研究課題
本研究の目的は、マイクロ光学素子用金型の超平滑表面を高効率に創成するための振動援用研磨法について、その基礎特性を明らかにし、研磨精度、効率および制御性を向上させることである。これを実現するため、研磨中の材料除去メカニズムを解明し、研磨プロセスにおけるパラメータ間の相互関係を定量的に明らかにすることで、最適な研磨条件を求める。具体的な数値目標としては、小径(3 mm以下)の非球面や自由曲面を持つマイクロ光学素子用金型を10分以内に50 nm P-Vの高い形状精度と0.2 nm Ra以下の表面粗さに仕上げるプロセスの確立を目指す。本研究は２年間計画されたが、平成27年10月31日付で退職し、科研費応募資格を失うため、廃止された。従って、この半年に経て、実施した研究の成果は以下のようです。1) 振動研磨ツールを直線・円・楕円状の各軌跡で振動させた場合の材料除去率及び表面粗さの違いを比較した。振動研磨ツールの振動周波数と振幅は、アクチュエータ部分の寸法または先端に取り付けるポリッシャ部分の長さによって調整することができる。これを利用して、振動周波数一定の条件で、被加工物の表面性状の振動振幅による違いを調べた。また、同様の実験を振動振幅一定の条件でも行い、周波数による表面状態の変化についても調査した。以上で得られた測定データに基づいて、各研磨パラメータの相互関係について評価を行った。2) 研磨のプレストン方程式によれば、研磨圧力と材料除去率は比例の関係となる。申請者のこれまでの経験では、振動援用研磨においてはこの単純な比例関係は適用できず、ある一定の研磨圧力を境に材料除去率が下がる傾向にある。この現象を定量化し、原因を明らかにするため、研磨圧力を変化させた研磨実験を実施し、材料除去率と粗さの変化を調べた。
受賞 1.Jiang GUO, Best Paper Award, ASPEN2015 conference, 2015.2. Jiang GUO, 兵庫県知事賞, 中国留日同学会, 2015.
すべて 2015
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Applied Optics
巻: 54 ページ: 5764-5770
