JP2003117832A - ブラスト加工における研磨材中の異物除去方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】サンドブラスト加工において、サンドブラスト
装置内に混入したり、研磨材に混入した研磨材より粒径
の大きな細長い形状の異物を完全に分離することにより
異物が加工するパターンの間に詰まって加工できない問
題や基板へのダメージを最小限に抑える。 【解決手段】研磨材７と研磨材中に混入した異物を一定
方向に流れる気流に混入させ、気流がほぼ水平に流れる
部分に、気流の流れ方向に対し上部が下部より手前に来
るよう斜めに設置した網状体を通過させるか、研磨材と
研磨材中に混入した異物を一定方向に流れる気流に混入
させ、本体内部に円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形
状の網状体３を設置し、異物が混入した研磨材を含んだ
気流が網状体外周を旋回するようにして流れ、網状体３
を通過し網状体内部から気流を排出することにより異物
の形状に関係なく研磨材７と研磨材中の異物を分離す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はブラスト加工に使用
する研磨材と研磨材中に混在する異物を分離する方法及
び装置に関し、詳細にはブラスト装置において研磨材噴
射ノズルから噴射される研磨材がブラスト装置の集塵機
の負圧によるブラスト装置中の気流の流れ及び研磨材供
給ノズルへ供給される高圧ガス及び研磨材供給ノズルに
より発生するエゼクター現象による気流の流れによりブ
ラスト装置内において、研磨材中に混入した異物を除去
する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、研磨材噴射ノズルから研磨材を高
圧ガスを使用して吹き付け加工するブラスト加工は、バ
リ取り、表面の粗面化、接着及び塗装の前処理、パター
ン切削加工等に使用されてきた。

【０００３】サンドブラスト装置としては図１３のよう
な装置が使われており、ブラスト加工室内の研磨材噴射
ノズル２０から噴射された研磨材は集塵機の負圧による
気流の流れによりホッパー部３３からサイクロン導管３
４を通りサイクロン（分級機）３２に入り、破砕されて
小さくなった研磨材及びサンドブラストにより削られた
被加工物の粉塵はサイクロンから集塵機導管３９を通り
集塵機３５に集められ、使用できる研磨材は研磨材タン
ク４１に入り再び研磨材供給装置３０を経て研磨材噴射
ノズル２０から噴射される。

【０００４】サイクロンにて分級されるのは破砕され細
かくなった研磨材及び被加工物を加工した時に発生した
細かい粉塵等の研磨材より小さい粉体と、サンドブラス
ト加工にて使用できる研磨材を分級するのみで、例えば
バリ取り加工で発生した研磨材より大きいバリやガラス
等の加工中に割れた研磨材より大きな破片や外部からブ
ラスト室内に入った研磨材より大きな粒径のもの及び研
磨材中に含まれるサンドブラスト加工に使用できる研磨
材より大きな粒径の研磨材等の異物（ここで異物とはサ
ンドブラスト加工で使用できる研磨材の粒径より大きな
研磨材以外の粉体及び研磨材中に含まれるサンドブラス
ト加工で使用できる研磨材より大きな粒径の研磨材をい
う）はサイクロンから研磨材タンクに研磨材と一緒に混
入し分離することはできない。

【０００５】そのためこれらの異物を除去するために図
１３のようにホッパー部にメッシュの開口部が異物より
小さく研磨材より大きなメッシュの網を設置するか、図
１２のようなメッシュの開口部が異物より小さく研磨材
より大きなメッシュの網を設置した篩にバイブレーター
により振動を与え、上部より研磨材と異物の混合粉体を
流し、篩により異物は篩の網を通過できず研磨材のみ篩
の網を通過することにより研磨材中の異物を分離して、
研磨材中の異物を除去していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１３のよ
うに網の上部から研磨材を落として研磨材と異物を分離
する方法や図１２のように篩を使用して網に振動を与え
て研磨材と異物を分離する方法では例えば研磨材の粒径
が５０μm以下と細かくなり、網のメッシュを１５０メ
ッシュと細かくするとすぐに網が研磨材により詰まって
しまい使用できなくなる問題があった。

【０００７】最近プラズマディスプレイの隔壁形成や、
ガラスセラミック加工の微細穴あけ加工等細かいパター
ン切削をサンドブラスト加工にて行われるようになって
きた。

【０００８】そのため研磨材粒径も細かくなる傾向にあ
り、大きな異物が研磨材中に混入するとパターンの間に
異物が詰まってしまい加工できない問題が発生してき
た。そのため加工するパターンより細かいメッシュの網
で研磨材と異物を分離する必要があり、細かい網を使用
して研磨材と異物が分離できる方法が必要になってき
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、研磨材と研磨材中に混入した異物を一定
方向に流れる気流に混入させ、図２のように気流がほぼ
水平に流れる部分に、気流の流れ方向に対し上部が下部
より手前に来るよう斜めに設置した網状体を通過させる
か、図７のように研磨材と研磨材中に混入した異物を一
定方向に流れる気流に混入させ、本体内部に円柱又は円
錐台又は角柱又は角錐台形状の研磨材内の異物を阻止
し、研磨材が通過可能なメッシュで成る網状体を設置
し、異物が混入した研磨材を含んだ気流が網状体外周を
旋回するようにして流れ、網状体を通過し網状体内部か
ら気流を排出することにより研磨材と研磨材中の異物を
分離する。

【００１０】図３のように気流の流れ方向と垂直に網を
設置した場合、研磨材中に含まれる異物が長細い形状の
場合、長い部分が気流の流れと水平に移動し、異物の幅
の狭い部分が網を通過するため、大きな異物が網を通過
してしまい、ブラスト加工で切削するパターンの隙間に
異物が詰まり加工できなくなる。

【００１１】図１のように円柱又は円錐台の外周の一部
から気流を導入させ、中心にある円柱又は円錐台又は角
柱又は角錐台形状の網状体の外周を回転するように気流
の流れを形成することにより長細い形状の場合、異物の
長い方向が気流の流れと平行になるように流れ中心の網
と異物の長い方向が平行になるように流れるため、長く
て大きな異物網を通過しにくくなる。

【００１２】また図２のように気流の流れ方向に対し上
部が下部より手前に来るよう斜めに設置した網状体を通
過させた場合も同様に棒形状等の長細い形状の異物が気
流の流れと平行に流れ、気流の流れに対し斜めに設置さ
れた網に入りにくくなり長くて大きな異物が網を通過し
にくくなる。

【００１３】また気流がほぼ水平に流れる部分に、気流
の流れ方向に対し上部が下部より手前に来るよう設置し
た網状体を通過させるか、円柱又は円錐台又は角柱又は
角錐台形状の網状体の外部から内部に気流を通過させる
異物の分離方法では、図４のように気流の流れ方向に対
し下部が上部より手前に来るよう網を設置するか、図５
のように気流の上から下の流れの途中に網と垂直に網を
設置した場合のように研磨材の粒径が細かくなっても網
上に研磨材が重なり研磨材が網を通過できなくなる現象
は無いため、常に安定して研磨材を通過させることがで
きる。

【００１４】円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形状の
網状体の外部から内部に気流を通過させる異物の分離方
法では図９のように円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台
形状の網状体下部に円錐台形状の異物捕集部を設けるこ
とにより円錐台下部に異物を捕集することが可能とな
る。

【００１５】研磨材供給タンクから研磨材噴射ノズルへ
流れる気流の流れに含まれる研磨材も前記と同様な異物
除去装置を設置することにより同様に研磨材中の異物を
研磨材噴射ノズルへ行く手前の導管の間に設置すること
により除去することが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明のブラスト加工における研
磨材中の異物除去方法の実施の形態について、以下に図
を参照して説明する。

【００１７】本発明に使用されるブラスト装置は、図１
１や図１３のようにブラスト装置本体３１及びサイクロ
ン等の分級装置３２及び集塵機３５よりなり、ブラスト
装置本体内には研摩材噴射ノズル２０が備えられてい
る。

【００１８】ブラスト装置内の研磨材噴射ノズル２０か
ら噴射された研磨材またはブラスト室内に外部から供給
された研磨材は、集塵機３５による負圧によりブラスト
室内から集塵機に流れる気流の流れにより研磨材中の異
物を除去するための異物除去装置本体に入り、異物除去
装置内の網を通過することにより研磨材中の異物を除去
し、導管を通りサイクロン等の分級装置に入り、破砕さ
れた研磨材及び被加工物を削ることにより発生した粉塵
は集塵機に捕集され、使用できる研磨材は研磨材タンク
に入り、研磨材供給装置から研磨材噴射ノズルへ研磨材
が供給され、研磨材噴射ノズルから研磨材が噴射され
る。

【００１９】異物除去装置は図２及び図１０のように、
気流をほぼ水平方向に流れる異物除去装置本体５内に気
流の流れ３に対し、上部が下部より手前にくるように斜
めに網を設置し、気流の流れの中に異物の混入した研磨
材を流し、メッシュの開口部が異物より小さく研磨材よ
り大きなメッシュの網３を通過することにより研磨材中
の異物を除去するか、図１及び図６から図９のように円
柱又は円錐台形状の異物除去装置本体の円周上の一部か
ら一方方向に流れる気流を導入し、異物除去装置本体の
中心部に円柱又は角柱又は円錐台又は角錐台の形状の網
状体を設置し、異物除去装置本体内を旋回してメッシュ
の開口部が異物より小さく研磨材より大きなメッシュの
網状体の外周を旋回しながら網状体中を通過することに
より研磨材中の異物を除去する。

【００２０】図１から図５のように細長い形状の異物が
存在するとき、異物は気流の流れと異物の長い方向と平
行に流れるため、図３及び図５のように網を気流の流れ
と垂直に設置すると長い異物が短い方の幅が網のメッシ
ュの開口部より小さい場合は長い方の幅がメッシュの開
口部より大きくても網を通過してしまう。

【００２１】気流の流れに対し斜めに網を設置するか気
流の流れが網状体の外周を旋回するように網状体の外周
を網状体とほぼ並行に旋回しながら網状体を通過する場
合は細長い形状の異物も気流の流れと平行になるように
流れ、細長い異物の短い方の幅が網のメッシュの開口部
より小さく、長い方の幅がメッシュの開口部より大きい
場合にも網のメッシュを通過しにくくなり、大きな異物
を除去できる。

【００２２】図８及び図９のように異物除去装置２内に
設置した円柱又は角柱又は円錐台又は角錐台の形状の網
状体３の下部に円錐台形状の異物捕集部１７を設け、異
物捕集部の下部の一部に異物排出口１４を設けることに
より異物除去装置２内で排出される異物を異物タンク２
３に捕集することが可能となる。

【００２３】

【実施例】以下に、前述した本発明のブラスト加工にお
ける研磨材中の異物除去方法及び装置の実施の形態にお
ける具体的な実施例について図面を参照して説明する。

【００２４】［実施例１］気流がほぼ水平方向に流れる
異物除去装置本体内に気流の流れに対し、上部が下部よ
り手前にくるように斜めに網を設置した実施例について
図１０を使用して説明を行う。

【００２５】集塵機を作動させブラスト装置本体に研磨
材として約１０ｋｇの平均粒径２０μmのアルミナ粉末
を投入し、集塵機の負圧により異物除去装置内の２００
メッシュのステンレス製網を通りサイクロン３２から研
磨材タンク４１に入り研磨材供給装置３０に研磨材が供
給される。

【００２６】加圧弁３７を閉じ、研磨材供給装置３０内
に０．２ＭＰａの高圧エアーを導入し、研磨材供給ロー
ラー３８を回転させることにより、開口部が幅０．５ミ
リ長さ２００ミリの研磨材噴射ノズル２０より研磨材を
加工室内に噴射して、サンドブラスト用ドライフィルム
（東京応化工業（株）のＢＦ−４１０）にて０．３ミリ
のマスクパターンを形成した０．５ミリのガラス基板を
一方方向に６０ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動してガラス基
板に研磨材１分間に約２００ｇの量を高圧ガスと共に研
磨材噴射ノズルから吹きつけガラス基板を２往復動かし
てガラス基板に０．３ミリの貫通穴を形成後０．３％の
水酸化ナトリウム溶液を吹きつけサンドブラスト用ドラ
イフィルムを剥離した。

【００２７】研磨材噴射ノズル２０から噴射された研磨
材は加工基板に吹きつけられ、加工基板１を切削し、集
塵機の負圧により異物除去装置２に入り、異物除去装置
内の網３を通過して研磨材中の異物が除去され、サイク
ロン３２にて破砕された研磨材とガラス基板を削ったダ
ストは集塵機に集められ、使用できる研磨材は研磨材タ
ンク４１に入り、研磨材供給装置３０内の加圧を解除す
ることにより研磨材噴射ノズル２０からの噴射が止ま
り、加圧弁３７を開くことにより研磨材供給装置３０内
に研磨材が供給される。

【００２８】加工したガラス基板には異物が入ったこと
による加工不良は見受けられなく、異物除去装置を使用
しないときは加工面のコーナー部に６０μm程度の欠け
が見受けられたが異物除去装置を取り付けた時は欠けの
大きさは２０μm以下であった。

【００２９】［実施例２］円柱又は円錐台形状の異物除
去装置本体の円周上の一部から一方方向に流れる気流を
導入し、異物除去装置本体の中心部に円柱又は角柱又は
円錐台又は角錐台の形状の網状体を設置した実施例につ
いて図１１を使用して説明を行う。

【００３０】集塵機を動作させブラスト装置本体に研磨
材として約１０ｋｇの平均粒径２５μmのアルミナ粉末
を投入し、集塵機の負圧により異物除去装置内の２００
メッシュのステンレス製網を通りサイクロンから研磨材
タンクに入り研磨材供給装置に研磨材が供給される。

【００３１】研磨材供給装置３０から供給された研磨材
は研磨材噴射ノズル２０から高圧ガスと共に０．２ＭＰ
ａの圧力にて研磨材を噴射し、研磨材噴射ノズル２０は
ノズル駆動部によりブラスト装置正面から見て１分間に
５ｍの速度で左右に移動し、加工基板は前後に１分間に
８０ミリの速度で前後に動かすことによりシリコンウェ
ハー表面にサンドブラスト用ドライフィルムにて幅１２
０μmのラインパターンを形成したシリコンウェハーの
深さ２００μmの溝形成を行った。

【００３２】研磨材噴射ノズルから噴射された研磨材は
加工基板１に噴射され、加工基板１を切削して集塵機の
負圧によりホッパーから図８及び図９形状の外径２５０
ミリの異物除去装置２に流入し、外径１２０ミリの円柱
形状の２００メッシュの網状体の周りを旋回しながら通
過してサイクロン導管３４を経てサイクロン３２に入
り、サイクロン３２にて破砕された研磨材とガラス基板
を削ったダストは集塵機３５に集められ、使用できる研
磨材は研磨材タンク４１に入り、研磨材供給タンク３０
に供給され再び導管２８を経て研磨材噴射ノズル２０か
ら研磨材が噴射される。

【００３３】研磨材及び加工室に混入した異物は異物排
出口１５から異物タンク２３に集められた。

【００３４】異物除去装置を外して加工したところ、部
分的に異物が挟み込み８０〜１００μm程しか加工でき
ていない部分が見受けられたが、異物除去装置を使用し
た場合、異物の挟み込みは全く見受けられなかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、研磨材と研磨材中に混入した
異物を一定方向に流れる気流に混入させ、気流がほぼ水
平に流れる部分に、気流の流れ方向に対し上部が下部よ
り手前に来るよう斜めに設置した網状体を通過させる
か、研磨材と研磨材中に混入した異物を一定方向に流れ
る気流に混入させ、本体内部に円柱又は円錐台又は角柱
又は角錐台形状の研磨材内の異物を阻止し、研磨材が通
過可能なメッシュで成る網状体を設置し、異物が混入し
た研磨材を含んだ気流が網状体外周を旋回するようにし
て流れ、網状体を通過し網状体内部から気流を排出する
ことにより研磨材と研磨材中の異物を分離するため、分
離した異物を網の下部に落下させ、気流の流れはほぼ水
平方向に流れるため網に再び異物が付着することは無
く、研磨材の粒径が小さくなっても気流の流れにより網
を通過するため、網に研磨材が付着することなく容易に
２００メッシュ以下の細かいに網も通過して異物を除去
することができた。

【００３６】細長い粒径の異物も気流の流れに対して斜
め又は水平に網を設置してあるため、細長い粒径の異物
が気流の流れに平行に流れ長い部分がメッシュの開口部
より小さければ通過しないため、細長い粒子がパターン
の間に詰まり加工できない問題は無くなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】異物除去装置本体内に内部に円柱又は円錐台又
は角柱又は角錐台形状の網状体を設置した異物除去装置
の説明図。

【図２】気流の流れ方向に対し上部が下部より手前に来
るよう斜めに網状体を設置した異物除去装置の説明図。

【図３】網に対し下から垂直に気流を流した場合の説明
図。

【図４】気流の流れ方向に対し下部が上部より手前に来
るよう斜めに網状体を設置した場合の説明図。

【図５】網に対し上から垂直に気流を流した場合の説明
図。

【図６】異物除去装置本体内に内部に円柱又は円錐台又
は角柱又は角錐台形状の網状体を設置した異物除去装置
の側面断面図。

【図７】異物除去装置本体内に内部に円柱又は円錐台又
は角柱又は角錐台形状の網状体を設置した異物除去装置
のアイソメ図。

【図８】異物除去装置の下部に異物捕集部を設けた異物
除去装置の側面断面図。

【図９】異物除去装置の下部に異物捕集部を設けた異物
除去装置のアイソメ図。

【図１０】実施例１の説明図。

【図１１】実施例２の説明図。

【図１２】篩を使用した従来の異物除去装置の側面図。

【図１３】ブラスト装置の説明側面図。

【符号の説明】

１ 加工基板 ２ 異物除去装置 ３ 網 ５ 異物除去装置本体 ６ 異物の混入した研磨材 ７ 研磨材 ８ 気流の流れ １１ 研磨材層 １２ 研磨材量調整部 １４ 研磨材排出口 １５ 異物排出部 １７ 異物捕集部 ２０ 研摩材噴射ノズル ２２ バイブレータ ２３ 異物タンク ２４ 気流流入口 ２５ 気流排出口 ２８ 研磨材供給管（研摩材供給ホース） ３０ 研磨材供給装置 ３１ ブラスト装置本体 ３２ 分級装置（サイクロン） ３３ ホッパー ３４ サイクロン導管 ３５ 集塵機 ３７ 加圧弁 ３８ 研磨材供給ローラー ３９ 集塵用導管 ４０ ガラス窓 ４１ 研摩材タンク ４５ ノズル駆動部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研磨材と研磨材中に混入した異物を一定方
   向に流れる気流に混入させ、気流がほぼ水平に流れる部
   分に、気流の流れ方向に対し上部が下部より手前に来る
   よう設置した網状体を通過させることにより研磨材と研
   磨材中の異物を分離することを特徴とする研磨材中の異
   物除去方法。
2. 【請求項２】研磨材と研磨材中に混入した異物を一定方
   向に流れる気流に混入させ、円柱又は円錐台又は角柱又
   は角錐台形状の網状体の外部から内部に気流を通過させ
   ることにより研磨材と研磨材中の異物を分離することを
   特徴とする研磨材中の異物除去方法。
3. 【請求項３】ほぼ水平方向に流れる気流が通過する本体
   を備え、研磨材内の異物を阻止し、研磨材が通過可能な
   メッシュで成る網状体を該本体に流れる気流の流れ方向
   に対し上部が下部より手前に来るよう設置したことを特
   徴とする研磨材内の異物分離装置。
4. 【請求項４】円柱又は円錐台の本体外周の一部から気流
   が流入し、本体内部から流出するようにする本体を備
   え、該本体内部に円柱又は円錐台又は角柱又は角錐台形
   状の研磨材内の異物を阻止し、研磨材が通過可能なメッ
   シュで成る網状体を設置し、異物が混入した研磨材を含
   んだ気流が網状体外周を旋回するようにして流れ、網状
   体を通過し網状体内部から気流を排出するようにしたこ
   とを特徴とする異物分離装置。
5. 【請求項５】請求項４の異物分離装置の円柱又は円錐台
   又は角柱又は角錐台形状の網状体下部に円錐台形状の異
   物捕集部を設けることを特徴とする異物分離装置。