JPS61123802A - 炭酸ガスレ−ザ用全反射鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、炭酸ガスレーザを光源としてレーザ加工を行
う場合に被加工物に一番近く、加工屑の飛散、発煙等に
さらされ易い個所で使用するのに適する全反射鏡に関す
るものである。

従来の技術 炭酸ガスレーザは金属、絶縁物、半導体等のあらゆる材
料の切断、溶接、焼き入等に広く使用されている。この
ような炭酸ガスレーザにあって、被加工物に一番近い加
工屑の飛散、発煙等にさらされやすい過酷な環境下では
、下記の理由によりタングステンやモリブデン等の硬質
金属板を研摩した全反射鏡が他の材料よりなる全反射鏡
より多く使用されている。

（１）モリブデンはヌープ硬さく　５０＃　Ｉ　Ｋ？／
ＭＷ２）で３００．タングステンは５５０Ｐ度の高硬度
を有するので、表面は機械的に強く、レアザ加工時にし
ばしば発生する汚れや異物の付着があっても表面を容易
に清拭することができ、傷が発生することが少なく、初
期の反射率に容易に再生することができる。これに対し
銅基板の表面を研摩したり、ダイヤモンド切削して作ら
れた全反射鏡、または各種基板上に金蒸着がなされた全
反射鏡は掃拭時に簡単に傷が付いてしまう。

（２）モリブデン、タングステン等の研摩面の反射率は
それぞれ９８．４％、９８．２％と高く、全反射鏡とし
て使用することが出来る。これに対しシリコンやニッケ
ル面はそれぞれ反射率が３０％、９０％と低く、発生熱
も多いので、使用することが出来ない。

（３）モリブデン、タングステンは機械強度が強いので
、取り付は時の機械歪に対して変形し難く、扱い易い。

これに対し銅を基板として使用した全反射鏡は取り付は
時の誤った力に対して形状が永久変形してしまう。

（４）　　モリブデン、タングステンはいずれも化学的
”に安定で、鏡面の反射率の寿命は長い。これに対し銅
製の全反射鏡は表面が酸化され易く、鏡面の反射率の寿
命が短いため、しばしば金蒸着等が施される。

（６）モリブデン、タングステンは研摩面がそのまま反
射面として動作するため表面が劣化した場合に容易に再
研摩して再生することができる。

これに対し金や誘電体多層膜を反射面とした全反射鏡の
再生は再研摩と反射面形成の２工程が必要であるのでコ
スト高になる。″ 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、モリブデンやタングステンの単体で構成
した全反射鏡は上記のように多くの利点を有する反面、
下記の如き欠点を有している。

モリブデン、タングステンの比重はそれぞれ１０．２　
ｆｉ　／　Ｃｏ　、　１９．３　ｊｉ　／　Ｃｏと大き
く、直径１゜儂、厚み２（ｍ円板のそれぞれの重量は、
約１．６に９、約３Ｋｐと非常に重くなると同時に高価
になる。同じ形状のシリコン基板を用いた全反射鏡であ
れば、約ｏ、３ＴＫｙの重量であり、モリブデンの約１
／４、タングステンの約１／８と軽量である。銅の場合
は比重がａ、ｓ　ｅ　ｇ／ｃｃであるので、モリブデン
に近く、重い。

従って、モリブデン、タングステンの利点を維持し、且
つ欠点である重さとコスト高を解決した全反射鏡が望ま
れている。

そこで、本発明は、炭酸ガスレーザ加工において被加工
物に一番近く、汚れ易い過酷な環境下で使用しても容易
に清拭でき、傷が発生することが少なく、しかも初期の
反射率に容易に再生することができ、また長寿命特性を
有し、且つ、軽量で、安価な全反射鏡を提供することを
目的とするものである。

問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、
シリコン基板上にモリブデン、或はタングステン等の硬
質金属板を一体に設け、この硬質金属板の表面を研摩し
て反射面に形成したことを特徴とするものである、 作用 上記のようにシリコン基板と、モリブデン、或はタング
ステン等の硬質金属板を組合わせることにより、互の欠
点を補い、互の長所、即ちシリコン基板の高い熱伝導度
、軽量化、機械強度の強さ、コストの有利さと、モリブ
デン、或はタングステン等の硬質金属板の機械的強度の
強さ、研摩面の高反射率、清拭による反射面の容易な再
生化等を兼ね備えることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基いて詳＠１に説明す
る。図において１は直径１０（１ｍで厚みが１．９偏の
肉厚のシリコン基板、２は直径１０７でＱｉがｏ、１（
Ｂの肉薄のモリブデン、或はタングステンよりなる硬質
金属板で、シリコン基板１上に硬質金属板２が耐熱無機
接着剤（例えばアロンセはダイヤモンド砥粒により機械
的に研摩された後、更に化学的腐食作用を有する液体中
にダイヤモンド砥粒を懸濁させた加工液によって研摩が
行われて反射面が形成され、全反射鏡３が形成されてい
る。

このように構成された全反射鏡の反射率は波長１０．６
μｍにおいて、シリコン基板１とモリブデンの板２を用
いた場合、９８．４　％、シリコン基板１とタングステ
ンの板２を用いた場合、９８．２　％が得られ、耐光力
もそれぞれ約６ｏｏＫＷ／ｃＪ。

約１５００ＫＷ／ｃ、ｊとなり、モブプデン、或はタン
グステン単体の場合と同様の優れた値が得られ、しかも
清拭時に傷が付き難いという利点を有する。

またモリープデン単体の全反射鏡の場合には、重量が約
１．ｅＫ４であるが、本発明のシリコン基板１とモリブ
デンの板２を組合わせた全反射鏡３の重量は約０．４３
　Ｋｇであり、約４分の１に軽減することが出来る。ま
たタングステン単体の全反射鏡の場合には、重量が約３
　Ｋｇであるが、本発明のシリコン基板１とタングステ
ンの板２を組合わせた全反射鏡３の場合には、重量が約
ｏ、ｔｓＫｑであり、約６分の１に軽減することが出来
、非常に扱い易くなる。

コストノ点からも高価なそりブテンやタングステン素材
の使用量が２０分の１となるため、その効果は大きい。

そして本発明の全反射鏡３の大部分を占めるシリコン基
板１はモリプデ／やタングステン素材よりはるかに安く
、且つシリコン材も高価な単結晶材を使用する必要がな
く、安価な多結晶材を使用することが出来るので、全体
的なコストを低下させることが出来る。

シリコン基板１はそれ自身、熱云導度がｏ、３３ｃａｄ
　／　Ｑｌｌ＋、、　、　Ｋ　、　Ｓと高く、モリブデ
ｙ　（０，３２ｃａ１７ｊ５．、に、Ｓ　）　、ｐ　ン
グス１’／　（０，４０ａｌ　／ｇｐ、、に、ｓ）と同
程度の値を示し、炭酸ガスレーザ光によって発生する熱
を逃がすのに最適な材料である。また、線膨張係数もモ
リブデン（ｔｓ、ｏ　ｘ　１ｏ−’／　’Ｃ）　、タン
グステン（４，５Ｘ　１０　／’Ｃ）の値より小さく（
２，５Ｘ　１０−６／　’Ｃ）　、熱変形を受は難く、
優れている。更に機械強度にも優れ、銅基板等のように
取り付は時の強い力によって生ずる永久変形が起きない
。

なお、本発明の全反射鏡の形状は平面に限らず、凹凸の
球面、若しくは非球面であっても良い。

発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明によれば、シリコ
ン基板上にモリブデン、或はタングステン等の硬質金属
板を一体に設け、この硬質金属板の表面を研摩して反射
面に形成しているので、シリコン基板の長所とモリプブ
デン、或はタングステン等の硬質金属板の長所とを兼ね
備えており、以下にその効果を列挙する。

０）清拭時に傷が発生し無く、長寿命である。

（２）反射率がモリブデンを用いた場合、タンゲス　　
　　　　　）☆− テンを用いた場合にそれぞれ９８．４％、９８．２チと
高く、耐光力もあり、実用的である。

（３）機械強度が強いので、取り付は時の力によって永
久変形し無い。

（４）モリブデン、タングステンの単体よりなる全反射
鏡に比べて非常に軽量となる。

（６）高価なモリブデン、タングステン材の使用料が少
なくて済み、安価となる。

（６）再研摩が容易で、ランニングコストを低減するこ
とが出来る。

（７）化学的に安定で、銅等に比べて酸化による反射率
低下が少なく、長寿命である。

（８）　　上記のように全反射鏡が安価で長寿命である
ので、炭酸ガスレーザ加工のランニングコストを低減す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

図ｉ＋本発明の炭酸ガスレーザ用全反射鏡の一実施例を
示す断面図である。 １・・・・・シリコン基板、２・・・・・モリブデン、
或はタングステン等の硬質金属板、３・・・・・・全反
射鏡。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名３＋
反列１先

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリコン基板上にモリブデン、或はタングステン等の硬
   質金属板を設け、この硬質金属板の表面を研摩して反射
   面に形成したことを特徴とする炭酸ガスレーザ用全反射
   鏡。