ドーナツ状基板の研磨装置
【課題】 装置の構成が簡易化し、ドーナツ状基板の内周部の研磨加工における作業効率を向上させるドーナツ状基板の研磨装置を提供すること。
【解決手段】 ドーナツ状基板１と、ドーナツ状基板の固定手段と、導電性を有しドーナツ状基板１の内周部１ａを研磨位置において研磨する内面砥石１０と、非研磨位置において内面砥石１０に近接して配設されるドレッシングヘッド１５と、内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間に電圧を印加する電圧印加手段３０と、を少なくとも有しており、内面砥石１０がドーナツ状基板１の内周部１ａを研磨すると同時に、電圧印加手段３０により内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間に電圧を印加する。
【解決手段】 ドーナツ状基板１と、ドーナツ状基板の固定手段と、導電性を有しドーナツ状基板１の内周部１ａを研磨位置において研磨する内面砥石１０と、非研磨位置において内面砥石１０に近接して配設されるドレッシングヘッド１５と、内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間に電圧を印加する電圧印加手段３０と、を少なくとも有しており、内面砥石１０がドーナツ状基板１の内周部１ａを研磨すると同時に、電圧印加手段３０により内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間に電圧を印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周方向に回転するドーナツ状基板の少なくとも円孔の内周部を、導電性を有し回転軸回りに回転する内面砥石により研磨するドーナツ状基板の研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの記憶装置の一つであるハードディスクは、薄いドーナツ状の円板（以下、ドーナツ状基板と呼ぶ）表面に磁性体を塗布し、この磁性体にデータを記憶させるものである。このドーナツ状基板の材料は、従来は主にアルミニウムであるが、剛性、耐久性、記憶容量等の性能を向上させるため、近年、化学強化ガラスや結晶性ガラスからなるドーナツ状基板が用いられている。
【０００３】
上述したドーナツ状基板は、ハードディスクのアクセスタイムを短くするため、数万ＲＰＭの高速回転で使用される。そのため、ドーナツ状基板の表裏両面を高精度に加工し高い動バランスを実現する必要がある。また、ドーナツ状基板のエッジ部（外周部及び内周部）も、表裏両面と同程度の精度と高品質の鏡面に仕上げる必要がある。
【０００４】
ドーナツ状基板の内周部における加工装置の一つとして、従来の電解インプロセスドレッシングは、ドーナツ状基板において所望の安定的な内周部の鏡面研磨を実現するために、内周部の研磨加工と、非研磨加工中における内面砥石の電解ドレッシングによる目立てと、を交互に行うドーナツ状基板の研磨装置を実施している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０５２９２号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にあっては、ドーナツ状基板の内周部の研磨加工と、非研磨加工中における電解ドレッシングとを交互に行うために、ドーナツ状基板と印加電極との間を回転軸の方向に、砥石を反復駆動させる必要があり、研磨加工に用いる装置の構成が複雑になるばかりか、研磨加工の作業効率低下の要因となっていた。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、装置の構成が簡易化し、ドーナツ状基板の内周部の研磨加工における作業効率を向上させるドーナツ状基板の研磨装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、中央部に円孔を有するドーナツ状基板と、前記ドーナツ状基板の固定手段と、導電性を有し前記ドーナツ状基板の円孔に少なくとも一部挿入可能であり前記円孔の内周部を研磨位置において研磨する内面砥石と、前記研磨位置を除く非研磨位置において前記内面砥石に近接して配設されるドレッシングヘッドと、前記内面砥石と前記ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加する電圧印加手段と、を少なくとも有しており、前記内面砥石が前記ドーナツ状基板の内周部を研磨すると同時に、前記電圧印加手段により前記内面砥石と前記ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加することを特徴としている。
この特徴によれば、ドーナツ状基板の円孔の内周部を研磨すると同時に、内面砥石とドレッシングヘッドとの間に電圧を印加して電解ドレッシングすることにより、内面砥石が常時目立てされた状態で、作業効率よく研磨加工することができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１に記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記ドレッシングヘッドが、前記ドーナツ状基板の回転動作とは独立して配設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ドレッシングヘッドが、ドーナツ状基板の回転動作とは独立して配設されているため、ドーナツ状基板の回転動作に関わらず、ドレッシングヘッドを常時非研磨位置に配置できる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１または２に記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記ドレッシングヘッドが、前記固定手段側に配設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ドレッシングヘッドが、固定手段側に配設されているため、ドーナツ状基板の交換時等において、ドーナツ状基板若しくは内面砥石の動作の邪魔にならず、該交換がスムーズにできる。
【００１１】
本発明の請求項４に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記ドレッシングヘッドが、前記研磨位置と略対向した前記非研磨位置において前記内面砥石に近接して配設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ドレッシングヘッドが、研磨位置と離間している略対向した位置において配設されているため、研磨加工による研磨紛の飛散等の影響を受けずに電解ドレッシングできる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記ドーナツ状基板が回転する第１回転軸に対して、前記内面砥石が回転する第２回転軸が、所定の傾斜角度傾いて配設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ドーナツ状基板の第１回転軸に対して内面砥石の第２回転軸が所定の傾斜角度傾いて配設されているため、円孔の内径の大きさに関わらず電解ドレッシングする空間を確保できる。
【００１３】
本発明の請求項６に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記内面砥石が先端面を有する円柱形状であって、前記先端面に前記先端面より小径の凸状部が形成されており、前記凸状部の外周面と前記先端面とで形成される段部を研磨面として利用していることを特徴としている。
この特徴によれば、凸状部の外周面と先端面とで形成される段部を研磨面として利用することで、内面砥石を第２回転軸の軸方向に動かすのみで、内周部において、より広い面積の面取り加工が可能となる。
【００１４】
本発明の請求項７に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項６に記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記段部の断面形状が、前記ドーナツ状基板の内周部の最終研磨面と略同形状に形成されており、前記段部と前記ドーナツ状基板の内周部とが、一体的に当接されることを特徴としている。
この特徴によれば、凸状部の外周面と内面砥石の先端面とで形成される段部が、ドーナツ状基板の内周部の最終研磨面と略同形状に形成されているため、前記段部を、ドーナツ状基板の内周部に一度当接するのみで、内周部を研磨できる。
【００１５】
本発明の請求項８に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１ないし７のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記研磨位置と前記ドレッシングヘッドとの間に紛体の侵入を防止する紛体侵入防止片が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば内面砥石により研磨された紛体が、紛体侵入防止片により内面砥石とドレッシングヘッドとの間に侵入することを防止できるため、電解ドレッシングの際に与える悪影響を排除できる。
【００１６】
本発明の請求項９に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１ないし８のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、導電性を有し前記ドーナツ状基板の外周部を外周部研磨位置において研磨する外面砥石と、前記外周部研磨位置を除く外周部非研磨位置において前記外面砥石に近接して配設される外面砥石ドレッシングヘッドと、を更に有しており、前記外面砥石が前記ドーナツ状基板の外周部を研磨すると同時に、前記電圧印加手段により前記外面砥石と前記外面砥石ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加することを特徴としている。
この特徴によれば、ドーナツ状基板の内周部及び外周部が研磨されると同時に、内面砥石及び外面砥石を同時に電解ドレッシングして目立てできるため、更に作業効率よくドーナツ状基板の研磨加工ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の第１実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図1は、ドーナツ状基板の研磨装置の構成を示した模式図である。図２は、第１実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。図３は、砥石の研磨面の構成を示した模式図である。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、本実施例のドーナツ状基板研磨装置は、第１回転軸Ｃを中心として中央部に円孔を有するドーナツ状基板１を回転駆動する基板駆動装置６と、図示しない砥石駆動装置により第２回転軸Ｄ’を中心として回転する内面砥石１０と、同様に第３回転軸Ｅを中心として回転する外面砥石２０と、内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間及び外面砥石２０と外面砥石ドレッシングヘッド２５との間に電圧を印加する電圧印加装置３０と、から構成される。また、本実施例における第１回転軸Ｃと第２回転軸Ｄ’と第３回転軸Ｅとは、夫々互いに平行に配設されている。
【００２０】
基板駆動装置６は、本発明の固定手段であって内空部７ａを有する環状に形成されドーナツ状基板１を吸着させる真空吸着ヘッド７と、真空吸着ヘッド７と一体的に接続される回転台４とが、モータ軸Ｍを中心として回転する駆動モータ３により回転駆動される。また真空吸着ヘッド７及び回転台４は、該回転駆動とは独立して固定的に配設されるベース台２と接続されている。
【００２１】
ドーナツ状基板１の固定について説明すると、ドーナツ状基板１を載置したヘッド面７ｂにおいて負圧を発生させるための図示しない負圧発生装置と、ヘッド面７ｂにおけるエアを排気する排気孔８とを有し、この構成により、ドーナツ状基板１をヘッド面７ｂに載置して、負圧発生装置によりヘッド面７ｂ上のエアを排気孔８を介して外部に排出することで、ドーナツ状基板１を真空吸着ヘッド７に吸着し固定することができ、精度よく回転駆動することができるようになっている。
【００２２】
尚、ドーナツ状基板１の固定手段は、ドーナツ状基板１を所定の位置に固定するものであれば、必ずしも本実施例に限られるものではなく、例えばいわゆるワックス固定によるものでも構わない。
【００２３】
また、基板駆動装置６と後述するドレッシングヘッド１５は、図２に示されるドーナツ状基板１を加工する加工位置と、ドーナツ状基板１から内面砥石１０及び外面砥石２０を離脱させてドーナツ状基板１の交換を可能にする図示しない非加工位置との間を移動可能に構成されている。
【００２４】
更に、砥石駆動装置は、後述のように内面砥石１０を第２回転軸Ｄ’の軸方向に移動可能に構成されており、同様に外面砥石２０を第３回転軸Ｅの軸方向に移動可能に構成されている。
【００２５】
次に、ドーナツ状基板１の研磨加工について説明する。
【００２６】
内面砥石１０は、導電性を有しドーナツ状基板１の円孔の内径よりも小径の先端面を有する円柱形状であって、外周面に形成される研磨面４１に後述する砥粒４２が配設されている（図３参照）。また、外面砥石２０は、内面砥石１０よりも大径の円柱形状であり、他は内面砥石１０と同様の構成を有している。
【００２７】
図２に示されるように、内面砥石１０がドーナツ状基板１の内周部１ａと当接し、外面砥石２０がドーナツ状基板１の外周部１ｂと当接した状態にて、ドーナツ状基板１と砥石とを夫々回転駆動することにより、ドーナツ状基板１の内周部研磨工程と、外周部研磨工程とを同時に実施し、ドーナツ状基板１の内周部１ａ及び外周部１ｂを所望の研磨加工することができる。
【００２８】
図３に示されるように、内面砥石１０（及び外面砥石２０）の研磨面４１は、砥粒４２（例えば、ダイヤモンドまたはｃＢＮ）と、導電性を有し砥粒４２を固定する母地であるメタルボンド部４３と、からなる。メタルボンド部４３は、鋳鉄、青銅、その他の金属について粉末冶金法等を応用したものである。また、内面砥石１０（及び外面砥石２０）は、周面が円柱面であり、回転軸周りに回転しながらドーナツ状基板１の内周部１ａ（及び外周部１ｂ）と当接させることで、内周部１ａ（及び外周部１ｂ）を高精度且つ高品質に加工できるように成形されている。
【００２９】
次に、本実施例における電解ドレッシングについて説明する。
【００３０】
図１及び図３に示されるように、ドーナツ状基板１の内周部１ａ、外周部１ｂにおける高能率且つ高精密な鏡面研磨を実現するための、内面砥石１０及び外面砥石２０の研磨面４１の目立て手段として知られている電解ドレッシングは、メタルボンド部４３を電解ドレッシングにより溶解させて目立てを行うものである。
【００３１】
先ず、電解ドレッシングの加工原理について説明すると、内面砥石１０及び外面砥石２０側にプラス極となるブラシ１６、２６を設け、研磨面４１に対向するマイナス極である後述するドレッシングヘッド１５、外面砥石ドレッシングヘッド２５を設けて、極間を近接（約０．１〜０．３ｍｍ）に設定する。電圧印加装置３０により該極間に直流パルス電圧を供給し、内面砥石１０及び外面砥石２０のメタルボンド部４３を選択的に除去することで、効果的にドレッシングして研磨面４１を目立てすることが可能となる。該ドレッシングを後述のようにドーナツ状基板１の研磨工程と同時に行うことにより、目つぶれや目詰まりによる内面砥石１０及び外面砥石２０の切れ味の低下を抑え、ドーナツ状基板１の高効率な鏡面研磨作業が可能となる。
【００３２】
図２に示されるように、本実施例のドレッシングヘッド１５は、環状に形成される真空吸着ヘッド７の内空部７ａにおいて、ドーナツ状基板１の内周部１ａを研磨する研磨位置と略対向する非研磨位置にて、真空吸着ヘッド７の回転駆動とは独立して固定的に配設されている。また、ドレッシングヘッド１５に所定の電圧を供給する電源ケーブル１７も同様に上述した回転駆動とは独立してベース台２に固定的に配設されている。このようにすることで、ドーナツ状基板１の回転動作に関わらず、ドレッシングヘッド１５を常時非研磨位置Ｈに配置できる。
【００３３】
次に、図３に示されるように、具体的な加工メカニズムについて説明すると、上述した極間に電圧を印加することにより、先ずメタルボンド部４３が電解され、適度に砥粒４２突出が得られる。この間に、電解溶出したメタルボンド材が、一部不導体化され不導体被膜４０として内面砥石１０及び外面砥石２０の研磨面４１に堆積するため、研磨面４１の絶縁性が増して電解電流が自動的に低下する。この時が初期ドレッシング終了となる。この状況で、ドーナツ状基板１の内周部１ａ、外周部１ｂの研磨作業を開始すると、研磨面４１の不導体被膜４０が、内周部１ａ、外周部１ｂの表面と接触し摩擦により剥離、除去され、これと同時に砥粒４２が、内周部１ａ、外周部１ｂの表面を研磨し始め砥粒磨耗が生じる。すると、研磨面４１の絶縁性が低下して電解電流が回復する。これにより、磨耗した砥粒４２間の不導体被膜４０が薄くなった部分から電解溶出が再開され、また砥粒４２突出が得られることになる。
【００３４】
尚、この加工メカニズムは、使用する内面砥石１０及び外面砥石２０のメタルボンド種類若しくは電圧値、電流値等の電解条件、また被加工材であるドーナツ状基板１の材質などの加工条件により、ドレッシング効果が異なるため、最も実用的な効果が得られるように条件設定を行うことが好ましい。
【００３５】
また図１に示されるように、本発明の電圧印加手段は、電圧印加装置３０と、内面砥石１０及び外面砥石２０の回転シャフトと接触するブラシ１６、２６と、ドレッシングヘッド１５及び外面砥石ドレッシングヘッド２５と、電源ケーブルと、からなり、ブラシ１６、２６側にプラス極を、ドレッシングヘッド１５及び外面砥石ドレッシングヘッド２５側にマイナス極を印加するようになっている。電源は、直流電源をパルス状に供給できる定電流型電源が好ましい。
【００３６】
特に図示しないが、研磨液供給装置は、内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間及び外面砥石２０と外面砥石ドレッシングヘッド２５との間に導電性研磨液を供給するようになっている。すなわち、研磨液供給装置は、砥石駆動装置に固定された研磨液供給ノズル１３、２３を有し、ドレッシングヘッド１５が内面砥石１０の研磨面４１に近接する位置で、内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間に研磨液を供給できるようになっている。また、外面砥石２０についても同様の構成を有している。
【００３７】
砥石駆動装置は、図示しないＮＣ制御により所定方向に移動できるようになっている。この構成により、ドーナツ状基板１の非加工位置から、内面砥石１０を移動させてドーナツ状基板１を加工する加工位置にあるドーナツ状基板１に合わせて位置決めし、更に内面砥石１０を第２回転軸Ｄの軸方向に移動させてドーナツ状基板１の内周部１ａに接触させて研磨加工することができる。また、外面砥石２０についても、同様の構成を有している。
【００３８】
上述したように、ドレッシングヘッド１５が、真空吸着ヘッド７の内空部７ａに配設されており、このようにすることで、砥石駆動装置が移動して、ドーナツ状基板１に合わせて位置決めする際に、ドレッシングヘッド１５が、砥石駆動装置の移動動作の邪魔にならず、該動作がスムーズにできる。同様に、基板駆動装置６の移動の際においても、ドレッシングヘッド１５が、基板駆動装置６の移動動作の邪魔にならず、該動作がスムーズにできる。
【００３９】
内面砥石１０が、上述したようにドーナツ状基板１の内周部１ａを研磨する内周部研磨工程と同時に、電圧印加装置３０により内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間に所定の電圧を印加する電圧印加工程を実施する。このようにすることで、内面砥石１０が常時目立てされた状態で、作業効率よく研磨加工することができる。
【００４０】
また、ドレッシングヘッド１５が、内周部１ａの研磨位置と略対向した位置において、内面砥石１０に近接して配設されており、このようにすることで、研磨加工による研磨紛の飛散等の影響を受けずに電解ドレッシングできる。
【００４１】
また同様に、外面砥石２０が、上述したようにドーナツ状基板１の外周部１ｂを研磨すると同時に、電圧印加装置３０により外面砥石２０と外面砥石ドレッシングヘッド２５との間に所定の電圧を印加する。
【００４２】
この構成により、ドーナツ状基板１の内周部１ａ及び外周部１ｂが研磨されると同時に、内面砥石１０及び外面砥石２０を同時に電解ドレッシングして目立てできる。このようにすることで、更に作業効率よくドーナツ状基板１の研磨加工ができる。
【００４３】
また、図２に示されるように、基板駆動装置６の内空部７ａ周面の所定位置に、ドーナツ状基板１の内周部１ａの研磨位置Ｋとドレッシングヘッド１５との間に紛体の侵入を防止する紛体侵入防止片３５が、上述したようにドーナツ状基板１の回転動作とは独立して配設されているドレッシングヘッド１５と接続され、ドーナツ状基板１の内周部１ａ近傍に向かって配設されている。このようにすることで、内面砥石１０により研磨された紛体が、紛体侵入防止片３５により内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間に侵入することを防止できるため、電解ドレッシングの際に与える悪影響を排除できる。
【実施例２】
【００４４】
次に、本発明の第２実施例ないし第５実施例を図面に基づいて説明すると、図４は、第２実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。図５は、図４の点線囲い部の拡大図である。図６は、第３実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。図７は、第４実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。図８は、第５実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。尚、上述した実施例と重複する装置構成については説明を省略する。
【００４５】
図４及び図５に示されるように、第２実施例における第２回転軸Ｄは、ドーナツ状基板１が回転する第１回転軸Ｃに対して略４５度の傾斜角度に傾いて形成されており、内面砥石１０ｃの先端面１０ａと後述する凸状部１１とを利用して、ドーナツ状基板１の内周部１ａを研磨できるようになっている。更に、上述のように第２回転軸Ｄが第１回転軸Ｃに対して傾いて形成されていることにより、研磨位置Ｋにおいて行う研磨工程と同時に、非研磨位置Ｈにおいて後述する内面砥石１０の電解ドレッシングが可能となっている。
【００４６】
次に、外面砥石２０ｃは、内面砥石１０ｃと一体に形成され第２回転軸Ｄ回りに回転し、内周面に研磨面４１が配設されているフレアー形状であり、上述した４５度の傾斜角度において、上述した内面砥石１０ｃの研磨面４１がドーナツ状基板１の内周部１ａと当接すると略同時に、外面砥石２０ｃの研磨面４１がドーナツ状基板１の外周部１ｂと当接するように形成されている。
【００４７】
尚、本実施例の内面砥石１０ｃと外面砥石２０ｃとは、同一の第２回転軸Ｄ回りに一体に回転するように形成されており、夫々ドーナツ状基板１の内周部１ａ及び外周部１ｂを研磨するため、装置構成をシンプルにできる。
【００４８】
次に、ドーナツ状基板１の内周部１ａにおける研磨加工について、詳細に説明する。
【００４９】
図５に示されるように、ドーナツ状基板１の内周部１ａにおける最終研磨面は、表裏一対に形成されるように、ドーナツ状基板１の表面１ｆ、裏面１ｇと直交方向に形成される内周面１ｄと、内周面１ｄと表面１ｆとの間に形成される第１面取り面１ｃと、同様に内周面１ｄと裏面１ｇとの間に形成される第２面取り面１ｅと、で構成されるようになっている。
【００５０】
また第１面取り面１ｃは、内周面１ｄ及び表面１ｆに対して略４５度に形成されており、同様に第２面取り面１ｅは、内周面１ｄ及び裏面１ｇに対して略４５度に形成されている。
【００５１】
ドーナツ状基板１の内周部１ａを上述した最終研磨面の形状に研磨加工するように、内面砥石１０ｃの先端部において先端面１０ａより小径の凸状部１１が形成されており、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度で当接する内面砥石１０ｃの先端面１０ａと、凸状部１１とで形成される段部を研磨面４１として利用している。
【００５２】
即ち、内面砥石１０ｃの先端面１０ａと、凸状部１１の第１外周面１１ａと、第２外周面１１ｂとが、夫々ドーナツ状基板１の最終研磨面である第１面取り面１ｃ、内周面１ｄ、第２面取り面１ｅと略同形状に形成され、一体的に当接するように予め形成されている。
【００５３】
このように内面砥石１０ｃの先端面１０ａと凸状部１１の外周面とで形成される段部を研磨面４１として利用することで、内面砥石１０ｃを第２回転軸Ｄの軸方向に動かすのみで、ドーナツ状基板１の内周部１ａにおいて、より広い面積の面取り加工ができる。
【００５４】
また、このようにドーナツ状基板１の内周部１ａの最終研磨面と略同形状に形成されている上述した段部を、ドーナツ状基板１の内周部１ａに一度当接するのみで、内周部１ａを研磨できる。
【００５５】
上述したように、内面砥石１０ｃが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度で当接するために、図５に示されるように、第１回転軸Ｃと直交する内面砥石１０ｃの先端面１０ａが、第１面取り面１ｃを研磨するように形成されている。同様に凸状部１１の第１外周面１１ａは、内面砥石１０ｃの先端面１０ａ及び周面１０ｂに対し略４５度に形成され、第２外周面１１ｂは、周面１０ｂと略平行に形成されている。
【００５６】
即ち、内面砥石１０ｃが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度で当接することにより、内面砥石１０ｃの先端面１０ａと、凸状部１１の第１外周面１１ａ及び第２外周面１１ｂの形状が、予め形成し易い。
【００５７】
尚、詳細は特に図示しないが、ドーナツ状基板１の外周部１ｂについても、内周部１ａと同様の形状に研磨加工するように、外面砥石２０ｃの内周面が、予め所定の形状に当接する研磨面４１に形成されている。
【００５８】
また、内面砥石１０ｃの先端部が、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度にて当接した場合に、非研磨位置Ｈにおいて、内面砥石１０ｃとドレッシングヘッド１５とが近接している。
【００５９】
上述したようにドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して内面砥石１０ｃの第２回転軸Ｄが傾斜しているため、ドーナツ状基板１における円孔の内径の大きさに関わらず、電解ドレッシングする空間を確保できる。
【００６０】
尚、本実施例では、内面砥石１０ｃの第２回転軸Ｄが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度の角度で傾斜しているが、内面砥石１０ｃによる研磨加工を行いながら、電解ドレッシングが可能な空間を確保するものであれば、ドライブ軸の傾斜する角度は４５度に限らず何度でもよい。
【００６１】
また、本実施例では、内面砥石１０ｃの第２回転軸Ｄが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して傾斜しており、研磨加工の際に発生する研磨紛が、ドレッシングヘッド１５と内面砥石１０ｃとの間に侵入することが、上述した第１実施例と比較して少ないため、紛体侵入防止片３５の設置を省略することも可能である。
【実施例３】
【００６２】
図６に示されるように、第３実施例における外面砥石２０’と内面砥石１０’とは略同径であり、先端部における外周面に研磨面４１を有する円柱形状であって、外面砥石２０’が回転する第３回転軸Ｆは、内面砥石１０’の回転する第２回転軸Ｄと略平行に形成されており、且つ内面砥石１０’と外面砥石２０’とは、夫々第２回転軸Ｄ、第３回転軸Ｆの軸方向に移動可能に形成されている。
【００６３】
このようにすることで、内面砥石１０’及び外面砥石２０’の移動動作が同じ方向になるので、砥石駆動装置の構成をシンプルにできる。
【００６４】
また、外面砥石２０’が回転する第３回転軸Ｆが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して、第２回転軸Ｄと同一の略４５度の傾斜角度で傾いて形成されているため、外面砥石２０’の先端部における研磨面４１を、図４に示される内面砥石１０’と同様の形状とすることができる。
【実施例４】
【００６５】
次に、図７に示されるように、第４実施例における外面砥石２０’が回転する第３回転軸Ｇは、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対する内面砥石１０’の第２回転軸Ｄの傾きとは反転した向きに傾いており、且つ第１回転軸Ｃに対して略４５度の傾斜角度であり、第２回転軸Ｄの傾斜角度と同じである。
【００６６】
このようにすることで、ドーナツ状基板１の内周部１ａにおける研磨位置及び外周部１ｂにおける外周部研磨位置が、いずれも図示ドーナツ状基板１の右側部において互いに近傍に設定できるため、内面砥石１０’のドレッシングヘッド１５及び外面砥石２０’の外面砥石ドレッシングヘッド２５や、図示しない研磨液供給ノズル等の機器を、いずれも図示右側の研磨位置及び外周部研磨位置の周辺に集中的に配設することができる。
【００６７】
また、上述の第３実施例と同様に、外面砥石２０’が回転する第３回転軸Ｇが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して、第２回転軸Ｄと同一の略４５度の傾斜角度で傾いて形成されているため、外面砥石２０’の先端部における研磨面４１を、図４に示される内面砥石１０’と同様の形状とすることができる。
【実施例５】
【００６８】
次に、図８に示されるように、第５実施例における外面砥石２０’が回転する第３回転軸Ｊは、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃと略平行に形成されている。
【００６９】
このようにすることで、上述した内面砥石１０’のように、電解ドレッシングを行う上でスペース制限のない外面砥石２０’については、第１回転軸Ｃに対して傾斜のない従来用いられている汎用品を利用することができる。
【００７０】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００７１】
例えば、上記実施例では、内面砥石１０’の第２回転軸Ｄが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度の傾斜角度で傾いているが、ドーナツ状基板１の内周部１ａに影響されず電解ドレッシングする空間を確保できれば、必ずしも第２回転軸は、第１回転軸Ｃに対して略４５度の傾斜角度で傾いているものに限られず、傾斜角度は何度でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】ドーナツ状基板の研磨装置の構成を示した模式図である。
【図２】第１実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。
【図３】砥石の研磨面の構成を示した模式図である。
【図４】第２実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。
【図５】図４の点線囲い部の拡大図である。
【図６】第３実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。
【図７】第４実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。
【図８】第５実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ドーナツ状基板
１ａ 内周部
１ｂ 外周部
１ｃ 第１面取り面
１ｄ 内周面
１ｅ 第２面取り面
１ｆ 表面
１ｇ 裏面
２ ベース台
３ 駆動モータ
４ 回転台
６ 基板駆動装置
７ 真空吸着ヘッド（固定手段）
７ａ 内空部
７ｂ ヘッド面
８ 排気孔
１０、１０ｃ 内面砥石
１０’ 内面砥石
１０ａ 先端面
１０ｂ 周面
１１ 凸状部
１１ａ 第１外周面
１１ｂ 第２外周面
１３ 研磨液供給ノズル
１５ ドレッシングヘッド
１６ ブラシ
１７ 電源ケーブル
２０、２０ｃ 外面砥石
２０’ 外面砥石
２３ 研磨液供給ノズル
２５ 外面砥石ドレッシングヘッド
２６ ブラシ
３０ 電圧印加装置（電圧印加手段）
３５ 紛体侵入防止片
４０ 不導体被膜
４１ 研磨面
４２ 砥粒
４３ メタルボンド部
Ｃ 第１回転軸
Ｄ、Ｄ’ 第２回転軸
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｊ 第３回転軸
Ｋ 研磨位置
Ｈ 非研磨位置
Ｍ モータ軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周方向に回転するドーナツ状基板の少なくとも円孔の内周部を、導電性を有し回転軸回りに回転する内面砥石により研磨するドーナツ状基板の研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの記憶装置の一つであるハードディスクは、薄いドーナツ状の円板（以下、ドーナツ状基板と呼ぶ）表面に磁性体を塗布し、この磁性体にデータを記憶させるものである。このドーナツ状基板の材料は、従来は主にアルミニウムであるが、剛性、耐久性、記憶容量等の性能を向上させるため、近年、化学強化ガラスや結晶性ガラスからなるドーナツ状基板が用いられている。
【０００３】
上述したドーナツ状基板は、ハードディスクのアクセスタイムを短くするため、数万ＲＰＭの高速回転で使用される。そのため、ドーナツ状基板の表裏両面を高精度に加工し高い動バランスを実現する必要がある。また、ドーナツ状基板のエッジ部（外周部及び内周部）も、表裏両面と同程度の精度と高品質の鏡面に仕上げる必要がある。
【０００４】
ドーナツ状基板の内周部における加工装置の一つとして、従来の電解インプロセスドレッシングは、ドーナツ状基板において所望の安定的な内周部の鏡面研磨を実現するために、内周部の研磨加工と、非研磨加工中における内面砥石の電解ドレッシングによる目立てと、を交互に行うドーナツ状基板の研磨装置を実施している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０５２９２号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にあっては、ドーナツ状基板の内周部の研磨加工と、非研磨加工中における電解ドレッシングとを交互に行うために、ドーナツ状基板と印加電極との間を回転軸の方向に、砥石を反復駆動させる必要があり、研磨加工に用いる装置の構成が複雑になるばかりか、研磨加工の作業効率低下の要因となっていた。
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、装置の構成が簡易化し、ドーナツ状基板の内周部の研磨加工における作業効率を向上させるドーナツ状基板の研磨装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、中央部に円孔を有するドーナツ状基板と、前記ドーナツ状基板の固定手段と、導電性を有し前記ドーナツ状基板の円孔に少なくとも一部挿入可能であり前記円孔の内周部を研磨位置において研磨する内面砥石と、前記研磨位置を除く非研磨位置において前記内面砥石に近接して配設されるドレッシングヘッドと、前記内面砥石と前記ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加する電圧印加手段と、を少なくとも有しており、前記内面砥石が前記ドーナツ状基板の内周部を研磨すると同時に、前記電圧印加手段により前記内面砥石と前記ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加することを特徴としている。
この特徴によれば、ドーナツ状基板の円孔の内周部を研磨すると同時に、内面砥石とドレッシングヘッドとの間に電圧を印加して電解ドレッシングすることにより、内面砥石が常時目立てされた状態で、作業効率よく研磨加工することができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１に記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記ドレッシングヘッドが、前記ドーナツ状基板の回転動作とは独立して配設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ドレッシングヘッドが、ドーナツ状基板の回転動作とは独立して配設されているため、ドーナツ状基板の回転動作に関わらず、ドレッシングヘッドを常時非研磨位置に配置できる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１または２に記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記ドレッシングヘッドが、前記固定手段側に配設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ドレッシングヘッドが、固定手段側に配設されているため、ドーナツ状基板の交換時等において、ドーナツ状基板若しくは内面砥石の動作の邪魔にならず、該交換がスムーズにできる。
【００１１】
本発明の請求項４に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記ドレッシングヘッドが、前記研磨位置と略対向した前記非研磨位置において前記内面砥石に近接して配設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ドレッシングヘッドが、研磨位置と離間している略対向した位置において配設されているため、研磨加工による研磨紛の飛散等の影響を受けずに電解ドレッシングできる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記ドーナツ状基板が回転する第１回転軸に対して、前記内面砥石が回転する第２回転軸が、所定の傾斜角度傾いて配設されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ドーナツ状基板の第１回転軸に対して内面砥石の第２回転軸が所定の傾斜角度傾いて配設されているため、円孔の内径の大きさに関わらず電解ドレッシングする空間を確保できる。
【００１３】
本発明の請求項６に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記内面砥石が先端面を有する円柱形状であって、前記先端面に前記先端面より小径の凸状部が形成されており、前記凸状部の外周面と前記先端面とで形成される段部を研磨面として利用していることを特徴としている。
この特徴によれば、凸状部の外周面と先端面とで形成される段部を研磨面として利用することで、内面砥石を第２回転軸の軸方向に動かすのみで、内周部において、より広い面積の面取り加工が可能となる。
【００１４】
本発明の請求項７に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項６に記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記段部の断面形状が、前記ドーナツ状基板の内周部の最終研磨面と略同形状に形成されており、前記段部と前記ドーナツ状基板の内周部とが、一体的に当接されることを特徴としている。
この特徴によれば、凸状部の外周面と内面砥石の先端面とで形成される段部が、ドーナツ状基板の内周部の最終研磨面と略同形状に形成されているため、前記段部を、ドーナツ状基板の内周部に一度当接するのみで、内周部を研磨できる。
【００１５】
本発明の請求項８に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１ないし７のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、前記研磨位置と前記ドレッシングヘッドとの間に紛体の侵入を防止する紛体侵入防止片が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば内面砥石により研磨された紛体が、紛体侵入防止片により内面砥石とドレッシングヘッドとの間に侵入することを防止できるため、電解ドレッシングの際に与える悪影響を排除できる。
【００１６】
本発明の請求項９に記載のドーナツ状基板の研磨装置は、請求項１ないし８のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置であって、導電性を有し前記ドーナツ状基板の外周部を外周部研磨位置において研磨する外面砥石と、前記外周部研磨位置を除く外周部非研磨位置において前記外面砥石に近接して配設される外面砥石ドレッシングヘッドと、を更に有しており、前記外面砥石が前記ドーナツ状基板の外周部を研磨すると同時に、前記電圧印加手段により前記外面砥石と前記外面砥石ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加することを特徴としている。
この特徴によれば、ドーナツ状基板の内周部及び外周部が研磨されると同時に、内面砥石及び外面砥石を同時に電解ドレッシングして目立てできるため、更に作業効率よくドーナツ状基板の研磨加工ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の第１実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図1は、ドーナツ状基板の研磨装置の構成を示した模式図である。図２は、第１実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。図３は、砥石の研磨面の構成を示した模式図である。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、本実施例のドーナツ状基板研磨装置は、第１回転軸Ｃを中心として中央部に円孔を有するドーナツ状基板１を回転駆動する基板駆動装置６と、図示しない砥石駆動装置により第２回転軸Ｄ’を中心として回転する内面砥石１０と、同様に第３回転軸Ｅを中心として回転する外面砥石２０と、内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間及び外面砥石２０と外面砥石ドレッシングヘッド２５との間に電圧を印加する電圧印加装置３０と、から構成される。また、本実施例における第１回転軸Ｃと第２回転軸Ｄ’と第３回転軸Ｅとは、夫々互いに平行に配設されている。
【００２０】
基板駆動装置６は、本発明の固定手段であって内空部７ａを有する環状に形成されドーナツ状基板１を吸着させる真空吸着ヘッド７と、真空吸着ヘッド７と一体的に接続される回転台４とが、モータ軸Ｍを中心として回転する駆動モータ３により回転駆動される。また真空吸着ヘッド７及び回転台４は、該回転駆動とは独立して固定的に配設されるベース台２と接続されている。
【００２１】
ドーナツ状基板１の固定について説明すると、ドーナツ状基板１を載置したヘッド面７ｂにおいて負圧を発生させるための図示しない負圧発生装置と、ヘッド面７ｂにおけるエアを排気する排気孔８とを有し、この構成により、ドーナツ状基板１をヘッド面７ｂに載置して、負圧発生装置によりヘッド面７ｂ上のエアを排気孔８を介して外部に排出することで、ドーナツ状基板１を真空吸着ヘッド７に吸着し固定することができ、精度よく回転駆動することができるようになっている。
【００２２】
尚、ドーナツ状基板１の固定手段は、ドーナツ状基板１を所定の位置に固定するものであれば、必ずしも本実施例に限られるものではなく、例えばいわゆるワックス固定によるものでも構わない。
【００２３】
また、基板駆動装置６と後述するドレッシングヘッド１５は、図２に示されるドーナツ状基板１を加工する加工位置と、ドーナツ状基板１から内面砥石１０及び外面砥石２０を離脱させてドーナツ状基板１の交換を可能にする図示しない非加工位置との間を移動可能に構成されている。
【００２４】
更に、砥石駆動装置は、後述のように内面砥石１０を第２回転軸Ｄ’の軸方向に移動可能に構成されており、同様に外面砥石２０を第３回転軸Ｅの軸方向に移動可能に構成されている。
【００２５】
次に、ドーナツ状基板１の研磨加工について説明する。
【００２６】
内面砥石１０は、導電性を有しドーナツ状基板１の円孔の内径よりも小径の先端面を有する円柱形状であって、外周面に形成される研磨面４１に後述する砥粒４２が配設されている（図３参照）。また、外面砥石２０は、内面砥石１０よりも大径の円柱形状であり、他は内面砥石１０と同様の構成を有している。
【００２７】
図２に示されるように、内面砥石１０がドーナツ状基板１の内周部１ａと当接し、外面砥石２０がドーナツ状基板１の外周部１ｂと当接した状態にて、ドーナツ状基板１と砥石とを夫々回転駆動することにより、ドーナツ状基板１の内周部研磨工程と、外周部研磨工程とを同時に実施し、ドーナツ状基板１の内周部１ａ及び外周部１ｂを所望の研磨加工することができる。
【００２８】
図３に示されるように、内面砥石１０（及び外面砥石２０）の研磨面４１は、砥粒４２（例えば、ダイヤモンドまたはｃＢＮ）と、導電性を有し砥粒４２を固定する母地であるメタルボンド部４３と、からなる。メタルボンド部４３は、鋳鉄、青銅、その他の金属について粉末冶金法等を応用したものである。また、内面砥石１０（及び外面砥石２０）は、周面が円柱面であり、回転軸周りに回転しながらドーナツ状基板１の内周部１ａ（及び外周部１ｂ）と当接させることで、内周部１ａ（及び外周部１ｂ）を高精度且つ高品質に加工できるように成形されている。
【００２９】
次に、本実施例における電解ドレッシングについて説明する。
【００３０】
図１及び図３に示されるように、ドーナツ状基板１の内周部１ａ、外周部１ｂにおける高能率且つ高精密な鏡面研磨を実現するための、内面砥石１０及び外面砥石２０の研磨面４１の目立て手段として知られている電解ドレッシングは、メタルボンド部４３を電解ドレッシングにより溶解させて目立てを行うものである。
【００３１】
先ず、電解ドレッシングの加工原理について説明すると、内面砥石１０及び外面砥石２０側にプラス極となるブラシ１６、２６を設け、研磨面４１に対向するマイナス極である後述するドレッシングヘッド１５、外面砥石ドレッシングヘッド２５を設けて、極間を近接（約０．１〜０．３ｍｍ）に設定する。電圧印加装置３０により該極間に直流パルス電圧を供給し、内面砥石１０及び外面砥石２０のメタルボンド部４３を選択的に除去することで、効果的にドレッシングして研磨面４１を目立てすることが可能となる。該ドレッシングを後述のようにドーナツ状基板１の研磨工程と同時に行うことにより、目つぶれや目詰まりによる内面砥石１０及び外面砥石２０の切れ味の低下を抑え、ドーナツ状基板１の高効率な鏡面研磨作業が可能となる。
【００３２】
図２に示されるように、本実施例のドレッシングヘッド１５は、環状に形成される真空吸着ヘッド７の内空部７ａにおいて、ドーナツ状基板１の内周部１ａを研磨する研磨位置と略対向する非研磨位置にて、真空吸着ヘッド７の回転駆動とは独立して固定的に配設されている。また、ドレッシングヘッド１５に所定の電圧を供給する電源ケーブル１７も同様に上述した回転駆動とは独立してベース台２に固定的に配設されている。このようにすることで、ドーナツ状基板１の回転動作に関わらず、ドレッシングヘッド１５を常時非研磨位置Ｈに配置できる。
【００３３】
次に、図３に示されるように、具体的な加工メカニズムについて説明すると、上述した極間に電圧を印加することにより、先ずメタルボンド部４３が電解され、適度に砥粒４２突出が得られる。この間に、電解溶出したメタルボンド材が、一部不導体化され不導体被膜４０として内面砥石１０及び外面砥石２０の研磨面４１に堆積するため、研磨面４１の絶縁性が増して電解電流が自動的に低下する。この時が初期ドレッシング終了となる。この状況で、ドーナツ状基板１の内周部１ａ、外周部１ｂの研磨作業を開始すると、研磨面４１の不導体被膜４０が、内周部１ａ、外周部１ｂの表面と接触し摩擦により剥離、除去され、これと同時に砥粒４２が、内周部１ａ、外周部１ｂの表面を研磨し始め砥粒磨耗が生じる。すると、研磨面４１の絶縁性が低下して電解電流が回復する。これにより、磨耗した砥粒４２間の不導体被膜４０が薄くなった部分から電解溶出が再開され、また砥粒４２突出が得られることになる。
【００３４】
尚、この加工メカニズムは、使用する内面砥石１０及び外面砥石２０のメタルボンド種類若しくは電圧値、電流値等の電解条件、また被加工材であるドーナツ状基板１の材質などの加工条件により、ドレッシング効果が異なるため、最も実用的な効果が得られるように条件設定を行うことが好ましい。
【００３５】
また図１に示されるように、本発明の電圧印加手段は、電圧印加装置３０と、内面砥石１０及び外面砥石２０の回転シャフトと接触するブラシ１６、２６と、ドレッシングヘッド１５及び外面砥石ドレッシングヘッド２５と、電源ケーブルと、からなり、ブラシ１６、２６側にプラス極を、ドレッシングヘッド１５及び外面砥石ドレッシングヘッド２５側にマイナス極を印加するようになっている。電源は、直流電源をパルス状に供給できる定電流型電源が好ましい。
【００３６】
特に図示しないが、研磨液供給装置は、内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間及び外面砥石２０と外面砥石ドレッシングヘッド２５との間に導電性研磨液を供給するようになっている。すなわち、研磨液供給装置は、砥石駆動装置に固定された研磨液供給ノズル１３、２３を有し、ドレッシングヘッド１５が内面砥石１０の研磨面４１に近接する位置で、内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間に研磨液を供給できるようになっている。また、外面砥石２０についても同様の構成を有している。
【００３７】
砥石駆動装置は、図示しないＮＣ制御により所定方向に移動できるようになっている。この構成により、ドーナツ状基板１の非加工位置から、内面砥石１０を移動させてドーナツ状基板１を加工する加工位置にあるドーナツ状基板１に合わせて位置決めし、更に内面砥石１０を第２回転軸Ｄの軸方向に移動させてドーナツ状基板１の内周部１ａに接触させて研磨加工することができる。また、外面砥石２０についても、同様の構成を有している。
【００３８】
上述したように、ドレッシングヘッド１５が、真空吸着ヘッド７の内空部７ａに配設されており、このようにすることで、砥石駆動装置が移動して、ドーナツ状基板１に合わせて位置決めする際に、ドレッシングヘッド１５が、砥石駆動装置の移動動作の邪魔にならず、該動作がスムーズにできる。同様に、基板駆動装置６の移動の際においても、ドレッシングヘッド１５が、基板駆動装置６の移動動作の邪魔にならず、該動作がスムーズにできる。
【００３９】
内面砥石１０が、上述したようにドーナツ状基板１の内周部１ａを研磨する内周部研磨工程と同時に、電圧印加装置３０により内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間に所定の電圧を印加する電圧印加工程を実施する。このようにすることで、内面砥石１０が常時目立てされた状態で、作業効率よく研磨加工することができる。
【００４０】
また、ドレッシングヘッド１５が、内周部１ａの研磨位置と略対向した位置において、内面砥石１０に近接して配設されており、このようにすることで、研磨加工による研磨紛の飛散等の影響を受けずに電解ドレッシングできる。
【００４１】
また同様に、外面砥石２０が、上述したようにドーナツ状基板１の外周部１ｂを研磨すると同時に、電圧印加装置３０により外面砥石２０と外面砥石ドレッシングヘッド２５との間に所定の電圧を印加する。
【００４２】
この構成により、ドーナツ状基板１の内周部１ａ及び外周部１ｂが研磨されると同時に、内面砥石１０及び外面砥石２０を同時に電解ドレッシングして目立てできる。このようにすることで、更に作業効率よくドーナツ状基板１の研磨加工ができる。
【００４３】
また、図２に示されるように、基板駆動装置６の内空部７ａ周面の所定位置に、ドーナツ状基板１の内周部１ａの研磨位置Ｋとドレッシングヘッド１５との間に紛体の侵入を防止する紛体侵入防止片３５が、上述したようにドーナツ状基板１の回転動作とは独立して配設されているドレッシングヘッド１５と接続され、ドーナツ状基板１の内周部１ａ近傍に向かって配設されている。このようにすることで、内面砥石１０により研磨された紛体が、紛体侵入防止片３５により内面砥石１０とドレッシングヘッド１５との間に侵入することを防止できるため、電解ドレッシングの際に与える悪影響を排除できる。
【実施例２】
【００４４】
次に、本発明の第２実施例ないし第５実施例を図面に基づいて説明すると、図４は、第２実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。図５は、図４の点線囲い部の拡大図である。図６は、第３実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。図７は、第４実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。図８は、第５実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。尚、上述した実施例と重複する装置構成については説明を省略する。
【００４５】
図４及び図５に示されるように、第２実施例における第２回転軸Ｄは、ドーナツ状基板１が回転する第１回転軸Ｃに対して略４５度の傾斜角度に傾いて形成されており、内面砥石１０ｃの先端面１０ａと後述する凸状部１１とを利用して、ドーナツ状基板１の内周部１ａを研磨できるようになっている。更に、上述のように第２回転軸Ｄが第１回転軸Ｃに対して傾いて形成されていることにより、研磨位置Ｋにおいて行う研磨工程と同時に、非研磨位置Ｈにおいて後述する内面砥石１０の電解ドレッシングが可能となっている。
【００４６】
次に、外面砥石２０ｃは、内面砥石１０ｃと一体に形成され第２回転軸Ｄ回りに回転し、内周面に研磨面４１が配設されているフレアー形状であり、上述した４５度の傾斜角度において、上述した内面砥石１０ｃの研磨面４１がドーナツ状基板１の内周部１ａと当接すると略同時に、外面砥石２０ｃの研磨面４１がドーナツ状基板１の外周部１ｂと当接するように形成されている。
【００４７】
尚、本実施例の内面砥石１０ｃと外面砥石２０ｃとは、同一の第２回転軸Ｄ回りに一体に回転するように形成されており、夫々ドーナツ状基板１の内周部１ａ及び外周部１ｂを研磨するため、装置構成をシンプルにできる。
【００４８】
次に、ドーナツ状基板１の内周部１ａにおける研磨加工について、詳細に説明する。
【００４９】
図５に示されるように、ドーナツ状基板１の内周部１ａにおける最終研磨面は、表裏一対に形成されるように、ドーナツ状基板１の表面１ｆ、裏面１ｇと直交方向に形成される内周面１ｄと、内周面１ｄと表面１ｆとの間に形成される第１面取り面１ｃと、同様に内周面１ｄと裏面１ｇとの間に形成される第２面取り面１ｅと、で構成されるようになっている。
【００５０】
また第１面取り面１ｃは、内周面１ｄ及び表面１ｆに対して略４５度に形成されており、同様に第２面取り面１ｅは、内周面１ｄ及び裏面１ｇに対して略４５度に形成されている。
【００５１】
ドーナツ状基板１の内周部１ａを上述した最終研磨面の形状に研磨加工するように、内面砥石１０ｃの先端部において先端面１０ａより小径の凸状部１１が形成されており、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度で当接する内面砥石１０ｃの先端面１０ａと、凸状部１１とで形成される段部を研磨面４１として利用している。
【００５２】
即ち、内面砥石１０ｃの先端面１０ａと、凸状部１１の第１外周面１１ａと、第２外周面１１ｂとが、夫々ドーナツ状基板１の最終研磨面である第１面取り面１ｃ、内周面１ｄ、第２面取り面１ｅと略同形状に形成され、一体的に当接するように予め形成されている。
【００５３】
このように内面砥石１０ｃの先端面１０ａと凸状部１１の外周面とで形成される段部を研磨面４１として利用することで、内面砥石１０ｃを第２回転軸Ｄの軸方向に動かすのみで、ドーナツ状基板１の内周部１ａにおいて、より広い面積の面取り加工ができる。
【００５４】
また、このようにドーナツ状基板１の内周部１ａの最終研磨面と略同形状に形成されている上述した段部を、ドーナツ状基板１の内周部１ａに一度当接するのみで、内周部１ａを研磨できる。
【００５５】
上述したように、内面砥石１０ｃが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度で当接するために、図５に示されるように、第１回転軸Ｃと直交する内面砥石１０ｃの先端面１０ａが、第１面取り面１ｃを研磨するように形成されている。同様に凸状部１１の第１外周面１１ａは、内面砥石１０ｃの先端面１０ａ及び周面１０ｂに対し略４５度に形成され、第２外周面１１ｂは、周面１０ｂと略平行に形成されている。
【００５６】
即ち、内面砥石１０ｃが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度で当接することにより、内面砥石１０ｃの先端面１０ａと、凸状部１１の第１外周面１１ａ及び第２外周面１１ｂの形状が、予め形成し易い。
【００５７】
尚、詳細は特に図示しないが、ドーナツ状基板１の外周部１ｂについても、内周部１ａと同様の形状に研磨加工するように、外面砥石２０ｃの内周面が、予め所定の形状に当接する研磨面４１に形成されている。
【００５８】
また、内面砥石１０ｃの先端部が、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度にて当接した場合に、非研磨位置Ｈにおいて、内面砥石１０ｃとドレッシングヘッド１５とが近接している。
【００５９】
上述したようにドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して内面砥石１０ｃの第２回転軸Ｄが傾斜しているため、ドーナツ状基板１における円孔の内径の大きさに関わらず、電解ドレッシングする空間を確保できる。
【００６０】
尚、本実施例では、内面砥石１０ｃの第２回転軸Ｄが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度の角度で傾斜しているが、内面砥石１０ｃによる研磨加工を行いながら、電解ドレッシングが可能な空間を確保するものであれば、ドライブ軸の傾斜する角度は４５度に限らず何度でもよい。
【００６１】
また、本実施例では、内面砥石１０ｃの第２回転軸Ｄが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して傾斜しており、研磨加工の際に発生する研磨紛が、ドレッシングヘッド１５と内面砥石１０ｃとの間に侵入することが、上述した第１実施例と比較して少ないため、紛体侵入防止片３５の設置を省略することも可能である。
【実施例３】
【００６２】
図６に示されるように、第３実施例における外面砥石２０’と内面砥石１０’とは略同径であり、先端部における外周面に研磨面４１を有する円柱形状であって、外面砥石２０’が回転する第３回転軸Ｆは、内面砥石１０’の回転する第２回転軸Ｄと略平行に形成されており、且つ内面砥石１０’と外面砥石２０’とは、夫々第２回転軸Ｄ、第３回転軸Ｆの軸方向に移動可能に形成されている。
【００６３】
このようにすることで、内面砥石１０’及び外面砥石２０’の移動動作が同じ方向になるので、砥石駆動装置の構成をシンプルにできる。
【００６４】
また、外面砥石２０’が回転する第３回転軸Ｆが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して、第２回転軸Ｄと同一の略４５度の傾斜角度で傾いて形成されているため、外面砥石２０’の先端部における研磨面４１を、図４に示される内面砥石１０’と同様の形状とすることができる。
【実施例４】
【００６５】
次に、図７に示されるように、第４実施例における外面砥石２０’が回転する第３回転軸Ｇは、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対する内面砥石１０’の第２回転軸Ｄの傾きとは反転した向きに傾いており、且つ第１回転軸Ｃに対して略４５度の傾斜角度であり、第２回転軸Ｄの傾斜角度と同じである。
【００６６】
このようにすることで、ドーナツ状基板１の内周部１ａにおける研磨位置及び外周部１ｂにおける外周部研磨位置が、いずれも図示ドーナツ状基板１の右側部において互いに近傍に設定できるため、内面砥石１０’のドレッシングヘッド１５及び外面砥石２０’の外面砥石ドレッシングヘッド２５や、図示しない研磨液供給ノズル等の機器を、いずれも図示右側の研磨位置及び外周部研磨位置の周辺に集中的に配設することができる。
【００６７】
また、上述の第３実施例と同様に、外面砥石２０’が回転する第３回転軸Ｇが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して、第２回転軸Ｄと同一の略４５度の傾斜角度で傾いて形成されているため、外面砥石２０’の先端部における研磨面４１を、図４に示される内面砥石１０’と同様の形状とすることができる。
【実施例５】
【００６８】
次に、図８に示されるように、第５実施例における外面砥石２０’が回転する第３回転軸Ｊは、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃと略平行に形成されている。
【００６９】
このようにすることで、上述した内面砥石１０’のように、電解ドレッシングを行う上でスペース制限のない外面砥石２０’については、第１回転軸Ｃに対して傾斜のない従来用いられている汎用品を利用することができる。
【００７０】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００７１】
例えば、上記実施例では、内面砥石１０’の第２回転軸Ｄが、ドーナツ状基板１の第１回転軸Ｃに対して略４５度の傾斜角度で傾いているが、ドーナツ状基板１の内周部１ａに影響されず電解ドレッシングする空間を確保できれば、必ずしも第２回転軸は、第１回転軸Ｃに対して略４５度の傾斜角度で傾いているものに限られず、傾斜角度は何度でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】ドーナツ状基板の研磨装置の構成を示した模式図である。
【図２】第１実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。
【図３】砥石の研磨面の構成を示した模式図である。
【図４】第２実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。
【図５】図４の点線囲い部の拡大図である。
【図６】第３実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。
【図７】第４実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。
【図８】第５実施例における内面砥石及び外面砥石がドーナツ状基板を研磨する状況を示した断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ドーナツ状基板
１ａ 内周部
１ｂ 外周部
１ｃ 第１面取り面
１ｄ 内周面
１ｅ 第２面取り面
１ｆ 表面
１ｇ 裏面
２ ベース台
３ 駆動モータ
４ 回転台
６ 基板駆動装置
７ 真空吸着ヘッド（固定手段）
７ａ 内空部
７ｂ ヘッド面
８ 排気孔
１０、１０ｃ 内面砥石
１０’ 内面砥石
１０ａ 先端面
１０ｂ 周面
１１ 凸状部
１１ａ 第１外周面
１１ｂ 第２外周面
１３ 研磨液供給ノズル
１５ ドレッシングヘッド
１６ ブラシ
１７ 電源ケーブル
２０、２０ｃ 外面砥石
２０’ 外面砥石
２３ 研磨液供給ノズル
２５ 外面砥石ドレッシングヘッド
２６ ブラシ
３０ 電圧印加装置（電圧印加手段）
３５ 紛体侵入防止片
４０ 不導体被膜
４１ 研磨面
４２ 砥粒
４３ メタルボンド部
Ｃ 第１回転軸
Ｄ、Ｄ’ 第２回転軸
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｊ 第３回転軸
Ｋ 研磨位置
Ｈ 非研磨位置
Ｍ モータ軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に円孔を有するドーナツ状基板と、前記ドーナツ状基板の固定手段と、導電性を有し前記ドーナツ状基板の円孔に少なくとも一部挿入可能であり前記円孔の内周部を研磨位置において研磨する内面砥石と、前記研磨位置を除く非研磨位置において前記内面砥石に近接して配設されるドレッシングヘッドと、前記内面砥石と前記ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加する電圧印加手段と、を少なくとも有しており、前記内面砥石が前記ドーナツ状基板の内周部を研磨すると同時に、前記電圧印加手段により前記内面砥石と前記ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加することを特徴とするドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項２】
前記ドレッシングヘッドが、前記ドーナツ状基板の回転動作とは独立して配設されていることを特徴とする請求項１に記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項３】
前記ドレッシングヘッドが、前記固定手段側に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項４】
前記ドレッシングヘッドが、前記研磨位置と略対向した前記非研磨位置において前記内面砥石に近接して配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項５】
前記ドーナツ状基板が回転する第１回転軸に対して、前記内面砥石が回転する第２回転軸が、所定の傾斜角度傾いて配設されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項６】
前記内面砥石が先端面を有する円柱形状であって、前記先端面に前記先端面より小径の凸状部が形成されており、前記凸状部の外周面と前記先端面とで形成される段部を研磨面として利用していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項７】
前記段部の断面形状が、前記ドーナツ状基板の内周部の最終研磨面と略同形状に形成されており、前記段部と前記ドーナツ状基板の内周部とが、一体的に当接されることを特徴とする請求項６に記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項８】
前記研磨位置と前記ドレッシングヘッドとの間に、紛体の侵入を防止する紛体侵入防止片が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項９】
導電性を有し前記ドーナツ状基板の外周部を外周部研磨位置において研磨する外面砥石と、前記外周部研磨位置を除く外周部非研磨位置において前記外面砥石に近接して配設される外面砥石ドレッシングヘッドと、を更に有しており、前記外面砥石が前記ドーナツ状基板の外周部を研磨すると同時に、前記電圧印加手段により前記外面砥石と前記外面砥石ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項１】
中央部に円孔を有するドーナツ状基板と、前記ドーナツ状基板の固定手段と、導電性を有し前記ドーナツ状基板の円孔に少なくとも一部挿入可能であり前記円孔の内周部を研磨位置において研磨する内面砥石と、前記研磨位置を除く非研磨位置において前記内面砥石に近接して配設されるドレッシングヘッドと、前記内面砥石と前記ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加する電圧印加手段と、を少なくとも有しており、前記内面砥石が前記ドーナツ状基板の内周部を研磨すると同時に、前記電圧印加手段により前記内面砥石と前記ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加することを特徴とするドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項２】
前記ドレッシングヘッドが、前記ドーナツ状基板の回転動作とは独立して配設されていることを特徴とする請求項１に記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項３】
前記ドレッシングヘッドが、前記固定手段側に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項４】
前記ドレッシングヘッドが、前記研磨位置と略対向した前記非研磨位置において前記内面砥石に近接して配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項５】
前記ドーナツ状基板が回転する第１回転軸に対して、前記内面砥石が回転する第２回転軸が、所定の傾斜角度傾いて配設されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項６】
前記内面砥石が先端面を有する円柱形状であって、前記先端面に前記先端面より小径の凸状部が形成されており、前記凸状部の外周面と前記先端面とで形成される段部を研磨面として利用していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項７】
前記段部の断面形状が、前記ドーナツ状基板の内周部の最終研磨面と略同形状に形成されており、前記段部と前記ドーナツ状基板の内周部とが、一体的に当接されることを特徴とする請求項６に記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項８】
前記研磨位置と前記ドレッシングヘッドとの間に、紛体の侵入を防止する紛体侵入防止片が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【請求項９】
導電性を有し前記ドーナツ状基板の外周部を外周部研磨位置において研磨する外面砥石と、前記外周部研磨位置を除く外周部非研磨位置において前記外面砥石に近接して配設される外面砥石ドレッシングヘッドと、を更に有しており、前記外面砥石が前記ドーナツ状基板の外周部を研磨すると同時に、前記電圧印加手段により前記外面砥石と前記外面砥石ドレッシングヘッドとの間に電圧を印加することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のドーナツ状基板の研磨装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１０５８３２（Ｐ２００７−１０５８３２Ａ）
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９９５８３（Ｐ２００５−２９９５８３）
【出願日】平成１７年１０月１４日（２００５．１０．１４）
【出願人】（３９０００１５３５）旭栄研磨加工株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１４日（２００５．１０．１４）
【出願人】（３９０００１５３５）旭栄研磨加工株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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