電解電源
ELID用研削液
供給ノズル

光学素子のナノプレシジョン・
メカニカルファブリケーション

メタルボンド
砥石(+)

(-)

（−）電極

ブラシ(+)(-)

大森 整

クーラント（研削液）ノズル

独立行政法人 理化学研究所
基幹研究所
大森素形材工学研究室

ELID鏡面研削法の基本原理図
ELID鏡面研削法の基本原理図

Ground Surface Quality
電極

導電性加工液を供給

ダイヤモンド砥粒

目立て完了

メタルボンド電解ドレッシング前

電解溶出層
電解ドレッシング後

電解ドレッシングによる砥石表面状態の変化

１０
Roughness Ｒy（μｍ）

(-)

(+)

ワーク

＃１２００
＃４０００

１

＃８０００
＃３０００００．１＃１２００００

０．０１

０．００１
１００(150μm) １０００(15μm) １００００(1.5μm) １０００００(0.15μm)
１００(150μ１０００(15μ１００００(1.5μ１０００００(0.15μGrinding wheel mesh（mesh（mean grain size）size）

Monocrystalline
silicon
1000nmBrittle mode

BoundaryDuctile mode

100nm

1Components of ELID grinding system

Iron Based Bonded SuperSuper-abrasive Wheel

１ｍ溶融石英ミラーの加工特性
ELIDELID-ground fused silica
mirror measuring 1m in length

Grinding Wheel
Grinding surface

ELIDELID-TechniqueMirror Surface Grinding
Efficient Grinding

Grinding Fluid

Power Supply

Direct Current
Pulse Generator
Electrode

http://www.nexsys.org

Chemical Solution
Type Fluid*NEXSYS (RIKEN Venture) Licensed by RIKEN

500L単結晶シリコンシリンドリカルミラーのELID研削加工放物面ミラー（ゼロデュア）の超精密ELID研削
パラレル研削
Y軸

Z軸
C軸
砥石ワーク

電極
ツルアー

＜研削条件＞
砥石回転数：1000rpm(砥石径f305mm)
送り速度:2000mm/min
送りピッチ(ｍｍ/pass) ＃325 ＃1200 ＃4000 ＃4000仕上
X軸方向：110.50.25
Y軸方向：
11
10.5
切り込み(mｍ)：20〜2 0.5
0.20.1＜ELID条件＞
無負荷電圧(Eo):90V, 最大電流(Ip):16A
パルス幅(ton, off):4/3ms, 波形：矩形波

脆性モード研削面

粒度#1200（×245倍）

X軸

延性モード研削面

加工後のゼロデュア
放物面鏡

粒度#3000（×245倍）

2

ソリッドイマージョンミラーの加工

ラマン分光分析用放物面鏡
PolisherWork砥石Rotary table

加工前

ワーク

ElectroElectro-Forming Method

電極

Master produced by ELID
CoolantRotary table

加工後ウォルターミラープレス成形用金型加工

WorkElectrode

Wheel

Electroplated mirror
mirrorElectroplated

数値計算によるSiCミラーの補正加工

超精密大型加工機
0.00E+00-50-40-30-20-1001020304050-2.00E-04

研削ｽﾋﾟﾝﾄﾞﾙ-4.00E-04-6.00E-04-8.00E-04-1.00E-03-1.20E-03-1.40E-03

f80mm焼結SiCミラーワーク

非球面多重薄板型X線反射鏡

0102030405060ave

砥石の加工軌道（3Dイメージ）

金型
放電ﾂﾙｰｲﾝｸﾞ装置

通常の研削結果（ULG）

数値計算導入-結果①

数値計算導入-結果②

PV ： 741.292[nm]rms : 339.979[nm]PV ： 195.800[nm]rms : 26.391[nm]PV ： 67.706[nm]rms : 10.574[nm]実験に使用した超精密研削機“ ULG-100(H3)”3中性子物質レンズ加工
Air-spindle

S5Wheel

S42015°

Neutronbeam
中性子線15°-24分割

ELID Electrode

99
R40

φ2500

λ＝１４Å neutron beam:ｎ＝ ５０ ［lenses］
中性子フレネルレンズ
Neutron fresnel lens
Ｌ＝５．７８９×１０ ［ｍｍ］

φ1500
φ2000

Neutron Refractive Lens

Extreme Universe Space Observatory (EUSO)

2055
R25Work

S2S1

Mold die for hot hydraulic press
Focus
焦点n ｎ個(lenses)（ａ）
Traverse
トラバース研削
grinding(a) traverse
grinding

焦点距離
FocallengthＬ（ｂ）
プランジ研削Formgrinding(b) plunge
grindingGrinding Method for Neutron Refractive Lens

超精密４軸同時制御による金型加工
Overview of the ground fresnel lens

ナノ精度光学素子金型加工の例
フレネルレンズ金型（ニッケル）加工

ナノ精度光学素子金型加工の例

非球面レンズ金型（無酸素銅）加工
単結晶ダイヤモンドバイト

PV 47nm
100μm
レーザー干渉計（ZYGO）による測定結果

4Micro VV-groove Machining

微細光学素子金型加工例 【Ｖ-Grooves】

Diamond Tool

C-axisWorkＺWork

Ｙ

Ｙ

Ｚ

250nm
Diffraction grating moldＸ
Ｘ

250nm
570nm

Cutting tool
Top radius must be< 50nmWork
Diffractive parts

1000nm V-groove

500nm V-groove

250nm V-groove

1.72

R30

3

100nm
230nm

超精密加工事例 【三次元複雑形状】

Micro Curved Groove Machining

４５°μｍ

Ultrafine Ｖ-groove accuracy
Strongly depends on Top radius of tool[μｍ]

20〜10μm
マイクロレンズアレイ

三次元形状〜20μm

Micro pin (Φ10μm)
100μm

マイクロ針金型

マイクロ流路5100μm

切削方向

ELID grinding of aspheric glass lens usingdeveloped 4-axes desk-top machine
Work; Silica glass
Lens diameter; 50mm
Grinding wheel; #1200

WorkWheel

Before

硬質・脆性材料の超精密／マイクロ切削

After
Independent Administrative Institution

Micro-lens mold grinding
on desktop system #20000

Machined samples using developed 4-axes
desk-top machine#4000

BeforeBeforeFresnel lensConcave mirror（cemented carbide）
SD4000

After
0.6mm

BeforeMachining

After

Micro-lens array

Cemented carbide alloy(#12000, Ra1.4nm)
Convex lens（BK7）SD40006