(57)【要約】      （修正有）【課題】部品の製造方法において、加工前の準備を簡略化でき、かつ表面欠陥を生じさせず、被加工物を目標とする形状に加工するための方法を提供する。【解決手段】被加工物９よりも小さな加工面積を有する工具２と前記被加工物９とを相対的に移動させて、前記被加工物９を加工することで部品を製造する部品の製造方法において、前記工具２は、支持部２０１と、前記被加工物９と対向する面に形成された遷移金属を含む触媒部１８と、前記支持部２０１と前記触媒部１８との間に配された弾性体１とを有し、前記触媒部１８と前記被加工物９との間に水分子を含有する加工液２２を供給し、前記弾性体１を収縮させることで、前記触媒部１８と前記被加工物９を前記加工液２２を介在させて接触させ、前記収縮させた弾性体１の収縮量が所定の値以下になるまで加工を行なう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物よりも小さな加工面積を有する工具と前記被加工物とを相対的に移動させて、前記被加工物を加工することで部品を製造する部品の製造方法において、
前記工具は、支持部と、前記被加工物と対向する面に形成された遷移金属を含む触媒部と、前記支持部と前記触媒部との間に配された弾性体とを有し、
前記触媒部と前記被加工物との間に水分子を含有する加工液を供給し、前記弾性体を収縮させることで、前記触媒部と前記被加工物を前記加工液を介在させて接触させ、
前記収縮させた弾性体の収縮量が所定の値以下になるまで加工を行なうことを特徴とする部品の製造方法。
【請求項２】
前記収縮量が所定の値以下になった後、次の目標とする位置に前記工具と前記被加工物とを相対的に移動させ、収縮量が所定の値以下になるまで、前記触媒部と前記被加工物とを接触させることを特徴とする請求項１記載の部品の製造方法。
【請求項３】
前記工具と前記被加工物とを相対的に任意の速度で移動させることで前記工具を前記被加工面上に走査させ、前記収縮量が所定の値以下になるまで前記走査を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の部品の製造方法。
【請求項４】
前記被加工物は酸素元素を含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項記載の部品の製造方法。
【請求項５】
前記被加工物はガラスであることを特徴とする請求項１乃至４いずれか一項記載の部品の製造方法。
【請求項６】
前記部品は非球面レンズであることを特徴とする請求項１乃至５いずれか一項記載の部品の製造方法。
【請求項７】
前記触媒部の前記被加工物と対向する面は平面または曲面であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか一項記載の部品の製造方法。
【請求項８】
前記弾性体は、ポリウレタン樹脂あるいは発泡ポリウレタン樹脂であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか一項記載の部品の製造方法。
【請求項９】
前記触媒部は、薄膜コーティングによって形成されることを特徴とする請求項１乃至８いずれか一項記載の部品の製造方法。
【請求項１０】
前記触媒部は、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏいずれかの金属元素単体、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含む金属、またはＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含む複数の金属元素からなる合金であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか一項記載の部品の製造方法。
【請求項１１】
前記触媒部と前記被加工物とを、前記触媒部と前記被加工物との間に水分子を介在させて接触させることにより、前記触媒部により前記水分子の解離を促進させ、前記酸素元素と他の元素のバックボンドを切断し加水分解により前記酸素元素を溶出させることを特徴とする請求項４乃至１０いずれか一項記載の部品の製造方法。
【請求項１２】
前記工具は、工具軸の回りに回転することを特徴とする請求項１乃至１１いずれか一項記載の部品の製造方法。
【請求項１３】
前記弾性体の収縮量は、前記工具に加わる荷重を測定することにより求めることを特徴とする請求項１乃至１２いずれか一項記載の部品の製造方法。
【請求項１４】
前記弾性体の収縮量は、前記工具の回転におけるトルクにより求めることを特徴とする請求項１２記載の部品の製造方法。
【請求項１５】
被加工物を保持する保持部と、
前記被加工物を加工するための工具と、
前記保持部に保持された被加工物と前記工具を相対的に移動させるための手段と、を有する加工装置であって、
前記工具は、支持部と、前記被加工物と対向する面に形成された遷移金属を含む触媒部と、前記支持部と前記触媒部との間に配された弾性体とを有し、
前記被加工物と前記触媒部の前記被加工物と対向する面に水分子を含む加工液を供給する手段をさらに有することを特徴とする加工装置。
【請求項１６】
前記工具を工具軸の回りに回転させる手段をさらに有することを特徴とする請求項１５記載の加工装置。
【請求項１７】
前記工具に加わる力をモニターする荷重センサを有することを特徴とする請求項１５または１６記載の加工装置。
【請求項１８】
前記回転させる手段に付加されるトルク値をモニターする手段を有することを特徴とする請求項１６記載の加工装置。
【請求項１９】
前記触媒部の前記被加工物と対向する面は平面または曲面であることを特徴とする請求項１５乃至１８いずれか一項記載の加工装置。
【請求項２０】
前記弾性体は、ポリウレタン樹脂あるいは発泡ポリウレタン樹脂であることを特徴とする請求項１５乃至１９いずれか一項記載の加工装置。
【請求項２１】
前記触媒部は、薄膜コーティングによって形成されることを特徴とする請求項１５乃至２０いずれか一項記載の加工装置。
【請求項２２】
前記触媒部は、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏいずれかの金属元素単体、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含む金属、またはＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含む複数の金属元素からなる合金であることを特徴とする請求項１５乃至２１いずれか一項記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に球面および非球面光学素子等の部品の製造方法および加工装置に関するものである。特に、その形状が高次の次数を持つ非球面や、放物面、双曲面、回転楕円面など、加工が困難な形状の光学素子等の、部品の製造方法および加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レンズ、ミラーなどの光学素子の形状は、従来、平面、球面など単純な形状が多かった。しかし、最近では高次の次数を持つ非球面レンズ、ミラーの要求も増してきている。
【０００３】
これらのレンズ、ミラー等の光学素子、あるいは光学素子成形用金型等の製作は高い形状精度が要求され、計測と加工を繰り返すことでその要求精度を満たしてきた。
【０００４】
このような形状の加工では、特に最終仕上げである研磨工程において、研磨工具の形状追随性を高めるために、加工領域よりも小さな工具（小径工具）を用いた加工方法（ローカル加工法）によるものが一般的である。このようなローカル加工法の代表的な例としては、特許文献１及び特許文献２に開示されている方法が考案されている。
【０００５】
特許文献１に開示された加工方法においては、被加工物の加工に先立ち、予め研磨工具の単位時間当たりの研磨除去形状である単位除去形状を取得する。続いて、加工前の被加工物の被加工面の形状を測定する。計測した被加工面の形状と目標とする形状データから、加工量を算出する。算出した加工量と取得しておいた単位除去形状とから、工具が滞留する時間（工具の移動速度）である滞留時間分布データを求める。この時、予め取得しておく単位除去形状が時間の経過に対し常に一定であると仮定して、滞留時間分布データを求める。そして求めた滞留時間分布データに基づいて工具と被加工面を相対移動させて加工を行う。さらに、加工後の形状を測定し、目標とする形状との差（加工量）が所定の値以下になるまで加工を繰り返すものである。
【０００６】
特許文献２に開示された加工方法は、研磨荷重を測定しながら加工し、測定した研磨荷重と予め設定された研磨荷重との差を圧電素子によって調整しながら研磨を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−０５７６０６号公報
【特許文献２】特開平０２−２７９２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した従来技術のローカル加工法では、次のような解決すべき課題があった。
【０００９】
被加工物の加工に先立ち、研磨荷重ごとの単位除去形状、加工前の被加工物の被加工面の形状の測定、研磨荷重ごとの加工量の算出、滞留時間分布データの算出等など、非常に膨大な準備が必要であった。また、従来技術のローカル加工法は、研磨スラリーに含まれる砥粒を工具に保持させて、被加工面を破壊しながら加工する方法である。被加工物が加工されると共に、工具も摩耗してしまい、時間とともに形状が変化してしまう。しかし、滞留時間分布データの計算においては、単位除去形状が時間の経過に対し常に一定であると仮定して計算する方法であり、どうしても加工誤差が生じてしまう。そのため、加工後に形状測定し、加工誤差量（加工量）を算出し、加工誤差量が所定の値以下になるまで何度も加工を繰り返さなければならなかった。
【００１０】
さらに、砥粒により被加工面を破壊しながら加工する方法であるため、被加工物表面にキズなどの表面欠陥を生じる可能性がある。砥粒を使用している以上、あらゆる加工条件において表面欠陥の発生を防ぐことは困難であった。
【００１１】
本発明の解決すべき課題は、部品の製造方法において、加工前の準備を簡略化でき、かつ表面欠陥を生じさせず、被加工物を目標とする形状に加工するための方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の部品の製造方法は、被加工物よりも小さな加工面積を有する工具と前記被加工物とを相対的に移動させて、前記被加工物を加工することで部品を製造する部品の製造方法において、前記工具は、支持部と、前記被加工物と対向する面に形成された遷移金属を含む触媒部と、前記支持部と前記触媒部との間に配された弾性体とを有し、前記触媒部と前記被加工物との間に水分子を含有する加工液を供給し、前記弾性体を収縮させることで、前記触媒部と前記被加工物を前記加工液を介在させて接触させ、前記収縮させた弾性体の収縮量が所定の値以下になるまで加工を行なうことを特徴とする。
【００１３】
本発明の加工装置は、被加工物を保持する保持部と、前記被加工物を加工するための工具と、前記保持部に保持された被加工物と前記工具を相対的に移動させるための手段と、を有する加工装置であって、前記工具は、支持部と、前記被加工物と対向する面に形成された遷移金属を含む触媒部と、前記支持部と前記触媒部との間に配された弾性体とを有し、前記被加工物と前記触媒部の前記被加工物と対向する面に水分子を含む加工液を供給する手段をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、砥粒を使用せずに被加工物を目標とする形状に加工することができ、表面欠陥のない被加工物が得られる。また、加工前の準備を簡略化でき、加工の生産性が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の一例を示す図である。
【図２】本実施形態の一例を示す図である。
【図３】本実施形態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に本発明を実施するための形態を示す。図１は、本発明の部品を製造するための加工装置の一実施形態を示す図である。図１において、２は、被加工物を加工するための工具である。工具は加工物の被加工面積よりも加工面積小さな工具を用いる。工具２は工具軸駆動手段３に固定され、工具軸Ａの回りに回転させることができる。工具軸駆動手段３は、ステージ１４に取り付けられ、θ軸駆動手段（不図示）によってθ方向に揺動可能である。ステージ１４は、既知の３軸方向に移動可能なステージ４上に取り付けられ、Ｘ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段、Ｚ軸駆動手段によってＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能である。加工装置は、任意の位置に原点０を有している。本実施形態ではＸ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段、Ｚ軸駆動手段、θ軸駆動手段を工具側に設けたが、これに限ることはない。例えば、被加工物をＸ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段、Ｚ軸駆動手段、θ軸駆動手段により移動させてもよい。また、被加工物をＸ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段により移動させ、工具をＺ軸駆動手段、θ軸駆動手段により移動してもよく、その逆であってもよい。
【００１７】
９は被加工物であり、被加工物９保持部１０に保持され、保持部１０はワーク軸駆動手段１１によってワーク軸Ｂ周りに回りに回転可能である。加工装置には、被加工物と触媒部との間に水分子を含む加工液２２を供給するための液供給ノズル１７が取り付けられている。
【００１８】
工具２は支持部２０１と、被加工面と対向する面に触媒部１８が形成され、支持部２０１と触媒部１８の間には弾性体１を有している。工具の被加工面と対向する面に穴をあけ、そこから水分子を含む加工液を被加工面と触媒部との間に供給してもよい。工具は、被加工面に比べて小さければ小さいほど加工精度が向上するが、逆に加工時間は長くなる。被加工物９に許容される仕様上の形状誤差の最大値（所定の値）に応じて大きさを選択することが好ましい。
【００１９】
本実施形態は、加工機の任意の位置に設定される原点Ｏを基準に、Ｘ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段、Ｚ軸駆動手段、θ軸駆動手段、工具軸駆動手段３、ワーク軸駆動手段１１を駆動し、工具２および被加工物９を相対的に移動させる。そして、触媒部１８の表面と被加工物９の表面（被加工面）との間に水分子（Ｈ２Ｏ）を含む加工液９を介在させた状態で触媒部１８と被加工物９を接触させ、被加工物９の被加工面を加工する。水分子（Ｈ２Ｏ）を含む加工液２２を介在させた状態で触媒部１８と被加工物９を接触させるとは、触媒部１８と被加工物９との間に、極めて薄い水分子を含む液膜が介在している状態を含む。以下、この状態を本明細書では触媒部１８と被加工物９を接触させると称する。なお、極めて薄い水分子を含む液膜の膜厚は、３Å以上１０Å以下であることが好ましい。また、触媒部１８と非加工物９の接触は、触媒部１８の表面における一点及び一つの領域である必要はなく、一点もしくは複数の点及び領域で接触していればよいが、加工速度を向上させる為にできるだけ多くの点及び広い領域で接触していることが好ましい。
【００２０】
触媒部１８は、水分子（Ｈ２Ｏ）からＯＨ−とＨ＋との解離を促進させる。解離したＯＨ−とＨ＋は、被加工物を構成する酸素元素に作用し、酸素元素と他の元素のバックボンドを切断し、加水分解により被加工物表面から酸素元素を加工液中に溶け出させるとともに、バックボンドを切られた他の元素も溶出させる。この加水分解作用により、被加工物を加工する。この時、触媒部１８は、水分子の解離を促進させるだけであるため、摩耗が少なく、形状の変化を十分に抑えることができる。触媒部１８の材料は、水分子（Ｈ２Ｏ）からＯＨ−とＨ＋との解離を促進させる触媒物質として、少なくとも１種類以上の遷移金属元素を含む。遷移金属元素としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ等が挙げられるが、これらの金属元素単体でも、または遷移金属元素を含む複数の金属元素からなる合金であってもよい。また、触媒部１８を弾性体１と接合する手段としては、特に限定されるものではないが、触媒材料を弾性体表面に薄膜コーティングする方法が望ましい。触媒部を薄膜コーティングする方法については、スパッタ法やＣＶＤ法、めっき法、塗布乾燥法といった一般的なコーティング方法でよく、その方法に限定されない。また、触媒部と弾性体の密着力を上げるために、触媒部と弾性体の間にはカーボンなどの中間層を設けることがより望ましい。触媒部の膜厚については、特に限定されないが、触媒が単体の元素であればその原子サイズ以上、複数の元素からなるものであればその凝集体のサイズ以上であることが望ましい。また、被加工物が光学素子である場合、一般的に５００ｎｍ以下の形状精度が求められる。このとき、触媒部の膜厚の違いが被加工物の形状精度に影響をおよぼすため、膜厚は工具加工面内で均一にすることが望ましい。工具加工面での膜厚誤差を許容する場合は、被加工物の形状精度を劣化させないという観点から５００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００２１】
弾性体１は、単一の弾性材料のみで構成されてもよく、複数の弾性材料で構成されてもよい。また、特にその材料が限定されるものではないが、弾性体１３の変形によって被加工物５と固体触媒１２の接触面積を増大させることで、局所的な圧力増加を生じさせない機能を有することが望ましい。また、接触により弾性体１３にひずみが発生した際に、塑性変形しないことが望ましい。すなわち、弾性率と降伏応力の比率が、想定されるひずみ量より十分大きいことが望ましい。一般的に、光学素子においては加工前の被加工物の形状と目標形状との最大誤差量は１０μｍ以下であることが多い。例えば、弾性体１３の厚みを１ｍｍとし、形状誤差による変形量を１０μｍとすると、ひずみ量は１％である。このような場合、弾性体１３の弾性率と降伏応力の比率が１％以上であることが望ましい。前記材料としては、圧縮弾性率が２０００〜３０００ＭＰa、降伏応力が１〜１００ＭＰaであるエポキシ樹脂や、圧縮弾性率が７０〜７００ＭＰa、降伏応力が２０〜３０ＭＰaであるポリウレタン樹脂などの合成樹脂材料が挙げられる。被加工物への表面欠陥発生リスクをさらに低減させるという観点から、圧縮弾性率がより小さい材料が望ましい。前記材料としては、圧縮弾性率が１〜１０ＭＰa、降伏応力が１ＭＰa程度である発泡ポリウレタン樹脂等の発泡樹脂材料が挙げられる。また、被加工物５と固体触媒１２の相対運動により発生する弾性体１３のせん断変形や、遠心力による変形を小さくするという観点から、圧縮弾性率が０．１ＭＰa以上であることが望ましい。
【００２２】
本実施形態に係る被加工物の材質は、特に被加工物が光学素子である場合、主にガラスが挙げられる。その組成としてはホウ酸を含むホウ酸塩系ガラス、リン酸を含むリン酸塩系ガラス、さらには酸化バリウム、酸化チタン、酸化ランタン等を含むガラスが挙げられる。また、リン酸塩系ガラスについては、フッ化カルシウム、フッ化バリウムなどのフッ化物を含むフツリン酸塩系ガラスも挙げられる。
【００２３】
また、本実施形態は、非球面レンズや、放物面、双曲面、回転楕円面など、加工が困難な形状の光学素子等を製造するための製造方法として好適である。
【００２４】
本発明に係る加工液は、水分子（Ｈ２Ｏ）を含むことが必須であるが、その組成は限定されるものではない。例えば、ｐＨ調整のためにＨＮＯ３やＫＯＨなどの成分が含まれていてもよい。また、ｐＨ緩衝液として、酢酸緩衝液やリン酸緩衝液など成分が含まれていてもよい。加工液のｐＨについては、加工速度の観点から２以上１２以下の範囲が望ましく、さらに装置の劣化や環境負荷の低減の観点から、３以上１０以下の範囲であることがより望ましい。また、加工液全体の重量に対する水分子の重量が、９９重量％以上であることが好ましく、加工液全体の重量に対する水分子以外の物質の含有量が１ｐｐｍ以下であることがより好ましい。さらに、ｐＨ緩衝液を含む加工液の場合は、加工液全体の重量に対する水分子の重量が、９５重量％以上であることが好ましく、加工液全体の重量に対する水分子およびｐＨ緩衝液以外の物質の含有量が１ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、本発明においては固体粒子による被加工物の除去作用を必要としないため、加工液には固体粒子を含まないことが望ましい。
【００２５】
次に、本発明の部品の製造方法の一実施形態について図１を用いて説明する。
【００２６】
被加工物９の目標とする形状のデータ（設計値）をコンピュータ１９へ入力する。目標とする形状のデータは、ＸＹＺの座標値（ｘ，ｙ，ｚ）に変換され、保存される。ＮＣ制御部２０によって、Ｘ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段、Ｚ軸駆動手段、θ軸駆動手段を駆動し、工具２の触媒部１８の先端が、目標とする形状の各座標値上に位置するように工具を移動させる。Ｘ軸駆動手段、Ｙ軸駆動手段、Ｚ軸駆動手段は、既知の手段を用いることができる。例えば、モータを駆動することによってボールねじを回転させてステージを動かす手段でもよいし、複数のアームを連結したロボットアームの連結部を駆動する手段でもよい。
【００２７】
工具は工具軸駆動手段によって回転させてもよい。被加工物の目標とする形状が回転対称形状である場合は、ワーク軸駆動手段によって被加工物を回転させてもよい。
【００２８】
図２（ａ）は、被加工物の目標とする形状２１のある座標点Ｋ（以下、目標とする位置と称する）上に、触媒部１８の先端を移動させた時の状態を示したものである。本実施形態では、触媒部１８の表面の工具軸Ｇ上の点が目標とする位置に位置するように移動させる例を示す。目標とする形状と実際の形状には、形状誤差（斜線で示す加工しなければならない部分）がある。触媒部１８の表面の工具軸Ｇ上の点を、目標とする位置に移動させると、形状誤差（斜線で示す加工しなければならない部分）があるため、工具の弾性体１が収縮することによって、被加工物９の形状誤差（加工しなければならない部分）が吸収される。触媒部１８と被加工物とを水分子を介在させた状態で接触させ続けることによって、徐々に弾性体１の収縮量が少なくなり、最終的には弾性体１の収縮がなくなる。この状態を図２（ｂ）に示す。これにより目標とする形状に加工することができる。なお、触媒部と被加工物の距離が一定の距離（例えば１０Åより大きく）離れると被加工物は加工されなくなる。よって、弾性体の収縮がなくなり、被加工物と弾性体の距離が一定の距離（例えば１０Åより大きく）離れると、触媒部１２と被加工物との接触を続けても、それ以上加工は進まない。
【００２９】
弾性体の収縮が完全に無くなるまで加工（接触）を続けることが望ましいが、弾性体の収縮量が、被加工物９に許容される仕様上の形状誤差の最大値（所定の値）以下であれば弾性体の収縮が残っている状態で加工を終了することももちろん可能である。
【００３０】
一つの座標点に工具を移動させた状態で弾性体の収縮量が所定の値以下になるまで触媒部１８と被加工物の接触を続ける。収縮量が所定の値以下なったら次の座標点（目標とする位置）に工具を移動させて加工を行ない、目標とする位置（収縮量が所定の値以下）になるまで被加工面を加工する。または、複数の目標とする位置に対し、工具と被加工物とを任意の速度で次々に相対的に移動させ、それぞれの目標とする位置に工具を移動させていく。この走査を繰り返し行ない、それぞれの目標とする位置において弾性体の収縮量が所定の値以下になるまで任意の速度での被加工面上の移動（被加工面上の走査）繰り返すことで、目標とする形状に被加工面を加工する。
【００３１】
触媒部１８の形状は平面であっても曲面であっても任意の形状でもよく、目標とする形状に合わせる触媒部１８表面の位置も工具軸Ｇ上の点に限るものではない。図３は、触媒部１８の先端を目標とする位置に移動させる際の例を示したものである。触媒部１８は平面でもよく、に示すように、曲面であってもよい。触媒部が平面の場合は、例えば図３（ａ）に示すように、目標とする位置における形状が凸面か凹面かを予め求めておき、凸面を加工する際は、目標とする位置に合わせる触媒部１８表面の位置を工具軸Ｇ上の点としてもよい。また、凹面を加工するときは、工具の端部を目標とする位置に合わせてもよい。このように設定することも可能である。触媒部が曲面の場合は、図３（ｂ）に示すように工具軸上の点を目標とする位置に合わせてもよいし、予め、目標とする位置に接する点を求めておき、その点を目標とする位置に合わせてもよい。また、θ軸駆動手段を用いて工具軸を目標とする位置に合わせて傾けることも可能である。この場合は、目標とする位置の法線方向に傾けることが好ましい。法線方向に傾けることで、加工誤差を少なくすることができる。
【００３２】
弾性体１が弾性変形（収縮）することによってその誤差量（加工しなければならない部分）を吸収するが、弾性体１が塑性変形することがないように、予め弾性体の厚みを規定しておくことが望ましい。図２において、加工前の被加工物の形状と目標とする形状における、被加工物の形状誤差量をｔｗとする。また、弾性体１の厚みをｔｅとし、弾性体に対して変位を与えたときに降伏点となるときの変形量をΔｔｅとする。Δｔｅが  ｔｗより大きくなるように厚みｔｅを予め設定しておくことが望ましい。これにより、弾性体１が塑性変形することがないため、目標とする形状を有する被加工物が得られる。
【００３３】
また、事前に測定される被加工物の加工速度に応じて、少なくとも触媒部の先端が被加工物に接触してから目標とする位置までの移動速度を設定しておくことが望ましい。例えば、図２において触媒部を被加工物に一定圧力で接触させたときに測定される加工速度がＶｒであるとすると、工具のＨ方向への移動速度Ｖｔは、Ｖｒ以下になるように設定される。これにより、弾性体１が降伏点となるときの変形量が小さい場合においても、弾性体１が塑性変形することがなく、より好ましい。
【００３４】
触媒部と被加工物の距離が一定の距離（例えば１０Åより大きく）離れると被加工物は加工されなくなる。よって、弾性体の収縮がなくなり、被加工物と弾性体の距離が一定の距離（例えば１０Åより大きく）離れると、触媒部１２と被加工物との接触を続けても、それ以上加工は進まない。接触時間を十分長くとればいずれは収縮量が0となり触媒部と被加工物の距離が一定の距離（例えば１０Åより大きく）離れ、加工は終了する。しかし、弾性体１３の収縮量を、触媒部と被加工物の水分子を介した接触により発生する少なくとも1つ以上の物理量によりモニターすることで、加工の終了を検知することができる。これにより加工時間の短縮をはかることができる。
【００３５】
弾性体１の収縮量は、触媒部と被加工物の水分子を介した接触により発生する少なくとも１つ以上の物理量をモニターすることで検知することができる。前記物理量は、荷重センサによって工具に加わる力をモニターしてもよい。あるいは、工具を回転させている場合、工具軸駆動手段に付加されるトルク値をモニターしてもよい。特に、モニター手段の簡易化という観点から、前記物理量は工具軸駆動手段に付加されるトルク値であることがより好ましい。前記物理量があらかじめ定められた値以下になった時点で、加工を終了する。これにより、被加工物が目標形状と一致した時点で加工を終了できるため、加工時間を短縮することができる。
【００３６】
以上のような被加工物の製造方法により、事前に滞留時間分布の計算などが必要なくなり、加工前の準備を簡略化できるため、加工の生産性が向上し、かつ表面欠陥のない目標形状を有する光学素子を得ることが可能になる。
【実施例】
【００３７】
以下に本発明の実施例を示す。
【００３８】
図１に示す被加工物９の加工方法において、被加工物９として直径３５ｍｍの平面の光学素子であるランタン系ガラスを用いた。工具２先端の直径は１０ｍｍとし、弾性体１としては、厚さ０．７ｍｍの発泡ポリウレタンを用いた。加工液２２の供給、排出を行うために、液供給ノズル１７から加工液２２を加工面に向け供給し、さらに弾性体１に液供給のために用意した流路となる溝を介して前記加工液２２を供給および排出させた。固体触媒１８として、前記弾性体１上にPt１００ｎｍをスパッタ法で成膜して用いた。前記加工液２２として、純水を１Ｌ毎分で供給した。
【００３９】
本実施例では、目標となる形状を、工具２の先端を横に移動させて得られる平面とした。Ｘ軸は被加工物９の中心から１２ｍｍずらした位置を中心に揺動幅１５ｍｍで往復運動させた。Ｙ軸は光学素子の中心となるように設定し、Ｚ軸は固体触媒１８の先端が光学素子の表面から３μm下に位置するように設定した。そのため加工初期においては、弾性体１８は３μｍ収縮した状態となった。θ軸は0度に設定した。工具２の回転数は８００ｒｐｍとし、非加工物９である光学素子は回転させなかった。本実施例では、事前に測定した加工速度を鑑み、加工時間を９０分とした。
【００４０】
これらの加工条件で光学素子を加工することによって、ガラス表面から３μｍ下の位置に目標となる形状を得ることが出来た。
【符号の説明】
【００４１】
１  弾性体
２  工具
２０１  支持部
９  被加工物
１７  液供給ノズル
１８  触媒部
２１  目標とする形状
２２  加工液
【図１】
2014233826.tif 000003
【図２】
2014233826.tif 000004
【図３】
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