(57)【要約】  加工点の確認や光路の調整を行うための光学系を有するレーザ発振器で、筐体が熱変形してもガイド光の光軸が変化しないレーザ発振器を得ること。筐体（１０）と、光軸方向に延在する３本の支持棒（２４〜２６）によって互いに平行接続された、光共振器（２０）を構成する光学部品をそれぞれ支持する一対の光学基台（２１，２２）と、光学基台（２１，２２）と筐体（１０）との間を接続する一対のベローズと、光学基台（２１，２２）を筐体（１０）に対して吊り下げる連結部材（３１）と、部分反射鏡（２３）から加工ヘッドまでの間の光路における光学部品の調整および加工点の調整を行うためのガイド光を出力するガイド光光源（２７）と、レーザ光を導く光学部品を有する光学部品支持部材（４０）と、を備え、ガイド光光源（２７）は、部分反射鏡（２３）を備える光学基台（２２）に設けられる。
2008136073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振器筐体と、
前記発振器筐体の両側に設置され、光軸方向に延在する３本の支持棒によって互いに平行接続された、光共振器を構成する光学部品をそれぞれ支持する一対の光学基台と、
前記一対の光学基台と前記発振器筐体との間を接続する一対のベローズと、
前記一対の光学基台を前記発振器筐体に対して吊り下げる板バネと、
レーザ光を出射する部分反射鏡から、前記レーザ光を被加工物に対して照射する加工ヘッドまでの間の光路における光学部品の調整および加工点の調整を行うためのガイド光を出力するガイド光光源と、
前記部分反射鏡から前記加工ヘッドまでの間の光路のうち、前記光学基台が設けられる前記発振器筐体の側面に平行な方向に前記レーザ光を導く光学部品を有する光学部品支持部材と、
を備えるレーザ発振器において、
前記ガイド光光源は、前記部分反射鏡を備える光学基台に設けられることを特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
前記光学部品支持部材は、
前記光共振器で発生し、前記部分反射鏡から出射されたレーザ光を所定の方向に導く第１のミラーと、
前記ガイド光光源で発生するガイド光を、前記所定の方向に導く第２のミラーと、
前記第１のミラーからのレーザ光または前記第２のミラーからのガイド光を他の所定の方向に導く第３のミラーと、
を備え、前記第１〜第３のミラーは互いに平行にかつ同一直線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記光学部品支持部材上に配置されるミラーのうち、中央に配置される第１または第２のミラーは、前記光路上の位置と、前記光路上から待避する位置とに移動可能であることを特徴とする請求項２に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
前記ガイド光光源は前記光共振器よりも下部に配置され、前記光学部品支持部材上に配置されるミラーのうち前記第２のミラーが中央に配置される場合に、前記光路上の前記第２のミラーよりも前記第１のミラー側に前記光共振器からのレーザ光を吸収するビームダンパを備えることを特徴とする請求項３に記載のレーザ発振器。
【請求項５】
前記光共振器は前記ガイド光光源よりも下部に配置され、前記光学部品支持部材上に配置されるミラーのうち前記第１のミラーが中央に配置される場合に、前記光共振器の光軸上に、前記第１のミラーが待避位置にあるときに前記光共振器からのレーザ光を吸収するビームダンパを備えることを特徴とする請求項３に記載のレーザ発振器。
【請求項６】
前記光学部品支持部材は、前記発振器筐体に、一直線上にない３点で固着部材によって固定されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項７】
前記筐体と前記光学部品支持部材をそれぞれの下部で固定する架台をさらに備え、
前記光学部品支持部材は、前記架台に、一直線上にない３点で固着部材によって固定されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ加工装置などに使用されるレーザ発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振器は、一般に、一対の放電電極を有し、レーザ媒質ガスを封入した筐体と、筐体の放電面に平行な方向の両側に配置される光共振器と、を備える。筐体は、一対の板状の電極部材が所定の間隔をあけて配置される放電電極と、筐体内でレーザ媒質ガスを循環させるブロアと、放電電極による放電によって高温となったレーザ媒質ガスを冷却する熱交換器と、を有する。なお、放電電極と熱交換器との間はダクトで結ばれている。【０００３】
また、光共振器は、全反射鏡を支持固定した第１の光学基台と、全反射鏡に対向して配置される部分反射鏡を支持固定した第２の光学基台とが、たとえば上部に２本、下部に１本の合計３本の支持棒によって互いに平行に、放電面に平行な方向の筐体の両側に配置される。この光共振器によって共振されるレーザ光の方向を以下では光軸という。レーザ光通過部分における筐体と光共振器を構成するそれぞれの光学基台との間は、ベローズで接続される。【０００４】
このようなレーザ発振器の動作の概略について説明する。放電電極に高電圧が投入され、放電電極間に放電が発生すると、この放電によって放電電極間に存在するレーザ媒質ガスが励起され、この励起で生じた光は、共振ミラーによって共振される。つまり、第１の光学基台に支持された全反射鏡で反射されたレーザ光は、第２の光学基台に支持された部分反射鏡に到達し、その一部はそのままレーザ光としてレーザ発振器の外部に出力され、残りのレーザ光は再び第１の光学基台に支持された全反射鏡側に反射される。このとき、励起されたレーザ媒質ガスは、放電電極の間からダクトを通って熱交換器へと循環し、ここで冷却された後、ブロアによって再び放電電極へと循環する。【０００５】
このとき、加工用のレーザ発振器は、高出力であるため、発生する熱量が大きく、循環するレーザ媒質ガスの場所による温度差が生じることによって、筐体が熱変形を起こす。また、この筐体の熱変形に光共振器を構成する支持棒が追随し、その結果、支持棒に対する光学基台の傾き（一対の光学基台の位置関係）が、装置設定時に比して変化し、レーザ光位置の出射方向の経時安定性の変動が生じてしまう。このような問題点を解決するために、従来では、光共振器を構成する支持棒のうち、筐体の上部に配置される２本の支持棒は、それぞれ軸線方向中央部を筐体の上面と接続し、熱変形が少ない側の支持棒は固定接続とし、他方の支持棒は軸線方向および高さ方向の動きのみを拘束した可動接続とする構造が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。【０００６】
この特許文献１に記載の方法では、筐体に循環するレーザ媒質ガスの場所による温度差が生じる場合に、一対の光学基台の位置関係の変化を抑えることが可能である。しかし、筐体の熱変形によって、その両端面の位置や角度が変化する結果、筐体の光軸方向両側に取り付けられたベローズの位置が変化する。そして、このベローズの位置変化によって発生する反力は、２つの光学基台の位置関係を崩してしまう。このような問題点を解決するために、従来では、筐体の側端部と光学基台とを、光軸に垂直な方向の曲げ運動と光軸まわりの回転運動を拘束し、光軸方向の曲げ運動と光軸に垂直な方向の軸まわりの回転運動を可能とする板バネによって連結する構造が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。以上のような構造にすることで、光共振器のアライメント変化を最小限に抑えている。【０００７】
ところで、レーザ加工装置においては、レーザ発振器から出力されたレーザ光は複数枚のベンドミラーを経て加工点に導かれる。一般的に、レーザ発振器から出力されるレーザ光は直線偏光成分が含まれており、このレーザ光の直線偏光成分により被加工物に対するレーザ光の吸収率が加工方向によって異なる。そのため、加工品質に異方性が生じてしまう。そこで、通常は加工品質に異方性が生じないように、レーザ発振器から出力されたレーザ光を円偏光にするために、レーザ発振器と複数枚のベンドミラーとの間に円偏光ミラーを配置する構成が従来知られている（たとえば、特許文献３参照）。【０００８】
レーザ発振器から出力された直線偏光のレーザ光を円偏光に変換するには、入射角４５゜で使用するミラーの反射面に対し、直線偏光のレーザ光の偏光面がＳ偏光軸（またはＰ偏光軸）と４５゜をなす入射配置（方位角４５゜）で、反射するレーザ光のＳ偏光とＰ偏光の両成分間に９０゜（λ／４）の位相差が生じるようにすればよい。このように反射するレーザ光のＳ偏光とＰ偏光の両成分間に９０°の位相差が生じるように光学膜設計された誘電体多層膜によって形成されるミラーを円偏光ミラーという。ここでＳ偏光とは入射面に垂直な偏光面を持つ成分であり、Ｐ偏光とはそれに垂直、すなわち入射面に平行な偏光面を持つ成分である。【０００９】
また、レーザ加工装置において、加工点の確認や光路の調整を行うための光学部品をレーザ発振器に設ける構造についても従来知られている。この構造では、ガイド光を照射するためのガイド光光源と、共振ミラーや外部ベンドミラーの汚れやずれを測定する際に、光共振器内で発生したレーザ光を遮るための光シャッタと、光シャッタで反射されたレーザ光を吸収する光ダンパと、をレーザ発振器にさらに備える。そして、光シャッタや円偏光ミラーで構成される出口光路部は、光ダンパやミラーを冷却する必要があるために、重厚な構造を有し、筐体や筐体の下にある架台に固定されていた（たとえば、特許文献４参照）。また、ガイド光光源とベンドミラーで構成されるガイド光発生部は、光共振器を有する発振器筐体を内部に支持固定する支持枠体の外部に固定されていた（たとえば、特許文献５参照）。【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１８３４２５号公報
【特許文献２】特開２００３−３０４０１５号公報
【特許文献３】特開２００２−３１６２９１号公報
【特許文献４】特開平９−２７１９６８号公報
【特許文献５】特開平９−２３０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、たとえば上述した特許文献２〜５に記載のレーザ発振器を組み合わせた場合に、筐体の熱変形によって、それを固定する架台や支持枠体も変形する。その結果、これらに取り付けられたガイド光光源やベンドミラーの姿勢が変化するため、ガイド光の光軸が変化してしまうという問題点があった。【００１２】
また、複数のミラーで加工ヘッドまで導かれたレーザ光とガイド光は、加工ヘッドの細いノズルを通過して、被加工物に照射される。このとき、架台や支持台の変形によってガイド光の光軸が大きく変化した場合に、レーザ光やガイド光がノズルで遮られてしまい、加工点の確認を行う場合のガイド光が見えなくなるという問題点もあった。【００１３】
さらに、この光軸の変化を低減するためには、筐体が熱変形しても架台が変形しないように架台や支持台を重厚な構造にする必要があるが、このような方法では、レーザ発振器やレーザ加工装置の製造を行うためのコストが大幅に増大してしまうという問題点もあった。【００１４】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、加工点の確認や光路の調整を行うための光学系を有するレーザ発振器において、装置の製造コストを大幅に増大させることなく、筐体が熱変形してもガイド光の光軸が変化しないレーザ発振器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、この発明にかかるレーザ発振器は、発振器筐体と、前記発振器筐体の両側に設置され、光軸方向に延在する３本の支持棒によって互いに平行接続された、光共振器を構成する光学部品をそれぞれ支持する一対の光学基台と、前記一対の光学基台と前記発振器筐体との間を接続する一対のベローズと、前記一対の光学基台を前記発振器筐体に対して吊り下げる板バネと、レーザ光を出射する部分反射鏡から、前記レーザ光を被加工物に対して照射する加工ヘッドまでの間の光路における光学部品の調整および加工点の調整を行うためのガイド光を出力するガイド光光源と、前記部分反射鏡から前記加工ヘッドまでの間の光路のうち、前記光学基台が設けられる前記発振器筐体の側面に平行な方向に前記レーザ光を導く光学部品を有する光学部品支持部材と、を備えるレーザ発振器において、前記ガイド光光源は、前記部分反射鏡を備える光学基台に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、筐体の熱変形が発生しても、３本の支持棒で固定された光学基台の姿勢変化は小さいため、光学基台に取り付けられたガイド光光源からのガイド光の射出方向の変化は小さく、ガイド光の光軸が変化しない。その結果、レーザ発振器から出射されるレーザ光を用いた加工精度が向上するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、この発明によるレーザ発振器の実施の形態１の要部の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、光学部品支持部材の筐体への固着部材による固定の様子を示す斜視図である。
【図３】図３は、光学部品支持部材の筐体への固着部材による、この実施の形態１によらない固定の様子を示す斜視図である。
【図４】図４は、光学部品支持部材の熱変形によるミラーの配置関係を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、この発明によるレーザ発振器の実施の形態２の要部の構成を示す斜視図である。
【図６】図６は、この発明によるレーザ発振器の実施の形態３の要部の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  レーザ発振器
１０  筐体
２０  光共振器
２１  第１の光学基台
２２  第２の光学基台
２３  部分反射鏡
２４，２５，２６  支持棒
２７  ガイド光光源
３１  連結部材
４０  光学部品支持部材
４１  部品設置部
４２  支持部
５１  円偏光ミラー
５２，５４，５６  ベンドブロック
５３  ベンドミラー
５５  ガイド光用ベンドミラー
５７  ビームダンパ
５８  稼動ステージ
５９  エアシリンダ
６０  ピストンロッド
６１  取付面
６２  突起部
６３  固着面
７１  架台
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるレーザ発振器の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００２０】
実施の形態１．
図１は、この発明にかかるレーザ発振器の実施の形態１の要部の構成を示す斜視図であり、図２は、筐体から出射されたレーザ光を加工ヘッドへ導く光学部品が設置される光学部品支持部材の筐体への固着部材による固定の様子を示す斜視図であり、図３は、光学部品支持部材の筐体への固着部材による、この実施の形態１によらない固定の様子を示す斜視図であり、図４は、光学部品支持部材の熱変形によるミラーの配置関係を模式的に示す断面図である。なお、以下の説明では、光共振器内におけるレーザ光の光軸方向をＹ軸とし、この光軸に垂直な高さ方向をＺ軸とし、これらＹ軸およびＸ軸の双方に垂直な方向をＸ軸とする。【００２１】
レーザ発振器１は、一対の放電電極を有し、レーザ媒質ガスを封入した筐体１０と、筐体１０の放電面に平行な方向の両側に配置される光共振器２０と、を備える。筐体１０は、図示されていないが、一対の板状の電極部材が所定の間隔をあけて配置される放電電極と、放電電極による放電によって高温となったレーザ媒質ガスを冷却する熱交換器と、放電電極と熱交換器とを結ぶダクトと、筐体１０内でレーザ媒質ガスを循環させるブロアと、を有する。この筐体１０は、請求の範囲における発振器筐体に対応している。【００２２】
光共振器２０は、図示しない全反射鏡を支持固定する第１の光学基台２１と、全反射鏡に対向して配置される部分反射鏡２３を支持固定する第２の光学基台２２とが、たとえば上部に２本、下部に１本、の合計３本の支持棒２４〜２６によって互いに平行に、放電面に平行な方向の筐体１０の両側に配置される。この光共振器２０によって共振されるレーザ光の方向が光軸である。また、図示しないが、レーザ光通過部分における筐体１０と光共振器２０を構成するそれぞれの光学基台２１，２２との間は、ベローズで接続される。【００２３】
また、この実施の形態１では、第２の光学基台２２の部分反射鏡２３の下部には、加工点の確認や光路の調整を行うためのガイド光を出力するガイド光光源２７が取り付けられる。このガイド光光源２７は、たとえば、赤色のレーザダイオードなどを用いることができ、光共振器２０の光軸と平行な方向にガイド光を出力する。【００２４】
さらに、筐体１０の光学基台２１，２２側の端部とそれぞれの光学基台２１，２２との間は、板バネなどの連結部材３１を介して連結されている。この連結部材３１によって、光共振器２０は、筐体１０から連結部材３１によって吊り下げられる構造となる。このとき、光学基台２１，２２と接続される側のベローズの中心位置が、筐体１０と接続される側のベローズの中心位置に対して、Ｘ軸方向とＺ軸方向の自由度およびＹ軸方向まわりの回転方向の自由度を拘束し、それ以外のＹ軸方向の自由度およびＸ軸まわりの回転方向とＺ軸方向まわりの回転方向は可動とされる。【００２５】
このような連結部材３１を介して筐体１０と光学基台２１，２２とを連結することによって、光共振器２０はＸ軸またはＺ軸方向の曲げに対して変形し難く、Ｙ軸まわりの回転方向に対する高い剛性を有する一方、Ｙ軸方向の曲げに対しては容易に変形し、またＸ軸またはＺ軸まわりの回転方向に対しても容易に変形し得る構造を有する。【００２６】
さらに、レーザ光出射側（部分反射鏡２３側）の筐体１０の側面には、部分反射鏡２３から出射されたレーザ光を図示しない加工ヘッド側に導くとともに、加工点の確認や光路の調整を行うための光学部品が設けられた光学部品支持部材４０が取り付けられている。この光学部品支持部材４０は、Ｌ字形状の断面構造を有しており、筐体１０のレーザ光出射側端面に平行で光学部品が設置される部品設置部４１と、この部品設置部４１の下端に接続され、光軸に平行な支持部４２と、からなる。【００２７】
部品設置部４１上には、光共振器２０から出射されたレーザ光を加工ヘッドへと導くための円偏光ミラー５１とベンドミラー５３をそれぞれ取り付けたベンドブロック５２，５４が固定されている。円偏光ミラー５１は、光共振器２０から出射された直線偏光を含むレーザ光を、円偏光のレーザ光にするとともに、Ｚ軸方向下方に反射させるように配置される。そして、この円偏光ミラー５１は、ベンドブロック５２によって部品設置部４１に対して固定される。なお、光共振器２０から出射されたレーザ光が円偏光ミラー５１に到達するように、円偏光ミラー５１の設置位置に対応する部品設置部４１には孔が穿たれている。また、ベンドミラー５３は、円偏光ミラー５１からのレーザ光を、Ｙ軸方向に反射させるように配置され、ベンドブロック５６によって部品設置部４１に固定される。【００２８】
円偏光ミラー５１とベンドミラー５３との間の光路Ａ上には、ガイド光用ベンドミラー５５とビームダンパ５７が固定された可動ステージ５８が設けられる。可動ステージ５８は、エアシリンダ５９に装着されたピストンロッド６０の先端に取り付けられており、部品設置部４１上をＸ軸方向に移動可能な構成となっている。ガイド光用ベンドミラー５５は、円偏光ミラー５１とベンドミラー５３とを結ぶ光路Ａ上に配置されたときに、第２の光学基台２２に設けられたガイド光光源２７からのガイド光を、Ｚ軸下方向に反射させるように配置され、ベンドブロック５６によって可動ステージ５８に固定される。なお、円偏光ミラー５１とベンドミラー５３とを結ぶ光路Ａ上に配置されたときに、ガイド光光源２７から出射されたガイド光がガイド光用ベンドミラー５５に到達するように、ガイド光用ベンドミラー５５の設置位置に対応する部品設置部４１と可動ステージ５８には孔が穿たれている。ビームダンパ５７は、ガイド光用ベンドミラー５５が円偏光ミラー５１とベンドミラー５３の光路Ａ上に配置されたときに、光共振器２０から出射されたレーザ光を吸収して、レーザ出力の開閉を行うシャッタとして機能するとともに、シャッタが閉じている状態では、ガイド光光源２７から出力されるガイド光は、ガイド光用ベンドミラー５５を経て、光共振器２０から出射されるレーザ光と同じ光路Ａを通って加工点に導かれる。【００２９】
可動ステージ５８によって、ガイド光用ベンドミラー５５が円偏光ミラー５１とベンドミラー５３とを結ぶ光路Ａ上に配置されたときに、これらの円偏光ミラー５１とベンドミラー５３とガイド光用ベンドミラー５５とは互いに平行で、かつ同一直線上の位置関係となる。なお、円偏光ミラー５１は、請求の範囲における第１のミラーに対応し、ベンドミラー５３は、同じく第３のミラーに対応し、ガイド光用ベンドミラー５５は、同じく第２のミラーに対応している。【００３０】
支持部４２の部品設置部４１とは反対側の端部は、互いに一直線上にない３点で筐体１０の側面と支持されるように固定される。図１や図２に示されるように、支持部４２の端部には筐体１０に取り付けるための矩形状の取付面６１が設けられており、この矩形状の取付面６１の支持部４２とは反対側の面には、互いに一直線上にない３つの突起部６２が設けられている。これらの図１や図２では、矩形状の取付面６１の４隅のうち３つの隅に突起部６２が設けられる場合が示されている。そして、この突起部６２の設けられた部分で取付面６１と筐体１０とがボルトなどの固着部材６３によって固定される。【００３１】
つぎに、このような構成を有するレーザ発振器１における動作について説明する。加工を行う場合には、光学部品支持部材４０の部品設置部４１上の可動ステージ５８を、その上に配置されるガイド光用ベンドミラー５５とビームダンパ５７が、円偏光ミラー５１とベンドミラー５３とを結ぶ光路Ａ上に位置しないように、すなわちシャッタが開いている状態となるように、移動させる。つまり、ガイド光用ベンドミラー５５とビームダンパ５７とを待避させる。この状態で、光共振器２０で発生したレーザ光の一部は、第２の光学基台２２に設けられた部分反射鏡２３から出力され、円偏光ミラー５１に入射する。円偏光ミラー５１で直線偏光成分を有するレーザ光は円偏光へと変換され、光路を９０°下方（Ｚ軸下方）に曲げられ、光学部品支持部材４０の部品設置部４１下部に設けられるベンドミラー５３で再び光路ＡをＹ軸方向に曲げられる。その後、レーザ光は、図示しない加工ヘッダへと導かれ、被加工物に対する加工が行われる。【００３２】
また、加工点の確認や光路の調整を行う場合には、可動ステージ５８を、その上に設置されるガイド光用ベンドミラー５５とビームダンパ５７が、円偏光ミラー５１とベンドミラー５３とを結ぶ光路Ａ上に位置するように、すなわちシャッタを閉じている状態となるように、移動させる。これにより、光共振器２０から出射されるレーザ光は、上記の場合と同じように、部分反射鏡２３から出射され、円偏光ミラー５１によってＺ軸下方に向きを変えられるが、ビームダンパ５７によって吸収される。その結果、光共振器２０からのレーザ光は、加工ヘッドへ到達することがない。【００３３】
このような状態で、第２の光学基台２２上に設けられたガイド光光源２７からガイド光が出射される。このガイド光は、可動ステージ５８上のガイド光用ベンドミラー５５によって、Ｚ軸下方に曲げられ、部品設置部４１下部に設けられるベンドミラー５３で再び光路をＹ軸方向に曲げられる。その後、ガイド光は、図示しない加工ヘッダへと導かれて加工点のずれや、ベンドミラーの汚れや光軸のずれなどの検出に利用される。そして、その結果をもとに調整が行われる。【００３４】
ここで、この様な構成を有するレーザ発振器１における作用について説明する。筐体１０は、その作動中において、レーザ媒質ガスの熱によって光軸方向（Ｙ軸方向）に伸びるとともに、レーザ媒質ガスの温度分布によって湾曲するように熱変形する。また、筐体１０の熱変形によって、筐体１０の光軸方向両側に取り付けられたベローズの位置も変化する。このベローズの位置変化によって発生する反力が光共振器２０の構造体に変形を及ぼし、２つの光学基台２１，２２の位置関係をずらしてしまう。【００３５】
しかし、上記したように、光共振器２０を構成する２つの光学基台２１，２２と筐体１０の両端とを板バネなどの連結部材３１を介して連結したことによって、２つの光学基台２１，２２では、筐体１０の熱変形による変形と、その変形に伴うベローズの位置ずれによる軸ずれ変形とが抑えられる。つまり、光共振器２０の姿勢変化は小さくなる。その結果、第２の光学基台２２に取り付けられたガイド光光源２７からのガイド光の出射方向の変化が小さくなる。また、光共振器２０の姿勢変化がわずかに生じた場合でも、光共振器２０の光軸とガイド光の光軸とは同じ方向に動くために、レーザ光とガイド光の出射方向の差は小さいものとなる。【００３６】
また、光学部品支持部材４０は筐体１０に固定されているため、筐体１０の熱変形に伴ってこの光学部品支持部材４０の姿勢が変化することは避けられない。ここで、図４に示されるように、一直線上に互いに平行に配置された円偏光ミラー５１またはガイド光用ベンドミラー５５と、ベンドミラー５３とは、光学部品支持部材４０の姿勢が変化しても、それぞれの両ミラーで発生する光軸の角度変化が相殺され、出力される光軸の角度は変化しない。また、このとき光軸の平行ズレは僅かに発生するが、加工点までの距離が１０ｍ以上と長いため、角度変化に比べて無視することができる。つまり、この実施の形態１では、レーザ光およびガイド光の両方が、平行ミラーを通して出力されるため、両ビームの光軸変化は小さくなる。その結果、レーザ光を用いた加工時には高精度な加工を行うことができ、ガイド光を用いた調整時には高精度な調整を行うことができる。【００３７】
上記したように光学部品支持部材４０の部品設置部４１上に平行に配置されたミラー（円偏光ミラー５１、ベンドミラー５３、ガイド光用ベンドミラー５５）の効果で、光学部品支持部材４０に固定されたこれらのミラーの相対位置がずれても、光軸の角度が変化しないため、これらのミラーを重厚な架台や支持台に固定する必要がない。しかも、この実施の形態１のように、ミラーが設置された光学部品支持部材４０を直接筐体１０に固定すれば、架台や支持台は不要かまたは簡素化されるので、光軸の変化を低減させるためのコストを低く抑えることができる。【００３８】
つぎに、光学部品支持部材４０の筐体１０への固定を３点固定で行うことについての作用を説明する。筐体１０の熱変形によって取付面６１に反りが発生した場合、図３に示されるように４点固定では取付面６１が過剰に拘束されるために、光学部品支持部材４０に曲げおよびねじり反力が作用し、反りが発生してしまう。その結果、光学部品支持部材４０に固定された円偏光ミラー５１とベンドミラー５３の相対角度やガイド光用ベンドミラー５５とベンドミラー５３の相対角度は変化してしまう。また、光学部品支持部材４０の取付面６１の筐体１０への固定点が４点より多い場合は、さらに過剰拘束となり、光学部品支持部材４０は複雑な形状に変形してしまい、光学部品支持部材４０に固定された円偏光ミラー５１とベンドミラー５３の相対角度やガイド光用ベンドミラー５５とベンドミラー５３の相対角度も変化する。【００３９】
これに対して、図２に示されるように、光学部品支持部材４０の筐体１０への固定を３点で行う場合には、筐体１０に熱変形が発生した場合でも、光学部品支持部材４０に曲げおよびねじり反力が作用しない。その結果、光学部品支持部材４０の平面度を一定に維持することができ、平行に配置された円偏光ミラー５１とベンドミラー５３の相対角度やガイド光用ベンドミラー５５とベンドミラー５３の相対角度を一定に保つことができる。【００４０】
この実施の形態１によれば、光共振器２０が３本の支持棒２４〜２６で固定された光学基台２１，２２によって構成され、さらに光共振器２０が板バネなどの連結部材３１によって筐体１０に連結しているため、筐体１０の熱変形が発生しても、光学基台２１，２２の姿勢変化は小さくなる。これによって、光学基台２１，２２に取り付けられたガイド光光源２７からのガイド光の射出方向の変化も小さく、ガイド光の光軸が変化しない。その結果、レーザ発振器１から出射されるレーザ光を用いた加工精度が向上するという効果を有する。【００４１】
また、筐体１０がレーザ発振動作中に熱変形した場合でも、光共振器２０からのレーザ光やガイド光光源２７からのガイド光を、加工ヘッドに導くための円偏光ミラー５１やガイド光用ベンドミラー５５、ベンドミラー５３が設けられた光学部品支持部材４０に対して曲げ反力やねじり反力が作用しない。これによって、これらの平行に配置された円偏光ミラー５１またはガイド光用ベンドミラー５５と、ベンドミラー５３との相対角度を一定に保つことができるという効果も有する。さらに、その結果、加工点の確認や光路の調整を行うための光学部品を有する光学部品支持部材４０を、筐体１０が熱変形しても変形しないような重厚な架台や支持台上に固定する必要がない。これによって、レーザ発振器１の製造コストを大幅に増大させることなく、筐体１０が熱変形してもガイド光の光軸が変化しないレーザ発振器１を得ることができるという効果も有する。【００４２】
実施の形態２．
図５は、この発明にかかるレーザ発振器の実施の形態２の要部の構成を示す斜視図である。このレーザ発振器１は、実施の形態１の図１の光学部品支持部材４０が筐体１０ではなく、筐体１０をその下部で支持する架台７１に取り付けられたことを特徴とする。この光学部品支持部材４０は、平板上を有しており、その下部に下側に突出した互いに一直線上にない３点の突起部６２を有する取付面６１が設けられ、この突起部６２で架台７１とボルトなどの固着部材６３によって支持固定される。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。【００４３】
この実施の形態２によれば、レーザ発振の動作中に筐体１０に熱変形が生じると、架台７１も変形し、光学部品支持部材４０の姿勢は変化するが、光学部品支持部材４０の取付面６１で架台７１に３点で固定されることによって、光学部品支持部材４０に対して曲げ反力やねじり反力が作用しないので、光学部品支持部材４０上に平行に配置された円偏光ミラー５１またはガイド光用ベンドミラー５５と、ベンドミラー５３との相対角度を一定に保つことができるという効果を有する。また、その結果、架台７１を筐体１０の熱変形によって変形しない重厚な構造としなくて済み、架台７１を重厚な構造とした場合に比して、レーザ発振器１の製造コストを低く抑えることができるという効果を有する。【００４４】
実施の形態３．
図６は、この発明にかかるレーザ発振器の実施の形態３の要部の構成を示す斜視図である。このレーザ発振器１は、実施の形態１の図１において、加工を行うためのレーザ光を出射する光共振器２０の共振器ミラー（全反射鏡と部分反射鏡２３）の位置と、ガイド光を出射するためのガイド光光源２７の位置とを入れ替えた構成を有し、これに対応して、光学部品支持部材４０における光学部品の配置位置が変化したものである。【００４５】
つまり、光共振器２０においては、第２の光学基台２２の高さ方向（Ｚ軸方向）のほぼ中央付近にレーザ光を出射する部分反射鏡２３が設けられ、その上部にガイド光光源２７が取り付けられる。また、第１の光学基台２１の第２の光学基台２２に設けられた部分反射鏡２３に対応する位置に、図示しない全反射鏡が設けられる。【００４６】
これに対応して、光学部品支持部材４０の部品設置部４１上には、円偏光ミラー５１が光共振器２０の光軸上の位置に移動して配置される。ただし、この円偏光ミラー５１は、Ｘ軸方向に移動可能な可動ステージ５８上に設けられる。また、光共振器２０の光軸における円偏光ミラー５１の延長上には、可動ステージ５８の移動によって円偏光ミラー５１が光共振器２０の光軸上から待避された場合に、光共振器２０からのレーザ光を吸収するためのビームダンパ５７が配置される。このビームダンパ５７は、ビームダンパ保持部材６４によって、部品設置部４１上に固定されている。【００４７】
また、部品設置部４１上には、第２の光学基台２２に設置されたガイド光光源２７からのガイド光を加工ヘッドへと導くためのガイド光用ベンドミラー５５を取り付けたベンドブロック５６が固定されている。このガイド光用ベンドミラー５５は、円偏光ミラー５１から、その下部に設置されるベンドミラー５３を介して加工ヘッドへと導く光路Ａに、ガイド光を導くように、ガイド光光源２７からのガイド光をＺ軸方向下方に反射させるように配置される。【００４８】
ここで、可動ステージ５８上に配置される円偏光ミラー５１の位置で、加工を行うか、調整を行うかが選択される。すなわち、円偏光ミラー５１が、光共振器２０の光軸上に存在する場合には、光共振器２０からのレーザ光が円偏光ミラー５１とベンドミラー５３とによって、図示しない加工ヘッドにまで導かれ、加工を行うことができる。また、円偏光ミラー５１が、光共振器２０の光軸から外れて配置される場合には、光共振器２０からのレーザ光は、その延長上に存在するビームダンパ５７へと吸収されるだけで、加工ヘッドへの光路に導かれることがない。この状態で、ガイド光光源２７からガイド光を出射させれば、このガイド光がベンドミラーを介して、加工ヘッドへの光路に導かれる。【００４９】
なお、この実施の形態３の構成を有するレーザ発振器１に対して、実施の形態２の構成を適用することもできる。また、実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略し、このレーザ発振器１における動作や作用についても実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。そして、この実施の形態３によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。【００５０】
また、上述した実施の形態１〜３における光学部品支持部材４０上での円偏光ミラー５１やベンドミラー５３、ガイド光用ベンドミラー５５の配置は一例であり、これ限定されるものではない。【００５１】
さらに、実施の形態１〜３は、いずれも円偏光ミラー５１とベンドミラー５３としたが、レーザ光の発振波長を選択する場合には、円偏光ミラー５１とベンドミラー５３をともにダイクロイックミラーに置き換えればよい。この場合にも、実施の形態１〜３と同様な効果が得られる。【００５２】
また、加工点で反射した戻り光を吸収する場合には、円偏光ミラー５１とベンドミラー５３とを偏光吸収ミラーに置き換えればよい。この場合にも、実施の形態１〜３と同様な効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、この発明にかかるレーザ発振器は、直交励起型レーザ発振器から出射されるレーザ光を用いて加工を行うレーザ加工装置に有用である。
【図１】
2008136073.tif 000003
【図２】
2008136073.tif 000004
【図３】
2008136073.tif 000005
【図４】
2008136073.tif 000006
【図５】
2008136073.tif 000007
【図６】
2008136073.tif 000008
【国際調査報告】
2008136073.tif 000009
2008136073.tif 000010
2008136073.tif 000011
2008136073.tif 000012