(57)【要約】【課題】ペルチェ素子に適正な面圧を与えることができ且つ光学結晶体の確実なる位置固定を行う。【解決手段】光学結晶体2を載置した固定板3は、台座5に対してスペーサ6を貫通する第３のネジ12によって間隔を隔てて位置固定される。台座5には、台座5を上下に貫通するネジ山付きの開口102が形成され、この開口102に押し上げ部材104が螺着されている。押し上げ部材104は、これと直交する横方向から接近する固定ネジによって、その高さ位置がロックされる。押し上げ部材104と固定板3との間に熱電素子であるペルチェ素子7が配設される。押し上げ部材104に所定のトルクの回転力を加えることでペルチェ素子7が固定板3に圧接される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学結晶体の熱を放熱するためのヒートシンクと、
前記ヒートシンクに隣接して位置し、通電制御により前記ヒートシンクを加熱又は冷却して前記光学結晶の温度を制御するための熱電素子と、
前記熱電素子の周囲に配置され、前記ヒートシンクを前記台座に締結するための締結部材と、
前記熱電素子を前記ヒートシンクに圧接させるために前記熱電素子を前記ヒートシンクに向けて所定の力で押圧するための押圧部材とを有し、
該押圧部材が、前記締結部材から独立していることを特徴とするレーザ発振モジュール。
【請求項２】
前記締結部材が、前記熱電素子で互いに交差する複数の対角線上に配置された複数の締結部材で構成されている、請求項１に記載のレーザ発振モジュール。
【請求項３】
前記押圧部材が、前記台座に形成され且つ前記台座を貫通するネジ山付きの開口に螺合した押し上げ部材によって構成され、
該押し上げ部材を位置固定するためのロック手段を更に有する、請求項１又は２に記載のレーザ発振モジュール。
【請求項４】
前記押圧部材が、
前記台座に形成された傾斜面に沿って横方向にスライド可能な楔部材と、
該楔部材を横方向に付勢する付勢手段とで構成され、
前記楔部材の上面が水平面で構成されている、請求項１又は２に記載のレーザ発振モジュール。
【請求項５】
光学結晶体が内部に位置決めされた位置決めブロックを有し、
前記位置決めブロックは、前記ヒートシンクの前記熱電素子と当接する面とは反対側の面に載置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ発振モジュール。
【請求項６】
前記ヒートシンクと前記台座との間に、前記ヒートシンクと前記台座とを所定間隔だけ離間させるためのスペーサが設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ発振モジュール。
【請求項７】
前記スペーサは筒状の形状を有し、
前記締結部材が前記スペーサを貫通して配置されている、請求項６に記載のレーザ発振モジュール。
【請求項８】
前記熱電素子と前記ヒートシンクとの間に非弾性の熱伝導材料であるインジウム熱インターフェースシートが介装されている、請求項１〜７に記載のレーザ発振モジュール。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項のレーザ発振モジュールを有し、
該レーザ発振モジュールの前記光学結晶体で発振されたレーザ光をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査させることでワークの表面に印字するレーザマーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ応用機器に用いられるレーザ発振モジュール及びこれを組み込んだレーザマーカに関し、より詳しくは光学結晶体を所定温度に調整するためにペルチェ素子を備えたレーザ発振モジュール及びこれを組み込んだレーザマーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光は、ワークの表面への印字、光造型、ワークの溶接、切断、穴あけ等の加工に応用され、また、画像形成にも応用されている。このようなレーザ応用機器にあっては、固体レーザ結晶や非線形光学材料等の光学結晶体を利用した光増幅や波長変換が行われる。
【０００３】
この光学結晶体は、その特性が温度に対して敏感である（特定温度で波長変換効率が最大になる）ことから光学結晶体を所定の温度に維持する温度管理が重要であり、この目的のためにヒートシンクに加えて、熱電素子であるペルチェ素子が用いられている（特許文献１、２）。
【０００４】
特許文献１は、光学結晶体を包囲するヒートシンクに関する様々な構成の他に、所定厚の塗膜で構成した熱伝導材料を介してヒートシンクに隣接して配置したペルチェ素子を開示している。
【０００５】
特許文献２は、熱電素子であるペルチェ素子がその面耐圧の制約があることを指摘し、ヒートシンクとペルチェ素子との間に介装する熱伝導材料として弾性の熱伝導材料又は熱伝導性グリスを採用した画像形成機器を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３６３１２９号公報
【特許文献２】特開２００６−３３２４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２が提案する弾性の熱伝導材料や熱伝導性グリスを採用することは、この熱伝導材料の弾性や熱伝導性グリスの流動性によって熱電素子のペルチェ素子に加わる面圧を緩和することができるという利点がある。しかし、弾性の熱伝導材料や熱伝導性グリスは熱によってガスが発生することから、このガスが周辺の光学部材（典型的にはレンズや光学結晶自体）の表面に付着して初期性能を維持するのが難しくなるという問題を誘発する。
【０００８】
他方、特許文献１に開示の熱伝導性塗膜を採用したときには、特許文献２が指摘するように、ペルチェ素子に加わる面圧つまりヒートシンクとの間の接触圧を所定の面圧に調整するのが難しいという問題を有するもののガス発生の問題が殆ど生じないという利点がある。
【０００９】
図２０は、熱伝導材料として非弾性体であるインジウム熱インターフェースシートを採用した従来のレーザ発振モジュールを示す。この図２０のレーザ発振モジュール１は、光学結晶体２と、光学結晶体２を載置するための固定板３と、固定板３に載置した光学結晶体２を位置固定するための位置決めブロック４とを有する。また、固定板３の下方に台座５を有し、この台座５と、その上方に位置する固定板３との間の間隔はスペーサ６によって規定される。そして、台座５と固定板３との間にペルチェ素子７が介装され、ペルチェ素子７と台座５及び固定板３との間に、所定の厚さ寸法を備えたインジウム熱インターフェースシート(Inシート)８が介装されている。固定板３は、単に光学結晶体２を位置固定する機能だけでなくヒートシンクとして機能する部材である。他方、位置決めブロック４も好ましくは伝熱性に優れた材料で構成されるのが良く、この場合には、位置決めブロック４もヒートシンクとして機能することになる。
【００１０】
引き続き図２０を参照して、レーザ発振モジュール１は、他の部材との位置決めの基準となる発振器ブロック９に対して台座５が複数の第１のネジ１０によって強固に固定される。発振器ブロック９は例えばレーザマーカのケース（レーザマーカのケース内において、他の構成部品がマウントされている同一面上のアルミ板）で構成される。光学結晶体２の光学的位置（レーザ光との相対的な位置）を位置決めするのに、発振器ブロック９に対する固定板３及び位置決めブロック４の位置固定が重要になる。このことから、複数の第２のネジ１１で位置決めブロック４が強固に位置固定された固定板３を、複数の第３のネジ１２を使って台座に強固に位置固定し、そして、この第３のネジ１２が通過するスペーサ６によって固定板３と台座５との間の間隔Ｄ１を規定する構成が採用されている。
【００１１】
ペルチェ素子７と固定板３及び台座５との間の熱移動を円滑にするためには、ペルチェ素子７と固定板３及び台座５との熱結合を確かなものにする必要がある。このことから固定板３と台座５との間の間隔Ｄ１つまりスペーサ６の高さ寸法の精度及び非弾性体のInシート８を含むペルチェ素子７の厚さ寸法の精度を厳重に管理することが必要となる。例えば、間隔Ｄ１が相対的に小さ過ぎるとペルチェ素子７を圧壊してしまう虞があり、逆に、間隔Ｄ１が相対的に大き過ぎるとペルチェ素子７の能力が低下してしまう。このことは特許文献１に開示の熱伝導性塗膜を採用したときも同じことが言える。
【００１２】
しかしながら、Inシート８や熱伝導性塗膜を含むペルチェ素子７の厚さ寸法やスペーサ６の高さ寸法を厳重に管理すると共に組立精度を厳重に管理することは実際上困難を伴う（組立難易度が高くなる）。このことから、ペルチェ素子７による温度管理能力が若干小さくなるものの組立時のペルチェ素子７の圧壊を阻止するために、Inシート８を含むペルチェ素子７に加わる面圧が若干弱めになるように設計するという手法が採用されている。
【００１３】
本発明の目的は、ペルチェ素子に適正な面圧を与えることができ且つ光学結晶体の確実なる位置固定を行うことのできるレーザ発振モジュール及びこれを組み込んだレーザマーカを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本件発明者は、光学結晶体の熱を放熱するためのヒートシンクと台座とを締結する機能と、ペルチェ素子に面圧を付与する機能とを分ける（独立させる）ことに着目して本願発明を案出するに至ったものである。
【００１５】
具体的には、上記の技術的課題は、本発明によれば、
光学結晶体の熱を放熱するためのヒートシンクと、
前記ヒートシンクに隣接して位置し、通電制御により前記ヒートシンクを加熱又は冷却して前記光学結晶の温度を制御するための熱電素子と、
前記熱電素子の周囲に配置され、前記ヒートシンクを前記台座に締結するための締結部材と、
前記熱電素子を前記ヒートシンクに圧接させるために前記熱電素子を前記ヒートシンクに向けて所定の力で押圧するための押圧部材とを有し、
該押圧部材が、前記締結部材から独立していることを特徴とするレーザ発振モジュールを提供することにより達成される。
【００１６】
熱電素子（典型例としてペルチェ素子）に面圧つまり熱電素子とヒートシンクに圧接させるための力を熱電素子に付与する機能を押圧手段に委ねることにより、熱電素子の圧壊を気にすることなく、締結部材を使ってヒートシンクを台座に確実に位置固定することができると共に、押圧部材により熱電素子とヒートシンクとを適正な力で圧接させることができる。これにより、熱電素子の温度制御能力を十分に活用することができる。
【００１７】
本発明のレーザ発振モジュールは、レーザ光を使ったレーザ応用機器に広く適用できるのは勿論であるが、典型的にはレーザマーカに好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施例のレーザ発振モジュールの概略図である。
【図２】第１実施例のレーザ発振モジュールに組み込まれているペルチェ素子の構成図である。
【図３】第１実施X15例のレーザ発振モジュールの具体例の斜視図である。
【図４】第１実施例のレーザ発振モジュールの具体例の正面図である。
【図５】第１実施例のレーザ発振モジュールの具体例の平面図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿った断面図である。
【図７】第１実施例のレーザ発振モジュールの具体例に含まれる台座の斜視図である。
【図８】第１実施例のレーザ発振モジュールの具体例に含まれる台座の平面図である。
【図９】図８のIX−IX線に沿った断面図である。
【図１０】第２実施例のレーザ発振モジュールの概略図である。
【図１１】第２実施例のレーザ発振モジュールの概略の断面図である。
【図１２】第２実施例のレーザ発振モジュールの具体例の斜視図である。
【図１３】第２実施例のレーザ発振モジュールの具体例の正面図である。
【図１４】第２実施例のレーザ発振モジュールの具体例の平面図である。
【図１５】図１４のX15−X15線に沿った断面図である。
【図１６】第２実施例のレーザ発振モジュールの具体例に含まれる台座の斜視図である。
【図１７】第２実施例のレーザ発振モジュールの具体例に含まれる台座の平面図である。
【図１８】図１７のX18−X18に沿った断面図である。
【図１９】実施例のレーザ発振モジュールを組み込んだレーザマーカの全体構成図である。
【図２０】従来のレーザ発振モジュールの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１９】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００２０】
第１実施例（図１〜図９）：
図１〜図６は第１実施例のレーザ発振モジュール１００を示す。この第１実施例のレーザ発振モジュール１００の説明において図２０を参照して前述した従来例と同じ要素には同一の参照符号を付すこととする。
【００２１】
概念図である図１を参照して、第１実施例のレーザ発振モジュール１００は、その構成要素として、光学結晶体２、固定板３、位置決めブロック４、台座５、スペーサ６、熱電素子であるペルチェ素子７、熱伝導材料８を含む。
【００２２】
光学結晶体２は、励起された誘導光を放出する固体レーザ結晶や波長変換を行う非線形光学材料を含む。固体レーザ結晶として、ロッド状のNd:YVO4、希土類をドープしたYAG、LiSrF、LiCaF、YLF、NAB、KNP、LNP、NYAB、NPP、GGG等を挙げることができる。また、波長変換を行う材料として、例えば、KTP(KTiPO4)、有機非線形光学材料、無機非線形光学材料等を利用することができる。具体的に例示すれば、KN(KNbO3)、KAP(KAsPO4)、BBO、LBO、バルク型の分極素子(LiNbO3(Periodically Polled Lithium Niobate: PPLN)、LiTaO3等)を利用できる。また、Ho、Er、Tm、Sm、Nd等の希土類をドープしたフッ化物ファイバを用いたアップコンバージョンによる励起光源用半導体を用いることができる。これらの光学結晶体２は、一般的に長手方向の両端面が研磨、コーティングされており、この両端面を光学的に利用し、側面を冷却面として利用することが多い。
【００２３】
ペルチェ素子７の具体的な構造を図２を参照して説明すると、ペルチェ素子７は、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを交互に連結して構造を有し、リード線１３を通じて直流電流を供給することにより一方側の面が吸熱面となり、他方側の面が発熱面となる。そして、リード線１３を通じた直流電流の極性を反転させることにより吸熱面と発熱面が反転することから高精度の温度制御が可能である。つまり、熱電素子であるペルチェ素子７は、通電制御によりヒートシンクを加熱又は冷却可能な素子である。ペルチェ素子７の２つの面１４、１５はセラミック製のプレートで構成されている。
【００２４】
ペルチェ素子７の２つの面１４、１５と、固定板３、台座５との間に夫々介装される熱伝導材料８は、非弾性材料から選択すればよく、典型的にはインジウム熱インターフェースシート（Inシート）であるが、ペルチェ素子７の２つの面１４、１５に塗布した熱伝導性塗膜であってもよい。
【００２５】
光学結晶体２が載置される固定板３はヒートシンクの役割を担うことから、この固定板３の材料として熱伝導性に優れた材料、例えばアルミニウム、銅、真鍮などの金属材料が適しており、ここではアルミニウムが採用されている。このことは、台座５についても同様であり、ここでは台座５はアルミニウムで構成されている。また、位置決めブロック４についても、好ましくは熱伝導性に優れた材料（典型的にはアルミニウム）を採用するのが好ましい。
【００２６】
図１に戻って、固定板３が平板で構成され、また、位置決めブロック４に光学結晶体２を収容する凹所４ａを形成した例が図１に図示してあるが、これは単なる一例に過ぎない。例えば、位置決めブロック４を平板で構成して、光学結晶体２を位置決めブロック４と固定板３とでサンドイッチ状に挟み込む構成を採用してもよい。また、位置決めブロック４に凹所４ａを形成する代わりに固定板３に凹所を形成してもよいし、固定板３と位置決めブロック４の双方に凹所を形成してもよい。この実施例では、位置決めブロック４に光学結晶体２を位置決めし且つ固定する機能が与えられている。この具体的な例は、前述した特許文献１（特開２００４−３６３１２９号公報）に詳細に記載されていることから、この特許文献１の開示内容をここに援用する。
【００２７】
ここで、光学結晶体２を位置決めブロック４で包囲し、この位置決めブロック４を固定板３に固定することにより、光学結晶体２の温度調整のばらつきを抑制することができる。より具体的に説明すると、一般に、光学結晶体２には厚みのばらつきがあるため、光学結晶体２を直接固定板３に接触させた場合、光学結晶体２の温度調整にばらつきが生じる虞がある。換言すれば、固定板３の加工精度に対して光学結晶体２の加工精度は低いため、光学結晶体２を固定板３に均一に接触させることが困難な場合がある。そこで、第１実施例では、位置決めブロック４を利用する。一般に、位置決めブロック４の加工精度は光学結晶体２の加工精度よりも高い。そのため、光学結晶体２を位置決めブロック４に精度良く位置決めし、そして、その位置決めブロック４を固定板３に固定し、ペルチェ素子７によって固定板３を加熱又は冷却することによって、光学結晶体２の温度調整のばらつきを抑制することができる。このように、位置決めブロック４は、光学結晶体２の形状に起因する光学結晶体２の温度調整のばらつきを抑制する機能を有する。
【００２８】
図１において、第１実施例のレーザ発振モジュール１００にあっては、固定板３と台座５との結合は、光学結晶体２の周囲に配置した複数本の第３のネジ１２によって行われる。第３のネジ１２は、固定板３と台座５とを、間隔を隔てて締結するための締結部材の一例として機能する。第１実施例のレーザ発振モジュール１００では、光学結晶体２で互いに交差する複数の対角線、この実施例では２本の対角線上に位置する一対の締結部材が設けられている（図３に示すように、第１実施例では、光学結晶体２の周囲に位置する複数本の第３のネジ１２が、光学結晶体２で交差する、一の対角線上に位置する２本のネジ１２aと、他の対角線上に位置する２本のネジ１２ｂで構成され、一の対角線上に位置する２本で１組からなる第３のネジ１２ａが一の締結部材となり、他の対角線上に位置する２本で１組からなる第３のネジ１２ｂが他の締結部材となる）。これら光学結晶体２で互いに交差する２本の対角線上に夫々位置する一対の締結部材１２ａ、１２ｂの各々は、光学結晶体２の中心から等間隔に位置しており、この一対の締結部材１２ａ、１２ｂによって固定板３を台座５に強固に締結することで、発振器ブロック９に対し、固定板３，位置決めブロック４および光学結晶体２の相対的な位置決めを精度良く行う。このように、第３のネジ１２の機能は固定板３と台座５とを強固に連結することに限定されている。すなわち、第３のネジ１２の役割を限定して固定板３と台座５との連結に特化したことから、固定板３と台座５とを締結する力を任意に設定することができる。
【００２９】
熱電素子としての上述したペルチェ素子７は、上述した一対の締結部材１２ａ、１２ｂの間に配置されている。換言すれば、一対の締結部材１２ａ、１２ｂの間であって、且つ、固定板３と押し上げ部材１０４の間、すなわち固定板３のうち光学結晶体２が固定された側とは反対側に形成される空間に、ペルチェ素子７が配設されている。
【００３０】
なお、第１実施例では２本１組からなる第３のネジ１２ａ、１２ｂをそれぞれ一の締結部材としているが、例えば、３本以上で１組からなる第３のネジ（図示せず）を一の締結部材としてもよいし、図３に示す２個の第３のネジ１２ａの中央付近に配置された１個の第３のネジ（図示せず）を一の締結部材としてもよいことは言うまでもない。
【００３１】
また、図１に示すとおり、固定板３は、台座５に対してスペーサ６によって間隔を隔てて位置固定されている。スペーサ６は熱伝導率の低い硬い材料で構成されている。これにより、スペーサ６を通じた固定板３と台座５との間の熱の戻りを低減することができる。このように、スペーサ６は、固定板３と台座５との間の熱の戻りを低減する機能を有している。また、スペーサ６は、固定板３と台座５とが所定の間隔以上に狭くならないようにするための支持部材であり且つ間隔規制部材として機能する。具体的に説明すると、スペーサ６が存在することによって、固定板３と台座５とがスペーサ６の高さ以上の距離に近づかない。これにより、作業者は、第３のネジ１２を限界まできつく締めることによって、固定板３を台座５に強固に固定することができ、ひいては光学結晶体２を精度良く位置決めすることができる。勿論、第３のネジ１２は固定板３と台座５とを締結する手段に限定されており、この第３のネジ１２による締結力がペルチェ素子７の面圧に影響を及ぼすものではないことから、第３のネジ１２をきつく締めてもペルチェ素子７の圧壊を生じることがない。したがって、第３のネジ１２をきつく締め付けることで、この第３のネジ１２の緩みを防止できる。
【００３２】
なお、第１実施例では、省スペース化の観点から、第３のネジ１２が内部を貫通するスペーサ６が採用されている。すなわち、各スペーサ６は、貫通穴を備えた筒形状を有し、固定板３と台座５との間において、第３のネジがスペーサ６を貫通して位置するが、本発明はこのような態様に限られない。例えば、第３のネジ１２とは別の位置に独立して間隔規制手段としてのスペーサ６を配置してもよい。また、第１実施例では上述した理由によりスペーサ６を設けることとしたが、スペーサ６を有しないレーザ発振モジュールを考えることもできる。この際、熱の戻りを低減するため、固定板３と台座５の間に熱伝導率の低い部材や塗膜などを設けてもよい。
【００３３】
第１実施例のレーザ発振モジュール１００は、台座５に上下に貫通した断面円形の開口１０２が形成され、この開口１０２の円周壁には第１のネジ山が形成されている。この開口１０２には押上げ部材１０４が配設され、この押し上げ部材１０４の周面には第２のねじ山が形成されており、押し上げ部材１０４は開口１０２に螺着されている。図１において、押し上げ部材１０４と開口１０２とがネジ山で噛み合っている部分を参照符号１０６で示してある。この押し上げ部材１０４に回転トルクを与えることにより、この押し上げ部材１０４によってペルチェ素子７を押し上げてペルチェ素子７を固定板３に圧接させることができる。そして、この回転トルクを所定の値に設定することで、固定板３に対するペルチェ素子７の面圧を所定の値にすることができる。
【００３４】
つまり、押し上げ部材１０４に所定の回転トルクを与えると、押し上げ部材１０４は第３のネジ１２の進行方向（締め付け方向）とは反対方向（第３のネジ１２が緩む方向）に移動し、ペルチェ素子７の下面、すなわちペルチェ素子７のうち固定板３によって押圧される上面とは反対側の下面を押圧する。一方で、押し上げ部材１０４に逆の回転トルクを与えると、押し上げ部材１０４は第３のネジ１２の進行方向（第３のネジ１２の締めつけ方向）に移動し、ペルチェ素子７の下面の押圧力が弱まり、一定距離移動すると押し上げ部材１０４から離間する。要するに、押し上げ部材１０４は、第３のネジ１２の移動方向（台座５の上下方向）と略平行に可動する可動部材である。換言すれば、押し上げ部材１０４は、上述した一対の締結部材１２ａ、１２ｂにより固定板３を台座５に固定する方向と略平行に移動可能な可動部材として機能する。さらに言い換えると、押し上げ部材１０４は、固定板３を台座５に締結する方向と略平行に移動して、ペルチェ素子７のうち固定板３と反対側の面を押し上げてペルチェ素子７を固定板７（ヒートシンク）に圧接させるための可動部材として機能する。そして、上述したように押し上げ部材１０４に付与する回転トルクの値を調整することにより、固定板３と押し上げ部材１０４によりペルチェ素子７を挟み込む力を調整でき、ペルチェ素子７の面圧を任意の値に設定できる。
【００３５】
このように、第１実施例のレーザ発振モジュール１００においては、台座５は、この押し上げ部材１０４を移動可能に保持している。つまり、台座５には、固定板３を台座５に締結する方向と略平行に上下に貫通した開口１０２が形成されており、押し上げ部材１０４は、この開口１０２の内部を移動するようになっている。この際、上述したように、押し上げ部材１０４と開口１０２とは噛み合っており（螺合しており）、押し上げ部材１０４を回転させることによって、開口１０２の内部を移動させることができるようになっている。
【００３６】
また、押し上げ部材１０４を所望の高さ位置に移動させた後、その所望の高さ位置に押し上げ部材１０４を固定（ロック）することが可能である。具体的には、図３〜図６に示すように、台座５の側面には回り止め用のネジ等を挿入するための突起部３０が設けられており、外部からこの突起部３０内にネジ等（図示せず）を挿入し、ネジ等の先端を押し上げ部材１０４に当接させることによって、押し上げ部材１０４が自由に回転するのを阻止することができる（つまり、所望の位置にロックすることができる）。このように、第１実施例のレーザ発振モジュール１００では、押し上げ部材１０４の回転を規制する（ロックする）ことが可能なロック手段が設けられている。これにより、押し上げ部材１０４を回転させて高さ位置を調整した後、押し上げ部材１０４の高さ位置が変化してペルチェ素子７の面圧が変化してしまうのを防止できる。
【００３７】
以上説明したように、第１実施例のレーザ発振モジュール１００によれば、固定板３と台座５とを強固に連結して光学結晶体２の位置固定を確実なものにすることができると共に、ペルチェ素子７の温度制御能力を十分に発揮させることができる。別の観点から述べると、第１実施例のレーザ発振モジュール１００は、光学結晶体２が載置される第１の面３ａを有する固定板３と、この固定板３の第１の面３ａと対向する第２の面３ｂ側に設けられたペルチェ素子７と、固定板３を位置決めするための台座５と、ペルチェ素子７を挟むようにして固定板３を台座５に締結するための一対の締結部材１２ａ，１２ｂと、ペルチェ素子７を介して固定板３の第２の面３ｂを押圧するために、ペルチェ素子７に対して圧力を付与する押し上げ部材１０４と、を備えている。つまりペルチェ素子７は、固定板３と押し上げ部材１０４とによって挟持された状態で固定され、押し上げ部材１０４の高さ位置によってペルチェ素子７の面圧が調整される。このように、上記の締結部材１２ａ、１２ｂとは別部材である押し上げ部材１０４によって、ペルチェ素子７を固定板３の第２の面３ｂに押圧する構成を採用したので、固定板３と台座５とを強固に連結して光学結晶体２の位置固定を確実なものにすることができると共に、ペルチェ素子７の温度制御能力を十分に発揮させることができる。押し上げ部材１０４の材料は、例えばアルミニウム、銅、真鍮などの金属材料が適しており、ここではアルミニウムが採用されており、押し上げ部材１０４は台座５と一体となってヒートシンクの機能を発揮する。
【００３８】
図３〜図６は第１実施例のレーザ発振モジュール１００の具体例を示し、図７〜図９はレーザ発振モジュール１００に含まれる台座５を示す。台座５にはペルチェ素子７を受け入れる凹所１０８が形成され、この凹所１０８によってペルチェ素子７の仮位置決めが行われる。図３、図４の参照符号１１０はレーザ光が通過する光通過開口を示す。
【００３９】
図６、図９を参照して、押し上げ部材１０４の下端面にはドライバを受け入れる溝１１２が形成され、トルク制御が可能なドライバ（図示せず）を使って押し上げ部材１０４に所定の回転トルクを付与することによりペルチェ素子７に加わる面圧の設定が行われる。
【００４０】
押し上げ部材１０４に関して、図示の具体例では、押し上げ部材１０４の上端面が直接的にペルチェ素子７と当接してペルチェ素子７を押圧する押圧面を構成しているが、ペルチェ素子７と当接する先端部分を回転テーブルで構成し、この回転テーブルによってペルチェ素子７に対する押圧面を構成するとこの回転テーブルを押し上げ部材１０４に対して相対回転するようにしてもよい。この場合にあっても、回転テーブルはアルミニウム、銅、真鍮などの金属材料で構成し、また、回転テーブルと押し上げ部材１０４との間の摺接面に例えば熱伝導性グリスを塗布するのが好ましい。より好ましくは、アウトガスが出ない熱伝導性グリスを塗布するのが好ましい。
【００４１】
第２実施例（図１０〜図１８）：
図１０、図１１は第２実施例のレーザ発振モジュール２００の概念図である。この第２実施例のレーザ発振モジュール２００の説明において上述した第１実施例のレーザ発振モジュール１００と同じ要素には同一の参照符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００４２】
図１０、図１１を参照して、第２実施例のレーザ発振モジュール２００は、楔部材２０２と、この楔部材２０２を付勢するバネ２０４とでペルチェ素子７に面圧を付与する構成が採用されている。
【００４３】
図１２〜図１５は第２実施例のレーザ発振モジュール２００の具体例を示し、図１６〜図１８はレーザ発振モジュール２００に含まれる台座５を示す。
【００４４】
台座５の凹所１０８(図１６)には、矩形の楔部材２０２が横方向にスライド可能に配設されている。楔部材２０２の上面２０２ａ(図１８)は水平面で構成され、下面２０２ｂは傾斜面で構成されている。この楔部材２０２の傾斜した下面２０２ｂに対応して、台座５の凹所１０８の底面１０８ａは傾斜面で構成されており、楔部材２０２が横方向に移動することにより上面２０２ａがその水平状態を維持しつつ上面２０２ａの高さレベルが変化するようになっている。
【００４５】
図１８を参照して、楔部材２０２が左方動することにより楔部材２０２の上面２０２ａが上方に変位してペルチェ素子７を押圧するが、このペルチェ素子７を押圧する押圧面を構成する上面２０２ａが上方に変位する楔部材２０２の移動方向に向けて付勢力が発揮するようにバネ２０４が配設されている。この図１８に図示の例で説明すれば、バネ２０４は楔部材２０２を左方向に付勢するように横方向に向けて配置され、バネ２０４の左端が楔部材２０２に当接され、右端がアーム部材２０６に係止されている。平面視コ字状のアーム部材２０６は台座５の側面にネジ２０８を使って締結されている(図１２、図１６)。
【００４６】
楔部材２０２の材料は、例えばアルミニウム、銅、真鍮などの金属材料が適しており、ここではアルミニウムが採用されており、楔部材２０２は台座５と一体となってヒートシンクの機能を発揮する。
【００４７】
バネ付勢された楔部材２０２の上面２０２ａはその上に位置するペルチェ素子７を上方に向けて押圧してペルチェ素子７に面圧を付与するものであるが、ペルチェ素子７の適正な面圧はバネ２０４の適当な付勢力を設定することにより調整することができる。要するに、楔部材２０２は、バネ２０４の付勢力によって、一対の締結部により固定板３を台座５に固定する方向と略直交する方向（図１８でいえば左方向）に移動するとともに、底面１０８ａの傾斜面によって、実質的に、一対の締結部により固定板３を台座５に固定する方向と略平行（図１８でいえば上方向）に移動する。したがって、この楔部材２０２にあっても、第１実施例で説明した可動部材、すなわち一対の締結部材１２ａ、１２ｂにより固定板３を台座５に固定する方向と略平行に移動可能な可動部材の一例として機能する。バネ付勢された楔部材２０２によってペルチェ素子７を押し上げてペルチェ素子７を固定板３に圧接させることができる。変形例として、楔部材２０２無しに、上下方向に圧縮したバネの付勢力によってペルチェ素子７を押し上げるようにしてもよい。すなわち、上下方向に圧縮したバネによってペルチェ素子７を直接的に上方に付勢するようにしてもよい。この場合、バネの上端とペルチェ素子７との間に上下方向に変位可能なプレートを介在させるのが好ましい。
【００４８】
したがって、第２実施例のレーザ発振モジュール２００にあっても、固定板３と台座５とを強固に連結して光学結晶体２の位置固定を確実なものにすることができると共に、ペルチェ素子７の温度制御能力を十分に発揮させることができる。
【００４９】
楔部材２０２に関して、図示の具体例では、楔部材２０２が直接的にペルチェ素子７と当接する構成となっているが、ペルチェ素子７と当接する上面２０２ａ(図１８)を上下の面が水平面で構成されたスライドテーブル（図示せず）で構成し、ペルチェ素子７を押圧する押圧面を構成するスライドテーブルが楔部材２０２の横方向への変位に伴って横方向に水平移動できるようにしてもよい。この場合にあっても、スライドテーブルはアルミニウム、銅、真鍮などの金属材料で構成し、また、スライドテーブルと楔部材２０２との間の摺接面に例えば熱伝導性グリスを塗布するのが好ましい。より好ましくは、アウトガスが出ない熱伝導性グリスを塗布するのが好ましい。
【００５０】
なお、上述した可動部材の例示として、第１実施例では回転しながら移動する押し上げ部材１０４、第２実施例では回転を伴わず傾斜面をスライドしながら移動する楔部材２０２を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、第１実施例の変形例として、押し上げ部材１０４が回転することなく摺動し、所定距離だけ移動した後に係合突起と係合穴によってロックされる（係止される）ものを考えることも可能である。要するに、台座５に保持され、固定板３を台座５に固定する方向と略平行に実質的に移動可能であればよい。
【００５１】
上述した第１、第２実施例のレーザ発振モジュール１００、２００は後に説明するレーザ応用機器のケースに収容される。このケースを、図１、図１０などにおいて参照符号９で図示してあり、この参照符号９は、従来例で説明した発振器ブロックと等価であると理解されたい。
【００５２】
レーザマーカ（図１９）：
第１、第２実施例のレーザ発振モジュール１００、２００は、ワークの表面への印字、光造型、ワークの溶接、切断、穴あけ等のレーザ加工機器や特許文献２に開示の画像形成のための機器、その他、レーザ光源として他のレーザ応用分野、例えばＤＶＤやBlue−ray等の光ディスクの高密度記録再生用光源や通信用の光源、印刷機器、照明用光源、ディスプレイなどの表示装置用の光源、医療機器等に好適に適用することができる。
【００５３】
図１９は上述したレーザ発振モジュール１００又は２００を組み込んだレーザマーカの全体構成の概要図である。図１９に図示のレーザマーカ３００は、レーザ制御部３０２とレーザ出力部３０４と入力部３０６とを備える。入力部３０６はレーザ制御部３０２に接続され、レーザマーカ３００を操作するための必要な設定を入力してレーザ制御部３０２に送信する。レーザ制御部３０２は、制御手段３０８とメモリ３１０とレーザ励起部３１２と電源３１４とを備え、入力部３０６から入力された設定内容をメモリ３１０に記録する。制御手段３０８は必要時にメモリ３１０から設定内容を読み込み、印字内容に応じた印字信号に基づいてレーザ励起部３１２を動作させてレーザ出力部３０４の光学結晶体２を励起する。さらに制御手段３０８は、設定された印字を行うよう光学結晶体２で発振されたレーザ光をワークＷ上で走査させるため、レーザ出力部３０４の走査部３２０を動作させる走査信号をスキャナ駆動部３２２に出力する。電源３１４は、定電圧電源としてレーザ励起部３１２へ所定電圧を供給する。
【００５４】
レーザ出力部３０４に前述したレーザ発振モジュール１００又は２００が組み込まれている。レーザ出力部３０４には、光学結晶体２が放出する誘導放出光の光路に沿って所定の距離を隔てて対向配置された出力ミラー３４０及びベンドミラー３４２と、これらの間に配されたアパーチャ、Ｑスイッチ等を備える。光学結晶体２が放出する誘導放出光は多重反射により増幅され、Ｑスイッチの動作により短周期にて通断しつつアパーチャによりモード選別して、出力ミラー３４０を経てレーザ光を出力する。
【００５５】
ここで、光学結晶体２は、上述した固定板３に固定され、固定板３は、複数の締結部材、好ましくは一対の締結部材１２ａ、１２ｂによって台座５に連結され、台座５は、発振器ブロック９に固定され、発振器ブロック９は、レーザマーカ３００のレーザ出力部３０４（いわゆるヘッド部）の内部の所定箇所に固定される。上述したように、レーザ励起部３１２から出射したレーザ光は、光学結晶体２が放出する誘導放出光によって増幅され、出力ミラー３４０を経て発振器ブロック９から出射される。
【００５６】
走査部３２０は、レーザ光を反射させて所望の方向に出力し、ワークＷの表面でレーザ光を走査して印字する。走査部３２０は、Ｘ軸スキャナ３５０、Ｙ軸スキャナ３５２と、これらをそれぞれ回動させるガルバノモータ３５４、３５６とを備えている。ガルバノモータ３５４、３５６は、夫々、スキャナ駆動部３２２によって駆動される。スキャナ駆動部３２２は、制御手段３０８から供給される走査信号に基づいてガルバノモータ３５４、３５６を駆動させることによりＸ軸スキャナ３５０、３５２の全反射ミラーを回動させて、光学結晶体２から発振されたレーザ光を偏向・走査する。偏向・走査されたレーザ光は、略偏向方向に設けられたｆθレンズ３６０を介してワークＷの表面に照射されてワークＷのマーキングを行う。つまり、発振器ブロック９から出射されたレーザ光は、Ｘ軸スキャナ３５０、Ｙ軸スキャナ３５２によって走査され、ワークＷのマーキングを行うようになっている。したがって、光学結晶体２の位置ずれは、ワークＷのマーキング位置のずれに繋がり、印字精度の低下を招いてしまう。そこで、上述したように、光学結晶体２が固定された固定板３を台座５に強固に固定することで、発振器ブロック９（レーザ出力部３０４）に対する光学結晶体２の相対的な位置決めを精度良く行ない、印字精度の低下を防いでいる。なお、図１９を参照して説明したレーザマーカ３００の基本構成は既に従来から知られた構成である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ワークの表面への印字、光造型、ワークの溶接、切断、穴あけ等のレーザ加工機器や特許文献２に開示の画像形成のための機器、その他、レーザ光源として他のレーザ応用分野、例えばＤＶＤやBlue−ray等の光ディスクの高密度記録再生用光源や通信用の光源、印刷機器、照明用光源、ディスプレイなどの表示装置用の光源、医療機器等に適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
２    光学結晶体
３    固定板
４    位置決めブロック
５    台座
６    スペーサ
７    ペルチェ素子（熱電素子）
８    インジウム熱インターフェースシート
９    発振器ブロック（ケース）
１０    第１のネジ（モジュール×発振器ブロック）
１１    第２のネジ（固定板×位置決めブロック）
１２    第３のネジ（固定板×台座）
３０    押し上げ部材の高さ位置を固定する固定ネジを受け入れる突出部（ロック手段）
１００    第１実施例のレーザ発振モジュール
１０２    開口（ネジ山付き）
１０４    押し上げ部材
１１２    ドライバ受け入れ溝（押し上げ部材）
２００    第２実施例のレーザ発振モジュール
２０２    楔部材
２０２ａ  楔部材の上面
２０２ｂ  楔部材の傾斜した下面
２０４    楔部材を横方向に付勢するためのバネ
３００    実施例のレーザ発振モジュールを組み込んだレーザマーカ
【図１】
2013055254.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2013055254.tif 000015
【図１４】
2013055254.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2013055254.tif 000018
【図１７】
2013055254.tif 000019
【図１８】
2013055254.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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