(57)【要約】【課題】回転中のポリッシャに被加工物を押し付けて平面研磨する平面研磨機において、熟練者でなくても、平面度の高いポリッシャを絶えず確保しながら、インプロセスで被加工物の平面研磨を高精度に実施できるようにする。【解決手段】平面研磨機１は、回転自在に支持された定盤５と、この定盤５の上面に貼設されたポリッシャ６とを備えている。ポリッシャ６には、ポリッシャ６の凹凸形状データを取り込む凹凸読み取りユニット２が付設されている。凹凸読み取りユニット２には、凹凸形状データに基づいてポリッシャ６の凹凸を修正する凹凸修正ユニット３が併設されている。被加工物の平面研磨に際しては、凹凸読み取りユニット２で、ポリッシャ６の凹凸データをリアルタイムに取り込んで凹凸修正ユニット３にフィードバックし、凹凸修正ユニット３で、この凹凸形状データに基づいてポリッシャ６の凹凸を修正することができる。【選択図】図１
2009090394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持されたポリッシャを備えた平面研磨機であって、
前記ポリッシャの凹凸形状データを取り込む凹凸読み取りユニットが設けられ、
この凹凸読み取りユニットが取り込んだ凹凸形状データに基づいて前記ポリッシャの凹凸を修正する凹凸修正ユニットが設けられていることを特徴とする平面研磨機。
【請求項２】
前記凹凸修正ユニットは、前記凹凸読み取りユニットの下流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の平面研磨機。
【請求項３】
前記凹凸読み取りユニットにおいて、前記ポリッシャの周方向の凹凸形状データを取り込む複数個の凹凸読み取り装置が、前記ポリッシャの半径方向に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平面研磨機。
【請求項４】
前記凹凸読み取り装置は、前記ポリッシャの凹凸に追従して移動する高精度平面部材と、この高精度平面部材の移動量を検出する変位計とを含むことを特徴とする請求項３に記載の平面研磨機。
【請求項５】
前記凹凸修正ユニットにおいて、前記ポリッシャの周方向の凹凸形状データに基づいて前記ポリッシャを修正する複数個の凹凸修正装置が、前記ポリッシャの半径方向に配設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の平面研磨機。
【請求項６】
前記凹凸修正装置は、前記ポリッシャを加圧する面修正皿を含むことを特徴とする請求項５に記載の平面研磨機。
【請求項７】
前記面修正皿は、前記ポリッシャの回転軸に平行な軸心を中心として回転自在に支持されていることを特徴とする請求項６に記載の平面研磨機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリッシャを回転させ、このポリッシャに被加工物を押し付けることにより、被加工物をポリッシャで平面研磨する平面研磨機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の平面研磨機においては、ポリッシャの研磨面が被加工物に転写されるという考え方が一般的であり、この考え方によれば、被加工物の被研磨面の平面度を向上させるためには、それを研磨するポリッシャの研磨面の平面度を確保することが極めて重要となる。
【０００３】
そのため、従来、ポリッシャの半径の２／３〜５／６程度の直径（例えば、ポリッシャの半径３００ｍｍの場合、２００〜２５０ｍｍ程度の直径）を有する金属製の修正リングを用いて、ポリッシャの凹凸を修正する方法が用いられていた（例えば、特許文献１、２参照）。これは、修正リングの内部に被加工物を取り付けた後、ポリッシャを回転させた状態で、修正リングを被加工物ごとポリッシャ上に載置して押し付けることにより、被加工物をポリッシャで平面研磨する方法である。そして、この方法では、修正リングをポリッシャの半径方向に移動させてポリッシャの凹凸を修正しつつ、被加工物の被研磨面の仕上がり具合を見てポリッシャの凹凸状態を事後的に確認している。
【特許文献１】実全平２−４３１５８号公報
【特許文献２】特開２００７−１９０６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これでは、ポリッシャの凹凸修正に際して、修正リングの押し付け力をポリッシャの凹凸具合に応じて適宜加減しなければならないため、ポリッシャの凹凸修正に熟練を要するという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、熟練者でなくても、平面度の高いポリッシャを絶えず確保しながら、インプロセスで被加工物の平面研磨を高精度に実施することが可能な平面研磨機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る第１の平面研磨機（１）は、回転自在に支持されたポリッシャ（６）を備えた平面研磨機であって、前記ポリッシャの凹凸形状データを取り込む凹凸読み取りユニット（２）が設けられ、この凹凸読み取りユニットが取り込んだ凹凸形状データに基づいて前記ポリッシャの凹凸を修正する凹凸修正ユニット（３）が設けられている平面研磨機としたことを特徴とする。
【０００７】
なお、本発明をわかりやすく説明するため、実施の形態を表す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施の形態に限定されるものでないことは言及するまでもない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被加工物の平面研磨に際して、凹凸読み取りユニットで、ポリッシャの凹凸データをリアルタイムに取り込んで凹凸修正ユニットにフィードバックし、凹凸修正ユニットで、この凹凸形状データに基づいてポリッシャの凹凸を修正することができる。その結果、熟練者でなくても、平面度の高いポリッシャを絶えず確保しながら、インプロセスで被加工物の平面研磨を高精度に実施することが可能な平面研磨機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
【００１０】
図１乃至図４には、本発明の実施の形態１を示す。
【００１１】
まず、構成を説明する。
【００１２】
平面研磨機１は、図１に示すように、機体（図示せず）を有しており、この機体には円盤状の定盤５が、軸心ＣＴ１を中心として矢印Ａ方向に回転自在に支持されている。さらに、定盤５の上面にはポリッシャ６が貼設されている。このポリッシャ６としては、研磨対象に応じて適切な材料（例えば、ポリウレタン系ＰＡＤ、スエード系ＰＡＤまたは光学用ピッチなど）を採用することができる。
【００１３】
また、ポリッシャ６には、図１および図２に示すように、凹凸読み取りユニット２が付設されている。凹凸読み取りユニット２は、Ｆ字形のフレーム２１を有しており、フレーム２１には５個の凹凸読み取り装置２２がポリッシャ６の半径方向に所定の間隔で配設されている。
【００１４】
各凹凸読み取り装置２２はそれぞれ、図２に示すように、円盤状の高精度平面部材２３および光学式非接触型の変位計２５から構成されている。ここで、高精度平面部材２３は、フレーム２１の下側アーム２１ａに、ポリッシャ６の研磨面６ａに当接した状態で昇降自在に支持されている。また、変位計２５は、高精度平面部材２３の上方に位置する形でフレーム２１の上側アーム２１ｂに固着されている。そして、高精度平面部材２３は、ポリッシャ６の研磨面６ａの凹凸に追従して昇降する従動部材２３ａと、この従動部材２３ａの上面に貼設された反射部材２３ｂとから構成されている。
【００１５】
なお、高精度平面部材２３の従動部材２３ａの材質は、ＳｉＣ、ＷＣ（タングステンカーバイド）、高耐熱耐食合金などを採用することができる。また、高精度平面部材２３の従動部材２３ａの平面度は、λ／３０以下であることが望ましい。
【００１６】
また、凹凸読み取りユニット２には、図１に示すように、その下流側に凹凸修正ユニット３が併設されている。凹凸修正ユニット３は、図３に示すように、Ｌ字形のフレーム３１を有しており、フレーム３１のアーム３１ａには、凹凸読み取り装置２２と同じ個数、つまり５個の凹凸修正装置３２がポリッシャ６の半径方向に所定の間隔で配設されている。
【００１７】
各凹凸修正装置３２はそれぞれ、図４に示すように、セグメントプレート３３、クロスローラガイド３５、ベース３６、エアシリンダー３７、締結アーム３９、モータ４０、ハウジング４１、カップリング４２、外筒４３、シャフト４４、２個のベアリング４５、４６、ツール軸４８および面修正皿４７から構成されている。ここで、セグメントプレート３３はフレーム３１のアーム３１ａに締結されている。セグメントプレート３３には、締結アーム３９を介してエアシリンダー３７が、そのラム３７ａを下向きにして取り付けられているとともに、クロスローラガイド３５を介してベース３６が矢印Ｂ、Ｃ方向に昇降自在に取り付けられており、ベース３６はエアシリンダー３７のラム３７ａに固定されている。また、ベース３６には外筒４３が取り付けられており、外筒４３の内部空間にはベアリング４５、４６を介してシャフト４４が回転自在に装着されている。一方、外筒４３の上側にはハウジング４１が載置されており、ハウジング４１の上側にはモータ４０が搭載されている。そして、モータ４０の出力軸４０ａにはカップリング４２を介してシャフト４４の上端部が連結されている。さらに、シャフト４４の下側にはツール軸４８が直結されており、ツール軸４８の下側には面修正皿４７が装着されている。この面修正皿４７は、図３に示すように、ポリッシャ６の研磨面６ａに当接している。したがって、エアシリンダー３７を駆動してベース３６を矢印Ｂ、Ｃ方向に昇降させることにより、面修正皿４７を同方向に昇降させることができる。また、モータ４０に通電してシャフト４４を回転させることにより、定盤５の軸心ＣＴ１に平行な軸心ＣＴ２を中心として面修正皿４７を矢印Ｄ方向に回転させることができる。
【００１８】
なお、面修正皿４７の材質は、ＳｉＣ、ＷＣ（タングステンカーバイド）、高耐熱耐食合金などを採用することができる。また、面修正皿４７の平面度は、λ／３０以下であることが望ましい。
【００１９】
次に、作用について説明する。
【００２０】
以上のような構成を有する平面研磨機１を用いて、レンズなどの円盤状の被加工物Ｗを平面研磨する際には、次の手順による。なお、これに先立ち、ポリッシャ６の凹凸具合（修正量）とエアシリンダー３７の圧力との相関性を事前に把握しておく。
【００２１】
まず、ポリッシャ凹凸修正工程で、ポリッシャ６上に研磨材を供給し、定盤５を軸心ＣＴ１を中心として矢印Ａ方向に定速で回転させる。すると、この定盤５の回転に伴い、ポリッシャ６が軸心ＣＴ１を回転軸として同期的に回転する。
【００２２】
その結果、凹凸読み取りユニット２では、ポリッシャ６の研磨面６ａの周方向および半径方向における２元的な凹凸データを取り込む。すなわち、各凹凸読み取り装置２２において、ポリッシャ６の研磨面６ａの周方向の凹凸に追従して高精度平面部材２３の従動部材２３ａが昇降し、これに伴って高精度平面部材２３の反射部材２３ｂと変位計２５との距離が増減するため、変位計２５は、この距離を計測してポリッシャ６の研磨面６ａの凹凸を非接触で検出し、ポリッシャ６の研磨面６ａの周方向における凹凸データを取得する。また、５個の凹凸読み取り装置２２はポリッシャ６の半径方向に配設されているので、ポリッシャ６の研磨面６ａの半径方向における凹凸データをも取得する。こうして、凹凸読み取りユニット２では、ポリッシャ６の研磨面６ａの周方向および半径方向における２元的な凹凸データが取り込まれる。
【００２３】
その後、凹凸読み取りユニット２で取り込まれた２元的な凹凸データは、凹凸修正ユニット３にフィードバックされる。これを受けて凹凸修正ユニット３では、ポリッシャ６の研磨面６ａの凹凸を周方向および半径方向において２元的に修正する。すなわち、各凹凸修正装置３２において、面修正皿４７は、軸心ＣＴ２を中心として矢印Ｄ方向に回転しつつ、凹凸データに基づき、ポリッシャ６の凹凸具合に対応した圧力でポリッシャ６を加圧する。その結果、ポリッシャ６の研磨面６ａの凹凸が周方向において修正される。なお、このとき面修正皿４７は軸心ＣＴ２を中心として矢印Ｄ方向に回転しているので、たとえポリッシャ６の凹凸が面修正皿４７の正面（側面）に衝突しようとしても、この凹凸と面修正皿４７との衝突を横に逃がして衝撃を緩和することができる。また、５個の凹凸修正装置３２はポリッシャ６の半径方向に配設されているので、ポリッシャ６の研磨面６ａの凹凸が半径方向においても修正される。こうして、凹凸修正ユニット３では、ポリッシャ６の研磨面６ａの周方向および半径方向において２元的に凹凸が修正される。
【００２４】
このようにして、凹凸修正ユニット３でポリッシャ６の研磨面６ａの凹凸が周方向および半径方向において２元的に修正されると、ポリッシャ６の研磨面６ａは平面度が向上する。ここで、ポリッシャ凹凸修正工程が終了する。
【００２５】
次いで、研磨実行工程に移行し、ポリッシャ６が回転した状態のまま、図１に示すように、４個の被加工物Ｗを被加工物枠１０に取り付けた後、被加工物Ｗの被研磨面（下面）をポリッシャ６の研磨面６ａに宛って当接させ、これらの被加工物Ｗ、ポリッシャ６間に研磨材を供給する。すると、被加工物Ｗの被研磨面が研磨される。
【００２６】
このとき、上述したとおり、ポリッシャ６の研磨面６ａの平面度が向上しているので、被加工物Ｗの被研磨面の平面度を向上させることができる。ここで、研磨実行工程が終了する。
【００２７】
こうして研磨実行工程が終了したところで、平面研磨機１による被加工物Ｗの平面研磨加工が完了する。
【００２８】
このように、この実施の形態１によれば、被加工物Ｗの平面研磨に際して、凹凸読み取りユニット２により、ポリッシャ６の凹凸形状データがリアルタイムに取り込まれて凹凸修正ユニット３にフィードバックされ、凹凸修正ユニット３により、この凹凸形状データに基づいてポリッシャ６の凹凸が修正される。その結果、熟練者でなくても、平面度の高いポリッシャ６を絶えず確保しながら、インプロセスで被加工物Ｗの平面研磨を高精度に実施することが可能となる。
【００２９】
しかも、凹凸修正ユニット３は凹凸読み取りユニット２の下流側に設けられているため、凹凸読み取りユニット２で取り込まれたポリッシャ６の凹凸形状データは、凹凸修正ユニット３での凹凸修正作業に直ちに反映される。したがって、ポリッシャ６の凹凸修正を迅速に行うことができる。
【００３０】
また、凹凸読み取りユニット２においては、凹凸読み取り装置２２が５個に分散して設けられているため、各凹凸読み取り装置２２がポリッシャ６の小さい凹凸を修正すると同時に、５個の凹凸読み取り装置２２全体としてポリッシャ６の大きい凹凸を修正することができる。
【００３１】
さらに、ポリッシャ６の研磨面６ａには高精度平面部材２３の自重が外力として鉛直下向きに作用することになるが、この高精度平面部材２３は５個に分散して設けられているため、金属製の重い修正リングを用いる従来法と比べて、ポリッシャ６の研磨面６ａの安定性を長時間にわたって維持することができる。
【００３２】
また、変位計２５は非接触型であるため、高精度平面部材２３の反射部材２３ｂとの距離の計測に際して、対象物、つまり反射部材２３ｂに対して何ら影響を与えない。したがって、ポリッシャ６の凹凸を忠実に検出することができ、ひいては、この凹凸の修正作業を的確に実行することが可能となる。
［発明のその他の実施の形態］
【００３３】
なお、上述した実施の形態１では、ポリッシャ凹凸修正工程が終了してから研磨実行工程に移行する場合について説明したが、ポリッシャ凹凸修正工程と研磨実行工程とを同時に行っても構わない。
【００３４】
また、上述した実施の形態１では、研磨実行工程において、ポリッシャ６に対して被加工物Ｗを単に押し付ける場合について説明した。しかし、被加工物枠１０を自転させながら被加工物Ｗをポリッシャ６に押し付けてもよい。このようにすれば、ポリッシャ６の周縁部と中心近傍部とにおける周速度の差に起因して被加工物Ｗの平面研磨の仕上がり具合が不均一となる事態を回避することができる。
【００３５】
また、上述した実施の形態１では、円盤状の被加工物Ｗを平面研磨する場合について説明したが、被加工物Ｗの形状は、円盤状に限るわけではなく、例えば長方形板状であっても構わない。
【００３６】
さらに、上述した実施の形態１では、光学式の変位計２５を備えた凹凸読み取りユニット２について説明したが、これ以外の方式（例えば、静電容量式など）の変位計２５を代用することもできる。
【００３７】
また、上述した実施の形態１では、高精度平面部材２３の反射部材２３ｂと変位計２５との距離の計測に際して、反射部材２３ｂに影響を与えないようにするため、非接触型の変位計２５を備えた凹凸読み取りユニット２について説明したが、別の手段で、この計測時の反射部材２３ｂに対する影響をなくすことができるのであれば、ダイヤルゲージなどの接触型の変位計２５を代用することも可能である。
【００３８】
また、上述した実施の形態１では、凹凸読み取りユニット２が５個の凹凸読み取り装置２２を備えるとともに、凹凸修正ユニット３が５個の凹凸修正装置３２を備えた平面研磨機１について説明したが、これら凹凸読み取り装置２２、凹凸修正装置３２の個数は、５個に限るわけではなく、１個以上であれば何個でも構わない。
【００３９】
また、上述した実施の形態１では、凹凸読み取りユニット２の下流側に凹凸修正ユニット３が併設された平面研磨機１について説明したが、被加工物Ｗを凹凸修正ユニット３の下流側で平面研磨することができる限り、必ずしも凹凸読み取りユニット２の下流側に凹凸修正ユニット３を併設する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、半球レンズ、平凸レンズ、平凹レンズなど各種のレンズのほか、ペンタプリズム、ピラミッドプリズムその他の光学素子を平面研磨する際に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る平面研磨機を示す平面図である。
【図２】同実施の形態１に係る凹凸読み取りユニットの垂直断面図である。
【図３】同実施の形態１に係る凹凸修正ユニットの垂直断面図である。
【図４】図３に示す凹凸修正ユニットの凹凸修正装置を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１……平面研磨機
２……凹凸読み取りユニット
３……凹凸修正ユニット
５……定盤
６……ポリッシャ
６ａ……研磨面
１０……被加工物枠
２１……フレーム
２１ａ……下側アーム
２１ｂ……上側アーム
２２……凹凸読み取り装置
２３……高精度平面部材
２３ａ……従動部材
２３ｂ……反射部材
２５……変位計
３１……フレーム
３１ａ……アーム
３２……凹凸修正装置
３３……セグメントプレート
３５……クロスローラガイド
３６……ベース
３７……エアシリンダー
３９……締結アーム
４０……モータ
４１……ハウジング
４２……カップリング
４３……外筒
４４……シャフト
４５、４６……ベアリング
４７……面修正皿
４８……ツール軸
ＣＴ１……定盤の軸心
ＣＴ２……面修正皿の軸心
Ｗ……被加工物
【図１】
2009090394.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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