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公開番号2025127209
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-01
出願番号2024023799
出願日2024-02-20
発明の名称表面発光装置
出願人DMG森精機株式会社,国立大学法人京都大学
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類B29C 64/268 20170101AFI20250825BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】ワークの付加加工において、ワーク表面に形成されるレーザ光のスポット形状を変化させることが可能な表面発光装置、を提供する。
【解決手段】表面発光装置(300C)は、ワークの付加加工に用いられる。表面発光装置(300C)は、互いに電気的に直列に接続される複数のPCSEL(Photonic-Crystal Surface-Emitting Laser)素子(331)と、複数のPCSEL素子(331)に対してそれぞれ電気的に並列に接続される複数のスイッチング素子(431)とを備える。
【選択図】図20
特許請求の範囲【請求項１】
ワークの付加加工に用いられる表面発光装置であって、
互いに電気的に直列に接続される複数のＰＣＳＥＬ（Photonic-Crystal Surface-Emitting Laser）素子と、
複数の前記ＰＣＳＥＬ素子に対してそれぞれ電気的に並列に接続される複数のスイッチング素子とを備える、表面発光装置。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
複数の前記ＰＣＳＥＬ素子は、第１方向と、前記第１方向と直交する第２方向とに並ぶようにマトリクス状に配列される、請求項１に記載の表面発光装置。
【請求項３】
複数の前記スイッチング素子の少なくとも一部は、前記第２方向に延びる複数の前記ＰＣＳＥＬ素子の周縁に沿って、直線状に配列される、請求項２に記載の表面発光装置。
【請求項４】
前記表面発光装置は、電極積層体をさらに備え、
前記電極積層体は、
前記第１方向および前記第２方向と直交する第３方向に見た場合に前記ＰＣＳＥＬ素子の周りで枠状に延び、前記ＰＣＳＥＬ素子と電気的に接続されるｐ側電極部と、前記ｐ側電極部から前記スイッチング素子に向けて前記第１方向に延びる第１延伸部とを含む第１層と、
前記第３方向に見た場合に前記ＰＣＳＥＬ素子の周りで枠状に延び、前記第３方向において、絶縁層を介して前記ｐ側電極部と層構造をなし、前記ＰＣＳＥＬ素子と電気的に接続されるｎ側電極部と、前記ｎ側電極部から前記スイッチング素子に向けて前記第１方向に延び、前記第３方向において、絶縁層を介して前記第１延伸部と層構造をなす第２延伸部とを含む第２層とを有する、請求項３に記載の表面発光装置。
【請求項５】
複数の前記ＰＣＳＥＬ素子は、前記第１方向に並ぶ第１ＰＣＳＥＬ素子および第２ＰＣＳＥＬ素子を含み、
前記第１層および前記第２層は、前記第１ＰＣＳＥＬ素子および前記第２ＰＣＳＥＬ素子の各々に対応して設けられ、
前記第１ＰＣＳＥＬ素子に対応して設けられる前記第１層と、前記第１ＰＣＳＥＬ素子に対応して設けられる前記第２層と、前記第２ＰＣＳＥＬ素子に対応して設けられる前記第１層と、前記第２ＰＣＳＥＬ素子に対応して設けられる前記第２層とは、前記第３方向において、絶縁層を介して層構造をなしている、請求項４に記載の表面発光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面発光装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
たとえば、特開２０１８－２４００６号公報（特許文献１）には、ワークに対して材料粉末を供給するとともにレーザ光を照射しながら相対移動可能な付加加工用ヘッドを備える加工機械が開示されている。付加加工用ヘッドには、光ファイバーを通じてレーザ光が導かれる。
【０００３】
また、特許第６１３２９９５号公報（特許文献２）、特許第７３８４３４９号公報（特許文献３）および特許第７０８６５０１号公報（特許文献４）には、複数のＰＣＳＥＬ（Photonic-Crystal Surface-Emitting Laser）素子を備えた各種のレーザ加工機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－２４００６号公報
特許第６１３２９９５号公報
特許第７３８４３４９号公報
特許第７０８６５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１には、ワークの付加加工の一形態として、ワークに対して金属を供給するとともにレーザ光を照射する指向性エネルギー堆積法（Directed Energy Deposition）が開示されている。これらワークの付加加工においては、ワーク表面の形状、ワークを溶融させる範囲、または、ワークに対する付加加工用ヘッドの走査方向といった各種の加工条件に合わせて、ワーク表面に形成されるレーザ光のスポット形状を変化させたいという要求がある。
【０００６】
この発明の目的は、ワークの付加加工において、ワーク表面に形成されるレーザ光のスポット形状を変化させることが可能な表面発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従った表面発光装置は、ワークの付加加工に用いられる。表面発光装置は、互いに電気的に直列に接続される複数のＰＣＳＥＬ（Photonic-Crystal Surface-Emitting Laser）素子と、複数のＰＣＳＥＬ素子に対してそれぞれ電気的に並列に接続される複数のスイッチング素子とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に従えば、ワークの付加加工において、ワーク表面に形成されるレーザ光のスポット形状を変化させることが可能な表面発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
加工機械を示す正面図である。
図１中の工具主軸により保持された付加加工用ヘッドを示す正面図である。
図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた範囲の工具主軸および付加加工用ヘッドを示す断面図である。
図２中の付加加工用ヘッドからワークに向けたレーザ光の照射を示す図である。
図２中の表面発光部を発光面側から見た平面図である。
図２中の表面発光部を示す回路図である。
ＰＣＳＥＬ素子を示す断面図である。
表面発光部、集光レンズおよびワークの相互の位置関係を示す図である。
図８中の２点鎖線ＩＸで囲まれた焦点付近におけるレーザ光を示す図である。
図２中の付加加工用ヘッドの変形例を示す正面図である。
図２中の付加加工ヘッドにおける、シャンク部、表面発光部、集光レンズおよびレーザ光のスポットの関係を示す上面図である。
図１０中の付加加工ヘッドにおける、シャンク部、表面発光部、集光レンズおよびレーザ光のスポットの関係を示す上面図である。
図５中の表面発光部の変形例を示す平面図である。
図１３中の表面発光部を示す回路図である。
参考例における付加加工用ヘッドを示す正面図である。
図１５中のＸＶＩ－ＸＶＩ線上の矢視方向に見た参考例における付加加工用ヘッドを示す上面図である。
表面発光部を発光面側から見た図である。
図１７中のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線上の矢視方向に見た表面発光部を示す断面図である。
図１７中の電極積層体を示す斜視図である。
この発明の実施の形態２における表面発光装置を示す斜視図である。
図２０中の表面発光装置を示す回路図である。
図２１中の表面発光装置における発光の一態様を示す平面図である。
表面発光装置における発光の別の態様を示す平面図である。
表面発光装置における発光のさらに別の態様を示す平面図である。
図２０中の２点鎖線ＸＸＶで囲まれた範囲の表面発光装置を示す平面図である。
図２５中の矢印ＸＸＶＩに示される方向に見た表面発光装置を示す側面図である。
図２６中のＸＸＶＩＩ－ＸＸＶＩＩ線上の矢視方向に見た表面発光装置を示す断面図である。
図２６中のＸＸＶＩＩＩ－ＸＸＶＩＩＩ線上の矢視方向に見た表面発光装置を示す断面図である。
図２６中のＸＸＩＸ－ＸＸＩＸ線上の矢視方向に見た表面発光装置を示す断面図である。
図２５中のＸＸＸ－ＸＸＸ線上の矢視方向に見た表面発光装置を示す断面図である。
図３０中の電極積層体およびスイッチング素子の間の配線を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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