駆動され表面に被加工
    面(81)を設けてある少なくとも1本のドラム(22)と、複数のファイバレ
    ーザ(2)から成りかつ前記被加工面(81)に対して照射線を方位づけた1つ
    のレーザ銃(23)を有するレーザ照射源(1)と、前記ケーシング内に配置さ
    れていて案内上を前記ドラムに沿って送り駆動装置によって軸方向にシフト可能
    でありかつ前記レーザ銃(23)を載置した少なくとも1つのキャリッジと、冷
    却系と、レーザ用制御装置と、駆動装置用の機械制御装置とから成る、請求項1
    から211までのいずれか1項記載のレーザによる材料加工装置。
  213. 【請求項213】 各ドラムに複数のレーザ照射源(1)が設けられている
    、請求項212記載の材料加工装置。
  214. 【請求項214】 各レーザ照射源毎に、被加工面から削出された材料を除
    去する装置(82)が設けられている、請求項212又は213記載の材料加工
    装置。
  215. 【請求項215】 個々の装置構成要素を収容するためのケーシングと、レ
    ーザを行毎に偏向可能にする回転駆動装置を備えた少なくとも1つの回転ミラー
    (243)と、レーザを集束するための光学装置(242,245)と、被加工
    面(81)を備えたテーブル(247)であって、該テーブルとレーザ照射源と
    の間に相対的な直線運動を発生させるためにリニアガイド(251)上に配置さ
    れていて駆動装置(252,253,254)によって軸方向にシフト可能にな
    っているテーブル(247)と、複数のファイバレーザ(2)から成るレーザ照
    射源(1)と、冷却系と、レーザ用の制御装置と、駆動装置用の機械制御装置と
    から成る、請求項1から211までのいずれか1項記載のレーザによる材料加工
    装置。
  216. 【請求項216】 複数のレーザ照射源(1)が設けられている、請求項2
    15記載の材料加工装置。
  217. 【請求項217】 各レーザ照射源毎に、被加工面から削出された材料を除
    去する装置(249)が設けられている、請求項215又は216記載の材料加
    工装置。
  218. 【請求項218】 個々の装置構成要素を収容するためのケーシングと、レ
    ーザを行毎に偏向可能にする回転駆動装置を備えた少なくとも1つの回転ミラー
    (243)と、被加工面(81)を備えた凹面ベッド(236)であって、該凹
    面ベッドとレーザ照射源との間に相対的な直線運動を発生させるために駆動装置
    を有するリニアガイドを設けてある凹面ベッド(236)と、前記被加工面へレ
    ーザを集束するための光学装置(231,232)と、複数のファイバレーザ(
    2)から成るレーザ照射源(1)と、冷却系と、レーザ用の制御装置と、駆動装
    置用の機械制御装置とから成る、請求項1から211までのいずれか1項記載の
    レーザによる材料加工装置。
  219. 【請求項219】 複数のレーザ照射源(1)が設けられている、請求項2
    18記載の材料加工装置。
  220. 【請求項220】 各レーザ照射源毎に、被加工面から削出された材料を除
    去する装置(235)が設けられている、請求項218又は219記載の材料加
    工装置。
  221. 【請求項221】 個々の装置構成要素を収容するためのケーシングと、被
    加工材料を受容するテーブル(225)と、レーザを被加工面(81)に対して
    方位修正可能かつ集束可能にする成端片(26,94)を有しかつ該成端片によ
    って発生された加工トラック(224)の相互間隔が可変になるように該成端片
    を成形レール(256)上に配置した、複数の加工トラックを発生するための少
    なくとも2つのファイバレーザ(2)と、前記テーブルを前記成形レールに対し
    て少なくとも1つの座標軸x,y,zに沿って相対運動可能かつ/又は前記被加
    工面(81)に対してほぼ直交する回転軸線zを中心として角度φだけ回動可能
    にする調整駆動装置及び/又は前記成形レールを前記テーブルに対して少なくと
    も1つの座標軸x,y,zに沿って運動可能にする調整駆動装置と、冷却系と、
    レーザ用の制御装置と、相対運動及び回転運動を発生させる駆動装置のための機
    械制御装置とから成っている、請求項1から211までのいずれか1項記載のレ
    ーザによる材料加工装置。
  222. 【請求項222】 各加工トラック毎に、被加工面から削出された材料を除
    去する装置(249)が設けられている、請求項221記載の材料加工装置。
  223. 【請求項223】 複数の加工トラック毎に、被加工面から削出された材料
    を除去する共通の装置(249)が設けられている、請求項221記載の材料加
    工装置。
  224. 【請求項224】 成形レールが、加工トラック間の相互間隔を変化するた
    めに軸線z′を中心として回動可能に配置されている、請求項212から223
    までのいずれか1項記載の材料加工装置。
  225. 【請求項225】 回動によって記録すべき図柄に生じる像歪みを補償する
    手段が設けられており、該手段が、記録すべき図柄にバイアス歪みをかけること
    から成り、かつ/又はデータ流の時間的な制御に影響を及ぼす、請求項212か
    ら224までのいずれか1項記載の材料加工装置。
  226. 【請求項226】 加工トラック間の間隔及び/又は加工工程中のレーザ出
    力を変化させるための制御入力端子を有する音響光学式偏向器又は変調器が設け
    られている、請求項212から220までのいずれか1項記載の材料加工装置。
  227. 【請求項227】 加工工程中に加工トラックの位置とその目標位置との偏
    差を測定する手段が設けられており、しかも偏差発生に基づいて、加工工程中に
    前記偏差を除くようにレーザビームの音響光学的な偏向に作用する制御信号が発
    生される、請求項212から220までのいずれか1項記載の材料加工装置。
  228. 【請求項228】 レーザ照射源の出力端子(図40)が材料表面上を直接
    滑動する、請求項1から27までのいずれか1項又は請求項212又は請求項2
    21(図3,図42)記載の材料加工装置。
  229. 【請求項229】 レーザとして、複数のファイバレーザ(2)から成るレ
    ーザ照射源(1)が設けられており、該レーザ照射源によって被加工面(81)
    に凹みもしくは微小セルが刻設可能である、請求項212から220までのいず
    れか1項記載の材料加工装置。
  230. 【請求項230】 材料加工時に生じる材料削出ダストを掻き出しかつ/又
    は払い出すためのスクレーパ装置及び/又はブラッシ装置が設けられている、請
    求項229記載の材料加工装置。
  231. 【請求項231】 刻設された凹みもしくは微小セルの容積を決定するため
    の測定装置が設けられており、かつ測定された微小セル容積を目標値と比較する
    ための制御回路が設けられており、偏差発生時には、該偏差を除くようにレーザ
    に作用する制御信号が発生される、請求項212から230までのいずれか1項
    記載の材料加工装置。
  232. 【請求項232】 微小セルの容積が、該微小セルの刻設により被加工面の
    表面から材料を除去することによって被加工面の表面に生じる面積に比例して変
    化される、請求項212から231までのいずれか1項記載の材料加工装置。
  233. 【請求項233】 微小セルの容積が夫々その面積と深さとに関して、変調
    器の制御入力端子における制御電圧の振幅制御を介してレーザ出力を変化するこ
    とによって変化される、請求項232記載の材料加工装置。
  234. 【請求項234】 微小セルの容積が、面積が一定である場合、その都度微
    小セルの深さに関して変化される、請求項232記載の材料加工装置。
  235. 【請求項235】 微小セルの深さが少なくとも2段階でデジタル式に変化
    される、請求項233又は234記載の材料加工装置。
  236. 【請求項236】 微小セルの深さが無段階に変化される、請求項233又
    は234記載の材料加工装置。
  237. 【請求項237】 可変のラスター角度及び可変のラスター幅を有する、印
    刷技術において公知の印刷ラスター(正規のラスター)を被加工面に生ぜしめる
    ように、微小セルの形状及び位置を被加工面(81)に成形かつ配置する、請求
    項212から236までのいずれか1項記載の材料加工装置の運転法。
  238. 【請求項238】 印刷技術において公知の推計学的ラスター又は正規のラ
    スターを有する推計学的ラスターの組合せを生ぜしめるように、微小セルの形状
    及び位置を被加工面(81)に成形かつ配置する、請求項212から237まで
    のいずれか1項記載の材料加工装置の運転法。
  239. 【請求項239】 オフセット印刷、凹版印刷、凸版印刷、スクリーン印刷
    、フレキソ印刷及び転写印刷のためのラスターを発生する、請求項238記載の
    材料加工装置の運転法。
  240. 【請求項240】 個々の装置構成要素を収容するためのケーシングと、レ
    ーザを偏向可能にする少なくとも1つの振動ミラーと、レーザを照準に集束させ
    るための光学装置(242,245)と、複数のファイバレーザ(2)から成る
    レーザ照射源(1)と、被加工面(81)を備えたテーブル(247)であって
    、該テーブルと前記レーザ照射源(1)との間に相対的な直線運動を生ぜしめる
    ためにリニアガイド(251)に沿って配置されておりかつ駆動装置(252,
    253,254)によって、或いは被加工材料をガイドするカセットによって、
    軸方向に摺動可能な前記テーブル(247)と、冷却系と、レーザ用の制御装置
    と、駆動装置用の機械制御装置とから成る、請求項1から211までのいずれか
    1項記載のレーザを用いた材料加工装置。
  241. 【請求項241】 複数のレーザ照射源(1)が設けられている、請求項2
    40記載の材料加工装置。
  242. 【請求項242】 各レーザ照射源(1)毎に、被加工面から削出された材
    料を除去するための材料除去装置(249)が設けられている、請求項240又
    は241記載の材料加工装置。
  243. 【請求項243】 光起電力型セルを接点接続するためのパターンを製作す
    る、請求項212から242までのいずれか1項記載の材料加工装置の運転法。
  244. 【請求項244】 1つの加工ステップにおいて、加工トラックの間隔を変
    化すること無く、トラック幅に対比して遠く離隔して位置する接点トラックを生
    ぜしめ、かつ次の加工ステップにおいて、前記トラック幅に対比して近く並んで
    位置する導体レールトラックを生ぜしめるように、光起電力型セルの接点接続用
    のパターンを製作する、請求項243記載の材料加工装置の運転法。
  245. 【請求項245】 真直ぐ透過するレーザ照射線によって加工効果を惹起さ
    せ、かつ変調信号に応じて前記レーザ照射線を変調するために、複数の異なった
    周波数の電力を音響光学式変調器に印加して、前記の真直ぐに透過する照射線の
    一部分を前記変調信号に相応して偏向させ、かつ前記周波数に所属する部分照射
    線を被加工面に方位づけ、しかも前記部分照射線のパワー密度を、加工効果を惹
    起させないほど小さくすることを特徴とする、材料加工用の音響光学式変調器の
    運転法。
  246. 【請求項246】 種々の周波数が、直進するビーム束の特に高い照射線部
    分を変調信号に相応して偏向させるように、直進するビーム束の発散に適合され
    ている、請求項245記載の材料加工用の音響光学式変調器の運転法。
  247. 【請求項247】 個々の装置構成要素を収容するためのケーシングと、変
    向ミラー、該変向ミラーに接続されたレーザ集束用対物レンズ及びレーザを行毎
    に偏向可能にするリニア駆動装置を有する少なくとも1つの偏向ユニットと、複
    数のファイバレーザ(2)から成るレーザ照射源(1)と、被加工面(81)を
    備えたテーブル(247)であって、該テーブル(247)と前記レーザ照射源
    (1)との間に相対的な直線運動を発生させるためにリニアガイド(251)上
    に配置されていて駆動装置によって軸方向に摺動可能な前記テーブル(247)
    と、冷却系と、レーザ用の制御装置と、駆動装置用の機械制御装置とから成る、
    請求項1から211までのいずれか1項記載のレーザによる材料加工装置。
  248. 【請求項248】 複数のレーザ照射源(1)が設けられている、請求項2
    47記載の材料加工装置。
  249. 【請求項249】 複数のレーザ照射源(1)と、レーザを行毎に偏向可能
    にする複数の偏向ユニットが設けられている、請求項247又は248記載の材
    料加工装置。
  250. 【請求項250】 各偏向ユニット毎に、被加工面(81)から削出された
    材料を除去するための材料除去装置(249)が設けられている、請求項247
    から249までのいずれか1項記載の材料加工装置。
  251. 【請求項251】 偏向ユニットの駆動が、相応方向での衝撃によって行わ
    れる、請求項247から250までのいずれか1項記載の材料加工装置。
  252. 【請求項252】 衝撃が無接触式に行われる、請求項251記載の材料加
    工装置。
  253. 【請求項253】 衝撃が電磁式に発動される、請求項251又は252記
    載の材料加工装置。
  254. 【請求項254】 ガイドレールが低摩擦係数の支承体(空気軸受、磁気軸
    受)である、請求項247から253までのいずれか1項記載の材料加工装置。
  255. 【請求項255】 可動の偏向ユニットの制動から得られるエネルギーが部
    分的に駆動のために利用される、請求項247から254までのいずれか1項記
    載の材料加工装置。
  256. 【請求項256】 基準ユニットを介して、可動ユニットのその都度の実際
    位置が求められる、請求項247から255までのいずれか1項記載の材料加工
    装置。
  257. 【請求項257】 データ流を制御するために基準信号が使用される、請求
    項247から256までのいずれか1項記載の材料加工装置。
  258. 【請求項258】 偏向ユニット用の単数又は複数の駆動装置が、リニアガ
    イド上にシフト可能に配置されている、請求項247から257までのいずれか
    1項記載の材料加工装置。
  259. 【請求項259】 各被加工面(81)毎に、少なくとも1つのレーザ照射
    源及び少なくとも1つの別のレーザが設けられている、請求項215から258
    までのいずれか1項記載の材料加工装置。
  260. 【請求項260】 レーザ照射源(1)が主として微細輪郭を加工するため
    に使用され、かつ別のレーザが主として粗大輪郭を加工するために使用される、
    請求項259記載の材料加工装置。
  261. 【請求項261】 別のレーザ毎に夫々、被加工面(81)から削出された
    材料を除去するための材料除去装置(82)が設けられている、請求項259又
    は260記載の材料加工装置。
  262. 【請求項262】 成端片が枠内部で調節可能である、請求項31,32,
    53〜58,122のいずれか1項記載のレーザ照射源。
  263. 【請求項263】 加工工程中に被加工面(81)の運動方向に加工スポッ
    ト(24)を連行することによって、前記被加工面(81)に対して静止した加
    工スポット(24)が生じる、請求項1から262までのいずれか1項記載のレ
    ーザ照射源。
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