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JPH0753905B2 - Laser beam lens protection device - Google Patents
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JPH0753905B2 - Laser beam lens protection device - Google Patents

Laser beam lens protection device

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Publication number
JPH0753905B2
JPH0753905B2 JP61141364A JP14136486A JPH0753905B2 JP H0753905 B2 JPH0753905 B2 JP H0753905B2 JP 61141364 A JP61141364 A JP 61141364A JP 14136486 A JP14136486 A JP 14136486A JP H0753905 B2 JPH0753905 B2 JP H0753905B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
lens
protection device
ultrathin plate
vacuum container
Prior art date
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Expired - Lifetime
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JP61141364A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS62299801A (en
Inventor
治 浜田
毅 森田
誠剛 平本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば機構部品などにセラミックスや金属
等(以下セラミックス等という)をコーティングするレ
ーザビームによるコーティング装置に係り、特にそのウ
インドウレンズを蒸発物から保護するためのレンズの保
護装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser beam coating apparatus for coating, for example, mechanical parts or the like with ceramics, metals, etc. (hereinafter referred to as ceramics, etc.), and in particular, evaporation of the window lens thereof. The present invention relates to a lens protection device for protecting objects.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は従来のレーザビームによるセラミックスコーテ
ィング装置を示す構成図であり、(1)はレーザ発振
器、(1a)はレーザ発振器(1)から発振されたレーザ
ビーム、(2a),(2b),(2c)はレーザビーム(1a)
の方向を変えるためのベンドミラーで、レーザビーム
(1a)を伝送するビーム伝送光学系を構成している。
(3)はレーザビーム(1a)を集光する集光レンズ、
(4)は真空容器(5)に設けられたウインドウレンズ
で、集光レンズ(3)とでビーム伝送光学系(2a)〜
(2c)により伝送されたレーザビーム(1a)を真空容器
(5)内のセラミックス部材(6)に入謝するビーム導
入光学系を構成する。(7)はセラミックス部材(6)
を固定するセラミックス保持部、(8)はセラミックス
部材(6)を予熱するヒータ、(9)はコーティングの
対象物である基板、(10)は基板(9)を固定する基板
保持部、(11)は基板(9)を予熱するヒータである。
FIG. 3 is a block diagram showing a conventional ceramic coating device using a laser beam. (1) is a laser oscillator, (1a) is a laser beam oscillated from the laser oscillator (1), (2a), (2b), (2c) is the laser beam (1a)
The bend mirror for changing the direction of the beam constitutes a beam transmission optical system for transmitting the laser beam (1a).
(3) is a condenser lens for condensing the laser beam (1a),
(4) is a window lens provided in the vacuum container (5), and the beam transmission optical system (2a) to the condensing lens (3)
A beam introduction optical system is configured to allow the laser beam (1a) transmitted by (2c) to enter the ceramic member (6) in the vacuum container (5). (7) is a ceramic member (6)
A ceramic holder for fixing the substrate, (8) a heater for preheating the ceramic member (6), (9) a substrate which is an object to be coated, (10) a substrate holder for fixing the substrate (9), (11) ) Is a heater for preheating the substrate (9).

従来のレーザセラミックスコーティング装置は上記のよ
うに構成され、レーザ発振器(1)から発振されたレー
ザビーム(1a)を、ビーム伝送光学系(2a)〜(2c)に
より伝送し、集光レンズ(3)で集光してウインドウレ
ンズ(4)を通し、ヒータ(8)によって予熱されてい
るセラミックス部材(6)に導入して照射する。このレ
ーザビーム照射により、セラミックス部材(6)のセラ
ミックスを蒸発させ、その蒸発物質(61)をセラミック
ス部材(6)に対向して配置され、かつヒータ(11)に
よって予熱されている基板(9)に蒸着し、コーティン
グする。
The conventional laser ceramic coating device is configured as described above, and transmits the laser beam (1a) oscillated from the laser oscillator (1) by the beam transmission optical systems (2a) to (2c), and the condensing lens (3 ), The light is focused through a window lens (4), introduced into a ceramic member (6) preheated by a heater (8), and irradiated. This laser beam irradiation evaporates the ceramics of the ceramic member (6), and the vaporized substance (61) is arranged to face the ceramic member (6) and is preheated by the heater (11). It is vapor-deposited on and coated.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来のレーザセラミックスコーティング装置は以上のよ
うに構成されているのでレーザビーム照射によりセラミ
ックス部材(6)から蒸発する蒸発物質が、被コーティ
ング材である基板(9)への方向から外れて、しばしば
ウインドウレンズ(4)方向に飛散することがあり、ウ
インドウレンズ(4)に付着する。このように、ウイン
ドウウンズ(4)が蒸着されると、レーザビームの透過
性が悪化するのみならず、ウインドウレンズ(4)が熱
吸収によって変形し、レーザビーム(1a)をセラミック
ス部材(6)に正確に照射することができなくなり、セ
ラミックスコーティングを安定に行えなくなるという問
題があった。
Since the conventional laser-ceramic coating apparatus is configured as described above, the vaporized substance that evaporates from the ceramic member (6) by laser beam irradiation deviates from the direction toward the substrate (9) that is the material to be coated, and the window is often used. It may scatter in the direction of the lens (4) and adhere to the window lens (4). Thus, when the window wound (4) is vapor-deposited, not only the transparency of the laser beam is deteriorated, but also the window lens (4) is deformed by heat absorption, and the laser beam (1a) is transferred to the ceramic member (6). However, there is a problem in that it is not possible to irradiate the surface accurately and the ceramic coating cannot be stably performed.

このような問題を解決するため、第4図に示すようにウ
インドウレンズ(4)の周囲に、真空容器(5)から下
方に突出した保護筒(12)を設けることも考えられる
が、レーザビーム(1a)のビーム径はその出力の大きさ
によって変化し、この出力はセラミックス部材(6)の
材質を変更する毎に調整する必要があり、したがって保
護筒(12)の先端開口部内径を最大ビーム径以上の寸法
としなければならない。このため保護筒(12)の内面を
通じて飛散する蒸発物質(61)の量もかなり多く、蒸発
物質(61)の付着を防止することは困難である。なお、
レーザビーム(1a)の出力に応じて保護筒(12)を取換
えることも考えられるが、交換作業が面倒であり、これ
また実用的ではない。
In order to solve such a problem, it is conceivable to provide a protective cylinder (12) projecting downward from the vacuum container (5) around the window lens (4) as shown in FIG. The beam diameter of (1a) changes depending on the output power, and this output needs to be adjusted every time the material of the ceramic member (6) is changed. Therefore, the inner diameter of the tip opening of the protective cylinder (12) is maximized. It must be larger than the beam diameter. Therefore, the amount of the evaporated substance (61) scattered through the inner surface of the protective cylinder (12) is considerably large, and it is difficult to prevent the evaporated substance (61) from adhering. In addition,
It is conceivable to replace the protective cylinder (12) according to the output of the laser beam (1a), but the replacement work is troublesome and this is not practical either.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、レーザコーティング装置におけるウインド
ウレンズへの蒸発物質の付着を大幅に低減することがで
きるレーザビーム用レンズ保護装置を得ることを目的と
する。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a lens protection device for a laser beam, which can significantly reduce the deposition of an evaporated substance on a window lens in a laser coating device. To aim.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明に係るレーザビーム用レンズの保護装置は、真空
容器に設けたレーザビームが入射するウインドウレンズ
の周囲から真空容器内に突設された保護筒と、この保護
筒の先端開口部に近接して移動可能に設置された極薄板
とを備え、この極薄板を上記レーザビームの照射によっ
て穿孔可能な部材で形成したものである。
The laser beam lens protection device according to the present invention is provided with a protection tube provided in a vacuum container so as to project from the periphery of a window lens into which a laser beam is incident, and a tip opening portion of the protection tube. And an ultrathin plate that is movably installed. The ultrathin plate is formed of a member that can be pierced by irradiation with the laser beam.

〔作用〕[Action]

この発明におけるレーザビーム用レンズ保護装置は、保
護筒の先端開口部に近接して配置された極薄板に、セラ
ミックスコーティングが開始されると、先ず集光レンズ
およびウインドウレンズレンズを介して照射されるレー
ザビームによって、その出力に応じた径の穴があけられ
る。次いで、この穴を貫通したレーザビームは、セラミ
ックス部材等に照射され、蒸発したセラミックス等をコ
ーティングの対象物である基板に蒸着せる。
In the laser beam lens protection device according to the present invention, when the ceramic coating is started on the ultra-thin plate arranged in the vicinity of the front end opening of the protection cylinder, the ultra-thin plate is first irradiated through the condenser lens and the window lens lens. The laser beam makes a hole having a diameter corresponding to its output. Next, the laser beam that has passed through this hole is applied to the ceramic member or the like, and the evaporated ceramic or the like is vapor-deposited on the substrate to be coated.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はレーザビーム用レンズ保護装置の要部断面図であ
る。なお、第3図,第4図に示した従来例と同一又は相
当部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First
The figure is a cross-sectional view of a main part of a laser beam lens protection device. Incidentally, the same or corresponding parts as those of the conventional example shown in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

(13)は保護筒(12)の先端開口部に近接して配置され
た極薄板で、例えば帯状のステンレス鋼などで形成され
ている。(13a)はレーザビーム(1a)によって極薄板
(13)にあけられた穴、(14)は極薄板(13)をロール
状に保持している保管用ドラム、(15)は極薄板(13)
を必要に応じて巻取る巻取り用ドラム、(16)は巻取り
用ドラム(15)を回転駆動する駆動モータ、(17)は固
定具で、保管用ドラム(14)および駆動モータ(15)は
それぞれ真空容器(5)の内壁に固定されている。第2
図は第1図に示す極薄板(13)の部分を下方から見た図
であり、極薄板(13)の幅は少なくとも保護筒(12)の
先端開口部の内径よりも大きな寸法とし、その先端開口
部を密閉するがごとく配置されている。
Reference numeral (13) is an ultra-thin plate arranged in the vicinity of the front end opening of the protective cylinder (12), and is made of, for example, strip-shaped stainless steel. (13a) is a hole made in the ultrathin plate (13) by the laser beam (1a), (14) is a storage drum holding the ultrathin plate (13) in a roll, and (15) is the ultrathin plate (13). )
A winding drum for winding the tape as required, (16) a drive motor for rotating the winding drum (15), and (17) a fixture for storing the drum (14) and the drive motor (15). Are fixed to the inner wall of the vacuum container (5). Second
The figure is a view of the portion of the ultrathin plate (13) shown in FIG. 1 from below, and the width of the ultrathin plate (13) is at least larger than the inner diameter of the tip opening of the protective tube (12). It is arranged so as to seal the tip opening.

次に、このように構成されたこの発明装置の作用を説明
する。セラミックコーティングを開始するためレーザビ
ーム(1a)を照射すると、先ず極薄板(13)にレーザビ
ーム(1a)の出力に対応した径の穴(13a)が明けら
れ、この穴(13a)からセラミックス部材等(6)にレ
ーザビーム(1a)を照射し、蒸発した蒸発物質(61)を
基板に蒸着する。このとき、保護筒(12)の先端開口部
からウインドウレンズ(4)への蒸発物質(61)の飛散
量は、極薄板(13)に遮られてごく僅かになり、ウイン
ドウレンズ(4)への付着を大幅に低減することができ
る。
Next, the operation of the device of the present invention thus configured will be described. When the laser beam (1a) is irradiated to start the ceramic coating, a hole (13a) having a diameter corresponding to the output of the laser beam (1a) is first formed in the ultrathin plate (13), and the ceramic member is opened from this hole (13a). The laser beam (1a) is irradiated to the etc. (6), and the evaporated evaporation material (61) is vapor-deposited on the substrate. At this time, the amount of the evaporated substance (61) scattered from the front end opening of the protective cylinder (12) to the window lens (4) is very small because it is shielded by the ultrathin plate (13), and is scattered to the window lens (4). Can be significantly reduced.

また、レーザビーム(1a)の出力変更に対しては、前回
よりも大きな出力の場合はそのままの状態で極薄板(1
3)の穴(13a)の再穴加工(拡大加工)が施され、付着
防止の効果が継続される。一方、レーザビーム(1a)の
出力が前回よりも小さい場合には、駆動モータ(16)に
よって巻取り用ドラム(15)を回転駆動し、極薄板(1
3)の開口された部分を巻取り用ドラム(15)に巻取っ
て、極薄板(13)の開口されていない部分を保護筒(1
2)の先端開口部の前面に繰り出し、当初の密閉状態と
して再度レーザビーム(1a)の照射によりその出力に応
じた最小限の穴(13a)を開口し、レーザビーム(1a)
によって蒸発した物質を基板に蒸着する。この一連の付
着防止作用は、そのときの加工条件に応じて自動的に行
われ、しかも真空容器(5)を開放することなく行える
ので、セラミックス等のコーティング作業を効率よく行
うことができる。
In addition, when the output of the laser beam (1a) is changed, if the output is larger than the previous one, the ultra thin plate (1
The hole (13a) in 3) is re-hole processed (enlarged) to continue the effect of preventing adhesion. On the other hand, when the output of the laser beam (1a) is smaller than that of the previous time, the drive motor (16) rotationally drives the winding drum (15), and the ultrathin plate (1a)
The open part of 3) is wound on the winding drum (15), and the unopened part of the ultra-thin plate (13) is protected by the protective cylinder (1
The laser beam (1a) is extended to the front surface of the tip opening of 2), and the minimum closed hole (13a) corresponding to the output is opened by irradiating the laser beam (1a) again in the initial sealed state.
The material evaporated by is deposited on the substrate. This series of anti-adhesion action is automatically performed according to the processing conditions at that time, and can be performed without opening the vacuum container (5), so that the coating work of ceramics or the like can be efficiently performed.

なお、上記実施例においては、巻取り用ドラム(15)の
回転駆動に駆動モータ(16)を用いた場合を示したが、
真空容器(5)内に配置可能なものであれば、その他の
形式の駆動装置を用いてもよく、あるいは保護筒(12)
に近接して極薄板(13)を回転可能に配設するなど、各
種の変形を実施することができる。
In the above embodiment, the case where the drive motor (16) is used to drive the winding drum (15) to rotate is described.
Other types of drive devices may be used as long as they can be placed in the vacuum container (5), or the protective cylinder (12)
Various modifications can be implemented, such as arranging the ultrathin plate (13) rotatably close to the.

また、極薄板(13)は帯状のステンレス鋼として説明し
たがレーザビーム(1a)によって穴加工を行え、かつ蒸
発物質(61)の飛散を阻止できるものであれば、どのよ
うな形状及び材質のものでもよい。
Further, although the ultra-thin plate (13) has been described as a strip of stainless steel, any shape and material can be used as long as it can be drilled by the laser beam (1a) and can prevent the vaporized substance (61) from scattering. It may be one.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のようにこの発明によれば、保護筒の先端開口部に
近接して極薄板を配置し、レーザビームによるセラミッ
クス等のコーティングの際、レーザビームの出力に応じ
た径の穴を開口するようにしたので、ウインドウレンズ
への蒸発物質の付着を大幅に低減するとともに、レーザ
ビームの出力変化や加工条件の変更に対しても対応する
ことができ、セラミックス等のコーティング作業を安定
かつ合理的に行なうことができる。
As described above, according to the present invention, the ultrathin plate is arranged in the vicinity of the tip opening of the protective cylinder, and when coating the ceramics or the like with the laser beam, a hole having a diameter corresponding to the output of the laser beam is opened. As a result, it is possible to significantly reduce the adherence of evaporative substances to the window lens and respond to changes in the laser beam output and changes in processing conditions. Can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例の要部を示す断面図、第2
図はその要部底面図、第3図は従来のレーザセラミック
スコーティング装置の構成を示す断面図、第4図は他の
従来例の要部断面図である。 図において、(1a)はレーザビーム、(3)は集光レン
ズ、(4)はウインドウレンズ、(6)はセラミックス
部材等、(12)は保護筒、(13)は極薄板、(14)は保
管用ドラム、(15)は巻取り用ドラム、(16)は駆動モ
ータ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing an essential part of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a bottom view of the main part, FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional laser ceramic coating apparatus, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of another conventional example. In the figure, (1a) is a laser beam, (3) is a condenser lens, (4) is a window lens, (6) is a ceramic member, (12) is a protective cylinder, (13) is an extremely thin plate, and (14). Is a storage drum, (15) is a winding drum, and (16) is a drive motor. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空容器内でセラミックス等にレーザビー
ムを照射し、前記セラミックス等を蒸発させてコーティ
ング対象物である基板の表面に蒸着させる装置におい
て、 上記真空容器に設けたレーザビームが入射するウインド
ウレンズの周囲から上記真空容器内に突設された保護筒
と、 該保護筒の先端開口部に近接して移動可能に設置された
極薄板とを備え、 該極薄板を上記レーザビームの照射によって穿孔可能な
部材で形成したことを特徴とするレーザビーム用レンズ
の保護装置。
1. A device for irradiating ceramics or the like with a laser beam in a vacuum container to evaporate the ceramics or the like and deposit the ceramics or the like on a surface of a substrate to be coated, wherein the laser beam provided in the vacuum container is incident. The protection tube is provided so as to project from the periphery of the window lens into the vacuum container, and an ultrathin plate movably installed near the tip opening of the protection tube. The ultrathin plate is irradiated with the laser beam. A protection device for a laser beam lens, characterized by being formed of a member capable of being pierced by.
【請求項2】極薄板が巻取りドラムによって移動可能と
なるように帯状に形成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のレーザビーム用レンズの保護装
置。
2. The laser beam lens protection device according to claim 1, wherein the ultrathin plate is formed in a band shape so as to be movable by the winding drum.
【請求項3】極薄板が回転しうるように円板状に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
レーザビーム用レンズの保護装置。
3. The laser beam lens protection device according to claim 1, wherein the ultrathin plate is formed in a disk shape so as to be rotatable.
JP61141364A 1986-06-19 1986-06-19 Laser beam lens protection device Expired - Lifetime JPH0753905B2 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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JPS62299801A JPS62299801A (en) 1987-12-26
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