(57)【要約】【課題】本発明は、小型軽量の研磨装置と、この研磨装置により効率よく被加工物を研磨加工する研磨加工方法を提供することを目的とする。【解決方法】概略円筒形の縦型加工容器と、この加工容器に嵌め合わすことができ、且つ排出用貫通孔と吸入用貫通孔を有する蓋体と、一方の先端部が排気用貫通孔に嵌め合わされており、排気用貫通孔内に設けられたフィルタを介して、加工容器の内部空間に充填されている被加工物以外の物質を加工容器外へ導出する排出管と、この排出管の他方の先端部に設けられた排出制御手段と、吸入用貫通孔に挿入されている筒形状の吸入管とから構成される研磨装置と、排出制御手段により加工容器内にサイクロン流を生成し、そのサイクロン流の作用により加工容器内の被加工物を研磨する研磨方法。【選択図】図５
2009262294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方端に開口部を有し、他方端が有底となる概略円筒形の加工容器と、
前記加工容器の開口部を覆うように前記加工容器に嵌め合わし固定することができ、且つ前記加工容器の開口部側に排出用貫通孔を有し、前記加工容器の開口部内周に沿った位置に吸入用貫通孔を有する蓋体と、
一方の端部が前記排出用貫通孔に嵌め合わされており、前記排出用貫通孔内に設けられたフィルタを介して、前記加工容器内に充填されている気体又は液体を前記加工容器外へ導出する排出管と、
前記排出管の他方の先端部に設けられた排出制御手段と、
前記吸入用貫通孔に挿入されており、一方の端部が前記加工容器内に突出しており、前記加工容器内の側面横方向と平行又は所定の角度で加工容器底部方向に傾いた方向に向いており、他方の端部が前記蓋体から外部に突出している吸入管と、
から構成されることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記加工容器の内部表面には研磨材層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【請求項３】
前記加工容器内部の底部近傍側面には、前記加工容器内側に向かって凸の突起部が設けられていること特徴とする請求項１又は請求項２記載の研磨装置。
【請求項４】
一方端に開口部を有し、他方端が有底となる概略円筒形の加工容器内に、所定量の被加工物と、研磨材又は研磨材が含まれた研磨液とを投入する被加工物及び研磨材投入工程と、
前記加工容器内に充填されている気体又は液体を前記加工容器外へ導出する排出管の一方の端部が嵌め合わされた排気用貫通孔が前記加工容器の開口部側に設けられ、又一方の端部が前記加工容器内に突出して前記加工容器内の側面横方向と平行又は所定の角度で加工容器底部方向に傾いた方向に向いており、他方の端部が前記蓋体から外部に突出している筒形状の吸入管が挿入された吸入用貫通孔が、前記加工容器の開口部内周に沿った位置に設けられた蓋体を、前記加工容器の開口部を覆うように前記加工容器に嵌め合わす蓋体嵌合工程と、
前記排出管の他方の先端部に設けられた排出制御手段により、前記加工容器内に充填されている気体又は液体のみを、前記排出管を通して前記加工容器外へ導出し、その作用により、前記吸入管により気体又は液体を前記加工容器内に外部から流入させ、前記加工容器内で気体又は液体のサイクロン流を生じさせる加工流生成工程と、
前記加工容器内で生じたサイクロン流により、前記加工容器内に投入されている前記被加工物が、前記加工容器内面に押し付けられサイクロン流の流れる方向に沿って移動しつつ、前記被加工物に研磨材が接触することで、被加工物を研磨する被加工物研磨工程と、
所望する形状まで前記被加工物を研磨した後、前記排出制御手段を停止し、前記蓋体を前記加工容器より外し、前記被加工物を前記加工容器内より取り出す被加工物取出工程と
を備えたことを特徴とする研磨方法。
【請求項５】
内部表面に研磨材層が設けられており、一方端に開口部を有し、他方端が有底となる概略円筒形の加工容器内に、所定量の被加工物を投入する被加工物投入工程と、
前記加工容器内に充填されている気体又は液体を前記加工容器外へ導出する排出管の一方の端部が嵌め合わされた排気用貫通孔が、前記加工容器の開口部側に設けられ、又、一方の端部が前記加工容器内に突出して前記加工容器内の側面横方向と平行又は所定の角度で加工容器底部方向に傾いた方向に向いており、他方の端部が前記蓋体から外部に突出している筒形状の吸入管が挿入された吸入用貫通孔が、前記加工容器の開口部内周に沿った位置にそれぞれ設けられた蓋体を、前記加工容器の開口部を覆うように前記加工容器に嵌め合わす蓋体嵌合工程と、
前記排出管の他方の先端部に設けられた排出制御手段により、前記加工容器内に充填されている気体又は液体を、前記排出管を通して前記加工容器外へ導出し、その作用により、前記吸入管により気体又は液体を前記加工容器内に外部から流入させ、前記加工容器内で気体又は液体のサイクロン流を生じさせる加工流生成工程と、
前記加工容器内で生じたサイクロン流により、前記加工容器内に投入されている前記被加工物が、前記研磨材層に押し付けられつつサイクロン流の流れる方向に沿って前記研磨材層表面を移動することにより、前記被加工物の表面を研磨する被加工物研磨工程と、
所望する形状まで前記被加工物を研磨した後、前記排出制御手段を停止し、前記蓋体を前記加工容器より外し、前記被加工物を前記加工容器内より取り出す被加工物取出工程と
を備えたことを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物の表面を凸面（ｃｏｎｖｅｘ）状に研磨加工する研磨装置及びその装置を使用した研磨方法に関し、特に小型軽量で平面視矩形状の外形形状を有する硬脆材の表面を研磨加工する研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の一つである水晶振動子に用いられる平板状の水晶素板には、その主面形状を中心部分が厚く辺縁部に近づくにつれ厚みが徐々に薄くなっている凸面状になるように研磨加工を施す場合がある。
【０００３】
水晶素板等の被加工物に凸面状の研磨加工を施す装置としては、自公転式バレル研磨装置ある。この自公転式バレル研磨装置は、両端が閉口した直径が５０〜２００ｍｍ、長さが３００〜６００ｍｍ程度の内径寸法である金属製の円筒状加工容器が複数配置され、この加工容器が自公転する構造になっている。この加工容器を自公転させることにより、加工容器内部に投入した被加工物を、加工容器内壁及び囲う容器内の研磨材と摩擦運動させ、被加工物の外形形状を研磨加工し、被加工物の外形形状を凸面状にしている。尚、この加工容器の構造上の強度は、加工容器の壁面厚みを厚くすること確保している（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。
【０００４】
このような研磨装置における研磨加工能率は、一般的に研磨加工点に加わる荷重に依存する。即ち、外形形状の小型化薄型化が進んだ水晶素板等の被加工物では、その質量が大幅に減少することから、加工容器と被加工物との研磨加工点に加わる荷重も減少してしまい、研磨加工速度の著しい低下を引き起こしていた。この加工速度の低下を補うために、従来の自公転式バレル研磨装置を用いた研磨では、加工容器内に投入するものとして被加工物と研磨材の他に、被加工物より重量が大きいメディアを加工容器内に追加投入することで、被加工物の研磨加工点に加わる加工圧力を増加させ、研磨加工速度の低下を抑止していた。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５４９４７公報
【特許文献２】特開２００３−２０５４４９公報
【０００６】
尚、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の自公転式バレル研磨装置では、加工容器の強度を加工容器の壁面厚みを厚くすることで確保しているので、加工容器の重量が重くなってしまう。そのため、加工容器を自公転運動させるモータ等の駆動装置が大型化してしまい、研磨装置自体の構造上の強度も、この加工容器やモータを支えるため非常に高くする必要がある。例えば、その自公転式バレル研磨装置の重量は一般的には約１ｔ以上になる場合があり、且つ研磨装置は駆動装置やその制御手段及び複数の加工容器が組み合わされた構造のため大型となる。それにより従来の自公転式バレル研磨装置の設置には、広く且つその重量に耐えうる構造の設置スペースが必要となる。
【０００８】
又、自公転式バレル研磨装置において、使用する加工容器に重量があるため、大型のモータ等を使用しても、複数の加工容器を公転させる速度は、最速でも百数十ｒｐｍ程度までしか得られない。更に、加工容器の自転運動は、公転運動に伴い加工容器が現状の姿勢を維持しようとするために発生するもので、公転速度と反対方向に同一速度による自転となっている。つまり、自転速度は公転速度に依存するため、公転速度に限界がある従来の自公転式バレル研磨装置では研磨加工能率の更なる向上も難しく、現状では被加工物の研磨加工には数十時間掛かっている。
【０００９】
更に、メディアを用いた研磨加工では、ある程度の質量を有した被加工物の研磨加工においては、適度なメディアの添加により加工速度が改善されるものの、近年の小型化高周波化が進んだ水晶素板等の非常に軽量小型の被加工物の研磨加工においては、メディアと被加工物との重量及び大きさの差が大きく、被加工物にメディアが有効に荷重を加えることができず、加工速度の向上が困難となっている。又、効率的な研磨加工を施すために加工容器内に投入できる被加工物等の総量は限度があるため、加工容器内にメディアの追加投入した場合、投入する被加工物の量を少なくしなければならなくなり、加工能率が低下する恐れがある。
【００１０】
そこで本発明の目的は、小型軽量の研磨装置と、この研磨装置により効率よく被加工物を研磨加工する研磨加工方法と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】
【００１１】
本発明に係る研磨装置は、前記課題を解決するために成されたものであり、一方端に開口部を有し、他方端が有底となる概略円筒形の加工容器と、
この加工容器の開口部を覆うように加工容器に嵌め合わすことができ、且つ加工容器の開口部側に排出用貫通孔を有し、加工容器開口部内周に沿った位置に吸入用貫通孔を有する蓋体と、
一方の先端部が排気用貫通孔に嵌め合わされており、排気用貫通孔内に設けられたフィルタを介して、加工容器の内部空間に充填されている気体又は液体を加工容器外へ導出する排出管と、
この排出管の他方の先端部に設けられた排出制御手段と、
吸入用貫通孔に挿入されており、一方の先端部が加工容器内に突出しており、この一方の先端部の開口部が、加工容器内の側面横方向と平行又は所定の角度で加工容器底部方向に傾いた方向に向いており、他方の先端部が蓋体から外部に突出している吸入管とから構成されることを特徴とする。
【００１２】
又、加工容器の内部表面には研磨材層が設けられていることを特徴とする研磨装置でもある。
【００１３】
更に、加工容器内部の底部近傍側面には、加工容器内側に向かって凸の突起部が設けられていること特徴とする研磨装置でもある。
【００１４】
本発明に一形態に係る研磨方法は、一方端に開口部を有し、他方端が有底となる概略円筒形の加工容器内に、所定量の被加工物と、研磨材又は研磨材が含まれた研磨液とを投入する被加工物及び研磨材投入工程と、
この加工容器内に充填されている気体又は液体を加工容器外へ導出する排出管の一方の端部が嵌め合わされた排気用貫通孔が加工容器の開口部側に設けられ、又、一方の端部が加工容器内に突出して加工容器内の側面横方向と平行又は所定の角度で加工容器底部方向に傾いた方向に向いており、他方の端部が蓋体から外部に突出している吸入管が挿入された吸入用貫通孔が加工容器の開口部内周に沿った位置に設けられた蓋体を、加工容器の開口部を覆うように加工容器に嵌め合わす蓋体嵌合工程と、
排出管の他方の先端部に設けられた排出制御手段により、加工容器内に充填されている気体又は液体のみを、排出管を通して加工容器外へ導出し、その作用により、吸入管により気体又は液体を加工容器内に外部から流入させ、加工容器内で気体又は液体のサイクロン流を生じさせる加工流生成工程と、
加工容器内で生じたサイクロン流により、加工容器内に投入されている被加工物が加工容器内面に押し付けられサイクロン流の流れる方向に沿って移動しつつ、被加工物に研磨材が接触することにより、被加工物を研磨する被加工物研磨工程と、
所望する形状まで被加工物を研磨した後、排出制御手段を停止し、蓋体を加工容器より外し、被加工物を加工容器内より取り出す被加工物取出工程とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の形態に係る研磨方法は、内部表面に研磨材層が設けられており、一方端に開口部を有し、他方端が有底となる概略円筒形の加工容器内に、所定量の被加工物を投入する被加工物投入工程と、
この加工容器内に充填されている気体又は液体を加工容器外へ導出する排出管の一方の端部が嵌め合わされた排気用貫通孔が加工容器の開口部側に設けられ、又、一方の端部が加工容器内に突出して加工容器内の側面横方向と平行又は所定の角度で加工容器底部方向に傾いた方向に向いており、他方の端部が外部に突出している吸入管が挿入された吸入用貫通孔が、加工容器の開口部内周に沿った位置にそれぞれ設けられた蓋体を、加工容器の開口部を覆うように加工容器に嵌め合わす蓋体嵌合工程と、
排出管の他方の先端部に設けられた排出制御手段により、加工容器内に充填されている気体又は液体を、排出用貫通孔内に設けられたフィルタ部と排出管を通して加工容器外へ導出し、その作用により、吸入管により気体又は液体を加工容器内に外部から流入させ、加工容器内で気体又は液体のサイクロン流を生じさせる加工流生成工程と、
加工容器内で生じたサイクロン流により、加工容器内に投入されている被加工物が、研磨材層に押し付けられつつ、サイクロン流の流れる方向に沿って研磨材層表面を移動することにより被加工物表面を研磨する被加工物研磨工程と、
所望する形状まで被加工物を研磨した後、排出制御手段を停止し、蓋体を加工容器より外し、被加工物を加工容器内より取り出す被加工物取出工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、従来の研磨装置のように加工容器が自公転しないため、加工容器を自公転運動させるためのモータ等の駆動装置及びそれを制御する手段を備える必要がない。よって、研磨装置全体を従来の研磨装置に比べ小型化軽量化することができる。又、本発明の研磨方法では、排出制御手段により気体や液体の排出量や排出流速を可変制御し加工容器内のサイクロン流の流量や流速を加減させることにより、被加工物に研磨材が接触する圧力や、被加工物を加工容器内面や研磨材層に押し付ける圧力及び加工容器内を移動する速度等によって生じる加工圧力を容易に制御することができる。これにより、所望する加工能率による短時間での研磨加工が可能となる。更に、サイクロン流により加工圧力が制御できるので、従来のように研磨加工の際に加工圧力を上げるためのメディアを投入する必要がなく、被加工物をより多く加工容器内に投入し研磨加工を施すことができる。
【００１７】
又、本発明では、加工容器内部の底部近傍側面に、加工容器内側に向かって凸の突起部が設けられている。この突起部を設けたことにより、研磨加工の際に、サイクロン流により研磨材層表面を移動している被加工物が、この突起部に接触する。接触した被加工物は、加工容器内部で不規則な挙動を生じ、被加工物の様々な部分が研磨材層表面に接触することとなる。それにより、被加工物の一部だけが偏って研磨されることを防止することができる。
【００１８】
更に、加工容器内に生じさせるサイクロン流の媒体として液体を用いた場合は、気体を媒体とした場合に比べ、研磨工程の際に湿度の管理を行う必要がなく、工程管理を気体を用いた場合に比べ簡素化することができる。
【００１９】
このように本発明は、小型軽量の研磨装置と、この研磨装置による効率よく被加工物表面を研磨加工する研磨加工方法とを提供する効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、この発明の実施形態について各図面を参照して説明する。尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。
【００２１】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態に係る研磨装置を示した概略断面図である。図２は蓋体の斜視図である。
図１に示すように研磨装置１００は、大略的に、加工容器１０１と、蓋体１０２と、吸入管１０３と、排出管１０４と、排出制御手段１０５とにより主に構成されている。
加工容器１０１は、金属から成り、一方端に開口部を有し、加工容器１０１の胴体途中からは他方端に向かって徐々に容器径が小さくなっていき、他方端は閉口して底となる、つまり有底の概略円筒形となっている。又、その筒部分および底部分の厚みは、内部で生じる研磨加工時の圧力に耐えうる厚みとなっている。この加工容器１０１は閉口した他方端を底（重力方向）として縦型として使用される。
【００２２】
蓋体１０２は、図２に示すように、大略的に円板状の外形形状を有しており、その外周サイズは加工容器１０１の開口側外周径サイズより大きいサイズとなっている。又、蓋体１０２の平板部１０２ａにおける加工容器１０１に対向する側の主面の外周縁部には、その主面から垂直方向に延設した嵌合部１０２ｂが設けられている。この蓋体１０２を加工容器１０１の開口部に被せ、嵌合部１０２ｂを加工容器１０１の開口部付近の外周側面に嵌め合い固定することにより、加工容器１０１の開口部が蓋体１０２により塞がれることになる。
【００２３】
又、蓋体１０２の平板部１０２ａにおける、蓋体１０２を加工容器１０１に被せた際に加工容器１０１の開口部側には、平板部１０２ａを厚み方向に貫通する排出用貫通孔１０６が設けられている。この排出用貫通孔１０６の内部にはフィルタ手段１０７が設けられている。又、この排出用貫通孔１０６の平板部１０２ａにおける外部に露出する主面側開口部には、排出管１０４が接続されており、フィルタ手段１０７を通して、加工容器１０１内部の気体又は液体のみを排出管１０４に排出することができる。つまり、フィルタ手段１０７は、後述する水晶素板や研磨材を排出しないようにするためのものである。
【００２４】
更に、蓋体１０２の平板部１０２ａにおける、加工容器１０１の開口部内周に沿った位置には、平板部１０２ａを厚み方向に貫通する吸入用貫通孔１０８が設けられている。この吸入用貫通孔１０８内には吸入管１０３が挿入されている。この吸入管１０３は、吸入管１０３の一方端開口部を平板部１０２ａより外部に突出し、且つ吸入管１０３の他方端開口部を平板部１０２ａより加工容器１０１内部に突出した形態である。又、加工容器１０１内部に突出した吸入管１０３の他方端開口部の開口方向は、吸入管１０３から吸入された気体又は液体が加工容器１０１内でサイクロン流となるように、近接の加工容器１０１内の側面横方向と平行、又は数度〜十数度の角度で加工容器底部方向に傾いた方向に向いている。
【００２５】
蓋体１０２の排出用貫通孔１０７に一方端の開口部が接続された排出管１０４の他方端開口部は、排出制御手段１０５に接続されている。この排出制御手段１０５は、排出ポンプとこの排出ポンプの動作を制御する制御手段から構成されている。排出制御手段１０５の排出ポンプを動作させることで、加工容器１０１内の気体又は液体を、フィルタ手段１０７と排出管１０４を介して、加工容器１０１外に強制排出する。これにより加工容器１０１内の圧力は加工容器１０１外の圧力より低下するので、吸入管１０３から気体又は液体が加工容器１０１内に流入し、流入した気体又は液体は、吸入管１０３の設置位置及び構造により加工容器１０１内でサイクロン流となる。
【００２６】
次ぎに、この研磨装置１００を用いた被加工物の研磨方法について説明をする。図３は本発明の第一の実施形態に係る研磨方法を示すフローチャートである。尚、下記説明においては、被加工物として水晶素板を用いた方法を説明する。
（被加工物及び研磨材投入工程（Ｓａ１））
一方端が開口し、加工容器１０１の胴体途中からは他方端に向かって徐々に容器径が小さくなっていき、他方端は閉口し底となる概略円筒形の縦型加工容器１０１内に、所定の量の被加工物である水晶素板と、研磨材又は研磨材が含まれた研磨液とを投入する。投入される水晶素板としては、例えば図４のような、平板状で、一辺の寸法が数ｍｍの平面視四角形の水晶素板４００がある。この投入される水晶素板４００の厚み寸法は、平面のどの位置においても均一の厚みとなっている。
【００２７】
研磨材としては、ダイヤモンド，アルミナ又は炭化珪素等の遊離砥粒が用いられる。尚、このとき加工容器１０１内には水晶素板や研磨材の他に、水晶素板等を加工容器内で移動させるための気体が前もって充填されている。充填される気体としては、例えば空気や窒素ガスなどの不活性ガスが用いられる。
【００２８】
（蓋体嵌合工程（Ｓａ２））
この水晶素板や研磨材が投入され気体が充填された加工容器１０１の開口部に蓋体１０２を嵌め合わせる。この蓋体１０２には、排気用貫通孔１０７が設けられており、この排気用貫通孔１０７には、他方端に排出制御手段１０５が設けられた排出管１０４の一方の端部が嵌め合わされる。又、蓋体１０２の加工容器１０１開口部に露出する部分の加工容器１０１開口部内周に沿った位置には、吸入用貫通孔１０９が設けられおり、この吸入用貫通孔１０９には吸入管１０３を挿入する。更に、排気用貫通孔１０７の内部にはフィルタ手段１０８が設けられている。
【００２９】
（加工流生成工程（Ｓａ３））
排出管１０４の他方の端部に設けられた排出制御手段１０５により、加工容器１０１内に充填されている気体を、排出管１０４を通して加工容器１０１外へ導出し、その作用により、前もって加工容器１０１内に充填させた気体と同じ気体を、加工容器１０１内に外部から吸入管１０３を通して流入させ、加工容器１０１内で加工流となるサイクロン流を生じさせる。
【００３０】
（被加工物研磨工程（Ｓａ４））
加工容器１０１内で生じた気体のサイクロン流により、加工容器１０１内に投入されている水晶素板が加工容器１０１内面に押し付けられ、サイクロン流の流れる方向に沿って加工容器１０１内面を移動する。このとき水晶素板と加工容器１０１の内面との間には研磨材が存在し、この研磨材により水晶素板の表面は、加工容器１０１内面の曲面形状を転写するように凸面状に研磨される。図５は被加工物研磨工程の状態を示す説明図である。尚、図５には加工容器１０１内に投入されている研磨材は図示していない。このとき研磨材を介して水晶素板と加工容器１０１内面との間に生じる加工圧力については、排出制御手段１０５により任意に制御する。つまり、排出制御手段１０５により気体の排出量や排出速度を可変制御することで、加工容器１０１内のサイクロン流の流量や流速を加減させることができる。これにより、水晶素板を加工容器１０１内面に研磨材を介して押し付ける圧力や加工容器内を移動する速度によって生じる加工圧力を、加工に必要とする所望の圧力に制御する。尚、この研磨加工の際には、排出管１０４を通って常に加工容器１０１内の気体の排出を行っているが、排出用貫通孔１０７内に設けられているフィルタ手段１０８により、水晶素板及び研磨材は排出管には排出されないようになっている。
【００３１】
（被加工物取出工程（Ｓａ５））
所望する形状まで水晶素板を研磨した後、排出制御手段１０５を停止させサイクロン流を消し研磨加工を止める。その後、蓋体１０２を加工容器１０１より外し、研磨加工済みの水晶素板を加工容器１０１内より取り出す。このとき、水晶素板と加工容器１０１内に残っている研磨材とは別途フィルタなどを介して分離し、水晶素板だけを取り出す。図６には研磨加工が施されたあとの水晶素板６００の外形形状を示す。研磨加工された水晶素板６００の表面は、加工容器１０１の内面の曲面が転写された形状になっており、水晶素板６００の中心部の厚みが最も厚く、中心から各辺端部に向かって徐々に厚みが薄くなる凸面（ｃｏｎｖｅｘ）形状となっている。
【００３２】
尚、上記第一の実施形態では、研磨材、及び加工容器内でのサイクロン流の媒体として気体を用いた研磨方法を示したが、研磨材の代わりにこの研磨材を純水やフッ素系不活性液体に含有させた研磨液を用い、加工容器内でのサイクロン流の媒体として研磨液に用いた液体を用いることもできる。研磨液と加工容器内に生じさせるサイクロン流の媒体として液体とを用いた場合は、研磨工程の際に湿度の管理を行う必要がなく、サイクロン流の媒体として気体を用いた場合に比べて工程管理を簡素化することができる。
【００３３】
（第二の実施形態）
図７には、本発明の第二の実施形態に係る研磨装置の概略断面図を示す。第二の実施形態に係る研磨装置７００は、加工容器の構造が第一の実施形態と異なっている。
研磨装置７００に用いられる加工容器７０１は、金属から成り、一方端に開口部を有し、加工容器７０１の胴体途中からは他方端に向かって徐々に容器径が小さくなっていき、他方端は閉口して有底となる概略円筒形となっている。又、その筒部分及び底部分の厚みは、内部で生じる研磨加工時の圧力に耐えうる厚みとなっている。この加工容器７０１は閉口した他方端を底（重力方向）として縦型として使用される。又、加工容器７０１の内部表面には研磨材層７０２が設けられている。この研磨材層７０２は所定の粒径のダイヤモンド，溶解アルミナ又は炭化珪素等の砥粒を、電着，メタルボンド又はレジンボンドにより加工容器７０１の内部表面に積層固着させることにより形成されている。
【００３４】
次ぎに、この研磨装置７００を用いた被加工物の研磨方法について説明をする。図８は本発明の第二の実施形態に係る研磨方法を示すフローチャートである。尚、下記説明においては、被加工物として水晶素板を用いた方法を説明する。
（被加工物投入工程（Ｓｂ１））
内部表面に研磨材層７０２が設けられており、一方端が開口し、加工容器７０１の胴体途中からは他方端に向かって徐々に容器径が小さくなっていき、他方端は閉口し底となる概略長円筒形の縦型加工容器内に、所定の量の被加工物である水晶素板を投入する。尚、投入される水晶素板は、第一の実施形態に開示した水晶素板４００と同形状のものである。このとき加工容器７０１内にはこの水晶素板の他に、水晶素板を加工容器内で移動させるための気体又は液体が前もって充填されている。充填される気体としては、例えば空気や窒素ガスなどの不活性ガスが用いられる。又充填される液体としては、例えば純水やフッ素系不活性液体などが用いられる。
【００３５】
（蓋体嵌合工程（Ｓｂ２））
この水晶素板が投入され気体又は液体が充填された加工容器７０１の開口部に蓋体１０２を嵌め合わせる。この蓋体１０２には、排気用貫通孔１０６が設けられており、この排気用貫通孔１０６には、他方端に排出制御手段１０５が設けられた排出管１０４の一方の端部が嵌め合わされる。又、蓋体１０２の加工容器７０１開口部に露出する部分の加工容器７０１開口部内周に沿った位置には、吸入用貫通孔１０８が設けられおり、この吸入用貫通孔１０８には吸入管１０３を挿入する。更に、排気用貫通孔１０７の内部にはフィルタ手段１０８が設けられている。
【００３６】
（加工流生成工程（Ｓｂ３））
排出管１０４の他方の端部に設けられた排出制御手段１０５により、加工容器７０１内に充填されている気体又は液体を、排出管１０４を通して加工容器７０１外へ導出し、その作用により、前もって加工容器７０１内に充填させた気体又は液体と同じ気体又は液体を、加工容器７０１内に外部から吸入管１０３を通して流入させ、加工容器７０１内で加工流となるサイクロン流を生じさせる。
【００３７】
（被加工物研磨工程（Ｓｂ４））
加工容器７０１内で生じた気体又は液体のサイクロン流により、加工容器７０１内に投入されている水晶素板が、研磨材層７０２に押し付けられつつ、サイクロン流の流れる方向に沿って研磨材層７０２表面を移動することにより、水晶素板の表面を研磨材層７０２の表面形状を転写するように研磨する。尚、このときの水晶素板と研磨材層７０２との間の加工圧力については、排出制御手段１０５により任意に制御する。つまり、排出制御手段１０５により気体や液体の排出量や排出流速を可変制御することで、加工容器７０１内のサイクロン流の流量流速を加減させることができる。これにより、水晶素板を研磨材層７０２への押し付ける圧力や研磨材層７０２表面を移動する速度によって生じる加工圧力を、加工に必要とする所望の圧力に容易に制御することができる。尚、この研磨加工の際には、排出管１０４を通って常に加工容器７０１内の気体又は液体の排出を行っているが、排出用貫通孔１０６内に設けられているフィルタ手段１０７により、水晶素板は排出管には排出されないようになっている。
【００３８】
（被加工物取出工程（Ｓｂ５））
所望する形状まで水晶素板を研磨した後、排出制御手段１０５を停止させサイクロン流を消し研磨加工を止める。その後、蓋体１０２を加工容器７０１より外し、研磨加工済みの水晶素板を加工容器７０１内より取り出す。尚、研磨加工された水晶素板は、第一の実施形態に開示した水晶素板６００と同形状のものとなる。このとき、水晶素板と加工容器７０１内に残っている研磨屑等とは、別途フィルタなどを用いて分離し、水晶素板だけを取り出す。
【００３９】
（変形例）
図９は、本発明の各実施形態に係る研磨装置に用いられる加工容器の変形例を、第二の実施形態を例に示した概略断面図である。図９に示すように、加工容器９０１内部の底部近傍側面には、加工容器９０１内側に向かって凸状の突起部９０２が複数個設けられている。尚、この突起部９０２の表面には研磨材層７０２は設けられていない。この突起部９０２を設けることにより、研磨加工の際に、サイクロン流により研磨材層表面を移動している被加工物が、この突起部９０２に接触する。接触した被加工物は、加工容器９０１内部で不規則な挙動を生じ、被加工物の様々な部分が研磨材層７０２表面に接触することとなる。それにより、被加工物の一部だけが偏って研磨されることを防止することができる。尚、この加工容器に突起部を設ける変形例は、第一の実施形態における研磨装置の加工容器１０１にも適用できる。
【００４０】
以上のように、本発明の研磨装置は、加工容器に自転或いは公転運動をさせるためのモータ等の駆動装置を備える必要がないため、研磨装置全体を従来の研磨装置に比べ小型化軽量化することができる。又、本発明の研磨方法では、排出制御手段により気体や液体の排出量や排出流速を可変制御し加工容器内のサイクロン流の流量や流速を加減させることにより、被加工物に研磨材が接触する圧力や、被加工物を加工容器内面や研磨材層に押し付ける圧力及び加工容器内を移動する速度等によって生じる加工圧力を容易に制御することができる。これにより、所望する加工能率による短時間の研磨加工が可能となる。更に、サイクロン流により加工圧力が制御できるので、従来のように研磨加工の際に加工圧力を上げるためのメディアを投入する必要がなく、被加工物をより多く加工容器内に投入し研磨加工を施すことができる。
【００４１】
尚、上述したもの以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態に示した加工容器では、加工容器内面の形状が横方向にのみが曲面となっている概略円筒状になっているが、他の加工容器内面形状として、横方向だけではなく縦方向にも所定の曲率を有するような曲面形状としても良い。加工容器内面に研磨材層を設ける場合も、加工容器内の曲面に対応させ研磨層表面を曲面形状とする。又、本発明の各実施形態に係る研磨方法により研磨される被加工物として、前記各実施形態では水晶素板を用いた例を示したが、水晶素板に限定するものではなく、他にガラスやセラミック等の硬脆材の研磨加工にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る研磨装置を示した概略断面図である。
【図２】蓋体の斜視図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る研磨方法を示したフローチャートである。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る研磨方法を施す前の水晶素板を示す斜視図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る研磨方法のうち、被加工物研磨工程の状態を示す説明図である。
【図６】本発明の第一の実施形態に係る研磨方法を施した後の水晶素板を示す斜視図である。
【図７】本発明の第二の実施形態に係る研磨装置を示した概略断面図である。
【図８】本発明の第二の実施形態に係る研磨方法を示したフローチャートである。
【図９】加工容器の変形例の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００，７００・・・研磨装置
１０１，７０１，９０１・・・加工容器
１０２・・・蓋体
１０２ａ・・・平板部
１０２ｂ・・・嵌合部
１０３・・・吸入管
１０４・・・排出管
１０５・・・排出制御手段
１０６・・・排出用貫通孔
１０７・・・フィルタ手段
１０８・・・吸入用貫通孔
７０２・・・研磨材層
９０２・・・突起部
【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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