(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ用光学部品が接合した金属フランジをレーザ管端部に備え、前記レーザ用光学部品と前記金属フランジとの接合面を、金とインジウムとを加熱溶融させて形成したインジウム合金シールで接合した封止型気体レーザ装置であって、前記レーザ用光学部品と前記金属フランジとの接合面それぞれに対して予め付着させた金及び前記接合面における前記レーザ管内周側の接合境界に対して前記レーザ用光学部品と前記金属フランジとの前記接合境界近傍に予め付着させた金と、前記インジウムとを、加熱溶融して形成される前記接合面に形成されるインジウム合金シールと前記接合境界に形成されるインジウム合金シールのフィレットとにより前記レーザ管内部を封着させた封止型気体レーザ装置。
【請求項２】
前記接合境界近傍に予め付着させた金は、前記接合境界から略垂直に伸びる前記金属フランジの壁面一端と、前記接合境界から前記レーザ管内部に向けて前記レーザ用光学部品の一部とに付着させた金である請求項１に記載の封止型気体レーザ装置。
【請求項３】
前記インジウム合金シールに加えて前記レーザ管外周側の接合境界に樹脂充填シールを併用した請求項１又は請求項２に記載の封止型気体レーザ装置。
【請求項４】
前記金属フランジを２分割構成とし、分割された前記フランジ間のシールにメタルCリングを用いた請求項１ないし請求項３に記載の封止型気体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用や産業用に使用される封止型気体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、封止型気体レーザ装置はガスボンベの交換が不要で小型軽量なため、レーザメスのような医療用治療装置や部材へのレーザマーキングのような産業用製造装置などにも幅広く利用されてきている。
【０００３】
以下に従来の封止型気体レーザ装置について説明する。
【０００４】
図７は従来例の封止型気体レーザ装置の部分断面図を示すものである。図７において、１は反射鏡であるレーザ用光学部品であり、金属フランジ２ａと一体となるように結合されている。金属フランジ２ｂは真空リークを防止するガスケット５を咬み込ませて金属フランジ２ａと結合（結合用ボルトは図示せず）している。３ａ、３ｂは一体となった金属フランジ２を微動させる調整ネジである。４はバネであり、調整ネジ３ｂと金属フランジ２の間に挿入されている。調整ネジ３ａの先端は固定フランジ７に接しており、固定フランジ７はベローズ６を介して金属フランジ２に連結されている。８ａ、８ｂはレーザ管である。なお、気体レーザ装置に当然備わっているべき電極などは図７では省略してある。
【０００５】
以上のように構成された封止型気体レーザ装置について、以下その動作について説明する。周知のように、レーザ発振させるには一対の反射鏡の相対角度を数ｍｒａｄ（ミリラジアン）の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品１はこの反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ３ａを締め付けると、先端は固定フランジ７に当たって動かないため金属フランジ２に上向きの力が加わる。
金属フランジ２は固定フランジ７とベローズ６で接合されているため容易に動く。同時に、反対側の調整ネジ３ｂと金属フランジ２間に挿入したバネ４の弾性により、金属フランジ２が不均一に歪むことは少ない。このため、レーザ用光学部品１も機械的歪みの少ない微少角度の調整が可能となる。この場合、封止型気体レーザ装置の特性は気密性能により左右され、特にレーザ用光学部品１と金属フランジ２とは溶接が不可能なため、この封着性能に大きく依存する。従来の封着方法としては、レーザ管端面及びレーザ用光学部品の表面にあらかじめ金を付着した後、接着面及びインジウムを加熱融着する方法が知られている。また、金属フランジ２ａ、２ｂに加工された山形状突起で真空用のガスケット５を咬み込ませて気密性を得ることが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、レーザ用光学部品１と金属フランジ２との封着性の安定性や、ガスケット５の不均一締め付けに起因する金属フランジの熱的安定性が損なわれる場合があり、レーザ管の寿命が短くなりがちであるという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、気密性が向上し、熱的安定性にも優れた長寿命な封止型気体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の封止型気体レーザ装置は、接合境界部でフィレットが形成するようにレーザ用光学部品をインジウム合金シールで融着した金属フランジと、この金属フランジを微動する調整ネジと、金属フランジに溶接したベローズと、微動による歪みを吸収するバネを設けた構成を有している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１において、１はレーザ用光学部品であり、金属フランジ２と一体となるようにインジウム合金シールで封着されている。３ａ、３ｂは金属フランジ２を微動させる調整ネジである。４はバネであり、調整ネジ３ｂと金属フランジ２の間に挿入されている。調整ネジ３ａの先端は固定フランジ７に接しており、固定フランジ７はベローズ６を介して金属フランジ２に連結されている。８ａ、８ｂはレーザ管である。以上は図７に示す従来構成と同様なものである。図７に示す従来例と異なるのは、レーザ用光学部品１と金属フランジ２とのインジウム合金シールによる封着部がその境界でろう付継手フィレットを形成するようにした点である。また、金属フランジ２は１枚としてガスケット５をなくしている。
【００１１】
以上のように構成された封止型気体レーザ装置について、その動作を説明する。レーザ発振させるには一対の反射鏡の相対角度を数ｍｒａｄ（ミリラジアン）の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品１はこの反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ３ａを締め付けると、先端は固定フランジ７に当たって動かないため金属フランジ２が上向きに力が加わる。金属フランジ２は固定フランジ７とベローズ６で接合されているため容易に動く。同時に、反対側の調整ネジ３ｂと金属フランジ２間に挿入したバネ４の弾性により、金属フランジ２が不均一に歪むことは少ない。このため、レーザ用光学部品１も機械的歪みの少ない微少角度の調整が可能となる。以上は図７に示した従来の封止型気体レーザ装置と同様である。
【００１２】
本実施例による封止型気体レーザ装置のインジウム合金シールと従来の封止型気体レーザ装置のインジウム合金シールの断面比較図を図２に示した。比較しやすいように、図中の左半分に本実施例を、右半部に従来例を示している。レーザ用光学部品１及び金属フランジ２の接合面に金１１を予め付着して、インジウムＡを挿入して加熱溶融させることは従来のものと同じである。従来と異なるのは、金属フランジ２に付着させる金２１を接合面（水平面）だけでなく壁面（垂直面）にも付着させた点にある。このようにして加熱溶融すれば、インジウム合金シールに図２のごときフィレットＢが全周均一に容易に形成される。この結果、インジウム合金シール部の気密性の信頼性が大幅に向上する点で優れた効果が期待できる。
【００１３】
以上のように本実施例によれば、レーザ用光学部品１と金属フランジ２とのインジウム合金シールによる封着部境界にフィレットを設けることにより、レーザ管の気密性の信頼性が増し、レーザ管の長寿命化を図ることができる。
【００１４】
（実施例２）
以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図３におて、図１と同じ符号を付したものは図１の構成と同様なものであり説明を省略する。図１の構成と異なるのは、レーザ用光学部品１と金属フランジ２とをインジウム合金シールで封着したのち、その外側にさらに樹脂充填シールも併用した点である。
【００１６】
以上のように構成された封止型気体レーザ装置について、その動作を説明する。レーザ発振させるには一対の反射鏡の相対角度を数ｍｒａｄ（ミリラジアン）の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品１はこの反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ３ａを締め付けると、先端は固定フランジ７に当たって動かないため金属フランジ２が上向きに力が加わる。金属フランジ２は固定フランジ７とベローズ６で接合されているため容易に動く。同時に、反対側の調整ネジ３ｂと金属フランジ２間に挿入したバネ４の弾性により、金属フランジ２が不均一に歪むことは少ない。このため、レーザ用光学部品１も機械的歪みの少ない微少角度の調整が可能となる。以下は実施例１と同様である。
【００１７】
本実施例２による封止型気体レーザ装置のレーザ用光学部品１と金属フランジ２との接合部の拡大断面図を図３に示した。実施例１のフィレットＢ付きインジウム合金シールに加えて、金属フランジ２の外周部に溝を設けて真空用樹脂で充填して樹脂充填シールＣを形成する。本実施例２によれば、万一インジウム合金シールで微少な真空リークが生じる場合でも、外周部に補強した樹脂充填シールによって２重にシールされているためにより信頼性が向上する。この場合、レーザ管内部を真空状態にして樹脂充填シールを施せば、万一インジウム合金シールに微小欠陥があっても樹脂充填シールがその箇所に強く吸引されるために、気密性をより確実に確保できるようになる。
【００１８】
以上のように本実施例２によれば、レーザ用光学部品１と金属フランジ２との封着を、インジウム合金シールだけでなく、樹脂充填シールも同時に設けることにより、レーザ管の気密性の信頼性が一層増し、レーザ管の長寿命化を図ることができる。
【００１９】
（実施例３）
以下本発明の第３の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図５において、図１と同じ符号を付したものは図１の構成と同様なものであり説明を省略する。図１の構成と異なるのは、金属フランジ２を２分割にし、金属フランジ２ａ、２ｂの少なくとも一方に設けた溝の中に真空用のメタルＣリング３５を挿入した点である。金属フランジ２を２分割にすることにより構造は少し複雑になるが、光学部品１が損傷した場合に部分交換が可能になる利点がある。
【００２１】
以上のように構成された封止型気体レーザ装置について、その動作を説明する。レーザ発振させるには一対の反射鏡の相対角度を数ｍｒａｄ（ミリラジアン）の精密調整が必要となる。レーザ用光学部品１はこの反射鏡の一つである。精密なピッチを持つ調整ネジ３ａを締め付けると、先端は固定フランジ７に当たって動かないため金属フランジ２ａ、２ｂに上向きの力が加わる。金属フランジ２は固定フランジ７とベローズ６で接合されているため容易に動く。同時に、反対側の調整ネジ３ｂと金属フランジ２ａ、２ｂ間に挿入したバネ４の弾性により、金属フランジ２が不均一に歪むことは少ない。このため、レーザ用光学部品１も機械的歪みの少ない微少角度の調整が可能となる。以上は実施例１と同様である。
【００２２】
本実施例３による封止型気体レーザ装置の金属フランジ部と従来封止型気体レーザ装置の金属フランジ部との断面比較を図６に示した。ここではレーザ用光学部品１と金属フランジ２ａ、２ｂおよび真空用シール材３５以外は省略している。図６に示すように、従来は真空装置に常用されているガスケット５を金属フランジ２ａ、２ｂに加工された山形状突起で咬み込ませていた。この場合、強い力が必要で均一な締め付けが難しく、金属フランジ２ａ、２ｂに隙間なく均等加重を加えるのが困難であった。このため、金属フランジ２ａ、２ｂの間に隙間が生じやすかった。隙間や不均一な歪みがあると、振動や熱サイクルがかかった場合に金属フランジ２ａに異常な傾斜が生じやすくなり、レーザ用光学部品１がズレてレーザ特性に悪影響を及ぼす。これに対し、本実施例３によれば、図６に示すように真空用シール材としてメタルＣリング３５を用いるために、金属フランジ２ａ、２ｂに設ける溝加工が簡単で、しかも比較的小さな力で隙間なく均一な締め付けが容易となる。これにより振動や熱サイクルがかかった場合にも、隙間や不均一な機械的歪みに起因する金属フランジ２ａの異常な傾斜が生じにくくなり、レーザ用光学部品１がズレてレーザ特性に及ぼす影響が極めて少なくなる。
【００２３】
以上のように本実施例３によれば、金属フランジを２分割してメタルＣリング３５を設けることにより、振動や熱的な外乱に対する安定性が高く光学部品１の交換が容易なレーザ管の長寿命化を図ることができる。
【００２４】
なお、第３の実施例において真空用シール材はメタルＣリング３５としたが、メタルＯリングとしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、接合境界部でフィレットが形成するようにレーザ用光学部品をインジウム合金シールで融着した金属フランジと、前記金属フランジを微動する調整ネジと、前記金属フランジに溶接したベローズと、前記微動による歪みを吸収するバネを設けることにより、レーザ管の気密性の信頼性が増し、レーザ管の長寿命化を達成することができる優れた封止型気体レーザ装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における封止型気体レーザ装置の構成図
【図２】第１の実施例および従来の封止型気体レーザ装置の加熱前のインジウム合金シール部の比較図
【図３】本発明の第２の実施例における封止型気体レーザ装置の構成図
【図４】本発明の第２の実施例における封止型気体レーザ装置の光学部品封着部の拡大図
【図５】本発明の第３の実施例における封止型気体レーザ装置の構成図
【図６】本発明の第３の実施例における封止型気体レーザ装置の金属フランジ部の概略構成図
【図７】従来の封止型気体レーザ装置の構成図
【符号の説明】
１      光学部品
２      金属フランジ
３ａ、３ｂ  調整ネジ
３５    Ｃリング
４      バネ
６      ベローズ
７      固定フランジ
８      レーザ管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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