專利名稱：噴嘴、噴嘴單元以及噴射加工裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在將噴射材料噴射于被加工物的噴射加工中能夠實施無掩模微細加 工的噴嘴、以及具備多個該噴嘴的噴嘴單元、以及具備所述噴嘴、或噴嘴單元的噴射加工裝置。
背景技術：
一直以來，噴射加工技術被使用于去飛邊、表面粗糙化、鑄造件的流痕消除等的表 面加工領域等中，而近年來在半導體、電子元件、液晶等所用的部件的微細加工領域中也已 開始使用。噴射加工由于是干式工藝，所以不同于蝕刻等，不需要廢液處理等，因此能減少 對環境的負荷。另外，能實現工藝的簡便化，所以具有能夠實現低成本工藝這樣的優點。作 為這種在微細加工領域中應用噴射加工的例子，例如在專利文獻1中公開了將噴射加工技 術應用于太陽能電池模塊用基面板的微細加工的技術。專利文獻1 日本特開2001-332748號公報為了進行這種微細加工，常見的有，將形成有噴射加工圖案的掩模粘貼于被加工 面，并使噴射材料噴向該掩模的方法，然而去除所述掩模進行噴射微細加工時，必須抑制從 噴嘴噴射的噴射材料的擴散并明確實施了噴射加工的區域和未加工的區域之間的界限。對 于抑制噴射材料的擴散有效的是將噴嘴接近于被加工物縮短噴射距離，但是縮短噴射距離 則從加工面反射回來的噴射材料在與噴嘴的前端面之間形成紊流狀態，存在難以控制加工 面的加工深度、粗糙度這樣的問題。另外，為了抑制噴射材料的擴散而使噴嘴直徑變小則1 次的噴嘴的掃描中所能加工的范圍變窄，所以還存在加工效率變差這樣的問題。
發明內容
因此，本發明的目的在于，實現能夠使高精度的微細加工和高加工效率并存的噴 嘴、由多個噴嘴構成的噴嘴單元及具備這些的噴射加工裝置。本發明為了達成上述目的，技術方案1所記載的發明為一種噴嘴，用于將噴射材 料噴射于被加工物的加工面而進行噴射加工，在其一端上具備噴射部，該噴射部具有對噴 射材料進行噴射的噴射口 ；所述噴射部的外周面設有避讓部，該避讓部以與噴射方向垂直 的橫截面的外形尺寸沿向噴射口連續減少的方式形成，用于防止與被加工物的加工面碰撞 而反射的噴射材料因與噴射部的前端碰撞而滯留于噴射部的前端和加工面之間。根據技術方案1所述的發明，由于形成有用于防止與被加工物的加工面碰撞而反 射的噴射材料，因與噴射部的前端碰撞而滯留于噴射部的前端和加工面之間的避讓部，所 以即使為了抑制噴射材料的擴散而使噴嘴接近加工面，也不會有從加工面反射的噴射材料 滯留在與噴射部的前端之間的情況，能夠進行精度高的加工。在此，避讓部的外形尺寸“連 續減少”是指外形尺寸沿向噴射口沒有增加的情況，噴射口附近的外形尺寸為最小，可以形 成有外形尺寸一定的區域、臺階。技術方案2所述的發明為在技術方案1所述的噴嘴中，所述避讓部形成為以噴射方向為軸且前端角為50 70°的圓錐面。如技術方案2所述的發明，將避讓部形成為以噴射方向為軸且前端角為50 70° 的圓錐面時，能使噴射材料更有效地從噴射部的前端和加工面之間向外部逃脫，所以優選。技術方案3所述的發明為在技術方案1所述的噴嘴中，所述避讓部是由至少一個 的所述橫截面的外徑一定的圓管部的周側面形成，所述圓管部是以配置得越接近所述噴射 口，外徑變得越小的方式形成。如技術方案3所述的發明，將避讓部由至少一個、橫截面的外徑一定的圓管部的 周側面所形成，并且圓管部以配置得越接近所述噴射口，外徑變得越小的方式形成時，能使 噴射材料更有效地從噴射部的前端和加工面之間向外部逃脫，所以優選。技術方案4所述的發明為具備技術方案1至技術方案3中任一方案所述的多個噴 嘴的噴嘴單元，其具備支承部件，其使該多個噴嘴并列地進行支承，以使噴射材料相對被 加工物的加工面垂直地進行噴射；和轉動裝置，使該支承部件能以相對加工面垂直的軸為 中心轉動地構成。根據技術方案4所述的發明，噴嘴單元具備將使多個噴嘴并列地進行支承的支承 部件能相對加工面垂直的軸為中心轉動的方式構成的轉動裝置，所以能將噴嘴設為與噴射 加工的加工寬度對應的配置，因此能通過一次掃描而進行較寬的區域的噴射加工，能提高 加工效率。由此，能使加工 精度的提高和加工效率的提高并存。技術方案5所述的發明為將噴射材料從噴嘴向被加工物噴射的同時使所述噴嘴 進行掃描而進行被加工物的噴射加工的噴射加工裝置，具備技術方案1至技術方案3中任 一方案所述的噴嘴。根據技術方案5所述的發明，能夠實現可起到與技術方案1至技術方案3中任一 方案所述的發明相同的效果的噴射加工裝置。技術方案6所述的發明為將噴射材料從噴嘴向被加工物噴射的同時使所述噴嘴 進行掃描而進行被加工物的噴射加工的噴射加工裝置，具備技術方案4所述的噴嘴單元。根據技術方案6所述的發明，能夠實現可起到與技術方案3所述的發明相同的效 果的噴射加工裝置。
圖1為表示噴射加工裝置的構成的說明圖。圖2為表示噴嘴構造的說明圖。圖3為表示噴嘴單元的構成的說明圖。圖4為表示利用本發明噴射加工裝置對面板周邊部加工時的噴嘴的掃描方法的 說明圖。圖5為擴大觀察了噴射加工部和非噴射加工部之間的界限的電子顯微鏡的背散 射電子像。圖6為擴大觀察噴射加工部和非噴射加工部之間的界限的電子顯微鏡的二次電子像。圖7為表示在非噴射加工部生成的評價對象的傷痕的說明圖。圖8為表示第二實施方式的噴射部形狀的說明圖。
符號的說明10噴嘴單元11、11m、Iln 噴嘴13噴射部
13a噴射管13b 噴射口13c避讓部15支承部件16轉動裝置20噴射加工裝置21噴射室21e掃描裝置33噴射部33a避讓部33b第一圓管部33c第二圓管部
具體實施例方式第一實施方式參照附圖，對本發明的第一實施方式所涉及的噴嘴、噴嘴單元及噴射加工裝置進 行說明。圖1為表示噴射加工裝置的構成的說明圖。圖2為表示噴嘴構造的說明圖。圖3 為表示噴嘴單元的構成的說明圖。圖4為表示利用本發明噴射加工裝置的對面板周邊部加 工的噴嘴的掃描方法的說明圖。圖5為擴大觀察了噴射加工部和非噴射加工部之間的界限 的電子顯微鏡的背散射電子像。圖6為擴大觀察噴射加工部和非噴射加工部之間的界限的 電子顯微鏡的二次電子像。圖7為表示在非噴射加工部生成的評價對象的傷痕的說明圖。(噴射加工裝置的構造)如圖1所示，噴射加工裝置20具備用于將噴射材料向被加工物噴射的噴嘴單元 10，具備供進行噴射加工的噴射室21、和將被加工物搬送到噴射室21的輸送器22、和蓄留 噴射材料的蓄留罐(未圖示)，具備向噴嘴11 (圖2)定量供給規定量的噴射材料的噴射材 料送料斗23、向噴嘴11供給壓縮空氣的壓縮空氣供給裝置24、回收噴射材料及被研磨了的 被加工物粉塵并分級成可使用噴射材料以及不可使用噴射材料與粉塵的分級裝置25、和將 粉塵從分級裝置25以排氣方式除去的集塵機26。噴射室21的壁面形成有用于搬入被加工物的搬入口 21a、和用于搬出被加工物的 搬出口 21b。在搬出口 21b的附近，用于從被加工物的表面除去噴射材料的吹風機21c隔著 輸送器22配置在上下方向。輸送器22的下方設有回收部21d，該回收部21d與分級裝置2 連接，吸引回收噴射后的噴射材料和來自被加工物的加工屑。噴射室21的頂壁部設有掃描裝置21e，其在噴射室21的內部使噴嘴單元10(圖 3)向輸送器22的搬送方向(以下，稱為X方向)以及與該搬送方向呈水平的垂直方向(以 下，稱為Y方向)進行掃描。
(噴嘴及噴嘴單元的構造)接著，說明噴嘴11及支承噴嘴11的噴嘴單元10。如圖2所示，噴嘴11具備與連 接于壓縮空氣供給裝置24的壓縮空氣供給軟管24a連通的壓縮空氣供給管12 ；形成有對 噴射材料進行噴射的噴射管13a的噴射部13 ；以及使壓縮空氣供給管12和噴射管13a經由 對壓縮空氣和噴射材料進行混合的混合室14a在直線上配置的噴射管支架14。混合室14a 中插入有壓縮空氣供給管12的前端部，并從噴射管支架14的側面部經由接口 14b連接有 與噴射材料送料斗23連通的噴射材料供給軟管23a。噴射部13的前端形成有避讓部13c，該避讓部13c以橫截面的外周尺寸沿向對噴 射材料進行噴射的噴射口 13b連續減少的方式形成。通過在噴射部13的前端形成避讓部 13c而能防止碰撞于被加工材料的加工面而反射的噴射材料滯留在噴射部13的前端和加 工面之間。本實施方式中，避讓部13c是從噴射口 13b的最近處以構成前端角度θ為50 70°且以噴射方向為軸的圓錐的外側面的方式形成。通過將前端角度θ設定為50 70° 的范圍，能更有效地從噴射部13的前端和加工面之間向外部避讓，所以優選。本實施方式 中，使用了 θ為70°、避讓部13c的外徑為24mm、高度L為14mm的噴嘴11。如圖3所示，噴嘴單元10由兩個噴嘴1 lm、1 In,使兩個噴嘴1 lm、1 In并排地進行支 承的支承部件15，以及使該支承部件15以與被加工物的加工面垂直的軸H為中心轉動的轉 動裝置16構成。并且，圖3中，為了簡化，省略了壓縮空氣供給軟管24a、噴射材料供給軟管
23a ο 支承部件15以如下方式支承噴嘴11m、Iln 分別使噴嘴11m、Iln的噴射口 13b與 被加工物的加工面之間的距離(噴射距離)相等，并使噴射材料與被加工物的加工面垂直 地進行噴射。通過使用轉動裝置16轉動支承部件15，能將噴嘴11m、Iln的排列方向相對于噴嘴 IlmUln的掃描方向設定成任意的角度。本實施方式中，噴射口 13b的直徑形成為3mm，噴嘴Ilm和噴嘴Iln以使噴射口 13b 的中心的距離D成為40mm的方式并列配置。(噴射加工方法)下面，對本實施方式的使用了噴射加工裝置20的噴射加工方法進行說明。本實施 方式中，作為被加工物使用了太陽能電池用面板。a-Si型太陽能電池用面板P是在玻璃基 面板上將作為ITO的表面側電極層、a-Si層、里面側電極層按照該順序層疊而形成的。由 于在玻璃基面板的周邊部，存在各層的層疊狀態變亂而表面側電極層和里面側電極層發生 短路的地方，所以有必要在面板P的周邊部，留存表面側電極層的端緣部分用作導線連接 部，而剝離除去里面側電極層和a-Si層的端緣部分，以消除兩電極層間的短路。本實施方 式中，對大小為1500 X 1100mm、厚度為5mm的長方形的面板P，在面板P全周上進行了寬度 為5mm的周邊部加工。首先，輸送器22上放置面板P，使輸送器22工作，從噴射室21的搬入口 21a將面 板P導入到噴射室21內。接著，將面板P通過未圖示的定位機構以各邊在X方向、Y方向 上成為平行的方式固定于規定的位置。接著，通過掃描裝置21e，將噴嘴單元10定位于規定的加工開始位置。接著，通過后文詳述的掃描方法一邊使噴嘴IlmUln以規定速度掃描面板P的外周，一邊噴射平均粒 徑為24 μ m的氧化鋁砂粒，在面板P的周邊部上進行寬度為6mm的噴射加工，除去周邊部的 薄膜層。本實施方式中，噴射加工條件設為噴射壓力0. 5MPa、噴射量250g/min、噴射距離 2. 5mm。在此，上述的噴射加工條件是通過設在噴射加工裝置20上的未圖示的控制裝置來 進行控制。以如下要領進行噴射加工。通過壓縮空氣供給裝置24向噴嘴1 lm、1 In的壓縮空氣 供給管12經由壓縮空氣供給軟管24a供給壓縮空氣，由前端向噴射管13a噴射壓縮空氣。噴射材料，是通過噴射材料送料斗23控制供給量的，利用壓縮空氣從壓縮空氣供 給管12通過混合室14a時發生的負壓，通過噴射材料供給軟管23a供給到噴嘴11m、Iln的 噴射管支架14的混合室14a。搬送到混合室14a的噴射材料與從壓縮空氣供給管12噴射 的壓縮空氣混合而被加速，通過噴射管13a，從噴射口 13b向被加工物噴射。被噴射的噴射 材料與被加工物的加工面的規定位置發生碰撞，進行噴射加工。與被加工物碰撞后飛散的噴射材料及來自被加工材料的加工屑，因集塵機26的 風扇而從回收部21d被吸引回收，被氣力輸送送于分級裝置25并被分級。在分級裝置25 進行分級的噴射材料中，只具有一定值以上的粒徑的可再利用的噴射材料被再次投入于噴 射材料送料斗23的蓄留罐進行使用。完成了周邊部的噴射加工的面板P，被輸送器22從搬出口 21b排出到噴射室21的 外部，結束噴射加工處理。此時，利用配置在搬出口 21b正前方的吹風機21c，使附著于面 板P的噴射材料被吹飛地對其進行除去。在此，由于噴射室21的內部呈負壓，所以從搬出 口 21b不會有噴射材料等漏出到外部。接著，參照圖4，對噴射加工中的噴嘴llmUln的掃描方法進行說明。圖4為從上 方觀察噴嘴IlmUln的配置的透視圖。噴嘴11m、Iln以噴射距離在5mm以下、本實施方式中 為2. 5mm的方式被支承部件15所支承。由于噴嘴llm、lln的噴射距離如此地短，所以噴射 材料幾乎不發生擴散地被噴射到與噴射口 13b的直徑相等的(|)3mm的區域上。另外，由于 在噴射部13的前端形成有避讓部13c，所以從加工面反射的噴射材料不會滯留在與噴射部 13的前端之間，由此，在使噴嘴向一個方向掃描時，能使每個噴嘴進行加工區域被高精度地 控制成寬度3mm的噴射加工。對面板P進行Y方向的周邊部加工時，利用掃描裝置21e將噴嘴單元10定位于面 板P的角部上方。接著，如圖4(A)所示，以利用噴嘴Ilm進行噴射加工的加工區域Bl和 利用噴嘴Iln進行噴射加工的加工區域B2合起來的加工寬度成為6mm的方式設定傾斜角 α，通過轉動裝置16以軸H為中心轉動支承部件15。在此，傾斜角α是指噴嘴11m、Iln的 中心線相對噴嘴IlmUln的掃描方向所構成的角度。本實施方式中，雖然將加工寬度設為 6mm，但通過轉動裝置16改變傾斜角α而能將加工寬度自由設定于3 6mm之間。接著，一邊進行噴射材料的噴射，一邊通過掃描裝置21e使噴嘴單元10在Y方向 上進行掃描。由此，能以一次掃描進行寬度為6mm的加工，可提高加工效率。另外，由于噴 嘴Ilm的噴射口 13b和噴嘴Iln的噴射口 13b以分離的方式被設置，所以各個噴嘴所噴射 得噴射材料不會相互干涉，能提高加工精度。 其次，如圖4(B)所示，通過轉動裝置16，使支承部件15從上方看時逆時針旋轉 90°。然后，通過掃描裝置21e在X軸方向上使噴嘴IlmUln進行掃描，噴射噴射材料，進行噴射加工。由此，如同Y軸方向，能以一次掃描進行加工寬度為6mm的周邊部加工。剩余的兩邊也同樣地進行噴射加工，從而能進行面板P全周的周邊部加工。如此， 根據本發明的噴射加工裝置，由于在噴射部13的前端形成有避讓部13c，所以即使為了抑 制噴射材料的擴散而使噴嘴11接近加工面，從加工面反射的噴射材料也不會滯留在與噴 射部13的前端之間，從而能進行精度高的加工。另外，通過轉動裝置16將噴嘴Ilm和噴嘴 Iln設為與噴射加工的加工寬度對應的配置，所以能通過一次掃描進行一個邊的周邊部加 工，可提高加工效率。即，可以使微細加工精度的提高和加工效率的提高并存。本實施方式中，雖然避讓部13c形成圓錐狀，但并不局限于此，只要從加工面反射 的噴射材料不在與噴射部13的前端之間滯留即可。例如，可以對噴射部13的前端進行倒 角，也可以形成為圓錐以外的彎曲面。支承部件15的對噴嘴11m、Iln的支承方法也不局限于圖2 (A)所述的支承方法， 例如，可以在支承部件15的前端部安裝圓板，并在該圓板上固定噴嘴llm、lln。轉動裝置16的轉動機構只要能控制傾斜角α，則電動、手動等方式均可。下面，將本發明的第一實施方式的實施例與比較例一起表示。在此，本發明并不局 限于以下的實施例。噴射加工是通過使用一個噴嘴，對表面形成有上述第6頁最后一段(原文第0031 段落)例示的a-Si型太陽能電池用薄膜的玻璃基板，在表1所示的條件下進行的。噴嘴使 用了形成有前端角度θ為70°的避讓部13c的噴嘴11，以及作為比較例的未形成避讓部 13c的直線型噴嘴。噴嘴的外形尺寸最大的部分的外徑(噴嘴最大徑)為(|)24mm，噴射 口 13b的內徑(噴嘴內徑)為<p4mm。噴射口 13b與玻璃基面板的距離，即噴射距離設定 為2. 5,3. 0mm。在此，噴射材料WA#600為，Sinto Brator公司制造的平均粒徑為25 μ m的 氧化鋁砂粒。[表 1]
權利要求
1.一種噴嘴，用于將噴射材料噴射于被加工物的加工面而進行噴射加工，其特征在于， 其一端上具備噴射部，該噴射部具有對噴射材料進行噴射的噴射口，在所述噴射部的外周面設有避讓部，該避讓部以與噴射方向垂直的橫截面的外形尺寸 沿向噴射口連續減少的方式形成，用于防止與被加工物的加工面碰撞而反射的噴射材料因 與噴射部的前端碰撞而滯留于噴射部的前端和加工面之間。
2.根據權利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述避讓部形成為以噴射方向為軸且前 端角為50 70°的圓錐面。
3.根據權利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述避讓部是由至少一個的所述橫截面 的外徑一定的圓管部的周側面形成，所述圓管部是以配置得越接近所述噴射口，外徑變得 越小的方式形成。
4.一種噴嘴單元，其特征在于，具備權利要求1至權利要求3中任一項所述的多個噴嘴，并具備支承部件，其使該多個噴嘴并列地進行支承，以使噴射材料相對被加工物的加 工面垂直地進行噴射；和轉動裝置，使該支承部件能以相對加工面垂直的軸為中心轉動地 構成。
5.一種噴射加工裝置，將噴射材料從噴嘴向被加工物噴射，同時使所述噴嘴進行掃描 而進行被加工物的噴射加工，其特征在于，具備權利要求1至權利要求3中任一項所述的噴嘴。
6.一種噴射加工裝置，將噴射材料從噴嘴向被加工物噴射，同時使所述噴嘴進行掃描 而進行被加工物的噴射加工，其特征在于，具備權利要求4所述的噴嘴單元。
全文摘要
實現能夠使高精度的微細加工和高加工效率并存的噴嘴、由多個噴嘴構成的噴嘴單元及具備這些的噴射加工裝置。由于在噴嘴(11)的噴射部(13)的前端形成有避讓部(13c)，所以即使為了抑制噴射材料的擴散而使噴嘴(11)接近加工面，也不會有從加工面反射的噴射材料滯留在與噴射部(13)的前端之間的情況，能進行精度高的加工。根據噴嘴單元(10)、噴射加工裝置(20)，通過轉動裝置(16)將噴嘴(11m)和噴嘴(11n)設為與噴射加工的加工寬度對應的配置，從而能以一次掃描進行較寬區域的噴射加工，能提高加工效率。
文檔編號B24C3/12GK102083589SQ20098010952
公開日2011年6月1日 申請日期2009年4月10日 優先權日2008年4月23日
發明者前田和良, 平賀干敏, 澀谷紀仁, 稻垣健一郎, 角田亮一, 鈴木幸德 申請人:新東工業株式會社