(57)【要約】    【課題】  ブラスト法において、大面積に対して均一なブラスト領域を得ることができる構造のノズルを持ち、かつ結露を抑制しながら加工を行うことで、後洗浄を必要としないクリーンな微細加工を行うことができる方法及び装置を提供する。    【解決手段】  一つのノズル内部をノズルの長さ方向に対して、隔壁を持って、複数の領域に分け、各々の領域に対して一対の液化炭酸遮断弁及び液化炭酸供給口と補助気体遮断弁及び補助気体供給口を設け、各々の領域における圧力を常時測定し、圧力変動からブラスト状態の変化をモニタし、液化炭酸の供給圧力又は補助気体の供給圧力にフィードバックをかけ均一なブラスト領域を得と共に、ノズルを加工対象物の搬送方向に対して複数個も設けることによって、第一のノズルにて加工を行った後、加工対象物の温度が回復する時間をおき、第二、第三のノズルによって加工を行うことで結露を一定量以下に押さえる。【選択図】  図１
2005205530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物に粒子を衝突させ、衝突時の物理エネルギーを持って加工対象物を切削するものであり、加工対象物に衝突させる粒子に液化炭酸あるいは液化アルゴンを断熱膨張させることによって生成した微細なドライアイス粒子を用いるブラスト加工装置において、
細長形状に形成されたノズルは内部に液化炭酸あるいは液化アルゴンが断熱膨張する膨張室を備え、細長形状ノズルに、該膨張室に沿って並設された複数個の液体炭酸あるいは液化アルゴン供給装置および補助気体供給装置を接続したこと
を特徴とするブラスト加工装置。
【請求項２】
加工対象物に粒子を衝突させ、衝突時の物理エネルギーを持って加工対象物を切削するものであり、加工対象物に衝突させる粒子に液化炭酸あるいは液化アルゴンを断熱膨張させることによって生成した微細なドライアイス粒子を用いるブラスト加工装置において、
細長形状に形成されたノズルは内部に液化炭酸が断熱膨張する膨張室を備え、細長形状ノズルに、該膨張室に開口し、該膨張室に沿って並設されたそれぞれの開口部を有する液体炭酸あるいは液化アルゴン供給装置および補助気体供給装置を接続したこと
を特徴とするブラスト加工装置。
【請求項３】
加工対象物に粒子を衝突させ、衝突時の物理エネルギーを持って加工対象物を切削するものであり、加工対象物に衝突させる粒子に液化炭酸あるいは液化アルゴンを断熱膨張させることによって生成した微細なドライアイス粒子を用いるブラスト加工装置において、
細長形状に形成されたノズルは内部に液化炭酸あるいは液化アルゴンが断熱膨張する膨張室を備え、該膨張室を細長形状方向で隔壁によって区画され、それぞれ開口部を有する複数の膨張部を設け、細長形状ノズルに各膨張部に接続し、膨張室に沿って並設された液体炭酸あるいは液化アルゴン供給装置および補助気体供給装置を設けたこと
を特徴とするブラスト加工装置。
【請求項４】
請求項２または３において、隔壁をあけて複数のノズルが並設されることを特徴とするブラスト加工装置。
【請求項５】
加工対象物に粒子を衝突させ、衝突時の物理エネルギーを持って加工対象物を切削するものであり、加工対象物に衝突させる粒子に液化炭酸あるいは液化アルゴンを断熱膨張させることによって生成した微細なドライアイス粒子を用いるブラスト加工装置を用いたブラスト加工方法において、
細長形状に形成されたノズル内部の膨張室にそれぞれ液体炭酸あるいは液化アルゴン供給装置および補助気体供給装置に接続された開口部から、複数並列して液体炭酸または液化アルゴンおよび補助気体を導入して膨張室で断熱膨張させて微細なドライアイス粒子を形成し、ノズルの噴射口から加工対象物に衝突させること
を特徴とするブラスト加工方法。
【請求項６】
加工対象物に粒子を衝突させ、衝突時の物理エネルギーを持って加工対象物を切削するものであり、加工対象物に衝突させる粒子に液化炭酸を断熱膨張させることによって生成した微細なドライアイス粒子を用いるブラスト加工装置を用いたブラスト加工方法において、
細長形状に形成されたノズル内部が区画された膨張室部にぞれぞれ液体炭酸またはアルゴンガス供給装置および補助気体供給装置に接続された開口部から並列して液体炭酸または液化アルゴンおよび補助気体を導入して膨張室部で断熱膨張させてドライアイス粒子を形成し、ノズルの噴射口付近で隣接する膨張室部から噴射されるドライアイス粒子の均一化混合を行って、ノズルの噴射口から加工対象物に衝突させること
を特徴とするブラスト加工方法。
【請求項７】
請求項６または７において、ノズルの噴射口からのドライアイス粒子の噴射を間隔をあけて複数で行い、加工速度を加工対象物の温度に依存させることを特徴とするブラスト加工方法。
【請求項８】
請求項６または７において、ノズルの噴射口の噴射角度を調節し、加工対象物の加工面に垂直方向にドライアイス粒子を噴射するようにしたことを特徴とするブラスト加工方法。
【請求項９】
加工対象物に粒子を衝突させ、衝突時の物理エネルギーを持って加工対象物を切削するものであり、加工対象物に衝突させる粒子に液化炭酸あるいは液化アルゴンを断熱膨張させることによって生成した微細なドライアイス粒子を用いるブラスト加工装置を用いたブラスト加工方法において、
ノズルの内部に形成した膨張室にそれぞれ液体炭酸あるいは液化アルゴン供給装置および補助気体供給装置に接続された開口部から液体炭酸または液化アルゴンおよび補助気体を導入して膨張室で断熱膨張させてドライアイス粒子を形成し、ノズルの噴射口から加工対象物に衝突させるものであって、ノズル噴射口からのドライアイス粒子の噴射を間隔をあけて複数で行い、加工速度を加工対象物の温度に依存させること
を特徴とするブラスト加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細加工を行うブラスト装置に係るものであり、特に、マスクを持って選択的にブラストエッチングを行う方法及び装置である。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のブラスト技術には、ブラスト材としてシリコン粒子やプラスチック粒子を加工対称面に吹き付け加工を行うサンドブラスト法が主流である。これらは、あらかじめ用意された固体粒子を圧縮空気等を持って加速し、加工物表面に吹きつけ、加工対象の切削を行うものである。この種の技術においては、加工後にブラスト材が加工面に残留する問題があり、後洗浄を必要とする。ここで、後洗浄を容易にするために、ブラスト材に炭酸水素ナトリウム等の水溶性の固体を用いる方法（例えば、特許文献１参照。）等が提案されている。さらに、液化炭酸から断熱膨張によって得られた微細なドライアイス粒子をブラスト材に使用することで後洗浄を必要としないクリーンな加工方法も提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０６５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サンドブラスト法の最大の欠点は、加工後にブラスト材が加工面に残留することにある。このため加工後の洗浄を必要とする。これは、洗浄装置が不可欠なことはもとより、洗浄液の管理や廃液の処理などの二次的なコストを必要とするため、生産コストを増加させる要因となっている。
【０００５】
これに対して、液化炭酸から断熱膨張によって得られた微細なドライアイス粒子をブラスト材に使用するＣＯ２ブラスト法は後洗浄を必要としないが、大面積に対して均一にブラストを行う方式が提案されておらず、また、加工後にドライアイス粒子が昇華する際に加工面の熱エネルギーを奪うため、加工対象物の温度が低下し、加工対象物表面に結露が発生する。加工対象面の結露はブラストに対して緩衝材となり、加工速度を低下させる要因となる。
【０００６】
それゆえ本発明の目的は、ＣＯ２あるいはアルゴンによるドライアイス粒子ブラスト法において、大面積に対して均一なブラスト領域を得ることができる構造のノズルを持ち、かつ結露を抑制しながら加工を行うことで、後洗浄を必要としないクリーンな微細加工を行うことができる方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、加工対象物に粒子を衝突させ、衝突時の物理エネルギーを持って加工対象物を切削するものであり、加工対象物に衝突させる粒子に液化炭酸あるいは液化アルゴンを断熱膨張させることによって生成した微細なドライアイス粒子を用いるブラスト加工装置およびブラスト加工方法において、細長形状に形成されたノズルは内部に液化炭酸あるいは液化アルゴンが断熱膨張する膨張室を備え、細長形状ノズルに、該膨張室に沿って並設された複数個の液体炭酸あるいは液化アルゴン供給装置および補助気体供給装置を接続したブラスト加工装置及びブラスト加工方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は、加工対象物に粒子を衝突させ、衝突時の物理エネルギーを持って加工対象物を切削するものであり、加工対象物に衝突させる粒子に液化炭酸あるいは液化アルゴンを断熱膨張させることによって生成した微細なドライアイス粒子を用いるブラスト加工装置およびブラスト加工方法において、細長形状に形成されたノズルは内部に液化炭酸が断熱膨張する膨張室を備え、細長形状ノズルに、該膨張室に開口し、該膨張室に沿って並設されたそれぞれの開口部を有する液体炭酸あるいは液化アルゴン供給装置および補助気体供給装置を接続したブラスト加工装置およびブラスト加工方法を提供する。
【０００９】
また、本発明は、加工対象物に粒子を衝突させ、衝突時の物理エネルギーを持って加工対象物を切削するものであり、加工対象物に衝突させる粒子に液化炭酸あるいは液化アルゴンを断熱膨張させることによって生成した微細なドライアイス粒子を用いるブラスト加工装置およびブラスト加工方法において、細長形状に形成されたノズルは内部に液化炭酸あるいは液化アルゴンが断熱膨張する膨張室を備え、該膨張室を細長形状方向で隔壁によって区画され、それぞれ開口部を有する複数の膨張部を設け、細長形状ノズルに各膨張部に接続し、膨張室に沿って並設された液体炭酸あるいは液化アルゴン供給装置および補助気体供給装置を設けたブラスト加工装置およびブラスト加工方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＣＯ２あるいはアルゴンによるドライアイスブラスト法による後洗浄を必要としないクリーン加工において、結露の発生を抑制し、大面積に対応した均一性の良いブラストを得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上記目的を達成する本実施形態の特徴とするところは、第一に、一つのノズル内部をノズルの長さ方向に対して、隔壁を持って、複数の領域に分け、各々の領域に対して一対の液化炭酸あるいは液化アルゴン遮断弁及び液化炭酸あるいは液化アルゴン供給口と補助気体遮断弁及び補助気体供給口を設け、さらに、ノズルの噴射口近傍においてそれぞれの領域を統合することで均一なブラスト領域を得ることにある。
【００１２】
第二に、各々の領域における圧力を常時測定し、圧力変動からブラスト状態の変化をモニタし、液化炭酸あるいは液化アルゴンの供給圧力又は補助気体の供給圧力にフィードバックをかけ、均一性を回復する。
【００１３】
第三に結露を防ぐ目的で、ノズルを加工対象物の搬送方向に対して複数個設けることによって、第一のノズルにて加工を行った後、加工対象物の温度が回復する時間をおき、第二、第三のノズルによって加工を行うことで結露を一定量以下に押さえる。
【００１４】
第四に、加工中、常に加工対象物の温度をモニタし、加工対象物の温度が結露が発生する温度以下に下がらないように、ドライアイス粒子の噴射量や加工速度等にフィードバックをかけることによって制御する。
【００１５】
最後に、加工対象面に対して効率良い角度でドライアイス粒子を噴射するため、ノズルの角度を変えながら加工を行う。
【００１６】
以上のように、ＣＯ２、あるいはアルゴンブラスト法による後洗浄を必要としないクリーン加工において、一つのノズルを複数の領域に分け、液化炭酸、あるいは液化アルゴンの供給及び補助ガスの供給を個別に制御することによって、大面積に対応した均一性の良いＣＯ２、あるいはアルゴンブラストを得ることが可能である。
また、加工中に加工対象物の温度が回復する時間を設けるとともに、温度センサによって温度低下をモニタし、加工条件を変化させることで結露の発生を抑制した加工が可能である。
【実施例１】
【００１７】
以下、図１乃至図８に示す一実施形態に基づいて、本発明方法を説明する。以下の実施例ではブラスト粒子としてＣＯ２によるドライアイス粒子を使用する例について説明するが、そのドライアイス粒子に代えてアルゴン粒子によるドライアイスを同様にして使用することが可能である。ドライアイス粒子を主粒子とし、氷粒子を副粒子として混合した粒子を使用してもよい。尚、ＣＯ２によるドライアイス粒子はアルゴン粒子によるドライアイスに比べ単価を安価にすることができるというメリットがある。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。本実施例は、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと略す。）のバリアリブ加工を行う装置で、１は加工対象のＰＤＰ背面パネルで、ベースとなるガラス基板上にアドレス電極や保護膜等が形成されており、その表面を加工対象であるバリアリブペースト材が額縁状に塗布、乾燥して形成されており、最表面にはドライコート及びエッチングで形成されたマスクがある。１００は加工機本体、１１０はハウスラインより加工機本体１００及びその他のユニットにドライガス、補助気体、液化炭酸、大気等を供給する供給管、１２０は加工機本体１００内部の処理室から使用後のＣＯ２や加工屑を排出するための排気管で、その末端は１２１に示す集塵フィルタ及び排気ポンプに接続されている。１２２は集塵フィルタ及び排気ポンプ１２１から下流から加工に使用したＣＯ２や加工屑を排気する排気管で、その末端はハウスラインに接続される。１２３は加工機本体１００内部にドライガスを導入するためのドライガス供給管、２００は予備加熱及びドライガス置換ユニット、２０１は予備加熱及びドライガス置換ユニット内部の大気を排出するための排気管で、その末端はハウスラインに接続される。２０２は予備加熱及びドライガス置換ユニット内部にドライガスを導入するためのドライガス供給管で、予備加熱及びドライガス置換ユニット２００の上部からシャワー状に内部へドライガスを供給する。３００は大気置換ユニットで、図が煩雑化するため記載していないが、予備加熱及びドライガス置換ユニット２００と同様に、内部の気体を排出する排気管を持っており、その末端は、排気管２０１と同様にハウスラインに接続される。３０２は大気供給管で、大気置換ユニット３００の上部からシャワー状に内部へ大気を供給する。４００は入り口コンベアユニット、４０１は供給されたＰＤＰ背面パネル１を適切な位置に設置するための位置決め機構を示している。なお、予備加熱及びドライガス置換ユニット２００及び加工装置本体１００、大気置換ユニット３００の上流及び下流側には、シャッタを備えており、ＰＤＰ背面パネル１の搬入及び搬出の際には、本シャッタを開閉する機構となっている。
【００１９】
図２は、図１に示した加工装置本体１の内部構造を示した図である。なお、図２においては、図１にて説明した、供給管１１０、排気管１２０、集塵フィルタ及び排気ポンプ１２１、排気管１２２、ドライガス供給管１２３及び化粧カバー等は図が煩雑化するため省略してある。図２において、１３０はノズルユニットで、本実施形態においては２段のフラットノズルにて構成されている。なお、加工装置本体１００内部には、ＰＤＰ背面パネル１が２枚以上入るスペースがあり、ノズルユニット１３０は下流側に設置されている。１３１はノズルユニット全体を上下方向に移動するための昇降機構、１０３はＰＤＰ背面パネル１を搬送するための搬送ローラ、１０４は位置決め機構、１０５は搬送ローラを動作させるモータでサーボモータを使用している。１０６はＰＤＰ背面パネル１を加熱するためのヒータで搬送ローラ１０３の隙間にマトリクス状に配置されている。
【００２０】
なお、搬送ローラ１０３及び位置決め機構１０４、モータ１０５は、加工装置本体１００の他に予備加熱及びドライガス置換ユニット２００、大気置換ユニット３００、入り口コンベアユニット４００にも同様に配置されている。ヒータ１０６は、加工装置本体１００の他に予備加熱及びドライガス置換ユニット２００、大気置換ユニット３００にも同様に配置されている。
【００２１】
図３は、ノズルユニット１３０とＰＤＰ背面パネル１の位置関係を示した図である。図中の矢印は、搬送ローラ１０３によってＰＤＰ背面パネル１が搬送される方向を示している。また、図が煩雑化することを避けるため、特定の配管等は省力してある。図３において、１ａはＰＤＰ背面パネル１の基材であるガラス基盤、１ｂは加工対象領域で、下地にアドレス電極や保護膜等が形成されており、その表面を加工対象であるバリアリブペースト材が額縁常に塗布、乾燥して形成されており、最外表面にはドライコート及びエッチングで形成されたマスクがある。１４０は一段目のノズルヘッドユニット、１４１は二段目のノズルヘッドユニットを示している。なお、ノズルヘッドユニット１４０と１４１は同一の構造をしている。また、ノズルヘッドユニット１４０及び１４１のＰＤＰ背面パネル１の搬送方向と垂直な方向への長さは、加工対象領域１ｂより十分に長いことが必要であり、本実施形態においては、両端ともに、加工対象領域１ｂより２００ｍｍ突き出した長さとなっている。１３３はノズルヘッドユニット１４０及び１４１を保持するノズルヘッドアーム、１３４は非接触温度計で、その測定素子は加工対象領域１ｂ表面に向いており、加工対象領域１ｂ表面の温度をモニタするものである。また、非接触温度計１３４は、ＰＤＰ背面パネル１の搬送方向に対してノズルヘッドユニット１４０の下流側かつノズルヘッドユニット１４１の上流側に設置してある。
【００２２】
図４はノズルを構成するノズルヘッドユニット１４０又は１４１の外観を示した図である。１４２はノズルヘッド、１４３は液化炭酸供給部、１４４は補助気体供給部、１４５は圧力センサを示している。図４に示すように、本実施形態においては、一つのノズルヘッド１４２に対して、液化炭酸供給部１４３及び補助気体供給部１４４、圧力センサ１４５各々１個を１セットとして、複数セットで構成されている。細長状の一つのノズルに、膨張室に沿って並設された複数個の液体炭酸供給部１４３及び補助気体供給部１４４のセットが設けられている。ノズルヘッド１４２の先端には開口部１５９が設けてある。
セット数及びセット間のピッチは加工対象のサイズ、形状、加工条件によって決定され、本実施形態においては、セット数７、セット間ピッチ２２０ｍｍとなっている。
【００２３】
図５は図４図示ノズルの断面構造を示した図である。１４２ａは、ノズルヘッド１４２を構成するノズルヘッド前面板、１４２ｂはノズルヘッド背面板、１４２ｃはノズルヘッド上面板、１４６は液化炭酸がノズルヘッド１４２に吐出されるオリフィス、１４７は液化炭酸が断熱膨張するための膨張室で、オリフィス１４６から吐出された直後に膨張室１４７にて液化炭酸が断熱膨張し、微細なドライアイス粒子を生成する。１４８は絞り、１４９は開放端で、膨張室１４７にて生成されたドライアイス粒子は、絞り１４８にて加速され、開口部１５９によって形成される開放端１４９からＰＤＰ背面パネル１に向かって噴射される。１５０は液化炭酸供給管、１５１は液化炭酸遮断弁、１５２液化炭酸遮断弁制御用圧縮空気供給管、１５３は補助気体供給管、１５４は補助気体遮断弁、１５５は補助気体遮断弁制御用圧縮空気供給管、１５６は逆止弁で、ドライアイス粒子の生成が過剰になった等の理由で、絞り１４８や開放端１４９が詰まり、膨張室１４７の内圧が過剰になり、ドライアイス粒子や液化炭酸が補助気体の供給側に逆流することを防ぐ目的がある。
【００２４】
ここで、図５をもって、ドライアイス粒子の生成及び噴射の機構を説明する。
先ず、ブラストの停止状態においては、液化炭酸供給管１５０に約５．５ＭＰａの圧力で液化炭酸が、また、補助気体供給管１５３に約２ＭＰａの圧力で補助気体が供給されているが、液化炭酸遮断弁制御用圧縮空気供給管１５２及び補助気体遮断弁制御用圧縮空気供給管１５４には圧縮空気が供給されておらず、液化炭酸遮断弁１５１及び補助気体遮断弁１５４は閉じており、ノズルヘッド１４２には液化炭酸及び補助気体は供給されていない。
【００２５】
次いで、先ず、補助気体遮断弁制御用圧縮空気供給管１５４に圧縮空気を供給し、補助気体遮断弁１５４を開くことで補助気体が補助気体遮断弁１５４及び逆止弁１５６を通って膨張室１４７に流入する。
【００２６】
次いで、圧力センサ１４５を持って膨張室１４７内部の圧力を計測し、約０．３ＭＰａで安定した後、液化炭酸遮断弁制御用圧縮空気供給管１５２に圧縮空気を供給し、液化炭酸遮断弁１５１を開く。これによって液化炭酸供給管１５０から液化炭酸遮断弁１５１を通ってオリフィス１４６に液化炭酸が供給される。
【００２７】
ここで、液化炭酸供給管１５０及び液化炭酸遮断弁１５１の配管における断面積に対して、オリフィス１４６の開口面積は十分に小さく、液化炭酸はオリフィス１４６を通過するまで、５．５ＭＰａの液体状態である。
オリフィス１４６を通過した液化炭酸は、膨張室１４７の圧力が約０．３ＭＰａであるため、断熱膨張し、微細なドライアイス粒子へと変化する。
【００２８】
ドライアイス粒子は膨張室１４７内で補助気体と混合され断面積の小さい絞り１４８へ向かうことで加速し、高速の状態で開放端１４９から噴射される。
ドライアイス粒子の噴射後、圧力センサ１４５を持って膨張室１４７の圧力を計測し、約０．５ＭＰａの圧力で安定後、ＰＤＰ背面パネル１を搬送し加工を開始する。
【００２９】
加工中は常に圧力センサ１４５を持って膨張室１４７の圧力を計測し、圧力変動があった場合は、第一に、補助気体の供給圧力を変化させ膨張室１４７の圧力を適正値に戻す、あるいは、第二に、液化炭酸の供給圧力を変化させ膨張室１４７の圧力を適正値に戻す等のフィードバック制御を持って膨張室１４７の圧力を制御することができる。但し、液化炭酸の圧力を一定値以下に下げると、液化炭酸供給管１５０内部で液化炭酸の気化が起こるため、補助気体の圧力制御を行うほうが制御範囲が広く、本実施形態では補助気体の圧力制御の手法を取っている。
【００３０】
ＰＤＰ背面パネル１の加工終了後、先ず、液化炭酸遮断弁制御用圧縮空気供給管１５２の圧縮空気を抜き、液化炭酸遮断弁１５１を閉じ、オリフィス１４６への液化炭酸の供給を停止する。
【００３１】
次いで、圧力センサ１４５を持って膨張室１４７の圧力を計測し、膨張室１４７の圧力が約０．３ＭＰａに低下した時点で、補助気体遮断弁制御用圧縮空気供給管１５４の圧縮空気を抜き、補助気体遮断弁１５４を閉じることで補助気体の供給を停止する。
【００３２】
以上説明したように、ノズルヘッド１４２に対して、液化炭酸及び補助気体の供給は、必ず補助気体を先に供給する。また、遮断時は、液化炭酸を先に遮断する。これは、液化炭酸の供給過剰により、ドライアイス粒子が過剰に生成され、絞り１４８等にドライアイス粒子が詰まることを避けるため、補助気体によって、事前に流速の早い流れ場を形成することを目的としている。
【００３３】
図６はノズルヘッドユニット１４０又は１４１からノズルヘッド前面板１４２ａを取り外した図である。図６において、１５７は隔壁を示している。隔壁１５７は、膨張室１４７を、先に説明した液化炭酸供給部１４３及び補助気体供給部１４４、圧力センサ１４５各々１個で構成された１セット毎に区切るものである。隔壁１５７によって各セットが区切られるため、隣接するセットの影響を受けることなく、圧力センサ１４５による計測や補助気体の圧力制御が可能である。
【００３４】
また、隔壁１５７は、オリフィス１４６側から見て、絞り１４８より手前までしかなく、膨張室１４７は、絞り１４８手前で統合される形となっている。このため、開放端１４９においては隣接するセット間の継ぎ目におけるブラスト状態の差が小さくなり、ノズル全体に渡って均一なブラストを得ることが可能である。
【００３５】
このように、細長形状に形成されたノズルは、内部に液化炭酸が断熱膨張する膨張室１４７を備え、膨張室１４７を細長状方向で隔壁１５７によって複数の膨張部１６０に区画している。そして、それぞれの膨張室１６０はそれぞれ開口部１５９を有して、解放端１４９で貫通した形状の１つの開口先端部を有する。すなわち、解放端１４９は、貫通した形状の開口先端部となる。
【００３６】
本実施形態においては、加工中、ノズルヘッドユニット１４０及び１４１を図７に示すように振ることが可能である。この目的を図８をもって説明する。図８において、２は加工対象、３はマスク、４はドライアイス粒子、５はドライアイス粒子４が加工対象２に衝突する前のドライアイス粒子４が持つエネルギー、６はドライアイス粒子４が加工対象２に衝突することによって加工対象２に与える実加工エネルギーを示している。
【００３７】
加工対象面に対してノズルヘッドユニット１４０又は１４１を垂直に設置し、垂直にドライアイス粒子４を噴出した場合、ドライアイス粒子４は、図８の（ａ）に示すように、加工対象２に垂直に入射するため、エネルギー５は、効率良く実加工エネルギー６に変換される。
【００３８】
加工が進むにつれ、マスク３近傍の加工対象２にはテーパ角がつき、図８の（ｂ）に示すように、加工面に対して、ドライアイス粒子４が斜めに入射するようになる。このようになると実加工エネルギー６は小さくなり加工速度の低下がおこる。
【００３９】
ここで、図７図示のようにノズルヘッドユニット１４０及び１４１を振ることによって、図８の（ｃ）のようにテーパ角を持った部分にも垂直に近い形でドライアイス粒子４を入射させることができ、加工速度の低下を防ぐことが可能となる。
【００４０】
なお、本実施形態において、ノズルヘッドユニット１４０及び１４１の振り角は±１０°であり、振り速度は、ＰＤＰ背面パネル１の搬送速度及びＰＤＰ背面パネル１と解放端１４９間の距離にも関係するが、１往復／ｓ程度である。
【００４１】
以下、本実施形態によるＰＤＰ背面パネル１の加工手順を説明する。なお、本実施形態で使用するドライガスは窒素であるが、ドライな状態であり、反応性の無いアルゴン等の気体も使用可能である。また、補助気体には窒素を用いているが、ドライガスと同様にドライな状態であり、反応性の無いアルゴン等の気体も使用可能である。また、すべてのユニットにおいて、ヒータは常時加温状態となっている。
【００４２】
ＰＤＰ背面パネル１は、上流側の装置からコンベア又はロボットによって入り口コンベアユニット４００の搬送ローラ上に搬送される。次いで、位置決め機構４０１を持ってＰＤＰ背面パネル１をセンタリングする。
【００４３】
予備加熱及びドライガス置換ユニット２００は、あらかじめ、内部にＰＤＰ背面パネル１が無く、内部は大気で充満されている。
【００４４】
次いで、ドライガス置換ユニット２００の入り口コンベアユニット４００側のシャッタを開き、入り口コンベアユニット４００及び予備加熱及びドライガス置換ユニット２００の搬送ローラを駆動させ、ＰＤＰ背面パネル１を予備加熱及びドライガス置換ユニット２００内部に取り込み、シャッタを閉じ、予備加熱及びドライガス置換ユニット２００内部を外部と遮断する。
【００４５】
予備加熱及びドライガス置換ユニット２００にＰＤＰ背面パネル１を送り込んだ時点で、入り口コンベアユニット４００は、次のＰＤＰ背面パネル１を受け入れ可能な状態になる。
【００４６】
次いで、予備加熱及びドライガス置換ユニット２００内部の大気を排気管２０１をもって排出し、同時にドライガス供給管２０２からドライガスを供給することで、予備加熱及びドライガス置換ユニット２００内部をドライな雰囲気に置換する。この時、同時に、ヒータによって、ＰＤＰ背面パネル１は予備加熱されている。
加工装置本体１００内部は、予めドライな雰囲気に置換されている。
【００４７】
次いで、予備加熱及びドライガス置換ユニット２００の上流側シャッタ及び加工装置本体１００の下流側シャッタを開き、予備加熱及びドライガス置換ユニット２００の搬送ローラ及び加工装置本体１００の搬送ローラを駆動させ、ＰＤＰ背面パネル１を予備加熱及びドライガス置換ユニット２００から加工装置本体１００へ搬送する。
【００４８】
ＰＤＰ背面パネル１が完全に加工装置本体１００へ搬送された後、予備加熱及びドライガス置換ユニット２００の上流側シャッタ及び加工装置本体１００の下流側シャッタを閉じる。なお、前述のように、加工装置本体１００内部にはＰＤＰ背面パネル１が複数枚入るスペースがあり、加工装置本体１００に取り込まれた直後のＰＤＰ背面パネル１は、最も上流側で待機状態となり、ここで再びヒータからの加熱を受ける。
【００４９】
予備加熱及びドライガス置換ユニット２００は、ＰＤＰ背面パネル１を加工装置本体１００へ受け渡し、シャッタを閉じた後、排気管２０１をもって内部のドライガスを排出すると同時に、ドライガス供給管２０２から大気を導入し、内部を大気置換することで、次のＰＤＰ背面パネル１を受け入れ可能な状態となる。
【００５０】
加工装置本体１００は、ＰＤＰ背面パネル１を受け入れた後、排気管１２０を通して、内部のドライガスを排気管１２２へと排出すると同時に、ドライガス供給管１２３からドライガスを供給し、内部に一方向の流れ場を形成する。
同時に図５の説明で述べた手順でドライアイス粒子を生成し、ブラストを開始する。また、必要な場合は、図７の説明にて述べた振り動作を開始する。
【００５１】
ブラストの圧力が安定した時点で、搬送ローラを動作させ、ＰＤＰ背面パネル１をブラストの領域に送り、加工を開始する。
加工中は常時、非接触温度計１３４でＰＤＰ背面パネル１の温度を測定し、温度低下により結露が発生する恐れのある場合は、ヒータ温度上昇、搬送速度上昇、補助気体供給圧力上昇の内のいずれか、又は複数の手法を持って温度回復を行う。逆に、必要以上にＰＤＰ背面パネル１の温度が上昇している場合は、ヒータ温度降下、搬送速度低下、補助気体供給圧力減少の内のいずれか、又は複数の手法を持って温度回復を行う。
【００５２】
加工装置本体１００にて加工を行っている間に、大気置換ユニット３００はドライガス雰囲気に置換されている。
加工装置本体１００内部で、ＰＤＰ背面パネル１が加工、搬送されることによって、加工装置本体１００内部下流端近傍に来た時、加工装置本体１００下流側のシャッタと大気置換ユニット３００上流側のシャッタを開き、同時に大気置換ユニット３００の内部を排気、搬送ローラを駆動させ、ＰＤＰ背面パネル１を大気置換ユニット３００に搬送する。この時、加工装置本体１００では加工を行っていてもかまわない。
【００５３】
ＰＤＰ背面パネル１が完全にノズルヘッドユニット１４０及び１４１の下を通過した時点で、図５の説明にて述べた手順でドライアイス粒子の生成を停止する。
ＰＤＰ背面パネル１が完全に大気置換ユニット３００に搬送された時点で、装置本体１００下流側のシャッタと大気置換ユニット３００上流側のシャッタを閉じる。この時点で、装置本体１００は、次のＰＤＰ背面パネル１を受け入れ可能状態となる。
【００５４】
大気置換ユニット３００は、ＰＤＰ背面パネル１を受け入れ、シャッタを閉じた時点で、ＰＤＰ背面パネル１の温度モニタを行う。これは、加工によってＰＤＰ背面パネル１の温度が低下している可能性があるためである。大気置換ユニット３００内部のヒータによって、ＰＤＰ背面パネル１の温度が十分に回復した時点で、ドライガスの排気を行い、同時に大気供給間３０２より大気を導入し、内部を大気置換する。このように、ノズルの噴射孔（解放端１４９）からのドライアイス粒子の噴射を間隔をあけて複数で行い、加工速度を加工対象物の温度に依存させるようにしたブラスト加工方法を構成する。
【００５５】
次いで、大気置換ユニット３００下流側のシャッタを開き、搬送ローラを駆動させ、ＰＤＰ背面パネル１を排出する。
排出されたＰＤＰ背面パネル１は次工程の装置のコンベアもしくはロボットが受け取る。
【００５６】
大気置換ユニット３００は、ＰＤＰ背面パネル１を完全に排出した後、大気置換ユニット３００下流側のシャッタを閉じ、排気管より内部の大気を排気すると同時に、大気供給管３０２よりドライガスを供給し、内部をドライガスに置換することで、次のＰＤＰ背面パネル１を受け入れ可能状態となる。
以上を連続して行うことで、ＰＤＰ背面パネル１の加工が可能である。
【００５７】
以上のように、加工対象物に粒子を衝突させ、衝突時の物理エネルギーを持って加工対象物を切削するものであり、加工対象物に衝突させる粒子に液化炭酸あるいは液化アルゴンを断熱膨張させることによって生成した微細なドライアイス粒子を用いるブラスト加工装置を用いたブラスト加工方法において、ノズルの内部に形成した膨張室にそれぞれ液体炭酸あるいは液化アルゴン供給装置および補助気体供給装置に接続された開口部から液体炭酸または液化アルゴンおよび補助気体を導入して膨張室で断熱膨張させてドライアイス粒子を形成し、ノズルの噴射口から加工対象物に衝突させるものであって、ノズル噴射口からのドライアイス粒子の噴射を間隔をあけて複数で行い、加工速度を加工対象物の温度に依存させたブラスト加工方法が構成される。
以上説明した実施形態に関わらず次のように実施してもよい。
【００５８】
非接触温度計１３４に変えて、接触式の温度計を用いても良い。
本方式をドライガスで置換を行わず、真空または低気圧中で行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明における装置外観を示した図である。
【図２】本発明における加工部の内部構成を示した図である。
【図３】本発明におけるノズルと加工対象物の位置関係を示した図である。
【図４】本発明におけるノズル外観を示した図である。
【図５】本発明におけるノズル断面構造を示した図である。
【図６】本発明におけるノズル内部構造を示した図である。
【図７】本発明におけるノズルの動作を示した図である。
【図８】ドライアイス粒子の加工面への衝突方向を表した図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…ＰＤＰ背面パネル、１ａ…ガラス基盤、１ｂ…加工対象領域、２…加工対象、３…マスク、４…ドライアイス粒子、５…エネルギー、６…実加工エネルギー、１００…加工装置本体、１０３…搬送ローラ、１０４…位置決め機構、１０５…モータ、１０６…ヒータ、１１０…供給管、１２０…排気管、１２１…集塵フィルタ及び排気ポンプ、１２２…排気管、１２３…ドライガス供給管、１３０…ノズルユニット、１３１…昇降機構、１３３…ノズルヘッドアーム、１３４…非接触温度計、１４０…ノズルヘッドユニット、１４１…ノズルヘッドユニット、１４２…ノズルヘッド、１４２ａ…ノズルヘッド前面板、１４２ｂ…ノズルヘッド背面板、１４２ｃ…ノズルヘッド上面板、１４３…液化炭酸供給部、１４４…補助気体供給部、１４５…圧力センサ、１４６…オリフィス、１４７…膨張室、１４８…絞り、１４９…開放端、１５０…液化炭酸供給管、１５１…液化炭酸遮断弁、１５２…液化炭酸遮断弁制御用圧縮空気供給管、１５３…補助気体供給管、１５４…補助気体遮断弁、１５５…補助気体遮断弁制御用圧縮空気供給管、１５６…逆止弁、１５７…隔壁、２００…予備加熱及びドライガス置換ユニット、２０１…排気管、２０２…ドライガス供給管、３００…大気置換ユニット、３０２…大気供給管、４００…入り口コンベアユニット、４０１…位置決め機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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