JP2010212570A - レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、レーザ発振装置の特に光学部品の防塵対策構造を提供することを目的とする。
【解決手段】レーザ光を出力するレーザ発振手段と、レーザ光を外部に出力しないときにレーザ光を受光するアブソーバと、レーザ発振手段とアブソーバの間を連通するケースと、ケース内部をケース外部よりも高圧とするガス供給手段を備え、ケースのガス供給手段よりも前記アブソーバ側にガス吸引手段を設けたものである。この構成により、ケース内部のガスがガス供給手段側からガス吸引手段側、すなわちアブソーバ側へ流れるので、ケース外部からの粉塵の侵入を防止しながらアブソーバなどから生じる粉塵を光学部品に到達させることなく外部へ排出できるので、粉塵付着による光学部品の光学性能劣化を阻止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明はレーザ光を受けるアブソーバを有するレーザ発振装置に関するものである。

レーザ発振装置は、レーザ光を出力しないときにレーザ出口の安全装置部（シャッタ）でレーザ光を遮断（吸収）するようにしている。

このようなレーザ光を遮断する構成としては例えば、シャッタミラーでレーザ光を熱吸収体（アブソーバ）に導く安全装置があった（例えば特許文献１参照）。

図３は、この安全装置部周辺の従来の光学部品配置構造を示すものである。

図３を用いて光学部品配置構造を説明する。

安全装置部周辺の従来の光学部品配置構造としては、光学部品である部分反射鏡１、レーザ管１１内部を密閉状態に保つためのＯリング２、３、部分反射鏡１などを保持するホルダー４ａ、４ｂ、ホルダー４ａ、４ｂを固定するネジ５、アライメントベース６、レーザ光をアブソーバ１０に反射するシャッタミラー７、シャッタミラー７を覆うシャッタケース８、シャッタケース８と接続したツナギ管９ａ、９ｂ、９ｃ、レーザ光を受光するアブソーバ１０、レーザ管１１、アライメントベース６を通じて部分反射鏡１のレーザ光に対する角度を調整するためのアライメントネジ１２、バネ押さえネジ１３、バネ１４、メインベース１５を有し、レーザ発振手段はレーザ管１１と部分反射鏡１と放電電極（図示せず）およびこの放電電極に電力を供給するレーザ制御手段（図示せず）と前記部分反射鏡１と対になる全反射鏡（図示せず）から構成している。

以上のように構成された光学部品配置構造について、その動作を説明する。

部分反射鏡１は、Ｏリング２よって縦方向の位置を弾性的に規制され、ホルダー４ａに固定される。

そして、ホルダー４ａは、ネジ５でホルダー４ｂに固定される。

ホルダー４ｂは、Ｏリング３によって縦横２方向の位置を弾性的に規制され、アライメントベース６に固定される。

アライメントベース６は、バネ１４とバネ押さえネジ１３で、メインベース１５に弾性的に固定される。

弾性的に固定されたアライメントベース６は、アライメントネジ１２で角度の位置を微調整することのできる機構を有する。

シャッタミラー７は、シャッタケース８に上下・左右・回転・振り子等の動きが可能な方法で固定されている。

そして、光学部品１より放出されたレーザ光が不使用時に外部に射出されないようにレーザ光を全反射して、アブソーバ１０にレーザ光を誘導する。

アブソーバ１０は、レーザ光の熱エネルギーを吸収する。

ツナギ管９ａ、９ｂ、９ｃは、レーザ光が散乱した場合の安全対策用の保護パイプである。

レーザ管１１は、その内部にレーザガスを循環させている。

また、このような構成のレーザ発振装置では、アブソーバ１０へ至るレーザ光の散乱光が外部に行かないようにツナギ管９ａ、９ｂ、９ｃを用いているが、このツナギ管９ａ、９ｂ、９ｃ内に粉塵などが混入しないようにツナギ管９ａ、９ｂ、９ｃ内部の圧力が外部の圧力よりも高くなるようにガス供給手段（図示せず）をシャッタケース８に接続している（例えば特許文献２参照）。
特開昭５９−６１５８７号公報 特開平８−３０６９９３号公報

しかし、上述した構成のガスレーザ発振装置においては、アブソーバ１０より発生する粉塵・湿気等によりレーザ出口の安全装置部周辺の反射鏡等の光学部品（シャッタミラー７、光学部品１）の光学性能が劣化して出力が低下する等の問題があった。

また、光学性能を元に戻すために反射鏡等の光学部品（シャッタミラー７、光学部品１）のクリーニング・交換を行う際には、安全装置部周囲の部品を取り外さなければなく、手間がかかるという課題があった。

本発明は、レーザ発振装置の特に光学部品の防塵対策構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、レーザ光を出力するレーザ発振手段と、前記レーザ光を外部に出力しないときに前記レーザ光を受光するアブソーバと、前記レーザ発振手段と前記アブソーバの間を連通するケースと、前記ケース内部をケース外部よりも高圧とするガス供給手段を備え、前記ケースのガス供給手段よりも前記アブソーバ側にガス吸引手段を設けたものである。

この構成により、ケース内部のガスがガス供給手段側からガス吸引手段側、すなわちアブソーバ側へ流れるので、ケース外部からの粉塵の侵入を防止しながらアブソーバなどから生じる粉塵を光学部品に到達させることなく外部へ排出できるので、粉塵付着による光学部品の光学性能劣化を阻止することができる。

以上のように本発明は、ケースのガス供給手段よりも前記アブソーバ側にガス吸引手段を設けることで、アブソーバから発生する粉塵・湿気等を光学部品に到達させることなく外部に吸い出すことができ、光学部品に粉塵などが付着することを阻止できるので光学性能を劣化させることが無く、従来のようなメンテナンスの為に安全装置部周囲の部品を取り外すことを少なくすことができるレーザ発振装置を提供することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるレーザ発振装置を図を用いて説明する。

図１は実施の形態１のレーザ発振装置としての軸流型ガスレーザ発振装置の概略構成を示す図である。

図１に示す軸流型ガスレーザ発振装置は、ガラスなどの誘電体よりなる放電管２３を有し、この放電管２３の両端には電極２４、２５を設けている。

また、電極２４、２５には電源２６を接続して、この電源２６から高電圧を電極２４、２５にかけることにより放電管２３内部に放電空間２７を形成するように構成している。

この放電空間２７の両端には、全反射鏡２８、部分反射鏡２９を配置して光共振器を形成し、部分反射鏡２９からレーザ光３０を射出するようにしている。

放電空間２７にはレーザガスを順次供給するようにレーザガスを矢印３１の方向に流している。そのために放電管２３にはレーザガス流路３２を接続しており、このレーザガス流路３２中に、レーザガスを放電管２３に供給するためのターボブロアなどの送風手段３５を配置して放電空間２７に約１００ｍ／ｓｅｃ程度のレーザガス流を流すようにしており、放電管２３と送風手段３５の間に放電により高温となったレーザガスを冷却する熱交換器３３と、送風手段３５によって温度上昇したレーザガスを冷却するための熱交換器３４を配置している。

なお、放電管２３と全反射鏡２８、部分反射鏡２９、レーザガス流路３２は直接接続してなく、絶縁体したレーザガス導入部３６を介して接続するようにしている。

そして、送風手段３５より送り出されたレーザガスは、レーザガス流路３２を通り、レーザガス導入部３６から放電管２３内へ導入される。この状態で電源２６に接続された電極２４、２５から放電空間２７に放電を発生させる。放電空間２７内のレーザガスは、この放電エネルギーを得て励起され、その励起されたレーザガスは全反射鏡２８および部分反射鏡２９により形成された光共振器で共振状態となり、部分反射鏡２９からレーザ光３０が出力される。このレーザ光３０がレーザ加工等の用途に用いられる。

本実施の形態１の特徴とする点は、このように構成した軸流型ガスレーザ発振装置のレーザ光３０の射出部分、すなわちレーザ発振装置の安全装置（シャッタ）部周辺の光学部品配置構造であり、その構成について図２を用いて以下に説明する。

なお、図２において従来と同様な部分については同じ符号を用いている。

図２に示すレーザ発振装置の安全装置部周辺の光学部品配置構造は、光学部品である部分反射鏡１、レーザ管１１内部を密閉状態に保つためのＯリング２、３、部分反射鏡１などを保持するホルダー４ａ、４ｂ、ホルダー４ａ、４ｂを固定するネジ５、アライメントベース６、レーザ光をアブソーバ１０に反射する反射手段のシャッタミラー７、シャッタミラー７を覆うシャッタケース８、シャッタケース８とアブソーバ１０を接続するツナギ管９、レーザ光を受光するアブソーバ１０、レーザ管１１、アライメントベース６を通じて部分反射鏡１のレーザ光に対する角度を調整するためのアライメントネジ１２、バネ押さえネジ１３、バネ１４、メインベース１５を有し、レーザ発振手段はレーザ管１１と部分反射鏡１と放電電極（図示せず）およびこの放電電極に電力を供給する制御手段（図示せず）と前記部分反射鏡１と対になる全反射鏡（図示せず）で、さらにアブソーバ１０へ至るレーザ光の散乱光が外部に行かないようにツナギ管９ａ、９ｂ、９ｃを用いているが、このツナギ管９ａ、９ｂ、９ｃ内に粉塵などが混入しないようにツナギ管９ａ、９ｂ、９ｃ内部の圧力が外部の圧力よりも高くなるようにガス供給手段（図示せず）をシャッタケース８に接続している。

この部分反射鏡１は、Ｏリング２でアライメントベース６とホルダー４ａ、４ｂと密着するようにネジ５で固定する事で大気圧部と真空圧部間を封止する機構を有する。

Ｏリング３は、アライメントベース６とホルダー４ｂと密着する事で大気圧部と真空圧部間を封止する機構を有する。

シャッタミラー７は、シャッタケース８に上下・左右・回転・振り子等の動きが可能な方法で固定されていて、レーザ光を外部に射出されない様にするときに上記の様な動きでレーザ光を遮断する機構を有する。

アブソーバ１０は、シャッタミラー７で誘導されたレーザ光の熱エネルギーを吸収する機構を有する。

ツナギ管９ａ、９ｂ、９ｃはレーザ光が散乱した場合の安全対策用の保護パイプである。

そして、本実施の形態１において特徴とする点は、ケース８、ツナギ管９ａ、９ｂのガス供給手段よりもアブソーバ１０側に設けたガス吸引手段として、アブソーバ１０から発生する粉塵・湿気等を外部に吸い出すピトー管方式の真空エジェクタ１６をツナギ管９ｃのアブソーバ１０側に設けたことである。

この構成により、アブソーバ１０から発生した粉塵・湿気等をツナギ管９ｃの横穴から外部に吸い出すことができる。

この真空エジェクタ１６は、外部より粉塵・湿気等を含まない圧縮エアを供給することで外部に対して吸引力を発生させるものなので、例えば真空ポンプやファンとフィルタを組み合わせたものに比べて、フィルタの交換が必要なく、メンテナンスの面で効果が高い。

なお、本実施の形態１ではレーザ光の出力光軸に対してシャッタミラー７を出し入れする駆動手段（図示せず）をシャッタケースに設け、前記シャッタミラー７が反射する方向にアブソーバ１０を配置した構成にしているが、レーザ光の出力光軸に対してアブソーバ１０を出し入れする駆動手段を設けてもよく、その場合には、シャッタケース８の寸法をアブソーバ１０が入るようにすることと、真空エジェクタ１６の接続部位をガス供給手段よりもシャッタケース８のアブソーバ１０側に設けることが必要である。

また、本実施の形態１ではレーザ光を外部に出力しないときに駆動手段（図示せず）を動作させる制御手段（図示せず）を設けており、また、制御装置が駆動手段を動作させるときに制御装置が真空エジェクタ１６を動作するようにしている。

なお、真空エジェクタ１６への圧縮エアー供給制御、アブソーバ１０の冷却および温度検出制御、シャッタミラー７の駆動制御、ツナギ管９ａ、９ｂへのガス供給制御、レーザの発振制御を制御手段（図示せず）で行っているが、それぞれ個別の制御手段を設けてもよい。

本発明のレーザ発振装置は、光学部品に粉塵などが付着することを阻止できるので光学性能の劣化を阻止し、またメンテナンスを少なくすことができ、レーザ発振装置として有用である。

本発明の実施の形態１のレーザ発振装置の概略構成図 本発明の実施の形態１におけるレーザ発振装置の出力鏡保持構造の断面図 従来のレーザ発振装置の光学部品保持構造の断面図

１ 光学部品
２、３ Ｏリング
４、４ａ、４ｂ ホルダー
５ ネジ
６ アライメントベース
７ シャッタミラー
８ シャッタケース
９ａ、９ｂ、９ｃ ツナギ管
１０ アブソーバ
１１ レーザ管
１２ アライメントネジ
１３ バネ押さえネジ
１４ バネ
１５ メインベース
１６ 真空エジェクタ

Claims (5)

1. レーザ光を出力するレーザ発振手段と、前記レーザ光を外部に出力しないときに前記レーザ光を受光するアブソーバと、前記レーザ発振手段と前記アブソーバの間を連通するケースと、前記ケース内部をケース外部よりも高圧とするガス供給手段を備え、前記ケースのガス供給手段よりも前記アブソーバ側にガス吸引手段を設けたレーザ発振装置。
2. 前記レーザ光の出力光軸に対して反射手段を出し入れする駆動手段を設け、前記反射手段が反射する方向にアブソーバを配置した請求項１記載のレーザ発振装置。
3. 前記レーザ光の出力光軸に対して前記アブソーバを出し入れする駆動手段を設けた請求項１記載のレーザ発振装置。
4. 前記レーザ光を外部に出力しないときに前記駆動手段を動作させる制御手段を設けた請求項２または３記載のレーザ発振装置。
5. 前記制御装置が前記駆動手段を動作させるときに前記制御装置が前記ガス吸引手段を動作する請求項４記載のレーザ発振装置。

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