(57)【要約】【課題】レーザ光のインジェクタ体への照射により発生した気化ガスを効率良く排出することができるインジェクタ噴射孔加工技術を提供することを課題とする。【解決手段】排出量と供給量とを制御することでチャンバー５０内を所定圧に保ち、インジェクタ体１５の流路１６を所定圧より低圧に保ち、この状態でレーザ光７２の照射を実施するインジェクタ噴射孔加工方法において、噴射孔１８が貫通形成されるタイミングで、ガス排出管４８を閉じて、チャンバー５０からのガスの排出を停止する。【効果】噴射孔が貫通形成されるタイミングでガス排出管を閉じるので、噴射孔が貫通した瞬間から気化ガスが低圧手段側に流れ、レーザ光のインジェクタ体への照射により発生した気化ガスを効率良く排出することができる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状を呈することで内部に流路を有するインジェクタ体に、レーザ光を照射して貫通する孔を形成することで噴射孔を形成するに際し、少なくとも前記インジェクタ体の前記噴射孔が形成される部位をチャンバーで囲い、このチャンバーにガス供給管でガスを供給し前記チャンバーからガス排出管で前記ガスを排出し、前記排出量と前記供給量とを制御することで前記チャンバー内を所定圧に保ち、前記インジェクタ体の流路を前記所定圧より低圧に保ち、この状態で前記レーザ光の照射を実施するインジェクタ噴射孔加工方法において、
前記インジェクタ体に孔が貫通するタイミングで、前記ガス排出管を閉じて、前記チャンバーからのガスの排出を停止することを特徴とするインジェクタ噴射孔加工方法。
【請求項２】
前記低圧が１０ｋＰａ〜大気圧（略１ａｔｍ）であるときに、前記チャンバー内の所定圧は、前記孔が貫通するまでは、圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとすることを特徴とする請求項１記載のインジェクタ噴射孔加工方法。
【請求項３】
前記チャンバー内の所定圧は、前記孔が貫通した後は、圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとすることを特徴とする請求項１記載のインジェクタ噴射孔加工方法。
【請求項４】
前記ガス排出管を閉じて、前記チャンバーからのガスの吸引を停止するタイミング制御は、タイマーで計数されていることを特徴とする請求項３記載のインジェクタ噴射孔加工方法。
【請求項５】
中空状を呈することで内部に流路を有するインジェクタ体に、レーザ光を照射して貫通する孔を形成することで噴射孔を形成するに際し、少なくとも前記インジェクタ体の前記噴射孔が形成される部位をチャンバーで囲い、このチャンバーにガス供給管でガスを供給し前記チャンバーからガス排出管で前記ガスを排出し、前記排出量と前記供給量とを制御することで前記チャンバー内を所定圧に保ち、前記インジェクタ体の流路を前記所定圧より低圧に保ち、この状態で前記レーザ光の照射を実施するインジェクタ噴射孔加工装置において、
前記チャンバー内にガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバー内のガスを排出するガス排出手段と、
前記レーザ光の照射により、前記噴射孔が形成されるまでは前記チャンバー内の圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとし、前記噴射孔が形成された後は前記チャンバー内にガスを供給すると共に前記チャンバー内のガスの排出を停止することで前記チャンバー内の圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとし、１つ以上の前記噴射孔の径毎に前記所定の圧力範囲で前記噴射孔の径に対応した所望の圧力が規定されたタイムスケジュールを電子記憶媒体に記憶し、前記噴射孔をレーザ光で加工する際には前記噴射孔の径にあったタイムスケジュールになるように前記ガス供給手段及び前記ガス排出手段を制御する制御部とを備えることを特徴とするインジェクタ噴射孔加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を照射することにより、インジェクタ体の壁部に噴射孔を貫通形成するインジェクタ噴射孔加工技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射ノズルを製造する際、インジェクタ体の壁部に噴射孔を形成するため、レーザ光を照射して穴開けを行う。このとき、レーザ光によりインジェクタ体が溶けて気化ガスが生じる。この気化ガスがインジェクタ体に付着すると好ましくない。このため、気化ガスを取り除く技術が各種提案されている（例えば、特許文献１（図８）参照。）。
【０００３】
図１３は従来技術に係るインジェクタ噴射孔加工技術の基本原理を説明する図であり、（ａ）に示されるように、ワーク２００の中空部２０１に充填体２０２が振動機構２０３に支持された態様で挿入されている。中空部２０１は低圧手段２０４により吸引されている。
また、ワーク２００はチャンバー２０５で囲われ、このチャンバー２０５にガスを供給するガス供給手段２０６が接続され、さらにチャンバー２０５にガスを排出するガス排出手段２０７が設けられている。
【０００４】
レーザ光２０８をワーク２００に照射すると、ワーク２００の壁部２０９が溶けて気化ガスやちり２１１が発生する。ガス供給手段２０６でチャンバー２０５内にガスを供給すると共にガス排出手段２０７でガスを排出することで、チャンバー２０５内の気圧が中空部２０１よりも高く且つ大気圧以下にする。結果、気化ガスやちり２１１はガス排出手段２０７から排出される。
【０００５】
（ｂ）に示すように、貫通穴２１２が形成された後は、弁２１３を閉じてガス排出手段２０７を停止させる。貫通穴２１２が完全に貫通形成された時点からある程度の時間が経過してから、弁２１３が閉じられる。
貫通形成前に弁２１３が閉じられると、チャンバー２１１内に気化ガスやちり２１１が溜まり壁部２０９に付着するという不具合があるからである。
【０００６】
しかし、貫通穴２１２が空いてその後しばらくしてから弁２１３を閉じていたのでは、弁２１３を閉じるまでの間に（ｃ）に示すように、気化ガスやちり２１１はガス排出手段２０７及び低圧手段２０４の両方に吸引され、気化ガスやちり２１１の排出が効率良くならない。すなわち、気化ガスやちり２１１（以下「気化ガス」と言う。）を効率良く排出する技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２０１４４９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、レーザ光のインジェクタ体への照射により発生した気化ガスを効率良く排出することができるインジェクタ噴射孔加工技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、中空状を呈することで内部に流路を有するインジェクタ体に、レーザ光を照射して貫通する孔を形成することで噴射孔を形成するに際し、少なくとも前記インジェクタ体の前記噴射孔が形成される部位をチャンバーで囲い、このチャンバーにガス供給管でガスを供給し前記チャンバーからガス排出管で前記ガスを排出し、前記排出量と前記供給量とを制御することで前記チャンバー内を所定圧に保ち、前記インジェクタ体の流路を前記所定圧より低圧に保ち、この状態で前記レーザ光の照射を実施するインジェクタ噴射孔加工方法において、前記インジェクタ体に孔が貫通するタイミングで、前記ガス排出管を閉じて、前記チャンバーからのガスの排出を停止することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、低圧が１０ｋＰａ〜大気圧（略１ａｔｍ）であるときに、チャンバー内の所定圧は、孔が貫通するまでは、圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとすることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、チャンバー内の所定圧は、孔が貫通した後は、圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとすることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、ガス排出管を閉じて、チャンバーからのガスの吸引を停止するタイミング制御は、タイマーで計数されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、中空状を呈することで内部に流路を有するインジェクタ体に、レーザ光を照射して貫通する孔を形成することで噴射孔を形成するに際し、少なくともインジェクタ体の噴射孔が形成される部位をチャンバーで囲い、このチャンバーにガス供給管でガスを供給しチャンバーからガス排出管でガスを排出し、排出量と供給量とを制御することでチャンバー内を所定圧に保ち、インジェクタ体の流路を所定圧より低圧に保ち、この状態でレーザ光の照射を実施するインジェクタ噴射孔加工装置において、チャンバー内にガスを供給するガス供給手段と、チャンバー内のガスを排出するガス排出手段と、レーザ光の照射により、噴射孔が形成されるまではチャンバー内の圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとし、噴射孔が形成された後はチャンバー内にガスを供給すると共にチャンバー内のガスの排出を停止することでチャンバー内の圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとし、１つ以上の噴射孔の径毎に所定の圧力範囲で噴射孔の径に対応した所望の圧力が規定されたタイムスケジュールを電子記憶媒体に記憶し、噴射孔をレーザ光で加工する際には噴射孔の径にあったタイムスケジュールになるようにガス供給手段及びガス排出手段を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、噴射孔が貫通形成されるタイミングで、ガス排出管を閉じて、チャンバーからのガスの排出を停止する。噴射孔が貫通形成されるタイミングでガス排出管を閉じるので、噴射孔が貫通した瞬間から気化ガスが低圧手段側に流れ、レーザ光のインジェクタ体への照射により発生した気化ガスを効率良く排出することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、チャンバー内の所定圧は、孔が貫通するまでは、圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとする。孔が貫通するまでは、チャンバー内の圧力を１０００ｋＰａを超えると、周囲のガスが気化ガスを抑えてしまい気化ガスの排出が効率よく実施されない。チャンバー内の圧力が１０ｋＰａ未満でも気化ガスの排出が効率良く実施されない。この点、本発明では、チャンバー内の圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとしたので、効率良く気化ガスを排出することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明では、チャンバー内の所定圧は、孔が貫通した後は、圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとする。孔（噴射孔）が貫通したタイミング以降では、チャンバー内の圧力を大気圧（略１ａｔｍ）未満とすると、気化ガスを押し出す力が弱まり効率よく気化ガスの排出ができない。他方、噴射孔が貫通したタイミング以降では、チャンバー内の圧力を１１００ｋＰａを超えると、周囲のガスが気化ガスを抑えてしまい気化ガスの排出が効率よく実施されない。この点、本発明では、噴射孔が形成されたタイミング以降のチャンバー内の圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとしたので、効率良く気化ガスを排出することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明では、ガス排出管を閉じて、チャンバーからのガスの吸引を停止するタイミング制御は、タイマーで計数されている。噴射孔を開けるインジェクタ体の材質、形状を一定であるので、レーザ光を照射する条件を一定にすれば噴射孔が貫通するタイミングも一定になる。タイミング制御をタイマーで計数するので、噴射孔が貫通するタイミングでガスの吸引を停止することができる。
【００１８】
請求項５に係る発明では、１つ以上の噴射孔の径毎に所定の圧力範囲で噴射孔の径に対応した所望の圧力が規定されたタイムスケジュールを電子記憶媒体に記憶する。噴射孔の径にあったタイムスケジュールになるようにガス供給手段及びガス排出手段を制御するので、複数種類の径の噴射孔を高品質で開けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】インジェクタの説明図である。
【図２】インジェクタ先端部の説明図である。
【図３】本発明に係るインジェクタ噴射孔加工装置の全体図である。
【図４】本発明に係るインジェクタ噴射孔加工装置の要部断面図である。
【図５】インジェクタ体のセットについて説明する図である。
【図６】インジェクタ体支持部の作業位置までの移動について説明する図である。
【図７】作業部の移動について説明する図である。
【図８】図７の８−８線断面図である。
【図９】本発明に係るインジェクタ噴射孔加工装置の作用図である。
【図１０】本発明に係るインジェクタ噴射孔加工方法のフロー図である。
【図１１】噴射孔が形成されるまでのチャンバー内圧力気化ガスの付着の関係を説明する図である。
【図１２】噴射孔が形成された後のチャンバー内圧力気化ガスの付着の関係を説明する図である。
【図１３】従来技術の基本原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例１】
【００２１】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、インジェクタ１０は、ノズルホルダ１１と、このノズルホルダ１１の先端部に保持され燃料を噴射するノズル１２と、ノズルホルダ１１の中程に設けられ燃料を吸入する吸入口１３とからなる。
【００２２】
次にノズル１２の要部について説明する。
図２に示されるように、ノズル１２の先端部１４は、ホール型を呈し、ワークとしてのインジェクタ体１５と、このインジェクタ体１５の中空状の流路１６に挿入され燃料流路を開閉するノズルニードル１７とからなる。
インジェクタ体１５には、突出する先端部１４に燃料を噴射する複数の噴口としての噴射孔１８が開けられている。これらの噴射孔１８が、本発明のインジェクタ噴射孔加工装置によって開けられる。
【００２３】
次にインジェクタ噴射孔加工装置について説明する。
図３に示されるように、インジェクタ噴射孔加工装置２０は、インジェクタ体（図２、符号１５）をクランプするためのインジェクタ体クランプ機構２１と、このインジェクタ体クランプ機構２１によりクランプされるインジェクタ体１５を支持するインジェクタ体支持部材２２と、このインジェクタ体支持部材２２を回転可能に支持しインジェクタ体１５を回動するためのインジェクタ体回転機構２３と、インジェクタ体支持部材２２にかぶせられる蓋部２４を昇降させるための昇降機構２５と、この昇降機構２５及び蓋部２４を一体的に回転させるための蓋部回転機構２６と、蓋部２４の位置決めを行うための位置決めブロック２７と、この位置決めブロック２７及び蓋部回転機構２６を支持する作業台３０とからなる。
【００２４】
インジェクタ体クランプ機構２１は、クランプシリンダ３１の先端に板体３２が接続され、クランプシリンダ３１を作動させることにより、この板体３２を矢印（１）に示すように昇降させる。これにより、インジェクタ体１５のクランプ及びクランプ解除を操作する。
【００２５】
詳細は後述するが、図に示されるような状態では、インジェクタ体支持部材２２内に配置されるインジェクタ体１５がクランプされる。ここからクランプシリンダ３１を作動させ板体３２を上昇させることにより、クランプ状態が解除される。
【００２６】
インジェクタ体回転機構２３は、回転機構支持部３３と、この回転機構支持部３３に回転可能に支持されインジェクタ体支持部材２２を支持するＬ字形のインジェクタ体回転テーブル３４とからなる。
インジェクタ体回転テーブル３４は、矢印（２）で示すように回転軸線２８を中心に回動される。この回転軸線２８は、インジェクタ体支持部材２２内に支持されるインジェクタ体１５を貫通する。即ち、インジェクタ体１５は、インジェクタ体回転テーブル３４の回転軸線２８上に配置されている。
【００２７】
昇降機構２５は、蓋部昇降シリンダ３５が矢印（３）に示すように上方下方に作動することにより、蓋部２４と、この蓋部２４を支持する蓋部支持体３６と、この蓋部支持体３６の底面に配置される位置決めピン３７が一体的に昇降される。
【００２８】
図に示す状態から蓋部昇降シリンダ３５を作動させ、蓋部２４、蓋部支持体３６、位置決めピン３７を降下させる。蓋部２４はインジェクタ体支持部材２２に被せられ、位置決めピン３７は位置決めブロック２７に挿入される。
【００２９】
蓋部回転機構２６は、蓋部２４を水平方向に旋回させるための蓋部回転モータ３８と、この蓋部回転モータ３８の上面に配置され蓋部昇降シリンダ３５を支持するための支持柱３９とからなる。
蓋部回転モータ３８を作動させることにより、矢印（４）に示すように支持柱３９が回転軸４１を中心に回転する。これにより支持柱３９に支持される蓋部昇降シリンダ３５、蓋部支持体３６、蓋部２４、位置決めピン３７が一体的に回動される。
【００３０】
例えば、インジェクタ体回転テーブル３４を作動させる（矢印（２））際には、蓋部２４にクランプシリンダ３１が接触しないようにする必要がある。このような場合に、蓋部２４等を想像線で示す待機位置４２に移動させておく。
【００３１】
次にインジェクタ噴射孔加工装置２０の要部について説明する。
図４に示すように、蓋部２４は、上面の支持枠４３に支持されレーザ光を通す透過板４４と、この透過板４４を通過したレーザ光が通過する通路４５とを備える。この通路４５を通過したレーザ光により照射されるインジェクタ体１５を、収容するチャンバー５０の空間を形成する隔壁５１に、当該通路４５が開口している。更に、蓋部２４は、この通路４５に繋げられガス供給手段４６から供給される圧縮ガスが通されるガス供給管４７と、ノズル状に形成され、レーザ光が照射される部位にそのノズル状先端が向けられて、そのノズル状先端の開口が隔壁５１から突出して配置されるガス排出管４８と、このガス排出管４８からレーザ光の照射により発生する気化ガスを吸い込むガス排出手段４９と、インジェクタ体支持部材２２に蓋部２４を被せた際にインジェクタ体支持部材２２に接触するシール材５２とを備える。
【００３２】
なお、レーザ光が照射される部位にそのノズル状先端が向けられているガス排出管４８の例を説明したが、必ずしもレーザ光が照射される部位にそのノズル状先端が向けられていなくてもよい。
隔壁５１に存在する通路４５の開口とガス排出管４８のノズル状先端の開口との位置関係のために、例えばチャンバー５０空間に供給される圧縮ガスが、レーザ光が照射される部位の雰囲気とはなり難く、供給される圧縮ガスのほとんどが、そのままガス排出管４８により排出されて、ガス排出管４８が、レーザ光の照射により発生する気化ガスを吸い込む効率が下がることが問題であるから、例えばそのノズル状先端の開口が隔壁５１から突出して配置されるガス排出管４８として、例えば通路４５の開口よりも、ガス排出管４８のノズル状先端の開口をレーザ光が照射される部位の近くに配置すればよい。
【００３３】
なお、レーザ光の照射により発生する気化ガスとは、プリュームと呼ばれる、レーザ加工時にインジェクタ体１５の表面の金属が熱で蒸発してできた金属蒸気や、イオン化した混合気体のことである。
また、図４における矢印（１）と矢印（３）は、図１の矢印（１）、矢印（３）と同じである。
【００３４】
蓋部２４は、上部基体５３と下部基体５４とから構成され、シール材５２はこれらの上部基体５３と下部基体５４とに挟まれるように配置される。
ガス供給手段４６から供給されるガスとしては、空気の他、窒素等の不活性ガスを用いることもでき、圧縮ガスの種類は問わない。
【００３５】
一方、インジェクタ体支持部材２２は、シール材５２に接触する外壁部５５と、隔壁５１に対向する位置にチャンバー５０の空間を形成する内壁部５６を有する凹部５７と、この凹部５７の底部にインジェクタ体１５が載置される第１ワークポケット５８と、この第１ワークポケット５８に向かって先端が延ばされる超音波振動子を用いた振動機構６１と、この振動機構６１の先端付近に繋げられ第１ワークポケット５８の下側を低圧にする低圧手段（詳細は後述）とからなる。
【００３６】
板体３２を降下させることにより、この板体３２に接続される支持板６２、支持柱６３、６３、クランプ板６４が一体的に降下される。インジェクタ体１５は、想像線で示すようにクランプ板６４の下面に形成される第２ワークポケット６５と、第１ワークポケット５８でクランプされる。
【００３７】
この後、矢印（３）で示すように蓋部２４を降下させインジェクタ体支持部材２２に被せる。このとき蓋部２４とインジェクタ体支持部材２２とで囲われた領域が、レーザ光の照射を行うチャンバー５０である。即ち、ガス供給手段４６は、チャンバー５０に繋げられチャンバー５０内に圧縮ガスを供給するということができる。また、ガス排出手段４９は、ノズル状に形成されたガス排出管４８がチャンバー５０内に伸ばされているということができる。また、ガス供給手段４６及びガス排出手段４９は、制御部５９に接続され、ガスの供給量とガスの排出量を調整することで、チャンバー５０内の圧力が調整される。
【００３８】
次図でインジェクタ体１５のセットについて説明する。
図５（ａ）に示すように振動機構６１の先端が上を向いている状態から、ワーク回転テーブル（図３、符号３４）を作動させ、振動機構６１の先端が下を向く、図５（ｂ）に示す状態にインジェクタ体支持部材２２を回転させる。
なお、図５は回転軸線２８が図面表裏に延びる方向からインジェクタ体支持部材２２を見ている。
【００３９】
次に（ｂ）に示す状態で、前述の第１ワークポケット５８における振動機構６１側を低圧にする低圧手段６６を作動させる。そして、レーザ光で溶融しないジルコニア製ボールを充填体６７として、インジェクタ体１５の中空部６８に充填し、第１ワークポケット５８に配置する。
【００４０】
このとき、低圧手段６６の作用により、インジェクタ体１５には上向きに引っ張られる力が掛かる。従って、クランプ板６４でクランプする前にインジェクタ体１５から手を離しても、インジェクタ体１５が落下することはない。
【００４１】
充填体６７たるジルコニア製ボールは、酸化物セラミックであるジルコニアからなる。周知の通りジルコニアは、融点が極めて高く、このためレーザ光が入射しても溶融することはない。なお、充填体６７においてレーザ光が入射した箇所は、崩壊を起こす。その結果微粉末が発生する。
【００４２】
なお、充填体にはジルコニア製ボールの他に、粉体を用いることもできる。即ち、ジルコニア製の粉体を含む充填体６７の直径は、レーザ光の照射時間や発振周波数に基づいて設定される。換言すると、レーザ光が照射される前のジルコニア製の充填体６７の体積をＶ０、パルス毎に崩壊する体積をＺ、レーザ光の発振周波数をｆ、レーザ光の照射時間をｔ、とするとき、最低限必要な充填体の半径Ｒは、下記の式（１）で表されるとおりである。
Ｒ＝｛３Ｖ０−ｔｆＺ／４π｝１／３・・・（１）
【００４３】
更に換言すると、充填体６７としては、式（１）で求められる半径Ｒよりも半径が大きいものが選定される。また、式（１）のパルス毎に崩壊する体積Ｚは、予め実験により求められる体積であるから、ジルコニア製の粉体を含む充填体以外のものでも、例えば素材がジルコニアの充填体であっても予め実験によりパルス毎に崩壊する体積Ｚが求めることができれば選定することができる。
【００４４】
なお、レーザ光がインジェクタ体１５に照射される間に、該インジェクタ体１５の壁部に貫通穴を形成して、該貫通穴を通る該レーザ光が、貫通穴が形成された壁部と対向するインジェクタ体１５の内周面に到達することを回避するべく、充填体６７は設けられたものであり、レーザ光を照射して溶融しないもので且つ、前記インジェクタ体１５に形成される貫通穴の直径、及び上述の式（１）で求められるＲよりも半径が大きいものであれば、充填体の素材、形状は特に限定されない。
【００４５】
貫通穴の直径は３μｍ〜２００μｍであり、少なくとも貫通穴よりも大きい粉体を用いる必要があり、ジルコニア製ボールを用いる場合、ジルコニア製ボールの直径は直径３０μｍ〜２０ｍｍであることが望ましい。
【００４６】
次に（ｃ）の矢印（１）で示すようにクランプ板６４を上昇させて、インジェクタ体１５をクランプする。これでインジェクタ体１５のセットが完了する。
この図に示されるとおり、低圧手段６６は、中空部６８に繋げられ、この中空部６８の気圧を壁部７１の外側よりも低くしている。
【００４７】
低圧手段６６により、中空部６８の気圧を壁部７１の外側よりも低くする。これにより、インジェクタ体１５を低圧側に引っ張る力が作動する。穴あけ前には、この力によりインジェクタ体１５がしっかり抑えられる。
【００４８】
次図でワーク支持部の作業位置までの移動について説明する。
図６（ａ）に示されるように、インジェクタ体１５をクランプした後は、ワーク回転テーブル（図３、符号３４）を作動させ、（ｂ）に示すように再び振動機構６１の先端が上向きになるような位置まで、インジェクタ体支持部材２２を移動させる。
【００４９】
次図で、インジェクタ体支持部材２２に蓋部２４を被せる際の作用について説明する。
図７に示されるように、待機位置（図３、符号４２）からインジェクタ体支持部材２２の上に蓋部２４を移動させ、その後、矢印（３）で示すように蓋部２４を降下させる。この動作により、蓋部２４の隔壁５１及びシール材５２、並びにインジェクタ体支持部材２２の内壁部５６及びクランプ板６４の上面によりチャンバー５０が形成される。このようにしてチャンバー５０を形成した上で、インジェクタ体１５にレーザ光を照射する。
【００５０】
図８に示すようにレーザ光７２を照射する際は、ガス供給手段４６で圧縮ガスを供給しつつ、レーザ光７２を照射することにより発生する気化ガスをガス排出手段４９で排出する。ガス供給手段４６で圧縮ガスを供給することによりチャンバー５０内の気圧は高くなる。このため、ガス排出手段４９を作動させることにより、チャンバー５０内を大気圧と同じ気圧に保つことができる。
振動機構６１、低圧手段６６、ガス供給手段４６及びガス排出手段４９は、それぞれが接続される制御部５９によって制御され、作動される。
【００５１】
レーザ光は、ナノ秒レーザ光やピコ秒レーザ光を用いることができる。また、レーザ加工ヘッドにナノ秒レーザ光の照射機及びピコ秒レーザ光の照射機の両方を支持させることもできる。この場合には、ナノ秒レーザ光により大まかな穴あけを行った後、ピコ秒レーザ光で仕上げを行うことにより、精度の高い穴あけ作業を短時間で行うことができる。
【００５２】
以上の述べたインジェクタ噴射孔加工装置２０の作用を次に述べる。
図９（ａ）に示すように、ガス排出手段４９を作動させながらインジェクタ体１５にレーザ光７２を照射し、被照射部７３で発生する気化ガス７４を素早く回収する。
噴射孔（（ｃ）、符号１８）が貫通形成されるまでの間、制御部５９は、チャンバー５０内の気圧が、流路１６の気圧よりも高く且つ大気圧以下にするように制御している。
【００５３】
即ち、ガス供給手段４６の単位時間当たりのガスの供給量よりも多くガス排出手段４９で吸引している場合がある。加えて、このガス排出手段４９の単位時間当たりの吸引量よりも多く、低圧手段６６で吸引している。
気圧の差を生じさせることによりチャンバー５０内に気流が発生する。この気流により効率よく気化ガスが外部へ排出される。
ガス排出手段４９を作動させながらインジェクタ体１５にレーザ光７２を照射することにより、気化ガス７４の再付着を防ぐことができ、早く穴を貫通させることができる。
【００５４】
制御部５９により、チャンバー５０を、大気圧若しくは大気圧よりも若干低圧に保った状態にすることができる。前記いずれかの状態で図示しないレーザ加工ヘッドからレーザ光７２を発射し、中空状のインジェクタ体１５の外側面に照射する。加工により気化ガス（プリューム）７４が発生する。制御部５９には、内部タイマーとしてタイマー機能がある。
また、噴射孔１８が形成されるまでは、流路１６の圧力（低圧）が１０ｋＰａ〜大気圧（略１ａｔｍ）であり、チャンバー５０内の圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとする。
【００５５】
なお、噴射孔１８が形成されるまでは、チャンバー５０に気体の逃げ場がない場合は、加圧しすぎると加工が透過板４４または密閉部材に負荷をかける。また、加圧しすぎると空気が気化ガス７４を押さえてしまい、加工されるべき箇所から気化ガス７４が除去されずに、その気化ガス７４がレーザ光７２を遮ってしまうおそれがある。更に換言すると、加圧しすぎない方が加工が進むからである。
【００５６】
（ｂ）に示すように噴射項１８が貫通形成されるタイミングで、ガス排出管４８を閉じて、チャンバー５０からのガスの排出を停止する。噴射孔１８が形成されると、レーザ光７２は充填体６７に衝突する。この衝突により、充填体６７はレーザ光７２のエネルギを吸収する。充填体６７がエネルギを吸収することにより、レーザ光７２が内周面７５に照射されることを防ぐことができる。
【００５７】
また、レーザ光７２を照射された充填体６７は、振動機構６１により振動を与えられている。例えば、このときの振動周波数は３０ｋＨＺ〜１００ｋＨｚであり、振幅は５μｍ〜３０μｍである。この振動により充填体６７が動かされ、レーザ光７２の照射される場所を少しずつ変えることができる。
【００５８】
具体的には、このような振動条件の下では充填体６７は、鉛直方向に沿って約０．１ｍｍ上方移動ないし下方移動しながら、回転動作をすることができる。即ち、レーザ光７２の照射される場所が充填体６７の１箇所に集中しないようにすることにより、レーザ光７２によるダメージの分散を図ることができ、充填体６７の長寿命化を図ることができる。
【００５９】
レーザ光７２での加工が進むと、図９（ｂ）のとおり最終的には噴射孔１８となる貫通孔が形成され、その後は、弁７６を閉じ、ガス排出手段４９を停止させる。孔１８が貫通した後は、低圧手段６６により気化ガス７４が回収される。貫通孔１８形成後には、ガス供給手段４６と低圧手段６６との作用下に低圧手段６６によりレーザ光７２の照射により発生した気化ガス７４が回収され、噴射孔１８付近に気化ガス７４が留まらない。
また、貫通孔１８が形成されるタイミングで、チャンバー５０内の所定圧は、圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとし、結果流路１６の圧力は自然と大気圧以上となる。
この低圧手段６６での単位時間当たりの吸引能力よりも高く、ガス供給手段４６で供給している。
ガス排出管４８を閉じて、チャンバー５０からのガスの吸引を停止するタイミング制御は、制御部５９のタイマーで計数されている。
【００６０】
なお、（ａ）の状態では、内周面７５で形成されるインジェクタ体１５の中空部の気圧を、インジェクタ体１５の壁部７１の外側よりも低くされて制御されている。そして、（ｃ）に示すように噴射孔１８が形成されると、圧力差で空気がインジェクタ体１５の中空部内を矢印の用に流れ、この流れに伴い気化ガス７４は低圧手段６６に押し流される。
【００６１】
また、弁７６を切替えると、チャンバー５０は（ａ）の状態よりも気圧が高圧になり、チャンバー５０の気圧とインジェクタ体１５の流路１６の気圧との圧力差が更に大きくなり、図（ｃ）の矢印のように示されるインジェクタ体１５の流路１６内の空気の流れがよりいっそう円滑になる。
気化ガス７４の噴射孔１８付近への再付着を防ぐことができ、作業の効率化を図ることができる。
【００６２】
噴射孔１８が形成された後は、ガス排出手段４９の排出機能を停止させる。これにより、気流がガス供給手段４６から低圧手段６６に向かう気流のみになる。気化ガス７４を排出するための気流を一つに絞ることにより、効率よく気化ガス７４を外部へ排出することができる。
【００６３】
充填体６７の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍであって、振動機構６１が発振する振動周波数は３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、発振の際の振幅は５μｍ〜３０μｍである。充填体６７の大きさは３０μｍ〜２０ｍｍである。この大きさであれば、インジェクタ体１５に燃料噴射ノズルを用いた場合に流路１６内に充填体を振動させるための程良いスペースが空く。また、前述の振動条件で振動させることにより充填体６７をよく振動させることができるため、充填体６７の長寿命化を図ることができる。
【００６４】
次にインジェクタ噴射孔加工方法をフロー図に基づいて説明する。
図１０に示されるように、ステップ番号（以下ＳＴと略記する。）０１で、インジェクタ体１５をインジェクタ噴射孔加工装置２０にセットする。ＳＴ０２でチャンバー５０にガス供給管４７からガスを供給し、ＳＴ０３でチャンバー５０からガス排出管４８でガスを排出し、チャンバー５０内の圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとする。ＳＴ０４で低圧手段６６により、インジェクタ体１５の流路１６の圧力（低圧）を１０ｋＰａ〜大気圧（略１ａｔｍ）とする。
なお、インジェクタ噴射孔加工装置２０の起動ボタンを押した後、ＳＴ０２が開始する。そして前述の所定の圧力になったところで、制御部５９は、内部タイマーを０として計数開始し、遅滞なくＳＴ０５で図示しないレーザ加工ヘッドに作動信号を発信する。
【００６５】
ＳＴ０５で遅滞なくレーザ加工ヘッドは、レーザ孔をインジェクタ体１５に照射する。ＳＴ０６で噴射孔１８が貫通形成されたか否かを判断する。この判断は、インジェクタ体１５の噴射孔１８の径に対応した所望圧力が規定されたタイムスケジュールを制御部５９の電子記憶媒体に記憶し、各々の径にあったタイムスケジュールにより行う。ＹＥＳであればＳＴ０７に進み、ＮＯであればＳＴ０５に戻る。
【００６６】
噴射孔１８が貫通形成されたタイミングで、ＳＴ０７に進みガス排出管４８を閉じる。このとき、チャンバー５０内の圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとする。
ＳＴ０８でレーザ光を停止し、ＳＴ０９でガス供給管４７及び流路１６の吸引を停止する。さらに、ＳＴ１０でインジェクタ体１５を取り出す。
【００６７】
次に噴射孔が形成されるまでのチャンバー内圧力と気化ガスの付着の関係について説明する。
図１１に示されるように、噴射孔（図２、符号１８）が形成されるまでにおいて、チャンバー（図８、符号５０）内の圧力が１０００ＫＰａを超えると、噴射孔１８の状態が不合格となる。また、チャンバー５０内を完全な真空状態にすることは難しい。すなわち、噴射孔１８が形成されるまでは、流路１６の圧力（低圧）を１０ｋＰａ〜大気圧（略１ａｔｍ）とし、チャンバー５０内の圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａにすると、噴射孔１８の状態を合格にすることができる。
【００６８】
次に噴射孔が形成された後のチャンバー内圧力と気化ガスの付着の関係について説明する。
図１２に示されるように、噴射孔（図２、符号１８）が形成された後において、チャンバー（図８、符号５０）内の圧力を大気圧（略１０１ＫＰａ）より小さくすると、噴射孔１８の状態が不合格となる。また、チャンバー５０内の圧力が１１００ＫＰａを超えても噴射孔１８の状態が不合格となる。すなわち、噴射孔１８が形成された後は、チャンバー５０内の圧力範囲を大気圧（略１０１ｋＰａ）〜１１００ｋＰａにすると、噴射孔１８の状態を合格にすることができる。
【００６９】
以上に述べたインジェクタ噴射孔加工装置２０の作用効果をまとめて以下に記載する。
上記の図９に示されるように、中空状を呈することで内部に流路を有するインジェクタ体１５に、レーザ光７２を照射して貫通する孔を形成することで噴射孔１８を形成するに際し、少なくともインジェクタ体１５の噴射孔１８が形成される部位をチャンバー５０で囲い、このチャンバー５０にガス供給管４７でガスを供給しチャンバー５０からガス排出管４８でガスを排出し、この排出量と供給量とを制御することでチャンバー５０内を所定圧に保ち、インジェクタ体１５の流路１６を所定圧より低圧に保ち、この状態でレーザ光７２の照射を実施するインジェクタ噴射孔加工方法において、インジェクタ体１５に孔１８が貫通するタイミングで、ガス排出管４８を閉じて、チャンバー５０からのガスの排出を停止する。
【００７０】
この工程により、噴射孔１８が貫通形成されるタイミングでガス排出管４８を閉じるので、噴射孔１８が貫通した瞬間から気化ガスが低圧手段６６側に流れ、レーザ光７２のインジェクタ体１５への照射により発生した気化ガス７４を効率良く排出することができる。
【００７１】
上記の図１１に示されるように、低圧が１０ｋＰａ〜大気圧（略１ａｔｍ）であるときに、チャンバー内の所定圧は、孔１８が貫通するまでは、圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとする。
孔１８が貫通するまでは、チャンバー５０内の圧力を１０００ｋＰａを超えると、周囲のガスが気化ガスを抑えてしまい気化ガスの排出が効率よく実施されない。チャンバー５０内の圧力が１０ｋＰａ未満でも気化ガスの排出が効率良く実施されない。この点、本発明では、チャンバー５０内の圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとしたので、効率良く気化ガスを排出することができる。
【００７２】
上記の図１２に示されるように、チャンバー５０内の所定圧は、孔１８が貫通した後は、圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとする。
孔１８（噴射孔）が貫通したタイミング以降では、チャンバー５０内の圧力を大気圧（略１ａｔｍ）未満とすると、気化ガスを押し出す力が弱まり効率よく気化ガスの排出ができない。他方、噴射孔１８が貫通したタイミング以降では、チャンバー５０内の圧力を１１００ｋＰａを超えると、周囲のガスが気化ガスを抑えてしまい気化ガスの排出が効率よく実施されない。この点、本発明では、噴射孔１８が形成されたタイミング以降のチャンバー５０内の圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとしたので、効率良く気化ガスを排出することができる。
【００７３】
上記の図１０に示されるように、ガス排出管を閉じて、チャンバーからのガスの吸引を停止するタイミング制御は、タイマーで計数されている。
噴射孔１８を開けるインジェクタ体１５の材質、形状を一定であるので、レーザ光を照射する条件を一定にすれば噴射孔１８が貫通するタイミングも一定になる。タイミング制御をタイマーで計数するので、噴射孔１８が貫通するタイミングでガスの吸引を停止することができる。
【００７４】
上記の図４に示されるように、中空状を呈することで内部に流路を有するインジェクタ体１５に、レーザ光を照射して貫通する孔を形成することで噴射孔（図２、符号１８）を形成するに際し、少なくともインジェクタ体１５の噴射孔１８が形成される部位をチャンバー５０で囲い、このチャンバー５０にガス供給管４７でガスを供給しチャンバー５０からガス排出管４８でガスを排出し、この排出量と供給量とを制御することでチャンバー５０内を所定圧に保ち、インジェクタ体１５の流路を所定圧より低圧に保ち、この状態でレーザ光の照射を実施するインジェクタ噴射孔加工装置２０である。
【００７５】
また、チャンバー５０内にガスを供給するガス供給手段４６と、チャンバー５０内のガスを排出するガス排出手段４９と、レーザ光の照射により、噴射孔１８が形成されるまではチャンバー５０内の圧力範囲を１０ｋＰａ〜１０００ｋＰａとし、噴射孔１８が形成された後はチャンバー５０内にガスを供給すると共にチャンバー５０内のガスの排出を停止することでチャンバー５０内の圧力範囲を大気圧（略１ａｔｍ）〜１１００ｋＰａとし、１つ以上の噴射孔１８の径毎に所定の圧力範囲で噴射孔１８の径に対応した所望の圧力が規定されたタイムスケジュールを電子記憶媒体に記憶し、噴射孔１８をレーザ光で加工する際には噴射孔１８の径にあったタイムスケジュールになるようにガス供給手段４６及びガス排出手段４９を制御する制御部５９とを備える。
【００７６】
この構成により、噴射孔１８の径にあったタイムスケジュールになるようにガス供給手段４６及びガス排出手段４９を制御するので、複数種類の径の噴射孔１８を高品質で開けることができる。
【００７７】
尚、本発明に係るインジェクタ噴射孔加工方法は、噴射孔が貫通形成されるタイミングをタイマーで計数したが、これに限定されず、センサー等で噴射孔が貫通形成されたことを検出する態様でもよく、噴射孔が貫通形成されたタイミングでガス排気管を閉じれば、他の態様でもあっても差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明に係るインジェクタ噴射孔加工方法は、インジェクタ体の噴射孔加工に好適である。
【符号の説明】
【００７９】
１０…インジェクタ、１５…インジェクタ体（ワーク）、１６…流路、１８…噴射孔（孔、貫通孔）、２０…インジェクタ噴射孔加工装置、４６…ガス供給手段、４７…ガス供給管、４８…ガス排出管、４９…ガス排出手段、５０…チャンバー、５９…制御部、７２…レーザ光、７４…気化ガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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