JP2019147193A - 研磨方法及びセラミック製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁極と研磨対象物との間に研磨材を充填させて研磨対象物の表面を研磨する研磨方法において、研磨屑を研磨対象物の表面付近から分散させやすい方法を提供する。【解決手段】研磨装置１を用いてなされる研磨方法では、磁性粒子及び研磨粒子を含んでなる研磨材８０を第１磁極と研磨対象物９０との間の第１領域及び第２磁極と研磨対象物９０との間の第２領域に充填させた状態で研磨対象物９０を回転又は揺動させる研磨工程を行う。更に、研磨工程のときに充填された研磨材８０を第１磁極の側及び第２磁極の側に移動させる移動工程、又は研磨工程中又は研磨工程の前後に第１磁極及び第２磁極の少なくともいずれか一方を変位させる変位工程を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、研磨方法及びセラミック製品の製造方法に関するものである。

特許文献１には、磁気研磨方法の一例が開示されている。特許文献１の磁気研磨方法では、永久磁石の磁極間に被研磨物を配置し、被研磨物表面に油性ワックス等で固めた研磨砥粒を塗布する。更に、永久磁石と被研磨物との間隙には、研磨砥粒とは別体で強磁性体粒子を充填する。このような状態で、被研磨物を永久磁石に対して相対的に回転あるいは揺動させることにより、被研磨物の表面を研磨する。

特開平５−５０３７７号公報

磁性粒子を含んだ研磨材を磁極と研磨対象物との間に充填しつつ研磨対象物を回転等させる研磨方法では、充填された研磨材と研磨対象物との間で生じる摩擦力によって研磨対象物の表面が研磨され、その際には研磨屑が発生することになる。しかし、この種の研磨方法の従来方式では、このように発生する研磨屑を研磨対象物の表面付近から分散させにくく、研磨対象物の表面付近に研磨屑が滞留しやすいという問題があった。このように研磨対象物の表面付近に研磨屑が滞留し続けると、研磨効率の低下を招く懸念がある。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、磁極と研磨対象物との間に研磨材を充填させて研磨対象物の表面を研磨する研磨方法において、研磨屑を研磨対象物の表面付近から分散させやすい方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様の研磨方法は、
対向配置される第１磁極及び第２磁極を備えた磁石部の両磁極間に研磨対象物を配置すると共に、前記両磁極間に前記第１磁極及び前記第２磁極の一方から他方に向かう第１状態の磁界を形成しつつ、磁性粒子及び研磨粒子を含んでなる研磨材を前記第１磁極と前記研磨対象物との間の第１領域及び前記第２磁極と前記研磨対象物との間の第２領域に充填させた状態とし、該状態で前記研磨対象物を回転又は揺動させて前記研磨対象物を研磨する研磨工程を含む研磨方法であって、
前記研磨工程の後、前記両磁極間に形成される磁界の強さが前記第１状態より小さい第２状態に変化させ、前記研磨工程のときに前記第１領域及び前記第２領域に充填された研磨材を前記第１磁極の側及び前記第２磁極の側に移動させる移動工程を含む。

第１態様の研磨方法は、研磨工程の後、移動工程によって研磨材を第１磁極の側及び第２磁極の側に移動させることができる。このようにすれば、移動工程の前に研磨屑が研磨対象物付近に集中して滞留していたとしても、その研磨屑は研磨材の第１、２磁極の側への移動によって研磨材内で分散されやすくなる。よって、その後に再度の研磨工程を行ったときに研磨屑の目詰まりに起因する研磨効率の低下が抑えられ、より効率的な研磨が可能となる。

第１態様の研磨方法において、移動工程は、研磨材を、第１磁極に吸着するとともに研磨対象物から離間した第１研磨材群と第２磁極に吸着するとともに研磨対象物から離間した第２研磨材群とに分離する工程であり、移動工程の後、両磁極間に形成される磁界を第１状態に変化させ、移動工程によって移動した研磨材を第１領域及び第２領域に再充填する再充填工程を行ってもよい。
このように、研磨材を研磨対象物から離間させた形で第１研磨材群と第２研磨材群とに分離するように移動工程を行えば、研磨工程中に研磨屑が研磨対象物付近で滞留していたとしても、一旦は、研磨屑を第１磁極側又は第２磁極側に移動させるように研磨対象物付近から大きく離間させ、研磨対象物付近に研磨屑が存在しない状態又は極めて少ない状態とすることができる。よって、再充填後には移動工程前よりも研磨対象物付近に研磨屑がより集中しにくくなる。このように研磨屑が分散する形で再充填がなされるため、その後に再度の研磨工程を行ったときに研磨屑の目詰まりに起因する研磨効率の低下が抑えられ、より効率的な研磨が可能となる。

第１態様の研磨方法において、磁石部は、端部が第１磁極として構成される第１磁性体と、端部が第２磁極として構成される第２磁性体と、第１磁性体及び第２磁性体に着脱される第３磁性体とを備えていてもよい。この場合、研磨工程では、第１磁性体における第１磁極とは反対側の端部及び第２磁性体における第２磁極とは反対側の端部に第３磁性体を接触させる方法を採用し得る。そして、移動工程では、第１磁性体における第１磁極とは反対側の端部及び第２磁性体における第２磁極とは反対側の端部から第３磁性体を離間させる方法を採用し得る。
このようにすれば、研磨工程のときには第１磁性体、第２磁性体、及び第３磁性体を一体的な磁石として使用することができ、第１磁極及び第２磁極において一方から他方に向かう強い磁界を形成し得るため、研磨対象物と各磁極との間に研磨材を安定的に充填することができる。また、移動工程では、第１磁性体及び第２磁性体の各々を個別の磁石として使用し、両磁極間の磁界を低減させるとともに第１磁極及び第２磁極の各々において吸引力が生じる状態とすることで、研磨材を第１研磨材群と第２研磨材群とに分離できるようになる。しかも、このような切り替えを「第３磁性体の着脱」という簡易な方法及び構成によって実現できる。

第１態様の研磨方法において移動工程では、第１磁極及び第２磁極の一方の磁気吸引力を他方の磁気吸引力よりも大きくしてもよい。
このようにすれば、移動工程において研磨材を第１研磨材群と第２研磨材群とに分離する際に、一方の研磨材群の量が他方の研磨材群の量よりも大きくなるように偏りが生じる。このように偏りが生じると、再充填後に研磨屑がより分散しやすくなる。

本発明の第２態様の研磨方法は、
対向配置される第１磁極及び第２磁極を備えた磁石部の両磁極間に研磨対象物を配置すると共に、前記両磁極間に前記第１磁極及び前記第２磁極の一方から他方に向かう所定の第１状態の磁界を形成しつつ、磁性粒子及び研磨粒子を含んでなる研磨材を前記第１磁極と前記研磨対象物との間の第１領域及び前記第２磁極と前記研磨対象物との間の第２領域に充填させた状態とし、該状態で前記研磨対象物を回転又は揺動させて前記研磨対象物を研磨する研磨工程を含む研磨方法であって、
前記研磨工程中又は前記研磨工程の前後に、前記第１磁極と前記第２磁極との間に前記研磨材が充填された状態で前記第１磁極及び前記第２磁極の少なくともいずれか一方を変位させる変位工程を含む。

第２態様の研磨方法は、研磨工程中又は研磨工程の前後に変位工程を行い、第１磁極及び第２磁極の少なくともいずれか一方を変位させ得る。このようにすれば、仮に研磨工程で生じた研磨屑が研磨対象物付近で集中して滞留していたとしても、変位工程によって研磨材の状態（位置や範囲など）を変化させ、研磨屑を研磨対象物付近から分散させることができる。

第２態様の研磨方法において、変位工程は、第１磁極及び第２磁極の間に研磨対象物を配置しつつ、第１磁極及び第２磁極のそれぞれと研磨対象物との間の距離を変化させるようにしてもよい。

このように変位工程を行えば、第１領域及び第２領域の伸縮に伴って研磨材内で脈動が生じることになり、この脈動作用によって研磨屑を効率的に分散させることができる。

第２態様の研磨方法において、第１磁極及び第２磁極の間に研磨対象物を配置しつつ、第１磁極及び第２磁極のそれぞれと研磨対象物との間の距離を変化させるように変位工程を行う場合、変位工程は、第１磁極及び第２磁極の間に研磨対象物を配置した状態を維持しつつ、第１磁極及び第２磁極を研磨対象物の周りで回転又は揺動させるようにしてもよい。
このように変位工程を行えば、第１磁極と研磨対象物の間の領域（第１領域）及び第２磁極と研磨対象物の間の領域（第２領域）に存在する研磨材も研磨対象物の周りで回転又は揺動することになる。よって、脈動作用に加え、回転作用又は揺動作用によって研磨屑をより一層効率的に分散させることができる。

本発明によれば、磁極と研磨対象物との間に研磨材を充填させて研磨対象物の表面を研磨する研磨方法において、研磨屑を研磨対象物の表面付近から分散させやすい方法を実現できる。

第１実施形態に係る研磨装置の一例について、研磨工程のときの装置の様子を概念的に説明する説明図である。 （Ａ）は、図１の研磨装置において研磨工程が行われているときの研磨材付近の様子を概念的に説明する説明図であり、（Ｂ）は、研磨工程のときの研磨材付近について（Ａ）とは異なる方向から見た様子を概念的に説明する説明図であり、 図１の研磨装置において移動工程が行われたときの装置の様子を概念的に説明する説明図である。 図１の研磨装置において移動工程が行われたときの第１研磨材群及び第１磁極付近の様子を概念的に説明する説明図である。 図１の研磨装置において再充填工程が行われたときの装置の様子を概念的に説明する説明図である。 図１の研磨装置において再充填工程が行われたときの研磨材付近の様子を概念的に説明する説明図である。 第２実施形態に係る研磨装置の一例について、研磨工程のときの装置の様子を概念的に説明する説明図である。 （Ａ）は、図７の研磨装置において研磨工程が行われているときの研磨材付近の様子を概念的に説明する説明図であり、（Ｂ）は、研磨工程のときの研磨材付近について（Ａ）とは異なる方向から見た様子を概念的に説明する説明図であり、 図７の研磨装置において磁極間距離を拡大させる変位工程が行われたときの装置の様子を概念的に説明する説明図である。 図７の研磨装置において磁極間距離を拡大させる変位工程が行われたときの研磨材付近の様子を概念的に説明する説明図である。 図７の研磨装置において磁極間距離を縮小させる変位工程が行われたときの装置の様子を概念的に説明する説明図である。 図７の研磨装置において磁極間距離を縮小させる変位工程が行われたときの研磨材付近の様子を概念的に説明する説明図である。 （Ａ）は，図７の研磨装置において両磁極を回転させる変位工程が行われたときの研磨材付近の様子を概念的に説明する説明図であり、（Ｂ）は両磁極が（Ａ）よりも更に回転した状態を概念的に示す説明図である。

１．第１実施形態
１−１．研磨装置
図１等を参照し、第１実施形態に係る研磨装置の一例を説明する。
図１で示す研磨装置１は、主に、磁石部２０、磁性体駆動部４、対象物回転部２、制御装置８、などを備える。

研磨装置１は、対向配置される第１磁極２１Ａ及び第２磁極２２Ａを備えた磁石部２０の両磁極間に研磨対象物９０を配置し、両磁極間での磁界の向きが第１磁極２１Ａ及び第２磁極２２Ａの一方から他方に向かう向き（図1の例では、第１磁極２１Ａから第２磁極２２Ａに向かう向き）となる所定の第１状態の磁界を形成しつつ、研磨材８０を第１磁極２１Ａと研磨対象物９０との間の領域及び第２磁極２２Ａと研磨対象物９０との間の領域に充填させた状態で研磨対象物９０を回転させる装置である。この研磨装置１は、研磨対象物９０が研磨材８０内において研磨材８０に接触した状態で対象物回転部２によって回転駆動され、回転駆動中には、研磨対象物９０の表面と研磨材８０との間で生じる摩擦によって研磨対象物９０の表面が研磨される。

使用される研磨材８０は、研磨液と磁性粒子と研磨粒子とを混合させたものであり、スラリー状の混合物（研磨スラリー）となっている。磁性粒子としては、鉄、マンガン、ニッケル、コバルト又はこれら含む合金の粒子を好適に用いることができる。研磨材８０に含まれる磁性粒子の平均粒径は、０．５〜５０００μｍの範囲であることが好ましい。磁性粒子の平均粒径が０．５μｍ未満では、磁性が弱くなり、研削性が低下することが懸念される。磁性粒子の平均粒径が５０００μｍを超えると、磁性が強くなり、表面仕上げ性が悪化することが懸念される。研磨粒子としては、ダイヤモンド粒子、セラミック系研磨材などを用いることができ、いわゆるＷＡ砥粒、ＧＣ砥粒などを好適に用いることができる。研磨粒子の平均粒径は、０．０１〜２００μｍの範囲であることが好ましい。研磨粒子の平均粒径が０．０１μｍ未満では、研削性が弱くなることが懸念される。研磨粒子の平均粒径が２００μｍを超えると、表面仕上げ性が悪化することが懸念される。磁性粒子と研磨粒子の配合としては、研磨材８０中に含まれる研磨粒子の質量Ｍａと磁性粒子及び研磨粒子の合計質量Ｍｂとの比率Ｍａ／Ｍｂが、０．０１〜５０重量％となるような配合することが望ましい。また、研磨液としては、公知の水溶性研削液や軽油などを好適に用いることができる。

制御装置８は、研磨装置１の全体的な制御を司る情報処理装置であり、例えば、ＣＰＵや記憶部などを備えたコンピュータとして構成されている。なお、図示はしていないが、制御装置８に情報を入力する操作に用いられる操作部なども設けられている。

磁性体駆動部４は、アクチュエータ４Ａと軸部材４Ｂとを備える。アクチュエータ４Ａは、公知のリニアアクチュエータとして構成され、軸部材４Ｂを軸方向に往復動させ得る駆動装置となっている。軸部材４Ｂは、アクチュエータ４Ａによって駆動される部材であり、先端側に第３磁性体５０が連結される部材である。アクチュエータ４Ａは、制御装置８から第１指令が与えられたときに軸部材４Ｂを第１位置に移動させ、制御装置８から第２指令が与えられたときに軸部材４Ｂを第２位置に移動させる（図３参照）。図１の例では、軸部材４Ｂが第１位置にあるときに第３磁性体５０が第１磁性体３０の端部２１Ｂ（軸方向において第１磁極２１Ａとは反対側となる端部）及び第２磁性体４０の端部２２Ｂ（軸方向において第２磁極２２Ａとは反対側となる端部）にそれぞれ接触する。一方、軸部材４Ｂが第２位置にあるときには、第３磁性体５０が第１磁性体３０の端部２１Ｂ及び第２磁性体４０の端部２２Ｂに接触せず、端部２１Ｂ，２２Ｂから離間した状態となる（図３参照）。

図１のように、磁石部２０は、第１磁性体３０を有する第１磁石部２１と、第２磁性体４０を有する第２磁石部２２と、第１磁性体３０及び第２磁性体４０に着脱される第３磁性体５０と、通電装置６とを備える。

第１磁石部２１は、コイル３２の中を通すように軸状の第１磁性体３０が配置された構成をなし、通電装置６によってコイル３２が通電されることで公知の電磁石として機能する。第２磁石部２２は、コイル４２の中を通すように軸状の第２磁性体４０が配置された構成をなし、通電装置６によってコイル４２が通電されることで公知の電磁石として機能する。図１の例では、第１磁性体３０の一端部が第１磁極２１Ａとして機能し、第２磁性体４０の一端部が第２磁極２２Ａとして機能する。第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａは、所定間隔を隔てて互いに対向して配置されており、通電装置６がコイル３２及びコイル４２を通電しているときに互いに逆極性の磁極となる。図１の例では、通電装置６がコイル３２を通電しているときに第１磁極２１ＡがＮ極となり、通電装置６がコイル４２を通電しているときに第２磁極２２ＡがＳ極となる。通電装置６は、公知の通電回路として構成され、制御装置８から通電指示（通電信号）又は停止指示（停止信号）が与えられる構成となっている。通電装置６の回路構成は、制御装置８から通電指示が与えられている期間にコイル３２及びコイル４２に電流を流し続け、制御装置８から停止指示が与えられている期間にコイル３２及びコイル４２への電流供給を停止し得る回路構成であれば、公知の様々な回路構成を採用し得る。

このように構成された磁石部２０は、図１のように第３磁性体５０が端部２１Ｂ及び端部２２Ｂに接触しているときには、第１磁性体３０、第２磁性体４０、第３磁性体５０がＵ形状の一体的な磁心として機能し、この状態で通電装置６によってコイル３２及びコイル４２が通電されたときには、第１磁極２１Ａ及び第２磁極２２Ａを磁石の端部として、第１磁極２１Ａから第２磁極２２Ａに向かう方向の磁界を形成する。なお、図１では、第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａの磁極間の磁界の向きを太線矢印にて概念的に示す。研磨材８０が両磁極付近に存在している状態でこのような磁界を形成すると、第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａとの間に研磨材８０が配置された状態となり、後述する研磨工程はこの配置状態で行われる（図２（Ａ）（Ｂ）参照）。

一方、図３のように第３磁性体５０が端部２１Ｂ及び端部２２Ｂに接触していないときには、第１磁性体３０及び第２磁性体４０が別個の磁心として機能し、第１磁石部２１と第２磁石部２２が別体の磁石として機能する。この場合、通電装置６によってコイル３２及びコイル４２が通電されたときには、第１磁石部２１では第１磁性体３０における第１磁極２１Ａ側の端部をＮ極とし、反対側の端部２１ＢをＳ極として第１磁極２１Ａから端部２１Ｂに向かう方向の磁界を形成する。また、第２磁石部２２では第２磁性体４０における第２磁極２２Ａ側の端部をＳ極とし、反対側の端部２２ＢをＮ極として端部２２Ｂから第２磁極２２Ａに向かう方向の磁界を形成する。なお、図３では、各磁性体付近で生じる磁界の向きを太線矢印にて概念的に示す。後述する移動工程ではこのような磁界を形成する。

対象物回転部２は、モータ２Ａとモータ２Ａよって回転力を与えられる軸部材２Ｂとを備え、軸部材２Ｂの先端部に研磨対象物９０（ワーク）を着脱し得る構成となっている。モータ２Ａは、少なくとも研磨工程中において第１磁極２１Ａ及び第２磁極２２Ａとの位置関係が変化しないように位置保持され、軸部材２Ｂ及びこれに連結される研磨対象物９０を、所定の回転軸Ｙ１周りに回転させるように回転駆動力を与え得る。このモータ２Ａは、制御装置８によって駆動指令が与えられている期間に回転し、制御装置８によって停止指令が与えられている期間に回転を停止する。

１−２．研磨方法
次に、上述した研磨装置１を用いて行われる研磨方法について説明する。
なお、この研磨方法によって研磨される研磨対象物９０の材質は、セラミックス等の非金属材料であってもよく、金属材料であってもよい。例えば、セラミック製の被加工物を研磨対象物９０とし、以下の研磨方法を用いて被加工物（研磨対象物９０）を研磨する工程を備えるようにすれば、特徴的な「セラミック製品の製造方法」となる。なお、このように、セラミック製品の製造方法の一工程として以下の研磨方法を用いる場合、被加工物（研磨対象物９０）は、少なくとも一部がセラミック材によって構成されていればよく、必ずしも研磨対象物９０の全部がセラミック材でなくてもよい。また、このような製造方法によってセラミック製品を製造する場合、以下の研磨方法を経て研磨された部品が含まれていれば、最終的なセラミック製品の種類は限定されない。また、図２等では、軸状且つ円柱状に構成され且つ外周面９０Ａが円筒面として構成された研磨対象物９０を研磨する例を示すが、研磨対象物９０の形状はこの形状に限定されない。例えば、外周面に溝や段差などが形成されたものであってもよい。また、研磨対象物は、円柱状以外の軸状形態をなしていてもよく、軸状でない形態（例えば、円板状の形態など）であってもよい。

研磨装置１を用いて研磨を行う場合、例えば、以下のような配置工程を最初に行う。
まず、図１で示す研磨装置１の初期状態（図１で示す構成から研磨材８０及び研磨対象物９０を除いた状態）において、軸部材２Ｂに研磨対象物９０を取り付ける。そして、第３磁性体５０を図１のような位置（端部２１Ｂ及び端部２２Ｂに接触する位置）で維持しながら通電装置６によってコイル３２及びコイル４２を通電させ、第１磁石部２１及び第２磁石部２２を電磁石として動作させる。このような動作により、第１磁極２１Ａから第２磁極２２Ａに向かう向きの強い磁界を形成する。そして、上述した研磨材８０を、第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａとの間に入り込ませ、図１のように第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａとの間に研磨材８０が集合した充填状態（懸架された状態）とする。このような工程により、図２（Ａ）のように、第１磁極２１Ａと研磨対象物９０との間の第１領域ＡＲ１及び第２磁極２２Ａと研磨対象物９０との間の第２領域ＡＲ２に研磨材８０が充填された状態となる。なお、図２（Ａ）では、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２をクロスハッチングにて概念的に示す。研磨材８０を、第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａとの間に入り込ませる際には、研磨材８０が第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａの間から流れ出ても支障のないように、第１磁極２１Ａ及び第２磁極２２Ａの下方側に研磨材８０の受け部を設けるなどして、対処しておくとよい。以上のような配置工程により、第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａとの間で維持される研磨材８０内に研磨対象物９０が浸漬された配置状態となる。

このような配置工程を経ることで、図１のように、第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａの間に研磨対象物９０を配置した状態、且つ第１磁極２１Ａから第２磁極２２Ａに向かう磁界の向きとなる磁界（所定の第１状態の磁界）を形成した状態を維持しながら、図２（Ａ）のように研磨材８０を第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２に充填させた状態とすることできる。そして、配置工程の後には、このような配置状態で研磨工程を行う。

研磨工程は、このような配置状態を維持しながら対象物回転部２によって研磨対象物９０を回転軸Ｙ１周りに回転させる工程である。このような回転駆動を行うと、回転する研磨対象物９０の表面と研磨材８０との間で摩擦が生じ、研磨対象物９０の表面が研磨される。研磨中には、図２（Ａ）（Ｂ）のように、研磨対象物９０の表面が研磨されることで生じる研磨屑９８が研磨材８０内の研磨対象物９０付近で滞留しやすくなる。なお、研磨工程は、例えば、図示しない操作部に対して所定の情報入力操作がなされたときに制御装置８が対象物回転部２に対して回転開始の指示を与えることで工程が開始され、所定の終了条件が成立した時（例えば、研磨工程の開始から一定時間が経過した時、或いは、図示しない操作部に対して所定の終了操作がなされた時など）に工程が終了する。

研磨装置１は、このような研磨工程を所定の終了条件が成立するまで行った後、移動工程を行う。移動工程は、例えば、研磨工程の終了条件が成立したときに制御装置８が磁性体駆動部４に駆動指示（上述の第２指令）を与えることで工程が開始され、所定の終了条件が成立した時（例えば、移動工程の開始から一定時間が経過した時、或いは、図示しない操作部に対して所定の終了操作がなされた時など）に工程が終了する。

移動工程は、研磨工程の後、第１磁極２１Ａ及び第２磁極２２Ａによって生じる磁界を図１のような第１状態から図３のように第２状態に変化させ、図２（Ａ）のように研磨工程のときに第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２に充填された研磨材８０を、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２の外側の領域に移動させる工程である。具体的には、制御装置８が磁性体駆動部４を制御し、第３磁性体５０の位置を、研磨工程のときの接触位置（即ち、図１のように第１磁性体３０の端部２１Ｂ及び第２磁性体４０の端部２２Ｂに接触した位置）から、図３のような非接触位置（即ち、第１磁性体３０の端部２１Ｂ及び第２磁性体４０の端部２２Ｂから離間してこれらに接触しない位置）に切り替える。

このように第３磁性体５０が第１磁性体３０及び第２磁性体４０から離間すると、第１磁石部２１及び第２磁石部２２の各々が個別の磁石として使用されることになり、第１磁石部２１では、第１磁極２１Ａから端部２２Ｂに向かう向きの磁界が形成され、第２磁石部２２では、端部２２Ｂから第２磁極２２Ａに向かう向きの磁界が形成されるため、第１磁極２１Ａから第２磁極２２Ａに向かう方向の磁極間の磁界が低減するとともに第１磁極２１Ａ及び第２磁極２２Ａの各々において吸引力が生じる状態となる。このような磁界の切り替えがなされると、研磨工程のときに図２（Ａ）のように第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２に充填されていた研磨材８０は、図３のように第１研磨材群８１と第２研磨材群８２とに分離する。第１研磨材群８１は、第１磁極２１Ａに吸着するとともに研磨対象物９０から離間した群である。第２研磨材群８２は、第２磁極２２Ａに吸着するとともに研磨対象物９０から離間した群である。図３の例では、コイル３２の巻数がコイル４２の巻数よりも多くなっており、移動工程のときには第２磁極２２Ａよりも第１磁極２１Ａのほうが大きな磁力が生じるようになっている。従って、第２磁極２２Ａよりも第１磁極２１Ａのほうが研磨材８０を吸引する吸引力が大きくなり、移動工程が行われると、第２磁極２２Ａに吸着する第２研磨材群８２よりも第１磁極２１Ａに吸着する第１研磨材群８１のほうが研磨材８０の量が多くなる。このように移動工程が行われると、研磨工程のときに研磨対象物９０付近に存在していた研磨屑９８が第１研磨材群８１側と第２研磨材群８２側とに分けられつつそれぞれの研磨材群で分散することになる。なお、図４では、移動工程によって研磨屑９８の一部が第１研磨材群８１内に移動され、第１研磨材群８１内で分散した状態を概念的に示している。

研磨装置１は、このような移動工程を行った後、図５のように再充填工程を行う。再充填工程は、例えば、移動工程の終了条件が成立したときに制御装置８が磁性体駆動部４に駆動停止指示（上述の第１指令）を与えることで工程が開始され、所定の終了条件が成立した時（例えば、再充填工程の開始から一定時間が経過した時、或いは、図示しない操作部に対して所定の終了操作がなされた時など）に工程が終了する。

再充填工程は、移動工程の後、両磁極によって生じる磁界を再び第１状態（第１磁極２１Ａから第２磁極２２Ａに向かう磁界の向きの強い磁力が生じる状態）に変化させ、移動工程によって第１研磨材群８１及び第２研磨材群８２に移動した研磨材８０を第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２に再充填する工程である。

この再充填工程が行われると、第１研磨材群８１及び第２研磨材群８２を構成する研磨材８０が第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａとの間に移動し、図１、図２と同様の配置状態となる。但し、図２（Ａ）のように移動工程前に研磨材８０中に存在していた研磨屑９８は、移動工程に伴う移動及び分散作用と、再充填工程に伴う更なる移動及び分散作用とによって、図６のように研磨材８０内で広く分散した状態となる。このように再充填工程が行われた後、再び上述の研磨工程を行えば、研磨対象物９０付近から研磨材８０が除かれた状態で研磨工程を行うことができるため、研磨効率が格段に高まる。

なお、上述の説明では、研磨工程、移動工程、再充填工程の後に再び研磨工程を行う例を説明したが、「研磨工程、移動工程、再充填工程」の一連の流れを複数回繰り返してもよい。

１−３．効果
上述した研磨方法では、研磨工程の後、移動工程によって研磨材８０を第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２の外側に一旦移動させることができる。このようにすれば、図２のように移動工程の前に研磨屑９８が研磨対象物９０付近に集中して滞留していたとしても、その研磨屑９８は、図３のような研磨材８０の第１、第２磁極２１Ａ，２２Ａの側への移動によって研磨材８０内で分散されやすくなる。よって、その後に再度の研磨工程を行ったときに研磨屑９８の目詰まりに起因する研磨効率の低下が抑えられ、より効率的な研磨が可能となる。

上述した研磨方法では、移動工程は、研磨材８０を、図３のように第１研磨材群８１（第１磁極２１Ａに吸着するとともに研磨対象物９０から離間した研磨材の群）と第２研磨材群８２（第２磁極２２Ａに吸着するとともに研磨対象物９０から離間した研磨材の群）とに分離する工程となっている。そして、移動工程の後、図５のように再充填工程を行うようになっており、再充填工程では、両磁極間に形成される磁界を第１状態に変化させ、移動工程によって移動した研磨材を第１領域及び第２領域に再充填する。
このように、研磨材８０を研磨対象物９０から離間させた形で第１研磨材群８１と第２研磨材群８２とに分離するように移動工程を行えば、図２のように研磨工程中に研磨屑９８が研磨対象物９０付近で滞留していたとしても、図３のように、一旦は、研磨屑９８を第１磁極２１Ａ側又は第２磁極２２Ａ側に移動させるように研磨対象物９０付近から大きく離間させることができる。そして、研磨対象物９０付近に研磨屑９８が存在しない状態又は極めて少ない状態とすることができる。よって、再充填後には移動工程前よりも研磨対象物９０付近に研磨屑９８がより集中しにくくなる。このように研磨屑９８が分散する形で再充填がなされるため、その後に再度の研磨工程を行ったときに研磨屑９８の目詰まりに起因する研磨効率の低下が抑えられ、より効率的な研磨が可能となる。

上述した研磨方法では、図１のように、磁石部２０は、端部が第１磁極２１Ａとして構成される第１磁性体３０と、端部が第２磁極２２Ａとして構成される第２磁性体４０と、第１磁性体３０及び第２磁性体４０に着脱される第３磁性体５０とを備えている。そして、研磨工程では、図１のように第１磁性体３０の端部２１Ｂ（第１磁極２１Ａとは反対側の端部）及び第２磁性体４０の端部２２Ｂ（第２磁極２２Ａとは反対側の端部）に第３磁性体５０を接触させ、移動工程では、図３のように第１磁性体３０の端部２１Ｂ及び第２磁性体４０の端部２２Ｂから第３磁性体５０を離間させる。このようにすれば、研磨工程のときには、図１のように第１磁性体３０、第２磁性体４０、及び第３磁性体５０を一体的な磁石として使用することができ、第１磁極２１Ａ及び第２磁極２２Ａにおいて一方から他方に向かう強い磁界を形成し得る。よって、研磨対象物９０と各磁極との間に研磨材８０を安定的に充填することができる。また、移動工程では、図３のように第１磁性体３０及び第２磁性体４０の各々を個別の磁石として使用し、第１磁極２１Ａと第２磁極２２Ａの間の磁界を低減させつつ第１磁極２１Ａ及び第２磁極２２Ａの各々において吸引力が生じる状態とすることができる。よって、研磨材８０を第１研磨材群８１と第２研磨材群８２とに分離できるようになる。しかも、このような切り替えを「第３磁性体５０の着脱」という簡易な方法及び構成によって実現できる。

更に、上述した研磨方法では、少なくとも移動工程のときに、第１磁極２１Ａ及び第２磁極２２Ａのうちの一方の磁気吸引力を他方の磁気吸引力よりも大きくしている。このようにすれば、移動工程において研磨材８０を第１研磨材群８１と第２研磨材群８２とに分離する際に、図３のように一方の研磨材群の量が他方の研磨材群の量よりも大きくなるように偏りが生じる。このように偏りが生じると、再充填後に研磨屑９８がより分散しやすくなる。

２．第２実施形態
次に、第２実施形態について説明する。
まず、図７等を参照し、第２実施形態に係る研磨装置の一例を説明する。
図７で示す研磨装置２０１は、磁石部２２０、磁石駆動部２０４，２０５、対象物回転部２、制御装置８、などを備える。なお、対象物回転部２及び制御装置８は第１実施形態に係る研磨装置１と同様の構成をなすため、これらと同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、使用される研磨材８０も第１実施形態と同様である。

図７で示す研磨装置２０１において、磁石部２２０は、第１実施形態で用いる第１磁石部２１（図１）と同様の第１磁石部２２１を有し、第２磁石部２２（図１）と同様の第２磁石部２２２を有し、通電装置６（図１）と同様の通電装置２０６を有する。第１磁石部２２１の第１磁性体２３０及びコイル２３２は、第１実施形態で用いる第１磁石部２１（図１）の第１磁性体３０（図１）及びコイル３２（図１）のそれぞれと同様の構成及び機能を有する。また、第２磁石部２２２の第２磁性体２４０及びコイル２４２は、第１実施形態で用いる第２磁石部２２（図１）の第２磁性体４０（図１）及びコイル４２（図１）のそれぞれと同様の構成及び機能を有する。なお、コイル２３２，２４２の巻数は、第１実施形態のようにコイル２３２の巻数をコイル２４２の巻数よりも多くしてもよく、同程度としてもよい。

本実施形態で用いる磁石部２２０では、第１磁性体２３０及び第２磁性体２４０が、第３磁性体２５０との接触状態を保ちつつ且つ互いに平行に配置された状態を保ちながらスライドし得る構成となっている。つまり、第１磁性体２３０、第２磁性体２４０、及び第３磁性体２５０が常に一体的な磁性体として機能し、その一体的な磁性体の全体形状が変化するようになっている。第１磁性体２３０及び第２磁性体２４０のスライド動作は、磁石駆動部２０４，２０５によって実現される。

磁石駆動部２０４は、アクチュエータ２０４Ａと軸部材２０４Ｂとを備える。アクチュエータ２０４Ａは、公知のリニアアクチュエータとして構成され、軸部材２０４Ｂを軸方向に往復動させ得る駆動装置となっている。軸部材２０４Ｂは、アクチュエータ２０４Ａによって駆動される部材であり、先端側に第１磁性体２３０が連結される部材である。磁石駆動部２０５は、アクチュエータ２０５Ａと軸部材２０５Ｂとを備える。アクチュエータ２０５Ａは、公知のリニアアクチュエータとして構成され、軸部材２０５Ｂを軸方向に往復動させ得る駆動装置となっている。軸部材２０５Ｂは、アクチュエータ２０５Ａによって駆動される部材であり、先端側に第２磁性体２４０が連結される部材である。アクチュエータ２０４Ａは、制御装置８から接近指令が与えられたときに軸部材２０４Ｂを図７のような接近位置（第１磁性体２３０が研磨対象物９０に近づく位置）に移動させ、制御装置８から離間指令が与えられたときに軸部材２０４Ｂを図９のような離間位置（第１磁性体２３０が研磨対象物９０から遠ざかる位置）に移動させる。アクチュエータ２０５Ａは、制御装置８から接近指令が与えられたときに軸部材２０５Ｂを図７のような接近位置（第２磁性体２４０が研磨対象物９０に近づく位置）に移動させ、制御装置８から離間指令が与えられたときに軸部材２０５Ｂを図９のような離間位置（第２磁性体２４０が研磨対象物９０から遠ざかる位置）に移動させる。

次に、上述した研磨装置２０１を用いる研磨方法について説明する。
研磨装置２０１を用いた研磨方法でも、第１実施形態と同様の配置工程を行い、図７のような配置状態とすることができる。この配置状態は、磁石部２２０における第１磁極２２１Ａと第２磁極２２２Ａとの間に研磨対象物９０を配置し、両磁極間での磁界の向きが第１磁極２２１Ａから第２磁極２２２Ａに向かう向きとなる第１状態の磁界を形成しつつ研磨材８０を第１磁極２２１Ａと研磨対象物９０との間の領域及び第２磁極２２２Ａと研磨対象物９０との間の領域に充填させた状態である。

配置工程の後には、このような配置状態で図８（Ａ）（Ｂ）のように研磨工程を行う。なお、図８（Ａ）では、第１磁極２２１Ａと研磨対象物９０との間の第１領域ＡＲ１及び第２磁極２２２Ａと研磨対象物９０との間の第２領域ＡＲ２をクロスハッチングにて概念的に示す。

研磨工程は、上述した配置工程で定められた配置状態を一定程度維持しながら対象物回転部２によって研磨対象物９０を回転軸Ｙ１周りに回転させる工程である。研磨工程は、例えば、図示しない操作部に対して所定の情報入力操作がなされたときに制御装置８が対象物回転部２に対して回転開始の指示を与えることで工程が開始され、所定の終了条件が成立した時（例えば、研磨工程の開始から一定時間が経過した時、或いは、図示しない操作部に対して所定の終了操作がなされた時など）に工程が終了する。

更に、本実施形態に係る研磨方法では、上述した研磨工程中に変位工程を行う。この変位工程は、第１磁極２２１Ａと第２磁極２２２Ａとの間に研磨材８０が充填された状態で第１磁極２２１Ａ及び第２磁極２２２Ａを変位させる工程である。具体的には、図８（Ａ）のように第１磁極２２１Ａ及び第２磁極２２２Ａの間に研磨対象物９０を配置し、第１磁極２２１Ａと研磨対象物９０との間の第１領域ＡＲ１及び第２磁極２２２Ａと研磨対象物９０との間の第２領域ＡＲ２に研磨材８０が充填された状態を維持しながら、図７のように第１磁極２２１Ａ及び第２磁極２２２Ａのそれぞれを研磨対象物９０に近づける変位動作と、図９のように第１磁極２２１Ａ及び第２磁極２２２Ａのそれぞれを研磨対象物９０から遠ざける変位動作とを交互に繰り返すようにして、第１磁極２２１Ａ及び第２磁極２２２Ａのそれぞれと研磨対象物９０との間の距離を変化させる。このように変位動作を交互に行う方法としては、制御装置８が研磨工程中に磁石駆動部２０４，２０５に対して接近指令と離間指令とを交互に与えるようにすればよい。

この研磨方法では、仮に図７のように研磨工程が行われているときに図８のように研磨屑９８が研磨対象物９０付近で集中して滞留していたとしても、図９のように両磁極の間隔を拡大するように変位工程を行えば研磨材８０の状態（位置や範囲など）が変化することになり、図１０のように研磨屑９８を研磨対象物９０付近から分散させやすくなる。その後、図１１のように再び両磁極の間隔を縮小するように変位工程を行えば研磨材８０の状態（位置や範囲など）が更に変化することになり、図１２のように研磨屑９８を研磨対象物９０付近から一層分散させやすくなる。

しかも、第１磁極２２１Ａと第２磁極２２２Ａの間隔は、図７のような縮小状態から図９のような拡大状態に変化した後、再び図１１のような縮小状態（図７と同様の状態）に戻るように拡大と縮小が交互に繰り返されるため、第１磁極２２１Ａと研磨対象物９０との間の第１領域、及び第２磁極２２２Ａと研磨対象物９０との間の第２領域がいずれも伸縮するように作用することになる。ゆえに、研磨材８０内で脈動が生じることになり、この脈動作用によって、図８の状態から図１０の状態への変化、更には図１２の状態への変化が生じるようになり、研磨屑９８を研磨材８０内で効率的に分散させることができる。

４．他の実施形態
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施形態や後述する実施形態の様々な特徴は、矛盾しない組み合わせであればどのように組み合わせてもよい。

上述したいずれの実施形態の研磨方法も、研磨対象物９０を揺動させてもよい。例えば、研磨対象物９０を、回転軸Ｙ１を中心とする一方の回転方向に所定角度回動させる動作と、他方の回転方向に所定角度回動させる動作とを交互に繰り返すように揺動させてもよい。

上述したいずれの実施形態の研磨方法も、研磨工程中に第２磁極から第１磁極に向かう向きの磁界を形成してもよい。

第２実施形態において、図１３に示されるように第１磁極２２１Ａ及び第２磁極２２２Ａを回転軸Ｙ１を中心として、研磨対象物９０の周りで回転させながら、両磁極間の距離を変化させるようにしてもよい。もしくは、第１磁極２２１Ａ及び第２磁極２２２Ａを一方の回転方向に所定角度回動させる動作と、他方の回転方向に所定回動させる動作とを交互に繰り返すように揺動させてもよい。このようにすると、回転作用又は揺動作用によって研磨屑をより効率的に分散させることができる。

第２実施形態では研磨工程中に変位工程を実施する例を示したが、研磨工程の後に変位工程を行い、その後に再び研磨工程を行うようにしてもよい。つまり、研磨工程と、研磨工程を中断した状態での変位工程とを交互に繰り返してもよい。

第２実施形態では両磁極を変位させる例を示したが、一方の磁極のみを研磨対象物に対して接近及び離間させるように変位させてもよい。

上述した実施形態では、研磨対象物を回転又は揺動させるときの回転軸を第１磁極と第２磁極が対向する方向（対向方向）に対して直交する方向としたが、対向方向に対して傾斜した方向の回転軸としてもよい。

上述した実施形態では、第１磁石部及び第２磁石部として電磁石を例示したが、第１磁石部及び第２磁石部のいずれか又は両方を永久磁石としてもよい。

１，２０１…研磨装置
２０，２２０…磁石部
２１Ａ，２２１Ａ…第１磁極
２２Ａ，２２２Ａ…第２磁極
３０，２３０…第１磁性体
４０，２４０…第２磁性体
５０，２５０…第３磁性体
８０…研磨材
８１…第１研磨材群
８２…第２研磨材群
９０…研磨対象物

Claims (8)

1. 対向配置される第１磁極及び第２磁極を備えた磁石部の両磁極間に研磨対象物を配置すると共に、前記両磁極間に前記第１磁極及び前記第２磁極の一方から他方に向かう第１状態の磁界を形成しつつ、磁性粒子及び研磨粒子を含んでなる研磨材を前記第１磁極と前記研磨対象物との間の第１領域及び前記第２磁極と前記研磨対象物との間の第２領域に充填させた状態とし、該状態で前記研磨対象物を回転又は揺動させて前記研磨対象物を研磨する研磨工程を含む研磨方法であって、
   前記研磨工程の後、前記両磁極間に形成される磁界の強さが前記第１状態より小さい第２状態に変化させ、前記研磨工程のときに前記第１領域及び前記第２領域に充填された研磨材を前記第１磁極の側及び前記第２磁極の側に移動させる移動工程を含む研磨方法。
2. 前記移動工程は、前記研磨材を、前記第１磁極に吸着するとともに前記研磨対象物から離間した第１研磨材群と前記第２磁極に吸着するとともに前記研磨対象物から離間した第２研磨材群とに分離する工程であり、
   前記移動工程の後、前記両磁極間に形成される磁界を前記第１状態に変化させ、前記移動工程によって移動した前記研磨材を前記第１領域及び前記第２領域に再充填する再充填工程を含む、
   請求項１に記載の研磨方法。
3. 前記磁石部は、端部が前記第１磁極として構成される第１磁性体と、端部が前記第２磁極として構成される第２磁性体と、前記第１磁性体及び前記第２磁性体に着脱される第３磁性体とを備え、
   前記研磨工程では、前記第１磁性体における前記第１磁極とは反対側の端部及び前記第２磁性体における前記第２磁極とは反対側の端部に前記第３磁性体を接触させ、
   前記移動工程では、前記第１磁性体における前記第１磁極とは反対側の端部及び前記第２磁性体における前記第２磁極とは反対側の端部から前記第３磁性体を離間させる
   請求項２に記載の研磨方法。
4. 前記移動工程では、前記第１磁極及び前記第２磁極の一方の磁気吸引力を他方の磁気吸引力よりも大きくする
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の研磨方法。
5. 対向配置される第１磁極及び第２磁極を備えた磁石部の両磁極間に研磨対象物を配置すると共に、前記両磁極間に前記第１磁極及び前記第２磁極の一方から他方に向かう所定の第１状態の磁界を形成しつつ、磁性粒子及び研磨粒子を含んでなる研磨材を前記第１磁極と前記研磨対象物との間の第１領域及び前記第２磁極と前記研磨対象物との間の第２領域に充填させた状態とし、該状態で前記研磨対象物を回転又は揺動させて前記研磨対象物を研磨する研磨工程を含む研磨方法であって、
   前記研磨工程中又は前記研磨工程の前後に、前記第１磁極と前記第２磁極との間に前記研磨材が充填された状態で前記第１磁極及び前記第２磁極の少なくともいずれか一方を変位させる変位工程を含む
   研磨方法。
6. 前記変位工程は、前記第１磁極及び前記第２磁極の間に前記研磨対象物を配置しつつ、前記第１磁極及び前記第２磁極のそれぞれと前記研磨対象物との間の距離を変化させる
   請求項５に記載の研磨方法。
7. 前記変位工程は、前記第１磁極及び前記第２磁極の間に前記研磨対象物を配置した状態を維持しつつ、前記第１磁極及び前記第２磁極を前記研磨対象物の周りで回転又は揺動させる
   請求項６に記載の研磨方法。
8. 前記研磨対象物はセラミック製の被加工物であって、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の研磨方法で前記被加工物を研磨する工程を備えるセラミック製品の製造方法。

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