(57)【要約】【解決手段】  本実施例におけるレーザ発振器１のレーザチューブ２には、複数の電極４がそれぞれ電極支持手段２１によって着脱自在に設けられており、この電極支持手段は電極を保持する蓋部材２２、シール部材２３、ストッパ部材２４によって構成されている。  上記蓋部材には上記レーザチューブに形成された筒状部２ｃの開口部２ｅを封止するように筒状部よりも大径の大径部２２ａが形成され、この大径部には上記ストッパ部材のナット部２４ａが螺合し、また大径部とストッパ部材に設けられたフランジ部２４ｂとの間で上記シール部材を圧縮するようになっている。  また上記フランジ部には大径部に向けてテーパ形状２４ｃが形成されており、このテーパ形状によりシール部材は縮径方向に圧縮され、電極支持手段を筒状部に固定することができる。【効果】  レーザ発振器の製造コスト及びランニングコストを低減することができる。【選択図】  図４
2006186236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを流通させるレーザチューブと、当該レーザチューブの内部空間に突出する少なくとも１対の電極とを備えたレーザ発振器において、
上記レーザチューブにおける電極の取付位置に開口部を形成し、当該開口部に上記電極を保持すると共に上記開口部を封止する電極支持手段を着脱自在に設けたことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
上記開口部をレーザチューブの外方に向けて突出した円筒状の筒状部の先端に形成すると共に、上記電極支持手段は、蓋部材と、ストッパ部材と、シール部材とを備え、
上記蓋部材には電極が取付けられるとともに、上記筒状部よりも大径に形成されて筒状部の開口部を覆う円筒状の大径部を備え、
また上記ストッパ部材は、上記大径部の外周に螺合されるナット部と、当該ナット部に連設されて上記蓋部材よりもレーザチューブの軸心側位置から筒状部側に突出するフランジ部とを備え、
さらに上記シール部材は、蓋部材の大径部とフランジ部との間に配置されて、ナット部が大径部に螺合された際に縮径方向に圧縮されて筒状部に密着され、当該密着部をシールするとともに電極支持手段を筒状部に固着す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】
上記大径部及びフランジ部における上記シール部材を圧縮する面の少なくともいずれか一方に、上記シール部材を収容可能な他方の部材に向けて拡径するテーパ形状を形成す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】
上記電極の素材をニッケルとすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ発振器に関し、詳しくはレーザガスを流通させるレーザチューブと、当該レーザチューブの内部空間に突出する少なくとも１対の電極を備えたレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザガスを流通させるレーザチューブと、当該レーザチューブの内部空間に突出する少なくとも１対の電極とを備えたレーザ発振器が知られ、上記電極によりレーザガス内で放電を行い、レーザガスを励起することでレーザ光を発振するようになっている。
このようなレーザ発振器では、金属材料からなる電極および耐熱ガラスからなるレーザチューブの熱膨張の差を吸収しつつ、レーザチューブに電極を封止して取り付ける必要がある。
このため、上記レーザチューブにおける電極の取付け位置に、レーザチューブの外方に向けて突出する突出部を形成すると共に、この突出部に電極を貫通させ、これら突出部と電極とをコバールを用いて固定した構成が知られている。（特許文献１）
【特許文献１】特許第２７４６０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような上記特許文献１の構成では、電極と突出部とをコバールを用いて固定しており、その作業の煩雑さから製造コストが高くなるという問題がある。
また、電極がレーザチューブに固定されていることから、ランニングコストが高くなるという問題がある。
具体的に説明すると、レーザ発振器を使用することで、放電により電極が損耗し、スパッタ（微粒子）が発生してレーザチューブ内に付着してしまう。
このスパッタは硫酸や塩酸等の強アルカリ性の洗浄液で洗浄することができるが、電極がこの洗浄液では溶解してしまうため、従来はレーザチューブの洗浄ができず、レーザチューブおよび電極を一体的に交換するようになっていた。
また、放電による損耗のため、電極の寿命はレーザチューブの寿命に比べて短いことから、損耗した電極だけを交換するのが望ましいが、電極の交換は非常に困難であり、結局は電極が損耗した時点でレーザチューブおよび電極を一体的に交換するようになっていた。
このような問題に鑑み、本発明は製造コスト及びランニングコストの低いレーザ発振器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち本発明におけるレーザ発振器は、レーザガスを流通させるレーザチューブと、当該レーザチューブの内部空間に突出する少なくとも１対の電極とを備えたレーザ発振器において、
上記レーザチューブにおける電極の取付位置に開口部を形成し、当該開口部に上記電極を保持すると共に上記開口部を封止する電極支持手段を着脱自在に設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
上記発明によれば、電極の固定を電極支持手段によって容易に行うことができるので、上述したようなコバールによる固定が不要となり、レーザ発振器の製造コストを低減させることができる。
また、電極支持手段は開口部に対して着脱自在に設けられていることから、電極を一時的に取り外せば、レーザチューブ内に付着したスパッタを強アルカリ性の洗浄液によって洗浄することができ、また損耗した電極だけを交換することができるので、レーザ発振器のランニングコストを低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図示実施例について説明すると、図１はレーザ発振器１を示し、同一構造を有する２つのレーザチューブ２と、これらレーザチューブ２にレーザガスを供給するレーザガス供給手段３と、各レーザチューブ２に取付けられた電極４に電力を供給する直流高電圧回路５とを備えている。
このレーザ発振器１によれば、上記レーザガス供給手段３がレーザチューブ２内にレーザガスを供給し、上記直流高電圧回路５が電極４に高電圧を印加することで、放電によりレーザガスが励起され、レーザ光が発振されるようになっている。
上記２つのレーザチューブ２は共に略円筒形状を有し、その中心軸を一致させた状態で配設され、両レーザチューブ２の中間および両端には、レーザチューブ２を支持すると共にレーザガスを流通させるマニホールド６が設けられている。
また両端のマニホールド６には、レーザチューブ２内で発振されたレーザ光を反射する反射ミラー７と、上記レーザ光を反射するとともにレーザ光を透過させる出力ミラー８とが、レーザチューブ２の軸線上に対向して設けられ、共振器を構成している。
【０００７】
次に、レーザガス供給手段３は、図示左右方向にレーザガスを送気するブロア１１と、中央のマニホールド６とブロア１１との間に設けられてレーザガスを冷却する熱交換器１２とを備えており、これらはチューブ１３によって相互に連結されている。
この構成により、ブロア１１によって送気されたレーザガスは各レーザチューブ２内に供給され、各レーザチューブ２内で加熱されたレーザガスは、中央のマニホールド６を介して熱交換器１２に供給されると、冷却されて再びブロア１１へと供給されるようになっている。
そして、上記電極４は後述する電極支持手段２１（図示せず）によってレーザチューブ２に着脱自在に設けられており、各電極４は電極支持手段２１および電線１４を介して上記直流高電圧回路５に接続されている。
【０００８】
図２は本実施例における上記レーザチューブ２の拡大図を示し、本実施例のレーザチューブ２は耐熱ガラスで製造されている。
上記レーザチューブ２は、同一の径で形成された外径部２ａと、レーザチューブ２の内方に突出する内径部２ｂと、上記外径部２ａよりレーザチューブ２の外方に突出して上記電極４が取付けられる筒状部２ｃとから構成され、上記筒状部２ｃには電極支持手段２１を介して電極４が取り付けられている。
上記内径部２ｂはレーザチューブ２の軸方向に２ヶ所形成されており、内径部２ｂの一方の端部はテーパ部２ｄにより外径部２ａと連結され、他方の端部にはテーパ部２ｄが設けられているものの、当該テーパ部２ｄは外径部２ａと連結しないようにされている。
このように内径部２ｂを外径部２ａの内方に膨出させることで、外径部２ａを一定の寸法で形成することができ、レーザチューブ２の一部に内圧が集中するのを防止し、レーザチューブ２の破損を防止している。
そして図２、図３に示すように、上記筒状部２ｃは上記各テーパ部２ｄの両側にそれぞれ放射状に６箇所ずつ形成され、１つのレーザチューブ２には合計で２４の筒状部２ｃが形成されている。
この筒状部２ｃは、予めレーザチューブ２の外径部２ａに形成された貫通孔に、所定の径で製造された耐熱ガラス製のパイプを溶着して形成するようになっており、その先端には平坦に加工された開口部２ｅが形成されている。
このように、所定の径で製造されたガラス製のパイプを溶着して筒状部２ｃを形成することで、後述するシール部材によるシール性を向上させることができる。
【０００９】
次に、上記電極４は各筒状部２ｃごとに上記電極支持手段２１を用いて固定されており、本実施例における電極４の素材はニッケルとなっている。
各電極４は電極支持手段２１からレーザチューブ２の内方に向けて突出し、上記内径部２ｂの内周面と実質的に同じ位置か、それよりも少し半径方向外方の位置でＬ字形に折り曲げられている。
また本実施例では、折り曲げられた２つの電極４の先端部を相互に対向させてこれを１組とし、当該１組の電極４をレーザチューブ２の軸方向に沿って２組直列に配置するようになっている。
そして、各組の電極４のうち、一方の電極４はグランド側電極４ａとしてマニホールド６側に配置され、他方の電極４は非グランド側電極４ｂとして各レーザチューブ２の中央部に配置されている。なお、この配置を逆の配置としても良い。
【００１０】
図４は電極支持手段２１についての拡大図を示しており、各筒状部２ｃに設けられている電極支持手段２１はどれも同様の構成を有している。
上記電極支持手段２１は、電極４が取付けられるとともに、上記筒状部２ｃの開口部２ｅを封止する蓋部材２２と、上記筒状部２ｃから外気がレーザチューブ内に漏入するのを防止するシール部材２３と、これら蓋部材２２及びシール部材２３を筒状部２ｃに固定するためのストッパ部材２４とを備えている。
上記蓋部材２２はステンレス製となっており、この蓋部材２２には筒状部２ｃよりも大径に形成されて筒状部２ｃの開口部２ｅを覆う大径部２２ａと、筒状部２ｃの内部に挿入されて上記電極４を支持する小径部２２ｂとが形成されている。
また上記大径部２２ａの上部には上記直流高電圧回路５に接続される接続端子２５がボルト２６によって固定されており、また大径部２２ａの外周には、上記ストッパ部材２４と螺合するためのねじ溝が形成されている。
上記小径部２２ｂの中央には電極４の径よりも大径の有底孔２２ｃが形成されており、この有底孔２２ｃには筒状の板ばね２７が挿入され、電極４はこの板ばね２７内に挿入されるようになっている。またこの板ばね２７はカシメ部材２８によって小径部２２ｂに固定されている。このため、電極４は蓋部材２２に容易に着脱できるようになっている。
そして、大径部２２ａと小径部２２ｂとの連結部分には、上記筒状部２ｃの先端部を収容する溝形状２２ｄが形成されており、筒状部２ｃの先端と当該溝形状２２ｄの底部とが相互に当接するようになっている。
【００１１】
次に、上記シール部材２３はゴム製で上記筒状部２ｃを囲繞するリング形状を有し、上記大径部２２ａのレーザチューブ２の軸心側端面と相互に当接する位置に設けられている。
また上記ストッパ部材２４は、上記大径部２２ａの外周と螺合するナット部２４ａと、当該ナット部２４ａよりもレーザチューブ２の軸心側の位置で筒状部２ｃ側に突出するフランジ部２４ｂとを備え、このフランジ部２４ｂには上記大径部２２ａに向けて拡径するテーパ形状２４ｃが形成されている。
そして上記シール部材２３は上記大径部２２ａ及びフランジ部２４ｂとの間に位置し、上記ナット部２４ａと大径部２２ａとを螺合させると、シール部材２３は上記テーパ形状２４ｃ内に収容されながら、これら大径部２２ａ及び当該テーパ形状２４ｃによって縮径する方向に圧縮されることとなる。
その結果シール部材２３は上記筒状部２ｃの外周面に密着されるので、電極支持手段２１は筒状部２ｃを密封して固定され、また筒状部２ｃから外気がレーザチューブ内に漏入してしまうのが防止される。
なお、上記テーパ形状２４ｃを上記大径部２２ａに形成しても、シール部材２３は上記筒状部２ｃに密着させることが可能であり、電極支持手段２１を筒状部２ｃに固定することができる。
【００１２】
上記実施例のレーザ発振器１によれば、電極支持手段２１により電極４をレーザチューブ２に固定しているので、レーザ発振器１の製造コスト及びランニングコストを低減させることができる。
すなわち、特許文献１のレーザ発振器の場合、電極をコバールによってレーザチューブに固定する作業が必要であったが、この作業は煩雑であり、製造コストが高いという問題があった。
これに対し本実施例のレーザ発振器１では、筒状部２ｃに上記電極支持手段２１を用いて電極４を固定することができるので、電極４を固定する作業が非常に容易であり、製造コストを低減することができる。
また特許文献１のレーザ発振器の場合、電極をレーザチューブから取り外すのが困難であり、電極が強アルカリ性の洗浄液によって溶解してしまうことから、レーザチューブ内にスパッタが付着してもこれを洗浄することができず、また電極が損耗しても電極だけを交換することができなかったことから、レーザチューブ及び電極を一体的に交換しており、その分ランニングコストが高いものとなっていた。
これに対し本実施例のレーザ発振器１では、電極４を電極支持手段２１と共にレーザチューブ２の外側に取り外すことができるので、レーザチューブ２の内部にスパッタが付着しても、電極４を取り外せばレーザチューブ２だけを上記洗浄液を用いて洗浄することができる。
また電極４が損耗しても、電極支持手段２１をレーザチューブ２の外側に取り外せば、レーザチューブ２を上記マニホールド６から取り外さなくても電極４を交換することができ、しかも電極４は板ばね２７を介して蓋部材２２に保持されているだけなので、電極４の交換を容易に行うことができる。
このように、レーザチューブ２だけを洗浄することができ、また電極４だけを交換することができるので、レーザチューブ２を再利用することが可能となり、ランニングコストを低減することができる。
【００１３】
また、本実施例の電極４はニッケル製であるが、このニッケルという素材は加工性が良好で耐熱性が高く、また放電による電極４の損耗が少なく、スパッタの発生が少ないという性質を有している。
上記特許文献１におけるレーザ発振器の場合、上記コバールではニッケル製の電極を突出部に固定することができないという事情があったため、一般的にはタングステン製の電極が用いられていたが、このタングステン製の電極は放電による損耗が大きく、スパッタの発生量が多いという問題を有していた。
このような問題に対し、本実施例によるレーザ発振器１によれば、電極４を電極支持手段２１によって固定することができるので、電極４の素材を自由に選択することができ、上記性質を有するニッケル製の電極４を使用することが可能となる。
その結果、放電による電極４の損耗が遅くなり、またレーザチューブ２内に付着するスパッタ量を低減させることができるので、電極４の寿命を長くすると共に、レーザチューブ２内に付着したスパッタを洗浄する間隔を長くすることができるので、ランニングコストを低減することができる。
なお、電極４の素材はニッケル製に限定されるものではなく、任意の素材を選択することが可能である。
【００１４】
さらに、本実施例では電極４をレーザチューブ２に直接取付けず、電極支持手段２１を介して支持しているため、電極４の径を特許文献１の電極の径に比べて太くし、電極４の表面積を広くして、放電による電流密度を低減できることから、電極４の寿命を延ばすことができる。
上記特許文献１の場合、電極の径を太くしてしまうと、それだけ加熱による電極の熱膨張量が増大し、電極の熱膨張によってコバールや突出部が破損してしまうおそれがあることから、電極の径を太くすることができなかった。
これに対し、本実施例の場合、電極４を電極支持手段２１によって支持し、特に上記板ばね２７の変形によって電極４の熱膨張を吸収することができるので、電極の径が太くても、電極支持手段２１や筒状部２ｃが破損することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施例に係るレーザ発振器を示す配置図。
【図２】レーザチューブについての拡大側面図。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ部の断面図。
【図４】電極支持手段についての拡大断面図。
【符号の説明】
【００１６】
１  レーザ発振器              ２  レーザチューブ
２ｃ  筒状部                  ２ｅ  開口部
４  電極                      ２１  電極支持手段
２２  蓋部材                  ２２ａ  大径部
２２ｂ  小径部                ２３  シール部材
２４  ストッパ部材            ２４ａ  ナット部
２４ｂ  フランジ部            ２４ｃ  テーパ部
【図１】
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【図２】
2006186236.tif 000004
【図３】
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【図４】
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