(57)【要約】【課題】ランニングコストがかからず、簡単な構造で、微粒子や汚染ガスなどの付着を防止する精密工学装置を提供すること。【解決手段】ケース１と、ケース１内に収納される部品２と、を有し、ケース１の内周面の少なくとも一部表面、部品２の外周面の少なくとも一部表面のうち少なくとも一方の一部表面はガラス皮膜３ａ、３ｂが積層されていることを特徴とする精密工学装置。  ガラス皮膜がガス放出のバリヤとして機能し、部品の構成部材から放出されるガス量や洗浄しきれずに残った微粒子がガス化して放出されるガス量を減少させるため、ガス化した微粒子が部品の付着を嫌う部位への付着を防止することができる。【選択図】図１
2007088065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に収納される部品と、を有し、
前記ケースの内周面の少なくとも一部表面、前記部品の外周面の少なくとも一部表面のうち少なくとも一方の一部表面はガラス皮膜が積層されていることを特徴とする精密工学装置。
【請求項２】
前記部品の外周面の少なくとも一部表面に積層されている前記ガラス皮膜は、前記部品が前記ケースに収納固定された後に積層されることを特徴とする請求項１に記載の精密工学装置。
【請求項３】
前記ガラス皮膜は、常温ガラスコーティング材を塗布することで積層されることを特徴とする請求項１または２に記載の精密工学装置。
【請求項４】
前記部品の外周面と前記ガラス皮膜の間に、熱絶縁皮膜が積層されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の精密工学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雰囲気中に浮遊する微粒子や汚染ガスの付着を嫌うレーザ光源装置、プロジェクタ装置、電子制御装置（ＥＣＵ）、電磁式速度センサ、等の精密工学装置に関し、詳しくは、雰囲気中に浮遊する微粒子や汚染ガスの付着を防止した精密工学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は従来のレーザ光源装置（精密工学装置）を示しており、１０１は半導体レーザチップ、１０２はヒートシンク、１０３は保護窓、１０５はケースで、１０８はゲッタリングヒータである。１０６はステム、１０７はキャップであり、両者でケース１０５が構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来のレーザ光源装置は、半導体レーザチップ１０１を、ケース１０７内部に密封した後、ゲッタリングヒータ１０８に電流を通電してケース１０５内の汚染ガスを除去するように構成されている。
【０００４】
図４は別の従来のレーザ光源装置である（例えば、特許文献２参照）。図４において、２０１はレーザ光源、２０３は保護窓、２０４は集光レンズ、２０５はケースで、図４には示していないが、このほかにレーザ光源２０１を駆動制御するコントローラや外部の電源装置に接続されているワイヤハーネス等がある。２０６は吸気口、２０７は排気口、２０８は清浄媒体供給源、２０９は被加工物である。
【０００５】
レーザ光源２０１は、ケース２０５内に浮遊する微粒子や汚染ガスの付着により損失が増して、出力低下をきたしたり、最悪の場合は破損する恐れがあるため、ケース２０５及び保護窓２０３により外部から遮断されている。このレーザ光源２０１が収納されているケース２０５内部に清浄媒体供給源２０８からの清浄媒体を吸気口２０６を介して導入し、排気口２０７から排出することにより、ケース２０５内部は清浄な雰囲気となり、レーザ光源２０１の出力低下や破損を防止することができる。
【特許文献１】特開平７−１７６８２１号公報
【特許文献２】特開２００５−１４２４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、図３に示される精密工学装置では、レーザチップ１０１をケース１０７に封止した後ゲッタリングヒータ１０８で汚染ガス等を除去するので、その後に経時的に発生する汚染ガスがレーザチップ１０１や保護窓１０３に付着するという課題を有していた。この経時的に発生する汚染ガスが保護窓等に付着する現象は、発明者等の研究によって初めて明らかにされたものである。それによれば、ケース内部１０７に組み付ける部品は組み付け前に洗浄され、クリーンルーム内で組み付けられるが、ケース１０７内部の部品から洗浄しきれずに残った０．１μｍ以下の微粒子等がガス化してケース１０７内を対流し、時間の経過と共にレーザチップ１０１の端面や保護窓１０３に付着するというものである。
【０００７】
また、図４に示される従来の精密工学装置では、経時的に発生する汚染ガスも除去されるが、ガスボンベやエアコンプレッサーなどの清浄媒体供給源２０８を必要とし、装置が複雑で、ランニングコストが高くなるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、これら課題を解決する精密工学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】
【０００９】
本発明は、発明者等が初めて明らかにした経時的に発生する汚染ガスの付着を防止するためには、汚染ガスの発生源にバリヤを設ければよいとの発想に基づいている。
【００１０】
本発明の精密工学装置は、上記課題を解決するために、ケースと、該ケース内に収納される部品と、を有し、前記ケースの内周面の少なくとも一部表面、前記部品の外周面の少なくとも一部表面のうち少なくとも一方の一部表面はガラス皮膜が積層されているようにしたものである。
【００１１】
部品の一部表面に積層されたガラス皮膜がガス放出のバリヤとして機能し、部品の構成部材から放出されるガス量や洗浄しきれずに残った微粒子がガス化して放出されるガス量を減少させる。その結果、ガス化した微粒子が部品の付着を嫌う部位への付着が少なくなる。また、ガラスエポキシ材（プリント基板の材料などに使用される）、シリコーン材（放熱用グリースなどに使用される）、リード線を被覆する樹脂などの樹脂材料で形成された樹脂部材やエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤等の接着剤部材等を用いた部品では、これら部材から発生するガスの方が洗浄しきれずに残る微粒子がガス化するのに比べ桁違いに多いので、これら部材へのガラス皮膜の積層は劇的にガス放出量を減少させることができる。さらに、ガラス皮膜は、耐水性、耐候性、耐熱性に優れているため、バリヤ効果が長時間持続し、部品の性能が長時間維持される。
【００１２】
また、前記部品の外周面の少なくとも一部表面に積層されている前記ガラス皮膜は、前記部品が前記ケースに収納固定された後に積層されるようにすることもできる。
【００１３】
部品には、ワイヤハーネス等のガス放出量の多い部品も含まれるが、ケースに収納固定する前にガラス皮膜を積層すると、動いてガラス皮膜が割れることがある。ケースに収納固定してから積層することにより、ガラス皮膜の割れを防止することができる。
【００１４】
また、前記ガラス皮膜は、常温ガラスコーティング材を塗布することで積層されるようにすることもできる。
【００１５】
常温ガラスコーティング材は、塗布して所定の時間放置するとガラス皮膜になるので、積層が容易である。また、塗布後ガラス皮膜になるまでに、部品をケース内に収納固定することで、ガラス皮膜の割れを防止することができる。
【００１６】
部品の外周面と前記ガラス皮膜の間に、熱絶縁皮膜が積層されているようにすることもできる。
【００１７】
部品が発熱するタイプの場合でも熱衝撃が和らげられ、ガラス皮膜の割れが防止される。
【発明の効果】
【００１８】
部品の一部表面に積層されたガラス皮膜がガス放出のバリヤとして機能し、部品の構成部材から放出されるガス量や洗浄しきれずに残った微粒子がガス化して放出されるガス量を減少させる。その結果、ガス化した微粒子が部品の付着を嫌う部位への付着が少なくなる。また、ガラスエポキシ材（プリント基板の材料などに使用される）、シリコーン材（放熱用グリースなどに使用される）、リード線を被覆する樹脂などの樹脂材料で形成された樹脂部材やエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤等の接着剤部材等を用いた部品では、これら部材から発生するガスの方が洗浄しきれずに残る微粒子がガス化するのに比べ桁違いに多いので、これら部材へのガラス皮膜の積層は劇的にガス放出量を減少させることができる。さらに、ガラス皮膜は、耐水性、耐候性、耐熱性に優れているため、バリヤ効果が長時間持続し、部品の性能が長時間維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、実施形態１の精密工学装置の構成図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１において、１はケース、２はレーザ光源（部品）、３ａはケース１の内周面に積層されたガラス皮膜、３ｂはレーザ光源２の外周面に積層されたガラス皮膜である。
【００２１】
ケース１は、例えばアルミで作られた箱型（６面体）形状をしており、一方の側面にはレーザビームを取り出す穴１１が形成されている。そして穴１１には、例えばガラス製の保護窓４が接着剤で取り付けられ、外気が入らないようになっている。ケース１の他方の側面には、コネクタ５が取り付けられている。
【００２２】
レーザ光源２は、例えば、半導体レーザ２１と、レーザビームをコリメートするレンズ２２と、ヒートシンク２３と、プリント基板回路２４と、回路部品２７と、アルミ製の筐体２５と、を備え、ケース１の下面板１４ｂにガラス皮膜３ａを介して固定されている。２６ａと２６ｂは、レーザ光源２とコネクタ５を結ぶリード線である。
【００２３】
プリント基板回路２４は、ガラスエポキシ材で形成されたプリント基板に所定の回路が形成された樹脂部材である。プリント基板回路２４に搭載されている回路部品２７は、樹脂モールドされた回路素子である。
【００２４】
リード線２６ａ、２６ｂは、図２に示すように、心線２６１ａの周りにポリ塩化ビニール樹脂被覆（樹脂部材）２６２ａがあり、その上にガラス被膜３ｂが積層されている。
【００２５】
次にガラス皮膜３ａ、３ｂの積層について説明する。
【００２６】
本実施形態では、常温ガラスコーティング材を用いてガラス皮膜を積層した。常温ガラスコーティング材としては、例えば、（株）日興のHEATLESS GLASS(GS-600-3)を用いることができる。
【００２７】
まず、ケース１にレーザ光源２を収納する前に、上面板１４ａを取り外してケース１の内周面に常温ガラスコーティング材を刷毛塗りする。このとき、保護窓４の接着剤からのガス放出を抑えるために保護窓４の周縁部には注意深く刷毛塗りして塗り残しのないようにする。なお、保護窓４そのものには塗らないようにする。また、コネクタ５の周りは後で塗るため、塗らないでおく。このコーティング材は、常温で加水分解・脱水縮合反応がおこり、２〜３時間後には乾燥する。
【００２８】
次に、レーザ光源２をケース１に収納固定し、リード線２６ａ、２６ｂをコネクタ５の端子５１ａ、５１ｂに半田付けする。
【００２９】
次に、レーザ光源２の外周面、すなわち筐体２５やリード線２６ａ、２６ｂ等の外周面、及び、塗り残しておいたコネクタ５の周りに常温ガラスコーティング材を刷毛塗りする。
【００３０】
次に、ケース１の上面板１４ａの下面に常温ガラスコーティング材を刷毛塗りしてケース１の側面板に取り付けて完成する。
【００３１】
なお、常温ガラスコーティング材は、刷毛塗りに限定されない。例えば、吹き付けや、浸せき等でもよい。
【００３２】
常温ガラスコーティング材は、塗布後約２０時間後に硬度Ｈ〜２Ｈに硬化し、バリヤ機能を発揮する。
【００３３】
リード線２６ａ、２６ｂ等は、可堯性があり、ガラス皮膜を積層してからレーザ光源２をケース１に収納してコネクタ５に接続したりすると、ガラス皮膜にクラックが生じ易いが、本実施形態では、レーザ光源２をケース１に収納固定してからガラス皮膜を積層するので、クラック発生を回避することができる。
【００３４】
（実施形態２）
図２は、実施形態２の精密工学装置の構成図である。本実施形態の精密工学装置は、実施形態１の精密工学装置において、ケース１の下面板１４ｂに吸気穴１２を、上面板１４ａに排気穴１３を形成し、レーザ光源２の筐体２５の外周面とガラス皮膜３ｂの間に熱絶縁皮膜６を積層し、レーザ光源２の上方に捕獲部材７を設けた以外は、実施形態１と同じである。
【００３５】
吸気穴１２と排気穴１３は、レーザ光源２の発熱により自然対流が生じて所謂煙突効果で外気を吸気し、内気を排気するためのものであり、それぞれの穴径は例えば、１ｍｍである。
【００３６】
熱絶縁皮膜は、エナメル系材料（例えば、水性エナメル樹脂）などの熱絶縁性樹脂などである。
【００３７】
捕獲部材７は、レーザ光源２の発熱による自然対流で運ばれてくる微粒子や汚染ガスなどの汚染物質を捕獲するためのものであり、例えば、アルミ製のパンチング板で、上面と下面にはガラス皮膜３ｃが積層されている。
【００３８】
以上のように構成された精密工学装置についてその動作を以下に説明する。
【００３９】
図示しないコントローラをコネクタ５に接続し、電気入力によりレーザ光源２を動作させる。レーザ光源２に電気入力が入力されると、レーザ光源２は、発熱する。すると、レーザ光源２周辺の空気は暖められ、上昇気流となり、上方に上昇する。上昇気流の一部は、排気流８ｂとなって排気穴１３から外に排気される。残りは、周辺空気、捕獲部材７、上面板１４ａに触れ冷やされて下降気流となり下方に下降し、自然対流８となる。排気穴１３から排気流８ｂが出ていくと、ケース１内は負圧になるため、吸気穴１２から外気８ａが吸気される。すなわち、一種の煙突効果により、吸気穴１２から外気が吸入され排気穴１３から内気が排気される。ケース１内の微粒子や汚染ガス等は、自然対流８で上方に運ばれ、一部は排気流８ｂと共にケース１外に排出され、一部は捕獲部材７や上面板１４ａに付着する。その結果、ケース１内の微粒子や汚染ガスの濃度が下がり、レンズ２２や保護窓４への付着が防止される。また、煙突効果により自然対流の循環速度が遅くなるため、微粒子や汚染ガスがレンズ２２や保護窓４に付着する量を低減することができる。すなわち、本実施形態では、経時的なガスの放出はガラス皮膜３ａ、３ｂ、３ｃのバリヤ作用でほとんど防止され、防止しきれないで経時的に放出される汚染ガスがある場合や、ガラス皮膜自身の表面の汚れなどが経時的にガス化する場合でも、レーザ光源の発熱による自然対流を利用した吸気穴と排気穴の煙突効果と捕獲部材でのトラップ効果でそれら汚染ガスを除去することができる。
【００４０】
本実施形態では、レーザ光源２の筐体２５の外周面とガラス皮膜３ｂの間に熱絶縁皮膜６を積層しているので、レーザ光源２が急激に高温になっても、ガラス皮膜３ｂにクラックが発生することがない。
【００４１】
（比較例１）
比較例１の精密工学装置は、図１に示す実施形態１の精密工学装置において、ガラス皮膜３ａ、３ｂをなくしたものである。
【００４２】
ケース１は、厚さ１．５ｍｍのアルミ板で作られた箱型（６面体）形状をしており、内容積は縦２０ｍｍ×横１２０ｍｍ×奥行き７０ｍｍである。
【００４３】
半導体レーザ２１は、出力０．５Ｗである。
【００４４】
以上の精密工学装置を動作させた結果について以下に記す。
【００４５】
連続動作させながら、保護窓４を通過するレーザビームのパワーをモニターしたところ、０．５ヶ月で３％低下した。また、連続０．５ヶ月動作後、保護窓４とレンズ２２に付着した微粒子（０．５〜２０μｍ）を測定した結果、各部位で２ｍｍ2当たり微粒子数が約１０００〜２５００個であった。
【００４６】
（実施例１）
本実施例１の精密工学装置は、図１に示す実施形態１の精密工学装置である。
【００４７】
ケース１は比較例１と同じで、厚さ１．５ｍｍのアルミ板で作られた箱型（６面体）形状をしており、内容積は縦２０ｍｍ×横１２０ｍｍ×奥行き７０ｍｍである。
【００４８】
ガラス皮膜３ａ、３ｂは、（株）日興のHEATLESS GLASS(GS-600-3)を刷毛塗りして積層されたもので、厚さは、約１０μｍである。
【００４９】
半導体レーザ２１も比較例１と同じで、出力０．５Ｗである。
【００５０】
以上の精密工学装置を動作させた結果について以下に記す。
【００５１】
連続動作させながら、保護窓４を通過するレーザビームのパワーをモニターしたところ、０．５ヶ月後の低下割合から３％低下するのは５年後と見積もられた。また、連続０．５ヶ月動作後、保護窓４とレンズ２２に付着した微粒子（０．５〜２０μｍ）を測定した結果、各部位で２ｍｍ2当たり微粒子数が１〜２．５個であった。
【００５２】
すなわち、比較例１のパワー低下速度３％／０．５ヶ月に対して、３％／５年が達成された。また、比較例１の微粒子付着量１０００〜２５００個／２ｍｍ2に対して、１〜２．５個／２ｍｍ2と、付着量が約１／１０００になることが確認された。
【００５３】
汚染ガスなどの付着の影響を強く受けるのは、光源、レンズ、ミラー、窓などの光学部品を有する光学装置であるため、上記のように、ケースに収納される部品がレーザ光源の場合の精密工学装置（レーザ光源装置）について、説明した。光学装置としては、レーザ光源装置の他に、プロジェクタ装置や、光計測装置（光測距装置、レーザレーダ、など）などを例示することができる。これら、光学装置では、光学部品へ汚染ガス等が付着すると性能劣化が著しいので、ガラス被膜のバリヤ効果が特に有効に作用する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態１の精密工学装置の構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】実施形態２の精密工学装置の構成図である。
【図４】従来のレーザ光源装置の構成図である。
【図５】別の従来のレーザ光源装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・・・・・・・・・・ケース
２・・・・・・・・・・・・部品
３ａ、３ｂ・・・・・・・・ガラス皮膜
６・・・・・・・・・・・・熱絶縁皮膜
【図１】
2007088065.tif 000003
【図２】
2007088065.tif 000004
【図３】
2007088065.tif 000005
【図４】
2007088065.tif 000006
【図５】
2007088065.tif 000007