JP2002307280A - 研磨工具、研磨方法および研磨装置 - Google Patents

研磨工具、研磨方法および研磨装置

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JP2002307280A
JP2002307280A JP2001113631A JP2001113631A JP2002307280A JP 2002307280 A JP2002307280 A JP 2002307280A JP 2001113631 A JP2001113631 A JP 2001113631A JP 2001113631 A JP2001113631 A JP 2001113631A JP 2002307280 A JP2002307280 A JP 2002307280A
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JP
Japan
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polishing
tool
optical element
polisher
polishing tool
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JP2001113631A
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English (en)
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Kuninori Shinada
邦典 品田
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】非球面光学素子を研磨する際、研磨工具の柔軟
性が適切ではないために、良好な研磨ができず、光学素
子の表面精度が低いという問題点を解決し、光学素子表
面の面精度が良好な研磨方法、研磨工具、研磨装置を提
供する。 【解決手段】光学素子を研磨する研磨ポリシャ11と研
磨ポリシャを支持する支持具を有する光学素子の研磨工
具において、研磨ポリシャ11と支持具との間の空隙部
に電気粘性流体12を充填し、電気粘性流体12に印加
した電圧を制御しながら研磨することにより、研磨工程
に応じて研磨工具の柔軟性を適切にすることができ、被
加工物19である光学素子表面の面精度が良好になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、光学素子の研磨
工具、研磨方法、研磨装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光学素子の加工工程は、プレス→アニー
ル→研削→研磨→芯取り→コーティング→接合というの
が一般的である。この工程中、光学素子(被加工物)の
面精度を決めるのは研磨工程である。研磨工程とは、研
磨工具と被加工物の間に研磨剤(砥粒+液体)を介在さ
せ、研磨工具と被加工物の両者を摺り合せることによ
り、被加工物の面精度を高くする工程のことをいう。
【0003】この研磨工程では、研磨剤を介して研磨工
具と被加工物との接触した部分が研磨される。被加工物
の表面にある凹凸に対して、凸部に研磨工具が接触す
る。その接触した部分が研磨され、被加工物の表面は次
第に滑らかになる。この研磨工具と被加工物表面との接
触の状態で、研磨の精度が大きく変化してしまう。つま
り、研磨工具と被加工物表面が、不均一な接触であった
場合、研磨の状態も不均一になる。従って、研磨工具と
被加工物表面を均一に接触させることが、研磨工程で高
精度の研磨を行うために重要なことである。いうなれ
ば、光学素子の性能を決めてしまう重要な要素である。
【0004】このため、様々な方法が検討されている。
例えば、柔軟性材料から作られた袋体に流体を封入し、
該袋体と被加工物との間に研磨ポリシャを介した研磨工
具(特開平6−126608号)などである。しかし、
柔軟な材料を用いた研磨工具で研磨を行うと、問題が生
じた。それは、被加工物表面の比較的大きい凹凸が、研
磨によって除去されにくいという問題である。以下にこ
の問題を説明する。
【0005】被加工物である研磨工程前の光学素子は、
表面に様々な大きさの凹凸が存在する。研磨工程では、
これらの凹凸を除去し、滑らかな表面に仕上げる。しか
し、研磨工具が非常に柔軟な素材でできている場合、被
加工物表面の比較的大きな凹凸に対しては、凸部のみで
はなく凹部にも接触する。すると、通常では研磨されな
い凹部も研磨される。そのため、凸部のみが研磨されて
滑らかになる効果が得られなくなる。その結果、凹部に
も接触してしまうような大きさの凹凸は、研磨によって
除去できなくなる。このため、光学素子の面精度が高く
ならないという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題は、研磨
工程が進行するにつれ、研磨の対象となる凹凸の大きさ
を変えることで解消する。つまり、研磨工程の初期段階
では、比較的大きい凹凸を主に除去し、研磨工程の終了
段階では、比較的小さい凹凸を除去するという方法であ
る。
【0007】比較的大きい凹凸に対応するには、研磨工
具は比較的硬く、比較的小さい凹凸に対応するには、研
磨工具は比較的柔軟であればよい。つまり、凹凸の大き
さの分布に対応した適切な柔軟性があれば、研磨結果は
良好になる。また、研磨工程の段階によって、研磨工具
の柔軟性を変化させることができれば、研磨結果はさら
に良好になる。
【0008】前記公知技術によれば、袋体内部に液体を
保持しているので、高い粘性の液体を充填すると、研磨
工具は比較的硬くなる。反対に、低い粘性の液体を充填
すると、研磨工具は比較的柔らかくなる。しかし、研磨
作業中に研磨工具の柔軟性を変化させるには、作業を中
断して、袋体の内部の液体を入れ替える作業が必要であ
る。これは、非常に作業効率が悪いという問題点があっ
た。
【0009】本発明は、上記問題点を解決し、適切な柔
軟性の研磨工具を使用することにより、被加工物である
光学素子表面の面精度が良好な研磨方法、研磨工具、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】請求項1の発明は、光学
素子を研磨する研磨ポリシャと前記研磨ポリシャを支持
する支持具を有する光学素子の研磨工具において、前記
研磨ポリシャと前記支持具との間に、金属板を設け、か
つ前記支持具と前記金属板との間に空隙部を設け、かつ
前記空隙部に液体を充填したことを特徴としている。こ
の構成によって、研磨工程に適切な柔軟性の研磨工具を
使用することにより、被加工物である光学素子表面の面
精度が良好になる。
【0011】請求項2の発明は、請求項1の発明におけ
る液体が電圧により粘性の変化する電気粘性流体であ
り、かつ空隙部に電圧を印加できる電極を設けたことを
特徴としている。この構成によって、研磨工程に応じて
研磨工具の柔軟性を適切に制御することにより、被加工
物である光学素子表面の面精度がさらに良好になる。
【0012】請求項3の発明は、光学素子の表面に研磨
ポリシャを接触させ、光学素子を研磨する研磨方法にお
いて、前記研磨ポリシャを支持する支持具と前記研磨ポ
リシャを取り付けた金属板との間に設けた空隙部に、液
体を充填して研磨することを特徴としている。この構成
によって、研磨工程に適切な柔軟性の研磨工具を使用す
ることにより、被加工物である光学素子表面の面精度を
良好にすることができる。
【0013】請求項4の発明は、請求項3の発明の液体
が電気粘性流体であり、前記電気粘性流体に印加した電
圧を制御しながら研磨することを特徴としている。この
構成によって、研磨工程に応じて研磨工具の柔軟性を適
切に制御することにより、被加工物である光学素子表面
の面精度がさらに良好になる。
【0014】請求項5の発明は、光学素子を研磨する研
磨工具を有する研磨装置において、前記研磨工具が、光
学素子を研磨する研磨ポリシャと前記研磨ポリシャを支
持する支持具との間に金属板を設け、かつ前記支持具と
前記金属板との間に空隙部を設け、かつ前記空隙部に電
気粘性流体を充填した研磨工具であることを特徴として
いる。この構成によって、研磨工程に適切な柔軟性の研
磨工具を使用することにより、被加工物である光学素子
表面の面精度を良好にすることができる。
【0015】請求項6の発明は、請求項5の液体が電圧
により粘性の変化する電気粘性流体であり、かつ空隙部
に電圧を印加できる電極を設けたことを特徴としてい
る。この構成によって、研磨工程に応じて研磨工具の柔
軟性を適切に制御することにより、被加工物である光学
素子表面の面精度がさらに良好になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
【0017】
【実施例1】以下、図面を参照しながら本発明の実施の
形態について説明する。図1は、本発明に係る研磨工具
を説明する概念図である。ベークライトでできた台座1
は、中心軸Oに垂直な面のうち、一方の面が平面に加工
され、もう一方の面は球面に加工されている。台座1の
平面の側に、金属製の与圧部2を挿入する開口部が加工
さている。与圧部2と台座1の間に液漏れ防止リング3
を固定する溝が与圧部2に設けられている。台座1の球
面の側に、液体を充填できる空隙部が加工されている。
この空隙部をリン青銅でできた金属板8で覆い、液漏れ
しないようにゴムシート7をはさみ、金属板8を台座1
に固定する。金属板8の固定は、金属板8を支持部材9
で支持し、支持部材9をストッパー10で台座1にねじ
止めすることにより行う。金属板8の厚さは0.2mm
である。金属板8には、電極4aが電気的に接続され、
電極4aを通して金属板8に電圧が印加できるようにな
っている。また、与圧部2には電極4bが電気的に接続
され、電極4bを通して、与圧部2に電圧が印加できる
ようになっている。金属板8には研磨ポリシャ11が設
けられている。金属板8と台座1との間の空隙部には、
電気粘性流体12が充填されている。また、与圧部2に
はツール軸5が設けられている。ツール軸5には回転コ
ネクター6が設けられている。コネクター6は、電極4
a及び4bに電気的に接続され、電源13からの電圧を
電極4a,4bに印加できるようになっている。コネク
ター6は、研磨工具が回転していても電源13からそれ
ぞれの電極に接続できるような構造になっている。電源
13は研磨中に電極4a,4bに印加する電圧を任意の
値に制御できる。電気粘性流体12は、シリコンオイル
にポリマー微粒子を混合分散させたもので、印加した電
圧が高いと粘性が高くなり、電圧が低いと粘性が低くな
る性質がある。この研磨工具を用いる研磨方法を説明す
る。
【0018】被加工物を回転可能なテーブルに取り付
け、研磨剤を添加し、この上に研磨工具を設ける。研磨
剤に水に酸化セリウムを3wt%混合したものを用い
る。研磨工具は、回転させながら加工物上を走査する。
研磨開始から最初の2時間は、供給する印加電圧を2k
V/mmにし研磨する。この印加電圧により、電気粘性
流体12は高い粘性になり、研磨ポリシャ11は、比較
的硬い状態で被加工物を研磨する。次に印加電圧を1k
V/mmにすることにより電気粘性流体12の粘性を低
くした状態で、1時間研磨を行い、最後に電圧を印加し
ないことによりさらに電気粘性流体の粘性を低くし30分
研磨を行った。この操作により、研磨の不均一性が解消
され、所望の大きさの凹凸が研磨により除去され、非常
に面精度の高い研磨面が形成された。
【0019】
【実施例2】図2は、本発明に係る研磨装置を説明する
概念図である。ベース14上に門型コラム15及び回転
テーブル17を設置する。門型コラム15上には左右方
向と上下方向に往復可能なステージ16を設置する。ま
た、回転テーブル17上には液槽18を設置する。実施
例1で説明した研磨工具をステージ16の下端に設置す
る。被加工物19を液槽18の中に固定して研磨を行
う。
【0020】まず、液槽18に研磨剤を投入し、ステー
ジ16を下方に移動し被加工物19に押圧する。さら
に、この状態で回転テーブル17とともに被加工物19
を回転させながらステージ16下端の研磨工具を左右方
向に往復移動させる。研磨の手順は、実施例1で説明し
た研磨工具を用いる研磨の方法と同様である。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、適切な
柔軟性の研磨工具を使用することにより、被加工物であ
る光学素子表面の面精度が良好な研磨方法、研磨工具、
研磨装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る研磨工具を説明する概念図であ
る。
【図2】 本発明に係る研磨装置を説明する概念図であ
る。
【符号の説明】
1 台座 2 与圧部 3 液漏れ防止リング 4a,4b 電極 5 ツール軸 6 回転コネクター 7 ゴムシート 8 金属板 9 支持部材 10 ストッパー 11 研磨ポリシャ 12 電気粘性流体 13 電源 14 ベース 15 門型コラム 16 ステージ 17 回転テーブル 18 液槽 19 被加工物

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学素子を研磨する研磨ポリシャと前記
    研磨ポリシャを支持する支持具を有する光学素子の研磨
    工具において、 前記研磨ポリシャと前記支持具との間に、液体を設けた
    ことを特徴とする研磨工具。
  2. 【請求項2】請求項1の液体が電圧により粘性の変化す
    る電気粘性流体であり、かつ前記電気粘性流体に電圧を
    印加できる電極を設けたことを特徴とする研磨工具。
  3. 【請求項3】 光学素子の表面に研磨ポリシャを接触さ
    せ、光学素子を研磨する研磨方法において、 前記研磨ポリシャを支持する支持具と前記研磨ポリシャ
    との間に、液体を充填して研磨することを特徴とする研
    磨方法。
  4. 【請求項4】 請求項3の液体が電圧により粘性の変化
    する電気粘性流体であり、前記電気粘性流体に印加した
    電圧を制御しながら研磨することを特徴とする研磨方
    法。
  5. 【請求項5】 光学素子を研磨する研磨工具を有する研
    磨装置において、 前記研磨工具が、光学素子を研磨する研磨ポリシャと前
    記研磨ポリシャを支持する支持具との間に液体を設けた
    研磨工具であることを特徴とする研磨装置。
  6. 【請求項6】 請求項5の液体が電圧により粘性の変化
    する電気粘性流体であり、かつ前記電気粘性流体に電圧
    を印加できる電極を設けたことを特徴とする研磨装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006281424A (ja) * 2005-04-05 2006-10-19 Toshiba Mach Co Ltd 研磨材、研磨工具、研磨装置、研磨材の製造方法、研磨工具の製造方法、及び研磨方法
CN103317393A (zh) * 2013-05-31 2013-09-25 北京理工大学 一种薄层流体式低应力抛光装置
CN103495917A (zh) * 2013-10-17 2014-01-08 上海理工大学 用于光学非球面加工的磁悬液抛光装置
CN114918742A (zh) * 2022-05-20 2022-08-19 浙江工业大学 基于电流变效应的微结构原位磨抛加工装置及其加工方法

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