(57)【要約】【課題】研磨対象物の形状に左右されない自由度と研磨能力に優れた研磨工具を製造するための研磨工具素材製造装置、研磨工具製造装置、および研磨工具製造方法を提供する。【解決手段】ワーク１０を保持するワーク保持部材１１と、ワーク１０の研磨面１０Ａに対し所定の隙間を隔てて工具本体１２を保持する工具本体保持部材１３と、ワーク１０の研磨面１０Ａと工具本体１２との間に形成された隙間内に電気粘性流体（ＥＲ流体）を充填するためのＥＲ流体充填空間１４と、ＥＲ流体充填空間１４にＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段１５と、ＥＲ流体充填空間１４内に充填されたＥＲ流体を加熱して電気レオロジーゲル（ＥＲＧ）にするための加熱手段１６とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の研磨面を有するワークを研磨する研磨工具の素材を製造する研磨工具素材製造装置であって、
前記ワークを保持するワーク保持部材と、
前記ワークの研磨面に対し所定の隙間を隔てて研磨工具の工具本体を保持する工具本体保持部材と、
前記ワークの研磨面と前記工具本体との間に形成された隙間内に電気粘性流体（以後、「ＥＲ流体」ともいう）を充填するためのＥＲ流体充填空間と、
前記ＥＲ流体充填空間にＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段と、
前記ＥＲ流体充填空間内に充填された前記ＥＲ流体を加熱して電気レオロジーゲル（以後、「ＥＲＧ」ともいう）にするための加熱手段とを備えていることを特徴とする研磨工具素材製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の研磨工具素材製造装置において、
前記ＥＲ流体充填空間の隙間寸法を調整する厚み調整手段を備えていることを特徴とする研磨工具素材製造装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の研磨工具素材製造装置において、
前記工具本体保持部材は、前記ワーク保持部材の外側に配置された外筒と、この外筒の一端に取り付けられ前記工具本体を取り付けた工具本体支持部材とから構成され、
前記厚み調整手段は、前記外筒と前記工具本体支持部材との間に挿入されたスペーサにより構成されていることを特徴とする研磨工具素材製造装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の研磨工具素材製造装置において、
前記ＥＲ流体供給手段は、前記工具本体に形成され一端が前記ＥＲ流体充填空間に開口され、かつ、他端が工具本体の外表面に開口された供給路と、前記ワーク保持部材に形成され一端が前記ＥＲ流体充填空間に開口され、かつ、他端が前記ワーク保持部材の外表面に開口された排出路とを含んで構成されていることを特徴とする研磨工具素材製造装置。
【請求項５】
所定形状の研磨面を有するワークを研磨する研磨工具を製造する研磨工具製造装置であって、
前記ワークを保持するワーク保持部材と、
前記ワークの研磨面に対し所定の隙間を隔てて工具本体を保持する工具本体保持部材と、
前記ワークの研磨面と前記工具本体との間に形成された隙間内にＥＲ流体を充填するためのＥＲ流体充填空間と、
前記ＥＲ流体充填空間にＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段と、
前記ＥＲ流体充填空間内に充填された前記ＥＲ流体を加熱してＥＲＧにするための加熱手段とを備え、
前記ＥＲ流体には、砥粒が含まれていることを特徴とする研磨工具製造装置。
【請求項６】
所定形状の研磨面を有するワークを保持するワーク保持部材と、前記ワークの研磨面に対し所定の隙間を隔てて研磨工具の工具本体を保持する工具本体保持部材と、前記ワークの研磨面と前記工具本体との間に形成された隙間内にＥＲ流体を充填するためのＥＲ流体充填空間と、前記ＥＲ流体充填空間にＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段と、前記ＥＲ流体充填空間内に充填された前記ＥＲ流体を加熱してＥＲＧにするための加熱手段とを備えた研磨工具素材製造装置を用いて、所定形状の研磨面を有するワークを研磨する研磨工具を製造する研磨工具製造方法であって、
前記ＥＲ流体を、前記ＥＲ流体供給手段によってＥＲ流体充填空間に充填する工程と、
前記ＥＲ流体を前記加熱手段により加熱してＥＲＧにするとともに、前記工具本体の先端に固着させる工程と、
前記工具本体の先端に固着した前記ＥＲＧを、前記工具本体とともに前記工具本体保持部材から取り出す工程と、
前記工具本体の先端に固着した前記ＥＲＧの表面に砥粒を散布する工程とからなることを特徴とする研磨工具製造方法。
【請求項７】
所定形状の研磨面を有するワークを保持するワーク保持部材と、前記ワークの研磨面に対し所定の隙間を隔てて工具本体を保持する工具本体保持部材と、前記ワークの研磨面と前記工具本体との間に形成された隙間内にＥＲ流体を充填するためのＥＲ流体充填空間と、前記ＥＲ流体充填空間にＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段と、前記ＥＲ流体充填空間内に充填された前記ＥＲ流体を加熱してＥＲＧにするための加熱手段とを備えた研磨工具製造装置を用いて、所定形状の研磨面を有するワークを研磨する研磨工具を製造する研磨工具製造方法であって、
砥粒を含んだ前記ＥＲ流体を、前記ＥＲ流体供給手段によってＥＲ流体充填空間に充填する工程と、
前記ＥＲ流体を前記加熱手段により加熱してＥＲＧにするとともに、前記工具本体の先端に固着させる工程とからなることを特徴とする研磨工具製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨工具素材製造装置、研磨工具製造装置、および研磨工具製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気粘性流体（以下、ＥＲ流体ともいう。）と呼ばれる組成物が知られている。この組成物は、例えば電気絶縁性の媒体中に分散相粒子を分散させて得られる流体であり、これに外部電界を加えると、その粘度が著しく増大し、場合によっては固化する性質を持つ、いわゆる電気レオロジー効果（以下、ＥＲ効果ともいう。）を有する流体組成物である。
このＥＲ流体は前記のようなＥＲ効果を有するために、クラッチ、ダンパー、ショックアブソーバー、振動素子のような電気制御による機器の動力伝達用または制動用の分野などで利用されている。
【０００３】
一方、このようなＥＲ流体の特異的性質を用いて、光学素子の研磨に応用しようという試みがある。例えば、特許文献１に記載された研磨工具では、光学素子を研磨する研磨ポリシャの裏面側に空隙部を設け、そこにＥＲ流体を充填している。そして、ＥＲ流体への印加電圧を制御することにより、研磨初期は研磨ポリシャを硬く、研磨終期には研磨ポリシャを柔らかく変化させている。その結果、被加工物である光学素子表面の面精度を良好なのものにしようというものである。
また、特許文献２のように、砥粒が分散されたＥＲ流体の中で光学素子を回転させながら、ＥＲ流体に対して相対的に運動させて研磨を行う装置も知られている。この研磨装置によれば、印加電圧を変えてＥＲ流体の粘度を変えることで、最適な研磨圧力により非球面形状光学素子の表面をくまなく研磨することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０７２８０号公報
【特許文献２】特開平０８−２２９７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この特許文献１の研磨工具では、研磨ポリシャという、研磨対象物の形状に対応した研磨材を前もって準備する必要がある。また、研磨ポリシャとＥＲ流体との間に金属板が存在するため、ＥＲ流体が持つ独特の性質が十分利用されていない。
一方、特許文献２の研磨装置では、ＥＲ流体中に分散した砥粒が研磨の主体であるため、砥粒を光学素子に押しつける圧力はＥＲ流体の流れに依存し、非球面形状の光学素子に対する研磨力を高めることが困難である。
さらに、前記の分散相粒子を用いたＥＲ流体は、上述したように多くの優れたＥＲ効果を有するものではあるが、長期間静置されると、分散相粒子が分散媒中に沈降し、また一旦沈降すると、凝集して再分散が困難になるという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ＥＲ流体を用いて、研磨対象物の形状に左右されない自由度と研磨能力に優れた研磨工具を製造するための研磨工具素材製造装置、研磨工具製造装置、および研磨工具製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の研磨工具素材製造装置は、所定形状の研磨面を有するワークを研磨する研磨工具の素材を製造する研磨工具素材製造装置であって、前記ワークを保持するワーク保持部材と、前記ワークの研磨面に対し所定の隙間を隔てて研磨工具の工具本体を保持する工具本体保持部材と、前記ワークの研磨面と前記工具本体との間に形成された隙間内にＥＲ流体を充填するためのＥＲ流体充填空間と、前記ＥＲ流体充填空間にＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段と、前記ＥＲ流体充填空間内に充填された前記ＥＲ流体を加熱して電気レオロジーゲル（以後、「ＥＲＧ」ともいう）にするための加熱手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、ＥＲＧとは、ＥＲ流体が加熱手段によって流動性を失ったゲル状物質である。
本発明の研磨工具素材製造装置によれば、ＥＲ流体がワークの研磨面と工具本体との間に位置するＥＲ流体充填空間内でゲル化してＥＲＧとなるため、このＥＲＧは、ワークの研磨面に沿った形状を有することになり、研磨する際の効率が格段に向上する。
また、研磨工具の素材は、工具本体とＥＲＧとを備えて構成され、別途、ＥＲＧ部分に砥粒を散布するだけで所定の研磨工具を提供できる。例えば、この研磨工具では、ワークの表面粗度に応じてＥＲＧの硬度を変化させることができるので、被加工物の表面粗度が大きなときはＥＲＧに高い電圧をかけて硬くして、ワークの表面粗度が小さくなったときはＥＲＧにかける電圧を下げて柔らかくすることで研磨を効率的に行うことができる。さらに、砥粒がＥＲＧ中に拡散・沈降することがないため、電気レオロジー特性が低下することなく、長期間に渡って研磨工具としての性能が維持できる。
【０００９】
本発明では、前記ＥＲ流体充填空間の隙間寸法を調整する厚み調整手段を備えていることが好ましい。
本発明によれば、ＥＲ流体充填空間の隙間寸法を調整する厚み調製手段を備えているため、研磨材のＥＲＧ層の厚みを制御できる。例えば、研磨面の凹凸が大きければ、それに応じてＥＲＧ層を厚くすればよい。
【００１０】
本発明では、前記工具本体保持部材は、前記ワーク保持部材の外側に配置された外筒と、この外筒の一端に取り付けられ前記工具本体を取り付けた工具本体支持部材とから構成され、前記厚み調整手段は、前記外筒と前記工具本体支持部材との間に挿入されたスペーサにより構成されていることが好ましい。
本発明によれば、工具本体保持部材がワーク保持部材の外側に配置された外筒と、この外筒の一端に取り付けられ工具本体を取り付けた工具本体支持部材とから構成されているため、工具本体を研磨工具素材製造装置に確実に固定できる。
また、厚み調整手段が、外筒と工具本体支持部材との間に挿入されたスペーサにより構成されているため、種々の厚みのスペーサを前もって用意しておけば、ＥＲ流体充填空間の隙間寸法を変えることでＥＲＧ層の厚みを容易に変更できる。
なお、この工具本体支持部材と外筒との間には、工具本体を周囲から確実に保持するための内筒があることが好ましい。
【００１１】
本発明では、前記ＥＲ流体供給手段は、前記工具本体に形成され一端が前記ＥＲ流体充填空間に開口され、かつ、他端が工具本体の外表面に開口された供給路と、前記ワーク保持部材に形成され一端が前記ＥＲ流体充填空間に開口され、かつ、他端が前記ワーク保持部材の外表面に開口された排出路とを含んで構成されていることが好ましい。
本発明によれば、ＥＲ流体供給手段が、所定の供給路および排出路から構成されているため、ＥＲ流体を、例えば、供給路から供給した場合、供給量が多すぎた場合であっても排出路から余剰分を排出できる。また、ＥＲ流体内部に気泡が生じた場合でも、排出路から排出できるので、気泡のない均一なＥＲＧを得ることができる。
【００１２】
本発明の研磨工具製造装置は、所定形状の研磨面を有するワークを研磨する研磨工具を製造する研磨工具製造装置であって、前記ワークを保持するワーク保持部材と、前記ワークの研磨面に対し所定の隙間を隔てて工具本体を保持する工具本体保持部材と、前記ワークの研磨面と前記工具本体との間に形成された隙間内にＥＲ流体を充填するためのＥＲ流体充填空間と、前記ＥＲ流体充填空間にＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段と、前記ＥＲ流体充填空間内に充填された前記ＥＲ流体を加熱してＥＲＧにするための加熱手段とを備え、前記ＥＲ流体には、砥粒が含まれていることを特徴とする
本発明の研磨工具製造装置によれば、ＥＲ流体自身に砥粒が含まれているため、ＥＲ流体充填空間内のＥＲ流体を加熱してＥＲＧにするだけで、ＥＲＧ自身が研磨材となる。それ故、ＥＲＧが工具本体と一体となった研磨工具を容易に得ることができる。
【００１３】
本発明の研磨工具製造方法は、所定形状の研磨面を有するワークを保持するワーク保持部材と、前記ワークの研磨面に対し所定の隙間を隔てて研磨工具の工具本体を保持する工具本体保持部材と、前記ワークの研磨面と前記工具本体との間に形成された隙間内にＥＲ流体を充填するためのＥＲ流体充填空間と、前記ＥＲ流体充填空間にＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段と、前記ＥＲ流体充填空間内に充填された前記ＥＲ流体を加熱してＥＲＧにするための加熱手段とを備えた研磨工具素材製造装置を用いて、所定形状の研磨面を有するワークを研磨する研磨工具を製造する研磨工具製造方法であって、前記ＥＲ流体を、前記ＥＲ流体供給手段によってＥＲ流体充填空間に充填する工程と、前記ＥＲ流体を前記加熱手段により加熱してＥＲＧにするとともに、前記工具本体の先端に固着させる工程と、前記工具本体の先端に固着した前記ＥＲＧを、前記工具本体とともに前記工具本体保持部材から取り出す工程と、前記工具本体の先端に固着した前記ＥＲＧの表面に砥粒を散布する工程とからなることを特徴とする。
【００１４】
本発明の研磨工具製造方法は、所定形状の研磨面を有するワークを保持するワーク保持部材と、前記ワークの研磨面に対し所定の隙間を隔てて研磨工具の工具本体を保持する工具本体保持部材と、前記ワークの研磨面と前記工具本体との間に形成された隙間内にＥＲ流体を充填するためのＥＲ流体充填空間と、前記ＥＲ流体充填空間にＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段と、前記ＥＲ流体充填空間内に充填された前記ＥＲ流体を加熱してＥＲＧにするための加熱手段とを備えた研磨工具製造装置を用いて、所定形状の研磨面を有するワークを研磨する研磨工具を製造する研磨工具製造方法であって、砥粒を含んだ前記ＥＲ流体を、前記ＥＲ流体供給手段によってＥＲ流体充填空間に充填する工程と、前記ＥＲ流体を前記加熱手段により加熱してＥＲＧにするとともに、前記工具本体の先端に固着させる工程とからなることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（１）ＥＲＧの構造及び製法
本実施形態におけるＥＲＧは、電気絶縁性媒体および分散相粒子が分散されたＥＲＧである。具体的には、ポリシロキサン架橋体中に電気絶縁性媒体および分散相粒子が分散されたＥＲＧを用いている。ポリシロキサン架橋体は、ハイドロジェンシリコーンと前記不飽和基含有化合物のヒドロシリル化反応生成物であることが好ましい。
【００１６】
本実施形態で用いられる電気絶縁性媒体としては、シリコーンオイル、塩化ジフェニル、トランスオイルなどがあるが、シリコーンオイルは絶縁破壊電圧、体積抵抗率などの電気的特性に優れ、物理的、化学的に安定なため長期にわたって安定した電気特性を発揮することができ、難燃性が高いため好ましく用いることができる。本発明で用いられる電気絶縁性媒体の粘度は限定されないが、好ましくは、２５℃において１〜１０万ｍｍ2／ｓ、特に好ましくは５〜１０００ｍｍ2／ｓである。粘度が１ｍｍ2／ｓ未満では、ＥＲＧの貯蔵安定性を低下させるため好ましくない。一方、１０万ｍｍ2／ｓを超えると、攪拌時に気泡を巻き込み、その気泡が抜け難くなり、取り扱いに支障をきたす恐れがあるので好ましくない。
【００１７】
シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、フェニル変性シリコーンオイルのいずれか１種または２種以上が好適に用いられる。フッ素変性シリコーンオイルとしては、例えば、トリフルオロプロピル基（ＣＦ3Ｃ2Ｈ4−）を有するポリシロキサン、ノナフルオロヘキシル基（Ｃ4Ｆ9Ｃ2Ｈ4−）を有するポリシロキサン、環状型ポリシロキサン化合物などがある。この中でも、ＥＲ流体中における分散相は、化学的、電気的に不活性で、変成シリコーンより安価なジメチルシリコーンオイルを用いるのが好ましい。
【００１８】
本実施形態で用いられる分散相粒子は、電気絶縁性媒体中に分散されてＥＲ流体を構成するものであり、シリカゲル、セルロース、でんぷん、大豆カゼイン、ポリスチレン系イオン交換樹脂などのような粒子の表面に水を吸着保有する固体粒子やカーボン粒子などがある。また、分散相粒子としては、有機高分子化合物からなる芯体と、電気半導体性無機物粒子からなる表層とからなるＥＲ流体用複合粒子（以下、「ＥＲ複合粒子」と略記する。）、またはＥＲ複合粒子の表層に親和性表面処理が施され、電気絶縁性媒体との親和性が高められているＥＲ流体用複合粒子（以下、「親和性ＥＲ複合粒子」と略記する。）も用いられる。安定したＥＲ効果および良好な保存安定性が維持されることから、分散相粒子としては、ＥＲ複合粒子または親和性ＥＲ複合粒子が好ましく用いられている。
【００１９】
上記ＥＲ複合粒子または、親和性ＥＲ複合粒子についての詳細および製造方法は、例えば、特開２００１−２６７９３号公報、特開平１０−１２１０８４号公報、特開平９−７９４０４号公報などに記載されている。
【００２０】
上記分散相粒子は、電気絶縁性媒体中に均一に攪拌混合してＥＲ流体とすることができる。分散相粒子の含有率は、特に限定されるものではないが、ＥＲ流体の１〜７５重量％の範囲、特に１０〜６０重量％の範囲とすることが好ましい。含有率が１重量％未満では、十分なＥＲ効果が得られず、７５重量％を超えると、電圧を印加しない状態での初期粘度が過大となって使用に適さなくなる。
【００２１】
本実施形態においては、上記電気絶縁性媒体および分散相粒子はゲル骨格中に分散されている。ゲル骨格は限定されないが、電気絶縁性のものが好ましい。具体的には、ポリシロキサン架橋体が骨格中に電気絶縁性媒体を多量に保持することができるため好ましく、特に、ハイドロジェンシリコーンおよび不飽和基含有化合物のヒドロシリル化反応生成物が製造の容易性の理由から好ましい。ここで、ハイドロジェンシリコーンとは、例えばシロキサン鎖のケイ素原子に結合した水素原子を持つジアルキルポリシロキサンで、例えば下記式（Ｂ）で示される化合物が挙げられる。
【００２２】
【化１】
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【００２３】
（式中、Ｒ1は互いに独立して置換もしくは無置換の炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数７〜２１のアラルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６〜２０のアリール基を示し、ｎ1は０〜５００の整数を示す。）
Ｒ1により示されるアルキル基には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、ドデシル基などが含まれ、アラルキル基には、例えばベンジル基、フェネチル基などが含まれ、そして、アリール基には、例えば、フェニル基、トルイル基、ナフチル基などが含まれる。Ｒ1により示される置換アルキル基には、例えば、トリフルオロプロピル基、クロロプロピル基などのハロゲン化アルキル基、および２−シアノエチル基のようなシアノアルキル基が含まれる。好ましくは、Ｒ1はメチル基であり、ｎ1は１０〜２００の整数である。ハイドロジェンシリコーンの具体例としては、下記式（Ｂ−１）、式（Ｂ−２）および式（Ｂ−３）で示されるものが挙げられる。
【００２４】
【化２】
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【００２５】
また、上記不飽和基含有化合物とは、下記式（Ｄ）で示されるものが挙げられる。
【００２６】
【化３】
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【００２７】
（式中、Ｒ2は互いに独立して水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜１８のアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６〜２０のアリール基を示し、Ｒ3は炭素数１〜１８のアルキレン基、炭素数７〜２１のアリールアルキレン基、ヘテロ原子数１〜６で炭素数１〜１２のヘテロ原子含有アルキレン基、または直接結合を示し、ｎ2は３以上の整数であり、そして、Ｚはｎ2と同じ価数を持つ連結基であって、炭素原子、ケイ素原子、一置換３価ケイ素原子、炭素数１〜３０の脂肪族基、ヘテロ原子数１〜６で炭素数１〜３０のヘテロ原子含有有機基、またはケイ素原子数２〜５０の直鎖状、分枝状または環状のアルキルシロキサン基を示す。）
Ｒ2により示されるアルキル基には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、ドデシル基などが含まれ、そして、アリール基には、例えば、フェニル基、トルイル基、ナフチル基などが含まれる。Ｒ3により示されるアルキレン基には、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、オクチレン基、ドデシレン基などが含まれ、アリールアルキレン基には、例えば、フェニルメチレン基、フェニルエチレン基、フェニルエチリデン基などが含まれる。Ｒ3について使用される「ヘテロ原子含有アルキレン基」という用語は、ヘテロ原子として、酸素、硫黄または窒素原子を含有する基であって、それらへテロ原子を炭素原子とみなすことにより、全体をアルキレン基とみなすことができる基を意味する。そのような基には、メチレンオキシメチレン基、メチレンオキシエチレン基、メチレンオキシプロピレン基、エチレンオキシプロピレン基、メチレンオキシエチレンオキシメチレン基、エチレンオキシエチレンオキシエチレン基、プロピレンオキシエチレンオキシプロピレン基、それらの酸素原子が硫黄または窒素原子で置き換えられたもの、およびそれらの酸素原子の一部が硫黄および／または窒素原子で置き換えられたものが含まれる。Ｚにより示される脂肪族基には、３価以上の直鎖状または分枝状のアルキル基が含まれ、例えば、メチニル基、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、オクチニル基、ドデシニル基などが含まれる。Ｚについて使用される「ヘテロ原子含有有機基」という用語は、ヘテロ原子として、酸素、硫黄または窒素原子を含有する脂肪族または芳香族の官能基を意味する。そのような官能基には、メチレンオキシメチニル基、メチレンオキシエチニル基、メチレンオキシプロピニル基、エチレンオキシプロピニル基、メチレンオキシエチレンオキシメチニル基、エチレンオキシエチレンオキシエチニル基、プロピレンオキシエチレンオキシプロピニル基、フェニレンビス（メチルオキシエチニル）基、それらの酸素原子が硫黄または窒素原子で置き換えられたもの、およびそれらの酸素原子の一部が硫黄および／または窒素原子で置き換えられたものが含まれる。Ｚの一置換３価ケイ素原子には、例えば、化学式≡Ｓｉ−アルキル基が含まれ、具体例としては≡Ｓｉ−ＣＨ3を挙げることができる。好ましくは、Ｒ2は水素原子またはメチル基であり、Ｒ2は−ＣＨ2ＯＣＨ2−、−ＣＨ2ＯＣＨ2ＣＨ2−、または−ＣＨ2ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＣＨ2−である。不飽和基含有化合物の具体例としては、下記式（Ｄ−１）、式（Ｄ−２）、式（Ｄ−３）、式（Ｄ−４）、式（Ｄ−５）、式（Ｄ−６）、式（Ｄ−７）で示されるものが挙げられる。
【００２８】
【化４】
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【００２９】
【化５】
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【００３０】
ヒドロシリル化は、反応速度の温度依存性が大きいことから、室温以下で混合し、加熱して反応を促進させることができる。これはヒドロシリル化反応の大きな利点であって、反応物を適度な粘性で混合し、成形した後、加熱すれば、一挙に所望の形状の重合物が得られる。この場合の加熱温度としては５０℃から１５０℃程度、好ましくは６０℃から１２０℃程度である。
【００３１】
このヒドロシリル化反応には、触媒を使用することが好ましい。ヒドロシリル化反応に使用可能な触媒としては、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムなどの化合物が知られている。特に白金化合物が有用であり、白金化合物の例としては、塩化白金酸、白金の単体、アルミナ、シリカ、カーボンブラックなどの担体に固体白金を担持させたもの、白金−ビニルシロキサン錯体、白金−ホスフィン錯体、白金−ホスファイト錯体、白金アルコラート触媒などが使用できる。白金触媒の場合は白金として、０．０００１重量％程度添加することができる。電気絶縁性媒体および分散相粒子は、上記ヒドロシリル化反応の前にハイドロジェンシリコーンと不飽和基含有化合物に予め混合しておくと、直接、ＥＲＧが得られ好ましいが、ヒドロシリル化反応後に生成物に含浸させてＥＲＧにすることも可能である。
【００３２】
本実施形態におけるＥＲＧ組成物の架橋密度は、上記式（Ｂ）で示される化合物の分子量によりある程度決定されるが、化合物（Ｂ）と上記式（Ｄ）で示される多官能性化合物は、以下に示す式（１）に従っている。
式：０．５≦[（化合物（Ｄ）のモル数×化合物（Ｄ）の価数）／（化合物（Ｂ）のモル数×２）]≦１．５  （１）
この場合、特に、式（１）の下限が０．８で上限が１．２である場合に好ましい架橋密度のＥＲＧ組成物が得られる。
【００３３】
また、ハイドロジェンシリコーンおよび不飽和基含有化合物は、合計でＥＲＧの０．５〜７０重量％、好ましくは１〜３０重量％の量で存在する。
【００３４】
本実施形態のＥＲＧは電気絶縁性媒体と分散相粒子がゲル骨格中に分散されたものなので、分散相粒子が沈降することはない。また、電圧印加時には分散相粒子がゲル骨格内部において移動可能なので、電界方向に配列してＥＲ効果が発現されると考えられる。
【００３５】
以下、ＥＲＧ製造の具体例を示す。まず、以下に示すような製造方法によって、分散相粒子を調製した。
アンチモンドーピング酸化錫（石原産業社製、ＳＮ−１００Ｐ、電気伝導度：１．０×１０0Ω-1／ｃｍ） ３０ｇ水酸化チタン（石原産業社製、一般名：含水チタン、Ｃ−ＩＩ、電気伝導度：９．１×１０-6Ω-1／ｃｍ） １０ｇ アクリル酸ブチル３００ｇ １，３−ブチレングリコールジメタクリレート １００ｇ 重合開始剤（アゾビスイソバレロニトリル） ２ｇ上記処方の混合物を、第三リン酸カルシウム２５ｇを分散安定剤として含む水１８００ｍｌ中に分散し、６０℃で１時間攪拌下に懸濁重合を行い、得られた生成物を酸処理し、水洗後、脱水乾燥し、無機・有機複合粒子を得た。この粒子２００ｇに鉄フタロシアニン（山陽色素社製Ｐ−２６）２ｇを加え、ボールミルにて７５時間複合化処理を行い、次いでこれをジェット気流処理機（奈良機械製作所社製、ハイブリタイザー）を用いて周速７５ｍ／秒で２１０秒間ジェット気流処理を行い、分散相粒子のＥＲ複合粒子を得た。
【００３６】
上記分散相粒子を、電気絶縁性媒体のジメチルシリコーンオイル中に均一に分散させ、式（Ｂ−１）で示される化合物、式（Ｄ−１）で示される化合物および白金触媒を加えて混合し、９０℃で６時間加熱することにより、ＥＲＧを得た。ここで使用したジメチルシリコーンオイルは、Ｌ−４５（１００）（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）、室温（２５℃）における粘度が１００ｍｍ2／ｓ、比重０．９７／２５℃、屈折率１．４０２／２５℃のものである。また、白金触媒は０価の白金触媒を１０ｍｍ2／ｓのジメチルシリコーンに白金濃度０．３重量％で溶解させたものである。表１に、この例のＥＲＧの配合を示す。
【００３７】
【表１】
2006334708.tif 000008
【００３８】
このようにして得られたＥＲＧの特性について調べた。
（1-1）剪断応力および電流値の測定
前記で得たＥＲＧを二重円筒型回転粘度計にいれ、それぞれ内外円筒間に直流電圧２．０ｋｖ／ｍｍを印加し、かつ内筒電極に回転力を与えて、２５℃で、剪断速度１００ｓｅｃ-1における剪断応力（Ｐａ）を測定した。結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
2006334708.tif 000009
【００４０】
（1-2）ＥＲＧの沈降性の評価
次に、前記のＥＲＧについて常温における沈降性について次の測定法を用いて評価した。このＥＲＧを、内径６ｍｍの試験管に深さ１００ｍｍとなるように導入し、このまま常温（２５℃）にて６ヶ月間静置し、ＥＲ複合粒子の粒子沈降による試験管の上澄み層の厚さを測定した。沈降性の大きいものほど、この数値は大きくなる。結果を表３に示す。
【００４１】
【表３】
2006334708.tif 000010
【００４２】
表２の結果から、この例のＥＲＧは、電圧印加時の剪断応力が向上し、実用に耐え得る範囲であることが分かる。表３の結果から、この例のＥＲＧは６ヶ月間静置しても、ＥＲ複合粒子の沈降が認められなかった。よって、常温放置後の保存安定性が著しく優れていて長期使用に耐えるものとなっていることが分かる。
【００４３】
（２）研磨工具素材製造装置の構成
図１に、本実施形態に係る研磨工具素材製造装置１の断面図を、図２に、その分解斜視図を示す。
研磨工具素材製造装置１は、装置基台１９と、この装置基台１９の上面中央に設けられワーク１０を保持するワーク保持部材１１と、装置基台１９の上面外周に設けられワーク１０の研磨面１０Ａに対し所定の隙間を隔てて工具本体１２を保持する工具本体保持部材１３と、ワーク１０の研磨面１０Ａと工具本体１２との間の隙間に形成され、ＥＲ流体を充填するためのＥＲ流体充填空間１４と、ＥＲ流体供給手段１５と、加熱手段１６とを備えている。
【００４４】
ワーク１０は、研磨の対象物であり、例えば、プラスチックレンズ等の射出成形に用いられる導電性の金型である。このワーク１０は、表面の形状は特に問題とされない。
ワーク保持部材１１はワーク１０を側面から保持する筒状の側壁部材１１１とワーク１０を底面から支える基台部材１１２とを備えて構成される。側壁部材１１１と基台部材１１２はボルトで固定され、ワーク保持部材１１として一体となっている。また、ワーク１０は、ワーク保持部材１１に嵌合して固定されている。
工具本体１２は、導電性の金属で構成され、先端にはＥＲＧを固着できるような溝（図示せず）が形成されている。
【００４５】
工具本体保持部材１３は、ワーク保持部材１１の外側に配置された外筒１３１と、この外筒１３１の一端に取り付けられ工具本体１２を取り付けた工具本体支持部材１３２とを含んで構成されている。また、外筒１３１の内側には、工具本体１２を固定する内筒１２１が配設されている。外筒１３１は、装置基台１９に固定され、一体となって、ワーク保持部材１１と工具本体１２を保持している。
また、外筒１３１と工具本体支持部材１３２との間には、ＥＲ流体充填空間１４の隙間寸法を調整する厚み調整手段としてスペーサ１８が挿入されている。
【００４６】
ＥＲ流体充填空間１４は、ワーク１０の研磨面１０Ａと工具本体１２との間の隙間内に形成され、ＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段１５が接続されている。
このＥＲ流体供給手段１５は、工具本体１２に形成され一端がＥＲ流体充填空間１４に開口され、かつ、他端が工具本体１２の外表面に開口された供給路１５１と、側壁部材１１１に形成され一端がＥＲ流体充填空間１４に開口され、かつ、他端が側壁部材１１１の外表面に開口された排出路１５２とを含んで構成される。
排出路１５２は、外筒１３１の側壁中央に形成された孔１３１Ａに連通しており、主として、供給路からＥＲ流体充填空間１４に流入したＥＲ流体の余剰分を外部に排出する通路として機能する。
【００４７】
ＥＲ流体充填後は、外筒１３１の側面にバンドヒータ（加熱手段）１６が巻かれ、ＥＲ流体充填空間１４内に充填されたＥＲ流体を加熱してゲル化（ＥＲＧに変成）できるようになっている。
【００４８】
（３）研磨工具素材の製造
以下に、上述の研磨工具素材製造装置１を用いた研磨工具素材の製造方法について説明する。
ＥＲＧの製造方法は、前記実施形態（１）で述べたとおりであるが、ＥＲＧを備えた研磨工具素材および研磨工具を製造する際は、以下のようにして行う。
【００４９】
ゲル化前のＥＲ流体（配合は表１に示す）を、ＥＲ流体供給手段１５の供給路１５１からＥＲ流体充填空間１４に流し込む。余分のＥＲ流体は、排出路１５２から排出される。
その後、外筒１３１に巻かれたバンドヒータ１６により、ＥＲ流体充填空間１４内部のＥＲ流体を、９０℃で６時間加熱してゲル化を完了させ、ＥＲＧを得る。このＥＲＧの下面は、ワーク１０の上面の形状（凹面、凸面等）に応じた形状となっている。
図３は、工具本体１２を、外筒１３１、工具本体保持部材１３および内筒１２１から分離した後、ＥＲＧ１２２を上側にして示したものである。工具本体１２の先端部にＥＲＧ１２２が固着して、研磨工具素材２００を構成している。
【００５０】
（４）研磨工具の製造
図４に示したように、工具本体１２の先端に固着したＥＲＧ１２２の表面に砥粒１２２Ａを散布して研磨材１２Ａとすれば、研磨工具素材２００は、研磨工具３００となる。
ここで、砥粒としては、ＧＣ＃６００、ＧＣ＃１２００、ＧＣ＃２０００等のシリカ粉やダイヤモンドスラリー＃４０００等が好適に用いられる。
なお、砥粒１２２ＡがすでにＥＲ流体に含まれている場合には、上述のゲル化反応によりＥＲ流体がＥＲＧ１２２になるだけで、上述の研磨工具素材２００がそのまま研磨工具３００となる。この場合は、研磨工具素材製造装置１は研磨工具製造装置１００ともなる。
【００５１】
（５）研磨装置及びその動作
次に、前述の研磨工具素材製造装置１あるいは研磨工具製造装置１００により製造された研磨工具３００による研磨について説明する。
【００５２】
図５は、前述の研磨工具３００を用いた研磨装置４００の断面図である。
研磨装置４００は、ワーク１０を保持するワーク保持部材１１と、研磨材１２Ａをワーク１０に接触させてワーク１０を研磨する研磨工具３００と、研磨工具３００を保持する工具保持部材３１０と、ワーク１０を研磨面１０Ａに対して略直交する軸を中心に回転駆動させる回転駆動手段４５０と、研磨材１２Ａ（ＥＲＧ）に電圧を印加する電圧印加手段１２３とを備えて構成される。
すなわち、この研磨装置４００は、図１の研磨工具素材製造装置１あるいは研磨工具製造装置１００から工具本体１２、内筒１２１、ワーク１０、およびワーク保持部材１１を取り外して、その中心部に据え付けたものである。
【００５３】
ワーク１０を固定するワーク保持部材１１は、周囲をワーク保持回転部材１１３により保持され、これらは一体となっている。そして、ワーク保持回転部材１１３は、空気静圧軸受１１３Ａを介して第１のスリーブ１４０に回転可能に保持されている。
【００５４】
また、第１のスリーブ１４０の上部には、研磨材１２Ａを下向にした姿勢で研磨工具３００を保持する工具保持部材３１０を回転不能かつワーク１０の回転軸方向にスライド可能に保持する第２のスリーブ３４０がボルトで固定されている。
すなわち、工具保持部材３１０は、第２のスリーブ３４０の上部に位置する回転抑制部材３４０Ａにより回転を抑制されているが、上下方向にはスライド可能であるため、研磨工具３００と一体となって、その自重によりワーク１０に当接することとなる。
【００５５】
回転駆動手段４５０は、モータ４５０Ａ、プーリ４５１、ベルト４５２、およびプーリ４５３から構成され、所定の回転数にてワーク保持回転部材１１３、ワーク保持部材１１、およびワーク１０を一体として研磨面１０Ａに対して略直交する軸を中心に回転させる。そして、固定された研磨工具３００（研磨材１２Ａ）によりワーク１０の表面が研磨される。ここで所定のトルクを設定して、そのトルクに応じて自動的に電圧を上げ下げしてもよいし、また、手動で電圧を変化させてもよい。なお、電圧を上げれば、ＥＲＧは硬くなり、電圧を下げると、ＥＲＧは柔らかく（当初の硬さに）なる。
【００５６】
なお、図５では、モータ４５０Ａがワーク保持回転部材１１３およびワーク保持部材１１とともに回転させるのは、研磨装置４００下部に位置するワーク１０であるが、研磨工具３００および内筒１２１と、ワーク１０およびワーク保持部材１１とは上下が逆でも良い。すなわち、研磨工具３００を下部で回転させ、上部で固定されたワーク１０を研磨してもよい。
【００５７】
また、研磨材１２Ａ（ＥＲＧ）に電圧を印加するための電圧印加手段１２３は、工具保持部材３１０の中心に挿入され一端が研磨工具３００に接触され、他端が給電部材（図示せず）に接触された第１電極１２３Ａと、ワーク保持回転部材１１３の中心に配置され一端がワーク１０に接触し、かつ、他端が給電部材に接触された第２電極１２３Ｂとを備えて構成される。この第１電極１２３Ａと第２電極１２３Ｂとは、互いに極性が異なり、例えば、第１電極が正極、第２電極が負極のように設定される。
【００５８】
上述のような本実施形態の研磨工具素材製造装置１および研磨工具製造装置１００によれば、ゲル化する前のＥＲ流体がワーク１０表面に倣った形状となり、その形状を保ってゲル化するため、ワーク１０に最適な研磨形状を持った研磨工具３００を製造することができる。すなわち、従来は、プラスチックレンズ成型用の金型等を研磨する場合、研磨材の表面を凸面や凹面にする必要があり、各々の場合に合わせて研磨材を交換しなければならなかったが、本実施形態によれば、ＥＲＧ１２２の表面が、ワーク１０の研磨面１０Ａに倣った形状をしているため、自動的にその金型等の表面形状に合わせた研磨材１２Ａが得られることになり、極めて有用である。
【００５９】
さらに、この研磨工具３００は、ワーク１０表面に押しつけると、先端のＥＲＧ１２２が適度の弾性を持ったゲルであるので、ＥＲＧ１２２自体がワークの表面形状に倣った形状に変形する。それ故、研磨工具３００の先端部（研磨材１２Ａ）を必ずしも前もってワークの表面形状に合わせて製造する必要がなく、研磨工具製造の自由度が非常に高くなる。
【００６０】
また、この研磨工具３００は、砥粒がＥＲＧの表層部分に保持された研磨材１２Ａを備えていると、ワーク１０と接触した際に、ＥＲ効果が直接的に砥粒の動きに反映して、効率的に研磨を行うことができる。
すなわち、ワーク１０の表面粗度に応じてＥＲＧの硬度を変化させることができるので、被加工物の表面粗度が大きなときはＥＲＧに高い電圧をかけて硬くして、被加工物の表面粗度が小さくなったときはＥＲＧにかける電圧を下げて柔らかくすることで研磨を効率的に行うことができる。
【００６１】
さらに、ＥＲＧ中に分散相粒子が分散されているので、分散相粒子が沈降することがなくＥＲ効果が長期間安定して得られる。
また、研磨工具素材製造装置１では、ＥＲＧを製造した後、砥粒をそのＥＲＧ１２２の表面に散布するという簡便な方法で研磨工具３００を得ることができる。
【００６２】
なお、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。その他、本発明を実施する際の具体的な構造および形状等は、本発明の目的を達成できる範囲内で他の構造等としてもよい。
【００６３】
前術の実施形態では、製造した研磨工具３００は、別の研磨装置４００に組み込んで使用したが、研磨工具（素材）製造装置と研磨装置が一体になっていてもよい。
例えば、図６に示すように、研磨装置５００は、ワーク１０を底面から保持するワーク保持部材５１１と、ワーク１０を研磨する研磨工具５２０と、研磨工具５２０の工具本体を回転可能に保持する工具保持部材５３０と、研磨工具５２０の工具本体を研磨面（図示せず）に対して略直交する軸を中心に回転駆動させる回転駆動手段４５０と、ワーク１０の研磨面と研磨工具５２０の工具本体との間に形成された隙間内にＥＲ流体を充填するためのＥＲ流体充填空間１４と、ＥＲ流体充填空間１４にＥＲ流体を供給するＥＲ流体供給手段１５と、ＥＲ流体充填空間１４内に充填されたＥＲ流体を加熱してＥＲＧにするための加熱手段１６と、このＥＲＧに電圧を印加する電圧印加手段１２３（１２３Ａ、１２３Ｂ）とを備えている。
【００６４】
ここで、工具保持部材５３０は、前述の実施形態における工具本体保持部材１３の外筒１３１（図１）と工具保持部材３１０（図５）の機能を併せ持っている。なお、研磨工具５２０の工具本体部分はワーク１０同じく金属製であり導電性である。また、ワーク保持部材５１１と工具保持部材５３０はベークライトのような非導電性物質で構成されている。
【００６５】
すなわち、前記実施形態においては、研磨工具３００を専用の研磨工具（素材）製造装置１、１００により製造したが、研磨装置５００は研磨工具（素材）製造装置をも兼ねている。具体的には、以下のようにして研磨工具５２０を製造する。
まず。ゲル化前のＥＲ流体（配合は表１に示す）を、ＥＲ流体充填空間１４に流し込む。
その後、ＥＲ流体充填空間１４内部のＥＲ流体を、９０℃で６時間加熱してゲル化を完了させ、ＥＲＧを得る。このＥＲＧの下面は、ワーク１０の上面の形状（凹面、凸面等）に応じた形状となっている。
【００６６】
次に、ＥＲＧが工具本体（研磨工具５２０となる前）に保持された状態のまま、この工具本体を工具保持部材５３０から抜き出す。そして、工具本体に保持されたＥＲＧの表面に、砥粒を散布して研磨工具５２０とする。
この研磨工具５２０は、研磨装置５００の工具保持部材５３０に挿入された後は、研磨装置５００の本体部分となる。
【００６７】
研磨装置５００は、モータ４５０Ａからの動力を、ベルト４５２を介して研磨工具５２０に伝え、所定の回転数にて研磨工具５２０を回転させる。そして、研磨工具５２０によりワーク１０の表面が研磨される。
【００６８】
上述のような研磨装置５００によれば、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、研磨装置５００が研磨工具（素材）製造装置をも兼ねているので、研磨装置５００の製造及び研磨操作が簡便であり、装置製造コストの面からも有利である。
【００６９】
なお、上述の実施形態において、研磨工具（素材）製造装置１、１００のＥＲ流体供給手段１５の供給路１５１は、研磨工具３００の工具本体１２中央部に設けられていた。ＥＲ流体をＥＲ流体充填空間１４に充填するには、必ずしもこのような構造には限られない。例えば、図７に示すような研磨工具（素材）製造装置１Ａ、１００Ａでは、図１の研磨工具（素材）製造装置１、１００におけるＥＲ流体の供給路１５１に相当するものは設けられていない。ＥＲ流体をＥＲ流体充填空間１４に充填する際は、工具本体１２を研磨工具（素材）製造装置１Ａ、１００Ａからはずし、ワーク１０の上にＥＲ流体を適量供給する。その後、工具本体１２を正規の位置まで押し込み、余剰のＥＲ流体を４本の排出路１５２Ａ（図８）から排出する。
ＥＲ流体の充填をこのように行えば、研磨工具３００の工具本体１２の中央部に貫通孔を開ける必要もなく、研磨工具（素材）製造装置としてより簡易なものとすることができる。なお、図９には、この研磨工具（素材）製造装置１Ａ、１００Ａにより製造された研磨工具３００を組み込んだ研磨装置４００Ａを示した。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明によれば、プラスチックレンズ成形用の金型等の研磨に好適に使用できる研磨工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態に係る研磨工具素材製造装置の断面図。
【図２】前記実施形態における研磨工具素材製造装置の分解斜視図。
【図３】前記実施形態における研磨工具素材の斜視図。
【図４】前記実施形態における研磨工具の斜視図。
【図５】前記実施形態における研磨装置の断面図。
【図６】他の実施形態における研磨工具素材製造装置、研磨装置の断面図。
【図７】他の実施形態における研磨工具素材製造装置の断面図。
【図８】他の実施形態における研磨工具素材製造装置の断面図。
【図９】他の実施形態における研磨装置の断面図。
【符号の説明】
【００７２】
１…研磨工具素材製造装置、１０…ワーク、１１，５１１…ワーク保持部材、１２…工具本体、１２Ａ…研磨材、１３…工具本体保持部材、１４…流体充填空間、１５…流体供給手段、１６…バンドヒータ（加熱手段）、１８…スペーサ（厚み調整手段）、１００…研磨工具製造装置、１２３…電圧印加手段、１４０…第1のスリーブ、２００…研磨工具素材、
３００，５２０…研磨工具、３１０，５３０…工具保持部材、３４０…第２のスリーブ、
４００，５００…研磨装置
【図１】
2006334708.tif 000011
【図２】
2006334708.tif 000012
【図３】
2006334708.tif 000013
【図４】
2006334708.tif 000014
【図５】
2006334708.tif 000015
【図６】
2006334708.tif 000016
【図７】
2006334708.tif 000017
【図８】
2006334708.tif 000018
【図９】
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