JP2008105126A - 板状部材研磨方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 板状の基材と基材上に設けられた研磨層からなる研磨材の自転及び公転を伴う遊星運動により板状部材を研磨することができ、板状部材と研磨材との接触は面接触状態となり、この面接触状態での研磨加工のために相互の接触面積が大きくなって研磨材と板状部材との接触圧力を小さくすることができ、それだけ研磨加工に伴う板状部材の反り変形を防ぐことができ、板状部材の平坦度や平滑度を向上することができると共に研磨能力を向上することができる。
【解決手段】 板状部材Ｓを載置可能な載置部材２と、研磨加工する研磨材６をもつ研磨ヘッド５と、上下方向に移動動作させる移動機構７とを備えてなり、研磨材は板状の基材６ａと基材上に設けられた研磨層６ｂとを有してなり、研磨ヘッドに研磨材を保持可能な保持部材８及び保持部材を水平方向に遊星運動させる遊星歯車機構９を設けてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は例えばＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、ＢＤ−Ｒ等に代表される光学ディスクを製造する際に用いられるスタンパの裏面やプリント基板の表面を研磨する際に用いられる板状部材研磨方法及びその装置に関するものである。

従来この種の光学ディスク用スタンパ裏面研磨装置として、ニッケル電鋳メッキにより剥離形成されたニッケルスタンパなどの金属スタンパの裏面の平坦度や平滑度はスタンパの表面側に形成されている情報信号面に影響を及ぼすおそれがあるため、このスタンパを回転させた状態でスタンパの裏面に研磨材としての研磨テープの長手方向の折り返し部分を押し当て、スタンパの裏面を研磨加工する構造のものが知られている。
特開平７−２７２３２９号公報

しかしながら上記従来構造の場合、研磨テープの折り返し部分により研磨する構造であり、スタンパ裏面と研磨テープとの接触は線接触状態となり、この線接触状態での研磨加工のために相互の接触面積が少なくなって研磨テープとスタンパ裏面との接触圧力が大きくなり、それだけ研磨加工に伴うスタンパの反り変形が生じ易くなると共に研磨能力の低下を招くことがあるという不都合を有している。

本発明はこのような課題を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の方法の発明は、板状部材を載置部材に載置し、研磨ヘッドに研磨材を設け、該研磨ヘッドを上下方向に移動させ、該板状部材を研磨材により研磨加工するに際し、上記研磨材として、板状の基材と該基材上に設けられた研磨層とを有する研磨材を用い、該研磨材を研磨ヘッドに設けた保持部材に保持し、該保持部材を水平方向に遊星運動させることを特徴とする板状部材研磨方法にある。

又、請求項２記載の装置の発明にあっては、板状部材を載置可能な載置部材と、該板状部材を研磨加工する研磨材をもつ研磨ヘッドと、該研磨ヘッドを上下方向に移動動作させる移動機構とを備えてなり、上記研磨材は板状の基材と該基材上に設けられた研磨層とを有してなり、上記研磨ヘッドに該研磨材を保持可能な保持部材及び該保持部材を水平方向に遊星運動させる遊星歯車機構を設けてなることを特徴とする板状部材研磨装置にある。

又、請求項３記載の装置の発明は、上記研磨材及び保持部材に通穴を形成し、該通穴を介して上記板状部材に潤滑剤を給送可能な潤滑剤給送機構を設けてなることを特徴とするものであり、又、請求項４記載の装置の発明は、上記研磨層は構成成分として砥粒及び結合剤を含む複合材料からなり、かつ、該研磨層の表面は規則的に複数配置された所定形状の立体要素により構成されていることを特徴とするものであり、又、請求項５記載の装置の発明は、上記遊星歯車機構として、上記研磨ヘッドに中心軸を回転自在に縦設し、該中心軸を回転させる駆動機構を設け、該中心軸に偏心軸を縦設し、該偏心軸に外歯歯車状の遊星歯車を水平回転自在に設け、該研磨ヘッドに該遊星歯車に内接可能な内接歯車を設けてなることを特徴とするものであり、又、請求項６記載の装置の発明は、上記中心軸及び上記偏心軸に上記潤滑剤給送機構の給送路を形成してなることを特徴とするものである。

又、請求項７記載の装置の発明は、上記載置部材を水平回転させる回転機構を設けてなることを特徴とするものであり、又、請求項８記載の装置の発明は、上記移動機構に上記研磨ヘッドを水平方向に移動させる送り機構を設けてなることを特徴とするものである。

本発明は上述の如く、請求項１又は２記載の発明にあっては、板状の基材と該基材上に設けられた研磨層からなる研磨材の自転及び公転を伴う遊星運動により板状部材を研磨することができ、板状部材と研磨材との接触は面接触状態となり、この面接触状態での研磨加工のために相互の接触面積が大きくなって研磨材と板状部材との接触圧力を小さくすることができ、それだけ研磨加工に伴う板状部材の反り変形を防ぐことができ、板状部材の平坦度や平滑度を向上することができると共に研磨能力を向上することができる。

又、請求項３記載の発明にあっては、上記研磨材及び保持部材に通穴を形成し、通穴を介して上記板状部材に潤滑剤を給送可能な潤滑剤給送機構を設けてなるから、湿式研磨加工を行うことができ、研磨層の目詰まりを防いで研磨層の自生刃作用を持続することができ、又、請求項４記載の発明にあっては、上記研磨層は構成成分として砥粒及び結合剤を含む複合材料からなり、かつ、研磨層の表面は規則的に複数配置された所定形状の立体要素により構成されているから、凹凸のある表面構造により目詰まりの発生を抑制すると共に安定した研磨目を得ることができる。

又、請求項５記載の発明にあっては、上記遊星歯車機構として、上記研磨ヘッドに中心軸を回転自在に縦設し、この中心軸を回転させる駆動機構を設け、中心軸に偏心軸を縦設し、偏心軸に外歯歯車状の遊星歯車を水平回転自在に設け、研磨ヘッドに遊星歯車に内接可能な内接歯車を設けて構成しているから、構造を簡素化することができると共に良好な遊星運動を得ることができ、又、請求項６記載の発明にあっては、上記中心軸及び上記偏心軸に上記上記潤滑剤給送機構の給送路を形成してなるから、構造を簡素化することができると共に板状部材上に潤滑剤を良好に給送することができる。

又、請求項７記載の装置の発明にあっては、上記載置部材を水平回転させる回転機構を設けてなるから、板状の基材と該基材上に設けられた研磨層からなる研磨材の自転及び公転を伴う遊星運動並びに板状部材の回転運動による複合研磨作用によって板状部材を研磨することができ、板状部材の平滑度を向上することができると共に研磨能力を向上することができ、又、請求項８記載の装置の発明にあっては、上記移動機構に上記研磨ヘッドを水平方向に移動させる送り機構を設けてなるから、送り機構により研磨ヘッドを往復送り運動や往復揺動運動などの水平運動をさせることができ、研磨材の自転及び公転を伴う遊星運動並びに研磨材の水平運動による複合研磨作用によって板状部材を研磨することができ、板状部材の平滑度を向上することができると共に研磨能力を向上することができる。

図１乃至図７は本発明の実施の形態例を示し、Ｓは板状部材としてのスタンパであって、この場合、ニッケル電鋳により剥離形成され、表面に情報信号面を保護する保護膜が形成されてなる。

１は機台であって、この場合、図１の如く、機台１に板状部材Ｓの表面を載置可能な載置部材２を主軸３により軸線Ｍ₁を中心として水平回転自在に設け、この載置部材２にスタンパたる板状部材Ｓを固定釈放可能な負圧機構や機械的な掴持機構等の図示省略の固定機構を設け、この載置部材２を水平回転Ｍさせるモータ４ａからなる回転機構４を機台１に設けて構成している。

５は研磨ヘッドであって、この場合、研磨ヘッド５に上記板状部材Ｓの裏面を研磨加工する研磨材６が備えられ、この研磨ヘッド５を上下方向及び水平方向Ｅに移動動作させる移動機構７を設けて構成している。

この場合、上記研磨材６は薄い板状の基材６ａと基材６ａ上に設けられた研磨層６ｂとを有してなり、例えば、住友スリーエム株式会社製の商品名トライザクト（商標）のディスク形が用いられ、かつ、上記研磨ヘッド５に研磨材６を保持可能な保持部材８及び保持部材８を水平方向に遊星運動させる遊星歯車機構９を設けて構成している。

この場合、図１の如く、上記移動機構７は上記研磨ヘッド５を上下方向に移動させる押圧機構１０及び退避機構１１並びに研磨ヘッド５を水平方向Ｅに移動させる送り機構１２からなり、上記機台１に支柱台１３を摺動部１２ａにより水平往復移動自在に設け、機台１に支柱台１３を水平往復移動させるためのボールネジ機構１２ｂ及び送り用モータ１２ｃを設け、かつ、支柱台１３に上下移動台１４を摺動部１１ａにより水平往復移動自在に設け、支柱台１３に上下移動台１４を上下往復移動させるためのボールネジ機構１１ｂ及び送り用モータ１１ｃを設け、更に、上記上下移動台１４に上記研磨ヘッド５の機体５ａを摺動部１０ａにより上下往復移動自在に設け、上下移動台１４に研磨ヘッド５を上下往復移動させるための押圧用シリンダ１０ｂを設けて構成している。

この場合、上記遊星歯車機構９として、図２、図５の如く、上記機体５ａに架台５ｂを設け、この架台５ｂに中心軸９ａを軸受９ｂにより回転自在に縦設し、この中心軸９ａを回転させる駆動機構９ｃを設け、この駆動機構９ｃとして、機体５ａに駆動用モータ９ｄを設け、駆動用モータ９ｄと中心軸９ａとの間にピニオン９ｅ及び歯車９ｆからなる歯車列を介装してなり、そして、この中心軸９ａの下部の腕盤部９ｇに偏心軸９ｈを縦設し、偏心軸９ｈに外歯歯車状の遊星歯車９ｊを軸受９ｋにより水平回転自在に設け、研磨ヘッド５の機体５ａに遊星歯車９ｋに内接可能な内接歯車９ｍを設けて構成している。

この場合、遊星歯車９ｊの歯数は４０枚、内接歯車９ｍの歯数は８０枚となっており、よって、図６の如く、中心軸９ａを軸線Ｏ₁を中心として回転数Ｎで回転させると、遊星歯車９ｊは軸線Ｏ₂を中心として２×Ｎの回転数で反対回りに自転Ｒしつつ中心軸９ａの回転方向と同方向に軸線Ｏ₁を中心として回転数Ｎで公転Ｆすることになる。

又、この場合、図２の如く、上記保持部材８は上記遊星歯車９ｊに取り付けられ、保持部材８の底面にゴム、スポンジ等の弾性材１５を取付け、この弾性材１５に上記研磨材６を粘着剤により取替自在に貼着して構成している。

１６は潤滑剤給送機構であって、この場合、潤滑剤Ｗとして水が用いられ、図２の如く、機台１に載置部材２を囲繞するカバーＫを配設し、研磨材６及び保持部材８にはそれぞれ通穴６ｃ・８ａが形成され、弾性材１５にも通穴１５ａが形成され、しかして、上記研磨材６は薄いドーナツ円盤状に形成され、上記中心軸９ａ、腕盤部９ｇ及び偏心軸９ｈに給送路１６ａを連通形成し、給送路１６ａの上部に図外の潤滑剤源としての給水源を管継手１６ｂを介して接続し、給送路１６ａの下部のノズル部１６ｃより上記通穴通穴６ｃ・８ａを介して上記板状部材Ｓたるスタンパの裏面に水たる潤滑剤Ｗを給送可能に構成している。

又、上記研磨材６の基材６ａとしては、柔軟性を有するポリマーフィルム、紙、布、金属フィルム、バルカンファイバー、不織基材、これらの組み合わせ品等が用いられる。

又、この場合、上記研磨層６ｂは構成成分として砥粒Ｔ及び結合剤Ｈを含む複合材料からなり、かつ、研磨層６ｂの表面は、図７の如く、規則的に複数配置された所定形状の立体要素Ｄにより構成されている。

この砥粒Ｔとしては、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、シリコンカーバイド、アルミナジルコニア、ガーネット、ダイヤモンド、立方体窒化ホウ素シリカ等が用いられる。

又、結合剤Ｈとしては、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、アクリレート化イソシアヌレート樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリレート化ウレタン樹脂、アクリレート化エポキシ樹脂等が用いられる。

また、上記立体要素Ｄの形状としては、ピラミッド立体形状、截頭プリズム形状等の立体要素が用いられ、鋳型シートにより形成されるものである。

この実施の形態例は上記構成であるから、載置部材２上に板状部材Ｓたるスタンパの表面を載置し、板状部材Ｓを図示省略の固定機構により載置部材２に固定し、この載置部材２を回転機構２により水平回転させ、研磨ヘッド５を移動機構７により上下方向及び水平方向Ｅに移動動作させ、研磨材６を板状部材Ｓたるスタンパの裏面に押圧し、研磨材６により板状部材Ｓの裏面を研磨することになり、この際、上記研磨材６は板状の基材６ａと該基材６ａ上に設けられた研磨層６ｂとを有してなり、この研磨材６を保持部材８に保持し、遊星歯車機構９により保持部材８を水平方向に遊星運動させ、保持部材８に保持された研磨材６を板状部材Ｓに押圧し、研磨材６により板状部材Ｓの裏面を研磨することになり、従って、板状の基材６ａと該基材６ａ上に設けられた研磨層６ｂからなる研磨材６の自転Ｒ及び公転Ｆを伴う遊星運動並びに板状部材Ｓの回転運動Ｍによる複合研磨作用によって板状部材Ｓの裏面を研磨することができ、板状部材Ｓの裏面と研磨材６の接触は面接触状態となり、この面接触状態での研磨加工のために相互の接触面積が大きくなって研磨材６と板状部材ＳたるスタンパＳの裏面との接触圧力を小さくすることができ、それだけ研磨加工に伴う板状部材Ｓの反り変形を防ぐことができ、板状部材Ｓの裏面の平坦度や平滑度を向上することができると共に研磨能力を向上することができる。

この場合、上記研磨材６及び保持部材８に通穴６ｃ・８ａを形成し、通穴６ｃ・８ａを介して上記板状部材Ｓの裏面に潤滑剤Ｗを給送可能な潤滑剤給送機構１６を設けてなるから、湿式研磨加工を行うことができ、研磨層６ｂの目詰まりを防いで研磨層の自生刃作用を持続することができ、又、この場合、上記研磨層６ｂは構成成分として砥粒Ｔ及び結合剤Ｈを含む複合材料からなり、かつ、研磨層６ｂの表面は規則的に複数配置された所定形状の立体要素Ｄにより構成されているから、凹凸のある表面構造により目詰まりの発生を抑制すると共に安定した研磨目を得ることができる。

又、この場合、上記遊星歯車機構９として、上記研磨ヘッド５に中心軸９ａを回転自在に縦設し、この中心軸９ａを回転させる駆動機構９ｃを設け、中心軸９ａに偏心軸９ｈを縦設し、偏心軸９ｈに外歯歯車状の遊星歯車９ｊを水平回転自在に設け、研磨ヘッド５に遊星歯車９ｋに内接可能な内接歯車９ｍを設けて構成しているから、構造を簡素化することができると共に良好な遊星運動を得ることができ、又、この場合、上記中心軸９ａ及び上記偏心軸９ｈに上記上記潤滑剤給送機構１６の給送路１６ａを形成してなるから、構造を簡素化することができると共に板状部材Ｓの裏面上に潤滑剤Ｗを良好に給送することができる。

又、この場合、上記載置部材２を水平回転させる回転機構４を設けているから、板状の基材６ａと該基材６ａ上に設けられた研磨層６ｂからなる研磨材６の自転及び公転を伴う遊星運動並びに板状部材の回転運動による複合研磨作用によって板状部材Ｓを研磨することができ、板状部材Ｓの平滑度を向上することができると共に研磨能力を向上することができ、又、この場合、上記移動機構７に上記研磨ヘッド５を水平方向に移動させる送り機構１２を設けてなるから、送り機構１２により研磨ヘッド５を往復送り運動や往復揺動運動などの水平運動をさせることができ、研磨材６の自転及び公転を伴う遊星運動並びに研磨材６の水平運動による複合研磨作用によって板状部材を研磨することができ、板状部材の平滑度を向上することができると共に研磨能力を向上することができる。

尚、本発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば、上記実施の形態例は光学的ディスク用スタンパの裏面研磨装置に適用したものであるが、プリント基板やその他の比較的薄板状の板状部材の研磨装置に適用することができ、回転機構４、移動機構７、遊星歯車機構９の構造は適宜変更して設計され、例えば、遊星歯車の数を増加することもでき、その他の構造についても適宜変更して設計されるものである。

又、上記実施の形態例においては、潤滑剤として水を用いているが、スラリー状砥粒剤、セリウム化学剤を含む加工液体を給送することもできる。

以上、所期の目的を充分達成することができる。

本発明の実施の形態例の全体側面図である。 本発明の実施の形態例の部分縦断面図である。 本発明の実施の形態例の部分正面図である。 本発明の実施の形態例の平面図である。 本発明の実施の形態例の説明平面図である。 本発明の実施の形態例の説明平面図図である。 本発明の実施の形態例の研磨材の部分拡大断面図である。

符号の説明

Ｓ 板状部材
Ｗ 潤滑剤
Ｔ 砥粒
Ｈ 結合剤
Ｄ 立体要素
２ 載置部材
４ 回転機構
５ 研磨ヘッド
６ 研磨材
６ａ 基材
６ｂ 研磨層
６ｃ 通穴
７ 移動機構
８ 保持部材
８ａ 通穴
９ 遊星歯車機構
１６ 潤滑剤給送機構

Claims (8)

1. 板状部材を載置部材に載置し、研磨ヘッドに研磨材を設け、該研磨ヘッドを上下方向に移動させ、該板状部材を研磨材により研磨加工するに際し、上記研磨材として、板状の基材と該基材上に設けられた研磨層とを有する研磨材を用い、該研磨材を研磨ヘッドに設けた保持部材に保持し、該保持部材を水平方向に遊星運動させることを特徴とする板状部材研磨方法。
2. 板状部材を載置可能な載置部材と、該板状部材を研磨加工する研磨材をもつ研磨ヘッドと、該研磨ヘッドを上下方向に移動動作させる移動機構とを備えてなり、上記研磨材は板状の基材と該基材上に設けられた研磨層とを有してなり、上記研磨ヘッドに該研磨材を保持可能な保持部材及び該保持部材を水平方向に遊星運動させる遊星歯車機構を設けてなることを特徴とする板状部材研磨装置。
3. 上記研磨材及び保持部材に通穴を形成し、該通穴を介して上記板状部材に潤滑剤を給送可能な潤滑剤給送機構を設けてなることを特徴とする請求項２記載の板状部材研磨装置。
4. 上記研磨層は構成成分として砥粒及び結合剤を含む複合材料からなり、かつ、該研磨層の表面は規則的に複数配置された所定形状の立体要素により構成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の板状部材研磨装置。
5. 上記遊星歯車機構として、上記研磨ヘッドに中心軸を回転自在に縦設し、該中心軸を回転させる駆動機構を設け、該中心軸に偏心軸を縦設し、該偏心軸に外歯歯車状の遊星歯車を水平回転自在に設け、該研磨ヘッドに該遊星歯車に内接可能な内接歯車を設けてなることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の板状部材研磨装置。
6. 上記中心軸及び上記偏心軸に上記潤滑剤給送機構の給送路を形成してなることを特徴とする請求項５記載の板状部材研磨装置。
7. 上記載置部材を水平回転させる回転機構を設けてなることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の板状部材研磨装置。
8. 上記移動機構に上記研磨ヘッドを水平方向に移動させる送り機構を設けてなることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の板状部材研磨装置。
   

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