JPH0288103A - 微細溝の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイヤモンド工具を用いた切削加工法により
微細溝を形成する微細溝の加工方法に関する。

〔従来の技術〕

ミクロンオーダ以下の切込みを必要とする極めて微細な
溝形成を行う場合、工具として切れ刃の鋭利性および優
れた強度の点から単結晶ダイヤモンド工具が一般に用い
られる。

第５図は一般的なダイヤモンド工具を示す正面図（ａ）
および側面図（ｂ）で、溝加工用ダイヤモンド工具１５
を用い、微細溝を形成（工具のすくい面２４と同断面形
状の溝を被剛材に形成）する場合、左右横逃げ面２０が
溝側面に接触しないように工具をセツティングすること
が重要である。ここで、θは刃先頂角、Ｗは刃幅、？−
は前逃げ角である。

すなわち第４図の渦形成時のダイヤモンド工具とｔａ細
溝の位置関係を示す平面図（ａ）およびそのＡ−Ａ断面
図（ｂ）に示すように、左右の横逃げ面２０が微細溝２
１の溝側面２２に接触すると、微細溝２１に塑性変形が
生じて溝エッヂ部にバリ２３が発生し、溝の加工精度が
低下する。加工に用いる工具の横逃げ角δ（第４図（ａ
）参照）が大きい場合には、このような横逃げ角の調整
は容易に行うことができるが、一般にダイヤモンド工具
の横逃げ角は以下に示す理由により小さく形成されるた
め、通常厳密な横逃げ角の調整が必要となる。

すなわち工具の横逃げ角δの大きさは、工具の前逃げ角
γと刃先頂角θ（第５図参照）により決まり、次式で表
される。

δ−ｔａｎ”（ｔａｎ　７　Ｘ　５ｉｎ（θ／２））　
−−−−−−（１）工具の前逃げ角γを大きく形成する
と切れ刃にチッピングが発生しゃすくなるため、耐チッ
ピング性の点から前逃げ角γは極力小さく形成される。

前逃げ角γは、下記論文集に示されている通り、−船釣
には１〜３度程度であり、大きくても４〜５度程度であ
る。（上田勝宣、天野啓他［ダイヤモンド工具によるｍ
細溝の高精度切削加工（第２報）」昭和６１年度精密工
学会春季大会学術講演会論文集、Ｐ３３７） ｆｆｅって（１）式より横逃げ角δは前逃げ角γよりも
さらに小さくなり、例えば、θ＝４０度、γ＝２度の場
合、横逃げ角はδ−０，６８度となる。

このように、横逃げ角が小さいなめ厳密な横逃げ角の調
整が必要となる。そこで従来は、横逃げ角の調整を以下
のようにして行っていた。

すなわち工具の横逃げ角を段階的に変化させて溝形成を
行い（予備加工）、加工後各段階毎に溝の形状測定を触
針法により行う。その結果、湧エッヂ部にパリが生じな
い工具の設定角度を最適な横逃げ角として調整を行って
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のような従来の横逃げ角の調整方法では、「予備加
工および加工溝形状の測定」の繰り返しを数回行うこと
が必要であり、工具のセツティング調整に極めて多大な
時間を要するという問題があった。本発明の目的は、工
具のセツティングを極めて短時間にしかも正確に行える
微細溝の加工方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の単結晶ダイヤモンド工具を用いた微細溝の切削
加工方法は、ダイヤモンド工具の横逃げ角を連続的に変
化させながら切削抵抗を測定し、該切削抵抗が最小とな
る横逃げ角度にダイヤモンド工具を調整して微細溝を形
成する加工方法である。

〔牛用〕

ダイヤモンド工具の横逃げ面が渦の側面に接触すると、
第４図に示すように横逃げ面２ｏと溝側面２２との間に
バニシング作用が生し、切削抵抗が増加する。従って、
微細溝加工を行いながらダイヤモンド工具１５の横逃げ
角δを０がら連続的に変化させ、切削抵抗を測定するこ
とにより、左右の横逃げ面２０が溝側面２２にそれぞれ
接触するダイヤモンド工具１５の設定角度（切削抵抗が
増加する横逃げ角）を求めることができる。左右の横逃
げ面２０が溝側面２２にそれぞれ接触する工具設定角度
の中心角度が最適な設定横進げ角δとなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。第１図（ａ）、（１＋）はそれぞれ本発明の
一実施例を説明するプリグループ付光デイスク原盤を製
造（プリグループの形成）するｍ細溝加工装置の平面図
および正面図を示す。なおダイヤモンド工具は前逃げ角
γ＝２度、刃先頂角θ−４０度、刃幅ｗ＝１μｍのもの
を使用しな。

まず鏡面研磨を行ったガラス円板１１にＡｕスパッタ膜
１２を膜厚２０００オンゲストトムに形成（Ｃｒ下地膜
１３は１００オンゲストトム）し、これを原盤材料とし
て用い、ガラス円板１１をエアースピンドル１４に固定
しな。

ダイヤモンド工具１５はアクチュエータ１８、動力計１
９および工具ホルダー１６を介してエアースライダ１７
に固定されており、アクチュエータ１８により横逃げ角
δを連続的に変ｆヒできるように構成されている。

次にエアースピンドル１４を一定回転数Ｖ　＝　１１０
０ｒｐで回転させながら、ダイアモンド工具１５に０．
０７μｍの切込みを与え、同時にエアースライダ１７を
一定速度０．１６ｎ＋ｍ／　ｍｉｎでガラス円板１１の
半径方向に移動し、ピッチ１．６μｍでスパイラル状に
微細溝を形成した。以上の条件で微細溝加工を行いなが
ら、アクチュエータ１８によりダイヤモンド工具１５の
横逃げ角δを連続的に変化させ、動力計１９により主分
力を測定した。ここで、横逃げ角δは工具ホルダー１６
に固定した角度座標系により定義されており、ここでは
角度を０度から連続的に増加させた。

横逃げ角をδ＝０度から連続的に変化させたところ、第
２図に横逃げ角と主分力との関係をグラフで示すように
、横逃げ角δ−０，８６度を境にして主分力は徐々に減
少（主分力２．２５Ｘ　１Ｏ−３Ｎ　、　Ｎはニュート
ン）した。さらに横逃げ角δを連続的に増加したところ
、δ−２，３度を境にして主分力は徐々に増加しく主分
力２．８２ｘ　１０−’Ｎ　）元に戻った。このことか
ら、横逃げ角δ−０．８６〜２．３度の間では左右横逃
げ面２０が溝側面２２に接触していないことがわかる。

そこで、ダイヤモンド工具１５の横逃げ角をδ−１，６
度として、第３図の溝を形成した光デイスク原盤の断面
図に示すように、５インチディスク上に溝幅１．０μｍ
、溝深さ０，０７μｍの微細溝２１をピッチ１．６μｍ
でスパイラル状に形成した。加工後溝形状を測定したと
ころ、溝エッヂ部にはバリ２３の発生がなく、高精度に
ｖ１１ｔｌ’ｌｌ溝２１が形成されていることを確認し
た。

なお、比較のため従来法によりダイヤモンド工具１５の
横逃げ角δの調整を行い、工具横進げ角δの調整に要す
る時間を本発明の方法と比較した。

従来法により、横逃げ角δを０度から０．０５度おきに
徐々に増加しく最大で２．５度）溝形成を行い、溝加工
後触針弐表面あらさ計により溝形状の測定を行った。

その結果、横逃げ角δ＝０，９〜２，３度の間では溝エ
ッヂ部にバリ２３が発生しないことがわかり、最適な横
逃げ角δ−１．６度を得た。従来法では、横逃げ角δの
調整に約２時間３０分の時間を要した。−力木発明によ
る微細溝加工方法を用いた場合には、約１５分で横逃げ
角を最適角度に調整することができ、従来の約１／１０
の時間で横逃げ角δの調整を行うことができた。また上
記実施例では、スパイラル状の微細溝の加工について説
明したが、本発明は直線状の微Ｍ３溝の加工にも適用で
きることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の微細溝加工方法では、工具の
横逃げ角の調整を短時間にしかも正確に行えるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の一実施例を
説明するためのプリグループ付光デイスク原盤加工装置
の平面図および正面図、第２図は本発明によるｔｆ！逃
げ角と主分力との関係を示すグラフ、第３図は本発明の
一実施例により溝を形成した光ディスク原悠の断面図、
第４図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ渦形成時のダイヤモ
ンド工具と微細溝の位置関係を示す平面図およびそのＡ
−Ａ断面図、第５図（ａ）、（ｂ）は、−ｉ的なダイヤ
モンド工具の正面図および側面図である。 １１・・・ガラス円板、１２・・・Ａｕスパッタ膜、１
３・・・Ｃｒ下地膜、１４・・・エアースピンドル、１
５・・・ダイヤモンド工具、１６・・・工具ホルダー、
１７・・・エアースライダ、１８・・・アクチュエータ
、１９・・・動力計、２０・・・横逃げ面、２１・・・
微細溝、２２・・・溝側面、２３・・・バリ、２４・・
・すくい面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 単結晶ダイヤモンド工具を用いた微細溝切削加工方法に
   おいて、前記ダイヤモンド工具の横逃げ角を連続的に変
   化させながら切削抵抗を測定し、該切削抵抗が最小とな
   る前記横逃げ角度に前記ダイヤモンド工具を調整して微
   細溝を形成することを特徴とする微細溝の加工方法。