JP3002212B2 - Reflector - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、光学部品に係り、特に炭酸ガスレーザに代
表される赤外域の波長の光を効率よく反射する反射鏡に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical component, and more particularly, to a reflecting mirror that efficiently reflects light having a wavelength in an infrared region represented by a carbon dioxide laser.
(従来の技術) 一般に、炭酸ガスレーザ加工機には、反射鏡として、
平面、球面又は非球面の反射鏡が用いられている。この
炭酸ガスレーザ加工機から発振された赤外域の波長のレ
ーザ光を反射する反射鏡の素材として要求される主要な
特性は、表面が10.6μm波長に対して吸収が少ないこと
即ち高反射率、表面で発生した熱が速やかに散逸するこ
と即ち高熱伝導性、レーザ光による局所加熱によっても
損傷しないこと即ち耐熱性、表面クリーニングに対する
化学的安定性及び被加工性が良好なこと、等である。そ
こで、この条件を満足する材質として、通常、銅(Cu)
又はモリブデン(Mo)が多く用いられている。(Prior Art) In general, a carbon dioxide laser processing machine has a reflecting mirror,
A planar, spherical or aspherical reflecting mirror is used. The main characteristic required as a material of a reflecting mirror that reflects laser light having a wavelength in the infrared region oscillated from this carbon dioxide laser processing machine is that the surface has little absorption at a wavelength of 10.6 μm, that is, high reflectivity, The heat generated in the above process is quickly dissipated, ie, high thermal conductivity, not damaged by local heating by laser light, ie, heat resistance, chemical stability against surface cleaning, and good workability. Therefore, as a material satisfying this condition, copper (Cu) is usually used.
Alternatively, molybdenum (Mo) is often used.
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、銅製の反射鏡は、被加工性が良好かつ
ダイヤモンド工具による切削加工で鏡面が得られ、ま
た、熱伝導性が良く冷却効果が大きい長所を持っている
反面、傷付きやすく、しかも、融点が1083℃と低く、溶
解物が付着しやすい欠点を持っている。一方、モリブデ
ン製の反射鏡は、銅製の反射鏡に比べ硬く傷付きにく
い、熱ひずみ・熱損傷に対し強い、耐蝕性に優れてい
る、融点が2640℃と高く溶解飛散物が付着しにくい反
面、被加工性が悪く、特に曲面や特異形状の鏡面加工が
難しい欠点を持っている。要するに、銅製の反射鏡もモ
リブデン製の反射鏡も一長一短で、両者の長所を兼ね備
えた、つまり反射率を犠牲にすることなく耐光力を有す
る反射鏡が、所望されていた。(Problems to be Solved by the Invention) However, the reflecting mirror made of copper has the advantages of good workability, a mirror surface obtained by cutting with a diamond tool, and good thermal conductivity and a large cooling effect. On the other hand, it has the disadvantage that it is easily scratched, and its melting point is as low as 1083 ° C, so that the dissolved matter is easily attached. On the other hand, molybdenum reflectors are harder and less susceptible to damage than copper reflectors. It has a drawback that the workability is poor and it is particularly difficult to mirror-process a curved surface or a unique shape. In short, a reflecting mirror made of copper and a reflecting mirror made of molybdenum have advantages and disadvantages, and a reflecting mirror having both advantages, that is, having a light resistance without sacrificing reflectance has been desired.
本発明は、上記事情を参酌してなされたもので、銅製
の反射鏡の長所とモリブデン製の反射鏡の長所を兼ね備
えた反射鏡を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a reflector having both the advantages of a copper reflector and the advantages of a molybdenum reflector.
(課題を解決するための手段と作用) 本発明の反射鏡は、ダイヤモンドバイトで4乃至5nmR
aの表面粗さに鏡面切削加工された反射面を有し、銅若
しくは銅合金またはアルミニウム若しくはアルミニウム
合金からなる本体部と、前記反射面上に被着された4乃
至5nmRaの表面粗さを有する白金膜からなる全反射部と
を備えることを特徴とする反射鏡であるから、レーザ反
射特性が良好であるとともに、レーザ光耐力にも優れて
おり、炭酸ガスレーザ加工機用の全反射鏡として使用し
ても、高い反射率を長期間にわたって安定して維持する
ことができる。(Means and Actions for Solving the Problems) The reflecting mirror of the present invention is a diamond tool with 4 to 5 nmR.
It has a reflective surface mirror-cut to the surface roughness of a, has a main body made of copper or copper alloy or aluminum or aluminum alloy, and has a surface roughness of 4 to 5 nmRa applied on the reflective surface Since it has a total reflection part made of a platinum film, it has excellent laser reflection characteristics and excellent laser beam resistance, and is used as a total reflection mirror for carbon dioxide gas laser processing machines. Even so, a high reflectance can be stably maintained over a long period of time.
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は、この実施例の反射鏡(M)を示している。
この反射鏡(M)は、大出力連続波炭酸ガスレーザ加工
機用の全反射鏡であって、この場合、凹球面鏡を例示し
ている。反射鏡(M)は、薄板状の本体部(1)と、こ
の本体部(1)上に被着された全反射膜部(2)とから
なっている。しかして、本体部(1)は、無酸素銅製
で、その寸法は、例えば直径1インチ×厚さ1/4インチ
から直径4インチ×厚さ1インチの板体からなってい
る。そして、その形状精度は、λ/10〜40(λ=10.6μ
m)、表面粗さは、4〜5nmRa程度である。このような
本体部(1)の凹球面をなす反射面(3)は、ダイヤモ
ンド鏡面切削法により製作されている。このダイヤモン
ド鏡面切削法により良質の鏡面を得るための条件として
は、無酸素銅材が稠密であり欠陥がないこと、加工機が
高精度であること、ダイヤモンドバイトは良質の天然バ
イトを使用し、バイト先端のすくい面や逃げ面のなす切
刃稜が鋭く、その粗さが滑らかであること、切削条件を
十分選定すること、等である。一方、全反射膜部(2)
は、本体部(1)の反射面(3)上に、スパッタリング
法により厚さ1μm程度に膜形成されたもので、その材
質は、モリブデン(Mo)からなっている。このスパッタ
リングは、第2図に示すように、例えばArなどのイオン
(4)をモリブデン(6)からなるターゲット(5)に
衝突させると、ターゲット(5)の表面を構成している
モリブデン原子が、互いの結合力を振り切って外部に飛
び出す現象を利用したものである。そして、このスパッ
タリング法には、高周波スパッタ方式、反応性スパッタ
方式、バイアススパッタ方式、マグネトロンスパッタ方
式、非対称交流スパッタ方式等があるが、モリブデンの
全反射膜部(2)を形成するのには、高周波スパッタリ
ング方式が好ましい。その結果得られた全反射膜部
(2)の形状精度は、λ/10〜40(λ=10.6μm)、並
びに、表面粗さは、4〜5nmRa程度であって、本体部
(1)の反射面(3)とほぼ同一レベルである。FIG. 1 shows a reflecting mirror (M) of this embodiment.
The reflecting mirror (M) is a total reflecting mirror for a high-output continuous wave carbon dioxide laser beam machine, and in this case, a concave spherical mirror is exemplified. The reflecting mirror (M) includes a thin plate-shaped main body (1) and a total reflection film (2) attached on the main body (1). The main body (1) is made of oxygen-free copper, and has a size of, for example, a plate having a diameter of 1 inch × 1/4 inch to 4 inches × 1 inch. The shape accuracy is λ / 10 to 40 (λ = 10.6μ
m), the surface roughness is about 4 to 5 nmRa. The reflecting surface (3) forming the concave spherical surface of the main body (1) is manufactured by a diamond mirror-cutting method. The conditions for obtaining a high quality mirror surface by this diamond mirror surface cutting method are that the oxygen-free copper material is dense and free from defects, the processing machine has high precision, and the diamond tool uses a high quality natural tool. The cutting edge formed by the rake face and flank face at the tip of the cutting tool is sharp, the roughness is smooth, and cutting conditions are sufficiently selected. On the other hand, the total reflection film part (2)
Is a film having a thickness of about 1 μm formed on the reflecting surface (3) of the main body (1) by a sputtering method, and is made of molybdenum (Mo). In this sputtering, as shown in FIG. 2, when ions (4) such as Ar are collided with a target (5) made of molybdenum (6), molybdenum atoms constituting the surface of the target (5) are converted. This utilizes a phenomenon in which the mutual bonding force is shaken off and jumps out. As the sputtering method, there are a high frequency sputtering method, a reactive sputtering method, a bias sputtering method, a magnetron sputtering method, an asymmetric AC sputtering method, and the like. In order to form the molybdenum total reflection film portion (2), High frequency sputtering is preferred. The resulting total reflection film part (2) has a shape accuracy of λ / 10 to 40 (λ = 10.6 μm) and a surface roughness of about 4 to 5 nmRa. It is almost the same level as the reflection surface (3).
つぎに、上記構成の反射鏡(M)において、炭酸ガス
レーザ加工機から発振された赤外域の波長のレーザ光
(7)を、その反射鏡(M)に入射させると、このレー
ザ光(7)は、全反射膜部(2)にて反射する。このと
きの反射率は、約99%であった。しかも、この場合の反
射鏡(M)は、レーザ光(7)が直接入射するのが、融
点が2640℃のモリブデンからなる全反射膜部(2)であ
るので、銅製の反射鏡に比べ傷付きにくい、熱ひずみ・
熱損傷に対し強い、耐蝕性に優れている、融点が高く溶
解飛散物が付着しにくい利点を有する。また、本体部
(1)無酸素銅製であるので、ダイヤモンド工具による
切削加工で表面粗さが4〜5nmRa程度の鏡面が得られ、
また、熱伝導性がよく冷却効果が大きい利点を有する。
したがって、銅とモリブデンの両方の長所を合せ持つ反
射鏡(M)は、炭酸ガスレーザ加工機用の全反射鏡とし
て使用しても、高い反射率を長期間にわたって安定して
維持することができる。すなわち、レーザ反射特性のレ
ーザ光耐力の両者を兼備した長寿命の反射鏡となる。Next, in the reflecting mirror (M) having the above configuration, when a laser beam (7) having an infrared wavelength emitted from a carbon dioxide laser processing machine is incident on the reflecting mirror (M), the laser beam (7) Are reflected by the total reflection film portion (2). The reflectance at this time was about 99%. In addition, in this case, since the laser beam (7) is directly incident on the total reflection film portion (2) made of molybdenum having a melting point of 2640 ° C., the reflector (M) in this case has a smaller damage than the copper reflector. Difficult to adhere, thermal strain
It has the advantage that it is resistant to thermal damage, has excellent corrosion resistance, has a high melting point, and hardly adheres to dissolved and scattered matter. In addition, since the main body (1) is made of oxygen-free copper, a mirror surface having a surface roughness of about 4 to 5 nmRa can be obtained by cutting with a diamond tool,
In addition, there is an advantage that the heat conductivity is good and the cooling effect is large.
Therefore, even if the reflecting mirror (M) having both the advantages of copper and molybdenum is used as a total reflecting mirror for a carbon dioxide laser beam machine, a high reflectance can be stably maintained for a long period of time. In other words, it is a long-life reflecting mirror having both laser beam proof strength and laser reflecting property.
なお、上記実施例において、本体部(1)の材質とし
てアルミニウム(Al)を用いてもよい。のみならず、銅
またはアルミニウムの合金でもよい。また、全反射膜部
(2)の材質として、白金(Pt)、タングステン(W)
を用いてもよい。さらに、反射面(3)の加工方法とし
ては、研磨加工法によってもよい。さらにまた、全反射
膜部(2)の形成方法として、例えばイオン化蒸着法な
ど他の方法を用いてもよい。また、本発明の反射鏡は、
凸球面鏡、平面鏡、回転放物面鏡、セグメント鏡などに
も適用できる。なお、実施例中の「形状精度」は、日本
工業規格(JIS)のB 0621における「幾何偏差」と同
義である。In the above embodiment, aluminum (Al) may be used as the material of the main body (1). In addition, an alloy of copper or aluminum may be used. Platinum (Pt), tungsten (W) are used as the material of the total reflection film (2).
May be used. Further, as a processing method of the reflection surface (3), a polishing processing method may be used. Furthermore, as a method of forming the total reflection film portion (2), another method such as an ionization vapor deposition method may be used. In addition, the reflecting mirror of the present invention,
It can also be applied to convex spherical mirrors, plane mirrors, paraboloids of revolution, segment mirrors, and the like. Note that “shape accuracy” in the examples is synonymous with “geometric deviation” in B0621 of Japanese Industrial Standards (JIS).
[発明の効果] 本発明の反射鏡は、レーザ反射特性が良好であるとと
もに、レーザ光耐力にも優れている。したがって、炭酸
ガスレーザ加工機用の全反射鏡として使用しても、高い
反射率を長期間にわたって安定して維持することができ
る。[Effect of the Invention] The reflecting mirror of the present invention has good laser reflection characteristics and also has excellent laser beam proof strength. Therefore, even when used as a total reflection mirror for a carbon dioxide laser processing machine, a high reflectance can be stably maintained over a long period of time.
第1図は本発明の一実施例の反射鏡の断面図、第2図は
同じく製造方法の説明図である。 (M);反射鏡,(1);本体部,(2);全反射膜
部,(3);反射面。FIG. 1 is a sectional view of a reflecting mirror according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view of the manufacturing method. (M); a reflecting mirror, (1); a main body, (2); a total reflection film, (3); a reflecting surface.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−144304(JP,A) 特開 昭63−282701(JP,A) 特開 平1−300203(JP,A) 特開 平2−63002(JP,A) 特開 平1−303404(JP,A) 特開 平1−309004(JP,A) 特開 平1−312504(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/00 - 5/136 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-144304 (JP, A) JP-A-63-282701 (JP, A) JP-A-1-300203 (JP, A) JP-A-2- 63002 (JP, A) JP-A-1-303404 (JP, A) JP-A-1-309004 (JP, A) JP-A 1-312504 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) G02B 5/00-5/136
Claims (2)
粗さに鏡面切削加工された反射面を有する銅若しくは銅
合金またはアルミニウム若しくはアルミニウム合金から
なる本体部と、前記反射面上に被着された4乃至5nmRa
の表面粗さを有する白金膜からなる全反射部と、を備え
ることを特徴とする反射鏡。1. A body made of copper or a copper alloy or aluminum or an aluminum alloy having a reflecting surface mirror-finished to a surface roughness of 4 to 5 nm Ra with a diamond bite, and a surface coated on the reflecting surface. ~ 5nmRa
A total reflection portion made of a platinum film having a surface roughness of 1.
粗さ且つ炭酸ガスレーザ発振器から出射されるレーザ光
の発振波長をλとおくとき正確な寸法によって定められ
た所望の幾何学的輪郭面に対してλ/10〜40の形状精度
に鏡面切削加工された反射面を有する銅若しくは銅合金
またはアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる
本体部と、スパッタリングまたはイオン化蒸着法により
前記反射面上に被着された白金膜からなる4乃至5nmRa
の表面粗さ且つ炭酸ガスレーザ発振器から出射されるレ
ーザ光の発振波長をλとおくとき正確な寸法によって定
められた所望の幾何学的輪郭面に対してλ/10〜40の形
状精度の全反射部と、を備えることを特徴とする反射
鏡。2. A diamond bite having a surface roughness of 4 to 5 nm Ra and an oscillation wavelength of a laser beam emitted from a carbon dioxide laser oscillator as λ. A main body made of copper or a copper alloy or aluminum or an aluminum alloy having a reflecting surface mirror-cut to a shape accuracy of λ / 10 to 40, and a platinum film deposited on the reflecting surface by sputtering or ionization vapor deposition 4-5nmRa consisting of
When the surface roughness of the laser beam and the oscillation wavelength of the laser beam emitted from the carbon dioxide laser oscillator are set to λ, the total reflection with a shape accuracy of λ / 10 to 40 with respect to a desired geometrical contour surface determined by an accurate dimension And a reflector.
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| JP1309343A JP3002212B2 (en) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | Reflector |
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Family Applications (1)
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- 1989-11-30 JP JP1309343A patent/JP3002212B2/en not_active Expired - Lifetime
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