JP2002359417A - 封止型気体レーザ装置 - Google Patents

封止型気体レーザ装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 医療用や産業用に使用される封止型気体レー
ザ装置の気密性を向上し、レーザ管の長寿命化を達成す
る。 【解決手段】 接合境界部でフィレットが形成するよう
にレーザ用光学部品1をインジウム合金シールで融着し
た金属フランジ2と、金属フランジを微動する調整ネジ
3a、3bと、金属フランジ2に溶接したベローズ6
と、微動による歪みを吸収するバネ4を設けた構成とす
る。これにより、光学部品1の気密性が確実となり、隙
間や不均一な機械的歪みに起因するレーザ特性の不安定
性もない長寿命レーザ管が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療用や産業用に
使用される封止型気体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、封止型気体レーザ装置はガスボン
ベの交換が不要で小型軽量なため、レーザメスのような
医療用治療装置や部材へのレーザマーキングのような産
業用製造装置などにも幅広く利用されてきている。
【0003】以下に従来の封止型気体レーザ装置につい
て説明する。
【0004】図7は従来例の封止型気体レーザ装置の部
分断面図を示すものである。図7において、1は反射鏡
であるレーザ用光学部品であり、金属フランジ2aと一
体となるように結合されている。金属フランジ2bは真
空リークを防止するガスケット5を咬み込ませて金属フ
ランジ2aと結合(結合用ボルトは図示せず)してい
る。3a、3bは一体となった金属フランジ2を微動さ
せる調整ネジである。4はバネであり、調整ネジ3bと
金属フランジ2の間に挿入されている。調整ネジ3aの
先端は固定フランジ7に接しており、固定フランジ7は
ベローズ6を介して金属フランジ2に連結されている。
8a、8bはレーザ管である。なお、気体レーザ装置に
当然備わっているべき電極などは図7では省略してあ
る。
【0005】以上のように構成された封止型気体レーザ
装置について、以下その動作について説明する。周知の
ように、レーザ発振させるには一対の反射鏡の相対角度
を数mrad(ミリラジアン)の精密調整が必要とな
る。レーザ用光学部品1はこの反射鏡の一つである。精
密なピッチを持つ調整ネジ3aを締め付けると、先端は
固定フランジ7に当たって動かないため金属フランジ2
に上向きの力が加わる。金属フランジ2は固定フランジ
7とベローズ6で接合されているため容易に動く。同時
に、反対側の調整ネジ3bと金属フランジ2間に挿入し
たバネ4の弾性により、金属フランジ2が不均一に歪む
ことは少ない。このため、レーザ用光学部品1も機械的
歪みの少ない微少角度の調整が可能となる。この場合、
封止型気体レーザ装置の特性は気密性能により左右さ
れ、特にレーザ用光学部品1と金属フランジ2とは溶接
が不可能なため、この封着性能に大きく依存する。従来
の封着方法としては、レーザ管端面及びレーザ用光学部
品の表面にあらかじめ金を付着した後、接着面及びイン
ジウムを加熱融着する方法が知られている。また、金属
フランジ2a、2bに加工された山形状突起で真空用の
ガスケット5を咬み込ませて気密性を得ることが多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、レーザ用光学部品1と金属フランジ2との
封着性の安定性や、ガスケット5の不均一締め付けに起
因する金属フランジの熱的安定性が損なわれる場合があ
り、レーザ管の寿命が短くなりがちであるという問題点
を有していた。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、気密性が向上し、熱的安定性にも優れた長寿命な封
止型気体レーザ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の封止型気体レーザ装置は、接合境界部でフィ
レットが形成するようにレーザ用光学部品をインジウム
合金シールで融着した金属フランジと、この金属フラン
ジを微動する調整ネジと、金属フランジに溶接したベロ
ーズと、微動による歪みを吸収するバネを設けた構成を
有している。
【0009】
【発明の実施の形態】(実施例1)以下本発明の一実施
例について、図面を参照しながら説明する。
【0010】図1において、1はレーザ用光学部品であ
り、金属フランジ2と一体となるようにインジウム合金
シールで封着されている。3a、3bは金属フランジ2
を微動させる調整ネジである。4はバネであり、調整ネ
ジ3bと金属フランジ2の間に挿入されている。調整ネ
ジ3aの先端は固定フランジ7に接しており、固定フラ
ンジ7はベローズ6を介して金属フランジ2に連結され
ている。8a、8bはレーザ管である。以上は図7に示
す従来構成と同様なものである。図7に示す従来例と異
なるのは、レーザ用光学部品1と金属フランジ2とのイ
ンジウム合金シールによる封着部がその境界でろう付継
手フィレットを形成するようにした点である。また、金
属フランジ2は1枚としてガスケット5をなくしてい
る。
【0011】以上のように構成された封止型気体レーザ
装置について、その動作を説明する。レーザ発振させる
には一対の反射鏡の相対角度を数mrad(ミリラジア
ン)の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品1はこ
の反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ3
aを締め付けると、先端は固定フランジ7に当たって動
かないため金属フランジ2が上向きに力が加わる。金属
フランジ2は固定フランジ7とベローズ6で接合されて
いるため容易に動く。同時に、反対側の調整ネジ3bと
金属フランジ2間に挿入したバネ4の弾性により、金属
フランジ2が不均一に歪むことは少ない。このため、レ
ーザ用光学部品1も機械的歪みの少ない微少角度の調整
が可能となる。以上は図7に示した従来の封止型気体レ
ーザ装置と同様である。
【0012】本実施例による封止型気体レーザ装置のイ
ンジウム合金シールと従来の封止型気体レーザ装置のイ
ンジウム合金シールの断面比較図を図2に示した。比較
しやすいように、図中の左半分に本実施例を、右半部に
従来例を示している。レーザ用光学部品1及び金属フラ
ンジ2の接合面に金11を予め付着して、インジウムA
を挿入して加熱溶融させることは従来のものと同じであ
る。従来と異なるのは、金属フランジ2に付着させる金
21を接合面(水平面)だけでなく壁面(垂直面)にも
付着させた点にある。このようにして加熱溶融すれば、
インジウム合金シールに図2のごときフィレットBが全
周均一に容易に形成される。この結果、インジウム合金
シール部の気密性の信頼性が大幅に向上する点で優れた
効果が期待できる。
【0013】以上のように本実施例によれば、レーザ用
光学部品1と金属フランジ2とのインジウム合金シール
による封着部境界にフィレットを設けることにより、レ
ーザ管の気密性の信頼性が増し、レーザ管の長寿命化を
図ることができる。
【0014】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
【0015】図3におて、図1と同じ符号を付したもの
は図1の構成と同様なものであり説明を省略する。図1
の構成と異なるのは、レーザ用光学部品1と金属フラン
ジ2とをインジウム合金シールで封着したのち、その外
側にさらに樹脂充填シールも併用した点である。
【0016】以上のように構成された封止型気体レーザ
装置について、その動作を説明する。レーザ発振させる
には一対の反射鏡の相対角度を数mrad(ミリラジア
ン)の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品1はこ
の反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ3
aを締め付けると、先端は固定フランジ7に当たって動
かないため金属フランジ2が上向きに力が加わる。金属
フランジ2は固定フランジ7とベローズ6で接合されて
いるため容易に動く。同時に、反対側の調整ネジ3bと
金属フランジ2間に挿入したバネ4の弾性により、金属
フランジ2が不均一に歪むことは少ない。このため、レ
ーザ用光学部品1も機械的歪みの少ない微少角度の調整
が可能となる。以下は実施例1と同様である。
【0017】本実施例2による封止型気体レーザ装置の
レーザ用光学部品1と金属フランジ2との接合部の拡大
断面図を図3に示した。実施例1のフィレットB付きイ
ンジウム合金シールに加えて、金属フランジ2の外周部
に溝を設けて真空用樹脂で充填して樹脂充填シールCを
形成する。本実施例2によれば、万一インジウム合金シ
ールで微少な真空リークが生じる場合でも、外周部に補
強した樹脂充填シールによって2重にシールされている
ためにより信頼性が向上する。この場合、レーザ管内部
を真空状態にして樹脂充填シールを施せば、万一インジ
ウム合金シールに微小欠陥があっても樹脂充填シールが
その箇所に強く吸引されるために、気密性をより確実に
確保できるようになる。
【0018】以上のように本実施例2によれば、レーザ
用光学部品1と金属フランジ2との封着を、インジウム
合金シールだけでなく、樹脂充填シールも同時に設ける
ことにより、レーザ管の気密性の信頼性が一層増し、レ
ーザ管の長寿命化を図ることができる。
【0019】(実施例3)以下本発明の第3の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
【0020】図5において、図1と同じ符号を付したも
のは図1の構成と同様なものであり説明を省略する。図
1の構成と異なるのは、金属フランジ2を2分割にし、
金属フランジ2a、2bの少なくとも一方に設けた溝の
中に真空用のメタルCリング35を挿入した点である。
金属フランジ2を2分割にすることにより構造は少し複
雑になるが、光学部品1が損傷した場合に部分交換が可
能になる利点がある。
【0021】以上のように構成された封止型気体レーザ
装置について、その動作を説明する。レーザ発振させる
には一対の反射鏡の相対角度を数mrad(ミリラジア
ン)の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品1はこ
の反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ3
aを締め付けると、先端は固定フランジ7に当たって動
かないため金属フランジ2a、2bに上向きの力が加わ
る。金属フランジ2は固定フランジ7とベローズ6で接
合されているため容易に動く。同時に、反対側の調整ネ
ジ3bと金属フランジ2a、2b間に挿入したバネ4の
弾性により、金属フランジ2が不均一に歪むことは少な
い。このため、レーザ用光学部品1も機械的歪みの少な
い微少角度の調整が可能となる。以上は実施例1と同様
である。
【0022】本実施例3による封止型気体レーザ装置の
金属フランジ部と従来封止型気体レーザ装置の金属フラ
ンジ部との断面比較を図6に示した。ここではレーザ用
光学部品1と金属フランジ2a、2bおよび真空用シー
ル材35以外は省略している。図6に示すように、従来
は真空装置に常用されているガスケット5を金属フラン
ジ2a、2bに加工された山形状突起で咬み込ませてい
た。この場合、強い力が必要で均一な締め付けが難し
く、金属フランジ2a、2bに隙間なく均等加重を加え
るのが困難であった。このため、金属フランジ2a、2
bの間に隙間が生じやすかった。隙間や不均一な歪みが
あると、振動や熱サイクルがかかった場合に金属フラン
ジ2aに異常な傾斜が生じやすくなり、レーザ用光学部
品1がズレてレーザ特性に悪影響を及ぼす。これに対
し、本実施例3によれば、図6に示すように真空用シー
ル材としてメタルCリング35を用いるために、金属フ
ランジ2a、2bに設ける溝加工が簡単で、しかも比較
的小さな力で隙間なく均一な締め付けが容易となる。こ
れにより振動や熱サイクルがかかった場合にも、隙間や
不均一な機械的歪みに起因する金属フランジ2aの異常
な傾斜が生じにくくなり、レーザ用光学部品1がズレて
レーザ特性に及ぼす影響が極めて少なくなる。
【0023】以上のように本実施例3によれば、金属フ
ランジを2分割してメタルCリング35を設けることに
より、振動や熱的な外乱に対する安定性が高く光学部品
1の交換が容易なレーザ管の長寿命化を図ることができ
る。
【0024】なお、第3の実施例において真空用シール
材はメタルCリング35としたが、メタルOリングとし
てもよい。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明は、接合境界部でフ
ィレットが形成するようにレーザ用光学部品をインジウ
ム合金シールで融着した金属フランジと、前記金属フラ
ンジを微動する調整ネジと、前記金属フランジに溶接し
たベローズと、前記微動による歪みを吸収するバネを設
けることにより、レーザ管の気密性の信頼性が増し、レ
ーザ管の長寿命化を達成することができる優れた封止型
気体レーザ装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における封止型気体レー
ザ装置の構成図
【図2】第1の実施例および従来の封止型気体レーザ装
置の加熱前のインジウム合金シール部の比較図
【図3】本発明の第2の実施例における封止型気体レー
ザ装置の構成図
【図4】本発明の第2の実施例における封止型気体レー
ザ装置の光学部品封着部の拡大図
【図5】本発明の第3の実施例における封止型気体レー
ザ装置の構成図
【図6】本発明の第3の実施例における封止型気体レー
ザ装置の金属フランジ部の概略構成図
【図7】従来の封止型気体レーザ装置の構成図
【符号の説明】
1 光学部品 2 金属フランジ 3a、3b 調整ネジ 35 Cリング 4 バネ 6 ベローズ 7 固定フランジ 8 レーザ管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武内 亮一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F071 DD04 FF09 JJ03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接合境界部でフィレットが形成するよう
    にレーザ用光学部品をインジウム合金シールで融着した
    金属フランジと、前記金属フランジを微動する調整ネジ
    と、前記金属フランジに溶接したベローズと、前記微動
    による歪みを吸収するバネを備えた封止型気体レーザ装
    置。
  2. 【請求項2】 インジウム合金シールに加えてこの外周
    に樹脂充填シールも併用した請求項1記載の封止型気体
    レーザ装置。
  3. 【請求項3】 金属フランジを2分割構成とし、分割フ
    ランジ間のシールにメタルCリングを用いた請求項1ま
    たは請求項2記載の封止型気体レーザ装置。
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