JP2001121408A

JP2001121408A - 電気泳動研磨方法および電気泳動研磨用研磨剤

Info

Publication number: JP2001121408A
Application number: JP30486899A
Authority: JP
Inventors: Kuninori Shinada; 邦典品田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2001-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、電気泳動現象を用いてガラスを研
磨するための電気泳動研磨方法、および、この電気泳動
研磨方法に使用される電気泳動研磨用研磨剤に関し、酸
化セリウム砥粒を用いたガラスの研磨加工の能率を従来
より大幅に増大することを目的とする。【解決手段】水に酸化セリウム砥粒および酸化アルミ
ニウム微粒を混合してなる研磨剤中に、陰電極となる研
磨工具および陽電極を浸漬するとともに、前記研磨工具
および陽電極に電圧を印加し、前記研磨工具に前記酸化
アルミニウム微粒とともに前記酸化セリウム砥粒を付着
させ、前記酸化セリウム砥粒の付着した前記研磨工具に
より、ガラスからなる被加工物の研磨を行うことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気泳動現象を用
いてガラスを研磨するための電気泳動研磨方法、およ
び、この電気泳動研磨方法に使用される電気泳動研磨用
研磨剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学ガラス等のガラスの研磨は、
加工能率を向上するために、べんがらに換えて酸化セリ
ウム（ＣｅＯ₂）砥粒を用いて行われている。そして、
加工能率をより向上するために、研磨工具と被加工物と
の間に介在させる酸化セリウム砥粒の砥粒数を増大する
方法が種々工夫されている。

【０００３】従来、このような方法として、例えば、１
９８６年度精密工学会春期大会学術講演会講演論文集２
７７頁から２７８頁に記載される電気泳動現象を利用し
た方法が知られている。図４は、この方法に使用される
ポリシング装置を示すもので、この装置では、液槽１
が、ポリシャ２が貼着されるステンレス円盤３上に側壁
４を形成して構成され、液槽１内には、酸化セリウム砥
粒と水とからなる研磨剤が収容されている。

【０００４】また、上部回転軸５の下端には、ガラスか
らなる被加工物６が固定され、研磨剤中に浸漬されてい
る。被加工物６の近傍には、ステンレス製の電極板７が
配置され、この電極板７が陽極、ステンレス円盤３が陰
極となるように電圧が印加される。この方法では、図５
に示すように、研磨剤中の酸化セリウム砥粒８は、陰に
帯電しており、ポリシャ２の凹部２ａに位置する酸化セ
リウム砥粒８が、上方の電極板７に向けて電気泳動す
る。

【０００５】一方、ポリシャ２と被加工物６には、回転
運動が与えられ、この運動により浮上した酸化セリウム
砥粒８は、液の流れにのり能率良く被加工物６の加工面
に供給される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の方法では、電極板７に向けて電気泳動する酸化セ
リウム砥粒８を利用して、被加工物６の加工面に供給さ
れる酸化セリウム砥粒８の数を増大しているため、加工
能率の向上にも限界があるという問題があった。

【０００７】本発明は、かかる従来の問題を解決するた
めになされたもので、酸化セリウム砥粒を用いたガラス
の研磨加工の能率を従来より大幅に増大することができ
る電気泳動研磨方法、および、この電気泳動研磨方法に
使用される電気泳動研磨用研磨剤を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の電気泳動研磨
方法は、水に酸化セリウム砥粒および酸化アルミニウム
微粒を混合してなる研磨剤中に、陰電極となる研磨工具
および陽電極を浸漬するとともに、前記研磨工具および
陽電極に電圧を印加し、前記研磨工具に前記酸化アルミ
ニウム微粒とともに前記酸化セリウム砥粒を付着させ、
前記酸化セリウム砥粒の付着した前記研磨工具により、
ガラスからなる被加工物の研磨を行うことを特徴とす
る。

【０００９】請求項２の電気泳動研磨用研磨剤は、水に
酸化セリウム砥粒および酸化アルミニウム微粒を混合し
てなることを特徴とする。請求項３の電気泳動研磨用研
磨剤は、請求項２記載の電気泳動研磨用研磨剤におい
て、前記酸化セリウム砥粒の粒径が０．１μｍ以上であ
り、前記酸化アルミニウム微粒の粒径が０．１μｍ以下
であることを特徴とする。

【００１０】（作用）請求項１の電気泳動研磨方法で
は、水に酸化セリウム砥粒および酸化アルミニウム微粒
を混合してなる研磨剤中に、陰電極となる研磨工具およ
び陽電極が浸漬される。そして、研磨工具および陽電極
に電圧を印加し、研磨工具に酸化アルミニウム微粒とと
もに酸化セリウム砥粒を付着させ、この酸化セリウム砥
粒の付着した研磨工具により、ガラスからなる被加工物
の研磨が行われる。

【００１１】請求項２の電気泳動研磨用研磨剤では、水
に酸化セリウム砥粒および酸化アルミニウム微粒を混合
したので、この懸濁液中に陰極と陽極とを浸漬し電圧を
印加すると、懸濁液中で酸化セリウム砥粒に付着した酸
化アルミニウム微粒が陰極に向けて電気泳動し、酸化ア
ルミニウム微粒とともに酸化セリウム砥粒が陰極に付着
される。

【００１２】請求項３の電気泳動研磨用研磨剤では、酸
化セリウム砥粒の粒径が０．１μｍ以上とされ、酸化ア
ルミニウム微粒の粒径が０．１μｍ以下とされる。ここ
で、酸化セリウム砥粒の粒径を０．１μｍ以上としたの
は、これ未満の粒径では、研磨に作用する酸化セリウム
砥粒一つ当たりの引っ掻き深さが極めて浅くなり、充分
な研磨除去量を得ることが困難になるとの理由による。

【００１３】また、酸化アルミニウム微粒の粒径を０．
１μｍ以下としたのは、これを越えた粒径では、懸濁液
中における酸化セリウム砥粒への酸化アルミニウム微粒
の付着個数が少なくなり、酸化アルミニウム微粒の電気
泳動により酸化セリウム砥粒を陰極に導くことが困難に
なるとの理由による。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。

【００１５】図１は、本発明が適用される研磨装置を示
しており、この研磨装置ではポリシングが行われる。図
１において、ベース１１上には、回転軸１３を介して、
回転テーブル１５が設置されている。回転テーブル１５
の外周に沿って側壁１７が配置され、液槽１９が形成さ
れている。

【００１６】この液槽１９内の回転テーブル１５上に
は、例えば、石英ガラスからなる被加工物２１が固定さ
れている。そして、液槽１９内には、水に酸化セリウム
砥粒２３および酸化アルミニウム（アルミナ）微粒２５
を混合した懸濁液である電気泳動研磨用研磨剤が注入さ
れている。

【００１７】この実施形態では、酸化セリウム砥粒２３
の粒径は０．１μｍ以上とされ、酸化アルミニウム微粒
２５の粒径は０．１μｍ以下とされている。また、液槽
１９には、陽電極２７と研磨工具２９とが懸濁液に浸漬
して配置されている。研磨工具２９は、図２の（ａ）お
よび（ｂ）に示すように、工具本体３１の下面にポリシ
ャ３３を固着して構成されている。

【００１８】工具本体３１は、アルミニウム，黄銅等の
導電性の金属により形成されている。また、ポリシャ３
３には、ピッチ，パッド等が用いられている。工具本体
３１のポリシャ３３側には、格子状に溝３１ａが形成さ
れており、この溝３１ａの部分を除いた位置にポリシャ
３３が固着されている。研磨工具２９は、導電性材料か
らなるかんざし軸３５により被加工物２１を押圧可能と
されており、また、かんざし軸３５により被被加工物２
１上で揺動運動可能とされている。

【００１９】陽電極２７とかんざし軸３５には直流電源
３７が接続され、陽電極２７には陽電圧が、かんざし軸
３５には陰電圧が印加可能とされている。以下、上述し
た研磨装置を用いてのポリシング方法を詳細に説明す
る。先ず、液槽１９内に、水に酸化セリウム砥粒２３と
酸化アルミニウム微粒２５とを懸濁した懸濁液が注入さ
れ、この液槽１９に、被加工物２１と陽電極２７とが設
置される。

【００２０】次に、研磨工具２９が、被加工物２１上に
配置され、研磨工具２９をかんざし軸３５により押圧す
ることにより、研磨工具２９のポリシャ３３が被加工物
２１に押圧される。この状態で、回転テーブル１５が回
転され、液槽１９とともに被加工物２１が回転され、ま
た、かんざし軸３５により研磨工具２９に揺動運動が与
えられる。

【００２１】そして、同時に、直流電源３７により、陽
電極２７が陽極に、また、導電性のかんざし軸３５を介
して導電性の工具本体３１が陰極になるように電圧が印
加される。この電圧の印加により、懸濁液中で酸化セリ
ウム砥粒２３を囲んで酸化セリウム砥粒２３に付着した
酸化アルミニウム微粒２５が陰極である工具本体３１に
向けて電気泳動し、酸化アルミニウム微粒２５とともに
酸化セリウム砥粒２３が陰極の工具本体３１の溝３１ａ
に付着される。

【００２２】なお、この状態では、研磨工具２９のポリ
シャ３３と被加工物２１とが接触しているが、この実施
形態では、研磨工具２９の工具本体３１に溝３１ａを設
けているため、溝３１ａには酸化アルミニウム微粒２５
とともに酸化セリウム砥粒２３が付着する。図３は、水
に酸化セリウム砥粒２３と酸化アルミニウム微粒２５と
を懸濁した懸濁液に２つの電極を挿入し、これ等の電極
に電圧を印加した時に、陰極に吸着した酸化セリウム砥
粒２３の吸着層の厚さと印加電圧との関係を示したもの
である。

【００２３】この図より、印加電圧が５０Ｖと比較的小
さい時にも、吸着層の厚さが５ｍｍと充分に厚いことが
わかる。なお、この吸着層は、酸化アルミニウム微粒２
５だけの時は色が白色であるが、肌色の酸化セリウム砥
粒２３が混合された場合には、吸着層の色は肌色にな
り、目視でも容易に酸化セリウム砥粒２３が含まれてい
ることがわかる。

【００２４】そして、図２において、研磨工具２９の工
具本体３１の溝３１ａに、懸濁液がより回り込み易く、
かつ、酸化セリウム砥粒２３がより多く付着するよう
に、溝３１ａの深さや幅を数ｍｍの値にしても、図３に
示したように、印加電圧を上げることにより、陰極の工
具本体３１の溝３１ａには、電気泳動現象によって酸化
アルミニウム微粒２５とともに酸化セリウム砥粒２３
が、研磨工具２９の端面に設けたポリシャ３３と同じ高
さまで十分付着する。

【００２５】このようにして研磨工具２９の工具本体３
１の溝３１ａに付着した酸化セリウム砥粒２３は、被加
工物２１に作用し、被加工物２１の研磨除去量を増大す
る。なお、この時、研磨工具２９の工具本体３１の溝３
１ａには、電気泳動現象により酸化セリウム砥粒２３と
酸化アルミニウム微粒２５が付着するが、酸化セリウム
砥粒２３の方が粒径が大きいため、被加工物２１の研磨
には酸化セリウム砥粒２３が作用し、酸化アルミニウム
微粒２５は酸化セリウム砥粒２３を電気泳動させるため
にのみ作用する。

【００２６】また、研磨加工中に研磨工具２９の工具本
体３１の溝３１ａに付着した酸化セリウム砥粒２３は、
溝３１ａから脱落する場合もあるが、酸化セリウム砥粒
２３が脱落した箇所には、酸化セリウム砥粒２３がすぐ
に泳動付着される。さらに、研磨工具２９が陰極にされ
ているため、陽極酸化膜の影響による研磨工具２９の劣
化をなくすことができる。

【００２７】また、電気泳動により研磨工具２９の溝３
１ａに付着した吸着層は、水を含んでいるためポリシャ
３３と同様に弾性を有しており、酸化セリウム砥粒２３
の粒径が大きくなり、単体の酸化セリウム砥粒２３が被
加工物２１を引っ掻く深さが増大しても、吸着層の弾性
作用により比較的均一な引っ掻き深さになり、良好な表
面粗さを得ることができる。

【００２８】さらに、前述したように、電気泳動により
酸化セリウム砥粒２３が研磨に作用する量が大幅に増大
するため、一つの酸化セリウム砥粒２３の引っ掻く深さ
が増大することに加え、多大な量の酸化セリウム砥粒２
３が被加工物２１を引っ掻くことになり、研磨除去量を
従来より大幅に増大することができる。そして、上述し
た電気泳動研磨方法では、研磨工具２９および陽電極２
７に電圧を印加し、研磨工具２９に酸化アルミニウム微
粒２５とともに酸化セリウム砥粒２３を付着させ、この
酸化セリウム砥粒２３の付着した研磨工具２９により、
ガラスからなる被加工物２１の研磨を行うようにしたの
で、被加工物２１の研磨に直接寄与する酸化セリウム砥
粒２３の数を従来より大幅に増大することが可能にな
り、酸化セリウム砥粒２３を用いたガラスの研磨加工の
能率を従来より大幅に増大することができる。

【００２９】また、上述した電気泳動研磨方法では、水
に酸化セリウム砥粒２３および酸化アルミニウム微粒２
５を混合した電気泳動研磨用研磨剤中に、陰電極となる
研磨工具２９および陽電極２７を浸漬したので、電気泳
動で陰極の研磨工具２９に付着する酸化セリウム砥粒２
３の粒径を従来より大幅に大きくすることができ、ま
た、陰極の研磨工具２９に付着する酸化セリウム砥粒２
３の厚みを従来より大幅に増大することができる。

【００３０】そして、上述した電気泳動研磨用研磨剤で
は、酸化セリウム砥粒２３の粒径を０．１μｍ以上とし
たので、充分な研磨除去量を得ることができ、さらに、
酸化アルミニウム微粒２５の粒径を０．１μｍ以下とし
たので、酸化アルミニウム微粒２５の電気泳動により酸
化セリウム砥粒２３を陰極の研磨工具２９に確実に導く
ことができる。

【００３１】なお、ここで、酸化セリウム砥粒２３の粒
径を０．１μｍ以上としたのは、これ未満の粒径では、
研磨に作用する酸化セリウム砥粒２３一つ当たりの引っ
掻き深さが極めて浅くなり、充分な研磨除去量を得るこ
とが困難になるとの理由による。また、酸化アルミニウ
ム微粒２５の粒径を０．１μｍ以下としたのは、これを
越えた粒径では、懸濁液中における酸化セリウム砥粒２
３への酸化アルミニウム微粒２５の付着個数が少なくな
り、酸化アルミニウム微粒２５の電気泳動により酸化セ
リウム砥粒２３を陰極である研磨工具２９に導くことが
困難になるとの理由による。

【００３２】なお、上述した実施形態では、ポリシング
に本発明を適用した例について説明したが、本発明はか
かる実施形態に限定されるものではなく、例えば、ラッ
ピング等の研磨にも同様に適用することができる。ま
た、上述した実施形態では、水に酸化セリウム砥粒２３
および酸化アルミニウム微粒２５を混合した研磨剤を使
用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態
に限定されるものではなく、例えば、酸化マグネシュウ
ム等が混合されていても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の電気泳動
研磨方法では、研磨工具および陽電極に電圧を印加し、
研磨工具に酸化アルミニウム微粒とともに酸化セリウム
砥粒を付着させ、この酸化セリウム砥粒の付着した研磨
工具により、ガラスからなる被加工物の研磨を行うよう
にしたので、被加工物の研磨に直接寄与する酸化セリウ
ム砥粒の数を従来より大幅に増大することが可能にな
り、酸化セリウム砥粒を用いたガラスの研磨加工の能率
を従来より大幅に増大することができる。

【００３４】また、水に酸化セリウム砥粒および酸化ア
ルミニウム微粒を混合した研磨剤を使用したので、酸化
アルミニウム微粒の電気泳動により、比較的粒径の大き
い酸化セリウム砥粒を研磨工具に厚く付着させることが
可能になり、加工能率をより向上することができる。さ
らに、電気泳動により研磨工具に付着した吸着層は、水
を含んでいるためポリシャと同様に弾性を有しており、
酸化セリウム砥粒の粒径が大きくなり、単体の酸化セリ
ウム砥粒が被加工物を引っ掻く深さが増大しても、吸着
層の弾性作用により比較的均一な引っ掻き深さになり、
良好な表面粗さを得ることができる。

【００３５】請求項２の電気泳動研磨用研磨剤では、水
に酸化セリウム砥粒および酸化アルミニウム微粒を混合
したので、酸化アルミニウム微粒の電気泳動により、酸
化セリウム砥粒を陰極に付着させることが可能になり、
この結果、電気泳動で陰極に付着する酸化セリウム砥粒
の粒径を従来より大幅に大きくすることができ、また、
陰極に付着する酸化セリウム砥粒の厚みを従来より大幅
に増大することができる。

【００３６】請求項３の電気泳動研磨用研磨剤では、酸
化セリウム砥粒の粒径を０．１μｍ以上としたので、充
分な研磨除去量を得ることができる。また、酸化アルミ
ニウム微粒の粒径を０．１μｍ以下としたので、酸化ア
ルミニウム微粒の電気泳動により酸化セリウム砥粒を陰
極に確実に導くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態が適用される研磨装置を示
す説明図である。

【図２】図１の研磨工具を示す説明図である。

【図３】本発明の電気泳動研磨用研磨剤を用いた時の印
加電圧と陰極に付着した吸着層の厚さとの関係を示す説
明図である。

【図４】従来のポリシング装置を示す説明図である。

【図５】図４の装置の加工原理を示す説明図である。

【符号の説明】

２１被加工物２３酸化セリウム砥粒２５酸化アルミニウム微粒２７陽電極２９研磨工具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水に酸化セリウム砥粒および酸化アルミ
ニウム微粒を混合してなる研磨剤中に、陰電極となる研
磨工具および陽電極を浸漬するとともに、前記研磨工具
および陽電極に電圧を印加し、前記研磨工具に前記酸化
アルミニウム微粒とともに前記酸化セリウム砥粒を付着
させ、前記酸化セリウム砥粒の付着した前記研磨工具に
より、ガラスからなる被加工物の研磨を行うことを特徴
とする電気泳動研磨方法。
【請求項２】水に酸化セリウム砥粒および酸化アルミ
ニウム微粒を混合してなることを特徴とする電気泳動研
磨用研磨剤。
【請求項３】請求項２記載の電気泳動研磨用研磨剤に
おいて、前記酸化セリウム砥粒の粒径が０．１μｍ以上であり、
前記酸化アルミニウム微粒の粒径が０．１μｍ以下であ
ることを特徴とする電気泳動研磨用研磨剤。