(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスが封入されるレーザチャンバと、
回転軸を中心にして回転することによって前記レーザチャンバ内でレーザガスを循環させるガス循環用ファンと、
前記ガス循環用ファンの回転軸が挿通され、前記レーザチャンバの内壁部分において空間を画成するケーシングと、
このケーシング内に収容されて前記ガス循環用ファンの回転軸を軸支するベアリングと、
前記ガス循環用ファンの回転軸が挿通される孔が形成され、前記レーザチャンバ内の空間と前記ケーシング内の空間とを区切る壁と、
を備えたガスレーザ装置において、
前記ベアリングと前記壁との間に形成される空間に清浄なレーザガスを導入するレーザガス導入手段と、
前記ガス循環用ファンの回転軸における前記ガス循環用ファンと前記壁との間の部位に配設され、前記壁に形成された孔の内周面と前記回転軸との間の間隙を介して前記空間に導入された清浄なレーザガスを吸引する軸流ファンと、
前記壁に形成された孔の内周面に形成される複数の凹凸と、
を具えたことを特徴とするガスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はエキシマレーザなどのガスレーザ装置に関し、特にレーザガスをレーザチャンバ内で循環させるためのレーザガス循環用ファンを軸支するべくレーザチャンバ外に配設された軸受部に対してレーザチャンバ内の粉塵が進入するのを好適に防止するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エキシマレーザなどのガスレーザ装置においては、レーザチャンバ内に封入されたレーザガスを循環させるために、レーザチャンバ内に送風機（ファン）を内蔵している。このファンを回転させるためにはモータが必要であるが、モータはレーザガス（ハロゲンガスなど）によって腐食されるので、モータはレーザチャンバの外に設置される。従って、モータとファンとを回転軸で連結し、かつ回転軸を軸支するための軸受をレーザチャンバの両側面に配設する必要がある。
【０００３】
ここで、軸受部に用いられるグリス、オイルなどの潤滑剤の蒸発体や微小粒子がレーザチャンバ内に進入すると、不純物となってレーザ発振を阻害するとともに、レーザガスの寿命を短くするなどの不具合が発生するので、上記軸受部はレーザガスから確実に遮断させる必要がある。このため、従来より、軸受部に対しては磁性流体などによる軸シールが用いられている。しかし、磁性流体のみの軸シール構造では、放電により発生した粉塵が隙間から軸シールに進入して、軸シールのシール性能を低下させ、軸シールおよび軸受の寿命を著しく縮めるという問題があった。
【０００４】
そこで、特開平３−２００３８８号公報においては、ガス溜によって上記隙間部分を塞ぐように清浄なレーザガスによるカーテンを形成するようにしており、図６にその構成を示す。
【０００５】
図６において、回転軸１００は、その外端でモータと連結され、内端でレーザガス循環用のファンと連結されている。軸シール１０１は、そのハウジング１０２の胴部１０３が圧力容器１０４に形成された孔１０５に挿入され、フランジ部１０６が圧力容器１０４の外面に当接されて固定されている。また、回転軸１００は、ハウジング１０２の孔１０７、ベアリング１０８、ポールピース１０９、磁石１１０、ポールピース１１１、ベアリング１１２およびハウジング１０２の孔１１３に挿通されるとともに、各ベアリング１０８、１１２の内レースに固定されている。
【０００６】
この軸シール１０１によれば、磁石１１０の作る磁場によりポールピース１０９、１１１に形成された複数段の突条１１４と回転軸１００との間隙に磁性流体１１５を集めて、シールを達成する。しかしながら、このままの構成では、孔１１３部の間隙を介して放電により発生した粉塵がハウジング１０２内に進入してしまう。
【０００７】
そこで、孔部１１３を覆うようにガス溜め１１６を配し、このガス溜め１１６に供給管１１７を介して清浄なレーザガスを供給するようにしている。かかる構成によれば、供給管１１７を通ってガス溜め１１６に供給された清浄なレーザガスはガス溜め１１６に一旦留められ、軸１００とガス留め１１６との間に形成された隙間１１８から吹き出す。したがって、この吹き出すレーザガスにより軸１００の外周に沿ってカーテンが形成され、粉塵が前記隙間１１８からハウジング１０２に進入されるのが防止される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来手法では、ガス溜め１１６に留めた清浄なレーザガスを狭い隙間１１８から吹き出すことのみで、軸１００の外周に清浄なレーザガスによるカーテンを形成しようとしているので、清浄なレーザガスが隙間１１８を介して圧力容器内に吹き出された際にレーザチャンバ内の粉塵を巻き込み、この粉塵が吹き出されるガスに逆らってガス溜め１１６に進入する場合があり、軸シール部および軸受部の寿命はそれ程向上しない。
【０００９】
また、この従来手法では、清浄気体をガス溜め１１６に供給するために装置外からレーザガスを供給するようにしているので、装置が大がかりとなる問題がある。
【００１０】
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、コンパクトな構造で、レーザチャンバ内からの粉塵の進入を確実に防止して軸受の寿命を飛躍的に向上させるガスレーザ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明では、レーザガスが封入されるレーザチャンバと、回転軸を中心にして回転することによって前記レーザチャンバ内でレーザガスを循環させるガス循環用ファンと、前記ガス循環用ファンの回転軸が挿通され、前記レーザチャンバの内壁部分において空間を画成するケーシングと、このケーシング内に収容されて前記ガス循環用ファンの回転軸を軸支するベアリングと、前記ガス循環用ファンの回転軸が挿通される孔が形成され、前記レーザチャンバ内の空間と前記ケーシング内の空間とを区切る壁と、を備えたガスレーザ装置において、
前記ベアリングと前記壁との間に形成される空間に清浄なレーザガスを導入するレーザガス導入手段と、前記ガス循環用ファンの回転軸における前記ガス循環用ファンと前記壁との間の部位に配設され、前記壁に形成された孔の内周面と前記回転軸との間の間隙を介して前記空間に導入された清浄なレーザガスを吸引する軸流ファンと、前記壁に形成された孔の内周面に形成される複数の凹凸とを具えたことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
係る発明によれば、レーザチャンバ内からベアリングへの粉塵の進入の通路である、レーザチャンバ壁に形成されたガス循環用ファンの回転軸の挿通孔の粉塵の出口側（レーザチャンバ外）に清浄なレーザガスを溜める空間を形成するとともに、粉塵の入り口（レーザチャンバ内）に軸流ファンを配設する。そして、軸流ファンによって、前記空間に溜められた清浄なレーザガスを前記挿通孔を介してレーザチャンバ内に積極的に吸引することにより、レーザチャンバ内の粉塵が前記挿通孔を介して軸受へ進入することを確実に防止する。
【００１３】
【実施例】
以下、この発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１はこの発明の要部を概念的に示す図であり、レーザガスが封入されたレーザチャンバ１の内部には、レーザガスを循環させるためのガス循環用ファン（貫流ファン）２が設けられている。貫流ファン２の軸３は、レーザチャンバ１に形成された挿通孔４を介してレーザチャンバ外に延設されている。ケーシング５内には、軸３を軸支するベアリングなどが収容されている。
【００１５】
ケーシング５とレーザチャンバ１の外壁面との間には清浄なレーザガスが溜められる部屋６が画成され、この部屋６にはガス通路７を介して清浄なレーザガスが供給される。
【００１６】
一方、貫流ファン２の軸３の貫流ファン２とレーザチャンバ内壁面１との間には、軸流ファン８（気体を回転軸に沿った方向に流す送風機）が取り付けられ、この軸流ファン８によって部屋６に溜められた清浄なレーザガスを挿通孔４の間隙を介してレーザチャンバ１内に吸引する流れを発生させる。これにより、レーザチャンバ内で発生した粉塵が挿通孔の間隙を介して軸受が収容されたケーシング５に進入するのを確実に防止する。
【００１７】
また、前記レーザチャンバ１の挿通孔４の内周面には、複数の凹凸９（ラビリンス）が形成され、清浄なレーザガスが部屋６からレーザチャンバ１内に流れる流れの逆流を防止するようにしている。また、レーザチャンバ１には、軸流ファン８を囲むように延設された円筒状の延設部１０が形成され、該延設部１０と軸流ファン８との間隔ｔを小さくなるようにして、前述した清浄なレーザガスの逆流を防ぐようにしている。
【００１８】
図２は、この発明にかかるガスレーザ装置の全体構成を示す断面図であり、レーザチャンバ１内にはレーザガスが封入されており、放電電極１１間に所定の電圧がかけられ放電することによりレーザ光が発生する。発生したレーザ光は窓１２，１３を介してレーザチャンバ１の外に出射される。
【００１９】
一方、レーザチャンバ１内のレーザガスは貫流ファン２によって矢印Ｆのようにレーザチャンバ１内を循環する。貫流ファン２は回転軸３を介してモータ１４に連結され、モータ１４によって回転される。
【００２０】
また、レーザチャンバ１内で循環されているレーザガスは、ガス通路１５を経由してガス除塵装置（除塵フィルタ）１６に送られ、ガス除塵装置１６で除塵処理が施される。ガス除塵装置１６を経由した後の清浄なレーザガスは、レーザチャンバ１の壁体内に形成されたガス通路１７を経由し、その一部は窓部のラビリンス部（レーザ光通過部）１８を経由してレーザチャンバ１内に戻され、残りはガス通路７を経由して前述の部屋６に供給される。
【００２１】
図３は、図２のレーザチャンバ１の右方に記した楕円枠Ｐ内の詳細構成を示すものである。
【００２２】
図３において、貫流ファン２の回転軸３はケーシング５内に収容されているベアリング２０および２２によって軸支されている。ケーシング５はそのフランジ部２１でレーザチャンバ１に固着されており、延設された障壁部３５によってケーシング５の内部をモータ４０と隔離している。
【００２３】
モータ４０の回転軸４１には、磁石支持体４２を介して永久磁石４３が取り付けられている。一方、貫流ファン２の回転軸３の先端には、モータ側に設けられた永久磁石４３に対峙するように永久磁石４４が周設されており、これら永久磁石４３、４４によって磁気トルクカップリング４５を構成する。すなわち、この場合には、モータ４０の回動力は、磁気トルクカップリング４５によって貫流ファン２の回転軸３に伝達されるようになっており、モータ４０側とケーシング５の内部は障壁部３５によって完全に隔絶されている。
【００２４】
一方、前述したように、ベアリング２２とレーザチャンバ１の外壁面との間には清浄なレーザガスが溜められる部屋６が画成され、この部屋６にはガス通路７を介して清浄なレーザガスが供給される。また、レーザチャンバ１内においては、貫流ファン２の軸３に、軸流ファン８が取り付けられ、この軸流ファン８によって部屋６に溜められた清浄なレーザガスを挿通孔４の間隙を介してレーザチャンバ１内に吸引する流れを発生させる。また、レーザチャンバ１の挿通孔４の内周面には、複数の凹凸９（ラビリンス）が形成され、レーザガスの逆流を防止するようにしている。さらに、レーザチャンバ１には、軸流ファン８を囲むように延設された円筒状の延設部１０が形成され、該延設部１０と軸流ファン８との間隔を小さくなるようにして、レーザガスの逆流を防ぐようにしている。
【００２５】
図４は、軸流ファン８の構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は断面図である。この軸流ファン８は、所定の角度αをつけた複数の案内羽３０によって気体を軸３に平行な方向に流すよう機能する。
【００２６】
図５は、図２のレーザチャンバ１の左方に記した楕円枠Ｑ内の詳細構成を示すものである。
【００２７】
貫流ファン２の回転軸３はケーシング５０内に収容されているベアリング５１及び５３によって軸支されている。ケーシング５０はそのフランジ部５２でレーザチャンバ１に固着されている。
【００２８】
一方、前記同様、ベアリング５３とレーザチャンバ１の外壁面との間には清浄なレーザガスが溜められる部屋６０が画成され、この部屋６０にはガス通路６１を介して清浄なレーザガスが供給される。また、レーザチャンバ１内においては、貫流ファン２の軸３に、軸流ファン６２が取り付けられ、この軸流ファン６２によって部屋６０に溜められた清浄なレーザガスを挿通孔６３の間隙を介してレーザチャンバ１内に吸引する流れを発生させる。また、レーザチャンバ１の挿通孔６３の内周面には、複数の凹凸６４（ラビリンス）が形成され、レーザガスの逆流を防止するようにしている。さらに、レーザチャンバ１には、軸流ファン６２を囲むように延設された円筒状の延設部６５が形成され、該延設部６５と軸流ファン６２との間隔を小さくなるようにして、レーザガスの逆流を防ぐようにしている。
【００２９】
このようにこの実施例によれば、レーザチャンバ１内からベアリング用のケーシング５，５０への粉塵の進入の通路である、回転軸３の両側の挿通孔４，６３のレーザチャンバ外側に清浄なレーザガスを溜める部屋６，６０を形成するとともに、粉塵の入り口側に軸流ファン８，６２を配設し、軸流ファン８，６２によって、部屋６，６０に溜められた清浄なレーザガスを挿通孔４，６３を介してレーザチャンバ１内に積極的に吸引することにより、レーザチャンバ１内の粉塵が前記挿通孔４，６３を介してケーシング５，５０内に進入することを確実に防止するようにしている。また、この実施例では、レーザチャンバ１内で循環されるレーザガスをレーザチャンバ内の除塵装置１６を経由させた後、挿通孔４，６３の手前の部屋６，６０に導くようにしたので、レーザチャンバ外に清浄なレーザガスを供給するための供給装置を別に設置する必要がなくなり、装置構成をコンパクトにすることが可能になる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、レーザチャンバ壁に形成されたガス循環用ファンの回転軸の挿通孔のベアリング側に清浄なレーザガスを溜める空間を形成するとともに、前記挿通孔のレーザチャンバ内側に軸流ファンを配設し、軸流ファンによって、前記空間に溜められた清浄なレーザガスを前記挿通孔を介してレーザチャンバ内に積極的に吸引するようにしたので、レーザチャンバ内の粉塵が挿通孔を介してベアリングへ進入することを確実に防止することができ、ベアリングの寿命を飛躍的にのばすことができる。
【００３１】
またこの発明では、レーザチャンバ内で循環されるレーザガスをレーザチャンバ内で除塵して清浄化したものを前記挿通孔手前の空間に導くようにしたので、レーザチャンバ外に清浄なレーザガスを供給するための供給装置を別に設置する必要がなくなり、装置構成をコンパクトにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例についてその要部を概念的に示す図。
【図２】この発明の実施例についてガスレーザの全体構成を示す断面図。
【図３】図２の実施例の一部拡大断面図。
【図４】軸流ファンの一例を示す図。
【図５】図２の実施例の一部拡大断面図。
【図６】従来技術を示す図。
【符号の説明】
１…レーザチャンバ壁体
２…レーザガス循環用ファン（貫流ファン）
３…回転軸
４，６３…挿通孔
５，５０…ケーシング
６，６０…ガス部屋
７、６１…ガス通路
８，６２…軸流ファン
９…凹凸（ラビリンス）
１０…延設部
【図１】
0003831794.tif 000002
【図２】
0003831794.tif 000003
【図３】
0003831794.tif 000004
【図４】
0003831794.tif 000005
【図５】
0003831794.tif 000006
【図６】
0003831794.tif 000007