特許 7559087 実験室用ディスク研磨装置、方法、補充用研磨盤、及び、研磨盤の使用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-20

(45)【発行日】2024-10-01

(54)【発明の名称】実験室用ディスク研磨装置、方法、補充用研磨盤、及び、研磨盤の使用

(51)【国際特許分類】

   B24B 7/04 20060101AFI20240924BHJP

   B24B 37/10 20120101ALI20240924BHJP

   B24B 37/12 20120101ALI20240924BHJP

   B24D 7/00 20060101ALI20240924BHJP

   B24D 3/00 20060101ALI20240924BHJP

   B24B 55/06 20060101ALI20240924BHJP

【ＦＩ】

B24B7/04 A

B24B37/10

B24B37/12 C

B24D7/00 P

B24D3/00 320B

B24B55/06

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022569529

(86)(22)【出願日】2021-05-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-04

(86)【国際出願番号】 EP2021062300

(87)【国際公開番号】W WO2021228753

(87)【国際公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-01-04

(31)【優先権主張番号】102020113324.3

(32)【優先日】2020-05-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】522444265

【氏名又は名称】アーテーエム キューネス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＡＴＭ Ｑｎｅｓｓ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｒｅｉｔｂａｕｅｒｎｗｅｇ ２６， ５４４０ Ｇｏｌｌｉｎｇ Ａｕｓｔｒｉａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヘル， ロベルト

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５３３８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／００３２４６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－２５１３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０９４３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３３１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－１３７１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５４－１２６２８６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００６４８０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６３－３１２０５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ７／０４、３７／１０、４１／０６

Ｂ２４Ｄ ７／００、１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

特に埋め込みサンプル（３０）の下面（３０ａ）を平面研磨するための、回転する研磨盤（１６）を備える実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）であって、
研磨盤受容ディスク（５８）と、前記研磨盤受容ディスク（５８）を回転させることが可能な駆動モータ（６０）と、を備える装置ハウジング（１２）と、
支持円板（６２）と、結合剤によって前記支持円板（６２）の上面（６２ｂ）上に結合された研磨材（４６）とを有する研磨盤（１６）であって、前記研磨盤（１６）の前記支持円板（６２）は上面（６２ｂ）及び下面（６２ａ）を有し、前記研磨盤（１６）の前記下面（６２ａ）は前記研磨盤受容ディスク（５８）上に取り外し可能に付着して固定可能である、研磨盤（１６）と、
複数のサンプル（３０）を挿入するための、及び、前記複数のサンプル（３０）を前記研磨盤（１６）に対して押圧するためのサンプル・ホルダー（２４）と、
を含み、
前記研磨盤（１６）は、外縁の環状の第１の平面領域（４２）と、前記外縁の環状の第１の平面領域（４２）の内側に配置された中央の第２の平面領域（４４）とに区分されており、前記支持円板（６２）の前記上面（６２ｂ）は、前記外縁の環状の第１の平面領域（４２）内においてのみ結合された前記研磨材（４６）によって被覆されており、その結果、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）及びパッシブな中央の第２の平面領域（４４）が形成され、
前記研磨材（４６）は研磨粒によって形成され、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）において、前記研磨粒は、前記結合剤と共に、３～２００の連続的に除去可能な層で、前記支持円板（６２）の前記上面（６２ｂ）上に結合されており、
前記３～２００の連続的に除去可能な層から成る多層の研磨材層の厚さは50μｍ～5mmであり、
前記多層の研磨材層は、鈍くなった研磨粒が研磨プロセス中に剥離し、それにより未使用の研磨粒がその下にある層から自動的に前記上面に現れるような態様で、セルフシャープニング式に形成されており、
前記サンプル・ホルダー（２４）は、前記複数のサンプル（３０）と共に、研磨プロセス中に回転し、前記研磨盤（１６）及び前記サンプル・ホルダー（２４）の回転中、前記複数のサンプル（３０）の周縁領域と共に、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）を越えて径方向内向きに移動するように、形成されており、
前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）は、内径D_i及び外径D_aを有し、前記内径D_iと前記外径D_aとの差異の半分は、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）の径方向の幅B_rを定義し、
前記サンプル・ホルダー（２４）内に挿入された前記複数のサンプル（３０）の全体が、前記サンプル・ホルダー（２４）の回転に関して総外径D_gを定義し、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）の径方向の幅B_rは、回転する前記サンプル（３０）の径方向の変位によって恒久的に又は一時的に、研磨プロセス中に前記総外径D_gが前記内径D_iを越えて内向きに突出するように選択されている、実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項2】

前記研磨材（４６）は研磨粒によって形成され、前記研磨盤（１６）の断面において、前記研磨粒（４６）は、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）内に、前記研磨盤（１６）の共通の環状の研磨性の第１の表面を画定し、前記研磨盤（１６）の前記支持円板（６２）は、前記パッシブな中央の第２の平面領域（４４）内に、前記研磨盤（１６）の中央の非研磨性の第２の表面を形成し、前記研磨盤（１６）の未使用の摩耗されていない状態において、前記研磨盤（１６）の前記共通の環状の研磨性の第１の表面は、前記中央の非研磨性の第２の表面よりも高い位置にある、請求項１に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項3】

前記共通の環状の研磨性の第１の表面と、前記中央の非研磨性の第２の表面との間の高さの差異は、50μm～5mmの範囲にある、請求項２に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項4】

前記研磨粒は、前記結合剤と共に、３～１００の層で、前記支持円板（６２）の前記上面（６２ｂ）上に結合されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項5】

前記研磨材（４６）は、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）において、結合剤と共に、所定のパターンで印刷されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項6】

前記研磨盤（１６）は円形であり、100mm～500ｍｍの、好ましくは150mm～400mmの、好ましくは300mm±50mmの外径を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項7】

前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）は内径D_i及び外径D_aを有し、前記内径D_iと前記外径D_aとの差異の半分は、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）の径方向の幅B_rに対応し、240mm～20mm、好ましくは180mm～25mm、好ましくは30mm±10mm若しくは125mm±50mmである、請求項１～６のいずれか１項に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項8】

前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）は内径D_i及び外径D_aを有し、前記内径D_iは、20mm～450mm、好ましくは30mm～300mm、好ましくは50mm±30mm若しくは250mm±50ｍｍであり、及び／又は、前記外径D_aは、100mm～500ｍｍ、好ましくは150mm～400mm、好ましくは300mm±50mmの範囲にある、請求項１～７のいずれか１項に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項9】

前記支持円板（６２）は、シート、特に金属シート若しくはプラスチックシートを含み、及び／又は、前記研磨材（４６）はダイヤモンド粒子から成る、請求項１～８のいずれか１項に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項10】

前記装置ハウジング（１２）は、冷却流体及び研磨屑のための収集タブ（１８）を備え、前記研磨盤受容ディスク（５８）は前記収集タブ（１８）内で回転する、請求項１～９のいずれか１項に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項11】

前記実験室用ディスク研磨装置は、サンプル・ホルダー（２４）を固定するための押圧ピストン（２０）を有する装置ヘッド（１４）を備え、前記装置ヘッド（１４）によって、前記サンプル・ホルダー（２４）内に挿入された前記複数のサンプル（３０）のうちの１つ又は複数が、所定の押圧力で前記研磨盤（１６）上に押し付けられ、前記研磨盤（１６）及び前記サンプル・ホルダー（２４）の回転軸（ＡＳ，ＡＫ）は平行にオフセットして延びている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）。

【請求項12】

回転する研磨盤（１６）によって、特に請求項１～１１のいずれか１項に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）によって、特に埋め込みサンプル（３０）の下面を平面研磨するための方法であって、
支持円板（６２）と、結合剤によって前記支持円板（６２）の上面（６２ｂ）上に結合された研磨材（４６）とを有する研磨盤（１６）が使用され、前記研磨盤（１６）の前記支持円板（６２）は上面（６２ｂ）及び下面（６２ａ）を有し、前記研磨盤（１６）は、平面研磨されるべき前記複数のサンプル（３０）よりも著しく大きく、前記研磨盤（１６）の前記下面（６２ａ）は前記研磨盤受容ディスク（５８）上に取り外し可能に付着して固定されており、
前記研磨盤（１６）は、外縁の環状の第１の平面領域（４２）と、前記外縁の環状の第１の平面領域（４２）の内側に配置された中央の第２の平面領域（４４）とに区分されており、前記支持円板（６２）の前記上面（６２ｂ）は、前記外縁の環状の第１の平面領域（４２）内においてのみ前記研磨材（４６）によって被覆されており、その結果、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）及びパッシブな中央の第２の平面領域（４４）が形成され、
前記研磨材（４６）は研磨粒によって形成され、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）において、前記研磨粒は、前記結合剤と共に、３～２００の連続的に除去可能な層で、前記支持円板（６２）の前記上面（６２ｂ）上に結合されており、
前記３～２００の連続的に除去可能な層から成る多層の研磨材層の厚さは50μｍ～5mmであり、
前記多層の研磨材層は、鈍くなった研磨粒が研磨プロセス中に剥離し、それにより未使用の研磨粒がその下にある層から自動的に前記上面に現れるような態様で、セルフシャープニング式に形成されており、
複数のサンプル（３０）がサンプル・ホルダー（２４）内に挿入されており、前記研磨盤（１６）に押し付けられ、
前記研磨盤の回転に加えて、前記サンプル・ホルダー（２４）が前記複数のサンプル（３０）と共に、研磨プロセス中に回転し、前記研磨プロセス中の回転において、前記複数のサンプル（３０）の周縁領域は、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）を越えて内側に移動し、
前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）は、内径D_i及び外径D_aを有し、前記内径D_iと前記外径D_aとの差異の半分は、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）の径方向の幅B_rを定義し、
前記サンプル・ホルダー（２４）内に挿入された前記複数のサンプル（３０）の全体が、前記サンプル・ホルダー（２４）の回転に関して総外径D_gを定義し、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）の径方向の幅B_rは、回転する前記サンプル（３０）の径方向の変位によって恒久的に又は一時的に、研磨プロセス中に前記総外径D_gが前記内径D_iを越えて内向きに突出するように選択されている方法。

【請求項13】

特に埋め込みサンプル（３０）の下面（３０ａ）を平面研磨するための請求項１～１１のいずれか１項に記載の実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）のための補充用研磨盤（１６）の使用であって、前記補充用研磨盤は、支持円板（６２）と前記支持円板上に結合剤によって結合された研磨粒とから成り、
前記研磨盤（１６）は、平面研磨されるべき前記複数のサンプル（３０）よりも著しく大きく、前記研磨盤（１６）の前記支持円板（６２）は剛なシートとして形成されていると共に上面（６２ｂ）及び下面（６２ａ）を有し、前記支持円板（６２）は、前記下面（６２ａ）で、前記実験室用ディスク研磨装置（１０，１０'）の研磨盤受容ディスク（５８）上に、取り外し可能に付着して固着可能であり、
前記研磨盤（１６）は、外縁の環状の第１の平面領域（４２）と、前記外縁の環状の第１の平面領域（４２）の内側に配置された中央の第２の平面領域（４４）とに区分されており、前記支持円板（６２）の前記上面（６２ｂ）は、前記外縁の環状の第１の平面領域（４２）内においてのみ研磨材（４６）としての前記研磨粒によって被覆されており、その結果、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）及びパッシブな中央の第２の平面領域（４４）が形成され、
前記研磨材（４６）は研磨粒によって形成され、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）において、前記研磨粒は、前記結合剤と共に、３～２００の連続的に除去可能な層で、前記支持円板（６２）の前記上面（６２ｂ）上に結合されており、
前記３～２００の連続的に除去可能な層から成る多層の研磨材層の厚さは50μｍ～5mmであり、
前記多層の研磨材層は、鈍くなった研磨粒が研磨プロセス中に剥離し、それにより未使用の研磨粒がその下にある層から自動的に前記上面に現れるような態様で、セルフシャープニング式に形成されており、
前記サンプル・ホルダー（２４）は、前記複数のサンプル（３０）と共に、研磨プロセス中に回転し、前記研磨盤（１６）及び前記サンプル・ホルダー（２４）の回転中、前記複数のサンプル（３０）の周縁領域と共に、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）を越えて径方向内向きに移動するように、形成されており、
前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）は、内径D_i及び外径D_aを有し、前記内径D_iと前記外径D_aとの差異の半分は、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）の径方向の幅B_rを定義し、
前記サンプル・ホルダー（２４）内に挿入された前記複数のサンプル（３０）の全体が、前記サンプル・ホルダー（２４）の回転に関して総外径D_gを定義し、前記研磨性の外縁の環状の第１の平面領域（４２）の径方向の幅B_rは、回転する前記サンプル（３０）の径方向の変位によって恒久的に又は一時的に、研磨プロセス中に前記総外径D_gが前記内径D_iを越えて内向きに突出するように選択されている、補充用研磨盤（１６）の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、実験室用ディスク研磨装置の形態の、サンプルを研磨するための実験室スケールの材料除去装置、特に埋め込みサンプルの下面を平面研磨するための方法、並びに、実験室用ディスク研磨装置のための補充用研磨盤及び実験室用ディスク研磨装置における研磨盤の使用に関する。

【背景技術】

【0002】

金属組織学においては、サンプルの材料調査を実施するために、しばしば、比較的小さなサンプル片が、プラスチック材料から成る円筒体に埋め込まれる。そのような埋め込みサンプルの直径は、例えば40mmである。次いで、そのような埋め込みサンプルは、平面研磨され、場合によってはポリッシュされた材料サンプルの表面で、例えば硬度試験測定又は組織分析のような材料調査を実施することができるように、平面研磨され、場合によってはポリッシュされる。埋め込まれた金属組織学的サンプルを平面研磨し、場合によってはポリッシュするために、典型的には、回転する研磨盤を備える実験室用ディスク研磨装置が使用され、それらは例えば、ATM Qness GmbHからSaphir及びRubinの商標名で知られている（www.qatm.com参照）。しばしば、そのような実験室用ディスク研磨装置は、研磨装置とポリッシング装置とを組み合わせた装置として設計されており、これは、実験室用ディスク研磨装置が、付加的なポリッシング機能を示すために、ポリッシュ盤をも装備され得ることを意味する。したがって、そのような実験室用ディスク研磨装置は、典型的には、材料試験、特に硬度試験又は組織分析における埋め込みサンプルの下面の平面研磨及び場合によってはポリッシングのために、使用される。

【0003】

このような実験室用ディスク研磨装置は、シングルスピンドル又はマルチスピンドルのいずれかで入手可能である。手動の実験室用ディスク研磨装置は、実質的に、タブ、駆動モータ及び研磨ディスクを備えたハウジングを有する。これらの単純な装置において、埋め込みサンプルは、手によって押圧され研磨され得る。自動の研磨装置は、付加的に、その内部に回転するサンプル・ホルダーが組み込まれ得る押圧ピストンを備える、ポリッシングヘッドと呼ばれることもある装置ヘッドを有する。サンプルは、サンプル・ホルダー内に緩く置かれ、個々の圧力ピンによって研磨盤に対して押し付けられるか（個別サンプル接触圧）、又は、固定された態様でサンプル・ホルダー内にクランプされ、サンプル・ホルダーが全体として研磨盤に対して押し付けられる（中央接触圧）。

【0004】

このような実験室用ディスク研磨装置のための研磨盤は、典型的には、完全に平坦に具現されている。すなわち、特定の粒度及び特定の分散を有する研磨材は、研磨盤上に完全に平坦に、場合によっては特定のパターンで、研磨盤の全表面にわたって内側から外側へ分配されている。

【0005】

しかしながら、研磨盤の周速は、中心に向かって低下する。周速が低下することにより、盤の中心に向かってサンプルへの圧力は増大する。周速がゼロに等しく、したがって材料が除去されないので、盤の中心では典型的には作業は行われない。したがって、主として盤の外側の領域が使用され、内側の領域は使用されない。比較的長期の使用の後、これは、異なる摩耗をもたらし、その結果、研磨盤は、比較的長期の使用の後はもはや平坦でなくなり、これは、基本的に目標とするサンプルの平坦度に悪影響を及ぼす可能性がある。

【0006】

これらの不利な効果は、研磨盤を典型的には手によって砥石で定期的にドレッシングすることにより阻止されるが、これは不利なことに、付加的な労力の原因となる。加えて、それにより研磨材が浪費され、不必要なコストの原因となる。

【0007】

これらの効果は、装置ヘッドに回転可能に固定された押圧ピストンによって自動的に研磨盤に押圧されるサンプル・ホルダー内に１つ又は複数のサンプルが固定された実験室用ディスク研磨装置の場合、より問題のあるものである。この場合、サンプルは、典型的には常に研磨盤の同じ半径で研磨され、これは、研磨盤上の研磨材の顕著に不均一な摩耗を、すなわち１つ又は複数のサンプルが主として研磨される外側の環状領域において、もたらす。サンプル、又は、複数のサンプルの場合サンプルの全体は、自体の回転にもかかわらず、径方向において常にほぼ同じ半径間隔に留まるので、比較的長期の使用においては、研磨性の表面の、すなわち研磨盤の径方向外側の領域と中央の領域との間の研磨体の、高さの差異が生じる。なぜなら、中央の領域で生じる研磨材の摩耗は、より少ないか又は全くないからである。

【0008】

このように不均一に摩耗した研磨盤が定期的に砥石でドレッシングされないと、特定の半径で研磨材の本格的な段差形成が生じる可能性さえあり、これは、埋め込みサンプルの下側の外縁の基本的に望ましくない丸み付けをもたらす可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

したがって、本発明の課題は、前述した欠点を回避するか又は少なくとも低減する、実験室用ディスク研磨装置、方法、補充用研磨盤及び研磨盤の使用を提供することである。

【0010】

本発明の課題の更なる態様は、一方では研磨盤のドレッシングの必要性がなくなるか又は少なくとも低減され、それにもかかわらず、研磨された埋め込みサンプルの下面が高度の平坦度を有し、特にサンプルの縁部における丸みが回避されるか又は少なくとも低減され、同時に研磨盤が長い耐用年数を有する、実験室用ディスク研磨装置、方法、補充用研磨盤及び研磨盤の使用を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の課題は、独立請求項の主題によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。

【0012】

本発明は、特に埋め込まれた金属組織学的サンプルの下面を平面研磨するための回転する研磨盤を備える実験室スケールのディスク研磨装置に関し、実験室用ディスク研磨装置は、研磨装置とポリッシング装置とを組み合わせた装置として形成され得る。それは、研磨盤受容ディスクと、それによって研磨盤受容ディスクが回転させられる駆動モータと、を備える装置ハウジングを含む。研磨盤の回転速度は、好ましくは制御可能であり、例えば30rpm～600rpmで調節され得る。

【0013】

研磨盤受容ディスク上には、１つの特に薄い研磨盤が取り付けられ、例えばピン留めされることができ、当該研磨盤は、実質的に、支持円板と、当該支持円板上に結合された研磨材としての研磨粒又は研磨粒子の形態の研磨材層とから成る。研磨粒の結合は、好ましくは、合成樹脂結合剤又は金属結合剤、例えば研磨粒が埋め込まれたニッケル結合剤によって行われる。

【0014】

研磨盤の支持円板は上面及び下面を有し、研磨盤を消耗材として相応の摩耗の後に又は粒度を変えて研磨するために容易に交換することができるよう、下面で研磨盤受容ディスク上に例えば付着により取り外し可能に固定されている。このために、研磨盤は、研磨盤受容ディスク上に、例えば磁気的に、すなわち支持円板の研磨盤受容ディスクへの磁気的な付着によって、又は、例えばゲル状の表面コーティングを有する接着性の下面を有する支持円板によって、付着され得る。その場合、研磨盤は、特に平面研磨されるべきサンプルよりも著しく大きく、その直径は、典型的には30mm～60mmの範囲である。

【0015】

本発明の一態様によれば、研磨盤は、外縁の環状の第１の平面領域と、外縁の環状の第１の平面領域の内側に配置された中央の第２の平面領域とに区分されており、支持円板の上面は、外縁の環状の第１の平面領域内においてのみ研磨材としての研磨粒によって平坦に被覆されており、その結果、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域及びパッシブな非研磨性の中央の第２の平面領域が形成される。換言すれば、研磨盤は、研磨材で被覆された研磨性の外縁の環状領域と、研磨材のない環状内部領域内の空所とを有し、これは、研磨盤の支持円板が、パッシブな非研磨性の中央の第２の平面領域内に存在はするものの、実質的に研磨材としての研磨粒で被覆されていないことを意味する。代替的に、研磨盤受容ディスク及び非研磨性の中央の第２の平面領域内の支持円板を付加的に空けておき、冷却剤のための流出口を研磨盤受容ディスクに設けることも考えられる。したがって、支持円板上の研磨材層、すなわち研磨盤のアクティブな研磨性の平面は、環状の平面として形成されており、支持円板の覆われていない非研磨性の中央の領域を取り囲む。したがって、研磨材層は、研磨盤の回転軸の周りの中央に空所を有する環状に構成されている。

【0016】

研磨性の外縁の環状領域の径方向の幅又は環状の研磨材層の径方向の幅は、好ましくは、複数のサンプルの周縁領域が、特に恒久的に又は少なくとも定期的に、研磨性の外縁の環状領域の上を径方向内向きに移動するよう、複数のサンプルの大きさに適合されており、その結果、研磨盤の中央の領域には、複数のサンプルの研磨の際、特に恒久的に若しくは少なくとも定期的に、協働しない平面領域は残存しない。換言すれば、研磨材層の全表面は、複数のサンプルがその上を移動しない研磨材層の領域が存在することなく、複数のサンプルの下面を研磨する。換言すれば、非研磨性の中央の第２の平面領域の直径は、複数のサンプルが恒久的に又は少なくとも定期的に径方向内向きにパッシブな非研磨性の中央の第２の平面領域内に至るのに十分に大きい。

【0017】

したがって、有利には、研磨材若しくは研磨材層の異なる摩耗は、とりわけ研磨盤の中央の内部領域において回避され得る。なぜなら、そこには、好ましくは研磨材が全く存在しないからである。

【0018】

これにより、相乗的な二重の利益が達成され得る。一方では、研磨盤の定期的なドレッシングを省略することができ又は少なくとも著しく低減することができ、それにもかかわらず、研磨盤が既にある摩耗レベルに達している場合であっても、複数のサンプルの下面のための平坦な研磨結果が保証される。他方では、研磨盤の周速が最適な研磨結果を達成するにはいずれにせよ低すぎる場所で、研磨材の浪費が回避され又は少なくとも低減され得る。

【0019】

好ましくは、付加的に、複数のサンプルが研磨性の外縁の環状領域の上を径方向外向きにも移動する、すなわち径方向外向きに研磨性の外縁の環状領域を越えて突出する若しくは延び出ることにより、研磨盤の径方向外側においても、研磨材の不均一な摩耗が回避され得る。

【0020】

研磨性の外縁の環状領域又は環状の研磨材層において、特定の粒度及び特定の分散を有する研磨材としての研磨粒は、結合剤によって支持円板上に結合されている。結合剤としては、例えば、エポキシ樹脂又はニッケルが使用され得る。研磨材としては、例えば、所望の粒度を有するダイヤモンド粒子の形態の工業的に製造されたダイヤモンドが使用され、ダイヤモンド粒子は、所望の硬度（軟らかい、中程度、硬い）を有する合成樹脂内に結合されている。好ましくは、研磨粒子は、粉末、例えばダイヤモンド粉末として、合成樹脂を用いた印刷プロセスによって、支持円板の表面上に印刷され、その際、局所的に結合される。したがって、研磨粒は、好ましくは、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域において、結合剤によって、所定のパターンで印刷される。これに特に適しているのは、スクリーン印刷プロセスである。代替的に、研磨粒子は、金属結合、例えばニッケル結合によって、支持円板上に結合されることもできる。

【0021】

それにより、研磨盤の断面には、環状の研磨材の表面が、厳密には、研磨性の外縁の環状の第１平面領域において研磨盤の共通の環状の研磨性の第１の表面を画定する、結合剤中に埋め込まれた研磨粒によって、形成される。研磨盤の支持円板は、パッシブな非研磨性の中央の第２の平面領域において、研磨盤の中央の非研磨性の第２の表面を形成する。なぜなら、支持円板の中央の第２の平面領域は、研磨粒で被覆されていない又はそこには研磨材層がないからである。それにより、研磨盤の未使用の摩耗されていない状態において、研磨盤の共通の環状の研磨性の第１の表面は、研磨盤の中央の非研磨性の第２の表面よりも高い位置にあり、その結果、環状の研磨材層の内半径には、共通の環状の研磨性の第１の表面と中央の非研磨性の第２の表面との間に、高さの差又は段差が形成され、複数のサンプルは、パッシブな非研磨性の中央の第２の平面領域内に至り、そこで、高さの差の故に、研磨盤まで軸方向の距離がある。

【0022】

共通の環状の研磨性の第１の表面若しくは環状の研磨材層の表面と、中央の非研磨性の第２の表面との間の段差の高さの差、又は、研磨材層の厚さは、研磨盤に応じて、例えば50μｍ～5mm、好ましくは100μｍ～3mm、好ましくは200μｍ～1.5mmであり得る。研磨性の外縁の環状の第１の平面領域に適した粒度は、3μｍ、6μｍ、15μｍ、30μｍ、60μｍ、125μｍ若しくは250μｍの粒径、又は、80、120、180、240、320、600、800、1000、1200、2500の粒度を有し、粒径は25.4mm（1inch）／粒度に対応する。例えば、1000粒度の粒径は25.4mm／1000=0.025mm、又は、80粒度の粒径は25.4mm／80=0.32mmである。80未満の粒度は、実験室用ディスク研磨装置においてはむしろ慣用されていないため、最大の粒径は、好ましくは約0.32mm若しくは0.25mmである。

【0023】

研磨粒は、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域において、結合剤によって支持円板の表面上に、好ましくは複数の層で、好ましくは3～２００の層で、好ましくは５～１００の層で結合されており、その結果、多層の研磨材層内には、平均して約３～２００、好ましくは約５～１００個の研磨粒子が、軸方向に重なり合って結合されている。

【0024】

更に好ましくは、多層の研磨材層は、例えば鈍くなった研磨粒、例えばダイヤモンド粒子が研磨プロセス中に剥離し、それにより未使用の研磨粒、例えばダイヤモンド粒子がその下にある層から自動的に上面に現れるような態様で、セルフシャープニング式に形成されている。

【0025】

これは、一方では、実験室用ディスク研磨装置内の研磨盤が長い耐用年数を有し、研磨盤が交換される必要が生じる前に、多数の埋め込みサンプルが連続して研磨され得るという利点を有する。他方では、連続的に除去される重なり合って結合された研磨粒から成る複数の層を有するこのような研磨盤と、研磨盤の内部領域における研磨材層の空所との組合せは、相乗的な利点を提供する。なぜなら、本発明がなければ、特に多層のセルフシャープニング式の研磨盤においては、大きく異なる摩耗によって生じる高さの差が、特に大きいからである。

【0026】

換言すれば、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域とパッシブな非研磨性の中央の第２の平面領域との間の高さの差は、好ましくは研磨粒の大きさには対応せず、研磨粒の大きさよりも著しく大きい。なぜなら、結合、好ましくはダイヤモンド粒子との合成樹脂結合は、例えばスクリーン印刷プロセスによって多層で塗布され、したがって、比較的小さな粒径においても例えば1mmまでの高さの差は、塗布され得るからである。それにより、研磨粒が比較的急速に鈍くなる場合であっても、研磨盤の耐用年数は著しく増大される。研磨粒が多層に結合している場合、既に上で説明したように、研磨粒は、それが鈍い場合、土台による高い切削力の故に剥離し、その下にある未使用で依然として鋭い研磨粒が表面に達し、その研磨効果を発揮する。それにより、長い耐用年数が達成され得る。

【0027】

研磨盤は、好ましくは丸い（円の）形状であり、及び／又は、100mm～500ｍｍの、好ましくは150mm～400mmの、好ましくは300mm±50mmの外径を有する。

【0028】

研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層は、好ましくは内径D_i及び外径D_aを有し、内径D_iと外径D_aとの差異の半分は、環状の研磨材層の径方向の幅B_rを定義し、240mm～20mm、好ましくは180mm～25mm、好ましくは30mm±10mm若しくは125mm±50mmである。複数のサンプルを有するサンプル・ホルダーの場合、環状の研磨材層の径方向の幅B_rは、125mm±50mm、又は、個々の埋め込みサンプルの直径の150%～400%であることができる。

【0029】

好ましい実施形態によれば、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層は、内径D_i及び外径D_aを有し、内径D_iは、パッシブな非研磨性の中央の第２の平面領域の外径に対応し、内径D_iは、複数のサンプルを有するサンプル・ホルダーについて好ましくは20mm～450mm、好ましくは30mm～300mm、好ましくは50mm±30mmであり、及び／又は、外径D_aは、好ましくは100mm～500ｍｍ、好ましくは150mm～400mm、好ましくは300mm±50mmの範囲にある。

【0030】

支持円板は、好ましくは、特に剛なシートとして形成されている。支持円板の十分な剛性は、実験室用ディスク研磨装置において関連する研磨パラメータにとって有利である。シートは、好ましくは金属シートであるが、プラスチックシートであってもよい。好ましくは、シートの厚さは、0.1mm～3mmである。例えば、厚さ0.5ｍｍの金属シートが適している。特に適しているのは、磁化可能な金属シート、例えば磁化可能な鋼シートである。なぜなら、これらは、研磨盤受容ディスクが磁石を含む場合、当該研磨盤受容ディスクに直接磁気的に付着され得るからである。

【0031】

研磨粒は、好ましくはダイヤモンド粒子であり、これは、やはり研磨盤の耐用年数にプラスの影響を及ぼす。

【0032】

研磨粒は、好ましくは、合成樹脂結合によって支持円板上に結合されている。代替的に、ニッケル結合が考慮に値する。その場合、研磨粒は、結合剤中に埋め込まれている。結合は、例えば、スクリーン印刷プロセスによって行われる。

【0033】

研磨粒又はダイヤモンド粒子は、結合剤によって、シート上に直接結合されることさえできる。代替的に、研磨盤は、その上で研磨粒又はダイヤモンド粒子が結合剤によって結合された織物の中間層を含むことができる。後者は、製造技術に関して利点を有し得る。この場合、研磨材層を有する織物の裏地は、再びシート上に貼り付けられる柔軟な研磨パッドを形成し、その結果、シートは、織物の中間層と共に、剛な研磨盤を得るために、支持円板を形成する。

【0034】

好ましい実施形態によれば、研磨盤は付着手段を有し、それによって研磨盤の下面が研磨盤受容ディスク上に取り外し可能に付着して固定される。付着は、例えば、磁力又はゲル状の粘着層によって達成され得る。それにより、研磨盤は、例えば粒度を変更するために又は研磨盤がその耐用年数の終わりに達したときに、ユーザーによって容易かつ快適に交換され得る。

【0035】

好ましくは、研磨盤受容ディスク、したがって研磨盤は、研磨屑及び場合によっては冷却流体を捕捉する収集タブ内で回転する。それにより、研磨盤は、冷却流体、例えば水によって冷却されることができ、研磨屑は洗い流されることができる。

【0036】

実験室用ディスク研磨装置は、更に、好ましくは交換可能なサンプル・ホルダーを備え、これは、例えば、複数のサンプルを挿入するためのプレートとして形成されることができ、複数のサンプルは、サンプル・ホルダー内に挿入されており、当該サンプル・ホルダーによって、個別接触圧又は中央接触圧により、それぞれ研磨盤に対して押圧される。個別接触圧の場合、複数のサンプルは、サンプル・ホルダー内に挿入されているにすぎず、中央触圧の場合、それらは、強固にクランプされている。更に、研磨盤の回転に加えて、サンプル・ホルダーは、挿入された複数のサンプルと共に、研磨プロセス中に回転し、研磨盤及びサンプル・ホルダーの逆向きの又は同一方向の二重回転の間、複数のサンプルの周縁領域は、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層の上を径方向内向きに及び場合によっては付加的に外向きに移動し、径方向内向きにパッシブな非研磨性の中央の第２の平面領域内に至る。それにより、研磨盤の中央の内部領域に、複数のサンプルによって均一に摩耗されない研磨材が存在しないことが保障される。

【0037】

複数のサンプルが挿入されたサンプル・ホルダーの場合、サンプルの全体が、サンプル・ホルダーの回転に関して総外径を定義し、総外径は、研磨プロセスの間、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層を越えて径方向内向きに及び場合によっては外向きに突出し、パッシブな非研磨性の中央の第２の平面領域内に突出する。

【0038】

本発明の好ましい実施形態によれば、実験室用ディスク研磨装置は、自動ディスク研磨装置として形成されており、サンプル・ホルダーを固定するための押圧ピストンを有する装置ヘッドを備える。複数のサンプルを挿入するためのサンプル・ホルダーがその下端に固定された押圧ピストンは、回転駆動装置によって駆動され、線形駆動装置、例えばスピンドル駆動装置によって、研磨盤に対して垂直に配置される。押圧ピストンは、規定の押圧力による研磨プロセスを生じさせるために、サンプル・ホルダーに挿入されたサンプルを、所定の押圧力で自動的に研磨盤に対して押し付け、その際、個別接触圧又は中央接触圧を使用することができる。個別接触圧の場合、各サンプルは、個々の接触ピンによって個々に研磨盤に対して押し付けられ、サンプル・ホルダー内に固定されておらず、共に動くがサンプル・ホルダー内で軸方向に移動可能である。中央接触圧の場合、サンプルは、例えば径方向クランプねじによってホルダー内にクランプされる。押圧ピストンの回転及び／又は研磨盤に対する押圧力は、ユーザー・インターフェースを用いてユーザーによって事前に選択されることができ、回転及び／又は押圧ピストンによって引き起こされる押圧力は、次いで、制御装置によって自動的に制御される。その場合、二重回転、すなわち研磨盤の回転及びサンプル・ホルダーの回転の下で、逆向きに又は同一方向に研磨が行われ、これは、特に均一な研磨結果を可能にする。

【0039】

サンプル・ホルダーは、例えば複数のサンプルが並んで挿入された円盤状のホルダーとして形成されることができる。

【0040】

実験室用ディスク研磨装置は、好ましくは、研磨盤上に冷却流体を噴射するための少なくとも１つの冷却流体ノズルを備える。冷却流体は、次いで、典型的には、収集タブ内に収集され、研磨屑と共に流出口を通じて排出され得る。特に、実験室用ディスク研磨装置が、研磨装置とポリッシング装置とを組み合わせた装置として形成されている場合、付加的に、ポリッシングの際に種々の粒度のダイヤモンド懸濁液又は多結晶若しくは単結晶の粒子を適用することができるように、複数のノズルが設けられ得る。更に、実験室用ディスク研磨装置は、手動及び自動の両バージョンにおいて、シングルスピンドル又はマルチスピンドルであることができ、すなわち、それぞれが研磨盤受容ディスクを有する互いに隣接して配置された１つ又は複数の研磨ステーションを含むことができる。

【0041】

研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層は、内径D_i及び外径D_aを有し、内径D_iと外径D_aとの差異の半分は、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層の径方向の幅B_rを定義する。この径方向の幅B_rは、互いに隣り合って配置された複数のサンプルの場合にはサンプル全体の直径に、それぞれ適合されている。互いに隣り合って挿入された複数のサンプルを有するサンプル・ホルダーの場合、サンプルの全体が、サンプル・ホルダーの回転に関して総外径D_g（円形エンベロープ）を定義し、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層の径方向の幅B_rは、厳密には回転するサンプルの径方向の変位又は振動によって恒久的に又は一時的に、研磨プロセス中に総外径D_g（円形エンベロープ）が内径D_iを越えて内向きに及び／又は外径D_aを越えて外向きに突出するように選択される。したがって、複数のサンプルは、径方向内向きに及び／又は径方向外向きに、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層の上を移動することができ、それにより、摩耗のない研磨材領域が回避され得る。換言すれば、研磨盤は、一方では研磨材で被覆されているが、他方では複数のサンプルがその上を移動しない場所を有しておらず、その結果、研磨盤の表面上に、複数のサンプルの研磨を通じて摩耗されない研磨材が被覆された場所は存在しない。

【0042】

本発明の一態様はまた、回転する研磨盤によって、特に前述した実験室用ディスク研磨装置によって、特に埋め込みサンプルの下面を平面研磨するための方法に関する。その場合、研磨盤は、支持円板と、当該支持円板上で結合剤によって結合された研磨粒とを有するか、又は、場合によっては例えば織物の中間層を伴う研磨粒から成り、平面研磨されるべきサンプルよりも著しく大きい。研磨盤は、更に、外縁の環状の第１の平面領域と、外縁の環状の第１の平面領域の内側に配置された中央の第２の平面領域とに区分されており、支持円板の上面は、外縁の環状の第１の平面領域内においてのみ研磨材としての研磨粒によって被覆されており、その結果、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層及びパッシブな非研磨性の中央の第２の平面領域が形成される。複数のサンプルは、サンプル把持部としても形成され得るサンプル・ホルダー内に挿入されており、場合によっては機械的に研磨盤に押し付けられる。研磨盤の回転に加えて、複数のサンプルを有するサンプル・ホルダーは、研磨プロセス中に連続的に回転し、複数のサンプルの周縁領域は、特に恒久的に又はサンプル・ホルダー若しくはサンプルの径方向の振動によって、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層の上を径方向内向きに及び場合によっては外向きに移動する。

【0043】

複数のサンプルが挿入されたサンプル・ホルダーの場合、サンプル・ホルダーは回転し、サンプルの全体が、サンプル・ホルダーの回転に関して総外径を定義し、研磨プロセスの間、総外径は、研磨盤のうち研磨材で被覆された表面の全体にわたって研磨材の均一な摩耗が長期間保障されるよう、研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層を越えて径方向内側に及び場合によっては外側に突出する。

【0044】

本発明の一態様はまた、前述したように特に埋め込みサンプルの下面を平面研磨するための実験室用ディスク研磨装置用の、支持円板と、当該支持円板上に結合剤によって結合された研磨材としての研磨粒とから成る、補充用研磨盤としての研磨盤に関し、研磨盤は、平面研磨されるべきサンプルよりも著しく大きく、研磨盤の支持円板は上面及び下面を有し、研磨盤は、下面で、研磨盤受容ディスク上に、取り外し可能に付着可能であり、研磨盤は、外縁の環状の第１の平面領域と、当該外縁の環状の第１の平面領域の内側に配置された中央の第２の平面領域と、に区分されており、支持円板の上面は、外縁の環状の第１の平面領域内においてのみ研磨材としての研磨粒によって平坦に被覆されており、その結果、支持円板上の研磨性の外縁の環状の第１の平面領域又は環状の研磨材層、並びに、支持円板のパッシブな中央の第２の平面領域が形成される。

【0045】

本発明の一態様はまた、上述の実験室用ディスク研磨装置における、記載された補充用研磨盤の使用に関する。

【0046】

以下において、本発明が、実施例に基き、図面を参照して詳細に説明されるが、その際、同一の及び類似の要素には、部分的に同一の参照番号が付され、様々な実施例の特徴は互いに組み合わせられ得る。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】実験室用ディスク研磨装置の一実施形態の３次元的な図示である。

【図2】図１の研磨盤及びサンプル・ホルダーの拡大図である。

【図3】埋め込みサンプルの断面図である。

【図4】図２の研磨盤及びサンプル・ホルダーの上面図を示す。

【図5】図４における線５－５に沿った断面図である。

【図6】図５の領域Ａの部分拡大図である。

【図7】実験室用ディスク研磨装置の更なる実施形態を示す。

【図8】図７のサンプル・ホルダー及び研磨盤の概略的な断面図である。

【図9】装置ヘッドハウジングのない、図７の装置ヘッドの３次元的な図示である。

【図10】図９の装置ヘッドの垂直断面である。

【図11】従来の研磨盤の不均一な摩耗の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

図１を参照すると、実験室用ディスク研磨装置１０は、装置ハウジング１２、本例では実験台上に設置するための自立型ハウジングを備える。装置ハウジング１２の上方には、本例では片持ち梁として形成された装置ヘッド１４があり、これは研磨盤１６の上方まで延びている。研磨盤１６は、装置ハウジング１２内の収集タブ１８内で回転する。装置ヘッド１４から、回転する押圧ピストン２０が下向きに延びており、押圧ピストン２０の下端２２には、本例ではディスク形状のサンプル・ホルダー２４が、接続ピン２６（図２）によって固定されている。サンプル・ホルダー２４又はサンプル受容部内には、本例では６つの埋め込まれた金属組織学的サンプル３０が挿入されている。図示された実施例は、中央接触圧で動作する。代替的に、個別接触圧で動作することも可能であり、その場合、サンプル３０は、それぞれ１つの固有の加圧ピストンで研磨盤に対して押し付けられ、軸方向に固定されない態様でサンプル・ホルダー２４内にクランプされ得る（図示せず）。

【0049】

サンプル・ホルダー２４及びその中に挿入された６つの埋め込みサンプル３０は、押圧ピストン２０又は接続ピン２６の回転軸ＡＫを中心として回転する。それにより、６つの埋め込みサンプル３０は、軸ＡＫを中心とする円運動を描き、その際、本例では約130mmの総外径D_gを有する外側の全周３１を画定する（図４）。

【0050】

サンプル３０を研磨するために、一方において研磨盤１６は研磨盤軸ＡＳを中心として、他方においてサンプル・ホルダー２４は押圧ピストン２０の軸ＡＫを中心として、それぞれ回転し、サンプル・ホルダーの回転の軸ＡＫは、研磨盤の回転の軸ＡＳに対して、横方向に平行にオフセットして延びている（図４、５）。特に、全周３１は研磨盤軸ＡＳの外側にあり、これは、研磨盤の周速がそれ自体の回転軸ＡＳにおいてゼロに等しいため、有利である。

【0051】

中央接触圧を有する例示的な装置ヘッド１４内には、例えばリニアガイド７８（図９、１０）を有する押圧機構があり、当該リニアガイド７８は、研磨盤の上面１６ｂ上にある研磨粒又は摩耗粒から成る研磨材層による摩耗を通じてサンプルの下面３０ａの研磨プロセスをもたらすために、研磨盤１６及びサンプル・ホルダー２４の逆向きの又は同一方向の回転の間、サンプル・ホルダー２４を埋め込みサンプル３０と共に、所定の押圧力Ｆで研磨盤１６に対して押圧する。

【0052】

図３を参照すると、サンプル３０は、例えば後に硬度試験測定又は顕微鏡による組織分析を実施するための金属の試験対象物片のような検査されるべき実際のサンプル材料３２と、その中にサンプル材料３２が埋め込まれたプラスチック埋め込み材料から成る円筒ブロックと、から成る埋め込みサンプルである。特に、サンプル材料３２は、より良好に取り扱い得るように、プラスチックブロック３４内に埋め込まれている。本例では、プラスチックブロックは、コストを最適化するために、２つの異なるプラスチック３４ａ、３４ｂから成る。埋め込み材としては、例えば、ベークライト、エポキシ樹脂、熱硬化性プラスチック、熱可塑性プラスチック又は透明な埋め込みのためのアクリル樹脂が、使用される。

【0053】

図４を参照すると、研磨盤１６は、外縁の環状領域４２と、外縁の環状領域内に配置された中央領域４４と、に区分されている。研磨盤の研磨材による被覆は、本例では六角形の研磨粒被覆で、外縁の環状領域４２においてのみ行われる。中央の内部領域には研磨材４６が無く、その結果、環状の分割線４８が、研磨材で被覆された外縁の環状領域４２を、研磨材で被覆されていない中央の内部領域４４から分離する。換言すれば、研磨材層４７は、研磨材の無い中央の内部領域４４を有する環状に形成されている。ここで、回転軸ＡＫ及びＡＳの距離は、埋め込みサンプル３０の全周線３１が、外縁の環状領域４２と中央の内部領域４４との間の分割線４８、すなわち環状の研磨材層４７の内径D_iと交差するように、選択されている。換言すれば、埋め込みサンプル３０は、研磨盤１６及びサンプル・ホルダー２４の回転中、研磨材で被覆された外縁の環状領域４２を越えて内向きに、研磨材で被覆されていない内部領域４４内にまで移動する。この結果、研磨盤１６の研磨材で被覆された部位のうち、その上を埋め込みサンプル３０が通過しない部位はなく、それにより、研磨材の均一な損耗が保証される。

【0054】

同じことが研磨盤１６の外縁１６ｃにも当てはまる。なぜなら、軸ＡＫとＡＳとの間の径方向オフセットは、サンプル３０も研磨盤１６の外縁１６ｃを越えて外側に移動するように選択されているからである。

【0055】

本例では、研磨盤１６は、六角形のパターンで研磨材４６により被覆されているが、これは必須ではない。他の被覆パターンも可能である。研磨材層の被覆パターンもリング形状も、スクリーン印刷によって単一の工程で製造することができる。スクリーン印刷プロセスによって、粉末として研磨粒を伴う結合剤が、研磨盤１６の表面上に、本例では剛な支持円板６２を形成する金属シート上に、直接的に印刷され、その結果、研磨粒は、所望であれば結合剤中に局所的に埋め込まれた状態で、研磨盤１６上に結合されている。しかしながら、支持円板６２は、その上に研磨粒が結合された織物の中間層を含むこともできる（図示せず）。

【0056】

図５及び６を参照すると、目下は内側にあるサンプル３０が、研磨材で被覆された外縁の環状領域４２を越えて又は分割線４８を超えて内側に、研磨盤１６のうち研磨材で被覆されていない内部領域４４の中へ延びる様子を、より正確に認識することができる。研磨盤１６に加えてサンプル・ホルダー２４が回転することにより、全てのサンプル３０が、環状の研磨材層４７の内側の内部領域４４又は円形の研磨材非存在部の中に入り込むまさにその瞬間だけでなく、それらの外周３０ｃにおいても平面研磨されることが保障される。

【0057】

換言すれば、研磨盤１６は、その全面にわたって研磨材４６で完全に被覆されているのではなく、外側で環状にのみ被覆されている。サンプル３０が、研磨プロセスにおける二重回転の間、研磨盤１６の軸ＡＳから常に最小距離を維持することにより、サンプル３０に対する研磨材の最小周速は、全ての回転位置において維持される。研磨されるべきサンプル３０が、研磨材で被覆された周外縁の環状領域４２を越えて内向きに移動することにより、外縁の環状領域４２における研磨材４６もサンプル３０の下面３０ａも平坦に除去され、その結果、研磨盤１６のドレッシングはもはや必要ではない。これは、第一に、サンプルをドレッシングするためのユーザーの時間を省く。しかしながら、付加的な利点として、研磨材４６のためのコストは更に低減され得る。なぜなら、研磨盤１６に必要とされる研磨材４６がより少ないからである。

【0058】

従来技術においては典型的であるように、内部領域４４も研磨材で被覆されているとすると、研磨盤１６の回転軸ＡＳの周りの領域において、研磨材の材料除去は行われず、これは、研磨盤の非平面的な摩耗挙動という結果をもたらす。したがって、研磨盤は、再び平坦になるように、時々取り外されなければならなかった。さもなければ、不均一な摩耗のため、全周３１が内側で終わる研磨盤の半径r_sにおいて特定の遷移が生じ、これは、サンプル３０が研磨中に周縁領域３０ｃにおいて丸みを帯びる傾向があり、平坦ではなかったということにつながった。図１１は、以前の研磨装置又は研磨盤で発生した、この丸み３３の問題を示す。

【0059】

再び図１～６に示された本発明の実施例に戻ると、研磨性の外縁の環状領域４２は、外径D_a及び内径D_iを有し、この例では、外径D_a=300mm及び内径D_i=50mmである。これらの寸法は、図４に示されたサンプル受容ディスクの形態のサンプル・ホルダー２４に適合されており、当該サンプル・ホルダー２４は、６つの埋め込みサンプル３０を軸ＡＫの周りに環状の配置でクランプし、それ自体が140mmの直径を有する。本例では、サンプル３０は40mmの直径を有し、全周３１の全外径D_gはおおよそD_g=130mmである。したがって、パッシブな内部領域４４内のサンプル３０のオーバーラップ領域又はオーバーフロー領域４３は、この例では数ミリメートルである。

【0060】

図７～１０は、実験室用ディスク研磨装置１０'を示しており、当該装置は装置ヘッド１４を備え、当該ヘッドはそれぞれ固有の研磨盤１６を有する複数の研磨ステーション１５を操作する。この例では、装置ヘッド１４は、複数の研磨ステーション１５を交互に操作することができるように、方向５２に沿って変位可能にハウジング１２に取り付けられている。この場合、各研磨盤１６は、固有の収集タブ１８内で回転する。実験室用ディスク研磨装置１０'は、更に、もう２つの別個の研磨ステーション５４を備える。

【0061】

図８を参照すると、各研磨ステーション１５は、例えば、安定した金属ディスクとして形成され得る研磨盤受容ディスク５８を備える。研磨盤受容ディスク５８は、研磨盤駆動装置６０によって、軸ＡＳを中心に回転される。研磨盤受容ディスク５８上には、研磨盤１６が例えば磁気保持具によって取り外し可能に付着されているが、他の付着技術も可能である。

【0062】

研磨盤１６は、ここでも、剛な支持円板６２と、支持円板６２上に結合された特定の粒度の研磨粒の形態の研磨材４６とから成り、研磨粒は結合剤中に埋め込まれており、それにより研磨材層４７が形成される。その場合、研磨粒は、セルフシャープニング研磨盤１６を形成するために、複数の層で支持円板上に塗布される。このために、粉末としての研磨粒は、例えば、合成樹脂結合剤を用いたスクリーン印刷プロセスによって、研磨盤１６上に、この例では支持円板６２の上面６２ｂ上に直接的に、印刷される。粒度に応じて、これは、支持円板６２上の約３～１００層の研磨粒が、結合剤中で結合され得ることを意味する。このようにして製造された研磨材層４７の厚さは、研磨盤１６に応じて、約0.2mm～1mmである。スクリーン印刷プロセスによって、一方では所望の、例えば図２に示されているような六角形の研磨パターン、並びに、研磨材で被覆された外縁の環状領域４２と研磨材で被覆されていない内部領域４４への区分が、１つの作業ステップで生成され得る。研磨材で被覆された外縁の環状領域４２と研磨材で被覆されていない内部領域４４への区分により、研磨材で被覆された外縁の環状領域４２と研磨材で被覆されていない内部領域４４との間の分割線４８に段差６４が生じ、当該段差の高さは、研磨材層４７の厚さに対応し、例えば0.2mm～1mmである。外縁の環状領域４２から内部領域４４内へ下向きに通じる段差６４は、外縁の環状領域４２において研磨材４６の著しい摩耗があっても、サンプル３０が支持円板６２の上面６２ｂから依然として十分な軸方向距離を有し、特に、従来の研磨盤においてそうであるように、研磨材が研磨盤の中央の領域においてサンプルによって摩耗しない場合に、外縁の環状領域４２から内部領域４４内への望ましくない上向きの段差が生じ得ないことを保証する。したがって、研磨盤を平坦にするための定期的なドレッシングは省略され得る。支持円板６２は、その下面６２ａで、研磨盤受容ディスク５８の上面５８ｂに取り付けられている。

【0063】

図７～１０に示された例では、サンプル・ホルダー２４は、サンプル把持部７２として形成されている。サンプル把持部７２は、サンプルを自動的に研磨するために、自動的に個々のサンプルを把持することができる３つの把持アーム７４を備える。複数のノズル７６を用いて、例えば自動的に、冷却剤としての及び／又は洗浄のための水、あるいは、種々の粒度のダイヤモンド懸濁液が、研磨盤１６の上に噴射され得る。

【0064】

図９及び１０を参照すると、装置ヘッド１４は直線駆動機構７８を備え、それを用いて、サンプル・ホルダー２４したがって複数のサンプル３０が規定の力Ｆで研磨盤１６に対して配置され、同時に押圧ピストン２０が回転する。

【0065】

上述した実施形態は例示的なものと理解されるべきであり、本発明は、それらに限定されず、請求項の保護範囲から逸脱することなく多くの方法で変更できることが、当業者には明らかである。更に、当業者には明らかなように、特徴は、明細書、特許請求の範囲、図面又は他の方法で開示されているか否かにかかわらず、たとえ他の特徴と共に記載されていても、本発明の本質的な構成要素を個々に定義する。実験室用ディスク研磨装置、方法、補充用研磨盤及び使用に関連して開示された全ての特徴は、もちろん、それぞれ他のカテゴリーの主題に対しても開示されたと見なされ、１つの実施例の特徴は、他の実施例に対しても開示されたと見なされる。この場合、これは、特に、一方では図１～６の、他方では図７～１０の、２つの実施例に当てはまる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】