(57)【要約】  望ましいプロファイル特徴および除去すべき望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークの表面を微細加工するための装置および方法であって、ワーク自体またはワークのレプリカを用いて、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形可能な研磨工具を成形すること、および前記成形可能な研磨工具を使用して、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を除去するように前記表面を微細加工することを含む装置および方法。成形可能な研磨工具は、成形可能な研磨工具が成形可能な状態にあるときに成形可能な研磨工具をワーク自体またはワークのレプリカのいずれかに押し付けることによって、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形することができ、成形可能な研磨工具が固体状態のときに、成形可能な研磨工具は微細加工のために使用することができる。【選択図】  図５
2010533074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
望ましいプロファイル特徴および除去すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークの表面を微細加工する方法であって、
前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかを用いて、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように、成形可能な研磨工具を成形するステップと、
前記成形可能な研磨工具を用いて、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を除去するように、前記表面を微細加工するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記成形可能な研磨工具が成形可能な状態のときに、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに押し付けることによって、前記成形可能な研磨工具が少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形され、かつ前記成形可能な研磨工具が固体状態のときに、前記成形可能な研磨工具が微細加工のために使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成形可能な研磨工具が、第１温度で成形可能な状態にありかつ前記第１温度より低い第２温度で固体状態にある熱成形可能な材料を含み、
前記第１温度である間に前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して押し付け、次いで前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却することによって、前記成形可能な研磨工具が成形された、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却する間に、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して振動させて、前記成形可能な研磨工具のプロファイルを修正するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記成形可能な研磨工具が磨耗状態にあることを決定するステップと、
前記成形可能な研磨工具を前記第１温度まで加熱することによって、前記成形可能な研磨工具を再生するステップと、
前記第１温度である間に前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに押し付けるステップと、
次いで前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却するステップと、をさらに含む、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記成形可能な研磨工具と前記ワークとの間に研磨スラリを提供するステップをさらに含み、前記成形可能な研磨工具を使用して前記スラリに前記ワークの前記複雑な表面プロファイルを微細加工させる、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記表面の微細加工中に、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を除去するために、前記成形可能な研磨工具に補助運動が適用され、前記補助運動は前記研磨スラリの運動をもたらすように適用される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
望ましいプロファイル特徴および微細加工すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークから部品を作成する方法であって、
前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかを使用して、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように、成形可能な研磨工具を成形するステップと、
前記成形可能な研磨工具を用いて、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を微細加工するステップと、
前記ワークを用いて前記部品を成形するステップと、を含む方法。
【請求項９】
前記成形可能な研磨工具が成形可能な状態にあるときに、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに押し付けることによって、前記成形可能な研磨工具が少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形され、
前記成形可能な研磨工具が固体状態にあるときに、前記成形可能な研磨工具が微細加工のために使用される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記成形可能な研磨工具が、第１温度で成形可能な状態にありかつ前記第１温度より低い第２温度で固体状態にある熱成形可能な材料を含み、
前記第１温度である間に前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して押し付け、次いで前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却することによって、前記成形可能な研磨工具が成形された、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却中に、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して振動させて、前記成形可能な研磨工具のプロファイルを修正するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記成形可能な研磨工具と前記ワークとの間に研磨スラリを提供するステップをさらに含み、そこで前記成形可能な研磨工具を使用して前記スラリに前記ワークの複雑な表面プロファイルを微細加工させる、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記ワークが鋳型を含み、前記鋳型を用いて部品を成型するステップをさらに含む、請求項８ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
望ましいプロファイル特徴および微細加工すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークを微細加工するための微細加工装置であって、
前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を微細加工するように構成された成形可能な研磨工具を備え、前記成形可能な研磨工具が前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかを用いて少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形された、微細加工装置。
【請求項１５】
前記成形可能な研磨工具が成形可能な状態にあるときに、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに押し付けることによって、前記成形可能な研磨工具が少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形され、前記成形可能な研磨工具が固体状態にあるときに、前記成形可能な研磨工具が微細加工のために使用される、請求項１４に記載の微細加工装置。
【請求項１６】
前記成形可能な研磨工具が、第１温度で成形可能な状態にありかつ前記第１温度より低い第２温度で固体状態にある熱成形可能な材料を含み、前記第１温度である間に前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して押し付け、次いで前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却することによって、前記成形可能な研磨工具が成形された、請求項１４に記載の微細加工装置。
【請求項１７】
前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却中に、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して振動させて、前記成形可能な研磨工具のプロファイルを修正する、請求項１６に記載の微細加工装置。
【請求項１８】
望ましいプロファイル特徴および微細加工すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークを微細加工するための微細加工装置用の成形可能な研磨工具であって、
前記成形可能な研磨工具が、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を微細加工するように構成され、かつ前記成形可能な研磨工具が、前記ワーク自体または前記ワークのレプリカを用いることによって、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形された、成形可能な研磨工具。
【請求項１９】
前記成形可能な研磨工具が成形可能な状態にあるときに、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して押し付けることによって、前記成形可能な研磨工具が少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形され、
前記成形可能な研磨工具が固体状態にあるときに、前記成形可能な研磨工具が微細加工のために使用される、請求項１８に記載の成形可能な研磨工具。
【請求項２０】
前記成形可能な研磨工具が、第１温度で成形可能な状態にありかつ前記第１温度より低い第２温度で固体状態にある熱成形可能な材料を含み、かつ前記第１温度である間に前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して押し付け、次いで前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却することによって、前記成形可能な研磨工具が成形された、請求項１９に記載の成形可能な研磨工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本書に記載する本実施形態は機械加工の分野に関し、さらに詳しくは表面の微細加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
複雑なワークの代替的作成方法を提供するために、多くの非従来型の加工工程が開発されてきた。そのような工程はしばしば鋳造品、鍛造品、複合材料およびセラミック部品の加工において、また従来型の技術を用いて荒加工が実行された場合のワークの仕上げ段階として採用されている。
【０００３】
１つのそのような技術が、放電加工（ＥＤＭ）である。ＥＤＭは、工具とワークの表面との間の電気火花アーク放電のエネルギによってワークから金属を除去することを可能にする。使用中に、工具およびワークは両方とも油のような誘電流体中に浸漬される。次いで高速電気パルスが工具に送られ、工具とワークとの間で火花を飛ばしまたは放電させる。各火花からの熱はワークの金属の小部分を溶解させ、それをワークから除去する。金属がこうして除去されると、それは誘電流体の循環によって冷却され流離される。
【０００４】
ＥＤＭは一般的に、ワークに複雑な入り組んだ形状を成形するために使用することができる。しかし、ＥＤＭには多くの限界がある。第一に、ワークと工具との間に火花を発生させるのに必要な電気回路を閉じるために、ワークは導電性でなければならない。したがってＥＤＭは、ほとんどのセラミックまたはポリマのような多くの材料から作られたワーク用に適さない。第二に、ＥＤＭを用いてワークの表面に所望の最終仕上げを達成することは難しい場合があり得、ＥＤＭを受けた表面は通常、「ゆず肌状」または「サンドブラスト処理された」外観を有する。例えば二乗平均平方根ＲＭＳで０．８μｍもの粗さの最終表面仕上げを有することが望ましいかもしれず、あるいはＲＭＳで約０．０２μｍのより平滑な鏡面仕上げを有することが望ましいかもしれない。ＥＤＭは通常、ＲＭＳでせいぜい０．８μｍから３．２μｍの間の表面仕上げを生じる。したがってＥＤＭは荒仕上げを行うには有用であり得るが、高度に研磨されたワークを提供するのには一般的に適さない。
【０００５】
より平滑な仕上げをもたらす傾向のある別の非従来型の加工工程が、超音波衝撃粉砕としても知られる超音波研磨である。超音波研磨は一般的に、ワークを所望の寸法に仕上げるために材料の薄い層（例えば厚さ５０μｍ以下）を除去することを含む。研磨は、通常、望ましい表面特徴を無傷のまま残しながら、望ましくない準微細部分（例えばワークの表面に存在する大きい振幅波形特徴の頂部）および望ましくない微細部分または表面粗さ（例えばワークの表面に存在する小振幅波形特徴の頂部）を選択的に除去することによって、ワークの表面の波状起伏の除去を含む。
【０００６】
ワークの研磨は、ワークの表面と工具の面との間に位置するスラリ中に懸濁している研磨粒子の高速かつ強力な攪拌によって達成される。作業中にスラリ中の研磨粒子を攪拌するために、工具は一般的に１５，０００Ｈｚから４０，０００Ｈｚの間の周波数で振動するが、特定の用途のニーズに従ってずっと高いまたは低い周波数を使用することが可能である。
【０００７】
工具の振動をもたらすために種々の技術を使用することができる。１つの方法は、強磁性コアに磁界が周期的に印加される磁歪アクチュエータを使用することである。磁界の印加は磁歪として知られる効果を引き起こし、それによってコアの長さは磁界強度の変動に応答してわずかに変化する。振動をもたらす別の方法は、当業界で公知の通り電界の印加に応答して振動する圧電トランスデューサを使用する。その場合、トランスデューサは通常、その作業端に工具を有するホーンまたはコンセントレータに接続される。ホーンは、アクチュエータまたはトランスデューサの振動に対して工具の振動の振幅を増大させる。ホーンは通常、略円錐台形を有し、より狭幅の作業端に工具が接続され、より広幅またはより大きい端にアクチュエータまたはトランスデューサが取り付けられる。
【０００８】
作業中に、磁歪アクチュエータは、ワークの表面に対し通常垂直なホーンの長手軸と略平行な方向に工具を振動させる。任意の単一サイクル中に、工具は、ワークの表面から最も遠いその最上位置Ｐ１（工具が静止する位置）から平均位置Ｐ２（工具が最高速度で運動する位置）を経てワークの表面に最も近い最下位置Ｐ３（工具が再び静止する位置）まで運動する。サイクルが継続されると、工具は平均位置Ｐ２を経て最上位置Ｐ１に戻るなどする。一部の実施形態では、特定の超音波研磨装置の構成によっては、Ｐ１からＰ３までの工具の振動の振幅は１３から６２μｍの間であるが、特定の用途のニーズに従ってずっと高いまたはずっと低い振幅を使用することが可能である。
【０００９】
工具の面、ワーク、および研磨スラリの間の相互作用は、スラリ中の研磨粒子間の整粒関係およびサイクル中のワークと工具面との間の距離に依存する。研磨粒子が平均位置Ｐ２で工具と接触するように充分な大きさに整粒されている場合、工具はその最高速度で運動しているときに、研磨剤と衝突する傾向がある。したがって一般的により大量の運動量が粒子に伝達される。しかし研磨粒子のサイズがより小さい場合、工具がワークの表面により近く（Ｐ２とＰ３との間）、したがってより低速で運動しているときに衝突する。したがって、より小さい研磨粒子は一般的に工具からより少量の運動量を受け取る。同様に、研磨粒子のサイズがより大きい場合、工具がその最大速度に達する前に（Ｐ１とＰ２との間）、工具と衝突する傾向がある。したがって、通常、ワークと工具との間の間隙に基づいて、特定の工具およびワークの組合せに対して効果的な研磨粒子のサイズ（またはグリットサイズ）の有効範囲が存在する。
【００１０】
作業中に、工具が特定の研磨粒子に衝突すると、その粒子は工具の運動によってワークに押し付けられる。これはワークおよび工具の両方の表面に衝撃応力を生じる。これらの衝撃応力は時々１つ以上の研磨粒子を破砕させ、それは粒子のサイズを低減させる傾向があり、望ましい研磨粒径が維持されて研磨率が維持されることを確実にするために、新しい研磨粒子をスラリに導入することが望ましい１つの理由である。新しいスラリを導入することは、ワークのデブリを工具とワークとの間の間隙から流離させるのにも役立つ。
【００１１】
振動工具はこのように、研磨粒子に周期的に衝突してワークの小部分を削り取るハンマとして有効に働く。材料は３つの主モード、すなわち（ａ）研磨粒子をワークの表面に衝突させるバリスティックまたはキャビテーション効果、（ｂ）（スラリの運動によって引き起こされる）ワークの表面に略平行に往復流動する研磨粒子によって生じる機械的効果、および（ｃ）ワークの表面上で振動する粒子によって、またはワークと工具との間の間隙を埋めることによりワークの表面を押しつぶす研磨粒子の沈積によって生じる機械的効果によってワークから除去される。
【００１２】
ＥＤＭに勝る超音波研磨の主要な利点の１つは、超音波研磨が非熱的、非化学的、かつ非電気的であることである。したがって超音波研磨は、材料の除去以外、研磨されるワークの冶金学的、化学的、または物理的性質にいかなる変化も必要とせず、生じることもない。超音波研磨はしたがって、硬質材料ならびに一般的にＥＤＭを用いて成形することのできないセラミックおよびガラスのような非導電性の材料をはじめ、多様な種類の材料を成形するために使用することができる。
【００１３】
超音波研磨はまた、ＥＤＭで要求される誘電流体に必要なく実行することができる。多くの場合、必要なものは水、油、または乳濁液中の研磨粒子の単純なスラリ混合物だけである。
【００１４】
超音波研磨はまた結果的に、仕上がったワークにずっと平滑な表面特性をもたらすこともできる。研磨剤、振動の周波数、振動、振動の振幅、工具、および工具とワークとの間の間隔を適切に選択することにより、超音波研磨は鏡面仕上げの表面をもたらすことができる（０．２５μｍ未満のＲＭＳ）。
【００１５】
しかし、超音波研磨は多数の課題にも直面している。研磨は通常、ＥＤＭのような多くの他の材料除去技術よりずっと遅い。したがって所望の最終表面を得るのにずっと長い時間がかかることがあり得る。さらに、超音波研磨に使用される工具は一般的に、ワークより略軟質の材料から作られている。この結果、ワークからの材料の除去率と比較して工具の摩耗率が非常に高くなることがあり得、それはワークが望ましいプロファイルを得ることを確実にする正確な工具の形状を維持することを難しくするおそれがある。その結果、単一のワークの研磨後に工具を交換すること、または１つのワークの研磨中に複数の工具を使用することさえもしばしば必要になる。摩耗した工具はしばしば単純に廃棄され、それは高い費用および多くの無駄を生じ得る。
【００１６】
したがって、平滑な研磨面を有するワークを作成するための改善された方法および装置が必要とされている。
【発明の概要】
【００１７】
一つの実施形態では、望ましいプロファイル特徴および除去すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークの表面を微細加工する方法であって、ワーク自体またはワークのレプリカのいずれかを使用して少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形可能な研磨工具を成形するステップと、前記成形可能な研磨工具を用いて前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を除去するように前記表面を微細加工するステップとを含む方法を提供する。
【００１８】
いくつかの実施形態では、成形可能な研磨工具が成形可能な状態にあるときに、成形可能な研磨工具は、成形可能な研磨工具をワーク自体またはワークのレプリカのいずれかに押し付けることによって、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形され、成形可能な研磨工具が固体状態にあるときに、成形可能な研磨工具は微細加工に使用される。
【００１９】
いくつかの実施形態では、成形可能な研磨工具は、第１温度で成形可能な状態にあり、かつ第２温度で固体状態にある熱成形可能な材料を含み、第２温度は第１温度より低く、成形可能な研磨工具は、第１温度の間に成形可能な研磨工具をワーク自体またはワークのレプリカのいずれかに押し付け、次いで成形可能な研磨工具を第２温度まで冷却させることによって成形される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、該方法はさらに、成形可能な研磨工具を第２温度まで冷却する間に、成形可能な研磨工具をワーク自体またはワークのレプリカのいずれかに対して振動させて、成形可能な研磨工具のプロファイルを修正するステップを含む。その結果、工具とワークとの間により大きい間隙が生成されて、大きい粒子および／またはより大きい振幅の軌道運動を受け入れることができる。さらにこれは、それ無しでは第２温度まで冷却中に成形可能な研磨工具の機械的干渉または締付けを引き起こすおそれのあるワークの表面特徴上に、間隙を形成する傾向がある。
【００２１】
いくつかの実施形態では、該方法はさらに、成形可能な研磨工具が摩耗状態にあることを決定するステップと、成形可能な研磨工具を第１温度まで加熱し、第１温度である間に成形可能な研磨工具をワーク自体またはワークのレプリカのいずれかに押し付け、次いで成形可能な研磨工具を第２温度まで冷却することによって、成形可能な研磨工具を再生するステップとを含む。
【００２２】
いくつかの実施形態では、該方法はさらに、成形可能な研磨工具とワークとの間に研磨スラリを提供し、そこで成形可能な研磨工具を使用してスラリにワークの複雑な表面プロファイルを微細加工させるステップを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態では、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を除去するために、前記表面の微細加工中に成形可能な研磨工具に補助運動が加えられ、前記補助運動は研磨スラリの運動をもたらすために加えられる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、望ましいプロファイル特徴および微細加工すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークから部品を作成する方法であって、ワーク自体またはワークのレプリカのいずれかを使用して、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形可能な研磨工具を成形するステップと、次いで成形可能な研磨工具を用いて、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を微細加工するステップと、次いでワークを用いて部品を成形するステップとを含む方法を提供する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、ワークは鋳型を含み、該方法はさらに、鋳型を用いて部品を成型するステップを含む。
【００２６】
いくつかの実施形態では、望ましいプロファイル特徴および微細加工すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークを微細加工するための微細加工装置であって、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を微細加工するように構成された成形可能な研磨工具を備え、該成形可能な研磨工具がワーク自体またはワークのレプリカのいずれかを用いて少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形された、装置を提供する。
【００２７】
いくつかの実施形態では、望ましいプロファイル特徴および微細加工すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークを微細加工するための微細加工装置用の成形可能な研磨工具であって、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を微細加工するように構成され、かつワーク自体またはワークのレプリカのいずれかを用いることによって少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形された、成形可能な研磨工具を提供する。
【００２８】
本書に記載する実施形態のさらなる態様および利点は、添付の図面と共に以下の説明から明らかになるであろう。
【００２９】
本書に記載する実施形態の理解を深めるため、かつそれらをいかに実施するかをより明瞭に示すために、単なる実施例として、少なくとも１つの例示的実施形態を示す添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態に係る微細加工装置の断面斜視図である。
【図２】図１の微細加工装置の拡大図である。
【図３】図１の微細加工装置用のホーンの斜視図である。
【図４Ａ】図３のホーンに固定するための工具ホルダおよび成形可能な研磨工具の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの工具ホルダおよび成形可能な研磨工具の側面図である。
【図４Ｃ】一実施形態に係る一体化されたテーパ状ネジ部を有するホーンの側面図である。
【図５】図１の微細加工装置用の成形可能な研磨工具を成形する方法の略図である。
【図６Ａ】成形可能な研磨工具の形状を調整するために二次工程を用いて成形可能な研磨工具を成形するための方法の略図である。
【図６Ｂ】図６Ａに記載された二次工程を用いて成形された成形可能な研磨工具の断面図である。
【図７】成形可能な研磨工具を再生する方法の略図である。
【図８Ａ】超音波微細加工工程を用いて仕上げられた表面のプロファイル図である。
【図８Ｂ】超音波微細加工工程を使用せずに仕上げられた表面のプロファイル図である。
【図９】図１の微細加工装置を用いて作成されたワークを使用して成形された部品の斜視図である。
【図１０Ａ】一実施形態に係る工具ホルダおよび成形可能な研磨工具の斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの工具ホルダおよび成形可能な研磨工具の側面図である。
【図１１Ａ】一実施形態に係る工具ホルダの斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの工具ホルダの側面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａの工具ホルダの端面図である。
【図１２Ａ】成形可能な研磨工具の補助運動の結果、スラリに生じる波の略図である。
【図１２Ｂ】成形可能な研磨工具の補助運動の結果、スラリに生じる波の略図である。
【図１２Ｃ】成形可能な研磨工具の補助運動の結果、スラリに生じる波の略図である。
【図１３Ａ】別の実施形態に係る工具ホルダおよび成形可能な研磨工具の斜視図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの工具ホルダおよび成形可能な研磨工具の側面図である。
【図１４Ａ】一実施形態に係る工具ホルダの斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの工具ホルダの側面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ａの工具ホルダの端面図である。
【図１５】一実施形態に係る成形可能な研磨工具の補助運動を提供するための方法の略図である。
【図１６】微細加工を放電加工と組み合わせる方法の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図面を簡潔かつ明瞭にするために、適切とみなされる場合、対応するまたは類似の要素またはステップを示すために参照番号が図面の間で繰り返されることがあることを理解されたい。加えて、本書に記載する例示的実施形態の完全な理解をもたらすために、多くの特定の詳細が示される。しかし、本書に記載する実施形態は、これらの特定の詳細無しに実施されるかもしれないことを当業者は理解されるであろう。他の場合、本書に記載する実施形態を曖昧にしないために、周知の方法、手順、および構成部品については詳述していない。さらに、この説明は本書に記載する実施形態の範囲をいかなる形でも制限するものとみなすべきではなく、むしろ単に本書に記載する様々な実施形態の実現について説明しているだけとみなすべきである。
【００３２】
一部の実施形態では、ワークの微細加工に使用するための成形可能な研磨工具を成形するための改善された方法を提供する。本明細書および特許請求の範囲を目的として、用語「微細加工」とは、材料の薄い均一な層を望ましい寸法まで除去すること（例えば仕上げ加工または仕上げ処理）および望ましくない表面粗さを研磨することを含め、超音波研磨および他の形の超音波加工を含むことは理解されるであろう。さらに詳しくは、微細加工は、Ｃ３表面仕上げをＢ１表面仕上げまで研磨するなどのように、表面の表面粗さを研磨することを含む。微細加工はまた、望ましいプロファイル特徴を保持しながら実に０ないし５０μｍの層厚の材料を加工するなど、１層ずつ材料を除去することを伴う加工をも含む。
【００３３】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具は、材料を成形することのできる成形可能な状態および材料が剛性であり変形に抵抗する固体状態を有する材料から作られた部分または層を少なくとも含む。成形可能な材料は、加熱されたときに力を加えることによって成形することのできる熱成形可能な材料（例えばポリマ）のような可鍛性または柔軟な状態を有する材料のみならず、型を用いて材料を流し込んで硬化または鋳造することのできる液体または他の状態を有する材料をも含むことがあり得る。成形可能な研磨工具の材料は最初に成形可能な状態で提供され、成形可能な研磨工具は次いで型を用いて成型または成形される。一部の実施形態では、これは、可鍛性または柔軟な状態にある成形可能な研磨工具を型に押し付けることを含むかもしれない。他の実施形態では、これは液体形態の材料を提供し、次いで成形可能な研磨工具を型で鋳造することを含むかもしれない。
【００３４】
一部の実施形態では、この型は、成形可能な研磨工具を用いて微細加工することによって加工される実際のワークを構成することができる。他の実施形態では、型は、成形可能な研磨工具を用いて微細加工することによって加工されるワークの全体または一部分のレプリカまたはモデルとすることができる。例えば成形可能な研磨工具は、微細可能される特定のワークの単なる一部として提供されるかもしれず、ワーク全体の微細加工を達成するために多くの様々な形状の成形可能な研磨工具を使用する必要があるかもしれない。
【００３５】
成形可能な研磨工具は次いで成形可能な状態から固体状態に転移する。これは、成形可能な研磨工具に用いられる材料の種類によって、種々の技術を用いて行うことができる。例えば材料がポリマまたは他の熱成形可能な材料である場合、成形可能な研磨工具を加熱して成形可能な状態を達成し、冷却して固体状態を達成することができる。代替的に、成形可能な研磨工具の材料が特定のタイプの熱硬化性樹脂である場合、成形可能な研磨工具は、材料の硬化を達成するために加熱する必要がある。成形可能な研磨工具の材料が液体形態で鋳造される場合、成形可能な状態から固体状態への転移は冷却によって、または化学反応によって生じるかもしれない。代替的に、熱硬化性樹脂が劣化することなく繰返し溶融することができ、かつ熱可塑性ポリマと同様に再成形することができる、一部の熱硬化性樹脂を使用することができるかもしれない。
【００３６】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具はエポキシ系材料を用いて形成することができる。エポキシ樹脂は充填材と混合し、次いで液体として成形可能な状態にある間に型（例えばワークまたはレプリカ）に流し込むことができる。エポキシは次いで、加熱または冷却の必要なく、固体状態に転移し、凝固することができる。代替的に、樹脂または充填材の一方を型内に提供し、次いで他方を型内に加えて固体状態への転移を達成させることができる。
【００３７】
ひとたび成形可能な研磨工具が固体状態を達成すると、それは次いで、ワークの表面を微細加工するなどによってワークの表面を加工するために使用することができる。一部の実施形態では、これは、成形可能な研磨工具の面とワークの表面との間に研磨スラリを追加することによって行うことができる。他の実施形態では、研磨粒子を成形可能な研磨工具内に組み込むことができ、それは間隙に研磨スラリを必要とすることなく、ワークの表面に直接当てることができる。次いで成形可能な研磨工具を圧電トランスデューサまたは他の適切な技術によって振動させて、ワークの表面を微細加工することができる。
【００３８】
このようにして、成形可能な研磨工具を使用して、望ましい表面仕上げを達成するように微細な望ましくないプロファイル特徴を除去することによって、非常に複雑な表面プロファイルを有するワークを微細加工することができる。一般的に、複雑な表面プロファイルは、１つ以上のプリミティブな幾何学的固体形状の少なくとも組合せを有する表面を含む。例えば複雑な表面プロファイルは、Ｖ字状の溝を持つ円筒形、または丸みを帯びた縁を有する１つ以上の直角プリズムを含むことができる。複雑な表面プロファイルはまた、義肢の部品を成型するのに使用される人間の指または肢のような、対象物の表面に対応するように意図されたプロファイルのように、基本的幾何形状を特に参照することなく設計され画定された表面をも含むことができる。
【００３９】
さらに、ワークは、整形外科用プロテーゼ、タービン翼、または必ずしも鋳型キャビティの形状を持つ必要の無い３Ｄ部品形状のような、任意のタイプの望ましい複雑な部品とすることができる。例えば整形外科用プロテーゼの限られた領域を研磨して、優れた支持面を設ける必要があるかもしれない。成形可能な研磨工具は、整形外科用プロテーゼのような部品の局所的領域を微細加工して特定の支持面を設けるために使用することができる。微細加工は、明らかに望ましい場所にだけ望ましい表面仕上げをもたらすために、周囲の表面を変化させることなく、実行することができる。
【００４０】
一部の実施形態では、記載する方法で成形可能な研磨工具を使用することにより、望ましいレベルのプロファイルの細部を維持しながら微細レベルの望ましくないプロファイル特徴を除去するように、ワークの複雑な表面プロファイルを微細加工することが可能である。例えばこれは、ＥＤＭ加工によって残された白層または熱影響域のようなプロファイル特徴を超える望ましくない薄い均一な層の材料のみならず、従来の加工工程の後に残された工具痕跡またはＥＤＭ工程によって残された凹みもしくは突起のような望ましくないプロファイル特徴の除去をも含むことができる。しかし、鋳型（複雑な表面プロファイルの湾曲部、切込み、レリーフ特徴、または他の要素を含む）の望ましい形状のような望ましいプロファイル特徴は維持することができる。したがって、望ましい表面仕上げを達成することができる。
【００４１】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具が摩耗すると、成形可能な研磨工具を成形可能な状態に戻し、次いで同一または同様の成形工程を繰り返して、成形可能な研磨工具を矯正または再生することによって、その再仕上げを行うことができる。
【００４２】
一部の実施形態では、固体状態のときに成形可能な研磨工具は一般的に、成形可能な状態から固体状態に転移するときに成形可能な研磨工具が収縮するため、それを成型するために用いた型より大きさがわずかに小さくなる。一部の実施形態では、成形可能な研磨工具が異なる寸法特性を持つことが望ましい場合、二次工程を実行することができ、それによって成形可能な研磨工具は、成形された後で成形可能な状態に戻し、型に注入し、次いで３Ｄ軌道運動を加えながら固体状態に戻すことができる。このような方法で成形可能な研磨工具は、固体状態に冷却中の機械的干渉または締付けを阻止するように、内曲表面特徴に対しずっと小さいサイズを持たせ、あるいは正間隙幅を設けることができる。言うまでもなく、成形可能な研磨工具の材料が例えば特定のタイプの熱硬化性樹脂である場合、または成形可能な研磨工具の材料を可鍛性または柔軟な状態で提供することができない場合には、この二次工程は利用することができないことは理解されるであろう。
【００４３】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具は、成形可能な研磨工具の成型前に（表面への熱成形、ハイドロフォーミング、吹付け、または刷毛塗りなどによって）ワーク表面に塗布される熱可塑性またはエラストマ材の薄膜上に成型することができる。
【００４４】
ひとたび略均等厚さの薄膜がワークの全表面または表面の一部分を被覆すると、成形可能な研磨工具をこの膜上に成型することができる。
【００４５】
成形可能な研磨工具が凝固した後、（今は単一の複合部品を形成している）成形可能な研磨工具および膜をワークから取り外すことができる。次いで（膜を機械的に除去するか、または溶剤中で膜を溶解するなどによって）膜を除去し、望ましいプロファイル表面寸法を持つ成形可能な研磨工具を提供することができる。
【００４６】
例えばセルロース系水溶性ポリマ、または水酸基末端（‐ＯＨ）を配合された他の水溶性熱可塑性樹脂のような水溶性熱可塑性材料の薄膜は、１０％のアルミナを充填したＵＨＭＷＰＥポリママトリクスを含む成形可能な研磨工具を成形する前に、鋳型のキャビティ全体の表面上に熱成形することができる。ひとたび水溶性膜およびＵＨＭＷＰＥの成形可能な研磨工具が成型され、凝固し、ワークから取り外されると、次いで、初期ワーク寸法から薄膜の厚さを差し引いたものに略比例するより小さい全体サイズを有する成形可能な研磨工具を残して膜を溶解するために、成形可能な研磨工具を沸騰水中に浸漬することができる。
【００４７】
別の実施例では、成形可能な研磨工具は、ワーク上に伸張させた薄い可撓性シリコーン膜上に成型することができる。鋳型圧力が増大するにつれて、膜はワークの形を取り、ワーク寸法から伸張した膜の厚さを差し引いたものに比例する小さめの成形可能な研磨工具が作成される。ひとたび成形されると、単純に膜を成形可能な研磨工具から引き剥がすことによって、膜を成形可能な研磨工具から取り外すことができる。
【００４８】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具が成形された後、成形可能な研磨工具の表面から所定の量の材料を溶解させて、より小さい全体プロファイルを工具にもたらすように、予め定められた量の時間だけ溶剤に浸漬するか他の方法で曝露させることができる。例えば９０％のＡＢＳおよび１０％のアルミナから作られた成形可能な研磨工具は、メタノールまたはアセトンに数秒間浸漬し、次いで溶解工程を停止させるために水で洗浄することができる。その結果、成形可能な研磨工具の寸法は、成形可能な研磨工具が溶剤に曝露された時間に比例して均等に低減させることができる。
【００４９】
成形可能な研磨工具が略固体のコアを有する場合のように、一部の実施形態では、成形可能な研磨工具の初期成形中に、それが成形可能な状態から固体状態に転移するときに、３Ｄ振動運動を適用することができる。この方法は、特定の熱硬化性材料から作られた成形可能な研磨工具をはじめ、望ましい寸法を有する種々の材料の成形可能な研磨工具を成形することを可能にする。
【００５０】
本明細書の至るところで用語「超音波」が使用されているが、本書に記載する実施形態に種々の他の周波数を使用することができることが特に意図されていることを、当業者は理解されるであろう。特に、人間の聴覚（例えば音波振動）の範囲内に入る周波数の振動、または純粋Ｐ波（圧力波、Ｌ波または縦波としても知られる）のみならずＳ波（剪断波、Ｔ波または横波としても知られる）または両方のタイプの組合せを含め、またはずっと低い周波数の振動も使用することができる。同様に、所望の用途のニーズに応じて、通常、超音波（例えば約４０,０００Ｈｚまで）として特徴付けられる周波数よりずっと高い周波数も使用することができる。
【００５１】
図１を参照すると、一実施形態に係る微細加工装置１０が提示されている。微細加工;装置１０は、微細な望ましくないプロファイル特徴を除去しながら望ましいプロファイル特徴を残すことによって、ワークの表面に望ましい表面仕上げを提供するために、微細加工によってワークの表面を加工するために使用することができる。
【００５２】
微細加工は一般的に最初に、当業界で公知の通り、電力変換器（図示せず）を用いることによって、ライン電圧（例えば６０Ｈｚ、１２０Ｖまたは２２０Ｖ）を高周波電気エネルギ（例えば２０，０００Ｈｚ）に変換する必要がある。この高周波電力エネルギは次いで、超音波トランスデューサ１２が支持フレーム１４に対して相対的に運動することができるように支持フレーム１４に接続されかつそれによって支持された、超音波トランスデューサ１２に提供される。超音波トランスデューサ１２は、以下でさらに詳述するように、電気エネルギの印加に応答して特定方向の振動運動を発生するように構成される。
【００５３】
超音波トランスデューサ１２は、ホーン１６としても知られる増幅器にホーン１６の上部４０で連結される。ホーン１６はまた、工具ホルダ１８にまたは直接成形可能な研磨工具２０に連結される作業端４４をも有する。図１に示す通り、成形可能な研磨工具２０は工具ホルダ１８の遠端２１に固定することができる。
【００５４】
一部の実施形態では、超音波トランスデューサ１２は、望ましい振動運動を発生させるために、電気エネルギを用いることによって生成される磁界の可変印加に応答して長さが変化する強磁性コアを有する、磁気抵抗アクチュエータを含む。他の実施形態では、超音波トランスデューサ１２は、以下でさらに詳述する通り、電気エネルギの印加に応答して振動する１つ以上の圧電素子を含む。
【００５５】
使用中に、成形可能な研磨工具２０は、電気エネルギの印加によって生じる超音波トランスデューサ１２の振動に応答して振動する。一部の実施形態では、トランスデューサ１２および成形可能な研磨工具２０の振動は、図１に示す通り、加工装置１０の長手軸Ａと本質的に平行である。一般的に、超音波トランスデューサ１２は、トランスデューサ１２、ホーン１６、工具ホルダ１８、および成形可能な研磨工具２０の共振周波数に近い周波数で駆動され、それは、高周波電気エネルギを使用可能な機械的エネルギに変換するときに、超音波トランスデューサ１２に望ましい振幅応答をもたらす傾向がある。
【００５６】
超音波トランスデューサ１２によって生成される機械的エネルギは次いで、成形可能な研磨工具２０を駆動するために、ホーン１６によって増幅かつ伝達される。図３に最もよく示される通り、一部の実施形態では、ホーン１６は略円錐台形の形状を有し、ホーン１６の長手方向は微細加工装置１０の長手軸Ａと一般的に整列する。
【００５７】
ホーン１６は一般的に、超音波トランスデューサ１２に連結される上部４０の方が直径の幅が広くまたは大きく、かつ成形可能な研磨工具２０に連結される作業端４４の方が直径の幅が狭い。サイズのこの変化は、超音波トランスデューサ１２の振動の振幅を拡大させ、作業中の成形可能な研磨工具２０の運動を大きくする傾向がある。
【００５８】
ホーン１６が多種多様な構成を持つことができ、形状が円錐台形である必要はないことは理解されるであろう。例えば、ホーン１６は略階段形、円錐形、カテノイド形、フーリエ形、またはエクスポネンシャル形の形状を有するか、あるいは直線的形状を有することができる。超音波トランスデューサ１２に対する成形可能な研磨工具２０の運動の増幅を容易にするために、ホーン１６の作業端４４は、ホーンの上部４０より小さい直径（または断面）であることが一般的に望ましい。
【００５９】
一部の実施形態では、ホーンの作業端４４における超音波の振幅を増大させるために、ホーン１６のホーン長ＨLは約λ／２となるように選択される。ここでλはホーン材料内の超音波波長である。対照的に、ホーンの作業端４４がλ／４または３λ／４にほぼ等しいように位置するようにホーン長ＨLが選択された場合、ホーン１６の作業端４４にはほとんどまたは全く運動が生じない。
【００６０】
ホーン１６は、種々の連結機構を用いて超音波トランスデューサ１２に固定することができる。例えばホーン１６の上部４０は、溶接、はんだ付け、ろう付け、または何らかの他の永久的または半永久的工程を使用することによって、超音波トランスデューサ１２に永久的に取り付けることができる。代替的に、図１に示すように、ホーン１６は、第１連結器１７を用いて超音波トランスデューサ１２に着脱自在に固定することができる。一部の実施形態では、第１連結器１７は、別個の部品またはホーン１６および超音波トランスデューサ１２の一方の一体的部品とすることのできるネジ棒を含む。例えば第１連結器１７は、（図３に示すように）ホーン１６内に位置する対応する雌ネジ部１７ａと係合する、トランスデューサ１２から突出する雄ネジ部を含むかもしれない。
【００６１】
図２を参照すると、加工装置１０の下部がより詳細に示されている。工具ホルダ１８はホーン１６に連結された状態で示されている。工具ホルダ１８は、永久的にろう付け、溶接、またははんだ付けすること、あるいは工具ホルダ１８をホーン１６の一体的部分として成形することを含め、種々の適切な技術を用いてホーン１６に連結することができる。代替的に、図２に最もよく示される通り、工具ホルダ１８は、ネジ付きコネクタとすることのできる第２連結器１９を使用することなどによって、ホーン１６に着脱自在に固定することができる。例えば、図４Ａおよび４Ｂに示すように、工具ホルダ１８はネジ部１９ａおよび非ネジ部１９ｂを有する第２連結器１９に取り付けることができる。ホーン１６に接続されるときに、第２連結器１９のネジ部１９ａは、工具ホルダ１８を適位置に固定するために、ホーン１６の作業端４４の内側にある対応ネジ部と係合することができる。
【００６２】
成形可能な研磨工具２０は、工具ホルダ１８の遠端２１でホルダ１８に機械的に固定することができる。この固定は、成形可能な研磨工具２０が事実上工具ホルダ１８の一体的部品であり、工具ホルダ１８上に成形される場合、または成形可能な研磨工具２０がホーン１６の一部である場合の永久的方法を含め、種々の方法で達成することができる。代替的に、成形可能な研磨工具２０は他の適切な技術によって、例えば成形可能な研磨工具２０をホルダ１８に溶接、ろう付け、またははんだ付けすることによって、または接着剤を使用することによって固定することができる。他の実施形態では、成形可能な研磨工具２０は、例えば成形可能な研磨工具２０をホルダ１８にネジ込むことによって、着脱自在にホルダ１８に機械的に固定することができる。
【００６３】
一部の実施形態では、図４Ｃに示すように、ホーン１６は、ホーン１６の作業端４４に位置するテーパ状ネジ部４４ａを設けることができる。このテーパ状ネジ部４４ａは、ホーン１６から成形可能な研磨工具２０への機械的エネルギの効率的な伝達を助長することができる。テーパ状ネジ部４４ａは、（長手軸Ａに平行な線から測定される）θによって示すように様々な異なる角度を持つことができる。例えば一部の実施形態では、θは約４５度とすることができる一方、他の実施形態では、θは約３０度または約６０度とすることができる。成形可能な研磨工具２０の成形中に、成形可能な研磨工具２０はこのテーパ状ネジ部４４ａ上に凝固することができ、それは成形可能な研磨工具２０とホーン１６との間の結合強度に対する熱収縮の効果を軽減する傾向がある。さらに、テーパ状ネジ部４４ａは超音波エネルギをトランスデューサ１２から成形可能な研磨工具２０を介して発散するように伝達する傾向がある。これは成形可能な研磨工具２０およびホーン１５またはホルダ１８のポリマ‐金属界面の早期劣化を防止するのに役立つことができる。一部の実施形態では、テーパ状ネジ部４４ａのネジは、鋭利な三角形状または丸みを帯びた縁のプロファイルのいずれかを持つことができる。
【００６４】
加えて、成形可能な研磨工具２０がホーン１６の表面上に成型される場合、ホーン１６の表面は最初に、例えばサンドブラスト、化学的エッチングによって、または界面の結合強度および成形可能な研磨工具２０とホーン１６との間の界面を介するエネルギ伝達の効率を増強する他の方法でテクスチャリングを行うことができる。
【００６５】
図２に最もよく示される通り、使用中に成形可能な研磨工具２０はワーク２２と係合される。ワーク２２はワークプレート２４上に載置し、それに固定される。一部の実施形態では、ワークは、連協働するネジ部を備えた結器２３によってワークプレート２４に固定することができる。他の実施形態では、ワーク２２は、電磁的または他の適切な固定構造体を介して、ワークプレート２４に固定することができる。
【００６６】
一部の実施形態では、ワーク２２は、加工装置１０を用いて微細加工すべき鋳型または同様の形状の物体とすることができる。一部の実施形態では、（図９に最もよく示される通り）、ワーク２２は頂面に、成形可能な研磨工具２０の突出プロファイルを受容するように適応された、略凹状開口８８を持つことができる。他の実施形態では、ワーク２２は、対応する凹状の成形可能な研磨工具２０と嵌合するように適応された略凹状の形状を有することができる。一部の実施形態では、ワーク２２は１つ以上の凹状および凸状部分の組合せを有することができる。
【００６７】
一部の実施形態では、微細加工装置１０の下部は一般的に、ワーク２２の微細加工中に使用される研磨スラリＳを提供するためにワーク２２の周囲に研磨チャンバ２８をも含む。使用中に、成形可能な研磨工具２０およびワーク２２は一般的に、研磨チャンバ２８の内壁によって画定されるキャビティ３８内に提供される。
【００６８】
一部の実施形態では、微細加工を希望しないワーク２２の部分は、成形可能な研磨工具２０を受容するための開口を頂部に有しかつキャビティ３８の外周に合致する大きさに作られた保護プレート２６によって、スラリＳおよび成形可能な研磨工具２０の作用から保護される。保護プレート２６は、成形可能な研磨工具２０およびスラリＳが微細加工を行うこと、または他の方法で微細加工を希望しないワーク２２の部分を損傷することを防止する。
【００６９】
研磨チャンバ２８は、きれいなスラリＳを受容するため、かつ微細加工中にそれを使用することのできるキャビティ３８にきれいなスラリＳを提供するためのスラリ入口３２を含む。研磨チャンバ２８はまた、微細加工工程中に発生した粒子によってスラリＳが汚染された後、それをキャビティ３０から取り出すためのスラリ出口３４をも含む。
【００７０】
使用中に、研磨スラリＳは、上述の通り、研磨粒子をキャビティ３８に受け渡すことを可能にし、摩耗生成物のキャビティ３８からの除去を容易にし、かつ正しい粒径を有する新しい研磨粒子を提供するように働く。スラリＳはまた、微細加工工程中に成形可能な研磨工具２０およびワーク２２を冷却するのにも役立つかもしれない。スラリＳ中の研磨剤はまた、ワーク２２の微細加工を達成するために成形可能な研磨工具２０とワーク２２との間の音響リンクをももたらす。
【００７１】
研磨チャンバ２８はまたシールリング３６をも含み、それは通常、シリコーン、ＢＵＮＡ‐Ｎ、ヴァイトン、他のタイプのエラストマ材、または軟質金属からさえも作られたＯリングシールである。シールリング３６は研磨チャンバ２８の内壁と保護プレート２６との間に配置され、超音波エネルギの吸収を最小化しながら使用中にスラリＳのチャンバ３８からの漏出を防止するのに役立つ。
【００７２】
ここで成形可能な研磨工具２０自体について説明すると、一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０は、熱成形可能な材料（熱可塑性ポリマ、一部の熱硬化性樹脂、および一部の金属を含むかもしれない）のみならず、他の熱硬化性材料、金属、またはセラミックのような単一材料成分の１つ以上の部分または層から作ることができる。他の実施形態では、成形可能な研磨工具２０は、マトリクス材および補強材を含む複合材料から作ることができる。補強材の使用は、共振振動によって誘発される機械的応力に対する成形可能な研磨工具２０の耐性を高め、かつホーン１６によって発生する音響波の効率的な伝搬を容易にする傾向がある。マトリクス材は熱可塑性または熱硬化性いずれかのタイプのポリマ、金属、またはセラミックなど、任意の適切な材料とすることができる。
【００７３】
成形可能な研磨工具２０はまた導電性複合材料から形成することもでき、それは充填材として黒鉛粉末または銅粉末を有するポリマ複合材料を含むかもしれない。導電性複合材料を含むことにより、成形可能な研磨工具２０は、超音波微細加工工程のみならずＥＤＭ工程をも実行するために成形可能な研磨工具２０を使用することが可能になる。例えば、図１６に関連して下述する通り、各工程によってもたらされる利点を生かすために、同一の成形可能な研磨工具１０を交互にまたは同時にさえ使用して、同一装置１０内でＥＤＭ工程を超音波微細加工工程と組み合わせることができる。
【００７４】
一部の実施形態では、補強材は成形可能な研磨工具２０により硬い表面をもたらす。別の実施形態では、補強材は成形可能な研磨工具２０に改善された熱伝導性をもたらす。１つの例示的実施形態では、９０体積％のポリスチレン熱可塑性マトリクスが、補強材としてかつより効率的な音響エネルギ伝達のための促進材として１０体積％の酸化アルミニウムセラミックと共に使用される。他の実施形態では、軟質シリコンエラストマ材内で炭化ケイ素補強材兼研磨剤を使用することができる。
【００７５】
一部の実施形態では、熱可塑性樹脂と同様の性質を持つことのできる、特定の熱硬化性ポリマを使用することができる。例えば低分子ＰＢＴオリゴマは、（熱硬化性樹脂のように）重合させるために化学反応を必要とするが、熱可塑性材料のように通常のポリエステル熱硬化性樹脂になる前に特定の温度まで溶融させることのできる、熱可塑性形のポリエステルである。
【００７６】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０を成形するために低融点の金属合金を使用することができる。例えばポリマと同様に、摂氏４８度もの低い融点を持つＣｅｒｒｏｌｏｗ‐１１７ビスマス合金（４４．７％のＢｉ、２２．６％のＰｂ、８．３％のＳｎ、５．３％のＣｄ、１９．１％のＩｎ）のような低融点合金は、成形可能な研磨工具２０として使用することができる。
【００７７】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０は、ポリエチレン（ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＵＨＭＷＰＥ）、ポリプロピレン、ナイロン、ＰＥＥＫ等のような１つ以上の熱可塑性ポリマから作られた部分または層を含むことができる。一部の実施形態では、ポリマの剛性、熱伝導性、および材料における音の速度の１つ以上を制御するために、２０％の固体充填材のような添加材（例えばアルミナ粉末または粒子、アルミニウム粉末または粒子、木粉、カーボンブラック粉末、ケイ素粉末、または黒色または緑色炭化ケイ素研磨剤粉末または粒子）をポリマに添加することができる。一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０の強度を制御するために、３〜７ｍｍ長さの（ガラス繊維、炭素、または木材のような）繊維またはホイスカを添加することができる。
【００７８】
一部の実施形態では、音または機械的エネルギの効率的な伝達を促進する傾向があるので、ホーン１６と成形可能な研磨工具２０との間で音の速度を合致させることが望ましい。したがって、熱可塑性材料から作られる成形可能な研磨工具２０に添加材を提供することを利用して、成形可能な研磨工具２０の周波数応答を希望通りに「調整」することができる。
【００７９】
成形可能な研磨工具２０は、幾つかの異なる技術を用いて成形することができる。一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０は、成形可能な研磨工具２０が柔軟であり充分な圧力を加えることによって成型または成形することのできる成形可能な状態から、成形可能な研磨工具２０が固体であり成型または成形に抵抗する固体状態に転移することのできる成形可能な材料から作られる、部分または層を少なくとも有する。
【００８０】
成形可能な状態から固体状態への転移は、成型可能な材料の性質に従って様々な方法で達成することができる。例えば、成型可能な材料が熱可塑性樹脂のような熱成形可能な材料である場合、材料をポリマのガラス転移温度より充分高い第１温度に加熱することによって、材料を成形可能な状態にすることができる。次いで材料をポリマのガラス転移温度より低い第２温度まで冷却することによって、材料を凝固させることができる。他の実施形態で、成形可能な研磨工具２０が熱成形可能な低融点金属合金を使用して形成される場合、成形可能な状態から固体状態への転移は、ポリマのガラス転移温度の代りに、成形可能な研磨工具２０の融点または固相‐液相点の近傍で発生する。したがって、材料は融点より高い成形可能な状態で提供され、次いで融点より低い固体状態まで冷却される。
【００８１】
他の実施形態で、使用される材料が熱硬化性樹脂である場合、材料は架橋重合のような化学反応の作用によって凝固することができる。凝固を達成するために、熱硬化性樹脂を加熱して架橋をトリガさせ、固体状態を得ることが必要であるかもしれない。他の実施形態では、材料は、混合すると凝固して成形可能な状態から固体状態に変化する樹脂および充填材を含むかもしれない。
【００８２】
成形可能な研磨工具２０を成形する１つの方法１００が概略的に図５に示される。１０２で、成形可能な状態である部分を有する成形可能な研磨工具２０が提供される。概略的に上述した通り、これは成形可能な研磨工具２０を特定の温に加熱すること、または特定の化学的段階で混合物を提供することを含むかもしれない。
【００８３】
１０４で、成形可能な研磨工具２０は次いで型を用いて成形される。一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０は、成形可能な研磨工具２０が成形可能な状態にあり可鍛性または柔軟である間に、成形可能な研磨工具２０を型に押し付けることによって成形することができる。一部の実施形態では、型は研磨すべきワーク２２である。他の実施形態では、型はワーク２２の望ましい形状の全体または一部分のモデルまたはレプリカである。成形可能な研磨工具２０は成形可能な状態にあり、可鍛可能であるので、充分な圧力が加えられると、成形可能な研磨工具２０は、成形可能な研磨工具２０が押し付けられる型と相補的な形状またはプロファイルを獲得する。他の実施形態では、成形可能な研磨工具２０は１０４で型を用いて液体材料から鋳造することができる。
【００８４】
１０６で、成形可能な研磨工具２０は、成形可能な状態から固体状態に転移する。一部の実施形態では、これは、成形可能な研磨工具２０が型に対して適位置に保持されている間に、成形可能な研磨工具２０をガラス転移温度以下に冷却するか、または（熱硬化性樹脂の架橋のような）化学反応を起こすことを含むかもしれない。一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０の材料は成形可能な状態でも充分に粘着性があるので、ひとたび望ましい相補的プロファイルが達成されると、固体状態への転移が生じる前に、成形可能な研磨工具２０を型から取り外すことができる。
【００８５】
１０８で、成形可能な研磨工具２０は固体状態を達成し、成形可能な研磨工具２０はワーク２２の微細加工に使用される。
【００８６】
一部の実施形態では、成形可能な状態から固体状態への転移中に、成形可能な研磨工具２０の寸法収縮が生じる。この収縮は、成形可能な研磨工具２０のプロファイル形状と、成形可能な研磨工具２０を成形するために用いた型との間にわずかな差異を発生させる。このわずかな差異は、作業中に成形可能な研磨工具２０とワーク２２との間の空所または間隙として機能する。微細加工中に、ワーク２２の微細加工を達成させるべく、この空所に研磨スラリＳを充填することができる。
【００８７】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０の寸法収縮によって生じる間隙または空所のサイズは、特定の用途に対して充分に大きくないかもしれない。そのような場合、二次工程を用いて成形可能な研磨工具２０を再成形することによって、間隙または空所のサイズを増大することができる。これは、例えば特定の微細加工工程に使用される研磨粒子サイズと比較して間隙のサイズが小さい場合に、または成形可能な研磨工具２０がワーク２２に機械的に干渉、捕獲、もしくは固締されるのを阻止するために、そのような二次工程を必要とする内曲表面特徴をワーク２２が有する場合に、必要になるかもしれない。
【００８８】
二次工程を実行する方法１４０について、図５に示した方法１００の変形として、図６Ａに関連して概略的に説明する。方法１４０は、方法１００と同様に、１０２で成形可能な状態の成形可能な研磨工具２０を提供することによって、１０４で成形可能な研磨工具２０を型に押し付けて成形することによって、かつ１０６で成形可能な研磨工具２０を固体状態に転換させることによって進行する。
【００８９】
１４２で、成形可能な研磨工具２０が充分に収縮して、ワーク２２を微細加工するのに使用する充分な間隙または空所をもたらすように望ましい寸法が達成されたか否かについて、決定が行われる。成形可能な研磨工具２０が望ましい寸法を有する場合には、方法１４０は１０８に進むことができ、そこでワーク２２の微細加工が行われる。
【００９０】
しかし、成形可能な研磨工具２０が充分な量だけ収縮しなかった場合には、方法１４０は１４４に進み、そこで成形可能な研磨工具２０の一部分が成形可能な状態に戻される。
【００９１】
例えば、図６Ｂに示すように、成形可能な研磨工具２０は、ポリスチレンマトリクスおよび補強材としてのアルミナを有する、複合熱可塑性樹脂から成形することができる。ひとたび複合材料の成形可能な研磨工具２０が１０６で成形されると、それは一般的に２０ａで示される第１表面プロファイルを有する。この第１表面プロファイル２０ａは、第１表面プロファイル２０ａとワーク２２との間に、成形可能な研磨工具２０の熱収縮によって生じる第１間隙幅Ｇ１をもたらす。１４２で第１間隙幅Ｇ１が充分に大きくないと決定された場合には、成形可能な研磨工具２０の第１表面プロファイル２０ａを修正すべく外側部または外層を軟化させるために、成形可能な研磨工具２０は１４４で放射熱に曝露させることができる。代替的に、成形可能な研磨工具２０を、そのポリマの特定ガラス転移温度の近傍の温度まで予熱されたワーク２２または型に押し付けることができる。
【００９２】
ステップ１４６で、成形可能な研磨工具２０は再び成形可能な状態になり、成形可能な研磨工具２０の第１表面プロファイル２０ａはここで、一般的に２０ｂで示されるより小さい第２表面プロファイルを有するように再成形することができる。一部の実施形態では、この成形は、成形可能な研磨工具２０を型（例えばワーク２２自体またはワークのレプリカのいずれか）内に注入することによって、成形可能な研磨工具２０の外層が加熱されて充分な可鍛性を獲得した後、実行することができる。例えば、成形可能な研磨工具２０が固体状態に転移する（例えば冷却させる）と、（軌道運動または他の振動運動のような）既知の予め定められた振幅の３Ｄ運動を成形可能な研磨工具２０に課すことができる。これは成形可能な研磨工具２０の表面とワーク２２または型との間の干渉を引き起こし、成形可能な研磨工具２０の表面に対する圧力を増大させ、課せられた３Ｄ運動の振幅に比例してわずかに小さい寸法を持つ第２表面プロファイル２０ｂを成形させる。図６Ｂに示す通り、わずかに小さい第２表面プロファイル２０ｂは、成形可能な研磨工具２０とワーク２２との間に一般的にＧ１より大きいＧ２の第２間隙幅をもたらす。
【００９３】
言うまでもなく、方法１４０に従って二次工程を使用するには、成形可能な研磨工具２０は、固体状態から成形可能な状態に戻ることのできる材料から作成しなければならないことは理解されるであろう。したがって、熱を加えることによって軟化することのできる１つ以上の（熱可塑性ポリマのような）熱成形可能な材料から作られた成形可能な研磨工具２０は、この方法１４０で使用することができる。しかし、特定の熱硬化性ポリマのような他の材料から作られた成形可能な研磨工具２０は容易に成形可能な状態に戻ることができないかもしれず、したがって方法１４０に使用するには適さないかもしれない。
【００９４】
しかし、代替的実施形態では、成形可能な研磨工具２０の初期成形中に３Ｄ運動を適用することによって、方法１４０の二次工程を組み込むことが可能であるかもしれない。これは初期成形段階中の成形可能な研磨工具２０の収縮に対する制御を高めることができ、かつ成形可能な研磨工具２０が熱硬化性ポリマ材を含む追加材料から作られる場合に二次工程を使用することを可能にすることができる。
【００９５】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０は多段階工程を用いて成形することができる。そのような実施形態では、成形可能な研磨工具２０は最初に、ドライタンブリングによって混合される微粉形の基本材料から成型し、次いで通常２５００ｐｓｉ未満の低い圧力で粉末混合物として粗型に圧縮成型することができる。そのような実施形態では、次いで、成形可能な研磨工具２０の望ましい最終プロファイルを達成するために、成形可能な研磨工具２０の粗型が方法１００および方法１４０の一方または両方を受けることができる。
【００９６】
ひとたび成形可能な研磨工具２０が上述した方法の１つ以上を用いて成形されると、ワーク２２の微細加工を開始することができる。成形可能な研磨工具２０を成形するために使用される型がワーク２２であった場合、これは、ひとたび成形が完了すると成形可能な研磨工具２０をキャビティ３０から取り出し、次いでワーク２２上に保護プレート２６を挿入することを必要とするかもしれない。代替的に、一部の実施形態では、保護プレート２６は成形可能な研磨工具２０の成形中に存在するかもしれない。次いで研磨液またはスラリＳがキャビティ３８内および／またはワーク２２上に追加または注入され、微細加工を開始することができる。次いで成形可能な研磨工具２０が再びキャビティ３８内に予め定められた深さまで挿入される。一部の実施形態では、この深さはワークプレート２４に対して支持フレーム１４の高さを調整することによって制御され、それは支持フレーム１４およびワークプレート２４の一方または両方を調整することによって行うことができる。この調整により、成形可能な研磨工具２０の面とワークの表面２２との間に望ましい間隙幅をもたらすことができ、成形可能な研磨工具２０とワーク２２との間の間隙に研磨スラリＳを略均等に分散させることが可能になる。
【００９７】
次いで超音波トランスデューサ１２が望ましい周波数（通常２０，０００から４０，０００Ｈｚの間）および望ましい振動振幅で作動して、ワークの表面２２に対して略垂直でありかつ長手軸Ａに沿ったワーク２２に対する成形可能な研磨工具２０の機械的運動を生じさせ、ワーク２２の微細加工を達成させる。
【００９８】
一部の実施形態では、スラリＳをスラリ入口３２からポンプで圧送することによって、微細加工中に新しい研磨スラリＳをキャビティ３８に追加することができる。次いでスラリＳは保護プレート２６と成形可能な研磨工具２０の表面との間のキャビティ内に通過することができ、そこでスラリは成形可能な研磨工具２０の頂縁を通過して、成形可能な研磨工具２０とワーク２２との間の間隙に浸透することができる。
【００９９】
一部の実施形態では、ひとたび望ましい量の微細加工が実行されると、成形可能な研磨工具２０をキャビティ３８から取り出すことができ、スラリＳ中の研磨剤の研磨剤粒径（または等級）および／または種類が変更される。通常、微細加工工程が進むにつれて、早期のより粗い（大きい）等級の粒子がより微細な等級の研磨粒子に交換され、それは間隙サイズの対応する調整を伴うことがある。スラリＳ中のより粗い粒子は、キャビティ３０内に向けられる空気、水、または油‐水乳濁液の噴射または超音波流動床技術を用いて粒子を流離させることを含め、種々の方法を用いることによって除去することができる。次いでより微細な等級のスラリを用いて微細加工を続行することができる。
【０１００】
一部の実施形態では、図７に関連して説明する通り、成形可能な研磨工具２０は方法１２０を用いて微細加工の中断時に再成形または再生することができる。これは例えば、成形可能な研磨工具２０が充分に摩耗して、ワーク２２の望ましい微細加工を達成するために必要な充分に正確なプロファイルがもはや提供されないと決定されたときに、行うことができる。
【０１０１】
方法１２０に従って、１２２でワークは成形可能な研磨工具２０を用いて研磨される。ある段階で、例えばスラリの交換中、１つ以上のワークが完成した後、または微細加工工程中のそれ以外のいずれかの時点で、成形可能な研磨工具２０が再生または矯正する必要があるほど充分に摩耗しているか否かについて、１２４で決定が行われる。矯正が不要である場合には、方法１２０は１２２に戻り、微細加工を続行することができる。
【０１０２】
しかし、成形可能な研磨工具２０の矯正が必要な場合には、方法１２０は１２６に進み、成形可能な研磨工具２０の一部分が成形可能な状態に戻される。これは、例えばポリマ系の成形可能な研磨工具２０の一部分をポリマのガラス転移温度より高く加熱することによって行うことができる。
【０１０３】
１２８で、成形可能な研磨工具２０の一部分は次いで、成形可能な研磨工具２０が成形可能な状態であるときに、型を用いて再生することができる。成形可能な研磨工具２０が熱成形可能な材料（例えば熱可塑性ポリマ）から作られている場合のように、一部の実施形態では、これは、成形可能な研磨工具２０を型に押し付けて成形可能な研磨工具２０を望ましい形状に再成形することによって行われる。上述した方法１００の場合と同様に、型はワーク２２自体またはそのレプリカとすることができる。さらに、方法１４０の場合と同様に、望ましい成形可能な研磨工具２０の寸法を達するために成形中に１２８で、成形可能な研磨工具２０に任意選択的に３Ｄ運動を提供することができる。
【０１０４】
１３０で、成形可能な研磨工具２０は次いで固体状態に戻される。成形可能な研磨工具２０が熱可塑性ポリマを含む一部の実施形態では、これは一般的に、成形可能な研磨工具２０をポリマのガラス転移温度より低い温度まで冷却することによって行われる。成形可能な研磨工具２０は望ましい表面プロファイルに戻され、１２２でワークの微細加工を再開することができる。
【０１０５】
この方法で成形可能な研磨工具２０を再加工することにより、成形可能な研磨工具２０のプロファイルをワーク２２の望ましいプロファイルにできるだけ近い状態に維持し、予測可能かつ均等な表面仕上げを達成することが可能になる。さらに、そのような再加工は、微細加工中にワーク２２が交換された場合に、成形可能な研磨工具２０を微細加工中にワーク２２の表面の変化に応じて調整させることができる。さらに、一部の実施形態では、研磨スラリＳ中の粒子は成形可能な研磨工具２０の表面に粘着するかもしれず、研磨グリットサイズがより微細な等級に変更されるときに、除去することが難しいことがあり得る。成形可能な研磨工具２０の再加工は粒子の除去を容易にするかもしれず、あるいは代替的に、成形可能な研磨工具２０を再加工することによって、そのような粒子を成形可能な研磨工具２０のマトリクスに融合させるかもしれない。
【０１０６】
一部の実施形態では、ひとたびワーク２２の表面の望ましくない波状起伏が除去されると、成形可能な研磨工具２０の表面が均等な微細加工を生じるように望ましい表面特徴だけを使用して成形されるはずなので、そのような波状起伏は成形可能な研磨工具２０に現われないはずである。
【０１０７】
このような方法で成形可能な研磨工具２０を用いる微細加工は、望ましい表面仕上げが得られるまで続けることができる。一部の実施形態では、このような方法で研磨または微細加工することによって、鏡面仕上げである０．０５ないし０．０１μｍのＲａの範囲で表面仕上げを達成することが可能である。
【０１０８】
例えば図８Ａおよび８Ｂに示す通り、超音波微細加工装置１０を使用すると、他の方法を使用する場合よりずっと平滑な表面仕上げをもたらすことができる。図８Ａのプロファイル９６は、超音波微細加工工程によってもたらされる、低いＲｙ（最大最高最低差値）およびＲａ（算術平均値）によって特徴付けられる比較的平滑な山および谷を有する例示的プロファイルを示す。プロファイル９６では、幾つかの望ましくない表面特徴が除去されている一方、望ましい表面特徴を維持されている。対照的に、図８Ｂのプロファイル９８は、超音波微細加工を使用せずに加工された、ずっと大きいＲｙおよびＲａ値を有する表面を示す。
【０１０９】
研磨剤等級のタイプ、成形可能な研磨工具２０の硬度、および圧電作用は希望通りに調整することができるので、この工程は研磨工程のみに限定されず、研磨剤等級、成形可能な研磨工具２０の材料、振動周波数および振幅、ならびに成形可能な研磨工具‐ワーク間隙幅の正しい組合せにより、かなりの材料除去率を含む加工を達成することができる。
【０１１０】
一実施形態では、成形可能な研磨工具２０とワーク２２との間の間隙が研磨剤の粒径の１ないし１０倍の範囲である場合、（油性または水性溶液、アルミナ、炭化ケイ素、ダイヤモンド等のような）標準研磨液を成形可能な研磨工具２０およびワーク２２と共に使用することができる。一部の実施形態では、ポリオックス（poliox）のような長鎖ポリマ溶液を加えることによって、材料除去率を高めるために研磨液の粘度を増大させることがある。
【０１１１】
一部の実施形態では、研磨中に成形可能な研磨工具２０をワーク２２に直接接触させることによって、ワーク２２からの材料除去をさらに高めることができる。ワーク２２に対して直接働く成形可能な研磨工具２０の打撃または摩擦作用は、材料除去の増大を促進することができ、それは例えばＥＤＭの白層および熱影響域を除去するのに有益であり得る。
【０１１２】
研磨スラリ中の粒子のサイズを変化させ、かつ微細に制御された間隙寸法を用いることによって、特により大きい間隙が使用される他の自動工程と比較したときに、ワーク２２におけるかなり尖鋭な角部および縁部を得ることができる。これは、望ましい表面特性を有するワーク２２にかなり複雑な形状を成形することを可能にする。
【０１１３】
上で簡潔に説明し、かつ図９に最もよく示す通り、一部の実施形態では、ワーク２２は成形可能な研磨工具２０の動作によって研磨される略凹状開口８８を含むことができる。一部の実施形態では、このワーク２２は完成品である。しかし他の実施形態では、仕上げられたワーク２２は、次いで望ましい部品を成型または他の方法で成形するために使用することのできる鋳型または他の工具を構成する。例えば、図９に示すように、ワーク２２は金属から作られ、対応する部品９４を作成するために成形工程で使用することができる。
【０１１４】
一部の実施形態では、部品９４は、成型することのできる熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂のような任意の適切な材料から作ることができる。図示する通り、部品９４は、浅いワーク表面９０ｂおよび深いワーク表面９２ｂにそれぞれ対応する平滑な下部９０ａおよび平滑な上部９２ａを有する。代替的実施形態では、ワーク２２はセラミック材から作り、鋳造工程で金属から部品９４を作成するために使用することができる。
【０１１５】
部品９４の成形において、複数の部品９４を一度に成形することができるように、複数のワーク２２を提供することができることは理解されるであろう。さらに、希望する場合、複数の様々に成形されたワーク２２の組合せを、部品９４の多段階成型で使用することができる。
【０１１６】
一部の実施形態では、微細加工されるワーク２２の大きさによっては、ワーク２２の異なる領域を微細加工するために複数の異なる成形可能な研磨工具２０を使用することができる。例えばワーク２２が特に大きい場合、各々がワーク２２の異なる部分を順次重なり合ってまたは重なり合わずに順番に微細加工するために異なる表面プロファイルを有する、複数の異なる成形可能な研磨工具２０を提供することができる。これは、成形可能な研磨工具２０のサイズを取り扱い易いサイズに維持すると共に、特定の加工装置１０の制限に適応しながら大きいワーク２２を依然として微細加工することを可能にする。
【０１１７】
一部の実施形態では、微細加工における主要運動は一般的に加工装置１０の長手軸Ａと平行な方向であるが、望ましい表面特性を得るためにワーク２２の微細加工中に１つ以上の補助運動を加えることもできる。長手軸Ａに沿った運動に加えて、またはその代わりに、例えば横断または円運動も適用して、成形可能な研磨工具２０を３Ｄ経路（軌道またはその他）に沿って移動させることができる。
【０１１８】
一部の実施形態では、そのような横運動は、図３に関連して最もよく説明するように、ホーン１６の形状を調整し、それを音響振動増幅器として動作させることによって得ることができる。図３に示すように、一実施形態では、ホーン１６の上部４０は一般的に円状の形状を有し、ホーン１６は上部４０から作業端４４に向かって細くなるテーパ部４２を有する。一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０に変動横運動を発生させるために、テーパ部４２は非対称なトポロジを有することができる。特に、一実施形態では、テーパ部４２は、作業端４４から第１距離Ｄ１に位置する第１くぼみ４６および作業端４４から第２距離Ｄ２に位置する第２くぼみ４８のような、１つ以上の凹所またはくぼみを含むことができる。第１および第２くぼみ４６、４８はテーパ部４２の周りの異なる角度位置に置くこともできる。例えば第１くぼみ４６および第２くぼみ４８は、図３に示すように約９０度角度偏位させることができる。
【０１１９】
超音波トランスデューサ１２の動作中に、第１および第２くぼみ４６、４８はホーン１６の作業端４４に変動横運動を発生させ、それは成形可能な研磨工具２０を複雑な３Ｄ経路に沿って振動させる。
【０１２０】
一部の実施形態では、ホーン１６のテーパ部４２に沿ってくぼみ４６、４８の位置を変えると、成形可能な研磨工具２０が固定される作業端４４の横方向共振振動が変化する。一般的に、くぼみ４６、４８とホーン１６の作業端４４との間の距離が大きくなると、結果的に横方向共振周波数は低くなり、作業端４４の慣性は高くなる傾向がある。そのような低い横方向共振周波数は一般的に、作業端４４の低い側方変位を伴う。
【０１２１】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０の側方変位は、トランスデューサ１２が縦方向に例えば垂直面内で０から９０度の間で傾斜しかつ水平面内で長手軸Ａを中心に０から３６０度回転することを可能にする（球面継手のような）継手上に超音波トランスデューサ１２を取り付けることによって、さらに助長させることができる。そのような構成は、間隙の形状に関係なく、ワーク２２と成形可能な研磨工具２０との間の間隙全体で均等な横運動を誘発する方法をもたらす。
【０１２２】
成形可能な研磨工具２０の補助運動は、間隙内の研磨液の流れを促進するために、間隙幅の制限内でのより小さい３Ｄの複雑な軌道運動をも含むことができる。成形可能な研磨工具２０の複雑な軌道運動は、図１０Ａないし１１Ｃおよび１３Ａないし１４Ｃに関連して以下でさらに詳しく説明するように、種々の技術を用いて、例えば従来のＣＮＣ工作機械で利用可能なもののような標準電動機アクチュエータを使用することによって、または低周波（０〜２０００Ｈｚ）圧電アクチュエータによって達成することができる。
【０１２３】
一部の実施形態では、成形可能な研磨工具２０自体に近接して置かれ、固有周波数（通常２０，０００から４０，０００Ｈｚの間）で振動する１つ以上の超音波圧電アクチュエータの使用により、成形可能な研磨工具２０の補助運動を発生させることができる。この補助運動は一般的に、短軸に沿う（例えば図４Ａに示すＸ、Ｙ、またはＺ軸の１つに平行な軌道に沿う）か、または２つ以上の軸に沿った成分を有するより複雑な軌道に沿うことができる。他の実施形態では、ワーク２２の望ましい微細加工を実行するために、成形可能な研磨工具２０の（図４Ａに示すＸ、Ｙ、またはＺ軸の２つによって画定される平面に沿った）単調な横運動を達成することができる。
【０１２４】
図１０Ａないし１４Ｃを参照して説明すると、一部の実施形態では、キャビティ３８内の研磨スラリＳの流動は、成型された成形可能な研磨工具２０内に埋め込まれた超音波３相電動機のように働く、ホルダ１８に取り付けられた１つ以上の圧電アクチュエータの配列によって生じる、様々な３Ｄ方向の成形可能な研磨工具２０の運動によって制御することができる。この方法で、成形可能な研磨工具２０の垂直運動中に、補助運動を発生させることできる。
【０１２５】
一実施形態では、図１０Ａないし１１Ｃに示す通り、ホルダ１８に、略三角形の形状の第２連結器５２を設けることができる。次いで、三角形の連結器５２の各面に１つずつ、複数の圧電変換器を取り付け、３相超音波電動機のように動作するように構成することができる。例えば図１１Ａないし１１Ｃに示す通り、４つの圧電アクチュエータ５１、５４、５６、５８は、各圧電変換器５１、５４、５６、５８が作動する時間を他の圧電変換器５１、５４、５６、５８に対して同期させることによって、ＸＹ、ＹＺ、およびＸＺ面内およびそれらの組合せにおいてキャビティ３８内に（一部の実施形態ではワークの表面２２および／または成形可能な研磨工具２０に平行な）研磨流体の流動を発生させることができる。起動の順序を制御することによって、圧電変換器５１、５４、５６、５８を使用して、成形可能な研磨工具２０全体の表面上に回転波を発生させることができる。アクチュエータ５１、５４、５６、５８の同期を調整することによって、任意の所望の平面内に様々な波を発生させ、研磨スラリＳをそのような波に「乗らせ」、その結果、所望の流動パターンに従ってワーク２２と成形可能な研磨工具２０との間の間隙内で流動させることができる。
【０１２６】
例えば第１圧電変換器５４、第２圧電変換器５６、および第３圧電変換器５８は連結器５２の第１側面５３および第２側面５５および第３側面５７にそれぞれ取り付けられ、第４変換器５１は連結器５２の底面５９に取り付けることができる。１巡回順序に従って、第３変換器５８が静止している間に第１変換器５４および第２変換器５６が起動され、続いて第１変換器５４が静止している間に第２および第３変換器５６および５８が駆動され、次いで第２変換器５６が静止している間に第１および第３変換器５４および５８が駆動される。この巡回順序は、圧電変換器５４、５６、および５８によって規定される平面内でスラリＳを回転させる傾向がある。スラリＳの波Ｗに垂直流向を与えるために、第４変換器５１も起動させることができる。
【０１２７】
図１０Ａおよび１０Ｂに示す通り、圧電変換器５１、５４、５６、および５８は一般的に、ひとたび成形可能な研磨工具２０が成形されると、それらが通常露出しないように、ホルダ１８および成形可能な研磨工具２０の１つ以上の本体内に埋め込まれる。これは圧電変換器５１、５４、５６、および５８が研磨スラリＳに暴露することを妨げ、加工装置１０の使用中にそれらが損傷するのを防止する。この方法で使用される圧電変換器５１、５４、５６、および５８は通常、低周波（０ないし２０００Ｈｚ）圧電アクチュエータである。しかし、キャビティ３８内のスラリＳの様々なタイプの運動を達成するために、非常に様々な周波数で作動する変換器をはじめ、様々な構成の圧電変換器を使用することができることは理解されるであろう。
【０１２８】
例えば図１２Ａないし１２Ｃに示す通り、成形可能な研磨工具２０は１サイクル中に、図１２Ａに示すようにスラリＳより上の位置からスラリＳ内に下降することができる。この段階で、スラリＳはワーク２２の頂部で比較的平穏な状態にある。
【０１２９】
成形可能な研磨工具２０が図１２Ｂに示すように降下し続けると、成形可能な研磨工具２０がスラリＳと係合するので、（圧電変換器５１、５４、５６、および５８のような）圧電変換器の１つ以上の作動が成形可能な研磨工具２０を長手軸Ａから片側に変位させる。成形可能な研磨工具２０のこの横運動は波Ｗを発生させ、それは成形可能な研磨工具２０の前に伝搬する。
【０１３０】
最後に、成形可能な研磨工具２０が方向を反転し、（図１２Ｃに示すように）ワークの表面２２から離れるように移動し始めると、この波ｗは次いで長手軸Ａから離れるように伝搬し続け、それと共に使用済みの研磨粒子および摩耗した材料をワーク２２および成形可能な研磨工具２０から運び去る傾向がある。
【０１３１】
一部の実施形態では、圧電アクチュエータの種々の他の構成は、スラリＳの表面に様々な波形を発生させるために使用することができる。例えば図１３Ａないし１４Ｃに示す通り、全部で７つの圧電変換器６４、６６、６８、７０、７２、７４、および７６を、連結器６２の６つの外面６３、６５、６６、６７、６９、７１、および７３、ならびに下面７５に配置することができる。圧電変換器６４、６６、６８、７０、７２、および７４は、ＸＹ面に沿って３相を形成しかつＸＺおよびＹＺ面の組合せに他の相を形成するように、対を成すように配列し、０、６０゜、および１２０゜の垂直面の組合せを形成することができる。例えば第１対は圧電アクチュエータ６４および７０から構成することができ、第２対は圧電アクチュエータ６６および７２から構成することができ、第３対は圧電アクチュエータ６８および７４から構成することができる。
【０１３２】
一部の実施形態では、７つの圧電アクチュエータ６４、６６、６８、７０、７２、７４、および７６の使用は、より対照的な運動をもたらすことができ、「ポンピング」または発生する波の作用の安定性および効率を改善する傾向がある。例えば各対の圧電アクチュエータは、過剰なまたは潜在的な破壊力が生じるのを防止するため、重い平衡錘の使用を必要とすることなく、等しいが正反対の力を使用して対を成す相手と正反対に働いて、成形可能な研磨工具２０およびスラリＳの大きいが制御された運動を起こさせることができる。
【０１３３】
一部の実施形態では、対を成す圧電アクチュエータを使用する結果、各対の圧電アクチュエータの中心線付近を通過する軸に沿って、成形可能な研磨工具２０の小さい横方向の伸長および収縮を発生させることができる。この横運動は、各対の圧電アクチュエータを通過する軸によって規定される間隙領域で成形可能な研磨工具２０とワークとの間の間隙を局所的に低減させる。各対の圧電アクチュエータの動作を同期させることによって、３つの圧電アクチュエータ対の各々の面内にポンピング作用を発生させ、スラリＳの運動をもたらすことができる。
【０１３４】
例えば一部の実施形態では、圧電アクチュエータは方法２００に従って順次作動させることができる。
【０１３５】
２０２で、第１対の圧電アクチュエータ（例えば圧電アクチュエータ６４および７０）は拡張し、第２対の圧電アクチュエータ（例えば圧電アクチュエータ６６および７２）は活動しないままであり何ら作用しないことができ、第３対の圧電アクチュエータ（例えば圧電アクチュエータ６８および７４）は収縮することができる。
【０１３６】
２０４で、第１対の圧電アクチュエータは作用せず、第２対の圧電アクチュエータは拡張し、第３対の圧電アクチュエータは収縮する。
【０１３７】
２０６で、第１対の圧電アクチュエータは収縮し、第２対の圧電アクチュエータは拡張し、第３対の圧電アクチュエータは作用しない。
【０１３８】
２０８で、第１対の圧電アクチュエータは収縮し、第２対の圧電アクチュエータは作用せず、第３対の圧電アクチュエータは拡張する。
【０１３９】
２１０で、第１対の圧電アクチュエータは作用せず、第２対の圧電アクチュエータは収縮し、第３対の圧電アクチュエータは拡張する。
【０１４０】
２１２で、第１対の圧電アクチュエータは拡張し、第２対の圧電アクチュエータは収縮し、第３対の圧電アクチュエータは作用しない。
【０１４１】
２１４で、方法２００を繰り返すべきか否かについて決定が行われる。方法２００を繰り返すべきである場合には、方法２００は２０２に戻る。代替的に方法２００を繰り返すべきでない場合には、方法２００は２１６に進み、終了する。
【０１４２】
この方法で、波ＷをスラリＳ内で発生させることができ、それぞれの対のアクチュエータの拡張および収縮によって高い精度で制御することができる。
【０１４３】
一部の実施形態では、ホーン慣性１６、ホルダ１８、および成形可能な研磨工具２０は当然、長手軸Ａに沿った第４圧電アクチュエータ７６の運動に対抗するので、第４圧電アクチュエータ７６は対として別の圧電アクチュエータと適合しない。第４圧電アクチュエータ７６を他の２対の圧電アクチュエータと共に使用することにより、スラリＳの垂直ポンピングを希望通りに促進することができる。
【０１４４】
一部の実施形態では、７つの圧電アクチュエータは、成形可能な研磨工具２０内に組み込む代わりに、成形可能な研磨工具ホルダ１８、ホーン１６、または構造体１４上に配置することができる。
【０１４５】
一部の実施形態では、ワーク２２の微細加工は、スラリＳを使用せずに、成形可能な研磨工具２０をワーク２２と直接接触させることによって達成することができる。同様の微細加工方法は、成形可能な研磨工具２０の面とワーク２２の表面との間の直接接触によって成形可能な研磨工具２０がワークの表面２２を微細加工することを除き、上述の通り適用される。そのような実施形態では、硬質の成形可能な研磨工具２０を使用する代わりに、より軟質で柔軟な材料が直接接触微細加工に使用される。例えば、軟質シリコンエラストマポリマをそのまま、または研磨剤粉末を充填して使用することができる。次いで、研磨中に成形可能な研磨工具２０とワーク２２との間の間隙を維持する代わりに、エラストマ系の成形可能な研磨工具２０で許容される変形の量を制御することによって、ワークの表面２２に掛かる圧力を微細に制御することができるような仕方で成形可能な研磨工具２０はワーク２２表面に押し付けられる。ワーク２２に複雑な表面形状をより均等に微細加工するために、ホルダ１８に適用される補助的な複雑な３Ｄ軌道運動を基本振動運動に補足することができる。
【０１４６】
上記研磨工程の１変形例では、成形可能な研磨工具２０のエラストマ配合物は、望ましい等級の研磨粒子で飽和させることができる。次いで、間隙に研磨液を加えることなく、ただし水、油、乳濁液のような潤滑剤のみを用いて、または希望する場合には潤滑剤を全く使用せずに、微細加工を行なうことができる。
【０１４７】
図１６を参照すると、一実施形態に従って超音波微細加工工程を放電加工（ＥＤＭ）工程と組み合わせる方法３００が記載されている。特定の事例では、導電性である成形可能な研磨工具２０を使用する場合、（例えば成形可能な研磨工具が、充填材として黒鉛粉末または銅粉末を有するポリマ複合材のような導電性複合材から形成される場合）、ワーク２２から材料を交互にまたは同時に順次除去するために、同一加工装置１０内で超音波微細加工工程をＥＤＭ工程と組み合わせることができる。
【０１４８】
一般的に、上で詳述した超音波微細加工工程で使用される研磨スラリＳは、その主成分が通常水または油であり、それらはＥＤＭで使用される基本誘電流体であるので、誘電性媒質として容易に使用することができる。さらに、ＥＤＭ用途によっては、火花放電をよりよく拡散させ、その結果ワーク２２の表面仕上げを改善するために、研磨スラリ中の微細研磨粒子と同様に、ケイ素のような微細粒子を誘電流体に添加する必要がある。例えば超音波微細加工では、スラリは、それぞれの重量パーセントの水または油に対して１０ないし５０重量％の５から２００μｍまで変動する等級のＳｉＣ粉末から作ることができる。加えて、成形可能な研磨工具２０は、超音波およびＥＤＭ工程の両方に有効なＵＨＭＷＰＥポリママトリクスと共に７０重量％の黒鉛粉末から作ることができる。
【０１４９】
例えば、微細加工およびＥＤＭを組み合わせて実行する方法３００は、３０２で、ワーク上の工具痕跡を除去するために、成形可能な研磨を用いてワークを微細加工するステップを含めることができる。これは、１５０μｍの研磨粒子を有する油性スラリを使用して超音波微細加工を実行することを含むことができる。
【０１５０】
３０４で、ワークの表面に生じた波状起伏を除去するために同じ成形可能な研磨工具および同じ誘電性スラリを使用して、ＥＤＭ工程を実行することができる。
【０１５１】
３０６で、微細加工およびＥＤＭ工程中に形成された粒子を除去するために、ワークと成形可能な研磨工具との間の間隙を掃除することができ、油性スラリが除去される。
【０１５２】
３０８で、４０重量％の６０μｍのＳｉＣ研磨粒子を有する水性スラリを用いて、ＥＤＭ工程を超音波微細加工と同時に実行して、ワークの熱影響域の一部を除去することができる。
【０１５３】
３１０で、形成された粒子を除去するために、ワークと成形可能な研磨工具との間の間隙を再び掃除する。
【０１５４】
３１２で、ワークの望ましい表面仕上げを達成するために、徐々に微細になる研磨粒子を用いて、超音波微細加工工程を実行することができる。例えばこれは、２５重量％の１２μおよび１５重量％の５μｍの研磨粒子のような徐々に微細になるＳｉＣおよびダイヤモンド粒子を有するスラリを用いて微細加工することを含むことができる。
【０１５５】
上記説明は多くの例示的実施形態を含むが、当業者はこれから多くの変形例、代替例、変化例、および均等物を思いつくであろう。したがって、添付する特許請求の範囲は全てのそのような変形例および変化例を網羅するつもりであることを理解されたい。
【図１】
2010533074.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年4月7日(2009.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
望ましいプロファイル特徴および除去すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークの表面を微細加工する方法であって、
研磨工具を成形することのできる成形可能な状態および研磨工具が変形に抵抗する固体状態を特徴とする成形可能な研磨工具を提供するステップと、
前記成形可能な状態のときに、前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかを用いて、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように、前記成形可能な研磨工具を成形するステップと、
前記成形可能な研磨工具を前記成形可能な状態から前記固体状態に転移させるステップと、
前記固体状態のときに、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を除去するために、前記成形可能な研磨工具を用いて前記ワーク表面を微細加工するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記成形可能な研磨工具が成形可能な状態のときに、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに押し付けることによって、前記成形可能な研磨工具が少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成形可能な研磨工具が、第１温度で成形可能な状態にありかつ前記第１温度より低い第２温度で固体状態にある熱成形可能な材料を含み、前記成形可能な研磨工具を成形する前記ステップが、前記第１温度である間に前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して押し付けることを含み、前記成形可能な研磨工具を前記成形可能な状態から前記固体状態に転移させる前記ステップが、次いで前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記成形可能な研磨工具のプロファイルを修正するために、前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却する間に、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して振動させるステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記成形可能な研磨工具が磨耗状態にあることを決定するステップと、
前記成形可能な研磨工具を前記第１温度まで加熱することによって、前記成形可能な研磨工具を再生するステップと、
前記第１温度である間に前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに押し付けるステップと、
次いで前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却するステップと、をさらに含む、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記成形可能な研磨工具と前記ワークとの間に研磨スラリを提供するステップをさらに含み、前記成形可能な研磨工具を使用して前記スラリに前記ワークの前記複雑な表面プロファイルを微細加工させる、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記表面の微細加工中に、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を除去するために、前記成形可能な研磨工具に補助運動が適用され、前記補助運動は前記研磨スラリの運動をもたらすように適用される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
望ましいプロファイル特徴および微細加工すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークから部品を作成する方法であって、
研磨工具を成形することのできる成形可能な状態および研磨工具が変形に抵抗する固体状態を特徴とする成形可能な研磨工具を提供するステップと、
前記成形可能な状態のときに、前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかを用いて、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように、前記成形可能な研磨工具を成形するステップと、
前記成形可能な研磨工具を前記成形可能な状態から前記固体状態に転移させるステップと、
前記固体状態のときに前記成形可能な研磨工具を用いて、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記ワークの前記微細な望ましくないプロファイル特徴を微細加工するステップと、
前記ワークを用いて前記部品を成形するステップと、を含む方法。
【請求項９】
前記成形可能な研磨工具を成形する前記ステップは、前記成形可能な研磨工具が成形可能な状態にあるときに前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに押し付けることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記成形可能な研磨工具が、第１温度で成形可能な状態にありかつ前記第１温度より低い第２温度で固体状態にある熱成形可能な材料を含み、前記成形可能な研磨工具を成形する前記ステップが、前記第１温度である間に前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに押し付けることを含み、前記成形可能な研磨工具を前記成形可能な状態から前記固体状態に転移させる前記ステップが、前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記成形可能な研磨工具のプロファイルを修正するために、前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却中に、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して振動させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記成形可能な研磨工具と前記ワークとの間に研磨スラリを提供するステップをさらに含み、そこで前記成形可能な研磨工具を使用して前記スラリに前記ワークの複雑な表面プロファイルを微細加工させる、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記ワークが鋳型であり、前記鋳型を用いて部品を成型するステップをさらに含む、請求項８ないし１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
望ましいプロファイル特徴および微細加工すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークを微細加工するための微細加工装置であって、
研磨工具を成形することのできる成形可能な状態および研磨工具が変形に抵抗する固体状態を特徴とする成形可能な研磨工具を備え、前記成形可能な研磨工具は、前記固体状態のときに前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を微細加工するように構成され、前記成形可能な状態のときに前記成形可能な研磨工具は、前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかを用いて、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形された、微細加工装置。
【請求項１５】
前記成形可能な研磨工具が成形可能な状態にあるときに、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに押し付けることによって、前記成形可能な研磨工具が少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形された、請求項１４に記載の微細加工装置。
【請求項１６】
前記成形可能な研磨工具が、第１温度で成形可能な状態にありかつ前記第１温度より低い第２温度で固体状態にある熱成形可能な材料を含み、
前記第１温度である間に前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して押し付け、次いで前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却することによって、前記成形可能な研磨工具が成形された、請求項１４に記載の微細加工装置。
【請求項１７】
前記成形可能な研磨工具のプロファイルを修正するために、前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却中に、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して振動させる、請求項１６に記載の微細加工装置。
【請求項１８】
望ましいプロファイル特徴および微細加工すべき微細な望ましくないプロファイル特徴を含む複雑な表面プロファイルを有するワークを微細加工するための微細加工装置用の成形可能な研磨工具であって、
前記成形可能な研磨工具は、前記研磨工具を成形することのできる成形可能な状態および前記研磨工具が変形に抵抗する固体状態を特徴とし、前記成形可能な研磨工具は、前記固体状態のときに、前記望ましいプロファイル特徴を維持しながら前記微細な望ましくないプロファイル特徴を微細加工するように構成され、前記成形可能な研磨工具は、成形可能な状態のときに、前記ワーク自体または前記ワークのレプリカを用いることによって、少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形された、成形可能な研磨工具。
【請求項１９】
前記成形可能な研磨工具が成形可能な状態にあるときに、前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して押し付けることによって、前記成形可能な研磨工具が少なくとも前記望ましいプロファイル特徴を有するように成形される、請求項１８に記載の成形可能な研磨工具。
【請求項２０】
前記成形可能な研磨工具が、第１温度で成形可能な状態にありかつ前記第１温度より低い第２温度で固体状態にある熱成形可能な材料を含み、前記第１温度である間に前記成形可能な研磨工具を前記ワーク自体または前記ワークのレプリカのいずれかに対して押し付け、次いで前記成形可能な研磨工具を前記第２温度まで冷却することによって、前記成形可能な研磨工具が成形された、請求項１９に記載の成形可能な研磨工具。
【国際調査報告】
2010533074.tif 000031
2010533074.tif 000032