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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Schleifsteinpellet, das zum Schleifen
oder Polieren von Glas und Metall verwendet wird und von dem eine
Vielzahl auf einer Basis befestigt ist, einen Schleifstein und ein
Verfahren zu dessen Herstellung, wie beispielsweise aus dem Dokument
US-A-6 106 382 bekannt ist.
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Hintergrund
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Die
Schleifsteinpellets sind zur Verwendung als Schleifstein auf einer
Basis mit einem Klebemittel bzw. einem Klebstoff befestigt, um als
ein Schleifstein verwendet zu werden. Das Schleifsteinpellet enthält Schleifkörner, die
mit einem Bindemittel, wie einer metallischen Bindung, einer Harzbindung
oder einer keramischen Bindung, gebunden sind.
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Jedoch
sind bei der herkömmlichen
Technik die Schleifkörner
nicht gleichmäßig vermischt,
selbst wenn es beispielsweise beabsichtigt ist, Schleifsteinpellets
mit feinen, darin vermischten Schleifkörnern zum Ausführen einer
hochpräzisen
Bearbeitung zu erzielen, und infolgedessen entsteht insofern ein
solches Problem, dass ein Produkt, das zur geeigneten Verwendung
brauchbar ist, nicht erzielt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts der herkömmlichen Probleme entworfen
worden, und deren Ziel ist es, ein Schleifsteinpellet, bei dem die
Verteilung von Schleifkörnern
gleichmäßig sein
kann, einen Schleifstein, ein Verfahren für dessen Herstellung, ein Verfahren
zur Herstellung eines optischen Elements unter Verwendung des Schleifsteins
und ein Verfahren zur Herstellung einer Belichtungsvorrichtung bereitzustellen.
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Zu
diesem Zweck stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
eines Schleifsteins bereit, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.
Ferner stellt die Erfindung ein Schleifsteinpellet, einen Schleifstein
und ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifsteinpellets bereit,
die die Merkmale von Anspruch 10, 11 bzw. 12 aufweisen. Weitere
Ausführungsformen
der Erfindung sind in abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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Die
Schicht der Plattierungslösung
kann entweder eine elektrolytisch plattierte Schicht oder eine stromlose
plattierte Schicht sein. Unter dem Gesichtspunkt eines Herstellungsverfahrens
und dergleichen ist die stromlose plattierte Schicht bevorzugt.
Im Fall, bei dem die plattierte Schicht durch stromlose Plattierung ausgebildet
wird, ist der Basiskörper
vorzugsweise aus einem Metall hergestellt, das bei der Ausbildung
der stromlosen plattierten Schicht als ein Katalysator fungiert.
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Im
Fall, bei dem eine elektrolytische Plattierungslösung als die Plattierungslösung im
Verfahren zur Herstellung eines Schleifsteinpellets verwendet wird,
ist es bevorzugt, dass der Basiskörper aus einem elektrisch leitenden
Material hergestellt ist, die Vielzahl von Basiskörpern elektrisch
miteinander mit einem elektrisch leitenden Material verbunden sind
und die Vielzahl von elektrisch verbundenen Basiskörpern in
einer elektrolytischen Plattierungslösung, die Schleifkörner enthält, eingetaucht
werden, um die Schleifkornschicht auf den Endflächen der Vielzahl von Basiskörpern auszubilden.
Im Fall, bei dem die Schleifkornschicht mittels elektrolytischer
Plattierung auf diese Weise ausgebildet ist, wird vorzugsweise die
Schleifkornschicht bearbeitet, um die Dicke der Schleifkornschicht
zu vergleichmäßigen. Im
Fall, bei dem eine stromlose (chemische) Plattierungslösung als
die Plattierungslösung
im Verfahren zur Herstellung eines Schleifsteinpellets verwendet wird,
ist es bevorzugt, dass die Vielzahl von Basiskörpern auf einer vorbereiteten
Befestigungsplatte befestigt werden, eine Katalysatorschicht zur
stromlosen Plattierung auf einer Endfläche des Basiskörpers, die
der an der Befestigungsplatte zu befestigenden Endfläche gegenüberliegt,
vor oder nach dem Befestigen der Vielzahl von Basiskörpern auf
der Befestigungsplatte ausgebildet wird und die Vielzahl von Basiskörpern, die
auf der Befestigungsplatte befestigt sind, in eine stromlose (chemische)
Plattierungslösung
eingetaucht werden, um die Schleifkornschicht auf den Katalysatorschichten
der Vielzahl von Basiskörpern
auszubilden. Die mit einer stromlosen (chemischen) Plattierungslösung ausgebildete
Schleifkornschicht ist annähernd
amorph.
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Beim
Befestigen der Vielzahl von Basiskörpern auf der Basis ist es
bevorzugt, dass ein Klebemittel auf die gesamte Oberfläche der
Basis aufgebracht wird und die Vielzahl der Basiskörper auf
dem Klebemittel platziert werden, um die Vielzahl von Basiskörpern auf
der Basis zu befestigen. In diesem Fall wirkt das Klebemittel auch
als ein Maskierungsmittel gegenüber
der stromlosen Plattierung. In dem oben beschriebenen Verfahren zur
Herstellung eines Schleifsteins kann eine ebene Form, die durch
Fortsetzung der Endflächen
der Vielzahl von Basiskörpern
ausgebildet ist, bearbeitet werden, um nach Befestigen der Vielzahl
von Basiskörpern
auf der Basis, jedoch vor Plattieren der entsprechenden Endflächen der
Basiskörper,
eine inverse Form einer zu bearbeitenden Oberfläche aufzuweisen.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem Schleifsteinpellet und
dem Schleifstein der Erfindung der Schleifkornabschnitt aus einer
Plattierungsschicht hergestellt, die die Schleifkörner enthält, die
durch Mischen der Schleifkörner
in der Plattierungslösung
in einer flüssigen
Form ausgebildet werden, wobei die Schleifkörner gleichmäßig verteilt
werden können.
Folglich wird der Schleifstein der Erfindung zur superfeinen Bearbeitung
entsprechend verwendet, die Schleifkörner von kleinem Partikeldurchmesser
benötigt.
Da ferner die Plattierungsschicht als ein Bindemittel der Schleifkörner dient,
erhöht
sich die Formbeibehaltung der Schleifkörner, wobei das Bindemittel
von Natur aus selbst hart ist, wodurch die Schleifsteinlebensdauer
verlängert
werden kann.
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Im
Fall, bei dem der Schleifkornabschnitt eine amorphe plattierte Schicht
ist, die mittels einer stromlosen Plattierungslösung, die Schleifkörner enthält, ausgebildet
wird, kann die Dicke des Schleifkornabschnitts vergleichmäßigt werden,
da sich die Dicke der plattierten Schicht auf dem Außenumfang
anders als bei elektrolytischer Plattierung nicht erhöht.
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Außerdem kann
bei dem Schleifsteinpellet der Erfindung ein Schleifstein, der eine
große
Abmessung bis zu einem bestimmten Grad aufweist, erzielt werden,
da der Schleifkornabschnitt auf dem Basiskörper ausgebildet ist, wodurch
die Handhabungsqualität
beim Befestigen des Schleifsteinpellets auf der Basis verbessert
wird. Darüberhinaus
kann zur Erzielung eines Schleifsteinpellets mit einer vorbestimmten
Höhe die
Plattierungsdauer im Vergleich mit dem Fall der Herstellung eines
Schleifsteinpellets mit einer festen Plattierungsschicht verringert
werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Schleifsteins und eines Schleifsteinpellets
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine erklärende
Ansicht, die Herstellungsvorgänge
eines Schleifsteinpellets für
Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist
eine erklärende
Ansicht, die Herstellungsvorgänge
eines Schleifsteinpellets für
Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
eine erklärende
Ansicht, die Herstellungsvorgänge
eines Schleifsteinpellets in einer modifizierten Variante für Beispiel
2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist
eine erklärende
Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements
zeigt.
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6 ist
eine erklärende
Ansicht, die Oberflächenzustände beim
Schleifen von Fluorid mit einem herkömmlichen Schleifstein mit Harzbindung
zeigt.
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7 ist
eine erklärende
Ansicht (Teil 1), die Herstellungsvorgänge eines Schleifsteins aus
Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
eine erklärende
Ansicht (Teil 2), die Herstellungsvorgänge eines Schleifsteins aus
Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist
eine Prinzipansicht einer Belichtungsvorrichtung einer Ausführungsform.
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Beste Betriebsart zur Ausführung der
Erfindung
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Verschiedene
Arten von Ausführungsformen
gemäß der Erfindung
werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Ein
Schleifsteinpellet als eine erste Ausführungsform gemäß der Erfindung
wird mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt ist, sind eine Vielzahl von Schleifsteinpellets 1 dieser
Ausführungsform
auf einer Basis 9 befestigt, die als ein Schleifstein 10 verwendet
wird. Der Schleifstein 10 weist einen säulenförmigen Basiskörper 2 und
einen Schleifkornabschnitt 5 auf, der auf einer Endfläche 3 des
Basiskörpers 2 ausgebildet ist.
Der Schleifkornabschnitt 5 ist als eine amorphe plattierte
Schicht, die Schleifkörner
enthält,
mittels eines stromlosen Plattierungsverfahrens ausgebildet.
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Um
die Schleifsteinpellets 1 zu erhalten werden zuerst die
Abmessungen des Basiskörpers 2 in
Abhängigkeit
der benötigen
Abmessungen, wie der Außendurchmesser,
die Höhe
und dergleichen, des Schleifsteinpellets 1 bestimmt. Das
Material des Basiskörpers 2 ist
vorzugsweise ein solches Material, das durch eine stromlose Plattierungslösung schwer
korrodiert und eine gute Haftfähigkeit
auf der stromlosen Plattierungsschicht, die auf der Oberfläche des
Basiskörpers 2 ausgebildet
wird, bereitstellt. Darüberhinaus
ist das Material des Basiskörpers 2 vorzugsweise
eines, das eine gute Haftfähigkeit
mit einem Klebemittel beibehalten kann, das verwendet wird, um den
Basiskörper 2 an
der Basis 9 des Schleifsteins 1 anzubringen, und
es ist besonders bevorzugt ein Metall, um eine mechanische Steifheit
zu erhalten. Unter Metallen eignen sich Metalle, die eine katalytische
Funktion aufweisen, die eine Plattierungsreaktion beschleunigt,
oder Metalle, die vor Plattierung auf der Oberfläche des Basiskörpers 2 leicht
einen Katalysator ausbilden können.
Die Ersteren weisen Eisen und Nickel auf, und die Letzteren weisen
rostfreien Stahl, Aluminium und Messing auf.
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Insbesondere
sind rostfreier Stahl und Aluminium bevorzugt, da der übrig bleibende
Schleifkornabschnitt bei Wiederverwendung des Basiskörpers 2 leicht
entfernt werden kann.
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Da
die ebene Form des Basiskörpers 2 bei
stromloser Plattierung streng reproduziert wird, ist es bevorzugt,
dass die Oberfläche
des Basiskörpers 2 im
voraus glatt ausgebildet wird. Im praktischen Fall, bei dem der
Schleifkornabschnitt 5 mittels stromloser Plattierung ausgebildet
wird, ist es bevorzugt, eine Befestigungsplatte zu verwenden, die
eine Vielzahl von Basiskörpern 2, 2,
... zur Herstellung einer Vielzahl von Schleifsteinpellets 1, 1,
... gleichzeitig befestigen kann. Die Abmessung der Befestigungsplatte
wird in Abhängigkeit
von der Anzahl der herzustellenden Schleifsteinpellets 1 bestimmt.
Ein solches Material sollte für
die Befestigungsplatte zur Wiederverwendung ausgewählt werden,
das mit einer vorbehandelten Lösung
der stromlosen Plattierung und mit der stromlosen Plattierungslösung schwer
korrodiert und von einem später
beschriebenen Maskierungsmittel nicht aufgelöst wird. Im Fall, bei dem ein
später
beschriebener Maskierungsschritt vereinfacht wird, ist eine aus
einem Harz ausgebildete Befestigungsplatte geeignet. Im Fall, bei
dem eine große
Anzahl von Basiskörpern
auf der Befestigungsplatte befestigt werden, muss die Befestigungsplatte
dem Gewicht der Basiskörper
widerstehen, und um eine mechanische Steifheit beizubehalten, ist
ein Metall bevorzugt, insbesondere rostfreier Stahl, und als ein
Harz ist außerdem
PTFE (Polytetrafluoräthylen)
bevorzugt.
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Die
Vielzahl von Basiskörpern 2, 2,
... ist auf der Befestigungsplatte mit einem Klebemittel befestigt, wobei
der Bereich auf der Oberfläche
des Basiskörpers,
auf dem keine Plattierung aufgebracht ist, d.h. der Bereich, auf
dem kein Schleifkornabschnitt 5 aufgebracht ist, maskiert
wird. Vor der Befestigung der Basiskörper 2 werden die
Befestigungsplatte und die Basiskörper 2 mit einem Lösungsmittel
entfettet. Als ein Klebemittel zur Befestigung der Basiskörper 2 an
der Befestigungsplatte ist ein solches bevorzugt, das die Basiskörper 2 während der
Schritte von der Vorbehandlung durch stromlose Plattierung bis zur
stromlosen Plattierung festhalten kann und eine Maskierungsfunktion
aufweist, das aber nach der stromlosen Plattierung die Basiskörper 2 von
der Befestigungsplatte leicht freigibt. Mit anderen Worten wird
ein solches Klebemittel zu Zwecken der Fixierung sowie der Maskierung
der Basiskörper 2 verwendet.
Allerdings sind das zur Befestigung der Basiskörper 2 verwendete
Klebemittel und das zur Maskierung der Basiskörper 2 verwendete
Maskierungsmittel nicht immer aus dem gleichen Material, sondern
es können
unterschiedliche Materialien sein. Jedoch ist es bevorzugt, dass
sie unter dem Gesichtspunkt der Vereinfachung des Verfahrens aus
dem gleichen Material sind.
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In
dem Fall, bei dem die Befestigungsplatte aus einem Metall hergestellt
ist, wird die Plattierung auch auf der Befestigungsplatte selbst
abgeschieden, und daher werden die gesamten freigelegten Metallabschnitte,
die in der Plattierungslösung
eingetaucht sind, notwendigerweise maskiert, wobei jedoch in dem
Fall, bei dem die Befestigungsplatte aus einem Harz hergestellt
ist, keine Maskierung der Befestigungsplatte notwendig ist. Selbst
im Fall, bei dem die Dicke des Maskierungsfilms ungleichmäßig ist,
tritt kein Problem auf, da eine stromlose plattierte Schicht, die
auf dem Basiskörper
abgeschieden wird, eine gleichmäßige Dicke
infolge ihrer Eigenschaften aufweist.
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Nach
Maskierung wird eine Katalysatorschicht zur stromlosen Plattierung
auf einem Bereich auf der Oberfläche
der Basiskörper 2 ausgebildet,
auf dem kein Maskierungsfilm ausgebildet ist. Im Fall, bei dem der Basiskörper selbst
einen katalytischen Charakter aufweist, werden das vorgeschriebene
Alkalientfetten und die Aktivierungsbehandlung durchgeführt, um
eine Oxidschicht und dergleichen auf der Oberfläche des Bereichs auf dem Basiskörper zu
entfernen, auf der kein Maskierungsfilm ausgebildet ist, um den
Bereich als die Katalysatorschicht zu verwenden. Demgegenüber werden
im Fall, bei dem der Basiskörper
selbst keinen katalytischen Charakter aufweist, das vorgeschriebene
Alkalientfetten und die Aktivierungsbehandlung durchgeführt, wobei
dann eine Katalysatorschicht auf der Oberfläche des Basiskörpers ausgebildet
wird. Die Ausbildung der Katalysatorschicht wird zum Beispiel für den Fall,
bei dem das Material des Basiskörpers 2 Messing oder
rostfreier Stahl ist, derart durchgeführt, dass der Basiskörper 2 in
eine wasserhaltige Lösung
eingetaucht wird, die Palladiumchlor als Hauptbestandteil enthält, um eine
Schicht von Palladium abzuscheiden, um ein Katalysator auf der Oberfläche des
Basiskörpers
zu sein. In dem Fall, bei dem das Material des Basiskörpers 2 Aluminium
ist, wird der Basiskörper 2 in
einer Zink-Umformungslösung
eingetaucht, um eine Schicht von Zink abzuscheiden, um ein Katalysator
auf der Oberfläche
des Basiskörpers
zu sein. Die Katalysatorbeschleunigungsreaktion der stromlosen Plattierung
weist metallische Elemente der Gruppe 8, wie Eisen, Ruthenium
und dergleichen, bis zu metallischen Elementen der Gruppe 10,
wie Nickel, Palladium und dergleichen, auf. Während die Katalysatorschicht
auf dem Basiskörper
nach der Befestigung des Basiskörpers
auf der Befestigungsplatte ausgebildet ist, ist es möglich, dass
der Basiskörper
auf der Befestigungsplatte befestigt wird, nachdem die Katalysatorschicht
auf dem Basiskörper
ausgebildet ist.
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Die
Ausbildung des Schleifkornabschnitts 5 wird mittels einer
stromlosen Plattierungslösung
durchgeführt,
die als Vorteil eine gute einheitliche Abscheidungseigenschaft aufweist.
Als stromlose Plattierungslösung wird
beispielsweise eine Nickel-Phosphor-Plattierungslösung verwendet.
Schleifkörner
sind in der stromlosen Plattierungslösung vermischt. Handelsübliches
Diamantpulver, kubisches Bornitrid (cBN) und dergleichen können als
Schleifkörner
ohne Einschränkung
im Partikeldurchmesser verwendet werden, wobei solche von annähernd 0,1
bis 200 μm
einem breiten Bereich von Verwendungszwecken dienen. Nach Hinzugabe
der Schleifkörner
in die Plattierungslösung
wird der Basiskörper 2 mit
der darauf ausgebildeten Katalysatorschicht unter solchen Bedingungen
in die stromlose Plattierungslösung
hinzugegeben, dass die Plattierungslösung mit einem Mischer oder
dergleichen durchmischt wird, um eine gleichmäßige Verteilung der Schleifkörner zu
bewirken, wobei eine plattierte Schicht, die Schleifkörner enthält, mit
einer einheitlichen Dicke auf dem Bereich mit der Katalysatorschicht
ausgebildet wird, um eine stromlose plattierte Schicht zu bilden,
d.h. dass der Schleifkornabschnitt 5 eine amorphe plattierte
Schicht als Bindemittel verwendet. Die Dicke des Schleifkornabschnitts 5 kann
hauptsächlich
durch die Temperatur der Plattierungslösung und die Plattierungsdauer
gesteuert werden.
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Nach
Beendigung der stromlosen Plattierungsbehandlung werden die Basiskörper von
der Befestigungsplatte abgetrennt und der Maskierungsfilm wird entfernt,
um die Schleifsteinpellets 1 zu erhalten.
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Im
Fall, bei dem ein elektrolytisches Plattierungsverfahren anstelle
des wie oben beschriebenen stromlosen Plattierungsverfahrens verwendet
wird, wird eine elektrolytische plattierte Schicht an konvexen Abschnitten
konzentriert abgeschieden, um es der Schicht nicht zu ermöglichen,
eine gleichmäßige Dicke
aufzuweisen. Bei dem stromlosen Plattierungsverfahren in dieser
Ausführungsform
ist es dank der Eigenart der stromlosen Plattierung andererseits
möglich,
dass die Schichtdicke ohne konzentrierte Ablagerungen der plattierten
Schicht auf konvexen Abschnitten und Umfangsabschnitten gleichmäßig ist.
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In
dieser Ausführungsform
werden die Schleifkörner
gleichmäßig in der
plattierten Schicht verteilt und folglich abgeschieden, um die Schleifkornabschnitt 5 zu
bilden, da die Schleifkörner
in der Plattierungslösung vermischt
sind, die eine flüssige
Form ist, wobei die Plattierungslösung, welche die Schleifkörner darin
vermischt enthält,
während
des Abscheidens der plattierten Schicht gerührt wird. Dies ist zum Beispiel
im Fall, bei dem ein Schleifkörner
mit einen extrem kleinen Partikeldurchmesser enthaltender Schleifstein
zur Fertigstellung der Bearbeitung benötigt wird, bedeutend effektiv,
da die Verteilung der Schleifkörner
gleichmäßig ist,
obwohl der Durchmesser der Schleifkörner klein ist.
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Außerdem fungiert
die amorphe plattierte Schicht, die durch das stromlose Plattierungsverfahren
ausgebildet ist, als Material zur Bindung der Schleifkörner, und
daher kann ein hohes Rückhaltevermögen der Schleifkörner erzielt
werden, um die Lebensdauer des Schleifstein zu verlängern. Da
die amorphe plattierte Schicht als ein Bindemittelmaterial im Wesentlichen
hart ist, erleidet sie beim Schleifen und Polieren eine geringere
Oberflächendenaturierung
der Schleifkornschicht, und daher kann die Instandsetzungshäufigkeit
der Schleifoberfläche
oder der Polieroberfläche
verringert werden.
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Da
der Schleifkornabschnitt 5 auf dem Basiskörper 2 ausgebildet
ist, kann in dieser Ausführungsform ein
solches Schleifsteinpellet 1, das eine bestimmte Höhe aufweist,
ohne eine verlängerte
Zeitdauer zur Ausbildung der plattierten Schicht erhalten werden.
Folglich hat das Schleifsteinpellet 1 eine Größe von guter Handhabung,
um die Handhabungseigenschaft beim Befestigen des Schleifsteinpellets 1 auf
der Basis 9 zu verbessern.
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Um
einen Schleifstein 10 mittels des Schleifsteinpellets 1 herzustellen,
wie oben beschrieben ist, wird eine Basis 9, die eine inverse
Form einer zu bearbeitenden Oberfläche aufweist, angefertigt,
auf der die Vielzahl von Schleifsteinpellets 1 mittels
eines Klebemittels oder dergleichen befestigt sind. Danach wird
die ebene Form, die durch Fortsetzung der Endflächen der Vielzahl von Schleifsteinpellets
ausgebildet ist, bearbeitet, um eine inverse Form einer Oberfläche einer
Güterware
zu erhalten, die durch Schleifen mit einer Läppscheibe oder dergleichen
oder durch Maschinenbearbeitung bearbeitet wird.
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Beispiel 1
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Ein
spezielles Herstellungsverfahren des in 1 gezeigten
Schleifsteinpellets 1 wird mit Bezug auf 2 beschrieben.
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Ein
Basiskörper 2 ist
aus einem rostfreien Stahl-Material (SUS 304) hergestellt und ist
in einer säulenartigen
Form mit einem Durchmesser von 14,4 mm und einer Höhe von 3
mm ausgebildet. Von zwei Endflächen
des Basiskörpers 2 ist
eine Endfläche 3,
auf der eine Schleifkornschicht 5 ausgebildet werden soll,
durch maschinelle Bearbeitung auf Ra von 0,2 geglättet.
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Nach
dem Entfetten des Basiskörpers 2 und
einer Befestigungsplatte 11 mit einem Lösungsmittel wird ein Maskierungsmittel
auf die Befestigungsplatte 11 aufgetragen, wobei die Endfläche 3 des
Basiskörpers 2 darauf
platziert wird, um einen Maskierungsfilm 12 auf einen Bereich
auf der Oberfläche
des Basiskörpers 2 aufzubringen,
auf dem keine Plattierung aufgebracht werden soll, wie in 2(a) gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt
ist die Anordnung der Basiskörper
willkürlich,
vorausgesetzt, dass man zu verhindert, dass die Basiskörper 2 und 2 miteinander
in Berührung
kommen. Als Maskierungsmittel wird ein kommerziell erhältliches
Plattierungsmaskierungsmittel Turco 5980-1A (ein Markenname, hergestellt
von Atofina Chemicals, Inc., U.S.) verwendet, um sowohl als Klebemittel,
das zur Befestigung der Basiskörper 2 verwendet
wird, als auch als Maskierungsmittel, das zur Maskierung der Basiskörper 2 verwendet
wird, zu fungieren. Die Befestigungsplatte 11 mit der Vielzahl
von darauf platzierten Basiskörpern 2, 2,
... wird in einen Ofen mit einer Temperatur von 100°C gegeben
und anschließend
für 1 Stunde
gehärtet,
um den Maskierungsfilm 12 auszuhärten.
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Nach
dem Aushärten
des Maskierungsfilms 12 werden die auf der Befestigungsplatte 11 platzierten Basiskörper 2, 2,
... anschließend
dem Alkalientfetten und der Aktivierung mit einer Säure unterzogen
und dann für
60 Sekunden in eine wasserhaltige Lösung eingetaucht, die Salzsäure und
Palladiumchlorid als Hauptbestandteile enthält, um eine Palladiumschicht
auf der Oberfläche
des Basiskörpers 2 auszubilden,
auf der kein Maskierungsfilm 12 aufgetragen ist, wie in 2(b) gezeigt ist. Die somit ausgebildete
Palladiumschicht ist eine Katalysatorschicht 4, die die
stromlose Plattierung beschleunigt. Im Fall, bei dem ein Metall, das
eine Katalysatorschicht 4 sein kann, wie Eisen, als Material
des Basiskörpers
verwendet wird, gibt es keine Notwendigkeit der separaten Anordnung
einer Katalysatorschicht, wobei aber die Oberfläche, auf der die Katalysatorschicht
ausgebildet werden soll, einer Aktivierung mit einer Säure unterzogen
wird, um die Oberfläche als
Katalysatorschicht auszubilden.
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Nach
der Ausbildung der Katalysatorschicht 4 werden die auf
der Befestigungsplatte 11 platzierten Basiskörper 2 mit
Wasser gereinigt, und dann werden sie in eine stromlose Nickel-Phosphor-Plattierungslösung 16 eingebracht,
die Schleifkörner 15 enthält, wie
in 2(c) gezeigt ist. Die stromlose
Nickel-Phosphor-Plattierungslösung 16,
die 0,2 Gewichts-Prozent des Diamantpulvers enthält, das einen Partikeldurchmesser
von 2 bis 4 μm
hat, wird mit einem Mischer 17 gerührt. Der Gehalt der Schleifkörner 15 in
der plattierten Schicht kann durch Änderung der zugegebenen Menge
des Diamantpulvers und der Rührbedingungen,
wie der Umdrehungsrate des Mischers 17, eingestellt werden.
Die Temperatur der Plattierungslösung 16,
in welche die Basiskörper 2 zugegeben
werden, beträgt
16 Stunden lang 90°C,
um eine stromlose plattierte Schicht abzuscheiden, die eine Dicke
von 0,3 mm aufweist. Die stromlose plattierte Schicht ist ein Schleifkornabschnitt 5, der
mit einer amorphen plattierten Schicht ausgebildet ist.
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Nach
dem Abscheiden der stromlosen plattierten Schicht bis zu einer vorbestimmten
Dicke wird die Befestigungsplatte 11 aus dem Plattierungsbad
herausgenommen, und die Befestigungsplatte 11 und die Basiskörper 2 werden
mit Wasser gereinigt und anschließend getrocknet. Die Basiskörper 2 werden
von der Befestigungsplatte 11 abgetrennt und der Maskierungsfilm 12 wird
entfernt, wie in 2(d) gezeigt ist,
wobei die Schleifsteinpellets 1, die einen Durchmesser
des Schleifkornabschnitts 5 von 15 mm und eine Gesamthöhe von 3,3
mm aufweisen, fertiggestellt sind. Beim Abtrennen der Schleifsteinpellets 1 von
der Befestigungsplatte 11 werden die Basiskörper 2 und
die Befestigungsplatte 11 wie sie sind nach dem Plattieren
in einem verdünnten
Lösungsmittel
für den Maskierungsfilm 12 eingetaucht,
wobei der Maskierungsfilm 12 aufgelöst wird und die Schleifsteinpellets 1 von
der Befestigungsplatte 11 leicht abgetrennt werden können.
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Zweite Ausführungsform
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Eine
zweite Ausführungsform
gemäß der Erfindung
wird beschrieben.
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Die
Konturbeschaffenheit eines Schleifsteins dieser Ausführungsform
ist die gleiche wie der Schleifstein 10, der mit Bezug
auf 1 beschrieben ist. D.h., dass eine Vielzahl von
Basiskörpern 2 auf
einer Basis 9 befestigt sind und ein Schleifkornabschnitt 5 auf
einer Endfläche 3 des
Basiskörpers 2 ausgebildet
ist. Obgleich jedoch die Schleifsteinpellets 1, die fertiggestellt
wurden, auf der Basis 9 befestigt sind, um den Schleifstein 10 der
ersten Ausführungsform
herzustellen, soll ein Schleifstein 10 in dieser Ausführungsform
hergestellt werden, für
den kein Prozessschritt des Fertigstellens der Schleifsteinpellets 1 verwendet
wird.
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Beim
Herstellen des Schleifsteins 10 wird eine Basis 9 mit
einer inversen Form einer herzustellenden Zieloberfläche zunächst erzeugt.
Das Material der Basis 9 ist geeigneterweise ein Metall,
da eine gut klebende Haftfähigkeit
für ein
später
beschriebenes Klebemittel erhalten wird und eine mechanische Steifheit
beibehalten werden kann. Geeignete Beispiele des Metalls umfassen
Aluminium, das durch ein Gießverfahren
oder Zuschneiden einfach hergestellt werden kann und leicht ist,
und Eisen, das durch ein Gießverfahren
hergestellt werden kann.
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Die
Oberfläche
der Basis 9, d.h. die Oberfläche, auf der die Schleifkornschichten
ausgebildet werden sollen, kann rau fertiggestellt sein, um die
Haftfähigkeit
zum Klebemittel zu verbessern, und kann einer Aufraubehandlung,
wie einer Strahlbehandlung, in Abhängigkeit der Notwendigkeit
unterzogen werden. Die Oberfläche
der Basis 9, auf der die Schleifkornabschnitte ausgebildet
werden sollen, muss nicht glatt fertiggestellt werden, wie gerade
beschrieben wurde, so dass folglich die Verarbeitungskosten der
Basis 9 verringert werden können.
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Das
Material zur Herstellung des Basiskörpers 2 ist das gleiche
wie das in der ersten Ausführungsform,
wobei die Beschreibung davon hierbei ausgelassen wird.
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Die
Form des Basiskörpers 2 kann
verschiedenartig sein, wie eine prismatische säulenartige Form und eine runde
säulenartige
Form, und sie kann in jeder möglichen
Form in Abhängigkeit
der Notwendigkeit ausgebildet werden. Im Fall, bei dem ein rundes
säulenartiges
Produkt ähnlich
eines Pellets mit Harzbindung oder eines Pellets mit Metallbindung
erhalten werden soll, können
sie durch Zuschneiden eines Rundstabs bei konstanten Abständen mit
reduzierten Verarbeitungskosten leicht erhalten werden. Die an der
Basis 9 zu befestigende Endfläche von beiden Endflächen des
Basiskörpers 2 kann
grob fertiggestellt werden, um die Haftfähigkeit zum Klebemittel zu
verbessern, ähnlich
wie die Basis 9, und eine weitere Endfläche, auf der der Schleifkornabschnitt 5 ausgebildet
werden soll, kann ebenfalls grob fertiggestellt werden, da sie separat
in einem späteren
Prozessschritt fertiggestellt wird. Die Endfläche, die an der Basis 9 befestigt
werden soll, kann einer Aufraubehandlung, wie einer Strahlbehandlung,
unterzogen werden, ähnlich
wie die Basis 9.
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Die
Basis 9 und die Vielzahl von Basiskörper 2 werden somit
erhalten. Nach dem Entfetten wird ein Klebemittel auf die gesamte
Oberfläche
der Basis 9, auf der die Schleifkornabschnitte ausgebildet
werden sollen, aufgetragen, und eine erforderliche Anzahl von Basiskörpern 2 wird
darauf platziert. Weil die Oberfläche der Basis 9 eine
gekrümmte
Oberfläche
ist und keine ebene Oberfläche
ist, ist das hierbei verwendete Klebemittel vorzugsweise eines,
das verhindern kann, dass sich die Basiskörper 2 entlang der
gekrümmten
Oberfläche
durch Schwerkraft bewegen, wobei ein Epoxydharz-Klebemittel mit
hoher Viskosität
bevorzugt wird.
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Es
ist beim Befestigen der Basiskörper 2 auf
der Basis 9 möglich,
dass ein Vorsprung oder eine Vertiefung auf der Endfläche des
Basiskörpers 2 ausgebildet
wird, wobei eine Vertiefung oder ein Vorsprung auf der Basis an
einer Position ausgebildet wird, an der der Basiskörper 2 befestigt
werden soll, gefolgt durch Ineingriffbringen des Vorsprungs oder
der Vertiefung auf dem Basiskörper 2 mit
der Vertiefung oder dem Vorsprung der Basis 9. In diesem
Fall kann ein Klebemittel mit geringer Viskosität verwendet sind, da die Basiskörper 2 in
Bezug auf die Basis 9 nicht falsch ausgerichtet werden.
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Nach
Platzieren der Basiskörper 2 auf
der Basis 9 wird ein Gewicht oder dergleichen auf die Basiskörper 2 aufgesetzt,
um zu verhindern, dass sich durch das Klebemittel die Basiskörper 2 von
der Basis 9 anheben. Speziell im Fall, bei dem die Oberfläche der
Basis 9 eine ebene Oberfläche ist, ist es bevorzugt,
dass die Vielzahl von Basiskörpern 2 auf
eine Maschinenplatte mit einer ebenen Oberfläche gesetzt werden, wobei die Basis 9 mit
dem aufgetragenen Klebemittel darauf aufgesetzt wird, damit die
Basis 9 selbst als Gewicht verwendet wird. Im Fall, bei
dem die Basis 9 eine gekrümmte Oberfläche aufweist, ist es bevorzugt,
dass die Vielzahl von Basiskörpern 2 auf
die Basis 9 mit einem aufgetragenen Klebemittel platziert
werden, wobei dann eine Läppscheibe,
die später
beschrieben wird, als Gewicht darauf platziert wird.
-
Nachdem
die Vielzahl von Basiskörpern 2 auf
der Basis 9, die ein aufgetragenes Klebemittel aufweist, platziert
sind und das Gewicht darauf platziert ist, kann die Anordnung stehen,
bis das Klebemittel aushärtet. Im
Fall, bei dem das Klebemittel von einem wärmehärtbaren Typ ist, ist es bevorzugt,
dass die Anordnung in einen Ofen oder dergleichen platziert wird,
um die Aushärtezeit
zu verringern.
-
Nach
dem Aushärten
des Klebemittels werden die Endflächen der Basiskörper 2 einem
Schleifprozess oder einem Schneideprozess unterzogen, wobei eine
ebene Form, die durch Fortsetzung der Endflächen der Vielzahl von Basiskörpern 2 ausgebildet
wird, eine inverse Form einer zu bearbeitenden Zieloberfläche aufweist.
Eine Läppscheibe,
welche die gleiche Oberflächenform
wie die fertige Oberflächenform
des zu verarbeitenden Materials aufweist, wird vorzugsweise beim
Schleifprozess verwendet.
-
Die
Basis 9 mit den angebrachten Basiskörpern wird dann gegenüber einer
stromlosen Plattierung maskiert. An der Oberfläche der Basis 9, auf
der die Schleifkornabschnitte ausgebildet werden sollen, wird das als
Maskierungsmittel fungierende Klebemittel aufgebracht, und folglich
wird keine Maskierung auf der Oberfläche angewendet, wobei aber
die rückseitige
Oberfläche
davon maskiert wird.
-
Nach
dem Trocknen des Maskierungsmittels, um einen Maskierungsfilm 12 auszubilden,
wird ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform
eine Katalysatorschicht 4 zur stromlosen Plattierung auf
einen Bereich auf der Oberfläche
der Basiskörper 2 ausgebildet,
auf dem kein Maskierungsfilm 12 ausgebildet ist.
-
Nach
der Ausbildung der Katalysatorschicht 4 wird die Basis 9 mit
den angebrachten Basiskörpern
in eine stromlose Plattierungslösung
eingebracht, welche die darin vermischten Schleifkörner enthält, damit
eine stromlose plattierte Schicht, die Schleifkörner, d.h. Schleifkornabschnitte 5,
aufweist, auf der Katalysatorschicht der jeweiligen Basiskörper 2 ausgebildet
wird. Die stromlose Plattierung wird auf die gleiche Weise wie in
der ersten Ausführungsform
durchgeführt.
-
Nachdem
die Dicke der Schleifkornabschnitte 5 die Zieldicke erreicht
hat, wird die Basis 9, die die angebrachten Basiskörper aufweist,
aus der stromlosen Plattierungslösung
herausgenommen und mit Wasser gereinigt, wobei dann der Maskierungsfilm 12 auf
der rückseitigen
Oberfläche
des Basis 9 entfernt wird, um den Schleifstein 10 fertigzustellen.
-
In
dieser Ausführungsform,
wie vorstehend beschrieben ist, wird der Schleifkornabschnitt 5,
der eine stromlose plattierte Schicht ist, der Schleifkörner enthält, auf
dem Basiskörper 2 ausgebildet,
und somit können ähnliche
Effekte wie bei dem Schleifsteinpellet 1 der ersten Ausführungsform
im Wesentlichen erzielt werden.
-
Da
darüberhinaus
die Endflächen
der Basiskörper 2 durch
maschinelle Bearbeitung vor der Ausbildung des Schleifkornabschnitts 5 auf
den Basiskörpern 2 fertiggestellt
werden, um die Form, die durch Fortsetzung der Endflächen der
Vielzahl von auf der Basis 9 befestigten Basiskörpern 2 ausgebildet
wird, einer inversen Form einer herzustellenden Zieloberfläche aufzuweisen,
kann in dieser Ausführungsform
die maschinelle Bearbeitung im Vergleich zu dem Fall der ersten
Ausführungsform,
bei der die fertiggestellten Schleifsteinpellets 1 auf
der Basis 9 befestigt sind und dann die Schleifkornabschnitte 5 der
Schleifsteinpellets 1 durch Maschinenbearbeitung fertiggestellt
werden, innerhalb eines kurzen Zeitabschnitts leicht durchgeführt werden. Dies
deshalb, weil das Ziel der Bearbeitung nicht die beträchtlich
harte Plattierungsschicht ist, die die Schleifkörner wie in der ersten Ausführungsform
enthält.
-
Zum
Ausbilden eines Schleifsteins ist es möglich, dass eine Vielzahl von
Nuten auf einer Basis ausgebildet werden, wobei hervorstehende Bereiche
als Abschnitte für
Basiskörper
verwendet werden. Im Fall, in dem Nuten auf der Basis ausgebildet
sind, werden jedoch die Bereiche der Nuten auch einer Plattierung
unterzogen, und daher wird die Verbrauchsmenge der Plattierungslösung, der
Schleifkörner
und dergleichen beträchtlich
erhöht,
so dass die Kosten der Ausgangsstoffe in die Höhe getrieben werden. Im Fall,
bei dem die Nuten der Maskierung unterzogen werden sollen, benötigt eine
Gegenmaßnahme
eine komplizierte Maskierungsbehandlung, bei der die Nuten maskiert
werden, während
eine Maskierung der Oberflächen
der hervorstehenden Bereiche verhindert wird. In dieser Ausführungsform
fungiert andererseits das Klebemittel, das auf der gesamten Oberfläche der
Basis aufgebracht ist, auf der die Schleifkornabschnitte ausgebildet
werden sollen, als Maskierungsmittel, wobei die Verbrauchsmenge
der Plattierungslösung,
der Schleifkörner
und dergleichen verringert werden kann, wobei es keine Notwendigkeit
einer separaten Maskierung auf der Oberfläche der Basis gibt, auf der
die Schleifkornabschnitte ausgebildet werden sollen.
-
Beispiel 2
-
Ein
spezieller Produktionsprozess des Schleifsteins 10, der
in der zweiten Ausführungsform
beschrieben ist, wird mit Bezug auf 3 beschrieben.
Der Schleifstein 10, der in Beispiel 2 schließlich erhalten
werden soll, ist ein Schleifstein mit einer kugelförmigen Oberfläche, die
einen Krümmungsradius
von 197 mm aufweist.
-
Die
Basis 9 ist ein Abschnitt eines Aluminium-Gusswerkstoffes,
der als eine Scheibenform mit einem Durchmesser von 300 mm geformt
ist, wobei dessen Oberfläche, auf
der die Schleifkornabschnitte ausgebildet werden sollen, als eine
kugelförmige
Oberfläche
ausgebildet ist, die einen Krümmungsradius
von 200 mm aufweist. Die Oberfläche
wird keiner bestimmten Aufraubehandlung unterzogen. Die Basiskörper 2 sind
aus Aluminium (A5056) hergestellt und weisen eine runde säulenartige
Form mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 3 mm auf. Die Oberfläche des
Basiskörpers 2 wird
einer Schussbehandlung mit Glasperlen, die eine Korngröße von #100
aufweisen, unterzogen.
-
Nach
dem Entfetten der Basis 9 und der Basiskörper 2 mit
einem Lösungsmittel
wird ein Epoxydharz-Klebemittel 12a auf die gesamte kugelförmige Oberfläche der
Basis 9 aufgetragen, auf dem die Schleifkornabschnitte
ausgebildet werden sollen, wie in 3(a) gezeigt
ist. Als Klebemittel wird SC507A/B (ein Markenname, hergestellt
von Sony Chemicals Corp.), das eine verhältnismäßig hohe Viskosität aufweist,
geeignet verwendet. Die aufgetragene Menge des Klebemittels 12a entspricht
vorzugsweise einer solchen Dicke, die mehr als die Hälfte der
Höhe der
Basiskörper 2 beträgt. Nach
dem Platzieren der Vielzahl von Basiskörper 2 auf dem Klebemittel 12a wird
anschließend
eine Läppscheibe 19,
die später
beschrieben wird, darauf platziert, und das Klebemittel 12a wird
ausgehärtet.
Durch das Platzieren der Läppscheibe 19 auf
den Basiskörpern 2 als
Gewicht werden auf diese Weise eine Fehlausrichtung der Basiskörper 2 während des
Aushärteprozesses des
Klebemittels 12a verhindert.
-
Nach
dem Aushärten
des Klebemittels 12a werden die Endflächen 3 der Basiskörper 2 mittels
der Läppscheibe 19 geschliffen,
wie in 3(b) gezeigt ist, wobei die
glatte Form, die durch Fortsetzung der Endflächen 3 der Basiskörper 2 ausgebildet
wird, fertiggestellt wird, um eine inverse Form einer zu bearbeitenden Oberfläche zu sein,
d.h. die kugelförmige
Oberfläche.
Das Läppen
wird unter Zuführung einer
Mischung von Schleifsand-Silikonkarbid mit einer Korngröße von #600
und von Wasser an die Läppoberfläche durchgeführt. Der
Krümmungsradius
der kugelförmigen
Oberfläche,
die in diesem Stadium erhalten werden soll, beträgt 197,3 mm unter Berücksichtigung
der Dicke der plattierten Schicht (0,3 mm).
-
Ein
Maskierungsfilm 13 wird dann auf der Oberfläche der
Basis 9 mit Ausnahme der kugelförmigen Oberfläche, d.h.
auf der rückseitigen
Oberfläche
der Basis 9, mittels eines Maskierungsbands oder einem
Beschichtungstyp-Maskierungsmittel
ausgebildet (wie in 3(c) gezeigt ist).
Die Basis 9 mit den angebrachten Basiskörpern wird anschließend dem
Alkalientfetten und der Aktivierung mit einer Säure unterzogen und dann in
eine Zink-Umformlösung
für 30
Sekunden eingetaucht, um eine Zinkschicht (nicht gezeigt in der
Abbildung) auf den seitlichen Umfangsflächen der Vielzahl von Basiskörpern 2 und
den Endflächen
der Basiskörper 2 auszubilden.
Die Zinkschicht fungiert als Katalysatorschicht für eine Beschleunigungsreaktion
der stromlosen Plattierung.
-
Nach
dem Ausbilden der Katalysatorschicht wird die Basis 9 mit
den angebrachten Basiskörpern
mit Wasser gereinigt und dann in eine stromlose Nickel-Phosphor-Plattierungslösung 16 eingebracht,
die, wie in 3(c) gezeigt ist, Schleifkörner 15 enthält, um eine
stromlose plattierte Schicht abzuscheiden, die eine Dicke von 0,3
mm an den Endflächen 3 der
Basiskörper 2 aufweist.
Diese ist eine amorphe plattierte Schicht, die ein Schleifkornabschnitt 5 ist,
die somit ausgebildet wird. Die Bedingungen bei dem stromlosen Plattierungsprozess
sind dieselben wie in Beispiel 1.
-
Nach
dem Durchführen
der stromlosen Plattierung wird die Basis 9 mit der darauf
ausgebildeten Schleifkornschicht 5 aus dem Plattierungsbad
herausgenommen und mit Wasser gereinigt und anschließend getrocknet,
wobei dann der Maskierungsfilm 13, der an der rückseitigen
Oberfläche
der Basis 9 angebracht ist, entfernt wird, um einen Schleifstein 10 mit
einer kugelförmigen
Oberfläche
fertigzustellen, der einen Krümmungsradius
von 197 mm aufweist.
-
Während die
Basis 9 mit einer kugelförmigen Oberfläche in Beispiel
2 in Übereinstimmung
mit der glatten Form der zu bearbeitenden Oberfläche verwendet wird, kann die
Basis nicht immer zu der flachen Form der zu verarbeitenden Oberfläche konform
sein, wobei aber zum Beispiel eine Basis 9a, die eine wie
in 4(a) gezeigte flache Scheibenform
aufweist, verwendet werden kann. Ein Herstellungsprozess eines Schleifsteins
mittels der Basis 9a wird kurz nachstehend beschrieben.
-
Nach
dem Aufbringen des Klebemittels 12a auf die gesamte Oberfläche der
Basis 9a, auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2, werden
die Vielzahl von Basiskörpern 2 mit
der gleichen Höhe
auf dem Klebemittel 12a aufgebracht und das Klebemittel 12a wird
ausgehärtet.
In diesem Fall werden die Vielzahl von Basiskörpern 2 auf einer
Maschinenplatte mit einer flachen Oberfläche platziert, wobei die Basis 9a mit
dem darauf aufgebrachten Klebemittel darauf platziert werden kann,
so dass die Basis 9a selbst als Gewicht verwendet wird.
-
Nach
dem Aushärten
des Klebemittels 12a werden die Endflächen 3 der Basiskörper 2 mittels
einer Läppscheibe 19 abgeschliffen,
wie in 4(b) gezeigt ist, wobei die
flache Form, die durch Fortsetzung der Endflächen 3 der Vielzahl
von Basiskörpern 2 ausgebildet
wird, fertiggestellt wird, um eine inverse Form einer Oberfläche zu sein,
die herzustellen ist, wie in 4(c) gezeigt
ist. Anschließend
wird der Plattierungsprozess und dergleichen in ähnlicher Weise wie in Beispiel
2 durchgeführt,
um den Schleifstein fertigzustellen.
-
Während die
Vielzahl von Basiskörpern 2 mit
der gleichen Höhe
verwendet werden, ist es möglich, dass
die Basiskörper,
deren Höhe
verringert werden soll, d.h. die Basiskörper, die in Nähe des Zentrums
der Basis 9a in diesem Beispiel angebracht sind, die sein
können,
die eine kleinere Höhe
als die anderen Basiskörper
aufweisen, um die Abschleifmenge mit der Läppscheibe 19 zu verringern.
-
Leistungstest Beispiel 1
-
Ergebnisse
des Leistungstests beim Schleifen von Quarzglas mittels des Schleifsteins 10,
der in der Weise hergestellt ist, die in der zweiten Ausführungsform
beschrieben ist, werden beschrieben.
-
Bei
dem Leistungstest wird Quarzglas mit hoher Härte bearbeitet, indem man verschiedene
Arten von Schleifsteinen verwendet, wobei die Schleifrate, die Schleifgenauigkeit
und dergleichen aus dem Prozess erhalten werden. Die Gegenstände für den Test
sind der Schleifstein 10 der zweiten Ausführungsform,
ein herkömmlicher
Schleifstein mit Metallbindung und ein herkömmlicher Schleifstein mit Harzbindung.
-
Die
Vorgänge,
die in der 5 gezeigt sind, werden im Allgemeinen
für den
Fall durchgeführt,
bei dem ein optisches Element aus einem Ausgangsstoff eines optischen
Elements hergestellt wird, das ein zu verarbeitendes Material ist.
Um insbesondere die Form des Ausgangsstoffes eines optischen Elements 25a auf
die Form des gewünschten
optischen Elements 25 zu bringen, wird der Ausgangstoff 25a auf
die Gestalt gebracht, wie in 5(a) und 5(b) gezeigt ist. Wie in 5(c) gezeigt
ist, wird die Oberfläche
des Ausgangsstoffes 25b, der auf die Gestalt gebracht wurde,
dann mittels eines Schleifsteins 26c zum Grobschleifen
grob abgeschliffen.
-
Anschließend, wie
in 5(d) gezeigt ist, wird die grob
geschliffene Oberfläche
des Ausgangsstoffes 25c mittels eines Schleifsteins 26d zum
Feinschleifen fein abgeschliffen. Schließlich, wie in 5(e) gezeigt ist,
wird die Oberfläche
des fein abgeschliffenen Ausgangsstoffes 25d poliert, um
ein optisches Element 25 zu erhalten, das eine gewünschte glatte
Form der bearbeiteten Oberfläche
aufweist. In der 5 ist die Oberflächenrauhigkeit
mit Übertreibung
zur Verdeutlichung der Änderung
der Oberflächenrauhigkeit
des Ausgangsstoffes dargestellt. Während außerdem 5 so gezeichnet
ist, dass nur eine Oberfläche
des Ausgangsstoffes 25a bearbeitet wird, ist es nicht nötig zu sagen,
dass die andere Oberfläche
auch der ähnlichen
Verarbeitung bei dem Fall unterzogen wird, bei dem das optische
Element eine Linse ist. Während
darüberhinaus
das optische Element als ein Endprodukt durch den Polierprozess
hierbei erzielt wird, wird der Polierprozess nach dem feinen Schleifprozess
bei dem Fall notwendigerweise nicht ausgeführt, bei dem das Produkt innerhalb
seiner Vorgabe fällt,
selbst wenn die Oberflächenrauhigkeit
zweifellos groß ist.
Folglich ist das Produkt, das dem Feinschleifprozess unterzogen
wird, in einigen Fällen
ein Zwischenprodukt oder in anderen Fällen ein Endprodukt.
-
Die
Testbedingungen für
den Leistungstest lauten wie folgt.
- • Schleifstein
der zweiten Ausführungsform
der Erfindung
| Durchmesser
des Basiskörpers: | 10
mm |
| Material
der Schleifkörner: | Diamant |
| Partikeldurchmesser
der Schleifkörner: | 2
bis 4 μm |
| (korrespondierende
Maschenweite #3500) | |
| Dicke
der Schleifkornschicht: | 0,3
mm |
- • Herkömmlicher Schleifstein mit Metallbindung
(für grobes
Schleifen)
| Durchmesser
der Pellets: | 10
mm |
| Material
der Schleifkörner: | Diamant |
| Partikeldurchmesser
der Schleifkörner: | Maschenweite
von |
| #1500 | |
- • Herkömmlicher Schleifstein mit Harzbindung
(für feines
Schleifen)
| Durchmesser
der Pellets: | 10
mm |
| Material
der Schleifkörner: | Diamant |
| Partikeldurchmesser
der Schleifkörner: | Maschenweite
von |
| #3000 | |
- • Grundstoff des optischen Elements:
Quarz (SiO2) Glass
- • Form
des optischen Elements: kugelförmige
konvexe Linse mit einem Außendurchmesser
von 238 mm und einem Krümmungsradius
R von 220 mm
- • Schleifmaschine:
elliptischer Bewegungstyp, produziert von Tateno Co., Ltd.
- • Schleifflüssigkeit:
wasserlösliche
konzentrierte Flüssigkeit
mit Wasser verdünnt
(konzentrierte Schleifflüssigkeit/Wasser
= 1/15)
-
Der
Schleifstein der zweiten Ausführungsform,
der im Test verwendet wird, besteht aus einer Basis mit Basiskörpern, die
in einem Abstand von 5 mm befestigt sind. Bei den hierbei verwendeten
Schleifsteinen werden die Abstände
der Basiskörper
bis zu einem gewissen Grad beibehalten, um den Bereich der Gesamtschleiffläche auf
30% oder weniger des Bereichs der Oberfläche der Basis zu verringern,
auf der die Schleifkornabschnitte ausgebildet sind, wobei der Austrag
des Schleifenstaubs erleichtert wird.
-
Die
Durchschnittsschleifrate, die Oberflächenrauhigkeit des Ausgangsstoffes
und die benötigte
Zeit zum Polieren beim Poliervorgang, der nach dem Schleifprozess
beim Schleifen des Ausgangsstoffes eines optischen Elements mit
den entsprechenden Schleifsteinen unter den vorangehenden Bedingungen
durchgeführt
wird, und die benötigte
Zeit zum Ausbilden des Schleifsteins sind jene, die nachstehend
in Tabelle 1 gezeigt ist. Tabelle 1
| | Schleifstein
der Ausführungsform
der Erfindung | Schleifstein
mit Metallbindung | Schleifstein
mit Harzbindung |
| Durchschnittsschleifrate | 28 μm/min | 28 μm/min | 5 μm/min |
| Oberflächenrauhigkeit (Ry) | 0,47 μm | 2,85 μm | 0,48 μm |
| Benötigte Zeit
zum Polieren | 90
min | konnte
nicht poliert werden | 90
min |
| Benötigte Zeit
zum Formen des Schleifsteins | 35
min (10 min + 25 min) | 120
min | 120
min |
-
Aus
Tabelle 1 geht hervor, dass die Durchschnittsschleifrate des Schleifsteins
der zweiten Ausführungsform
28 μm/min
beträgt,
was äquivalent
zu dem Schleifstein mit Metallbindung als herkömmlicher Schleifstein für das Grobschleifen
ist und was beträchtlich
besser als der Schleifstein mit Harzbindung als herkömmlicher
Schleifstein für
das Feinschleifen ist. Wie hierin beschrieben ist, enthält der Schleifstein
der zweiten Ausführungsform
Schleifkörner
mit einen Partikeldurchmesser, der weit kleiner als der des herkömmlichen
Schleifsteins zum Grobschleifen ist, wobei er aber eine Durchschnittsschleifrate
besitzt, die äquivalent
zu dem des herkömmlichen
Schleifsteins zum Grobschleifen ist. Es wird in Betracht gezogen,
dass dies aufgrund der hohen Fixierung der Schleifkörner infolge
der Verwendung der plattierten Schicht als Bindematerial für die Schleifkornschicht
der Fall ist. Die Oberflächenrauhigkeit nach
dem Schleifen beträgt
für den
Schleifstein der zweiten Ausführungsform
0,47 μm,
was äquivalent
zu der des Schleifsteins mit Harzbindung als herkömmlicher
Schleifstein beim Feinschleifen ist, und somit ist sie weit besser
als die des Schleifsteins mit Metallbindung als herkömmlicher
Schleifstein zum Grobschleifen. Wie hierin beschrieben ist, ist
die benötigte
Zeit zum Polieren beim Poliervorgang, der nach dem Schleifen des
Schleifsteins der zweiten Ausführungsform
durchgeführt
wird, auch äquivalent
zu der des Schleifsteins mit Harzbindung als herkömmlicher
Schleifstein zum Feinschleifen, weil die Oberflächenrauhigkeit nach dem Schleifen
des Schleifstein der zweiten Ausführungsform äquivalent zu der des Schleifsteins
mit Harzbindung als herkömmlicher
Schleifstein zum Feinschleifen ist.
-
Das
heißt,
dass der Schleifstein der zweiten Ausführungsform hinsichtlich der
Durchschnittsschleifrate zu dem Schleifstein mit Metallbindung als
herkömmlicher
Schleifstein zum Grobschleifen äquivalent
ist, wobei er hinsichtlich der Oberflächenrauhigkeit und der benötigten Zeitdauer,
die zum Polieren mit dem Schleifstein mit Harzbindung als herkömmlicher
Schleifstein für
das Feinschleifen benötigt
wird, äquivalent
ist. Obgleich demzufolge bei einem Grobschleifvorgang bzw. bei einem
Feinschleifvorgang bei der herkömmlichen
Technik unterschiedliche Schleifsteine verwendet werden, können im
Allgemeinen die gleichen Ergebnisse wie bei der herkömmlichen
Technik, d.h. Oberflächenrauhigkeit
und die zum Polieren benötigte
Zeit, äquivalent
zu der herkömmlichen
Technik mit dem Schleifstein der zweiten Ausführungsform erzielt werden,
ohne den Schleifstein beim Grobschleifvorgang und beim Feinschleifvorgang
zu wechseln.
-
Folglich
benötigt
im Fall, bei dem das Schleifen derart ausgeführt wird, dass die Schleifmenge
nach der Formgestaltung, wie in
5(b) gezeigt
ist, 150 μm
beträgt
und die Oberflächenrauhigkeit
nach dem Schleifen 0,47 μm
beträgt,
die herkömmliche
Technik ungefähr
5 Minuten für
den Grobschleifvorgang (150 μm (Schleifmenge)/28 μm pro Minute),
ungefähr
5 Minuten für
den Feinschleifvorgang und einige Minuten für eine Betriebsdauer, um die
Schleifsteine zu wechseln, so dass 10 Minuten oder mehr als Gesamtzeit
für den Schleifvorgang
benötigt
werden. Mit Bezug auf den Schleifstein der zweiten Ausführungsform
entfällt
andererseits die Handlungsdauer zum Wechseln des Schleifsteins,
da zwischen dem Grobschleifvorgang und dem Feinschleifvorgang kein
Wechsel des Schleifsteins erforderlich ist, wobei die Gesamtzeit,
die für
den Schleifvorgang einschließlich
des Grobschleifvorgangs und des Feinschleifvorgangs benötigt wird,
auf ungefähr
5 Minuten (≈ 150 μm (Schleifmenge)/28 μm pro Minute)
herabgesetzt werden kann. Der Grund, warum der Feinschleifvorgang
bei der herkömmlicher
Technik ungefähr
5 Minuten benötigt,
ist der, dass eine Rissschicht (ein Abschnitt des Materials, das
durch Bearbeitungsbeanspruchung verschlechtert ist) auf der Oberfläche des
Materials, das durch das Grobschleifen auf eine objektiven Menge
von ungefähr
150 μm ausgebildet
ist, notwendigerweise durch das Feinschleifen entfernt wird. Andererseits
tritt mittels des Schleifsteins der zweiten Ausführungsform eine solche Rissschicht,
die beim Grobschleifen der herkömmlichen
Technik ausgebildet wird, nicht auf, weil der Partikeldurchmesser
der darin enthaltenen Schleifkörner äquivalent
oder kleiner als der Partikeldurchmesser der im herkömmlichen
Schleifstein zum Feinschleifen enthaltenen Schleifkörner ist. Tabelle 2
| | Schleifstein
der Ausführungsform der
Erfindung | herkömmlicher
Schleifstein |
| Grobschleifdauer
(min) | 5 | 5 |
| Feinschleifdauer
(min) | | 5 |
| Zeit
für Schleifsteinwechsel
(min) | 0 | α |
| Gesamtschleifzeit
(min) | 5 | 10
+ α |
-
Die
Zeit, die zur Bearbeitung des Schleifstein benötigt wird, d.h. die Zeit, die
zur Modifizierung der Schleifoberfläche des Schleifstein zu einer
inversen Form der zu bearbeitenden Oberfläche (optische Oberfläche) benötigt wird,
beträgt
für den
Schleifstein der zweiten Ausführungsform
35 Minuten und sowohl für
den herkömmlichen
Schleifstein mit Metallbindung als auch für den Schleifstein mit Harzbindung
120 Minuten. Der Grund, warum die Zeit, die zur Bearbeitung des
Schleifstein der zweiten Ausführungsform
benötigt
wird, kürzer ist,
ist der, das bei der zweiten Ausführungsform die Endflächen der
verhältnismäßig weichen
Basiskörper 2 durch
maschinelle Bearbeitung bearbeitet werden, bevor der Schleifkornabschnitt 5 auf
den Basiskörpern
ausgebildet wird, so dass die ebene Form, die durch Fortsetzung
der Endflächen
aller Basiskörper 2 ausgebildet wird,
die auf der Basis 9 befestigt sind, eine inverse Form der
gewünschten
herzustellenden Oberfläche
wird. Die Zeit, die zur Bearbeitung des Schleifsteins der zweiten
Ausführungsform
benötigt
wird, beträgt
10 Minuten als Zeit zur Bearbeitung der Endflächen der Basiskörper 2 vor
dem Ausbilden der Schleifkornabschnitte 5, wobei nach dem
Ausbilden der Schleifkornabschnitte 5 die Zeit 25 Minuten
als die Zeit zur Bearbeitung der Schleifkornabschnitte 5 beträgt, so dass
die Gesamtdauer 35 Minuten beträgt.
-
Leistungstest Beispiel 2
-
Ergebnisse
des Leistungstests beim Schleifen von Fluorit mittels des Schleifsteins 10,
der in der in der zweiten Ausführungsform
beschriebenen Art hergestellt ist, wird beschrieben.
-
Beim
Leistungstest wird Fluorit (CaF2) mit einer
kristallinen Struktur bearbeitet, indem entweder der Schleifstein
der zweiten Ausführungsform
oder ein Schleifstein mit Harzbindung verwendet wird, der ein herkömmlicher
Schleifstein zum Feinschleifen ist, wobei die Schleifrate, die Schleifgenauigkeit
und dergleichen beim Vorgang gewonnen werden. Fluorit als Ausgangsstoff
eines optischen Elements weist eine Abhängigkeit der Verarbeitungseigenschaften
auf dem kristallographischen Azimut auf, wobei es bekannt ist, dass
es schwer ist, eine gute Fläche
als eine Oberfläche,
die zu bearbeiten ist (optische Oberfläche), gleichmäßig zu erzielen.
In diesem Test wird dementsprechend ein solches Fluorit als ein
Schleifgegenstand verwendet, das derart zur Ausbildung einer Gestalt
beansprucht wird, dass die 111 Ebene, die 110 Ebene oder die 100
Ebene davon senkrecht zu der optischen Achse verlaufen.
-
Die
Testbedingungen für
den Leistungstest lauten wie folgt.
- • Schleifstein
der zweiten Ausführungsform
der Erfindung
| Durchmesser
des Basiskörpers: | 6
mm |
| Material
der Schleifkörner: | Diamant |
| Partikeldurchmesser
der Schleifkörner: | 1
bis 3 μm |
| (korrespondierende
Maschenweite #4000) | |
| Dicke
der Schleifkornschicht: | 0,3 mm |
- • Herkömmlicher Schleifstein mit Harzbindung
(für Feinschleifen)
| Durchmesser
der Pellets: | 6
mm |
| Material
der Schleifkörner: | Diamant |
| Partikeldurchmesser
der Schleifkörner: | Maschenweite
von |
| #2000 | |
- • Ausgangsstoff des optischen
Elements: Fluorite (CaF2)
- • Form
des optischen Elements: kugelförmige
konvexe Linse mit einem Außendurchmesser
von 39 mm und einem Krümmungsradius
R von 50 mm
- • Schleifmaschine:
Oscar Typ, produziert von Ichimura Seisakusho Co., Ltd.
- • Schleifflüssigkeit:
wasserlösliche
konzentrierte Flüssigkeit
mit Wasser verdünnt
(konzentrierte Schleifflüssigkeit/Wasser
= 1/15)
-
Der
Schleifstein der zweiten Ausführungsform,
der in der Untersuchung verwendet wird, besteht aus einer Basis
mit Basiskörpern,
die mit einem Zwischenraum von 3 mm befestigt sind. Bei den hierbei
verwendeten Schleifsteinen werden die Abstände der Basiskörper bis
zu einem gewissen Grad beibehalten, um den Bereich der Gesamtschleifoberfläche auf
30% oder weniger zu der Fläche
der Oberfläche
der Basis zu verringern, auf der die Schleifkornabschnitte ausgebildet
sind, wobei der Austrag des Schleifstaubs unterstützt wird.
-
Die
Durchschnittsschleifrate, der Oberflächenzustand des Ausgangsstoffes,
die Oberflächenrauhigkeit
des Ausgangsstoffes und die Zeitdauer, die zum Polieren beim Poliervorgang,
der nach dem Schleifvorgang beim Schleifen des Ausgangsstoffes eines
optischen Elements mit den entsprechenden Schleifsteinen unter den
vorangehenden Bedingungen durchgeführt wurde, benötigt wird,
und die Zeitdauer, die zum Ausbilden des Schleifsteins benötigt wird,
waren solche, die nachstehend in Tabelle 3 gezeigt sind. Tabelle 3
| | Schleifstein
der Ausführungsform der
Erfindung | Schleifstein
mit Harzbindung (herkömmlicher
Schleifstein) |
| Durchschnittsschleifrate | 12 μm/min | 10 μm/min |
| Oberflächenzustand | Glatt
auf gesamter Oberfläche | Glatte
Abschnitte und weißtrübe Abschnitte
gemischt |
| Oberflächenrauhigkeit
(Ry) | 0,13 μm | 0,19 μm für glatte
Abschnitte
1,11 μm
für weiß trübe Abschnitte |
| Benötigte Zeit
zum Polieren | 120
min | ≥ 480 min |
| Benötigte Zeit
zum Formen des Schleifsteins | 15
min (5 min + 10 min) | 60
min |
-
Aus
Tabelle 3 geht hervor, dass der Schleifstein der zweiten Ausführungsform
besser als der herkömmliche
Schleifstein mit Harzbindung ist, obgleich die Schleifkörner davon
kleiner als die Schleifkörner
des herkömmlichen
Schleifsteins mit Harzbindung sind. Es wird in Betracht gezogen,
dass dies aufgrund des höheren
Zurückhaltevermögens der
Schleifkörner
des Schleifsteins der zweiten Ausführungsform der Fall ist, wie in
dem Leistungstest des Beispiels 1 erwähnt ist.
-
Im
Zustand der Oberfläche,
die nach dem Schleifen bearbeitet werden soll, bei dem Fall, der
den herkömmlichen
Schleifstein mit Harzbindung verwendet werden, werden die weiß getrübte Oberfläche 28 und
die glatte Oberfläche 29 in
jedem kristallographischen Azimut, wie in 6 gezeigt
ist, gemischt. Insbesondere bei dem Fall, bei dem das Fluorit mit
der 111 Ebene davon, die senkrecht zu der optischen Achse einer
Linse verläuft,
die bei dieser Prüfung
geschliffen wird, wie in 6(a) gezeigt
ist, treten weiß getrübte Oberflächen 28 bei
120° mit
Bezug zu der optischen Achse als das Zentrum, und bei dem Fall,
bei dem das Fluorit mit der 110 Ebene davon senkrecht zu der optischen
Achse, wie in
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6(b) gezeigt ist, geschliffen wird, treten
weiß getrübte Oberflächen 28 bei
180° mit
Bezug zu der optischen Achse als das Zentrum auf, wobei in dem Fall,
bei dem das Fluorit mit der 100 Ebene davon senkrecht zu der optischen
Achse geschliffen wird, wie in 6(c) gezeigt
ist, treten weiß getrübte Oberflächen 28 bei
90° mit
Bezug zu der optischen Achse als das Zentrum auf. Dies sind Tendenzen,
die beim wiederholten Schleifen auftreten. Der Grund, warum die
weiß getrübte Oberfläche 28 ausgebildet
wird, ist, dass die Rissebene, die im Vorangehenden beschrieben
wurde, in dem weiß getrübten Oberflächenschichtabschnitt
ausgebildet wird. Bei dem Fall, bei dem der herkömmliche Schleifstein mit Harzbindung
verwendet wird, beträgt
die Oberflächenrauhigkeit
nach dem Schleifen auf der glatten Oberfläche 0,19 μm und für die weiß getrübte Oberfläche 1,11 μm.
-
Andererseits
stellt der Schleifstein der zweiten Ausführungsform eine glänzende Oberfläche auf
der gesamten zu bearbeitenden Oberfläche bereit, was konträr zu dem
allgemeinen Wissen ist, dass es schwierig ist eine gute Ebene, wie
eine zu bearbeitende Oberfläche,
gleichmäßig zu erzielen,
wie vorstehend beschrieben worden ist. Außerdem beträgt die Oberflächenrauhigkeit
nach dem Schleifen 0,13 μm,
was für
den herkömmlichen
Schleifstein mit Harzbindung ausgezeichnet ist. Der Grund, warum
der Schleifstein der zweiten Ausführungsform besser als der herkömmliche
Schleifstein mit Harzbindung hinsichtlich des Oberflächenzustands
und der Oberflächenrauhigkeit
nach dem Schleifen ist, wie gerade beschrieben wurde, ist nicht
offensichtlich, aber es wird vermutet, dass dies aufgrund der kleineren
Schleifkörner
und der gleichmäßigen Verteilung
der Schleifkörner
beim Schleifstein der zweiten Ausführungsform der Fall ist.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, ist der Schleifstein der zweiten Ausführungsform
hinsichtlich des Oberflächenzustands
und der Oberflächenrauhigkeit
nach dem Schleifen besser, und daher beträgt die zum Polieren benötigte Zeit
nach dem Schleifvorgang 120 Minuten, was 1/4 des Falles mit dem
herkömmlichen Schleifstein
mit Harzbindung ist. Der Grund, warum die zum Polieren benötigte Zeit
im Fall, bei dem der herkömmliche
Schleifstein mit Harzbindung verwendet wird, bezeichnenderweise
auf 480 Minuten oder mehr sich verlängert, ist der, dass die Rissebene,
welche die weiße
Trübung
auf der bearbeiteten Oberfläche
ausbildet, zwangsläufig
durch das Polieren entfernt wird.
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Die
zum Ausbilden des Schleifsteins benötigte Zeit beträgt für den Schleifstein
der zweiten Ausführungsform
15 Minuten und für
den herkömmlichen
Schleifstein mit Harzbindung 60 Minuten.
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Es
ist unnötig
zu sagen, dass die Schleifleistung des Schleifsteins der zweiten
Ausführungsform
zu der Schleifleistung des Schleifsteins der ersten Ausführungsform
im Allgemeinen äquivalent
ist. Weil allerdings die erste Ausführungsform durch Befestigung
der Schleifsteinpellets 1 mit der Schleifkornschicht, die
auf der Basis 9 ausgebildet ist, erhalten wird, ist es
notwendig, dass die harten Schleifkornschichten direkt in dem Ausbildungsvorgang
des Schleifsteins bearbeitet werden, wobei die zum Ausbilden benötigte Zeit
länger
als die der zweite Ausführungsform
ist und keinen bedeutenden Unterschied zu der herkömmlichen
Technik liefert.
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Dritte Ausführungsform
-
Eine
dritte Ausführungsform
gemäß der Erfindung
wird beschrieben.
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Der
Schleifstein dieser Ausführungsform
weist eine Schleifkornschicht auf, die durch elektrolytische Plattierung,
jedoch nicht durch stromlose Plattierung, ausgebildet ist, wobei
weitere grundlegende Beschaffenheiten dieselben wie die der zweiten
Ausführungsform
sind.
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Eine
Basis und eine Vielzahl von Basiskörpern werden zuerst wie bei
der zweiten Ausführungsform vorbereitet.
Allerdings ist es notwendig, dass die Basis und die Basiskörper aus
einem elektrisch leitfähigen Materialien
hergestellt sind, wobei solche Materialien wie beispielsweise Eisen,
rostfreier Stahl, Aluminium und dergleichen bevorzugt werden.
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Nach
dem Entfetten der Basis und der Basiskörper mit einem Lösungsmittel
werden die erforderliche Anzahl von Basiskörpern auf der Oberfläche der
Basis platziert, auf der der Schleifkornabschnitt ausgebildet werden
soll, und dann wird ein Epoxydharz-Klebemittel unter die Vielzahl
von Basiskörpern
aufgebracht. Mit anderen Worten wird das Klebemittel nicht auf die
Endflächen
der Basiskörper
aufgebracht, sondern das Klebemittel wird auf die Seitenflächen der
Basiskörper
und auf einen Bereich unter den Basiskörpern auf die Oberfläche der
Basis aufgebracht, wobei die Basiskörper auf der Basis unter Beibehaltung
der elektrischen Leitfähigkeit
zwischen den Basiskörpern
und der Basis befestigt werden. Der Grund, warum das Klebemittel
nicht auf die Endflächen
der Basiskörper
aufgebracht wird, ist der, um die elektrische Leitfähigkeit
zwischen den Basiskörpern
und der Basis sicherzustellen, und daher kann das Klebemittel auf
einem Abschnitt der Endfläche des
Basiskörpers
aufgebracht werden. Um außerdem
eine mechanische Verbindung zwischen den Basiskörpern und der Basis sicherzustellen,
kann ein Vorsprung oder eine Vertiefung auf der Endfläche des
Basiskörpers
ausgebildet sein, und eine Vertiefung oder ein Vorsprung kann auf
der Basis an einer Position ausgebildet werden, an der der Basiskörper befestigt
werden soll, wobei anschließend
der Vorsprung oder die Vertiefung des Basiskörpers mit der Vertiefung oder
dem Vorsprung der Basis in Eingriff gebracht wird.
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Nach
dem Aushärten
des Klebemittels werden die Endflächen der Basiskörper abgeschliffen
oder abgeschnitten, wobei die glatte Form, die durch Fortsetzung
der Endflächen
der auf der Basis befestigten Basiskörper ausgebildet wird, eine
inverse Form der gewünschten
herzustellenden Oberfläche
wird, ähnlich
wie bei der zweiten Ausführungsform.
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Nach
der Befestigung einer Kathode zur elektrolytischen Plattierung an
der rückseitigen
Oberfläche der
Basis mit den Basiskörper
wird die rückseitige
Oberfläche
der Basis gegenüber
der elektrolytischen Plattierung maskiert, und die Bereiche, die
nicht maskiert sind, d.h. die Endflächen der Basiskörper und
der dergleichen, werden einer Vorbehandlung zur elektrolytischen
Plattierung unterzogen.
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Nach
Beendigung der Vorbehandlung zur Plattierung wird eine Anode in
eine elektrolytische Plattierungslösung platziert und Schleifkörner werden
darin vermischt. Die Schleifkörner
können
in diesem Fall Diamantpulver, kubisches Bornitrid oder dergleichen
sein, ähnlich
wie in der ersten Ausführungsform.
Die Basis mit den Basiskörpern
wird in die elektrolytische Plattierungslösung eingetaucht, die die darin
vermischten Schleifkörner
aufweist, und ein elektrischer Strom wird zwischen der Anode in
der elektrolytischen Plattierungslösung und der an der Basis angebrachten
Kathode beim Rühren
der elektrolytischen Plattierungslösung angelegt, um elektrolytische
Schichten, die Schleifkörner
enthalten, d.h. Schleifkornabschnitte, auf den Endflächen der
Basiskörper
auszubilden.
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Nach
Beendigung der Ausbildung der Schleifkornabschnitte wird die Basis
aus der elektrolytischen Plattierungslösung herausgenommen und mit
Wasser gereinigt, und dann wird das Maskierungsmittel auf der rückseitigen
Oberfläche
der Basis entfernt. Nach Entfernen des Maskierungsmittels werden
die Oberflächen der
Schleifkornabschnitte, die auf den Endflächen der Vielzahl von Basiskörpern ausgebildet
sind, mit einer Läppscheibe
oder dergleichen geläppt,
um eine vorgeschriebene glatte Form auszubilden, um den Schleifstein zu
vervollständigen.
Das Läppen
wird notwendigerweise durchgeführt,
da die Dicke der Plattierungsschicht beim elektrolytischen Plattierungsvorgang
aufgrund der konzentrierten Ablagerung der elektrolytischen plattierten
Schicht an konvexen Abschnitten und Umfangsabschnitten nicht gleichmäßig ausgebildet
ist, wie in der ersten Ausführungsform
beschrieben ist.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, können
in dieser Ausführungsform,
die Schleifkörner
in der plattierten Schicht gleichmäßig verteilt werden, die folglich
abgeschieden wird, weil die Schleifkörner in der Plattierungslösung vermischt
sind, welches eine flüssige
Form ist. Außerdem
wird die plattierte Schicht, die durch das elektrolytische Plattierungsverfahren
ausgebildet ist, als Bindematerial für die Schleifkörner in
der plattierten Schicht verwendet, und folglich kann ein hohes Rückhaltevermögen der
Schleifkörner
erzielt werden, um die Nutzungsdauer des Schleifstein zu verlängern. Da
die plattierte Schicht als ein Bindematerial im Allgemeinen hart
ist, erleidet sie beim Schleifen und Polieren eine geringere Oberflächendenaturierung
der Schleifkornschicht, und folglich kann die Häufigkeit des Reparierens der
Schleifoberfläche
oder der Polieroberfläche
verringert werden. Da außerdem
das Klebemittel auf der Oberfläche
der Basis, auf der die Schleifkornabschnitte ausgebildet werden
sollen, unter die Vielzahl von Basiskörpern aufgebracht ist, fungiert
das Klebemittel auch als Maskierungsmittel, wobei die plattierte
Schicht davor gehindert wird, unter der Vielzahl von Basiskörpern ausgebildet
zu werden, obgleich das Maskieren, das ein anderes Material verwendet,
nicht separat durchgeführt
wird.
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Die
Schleifleistung des Schleifsteins dieser Ausführungsform ist zu der Schleifleistung
der zweiten Ausführungsform
im Allgemeinen äquivalent.
Weil jedoch der Schleifstein dieser Ausführungsform keine Schleifkornschicht
mit einer gleichmäßigen Dicke
aufweist, wie im vorangehenden beschrieben ist, ist die Zeitdauer,
die zur Bearbeitung benötigt
wird, länger
als die der zweiten Ausführungsform
und stellt keinen bedeutenden Unterschied zu der herkömmlichen
Technik dar.
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Obgleich
das Herstellungsverfahren eines Schleifsteins beschrieben worden
ist, ist es nicht nötig
zu sagen, dass ein Schleifsteinpellet mit einer elektrolytischen
Plattierungsschicht, die Schleifkörner als ein Schleifkornabschnitt
enthält,
hergestellt werden kann, indem man wie in der ersten Ausführungsform
eine Befestigungsplatte anstelle der Basis verwendet.
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Beispiel 3
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Ein
spezielles Herstellungsverfahren des in der dritten Ausführungsform
beschriebenen Schleifsteins wird mit Bezug auf 7 und 8 beschrieben.
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Eine
Basis 9b ist aus Gusseisen hergestellt und weist eine Scheibenform
auf. Ein Basiskörper 2b ist aus
rostfreiem Stahl (SUS304) hergestellt und weist eine säulenartige
Form auf. Die Oberflächen
der Basis 9b und der Basiskörper 2b sind einer
Strahlbehandlung mit Glasperlen mit einer Korngröße von #100 unterzogen worden.
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Nach
dem Entfetten der Basis 9b und der Basiskörper 2b mit
einem Lösungsmittel
werden eine erforderliche Anzahl der Basiskörper 2b auf der Basis 9b platziert,
wobei dann ein Epoxydharz-Klebemittel 12b auf die Oberfläche der
Basis 9b aufgebracht wird, auf der Schleifkornabschnitte
ausgebildet werden sollen, wie in 7(a) gezeigt
ist. Als Klebemittel 12b werden EP-138 (ein Markenname,
hergestellt von Cemedine Co., Ltd.) und SC507A/B (ein Markenname,
hergestellt von Sony Chemicals Corp.) vorzugsweise verwendet, die
in Beispiel 2 verwendet wurden. Die Auftragungsmenge des Klebemittels 12b ist
vorzugsweise eine solche Dicke, die ungefähr die Hälfte der Höhe der Basiskörper 2b ist.
Nach der Aufbringung des Klebemittels 12b wird ein Gewicht
auf die Vielzahl von Basiskörpern 2b platziert,
wobei das Klebemittel 12b ausgehärtet wird.
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Nach
dem Aushärten
des Klebemittels 12b werden die Endflächen 3b der Basiskörper 2b mittels
der wie in 7(b) gezeigten Läppscheibe 19b abgeschliffen,
wobei die glatte Gestalt, die durch Fortsetzung der Endflächen 3b der
Basiskörper 2b ausgebildet
wird, bearbeitet wird, um eine inverse Form einer herzustellenden
Oberfläche
zu sein. Das Läppen
wird unter Zuführung
einer Mischung aus Silikonkarbid-Schleifsand
mit einer Korngröße von #600
und Wasser an die Läppoberfläche durchgeführt.
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Nachdem
die Basis 9b mit den Basiskörpern einer Alkalientfettung
und einer Aktivierung mit einer Säure unterzogen wurde, wird
eine Kathode 20 zur elektrolytischen Plattierung an die
rückseitige
Oberfläche
der Basis 9b angebracht, wobei dann ein Maskierungsfilm 13b auf
der rückseitigen
Oberfläche
der Basis 9b mittels eines Maskierungsbands oder eines
Maskierungsmittels vom beschichteten Typ ausgebildet wird, wie in 7(c) gezeigt ist. Die Basis 9b mit
den Basiskörpern
wird sequenziell einer Nickelschlagplattierung 4b unterzogen.
Bei dem elektrolytischen Plattierungsverfahren wird ein elektrischer
Strom von ungefähr
10 A pro 100 cm2 auf den Flächenbereich
für ungefähr 2 Minuten
aufgebracht, um einen extrem dünnen
plattierten Film auf der Endoberfläche 3b des Basiskörpers 2b auszubilden.
Das elektrolytische Plattierungsverfahren wird für eine elektrochemische Aktivierung
der Oberfläche
des rostfreien Stahls durchgeführt,
da die Basiskörper 2b aus
rostfreiem Stahl hergestellt sind.
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Nach
Beendigung der Vorbehandlung zum Plattieren wird eine Anode 21 in
eine elektrolytische Plattierungslösung 16b platziert,
wobei Schleifkörner 15 darin
vermischt werden, wie in 8(d) gezeigt
ist. In Beispiel 3 wird eine Nickel-Sulfamat-Plattierungslösung, die
einen pH-Wert von 4 bei einer Temperatur von 50°C aufweist, als elektrolytische
Plattierungslösung 16b verwendet,
und das Diamantpulver, das einen Partikeldurchmesser von 2 bis 4 μm aufweist,
wird als Schleifkörner 15 verwendet.
Die Basis 9b mit den Basiskörpern wird in die elektrolytische
Plattierungslösung 16b mit
den darin vermischten Schleifkörner 15 eingetaucht,
ein elektrischer Strom wird zwischen der Anode 21 in der
elektrolytischen Plattierungslösung 16b und
der an der Basis 9b angebrachten Kathode 20 beim Rühren der
elektrolytischen Plattierungslösung 16b mit
einem Mischer 17 angelegt, wobei die elektrolytischen Plattierungsschichten
die Schleifkörner 15 enthalten,
d.h. dass Schleifkornabschnitte 5b auf den Endflächen der
Basiskörper 2b ausgebildet
werden. Bei dem elektrolytischen Plattierungsverfahren wird ein
elektrischer Strom von 5 A pro 100 cm2 auf
den Flächenbereich
für ungefähr 4 Stunden
angelegt, um Schleifkornabschnitte 5b mit einer Dicke von
0,24 mm auszubilden.
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Nach
Komplettierung der Ausbildung der Schleifkornabschnitte 5b wird
die Basis 9b mit den Schleifkornabschnitten 5b,
die somit ausgebildet sind, aus der elektrolytischen Plattierungslösung 16b herausgenommen
und mit Wasser gereinigt, wobei der Maskierungsfilm 13b von
der rückseitigen
Oberfläche
der Basis 9b entfernt wird. Danach wird das Läppen mit
einer wie in 8(e) gezeigten Läppscheibe 19c durchgeführt, wobei
die glatte Form, die durch Fortsetzung der Oberflächen der
Schleifkornabschnitte 5b ausgebildet wird, die auf den
Endflächen
der auf der Basis 9b befestigten Basiskörper 2b ausgebildet
sind, bearbeitet wird, um eine inverse Gestalt einer herzustellenden
Oberfläche
zu sein.
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In
dem Fall, bei dem eine Befestigungsplatte zur Ausbildung der Schleifsteinpellets
anstelle der Basis verwendet wird, wie vorstehend beschrieben ist,
wird vorzugsweise das in Beispiel 1 verwendete Turco 5980-1A (ein
Markenname, der von Atofina Chemicals, Inc., U.S. produziert wird)
als Klebemittel zum vorläufigen
Befestigen der Basiskörper
auf der Befestigungsplatte verwendet.
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Ausführungsform
einer Belichtungsvorrichtung
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Eine
Ausführungsform
einer Belichtungsvorrichtung wird mit Bezug auf 9 beschrieben.
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Die
Belichtungsvorrichtung in dieser Ausführungsform projizieren ein
Muster auf eine Siliziumscheibe 30 und weist eine Lichtquelle 31,
eine Kondensatorlinse 32, ein optisches Belichtungssystem 33,
ein optisches Projizierungssystem 34 und eine Plattform 35 auf,
auf der die Siliziumscheibe 30 platziert ist. Eine Maske 36 mit
einem Muster, das darauf ausgebildet ist und dem Prozessinhalt der
Silikonscheibe 30 entspricht, ist passend zwischen dem
optischen Beleuchtungssystem 33 und dem optischen Projizierungssystem 34 angeordnet.
Als Lichtquelle 31 wird in dieser Ausführungsform ein ArF-Laser, der
Licht mit einer extrem kurzen Wellenlänge abstrahlt, oder ein F2-Laser verwendet, der Licht mit einer noch
kürzeren
Wellenlänge
abstrahlt. Das optische Belichtungssystem 33 hat eine solche
Funktion, dass die Verteilung der Lichtintensität über dem Lichtpfad vergleichmäßigt wird,
wobei das optische Projizierungssystem 34 eine solche Funktion
hat, dass eine Abbildung auf der Maske 36 auf die Siliziumscheibe 30 fokussiert
wird.
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Es
ist für
die neueste Belichtungsvorrichtung gefordert, dass das Muster auf
der Maske 36 mittels Licht projiziert wird, das eine kürzere Wellenlänge hat,
wie im vorangehenden beschrieben ist, um ein winziges Muster auf
die Siliziumscheibe 30 zu projizieren. Folglich sind alle
Kondensatorlinsen 32, verschiedene Linsen im optischen
Belichtungssystem 33 und verschiedene Linsen im optischen
Projizierungssystem 34 aus Quarz oder aus Fluorid hergestellt,
um mit Licht fertig zu werden, das eine kürzere Wellenlänge in dieser
Ausführungsform
hat.
-
Es
ist herausgefunden worden, dass in dem Fall, bei dem Fluorid geschliffen
wird, gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Schleifsteine der
Ausführungsformen
der Erfindung, die beschrieben worden sind, verwendet werden, wie
in dem Leistungstest in Beispiel 2 beschrieben ist. In dieser Ausführungsform
werden folglich die verschiedenen Linsen erhalten, die die optische
Belichtungsvorrichtung ausmachen, durch einen der wie vorstehend
beschriebenen Schleifsteine der Ausführungsformen der Erfindung,
vorzugsweise der Schleifstein der zweiten Ausführungsform. Die Linsen, die
folglich erhalten werden, können
in kurzen Zeitabschnitten mit hoher Genauigkeit für die Belichtungsvorrichtung
ausgebildet werden, wobei sie folglich zur Reduzierung der Herstellungskosten
des Ausrichters selbst beitragen.