JPH11165268A

JPH11165268A - 研磨装置

Info

Publication number: JPH11165268A
Application number: JP33424297A
Authority: JP
Inventors: Tokuji Umehara; 徳次梅原; Isao Shibata; 勲芝田
Original assignee: Nisca Corp
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】比較的強い研磨力を発揮することができ、且
つ、加工面の形状に合わせてその形を立体的に自由に変
形でき、人間の手や固形砥石が入り込めないような狭く
閉鎖的な内面の研磨が可能である流体砥石による研磨装
置を提供する【解決手段】被加工物の加工面の形状に合わせて固化若
しくはゲル化された研磨材を用い、該研磨材と被加工物
との間で相対運動を生じさせることにより、被加工物を
研磨するように構成した。前記研磨材と前記被加工物と
の間で、機械的振動を与えることによって行われる。磁
界によって砥粒の配列を制御可能な磁性流体の場合は、
交番磁界を与えることによって相対運動を起こさせる。
また、前記研磨材が、プラスまたはマイナスの電荷を帯
電する砥粒を含有する流体であって、電界を与えた状態
で固化若しくはゲル化された場合は、交番電界を与える
ことによって相対運動を行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨材と被加工物
間に相対運動を生じさせることによって被加工物を研磨
する研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】技術革新の急速な進展と共に工業製品及
びそれに用いられる部品等には、高精度及び高品質が求
められている。この要求に伴い、これら工業製品及び部
品等（以下、「加工物」という）の形状は複雑化し、微
細で精緻な寸法精度を要求される場合が多い。このた
め、これらの加工物の製造工程における最終段階におい
ては、研磨若しくは研削作業が必要となる。

【０００３】このような微細な表面仕上げ又は精緻な寸
法精度を要求される加工物の研磨若しくは研削は、現在
においても手作業に依らなければならない場合が多い。
所定形状の固形砥石を用いた機械力による方法は、精度
的に研削若しくは粗研磨に限定されているのが実状であ
る。また、手作業による研磨作業であっても、熟練工を
もってしても、加工研磨面における鏡面研磨精度におい
て一定の限界がある。

【０００４】従って、この最終仕上げ工程における手作
業による研磨作業を機械化又は省力化することができれ
ば、加工コストの低減化、作業工程時間の短縮化が図れ
ることとなる。

【０００５】このような情況下において、加工物の高度
で精緻な鏡面研磨を実現する方法として、いわゆる軟質
ラッピング砥石の研究が行われてきた。これは、ポリビ
ニール・アセタール、アルギン酸ナトリウム等の高分子
ラップ剤をセーム皮の表面に溶かし込んでラッピングを
行うものである。このような軟質ラッピング研磨は、主
に集積回路の製造に用いられるシリコン・ウエハの表面
を鏡面研磨するのに用いられてきた。

【０００６】一方、本願の発明者らは、磁界によって砥
粒の配列を制御可能な砥粒を含有する磁性流体を用い、
加工物を該磁性流体中に侵漬し、これに所定の強さの磁
界を与えた状態において加工物に対して磁性流体を振動
若しくは揺動等の相対運動を行うことによる加工物の研
磨方法若しくは装置を提案してきた。このような磁性流
体を利用した研磨方法若しくは研磨装置を開示する例と
しては、特開平１−１３５４６６号、特開平４−３３６
９５４号、特開平４−４１１７３号等が挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、所定形状
の固形砥石を用いた機械力による研磨若しくは研削方法
は、寸法精度的に、研削若しくは粗研磨に限定されてい
るのが実状である。さらに、固形砥石を用いた機械装置
による研磨等は、固形砥石の形状的硬直性から、従来に
おいては、２次元的な平面加工に用いられるのみで、３
次元的な立体曲面加工に利用されることはほとんどなか
った。

【０００８】また、砥粒を含む流体を加工物の加工面に
侵漬し、加工物との間に相対運動を与えることにより加
工物を研磨する手法は、研磨材が流動性の高い液体であ
ることから、加工面に対する砥粒の接触圧力が弱いため
に研磨力が極めて弱い。このため、加工物の研削及び研
磨工程における最終の加工面全体の一様な精密鏡面研磨
には利用できるものの、研削若しくは精密研磨前の粗研
磨には不向きである。また、磁性流体を用いて所定の強
さの磁界を与えることによって砥粒の配列を制御した状
態で研磨する従来技術の方法も、磁性流体の流体ゆえの
流動性の高さにより、立体的３次元の任意の方向におけ
る厳密な寸法精度が要求される研磨に利用するには難点
があったのである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、固形砥石を用
いた研磨若しくは研削の長所である比較的強い研磨力を
発揮することができ、且つ、加工面の形状に合わせてそ
の形を立体的に自由に変形でき、人間の手や固形砥石が
入り込めないような狭く閉鎖的な内面の研磨が可能であ
る流体砥石による研磨の長所を併せ持つ研磨装置を提供
するべく、被加工物の加工面の形状に合わせて固化若し
くはゲル化された研磨材を用い、該研磨材と被加工物と
の間で相対運動を生じさせることにより、被加工物を研
磨するように構成した。そして、前記相対運動は、前記
研磨材と前記被加工物との間で、機械的振動を与えるこ
とによって行われる。しかし、前記研磨材が、磁界によ
って砥粒の配列を制御可能な磁性流体の場合は、交番磁
界を与えることによって相対運動を起こさせることが可
能である。また、前記研磨材が、プラスまたはマイナス
の電荷を帯電する砥粒を含有する流体であって、電界を
与えた状態で固化若しくはゲル化された場合は、交番電
界を与えることによって相対運動を行わせることが可能
である。

【００１０】これらの相対運動は、加工物の加工面が立
体的曲面形状である場合に鑑みて、１次元若しくは２次
元のみならず３次元の方向に行われるようにする。そし
て、各方向への前記相対運動は、各次元毎に時系列的に
行うか、複数方向が同時に行うようにしても良い。

【００１１】さらに、本発明に係る研磨装置において
は、被加工物の加工面の形状に合わせて形成された研磨
材と当該被加工物との間で、相対運動を生じさせるため
の駆動手段と、前記相対運動によって生ずる前記研磨材
と前記被加工物間の圧力値を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段が検出した圧力値に応じて前記相対運
動のストローク幅を制御する制御手段と、を有し、前記
制御手段には前記圧力の所定値が入力され、前記制御手
段は、前記駆動手段が前記圧力値が前記所定値になるよ
うに前記相対運動を生じさせるように構成する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る研磨装置において
は、砥粒を含有する流体を加工物の研磨加工面に直接流
し込み、そのままの状態で流体を固化させることによっ
て得られる研磨材を、加工物との間で相対運動を生じさ
せることにより研磨するので、少量若しくは単品生産品
の研磨作業に適応可能である。

【００１３】このため、本発明の研磨装置の利用分野と
しては、光学分野として、度付き眼鏡レンズ、特定形状
のプリズム、ミラー等のガラス材やプラスチック材の研
磨、また、各種工業製品のケーシング、宝飾品、時計部
品等、さらに、高度な寸法精度が要求されるゲージ類、
シリンダー、軸受け部品、カム、ベアリング球等の金属
材の研削及び研磨に適応できる。また、集積回路の基体
となるシリコン・ウエハの最終鏡面仕上げにも利用でき
る。特殊な例としては、入れ歯、人工骨のセラミック材
の研削及び研磨にも使用できる。

【００１４】本発明の研磨装置の利用分野は上記のよう
に広範囲に及ぶため、ここで使用する砥粒及び砥粒を含
有させる流体の種類及び仕様は、研磨若しくは研削の対
象となる加工物の材質及び要求される研磨精度に応じて
定まることとなる。

【００１５】使用する砥粒の材質としては、磁性砥粒の
場合は、具体例として酸化鉄（Ｆe3Ｏ4、Ｆe2Ｏ3等）、
非磁性砥粒としてはアルミナ（Ａl2Ｏ3）、シリカ（Ｓi
Ｏ2)、ダイヤモンド等が挙げられる。粒径は、要求され
る研磨精度が高ければ高いほど小さな径のものを用い
る。例えば、加工品の形状精度０．０１μｍ以下が要求
される場合は、粒径１０ｎｍ以下の砥粒を用いることと
なる。

【００１６】また、流体としては、水や各種（動物性、
植物性、鉱油）のオイル等である。磁性流体の場合は主
に水、荷電砥粒の場合はオイルを用いるとよい。流体中
における砥粒の凝結を防止するためには、界面活性剤を
加えるとよい。

【００１７】固化若しくはゲル化させる方法としては、
例えば流体が水の場合は、温度を氷点以下に下げること
により行い、オイルの場合は、このような温度制御の他
に、化学反応を利用することが考えられる。

【００１８】本発明の研磨装置においては、砥粒を含有
する流体を固化させ、それを加工物との間で相対運動さ
せることにより研磨を行うので、流体を固化させる際の
砥粒の流体中における配列分布を制御することが極めて
重要である。加工物の被加工面と接する砥粒の分布密度
が、研磨速度及び研磨精度に大きな影響を与えるからで
ある。砥粒の比重は、流体の比重と異なるので、流体に
砥粒を加えた後にこれを充分に撹拌したとしても、固化
若しくはゲル化するまでに砥粒は流体中において偏在し
てしまう。このため、固化若しくはゲル化させる前に砥
粒の配列分布若しくは分布密度を制御する必要がある。

【００１９】固形化させる際において流体中における砥
粒の配列分布を制御する方法としては、磁性流体の場合
は磁界環境下において、荷電砥粒を用いる場合は電界環
境下において、それぞれ行う。

【００２０】磁性流体と加工物を磁界環境下に置いた場
合、磁性砥粒は、磁力線に沿って配列することとなる。
また、単位面積当たりの磁力線の数は、磁界強度に比例
するので、磁界強度を制御することにより砥粒配列の密
度を制御することができるのである。このようにして、
流体中における磁性流体の分布密度を用途及び要求に応
じて制御することができる。

【００２１】荷電砥粒を使用する場合は、砥粒はプラス
またはマイナスの一方の電荷に帯電させるので、両方の
極性（Ｎ極及びＳ極）を常時併せ持つ磁性流体の場合と
は異なり、荷電粒子相互間には反発力が生じている。従
って、荷電粒子自体が流体内において均一に分布しよう
とする力が働いているので、必ずしも固形化若しくはゲ
ル化させる際に電界環境下で行わなければならない必然
性はない。しかし、電界を加えることによって、流体内
における荷電砥粒の分布を電界強度分布に応じて制御す
ることができるので、例えば、加工物との接触面により
多くの砥粒を分布配置させたいときには、電界環境下に
おいて固化若しくはゲル化させる必要性がある。

【００２２】このようにして、固化若しくはゲル化させ
た砥粒を含有する研磨材は、加工物の被加工面との間で
振動若しくは揺動等の相対運動を起こさせることによっ
て、研削若しくは研磨を行うこととなるが、固化の態様
によっては、本研磨材と被加工面との間が密着状態に接
合している場合がある。このような状態のまま、相互間
に相対運動をさせようとしても研磨効率が悪い。そこ
で、このような場合は、固化した本研磨材と被加工面と
の接触面を薄く溶かした状態にして相対運動を行うよう
にする。本研磨装置において使用する研磨材と被加工面
との接触面を溶かす方法としては、加工物の温度を流体
の氷点よりも高くする温度制御か、若しくは、加工物の
被加工面に予め流体よりも氷点の低い薬品等を塗布して
おく方法等がある。

【００２３】本発明に係る研磨装置においては、研磨材
と加工物間で相対運動を生じさせる手段として、機械力
を用いて振動を生じさせるほかに、磁性流体の場合は交
番磁界による磁気力、荷電砥粒を用いる場合は交番電界
による電気力を用いる。

【００２４】これら何れの力を用いる場合であっても、
相対運動の方向は、加工物の被加工面の形状に応じて、
平面であるならば１次元若しくは２次元、立体面である
ならば３次元方向とする。これら多次元の相対運動は１
次元づつ時系列に行っても良く、同時並行的に行っても
良い。

【００２５】次に、本発明に係る研磨装置において用い
る砥粒を含有する流体を固化させる一例として、磁性流
体を加工物加工面に合わせて凍結固化させる方法につい
て、図に基づいて説明する。

【００２６】図６（１）において、加工物４の被加工面
４’内に所定量の磁性砥粒を含有する磁性流体１を流し
込む。該流体内は、予め、磁性砥粒の凝結を防止すため
の界面活性剤を添加した状態で撹拌しておく。磁性流体
１は、加工面４’に流れ込み、加工面４’を埋めて密着
した状態となる。

【００２７】図６（２）において、磁性流体１をその加
工面４’に充填した加工物４は、磁界発生手段５上に乗
せられる。磁界発生手段５は、所定の磁界強度を有する
永久磁石でも良いし、珪素鋼板積層体やフェライト材等
の磁性材に巻線を施した電磁石でも良い。電磁石の場合
は、磁界強度を任意値に調整することができる。磁性流
体１を磁界発生手段５によって発生する磁界環境下に置
くことによって、磁性砥粒の配列や分布密度を制御する
ことができる。

【００２８】図６（３）において、磁界環境下に置かれ
た磁性流体１をその加工面に充填した加工物４は、低温
環境下に置くことによって、磁性流体を上記の状態のま
まで固化させる。水を流体の主成分とする磁性流体の氷
点は、水分の含有比によるが、通常摂氏マイナス数十度
なので、冷凍機を用いれば良い。流体の種類によって、
固化温度が摂氏マイナス百度以下の場合は、液体窒素を
利用する。

【００２９】図６（４）において、加工物４と固化した
磁性流体１との接触面が密着結合状態の場合は、加工面
物４を磁性流体１の融点を少し上回る程度に加熱し、固
化した磁性流体の加工面４’との接触面を薄く融解させ
る。加熱方法としては、高周波加熱、ヒータ加熱等が一
般的である。これによって、固化した磁性流体と加工物
４との相対運動を容易にする。但し、融解させる程度が
大きすぎると寸法精度に悪影響をもたらすこととなる。

【００３０】図６（５）において、固化させた磁性流体
の上部に機械的振動発生装置（図示せず）の一方の保持
手段７を打ち込む。そして、同装置の他方の固定装置は
加工物４と固定し、二つの保持手段間に相対運動を生じ
させ、研削若しくは研磨作業を行わせることとなる。

【００３１】図６（６）において、このようにして形成
された研磨材を用いて、本発明の研磨装置により加工物
との間に相対運動を生じさせることにより加工物の研削
若しくは研磨を行うこととなるのである。

【００３２】図１は、本発明に係る研磨装置に関し、機
械力を用いて、上記相対運動を３次元方向に発生させる
研磨装置の全体機構例を示す。上述したように、加工物
１２の加工面の形状に合わせて形成された研磨材１１
は、加工物１２と共に研磨装置１０上に載置される。こ
こで、本研磨装置１０は、Ｘ軸方向に振動を生じさせる
ための機構ブロックＸ，Ｙ軸方向に振動を生じさせるた
めの機構ブロックＹ、そしてＺ軸方向に振動を生じさせ
るための機構ブロックＺと、から構成される。本実施の
形態においては、加工物１２及び研磨材１１相互間に３
次元方向の相対運動を生じさせるため、加工物１２を図
に示したＸ軸方向及びＹ軸方向に、研磨材１１をＺ軸方
向に振動させる。

【００３３】本研磨装置のベース・フレーム１９上に
は、該フレーム１９に対してＸ軸方向に振動するＸ軸ス
ライド板２１が、さらにＸ軸スライド板２１上には、そ
の上をＹ軸方向に振動するＹ軸スライド板２２が設けら
れ、Ｙ軸スライド板２２上に加工物１２を固定するテー
ブル１８が取り付けられる。テーブル１８は、Ｙ軸スラ
イド板２２に対して、取付ブラケット１６，１７によっ
て固定される。後に詳しく説明するように、Ｘ軸スライ
ド板２１は機構ブロックＸによってＸ軸方向のみに振動
するように構成され、またＹ軸スライド板２２は機構ブ
ロックＹによってＹ軸方向のみに振動するように構成さ
れる。これによって、加工物１２は、Ｚ軸方向に対して
は固定された状態にて、研磨材１１に対してＸＹ軸方向
の運動が行われるように構成される。さらに、研磨材１
１は、チャック用のブラケット１４，１５によってチャ
ック板１３に固定される。チャック板１３は、Ｚ軸振動
部材２３に固定される。Ｚ軸振動部材２３は機構ブロッ
クＺによってＺ軸方向に振動するように構成される。こ
れによって、研磨材１１は、ＸＹ軸方向に対して固定さ
れた状態にて、加工物１２に対してＺ軸方向の運動が行
われるように構成されるのである。

【００３４】このように構成された研磨装置１０上に載
置された加工物１２と研磨材１１は、研磨装置１０の機
構ブロックＸ及びＺにより、それぞれＸ、Ｙ及びＺ軸方
向に相対運動することになるが、研磨作業の高効率化及
び高精度化のためには、加工物１２に対する研磨材１１
の押圧力を制御する必要がある。このため、加工物１２
と研磨材１１間の各軸方向における夫々の押圧力を検知
するべく、ロード・セルからなる圧力センサ２４（Ｘ軸
方向）、２５（Ｙ軸方向）及び２６（Ｚ軸方向）が設置
される。これにより、各軸方向への研磨押圧力を所定値
に維持した押圧力一定ストローク制御や、研削若しくは
粗研磨時と精密研磨において押圧力を経時的に変化させ
る押圧力変動ストローク制御が可能になる。

【００３５】図２は、図１に示した研磨装置における一
方向（Ｘ軸）へ振動を生じさせる、機構ブロックＸに図
示された振動発生機構を示す。

【００３６】前記したＸ軸スライド板２１は、図１に示
したＹ軸スライド板２２を積載し、Ｘ軸振動ピン３５に
よってＸ軸方向に振動する。圧力センサ２４は、Ｘ軸ス
ライド板２１のＸ軸方向の圧力を検出する。Ｘ軸スライ
ド板２１にはＸ軸方向に所定長さのスリット３１が２箇
所開けられており、該スリット３１を本研磨装置のベー
ス・フレーム１９に固定されたガイド軸３３が貫通す
る。これによって、Ｘ軸スライド板２１は、ベース・フ
レーム１９に対してスリット３１の長さと等しいストロ
ーク分だけ振動可能となる。Ｘ軸スライド板２１には、
他のスリット３４が設けられており、それを振動ピン３
５が係合する。図に示すとおり、スリット３４は、Ｙ軸
方向に長く切られており、これによりＸ軸振動ピンのＹ
軸方向の振動を逃がしてＸ軸スライド板２１に伝わらな
いように考慮されている。振動ピン３５は、Ｘ軸スライ
ド板２１をＸ軸方向に振動させるものであって、振動板
３６に固定される。

【００３７】振動板３６には、ストローク幅設定用の円
弧状スリット３７と振動駆動力を受けるためのスリット
３８が設けられている。また、振動板３６には軸３９が
固定され、該軸３９の端は上方の案内板４０に設けられ
たスリット４１に係合する。振動板３６に固定された軸
３９が案内板４０のスリット４１に係合するが、スリッ
ト４１は、Ｙ軸方法は短くＸ軸方向に長く切られている
ので、振動板３６のＹ軸方向の振動を規制する。さら
に、案内板４０には軸４２が固定され、該軸の端が振動
板３６に設けられた他のスリット３２に係合する。スリ
ット３２は、案内板４０上のスリット４１と同様に、Ｙ
軸方法は短くＸ軸方向に長く切られているので、振動板
３６のＹ軸方向の振動を規制することとなる。案内板４
０は、複数の支軸４３によってベース板５０に固定され
る。

【００３８】ベース板５０には、振動駆動モータ５２及
び振動ストローク制御モータ５３が取り付けられ、複数
の支柱５６によってベース・フレーム１９に固定され
る。それぞれのモータ５２、５３は、回転数を所定の回
転数に減速するための減速ギヤ機構を内蔵するものが望
ましい。振動駆動モータ５２の回転出力軸５５は、案内
板４０上に設けられた穴を貫通して振動板３６に延び
る。そして、その先端部には偏芯軸４４が取り付けられ
ており、該偏芯軸４４は振動駆動モータ５２の回転出力
軸５５の回転に伴って回転揺動運動をすることとなる。
そして偏芯軸４４は、振動板３６に設けられたスリット
３８に係合しているので、偏芯軸４４の回転揺動運動は
振動板３６を揺動させることとなるのである。

【００３９】一方、振動ストローク制御モータ５３の回
転出力軸５４の先端にはギヤ４９が取り付けられてお
り、該ギヤ４９には扇型ギヤ４６が噛合する。扇型ギヤ
４６はそのカラー４７において回転軸５１が勘合し、回
転軸５１はベース板５０に支持される。扇形ギヤ４６の
一辺から舌状に延びた先端部にはピン４５が下方に伸延
した状態で取り付けられる。ピン４５は振動板３６の該
中央部に設けられた円弧状スリット３７に係合する。振
動ストローク制御モータ５３は、正逆方向の回転が可能
であり、且つ回転軸の回転角度を自由に制御できるＤＣ
モータを用いる。これによって、振動板３６の円弧状ス
リット内におけるピン４５の位置を自由に設定できる。
そして、円弧状スリット３７を挟んで、偏芯軸４４に係
合するスリット３８の反対側には、前述した振動ピン３
５が取り付けられているのである。

【００４０】このように構成された振動機構において、
振動駆動モータ５２が回転駆動されると、その回転軸５
５の先端部の偏芯軸４４が回転揺動運動を行う。振動板
３６は、そのスリット３８内に偏芯軸４４を受け入れて
いるので、偏芯軸４４の回転揺動運動に伴って揺動する
こととなる。しかしながら、スリット３８は、Ｙ軸方向
に大きく切られていることから、Ｙ軸方向の振動動作は
ここに吸収され、Ｘ軸方向の振動動作が振動板３６に伝
達されることとなる。また、前述したように、振動板３
６に固定された軸３９が案内板４０のスリット４１に係
合するが、スリット４１は、Ｙ軸方法が短くＸ軸方向に
長く切られているので、振動板３６のＹ軸方向の振動は
吸収される。さらに、案内板４０には軸４２が固定さ
れ、該軸の端が振動板３６に設けられた他のスリット３
２に係合し、スリット３２は、案内板４０上のスリット
４１と同様に、Ｙ軸方法は短くＸ軸方向に長く切られて
いるので、振動板３６のＹ軸方向の振動は吸収されるの
である。

【００４１】このようにして伝達された振動駆動モータ
５２のＸ軸方向の振動力は、振動ピン３５によって最終
的にＸ軸スライド板２１をＸ軸方向に振動させることと
なるのである。

【００４２】図３は、図２に示した振動機構における振
動ストローク幅の調整機構を示す。図３の（Ａ）におい
て、前述したピン４５の位置は、振動板３６上の円弧状
スリット３７の最も偏芯軸４４寄りに設定されている。
振動板３６は、ピン４５の位置を支点に振動するので、
この場合には、偏芯軸４４によって伝達されるＸ軸方向
の振動ストロークが拡大されるので、Ｘ軸スライド板２
１のＸ軸方向の振動ストロークが最大になる。また、図
３（Ｂ）において、ピン４５の位置は円弧状スリット３
７の最も振動ピン３５寄りに設定されている。この場合
には、偏芯軸４４によって伝達されるＸ軸方向の振動ス
トロークが縮小されるので、Ｘ軸スライド板２１のＸ軸
方向の振動ストロークが最小になる。

【００４３】以上、Ｘ軸方向の振動機構について説明し
たが、Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても、同様の機構ブ
ロックを設けることによって、加工物１２と研磨材１１
間に３次元方向の機械力による相対運動を生じさせるこ
とが可能である。そして、このような３次元方向の相対
運動は、各次元方向毎に経時的に行っても、同時に行っ
ても良い。

【００４４】図４は、砥粒を含有する磁性流体を固化若
しくはゲル化させた研磨材を、交番磁界を与えることに
よって上記相対運動を生じさせる磁気力を用いた振動機
構の概要を示す。

【００４５】Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各６面方向には、磁
性体にコイルを巻き付けた電磁石が配置され、それぞれ
のコイルに所定周波数の交流電流を流すことによって、
加工物１２と研磨材１１間に３次元方向に相対運動を生
じさせることが可能である。固化若しくはゲル化した磁
性流体の慣性モーメントに鑑みて、各軸方向の電磁石に
流す交流電流の周波数値及び磁束密度を調整することに
より、相対運動のストローク幅及び研磨圧力を調整する
ことが可能である。

【００４６】図５は、荷電砥粒を含有する流体を固化若
しくはゲル化させた研磨材を、交番電界を与えることに
よって上記相対運動を生じさせる電気力を用いた振動機
構の概要を示す。

【００４７】Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各６面方向には、電
極板が配置され、それぞれの電極板に所定周波数の交流
電圧を印加することによって、加工物１２と研磨材１１
間に３次元方向に相対運動を生じさせることが可能であ
る。固化若しくはゲル化した荷電砥粒を含有する研磨材
の慣性モーメントに鑑みて、各軸方向の電極板に印加す
る交流電圧の周波数値及び電圧値を調整することによ
り、相対運動のストローク幅及び研磨圧力を調整するこ
とが可能である。

【００４８】このようにして発生された、加工物と加工
物の加工面に合わせて固化若しくはゲル化された研磨材
相互間の相対運動のストロークは、目的とする加工に応
じて調整する。単位時間に大きな研削を行いたい場合
は、粒径の大きな砥粒を高密度に含有する本研磨材を、
加工物との間で大きなストロークの相対運動を生じさせ
ることにより行い、精緻な寸法精度が要求される鏡面加
工の場合は、粒径の小さな砥粒を含有する固化若しくは
ゲル化した本研磨材を、加工物との間で小さなストロー
クの相対運動とすることによって行う。これらのストロ
ークの設定は、最初の研削段階で大きく、最終の研磨段
階で徐々に小さくする調整対応も可能である。そして、
研磨後の加工物の最終目的寸法を、本発明に係る研磨を
行うための研磨装置の制御装置に予めデータ入力してお
き、加工物の寸法及び加工面における研磨応力圧を検出
しつつ、自動制御により研削及び研磨することも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る、機械力を用いた研磨装置の全体
機構例を示す。

【図２】図１の研磨装置における一方向（Ｘ軸）への振
動機構を示す。

【図３】図２の振動機構における振動ストローク幅の調
整機構を示す。

【図４】磁気力を用いた振動機構の概要を示す。

【図５】電気力を用いた振動機構の概要を示す。

【図６】砥粒を含有する流体を加工物の加工面に合わせ
て固化させる場合の例を示す。

【符号の説明】

１０：研磨装置１１：研磨材１２：加工物２１：Ｘ軸スライド板２２：Ｙ軸スライド板２３：Ｚ軸振動部材３６：振動板（Ｘ軸）５２：振動駆動モータ５３：振動ストローク制御モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ２４Ｂ 13/01 Ｂ２４Ｂ 13/01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物の加工面の形状に合わせて形成さ
れた研磨材を用い、該研磨材と被加工物との間で相対運
動を生じさせることにより、被加工物を研磨するように
構成した研磨装置。
【請求項２】前記研磨材は、砥粒を含有する流体を固化
若しくはゲル化したものである、請求項１に記載の研磨
装置。
【請求項３】前記相対運動は、前記研磨材と前記被加工
物との間で、機械的振動を与えることによって行われ
る、請求項１乃至２に記載の研磨装置
【請求項４】前記研磨材は、磁界によって砥粒の配列を
制御可能な磁性流体であって、磁界を与えた状態で固化
若しくはゲル化させ、前記相対運動は、交番磁界を与え
ることによって行われる、請求項２に記載の研磨装置。
【請求項５】前記研磨材は、プラスまたはマイナスの電
荷を帯電する砥粒を含有する流体を電界を与えた状態で
固化若しくはゲル化させ、前記相対運動は、交番電界を
与えることによって行われる、請求項２に記載の研磨装
置。
【請求項６】前記相対運動は、１次元、２次元若しくは
３次元の方向に行われる請求項３乃至５に記載の研磨装
置。
【請求項７】前記１次元、２次元若しくは３次元の各方
向への前記相対運動は、各次元毎に時系列的に行われる
請求項６に記載の研磨装置。
【請求項８】前記１次元、２次元若しくは３次元の各方
向への前記相対運動は、複数方向が同時に行われる請求
項６に記載の研磨装置。
【請求項９】被加工物の加工面の形状に合わせて形成さ
れた研磨材と当該被加工物との間で、相対運動を生じさ
せるための駆動手段と、前記相対運動によって生ずる前記研磨材と前記被加工物
間の圧力値を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段が検出した圧力値に応じて前記相対運
動のストローク幅を制御する制御手段と、から成る研磨
装置。
【請求項１０】前記制御手段には前記圧力の所定値が入
力され、前記制御手段は、前記圧力値が前記所定値にな
るように前記相対運動を生じさせるように構成された請
求項９に記載の研磨装置。