TW202035071A - 噴嘴、噴射加工裝置及噴射加工方法 - Google Patents

Abstract

本發明之一態樣之噴嘴具備：基部，其具有研磨材料之導入路；及前端部，其具有以軸線為中心之圓環狀之噴射口。該前端部具有：桿，該桿之至少一部分呈以軸線為中心軸線並且隨著接近噴射口而直徑變大之圓錐台形狀；及噴頭，該噴頭係具有自桿之側方包圍桿之側面之內周面之筒狀之噴頭，於側面與內周面之間形成將自導入路導入之研磨材料導向噴射口之通路。

Description

噴嘴、噴射加工裝置及噴射加工方法

本發明係關於一種噴嘴、噴射加工裝置及噴射加工方法。

周知有藉由將研磨材料與壓縮空氣一起自噴嘴噴射，而於被處理體形成孔、槽之類之較深之空間之噴射加工裝置。於此種噴射加工中，藉由於被處理體上形成乾膜，上述乾膜形成有遮罩圖案，自噴嘴噴射研磨材料，去除被處理體之自乾膜露出之區域，從而於被處理體形成空間。

一般之噴射加工裝置具備如圖10所示之噴嘴。圖10所示之現有之噴嘴100自圓形之噴射口102經由乾膜104向被處理體W噴射研磨材料M。於使用此種噴嘴100而於被處理體W形成空間106之情形時，於區劃形成空間106之側壁106s形成錐面，於深度方向上形成前端漸細之形狀之空間106。

近年來，根據噴射加工之用途，要求於被處理體形成具有高垂直性之空間。作為用於形成具有高垂直性之空間之技術，周知有專利文獻1所記載之噴射加工方法。於專利文獻1中，記載了使用如下之噴嘴於被處理體形成槽狀之空間之技術，上述噴嘴具有：分散室，其使含有粉粒體及氣體之固氣二相流分散；收斂室，其使固氣二相流收斂；及加速室，其使被收斂之固氣二相流加速。專利文獻1之噴嘴之噴射口具有狹縫形狀。該噴射口被狹縫之長度方向之中心被分割為兩個，自所分割之兩個噴射口，以被處理體之加工面之法線方向為基準向噴射口之長度方向傾斜，並且沿著相互遠離之方向噴射固氣二相流。

專利文獻1：日本特開2001-129762號公報

[發明所欲解決之問題]

於專利文獻1所記載之噴嘴中，藉由沿以被處理體之加工面之法線方向為基準向噴射口之長度方向傾斜之方向噴射研磨材料，使研磨材料自傾斜方向與區劃形成槽之側壁碰撞。如此，藉由使研磨材料自傾斜方向與側壁碰撞，來去除錐面，改善槽之垂直性。然而，於該噴嘴中，雖然能夠將相對於切槽狀之噴射口之長度方向垂直地形成之側壁之錐面去除，但於相對於噴射口之長度方向平行之方向上形成之側壁會殘留有錐面。即，於使用了專利文獻1所記載之噴嘴之噴射加工中，由於空間之側壁之朝向而該側壁之角度產生偏差，各向異性地形成空間。

因此，要求提供能夠各向同性地形成空間，並且改善空間之垂直性之噴嘴、噴射加工裝置及噴射加工方法。 [解決問題之技術手段]

一態樣之噴嘴具備：基部，其具有研磨材料之導入路；及前端部，其具有以軸線為中心之圓環狀之噴射口。該前端部具有桿及噴頭。桿之至少一部分呈以軸線為中心軸線並且隨著接近噴射口而直徑變大之圓錐台形狀。噴頭為具有自桿之側方包圍桿之側面之內周面之筒狀，並且於側面與內周面之間形成將自導入路導入之研磨材料導向噴射口之通路。

於上述態樣之噴嘴中，若自導入路導入研磨材料，則該研磨材料向形成於桿之側面與內周面之間之通路流入。流入通路之研磨材料沿著繞軸線延伸並且隨著接近噴射口而直徑變大之圓錐台形狀之側面被引導至噴射口，自噴射口被噴射。以此方式被噴射之研磨材料自傾斜方向與區劃形成空間之側壁碰撞，因此能夠去除側壁之錐面，其結果，能夠改善空間之垂直性。又，於上述態樣之噴嘴中，自圓環狀之噴射口，沿繞軸線之所有方向噴射研磨材料，因此能夠於被處理體各向同性地形成空間。

一實施形態之噴嘴亦可具備設置於基部與前端部之間之主體部。主體部具有與導入路連通之擴散室、及與通路連通之緩衝室。而且，主體部亦可具有設置於擴散室與緩衝室之間並且配置於軸線上之擴散板，於擴散板上沿著以軸線為中心之假想圓形成有複數個開口。

於上述實施形態中，自導入路導入至擴散室之研磨材料藉由與擴散板碰撞、反彈而於擴散室內擴散。擴散之研磨材料藉由複數個開口被導入至緩衝室。將導入至緩衝室之研磨材料導入通路。如此，藉由將擴散之研磨材料導入通路，能夠改善研磨材料於噴出口之分佈之均勻性。

於一實施形態中，基部亦可包括導入管，該導入管沿著軸線呈直線狀延伸，並區劃形成導入路。而且，亦可於主體部形成有供導入管之端部連接之導入口，導入管亦可具有相對於導入口之開口寬度為10倍以上之長度。

於該實施形態中，導入管沿著軸線呈直線狀延伸，並且相對於導入口之寬度具有足夠之長度，因此能夠使於導入路流動之研磨材料整流成沿著與軸線方向平行之方向流動。其結果，能夠進一步改善研磨材料於噴出口之分佈之均勻性。

於一實施形態中，桿及噴頭亦可由碳化硼構成。碳化硼具有較高之耐磨損性，因此藉由由碳化硼構成桿及噴頭，能夠抑制桿及噴頭之磨損。

一態樣之噴射加工裝置具備上述噴嘴。如上所述，根據該噴射加工裝置，能夠各向同性地形成空間，並且改善空間之垂直性。

於一態樣中，提供一種自具備基部及前端部之噴嘴噴射研磨材料之噴射加工方法，上述基部具有研磨材料之導入路，上述前端部具有以軸線為中心之圓環狀之噴射口。該方法包括自導入路導入研磨材料之工序、及自噴射口沿著以軸線為基準相對於軸線向徑向側傾斜之方向即隨著離開噴射口而遠離軸線之方向噴射研磨材料之工序。

於上述態樣之噴射加工方法中，自噴射口沿著以軸線為基準相對於軸線向徑向側傾斜之方向即隨著離開噴射口而遠離軸線之方向噴射研磨材料。由於以此方式被噴射之研磨材料自傾斜方向與區劃形成空間之側壁碰撞，所以能夠去除側壁之錐面，其結果，能夠改善空間之垂直性。又，於上述態樣之噴嘴中，自圓環狀之噴射口向繞軸線之所有方向噴射研磨材料，因此能夠於被處理體各向同性地形成空間。

於一實施形態中，亦可構成為，噴嘴進而具備設置於基部與前端部之間並且配置於軸線上之圓形之擴散板，該擴散板沿著以軸線為中心之假想圓之周向形成有複數個開口，進而包括藉由使自導入路導入之研磨材料與擴散板碰撞，使碰撞之研磨材料於複數個開口藉由，從而使研磨材料擴散之工序。

於上述實施形態中，自導入路導入至擴散室之研磨材料藉由與擴散板碰撞、反彈而被擴散。被擴散之研磨材料藉由複數個開口而自噴射口被噴射。如此，藉由使用擴散板來擴散研磨材料，能夠改善研磨材料於噴出口之分佈之均勻性。 [發明之效果]

根據本發明之一態樣及各種實施形態，能夠各向同性地形成空間，並且改善空間之垂直性。

以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。又，於以下之說明中，對相同或相當要素標註相同符號，不進行重複之說明。圖式之尺寸比率不一定與說明之尺寸比率一致。術語「上」「下」「左」「右」係基於圖示之狀態者，為了方便起見而使用。

圖1係概略地表示一實施形態之噴射加工系統之圖。圖1所示之噴射加工系統1具備噴射加工裝置10、研磨材料供給裝置50、分級器62及集塵機70。

噴射加工裝置10係將自研磨材料供給裝置50供給之研磨材料M對被處理體W進行噴射之裝置。噴射加工裝置10藉由向被處理體W噴射研磨材料M，而於被處理體W形成孔、槽之類之空間。噴射加工裝置10例如係直壓式之噴射加工裝置。

噴射加工裝置10具備容器12及噴嘴20。容器12包括上部容器13及下部容器14。上部容器13之下部敞開，下部容器14之上部敞開。於上部容器13與下部容器14之間設置有通過板23。於通過板23形成有能夠供研磨材料M通過之複數個開口。上部容器13與通過板23一起區劃形成加工室13s。

於加工室13s內設置有供被處理體W載置之加工台24。被處理體W例如可為陶瓷材料、玻璃材料等硬脆材料、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics：碳纖維複合材料)材料等難切削材料。加工台24被傳送驅動部25支承。傳送驅動部25設置於通過板23上。傳送驅動部25例如係如X-Y工作台之移動機構，使載置於加工台24上之被處理體W相對於噴嘴20相對地移動。被處理體W之移動方向及移動速度根據被處理體W之大小、形狀、材質、形成於被處理體W之空間之形狀等來適當地設定。又，亦可於上部容器13設置用於觀察加工室13s之內側之窗13w。

噴嘴20設置於加工台24之上方。噴嘴20係直壓式噴射加工用之噴射噴嘴，具備基部31、主體部32及前端部33。前端部33具有研磨材料M之噴射口49，噴射口49以與加工台24之上表面對置之方式設置於加工室13s內。基部31至少局部地配置於加工室13s之外部，供給配管22之一端連接於該基部31。噴嘴20將自供給配管22供給之研磨材料M與壓縮空氣一起作為固氣二相流向被處理體W噴射。

於上部容器13之上方設置有噴嘴驅動部26。噴嘴驅動部26包括與噴嘴20連接之連接機構、及驅動該連接機構之馬達。噴嘴驅動部26藉由驅動馬達，使噴嘴20之水平方向之位置相對於載置於加工台24上之被處理體W相對地移動。基於噴嘴驅動部26之噴嘴20之移動方向及移動速度根據被處理體W之大小、形狀、材料、所形成之空間之形狀等來適當地設定。

下部容器14設置於上部容器13之下方。下部容器14具有隨著往向下方而寬度變窄之錐狀之側壁。下部容器14與通過板23一起區劃形成回收空間14s。回收空間14s經由形成於通過板23之複數個開口與加工室13s連通。因此，由噴嘴20向被處理體W噴射之研磨材料M藉由形成於通過板23之複數個開口而被下部容器14之回收空間14s回收。於下部容器14之底部形成有用於將回收之研磨材料M向分級器62供給之下部開口14e。

回收管28之一端與下部容器14之下部開口14e連接。回收管28之另一端與分級器62連接。分級器62吸引自噴嘴20向被處理體W投射之使用過之研磨材料M，對能夠再使用之研磨材料M及不能再利用之碎片進行分離。分級器62例如係旋風式之分級器。旋風導管64之一端與分級器62連接。旋風導管64之另一端與集塵機70連接。被吸引至分級器62之使用過之研磨材料M中之不能再利用之碎片經由旋風導管64被輸送至集塵機70。另一方面，被吸引至分級器62之使用過之研磨材料M中之能夠再利用之研磨材料M被輸送至導管66。

集塵機70係收集研磨材料M之碎片及被處理體W之切削粉之裝置。集塵機70吸引旋風導管64，生成自下部容器14之下部開口14e通過回收管28、分級器62及旋風導管64往向集塵機70之氣流。藉由該氣流，將被回收至下部容器14之回收空間14s之使用過之研磨材料M及被處理體W之切削粉輸送至分級器62，使於分級器62中被分級之研磨材料M之碎片及切削粉被集塵機70吸引。使用過濾器來捕捉由集塵機70吸引之碎片及切削粉。

於分級器62之下方設置有研磨材料供給裝置50。研磨材料供給裝置50係用於向噴射加工裝置10供給研磨材料M之裝置，具備罐52及定量供給機構54。於罐52之內部存積有研磨材料M。雖未限定，但作為研磨材料M，例如可使用氧化鋁粉末、生鐵磨粒及鑄模磨粒。

罐52包括頂板52a及側壁52b。於一實施形態中，罐52具有四個側壁52b。四個側壁52b分別具有相對於相對之側壁52b平行地配置之上部及以隨著往向下方而相對於相對之側壁52b靠近之方式傾斜之下部。即，罐52具有隨著往向下方而寬度變窄之側壁。

又，於罐52之底部形成有下部開口53。於罐52之下部開口53之下方設置有定量供給機構54。供給配管22之另一端與定量供給機構54連接。定量供給機構54自罐52內之下部開口53取出一定量之研磨材料M，將取出之研磨材料經由供給配管22向噴嘴20供給。

於一實施形態中，定量供給機構54具備輥54a及驅動機構54b。於輥54a之外周面形成有供自罐52內之下部開口53供給之研磨材料M填充之凹部。驅動機構54b藉由對輥54a施加驅動力而使輥54a旋轉。對藉由輥54a之旋轉而被向旋轉方向下游輸送之凹部噴射自壓縮空氣供給裝置56供給之壓縮空氣，將填充於凹部之研磨材料M取出。自凹部取出之研磨材料M藉由壓縮空氣通過供給配管22向噴嘴20供給。又，定量供給機構54並不限定於包括輥54a及驅動機構54b之構造，只要能夠向噴嘴20供給一定量之研磨材料M，其構造並無限定。

又，於罐52之頂板52a連接有加壓用配管58。加壓用配管58與壓縮空氣供給裝置56連接。自壓縮空氣供給裝置56供給之壓縮空氣經由加壓用配管58作為加壓用空氣被導入罐52內。藉由將加壓用空氣供給至罐52內，罐52內被加壓。藉由該壓力，將罐52內之研磨材料M經由下部開口53緻密地填充至輥54a之凹部。

於罐52之頂板52a形成有用於回收由分級器62分級之能夠再利用之研磨材料M之開口。於該開口與導管66之間設置有閥體60。閥體60例如係加壓閥，根據罐52內部壓力進行開閉。具體而言，閥體60於罐52之內部壓力較規定之壓力高之情形時被關閉，於罐52之內部壓力成為規定之壓力以下時開啟。於閥體60關閉之情形時，罐52與導管66之連通斷開，藉此停止自分級器62向罐52供給研磨材料M。相反地，於閥體60被開啟之情形時，罐52與導管66連通，自分級器62向罐52供給能夠再利用之研磨材料M。於一實施形態中，閥體60例如亦可為利用放泄閥或者氣缸等之驅動使圓錐形狀之閥體上下移動之三角閥。

又，於一實施形態中，研磨材料供給裝置50亦可進而具備振動器55。振動器55藉由使罐52振動來抑制罐52內之研磨材料M之不均勻分佈或殘留，使研磨材料M之自下部開口53之供給平穩進行。

並且，於一實施形態中，噴射加工裝置10亦可進而具備控制裝置CNT。控制裝置CNT例如由可程式之電腦構成，用於控制噴射加工系統1之整體動作。控制裝置CNT例如與傳送驅動部25、噴嘴驅動部26、驅動機構54b、分級器62及集塵機70連接。

控制裝置CNT按照所輸入之程式進行動作，發送控制信號。根據來自控制裝置CNT之控制信號，能夠控制加工台24之移動方向及移動速度、噴嘴20之移動方向及移動速度、輥54a之旋轉速度、分級器62之工作及工作停止、及集塵機70之工作及工作停止。

以下，參照圖2及圖3對一實施形態之噴嘴詳細地進行說明。圖2係表示一實施形態之噴嘴20之剖視圖。圖3係表示一實施形態之噴嘴20之立體圖。如圖2及圖3所示，噴嘴20具備基部31、主體部32及前端部33。又，以下，將噴嘴20之基部31側之方向稱為噴嘴基端側，將噴嘴20之噴射口49側之方向稱為噴嘴前端側。

基部31係將自研磨材料供給裝置50供給之研磨材料M向噴嘴20之內部導入之部分。基部31具有沿著噴嘴20之軸線Z呈直線狀延伸之導入管34。於導入管34之內部區劃形成研磨材料M之導入路35。於導入管34之噴嘴基端側之端部設置有連結用之接頭34j，導入管34經由該接頭34j與供給配管22連接。導入管34之噴嘴前端側之端部被嵌入至形成於主體部32之貫通孔(導入口)36而與主體部32連接。於一實施形態中，導入管34亦可具有相對於貫通孔36之開口寬度r為10倍以上之長度L。

主體部32具有頂板37、上部主體38、擴散部39及下部主體40。上部主體38呈筒狀，於其內部區劃形成擴散室38s。擴散室38s係用於使自導入路35導入之研磨材料M擴散之空間，具有大致圓柱形形狀。於上部主體38之導入管34側之端部即上部主體38之上端側設置有頂板37。頂板37係具有大致正方形之平面形狀之板體，覆蓋上部主體38之上端。

於頂板37形成有沿厚度方向貫通該頂板37之貫通孔36。貫通孔36形成於與軸線Z重疊之位置。貫通孔36於與軸線Z正交之方向上具有規定之開口寬度r。於貫通孔36嵌入有導入管34之噴嘴前端側之端部。

於上部主體38之噴嘴前端側設置有擴散部39。擴散部39包括擴散板41及框體42。擴散板41設置於擴散室38s與後述之緩衝室44s之間，配置於軸線Z上。於一實施形態中，擴散板41呈圓形板狀，沿著與軸線Z正交之平面設置。擴散板41之中心配置於與軸線Z重疊之位置。

圖4係表示擴散部39之俯視圖。如圖4所示，於擴散板41形成有能夠供研磨材料M通過之複數個開口43。這些複數個開口43沿著以軸線Z為中心之假想圓C排列，繞軸線Z等間隔地形成。複數個開口43使擴散室38s與後述之緩衝室44s連通。於一實施形態中，擴散板41亦可由碳化硼構成。

框體42以自徑向外側包圍擴散板41之方式設置。框體42被夾持於上部主體38與下部主體40之間。藉此，擴散板41被保持於擴散室38s與緩衝室44s之間。又，擴散板41及框體42可以一體地形成，亦可分體地形成之後相互連結。

如圖2所示，下部主體40具有筒體44及連結部件45。筒體44呈與上部主體38相同形狀之筒狀，設置於相對於框體42靠噴嘴前端側之位置。連結部件45設置於筒體44之內部空間。於一實施形態中，連結部件45包括圓板45a及突出部45b。圓板45a具有與擴散板41相同之形狀，以與擴散板41重疊之方式配置於較擴散板41靠噴嘴前端側之位置。即，自軸線Z方向觀察，形成於圓板45a之複數個開口設置於與形成於擴散板41之複數個開口43重疊之位置。圓板45a與筒體44連接。

突出部45b呈圓柱形狀，具有上表面及下表面。突出部45b之上表面與圓板45a連結。於突出部45b之下表面形成有供螺釘72插通之螺紋孔。突出部45b以其中心軸線與軸線Z一致之方式於上表面與下表面之間延伸。

於筒體44與突出部45b之間形成有緩衝室44s。緩衝室44s於觀察其與軸線Z正交之剖面時係具有圓環狀之空間，沿與軸線Z方向平行之方向延伸。擴散室38s及緩衝室44s經由擴散板41之複數個開口43及圓板45a之複數個開口相互連通。

又，可以於頂板37、上部主體38、框體42及筒體44形成有沿軸線Z方向延伸之孔，藉由於該孔插通螺釘B1，使頂板37、上部主體38、擴散部39及下部主體40相互緊固。於一實施形態中，亦可於上部主體38之噴嘴基端側之端部形成槽，沿著該槽設置彈性體(例如，O型環)R，藉由該彈性體R將頂板37與上部主體38緊固。

前端部33相對於主體部32設置於噴嘴前端側。前端部33具有筒體46、桿47及噴頭48。筒體46具有圓筒形狀，於其內部區劃形成圓柱形狀之內部空間。筒體46之中心軸線與軸線Z一致。筒體46被螺釘B2固定於筒體44。於一實施形態中，亦可於筒體44與筒體46之間夾設有彈性體(例如，O型環)R。

於筒體46之內部空間設置有桿47及噴頭48。雖未限定，但桿47及噴頭48亦可由碳化硼等具有耐磨損性之材料構成。桿47具有以軸線Z為中心軸線並且隨著接近噴嘴前端側而直徑變大之圓錐台形狀。桿47之上表面具有與突出部45b之直徑相同或者較該直徑小之直徑，桿47之下表面具有較該上表面大之直徑。又，桿47具有相對於軸線Z傾斜之側面47a。更具體而言，側面47a沿著繞軸線Z延伸並且直徑隨著接近噴嘴20之噴射口49而變大之圓錐面延伸。

如圖2所示，於由沿著軸線Z之平面切斷之剖面中，側面47a沿相對於軸線Z以角度θ傾斜之方向呈直線狀延伸。角度θ根據被處理體W之大小、形狀、材料、所形成之空間之形狀等任意地設定。藉由使該角度θ變化，自噴射口49噴射之研磨材料M之投射角度變化，其結果，能夠對區劃形成空間之側壁之角度進行控制。於一實施形態中，角度θ亦可設定為5°～30°，更詳細而言，設定為5°～15°。

於一實施形態中，於桿47沿著其中心軸線(軸線Z)形成有貫通孔47h。於貫通孔47h插入有螺釘72，該螺釘72旋入至形成於突出部45b之螺紋孔。藉此，於桿47之上表面與突出部45b之下表面相對之狀態下，桿47被固定於主體部32。

噴頭48呈筒狀，以包圍桿47之側面47a之方式設置。噴頭48具有自桿47之側方包圍側面47a之內周面48a。該內周面48a配置成與側面47a相對。即，自包括軸線Z之剖面觀察，側面47a及內周面48a相互平行地延伸。於側面47a與內周面48a之間形成有間隙74。間隙74沿著桿47之側面47a延伸，於觀察與軸線Z正交之剖面時具有圓環狀。於自圖2所示之剖面觀察之情形時，間隙74之延伸方向以隨著接近噴嘴前端側而遠離軸線Z之方式相對於軸線Z傾斜。於側面47a之法線方向，間隙74例如具有1mm之寬度。該間隙74作為將自導入路35導入之研磨材料M導向噴射口49之通路發揮功能。

於一實施形態中，噴頭48亦可進而具有與內周面48a之上端連接之傾斜面48b。傾斜面48b沿著繞軸線Z延伸並且隨著接近噴嘴前端側而直徑變小之圓錐面延伸。即，於圖2所示剖視圖中，傾斜面48b以隨著接近噴嘴前端側而接近軸線Z之方式傾斜。該傾斜面48b發揮將導入緩衝室44s之研磨材料M導向間隙74之入口側之功能。

間隙74之噴嘴前端側之端部即間隙74之出口構成噴射研磨材料M之噴射口49。圖5係前端部33之仰視圖。如圖5所示，噴嘴20之噴射口49形成於桿47之下表面與噴頭48之下表面之間，成為以軸線Z為中心之圓環狀。噴射口49經由間隙74、緩衝室44s及擴散室38s與導入路35連通。

接下來，參照圖6對噴嘴20內之研磨材料M之流動進行說明。藉由定量供給機構54，將自罐52取出之研磨材料M通過供給配管22以固氣二相流供給至導入管34。供給至導入管34之研磨材料M沿著軸線Z方向流過導入路35，並導入至擴散室38s。此處，導入路35沿著軸線Z方向呈直線狀延伸，並且相對於貫通孔36之開口寬度w具有足夠之長度L，因此於研磨材料M通過導入路35之期間研磨材料M被整流成沿著與軸線Z方向平行之方向流動。

沿著軸線Z方向導入至擴散室38s之研磨材料M藉由與擴散板41碰撞、反彈而於擴散室38s內擴散。經擴散之研磨材料M隨機地通過複數個開口43中之任一個，被導入至緩衝室44s。此時，研磨材料M於被整流之狀態下被導入至擴散室38s，因此通過複數個開口43之每一開口之研磨材料M之量被均等化。

導入至緩衝室44s之研磨材料M與傾斜面48b碰撞，沿著傾斜面48b被導向間隙74。被導向之研磨材料M自間隙74之入口導入，於間隙74內流動。藉此，研磨材料M之流動方向變化為沿著桿47之側面47a之方向即相對於軸線Z以角度θ傾斜之方向。流動於間隙74中之研磨材料M自以軸線Z為中心之圓環狀之噴射口49朝向被處理體W噴射。

如圖6所示，自噴射口49噴射之研磨材料M之朝向沿著桿47之側面47a之延伸方向。即，研磨材料M自噴射口49沿著以軸線Z為基準向相對於軸線Z之徑向側傾斜之方向即隨著離開噴射口49而遠離軸線Z之方向噴射。自噴射口49噴射研磨材料M之噴射方向同軸線Z與桿47之側面47a所成之角度θ一致。如此自噴射口49噴射之研磨材料M與被處理體W碰撞，其結果，於被處理體W之表面形成孔、槽之類之空間。此處，研磨材料M自傾斜方向與區劃形成空間之側壁碰撞，因此能夠去除側壁之錐面，其結果，能夠改善空間之垂直性。

圖7係沿著圖6之VII―VII線之研磨材料M之噴射流之剖視圖。噴射口49呈圓環狀，因此如圖7所示，自噴射口49噴射之研磨材料M之流動於與軸線Z正交之剖視圖中具有圓環狀之圖案。即，於繞軸線Z之整個方向上沿著以軸線Z為基準向相對於軸線Z之徑向側傾斜之方向即隨著離開噴射口49而遠離軸線Z之方向自噴射口49噴射研磨材料M。藉由以此方式噴射研磨材料M，能夠於被處理體W各向同性地形成空間。

接下來，對一實施形態之噴射加工方法進行說明。圖8係表示一實施形態之噴射加工方法MT之流程圖。該方法MT使用圖1所示之噴射加工裝置10來執行。

於方法MT中，首先進行工序ST11。於工序ST11中，於被處理體W上形成有乾膜。於該乾膜上形成有與應形成於被處理體W之空間之形狀對應之遮罩圖案。接著於工序ST12中，自供給配管22向導入管34導入研磨材料M。導入至導入管34之研磨材料M於流動於導入路35之過程中被整流成與軸線Z方向平行地流動。

接著於工序ST13中，藉由導入管34之研磨材料M與擴散板41碰撞，於擴散室38s內擴散。藉由擴散研磨材料M，提高研磨材料M於噴射口49之周向上之分佈均勻性。接著於工序ST14中，經擴散之研磨材料M通過複數個開口43、緩衝室44s及間隙74自噴射口49被噴射。此處，研磨材料M沿著以軸線Z為基準向相對於軸線Z之徑向側傾斜之方向即隨著離開噴射口49而遠離軸線Z之方向噴射。自噴射口49噴射之研磨材料M與被處理體W碰撞，其結果，於被處理體W之表面形成孔、槽之類之空間。

以上，對各種實施形態之噴嘴、噴射加工裝置及噴射加工方法進行了說明，但並不限定於上述之實施形態，於不變更發明之主旨之範圍內能夠構成各種變化態樣。

例如，於上述實施形態中，桿47具有圓錐台形狀，但只要桿47具有沿著繞軸線Z延伸並且隨著接近噴射口49而直徑變大之圓錐面延伸之倒錐狀之側面47a，則桿47亦可具有任意之形狀。例如，桿47可具有局部含有圓錐台形狀之立體形狀，亦可具有圓錐形。

又，於上述實施形態中，桿47及噴頭48亦可由與碳化硼不同之任意之耐磨損性材料構成。並且，亦可用碳化硼等耐磨損性材料塗覆上部主體38及下部主體40之構造部件之表面。

以下，根據實驗例對本發明更具體地進行說明，但本發明並不限定於以下之實驗例。

於本實驗例中，使用圖2所示之噴嘴20對被處理體W進行噴射加工。於本實驗例中，首先於被處理體W上形成Nikko-Materials公司製之乾膜F(NCM250)後進行曝光顯影，於被處理體W上形成抗蝕遮罩。於乾膜F形成有具有直徑為60μm之孔圖案之抗蝕圖案。作為被處理體W，使用厚度為40μm之玻璃環氧基板。

於本實驗例中，準備了桿47之側面47a與軸線Z所成之角度θ不同之三個噴嘴。具體地，於實驗例1中，使用角度θ被設定為5°之噴嘴於被處理體W形成了貫通孔。同樣，於實驗例2及實驗例3中，使用角度θ分別被設定為10°及15°之噴嘴於被處理體W形成了貫通孔。而且，於實驗例1～實驗例3中，對形成於被處理體W之貫通孔之側壁之角度進行了測定。

於實驗例1～實驗例3中，作為桿47及噴頭48之材料使用了碳化硼。又，桿47與噴頭48之間之間隙74之寬度為1mm。實驗例1～實驗例3之其他之加工條件如下。 ·研磨材料M：WA＃1500(松見株式會社生產之白色氧化鋁研磨材料) ·噴嘴20之移動速度：10m/min ·加工台24之移動速度：20mm/min ·噴嘴20之移動寬度：150mm ·噴嘴20與被處理體W之距離：20mm ·噴射壓力：0.15MPa ·研磨材料M之噴射量：約80g/min

圖9係表示根據實驗例1～實驗例3形成於被處理體W之孔之形狀之剖視圖。如圖9之(a)所示，由實驗例1形成之貫通孔於被處理體W之表面側具有59μm之開口寬度，於被處理體W之背面側具有28μm之開口寬度。貫通孔之側壁以貫通孔之軸線方向作為基準以19.8°之角度傾斜。又，於實驗例1中，藉由對被處理體W進行三次掃描而於被處理體W形成貫通孔。

如圖9之(b)所示，由實驗例2形成之貫通孔於被處理體W之表面側具有59μm之開口寬度，於被處理體W之背面側具有38μm之開口寬度。貫通孔之側壁以貫通孔之軸線方向作為基準以13.8°之角度傾斜。又，於實驗例2中，藉由對被處理體W進行兩次掃描而於被處理體W形成貫通孔。

如圖9之(c)所示，由實驗例3形成之貫通孔於被處理體W之表面側具有59μm之開口寬度，於被處理體W之背面側具有50.8μm之開口寬度。貫通孔之側壁以貫通孔之軸線方向作為基準以4.4°之角度傾斜。又，於實驗例3中，藉由對被處理體W進行兩次掃描而於被處理體W形成貫通孔。

根據實驗例1～實驗例3，能夠確認：藉由使桿47之側面47a與軸線Z所成之角度θ變化，能夠對區劃形成空間之側壁之角度進行調整。又，相對於於實驗例1中對被處理體W進行三次掃描而形成貫通孔，於實驗例2及實驗例3中，藉由對被處理體W進行兩次掃描而形成貫通孔。根據其結果，能夠確認：藉由使角度θ變化，此鑽孔加工之效率亦變化。

1:噴射加工系統 10:噴射加工裝置 12:容器 13:上部容器 13s:加工室 13w:窗 14:下部容器 14e:下部開口 14s:回收空間 20:噴嘴 22:供給配管 23:通過板 24:加工台 25:傳送驅動部 26:噴嘴驅動部 31:基部 32:主體部 33:前端部 34:導入管 34j:接頭 35:導入路 36:貫通孔(導入口) 37:頂板 38:上部主體 38s:擴散室 39:擴散部 40:下部主體 41:擴散板 42:框體 43:複數個開口 44:筒體 44s:緩衝室 45:連結部件 45a:圓板 45b:突出部 46:筒體 47:桿 47a:側面 47h:貫通孔 48:噴頭 48a:內周面 48b:傾斜面 49:噴射口 50:研磨材料供給裝置 52:罐 52a:頂板 52b:側壁 53:下部開口 54:定量供給機構 54a:輥 54b:驅動機構 55:振動器 56:壓縮空氣供給裝置 58:加壓用配管 60:閥體 62:分級器 64:旋風導管 66:導管 70:集塵機 72:螺釘 74:間隙(通路) 100:噴嘴 102:噴射口 104:乾膜 106:空間 106s:側壁 B1:螺釘 B2:螺釘 C:假想圓 F:乾膜 L:長度 M:研磨材料 r:開口寬度 R:彈性體 w:開口寬度 W:被處理體 Z:軸線 θ:角度

圖1係概略地示出一實施形態之噴射加工系統之圖。 圖2係表示一實施形態之噴嘴之剖視圖。 圖3係表示一實施形態之噴嘴之立體圖。 圖4係擴散部之俯視圖。 圖5係前端部之仰視圖。 圖6係表示研磨材料之流動之剖視圖。 圖7係沿著圖6之VII－VII線之剖視圖。 圖8係表示一實施形態之噴射加工方法之流程圖。 圖9(a)-(c)係表示根據實驗例1～3形成有孔之被處理體之剖視圖。 圖10係表示現有之噴嘴之剖視圖。

20:噴嘴

31:基部

32:主體部

33:前端部

34:導入管

34j:接頭

35:導入路

36:貫通孔(導入口)

37:頂板

38:上部主體

38s:擴散室

39:擴散部

40:下部主體

41:擴散板

42:框體

43:複數個開口

44:筒體

44s:緩衝室

45:連結部件

45a:圓板

45b:突出部

46:筒體

47:桿

47a:側面

47h:貫通孔

48:噴頭

48a:內周面

48b:傾斜面

49:噴射口

72:螺釘

74:間隙(通路)

B1:螺釘

B2:螺釘

L:長度

M:研磨材料

R:彈性體

r:開口寬度

Z:軸線

θ:角度

Claims (7)

1. 一種噴嘴，其具備： 基部，其具有研磨材料之導入路；及 前端部，其具有以軸線為中心之圓環狀之噴射口， 上述前端部具有： 桿，其至少一部分呈以上述軸線為中心軸線且隨著接近上述噴射口而直徑變大之圓錐台形狀；及 噴頭，其係具有自上述桿之側方包圍上述桿之側面之內周面之筒狀之噴頭，於上述側面與上述內周面之間形成將自上述導入路導入之研磨材料導向上述噴射口之通路。
2. 如請求項1之噴嘴，其中， 上述噴嘴進而具備主體部，該主體部設置於上述基部與上述前端部之間，並具有與上述導入路連通之擴散室、及與上述通路連通之緩衝室， 上述主體部具有設置於上述擴散室與上述緩衝室之間且配置於上述軸線上之擴散板， 於上述擴散板沿著以上述軸線為中心之假想圓形成有複數個開口。
3. 如請求項2上述之噴嘴，其中， 上述基部包括沿著上述軸線呈直線狀延伸且區劃形成上述導入路之導入管， 於上述主體部形成有供上述導入管之端部連接之導入口， 上述導入管具有相對於上述導入口之開口寬度為10倍以上之長度。
4. 如請求項1至3中任一項之噴嘴，其中， 上述桿及上述噴頭由碳化硼構成。
5. 一種噴射加工裝置，其具備請求項1至4中任一項之噴嘴。
6. 一種噴射加工方法，其係自具備基部及前端部之噴嘴噴射研磨材料之噴射加工方法，其中，上述基部具有研磨材料之導入路，上述前端部具有以軸線為中心之圓環狀之噴射孔， 上述噴射加工方法包括： 自上述導入路導入上述研磨材料之工序；及 沿著以上述軸線為基準相對於上述軸線向徑向側傾斜且隨著離開上述噴射口而遠離上述軸線之方向，自上述噴射口噴射上述研磨材料之工序。
7. 如請求項6之噴射加工方法，其中， 上述噴嘴進而具備設置於上述基部與上述前端部之間且配置於上述軸線上之圓形之擴散板，該擴散板沿著以上述軸線為中心之假想圓之周向形成有複數個開口， 上述噴射加工方法進而包括藉由使自上述導入路導入之上述研磨材料與上述擴散板碰撞，使碰撞之上述研磨材料於上述複數個開口通過，從而使上述研磨材料擴散之工序。

Images