JPH0864888A - 炭酸ガスレーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異常放電電流やリーク電流から構成部品の損
傷を防止できる炭酸ガスレーザ発振装置を提供する。 【構成】商用電源を入力として正、負および零の出力端
子を有する直流電源と前記直流電源の正出力と負出力と
が供給される放電管とを有し、前記直流電源の零出力端
子をアース端子に接続した炭酸ガスレーザ発振装置にお
いて、前記直流電源の零出力端子とアース端子との間に
接続した電流検出回路と、前記電流検出回路の検出値が
基準値を越えたときに前記直流電源に出力停止信号を出
力する比較回路とを具備した炭酸ガスレーザ発振装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炭酸ガスレーザ発振装置
に関し、特に構成部品の損傷を防止でき、長寿命化に効
果のある炭酸ガスレーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭酸ガスレーザ発振装置は、レーザ発振
器のレーザ放電管内にＣＯ2 、Ｎ2 及びＨｅを成分とす
るレーザガスが供給され、高電圧直流電源よりレーザ放
電管のアノード電極、カソード電極間に高電圧が印加さ
れて、レーザガスを通して放電し、放電によりガス分子
が励起され、レーザ光が出力される。

【０００３】図３は、従来技術の炭酸ガスレーザ発振装
置の構成の一例を示す。同図において、１は商用電源、
２は商用電源１を入力して整流平滑する第１の整流回路
である。３は第１の整流回路２で整流平滑された直流出
力を入力して高周波電圧に変換するインバータ回路、４
はインバータ回路３で出力された電圧を高電圧に変換す
る変圧器、５及び６は変圧器４の２次卷線４ａ及び４ｂ
の出力をそれぞれ整流する高電圧整流回路である。７は
高電圧整流回路５のマイナス側出力端子と高電圧整流回
路６のプラス側出力端子が接続された接続点でアース電
位に接続されている。これらの高電圧整流回路５および
６によって第２の整流回路を構成しており、第１の整流
回路２ないし接続点７によって正、負および零の各出力
端子を有する直流電源を構成している。１１はレーザ発
振器の筺体、１２はレーザ放電管、１３はアノード電
極、１４はカソード電極、１５は反射鏡、１６は出力
鏡、１７は正常な放電領域、１８はレーザ光である。

【０００４】高電圧整流回路５は、アース電位に対して
正の直流電圧を出力し、その正側出力端子はレーザ放電
管１２のアノード電極１３に接続されている。高電圧整
流回路６は、アース電位に対して負の直流電圧を出力
し、その負側出力端子はレーザ放電管１２のカソード電
極１４に接続されている。

【０００５】筺体１１はアース電位に接続され、筺体１
１内には、レーザ放電管１２、その両端に位置する反射
鏡１５及び出力鏡１６が設けられている。また、そのほ
かに図には示されていないが、レーザ放電管１２内のガ
スを真空ポンプで排気するガス排気部、レーザ放電管１
２内にレーザガスを供給するブロワなどからなるレーザ
ガス供給手段、レーザ放電管支持部等がある。

【０００６】つぎに、この炭酸ガスレーザ発振装置のレ
ーザ出力方法について記載する。まず、レーザ放電管１
２内の空気や残留ガスが真空ポンプで排気され、その
後、レーザガス供給部を通してレーザガス（ＣＯ2 、Ｎ
2 、Ｈｅの混合ガス）が供給される。その後、アノード
電極１３とカソード電極１４間に高電圧が印加される。
この印加される高電圧によって、レーザガスを通してグ
ロー放電し、放電によってガス分子が励起され、励起分
子から光子が発生する。この光子は、反射鏡１５と出力
鏡１６間で往復し、分子と衝突して発振状態になり、そ
の一部であるレーザ光１８が出力鏡１６より出力され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
炭酸ガスレーザ発振装置では、レーザ放電管１２内が放
電しているときには、アノード電極１３とカソード電極
１４間の放電電圧は１０ｋＶ以上になる。また、アノー
ド電極１３の電位はアース電位に対し５ｋＶ以上にな
り、カソード電極１４の電位はアース電位に対し−５ｋ
Ｖ以上の高電圧になる。

【０００８】上記のように、レーザ発振するためには、
まずレーザ放電管１２内の空気や残留ガスが排気され、
その後レーザ放電管１２内にレーザガスが送り込まれ、
そのあとに高電圧がアノード電極１３とカソード電極１
４間に印加されて、アノード電極１３とカソード電極１
４間で放電が起こる。しかし、もしレーザ放電管１２内
に若干の水分が付着していると、アノード電極１３とカ
ソード電極１４間の正常な放電領域１７以外のアノード
電極１３とアース電位である筺体１１間、カソード電極
１４と筺体１１間でも異常な放電が発生することがあ
る。このような状態のときには、レーザ放電管１２内の
放電が安定しないため、レーザ出力は安定せず、放電を
持続させた場合、レーザ放電管１２、反射鏡１５、出力
鏡１６、レーザガス供給部、レーザ放電管支持部等、異
常放電の影響を受けた構成部品を損傷して寿命を短くす
る虞があった。また筺体１１内に湿気が多いと、アノー
ド電極１３と筺体１１間、カソード電極１３と筺体１１
間等、高電圧部と低電圧部の間でリーク電流が流れたり
する。このような場合、リーク電流の影響を受けた構成
部品を損傷して寿命を短くしたり、高電圧のリークのた
め他の機器に損傷を与えることにもなった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するするためになされたもので、商用電源を入力とし
て正、負および零の出力端子を有する直流電源と前記直
流電源の正出力と負出力とが供給される放電管とを有
し、この直流電源の零出力端子をアース端子に接続した
炭酸ガスレーザ発振装置において、前記零出力端子とア
ース端子との間に接続した電流検出回路と、前記電流検
出回路の検出値が基準値を越えたときに前記直流電源に
出力停止信号を出力する比較回路とを具備した炭酸ガス
レーザ発振装置を提案したものである。

【００１０】

【実施例】以下、図面に示す本発明の実施例について説
明する。図１は本発明の実施例を示す図である。同図に
おいて、高電圧整流回路５のプラス側出力端子はレーザ
放電管１２のアノード電極１３に、また高電圧整流回路
６のマイナス側出力端子はレーザ放電管１２のカソード
電極１４にそれぞれ接続される。８は、高電圧整流回路
５のマイナス側出力端子と高電圧整流回路６のプラス側
出力端子とが相互に接続された接続点７、即ち零出力端
子とアース電位端子である筺体１１との間に流れる電流
検出し、検出信号Ｓ１を出力する電流検出回路、９は電
流検出回路８に流れる電流の基準値Ｓ２を設定する異常
電流設定回路、１０は信号Ｓ１とＳ２とを入力として、
Ｓ１≧Ｓ２となったとき、すなわち電流検出回路８で検
出された電流値が基準値を越えたときに、インバータ回
路３に対して出力停止信号Ｓ３を出力する比較回路であ
る。同図においてその他は、図３の従来装置と同機能の
ものに同符号を付けて詳細な説明を省略する。

【００１１】ところで、レーザ放電管１２内に若干の水
分が付着していれば、アノード電極１３とカソード電極
１４間の正常な放電領域１７以外のアノード電極１３と
アース電位である筺体１１間、カソード電極１４と筺体
１１間等で異常な放電が発生したり、また筺体１１内に
湿気が多い場合には、アノード電極１３と筺体１１間、
カソード電極１３と筺体１１間で絶縁が不十分となりリ
ーク電流が流れたりする。以下、この異常な放電による
異常な個所を流れる電流とリーク電流を総称して、異常
電流という。

【００１２】このような場合、上記構成の炭酸ガスレー
ザ発振装置では、アノード電極１３から筺体１１へ流れ
る異常電流は、筺体１１から電流検出回路８を経由して
接続点７、高電圧整流回路５に流れる。また、筺体１１
からカソード電極１４へ流れる異常電流は、高電圧整流
回路６から接続点７に流れ、電流検出回路８を通して筺
体１１に流れる。この筺体１１を流れる異常電流を電流
検出回路８で検出する。

【００１３】図２は、本発明の電流検出回路８、異常電
流基準値信号Ｓ１を出力する異常電流設定回路９及び比
較回路１０の実施例を示す回路図である。同図におい
て、Ｒｄ、Ｒ１ないしＲ１０は抵抗器、ＯＰ１、ＯＰ２
はオペアンプ、Ｄ１、Ｄ２はダイオード、Ｃ１はコンデ
ンサ、ＣＰ１はコンパレータである。

【００１４】電流検出回路８は、異常電流を電圧信号に
変換する抵抗器Ｒｄと、オペアンプＯＰ１、ＯＰ２、抵
抗器Ｒ１ないしＲ７、およびダイオードＤ１、Ｄ２等で
構成した全波整流回路から構成されている。ここで、抵
抗器ＲｄおよびＲ１ないしＲ７の抵抗値をそれぞれｒ
ｄ，ｒ１ないしｒ７とすると、ｒｄ＜＜ｒ１＝ｒ２＝ｒ
３＝２×ｒ４、ｒ６はｒ１とｒ２の並列値、ｒ７はｒ３
とｒ４およびｒ５の並列値としておく。アノード電極１
３から筺体１１へ異常電流が流れた場合、または筺体１
１からカソード電極１４へ異常電流が流れた場合には、
異常電流が抵抗器Ｒｄを流れ、抵抗器Ｒｄの両端には電
圧が発生する。この電圧は、抵抗器Ｒ１およびＲ３に入
力され、オペアンプＯＰ１とＯＰ２で構成した全波整流
回路により、オペアンプＯＰ２から整流平滑された電圧
信号Ｓ１が比較回路９に出力される。この全波整流回路
の出力電圧信号Ｓ１と入力電圧（＝抵抗器Ｒｄの両端の
電圧）との大きさの比はｒ５／ｒ１である。また、コン
デンサＣ１は出力電圧信号Ｓ１を平滑にするために付け
てある。

【００１５】異常電流設定回路９は、図示しない直流電
源の電圧を抵抗器Ｒ８およびＲ９で分圧するもので、こ
の分圧された直流電圧が異常電流設定基準信号Ｓ２とし
て比較回路１０に出力される。

【００１６】比較回路１０は、コンパレータＣＰ１と抵
抗器Ｒ１０から構成され、電流検出回路８からの出力電
圧信号Ｓ１と異常電流設定回路９からの異常電流設定信
号Ｓ２とを入力して、信号Ｓ１が異常電流設定信号Ｓ２
より大きいときにインバータ回路３の出力を停止する信
号Ｓ３（例えば、Highレベルの電圧信号）を出力する。

【００１７】異常電流の検出値が異常電流設定値を越え
たときには、インバータ回路３の出力が停止されて高電
圧出力が停止する。この結果、異常放電電流やリーク電
流から正常な構成部品が損傷することを防止でき、また
装置に測定器、モニタ監視装置等を接続している場合に
は、これら機器への影響も防止することができる。

【００１８】上記においては、直流電源としてインバー
タ回路を利用したものについて説明したが、本発明はこ
れに限るものではなく、出力に正、負および零の各端子
を有する直流電源であれば何でもよいのはもちろんであ
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、アノード電極１３とアース電
位である筺体１１間で発生する異常放電電流、カソード
電極１３と筺体１１間で発生する異常放電電流および筺
体１１を流れるリーク電流を検出し、これが基準値を越
えたときには直流電源の出力を停止して、レーザ発信そ
のものを停止するので、異常放電電流、リーク電流等が
流れたときのレーザ放電管１２内の放電の不安定による
レーザ出力の不安定を防止することができる。したがっ
て、装置の点検時期が明確になる。また、異常放電電流
やリーク電流から正常な構成部品の損傷を防止でき、構
成部品の長寿命化が可能になる。また装置に測定器、モ
ニタ監視装置等を接続している場合には、これら機器へ
のリーク電流の影響も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炭酸ガスレーザ発振装置の実施例を示
す構成図である。

【図２】本発明の電流検出回路８および比較回路１０の
実施例を示す回路図である。

【図３】従来の炭酸ガスレーザ発振装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 商用電源 ２ 第１の整流回路 ３ インバータ回路 ４ 変圧器 ４ａ、４ｂ 変圧器の２次卷線 ５、６ 高電圧整流回路（第２の整流回路） ７ 零電位出力点 ８ 電流検出回路 ９ 異常電流設定回路 １０ 比較回路 １１ 筺体 １２ レーザ放電管 １３ アノード電極 １４ カソード電極 １５ 反射鏡 １６ 出力鏡 １７ 正常な放電領域 １８ レーザ光 Ｃ１ コンデンサ ＣＰ１ コンパレータ Ｄ１、Ｄ２ ダイオード ＯＰ１、ＯＰ２ オペアンプ Ｒｄ、Ｒ１ないしＲ１０ 抵抗器 Ｓ１ 電流検出回路８の出力電圧信号 Ｓ２ 異常電流設定基準信号 Ｓ３ インバータ回路３の出力停止信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】商用電源を入力として正、負および零の出
   力端子を有する直流電源と前記直流電源の正出力と負出
   力とが供給される放電管とを有し、前記直流電源の零出
   力端子をアース端子に接続した炭酸ガスレーザ発振装置
   において、前記直流電源の零出力端子とアース端子との
   間に接続した電流検出回路と、前記電流検出回路の検出
   値が基準値を越えたときに前記直流電源に出力停止信号
   を出力する比較回路とを具備した炭酸ガスレーザ発振装
   置。
2. 【請求項２】前記直流電源は、商用電源を入力として直
   流を得る第１の整流回路と、前記第１の整流回路の出力
   を高周波交流に変換するインバータ回路と、前記インバ
   ータ回路の出力電圧を高電圧に変換する変圧器と、前記
   変圧器の出力を整流して正、負および零の出力端子に供
   給する第２の整流回路とからなり、前記比較回路は前記
   インバータ回路に動作停止信号を出力する回路である請
   求項１に記載の炭酸ガスレーザ発振装置。