JP2001129762A

JP2001129762A - 粉粒体噴射加工方法および加工装置

Info

Publication number: JP2001129762A
Application number: JP31238699A
Authority: JP
Inventors: Akio Mishima; 彰生三島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】被加工物の表面に断面が矩形の溝加工を施すよ
うにした噴射加工方法を提供することを目的とする。【解決手段】ノズル１２の研磨材加速室５６を２分割す
るとともに互いに傾斜させ、被加工物１１の加工面に垂
直な方向に対して傾斜しかつ互いに遠ざかる方向に固気
２相流を噴射するとともに、レジストマスク６０の長さ
方向と直交する方向に噴射するようにした粉粒体噴射加
工方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粉粒体噴射加工方法
および加工装置に係り、とくに粉粒体を気体とともに固
気２相流としてノズルから被加工物に対して噴射して被
加工物の加工を行なうようにした粉粒体噴射加工方法お
よび加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】研磨材を含んだ高圧空気の固気２相流を
ノズルから被加工物の表面に噴射し、高精度の溝状ある
いは円筒状等の各種の形状の盲穴あるいは貫通穴等の穴
部を研削加工する方法および装置が知られている。

【０００３】このような加工においては、高圧空気の流
れに研磨材を吸込み、図１５に示すような丸形のノズル
１の噴射口からワーク２に噴射するようにしたものであ
る。ここでワーク２の表面には例えばレジスト３を縞状
に形成しておき、レジスト３が形成されていない部分に
加工溝４を形成する。ここでワーク２をレジスト３の縞
の方向と直交する方向にゆっくり移動させるとともに、
ノズル１をレジスト３の縞の方向に往復運動させるよう
にしている。

【０００４】従来の別の加工方法は、図１９に示すよう
な矩形のノズル１を用いるものである。ここでは研磨材
が噴射される出口が細長いスリット状をしたノズル１が
用いられる。ここでノズル１内に供給される研磨材は、
その内部で広がった後に集束され、先端側の長方形ある
いはスリット状の噴射口から加速されて噴射される。こ
のために噴射される研磨材は横方向の広がりが少なくな
る。ノズル１はその噴射口の長さ方向がレジストパター
ン３に直交する向きで配され、レジストパターン３に平
行な方向にノズル１がスキャンされるようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１５に示すような円
形のノズル１による加工の場合は、図１６に示すように
ノズル１から出た研磨材がノズル１の軸線に対して３６
０度広がってワーク２の表面に衝突する。そしてレジス
ト３の側面や加工溝４の側面に図１７に示すように斜め
の方向から広がりながら衝突することになり、このよう
にして研磨材は加工溝４の側面を研磨した後に跳返って
加工溝４の中心に当り、この部分をも研削した後に加工
溝４に沿ってその長さ方向に流れることになる。このた
めにガラスやセラミックの場合には、加工溝４が図１７
に示すようにその断面が曲面状に加工される欠点があっ
た。このような欠点によって、プリンタ用ヘッドのイン
クの流路のように、溝の断面形状が矩形を必要とする場
合には不適当であるという問題があった。

【０００６】プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の
リブを高精度に加工する場合には、図１８に示すように
ガラス等から成る基盤５の表面にスクリーン印刷された
低融点ガラス６から成る被加工物の表面にストライプ状
のレジストパターン３を形成する。このレジスト層３側
の表面に研磨材を噴射し、レジスト層３以外の低融点ガ
ラス６の部分を放電用空間となる溝状に形成し、レジス
ト層３の部分でリブを形成する。

【０００７】ここで丸いノズル１によって３６０度広が
って噴射される研磨材は、低融点ガラスペースト６の加
工溝４の側面に衝突して研磨し、跳返って溝４の底に当
って溝４に沿って流動する。硬度が高い基盤５は加工さ
れないために、溝４の底部に基盤５が露出するとそれ以
上深くならない。この結果加工溝４の側面がえぐられて
リブ形状になり、リブ強度の低下をもたらす。またプラ
ズマディスプレイパネルに用いた場合には、その輝度の
低下を招来する問題がある。

【０００８】丸ノズルよりも研磨材の広がりが少ない図
１９に示すような矩形ノズルの場合には、図２０および
図２１に示すようにワーク２がガラスやセラミック等の
単一素材の場合には、このノズル１から出た研磨材の内
の加工溝４の底部に当ったものはこの部分を研削して跳
返り、加工溝４に沿って流動する。加工溝４の側面に当
った研磨材は、この部分を研削して跳返り、加工溝４の
底にもう一度跳返ってこの部分をも研削した後に、加工
溝４に沿って流れる。この結果加工溝４の中央の研削量
が多くなるために、溝４の断面形状は丸ノズルの場合と
同様の曲面形状になり、エッジが直角の矩形状の断面が
得られない。

【０００９】矩形ノズル１によってプラズマディスプレ
イパネルの溝加工を行なった場合の状態が図２２に示さ
れている。すなわち矩形ノズル１から噴射された研磨材
は横への広がりがないために、加工溝４の側面を抉るよ
うに直接研削することがない。しかし加工溝４の側面に
当った研磨材は、この部分を研削して跳返り、溝４の底
にもう一度当った後に、溝４に沿って流動する。溝４の
側面は研削力が弱いために、側面のテーパは最後まで残
り、溝４の断面形状が矩形になることがない。

【００１０】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、ワークに加工溝を形成する際に、その
断面形状がより正確な矩形断面をなすようにした粉粒体
噴射加工方法および加工装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願の一発明は、粉粒体
を気体とともに固気２相流としてノズルから被加工物に
対して噴射して被加工物の加工を行なうようにした粉粒
体噴射加工方法において、前記固気２相流を２分割し、
前記被加工物の加工面に垂直な方向に対して傾斜しかつ
互いに遠ざかる方向に噴射することを特徴とする粉粒体
噴射加工方法に関するものである。

【００１２】本願の別の発明は、粉粒体を気体とともに
固気２相流としてノズルから被加工物に対して噴射して
被加工物の加工を行なうようにした粉粒体噴射加工方法
において、前記ノズルの粉粒体分散空間に前記粉粒体を
気体とともに供給し、次いで前記粉粒体と気体とをほぼ
直線状に集束し、さらに加速空間において整流加速して
前記ノズルの噴射口から被加工物に固気２相流として噴
射することを特徴とする粉粒体噴射加工方法に関するも
のである。

【００１３】ここでノズルの噴射口がスリット状をな
し、該噴射口の長さ方向または幅方向に固気２相流を２
分割するようにしてよい。またノズルの加速空間の軸線
方向と直角方向の断面形状が矩形状をなし、その長辺が
短辺の１０倍以上の長さを有し、しかも前記加速空間の
軸線方向の寸法が前記短辺の２０倍以上であってよい。
またノズルの加速空間の軸線方向と直角方向の断面形状
が矩形状をなし、その短辺が０．３〜５ｍｍであって、
長辺が１０〜１０００ｍｍであってよい。

【００１４】またノズルの加速空間の軸線方向のほぼ全
長の領域において前記固気２相流を２分割し、前記被加
工物の加工面に垂直な方向に対して５〜４０度傾斜した
方向に噴射するようにしてよい。また被加工物の表面に
溝加工を行なうとともに、２分割されて噴射される固気
２相流の傾斜方向が加工溝の長さ方向とほぼ直交する方
向であってよい。また粉粒体が＃２４０〜＃６０００の
大きさの研磨材であってよい。

【００１５】また加工装置に関する主要な発明は、粉粒
体を気体とともに固気２相流としてノズルから被加工物
に対して噴射して被加工物の加工を行なうようにした粉
粒体噴射加工装置において、前記ノズルが、前記固気２
相流を分散させる分散室と、前記固気２相流を断面がほ
ぼ直線状に集束させる集束室と、集束された固気２相流
を加速する加速室とを具備し、しかも前記加速室の軸線
方向と直角方向の断面形状が矩形状をなし、その長辺が
短辺の１０倍以上の長さを有し、かつ加速室の軸線方向
の寸法が短辺の２０倍以上の長さを有し、該加速室の軸
線方向の寸法のほぼ全長において該加速室が２分割され
るとともに、このノズルの軸線方向に対して傾斜してい
ることを特徴とする粉粒体噴射加工装置に関するもので
ある。

【００１６】ここで加速室の軸線方向と直角方向の断面
形状が矩形状をなし、その短辺が０．３〜５ｍｍであっ
て、長辺が１０〜１０００ｍｍであってよい。また加速
室の軸線方向に対する傾斜角度が５〜４０度であってよ
い。またノズルが、金属製のハウジングと、金属または
セラミック製のノズルチップとをから成り、シール部材
を介して一体に接合されてよい。

【００１７】

【作用】加工方法に関する上記一発明および別の発明に
よれば、固気２相流はノズル内の粉粒体分散空間内にお
いてとくに粉粒体がより完全に分散され、次いで粉粒体
集束空間において粉粒体と気体とがほぼ直線状に集束さ
れ、さらに加速空間において整流加速されてノズルの噴
射口から被加工物の加工面に垂直な方向に対して傾斜し
かつ遠ざかる方向に噴射されることになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態は、
研磨材が充填されかつ高圧気体が印加されたスクリュタ
ンクから、スクリュの回転によって一定量の研磨材を高
圧気体の流れに押出して分散させ、これによって得られ
た固気２相流を被加工物の表面に噴射するようにし、こ
れによって被加工物の加工面を加工する方法であって、
被加工物に噴射される固気２相流を２分割し、被加工物
の加工面に対して垂直方向であって上記の２分割された
２つの方向が互いに遠ざかるように噴射するようにした
ものである。

【００１９】ここで固気２相流を噴射するノズルは、研
磨材分散空間を有し、その中に固気２相流を供給し、次
いでこの固気２相流を研磨材集束空間で直線状に集束し
て研磨材加速空間で整流および加速した後に、被加工物
の加工面に研磨材を噴射するようにしている。

【００２０】ここで研磨材加工空間の軸線方向と直角方
向の断面形状が矩形状であって、短辺に対して長辺が１
０倍以上の長さを有し、しかも軸線方向の寸法が短辺の
２０倍以上の距離で一定の形状に画定されるようにした
ものである。また研磨材加速空間の断面形状が、短辺が
０．３ｍｍ以上で長辺が１０〜１０００ｍｍの狭幅の横
長のスリット形状をなし、研磨材加速空間の軸線方向の
全長において固気２相流を２分割し、被加工物の加工面
に垂直方向から傾きが５〜３０度で噴射するようになさ
れる。しかも被加工物の加工面に対して垂直方向から傾
斜して噴射する方向が、加工物の表面に形成されている
凹部ないし溝に対してその長さ方向に対して直交する方
向に傾斜される。またここで研磨材としては、＃２４０
〜＃６０００の大きさのものが好んで用いられる。

【００２１】このような加工に用いられる加工装置は、
研磨材が充填されかつ高圧気体が印加されたスクリュタ
ンクを備え、このスクリュタンクのスクリュの回転によ
って一定量の研磨材を高圧気体の流れの中に押出して分
散させる分散室を備え、得られた固気２相流を被加工物
の表面に噴射する噴射ノズルを備える噴射加工装置であ
って、上記ノズルが固気２相流を分散させる分散室と、
直線状に集束させる集束室と、整流して加速させる加速
室とを有し、ここで加速室の軸線方向と直交する方向の
断面形状が短辺に対して１０倍以上の長辺から形成さ
れ、かつ短辺に対して２０倍以上の軸線方向の寸法で２
分割され、加工対象物の加工面に垂直方向から傾斜して
噴射されるようにした加工装置に関するものである。

【００２２】とくに加速室の軸線方向と直角方向の断面
形状は、短辺が０．３ｍｍ以上で長辺が１０〜１０００
ｍｍの狭幅の横長であって、研磨材加速室が加工対象物
の加工面に垂直方向に対して傾き角度が５〜４０度であ
ってよい。またノズルは、金属製のハウジングと、金属
またはセラミックス製のノズルチップとから成り、Ｏリ
ングシールで一体化されていてよい。

【００２３】上記のような加工方法および加工装置によ
れば、高圧気体内に研磨材を分散させ、得られた固気２
相流を被加工物の表面に噴射するようにして該被加工物
の加工面を加工する噴射加工において、研磨材と高圧気
体が入ったスクリュタンクと、２分割されかつ出口から
研磨材が斜めに噴射されるノズルによって装置が構成さ
れる。そして被加工物は斜めに噴射された研磨材がレジ
ストのストライプパターンに直交するように位置するこ
とになり、このためにストライプパターンの溝の断面形
状をほぼ正確な矩形の形状に加工することが可能にな
る。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る加工を行なう
粉粒体噴射加工装置の全体の構成を示している。この装
置は加工室１０を備えている。加工室１０内にはワーク
ホルダ５０を介してワーク１１が保持されており、この
ワークホルダ５０と対向するようにノズル１２を配する
ようにしている。ノズル１２はアーム１３を介してアク
チュエータ１４によってスキャンされるようになってい
る。なおアーム１３が貫通する加工室１０の壁面は蛇腹
１５によってシールされるようになっている。

【００２５】加工室１０の底部は管路１９を介して分離
装置２０と接続されている。そしてこの分離装置２０が
フィルタ２１を備え、このフィルタ２１によって空気と
粉粒体とを分離するようにしている。フィルタ２１によ
って分離された空気は上部に排出されるとともに、回収
された粉粒体は蓄えておいて繰返して使用されるように
なっている。

【００２６】分離装置２０の下部には開閉弁２４が設け
られており、この開閉弁２４を介して中間タンク２５に
接続されている。中間タンク２５はその底部にスクリュ
コンベア２６を備え、中間タンク２５の底部に溜った粉
粒体を図１中右方に押出すようにしている。

【００２７】中間タンク２５の底部は接続筒３０を介し
て供給タンク３２に接続されている。そしてこの接続筒
３０の底部であって供給タンク３２との接続部分に円錐
弁３１が配されており、この円錐弁３１によって中間タ
ンク２５から供給タンク３２への粉粒体の供給を制御す
るようにしている。

【００２８】供給タンク３２内には撹拌棒３３とスクリ
ュコンベア３４とが上下に配されている。これらの撹拌
棒３３とスクリュコンベア３４とはそれぞれモータ３
５、３６とによって回転駆動されるようになっている。

【００２９】さらにこの装置は空気圧源４０を備えてお
り、この空気圧源４０にはドライユニット４１、流量セ
ンサ４２、流量制御部４３、分岐ユニット４４が直列に
接続されている。そして分岐ユニット４４の一方の分岐
管は混合管４５に接続されている。そしてこの混合管４
５の下流側の部分がエゼクタ４６に接続されている。エ
ゼクタ４６は粉粒体を含む空気流を混合管４５から吸引
し、加工室１０内のノズル１２に供給するようにしてい
る。

【００３０】次にこのような粉粒体噴射加工装置の動作
の概要を説明する。空気圧源４０から供給される高圧の
空気はドライユニット４１、流量センサ４２、流量制御
部４３、分岐ユニット４４を通って混合管４５の下部に
供給される。そしてこの混合管４５内を通る高圧の空気
流によって供給タンク３２の底部の供給孔４７から押出
される粉粒体を吸引し、エゼクタ４６に供給する。この
エゼクタ４６において分岐ユニット４４から供給される
高圧空気中に粉粒体が混入され、これによって固気２相
流が生成される。このような固気２相流が加工室１０内
のノズル１２に供給される。

【００３１】ノズル１２はその先端側にスリット状の噴
射口を有するとともに、ワークホルダ５０上のワーク１
１の表面に沿ってアクチュエータ１４によってアーム１
３を介してスキャンしながらワーク１１の表面の加工を
行なうようにしている。すなわち高圧の空気と粉粒体と
の固気２相流が勢いよくノズル１２の噴射口からワーク
１１の表面に吹付けられ、これによって粉粒体噴射加工
が行なわれる。

【００３２】加工を行なった粉粒体と空気との混合体は
管路１９を通して分離装置２０に導かれる。そしてこの
分離装置２０内のフィルタ２１によって空気と粉粒体と
の分離が行なわれ、空気は分離装置２０の上部から外部
へ排出される。なお一部の空気は加工室１０内に供給さ
れ、この加工室１０内に空気の整流を発生させ、ノズル
１２からの粉粒体と空気との固気２相流の流れを整流す
るようにしている。さらに一部の空気は中間タンク２５
に供給され、中間タンク２５内の圧力を高めるようにし
ている。

【００３３】分離装置２０で分離された粉粒体は開閉弁
２４の開放に従って中間タンク２５内に落下する。そし
てスクリュコンベア２６が駆動されると、中間タンク２
５の底部に溜った粉粒体が接続筒３０の円錐弁３１を開
くのに同期して供給タンク３２内に落下する。供給タン
ク３２内の粉粒体は撹拌棒３３によって撹拌される。そ
して撹拌棒３３の下側においてスクリュコンベア３４が
モータ３６で駆動されると、この供給タンク３２の底部
に溜った粉粒体が供給孔４７から混合管４５へ順次供給
される。このようにして粉粒体は何回も繰返し利用され
ることになる。

【００３４】次にこのような加工装置において用いられ
るノズル１２について図２〜図４により説明する。この
ノズル１２は高圧空気によって供給される粉粒体あるい
は研磨材が研磨材入口５３から供給される研磨材分散室
５４と、研磨材を集束させる研磨材集束室５５と、研磨
材を加速させる研磨材加速室５６とを備えており、加速
室５６の先端側の噴射口５７を備え、この噴射口５７に
よって研磨材の噴射を行なうようにしている。

【００３５】従って高圧エアによって運ばれてノズル１
２内に研磨材入口５３を通して供給された研磨材は、研
磨材分散室５４によってノズル１２の内部空間全体に広
がるようになり、次いで集束室５５によって線状に集め
られ、次いで２分割されて一対の加速室５６に供給され
る。加速室５６においては固気２相流の流速が最大にな
り、研磨材は加速と同時に向きを斜めに変えられる。す
なわち研磨材は同じ角度でノズル１２の外側に向って噴
射される。

【００３６】ガラス、セラミックス、プラスチック、金
属等の被加工物の表面には、例えば東京応化工業のＢＦ
レジスト等のレジストマスク６０を図２に示すように形
成しておく。そしてノズル１２はレジストマスク６０の
ストライプの方向に往復してスキャンされる。これに対
してワークを構成する被加工物１１はスキャンするノズ
ル１２に対してそのスキャン方向と直角方向であってマ
スク６０の形成方向と直角方向にスキャンされる。

【００３７】図３および図４に示すように、ノズル１２
は金属製のハウジング５１と、金属またはセラミック製
のノズルチップ５２とから構成され、ハウジング５１内
に研磨材分散室５４が形成され、ノズルチップ５２内に
集束室５５と加速室５６とが形成されている。そしてハ
ウジング５１とノズルチップ５２とはＯリング５８を介
して互いにシールされた状態で結合されている。すなわ
ちノズルチップ５２はハウジング５１にねじ止めされて
固定されている。

【００３８】ノズルチップ５２の加速室５６の図４に示
す隙間ｔは、研磨材によって摩耗して広がる。従ってノ
ズルチップ５２の交換の目安は、隙間ｔが当初の値の
１．５倍の１．５ｔになったときで、これ以上使用する
と加工深さの均一性の悪化が顕著になる。消耗品のノズ
ルチップ５２のみを交換することによって、ノズル１２
のメインテナンスコストを下げることが可能になる。

【００３９】図５〜図７によってこのようなノズル１２
による加工の動作を説明する。ノズル１２の噴射口５７
から出た研磨材は、図３に示す角度θでガラス、セラミ
ック、プラスチック、金属等の被加工物の表面に斜めに
衝突する。加工溝６３の底部に当った研磨材はこの部分
を研削して跳返り、加工溝６３の隅に当ってこの部分を
も研削した後に溝６３に沿ってその長さ方向に流動す
る。加工溝６３の側面に当った研磨材は、この側面を研
磨し、溝６３の隅に再度当ってこの隅を研磨した後溝に
沿って流動することになる。

【００４０】とくに図７はプラズマディスプレイパネル
（ＰＤＰ）のリブ加工の例を示している。この場合にも
ガラスの溝加工の場合と同じ原理で、断面が矩形の溝６
３を形成することができる。溝６３の底の低融点ガラス
ペースト６１がなくなって基盤６２が露出すると、溝６
３の隅のガラスペーストが集中的に研削され、加工溝６
３の形状が矩形になる。すなわちこのノズル１２を用い
ることによって、加工溝６３の側面と隅の加工能力が増
加するために、側面にテーパを有しないほぼ正確な矩形
断面の加工溝６３を形成することが可能になる。

【００４１】ノズル１２の噴射口５７の長さｗ（図３参
照）は、被加工物１１の大きさや加工し易さによって変
ってくる。例えば加工され難いガラスやセラミックから
成る小物電子部品を加工する場合や、部品の一部を加工
する場合等においては、ノズル１２の噴射口５７の長さ
ｗは、加工範囲が狭いと加工の威力を大きくできる点
で、長さの短いノズルの方が適しており、例えば１０〜
２０ｍｍ程度が適当である。これに対してプラズマディ
スプレイパネル（ＰＤＰ）のように被加工物が軟らか
く、幅が１ｍ前後の大型のワーク１１の場合には、噴射
口５７の長さｗは大きい方が加工能率がよくなる。従っ
てこの場合にはｗが５００〜１０００ｍｍ程度が適当で
ある。

【００４２】ここでノズル１２の加速室５６の軸線方向
の長さｈと幅ｔとの比ｈ／ｔに対する加工速度の関係を
調べた結果を図８に示す。図８に示すように、ノズル１
２の加速室５６の軸線方向の寸法ｈと隙間ｔとの比ｈ／
ｔに対する加工速度の値は、加速室５６の隙間ｔを一定
にすると、高さｈが大きくなるほど加工速度が増加し、
ｈ／ｔが２０でほぼ一定になって飽和する。

【００４３】図９は市販の研磨材の内で、最も平均粒径
が大きな＃２４０の研磨材の粒度分布を、ＧＣを例にと
って示したものである。すなわち横軸に粒子径を、縦軸
左にその粒子径で頻度を、縦軸右に頻度の累積を示して
いる。横軸の粒子径が２００μｍ以上は３０μｍ単位に
なり、最大の粒子径は２６０μｍになっている。

【００４４】研磨材は一般に市販のものが用いられるた
めに、加速室５６の隙間ｔは最大の粒子径２６０μｍか
ら少し余裕をみて３００μｍを最小とし、これより隙間
ｔを大きな値に設定する必要がある。市販の研磨材の内
で、最も平均粒径が小さいのは＃１００００である。た
だしこの粉体の場合には小さすぎて加工ができない。本
実施例の加工装置で加工可能な最小の粉体は、＃６００
０である。このために本実施例で一般的に使用する粉体
は、＃２４０〜＃６０００の範囲内のものになる。

【００４５】図１０はノズル１２の出口の噴射口５７の
隙間ｔと長さｗの比ｗ／ｔと、幅方向の流量Ｆｗと隙間
方向の流量Ｆｔとの比Ｆｗ／Ｆｔの関係を示したもので
ある。ノズル１２の長さｗに比べて隙間ｔを小さくする
と、当然のことながら隙間ｔ方向の空気の流れが少なく
なることを示している。ｗ／ｔが１０倍以上でＦｗ／Ｆ
ｔが一定になることがこのグラフから理解される。隙間
ｔ方向の空気の流れを最小にするには、ノズル１２の出
口の噴射口５７の部分のｗ／ｔが１０倍以上であること
が必要である。

【００４６】図１１はノズル１２の研磨材加速室５６の
傾きθ（図３参照）と等しい研磨材の噴射角度θと被加
工物１１の加工溝６３のテーパ角度βとの関係を示した
ものである。被加工物１１の加工溝６３のテーパ角度β
が０になるのは、ソーダガラスの場合で噴射角度θが３
０度のときで、ＰＺＴセラミックスの場合で噴射角度θ
が１０度で、ＰＤＰリブ加工の場合で噴射角度θが５度
である。ＰＺＴセラミックスはソーダガラスに比べて加
工速度が約３倍速い。加工され易い材料は、小さい噴射
角度θで被加工物の溝６３のテーパ角度βをほぼ０にす
ることができる。このためにノズル加工室の傾きθは５
〜３０度の範囲が適当と言える。

【００４７】次に第２の実施例のノズル１２について図
１２〜図１４により説明する。この実施例のノズル１２
は研磨材を分散させる分散室５４と、研磨材を直線状に
集束する集束室５５と、固気２相流を２分割して加速す
るための加速室５６とを備えている。

【００４８】とくにこの実施例の特徴は、図１２および
図１４に示すように、ノズル１２の噴射口５７の幅方向
に２分割して一対の噴射口５７からそれぞれ固気２相流
を噴射することを特徴としている。なおここで加速室５
６は固気２相流の流速が最大で、研磨材は加速と同時に
向きを変更される。そして研磨材の噴射方向は図４にお
いてその軸線に対して対称な角度であって、ノズル１２
の軸線に対して傾斜した角度θで噴射するようにしてい
る。

【００４９】図１２に示すように、ワーク１１を構成す
るガラス、セラミックス、プラスチック、金属等の被加
工物の表面には、予めストライプ状のレジストマスク６
０、例えば東京応化工業のＢＦレジスト６０を形成して
おく。そしてノズル１２から噴射された研磨材の方向
が、被加工物１１のレジスト６０のストライプパターン
に直交するように被加工物１１を置く。ノズル１２はレ
ジストマスク６０のストライプと直交するように往復し
てスキャンさせる。被加工物１１はスキャンしているノ
ズル１２の下を一方向に移動させるようにしている。

【００５０】図１３および図１４に示すように、このノ
ズル１２は金属製のハウジング５１と、金属またばセラ
ミックスス製のノズルチップ５２とから構成され、両者
はその接合部においてＯリング５８によって一体化され
ている。ノズルチップ５２の加速室５６の隙間ｔは摩耗
して広がる。交換の目安は隙間が当初の隙間ｔの１．５
倍の１．５ｔになったときで、これ以上使用すると加工
深さの均一性が悪化するとともにそれが目立つようにな
る。ここでノズルチップ５２のみを交換することによっ
て、ノズル１２のメインテナンスコストを低下させるこ
とが可能になる。

【００５１】なお図１２に示すように、スリット状の噴
射口５７の幅方向に２分割して研磨材を斜めに噴射する
ようにしているために、この実施例のノズル１２におい
ては、そのスキャンの方向が図２に示す第１の実施例の
ノズルとは直交する方向になる。すなわち図１２に示す
ノズル１２はワーク１１の表面のマスク６０の長さ方向
と直交する方向にスキャンするようにしている。従って
２分割されて噴射される研磨材を含む固気２相流の傾斜
方向が加工溝６３の長さ方向とほぼ直交する方向にな
り、このような構成によって第１の実施例と同様にほぼ
正確な矩形の加工溝６３を形成することが可能になる。

【００５２】

【発明の効果】本願の一発明は、粉粒体を気体とともに
固気２相流としてノズルから被加工物に対して噴射して
被加工物の加工を行なうようにした粉粒体噴射加工方法
において、固気２相流を２分割し、被加工物の加工面に
垂直な方向に対して傾斜しかつ互いに遠ざかる方向に噴
射するようにしたものである。

【００５３】従ってこのような噴射加工方法によれば、
とくにストライプ状にマスクを形成したワークに対して
ノズルをストライプ状マスクの長さ方向とほぼ直交する
方向に傾斜させることによって、断面が矩形の溝加工を
行なうことが可能になる。

【００５４】別の発明は、粉粒体を気体とともに固気２
相流としてノズルから被加工物に対して噴射して被加工
物の加工を行なうようにした粉粒体噴射加工方法におい
て、ノズルの粉粒体分散空間に前記粉粒体を気体ととも
に供給し、次いで粉粒体集束空間で粉粒体と気体とをほ
ぼ直線状に集束し、さらに加速空間において整流加速し
てノズルの噴射口から被加工物に固気２相流として噴射
するようにしたものである。

【００５５】従ってこのような粉粒体噴射加工方法によ
れば、気体中に粉粒体が均一に分散された固気２相流を
ノズルの噴射口から被加工物に対して高速で噴射してこ
の被加工物の表面を加工することが可能になる。

【００５６】加工装置に関する発明は、粉粒体を気体と
ともに固気２相流としてノズルから被加工物に対して噴
射して被加工物の加工を行なうようにした粉粒体噴射加
工装置において、ノズルが、固気２相流を分散させる分
散室と、固気２相流を断面がほぼ直線状に集束させる集
束室と、集束された固気２相流を加速する加速室とを具
備し、しかも加速室の軸線方向と直角方向の断面形状が
矩形状をなし、その長辺が短辺の１０倍以上の長さを有
し、かつ加速室の軸線方向の寸法が短辺の２０倍以上の
長さを有し、該加速室の軸線方向の寸法のほぼ全長にお
いて該加速室が２分割されるとともに、このノズルの軸
線方向に対して傾斜させるようにしたものである。

【００５７】従ってこのような加工装置によれば、被加
工物の表面に対して垂直な方向と傾斜する方向に高速で
固気２相流を噴射して被加工物の表面の加工を行なうこ
とが可能になる。しかも被加工物の表面に予めストライ
プ状のマスクを施し、固気２相流の傾斜方向をストライ
プの長さ方向とほぼ直交する方向とすることによって、
被加工物に断面がほぼ正確な矩形の形状の溝加工を施す
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】噴射加工装置の全体の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】第１の実施例のノズルの外観斜視図である。

【図３】同ノズルの縦断面図である。

【図４】図３と直角な角度におけるノズルの縦断面図で
ある。

【図５】ノズルによる噴射加工の状態を示す要部平面図
である。

【図６】噴射加工の状態を示す拡大正面図である。

【図７】プラズマディスプレイパネルの加工を行なう状
態を示す拡大正面図である。

【図８】ノズルの加工速度を示すグラフである。

【図９】粒子径の分布を示すグラフである。

【図１０】空気の流量比を示すグラフである。

【図１１】加工溝の側面のテーパ角度を示すグラフであ
る。

【図１２】第２の実施例のノズルの外観斜視図である。

【図１３】同ノズルの縦断面図である。

【図１４】図１３とは直角な方向の同ノズルの縦断面図
である。

【図１５】丸ノズルによる噴射加工を示す外観斜視図で
ある。

【図１６】同平面図である。

【図１７】同ノズルによる加工状態を示す正面図であ
る。

【図１８】同ノズルによるプラズマディスプレイパネル
の加工状態を示す正面図である。

【図１９】矩形のノズルによる溝加工状態を示す外観斜
視図である。

【図２０】同加工状態を示す要部平面図である。

【図２１】同加工状態の正面図である。

【図２２】同ノズルによるプラズマディスプレイパネル
の加工を示す要部正面図である。

【符号の説明】

１‥‥ノズル、２‥‥ワーク、３‥‥レジスト、４‥‥
加工溝、５‥‥基盤、６‥‥低融点ガラス、１０‥‥加
工室、１１‥‥ワーク（被加工物）、１２‥‥ノズル、
１３‥‥アーム、１４‥‥アクチュエータ、１５‥‥蛇
腹、１９‥‥管路、２０‥‥分離装置、２１‥‥フィル
タ、２４‥‥開閉弁、２５‥‥中間タンク、２６‥‥ス
クリュコンベア、３０‥‥接続筒、３１‥‥円錐弁、３
２‥‥供給タンク、３３‥‥撹拌棒、３４‥‥スクリュ
コンベア、３５、３６‥‥モータ、４０‥‥空気圧源、
４１‥‥ドライユニット、４２‥‥流量センサ、４３‥
‥流量制御部、４４‥‥分岐ユニット、４５‥‥混合
管、４６‥‥エゼクタ、４７‥‥供給孔、５１‥‥ハウ
ジング、５２‥‥ノズルチップ、５３‥‥研磨材入口、
５４‥‥研磨材分散室、５５‥‥研磨材集束室、５６‥
‥研磨材加速室、５７‥‥噴射口、５８‥‥Ｏリング、
６０‥‥レジストマスク、６１‥‥低融点ガラスペース
ト、６２‥‥基盤、６３‥‥加工溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉粒体を気体とともに固気２相流としてノ
ズルから被加工物に対して噴射して被加工物の加工を行
なうようにした粉粒体噴射加工方法において、前記固気２相流を２分割し、前記被加工物の加工面に垂
直な方向に対して傾斜しかつ互いに遠ざかる方向に噴射
することを特徴とする粉粒体噴射加工方法。
【請求項２】粉粒体を気体とともに固気２相流としてノ
ズルから被加工物に対して噴射して被加工物の加工を行
なうようにした粉粒体噴射加工方法において、前記ノズルの粉粒体分散空間に前記粉粒体を気体ととも
に供給し、次いで前記粉粒体と気体とをほぼ直線状に集
束し、さらに加速空間において整流加速して前記ノズル
の噴射口から被加工物に固気２相流として噴射すること
を特徴とする粉粒体噴射加工方法。
【請求項３】ノズルの噴射口がスリット状をなし、該噴
射口の長さ方向に固気２相流を２分割することを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の粉粒体噴射加工方
法。
【請求項４】ノズルの噴射口がスリット状をなし、該噴
射口の幅方向に前記固気２相流を２分割することを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の粉粒体噴射加工
方法。
【請求項５】ノズルの加速空間の軸線方向と直角方向の
断面形状が矩形状をなし、その長辺が短辺の１０倍以上
の長さを有し、しかも前記加速空間の軸線方向の寸法が
前記短辺の２０倍以上であることを特徴とする請求項２
に記載の粉粒体噴射加工方法。
【請求項６】ノズルの加速空間の軸線方向と直角方向の
断面形状が矩形状をなし、その短辺が０．３〜５ｍｍで
あって、長辺が１０〜１０００ｍｍであることを特徴と
する請求項５に記載の粉粒体噴射加工方法。
【請求項７】ノズルの加速空間の軸線方向のほぼ全長の
領域において前記固気２相流を２分割し、前記被加工物
の加工面に垂直な方向に対して５〜４０度傾斜した方向
に噴射することを特徴とする請求項２に記載の粉粒体噴
射加工方法。
【請求項８】被加工物の表面に溝加工を行なうととも
に、２分割されて噴射される固気２相流の傾斜方向が加
工溝の長さ方向とほぼ直交する方向であることを特徴と
する請求項１に記載の粉粒体噴射加工方法。
【請求項９】粉粒体が＃２４０〜＃６０００の大きさの
研磨材であることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の粉粒体噴射加工方法。
【請求項１０】粉粒体を気体とともに固気２相流として
ノズルから被加工物に対して噴射して被加工物の加工を
行なうようにした粉粒体噴射加工装置において、前記ノズルが、前記固気２相流を分散させる分散室と、
前記固気２相流を断面がほぼ直線状に集束させる集束室
と、集束された固気２相流を加速する加速室とを具備
し、しかも前記加速室の軸線方向と直角方向の断面形状が矩
形状をなし、その長辺が短辺の１０倍以上の長さを有
し、かつ加速室の軸線方向の寸法が短辺の２０倍以上の
長さを有し、該加速室の軸線方向の寸法のほぼ全長において該加速室
が２分割されるとともに、このノズルの軸線方向に対し
て傾斜していることを特徴とする粉粒体噴射加工装置。
【請求項１１】加速室の軸線方向と直角方向の断面形状
が矩形状をなし、その短辺が０．３〜５ｍｍであって、
長辺が１０〜１０００ｍｍであることを特徴とする請求
項１０に記載の粉粒体噴射加工装置。
【請求項１２】加速室の軸線方向に対する傾斜角度が５
〜４０度であることを特徴とする請求項１０に記載の粉
粒体噴射加工装置。
【請求項１３】ノズルが、金属製のハウジングと、金属
またはセラミック製のノズルチップとから成り、シール
部材を介して一体に接合されることを特徴とする請求項
１０に記載の粉粒体噴射加工装置。