特開 2024-140367 レーザピーニング方法及びレーザピーニング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140367

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】レーザピーニング方法及びレーザピーニング装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/356 20140101AFI20241003BHJP

   B23K 26/146 20140101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B23K26/356

B23K26/146

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051479

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】渡利 威士

(72)【発明者】

【氏名】木根 悠太

(72)【発明者】

【氏名】栗田 隆史

(72)【発明者】

【氏名】酒井 浩一

(72)【発明者】

【氏名】倉田 将輝

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AC02

4E168FB09

4E168JA02

4E168JA03

4E168JA04

(57)【要約】

【課題】ワークの表面における加工領域の設計自由度を高めることができるレーザピーニング方法及びレーザピーニング装置を提供する。
【解決手段】このレーザピーニング方法は、ワークＷに対して拡張治具１２を配置し、加工領域Ｋの正面視においてワークＷの表面Ｗａよりも外側に拡張治具１２による拡張面１５を形成する配置工程と、狙い位置Ｍ１に向けた吐出水Ｐｗによって、レーザ光Ｌの照射位置Ｍ２及び拡張面１５の少なくとも一部に跨るように層流による水膜Ｐを形成する形成工程と、ワークＷの表面Ｗａに対してレーザ光Ｌの照射位置Ｍ２及び吐出水Ｐｗの狙い位置Ｍ１を走査し、水膜Ｐを介して加工領域Ｋにレーザ光Ｌを照射する加工工程と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの表面に設定された加工領域にレーザ光を照射してピーニングを行うレーザピーニング方法であって、
前記ワークに対して拡張治具を配置し、前記加工領域の正面視において、前記ワークの表面よりも外側の領域に前記拡張治具による拡張面を形成する配置工程と、
狙い位置に向けた吐出水によって、前記レーザ光の照射位置及び前記拡張面の少なくとも一部に跨るように層流による水膜を形成する形成工程と、
前記水膜を介して前記加工領域に前記レーザ光を照射する加工工程と、を備えるレーザピーニング方法。

【請求項2】

前記配置工程では、前記加工領域の正面視において、前記ワークの表面よりも上側に前記拡張治具による拡張面を形成する請求項１記載のレーザピーニング方法。

【請求項3】

前記配置工程では、前記加工領域の正面視において、前記ワークの表面を囲むように前記拡張治具による拡張面を形成する請求項１記載のレーザピーニング方法。

【請求項4】

前記配置工程では、前記ワークの表面と前記拡張治具による拡張面とが面一となるように前記ワークに対して前記拡張治具を配置する請求項１記載のレーザピーニング方法。

【請求項5】

前記配置工程では、前記ワークに対して前記拡張治具を密接させ、前記ワークの表面と前記拡張治具による拡張面とを密接した面とする請求項１記載のレーザピーニング方法。

【請求項6】

前記配置工程では、前記拡張面の算術平均粗さＲａが２０μｍ以下の拡張治具を用いる請求項１記載のレーザピーニング方法。

【請求項7】

前記配置工程では、前記ワークの背面及び前記拡張治具の背面を保持する保持治具を配置する請求項１記載のレーザピーニング方法。

【請求項8】

前記加工工程では、前記照射位置と前記狙い位置との間隔を一定に保った状態で前記照射位置及び前記狙い位置を走査する請求項１記載のレーザピーニング方法。

【請求項9】

前記加工工程では、前記照射位置及び前記狙い位置を定位置とし、前記ワークを前記照射位置及び前記狙い位置に対して走査する請求項１記載のレーザピーニング方法。

【請求項10】

前記ワークの表面において、少なくとも前記加工領域の全体に犠牲層を配置する保護工程を更に備える請求項１～９のいずれか一項記載のレーザピーニング方法。

【請求項11】

前記保護工程では、前記加工領域の正面視において、前記ワークの表面の縁に至るように前記犠牲層を配置する請求項１０記載のレーザピーニング方法。

【請求項12】

前記保護工程では、前記拡張治具による拡張面に至るように前記犠牲層を配置する請求項１０記載のレーザピーニング方法。

【請求項13】

ワークの表面に設定された加工領域にレーザ光を照射してピーニングを行うレーザピーニング装置であって、
前記ワークに対して配置され、前記加工領域の正面視において、前記ワークの表面よりも外側の領域に拡張面を形成する拡張治具と、
狙い位置に向けた吐出水によって、前記レーザ光の照射位置及び前記拡張面の少なくとも一部に跨るように層流による水膜を形成する吐出部と、
前記水膜を介して前記加工領域に前記レーザ光を照射する光源部と、を備えるレーザピーニング装置。

【請求項14】

前記ワークの表面と前記拡張治具による拡張面との位置関係を調整する調整機構を更に備える請求項１３記載のレーザピーニング装置。

【請求項15】

前記拡張面の算術平均粗さＲａは、２０μｍ以下となっている請求項１３又は１４記載のレーザピーニング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザピーニング方法及びレーザピーニング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

材料の表面に対する加工技術の一つとして、レーザピーニングと称される手法が知られている。レーザピーニングは、水などの干渉層に接するワークに対して高ピークのパルスレーザ光を照射し、干渉層で発生したプラズマの圧力によって生じた衝撃波を利用して、ワークの表面から所定の深さにわたってピーニング効果（例えば圧縮応力の付与）を生じさせる手法である。

【0003】

従来のレーザピーニングに関する技術として、例えば非特許文献１に記載の方法がある。この従来の方法では、加工対象となるワークを支持基板によって支持し、さらに、当該支持基盤を３軸のロボットアームで保持している。ワークの表面には、当該表面のレーザ損傷を防止する観点から、金属テープなどによる犠牲層が設けられている。ワークの近傍には、水を吐出するノズルが設置されている。レーザ光をワークに向けて照射する際、ノズルからの吐出水によってワークの表面に層流による水膜が形成される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】J.Kaufman et al., “The effect of laser shock peening with and without protectivecoating on intergranular corrosion of sensitized AA5083”, Corrosion Science 194 (2022) 109925

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述のような従来のレーザピーニングの手法では、吐出水がワークの表面の縁付近に当たる場合、吐出水によって形成される水膜に乱れが生じ易く、層流による水膜を安定して形成することが困難となる。レーザ光の照射位置において、層流による水膜が安定して形成されない場合、水膜によるプラズマ閉じ込め効果が弱くなることで、加工ムラが生じてしまうことが考えられる。例えばワークのサイズが小さい場合、或いはワークの表面の縁付近を加工領域とする場合、ワークの表面のスペースが不足し、吐出水の狙い位置をワークの表面の縁付近に設定せざるを得なくなり、上述の加工ムラの問題が生じ得る。かかる問題を回避しようとする結果、ワークの表面の加工領域の設計が制限されてしまうおそれがある。

【0006】

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、ワークの表面における加工領域の設計自由度を高めることができるレーザピーニング方法及びレーザピーニング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一側面に係るレーザピーニング方法は、ワークの表面に設定された加工領域にレーザ光を照射してピーニングを行うレーザピーニング方法であって、ワークに対して拡張治具を配置し、加工領域の正面視において、ワークの表面よりも外側の領域に拡張治具による拡張面を形成する配置工程と、狙い位置に向けた吐出水によって、前記レーザ光の照射位置及び前記拡張面の少なくとも一部に跨るように層流による水膜を形成する形成工程と、水膜を介して加工領域にレーザ光を照射する加工工程と、を備える。

【0008】

このレーザピーニング方法では、ワークに対して拡張治具を配置することで、ワークの表面よりも外側の領域に拡張治具による拡張面を形成する。このような拡張面の形成により、水膜を介して加工領域にレーザ光を照射する際に、レーザ光の照射位置及び拡張面の少なくとも一部に跨って層流による水膜を形成できる。これにより、ワークのサイズが小さい場合、或いはワークの全面を加工領域とする場合であっても、例えばワークの表面の縁付近における水膜の乱れを防止することが可能となる。したがって、このレーザピーニング方法によれば、加工領域の位置による加工ムラの問題を解消でき、ワークの表面における加工領域の設計自由度を高めることができる。

【0009】

配置工程では、加工領域の正面視において、ワークの表面よりも上側に拡張治具による拡張面を形成してもよい。この場合、吐出水の狙い位置をワークの表面よりも上側に設定でき、ワークの表面の上縁に層流による水膜を安定して形成できる。したがって、ワークの表面の上縁付近に加工領域を位置させることが可能となる。

【0010】

配置工程では、加工領域の正面視において、ワークの表面を囲むように拡張治具による拡張面を形成してもよい。この場合、吐出水の狙い位置をワークの表面の周囲に設定でき、ワークの表面の周縁全体に層流による水膜を安定して形成できる。したがって、ワークの表面の縁全体に加工領域を位置させることが可能となる。

【0011】

配置工程では、ワークの表面と拡張治具による拡張面とが面一となるようにワークに対して拡張治具を配置してもよい。この場合、ワークの表面と拡張治具による拡張面との間の段差が無くなるため、加工領域においてより均一な層流で水膜を形成できる。

【0012】

配置工程では、ワークに対して拡張治具を密接させ、ワークの表面と拡張治具による拡張面とを密接した面としてもよい。この場合、ワークの表面と拡張治具による拡張面との間の隙間が抑制されるため、加工領域においてより均一な層流で水膜を形成できる。

【0013】

配置工程では、拡張面の算術平均粗さＲａが２０μｍ以下の拡張治具を用いてもよい。拡張面の粗さを抑えることで、拡張面を流れる吐出水が乱流となることを抑制でき、加工領域においてより均一な層流で水膜を形成できる。

【0014】

配置工程では、ワークの背面及び拡張治具の背面を保持する保持治具を配置してもよい。この場合、ワークに対する拡張治具の配置が容易となる。また、保持治具でワークの背面を保持することで、加工中のワークの変形を抑制できる。したがって、加工領域におけるピーニング効果を高めることができる。

【0015】

加工工程では、照射位置と狙い位置との間隔を一定に保った状態で照射位置及び狙い位置を走査してもよい。これにより、ワークの表面に当たる際のレーザ光及び吐出水の安定化が図られ、水膜によるプラズマ閉じ込め効果を安定して発生させることができる。したがって、加工領域におけるピーニング効果を高めることができる。

【0016】

加工工程では、照射位置及び狙い位置を定位置とし、ワークを照射位置及び狙い位置に対して走査してもよい。この場合、加工中のレーザ光の照射位置及び吐出水の狙い位置を安定させることができる。したがって、加工領域におけるピーニング効果の均一化が図られる。

【0017】

ワークの表面において、少なくとも加工領域の全体に犠牲層を配置する保護工程を更に備えてもよい。加工領域に犠牲層を配置することで、レーザ光に対するワークの表面の保護が図られる。これにより、加工領域におけるワークの表面の粗化、焦げ、意図しない効果（例えば引張応力の付与）の発生を抑制できる。

【0018】

保護工程では、加工領域の正面視において、ワークの表面の縁に至るように犠牲層を配置してもよい。この場合、ワークの表面と犠牲層との間の段差が無くなるため、加工領域においてより均一な層流で水膜を形成できる。

【0019】

保護工程では、拡張治具による拡張面に至るように犠牲層を配置してもよい。この場合、吐出水をワークの表面に当てる際に、ワークの表面から犠牲層が剥離することを好適に抑制できる。

【0020】

本開示の一側面に係るレーザピーニング装置は、ワークの表面に設定された加工領域にレーザ光を照射してピーニングを行うレーザピーニング装置であって、ワークに対して配置され、加工領域の正面視において、ワークの表面よりも外側の領域に拡張面を形成する拡張治具と、狙い位置に向けた吐出水によって、レーザ光の照射位置及び拡張面の少なくとも一部に跨るように層流による水膜を形成する吐出部と、水膜を介して加工領域にレーザ光を照射する光源部と、を備える。

【0021】

このレーザピーニング装置では、ワークに対して拡張治具が配置されることで、ワークの表面よりも外側の領域に拡張治具による拡張面が形成される。このような拡張面の形成により、レーザ光の照射位置及び拡張面の少なくとも一部に跨って層流による水膜を形成できる。これにより、ワークのサイズが小さい場合、或いはワークの全面を加工領域とする場合であっても、例えばワークの表面の縁付近における水膜の乱れを防止することが可能となる。したがって、このレーザピーニング装置によれば、加工領域の位置による加工ムラの問題を解消でき、ワークの表面における加工領域の設計自由度を高めることができる。

【0022】

レーザピーニング装置は、ワークの表面と拡張治具による拡張面との位置関係を調整する調整機構を更に備えていてもよい。この場合、ワークの表面と拡張治具による拡張面との間の段差を無くすこと、或いはワークの表面と拡張治具による拡張面とを密接した面とすることが可能となる。したがって、加工領域においてより均一な層流で水膜を形成できる。

【0023】

拡張面の算術平均粗さＲａは、２０μｍ以下となっていてもよい。拡張面の粗さを抑えることで、拡張面を流れる吐出水が乱流となることを抑制でき、加工領域においてより均一な層流で水膜を形成できる。

【発明の効果】

【0024】

本開示によれば、ワークの表面における加工領域の設計自由度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本開示の一実施形態に係るレーザピーニング装置を示す概略図である。

【図2】図１に示したレーザピーニング装置を用いたワークの加工の様子を示す斜視図である。

【図3】図２に示した保持治具及び拡張治具の分解斜視図である。

【図4】本開示の一実施形態に係るレーザピーニング方法を示すフローチャートである。

【図5】配置工程を示す斜視図である。

【図6】図５の後続の工程を示す斜視図である。

【図7】形成工程を示す斜視図である。

【図8】加工工程を示す正面図である。

【図9】（ａ）～（ｄ）は、配置工程の変形例を示す正面図である。

【図10】（ａ）及び（ｂ）は、形成工程の変形例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係るレーザピーニング方法及びレーザピーニング装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0027】

図１は、本開示の一実施形態に係るレーザピーニング装置を示す概略図である。また、図２は、図１に示したレーザピーニング装置を用いたワークの加工の様子を示す斜視図である。図１及び図２に示すレーザピーニング装置１は、水などの干渉層（ここでは後述の水膜Ｐ）に接するワークＷに対して高ピークのパルスレーザ光を照射し、干渉層で発生したプラズマの圧力によって生じた衝撃波を利用して、ワークＷの表面Ｗａから所定の深さにわたってピーニング効果（例えば圧縮応力の付与）を生じさせる装置である。

【0028】

ワークＷは、例えば銅、アルミニウム、鉄などの各種金属材料からなる物体である。図１及び図２では、ワークＷとして、金属製の矩形の板状部材を例示する。ワークＷの表面Ｗａのサイズは、例えば１０ｍｍ角となっている。ワークＷの表面Ｗａには、ワークＷの用途などに応じて予め加工領域Ｋが設定されている。本実施形態では、矩形の板状部材であるワークＷの一方の主面の全体が加工領域Ｋとして設定されている。すなわち、本実施形態では、ワークＷの正面視において、矩形をなすワークＷの表面Ｗａの四辺の縁までが加工領域Ｋとして設定されている。

【0029】

図１及び図２に示すように、レーザピーニング装置１は、例えばワークＷに向けてレーザ光Ｌを出力する光源部２と、水膜Ｐを形成する水（以下「吐出水Ｐｗ」と称す）を吐出する吐出部３と、ワークＷを保持する保持部４とを含んで構成されている。

【0030】

光源部２は、レーザ光Ｌを出力する光源装置を含んで構成されている。光源部２の動作及びレーザ光Ｌの出力条件は、不図示の制御部によって制御される。制御部は、例えばＦＰＧＡ（Field-programmable gate array）などの集積回路によって構成され得る。光源部２に用いられる光源装置の種類に特に制限は無く、ワークＷの構成材料に応じて種々の光源を用いることができる。レーザ光Ｌの波長は、ワークＷの構成材料に対して吸収性を有する範囲で選択される。レーザ光Ｌは、例えばパルス光である。一例として、レーザ光Ｌの強度は、０．５ＧＷ／ｃｍ^２～２０ＧＷ／ｃｍ^２、レーザ光Ｌの繰り返し周波数は、１Ｈｚとなっている。

【0031】

光源部２と保持部４との間には、不図示の導光光学系が配置され得る。導光光学系は、例えば反射ミラー及び集光レンズを含んで構成される。光源部２から出射したレーザ光Ｌは、反射ミラーによって所定の光路で導光された後、集光レンズによって集光した状態でワークＷの表面Ｗａに照射される（図２参照）。レーザ光Ｌの集光径は、例えば１ｍｍ程度となっている。レーザ光Ｌの集光形状は、通常は円形であるが、楕円形、矩形、線形などであってもよい。

【0032】

吐出部３は、吐出水Ｐｗを所定の径で吐出するノズル５を含んで構成されている。吐出部３の動作及び吐出水Ｐｗの供給条件は、上述の制御部によって制御される。ノズル５は、図２に示すように、例えばワークＷの表面Ｗａにおける吐出水Ｐｗの狙い位置Ｍ１がレーザ光Ｌの照射位置Ｍ２の上方となるように配置されている。本実施形態では、吐出水Ｐｗの狙い位置Ｍ１は、レーザ光Ｌの照射位置Ｍ２よりも５ｍｍ程度上方に位置している。一例として、吐出水Ｐｗの吐出量は、０．１Ｌ／分～１Ｌ／分、狙い位置Ｍ１における吐出水Ｐｗの径は、１ｍｍ～５ｍｍとなっている。

【0033】

ノズル５の先端から吐出した吐出水Ｐｗは、狙い位置Ｍ１においてワークＷの表面Ｗａに当たり、一定の幅に拡がりながら狙い位置Ｍ１の下方に層流による水膜Ｐを形成する（図２参照）。層流とは、流体が互いに混ざり合わず、流れ方向に沿って規則正しく流れる状態を指す。層流による水膜Ｐを安定して形成することで、レーザ光Ｌの照射の際の水膜Ｐによるプラズマ閉じ込め効果を十分に生じさせることが可能となり、加工領域Ｋに加工ムラが生じることを抑制できる。

【0034】

水膜Ｐの厚さは、例えば０．１～１０ｍｍ程度であり、好ましくは１ｍｍ程度である。水膜Ｐの厚さが０．１ｍｍ以上であれば、レーザ光Ｌの照射の際の水膜Ｐによるプラズマ閉じ込め効果を十分に生じさせることが可能となる。水膜Ｐの厚さが１０ｍｍ以下であれば、たとえレーザ光Ｌが水により吸収される波長域を含んでいたとしても、水膜Ｐによるレーザ光Ｌの強度の減衰を抑制できる。

【0035】

保持部４は、図３に示すように、ワークＷに対して配置される保持治具１１及び拡張治具１２と、保持治具１１及び拡張治具１２を保持する可動ステージ１３（図１参照）とを含んで構成されている。保持治具１１は、ワークＷの背面側を保持する部材である。本実施形態では、保持治具１１は、ワークＷよりも一回り大きい矩形の板状部材によって構成されている。保持治具１１の構成材料は、特に制限はないが、ワークＷの硬度と同等以上の硬度を有する材料を用いることが好適である。

【0036】

本実施形態では、保持治具１１の中央の矩形領域がワークＷの保持領域となっており、保持治具１１自体が鉛直に可動ステージ１３に保持されることで、ワークＷの表面Ｗａが鉛直となるようにワークＷを保持する。ワークＷの表面Ｗａが鉛直となることで、加工領域Ｋも鉛直に配置される。したがって、ワークＷの表面Ｗａの水膜Ｐも鉛直方向下方に流れる層流によって形成されることとなる。

【0037】

拡張治具１２は、加工領域Ｋの正面視において、ワークＷの表面Ｗａよりも外側の領域に拡張面１５を形成する治具である。本実施形態では、拡張治具１２は、例えばワークＷと同程度の厚さを有する矩形の板状部材によって構成され、拡張治具１２の一方の主面の全体が拡張面１５として用いられる。拡張治具１２の構成材料は、特に制限は無いが、保持治具１１と同様に、ワークＷの硬度と同等以上の硬度を有する材料を用いることが好適である。拡張面１５は、平滑性を有していることが好ましい。本実施形態では、拡張面１５の算術平均粗さＲａは、２０μｍ以下となっている。また、後述の犠牲層２０との密接性を考慮する場合、拡張面１５の算術平均粗さＲａは、１０μｍ以下となっていることが好適である。拡張面１５の平滑性は、一般的な金属材料に対して用いられる表面仕上げ（例えば機械研磨或いはフライス加工）によって担保可能である。

【0038】

本実施形態では、ワークＷに対して複数の拡張治具１２が用意されている。図３の例では、拡張治具１２は、上側拡張治具１２Ａ、下側拡張治具１２Ｂ、及び一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃによって構成されている。上側拡張治具１２Ａは、加工領域Ｋの正面視において、ワークＷの表面Ｗａよりも上側に拡張面１５を形成する治具であり、下側拡張治具１２Ｂは、加工領域Ｋの正面視において、ワークＷの表面Ｗａよりも下側に拡張面１５を形成する治具である。一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃは、加工領域Ｋの正面視において、ワークＷの表面Ｗａの左右に拡張面１５を形成する治具である。

【0039】

図３の例では、上側拡張治具１２Ａ、下側拡張治具１２Ｂ、及び一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃのそれぞれの縦幅は、ワークＷの縦幅と同程度となっている。一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃの横幅は、ワークＷの横幅と同程度となっている。上側拡張治具１２Ａ及び下側拡張治具１２の横幅は、ワークＷの横幅と一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃの横幅との合計と同程度となっている。保持治具１１の中央の保持領域に保持されたワークＷの上下左右に上側拡張治具１２Ａ、下側拡張治具１２、及び一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃをそれぞれ配置することで、加工領域Ｋの正面視において、ワークＷの表面Ｗａを囲むように拡張治具１２による拡張面１５が形成される。

【0040】

層流による水膜Ｐの安定性の観点から、ワークＷの表面Ｗａと拡張面１５とは、面一となっていることが好ましい。ワークＷの厚さと拡張治具１２の厚さとを揃えることで、ワークＷの表面Ｗａと拡張面１５とを面一にすることができる。ワークＷの表面Ｗａと拡張面１５とを面一にすることが理想であるが、ワークＷ或いは拡張治具１２の寸法公差などによって僅かな段差が生じ得る。この場合、拡張治具１２の厚さをワークＷの厚さよりも大きくしておき、ワークＷと保持治具１１との間に所定の厚さのシム１６（図３参照）を適宜挟むことによってワークＷの表面Ｗａと拡張面１５とを面一にしてもよい。シム１６は、ワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５との位置関係を調整する調整機構の一つである。シム１６を用いることで、ワークＷの厚さ方向にワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５との位置関係を調整できる。層流による水膜Ｐの安定性の観点から、ワークＷの表面Ｗａと拡張面１５との間の厚さ方向における段差は、例えば０．１ｍｍ以下であってもよい。

【0041】

同様に、層流による水膜Ｐの安定性の観点から、ワークＷの表面Ｗａと拡張面１５とは、これらの面方向に密接した面となっていることが好ましい。ここでの密接とは、ワークＷの表面Ｗａと拡張面１５とが隙間無く連続していることが理想であるが、ワークＷ或いは拡張治具１２の寸法公差などによって僅かな隙間が生じ得る。この場合の隙間は、例えばレーザ光Ｌのレイリー長（レーザ光Ｌの照射位置Ｍ２と、レーザ光Ｌの断面積が照射位置Ｍ２における断面積の２倍になる位置との間の距離）以下であることが好ましい。隙間は、ワークＷの表面Ｗａのサイズの１／１００以下であってもよい。また、隙間は、照射されるレーザ光Ｌの集光径の１／１０以下であってもよい。本実施形態では、ワークＷの表面Ｗａのサイズが１０ｍｍ角となっており、隙間が０．１ｍｍ以下であることが好ましい。

【0042】

本実施形態では、上側拡張治具１２Ａは、保持治具１１に対して一体に設けられている。上側拡張治具１２Ａは、保持治具１１の肉厚部分によって構成されていてもよく、別体の板状部材を接着や溶接などで保持治具１１に接合することによって構成されていてもよい。また、本実施形態では、ワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５との位置関係を調整する調整機構の一つとして、拡張治具１２にネジ１７、長孔１８、及びネジ孔１９が設けられている。ネジ１７及び長孔１８により、ワークＷの表面Ｗａの面内方向にワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５との位置関係を調整できる。

【0043】

ここでは、保持治具１１への下側拡張治具１２及び一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃの固定にはネジ１７が用いられ、保持治具１１には、長孔１８，１８に対応する複数のネジ孔１９が設けられている。また、下側拡張治具１２には、鉛直方向を長軸とする長孔１８が設けられ、一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃには、水平方向を長軸とする長孔１８が設けられている。下側拡張治具１２及び一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃの具体的な固定方向については後述する。

【0044】

可動ステージ１３は、例えばＸＹステージによって構成されている。可動ステージ１３の動作は、上述の制御部によって制御される。可動ステージ１３は、図１に示すように、ワークＷの表面Ｗａがレーザ光Ｌの光軸と直交するようにワークＷ及び拡張治具１２が固定された保持治具１１を保持し、ワークＷの表面Ｗａの面内で当該保持治具１１を鉛直方向及び水平方向に移動させる。これにより、レーザ光Ｌの照射位置Ｍ２と吐出水Ｐｗの狙い位置Ｍ１との間隔を一定に保った状態で、ワークＷの表面Ｗａにおける照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１が走査される。

【0045】

加工にあたっては、ワークＷの表面Ｗａのレーザ損傷を防止する観点から、図２に示すように、ワークＷの表面において少なくとも加工領域Ｋの全体に犠牲層２０が配置される。犠牲層２０の厚さは、例えば１０μｍ～１０００μｍ程度であり、好ましくは１００μｍ程度である。犠牲層２０の厚さを１０μｍ以上とすることで、加工領域ＫにおけるワークＷの表面Ｗａの粗化、焦げ、意図しない効果（例えば引張応力の付与）の発生を好適に抑制できる。

【0046】

犠牲層２０には、塗料やオイルなどが用いられる場合もあるが、ここでは厚さ１００μｍ程度の金属テープが用いられている。犠牲層２０は、例えば矩形状をなしており、加工領域Ｋの正面視において、ワークＷの表面Ｗａの縁に至るように配置されている。本実施形態では、ワークＷの表面Ｗａの全体が加工領域Ｋとして設定されており、犠牲層２０は、ワークＷの表面Ｗａの四辺の縁まで延びている。

【0047】

さらに、本実施形態では、犠牲層２０は、ワークＷの表面Ｗａよりも一回り大きい矩形状をなしており、ワークＷの表面Ｗａの四辺の縁を超えて、上側拡張治具１２Ａ、下側拡張治具１２、及び一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃによるそれぞれの拡張面１５に至るように延びている。犠牲層２０が拡張面１５に至るように延びていることで、ワークＷの表面Ｗａにおける照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１が走査される際、吐出水Ｐｗの狙い位置Ｍ１が犠牲層２０に重なるようになっている。このため、層流による水膜Ｐは、犠牲層２０の厚さに起因するワークＷの表面Ｗａと犠牲層２０との間の段差の影響を受けずに、狙い位置Ｍ１の下方に形成される。

【0048】

本実施形態のように、金属テープによって犠牲層２０を構成する場合、レーザ光Ｌの照射によってプラズマの圧力が生じた際、当該プラズマの圧力によって犠牲層２０が面内方向に延びるように力が生じることが考えられる。この力が犠牲層２０の縁に働くと、犠牲層２０がワークＷの表面Ｗａから剥離する方向に作用することが想定される。したがって、犠牲層２０を拡張面１５に至るように配置し、犠牲層２０の縁をレーザ光Ｌの照射位置Ｍ２から外すことで、上記力の作用による犠牲層２０の剥離を抑制することが可能となる。

【0049】

続いて、本開示の一実施形態に係るレーザピーニング方法について説明する。図４は、本開示の一実施形態に係るレーザピーニング方法を示すフローチャートである。図４に示すように、このレーザピーニング方法は、配置工程（ステップＳ０１）と、保護工程（ステップＳ０２）と、形成工程（ステップＳ０３）と、加工工程（ステップＳ０４）とを備えている。本実施形態では、上述したレーザピーニング装置１を用いてレーザピーニング方法の各工程を実施する。

【0050】

配置工程は、ワークＷに対して拡張治具１２を配置し、加工領域Ｋの正面視において、ワークＷの表面Ｗａよりも外側の領域に拡張治具１２による拡張面１５を形成する工程である。具体的には、配置工程では、まず、図５に示すように、保持部４における保持治具１１の中央の保持領域にワークＷをセットする。このとき、必要に応じてワークＷと保持治具１１との間にシム１６を配置し、ワークＷの表面と拡張治具１２の拡張面１５とが面一となるように位置関係を調整する。

【0051】

次に、ワークＷの上面を上側拡張治具１２Ａの下面に突き当てることで、上側拡張治具１２Ａに対してワークＷを位置決めする。これにより、ワークＷの表面Ｗａの上縁と上側拡張治具１２Ａの拡張面１５とを密接させる。上側拡張治具１２Ａに対してワークＷを位置決めした後、下側拡張治具１２の上面をワークＷの下面に突き当て、上側拡張治具１２Ａと下側拡張治具１２とでワークＷを上下に挟み込みつつ、ワークＷに対して下側拡張治具１２を位置決めする。この状態で長孔１８を介して保持治具１１のネジ孔１９にネジ１７を螺合することで、ワークＷの表面Ｗａの下縁と下側拡張治具１２の拡張面１５とが密接した状態で、下側拡張治具１２が保持治具１１に固定される。

【0052】

下側拡張治具１２を固定した後、図６に示すように、上側拡張治具１２Ａと下側拡張治具１２との間でワークＷを左右に挟み込むように一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃを配置する。そして、一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃの側面をワークＷの左右の側面にそれぞれ突き当て、ワークＷに対して一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃを位置決めする。この状態で長孔１８を介して保持治具１１のネジ孔１９にネジ１７を螺合することで、ワークＷの表面Ｗａの左右縁と一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃのそれぞれの拡張面１５，１５とが密接した状態で、一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃが保持治具１１に固定される。

【0053】

保護工程は、少なくとも加工領域Ｋの全体に犠牲層２０を配置する工程である。本実施形態では、図７に示すように、ワークＷの表面Ｗａの全体が加工領域Ｋとして設定されており、加工領域Ｋの正面視において、ワークＷの表面Ｗａの四辺の縁に至るように矩形状の犠牲層２０を配置する。本実施形態では、ワークＷの表面Ｗａよりも一回り大きい矩形状の犠牲層２０を用い、ワークＷの表面Ｗａの四辺の縁を超えて、上側拡張治具１２Ａ、下側拡張治具１２、及び一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃによるそれぞれの拡張面１５に至るように犠牲層２０を配置する。ワークＷの表面Ｗａの四辺の縁から拡張面１５への犠牲層２０のはみ出し量は、例えば３ｍｍ～４ｍｍ程度とされる。

【0054】

形成工程は、狙い位置Ｍ１に向けた吐出水Ｐｗによって、レーザ光Ｌの照射位置Ｍ２及び拡張面１５の少なくとも一部に跨るように層流による水膜Ｐを形成する工程である。形成工程では、ノズル５の先端から吐出した吐出水Ｐｗを狙い位置Ｍ１においてワークＷの表面Ｗａに当て、狙い位置Ｍ１の下方に層流による水膜Ｐを形成する。上述の保護工程では、上側拡張治具１２Ａ、下側拡張治具１２、及び一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃによるそれぞれの拡張面１５に至るように犠牲層２０を配置する。このため、本実施形態では、吐出水Ｐｗの狙い位置Ｍ１が犠牲層２０に重なり、吐出水Ｐｗは、狙い位置Ｍ１においてワークＷの表面Ｗａに直接当たるのではなく、犠牲層２０に当たるようになっている（図２参照）。

【0055】

加工工程は、水膜Ｐを介して加工領域Ｋにレーザ光Ｌを照射する工程である。レーザ光Ｌの照射によって、干渉層である水膜Ｐでプラズマが発生する。当該プラズマの圧力で生じた衝撃波によって、ワークＷの表面Ｗａから所定の深さにわたってピーニング効果（例えば圧縮応力の付与）が生じる。レーザ光Ｌの照射の際、ワークＷの表面Ｗａに犠牲層２０が設けられていることにより、ワークＷの表面Ｗａのレーザ損傷が防止される。

【0056】

加工工程では、図８（ネジ１７及び長孔１８は不図示）に示すように、照射位置Ｍ２と狙い位置Ｍ１との間隔を一定に保った状態で照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１を走査する。本実施形態では、照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１を定位置とし、ワークＷ及び拡張治具１２を保持した保持治具１１を可動ステージ１３で鉛直方向及び水平方向に移動させ、ワークＷの表面Ｗａにおける照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１を走査する。図８の例では、水平方向の双方向走査（水平方向の一方向に走査した後、鉛直方向に走査し、その後に水平方向の反対方向に走査する）を示している。走査順序はこれに限られず、鉛直方向の双方向走査（鉛直方向の一方向に走査した後、水平方向下方に走査し、その後に鉛直方向の反対方向に走査する）であってもよい。

【0057】

以上説明したように、レーザピーニング装置１及びレーザピーニング方法では、ワークＷに対して拡張治具１２を配置することで、ワークＷの表面Ｗａよりも外側の領域に拡張治具１２による拡張面１５を形成する。このような拡張面１５の形成により、レーザ光Ｌの照射位置Ｍ２及び拡張面１５の少なくとも一部に跨って層流による水膜Ｐを形成できる。これにより、ワークＷのサイズが小さい場合、或いはワークＷの全面を加工領域Ｋとする場合であっても、例えばワークＷの表面Ｗａの縁付近における水膜Ｐの乱れを防止することが可能となる。したがって、レーザピーニング装置１及びレーザピーニング方法によれば、加工領域Ｋの位置による加工ムラの問題を解消でき、ワークＷの表面Ｗａにおける加工領域Ｋの設計自由度を高めることができる。

【0058】

配置工程では、加工領域Ｋの正面視において、ワークＷの表面Ｗａよりも上側に拡張治具１２による拡張面１５を形成している。これにより、吐出水Ｐｗの狙い位置Ｍ１をワークＷの表面Ｗａよりも上側に設定でき、ワークＷの表面の上縁に層流による水膜Ｐを安定して形成できる。したがって、ワークＷの表面Ｗａの上縁付近に加工領域Ｋを位置させることが可能となる。

【0059】

配置工程では、加工領域の正面視において、ワークＷの表面Ｗａを囲むように拡張治具１２による拡張面１５を形成している。これにより、吐出水Ｐｗの狙い位置Ｍ１をワークＷの表面Ｗａの周囲に設定でき、ワークＷの表面Ｗａの周縁全体に層流による水膜Ｐを安定して形成できる。したがって、ワークＷの表面Ｗａの縁全体に加工領域Ｋを位置させることが可能となる。

【0060】

配置工程では、ワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５とが面一となるようにワークＷに対して拡張治具を配置している。これにより、ワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５との間の段差が無くなるため、加工領域Ｋにおいてより均一な層流で水膜Ｐを形成できる。

【0061】

配置工程では、ワークＷに対して拡張治具１２を密接させ、ワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５とを密接した面としている。これにより、ワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５との間の隙間が抑制されるため、加工領域Ｋにおいてより均一な層流で水膜Ｐを形成できる。

【0062】

配置工程では、拡張面１５の算術平均粗さＲａが２０μｍ以下の拡張治具１２を用いている。拡張面１５の粗さを抑えることで、拡張面１５を流れる吐出水Ｐｗが乱流となることを抑制でき、加工領域Ｋにおいてより均一な層流で水膜Ｐを形成できる。さらに、拡張面１５の算術平均粗さＲａが１０μｍ以下の拡張治具１２を用いることで、拡張面１５に対する犠牲層２０の密接性を十分に確保できる。

【0063】

配置工程では、ワークＷの背面及び拡張治具１２の背面を保持する保持治具１１を配置している。これにより、ワークＷに対する拡張治具１２の配置が容易となる。また、保持治具１１でワークＷの背面を保持することで、加工中のワークＷの変形を抑制できる。したがって、加工領域Ｋにおけるピーニング効果を高めることができる。

【0064】

加工工程では、照射位置Ｍ２と狙い位置Ｍ１との間隔を一定に保った状態で照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１を走査している。これにより、ワークＷの表面Ｗａに当たる際のレーザ光Ｌ及び吐出水Ｐｗの安定化が図られ、水膜Ｐによるプラズマ閉じ込め効果を安定して発生させることができる。したがって、加工領域Ｋにおけるピーニング効果を高めることができる。

【0065】

加工工程では、照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１を定位置とし、ワークＷを照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１に対して走査している。この場合、レーザ光Ｌの導光光学系や吐出水Ｐｗのノズル５を固定することで、加工中のレーザ光Ｌの照射位置Ｍ２及び吐出水Ｐｗの狙い位置Ｍ１を安定させることができる。したがって、加工領域Ｋにおけるピーニング効果の均一化が図られる。

【0066】

保護工程では、ワークＷの表面Ｗａにおいて、少なくとも加工領域Ｋの全体に犠牲層２０を配置している。加工領域Ｋに犠牲層２０を配置することで、レーザ光Ｌに対するワークＷの表面Ｗａの保護が図られる。これにより、加工領域ＫにおけるワークＷの表面Ｗａの粗化、焦げ、意図しない効果（例えば引張応力の付与）の発生を抑制できる。

【0067】

保護工程では、加工領域Ｋの正面視において、ワークＷの表面Ｗａの縁に至るように犠牲層２０を配置している。これにより、ワークＷの表面Ｗａと犠牲層２０との間の段差が無くなるため、加工領域Ｋにおいてより均一な層流で水膜を形成できる。さらに、保護工程では、拡張治具１２による拡張面１５に至るように犠牲層２０を配置している。このため、吐出水ＰｗをワークＷの表面Ｗａに当てる際に、ワークＷの表面Ｗａから犠牲層２０が剥離することを好適に抑制できる。

【0068】

レーザピーニング装置１では、ワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５との位置関係を調整する調整機構（シム１６、ネジ１７、長孔１８、及びネジ孔１９）が設けられている。このような調整機構の導入により、ワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５との間の段差を無くすこと、或いはワークＷの表面Ｗａと拡張治具１２による拡張面１５とを密接した面とすることが可能となる。したがって、加工領域Ｋにおいてより均一な層流で水膜Ｐを形成できる。

【0069】

また、レーザピーニング装置１では、拡張治具１２における拡張面１５の算術平均粗さＲａが２０μｍ以下となっている。拡張面１５の粗さを抑えることで、拡張面１５を流れる吐出水Ｐｗが乱流となることを抑制でき、加工領域Ｋにおいてより均一な層流で水膜Ｐを形成できる。

【0070】

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ワークＷの表面Ｗａの全体が加工領域Ｋとして設定されているが、加工領域Ｋの設定は任意であり、ワークＷの表面Ｗａの一部を加工領域Ｋとして設定してもよい。加工領域Ｋは、線状に設定されていてもよく、点状に設定されていてもよい。点状の加工領域とは、例えばレーザ光ＬをワークＷの表面Ｗａに対して走査せず、１回のレーザ光Ｌの照射によって加工される領域を指す。つまり、点状の加工領域とは、例えばレーザ光Ｌの集光径に対応する領域である。

【0071】

上記実施形態では、照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１の走査にあたって、拡張面１５に張り出した犠牲層２０を吐出水Ｐｗの狙い位置Ｍ１に含めているが、拡張面１５自体を狙い位置Ｍ１に含めてもよい。上記実施形態では、照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１を定位置とし、ワークＷを照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１に対して走査しているが、ワークＷを定位置とし、照射位置Ｍ２及び狙い位置Ｍ１をワークＷに対して走査する態様としてもよい。

【0072】

上記実施形態では、ワークＷの表面Ｗａを囲むように当該表面Ｗａの上下左右に拡張治具１２による拡張面１５を形成しているが、拡張面１５の形成態様はこれに限られるものではなく、加工領域Ｋの設定に応じて種々の変形を取り得る。例えば図９（ａ）に示すように、上側拡張治具１２Ａ及び下側拡張治具１２のみを用いてワークＷの表面Ｗａの上側及び下側に拡張面１５を形成してもよく、図９（ｂ）に示すように、上側拡張治具１２Ａのみを用いてワークＷの表面Ｗａの上側のみに拡張面１５を形成してもよい。図９（ｃ）に示すように、一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃのみを用いてワークＷの表面Ｗａの左右に拡張面１５を形成してもよく、図９（ｄ）に示すように、下側拡張治具１２のみを用いてワークＷの表面Ｗａの下側のみに拡張面１５を形成してもよい。図９（ｃ）の更なる変形として、一対の横側拡張治具１２Ｃ，１２Ｃの一方のみを用いてワークＷの表面Ｗａの左右いずれかに拡張面１５を形成してもよい。

【0073】

上記実施形態では、ワークＷの表面Ｗａの四辺の縁を超えて、上側拡張治具１２Ａ、下側拡張治具１２、及び一対の横側拡張治具１２Ｃ、１２Ｃによるそれぞれの拡張面１５に至るように犠牲層２０が延びているが、犠牲層２０の配置態様は、これに限られるものではなく、加工領域Ｋの設定に応じて種々の変形を取り得る。例えば図１０（ａ）に示すように、ワークＷの表面Ｗａの四辺の縁と揃うように犠牲層２０を配置してもよく、図１０（ｂ）に示すように、ワークＷの表面Ｗａの上側の拡張面１５のみに至るように犠牲層２０を配置してもよい。図示は省略するが、ワークＷの表面Ｗａの一又は複数の任意の方向の拡張面１５に至るように犠牲層２０を配置してもよい。

【0074】

本実施形態では、ワークＷの表面Ｗａの形状（ワークＷの正面視の形状）として矩形を例示したが、ワークＷの表面Ｗａの形状は、円形状、楕円形状、多角形状などの他の形状であってもよい。拡張治具１２の拡張面１５の形状も、ワークＷの表面Ｗａの形状に応じて矩形以外の形状とすることができる。

【0075】

本実施形態では、ワークＷの表面Ｗａと拡張面１５とが面一になっているが、レーザ光Ｌの照射位置Ｍ２及び拡張面１５の少なくとも一部に跨るように層流による水膜Ｐが形成されていれば、ワークＷの表面Ｗａと拡張面１５とは必ずしも面一でなくてもよい。すなわち、レーザ光Ｌの照射位置Ｍ２及び拡張面１５の少なくとも一部に跨るように層流による水膜Ｐが形成される範囲であれば、表面Ｗａと拡張面１５との間に段差が生じていてもよい。かかる段差は、例えば０．１ｍｍより大きくなっていてもよい。

【0076】

また、本実施形態では、ワークＷの表面Ｗａと拡張面１５とがこれらの面方向に密接した面となっているが、レーザ光Ｌの照射位置Ｍ２及び拡張面１５の少なくとも一部に跨るように層流による水膜Ｐが形成される範囲であれば、ワークＷの表面Ｗａと拡張面１５との間に面方向の隙間が生じていてもよい。かかる隙間は、例えば０．１ｍｍより大きくなっていてもよい。

【0077】

本開示の要旨は、以下の［１］～［１５］に示すとおりである。
［１］ワークの表面に設定された加工領域にレーザ光を照射してピーニングを行うレーザピーニング方法であって、前記ワークに対して拡張治具を配置し、前記加工領域の正面視において、前記ワークの表面よりも外側の領域に前記拡張治具による拡張面を形成する配置工程と、狙い位置に向けた吐出水によって、前記レーザ光の照射位置及び前記拡張面の少なくとも一部に跨るように層流による水膜を形成する形成工程と、前記水膜を介して前記加工領域に前記レーザ光を照射する加工工程と、を備えるレーザピーニング方法。
［２］前記配置工程では、前記加工領域の正面視において、前記ワークの表面よりも上側に前記拡張治具による拡張面を形成する［１］記載のレーザピーニング方法。
［３］前記配置工程では、前記加工領域の正面視において、前記ワークの表面を囲むように前記拡張治具による拡張面を形成する［１］又は［２］記載のレーザピーニング方法。
［４］前記配置工程では、前記ワークの表面と前記拡張治具による拡張面とが面一となるように前記ワークに対して前記拡張治具を配置する［１］～［３］のいずれか記載のレーザピーニング方法。
［５］前記配置工程では、前記ワークに対して前記拡張治具を密接させ、前記ワークの表面と前記拡張治具による拡張面とを密接した面とする［１］～［４］のいずれか記載のレーザピーニング方法。
［６］前記配置工程では、前記拡張面の算術平均粗さＲａが２０μｍ以下の拡張治具を用いる［１］～［５］記載のレーザピーニング方法。
［７］前記配置工程では、前記ワークの背面及び前記拡張治具の背面を保持する保持治具を配置する［１］～［６］記載のレーザピーニング方法。
［８］前記加工工程では、前記照射位置と前記狙い位置との間隔を一定に保った状態で前記照射位置及び前記狙い位置を走査する［１］～［７］記載のレーザピーニング方法。
［９］前記加工工程では、前記照射位置及び前記狙い位置を定位置とし、前記ワークを前記照射位置及び前記狙い位置に対して走査する［１］～［８］記載のレーザピーニング方法。
［１０］前記ワークの表面において、少なくとも前記加工領域の全体に犠牲層を配置する保護工程を更に備える［１］～［９］のいずれか一項記載のレーザピーニング方法。
［１１］前記保護工程では、前記加工領域の正面視において、前記ワークの表面の縁に至るように前記犠牲層を配置する［１０］記載のレーザピーニング方法。
［１２］前記保護工程では、前記拡張治具による拡張面に至るように前記犠牲層を配置する［１０］又は［１１］記載のレーザピーニング方法。
［１３］ワークの表面に設定された加工領域にレーザ光を照射してピーニングを行うレーザピーニング装置であって、前記ワークに対して配置され、前記加工領域の正面視において、前記ワークの表面よりも外側の領域に拡張面を形成する拡張治具と、狙い位置に向けた吐出水によって前記レーザ光の照射位置及び前記拡張面の少なくとも一部に跨るように層流による水膜を形成する吐出部と、前記水膜を介して前記加工領域に前記レーザ光を照射する光源部と、を備えるレーザピーニング装置。
［１４］前記ワークの表面と前記拡張治具による拡張面との位置関係を調整する調整機構を更に備える［１３］記載のレーザピーニング装置。
［１５］前記拡張面の算術平均粗さＲａは、２０μｍ以下となっている請求項［１３］又は［１４］記載のレーザピーニング装置。

【符号の説明】

【0078】

１…レーザピーニング装置、２…光源部、３…吐出部、１１…保持治具、１２…拡張治具、１５…拡張面、シム１６（調整機構）、ネジ１７（調整機構）、長孔１８（調整機構）、ネジ孔１９（調整機構）、２０…犠牲層、Ｗ…ワーク、Ｗａ…表面、Ｋ…加工領域、Ｌ…レーザ光、Ｍ１…狙い位置、Ｍ２…照射位置、Ｐ…水膜、Ｐｗ…吐出水。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】