JP2023151593A - 研磨装置及び研磨方法、並びに機械部品 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨加工に要する時間を短縮化し、シール面の品質を安定化させることができる研磨装置、及び研磨方法を提供することを目的の一つとし、さらにシール面の品質を安定化された機械部品を提供することを目的の一つとする。【解決手段】一実施形態に係る研磨装置は、研磨具を支持する支持部と、研磨対称物を保持するステージと、前記支持部と前記ステージとを研磨面の形状に沿って相対的に移動させる第１駆動部と、前記第１駆動部と同期して、前記研磨具に取り付けられた研磨部材の一端が、移動方向を向くように前記支持部を回転させる第２駆動部と、を有する。【選択図】図１

Description

本開示の一実施形態は、研磨装置及び研磨方法、並びに機械部品に関する。

半導体装置、表示装置用の表示パネルなどの様々な電子部品の製造工程において、真空中での処理が行われる。このような真空中での処理で使用される真空容器を構成する部品同士が接触する部分には、容器内部の密封性を確保するために、接触する部品の一方、又は両方に溝が設けられ、該溝にＯリングなどのシール部材が設置される。特許文献１には、ワークをヘールバイト形切削工具を用いて切削する切削加工方法が開示されている。

特開平０６－１２６５２０号公報

シール部材に設けられる溝は、通常、エンドミル等の回転式切削工具などを用いて、シール面を切削加工することにより形成される。所望の形状の溝を切削した後のシール面には、凹凸や切削屑が僅かに残ることがあり、これらを取り除くために研磨加工が必要である。シール面の研磨加工は、作業員により手作業で行われることが多いが、研磨完了までに長時間を要し、作業員の経験や技量に応じて、研磨面の表面粗さに差が生じ、シール面の品質が安定化しないという問題があった。

本開示の一実施形態は、上記問題に鑑み、研磨加工に要する時間を短縮化し、シール面の品質を安定化させることができる研磨装置、及び研磨方法を提供することを目的の一つとする。

また、本開示の一実施形態は、シール面の品質を安定化された機械部品を提供することを目的の一つとする。

本開示の一実施形態による研磨装置は、研磨具を支持する支持部と、研磨対称物を保持するステージと、前記支持部と前記ステージとを研磨面の形状に沿って相対的に移動させる第１駆動部と、前記第１駆動部と同期して、前記研磨具に取り付けられた研磨部材の一端が、移動方向を向くように前記支持部を回転させる第２駆動部と、を有する。

本開示の一実施形態による研磨方法は、硬質アルマイト上の研磨面を研磨する研磨方法であって、第１研磨部材により、第１の押圧強度で前記研磨面を研磨する第１の段階と、前記第１の段階の後に、第２研磨部材により、第２の押圧強度で前記研磨面を研磨する第２の段階と、を有し、前記第１の押圧強度は、前記第２の押圧強度より低い、硬質アルマイト表面の研磨方法である。

本開示の一実施形態による機械部品は、硬質アルマイト表面を有し、前記硬質アルマイト表面の一部に研磨面を有し、前記研磨面のうねりは０．２μｍ以下であり、且つ前記研磨面の表面粗さは、０．４μｍ以下である。

本開示の一実施形態によると、研磨工程を機械で自動化することにより、研磨加工に要する時間を短縮化し、シール面の品質を安定化させることができる。

本開示の一実施形態に係る研磨装置の構成の一例を説明するための図である。 一実施形態に係る研磨装置の機能ブロック図である。 一実施形態に係る研磨装置において使用される研磨具の一例を示す概略図である。 一実施形態に係る研磨装置において使用される研磨具の一例を示す概略図である。 一実施形態に係る研磨装置において使用される研磨具の一例を示す概略図である。 一実施形態に係る研磨装置において使用される研磨具の治具の概略分解図である。 研磨対象物の一例を上から見た平面図である。 研磨対象物の非円形の研磨面を研磨する際における第２研磨部材の移動ルートを説明するための概略図である。

以下、本開示の実施形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と図面において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。また、本明細書と図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。

また、本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αはＡ乃至Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。

以下、図面を参照して本開示の一実施形態に係る研磨装置１０について説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係る研磨装置１０の構成の一例を説明するための図である。図１に示すように、研磨装置１０は、支持部１０１、ステージ１０３、第１駆動部１０５、及び第２駆動部１０７を含む。

支持部１０１は、研磨具２０１を支持する。研磨具２０１については後述する。支持部１０１は、第１駆動部１０５に回転可能に取り付けられる。

ステージ１０３は、研磨対象物２０３を保持する。研磨対象物２０３は、機械部品の一部であって、特に限定されないが、例えば、真空装置で用いられる真空機器を構成する部品であってもよく、この場合、研磨対象物２０３は真空容器のシール面を備える。シール面は、例えば、硬質アルマイト処理が施されていてもよい。研磨具２０１は、研磨対象物２０３の硬質アルマイト膜を研磨することができる。本実施形態において、研磨対象物２０３に形成された皮膜は硬質アルマイトに限定されるわけではない。例えば、研磨対象物２０３の表面の硬度はＨｖ３５０～４５０程度である。

第１駆動部１０５は、研磨対象物２０３の研磨面の形状に沿って、支持部１０１とステージ１０３とを相対的に移動させる。換言すると、第１駆動部１０５は、研磨具２０１が研磨面の形状に沿って移動可能なように、支持部１０１及びステージ１０３の一方又は両方の位置を移動させる機構を有する。第１駆動部１０５は、第１移動部１０９、第１ガイド部１１１、第２ガイド部１１３、第２移動部１１５、及び第３ガイド部１１７を含む。

第１移動部１０９は、支持部１０１をｚ方向に移動させる。第１ガイド部１１１は、研磨装置１０の本体１１９に、ｚ方向に延長するように設けられる。第１ガイド部１１１は、第１移動部１０９のｚ方向への移動をガイドする。例えば、第１ガイド部１１１は、ｚ方向に延長されたレールであってもよく、第１移動部１０９は、第１ガイド部１１１に沿ってｚ方向に摺動してもよい。第１移動部１０９及び第１ガイド部１１１は、支持部１０１を移動させる第１移動機構１１２を構成する。

第２ガイド部１１３は、ステージ１０３のｘ方向への移動をガイドする。第２ガイド部１１３は、ｘ方向に沿った一対の辺と、ｙ方向に沿った一対の辺を有する矩形状のプレートであってもよい。ステージ１０３は、第２ガイド部１１３にｘ方向に摺動可能に支持されている。例えば、ステージ１０３は、第２ガイド部１１３のｘ方向に沿った一対の辺の縁を挟むように設けられ、ｘ方向に沿った一対の辺の縁に沿って摺動してもよい。

第２移動部１１５は、ステージ１０３を支持する第２ガイド部１１３をｙ方向に移動させる。第３ガイド部１１７は、研磨装置１０の本体１１９に、ｙ方向に延長するように設けられる。第３ガイド部１１７は、第２ガイド部１１３のｙ方向への移動をガイドする。例えば、第３ガイド部１１７は、ｙ方向に延長されたレールであってもよく、第２ガイド部１１３は、第３ガイド部１１７に沿ってｙ方向に摺動してもよい。

第２ガイド部１１３、第２移動部１１５、及び第３ガイド１１７は、ステージ１０３を移動させる第２移動機構１１８を構成してもよい。

第１駆動部１０５の構成の一例を説明したが、本実施形態において、第１駆動部１０５の構成は、上記に限定されるわけではない。例えば、第１駆動部１０５は、支持部１０１をｘ方向及び／またはｙ方向に移動させる移動機構をさらに含んでもよい。また、第１駆動部１０５は、ステージ１０３をｚ方向に移動させる移動機構をさらに含んでもよい。

第２駆動部１０７は、研磨具２０１を支持する支持部１０１を回転させる。また、第２駆動部１０７は、第１駆動部１０５と同期して、研磨具２０１に取り付けられた研磨部材の一端が、研磨面に沿った研磨具２０１の移動方向に常に向くように、支持部１０１を回転させることができる。

図示はしないが、研磨装置１０は、複数のモータを備える。これらのモータにより、第１駆動部１０５及び第２駆動部１０７は、支持部１０１及びステージ１０３を移動、回転させる。

図２は、研磨装置１０の機能ブロック図の一例である。図２に示すように、研磨装置１０は、入力操作部１２１及び制御部１２２を含む。

入力操作部１２１は、操作パネル、操作ボタン、タッチパネルなどの装置であり、入力された操作に応じた信号を制御部１２２に出力する。研磨作業に従事する作業員は、入力操作部１２１を介して、研磨装置１０の第１駆動部１０５及び第２駆動部１０７の動作を制御することができる。例えば、作業員は、入力操作部１２１を介して、研磨装置１０によって実行される研磨工程の開始及び停止、支持部１０１の回転速度、支持部１０１及びステージに移動速度及び移動方向を設定、または変更することができる。

制御部１２２は、ＣＰＵなどの演算処理回路、及び記憶部を含む。制御部１２２は、記憶部に記憶された制御プログラムをＣＰＵにより実行して、第１駆動部１０５及び第２駆動部１０７の動作を制御して、研磨装置１０により研磨機能を実現する。

図３、図４、及び図５は、本実施形態に係る研磨装置１０の支持部１０１に支持される研磨具２０１の一例を示す概略図である。

本実施形態に係る研磨装置１０によって実行される研磨対象物２０３の研磨工程は、第１研磨部材によって第１の押圧強度で研磨面を研磨する第１の段階と、第１の段階の後に、第２研磨部材によって第２の押圧強度で研磨面を研磨する第２の段階と、を含む。第１研磨部材と第２研磨部材とは、互いに異なる材質の研磨部材である。また、第１の押圧強度と第２の押圧強度とは、互いに異なる。ここで、押圧強度とは、研磨工程において、研磨部材と研磨対象物２０３の研磨対象面とが接触する際に、研磨治具にかかる荷重を意味する。

図３は、研磨工程における第１の段階で使用される、研磨具２０１Ａの一例を示す概略図である。研磨具２０１Ａは、治具３０３、及び治具３０３に研磨部材保持部３０７を介して取り付けられた第１研磨部材３０５Ａを含む。第１研磨部材３０５Ａは、例えば、セラミックファイバー、ナイロンなどで形成されたブラシであってもよい。換言すると、研磨工程における第１の段階は、ブラシによる研磨工程である。

図６は、治具３０３の概略分解図の一例である。図３及び図６に示すように、治具３０３は、研磨部材保持部３０７、固定部３０９、ホルダー３１１、カバー３１３を含む。

固定部３０９は、研磨装置１０の支持部１０１に固定される。ホルダー３１１は、固定部３０９に接合されている。ホルダー３１１の内部には中空の収納部３１２が設けられており、収納部３１２には、コイルスプリング３１５が挿入される。第１の段階で使用される研磨具２０１Ａのコイルスプリング３１５のばね係数は、１Ｎ／ｍｍ以上、５Ｎ／ｍｍ以下である。治具３０３に挿入されたコイルスプリング３０５により、フロート機構が形成される。

研磨部材保持部３０７は、固定部３０９の収納部３１２に挿入されて固定される。研磨部材保持部３０７は、座金３１６を介してコイルスプリング３１５を圧縮させるように、収納部３１２に挿入される。このとき、研磨部材保持部３０７は、コイルスプリング３１５を完全に密着させないように圧縮する。研磨保持部材３０７には、中空部３０８が設けられている。中空部３０８には、第１研磨部材３０５Ａが着脱可能に取り付けられる。

ホルダー３１１には、一対の孔３１７が設けられている。孔３１７には、それぞれ鋼球３１９が挿入される。鋼球３１９が挿入された孔３１７を塞ぐようにカバー３１３が孔３１７上に配置され、カバー３１３がずれないように、２つの止め輪３２１で固定される。

図４は、研磨工程における第２の段階で使用される、研磨具２０１Ｂの一例を示す概略図である。研磨具２０１Ｂは、治具３０３に取り付けられる第２研磨部材３０５Ｂの材質が第１研磨部材３０５Ａの材質とは異なること、及び治具３０３内部のコイルスプリング３１５が図３及び図６に示した研磨具２０１Ａの治具３０３内部に挿入されたコイルスプリング３１５のとは異なるばね係数を有することを除いて、図３及び図６に示した研磨具２０１Ａと略同一の構成を有する。

図４に示す研磨具２０１Ｂにおいて、第２研磨部材３０５Ｂは、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、ジルコンなどの砥粒を塗布したスポンジ研磨剤である。換言すると、研磨工程における第２の段階は、スポンジによる研磨工程である。研磨部材３０５の形状は、例えば、円柱状であってもよい。

研磨具２０１Ｂの治具３０３に挿入されるコイルスプリング３１５のばね係数は、第１の段階で使用される研磨具２０１Ａの治具３０３に挿入されるコイルスプリング３１５のばね係数とは異なる。研磨具２０１Ｂの治具３０３の内部に挿入されるコイルスプリング３１５のばね係数は、１Ｎ／ｍｍ超、１０Ｎ／ｍｍ以下である。研磨具２０１Ｂの治具３０３の内部に挿入されるコイルスプリング３１５のばね係数は、研磨具２０１Ａの治具３０３の内部に挿入されるコイルスプリング３１５のばね係数よりも高い。

研磨装置１０によって実行される研磨工程に従事する作業員は、研磨具２０１Ａを使用した第１の段階が終了した後、研磨装置１０の支持部１０１から研磨具２０１Ａを取り外して研磨具２０１Ｂを支持部１０１に取り付けてもよい。また、作業員は、研磨具２０１Ａの治具３０３を分解して、第１の段階で使用した研磨具２０１Ａから１Ｎ／ｍｍ以上、５Ｎ／ｍｍ以下のばね係数を有するコイルスプリング３１５を取り出し、第２の段階で使用する１Ｎ／ｍｍ超、１０Ｎ／ｍｍ以下のばね係数を有するコイルスプリング３１５に交換することにより、研磨具２０１Ｂを作製してもよい。この場合、作業員は、治具３０３のコイルプスリング３１５を交換するとともに、研磨具２０１Ａに取り付けられた第１研磨部材３０５Ａを取り外して第２研磨部材３０５Ｂを着脱可能に取り付けてもよい。

図５は、研磨工程における第２の段階で使用される、研磨具２０１Ｃの一例を示す概略図である。研磨具２０１Ｃの治具３０３に取り付けられる第２研磨部材３０５Ｃは、図４に示した第２研磨部材３０５Ｂとは異なる、第２研磨部材の別の一例である。研磨具２０１Ｃは、治具３０３に取り付けられる第２研磨部材３０５Ｃの形状が第２研磨部材３０５Ｂの形状とは異なることを除いて、図３及び図６に示した研磨具２０１Ｂと略同一の構成を有する。

研磨具２０１Ｃの第２研磨部材３０５Ｃの材質は、研磨具２０１Ｂの第２研磨部材３０５Ｂの材質と同一である。一方、第２研磨部材３０５Ｃの形状は、第２研磨部材３０５Ｂとは異なり、例えば、半球状であってもよい。

研磨装置１０によって実行される研磨工程に従事する作業員は、研磨具２０１Ａを使用した第１の段階が終了した後、研磨装置１０の支持部１０１から研磨具２０１Ａを取り外して研磨具２０１Ｃを支持部１０１に取り付けてもよい。また、作業員は、研磨具２０１Ａの治具３０３を分解して、第１の段階で使用した研磨具２０１Ａから１Ｎ／ｍｍ以上、５Ｎ／ｍｍ以下のばね係数を有するコイルスプリング３１５を取り出し、第２の段階で使用する１Ｎ／ｍｍ超、１０Ｎ／ｍｍ以下のばね係数を有するコイルスプリング３１５に交換するとともに、研磨具２０１Ａに取り付けられた第１研磨部材３０５Ａを取り外して第２研磨部材３０５Ｃを着脱可能に取り付けることにより、研磨具２０１Ｃを作製してもよい。

図４に示した研磨具２０１Ｂ、及び図５に示した研磨具２０１Ｃは、いずれも研磨装置１０によって実行される研磨工程の第２の段階で使用されることができる。図４に示した研磨具２０１Ｂは、好ましくは、研磨対象物２０３の研磨面が円形の場合に用いられる。一方、研磨具２０１Ｃは、好ましくは、研磨対象物２０３の研磨面が非円形の場合に用いられる。

図７は、研磨対象物２０３の一例を上から見た平面図である。研磨対象物２０３は、例えば、真空容器を構成する部品であり、アルミ合金、ステンレス鋼などにより形成される。研磨対象物２０３は、シール面７０１を有する。シール面７０１は、硬質アルマイト処理されており、硬質アルマイト皮膜の膜厚は、約３０μｍ～約１００μｍであってもよい。シール面７０１は、複数の研磨面を含む。ここで、研磨面とは、シール面７０１上の、研磨具２０１によって研磨される面を意味する。研磨面は、円形の研磨面７０３ａ～７０３ｊ、及び非円形の研磨面７０５ａ～７０５ｃを含む。

円形の研磨面７０３ａ～７０３ｊを研磨する際、第２の段階において、図４に示した研磨具２０１Ｂを用いることが好ましい。第２の段階において、研磨装置１０の第２駆動部１０７は、研磨具２０１Ｂを支持する支持部１０１を所定の回転速度で回転させる。換言すると、研磨具２０１Ｂの第２研磨部材３０５Ｂは、所定の回転速で回転しながら円形の研磨面７０３ａ～７０３ｊを研磨する。

非円形の研磨面７０５ａ～７０５ｃを研磨する際、第２の段階において、図５示した研磨具２０１Ｃを用いることが好ましい。研磨装置１０の第２駆動部１０７は、研磨面７０５ａ～７０５ｃの形状に沿って、研磨具２０１Ｃに取り付けられた第２研磨部材３０５Ｃの所定の一端が、研磨具２０１Ｃが移動する方向に常に向くように、支持部１０１を回転させる。

図８は、非円形の研磨面を研磨する際に、研磨具２０１Ｃに取り付けられた第２研磨部材３０５Ｃの移動ルートを説明するための概略図である。図８では、非円形の研磨面として、図７に示した非円形の研磨面７０５ｂを示している。また、図８において、研磨具２０１Ｃの移動方向は破線の矢印で示されている。図８に示すように、第２の段階において、研磨面７０５ｂの形状に沿って、第２研磨部材３０５Ｃの所定の一端８０１ａが研磨具２０１Ｃの移動方向に常に向くように、第２駆動部１０７は、支持部１０１を回転させる。

研磨装置１０によって実行される、第１の段階及び第２の段階を含む研磨工程を経た研磨対象物２０３の研磨面の表面粗さは、うねりが０．２μｍ以下であり、うねりの標準偏差が０．２μｍ以下であり、面粗さが０．４μｍ以下であり、面粗さの標準偏差が０．３μｍ以下であることが好ましい。研磨対象物２０３の研磨面の面粗さは、０．２μｍ以下であることがより好ましい。ここでは、研磨面に設けられた間隔の異なる起伏のうち、起伏のより大きなほうを「うねり」と呼ぶ。「うねり」と起伏のより小さな「粗さ」との分離には、ＪＩＳ Ｂ０６３３に定められた基準長さ(カットオフ値)を用いることができる。

本実施形態では、研磨装置１０によって実行される研磨工程において、第１研磨部材３０５Ａによって第１の押圧強度で研磨面を研磨する第１の段階と、第１の段階の後に、第２研磨部材３０５Ｂまたは第２研磨部材３０５Ｃによって第２の押圧強度で研磨面を研磨する第２の段階と、を含む。第１研磨部材３０５Ａが取り付けられた研磨具２０１Ａの治具３０３に挿入されたコイルスプリング３１５のばね係数と、第２研磨部材３０５Ｂ、３０５Ｃが取り付けられた研磨具２０１Ｂ、２０１Ｃの治具３０３に挿入されたコイルスプリング３１５のばね係数とが互いに異なるため、ブラシによる研磨工程である第１の段階と、砥粒を含むスポンジによる研磨工程である第２の段階とで、研磨具２０１Ａと研磨具２０１Ｂ、２０１Ｃにかかる押圧強度を変えることができる。具体的には、第２の押圧強度を、第１の押圧強度よりも高くすることができる。

これにより、研磨工程を機械で自動化するとともに、研磨加工に要する時間を短縮化し、シール面の品質を安定化させることができる。また、研磨面のうねり、及び表面粗さを、作業員の手作業によって研磨された研磨面のうねり、表面粗さよりも小さくすることができ、シール面の気密性を向上させることができる。

また、第２研磨部材３０５Ｃの所定の一端が研磨具２０１Ｃの移動方向に常に向くように、第２駆動部１０７が支持部１０１を回転させることにより、研磨面が非円形の場合であっても、研磨工程を機械で自動化することができる。

＜実施例１＞
［研磨装置及び研磨対象物］
研磨対象物として、寸法：φ３６０ｍｍ×ｔ４０ｍｍのアルミニウム合金Ａ６０６１を準備して、表面に硬質アルマイト処理を施し、厚さ８０μｍの硬質アルマイト皮膜を形成した。本実施形態に係る研磨装置により、研磨対象物の表面を研磨した。研磨対象物の研磨面は、図７に示した研磨対象物２０３の研磨面と同一とした。研磨装置としては、ＦＡＮＵＣ社製のロボドリルを使用し、ＸＥＢＥＣ社製のフロートホルダー（ＦＨ－ＳＴ１２－ＳＬ１０）を研磨具の治具として用いた。

［研磨具］
研磨装置によって実行される研磨工程の第１の段階では、ミスミ社製のコイルスプリング（ＷＬ１０－３５、ばね係数：１Ｎ／ｍｍ）を治具の内部に挿入し、ブラシ長を１２ｍｍに調整したＸＢＥＣ社製のブラシ（Ａ１１－ＥＢ０６Ｍ）を治具に取り付けることにより作製された研磨具（以下、第１研磨具という）を使用した。また、研磨装置によって実行される研磨工程の第２の段階で円形の研磨面を研磨する際には、ミスミ社製のコイルスプリング（ＷＴ１０－３５、ばね係数：２Ｎ／ｍｍ）を治具の内部に挿入し、３Ｍ社製のスポンジ研磨材（スーパーファイン）を径が２１ｍｍ、厚さ５ｍｍになるように円柱状に切り抜いて、治具に取り付けることにより作製された研磨具（以下、第２研磨具Ａという）を使用した。また、研磨装置によって実行される研磨工程の第２の段階で非円形の研磨面を研磨する際には、ミスミ社製のコイルスプリング（ＷＴ１０－３５、ばね係数：２Ｎ／ｍｍ）を治具の内部に挿入し、３Ｍ社製のスポンジ研磨材（スーパーファイン）を幅６ｍｍ、長さ４０ｍｍに切り抜き、先端に径が５ｍｍの半球形状になるように加工し、治具に取り付けることにより作製された研磨具（以下、第２研磨具Ｂという）を使用した。

［円形の研磨面の研磨工程］
（第１の段階）
研磨工程の第１の段階において、研磨対象物の円形の研磨面１０箇所（図７に示す研磨面７０３ａ～７０３ｊ参照）それぞれについて、第１研磨具の回転速度５０００ｒｐｍ、送り速度２０００ｍｍ／ｍｉｎで半径７．５ｍｍの位置でヘリカルＺ：２．０ｍｍからＺ－１．０ｍｍに移動させ、半径７．５ｍｍの円弧で５周磨いた後、１．７５ｍｍシフトさせてスパイラル経路で５周磨いた。その後、研磨対象物の円形の研磨面１０箇所それぞれについて、第１研磨具の回転速度を８０００ｒｐｍに変更し、送り速度２０００ｍｍ／ｍｉｎで半径７．５ｍｍの位置でヘリカルＺ２．０からＺ－１．０に移動させ、半径７．５ｍｍの円弧で５周磨いた後、１．７５ｍｍシフトさせてスパイラル経路で５周磨いた。

（第２の段階）
研磨工程の第２の段階において、研磨対象物の円形の研磨面１０箇所それぞれについて、第２研磨具Ａの回転速度３０ｒｐｍにて、ヘリカルＺ：－３．０ｍｍまで第２研磨具Ａを下ろし、停止研磨を１０秒実施することを１セットとし、これを２セット実施した。

［非円形研磨面の研磨工程］
（第１の段階）
研磨工程の第１の段階において、研磨対象物の非円形の研磨面３箇所（図７に示す研磨面７０５ａ～７０５ｃ参照）それぞれについて、第１研磨具の回転速度５０００ｒｐｍ、送り速度２０００ｍｍ／ｍｉｎに設定し、ヘリカルＺ：－１．０ｍｍまで第１研磨具を下ろし、研磨面７０５ａ及び研磨面７０５ｂをそれぞれ１０周研磨し、研磨面７０５ｃを５周研磨すること１セットとし、これを研磨面７０５ａ、研磨面７０５ｂ及び研磨面７０５ｃそれぞれについて２セット実施した。その後、第１研磨具の回転速度を８０００ｒｐｍに変更し、ヘリカルＺ：－０．５ｍｍまで第１研磨具を下ろし、研磨面７０５ａ及び研磨面７０５ｂをそれぞれ２０周研磨し、研磨面７０５ｃを１０周研磨することを１セットとし、これ研磨面７０５ａ、研磨面７０５ｂ及び研磨面７０５ｃそれぞれについて２セット実施した。

（第２の段階）
研磨工程の第２の段階において、研磨対象物の非円形の研磨面３箇所（図７に示す研磨面７０５ａ～７０５ｃ参照）それぞれについて、第２研磨具ＢのＲ部における送り速度２０００／ｍｉｎ、直線部における送り速度４０００／ｍｉｎに設定し、ヘリカルＺ：－１．０ｍｍまで第２研磨具Ｂを下ろし、研磨面７０５ａ及び研磨面７０５ｂをそれぞれ２０周研磨し、研磨面７０５ｃを１０周研磨することを１セットとし、これを６セット実施した。

＜比較例１＞
比較例１として、上記実施例１で使用した研磨対象物と同一の研磨対象物における、円形の研磨面７０３ａ～７０３ｊと、非円形の研磨面７０５ａ～７０５ｃを作業員による手作業で研磨した。手作業による研磨工程は、以下のとおりである。

まず、研磨対象物として、上記実施例１と同一の研磨対象物を用いた。実施例１と同様に、研磨対象物の研磨面は、図７に示した研磨対象物２０３の研磨面と同一とした。次に、研磨対象物の円形の研磨面１０箇所（図７に示す研磨面７０３ａ～７０３ｊ参照）及び非円形研磨面の３箇所（図７に示す研磨面７０５ａ～７０５ｃ参照）を露出するマスキングシールを研磨対象物のシール面（７０１）に貼る。マスキングシール上に、さらに補強用のガバリを貼り付けた。この後、サルクラット（協同油脂株式会社製）を各研磨面７０３ａ～７０３ｊ、７０５ａ～７０５ｃにつけた後、各研磨面７０３ａ～７０３ｊ、７０５ａ～７０５ｃを３Ｍ社製のスポンジ研磨剤（ファイン）を使用して手作業で１．５時間研磨した。次に、各研磨面７０３ａ～７０３ｊ、７０５ａ～７０５ｃを３Ｍ社製のスポンジ研磨剤（スーパーファイン）を使用して手作業で１．５時間研磨した。その後、ＮＥＩクリーン２をつけたクリーンワイパーを各研磨面７０３ａ～７０３ｊ、７０５ａ～７０５ｃを拭き、マスキンシールを研磨面（７０１）から剥がした。

以上に述べた、実施例１の記載した研磨工程を実施した後の研磨面の表面粗さ（Ｒａ）と作業時間を以下の表１に示す。また、比較例１の研磨工程を実施した後の研磨面の表面粗さ（Ｒａ）と作業時間を以下の表２に示す。

以上、実施例１と比較例１とを比較すると、本実施形態に係る研磨装置による研磨は、手作業による研磨よりも研磨工程にかかる時間を大幅に短縮しながら、手作業による研磨よりも良好な結果、若しくは略同等の結果が得られることが分かる。また、実施例１は比較例１よりも、研磨位置による表面粗さの差が小さく、シール面の品質を安定化させることができることが分かる。

＜実施例２＞
上記実施例１で使用した研磨対象物と同一の研磨対象物における、円形の研磨面７０３ａ、７０３ｅ、７０３ｊと、非円形の研磨面７０５ａ～７０５ｃを実施例１と略同様の研磨工程によって研磨した。但し、上記実施例１とは異なり、第２研磨具Ａまたは第２研磨具Ｂを使用した第２の段階において、上記実施例１で説明した第２の段階を１サイクルとして、１サイクルが終了するごとにスポンジを交換して、それぞれ３サイクル行った。

以下に示す表３は、実施例２による研磨工程を経た円形の研磨面（７０３ａ、７０３ｅ、７０３ｊ）のうねり及び表面粗さを示し、表４は実施例２による研磨工程を経た非円形の研磨面（７０５ａ～７０５ｃ）のうねり及び表面粗さを示す。尚、うねりと表面粗さとを分離するためのカットオフ値は２００μｍとした。

表３及び表４に示したように、本実施形態に係る研磨装置によって研磨工程を実施することにより、円形の研磨面及び非円形研磨面の双方で研磨面のうねりが０．２μｍ以下となり、うねりの標準偏差が０．２μｍ以下となった。また、円形の研磨面及び非円形研磨面の双方で研磨面の表面粗さが０．２μｍ以下となり、表面粗さの標準偏差が０．３μｍ以下となった。特に、円形の研磨面及び非円形研磨面の双方で研磨面の面粗さは、０．２μｍ以下となった。さらに、円形研磨面では、うねりを０．１μｍ以下にすることができた。

＜比較例２＞
比較例２として、上記実施例１で使用した研磨対象物と同一の研磨対象物における、円形の研磨面７０３ａ、７０３ｅ、７０３ｊと、非円形の研磨面７０５ａ～７０５ｃを作業員による手作業で研磨した。研磨は以下に述べる手順で行った。

まず、研磨対象物の円形の研磨面７０３ａ、７０３ｅ、７０３ｊと、非円形の研磨面７０５ａ～７０５ｃを露出するマスキングシールを研磨対象物のシール面（７０１）に貼る。マスキングシール上に、さらに補強用のガバリを貼り付けた。この後、サルクラット（協同油脂株式会社製）を各研磨面７０３ａ、７０３ｅ、７０３ｊ、７０５ａ～７０５ｃにつけた後、各研磨面７０３ａ、７０３ｅ、７０３ｊ、７０５ａ～７０５ｃを３Ｍ社製のスポンジ研磨剤（ファイン）を使用して手作業で１．５時間研磨した。次に、各研磨面７０３ａ、７０３ｅ、７０３ｊ、７０５ａ～７０５ｃを３Ｍ社製のスポンジ研磨剤（スーパーファイン）を使用して手作業で１．５時間研磨した。その後、ＮＥＩクリーン２をつけたクリーンワイパーを各研磨面７０３ａ、７０３ｅ、７０３ｊ、７０５ａ～７０５ｃを拭き、マスキンシールを研磨面（７０１）から剥がした。

以下に示す表５は、上述した手作業による研磨工程を経た円形の研磨面（７０３ａ、７０３ｅ、７０３ｊ）のうねり及び表面粗さを示し、表６は上述した手作業による研磨工程を経た非円形の研磨面（７０５ａ～７０５ｃ）のうねり及び表面粗さを示す。尚、うねりと表面粗さとを分離するためのカットオフ値は２００μｍとした。

表５及び表６に示したように、手作業による研磨された、円形の研磨面及び非円形研磨面の双方で研磨面のうねりは、上記実施例２よりも大きくなった。また、手作業による研磨された、非円形研磨面の面粗さ及び表面粗さの標準偏差は、上記実施例２よりも大きくなった。手作業による研磨された、円形の研磨面の表面粗さ及び表面粗さの標準偏差は、上記実施例２よりも若干小さくなったものの、研磨位置による、表面粗さ及び表面粗さの標準偏差の差は、上記実施例２の円形の研磨面の、研磨位置による、表面粗さ及び表面粗さの標準偏差の差よりも大きくなった。

以上、実施例２と比較例２とを比較すると、本実施形態に係る研磨装置による研磨は、手作業による研磨よりも良好な結果、若しくは略同等の結果が得られることが分かる。

［変形例］
以上では、本開示の実施形態の一例を説明したが、本開示の実施形態は、上記の実施形態に限定されない。以下、本開示の研磨装置によって実行される研磨工程の変形例について説明する。

研磨部材としてブラシを使用する第１の段階の研磨工程は、粗加工を実施する前工程、及び仕上げ加工を実施する後工程とを含んでもよい。この場合、前工程と後工程とで、研磨具の治具に、互いに異なるばね係数を有するばねを挿入し、前工程で使用する研磨具にかかる押圧強度と、後工程で使用する研磨具に係る押圧強度とを変えることが好ましい。より詳細には、前工程で使用する研磨具にかかる押圧強度は、後工程で使用する研磨具に係る押圧強度よりも高いことが好ましい。換言すると、前工程で使用する研磨具の治具に挿入されるばねのばね係数は、後工程で使用する研磨具の治具に挿入されるばねのばね係数よりも高いことが好ましい。

本開示の一実施形態として上述した実施形態及び変形例は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、実施形態に示す構成を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本開示の要旨を備えている限り、発明の範囲に含まれる。

上述した実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１０：研磨装置、１０１：支持部、１０３：ステージ、１０５：第１駆動部、１０７：第２駆動部、１０９：第１移動部、１１１：第１ガイド部、１１２：第１移動機構、１１３：第２ガイド部、１１５：第２移動部、１１７：第３ガイド部、１１８：第２移動機構、１１９：本体、１２１：入力操作部、１２２：制御部、２０１：研磨具、２０３：研磨対象物、３０３：治具、３０５（３０５Ａ～３０５Ｃ）：研磨部材、３０７：研磨部材保持部、３０８：中空部、３０９：固定部、３１１：ホルダー、３１２：収納部、３１３：カバー、３１５：コイルスプリング、３１７：孔、３１９：鋼球、３２１：止め輪、７０１：シール面、７０３ａ～７０３ｊ：円形の研磨面、７０５ａ～７０５ｃ：非円形の研磨面

Claims (9)

1. 研磨具を支持する支持部と、
   研磨対称物を保持するステージと、
   前記支持部と前記ステージとを研磨面の形状に沿って相対的に移動させる第１駆動部と、
   前記第１駆動部と同期して、前記研磨具に取り付けられた研磨部材の一端が、移動方向を向くように前記支持部を回転させる第２駆動部と、
   を有する研磨装置。
2. 前記第１駆動部は、前記研磨面の形状に沿って非円形に前記支持部と前記ステージとを相対的に移動させる、請求項１に記載の研磨装置。
3. 硬質アルマイト上の研磨面を研磨する研磨方法であって、
   第１研磨部材により、第１の押圧強度で前記研磨面を研磨する第１の段階と、
   前記第１の段階の後に、第２研磨部材により、第２の押圧強度で前記研磨面を研磨する第２の段階と、を有し、
   前記第１の押圧強度は、前記第２の押圧強度より低い、硬質アルマイト表面の研磨方法。
4. 前記第２の段階は、
   前記第２研磨部材を前記研磨面に押圧し、前記第２研磨部材と前記研磨面とを相対的に移動させ、
   前記第２研磨部材の一端が前記移動方向を向くように回転させること、を含む、請求項３に記載の硬質アルマイト表面の研磨方法。
5. 前記第１研磨部材は、ブラシであり、
   前記第２研磨部材は、スポンジである、請求項３又は４に記載の硬質アルマイト表面の研磨方法。
6. 前記第１研磨部材及び前記第２研磨部材を治具で保持し、
   前記第１の押圧強度と前記第２の押圧強度を前記治具のばね係数で制御する、請求項３乃至５の何れか一項に記載の硬質アルマイト表面の研磨方法。
7. 硬質アルマイト表面を有し、
   前記硬質アルマイト表面の一部に研磨面を有し、
   前記研磨面のうねりは０．２μｍ以下であり、且つ前記研磨面の表面粗さは、０．４μｍ以下である、機械部品。
8. 前記研磨面のうねりの標準偏差は０．２μｍ以下であり、面粗さの標準偏差が０．３μｍ以下である、請求項７に記載の機械部品。
9. 前記研磨面のうねりは０．１μｍ以下である、請求項７または８に記載の機械部品。
   

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