DE112019003993T5

DE112019003993T5 - Local polishing method, local polishing device, and correction polishing device using the local polishing device

Info

Publication number: DE112019003993T5
Application number: DE112019003993.8T
Authority: DE
Inventors: Hidekazu Mimura; Hirokazu Hashizume; Yusuke Matsuzawa
Original assignee: University of Tokyo NUC; Natsume Optical Corp
Current assignee: University of Tokyo NUC; Natsume Optical Corp
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2021-04-22
Also published as: US20210331283A1; JP6446590B1; JP2020025998A; WO2020032106A1

Abstract

Es wird eine lokale Poliertechnik bereitgestellt, die für einen Korrekturpoliervorgang geeignet ist. Die Poliertechnik ermöglicht es, eine Zerspanungsmenge eines lokalen Poliervorgangs zu stabilisieren und eine hohe räumliche Korrekturauflösung zu erhalten. Es wird ein Andrückpoliervorgang ausgeführt, während eine Polierlösung zwischen einem Werkstück (9) und einem rotierenden Werkzeug (11) zum Polieren eines Werkstücks zugeführt wird, das lokal gegen das Werkstück gedrückt wird, wobei die Polierlösung Schleifkörner (81) aufweist, die aus in einer Flüssigkeit dispergierten organischen Partikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 µm oder mehr bestehen. Das rotierende Werkzeug (11) besteht aus einem elastischen Material.A local polishing technique suitable for a corrective polishing operation is provided. The polishing technique makes it possible to stabilize a machining amount of a local polishing process and to obtain high spatial correction resolution. A press-on polishing process is carried out while a polishing solution is supplied between a workpiece (9) and a rotating tool (11) for polishing a workpiece that is locally pressed against the workpiece, the polishing solution comprising abrasive grains (81) made of in a Liquid-dispersed organic particles with an average particle size of 5 µm or more. The rotating tool (11) consists of an elastic material.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein lokales Polierverfahren und eine lokale Poliervorrichtung, die geeignet zum Korrekturpolieren verwendbar sind.The present invention relates to a local polishing method and a local polishing apparatus suitably usable for corrective polishing.

HintergrundtechnikBackground technology

Bei der Bearbeitung eines optischen Elements, wie beispielsweise einer optischen Linse, wird ein Korrekturpoliervorgang ausgeführt. Beim Korrekturpolieren wird ein Werkstück vollständig gescannt, während ein rotierendes Werkzeug, das dazu geeignet ist, einen lokalen Poliervorgang auszuführen, gegen das Werkstück gedrückt wird, wobei gleichzeitig eine Polieraufschlämmung, die aus feinen Schleifkörnern mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 1 µm besteht, zwischen Werkstück und rotierendem Werkzeug zugeführt wird. Beim Korrekturpolieren wird eine statische Bearbeitungsspur erhalten, indem ein Material von der gleichen Qualität wie diejenige des Werkstücks im Voraus poliert wird, ohne das rotierende Werkzeug zu scannen, und wird eine Form der statischen Bearbeitungsspur pro Zeiteinheit erhalten. Dann wird eine Korrekturbearbeitung zum Herstellen einer gewünschten Form ausgeführt, indem eine Entfaltungs(Entfaltungsintegral)berechnung für diese Einheitsbearbeitungsform und einen Formfehler (Korrekturzielform) bezüglich des Werkstücks ausgeführt wird, um eine Verweilzeit (Scangeschwindigkeit) des rotierenden Werkzeugs zu berechnen, und dann wird das rotierende Werkzeug entlang einer Verteilung der Verweilzeit gescannt (vergl. beispielsweise Patentliteratur 1).When processing an optical element such as an optical lens, a corrective polishing process is carried out. In corrective polishing, a workpiece is completely scanned while a rotating tool, which is suitable for performing a local polishing process, is pressed against the workpiece, while at the same time a polishing slurry consisting of fine abrasive grains with an average particle size of about 1 µm between the workpiece and a rotating tool. In corrective polishing, a static machining track is obtained by polishing a material of the same quality as that of the workpiece in advance without scanning the rotating tool, and a shape of the static machining track is obtained per unit time. Then, a correction processing for producing a desired shape is carried out by performing an unfolding (unfolding integral) calculation for this unit machining shape and a shape error (correction target shape) with respect to the workpiece to calculate a dwell time (scanning speed) of the rotating tool, and then the rotating tool Tool scanned along a dwell time distribution (see, for example, Patent Literature 1).

Beim Korrekturpolieren wird der Scanvorgang wie vorstehend erwähnt ausgeführt. Daher ist es wichtig, dass eine lokale Zerspanungsmenge durch das rotierende Werkzeug zeitlich linear und über einen langen Zeitraum stabil ist. Beim herkömmlichen Korrekturpolieren ist jedoch das Problem aufgetreten, dass es schwierig ist, eine stabile Zerspanungsmenge zu erhalten, da das rotierende Werkzeug selbst, das lokal gegen das Werkstück gedrückt wird, verschleißt und die Andrückkraft schwanken kann. Da eine Oberflächentextur des Werkzeugs den Transport und das Zurückhalten der feinen Schleifkörner, die Abfuhr von Spänen und dergleichen stark beeinflusst, werden die rotierenden Werkzeuge zum Polieren verwendet, nachdem die Oberflächentextur durch eine Vorbehandlung wie Konditionieren (Formbildung) und Abrichten (Schärfen) vorbereitet wurde. Eine solche Vorbehandlung führt jedoch zu einer Verminderung der Bearbeitungseffizienz und zu einer Kostensteigerung. Da das rotierende Werkzeug wie vorstehend beschrieben leicht verschleißt, ist es außerdem erforderlich, häufig einen Wartungsvorgang bezüglich der Oberflächenform auszuführen, was zu einer weiteren Verminderung der Effizienz und zu einer weiteren Kostensteigerung führt.In corrective polishing, the scanning process is carried out as mentioned above. It is therefore important that a local amount of stock removal by the rotating tool is linear over time and stable over a long period of time. In the conventional corrective polishing, however, there has been a problem that it is difficult to obtain a stable cutting amount because the rotating tool itself, which is locally pressed against the workpiece, wears and the pressing force may fluctuate. Since a surface texture of the tool has a strong influence on the transport and retention of fine abrasive grains, the removal of chips and the like, the rotating tools are used for polishing after the surface texture has been prepared through a pretreatment such as conditioning (shaping) and dressing (sharpening). However, such pretreatment leads to a decrease in machining efficiency and an increase in cost. In addition, since the rotary tool is easily worn as described above, it is necessary to frequently perform a maintenance operation on the surface shape, which leads to a further decrease in efficiency and a further increase in cost.

Andererseits sind in den letzten Jahren auch ein berührungsloses elastisches Emissionsbearbeitungs(EEM)verfahren und ein Polierverfahren unter Verwendung eines magnetischen Fluids als Werkzeug verwendet worden (vergl. beispielsweise Patentliteratur 2). Bei dem EEM-Verfahren wird das rotierende Werkzeug nicht aktiv gegen das Werkstück gedrückt, sondern es wird ein Spalt, der größer oder gleich der Partikelgröße der feinen Schleifkörner ist, zwischen dem rotierenden Werkzeug und dem Werkstück aufrechterhalten, und die feinen Schleifkörner in der Polieraufschlämmung, die zwischen Werkzeug und Werkstückoberfläche fließen, werden chemisch miteinander verbunden und einem Adhäsionsentfernungsvorgang unterzogen, wodurch ein Präzisionspoliervorgang ausgeführt wird. Diese berührungslosen Bearbeitungsverfahren erfordern jedoch eine Zirkulationsvorrichtung, die die Viskosität und die Konzentration der Polieraufschlämmung konsequent steuert, diese Komponente ist aber tendenziell großformatig. Um einen Fluss der den Spalt durchfließenden Aufschlämmung zu beschleunigen, ist es außerdem erforderlich, einen Außendurchmesser einer Außenumfangsfläche des rotierenden Werkzeugs, die dem Werkstück zugewandt ist, auf einen vorgegebenen Wert oder mehr einzustellen und auch eine Drehzahl des rotierenden Werkzeugs auf einen vorgegebenen Wert oder mehr einzustellen, und außerdem tritt auch eine bestimmte Grenze hinsichtlich einer korrigierbaren räumlichen Auflösung auf.On the other hand, a non-contact elastic emission machining (EEM) method and a polishing method using a magnetic fluid as a tool have also been used in recent years (see, for example, Patent Literature 2). In the EEM process, the rotating tool is not actively pressed against the workpiece, but a gap that is larger than or equal to the particle size of the fine abrasive grains is maintained between the rotating tool and the workpiece, and the fine abrasive grains in the polishing slurry, that flow between the tool and the workpiece surface are chemically bonded to each other and subjected to an adhesion removal process, whereby a precision polishing process is carried out. These non-contact machining methods, however, require a circulating device that rigorously controls the viscosity and concentration of the polishing slurry, but this component tends to be large in size. In addition, in order to accelerate a flow of the slurry flowing through the gap, it is necessary to set an outer diameter of an outer peripheral surface of the rotating tool facing the workpiece to a predetermined value or more and also a rotational speed of the rotating tool to a predetermined value or more and there is also a certain limit on correctable spatial resolution.

Die korrigierbare räumliche Auflösung beim Korrekturpolieren bezieht sich auf die Größe der Einheitsbearbeitungsform. Wenn beispielsweise Welligkeiten mit einer Periode von 1 mm korrigiert werden, ist es offensichtlich, dass die Welligkeiten nicht korrigiert werden können, wenn eine Größe der Einheitsbearbeitungsform nicht 1 mm oder weniger beträgt. Eine berührungslose Korrekturpoliervorrichtung, die derzeit weit verbreitet verwendet wird, hat eine Grenze der räumlichen Auflösung von ungefähr 1 mm. Selbst in der mit Korrekturpoliertechnik in Beziehung stehenden Forschung, die auf eine höhere Auflösung abzielt, wird eine räumliche Auflösung bis zu ungefähr 0,3 mm erzielt. Andererseits muss ein optisches Element, das eine kurzwellige Lichtquelle wie Röntgenstrahlen verwendet, eine Genauigkeit in der Größenordnung von einem Nanometer aufweisen; in einem durch die vorliegenden Erfinder separat entwickelten optischen Röntgenelement wird jedoch ein Wellenoberflächenfehlereffekt aufgrund eines Welligkeitsbereichs mit einer räumlichen Wellenlänge von ungefähr 0,1 bis 0,3 mm bestätigt. Die berührungslose Korrekturpoliertechnik kann die Korrektur derart kleiner Welligkeiten der räumlichen Wellenlänge nicht bewältigen.The correctable spatial resolution in corrective polishing refers to the size of the unit machining shape. For example, when correcting ripples with a period of 1 mm, it is apparent that the ripples cannot be corrected if a size of the unit machining shape is not 1 mm or less. A non-contact corrective polishing device which is widely used at present has a limit of spatial resolution of about 1 mm. Even in the research related to corrective polishing technique aimed at higher resolution, spatial resolution up to about 0.3 mm is achieved. On the other hand, an optical element using a short-wave light source such as X-rays is required to have an accuracy on the order of one nanometer exhibit; however, in an X-ray optical element separately developed by the present inventors, a wave surface defect effect due to a waviness region having a spatial wavelength of about 0.1 to 0.3 mm is confirmed. The non-contact correction polishing technique cannot cope with the correction of such small waviness of the spatial wavelength.

ZitatlisteList of quotes

PatentliteraturPatent literature

Patent Literature 1: Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-22005
Patent Literature 2: Japanese Examined Patent Application Publication No. H2-25745

Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Technische ProblemeTechnical problems

Hinsichtlich der vorstehend erwähnten Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine lokale Poliertechnik bereitzustellen, die für Korrekturpolieren geeignet ist, wobei die lokale Poliertechnik mit einer einfachen Struktur verhindert, dass Kosten steigen, wodurch eine Vorrichtung miniaturisiert werden kann und auch eine Zerspanungsmenge durch lokales Polieren stabilisiert wird und eine hohe räumliche Auflösung erhalten wird.In view of the above-mentioned situation, it is an object of the present invention to provide a local polishing technique suitable for corrective polishing, the local polishing technique with a simple structure preventing a cost from increasing, whereby an apparatus can be miniaturized and also a cutting amount by local Polishing is stabilized and a high spatial resolution is obtained.

Lösung der ProblemeSolving the problems

Als Ergebnis umfassender Untersuchungen zum Lösen der vorstehend erwähnten Probleme haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung Folgendes herausgefunden. Das heißt, die Tatsache, dass beim herkömmlichen lokalen Polieren unter Verwendung von Andrücken ein Werkzeug selbst verschleißt und ein Effekt der Oberflächentextur des Werkzeugs zunimmt, wird dadurch verursacht, dass ein rotierendes Werkzeug 11 in direkten Kontakt mit einem Werkstück 9 kommt, weil das rotierende Werkzeug 11 gegen eine Bearbeitungszielfläche 90 des Werkstücks 9 gedrückt wird, während feine Schleifkörner 81 mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1 µm oder weniger zwischen Werkzeug und Werkstück angeordnet sind, wie in 1A dargestellt ist. Dann stellten die vorliegenden Erfinder fest, dass, wenn gröbere Schleifkörner 81 mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 µm oder mehr verwendet werden, wie in 1B dargestellt ist, mit einer einfachen Struktur der direkte Kontakt zwischen dem rotierenden Werkzeug 11 und dem Werkstück 9 und der Verschleiß des rotierenden Werkzeugs 11 aufgrund des direkten Kontakts verhindert würden und die Oberflächentextur der Werkzeugoberfläche die Bearbeitung nicht beeinflussen würde und die Zerspanungsmenge stabilisiert werden könnte, während verhindert wird, dass die Kosten steigen. Dann fuhren die Erfinder der vorliegenden Erfindung mit weiteren Untersuchungen fort.As a result of extensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention found the following. That is, the fact that in the conventional local polishing using pressing, a tool itself wears and an effect of the surface texture of the tool increases, is caused by a rotating tool 11 in direct contact with a workpiece 9 comes because the rotating tool 11 against a machining target surface 90 of the workpiece 9 is pressed while fine abrasive grains 81 with an average particle size of 1 µm or less are arranged between the tool and the workpiece, as in 1A is shown. Then, the present inventors found that if coarser abrasive grains 81 with an average particle size of 5 µm or more can be used, as in 1B is shown, with a simple structure, the direct contact between the rotating tool 11 and the workpiece 9 and the wear and tear of the rotating tool 11 would be prevented due to the direct contact and the surface texture of the tool surface would not affect the machining and the cutting amount could be stabilized while preventing the cost from increasing. Then the inventors of the present invention proceeded to further investigations.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten zuerst einen Andrückpoliervorgang mit einem rotierenden Werkzeug unter Verwendung von Siliciumdioxid als Polierschleifkörner mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 14 µm aus. Als Ergebnis wurde eine Bearbeitungsstabilität bestätigt. Es trat jedoch ein Problem dahingehend auf, dass die Oberflächenrauheit nach dem Polieren stark verschlechtert war (vergl. das Ergebnis des Vergleichsbeispiels 1 des Rasterscan-Bearbeitungstests 1, das später beschrieben wird).The inventors of the present invention first carried out a press-type polishing process with a rotary tool using silicon dioxide as a polishing abrasive grain having an average particle size of 14 µm. As a result, machining stability was confirmed. However, there was a problem that the surface roughness after polishing was greatly deteriorated (see the result of the comparative example 1 of the raster scan processing test 1 which will be described later).

Andererseits ist aus der Stokes-Gleichung ersichtlich, dass eine Sedimentationsrate von Partikeln proportional zu einem Quadrat einer Partikelgröße ist. Das heißt, die Dispergierbarkeit wird auch zu einem Engpass bei der Betrachtung der Verwendung von Polierschleifkörnern mit einer Partikelgröße von 10 µm oder mehr, die dieses Mal festgelegt ist. Da eine Dichte von üblicherweise verwendeten Polierschleifkörnern 2 bis 8 g/cm³ beträgt, ist es schwierig, die Dispergierbarkeit zu verbessern, solange die Lösung Reinwasser ist (Dichte: 1 g/cm³). Tatsächlich verwendetes aggregiertes Siliciumdioxid hatte eine schlechte Dispergierbarkeit, und es war sehr schwierig, das aggregierte Siliciumdioxid hinsichtlich Lagerung und erneutem Rühren zu handhaben, obwohl das aggregierte Siliciumdioxid im Aufschlämmungskreislauf stabilisiert war.On the other hand, it can be seen from the Stokes equation that a sedimentation rate of particles is proportional to a square of a particle size. That is, the dispersibility also becomes a bottleneck when considering the use of polishing abrasive grains having a particle size of 10 µm or more, which is specified this time. Since a density of commonly used polishing abrasive grains is 2 to 8 g / cm ³ , it is difficult to improve the dispersibility as long as the solution is pure water (density: 1 g / cm ³ ). Actually used aggregated silica had poor dispersibility, and it was very difficult to handle the aggregated silica for storage and re-agitation, although the aggregated silica was stabilized in the slurry cycle.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben in Betracht gezogen, als Schleifkörner monodispersive Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 µm oder mehr und mit einer geringen Dichte anstatt des allgemeinen Konzept von „Polierschleifkörnern“ auf der Basis von Metalloxiden und Metallcarbiden zu verwenden, und dann in Erwägung gezogen, organische Partikel zu verwenden. Beispielsweise werden Partikel aus Urethan, Acryl, Styrol und dergleichen, die Polymermaterialien sind, durch ein Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt. Diese sind im Wesentlichen kugelförmig, und es ist möglich, solche mit einer Partikelgröße von 5 bis 10 µm oder mehr herzustellen. Ferner sind die organischen Partikel Harz. Die organischen Partikel sind kostengünstig, haben eine geringe Dichte, eine gute Dispergierbarkeit und auch ein gutes Reinigungsvermögen nach dem Polieren, so dass sie in einem organischen Lösungsmittel wie Aceton gelöst werden können. Wie vorstehend beschrieben wurde, werden beim Polieren eine Vielzahl von Vorteilen berücksichtigt.The inventors of the present invention considered using, as abrasive grains, monodispersive particles having an average particle size of 5 µm or more and having a low density instead of the general concept of "polishing abrasive grains" based on metal oxides and metal carbides, and then considered drawn to use organic particles. For example, particles of urethane, acrylic, styrene and the like, which are polymer materials, are produced by an emulsion polymerization method. These are essentially spherical, and it is possible to have those with a Produce particle sizes of 5 to 10 µm or more. Furthermore, the organic particles are resin. The organic particles are inexpensive, have low density, good dispersibility and also good cleaning ability after polishing, so that they can be dissolved in an organic solvent such as acetone. As described above, there are a number of advantages in polishing.

Als Ergebnis der tatsächlichen Ausführung des Andrückpoliervorgangs mit Acrylpartikeln (durchschnittliche Partikelgröße: 10 µm) wurde eine ausgezeichnete Bearbeitungsstabilität erhalten, und gleichzeitig konnte eine Bearbeitung erreicht werden, bei der die Oberflächenrauheit aufrechterhalten wurde, wodurch die vorliegende Erfindung abgeschlossen wurde.As a result of actually performing the pressure-buffing with acrylic particles (average particle size: 10 µm), excellent machining stability was obtained and, at the same time, machining in which surface roughness was maintained could be achieved, thereby completing the present invention.

Das heißt, die vorliegende Erfindung beinhaltet die folgenden Erfindungen.

(1) Ein lokales Polierverfahren, das einen Andrückpoliervorgang beinhaltet, der ausgeführt wird, während eine Polierlösung zwischen einem Werkstück und einem rotierenden Werkzeug zum Polieren des Werkstücks zugeführt wird, das gegen das Werkstück gedrückt wird, wobei die Polierlösung Schleifkörner aufweist, die aus in einer Flüssigkeit dispergierten organischen Partikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 µm oder mehr bestehen. Hier bezieht sich die durchschnittliche Partikelgröße auf einen mittleren Durchmesser in einer Partikelgrößenverteilung, die durch ein Laserbeugungs-/Streuverfahren gemessen wird.
(2) Das lokale Polierverfahren gemäß Punkt (1), bei dem das rotierende Werkzeug aus einem elastischen Material besteht.
(3) Das lokale Polierverfahren gemäß Punkt (1) oder (2), bei dem die Flüssigkeit Reinwasser oder eine Flüssigkeit ist, die Wasser als eine Hauptkomponente enthält.
(4) Das lokale Polierverfahren gemäß einem der Punkte (1) bis (3), wobei das rotierende Werkzeug aufweist: einen rotierenden Körper; einen Wellenkörper, der ein vorderes Ende aufweist, an dem der rotierende Körper angeordnet ist, und der in einer axialen Richtung, um die der rotierende Körper gedreht wird, länglich ist; und einen Rotationsunterstützungsabschnitt, der den Wellenkörper auf einer Basisendseite davon trägt, um zu ermöglichen, dass sich der Wellenkörper um eine Achsenmitte davon drehen kann, wobei der rotierende Körper an einer Außenumfangsfläche davon gegen das Werkstück gedrückt wird, um den Wellenkörper zu krümmen, und wobei eine elastische Rückstellkraft des gekrümmten Wellenkörpers bewirkt, dass der rotierende Körper gegen das Werkstück gedrückt und gezwungen wird.
(5) Das lokale Polierverfahren nach einem der Punkte (1) bis (4), wobei ein Außendurchmesser eines Polierwirkungsbereichs auf einer Außenumfangsfläche eines rotierenden Werkzeugs, wobei die Außenumfangsfläche dem Werkstück zugewandt ist, auf 5,0 mm oder weniger eingestellt ist.
(6) Das lokale Polierverfahren nach einem der Punkte (1) bis (5), wobei die organischen Partikel Acrylpartikel oder Urethanpartikel sind.
(7) Eine lokale Poliervorrichtung, mit: einem rotierenden Werkzeug zum Polieren eines Werkstücks, das lokal gegen das Werkstück gedrückt wird; und einer Bearbeitungslösungszufuhreinrichtung zum Zuführen einer Polierlösung, in der Schleifkörner aus organischen Partikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 µm oder mehr in einer Flüssigkeit dispergiert sind, zwischen das rotierende Werkzeug und das Werkstück.
(8) Die lokale Poliervorrichtung gemäß Punkt (7), wobei das rotierende Werkzeug aus einem elastischen Material hergestellt ist.
(9) Die lokale Poliervorrichtung gemäß Punkt (7) oder (8), wobei die Flüssigkeit Reinwasser oder eine Flüssigkeit ist, die Wasser als eine Hauptkomponente enthält.
(10) Die lokale Poliervorrichtung gemäß einem der Punkte (7) bis (9), wobei das rotierende Werkzeug aufweist: einen rotierenden Körper; einen Wellenkörper, der ein vorderes Ende aufweist, an dem der rotierende Körper angeordnet ist, und der in einer axialen Richtung, um die der rotierende Körper gedreht wird, länglich ist; und einen Rotationsunterstützungsabschnitt, der den Wellenkörper an einer Basisendseite davon trägt, um zu ermöglichen, dass der Wellenkörper sich um eine Achsenmitte davon drehen kann, wobei der rotierende Körper an einer Außenumfangsfläche davon gegen das Werkstück gedrückt wird, um den Wellenkörper zu krümmen, und wobei eine elastische Rückstellkraft des gekrümmten Wellenkörpers bewirkt, dass der rotierende Körper gegen das Werkstück gedrückt und gezwungen wird.
(11) Die lokale Poliervorrichtung nach einem der Punkte (7) bis (10), wobei ein Außendurchmesser eines Polierwirkungsbereichs auf einer Außenumfangsfläche eines rotierenden Werkzeugs, wobei die Außenumfangsfläche dem Werkstück zugewandt ist, 5,0 mm oder weniger beträgt.
(12) Lokale Poliervorrichtung nach einem der Punkte (7) bis (11), wobei die organischen Partikel Acrylpartikel oder Urethanpartikel sind.
(13) Eine Korrekturpoliervorrichtung, in der die lokale Poliervorrichtung gemäß einem der Punkte (7) bis (12) verwendet wird.

That is, the present invention includes the following inventions.

(1) A local polishing method that includes a press-on polishing process that is carried out while a polishing solution is supplied between a workpiece and a rotating tool for polishing the workpiece that is pressed against the workpiece, the polishing solution comprising abrasive grains made of in a Liquid-dispersed organic particles with an average particle size of 5 µm or more. Here, the average particle size refers to an average diameter in a particle size distribution measured by a laser diffraction / scattering method.
(2) The local polishing method according to item (1), in which the rotary tool is made of an elastic material.
(3) The local polishing method according to item (1) or (2), in which the liquid is pure water or a liquid containing water as a main component.
(4) The local polishing method according to any one of (1) to (3), wherein the rotating tool comprises: a rotating body; a shaft body having a front end on which the rotating body is arranged and which is elongated in an axial direction about which the rotating body is rotated; and a rotation supporting portion that supports the shaft body on a base end side thereof to allow the shaft body to rotate around an axis center thereof, the rotating body being pressed against the workpiece on an outer peripheral surface thereof to curve the shaft body, and wherein an elastic restoring force of the curved shaft body causes the rotating body to be pressed and forced against the workpiece.
(5) The local polishing method according to any one of (1) to (4), wherein an outer diameter of a polishing effective area on an outer peripheral surface of a rotating tool, the outer peripheral surface facing the workpiece, is set to 5.0 mm or less.
(6) The local polishing method according to any one of (1) to (5), wherein the organic particles are acrylic particles or urethane particles.
(7) A local polishing apparatus comprising: a rotary tool for polishing a workpiece which is locally pressed against the workpiece; and machining solution supply means for supplying a polishing solution in which abrasive grains made of organic particles having an average particle size of 5 µm or more are dispersed in a liquid between the rotary tool and the workpiece.
(8) The local polishing apparatus according to item (7), wherein the rotary tool is made of an elastic material.
(9) The local polishing apparatus according to item (7) or (8), wherein the liquid is pure water or a liquid containing water as a main component.
(10) The local polishing apparatus according to any one of (7) to (9), wherein the rotating tool comprises: a rotating body; a shaft body having a front end on which the rotating body is arranged and which is elongated in an axial direction about which the rotating body is rotated; and a rotation supporting portion that supports the shaft body on a base end side thereof to allow the shaft body to rotate about an axis center thereof, the rotating body being pressed against the workpiece on an outer peripheral surface thereof to curve the shaft body, and wherein an elastic restoring force of the curved shaft body causes the rotating body to be pressed and forced against the workpiece.
(11) The local polishing apparatus according to any one of (7) to (10), wherein an outer diameter of a polishing effective area on an outer peripheral surface of a rotating tool, the outer peripheral surface facing the workpiece, is 5.0 mm or less.
(12) The local polishing apparatus according to any one of (7) to (11), wherein the organic particles are acrylic particles or urethane particles.
(13) A correction polishing apparatus using the local polishing apparatus according to any one of (7) to (12).

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung der vorliegenden Anmeldung wird der Verschleiß des rotierenden Werkzeugs beim lokalen Andrückpoliervorgang verhindert, wird die Bearbeitung durch die Oberflächentextur der Werkzeugoberfläche nicht beeinflusst und sind eine Vorbehandlung und Wartung der Werkzeugoberfläche entbehrlich. Dann kann ein lokaler Poliervorgang mit einer vorstehend beschriebenen einfachen Struktur erreicht werden, durch den eine ausgezeichnete Bearbeitungsstabilität erzielt wird, während eine Kostensteigerung verhindert wird, und gleichzeitig kann die Oberflächenrauheit beibehalten werden und kann der Poliervorgang vorzugsweise als der Korrekturpoliervorgang verwendet werden.According to the invention of the present application described above, wear of the rotating tool is prevented during the local press-on polishing process, the machining is not influenced by the surface texture of the tool surface, and pretreatment and maintenance of the tool surface are unnecessary. Then, a local polishing process can be achieved with a simple structure as described above, by which excellent machining stability is achieved while preventing an increase in cost and at the same time, the surface roughness can be maintained and the polishing process can be preferably used as the corrective polishing process.

Wenn das rotierende Werkzeug aus einem elastischen Material besteht, wird das Werkstück durch eine Rollwirkung der Schleifkörner zwischen dem rotierenden Werkzeug und dem Werkstück poliert, wodurch eine weitere Verbesserung der Oberflächenrauheit ermöglicht wird. Zusätzlich stabilisiert die elastische Verformung des rotierenden Werkzeugs die Andrückkraft, wodurch die weitere Verbesserung der Bearbeitungsstabilität ermöglicht wird.When the rotating tool is made of an elastic material, the workpiece is polished by a rolling action of the abrasive grains between the rotating tool and the workpiece, which enables the surface roughness to be further improved. In addition, the elastic deformation of the rotating tool stabilizes the pressing force, which enables the machining stability to be further improved.

Wenn darüber hinaus die Flüssigkeit, die es ermöglicht, die organischen Partikel als Schleifkörner darin zu dispergieren, Reinwasser oder eine Flüssigkeit ist, die Wasser als eine Hauptkomponente enthält, wird die Dispergierbarkeit der organischen Partikel verbessert und die Bearbeitungsstabilität weiter verbessert. Wenn das Werkstück Silizium, Glas oder dergleichen ist, wird zusätzlich ein weicher hydratisierter Film aus Wasser auf einer Oberfläche davon gebildet, wodurch die Abtragung weiter unterstützt wird, und kann auch die Oberflächenrauheit verbessert werden.In addition, when the liquid that enables the organic particles as abrasive grains to be dispersed therein is pure water or a liquid containing water as a main component, the dispersibility of the organic particles is improved and the machining stability is further improved. In addition, when the workpiece is silicon, glass or the like, a soft hydrated film of water is formed on a surface thereof, thereby further promoting erosion, and the surface roughness can also be improved.

Darüber hinaus besteht das rotierende Werkzeug aus: einem rotierenden Körper; einem Wellenkörper, der ein vorderes Ende aufweist, an dem der rotierende Körper angeordnet ist, und der in einer axialen Richtung, in der der rotierende Körper gedreht wird, länglich ist; und einen Rotationsunterstützungsabschnitt, der den Wellenkörper an einer Basisendseite davon trägt, um zu ermöglichen, dass sich der Wellenkörper um eine Achsenmitte davon drehen kann, wobei der rotierende Körper an einer Außenumfangsfläche davon gegen das Werkstück gedrückt wird, um den Wellenkörper zu krümmen, und wobei eine elastische Rückstellkraft des gekrümmten Wellenkörpers bewirkt, dass der rotierende Körper gegen das Werkstück gedrückt und gezwungen wird. In diesem Fall wird die Andrückkraft des rotierenden Werkzeugs stabilisiert, wodurch die Bearbeitungsstabilität weiter verbessert werden kann.In addition, the rotating tool is composed of: a rotating body; a shaft body having a front end on which the rotating body is arranged and which is elongated in an axial direction in which the rotating body is rotated; and a rotation supporting portion that supports the shaft body on a base end side thereof to allow the shaft body to rotate about an axis center thereof, the rotating body being pressed against the workpiece on an outer peripheral surface thereof to curve the shaft body, and wherein an elastic restoring force of the curved shaft body causes the rotating body to be pressed and forced against the workpiece. In this case, the pressing force of the rotating tool is stabilized, whereby the machining stability can be further improved.

Wenn der Außendurchmesser eines Polierwirkungsbereichs auf einer dem Werkstück zugewandten Außenumfangsfläche des rotierenden Werkzeugs auf 5,0 mm oder weniger eingestellt ist, wird ein lokaler Poliervorgang mit einer höheren Auflösung ermöglicht.When the outer diameter of a polishing effective area on an outer peripheral surface of the rotary tool facing the workpiece is set to 5.0 mm or less, a local polishing operation with a higher resolution is enabled.

FigurenlisteFigure list

1A Fig. 13 is an explanatory view for explaining a machining principle;
1B Fig. 13 is an explanatory view for explaining the principle of machining;
2 Fig. 13 is a front view showing a local polishing apparatus according to a typical embodiment of the present invention;
3 Fig. 13 is a perspective view of the local polishing apparatus viewed diagonally from below;
4th Fig. 13 is an explanatory view showing a main part of the local polishing apparatus;
5 Fig. 13 is a front view showing a local polishing apparatus according to another embodiment;
6th Fig. 13 is an explanatory view showing a main part of the local polishing apparatus;
7th Fig. 13 is an explanatory view showing a main part of a rotary tool;
8A Fig. 13 shows a surface observation image of a static machining track according to Example 1;
8B Fig. 13 shows a surface observation image of a static machining track according to Example 8;
8C Fig. 13 shows a surface observation image of a static machining track according to Example 9;
9 Fig. 13 shows a surface observation image of a static machining trace according to Comparative Example 1;
10A Fig. 13 is a graph showing a relationship between a cutting amount and a machining time in Example 1;
10B Fig. 13 is a graph showing a relationship between a cutting amount and a machining time according to Comparative Example 1;
11 Fig. 13 is an explanatory view showing a method of a raster scan processing test;
12th Fig. 13 shows a surface observation image of a raster scan processing result according to Comparative Example 1;
13th Fig. 13 shows a surface observation image of the surface roughness before raster scan processing;
14A Fig. 13 shows a surface observation image of surface roughness after raster scan processing according to Example 1;
14B Fig. 13 shows a surface observation image of surface roughness after raster scan processing according to Example 2;
14C Fig. 13 shows a surface observation image of surface roughness after raster scan processing according to Example 8;
15A Fig. 13 shows a surface observation image of surface roughness after raster scan processing according to Comparative Example 1;
15B Fig. 13 shows a surface observation image of surface roughness after raster scan processing according to Comparative Example 2;
16A Fig. 13 is a graph showing a relationship between a cutting amount and a pressing force for a synthetic quartz glass substrate of Example 1;
16B Fig. 13 is a graph showing a relationship between a cutting amount and a pressing force for a silicon substrate of Example 1;
17th Fig. 13 shows a surface observation image of a raster scan processing result for the silicon substrate according to Example 1;
18th Fig. 13 is a graph showing a relationship between a cutting amount and a particle size of abrasive grains;
19th Fig. 13 is a graph showing a relationship between a cutting amount and an abrasive grain concentration;
20th Fig. 13 shows a figure of an ideal machining result (calculation result of an ideal machining amount) and a surface observation image showing an actual machining result according to a correction polishing test 1;
21 Fig. 13 is a comparison diagram between cross-sectional profiles (machining amounts) at the respective centers in the horizontal direction of the ideal machining result and the actual machining result according to the corrective polishing test 1;
22nd Fig. 10 shows observation surface images of surface roughness before and after the correction polishing test 1;
23 includes a figure of an ideal machining result (calculation result of an ideal machining amount) and a surface observation image of an actual machining result according to a corrective polishing test 2; and
24 shows surface observation images of surface roughness before and after the corrective polishing test 2.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Als nächstes werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

Wie in den 2 bis 4 dargestellt ist, weist eine lokale Poliervorrichtung 1 gemäß einer typischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: ein rotierendes Werkzeug 11 zum Polieren eines Werkstücks, das lokal gegen ein Werkstück 9 gedrückt wird; und eine Bearbeitungslösungszufuhreinrichtung 12 zum Zuführen einer Polierlösung 8, in der Schleifkörner aus organischen Partikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 µm oder mehr in einer Flüssigkeit dispergiert sind, zwischen dem rotierenden Werkzeug 11 und dem Werkstück 9.As in the 2 to 4th shown comprises a local polishing apparatus 1 according to a typical embodiment of the present invention: a rotating tool 11 for polishing a workpiece that is locally against a workpiece 9 is pressed; and a machining solution supply device 12th for supplying a polishing solution 8th , in which organic particle abrasive grains having an average particle size of 5 µm or more are dispersed in a liquid, between the rotating tool 11 and the workpiece 9 .

Wie in 1B dargestellt ist, besteht ein Bearbeitungsprinzip darin, dass die Schleifkörner 81 in der Polierlösung 8, die zwischen dem rotierenden Werkzeug 11 und dem Werkstück 9 zugeführt wird, dazwischen derart sandwichartig angeordnet sind und auf der Oberfläche des Werkstücks 9 rollen, dass die Oberfläche des Werkstücks 9 poliert wird. Daher muss in einem Polierwirkungsbereich einer dem Werkstück 9 zugewandten Außenumfangsfläche des rotierenden Werkzeugs 11 eine Oberflächentextur davon nicht eingestellt werden und besteht das Werkzeug in diesem Beispiel aus einem elastischen Körper aus einem elastischen Material, das die Schleifkörner 81 leicht einfangen kann.As in 1B is shown, there is a processing principle that the abrasive grain 81 in the polishing solution 8th that between the rotating tool 11 and the workpiece 9 is fed, are sandwiched therebetween and on the surface of the workpiece 9 roll that the surface of the workpiece 9 is polished. Therefore, in a polishing effect range, one must work on the workpiece 9 facing outer peripheral surface of the rotating tool 11 a surface texture thereof cannot be set and the tool in this example consists of an elastic body made of an elastic material, which is the abrasive grain 81 can easily capture.

Die in den 2 bis 4 dargestellte Vorrichtung ist als eine Art Vorrichtung zum Polieren eines plattenförmigen Werkstücks 9 konfiguriert und weist einen Werkstückhaltemechanismus 13 (X-Achsen-Träger 41, Y-Achsen-Träger 42, Z-Achsen-Träger 43) auf, der das Werkstück 9 mit der Bearbeitungszielfläche 90 nach unten gerichtet derart hält, dass das Werkstück 9 an einer oberen Position in der XYZ-Richtung bewegbar ist. Ferner befindet sich an einer Position im Wesentlichen direkt unter dem Werkstück 9, das durch den Werkstückhaltemechanismus 13 gehalten wird, eine als eine Bearbeitungslösungseinspritzeinheit 14 bereitgestellte Bearbeitungslösungszufuhreinrichtung 12 mit einer Einspritzdüse 30, die die Polierlösung 8 direkt darüber in einen Spalt s1 einspritzt, in den das rotierende Werkzeug 11 eingesetzt ist.The ones in the 2 to 4th The device shown is as a kind of device for polishing a plate-shaped workpiece 9 configured and has a workpiece holding mechanism 13th (X-axis carrier 41 , Y-axis beam 42 , Z-axis carrier 43 ) on who the workpiece 9 with the machining target area 90 directed downwards in such a way that the workpiece 9 is movable at an upper position in the XYZ direction. It is also located at one position substantially directly below the workpiece 9 that is achieved by the workpiece holding mechanism 13th one as a machining solution injection unit 14th machining solution supply means provided 12th with an injection nozzle 30th who have favourited the polishing solution 8th directly above it in a crack s1 injected into which the rotating tool 11 is used.

In diesem Beispiel ist die Bearbeitungszielfläche 90 des plattenförmigen Werkstücks 9 flach; auch wenn die Bearbeitungszielfläche 90 eine gekrümmte Oberfläche, wie beispielsweise eine Oberfläche einer Linse ist, kann die gekrümmte Oberfläche behandelt werden, indem das Werkstück 9 durch den Werkstückhaltemechanismus 13 dreidimensional bewegt wird. Wenn der Werkstückhaltemechanismus 13 einen Drehmechanismus (Drehträger; θ-Träger) aufweist, der das Werkstück 9 dreht, während er es hält, kann zusätzlich zu seiner Position eine Lage des Werkstücks geändert werden und kann ein Freiheitsgrad bei der Bearbeitung weiter verbessert werden.In this example, the machining target surface is 90 of the plate-shaped workpiece 9 flat; even if the editing target surface 90 a curved surface, such as a surface of a lens, the curved surface can be treated by the workpiece 9 by the workpiece holding mechanism 13th is moved three-dimensionally. When the workpiece holding mechanism 13th a rotating mechanism (rotating carrier; θ carrier) that supports the workpiece 9 rotates while holding it, a posture of the workpiece can be changed in addition to its position, and a degree of freedom in machining can be further improved.

In diesem Beispiel weist eine Trägerbasis 23, die das rotierende Werkzeug 11 in einem geneigten Zustand hält, einen Mechanismus auf, der einen Drehträgerabschnitt 22 derart trägt, dass ein Winkel davon einstellbar ist, so dass die Form der Bearbeitungszielfläche 90 flexibler gehandhabt werden kann. Daher wird der Freiheitsgrad bei der Bearbeitung verbessert. Der Betrieb dieses Werkstückhaltemechanismus 13 und der Trägerbasis 23 werden automatisch durch einen Computer (nicht dargestellt) gesteuert, so dass die lokale Poliervorrichtung 1 als Korrekturpoliervorrichtung verwendet werden kann, die die Bearbeitungszielfläche automatisch scannt.This example has a support base 23 who have favourited the rotating tool 11 in an inclined state, a mechanism that holds a rotary support portion 22nd so that an angle thereof is adjustable so that the shape of the machining target surface 90 can be handled more flexibly. Therefore, the degree of freedom in machining is improved. The operation of this workpiece holding mechanism 13th and the support base 23 are automatically controlled by a computer (not shown) so that the local polishing device 1 can be used as a corrective polishing device that automatically scans the machining target surface.

Die Bearbeitungslösungseinspritzeinheit 14 als Bearbeitungslösungszufuhreinrichtung 12 besteht aus: der Einspritzdüse 30; einem um die Einspritzdüse 30 herum angeordneten Rückgewinnungstank 31, der die von der Düse eingespritzte Polierlösung 8, die auf eine Werkstückbearbeitungszielfläche 90 auftrifft und heruntertropft, aufnimmt, und einer Pumpe 35, die die Polierlösung 8, die im Rückgewinnungstank 31 aufgenommen und zurückgewonnen wird, wieder der Einspritzdüse 30 zuführt und die Polierlösung 8 nach oben einspritzt. Während der Bearbeitung zirkuliert die Polierlösung 8 zwischen der Einspritzdüse 30, der Werkstückbearbeitungszielfläche 90, dem Rückgewinnungstank 31 und der Pumpe 35.The machining solution injection unit 14th as a machining solution supply device 12th consists of: the injector 30th ; one around the injector 30th recovery tank arranged around 31 that the polishing solution injected from the nozzle 8th that hit a workpiece machining target surface 90 hits and drips, picks up, and a pump 35 who have favourited the polishing solution 8th that are in the recovery tank 31 is absorbed and recovered, again the injector 30th and the polishing solution 8th injects upwards. The polishing solution circulates during processing 8th between the injector 30th , the workpiece machining target surface 90 , the recovery tank 31 and the pump 35 .

Die Polierlösung 8 wird auf diese Weise durch die Bearbeitungslösungseinspritzeinheit 14 eingespritzt und der Werkstückbearbeitungszielfläche 90 zugeführt, wobei die Polierlösung 8 dem lokalen Polierbereich der Bearbeitungszielfläche 90 stabil und effizient zugeführt werden kann und mit einer kleinen Menge Polierlösung für eine lange Zeit ein stabiler Poliervorgang erreicht werden kann. Zusätzlich kann die lokale Poliervorrichtung 1 unabhängig von der Form und Größe des Werkstücks verwendet werden, was ebenfalls zu einer Kostensenkung beiträgt. Insbesondere kann die Polierlösung 8 gleichmäßig in alle Richtungen zugeführt werden, indem sie direkt unterhalb der Bearbeitungszielfläche 90 in Form einer Fontäne eingespritzt wird, wird eine Zerspanungsrate stärker stabilisiert und kann auch eine Wassermenge reduziert werden.The polishing solution 8th is in this way by the machining solution injection unit 14th injected and the workpiece machining target surface 90 supplied, the polishing solution 8th the local polishing area of the machining target surface 90 can be supplied stably and efficiently, and stable polishing can be achieved for a long time with a small amount of the polishing solution. In addition, the local polishing device 1 can be used regardless of the shape and size of the workpiece, which also contributes to reducing costs. In particular, the polishing solution 8th fed evenly in all directions, by placing it directly below the editing target area 90 is injected in the form of a fountain, a cutting rate is more stabilized and an amount of water can also be reduced.

Das rotierende Werkzeug 11 besteht aus einem elastischen Material. Insbesondere besteht das rotierende Werkzeug 11 aus: einem rotierenden Körper 20 aus einem elastischen Material wie beispielsweise Gummi; einem Wellenkörper 21, der ein vorderes Ende aufweist, an dem der rotierende Körper 20 angeordnet ist, und in einer axialen Richtung, in der der rotierende Körper 20 gedreht wird, länglich ist; und einem Rotationsunterstützungsabschnitt 22, der den Wellenkörper 21 um eine Achsenmitte davon dreht, während er diesen auf einer Basisendseite trägt. Dann wird eine Außenumfangsfläche des rotierenden Körpers 20 gegen das Werkstück 9 gedrückt, wodurch der Wellenkörper 21 gekrümmt wird, und der rotierende Körper 20 wird durch die elastische Rückstellkraft des gekrümmten Wellenkörpers 21 gegen das Werkstück 9 gedrückt und gezwungen.The rotating tool 11 consists of an elastic material. In particular, there is the rotating tool 11 from: a rotating body 20th made of an elastic material such as rubber; a shaft body 21 , which has a front end on which the rotating body 20th is arranged, and in an axial direction in which the rotating body 20th is rotated, is elongated; and a rotation support section 22nd holding the shaft body 21 rotates around an axis center thereof while supporting it on a base end side. Then, an outer peripheral surface of the rotating body becomes 20th against the workpiece 9 pressed, causing the shaft body 21 is curved, and the rotating body 20th is due to the elastic restoring force of the curved shaft body 21 against the workpiece 9 pressed and forced.

Wie in 7 dargestellt ist, ist der rotierende Körper 20 vorzugsweise derart konfiguriert, dass ein Außendurchmesser d2 eines Polierwirkungsbereichs 201 auf einer Außenumfangsfläche 20a, die dem Werkstück 9 zugewandt ist (d.h. der Durchmesser d2 ist ein maximaler Durchmesser in dem Bereich), 5,0 mm oder weniger beträgt. Bei dem rotierenden Körper 20 ist ein Durchmesser des rotierenden Körpers (der Durchmesser ist ein maximaler Durchmesser seiner Außenumfangsfläche) derart eingestellt, dass er kleiner ist als ein Durchmesser eines herkömmlichen rotierenden Werkzeugs. Als eine Form des rotierenden Körpers 20 können verschiedene Formen wie eine Kugelform, eine Teilkugelform, eine Ringform mit kreisförmigem Querschnitt (Toroidform) und dergleichen verwendet werden. Dann werden die Schleifkörner, die zwischen dem rotierenden Körper 20 und der Werkstückbearbeitungszielfläche 90 angeordnet sind, auf der Bearbeitungszielfläche 90 gerollt, während sie durch den rotierenden Körper 20 gedrückt werden, um die Bearbeitungszielfläche 90 zu polieren, und die Oberflächenrauheit wird weiter verbessert.As in 7th is shown is the rotating body 20th preferably configured such that an outer diameter d2 a polishing effective range 201 on an outer peripheral surface 20a that the workpiece 9 facing (i.e. the diameter d2 is a maximum diameter in the range), 5.0 mm or less. With the rotating body 20th is a diameter of the rotating body (the diameter is a maximum diameter of its outer peripheral surface) set to be smaller than a diameter of a conventional rotating tool. As a form of the rotating body 20th For example, various shapes such as a spherical shape, a partial spherical shape, a ring shape having a circular cross section (toroidal shape), and the like can be used. Then the abrasive grains that are between the rotating body 20th and the workpiece machining target surface 90 are arranged on the machining target surface 90 rolled while going through the rotating body 20th be pressed to the editing target area 90 to polish, and the surface roughness is further improved.

Da der rotierende Körper 20 auf diese Weise aus elastischen Materialien besteht, wird die Andrückkraft zum Andrücken der Bearbeitungszielfläche 90 durch die Schleifkörner 81 stabilisiert, und außerdem können die Schleifkörner 81 fest auf der Bearbeitungszielfläche 90 gehalten und gerollt werden, so dass die Bearbeitungsstabilität verbessert wird. Als ein spezifisches elastisches Material ist die Verwendung von Fluorkautschuk bevorzugt. Fluorkautschuk hat einen geringen Reibungskoeffizient und ist unter Berücksichtigung der PH-Wert-Einstellung der Bearbeitungslösung chemisch stabil.Because the rotating body 20th made of elastic materials in this way, the pressing force for pressing the machining target surface becomes 90 through the abrasive grains 81 stabilized, and also the abrasive grains 81 firmly on the machining target surface 90 held and rolled, so that the machining stability is improved. As a specific elastic material, it is preferable to use fluororubber. Fluororubber has a low coefficient of friction and is chemically stable taking into account the pH setting of the processing solution.

Darüber hinaus ist der rotierende Körper derart eingerichtet, dass er einen kleinen Durchmesser hat, wie vorstehend beschrieben wurde, wobei angenommen wird, dass eine Kraft zum lokalen Andrücken auf die Werkstückbearbeitungszielfläche 90 ausgeübt wird, die auf die dazwischenliegenden Schleifkörner zum Drücken der Schleifkörner pro Flächeneinheit zugeführte Energie erhöht wird und die Zerspanungsrate ebenfalls erhöht wird. Ferner wird eine kleine Einheitsbearbeitungsform erhalten und wird auch eine ausgezeichnete räumliche Auflösung erhalten.In addition, the rotating body is configured to have a small diameter, as described above, assuming that a force for locally pressing on the workpiece processing target surface 90 is exerted, the energy supplied to the intermediate abrasive grains for pressing the abrasive grains per unit area is increased and the cutting rate is also increased. Furthermore, a small unit machining shape is obtained and excellent spatial resolution is also obtained.

Als Wellenkörper 21 kann eine Welle aus Metall, wie beispielsweise Edelstahl, verwendet werden, deren Querschnitt einen kleineren Durchmesser hat als der rotierende Körper 20. Es können natürlich auch andere Materialien verwendet werden, solange die Materialien in der axialen Richtung lang und flexibel sind. In diesem Beispiel ist am vorderen Endabschnitt des Wellenkörpers 21 der toroidförmige rotierende Körper 20 angepasst und fixiert, und ist ein Basisendabschnitt des Wellenkörpers 21 am Rotationsunterstützungsabschnitt 22 fixiert, wodurch das rotierende Werkzeug 11 konfiguriert ist. Ein Elektromotor oder dergleichen kann für den Rotationsunterstützungsabschnitt 22 verwendet werden.As a wave body 21 For example, a shaft made of metal, such as stainless steel, can be used, the cross section of which has a smaller diameter than the rotating body 20th . Other materials can of course be used as long as the materials are long and flexible in the axial direction. In this example, it is at the front end portion of the shaft body 21 the toroidal rotating body 20th fitted and fixed, and is a base end portion of the shaft body 21 at the rotation support section 22nd fixed, making the rotating tool 11 is configured. An electric motor or the like can be used for the rotation assist portion 22nd be used.

Der Wellenkörper 21 erstreckt sich von einer Position diagonal unterhalb eines Spaltes s1 diagonal zwischen dem Werkstück 9 und der Düse 30, so dass der rotierende Körper 20 an seinem vorderen Ende gegen die Bearbeitungszielfläche 90 gedrückt wird. Der Basisendabschnitt wird durch den Rotationsunterstützungsabschnitt 22 drehbar gehalten, der an einer darunter liegenden Position bereitgestellt wird. Die axiale Richtung des Wellenkörpers ist definiert als eine axiale Richtung an einer Position des vorderen Endes, an dem der rotierende Körper angeordnet ist, wenn der Wellenkörper durch Andrücken gegen das Werkstück leicht gekrümmt ist. In diesem Beispiel ist der Wellenkörper in einem Winkel von ungefähr 45 Grad in Bezug auf die Normalenlinie der Bearbeitungszielfläche 90 angeordnet; der Winkel ist jedoch nicht auf diesen Winkel beschränkt. Eine solche Struktur, bei der der rotierende Körper 20 durch den Wellenkörper 21 von diagonal unten in den Spalt s1 eingeführt wird, wird wie in diesem Beispiel verwendet, wobei, wenn die Bearbeitungszielfläche eine gekrümmte Fläche ist (zum Beispiel eine frei gekrümmte Fläche), es einfach ist, das Werkstück zu bearbeiten, während es gedreht wird. Wenn der Wellenkörper 21 parallel zur Bearbeitungszielfläche 90 angeordnet ist, ist es schwierig, das Werkstück auf diese Weise zu drehen und zu bearbeiten.The wave body 21 extends from a position diagonally below a gap s1 diagonally between the workpiece 9 and the nozzle 30th so that the rotating body 20th at its front end against the machining target surface 90 is pressed. The base end portion is made up of the rotation assist portion 22nd rotatably held, which is provided at an underlying position. The axial direction of the shaft body is defined as an axial direction at a position of the front end where the rotating body is arranged when the shaft body is slightly curved by being pressed against the workpiece. In this example, the shaft body is at an angle of approximately 45 degrees with respect to the normal line of the machining target surface 90 arranged; however, the angle is not limited to this angle. Such a structure where the rotating body 20th through the shaft body 21 from diagonally below into the gap s1 is used as in this example, and when the machining target surface is a curved surface (for example, a free curved surface), it is easy to machine the workpiece while it is being rotated. When the shaft body 21 parallel to the machining target area 90 is arranged, it is difficult to rotate and machine the workpiece in this way.

Wie in diesem Beispiel wird der flexible Wellenkörper 21 verwendet, und das Werkstück 9 wird bearbeitet, während der rotierende Körper 20 durch die elastische Rückstellkraft des gekrümmten Wellenkörpers 21 gegen das Werkstück 9 gedrückt und gezwungen wird. Auf diese Weise kann eine Positionsbeziehung zwischen dem rotierenden Werkzeug 11 und dem Werkstück 9 aufgrund der Form der Bearbeitungszielfläche 90 leicht abweichen. Auch in einer solchen Situation wird der Wellenkörper 21 nur um dieses Maß elastisch verformt, kann eine große Schwankung der Andrückkraft vermieden werden und wird die Andrückkraft im Wesentlichen konstant gehalten, wodurch eine stabile Zerspanungsmenge erhalten wird. Dies bedeutet, dass für die Träger 41, 42 und 43 (Werkstückhaltemechanismus 13) keine strikte Genauigkeit erforderlich ist (beispielsweise ist eine Genauigkeit von ungefähr 10 µm selbst beim Korrekturpolieren einer Linse auf Nanoebene ausreichend).As in this example, the flexible shaft body 21 used, and the workpiece 9 is processed while the rotating body 20th by the elastic restoring force of the curved shaft body 21 against the workpiece 9 is pressed and forced. In this way, a positional relationship between the rotating tool 11 and the workpiece 9 due to the shape of the machining target area 90 differ slightly. Even in such a situation, the shaft body will 21 Only elastically deformed by this amount, a large fluctuation in the pressing force can be avoided and the pressing force is kept substantially constant, whereby a stable amount of machining is obtained. This means that for the carrier 41 , 42 and 43 (Workpiece holding mechanism 13th ) strict accuracy is not required (for example, an accuracy of about 10 µm is sufficient even when corrective polishing a lens at the nano level).

Die Flüssigkeit der Polierlösung 8 ist hinsichtlich der Dispergierbarkeit organischer Partikel vorzugsweise Reinwasser oder eine Flüssigkeit, die Wasser als eine Hauptkomponente enthält. Es können verschiedene organische Partikel verwendet werden, wobei solche mit einer Dichte in der Nähe von 1 g/cm³, wie Acrylpartikel, Urethanpartikel und Styrolpartikel, die aus Polymermaterialien hergestellt sind, besonders bevorzugt sind. Unter diesen sind Urethan und Acryl (beide haben eine Dichte von 1,2 g/cm³) bevorzugter. Organische Partikel haben eine Dichte, die näher bei 1 g/cm³ liegt als Metalloxidpartikel, die allgemeine Schleifmittel sind, und sind leicht dispergierbar, ohne auszufällen. Organische Partikel verschiedener Materialien können gemischt werden.The liquid of the polishing solution 8th is preferably pure water or a liquid containing water as a main component in view of the dispersibility of organic particles. Various organic particles can be used, with those having a density in the vicinity of 1 g / cm ³ such as acrylic particles, urethane particles and styrene particles made of polymer materials are particularly preferred. Among them, urethane and acrylic (both having a density of 1.2 g / cm ³ ) are more preferable. Organic particles have a density closer to 1 g / cm ³ than metal oxide particles, which are general abrasives, and are easily dispersible without precipitating. Organic particles of different materials can be mixed.

Darüber hinaus beträgt eine durchschnittliche Partikelgröße der organischen Partikel vorzugsweise 5 µm oder mehr und 30 µm oder weniger.In addition, an average particle size of the organic particles is preferably 5 µm or more and 30 µm or less.

Nachstehend wird unter Bezug auf die 5 und 6 eine Ausführungsform einer anderen Vorrichtungskonfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, die geeignet ist, wenn die Oberfläche (rotierende Oberfläche) eines Werkstücks mit einer rotierenden Körperform als Bearbeitungszielfläche verwendet wird. Hier weist die Oberfläche des Werkstücks eine Außenumfangsfläche eines zylindrischen Werkstücks wie beispielsweise einer Stablinse, eine Außenumfangsfläche eines konischen oder kegelstumpfförmigen Werkstücks und eine Innen-/Außenumfangsfläche eines zylindrischen Werkstücks auf.With reference to the 5 and 6th An embodiment of another jig configuration according to the present invention has been described which is suitable when the surface (rotating surface) of a workpiece having a rotating body shape is used as a machining target surface. Here, the surface of the workpiece has an outer peripheral surface of a cylindrical workpiece such as a rod lens, an outer peripheral surface of a conical or frustoconical workpiece, and an inner / outer peripheral surface of a cylindrical workpiece.

Ähnlich wie bei der Vorrichtung 1 der vorstehend erwähnten typischen Ausführungsform weist eine lokale Poliervorrichtung 1A gemäß dieser Ausführungsform auf: das rotierende Werkzeug 11, das lokal gegen das Werkstück 9 gedrückt wird; und die Bearbeitungslösungszufuhreinrichtung 12 zum Zuführen der Polierlösung 8, in der Schleifkörner aus organischen Partikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 5 µm oder mehr in einer Flüssigkeit dispergiert sind, zwischen das rotierende Werkzeug 11 und das Werkstück 9. Die lokale Poliervorrichtung 1A poliert die Oberfläche des Werkstücks 9 nach dem gleichen Bearbeitungsprinzip.Similar to the device 1 In the aforementioned typical embodiment, a local polishing apparatus 1A according to this embodiment comprises: the rotary tool 11 that locally against the workpiece 9 is pressed; and the machining solution supply means 12th for supplying the polishing solution 8th , in which organic particle abrasive grains having an average particle size of 5 µm or more are dispersed in a liquid, between the rotating tool 11 and the workpiece 9 . The local polishing apparatus 1A polishes the surface of the workpiece 9 according to the same processing principle.

Der Werkstückhaltemechanismus 13 weist einen Mechanismus auf, der ein säulenförmiges oder zylinderförmiges Werkstück zusammen mit XYZ-Trägern (nicht dargestellt) um eine Achsenmitte davon dreht. Bei der Bearbeitung der Innenumfangsfläche/Außenumfangsfläche des säulenförmigen oder zylinderförmigen Werkstücks ist es nicht erforderlich, das Werkstück in einem großen Maß horizontal zu bewegen. Daher wird in dieser Ausführungsform ein Bearbeitungstank 32 mit einer Öffnung am oberen Ende, der die Polierlösung 8 aufnimmt, als Bearbeitungslösungszufuhreinrichtung 12 bereitgestellt. Zusätzlich wird das Werkstück 9, das durch den Werkstückhaltemechanismus 13 gehalten wird, von oben durch die Öffnung des Bearbeitungstanks 32 eingetaucht, und auf eine ähnliche Weise wird das rotierende Werkzeug 11 von diagonal oben durch einen Spalt zwischen der Öffnung und dem Werkstück eingetaucht. Dann wird die Bearbeitungszielfläche 90 als die Außenumfangsfläche des Werkstücks durch das rotierende Werkzeug 11 in der Flüssigkeit poliert.The workpiece holding mechanism 13th has a mechanism that rotates a columnar or cylindrical workpiece together with XYZ carriers (not shown) about an axis center thereof. When machining the inner peripheral surface / outer peripheral surface of the columnar or cylindrical workpiece, it is not necessary to move the workpiece horizontally to a large extent. Therefore, a processing tank is used in this embodiment 32 with an opening at the top that holds the polishing solution 8th as a machining solution supply means 12th provided. In addition, the workpiece 9 that is achieved by the workpiece holding mechanism 13th is held, from above through the opening of the processing tank 32 immersed, and in a similar way the rotating tool 11 immersed from diagonally above through a gap between the opening and the workpiece. Then the machining target area becomes 90 than the outer peripheral surface of the workpiece by the rotating tool 11 polished in the liquid.

Um die Polierlösung 8 im Bearbeitungstank 32 zu rühren, ist der Bearbeitungstank 32 auf einem Magnetrührer 33 installiert, wobei ein am Boden des Bearbeitungstanks 32 vorgesehener Rührer 34 den Rührvorgang durch eine Drehbewegung mit niedriger Drehzahl ausführt.To the polishing solution 8th in the processing tank 32 to stir is the processing tank 32 on a magnetic stirrer 33 installed, with one at the bottom of the processing tank 32 provided stirrer 34 the stirring process is carried out by rotating at a low speed.

Außerdem sind, da die Konfiguration des rotierenden Werkzeugs 11, die Konfigurationen der Polierlösung 8 und der darin enthaltenen organischen Partikel 81 und andere Konfigurationen die gleichen sind wie in der vorstehend erwähnten typischen Ausführungsform, die gleichen Strukturen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher beschrieben.Also, there are the configuration of the rotating tool 11 who have favourited configurations of the polishing solution 8th and the organic particles contained therein 81 and other configurations are the same as in the aforementioned typical embodiment, the same structures are denoted by the same reference numerals, and will not be described in detail.

Obgleich vorstehend die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung kann innerhalb ihres Umfangs in verschiedenen Formen implementiert werden.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, but the present invention can be implemented in various forms within the scope thereof.

BeispieleExamples

Nachfolgend werden Ergebnisse verschiedener Tests beschrieben, die unter Verwendung einer Polieraufschlämmung von Beispielen 1 bis 9 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 ausgeführt wurden.The following describes results of various tests carried out using a polishing slurry of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4.

PolieraufschlämmungPolishing slurry

Wie in der folgenden Tabelle 1 dargestellt ist, wurden 13 Arten von Polieraufschlämmungen von Beispielen 1 bis 9 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 hergestellt. Tabelle 1 Material Durchschnittliche Partikel größe (µm) Schleifkornkonzentration (Vol-%) Flüssigkeit Beispiel 1 Acryl 10 14,3 Reinwasser Beispiel 2 Acryl 15 14,3 Beispiel 3 Acryl 15 16,7 Beispiel 4 Acryl 10 16,7 Beispiel 5 Acryl 30 16,7 Beispiel 6 Acryl 15 8,3 Beispiel 7 Acryl 15 25 Beispiel 8 Urethan 15 14,3 Beispiel 9 Urethane 15 14,3 Fluorinert FC-43 Vergleichsbeispiel 1 Siliciumdioxid 14 8,5 Reinwasser Vergleichsbeispiel 2 Acryl 3 14,3 Vergleichsbeispiel 3 Acryl 3 16,7 Vergleichsbeispiel 4 Keine Schleifkörner Keine Schleifkörner 0 As shown in the following Table 1, 13 kinds of polishing slurries of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared. Table 1 material Average particle size (µm) Abrasive grain concentration (vol-%) liquid example 1 acrylic 10 14.3 Pure water Example 2 acrylic 15th 14.3 Example 3 acrylic 15th 16.7 Example 4 acrylic 10 16.7 Example 5 acrylic 30th 16.7 Example 6 acrylic 15th 8.3 Example 7 acrylic 15th 25th Example 8 Urethane 15th 14.3 Example 9 Urethanes 15th 14.3 Fluorinert FC-43 Comparative example 1 Silicon dioxide 14th 8.5 Pure water Comparative example 2 acrylic 3 14.3 Comparative example 3 acrylic 3 16.7 Comparative example 4 No abrasive grains No abrasive grains 0

Statischer Bearbeitungsspurtest 1Static machining trace test 1

Es wurden statische Bearbeitungsspurtests, bei denen das Scannen des Werkzeugs gestoppt wurde, unter Verwendung der vier Arten von Polieraufschlämmungen der Beispiele 1, 8 und 9 und des Vergleichsbeispiels 1 und der lokalen Poliervorrichtung gemäß der vorstehend erwähnten typischen Ausführungsform, die in den 2 bis 4 und 7 dargestellt ist, unter Bearbeitungsbedingungen (Drehzahl des rotierenden Werkzeugs, seine Andrückkraft, Bearbeitungszeit) ausgeführt, wie in der nachstehenden Tabelle 2 dargestellt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Details der lokalen Poliervorrichtung die folgenden sind:

rotierender Körper des rotierenden Werkzeugs: Fluorkautschuk mit Toroidform;
Durchmesser (d1): 3 mm;
Wellenkörper des rotierenden Werkzeugs: Edelstahlwelle mit Ø 1 mm;

There were static machining trace tests in which the scanning of the tool was stopped using the four kinds of polishing slurries of Examples 1, 8 and 9 and Comparative Example 1 and the local polishing apparatus according to the aforementioned typical embodiment shown in FIGS 2 to 4th and 7th is performed under machining conditions (rotational speed of the rotating tool, its pressing force, machining time), as shown in Table 2 below. It should be noted that the details of the local polishing device are as follows:

rotating body of rotating tool: fluororubber of toroidal shape;
Diameter ( d1 ): 3 mm;
Shaft body of the rotating tool: stainless steel shaft with Ø 1 mm;

Das vorstehende rotierende Werkzeug wurde derart installiert, dass die axiale Richtung des Wellenkörpers 55 Grad in Bezug auf die Normalenlinie der Bearbeitungszielfläche definierte, und der Außendurchmesser (d2) des Polierwirkungsbereichs wurde auf 2,2 mm eingestellt. Obwohl hier die axiale Richtung aufgrund des Andrückens des rotierenden Werkzeugs gegen das Werkstück leicht gekrümmt war, ist die axiale Richtung als die axiale Richtung an der Position des vorderen Endes definiert, an dem der rotierende Körper angeordnet ist;The above rotary tool was installed so that the axial direction of the shaft body defined 55 degrees with respect to the normal line of the machining target surface, and the outer diameter ( d2 ) of the polishing effective range was set to 2.2 mm. Here, although the axial direction was slightly curved due to the pressing of the rotating tool against the workpiece, the axial direction is defined as the axial direction at the position of the front end where the rotating body is arranged;

Motor des Rotationsunterstützungsabschnitts des rotierenden Werkzeugs: ein Motor, der in der Lage ist, die Drehzahl in einem Bereich von 50 bis 4000 U/min zu steuern.Motor of the rotation assisting section of the rotating tool: a motor capable of controlling the number of revolutions in a range of 50 to 4000 rpm.

Darüber hinaus bestand das Werkstück aus einem synthetischen Quarzglassubstrat, war die Werkstückbearbeitungszielfläche flach und wurde das rotierende Werkzeug durch Absenken des Trägers um ein vorgegebenes Maß angedrückt, nachdem der rotierende Körper mit der Bearbeitungszielfläche in Kontakt gekommen war. Tabelle 2 Drehzahl (U/min) Andrückkraft (N) Bearbeitungszeit (min) Ergebnis des statischen Bearbeitungsspurtests Beispiel 1 2000 0,012 5 8A Beispiel 8 350 0,012 5 8B Beispiel 9 2000 0,012 30 8C Vergleichsbeispiel 1 350 0,012 1 9 In addition, the workpiece was made of a synthetic quartz glass substrate, the workpiece machining target surface was flat, and the rotating tool was pressed by lowering the carrier by a predetermined amount after the rotating body came into contact with the machining target surface. Table 2 Speed (rpm) Pressing force (N) Processing time (min) Result of the static machining trace test example 1 2000 0.012 5 8A Example 8 350 0.012 5 8B Example 9 2000 0.012 30th 8C Comparative example 1 350 0.012 1 9

Wie aus den Messergebnissen eines Scan-Weißlichtinterferometers in den 8A bis 8C und in 9 ersichtlich ist, wurde auch in dem Fall jedes Beispiels (8A, 8B und 8C), in dem die Flüssigkeit der Polieraufschlämmung Reinwasser/fluorinert war und die organischen Schleifkörner Acryl/Urethan waren, die lokale Bearbeitung wie in dem Fall (9) der Polieraufschlämmung von Vergleichsbeispiel 1 unter Verwendung allgemeiner Polierschleifkörner erreicht. Es wurde bestätigt, dass eine inerte Perfluorverbindung (fluorinert) außer Wasser als Flüssigkeit der allgemeinen Polieraufschlämmung ebenfalls wirksam war.As shown in the measurement results of a scanning white light interferometer in the 8A to 8C and in 9 can be seen, was also in the case of each example ( 8A , 8B and 8C ) in which the liquid of the polishing slurry was pure water / fluorinated and the organic abrasive grains were acrylic / urethane, the local processing as in the case ( 9 ) of the polishing slurry of Comparative Example 1 using general polishing abrasive grains. It was confirmed that an inert perfluoro compound (fluorine inert) other than water was also effective as the liquid of the general polishing slurry.

Statischer Bearbeitungsspurtest 2Static machining track test 2

Es wurde ein Test zum Bestätigen einer Änderung der Zerspanungsmenge der statischen Bearbeitungsspur in Abhängigkeit von der Bearbeitungszeit unter Verwendung der zwei Arten von Polieraufschlämmungen von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 und der gleichen lokalen Poliervorrichtung und des gleichen Werkstücks (synthetisches Quarzglassubstrat mit einer flachen Werkstückbearbeitungszielfläche) wie im vorstehenden statischen Bearbeitungsspurtest 1 unter Bearbeitungsbedingungen (Drehzahl des rotierenden Werkzeugs, seine Andrückkraft) ausgeführt, wie in der nachstehenden Tabelle 3 dargestellt ist. Tabelle 3 Drehzahl (U/min) Andrückkraft (N) Zerspanungsmengenergebnis Beispiel 1 2000 0,012 10A Vergleichsbeispiel 1 600 0,006 10B A test for confirming a change in the machining amount of the static machining trace depending on the machining time was carried out using the two kinds of polishing slurries of Example 1 and Comparative Example 1 and the same local polishing device and the same workpiece (synthetic quartz glass substrate with a flat workpiece machining target surface) as in The above static machining track test 1 was carried out under machining conditions (rotational speed of the rotating tool, its pressing force) as shown in Table 3 below. Table 3 Speed (rpm) Pressing force (N) Machining quantity result example 1 2000 0.012 10A Comparative example 1 600 0.006 10B

Anhand der Graphen der 10A und 10B ist ersichtlich, dass die Zerspanungsmenge in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 proportional zur Bearbeitungszeit ist. Es wurde bestätigt, dass die Zerspanungsmenge der statischen Bearbeitungsspuren, die für das korrigierende Polieren erforderlich war, proportional zur Zeit war.Using the graph of the 10A and 10B It can be seen that the machining amount in Example 1 and Comparative Example 1 is proportional to the machining time. It was confirmed that the amount of machining of the static machining marks required for corrective polishing was proportional to time.

Rasterscan-Bearbeitungstest 1Raster scan processing test 1

Eine Fläche von 2,5 mm im Quadrat wurde, wie in 11 dargestellt ist, in Schritten von 10 µm unter Verwendung der fünf Arten von Polieraufschlämmungen der Beispiele 1, 2 und 8 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 und der gleichen lokalen Poliervorrichtung und der gleichen Art von Werkstück (synthetisches Quarzglassubstrat mit einer flachen Werkstückbearbeitungszielfläche) wie im vorstehenden statischen Bearbeitungsspurtest 1 unter den Bearbeitungsbedingungen (Drehzahl des rotierenden Werkzeugs, Andrückkraft davon, Bearbeitungszeit) rastergescannt, wie in der nachstehenden Tabelle 4 dargestellt ist. Als ein Ergebnis wurde in jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele die gleiche Rasterscan-Abtragung wie in 12 (Vergleichsbeispiel 1) bestätigt. Darüber hinaus wurde die Oberflächenrauheit jedes Beispiels unter Verwendung eines RMS-Werts von 0,187 mm × 0,14 mm unter Verwendung eines Scan-Weißlichtinterferometers bewertet. Tabelle 4 Drehzahl (U/min) Andrückkraft (N) Bearbeitungszeit (Stunden) Ergebnis Beispiel 1 2000 0,012 2 RMS 0,169nm 14A Beispiel 2 2000 0,012 2 RMS 0,225nm 14B Beispiel 8 1700 0,012 2 RMS 0,368nm 14C Vergleichsbeispiel 1 350 0,012 1 RMS 0,488nm 15A Vergleichsbeispiel 2 2000 0,012 2 RMS 0,557nm 15B Vor der Bearbeitung - - - RMS 0,175nm 13 An area of 2.5 mm square was made as in 11 is shown in steps of 10 µm using the five kinds of polishing slurries of Examples 1, 2 and 8 and Comparative Examples 1 and 2 and the same local polishing apparatus and the same kind of workpiece (synthetic quartz glass substrate having a flat workpiece machining target surface) as above static machining track test 1 under the machining conditions (rotational speed of the rotating tool, pressing force thereof, machining time) raster-scanned, as shown in Table 4 below. As a result, in each of Examples and Comparative Examples, the same raster scan removal as in FIG 12th (Comparative Example 1) confirmed. In addition, the surface roughness of each example was evaluated using an RMS value of 0.187 mm × 0.14 mm using a scanning white light interferometer. Table 4 Speed (rpm) Pressing force (N) Processing time (hours) Result example 1 2000 0.012 2 RMS 0.169nm 14A Example 2 2000 0.012 2 RMS 0.225nm 14B Example 8 1700 0.012 2 RMS 0.368nm 14C Comparative example 1 350 0.012 1 RMS 0.488nm 15A Comparative example 2 2000 0.012 2 RMS 0.557nm 15B Before editing - - - RMS 0.175nm 13th

Im Fall des Vergleichsbeispiels 1 (Siliciumdioxidpartikel) und des Vergleichsbeispiels 2 (Acrylpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 5 µm) hat sich die Oberflächenrauheit nach der Bearbeitung erheblich verschlechtert, wie aus dem Vergleich der 15A und 15B mit 13 ersichtlich ist, die einen Zustand vor der Bearbeitung zeigt. Andererseits bleibt im Fall der Beispiele 1, 2 und 8 (Acrylpartikel/Urethanpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 10 µm oder mehr) eine relativ gute Oberflächenrauheit auch nach der Bearbeitung erhalten, wie aus einem ähnlichen Vergleich der 14A, 14B und 14C mit 13 ersichtlich ist, die den Zustand vor der Bearbeitung zeigt.In the case of Comparative Example 1 (silicon dioxide particles) and Comparative Example 2 (acrylic particles having an average particle size of less than 5 µm), the surface roughness after processing has deteriorated significantly, as from the comparison of FIG 15A and 15B With 13th can be seen showing a state before processing. On the other hand, in the case of Examples 1, 2, and 8 (acrylic particles / urethane particles having an average particle size of 10 µm or more), relatively good surface roughness is retained even after processing, as shown in a similar comparison of FIG 14A , 14B and 14C With 13th can be seen, which shows the state before processing.

Statischer Bearbeitungsspurtest 3Static machining trace test 3

Die 16A und 16B zeigen Ergebnisse einer Bearbeitung zweier Arten von Werkstücken (synthetisches Quarzglassubstrat und Siliziumsubstrat, von denen jedes eine flache Werkstückbearbeitungszielfläche aufweist), während die Andrückkraft unter Verwendung der Polieraufschlämmung von Beispiel 1 und der gleichen lokalen Poliervorrichtung wie im vorstehenden statischen Bearbeitungsspurtest 1 geändert wird.The 16A and 16B show results of machining two kinds of workpieces (synthetic quartz glass substrate and silicon substrate each having a flat workpiece machining target surface) while changing the pressing force using the polishing slurry of Example 1 and the same local polishing device as in the above static machining trace test 1.

Wie aus den jeweiligen Graphen der 16A und 16B ersichtlich ist, ist die Zerspanungsmenge proportional zur Andrückkraft.As from the respective graphs of the 16A and 16B As can be seen, the amount of stock removal is proportional to the pressing force.

Rasterscan-Bearbeitungstest 2Raster scan processing test 2

Ein Bereich von 1,0 mm im Quadrat des Werkstücks (Siliziumsubstrat mit einer flachen Werkstückbearbeitungszielfläche) wurde in Schritten von 10 µm unter Bearbeitungsbedingungen von 2000 U/min als die Drehzahl des rotierenden Werkzeugs, 0,006 N als die Andrückkraft des rotierenden Werkzeugs und 29 Minuten als die Bearbeitungszeit unter Verwendung der Polieraufschlämmung von Beispiel 1 und der gleichen lokalen Poliervorrichtung wie im vorstehenden statischen Bearbeitungsspurtest 1 rastergescannt. 17 zeigt Messergebnisse eines Scan-Weißlichtinterferometers.An area of 1.0 mm square of the workpiece (silicon substrate with a flat workpiece processing target surface) was measured in steps of 10 µm under processing conditions of 2000 rpm as the rotational speed of the rotating tool, 0.006 N as the pressing force of the rotating tool, and 29 minutes as the machining time using the polishing slurry of Example 1 and the same local polishing device as in the above static machining trace test 1 was raster-scanned. 17th shows measurement results of a scanning white light interferometer.

Anhand der in 17 dargestellten Ergebnissen wurde aufgezeigt, dass es möglich war, auch ein Siliziumsubstrat wie bei einer Bearbeitung (12) für das Glassubstrat zu bearbeiten.Using the in 17th The results presented showed that it was possible to also use a silicon substrate as in a processing ( 12th ) for the glass substrate.

Statischer Bearbeitungsspurtest 4Static machining trace test 4

Das Werkstück (synthetisches Quarzglassubstrat mit einer flachen Bearbeitungszielfläche) wurde unter Verwendung der insgesamt fünf Arten von Polieraufschlämmungen der Beispiele 3 bis 5 und des Vergleichsbeispiels 3, die sich nur in der durchschnittlichen Partikelgröße voneinander unterscheiden, und des Vergleichsbeispiels 4, das keine Schleifkörner enthielt, sondern nur Reinwasser, und der gleichen lokalen Poliervorrichtung wie im vorstehenden statischen Bearbeitungsspurtest 1 unter den gleichen Bearbeitungsbedingungen (1600 U/min als die Drehzahl des rotierenden Werkzeugs, 0,012 N als die Andrückkraft des rotierenden Werkzeugs und eine Minute als die Bearbeitungszeit) bearbeitet. 18 zeigt Ergebnisse der Bearbeitung.The workpiece (synthetic quartz glass substrate with a flat machining target surface) was prepared using a total of five kinds of polishing slurries of Examples 3 to 5 and Comparative Example 3, which differ from each other only in average particle size, and Comparative Example 4, which did not contain abrasive grains but pure water only, and the same local polishing machine as in the above machining trace static test 1 under the same machining conditions (1600 rpm as the number of revolutions of the rotating tool, 0.012 N as the pressing force of the rotating tool and one minute as the machining time). 18th shows the results of the processing.

Wie anhand des Graphen von 18 ersichtlich ist, nahm die Poliermenge bis zu einer Partikelgröße von 15 µm zu, bei einer Partikelgröße von 30 µm nahm die Zerspanungsmenge jedoch ab.As with the graph of 18th As can be seen, the amount of polishing increased up to a particle size of 15 µm, but the amount of machining decreased when the particle size was 30 µm.

Statischer Bearbeitungsspurtest 5Static machining trace test 5

Das Werkstück (synthetisches Quarzglassubstrat mit einer flachen Bearbeitungszielfläche) wurde unter Verwendung der vier Arten von Polieraufschlämmungen der Beispiele 3, 6 und 7 und des Vergleichsbeispiels 4, die sich nur in der Schleifkornkonzentration voneinander unterscheiden, und der gleichen lokalen Poliervorrichtung wie im vorstehenden statischen Bearbeitungsspurtest 1 unter den gleichen Bearbeitungsbedingungen (1600 U/min als die Drehzahl des rotierenden Werkzeugs, 0,012 N als die Andrückkraft des rotierenden Werkzeugs und eine Minute als die Bearbeitungszeit) bearbeitet. 19 zeigt die Ergebnisse der Bearbeitung.The workpiece (synthetic quartz glass substrate with a flat machining target surface) was prepared using the four kinds of polishing slurries of Examples 3, 6 and 7 and Comparative Example 4, which differ from each other only in abrasive grain concentration, and the same local polishing device as in the above static machining track test 1 machined under the same machining conditions (1600 rpm as the number of revolutions of the rotating tool, 0.012 N as the pressing force of the rotating tool, and one minute as the machining time). 19th shows the results of the processing.

Wie anhand des Graphen von 19 ersichtlich ist, nahm die Zerspanungsmenge mit zunehmender Schleifkornkonzentration zu. Es wurde festgestellt, dass sich die Zunahme der Zerspanungsmenge bei einer weiteren Erhöhung der Konzentration verlangsamte.As with the graph of 19th As can be seen, the amount of stock removal increased with increasing abrasive grain concentration. It was found that the increase in the amount of stock removal slowed down as the concentration was further increased.

Korrekturpoliertest 1Correction polishing test 1

Es wurde getestet, ob ein Formfehler mit einer Periode von 0,1 mm im Werkstück (synthetisches Quarzglassubstrat mit einer flachen Bearbeitungszielfläche) unter Verwendung der Polieraufschlämmung von Beispiel 1 und der gleichen lokalen Poliervorrichtung wie im vorstehenden statischen Bearbeitungsspurtest 1 korrekturpoliert werden konnte.It was tested whether a shape defect with a period of 0.1 mm in the workpiece (synthetic quartz glass substrate with a flat machining target surface) could be corrected using the polishing slurry of Example 1 and the same local polishing device as in the above static machining mark test 1.

Jede Zielform mit einer Breite von 0,1 mm wurde hergestellt und eine Entfaltungsberechnung dafür wurde mit einer Einheitsbearbeitungsform ausgeführt, die basierend auf statischen Bearbeitungsspuren berechnet wurde, die aus dem statischen Bearbeitungsspurtest 1 von Beispiel 1 erhalten wurden, wodurch eine Verweilzeitverteilung berechnet wurde. Das Scannen gemäß der Verweilzeitverteilung wurde bezüglich des flachen Substrats aus synthetischem Quarzglas ausgeführt, und die Messung wurde mit einem Scan-Weißlichtinterferometer ausgeführt. Als ein Ergebnis konnte eine Form erzeugt werden, die dem Ideal sehr nahe kam (20 und 21).Each target shape with a width of 0.1 mm was prepared, and a deconvolution calculation therefor was carried out with a unit machining shape calculated based on static machining marks obtained from the static machining mark test 1 of Example 1, whereby a residence time distribution was calculated. The scanning according to the residence time distribution was carried out with respect to the synthetic quartz glass flat substrate, and the measurement was carried out with a scanning white light interferometer. As a result, a shape very close to the ideal could be produced ( 20th and 21 ).

Darüber hinaus blieb, wie in 22 dargestellt ist, auch der Oberflächenrauheitsbereich nahezu unverändert und behielt einen Zustand vor der Bearbeitung bei. Die Oberflächenrauheit wurde unter Verwendung eines RMS-Wertes von 0,187 mm × 0,14 mm bewertet.In addition, as in 22nd is shown, the surface roughness area is also almost unchanged and maintained in a state before machining. The surface roughness was evaluated using an RMS value of 0.187 mm × 0.14 mm.

Korrekturpoliertest 2Correction polishing test 2

Es wurde getestet, ob ein Formfehler mit einer Periode von 0,15 mm in einem Werkstück (säulenförmige Linse aus synthetischem Quarzglas, Ø 10 mm, bei der eine Außenumfangsfläche eine Bearbeitungszielfläche war) unter Verwendung der Polieraufschlämmung von Beispiel 1 und der lokalen Poliervorrichtung zum Bearbeiten eines säulen- oder zylinderförmigen Werkstücks gemäß der in den 5 und 6 dargestellten, vorstehend erwähnten Ausführungsform korrekturpoliert werden konnte.It was tested whether a shape defect with a period of 0.15 mm in a workpiece (columnar lens made of synthetic quartz glass, Ø 10 mm in which an outer peripheral surface was a machining target surface) using the polishing slurry of Example 1 and the local polishing device for machining of a columnar or cylindrical workpiece according to the in the 5 and 6th shown, above-mentioned embodiment could be corrected.

Wie im vorstehenden Korrekturpoliertest 1 wurde jede Zielform mit einer Breite von 0,15 mm hergestellt, und eine Entfaltungsberechnung dafür wurde mit der Einheitsbearbeitungsform, die von dem vorstehend erwähnten statischen Bearbeitungsspurtest 1 von Beispiel 1 erhalten wurde, wie im Korrekturpoliertest 1 ausgeführt, wodurch eine Verweilzeitverteilung berechnet wurde. Das Scannen gemäß der Verweilzeitverteilung wurde bezüglich einer derartigen Bearbeitungszielfläche ausgeführt, und eine Messung wurde mit einem Scan-Weißlichtinterferometer ausgeführt. Als ein Ergebnis konnte eine Form erzeugt werden, die dem Ideal sehr nahe kam (23). Darüber hinaus wurde, wie in 24 dargestellt ist, ein Ergebnis erhalten, das anzeigt, dass der Oberflächenrauheitsbereich ebenfalls nahezu unverändert blieb. Die Oberflächenrauheit wurde unter Verwendung eines RMS-Wertes von 0,187 mm × 0,14 mm bewertet.As in the above corrective polishing test 1, each target shape was made to have a width of 0.15 mm, and a deconvolution calculation therefor was carried out with the unit machining shape obtained from the above-mentioned static machining mark test 1 of Example 1 as in the corrective polishing test 1, thereby obtaining a dwell time distribution was calculated. Scanning according to dwell time distribution was carried out with respect to such a processing target area, and measurement was carried out with a scanning white light interferometer. As a result, a shape very close to the ideal could be produced ( 23 ). In addition, as in 24 is obtained, a result indicating that the surface roughness area also remained almost unchanged. The surface roughness was evaluated using an RMS value of 0.187 mm × 0.14 mm.

In jedem der Korrekturpoliertests konnte als ein Ergebnis eine räumliche Auflösung der idealen Zielform erhalten werden, und der Oberflächenrauheitsbereich konnte ebenfalls aufrechterhalten werden. Gemäß dem vorstehenden Ergebnis wurde der Korrekturpoliervorgang mit einer gewünschten periodischen Form von 0,1 mm erreicht. Dieses Verfahren, das ein rotierendes Werkzeug und organische Partikel mit relativ großem Durchmesser kombiniert, kann als Korrekturpolierverfahren mit hoher räumlicher Korrekturauflösung und hoher Stabilität definiert werden. Insbesondere wird dieses Verfahren als ausreichend nützliche Technik bei der Entwicklung hochpräziser optischer Elemente betrachtet.As a result, in each of the corrective polishing tests, spatial resolution of the ideal target shape could be obtained, and the surface roughness range could also be maintained. According to the above result, the corrective polishing process with a desired periodic shape of 0.1 mm was achieved. This method, which combines a rotating tool and organic particles with a relatively large diameter, can be defined as a correction polishing method with high spatial correction resolution and high stability. In particular, this method is considered to be a sufficiently useful technique in developing high-precision optical elements.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

s1s1: Spaltgap
d1d1: Durchmesserdiameter
d2d2: Außendurchmesserouter diameter
11: Lokale PoliervorrichtungLocal polishing device
88th: PolierlösungPolishing solution
99: Werkstückworkpiece
1111: rotierendes Werkzeugrotating tool
1212th: BearbeitungslösungszufuhreinrichtungMachining solution supply device
1313th: WerkstückhaltemechanismusWorkpiece holding mechanism
1414th: BearbeitungslösungseinspritzeinheitMachining solution injection unit
2020th: rotierender Körperrotating body
20a20a: AußenumfangsflächeOuter peripheral surface
201201: PolierwirkungsbereichPolishing effect range
2121: WellenkörperShaft body
2222nd: RotationsunterstützungsabschnittRotation support section
2323: TrägerbasisCarrier base
3030th: EinspritzdüseInjector
3131: AuffangbehälterCollecting container
3232: BearbeitungstankProcessing tank
3333: MagnetrührerMagnetic stirrer
3434: RührerStirrer
3535: Pumpepump
4141: X-Achsen-TrägerX-axis beam
4242: Y-Achsen-TrägerY-axis beam
4343: Z-Achsen-TrägerZ-axis beam
8181: SchleifkörnerAbrasive grains
9090: BearbeitungszielflächeMachining target area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

JP 200522005 [0005]
JP H225745 [0005]

Claims

Local polishing method comprising a press-on polishing process carried out while a polishing solution is supplied between a workpiece and a rotating tool for polishing the workpiece which is locally pressed against the workpiece, the polishing solution containing abrasive grains composed of organic particles dispersed in a liquid with an average particle size of 5 µm or more.

Local polishing process according to Claim 1 , wherein the rotating tool is made of an elastic material.

Local polishing process according to Claim 1 or 2 wherein the liquid is pure water or a liquid containing water as a main component.

Local polishing process according to one of the Claims 1 to 3 wherein the rotating tool comprises: a rotating body; a shaft body having a front end on which the rotating body is arranged and is elongated in an axial direction about which the rotating body rotates; and a rotation supporting portion that supports the shaft body on a base end side thereof to allow the shaft body to rotate about an axis center thereof, the rotating body being pressed against the workpiece on an outer peripheral surface thereof to curve the shaft body, and wherein the elastic restoring force of the curved shaft body causes the rotating body to be pressed and forced against the workpiece.

Local polishing process according to one of the Claims 1 to 4th wherein an outer diameter of a polishing effective area on an outer peripheral surface of a rotating tool, the outer peripheral surface facing the workpiece, is set to 5.0 mm or less.

Local polishing process according to one of the Claims 1 to 5 wherein the organic particles are acrylic particles or urethane particles.

Local polishing device, with: a rotary tool for polishing a workpiece that is locally pressed against a workpiece; and machining solution supply means for supplying a polishing solution in which abrasive grains made of organic particles having an average particle size of 5 µm or more are dispersed in a liquid between the rotary tool and the workpiece.

Local polishing device after Claim 7 , wherein the rotating tool is made of an elastic material.

Local polishing device after Claim 7 or 8th wherein the liquid is pure water or a liquid containing water as a main component.

Local polishing device according to one of the Claims 7 to 9 wherein the rotating tool comprises: a rotating body; a shaft body having a front end on which the rotating body is arranged and is elongated in an axial direction about which the rotating body rotates; and a rotation supporting portion that supports the shaft body on a base end side thereof to allow the shaft body to rotate about an axis center thereof, the rotating body being pressed against the workpiece on an outer peripheral surface thereof to curve the shaft body, and the The elastic restoring force of the curved shaft body causes the rotating body to be pressed and forced against the workpiece.

Local polishing device according to one of the Claims 7 to 10 wherein an outer diameter of a polishing effective area on an outer peripheral surface of a rotating tool, the outer peripheral surface facing the workpiece, is 5.0 mm or less.

Local polishing device according to one of the Claims 7 to 11 wherein the organic particles are acrylic particles or urethane particles.

Correction polishing device in which the local polishing device according to one of the Claims 7 to 12th is used.