特許 6010152 送風機を備えるレーザ発振器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6010152

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】送風機を備えるレーザ発振器

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/134 20060101AFI20161006BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01S3/134

   H01S3/00 G

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-28021(P2015-28021)

(22)【出願日】2015年2月16日

(65)【公開番号】特開2016-152280(P2016-152280A)

(43)【公開日】2016年8月22日

【審査請求日】2016年1月14日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100159684

【弁理士】

【氏名又は名称】田原 正宏

(72)【発明者】

【氏名】西尾 明彦

【審査官】 佐藤 秀樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１７０８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６５１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０４８６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４４３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１５７２７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ３／００−４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御部と、
レーザ媒質の流路を形成するレーザ媒質流路と、
前記レーザ媒質流路を流れる前記レーザ媒質を用いてレーザ光を生成する共振器部と、
前記レーザ媒質流路において前記レーザ媒質を流動させる送風機と、
前記レーザ媒質流路における前記レーザ媒質の圧力を検出する圧力検出部と、
前記レーザ媒質流路へ前記レーザ媒質を供給し、前記レーザ媒質流路から前記レーザ媒質を排出するレーザ媒質給排部と、
前記共振器部によるレーザ光の生成の一時停止を前記制御部へ指令する一時停止指令部と、を備え、
前記制御部は、
前記一時停止指令部により一時停止が指令される前は、前記送風機が予め定められた第１の回転数で回転するように該送風機を制御するとともに、前記圧力が第１の目標値となるように前記レーザ媒質給排部を制御し、
前記一時停止指令部により一時停止が指令されると、前記共振器部を制御してレーザ光の生成動作を停止し、前記送風機を制御して該送風機の回転数を前記第１の回転数よりも小さい第２の回転数まで減速させ、前記圧力が、前記送風機の回転数が前記第２の回転数となった時点における前記圧力よりも低い第２の目標値となるように、前記レーザ媒質給排部を制御し、
前記第１の目標値をＰ_１とし、前記第２の目標値をＰ_２とし、前記送風機の回転数が前記第２の回転数になった時点における前記圧力をＰ_ｎとし、前記制御部が停止した前記共振器部の動作を再開させたときの前記圧力の上昇幅をΔＰ_ａとすると、
前記第２の目標値Ｐ_２は、Ｐ_２＝Ｐ_ｎ−Ｐ_ｎ×ΔＰ_ａ／Ｐ_１なる式によって求められる、レーザ発振器。

【請求項2】

前記第２の回転数は、ゼロである、請求項１に記載のレーザ発振器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送風機を備えるレーザ発振器に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ発振器の動作を一時停止させたときに、レーザ発振器のレーザ媒質流路内のレーザ媒質の圧力を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−２２８６２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のような従来技術においては、レーザ発振器の一時停止を解除して、レーザ光の生成を開始したときに、レーザ媒質の圧力が、熱の影響等によって、レーザ光を生成するときの圧力目標値よりも上昇してしまうことが課題となっていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様において、レーザ発振器は、制御部と、レーザ媒質の流路を形成するレーザ媒質流路と、レーザ媒質流路を流れるレーザ媒質を用いてレーザ光を生成する共振器部と、レーザ媒質流路においてレーザ媒質を流動させる送風機とを備える。

【0006】

また、レーザ発振器は、レーザ媒質流路におけるレーザ媒質の圧力を検出する圧力検出部と、レーザ媒質流路へレーザ媒質を供給し、レーザ媒質流路からレーザ媒質を排出するレーザ媒質給排部と、共振器部によるレーザ光の生成の一時停止を制御部へ指令する一時停止指令部とを備える。

【0007】

制御部は、一時停止指令部により一時停止が指令される前は、送風機が予め定められた第１の回転数で回転するように該送風機を制御するとともに、圧力が第１の目標値となるようにレーザ媒質給排部を制御する。

【0008】

また、制御部は、一時停止指令部により一時停止が指令されると、共振器部を制御してレーザ光の生成動作を停止し、送風機を制御して該送風機の回転数を第１の回転数よりも小さい第２の回転数まで減速させる。

【0009】

このとき、制御部は、圧力が第２の目標値となるようにレーザ媒質給排部を制御する。ここで、この第２の目標値は、送風機の回転数が第２の回転数となった時点における圧力よりも低い値に設定される。

【0010】

第２の目標値Ｐ_２は、Ｐ_２＝Ｐ_ｎ−Ｐ_ｎ×ΔＰ_ａ／Ｐ_１なる式によって求められてもよい。ここで、Ｐ_１は、第１の目標値であり、Ｐ_２は、第２の目標値であり、Ｐ_ｎは、送風機の回転数が第２の回転数になった時点における圧力であり、ΔＰ_ａは、制御部が停止した共振器部の動作を再開させたときの圧力の上昇幅である。第２の回転数は、ゼロであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係るレーザ発振器の図である。

【図2】図１に示すレーザ発振器のブロック図である。

【図3】図１に示すレーザ発振器の動作フローの一例を示すフローチャートである。

【図4】時間ｔと送風機の回転数Ｒとの間の関係を示すグラフである。

【図5】第２の目標値Ｐ_２を図３中のステップＳ５でＹＥＳと判断した時点における圧力Ｐ_ｎに設定した場合の、時間ｔとレーザ媒質の圧力Ｐとの間の関係を示すグラフである。

【図6】第２の目標値Ｐ_２を図３中のステップＳ５でＹＥＳと判断した時点における圧力Ｐ_ｎよりも低い値に設定した場合の、時間ｔとレーザ媒質の圧力Ｐとの間の関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係るレーザ発振器１０について説明する。

【0013】

レーザ発振器１０は、制御部１２、共振器部１４、レーザ媒質流路１６、送風機１８、圧力検出部２０、レーザ媒質給排部２２、および一時停止指令部２４を備える。制御部１２は、レーザ発振器１０の各構成要素を、直接的または間接的に制御する。

【0014】

共振器部１４は、制御部１２からの指令に応じて、レーザ光を生成する。具体的には、共振器部１４は、出力鏡２６、リア鏡２７、および放電管２８とを有する。出力鏡２６とリア鏡２７とは、互いに対向して配置されている。放電管２８は、中空の要素であって、出力鏡２６とリア鏡２７との間に配置されている。

【0015】

出力鏡２６は、９９％以上の反射率を有する部分反射鏡（いわゆるハーフミラー）から構成される。一方、リア鏡２７は、全反射鏡から構成される。放電管２８の内部は、レーザ媒質流路１６と連通している。

【0016】

放電管２８は、互いに対向配置された放電電極（図示せず）を有し、これら放電電極は、レーザ電源２９に電気的に接続されている。レーザ電源２９は、制御部１２からの指令に応じて、放電電極に電圧を印加する。

【0017】

放電管２８の内部には、炭酸ガス、窒素ガス、アルゴンガス等のレーザ媒質が供給される。放電電極に電圧が印加されると、放電電極間に発生する放電によってレーザ媒質が励起され、レーザ光が生成される。放電管２８内で生成されたレーザ光は、出力鏡２６とリア鏡２７との間で光共振によって増幅され、出力鏡２６を通して出力レーザ光３０として外部へ出射される。

【0018】

レーザ媒質流路１６は、放電管２８の内部と連通し、放電管２８の内部を流動するレーザ媒質の流路を形成する。具体的には、レーザ媒質流路１６は、放電管２８の一端と他端に接続された閉ループの流路管によって構成されている。レーザ媒質流路１６には、レーザ媒質が封入されている。

【0019】

送風機１８は、レーザ媒質流路１６内の予め定められた位置に設けられている。具体的には、送風機１８は、例えばファンまたはブロアから構成され、複数の羽根を含む回転体と、該回転体を回転駆動するモータ（ともに図示せず）とを有する。

【0020】

送風機１８には、送風機インバータ３２が接続されている。送風機インバータ３２は、制御部１２からの指令に応じて、送風機１８へ電力を供給する。送風機１８は、送風機インバータ３２から供給される電力によって、上記回転体を回転させる。

【0021】

これにより、送風機１８は、レーザ媒質流路１６内のレーザ媒質に圧力変動を生じさせ、レーザ媒質を図１中の矢印３４に示す方向へ流動させる。その結果、レーザ媒質は、レーザ媒質流路１６を介して放電管２８の内部に導入され、放電管２８内を通過し、放電管２８から排出される。

【0022】

送風機１８の発熱を抑えるために、レーザ媒質流路１６には、冷却装置３６が設けられている。冷却装置３６は、冷却通路３８内で冷媒を循環させる冷媒循環装置４０と、冷媒を冷却する冷媒冷却装置４２とを有する。

【0023】

送風機１８は、冷却通路３８内を流れる冷媒によって冷却される。該冷媒としては、例えば冷却水を用いることができる。冷媒循環装置４０は、冷媒を圧送するポンプ等から構成される。一方、冷媒冷却装置４２は、例えば大気との熱交換により冷媒を冷却する熱交換器等から構成される。

【0024】

送風機１８の上流側および下流側のレーザ媒質流路１６には、それぞれ、第１の熱交換機４４および第２の熱交換機４６が配置されている。第１の熱交換機４４および第２の熱交換機４６の各々には、冷媒（例えば冷却水）が供給される。レーザ媒質は、この冷媒との熱交換により第１の熱交換機４４および第２の熱交換機４６の通過時に冷却され、所定の温度に保たれる。

【0025】

圧力検出部２０は、レーザ媒質流路１６内における予め定められた位置に設置されている。本実施形態においては、圧力検出部２０は、送風機１８の上流側、且つ放電管２８の下流側の位置に、配置されている。

【0026】

圧力検出部２０は、例えば、気体等の流体の圧力を計測可能な圧力センサを含む。圧力検出部２０は、制御部１２からの指令に応じて、レーザ媒質流路１６内のレーザ媒質の圧力を計測し、圧力に関するデータを制御部１２へ送信する。

【0027】

レーザ媒質給排部２２は、制御部１２からの指令に応じて、レーザ媒質流路１６にレーザ媒質を供給し、また、レーザ媒質流路１６からレーザ媒質を排出させる。具体的には、レーザ媒質給排部２２は、給気流路４８、給気装置５０、排気流路５２、排気弁５４、および排気装置５６を有する。

【0028】

給気流路４８は、その一端がレーザ媒質を貯蔵するタンク（不図示）に接続されており、その他端が放電管２８の上流側でレーザ媒質流路１６に接続されている。上記のタンクの内部は、レーザ媒質流路１６の内部よりも高い圧力に維持されている。

【0029】

給気装置５０は、給気流路４８に設けられている。給気装置５０は、給気流路４８の開口面積を変更する可変弁のような、給気流路４８を開閉可能な弁から構成される。給気装置５０は、制御部１２からの指令に応じて、給気流路４８を開閉する。給気装置５０によって給気流路４８が開放されると、タンクに貯蔵されているレーザ媒質は、矢印５８に示すように、給気流路４８を経て、レーザ媒質流路１６に供給される。

【0030】

排気流路５２は、その一端が例えば外気中に配置されており、その他端が放電管２８の上流側でレーザ媒質流路１６に接続されている。排気弁５４および排気装置５６は、排気流路５２に設けられている。

【0031】

排気弁５４は、例えば排気流路５２の開口面積を変更する可変弁のような、排気流路５２を開閉可能な弁から構成される。排気装置５６は、例えばファンから構成され、レーザ媒質流路１６からレーザ媒質を吸い込み、矢印６０に示すように、排気流路５２を介してレーザ媒質流路１６からレーザ媒質を排出する。

【0032】

排気装置５６は、排気インバータ６２に電気的に接続されており、排気インバータ６２を介して供給される電力によって駆動される。排気装置５６の駆動電力（回転数）と、排気弁５４の開度とに応じて、レーザ媒質流路１６からレーザ媒質を排出することができる。

【0033】

一時停止指令部２４は、ユーザから、共振器部１４によるレーザ光の生成を一時停止する旨の指令を受け付けて、一時停止指令を制御部１２へ送信する。一例として、一時停止指令部２４は、押し込み式のスイッチを含む。この場合、一時停止指令部２４は、ユーザがスイッチを押した場合に、一時停止指令を制御部１２へ送信する。

【0034】

他の例として、一時停止指令部２４は、制御部１２に接続されたＰＣ等の外部機器に内蔵されてもよい。この場合、ユーザは、外部機器を操作して、一時停止指令を入力する。一時停止指令部２４は、ユーザによって入力された一時停止指令を制御部１２へ送信する。

【0035】

さらに他の例として、一時停止指令部２４は、制御部１２に接続された上位コントローラに内蔵されてもよい。この場合、一時停止指令部２４は、上位コントローラから一時停止指令を受け付けて、該一時停止指令を制御部１２へ送信する。

【0036】

次に、図１〜図３を参照して、レーザ発振器１０の動作について説明する。図３は、レーザ発振器１０の動作フローの一例を示すフローチャートである。図３に示すフローは、制御部１２が、ユーザまたは上位コントローラからレーザ発振器１０の稼働指令を受け付けて、レーザ発振器１０が通常動作状態となったときに、開始する。

【0037】

この通常動作状態においては、制御部１２は、送風機１８の回転体が予め定められた第１の回転数Ｒ_１で回転するように、送風機１８に内蔵されたモータを制御する。また、制御部１２は、レーザ媒質流路１６内の圧力Ｐが予め定められた第１の目標値Ｐ_１となるように、レーザ媒質給排部２２を制御する。

【0038】

具体的には、制御部１２は、圧力検出部２０から取得した圧力値に応じて、給気装置５０、排気弁５４、および排気装置５６をフィードバック制御し、レーザ媒質流路１６内の圧力Ｐを第１の目標値Ｐ_１に制御する。

【0039】

すなわち、本実施形態においては、レーザ媒質流路１６内の圧力検出部２０が設置されている位置（すなわち、送風機１８の上流側の位置）における圧力Ｐが、第１の目標値Ｐ_１となるように制御されることになる。

【0040】

そして、制御部１２は、レーザ電源２９に指令を送り、放電管２８に設けられた放電電極へ電圧を印加する。これにより、共振器部１４は、レーザ光を生成し、出力鏡２６から出力レーザ光３０を出射する。こうして、レーザ発振器１０は、通常動作状態となる。

【0041】

図３に示すフローが開始した後、ステップＳ１において、制御部１２は、一時停止指令部２４から一時停止指令を受け付けたか否かを判断する。制御部１２は、一時停止指令を受け付けた（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ２へ進む。一方、制御部１２は、一時停止指令を受け付けていない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ１４へ進む。

【0042】

ステップＳ２において、制御部１２は、共振器部１４を制御して、レーザ光を生成する動作を停止させる。具体的には、制御部１２は、レーザ電源２９を制御して、放電管２８に設けられた放電電極への電圧印加を停止する。その結果、共振器部１４におけるレーザ光の生成動作が停止される。

【0043】

ステップＳ３において、制御部１２は、送風機１８の回転数Ｒを、第１の回転数Ｒ_１よりも小さい第２の回転数Ｒ_２まで減速させるように、送風機１８を制御する。一例として、第２の回転数Ｒ_２は、ゼロ（すなわち、Ｒ_２＝０）に設定される。

【0044】

この場合、制御部１２は、送風機インバータ３２に指令を送り、送風機インバータ３２から送風機１８のモータへ供給されている電力を停止する。その結果、送風機１８の回転数は、ゼロになるまで徐々に減速することになる。

【0045】

ステップＳ４において、制御部１２は、レーザ媒質給排部２２によるレーザ媒質の給排動作を停止する。具体的には、給気装置５０および排気弁５４に指令を送り、給気装置５０の弁および排気弁５４を閉鎖し、これにより、給気流路４８および排気流路５２を閉鎖する。また、制御部１２は、排気インバータ６２に指令を送り、排気装置５６の動作を停止する。

【0046】

このステップＳ４は、以下の点を考慮して実行される。すなわち、送風機１８は、ステップＳ３の開始後、即時、第２の回転数Ｒ_２まで減速するのではなく、上述したように、第２の回転数Ｒ_２となるまで（例えば、回転が停止するまで）、ある程度の時間をかけて徐々に減速することになる。

【0047】

このように送風機１８の回転数Ｒが減速している間においては、レーザ媒質流路１６内の圧力Ｐが安定しない。そこで、このステップＳ４によって、制御部１２は、送風機１８の回転数Ｒが安定するまで、レーザ媒質の給排動作を停止する。

【0048】

ステップＳ５において、制御部１２は、送風機１８の回転数Ｒが第２の回転数Ｒ_２になったか否かを判断する。一例として、制御部１２は、送風機インバータ３２からのフィードバック（例えば、フィードバック電流または負荷トルク）を監視し、フィードバックが予め定められた閾値の範囲内になったときに、制御部１２は、送風機１８の回転数Ｒが第２の回転数Ｒ_２になったものと判断する。

【0049】

この場合、送風機１８の回転数Ｒと、送風機インバータ３２からのフィードバックとの間の相関関係が予め記憶される。そして、制御部１２は、送風機インバータ３２からのフィードバックと、予め記憶された上記の相関関係とを照らし合わせて、送風機１８の回転数Ｒが第２の回転数Ｒ_２になった否かを判断する。

【0050】

また、他の例として、制御部１２は、ステップＳ３の実行後、予め定められた時間τ_１が経過したか否かを判断することによって、送風機１８の回転数Ｒが第２の回転数Ｒ_２になったか否かを判断してもよい。

【0051】

この場合、送風機１８の回転数Ｒと経過時間τ_１との間の相関関係が予め記憶される。そして、制御部１２は、経過時間τ_１と該相関関係とを照らし合わせて、送風機１８の回転数Ｒが第２の回転数Ｒ_２になった否かを判断してもよい。

【0052】

ここで、送風機インバータ３２は、予め定められた動作プログラムに従って動作してもよい。この場合、動作プログラムから、送風機１８の回転数Ｒと経過時間τとの間の相関関係を求めることができる。

【0053】

制御部１２は、送風機１８の回転数Ｒが第２の回転数Ｒ_２になった（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ６へ進む。一方、制御部１２は、回転数Ｒが第２の回転数Ｒ_２になっていない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ３へ戻る。

【0054】

ステップＳ６において、制御部１２は、レーザ媒質流路１６内の圧力Ｐを第２の目標値Ｐ_２に制御する。具体的には、制御部１２は、圧力検出部２０から取得した圧力値に応じて、給気装置５０、排気弁５４、および排気装置５６をフィードバック制御し、レーザ媒質流路１６内の圧力Ｐを第２の目標値Ｐ_２に制御する。

【0055】

ここで、本実施形態においては、第２の目標値Ｐ_２は、送風機１８の回転数Ｒが第２の回転数Ｒ２となった時点（すなわち、ステップＳ５でＹＥＳと判断した時点）におけるレーザ媒質の圧力Ｐ_ｎよりも低い値に設定される。一例として、第２の目標値Ｐ_２は、以下の式１に示すように定められる。
Ｐ_２＝Ｐ_ｎ−Ｐ_ｎ×ΔＰ_ａ／Ｐ_１・・・（式１）
ここで、Ｐ_１は、第１の目標値であり、Ｐ_ｎは、ステップＳ５でＹＥＳと判断した時点におけるレーザ媒質の圧力であり、ΔＰ_ａは、圧力上昇幅である。なお、圧力上昇幅ΔＰ_ａに関しては、後述する。

【0056】

ステップＳ７において、制御部１２は、ステップＳ１にて一時停止指令部２４から受け付けた一時停止指令を解除する旨の指令を受け付けたか否かを判断する。例えば、一時停止指令部２４が押し込み式のスイッチを含む場合、ユーザは、スイッチの押し込みを解除するように該スイッチを操作する。

【0057】

一時停止指令部２４は、スイッチの押し込み解除を検出すると、押し込み解除信号を、制御部１２へ送信する。制御部１２は、押し込み解除信号を受信した場合、一時停止指令を解除する旨の指令をユーザから受け付けた（すなわちＹＥＳ）ものと判断する。

【0058】

制御部１２は、一時停止指令を解除する旨の指令を受け付けたと判断すると、ステップＳ８へ進む。一方、制御部１２は、一時停止指令を解除する旨の指令を受け付けていない（すなわちＮＯ）と判断すると、ステップＳ６へ戻る。

【0059】

ステップＳ８において、制御部１２は、送風機１８の回転数Ｒを、第２の回転数Ｒ_２から第１の回転数Ｒ_１まで加速させるように、送風機１８を制御する。例えば、Ｒ_２＝０に設定されていた場合、制御部１２は、送風機インバータ３２に指令を送り、送風機インバータ３２から送風機１８への電力供給を再開する。その結果、送風機１８の回転数Ｒは、第１の回転数Ｒ_１になるまで徐々に加速される。

【0060】

ステップＳ９において、制御部１２は、上述のステップＳ４と同様に、レーザ媒質給排部２２によるレーザ媒質の給排動作を停止する。具体的には、制御部１２は、給気装置５０、排気弁５４、および排気インバータ６２を制御して、レーザ媒質の給排動作を停止する。

【0061】

ステップＳ１０において、制御部１２は、送風機１８の回転数Ｒが第１の回転数Ｒ_１になったか否かを判断する。一例として、制御部１２は、送風機インバータ３２からのフィードバック（例えば、フィードバック電流、負荷トルク）を監視し、フィードバックが予め定められた閾値の範囲内になったときに、制御部１２は、送風機１８の回転数Ｒが第１の回転数Ｒ_１になったものと判断する。

【0062】

また、他の例として、制御部１２は、ステップＳ８の実行後、予め定められた時間τ_２が経過したか否かを判断することによって、送風機１８の回転数Ｒが第１の回転数Ｒ_１になったか否かを判断する。

【0063】

この場合、送風機１８の回転数Ｒと経過時間τ_２との間の相関関係が予め記憶され、制御部１２は、経過時間τ_２と該相関関係とを照らし合わせて、送風機１８の回転数Ｒが第１の回転数Ｒ_１になった否かを判断してもよい。

【0064】

制御部１２は、送風機１８の回転数Ｒが第１の回転数Ｒ_１になった（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ１１へ進む。一方、制御部１２は、回転数Ｒが第１の回転数Ｒ_１になっていない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ８へ戻る。

【0065】

ステップＳ１１において、制御部１２は、レーザ媒質流路１６内の圧力Ｐを第１の目標値Ｐ_１に制御する。具体的には、制御部１２は、圧力検出部２０から取得した圧力値に応じて、給気装置５０、排気弁５４、および排気装置５６をフィードバック制御し、レーザ媒質流路１６内の圧力Ｐを第１の目標値Ｐ_１に制御する。

【0068】

ステップＳ１３において、制御部１２は、共振器部１４を動作させて放電を開始する。具体的には、制御部１２は、レーザ電源２９に指令を送り、放電管２８に設けられた放電電極へ電圧を印加する。これにより、放電管２８内で放電が発生し、レーザ光が生成される。

【0069】

ステップＳ１４において、制御部１２は、レーザ発振器１０の動作を終了する旨の指令を受け付けたか否かを判断する。一例として、制御部１２は、ユーザまたは上位コントローラから、レーザ発振器１０による作業（例えば、ワークのレーザ加工）を全て終了した旨の指令を受け付けたときに、レーザ発振器１０の動作終了指令を受け付けた（すなわちＹＥＳ）と判断する。

【0070】

制御部１２は、レーザ発振器１０の動作終了指令を受け付けたと判断すると、図３に示すフローを終了する。一方、制御部１２は、レーザ発振器１０の動作終了指令を受け付けていない（すなわちＮＯ）と判断すると、ステップＳ１へ戻る。

【0071】

上述したように、本実施形態においては、第２の目標値Ｐ_２は、ステップＳ５でＹＥＳと判断した時点におけるレーザ媒質の圧力Ｐ_ｎよりも低い値に設定される。この技術的意義について、図４〜図６を参照して説明する。

【0072】

図４は、上述のステップＳ１〜Ｓ１３を実行している間の時間ｔと送風機１８の回転数Ｒとの間の関係を示すグラフである。なお、図４は、回転数Ｒ_２＝０に設定された場合を示している。

【0073】

また、図５は、第２の目標値Ｐ_２を、ステップＳ５でＹＥＳと判断した時点における圧力Ｐ_ｎに設定した場合における、ステップＳ１〜Ｓ１３を実行している間の時間ｔとレーザ媒質の圧力Ｐとの間の関係を示すグラフである。

【0074】

また、図６は、第２の目標値Ｐ_２を、ステップＳ５でＹＥＳと判断した時点における圧力Ｐ_ｎよりも低い値に設定した場合における、ステップＳ１〜Ｓ１３を実行している間の時間ｔとレーザ媒質の圧力Ｐとの間の関係を示すグラフである。

【0075】

図４〜図６中の時点ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、およびｔ_４は、それぞれ、上述のステップＳ３の開始時点、ステップＳ５でＹＥＳと判断した時点、ステップＳ８の開始時点、および、ステップＳ１３の開始時点に相当する。図４に示すように、ステップＳ３を開始した後、送風機１８の回転数Ｒは、時点ｔ_１から徐々に減速し、時点ｔ_２にて、第２の回転数Ｒ_２＝０となる。

【0076】

このように送風機１８の回転数Ｒが減少するにつれて、図５および図６に示すように、レーザ媒質流路１６内における、送風機１８の上流側の位置の圧力Ｐは、圧力Ｐ_１から徐々に上昇することになる。そして、圧力Ｐは、時点ｔ_２において、圧力Ｐ＝Ｐ_ｎとなる（Ｐ_ｎ＞Ｐ_１）。

【0077】

ここで、図５に示すように、時点ｔ_２から時点ｔ_３までの期間（すなわち、一時停止期間）において圧力Ｐを圧力Ｐ_ｎに制御した場合について考える。この場合、時点ｔ_３にてステップＳ８を開始し、送風機１８の回転数Ｒが第２の回転数Ｒ_２（＝０）から加速されていくと、圧力Ｐは、回転数Ｒと反比例して減少していく。

【0078】

そして、時点ｔ_４にてステップＳ１３が開始され、共振器部１４において放電を開始すると、放電によってレーザ媒質の温度が上昇し、その結果、レーザ媒質の圧力Ｐが、図５中のΔＰ_ｂに示すように、上昇することになる。

【0079】

このように圧力上昇幅ΔＰ_ｂが発生すると、圧力Ｐを第１の目標値Ｐ_１に制御する作業をさらに要することとなり、且つ、圧力Ｐを第１の目標値Ｐ_１に安定させるまでに、さらなる期間Ｔ_１を要することになる。また、圧力上昇幅ΔＰ_ｂを打ち消すためには、圧力Ｐを下げるべく、レーザ媒質をレーザ媒質流路１６から排気する必要があるので、レーザ媒質を浪費してしまうことになる。

【0080】

このような、圧力上昇幅ΔＰ_ｂに起因する種々の欠点を解消するために、本実施形態においては、時点ｔ_２から時点ｔ_３までの一時停止期間において、レーザ媒質流路１６の圧力Ｐを、圧力Ｐ_ｎよりも低い第２の目標値Ｐ_２に制御する。

【0081】

以下、図６を参照して、本実施形態における圧力Ｐの変化について説明する。なお、図６においては、比較のために、本実施形態に係る圧力Ｐのグラフを実線７０で示す一方、図５に示す特性を一点鎖線７２で示している。

【0082】

制御部１２は、時点ｔ_２から時点ｔ_３までの一時停止期間において、ステップＳ６において、レーザ媒質給排部２２を制御して、圧力Ｐを、圧力Ｐ_ｎから第２の目標値Ｐ_２まで低減させる。

【0083】

そして、時点ｔ_３にてステップＳ８が開始されて、送風機１８の回転数Ｒが加速されていくにつれて、圧力Ｐは、回転数Ｒと反比例して減少していき、時点ｔ_４にて、第１の目標値Ｐ_１よりもΔＰ_ａだけ低い、圧力Ｐ_３となる。

【0084】

この値ΔＰ_ａは、時点ｔ_４にてステップＳ１３を開始したときに、放電によるレーザ媒質の温度上昇に起因する圧力上昇幅に相当する。この圧力上昇幅ΔＰ_ａは、実験的手法、理論、またはシミュレーション等から推定することができる。そして、第２の目標値Ｐ_２は、例えば上記式１に示すように、圧力Ｐ_ｎ、第１の目標値Ｐ_１、および圧力上昇幅ΔＰ_ａを用いて定められる。

【0085】

本実施形態においては、一時停止期間の圧力Ｐを第２の目標値Ｐ_２に制御することによって、放電開始後に圧力Ｐが圧力上昇幅ΔＰ_ａだけ上昇したとしても、上昇後の圧力Ｐを第１の目標値Ｐ_１に近づけることができる。これにより、圧力Ｐを第１の目標値Ｐ_１に迅速に制御することが可能となる。

【0086】

また、本実施形態によれば、放電開始後の圧力Ｐを第１の目標値Ｐ_１に近づけることによって、レーザ光を出射した場合に、レーザ光のレーザパワーおよびビームモードを、より正確且つ経時変化の少ない安定したものとすることができる。

【0087】

また、本実施形態によれば、共振器部１４の動作を一時停止することによりレーザ光の生成を停止させるとともに、送風機１８の回転を停止させるので、レーザ発振器１０の電力消費量を抑えることができる。

【0088】

なお、上述した実施形態においては、第２の目標値Ｐ_２が、式１に従って定められ、且つ、第１の目標値Ｐ_１よりも大きな値に設定された場合について述べた。しかしながら、これに限らず、第２の目標値Ｐ_２は、上記圧力Ｐ_ｎよりも低い値であればよい。例えば、第２の目標値Ｐ_２は、第１の目標値Ｐ_１と略同じ値に設定されてもよい。

【0089】

また、上述した実施形態においては、制御部１２は、ステップＳ５およびＳ１０において、送風機インバータ３２からのフィードバックまたは経過時間τに基づいて、送風機１８の回転数Ｒを判断する場合について述べた。

【0090】

しかしながら、これに限らず、例えば送風機１８に、例えばエンコーダのような送風機１８の回転数を計測可能な回転検出器を設置してもよい。この場合、制御部１２は、回転検出器からの出力信号に基づいて、送風機１８の回転数を判断できる。

【0091】

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

【0092】

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0093】

１０ レーザ発振器
１２ 制御部
１４ 共振器部
１６ レーザ媒質流路
１８ 送風機
２０ 圧力検出部
２２ レーザ媒質給排部
２４ 一時停止指令部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】