JPH0969660A - ガスレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】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シールおよび軸受の寿命
を飛躍的に向上させる。 【解決手段】ガスが封入されるチャンバ１と、ガス循環
用ファン２と、ガス循環用ファン２の回転軸３を挿通す
る孔部４を介してレーザチャンバ１外に延設された回転
軸３をレーザチャンバ外で軸支する軸受および軸受とチ
ャンバ内部とのシール手段を収容するケーシング手段５
とを備えたガスレーザ装置において、ケーシング手段５
のシール手段とチャンバ外壁面との間に形成される空間
６に清浄なレーザガスを導入する手段７と、ファン２の
回転軸３におけるファン２とチャンバ１内壁面との間の
部位に配設され、チャンバ１の孔部４の内周面と回転軸
３との間の間隙４を介して空間６に導入された清浄なガ
スをチャンバ内に吸引する軸流ファン８とを具える。

Description

【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７にその構成を示す。

【０００５】図７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１
０５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１１
１、ベアリング１１２およびハウジング１０２の孔１１
３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シールおよび軸受の寿
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、このレーザチャンバ
内でレーザガスを循環させるガス循環用ファンと、前記
レーザチャンバに形成された前記ガス循環用ファンの回
転軸を挿通する孔部を介してレーザチャンバ外に延設さ
れた前記回転軸をレーザチャンバ外で軸支する軸受およ
び該軸受と前記レーザチャンバ内部とをシールするシー
ル手段を収容するケーシング手段とを備えたガスレーザ
装置において、前記ケーシング手段のシール手段と前記
レーザチャンバ外壁面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
レーザチャンバ内壁面との間の部位に配設され、前記レ
ーザチャンバの前記孔部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
レーザチャンバ内に吸引する軸流ファンとを具えるよう
にしている。

【００１２】

【作用】係る発明によれば、レーザチャンバ内からシー
ル手段及び軸受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シール手段及び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おり、最終的にはモータ
（図示せず）に連結されている。ケーシング５内には、
軸３を軸支する軸受と、該軸受とレーザチャンバ内部と
をシールする磁性流体などの軸シールが収容されてい
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
受及び軸シール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軸受２０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】次に、ケーシング５の内部について説明す
る。

【００２５】抑え板２２で画成された空間２３には軸受
２０の潤滑剤が充填されている。一方、抑え板２２と抑
え板２８の間には、円盤状の永久磁石２４、円盤状の極
板２５および磁性流体２６を有する磁性流体軸シール２
７が配設され、該磁性流体軸シール２７によってレーザ
チャンバ１内のレーザガスと軸受２０の潤滑材との接触
を防止するようにしている。

【００２６】すなわち、磁性流体２６は、永久磁石２４
の作る磁場により極板２５と回転軸３との間で図示のよ
うに保持され、これによりレーザチャンバ１内と軸受２
０との間をシールする。なお、２８は永久磁石２４およ
び極板２５を固定するための抑え板、２９はＯリングで
ある。

【００２７】一方、前述したように、抑え板２８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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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軸受５１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。

【００３１】ケーシング５０内の抑え板５３で画成され
た空間５４には軸受５１の潤滑剤が充填されている。抑
え板５３と抑え板５５の間には、前記同様、永久磁石５
６、極板５７および磁性流体５８を有する磁性流体軸シ
ール５９が配設され、該磁性流体軸シール５９によって
レーザチャンバ１内のレーザガスと軸受５１の潤滑材と
の接触を防止するようにしている。

【００３２】一方、前記同様、抑え板５５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６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。

【００３３】このようにこの実施例によれば、レーザチ
ャンバ１内から軸受２０用のケーシング５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４，６
３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４，６
３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。

【００３４】図６はこの発明の他の実施例を示すもの
で、この場合は、軸受２０および磁性流体軸シール２７
が収容されるケーシング５をレーザチャンバ壁体１の内
部に配設するようにしている。このため、この場合は貫
流ファン２の軸を挿通するための孔４０はケーシング５
に形成するようにしている。それ以外の構成要素は先の
図３に示した実施例と同様に機能する。

【００３５】なお、実施例では、軸シールとして磁性流
体を用いたものを採用するようにしたが、他の手法を採
用するようにしてもよい。

【００３６】

【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
軸の挿通孔の軸受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シール及び軸受へ
進入することを確実に防止することができ、シール及び
軸受の寿命を飛躍的にのばすことができる。

【００３７】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】この発明の他の実施例を示す図。

【図７】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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザガスが封入されるレーザチャンバ
   と、 この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、 前記レーザチャンバに形成された前記ガス循環用ファン
   の回転軸を挿通する孔部を介してレーザチャンバ外に延
   設された前記回転軸をレーザチャンバ外で軸支する軸受
   および該軸受と前記レーザチャンバ内部とをシールする
   シール手段を収容するケーシング手段と、 を備えたガスレーザ装置において、 前記ケーシング手段のシール手段と前記レーザチャンバ
   外壁面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
   ファンとレーザチャンバ内壁面との間の部位に配設さ
   れ、前記レーザチャンバの前記孔部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
   ーザガスをレーザチャンバ内に吸引する軸流ファンと、 を具えたことを特徴とするガスレーザ装置。
2. 【請求項２】前記レーザガス導入手段は、前記レーザチ
   ャンバ内で循環されるレーザガスを除塵するレーザガス
   除塵手段を経由した清浄なレーザガスを前記空間に導入
   するものである請求項１記載のガスレーザ装置。
3. 【請求項３】前記レーザチャンバの前記孔部の内周面に
   複数の凹凸を設けるようにしたことを特徴とする請求項
   １記載のガスレーザ装置。
4. 【請求項４】前記シール手段は、磁性流体を用いた軸シ
   ールである請求項１記載のガスレーザ装置。
5. 【請求項５】レーザガスが封入されるレーザチャンバ
   と、 この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
   回転軸を軸支する軸受と、 前記ケーシング内に収容されて、前記軸受と前記回転軸
   を挿通するための前記ケーシングの孔との間をシールす
   るシール手段と、 を備えたガスレーザ装置において、 前記シール手段と前記ケーシングの孔部が含まれる壁面
   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
   ファンと前記ケーシングの孔部が含まれる壁面との間の
   部位に配設され、前記ケーシングの前記孔の内周面と前
   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、 を具えたことを特徴とするガスレーザ装置。