JP2000108033A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨装置による被加工物の面精度を高め、加
工速度を高速化する。 【解決手段】 被加工物２を載置する定盤１７の上面に
は研磨皿１が固設される。研磨皿１および定盤１７には
空孔３、４が穿設され、空孔３は管１９と、空孔４は管
１８とそれぞれ連通する。管１８、１９は回転継ぎ手１
２を介して管１３、１４とそれぞれ回転自在に接続され
る。管１３はポンプ１１の吸入口１１ｂに、管１４はポ
ンプ１１の吐出口１１ａにそれぞれ接続される。定盤１
７はモータ１０により回転駆動される。このとき、ポン
プ１１が作動して空孔３より研磨剤が研磨皿１の表面に
吐出し、この研磨剤は空孔４より吸入される。研磨剤の
吸入にともない、被加工物２は研磨皿１に吸引される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨加工により平
面または球面形状を創成する研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラスやセラミクスなどの光学部品に
は、光の波長オーダーの高い面精度が要求されることが
多い。特に短波長領域で用いられるミラーや干渉測定装
置などの基準面として用いられるミラーなどには非常に
高い面精度が求められる。これらの光学部品の加工に際
しては研磨加工が行われる。

【０００３】研磨加工には研磨装置が用いられ、被加工
物と研磨皿との間に遊離砥粒を介在させて被加工物およ
び研磨皿を相対的に回転させながら摺動させる。加工面
形状が平面の場合には平面形状の研磨皿を回転させ、こ
の研磨皿上に被加工物を載置して研磨皿と被加工物とを
摺動させることにより研磨加工を進行させる方法が一般
的である。研磨が進むにつれ、研磨皿の平面形状が被加
工物に転写されて平面形状を創成することができる。こ
のとき、研磨液に砥粒を混合した研磨剤を供給しながら
被加工物と研磨皿とを摺動させることにより、被加工物
の表面が微小量ずつ除去されて高精度の加工面形状を得
ることができる。

【０００４】次に、従来の技術に係る研磨装置について
説明する。従来の技術に係る研磨装置は、モータにより
回転駆動される定盤と、その定盤の上に設けられた研磨
皿と、被加工物を研磨皿に押圧しながら支持するかんざ
しと、研磨皿の表面に研磨剤を供給する研磨剤供給装置
とで構成される。そして、研磨剤がまかれた研磨皿に被
加工物を載置してかんざしにて押圧しながら定盤を回転
させることにより研磨加工が行われる。

【０００５】なお、研磨皿の表面には、格子状の溝が縦
横に切られており、溝により分割された面と被加工物と
が当接する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
研磨加工では、効率的な研磨が行えず、また被加工物の
中心部付近と周縁部付近とでその除去量（加工量）に差
異を生じて面精度が低下する場合があった。このことに
ついて図４を参照して説明する。図４は、溝３１ａと溝
３１ａによって分割された面３１ｂを有する研磨皿３１
と、被加工物３２との間に介在している研磨剤３９の様
子を示している。

【０００７】図４に示すように、被加工物３２と研磨皿
３１とが摺動する際に、研磨皿３１上の研磨剤３９が被
加工物３２により押しのけられてしまい、研磨剤３９中
の砥粒が溝３１ａに落ち込んでしまうことに起因する。
また、定盤が回転することにより研磨皿３１上の研磨剤
３９に遠心力を生じ、研磨剤３９が溝３１ａの中に振り
落とされてしまうことにも起因する。つまり、面３１ｂ
上に残って被加工物３２の研磨作用に係る砥粒の量が少
ないため、効率的な研磨が行えず、研磨に多大の時間を
要する。また、被加工物３２の研磨面中央近傍へは砥粒
が到達しにくく、被加工物３２の外縁部と中央部とで除
去量に差を生じ、いわゆる縁だれを起こす。その一方
で、溝３１ａは研磨剤３９中の砥粒による研磨作用を高
める効果を有するものであるから溝３１ａを無くすこと
はできない。

【０００８】また、被加工物３２の面積に比して高さ
（厚み）寸法が大きいものでは、被加工物３２の保持状
態が不安定となり、加圧もしにくく、研磨面の精度が低
下する場合があった。

【０００９】本発明は、被加工面を高精度で均一に、か
つ効率よく加工可能な研磨装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
に対応付けて以下の発明を説明する。 （１） 請求項１に記載の発明は、被加工物２の被加工
面と接触する接触面と、被加工面と接触面とを相対運動
させる回転台１７とを有し、相対運動により生じる摺動
動作により研磨剤で被加工物２を研磨する研磨装置に適
用される。そして、回転台１７の接触面に少なくとも研
磨剤を吸い込む吸込孔４を穿設し、吸込孔４を吸引装置
１１の吸入口１１ｂと連通することにより上述した目的
を達成する。 （２） 請求項２に記載の発明は、回転台１７の接触面
に吸込孔４とともに研磨剤を吐出するための吐出孔３を
さらに穿設し、吐出孔３を圧送装置１１の吐出口１１ａ
と連通するものである。

【００１１】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
る研磨装置の概略的構成を示す図であり、研磨装置の定
盤回転軸に沿う縦断面を示している。定盤１７の主軸１
６は、ベアリング９を介して本体８に回転自在に固定さ
れ、モータ１０との間にベルト１５が掛け回される。定
盤１７の上部には研磨皿１が取り付けられており、モー
タ１０により主軸１６が回転駆動されると定盤１７とと
もに研磨皿１が矢印２３に示す方向に回転駆動される。

【００１３】被加工物２は研磨皿１の上に載置され、か
んざし７により矢印２１に示されるように揺動駆動され
る。被加工物２は研磨皿１との間で生じる摩擦力によ
り、矢印２２に沿って連れ回り運動を行う。なお、かん
ざし７に代えて不図示のローラ等を用いて被加工物２を
支持したり揺動駆動したりしてもよい。また、被加工物
２に強制回転を与えてもよい。

【００１４】研磨皿１の表面には、図２に示されるよう
に溝１ａが縦横に格子状に形成され、これにより研磨皿
１の表面には複数の凸部１ｂが形成される。凸部１ｂの
それぞれには空孔３または４が設けられる。

【００１５】定盤１７の中央部付近の縦断面を示す図３
に示されるように、定盤１７の内部には室５および６が
設けられる。室５は空孔４および管１８の一端と連通
し、室６は空孔３および管１９の一端と連通する。

【００１６】図１に戻り、管１８および１９は中空の主
軸１６の内部に敷設されており、室５または６と接続さ
れていない側の端が回転継ぎ手１２を介してそれぞれ管
１３および１４と回転自在に接続される。つまり、主軸
１６がモータ１０によって回転駆動されても管１３と管
１８、そして管１４と管１９とは、それぞれ回転継ぎ手
１２を介して連通状態が維持される。管１３および１４
の回転継ぎ手１２に接続されていない側の端は、ポンプ
１１の吸入口１１ｂ、吐出口１１ａとそれぞれ接続され
る。

【００１７】ポンプ１１の吐出口１１ａから吐出される
研磨剤は、矢印２５で示される向きに沿って管１４およ
び管１９内を流動し、室６内に流れ込む。そして図３に
示されるように空孔３を経て研磨皿１の凸部１ｂ（図
２）の表面に流れ出す。一方、ポンプ１１の吸入口１１
ｂより吸入される研磨剤は、研磨皿１の凸部１ｂより図
３の矢印ｓに沿う向きに空孔４の内部を流動し、さらに
室５、管１８および管１３（図１）の内部を矢印２４で
示される向きに流動する。このため、空孔４を塞ぐよう
にして研磨皿１の表面に載置される被加工物２には吸引
力が作用する。

【００１８】管１３、１４の内部を流動する研磨剤の流
量はそれぞれ調節可能であり、吐出量が吸入量を上回る
場合には不図示のタンクから研磨剤を供給したり、ある
いはこのタンクに排出することができる。

【００１９】上述のようにポンプ１１が作動するのにと
もない、図３に示されるように研磨剤は室６より矢印ｅ
に沿う向きに空孔３の内部を流動して凸部１ｂの表面よ
り流出する。このように研磨剤が流動することにより、
被加工物２と凸部１ｂの表面との間に介在する研磨剤中
の砥粒Ｃが増し、研磨の加工速度すなわち単位時間あた
りの研磨量）を増すことができる。また、被加工物２の
中央部付近にも研磨剤Ｃが多く介在することにより、被
加工面全体にわたり均一な研磨を行うことができるので
縁だれを抑制することができる。

【００２０】また、上述のように被加工物２には吸引力
が作用するので、被加工物２が被研磨面の面積に比して
高い（厚い）ものであっても安定的に研磨皿１の表面に
押しつけられる。したがって容易に研磨加工を行うこと
が可能となる。このときに、ポンプ１１の吸引量および
吐出量をそれぞれ制御することにより被加工物２へ作用
する加工圧力を任意に設定することも可能となる。

【００２１】上述した研磨装置を用いて実際に研磨加工
を行ったときの結果を以下に示す。

【００２２】研磨皿１として直径３００ｍｍのものを用
い、直径１００ｍｍのセラミック基板を研磨した。定盤
１７の回転速度を２０（ｒ．ｐ．ｍ．）とし、被加工物
２を連れ回り運動させて研磨を行った。研磨剤としては
ダイヤモンド砥粒を水に混入したものを用い、空孔３、
４の直径は２ｍｍ程度として加工圧力が１００〜２００
（ｇｆ／ｃｍ²）となるようにポンプ１１の吸入量およ
び吐出量を調節した。

【００２３】上述した条件にて研磨加工を行ったとこ
ろ、従来のものに比して加工速度は３０〜５０％程度増
し、縁だれの量も低減することができた。

【００２４】以上の実施の形態の研磨装置において、溝
１ａは格子状に研磨皿１の表面に形成されるものだけで
なく、三角形、同心円、六角形、あるいは複数の異なる
形状のパターンを組み合わせた形状等を描くように形成
されるものであってもよい。また、一つの凸部１ｂに空
孔３または４を一つづつ穿設する例について説明した
が、一つの凸部１ｂに空孔３および４を共に穿設しても
よいし、あるいは一つの凸部１ｂに複数の空孔３または
４を穿設してもよい。定盤１７（研磨皿１）全体に穿設
する空孔３および４の数の比率や配設パターンに関して
は、本実施の形態に限られるものではない。

【００２５】また、以上の実施の形態の研磨装置におい
て、１台のポンプ１１を用いて被加工物２を研磨皿１に
吸引し、研磨皿１上の研磨剤を吸入するとともに研磨剤
を研磨皿１上に吐出する例について説明したが、研磨剤
の吸入用、吐出用にそれぞれ独立したポンプを有するも
のであってもよい。この場合には研磨剤の吸入量および
吐出量をさらに容易に独立して調節することができる。

【００２６】さらに、図示はされていないが、研磨剤を
研磨皿１の表面に供給する際に、研磨皿１の上方より研
磨剤を供給するものであってもよい。この場合、研磨皿
１の凸部１ｂより研磨剤を吐出させるのに比べて上述し
た効果はやや薄れる。しかし、研磨皿１の上方より供給
された研磨剤は空孔４で吸入されることにより凸部１ｂ
の表面上には研磨剤の流れが生じる。この流れの上を被
加工物２が移動することにより、被加工物２の被加工面
と研磨皿１との間に存する砥粒Ｃ（図２）の量は従来の
技術に係る研磨装置に比べて多くなる。したがって研磨
加工の速度を増すとともに被加工物２の均一な研磨を行
うことができるのに加え、被加工物を吸引することがで
きるので被加工物２が被加工面の面積に比して高い（厚
い）ものであっても安定して研磨することができる。

【００２７】以上では、本発明を平面研磨装置に適用す
る例について説明したが、球面研磨装置に適用すること
も可能である。

【００２８】以上の発明の実施の形態と請求項との対応
において、ポンプ１１が吸引装置および圧送装置を、定
盤１７および研磨皿１が回転台を、空孔４が吸込孔を、
空孔３が吐出孔をそれぞれ構成する。

【００２９】

【発明の効果】以上に説明したように、 （１） 請求項１に記載の発明によれば、回転台の被加
工物載置面に穿設される吸入空孔により被加工物を吸引
することができ、これにより被加工面の面積に比して高
さ寸法の大きな（厚い）被加工物も安定して加工するこ
とができる。 （２） 請求項２に記載の発明によれば、被加工物の径
が大きくても被加工物の中心近傍の被加工面と回転台と
の間に介在する研磨剤中の砥粒の量を増すことができ
る。したがって被加工物が大きなものであっても、比較
的短時間のうちに高精度の研磨加工面を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る研磨装置の概略的構
成を示す図である。

【図２】研磨皿の表面形状を説明する図である。

【図３】定盤、研磨皿および被加工物の断面を部分的に
示す図である。

【図４】従来の技術に係る研磨装置の研磨皿および被加
工物の断面を部分的に示す図である。

【符号の説明】

１ 研磨皿 ２ 被加工物 ３、４ 空孔 ５、６ 室 １１ ポンプ １２ 回転継ぎ手 １３、１４、１８、１９ 管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工物の被加工面と接触する接触面と、
   前記被加工面と前記接触面とを相対運動させる回転台と
   を有し、前記相対運動により生じる摺動動作により研磨
   剤で前記被加工物を研磨する研磨装置において、 前記回転台の前記接触面に少なくとも前記研磨剤を吸い
   込む吸込孔を穿設し、前記吸込孔を吸引装置の吸入口と
   連通することを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の研磨装置において、 前記回転台の前記接触面に前記吸込孔とともに前記研磨
   剤を吐出するための吐出孔をさらに穿設し、前記吐出孔
   を圧送装置の吐出口と連通することを特徴とする研磨装
   置。