JP2018125493A

JP2018125493A - ガスレーザ発振器

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Publication number: JP2018125493A
Application number: JP2017018705A
Authority: JP
Inventors: 孝徳佐藤; Takanori Sato
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2018-08-09

Abstract

【課題】起動時に、安定したレーザ出力を得るための所定のレーザガス組成へのガス置換の時間を短縮することが可能なガスレーザ発振器を提供する。
【解決手段】ガスレーザ発振器１は、起動時に、真空容器３の真空引き及びレーザガス充填のガス置換を行うガスレーザ発振器であって、真空容器３と、筐体２と、水冷部５００と、真空容器３の温度、筐体２の温度、及び、冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度を測定する温度測定部６０１，６０２，６０３と、真空容器３の温度、筐体２の温度、及び、冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度を入力とし、入力された少なくとも１つの温度に応じた真空引きの圧力を出力とする第１関数を記憶する記憶部７１０と、起動時に、真空引きの圧力を、第１関数から導出される真空引きの圧力であって、測定された少なくとも１つの温度に応じた真空引きの圧力に変更する制御部７００とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ媒質として気体状態のレーザガスを用いるガスレーザ発振器に関する。

レーザ加工機などに用いられるレーザ発振器として、例えば炭酸ガス（ＣＯ_２）を用いるガスレーザ発振器が知られている。このようなガスレーザ発振器は、共振器における真空容器内に、例えば二酸化炭素、ヘリウム及び窒素を所定の組成比で混合したレーザガスを充填して、レーザガスを励起し、励起光を増幅することにより、レーザ発振を行う。

このようなガスレーザ発振器では、停止時間が長くなると真空容器内に空気や水分が侵入する。そのため、ガスレーザ発振器では、起動時、侵入した空気や水分がレーザガスに混合することにより、レーザガスの組成比が変化してしまい、レーザ出力が不安定になってしまう。

このようなレーザ出力の不安定を防ぐため、ガスレーザ発振器では、起動時、真空容器内を一旦低真空状態に真空引きを行った後に真空容器内にレーザガスを充填するガス置換（ガス交換）を行うことにより、真空容器内に侵入した空気や水分を排出する。また、真空容器内を温める暖気運転を行うことにより、真空容器内面に付着した空気や水分をも排出する。特許文献１〜３には、起動時にガス交換（真空引き及びレーザガス充填）を行うガスレーザ発振器が開示されている。

特許文献１に記載のガスレーザ発振器は、休止時間（発振停止時間）が設定時間よりも長い場合、又は、発振器内のガス温度が設定値以下の場合、この休止期間中に真空リークが生じて空気などの不純ガスが発振器内に混入している可能性があるので、一旦真空引きを行ってからレーザガス充填を行う（ガス交換）。一方、休止時間が設定時間よりも短い場合、又は、発振器内のガス温度が設定値以上の場合、まだ真空リークはほとんどなく、発振器内は良好な状態に保たれている可能性があるので、ガスレーザ発振器は、真空引きを行わずにレーザガス充填を行う。このように、休止時間が短くてホットスタートとみなせるときには、真空引きを省略することにより、再起動に要する時間を短縮することができる。

特許文献２に記載のガスレーザ発振器は、起動時に複数回のガス交換を行う。このガスレーザ発振器は、停止時間が設定値よりも大きい場合に、１回目の真空引きを行った後、レーザガス充填により一旦大気圧近傍まで真空容器を加圧し、その後２回目の真空引きを行った後にレーザガス充てんを行う。これにより、停止時間が長く、真空容器への空気及び水分の侵入量が増加しても、安定したレーザ出力を得ることができる。この際、１回目の真空引きの圧力を、２回目の真空引きの圧力よりも高く設定することにより、起動時間を短縮することができる。

特許文献３に記載のガスレーザ発振器は、前回のガスレーザ発振器停止時のガス圧と今回のガスレーザ発振器起動時のガス圧との差圧が設定値よりも大きい場合に、真空引きの減圧目標値又は減圧時間を変化させ、差圧が設定値よりも小さい場合の減圧目標値よりも低い圧力まで減圧させるか、又は、差圧が設定値よりも小さい場合の減圧時間よりも長い時間まで減圧させる。これにより、真空容器内に空気が混入する場合でも、真空容器内のガスは通常時よりも低圧になるまで排出されるので、ガスレーザ発振器のレーザガス混合比を一定にすることが可能となり、安定なレーザ出力を得ることができる。

また、特許文献４には、起動後であっても、一定間隔でガス交換を行うガスレーザ発振器が記載されている。このガスレーザ発振器は、ガス交換の間隔を短くすることにより、真空引きの目標到達圧力を高くする。これにより、低い目標到達圧力まで真空引きすることが不要となり、真空引きの時間を短縮することができる。その結果、ガス交換の時間を短縮することができる。

特開平２−１３０９８１号公報特開２０１０−２１２５５９号公報特開平３−２８６５８５号公報特許５２４１９６３号公報

ガスレーザ発振器の停止時間が長くなると、真空容器に混入する空気の量が多くなる。これは、真空容器内の温度、すなわち真空容器の温度が低下し、真空容器を構成する部材（例えば、金属又はガラス）が収縮して、真空容器のフランジ又は継手の継ぎ目（Ｏリング部）の隙間が大きくなることによる。この場合、起動時に所定の圧力（規定値）まで真空引きを行っても、真空容器内に残留するガス中における空気の割合が相対的に多くなり、所定のレーザガス組成までガス置換を行うことができず、レーザ出力が不安定となってしまう。

安定したレーザ出力を得るための所定のレーザガス組成までガス置換を行うために、複数回のガス置換（真空引き及びレーザガス充填）を行うことが考えられるが、所定のレーザガス組成へのガス置換を行うまでに時間を要する。

本発明は、起動時に、安定したレーザ出力を得るための所定のレーザガス組成へのガス置換の時間を短縮することが可能なガスレーザ発振器を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るガスレーザ発振器（例えば、後述のガスレーザ発振器１）は、起動時に、真空容器（例えば、後述の真空容器３）の真空引きを行った後に前記真空容器にレーザガスを充填するガス置換を行うガスレーザ発振器であって、前記真空容器と、前記真空容器を収容する筐体（例えば、後述の筐体２）と、前記真空容器を冷却するための冷却水を循環させる水冷部（例えば、後述の水冷部５００）と、前記真空容器の温度、前記筐体の温度、及び、前記冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度を測定する温度測定部（例えば、後述の温度センサ６０１，６０２，６０３）と、前記真空容器の温度、前記筐体の温度、及び、前記冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度を入力とし、入力された少なくとも１つの温度に応じた真空引きの圧力又は時間を出力とする第１関数を記憶する記憶部（例えば、後述の記憶部７１０）と、前記ガスレーザ発振器の起動時に、前記真空容器の真空引きの圧力又は時間を、前記記憶部に記憶された第１関数から導出される真空引きの圧力又は時間であって、前記温度測定部で測定された前記少なくとも１つの温度に応じた真空引きの圧力又は時間に変更する制御部（例えば、後述の制御部７００）とを備え、前記第１関数が出力とする真空引きの圧力は、前記第１関数が入力とする前記少なくとも１つの温度が低いほど低く、前記第１関数が出力とする真空引きの時間は、前記第１関数が入力とする前記少なくとも１つの温度が低いほど長い。

（２）（１）に記載のガスレーザ発振器は、前記真空容器において構成される放電管（例えば、後述の放電管１１１，１１２，１１３，１１４）と、前記放電管に駆動電圧を供給するレーザ電源（例えば、後述のレーザ電源２０１）と、前記真空容器内のレーザガスを循環させるターボブロワ（例えば、後述のターボブロワ３２０）とをさらに備えてもよく、前記制御部は、変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行った後に前記真空容器にレーザガスを充填するガス置換を行った後、レーザ発振動作を行うように前記ガスレーザ発振器を制御し、前記記憶部は、前記ガスレーザ発振器の前回起動時の第１状態パラメータを記憶すると共に、前記ガスレーザ発振器の第１状態パラメータの変化量及び第２状態パラメータのうちの少なくとも１つを入力とし、入力された第１状態パラメータの変化量及び／又は第２状態パラメータに応じた真空引きの追加の回数を出力とする第２関数を記憶してもよく、前記制御部は、前記記憶部に記憶された第２関数から導出される真空引きの追加の回数であって、前記記憶部に記憶された前回起動時の第１状態パラメータに対する前記レーザ発振動作における今回起動時の第１状態パラメータの変化量、及び、前記レーザ発振動作における第２状態パラメータのうちの少なくとも１つに応じて、真空引きの追加の回数を設定してもよく、前記第１状態パラメータは、レーザ出力指令値を得るための前記レーザ電源の出力電圧値及び出力電流値、前記放電管の駆動電圧値及び駆動電流値、及び、前記ターボブロワの駆動電流値であってもよく、前記第２状態パラメータは、レーザ出力指令値に対する前記ガスレーザ発振器のレーザ出力値の補正係数であってもよい。

（３）（１）又は（２）に記載のガスレーザ発振器において、前記第１関数は、前記真空容器の温度、前記筐体の温度、及び、前記冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度と、真空引きの圧力又は時間とが関連付けされたテーブルであってもよい。

（４）（２）に記載のガスレーザ発振器において、前記第２関数は、前記ガスレーザ発振器の第１状態パラメータの変化量及び第２状態パラメータのうちの少なくとも１つと、真空引きの追加の回数とが関連付けされたテーブルであってもよい。

（５）（１）に記載のガスレーザ発振器において、前記制御部は、変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行った後に前記真空容器にレーザガスを充填するガス置換を行った後、さらに少なくとも１回、変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行うように前記ガスレーザ発振器を制御してもよい。

（６）（１）に記載のガスレーザ発振器において、前記制御部は、変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行った後に前記真空容器のレーザガスを充填するガス置換を行った後、さらに少なくとも１回、前記真空容器の真空引きの圧力又は時間を、前記記憶部に記憶された第１関数から再導出される真空引きの圧力又は時間であって、前記温度測定部で再測定された前記少なくとも１つの温度に応じた真空引きの圧力又は時間に再変更し、再変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行うように前記ガスレーザ発振器を制御してもよい。

（７）（１）から（６）のいずれかに記載のガスレーザ発振器において、前記制御部は、変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行った後に、レーザ発振動作を行うことにより前記真空容器及び前記筐体の内部の暖機を行うように前記ガスレーザ発振器を制御してもよい。

（８）（１）から（７）のいずれかに記載のガスレーザ発振器において、前記制御部は、前記真空容器にレーザガスを充填するとき、一旦大気圧又は陽圧までレーザガスを充填するように前記ガスレーザ発振器を制御してもよい。

本発明によれば、起動時に、安定したレーザ出力を得るための所定のレーザガス組成へのガス置換の時間を短縮することが可能なガスレーザ発振器を提供することができる。

本発明の実施形態に係るガスレーザ発振器の構成を示す図である。第１実施形態に係るガスレーザ発振器の記憶部に記憶された第１関数（第１テーブル）の一例を示す図である。第１実施形態に係るガスレーザ発振器の起動時の真空容器内の圧力の時間変化を示す図である。第１実施形態の第１変形例に係るガスレーザ発振器の記憶部に記憶された第１関数（第１テーブル）の一例を示す図である。第１実施形態の第２変形例に係るガスレーザ発振器の起動時の真空容器内の圧力の時間変化を示す図である。第１実施形態の第３変形例に係るガスレーザ発振器の記憶部に記憶された第１関数（第１テーブル）の一例を示す図である。第１実施形態の第４変形例に係るガスレーザ発振器の記憶部に記憶された第１関数（第１テーブル）の一例を示す図である。第２実施形態に係るガスレーザ発振器の起動時の真空容器内の圧力の時間変化を示す図である。第３実施形態に係るガスレーザ発振器の記憶部に記憶された第２関数（第２テーブル）の一例を示す図である。第３実施形態の第１変形例に係るガスレーザ発振器の記憶部に記憶された第２関数（第２テーブル）の一例を示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るガスレーザ発振器の構成を示す図である。図１に示すガスレーザ発振器１は、例えば炭酸ガスレーザ発振器であり、レーザ加工機に用いられる。ガスレーザ発振器１は、共振器１００と、放電駆動部２００と、送風系３００と、圧力コントロール部４００と、水冷部５００と、温度センサ６０１，６０２，６０３と、制御部７００とを備えている。

共振器１００、放電駆動部２００、送風系３００、圧力コントロール部４００、水冷部５００、及び、温度センサ６０１，６０２，６０３は、筐体２の内部に収容されている。制御部７００は、例えばレーザ加工機の数値制御装置に含まれる。制御部７００は、例えば筐体２内に設けられたインタフェース部（図示せず）を介して筐体２内の各部と通信を行い、ガスレーザ発振器１の全体の制御（例えば、動作シーケンス制御）を行う。

共振器１００は、例えば二酸化炭素、ヘリウムおよび窒素を所定の組成比で混合したレーザガスを励起するための４つの放電管１１１，１１２，１１３，１１４と、これらの放電管１１１，１１２，１１３，１１４で励起された励起光を増幅するために、これらの放電管１１１，１１２，１１３，１１４において励起光を往復させるための出力鏡１２１、折返鏡１２２，１２３及びリア鏡１２４とを備えている。

具体的には、共振器１００は、放電管１１１，１１２，１１３，１１４を構成するために、レーザガスが流れる流路１３０と、４つの電極対１４１，１４２，１４３，１４４とを備えている。流路１３０は、例えば管状をなし、金属又は石英等の材料で構成される。流路１３０の両端部には、レーザガスを流入させるための流入部１３１，１３２がそれぞれ設けられ、流路１３０の中央部には、レーザガスを流出させるための流出部１３３が設けられている。流路１３０の流入部１３１と流出部１３３との間の部分は２つに分岐されており、これらの分岐された部分には、電極対１４１，１４４がそれぞれ設けられている。これにより、流入部１３１と流出部１３３との間の部分に、放電管１１１，１１４が構成される。また、流路１３０の流入部１３２と流出部１３３との間の部分は２つに分岐されており、これらの分岐された部分には、電極対１４２，１４３がそれぞれ設けられている。これにより、流入部１３２と流出部１３３との間の部分に、放電管１１２，１１３が構成される。なお、図１では、各電極対１４１，１４２，１４３，１４４が簡略化されて示されている。

放電管１１１の流入部１３１側には出力鏡１２１が設けられており、放電管１１４の流入部１３１側にはリア鏡１２４が設けられている。また、放電管１１２の流入部１３２側には、光路を９０度変更するように折返鏡１２２が設けられており、放電管１１３の流入部１３２側には、光路を９０度変更するように折返鏡１２３が設けられている。換言すれば、折返鏡１２２，１２３は、放電管１１２と放電管１１３との間において光路を１８０度変更するように、すなわち光路を折り返すように配置されている。

これにより、出力鏡１２１と、放電管１１１，１１２，１１３，１１４と、リア鏡１２４とは、折返鏡１２２，１２３を介して直列に配置され、一点鎖線の矢印で示す折り返し光路を有する共振器１００を構成する。共振器１００で生成されたレーザ光は、出力鏡１２１から出射する。また、共振器１００で生成されたレーザ光の一部は、リア鏡１２４側に設けられたパワーセンサ１５０に入射する。パワーセンサ１５０は、共振器１００のレーザ出力値を検出して制御部７００に送信する。

放電駆動部２００は、レーザ電源２０１と、インピーダンス整合部２０２とを備える。レーザ電源２０１は、商用交流電力を入力し、インピーダンス整合部２０２を介して放電管１１１，１１２，１１３，１１４の電極対１４１，１４２，１４３，１４４に高周波の高電圧を供給する。これにより、放電駆動部２００は、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の放電を駆動する。

レーザ電源２０１は、制御部７００の制御により、放電管１１１，１１２，１１３，１１４に電圧を供給する。また、レーザ電源２０１は、出力電圧値及び出力電流値を制御部７００に送信する。インピーダンス整合部２０２は、電圧検出器及び電流検出器を有しており、放電管１１１，１１２，１１３，１１４に供給される駆動電圧値及び駆動電流値を制御部７００に送信する。

送風系３００は、共振器１００の放電管１１１，１１２，１１３，１１４、具体的には流路１３０内にレーザガスを循環させるための配管３１１，３１２と、ターボブロワ３２０と、インバータ３２１と、吸入側熱交換器３３０と、吐出側熱交換器３４０と、ガス集塵器３５０とを備えている。

配管３１１の一端は、流路１３０の流出部１３３に接続されており、配管３１１の他端は、ターボブロワ３２０の吸入口に接続されている。また、配管３１２の一端側は、分岐して流入部１３１，１３２に接続され、配管３１２の他端は、ターボブロワ３２０の吐出口に接続されている。配管３１１，３１２は、例えば金属又は石英等の材料で構成される。

ターボブロワ３２０は、太矢印で示されるように、配管３１１，３１２を介して、共振器１００の流路１３０内にレーザガスを循環させる。インバータ３２１は、制御部７００の制御により、ターボブロワ３２０に駆動電流を供給する。また、インバータ３２１は、ターボブロワ３２０に供給する駆動電流値を制御部７００に送信する。

吸入側熱交換器３３０は、配管３１１に設けられ、共振器１００の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の放電により熱せられたレーザガスを冷却する。吐出側熱交換器３４０は、配管３１２に設けられ、ターボブロワ３２０で圧縮されたレーザガスの圧縮熱を除去する。ガス集塵器３５０は、ターボブロワ３２０からのレーザガス内の粉塵をレーザガスと分離する。

本実施形態では、上記した共振器１００及び送風系３００が真空容器（真空系）３を構成する。

圧力コントロール部４００は、排気用配管４１１と、ガス供給用配管４１２と、真空ポンプ４２０と、排気制御部４３０と、圧力制御部４４０と、圧力計４５０とを備えている。

排気用配管４１１の一端は、吸入側熱交換器３３０又は吸入側熱交換器３３０よりも下流側の配管３１１に接続され、排気用配管４１１の他端は、排気制御部４３０を介して真空ポンプ４２０に接続される。

排気制御部４３０は、排気用バルブ（電磁弁）を含む。排気制御部４３０は、制御部７００の制御により、排気用バルブの開閉制御を行い、真空容器３内のガスの排気を行う（真空引き）。

ガス供給用配管４１２の一端は、吐出側熱交換器３４０又は吐出側熱交換器３４０よりも上流側の配管３１２に接続され、ガス供給用配管４１２の他端は、圧力計４５０を介して圧力制御部４４０に接続される。

圧力制御部４４０は、ガス供給用バルブ（電磁弁）を含む。圧力制御部４４０は、制御部７００の制御により、ガス供給用バルブの開閉制御を行い、真空容器３内にレーザガスの供給を行う（レーザガス充填）。

圧力計４５０は、真空容器３内の圧力を測定して制御部７００に送信する。

水冷部５００は、真空容器３の各部まで冷却水を循環させて、真空容器３の各部の冷却を行う。例えば、水冷部５００は、送風系３００の吸入側熱交換器３３０及び吐出側熱交換器３４０に冷却媒体として冷却水を供給する。また、水冷部５００は、送風系３００のターボブロワ３２０等を冷却する。また、水冷部５００は、共振器１００の各鏡１２１，１２２，１２３，１２４及び電極対１４１，１４２，１４３，１４４等を冷却する。水冷部５００は、制御部７００の制御により、冷却水の循環を行う。なお、図１の太矢印は、冷却水の循環方向を示す。

温度センサ６０１は、真空容器３の温度を測定する。例えば、温度センサ６０１は、真空容器３における比較的に温度が上昇しないターボブロワ３２０の吸入口周辺に設けられる。温度センサ６０１は、測定した温度を制御部７００に送信する。

温度センサ６０２は、真空容器３の周囲温度として、筐体２の温度を測定する。例えば、温度センサ６０２は、筐体２内部の共振器１００の流路１３０の流入部１３１付近（又は流入部１３２付近）に設けられる。これにより、温度センサ６０２は、筐体２の温度を代表して共振器１００付近の温度を測定する。温度センサ６０２は、測定した温度を制御部７００に送信する。

温度センサ６０３は、真空容器３の冷却のための冷却水の温度を測定する。例えば、温度センサ６０３は、水冷部５００の冷却水の入り口付近に設けられる。温度センサ６０３は、測定した温度を制御部７００に送信する。

制御部７００は、例えば、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等の演算プロセッサで構成される。制御部７００の機能は、制御部７００における記憶部７１０に格納された所定のソフトウェア（プログラム）を実行することで実現される。制御部７００の機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）のみで実現されてもよい。

ここで、図２は、第１実施形態のガスレーザ発振器１の記憶部７１０に記憶された第１関数（第１テーブル）の一例を示す図である。図２に示すように、本実施形態では、記憶部７１０は、真空容器３の温度及び冷却水の温度を入力とし、入力した温度に応じた真空引き圧力を出力とする第１関数を記憶する。具体的には、記憶部７１０は、第１関数として、真空容器３の温度及び冷却水の温度と、真空引き圧力とが関連付けされた第１テーブルを記憶する。図２では、真空容器３の温度及び冷却水の温度が低いほど、真空引き圧力が低く設定される。

制御部７００は、ガスレーザ発振器１の起動時に、真空容器３の真空引き圧力（真空到達ガス圧）を、記憶部７１０に記憶された第１関数から導出される真空引き圧力であって、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、温度センサ６０３で測定された冷却水の温度に応じた真空引き圧力に変更する。具体的には、制御部７００は、第１テーブルを参照して、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、温度センサ６０３で測定された冷却水の温度に応じて真空引き圧力を決定する。

制御部７００は、排気制御部４３０を制御して、決定した真空引き圧力まで真空容器３の真空引きを行う。また、制御部７００は、圧力制御部４４０を制御して、真空容器３のレーザガスの充填を行う。また、制御部７００は、レーザ電源２０１を制御して、放電管１１１，１１２，１１３，１１４への放電駆動電圧の供給を行う。また、制御部７００は、インバータ３２１を制御して、ターボブロワ３２０への駆動電流の供給を行う。

また、制御部７００は、パワーセンサ１５０から受信したレーザ出力値、レーザ電源２０１から受信したレーザ電源２０１の出力電圧値及び出力電流値、インピーダンス整合部２０２から受信した放電管１１１，１１２，１１３，１１４の放電駆動電圧値及び放電駆動電流値、インバータ３２１から受信したターボブロワ３２０の駆動電流値を記憶部７１０に記憶させる。

また、制御部７００は、内蔵する時計の時刻情報に基づいて、ガスレーザ発振器１が停止する時刻を検出し、検出した停止時刻を記憶部７１０に記憶させる。また、制御部７００は、記憶部７１０に記憶された前回の停止時刻と、内蔵する時計の時刻情報に基づく今回の起動時刻とから、ガスレーザ発振器１の停止時間を算出する。
また、記憶部７１０は、真空容器３の容量を予め記憶する。

ところで、一般に、ガスレーザ発振器１は、起動時、真空容器３の真空引きを行った後に真空容器３内にレーザガスを充填するガス置換を行う。

しかし、ガスレーザ発振器１の停止時間が長くなると、真空容器３に混入する空気の量が多くなる。これは、真空容器３内の温度、すなわち真空容器３の温度が低下し、真空容器３を構成する部材（例えば、金属又は石英）が収縮して、真空容器３のフランジ又は継手の継ぎ目（Ｏリング部）の隙間が大きくなる。この場合、起動時に所定の圧力（規定値）まで真空引きを行っても、真空容器３内に残留するガス中における空気の割合が相対的に多くなり、所定のレーザガス組成までガス置換を行うことができず、レーザ出力が不安定となってしまう。

そこで、本実施形態では、起動時に、真空容器３内の温度を直接的に又は間接的に測定し、測定した温度に応じて真空引きの圧力（真空到達ガス圧）を変更する。例えば、ガスレーザ発振器１の停止時間が長く、真空容器３内の温度が低い場合、通常の所定の圧力（規定値）よりも低い圧力に変更する。以下、図３を参照して、第１実施形態のガスレーザ発振器１の制御部７００によるガスレーザ発振器１の起動時の真空容器３内の圧力制御動作を説明する。

図３は、第１実施形態のガスレーザ発振器１の起動時の真空容器３内の圧力の時間変化を示す図である。

まず、レーザ加工機が起動されて、ガスレーザ発振器１が起動されると（時刻ｔ１０）、制御部７００は、各温度センサ６０１，６０２，６０３で測定された真空容器３の温度、筐体２内部の共振器１００の温度、及び、冷却水の温度を取得する（時刻ｔ２０）。

ここで、ガスレーザ発振器１の停止時間が長い場合、真空容器３の温度だけでなく、真空容器３の周囲温度、すなわち真空容器３を収容する筐体２内の温度、及び、真空容器３の冷却のための冷却水の温度も低い。本実施形態では、真空容器３の温度を直接的に測定するだけでなく、真空容器３の周囲温度、すなわち筐体２内の温度を代表して、筐体２内部の共振器１００の温度を測定することにより、真空容器３の温度を間接的に測定する。また、真空容器３の冷却のための冷却水の温度を測定することにより、真空容器３の温度を間接的に測定する。

次に、制御部７００は、記憶部７１０に記憶された第１テーブル（図２）を参照し、真空容器３の温度及び冷却水の温度に対応した真空引き圧力（真空到達ガス圧）を決定する。

例えば、ガスレーザ発振器１の停止時間が所定範囲内にある場合、真空容器３の温度は所定範囲内にあり、筐体２内部の共振器１００の温度も所定範囲内にあり、冷却水の温度も所定範囲内にある。このとき、制御部７００は、図２に示すように、所定の圧力（規定値）３．０Ｔｏｒｒ（３３９Ｐａ）を真空引き圧力として決定する。

また、ガスレーザ発振器１の停止時間が所定範囲よりも短い場合、真空容器３の温度は所定範囲よりも高く、筐体２内部の共振器１００の温度も所定範囲よりも高く、冷却水の温度も所定範囲よりも高い。この場合、真空容器３内に混入する空気の量が少ないことが予想される。よって、制御部７００は、図２に示すように、所定の圧力（規定値）３．０Ｔｏｒｒ（３３９Ｐａ）よりも高い圧力５．０Ｔｏｒｒ（６６５Ｐａ）に真空引き圧力を変更する。

また、ガスレーザ発振器１の停止時間が所定範囲よりも長い場合、真空容器３の温度は所定範囲よりも低く、筐体２内部の共振器１００の温度も所定範囲よりも低く、冷却水の温度も所定範囲よりも低い。この場合、真空容器３内に混入する空気の量が多いことが予想される。よって、制御部７００は、図２に示すように、所定の圧力（規定値）３．０Ｔｏｒｒ（３３９Ｐａ）よりも低い圧力１．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）に真空引き圧力を変更する。

次に、制御部７００は、排気制御部４３０の排気バルブを制御して、真空ポンプ４２０により真空容器３内の真空引きを開始する（時刻ｔ３０）。その後、圧力計４５０からの圧力値に基づいて真空容器３内の圧力が、決定した真空引き圧力に達したとき、制御部７００は、圧力制御部４４０のガス供給バルブを制御して真空容器３へのレーザガスの充填を開始する（停止時間が所定範囲よりも短い場合には時刻ｔ４１、停止時間が所定範囲内にある場合には時刻ｔ４２、停止時間が所定範囲よりも長い場合には時刻ｔ４３）。

次に、制御部７００は、圧力計４５０からの圧力値に基づいて真空容器３内の圧力を所定値に保つように圧力制御部４４０のガス供給バルブを制御する（停止時間が所定範囲よりも短い場合には時刻ｔ５１、停止時間が所定範囲内にある場合には時刻ｔ５２、停止時間が所定範囲よりも長い場合には時刻ｔ５３）。これにより、レーザ発振の準備が完了する。

その後、制御部７００は、放電駆動部２００を制御して、放電管１１１，１１２，１１３，１１４に放電駆動電圧を供給する。これにより、放電管１１１，１１２，１１３，１１４においてレーザガスが励起されると共に光増幅されて、出力鏡１２１を介して出力される。

以上説明したように、本実施形態のガスレーザ発振器１によれば、起動時に、真空容器３の真空引きの圧力を、第１関数から導出される真空引きの圧力であって、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、温度センサ６０３で測定された冷却水の温度に応じた真空引き圧力（真空到達ガス圧）に変更する。第１関数が出力とする真空引きの圧力は、第１関数が入力とする温度が低いほど低い。これにより、ガスレーザ発振器１の停止時間が長く、真空容器３内の温度が低い場合に、通常の所定の圧力（規定値）よりも低い圧力まで真空容器３の真空引きを行うことができる。その結果、ガスレーザ発振器１の停止時間が長く、真空容器３内の温度が低い場合に、真空容器３内に混入する空気が多くなっても、混入した空気を真空容器３内から効率的に除去（排出）することができる。これにより、安定したレーザ出力を得るための所定のレーザガス組成へのガス置換（真空引き及びレーザガス充填）の時間を短縮することができる。

一方、ガスレーザ発振器１の停止時間が短く、真空容器３内の温度が高い場合には、通常の所定の圧力（規定値）よりも低い圧力まで真空容器３の真空引きを行わないようにすることができる。これにより、ガス置換の時間を短縮することができる。

また、本実施形態のガスレーザ発振器１によれば、第１関数がテーブル形式であるので、真空容器３のある温度範囲において真空引き圧力を一定値に設定することができ、制御則を簡素化することができる。

（第１実施形態の第１変形例）
上述した第１実施形態では、真空容器３の温度及び冷却水の温度に応じて真空容器３の真空引き圧力（真空到達ガス圧）を変更したが、冷却水の温度に代えて筐体２内部の共振器１００の温度に応じて真空容器３の真空引き圧力を変更してもよい。

図４は、第１実施形態の第１変形例に係るガスレーザ発振器１の記憶部７１０に記憶された第１関数（第１テーブル）の一例を示す図である。第１変形例では、図４に示すように、記憶部７１０は、真空容器３の温度及び筐体２内部の共振器１００の温度を入力とし、入力した温度に応じた真空引き圧力を出力とする第１関数を記憶する。具体的には、記憶部７１０は、第１関数として、真空容器３の温度及び筐体２内部の共振器１００の温度と、真空引き圧力とが関連付けされた第１テーブルを記憶する。図４では、真空容器３の温度及び筐体２内部の共振器１００の温度が低いほど、真空引き圧力が低く設定される。

そして、制御部７００は、ガスレーザ発振器１の起動時に、真空容器３の真空引き圧力（真空到達ガス圧）を、記憶部７１０に記憶された第１関数から導出される真空引き圧力であって、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、温度センサ６０２で測定された筐体２内部の共振器１００の温度に応じた真空引き圧力に変更する。具体的には、制御部７００は、第１テーブルを参照して、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、温度センサ６０２で測定された筐体２内部の共振器１００の温度に応じて真空引き圧力を決定する。

本変形例のガスレーザ発振器１でも、第１実施形態のガスレーザ発振器１と同様の利点を得ることができる。

さらには、真空容器３の温度、筐体２内部の共振器１００の温度、及び、冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度に応じて真空容器３の真空引き圧力（真空到達ガス圧）を変更してもよい。

この場合、記憶部７１０は、真空容器３の温度、筐体２内部の共振器１００の温度、及び、冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度を入力とし、入力した温度に応じた真空引き圧力を出力とする第１関数を記憶する。具体的には、記憶部７１０は、第１関数として、真空容器３の温度、筐体２内部の共振器１００の温度、及び、冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度と、真空引き圧力とが関連付けされた第１テーブルを記憶する。この場合、真空容器３の温度、筐体２内部の共振器１００の温度、及び、冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度が低いほど、真空引き圧力が低く設定される。

そして、制御部７００は、ガスレーザ発振器１の起動時に、真空容器３の真空引き圧力（真空到達ガス圧）を、記憶部７１０に記憶された第１関数から導出される真空引き圧力であって、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、温度センサ６０２で測定された筐体２内部の共振器１００の温度、及び、温度センサ６０３で測定された冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度に応じた真空引き圧力に変更する。具体的には、制御部７００は、第１テーブルを参照して、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、温度センサ６０２で測定された筐体２内部の共振器１００の温度、及び、温度センサ６０３で測定された冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度に応じて真空引き圧力を決定する。

（第１実施形態の第２変形例）
上述した第１実施形態及び第１変形例では、真空容器３の真空引き圧力（真空到達ガス圧）を変更したが、真空容器３の真空引き圧力に代えて、真空容器３の真空引き時間を変更してもよい。

この場合、記憶部７１０は、上述した第１関数において、真空引き圧力に代えて真空引き時間を出力とする第１関数を記憶する。例えば、記憶部７１０は、上述した第１テーブルにおいて、真空引き圧力に代えて真空引き時間が設定された第１テーブルを記憶する（図２及び図４）。図２では、真空容器３の温度及び冷却水の温度が低いほど、真空引き時間が長く設定される。図３では、真空容器３の温度及び筐体２内部の共振器１００の温度が低いほど、真空引き時間が長く設定される。

そして、制御部７００は、ガスレーザ発振器１の起動時に、真空容器３の真空引き時間を、記憶部７１０に記憶された第１関数から導出される真空引き時間であって、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、温度センサ６０３で測定された冷却水の温度に応じた真空引き時間に変更する。具体的には、制御部７００は、第１テーブルを参照して、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、温度センサ６０３で測定された冷却水の温度に応じて真空引き時間を決定する（図２）。

または、制御部７００は、ガスレーザ発振器１の起動時に、真空容器３の真空引き時間を、記憶部７１０に記憶された第１関数から導出される真空引き時間であって、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、温度センサ６０２で測定された筐体２内部の共振器１００の温度に応じた真空引き時間に変更する。具体的には、制御部７００は、第１テーブルを参照して、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、温度センサ６０２で測定された筐体２内部の共振器１００の温度に応じて真空引き時間を決定する（図４）。以下、図５を参照して、第２変形例のガスレーザ発振器１の制御部７００によるガスレーザ発振器１の起動時の真空容器３内の圧力制御動作を説明する。

図５は、第２変形例に係るガスレーザ発振器１の起動時の真空容器３内の圧力の時間変化を示す図である。

上述したように、レーザ加工機が起動されて、ガスレーザ発振器１が起動されると（時刻ｔ１０）、制御部７００は、各温度センサ６０１，６０２，６０３で測定された真空容器３の温度、筐体２内部の共振器１００の温度、及び、冷却水の温度を取得する（時刻ｔ２０）。

次に、制御部７００は、記憶部７１０に記憶された第１テーブル（図２）を参照し、真空容器３の温度及び冷却水の温度に対応した真空引き時間を決定する。又は、制御部７００は、記憶部７１０に記憶された第１テーブル（図４）を参照し、真空容器３の温度及び筐体２内部の共振器１００の温度に対応した真空引き時間を決定する。

例えば、ガスレーザ発振器１の停止時間が所定範囲内にある場合、上述したように、真空容器３の温度は所定範囲内にあり、筐体２内部の共振器１００の温度も所定範囲内にあり、冷却水の温度も所定範囲内にある。このとき、制御部７００は、図２又は図４に示すように、所定の時間（規定値）６分（３６０秒）を真空引き時間として決定する。

また、ガスレーザ発振器１の停止時間が所定範囲よりも短い場合、上述したように、真空容器３の温度は所定範囲よりも高く、筐体２内部の共振器１００の温度も所定範囲よりも高く、冷却水の温度も所定範囲よりも高い。この場合、真空容器３内に混入する空気の量が少ないことが予想される。よって、制御部７００は、図２又は図４に示すように、所定の時間（規定値）６分（３６０秒）よりも短い時間３分（１８０秒）に真空引き時間を変更する。

また、ガスレーザ発振器１の停止時間が所定値よりも長い場合、上述したように、真空容器３の温度は所定範囲よりも低く、筐体２内部の共振器１００の温度も所定範囲よりも低く、冷却水の温度も所定範囲よりも低い。この場合、真空容器３内に混入する空気の量が多いことが予想される。よって、制御部７００は、図２又は図４に示すように、所定の時間（規定値）６分（３６０秒）よりも長い時間１０分（６００秒）に真空引き時間を変更する。

次に、制御部７００は、排気制御部４３０の排気バルブを制御して、真空ポンプ４２０により真空容器３内の真空引きを開始する（時刻ｔ３０）。その後、起動時刻ｔ１０からの経過時刻が、決定した真空引き時間に達したとき、制御部７００は、上述したように、圧力制御部４４０のガス供給バルブを制御して真空容器３へのレーザガスの充填を開始する（停止時間が所定範囲よりも短い場合には時刻ｔ４１、停止時間が所定範囲内にある場合には時刻ｔ４２、停止時間が所定範囲よりも長い場合には時刻ｔ４３）。

この変形例のガスレーザ発振器１によれば、起動時に、真空容器３の真空引きの時間を、第１関数から導出される真空引きの時間であって、例えば温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、温度センサ６０３で測定された冷却水の温度に応じた真空引きの時間に変更する（図２）。第１関数が出力とする真空引きの時間は、第１関数が入力とする温度が低いほど長い。これにより、ガスレーザ発振器１の停止時間が長く、真空容器３内の温度が低い場合に、通常の所定の圧力（規定値）よりも低い圧力まで真空容器３の真空引きを行うことができる。その結果、ガスレーザ発振器１の停止時間が長く、真空容器３内の温度が低い場合に、真空容器３内に混入する空気が多くなっても、混入した空気を真空容器３内から効率的に除去（排出）することができる。これにより、安定したレーザ出力を得るための所定のレーザガス組成へのガス置換（真空引き及びレーザガス充填）の時間を短縮することができる。

（第１実施形態の第３変形例）
上述した第１実施形態では、真空容器３の温度及び冷却水の温度に応じて真空容器３の真空引き圧力を変更したが、冷却水の温度に代えてガスレーザ発振器１の停止時間に応じて真空容器３の真空引き圧力を変更してもよい。

図６は、第３変形例に係るガスレーザ発振器１の記憶部７１０に記憶された第１関数（第１テーブル）の一例を示す図である。第３変形例では、図６に示すように、記憶部７１０は、真空容器３の温度及び停止時間を入力とし、入力した温度及び停止時間に応じた真空引き圧力（又は真空引き時間）を出力とする第１関数を記憶する。具体的には、記憶部７１０は、第１関数として、真空容器３の温度及び停止時間と、真空引き圧力（又は真空引き時間）とが関連付けされた第１テーブルを記憶する。図６では、ガスレーザ発振器１の停止時間が長いほど、真空引き圧力が低く（又は真空引き時間が長く）設定される。

そして、制御部７００は、ガスレーザ発振器１の起動時に、真空容器３の真空引き圧力（又は真空引き時間）を、記憶部７１０に記憶された第１関数から導出される真空引き圧力（又は真空引き時間）であって、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、制御部７００内蔵の時計の時刻情報から算出した停止時間に応じた真空引き圧力（又は真空引き時間）に変更する。具体的には、制御部７００は、第１テーブルを参照して、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、制御部７００内蔵の時計の時刻情報から算出した停止時間に応じて真空引き圧力（又は真空引き時間）を決定する。

（第１実施形態の第４変形例）
上述した第３変形例では、真空容器３の温度及びガスレーザ発振器１の停止時間に応じて真空容器３の真空引き圧力を変更したが、ガスレーザ発振器１の停止時間に代えて真空容器３の容量に応じて真空容器３の真空引き圧力を変更してもよい。

図７は、第４変形例に係るガスレーザ発振器１の記憶部７１０に記憶された第１関数（第１テーブル）の一例を示す図である。第４変形例では、図７に示すように、記憶部７１０は、真空容器３の温度及び真空容器３の容量を入力とし、入力した温度及び容量に応じた真空引き圧力（又は真空引き時間）を出力とする第１関数を記憶する。具体的には、記憶部７１０は、第１関数として、真空容器３の温度及び容量と、真空引き圧力（又は真空引き時間）とが関連付けされた第１テーブルを記憶する。図７では、真空容器３の容量が大きいほど、真空引き圧力が低く（又は真空引き時間が長く）設定される。

そして、制御部７００は、ガスレーザ発振器１の起動時に、真空容器３の真空引き圧力（又は真空引き時間）を、記憶部７１０に記憶された第１関数から導出される真空引き圧力（又は真空引き時間）であって、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、記憶部７１０に予め記憶された真空容器３の容量に応じた真空引き圧力（又は真空引き時間）に変更する。具体的には、制御部７００は、第１テーブルを参照して、温度センサ６０１で測定された真空容器３の温度、及び、記憶部７１０に予め記憶された真空容器３の容量に応じて真空引き圧力（又は真空引き時間）を決定する。

（第２実施形態）
第１実施形態では、真空引き及びレーザガス充填のガス置換を１回だけ行った。しかし、１回のガス置換では、真空容器３内の温度が十分に上昇しないことがある。この場合、真空容器３の継ぎ目の隙間が十分に小さくならず、その後も空気が真空容器３に混入し続け、レーザガスの組成が変化して、レーザ発振が不安定になる可能性がある。

そこで、第２実施形態では、ガス置換を複数回行う。また、第２実施形態では、真空容器の温度を上昇させる暖機を行う。さらに、第２実施形態では、レーザガス充填において一旦大気圧付近又は陽圧（大気圧よりも高い圧力）まで加圧を行う。

第２実施形態に係るガスレーザ発振器１の構成は、図１に示す第１実施形態のガスレーザ発振器１の構成と同一である。なお、第２実施形態に係るガスレーザ発振器１では、制御部７００の機能及び動作が第１実施形態のガスレーザ発振器１と異なる。

以下、図８を参照して、第２実施形態のガスレーザ発振器１の制御部７００によるガスレーザ発振器１の起動時の真空容器３内の圧力制御動作を説明する。図８は、第２実施形態のガスレーザ発振器１の起動時の真空容器３内の圧力の時間変化を示す図である。

時刻ｔ１０〜ｔ５１，ｔ５２，ｔ５３までの動作は、上述の通りである。

その後、制御部７００は、各温度センサ６０１，６０２，６０３で測定された真空容器３の温度、筐体２内部の共振器１００の温度、及び、冷却水の温度を再度取得する（時刻ｔ６０）。

次に、制御部７００は、記憶部７１０に記憶された第１テーブル（図２）を参照し、上述同様に、真空容器３の温度及び冷却水の温度に対応した真空引き圧力を再度決定する。

また、制御部７００は、真空容器３の温度及び冷却水の温度が所定範囲よりも低い場合に、放電駆動部２００を制御して、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の放電を行うことにより暖機を所定時間だけ行う（時刻ｔ７１〜ｔ７２）。

また、制御部７００は、圧力制御部４４０のガス供給バルブを制御して、真空容器３の圧力を大気圧付近又は所定の陽圧まで加圧するように、レーザガスの充填を行う（時刻ｔ７６〜ｔ７８）。

次に、制御部７００は、上述同様に、真空容器３内の真空引きを開始し（時刻ｔ７８）、真空容器３内の圧力が、決定した真空引き圧力に達したとき、真空容器３へのレーザガスの充填を開始する（停止時間が所定範囲よりも短い場合には時刻ｔ８１、停止時間が所定範囲にある場合には時刻ｔ８２、停止時間が所定範囲よりも長い場合には時刻ｔ８３）。

次に、制御部７００は、上述同様に、真空容器３内の圧力を所定値に保つように圧力制御部４４０のガス供給バルブを制御する（停止時間が所定範囲よりも短い場合には時刻ｔ９１、停止時間が所定範囲内にある場合には時刻ｔ９２、停止時間が所定範囲よりも長い場合には時刻ｔ９３）。これにより、レーザ発振の準備が完了する。

この第２実施形態のガスレーザ発振器１でも、第１実施形態のガスレーザ発振器１と同様の利点を得ることができる。

さらに、第２実施形態のガスレーザ発振器１によれば、真空容器３の真空引き及びレーザガス充填のガス置換を１度行った後、追加のガス置換を再度行う。これにより、１回のガス置換では、真空容器３内の温度が十分に上昇せず、真空容器３の継ぎ目の隙間が十分に小さくならず、その後も空気が真空容器３に混入し続ける場合であっても、混入した空気を効果的に除去することができる。

また、追加のガス置換において、真空容器３の温度を直接的に又は間接的に再度測定し、測定した温度が低い場合に、第１関数に基づいて真空引き圧力を再設定し、再設定した真空引き圧力で真空引きを再度行う。これにより、１回目のガス置換において真空容器内の温度が上昇していれば、２回目以降のガス置換における真空引き圧力は、１回目のガス置換における真空引き圧力よりも高く設定されるので、ガス置換の時間を短縮することができる。

なお、第２実施形態では、追加のガス置換において、真空容器３の温度を再度測定し、第１関数に基づいて再設定した真空引き圧力を用いて真空引きを再度行ったが、真空容器３の温度の再測定を行わず、１回目のガス置換において設定した真空引き圧力を再度用いて真空引きを行ってもよい。また、第２実施形態では、追加のガス置換を１回行ったが、２回以上行ってもよい。

また、第２実施形態のガスレーザ発振器１によれば、真空容器３の真空引き及びレーザガス充填のガス置換を行った後、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の放電を行うことにより真空容器３を暖める暖機を行う。これにより、真空容器３内璧に付着した空気成分（酸素、水分）を蒸発させることができる。そのため、その後真空容器３の真空引き及びレーザガス充填のガス置換を再度行うことにより、真空容器３内に混入した空気を効果的に除去することができる。

また、第２実施形態のガスレーザ発振器１によれば、真空容器３の真空引き及びレーザガス充填のガス置換を行った後、さらにレーザガスを充填することにより真空容器３の圧力を一旦大気圧付近又は陽圧まで高める（加圧）。これにより、真空容器３内に残留した空気をレーザガス内に拡散させ、レーザガス中のヘリウムガスによるガスの流動性を高めることができる。そのため、真空容器３内に混入した空気を効果的に除去することができる。

（第３実施形態）
ところで、真空容器３の継ぎ目に設けられたＯリング等のシール部材、継手、又は、チューブが劣化すると、真空容器３に混入する空気が増加し、その結果、真空引き及びレーザガス充填のガス置換を１回だけ行っても所定のレーザガス組成を得られないことがある。

また、混入した空気や水分が真空容器３内壁に付着すると、ガス置換で排出されず、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の放電において分離することにより、レーザガス組成が一時的に劣化することがある。

このような場合、ガスレーザ発振器１では、数値制御部で設定されたレーザ出力指令値を得るように、ガスレーザ発振器１の状態パラメータが変更される。例えば、レーザ出力の補正が行われたり、レーザ電源２０１の出力電圧、すなわち放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧が上昇されたり、ターボブロワ３２０の駆動電流が上昇されたりする。

第３の実施形態では、ガスレーザ発振器１の状態パラメータに応じて真空引きの追加の回数を設定する。

第３実施形態に係るガスレーザ発振器１の構成は、図１に示す第１実施形態のガスレーザ発振器１の構成と同一である。なお、第３実施形態に係るガスレーザ発振器１では、制御部７００の機能及び動作が第１実施形態のガスレーザ発振器１と異なる。また、記憶部７１０が、さらに前回起動時の状態パラメータと、第２関数とを記憶する。

記憶部７１０は、ガスレーザ発振器１の前回起動時の第１状態パラメータとして、レーザ電源２０１の出力電圧値及び出力電流値、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値及び駆動電流値、及び、ターボブロワ３２０の駆動電流値を記憶する。また、記憶部７１０は、第２関数（第２テーブル）を記憶する。

図９は、第３実施形態の記憶部７１０に記憶された第２関数（第２テーブル）の一例を示す図である。図９に示すように、本実施形態では、記憶部７１０は、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量（第１状態パラメータの変化量）及びレーザ出力値の補正係数（第２状態パラメータ）を入力とし、入力された放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量及び／又はレーザ出力値の補正係数に応じた真空引きの追加の回数を出力とする第２関数を記憶する。具体的には、記憶部７１０は、第２関数として、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量及びレーザ出力値の補正係数と、真空引きの追加の回数とが関連付けされた第２テーブルを記憶する。図９では、レーザ出力値の補正係数が大きいほど、真空引きの追加の回数が多い。また、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量（増加量）が大きいほど、真空引きの追加の回数が多く設定される。

なお、レーザ出力値の補正係数とは、数値制御装置のレーザ出力指令値に対するガスレーザ発振器１のレーザ出力値の補正係数、より具体的には、レーザ出力指令値を得るようにガスレーザ発振器１のレーザ出力値を補正するための係数である。

制御部７００は、今回起動時のレーザ発振動作において、記憶部７１０に記憶された第２関数から導出される真空引きの追加の回数であって、記憶部７１０に記憶された前回起動時の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値に対する今回起動時の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量（第１状態パラメータの変化量）、及び、レーザ出力値の補正係数（第２状態パラメータ）に応じて、真空引きの追加の回数を設定する。具体的には、制御部７００は、第２テーブルを参照して、前回起動時に対する今回起動時の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量、及び、レーザ出力値の補正係数に応じて、真空引きの追加回数を決定する。

次に、第３実施形態に係るガスレーザ発振器１の制御部７００によるガスレーザ発振器１の起動時の真空容器３内の圧力制御動作を説明する。

まず、上述したように（例えば、図３参照）、制御部７００は、変更した真空引き圧力（又は真空引き時間）まで真空容器３の真空引きを行った後に真空容器３にレーザガスを充填するガス置換を行い、その後レーザ発振動作を行う。

このとき、制御部７００は、パワーセンサ１５０で測定されたレーザ出力値を取得し、レーザ出力指令値を得るようにレーザ出力値を補正する係数、すなわちレーザ出力値の補正係数（第２状態パラメータ）を求める。また、制御部７００は、今回起動時の第１状態パラメータとして、レーザ電源２０１からレーザ電源２０１の出力電圧値及び出力電流値を、インピーダンス整合部２０２から放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値及び駆動電流値を、及び、インバータ３２１からターボブロワ３２０の駆動電流値を取得する。

次に、制御部７００は、第２テーブル（第２関数）を参照して、記憶部７１０に記憶された前回起動時の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値に対する今回起動時の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量（第１状態パラメータの変化量）、及び、レーザ出力値の補正係数（第２状態パラメータ）に対応した真空引きの追加の回数を決定する。

例えば、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の増加量及びレーザ出力値の補正係数が所定範囲よりも小さい場合には、制御部７００は、真空引きの追加の回数を０回に、すなわち追加の真空引きを行わないように決定する。また、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の増加量及びレーザ出力値の補正係数が所定範囲内にある場合には、制御部７００は、真空引きの追加の回数を１回に決定する。また、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の増加量及びレーザ出力値の補正係数が所定範囲よりも大きい場合には、制御部７００は、真空引きの追加の回数を３回に決定する。

次に、制御部７００は、決定した真空引きの追加の回数だけ、真空引き及びレーザガス充填のガス置換を行う。

第３実施形態のガスレーザ発振器１でも、第１実施形態のガスレーザ発振器１と同様の利点を得ることができる。

さらに、第３実施形態のガスレーザ発振器１によれば、ガス置換後のレーザ発振動作において、第２関数から導出される真空引きの時間であって、例えば前回起動時に対する今回起動時の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の増加量、及び、レーザ出力値の補正係数に応じて真空引きの追加の回数を設定する（図９）。第２関数が出力とする真空引きの追加の回数は、第２関数が入力とする放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の増加量及びレーザ出力値の補正係数が大きいほどほど多い。これにより、真空容器３の継ぎ目に設けられたＯリング等のシール部材、継手、又は、チューブが劣化したり、真空容器３内壁に付着した空気や水分が放電管１１１，１１２，１１３，１１４の放電により分離したりして、ガスレーザ発振器１の状態が悪くなった場合に、追加の真空引きを行うことができる。その結果、混入した空気を真空容器３内から効率的に除去（排出）することができる。

（第３実施形態の変形例）
上述した第３実施形態では、前回起動時に対する今回起動時の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量、及び、レーザ出力値の補正係数に応じて真空引きの追加の回数を設定したが、レーザ出力値の補正係数に代えて前回起動時に対する今回起動時のターボブロワ３２０の駆動電流値の変化量に応じて真空引きの追加の回数を設定してもよい。

図１０は、第３実施形態の変形例に係るガスレーザ発振器１の記憶部７１０に記憶された第２関数（第２テーブル）の一例を示す図である。この変形例では、図１０に示すように、記憶部７１０は、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量、及び、ターボブロワ３２０の駆動電流値の変化量（第１状態パラメータの変化量）を入力とし、入力された放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量及び／又はターボブロワ３２０の駆動電流値の変化量に応じた真空引きの追加の回数を出力とする第２関数を記憶する。具体的には、記憶部７１０は、第２関数として、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量及びターボブロワ３２０の駆動電流値の変化量と、真空引きの追加の回数とが関連付けされた第２テーブルを記憶する。図１０では、ターボブロワ３２０の駆動電流値の変化量（増加量）が大きいほど、真空引きの追加の回数が多く設定される。

そして、制御部７００は、今回起動時のレーザ発振動作において、記憶部７１０に記憶された第２関数から導出される真空引きの追加の回数であって、記憶部７１０に記憶された前回起動時の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値に対する今回起動時の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量、及び、記憶部７１０に記憶された前回起動時のターボブロワ３２０の駆動電流値に対する今回起動時のターボブロワ３２０の駆動電流値の変化量に応じて、真空引きの追加の回数を設定する。具体的には、制御部７００は、第２テーブルを参照して、前回起動時に対する今回起動時の放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値の変化量、及び、前回起動時に対する今回起動時のターボブロワ３２０の駆動電流値の変化量に応じて、真空引きの追加回数を決定する。

本変形例のガスレーザ発振器１でも、第３実施形態のガスレーザ発振器１と同様の利点を得ることができる。

さらには、第１状態パラメータの変化量及び第２状態パラメータのうちの少なくとも１つに応じて真空引きの追加の回数を設定してもよい。ここで、第１状態パラメータは、レーザ電源２０１の出力電圧値及び出力電流値、放電管１１１，１１２，１１３，１１４の駆動電圧値及び駆動電流値、及び、ターボブロワ３２０の駆動電流値であり、第２状態パラメータは、レーザ出力値の補正係数である。

この場合、記憶部７１０は、ガスレーザ発振器１の第１状態パラメータの変化量及び第２状態パラメータのうちの少なくとも１つを入力とし、入力された第１状態パラメータの変化量及び／又は第２状態パラメータに応じた真空引きの追加の回数を出力とする第２関数を記憶する。具体的には、記憶部７１０は、第２関数として、第１状態パラメータの変化量及び第２状態パラメータのうちの少なくとも１つと、真空引きの追加の回数とが関連付けされた第２テーブルを記憶する。この場合、第１状態パラメータの増加量及び第２状態パラメータのうちの少なくとも１つが大きいほど、真空引きの追加の回数が多く設定される。

そして、制御部７００は、記憶部７１０に記憶された第２関数から導出される真空引きの追加の回数であって、記憶部７１０に記憶された前回起動時の第１状態パラメータに対する今回起動時の第１状態パラメータの変化量、及び、第２状態パラメータのうちの少なくとも１つに応じて、真空引きの追加の回数を設定する。具体的には、制御部７００は、第２テーブルを参照して、前回起動時に対する今回起動時の第１状態パラメータの変化量及び第２状態パラメータのうちの少なくとも１つに応じて真空引きの追加の回数を決定する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態及び変形例では、真空引きの圧力及び時間の一方を用いて真空引きを行ったが、真空引きの圧力及び時間の両方を用いて真空引きを行ってもよい。これによれば、真空ポンプの能力により真空引きの圧力まで真空引きを行うことができない場合には、真空引きの時間で真空引きを終了させることができる。

また、上述した実施形態及び変形例では、テーブル形式の第１関数及び第２関数を例示したが、第１関数及び第２関数はこれに限定されるものではない。例えば、第１関数及び第２関数は、入力変数と出力変数との間に特定の対応関係を有する関数であればよい。

１ガスレーザ発振器
２筐体
３真空容器
１００共振器
１１１，１１２，１１３，１１４放電管
１２１出力鏡
１２２，１２３折返鏡
１２４リア鏡
１３０流路
１３１，１３２流入部
１３３流出部
１４１，１４２，１４３，１４４電極対
１５０パワーセンサ
２００放電駆動部
２０１レーザ電源
２０２インピーダンス整合部
３００送風系
３１１，３１２配管
３２０ターボブロワ
３２１インバータ
３３０吸入側熱交換器
３４０吐出側熱交換器
３５０ガス集塵器
４００圧力コントロール部
４１１排気用配管
４１２ガス供給用配管
４２０真空ポンプ
４３０排気制御部
４４０圧力制御部
４５０圧力計
５００水冷部
６０１，６０２，６０３温度センサ（温度測定部）
７００制御部
７１０記憶部

Claims

起動時に、真空容器の真空引きを行った後に前記真空容器にレーザガスを充填するガス置換を行うガスレーザ発振器であって、
前記真空容器と、
前記真空容器を収容する筐体と、
前記真空容器を冷却するための冷却水を循環させる水冷部と、
前記真空容器の温度、前記筐体の温度、及び、前記冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度を測定する温度測定部と、
前記真空容器の温度、前記筐体の温度、及び、前記冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度を入力とし、入力された少なくとも１つの温度に応じた真空引きの圧力又は時間を出力とする第１関数を記憶する記憶部と、
前記ガスレーザ発振器の起動時に、前記真空容器の真空引きの圧力又は時間を、前記記憶部に記憶された第１関数から導出される真空引きの圧力又は時間であって、前記温度測定部で測定された前記少なくとも１つの温度に応じた真空引きの圧力又は時間に変更する制御部と、
を備え、
前記第１関数が出力とする真空引きの圧力は、前記第１関数が入力とする前記少なくとも１つの温度が低いほど低く、
前記第１関数が出力とする真空引きの時間は、前記第１関数が入力とする前記少なくとも１つの温度が低いほど長い、
ガスレーザ発振器。
前記真空容器において構成される放電管と、
前記放電管に駆動電圧を供給するレーザ電源と、
前記真空容器内のレーザガスを循環させるターボブロワと、
をさらに備え、
前記制御部は、変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行った後に前記真空容器にレーザガスを充填するガス置換を行った後、レーザ発振動作を行うように前記ガスレーザ発振器を制御し、
前記記憶部は、前記ガスレーザ発振器の前回起動時の第１状態パラメータを記憶すると共に、前記ガスレーザ発振器の第１状態パラメータの変化量及び第２状態パラメータのうちの少なくとも１つを入力とし、入力された第１状態パラメータの変化量及び／又は第２状態パラメータに応じた真空引きの追加の回数を出力とする第２関数を記憶し、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された第２関数から導出される真空引きの追加の回数であって、前記記憶部に記憶された前回起動時の第１状態パラメータに対する前記レーザ発振動作における今回起動時の第１状態パラメータの変化量、及び、前記レーザ発振動作における第２状態パラメータのうちの少なくとも１つに応じて、真空引きの追加の回数を設定し、
前記第１状態パラメータは、レーザ出力指令値を得るための前記レーザ電源の出力電圧値及び出力電流値、前記放電管の駆動電圧値及び駆動電流値、及び、前記ターボブロワの駆動電流値であり、
前記第２状態パラメータは、レーザ出力指令値に対する前記ガスレーザ発振器のレーザ出力値の補正係数である、
請求項１に記載のガスレーザ発振器。
前記第１関数は、前記真空容器の温度、前記筐体の温度、及び、前記冷却水の温度のうちの少なくとも１つの温度と、真空引きの圧力又は時間とが関連付けされたテーブルである、請求項１又は２に記載のガスレーザ発振器。
前記第２関数は、前記ガスレーザ発振器の第１状態パラメータの変化量及び第２状態パラメータのうちの少なくとも１つと、真空引きの追加の回数とが関連付けされたテーブルである、請求項２に記載のガスレーザ発振器。
前記制御部は、変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行った後に前記真空容器にレーザガスを充填するガス置換を行った後、さらに少なくとも１回、変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行うように前記ガスレーザ発振器を制御する、請求項１に記載のガスレーザ発振器。
前記制御部は、変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行った後に前記真空容器のレーザガスを充填するガス置換を行った後、さらに少なくとも１回、
前記真空容器の真空引きの圧力又は時間を、前記記憶部に記憶された第１関数から再導出される真空引きの圧力又は時間であって、前記温度測定部で再測定された前記少なくとも１つの温度に応じた真空引きの圧力又は時間に再変更し、
再変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行う、
ように前記ガスレーザ発振器を制御する、請求項１に記載のガスレーザ発振器。
前記制御部は、変更した前記真空引きの圧力又は時間まで前記真空容器の真空引きを行った後に、レーザ発振動作を行うことにより前記真空容器及び前記筐体の内部の暖機を行うように前記ガスレーザ発振器を制御する、請求項１〜６の何れか１項に記載のガスレーザ発振器。
前記制御部は、前記真空容器にレーザガスを充填するとき、一旦大気圧又は陽圧までレーザガスを充填するように前記ガスレーザ発振器を制御する、請求項１〜７の何れか１項に記載のガスレーザ発振器。