特開 2022-170055 溶融ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022170055

(43)【公開日】2022-11-10

(54)【発明の名称】溶融ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/067 20060101AFI20221102BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20221102BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20221102BHJP

【ＦＩ】

B23K26/067

B23K26/21 A

B23K26/064 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021075930

(22)【出願日】2021-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】315017775

【氏名又は名称】日本電産マシンツール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100188673

【弁理士】

【氏名又は名称】成田 友紀

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(72)【発明者】

【氏名】奥田 剛久

(72)【発明者】

【氏名】西谷 裕介

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168BA37

4E168CB18

4E168EA02

4E168EA07

4E168EA17

4E168EA25

(57)【要約】

【課題】溶融ヘッドからのレーザ出力を高める。
【解決手段】溶融ヘッドは、コリメートレーザ光の一部を第一分割レーザ光として反射すると共に、前記コリメートレーザ光の残りを第二分割レーザ光として直進させる第一平面鏡と、前記第一分割レーザ光が前記第二分割レーザ光と同じ向きに進むよう、前記第一平面鏡からの前記第一分割レーザ光の向きを変える第二平面鏡と、前記第二平面鏡からの前記第一分割レーザ光と前記第二分割レーザ光とを同一領域に集光させる集光光学系と、を備える。前記第一平面鏡は、銅を主成分とする基材と、金を主成分とするコーティング材と、を有する。前記基材は、平坦な反射基面を有する。前記コーティング材は、前記反射基面を覆い、前記反射基面と背合わせの関係にある表面が前記コリメートレーザ光の一部を反射する反射面を形成する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光により溶融対象を溶融させる溶融ヘッドにおいて、
コリメートされたレーザ光であるコリメートレーザ光の光路の一部を遮るように配置され、前記コリメートレーザ光の一部を第一分割レーザ光として反射すると共に、前記コリメートレーザ光の残りを第二分割レーザ光として直進させる第一平面鏡と、
前記第一分割レーザ光が前記第二分割レーザ光と同じ向きに進むよう、前記第一平面鏡からの前記第一分割レーザ光の向きを変える第二平面鏡と、
前記第二平面鏡からの前記第一分割レーザ光と前記第二分割レーザ光とを同一領域に集光させる集光光学系と、
を備え、
前記第一平面鏡は、銅を主成分とする基材と、金を主成分とするコーティング材と、を有し、
前記基材は、平坦な反射基面と、前記反射基面の縁に接続され且つ前記反射基面に対して鋭角な斜面と、を有し、
前記コーティング材は、前記基材の少なくとも前記反射基面を覆い、前記反射基面と背合わせの関係にある表面が前記コリメートレーザ光の一部を反射する反射面を形成し、
前記第一平面鏡は、前記反射基面と前記斜面との角と、前記反射面の少なくとも一部とが前記光路中に位置するよう配置されている、
溶融ヘッド。

【請求項2】

請求項１に記載の溶融ヘッドにおいて、
前記コーティング材は、前記基材の前記角及び前記斜面中で前記角の側の部分を覆う、
溶融ヘッド。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の溶融ヘッドにおいて、
前記第一平面鏡は、前記角が前記コリメートレーザ光の光軸と交差するように配置されている、
溶融ヘッド。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の溶融ヘッドおいて、
前記基材には、冷却媒体が流れる媒体通路が内部に形成されている、
溶融ヘッド。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の溶融ヘッドにおいて、
さらに、外部からのレーザ光をコリメートして、前記コリメートレーザ光にするコリメート光学系を備える、
溶融ヘッド。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の溶融ヘッドにおいて、
さらに、前記溶融対象を前記領域に供給可能な溶融対象供給機を備える、
溶融ヘッド。

【請求項7】

請求項６に記載の溶融ヘッドにおいて、
前記溶融対象供給機は、前記溶融対象としての溶加材を前記領域に供給可能な溶加材供給機である、
溶融ヘッド。

【請求項8】

請求項６に記載の溶融ヘッドにおいて、
前記溶融対象供給機は、前記溶融対象としての造形材料を前記領域に供給可能な造形材料供給機である、
溶融ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ光により溶融対象を溶融させる溶融ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ光により溶融対象を溶融させる溶融ヘッドとしては、溶加材や溶接対象金属を溶融される溶接ヘッドや、造形材料を溶融される３Ｄプリンタヘッド等がある。

【0003】

溶融ヘッドの一種である溶接ヘッドとしては、例えば、以下の特許文献１に記載されている溶接ヘッドがある。この溶接ヘッドは、レーザ光により溶接対象金属を溶融させるものである。この溶接ヘッドは、コリメート光学系と、第一平面鏡と、第二平面鏡と、集光光学系と、を備える。コリメート光学系は、外部からのレーザ光をコリメートして、コリメートレーザ光にする。第一平面鏡は、コリメートレーザ光の光路の一部を遮るように配置され、コリメートレーザ光の一部を第一分割レーザ光として反射すると共に、コリメートレーザ光の残りを第二分割レーザ光として直進させる。第二平面鏡は、第一平面鏡からの第一分割レーザ光が第二分割レーザ光と同じ向きに進むよう、第一分割レーザ光の向きを変える。集光光学系は、第二分割レーザ光と第二平面鏡からの第一分割レーザ光とを同一領域に集光させる。この溶接ヘッドでは、この領域内に溶接対象金属中の溶接位置を配置することで、この溶接位置中の溶接対象金属を溶融させる。

【0004】

第一平面鏡は、反射面と、反射面の縁に接続されて、反射面に対して鋭角な斜面と、を有する。この第一平面鏡は、反射面と斜面との角がコリメートレーザ光の光軸と交差し、反射面の少なくとも一部がコリメートレーザ光の光路中に位置するよう、配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９－２６２１８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１に記載の溶融ヘッドにおける第一平面鏡は、レーザ光の出力を高めると、レーザ光により損傷する可能性が高い。特に、第一平面鏡における反射面と斜面との角を含む角近傍は、第一平面鏡の他の部分に比べて体積が小さく、レーザ光の照射により、第一平面鏡の他の部分より高温化し易い。このため、この角近傍が損傷し易い。そこで、上記特許文献１に記載の溶融ヘッドでは、第一平面鏡の損傷を抑えるために、レーザ出力を抑える必要がある。

【0007】

そこで、本開示は、レーザ出力を高めることができる溶融ヘッドを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するための一態様としての溶融ヘッドは、レーザ光により溶融対象を溶融させる溶融ヘッドである。
この溶融ヘッドは、コリメートされたレーザ光であるコリメートレーザ光の光路の一部を遮るように配置され、前記コリメートレーザ光の一部を第一分割レーザ光として反射すると共に、前記コリメートレーザ光の残りを第二分割レーザ光として直進させる第一平面鏡と、前記第一分割レーザ光が前記第二分割レーザ光と同じ向きに進むよう、前記第一平面鏡からの前記第一分割レーザ光の向きを変える第二平面鏡と、前記第二平面鏡からの前記第一分割レーザ光と前記第二分割レーザ光とを同一領域に集光させる集光光学系と、を備える。前記第一平面鏡は、銅を主成分とする基材と、金を主成分とするコーティング材と、を有する。前記基材は、平坦な反射基面と、前記反射基面の縁に接続され且つ前記反射基面に対して鋭角な斜面と、を有する。前記コーティング材は、前記基材の少なくとも前記反射基面を覆い、前記反射基面と背合わせの関係にある表面が前記コリメートレーザ光の一部を反射する反射面を形成する。前記第一平面鏡は、前記反射基面と前記斜面との角と、前記反射面の少なくとも一部とが前記光路中に位置するよう配置されている。

【0009】

本態様の第一平面鏡における基材中で角を含む角近傍は、第一平面鏡の他の部分に比べて体積が小さく、レーザ光の照射により、第一平面鏡の他の部分より高温化し易い。本態様の基材は、他の金属に比べて熱伝導率の高い銅を主成分としている。このため、レーザ照射により、角近傍が加熱されても、角近傍の熱を他の部分へ伝え易く、角近傍の高温化を抑制できる。また、金は、銅に対して濡れ性の高い材料である。このため、本態様では、銅を主成分とする基材の表面に対する、金を主成分とするコーティング材の接合強度を高めることができる。このため、本態様では、第一平面鏡が高温化しても、基材からコーティング材の剥離を抑制できる。

【0010】

以上のことから、本態様では、第一平面鏡の損傷を抑えることができ、結果として、レーザ出力を高めることができる。

【発明の効果】

【0011】

本開示の一態様における溶融ヘッドでは、レーザ出力を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示に係る一実施形態における溶融ヘッドの断面図である。

【図2】本開示に係る一実施形態における第一平面鏡及び第一鏡枠の断面図である。

【図3】本開示に係る一実施形態の第一変形例における第一平面鏡及び第一鏡枠の断面図である。

【図4】本開示に係る一実施形態の第二変形例における溶融ヘッドの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示に係る溶融ヘッドの実施形態及び各種変形例について、図面を参照して説明する。

【0014】

「実施形態」
本実施形態の溶融ヘッドについて、図１及び図２を参照して説明する。

【0015】

図１に示すように、本実施形態の溶融ヘッドＨは、ワイヤ状の溶加材（溶融対象）３を溶融する溶接ヘッドである。この溶融ヘッドＨは、コリメート光学系１０と、第一平面鏡２０と、第二平面鏡４０と、集光光学系５０と、溶加材供給機（溶融対象供給機）６０と、これらを覆うケーシング７０と、を有する。

【0016】

ケーシング７０は、光ファイバ取付部７１と、出射口７２と、を有する。光ファイバ取付部７１には、レーザ発振器１に接続されている光ファイバ２が取り付けられる。このレーザ発振器１は、例えば、ファイバレーザ発振器である。

【0017】

コリメート光学系１０は、光ファイバ２からのレーザ光をコリメートして、コリメートレーザ光Ｌ０にする。このコリメートレーザ光Ｌ０の光軸ＡＬ０は、光ファイバ２から出射されたレーザ光の光軸上に位置する。コリメート光学系１０は、図示されていない枠を介して、ケーシング７０内に固定されている。

【0018】

第一平面鏡２０は、図２に示すように、銅を主成分とする基材２１と、金を主成分とするコーティング材２６と、を有する。ここで、基材２１の主成分とは、基材２１中で５０wt％以上の成分である。基材２１には、主成分である銅の他、例えば、鉄、ニッケル、亜鉛、リン、マンガン等のいずれかが含まれてもよい。また、コーティング材２６の主成分とは、コーティング材２６中で５０wt％以上の成分である。コーティング材２６には、主成分である金の他、例えば、銅、鉄、アルミニウム、アンチモン、パラジウム、ガリウム等のいずれかが含まれてもよい。なお、銅は、基材２１の９５wt％以上であることが好ましく、９９．９wt％以上であることがより好ましい。また、金は、コーティング材２６の９５wt％以上であることが好まく、９９．９wt％以上であることがより好ましい。

【0019】

基材２１は、平坦な反射基面２２と、反射基面２２の縁に接続され且つ反射基面２２に対して鋭角な斜面２３と、を有する。この斜面２３は、反射基面２２に対して、例えば、４５°の角度を成している。コーティング材２６は、反射基面２２、反射基面２２と斜面２３との角２４と、斜面２３中で角２４の側の部分とを覆う。このコーティング材２６の厚さは、ミクロンオーダーの厚さである。このコーティング材２６中で、反射基面２２と背合わせの関係にある平坦な表面が、第一平面鏡２０の平坦な反射面２７を形成する。

【0020】

第一平面鏡２０は、コリメートレーザ光Ｌ０の光路ＰＬ０の一部を遮るように配置されている。具体的に、第一平面鏡２０は、基材２１の角２４と反射面２７の少なくとも一部とがコリメートレーザ光Ｌ０の光路ＰＬ０中に位置するよう、配置されている。第一平面鏡２０の反射面２７は、コリメートレーザ光Ｌ０の光軸ＡＬ０に対して、４５°の角度で傾斜している。このため、基材２１の斜面２３は、コリメートレーザ光Ｌ０の光軸ＡＬ０が延びている方向に広がっている。

【0021】

この第一平面鏡２０は、第一鏡枠３０を介して、ケーシング７０内に固定されている。この第一鏡枠３０は、例えば、アルミニウム等の熱伝導性の高い材料で形成され、ヒートシンクとしての機能も有する。

【0022】

第一平面鏡２０は、コリメートレーザ光Ｌ０の一部を第一分割レーザ光Ｌ１として反射すると共に、コリメートレーザ光Ｌ０の残りを第二分割レーザ光Ｌ２として直進させる。前述したように、本実施形態において、第一平面鏡２０の反射面２７がコリメートレーザ光Ｌ０の光軸ＡＬ０に対して４５°の角度である。このため、本実施形態において、第一平面鏡２０で反射された第一分割レーザ光Ｌ１の光軸ＡＬ１は、コリメートレーザ光Ｌ０の光軸ＡＬ０に対して９０°の角度を成す。一方、第二分割レーザ光Ｌ２の光軸ＡＬ２は、コリメートレーザ光Ｌ０の光軸ＡＬ０と平行である。

【0023】

第一分割レーザ光Ｌ１の光量と第二分割レーザ光Ｌ２の光量とが実質的に同じになるように、第一平面鏡２０は、基材２１の角２４がコリメートレーザ光Ｌ０の光軸ＡＬ０と交差するように配置されることが好ましい。

【0024】

第二平面鏡４０は、図示されていないが、この第二平面鏡４０も基材とコーティング材とを有する。このコーティング材の表面が平坦な反射面４７を成す。基材は、例えば、合成石英で形成されている。コーティング材は、反射コーティング材で形成されている。なお、第二平面鏡４０も、第一平面鏡２０と同様に、銅を主成分とする基材と、金を主成分とするコーティング材とで形成されてもよい。

【0025】

第二平面鏡４０は、第二平面鏡４０の反射面４７の少なくとも一部が第一平面鏡２０からの第一分割レーザ光Ｌ１の光路ＰＬ１中に位置するよう配置されている。第二平面鏡４０の反射面４７は、第一平面鏡２０からの第一分割レーザ光Ｌ１の光軸ＡＬ１に対して、４５°の角度で傾斜している。このため、第二平面鏡４０の反射面４７で反射された第一分割レーザ光Ｌ１は、第二分割レーザ光Ｌ２と同じ向きに進む。

【0026】

この第二平面鏡４０は、第二鏡枠４９を介して、ケーシング７０内に固定されている。

【0027】

集光光学系５０は、第一平面鏡２０からの第一分割レーザ光Ｌ１と第二平面鏡４０からの第二分割レーザ光Ｌ２とをケーシング７０外の同一領域（集光領域とする）Ｒに集光させる。この集光光学系５０は、図示されていない枠を介して、ケーシング７０内に固定されている。

【0028】

ケーシング７０の出射口７２は、ケーシング７０内からケーシング７０外に貫通した開口である。集光光学系５０を通過した第一分割レーザ光Ｌ１及び第二分割レーザ光Ｌ２は、いずれもこの出射口７２を通過して、ケーシング７０外で集光する。

【0029】

溶加材供給機６０は、ワイヤ状の溶加材３を保持し、この溶加材３をケーシング７０外の集光領域Ｒ中に供給する装置である。

【0030】

本実施形態では、レーザ発振器１からのレーザ光をコリメート光学系１０によりコリメートする。コリメートされたレーザ光であるコリメートレーザ光Ｌ０の一部は、第一分割レーザ光Ｌ１として第一平面鏡２０により反射される。また、このコリメートレーザ光Ｌ０の残りは、第二分割レーザ光Ｌ２として直進する。第一平面鏡２０からの第一分割レーザ光Ｌ１は、第二分割レーザ光Ｌ２と同じ向きに進むよう、第二平面鏡４０により、その進行方向が変えられる。第二分割レーザ光Ｌ２と第二平面鏡４０からの第一分割レーザ光Ｌ１とは、いずれも、集光光学系５０により、同一集光領域Ｒで集光される。この集光領域Ｒには、溶加材供給機６０から溶加材３が供給される。この溶加材３には、第一分割レーザ光Ｌ１及び第二分割レーザ光Ｌ２が照射されて加熱される。この結果、この溶加材３が溶融され、溶融した溶加材３により、二つの溶接対象金属が溶接される。

【0031】

本実施形態の第一平面鏡２０における基材２１中で角２４を含む角近傍は、第一平面鏡２０の他の部分に比べて体積が小さく、レーザ光の照射により、第一平面鏡２０の他の部分より高温化し易い。さらに、コリメートレーザ光Ｌ０の光軸ＡＬ０にこの角近傍が交差するので、この角近傍にエネルギー密度の高いレーザ光が照射され、第一平面鏡２０の他の部分より高温化し易い。本実施形態の基材２１は、他の金属に比べて熱伝導率の高い銅を主成分としている。このため、レーザ照射により、角近傍が加熱されても、角近傍の熱を他の部分へ伝え易く、角近傍の高温化を抑制できる。しかも、本実施形態では、第一平面鏡２０がヒートシンクとして機能する第一鏡枠３０により支持されているため、第一平面鏡２０からの熱を容易に第一鏡枠３０に逃すことができる。

【0032】

また、金は、銅に対して濡れ性の高い材料である。このため、銅を主成分とする基材２１の表面に対する、金を主成分とするコーティング材２６の接合強度を高めることとができる。このため、第一平面鏡２０が高温化しても、基材２１からコーティング材２６の剥離を抑制できる。

【0033】

以上のことから、本実施形態では、第一平面鏡２０の損傷を抑えることができ、結果として、レーザ出力を高めることができる。

【0034】

「第一変形例」
上記実施形態における溶融ヘッドの第一変形例について、図３を参照して、説明する。

【0035】

本変形例における溶融ヘッドＨａの構造は、上記実施形態における溶融ヘッドＨの構造と基本的に同じである。但し、図３に示すように、本変形例における溶融ヘッドＨａの第一平面鏡２０ａの内部構造が、上記実施形態における溶融ヘッドＨの第一平面鏡２０の内部構造と異なる。

【0036】

本変形例における第一平面鏡２０ａの基材２１ａには、水等の冷却媒体が流れる媒体通路２５が内部に形成されている。また、第一平面鏡２０ａを支持する第一鏡枠３０ａには、基材２１ａの媒体通路２５の一端に接続可能な媒体供給通路３１と、基材２１ａの媒体通路２５の他端に接続可能な媒体排出通路３２と、が形成されている。媒体供給通路３１には、冷却媒体を媒体供給通路３１に導ける媒体供給チューブ３３が接続されている。媒体排出通路３２には、媒体排出通路３２からの冷却媒体を外部に排出可能な媒体排出チューブ３４が接続されている。

【0037】

本変形例では、第一平面鏡２０ａの基材２１ａ内に冷却媒体を流すことができるので、この冷却媒体により、第一平面鏡２０ａを積極的に冷却することができる。このため、本変形例では、上記実施形態よりも、第一平面鏡２０ａの損傷を抑えることができ、結果として、レーザ出力を高めることができる。

【0038】

「第二変形例」
上記実施形態における溶融ヘッドの第二変形例について、図４を参照して、説明する。

【0039】

上記実施形態における溶融ヘッドＨは、前述したように、ワイヤ状の溶加材３を溶融する溶接ヘッドである。一方、本変形例における溶融ヘッドＨｂは、溶接対象金属を溶融する溶接ヘッドである。この溶融ヘッドＨｂは、上記実施形態の溶融ヘッドＨと基本的な構造が同じである。すなわち、本変形例に溶融ヘッドＨｂも、上記実施形態の溶融ヘッドＨと同様、第一平面鏡２０を有し、この第一平面鏡２０が銅を主成分とする基材２１と金を主成分とするコーティング材２６とで形成されている。但し、この溶融ヘッドＨｂは、上記実施形態における溶加材供給機（溶融対象供給機）６０の替りに、アーク溶接用の電極８０が設けられている。この電極８０には、この電極８０に電圧を印加するアーク制御器５が接続されている。このワイヤ状の電極８０は、集光領域Ｒの近傍まで延びている。

【0040】

この溶融ヘッドＨｂでは、集光光学系５０を通過した第一分割レーザ光Ｌ１及び第二分割レーザ光Ｌ２を二つの溶接対象金属における溶接領域に照射する。さらに、電極８０と二つの溶接対象金属における溶接領域との間にアークを発生させる。この結果、二つの溶接対象金属における溶接領域が溶融して、二つの溶接対象金属が溶接される。

【0041】

なお、本変形例において、溶加材供給機（溶融対象供給機）６０のみならず、電極８０を備えていなくてもよい。この場合、集光光学系５０を通過した第一分割レーザ光Ｌ１及び第二分割レーザ光Ｌ２のみで、二つの溶接対象金属における溶接領域が溶融されることになる。

【0042】

「その他の変形例」
上記実施形態における溶融ヘッドＨは、前述したように、ワイヤ状の溶加材３を溶融する溶接ヘッドである。しかしながら、溶融ヘッドは、ワイヤ状の造形材料を溶融する３Ｄプリンタヘッドであってもよい。この場合、溶融対象供給機は、ワイヤ状の造形材料を保持し、この造形材料をケーシング７０外の集光領域Ｒ中に供給する造形材料供給機である。

【0043】

なお、この変形例の溶融ヘッド及び第二変形例の溶融ヘッドＨｂにおいても、第一変形例と同様に、第一平面鏡の基材に媒体通路を形成してもよい。

【0044】

上記実施形態及び以上の各変形例における溶融ヘッドは、いずれも、コリメート光学系１０を備える。しかしながら、溶融ヘッドが外部からコリメートレーザ光Ｌ０を受光できる場合には、この溶融ヘッドには、コリメート光学系が不要である。

【0045】

「付記」
以上の実施形態における溶融ヘッドは、例えば、以下のように把握される。

【0046】

（１）第一態様における溶融ヘッドは、レーザ光により溶融対象を溶融させる溶融ヘッドである。この溶融ヘッドは、コリメートされたレーザ光であるコリメートレーザ光の光路Ｌ０の一部を遮るように配置され、前記コリメートレーザ光Ｌ０の一部を第一分割レーザ光Ｌ１として反射すると共に、前記コリメートレーザ光Ｌ０の残りを第二分割レーザ光Ｌ２として直進させる第一平面鏡２０，２０ａと、前記第一分割レーザ光Ｌ１が前記第二分割レーザ光Ｌ２と同じ向きに進むよう、第一平面鏡２０，２０ａからの前記第一分割レーザ光Ｌ１の向きを変える第二平面鏡４０と、前記第二平面鏡４０からの前記第一分割レーザ光Ｌ１と前記第二分割レーザ光Ｌ２とを同一領域Ｒに集光させる集光光学系５０と、を備える。前記第一平面鏡２０，２０ａは、銅を主成分とする基材２１，２１ａと、金を主成分とするコーティング材２６と、を有する。前記基材２１，２１ａは、平坦な反射基面２２と、前記反射基面２２の縁に接続され且つ前記反射基面２２に対して鋭角な斜面２３と、を有する。前記コーティング材２６は、前記基材２１，２１ａの少なくとも前記反射基面２２を覆い、前記反射基面２２と背合わせの関係にある表面が前記コリメートレーザ光Ｌ０の一部を反射する反射面２７を形成する。前記第一平面鏡２０，２０ａは、前記反射基面２２と前記斜面２３との角２４と、前記反射面２７の少なくとも一部とが前記光路ＰＬ０中に位置するよう配置されている。

【0047】

本態様の第一平面鏡２０，２０ａにおける基材２１，２１ａ中で角２４を含む角近傍は、第一平面鏡２０，２０ａの他の部分に比べて体積が小さく、レーザ光の照射により、第一平面鏡２０，２０ａの他の部分より高温化し易い。本態様の基材２１，２１ａは、他の金属に比べて熱伝導率の高い銅を主成分としている。このため、レーザ照射により、角近傍が加熱されても、角近傍の熱を他の部分へ伝え易く、角近傍の高温化を抑制できる。また、金は、銅に対して濡れ性の高い材料である。このため、本態様では、銅を主成分とする基材２１，２１ａの表面に対する、金を主成分とするコーティング材２６の接合強度を高めることができる。このため、本態様では、第一平面鏡２０，２０ａが高温化しても、基材２１，２１ａからコーティング材２６の剥離を抑制できる。

【0048】

以上のことから、本態様では、第一平面鏡２０，２０ａの損傷を抑えることができ、結果として、レーザ出力を高めることができる。

【0049】

（２）第二態様における溶融ヘッドは、
前記第一態様の溶融ヘッドにおいて、前記コーティング材２６は、前記基材２１，２１ａの前記角２４及び前記斜面２３中で前記角２４の側の部分を覆う。

【0050】

本態様では、基材２１，２１ａの反射基面２２のみならず、角２４及び斜面２３中で角２４側の部分も、コーティング材２６で覆われているので、基材２１，２１ａの角２４の損傷を抑制することができる。

【0051】

（３）第三態様における溶融ヘッドは、
前記第一態様又は前記第二態様における溶融ヘッドにおいて、前記第一平面鏡２０，２０ａは、前記角２４が前記コリメートレーザ光Ｌ０の光軸ＡＬ０と交差するように配置されている。

【0052】

（４）第四態様における溶融ヘッドは、
前記第一態様から前記第三態様のいずれか一態様における溶融ヘッドにおいて、前記基材２１ａには、冷却媒体が流れる媒体通路２５が内部に形成されている。

【0053】

本態様では、基材２１ａの媒体通路２５に冷却媒体を流すことで、第一平面鏡２０ａを積極的に冷却することができる。このため、本態様で、第一平面鏡２０ａの損傷を抑えることができ、結果として、レーザ出力を高めることができる。

【0054】

（５）第五態様における溶融ヘッドは、
前記第一態様から前記第四態様のいずれか一態様における溶融ヘッドにおいて、さらに、外部からのレーザ光をコリメートして、前記コリメートレーザ光Ｌ０にするコリメート光学系１０を備える。

【0055】

（６）第六態様における溶融ヘッドは、
前記第一態様から前記第五態様のいずれか一態様における溶融ヘッドにおいて、さらに、前記溶融対象を前記領域Ｒに供給可能な溶融対象供給機６０を備える。

【0056】

本態様では、第一分割レーザ光Ｌ１と第二分割レーザ光Ｌ２とが集光する領域Ｒ内で、溶融対象供給機６０からの溶融対象を溶融することができる。

【0057】

（７）第七態様における溶融ヘッドは、
前記第六態様における溶融ヘッドにおいて、前記溶融対象供給機６０は、前記溶融対象としての溶加材３を前記領域Ｒに供給可能な溶加材供給機である。

【0058】

本態様では、一分割レーザ光と第二分割レーザ光Ｌ２とが集光する領域Ｒ内で、溶融対象供給機６０としての溶加材供給機からの溶加材３を溶融することで、溶融した溶加材３により、二つの溶接対象金属を溶接することができる。

【0059】

（８）第八態様における溶融ヘッドは、
前記第六態様における溶融ヘッドにおいて、前記溶融対象供給機６０は、前記溶融対象としての造形材料を前記領域Ｒに供給可能な造形材料供給機である。

【0060】

本態様では、一分割レーザ光と第二分割レーザ光Ｌ２とが集光する領域Ｒ内で、溶融材供給機としての造形材料供給機からの造形材料を溶融することで、溶融した造形材料により、目的の形状を作ることができる。

【符号の説明】

【0061】

１：レーザ発振器
２：光ファイバ
３：溶加材（溶融対象）
５：アーク制御器
１０：コリメート光学系
２０，２０ａ：第一平面鏡
２１，２１ａ：基材
２２：反射基面
２３：斜面
２４：角
２５：媒体通路
２６：コーティング材
２７：反射面
３０，３０ａ：第一鏡枠
３１：媒体供給通路
３２：媒体排出通路
３３：媒体供給チューブ
３４：媒体排出チューブ
４０：第二平面鏡
４７：反射面
４９：第二鏡枠
５０：集光光学系
６０：溶加材供給機（溶融対象供給機又は造形材料供給機）
７０：ケーシング
７１：光ファイバ取付部
７２：出射口
８０：電極
Ｈ，Ｈａ，Ｈｂ：溶融ヘッド
Ｌ０：コリメートレーザ光
Ｌ１：第一分割レーザ光
Ｌ２：第二分割レーザ光
ＰＬ０：コリメートレーザ光の光路
ＰＬ１：第一分割レーザ光の光路
ＡＬ０：コリメートレーザ光の光軸
ＡＬ１：第一分割レーザ光の光軸
ＡＬ２：第二分割レーザ光の光軸
Ｒ：領域（又は集光領域）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】