JP4763262B2 - 高圧液噴射式切断装置 - Google Patents

Description

本発明は，研磨材を含む高圧液の噴射によって被加工物を切断する高圧液噴射式切断装置に関し，特に，研磨材を再利用可能な高圧液噴射式切断装置に関する。

ウォータージェットは，超高圧ポンプ等によって水にエネルギーを与えて形成された高圧水の噴流であり，例えば音速の２〜３倍という流速を有する。近年では，このウォータージェットを使用して各種の被加工物（ワーク）を切断する方法および装置が開発されている。特に，切断効率を向上させるため，高圧水に固体の研磨材（ａｂｒａｓｉｖｅ）を混入したアブレシブジェットに注目が集まっている。この研磨材は，ガーネット，酸化アルミナ，炭化ケイ素などの高硬度の材質からなり，粒径が例えば数十〜数百μｍ程度の粒状物であるが，これらの研磨材は，高圧水とともに被加工物に高速で衝突し，被加工物の一部を破壊して切削する。

このようなウォータージェットによる切断は，被加工物に熱影響を与えずに切断でき，研磨材によって切断面におけるバリの発生を低減できるという利点がある。さらに，切断ラインが曲線であっても問題なく切断できることに加え，複合材や難加工材の切断にも適しているという利点もある。このため，近年では，半導体基板，特にパッケージ化された基板などをダイシングするために，従来のような切削ブレードに代えてウォータージェットによる切断加工が検討されている。

ところで，アブレシブジェットを用いたウォータージェット切断装置では，（１）噴射ノズルまでは高圧水のみを供給し，噴射ノズルにおいて高圧水に研磨材と混合するタイプと，（２）予め研磨材が混合された高圧水（研磨材混合水）を噴射ノズルに供給するタイプとがある。

上記（１）のタイプでは，噴射ノズルに至る配管内において研磨材が存在しないため，配管内部が研磨材によって削られて消耗してしまうという問題がないという利点がある。一方，上記（２）のタイプでは，噴射ノズルから噴射される水の速度と研磨材の速度とがほぼ一致するので，切断加工品質が優れているという利点がある。

研磨材を再利用するウォータージェット切断装置においては，上記（１）のタイプは，研磨材と水とを完全に分離させなければならないので研磨材の再利用には不向きであり，上記（２）のタイプの方が適していると考えられる。このような理由から，上記（２）のタイプのウォータージェット切断装置を，研磨材を再利用する装置として実現化が検討されている。このタイプのウォータージェット切断装置としては，例えば，特許文献１に，シリンダ内をピストンによって２室に分けて，上側の室には高圧ポンプからの高圧水が供給され，その圧力によって，ピストンが下側に押されて，下側の室に貯水された研磨材混合液が噴射ノズルから噴出されるウォータージェット切断装置が記載されている。

しかし，上記特許文献１に記載のウォータージェット切断装置では，シリンダとピストンとの間に研磨材が詰まってしまい，シリンダがすぐに壊れてしまうという問題があった。

かかる理由から，本願発明者は，特許文献２に記載のように，研磨材混合水を貯留する１つの研磨材混合液貯留タンク（高圧タンク）の底部付近に，高圧ポンプから配管を介して送られてきた高圧水を供給し，同じく当該研磨材混合液貯留タンクの底部付近に流入口が設けられた配管から，タンク内に貯留されている研磨材混合水を噴射ノズルまで送出し，噴射ノズルから当該研磨材混合液水を噴射して被加工物を切断加工するといった構成のウォータージェット切断装置を検討した。

特開２００４−１３６４２７公報 特開２０００−２４９２８号公報

上記特許文献２に記載のウォータージェット切断装置において，研磨材を回収して再利用するためには，噴射ノズルから噴射された研磨材混合水を受け止めるキャッチタンクに連通された研磨材回収手段を設けて，この研磨材回収手段で回収された研磨材を研磨材混合液貯留タンクに戻して，研磨材を再利用することが考えられる。

しかし，このように回収された研磨材を１つの研磨材混合液貯留タンクに補充する場合，高圧ポンプからの高圧水の供給により当該研磨材混合液貯留タンク内が高圧状態となっていると，回収した研磨材を補充することはできない。このため，１つの研磨材混合液貯留タンクに研磨材を補充するためには，通常では，高圧ポンプの動作を一度停止せざるを得ない。しかし，高圧ポンプを一度停止させてしまうと，再起動させるまでに時間がかかり，その間は切断加工を中断せざるを得ない。このため，生産性を考慮すると，高圧ポンプを停止させることなく，研磨材を研磨材混合液貯留タンクに補充できるように構成することが好ましい。

そこで，図５に示すように，２つの研磨材混合液貯留タンク１２２ａおよび１２２ｂ（以下，「研磨材混合液貯留タンク１２２」と総称する）を設置し，このうち，高圧ポンプ１１５から配管１１２を介して高圧水が供給されていない方の研磨材混合液貯留タンク（即ち，配管１１３を介して噴射ノズル１３０に研磨材混合液を送出していない方の研磨材混合液貯留タンク）１２２に対して，研磨材回収手段１６０から研磨材を補充することによって，高圧ポンプ１１５を停止させないようにすることが検討された。

しかしなから，２つの研磨材混合液貯留タンク１２２のうち，高圧ポンプ１１５から高圧水が供給されていない方の研磨材混合液貯留タンク１２２に，研磨材を補充しようとしても，一旦，切断加工に使用された研磨材混合液貯留タンク１２２は，内部が高圧状態となっているために，何らかの手段で減圧しないと，研磨材を補充できないという問題があった。

ところが，図５に示すような装置構成では，研磨材混合液貯留タンク１２２内を減圧することができない。つまり，複数の研磨材混合液貯留タンク１２２を設置したとしても，切断加工を行うために一方の研磨材混合液貯留タンク１２２から噴射ノズル１３０に研磨材混合水を送出する経路が使用されているので，他方の研磨材混合液貯留タンク１２２を減圧することができなかった。この結果，一方の研磨材混合液貯留タンク１２２を用いてアブレシブジェットによる切断加工を連続的に実行しながら，他方の研磨材混合液貯留タンク１２２に研磨材を補充することはできなかった。

そこで，本発明は，上記問題点に鑑みてなされたものであり，研磨材を回収して再利用する高圧液噴射式切断装置において，高圧ポンプ等の高圧液供給手段を停止することなく，切断加工を連続的に実行しながら，回収した研磨材を研磨材混合液貯留タンクに補充することが可能な，新規かつ改良された高圧液噴射式切断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，研磨材と液体とが混合された研磨材混合液を貯留し，研磨材混合液送出用タンク又は研磨剤補充用タンクとして切り替えて使用される複数の研磨材混合液貯留タンクと；前記複数の研磨材混合液貯留タンクのうち前記研磨材混合液送出用タンクとして使用されるタンクに，高圧液供給用配管を介して高圧液を供給することによって，当該タンクに貯留されている研磨材混合液を，研磨材混合液送出用配管を介して高圧で送出する高圧液供給手段と；前記研磨材混合液送出用配管を介して送出された高圧の研磨材混合液を，被加工物に対して噴射する噴射ノズルと；前記噴射ノズルから噴射された研磨材混合液の噴流を受け止めるキャッチタンクと；前記キャッチタンクから移送された研磨材混合液から，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を回収し，前記回収された研磨材を含む研磨材混合液を，前記複数の研磨材混合液貯留タンクのうち前記研磨材補充用タンクとして使用されるタンクに移送する研磨材回収手段と；を備えた高圧液噴射式切断装置において：前記高圧液供給用配管および前記研磨材混合液送出用配管とは別途に，前記研磨材混合液貯留タンクに対し液体を供給／排出することによって前記研磨材混合液貯留タンク内を加圧／減圧する圧力調整手段を，前記研磨材混合液貯留タンクごとに備え，前記圧力調整手段は，前記高圧液供給手段からの高圧液を前記研磨材混合液貯留タンクに供給するための加圧用配管と；前記加圧用配管の中途に設けられた加圧用バルブと；前記研磨材混合液貯留タンク内の液体を外部に排出するための減圧用配管と；前記減圧用配管の中途に設けられた減圧用バルブと；前記加圧用配管の一端と，前記減圧用配管の一端とを連結する連結部と；前記連結部と，前記研磨材混合液貯留タンクとを連通する共通配管と；前記共通配管の中途に設けられ，前記加圧用バルブの開放時に，前記加圧用配管および前記共通配管を介して前記研磨材混合液貯留タンクに供給される高圧液の流量を制限し，前記減圧用バルブの開放時に，前記研磨材混合液貯留タンクから前記共通配管および前記減圧用配管を介して排出される液体の流量を制限する流量調整手段と；を備えることを特徴とする高圧液噴射式切断装置が提供される。

かかる構成により，研磨材を循環させて自動的に再利用する高圧液噴射式切断装置において，研磨材混合液貯留タンク内の圧力を加圧および減圧できる圧力調整手段を設けたので，高圧液供給手段の動作を停止することなく，研磨材混合液貯留タンクを減圧して研磨材を補充できる。このため，複数の研磨材混合液貯留タンクを切り替えて使用することで，ある研磨材混合液貯留タンクを用いて切断加工を継続しながら，他の研磨材混合液貯留タンクに研磨材を補充することができる。

かかる構成により，流量調整手段によって，研磨材混合液貯留タンクに供給される高圧液の流量，および研磨材混合液貯留タンクから排出される液体の流量を制御して，研磨材混合液貯留タンクを加圧または減圧する速度を調整できる。従って，加圧バルブや減圧バルブに対する高圧液の負荷を減少させることができるので，加圧バルブや減圧バルブの損傷を防止できる。

以上説明したように本発明によれば，圧力調整手段によって各研磨材混合液貯留タンク内の圧力を加圧／減圧できるので，高圧液供給手段を停止することなく，切断加工を連続的に実行しながら，研磨材混合液貯留タンクに研磨材を補充することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施の形態）
以下に，本発明の第１の実施形態にかかる高圧液噴射式切断装置について説明する。なお，本実施形態にかかる高圧液噴射式切断装置は，例えば，以下に説明するように，研磨材が混入された高圧水の噴流（アブレシブジェット）によって被加工物を切断するウォータージェット切断装置として構成されているが，本発明はかかる例に限定されるものではない。

まず，図１に基づいて，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００の全体構成について概略的に説明する。なお，図１は，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００の全体構成を示す概略図である。

図１に示すように，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００は，被加工物３５に対して，研磨材を含む高圧水を噴射することにより，被加工物３５を比較的自由な切断ラインで高精度に切断加工（即ち，ウォータージェット加工）することが可能な切断装置である。このウォータージェット切断装置１００による切断対象である被加工物３５は，例えば，シリコンウェハ，パッケージ化された半導体基板（例えばＣＳＰ基板）等の各種の半導体基板などであるが，かかる例に限定されない。

かかるウォータージェット切断装置１００は，例えば，高圧液供給手段１０と，研磨材混合手段２０と，噴射ノズル３０と，保持テーブル４０と，テーブル移動手段４２と，キャッチタンク５０と，研磨材回収手段６０とを主に備える。

高圧液供給手段１０は，例えば，後述する高圧ポンプおよびモータなどで構成されており，外部から供給された水を加圧して，例えば６００〜７００バール（１バール＝約１．０２ｋｇｆ／ｃｍ^２）の高圧水を発生させて供給することができる。外部から供給される水は，例えば水道水であるが，かかる例に限定されず，純水等であってもよい。高圧液供給手段１０によって発生された高圧水は，高圧流体を運搬するための配管である高圧管１１を介して研磨材混合手段２０に供給される。

研磨材混合手段２０は，後述する複数の研磨材混合液貯留タンクおよび圧力調整手段などで構成され，研磨材（砥粒）と水とが混合された研磨材混合水を貯留している。この研磨材混合手段２０は，高圧液供給手段１０から供給された高圧水に，所定の割合で研磨材を混合し，この研磨材が混合された高圧水を噴射ノズル３０に送出する。この研磨材は，例えば，ガーネット，酸化アルミナ，炭化ケイ素，ダイヤモンド等の高硬度の材質からなり，粒径が例えば数十〜数百μｍ程度の粒状物であり，高圧水の切断効率を高める機能を有する。本実施形態では，この研磨材として，例えば，粒径が４０〜１００μｍの酸化アルミナが使用される。かかる研磨材が混合された高圧水（以下，「高圧の研磨材混合水」ともいう。）は，研磨材混合手段２０から高圧管２１を介して噴射ノズル３０に供給される。

噴射ノズル３０は，高圧液を噴射する高圧液噴射手段の一例として構成されており，例えば，ノズル管３１と，オリフィス３２とからなる。この噴射ノズル３０には，上記研磨材混合手段２０から高圧管２１を介して，高圧の研磨材混合水が供給される。噴射ノズル３０は，例えば，この高圧の研磨材混合水を，保持テーブル４０に保持されている被加工物３５に対して上方から高速で噴射する。

この噴射ノズル３０は，例えば，ノズル固定部材（図示せず。）によって，ウォータージェット切断装置１００本体に対して安定的に固定される。また，噴射ノズル３０は，例えば，昇降機構（図示せず。）によって，Ｚ軸方向（垂直方向）に上下動可能に構成されている。これにより，被加工物３５の種類，厚さ，表面の凹凸等に応じて，噴射ノズル３０の先端と被加工物３５との距離を調整できる。

また，図１内の部分拡大図に示すように，噴射ノズル３０のノズル管３１の先端には，高圧水の噴出径を縮小化するためのオリフィス３２が装着されている。このオリフィス３２は，例えば，先端に所定の微細径の噴出口３２１が形成されたオリフィス本体３２２と，このオリフィス本体３２２を覆うように設けられ，ノズル管３１の先端部にネジ止めされるオリフィスカバー３２３とを備える。このオリフィスカバー３２３をネジ止めすることにより，オリフィス本体３２２が噴射ノズル３０の先端に固定される。

かかる噴射ノズル３０から噴射される高圧水噴流（即ち，ウォータージェット）Ｊの流速は，例えば音速の約２〜３倍である。また，この噴射ノズル３０の先端と被加工物３５表面との距離は，例えば５０μｍ〜１ｍｍであり，双方が極力近くなるように調整される。このように噴射ノズル３０と被加工物３５を接近させることで，噴射された高圧水噴流Ｊの拡散を極力抑え，被加工物３５の切断幅が広くなってしまうことを防止できる。また，噴射ノズル３０の口径（噴出口３２１の径）は例えば約２５０μｍであり，この場合，被加工物３５の切断幅は，例えば３００μｍ程度となる。

このようにして，噴射ノズル３０によって，研磨材混合水の噴流であるウォータージェットＪを，被加工物３５に対して噴射することにより，高圧水のエネルギーによって被加工物３５を切断することができる。このとき，研磨材は，高圧水とともに被加工物３５に衝突して被加工物３５の一部を破壊して切削するので，切断能率を向上させることができる。このように，本実施形態にかかるウォータージェットＪは，アブレシブジェットとして構成されている。

保持テーブル４０は，被加工物を保持する被加工物保持手段の一例として構成されている。この保持テーブル４０は，例えば，ステンレス等の硬質な金属で形成された板状部材であり，被加工物である被加工物３５を保持・固定する。この保持テーブル４０には，被加工物３５が固定される部分に，ウォータージェットＪを通過させるための開口部であるテーブル窓４０１が形成されている。このテーブル窓４０１は，例えば，被加工物３５に対応した形状（例えば略矩形状）を有しており，その大きさは被加工物３５の外形よりも若干小さい。かかるテーブル窓４０１の上部に被加工物３５を配置し，被加工物３５の外周部をカバーまたは係止爪等（図示せず。）で固定することにより，保持テーブル４０に対して被加工物３５が固定される。また，上記噴射ノズル３０が噴射したウォータージェットＪは，このテーブル窓４０１の部分を通過するため，ウォータージェットＪによって保持テーブル４０自体が切断されてしまうことはない。

なお，例えば，保持テーブル４０のテーブル窓４０１の部分に，被加工物３５を下方から支持する平板状の支持部材（治具）を取り付けてもよい。この支持部材を設けることにより，切断時の高圧水の圧力による被加工物３５の変形を防止して，加工精度を向上させることができる。

また，本実施形態では，上記テーブル窓４０１を有する保持テーブル４０によって被加工物３５を保持・固定しているが，かかる例に限定されず，例えば，各種の載置台，治具，保持器具などで構成された被加工物保持手段によって，被加工物３５を保持・固定してもよい。

テーブル移動手段４２は，例えば，電動モータ，ギヤ等の駆動機構などで構成されており，上記保持テーブル４０を水平方向（Ｘ軸およびＹ軸方向）に移動させる。このようなテーブル移動手段４２によって保持テーブル４０をＸ軸およびＹ軸方向に移動させることにより，保持テーブル４０によって保持されている被加工物３５を噴射ノズル３０に対してＸ軸およびＹ軸方向に相対移動させることができる。これにより，被加工物３５に対するウォータージェットＪの噴射位置（切断箇所）を変更して，被加工物３５を連続的なラインで切断することができる。この切断時の被加工物３５の送り速度は，切断される被加工物３５の厚さや材質によって異なるが，例えば２０ｍｍ／秒である。なお，テーブル移動手段４２の構成は，上記例に限定されるものではなく，被加工物３５を水平方向に移動可能な構成であれば，多様に設計変更可能である。

キャッチタンク５０は，例えば，上面が開放された縦長の貯水槽である。このキャッチタンク５０は，例えば，上記保持テーブル４０の下側であって，噴射ノズル３０の直下に設けられる。このキャッチタンク５０は，その内部に所定の高さまで研磨材を含む水を貯留しており，この水面の高さを一定に保つために，キャッチタンク５０に対する水の供給及び排出が制御されている。

かかるキャッチタンク５０は，ウォータージェットＪの受け水槽として機能する。即ち，キャッチタンク５０は，貯留している水を緩衝材として，上記のようにして被加工物３５を切断して貫通したウォータージェットＪを，威力を弱めて受け止めることができる。このキャッチタンク５０の底部には，上記のように受け止めた研磨材混合水に含まれる研磨材が，沈降して堆積する。また，キャッチタンク５０の例えば側面底部側には，配管５１が接続されており，この配管５１を介して，キャッチタンク５０内の研磨材および水が排出され，研磨材回収手段６０に移送される。

研磨材回収手段６０は，上記キャッチタンク５０から配管５１を介して移送された研磨材混合水から，再利用可能な所定範囲の粒径（例えば，３０〜１００μｍ）の研磨材を回収して，研磨材混合手段２０に移送する。この研磨材回収手段６０は，上記再利用可能な粒径の研磨材を通過させる研磨材回収フィルタ（図示せず。詳細は後述する。）を備えており，この研磨材回収フィルタを通過する研磨材を回収して貯留しておき，この回収された研磨材を含む研磨材混合水を，配管６１を介して研磨材混合手段２０に移送する。また，上記研磨材回収フィルタを介して回収されなかった研磨材を含む研磨材混合水は，例えば，排水管６２を介して外部に排出される。

以上のような構成のウォータージェット切断装置１００は，噴射ノズル３０からウォータージェットＪを噴射しながら，当該噴射ノズル３０に対して保持テーブル４０をＸ軸およびＹ軸方向に相対移動させることにより，被加工物３５の切断予定ラインに沿って，研磨材入りのウォータージェットＪを作用させて，被加工物３５を切断加工することができる。

このように，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置では，切断加工時に，噴射ノズル３０を固定して，保持テーブル４０により被加工物３５を移動させる切断方式を採用している。かかる切断方式を採用することにより，噴射ノズル３０の位置が固定されているため，キャッチタンク５０を小型化して，設置面積を小さくできるとともに，移動機構の構成を簡略化できるという利点がある。しかし，かかる例に限定されず，保持テーブル４０を固定して，噴射ノズル３０を移動させて切断を行ってもよい。

また，上記ウォータージェット切断装置１００は，研磨材混合手段２０，キャッチタンク５０，研磨材回収手段６０などを用いて，切断加工に適切な粒径の研磨材を装置内で循環させて自動的に再利用することができる。これにより，人手をかけずに研磨材を再利用して利用効率を高めるとともに，高圧液供給手段１０を停止させることなく連続した切断加工が可能となるため，生産性を向上できる。

次に，図２に基づいて，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００において，研磨材を自動的に再利用するための循環構造について詳細に説明する。なお，図２は，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００において，研磨材を自動的に再利用するための循環構造を示す説明図である。

図２に示すように，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００では，研磨材は，基本的には，（１）研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂ→（２）噴射ノズル３０→（３）キャッチタンク５０→（４）研磨材回収手段６０→（５）研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂという経路で循環して再利用される。以下に，かかる研磨材再利用のための循環経路を構成する各部について詳述する。

まず，高圧ポンプ１５について説明する。高圧ポンプ１５は，上述した高圧液供給手段１０の一構成例であり，外部給水から高圧水を発生させ，この高圧水を，高圧管１１，高圧マニフォールド配管１および高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂを介して，研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂ（以下，「研磨材混合液貯留タンク２２」と総称する場合もある。）に供給する。

次に，研磨材混合手段２０について説明する。研磨材混合手段２０は，例えば，２つの研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂと，合流部２３と，各研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂに対応して設けられた各種配管（高圧マニフォールド配管１，高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂ，研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂ，高圧管１４ａ，１４ｂ等），これらの配管を開閉するバルブ３ａ，４ａ，５ａ，７ａ，８ａ，３ｂ，４ｂ，５ｂ，７ｂ，８ｂおよびオリフィス１７ａ，１８ａ，１７ｂ，１８ｂと，各研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂにそれぞれ対応する第１および第２の圧力調整手段７０ａ，７０ｂ（以下，「圧力調整手段７０」と総称する場合もある。）と，を備える。

研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂは，外部から密閉された耐高圧容器で構成されており，研磨材が混合された水（研磨材混合水）を貯留する。この研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂは，上記高圧ポンプ１５から，高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂ等を介して高圧水が供給され，また，上記研磨材回収手段６０から，配管６１ａ，６１ｂを介して，回収された研磨材を含む研磨材混合水が供給される。この研磨材混合液貯留タンク２２の底部には，水より比重の大きい研磨材が沈降して堆積する。

合流部２３は，研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂを介して２つの研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂとそれぞれ接続され，高圧管２１を介して噴射ノズル３０と接続されている。この合流部２３は，２つの研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂから送出された研磨材混合水を，高圧管２１を介して噴射ノズル３０に供給する。

高圧マニフォールド配管１は，高圧ポンプ１５から高圧管１１を介して供給された高圧水を分岐させて，高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂ，高圧管１４ａ，１４ｂ，および圧力調整手段７０ａ，７０ｂの加圧用配管７１ａ，７１ｂに供給する。

高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂは，高圧ポンプ１５と，研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂとを連通し，高圧水を研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂに供給するための高圧管である。具体的には，高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂは，その流入口側の端部が上記高圧マニフォールド配管１に接続され，その流出口側の端部が研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂの底部に配置されている。この高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂの中途には，高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂを開閉するバルブ３ａ，３ｂと，高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂ内を流れる高圧水の流量を規制するオリフィス１８ａ，１８ｂとが設けられている。このバルブ３ａ，３ｂの開放時には，高圧ポンプ１５からの高圧水が，高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂを介して研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂ内の底部に供給される。この結果，研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂの底部の研磨材混合水が攪拌され，堆積していた研磨材が水中に浮遊した状態となる。

研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂは，研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂと，噴射ノズル３０とを連通し，研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂに貯留されている研磨材混合水を噴射ノズル３０に供給するための高圧管である。具体的には，研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂは，その流入口側の端部が研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂの底部において上記高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂの流出口と隣接して配置され，その流出口側の端部が上記合流部２３に接続されている。この研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂの中途には，研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂを開閉するバルブ５ａ，５ｂが設けられている。このバルブ５ａ，５ｂの開放時には，上記高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂを介して研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂ内に供給された高圧水の圧力によって，研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂ内の研磨材混合水が，研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂに流入して，噴射ノズル３０に送出される。このとき，高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂの流出口および研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂの流入口が研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂの底部に隣接して配置されているため，研磨材が均等な混合密度で混合された状態の研磨剤混合液が継続的に送出される。

高圧管１４ａ，１４ｂは，その流入口側の端部が上記高圧マニフォールド配管１に接続され，その流出口側の端部が上記研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂの中途に連結されている。この高圧管１４ａ，１４ｂの中途には，高圧管１４ａ，１４ｂを開閉するバルブ４ａ，４ｂと，高圧管１４ａ，１４ｂ内を流れる高圧水の流量を規制するオリフィス１７ａ，１７ｂとが設けられている。かかる高圧管１４ａ，１４ｂおよびバルブ４ａ，４ｂ等を設けることによって，必要に応じて，研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂ内に高圧水を流して，加工後に研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂ内で乾燥して固着している研磨材を洗浄して除去できる。

配管６１とこの配管６１から分岐した配管６１ａ，６１ｂは，各研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂと研磨材回収手段６０とを連通する配管である。配管６１の中途には，正圧ポンプ６９が設けられており，また，配管６１ａ，６１ｂの中途にはバルブ７ａ，７ｂがそれぞれ設けられている。また，配管６１２とこの配管６１２から分岐した配管６１２ａ，６１２ｂは，各研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂと研磨材回収手段６０とを連通する配管である。配管６１２ａ，６１２ｂの中途にはバルブ８ａ，８ｂがそれぞれ設けられている。

これにより，バルブ７ａ，８ａまたはバルブ７ｂ，８ｂの開放時には，上記正圧ポンプ６９の動力によって，研磨材回収手段６０から，回収された研磨材を含む研磨材混合液を，配管６１，６１ａ，６１ｂを介して，高圧ポンプ１５からの高圧水が供給されていない研磨材混合液貯留タンク２２ａまたは２２ｂに移送して，研磨材を補充できる。さらに，当該研磨材混合液貯留タンク２２ａまたは２２ｂ内の水を，配管６１２ａ，６１２ｂ，６１２を介して研磨材回収手段６０に戻すことができる。

以上のような構成の研磨材混合手段２０により，高圧ポンプ１５から供給された高圧水の圧力によって，いずれか一方の研磨材混合液貯留タンク２２に貯留されている研磨材混合水を高圧で押し出して，研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂおよび高圧管２１を介して噴射ノズル３０に送出して，切断加工に利用することができる。このとき，他方の研磨材混合液貯留タンク２２では，研磨材回収手段６０によって回収された研磨材が補充され，当該研磨材を貯留しておくことができる。

そして，切断加工に使用されている一方の研磨材混合液貯留タンク２２内の研磨材貯留量が所定レベル以下に減少した場合には，切断加工のために研磨材混合水を送出する研磨材混合液貯留タンク２２と，研磨材が補充される研磨材混合液貯留タンク２２とを切り替えて，上記と同様にして，噴射ノズル３０に対する研磨材混合水の供給と，研磨材回収手段６０からの研磨材の補充とを同時並行で行う。これにより，高圧の研磨材混合水を，噴射ノズル３０に安定して連続供給することができる。なお，３つ以上の研磨材混合液貯留タンク２２を設けて，これらを切り替えて使用してもよい。

このような研磨材混合液貯留タンク２２の切替を好適に行うために，各研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂ内の水圧を加圧／減圧する第１及び第２の圧力調整手段７０ａ，７０ｂが，各研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂに対応してそれぞれ設けられている。この第１および第２の圧力調整手段７０ａ，７０ｂは，本実施形態にかかる特徴的構成要素であり，詳細については後述する。

次に，キャッチタンク５０について説明する。キャッチタンク５０は，上述したように，噴射ノズル３０から噴射され，被加工物３５を切断して貫通した高圧の研磨材混合水の噴流（ウォータージェットＪ）を，貯留水を緩衝材として受け止める。このキャッチタンク５０の底部に堆積した研磨材は，第１の移送手段によって，研磨材回収手段６０に移送される。この第１の移送手段は，キャッチタンク５０の底部と研磨材回収手段６０とを連通する配管５１と，この配管５１の中途に設けられ，上記研磨材混合水の移送動力源となる第１の正圧ポンプ５９とで構成される。

次に，研磨材回収手段６０について説明する。研磨材回収手段６０は，キャッチタンク５０から移送された研磨材混合水から，研磨材を回収して再利用するための装置である。この研磨材回収手段６０は，図２に示すように，概略的には，研磨材回収容器６４と，研磨材貯留容器６６と，研磨材回収容器６４の底部と研磨材貯留容器６６の上部とを連結する連結部６５とから構成される。

研磨材回収容器６４は，再利用可能な研磨材を回収するための密閉型の容器であり，その内部には，研磨材回収フィルタ６７が略水平に設けられている。この研磨材回収フィルタ６７は，例えば，複数の微細孔が形成されたステンレス製の金網などで構成され，所定の粒径（例えば１００μｍ）以下の研磨材を通過させることが可能な目開き寸法を有する。また，研磨材回収容器６４の上部には，研磨材回収容器６４を振動させて研磨材回収フィルタ６７の目詰まりを改善するための振動発生手段として，例えば振動モータ６３が設置されている。

この研磨材回収容器６４の上部空間（研磨材回収フィルタ６７より上側の空間）は，研磨材を回収するための流路を構成しており，一側端には，上記キャッチタンク５０と連通する配管５１が接続され，他側端には，外部に不要な研磨材混合水を排水するための排水管６２が接続されている。このため，キャッチタンク５０から移送された研磨材混合液は，配管５１から研磨材回収容器６４の上部空間内に流入し，所定の流速（例えば８リットル／分）で研磨材回収フィルタ６７上を流れて，排水管６２から排出される。

かかる構成により，キャッチタンク５０から移送された研磨材混合水に含まれる再利用可能な所定範囲（例えば３０〜１００μｍ）の粒径を有する研磨材のみが，研磨材回収フィルタ６７を通過して，下方に落下して回収される。具体的には，研磨材回収容器６４の上部を流れる研磨材混合水の流速によって，過度に小さい研磨材（粒径が例えば３０μｍ未満）は，研磨材回収フィルタ６７を通過することなく水流に乗って，排水管６２から排出される。また，過度に大きい研磨材（粒径が例えば１００μｍより大）は，研磨材回収フィルタ６７を通過できないため，排水管６２から排出される。このため，粒径が切断加工に適切な所定範囲（例えば３０〜１００μｍ）にある大きさの研磨材のみが，研磨材回収フィルタ６７を通過して回収される。一方，上記所定範囲外の粒径の研磨材を含む研磨材混合水は，排水管６２を介して排出される。これは，過度に小さい研磨材は再利用しても研磨に寄与できず，過度に大きい研磨材は噴射ノズル３０が詰まる原因となるので，再利用すべきではないからである。

また，研磨材回収容器６４の下部空間（研磨材回収フィルタ６７より下側の空間）は，例えば，上記研磨材回収フィルタ６７を通過して回収された研磨材を集めるような漏斗形状を有している。回収された研磨材は，この下部空間から管状の連結部６５を通過して研磨材貯留容器６６に落下する。

研磨材貯留容器６６は，上記のようにして研磨材回収フィルタ６７から回収された研磨材を含む研磨材混合水を貯留する密閉型の容器である。この研磨材貯留容器６６の底部に堆積した研磨材を含む研磨材混合水は，第２の移送手段によって，２つの研磨材混合液貯留タンク２２のうち，高圧ポンプから高圧水が供給されていない方（切断加工に使用されていない方）の研磨材混合液貯留タンク２２に移送される。この第２の移送手段は，研磨材貯留容器６６の底部と研磨材混合液貯留タンク２２とを連通する配管６１，６１ａ，６１ｂと，この配管６１の中途に設けられ，上記研磨材混合水の移送動力源となる第２の正圧ポンプ６９と，研磨材混合液貯留タンク２２から研磨材貯留容器６６に水を戻すための配管６１２，６１２ａ，６１２ｂと，バルブ７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂとで構成される。

また，研磨材貯留容器６６の上部には，研磨材貯留容器６６内の研磨材の堆積量（貯留量）を計測するための測定センサ，例えば超音波センサ６８が取り付けられている。この超音波センサ６８による計測結果によって，研磨材貯留容器６６内に研磨材が十分に堆積したと判断された場合に，研磨材貯留容器６６から研磨材混合液貯留タンク２２に研磨材混合水が移送される。これにより，研磨材貯留容器６６内で過度に多くの研磨材が堆積してしまうことや，逆に，研磨材が十分に堆積していないにもかかわらず，移送動作を行ってしまうことを防止できる。

このように，研磨材回収手段６０は，キャッチタンク５０から移送された研磨材混合水から，切断加工に適切な所定範囲の粒径（例えば３０〜１００μｍの範囲）を有する研磨材のみを回収して研磨材貯留容器６６に貯留し，その後，研磨材混合液貯留タンク２２に，回収した研磨材を移送して補充する。

以上のように，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１０は，一度使用した研磨材を回収し，回収した研磨材を再び研磨材混合液貯留タンク２２に補充するようにして，研磨材を循環させて再利用することができる。これによって，研磨材を有効利用して，生産効率の向上および生産コストの低減を図ることができる。

ところで，切断加工に使用された後の高圧状態の研磨材混合液貯留タンク２２に，研磨材を補充するためには，当該研磨材混合液貯留タンク２２内の圧力を減圧する必要がある。また，研磨材が補充された後の低圧状態（例えば大気圧状態）の研磨材混合液貯留タンク２２に，高圧水を供給開始するためには，急激な高圧水の負荷によってバルブ３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ等が破損しないように，当該研磨材混合液貯留タンク２２内の圧力を徐々に加圧する必要がある。

このため，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００では，切断加工を継続したままの状態で，高圧ポンプ１５を停止させることなく，研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂの使用を切り替えるため，研磨材混合液貯留タンク２２内を徐々に減圧および加圧可能な圧力調整手段７０が設けられている。この圧力調整手段７０は，切断加工時における高圧水の供給および研磨材混合水の送出に伴って研磨材混合液貯留タンク２２内を加圧／減圧する作用を奏する高圧液供給用配管１２ａ，１２ｂおよび研磨材混合液送出管１３ａ，１３ｂとは別途に，研磨材混合液貯留タンク２２内を徐々に加圧／減圧するために追加設置されるものである。

以下に，この圧力調整手段７０について詳述する。なお，以下では，研磨材混合液貯留タンク２２ａに対応して設けられている第１の圧力調整手段７０ａについて詳述し，研磨材混合液貯留タンク２２ｂに対応して設けられている第２の圧力調整手段７０ｂについては，第１の圧力調整手段７０ａと略同一の機能および構成を有するので，詳細説明は省略する。

図２に示すように，第１の圧力調整手段７０ａ（以下，「圧力調整手段７０ａ」という。）は，高圧ポンプ１５からの高圧水を，流量を調整して研磨材混合液貯留タンク２２ａに供給することによって，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内を徐々に加圧する機能と，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の高圧の研磨材混合水を，流量を調整して研磨材混合液貯留タンク２２ａから排出することによって，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内を徐々に減圧する機能とを有する。

この圧力調整手段７０ａは，加圧用配管７１ａと，加圧用バルブ２ａと，減圧用配管７２ａと，減圧用バルブ６ａと，連結部７７ａと，共通配管７３ａ，７４ａと，流量調整手段８０ａと，圧力センサ７５ａと，研磨材流出防止用フィルタ７６ａとから構成される。

加圧用配管７１ａは，上述した高圧液供給用配管１２ａとは別途に，高圧ポンプ１５と研磨材混合液貯留タンク２２ａとを連通させ，高圧ポンプ１５からの高圧水を研磨材混合液貯留タンク２２ａに供給するための給水管である。具体的には，加圧用配管７１ａは，その流入口側の端部が上記高圧マニフォールド配管１に接続され，その流出口側の端部が後述する連結部７７ａに接続されている。この加圧用配管７１ａの中途には，加圧用配管７１ａを開閉するバルブ２ａが設けられている。このバルブ２ａの開放時には，高圧ポンプ１５からの高圧水が，加圧用配管７１ａ等を介して研磨材混合液貯留タンク２２ａに供給される。

減圧用配管７２ａは，上述した研磨材混合液送出用配管１３ａとは別途に，研磨材混合液貯留タンク２２ａと外部とを連通させ，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の比較的高圧な水を外部に排出するための排水管である。具体的には，減圧用配管７２ａは，その流入口側の端部が後述する連結部７７ａに接続され，その流出口側の端部が外部の例えば排水処理装置（図示せず。）等に接続されている。この減圧用配管７２ａの中途には，減圧用配管７２ａを開閉するバルブ６ａが設けられている。このバルブ６ａの開放時には，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の水が，減圧用配管７２ａ等を介して外部に排出される。

連結部７７ａは，上記加圧用配管７１ａの研磨材混合液貯留タンク２２ａ側の一端と，上記減圧用配管７２ａの研磨材混合液貯留タンク２２ａ側の一端と，共通配管７３ａの研磨材混合液貯留タンク２２ａとは反対側の一端とを連結するＴ型の連結部材である。加圧用バルブ２ａが開放され減圧用バルブ６ａが閉鎖されているとき，高圧ポンプ１５から供給され加圧用配管７１ａ内を流れてきた高圧水は，この連結部７７ａを通って共通配管７３ａに流入する。一方，加圧用バルブ２ａが閉鎖され減圧用バルブ６ａが開放されているとき，研磨材混合液貯留タンク２２ａから排出され共通配管７３ａ内を流れてきた水は，この連結部７７ａを通って減圧用配管７２ａに流入する。

共通配管７３ａ，７４ａは，上記連結部７７ａと，研磨材混合液貯留タンク２２ａとを連通させる配管である。この共通配管７３ａ，７４ａは，研磨材混合液貯留タンク２２ａに高圧水を供給する給水管，および研磨材混合液貯留タンク２２ａから水を排出する排水管の双方として機能する。この共通配管７３ａ，７４ａの中途（図２の例では共通配管７３ａと７４ａとの間）には，流量調整手段８０ａが設けられている。

この流量調整手段８０ａは，加圧用バルブ２ａが開放され減圧用バルブ６ａが閉鎖されている時に，高圧ポンプ１５から加圧用配管７１ａおよび共通配管７３ａ，７４ａを介して研磨材混合液貯留タンク２２ａに供給される高圧水の流量を制限する。さらに，流量調整手段８０ａは，加圧用バルブ２ａが閉鎖され減圧用バルブ６ａが開放されている時に，研磨材混合液貯留タンク２２ａから共通配管７３ａ，７４ａおよび減圧用配管７２ａを介して外部に排出される水の流量を制限する。

もし仮に，上記圧力調整手段７０ａに流量調整手段８０ａを設けることなく，単に加圧バルブ２ａおよび減圧バルブ６ａの開閉のみで，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の圧力を調整しようとした場合には，バルブ２ａ，６ａに高圧力が急激に加わるため，バルブ２ａ，６ａが破損してしまう危険性がある。しかし，本実施形態のように，流量調整手段８０ａを設けることで，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の圧力を，時間をかけて徐々に加圧／減圧できるため，バルブ２ａ，６ａの破損を防止できる。

ここで図３に基づいて，流量調整手段８０ａの構成についてより詳細に説明する。図３は，本実施形態にかかる流量調整手段８０ａの構成を示す断面図である。

図３に示すように，流量調整手段８０ａは，流量調整用オリフィス８５ａと，上記共通管７４ａの端部が連結された第１のダンパ８１ａと，上記共通管７３ａの端部が連結された第２のダンパ８２ａとから構成される。

流量調整用オリフィス８５ａは，第１のダンパ８１ａと第２のダンパ８２ａの内部を連結する管８６ａの中央部を縮径するようにして設けられている。この流量調整用オリフィス８５ａは，管８６ａ内を流れる水の流量を規制する。

また，第１のダンパ８１ａは，研磨材混合液貯留タンク２２ａの加圧時に，共通配管７３ａから第２のダンパ８２ａ内に流入して流量調整用オリフィス８５ａを通過した高速の水流を受け止め，共通配管７４ａから排出させる。一方，第２のダンパ８２ａは，研磨材混合液貯留タンク２２ａの減圧時に，共通配管７４ａから第１のダンパ８１ａ内に流入して流量調整用オリフィス８５ａを通過した高速の水流を受け止め，共通配管７３ａから排出させる。

かかる構成の流量調整手段８０ａは，研磨材混合液貯留タンク２２ａに供給される高圧水の流量，および研磨材混合液貯留タンク２２ａから排出される水の流量を，過大にならないように適正な流量に調整できる。従って，この流量調整手段８０ａを備えた圧力調整手段７０ａは，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の水圧を徐々に加圧／減圧できる。

この圧力調整手段７０ａによる研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の水圧上昇速度および水圧低下速度は，上記流量調整用オリフィス８５のオリフィス径で調節できる。この流量調整用オリフィス８５のオリフィス径は，例えばφ０．１〜０．１５ｍｍ程度であることが好ましい。

ただし，高圧水の圧力と研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の水圧との圧力差が，例えば７０ＭＰａ程度と大きい場合（研磨材混合液貯留タンク２２ａ内は例えば７０ＭＰａまで加圧され得る）には，流量調整用オリフィス８５を通過する高圧水の流速が５００ｍ／ｓにも達する。このため，流量調整用オリフィス８５は，サファイアなどの耐摩耗性に優れた材質で形成される。さらに，流量調整用オリフィス８５を通過した高速度の水流は切削能力を有するため，当該水流を直ちに減速するための開角度θ（例えば８°）の円錐穴を有するダンパ８１ａ，８２ａによって高圧水を受け止める。なお，流量調整用オリフィス８５は，消耗した場合には，交換可能に構成されている。

以上，研磨材混合液貯留タンク２２ａに対応する第１の圧力調整手段７０ａに設けられた流量調整手段８０ａについて説明した。なお，研磨材混合液貯留タンク２２ｂに対応する第２の圧力調整手段７０ｂに設けられた流量調整手段８０ｂも，上記流量調整手段８０ａと略同一の機能構成を有する。

また，図２に示すように，共通配管７４ａの中途には，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の圧力を測定する圧力センサ７５ａが設けられている。

さらに，共通配管７４ａと研磨材混合液貯留タンク２２ａとの接続箇所（研磨材混合液貯留タンク２２ａの排出口）には，研磨材流出防止用フィルタ７６ａが設けられている。この研磨材流出防止用フィルタ７６ａは，例えば，上記流量調整手段８０ａの流量調整用オリフィス８５のオリフィス径の例えば１／３程度の目開き寸法を有するステンレス製フィルタである。かかる研磨材流出防止用フィルタ７６ａを設置することにより，研磨材混合液貯留タンク２２ａの減圧時に，研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂから，水とともに大粒径の研磨材が流出することを防止して，当該研磨材によって上記流量調整用オリフィス８５が詰まってしまうことを防止できる。

以上，本実施形態にかかる圧力調整手段７０について詳細に説明した。このような圧力調整手段７０を設けることによって，高圧ポンプ１５を停止しなくても，切断加工に使用された後の高圧状態の研磨材混合液貯留タンク２２を徐々に減圧することができる。さらに，研磨材補充後の低圧状態の研磨材混合液貯留タンク２２を徐々に加圧できるので，高圧ポンプ１５の高圧水の負荷が急激に作用することによるバルブ２，６等の破損を防止できる。

次に，図４に基づいて，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００において，研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂを切り替えながら，継続的に切断加工を実行する動作について説明する。なお，図４は，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００による切断加工時において，２つの研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂ内の水圧および研磨材貯留量の経時変化を示すタイミングチャートである。

図４に示すように，まず，期間（１）では，研磨材混合液貯留タンク２２ａが切断加工に使用されている。即ち，研磨材混合液貯留タンク２２ａには，高圧ポンプ１５から高圧水が供給され，この高圧水の水圧によって研磨材混合液が噴射ノズル３０に送出される。このとき，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の水圧は所定の高圧に維持されており，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の研磨材貯留量は時間の経過とともに減少する。

一方，この期間（１）では，研磨材混合液貯留タンク２２ｂには，研磨材回収手段６０から研磨材が補充される。このため，研磨材混合液貯留タンク２２ｂ内の水圧は，所定の低圧（例えば大気圧）に維持されており，研磨材混合液貯留タンク２２ｂ内の研磨材貯留量は時間の経過とともに増加している。

次いで，研磨材混合液貯留タンク２２ａの研磨材貯留量が減少した場合には，切断加工に使用される研磨材混合液貯留タンクを２２ａから２２ｂに切り替えて（期間（２）〜（３）），研磨材混合液貯留タンク２２ｂから噴射ノズル３０に研磨材混合水を送出し，研磨材混合液貯留タンク２２ａには研磨材回収手段６０から研磨材が補充されるようにする。

このように研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂを切り替えるときには，まず，研磨材混合液貯留タンク２２ｂを圧力調整手段７０ｂにより加圧して（期間（２）），次いで，研磨材混合液貯留タンク２２ａのみならず研磨材混合液貯留タンク２２ｂからも研磨材混合液を噴射ノズル３０に送出した状態にした後に，バルブ３ａを閉めて，研磨材混合液貯留タンク２２ａから噴射ノズル３０への研磨材混合水の供給を停止する。これは，バルブ３ａの閉鎖時に，バルブ３ａに急激な負荷をかけないようにして，バルブ３ａの破損を防止するためである。

この研磨材混合液貯留タンク２２ｂから噴射ノズル３０に研磨材混合水を供給する動作，および研磨材混合液貯留タンク２２ａからの研磨材混合水の供給を停止して研磨材を補充する動作は，より具体的には，次のような手順で行なわれる。

まず，バルブ２ｂ〜８ｂが閉じている状態から，圧力調整手段７０ｂの加圧用バルブ２ｂを開ける。これにより，高圧ポンプ１５からの高圧水が圧力調整手段７０ｂにより研磨材混合液貯留タンク２２ｂに供給されて，研磨材混合液貯留タンク２２ｂ内の水圧が徐々に上昇する（期間（２））。

次いで，圧力センサ７５ｂが所定の水圧を示した時点で，加圧用バルブ２ｂを閉じて圧力調整手段７０ｂによる加圧を中止する。なお，加圧用バルブ２ｂを開放したままにしておいても，研磨材混合液貯留タンク２２ｂを用いて切断加工を実行することは可能である。次いで，バルブ４ｂを開け，さらに，バルブ５ｂを開ける。これにより，高圧ポンプ１５→バルブ４ｂ→バルブ５ｂの経路で噴射ノズル３０に向かって水が流れる。なお，バルブ４ｂ，５ｂは同時に開けても良い。

このように加圧するのは，いきなりバルブ３ｂおよび５ｂを開放すると，急激に高圧な負荷がかかるために，バルブ３ｂ，５ｂが破損してしまうからである。また，最初に水を流すのは，前回の切断加工時にバルブ５ｂ付近に残留して乾燥・堆積した研磨材を，水によって押し流してしまうためである。

その後，バルブ３ｂを開けると，高圧液供給用配管１２ｂから研磨材混合液貯留タンク２２ｂ内に高圧水が供給され，この圧力によって，研磨材混合液送出用配管１３ｂを介して噴射ノズル３０に研磨材混合液が送出される。

一方，研磨材が補充される研磨材混合液貯留タンク２２ａ側では，上記のように研磨材混合液貯留タンク２２ｂから研磨材混合水が噴射ノズル３０に送出される状態になってから，バルブ３ａを閉じる。

しかし，バルブ４ａが開いているので，高圧ポンプ１５→バルブ４ａ→バルブ５ａの経路で噴射ノズル３０に向かって水が流れており，この経路で所定時間（例えば数秒間）水を流してから，バルブ４ａを閉じる。これはバルブ５ａ付近に堆積した研磨材を，水によって押し流すためである。

その後，バルブ５ａを閉じてから，減圧用バルブ６ａを開ける。これにより，圧力調整手段７０ａにより研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の水が外部に排出されて，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の水圧が徐々に減少する（期間（３））。

さらに，このように減圧される研磨材混合液貯留タンク２２ａでは，圧力センサ７５ａが所定の低圧（例えば大気圧）の水圧を示した時点で，バルブ６ａを閉めて，圧力調整手段７０ａによる減圧を中止する。

その後，研磨材混合液貯留タンク２２ａには，研磨材回収手段６０から研磨材が補充される（期間（４））。具体的には，バルブ７ａを開けて，研磨材回収手段６０から研磨材混合液貯留タンク２２ａに研磨材混合水を移送するとともに，バルブ８ａを開けて，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の水を研磨材回収手段６０に移送する。これによって，研磨材回収手段６０の研磨材貯留容器６６に負圧がかからないようにして，研磨材混合液貯留タンク２２ａに研磨材を補充できる。よって，研磨材貯留容器６６に負圧がかかることにより，研磨材回収フィルタ６７が研磨材で目詰まりしてしまうことを防止できる。

このようにして，期間（４）では，研磨材混合液貯留タンク２２ａに研磨材を補充することで，研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の研磨材貯留量は時間の経過とともに増加し，十分な貯留量が得られた時点で，バルブ７ａ，８ａを閉めて補充動作は終了される。

一方，この期間（４）では，研磨材混合液貯留タンク２２ｂから，噴射ノズル３０に研磨材混合水が送出されて，切断加工が継続される。かかる研磨材混合水の送出によって，研磨材混合液貯留タンク２２ｂ内の研磨材貯留量は時間の経過とともに減少する。

その後，研磨材混合液貯留タンク２２ｂの研磨材貯留量が所定レベル以下に減少した場合には，切断加工に使用される研磨材混合液貯留タンクを２２ｂから２２ａに再び切り替えて（期間（５）および（６）），研磨材混合液貯留タンク２２ａから研磨材混合水を送出し，研磨材混合液貯留タンク２２ｂには研磨材が補充されるようにする。この期間（５）および（６）における動作は，研磨材混合液貯留タンク２２ａと２２ｂが逆になる点を除いては，上述した期間（２）および（３）における動作と同様であるので，詳細説明は省略する。

以上のような，期間（１）〜（６）における動作を繰り返すことで，２つの研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂを切り替えながら，噴射ノズル３０に研磨材混合水を連続供給して，切断加工を継続的に実行できる。

なお，高圧ポンプ１５の起動を伴う場合には，いずれかの研磨材混合液貯留タンク２２ａまたは２２ｂのバルブ２ａ，４ａ，５ａまたは２ｂ，４ｂ，５ｂを開けてから高圧ポンプ１５を起動させるようにする。

また，高圧ポンプ１５の停止を伴う場合には，双方の研磨材混合液貯留タンク２２ａおよび２２ｂのバルブ３ａおよび３ｂを閉じた後に，高圧ポンプ１５を停止し，双方の研磨材混合液貯留タンク２２ａおよび２２ｂを，圧力調整手段７０ａ，７０ｂを用いて上記と同じ手順で減圧する。なお，この際，一方の研磨材混合液貯留タンク２２ａが既に減圧されている状態であれば，他方の研磨材混合液貯留タンク２２ｂを減圧するだけでよい。

以上，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００の構成および動作について詳細に説明した。本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１００では，噴射ノズル３０に研磨材混合液を供給するための高圧液供給用配管１２および研磨材混合液送出用配管１３とは別途に，各研磨材混合液貯留タンク２２内の水圧を加圧および減圧できる圧力調整手段７０が設けられている。このため，噴研磨材混合液貯留タンク２２の使用（切断加工のための使用，或いは研磨材の補充のための使用）を切り替える際に，高圧ポンプ１５を停止しなくても，研磨材を補充しようとする研磨材混合液貯留タンク２２内を徐々に減圧でき，切断加工に使用しようとする研磨材混合液貯留タンク２２内を徐々に加圧できる。従って，一方の研磨材混合液貯留タンク２２を用いた切断加工を連続的に実行しながら，他方の研磨材混合液貯留タンク２２に研磨材を補充することが可能となる。

また，上記圧力調整手段７０に，流量調整手段８０を設けることによって，研磨材混合液貯留タンク２２に供給／排出される水の流量を制御して，加圧／減圧するための高圧水の流速を調整できる。このため，圧力調整手段８０の加圧用バルブ２や減圧用バルブ６に作用する高圧水の負荷を低減させ，加圧用バルブ２や減圧用バルブ６の破損を防止できる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態および実施例について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，被加工物３５は，各種の半導体ウェハ，ＣＳＰ基板，ＧＰＳ基板，ＢＧＡ基板等のパッケージ基板等の半導体基板などであってよい。また，被加工物は，サファイア基板，ガラス材，セラミックス材，金属材，プラスチック等の合成樹脂材，或いは，磁気ヘッド，レーザダイオードヘッド等を形成するための電子材料基板，などであってもよい。また，被加工物３５の形状は，略矩形板形状，略円盤形状など任意の形状であってよい。

また，上記実施形態では，高圧液噴射式切断装置として，ウォータージェット切断装置１００を採用した例について説明したが，本発明は，かかる例に限定されない。高圧液噴射式切断装置は，高圧液を噴射する高圧液噴射手段を備え，高圧液の噴射によって被加工物を切断加工できる装置であれば，多様に設計変更可能である。例えば，噴射および貯留する液体は，上記水の例に限定されず，アルコール，油などの任意の液体であっても良いし，或いは，各種の化学物質等を各種溶媒に溶解させた液体などであってもよい。また，研磨材混合液も，上記研磨材混合水の例に限定されない。

また，１台の高圧液噴射式切断装置に，高圧液噴射手段（噴射ノズル３０等）とキャッチタンク５０とを複数組設けることによって，１つの被加工物３５のうちの複数箇所，或いは，複数の被加工物３５を同時に切断加工できるように構成してもよい。この構成は，例えば，１つの金属フレーム上に複数のパッケージ部分が形成されているパッケージ基板などを切断する際に適用できる。

また，上記実施形態にかかる圧力調整手段７０は，切断加工に使用される高圧ポンプ１５からの高圧水を研磨材混合液貯留タンク２２に供給することにより加圧したが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，圧力調整手段７０は，切断加工に使用される高圧ポンプ１５とは別途に設けられた高圧液供給手段（例えば他の高圧ポンプ）からの高圧液を研磨材混合液貯留タンク２２に供給して加圧してもよい。

また，上記実施形態にかかる流量調整手段８０は，オリフィス８５と，ダンパ８１，８２とから構成されたが，本発明はかかる例に限定されない。流量調整手段８０は，研磨材混合液貯留タンク２２に供給／排出される液体の流量を制御可能であれば，多様に設計変更可能である。

また，高圧ポンプ１５，研磨材混合液貯留タンク２２，噴射ノズル３０および研磨材回収手段６０を接続する各種の配管およびバルブの構成は，上記図２の例に限定されない。

本発明は，研磨材が混合された高圧液の噴射によって被加工物を切断加工する高圧液噴射式切断装置に適用可能であり，特に，研磨材を再利用可能な高圧液噴射式切断装置に適用可能である。

本発明の第１の実施形態にかかるウォータージェット切断装置の全体構成を示す概略図である。 同実施形態にかかるウォータージェット切断装置において，研磨材を自動的に再利用するための循環構造を示す説明図である。 同実施形態にかかる流量調整手段の構成を示す断面図である。 同実施形態にかかるウォータージェット切断装置による切断加工時において，２つの研磨材混合液貯留タンク内の水圧および研磨材貯留量の経時変化を示すタイミングチャートである。 従来のウォータージェット切断装置において，研磨材を再利用するための循環構造を示す説明図である。

符号の説明

２ ： 加圧用バルブ
６ ： 減圧用バルブ
１０ ： 高圧液供給手段
１２ ： 高圧液供給用配管
１３ ： 研磨材混合液送出用配管
１５ ： 高圧ポンプ
２０ ： 研磨材混合手段
２２ ： 研磨材混合液貯留タンク
３０ ： 噴射ノズル
３５ ： 被加工物
５０ ： キャッチタンク
６０ ： 研磨材回収手段
７０ ： 圧力調整手段
７１ ： 加圧用配管
７２ ： 減圧用配管
７３，７４ ： 共通配管
７５ ： 圧力センサ
７６ ： 研磨材流出防止用フィルタ
７７ ： 連結部
８０ ： 流量調整手段
８１ａ ： 第１のダンパ
８２ａ ： 第２のダンパ
８５ａ ： 流量調整用オリフィス
１００ ： ウォータージェット切断装置
Ｊ ： ウォータージェット

Claims (1)

1. 研磨材と液体とが混合された研磨材混合液を貯留し，研磨材混合液送出用タンク又は研磨剤補充用タンクとして切り替えて使用される複数の研磨材混合液貯留タンクと；
   前記複数の研磨材混合液貯留タンクのうち前記研磨材混合液送出用タンクとして使用されるタンクに，高圧液供給用配管を介して高圧液を供給することによって，当該タンクに貯留されている研磨材混合液を，研磨材混合液送出用配管を介して高圧で送出する高圧液供給手段と；
   前記研磨材混合液送出用配管を介して送出された高圧の研磨材混合液を，被加工物に対して噴射する噴射ノズルと；
   前記噴射ノズルから噴射された研磨材混合液の噴流を受け止めるキャッチタンクと；
   前記キャッチタンクから移送された研磨材混合液から，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を回収し，前記回収された研磨材を含む研磨材混合液を，前記複数の研磨材混合液貯留タンクのうち前記研磨材補充用タンクとして使用されるタンクに移送する研磨材回収手段と；
   を備えた高圧液噴射式切断装置において：
   前記高圧液供給用配管および前記研磨材混合液送出用配管とは別途に，前記研磨材混合液貯留タンクに対し液体を供給／排出することによって前記研磨材混合液貯留タンク内を加圧／減圧する圧力調整手段を，前記研磨材混合液貯留タンクごとに備え，
   前記圧力調整手段は，
   前記高圧液供給手段からの高圧液を前記研磨材混合液貯留タンクに供給するための加圧用配管と；
   前記加圧用配管の中途に設けられた加圧用バルブと；
   前記研磨材混合液貯留タンク内の液体を外部に排出するための減圧用配管と；
   前記減圧用配管の中途に設けられた減圧用バルブと；
   前記加圧用配管の一端と，前記減圧用配管の一端とを連結する連結部と；
   前記連結部と，前記研磨材混合液貯留タンクとを連通する共通配管と；
   前記共通配管の中途に設けられ，前記加圧用バルブの開放時に，前記加圧用配管および前記共通配管を介して前記研磨材混合液貯留タンクに供給される高圧液の流量を制限し，前記減圧用バルブの開放時に，前記研磨材混合液貯留タンクから前記共通配管および前記減圧用配管を介して排出される液体の流量を制限する流量調整手段と；
   を備えることを特徴とする，高圧液噴射式切断装置。

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