JP2002237633A - レーザ発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筐体の熱歪の影響を低減し、レーザビームの
ポインティングの安定させること。 【解決手段】 筐体１０に配設され、熱交換器８に冷却
媒質を供給・排出する熱交換器用入口ポート３４及び熱
交換器用出口ポート３６と、熱交換器用入口ポート３４
及び熱交換器用出口ポート３６にＯリング５１及び絶縁
ワッシャ５２，５３を介して固定され、前記冷却媒質を
流通する配管部品５０とを有し、熱交換器用入口ポート
３４と熱交換器用出口ポート３６とはＯリング５１及び
絶縁ワッシャ５２，５３を介し、冷却媒質を流通する配
管部品５０で筐体１０に固定される。熱交換器用入口ポ
ート３４及び熱交換器用出口ポート３６が配設されてい
ても筐体１０は、温度的に安定し、第１のモードの筐体
歪の量を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームの出
射位置及び出射方向であるポインティングの安定化を図
ったレーザ発振器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ発振器に関連する先行技術
文献としては、例えば、特公昭６３−６４０７３号公報
及び特公昭６４−８３２号公報にて開示されたものが知
られている。図１６は、特公昭６３−６４０７３号公報
にて開示されたレーザ発振器の構成を示す斜視図であ
る。図１６において、１０はレーザ媒質ガスを１／１０
気圧程度の低真空状態で封入する筐体、４ａ，４ｂは一
対の放電電極、３はレーザ媒質ガス流路を形成するダク
ト、８は熱交換器、６はブロワ、３２は部分反射鏡、２
６は全反射鏡、５ａは部分反射鏡３２を含む一方のレー
ザビーム反射手段、５ｂは全反射鏡３０を含む他方のレ
ーザビーム反射手段、２はレーザビームである。また、
図１７は、特公昭６４−８３２号公報にて開示されたレ
ーザ発振器の構成を示す正面図、図１８は図１７の上面
図、図１９は図１７の右側面図、図２０は図１９のＣ−
Ｃ線に沿う拡大詳細断面図、図２１は図１９のＡ−Ａ線
に沿う拡大詳細断面図、図２２は図１９のＢ−Ｂ線に沿
う拡大詳細断面図である。図１７〜図２２において、２
４ａ，２４ｂ，２４ｃは支持棒、２０ａ，２０ｂは基
板、７は金属製のベローズ、２２は筐体１０に配設され
た固定座、９はナット、１２はブラケット、１３はハウ
ジング、１４は球面軸受、１５はフランジ、１６，１８
はボルト、１１は転がり軸受、１７はカラー、３４，３
６は筐体１０に設けた熱交換器８の冷却用の冷却媒質が
通る熱交換器用入口ポート及び熱交換器用出口ポート、
３５，３７は熱交換器用入口ポート３４及び熱交換器用
出口ポート３６から熱交換器８に至る配管、４０，４２
は筐体１０に設けた一対の放電電極４ａ，４ｂの冷却用
の冷却媒質が通る放電電極用入口ポート及び放電電極用
出口ポート、４１，４３は放電電極用入口ポート４０及
び放電電極用出口ポート４２から一対の放電電極４ａ，
４ｂに至る配管、４５は一対の放電電極４ａ，４ｂをつ
なぐ配管、２２は筐体１０を他の構造物に固定する固定
座である。

【０００３】次に、その動作について説明する。筐体１
０には、放電を発生してレーザ媒質ガスを励起するため
の一対の放電電極４ａ，４ｂと、レーザ媒質ガスを循環
させるブロワ６と、レーザ媒質ガスを冷却する熱交換器
８が配設されている。レーザ媒質ガスは一対の放電電極
４ａ，４ｂの間を通過し、レーザ発振可能な状態に励起
される。放電によって高温になったレーザ媒質ガスはダ
クト３を通って熱交換器８内で冷却され、ブロワ６を通
って矢印の方向に循環する。筐体１０の長手方向に配置
されたレーザビーム反射手段５ａに含まれる部分反射鏡
３２及びレーザビーム反射手段５ｂに含まれる全反射鏡
２６で構成される共振器ミラーにより作られる光路は、
放電によりレーザ媒質ガスが励起状態となった励起領域
を通過する。

【０００４】全反射鏡２６で反射されたレーザビームは
部分反射鏡３２に到達する。部分反射鏡３２に到達した
レーザビームの一部はそのまま外部に出力され、残りは
逆のルートを通って全反射鏡２６まで戻り、上記のプロ
セスが繰返される。レーザビームは上記のようにして励
起領域を反復通過する間に増幅され、部分反射鏡３２か
ら外部に出力される。レーザビーム反射手段５ａ及びレ
ーザビーム反射手段５ｂは、３本の支持棒２４ａ，２４
ｂ，２４ｃにより保持された一対の基板２０ａ及び２０
ｂに取付けられている。ベローズ７は筐体１０とその左
右に位置する基板２０ｂ，２０ａとに外力を伝えないよ
うにそれぞれ接続するものである。

【０００５】レーザ発振器の動作の際には、図示しない
冷却装置等から供給される水等の冷却媒質が必要であ
る。筐体１０に設けられた入口ポート３４から筐体１０
内に導入された冷却媒質は、配管３５を通って熱交換器
８に供給され、配管３７を通って筐体１０に設けられた
出口ポート３６から再び筐体１０外へと排出される。筐
体１０に設けられた入口ポート４０から筐体１０内に導
入された冷却媒質は配管４１を通って下側の放電電極４
ｂに入り、配管４５を通って上側の放電電極４ａに入っ
た後、配管４３を通って筐体１０に設けられた出口ポー
ト４２から再び筐体１０外へと排出される。筐体１０は
その下部に設けられた４箇所の固定座２２を利用して、
例えば、基礎工事のなされた床やレーザ発振器へ電力供
給する電源盤のフレーム等の比較的強固な構造物に固定
される。

【０００６】次に、筐体１０と基板２０ｂ，２０ａの支
持構成について説明する。基板２０ａは３本の支持棒２
４ａ，２４ｂ，２４ｃにて支持されているが、それぞれ
の支持棒２４ａ，２４ｂ，２４ｃの筐体１０への関連構
造が異なった構成となっている。即ち、図２１に示すよ
うに、支持棒２４ａは筐体１０に取付けたハウジング１
３内の球面軸受１４により支持され、支持棒２４ａの軸
端部には基板２０ａがナット９により固着されている。
また、図２２に示すように、支持棒２４ｂには転がり軸
受１１を取付け、その転がり軸受１１の下面と平面上に
線接触するブラケット１２は筐体１０にボルト１８で固
定されている。カラー１７は、ナット９により支持棒２
４ｂを基板２０ａに締付けるときに転がり軸受１１の位
置を決定する役目をする。また、図２０に示すように、
支持棒２４ｃは筐体１０とは無関係となるように基板２
０ａに対してナット９により固定されている。３本の支
持棒２４ａ，２４ｂ，２４ｃは例えば、インバーのよう
な線膨張係数の小さな材質で作られ、温度変化があって
も基板２０ａと基板２０ｂとの平行性が損なわれ難いよ
うになっている。

【０００７】レーザ発振器を動作させるには、まず、準
備動作としてブロワ６を運転開始すると共に、一般には
室温より低い温度（例えば、１０℃）の冷却媒質を熱交
換器８と放電電極４ａ，４ｂに供給し、放電電極４ａ，
４ｂの間にはいる入口部においてレーザ媒質ガスの温度
と流速を所定の状態とし、レーザ媒質ガスを放電により
効率よく励起できる状態にする。この冷却媒質が供給さ
れておればブロワ６が所定の回転数になるとレーザ媒質
ガスは高速で循環しているため、レーザ媒質ガスの温度
は所定の温度及び流速となる。準備動作に必要な時間は
ブロワ６の回転数が所定の回転数に立上がる時間に相当
する。レーザ発振器が準備完了後、レーザ発振可能な状
態となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、熱交換器用
及び放電電極用の冷却媒質の入口ポート３４，４０また
は出口ポート３６，４２において冷却媒質が流通する筐
体１０は冷却媒質により室温状態から徐々に冷却媒質の
温度に近くなるように温度変動していく。この温度変動
の時定数は筐体１０の熱容量により決まり、レーザ発振
器の立上げ時間よりも長時間であり、レーザ発振器が準
備完了の状態になった後も徐々に変化していく。室温よ
り冷却媒質の温度が低い場合においては、図２３に示す
筐体１０の上面図に示した細かい斜線部の部分が入口ポ
ート３４，４０または出口ポート３６，４２からの熱伝
導により部分的に冷却される。すると、図２３に示すよ
うに、線膨張により上側（ダクト３側）の部分だけが収
縮し、筐体１０に歪が生じる。結果的に、筐体１０に支
持される基板２０ａ，２０ｂの位置が変化し、レーザ発
振した場合におけるレーザビームのポインティングが変
動してしまう。この現象は、レーザ発振器の立上げ時と
立下げ時に発生する時定数の比較的長いもので、筐体１
０の歪量は冷却媒質と周囲温度との温度差により決まる
ものである。以下、この現象を第１のモードの筐体歪と
称する。

【０００９】また、レーザ発振器を動作させると一対の
放電電極４ａ，４ｂを通過した高温のレーザ媒質ガスが
ダクト３内を流れるために、ダクト３が高温となり、高
温となったダクト３からの熱輻射によりダクト３に近接
した筐体１０が入熱を受け、ダクト３に面した筐体１０
の温度が徐々に上昇して線膨張により膨張する。このた
め、図２４の筐体１０の上面図に示すように筐体１０に
歪が生じる。結果的には、筐体１０に支持される基板２
０ａ，２０ｂの位置が徐々に変化し、レーザ発振した場
合におけるレーザビームのポインティングが変動してし
まう。この現象は、レーザ発振器の動作のＯＮ・ＯＦＦ
により発生する時定数の比較的長いもので、筐体１０の
歪量は放電入力の大きさにより決まるものである。以
下、この現象を第２のモードの筐体歪と称する。

【００１０】従来装置では、３本の支持棒の支持方法が
両側の基板２０ａ，２０ｂ共に同じであり、従来の支持
方法では筐体１０と３本の支持棒２４ａ，２４ｂ，２４
ｃに固定された２枚の基板２０ａ，２０ｂとの相対位置
関係を機械的に決める要素がなかった。即ち、支持棒２
４ａは、図２１に示すように、球面軸受１４の内面をス
ライド可能であり、支持棒２４ｂは、図２２に示すよう
に、カラー１７により機械的に位置の定められた転がり
軸受１１とブラケット１２の間でスライド可能であるか
らである。したがって、輸送時等に大きな加速度が加わ
ると上記スライド部がスライドしてしまい、支持棒２４
ａの段付部とハウジング１３や支持棒２４ｂの段付部と
ブラケット１２が接触する状態が生じ、接触前は互いに
無関係であった筐体１０と基板２０ａが上述の接触によ
り筐体１０からの歪力を直接受けるようになる。このた
め、基板２０ａ，２０ｂは、筐体１０の大きな変化の影
響をまともに受けるようになり、レーザビームのポイン
ティングの再現性の欠如の要因となっていた。

【００１１】また、前述のような第１のモードの筐体歪
または第２のモードの筐体歪が発生すると、支持棒２４
ａを支持する筐体１０に固定された２つの球面軸受１４
間の距離が筐体１０の温度変化による線膨張（または収
縮）により相対的に変化するため、２つの球面軸受１４
ａ，１４ｂのどちらかの接触面で支持棒２４ａが滑りを
生じる必要がある。ここで、基板２０ａ側が滑るか基板
２０ｂ側が滑るかはその時の摩擦係数の少ない方が滑る
ので不確定である。しかも、筐体歪が元に戻ったときに
筐体歪の発生時に滑った側が同じだけ滑りを生じる保証
がなく、レーザ発振器の立上げや立下げ、レーザ動作の
ＯＮ・ＯＦＦを繰返すことによる筐体１０と基板２０
ａ，２０ｂとの相対位置の再現性がないため、いつかは
支持棒２４ａの段付部とハウジング１３や支持棒２４ｂ
の段付部とブラケット１２が接触してしまう可能性があ
り、接触によるレーザビームのポインティングの再現性
の欠如の要因となっていた。

【００１２】また、従来、共振器ミラー同士の平行性が
保たれれば、レーザ動作時のレーザビームの特性は変わ
らないと考えられていたが、相対する共振器ミラー、即
ち、２枚の基板２０ａ，２０ｂと筐体１０との相対位置
関係がずれていくとレーザビームのビームモードや集光
性能といった特性が若干ながら変化することが分かっ
た。輸送等による振動や、第１のモードの筐体歪または
第２のモードの筐体歪の発生・除去の繰返しにより、通
常、鉄等の金属で構成された筐体１０と低線膨張材質で
構成された支持棒２４ａ，２４ｂ，２４ｃとの長さの変
化がその都度生じるが、元の状態に戻った時に必ずしも
基板２０ａ，２０ｂと筐体１０との相対位置が元通りに
なるとは限らず、経時的に徐々に相対位置のずれが大き
くなってしまうという事態が生じる場合がある。このた
め、レーザビーム特性の経時変化が生じることがあり、
例えば、レーザ発振器を高精度なレーザ加工に使用する
場合等に徐々に加工結果が変化してしまう不具合が発生
していた。

【００１３】従来のレーザ発振器は、上述したような構
成からなり、レーザ発振器の立上げ時や運転時におい
て、筐体１０の熱歪によりレーザビームのポインティン
グ安定性が低下するという不具合があった。

【００１４】そこで、この発明は、かかる不具合を解決
するためになされたもので、筐体の熱歪の影響を低減
し、レーザビームのポインティングの安定したレーザ発
振器の提供を課題としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかるレーザ
発振器は、レーザ媒質ガスを封入する筐体と、前記筐体
内で対向して配設され、前記レーザ媒質ガスを用いてレ
ーザビームを発振させる一対の放電電極と、前記レーザ
媒質ガスを前記筐体内で循環する循環手段と、前記筐体
内に配設され、前記放電電極で発生する放電にて高温と
なった前記レーザ媒質ガスを冷却する熱交換器と、前記
筐体に配設され、前記熱交換器に冷却媒質を供給・排出
する熱交換器用入口ポート及び熱交換器用出口ポート
と、前記熱交換器用入口ポート及び前記熱交換器用出口
ポートに熱絶縁性部材を介して固定され、前記冷却媒質
を流通する流路形成部材とを具備するものである。

【００１６】請求項２にかかるレーザ発振器は、レーザ
媒質ガスを封入する筐体と、前記筐体内で対向して配設
され、前記レーザ媒質ガスを用いてレーザビームを発振
させる一対の放電電極と、前記レーザ媒質ガスを前記筐
体内で循環する循環手段と、前記筐体に配設され、前記
放電電極で発生する放電にて高温となった前記放電電極
を冷却する冷却媒質を供給・排出する放電電極用入口ポ
ート及び放電電極用出口ポートと、前記放電電極用入口
ポート及び前記放電電極用出口ポートに熱絶縁性部材を
介して固定され、前記冷却媒質を流通する流路形成部材
とを具備するものである。

【００１７】請求項３にかかるレーザ発振器は、請求項
１または請求項２の具備する手段に加えて、前記流路形
成部材が、少なくとも前記筐体に封入された前記レーザ
媒質ガスに曝される部分を前記レーザ媒質ガスで侵され
ない材料で形成するものである。

【００１８】請求項４にかかるレーザ発振器は、請求項
３の具備する手段に加えて、前記流路形成部材の形成材
料を、金属、フッ素系樹脂またはセラミックスとするも
のである。

【００１９】請求項５にかかるレーザ発振器は、レーザ
媒質ガスを封入する筐体と、複数の支持棒に挿嵌される
支持部材を介して前記筐体に支持される一対の対向する
基板に複数のレーザ反射ミラーを配設するレーザビーム
反射手段と、前記支持部材のほぼ真下に位置して前記筐
体に配設され、前記筐体を他の構造物に固定する固定座
とを具備するものである。

【００２０】請求項６にかかるレーザ発振器は、請求項
５の具備する手段に加えて、前記固定座を、前記筐体の
長手方向のほぼ端部に位置して配設するものである。

【００２１】請求項７にかかるレーザ発振器は、レーザ
媒質ガスを封入する筐体と、複数の支持棒に挿嵌される
支持部材を介して前記筐体に支持される一対の対向する
基板に複数のレーザ反射ミラーを配設するレーザビーム
反射手段とを具備し、前記支持部材は一対の軸受に前記
支持棒が貫通されると共に、前記一対の軸受のうち一方
の軸受と前記支持棒との相対位置関係を機械的に決定す
るものである。

【００２２】請求項８にかかるレーザ発振器は、請求項
７の具備する手段に加えて、前記軸受と前記支持棒との
相対位置関係を、前記軸受に弾性部材を介して前記支持
棒の段差部に押付け機械的に決定するものである。

【００２３】請求項９にかかるレーザ発振器は、レーザ
媒質ガスを封入する筐体と、複数の支持棒に挿嵌される
支持部材を介して前記筐体に支持される一対の対向する
基板に複数のレーザ反射ミラーを配設するレーザビーム
反射手段とを具備し、前記支持部材は一対の球面軸受に
前記支持棒が貫通されると共に、前記一対の球面軸受の
うち一方の球面軸受の片側を前記支持棒の段差部、反対
側を弾性部材にて押さえることで前記球面軸受と前記支
持棒との相対位置関係を機械的に決定するものである。

【００２４】請求項１０にかかるレーザ発振器は、請求
項７または請求項９の具備する手段に加えて、前記軸受
または前記球面軸受と前記支持棒との相対位置関係を、
前記軸受または前記球面軸受にバネを介して前記支持棒
の段差部に押付け機械的に決定するものである。

【００２５】

【作用】請求項１においては、筐体内で対向して配設さ
れた一対の放電電極で発生する放電にて高温となり循環
手段にて循環されるレーザ媒質ガスを冷却する熱交換器
に冷却媒質を供給・排出するため筐体には熱交換器用入
口ポート及び熱交換器用出口ポートが配設されている。
これら熱交換器用入口ポート及び熱交換器用出口ポート
と筐体との間には流路形成部材が熱絶縁性部材を介して
固定されており、筐体が直接的に冷却されることはな
い。

【００２６】請求項２においては、筐体内で対向して配
設された一対の放電電極で発生する放電にて高温となる
放電電極を冷却するための冷却媒質を供給・排出するた
め筐体には放電電極用入口ポート及び放電電極用出口ポ
ートが配設されている。これら放電電極用入口ポート及
び放電電極用出口ポートと筐体との間には流路形成部材
が熱絶縁性部材を介して固定されており、筐体が直接的
に冷却されることはない。

【００２７】請求項３においては、請求項１または請求
項２の作用に加えて、流路形成部材の少なくとも筐体に
封入されたレーザ媒質ガスに曝される部分がそのレーザ
媒質ガスに侵されても劣化またはひび割れしない材料で
形成されており、筐体内のレーザ媒質ガスが流路形成部
材から外部に洩れることはない。

【００２８】請求項４においては、請求項３の作用に加
えて、流路形成部材のレーザ媒質ガスに曝される部分の
形成材料が金属、フッ素系樹脂またはセラミックスとさ
れることで、流路形成部材は劣化またはひび割れするこ
となく、筐体内のレーザ媒質ガスが外部に洩れることは
ない。

【００２９】請求項５においては、一対の対向する基板
に複数のレーザ反射ミラーが配設されるレーザビーム反
射手段を筐体に支持する複数の支持棒に挿嵌される支持
部材のほぼ真下に筐体の固定座が位置するように配設さ
れる。このため、筐体の熱歪の影響が基板に伝わり難く
なる。

【００３０】請求項６においては、請求項５の作用に加
えて、固定座が、支持部材のほぼ真下で筐体の長手方向
のほぼ端部に位置して配設されるため、筐体の熱歪の影
響が基板に伝わり難くなる。

【００３１】請求項７においては、一対の対向する基板
に複数のレーザ反射ミラーが配設されるレーザビーム反
射手段を筐体に支持する複数の支持棒に支持部材が挿嵌
されている。この支持部材である一対の軸受のうち筐体
側に位置決めされる一方の軸受と基板に一体的な支持棒
との相対位置関係が機械的に決定される。このように、
軸受と支持棒との相対位置関係を保持させることで、筐
体の熱歪の影響が基板に伝わり難くなる。

【００３２】請求項８においては、請求項７の作用に加
えて、軸受と支持棒との相対位置関係が、軸受に弾性部
材を介して支持棒の段差部に押付け保持させることで、
確実に位置決めされる。

【００３３】請求項９においては、一対の対向する基板
に複数のレーザ反射ミラーが配設されるレーザビーム反
射手段を筐体に支持する複数の支持棒に支持部材が挿嵌
されている。この支持部材である一対の球面軸受のうち
一方の球面軸受の片側を支持棒の段差部、反対側を弾性
部材にて押さえることで、筐体側に位置決めされる球面
軸受と基板に一体的な支持棒との相対位置関係が機械的
に決定される。このように、軸受を球面軸受とすること
で、筐体側の捩じれをも吸収して支持棒に固定される基
板への筐体の熱歪の影響をなくすことができる。

【００３４】請求項１０においては、請求項７または請
求項９の作用に加えて、軸受または球面軸受と支持棒と
の相対位置関係が、軸受または球面軸受にバネを介して
支持棒の段差部に押付け保持させることで、確実に位置
決めされる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。 参考実施例１．図１は第一参考実施例にかかるレーザ発
振器の構成を示す正面図、図２は図１の上面図である。
なお、レーザ発振器の全体構成は図１６に示す従来装置
と同様であり、その説明を省略する。また、図１及び図
２では、前述の図１７及び図１８に示す従来装置と同様
の構成または相当部分からなるものについては同一符号
及び同一記号を付してその詳細な説明を省略し、以下に
その相違点について述べる。

【００３６】図１及び図２において、筐体１０に設けら
れた熱交換器用入口ポート３４から筐体１０内に導入さ
れた冷却媒質は配管３５を通って熱交換器８に供給さ
れ、配管３７を通って上面側からみて熱交換器用入口ポ
ート３４と放電電極４ａ，４ｂに平行な筐体１０の中心
線に対してほぼ線対称の位置に設けられた熱交換器用出
口ポート３６から再び筐体１０外へと排出される。

【００３７】次に、その動作について説明する。レーザ
発振器の準備動作において、熱交換器用入口ポート３４
及び熱交換器用出口ポート３６を介して冷却媒質が流通
する筐体１０は、従来装置と同様に、冷却媒質により室
温状態から徐々に冷却媒質の温度に近くなるように温度
変動していく。室温より冷却媒質の温度が低い場合にお
いて、図３の上面図に斜線で示す部分が熱交換器用入口
ポート３４及び熱交換器用出口ポート３６からの熱伝導
により部分的に冷却されるが、冷却媒質の流量は大きい
ので出入口温度はほとんど同一温度であり、図３の上側
（支持棒２４ａ，２４ｂ側）部分と下側（支持棒２４ｃ
側）部分で同じように線膨張による収縮が発生し、筐体
１０に曲げを生じさせるような歪が発生しない。つま
り、第１のモードの筐体歪の発生がなく、結果的に、筐
体１０に支持される基板２０ａ，２０ｂの位置が変化し
難くなり、レーザ発振した場合におけるレーザビームの
ポインティングが安定する。

【００３８】このように、第一参考実施例のレーザ発振
器は、レーザ媒質ガスを封入する筐体１０と、筐体１０
内で対向して配設され、前記レーザ媒質ガスを用いてレ
ーザビームを発振させる一対の放電電極４ａ，４ｂと、
前記レーザ媒質ガスを筐体１０内で循環するブロワ６に
て達成される循環手段と、筐体１０内に配設され、放電
電極４ａ，４ｂで発生する放電にて高温となった前記レ
ーザ媒質ガスを冷却する熱交換器８と、筐体１０に配設
され、熱交換器８に冷却媒質を供給・排出する熱交換器
用入口ポート３４及び熱交換器用出口ポート３６とを具
備し、熱交換器用入口ポート３４と熱交換器用出口ポー
ト３６との互いの位置関係を筐体１０への取付面に対す
る垂直方向からみて放電電極４ａ，４ｂに平行な筐体１
０の中心線に対してほぼ線対称とする実施例とすること
ができる。

【００３９】したがって、筐体１０には熱交換器用入口
ポート３４及び熱交換器用出口ポート３６が互いの位置
関係を筐体１０への取付面に対する垂直方向からみて放
電電極４ａ，４ｂに平行な筐体１０の中心線に対してほ
ぼ線対称となるように配設されており、筐体１０はレー
ザビーム方向に左右同条件で冷却されることとなる。故
に、熱交換器用入口ポート３４と熱交換器用出口ポート
３６とにより冷却される筐体１０は熱歪による曲がりを
生じ難く、第１のモードの筐体歪の量を低減できる。

【００４０】また、第一参考実施例のレーザ発振器は、
熱交換器用入口ポート３４と熱交換器用出口ポート３６
との互いの位置関係は、筐体１０への取付面に対する垂
直方向からみて放電電極４ａ，４ｂに平行な筐体１０の
中心線に対してほぼ線対称でコーナ部とする実施例とす
ることができる。

【００４１】したがって、筐体１０には熱交換器用入口
ポート３４及び熱交換器用出口ポート３６が互いの位置
関係を筐体１０への取付面に対する垂直方向からみて放
電電極４ａ，４ｂに平行な筐体１０の中心線に対してほ
ぼ線対称でコーナ部となるように配設されており、筐体
１０はレーザビーム方向に左右同条件で冷却されること
となる。故に、熱交換器用入口ポート３４と熱交換器用
出口ポート３６とにより冷却される筐体１０は熱歪によ
る曲がりを生じ難く、第１のモードの筐体歪の量を低減
できる。また、筐体１０内部における熱交換器８等の配
置の自由度が向上する。

【００４２】参考実施例２．図４は第二参考実施例にか
かるレーザ発振器の構成を示す正面図、図５は図４の上
面図である。なお、レーザ発振器の全体構成は図１６に
示す従来装置と同様であり、その説明を省略する。ま
た、図４及び図５では、前述の図１７及び図１８に示す
従来装置と同様の構成または相当部分からなるものにつ
いては同一符号及び同一記号を付してその詳細な説明を
省略し、以下にその相違点について述べる。

【００４３】図４及び図５において、筐体１０内には上
側からみて筐体１０の中心に対してほぼ点対称の位置に
２個の熱交換器８ａ，８ｂと、それら２個の熱交換器８
ａ，８ｂに取付けられたダクト３ａ，３ｂが設けられて
いる。各熱交換器８ａ，８ｂに対して設けられた熱交換
器用入口ポート３４ａ，３４ｂから筐体１０内に導入さ
れた冷却媒質はそれぞれの配管３５ａ，３５ｂを通って
熱交換器８ａ，８ｂに供給され、それぞれの配管３７
ａ，３７ｂを通ってそれぞれの熱交換器８ａ，８ｂに対
して設けられた熱交換器用出口ポート３６ａ，３６ｂか
ら再び筐体１０外へと排出される。

【００４４】次に、その動作について説明する。レーザ
発振器を動作させると一対の放電電極４ａ，４ｂを通過
した高温のレーザ媒質ガスがダクト３ａ，３ｂ内を流れ
るために、従来装置と同様に、ダクト３ａ，３ｂが高温
となり、高温となったダクトからの熱輻射によりダクト
３ａ，３ｂに近接した筐体１０が入熱を受け、ダクト３
ａ，３ｂに面した筐体１０の温度が徐々に上昇して線膨
張により膨張する。また、上側からみて筐体１０の中心
に対してほぼ点対称の位置に設けられた２個の熱交換器
８ａ，８ｂに取付けられたダクト３ａ，３ｂも上側から
みて筐体１０の中心に対してほぼ点対称の位置に設けら
れている。このため、図６の上面図に波線で示す筐体１
０部分がダクト３ａ，３ｂからの熱輻射により熱される
が、上側部分と下側部分で同じように線膨張による膨張
が発生し、筐体１０に曲げを生じさせるような歪の発生
が減少する。つまり、第２のモードの筐体歪の低減が図
れ、結果的に、筐体１０に支持される基板２０ａ，２０
ｂの位置が変化し難くなり、レーザ発振した場合におけ
るレーザビームのポインティングが安定する。

【００４５】このように、第二参考実施例のレーザ発振
器は、レーザ媒質ガスを封入する筐体１０と、筐体１０
内で対向して配設され、前記レーザ媒質ガスを用いてレ
ーザビームを発振させる一対の放電電極４ａ，４ｂと、
前記レーザ媒質ガスを筐体１０内で循環するブロワ６
ａ，６ｂにて達成される循環手段と、筐体１０内に配設
され、放電電極４ａ，４ｂで発生する放電にて高温とな
った前記レーザ媒質ガスを冷却する複数の熱交換器８
ａ，８ｂとを具備し、複数の熱交換器８ａ，８ｂの互い
の位置関係を筐体１０への取付面に対する垂直方向から
みて筐体１０の中心に対してほぼ点対称とする実施例と
することができる。

【００４６】したがって、筐体１０には複数の熱交換器
８ａ，８ｂが互いの位置関係を筐体１０への取付面に対
する垂直方向からみて筐体１０の中心に対してほぼ点対
称となるように配設されており、筐体１０はレーザビー
ム方向に左右同条件で冷却されることとなる。故に、複
数の熱交換器８ａ，８ｂにより輻射熱を受ける筐体１０
は熱歪による曲がりを生じ難く、第２のモードの筐体歪
の量を低減できる。

【００４７】また、第二参考実施例のレーザ発振器は、
複数の熱交換器８ａ，８ｂの互いの位置関係は、筐体１
０への取付面に対する垂直方向からみて筐体１０の中心
に対してほぼ点対称で筐体１０内の前記レーザ媒質ガス
の循環を妨げない位置とする実施例とすることができ
る。

【００４８】したがって、筐体１０には複数の熱交換器
８ａ，８ｂが互いの位置関係を筐体１０への取付面に対
する垂直方向からみて筐体１０の中心に対してほぼ点対
称で筐体１０内のレーザ媒質ガスの循環を妨げない位置
となるように配設されており、筐体１０はレーザビーム
方向に左右同条件で冷却されることとなる。故に、複数
の熱交換器８ａ，８ｂにより輻射熱を受ける筐体１０は
熱歪による曲がりを生じ難く、第２のモードの筐体歪の
量を低減できる。また、筐体１０内を循環されるレーザ
媒質ガスが熱交換器８ａ，８ｂで効率良く冷却できる。

【００４９】参考実施例３．図１は第三参考実施例にか
かるレーザ発振器の構成を示す正面図、図２は図１の上
面図である。なお、レーザ発振器の全体構成は図１６に
示す従来装置と同様であり、その説明を省略する。ま
た、図１及び図２では、前述の図１７及び図１８に示す
従来装置と同様の構成または相当部分からなるものにつ
いては同一符号及び同一記号を付してその詳細な説明を
省略し、以下にその相違点について述べる。

【００５０】図１及び図２において、筐体１０に設けら
れた放電電極用入口ポート４０から筐体１０内に導入さ
れた冷却媒質は配管４１を通って上側の放電電極４ａに
入り、配管４５を通って下側の放電電極４ｂに入ったの
ち、配管４３を通って上面側からみて放電電極用入口ポ
ート４０と放電電極４ａ，４ｂに平行な筐体１０の中心
線に対してほぼ線対称の位置に設けられた放電電極用出
口ポート４２から再び筐体１０外へと排出される。

【００５１】次に、その動作について説明する。レーザ
発振器の準備動作において、放電電極用入口ポート４０
及び放電電極用出口ポート４２を介して冷却媒質が流通
する筐体１０は、従来装置と同様に、冷却媒質により室
温状態から徐々に冷却媒質の温度に近くなるように温度
変動していく。室温より冷却媒質の温度が低い場合にお
いて、図３の上面図に斜線で示す部分が放電電極用入口
ポート４０及び放電電極用出口ポート４２からの熱伝導
により部分的に冷却されるが、冷却媒質の流量は大きい
ので出入口温度はほとんど同一温度であり、図３の上側
（ダクト３側）部分と下側（ブロワ６側）部分で同じよ
うに線膨張による収縮が発生し、筐体１０に曲げを生じ
させるような歪が発生しない。つまり、第１のモードの
筐体歪の発生がなく、結果的に、筐体１０に支持される
基板２０ａ，２０ｂの位置が変化し難くなり、レーザ発
振した場合におけるレーザビームのポインティングが安
定する。

【００５２】このように、第三参考実施例のレーザ発振
器は、レーザ媒質ガスを封入する筐体１０と、筐体１０
内で対向して配設され、前記レーザ媒質ガスを用いてレ
ーザビームを発振させる一対の放電電極４ａ，４ｂと、
前記レーザ媒質ガスを筐体１０内で循環するブロワ６に
て達成される循環手段と、筐体１０内に配設され、放電
電極４ａ，４ｂで発生する放電にて高温となった放電電
極４ａ，４ｂを冷却する冷却媒質を供給・排出する放電
電極用入口ポート４０及び放電電極用出口ポート４２と
を具備し、放電電極用入口ポート４０と放電電極用出口
ポート４２との互いの位置関係を筐体１０への取付面に
対する垂直方向からみて放電電極４ａ，４ｂに平行な筐
体１０の中心線に対してほぼ線対称とする実施例とする
ことができる。

【００５３】したがって、筐体１０には放電電極用入口
ポート４０及び放電電極用出口ポート４２が互いの位置
関係を筐体１０への取付面に対する垂直方向からみて放
電電極４ａ，４ｂに平行な筐体１０の中心線に対してほ
ぼ線対称となるように配設されており、筐体１０はレー
ザビーム方向に左右同条件で冷却されることとなる。故
に、放電電極用入口ポート４０と放電電極用出口ポート
４２とにより冷却される筐体１０は熱歪による曲がりを
生じ難く、第１のモードの筐体歪の量を低減できる。

【００５４】また、第三参考実施例のレーザ発振器は、
放電電極用入口ポート４０と放電電極用出口ポート４２
との互いの位置関係は、筐体１０への取付面に対する垂
直方向からみて放電電極４ａ，４ｂに平行な筐体１０の
中心線に対してほぼ線対称でコーナ部とする実施例とす
るとこができる。

【００５５】したがって、筐体１０には放電電極用入口
ポート４０及び放電電極用出口ポート４２が互いの位置
関係を筐体１０への取付面に対する垂直方向からみて放
電電極４ａ，４ｂに平行な筐体１０の中心線に対してほ
ぼ線対称でコーナ部となるように配設されており、筐体
１０はレーザビーム方向に左右同条件で冷却されること
となる。故に、放電電極用入口ポート４０と放電電極用
出口ポート４２とにより冷却される筐体１０は熱歪によ
る曲がりを生じ難く、第１のモードの筐体歪の量を低減
できる。また、筐体１０内部における熱交換器８等の配
置の自由度が向上する。

【００５６】実施例１．図７は本発明の第一実施例にか
かるレーザ発振器の筐体に配設される熱交換器用入口ポ
ートの構成を示す拡大詳細断面図である。なお、レーザ
発振器の全体構成は図１６に示す従来装置と同様であ
り、その説明を省略する。また、図７では、上述の第一
参考実施例〜第三参考実施例と同様の構成または相当部
分からなるものについては同一符号及び同一記号を付し
てその詳細な説明を省略する。

【００５７】図７において、３４は筐体１０に設けられ
た熱交換器用入口ポート、３５は熱交換器８に冷却媒質
を供給する配管、５０は冷却媒質が流通する流路形成部
材である配管部品、５１は熱絶縁性部材であるＯリン
グ、５２，５３は同じく熱絶縁性部材である絶縁ワッシ
ャ、５４はネジ、５５は配管部品５０に冷却媒質を筐体
１０外から導入する配管である。なお、筐体１０におけ
る熱交換器用出口ポート３６も同様の構成である。この
構成において、Ｏリング５１と配管部品５０は真空状態
である筐体１０内のレーザ媒質ガスに接することとなり
材質の選定には注意を要する。通常、Ｏリング材質とし
て使用されるニトリルゴムまた、構造材として使用され
るナイロン及びポリカーボネート等のプラスチック材料
では真空に曝される部分が劣化しひび割れが発生したり
する。このため、本実施例で用いるＯリング５１はフッ
素ゴム系の材質により構成され、配管部品５０は金属ま
たはＰＶｄＦ等のフッ素系樹脂やセラミックスで構成さ
れている。絶縁ワッシャ５２，５３は真空に曝されない
ので例えば、ポリカーボネート等のプラスチック材料で
構成すればよい。

【００５８】次に、その動作について説明する。本実施
例の構成では、冷却媒質と筐体１０の熱交換器用入口ポ
ート３４はＯリング５１と絶縁ワッシャ５２，５３とに
より熱絶縁されているため、冷却媒質の温度が変化して
も筐体１０に熱が伝わり難い構造となっている。また、
配管部品５０を熱伝導性の低いフッ素系樹脂やセラミッ
クスで構成すれば、金属で構成するよりも効果があり、
また、絶縁ワッシャ５２，５３を省略することができ
る。筐体１０における熱交換器用出口ポート３６も同様
の構成であり、冷却媒質の温度変化の影響を筐体１０が
受けない構造のため、レーザ発振した場合におけるレー
ザビームのポインティングが安定する。

【００５９】本実施例においては、筐体１０に配設され
る熱交換器用入口ポート３４及び熱交換器用出口ポート
３６の熱絶縁構造として、配管部品５０はその円筒面部
にＯリング５１を挿入する場合について示したが、この
他、図８に示すように、フランジ固定式にしてもよい。
このとき、ネジ５６に熱絶縁材質であるポリカーボネー
ト等のプラスチック材料を使用したり、配管部品５０を
熱伝導性の低いフッ素系樹脂やセラミックスで構成すれ
ば絶縁ワッシャ５２を省略してもよい。

【００６０】このように、本発明の第一実施例のレーザ
発振器は、レーザ媒質ガスを封入する筐体１０と、筐体
１０内で対向して配設され、前記レーザ媒質ガスを用い
てレーザビームを発振させる一対の放電電極４ａ，４ｂ
と、前記レーザ媒質ガスを前記筐体１０内で循環するブ
ロワ６にて達成される循環手段と、筐体１０内に配設さ
れ、放電電極４ａ，４ｂで発生する放電にて高温となっ
た前記レーザ媒質ガスを冷却する熱交換器８と、筐体１
０に配設され、熱交換器８に冷却媒質を供給・排出する
熱交換器用入口ポート３４及び熱交換器用出口ポート３
６と、熱交換器用入口ポート３４及び熱交換器用出口ポ
ート３６にＯリング５１及び絶縁ワッシャ５２，５３か
らなる熱絶縁性部材を介して固定され、前記冷却媒質を
流通する配管部品５０からなる流路形成部材とを具備す
る実施例とすることができる。

【００６１】したがって、熱交換器用入口ポート３４と
熱交換器用出口ポート３６とはＯリング５１及び絶縁ワ
ッシャ５２，５３からなる熱絶縁性部材を介し、冷却媒
質を流通する配管部品５０からなる流路形成部材にて筐
体１０に固定されることとなる。故に、熱交換器用入口
ポート３４及び熱交換器用出口ポート３６が配設されて
いても筐体１０は温度的に安定し、第１のモードの筐体
歪の量を低減できる。

【００６２】ところで、上述の第一実施例では、筐体１
０に配設される熱交換器用入口ポート３４及び熱交換器
用出口ポート３６に熱絶縁構造を適用したが、変形例と
して、同様の熱絶縁構造を筐体１０に配設される放電電
極用入口ポート４０及び放電電極用出口ポート４２に対
しても適用することができる。

【００６３】このように、本発明の第一実施例の変形例
のレーザ発振器は、レーザ媒質ガスを封入する筐体１０
と、筐体１０内で対向して配設され、前記レーザ媒質ガ
スを用いてレーザビームを発振させる一対の放電電極４
ａ，４ｂと、前記レーザ媒質ガスを前記筐体１０内で循
環するブロワ６にて達成される循環手段と、筐体１０に
配設され、放電電極４ａ，４ｂで発生する放電にて高温
となった放電電極４ａ，４ｂを冷却する冷却媒質を供給
・排出する放電電極用入口ポート４０及び放電電極用出
口ポート４２と、放電電極用入口ポート４０及び放電電
極用出口ポート４２にＯリング５１及び絶縁ワッシャ５
２，５３からなる熱絶縁性部材を介して固定され、前記
冷却媒質を流通する配管部品５０からなる流路形成部材
とを具備する実施例とすることができる。

【００６４】したがって、放電電極用入口ポート４０と
放電電極用出口ポート４２とはＯリング５１及び絶縁ワ
ッシャ５２，５３からなる熱絶縁性部材を介し、冷却媒
質を流通する配管部品５０からなる流路形成部材にて筐
体１０に固定されることとなる。故に、放電電極用入口
ポート４０及び放電電極用出口ポート４２が配設されて
いても筐体１０は温度的に安定し、第１のモードの筐体
歪の量を低減できる。

【００６５】また、本実施例のレーザ発振器は、冷却媒
質を流通する配管部品５０からなる流路形成部材が、少
なくとも筐体１０に封入された前記レーザ媒質ガスに曝
される部分を前記レーザ媒質ガスに侵されない材料で形
成する実施例とすることができる。

【００６６】したがって、冷却媒質を流通する配管部品
５０はレーザ媒質ガスに侵されて劣化またはひび割れす
ることがない。故に、配管部品５０から筐体１０内のレ
ーザ媒質ガスが外部に洩れることはない。

【００６７】更に、本実施例のレーザ発振器は、冷却媒
質を流通する配管部品５０からなる流路形成部材の形成
材料が、金属、フッ素系樹脂またはセラミックスとする
実施例とすることができる。このものにおいても、上述
と同様の作用・効果が期待できる。

【００６８】実施例２．図９は本発明の第二実施例にか
かるレーザ発振器を示す正面図、図１０は図９の上面図
である。なお、レーザ発振器の全体構成は図１６に示す
従来装置と同様であり、その説明を省略する。また、図
９及び図１０では、固定座２２の位置が異なること以外
は前述の図１７及び図１８に示す従来装置と同一であ
り、同様の構成または相当部分からなるものについては
同一符号及び同一記号を付してその詳細な説明を省略
し、以下にその相違点について述べる。

【００６９】本実施例では、固定座２２は支持棒２４
ａ，２４ｂが筐体１０に支持されている箇所のほぼ真下
の位置に設けられている。従来装置で述べたように、筐
体１０が熱歪により収縮・膨張し筐体１０に曲げを生じ
るような応力がかかっても、固定座２２は堅固な構造物
に固定されているため位置が変化し難い。したがって、
この構成によれば、例えば、図１１のようにレーザ発振
時においてダクト３側の温度が高くなっても支持棒２４
ａ，２４ｂ，２４ｃに支持される位置の変化量を小さく
でき、第２のモードの筐体歪が発生してもレーザ発振し
た場合におけるレーザビームのポインティングが安定す
る。また、第１のモードの筐体歪に対しても同様の効果
がある。

【００７０】ここで、本実施例における固定座２２の優
位性を先行技術文献との比較により述べる。例えば、特
開昭５７−９７６８９号公報、特開昭６１−１８８９８
７号公報及び特開平２−１６８６８３号公報には、本実
施例と類似の構造が開示されている。ここで、本実施例
と大きく異なるところは、上記先行技術文献のいずれも
が本実施例の図９及び図１０に示す基板２０ａ，２０ｂ
または支持棒２４ａ，２４ｂ，２４ｃを直接レーザ発振
器を固定する台座等の堅固な構造物に固定またはスライ
ドさせる構造になっているところである。即ち、これら
の先行技術文献では、レーザビームが取出される側の基
板（図１０の基板２０ａ）を固定し、基板２０ｂに相当
する部分をスライドさせたり、特開平２−１６８６８３
に示されるラダーを使ったりして、構造物の動きを吸収
しようとしており、本実施例における筐体１０に相当す
る円筒形状励起部（特開昭６１−１８８９８７）または
レーザ管（特開平２−１６８６８３）またはレーザ発振
器（特開昭５７−９７６８９）の動きを吸収するような
概念はなく目的が異なっている。また、本実施例の基本
的構成である球面軸受と転がり軸受とを用いて基板を支
持し、筐体のねじれ変形を球面軸受で吸収する概念がな
い。更に、本実施例では構造物に固定するのは筐体１０
であり、支持棒２４ａ，２４ｂ，２４ｃは筐体１０のね
じれに対しても自由に動くことができるため、基板２０
ａ，２０ｂへの影響がない。これに対して、上記先行技
術文献ではレーザビームが取出される基板全体が構造物
に固定され、即ち、支持棒の長手方向に垂直な方向にそ
の位置が固定されているため、図１０の紙面に平行な面
に対して構造物が捩じれて歪む場合には、支持棒がその
動きと共に曲がりを生じ、基板の取付角度が変わり、ひ
いてはレーザビームの出力光軸が動く。更に、類似の先
行技術文献として、実開平３−４５６７３号公報がある
が、この先行技術文献においても筐体の歪を吸収するこ
とについての記述はなく、また、連結棒長手方向（レー
ザビーム光軸方向）の動きについては考慮されている
が、長手方向と垂直方向（図１０の紙面方向面内）への
ケーシングの保持板の歪に対する考慮はなく基本概念が
異なるものである。

【００７１】このように、本発明の第二実施例のレーザ
発振器は、レーザ媒質ガスを封入する筐体１０と、複数
の支持棒２４ａ，２４ｂに挿嵌される転がり軸受１１、
ブラケット１２、ハウジング１３、球面軸受１４及びフ
ランジ１５からなる支持部材を介して筐体１０に支持さ
れる一対の対向する基板２０ａ，２０ｂに複数のレーザ
反射ミラー３２，２６を配設するレーザビーム反射手段
５ａ，５ｂと、前記支持部材のほぼ真下に位置して筐体
１０に配設され、筐体１０を他の構造物に固定する固定
座２２とを具備する実施例とすることができる。

【００７２】したがって、筐体１０の固定座２２は、複
数のレーザ反射ミラー３２，２６が配設されるレーザビ
ーム反射手段５ａ，５ｂの転がり軸受１１、ブラケット
１２、ハウジング１３、球面軸受１４及びフランジ１５
からなる支持部材の真下とされ、この支持部材と固定座
２２とはほぼ同一垂直平面上に配置されることとなる。
故に、レーザビーム反射手段５ａ，５ｂの支持部材のほ
ぼ真下に位置するように設けられた筐体１０の固定座２
２は、第１のモードの筐体歪及び第２のモードの筐体歪
が発生したときの支持部材の位置の移動を減少させる。

【００７３】また、本実施例のレーザ発振器は、固定座
２２を、筐体１０の長手方向のほぼ端部に位置して配設
する実施例とすることができる。このものにおいても、
上述と同様の作用・効果が期待できる。

【００７４】実施例３．図１２は本発明の第三実施例に
かかるレーザ発振器の筐体において一対の対向する基板
を支持する支持棒と支持部材との構成を示し、図１９の
従来装置のＢ−Ｂ線に沿う断面図に対応する拡大詳細断
面図である。なお、レーザ発振器の全体構成は図１６に
示す従来装置と同様であり、その説明を省略する。ま
た、図１２では、上述の第一参考実施例〜第三参考実施
例、第一実施例及び第二実施例と同様の構成または相当
部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付
してその詳細な説明を省略する。図１２において、６１
はバネであり、バネ６１は転がり軸受１１を支持棒２４
ｂの段差部に常時、当接させている。

【００７５】前述したように、図２２に示す従来装置に
おけるカラー１７及び転がり軸受１１は、低線膨張率の
インバー等の材質で作るのであるが、加工性が非常に悪
く困難であるため、鉄などの加工容易な一般的な金属材
料で作られている。これらの部分が温度変化するとカラ
ー１７と転がり軸受１１の長さに応じた線膨張が生じ、
温度が高くなると支持棒２４ｂよりもカラー１７及び転
がり軸受１１の方が大きく延びる。このために、従来装
置では、支持棒２４ｂが転がり軸受１１と接している段
差部と基板２０ａとの距離が長くなる方向に変化し、支
持棒２４ｂに支持された部分の基板間距離が大きくな
り、基板同士の平行性が狂ってしまっていた。

【００７６】これに対して、図１２の本実施例装置によ
れば、カラー１７の替わりにバネ６１が挿入されてお
り、転がり軸受１１はバネ６１の付勢力により支持棒２
４ｂの段付部に押付けられている。この構造は単なるプ
リロードではなく、線膨張による長さの変化を吸収する
ものである。この動作は、温度変化による転がり軸受１
１の厚み方向の膨張が生じてもそれに見合うだけバネ６
１の付勢力が大きくなるだけであり、支持棒２４ｂが転
がり軸受１１と接している段差部と基板２０ａとの距離
は支持棒２４ｂの長さで決まる。支持棒２４ｂは前述し
たように低線膨張係数の材質で形成されており、基板同
士の平行性が精度良く保たれる。したがって、レーザ発
振した場合におけるレーザビームのポインティングが安
定する。

【００７７】このように、本発明の第三実施例のレーザ
発振器は、レーザ媒質ガスを封入する筐体１０と、複数
の支持棒２４ａ，２４ｂに挿嵌される転がり軸受１１、
ブラケット１２、ハウジング１３、球面軸受１４及びフ
ランジ１５からなる支持部材を介して筐体１０に支持さ
れる一対の対向する基板２０ａ，２０ｂに複数のレーザ
反射ミラーを配設するレーザビーム反射手段５ａ，５ｂ
とを具備し、前記支持部材は一対の転がり軸受１１に支
持棒２４ｂが貫通されると共に、一対の転がり軸受１１
のうち一方の転がり軸受１１と支持棒２４ｂとの相対位
置関係を機械的に決定する実施例とすることができる。

【００７８】したがって、一対の対向する基板２０ａ，
２０ｂに複数のレーザ反射ミラーが配設されるレーザビ
ーム反射手段５ａ，５ｂを筐体１０に支持する複数の支
持棒２４ａ，２４ｂに支持部材が挿嵌されている。この
支持部材である一対の転がり軸受１１のうち筐体１０側
に位置決めされる一方の転がり軸受１１と基板２０ａに
一体的な支持棒２４ｂとの相対位置関係が機械的に決定
される。これにより、転がり軸受１１と支持棒２４ｂと
の相対位置関係を保持させることができる。故に、支持
棒２４ｂと筐体１０との干渉がなくなり、筐体１０に対
する基板２０ａ，２０ｂの位置の再現性が向上し、筐体
１０の熱歪の影響を基板２０ａ，２０ｂに伝わり難くで
きる。

【００７９】また、本実施例のレーザ発振器は、転がり
軸受１１と支持棒２４ｂとの相対位置関係は、転がり軸
受１１に弾性部材を介して支持棒２４ｂの段差部に押付
け機械的に決定する実施例とすることができる。このも
のにおいても、上述と同様の作用・効果が期待できる。

【００８０】実施例４．図１５は本発明の第四実施例に
かかるレーザ発振器の筐体において一対の対向する基板
を支持する支持棒と支持部材との構成を示す拡大詳細断
面図である。なお、レーザ発振器の全体構成は図１６に
示す従来装置と同様であり、その説明を省略する。ま
た、図１３はレーザ発振器の右側面図、図１４はレーザ
発振器の左側面図であり、図１３のＡ1 −Ａ1 線に沿う
断面図である図１５の基板の支持構造が異なる以外は前
述の従来装置と同一である。図１５では、上述の第一参
考実施例〜第三参考実施例、第一実施例〜第三実施例と
同様の構成または相当部分からなるものについては同一
符号及び同一記号を付してその詳細な説明を省略する。
ここで、図１４のＡ2 −Ａ2 線に沿う断面図は図２１に
示す従来構造と同一であり、図１３及び図１４のＢ−Ｂ
線に沿う断面図及びＣ−Ｃ線に沿う断面図は図２０及び
図２２に示す従来構造とそれぞれ同一である。以下にそ
の相違点について述べる。図１５において、６２はバネ
であり、バネ６２は球面軸受１４を支持棒２４ａの段差
部に常時、当接させている。

【００８１】従来装置では、３本の支持棒２４ａ，２４
ｂ，２４ｃにおけるそれぞれの支持方法が基板２０ａ側
と２０ｂ側とにおいて同一であったが、本実施例におい
ては支持棒２４ａの支持方法が基板２０ａ側と２０ｂ側
とで異なっている。従来の支持方法では筐体１０と３本
の支持棒２４ａ，２４ｂ，２４ｃを介した一対の基板２
０ａ，２０ｂとの相対位置関係を機械的に決定する要素
がなかった。即ち、支持棒２４ａは球面軸受１４の内面
をスライド可能であり、支持棒２４ｂはカラー１７によ
り機械的に位置の定められた転がり軸受１１とブラケッ
ト１２の間でスライド可能であるからである。したがっ
て、輸送時等大きな加速度が加わると上記スライド部が
スライドしてしまい、支持棒２４ａの段付部とハウジン
グ１３や支持棒２４ｂの段付部とブラケット１２が接触
し、接触する前は無関係であったものが接触した部分が
筐体１０と同じ動きになり、接触する箇所は一定しない
ので基板２０ａ，２０ｂの動きに再現性が乏しくレーザ
ビームのポインティングの再現性の欠如の要因となって
いた。また、従来、共振器ミラー同士の平行性が保たれ
れば、レーザ動作時のレーザビームの特性は変わらない
と考えられていたが、相対する共振器ミラー即ち、一対
の基板２０ａ，２０ｂと筐体１０の相対位置関係がずれ
ていくとレーザビームのビームモードや集光性能といっ
た特性が変化することが分かった。レーザ動作のＯＮ・
ＯＦＦの繰返しや環境温度の変化により、通常、鉄等の
金属で構成された筐体１０と低線膨張材質で構成された
支持棒２４ａ，２４ｂ，２４ｃの長さの変化がその都度
生じるが、元の状態に戻った時に必ずしも一対の基板２
０ａ，２０ｂと筐体１０との相対位置関係が元通りにな
るとは限らず、経時的に徐々に相対位置ずれが大きくな
るという事態を生じて、レーザビームの特性の経時変化
が生じることがあった。

【００８２】これに対して、本実施例によれば、ハウジ
ング１３及びフランジ１５を介して筐体１０の左右に挿
嵌された球面軸受１４のうち基板２０ａ側の球面軸受１
４のみを基板２０ａとの相対位置関係を機械的に決定す
るように構成したので輸送時等の大きな加速度が加わっ
ても一対の基板２０ａ，２０ｂと筐体１０との相対位置
関係は変化せずレーザビームのポインティングの再現性
のよい発振器が得られる。また、レーザ動作のＯＮ・Ｏ
ＦＦの繰返しや環境温度の変化により、通常、鉄等の金
属で構成された筐体１０と低線膨張材質で構成された支
持棒２４ａ，２４ｂ，２４ｃの長さの変化がその都度生
じても、球面軸受１４と一対の基板２０ａ，２０ｂの相
対位置関係を機械的に決定するように構成したので元の
状態に戻った時に必ず一対の基板２０ａ，２０ｂと筐体
１０との相対位置関係が元通りになり、経時的なレーザ
ビームの特性の変化が生じない。また、本実施例は第六
実施例の支持構造と同様に、温度変化による球面軸受１
４の厚み方向の膨張が生じてもそれに見合うだけバネ６
２の付勢力が大きくなるだけであり、支持棒２４ａが球
面軸受１４と接している段差部と基板２０ａとの距離は
支持棒２４ａの長さで決まる。支持棒２４ａは前述した
ように低線膨張係数の材質で構成されており、基板同士
の平行性が精度良く保たれる。したがって、第三実施例
と同様に、レーザ発振した場合におけるレーザビームの
ポインティングが安定する効果も有している。

【００８３】このように、本発明の第四実施例のレーザ
発振器は、レーザ媒質ガスを封入する筐体１０と、複数
の支持棒２４ａ，２４ｂに挿嵌される転がり軸受１１、
ブラケット１２、ハウジング１３、球面軸受１４及びフ
ランジ１５からなる支持部材を介して筐体１０に支持さ
れる一対の対向する基板２０ａ，２０ｂに複数のレーザ
反射ミラーを配設するレーザビーム反射手段５ａ，５ｂ
とを具備し、前記支持部材は一対の球面軸受１４に支持
棒２４ａが貫通されると共に、一対の球面軸受１４のう
ち一方の球面軸受１４の片側を支持棒２４ａの段差部、
反対側をバネ６２からなる弾性部材にて押さえることで
球面軸受１４と支持棒２４ａとの相対位置関係を機械的
に決定する実施例とすることができる。

【００８４】したがって、一対の対向する基板２０ａ，
２０ｂに複数のレーザ反射ミラーが配設されるレーザビ
ーム反射手段５ａ，５ｂを筐体１０に支持する複数の支
持棒２４ａ，２４ｂに支持部材が挿嵌されている。この
支持部材である一対の球面軸受１４のうち一方の球面軸
受１４の片側を支持棒２４ａの段差部、反対側をバネ６
２にて押さえることで、筐体１０側に位置決めされる球
面軸受１４と基板２０ａに一体的な支持棒２４ａとの相
対位置関係が機械的に決定される。これにより、球面軸
受１４と支持棒２４ａとの相対位置関係を保持させるこ
とができる。故に、支持棒２４ａと筐体１０との干渉が
なくなり、筐体１０に対する基板２０ａ，２０ｂの位置
の再現性が向上し、筐体１０の熱歪の影響を基板２０
ａ，２０ｂに伝わり難くできる。

【００８５】また、本実施例のレーザ発振器は、転がり
軸受１１または球面軸受１４と支持棒２４ａとの相対位
置関係は、転がり軸受１１または球面軸受１４にバネを
介して前記支持棒の段差部に押付け機械的に決定する実
施例とすることができる。このものにおいても、上述と
同様の作用・効果が期待できる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のレーザ
発振器によれば、熱交換器用入口ポートと熱交換器用出
口ポートとは熱絶縁性部材を介し、冷却媒質を流通する
流路形成部材にて筐体に固定されることとなる。これに
より、筐体の熱歪の影響が低減され、レーザビームのポ
インティングが安定するという優れた効果がある。

【００８７】請求項２のレーザ発振器によれば、放電電
極用入口ポートと放電電極用出口ポートとは熱絶縁性部
材を介し、冷却媒質を流通する流路形成部材にて筐体に
固定されることとなる。これにより、筐体の熱歪の影響
が低減され、レーザビームのポインティングが安定する
という優れた効果がある。

【００８８】請求項３のレーザ発振器によれば、請求項
１または請求項２の効果に加えて、流路形成部材の少な
くとも筐体に封入されたレーザ媒質ガスに曝される部分
がそのレーザ媒質ガスに侵されても劣化またはひび割れ
しない材料で形成されており、筐体内のレーザ媒質ガス
が外部に洩れることはないという効果がある。

【００８９】請求項４のレーザ発振器によれば、請求項
３の効果に加えて、流路形成部材のレーザ媒質ガスに曝
される部分の具体的な形成材料が金属、フッ素系樹脂ま
たはセラミックスとされる。これにより、流路形成部材
は劣化またはひび割れすることなく、筐体内のレーザ媒
質ガスが外部に洩れることはないという効果がある。

【００９０】請求項５のレーザ発振器によれば、筐体の
固定座は、複数のレーザ反射ミラーが配設されるレーザ
ビーム反射手段の支持部材の真下とされ、この支持部材
と固定座とはほぼ同一垂直平面上に配置されることとな
る。これにより、筐体の熱歪の影響が低減され、レーザ
ビームのポインティングが安定するという優れた効果が
ある。

【００９１】請求項６のレーザ発振器によれば、請求項
５の効果に加えて、固定座が、支持部材のほぼ真下で筐
体の長手方向のほぼ端部に位置して配設される。これに
より、筐体の熱歪の影響が基板に伝わり難くいという効
果がある。

【００９２】請求項７のレーザ発振器によれば、一対の
対向する基板に複数のレーザ反射ミラーが配設されるレ
ーザビーム反射手段を筐体に支持する複数の支持棒に支
持部材が挿嵌されている。この支持部材である一対の軸
受のうち筐体側に位置決めされる一方の軸受と基板に一
体的な支持棒との相対位置関係が機械的に決定される。
これにより、軸受と支持棒との相対位置関係が保持さ
れ、筐体の熱歪の影響が低減され、レーザビームのポイ
ンティングが安定するという優れた効果がある。

【００９３】請求項８のレーザ発振器によれば、請求項
７の効果に加えて、軸受と支持棒との相対位置関係が、
軸受に弾性部材を介して支持棒の段差部に押付け保持さ
れる。これにより、軸受と支持棒とは確実に位置決めさ
れるという効果がある。

【００９４】請求項９のレーザ発振器によれば、一対の
対向する基板に複数のレーザ反射ミラーが配設されるレ
ーザビーム反射手段を筐体に支持する複数の支持棒に支
持部材が挿嵌されている。この支持部材である一対の球
面軸受のうち一方の球面軸受の片側を支持棒の段差部、
反対側を弾性部材にて押さえることで、筐体側に位置決
めされる球面軸受と基板に一体的な支持棒との相対位置
関係が機械的に決定される。これにより、球面軸受と支
持棒との相対位置関係を保持され、筐体の熱歪の影響が
低減され、レーザビームのポインティングが安定すると
いう優れた効果がある。

【００９５】請求項１０のレーザ発振器によれば、請求
項９の効果に加えて、軸受または球面軸受と支持棒との
相対位置関係が、軸受または球面軸受にバネを介して支
持棒の段差部に押付け保持される。これにより、軸受ま
たは球面軸受と支持棒とは確実に位置決めされるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は第一参考実施例及び第三参考実施例に
かかるレーザ発振器の構成を示す正面図である。

【図２】 図２は図１の第一参考実施例及び第三参考実
施例にかかるレーザ発振器の上面図である。

【図３】 図３は第一参考実施例及び第三参考実施例に
かかるレーザ発振器における筐体の熱歪の発生を示す概
略上面図である。

【図４】 図４は第二参考実施例にかかるレーザ発振器
の構成を示す正面図である。

【図５】 図５は図４の第二参考実施例にかかるレーザ
発振器の上面図である。

【図６】 図６は第二参考実施例にかかるレーザ発振器
における筐体の熱歪の発生を示す概略上面図である。

【図７】 図７は本発明の第一実施例にかかるレーザ発
振器の筐体に設けられる熱交換器用入口ポートを示す拡
大詳細断面図である。

【図８】 図８は本発明の第一実施例にかかるレーザ発
振器の筐体に設けられる他の熱交換器用入口ポートを示
す拡大詳細断面図である。

【図９】 図９は本発明の第二実施例にかかるレーザ発
振器の構成を示す正面図である。

【図１０】 図１０は図９の本発明の第二実施例にかか
るレーザ発振器の上面図である。

【図１１】 図１１は本発明の第二実施例にかかるレー
ザ発振器における筐体の熱歪の発生を示す概略上面図で
ある。

【図１２】 図１２は本発明の第三実施例にかかるレー
ザ発振器の支持棒２４ｂの支持部を示す拡大部分断面図
である。

【図１３】 図１３は本発明の第四実施例にかかるレー
ザ発振器の構成を示す右側面図である。

【図１４】 図１４は本発明の第四実施例にかかるレー
ザ発振器の構成を示す左側面図である。

【図１５】 図１５は本発明の第四実施例にかかるレー
ザ発振器の支持棒２４ａの支持部を示す拡大部分断面図
である。

【図１６】 図１６は従来のレーザ発振器の概略構成を
示す斜視図である。

【図１７】 図１７は従来のレーザ発振器の構成を示す
正面図である。

【図１８】 図１８は図１７の従来のレーザ発振器の上
面図である。

【図１９】 図１９は従来のレーザ発振器の構成を示す
右側面図である。

【図２０】 図２０は図１９のＣ−Ｃ線に沿う支持棒２
４ｃの支持部を示す拡大部分断面図である。

【図２１】 図２１は図１９のＡ−Ａ線に沿う支持棒２
４ａの支持部を示す拡大部分断面図である。

【図２２】 図２２は図１９のＢ−Ｂ線に沿う支持棒２
４ｂの支持部を示す拡大部分断面図である。

【図２３】 図２３は従来のレーザ発振器における筐体
の熱歪の発生を示す概略上面図である。

【図２４】 図２４は従来のレーザ発振器における筐体
の熱歪の発生を示す概略上面図である。

【符号の説明】

２ レーザビーム、３ ダクト、４ａ，４ｂ 放電電
極、５ａ，５ｂ レーザ反射手段、６ ブロワ、８ 熱
交換器、１０ 筐体、１１ 転がり軸受、１４球面軸
受、２０ａ，２０ｂ 基板、２２ 固定座、２４ａ，２
４ｂ，２４ｃ 支持棒、３４ 熱交換器用入口ポート、
３６ 熱交換器用出口ポート、４０ 放電電極用入口ポ
ート、４２ 放電電極用出口ポート、５０ 配管部品、
５１ Ｏリング、５２ 絶縁ワッシャ、６１ バネ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ媒質ガスを封入する筐体と、 前記筐体内で対向して配設され、前記レーザ媒質ガスを
   用いてレーザビームを発振させる一対の放電電極と、 前記レーザ媒質ガスを前記筐体内で循環する循環手段
   と、 前記筐体内に配設され、前記放電電極で発生する放電に
   て高温となった前記レーザ媒質ガスを冷却する熱交換器
   と、 前記筐体に配設され、前記熱交換器に冷却媒質を供給・
   排出する熱交換器用入口ポート及び熱交換器用出口ポー
   トと、 前記熱交換器用入口ポート及び前記熱交換器用出口ポー
   トに熱絶縁性部材を介して固定され、前記冷却媒質を流
   通する流路形成部材とを具備することを特徴とするレー
   ザ発振器。
2. 【請求項２】 レーザ媒質ガスを封入する筐体と、 前記筐体内で対向して配設され、前記レーザ媒質ガスを
   用いてレーザビームを発振させる一対の放電電極と、 前記レーザ媒質ガスを前記筐体内で循環する循環手段
   と、 前記筐体に配設され、前記放電電極で発生する放電にて
   高温となった前記放電電極を冷却する冷却媒質を供給・
   排出する放電電極用入口ポート及び放電電極用出口ポー
   トと、 前記放電電極用入口ポート及び前記放電電極用出口ポー
   トに熱絶縁性部材を介して固定され、前記冷却媒質を流
   通する流路形成部材とを具備することを特徴とするレー
   ザ発振器。
3. 【請求項３】 前記流路形成部材は、少なくとも前記筐
   体に封入された前記レーザ媒質ガスに曝される部分を前
   記レーザ媒質ガスで侵されない材料で形成することを特
   徴とする請求項１または請求項２記載のレーザ発振器。
4. 【請求項４】 前記流路形成部材の形成材料は、金属、
   フッ素系樹脂またはセラミックスとすることを特徴とす
   る請求項３記載のレーザ発振器。
5. 【請求項５】 レーザ媒質ガスを封入する筐体と、 複数の支持棒に挿嵌される支持部材を介して前記筐体に
   支持される一対の対向する基板に複数のレーザ反射ミラ
   ーを配設するレーザビーム反射手段と、 前記支持部材のほぼ真下に位置して前記筐体に配設さ
   れ、前記筐体を他の構造物に固定する固定座とを具備す
   ることを特徴とするレーザ発振器。
6. 【請求項６】 前記固定座は、前記筐体の長手方向のほ
   ぼ端部に位置して配設することを特徴する請求項５記載
   のレーザ発振器。
7. 【請求項７】 レーザ媒質ガスを封入する筐体と、 複数の支持棒に挿嵌される支持部材を介して前記筐体に
   支持される一対の対向する基板に複数のレーザ反射ミラ
   ーを配設するレーザビーム反射手段とを具備し、 前記支持部材は一対の軸受に前記支持棒が貫通されると
   共に、前記一対の軸受のうち一方の軸受と前記支持棒と
   の相対位置関係を機械的に決定することを特徴とするレ
   ーザ発振器。
8. 【請求項８】 前記軸受と前記支持棒との相対位置関係
   は、前記軸受に弾性部材を介して前記支持棒の段差部に
   押付け機械的に決定することを特徴とする請求項７記載
   のレーザ発振器。
9. 【請求項９】 レーザ媒質ガスを封入する筐体と、 複数の支持棒に挿嵌される支持部材を介して前記筐体に
   支持される一対の対向する基板に複数のレーザ反射ミラ
   ーを配設するレーザビーム反射手段とを具備し、 前記支持部材は一対の球面軸受に前記支持棒が貫通され
   ると共に、前記一対の球面軸受のうち一方の球面軸受の
   片側を前記支持棒の段差部、反対側を弾性部材にて押さ
   えることで前記球面軸受と前記支持棒との相対位置関係
   を機械的に決定することを特徴とするレーザ発振器。
10. 【請求項１０】 前記軸受または前記球面軸受と前記支
    持棒との相対位置関係は、前記軸受または前記球面軸受
    にバネを介して前記支持棒の段差部に押付け機械的に決
    定することを特徴とする請求項７または請求項９記載の
    レーザ発振器。