JP2003205459A

JP2003205459A - 研磨加工装置及び方法

Info

Publication number: JP2003205459A
Application number: JP2002001362A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Endo; 弘之遠藤; Hidetoshi Sakae; 英利寒河江
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2022-01-08
Also published as: JP4125894B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被加工面について高い研磨除去深さ精度が得
られる研磨加工方法を提供する。【解決手段】本発明は、研磨工具を被加工面に圧接さ
せ被加工面に対し法線方向の荷重を発生させて行う研磨
加工方法において、研磨加工中に荷重および研磨加工で
発生する接線方向の力をセンシングし、該接線方向の力
と荷重の比（接線方向の力／荷重、または荷重／接線方
向の力）と、あらかじめ実験的に求めておいた接線方向
の力と荷重の比と研磨除去深さとの関係から、所望の研
磨除去深さが得られる接線方向の力と荷重の比になるよ
うに研磨加工条件を決定することを特徴とする。この研
磨加工方法によれば、高精度な光学素子成形用金型や、
これによる高性能な光学素子を得ることが可能となり、
さらに、この光学素子を組み込むことで、高性能なレー
ザー走査光学系を構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は研磨加工装置及び方
法、並びにこれら研磨加工装置・方法により得られた研
磨加工物、光学素子成形用金型、この金型で成形された
光学素子、この光学素子を用いて構成されたレーザー走
査光学系及びこの光学系を使用して構成された印刷処理
装置に関する。本発明は、光学素子成形用金型等の研磨
加工技術（曲面または平面の超精密加工）に、特に有効
に利用することができるものである。

【０００２】

【従来の技術】精密研磨加工に係る従来技術として、特
開平５−１０４４３６号公報、特開平１０−２９６６３
０号公報、特開平１１−１２３６５４号公報、特開平１
１−２４５１５２号公報、特開平１１−３２０３６４号
公報等に開示されたものが知られている。

【０００３】以下、これら従来技術の骨子について説明
する。（１）特開平５−１０４４３６号公報に記載の発明研磨加工の加工精度を上げることを目的としており、そ
の構成は以下のとおりである。ロボットのエンドエフェ
クタには研磨器が設けられ、この研磨器と一体に触覚セ
ンサが設けられる。ロボット制御装置は、触覚センサー
から送られてきた検出データに基づいて、ワークにポリ
ッシング加工を行う。すなわち、検出データに基づいて
ワーク表面の動摩擦係数μを求め、この動摩擦係数の大
きさに基づいて表面状態を判別し、研磨器本体の押し当
て力や送り速度等を制御する。

【０００４】（２）特開平１０−２９６６３０号公報に
記載の発明目的は、ワークを研磨するのに必要な研磨エネルギーが
予め定めた指定値になるように摩擦力を制御すること
で、高品質な研磨面が実現可能な研磨エネルギー制御装
置を提供することである。そのため以下のように構成す
る。

【０００５】ワークと研磨装置が接する部位に生ずる摩
擦力の接線方向成分Ｆ（ｔ）を、力指令値と比較する。
そして、両者間の誤差を求め、その誤差に基づき、ロボ
ットがワークを研磨装置に押しつける力を調節する。摩
擦力と研磨速度の時間経過に伴う積分は研磨エネルギー
に相当するため、この間の制御は研磨エネルギーの制御
に一致する。摩擦力を直接制御するので、摩擦係数の変
化に影響されずに安定して高品質の研磨面を得ることが
できる。

【０００６】（３）特開平１１−１２３６５４号公報に
記載された発明目的は、機械加工装置の種類や材質、摩擦係数が異なる
場合でも容易に異常推定の可能な力を考慮した加工制御
用異常推定装置を提供することにある。そのために以下
のように構成する。研磨装置がワークに与える法線方向
の力及び接線方向の力から、見かけ上の摩擦係数αを求
める。また、研磨装置の目標指令速度Ｖｒと検出速度Ｖ
間の速度偏差ｅｖを算出する。見かけ上の摩擦係数α及
び速度偏差ｅｖについて熟練者のスキルを反映させたフ
ァジィルールを基に、メンバーシップ関数を作成する。
そして、この関数に基づき、見かけ上の摩擦係数α及び
速度偏差ｅｖの確定値から、研磨装置の研磨面の状態を
定量的に推定する。

【０００７】（４）特開平１１−２４５１５２号公報に
記載された発明目的は、光学曲面の表面形状を高精度に仕上げ研磨する
とともに、光学曲面の研磨加工の効率化を図ることであ
る。そのため、発明の構成を以下のとおりとする。ワー
ク保持具に取り付けたワークの光学曲面を研磨する研磨
装置において、ワークの光学曲面を回転しながら加工す
るポリッシャーを先端に備えた研磨ヘッドと、このポリ
ッシャーを光学曲面の法線方向に押圧するスライダー
と、ポリッシャーを回転させるモーターと、スライダー
に配設した研磨ヘッドに備えたポリッシャーをワークの
光学曲面に対して当接または離反するように移動させる
Ｚ軸機構部と、研磨ヘッドに取り付けられて研磨ヘッド
とともに移動する非接触変位計とを備える。そして、光
学曲面にポリッシャーが当接している状態で、光学曲面
と非接触変位計との距離を測定しつつ、所望の光学曲面
の形状に研磨する。

【０００８】（５）特開平１１−３２０３６４号公報に
記載された発明目的は、軟研削用の砥石の個体差による寿命を定量的に
検出して高精度の軟研削加工を可能にした、ウエーハの
面取り部軟研削加工管理方法及び面取り装置を提供する
ことである。そのため、発明の構成を以下のとおりとす
る。研削ステージに保持されたウエーハを低速回転させ
ながら、砥石回転用モーターにより高速回転する砥石に
押し当てることにより面取り部の軟研削を行なう、ウエ
ーハの面取り部軟研削加工管理方法及び面取り装置にお
いて、軟研削加工時に前記砥石とウエーハとの間の研削
抵抗をモニターし、砥石回転用モーターの回転速度また
はエアシリンダーの荷重等の加工条件にフィードバック
することにより、研削量を制御する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の光学
素子等の研磨加工のような高精度研磨加工においては、
数ｎｍから数十ｎｍのレベルの研磨除去深さ精度を望ま
れている。高精度な研磨加工物の一例としてＸ線用ミラ
ーがあるが、その最終加工工程は荷重制御による研磨で
あり、形状計測→研磨→形状計測→研磨→…のように、
工程を複数回繰り返すことにより長時間かけて所望の研
磨精度をようやく達成しているのが現状である。

【００１０】特開平１１−２４５１５２号公報には、研
磨ヘッドとともに移動する非接触変位計で被加工面との
距離を測定しながら、その測定データをもとに研磨ヘッ
ドの位置を補正する方法が記載されているが、被加工面
は切粉や砥粒などによって汚染されており、測定精度に
は限界がある。

【００１１】研磨加工条件を決めれば除去深さが決まる
ことが理想であるが、下記するプレストンの経験則にお
ける、被加工物の材質や研磨工具により決まるとされる
比例定数ｋが変化してしまうため、たとえ研磨加工装置
の方で高精度な加工条件を実現できても、研磨除去深さ
がばらついてしまうことになる。そのため、高精度な研
磨加工を実現することが困難となる。前記比例定数ｋは
主に研磨工具の状態、例えば砥粒の保持状態、砥粒の保
持量、砥粒の突き出し量、切粉の付着量、その他に研磨
液や、この研削液の被加工点への供給量等によって変化
する。

【００１２】ところで、摩擦力や研磨加工力を利用した
従来の研磨加工技術としては、上記したものがある。特
開平５−１０４４３６号公報の発明では、摩擦係数の大
きさに応じて研磨加工条件を変更しているが、ここでい
う摩擦係数は触覚センサーと被加工面との間の摩擦係数
により被加工面の表面粗さを推定するもので、研磨工具
の状態変化すなわち研磨除去深さの変化を推定するもの
ではない。

【００１３】また、特開平１０−２９６６３０号公報の
発明においては、摩擦力を制御して安定した研磨面を得
ようとしている。特開平１１−３２０３６４号公報の発
明では、研削抵抗のみをモニターしている。さらに特開
平１１−１２３６５４号公報の発明では、摩擦係数およ
び速度偏差の確定値から研磨面の状態を推定している。
しかし、いずれも高い研磨除去深さ精度には結びつかな
いものである。

【００１４】本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みな
されたもので、（１）研磨除去深さと、接線方向の力と
荷重の比との関係を求めておき、研磨加工中に接線方向
の力と荷重の比をセンシングしながら研磨除去深さを推
定し、所望の研磨除去深さになるように研磨加工条件を
補正することで高精度な研磨除去深さ精度が得られ、ま
たこのような研磨加工が実現できる研磨加工装置及び方
法を提供すること、さらに、（２）高精度な研磨加工を
実現することによって形状計測→研磨加工→形状計測と
いう工程を１回行うことによって仕上げ加工を完了する
ことができる研磨加工装置及び方法を提供することが主
な目的である。

【００１５】本発明の目的はさらに、（３）高精度な研
磨加工によって得られた光学素子成形用金型、この金型
を使用して成形した光学素子、この光学素子を用いて構
成したレーザー走査光学系および、（４）この光学系を
搭載して構成した、高速で高精細な印刷が可能な印刷処
理装置を、それぞれ提供することである。

【００１６】本発明者は、研磨加工装置および方法につ
いての検討過程において、研磨加工中の荷重と、研磨加
工によって発生する接線方向の力をセンシングし、この
接線方向の力と荷重の比を算出した。また、研磨加工後
の研磨除去深さを測定した。そして、このような研磨加
工実験から研磨除去深さと、接線方向の力と荷重の比と
が１対１で対応することを見出し、この関係から研磨加
工中の研磨除去深さを推定することが可能となった。

【００１７】ところで、荷重制御によって行われる研磨
や研削では、プレストンの経験則に従って被加工面の除
去量と加工条件との関係が決まる。プレストンの経験則
は、以下のように表すことができる。 δ＝ｋ×Ｐ×Ｖ×ｔただし、δは研磨除去量、ｋは比例定数、Ｐは圧力、Ｖ
は研磨工具と被加工点の相対速度（工具周速）、ｔは滞
留時間（送り速度の逆数）である。本発明ではδを除去
深さ、Ｐを荷重と考えても差し支えない。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、研磨工具を被加工面に圧接させ被加工面に対し法線
方向の荷重を発生させて行う研磨加工装置において、研
磨加工中の荷重および、研磨加工で発生する接線方向の
力をセンシングするセンシング機構と、前記接線方向の
力と前記荷重の比（接線方向の力／荷重、または荷重／
接線方向の力）を算出する演算機構と、あらかじめ実験
的に求めておいた接線方向の力と荷重の比と、研磨除去
深さとの関係から、所望の研磨除去深さが得られる接線
方向の力と荷重の比になるように研磨加工条件を決定す
る演算機構と、決定した研磨加工条件になるように当該
研磨加工装置を制御する制御機構とを有することを特徴
とする研磨加工装置である。

【００１９】本発明において前記「接線方向の力と荷重
の比」とは、「接線方向の力の荷重に対する比（接線方
向の力／と荷重）、「荷重の接線方向の力に対する比
（荷重／接線方向の力）のどちらをも意味する。ただ
し、後記する実施例おいては、「接線方向の力の荷重に
対する比」として説明している。要するに本発明では、
「接線方向の力と荷重の比」は、接線方向の力の大きさ
と、荷重の大きさとの大小関係を比で表したものであ
る。

【００２０】請求項２に記載の発明は、研磨工具を被加
工面に圧接させ被加工面に対し法線方向の荷重を発生さ
せて行う研磨加工方法において、研磨加工中に荷重およ
び研磨加工で発生する接線方向の力をセンシングし、該
接線方向の力と荷重の比と、あらかじめ実験的に求めて
おいた接線方向の力と荷重の比と研磨除去深さとの関係
から、所望の研磨除去深さが得られる接線方向の力と荷
重の比になるように研磨加工条件を決定することを特徴
とする研磨加工方法である。

【００２１】請求項３に記載の発明は、ある状態におけ
る研磨除去深さと研磨加工条件との関係、すなわちプレ
ストンの経験則の比例定数をあらかじめ実験的に得てお
き、前記研磨除去深さと研磨加工条件との関係から決定
される研磨加工条件で加工するときに、センシングと演
算で得られる接線方向の力と荷重の比と、前記接線方向
の力と荷重の比と除去深さとの関係とから、所望の研磨
除去深さに対する研磨除去深さを推定し、所望の設計形
状に対する研磨加工前の被加工面の形状誤差から、前記
プレストンの経験則の比例定数を補正して、所望の研磨
除去深さが得られる研磨加工条件を決定することを特徴
とする請求項２に記載の研磨加工方法である。

【００２２】請求項４に記載の発明は、滞留時間、工具
周速、荷重の内の少なくとも一つを研磨加工条件とする
ことを特徴とする請求項２または３に記載の研磨加工方
法である。

【００２３】請求項５に記載の発明は、研磨加工条件を
変化させたときの、接線方向の力と荷重の比と研磨加工
条件との関係を調べ、この関係をグラフ化したときに変
曲点を持つ研磨加工条件よりも、研磨除去深さが深くな
る方の研磨加工条件を選択しないことを特徴とする請求
項２〜４のいずれかに記載の研磨加工方法である。

【００２４】請求項６に記載の発明は、所定のプレ研磨
加工をダミーワークに施した後、本加工を行うことを特
徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の研磨加工方法
である。

【００２５】請求項７に記載の発明は、プレ研磨加工中
の荷重および、該研磨加工で発生する接線方向の力をセ
ンシングし、これら接線方向の力と荷重の比が一定とな
ったところでプレ研磨加工を終了することを特徴とする
請求項６に記載の研磨加工方法である。

【００２６】請求項８に記載の発明は、前記研磨工具の
加工面を、荷重制御を行いながらツルーイングおよびド
レッシングするに際し、荷重と、ツルーイングおよびド
レッシングによって発生する接線方向の力とをセンシン
グし、前記接線方向の力と荷重の比によって、ツルーイ
ングまたはドレッシングの終了を判断することを特徴と
する請求項２に記載の研磨加工方法である。

【００２７】請求項９に記載の発明は、前記研磨工具の
加工面に定寸の切込みを与えてツルーイングおよびドレ
ッシングを行うに際し、ツルーイングおよびドレッシン
グによって発生する力をセンシングし、このセンシング
した力によって、ツルーイングまたはドレッシングの終
了を判断することを特徴とする請求項２に記載の研磨加
工方法である。

【００２８】請求項１０に記載の発明は、請求項１に記
載の研磨加工装置を使用し、請求項２または３に記載の
方法で研磨加工するに際し、研磨加工中の荷重および該
研磨加工で発生する接線方向の力に関して得たセンシン
グデータに対して、工具回転の周波数より高い周波数を
カットするためのローパスフィルターをかけてから、前
記演算機構により演算処理することを特徴とする研磨加
工方法である。

【００２９】請求項１１に記載の発明は、請求項１に記
載の研磨加工装置により加工され、または請求項２〜１
０のいずれかに記載の研磨加工方法で加工されたことを
特徴とする研磨加工物である。

【００３０】請求項１２に記載の発明は、当該研磨加工
物が光学素子成形用金型であることを特徴とする請求項
１１に記載の研磨加工物である。

【００３１】請求項１３に記載の発明は、金型形状から
第１の波長成分を、金型形状を転写した光学素子から第
２の波長成分をそれぞれ抽出し、第１および第２の波長
成分を相殺するように金型を研磨加工するフィードバッ
クシステムを使用し、請求項１に記載の研磨加工装置に
より、または請求項２〜１０のいずれかに記載の研磨加
工方法により製造されたことを特徴とする光学素子成形
用金型である。

【００３２】請求項１４に記載の発明は、請求項１２ま
たは１３に記載の金型を使用して成形されたことを特徴
とする光学素子である。

【００３３】請求項１５に記載の発明は、請求項１４に
記載の光学素子を搭載してなることを特徴とするレーザ
ー走査光学系である。

【００３４】請求項１６に記載の発明は、請求項１５に
記載のレーザー走査光学系を搭載してなることを特徴と
する印刷処理装置である。なお以下では、これまでの説
明と同様に研磨加工を加工と、研磨加工装置を加工装置
と、研磨工具を工具と、研磨除去深さを除去深さと、そ
れぞれ略記することがある。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。図１に示すように研磨加工装置は、回転す
るタイヤ形状、球形状またはそれらの形状の一部からな
る形状の研磨工具１、または円盤状あるいは円筒状など
の研磨工具１が直動スライド３ａを兼ねたスピンドル３
に固定されている。荷重発生機構５により直動スライド
３ａに所定の荷重を与え、この荷重が研磨工具１に伝達
されて研磨工具１と被加工物７の被加工面との間に荷重
が発生する。

【００３６】発生した荷重を荷重センサー４が検知し、
この検知荷重が所定値になるように図略の制御部、たと
えばパソコンから荷重発生機構５に指令を出す。符号８
は３軸直動テーブルであり、これにより被加工物７はＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向に移動自在となっている。ま
た、Ｘ軸と平行な第１の回転軸（図略）の動きにより、
およびＹ軸（紙面に垂直な方向）に平行な第２の回転軸
（図略）の動きにより、被加工物７の被加工面の法線を
研磨工具１による荷重負荷方向と一致させる、いわゆる
法線制御が可能となっている。さらに、スピンドル３中
には、接線方向の力を検出するセンサー（図略）が配備
されている。なお、符号２は水平方向（紙面に垂直な方
向）に沿う工具軸、符号６はコラムである。

【００３７】図２に示したように、研磨前の被加工物７
の被加工面形状と、所望の設計形状との間には誤差（偏
差）が存在する。この被加工面形状は測定によって求め
る。そして、この誤差から各被加工点における除去量ま
たは除去深さを決定する。被加工面を加工する前に、こ
の被加工面と同じ材料を加工することによって、除去量
または除去深さと、加工条件との関係を把握しておく必
要がある。

【００３８】この関係については従来より、前出のプレ
ストンの経験則 δ＝ｋ×Ｐ×Ｖ×ｔが知られている。本発明ではδは除去深さ、Ｐは荷重と
考えても差し支えない。つまり、ここでは比例定数であ
るｋを求めることになる。一般的に比例定数ｋは、被加
工物の材質や工具により決まる定数である。

【００３９】次に、上記研磨加工装置による加工実験に
ついて説明する。実施例１図１に示した加工装置を用い、マルテンサイト系ステン
レス鋼をダミーワークとして、その平面を研磨した。そ
の結果、加工条件を変化させて得られた除去深さと加工
条件との関係から、プレストンの経験則が成立すること
を確認した。この場合、前記比例定数ｋは０．９６×１
０^-9となった、また、この加工で発生する荷重と接線方
向の力とから、接線方向の力と荷重の比（接線方向の力
／荷重）を算出した。その結果を図３に示す。ここで横
軸は滞留時間（単位：ｓｅｃ／ｍｍ）であり、左縦軸は
接線方向の力と荷重の比、右縦軸は除去深さ（単位：ｎ
ｍ）である。

【００４０】図３に示したように、除去深さ（□印）は
滞留時間の増加とともに比例的に増加する。これに対
し、接線方向の力と荷重の比（◆印）は、滞留時間が短
い間はその増加とともに比例的に増加しているが、滞留
時間が１ｓｅｃ／ｍｍ以上では減少する。この結果か
ら、滞留時間は１ｓｅｃ／ｍｍまでを常用とした。ま
た、接線方向の力と荷重の比が変曲点をもつ加工条件よ
りも、除去深さが浅くなる方の条件を常用とした（請求
項５）。

【００４１】接線方向の力と荷重の比（摩擦係数）が変
曲点を持つ加工条件の前後では加工のモードが異なって
おり、それよりも除去深さが深くなる条件、つまり滞留
時間や荷重や工具周速（研磨工具の周速）が大となる条
件においては、スクラッチ（引っ掻き傷）の発生や除去
深さの精度低下など、加工精度低下の可能性が高くな
る。ただし、これは荷重２Ｎ、工具周速１３０ｍｍ／ｓ
ｅｃにおける結果であり、荷重や工具周速を変化させた
ときの結果を含めてデータベースを作っておく必要があ
る。以上から決定した加工条件の常用域において、接線
方向の力と荷重の比と、除去深さとの関係を加工実験に
より求めることにより、図４の結果を得た。

【００４２】次に、各加工点で所望の除去深さが決まっ
ているマルテンサイト系ステンレス鋼の研磨を行った。
ここで所望の除去深さとは、図２に示したように所望の
設計形状と、被加工面の研磨前の形状測定結果との誤差
に相当する。加工中に発生する荷重と接線方向の力をセ
ンシングし、工具回転の周波数より高い周波数をカット
するためのローパスフィルターをかけ、その値から接線
方向の力と荷重の比を算出した。

【００４３】ここでは工具回転速度を１００ｒｐｍとし
たので、工具回転の周波数は１．６７Ｈｚである。そこ
で、１．６７Ｈｚを超える周波数をカットした。ある加
工点Ｐａ（図略）における狙いの除去深さは１５０ｎｍ
であるが、加工中の接線方向の力と荷重の比は約０．２
２であり、接線方向の力と荷重の比と除去深さとの関係
（図４参照）から、除去深さは約１３０ｎｍと推定され
る。ここでの荷重は２Ｎ、工具周速は１３０ｍｍ／ｓｅ
ｃ、滞留時間は０．６ｓｅｃ／ｍｍである。

【００４４】除去深さを１３０ｎｍとすると、比例定数
ｋは０．８３×１０^-9となることから、除去深さを１５
０ｎｍとするためにはプレストンの経験則から、荷重お
よび工具周速を一定とした場合には、滞留時間を０．７
ｓｅｃ／ｍｍとする必要がある。したがって、比例定数
ｋを０．８３×１０^-9として滞留時間を設定した。この
とき、接線方向の力と荷重の比は０．２２７となった。
以後、同様に接線方向の力と荷重の比と、除去深さとの
関係を利用して、所望の除去深さを得るために比例定数
ｋを補正して滞留時間を決定した。このようにすること
で、うねり誤差が４０ｎｍＰＶ下の高精度な加工面が得
られた。かくして本実施例では、事前に求めた常用域の
加工条件によって的確な表面研磨を実施することができ
た。

【００４５】実施例２図１に示した加工装置を用いて、マルテンサイト系ステ
ンレス鋼をダミーワークとして、その平面を研磨した。
まず、研磨の前にツルーイングを行った。なお、ツルー
イングとは、加工機に取り付けられた砥石の、砥石回転
軸に対する砥石作用面の振れまたは摩耗に起因する、砥
石の目詰まりや形状公差からのずれなどの低減を目的
に、砥石の形状や表面状態を修正することで、「形直
し」ともいう。図５に示すように円筒状の研磨工具１に
対し、ツルアー１１として円筒状のダイヤモンドツルア
ーを使用した。ツルアー１１は研磨工具１の回転によっ
て連れ回りするが、回転軸１２に抵抗が存在するブレー
キツルアーである。研磨時の目標荷重を２Ｎとし、実際
の荷重をセンシングしながら、２Ｎを維持するようにフ
ィードバックをかけて研磨を実施した。これと並行して
接線方向の力をセンシングし、接線方向の力と荷重の比
を算出した。

【００４６】図６に示すように、接線方向の力と荷重の
比（摩擦係数）は、ツルーイング時間の経過とともに減
少した。１５分経過後の摩擦係数が一定となった時点で
ツルーイングを終了した。ツルーイングによって工具１
の回転振れは０．５μｍ以下となり、前回の研磨によっ
て工具表面に付着した切粉や砥粒が充分に除去された。
次にダミーワークの研磨を行った。加工条件を変化させ
て得られた除去深さと加工条件との関係から、プレスト
ンの経験則が成立することを確認した。また、この加工
時に発生する荷重と接線方向の力とから、接線方向の力
と荷重の比を算出した。その結果を図３に示す。

【００４７】図３に見られるように、除去深さは滞留時
間の増加とともに比例的に増加する。これに対し、接線
方向の力と荷重の比は、滞留時間が短い間はその増加と
ともに比例的に増加しているが、滞留時間が１ｓｅｃ／
ｍｍ以上では減少する。この結果から、滞留時間は１ｓ
ｅｃ／ｍｍまでを常用とした。このように、摩擦係数が
変曲点をもつ加工条件よりも、除去深さが浅くなる方の
条件を常用とすることが望ましい。摩擦係数が変曲点を
もつ加工条件の前後では加工のモードが異なっており、
それよりも除去深さが深くなる条件、つまり滞留時間や
荷重や工具周速が大となる条件においては、スクラッチ
の発生や除去深さの精度低下など、加工精度が低下する
可能性が高くなる。ただし、これは荷重２Ｎ、工具周速
１３０ｍｍ／ｓｅｃにおける結果であり、荷重や工具周
速を変化させたときの結果を含めてデータベースを作っ
ておく必要がある。以上から決定した加工条件の常用域
において、加工実験により、図４に示す接線方向の力と
荷重の比と除去深さとの関係を得た。

【００４８】次に、各被加工点で所望の除去深さが決ま
っているマルテンサイト系ステンレス鋼の研磨を行っ
た。ここで所望の除去深さとは、図２に示したように所
望の設計形状と被加工面の研磨前の形状測定結果との誤
差である、加工中に発生する荷重と接線方向の力をセン
シングし、工具回転の周波数より高い周波数をカットす
るためのローパスフィルターをかけたそれらの値から、
接線方向の力と荷重の比を算出した。ここでは工具回転
速度を２００ｒｐｍとしたので、工具回転の周波数は
３．３３Ｈｚである。そこで、３．３３Ｈｚを超える周
波数をカットした。ある被加工点Ｐｂでの狙いの除去深
さは１００ｎｍであるが、加工中の接線方向の力と荷重
の比は０．２１であり、接線方向の力と荷重の比と除去
深さとの関係から、除去深さは９０ｎｍと推定される、
ここでの荷重は２Ｎ、工具周速は２５０ｍｍ／ｓｅｃ、
滞留時間は０．５ｓｅｃ／ｍｍである。

【００４９】徐々に荷重を増加させたところ、接線方向
の力と荷重の比が０．２１３となり、図４によると除去
深さが１００ｎｍに相当する接線方向の力と荷重の比と
なった。以後、同様に接線方向の力と荷重の比と、除去
深さとの関係を利用して、所望の除去深さを得るための
加工条件を決定した。このようにして、うねり誤差が４
５ｎｍＰＶ以下の高精度な加工面が得られた。本実施例
での加工条件は、事前に求めた常用域の範囲内にした。

【００５０】実施例３図７は、長尺の光学素子成形用金型２１を示す。被加工
面２２には無電解ニッケルメッキが施されている。図示
されているようなツールパス２３（ツールパスは工具経
路ともいい、切削工具の特定の点によって描かれる経路
のことである。）で加工が行われる。金型２１の被加工
面２２は自由曲面であり、この被加工面２２の位置によ
って曲率半径が変化している。各被加工点における狙い
の除去深さは図２に示したように、所望の設計形状と被
加工面の研磨前の形状測定結果との誤差から求める。

【００５１】金型２１の加工の前に研磨工具１を図８に
示すツルーイング装置にセッティングしてからツルーイ
ングを行った。この図に示すように研磨工具１は球体の
一部から形成された形状で、有気孔の工具である。ま
た、ツルアー３１はすり鉢状の形状を持ち、このすり鉢
の面にはダイヤモンドが電着されている。研磨工具１
を、ツルアー３１に対し所定の切込みを与えた状態で保
持して、すなわち例えば１５μｍ切り込んでその状態で
保持してツルーイングを進行させた。ツルーイング時に
は、工具１に垂直方向に働く力をセンシングし、その力
が一定となったところでツルーイングを終了した。本実
施例では図９に示すような力の変化を示し、この力が
０．５Ｎの一定値になったところでツルーイングを終了
した。

【００５２】次に、金型２１の加工前に、この金型と同
じ材質の平面ダミーワークを研磨した。これをプレ加工
というが、研磨距離つまりツルーパスの長さが７０００
ｍｍとなったところでプレ加工を終了した。このときの
研磨距離に対する除去深さの変化を図１０に示すが、研
磨距離約７０００ｍｍにおいて除去深さは４５０ｎｍの
一定になっている。このように一定となった状態におい
ては、除去深さの変動は小さく抑えられる。研磨距離７
０００ｍｍというのは実験的に求めた数字であり、７０
００ｍｍ以上のプレ加工を行うと除去深さが安定する状
態になる。

【００５３】次に、金型の加工を行った。加工中に発生
する荷重と接線方向の力をセンシングし、工具回転の周
波数よりも高い周波数をカットするためのローパスフィ
ルターをかけた後、接線方向の力と荷重の比を算出し
た。ここでは工具回転速度を１５０ｒｐｍとしたので、
工具回転の周波数は２．５Ｈｚである。そこで２．５Ｈ
ｚを超える周波数をカットした。例えば、ある加工点Ｐ
ｃにおける狙いの除去深さは３５０ｎｍであるが、加工
中の接線方向の力と荷重の比は０．２１であり、図１１
に示す接線方向の力と荷重の比と除去深さとの関係か
ら、除去深さは３４０ｎｍと推定される。ここでの荷重
は３Ｎ、工具周速は１８０ｍｍ／ｓｅｃで滞留時間は
０．５ｓｅｃ／ｍｍである。除去深さが３４０ｎｍであ
るとすると比例定数ｋは１．２６×１０^-9となるため、
除去深さを３５０ｎｍとするためには、プレストンの経
験則から、荷重と工具周速を一定とした場合、滞留時間
を０．５１５ｓｅｃ／ｍｍとする必要がある。

【００５４】したがって、比例定数ｋを１．２６×１０
^-9として滞留時間を設定した。このとき、接線方向の力
と荷重の比は０．２１５となった。以後、同様に接線方
向の力と荷重の比と、除去深さとの関係を利用して、所
望の除去深さを得るために比例定数ｋを補正して滞留時
間を決定した。このようにすることで、うねり誤差が３
０ｎｍＰＶ以下の高精度な加工面が得られた。かくて本
実施例では、事前に求めた常用域の加工条件によって加
工を実施することができた。そして、この金型を使用し
てプラスチック成形を行ったところ、うねり誤差が３２
ｎｍＰＶ以下の高精度な光学素子が得られた。

【００５５】実施例４図８に示すツルーイング装置に砥石をセッティングして
ツルーイングを行った。この図に示すように研磨工具は
球体の一部から形成された形状である。また、ツルアー
はすり鉢状の形状を持ち、そのすり鉢の面にはダイヤモ
ンドが電着されている。砥石をツルアーに対し所定の切
込みを与えてその状態で保持して、すなわち例えば２０
μｍ切り込み、その状態で保持してツルーイングを進行
させた。ツルーイング時には、工具に垂直方向に働く力
をセンシグし、その力が一定となったところでツルーイ
ングを終了した。本実施例では力が０．２Ｎの一定値に
なったところでツルーイングを終了した。このツルーイ
ングによって砥石の目立ても行っているので、ドレッシ
ングも同時に行っていることになる。なお、ドレッシン
グとは一般に、ツルーイング後の砥石または、研削能の
低下した砥石において、砥粒を傷めないようにして結合
材だけを除去し、加工に必要な粒切刃を突出させて研削
可能な砥石を得る処理をいう。

【００５６】次に、各加工点で所望の除去深さが決まっ
ていマルテンサイト系ステンレス鋼の加工を行った。こ
こで、所望の除去深さとは、図２に示したように所望の
設計形状と被加工面の加工前の形状測定結果との誤差で
ある。加工中に発生する荷重と接線方向の力をセンシン
グし、これらの値から接線方向の力と荷重の比を算出し
た。ある加工点Ｐｄにおいて狙いの除去深さは４００ｎ
ｍであるが、加工中の接線方向の力と荷重の比は０．２
３であり、接線方向の力と荷重の比と、除去深さとの関
係から除去深さは４３０ｎｍと推定される。ここでの荷
重は２Ｎ、工具周速は７５０ｍｍ／ｓｅｃ、滞留時間は
０．７ｓｅｃ／ｍｍである。

【００５７】徐々に工具周速つまり工具回転速度を減少
させたところ、接線方向の力と荷重の比が０．２２５と
なり、図１１によると除去深さが４００ｎｍに相当する
接線方向の力と荷重の比となった。以後、同様に接線方
向の力と荷重の比と除去深さとの関係を利用し、所望の
除去深さを得るための加工条件を決定した。このように
することで、うねり誤差が４３ｎｍＰＶ以下の高精度な
被加工面が得られた。このように本実施例では、事前に
求めた常用域の加工条件で加工を実施した。

【００５８】実施例５図７に長尺の光学素子成形用金型を示す。金型の被加工
面には無電解ニッケルメッキが施されており、図示され
ているようなツールパスで加工が行われる。被加工面は
自由曲面であり、被加工面の位置によって曲率半径が変
化している。各被加工点における狙いの除去深さは、図
２に示したように所望の設計形状と被加工面の研磨前の
形状測定結果との誤差から求めた。ここで、金型形状か
ら第１の波長成分を、金型形状を転写した光学素子から
第２の波長成分をそれぞれ抽出し、第１および第２の波
長成分を相殺するように、金型加工のフィードバックシ
ステムを使用して加工を行った。

【００５９】図１２はこのフィードバックシステムのフ
ローチャートであり、これは成形品の主走査形状を改善
する工程を説明するものである。主走査とは、図７にお
いて金型の幅方向（図７の上下方向）のことで、この方
向にレーザービームが走査される。

【００６０】図１２において、ステップＳ１，Ｓ２で第
１回の成形品を製作する。ステップＳ３で成形品形状を
測定する。形状測定（ステップＳ３）は、主走査方向に
３本の位置で行う。ここで主走査方向をＸ座標で、副走
査方向をＹ座標でそれぞれ表現する。また、高さ方向を
Ｚとする。データのサンプリングはＸ方向ピッチで０．
０５ｍｍ間隔である。計測軌跡はそれぞれ主走査方向と
直交する副走査方向に１ｍｍの間隔をもたせている。こ
れは、主走査方向の形状誤差の内で共通に発生している
誤差成分が、走査レンズの集光特性に最も大きな影響を
持つことが確認されているからである。このように３本
のデータの平均をとり、以下の手順を進める。

【００６１】ステップＳ４においては、ステップＳ３で
取得したデータに対して近似曲線を求める。近似曲線の
次数は設計式と同程度（４〜２０次）とする。ここで
は、近似式に次の４次式を用いた。Ｊｍ（ｘ）＝ａ＋ｂｘ＋ｃｘ² ＋ｄｘ³ ＋ｅｘ⁴

【００６２】ステップＳ５で主走査方向の誤差Ｅｍ
（ｘ）を求める。ステップＳ６では許容値である主走査
形状公差との比較（主走査形状精度の判定）を行う。こ
こで精度が満足されない場合（ステップＳ６でＮＯ）に
は、ステップＳ１１において、ここに示される変換式に
よって成形収縮の影響を加味し、金型修正量Ｚｅｍを算
出する。

【００６３】次に、うねり成分について説明する。ステ
ップＳ７，Ｓ８，Ｓ９では、金型の形状データ取得およ
び多項式近似Ｊｍ（ｘ）を行う。ステップＳ８でうねり
成分を抽出し、ステップＳ１０でうねり成分の精度を判
定をする際、成形収縮分だけ金駒のうねり成分の波長が
長くなるが、レンズ（光学素子）の成形条件下では収縮
が約１％程度であり、これらのステップにおいては影響
ないものとして扱うことができる。このため、ステップ
Ｓ１０で「ＮＯ」の場合（［うねり成分２］≦主走査う
ねり公差）においても、ステップＳ１２では求めたうね
り成分がそのまま、金型修正量Ｚｕｍとして使用できる
ことになる。

【００６４】ステップＳ８に記載された式の通り、［う
ねり成分１］は計測データからＪｍ（ｘ）を差し引いた
ものに相当する。今回は、形状誤差のうちの波長１〜６
ｍｍの成分をうねり成分としているため、ステップＳ９
においてこの帯域でのバンドパスフィルター処理を行
い、［うねり成分２］を得る。ステップＳ１０におい
て、［うねり成分２］を公差と比較し、目標精度に満た
ない（ステップＳ１０で「ＮＯ」）時はステップＳ１２
に進み、［うねり成分２］を金型修正量Ｚｕｍに変換す
る。また、総合の金型修正量Ｚｍ（ｘ）を求めるためス
テップＳ１３へ進み、長波長成分からの修正量Ｚｅｍ
（ｘ）と、うねり成分からの修正量Ｚｕｍ（ｘ）の和を
とりＺｍ（ｘ）とする。ここでは、このＺｍ（ｘ）はＹ
方向に変動しない成分であるとの前提によってＺｍ
（ｘ，ｙ）を得る。これが修正量となり、各被加工点に
おける除去深さが決定されることになる。

【００６５】金型の加工の前に、研磨工具１を図８に示
すツルーイング装置にセッティングしてからツルーイン
グを行った。同図に示すように、研磨工具１は球体の一
部から形成された形状をもつ有気孔の工具である。ま
た、ツルアー３１は形状がすり鉢状で、このすり鉢の面
にはダイヤモンドがニッケル電着されている。研磨工具
１をツルアー３１に対して所定の切込みを与えてその状
態で保持、例えば３０μｍ切り込みその状態で保持して
ツルーイングを進行させた。ツルーイング時に工具に垂
直方向に働く力をセンシングし、その力が一定となった
ところでツルーイングを終了した。本実施例では図９に
示すような力の変化を示し、力が０．５Ｎで一定になっ
たところでツルーイングを終了した。

【００６６】次に、金型の加工前に金型と同じ材質の平
面ダミーワークを研磨した。これをプレ加工というが、
研磨距離つまりツールパスの長さが９０００ｍｍとなっ
たところでプレ加工を終了した。図１３に、このときの
接線方向の力と荷重の比の変化を示すが、約９０００ｍ
ｍにおいて一定になっている。このように接線方向の力
と荷重の比が一定となったと判断したときにプレ加工を
終了した。

【００６７】次に、金型の加工を行った。加工中に発生
する荷重と接線方向の力をセンシングし、工具回転の周
波数よりも高い周波数をカットするためのローパスフィ
ルターをかけたそれらの値から、接線方向の力と荷重の
比を算出した。ここでは工具回転速度を１００ｒｐｍと
したので、工具回転の周波数は１．６７Ｈｚである。そ
こで１．６７Ｈｚを超える周波数をカットした。例え
ば。ある加工点Ｐｅにおいて狙いの除去深さは４００ｎ
ｍであるが、加工中の接線方向の力と荷重の比は０．２
３であり、図１１に示す接線方向の力と荷重の比と除去
深さとの関係から除去深さは４３０ｎｍと推定される。
ここでの荷重は３Ｎ、工具周速は１１０ｍｍ／ｓｅｃで
滞留時間は０．３ｓｅｃ／ｍｍである。除去深さが４３
０ｍｍであるとすると比例定数ｋは４．３４×１０^-9と
なるため、除去深さを４００ｎｍとするためにはプレス
トンの経験則から、荷重と工具周速を一定とした場合、
滞留時間を０．２７９ｓｅｃ／ｍｍとする必要がある。
つまり、比例定数ｋを４．３４×１０^-9として滞留時間
を設定した。

【００６８】このとき、接線方向の力と荷重の比は０．
２２５となった。以後、同様に接線方向の力と荷重の比
と除去深さとの関係を利用して、所望の除去深さを得る
ために比例定数ｋを補正して滞留時間を決定した。この
ようにすることで、うねり誤差２５ｎｍＰＶ以下の高精
度な加工面が得られた。かくして、本実施例では事前に
求めた常用域の加工条件によって加工を実施することが
できた。

【００６９】この金型を使用してプラスチック成形を行
ったところ、うねり誤差が２７ｎｍＰＶ以下の高精度な
光学素子が得られた。そして、この光学素子を使用した
レーザー走査光学系を搭載したプリンターを製造したと
ころ、１２００ｄｐｉの高精細画像を得ることができ
た。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば以下の効果が得られる。（１）請求項１の発明による効果研磨加工中に荷重と、加工によって発生する接線方向の
力をセンシングすることが可能となり、センシングした
値から接線方向の力と荷重の比を算出し、その接線方向
の力と荷重の比と除去深さとの関係から、所望の除去深
さに対応する接線方向の力と荷重の比になるように加工
条件を決定することが可能となる。また、決定した加工
条件を実現するための制御が可能となる。

【００７１】（２）請求項２の発明による効果研磨加工中にセンシング可能な接線方向の力と荷重の比
から、加工中にセンシング困難な除去深さを推定するこ
とができ、その除去深さが所望の除去深さと異なるとき
には加工条件を補正することで、その被加工点において
所望の除去深さを得ることができる。つまり高精度な加
工が可能となる。このように、高精度な加工が実現可能
となるので、形状計測→研磨→形状計測という工程を繰
り返す必要がなく、１回の加工を行うことで研磨仕上げ
が可能となる。また、工程を繰り返さないので、短時間
で高精度な加工面が得られ、加工面として数十ｎｍ以下
のうねり精度が得られる。

【００７２】（３）請求項３の発明による効果研磨加工中にセンシング可能な接線方向の力と荷重の比
から、加工中にセンシング困難な除去深さを推定するこ
とができ、その除去深さが所望の除去深さと異なるとき
には、推定された除去深さと加工条件からプレストンの
経験則の比例定数を補正することが可能となる。補正さ
れた比例定数によって、所望の除去深さが得られる加工
条件を決定することで、その加工点での所望の除去深さ
を得ることが可能となり、高精度な加工面を得ることが
可能となる。

【００７３】（４）請求項４の発明による効果研磨加工装置が高精度に制御することの可能な条件であ
るため、除去深さを容易に変化させることができ、高精
度な加工が実現可能となる。ここで、滞留時間を送り速
度の逆数に、工具周速を工具回転速度に、荷重を圧力に
それぞれ代えてもよく、これにより同じ効果が得られ
る。

【００７４】（５）請求項５の発明による効果接線方向の力と荷重の比と研磨加工条件との関係が急激
に変化する条件よりも除去深さが深くなる方の加工条件
においては、加工のモードがそれまでとは異なってお
り、被加工面にスクラッチが発生したり、接線方向の力
と荷重の比と除去深さとの関係が崩れたりするので、除
去深さ精度が崩れてしまう。この領域の加工条件を選択
しないことで、未然に被加工面のスクラッチ発生や除去
精度の低下を防ぐことが可能となり、高精度な加工が実
現可能となる。

【００７５】（６）請求項６の発明による効果ツルーイングやドレッシング後、本番の研磨加工に入る
前に除去深さの変化、つまりプレストンの比例定数ｋの
変化を抑えた工具状態を得ることができ、できるだけ加
工条件および比例定数ｋの補正量を小さくすることが可
能となり、加工装置の演算および制御に過負荷を与える
のを防ぐことが可能となる。よって、除去深さ精度の高
い加工が実現できる。

【００７６】（７）請求項７の発明による効果接線方向の力と荷重の比が一定となったところでプレ加
工を終了するということは、除去深さが一定となったこ
とを加工中に判断できるということで、工具が安定状態
となったことを加工中に判断でき、確実にプレ加工を終
了することが可能となる。

【００７７】（８）請求項８，９の発明による効果荷重制御によるツルーイングおよびドレッシングにおい
ても、また定寸の切込みを与えて行うツルーイングおよ
びドレッシングにおいても、接線方向の力と荷重の比
や、発生する力をセンシングすることで、工具の回転振
れ、目立ての状態（砥粒の突出状態）、前回の加工で付
着した砥粒や切粉などの付着状態が判断でき、充分で適
切なツルーイングおよびドレッシングが可能となり、こ
れが高精度で再現性の良い加工につながる。

【００７８】（９）請求項１０の発明による効果センシングした荷重、力には高周波的な成分が含まれて
おり、工具の回転に伴う成分も含まれている。この高周
波的な成分は、必ずしも除去深さとの相関は持っていな
いので、この成分をノイズとしてカットすることで、算
出された接線方向の力と荷重の比から、より正確な除去
深さを推定することができ、高い除去深さ精度を得るこ
とが可能となる。

【００７９】（１０）請求項１１の発明による効果設計形状に対する誤差が除去された研磨加工物を得るこ
とで、所望の機能を実現することが可能となる。

【００８０】（１１）請求項１２の発明による効果設計形状に対する誤差が除去された光学成形用金型を得
ることで、高性能な光学素子を成形することが可能とな
る。

【００８１】（１２）請求項１３の発明による効果特定の波長成分を抽出して金型を修正することで、無駄
なく確実に光学素子の光学特性向上が可能となり、また
修正項目を絞り込んでいるため、より高い性能の実現も
可能になる。このような加工によって、設計形状に対す
る誤差が除去された光学素子成形用金型を得ることで、
高性能な光学素子を成形することができる。

【００８２】（１３）請求項１４の発明による効果高性能な光学素子を得ることで、高性能なレーザー走査
光学系を構成することが可能となる。

【００８３】（１４）請求項１５の発明による効果高性能なレーザー走査光学系を得ることで、高性能な印
刷処理装置を構成することが可能となる。

【００８４】（１６）請求項１６の発明による効果高性能な印刷処理装置を構成することで、１２００ｄｐ
ｉ以上の高精細画質を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例に係る研磨加工装置の概略正
面図である。

【図２】所望の設計形状と、被加工面の研磨前の形状測
定結果との誤差（偏差）を示す説明図である。

【図３】本発明の実施例１，２に係るもので、（１）滞
留時間に対する、研磨加工時に発生する接線方向の力と
荷重の比（接線方向の力／荷重）の変化状況および、
（２）滞留時間に対する、被加工面の除去深さの変化状
況を示すグラフである。

【図４】本発明の実施例１，２に係るもので、研磨加工
時に発生する接線方向の力と荷重の比と、被加工面の除
去深さとの関係を示すグラフである。

【図５】本発明の実施例２に係るツルーイング装置の概
略断面図である。

【図６】同実施例２に係るもので、ツルーイング時間
と、研磨加工時に発生する接線方向の力と荷重の比との
関係を示すグラフである。

【図７】本発明の実施例３，５に係る光学素子成形用金
型の平面図である。

【図８】本発明の実施例３〜５に係るツルーイング装置
の概略断面図である。

【図９】図８のツルーイング装置によるツルーイング結
果（センシング結果）に係るもので、ツルーイング時間
と、ツルーイング時に研磨工具に垂直方向に働く力との
関係を示すグラフである。

【図１０】同実施例３に係るもので、プレ加工時におけ
る研磨距離と、被加工面の除去深さとの関係を示すグラ
フである。

【図１１】同実施例３に係るもので、研磨加工時に発生
する接線方向の力と荷重との比と、被加工面の除去深さ
との関係を示すグラフである。

【図１２】本発明の実施例５に係るフィードバックシス
テムの動作を示すフローチャートである。

【図１３】同実施例５に係るもので、プレ加工時におけ
る研磨距離と、被加工面の除去深さとの関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】１研磨工具２工具軸３スピンドル３ａ直動スライド４荷重センサー５荷重発生機構６コラム７被加工物８３軸直動テーブル１１ツルアー１２回転軸２１光学素子成形用金型２２被加工面２３ツールパス３１ツルアー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨工具を被加工面に圧接させ被加工面
に対し法線方向の荷重を発生させて行う研磨加工装置に
おいて、研磨加工中の荷重および、研磨加工で発生する接線方向
の力をセンシングするセンシング機構と、前記接線方向の力と前記荷重の比を算出する演算機構
と、あらかじめ実験的に求めておいた接線方向の力と荷重の
比と、研磨除去深さとの関係から、所望の研磨除去深さ
が得られる接線方向の力と荷重の比になるように研磨加
工条件を決定する演算機構と、決定した研磨加工条件になるように当該研磨加工装置を
制御する制御機構と、を有することを特徴とする研磨加
工装置。
【請求項２】研磨工具を被加工面に圧接させ被加工面
に対し法線方向の荷重を発生させて行う研磨加工方法に
おいて、研磨加工中に荷重および研磨加工で発生する接線方向の
力をセンシングし、該接線方向の力と荷重の比と、あらかじめ実験的に求め
ておいた接線方向の力と荷重の比と研磨除去深さとの関
係から、所望の研磨除去深さが得られる接線方向の力と荷重の比
になるように研磨加工条件を決定することを特徴とする
研磨加工方法。
【請求項３】ある状態における研磨除去深さと研磨加
工条件との関係、すなわちプレストンの経験則の比例定
数をあらかじめ実験的に得ておき、前記研磨除去深さと研磨加工条件との関係から決定され
る研磨加工条件で加工するときに、センシングと演算で
得られる接線方向の力と荷重の比と、前記接線方向の力
と荷重の比と研磨除去深さとの関係とから、所望の研磨
除去深さに対する研磨除去深さを推定し、所望の設計形状に対する研磨加工前の被加工面の形状誤
差から、前記プレストンの経験則の比例定数を補正し
て、所望の研磨除去深さが得られる研磨加工条件を決定
することを特徴とする請求項２に記載の研磨加工方法。
【請求項４】滞留時間、工具周速、荷重の内の少なく
とも一つを研磨加工条件とすることを特徴とする請求項
２または３に記載の研磨加工方法。
【請求項５】研磨加工条件を変化させたときの、接線
方向の力と荷重の比と研磨加工条件との関係を調べ、この関係をグラフ化したときに変曲点を持つ研磨加工条
件よりも、研磨除去深さが深くなる方の研磨加工条件を
選択しないことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに
記載の研磨加工方法。
【請求項６】所定のプレ研磨加工をダミーワークに施
した後、本加工を行うことを特徴とする請求項２〜５の
いずれかに記載の研磨加工方法。
【請求項７】プレ研磨加工中の荷重および、該研磨加
工で発生する接線方向の力をセンシングし、これら接線
方向の力と荷重の比が一定となったところでプレ研磨加
工を終了することを特徴とする請求項６に記載の研磨加
工方法。
【請求項８】前記研磨工具の加工面を、荷重制御を行
いながらツルーイングおよびドレッシングするに際し、荷重と、ツルーイングおよびドレッシングによって発生
する接線方向の力とをセンシングし、前記接線方向の力と荷重の比によって、ツルーイングま
たはドレッシングの終了を判断することを特徴とする請
求項２に記載の研磨加工方法。
【請求項９】前記研磨工具の加工面に定寸の切込みを
与えてツルーイングおよびドレッシングを行うに際し、
ツルーイングおよびドレッシングによって発生する力を
センシングし、このセンシングした力によって、ツルーイングまたはド
レッシングの終了を判断することを特徴とする請求項２
に記載の研磨加工方法。
【請求項１０】請求項１に記載の研磨加工装置を使用
し、請求項２または３に記載の方法で研磨加工するに際
し、研磨加工中の荷重および該研磨加工で発生する接線方向
の力に関して得たセンシングデータに対して、工具回転
の周波数より高い周波数をカットするためのローパスフ
ィルターをかけてから、前記演算機構により演算処理することを特徴とする研磨
加工方法。
【請求項１１】請求項１に記載の研磨加工装置により
加工され、または請求項２〜１０のいずれかに記載の研
磨加工方法で加工されたことを特徴とする研磨加工物。
【請求項１２】当該研磨加工物が光学素子成形用金型
であることを特徴とする請求項１１に記載の研磨加工
物。
【請求項１３】金型形状から第１の波長成分を、金型
形状を転写した光学素子から第２の波長成分をそれぞれ
抽出し、第１および第２の波長成分を相殺するように金
型を研磨加工するフィードバックシステムを使用し、請
求項１に記載の研磨加工装置により、または請求項２〜
１０のいずれかに記載の研磨加工方法により製造された
ことを特徴とする光学素子成形用金型。
【請求項１４】請求項１２または１３に記載の金型を
使用して成形されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１５】請求項１４に記載の光学素子を搭載し
てなることを特徴とするレーザー走査光学系。
【請求項１６】請求項１５に記載のレーザー走査光学
系を搭載してなることを特徴とする印刷処理装置。