(57)【要約】ワークピース（４０）を研磨する研磨装置（１）は、以下の構成部材、即ち、環状の研磨面（１１）を有するカップ状ホイール（１０）と、研磨面（１１）の少なくとも一部分の近傍に配置したディスク状の電極（６０）であって、この電極（６０）と研磨面（１１）との間に比較的僅かな間隙が存在してドレッシング領域（７５）が得られるようにした電極（６０）と、電解液をドレッシング領域（７５）に供給する電解液供給手段（７０）と、研磨面（１１）と電極（６０）との間に電解液を介して電流を発生させる電流発生器（２０）とを有する。電極（６０）はドレッシング領域（７５）に対して移動自在にし、通常調整プロセスの結果発生する電極（６０）の汚れを連続的に除去するようにする。この結果、ドレッシングプロセスの品質が高いレベルに維持される。
2006516933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨ツールの研磨面をドレッシングする方法において、
‐  電極と前記研磨面との間に比較的僅かな間隙が存在するドレッシング領域を得るように、前記電極の少なくとも一部を、前記研磨面の少なくとも一部の近傍に位置決めし、
‐  前記ドレッシング領域に電解液を供給し、
‐  前記研磨面と前記電極との間に電解液を介して電流を発生し、
‐  前記電極を前記ドレッシング領域に対して移動させる
ことよりなることを特徴とする研磨面ドレッシング方法。
【請求項２】
前記電極を回転軸線の周りに回転させる請求項１記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項３】
前記電極をうろつき運動させる請求項１または２記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項４】
前記電極を軸線の周りにおける湾曲した往復運動と、これと同一の軸線の方向への直線的な往復運動との組み合わせにしたがって、前記電極を移動させる請求項３記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項５】
前記電極の少なくとも一部を、ブラシによってこする請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項６】
ドレッシング処理を受ける部分とは異なる研磨面の一部をワークピースに接触させ、ワークピースが研磨処理を受けるように、研磨面およびワークピースを相対移動させる請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の方法を実施する研磨装置において、
‐  少なくとも１個の研磨面を有する研磨ツールと、
‐  研磨面の少なくとも一部の近傍に位置決めする少なくとも１個の電極であって、研磨面との間に比較的僅かな間隙が存在するドレッシング領域が得られるようにした該少なくとも１個の電極と、
‐  前記ドレッシング領域に電解液を供給する電解液供給手段と、
‐  前記研磨面と前記電極との間に前記電解液を介して電流を発生する発生器と
を具え、
前記電極を前記ドレッシング領域に対して移動可能にした
ことを特徴とする研磨装置。
【請求項８】
前記電極を、平坦上面を有するディスク形状とした請求項７記載の研磨装置。
【請求項９】
前記電極を回転軸線の周りに回転自在にした請求項７または８記載の研磨装置。
【請求項１０】
前記電極に、凹面状のドレッシング面を設けた請求項７記載の研磨装置。
【請求項１１】
前記電極を、うろつき運動ができる構成とした請求項１０記載の研磨装置。
【請求項１２】
前記電極を、軸線の周りにおける湾曲した往復運動と、これと同じ軸線の方向に直線的な往復運動とを同時に行うことができるよう構成した請求項１１記載の研磨装置。
【請求項１３】
前記電極の少なくとも一部をブラッシングするブラシ手段を設け、このブラシ手段を前記ドレッシング領域の外側に配置した請求項７乃至１２のうちのいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項１４】
前記電極に孔を設け、この孔の少なくとも一部における一方の側面側がドレッシング領域となる構成とした請求項７乃至１３のうちのいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項１５】
前記電極の孔を経て前記ドレッシング領域に電解液を供給するよう前記電解液供給手段を構成した請求項１４記載の研磨装置。
【請求項１６】
研磨装置において、
‐  少なくとも１個の研磨面を有する研磨ツールと、
‐  前記研磨面の少なくとも一部の近傍に位置決めする少なくとも１個の電極であって、前記研磨面との間に比較的僅かな間隙が存在するドレッシング領域が得られるようにした該少なくとも１個の電極と、
‐  前記ドレッシング領域に電解液を供給する電解液供給手段と、
‐  前記研磨面と前記電極との間に前記電解液を介して電流を発生する発生器と
を具え、
前記電極に孔を設け、この孔の少なくとも一部における一方の側面側がドレッシング領域となる構成とした
ことを特徴とする研磨装置。
【請求項１７】
前記電極の孔を経て前記ドレッシング領域に電解液を供給するよう前記電解液供給手段を構成した請求項１６記載の研磨装置。
【請求項１８】
前記電極を前記ドレッシング領域に対して移動自在にした請求項１６または１７記載の研磨装置。
【請求項１９】
パターン配列した孔を設けた電極であって、電解プロセスによって研磨面をドレッシングするために、前記電極を研磨ツールの研磨面近傍に位置決めする場合、前記孔の少なくとも一部の一方の側が、前記電極と前記研磨面との間のドレッシング領域となる構成としたことを特徴とする電極。
【請求項２０】
１個の研磨ツールの少なくとも２個の研磨面を同時にドレッシングするドレッシング方法において、
‐  電極の少なくとも一部を、各研磨面の少なくとも一部に整列させ、
‐  前記電極と対応の研磨面との間に比較的僅かな間隙が存在するドレッシング領域を得るように、前記電極を、前記研磨面の近傍に位置決めし、
‐  前記ドレッシング領域に電解液を供給し、
‐  前記研磨面と前記電極との間に電解液を介して電流を発生させる
ことを特徴とする研磨面ドレッシング方法。
【請求項２１】
少なくとも１個の電極を、これに対応する前記ドレッシング領域に対して移動させる請求項２０記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項２２】
前記電極を回転軸線の周りに回転させる請求項２１記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項２３】
前記電極をうろつき運動させる請求項２１記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項２４】
記電極を軸線の周りにおける湾曲した往復運動と、これと同一の軸線の方向への直線的な往復運動との組み合わせにしたがって、前記電極を移動させる請求項２３記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１個の電極の少なくとも一部を、ブラシによってこする請求項２０乃至２４のうちのいずれか一項に記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項２６】
ドレッシング処理を受ける部分とは異なる少なくとも１個の前記研磨面の一部をワークピースに接触させ、ワークピースが研磨処理を受けるように、前記研磨面および前記ワークピースを相対移動させる請求項２０乃至２５のうちのいずれか一項に記載の研磨面ドレッシング方法。
【請求項２７】
請求項２０乃至２６のうちいずれか一項に記載の方法を実施する研磨装置において、
‐  少なくとも２個の研磨面を有する研磨ツールと、
‐  前記各研磨面の少なくとも一部の近傍に、それぞれ位置決めする少なくとも２個の電極であって、対応の研磨面との間に比較的僅かな間隙が存在するドレッシング領域が得られるようにした該少なくとも２個の電極と、
‐  前記ドレッシング領域に電解液を供給する電解液供給手段と、
‐  前記研磨面と前記電極との間に前記電解液を介して電流を発生する発生器と
を具えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２８】
少なくとも１個の前記電極を、この電極に対応する前記ドレッシング領域に対して移動自在にした請求項２７記載の研磨装置。
【請求項２９】
少なくとも１個の前記電極を、平坦ドレッシング面を有するディスク形状とした請求項２７または２８記載の研磨装置。
【請求項３０】
少なくとも１個の前記電極を回転軸線の周りに回転自在にした請求項２８または２９記載の研磨装置。
【請求項３１】
少なくとも１個の前記電極に、凹面状のドレッシング面を設けた請求項２７または２８記載の研磨装置。
【請求項３２】
前記電極を、うろつき運動ができる構成とした請求項３１記載の研磨装置。
【請求項３３】
前記電極を、軸線の周りにおける湾曲した往復運動と、これと同じ軸線の方向に直線的な往復運動とを同時に行うことができるよう構成した請求項３２記載の研磨装置。
【請求項３４】
少なくとも１個の前記電極の少なくとも一部をブラッシングするブラシ手段を設け、このブラシ手段を前記ドレッシング領域の外側に配置した請求項２７乃至３３のうちのいずれか一項に記載の研磨装置。
【請求項３５】
ワークピースを支持および位置決めするようスライドであって、支持手段および調整自在の長さを有するアクチュエータを介して固定ベースの支持面上に支持した前記スライドのｚ位置を制御するｚ位置制御方法において、
ａ）  一方で前記支持面と平坦な仮想基準面との間の距離、および他方で前記支持面上における前記支持手段のｘ位置およびｙ位置の可能な組み合わせとの関係を決定するステップと、
ｂ）  前記支持面上における前記支持手段の実際のｘ位置およびｙ位置を決定するステップと、
ｃ）  前記支持面上における前記支持手段の実際のｘ位置およびｙ位置、およびステップａ）で決定した関係に基づいて、前記支持面と前記仮想基準面との間の実際距離を見出すステップと、
ｄ）  前記スライドと前記仮想基準面との間の既知の必要な距離、および前記ステップｃ）で見出した支持面と仮想基準面との間の実際距離に基づいて、アクチュエータの必要長さを見出すステップと
よりなることを特徴とするｚ位置制御方法。
【請求項３６】
ワークピースを支持および位置決めするようスライドであって、支持手段および調整自在の長さを有するアクチュエータを介して固定ベースの支持面上に支持した前記スライドのｚ位置を制御するｚ位置制御方法において、
ａ）  一方で前記支持面と平坦な仮想基準面との間の距離、および他方で前記支持面上における前記支持手段のｘ位置およびｙ位置の可能な組み合わせとの関係を決定するステップと、
ｂ）  一方で、前記支持面と実際基準面との間の距離、および他方で、前記支持面上における前記支持手段のｘ位置およびｙ位置の可能な組み合わせとの関係を決定するステップと、
ｃ）  前記支持面上における前記支持手段の実際のｘ位置およびｙ位置を決定するステップと、
ｄ）  前記スライドと前記実際基準面との間の実際距離を決定するステップと、
ｅ）  前記支持面上における前記支持手段の実際のｘ位置およびｙ位置、並びに前記ステップａ）で決定した関係に基づいて、前記支持面と前記仮想基準面との間の実際距離を見出すステップと、
ｆ）  前記支持面上における前記支持手段の実際のｘ位置およびｙ位置、並びに前記ステップｂ）で決定した関係に基づいて前記支持面と前記実際基準面との間の実際距離を見出すステップと、
ｇ）  前記スライドと前記仮想基準面との間の既知の必要とされる距離、前記ステップｅ）で見出した前記支持面と前記仮想基準面との間の実際距離、および前記ステップｆ）で見出した前記支持面と前記実際基準面との間の実際距離に基づいて、前記スライドと前記実際基準面との間の必要な距離を決定するステップと、
ｈ）  前記ステップｇ）で決定した前記スライドと前記実際基準面との間の必要な距離を、前記ステップｆ）で決定した前記支持面と前記実際基準面との間の実際距離に比較するステップと、
ｉ）  前記ステップｄ）で決定した前記スライドと前記実際基準面との間の実際距離が、前記ステップｇ）で決定した前記スライドと前記実際基準面との間の必要な距離に等しくなるように前記スライドのｚ位置を調整するステップと
よりなることを特徴とするｚ位置制御方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の制御方法を実施する装置において、
‐  切削ツールと、
‐  前記切削ツールに対してワークピースを支持しかつ位置決めするスライドと、
‐  少なくとも１個の不変鋼製の直線端縁と
‐  前記スライドと前記不変鋼製の直線端縁との間の実際距離を決定する感知手段と、
‐  前記切削ツールに対する前記ワークピースの位置を制御する制御手段と
を具え、
前記感知手段および前記制御手段を互いに動作するよう接続し、また前記感知手段によって決定した前記スライドと前記不変鋼製の直線端縁との間の実際距離に関する情報に基づいて前記制御手段が前記スライドの位置を制御することができるよう構成した
ことを特徴とする制御装置。
【請求項３８】
切削ツールで切削処理を受けるワークピースを支持しかつ位置決めするスライドのｚ位置を制御する制御方法において、
ａ）  切削の必要な深さに基づいて前記スライドの位置に関する位置セットポイントを決定するステップと、
ｂ）  前記スライドに作用する切削力の値を決定するステップと、
ｃ）  前記切削力の値を力の限界値と比較するステップと、
ｄ）  前記切削力の値が前記力の限界値よりも大きい場合には、前記スライドの実際のｚ位置を、前記切削ツールから前記位置セットポイントよりも離れるように前記スライドのｚ位置を調整するステップと
よりなることを特徴とする制御方法。
【請求項３９】
前記スライドの実際のｚ位置が前記位置セットポイントから逸脱する限り、前記切削力を力の限界レベルに維持する請求項３８記載の制御方法。
【請求項４０】
切削ツールによって切削処理を受けるワークピースを支持しかつ位置決めするスライドのｚ位置を制御する制御回路において、
‐  所定位置セットポイントに基づいて前記スライドのｚ位置を制御する位置コントローラと、
‐  切削力に関する情報に基づいて前記位置セットポイントのための補正値を決定するフォースコントローラと
を具えたことを特徴とする制御回路。
【請求項４１】
前記フォースコントローラは、前記補正値と前記切削力の値との関係を遠くするインタプリタを有するものとした請求項４０記載の制御回路。
【請求項４２】
前記補正値と前記切削力の値との間の関係は、力の限界以下の切削力に対して補正値をゼロとするデッドバンドを有するものとした請求項し４１記載の制御回路。
【請求項４３】
前記切削ツールに対してワークピースを支持しかつ位置決めするスライドを具え、支持手段および調整自在の長さを有するアクチュエータを介して、前記スライドを固定ベースの支持面上に支持したことを特徴とする装置。
【請求項４４】
前記支持手段を前記アクチュエータを介して前記支持面に固着し、前記スライドを前記支持手段に対して移動自在にした請求項４３記載の装置。
【請求項４５】
前記スライドの底面を拡大した請求項４４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨ツールの研磨面をドレッシング（補修）する方法に関するものであって、この方法は、研磨面の少なくとも一部の近傍に電極の少なくとも一部を位置決めし、電極と研磨面との間に比較的僅かな間隙が存在するドレッシング領域が得られるようにするステップと、このドレッシング領域に電解液を供給するステップと、この電解液を介して研磨面と電極との間に電流を発生させるステップとよりなるものとする。
【背景技術】
【０００２】
このようなドレッシング処理は既知であり、このドレッシング処理を研磨面の一部分で行うと同時に、研磨面の他の部分ではワークピースの研磨作業を行う。一方で研磨面をドレッシングしつつ、他方で研磨作業を行う状況は、ＥＬＩＤと称され、このＥＬＩＤは、"ElectroLytic In-process Dressing"または"ElectroLytic Inline Dressing"を表すものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＥＬＩＤ研磨加工の重要な利点は、処理されるワークピース表面に得られる品質が極めて高い点である。このような表面の粗さは、２ｎｍ以下になりうる。ワークピース面の後処理は不要であり、時間と費用を節約することができる。他の利点としては、副次的表面ダメージがゼロになる点であり、この副次的表面ダメージとは、ワークピースの表面の直ぐ下側における損傷と定義される。したがって、表面並びにこの表面の直ぐ下側の領域に張力がかからないという利点が得られる。
【０００４】
ドレッシング処理中に、電極は汚れてＥＬＩＤ処理に悪影響を与える。この問題は、電極を規則的にクリーニングすることにより解決されるが、このことは研磨加工を中断する必要がある。クリーニング処理は極めて頻繁に行う、例えば、５分毎に行う必要があるため、このことは都合のよい解決法ではない。したがって、本発明の目的は、このクリーニングの問題をよりよく解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するため、本発明ドレッシング方法は、電極をドレッシング領域に対して移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
電極をドレッシング領域に対して移動させることにより、電極は連続的にクリーニングされる。電解液の流れもクリーニング処理における役割を果たす。連続クリーニング処理の結果、電極をクリーニングするために研磨加工を中断する必要がなくなる。さらに、常に電極のクリーニングされた部分によってドレッシング処理が行われるため、ドレッシング処理の品質は高いレベルに維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実際上、電極の移動と電解液の流れの組み合わせは、満足のいくＥＬＩＤ研磨処理を得るのに十分である。さらに、電極はドレッシング領域に対して移動するため、ブラシ等を使用し、ドレッシング処理を行っていない電極表面部分から汚れを除去することができるようになる。
【０００８】
以下に、同一部分に対して同一の参照符号を付して示す図面につき本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１および図２に、本発明によるＥＬＩＤ研磨装置１の構成部材を示す。ＥＬＩＤ研磨装置１は、カップ状のホイール１０、すなわち、環状研磨面１１を有するディスク状の研磨ツールを有する。研磨面１１は、処理することを必要とする表面を実際に切削する研磨粒子と、この研磨粒子を埋設する結合剤とを有する。カップ状のホイール１０は回転軸線１２の周りに回転でき、被駆動研磨スピンドル１３の一方の端部に配置する。研磨スピンドル１３およびカーボンブラシ１４により、カップ状のホイール１０はパルス発生器２０の正極に接続する。
【００１０】
ワークピース４０を支持し、かつこのワークピースをカップ状ホイール１０に対して位置決めする可動スライド３０を設ける。研磨プロセス中に、カップ状ホイール１０に対するスライド３０の位置を制御手段５０によって制御する。
【００１１】
研磨面１１のドレッシングのため、平坦上面６５、平坦下面６６および円形周面を有するディスク状の電極６０を設ける。電極６０は、電極６０の回転軸線６１が電極６０の平坦上面６５および平坦下面６６に直交するよう回転自在に配置する。電極６０をパルス発生器２０の負極に接続する。さらに、電極６０を研磨面１１の近傍で、電極６０と研磨面１１との間に比較的僅かな間隙が存在するように位置決めする。ＥＬＩＤ研磨装置１は、電解液をこの小さい間隙に供給する電解液供給手段７０を設ける。
【００１２】
効果的なドレッシングプロセスを得るため、電極６０の回転軸線６１が延在する方向に見て電極６０の一部が研磨面１１の一部にオーバーラップするよう電極６０を研磨面１１に対して位置決めする。これにより、当然、ドレッシングプロセスは、このオーバーラップ領域の電極６０と研磨面１１との間に比較的僅かな間隙が存在する部分でのみ生ずる。ドレッシングプロセスが実際に生ずる部分を、「ドレッシング領域７５」と称する。研磨面１１が、図示したカップ状ホイール１０の研磨面１１のように環状である場合には、ドレッシング領域７５は、電極６０の回転軸線６１が延在する方向に見て、リング断片（セグメント）の形状となる。
【００１３】
電解液は、まず、ドレッシングプロセスにおける役割を果たし、つぎに、ドレッシングプロセスを生ずる領域を冷却する冷却手段の作用を行う。研磨プロセスを生ずる領域の冷却のために、この領域に冷却液を供給する冷却手段８０をＥＬＩＤ研磨装置に設ける。
【００１４】
ＥＬＩＤ研磨装置１の作動中、研磨スピンドル１３およびカップ状ホイール１０は、回転軸線１２の周りに回転し、また、電極６０は回転軸線６１の周りに回転する。このプロセスにおいて、スライド３０およびワークピース４０は、回転するカップ状ホイール１０に対して移動し、研磨面１１がワークピース４０の表面の処理を必要とするすべての領域に達することができるようにする。
【００１５】
カップ状ホイール１０をパルス発生器２０の正極に接続し、電極６０をパルス発生器２０の負極に接続したため、カップ状ホイール１０と電極６０との間に電位差が存在する。この電位差の影響の下に、負の電極６０と正の研磨面１１との間に、電解液を介して電流が流れる。
【００１６】
電極６０と研磨面１１との間において電流の流れおよび電解液の流れを生ずる結果、研磨面１１が補修される。研磨プロセス中には、ワークピース４０からの切削材料が研磨面１１を汚し、この切削材料が研磨面１１の研磨粒子間の空間に詰まることになる。この汚れは、研磨面１１の性能が時間の経過とともに低下することがないよう除去する必要があると理解されたい。
【００１７】
研磨面１１の汚れた部分は、ワークピース４０に再び接触する前に、電極６０によって常に補修する。ドレッシングプロセス中、汚れは、電流の流れおよび電解液の流れの双方の影響の下に除去される。さらに、結合剤は電流の流れの影響の下に酸化する。
【００１８】
ドレッシングプロセス中、負の電極６０は汚れる。この汚れも除去して電極６０のドレッシング機能を維持する必要がある。したがって、本発明の主要な特徴として、電極６０を回転軸線６１の周りに回転させる。実際、電極６０の移動および電解液の流れの結果、汚れは電極６０から十分除去される。好適な実施例においては、ＥＬＩＤ研磨装置は、ブラシ（図１および図２には示さない）、もしくは汚れを電極から除去する他の適当な掻き取り手段を、ドレッシング領域７５の外側に設ける。
【００１９】
研磨面１１を連続的に補修するので、また研磨プロセスを中断することがないので、ワークピース４０は連続的に処理される。したがって、処理面は、研磨プロセスの停止および始動により生ずる痕跡によって損傷を受けることがない。さらに、電極６０は連続的にきれいにされるので、ドレッシングプロセスは最適な条件の下で行われ、研磨面１１の性能は、常に高いレベルに維持される。他の結果として、処理する力は、比較的低いレベルに維持され、処理面に対する損傷および副次的な表面損傷は完全に回避される。
【００２０】
このＥＬＩＤ研磨装置１は、たとえ光学的条件を満足する品質であっても、優れた表面品質をもたらすことができるため、本発明によるＥＬＩＤ研磨装置１により処理される表面の後処理は不要である。したがって、本発明によるＥＬＩＤ研磨装置１は、光学分野に適用される表面研磨にとくに最適である。
【００２１】
本発明は、カップ状ホイール１０以外の他の研磨ツールを有するＥＬＩＤ研磨装置１にも適用することができる。さらに、電極６０は、必ずしもディスク状である必要はなく、また円形周面を有する必要もない。重要なことは、電極６０がドレッシング領域７５に対して移動できるように移動自在の構成であり、また電極６０が研磨ツールを適正に補修できる形状であることである。
【００２２】
上述のドレッシングプロセス中、電解プロセスを生ずる。この電解プロセスにおいて、とくに、水ベースの電解液を適用するときには若干量のガスを発生する。電極６０と研磨面１１との間の間隙は比較的小さく、また間隙に流入する電解液の流れは、間隙から逃げるガスの方向とは逆向きであるため、発生するガスは逃げにくい。ガス量が多すぎると、ドレッシング領域７５の大部分にガスが溜まる。このようにして、電解プロセスは阻害され、ドレッシングプロセスが悪化し、このことは研磨面１１により処理される表面の品質に悪影響を与える。
【００２３】
ガス発生による生ずる問題を解決するために、本発明は、図３に示すように孔６２を有する電極６０を提案する。孔６２は任意の適当なパターンで配列する。図示の実施例においては、孔６２を電極６０の周縁６３から距離をとる円に沿って等間隔で配列する。しかし、孔６２は、異なるやり方で位置決めすることができる。重要なことは、電極６０の回転の際に、孔６２の一方の側が電極６０と減摩面１１との間の間隙に当てはまることである。好適には、孔６２の断面形状を円形とするが、他の形状であってはならないということを意味するものではない。
【００２４】
ドレッシングプロセスの目的のため、電解液を孔６２からドレッシング領域７５に供給することができる。
【００２５】
電解プロセス中、発生したガスは、ガスの流れが電解液の対向流によって妨げられないので、電極６０と研磨面１１との間の間隙から逃げることができる。したがって、ガスがドレッシングプロセスに悪影響を与えることがない。
【００２６】
原理的には、孔６２を持たない電極６０を使用する場合と比べると、電解液の流れの位置と向きを調整しないようにすることができる。この場合、発生するガスは孔６２から逃げることができる。
【００２７】
孔６２を有する電極６０は、電極６０がドレッシングプロセス中に回転しない従来の状況にも有利に適用できる。
【００２８】
ワークピース４０の得られるジオメトリの精度は、ＥＬＩＤ研磨プロセス中のスライド３０の移動精度に関連する。このことは、ＥＬＩＤ研磨プロセスに関して言えるだけでなく、例えば、ワークピース４０の研磨と研磨ツールのドレッシングを同時に行わない通常の研磨加工、旋盤加工、ミリング加工のような可動スライド３０によってワークピース４０を支持するすべてのプロセスに関しても言える。
【００２９】
従来技術では、最終製品のジオメトリに比較的高い精度が要求される場合、研磨装置によって処理された後に製品測定を行い、必要であれば修正する。このことは面倒で時間のかかる処理である。
【００３０】
上述の問題の解決方法として、本発明は、スライド３０の移動を正確に制御する方法を提案するものであり、このことを図４および図５につき説明する。
【００３１】
図４および図５は、スライド３０およびワークピース４０を線図的に示す。図４において、カップ状ホイール１０を線図的に示す。図４は、カップ状ホイール１０の研磨面１１によって処理するワークピース４０の表面４１に対してカップ状ホイール１０を位置決めする普通の手法を示す。カップ状ホイール１０の端面１５および処理されるワークピース４０の表面４１は、互いに平行でない。その代わり、この端面１５と表面１４との間には僅かな角度を持つ。この理由は容易に理解できるであろう。カップ状ホイール１０がワークピース４０に対してこのような状態にあると、ワークピース４０の既に処理された部分の研磨が回避され、また研磨面１１の比較的小さい部分のみが研磨プロセスに関与する。換言すれば、カップ状ホイール１０の傾斜位置決めによって、ワークピース４０の既に処理した部分がカップ状ホイール１０の研磨面１１に再び接触することが確実となる。
【００３２】
スライド３０は支持面３５上を摺動し、この支持面３５は、例えば、花崗岩もしくは他の適当な材料のベース３６の上面とすることができる。支持面３５は、図４および図５に線図的に誇張して示したように、正確に平坦ではない。好適な実施例においては、スライド３０を空気支持体３１によって支持する。図４および図５では、この空気支持体３１を回転するボールとして線図的に示した。スライド３０および空気支持体３１をアクチュエータ３２を介して連結する。スライド３０の移動中、空気支持体３１は、支持面３５にわたり移動する。
【００３３】
アクチュエータ３２を調整自在とし、スライド３０と空気支持体３１との間の距離を可変にする。本発明による重要な特徴として、アクチュエータ３２を制御手段５０により、支持面３５並びに研磨プロセス中のワークピースに作用する研磨力の影響の不規則性を完全に補償し、スライド３０が直線的な平面に沿って移動するようにする。
【００３４】
図４に示した本発明による比較的簡単な制御方法のため、仮想的基準面５１に対する支持面３５の不規則性の測定結果を制御手段５０に記憶する。
【００３５】
以下、仮想基準面５１が延在する平面上で互いに直交する方向をｘ方向およびｙ方向と称する。さらに、ｘ方向およびｙ方向の双方に直交する方向をｚ方向と定義する。図４および図５において、ｘ方向およびｚ方向を、矢印ｘ，ｚのセットで線図的に示す。
【００３６】
上述の測定結果を基づいて、スライド３０と空気支持体３１のｘ位置およびｙ位置のあらゆる可能な組み合わせに対して、制御手段５０はスライド３０と空気支持体３１との間の必要距離を決定することができる。
【００３７】
研磨プロセス中、スライド３０の移動に関するすべての局面は制御手段５０によって制御する。このプロセスにおいて、スライド３０および、とくに、空気支持体３１のｘ位置およびｙ位置に関する情報を制御手段５０に供給し、制御手段５０がスライド３０のｚ位置を適正に制御できるようにする。原理的に、スライド３０のｘ位置およびｙ位置に関する情報は、フィードバックして、またはフィードバックすることなく取得することができる。フィードバックすることなく情報を取得することは、スライド３０のｘ位置およびｙ位置が、単純に、制御手段５０によって示されるｘ位置およびｙ位置に対応するという仮定に基づいていることを意味する。フィードバックして情報を取得することは、より複雑なものになり、スライド３０の実際のｘ位置およびｙ位置を検出し、またスライド３０のこれらの位置に関する情報を制御手段５０に伝送する検出器等を設けることを意味する。制御手段５０において、実際のｘ位置およびｙ位置に関する情報を、指定されたｘ位置およびｙ位置に関する情報と比較する。相違があった場合、制御手段５０は、検出した実際のｘ位置およびｙ位置が指定されたｘ位置およびｙ位置に対応するまで、スライド３０を移動するよう制御する。フィードバックをしたｘ位置およびｙ位置に関する取得情報は一層安全であり、実際的に好ましいものである。
【００３８】
スライド３０のｘ位置およびｙ位置に関連する情報を制御手段５０が取得すると、すべてのｘ位置およびｙ位置に対する支持面３５と仮想基準面５１との間の記憶した誤差値に基づいてスライド３０と各空気支持体３１との間の必要距離を決定することができる。
【００３９】
空気支持体３１のあるｘ位置およびｙ位置に対して、スライド３０の上面３３と空気支持体３１との間の必要とされる距離を決定するため、制御手段５０に適用される簡単なアルゴリズムは、以下のように記載される。記載を簡素化するため、以下のように定義をする。即ち、
距離Ｄ＝仮想基準面５１と支持面３５との間の測定した可変距離
距離Ｃ＝スライド３０の上面３３と仮想基準面５１との間の必要とされる一定距離
距離Ｂ＝空気支持体３１ｚ方向の長さ
距離Ｌ＝スライド３０の上面３３と空気支持体３１との間の必要とされる可変距離
【００４０】
空気支持体３１のｘ位置およびｙ位置に関連する情報に基づいて、距離Ｄは遠くした測定結果から既知である。距離Ｃおよび距離Ｂは一定距離であるため、制御手段５０は以下の関係式によって距離Ｌを見出すことができる。即ち、
Ｌ＝Ｄ＋Ｃ−Ｂ
【００４１】
スライド３０がｘ方向および／またはｙ方向に移動するとき、スライド３０と空気支持体３１との間に配置されたアクチュエータ３２の長さにおける必要とされる変化は、スライド３０の第１位置における距離Ｌとスライド３０の第２位置における距離Ｌとの間の比較に基づいて決定される。空気支持体３１が支持面３５の頂部から支持面３５の谷部に移動するとき、アクチュエータ３２の長さを増大させる必要がある、すなわち、アクチュエータ３２を突出させ、必要とされる一定距離Ｃを維持するようにする。逆に、空気支持体３１が支持面３５の谷部から支持面３５の頂部に移動するとき、アクチュエータ３２の長さを減少させ、すなわち、アクチュエータ３２を後退させる。
【００４２】
図５に示す本発明のより複雑な制御方法は、実際の基準面５２を、仮想基準面５１に重ねて利用する。このようにして、スライド３０の実際の位置に関するフィードバックが、スライド３０と実際の基準面５２との間の測定距離の形式で制御手段５０に与えられ、研磨プロセス中にスライド３０に加わる他の負荷が補償される。
【００４３】
仮想基準面５１と比較すると、実際の基準面５２は、研磨装置の少なくとも１個の実際の構成部材によって体現される。研磨装置は、例えば、３個のインバール（不変鋼）の真っ直ぐな端縁を有し、これにより、測定中に自由度５で決定される測定が可能になる。当然、図５に誇張して線図的に示したように、実際基準面５２は正確に平坦ではない。
【００４４】
スライド３０の移動中、スライド３０の上面３３と実際基準面５２との間の距離Ｓは、センサ５３によって決定される。この距離Ｓの値は制御手段５０によって使用され、アクチュエータ３２の長さの必要とされる一時的変化を決定し、スライド３０の上面３３が真っ直ぐな平面に沿って移動することができる。
【００４５】
距離Ｄに関連する情報、および実際基準面５２と支持面３５との間の距離Ｒに関連する情報を記憶するため、スライド３０を無負荷状態で移動する間に初期測定を行い、このときアクチュエータ３２の長さを固定する。このようにして、支持面３５の仮想基準面５１に対する不規則性（距離Ｄ）が測定され、制御手段５０に記憶する。さらに、センサ５３からの信号を測定し、制御手段に記憶する。
【００４６】
上述したように、センサ５３の信号は距離Ｓを表す。初期測定中、スライド３０の上面３３の経路は、支持面３５の経路に対応する。この結果、センサ５３の記憶した信号は距離Ｒを表す。
【００４７】
制御手段５０がスライド３０のｘ位置およびｙ位置に関する情報を取得すると、制御手段５０は、スライド３０と各空気支持体３１との間の必要とされる距離を、初期測定によって得られた記憶情報に基づいて、決定することができる。
【００４８】
空気支持体３１のあるｘ位置およびｙ位置に対する距離Ｌを決定するため制御手段５０に適用されるフィードバックを有するアルゴリズムは以下のように記述される。
【００４９】
空気支持体３１のｘ位置およびｙ位置に関連する情報に基づいて、距離Ｄは記憶した初期測定結果から既知である。距離Ｃおよび距離Ｂは一定距離であるため、距離Ｌは、以下の関係式で見出される。即ち、
Ｌ＝Ｄ＋Ｃ−Ｂ
【００５０】
制御手段５０は、距離Ｌが決定された値になるようアクチュエータ３２を制御しなければならない。このプロセスにおいて、アクチュエータ３２に加わる他の負荷も考慮しなければならない。研磨プロセス中、このような他の負荷は、研磨力の結果現れる。したがって、アクチュエータ３２は、他の負荷が制御手段５０によって補償されない場合に、設定距離Ｌはごく小さいものとして偏倚（バイアス）される。したがって、センサ５３によって供給される情報に基づくフィードバックを行うことは重要である。このため、この情報を使用するステップをアルゴリズムは有する。
【００５１】
空気支持体３１のとりうるあらゆるｘ位置およびｙ位置に対して、制御手段５０は以下の関係式によって必要な距離Ｓを決定することができる。すなわち、
Ｓ＝Ｄ＋Ｃ−Ｒ
センサ５３の信号に基づいて、制御手段５０は、距離Ｓの実際の値を決定し、実際の値が必要な値に等しいかをチェックする。制御手段５０が必要とされる値と実際の値との差を見出したとき、差がゼロとなるような信号をアクチュエータ３２に伝送する。差がゼロである限り、スライド３０の上面３３は、真っ直ぐな表面に沿って移動する。上述したように、このような移動は、スライド３０に支持したワークピース４０の得られるジオメトリ精度に寄与する。
【００５２】
上述の説明から明らかなように、支持面３５にわたるスライド３０の移動中、制御手段５０は、連続的に、センサ５３によって感知した実際の距離を必要距離Ｓに比較する。制御手段５０はアクチュエータ３２を制御して、スライド３０の上面３３を真っ直ぐな平面に沿って移動させるため、実際距離Ｓが常に必要距離Ｓに等しくなるよう制御するので、スライドのこのような移動中、センサ５３は実際基準平面５２の形状を正確に観察すると言える。
【００５３】
スライド３０のｚ位置を制御するために上述の制御方法を適用するとき、支持面３５の不規則性は補償される。しかし、支持面３５の傾斜は、スライド３０の傾斜移動を引き起こす。すなわち、この制御方法にはこのような逸脱を考慮するステップを有していないためである。それでも、スライド３０は平坦平面に沿って移動する。傾斜移動できる利点としては、アクチュエータ３２によって実施しなければならない修正は、平坦平面移動するだけでなく、正確に真っ直ぐな平面で移動すべき状況と同様に大きい修正ではない点である。
【００５４】
好適には、空気支持体３１を使用してスライド３０を支持し、また支持面３５にわたりスライド３０を支持する。しかし、他の適当な手段を使用してこれらのタスクを満足させることもできる。
【００５５】
最終製品の所望のジオメトリに基づいて、スライド３０の上面３３と仮想基準面５１との間の距離は、必ずしも一定でをる必要はない。処理面４１は、完全に平坦であることを必要としない場合、スライド３０の位置を制御するときに制御手段５０が追随するアルゴリズムは、スライド３０の上面３３と仮想基準面５１との間の距離の値をスライド３０のｘ位置およびｙ位置に関する情報に基づいて決定する追加のステップを含むものとすることができる。。このことは、一方でスライド３０の上面３３と仮想基準面５１との間の距離の値と、他方でスライド３０のｘ位置およびｙ位置の値との関係に関する情報を制御手段５０が取得できる場合にのみ可能であると理解されたい。
【００５６】
理論的には、研磨プロセス中、ワークピース４０を所定位置に維持しつつ、研磨ツールをワークピース４０に対して移動させることもできる。この場合、研磨ツールの位置を制御するのに、上述の制御方法を適用できる
【００５７】
本発明制御方法は、スライド３０およびツールの適用される加工の種類に無関係に、スライド３０またはツールを正確に制御するのに適している。処理は、ＥＬＩＤ研磨加工または他の任意の研磨加工とすることができるが、例えば、旋盤加工もしくはミリング加工とすることもできる。
【００５８】
上述の説明から、ワークピース４０の得られるジオメトリの精度は、ワークピース４０が可動スライド３０によって支持される処理中におけるスライド３０の移動精度に関連することに留意されたい。ワークピース４０の得られるジオメトリの精度に影響する他の重要な要因としては、ワークピース４０が処理される装置、例えば、本発明によるＥＬＩＤ研磨装置の剛性である。
【００５９】
理想的には、ワークピース４０の位置は、ツールの位置とは無関係にすべきである。換言すれば、ツールがワークピース４０に接触し、ワークピース４０を切削するとき、ワークピース４０が、加工に伴う機械加工力の影響を回避したり、この影響により偏向したりすべきではない。したがって、装置フレームの全体剛性はできるだけ高いものとすべきである。
【００６０】
図６は、研磨装置フレーム４と、ワークピース４０と、ワークピース４０を切削する研磨ツール５とを線図的に示す。ワークピース４０の研磨ツール５に対する移動を、矢印ｍで示すとともに、切削加工の結果、研磨ツール５とワークピース４０との間に作用する研磨力を矢印Ｆで示す。全体フレーム剛性ｋをジグザグラインで線図的に示す。
【００６１】
ワークピース４０の位置を制御するため、制御手段５０を設ける。研磨加工中、制御手段５０は、研磨ツール５に対するワークピース４０の位置を指示することにより切削深さを決定する。全体フレーム剛性ｋが比較的高い場合、研磨力Ｆが極めて高いものになり易い。すなわち、研磨ツール５が加工しているワークピース４０の表面４１により高い抵抗に遭遇するときに生ずる研磨加工における変動が小さいからである。この加工において、研磨力Ｆが高くなりすぎると、研磨加工の質を低下させる。極端な場合、研磨ツール５、研磨装置および／またはワークピース４０は深刻なダメージを受ける恐れがある。
【００６２】
本発明は、研磨力Ｆを制限して研磨加工の質の低下、研磨ツール５、研磨装置および／またはワークピース４０の損傷を回避する対策を施したワークピース４０の位置制御方法を提案する。
【００６３】
ワークピース４０の位置制御を、図７および図８につき説明する。
【００６４】
本発明の重要な特徴によれば、研磨装置に、力（フォース）の限界を規定するフォースリミッタを設ける。研磨力Ｆと、ワークピース４０の不特定面４１上における研磨ツール５の位置との関係を表すグラフを示す図７の上方部分に、力の限界を点線で示す。
【００６５】
研磨力Ｆが力の限界よりも低い力である限り、ワークピース４０から位置セットポイントを越えて突出するすべての材料を研磨ツール５が除去することができるよう、研磨ツール５に対するワークピース４０の位置は、制御手段５０によって制御される。ワークピース４０の表面４０の詳細を示す図７の下方部分において、位置セットポイントを点線で示す。通常は、この位置セットポイントは、切削の所要深さに密接に関連する。研磨ツール５が位置セットポイントを越えて突出するすべての材料を除去できる研磨ツール５に対するワークピース４０の位置を、以下に有効ワークピース位置と称する。
【００６６】
有効ワークピース位置に達することができるようにするため研磨力Ｆが力の限界を越える必要がある場合、制御手段５０は、もはや、位置セットポイントに関する情報に基づいてワークピース４０の位置を制御しない。その代わりに、このような場合、制御手段５０は、力の限界に関する情報に基づいてワークピース４０の位置を制御し、研磨力Ｆの値が力の限界値のレベルに留まるようにする。
【００６７】
研磨力Ｆを力の限界に移動するとき、ワークピース４０は有効ワークピース位置に達することはできないこと明らかである。その代わり、ワークピース４０は研磨ツール５から離れるよう位置決めされ、この結果、研磨ツール５は位置セットポイントを越えて突出する材料の頂部部分のみ除去するとともに、この材料の底部部分は無視される。
【００６８】
図７において、研磨経路にわたり除去されるワークピース４０の材料をハッチングで示し、また参照符号４２で示す。図７から明らかなように、研磨力が力の限界よりも低い状況では、位置セットポイントを越えて突出するすべての材料が除去され、研磨力Ｆが制限される状況では、位置セットポイントを越えて突出する材料の頂部部分のみ除去される。位置セットポイントを越えて突出するすべての材料を除去できるようにするには、１回もしくはそれ以上の追加の研磨通過を必要とし、このとき研磨ツール５はワークピース４０の表面４１上の移動を、研磨力Ｆが力の限界を越えないようになるまで繰り返す。
【００６９】
実際上の状況において、ワークピース４０の研磨ツール５に対する位置のみが変化し、研磨ツール５自体は変位しない。研磨力Ｆが力の限界を越えないようにすることは、ワークピース４０の位置を制御し、研磨ツール５から装置フレーム４までの剛性を実質的に低下させ、換言すれば、研磨ツール５の懸垂を仮想的に弾性的にすることにより達成することができる。この作用は、機械的もしくは電気的に幾つかの実際的な手法によって得ることができる。例えば、位置コントローラを有するサーボシステムによりワークピース４０の位置を制御するとき、位置コントローラに作用するフォースコントローラを設ける。この方法では、研磨力Ｆが力の限界をこえる場合、フォースコントローラは、位置コントローラのセットポイントを変更し、研磨力Ｆが力の限界を越えないようにする。換言すれば、研磨力Ｆが力の限界以下である限り、位置制御が適用され、研磨力Ｆが力の限界を越えると、即座に研磨装置はフォース制御に切り替わる。
【００７０】
図８に、ワークピース４０の上述した位置制御方法を実行するため、研磨装置に実装する制御回路１００を示す。位置コントローラを参照符号１０１で示し、フォースコントローラを参照符号１０２で示す。本発明の重要な特徴によれば、制御回路１００は、位置制御ループ１１０並びにフォース制御ループ１２０を有する。
【００７１】
制御回路１００の動作中、位置セットポイント１０３に関する情報を位置コントローラ１０１に伝送する。この情報に基づいて、位置コントローラ１０１は、研磨ツール５に対するワークピース４０の位置をセットすることにより研磨加工１０４に作用する。この研磨加工中、制御回路１００は、連続的に、研磨ツール５に対するワークピース４０の実際位置、並びに研磨力Ｆをチェックする。研磨ツール５に対するワークピース４０の実際位置に関する情報を位置コントローラ１０１に、位置制御ループ１１０を介して伝送する。必要であれば、位置コントローラ１０１は、一方では位置セットポイントの受信した情報、他方では研磨ツール５に対するワークピース４０の実際位置の受信した情報に基づいて、研磨ツール５に対するワークピース４０の位置を調整する。研磨力Ｆに関する情報は、フォース制御ループ１２０の一部であるフォースコントローラ１０２に伝送される。
【００７２】
フォースコントローラ１０２は、インタプリタ１０５とＰＩＤコントローラ１０６とを有する。インタプリタ１０５において、補正値と研磨力Ｆの値との間の関係を記憶する。この関係は、研磨力Ｆの所定範囲にわたり補正値がゼロであることを意味する、いわゆる「デッドバンド」を有する。図示の実施例では、この関係は、デッドバンドが力の限界以下の研磨力Ｆに関連する。
【００７３】
インタプリタ１０５において、研磨力Ｆに関する情報に基づいて補正値を決定する。研磨力Ｆが力の限界以下である場合には、補正値はゼロであり、この結果、位置コントローラ１０１への入力は、フォースコントローラ１２０によって影響されない。しかし、研磨力Ｆが力の限界を越えると、補正値を見出してＰＩＤコントローラ１０６に伝送する。補正値に基づいて、ＰＩＤコントローラ１０６は位置セットポイントを調整し、これによって、研磨ツール５に対するワークピース４０の位置を位置制御ループ１１０により調整する。位置セットポイントの調整は、研磨力Ｆが力の限界値に対応する位置をワークピース４０がとるように調整する。
【００７４】
図示の制御回路１００の代わりに、本発明の範囲内で他の制御回路も可能であると理解されたい。例えば、図示のＰＩＤコントローラ１０６の代わりに他のコントローラを適用することもできる。補正値に基づいて位置セットポイントを調整する代わりに、研磨力Ｆを単に制限するだけでもよい。他の実施例として、ワークピース４０を支持するスライド３０と支持面３５との間に存在するアクチュエータ３２を制限して研磨力Ｆを制限することもできる。
【００７５】
さらに、機械加工力が高すぎるときに位置制御からフォース制御に切り替える機械加工力制限方法は、多くの加工に適用できる。原理的には、この方法は、ワークピース４０を切削ツールによって切削処理するすべての加工において実施でき、例えば、旋盤加工もしくはミリング加工がある。
【００７６】
ワークピース４０をベース３６上に支持かつ位置決めするようスライド３０を支持する２つの異なる方法を、図９および図１０につき説明する。
【００７７】
図９に示す構成は、図４および図５で線図的に示した構成に対応する。スライド３０はベース３６の支持面３５上に空気支持体３１によって支持し、スライド３０は、アクチュエータ３２を介して空気支持体３１に連結する。各アクチュエータ３２の剛性ｋを示す。図９および図１０において、２個のアクチュエータ３２ａ，３２ｂを示し、アクチュエータ３２ａ，３２ｂのうち一方のアクチュエータにおける剛性をｋa で示し、他方のアクチュエータにおける剛性をｋb で示す。
【００７８】
研磨加工中、スライド３０は研磨力Ｆを受ける。何の対策もされていない場合にスライド３０の中心に作用しない研磨力Ｆによって生ずるスライド３０の角度移動は、アクチュエータ３２ａ，３２ｂが互いに平行移動することにより防止される。
【００７９】
スライドは、所定数の位置、すなわち、アクチュエータ３２をスライド３０に連結する位置でのみ支持されるため、スライド３０が一方では研磨力Ｆを受け、他方では剛性ｋa およびｋb を受ける態様は、研磨力Ｆがスライド３０に作用する異なるポイント毎に異なる。例えば、スライド３０の周縁の近傍でスライド３０に研磨力Ｆが作用する場合、剛性ｋa およびｋb のうち一方のみが研磨力Ｆに作用する。図９に示す実施例においては、剛性ｋb のみが研磨力Ｆの補償を行う。しかし、異なる状況、例えば、スライド３０の中心に作用ポイントがある場合、双方の剛性ｋa およびｋb が研磨力Ｆに作用する。スライド３０の中心に作用ポイントがある場合、スライド３０の支持は、研磨力Ｆに対して大きな抵抗をもたらし、スライド３０の支持剛性が大きくなる。
【００８０】
スライド３０の支持剛性の変動は、加工するワークピース４０の表面４１におけるジオメトリに影響するという欠点がある。スライド３０の中心近傍では、アクチュエータ３２ａ，３２ｂの比較的高い剛性を補償するために研磨力Ｆはより大きくなり、スライド３０の周縁近傍では、アクチュエータ３２ａ，３２ｂの比較的低い剛性を補償するために研磨力Ｆはより小さくなる。この結果、表面４１の中心では、表面４１の周縁におけるよりも加工しているワークピース４０の表面４１から除去される材料が多くなる。このことは、不利な結果として、凹面４１が得られる。
【００８１】
図１０に示すスライド３０の支持方法は、表面４１が凹面状となる上述の問題を解決する。この解決法によれば、空気支持体３１を、アクチュエータ３２ａ，３２ｂによってベース３６の支持面３５に支持するとともに、スライド３０を空気支持体３１に支持する。図９に示す構成では、空気支持体３１およびスライド３０は、支持面３５に対して一緒に移動する。これと異なり、図１０に示す構成では、スライド３０は空気支持体３１に対して移動し、この空気支持体３１は、アクチュエータ３２を介して支持面３５に固着する。この構成においては、空気支持体３１に対するスライド３０の位置は、スライド３０に対する研磨力Ｆの作用ポイントに調整され、作用ポイントが空気支持体３１に対して常に同一位置となる。したがって、研磨力Ｆに作用するスライド３０の支持剛性は一定となり、研磨力Ｆの変動が回避され、完全に平坦に加工される表面４１が得られる。
【００８２】
好適には、研磨力Ｆが常にアクチュエータ３２の構成の中心ポイントに指向するようにスライド３０を空気支持体３１に対して移動させ、スライド３０の支持剛性が最大になるようにする。
【００８３】
実用的な実施例においては、空気支持体３１上を摺動するスライド３０の底面３４を拡大し、スライド３０の空気支持体３１に接触する側面を広くする。
【００８４】
図９および図１０に示す双方の構成は、ワークピース４０を可動スライド３０に支持するあらゆる加工に適用できる。
【００８５】
以上説明した実施例において、研磨面１１は平坦であり、電極６０は平坦上面６５および平坦下面６６を有するディスク形状とした。
【実施例２】
【００８６】
用途に応じて、本発明によるＥＬＩＤ研磨装置１には、平坦研磨面１１の代わりに、湾曲した研磨面１１を有する研磨ツールを設けなければならない場合もある。このような研磨ツールの実施例を図１１に示す。
【００８７】
図１１に示す研磨ツール３は、凸状研磨面１１を有し、とくに、円形周面を有する研磨面１１である。研磨ツール３を回転軸線１６の周りに回転させ、ワークピース４０を図示のように移動させるとき、最終製品は凹面状になる。この最終製品は、例えば、凹レンズとすることができる。図１１において、最終製品のとりうる輪郭を点線４５で示す。
【００８８】
上述した実施例で説明した電極６０のような平坦上面６５を有するディスク状電極を、この凸状研磨面１１のドレッシングに適用する場合、十分なドレッシング処理を実施できない。この主な理由は、電極６０と研磨面１１との間に電解プロセスを生ずることができるように、電極６０の直線的部分しか研磨面１１に十分接近できないから、換言すれば、ドレッシング領域が小さすぎるからである。ドレッシング処理を有効に実施するために、電極６０の研磨面１１に近接する部分を大きくする。したがって、凸状研磨面１１をドレッシングするのに好適な電極６０は、凹面状のドレッシング表面にする。図１１には、このような電極６０を示し、この凹面を参照符号６４で示す。電極６０は、凹面６４が研磨面１１の部分を包囲するように位置決めする。
【００８９】
好適には、電極６０の大きな部分を研磨面１１に近接させることが重要であるため、電極６０は、研磨ツール３によって得られる最終製品の少なくとも一部の形状に似た形状の部分を有するものとする。
【００９０】
本発明の重要な特徴によれば、ドレッシング処理中に電極６０の凹面６４の汚れを回避するため、実際にドレッシング処理を生ずるドレッシング領域７５に対して電極６０を移動させる。
【００９１】
効果的なオプションとしては、電極６０を研磨ツール３の回転軸線１６の周りに往復運動させる。図１１に示すように、電極６０の往復運動を湾曲矢印９５で線図的に示す。しかし、電極６０のこの運動には、電極６０が回転するポイント、すなわち、研磨ツール３の回転軸線１６に対する往復運動の方向が変化するポイントで、電極６０が一瞬静止するという欠点がある。この静止の瞬間には、電極６０はドレッシング領域７５に対して移動せず、電極６０がドレッシング領域７５に対して移動する状況に比べるとドレッシング処理が効果的に行われない。この結果、研磨加工に一瞬影響し、ワークピース４０の加工表面４１に痕跡が残る。
【００９２】
最良品質の加工表面を有する最終製品を得るためには、ワークピース４０の表面４１の加工および研磨ツール３の研磨面のドレッシングを連続的に行うＥＬＩＤ研磨加工中、電極６０をドレッシング領域７５に対して連続的に移動させることが極めて重要である。したがって、湾曲した研磨面１１を有する研磨ツール３を適用する場合には、湾曲面６４を有する電極６０を適用することが重要であるだけでなく、ＥＬＩＤ研磨加工中にドレッシング領域７５に対して電極６０を静止させることを回避することも重要である。
【００９３】
図１１に示すような凸状研磨面１１および電極６０の凹面６４の場合、ドレッシング領域７５に対する電極６０の連続的な移動は、研磨ツール３の回転軸線１６の周りの往復運動に対して他の往復運動を付加することによって得られ、この他の往復運動は、回転軸線１６の方向へのほぼ直線的な運動である。図１１において、この他の直線的な往復運動を直線的な矢印９６で線図的に示す。研磨ツール３の回転軸線１６の周りの湾曲した往復運動および回転軸線１６の方向への直線的な往復運動の結果、組み合わせの運動が得られ、このコースを、図１１で閉鎖ループ９７で線図的に示す。この組み合わせ運動は、静止する瞬間のないうろつき運動である。
【００９４】
研磨面１１は多くの形状にすることができ、また電極６０も多くの形状にすることができる。例えば、研磨面１１を凹面状にし、電極６０を凸面状にする。図示の実施例のように、研磨面１１および凹面６４の双方を円形とすることができるが、楕円形状にすることもできる。さらに、研磨面１１および電極６０の形状をより複雑なものにし、例えば、図示のような単独湾曲の代わりに２回の湾曲部を有するものとすることができる。いずれにせよ、重要なことは、電極６０の形状を研磨面１１の掛合に適合させ、研磨面１１の近傍に位置する電極６０の領域が、ドレッシング処理を有効に生ずるよう十分大きいこと、換言すれば、ドレッシング領域７５が十分大きいことである。さらに、研磨面１１および電極６０の形状に無関係に、電極６０をドレッシング領域７５に対して連続運動できるよう電極６０を構成し、ドレッシング処理中にドレッシング領域に対して電極６０が静止することがないようにすることが重要である。
【００９５】
加工時間も、研磨加工における重要な要素である。したがって、研磨加工を受ける必要がある２個またはそれ以上の表面を有するワークピースの場合、表面の順次加工の代わりに、同時加工を行うことも有益なオプションである。
【実施例３】
【００９６】
図１および図２に示すＥＬＩＤ研磨装置１では、複数個の研磨面１１を有する研磨ツールを配置することができる。このような研磨ツールの例を図１２に示す。
【００９７】
図１２に示す研磨ツール２は、円形周面を有するディスクの形状をなし、互いにほぼ直交する２個の研磨面１１ａ，１１ｂを有する。第１研磨面１１ａは、研磨ツール２の端面２５における環状の研磨面であり、第２研磨面１１ｂは、研磨ツール２の湾曲面２６をカバーする第２研磨面１１ｂである。
【００９８】
研磨ツール２を使用することにより、図１２に示すように、互いにほぼ直交する２個の光学面を有する最終製品２７を得ることができる。このような最終製品２７は、例えば、直交ミラーとすることができる。本発明の重要な特徴によれば、研磨加工中、素材品（図示せず）の２個の表面を同時に加工することができる。この加工において、研磨ツール２は回転軸線２８の周りに回転し、製品を回転する研磨ツール２に対して移動させることにより、双方の研磨面１１ａ，１１ｂが製品に達して製品を同時加工する。
【００９９】
第１研磨面１１ａをドレッシングするため、第１電極６０ａを第１研磨面１１ａの近傍に位置決めし、第１電極６０ａと第１研磨面１１ａとの間にごく僅かな間隙が存在する、換言すれば、ドレッシング処理を生ずる第１ドレッシング領域７５ａが第１電極６０ａと第１研磨面１１ａとの間に存在するようにする。第２研磨面１１ｂをドレッシングするため、第２電極６０ｂを第２研磨面１１ｂの近傍に位置決めし、第２電極６０ｂと第２研磨面１１ｂとの間にごく僅かな間隙が存在する、換言すれば、ドレッシング処理を生ずる第２１ドレッシング領域７５ｂが第２電極６０ｂと第２研磨面１１ｂとの間に存在するようにする。双方の電極６０ａ，６０ｂをパルス発生器（図１２では図示しない）の負極に接続し、研磨ツール２をパルス発生器の正極に接続する。ドレッシング処理を行うことができるようにするため、電極６０ａ，６０ｂと対応する研磨面１１ａ，１１ｂとの間のドレッシング領域７５ａ，７５ｂに、第１電解液供給手段（図示せず）および第２電解液供給手段（図示せず）を介して、それぞれ電解液を供給する。
【０１００】
本発明の重要な特徴によれば、双方の電極６０ａ，６０ｂを、それぞれドレッシング領域７５ａ，７５ｂに対して移動可能にする。第１電極６０ａは、回転軸線６１ａの周りに回転自在の回転ディスクとして形成する。第２電極６０ｂは、図１１に示す電極６０のような形状にし、この図１１の実施例の電極６０につき説明したうろつき運動を行うよう構成する。
【０１０１】
ＥＬＩＤ研磨加工中、研磨ツール２および第１電極６０ａは、それぞれに対応する回転軸線２８，６１ａの周りに回転し、第２電極６０ｂは、うろつき運動を行う。この加工中に、電解液を、電極６０ａ，６０ｂと対応の研磨面１１ａ，１１ｂとの間のドレッシング領域７５ａ，７５ｂに供給する。さらに、一方では研磨ツール２と他方では電極６０ａ，６０ｂとの間に、パルス発生器（図１２では図示せず）により電位差を発生させ、これら電極６０ａ，６０ｂと対応する研磨面１１ａ，１１ｂとの間に電流を発生させる。
【０１０２】
電極６０ａ，６０ｂと対応の研磨面１１ａ，１１ｂとの間に電流および電解液が流れる結果、双方の研磨面１１ａ，１１ｂが同時にドレッシング（補修）される。本発明の重要な特徴によれば、双方の電極６０ａ，６０ｂを対応のドレッシング領域７５ａ，７５ｂに対して連続的に移動させる。この結果、電極６０ａ，６０ｂの汚れを生ずることなく、また一定の最適な条件の下にドレッシング処理が行われる。
【０１０３】
図示の実施例では、ブラシ９０ａ，９０ｂを設け、それぞれ電極６０ａ，６０ｂの部分をこすり、ドレッシング処理に関与する部分を全体的にきれいにする。
【０１０４】
研磨面１１ａ，１１ｂは連続的にドレッシングされるため、研磨加工を中断する必要はない。したがって、双方の加工面は、研磨加工の停止および開始によって生ずる痕跡によって損傷を受けることがない。さらに、最適な条件の下にドレッシング処理がつねに行われるため、研磨面１１ａ，１１ｂの性能は高いレベルに常に維持される。これに付随する結果として、加工する力を比較的低いレベルに維持でき、加工面のダメージ、および副次面ダメージを完全に回避できる。
【０１０５】
研磨加工が完了した後には表面の後処理は不要となる。すなわち、上述したように連続的な研磨加工およびドレッシング処理によって優れた品質の表面が得られるためである。この品質は、最終製品が光学的目的のために使用されるものであっても保証される。
【０１０６】
電極６０ａ，６０ｂは、電極６０ａ，６０ｂが研磨面１１ａ，１１ｂを適正にドレッシングすることができるような形状にすることが重要である。研磨ツール２は、任意の適当な形状にすることができ、また２個以上の研磨面１１にすることもできる。概して、電極６０ａ，６０ｂの数は、研磨面１１の数に合わせ、研磨面１１の数および形状は、最終製品２７の形状に依存する。
【０１０７】
複数個の研磨面１１ａ，１１ｂを同時にドレッシングすれば、ドレッシング領域７５ａ，７５ｂに対して移動する電極６０ａ，６０ｂを使用する必要はない。しかし、電極６０ａ，６０ｂを移動させないとき、電極６０ａ，６０ｂは急速に汚れ、ドレッシング処理も急速に低下する。したがって、電極６０ａ，６０ｂを移動させることが好ましい。
【０１０８】
上述した電極６０，６０ａ，６０ｂと研磨面１１，１１ａ，１１ｂのすべての組み合わせに関して、研磨面１１，１１ａ，１１ｂがずれた場合に電極６０，６０ａ，６０ｂが研磨面１１，１１ａ，１１ｂに追従するよう構成することが重要である。このようにして、研磨面１１，１１ａ，１１ｂに対する電極６０，６０ａ，６０ｂの位置を維持し、研磨面１１，１１ａ，１１ｂと電極６０，６０ａ，６０ｂとの間の距離が増大した結果としてのドレッシング処理の中断を回避できる。
【０１０９】
本発明の範囲は上述の実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を逸脱することなく、変更および改変することができることは当業者にとっては明らかであろう。
【０１１０】
明示しないが、本発明の幾つかの特徴を組み合わせることも理解できるであろう。例えば、２個の電極６０ａ，６０ｂによって単一研磨ツール２における２個の研磨面１１ａ，１１ｂを同時にドレッシングする構成において、双方の電極６０ａ，６０ｂに、ドレッシング処理中に発生するガスを逃がす孔６２を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明によるＥＬＩＤ研磨装置の構成部材をワークピースとともに示す線図的説明図である。
【図２】図１に示すＥＬＩＤ研磨装置の研磨ツールおよびドレッシングツールを、ワークピースとともに示す線図的説明図である。
【図３】本発明による研磨ツールおよびドレッシングツールの底面図である。
【図４】ワークピースを支持しかつワークピースを研磨ツールに対して位置決めするスライドの移動を制御する方法を示す説明図である。
【図５】ワークピースを支持しかつワークピースを研磨ツールに対して位置決めするスライドの移動を制御する方法を示す説明図である。
【図６】装置フレーム、研磨ツールおよびワークピースを示す線図的説明図である。
【図７】研磨プロセス中に力を制限する方法の説明図である。
【図８】研磨プロセス中に力を制御する制御回路のブロック図である。
【図９】ワークピースを固定ベースに支持する可動スライドを支持する方法の説明図である。
【図１０】ワークピースを固定ベースに支持する可動スライドを支持する方法の説明図である。
【図１１】本発明による研磨ツールおよびドレッシングツールの線図的説明図である。
【図１２】１個の研磨ツールおよび２個のドレッシングツール、並びに最終製品を示す線図的説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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