JPS63247703A - レ−ザ装置用ミラ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザ装置に用いられるミラーに関し、特
に炭酸ガスレーザとりわけ大出力炭酸ガスレーザ装置に
好適な全反射ミラーに関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、レーザ装置にはレーザ光を１００％近く反射
する全反射ミラーが使用されている１例えば、現在市販
されている出力５００Ｗ級のレーザ装置には、発振装置
を含むレーザ光源からターゲット物までの光路間に、レ
ーザ光を導いたりある贋は発振させるために、通常５〜
６枚程度の全反射ミラーが使用されている。

このようなレーザ装置用ミリ−に要求されろ性能として
は、反射率が高いこと、熱膨張率が小さいこと、熱伝導
度が大きいこと、耐環境性が良好なこと、加工性が優れ
ていること及び軽量なことなどが挙げられる。

このような全反射ミラーが使用されている例として、第
１図に示すレーザ加工装置などがある。

図において、（１）はレーザ光発生装置、すなわちレー
ザ発振器、（２）はレーザ発振ｇ！３　（１）より発生
したレーザ光であり、全反射ミラー（３）によりレー→
ド光（２）の方向を変え、レンズ（４）により集光して
被加工物（５）を切断、溶接等の加工を行う、′！ｌた
、被加工物（５）はテーブル（７）上にａ置され、モー
タ（６）によりテープ／Ｌ’　（７）を動かすことによ
り直線加工等が施される。（８）はモータ（６）を駆動
するためのアンプ回路、（９）はテーブルの加速度を抑
えるランプ回路である。

第１図にみられるように、全反射ミー’−（３）の役割
は、レーザ光（２）をレンズ（４）を介して１光させる
場合のレーザ光（２）の傭向を行わせるとともに、装置
全体をコンパクトなものとするなどのために使用される
ものである。この場合、前記のようにレーザ光（２）の
照射を受けておこるミラーの損傷によるレーザ出力の低
下や、モードの不良化等の不都合現象が訃こらないよう
なミラーが性能上要求されている。

ところで、従来使用されている全反射ミ今一には、例え
ば特開昭Ｆ）７−１１４１０８号会報に開示されている
ように、基板材料として銅板を用い、反射面側を境面加
工して、その面に高反射率の金（ｍ）を蒸着した赤外レ
ーザ用のものがある。と記鏡面加工の方法としては、従
来からＮｊ、／Ｅ’　（＝フケＶ−リンｌ）めつきを施
し、この面を研磨する方式が専ら行われていたが、最近
では、銅基板に直接超精密旋盤による鏡面加工が実用化
されている。

さらに、金などの蒸着についても、古くからの真空蒸着
あるいはめうきなどの方法に代わって、クラスタイオン
ビーム蒸着法により、密着性の高い高性能の反射膜の蒸
着が可能となり実用段階にある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の全反射ミラーにおいては、ミラー基
板の材料に銅板を用いているが、銅は密度が８．９８／
Ｉ’ｌ１３であり、比較的重い材料である。

とくに直径が２５０Ｍ％厚さがＢｏｘのような大きな円
板状ミラーを作製しようとすると、基板自体の重量は約
１８に９にもなり、運搬などの取扱いや、ミラーの保持
用具などを皇固なものにするなどの処置が必要となる問
題点がある。

この発明は上記のような問題、ａを解消するためになさ
ｔたもので、高反射率をもち、かつ耐レーザ光損傷特性
などの膜特性が優れ、とくに軽量のレーザ装置用ミ今一
を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るレーザ装置用ミラーは、基板材料として
耐熱性のガラスを用いたものである。

〔作　用〕

この発明におけるミラーは、基板材料がガ今スであるこ
とにより線膨張率が小さく熱による歪を抑制し、熱伝導
率が小さいため冷却率が高い。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を、発明者らが行った試験に
基づいて具体的に説明する。

この試験では、レーザ装置用ミラーの基板材料として耐
熱性のガラスを用い、特に線膨張率が６Ｘ　１０−−７
以下、熱伝導率が０．０　ｇ−一−ｓａ：　、’Ｃ以上
の特性を持つ耐熱がリスを用いた。これは、基板材料と
しての諸条件の内、熱伝導率■と線膨張率（α）が最も
重要なファクターとなるからである。このことは、レー
ザ光の照射により吸収された光が訃となり、これによっ
て発生する歪が小さい材料程良好と考えられるためであ
る。

ここで、評価ファクターとして熱伝導率（ト）と線膨張
率（α）の比であるＦ　Ｍ　＝　”、熾の値を表に示す
。

表　基板材料の特性 表にシいて、チタンケイ酸ガラスのＦＭｌｉは銅より大
きく、ミラーの基板材料として性能が良いことを示して
いる。なお、ＦＭ値は銅はどではなくても、そのｆＩが
５０００以上徨度であればミラー用基板として、条件に
よって使用可能と考えられる。

以とのことから、本実施例では、ミラー用基板材料とし
て線膨張率０．５　Ｘ　１０−’　、熱伝導率ｄ ０．００８５　／、０．、い密度２．２０　ｇ／、、３
のチタンケイ酸ガラスを用い、鏡面加工面に金（Ａｕ）
を蒸着して反射膜を形成したミラーを得ようとするもの
である。

実施例： まず、ミラー基板の主材料には市販のチタンケイ酸ガラ
ス板（コーニング社）を用いた。このガ轡ス板を所要の
寸法に切断し、機成的加工により所定の形状に加工する
。本実施例では、直径２５０鱈で厚さ８０Ｍのミｗｔ−
を製作するので、はぼこの寸法が幕板の形状となる。

このガラス板が本発明による基板を構成する。

そして、この基板を超精密機械加工により鏡面加工を行
った後、噴量加工面に金（Ａｕ）をり岬スターイオンビ
ーム蒸看法により蒸青し、反射膜を形成する。この蒸着
は、市販のり→スターイオンビーム無電装置を用いて行
い、この金蒸着ＵＴＪをレーザ光のミラー而とする全反
射ミラーが得られる。

この金ＸｔＦ？５Ｊの厚さは８０００〜６０００オンダ
ストロームである。この金蒸着膜による重量増は０．５
ｇ前後であり、ミａｘｒ−全体の重量と比較して無視で
きる程度のものである。

また、ガ弓ヌ基板と反射膜の金との密着力は極めて良好
でありテープによるひきはがしテストでも剥離すること
はない。

このようにして得られたミリ−は、基板材料の重量が８
２４０　ｇであるから、全体としては全さは８．３　ｋ
ｇ程度のものとなる。

なお、木５Ｊ！施例で得られたミラーの反射膜は、９９
．１影であり、実用上十分な性能をもつものである。そ
の上ミリー重１は、基板材料が銅である場合と比べて約
２４．７％　と格段に軽くなる。さらに基板材料の主体
がＡ１である場合と比べてもその８１％と一層軽くなる
。、このミラーをレー＋ｙ装置の部品支持部（こ持ち運
び収り付けることにより、レーザ装置用ミラーとして使
用する。

したがって、本発明の’＊実施例４）られたミラーは、
ミリ一本体の直置が・届散であるため、ミラーの運搬及
び１１り汲いが容易になるとともに、保持用具も簡易な
ものとすることができる効果がおる。

なお、本発明によるミラー用基板材料は耐略ガラス基板
であり、さらに、実施例のようにミリ−面を形成する反
ＪＮ膜材料暑こ金を使用する場合には、ミラ一本体は幅
数となり幕板材料のｌＡ膨張率が小さいため熱による歪
は無視できる程度である。

また、ガラス自体の熱伝導率が小さいため、爪板内部を
略伝、Ｊｉ−で冷却される率が４Ａ基板材料のものと比
べて減少し、反射膜自体の温序は、ｈ昇する傾向にある
が、ミう−としての性能上は支障ない。

ところで、本発明はその要旨を越えない限り、上記実施
例により限定されるものではない。

〔発明の効果〕

この発明は以と説明したとおり、基板材料に；耐熱ガラ
スを用いたことにより、ミラー自体が軽くなるとともに
、反射膜のそ胃性のよいミラーを得ることができる。ま
γ二、このミラーの径値化によって、ミラーの固定支持
構造が簡易化さね、かつ取り扱いや運搬が容易になる。

その他、ミラーを移動したり、その配４などを調整する
装置を小型化できるという点、あるいは付加的に、銅基
材やアルミニウム基材に比べてはるかに耐蝕性が良好で
あるという産業上極めて優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザ瑛匿用ミラーが使用される
例を示すレーザ加工装置の模式的説明図である。 図において、（１）はＶ−ザ光発生装！ｊＬ−ｆ２）は
レーザ光、（３）は全反射ミリ−１（４）は集光レンズ
、（５）は被加工物でちる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板表面に形成された金属膜を反射面としたレー
   ザ光用のミラーにおいて、上記基板を耐熱性ガラス材料
   で構成したことを特徴とするレーザ装置用ミラー。
2. （２）耐熱性ガラス材料として、線膨張率が６×１０＾
   −＾７以下、熱伝導率が０．０３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ
   ・℃以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のレーザ装置用ミラー。
3. （３）耐熱性ガラス材料は、チタンケイ酸ガラス、石英
   ガラス、リチウムアルミナシリケート結晶化ガラスなど
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレ
   ーザ装置用ミラー。