JP2599286Y2 - ガスレーザ装置のウインド機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ガスレーザ装置のウイ
ンド機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスレーザ装置のウインド機構例
を図１３に示す。同図において、レーザチャンバ１（以
下、単に「チャンバ１」という）の両側面の光軸Ｘ−Ｘ
回りの位置に筒状のフランジ１４がボルト３を用いて締
着され、フランジ１４と押さえ板５との間にウインド７
が挟着されている。つまり、フランジ１４と押さえ板５
とでウインドホルダを構成している。尚、フランジ１４
の内側面に、レーザ光路用スリット８ａを備えた板８が
取り付けられることもある。

【０００３】ところで例えば、ガスレーザの一種である
エキシマレーザを発振させると、略ショット数に応じて
塵（主に放電による電極の消耗によって生じたもの）が
発生し、この塵がウインド７に付着してウインド７の透
過率を落とし、これがレーザ出力を徐々に低下させる一
因となっている。そこで、一定のショット数毎にチャン
バ１からウインド７を取り外し、ウインド７に付着した
塵を取り除かなければならない。このようなウインド７
の清掃や交換に際し、チャンバ１内は予めＨｅ等の不活
性ガスでパージしておくが、チャンバ両端に設けられて
いるレーザビーム通過経路がチャンバ１からウインド７
を外すときに開放状態となるため、チャンバ１内が空気
に触れてしまい、パッシベーションが壊れてしまう。そ
のため、ウインド７の清掃や交換後、チャンバ１にウイ
ンド７を装着し、レーザガスを充填して発振させても、
レーザ出力が直ちに回復することはない。即ちレーザ出
力を回復させるためパッシベーションを戻す必要があ
る。パッシベーションを戻すには、一定時間発振させ、
ウインド取外しの際にチャンバ内に流入した空気に含ま
れている水分等やこれとレーザガス中のハロゲンガスと
が反応して生じた生成物をチャンバから排気して除去
し、場合によってはレーザガスの交換を何度か行い、そ
の都度一定間発振させる必要がある。つまりウインド７
の清掃や交換後は、レーザを定常状態に戻すために多く
の時間とレーザガスを費やさなければならない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】上記問題点を解決する
ため、図１４に示すように、チャンバ１とフランジ１４
との間にゲートバルブやスライドバルブ等のバルブ１５
を組み込み、ウインド７の脱着時にバルブ１５によって
レーザビームの経路を遮断してからウインド７を脱着す
る方法がある。 また、同じようにバルブ１５でレーザビ
ームの経路を遮断した後、ウインド機構内のレーザガス
を排気し、不活性ガスでパージしてからウインド７を脱
着する方法がある。これらの方法は確かに空気がチャン
バ１内やウインド機構内に混入し難いため、図１３に示
したウインド機構に比べてパッシシベーションの破壊を
抑えるには有効であるが、ゲートバルブやスライドバル
ブ等のバルブ１５はシールとなるＯリング上でプレート
等を滑らせてバルブ１５を開閉するので、開閉頻度が増
したり、またバルブ１５の両側の圧力差によってはＯリ
ングの噛み込みを起こし、バルブ１５の故障を招く危険
性がある。また、部品点数が増えるため、ウインド機構
が複雑かつ大形化すると共にウインド機構の信頼性を低
下させる欠点もある。また後者方法ではウインド機構に
排気・パージ用の配管を設けねばならない。更なるバル
ブ１５の組み込みによって共振器長が長くなり、これが
レーザ出力を低下させる原因にもなっている。本考案
は、上記従来の問題点に着目し、小形かつ簡単構造でウ
インドの脱着時にチャンバ内への空気混入を防止できる
ガスレーザ装置のウインド機構及びその操作方法を提供
することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案に係るガスレーザ装置のウインド機構は、第
１に、レーザガスを封じ込めるレーザチャンバの両端面
のレーザ光軸回りにレーザ光路を遮断自在とするシャッ
タ部材を有し、このシャッタ部材の外側にウインド又は
ミラーを有するガスレーザ装置のウインド機構におい
て、シャッタ部材と、ウインド又はミラーとを密接配置
したことを特徴とする。 第２に、上記第１のガスレーザ
装置のウインド機構において、前記シャッタ部材は、レ
ーザ光路用スリットを有する板と、外径中心と内径中心
とが偏心したシャッタホルダと、レーザ光路用開口部を
有してシャッタホルダの内径内に回転自在に嵌合された
円板状のシャッタとを有し、レーザ光路用スリットとレ
ーザ光路用開口部とが合致した状態からシャッタを１／
２回転させたとき、シャッタホルダの外径中心と内径中
心との偏心に基づきシ ャッタのレーザ光路用開口部がレ
ーザ光路用スリットから外れるように、板、シャッタホ
ルダ及びシャッタを組み合わせてもよい。

【０００６】

【作用】上記第１構成によれば、例えレーザチャンバ内
に人体に有毒なレーザガスが封入されていても、シャッ
タ部材と、ウインド又はミラーとを密接配置した構成で
あるため、シャッタを遮断位置にしたとき、シャッタ部
材と、ウインド又はミラーとを密接配置間にレーザガス
が残ることがない。従って従来技術のように、例えばウ
インド機構に排気・パージ用の配管を設ける必要がなく
安全でもある。即ち、小形かつ簡単構造でウインドの脱
着時にチャンバ内への空気混入を防止できるガスレーザ
装置のウインド機構となる。 上記第２構成によれば、レ
ーザ光路用スリットとレーザ光路用開口部とが合致した
状態ではレーザ光はウインド又はミラーを経て外部へ出
力可能となり、一方、シャッタを１／２回転させたと
き、シャッタホルダの外径中心と内径中心との偏心に基
づきシャッタのレーザ光路用開口部がレーザ光路用スリ
ットから外れた状態となる。従ってレーザ光路が遮断状
態となり、レーザチャンバ内のレーザガスもレーザチャ
ンバから漏れ難くなる。

【０００７】

【実施例】以下、実施例を図面を参照し説明する。図１
は第１実施例なるウインド機構の断面図、図２は図１の
Ａ−Ａ断面図、図３はシャッタの斜視図である。同図に
おいて、チャンバ１の両側面の光軸ＸーＸ回りには筒状
のフランジ２がボルト３により締着され、フランジ２の
外側面にプレート４と押さえ板５とがボルト６により共
締めされている。ウインド７は、プレート４と押さえ板
５とに密接して挟持される。フランジ２には光軸Ｘ−Ｘ
を中心とする段付き孔が設けられ、この段付き孔のチャ
ンバ側の大径側底面にレーザ光路用スリット８ａを備え
た板８が締着されている。また、段付き孔の小径内にシ
ャッタホルダ９が固定的に嵌着されている。シャッタホ
ルダ９は、図２に示すように、外周に対し偏心した孔を
有する金属製やセラミックス製の円筒であり、外周から
内周に貫通するキリ孔９ａ、９ｂを図示上下に備えてい
る。

【０００８】シャッタホルダ９の孔内には、金属製やセ
ラミックス製の円板状のシャッタ１０が回転自在に、か
つ図１に示すようにプレート４に略密接するような位置
に挿嵌されている。シャッタ１０には、図３に示すよう
に、レーザ光路用スリット８ａよりもやや大きい開口部
１０ａと、切欠溝１０ｂ及びストッパピン穴１０ｃとが
設けられている。ストッパピン穴１０ｃには、図２に示
すように、スプリング１０ｄによって外周方向へ付勢さ
れたストッパピン１０ｅが組み込まれている。プレート
４には、開口部１０ａよりやや大きい開口部４ａが設け
られ、レーザ光はレーザ光路用スリット８ａ、開口部１
０ａ、開口部４ａを通過してウインド７に至る。ところ
で、プレート４にはシャッタ１０側に突出するピン４ｂ
が固着され、ピン４ｂの先端は切欠溝１０ｂに挿嵌され
ている。従ってプレート４を光軸Ｘ−Ｘの回りに回転さ
せると、ピン４ｂは切欠溝１０ｂ内をスライドしつつ、
シャッタ１０をシャッタホルダ９内で回転させる。

【０００９】次にウインド７の脱着手順を図１〜図５に
基づき説明する。図１、図２はレーザ装置の稼働状態を
示し、ストッパピン１０ｅの先端はキリ孔９ａに嵌まっ
てシャッタ１０を固定している。このときシャッタ１０
はレーザ光路用スリット８ａを遮っていないので、レー
ザ発振が可能である。そこで、ウインド７の清掃や交換
に当たり、「チャンバ内圧≧外気圧」となるように、チ
ャンバ１内をＨｅ等の不活性ガスでパージした後、ボル
ト６を緩めプレート４と押さえ板５とをフランジ２から
若干浮かす。すると、プレート４とフランジ２との間に
多少の隙間ができるが、そもそもシャッタホルダ９がプ
レート４に密接し、またシャッタ１０がプレート４に略
密接しているためその隙間も小さく、かつ「チャンバ内
圧≧外気圧」であるため、プレート４及び押さえ板５を
フランジ２から抜き去って長時間放置しない限り、チャ
ンバ１内に空気が混入することは殆どない。図４はプレ
ート４及び押さえ板５を１／２回転させたウインド機構
の断面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。同図に示
すように、プレート４及び押さえ板５を１／２回転させ
ると、ストッパピン１０ｅはキリ孔９ａから外れ、キリ
孔９ｂに嵌まり、シャッタ１０を１８０°回転した位置
に固定する。これによりシャッタ１０はレーザ光路用ス
リット８ａを完全に遮ることになり、チャンバ１内は外
気から遮断される。その後、プレート４及び押さえ板５
をフランジ２から取り外す。このときピン４ｂはプレー
ト４と共にシャッタ１０から抜き取られる。プレート４
と押さえ板５とを分離してウインド７を取り出し、ウイ
ンド７の清掃や交換を行う。即ち第１実施例では、フラ
ンジ２、板８、シャッタホルダ９、シャッタ１０（スプ
リング１０ｄやストッパピン１０ｅ等を含む）及びプレ
ート４（ピン４ａを含む）によってシャッタ部材を構成
し、このシャッタ部材と押さえ板５とでウインドホルダ
を構成する。ここで、ウインド７を押さえ板５及びプレ
ート４と共にボルト６によってフランジ２に取り付けた
時、ウインド７はプレート４に密接している。このた
め、シャッタ部材がレーザ光路を完全に遮った状態で
は、仮にチャンバ１内のガスが不活性ガスでなく、例え
人体に有害なレーガガスそのものであっても、これらガ
スが板８からウインド７までの間で残って占める空間容
積は開口部１０ａ、４ａ及び切欠溝１０ｂを合計した小
容積でしかない。従って従来技術のウインド機構のよう
に、例えば排気・パージ用の配管等をウインド７側に設
ける必要がない（従って第１実施例ではこれら排気・パ
ージ用の配管等を設けていない）。つまり、小形かつ簡
単構造でウインドの脱着時にチャンバ内への空気混入を
防止できる。

【００１０】尚、上記第１実施例において、プレート４
及び押さえ板５の回転は、これらを手で掴んで回しても
よく、又はこれらに共締めしたハンドルによって回して
もよい。また、フランジ２とプレート４との合わせ面近
傍に位置決め用刻線を設けておけば、シャッタ１０の回
転及び旧位置への復元を正確に行える。尚、ウインド７
の清掃や交換後は、ウインド７をプレート４と押さえ板
５との間に組み込み、上記と逆の手順を用いてプレート
４及び押さえ板５をフランジ２に近接させ、ピン４ｂを
シャッタ１０の切欠溝１０ｂに挿入した上、シャッタ１
０を１８０°回転させる。次にボルト６を締め付けて図
１の状態に戻す。

【００１１】図６〜図１０は第２実施例を示し、図６は
レーザ装置の稼働状態を示すウインド機構の断面図、図
７は図６のＡ−Ａ断面図、図８はレーザ光路遮断状態を
示すウインド機構の断面図、図９は図８のＡ−Ａ断面
図、図１０はシャッタの斜視図である。同図において、
ウインド機構の基本構成は、図１に示した第１実施例と
略同一であり、同一機能部分については同一符号を付け
て重複説明を省略する。図１０に示す通り、１０ｆは金
属製やセラミックス製のシャッタ１０と一体に構成され
た角形のボスであり、シャッタ１０及びボス１０ｆにレ
ーザ光路用スリット８ａよりもやや大きい開口部１０ａ
が設けてある。そして図６に示すように、ボス１０ｆは
プレート４の角孔に挿嵌されている。尚、フランジ２は
突起部２ｂを有し、またプレート４はボルト６を緩めて
フランジ２からプレート４を抜こうとしても突起部２ｂ
に引っ掛かりプレート４がフランジ２から脱落すること
はない溝４ｃを有する。こうした図６の状態では、シャ
ッタ１０がレーザ光路用スリット８ａを遮っていないた
め、レーザ発振が可能である。ウインド７の取り外しに
当たり、「チャンバ内圧≧外気圧」となるように、チャ
ンバ１内をＨｅ等の不活性ガスでパージした後、ボルト
６を緩め、一体に締着されていたプレート４及び押さえ
板５を共に回転させる。これによりプレート４及び押さ
え板５が１８０°回転した状態を図８、図９に示す。同
図において、プレート４及び押さえ板５は半円周分だけ
切ってある溝４ｃを介して突起部２ｂに沿って１８０°
だけ回転できる。こうしてプレート４及び押さえ板５を
１８０°回転させると、ボス１０ｆと共にシャッタ１０
がシャッタホルダ９内で回転し、この結果、ストッパピ
ン１０ｅがキリ孔９ａから外れ、キリ孔９ｂに嵌まって
シャッタ１０を固定する。これによりシャッタ１０はレ
ーザ光路用スリット８ａを完全に遮ることになり、チャ
ンバ１内は外気と遮断される。なおかつプレート４は図
６に示す貫通溝４ｄを有し、この貫通溝４ｄが突起部２
ｂに位置するため、プレート４及び押さえ板５をフラン
ジ２から取り外せる。即ち第２実施例では、フランジ
２、板８、シャッタホルダ９、シャッタ１０（ボス１０
ｆを含む）及びプレート４によってシャッタ部材を構成
し、このシャッタ部材と押さえ板５とでウインドホルダ
を構成する。 この第２実施例によれば、第１実施例に比
べ、プレート４及び押さえ板５をフランジ２から浮かせ
ることなく回転可能なため、プレート４とフランジ２と
の間に上記第１実施例で生じた隙間も生ぜず、従ってチ
ャンバ１内に空気が混入する可能性がさらに減る。しか
も突起部２ｂにより脱着できる位置が限定されるので脱
着作業の信頼性が向上する（回転中、レーザ光路用スリ
ット８ａを遮ることなしにプレート４及び押さえ板５が
フランジ２から外れることがないためである）。即ち第
１実施例での作用効果よりもより大きな効果が得られ
る。そしてこの状態からプレート４及び押さえ板５をフ
ランジ２から取り外し、これらを分離してウインド７を
取り出した上、ウインド７の清掃や交換を行う。ウイン
ドの再取付はウインド７の取り外しと逆の手順で行う。

【００１２】図１１、図１２は第３実施例におけるウイ
ンド機構の断面図である。同図において、チャンバ１の
両側面の光軸Ｘ−Ｘ回りにフランジ２がボルト３を用い
て締着され、フランジ２の外側面にシャッタホルダ１
１、プレート４、押さえ板５がボルト６を用いて順次に
密接して締着されている。フランジ２に設けた大径穴の
底面にはレーザ光路用スリット８ａを備えた板８が締着
され、スリット８ａよりもやや大きい開口部２ａがフラ
ンジ２の外側面で開口している。シャッタホルダ１１
は、内部のシャッタ１０を図示上下動可能とする角形や
Ｕ字形の孔１１ａと、この孔１１ａから外周に向かうキ
リ孔１１ｂとを備え、キリ孔１１ｂはＯリングとシール
用ボルト１２とを用いて封止されている。また、シャッ
タホルダ１１の内部のシャッタ１０は、フランジ２とプ
レート４とに挟持された金属製やセラミックス製の角形
やＵ字形の板であり開口部２ａよりもやや大きい開口部
１０ａと、外周に穿設されたネジ穴１０ｇとを備え、フ
ランジ２とプレート４との間で密接的に図示上下方向に
摺動自在である。

【００１３】図１１はレーザ装置の稼働状態を示し、シ
ャッタ１０はレーザ光路用スリット８ａを遮っていない
ので、レーザ発振可能である。ウインド７の取り外しに
当たり、「チャンバ内圧≧外気圧」となるように、チャ
ンバ１内をＨｅ等の不活性ガスでパージした後、シール
用ボルト１２を抜き取り、図１２に示すようにシャッタ
駆動用ボルト１３を挿入した上、ネジ穴１０ｇにねじ込
む。シャッタ駆動用ボルト１３はシール用ボルト１２よ
りも細く、このためキリ孔１１ｂ内を遊貫してネジ穴１
０ｇにねじ込むことができる。即ち第３実施例では、フ
ランジ２、板８、シャッタホルダ１１、シャッタ１０、
プレート４、Ｏリング、シール用ボルト１２、シャッタ
駆動用ボルト１３によってシャッタ部材を構成し、この
シャッタ部材と押さえ板５とでウインドホルダを構成す
る。ここで、ウインド７を押さえ板５及びプレート４と
共にフランジ２に取り付ける時、フランジ２の外側面
に、シャッタホルダ１１（シャッタ１０を内蔵）、プレ
ート４、押さえ板５がボルト６を用いて順次に密接して
締着されるため、シャッタ部材がレーザ光路を完全に遮
った状態では、仮にチャンバ１内のガスが不活性ガスで
なく、例え人体に有害なレーガガスそのものであって
も、これらガスがフランジ２からウインド７までの間で
残って占める空間容積は、開口部１０ａ、４ａを合計し
た小容積でしかないので、従来技術のウインド機構のよ
うに、例えば排気・パージ用の配管等をウインド側に設
ける必要がない（従って第３実施例でもこれら排気・パ
ージ用の配管等を設けていない）。尚、シール用ボルト
１２を抜き取ったとき、図１１のフランジ２、シャッタ
ホルダ１１、プレート４、シャッタ１０、シール用ボル
ト１２で囲まれた領域は外気に触れるが、「チャンバ内
圧≧外気圧」となっているため、シール用ボルト１２を
シャッタホルダ１１から抜き取って長時間放置しない限
り、チャンバ１内に空気が混入することは殆どない。次
に図１２に示すようにシャッタ駆動用ボルト１３を引っ
張り、シャッタ１０を図示上方にスライドさせる。この
操作により開口部２ａは完全に遮られ、チャンバ１内は
外気と遮断される。この状態でボルト６、プレート４及
び押さえ板５をシャッタホルダ１１から取り外し、プレ
ート４と押さえ板５とを分離してウインド７を取り出
し、ウインド７の清掃や交換を行う。ウインド７の再取
り付けは取り外し時と逆の手順で行う。つまり、小形か
つ簡単構造でウインドの脱着時にチャンバ内への空気混
入を防 止できるものとなっている。

【００１４】

【考案の効果】以上説明したように上記実施例に含まれ
る考案によれば、次のような効果を奏する。 （１）第１〜３実施例によれば、例えレーザチャンバ内
に人体に有毒なレーザガスが封入されていても、シャッ
タ部材と、ウインド又はミラーとを密接配置した構成で
あるため、シャッタを遮断位置にしたとき、シャッタ部
材と、ウインド又はミラーとを密接配置間にレーザガス
が残ることがない。従って従来技術のように、例えばウ
インド機構に排気・パージ用の配管を設ける必要がなく
安全でもある。即ち、小形かつ簡単構造でウインドの脱
着時にチャンバ内への空気混入を防止できるガスレーザ
装置のウインド機構となる。 （２）第１、第２実施例によれば、レーザ光路用スリッ
トとレーザ光路用開口部とが合致した状態ではレーザ光
はウインド又はミラーを経て外部へ出力可能となり、一
方、シャッタを１／２回転させたとき、シャッタホルダ
の外径中心と内径中心との偏心に基づきシャッタのレー
ザ光路用開口部がレーザ光路用スリットから外れた状態
となる。従ってレーザ光路が遮断状態となり、レーザチ
ャンバ内のレーザガスもレーザチャンバから漏れ難くな
る。 （３） シャッタの摺動面にＯリング、ガスケット等を使
用していないので、これらの封止材の劣化、噛み込み等
の問題発生がなく、ウインド機構の信頼性を確保でき
る。（４）補足すれば、 ウインド又はミラーの脱着に当た
り、予めチャンバ内圧が外気圧以上となるように不活性
ガスを用いてパージすると、シャッタとチャンバとの隙
間から外気がチャンバ内に侵入することは殆どなく、パ
ッシベーションの破壊を最小限に抑えることができ、従
ってウインド又はミラーの清掃や交換後のガスレーザ装
置の稼働立ち上げ時間を従来に比べて大幅に短縮するこ
とが可能となる。更に、ウインド又はミラー部分のみの
給排気を行わないので、上記（１）の通り、この部分の
給排気用配管を必要としない。（５） このように本考案によれば、部品点数が少なく、
小形かつ簡単構造で、信頼性の高いウインド機構を実現
することができると共に、共振器長も短く抑えることが
できるため、レーザ出力の増大に寄与する等、多くの効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例なるウインド機構の断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】シャッタの斜視図である。

【図４】図１において、レーザ光路遮断状態を示すウイ
ンド機構の断面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】第２実施例なるウインド機構の断面図である。

【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。

【図８】レーザ光路遮断状態を示すウインド機構の断面
図である。

【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。

【図１０】シャッタの斜視図である。

【図１１】第３実施例なるウインド機構の断面図であ
る。

【図１２】図１１において、レーザ光路遮断状態を示す
ウインド機構の断面図である。

【図１３】従来のウインドウ機構の断面図である。

【図１４】従来のバルブを設けたガスレーザ装置の概略
側面図である。

【符号の説明】

１：レーザチャンバ、２：フランジ、２ａ，４ａ，１０
ａ：開口部、４：プレート、５：カバー、７：ウイン
ド、８：板、８ａ：レーザ光路用スリット、９，１１：
シャッタホルダ、１０：シャッタ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−257284（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−150882（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−254165（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−122289（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−65163（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/034

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザガスを封じ込めるレーザチャンバ
   (1) の両端面のレーザ光軸回りにレーザ光路を遮断自在
   とするシャッタ部材を有し、このシャッタ部材の外側に
   ウインド(7) 又はミラーを有するガスレーザ装置のウイ
   ンド機構において、シャッタ部材と、ウインド(7) 又は
   ミラーとを密接配置したことを特徴とするガスレーザ装
   置のウインド機構。
2. 【請求項２】 前記シャッタ部材は、レーザ光路用スリット(8a)を有する板(8) と、 外径中心と内径中心とが偏心したシャッタホルダ(9)
   と 、レーザ光路用開口部(10a) を有してシャッタホルダ(9)
   の内径内に回転自在に嵌合された円板状のシャッタ(10)
   とを有し 、レーザ光路用スリット(8a)とレーザ光路用開口部(10a)
   とが合致した状態からシャッタ(10)を１／２回転させた
   とき、シャッタホルダ(9) の外径中心と内径中心との偏
   心に基づきシャッタ(10)のレーザ光路用開口部(10a) が
   レーザ光路用スリット(8a)から外れるように、板(8) 、
   シャッタホルダ(9) 及びシャッタ(10)を組み合わして な
   ることを特徴とする請求項１記載のガスレーザ装置のウ
   インド機構。