JPS60115911A - レ−ザ処理用光学走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は物体の表面に沿ってレーザビームを走査する装
置に関するものであり、特に絶縁コーティングを備えた
鋼ストリップの絶縁コーティングを損傷することなくそ
の鉄損を改良するために、移動中の鋼ストリップの表面
を櫂切ってレーザビームな走査する装置に関するもので
ある。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ある種の型の無定形材料、たとえばキーーブ・オン・フ
ェース配向電気鋼（ミラーの指数によって（ｌｏｏ）　
（ｏｏｌｌで示す）とキューブ−オン・エツジ配向ケイ
素鋼（ｎｏ）　［ｏｏｚ］の鉄損がレーザによる材料面
の短時間照射によって著しく改良できることが発見され
た。このような処理は、圧Ｗ一方向に対して９０°また
は９０’に近い高転位密度を有する狭い区域を導入する
。この区域に対応する応力場が磁区壁の間隔を細かにす
るのに役立ち、その結果、処理された結晶粒配向電気鋼
の鉄ＪＥを大巾に低下させろ。このようなレーザ処理に
感応することの発見された代表的な型の鏑は米国特許第
３゜２８７．１８３号、第３．６３６．５７９号、第３
．７６４．４０６号、第３．８７３．３８１号および第
３，９３２，３２４号の各明細書に記載されている。

鉄損を改良するために前記の壓の処理を実施するため、
連続波レーザによって発生されたレーザビームがストリ
ップの表面を横切って走査され、走査速度および照射さ
れた面のビーム直径の関数として変化するストリップ面
上のレーザビーム） ト１有効滞留時間１を生じる。言い換えるならば、有効
滞留時間すなわちビーム滞在時間は、焦点を結んだスポ
ットが材料表面上の任簑の点において消費する時間であ
る。故に、ストリップ面上の慣定点に送られたエネルギ
ーはこの時間と平均出力とから得られる。

前記のレーザ処理法によって処理される不特定長の比較
的薄い鋼ストリップの関連ゼオメトリを第１９図に略示
する。ストリ、ンプの巾はヱで示され、これに対してス
トリップの公称握さは工で示す。

レーザビームがストリ・ノブの巾ＷＹ横切って走査され
るとき、ストリップの中の深さヱまで熱浸透が生じろ。

その場合、このレーザビームによって乎直面和姐の中に
生じるエネルギーは旦／竺−で示される。あるいはスト
リップの巾と熱浸透深さの実際パラメータを代入してユ
／二で示される。

周知のように、エネルギー値！は、レーザビームの生じ
る出力こと、ストリップのｒｌｒ　ｗ　Ｂビームが横切
るために必要とされる走査時間ｔｓｃａｎとのＪｔｔと
して表わされる。同じ（熱浸入深さ王は近似的に〔４に
Δｔ″ｌ　Ｊ／２に等しいことか証明できろ。

この場合とは熱拡散係数であり、芒は特定の場Ｊツ［に
おける走査スポットの滞留時間または滞在時間である。

公知のように、熱拡散率は、伝熱冷を密度と比熱容量と
の積によって割った曲に等しく、ケイ素鋼の場合、約０
．０５７　ｃｍ２／秒に等しい。前記の種々の値を組合
わせて、単位垂直面積あたりのエネルギーＥ／ＡＶ下記
のように表わされる。

−旦」」と１ ２μ　と、ｚｔ 他の重要な餡′は、処理される月相の表面において測定
された単位面積△あたりレーザビームによって発生され
た出力ヱ、即ち互／△である。処理される材料中に所望
の磁区精練を牛じるためには月／竺の最小値が必要であ
り、これに対して絶縁性被覆に対する損傷を防止するた
めには互／△の最大値が制限されなげればならないこと
が発見された。

移動中の鋼ストリップに対するレーザ処理の代表的実が
ｕに際して、ビームがストリップの金山ｙを横切りまた
隣接走査線の間に所載の間隔を生じるように走査時間ｔ
ｓｃａｎが調整される。本発明の好ましい実施態様は連
続波レーザの使用を考慮するものであるから、所載の走
査部間は７（１）留時間△ｔなも決定する。従って、熱
拡散率には与えられた材料につ（・て多少とも一定であ
るから及り呪の大きさはレーザビーム出力旦の適当な選
択によって制御することができる。しかしまた、滞留時
間鉄は、ストリップを横切って走査されるレーザビーム
の反復速度を制御′１−ることにより、たとえはパルス
レーザを使用することにより、調整することができる。

ｏ、１０秒のオーダの非常に短いパルス１］（たとえば
Ｑ−スイッチレーザから得られろものなど）は、表面エ
ネルギー密度が碇区精錬を生じるのに十分な場合にコー
ティング損傷を牛じ４）ことが発見された。これより長
い滞留時間はエネルギーを材料中にさらに深く拡散さぜ
磁区壁に形成を生じる。しかしながら、長すぎる滞留時
間は、ストリップの彎曲および／またはストリップ表ｌ
Ｔ１１の線状圧痕の発生によって特徴づけられる物理的
ひずみを生じる。

ミルガラス、塗布された絶縁性コーティングまたはその
両方を有する規則的粒子配向型箱、気＠１Ｍおよび高透
磁率粒子配向型電気儒におげ４）鉄損の拍ｊ著な低下の
ため、２０Ｗ〜６ｏｏ　ｗの出力の高出力；！ｐ続波Ｎ
ｄ　：　ＹＡＧ　レーザを急速に走査することができる
。このようなレーザは、通常のパルスレーザまたはＱ−
スイッチ式Ｎ（１：　ＹＡＧレーザと比べて、設計と制
御パラメータの簡単さの故に工梨生産に適している。さ
らに重要なことは、本発明による連続レーザ処理法によ
り、絶縁もルガラスまたは塗布されたコーティングが影
響されることな（、このような処理がストリップの再被
覆の費用を伴わずに実施できることである。

本発明の実施に際して、焦点のスポット径ができるだけ
小でなければならないことが確認された。

約０．０２５〜約１．５ｍｍ　のレーザビームスポット
径によって、すぐれた加工が実施された。また０、００
３ミリ秒〜０．６５ミリ秒の有効滞留時間をもってすぐ
れた結果が得られた。被覆されたケイ素鋼の表面上の線
間隔は約２ｍｍと同等またはこれ以上でなければならな
い。線間隔は、たとえば米国特許第４゜２９３．３５０
号に定義されているように、２本の隣接線の間隔プラス
一方の線の厚さである。線間隔に作用する重要なファク
タは、高生産ライフ速度に対する要求である。借後に、
単位垂直面稍あたりのレーザビームのエネルギー密度（
Ｒ／ＡＶ）は、絶縁コーティングを損傷することなく磁
区精錬を最大限となしうるようにできるだけ大でなけれ
ばならない。

電気鋼のレーザ処理に関する他の詳細事項は、ゲイリ　
Ｌ・ネイヘイセル名儀で１９８２年７月３０日出願され
、本特願の譲受人に瞬渡された名称１電気悟のレーザ処
理とそのための光学走査組立体１の米国特願第４０３，
７９０号に記載されている。

〔発明の概要〕

本発明は特に、移動中の鋼ストリップの表面を横切って
レーザビームを走査１−る手段に関して述べられる。第
１実施態様においては、水平回転軸線を有する回転式プ
ラットフォーム、たとえば垂直に配向されたディスク状
プラットフォームがストリップの上面に対して近接かさ
なり合い関係に配置される。このプラットフォームはス
トリップの走行方向に対して実質平行な軸線）回りに回
転自在であって、モータまたは類似物によって比較的一
定速度で単一方向に駆動される。プラットフォーム上に
、第１反射体と、レーザから出たビームを前記反射体上
に焦点を結ばせるようにプラットフォームの回転軸線上
の焦点を有する第ルンズと、ＩＩＪ記反射体から反射さ
れたレーザビームをストリップ上に焦点を結ばせるよう
にプラットフォームの外周に隣接してプラットフォーム
上に取付けられたシ、２レンズとが搭載されている。第
ルンズの焦点と一致した焦点を有する第３レンズがレー
ザと第ルンズとの間に配置されている。従って、搭載プ
ラットフォームが回転させられる際に、レーザビームが
移動中の鋼ストリップのｌ］に沿って、プラットフォー
ムの回転速度によって決定される速度で走査される。

好ましい実施態様においては、レーザビームがストリッ
プと交わる点においてストリ・ノブが凹形の半円筒形面
を成しプラットフォームが回転する際に第２レンズと半
円筒形面との間隔が実質一定であるように、ストリップ
を一時的に成形するための手段も備えられる。後述のよ
うに、これによリストリップ面上の焦点が実質一定に留
まることができ、これにより前述のようにストリップを
処理するため一定エネルギーを送ることができる。

第２実施態様においては、回転式光学マウントの中に複
数のレンズと反射体とが増刊けられる。

複数のレーザが別々のレーザビームを出し、それソレノ
ヒームが各光学系セットによって移１ｆＩｌ＃ｌストリ
ップ上に焦点を結ぶ。光学セットの数を適当に選定する
ことにより、銅ストリップの全中がプラットフォームの
比較的小回転角度、たとえば４５゜のスペース内で走査
される。鋼ストリップのコーティングを損傷す４】可能
性を最小限に成すため、円筒形レンズを使用することに
より、ストリップ表面上に集束する円形スポットを変形
することもできる。

変更構造においては、ストリップの巾を横切ってレーザ
ビームを走査１−るために、平面反射面と焦点レンズの
他の形状を使用１−る。１つの変更態様においては、垂
直軸綾目りに急速回転される光学系搭載プラットフォー
ムによってストリップの表面上に半円形走査線を牛じる
。走査機構とストリップ表面との間に配置されたマスク
がストリップ表面において実際に走査される区域を限定
する。

ストリップの全中をカバーするように、複数のこのよう
なユニットを並列使用することができる。

他の変更態様としては、ストリップの表面を横切って同
一の走査率を保持しながら搭載５プラ、ントフォームの
実際回転速度を低下させるように、光学系の中にビーム
スプリッタを使用することもできる。

下記の詳細な説明から明らかとなるように、移動鋼スト
リップを円筒形に荀゛曲することにより、本発明のスキ
ャナ系の中においては非常に短い焦点距離の最終レンズ
系を使用１−ることができる。

さらに、下記に説明′１″るスキャナ糸は、その最終焦
点レンズが非常に小さな、従って非常に強力な円形の照
射スポットをストリップ上に発生するが故に、低出力レ
ーザ（連続波ネオジム−ＹＡＧレーザのＴＥＡＭｏｏモ
ードなど）を必要とするだけで巾広いストリップをカバ
ーする能力を有す４．。さらに、ストリップ上のレーザ
ビームの小さなスポットザイズは、−１１述のよっな磁
区精錬工程中に破眉１さ才する材料体積部分ケ最小限に
成−４−０ 説明の目的から本発明は屯気鋼におけ／；）鉄４ｔｊを
最小限に成すための磁区精錬工程の一部として、移動鋼
ストリップを横切ってレーザビームを走査するフジ法に
関して説明したのであ４）か、この定劉糸は製品上に平
行線を製造する必要のある任意の用途に使用できること
は明瞭でた４）。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図面に示す実施例について詳細に説明する
。

移動中の鋼ストリップの巾の方向にレーザビームを光学
的に炬丘１−る装置の好ましい尖細態様を８Ｉ４Ｊ図に
示す。前記のストリングを全体として１で示づ一０従来
法では、不Ｑ！Ｊ定長のストリップ１を図示されない手
段によって、矢印２の方向に、実餉一定速度で直線的に
ｙｔ？Ａ勤させる。甚述の処理区域の中に鋼ストリップ
が入ったとき、上下１対の密接に配置された回転自在ロ
ーラ３ａと４８とによって支持される。上ローラ３ａは
ストリップの上面に当接し、下ローラ４ａはストリップ
の下面に当接する。図示のように、ローラ３ａと４ａは
移動ストリップの平坦性を保持するように実質円筒形で
ある。

ストリップが処理区域に近接するとき、ローラ５ａと６
ａによって支持され、これらのローラは、後述のように
ストリップを円筒形に弾性的に曲げまたは成形するよう
に形成されて（・る。これは、たとえば、ローラ中心部
がローラ外端部より大なる外周を有する形状を上ローラ
５ａに与え、ローラ中心部・がローラ外端部よりも小外
周を有する形状を下ローラ５ｂに与えることによって実
施される。

また第１図に図示のように、たとえば処理区域の下流側
にも、類似の上下のロール対５ｂと６ｂを備えることが
できる。この図から明らかなように、ストＩＪツブ１ば
、相互に離間された成形ローラ対５ａ　、　６ａとｓｂ
　、　６ｂとの間において一時的にその彎曲形状を保持
させられ、これが処理区域を成す。

１各１＆　Ｉ／Ｐ　１＃　台−ｔ７）包　Ｑ　ウ＋ｎ）
ｄ；　；２　Ｍ　”Ｉ　Ｃ−ｏ　ＢＱ　θ）下流に一定
間隔を置いて、第２対の全体として円筒形のローラ３ｂ
　、　４ｂが配置され、これらの円筒形ローラは、ス）
リップ１がそＱ）間を通過する際にこれを平坦に成す。

そこでストリップ（Ｊｌ、図示されない次の処理部に向
かって＃　ｋＤ　＃−’、Ｊ。

本発明の走査装置の第１実施態様を１１図において全体
として７で示ｆ。この定査装ｆｊ７は、Ｊｉ’■色の比
較的薄い光学レーザビーム９を発生する連続波ＮＤ　：
　ＹＡＧレーザ８を含む。しかし、Ｄｊ８ｔの結果を生
じるため、すなわち…■述のη・気０１の処」（（Ｊを
成すため、本発明に関連して、適当な放射エネルギーの
連続ビームまたはパルスビームｆ、！：発牛することの
できるＮＤニガラス、アルゴンガス、アレキサンドライ
ト、ＣＯ２、ルビーなど、ｒｌ’Ｊ　ＲＬ以外σ）型の
レーザを使用することもできることを了解されたい。

レーザビーム９は固定光学レンズ１（）と可１（ｉｌｌ
光に艷Ｙ糸１１とを西過さぜられる。固定レンズ］Ｏは
図示されない固定支持体に固着され、焦点１２を有す４
）平凸型レンズを含む。

可動光学系１１は平凸型レンズ１３を含み、このレンズ
１３もレンズ１０の焦点１２と一致する焦点を有する。

レンズ１０と１３を通過したレーザビーム９は平、　面
反射鏡１４上にコリメートされ、この反射鏡は、ビーム
を移動ストリップ１の方に屈折するようにビーム通路に
対して一定角度で配置されている。

このように反射されたレーザビームが第３レンズ１５を
通ってストリップ上に集束する。

第１図に図示のように、可動光学系を成すレンズ１３　
、１５と反射鏡１４は垂直に配置されたディスク状搭載
プラットフォーム１６に対して固定的に搭載されている
。この搭載プラットフォーム１６は水平に延びた軸１７
に取付けられ、この軸１７は、水平にまたストリップ１
の移動方向に対して実質平行に延びた軸線１８回りにプ
ラットフォーム１６を回転させるように、図示されない
手段によって回転自在に支持されている。レンズｌＯと
１３に対応する焦点１２がこのプラットフォーム１６の
回転軸線１８上にあることが見られよう。

光学系搭載プラットフォーム１６は駆動ベル）２１と軸
１７の反対側末端に固着されたｌＴｉ？車２２とを介し
て、モータ２０によって比較的一定の速度で矢印１９の
方向に駆動される。

一般に、可動光学系を構成する光学央素ば、レーザビー
ム９を移動ストリップＪの表面上に色原し、この集束さ
れたレーザビームをストリップの巾全体に沿って所望速
度で走査させるのに役立つ。

またレンズ１５は実質的に平行な光束をレンズ１３から
受けて、これをストリップの表面上の非常に小さい点に
集束させることが見られよう。

好ましい実施態様においては、レンズ１５はディスク状
光学系搭載プラットフォーム１６の外周または外周近く
に増刊けられ、またこのプラットフォーム１６の外周は
ストリップｌの土面から小距離に配置されて、レンズ１
５が非常に短い焦点距離を有するようにすることができ
る。さらに、成形ローラ５ａ　、　６ａと５ｂ、　６ｔ
ｌの形状を適当に形成１〜ることにより、ストリップｌ
の処理区域にお（・て実ａ的に半円筒形の凹形な成し、
レンズ１５とストリスプの上面との距離がプラットフォ
ーム１６の回転に際して実質的に一定に留まるように成
すことができる。言い換えるならば、この場合にはスト
リップの凹形円筒面の中心・軸線がプラットフォーム１
６の回転軸線１８と一致する。その結果、レーザビーム
９は、ストリップの巾全体を走査する際にストリップ上
に常に焦点を成し、このストリップに加えられるエネル
ギーが実質一定となる。

前述のように、ストリップ面に形成される焦点のサイズ
並びにストリップ上の焦点の滞留時間（走査速度の関数
）は、電気鋼の中に所望量の磁区精錬を生じるように選
ばれる。さらに、プラットフォーム１６の回転軸線は、
ストリップ中に作られる分割磁区の狭い線２３の所望間
隔を生じるように、鋼ストリップの移動速度に対応して
調整することができる。

本発明の第２実施態様を第２図〜第１３図に示し、これ
らの図において前記のものと類似の要素は同様の数字を
付する。この構造において、レーザエネルギーは複数の
レーザトランスミッタによってストリップｌの表面に加
えられ、各トランスミッタはそれ自体の固定式および回
転式光学系セント乞使用する。図示の構造においては、
回転式光学マウント２６の一側に１対のレーザトランス
ミッタ２４−２５が搭載され、他側に第２対のレーザト
ランスミッタ２７−２８が搭載されている。第２図に示
すレーザビーム通路はその投射路のみを示すように図示
されている。なぜならばプラットフォーム２６が図示の
位置まで回転したとき、レーザ２４から出るビームのみ
がストリップｌ上に衝突するからである。

レーザトランスミッタ２４はレーザトランスミッタ２５
の上方に搭載され、レーザ２４から出たビーム２９がス
トリップ１の走路２の方向に対して下方に向けられるよ
うに成されている。同じく、下レーザトランスミッタ２
５は、これから出たレーザビーム３０がストリップの走
路方向に対して上方に向けられるように配向されている
。レーザビーム２９と３０は、光学マウント２６の回転
軸線３２と同一面にあるように配向される。

同ＪＭに、レーザトランスミッタ２７は、これから出る
ビーム３３がストリップの走行方向に対して下向きとな
るように配向され、またレーザ四からでるビーム３５は
レーザ２８から上向き方向に出る。レーザビーム３３と
３５は、前記のレーザビーム２９　、３０が回転軸線３
２と同一面にあるように配向される。

光学マウントまたはプラツトフォーム２６は全体として
円筒形のホイール状シェル３６を含み、このシェルは平
坦な外周区域３７を有する。円筒形中空ハブ３８がシェ
ル３６を通して横方向に延び、マウント２６の回転軸に
、３２がハブ３８の縦方向中心軸線と一致する。ハブ３
８と光学マウント２６は、ハブ３８の両端に固着された
適当な軸受３９によって回転自在に取付けられているの
で、マウント２６は、第１図の実施態様と同様に、図示
されていない適当なモータまたは類似物によって中心回
転軸線３２回りに自由に回転することができる。

中空ハブ３８の各端部は軸方向に延びた開口＋４０を備
え、この開口の内端は軸方向孔４１に終わる。名札４１
の底部は第２図に見られるように端ぐりされている。

第２図に見られる左側孔４１は、その両側に１対の、直
径方向に対向する通孔４１ａと４１１）を含む（第４図
）プラットフォーム２６が第２図の位１６まで回転（−
たとき、これらの通孔４１ａと４１ｂとを山径方向に通
る線がストリップ１の走行方向２に対して直角になるこ
とが見られよう。さらに、プラットフォーム２６が第２
図に示す配向にあるとき、レーザ２４から出たビーム２
９が通孔４１ｂの軸線方向に向けられている。

第９図において最もよく見られ４・ように、各通孔４１
ａと４１ｂの軸線は回転軸線３２に対して一定角度で配
置され、各通孔の外端がその内端より回転Ｉ’ｍ　線に
近い。言い換えるならばプラットフォーム２６が第２図
に図示の付値にあるとき、レーザビーム２９が通孔４１
を通過し、またプラットフォーム２６が第９図に示す位
置まで回転したときに、レーザビーム３０が通孔４Ｊ、
ａを通過する。各曲孔４Ｊａと４１ｂはその内部にそれ
ぞれ平凸面レンズ４２ａと４２ｂを備えている。各レン
ズはそれぞれの１１Ｖ（孔の内部に、その焦点が回転軸
′ｆｆＭ３２と交わるように自１′煮されている。たと
えば第９図に示すように、レンズ４２ａの焦点は回転軸
線３２と点４３ａにおいて交わり、レンズ４２ｂの焦点
も回転軸＆３２と点４３ａにおいて交わる。

レーザトランスぐツタ２４は対応の固定型平凸面レンズ
４４ｂを備え、このレンズ４４ｂば、このトランスだツ
タ２４の出力と後述のレンズ４９ｂとの間のレーザビー
ム２９の通路の中に配置されている。同様に、固定式平
凸面レンズ４４ａがレーザトランスミッタ２５に組合わ
され、トランスミッタ２５の出力とレンズ４２ａとの間
のレーザビーム３（］の通路内に配置されている。レン
ズ４４ａの焦点は回転軸線３２上の点４３ａに生じ、こ
の点４３ａは先に述べたようにレンズ４２ａの焦点でも
ある。レンズ４４ｂの焦点は回転軸線３２上の点４３ｂ
にある。まとめて言えば、レーザ２４は制御面の中の光
学要素（レンズ４４１）および４９ｂ）に組合わされ、
レーザ２５は外側ｉＮｉの中の光学要素（レンズ４２ａ
と４４ａ）にｎ４合わされている。

第２図と第５図において最もよく見られるように、通孔
４１ａと４１ｂの内側一定距離に環状リプ４５が備えら
れ、このリプはハブ３８の内周に沿って周方向に延在す
る。リプ４５の中心部１は環状開口４５ａを成す。

リプ４５の内面上に、１対の直径方向に対向した梯形平
面反射鏡４６＆と４６ｂが回転軸線３２に対して一定角
度を成して配置されている。

第５図に見られるように、第２図のプラットフォーム２
６の特定の角度位置においては反射１４５ａと４６ｂを
直径方向に結ぶ線がストリップ１０走行方向２に対して
直角となる。また、説明を分かりやすくするため、反射
鏡４６ａを卯、２図の付値から大体９０°ずれた位置に
示し、レーザビーム３０のその場合の走行路を示しであ
る。また、１ゾ射鋭４５ａと４６ｂ０）１１′Ｉ′ｉ斜
角度は、これらの反象１鏡に衝突するレーザビームが円
筒形シェルの外周平角１区域３７の中心部に向かって反
射されるように成されていイ、。

リプ４５の内側に、またこのリプに対して平行に、全体
として円形の垂直方向搭載プレート４７が増刊けられて
いる。１対の直径方向に対向配（Ｐｌされた通孔４８ａ
と４８１）がこのプレート４７の中に配置され、これら
の通孔の中心軸線は回転軸線３２に対して約４５°に傾
斜されている。言い換えるならば、この通孔の外側開口
部は内側開口部よりも回転軸線に近い。第６図において
最もよく見られるように、これらの通孔４８ａ　、　＋
８’ｂと回転軸線３２を直径方向に結ぶ線はストリップ
ｌの走行方向２に対して垂直方向である。言い換えるな
らば通孔４８ａと４８１）は前記の通孔４１ａ　、　４
１１）　（第４図）に対して９０’回転されている。

各通孔４８ａと４８ｂの中に、それぞれ平凸面レンズ４
９ａと４９１）が配備されている。説明の便宜上、第２
図においてはレンズの一方４９ａまたは４９ｂが９０°
回転されて略示されている。

ハブ３８の中央部には円形の搭載プレート５０が備えら
れ、このプレート５０は外側に突出した円形プラットフ
ォーム５１な備える。第２図と第７図において最もよく
見られるように、このプラットフォーム５１は１対の、
直径方向に対向する梯形の平面反射鏡５２ａと５２１）
とを搭載している。各反射鏡５２ａと５２１１は回転軸
線に対して傾斜されている。この傾斜角度により、レー
ザトランスミッタ２４または２５のいずれかから放出さ
れたレーザビームかん終焦点レンズに向って反射される
。第７図に図示のように、これらの反射鏡５２ａ　、　
５２１）および回転軸線３２を結ぶ直径方向の紳はスト
リップｌの走行方向２に対して垂直である。言い換えれ
ば、反射鏡５２ａと５２１１１は、通孔４８ａと４８１
１と同一方向に配向されている（第６図）。

第３図、第６図および第９図において最もよく見られる
ように、プレート４５と４７の中間スペースから、円筒
形シェル３６の中空内部に向って、ノ１プ３８を通して
１対の直径方向対向通孔５３ａと５３ｔｌが延在してい
る。これらの通孔５３ａと５３ｂ０）軸線は回転軸線３
２に対して約４５°の角度を成しているから、たとえば
反射鏡４６ａによって反射されたレーザビームが通孔５
３ａの中を同軸的に通過することができる。第３図に図
示のように、通孔５３ａと５３１）はレンズ４２ａと４
２１）および反射鏡４６ａ　、　４６１）と同−Ｍ径面
に沿って配置されている。

第２図、第３図および第７図において最もよく見られる
ように、プレート４７と５０の中間スペースから円筒形
シェル３６の中空内部に向って一対の直径方向に対向し
た通孔５４ａと５４ｂが開いている。

これらの通孔５４ａと５４ｂの軸線は回転軸線３２に対
して約４５°傾斜されている。すなわち、たとえば第２
図に図示のように、トランスミッタ２４から放出された
レーザビーム２９が反射鏡ｓ２ｂによってて反射されて
、通孔５４′ｂの中を同軸的に通過してストリップ１に
向かう。さらにまた、第３図に図示のように、通孔５４
ａと５４ｂは反射（ｃｌ）＜５２ａおよび５２ｔｌを含
む直径線に沿って配置されている。

プラットフォーム２６の第２図に示した右側部分は左側
部分と同様の構造であるが、その光学系セットが回転軸
線３２回わりに、左側の対応要素に対して４５°回転さ
れていることが相異する。

たとえば右側開孔４０　（第２図）は、通孔４１の各個
に直径方向に対向して配置された一対の通孔４１Ｃと４
１ｄを含む。

プラットフォーム２６が第１０図に図示の位置まで回転
させられたとき、通孔４１Ｃと４１ｄを直径方向に結ぶ
線はストリップｌの走行方向２に対して垂直である。ざ
らに通孔４１０と４Ｊｄはプラットフォーム２６の左側
の通孔４１ａと４１ｄから、（第３図において見て）逆
時計方向に４５°回転されている。

第１θ図において最もよく見られるように、各通孔４．
１ｅと４１ｄの軸線は、その外端がその内端よりも回転
軸線に近くなるように回転軸性３２に対して傾斜されて
いる。言い換えるならば、プラットフォーム２６が第１
０図に示す位置にあるとき、通孔４１Ｃの圓１線はレー
ザビーム３５と同軸にＩＬる。

各通孔４１Ｃと４１ｄは、その内部にそれぞれ平凸面レ
ンズ４２０と４２ｆｌを増刊られている（第１０図）。

各レンズはそれぞれの通孔内部において、その焦点が回
転軸線３２と交わるように配置されていイ）。

たとえば第１０図において略示す４１ようにレンズ４２
Ｃの焦点は回転軸線３２と４３０において交わり、また
レンズ４２＋１の焦点は回転軸線３２と同一点４３Ｃに
おいて交わる。

レーザトランスミッタ２７と２８はそれぞれ対応の固定
式平凸面レンズ４４ｄと４４Ｑを備え、これらのレンズ
は、トランスミッタ出力と対応のレンズ４２ｄと４２Ｃ
との間のレーザビーム通路の中に配偶゛されている。レ
ンズ４４Ｑの焦点は回転軸紺３２上の点４３０にあり、
またレンズ４４ｄの焦点は回転軸線上の点４３ｄにある
。

要約すれば、レーザ２７は中心面の光学要素（レンズ４
４１１および４９ｄ）に組合わされ、レーザ２８は外側
面の光学要素（レンズ４４Ｃおよび４２Ｃ）と組合わさ
れる。

通孔４１０と４１ｄの内側に第２世状リプ４５が配ＶＩ
″され、このリプ４５は第２図、第８図および第１０図
において最もよく見られるように、ノ１ブ３８の内周面
に沿って周方向に延在している。リブ４５の中心部は円
形開口部４５ｂを成す。

右側リプ４５の内周面上に、一対の直径方向に対向する
梯形平面反射鏡４６０と４６ｄが回転軸線３２に対して
一定角度で配置されている。

第１０図に図示のプラットフォーム２６の特定の位置に
おいて、反射鏡４６Ｃと４６ｄを通ｌ−て直径方向に引
かれた線はストリップ１σ〕走行方向２に対して垂直で
ある。また、駅間を分かりやすくするため、反射鏡４６
Ｃは第２図の位置−から９０°すらして示され、レーザ
ビーム３５０走行路を示してｂ］’Ｊ。

また反射鏡４６０と４６ｄの傾斜角度は、そσ）上に征
ｉ突するレーザビームが円筒形ゾエ）し３θσ号周平ｉ
旧区域３７の中心部に向かうように、さらに詳しくヲマ
それぞれ最終集束レンズ５６（１と５６ｈに向って反射
されるように成されている。第３図に見られるように反
射＠４６ｃと４６ｄは（プラットフォーム２６θ）左端
から見て）反射４ｊ３４ｂａと４６１）からそれぞれ逆
時計力面にずらされている。

全体として垂直な第２搭載プレート４７ｆ１′−右（ｎ
ｉｌ　ＩＪブ４５の内側に平行に取付けられている。こ
θ）右（１１１１プレート４７の中に一対の直径方向に
対向した通−ＴＬ４８Ｃと４８ｄが延在し、これらσ〕
通孔σ）１コ心市１１ヲま巨１転軸線３２に対して約４
５°傾斜されて（・る。言（・（負えるならば、これら
の通孔４８０と４８ｄσ）外端−その内端よりも回転軸
線に近い。第８図におし・てルもよく見られるように、
通孔４８Ｃ，４８１’ｌと回転ｉ１’ｌｌｌ紅９３２と
を直径方向に通る線はストリツプ１の走行方向２に対し
て争直である。言い換えれば、通孔４８０と４８ｄは通
孔４１ｂと４１０から９０°回転されている。

各通孔４８０と４８ｄの中にそれぞれ平凸面レンズ４９
Ｃと４ｇａが備えられている。

また搭載プレート５０の右側部分には、外向きに突出し
た卯２円形搭載プラットフォーム５１が取付けられてい
る。第２図および第８図に図示のように、このプラット
フォーム５１は一対の、直径方向に対向配置された梯形
の平面反射ｆ８！５２ｃＬと５２Ｃとを搭載している。

一方の反射鏡５２Ｃまたは５２ａはレーザビーム３３の
通過の場合を説明するために第２し１の位すからずらさ
れて示されてい７．。各反射％１８５２ｃと５２（ｌは
回転軸線に対して傾斜されていゐ）。

この傾斜により、いずれかのレーザトランスミフタ２７
または２８から放出されたレーザビームは最終集束レン
ズに向かって反射される。第８図に図示のように、反射
鏡５２０と５２ａおよび回転軸ｙｋ、３２をｔσ径方向
に通る絹はストリウプ１の走行方向２に対して畢伯とな
る。

第３図および第１０図において毎もよく見られるように
、プレート４５と４７の中間スペースから、円筒形シェ
ル３６の中空内部に向かって、ノ１ブ３８の右側部分を
通して一対の直径方向対向通孔５３Ｃと５３ｄが備えら
れている。これらの通孔５３Ｃと５３ｄの１ｌｉｌｌｌ
線は、たとえば反射＋ｍ　４６０から反射されたレーザ
ビームが通孔５３０の中を同軸的に通過１−るように、
回転旧１紳３２に対して配向されている。第３図に見ら
れるように通孔５３Ｃと５３ｄば、レンズ４２Ｃ、４２
ｄおよび反射鏡４６０　、４６（１と同一の放射面に醒
ｆ１４′されている。

第３図と第８図において最もよく児られるように、プレ
ート４７と５０のｍ〕の右側スペースから、円筒形シェ
ル３６の中空内部に向かって、−文ｌの放χ１１方向に
対向した通孔５４Ｃと５４ｄが開いている。これらのＩ
ｍ孔５４０と５４（１の軸線は回転軸線３２に対して傾
斜されている。即ち、第８図に示すように、たとえばト
ランスミシタ２７から放出されたレーザビーム３３は反
ＩＡ鏡５２ｄによって反射されて、通孔５４ｄの中る同
軸的に通り、ストリップ１［向かう。

さらに第３図に最もよ（見られるように、通孔５４Ｑと
５４ｄは反射＠　５２ｃ　、　５２ｄを含む放射面の中
に配置されている。

外側面３７に沿って等間隔に８個の放射方向通孔５５ａ
　−５５ｈが配置されている。各通孔５５ａ　−５５ｈ
は外周面３７の中心忙沿って配置され、対応の光学成分
から反射されたレーザビームを通過させて移動中のスト
リップｌの上面に衝突させる。第２図に見られるように
、通孔５５ａ　、　５５Ｃ，ｓｓｅ　、　５５ｇの軸線
はプラットフォーム２６の左側に向かって傾斜され、こ
れに対して通孔５５ｂ、　５５（１、５５ｆ　、５５ｈ
の軸線はプラットフォームの右側に向かって傾斜されて
いる。

各通孔５５ａ　−５５ｈは対応の平凸面レンズ５６ａ−
５６ｈを備え、これらのレンズはそれぞれ対応のレーザ
ビームを移動中のストリップ１の上面の点５７に集束す
る。下記においてさらに詳細に述べるように、常に１つ
のレーザビーム２９，３θ、　３３　マタは３５のみが
ストリップｌの表面上に衝突する。しかし第２図に見ら
れるように各レーザビームは最終集束レンズを通して、
同一点５７に集束される。

第２図〜第１３図について述べた実施態様の走査順序を
さらに詳細に説明する。搭載プラットフォーム２６が、
第２図の左（［１１から見て時計方向に一定速度で回転
しているものとする。即ちプラットフォーム２６は第３
図および第１１〜ｐ１３［ｉＶ＋にお〜・て矢印５８の
方向に回転している。

特定の瞬間に、搭載プラットフォーム２６が、第２図に
図示され第１１図にさらに詳細に図示された位置をとる
。この位置において、レーザトランスミッタ２４から出
たレーザビーム２９が第１１図においてストリップ１の
右縁にちょうど衝突し始めている。この状態において、
レーザビーム２９はレンズ４４ｂ１開口４１．レンズ４
９ｂ１反射鏡５２ｂ１開口５４ｂを通っている。プラッ
トフォームが回転し続けるに従って、レーザビームは第
１１図〜第１３図におりて右から左にストリップ面ｌの
表面に沿って掃引される。ビームがストリップの巾の半
分を横断したとき、第１２図に図示の状態となり、ビー
ムは通孔５４ｂと同軸にまっすぐ下方に向けられる。さ
らに走査が続くと、第１３図の状態となり、この第１３
図に見られるように、ビームはス）　ＩＪツブの左縁を
離れようとしている。この時点において、次のレーザビ
ームが後述のようにス）　ＩＪツブの右縁に衝突しよう
としている。

第１１図〜第１３図から明かなように、反射鏡５２ａと
５２ｂの巾、および通孔５４ｂの巾は、レーザビームが
ストリップを横切って走査される際のレーザビームの僅
小な角度ずれを収容するようにしなければならないとと
は明白である。またレーザビームは、プラットフォーム
の約４５°の回転中にストリップ１を完全に横断するこ
とが見られよう。

次のレーザビーム走査は第８図に図示されている。この
場合、プラットフォームは第２図に図示の初状態から４
５６回転している。この場合、レーザトランスミッタ２
７によって発生されたレーザビーム３３がレンズ４４ｄ
、開口４１、レンズ４９ｄ１反射鏡５Ｚａおよび最終集
束レンズ５６ｆを通過させられる。この場合にも、レー
ザビームはプラットフォームの約４５°の回転中にス）
　ＩＪツブ１の上面に沿って掃引される。

次のレーザビーム掃引の状態は第９図に図示されている
。このとき、プラットフォームは第２図の初状態から９
０″回転させられている。この場合、レーザトランスミ
ッタ５によって放出されたレーザビーム３０はレンズ４
４ａ、レンズ４６ａ１開口５３ａおよび最終収束レンズ
５５θを通過させられる。プラットフオームの４５°回
転の際に、レーザビームがス）　ｌ）ツブｌの上面の食
中を横断する。

次の第４回のレーザビーム走査は第１（）図に図示され
ている。このとき、プラットフォームは第２図に図示の
初状態から１３５°　回転している。この場合、トラン
スミッタ２８から放出されたレーザビーム３５はレンズ
４４Ｃ１レンズ４２ｃ１反射鏡４６ｃ１開口５３０およ
び最終集束レンズ５６ｃｌを通過する。

プラットフォームの４５°回転中に、レーザビームはス
トリップ１の上面の食中を掃引する。従って、第１Ｏ図
に示す走査の終了時には、ストリップＪの表面において
４回連続のレーザ走査が実施されており、プラットフォ
ーム２６は第２図の切位置から１８０°回転している。

次の走査は再びトランスミッタ２４によって放出された
レーザビーム２９を使用し、レンズ４４ｂ、ｌ、Ｊ口４
１、レンズ４９ａ１反射鏡５２ａ１通口５４ａ１最終集
束レンズ５６Ｑから成る光学通路を通る。

次の走査はレーザトランスミッタ２７によって放出され
たレーザビーム３３と、レンズ４４ｄ％　Ｈ口４１、レ
ンズ４９Ｃ１反射鏡５２０１通孔５４Ｃ１最終集束レン
ズ５６ｂから成る光学通路とを使用する。

次のレーザ定食は、レーザトランスミッタ２５によって
放出されたレーザビーム３０と、レンズ４４ａ、レンズ
４２ｂ、反射鏡４６ｂ１開口５３’ｔ）、および最終集
束レンズ５６ａから成る光学通路とを使用する。

プラットフォームの完全１回転を成す最終走査は、レー
ザトランスミッタ２８によって放出されたレーザビーム
３５と、レンズ４４Ｃ，レンズ４２（ｔ、反射鏡４６（
］、開口５３（１およびＲ１！集束１／ンズ５６ｈから
成る光学通路とを使用する。

この時点において、搭載プラットフォームはスト　’Ｊ
ツブ１の上面に沿って連続８回の走査を成しながら完全
１回転を終了している。同時に、４個のレーザトランス
ミッタによりて放出されたレーザビームはそれぞれ２回
づつ使用されている。すなわち、トランスミッタ２４か
らのビーム２９はＯ〜４５°と１８０〜２２５°の角度
のプラットフォームの回転に際して使用され、トランス
ミッタ２７からのレーザビーム３３は４５へ・９０°と
２２５〜２７０°の回転角度に使用され、トランスミッ
タ２５からのレーザビーム３０は９０〜１３５°と２７
０〜３１５°の回転角度について使用され、トランスミ
ッタ２８からのレーザビーム３５は１３５〜１８０°と
３１５〜３６０°の回転角度に使用される。

ストリップ巾を横切る走査方向を逆転するためプラット
フォーム２６０回転方向を逆転することができることは
明かである。さらに、ストリップ表面を走査するレーザ
ビームの順序を変更するように、左側光学通路を形成す
る光学系の相対配向を、右側光学通路を形成する光学系
に対して回転軸線回りに回転させることができる。たと
えば、図示の実施態様においては、光学マウントの４５
°回転ごとにストリップ巾が走査される。より多くの光
学系セットおよび／またはより多くのレーザトランスミ
ッタを使用することにより、光学マウントの１回転中に
、ストリップ巾の走査回数を増大することができる。光
学系要素セットの数および／またはレーザトランスミッ
タの数が増大するに従って、ストリップ１の必要曲げ度
が減少することは認められよう。すなわち、図示の実施
態様においてストリップ１は、最終集束レンズとス）　
ｌ）ノブ１の上面との間隔を一定に保持するため、各走
査ラインに対応する搭載プラットフォームの４５０の回
転を受け入れるように彎曲されなければならない。しか
しもし走査線あたりのグシントフメーム２Ｇの相対回転
角度が減少すれば、ストリップの曲げ角度もまた減少さ
せることができろ。

第１４図は、光学マウント２６上の最終集束レンズ５６
１１、−５６ｈを数句けるための別の変更態様を示す。

この楊自先に述べたものと類似の要素は同一数字で示さ
れている。この構造においては、円筒形シェル３６外周
部は、第１４図において５９で示す凹形の搭載面から成
る。この搭載面５９はネジ孔６０を有し、このネジ穴の
中心軸線はストリップ１０表面に対して角度的に傾斜さ
れている。召い換えならば、ネジ孔６０の中心軸線６１
はストリップ１に対して垂直な線に対して一定角度に配
向されている。

各ネジ孔６０は全体として円筒形の搭載スリーフロ２を
備え、このスリーブの外側面がネジ孔６０の不ジ山に係
合している。一対の相互に離間された平凸面集束レンズ
６３と６４がスリーブ６２の中に剛性的に搭載されて、
レーザビーム６５を先に述べたように移動中のストリッ
プｌ上の焦５７に焦点を結ばせる。このように多要素最
終レンズ系を使用することにより、単一レンズ系によっ
て一般に得られる場合よりはるかに短い焦点距離を得る
ことが可能となる。従って、最終焦点レンズ６３は移動
ストリップ１の表面にはるかに近接させられて、ス）　
ＩＪツブ表面の単位面積当り最大エネルギーを加えるこ
とが保証される。

第１５図は本発明のさらに他の実施態様を示し、この場
合に第２図〜第３図の実施態様の単一要素レンズ５６１
ｋ　−５６ｈのそれぞれの代わυに円筒形平凸面レンズ
６６が使用されている。この実施態様においては、レー
ザビーム６７は円筒形レンズ６６を通過したのち、スト
リップ１の表面上に前記の実施例に述べた円形スポット
の代わりに楕円形スポット５７を生じる。この楕円形ス
ポット５７の太軸または長軸がス）　ＩＪツブ１の巾に
沿ったスポットの走査方向に対して平行となるように、
円筒形レンズが配置される。楕円形スポットの使用は、
円形スポットの場合よりも小密度をもって、しかしより
長い時間、金属ス）　Ｉ）ツブを加熱することが可能で
ある。従って、楕円形スポットは円形スポットと同様の
結果を生じるのであるが、高加熱率の結果トシてのスト
リップコーティングの損傷を生じる可能性が少ない。

第１６図に示す本発明の他の実施態様においては、前述
と類似の要素は同様の数字で示しである。この構造にお
いて、全体として６８で示された円筒形光学マウントの
上にすべての可動光学系が搭載されている。光学マウン
ト６８は、一対の垂直方向に離間された軸受７０によっ
て、垂直回転軸線６９回りに回動自在に支持されている
。前記の実施例の場合と同様に、光学マウント６８は回
転軸線６９回シに、電気モータまたは類似物（図示され
ず）によって所望速度で回転されるものと了解されたい
。

レーザトランスミッタ（図示されず）によって放出され
る拡大型レーザビーム７１が回転軸線６９と同軸的に送
られ、マウントの頂部の開ロア２を通してマウントの中
に入る。下向きレーザビームは、次に傾斜搭載された反
射鏡７３によって、第１６図において水平右側に反射さ
れる。

次にレーザビームは第２の傾斜搭載反射鏡７４によって
回転軸線６９に向かって下方に反射される。

この反射されたレーザビームは次に最終平凸面焦点レン
ズ７５によって、移動中のストリップｌの点５７に焦点
を結ぶ。

ス）　ｌ）ツブｌの表面上を走査されるレーザビームが
完全円形ではなく円弧を描くようにするため、光学マウ
ント６８の下端とストリップ１の上面との間に水平にプ
レート状マスク７６が延在する。従ってレーザビームの
全走食路の一部のみが実際に移動ストリップの表面に衝
突し、残余はマスク７６によって遮蔽される。

この効果は第１７図において最もよく見られる。

この図は、第１６図の移動ストリップと走査装置によっ
て生じる走査線の平面図を示す。この場合マスク７６が
なければ、走査レーザビームはダッシュ線７７で示され
た円形路を描くであろうことは理解されよう。しかしな
がらマスク７６が配置されているので、またスキャンナ
が矢印７７ａの方向に回転しているので、走査レーザビ
ームは複数の等間隔の半円形セグメント（即ちサイクロ
イドの一部）を成す。その１つを７８で示す。この走査
線はストリップの走査方向に、ス）　ＩＪツブの巾の途
中まで延びている。この実施態様においては１つの走査
ビームがストリップの金山をカバーすることができない
ので、第１６図に図示のような数個の走査装置を並列し
て、第１７図に示されたような隣接走査線セット７９〜
８．１を生じなければならない。図示の特定の条件の場
合、ストリップ食中をカッく−するには、並置された３
台のユニット６８が必要であろう。

本発明のさらに他の実施態様を第１８図に示す。

この場合、前述の戟素は同様の数字で示す。この構造に
おいては、レーザビーム７１は光学マウント６８の頂上
部の開ロア２を通してビームスプリッタ８２上に送られ
る。レーザビーム７１の一部はスプリツタの半調処理面
８３によって処理されてレーザビーム路８４に沿って進
むが、レーザビーム７１の残分は半調処理面８３を通過
して、完全銀処理面８５によって反射され、下方レーザ
ビーム路８６に沿って進む。

反射されたレーザビーム８４はさらに傾斜搭載反射鏡８
７によって反射されて、最終焦点レンズ８８を通り、移
動ストリップ１０表面のスポット５７に衝突する。同時
に、反射されたレーザビーム８６は傾斜搭載反射鏡８９
によって反射されて、最終焦点レンズ９０を通る。光学
マウント６８が１８０°回転されたとき、レンズ９０を
通して集束されたレーザビームが移動ストリップｌの表
面に焦点を結ぶことは理解されよう。

第１６図について述べた前記の実施態様の場合のように
、マスク７６がレーザビームの通路をストリップの表面
上の半円弧区域に限定する。このようなプリズム−反射
鏡系を備えた複数の焦点レンズを使用すれば、光学マウ
ント６８の適当な回転速度を保持しながら、ストリップ
の表面に沿ってレーザビームを走査することができるこ
としま理解されよう。さらに、この場合、楕円形のスポ
ットを生じるため、東経焦点レンズ８８および９０の代
わりに第１５図の円筒形レンズを使用することもできる
。

この構造においてはレンズの焦点面における点建点がス
）　ＩＪツブの表面上にあるから、ストリップを平坦に
保持しなければならない。

本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その
主旨の範囲内において任意に変更実施できる。

本発明は前記において雷、気鋼の鉄損を最小限にするた
めの磁区精練工程の一部として、移動中の鋼ス）　ｌ）
ツブを横切ってレーザビームを走査する方法について説
明したのであるが、この走査系は平坦なストリップであ
るなしにかかわらず、特定の物体製品の上に平行線を作
る心神のある任意の用途において使用することができる
。従って、本発明は溶接、合金化、熱処理、穿孔、切断
、線引、表面研磨など、材料中にある種の望ましい変化
を生じるためのＶ−ザ処理工程に特に使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の走査装置の第１実施態様の略示図、第
２図はレーザトランスミッタから放出されたレーザビー
ムがストリップ上に焦点を結ぶように回転される搭載プ
ラットフォームを具備した本発明の第２実施態様の部分
断面略示図、第３図は第２図の実施態様の略示端面図、
第４図は第２図の４−４線から見た端面図、第５図は第
２図の５−５線に、沿った部分断面図、第６図は第２図
の６−６線に沿った部分断面図、第７図は第２図の７−
７線に沿った部分断面図、第８図はレーザトランスミッ
タ２７からのレーザビームがストリップ上に焦点を結ぶ
ように回転された搭載プラットフォームを示す第２図の
実施態様の部分縦断面図、第９図はレーザトランスミッ
タ２５からのレーザビームがストリップ上に焦点を結ぶ
よって回転された搭載プラットフォームを示す第２図の
実施態様の部分縦断面図、第１０図はレーザトランスミ
ッタ２８からのＶ−ザピームがストリップ」：に焦点を
結ぶように回転された搭載プラットフォームを示す第２
図の実施態様の部分縦断面図、第１１図乃至第１３図は
搭載プラットフォームがストリップを横切って走査する
際の順次の三位置を示す第２図の７−７線に？ｅって取
られた部分横断面図、第１４図は第２図の走査系の最終
焦点レンズ構造の変更態様の拡大部分断面図、第１５図
は第２図の実施態様の最終焦点レンズ構造の変更態様の
略図、第１６図は本発明の走査装置の第３実施態様の部
分縦断面図、第１７図は第１６図の実施態様の走査構造
を示す平面図、第１８図は本発明の走査装置の第４実施
態様の部分縦断面図、また第１９図は本発明の走査組立
体によって処理されるストリングの一部の略図である。 ■・・・ストリップ、５．６・・・成形ローラ、３，４
・・・円筒形修正ローラ、８・・・レーザトランスミッ
タ、１２・・・焦点、１０・・・レンズ、１３・・・最
終レンズ、１４・・・反射鏡、１７・・・軸、２０・・
・モータ、２６マウント、２４　、２５　。 ２７　、２８・・・レーザトランスミッタ、３６・・・
シェル、３７・・・外周部、３８・・・ハブ、３９・・
・軸受、４２．４９・・・Ｌ／ンズ、４６　、５２・・
・反射鏡、５３　、５４・・・通孔、５５・・・通孔、
５６・・・最終レンズ、５７・・・焦点スポット、５９
・・・搭載面、６０・・・ネジ孔、６２・・・スリーブ
、　６３　、６４・・・レンズ、６６・・・半円筒形レ
ンズ、６８・・・シェル、７０・・・軸受、７３゜７４
・・・反射鏡、７５・・・レンズ、７６・・・マスク、
８２・・・レーザビームスプリッタ、８３．８５・・・
反射面、８７　、８９・・・反射鏡、８８　、９０・・
・レンズ、 Ｗ・・・ストリップ巾、Ｔ・・・ストリップ厚さ、２・
・・ビーム浸透深さ、ＡＶ・・・ビーム浸透面積。 出願人代理人　猪　股　清 ＦＩＧ　＋ ＦＩＧ、＋４ ＦＩＧ、１５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザビームを発生する少なくとも１個の固定レー
   ザトランスミッタと、 中心回転軸線回り忙回転自在の搭載プラットフォームと
   、 前記プラットフォームを前記軸紳回りに回転させる手段
   と、 前記レーザビームを前記物体上に焦点を結ばせるために
   前記プラットフォーム上に搭載された光学手段とを含み
   、 前記光学手段は、 反射鏡と、 前記レーザビームの少なくとも一部を前記反射鏡の上に
   指向するために前記レーザトランスミッタと前記反射鏡
   との間において前記レーザビーム通路中に配置された光
   学袂素と、 前記レーザビームを前記物体上のスポットに焦点を結ば
   せるために前記反射鏡とＡｉ」記物体との間において前
   記レーザビームの通路内に配置された最終焦点レンズと
   を含み、これにより前記光学手段が前記プラットフォー
   ムと共に回転し、前記プラットフォームの回転中に前記
   第２レンズから出た集束レーザビームが前記物体を横切
   って走査されるようにした物体を横切ってレーザビーム
   を反復走査するレーザ処理用光学走査装置。 ２、前記光学要素は、前記回転＠ｌ＋線上に焦点を有す
   る少な（とも１個のレンズを含む特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。 ３、前記レーザトランスミッタとＭ記第ルンズとの間に
   おいて前記レーザビーム通路の中に固定された第２レン
   ズを含み、前記第２レンズは前記回転軸線上に焦点を有
   する特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ４、前記物体は、水平路に沿って、実質一定速度で移動
   する無限長ストリップを画成し、Ｍ記搭載プラットフォ
   ームは、前記レーザビームをストリップのｌ」に沿って
   走査するようにその回転軸線がストリップの走路と整列
   するように配向されている特許請求の範囲第１項に記載
   の装置。 ５、　Ｑｉｌ記搭載プラットフォームは、ＡｉＪ記スト
   ストリップに配置された垂直方向ディスク状プレートを
   含み、前記ディスクプレートの外周縁がストリップの一
   方の主面に近接配置され、前記反射鏡は前記回転軸線か
   ら離間され、また前記レンズは前記プレートの外周に隣
   接して配置される特許請求の範囲第４項に記載の装置。 ６、＠記最終焦点レンズと前記ストリップ表面との間の
   レーザビーム通路の長さが実η一定となるように前記デ
   ィスク状プレートの外周に隣接したストリップ区域を弧
   状に成形する手段を含む特許請求の範囲第５項に記載の
   装置。 ７、前記の成形手段は少なくとも１対の、相互に隣接し
   て上下に配置されたローラを含み、これらのローラの上
   方ローラはストリップの上面に当接し、またその中央部
   分の外周がその両端、部分の外周より大であり、また下
   方ローラはＡｉＪ記ストストリップ面に当接し、その中
   央部の外周がその両端部の外周より小であり、前記ロー
   ラがストリップを前記グ）弧状に弾性的に曲げるように
   協働するようにした／ｇ′訂言責求の範囲第６項に記載
   の装置。 ８、前記レーザトランスミッタと前記第ルンズとの間に
   おいて前記レーザビーム通路σ）中に第２レンズが固定
   され、前記第２レンズに７ｉＪ記回転軸線上に焦点な有
   １−るｌｒ１許請求θ〕節囲第７シ」に記載の装置。 ９、それぞれ別個のレーザビームを牛じ４〉複数のレー
   ザトランスミッタを含み、前記光学手段は前記それぞれ
   のレーザビームを順次に物体上に焦点を結ばせる手段を
   成′１″判許請求θ）舗間第１項に記載の装置。 ｌＯ，前記光学手段はプラットフメームσ月回転中に各
   レーザトランスミックにつき複数の走査を成すように作
   動する特許請求σ〕節間第９３ｉに記載の装置。 １１、前記プラットフォームは、外周搭載面を有する全
   体として円筒形のシェルを含み、ＭｊＪ記回転軸線は前
   記シェルの軸線と実質的に同軸であり、前記複数の光学
   手段は、前記シェル内部に搭載され−ＩＪ記軸線から放
   射方向に片寄らされた反射鏡と、ｉＪ記クシエル内部に
   搭載された前記軸線から放射方向に片寄らされたレンズ
   を含む複数の光学要素と、前記シェルの外周搭載面に沿
   って周方向に離間配置された複数の最終焦点レンズとを
   含み、この場合、前記の各レーザトランスミッタから出
   たレーザビームが順次に、前記反射鏡と光学要素と最終
   焦点レンズとｆｆ：１個づつ含む光学通路を通して前記
   物体の表面上に焦点を結び走査される特許請求の範囲第
   ９項に記載の装置。 １２、前記レーザトランスミッタと反射鏡および対応の
   光学要素が前記シェルのそれぞれ両側軸端側に配置され
   ている特許請求の範囲第１１項に記載の製箔。 １３、前記シェルの各軸端側に、それぞれθフレーヤ゛
   ビームが前記回転軸線と交わるように配向された第１お
   よび第２レーザトランスミツタと、卯１対の直径方向に
   対向する光学要素と、これらの光学要素に光学的に対応
   する第Ｊ対の１０径方向に対向する反射鏡と、第２対の
   直径方向に対向す７；ノ光学吸素と、この光学要素に光
   学的にダ１応１−る第２対の（■径方向に対向する反射
   釦ｊと４・含み、ＭｉＪ記のすべての光学要素と反射鏡
   は前記回転劇１線回りに等角度間隔に配置されている特
   許請求の範囲第１１項に記載の装置。 １４、＠記の各レーザトランスミ・ツタと前記光学３ｆ
   、％素との間に配置ぺされた固定レンズを含む牛（許請
   求の範囲第１３項に記載の装置？′１□−０み、前記プ
   ラットフォームは、前記Ｑ）各レーーリ“ビームを前記
   ストリップな横切って走査」−ろように、その回転軸線
   ゛が前記ストリップの進路と一致するように配向されて
   いる特許請求の範囲第１４項に記載の装置。 １０．前記最終焦点レンズとストリップ面との間のレー
   ザビーム通路長さが実質一定に留まるように前記シェル
   の外周に隣接した前記ストリップの区域を弧状に成形す
   る手段を含むｑ＋許請求の範囲第１５項に記載の装置。 １７、前記成形手段は少なくとも一対の、相互に隣接配
   置された上下のローラがら成り、前記ローラの上ローラ
   はストリップの上面に当接し、その中央部分の外周はそ
   の両端部分の外周より大であり、下方ローラはストリッ
   プの下面に当接し、その中央部分の外周はその両端部分
   の外周より大であり、これらのローラが協働してストリ
   ップを前記弧状に弾性的に曲げる特許請求の範囲第１６
   項に記載の装置。 １８、前記プラットフォームは、外周搭載面を有する全
   体として円筒形のシェルと、前記シェルの中を軸方向に
   通る全体として円筒形のハブとを含み、前記シェルとハ
   ブの中心軸線は前記回転軸線と一致し、また前記ハブを
   回転自在に搭載する手段と、集束ビーム発生手段とを含
   み、ＭｔＪ記ビーム発生手段は、前記ハブの一端に＠接
   した搭載された第１および第２レーザトランスピツクと
   、前記ハブの内部に搭載され、ｍＪ記回転軸線から放射
   方向に離間された第１および第２レンズから成りこれら
   レンズの中心軸線が前記回転＃Ｉａと不平行であるよう
   にした第１および第２光学要素と、前記ハブの内部に一
   定角度で搭載され前記回転軸線から放射方向に離間され
   た第１および第２反射鏡と、前記円筒形シェルの外周搭
   載面上に一定間隔で搭載された第１および第２焦点レン
   ズとを含み、ｈＩ前記レーザトランスミッタと、レンズ
   と、反射鏡は、ｆｎｆ記第ル−ザトランスミッタによっ
   て発生されたビームが前記シェルの回転に際して、まず
   前記第ルンズ、第１反射鏡および第１最終焦点レンズを
   含む第１光学路を通り、次に第２レンズ、第２反射鏡お
   よび第２最終焦点レンズを含む身２光学路を通ることに
   よってｓ　ｍＪ記ビームが１１Ｊ記シエルの回転の際に
   前記物体を横切って順次に走査し、また前記集束ビーム
   発生手段は、それぞれ前記ハブの中に搭載され前記第ル
   ンズおよび第２レンズから内側に離間され、また前記回
   転軸線、から放射方向に離間された第３および第４レン
   ズから成る第３および第４光学要素と、前記第３および
   第４レンズから内側に離間され、前記回転軸線から放射
   方向に離間された第３および第４反射鏡と、前記円筒形
   シェルの外周搭載面上に定間隔で搭載された躯３および
   第４最終焦点レンズとを含み、前記第３および第４レン
   ズと前記第３および第４反射鏡は、前記第２レーザトラ
   ンスミツタから発生されたビームが前記シェルの回転に
   際してまず、前記第３レンズ、第３反射鏡および第３最
   終焦点レンズを含む第３光学路を通り、そのの−ち前記
   第４レンズ、第４反射鏡および第４最終焦点レンズを含
   む第４光学路を通るように配置されることにより、前記
   ビームがシェルの回転に際して物体を横切って順次に走
   査されるようにした特許請求の範囲第１項に記載の装置
   。 １９、前記の集束ビーム発生手段は、ｆｎｌ記ハブとシ
   ェルの中心な筒径方向に通る線の片側において前記プラ
   ットフォーム上に搭載され、ｉＪ記記文立体さらに前記
   線の他側において前記プラットフォームに搭載された前
   記第１集束ビーム発生手段と同等の第２集束ビーム発生
   手段を含み、前記第２ビーム発牛手段は前記第１ビーム
   発生手段に対して角度的にずらされている特許請求の範
   囲第１８項に記載の装置。 ２０、前記の最終焦点レンズはそれぞれ１対の相互に離
   間されたレンズを含んで最終焦点レンズ絹立体を成し、
   矧縮された焦点距離と物体表面上の単位面積あたりのエ
   ネルギーを増大する的許請求の範囲第１９項に記載の飼
   −置。 ２１、前記の各最終態別レンズは、走査方向の長軸な有
   する楕円形の焦点を物体上に生じるため、円筒形レンズ
   から成る特許請求の範囲第１８項に記載の装置。 ２２、　ＡｔＪ記の最終焦点レンズは１対の相互に動量
   されたレンズを含み、最終焦点レンズ絹立体を成し、単
   位面積あたりのエネルギーを増大する特許請求の範囲第
   ２項に記載の装置。 ２３、前記の最終焦点レンズは、走査方向に延びる長軸
   な有する楕円形焦点を物体上に生じるために円筒形レン
   ズから成る特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ２４、前記光学要素は反射鐘を含む特許請求の範囲第１
   項に記載の装置。 ２５、前記組立体は、前記レーザビームによって前記物
   体上に走査される区域を制限するために、前記プラット
   フォームと前記物体との間に配置されたマスク手段を含
   む特許請求の範囲第１２項に記載の装置。 ２６、前記回転軸線が前記物体に対して化１ｊＫ延在す
   る特許請求の範囲第２４項に記載の装置。 ２７、前記のプラツトフォームは、前記の回転軸線と一
   致する中心軸線を有する全体として円筒形のシェルと、
   前記シェルを回転自在に搭載する手段とを含み、前記第
   １反射鏡は前記回転軸線上に搭載され、前記第２反射鏡
   は回転軸線から離間され、前記レンズは、集束ビームが
   前記物体上に円形パタンを形成するようにＡｉＪ記回転
   噂線上に傾斜搭載されている特許請求の範囲第２６項に
   記載の装置。 ２８、＾↑Ｉ記プラットフメームと前記物体との間の一
   部に延在するプレート状マスクを含み、前記マスクは前
   記物体上に半円形走９　紳７’ｌ”−形成されるように
   配置されている特許請求の範囲第２７項に記載の装置。 ２９、前記物体は、大体水平な走路に沿って実贋”一定
   速度１で移動する無限長のストリップを含み、前記搭載
   プラットフォームは、その回転軸線がストリップの走路
   に対して実質垂■自となるように配置向されている牛１
   １πｌ穐１１１求の範囲第２８」ｎに記載の装置。 ３（）、前記最終焦点レンズは、走査方向の長ｊ１４１
   ）を有する楕円形焦点を物体上に牛じるため円筒形レン
   ズから成る特許請求の範囲第２９項に記載の装置。 ３１、前記物体は大体水平な走路に沿って”ｆｆ質−力
   ′速度で移動する無限長ストリップを含み、前記搭載プ
   ラットフォームは、その回転軸線がストリップの走路に
   対して実質垂直になるように配向されている特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。 ３２、前記プラットフォームと前記物体との間の一部に
   延在するプレート状マスクを含み、前記マスクは前記物
   体上に半円形走査線が形成されるように配置されている
   特許請求の範囲第１項に記載ｔの装置。 ３３、＠記光学要素は、前記レーザビームを第１ビーム
   と第２ビームとに分割し＠１ビームをＡｉＪ記反射鋳に
   送るビームスプリッタと、第２レーザビームを前記物体
   上の比較的小さいスポットに集束するための第２最終集
   束レンズと、前記第２ビームの通路内において前記第２
   レンズとＭｉＪ把ビームスプリッタとの間に配置された
   第２反射鏡とを含む特許請求の範囲第１項に記載の装ｆ
   １ｊ′。 ３４、　Ａ＋’Ｊ記レーザビームによって前記物体上に
   走査される区域を制限すお）ため、前記プラットフォー
   ムと＾１■記物体との間に配置されたマスク手段を含む
   特許請求の範囲第３３項に記載の装置。 ３５、前記回転軸線は前記物体に対して垂１１に延在す
   る特許請求の範囲第３３項に記載の装置−１３６、Ｑｉ
   Ｊ記プラットフォームはｉｉＪ記回転ｉｔ＋　紐と一致
   した中心−１１線を有する全体として円筒形のシェルと
   、前記シェルを回転自在に搭ｆｌｉｉｆる手段とを含み
   、前記ビームスプリッタは前記第１ビームと第２ビーム
   が前記中心軸線に対して実質垂直となるようにＳｉｔ記
   回転（ロ）１１線上に配置され、醋記及射鋳と前記レン
   ズは、集束ビームか１１ｉＪ記ψノ体上に円形パタンを
   成すようにＡｉＪ記叫１船か［）放射方向に陰間されて
   いる特許請求の範囲第３３項に記載の装置。 ３７、前記プラットフォームとＡｉ＋記物体との間の１
   部に延在するプレート状マスクを含み、６１■記マスク
   は前記物体上に半円形走査線か形成され４゜ように配置
   されている特許請求の範囲第３６項に記載の装置。 ３８、前記最終集束レンズが１対の相互に離間されたレ
   ンズを含み、最終焦点レンズ組立体を成すことによって
   、前記レンズ組立体が物体に対して、より近く配置され
   る特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３９、前記最終焦点レンズは、走査方向に延びる長軸を
   有する楕円形焦点を物体上に住じるために円筒形レンズ
   から成る特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４０、全体として水平の走路を移動する無限長ストリッ
   プを横切ってレーザビームを反復走査する手段を有する
   装置において、前記走査手段と前記ストリップの表面と
   の間隔が実質一定に留まるように前記の移動ストリップ
   を弧状に反復的にしかし一時的に成形する手段を含むこ
   とを特徴とする装置。 ４１、前記走査手段はレーザトランスミッタと、前記ビ
   ームをストリップの巾に沿って走査するため回転軸線回
   りに回転する手段とを含み、前記軸線はストリップの走
   行方向に対して実質平行である特許請求の範囲第４０項
   に記載の装置。 ４２、前記の走査手段はレーザトランスばツタと、スト
   リップの巾に沿って前記ビームを走査するために回転軸
   線回りに回転する手段とを含み、前記軸線が前記ストリ
   ップに対して実質垂直である特許請求の範囲第４０項に
   記載の装置α。 ４３、前記の成形手段は少なくとも１対の相互に近接配
   置された上下のローラを含み、前記ローラの上ローラは
   ストリップの上面に当接し、その中央部の外周がその両
   端部における外周より大であり、前記ローラの下ローラ
   はストリップの下面に当接し、その中央部の外周がその
   両端部の外周より大であり、前記のローラが協働してス
   トリップを前記の弧状に弾性的に曲げる特許請求の範囲
   第４０項に記載の装置。 伺、前記走査手段に隣接した区域が処理区域を成し、前
   記の成形手段は、前記処理区域の下流に配置された第１
   対の前記ローラと、前記処理区域の上流に配置された第
   ２対の前記ローラとを含み、前記ストリップは前記処理
   区域の中で前記弧状に成形される特許請求の範囲第４０
   項に記載の装置。 ４５、前記第１対の成形ローラの下流に配置された１対
   の相互に近接配置されたほぼ円筒形の上下のローラを含
   み、前記円筒形ローラの上ローラはストリップの上面に
   当接し、下ローラはストリップの下面に当接し、これら
   の円筒形ローラが前記ストリップをその初平坦形状に戻
   すように作用する特許請求の範囲第４４項に記載の装置
   。 ４６、前記のレーザトランスミッタと前記の光学少素と
   の間において前記レーザビームの通路内に固着された第
   ２レンズを含み、前記第２レンズは前記回転軸線上に焦
   点を有する特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４７、前記のレーザトランスミッタと前記の光？：要素
   との間において前記のそれぞれのレーザビーム通路の中
   に固着された第２レンズを含み、前記第２レンズはそれ
   ぞれ前記の回転軸線上に焦点を有する特許請求の範囲第
   ９項に記載の装ｆも４８、前記のレーザトランスミッタ
   と前記のレンズとの間において前記のそれぞれのレーザ
   ビーム通路の中に固着された第２レンズを含み、ＡｆＪ
   記第２レンズはｍＪ記の回転軸線上に焦Ａを有する特許
   請求の範囲第１８項に記載の装置。