专利名称：喷嘴、喷嘴单元以及喷射加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在将喷射材料喷射于被加工物的喷射加工中能够实施无掩模微细加 工的喷嘴、以及具备多个该喷嘴的喷嘴单元、以及具备所述喷嘴、或喷嘴单元的喷射加工装置。
背景技术：
一直以来，喷射加工技术被使用于去飞边、表面粗糙化、铸造件的流痕消除等的表 面加工领域等中，而近年来在半导体、电子元件、液晶等所用的部件的微细加工领域中也已 开始使用。喷射加工由于是干式工艺，所以不同于蚀刻等，不需要废液处理等，因此能减少 对环境的负荷。另外，能实现工艺的简便化，所以具有能够实现低成本工艺这样的优点。作 为这种在微细加工领域中应用喷射加工的例子，例如在专利文献1中公开了将喷射加工技 术应用于太阳能电池模块用基面板的微细加工的技术。专利文献1 日本特开2001-332748号公报为了进行这种微细加工，常见的有，将形成有喷射加工图案的掩模粘贴于被加工 面，并使喷射材料喷向该掩模的方法，然而去除所述掩模进行喷射微细加工时，必须抑制从 喷嘴喷射的喷射材料的扩散并明确实施了喷射加工的区域和未加工的区域之间的界限。对 于抑制喷射材料的扩散有效的是将喷嘴接近于被加工物缩短喷射距离，但是缩短喷射距离 则从加工面反射回来的喷射材料在与喷嘴的前端面之间形成紊流状态，存在难以控制加工 面的加工深度、粗糙度这样的问题。另外，为了抑制喷射材料的扩散而使喷嘴直径变小则1 次的喷嘴的扫描中所能加工的范围变窄，所以还存在加工效率变差这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，实现能够使高精度的微细加工和高加工效率并存的喷 嘴、由多个喷嘴构成的喷嘴单元及具备这些的喷射加工装置。本发明为了达成上述目的，技术方案1所记载的发明为一种喷嘴，用于将喷射材 料喷射于被加工物的加工面而进行喷射加工，在其一端上具备喷射部，该喷射部具有对喷 射材料进行喷射的喷射口 ；所述喷射部的外周面设有避让部，该避让部以与喷射方向垂直 的横截面的外形尺寸沿向喷射口连续减少的方式形成，用于防止与被加工物的加工面碰撞 而反射的喷射材料因与喷射部的前端碰撞而滞留于喷射部的前端和加工面之间。根据技术方案1所述的发明，由于形成有用于防止与被加工物的加工面碰撞而反 射的喷射材料，因与喷射部的前端碰撞而滞留于喷射部的前端和加工面之间的避让部，所 以即使为了抑制喷射材料的扩散而使喷嘴接近加工面，也不会有从加工面反射的喷射材料 滞留在与喷射部的前端之间的情况，能够进行精度高的加工。在此，避让部的外形尺寸“连 续减少”是指外形尺寸沿向喷射口没有增加的情况，喷射口附近的外形尺寸为最小，可以形 成有外形尺寸一定的区域、台阶。技术方案2所述的发明为在技术方案1所述的喷嘴中，所述避让部形成为以喷射方向为轴且前端角为50 70°的圆锥面。如技术方案2所述的发明，将避让部形成为以喷射方向为轴且前端角为50 70° 的圆锥面时，能使喷射材料更有效地从喷射部的前端和加工面之间向外部逃脱，所以优选。技术方案3所述的发明为在技术方案1所述的喷嘴中，所述避让部是由至少一个 的所述横截面的外径一定的圆管部的周侧面形成，所述圆管部是以配置得越接近所述喷射 口，外径变得越小的方式形成。如技术方案3所述的发明，将避让部由至少一个、横截面的外径一定的圆管部的 周侧面所形成，并且圆管部以配置得越接近所述喷射口，外径变得越小的方式形成时，能使 喷射材料更有效地从喷射部的前端和加工面之间向外部逃脱，所以优选。技术方案4所述的发明为具备技术方案1至技术方案3中任一方案所述的多个喷 嘴的喷嘴单元，其具备支承部件，其使该多个喷嘴并列地进行支承，以使喷射材料相对被 加工物的加工面垂直地进行喷射；和转动装置，使该支承部件能以相对加工面垂直的轴为 中心转动地构成。根据技术方案4所述的发明，喷嘴单元具备将使多个喷嘴并列地进行支承的支承 部件能相对加工面垂直的轴为中心转动的方式构成的转动装置，所以能将喷嘴设为与喷射 加工的加工宽度对应的配置，因此能通过一次扫描而进行较宽的区域的喷射加工，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。技术方案5所述的发明为将喷射材料从喷嘴向被加工物喷射的同时使所述喷嘴 进行扫描而进行被加工物的喷射加工的喷射加工装置，具备技术方案1至技术方案3中任 一方案所述的喷嘴。根据技术方案5所述的发明，能够实现可起到与技术方案1至技术方案3中任一 方案所述的发明相同的效果的喷射加工装置。技术方案6所述的发明为将喷射材料从喷嘴向被加工物喷射的同时使所述喷嘴 进行扫描而进行被加工物的喷射加工的喷射加工装置，具备技术方案4所述的喷嘴单元。根据技术方案6所述的发明，能够实现可起到与技术方案3所述的发明相同的效 果的喷射加工装置。
图1为表示喷射加工装置的构成的说明图。图2为表示喷嘴构造的说明图。图3为表示喷嘴单元的构成的说明图。图4为表示利用本发明喷射加工装置对面板周边部加工时的喷嘴的扫描方法的 说明图。图5为扩大观察了喷射加工部和非喷射加工部之间的界限的电子显微镜的背散 射电子像。图6为扩大观察喷射加工部和非喷射加工部之间的界限的电子显微镜的二次电子像。图7为表示在非喷射加工部生成的评价对象的伤痕的说明图。图8为表示第二实施方式的喷射部形状的说明图。
符号的说明10喷嘴单元11、11m、Iln 喷嘴13喷射部
13a喷射管13b 喷射口13c避让部15支承部件16转动装置20喷射加工装置21喷射室21e扫描装置33喷射部33a避让部33b第一圆管部33c第二圆管部
具体实施例方式第一实施方式参照附图，对本发明的第一实施方式所涉及的喷嘴、喷嘴单元及喷射加工装置进 行说明。图1为表示喷射加工装置的构成的说明图。图2为表示喷嘴构造的说明图。图3 为表示喷嘴单元的构成的说明图。图4为表示利用本发明喷射加工装置的对面板周边部加 工的喷嘴的扫描方法的说明图。图5为扩大观察了喷射加工部和非喷射加工部之间的界限 的电子显微镜的背散射电子像。图6为扩大观察喷射加工部和非喷射加工部之间的界限的 电子显微镜的二次电子像。图7为表示在非喷射加工部生成的评价对象的伤痕的说明图。(喷射加工装置的构造)如图1所示，喷射加工装置20具备用于将喷射材料向被加工物喷射的喷嘴单元 10，具备供进行喷射加工的喷射室21、和将被加工物搬送到喷射室21的输送器22、和蓄留 喷射材料的蓄留罐(未图示)，具备向喷嘴11 (图2)定量供给规定量的喷射材料的喷射材 料送料斗23、向喷嘴11供给压缩空气的压缩空气供给装置24、回收喷射材料及被研磨了的 被加工物粉尘并分级成可使用喷射材料以及不可使用喷射材料与粉尘的分级装置25、和将 粉尘从分级装置25以排气方式除去的集尘机26。喷射室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，用于从被加工物的表面除去喷射材料的吹风机21c隔着 输送器22配置在上下方向。输送器22的下方设有回收部21d，该回收部21d与分级装置2 连接，吸引回收喷射后的喷射材料和来自被加工物的加工屑。喷射室21的顶壁部设有扫描装置21e，其在喷射室21的内部使喷嘴单元10(图 3)向输送器22的搬送方向(以下，称为X方向)以及与该搬送方向呈水平的垂直方向(以 下，称为Y方向)进行扫描。
(喷嘴及喷嘴单元的构造)接着，说明喷嘴11及支承喷嘴11的喷嘴单元10。如图2所示，喷嘴11具备与连 接于压缩空气供给装置24的压缩空气供给软管24a连通的压缩空气供给管12 ；形成有对 喷射材料进行喷射的喷射管13a的喷射部13 ；以及使压缩空气供给管12和喷射管13a经由 对压缩空气和喷射材料进行混合的混合室14a在直线上配置的喷射管支架14。混合室14a 中插入有压缩空气供给管12的前端部，并从喷射管支架14的侧面部经由接口 14b连接有 与喷射材料送料斗23连通的喷射材料供给软管23a。喷射部13的前端形成有避让部13c，该避让部13c以横截面的外周尺寸沿向对喷 射材料进行喷射的喷射口 13b连续减少的方式形成。通过在喷射部13的前端形成避让部 13c而能防止碰撞于被加工材料的加工面而反射的喷射材料滞留在喷射部13的前端和加 工面之间。本实施方式中，避让部13c是从喷射口 13b的最近处以构成前端角度θ为50 70°且以喷射方向为轴的圆锥的外侧面的方式形成。通过将前端角度θ设定为50 70° 的范围，能更有效地从喷射部13的前端和加工面之间向外部避让，所以优选。本实施方式 中，使用了 θ为70°、避让部13c的外径为24mm、高度L为14mm的喷嘴11。如图3所示，喷嘴单元10由两个喷嘴1 lm、1 In,使两个喷嘴1 lm、1 In并排地进行支 承的支承部件15，以及使该支承部件15以与被加工物的加工面垂直的轴H为中心转动的转 动装置16构成。并且，图3中，为了简化，省略了压缩空气供给软管24a、喷射材料供给软管
23a ο 支承部件15以如下方式支承喷嘴11m、Iln 分别使喷嘴11m、Iln的喷射口 13b与 被加工物的加工面之间的距离(喷射距离)相等，并使喷射材料与被加工物的加工面垂直 地进行喷射。通过使用转动装置16转动支承部件15，能将喷嘴11m、Iln的排列方向相对于喷嘴 IlmUln的扫描方向设定成任意的角度。本实施方式中，喷射口 13b的直径形成为3mm，喷嘴Ilm和喷嘴Iln以使喷射口 13b 的中心的距离D成为40mm的方式并列配置。(喷射加工方法)下面，对本实施方式的使用了喷射加工装置20的喷射加工方法进行说明。本实施 方式中，作为被加工物使用了太阳能电池用面板。a-Si型太阳能电池用面板P是在玻璃基 面板上将作为ITO的表面侧电极层、a-Si层、里面侧电极层按照该顺序层叠而形成的。由 于在玻璃基面板的周边部，存在各层的层叠状态变乱而表面侧电极层和里面侧电极层发生 短路的地方，所以有必要在面板P的周边部，留存表面侧电极层的端缘部分用作导线连接 部，而剥离除去里面侧电极层和a-Si层的端缘部分，以消除两电极层间的短路。本实施方 式中，对大小为1500 X 1100mm、厚度为5mm的长方形的面板P，在面板P全周上进行了宽度 为5mm的周边部加工。首先，输送器22上放置面板P，使输送器22工作，从喷射室21的搬入口 21a将面 板P导入到喷射室21内。接着，将面板P通过未图示的定位机构以各边在X方向、Y方向 上成为平行的方式固定于规定的位置。接着，通过扫描装置21e，将喷嘴单元10定位于规定的加工开始位置。接着，通过后文详述的扫描方法一边使喷嘴IlmUln以规定速度扫描面板P的外周，一边喷射平均粒 径为24 μ m的氧化铝砂粒，在面板P的周边部上进行宽度为6mm的喷射加工，除去周边部的 薄膜层。本实施方式中，喷射加工条件设为喷射压力0. 5MPa、喷射量250g/min、喷射距离 2. 5mm。在此，上述的喷射加工条件是通过设在喷射加工装置20上的未图示的控制装置来 进行控制。以如下要领进行喷射加工。通过压缩空气供给装置24向喷嘴1 lm、1 In的压缩空气 供给管12经由压缩空气供给软管24a供给压缩空气，由前端向喷射管13a喷射压缩空气。喷射材料，是通过喷射材料送料斗23控制供给量的，利用压缩空气从压缩空气供 给管12通过混合室14a时发生的负压，通过喷射材料供给软管23a供给到喷嘴11m、Iln的 喷射管支架14的混合室14a。搬送到混合室14a的喷射材料与从压缩空气供给管12喷射 的压缩空气混合而被加速，通过喷射管13a，从喷射口 13b向被加工物喷射。被喷射的喷射 材料与被加工物的加工面的规定位置发生碰撞，进行喷射加工。与被加工物碰撞后飞散的喷射材料及来自被加工材料的加工屑，因集尘机26的 风扇而从回收部21d被吸引回收，被气力输送送于分级装置25并被分级。在分级装置25 进行分级的喷射材料中，只具有一定值以上的粒径的可再利用的喷射材料被再次投入于喷 射材料送料斗23的蓄留罐进行使用。完成了周边部的喷射加工的面板P，被输送器22从搬出口 21b排出到喷射室21的 外部，结束喷射加工处理。此时，利用配置在搬出口 21b正前方的吹风机21c，使附着于面 板P的喷射材料被吹飞地对其进行除去。在此，由于喷射室21的内部呈负压，所以从搬出 口 21b不会有喷射材料等漏出到外部。接着，参照图4，对喷射加工中的喷嘴llmUln的扫描方法进行说明。图4为从上 方观察喷嘴IlmUln的配置的透视图。喷嘴11m、Iln以喷射距离在5mm以下、本实施方式中 为2. 5mm的方式被支承部件15所支承。由于喷嘴llm、lln的喷射距离如此地短，所以喷射 材料几乎不发生扩散地被喷射到与喷射口 13b的直径相等的(|)3mm的区域上。另外，由于 在喷射部13的前端形成有避让部13c，所以从加工面反射的喷射材料不会滞留在与喷射部 13的前端之间，由此，在使喷嘴向一个方向扫描时，能使每个喷嘴进行加工区域被高精度地 控制成宽度3mm的喷射加工。对面板P进行Y方向的周边部加工时，利用扫描装置21e将喷嘴单元10定位于面 板P的角部上方。接着，如图4(A)所示，以利用喷嘴Ilm进行喷射加工的加工区域Bl和 利用喷嘴Iln进行喷射加工的加工区域B2合起来的加工宽度成为6mm的方式设定倾斜角 α，通过转动装置16以轴H为中心转动支承部件15。在此，倾斜角α是指喷嘴11m、Iln的 中心线相对喷嘴IlmUln的扫描方向所构成的角度。本实施方式中，虽然将加工宽度设为 6mm，但通过转动装置16改变倾斜角α而能将加工宽度自由设定于3 6mm之间。接着，一边进行喷射材料的喷射，一边通过扫描装置21e使喷嘴单元10在Y方向 上进行扫描。由此，能以一次扫描进行宽度为6mm的加工，可提高加工效率。另外，由于喷 嘴Ilm的喷射口 13b和喷嘴Iln的喷射口 13b以分离的方式被设置，所以各个喷嘴所喷射 得喷射材料不会相互干涉，能提高加工精度。 其次，如图4(B)所示，通过转动装置16，使支承部件15从上方看时逆时针旋转 90°。然后，通过扫描装置21e在X轴方向上使喷嘴IlmUln进行扫描，喷射喷射材料，进行喷射加工。由此，如同Y轴方向，能以一次扫描进行加工宽度为6mm的周边部加工。剩余的两边也同样地进行喷射加工，从而能进行面板P全周的周边部加工。如此， 根据本发明的喷射加工装置，由于在喷射部13的前端形成有避让部13c，所以即使为了抑 制喷射材料的扩散而使喷嘴11接近加工面，从加工面反射的喷射材料也不会滞留在与喷 射部13的前端之间，从而能进行精度高的加工。另外，通过转动装置16将喷嘴Ilm和喷嘴 Iln设为与喷射加工的加工宽度对应的配置，所以能通过一次扫描进行一个边的周边部加 工，可提高加工效率。即，可以使微细加工精度的提高和加工效率的提高并存。本实施方式中，虽然避让部13c形成圆锥状，但并不局限于此，只要从加工面反射 的喷射材料不在与喷射部13的前端之间滞留即可。例如，可以对喷射部13的前端进行倒 角，也可以形成为圆锥以外的弯曲面。支承部件15的对喷嘴11m、Iln的支承方法也不局限于图2 (A)所述的支承方法， 例如，可以在支承部件15的前端部安装圆板，并在该圆板上固定喷嘴llm、lln。转动装置16的转动机构只要能控制倾斜角α，则电动、手动等方式均可。下面，将本发明的第一实施方式的实施例与比较例一起表示。在此，本发明并不局 限于以下的实施例。喷射加工是通过使用一个喷嘴，对表面形成有上述第6页最后一段(原文第0031 段落)例示的a-Si型太阳能电池用薄膜的玻璃基板，在表1所示的条件下进行的。喷嘴使 用了形成有前端角度θ为70°的避让部13c的喷嘴11，以及作为比较例的未形成避让部 13c的直线型喷嘴。喷嘴的外形尺寸最大的部分的外径(喷嘴最大径)为(|)24mm，喷射 口 13b的内径(喷嘴内径)为<p4mm。喷射口 13b与玻璃基面板的距离，即喷射距离设定 为2. 5,3. 0mm。在此，喷射材料WA#600为，Sinto Brator公司制造的平均粒径为25 μ m的 氧化铝砂粒。[表 1]
权利要求
1.一种喷嘴，用于将喷射材料喷射于被加工物的加工面而进行喷射加工，其特征在于， 其一端上具备喷射部，该喷射部具有对喷射材料进行喷射的喷射口，在所述喷射部的外周面设有避让部，该避让部以与喷射方向垂直的横截面的外形尺寸 沿向喷射口连续减少的方式形成，用于防止与被加工物的加工面碰撞而反射的喷射材料因 与喷射部的前端碰撞而滞留于喷射部的前端和加工面之间。
2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述避让部形成为以喷射方向为轴且前 端角为50 70°的圆锥面。
3.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述避让部是由至少一个的所述横截面 的外径一定的圆管部的周侧面形成，所述圆管部是以配置得越接近所述喷射口，外径变得 越小的方式形成。
4.一种喷嘴单元，其特征在于，具备权利要求1至权利要求3中任一项所述的多个喷嘴，并具备支承部件，其使该多个喷嘴并列地进行支承，以使喷射材料相对被加工物的加 工面垂直地进行喷射；和转动装置，使该支承部件能以相对加工面垂直的轴为中心转动地 构成。
5.一种喷射加工装置，将喷射材料从喷嘴向被加工物喷射，同时使所述喷嘴进行扫描 而进行被加工物的喷射加工，其特征在于，具备权利要求1至权利要求3中任一项所述的喷嘴。
6.一种喷射加工装置，将喷射材料从喷嘴向被加工物喷射，同时使所述喷嘴进行扫描 而进行被加工物的喷射加工，其特征在于，具备权利要求4所述的喷嘴单元。
全文摘要
实现能够使高精度的微细加工和高加工效率并存的喷嘴、由多个喷嘴构成的喷嘴单元及具备这些的喷射加工装置。由于在喷嘴(11)的喷射部(13)的前端形成有避让部(13c)，所以即使为了抑制喷射材料的扩散而使喷嘴(11)接近加工面，也不会有从加工面反射的喷射材料滞留在与喷射部(13)的前端之间的情况，能进行精度高的加工。根据喷嘴单元(10)、喷射加工装置(20)，通过转动装置(16)将喷嘴(11m)和喷嘴(11n)设为与喷射加工的加工宽度对应的配置，从而能以一次扫描进行较宽区域的喷射加工，能提高加工效率。
文档编号B24C3/12GK102083589SQ20098010952
公开日2011年6月1日 申请日期2009年4月10日 优先权日2008年4月23日
发明者前田和良, 平贺干敏, 涩谷纪仁, 稻垣健一郎, 角田亮一, 铃木幸德 申请人:新东工业株式会社