JP2002261356A - ガスレーザ発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスレーザ発振器の放電電極部分に使用され
ている誘電体や給電線および冷却用配管部材からの分解
有機物の発生を極力少なくし、ガスレーザの汚染防止お
よびミラの汚染による性能低下を防止するとともに正確
に、位置決めされた放電電極を有するガスレーザ発振器
を得る。 【解決手段】 内部にガスを封入する第１の容器１内に
放電箱を備え、この放電箱には第２の容器である対をな
す上、下部容器２、３が一体化して設けられ、かつその
内部が第１の容器内のレーザガス雰囲気と区切られてお
り、この第２の容器の互いに対向する面に誘電体５を設
け、この誘電体５に合体して設けられた導電体電極６と
で放電電極４０とし、この導電体電極６に給電線を接続
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスレーザ発振
器の特に放電電極部の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、例えば特開平６−２８３７８２
号公報に示された従来の三軸直交形ガスレーザ発振器の
放電部のガス流に直角な断面を示す説明図である。対向
する放電電極４０ｂは紙面に直角方向に容器１内を循環
するガス流に対して、上下方向に放電空間を形成するよ
うに設けてあり、放電によって励起されたレーザ光Ｌは
左右方向に設けられた複数のミラ１７間で増幅され、そ
の一部が容器１の外部に取り出されて金属等の加工に利
用されている。放電電極４０ｂ内に設けられた図示省略
の金属電極は同じく図示を省略したシリコン系樹脂等の
誘電体によって覆われておりガス流から隔離されてい
る。この誘電体は放電によって昇温するので、矢印に示
す外部からの冷却水が合成樹脂等の配管１５や継手１６
を介して放電電極４０ｂに供給され冷却されている。ま
た、放電電極４０ｂには図示のように給電線１３を介し
図示省略した電源から電力を印加されているが、高圧の
給電線を容器１と絶縁するため、合成樹脂等の絶縁管１
８や継手１９が用いられている。このように、図示が省
略された金属電極を覆う例えばシリコン系樹脂等の誘電
体や前記冷却用配管や給電線の絶縁に用いられている各
種の合成樹脂類が、ガスレーザと接触するように設けら
れているために、発振器の運転中にそれらに含まれる有
機物等の分解した汚染物がミラ１７の表面に付着して性
能を低下させるとともに、ガスを汚染するという問題点
があった。

【０００３】このような問題点を解決するために、前記
の特開平６−２８３７８２号公報では、図４に示すよう
に、放電電極４０ａを形成するうちの一対の金属電極６
ａの放電側の面はそれぞれセラミックス等の誘電体５ａ
によってレーザガスから隔離し、この誘電体５ａはシリ
コンゴム等の絶縁物１０を介し、容器１に固定し、また
金属放電電極６ａの放電側と反対の面は絶縁ブロック２
１を介して容器１に固定している。さらに、この絶縁ブ
ロック２１には冷却水路１２や給電線１３を通すための
開口部１１が設けられており、それぞれＯリング１４で
シールされたものが示されている。しかしながら、この
図４に示す構造では、大きな容積を有するシリコンゴム
等の絶縁物１０がレーザガスと接触する構造であるの
で、前記したミラ１７の汚染やガスの汚染を防止すると
いう問題点は依然として解決されていない。

【０００４】またさらに、図４、図５に示される従来の
放電電極部の構造では、対向する上下の放電電極４０ａ
または４０ｂがそれぞれ別々に容器１に取り付けられて
いるので、これらの放電電極４０ａ、４０ｂを所定の位
置に精度よく設定することが困難であり、またその位置
調整に手間がかかるという問題点もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のガスレーザ発振
器の放電電極部の構造は以上のように構成されているの
で、金属電極を覆うシリコン系樹脂等の誘電体や、給電
線および冷却用配管等に使用されている合成樹脂類がガ
スレーザと接触し、それらの有機物等の分解汚染物がミ
ラの表面に付着してミラの性能を低下させるという問題
があり、またさらに、対向する放電電極が別々に容器に
取り付けられており正確な位置設定が困難な上、調整に
手間どるという問題点もあった。

【０００６】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであり、シリコン系樹脂等の誘電体
や給電線、冷却配管系の合成樹脂類がガスレーザに接触
することがなく、かつ上下放電電極が一体化された容器
内に設定されることによって正確な位置決めが容易に行
われる放電電極部を有するガスレーザ発振器を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るガスレー
ザ発振器は、内部にガスを封入する第１の容器内に放電
箱を備え、この放電箱には第２の容器である対をなす上
部および下部容器が一体化して設けられており、かつそ
の内部は第１の容器内のレーザガス雰囲気と区切られて
おり、この第２の容器の互いに対向する面に誘電体が設
けられ、この誘電体に合体して設けられた導電体電極と
で放電電極をなし、この放電電極に接続された給電手段
を備えたものである。

【０００８】また、放電箱が第１の容器に対して、滑動
自在に設けられているものである。

【０００９】また、放電電極には冷却手段が設けられて
いるものである。

【００１０】また、誘電体をセラミックスとするもので
ある。

【００１１】また、第２の容器の内部を大気雰囲気また
は不活性ガス雰囲気とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１によるガスレーザ発振器を図１について説
明する。図１はガスレーザ発振器の放電電極４０の部分
の拡大図であり、第１の容器１の図示省略された個所に
はガス循環系のブロアや熱交換器などが設置されてい
る。この第１の容器１内にはレーザガスが封入されてい
る。２３は放電箱で第２の容器である上部容器２と下部
容器３とを一体化部材８によって一体化して構成してい
る。前記上部、下部容器２、３の内部は前記第１の容器
内のレーザガス雰囲気と区切られた大気雰囲気であり、
ベローズ７を介して第１の容器１の外部、つまり大気に
つながっている。上部容器２および下部容器３は後述す
る放電電極４０の所定の放電間隔を有して一体化部材８
によって互いに相対向して設けられている。この上部容
器２および下部容器３のガス流Ｇに接した前記相対向す
る面は誘電体５が設けられており、この誘電体５の背面
に位置し大気雰囲気側に設置された例えば銅などの金属
性の導電体電極６とで前記放電電極４０を構成してい
る。このような大気雰囲気中に導電体電極６が設けられ
ているので通電に伴う電極の昇温に対し、大気雰囲気が
冷媒として作用し、いわゆる自冷式電極構造を採用して
いる。２４は給電線であり、前記放電電極４０に接続さ
れ、上部容器２および下部容器３の内部、つまり大気雰
囲気中を通り、ベローズ７で構成される第１の容器１の
開口２２から図示省略した高圧電源に配線されている。
９は位置調整機構であり、一体化された放電箱２３をレ
ーザ光路に対してアライメントが可能な構造を有してい
る。

【００１３】次にこの発明の構成と動作について詳説す
る。第２の容器である上部容器２と下部容器３は、第１
の容器１に対して真空タイトに構成されている。レーザ
ガス流Ｇに接する面は例えばアルミナセラミックスの誘
電体５で形成され、上部容器２または下部容器３を構成
する他の容器部材とろう付け等によって接合されてい
る。またこの誘電体５のガス流Ｇに接しない側には導電
体電極６がろう付け等によって誘電体５のアルミナセラ
ミックスに合体接合されている。この導電体電極６と誘
電体５とで放電電極４０を形成し、前記導電体電極６に
は図示しない高圧電源につながる給電線２４が所定の構
造で結合されている。上部容器２および下部容器３をつ
なぐ一体化部材８は、上部、下部容器２、および３の四
隅はもとより、放電電極４０の大きさに合わせ、またレ
ーザガス流Ｇや出力レーザに支障ない範囲で複数個所設
けられている。ベローズ７は上部、下部容器２および３
と第１の容器１との間を真空タイトに接続するものであ
る。そして開口２２を介して給電線２４がその内部に配
設されている。このような放電電極部の構造を有するガ
スレーザ発振器は、上部および下部に相対向する放電電
極４０が一体化部材８によって、正確にかつ精度よく位
置設定することが可能であり、また位置調整機構９によ
って容易にアライメントが行われる。

【００１４】レーザガス流Ｇが放電電極４０間を流れ、
図示しない高周波電源から給電線２４を通して上部およ
び下部の導電体電極６に電圧が印加されると、上部およ
び下部の誘電体５間に放電が発生する。この放電によっ
てレーザガス分子が励起され、図示省略した複数の共振
器ミラ間で光増幅が起こりレーザ発振が発生する。この
発明の実施の形態１の放電電極４０の構造は、導電体電
極６がレーザガスから誘電体５によって隔離されている
ので、スパッタや消耗がなく、さらにはレーザガスに接
触する誘電体５にアルミナセラミックスが用いられ、ま
たさらに給電線２４が第２の容器である上部容器２およ
び下部容器３内に収納されているため、これらの諸構成
材から放出されるレーザガス劣化の要因となる有機物等
の汚染物質が極めて少なく、その結果、ミラに付着する
汚染物質も減少し、ミラの性能低下も少ない。またさら
に、放電電極４０が運転中に昇温しても、位置調整機構
９にはジャッキボルト等によるアライメント機構の他に
放電箱２３の熱膨張による移動が容易に可能な滑動機構
例えば前記ボルトの先端にテフロン（登録商標）材を設
けるなどの機構やベローズ７が第１の容器１と放電箱２
３との間の熱膨張による変形を吸収する。なお、本実施
の形態１ではベローズ７を図の左側にのみ設ける例を示
したが、左・右両側に設けてもよい。

【００１５】実施の形態２．この発明の実施の形態２を
図２および図３について説明する。図２において、２６
は導電体電極６上に設けられたセラミックスやシリコン
系樹脂の絶縁物である。２５は冷却管で銅等の金属ある
いは合成樹脂製でその内部に冷却用媒体である水や窒素
ガス等を流すことが可能な構造を持つ。なお、前記絶縁
物２６は冷却管２５と導電体電極６との電気絶縁を行う
目的で設けたものであるから、冷却管が合成樹脂製であ
る場合には設置する必要はなく、また、冷却管２５を金
属性とし、冷却用媒体として導電度を低く管理した水な
どを用いた場合も、絶縁物２６を設置する必要はない。
次に図３には、導電体電極６を誘電体５によって包み込
んだ放電電極４０を示す。誘電体５の材質はセラミック
スであり、この上部に銅等の金属製冷却管２５をろう付
け等で設けている。そしてこの放電電極４０は実施の形
態１で示したと同様に上部容器２、下部容器３に設置す
るものである。このような構造の放電電極４０は冷却が
効率よく行うことができ、ガスレーザ発振器の長時間運
転に対しても、異常な温度上昇を抑制可能である。

【００１６】なお、前記実施の形態１および実施の形態
２では導電体電極６に銅などの金属性のものを示した
が、金属に限らず導電性があるものであればよく、例え
ばセラミックスの表面にメタライジングを施したもの
や、導電性シートを張り付けたものであってもよい。ま
た、誘電体としてアラミナセラミックスを示したが、こ
れに限る必要はなく、酸化珪素系や窒化珪素系のもので
もよい。またさらに、実施の形態１では第２の容器内を
大気雰囲気であるものを示したが、装置設置の環境に応
じ例えば窒素ガス等の不活性ガスを第２の容器内に流
し、強制的に放電電極を冷却してもよい。また不活性ガ
スでなく、空気を強制的に流し込んでも同等の効果を得
ることができる。

【００１７】

【発明の効果】この発明は以上述べたように構成されて
いるので、以下に示すような効果を奏する。

【００１８】第１の容器内に放電箱を備え、この放電箱
に第２の容器である対をなす上部および下部容器を一体
化して設け、この容器の内部は前記第１の容器内のレー
ザガス雰囲気と区切られておりこれら容器のレーザガス
に接する対向面には誘電体が設けられ、この誘電体と合
体して導電体電極を設けて前記誘電体と合わせて放電電
極を構成し、前記導電体電極に給電手段が接続されてい
るので、放電電極が構造簡単で容易に精度良く、かつ正
確に取り付けられるとともに、給電線が第２の容器の内
部に設置されているので、レーザガスの有機物汚染が極
めて少なくなり、ガスレーザ発振器の運転効率が向上す
るとともに、ミラの汚染も少なくなり、ミラの性能低下
の少ない精度の高い正確なレーザ加工が行えるという秀
れた効果を奏する。

【００１９】またさらに、放電箱が第１の容器に対し滑
動自在に設けられているので、放電箱内に設けられてい
る放電電極のアライメントが容易であり、かつ放電電極
の温度上昇等による熱変形を吸収できるという秀れた効
果を奏する。

【００２０】また、放電電極には冷却手段が設けられて
いるので、放電電極の異常な温度上昇を抑制でき、ガス
レーザ発振器の長時間運転が可能となるとともに、冷却
手段が第２の容器内に設置されているので、冷却用材質
の有機物がレーザガスの汚染をすることなく、また冷却
用材質の劣化が極めて少ないという秀れた効果を奏す
る。

【００２１】また、誘電体がセラミックスであるので、
レーザガスに触れてもレーザガス劣化の要因となる有機
物等の汚染物質の発生が極めて少なく、その結果ミラに
付着する汚染物質も減少しミラの性能低下の少ない長時
間運転によっても安定した出力を有するガスレーザ発振
器を提供できるという秀れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示すガスレーザ発
振器の放電電極の部分拡大図である。

【図２】 この発明の実施の形態２を示すガスレーザ発
振器の放電電極を示す図である。

【図３】 この発明の実施の形態２を示すガスレーザ発
振器の放電電極を示す図である。

【図４】 従来のガスレーザ発振器の放電電極部分を示
す図である。

【図５】 従来のガスレーザ発振器の放電電極部分を示
す図である。

【符号の説明】

１ 第１の容器、２ 上部容器、３ 下部容器、５ 誘
電体、６ 導電体電極、７ ベローズ、８ 一体化部
材、９ 位置調整機構、２３ 放電箱、２４ 給電線、
２５ 冷却管、２６ 絶縁物、４０ 放電電極、Ｇ ガ
ス流。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福島 一彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F071 CC04 CC07 CC09 EE04 FF04 JJ05 5F072 JJ05 TT01 TT02 TT23

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にレーザガスを封入する第１の容器
   と、前記第１の容器内に設けられ前記レーザガスを前記
   第１の容器内で循環させるレーザガス循環手段と、前記
   第１の容器内に設けられた放電箱とを備え、前記放電箱
   には第２の容器である対をなす上部容器と下部容器が一
   体化して設けられており、前記上部および下部容器の内
   部は前記第１の容器内のレーザガス雰囲気と区切られて
   おり、前記循環するレーザガスに接する前記上部容器と
   下部容器の互いに対向する面には誘電体が設けられ、前
   記誘電体と合体して設けられた導電体電極とで放電電極
   をなし前記導電体電極には給電手段が接続されているこ
   とを特徴とするガスレーザ発振器。
2. 【請求項２】 放電箱が第１の容器に対して、滑動自在
   に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のガ
   スレーザ発振器。
3. 【請求項３】 放電電極には冷却手段が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１
   項に記載のガスレーザ発振器。
4. 【請求項４】 誘電体がセラミックスであることを特徴
   とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガス
   レーザ発振器。
5. 【請求項５】 第２の容器である上部容器および下部容
   器の内部が大気雰囲気であることを特徴とする請求項１
   〜４のいずれか１項に記載のガスレーザ発振器。
6. 【請求項６】 第２の容器である上部容器および下部容
   器の内部が不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請
   求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のガスレーザ発
   振器。