JP6365365B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザを用いて被加工部材に通孔を加工するレーザ加工装置に関する。

レーザを用いて燃料噴射弁のノズルボディに噴孔を加工するレーザ加工装置が知られている。レーザ加工装置は、ノズルボディ内において噴孔とレーザの照射方向に位置するノズルボディの内壁との間に位置するレーザ遮蔽部材を備える。レーザ遮蔽部材は、噴孔を通るレーザがノズルボディの内壁を損傷することを防止するようレーザからノズルボディの内壁を遮蔽する。しかしながら、このレーザ遮蔽部材は、照射されるレーザによって損傷するため、一定の頻度で交換する必要がある。そこで、例えば、引用文献１には、レーザ遮蔽部材として光ファイバを備え、照射されたレーザを光ファイバの内部を通してノズルボディの外部に導出するレーザ加工装置が記載されている。

欧州特許第１６６１６５８号明細書

しかしながら、特許文献１に記載のレーザ加工装置では、レーザの出力が大きいと光ファイバが破損しやすくなるため、噴孔を加工するレーザの出力を光ファイバが破損しない程度に小さくする必要がある。このため、噴孔の加工工数が比較的長くなる。また、ノズルボディの外部に導出されたレーザを吸収するための装置が別異に必要となるため、装置の体格が大きくなるおそれがある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加工部材に加工する通孔を通るレーザの出力を維持しつつ、レーザが照射されるレーザ反射部を支持する支持部の交換頻度を低減することが可能なレーザ加工装置を提供することである。

本発明は、レーザを用いて被加工部材に通孔を加工するレーザ加工装置であって、被加工部材に被加工部材の一方の側から通孔を加工するレーザを照射するレーザ照射部と、被加工部材のレーザが照射される側とは反対側に設けられるレーザ反射部と、レーザ反射部の第一反射面及び第二反射面が形成される側とは反対側に設けられレーザ反射部にレーザが照射されるようレーザ反射部を支持する支持部と、を備える。
本発明のレーザ加工装置は、通孔を加工するレーザの照射方向となす角度が０度より大きくかつ９０度より小さい第一反射面、及び、第一反射面に反射されるレーザを反射可能な第二反射面をレーザ反射部が有することを特徴とする。

レーザを用いて被加工部材に通孔を加工するとき、通孔が貫通すると、レーザは、当該通孔を通り被加工部材のレーザが照射される側とは反対側の空間に突き抜ける。本発明のレーザ加工装置では、この突き抜けたレーザは、被加工部材のレーザが照射される側とは反対側に設けられているレーザ反射部に照射される。レーザ反射部は、レーザの照射方向となす角度が０度より大きくかつ９０度より小さい第一反射面、及び、第一反射面に反射されるレーザを反射可能な第二反射面を有している。被加工部材のレーザが照射される側とは反対側の空間に突き抜けたレーザは、レーザ反射部において最初に第一反射面に反射した後、第二反射面に反射する。
このように、本発明のレーザ加工装置では、レーザ反射部においてレーザを少なくとも二回以上反射させる。これにより、レーザの強度が第一反射面及び第二反射面との反射によって減衰するため、レーザ反射部のレーザが照射される側とは反対側に設けられている支持部までレーザが到達しても支持部の損傷の度合いは小さくなる。したがって、本発明のレーザ加工装置は、レーザの出力を小さくすることなく、支持部の交換頻度を低減することができる。

また、本発明のレーザ加工装置は、レーザ反射部のみでレーザの強度を減衰することができるため、特許文献１に記載のレーザ加工装置のようにレーザを吸収する装置を備えなくてもよい。これにより、レーザ加工装置の体格を維持することができる。

本発明の第一実施形態によるレーザ加工装置により加工されるノズルボディを備える燃料噴射弁の断面図である。 図１のノズルボディ付近の拡大図である。 本発明の第一実施形態によるレーザ加工装置の全体模式図である。 本発明の第一実施形態によるレーザ加工装置であって、ノズルボディがセットされた状態のレーザ加工装置の拡大図である。 図４のＶ部の拡大図である。 図５のＶＩ部の拡大図である。 図６のＶＩＩ部の拡大図である。 本発明の第二実施形態によるレーザ加工装置の全体模式図である。 本発明の第二実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材の拡大図である。 本発明の第三実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材の拡大図である。 本発明の第四実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材の拡大図である。 本発明の第五実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材の拡大図である。 本発明の第六実施形態によるレーザ加工装置の全体模式図である。 本発明の第七実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材の拡大図である。 本発明の第八実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材の拡大図である。 本発明の第九実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材の拡大図である。 本発明の第十実施形態によるレーザ加工装置の全体模式図である。 図１７のＸＶＩＩＩ部の拡大図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。第三−第五、第八−第十実施形態が特許請求の範囲に記載の発明を実施するための形態に相当する。
（第一実施形態）
第一実施形態によるレーザ加工装置１は、図１に示すディーゼル燃料用の燃料噴射弁９０の「被加工部材」としてのノズルボディ９３の加工に用いる。

最初に、レーザ加工装置によって加工される燃料噴射弁９０の構成を説明する。
燃料噴射弁９０は、図１、図２に示すように、ノズルボディ９３と、ノズルボディ９３が有する「被加工部材のレーザが照射される側とは反対側の壁面」としての弁座９４に離間及び当接可能に設けられているニードル９５と、ニードル９５を軸方向へ駆動可能な電磁駆動部９６と、を備えている。

弁座９４に当接しているニードル９５とノズルボディ９３との間には、サック室９７が区画形成される。ノズルボディ９３は、ノズルボディ９３の外側とサック室９７とを連通する「通孔」としての噴孔９８を有する。ノズルボディ９３内に導入される燃料は、ニードル９５が弁座９４から離間するときサック室９７に供給されて噴孔９８から外部に噴射される。噴孔９８は、レーザ加工装置１によって加工される。

次に、レーザ加工装置１の構成について図３〜図７を参照して説明する。レーザ加工装置１は、レーザ照射部１１、ワークチャック１２、レーザ遮蔽部材１３、ワーク駆動部１４、及び、制御部１５などを備えている。なお、図３、図５〜７では、レーザ加工装置１におけるレーザの軌跡を二点鎖線Ｌｚ０で示す。

レーザ照射部１１は、レーザ発振器１１１、レーザ走査部１１３などを有する。レーザ照射部１１は、ノズルボディ９３に外壁側からレーザを照射し噴孔９８を加工することが可能である。

レーザ発振器１１１は、光共振器などを有する。レーザ発振器１１１は、制御部１５と電気的に接続している（図３の実線矢印Ｌ１１１）。レーザ発振器１１１は、制御部１５が出力するＯＮ／ＯＦＦ信号及び照射条件信号に基づいて光を増幅し、レーザを発振する。レーザ発振器１１１が発振したレーザは、複数のミラー１１４を介してレーザ走査部１１３に導かれる。

レーザ走査部１１３は、制御部１５と電気的に接続している（図３の実線矢印Ｌ１１３）。レーザ走査部１１３は、制御部１５が出力する走査条件信号に基づいて光学系１１２から導かれるレーザを走査する。走査されたレーザは、集光レンズ１１５によって集光され、ノズルボディ９３の外壁に照射される。

ワークチャック１２は、ノズルボディ９３を保持可能である。ワークチャック１２は、後述するワーク駆動部１４に固定されている。

レーザ遮蔽部材１３は、略棒状の部材である。レーザ遮蔽部材１３は、例えば、セラミックスなどから形成されている。レーザ遮蔽部材１３は、図３に示すように、ワークチャック１２に支持されているノズルボディ９３内に挿入されている。

レーザ遮蔽部材１３は、「支持部」としての本体部１３４、レーザ反射部１３５などを有する。第一実施形態では、本体部１３４及びレーザ反射部１３５は一体に形成されている。
本体部１３４は、レーザ遮蔽部材１３の中心軸ＣＡ０上に設けられるレーザ遮蔽部材１３の中心部分である。本体部１３４は、略棒状に形成され、レーザ反射部１３５にレーザが照射されるようレーザ反射部１３５を支持する。
レーザ反射部１３５は、本体部１３４のノズルボディ９３に挿入される側の端部の径方向外側に設けられる。レーザ反射部１３５は、レーザ遮蔽部材１３の中心軸ＣＡ０を通る断面図である図４に示すように、噴孔９８を通るレーザが照射される位置に設けられている。

レーザ反射部１３５は、図４のＶ部拡大図である図５に示すように、表面に複数の有底状の穴１３０を有する。
図６に図５のＶＩ部拡大図であって、一つの穴１３０の中心軸ＣＡ０を通る断面図を示す。穴１３０を形成する壁面のうち「第一反射面」としての壁面１３６は、噴孔９８を通るレーザＬｚ０の入射方向に対して０度より大きくかつ９０度より小さい角度をなすよう形成されている。第一実施形態では、壁面１３６は、壁面１３６とレーザＬｚ０の入射方向とがなす角度（図６に示す角度θ１）が４０度以下となるよう形成されている。これは、レーザの入射方向と反射面との角度が４０度以下になると、吸収率に比べて反射率が大きくなるためであるが、壁面１３６とレーザＬｚ０の入射方向とがなす角度はこれに限定されない。壁面１３６は、図６のＶＩＩ部拡大図である図７に示すように、表面形状が曲面から形成される凹状となっている。なお、図７では、照射されるレーザの中心軸を二点鎖線Ｌｚ０で示し、レーザの広がり幅を示す境界を一点鎖線Ｌｚ１、Ｌｚ２で示す。
また、穴１３０を形成する壁面のうち「第二反射面」としての壁面１３７は、壁面１３６に反射されたレーザＬｚ０を反射可能な位置に設けられている。

ワーク駆動部１４は、制御部１５と電気的に接続している（図３の実線矢印Ｌ１１４）。ワーク駆動部１４は、制御部１５が出力する位置信号に基づいてノズルボディ９３が所定の姿勢及び所定の位置となるよう駆動する。

制御部１５は、マイクロコンピュータを主体として構成されている。制御部１５は、レーザ照射部１１によるレーザ照射、並びに、ワーク駆動部１４によるノズルボディ９３の姿勢及び位置を制御する。具体的には、制御部１５は、ノズルボディ９３に噴孔９８を加工することが可能なレーザを照射するよう上述した照射条件信号などをレーザ照射部１１に出力する。また、制御部１５は、ノズルボディ９３の噴孔９８を加工する位置に集光レンズ１１５が集光したレーザが照射されるよう位置信号をワーク駆動部１４に出力する。

次に、第一実施形態によるレーザ加工装置１における噴孔９８の加工方法について説明する。

最初に、ノズルボディ９３をワークチャック１２に固定する。次に、ノズルボディ９３内にレーザ遮蔽部材１３を挿入する。

次に、集光レンズ１１５に集光されたレーザがノズルボディ９３の外壁に照射されるようワーク駆動部１４を駆動する。集光レンズ１１５に対するノズルボディ９３の相対位置を固定した後、レーザをノズルボディ９３に照射し、所定の径及び所定の噴孔方向を有する噴孔９８を形成する噴孔加工を行う。
噴孔９８が貫通すると、当該噴孔９８を通ってノズルボディ９３内にレーザが入る。ノズルボディ９３内に入るレーザは、最初に、レーザ反射部１３５が有する穴１３０を形成する壁面１３６に反射される。曲面から形成される凹状の表面を有する壁面１３６において反射するレーザＬｚ０は、図７に示すように、反射される前のレーザの広がり幅ＷＬ０より広がり幅を広げながら（例えば、図７の広がり幅ＷＬ１）壁面１３７に向かい、壁面１３７に反射される。その後、壁面１３７を反射したレーザは、穴１３０を形成する壁面において反射を繰り返し強度が減衰する。
第一実施形態によるレーザ加工装置１では、このようにして、ノズルボディ９３に噴孔９８を加工する。

従来、レーザによってノズルボディに噴孔を加工する場合、貫通した噴孔を通って当該噴孔を加工したレーザがノズルボディ内に入る。ノズルボディ内に入るレーザは、レーザの照射方向に位置するノズルボディの内壁に照射されるため、ノズルボディの当該内壁は損傷するおそれがある。そこで、噴孔を加工した後のレーザがノズルボディの内壁に届かないようノズルボディの内壁を遮蔽するレーザ遮蔽部材をレーザの照射方向に位置するノズルボディの内壁と噴孔との間に設ける。レーザ遮蔽部材がレーザを受光することによってノズルボディの内壁の損傷を防止することができるが、レーザが照射されるレーザ遮蔽部材は徐々に損傷するため、一定の頻度でレーザ遮蔽部材を交換する必要がある。レーザの出力を小さくして損傷の進行を遅らせることもできるが、この場合であってもある程度の頻度でレーザ遮蔽部材を交換することは避けられない。

（ａ）第一実施形態によるレーザ加工装置１は、噴孔９８を通るレーザの照射方向にレーザ遮蔽部材１３を設ける。レーザ遮蔽部材１３が有するレーザ反射部１３５は、レーザの照射方向に対して０度より大きくかつ９０度より小さい角度をなすよう形成されている壁面１３６を有する。レーザ遮蔽部材１３に到達したレーザは、最初に壁面１３６に反射し、次に壁面１３６に向かい合う壁面１３７に反射する。これにより、レーザ反射部１３５に到達したレーザは、複数回の反射を繰り返すことによって強度が減衰するため、たとえ、レーザ遮蔽部材１３が有する本体部１３４までレーザが届いても本体部１３４が損傷する度合いは小さい。したがって、第一実施形態は、噴孔９８を加工するレーザの出力を維持しつつ、レーザの照射方向に位置するノズルボディ９３の内壁の損傷を防止するとともにレーザ照射の損傷によるレーザ遮蔽部材１３の交換頻度を低減することができる。

（ｂ）また、上述した特許文献１に記載のレーザ加工装置のように、光ファイバなどを使ってレーザを外部に導出しても外部に導出されたレーザを吸収し消滅させる必要があり、レーザを吸収するための装置が別異に必要となる。
一方、レーザ加工装置１では、レーザは、本体部１３４の表面に設けられているレーザ反射部１３５において複数回反射されるため、レーザ遮蔽部材１３の表面で強度を大きく減衰することができる。これにより、レーザを吸収するための別異の装置が不要となり、装置の体格を維持することができる。

（ｃ）また、レーザが照射されるレーザ遮蔽部材の損傷の度合いを小さくするため、レーザ遮蔽部材をジルコニアやダイヤモンドなどの高融点材料から形成する場合がある。しかしながら、レーザ遮蔽部材を高融点材料から形成してもレーザが照射されると徐々に損傷するため、損傷がある程度進行するとレーザ遮蔽部材を交換する必要がある。このため、比較的高価な高融点材料から形成されているレーザ遮蔽部材を使用すると、燃料噴射弁の製造コストが増大する。
レーザ加工装置１のレーザ遮蔽部材１３は、壁面１３６、１３７における複数回の反射によってレーザの強度を減衰することができるため、レーザ遮蔽部材１３の損傷の度合いを小さくすることができる。これにより、上述したような高融点材料に比べて安価な材料からレーザ遮蔽部材１３を形成することができる。したがって、燃料噴射弁９０の製造コストを低減することができる。

（ｄ）また、壁面１３６は、図７に示すように、表面形状が曲面から形成される凹状となっている。これにより、壁面１３６に反射されたレーザは、図７に示すように、広がり幅が広くなるため、単位面積当たりのレーザの強度が低下する。これにより、当該レーザが本体部１３４に到達しても本体部１３４やレーザ反射部１３５の径方向内側の端部の損傷の度合いを小さくすることができる。したがって、レーザ照射の損傷によるレーザ遮蔽部材１３の交換頻度をさらに低減することができる。
また、万が一、レーザ反射部１３５において反射されたレーザがノズルボディ９３の内壁に到達してもレーザの強度は小さいため、損傷の度合いを小さくすることができる。

（ｅ）また、壁面１３６、１３７において反射したレーザＬｚ０が穴１３０から出ても、レーザＬｚ０の強度は、穴１３０を形成する内壁における複数回の反射によって強度が減衰している。これにより、レーザ反射部１３５において複数回反射されたレーザＬｚ０がノズルボディ９３の内壁に照射されても当該レーザによって損傷する度合いは小さい。これにより、レーザによるノズルボディ９３の内壁の損傷の度合いを小さくすることができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態によるレーザ加工装置を図８、９に基づいて説明する。第二実施形態は、レーザ遮蔽部材を駆動する遮蔽部材駆動部を備えている点及びレーザ遮蔽部材の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第二実施形態による「レーザ加工装置」としてのレーザ加工装置２を図８に示す。レーザ加工装置２は、レーザ照射部１１、ワークチャック１２、レーザ遮蔽部材１３、ワーク駆動部１４、「回転駆動部」及び「軸方向駆動部」としての遮蔽部材駆動部１６、及び、制御部１５などを備えている。なお、図８では、レーザ加工装置２におけるレーザの軌跡を二点鎖線Ｌｚ０で示す。

遮蔽部材駆動部１６は、制御部１５と電気的に接続している（図８の実線矢印Ｌ１１６）。また、遮蔽部材駆動部１６は、レーザ遮蔽部材２３のノズルボディ９３に挿入される側の端部とは反対側の端部に接続されている。遮蔽部材駆動部１６は、中心軸ＣＡ０を中心としてレーザ遮蔽部材２３を回転、及び、中心軸ＣＡ０方向にレーザ遮蔽部材２３を移動することが可能である（図８の実線矢印Ｒ８、Ｓ８）。

レーザ加工装置２が備えるレーザ遮蔽部材２３を図９に示す。レーザ遮蔽部材２３は、「支持部」としての本体部２３４、レーザ反射部２３５などを有する。
本体部２３４は、レーザ遮蔽部材２３の中心軸ＣＡ０上に設けられるレーザ遮蔽部材２３の中心部分である。本体部２３４は、略棒状に形成され、レーザ反射部２３５にレーザが照射されるようレーザ反射部２３５を支持する。
レーザ反射部２３５は、本体部２３４のノズルボディ９３に挿入される側の端部の径方向外側に設けられる。レーザ反射部２３５は、表面に径内方向に向かうに従って内径が小さくなる逆円錐形状の有底状の穴２３０を複数有する。穴２３０は、レーザ反射部２３５の径方向外側の外壁に周方向及び中心軸ＣＡ０方向に並ぶよう設けられている。穴２３０は、レーザＬｚ０が穴２３０に入ると最初に反射する「第一反射面」としての壁面２３６、及び、壁面２３６を反射するレーザＬｚ０が反射する「第二反射面」としての壁面２３７から形成されている（図９（ｂ）参照）。壁面２３６は、表面形状が曲面から形成される凹状となるよう形成されている。

第二実施形態では、噴孔９８を加工するとき、遮蔽部材駆動部１６によってレーザ遮蔽部材２３を回転または軸方向への移動の少なくとも一方を行う。噴孔９８を通ってノズルボディ９３内に入るレーザは、回転するレーザ遮蔽部材２３に到達する。このとき、レーザ遮蔽部材２３は回転または軸方向に移動しているため、レーザ遮蔽部材２３に到達したレーザは、複数の穴２３０の壁面２３６、２３７に反射する。これにより、レーザ反射部２３５の特定の箇所がレーザＬｚ０を集中して受光することを防止し、当該特定の箇所が他の部位に比べて早く損傷することを防止することができる。したがって、レーザ遮蔽部材２３の交換頻度をさらに低減することができる。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態によるレーザ加工装置を図１０に基づいて説明する。第三実施形態は、レーザ遮蔽部材の形状が第二実施形態と異なる。なお、第二実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第三実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材３３を図１０に示す。レーザ遮蔽部材３３は、「支持部」としての本体部３３４、レーザ反射部３３５などを有する。
本体部３３４は、レーザ遮蔽部材３３の中心軸ＣＡ０上に設けられるレーザ遮蔽部材３３の中心部分である。本体部３３４は、略棒状に形成され、レーザ反射部３３５にレーザが照射されるようレーザ反射部３３５を支持する。
レーザ反射部３３５は、本体部３３４のノズルボディ９３に挿入される側の端部の径方向外側に設けられる。レーザ反射部３３５は、径方向外側の表面に周方向に形成される溝３３０を有する。溝３３０は、ノズルボディ９３に挿入される側の端部からノズルボディ９３に挿入される側とは反対側の端部に向かってねじ溝状に連続して形成されている。溝３３０は、レーザが溝３３０に入ると最初に反射する「第一反射面」としての壁面及び「第一反射面」としての壁面を反射するレーザが反射する「第二反射面」としての壁面から形成されている。

第三実施形態では、噴孔９８を加工するとき、遮蔽部材駆動部１６によってレーザ遮蔽部材３３を回転または軸方向への移動の少なくとも一方を行う。これにより、レーザ反射部３３５の特定の箇所がレーザＬｚ０を集中して受光することを防止し、当該特定の箇所が他の部位に比べて早く損傷することを防止することができる。したがって、レーザ遮蔽部材３３の交換頻度をさらに低減することができる。

（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態によるレーザ加工装置を図１１に基づいて説明する。第四実施形態は、レーザ遮蔽部材の形状が第二実施形態と異なる。なお、第二実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第四実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材４３を図１１に示す。レーザ遮蔽部材４３は、「支持部」としての本体部４３４、レーザ反射部４３５などを有する。
本体部４３４は、レーザ遮蔽部材４３の中心軸ＣＡ０上に設けられるレーザ遮蔽部材４３の中心部分である。本体部４３４は、略棒状に形成され、レーザ反射部４３５にレーザが照射されるようレーザ反射部４３５を支持する。
レーザ反射部４３５は、本体部４３４のノズルボディ９３に挿入される側の端部の径方向外側に設けられる。レーザ反射部４３５は、径方向外側の表面に周方向に形成される複数の溝４３０を有する。溝４３０は、中心軸ＣＡ０を中心とする同心円状に形成されている。溝４３０は、レーザが溝４３０入ると最初に反射する「第一反射面」としての壁面及び「第一反射面」としての壁面を反射するレーザが反射する「第二反射面」としての壁面から形成されている。

第四実施形態では、噴孔９８を加工するとき、遮蔽部材駆動部１６によってレーザ遮蔽部材４３を回転または軸方向への移動の少なくとも一方を行う。これにより、レーザ反射部４３５の特定の箇所がレーザＬｚ０を集中して受光することを防止し、当該特定の箇所が他の部位に比べて早く損傷することを防止することができる。したがって、レーザ遮蔽部材４３の交換頻度をさらに低減することができる。

（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態によるレーザ加工装置を図１２に基づいて説明する。第五実施形態は、レーザ遮蔽部材の形状が第二実施形態と異なる。なお、第二実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第五実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材５３を図１２に示す。レーザ遮蔽部材５３は、「支持部」としての本体部５３４、レーザ反射部５３５などを有する。
本体部５３４は、レーザ遮蔽部材５３の中心軸ＣＡ０上に設けられるレーザ遮蔽部材５３の中心部分である。本体部５３４は、略棒状に形成され、レーザ反射部５３５にレーザが照射されるようレーザ反射部５３５を支持する。
レーザ反射部５３５は、本体部５３４のノズルボディ９３に挿入される側の端部の径方向外側に設けられる。レーザ反射部５３５は、表面に複数の溝５３０を有する。溝５３０は、ノズルボディ９３に挿入される側の端部から中心軸ＣＡ０に平行となるよう形成されている。溝５３０は、レーザが溝５３０に入ると最初に反射する「第一反射面」としての壁面及び「第一反射面」としての壁面を反射するレーザが反射する「第二反射面」としての壁面から形成されている。

第五実施形態では、噴孔９８を加工するとき、遮蔽部材駆動部１６によってレーザ遮蔽部材５３を回転または軸方向への移動の少なくとも一方を行う。これにより、レーザ反射部５３５の特定の箇所がレーザＬｚ０を集中して受光することを防止し、当該特定の箇所が他の部位に比べて早く損傷することを防止することができる。したがって、レーザ遮蔽部材５３の交換頻度をさらに低減することができる。

（第六実施形態）
次に、本発明の第六実施形態によるレーザ加工装置を図１３に基づいて説明する。第六実施形態は、レーザ遮蔽部材の形状が第二実施形態と異なる。なお、第二実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第六実施形態によるレーザ加工装置が備えるレーザ遮蔽部材６３を図１３に示す。レーザ遮蔽部材６３は、「支持部」としての本体部６３４、レーザ反射部６３５などを有する。
本体部６３４は、レーザ遮蔽部材６３の中心軸ＣＡ０上に設けられるレーザ遮蔽部材６３の中心部分である。本体部６３４は、略棒状に形成され、レーザ反射部６３５にレーザが照射されるようレーザ反射部６３５を支持する。

レーザ反射部６３５は、本体部６３４のノズルボディ９３に挿入される側の端部の径方向外側に設けられる。レーザ反射部６３５は、表面に複数の穴６３０を有する。
穴６３０は、袋状に形成されている。具体的には、レーザ反射部６３５の表面の拡大断面図である図１３（ｂ）に示すように、穴６３０の開口６３１は、内径Ｄ６３１が穴６３０の内部の内径Ｄ６３２に比べ小さくなるよう形成されている。

第六実施形態では、噴孔９８を加工するとき、遮蔽部材駆動部１６によってレーザ遮蔽部材６３を回転する。これにより、レーザ反射部６３５の特定の箇所がレーザＬｚ０を集中して受光することを防止し、当該特定の箇所が他の部位に比べて早く損傷することを防止することができる。したがって、レーザ遮蔽部材６３の交換頻度をさらに低減することができる。

また、穴６３０に入ったレーザは、最初に穴６３０を形成する「第一反射面」としての内壁６３６に反射された後、穴６３０を形成する「第二反射面」としての他の内壁６３７、６３８に反射される。第六実施形態では、穴６３０の開口６３１は、内径Ｄ６３１が穴６３０の内部の内径Ｄ６３２に比べ小さくなるよう形成されているため、穴６０に入ったレーザは外部に出にくく、内壁６３６、６３７、６３８において多くの反射を繰り返す。これにより、第六実施形態では、レーザ反射部６３５に照射されるレーザは、開口の内径が内部の内径より大きい穴に入ったレーザに比べ、より多く反射し、その強度は比較的大きく減衰する。したがって、レーザ遮蔽部材６３の交換頻度をさらに低減することができる。

（第七実施形態）
次に、本発明の第七実施形態によるレーザ加工装置を図１４に基づいて説明する。第七実施形態は、レーザ照射部が照射するレーザの偏光状態を変更可能な点が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第七実施形態による「レーザ加工装置」としてのレーザ加工装置３は、レーザ照射部１１、ワークチャック１２、レーザ遮蔽部材１３、ワーク駆動部１４、及び、制御部１５などを備えている。なお、図１４では、レーザ加工装置３におけるレーザの軌跡を二点鎖線Ｌｚ０で示す。

レーザ照射部１１は、レーザ発振器１１１、光学系１１２、レーザ走査部１１３などを有する。
光学系１１２は、図１４に示すように、レーザ発振器１１１とレーザ走査部１１３との間の光路上に設けられる。光学系１１２は、偏光板などを有する。光学系１１２は、制御部１５と電気的に接続している（図１４の実線矢印Ｌ１１２）。光学系１１２は、制御部１５が出力する偏光切替信号に基づいてレーザ発振器１１１が発振したレーザの偏光状態を所望の状態に変更する。光学系１１２を通ったレーザは、レーザ走査部１１３に導かれる。

制御部１５は、ノズルボディ９３に照射するレーザの強度と噴孔９８の加工速度との関係を記憶している。噴孔９８を加工するとき、制御部１５は、噴孔９８が形成される部位の板厚及び照射されるレーザの強度から噴孔９８の加工に必要な時間を算出する。レーザによる噴孔９８の加工が開始した時刻から噴孔９８の加工に必要な時間と推定される時間が経過したとき、制御部１５は、レーザのＳ成分をＰ成分より大きくする偏光切替信号を光学系１１２に出力する。これにより、噴孔９８を通ってノズルボディ９３内に突き抜けるレーザの偏光状態は、Ｓ成分がＰ成分より多い状態となる。

一般に、入射角によっては、入射角が大きい場合、レーザのＳ成分は、反射率がＰ成分の反射率に比べて大きいことが知られている。そこで、第七実施形態では、噴孔９８が貫通したことを推定してレーザのＳ成分がＰ成分より大きくなるよう偏光する。これにより、噴孔９８を通ってノズルボディ９３内に入るレーザは、噴孔９８を加工しているときのレーザに比べ反射率が高くなるため、レーザ遮蔽部材１３が吸収するレーザのエネルギは比較的小さくなる。したがって、レーザ遮蔽部材１３の交換頻度をさらに低減することができる。

（第八実施形態）
次に、本発明の第八実施形態によるレーザ加工装置を図１５に基づいて説明する。第八実施形態は、ノズルボディ内に光センサを備えている点が第七実施形態と異なる。なお、第七実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、図１５では、レーザの軌跡を二点鎖線Ｌｚ０で示す。

第八実施形態によるレーザ加工装置は、「レーザ強度検出手段」としての光センサ１８を備える。光センサ１８は、ノズルボディ９３内においてレーザの反射光が当たらない位置、例えば、レーザ遮蔽部材４３のノズルボディ９３に挿入される側の端部に設けられている。光センサ１８は、制御部１５と電気的に接続している。光センサ１８は、ノズルボディ９３内のレーザ強度を検出し、制御部１５に検出したレーザ強度に基づく信号を出力する。
制御部１５では、光センサ１８が出力する信号に基づいて偏光切替信号を光学系１１２に出力する。このとき、噴孔９８を通ってノズルボディ９３内に突き抜けるレーザの偏光状態をＰ成分よりＳ成分が多い状態となるよう偏光する。

また、第八実施形態によるレーザ加工装置は、レーザ遮蔽部材１３とともにノズルボディ９３内に挿入される当接部材１３１を備えている。当接部材１３１は、ノズルボディ９３内に挿入される側の端面１３３が弁座９４に当接可能に形成されている。レーザ遮蔽部材１３は、当接部材１３１が有する空間１３２に挿入される。

噴孔９８が貫通しレーザがノズルボディ９３内に入ると、ノズルボディ９３内のレーザ強度が強くなる。光センサ１８によってこのレーザ強度の変化を検出し、制御部１５に出力する。制御部１５は、光センサ１８の出力に基づいて、レーザの偏光状態を切り替える偏光切替信号を光学系１１２に出力する。これにより、レーザ遮蔽部材１３が吸収するレーザのエネルギは比較的小さくなる。したがって、レーザ遮蔽部材１３の交換頻度をさらに低減することができる。

また、第八実施形態によるレーザ加工装置が備える当接部材１３１は、ノズルボディ９３内に挿入される側の端面１３３が弁座９４に当接するようノズルボディ９３内に挿入される。これにより、レーザによって発生するデブリが弁座９４に付着することを防止できる。

（第九実施形態）
次に、本発明の第九実施形態によるレーザ加工装置を図１６に基づいて説明する。第九実施形態は、温度センサを備えている点が第七実施形態と異なる。なお、第七実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第九実施形態によるレーザ加工装置は、「温度検出手段」としての温度センサ１９を備える。温度センサ１９は、図１６に示すように、レーザ遮蔽部材１３の内部に設けられている。温度センサ１９は、レーザ遮蔽部材１３の温度を検出可能である。温度センサ１９は、制御部１５と電気的に接続している。温度センサ１９は、レーザ遮蔽部材１３の温度を検出し、制御部１５に検出した温度に基づく信号を出力する。
制御部１５では、温度センサ１９が出力する信号に基づいて偏光切替信号を光学系１１２に出力する。

ノズルボディ９３内に入ったレーザがレーザ反射部１３５に照射されると、レーザのエネルギによってレーザ反射部１３５を含むレーザ遮蔽部材１３の温度が上昇する。第九実施形態では、温度センサ１９によってレーザ遮蔽部材１３の温度の変化を検出し、制御部１５に出力する。制御部１５は、レーザの偏光状態を切り替える偏光切替信号を光学系１１２に出力する。これにより、レーザ遮蔽部材１３が吸収するレーザのエネルギは比較的小さくなる。したがって、レーザ遮蔽部材１３の交換頻度をさらに低減することができる。

（第十実施形態）
次に、本発明の第十実施形態によるレーザ加工装置を図１７、１８に基づいて説明する。第十実施形態は、「被加工部材」の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第十実施形態によるレーザ加工装置４は、平板状の被加工部材７０にレーザを用いて通孔７５を加工する。レーザ加工装置４は、レーザ照射部１１、「保持部」としての支持台７２、レーザ遮蔽部材７３、駆動部７４、及び、制御部１５などを備えている。なお、図１７、１８では、レーザ加工装置４におけるレーザの軌跡を二点鎖線Ｌｚ０で示す。

支持台７２は、駆動部７４上に設けられている。支持台７２は、被加工部材７０を保持可能である。

レーザ遮蔽部材７３は、被加工部材７０のレーザが照射される側とは反対側であって、支持台７２に支持されている被加工部材７０と駆動部７４との間に設けられる。レーザ遮蔽部材７３は、「支持部」としての本体部７３４及びレーザ反射部７３５を有する。
本体部７３４は、レーザ遮蔽部材７３の駆動部７４側に位置する。本体部７３４は、レーザ反射部７３５にレーザが照射されるようレーザ反射部７３５を支持する。
レーザ反射部７３５は、図１７のＸＶＩＩＩ部拡大図である図１８に示すように、表面が凹凸状に形成されている。レーザ反射部７３５は、通孔７５を通るレーザＬｚ０を最初に反射する「第一反射面」としての壁面７３６及び壁面７３６を反射する「第二反射面」としての壁面７３７を有する。壁面７３６は、壁面７３６とレーザＬｚ０の入射方向とがなす角度（図１８に示す角度θ２）が４０度以下となるよう形成されている。また、壁面７３６は、表面形状が曲面から形成される凹状となっている。
駆動部７４は、制御部１５と電気的に接続している（図１７の実線矢印Ｌ１５４）。駆動部７４は、制御部１５が出力する位置信号に基づいて被加工部材７０が所定の姿勢及び所定の位置となるよう駆動する。

第十実施形態では、通孔７５を通るレーザＬｚ０は、被加工部材７０を突き抜けて被加工部材７０と駆動部７４との間に入る。この被加工部材７０の駆動部７４側に突き抜けたレーザＬｚ０は、レーザ遮蔽部材７３に照射される。レーザ遮蔽部材７３が有するレーザ反射部７３５に照射されるレーザは、壁面７３６と壁面７３７とによって反射される。これにより、レーザ遮蔽部材７３の本体部７３４がレーザによって損傷することを防止する。したがって、第十実施形態は、第一実施形態の効果（ａ）〜（ｅ）を奏する。

（他の実施形態）
（１）第一〜九実施形態では、レーザ加工装置は、ディーゼル燃料用の燃料噴射弁のノズルボディに噴孔を加工するとした。しかしながら、レーザ加工装置が「通孔」を加工する部材は、これに限定されない。ガソリン燃料用の燃料噴射弁のノズルボディに噴孔を加工してもよい。また、第十実施形態に示したように、通孔を有する被加工部材の加工にも適用してもよい。

（２）上述の実施形態では、「第一反射面」としての壁面は、表面形状が曲面から形成される凹状となるよう形成されているとした。しかしながら、表面形状が曲面から形成される凸状であってもよいし、平面であってもよい。また、「第二反射面」としての壁面も、表面形状が曲面から形成される凹状または凸状となるよう形成されていてもよい。

（３）上述の実施形態では、レーザ反射部には、レーザの照射方向となす角度が４０℃以下となる第一反射面を有する有底の穴または溝が形成されているとした。しかしながら、レーザ反射部の形状はこれに限定されない。レーザの照射方向となす角度が０度より大きくかつ９０度より小さい第一反射面、及び、第一反射面に反射されるレーザを反射可能な第二反射面を有していればよい。

（４）上述の実施形態では、レーザ加工装置は、ノズルボディが所定の姿勢及び所定の位置となるよう駆動するワーク駆動部を備えるとした。しかしながら、ワーク駆動部はなくてもよい。レーザ照射部がノズルボディの周囲を移動してもよい。

（５）上述の実施形態では、レーザ照射部は、レーザ発振器、レーザ走査部などを有するとした。しかしながら、レーザ照射部の構成はこれに限定されない。

（６）上述の実施形態では、レーザ遮蔽部材は、セラミックスから形成されるとした。しかしながら、レーザ遮蔽部材を形成する材料は、これに限定されない。レーザ遮蔽部材は、レーザの照射によって高温になりやすいため、耐熱材料や熱伝導性がよい材料が望ましいが、これらにも限定はされない。

（７）第二実施形態では、レーザ反射部は、逆円錐形状の穴を有するとした。しかしながら、穴の形状はこれに限定されない。

（８）第二〜六実施形態では、遮蔽部材駆動部は、レーザ遮蔽部材を回転可能及び軸方向に駆動可能であるとした。しかしながら、遮蔽部材駆動部の機能は、レーザ遮蔽部材の形状に応じて、回転可能または軸方向の少なくとも一方向に駆動可能であってもよい。

（９）第七実施形態では、噴孔が貫通する時間を推定してレーザの偏光状態を変更するとした。しかしながら、レーザの偏光状態を変更する時間はこれに限定されない。Ｓ成分がＰ成分より大きい偏光状態のレーザを用いて「通孔」を加工してもよい。

（１０）第八実施形態では、光センサは、レーザ遮蔽部材のノズルボディに挿入される側の端部に設けられているとした。しかしながら、光センサが設けられる位置はこれに限定されない。ノズルボディ内のレーザ強度の変化を検出可能な位置であればよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１、２、３、４・・・レーザ加工装置
１１ ・・・レーザ照射部
１２ ・・・ワークチャック（保持部）
１３４、２３４、３３４、４３４、５３４、６３４、７３４・・・本体部（支持部）
１３５、２３５、３３５、４３５、５３５、６３５、７３５・・・レーザ反射部
１３６、２３６、６３６、７３６・・・第一反射面
１３７、２３７、６３７、６３８、７３７・・・第二反射面
７０ ・・・被加工部材
７５ ・・・通孔
９３ ・・・ノズルボディ（被加工部材）
９８ ・・・噴孔（通孔）

Claims (9)

1. レーザを用いて被加工部材（９３）に通孔（９８）を加工するレーザ加工装置（２）であって、
   前記被加工部材に前記被加工部材の一方の側から前記通孔を加工するレーザを照射するレーザ照射部（１１）と、
   前記被加工部材のレーザが照射される側とは反対側に設けられ、前記通孔を加工するレーザの照射方向となす角度が０度より大きくかつ９０度より小さい第一反射面（２３６）、及び、前記第一反射面に反射されるレーザを反射可能な第二反射面（２３７）を有するレーザ反射部（３３５、４３５）と、
   前記レーザ反射部にレーザが照射されるよう前記レーザ反射部を支持する支持部（３３４、４３４）と、
   前記レーザ反射部を前記支持部の中心軸を中心に回転可能な回転駆動部（１６）と、
   を備え、
   前記レーザ反射部は、前記支持部の径方向外側に設けられ、径方向外側の表面に周方向に延びるよう形成され、少なくとも前記第一反射面及び前記第二反射面から形成される複数の溝（３３０、４３０）を有することを特徴とするレーザ加工装置。
2. レーザを用いて被加工部材（９３）に通孔（９８）を加工するレーザ加工装置（２）であって、
   前記被加工部材に前記被加工部材の一方の側から前記通孔を加工するレーザを照射するレーザ照射部（１１）と、
   前記被加工部材のレーザが照射される側とは反対側に設けられ、前記通孔を加工するレーザの照射方向となす角度が０度より大きくかつ９０度より小さい第一反射面（２３６）、及び、前記第一反射面に反射されるレーザを反射可能な第二反射面（２３７）を有するレーザ反射部（５３５）と、
   前記レーザ反射部にレーザが照射されるよう前記レーザ反射部を支持する支持部（５３４）と、
   前記レーザ反射部を前記支持部の中心軸方向に移動可能な軸方向駆動部（１６）と、
   を備え、
   前記レーザ反射部は、径方向外側の表面に軸方向に延びるよう形成され、少なくとも前記第一反射面及び前記第二反射面から形成される複数の溝（５３０）を有することを特徴とするレーザ加工装置。
3. レーザを用いて被加工部材（７０、９３）に通孔（７５、９８）を加工するレーザ加工装置（３、４）であって、
   前記被加工部材に前記被加工部材の一方の側から前記通孔を加工するレーザを照射するレーザ照射部（１１）と、
   前記被加工部材のレーザが照射される側とは反対側に設けられ、前記通孔を加工するレーザの照射方向となす角度が０度より大きくかつ９０度より小さい第一反射面（１３６、７３６）、及び、前記第一反射面に反射されるレーザを反射可能な第二反射面（１３７、７３７）を有するレーザ反射部（１３５、７３５）と、
   前記レーザ反射部にレーザが照射されるよう前記レーザ反射部を支持する支持部（１３４、７３４）と、
   を備え、
   前記レーザ照射部は、前記通孔を加工するレーザのＳ成分とＰ成分との比率を変更可能な光学系（１１２）を有し、前記通孔の加工を開始した時刻から当該通孔の加工に必要な時間と推定される時間が経過したときに前記通孔を加工するレーザのＳ成分をＰ成分より大きくすることを特徴とするレーザ加工装置。
4. 前記被加工部材と前記レーザ反射部との間のレーザ光の強度を検出可能なレーザ強度検出手段（１８）をさらに備え、
   前記レーザ照射部は、前記レーザ強度検出手段が検出するレーザ光の強度に基づいて前記通孔を加工するレーザのＳ成分とＰ成分との比率を変更することを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. レーザを用いて被加工部材（９３）に通孔（９８）を加工するレーザ加工装置（３）であって、
   前記被加工部材に前記被加工部材の一方の側から前記通孔を加工するレーザを照射するレーザ照射部（１１）と、
   前記被加工部材のレーザが照射される側とは反対側に設けられ、前記通孔を加工するレーザの照射方向となす角度が０度より大きくかつ９０度より小さい第一反射面（１３６）、及び、前記第一反射面に反射されるレーザを反射可能な第二反射面（１３７）を有するレーザ反射部（１３５）と、
   前記レーザ反射部にレーザが照射されるよう前記レーザ反射部を支持する支持部（１３４、７３４）と、
   前記被加工部材と前記レーザ反射部との間のレーザ光の強度を検出可能なレーザ強度検出手段（１８）と、
   を備え、
   前記レーザ照射部は、前記通孔を加工するレーザのＳ成分とＰ成分との比率を変更可能な光学系（１１２）を有し、前記レーザ強度検出手段が検出するレーザ光の強度に基づいて前記通孔を加工するレーザのＳ成分とＰ成分との比率を変更することを特徴とするレーザ加工装置。
6. 前記レーザ反射部の内部の温度を検出可能な温度検出手段（１９）をさらに備え、
   前記レーザ照射部は、前記温度検出手段が検出する前記レーザ反射部の内部の温度に基づいて前記通孔を加工するレーザのＳ成分とＰ成分との比率を変更することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
7. レーザを用いて被加工部材（９３）に通孔（９８）を加工するレーザ加工装置（３）であって、
   前記被加工部材に前記被加工部材の一方の側から前記通孔を加工するレーザを照射するレーザ照射部（１１）と、
   前記被加工部材のレーザが照射される側とは反対側に設けられ、前記通孔を加工するレーザの照射方向となす角度が０度より大きくかつ９０度より小さい第一反射面（１３６）、及び、前記第一反射面に反射されるレーザを反射可能な第二反射面（１３７）を有するレーザ反射部（１３５）と、
   前記レーザ反射部にレーザが照射されるよう前記レーザ反射部を支持する支持部（１３４、７３４）と、
   前記レーザ反射部の内部の温度を検出可能な温度検出手段（１９）と、
   を備え、
   前記レーザ照射部は、前記通孔を加工するレーザのＳ成分とＰ成分との比率を変更可能な光学系（１１２）を有し、前記温度検出手段が検出する前記レーザ反射部の内部の温度に基づいて前記通孔を加工するレーザのＳ成分とＰ成分との比率を変更することを特徴とするレーザ加工装置。
8. 前記第一反射面及び前記第二反射面の少なくとも一方は、表面形状が曲面から形成される凹状または凸状であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
9. 前記被加工部材のレーザが照射される側とは反対側の壁面（９４）に当接可能な当接部材（１３１）をさらに備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

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