JP4394066B2

JP4394066B2 - 被加工物の研磨方法及びその研磨装置

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Publication number: JP4394066B2
Application number: JP2005339649A
Authority: JP
Inventors: 洋黒澤
Original assignee: Topcon Corp
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Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2025-01-06
Also published as: JP2006075986A

Description

本発明は、被加工物の研磨方法及びその研磨装置の改良に関し、とりわけ光学部品の研磨に適用するのに好適の研磨方法及びその研磨装置に関する。

従来から、被加工物の研磨方法及びその研磨装置には各種の方法及び装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

例えば、
（１）ワークリング内に被加工物保持板を設け、この被加工物保持板に被加工物をセットした状態で、リングポリシャ盤のリングポリシャ面に被加工物の被加工面を接触させ、リングポリシャ盤を回転させると共にこのリングポリシャ盤の回転数と同一回転数で被加工物保持板と一体に被加工物を回転させ（以下、被加工物を同期回転させるという）、被加工面上の相対速度分布を一様化することにより、リングポリシャ面の平面度、面精度を被加工面に精密に転写するようにした研磨方法及びその研磨装置が知られている。
（２）また、ワークリング内に被加工物保持板を設け、この被加工物保持板に被加工物をセットした状態で、リングポリシャ盤のリングポリシャ面に被加工物の被加工面を接触させ、リングポリシャ盤を回転させると共に、リングポリシャ盤の回転時に被加工物とリングポリシャ盤との間に生じる摩擦力により被加工物をリングポリシャ盤の回転方向に沿って連れ回りさせ、被加工物の被加工面を研磨する研磨方法及び研磨装置も知られている。
（３）更に、研磨装置には、被加工物の被加工面の研磨面精度を向上させる目的で、振動を被加工物に与える装置、被加工物の研磨をＮＣ制御等により行う研磨装置、被加工物を揺動させて研磨を行う揺動型研磨装置、被加工物を保持した保持板を上下のターンテーブルの間に挟んで、往復運動を与えることにより研磨を行う研磨装置も知られている。
（４）被加工物としての光学部品の研磨では、特に平面光学部品の角度誤差を修正する研磨方法として、より多く減耗させたい被加工面箇所の背面側に偏加重を加え、直線的な圧力分布の傾きを調整し、角度誤差を修正しながら研磨を行う方法が知られている。
特開平２−１３９１７２号公報特開平６−２７００５２号公報

上述したように従来から知られている（１）に記載の被加工物の研磨方法及び研磨装置では、研磨できる被加工物の長さ寸法がリングポリシャ盤の研磨領域として使用する輪帯幅により制限され、輪帯幅がリングポリシャ盤の外形の１／３以内であるならば、所定の平面度（例えば、λ／２０＝６３２．８／２０（ナノメータ）、但し、λはＨｅ−Ｎｅレーザーの波長）を得ることができるが、輪帯幅がリングポリシャ盤の外形の１／３よりも大きいと、被加工物の被加工面が輪帯領域からはみ出し、被加工物の長手方向両端部に位置する被加工面の箇所が他の中間箇所に較べて輪帯領域に接触する時間が不足するので、被加工物の長手方向両端部が相対的に反り上がった形状となり、被加工面の平面度が低下すると一般的に云われている。

また（２）に記載の被加工物の研磨方法及び研磨装置では、リングポリシャ盤のリングポリシャ面に砥粒案内溝が形成され、この砥粒案内溝が形成されているリングポリシャ盤の箇所では被加工物の被加工面がリングポリシャ盤に非接触の状態となり、被加工面の各箇所とリングポリシャ盤との間に接触時間の粗密差が生じ、被加工物の加工面に同心円上のうねりが本質的に発生する。

被加工物としての平面光学部品には、コーナーキューブ等のプリズム状加工物があり、リングポリシャ盤のリングポリシャ面上では、これらの任意の被加工面の側面が傾斜面となり、被加工物を自転させる従来の研磨方法では、傾斜面が加工物保持板に接触する機会が必ず存在し、その接触点には傾斜に従って被加工物を垂直方向に加圧する加圧力成分が発生するから、被加工面がふちだれし、平面度が悪化する原因となっている。

また、従来の研磨方法及び研磨装置では、被加工物の角度誤差を修正する場合、より多くの減耗を必要とする部分の被加工物の背面に偏加重を加える方法を採用していたが、加圧圧力が必要以上に加わり、リングポリシャ盤の形状損壊が著しいという問題点がある。

更に、コーナーキューブ等のプリズム状被加工物の場合には、角度誤差として１ｓｅｃ以下の直角度を得るためには、コンタクトブロックによる接着が必須で在り、角度修正の準備作業に手間取るという不都合がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、長手方向の寸法が輪帯幅よりも長い被加工物をその平面度を確保しつつ研磨することのできる被加工物の研磨方法及び研磨装置を提供すること、更には、リングポリシャ盤に形成された砥粒案内溝に起因して被加工物の加工面に現われるうねりを極力低減することのできる被加工物の研磨方法及び研磨装置を提供することにある。

請求項１に記載の被加工物の研磨方法は、被加工物保持板に、リングポリッシャ盤の輪帯領域の輪帯幅よりも１．２倍の長さを有する長方形の平行平面光学部品の被加工物の姿勢を規制してセットし、リングポリッシャ盤のリングポリッシャ面に被加工物の被加工面を接触させ、リングポリッシャ盤を回転させながら前記被加工物を無回転状態でかつ姿勢を一定方位に維持した状態でしかも前記被加工物の長手方向を前記リングポリシャの回転方向に接する接線方向として前記リングポリッシャ盤の回転方向と交差する方向に前記被加工物を前記輪帯領域の外周側でトラッキング運動させて前記被加工物の被加工面を研磨することを特徴とする。

請求項２に記載の被加工物の研磨装置は、輪帯領域の輪帯幅よりも１．２倍の長さを有する長方形の平行平面光学部品の被加工物の被加工面に摺接されるリングポリッシャ盤と、被加工物の姿勢を規制し該被加工物を保持する被加工物保持板と、該被加工物保持板をトラッキング方向に往復駆動する往復駆動機構と、前記被加工物保持板に前記被加工物の背面に当接されて該被加工物に加わる摩擦力成分に抗する方向の効力を与える当接部とを備え、前記リングポリッシャ盤を回転させながら前記被加工物を無回転状態でかつ姿勢を一定方位に維持した状態でしかも前記被加工物の長手方向を前記リングポリッシャ盤の回転方向に接する接線方向として前記リングポリシャ盤の回転方向と交差する方向に前記被加工物を前記輪帯領域の外周側でトラッキング運動させて前記被加工物の被加工面を研磨するように構成されたことを特徴とする。

請求項１に記載の研磨方法又は請求項２に記載の研磨装置では、平行平面光学部品としての被加工物の長さ寸法が輪帯幅よりも１．２倍の長さの場合でも、所望の平面度を確保できる。例えば、平面度λ／２０程度を得ることができた。

以下に、本発明に係わる被加工物の研磨方法及び研磨装置の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

（実施例１）
図１は本発明の被加工物の研磨方法に使用する研磨装置の概要を示す斜視図であり、１は研磨装置を示している。ここでは、この研磨装置１は液中型である。この研磨装置１は、支持台２と、円筒状容器としてのワーキングダム３と、ミリングユニット４と、リングポリシャ盤（ターンテーブルともいう）５と、ワーキングユニット６と、ツルーイングユニット７と、修正ツール８と、操作盤９とから大略構成されている。ワーキングダム３には研磨液が貯溜されている。リングポリシャ盤５の上面には所定形状の砥粒案内溝（図示を略す）が形成されている。操作盤９はリングポリシャ盤５、ワーキングユニット６、修正ツール８の回転数制御及びその他の制御、研磨装置１の監視を行う役割を果たす。ワーキングユニット６は取り付け板１０に着脱可能かつ交換可能に取り付けられる。

図２はそのワーキングユニット６とは別のタイプのワーキングユニット１１を示す斜視図である。このワーキングユニット１１はユニット基板１２を有する。ユニット基板１２の下部には駆動モータ１３が取り付けられている。ユニット基板１２の上部にはその前方側に回転支持板１４が設けられている。回転支持板１４には円弧溝１５が形成されている。この回転支持板１４は円弧溝１５が回転中心（図示を略す）に対して為す角度の範囲内で回転可能である。１６はその回転支持板１４を所定の角度位置でユニット基板１２に固定するための押えネジである。ユニット基板１２の上部でその後方側には安全カバー１７が設けられている。この安全カバー１７内には図示を略す駆動プーリーと従動プーリーとこの駆動プーリーと従動プーリーとの間に掛け渡されたタイミングベルトとが設けられている。駆動プーリーは駆動モータ１３の出力軸に直結されている。安全カバー１７には従動軸１８が設けられ、この従動軸１８の下部には従動プーリーが取り付けられ、駆動モータ１３の回転が駆動プーリー、従動プーリー、タイミングベルトを介して従動軸１８に伝達されるようになっている。この従動軸１８にはクランク部材として機能する溝付部材１９が取り付けられている。２０はその溝付部材１９の案内溝を示している。この案内溝２０には回転台２１が回転可能に設けられている。この回転台２１は案内溝２０の延びる方向であって従動軸１８から所定の距離の箇所に回転可能に位置決め固定される。この回転台２１の従動軸１８からの距離は回転台２１を案内溝２０の延びる方向にずらすことにより調節可能である。回転台２１の上部にはガイド部材２２が設けられている。このガイド部材２２はコネクティングロッド２３を摺動可能に案内する役割を有する。

回転支持板１４には往復基板２４が設けられている。この往復基板２４の下部には直線ガイド部材２５が設けられている。この直線ガイド部材２５は回転支持板１４の上部に設けられた案内部材２６に摺動可能に嵌合されている。往復基板２４の後端部にはブラケット板２７が設けられている。このブラケット板２７は固定板部２８と起立板部２９とを有する。固定板部２８には図３に示すように往復基板２４の方向に長く延びる案内溝３０が形成されている。ブラケット板２７は押えネジ３１により往復基板２４に固定され、往復基板２４へのブラケット板２７への取り付け箇所は案内溝３０に沿ってブラケット板２７を移動させることにより調節できる。起立板部２９には取り付け部３２が形成され、この取り付け部３２にはコネクティングロッド２３の一端部が固定され、コネクティングロッド２３の他端部はガイド部材２２の貫通孔に挿通されている。図３に示すように、従動軸の軸心Ｏを中心にして、溝付部材１９を例えば矢印Ａ方向に回転させると、回転台２１が矢印Ｂ方向に回転し、これに伴ってコネクティングロッド２３がガイド部材２２に対して相対的に矢印Ｃ方向に移動し、回転運動が直線運動に変換され、往復基板２４が矢印Ｄ−Ｄ方向に直線往復運動される。

往復基板２４の先端部には、安全カバー３３が設けられている。この安全カバー３３の後端部には駆動モータ３４が固定されている。この安全カバー３３の内部には図示を略す駆動プーリと従動プーリとタイミングベルトとが設けられている。駆動プーリは駆動モータ３４の出力軸に直結され、従動プーリは安全カバー内に設けられた従動軸３５に固定され、タイミングベルトは駆動プーリと従動プーリとの間に掛け渡されている。その従動軸３５にはドライブ機構３６が設けられている。このドライブ機構３６は、十字取り付け板３７、中間プレート３８、被加工物保持板３９から大略構成されている。十字取り付け板３７は従動軸３５に固定されている。中間プレート３８は連結ロッド４０を介して十字取り付け板３７に取り付けられている。被加工物保持板３９は被加工物保持溝４１を図４に示すように有する。この被加工物保持溝４１には、被加工物４２がその被加工面４２ａを下向きにしてセットされる。この被加工物保持板３９は、ここでは、４本のアジャストロッド４３によりリングポリシャ盤５からの高さが調節される。ここでは、リングポリシャ盤５のリングポリシャ面５ａから１〜２ｍｍの高さにセットされる。安全カバー３３の下部には回転数検出センサ４４が設けられ、この回転数検出センサ４４はタイミングベルトの回転数を検出することによりドライバー機構３６の回転数を検出する役割を果たす。

被加工物４２はその姿勢が被加工物保持板３９に規制してセットされ、リングポリシャ盤５を回転させながら被加工物４２を無回転状態でリングポリシャ盤５の回転方向Ｅに接する接線と交差する方向にトラッキング運動（往復基板２４を矢印Ｄ−Ｄ方向に往復させる運動）させることにより、被加工物４２の被加工面４２ａが研磨される。その被加工物４２のトラッキング運動の振幅（往復基板２４の最大振幅）は回転台２１の案内溝２０に対する位置を調節することにより変更することができる。また、被加工物４２の被加工面４２ａが摺接される輪帯領域５ｂはブラケット板２７の往復基板２４への取り付け箇所を変更することにより適宜変更できる。その被加工物４２のリングポリシャ盤５に対する相対方位はドライバ機構３６の回転角を調節することにより選定される。

この実施例１によれば、被加工物４２をその姿勢を一定方位に維持した状態でトラッキング運動を与えて研磨する方法と、トラッキング運動をさせながら被加工物４２をリングポリシャ盤５に同期回転させて研磨する方法との選択が容易となる。

次に、具体例を説明する。

一般に、遊離砥粒を用いた研磨加工では、被加工物の減耗状態を推定する手法として、プレストン（Preston）の経験則が利用されている。図５はそのプレストンの経験則を説明するための模式図で、ここで、被加工物の減耗量をΔｈ（μｍ）、比例係数をη（μｍ／Pa・ｍｍ）、加工圧力をＰ（Pa）、相対速度をＶ（ｍｍ／sec）、加工時間をΔｔ（sec）とすると、
Δｈ＝η・Ｐ・Ｖ・Δｔ
また、Ｑは輪帯幅、Ｄは被加工物４２のトラッキング方向（リングポリシャ盤５の半径方向）、Ｘ、Ｙはリングポリシャ盤５の回転中心Ｏｐに対する相対座標軸、Ｚは高さ方向座標軸、Ｃnはリングポリシャ盤５の回転中心Ｏｐから被加工物４２の加工中心までの距離、ω0はリングポリシャ盤５の回転角速度、ω0´は被加工物４２の回転角速度である。相対速度Ｖはリングポリシャ盤５の回転角速度ω0と被加工物４２の回転角速度ω0´とを同じにすること（被加工物４２の回転をリングポリシャ盤５の回転に同期させることともいう）により、被加工面４２の全領域で、相対速度Ｖを一定（Ｖ＝Ｃn・ω0）にすることができる。加工圧力Ｐはリングポリシャ盤５のリングポリシャ面５ａが平面で、加工物４２の厚さが均等であるとすると一定となる。また、被加工物４２がリングポリシャ盤５からはみ出さない限り、加工時間Δｔも被加工面４２ａの全領域で一定となる。

この条件を満足するように、被加工物４２をセットして研磨を行えば原理的に、被加工面４２ａの平面度を良好に研磨できるわけであるが、図６に示すように、被加工物には縦横のアスペクト比が大きなものがあり、とりわけ、平行平面光学部品には縦横のアスペクト比が１：８以上のものがあり、このような直方体形状の被加工物４２を同期回転させながら研磨することとすると、被加工物４２´の被加工面４２ａが輪帯領域５ｂからはみ出し、被加工物４２´の長手方向両端部に位置する被加工面４２´の箇所が他の中間箇所に較べて輪帯領域５ｂに接触する時間が不足するので、被加工物４２´の長手方向両端部が相対的に反り上がった形状となり、被加工面４２´ａの平面度が低下する。

ここでは、輪帯領域５ｂの輪帯幅Ｑを２５０ｍｍ（Ｑ＝Ｄ／３）とする。また、被加工物４２´の長さ寸法ＬをＬ＝１．２・Ｑ＝３００ｍｍとする。被加工物４２´の長手方向をリングポリシャ盤５の回転方向に接する接線方向とし、この接線方向と直交するトラッキング方向（ここでは、リングポリシャ盤５の半径方向；Ｄ−Ｄ方向）に被加工物４２´を往復させた。ここで、リングポリシャ盤５の回転数ｎ０は２ｒｐｍ、トラッキング振動数ｎＴは３往復／分、往復振幅ａは±５５ｍｍ、リングポリシャ盤５の回転中心Ｏｐから往復中心までの距離ｙ０は２７５ｍｍとする。

このセット条件で、被加工物４２´を無回転の状態で（リングポリシャ盤５に対する姿勢を一定に維持した状態で）、被加工物４２´を半径方向に往復運動させると、相対速度Ｖは被加工面４２´ａの各箇所で一定とはならず、リングポリシャ盤５の回転中心Ｏｐを頂点とする円錐形状の速度分布を呈する。

この速度分布は下記の式によって表わされる。
Ｖ＝（ｘ²＋ｙ²）^1/2・ω₀
従って、プレストンの経験則から、被加工物４２´の被加工面４２´ａの形状は、凸円錐面の一部をＺ軸から切りとったような形になることが推定されるが、この被加工面４２´ａの湾曲形状成分（Ｚｘｙ）はリングポリシャ盤５の曲率を僅かに凸面形状とし、かつ、輪帯領域５ｂの外周側で被加工物４２´を往復運動させることにより解消できる。また、被加工物４２´のｙ軸に関しての非対称成分は被加工物４２´を半径方向に往復運動させるため消去されており、ｘ軸と平行な平行軸ｘ´に関しての非対称成分は被加工物４２´の幅Ｌ´が被加工物４２´の長さ寸法Ｌに較べて相対的に小さいので無視できる。

この実施例１の研磨方法及び装置により、リングポリシャ盤５の輪帯幅Ｑの１．２倍の長さ寸法Ｌを有する被加工物４２´の平面度として６３２．８／２０（ナノメータ）を得ることができた。従来の同期回転方法による研磨方法の場合は、平面度６３２．８／８（ナノメータ）程度であった。
（実施例２）
図７は本発明に係わるドライブ機構３６の中間プレート３８の他の構成を示すものであり、この中間プレート３８は十字取り付け板３７に連結ロッド４０を介して取り付けられる。中間プレート３８には十字の案内溝４３が形成されている。中間プレート３８の下部にはクランク形保持棒４４が取り付けられている。このクランク形保持棒４４はここでは円板形状の被加工物４５をその周面４５ｂで保持する役割を果たす。被加工物４５の中心Ｏ２と中間プレート３８の中心Ｏ１（従動軸３５の中心）とは偏心されている。クランク形保持棒４４は案内溝４３に沿って移動され、径の異なる被加工物４５を保持できるようになっている。

この中間プレート３８を用い、被加工物４５にトラッキング方向の往復運動を与えながら、中間プレート３８をリングポリシャ盤５と同期回転させることにすれば、相対速度分布は周期的に変動するが、被加工面４５ａの全領域において相対速度の分布の一様性が保存され、かつ、被加工物４５がリングポリシャ盤５に対して描く相対軌跡が複雑となるため、リングポリシャ盤５の砥粒案内溝に起因するうねり成分が緩和される。

一例として、直径１００ｍｍの被加工物４５を、リングポリシャ盤５の回転数ｎ０，を２ｒｐｍ、トラッキング振動数ｎＴを０．７往復／分、往復振幅ａを±５５ｍｍ、リングポリシャ盤５の回転中心Ｏｐから往復中心までの距離ｙ０を２５０ｍｍ、偏心量δ＝３０ｍｍとして研磨したところ、被加工面４５ａの平面度として、６３２．８／（７０〜１００）（ナノメータ）を得ることができた。従来の同期回転方法による研磨方法の場合は、平面度６３２．８／（７０〜８０）（ナノメータ）程度であり、うねりが目だつ形状となった。
（実施例３）
図８はワーキングユニット７の他の実施例の斜視図を示している。このワーキングユニット７は、ユニット基板４６を有する。ユニット基板４６には案内部材４７が設けられている。この案内部材４７にはガイド部材４８を介して往復基板４９が摺動可能に設けられている。往復基板４９の後端部にはすべり板５０が設けられている。往復基板４９の先端部にはブラケット５１が設けられている。ユニット基板４６には取り付け枠５２が設けられ、この取り付け枠５２の上部には図示を略す取り付け板５３が設けられ、この取り付け板５３の下部には駆動モータ５４が設けられている。取り付け板５３の上部には安全カバー５５が設けられている。安全カバー５５の内部には図示を略す駆動プーリと従動プーリとタイミングベルトとが設けられている。駆動プーリは駆動モータ５４の出力軸に取り付けられ、従動プーリはベアリングケース５６と一体のスピンドル（図示を略す）に直結されている。そのスピンドルの先端部にはクランク部材５７が設けられている。このクランク部材５７には長穴５８が設けられている。５９はそのクランク部材５７を往復基板４９に固定するためのヒンジピンである。ブラケット５１には長穴６０が設けられ、ブラケット５１は押えネジ６１により往復基板４９に固定される。ブラケット５１の先端は下方に屈曲され、その屈曲部にはブラケット６２が設けられている。このブラケット６２は起立取り付け板部６３と水平板部６４とから構成されている。起立取り付け板部６３には上下方向に延びる長穴６５が設けられ、ブラケット６２は押えネジ６６により長穴６５の締め付け箇所を調整することにより高さが調整され、後述する保持板とリングポリシャ盤５との間隔が１ｍｍ〜５ｍｍの範囲で調整される。水平板部６４には図９に拡大して示すように摩擦力分解調整基板６７が取り付けられている。分解調整基板６７には保持板６８、６９がネジ部材７０により取り付けられている。ここでは、被加工物はコーナキューブ７１とされ、保持板６８と保持板６９とは互いに直交して配置され、図１０、図１１に示すコーナキューブ７１の背面７１ａに臨んでいる。保持板６８、６９の下部にはコーナキューブ７１の背面７１ａに当接する当接部６８ａ、６９ａが形成されている。摩擦力分解調整基板６７には円弧溝７２、７３が形成されている。７４、７５はその円弧溝の押えネジである。水平板部６４には角度目盛り７６が設けられている。リングポリシャ盤５を矢印Ｅ方向に回転させると、コーナキューブ７１はその被加工面７１ｂとリングポリシャ盤５との間に発生する摩擦力により保持板６８、６９に押し付けられ、コーナキューブ７１は保持板６８、６９に整合保持される。ユニット基板４６には円弧溝７７が形成され、押えネジ７８による円弧溝７７の押え箇所を調節することにより実施例１と同様にトラッキング運動方向の調整が可能である。また、長穴５８に対してヒンジピン５９の位置をずらすことにより実施例１と同様にトラッキング運動の振幅を調節可能であり、ブラケット５１を長穴６０に沿ってずらすことにより輪帯領域５ｂの選択が可能であり、摩擦力分解調整基板６７を円弧溝７２、７３に沿ってずらすことによりリングポリシャ盤５に対するコーナキューブ７１の相対的な姿勢を調節することが可能である。

この実施例では、コーナーキューブ７１を無回転の状態でトラッキング運動させることにより、被加工面７１ｂの平面度６３２．８／２０（ナノメータ）を得た。但し、リングポリシャ盤５の回転数ｎ０は２ｒｐｍ、トラッキング振動数ｎＴは３往復／分、トラッキング幅（往復振幅）ａは±３０ｍｍ、リングポリシャ盤５の回転中心Ｏｐから往復中心までの距離ｙ０は２７５ｍｍ、輪帯幅は２５０ｍｍ、コーナーキューブ７１の被加工面７１ｂの形状は扇形で、各辺の長さは約４４ｍｍである。この実施例３では、無回転状態でのトラッキング運動による研磨のため、実施例１と同様に相対速度分布が円錐面状となるが、リングポリシャ盤５の輪帯幅に対して被加工面７１ｂの面積が小さいので、その影響はほとんど無視できた。

なお、この実施例では、図示を略すポンプを用いてワーキングダム３に研磨液を研磨を循環させて行った。

次に、コーナキューブ７１の角度修正について説明する。

図１０に示すように、コーナキューブ７１では、その静止状態で、その背面７１ａから前面７１ｃに向かうに伴って被加工面７１ｂに加わる自重による圧力分布ｆｐは小さくなる。この圧力分布ｆｐを調節することにより、コーナキューブ７１の直角度誤差を修正可能である。

図９に示すように、被加工面７１ｂとリングポリシャ盤５との間に生じる摩擦力Ｆは、リングポリシャ盤５の回転方向Ｅに接する接線方向ｔａｎに生じる。この摩擦力Ｆは摩擦力分解調整基板６７を調節することによりコーナキューブ７１の保持方向に分解され、その大きさはそれぞれＦ・ｃｏｓθ、Ｆ・ｓｉｎθである。従って、コーナキューブ７１の背面には坑力ｆａ、ｆｒが加わる。この坑力ｆａ、ｆｒは図１１に示すように高さｈの箇所に作用し、被加工面７１ｂの中立軸ＣＴを中心にコーナキューブ７１に回転モーメントＭｆを発生させる。高さｈが十分に小さい場合には、被加工面７１ｂに対して背面７１ａがプレストンの経験則により鈍角となる傾向があるが、回転モーメントＭｆは被加工面７１ｂに対して背面７１ａが鋭角となる傾向を誘発するので、高さｈを調節することにより被加工面７１ｂに対する背面７１ａの直角度を研磨により修正することが可能である。なお、リングポリシャ盤５の半径方向には円周速度差が僅かに存在し、減耗量に勾配があり、半径方向内側に存在する保持板６８に当接する背面７１ａが鋭角となる傾向が他の背面７１ａに較べて大きいため、摩擦力分解調整はこの点を考慮して行う。

図１２はその高さ調節機構の一例を示し、この図１２では、摩擦力調整分解基板６７にはボルト部材７６が植設されている。このボルト部材７６には保持板６８、６９が挿通されている。保持板６８、６９の厚さ方向両側にはナット７７、７８がボルト部材７６に螺合されて設けられており、このナット７７、７８による締め付け位置を調節することにより、高さｈが調節される。

この図１２に示す高さ調節機構を用い、口径６０ｍｍのコーナキューブ７１の角度誤差不良品を研磨したところ、直角度０．５秒のものを得ることができた。但し、
リングポリシャ盤５の回転数ｎ０は２ｒｐｍ、トラッキング振動数ｎＴは３往復／分、トラッキング幅（往復振幅）ａは±３０ｍｍ、リングポリシャ盤５の回転中心Ｏｐから往復中心までの距離ｙ０は２７５ｍｍの条件で研磨を行った。

図１３はその高さ調節機構の他の例を示し、この図１３では、摩擦力調整分解基板６７にはその前部に一対の起立板部７９が設けられている。この一対の起立板部７９にはヒンジピン８０が掛け渡されている。このヒンジピン８０には揺動可能に保持板６８、６９が支承されている。この保持板６８、６９の先端には当接部６８ａ（６９ａ）と当接部６８ｂ（６９ｂ）とが高さ方向に間隔を開けて設けられている。保持板６８、６９の後端部には球座８１が設けられている。摩擦力調整分解基板６７の後部にはコラム８２が設けられ、このコラム８２の上部には取り付け板８３が設けられている。この取り付け板８３にはマイクロメータヘッド８４が固定されている。このマイクロメータヘッド８４のアンビル８５の先端は球座８１に当接されている。コラム８２と保持板６８、６９には係止ピン８６、８７が設けられ、この係止ピン８６、８７には引っ張りコイルバネ８８が掛け渡されている。保持板６８、６９はこの引っ張りコイルバネ８８によりその球座８１がアンビル８５の先端に当接する方向に回動付勢されている。ここで、アンビル８５の突き出し量を調整することにより、保持板６８、６９の傾きを調整でき、被加工面７１ｂに対する背面７１ａの直角度が鋭角の時には当接部６８ａ（６９ａ）が背面７１ａに作用し、鈍角の時には当接部６８ｂ（６９ｂ）が作用するので、自動的に被加工面７１ｂに対する背面７１ａの直角度誤差を所定の範囲に誘導することができることになる。
（実施例４）
図１４〜図１６はコーナキューブ７１をダブルクランク機構８８に保持させて、円弧周回型のトラッキング運動を行わせるように構成した実施例を示し、図１４〜図１６において、８９は駆動リングである。この駆動リング８９には、図１６に示すようにその外周に摺接保持ローラ９０が設けられ、駆動ローラ９１により回転中心Ｏ３を中心に回転するようにされている。駆動リング８９の内壁には半径方向に向かって延びるブラケット９２がネジ止め固定されている。このブラケット９２は駆動リング８９の周回り方向４箇所に９０度毎に設けられている。このブラケット９２には吊棒９３が設けられ、この吊棒９３の下端部には取り付け円形基板９４が固定されている。この円形基板９４の上部にはベアリング９５、ベアリングケース９６がベアリング押え板９７と固定ネジ９８とにより固定されている。ベアリング９５にはシャフト９９が固定されている。シャフト９９の本数Ｎは、リングポリシャ盤５の輪帯幅Ｑとコーナキューブ７１の大きさとから決定されるピッチ円直径を等分することにより求められ、ここでは、シャフト９９の本数Ｎは８とされている。このシャフト９９の下部には吊棒１００が設けられ、この吊棒１００には直角Ｖ形の保持板１０１がネジ１０２により固定されている。この保持板１０１はコーナキューブ７１の背面７１ａに当接される。シャフト９９の上部にはネジ１０３により方位規制継手盤１０４が固定されている。この方位規制継手盤１０４の上部にはクランク円板１０５がネジ１０６により固定されている。このクランク円板１０５は保持板１０１の張り出し方向と逆方向に向かって張り出されている。このクランク円板１０５の上方には方位安定リング板１０７が設けられている。この方位安定リング板１０７には、滑り軸受１０８が設けられ、この滑り軸受１０８にはクランク円板１０５に設けられたヒンジピン１０９が嵌合されている。

この方位安定リング板１０７には位置規制プーリ１１０が摺接され、ここでは、方位安定リング板１０７が左側に寄せられ、保持板１０７が右側を向くようにセットされている。駆動リング８９を図１６に矢印で示す方向に回転させると共に、リングポリシャ盤５を矢印方向に回転させると、コーナキューブ７１はリングポリシャ盤５に対する方位（姿勢）を変えずに円弧軌跡を描きながら、リングポリシャ盤５の半径方向に周回し、トラッキング運動を行うことになる。なお、コーナキューブ７１はリングポリシャ盤５の回転により保持板１０１に自動的に整合され、この保持板１０１の向きはプーリ１１０の位置を調節することにより調節できる。

この実施例によれば、８個のコーナキューブ７１について、その平面度として、６３２．８／２０（ナノメータ）を得た。

但し、リングポリシャ盤５の回転数ｎ０は２ｒｐｍ、トラッキング振動数ｎＴは３往復／分、トラッキング幅（往復振幅）ａは±８５ｍｍ、コーナーキューブ７１の被加工面７１ｂの形状は扇形で、口径は約６０ｍｍである。なお、この実施例では、図示を略すポンプを用いてワーキングダム３に研磨液を研磨を循環させて行った。

本発明に係わる被加工物の研磨方法に使用する研磨装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示すワーキングユニットとは別の構成のワーキングユニットを示す斜視図である。図２に示すワーキングユニットの要部構成を示す平面図である。図２に示す被加工物保持板と被加工物との関係を示す斜視図である。本発明に係わる研磨方法の原理を説明するための説明図である。アスペクト比の大きな被加工物を被加工物保持板にセットする状態を示す斜視図である。本発明に係わる中間プレートの他の形状を示す斜視図である。本発明に係わるワーキングユニットの更に他の構成を示す斜視図である。図８のブラケットと摩擦力分解調整基板と保持板とを説明するための平面図である。静止状態で被加工物の被加工面に加わる圧力分布の説明図である。被加工物の背面に転がりモーメントを加えた場合の圧力分布の説明図である。本発明に係わる高さ調節機構の一例を示す側面図である。本発明に係わる高さ調節機構の他の例を示す側面図である。被加工物の多数個保持機構の一例を示す部分断面平面図である。図１４に示す多数個保持機構の部分断面側面図である。図１４に示す多数個保持機構の作用を説明するための図である。

符号の説明

１…研磨装置
５…リングポリシャ盤
５ａ…リングポリシャ面
５ｂ…輪帯領域
２４…往復基板
３９…被加工物保持板
４２…被加工物
４２ａ…被加工面

Claims

被加工物保持板に、リングポリッシャ盤の輪帯領域の輪帯幅よりも１．２倍の長さを有する長方形の平行平面光学部品の被加工物の姿勢を規制してセットし、リングポリッシャ盤のリングポリッシャ面に被加工物の被加工面を接触させ、リングポリッシャ盤を回転させながら前記被加工物を無回転状態でかつ姿勢を一定方位に維持した状態でしかも前記被加工物の長手方向を前記リングポリシャの回転方向に接する接線方向として前記リングポリッシャ盤の回転方向と交差する方向に前記被加工物を前記輪帯領域の外周側でトラッキング運動させて前記被加工物の被加工面を研磨することを特徴とする被加工物の研磨方法。
輪帯領域の輪帯幅よりも１．２倍の長さを有する長方形の平行平面光学部品の被加工物の被加工面に摺接されるリングポリッシャ盤と、被加工物の姿勢を規制し該被加工物を保持する被加工物保持板と、該被加工物保持板をトラッキング方向に往復駆動する往復駆動機構と、前記被加工物保持板に前記被加工物の背面に当接されて該被加工物に加わる摩擦力成分に抗する方向の効力を与える当接部とを備え、前記リングポリッシャ盤を回転させながら前記被加工物を無回転状態でかつ姿勢を一定方位に維持した状態でしかも前記被加工物の長手方向を前記リングポリッシャ盤の回転方向に接する接線方向として前記リングポリシャ盤の回転方向と交差する方向に前記被加工物を前記輪帯領域の外周側でトラッキング運動させて前記被加工物の被加工面を研磨するように構成されたことを特徴とする被加工物の研磨装置。