(57)【要約】【課題】予備電離開始タイミングを早め、かつ予備電離強度を高くすることで、より効率のよい安定した放電を実現する。【解決手段】中空状の絶縁管と、前記絶縁管内に配されるワイヤ電極とを備え、前記ワイヤ電極に高電圧パルスを印加することで放電を発生させ、主放電空間に予備電離を発生させる予備電離電極において、前記絶縁管の表面に前記絶縁管の絶縁材料とは異なる誘電率及び電子放出性が高い絶縁材料からなる絶縁層を溶射により形成し、前記絶縁層が形成された絶縁管の軸は、主放電電極の長手方向に沿って延びるように主放電空間の側方に設けることにより、上記課題を解決する。【選択図】図３
2008211080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状の絶縁管と、前記絶縁管内に配されるワイヤ電極とを備え、前記ワイヤ電極に高電圧パルスを印加することで放電を発生させ、主放電空間に予備電離を発生させる予備電離電極において、
前記絶縁管の表面に前記絶縁管の絶縁材料とは異なる誘電率及び電子放出性が高い絶縁材料からなる絶縁層を溶射により形成し、
前記絶縁層が形成された絶縁管の軸は、主放電電極の長手方向に沿って延びるように主放電空間の側方に設けることを特徴とする予備電離電極。
【請求項２】
前記絶縁層の絶縁材料は、セラミックス系材料とし、
前記絶縁材料は、溶射によって前記絶縁管の外表面の全周又は所定の領域にコーティングされることを特徴する請求項１に記載の予備電離電極。
【請求項３】
前記絶縁層は、
表面の一部又は全部に凹凸を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の予備電離電極。
【請求項４】
前記絶縁層は、
表面及び／又は内部に気孔を形成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の予備電離電極。
【請求項５】
前記請求項１乃至前記請求項４の何れか１項に記載の予備電離電極を主放電電極の両端に備え、前記予備電離電極によるコロナ放電により、主放電空間に予備電離を発生させることを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項６】
前記請求項５に記載のガスレーザ装置を備えたレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予備電離電極、該電極を備えたガスレーザ装置、及び、該ガスレーザ装置を備えたレーザ加工装置に係り、特に予備電離開始タイミングを早め、かつ予備電離強度を高くすることで、より効率のよい安定した放電を実現するための予備電離電極、該電極を備えたガスレーザ装置、及び、該ガスレーザ装置を備えたレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスレーザ装置には、チャンバ内に封入されたレーザガスを冷気させてレーザ発振させるため、レーザ光の光軸を挟んで対向して配置される主放電電極と、主放電電極間で放電を発生し易くさせるために、これらの電極間の空間を予備電離する予備電離電極とが設けられている。
【０００３】
なお、レーザガスとしては、例えば、希ガスや、希ガスとハロゲンの混合ガス等が用いられ、この混合ガス等を通して放電を起こすと、まず希ガスが励起され、これにハロゲンが結合してエキシマを発生させることができる。
【０００４】
また、このようなガスレーザ装置では、サイラトロン等の電子的スイッチを投入すると、予備電極間に火花放電を生じ、その発光の中の紫外線によって主放電空間が電離され、それを引き金として主放電が発生する。ここで、予備電離電極によって主放電電極間が予備電離されることにより、この主放電電極間で放電が発生してレーザガスが励起され、レーザが発振される。なお、周知のように、主放電電極間において安定した放電が行われることにより、レーザ発振も安定し、結果的に安定したレーザ出力が得られる。
【０００５】
ここで、上述した電極は、使用するたびに劣化してしまうという問題があるため、主放電電極を長寿命化させるための技術が存在する（例えば、特許文献１〜３等参照。）。
【０００６】
上述の特許文献１に示されている技術では、予備電離強度を強めてレーザ出力を上昇させるため、コロナ電極（金属層）を絶縁管の外表面上の主放電空間に向いた領域に、溶射法等のメタライジング法で被覆形成することが示されている。
【０００７】
また、特許文献２に示されている技術では、主放電電極のアノードとカソードの間で放電が行われる部位に、誘電体又は絶縁体をコーティングすることで、電極（放電特性）の劣化を抑制して、安定したレーザ出力を得ることのできることが示されている。
【０００８】
更に、特許文献３に示されている技術では、主放電電極にハロゲン化金属膜を簡易に生成させるため、ブラスト加工により主放電電極の表面に微小な凹凸を生じさせる技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２０４８６３号公報
【特許文献２】特開２００１−３３２７８６号公報
【特許文献３】特開２００４−１４６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した従来におけるコロナ予備電離は、電極間において一様な放電を発生させるために、予め電極間ガスをコロナ放電によって得られる紫外線により、予備励起させる役割を有している。そのため、発振器の性能（出力や安定度）に大きく影響を及ぼし、また、予備電離の性能は、発生する紫外線の量によって決定されると考えられる。すなわち、コロナ放電がより強く、より長く発生するほうがよく、絶縁物の誘電率や電子放出性が高い材料がよいことになる。また、上述のような条件を満たすことで、予備電離開始タイミングを早め、かつ予備電離強度を高くすることができ、より効率のよい安定した放電を実現することができる。
【００１０】
したがって、上述したような条件を満たす予備電離を選定する場合、従来手法では、高電圧パルス絶縁強度等の電気的な制約、耐熱、耐強度、製作容易性等の機械的な制約により、例えば石英ガラス等の誘電率や電子放出性が低い材料としなくてはならないという問題があり、結果として安定した放電を実現することができなかった。
【００１１】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、予備電離開始タイミングを早め、かつ予備電離強度を高くすることで、より効率のよい安定した放電を実現するための予備電離電極、該電極を備えたガスレーザ装置、及び、該ガスレーザ装置を備えたレーザ加工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】
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明は、中空状の絶縁管と、前記絶縁管内に配されるワイヤ電極とを設け、前記ワイヤ電極に高電圧パルスを印加することで放電を発生させ、主放電空間に予備電離を発生させる予備電離電極において、前記絶縁管の表面に前記絶縁管の絶縁材料とは異なる誘電率及び電子放出性が高い絶縁材料からなる絶縁層を溶射により形成し、前記絶縁層が形成された絶縁管の軸は、前記主放電電極の長手方向に沿って延びるように主放電空間の側方に設けることを特徴とする。これにより、絶縁管に誘電率及び電子放出性が高い絶縁材料からなる絶縁層を形成することで、予備電離開始タイミングを早め、かつ予備電離強度を高くすることで、より効率のよい安定した放電を実現することができる。
【００１３】
更に、前記絶縁層の絶縁材料は、セラミックス系材料とし、前記絶縁材料は、溶射によって前記絶縁管の外表面の全周又は所定の領域にコーティングされることが好ましい。これにより、誘電率及び電子放出性が高いセラミック系材料を用いてより効率のよい安定した放電を実現することができる。
【００１４】
更に、前記絶縁層は、表面の一部又は全部に凹凸を形成することが好ましい。これにより、層の表面積が増加し、放電面積を増加させることにより、放電が強くなるため、発生する紫外線量を増加させることができる。
【００１５】
更に、前記絶縁層は、表面及び／又は内部に気孔を形成することが好ましい。これにより、層の表面積が増加し、放電面積を増加させることにより、放電が強くなるため、発生する紫外線量を増加させることができる。
【００１６】
また本発明は、前記予備電離電極を主放電電極の両端に備え、前記予備電離電極によるコロナ放電により、主放電空間に予備電離を発生させるガスレーザ装置を提供する。これにより、より効率のよい安定した放電を行い、高精度なレーザ光を発振させることができる。
【００１７】
また本発明は、前記ガスレーザ装置を備えたレーザ加工装置を提供する。これにより、より効率のよい安定した放電を実現することができる。したがって、安定したレーザ光を取得することができ、そのレーザ光を用いて高精度な加工を実現することができる。また、装置のメンテナンスを行う間隔を延ばすことができると共に、チャンバの清掃作業も短縮できるため、レーザ加工装置自体の稼動率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、予備電離開始タイミングを早め、かつ予備電離強度を高くすることで、より効率のよい安定した放電を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、上述したような特徴を有する本発明における予備電離電極、該電極を備えたガスレーザ装置、及び、該ガスレーザ装置を備えたレーザ加工装置を好適に実施した形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
＜本発明における予備電離を用いたガスレーザ装置＞
まず、本発明における予備電離を用いたガスレーザ装置の機能構成例について、図を用いて説明する。図１は、本発明に適用されるガスレーザ装置の一構成例を示す図である。なお、図１のガスレーザ装置１におけるレーザチャンバ内の断面図を示すものとする。
【００２１】
図１に示すガスレーザ装置１は、ガス供給装置１０と、パルス電源１１と、トリガ発生回路１２と、制御手段１３と、レーザチャンバ１４と、主放電電極１５と、コロナ予備電離電極１６と、循環用ファン１７と、熱交換器１８と、循環ポンプ１９と、ダスト除去装置２０と、ガス真空排気装置２１とを有するよう構成されている。
【００２２】
また、パルス電源１１には、充電電源としての高圧電源（ＨＶＰＳ：Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）３０と、充電コンデンサ（Ｃｓ）３１と、スイッチ部（ＳＷ）３２と、共振コイル（Ｌ）３３と、ピーキングコンデンサ（Ｃｐ）３４とを有するよう構成されている。
【００２３】
ガス供給装置１０は、レーザチャンバ１４から電極の放電によりレーザ光を発振（出射）させるためのガスをレーザチャンバ１４内に導入する。なお、ガス供給装置１０によりレーザチャンバ１４内に導入されるガスの種類としては、エキシマガスやＣＯ２ガス等があるが、本発明においてはこれに限定されず、例えばヘリウムネオンレーザ、アルゴンイオンレーザ等を用いることもできる。
【００２４】
パルス電源１１は、パルス電流を供給し、ピーキングコンデンサ３４の充電電圧を放電電極の放電開始電圧に到達させることで、放電を発生させてレーザ発光を行わせる。
【００２５】
ここで、パルス電源１１について具体的に説明すると、パルス電源１１における高圧電源３０は、所定の高圧電流を回路上に供給する。また、充電コンデンサ３１は、高圧電源３０からの電流により充電を行う。
【００２６】
スイッチ部３２は、トリガ発生回路１２からの切替制御信号等により、所定のタイミングでスイッチの切り替えを行い、回路の電流の流れをコントロールする。また、共振コイル３３は、回路上の変圧を行う。更に、ピーキングコンデンサ３４は、高圧電源３０からのパルス電流によって高圧充電を行う。
【００２７】
トリガ発生回路１２は、制御手段１３からの制御信号により、所定のタイミングでスイッチ部３２のスイッチを切り替えるための切替制御信号を生成し、生成した切替制御信号をパルス電源１１に出力する。
【００２８】
制御手段１３は、ガスレーザ装置１全体を制御する。具体的には、制御手段１３は、ガスレーザ装置１が所定のタイミングでレーザ光を発振できるように、所定のタイミングでトリガ発生回路１２に対して切替制御信号を生成させたり、ガス供給装置１０やレーザチャンバ１４内の各構成、循環ポンプ１９、ダスト除去装置２０、ガス真空排気装置２１等における動作制御等を行う。
【００２９】
レーザチャンバ１４は、レーザガスをチャンバ内に封入して、電極の放電によりレーザ光を発振（出射）させる。また、主放電電極１５は、プラスの電極（カソード電極）１５−１と、マイナスの電極（アノード電極）１５−２を有しており、高電圧のパルスを付加することにより、所望のタイミングで所定の強さのレーザ光を発振させることができる。なお、図１に示す主放電電極１５−１は、アース（ＧＮＤ）接続されている。
【００３０】
コロナ予備電離電極１６−１，１６−２は、主放電電極１５の近傍に配設し、コロナ放電による紫外光を用いて、予備励起を起こさせる。なお、図１では、主放電電極１５−１側に設けられているが、本発明においてはこれに限定されず、例えば主放電電極１５−２側等、主放電電極１５−１，１５−２の長手方向に沿って延びるように主放電空間の側方に設けられていればよい。
【００３１】
つまり、本実施例において、予備電離電極１６は、気体レーザにおける予備電離方法の１つである直流あるいは交流高電圧間に比較的薄い誘電体物質を挿入することにより、誘電体表面に電荷を発生させることで、高電圧下に局所的な放電（コロナ放電）が起こることを利用したコロナ放電予備電離法を用いている。したがって、コロナ放電が発生すると、ガスは電離されるため高温になり、紫外線領域の光を放出させることができる。
【００３２】
循環用ファン１７は、主放電電極１５−１と主放電電極１５−２との間に供給するガスの放電による劣化の影響を緩和させるため、レーザチャンバ１４内のガスを循環している。また、熱交換器１８は、レーザチャンバ１４内の温度を所定の温度に調整する。
【００３３】
更に、循環ポンプ１９は、ダスト除去装置２０を介してレーザチャンバ１４内のガスを循環させることで、放電により主放電電極１５や予備電離電極１６等から発生した塵やゴミ、スパッタ等のダストを除去させる。また、循環ポンプ１９は、循環経路上でレーザチャンバ１４内の気圧等の調整を行う。また、ダスト除去装置２０は、ガス中のダストをフィルタ等により除去する。また、ガス真空排気装置２１は、レーザチャンバ１４内のガスを取り除く。これにより、ガス供給装置１０から新たなガスを供給して所望する適切なレーザ光を発振させることができる。
【００３４】
＜レーザ光の発振動作＞
次に、上述したガスレーザ装置１を用いたレーザ光の発振動作手順について説明する。図２は、レーザ光の発振動作の一例を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、高圧電源（ＨＶＰＳ）３０により、充電コンデンサ（Ｃｓ）３１に電荷を蓄積する（Ｓ０１）。次に、制御手段１３からの制御信号によりトリガ発生回路１２で生成された切替制御信号がスイッチ部３３に入力されることで、スイッチ部３３をオン（導通）にし、高電圧パルスを発生させる（Ｓ０２）。
【００３６】
次に、パルス電源１１より発生した高電圧パルスがコロナ予備電離電極１６−１、１６−２及び主放電電極１５−２に印加される（Ｓ０３）。ここで、コロナ予備電離電極１６−１、１６−２は、電極間放電（主放電）が均一に発生できるようにアシストするため、高電圧が印加される途中で開始し、主放電電極１５−１，１５−２間にて放電が起こるまで継続する。
【００３７】
また、高電圧パルスが所定の電圧に到達すると、主放電電極１５−１，１５−２間にて主放電が発生し（Ｓ０４）、これにより、レーザ光を発振する（Ｓ０５）。
【００３８】
ここで、上述したＳ０２〜Ｓ０５の処理は、所定の周波数（クロック）に基づいて連続的に運転させる。その際、レーザ出力を安定に保つためには、放電によって劣化したガスを取り除き、常に新しいガスを主放電電極１５−１，１５−２間に供給する必要がある。そのため、上述した処理の間は、ガス循環用ファン１７を高速で回転させ、ガスを循環させている。
【００３９】
また、レーザ光の発振動作の運転中は、循環ポンプ１９よりレーザチャンバ１４内ガスの一部を循環することによってダスト除去装置２０に取り込ませ、放電により主放電電極１５及び予備電離電極１６から発生したダストの一部を除去させる。
【００４０】
更に、ある期間連続運転すると、レーザチャンバ１４内のダストが増加し、ガスが除々に劣化するため、所定の性能を維持できなくなる。そこで、所定期間は、運転の合間等のタイミングで、ガス真空排気装置２１により、劣化したガスを真空排気し、その後新しいガスをガス供給装置１０より供給させている。
【００４１】
＜予備電離電極＞
次に、本発明における予備電離電極の構成について図を用いて説明する。なお、以下に示す説明では、発明の内容を明確にするため、従来の予備電離電極の構成も合わせて説明する。
【００４２】
図３は、予備電離電極の構成例を示す断面図である。なお、図３（ａ）は、従来の予備電離電極の一例を示し、図３（ｂ）は、本発明における予備電離電極の第１の構成例を示し、図３（ｃ）は、本発明における予備電離電極の第２の構成例を示している。更に、以下の説明では、予備電離電極としてコロナ予備電離について説明するが、本発明においてはこれに限定されず、例えばＵＶ予備電離やＸ線予備電離等を用いてもよい。
【００４３】
まず、図３（ａ）に示すように、アース（ＧＮＤ）側の主放電電極１５−１の両側の近傍には、予備電離電極４０−１，４０−２が設置されている。また、予備電離電極４０−１，４０−２は、管状（中空状）の絶縁物（絶縁管）４１の中にワイヤ電極４２を通している。
【００４４】
ここで、予備電離電極による予備励起を用いた主電極放電の動作例について説明する。図４は、予備電離電極による予備励起を用いた主電極放電動作の一例を示すフローチャートである。なお、図４に示す予備電離動作は、上述した図１に示すガスレーザ装置の構成に基づいて動作が行われるものとする。
【００４５】
図４において、絶縁管４１に通したワイヤ電極４２に上述したパルス電源１１から高電圧パルスが印加される（Ｓ１１）。次に、高電圧パルスの印加中に、絶縁管４１表面にてガスが励起され、脈状のコロナ放電が発生する（Ｓ１２）。また、放電によって、紫外線が発生し（Ｓ１３）、その光が主放電電極１５−１，１５−２間に向かって移動する（Ｓ１４）。
【００４６】
ここで、主放電電極１５−１，１５−２間のガスが紫外線によって一様に予備励起され、放電が発生し易くなるため、高電圧パルスが所定値に到達すると、主放電電極１５−１，１５−２間にて主放電が発生し（Ｓ１５）、更に予備励起されているため、一様なグロー放電が得られる（Ｓ１６）。
【００４７】
ここで、図３（ａ）に示すような構成において、コロナ予備電離は、主放電電極１５−１，１５−２間において一様な放電を発生させるために、予め電極間ガスを、コロナ放電によって得られる紫外線により、予備励起させる役割を有している。そのため、発振器の性能（出力や安定度）に大きく影響を及ぼす。また、一般的には、予備電離の性能は、発生する紫外線の量によって決定されるため、コロナ放電がより強く、より長く発生するほうがよく、絶縁物の誘電率や電子放出性が高い材料を用いることが好ましい。
【００４８】
そこで、本発明では、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、コロナ予備電離電極５０−１，５０−２の構造において、絶縁管の表面に高い誘電率及び電子放出性のよい絶縁層５１を形成する。また、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、絶縁層５１が形成された絶縁管４１の軸は、主放電電極１５の長手方向に沿って延びるように主放電空間の側方に設けている。
【００４９】
ここで、図３（ｂ）に示す第１の構成例では、絶縁管４１の表面の全周に絶縁層５１が形成されている。また、図３（ｃ）に示す第２の構成例では、絶縁管４１の周囲の一部に絶縁層５１が形成されている。つまり、図３（ｃ）では、絶縁層５１が絶縁管４１の全周ではなく、一例として半円分の領域に絶縁層５１が形成されており、その領域は、例えば主放電電極１５−１の両端からみた中心線上で、かつコロナ放電を発生させる位置を基準としている。これにより、コロナ放電を発生させる位置を基準に必要な分の絶縁層５１のみを電極側半面に形成するため、安価な構成で予備電離開始タイミングを早め、かつ予備電離強度を高くすることで、より効率のよい安定した放電を実現することができる。
【００５０】
なお、絶縁層を形成する絶縁材料としては、セラミックス系の膜を溶射コーティングして層を形成している。また、誘電率が高く、電子放出性の高い絶縁材料としては、例えばチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等のセラミック系材料を用いることができるが、本発明においてはこれに限定されず、例えばＡｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｅｒｍｅｔ等を用いることができる。また、形成される層の厚さは、約１００μｍであることが好ましい。
【００５１】
＜溶射方法＞
次に、本発明における絶縁管４１の周囲の全部又は一部に絶縁層５１を溶射する方法について説明する。本発明における溶射方法としては、例えば、プラズマ溶射法やジェットコート溶射法、ローカイド溶射法、スフェコード溶射法等を用いることができる。
【００５２】
プラズマ溶射法では、溶射装置でノントランスファードアークを発生させ、このアーク中にＡｒ，Ｈｅ，Ｈ２，Ｎ２等の不活性ガスを供給して作り出したプラズマ流中に、各種粉末材料を送って溶融噴射し、皮膜を形成させる。これにより、溶射被膜の密度が高く、溶射し放しの面は他の溶射法によるものと比較して平滑な面粗さになる。
【００５３】
また、ジェットコード溶射法では、水素や炭化水素系のプロパン、マップガスの燃焼ガスに酸素を添加して約２７００℃の高温を発生させ加圧し、この結果生じた極超音速の収束ジェット流に溶射粉末を供給し、特殊ノズルで圧縮した後、加工材表面にジェット噴射して皮膜を形成する。これにより、母材に対して変形、変寸、割れ、あるいは強度の劣化等の熱影響を与えることがなく、溶射の膜厚は１ｍｍ以下とすることができる。更に、溶射した皮膜は極めて平滑となる。
【００５４】
また、ローカイド溶射法では、専用のセラミックロッドを溶射して皮膜を形成させる。これにより、粉末状のセラミック材料を溶射する場合と異なり、燃焼ガス（主として酸素・アセチレン等）によって完全に溶融された粒子のみが噴射されるため、高密度、高密着力を有するセラミック皮膜を形成することができる。
【００５５】
更に、スフェコード溶射法では、プラスチックフィルムのチューブにセラミック粉末を充填し、フレキシブルコード状にした溶射材料を使用している。これにより、変形、変寸、割れ、あるいは強度劣化等の熱影響を与えない。上述した溶射法を用いることで、高精度に上述した実施形態に対応した予備電離電極５０を形成することができる。
【００５６】
また、上述した絶縁層５１においては、絶縁層５１の表面の一部又は全部に凹凸を形成してもよく、また絶縁層５１の表面及び／又は内部に気孔を形成してもよい。予備電離電極によるコロナ放電は、絶縁体の表面とガスの接触部で発生するため、表面積が大きい方が放電面積は大きくなる。したがって、絶縁層５１の表面に凹凸を設けたり、絶縁層の表面及び又は内部に気孔を設けることで、表面積が増加し、放電面積を増加させることにより、コロナ放電が強くなるため、発生する紫外線量を増加させることができる。
【００５７】
なお、絶縁層５１の表面に凹凸を形成させるには、例えば溶射コーティングを施した後、研磨処理を行わないようにすることで、層の形成工程を短縮することができ、効率的に所望する絶縁層をコーティングすることができる。また、絶縁層５１の表面及び／又は内部に気孔を形成させるには、溶射コーティングにおいて、例えば溶射する材料に所定量の気泡等を混入して溶射させる。なお、上述した絶縁層５１においては、更に凹凸と気孔とを組み合わせた構成にしてもよい。
【００５８】
＜本発明における予備電離電極を用いた結果＞
ここで、図５は、本発明における予備電離電極を用いた結果を説明するための一例の図である。なお、図５（ａ）は、時間毎のパルス電源による電圧の変化を示し、横軸に時間（ｎｓ）、縦軸に電圧（ｋＶ）を示している。また、図５（ｂ）は、時間毎のコロナ電流の変位を示し、横軸に図５（ａ）に対応した時間（ｎｓ）、縦軸にコロナ電流（Ａ）を示している。
【００５９】
本発明を適用することで、図５に示すように、時間Ｔ２〜Ｔ３の区間も含めた時間Ｔ２〜Ｔ４の区間で放電を行うことができるため、従来のＴ３〜Ｔ４の時間よりも長い時間で放電できるため、電子放出性を高くすることができる。また、これに伴い、図５（ｂ）に示すようにコロナ電流の放電強度を増加させることができるため、誘電率を高く設定することができる。
【００６０】
これにより、材料表面でのコロナ放電開始電圧が下がり、放電発生時間が延びるため、発生する紫外線量を増加させることができる。更に、上述したように溶射コーティングにより形成された凹凸や気孔によって層の表面積を増加させることができるため、放電面積を増加させることでコロナ放電が強くなり、発生する紫外線量も増加させることができる。
【００６１】
上述したガスレーザ装置によれば、予備電離電極の構成として、上述したような絶縁層を絶縁管表面に溶射コーティングすることにより、ガスレーザ装置の性能（出力や安定度）を向上させることができる。これにより、予備電離開始タイミングを早め、かつ予備電離強度を高くすることができ、より効率のよい安定した放電によるレーザ光の発振を実現することができる。
【００６２】
＜ガスレーザ装置を適用したレーザ加工装置＞
次に、上述した本発明におけるガスレーザ装置を適用したレーザ加工装置の構成例について図を用いて説明する。図６は、本発明におけるガスレーザ装置を適用したレーザ加工装置の一構成例を示す図である。図６に示すレーザ加工装置６０は、上述したガスレーザ装置１と、反射ミラー６１と、ビーム形成光学系６２と、ステージ駆動手段６３と、ステージ６４と、制御手段６５とを有するよう構成されている。
【００６３】
ガスレーザ装置１は、制御手段６５から得られるレーザ加工を行うためのレーザ光の周波数やパワー、ショット数、パルス幅、照射タイミング、照射位置等の各照射条件に基づいて、所定のタイミングでレーザ光を照射する。また、ガスレーザ装置１は、設定された照射条件に基づいてレーザ光を照射した後、照射完了信号を制御手段６５に出力する。
【００６４】
反射ミラー６１は、ガスレーザ装置１から照射されたレーザ光を所定の加工対象物６６の方向に導く。また、ビーム形成光学系６２は、入力した反射ミラー６１からのレーザ光を所定の形状にビーム形成して加工対象物６６へ出力する。
【００６５】
ステージ駆動手段６３は、制御手段６５から得られるステージの移動情報に基づいて、レーザ加工を行う加工対象物６６が載置されたステージ６４を加工条件に対応した所定の高さ（Ｚ方向）及び／又は平面上の位置（ＸＹ方向）に移動させる。また、ステージ駆動手段６３は、ステージ６４の移動が完了した場合、移動完了信号を制御手段６５に出力する。
【００６６】
制御手段６５は、レーザ加工装置６０の各構成全体を制御する。具体的には、加工対象物６６に加工を行うための各制御情報（照射条件、ステージの移動情報等）を生成し、対応するガスレーザ装置１、ステージ駆動手段６３のそれぞれに制御情報を出力する。
【００６７】
更に、制御手段６５は、本発明におけるダスト除去を行うための制御情報を生成してガスレーザ装置１に出力する。ガスレーザ装置１は、ダスト除去を行うための制御情報により上述したダスト除去を行った後、ダスト除去完了信号を制御手段６５に出力する。
【００６８】
上述したレーザ加工装置６０を用いることで、加工対象物６６に所定の加工を行うことができる。なお、本発明におけるレーザ加工装置は、加工対象物の穴あけや溶接、切断、アニール等のレーザ加工全般に適用することができる。
【００６９】
このように、本発明におけるガスレーザ装置をレーザ加工装置に適用することで、予備電離開始タイミングを早め、かつ予備電離強度を高くすることで、より効率のよい安定した放電を実現することができる。したがって、安定したレーザ光を取得することができ、そのレーザ光を用いて高精度な加工を実現することができる。更に、本発明によればレーザ加工装置のメンテナンスを行う間隔を延ばすことができると共に、チャンバの清掃作業も短縮できるため、レーザ加工装置自体の稼動率を向上させることができる。
【００７０】
上述したように本発明によれば、予備電離開始タイミングを早め、かつ予備電離強度を高くすることで、より効率のよい安定した放電を実現することができる。したがって、高精度なレーザ光を取得することができ、そのレーザ光を用いて高精度な加工を実現することができる。また、メンテナンスを行う間隔を延ばすことができると共に、チャンバの清掃作業も短縮できるため、レーザ加工装置自体の稼動率を向上させることができる。
【００７１】
なお、上述したガスレーザ装置は、コロナ（パルス）を用いた放電方式のガスレーザ装置に適用することができ、例えばガスレーザ装置から出力されるレーザ光としては、上述したエキシマレーザの他に、ＣＯ２レーザ等のガスレーザ装置全般に適用することができる。また、本発明はガスレーザ装置に限定されず、均一な放電を必要とする装置全般に適用することができる。
【００７２】
なお、本発明におけるガスレーザ装置を用いたレーザ加工方法は、穴あけや溶接、切断、アニール等のレーザ加工全般に適用することができる。
【００７３】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に適用されるガスレーザ装置の一構成例を示す図である。
【図２】レーザ光の発振動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】予備電離電極の構成例を示す断面図である。
【図４】予備電離電極による予備励起を用いた主電極放電動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明における予備電離電極を用いた結果を説明するための一例の図である。
【図６】本発明におけるガスレーザ装置を適用したレーザ加工装置の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  ガスレーザ装置
１０  ガス供給装置
１１  パルス電源
１２  トリガ発生回路
１３  制御手段
１４  レーザチャンバ
１５  主放電電極
１６  コロナ予備電離電極
１７  循環用ファン
１８  熱交換器
１９  循環ポンプ
２０  ダスト除去装置
２１  ガス真空排気装置
３０  高圧電源（ＨＶＰＳ）
３１  充電コンデンサ（Ｃｓ）
３２  スイッチ部（ＳＷ）
３３  共振コイル（Ｌ）
３４  ピーキングコンデンサ（Ｃｐ）
４０  予備電離電極
４１  絶縁管
４２  ワイヤ電極
５１  絶縁層
６０  レーザ加工装置
６１  反射ミラー
６２  ビーム形成光学系
６３  ステージ駆動手段
６４  ステージ
６５  制御手段
６６  加工対象物
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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