JPH08309659A - 被加工物の研磨方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨加工における周期的運動の弊害を避けて
高精度研磨加工を可能にする被加工物の片面研磨方法及
び装置を提供する。 【構成】 レンズ研磨装置１０は下定盤１２の研磨面１
２Ａに被加工物支持板１４を対向して配設し、被加工物
支持板１４に支持された被加工物２３を研磨面１２Ａに
接触する。この状態で、被加工物２３を研磨面１２Ａに
対して周期的な研磨運動軌跡で移動させて、研磨面１２
Ａで被加工物２３の片面を研磨加工する。このレンズ研
磨装置１０は位相変化手段１６を備えている。そして、
この位相変化手段１６で被加工物２３の周期的な研磨運
動軌跡の位相をずらすことにより、研磨加工における運
動の周期性の影響を緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は被加工物の研磨方法及
び装置に係り、特に被加工物を研磨工具面に対して周期
的な研磨運動軌跡で移動させて被加工物を研磨加工する
被加工物の研磨方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、研磨加工として、ラッピング、
ポリッシング及び砥石研磨等が知られている。この研磨
加工は、研磨剤あるいは研磨液を研磨工具面に供給しな
がらレンズや半導体ウエーハ等の被加工物と砥石等の研
磨工具とを擦り合わせて被加工物を要求精度に仕上げて
いる。このように研磨加工を行う場合、被加工物と研磨
工具面とが互いに均一な軌跡密度で擦り合うことがひと
つの基本条件とされている。

【０００３】上述した研磨加工を実施する装置としてレ
ンズ研磨装置、修正輪形研磨加工装置及び両面研磨装置
等が知られている。以下、レンズ研磨装置、修正輪形研
磨加工装置及び両面研磨装置について説明する。レンズ
研磨装置は円板状の下定盤を備え、下定盤の表面には研
磨工具面が形成されている。この下定盤はモータに連結
され、モータの駆動で回転する。また、下定盤の上方に
は被加工物支持板が回動自在に支持されると共に円弧上
に往復運動可能に支持されている。この被加工物支持板
には被加工物が支持され、被加工物は下定盤の研磨工具
面に接触している。

【０００４】従って、被加工物支持板に支持された被加
工物を下定盤に接触させた状態で、下定盤を回転すると
共に被加工物支持板を円弧上に往復運動することによ
り、被加工物支持板が被加工物の研磨抵抗で下定盤の回
転に連れ回る。これにより、被加工物支持板は、下定盤
との位置の変化に伴い無理のない従動回転運動をする。
従って、被加工物支持板に支持された被加工物が下定盤
で均一に研磨加工され、平面、球面、非球面に仕上げら
れる。

【０００５】この場合、被加工物支持板に支持された被
加工物と下定盤の研磨工具面とは互いに均一な軌跡密度
で擦り合うように設定され、被加工物支持板に支持され
た被加工物と下定盤の間で描かれる研磨運動の軌跡は円
形、螺線形、更に複雑な曲線等の周期性をもつ。そし
て、この周期性をもつ研磨運動が長時間にわたって実施
される。

【０００６】また、修正輪形研磨加工装置は円環状のラ
ップ定盤を備え、ラップ定盤の研磨工具面上にリング状
の修正輪が載置されている。この修正輪は、ラップ定盤
の回転中にガイドローラで偏心位置に支持されると共に
ガイドローラに案内されて回転する。従って、修正輪内
に収納された被加工物が修正輪と共に回動して、被加工
物の片面がラップ定盤の研磨工具面で研磨加工される。

【０００７】この場合、修正輪内に収納された被加工物
の回転数と修正輪の回転数を同一に設定すると精度よく
研磨加工が行われる。さらに、両面研磨装置は円環状の
下定盤及び上定盤を備えている。下定盤と上定盤との間
にはキャリアを介して被加工物が支持され、被加工物は
下定盤及び上定盤のそれぞれの研磨工具面に接触してい
る。そして、この両面研磨装置は、下定盤、上定盤、キ
ャリアの回転の組み合わせで３つのタイプ（２モーショ
ンタイプ、３モーションタイプ、４モーションタイプ）
に分類される。

【０００８】２モーションタイプの両面研磨装置は下定
盤、上定盤が固定の状態でキャリアが公転と自転とをお
こない、３モーションタイプの両面研磨装置は下定盤、
上定盤のいずれか一方が回転し、かつキャリアが公転と
自転とをおこなう。また、４モーションタイプの両面研
磨装置は下定盤及び上定盤が回転し、かつキャリアが公
転と自転とをおこなう。これらの両面研磨装置によれ
ば、下定盤や上定盤には駆動モータの回転力がベルト又
はギアを介して伝達される。この場合、キャリアの穴の
中に支持された被加工物は下定盤や上定盤に均一な軌跡
が描かれ、被加工物が精度よく平行平面に研磨加工され
る。

【０００９】この場合、上定盤に支持された被加工物と
下定盤や上定盤の研磨工具面とは互いに均一な軌跡密度
で擦り合うように設定され、被加工物と下定盤や上定盤
の間で描かれる研磨運動の軌跡は円形、螺線形、更に複
雑な曲線等の周期性をもつ。そして、この周期性をもつ
研磨運動が長時間にわたって実施される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レンズ
研磨装置の場合、被加工物は下定盤に対して周期性をも
つ研磨運動をするので、被加工面上の所定の一点と下定
盤の研磨工具面上の所定の一点が研磨加工中に幾度も遭
遇することになる。従って、仮に研磨工具面上の所定の
一点に穴があいていた場合、被加工面上の所定の一点が
不完全材料除去部分になり、研磨精度が低下する。特
に、鏡面仕上加工においては研磨工具に軟質なポリシャ
が使用されるので、下定盤の研磨工具面上に発生した穴
に限らず、研磨工具面の一部に生じた硬質部分や軟質部
分の影響で研磨精度が低下する。尚、研磨工具面の硬質
部分や軟質部分は、研磨工具面を構成する材料の不均質
さに起因して点在あるいは分布する。

【００１１】また、修正輪形研磨加工装置によれば、修
正輪内に収納された被加工物が修正輪に対して周期性を
もつ研磨運動をするので、被加工面上の所定の一点とラ
ップ定盤の研磨工具面上の所定の一点が研磨加工中に幾
度も遭遇することになる。従って、レンズ研磨装置の場
合と同様に研磨精度が低下する。さらに、両面研磨装置
によれば被加工物は下定盤や上定盤に対して周期性をも
つ研磨運動をするので、被加工面上の所定の一点と下定
盤や上定盤の研磨工具面上の所定の一点が研磨加工中に
幾度も遭遇することになる。従って、レンズ研磨装置や
修正輪形研磨加工装置と同様に研磨精度が低下する。

【００１２】一方、被加工物についても全てが円形とは
限らない。三角形、四角形、長方形、更に異形のものと
いったいわゆる異方性をもつ被加工物も対象になる。こ
れらの異方性をもつ被加工物を研磨加工する場合、研磨
運動の周期性による干渉現象ともいうべき影響で、研磨
工具面が摩耗して研磨工具面に凹凸が発生する。この場
合、研磨工具面に発生した凹凸が被加工物側に反転して
研磨精度が低下するという問題がある。

【００１３】特に、近年研磨精度を向上させるために、
被加工物の一部にエッチングなどで微小溝を形成して
その深さの変化により加工量を測定・評価する、工具
の一部に穴をあけ超音波発振・受信器を取り付けて被加
工物厚さを研磨加工中に検出する、あるいは工具の一
部を穴を通して研磨加工中の温度を測定するといった研
磨加工における様々な状態の加工中のモニターが行われ
ることが多くなっている。

【００１４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、被加工面や研磨工具面に欠陥とも言える局部的
な凹凸をもつ場合の研磨加工と併せ、形状に異方性をも
つ被加工物の研磨加工において、被加工物の周期的な研
磨運動軌跡の位相をずらして、研磨加工における運動の
周期性の影響を緩和させ、研磨加工における周期的運動
の弊害を避けて研磨加工精度を向上する被加工物の研磨
方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する為に、研磨工具面に接触させた被加工物を前記研
磨工具面に対して周期的な研磨運動軌跡で移動させて前
記被加工物を研磨加工する被加工物の研磨方法におい
て、前記被加工物の研磨加工中に、前記被加工物の周期
的な研磨運動軌跡の位相をずらすことを特徴とする被加
工物の研磨方法、及びこの方法を実施する装置を備えて
いる。

【００１６】

【作用】本発明によれば、被加工物を研磨工具面に接触
させた状態で、被加工物を研磨工具面に対して周期的な
研磨運動軌跡で移動させて、被加工物を研磨加工する被
加工物の研磨装置において、被加工物の研磨装置に位相
変化手段を備えた。そして、この位相変化手段で被加工
物の周期的な研磨運動軌跡の位相をずらす。従って、被
加工面上の所定の点と研磨工具面上の所定の点が研磨加
工中に幾度も遭遇することを防止できるので、例えば研
磨工具面上の所定の点に穴があいていた場合、被加工面
上の所定の点が不完全材料除去部分になることを防止で
きる。このように、研磨加工における運動の周期性の影
響を緩和して被加工面を高精度に仕上げることができ
る。

【００１７】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る被加工物
の研磨方法及び装置の第１実施例（レンズ研磨装置）に
ついて詳説する。図１、２に示すように、レンズ研磨装
置１０は下定盤１２、被加工物支持板１４、揺動手段１
５及び位相変化手段１６（図３参照）等を備えている。
下定盤１２は円板状に形成され、その表面に研磨工具面
１２Ａが形成されている。また、下定盤１２の下端部に
は同軸上に回転軸１７が固定されている。図３に示すよ
うに、シャフト２０はベアリング２２を介してレバー２
４に回動自在に支持されている。レバー２４はピン２６
を介して枠体２８に揺動自在に支持されている。

【００１８】シャフト２０には駆動モータ３０が連結さ
れ、シャフト２０の右端部には摩擦板３２が同軸上に固
定されている。摩擦板３２の右側には摩擦転子３４がシ
ャフト３６の下端部に固定され、シャフト３６は枠体２
８に回動自在に支持されている。摩擦板３２の摩擦面と
摩擦転子３４の周縁との接触状態、非接触状態はレバー
２４を矢印方向に揺動することにより行われる。シャフ
ト３６の略中央にはプーリ３６Ａが固定され、プーリ３
６Ａは無端状ベルト３８を介してプーリ３９に連結され
ている。

【００１９】プーリ３９には同軸上に回転軸１７が固定
され、回転軸１７は枠体２８に回動自在に支持されてい
る。回転軸１７の上端部には下定盤１２が同軸上に固定
されている。プーリ３９の下方にはクラッチ４０が設け
られ、クラッチ４０が操作されるとプーリ３９の回転が
停止して下定盤１２の回転が停止する。また、クラッチ
４０がフリーの状態に維持されると下定盤１２が回転す
る。

【００２０】シャフト３６の上端部には揺動手段１５の
クランク円板４２が同軸上に固定されている。揺動手段
１５は連結ロッド４４、揺動軸４５、アーム４６及びピ
ンホルダ４７等を備え、連結ロッド４４の一端はクラン
ク円板４２に偏心した状態で回動自在に支持されてい
る。連結ロッド４４の一端はピン４８を介して揺動軸４
５の右端部に回動自在に支持されている。揺動軸４５は
左端部がピン５０を介して枠体２８に回動自在に支持さ
れている。

【００２１】揺動軸４５の中央にはアーム４６が固定さ
れ、アーム４６は略三角形状に形成されている。略三角
形状のアーム４６の頂部にはピンホルダ４７が固定さ
れ、ピンホルダ４７の先端部にはシャフト４９を介して
被加工物支持板１４が回動自在に支持されている。従っ
て、クランク円板４２を回転することにより連結ロッド
４４を介して揺動軸４５がピン５０を中心に揺動運動す
る。これにより、アーム４６やピンホルダ４７等を介し
て被加工物支持板１４が矢印Ａ−Ｂ方向に円弧運動す
る。尚、被加工物支持板１４の底面には被加工物２３、
２３…が支持され、被加工物２３、２３…は下定盤１２
の研磨工具面１２Ａに接触する。

【００２２】また、シャフト４９には下方向への押付力
Ｆ（図２参照）が作用する。これにより、シャフト４９
に回動自在に支持された被加工物支持板１４に支持され
た被加工物２３、２３…が下定盤１２の研磨工具面１２
Ａに押し付けられる。位相変化手段１６は、定期的ある
いは不定期的に、短時間だけ、駆動モータ３０の回転数
を増減することにより、被加工物支持板１４の往復運動
に対して下定盤１２の回転運動を僅かな時間だけ早め、
あるいは遅らせて周期性をもつ研磨運動軌跡５４Ａ（図
４参照）の位相を変位させる。尚、周期的な研磨運動軌
跡には正弦曲線のような短期的なものや、例えば２４時
間間隔で１周期となる長期的なものも含まれている。

【００２３】また、位相を変化させる場合の他の実施例
として、動力伝達系にブレーキを含む加減速機構を設け
て研磨運動軌跡５４Ａの位相を変位させることが可能で
ある。さらに、他の実施例としてクラッチ４０で被加工
物支持板１４の回転を停止させて、無端状ベルト３８と
プーリ３９に滑りを発生させて研磨運動軌跡５４Ａの位
相を変位することが可能である。また、他の実施例とし
て無端状ベルト３８を使用せずに下定盤１２と被加工物
支持板１４とを個別の駆動モータで回転するように構成
し、各駆動モータを回転制御するとにより研磨運動軌跡
５４Ａの位相を変位させることが可能である。

【００２４】前記の如く構成された本発明に係る第１実
施例のレンズ研磨装置の作用について説明する。先ず、
被加工物支持板１４の底面に被加工物２３、２３…を支
持して、被加工物２３、２３…を下定盤１２の研磨工具
面１２Ａに接触する。次に、駆動モータ３０を駆動し、
図３上でレバー２４を右方向に揺動して摩擦板３２の摩
擦面と摩擦転子３４の周縁とを接触させる。これによ
り、駆動モータ３０の回転力がシャフト３６に伝達され
る。シャフト３６の回転力はプーリ３６Ａ、無端状ベル
ト３８、プーリ３９及び回転軸１７を介して下定盤１２
に伝達され、下定盤１２が回転する。同時に、シャフト
３６の回転力はクランク円板４２等の揺動手段１５に伝
達され、被加工物支持板１４が矢印Ａ−Ｂ方向に円弧運
動する。

【００２５】この場合、被加工物支持板１４がシャフト
４９を介して回動自在に支持されているので、被加工物
支持板１４が矢印Ａ−Ｂ方向に往復運動することによ
り、被加工物支持板１４は被加工物２３、２３…の研磨
抵抗により下定盤１２の回転に連れ回る。従って、被加
工物支持板１４は下定盤１２との位置の変化に伴い無理
のない従動回転運動をする。このとき、被加工物支持板
１４の中心部は下定盤１２の研磨工具面１２Ａに、図４
に示す周期性をもつ研磨運動軌跡５４Ａを描く。

【００２６】次に、位相変化手段１６で定期的あるいは
不定期的に、短時間だけ、駆動モータ３０の回転数を増
減して、被加工物支持板１４の往復運動に対して下定盤
１２の回転運動を僅かな時間だけ早めあるいは遅らせ
て、周期性をもつ研磨運動軌跡５４Ａの位相を膨らむ方
向（正側）又はへこむ方向（負側）に数度〜数１０度の
ずれ角θ（図５参照）でずらす。図５上では研磨運動軌
跡５４Ａの位相がＰ点で正側にずらされて研磨運動軌跡
５４Ｂとなる。

【００２７】この研磨運動軌跡５４Ａの位相ずらしは、
周期運動が数周期から数１０周期のたびに周期角度の数
分の１から数１０分の１の位相ずらしが効果的である。
次に、本発明に係る第１実施例のレンズ研磨装置で位相
をずらした研磨運動軌跡で被加工物２３を鏡面研磨加工
した場合と、従来のように周期性をもつ研磨運動軌跡で
被加工物２３を研磨加工した場合の実験結果について説
明する。

【００２８】この場合、被加工物２３にガラス円板を採
用し、酸化セリウム砥粒を純水に分散した研磨剤を用い
た。下定盤１２の研磨工具面１２Ａは、微細な溝付きの
ポリ塩化ビニール樹脂製の軟質材料を用い被加工物２３
の直径ｄの１／６の幅の切欠１３（図６参照）を下定盤
１２の研磨工具面１２Ａの半径方向に形成した異常研磨
工具面１２Ａと切欠１３のない正常研磨工具面１２Ａを
準備した。そして、異常研磨工具面１２Ａ及び正常研磨
工具面１２Ａを使用して、従来の周期性をもつ研磨運動
軌跡の条件（図４参照）と本発明による位相をずらした
研磨運動軌跡の条件（図５参照）で被加工物２３を研磨
加工して被加工物２３の仕上面の平面度について実験し
た。

【００２９】実験の順序は、先ず、正常研磨工具面１２
Ａを使用して、従来の周期性をもつ研磨運動軌跡の条件
で被加工物２３を研磨加工し、被加工物２３の仕上面を
高精度に平面研磨加工ができることを確認した。次に、
正常研磨工具面１２Ａを異常研磨工具面１２Ａに換え
て、従来の周期性をもつ研磨運動軌跡の条件で被加工物
２３を研磨加工した。その結果、被加工物２３の仕上面
に癖のある凸状の面が観察された。

【００３０】次いで、異常研磨工具面１２Ａで、位相を
ずらした研磨運動軌跡の条件で被加工物２３を研磨加工
した。このように、周期性をもつ運動軌跡に位相ずらし
を取り入れることによって被加工物２３を癖のない高精
度な平面に仕上げることができた。前記実施例では下定
盤１２の上方から被加工物２３を研磨工具面１２Ａに接
触させた状態で被加工物２３を研磨する研磨装置に本発
明を適用する場合について説明したが、これに限らず、
裏面に研磨工具面を有する上定盤を備え、上定盤の下方
から被加工物２３を研磨工具面に接触させた状態で被加
工物２３を研磨する研磨装置に使用しても同様の効果を
得ることができる。

【００３１】前記第１実施例ではレンズ研磨装置につい
て説明したが、本発明の特徴は修正輪研磨加工装置にも
適用することができる。以下、第２実施例の修正輪研磨
加工装置を図７〜図１３に基づいて説明する。図７に示
すように、修正輪形研磨加工装置１１０はラップ定盤１
１２、支持手段１１４、位相変化手段１１６及び修正輪
１１８等を備えている。ラップ定盤１１２は円環状に形
成され、その表面に研磨工具面１１２Ａが形成されてい
る。また、ラップ定盤１１２の下端部には同軸上に回転
軸１２０が固定されている。回動軸１２０に駆動モータ
１２１が連結されている。従って、駆動モータ１２１が
駆動することにより回転軸１２０が回動する。これによ
り、ラップ定盤１１２が反時計回り方向に回動する。

【００３２】ラップ定盤１１２の上方には支持手段１１
４が配設されている。支持手段１１４のアーム１２２、
１２２、１２２は等間隔に配置され、それぞれラップ定
盤１１２の上方に半径方向に伸長している。アーム１２
２には一定の間隔をおいて一対のガイドローラ１２４
Ａ、１２４Ｂが回動自在に支持されている。ガイドロー
ラ１２４Ａはラップ定盤１１２の中心側に位置し、ガイ
ドローラ１２４Ｂはラップ定盤１１２の周縁側に位置し
ている。

【００３３】ガイドローラ１２４Ｂと駆動ローラ１２４
Ｃとに無端状ベルト１２４Ｄが張設されている。駆動ロ
ーラ１２４Ｃにはローラ駆動用モータ１２５が連結され
ている。これにより、ローラ駆動用モータ１２５が駆動
することにより駆動ローラ１２４Ｃ、１２４Ｃ、１２４
Ｃを介して無端状ベルト１２４Ｄ、１２４Ｄ、１２４Ｄ
が時計回り方向に周回する。

【００３４】位相変化手段１１６はローラ駆動用モータ
１２５の回転数を制御して、無端状ベルト１２４Ｄ、１
２４Ｄ、１２４Ｄの周回数の増減を調整する。修正輪１
１８及び被加工物１２６の回転数を僅かな時間だけ早め
あるいは遅らせて、周期性をもつ被加工物１２６の軌跡
の位相を正側又は負側に数度〜数１０度ずらす。また、
位相を変化させる場合の他の実施例として、動力伝達系
にブレーキを含む加減速機構を設けて被加工物１２６の
軌跡の位相を変位させることが可能である。さらに、他
の実施例として回転力伝達系に摩擦クラッチを設けるこ
とにより被加工物１２６の軌跡の位相を変位することが
可能である。

【００３５】修正輪１１８はリング状に形成され、ラッ
プ定盤１１２の研磨工具面１１２Ａに載置されている。
この修正輪１１８内には被加工物１２６、１２６、１２
６が収納されている。被加工物１２６、１２６、１２６
の上端部にはウエイト１２８が載置されている。これに
より、ウエイト１２８が修正輪１１８内に落ち込むの
で、ウエイト１２８の自重で被加工物１２６、１２６、
１２６がラップ定盤１１２の研磨工具面１１２Ａに押し
付けられる。

【００３６】この状態で、駆動モータ１２１を駆動して
回転軸１２０を介してラップ定盤１１２を反時計回り方
向に回動する。これにより、ラップ定盤１１２の研磨工
具面１１２Ａ上に載置された修正輪１１８が、ラップ定
盤１１２と共に反時計回り方向に回動してアーム１２２
のガイドローラ１２４Ａと無端状ベルト１２４Ｄに当接
する。従って、修正輪１１８はラップ定盤１１２の中心
から偏心した位置に位置決めされる。

【００３７】また、駆動モータ１２１と同時にローラ駆
動用モータ１２５を駆動して無端状ベルト１２４Ｄ、１
２４Ｄ、１２４Ｄを時計回り方向に周回する。これによ
り、修正輪１１８、１１８、１１８が反時計回り方向に
回動し、さらに修正輪１１８内に収納された被加工物１
２６及びウエイト１２８が反時計回り方向に回動する。
これにより、被加工物１２６、１２６、１２６がラップ
定盤１１２の研磨工具面１１２Ａで研磨加工される。

【００３８】このように、被加工物１２６、１２６、１
２６の研磨加工はラップ定盤１１２と被加工物１２６及
び修正輪１１８との回転によって進行し、ラップ定盤１
１２と被加工物１２６との両者の任意の点における相対
速度ｖは、図８に基づいて次式（１）で与えられる。 ｖ＝２π｛Ｎ_W ² ・Ｃ² ＋ｒ_TW ² （Ｎ_T −Ｎ_W ）² ＋２Ｎ_W ×（Ｎ_T −Ｎ_W ）・Ｃ・ｒ_TWcos θ_TW｝^1/2 …（１） 但し、Ｎ_W ：被加工物１２６の回転数 Ｃ ：被加工物１２６の中心Ｏ′が描く円の半径 ｒ_TW：ラップ定盤１１２の中心Ｏから被加工物１２６の
所定点Ａまでの距離 θ_TW：ラップ定盤１１２の中心Ｏと被加工物１２６の所
定点Ａとを結んだ線の傾斜角 そして、ラップ定盤１１２の回転数Ｎ_T と被加工物１２
６の回転数Ｎ_W とが等しい場合、Ｎ＝Ｎ_W ＝Ｎ_T とする
と、相対速度ｖは次式（２）で、 ｖ＝２πＮ・Ｃ …（２） 与えられる。このように、修正輪１１８の回転数Ｎ_T と
被加工物１２６の回転数Ｎ_W とを等しくすると高精度の
研磨加工が可能になる。

【００３９】前記の如く構成された本発明に係る第２実
施例の修正輪研磨加工装置の作用について説明する。上
述したように、駆動モータ１２１及びローラ駆動用モー
タ１２５を駆動して、ラップ定盤１１２を反時計回り方
向に回動すると共に修正輪１１８を反時計回り方向に回
動する。これにより、修正輪１１８内に収納された被加
工物１２６及びウエイト１２８が反時計回り方向に回動
して、被加工物１２６、１２６、１２６がラップ定盤１
１２の研磨工具面１１２Ａで研磨加工される。

【００４０】この場合、ラップ定盤１１２の回転数及び
無端状ベルト１２４Ｄ、１２４Ｄ、１２４Ｄの周回数
は、ラップ定盤１１２の回転数Ｎ_T と被加工物１２６の
回転数Ｎ_W とが等しくなるように設定される。このと
き、被加工物１２６のＡ点はラップ定盤１１２の研磨工
具面１１２Ａに、図９に示す周期性をもつ円形軌跡３０
Ａを描く。

【００４１】次に、ラップ定盤１１２の回転数Ｎ_T と被
加工物１２６の回転数Ｎ_W とが等しい状態で作動してい
るとき、位相変化手段１１６で定期的あるいは不定期的
に、短時間だけ、ローラ駆動用モータ１２５の回転数を
増減して、無端状ベルト１２４Ｄ、１２４Ｄ、１２４Ｄ
の周回数を増減する。これにより、修正輪１１８と被加
工物１２６の回転数Ｎ_W を僅かな時間だけ早めあるいは
遅らせて、周期性をもつ円形軌跡１３０Ａの位相を正側
又は負側にずれ角θ（図１０参照）で数度〜数１０度ず
らす。図１０上で円形軌跡１３０Ａの位相がＰ点で正側
にずらされて、円形軌跡１３０Ｂとなる。

【００４２】この円形軌跡１３０Ａの位相ずらしは、周
期運動が数周期から数１０周期のたびに周期角度の数分
の１から数１０分の１の位相ずらしが効果的である。以
下、本発明に係る第２実施例の修正輪研磨加工装置で位
相をずらした円形軌跡で被加工物１２６を鏡面研磨加工
した場合と、従来のように周期性をもつ円形軌跡で被加
工物１２６を研磨加工した場合の実験結果について説明
する。

【００４３】この場合、被加工物１２６にガラス円板を
採用し、酸化セリウム砥粒を純水に分散した研磨剤を用
いた。ラップ定盤１１２の研磨工具面１１２Ａは、微細
な溝付きのポリ塩化ビニール樹脂製の軟質材料を用い被
加工物１２６の直径ｄの１／６の幅の切欠１１３（図１
１参照）をラップ定盤１１２の研磨工具面１１２Ａの半
径方向に形成した異常研磨工具面１１２Ａと切欠１１３
のない正常研磨工具面１１２を準備した。そして、異常
研磨工具面１１２及び正常研磨工具面１１２を使用し
て、従来の周期性をもつ円形軌跡の条件（図９参照）と
本発明による位相をずらした円形軌跡の条件（図１０参
照）で被加工物１２６を研磨加工して被加工物１２６の
仕上面の平面度について実験した。

【００４４】実験は、先ず、正常研磨工具面１１２を使
用して、従来の周期性をもつ円形軌跡の条件で被加工物
１２６を研磨加工し、被加工物１２６の仕上面を高精度
に平面研磨加工ができることを確認した。次に、正常研
磨工具面１１２を異常研磨工具面１１２に換えて、従来
の周期性をもつ円形軌跡の条件で被加工物１２６を研磨
加工した。その結果、図１２に示すように、被加工物１
２６の仕上面に平面度の等厚干渉縞の癖のある凸状の面
１２６Ａ、１２６Ａ…が観察された。

【００４５】次いで、異常研磨工具面１１２で、位相を
ずらした円形軌跡の条件で被加工物１２６を研磨加工し
た。このように、周期性をもつ運動軌跡に位相ずらしを
取り入れることによって、図１３に示すように、被加工
物１２６の仕上面を癖のない等厚干渉縞として高精度な
平面に仕上げることができた。前記第２実施例では修正
輪研磨加工装置について説明したが、本発明の特徴は両
面研磨装置にも適用することができる。以下、第３実施
例の両面研磨装置を図１４〜図１８に基づいて説明す
る。

【００４６】図１４に示すように、両面研磨装置２１０
は下定盤２１２、上定盤２１４、キャリア２１６、太陽
ギア２１８、インターナルギア２２０及び位相変化手段
２２２等を備えている。図１５に示すように下定盤２１
２は円環状に形成され、その表面に研磨工具面２１２Ａ
が形成されている。また、下定盤２１２の下部には基板
２２４（図１４参照）が固定され、基板２２４中央には
穴が形成されている。この穴を形成する周壁には外筒２
２６の上端部が固定されている。

【００４７】外筒２２６の下端部にはギア２２８が固定
され、ギア２２８にはギア２３０が噛み合っている。ギ
ア２３０はシャフト２３２に固定され、シャフト２３２
の下端部にはギア２３４が固定されている。ギア２３４
及びギア２３６には無端状のチェーン２３８が張設され
ている。ギア２３６は減速機２４０の出力軸２４０Ａに
固定され、減速機２４０は無端状のベルト２４２を介し
て駆動モータ２４４に連結されている。従って、駆動モ
ータ２４４が回転すると下定盤２１２が回転する。

【００４８】下定盤２１２の上方には同軸上に上定盤２
１４が配設されている。図１５に示すように上定盤２１
４は中央に穴が形成され、上定盤２１４の下面に研磨工
具面２１４Ａ（図１４参照）が形成されている。上定盤
２１４中央の穴には回転体２４６が同軸上に配置されて
いる。回転体２４６は固定部材（図示せず）を介して上
定盤２１４に固定されている。また、回転体２４６には
同軸上に回転シャフト２４８が固定され、回転シャフト
２４８の下端部にはギア２５０が固定されている。ギア
２５０はギア２５２を介してギア２５４に噛み合ってい
る。ギア２５４はシャフト２３２に固定されている。従
って、駆動モータ２４４が回転すると上定盤２１４が下
定盤２１２と反対方向に回転する。

【００４９】太陽ギア２１８は下定盤２１２及び上定盤
２１４の中央に形成された穴内に配設されている。太陽
ギア２１８の外周にはギアが形成され、中央には穴が形
成されている。この穴を形成する周壁には内筒２５６の
上端部が固定され、内筒２５６の下端部にはギア２５８
が固定されている。ギア２５８にはギア２６０が噛み合
い、ギア２６０は駆動モータ２４５Ａに連結されてい
る。従って、駆動モータ２４５Ａが回転すると太陽ギア
２１８が下定盤２１２と同方向に回転する。

【００５０】インターナルギア２２０は下定盤２１２及
び上定盤２１４の外周側に配設されている。インターナ
ルギア２２０の内周にはギアが形成され、インターナル
ギア２２０は支持筒２６２に固定されている。支持筒２
６２の下端部にはギア２６４が固定され、ギア２６４に
はギア２６６が噛み合っている。ギア２６６は駆動モー
タ２４５Ｂに連結されている。従って、駆動モータ２４
５Ｂが回転するとインターナルギア２２０が下定盤２１
２と同方向に回転する。

【００５１】下定盤２１２と上定盤２１４との間にはキ
ャリア２１６が配置されている。図１５に示すようにキ
ャリア２１６は円板状に形成され、開口穴２１６Ｂ、２
１６Ｂ…が形成されている。開口穴２１６Ｂ、２１６Ｂ
…には被加工物２６８、２６８…が嵌入されている。こ
の被加工物２６８の下面は下定盤２１２の研磨工具面２
１２Ａに接触し、被加工物２６８の上面は上定盤２１４
の研磨工具面２１４Ａに接触している。

【００５２】また、キャリア２１６の外周にはギア２１
６Ａが形成されている。ギア２１６Ａは太陽ギア２１８
及びインターナルギア２２０に噛み合っている。従っ
て、太陽ギア２１８及びインターナルギア２２０が回動
するとキャリア２１６が公転すると共に自転して、被加
工物２６８の下面及び上面はそれぞれ下定盤２１２の研
磨工具面２１２Ａ及び上定盤２１４の研磨工具面２１４
Ａで研磨加工される。

【００５３】位相変化手段２２２は、定期的あるいは不
定期的に、短時間だけ、駆動モータ２４５Ａ、２４５Ｂ
の回転数を各々独立させて、又は同時に増減する。この
ように、位相変化手段２２２で駆動モータ２４４の回転
数を増減することにより、上定盤２１４の往復運動に対
して下定盤２１２の回転運動を僅かな時間だけ早め、あ
るいは遅らせて周期性をもつ研磨運動軌跡２５４Ａの位
相をずらすことができる。これにより、後述する研磨運
動軌跡２５４Ａの位相がずらされる。

【００５４】また、位相を変化させる場合の他の実施例
として、動力伝達系にブレーキを含む加減速機構を設け
て研磨運動軌跡２５４Ａの位相を変位させることが可能
である。さらに、他の実施例として動力伝達系に摩擦ク
ラッチを設けて研磨運動軌跡２５４Ａの位相を変位する
ことが可能である。前記の如く構成された本発明に係る
第３実施例の両面研磨方法及び装置の作用について説明
する。

【００５５】先ず、下定盤２１２上に配置されたキャリ
ア２１６の開口穴２１６Ｂ、２１６Ｂ…に被加工物２６
８、２６８…を嵌入支持した後、上定盤２１４を被加工
物２６８、２６８…に載せる。これにより、被加工物２
６８の下面が下定盤２１２の研磨工具面２１２Ａに接触
し、被加工物２６８の上面が上定盤２１４の研磨工具面
２１４Ａに接触する。次に、駆動モータ２４４を回転し
て、図１５に示すように下定盤２１２を反時計回り方向
に回転すると共に上定盤２１４を時計回り方向に回転す
る。

【００５６】同時に、駆動モータ２４５Ａ、２４５Ｂが
回転して太陽ギア２１８及びインターナルギア２２０が
それぞれ反時計回り方向に回転する。この場合、太陽ギ
ア２１８の径はインターナルギア２２０の径より小さい
ので、キャリア２１６が反時計回り方向に回転する。こ
れにより、被加工物２６８の下面、上面がそれぞれ研磨
工具面２１２Ａ、２１４Ａで研磨加工される。このと
き、被加工物２６８の１点は下定盤２１２の研磨工具面
２１２Ａに、図１６に示す周期性をもつ研磨運動軌跡２
７０Ａを描く。次に、位相変化手段２２２で定期的ある
いは不定期的に、短時間だけ、駆動モータ２４５Ａ、２
４５Ｂの回転数を各々独立させて、又は同時に増減す
る。これにより、太陽ギア２１８の回転やインターナル
ギア２２０の回転を個別に、又は双方関連させて僅かな
時間だけ早め、あるいは遅らせる。これにより、キャリ
ア２１６の自転や公転が個別に、又は双方関連させて僅
かな時間だけ早くなり、あるいは遅くなる。これによ
り、周期性をもつ研磨運動軌跡２７０Ａの位相を正側又
は負側に数度〜数１０度のずれ角θ（図１７参照）でず
らすことができる。図１７上で研磨運動軌跡２７０Ａの
位相がＰ点で負側にずらされて、研磨運動軌跡２７０Ｂ
となる。

【００５７】この研磨運動軌跡２７０Ａの位相ずらし
は、周期運動が数周期から数１０周期のたびに周期角度
の数分の１から数１０分の１の位相ずらしが効果的であ
る。次に、本発明に係る第３実施例の両面研磨装置で位
相がずらされた研磨運動軌跡で被加工物２６８を鏡面研
磨加工した場合と、従来のように周期性をもつ研磨運動
軌跡で被加工物２６８を研磨加工した場合の実験結果に
ついて説明する。

【００５８】この場合、被加工物２６８にガラス円板を
採用し、酸化セリウム砥粒を純水に分散した研磨剤を用
いた。下定盤２１２の研磨工具面２１２Ａは、微細な溝
付きのポリ塩化ビニール樹脂製の軟質材料を用い被加工
物２６８の直径ｄの１／６の幅の切欠２１３（図１８参
照）を下定盤２１２の研磨工具面２１２Ａの半径方向に
形成した異常研磨工具面２１２Ａと切欠２１３のない正
常研磨工具面２１２Ａを準備した。そして、異常研磨工
具面２１２Ａ及び正常研磨工具面２１２Ａを使用して、
従来の周期性をもつ研磨運動軌跡の条件（図１６参照）
と本発明による位相をずらした研磨運動軌跡の条件（図
１７参照）で被加工物２６８を研磨加工して被加工物２
６８の仕上面の平面度について実験した。

【００５９】実験の順序は、先ず、正常研磨工具面２１
２Ａを使用して、従来の周期性をもつ研磨運動軌跡の条
件で被加工物２６８を研磨加工し、被加工物２６８の仕
上面を高精度に平面研磨加工ができることを確認した。
次に、正常研磨工具面２１２Ａを異常研磨工具面２１２
Ａに換えて、従来の周期性をもつ研磨運動軌跡の条件で
被加工物２６８を研磨加工した。その結果、被加工物２
６８の仕上面に癖のある凸状の面が観察された。

【００６０】次いで、異常研磨工具面２１２Ａで、位相
をずらした研磨運動軌跡の条件で被加工物２６８を研磨
加工した。このように、周期性をもつ運動軌跡に位相ず
らしを取り入れることによって被加工物２６８を癖のな
い高精度な平面に仕上げることができた。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る被加工
物の研磨方法及び装置によれば、被加工物の研磨装置に
位相変化手段を備え、この位相変化手段で被加工物の周
期的な研磨運動軌跡の位相をずらす。従って、被加工面
上の所定の点と研磨工具面上の所定の点が研磨加工中に
幾度も遭遇することを防止できるので、例えば研磨工具
面上の所定の点に穴があいていた場合、被加工面上の所
定の点が不完全材料除去部分になることを防止できる。
このように、研磨加工における運動の周期性の影響が緩
和されて干渉現象が消滅するので、研磨加工における周
期的運動の弊害を避けて高精度研磨加工を可能にする。

【００６２】また、位相変化手段で被加工物の周期的な
研磨運動軌跡の位相をずらすことにより、異方性をもつ
被加工物でも高精度に研磨加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例のレンズ研磨装置の平
面図

【図２】本発明に係る第１実施例のレンズ研磨装置の要
部を拡大して示した斜視図

【図３】本発明に係る第１実施例のレンズ研磨装置の動
力伝達機構を示した斜視図

【図４】従来の周期的な研磨運動軌跡で研磨加工する状
態を説明した図

【図５】本発明の第１実施例のレンズ研磨装置で周期的
な研磨運動軌跡の位相をずらした状態を説明した図

【図６】本発明の第１実施例のレンズ研磨装置の研磨工
具面１２Ａの半径方向に切欠１３が形成された下定盤１
２を使用して被加工物を研磨加工する状態を示した平面
図

【図７】本発明に係る第２実施例の修正輪研磨加工装置
の斜視図

【図８】本発明に係る第２実施例の修正輪研磨加工装置
の修正輪と被加工物との研磨運動の相関関係を説明した
説明図

【図９】従来の修正輪研磨加工装置による研磨運動軌跡
を説明した説明図

【図１０】本発明に係る第２実施例の修正輪研磨加工装
置で周期的な研磨運動軌跡の位相をずらした状態を説明
した説明図

【図１１】本発明に係る第２実施例の修正輪研磨加工装
置の研磨工具面１１２Ａの半径方向に切欠１１３が形成
されたラップ定盤１１２を使用して被加工物を研磨加工
する状態を示した平面図

【図１２】従来の研磨方法による被加工物の鏡面研磨面
に生じた癖のある多重干渉縞を示した平面図

【図１３】本発明に係る第２実施例の研磨方法で研磨さ
れた被加工物の鏡面研磨面に生じた癖のない多重干渉縞
を示した平面図

【図１４】本発明に係る第３実施例の両面研磨装置の断
面図

【図１５】本発明に係る第３実施例の両面研磨装置の要
部を拡大して示した斜視図

【図１６】従来の周期的な研磨運動軌跡を示した説明図

【図１７】本発明に係る第３実施例の両面研磨装置で周
期的な研磨運動軌跡の位相をずらした状態を示した説明
図

【図１８】本発明に係る第３実施例の両面研磨装置の研
磨工具面２１２Ａの半径方向に切欠２１３が形成された
下定盤２１２を使用して被加工物を研磨加工する状態を
示した平面図

【符号の説明】

１０…被加工物の片面研磨装置 １２…下定盤 １２Ａ、１１２Ａ、２１２Ａ、２１４Ａ…研磨工具面 １４…被加工物支持板 １６、１１６、２２２…位相変化手段 ２３…被加工物 ５４Ａ、２７０Ａ…周期的な研磨運動軌跡 １１０…被加工物の片面研磨装置 １１２…ラップ定盤 １１８…リング １２４Ａ、１２４Ｂ…ガイドローラ １２６…被加工物 １３０Ａ…周期的な円形軌跡 ２１０…被加工物の両面研磨装置 ２１２…下定盤 ２１４…上定盤 ２１６…キャリア ２１８…太陽ギア ２２０…インターナルギア ２６８…被加工物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土肥 俊郎 埼玉県所沢市美原町３−2970−53 (72)発明者 市川 浩一郎 長野県長野市松代町清野1650番地 不二越 機械工業株式会社内 (72)発明者 稲田 安雄 長野県長野市松代町清野1650番地 不二越 機械工業株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 研磨工具面に接触させた被加工物を前記
   研磨工具面に対して周期的な研磨運動軌跡で移動させて
   前記被加工物を研磨加工する被加工物の研磨方法におい
   て、 前記被加工物の研磨加工中に、前記被加工物の周期的な
   研磨運動軌跡の位相をずらすことを特徴とする被加工物
   の研磨方法。
2. 【請求項２】 表面に研磨工具面が形成された定盤に被
   加工物支持板を対向して配設し、前記被加工物支持板に
   支持された被加工物を前記定盤の研磨工具面に接触さ
   せ、前記被加工物を研磨工具面に対して周期的な研磨運
   動軌跡で移動させて前記被加工物の片面を研磨加工する
   被加工物の研磨方法において、 前記被加工物の研磨加工中に、前記被加工物の周期的な
   研磨運動軌跡の位相をずらすことを特徴とする被加工物
   の研磨方法。
3. 【請求項３】 ラップ定盤の研磨工具面上に載置された
   リングをガイドローラで前記ラップ定盤の偏心位置に回
   動自在に支持し、前記ラップ定盤を回転して前記リング
   内に収納された被加工物と前記リングとを回動させて前
   記ラップ定盤の研磨工具面で前記被加工物の片面を研磨
   加工する被加工物の研磨方法において、 前記被加工物の研磨加工中に、前記被加工物の周期的な
   研磨運動軌跡の位相をずらすことを特徴とする被加工物
   の研磨方法。
4. 【請求項４】 下定盤の外周側及び中央部にそれぞれイ
   ンターナルギア及び太陽ギアを配設し、前記下定盤に被
   加工物を載置した後、前記被加工物に上定盤を載置して
   前記下定盤及び前記上定盤で前記被加工物を挟持し、前
   記被加工物が保持されたキャリアの外周ギアを前記イン
   ターナルギア及び前記太陽ギアに噛み合わせた状態で前
   記太陽ギア及び前記インターナルギアを回転して前記キ
   ャリアを遊星運動させ、前記キャリアに支持された被加
   工物を前記上定盤及び前記下定盤に対して周期的な研磨
   運動軌跡で移動させて研磨加工する被加工物の研磨方法
   において、 前記被加工物の研磨加工中に、前記被加工物の周期的な
   研磨運動軌跡の位相をずらすことを特徴とする被加工物
   の研磨方法。
5. 【請求項５】 前記周期的な研磨運動軌跡は、定期的に
   又は不定期的に位相がずらされることを特徴とする請求
   項１乃至４項のいずれか１項に記載の被加工物の研磨方
   法。
6. 【請求項６】 前記周期的な研磨運動軌跡は、数度〜数
   １０度位相がずらされることを特徴とする請求項１乃至
   ４項のいずれか１項に記載の被加工物の研磨方法。
7. 【請求項７】 研磨工具面に接触させた被加工物を前記
   研磨工具面に対して周期的な研磨運動軌跡で移動させて
   前記被加工物を研磨加工する被加工物の研磨装置におい
   て、 前記被加工物の研磨加工中に、前記被加工物の周期的な
   研磨運動軌跡の位相をずらす位相変化手段を備えたこと
   を特徴とする被加工物の研磨装置。
8. 【請求項８】 表面に研磨工具面が形成された定盤に被
   加工物支持板を対向して配設し、前記被加工物支持板に
   支持された被加工物を前記定盤の研磨工具面に接触さ
   せ、前記被加工物を研磨工具面に対して周期的な研磨運
   動軌跡で移動させて前記被加工物の片面を研磨加工する
   被加工物の研磨装置において、 前記被加工物の周期的な研磨運動軌跡の位相をずらす位
   相変化手段を備えたことを特徴とする被加工物の研磨装
   置。
9. 【請求項９】 ラップ定盤の研磨工具面上に載置された
   リングをガイドローラで前記ラップ定盤の偏心位置に回
   動自在に支持し、前記ラップ定盤を回転して前記リング
   内に収納された被加工物と前記リングとを回動させて前
   記ラップ定盤の研磨工具面で前記被加工物の片面を研磨
   加工する被加工物の研磨装置において、 前記被加工物の周期的な研磨運動軌跡の位相をずらす位
   相変化手段を備えたことを特徴とする被加工物の研磨装
   置。
10. 【請求項１０】 下定盤の外周側及び中央部にそれぞれ
    インターナルギア及び太陽ギアを配設し、前記下定盤に
    被加工物を載置した後、前記被加工物に上定盤を載置し
    て前記下定盤及び前記上定盤で前記被加工物を挟持し、
    前記被加工物が保持されたキャリアの外周ギアを前記イ
    ンターナルギア及び前記太陽ギアに噛み合わせた状態で
    前記太陽ギア及び前記インターナルギアを回転して前記
    キャリアを遊星運動させ、前記キャリアに支持された被
    加工物を前記上定盤及び前記下定盤に対して周期的な研
    磨運動軌跡で移動させて研磨加工する被加工物の研磨装
    置において、 前記被加工物の周期的な研磨運動軌跡の位相をずらす位
    相変化手段を備えたことを特徴とする被加工物の研磨装
    置。
11. 【請求項１１】 前記位相変化手段は、前記周期的な研
    磨運動軌跡の位相を定期的に又は不定期的にずらすこと
    を特徴とする請求項７乃至１０項のいずれか１項に記載
    の被加工物の研磨装置。
12. 【請求項１２】 前記位相変化手段は、前記周期的な研
    磨運動軌跡の位相を数度〜数１０度変化することを特徴
    とする請求項７乃至１０項のいずれか１項に記載の被加
    工物の研磨装置。