(57)【要約】  曲率可変ミラーは、曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材２Ｘを備え、ミラー母材２Ｘは、バネ材銅合金を用いて形成され、バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ（ニッケル）、Ｓｎ（すず）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｎ（マンガン）、Ｐｂ（鉛）、Ｆｅ（鉄）およびＡｌ（アルミニウム）の少なくとも１つを添加した合金の何れかを用いて構成されている。
2013145244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備え、
前記ミラー母材は、バネ材銅合金を用いて形成され、
前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする曲率可変ミラー。
【請求項２】
前記ミラー母材は、焼鈍しが行われることによって、ロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化させられて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の曲率可変ミラー。
【請求項３】
前記ミラー母材のミラー反射面側には、誘電体多層膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の曲率可変ミラー。
【請求項４】
曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備えた曲率可変ミラーと、
前記ミラー反射面側とは反対側の面であるミラー裏面側から前記ミラー母材に流体を噴き付ける流体噴き付け機構と、
を有し、
前記ミラー母材は、バネ材銅合金を用いて形成され、
前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする曲率可変ユニット。
【請求項５】
前記流体噴き付け機構は、前記ミラー裏面の外周部に前記流体を噴き付けることを特徴とする請求項４に記載の曲率可変ユニット。
【請求項６】
前記流体噴き付け機構は、前記ミラー裏面の内周部側から外周部側に向かう方向に前記流体が流れるよう、前記ミラー裏面に対して前記流体を斜め方向から噴き付けることを特徴とする請求項５に記載の曲率可変ユニット。
【請求項７】
曲率可変なよう構成されるとともに、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであるバネ材銅合金を用いて形成されてミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材の材料を、焼鈍しする焼鈍しステップを含み、
前記焼鈍しの際には、前記ミラー母材がロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化するよう焼鈍しされることを特徴とする曲率可変ミラーの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を反射する曲率可変ミラー、曲率可変ユニットおよび曲率可変ミラーの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工機は、レーザ発振器から出射されたレーザ光を曲率可変ミラーやレーザ光反射用ミラーなどで反射して、被加工物に照射する装置である。従来、曲率可変ミラーなどを構成するミラー母材には、熱伝導性が良いことから無酸素銅が使用されていた。このようなミラー母材では、歪みが生じると所望のビーム径を得ることができなくなるので、歪みの発生を防止したミラー母材が必要とされている。【０００３】
例えば、特許文献１に記載の形状可変ミラーは、形状可変ミラーと支持体とを連結する支持バネの材料にりん青銅などの金属材料を適用し、これにより、弾性部材の異常な変形の発生を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６２８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術は、支持バネの材料にリン青銅を適用しているに過ぎず、曲率可変ミラーのミラー塑性変形に対する寿命が短かった。このため、繰返しの屈曲によって曲率可変ミラーに繰返し応力が作用すると、曲率可変ミラーのミラー母材に永久歪みが生じ、短期間でミラー母材を交換しなければならないという問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ミラー塑性変形に対して高寿命を有した曲率可変ミラー、曲率可変ユニットおよび曲率可変ミラーの作製方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備え、前記ミラー母材は、バネ材銅合金を用いて形成され、前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ａｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る曲率可変ミラー、曲率可変ユニットおよび曲率可変ミラーは、ミラー塑性変形に対して高寿命を有するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１に係るレーザ加工機の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る曲率可変ミラーを備えた曲率可変ユニットを示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る曲率可変ミラーの構成を示す図である。
【図４−１】図４−１は、曲率可変ミラーの曲率変化と焦点位置の変化との関係を説明するための図（１）である。
【図４−２】図４−２は、曲率可変ミラーの曲率変化と焦点位置の変化との関係を説明するための図（２）である。
【図５】図５は、曲率可変ミラーの他の構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２に係る曲率可変ミラーを備えた曲率可変ユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係る曲率可変ミラー、曲率可変ユニットおよび曲率可変ミラーの作製方法を図面に基づいて詳細に説明する。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。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーザ加工機の概略構成を示す図である。レーザ加工機１００は、レーザ発振器（レーザ光出力部）３１、ＰＲ（Partial  Reflection）ミラー３２、ベンドミラー２Ａ，２Ｂ、曲率可変ミラー２Ｘ、加工レンズ３７を含んで構成されている。なお、図１では、後述する曲率可変ユニット１０の構成を省略している。
【００１２】
レーザ発振器３１は、ＣＯ2レーザなどのレーザ光（ビーム光）を発振させる装置であり、レーザ加工の際にはレーザ出力を種々変化させながらレーザ光を出射する。ＰＲミラー（部分反射鏡）３２は、レーザ発振器３１が出射するレーザ光を部分反射させてベンドミラー２Ａへ導く。
【００１３】
ベンドミラー（ビーム角度変化用ミラー）２Ａ，２Ｂは、ビーム角度変化用のミラーである。ベンドミラー２Ａは、ＰＲミラー３２から送られてくるレーザ光のビーム角度を変えてベンドミラー２Ｂへ導く。ベンドミラー２Ｂは、ベンドミラー２Ａから送られてくるレーザ光のビーム角度を偏向して曲率可変ミラー２Ｘに送る。
【００１４】
曲率可変ミラー２Ｘは、ミラーの曲率が曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラーである。曲率可変ミラー２Ｘは、ベンドミラー２Ｂから送られてくるレーザ光のビーム角度、ビーム径などを変えて加工レンズ３７に送る。曲率可変ミラー２Ｘは、ミラーの曲率を変化させることによって、ビーム径や焦点深さなどを変化させる。本実施の形態の曲率可変ミラー２Ｘは、ミラー母材がバネ材銅合金を用いて形成されている。
【００１５】
加工レンズ３７は、曲率可変ミラー２Ｘから送られてくるレーザ光を小さなスポット径に集光して被加工物３０に照射する。被加工物３０は、図示しない加工テーブル上に載置されており、この加工テーブル上でレーザ加工される。
【００１６】
なお、レーザ加工機１００は、板金などの板状部材を切断するレーザ加工機であってもよいし、プリント基板などに穴あけ加工を行うレーザ加工機であってもよい。また、レーザ加工機１００は、２次元のレーザ加工を行ってもよいし、３次元のレーザ加工を行ってもよい。
【００１７】
図２は、実施の形態１に係る曲率可変ミラーを備えた曲率可変ユニットを示す図である。図２では、曲率可変ユニット１０の断面図を示している。曲率可変ユニット１０は、概略円板状の部材を用いて形成されている曲率可変ミラー２Ｘの曲率を変化させるユニットである。
【００１８】
曲率可変ユニット１０は、センサ３、内側ミラー支持体４、外側ミラー支持体５、アクチュエータ６、流体流入口７、流体送出口８、上流側流体配管１５、下流側流体配管９Ａを備えている。内側ミラー支持体４、外側ミラー支持体５は、それぞれ有底円筒状部材を用いて構成されている。このうち、流体流入口７、流体送出口８、上流側流体配管１５、下流側流体配管９Ａは、曲率可変ミラー２Ｘに流体を噴き付ける流体噴き付け機構として機能する。
【００１９】
内側ミラー支持体４は、有底円筒状部材を構成する側壁面の上面部側に支持部２１を有している。支持部２１は、曲率可変ミラー２Ｘの底面部のうちの外周部で曲率可変ミラー２Ｘに接する。
【００２０】
また、外側ミラー支持体５の内壁面は、内側ミラー支持体４の外壁面よりも大きく構成されている。外側ミラー支持体５は、内側ミラー支持体４を囲うよう内側ミラー支持体４の外側に配置されている。外側ミラー支持体５は、有底円筒状部材の上面部側に、側壁面と垂直方向をなすよう接合された板状のリング状部材を有している。そして、リング状部材の底面側に押下部２２が設けられている。押下部２２は、曲率可変ミラー２Ｘの上面部のうちの外周部で曲率可変ミラー２Ｘに接する。支持部２１は、押下部２２よりも曲率可変ミラー２Ｘの外周側で曲率可変ミラー２Ｘに接するよう、支持部２１、押下部２２は構成されている。
【００２１】
この構成により、曲率可変ミラー２Ｘは、内側ミラー支持体４と外側ミラー支持体５とで挟持される。具体的には、曲率可変ミラー２Ｘは、底面側の外周部が内側ミラー支持体４の支持部２１に押し当てられ、上面側の外周部が外側ミラー支持体５の押下部２２によって押し当てられる。
【００２２】
アクチュエータ６は、内側ミラー支持体４を、曲率可変ミラー２Ｘの主面に垂直な方向に移動させる。曲率可変ミラー２Ｘの曲率を変化させる際には、アクチュエータ６が内側ミラー支持体４を曲率可変ミラー２Ｘ側に移動させる。これにより、曲率可変ミラー２Ｘの底面が支持部２１によって押し上げられるとともに、曲率可変ミラー２Ｘの上面が押下部２２によって押さえつけられる。その結果、曲率可変ミラー２Ｘは、凹状（椀状）に変形し、曲率が変化する。なお、曲率可変ユニット１０では、曲率可変ミラー２Ｘを、凸状に変形させてもよい。
【００２３】
センサ３は、曲率可変ミラー２Ｘの底面部側に配置されており、曲率可変ミラー２Ｘの曲率を検出する。曲率可変ユニット１０には、底面部側に流体流入口７が設けられている。流体流入口７は、曲率可変ミラー２Ｘの底面部側に噴きつける冷却用空気などの気体を曲率可変ユニット１０内に流入させる。
【００２４】
上流側流体配管１５は、流体流入口７から流入させた気体を下流側流体配管９Ａ側へ流す例えば１本の配管である。曲率可変ユニット１０には、１〜複数の下流側流体配管９Ａが配置されており、各下流側流体配管９Ａは、上流側流体配管１５に接続されている。下流側流体配管９Ａは、上流側流体配管１５から送られてくる気体を流体送出口８側へ送る配管である。
【００２５】
上流側流体配管１５および下流側流体配管９Ａは、内側ミラー支持体４の底面および外側ミラー支持体５の底面を貫通し、曲率可変ミラー２Ｘの底面側まで延びている。上流側流体配管１５および下流側流体配管９Ａは、曲率可変ミラー２Ｘの主面に対して略垂直な方向に延設されている。なお、上流側流体配管１５および下流側流体配管９Ａの形状、経路、配置位置は、何れの形状、何れの経路、何れの配置位置であってもよい。
【００２６】
流体送出口８は、下流側流体配管９Ａから送られてくる気体を曲率可変ミラー２Ｘの底面に噴射する。本実施の形態の下流側流体配管９Ａ、流体送出口８は、曲率可変ミラー２Ｘの外周部付近に気体を噴射できる位置（曲率可変ミラー２Ｘの外周部近傍）に配置されている。換言すると、曲率可変ミラー２Ｘの中心部領域に気体が吹き付けられず、曲率可変ミラー２Ｘの外周部領域に気体が吹き付けられるよう、下流側流体配管９Ａ、流体送出口８が配置されている。
【００２７】
流体流入口７から流入させた気体は、流体流入口７から上流側流体配管１５に送られ、上流側流体配管１５および下流側流体配管９Ａを介して流体送出口８から送出される。これにより、流体送出口８から送出された気体が、曲率可変ミラー２Ｘの底面部側のうち外周部付近に噴き付けられる。曲率可変ミラー２Ｘの底面部に噴き付けられた気体は、曲率可変ユニット１０の側面部側に設けられた排出口１２から排出される。なお、排出口１２は、曲率可変ユニット１０の底面部側に設けておいてもよい。
【００２８】
図３は、実施の形態１に係る曲率可変ミラーの構成を示す図である。図３では、曲率可変ミラー２Ｘの斜視図を示している。曲率可変ミラー２Ｘは、概略円板状のミラー母材を用いて構成されており、ミラー反射面側に円形領域の反射膜１が形成されている。反射膜１の中心は、ミラー母材のミラー反射面の中心と略同じである。反射膜１が形成される領域は、ミラー反射面よりも小さな領域であってもよいし、ミラー反射面と同じ領域であってもよい。
【００２９】
本実施の形態では、曲率可変ミラー２Ｘ（ミラー母材）に０．２％耐力を有し、応力緩和特性に優れたバネ材銅合金を適用することによりミラー塑性変形に対する高寿命化を図る。バネ材銅合金は、例えば、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ（ニッケル）、Ｓｎ（すず）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｎ（マンガン）、Ｐｂ（鉛）、Ｆｅ（鉄）、Ａｌ（アルミニウム）等を１〜複数添加した合金の何れかである。
【００３０】
このように、本実施の形態では、曲率可変ミラー２Ｘのミラー母材にりん青銅などのバネ材銅合金を用いているので、繰返し応力による塑性変形に対し良好な耐久性が得られる。
【００３１】
一般に、大出力レーザ用ミラー母材は、温度上昇を抑制するよう構成されることが望まれる。このため、本実施の形態では、反射膜１に誘電体多層膜を用いる。曲率可変ミラー２Ｘは、誘電体多層膜によってレーザ光を増反射することで、レーザ光の入熱による温度上昇を抑制する。これにより、銅合金の熱伝導率が低い場合であっても、曲率可変ミラー２Ｘの温度上昇を抑制することが可能となる。
【００３２】
また、本実施の形態では、効率良くミラー温度を除去できるよう、ミラー反射面の裏側（曲率可変ミラー２Ｘの底面側）から気体を噴射しているので、曲率可変ミラー２Ｘの温度上昇を抑制することができる。
【００３３】
なお、曲率可変ミラー２Ｘの温度上昇を抑制するために、反射膜１を設けることと、ミラー反射面の裏側から気体を噴射することの両方を実施してもよいし、何れか一方を実施してもよい。
【００３４】
例えば、曲率可変ミラー２Ｘの中心部に向けて気体を噴き付けた場合、大きな冷却効果を得ることはできるが、曲率可変ミラー２Ｘの温度分布が不均一となる。具体的には、ミラー温度の分布は、曲率可変ミラー２Ｘの中心部が中温、中心部と外周部との間が高温、外周部が低温のような、不均一な温度分布になる。このため、曲率可変ミラー２Ｘのミラー曲面が所望の曲面から逸脱し、レーザ光の特性に影響を与えることになる。
【００３５】
一方、本実施の形態では、ミラー反射面の裏面側から裏面側の外周部付近に気体を噴き付けているので、レーザ光の照射によって生じた曲率可変ミラー２Ｘの温度分布を保ったまま、曲率可変ミラー２Ｘのミラー温度を下げることが可能となる。具体的には、ミラー温度の分布は、曲率可変ミラー２Ｘの中心部が高温、中心部と外周部との間が中温、外周部が低温のような、均一な温度分布になる。
【００３６】
なお、曲率可変ミラー２Ｘに入射するレーザ光の出力が低い場合には、反射膜１の形成を省略し、ミラー反射面に対して金を蒸着するだけでもよい。この場合、ミラー反射面に対し、反射膜１の位置に金の薄膜が形成される。
【００３７】
また、曲率可変ミラー２Ｘは、曲率を変化させることによって、被加工物３０に照射するレーザ光の焦点位置を変化させてもよい。ここで、曲率可変ミラー２Ｘの曲率変化と焦点位置の変化の関係について説明する。
【００３８】
図４−１および図４−２は、曲率可変ミラーの曲率変化と焦点位置の変化との関係を説明するための図である。図４−１は、曲率可変ミラー２Ｘが凸面である場合を示し、図４−２は、曲率可変ミラー２Ｘが凹面である場合を示している。
【００３９】
図４−１に示すように、凸面の曲率可変ミラー２Ｘを介して被加工物３０に照射されるレーザ光は、平行光のレーザ光が被加工物３０に照射される場合よりも、焦点位置が長くなる。また、凸面の曲率可変ミラー２Ｘでレーザ光が反射されると、反射前よりも反射後の方がレーザ光のビーム径が大きくなる。
【００４０】
一方、図４−２に示すように、凹面の曲率可変ミラー２Ｘを介して被加工物３０に照射されるレーザ光は、平行光のレーザ光が被加工物３０に照射される場合よりも、焦点位置が短くなる。また、凹面の曲率可変ミラー２Ｘでレーザ光が反射されると、反射前よりも反射後の方がレーザ光のビーム径が小さくなる。
【００４１】
このように、曲率可変ミラー２Ｘの曲率を変化させることによって、加工レンズ３７の位置を変化させた場合と同様に、被加工物３０に照射するレーザ光の焦点位置を変化させることが可能となる。また、曲率可変ミラー２Ｘの曲率を変化させることによって、反射前と反射後とでレーザ光のビーム径を変化させることが可能となる。
【００４２】
曲率可変ミラーなどの一般的な光学部品は、光の特性が変化しないようミラー反射面には高い面精度が要求される。また、低荷重にて曲率可変ミラーを屈曲させて所望の曲率を得るためには、曲率可変ミラーの厚みを薄くする方が有利である。りん青銅などのバネ材銅合金を曲率可変ミラーに適用する場合、材料製造時に生じる残留応力とミラー厚みの薄さから、所望の面精度を得ることが困難な場合がある。このような場合、歩留まりと生産性が著しく悪くなる。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、曲率可変ミラー２Ｘを製造する際に、ミラー素材への焼鈍しによって残留応力の開放を行っておく。歩留まりと生産性を確保するための残留応力開放度合いの判断基準としては、硬度による判定が可能である。本実施の形態では、ミラー母素材に焼鈍しを行うことにより、ミラー素材を、ロックウェル（Ｂスケール）硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化させる。そして、ＨＲＢ８０以下に軟化させたミラー素材をミラー母材の材料として適用する。これにより、ミラー素材の切削が容易になるので、容易に曲率可変ミラー２Ｘを製造することが可能となる。
【００４４】
このように、本実施の形態では、りん青銅などのバネ材銅合金を用いて曲率可変ミラー２Ｘを構成している。そして、ミラー素材の熱伝導率によっては、ミラー反射面に誘電体多層膜（反射膜１）を施すことによってレーザ光の増反射を行なうことが望ましい。また、ミラー素材の熱伝導率によっては、ミラー反射面の裏面側に、流体を噴きつけることによって、ミラー温度上昇を抑制することが望ましい。
【００４５】
このように、曲率可変ミラー２Ｘは、ミラー母材に０．２％耐力を有し、応力緩和特性に優れたバネ材銅合金を適用しているので、繰返しの屈曲によって繰返し応力が曲率可変ミラー２Ｘに作用しても、曲率可変ミラー２Ｘに永久歪みが生じにくい。また、ミラー反射面、にレーザ光に対して金よりもより高い反射率を有する誘電体多層膜を形成しているので、曲率可変ミラー２Ｘの温度上昇を効率良く抑制することが可能となる。
【００４６】
また、支持部２１と押下部２２を用いて曲率可変ミラー２Ｘの曲率を変化させているので、ミラー厚みが厚い場合であっても曲率可変ミラー２Ｘの曲率を所望の値に変化させることができる。したがって、曲率可変ミラー２Ｘは、高出力レーザが入射されても熱歪みを抑制することが可能となる。
【００４７】
なお、曲率可変ミラー２Ｘは、概略円板状に限らず、何れの形状であってもよい。例えば、曲率可変ミラー２Ｘを多角形の主面を有した板状部材や楕円板状部材で形成してもよい。また、曲率可変ミラー２Ｘの底面側またはミラー内に中空領域を設けておいてもよい。
【００４８】
図５は、曲率可変ミラーの他の構成例を示す図である。曲率可変ミラー２Ｙは、ミラー母材の底面側またはミラー内に中空領域を設けられた構成を有している。曲率可変ユニット１０は、曲率可変ミラー２Ｙの中空領域に気体や液体などの流体を噴射・流入させることにより、曲率可変ミラー２Ｙの温度上昇を抑制することができる。また、曲率可変ミラー２Ｙは、中空領域に流体を流入させることにより、ミラー曲率を変化させることができるよう構成されている。曲率可変ミラー２Ｙは、中空領域に流入させる流体の流体圧力の変化によって、ミラー反射面が凸面または凹面に変形して曲率が変化する。
【００４９】
なお、曲率可変ミラー２Ｘのミラー曲率を可変させるための曲率可変ユニット１０の構成は、図２などで説明した構成に限らない。例えば、内側ミラー支持体４、外側ミラー支持体５、支持部２１、押下部２２の構造や駆動方式の形態は、何れの構造、駆動方式であってもよい。
【００５０】
また、曲率可変ミラー２Ｘのミラー表面における曲率形状は、球面、非球面の何れであってもよい。また、曲率可変ミラー２Ｘの適用範囲はレーザ加工機に限らず、何れの装置に適用してもよい。
【００５１】
また、ベンドミラー２Ａ，２Ｂに曲率可変ミラー２Ｘを適用してもよい。また、曲率可変ミラー２Ｘへは、誘電体多層膜を形成しなくてもよい。また、曲率可変ミラー２Ｘへの気体の噴き付けによる冷却を省略してもよい。また、気体の噴き付け方向や、気体が曲率可変ミラー２Ｘに噴き付ける領域については、何れの方向、何れの領域であってもよい。
【００５２】
このように、実施の形態１によれば、曲率可変ミラー２Ｘのミラー母材をりん青銅などのバネ材銅合金としているので、曲率可変ミラー２Ｘの塑性変形に対して高寿命化を達成することが可能となる。
【００５３】
また、ミラー反射面の裏面側の外周部付近に気体を噴きつけているので、ミラー面内の温度分布を維持しつつ、ミラー温度の上昇を抑制することが可能となる。また、ミラー素材に焼鈍しを行うことにより、ミラー素材をＨＲＢ８０以下に軟化させているので、容易に曲率可変ミラー２Ｘを製造することが可能となる。また、ミラー反射面に誘電体多層膜（反射膜１）を形成しているので、レーザ光の増反射を行なうことが可能となり、この結果、ミラー温度の上昇を抑制することが可能となる。
【００５４】
実施の形態２．
つぎに、図６を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、曲率可変ユニットの下流側流体配管を傾けて配置しておき、これにより、斜め方向から曲率可変ミラー２Ｘに気体を噴き付ける。
【００５５】
図６は、実施の形態２に係る曲率可変ミラーを備えた曲率可変ユニットを示す図である。図６では、曲率可変ユニット１１の断面図を示している。なお、図６の各構成要素のうち図２に示す実施の形態１の曲率可変ユニット１０と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５６】
曲率可変ユニット１１は、センサ３、内側ミラー支持体４、外側ミラー支持体５、アクチュエータ６、流体流入口７、流体送出口８、上流側流体配管１５、下流側流体配管９Ｂを備えている。換言すると、曲率可変ユニット１１は、曲率可変ユニット１０と比較して下流側流体配管９Ａの代わりに下流側流体配管９Ｂを有している。このうち、流体流入口７、流体送出口８、上流側流体配管１５、下流側流体配管９Ｂは、曲率可変ミラー２Ｘに流体を噴き付ける流体噴き付け機構として機能する。
【００５７】
本実施の形態の上流側流体配管１５は、流体流入口７から流入させた気体を下流側流体配管９Ｂ側へ流す。曲率可変ユニット１１には、１〜複数の下流側流体配管９Ｂが配置されており、各下流側流体配管９Ｂは、上流側流体配管１５に接続されている。
【００５８】
下流側流体配管９Ｂ、流体送出口８は、曲率可変ミラー２Ｘの外周部付近に気体を噴射できる位置に配置されている。また、本実施の形態の下流側流体配管９Ｂは、曲率可変ミラー２Ｘの主面（ミラー反射面側とは反対側の面であるミラー裏面）に対して軸方向が斜め方向を向くよう配置されている。具体的には、下流側流体配管９Ｂは、内側ミラー支持体４の軸中心から内側ミラー支持体４の外周部方向に向かう方向に延設されている。換言すると、下流側流体配管９Ｂは、ミラー裏面の内周部側から外周部側に向かう方向に気体が流れるよう、配管の軸方向が傾けられている。これにより、下流側流体配管９Ｂの軸方向と、曲率可変ミラー２Ｘの主面に垂直な方向と、が非平行になっている。
【００５９】
流体流入口７から流入させた気体は、流体流入口７から上流側流体配管１５に送られ、上流側流体配管１５および下流側流体配管９Ａを介して流体送出口８から送出される。これにより、流体送出口８から送出された気体が、曲率可変ミラー２Ｘの底面部側のうち内周部側から外周部側へ向かう方向に流れながら外周部側に噴き付けられる。換言すると、流体噴き付け機構は、流体がミラー裏面の内周部側から外周部側に向かう方向に流れるよう、流体をミラー母材の主面に対して斜め方向から噴き付ける。
【００６０】
このように、実施の形態２によれば、流体がミラー裏面の内周部側から外周部側に向かう方向に流れるよう、流体を曲率可変ミラー２Ｘの主面に対して斜め方向から噴き付けているので、曲率可変ミラー２Ｘの中心部には気体が噴き付けられない。したがって、レーザ光の照射によって生じた曲率可変ミラー２Ｘの温度分布を保ったまま、曲率可変ミラー２Ｘのミラー温度を下げることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係る曲率可変ミラー、曲率可変ユニットおよび曲率可変ミラーの作製方法は、レーザ光の照射に適している。
【符号の説明】
【００６２】
１  反射膜
２Ｘ，２Ｙ  曲率可変ミラー
４  内側ミラー支持体
５  外側ミラー支持体
６  アクチュエータ
８  流体送出口
９Ａ，９Ｂ  下流側流体配管
１０，１１  曲率可変ユニット
１２  排出口
１００  レーザ加工機
【図１】
2013145244.tif 000003
【図２】
2013145244.tif 000004
【図３】
2013145244.tif 000005
【図４−１】
2013145244.tif 000006
【図４−２】
2013145244.tif 000007
【図５】
2013145244.tif 000008
【図６】
2013145244.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月10日(2013.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備え、
前記ミラー母材は、バネ材銅合金を用いて形成されるとともに、焼鈍しが行われることによって、ロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化させられて形成され、
前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする曲率可変ミラー。
【請求項２】
前記ミラー母材のミラー反射面側には、誘電体多層膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の曲率可変ミラー。
【請求項３】
曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備えた曲率可変ミラーと、
前記ミラー反射面側とは反対側の面であるミラー裏面側から前記ミラー母材に流体を噴き付ける流体噴き付け機構と、
を有し、
前記ミラー母材は、バネ材銅合金を用いて形成されるとともに、焼鈍しが行われることによって、ロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化させられて形成され、
前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする曲率可変ユニット。
【請求項４】
前記流体噴き付け機構は、前記ミラー裏面の外周部に前記流体を噴き付けることを特徴とする請求項３に記載の曲率可変ユニット。
【請求項５】
曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備えた曲率可変ミラーと、
前記ミラー反射面側とは反対側の面であるミラー裏面側から前記ミラー母材に流体を噴き付ける流体噴き付け機構と、
を有し、
前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであり、
前記流体噴き付け機構は、前記ミラー裏面の内周部側から外周部側に向かう方向に前記流体が流れるよう、前記ミラー裏面の外周部に対して前記流体を斜め方向から噴き付けることを特徴とする曲率可変ユニット。
【請求項６】
曲率可変なよう構成されるとともに、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであるバネ材銅合金を用いて形成されてミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材の材料を、焼鈍しする焼鈍しステップを含み、
前記焼鈍しの際には、前記ミラー母材がロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化するよう焼鈍しされることを特徴とする曲率可変ミラーの作製方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備え、前記ミラー母材は、バネ材銅合金を用いて形成されるとともに、焼鈍しが行われることによって、ロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化させられて形成され、前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月30日(2013.4.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備え、
前記ミラー母材は、無酸素銅よりも硬度が高いバネ材銅合金を用いて形成されるとともに、焼鈍しが行われることによって、ロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化させられて形成され、
前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする曲率可変ミラー。
【請求項２】
曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備え、
前記ミラー母材は、無酸素銅よりも硬度が高いバネ材銅合金を用いて形成されるとともに、焼鈍しが行われることによって、ロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化させられて形成され、
前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする曲率可変ミラー。
【請求項３】
前記ミラー母材のミラー反射面側には、誘電体多層膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の曲率可変ミラー。
【請求項４】
曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備えた曲率可変ミラーと、
前記ミラー反射面側とは反対側の面であるミラー裏面側から前記ミラー母材に流体を噴き付ける流体噴き付け機構と、
を有し、
前記ミラー母材は、無酸素銅よりも硬度が高いバネ材銅合金を用いて形成されるとともに、焼鈍しが行われることによって、ロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化させられて形成され、
前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする曲率可変ユニット。
【請求項５】
曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備えた曲率可変ミラーと、
前記ミラー反射面側とは反対側の面であるミラー裏面側から前記ミラー母材に流体を噴き付ける流体噴き付け機構と、
を有し、
前記ミラー母材は、無酸素銅よりも硬度が高いバネ材銅合金を用いて形成されるとともに、焼鈍しが行われることによって、ロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化させられて形成され、
前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする曲率可変ユニット。
【請求項６】
前記流体噴き付け機構は、前記ミラー裏面の外周部に前記流体を噴き付けることを特徴とする請求項４または５に記載の曲率可変ユニット。
【請求項７】
曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備えた曲率可変ミラーと、
前記ミラー反射面側とは反対側の面であるミラー裏面側から前記ミラー母材に流体を噴き付ける流体噴き付け機構と、
を有し、
前記ミラー母材は、バネ材銅合金を用いて形成され、
前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであり、
前記流体噴き付け機構は、前記ミラー裏面の内周部側から外周部側に向かう方向に前記流体が流れるよう、前記ミラー裏面の外周部に対して前記流体を斜め方向から噴き付けることを特徴とする曲率可変ユニット。
【請求項８】
曲率可変なよう構成されるとともに、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであるバネ材銅合金を用いて形成されてミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材の材料を、焼鈍しする焼鈍しステップを含み、
前記ミラー母材は、無酸素銅よりも硬度が高いバネ材銅合金を用いて形成され、
前記焼鈍しの際には、前記ミラー母材がロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化するよう焼鈍しされることを特徴とする曲率可変ミラーの作製方法。
【請求項９】
曲率可変なよう構成されるとともに、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであるバネ材銅合金を用いて形成されてミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材の材料を、焼鈍しする焼鈍しステップを含み、
前記ミラー母材は、無酸素銅よりも硬度が高いバネ材銅合金を用いて形成され、
前記焼鈍しの際には、前記ミラー母材がロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化するよう焼鈍しされることを特徴とする曲率可変ミラーの作製方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、曲率可変なよう構成されるとともにミラー反射面側でレーザ光を反射するミラー母材を備え、前記ミラー母材は、無酸素銅よりも硬度が高いバネ材銅合金を用いて形成されるとともに、焼鈍しが行われることによって、ロックウェル硬度においてＨＲＢ８０以下に軟化させられて形成され、前記バネ材銅合金は、りん青銅、洋白銅、クロム銅、ジルコニウム銅、チタン銅合金、銅−ニッケル合金、または銅にＮｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｐｂ、ＦｅおよびＡｌの少なくとも１つを添加した合金の何れかであることを特徴とする。
【国際調査報告】
2013145244.tif 000010
2013145244.tif 000011
2013145244.tif 000012
2013145244.tif 000013