(57)【要約】【課題】大出力の軸流型ガスレーザ発振装置において、予備電離状態を形成するための予備電極は、レーザガスと接触する部分が略平坦形状のため、予備電極付近の電界強度は弱く、予備電離されるガスが少ない。そのため、出力を増大させるために注入電力を増加させる場合には放電開始電圧が高くなってしまい、絶縁距離を確保するため、ガスレーザ発振装置自体を巨大化する必要があった。【解決手段】本発明のガスレーザ発振装置は、レーザガスを励起する放電部と、放電管内のレーザガスを放電励起するための直流高圧電源と、直流高圧電源のプラスとマイナスにそれぞれ接続された複数の電極と、放電の点弧を補助する補助電極を備え、放電管の一部に穴を設け、穴の位置に補助電極を配置し、補助電極に、レーザガスと接触する部分に円錐状の突起を設けたものである。【選択図】図１
2015204346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管内のレーザガスを励起する放電部と、前記放電管内のレーザガスを放電励起するための直流高圧電源と、前記直流高圧電源のプラスとマイナスにそれぞれ接続された複数の電極と、放電の点弧を補助する補助電極を備え、
前記放電管の一部に穴を設け、前記穴の位置に前記補助電極を配置し、
前記補助電極に、レーザガスと接触する部分に円錐状の突起を設けたガスレーザ発振装置。
【請求項２】
前記補助電極の突起を、放電管の外周に沿って円周状に連続的に設けエッジ形状とした請求項１に記載のガスレーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ媒質ガスを循環させて高出力を得る軸流型ガスレーザ発振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術に係る軸流型ガスレーザ発振装置を図４に沿って説明する。
【０００３】
この図に於いて、ガスレーザ発振装置は、ガラスなどの誘電体よりなる放電管９０１を備えていて、これら放電管９０１には、電極９０２、９０３を設けていて、放電管９０１内部には電極９０２，９０３に挟まれた放電空間９０４と、を形成するようにしている。
【０００４】
また、電極９０２、９０３には電圧を印加する直流高圧電源９０５を接続している。このように通常は電極にはさまれた放電管が複数本あり、放電管９０１は一点鎖線で表わしたレーザ光の光軸９０６に沿って配置される。
【０００５】
光軸（一点鎖線で表わしている）９０６上に配置された放電空間全体の両端にほぼ全反射する終段鏡９０７と部分反射する出力鏡９０８を配置し、これら終段鏡９０７と出力鏡９０８とで光共振器を形成している。
【０００６】
また通常電極部は数１０ｋＶの高電圧が印加され、終段鏡、出力鏡は、電極との間にガラスなどの誘電体からなる無放電管９０９を設けて絶縁を行っている。
【０００７】
放電管９０１にはレーザガスが流れており、レーザガスの流れる方向９１０を矢印で示していて、放電管９０１にレーザガスを分配して送り込む給気配管ブロック９１１と放電管９０１から流れ出るレーザガスを集める排気配管ブロック９１２を放電管９１３に接続している。
【０００８】
そして、この給気配管ブロック９１１、排気配管ブロック１２を図示しない熱交換器と循環ポンプからなるレーザガス循環路と接続して、給気配管ブロック９１１、排気配管ブロック９１２に１０〜３０ｋＰａ程度の圧力でレーザガスを冷却循環している。
【０００９】
また、放電管９０１には貫通穴９１３があいており、その外周に補助電極９１４を設置している。この補助電極９１４は高耐圧抵抗９１５を介し電極９０２と接続されている。上述の様な構成をとることにより、補助電極９１４とレーザガスとの間に放電管９０１が存在せず、補助電極９１４とレーザガスが直接接触しているので、補助電極近傍の電界強度は強くし、放電開始電圧をより低く抑える工夫がされている。
【００１０】
以上が従来のガスレーザ発振装置の構成であり、次にその動作について説明する。
【００１１】
給気配管ブロック９１１を通ったレーザガス９１０は、放電管９０１内へ導入される。この状態で電極９０２，９０３から放電エネルギーを得て励起され放電空間９０４に放電が発生する。放電空間９０４内のレーザガスは、排気配管ブロック９１２に流れこみ、レーザガス９１６となって前記循環ポンプへと戻っていく。
【００１２】
このとき無放電管９０９にはガスの流れはなく、放電は発生せず放電空間９０４と終段鏡９０７、出力鏡９０８の絶縁を保持している。これら励起されたレーザガスは出力鏡９０８および終段鏡９０７で形成される光共振器で共振状態となり、出力鏡９０８からレーザ光９１７が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１０−２１２５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、この様にレーザガスが接触する部分は略平坦形状となっている予備電極備えた従来のガスレーザ発振装置では下記の課題を有している。
【００１５】
レーザガスと接触する部分が略平坦形状のため、ガスレーザ発振装置の大出力化を図る際に、注入電力を増加させて場合には、予備電極付近の電界強度は弱く、予備電離されるガスが少ないため、放電開始電圧が高くなる。そのため、絶縁距離を確保する必要があり、ガスレーザ発振装置自体が大きくなる。
【００１６】
本発明は、上記のような従来の課題に鑑み、放電開始電圧を低減することで、装置自体を小型化することができるレーザ発振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明に係るガスレーザ発振装置は、レーザガスを励起する放電部と、前記放電管内のレーザガスを放電励起するための直流高圧電源と、前記直流高圧電源のプラスとマイナスにそれぞれ接続された複数の電極と、放電の点弧を補助する補助電極を備え、前記放電管の一部に穴を設け、前記穴の位置に前記補助電極を配置し、前記補助電極に、レーザガスと接触する部分に円錐状の突起を設けたものである。
【００１８】
この構成により、前記補助電極と前記直流高圧電源に接続される前記高耐圧抵抗の抵抗値を下げることなく、補助電極に設けられた突起近傍には強度な電界が形成され、レーザガスの電離状態を作ることが可能で、点弧が確実に行われる。これにより放電の安定したガスレーザ発振装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、高耐圧抵抗の抵抗値を下げる必要がなく、放電管内に安定した放電を形成したまま、放電開始電圧を低下させることが可能で、小型で安定したレーザ加工を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の軸流型ガスレーザ発振装置の概略構成の一例を示すの部分構成図
【図２】本発明の軸流型ガスレーザ発振装置の異なる構成の一例を示すの部分構成図
【図３】本発明のガスレーザ発振装置を用いたガスレーザ加工機の構成図
【図４】従来技術に係るガスレーザ発振装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。
【００２２】
（実施の形態１）
図１に本発明の軸流型ガスレーザ発振装置１００の概略構成の一例を示す。
【００２３】
この図に於いて実施の形態の一例におけるガスレーザ発振装置は、それぞれガラスなどの誘電体よりなる放電管１０１を備えていて、これら放電管１０１には、に設けられた電極１０２、１０３を設けていて、放電管１０１内部には電極１０２，１０３に挟まれた放電空間１０４を形成するようにしている。また、電極１０２、１０３には電圧を印加する直流高圧電源１０５を接続している。
【００２４】
そして、直流高圧電源１０５は、電極１０２をプラス、電極１０３をマイナスとするように接続し、かつ、マイナス側を接地している。このように通常は電極にはさまれた放電管が複数本あり、複数本の放電管１０１は一点鎖線で表わしたレーザ光の光軸１０６に沿って配置される。
【００２５】
光軸（一点鎖線で表わしている）１０６上に配置された放電空間全体の両端にほぼ全反射する終段鏡１０７と部分反射する出力鏡１０８を配置し、これら終段鏡１０７と出力鏡１０８とで光共振器を形成している。また通常電極部は数１０ｋＶの高電圧が印加され、終段鏡、出力鏡は、電極との間にガラスなどの誘電体からなる無放電管１０９を設けて絶縁を行っている。
【００２６】
放電管１０１にはレーザガスが流れており、レーザガスの流れる方向１１０を矢印で示していて、放電管１０１にレーザガスを分配して送り込む給気配管ブロック１１１と放電管１０１から流れ出るレーザガスを集める排気配管ブロック１１２を放電管１０１に接続している。
【００２７】
そして、この給気配管ブロック１１１、排気配管ブロック１１２を図示しない熱交換器と循環ポンプからなるレーザガス循環路と接続して、給気配管ブロック１１１、排気配管ブロック１１２に１０〜３０ｋＰａ程度の圧力でレーザガスを冷却循環している。
【００２８】
また、放電管１０１には貫通穴１１３があいており、その外周に補助電極１１４を設置している。前記補助電極１１４には、貫通穴を通してレーザガスと接触する部分に、断面で見ると先端が鋭角三角形となるような突起１１５が設けられている。前期突起１１５は円錐形状で、前記貫通穴１１３に挿入されている。
【００２９】
また、前記補助電極１１４は高耐圧抵抗１１６を介しプラス側の電極１０２と接続されている。また補助電極１１４はＯリング１１７、Ｏリング押さえ１１８で押えられていて、Ｏリング１１７によりシールを行い放電管１０１の貫通穴１１３から放電管１０１への大気の流入を防止している。
【００３０】
以上が本実施の形態のガスレーザ発振装置の構成であり、次にその動作について説明する。
【００３１】
給気配管ブロック１１１を通ったレーザガスは、放電管１０１内へ導入される。この状態で電極１０２、１０３から放電エネルギーを得て励起され放電空間１０４に放電が発生する。放電空間１０４内のレーザガスは、排気配管ブロック１１２に流れこみ、レーザガス１１９となって前記循環ポンプへと戻っていく。
【００３２】
このとき無放電管１０９にはガスの流れはなく、放電は発生せず放電空間１０４と終段鏡１０７、出力鏡１０８との絶縁を保持している。これら励起されたレーザガスは出力鏡１０８および終段鏡１０７で形成される光共振器で共振状態となり、出力鏡１０８からレーザ光１２０が出力される。
【００３３】
以上のように、レーザガスと接触する補助電極の設けた突起の先端部が、鋭角な円錐形状となっていることで、先端付近の電界強度は非常に強くなる。この非常に強い電界によって、従来の補助電極よりもレーザガスは電離しやすくなり、放電開始電圧はより低く抑えることができ、安定した放電を達成することができる。
【００３４】
なお、図２に示す構成図のように、補助電極の突起形状は安易な取り付けと加工が出来るという観点から、放電管の外周に沿って円周状にエッジ１２１形状として設けても、ほぼ同等の効果が得られる。
【００３５】
次に、図３は本発明の実施の形態に係るガスレーザ発振装置を用いたレーザ加工機の構成図である。
【００３６】
本発明のガスレーザ発振装置１００より出力されたレーザビーム１２０を反射ミラー２０１によりトーチ２０２内部に具備された集光レンズ２０３まで誘導し、集光レンズ２０３により集光されたレーザビーム１２０を加工ワーク２０４に照射し、切断、溶接などの用途に用いている。
【００３７】
加工ワーク２０４はテーブル２０５に搭載されており、Ｘ軸モータ２０６、Ｙ軸モータ２０７により集光レンズ２０３を移動させることにより、加工ワーク２０４を任意の形状に加工している。なお、図３では集光レンズ２０３を動力２０６、２０７より移動させているが、テーブル２０５側にＸ軸モータ２０６、Ｙ軸モータ２０７を接続して移動させても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によるガスレーザ発振装置およびガスレーザ加工機は、放電開始電圧を低減することが可能で、小型のガスレーザ発振装置およびガスレーザ加工機として有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１００    ガスレーザ発振装置
１０１    放電管
１０２、１０３    電極
１０４    放電空間
１０５    直流高圧電源
１０６    光軸
１０７    終段鏡
１０８    出力鏡
１０９    無放電管
１１０    レーザガスの流れる方向
１１１    給気配管ブロック
１１２    排気配管ブロック
１１３    貫通穴
１１４    補助電極
１１５    突起
１１６    高耐圧抵抗
１１７    Ｏリング
１１８    Ｏリング押さえ
１１９    レーザガス流
１２０    レーザ光
１２１    エッジ
２０１    反射ミラー
２０２    トーチ
２０３    集光レンズ
２０４    ワーク
２０５    テーブル
２０６    Ｘ軸モータ
２０７    Ｙ軸モータ
【図１】
2015204346.tif 000003
【図２】
2015204346.tif 000004
【図３】
2015204346.tif 000005
【図４】
2015204346.tif 000006