利用超声波振动的研磨装置转让专利
申请号 : CN200680029997.7
文献号 : CN101242930B
文献日 : 2010-11-03
发明人 : 大西一正
申请人 : 大西一正
摘要 :
一种利用超声波振动的研磨装置(30)，包括：在上表面上支承固定研磨对象物(31)的支承台；配置在支承台上方的可升降的旋转轴(34)；驱动旋转轴的升降的驱动装置(35)；驱动旋转轴的旋转的驱动装置(36)；固定在旋转轴的基部上的弹性体(37)；配备在弹性体的下部的环状的磨石(38)；附设在弹性体上的多个超声波振子(39)；以及向超声波振子传递电能的传递装置(41)，上述弹性体是环状弹性体，在该环状弹性体与旋转轴的基部之间配置连接板(42)，该连接板与上述环状弹性体借助由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构(45)连结，上述多个超声波振子配置在环状弹性体的既定位置上。使用这种研磨装置能够以高精度研磨研磨对象物。
权利要求 :
1.一种利用超声波振动的研磨装置，包括：在上表面上支承固定研磨对象物的支承台；配置在该支承台的上方的可升降的旋转轴；驱动该旋转轴升降的驱动装置；驱动该旋转轴旋转的驱动装置；固定在该旋转轴的基部上的弹性体；配备在该弹性体的下部的环状的磨石；附设在该弹性体上的多个超声波振子；以及向该超声波振子传递电能的传递装置，其特征在于，该弹性体是环状弹性体，在该环状弹性体与旋转轴的基部之间配置连接板，该连接板的周缘部的下侧表面与该环状弹性体的上侧表面借助由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构连结，多个超声波振子配置在该环状弹性体的面向该连结机构的该间隙部的上侧表面上或者配置在该间隙部的下侧的该环状弹性体的外侧侧面或者内侧侧面上，或者，该弹性体是环状弹性体，在该环状弹性体与旋转轴的基部之间配置连接板，该连接板的周缘部的外侧侧面与该环状弹性体的内侧侧面借助由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构而连结，多个超声波振子配置在该环状弹性体的面向该连结机构的该间隙部的内侧侧面上或者配置在与该内侧侧面相反侧的外侧侧面上或者配置在与间隙部接近的该环状弹性体的上侧表面上。
2.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，上述连接板和上述连结部都是弹性体。
3.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，上述连接板与上述连结部都是弹性体，而且该连接板与该连结部与上述环状弹性体一体地形成。
4.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，连结机构的连结部与间隙部的沿着连接板的周缘的长度的比为连结部的长度与间隙部的长度的比，在1∶1至1∶20的范围内。
5.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，向超声波振子传递电能的传递装置是旋转变压器。
6.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，连结机构的多个连结部和间隙部分别相互地相对于旋转轴对称地配置。
7.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，多个超声波振子分别相互地相对于旋转轴对称地配置。
8.如权利要求1所述的研磨装置，其特征在于，支承台能够旋转，并且还具有驱动该支承台旋转的驱动装置。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种利用超声波振动的研磨装置，用于平滑地研磨由玻璃或硅等形成的研磨对象物的表面。
背景技术
以往，为了形成薄膜型电子设备，使用玻璃基板、硅基板或者氮化硅基板等的各种基板。使用研磨装置将这些基板的表面研磨得平滑。此外，对于透镜或棱镜等的光学部件，有时也需要将其表面研磨得平滑。为了研磨这样的各种研磨对象物的表面、或者一边对研磨对象物反复进行表面的研磨一边将其加工为既定的厚度，公知会使用利用超声波振动的研磨装置。
图1是专利文献1中记载的以往的研磨装置的主视图，图2是沿图1中的剖面线I-I剖开后的研磨装置10的剖视图。另外，在图2中，省略图1所示的研磨对象物11、支承台12、以及供给研磨液的管21的图示。
图1以及图2所示的研磨装置10包括：支承固定研磨对象物(研磨物)11的能够旋转的圆盘状的支承台(工件固定台)12、配置在支承台12的上方并能够在升降以及水平方向上往复运动的研磨轴14、固定在研磨轴14的基部的弹性体17、配备在弹性体17的下部的环状的磨石18、安装在弹性体17的上表面上的一对层叠型压电促动器19等。此外，在专利文献1中，还公开有其他方式的结构，但上述层叠型压电促动器都配置在弹性体的上表面上。
在该研磨装置10中，首先将研磨对象物11固定在支承台12上，然后一边令支承台12旋转一边经由弹性体17将由各个层叠型压电促动器19产生的超声波振动提供给磨石18，由此进行研磨对象物的研磨。
在该文献中记载有下述内容：上述研磨装置10，作为在磨石18的研磨面(下表面)中产生驻波的面内振动、或产生垂直于向研磨面的椭圆振动的超声波振动发生机构使用层叠型压电促动器19(或者朗之万振子(langevinvibrator))，所以能够令磨石18以较大振幅振动，因此，能够高精度短时间地对研磨对象物11进行研磨。
专利文献1：特开平5-200659号公报
利用专利文献1的研磨装置，能够高精度短时间地对研磨对象物进行研磨。但是，根据本发明者的研究，在该研磨装置中，由层叠型压电促动器产生的超声波振动的一部分容易经由弹性体而传递到研磨轴，认为难以对磨石提供足够大的超声波振动。
而且，若提供给磨石的超声波振动的大小不够，则磨石与研磨对象物的摩擦阻力变大，认为在两者的摩擦时产生不需要的机械振动而研磨的精度降低(研磨后的研磨对象物的表面的粗糙度变大)。
图1是专利文献1中记载的以往的研磨装置的主视图，图2是沿图1中的剖面线I-I剖开后的研磨装置10的剖视图。另外，在图2中，省略图1所示的研磨对象物11、支承台12、以及供给研磨液的管21的图示。
图1以及图2所示的研磨装置10包括：支承固定研磨对象物(研磨物)11的能够旋转的圆盘状的支承台(工件固定台)12、配置在支承台12的上方并能够在升降以及水平方向上往复运动的研磨轴14、固定在研磨轴14的基部的弹性体17、配备在弹性体17的下部的环状的磨石18、安装在弹性体17的上表面上的一对层叠型压电促动器19等。此外，在专利文献1中，还公开有其他方式的结构，但上述层叠型压电促动器都配置在弹性体的上表面上。
在该研磨装置10中，首先将研磨对象物11固定在支承台12上，然后一边令支承台12旋转一边经由弹性体17将由各个层叠型压电促动器19产生的超声波振动提供给磨石18，由此进行研磨对象物的研磨。
在该文献中记载有下述内容：上述研磨装置10，作为在磨石18的研磨面(下表面)中产生驻波的面内振动、或产生垂直于向研磨面的椭圆振动的超声波振动发生机构使用层叠型压电促动器19(或者朗之万振子(langevinvibrator))，所以能够令磨石18以较大振幅振动，因此，能够高精度短时间地对研磨对象物11进行研磨。
专利文献1：特开平5-200659号公报
利用专利文献1的研磨装置，能够高精度短时间地对研磨对象物进行研磨。但是，根据本发明者的研究，在该研磨装置中，由层叠型压电促动器产生的超声波振动的一部分容易经由弹性体而传递到研磨轴，认为难以对磨石提供足够大的超声波振动。
而且，若提供给磨石的超声波振动的大小不够，则磨石与研磨对象物的摩擦阻力变大，认为在两者的摩擦时产生不需要的机械振动而研磨的精度降低(研磨后的研磨对象物的表面的粗糙度变大)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用超声波振动的研磨装置，能够以高精度对研磨对象物进行研磨。
本发明者在进一步研究的基础上发现下述情况，即通过在下部具有磨石的环状弹性体、和令该磨石旋转的旋转轴的基部之间配置连接板，并经由由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构连结该连接板与环状弹性体，上述连结部与连结部之间的环状弹性体部分与连接在连结部上的环状弹性体部分相比容易进行更大的超声波振动，而且若将超声波振子固定在前者的环状弹性体部分上而令其产生超声波振动，则该超声波振动不易经由各连结部(以及连接板)而传递到旋转轴，其大部分经由环状弹性体而提供给磨石，所以能够提高对研磨对象物进行研磨的精度。
本发明是一种利用超声波振动的研磨装置，包括：在上表面上支承固定研磨对象物的支承台；配置在支承台上方的可升降的旋转轴；驱动旋转轴的升降的驱动装置；驱动旋转轴的旋转的驱动装置；固定在旋转轴的基部上的弹性体；配备在弹性体的下部的环状的磨石；附设在弹性体上的多个超声波振子、以及向超声波振子传递电能的传递装置，其特征在于，
上述弹性体是环状弹性体，在该环状弹性体与旋转轴的基部之间配置连接板，该连接板的周缘部的下侧表面与上述环状弹性体的上侧表面借助由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构连结，上述多个超声波振子配置在上述环状弹性体的面向连结机构的间隙部的上侧表面上或者配置在间隙部的下侧的上述环状弹性体的外侧侧面或者内侧侧面上，或者，
上述弹性体是环状弹性体，在该环状弹性体与旋转轴的基部之间配置连接板，该连接板的周缘部的外侧侧面与上述环状弹性体的内侧侧面借助由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构而连结，上述多个超声波振子配置在上述环状弹性体的面向连结机构的间隙部的上侧侧面上或者配置在与内侧侧面相反侧的外侧侧面上或者配置在与间隙部接近的上述环状弹性体的上侧表面上。
本发明的研磨装置的优选方式如下。
(1)上述连接板和上述连结部都是弹性体。
(2)上述连接板与上述连结部都是弹性体，而且连接板与连结部与上述环状弹性体一体地形成。
(3)连结机构的连结部与间隙部的沿着连接板的周缘的长度的比作为连结部的长度与间隙部的长度的比而在1∶1至1∶20的范围内。
(4)向超声波振子传递电能的传递装置是旋转变压器。
(5)连结机构的多个连结部和间隙部分别相互地相对于旋转轴对称地配置。
(6)多个超声波振子分别相互地相对于旋转轴对称地配置。
(7)支承台能够旋转，并且还具有驱动支承台旋转的驱动装置。
本发明的研磨装置中，在下部具有磨石的环状的弹性体和令该磨石旋转的旋转轴的基部之间配置连接板，并借助由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构连结该连接板和环状弹性体。而且，由于上述连结部与连结部之间的环状弹性体部分与连接在连结部上的环状弹性体部分相比容易进行较大的超声波振动，所以由固定在该环状弹性体的既定位置上的各个超声波振子产生的超声波振动不易经由各连结部(以及连接板)传递到旋转轴，其大部分经由环状弹性体提供给了磨石。因此，通过利用本发明的研磨装置，能够以高精度对研磨对象物进行研磨。
本发明者在进一步研究的基础上发现下述情况，即通过在下部具有磨石的环状弹性体、和令该磨石旋转的旋转轴的基部之间配置连接板，并经由由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构连结该连接板与环状弹性体，上述连结部与连结部之间的环状弹性体部分与连接在连结部上的环状弹性体部分相比容易进行更大的超声波振动，而且若将超声波振子固定在前者的环状弹性体部分上而令其产生超声波振动，则该超声波振动不易经由各连结部(以及连接板)而传递到旋转轴，其大部分经由环状弹性体而提供给磨石，所以能够提高对研磨对象物进行研磨的精度。
本发明是一种利用超声波振动的研磨装置，包括：在上表面上支承固定研磨对象物的支承台；配置在支承台上方的可升降的旋转轴；驱动旋转轴的升降的驱动装置；驱动旋转轴的旋转的驱动装置；固定在旋转轴的基部上的弹性体；配备在弹性体的下部的环状的磨石；附设在弹性体上的多个超声波振子、以及向超声波振子传递电能的传递装置，其特征在于，
上述弹性体是环状弹性体，在该环状弹性体与旋转轴的基部之间配置连接板，该连接板的周缘部的下侧表面与上述环状弹性体的上侧表面借助由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构连结，上述多个超声波振子配置在上述环状弹性体的面向连结机构的间隙部的上侧表面上或者配置在间隙部的下侧的上述环状弹性体的外侧侧面或者内侧侧面上，或者，
上述弹性体是环状弹性体，在该环状弹性体与旋转轴的基部之间配置连接板，该连接板的周缘部的外侧侧面与上述环状弹性体的内侧侧面借助由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构而连结，上述多个超声波振子配置在上述环状弹性体的面向连结机构的间隙部的上侧侧面上或者配置在与内侧侧面相反侧的外侧侧面上或者配置在与间隙部接近的上述环状弹性体的上侧表面上。
本发明的研磨装置的优选方式如下。
(1)上述连接板和上述连结部都是弹性体。
(2)上述连接板与上述连结部都是弹性体，而且连接板与连结部与上述环状弹性体一体地形成。
(3)连结机构的连结部与间隙部的沿着连接板的周缘的长度的比作为连结部的长度与间隙部的长度的比而在1∶1至1∶20的范围内。
(4)向超声波振子传递电能的传递装置是旋转变压器。
(5)连结机构的多个连结部和间隙部分别相互地相对于旋转轴对称地配置。
(6)多个超声波振子分别相互地相对于旋转轴对称地配置。
(7)支承台能够旋转，并且还具有驱动支承台旋转的驱动装置。
本发明的研磨装置中，在下部具有磨石的环状的弹性体和令该磨石旋转的旋转轴的基部之间配置连接板，并借助由交互地形成的多个连结部和间隙部构成的连结机构连结该连接板和环状弹性体。而且，由于上述连结部与连结部之间的环状弹性体部分与连接在连结部上的环状弹性体部分相比容易进行较大的超声波振动，所以由固定在该环状弹性体的既定位置上的各个超声波振子产生的超声波振动不易经由各连结部(以及连接板)传递到旋转轴，其大部分经由环状弹性体提供给了磨石。因此，通过利用本发明的研磨装置，能够以高精度对研磨对象物进行研磨。
附图说明
图1是表示以往的研磨装置的结构例的主视图。
图2是沿图1中的剖面线I-I线剖开的研磨装置10的剖视图。其中，省略图1所示的研磨对象物11、支承台12、以及供给研磨液的管21的图示。
图3是表示本发明的研磨装置的结构例的主视图。
图4是图3所示的研磨装置30所具有的、由连接板42、连结机构45、环状弹性体37、超声波振子39、以及磨石38构成的研磨工具40的放大图。
图5是图4所示的研磨工具40的分解立体图。
图6是图4的研磨工具40所具有的环状弹性体37、超声波振子39以及磨石38的俯视图。
图7是沿图6中的剖面线II-II线剖开的环状弹性体37、超声波振子39、以及磨石28的剖视图。
图8是图3所示的旋转变压器的俯视图。
图9是沿图8的剖面线III-III线剖开的旋转变压器的剖视图。
图10是表示用于本发明的研磨装置的研磨工具的其他的结构例的主视图。
图11是图10所示的研磨工具100的分解立体图。
图12是表示用于本发明的研磨装置的研磨工具的其他的结构例的立体图。
图13是表示用于本发明的研磨装置的研磨工具的再其他的结构例的立体图。
图14是表示图13的研磨工具130所具有的超声波振子39的结构的主视图。
图15是表示图13的研磨工具130所具有的超声波振子39的结构的主视图。
图16是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的主视图。
图17是图16的研磨工具的俯视图。
图18是沿图17中的剖面线IV-IV线剖开的研磨工具的剖视图。
图19是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的立体图。
图20是沿图19中的剖面线V-V线剖开的研磨工具190的剖视图。
图21是表示图19的研磨工具190所具有的超声波振子39的结构的俯视图。
图22是表示图19的研磨工具190所具有的超声波振子39的结构的主视图。
图23是表示用于本发明的研磨装置的研磨工具的再其他的结构例的俯视图。
图24是沿图23中的剖面线VI-VI线剖开的研磨工具的剖视图。
图25是用于本发明的研磨装置的研磨工具的再其他的结构例的俯视图。
图26是用于本发明的研磨装置的研磨工具的再其他的结构例的立体图。
附图标记说明
10...研磨装置
11...研磨对象物
12...支承台
14...研磨轴
17...弹性体
18...磨石
19...层叠型压电促动器
21...管
30...研磨装置
31...研磨对象物
32...支承台
33...驱动装置
34...旋转轴
35...驱动装置
36...驱动装置
37...环状弹性体
38...磨石
38a...磨石片
39a、39b、39c、39d...电极层
39e...压电体
40...研磨工具
41...传递装置(旋转变压器)
42...连接板
43...连结部
43a...连接部
44...间隙部
44a...透孔
45...连结机构
51...基台
52...旋转驱动装置
52a...旋转轴
53...进给丝杠
53a...螺母
54...支柱
55...轴承
56...臂
57...轴承
58...旋转驱动装置
58a...旋转轴
59a、59b...带轮
60...带
61a、61b...喷嘴
62a、62b...螺纹孔
63...螺栓
64a、64b、64c...电气配线
65...电源
66a...电力供给单元
66b...电力接收单元
67a...定子铁心
67b...转子铁心
68a...定子线圈
68b...转子线圈
100、120、130、160、190、230、250、260...研磨工具
图2是沿图1中的剖面线I-I线剖开的研磨装置10的剖视图。其中，省略图1所示的研磨对象物11、支承台12、以及供给研磨液的管21的图示。
图3是表示本发明的研磨装置的结构例的主视图。
图4是图3所示的研磨装置30所具有的、由连接板42、连结机构45、环状弹性体37、超声波振子39、以及磨石38构成的研磨工具40的放大图。
图5是图4所示的研磨工具40的分解立体图。
图6是图4的研磨工具40所具有的环状弹性体37、超声波振子39以及磨石38的俯视图。
图7是沿图6中的剖面线II-II线剖开的环状弹性体37、超声波振子39、以及磨石28的剖视图。
图8是图3所示的旋转变压器的俯视图。
图9是沿图8的剖面线III-III线剖开的旋转变压器的剖视图。
图10是表示用于本发明的研磨装置的研磨工具的其他的结构例的主视图。
图11是图10所示的研磨工具100的分解立体图。
图12是表示用于本发明的研磨装置的研磨工具的其他的结构例的立体图。
图13是表示用于本发明的研磨装置的研磨工具的再其他的结构例的立体图。
图14是表示图13的研磨工具130所具有的超声波振子39的结构的主视图。
图15是表示图13的研磨工具130所具有的超声波振子39的结构的主视图。
图16是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的主视图。
图17是图16的研磨工具的俯视图。
图18是沿图17中的剖面线IV-IV线剖开的研磨工具的剖视图。
图19是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的立体图。
图20是沿图19中的剖面线V-V线剖开的研磨工具190的剖视图。
图21是表示图19的研磨工具190所具有的超声波振子39的结构的俯视图。
图22是表示图19的研磨工具190所具有的超声波振子39的结构的主视图。
图23是表示用于本发明的研磨装置的研磨工具的再其他的结构例的俯视图。
图24是沿图23中的剖面线VI-VI线剖开的研磨工具的剖视图。
图25是用于本发明的研磨装置的研磨工具的再其他的结构例的俯视图。
图26是用于本发明的研磨装置的研磨工具的再其他的结构例的立体图。
附图标记说明
10...研磨装置
11...研磨对象物
12...支承台
14...研磨轴
17...弹性体
18...磨石
19...层叠型压电促动器
21...管
30...研磨装置
31...研磨对象物
32...支承台
33...驱动装置
34...旋转轴
35...驱动装置
36...驱动装置
37...环状弹性体
38...磨石
38a...磨石片
39a、39b、39c、39d...电极层
39e...压电体
40...研磨工具
41...传递装置(旋转变压器)
42...连接板
43...连结部
43a...连接部
44...间隙部
44a...透孔
45...连结机构
51...基台
52...旋转驱动装置
52a...旋转轴
53...进给丝杠
53a...螺母
54...支柱
55...轴承
56...臂
57...轴承
58...旋转驱动装置
58a...旋转轴
59a、59b...带轮
60...带
61a、61b...喷嘴
62a、62b...螺纹孔
63...螺栓
64a、64b、64c...电气配线
65...电源
66a...电力供给单元
66b...电力接收单元
67a...定子铁心
67b...转子铁心
68a...定子线圈
68b...转子线圈
100、120、130、160、190、230、250、260...研磨工具
具体实施方式
接着，使用附图说明本发明的研磨装置。图3是表示本发明的研磨装置的结构例的主视图。图4是图3所示的研磨装置30所具有的包括连接板42、连结机构45、环状弹性体37、超声波振子39以及磨石38的研磨工具40的放大图，图5是图4所示的研磨工具40的分解立体图。此外，图6是图4的研磨工具40所具有的环状弹性体37、超声波振子39、以及磨石38的俯视图，而且，图7是沿图6中的剖面线II-II线剖开的环状弹性体37、超声波振子39以及磨石38的剖视图。
如从图3至图7所示，研磨装置30包括：在上表面上支承固定研磨对象物31的支承台32、配置在支承台32的上方的可升降的旋转轴34、驱动旋转轴34的升降的驱动装置35、驱动旋转轴34的旋转的驱动装置36、固定在旋转轴34的基部的弹性体37、配备在弹性体37的下部的环状的磨石38、附设在弹性体37上的多个超声波振子39、以及向超声波振子传递电能的传递装置41等。
而且，在本发明的研磨装置30中，上述弹性体37是环状的弹性体，在该环状弹性体31和旋转轴34的基部之间配置连接板，连接板42的周缘部的下侧表面与环状弹性体37的上侧表面借助由交互地形成的多个连结部43和间隙部44构成的连结机构45连结，上述多个超声波振子39配置在面向连结机构45的间隙部44的上述环状弹性体37的上侧表面上。
在研磨装置30中研磨的研磨对象物31的种类没有特别限定，作为其代表例可以举出玻璃基板、硅基板(硅晶片)、氮化硅基板以及氮化锂基板。
研磨对象物31例如使用热熔型粘结剂而被固定支承在支承台32的表面上。研磨对象物也可由例如另外准备的保持件保持，通过将该保持件固定在支承台上而间接地支承固定在支承台的表面上。支承台和保持件例如可以由螺栓固定，或者也可以利用电磁力而固定。
支承台32优选被例如设置在基台51上并与支承台32的下表面连接的驱动装置(例如电动机)33驱动旋转。支承台32的转速通常设定在50至500转/分的范围内。支承台32和驱动装置33也可经由例如齿轮或带等的动力传递用的部件而连接。另外，也可令支承台32例如沿其表面直线地移动(例如往复移动)。
支承台32的俯视形状(上表面的形状)优选是圆形或者正多边形，以便能够稳定地令台32旋转。
配置在支承台32的上方的旋转轴34被驱动装置35驱动升降，而且被驱动装置36驱动旋转。
驱动装置35包括：设置在基台51上的旋转驱动装置52、与旋转驱动装置52的旋转轴52a连接的进给丝杠53、与进给丝杠53的螺母53a连接的能够沿立设在基台51上的支柱54升降的轴承55、与进给丝杠53的螺母53a连接的臂56、以及配备在臂56的顶端附近的支承旋转轴34的轴承57。作为该轴承57，使用以令旋转轴34能够旋转且不能相对于轴承57升降的状态支承旋转轴34的轴承。
因此，若驱动驱动装置35的旋转驱动装置52而令旋转轴52a正转或反转，则能够令与旋转驱动装置52以及轴承55连接的进给丝杠53的螺母53a沿着支柱54升降，由此，能够令支承在连接于螺母53a的臂56所配备的轴承57中的旋转轴34升降。
驱动装置36，包括固定在上述驱动装置35的进给丝杠53的螺母53a上的旋转驱动装置58、固定在旋转驱动装置58的旋转轴58a的顶端的带轮59a、固定在旋转轴34的周围的带轮59b、以及连结带轮59a和带轮59的带60。驱动装置36经由带60将旋转驱动装置58的驱动力提供给旋转轴34，驱动支承在轴承57上的旋转轴34旋转。旋转轴34的转速通常设定在1000至10000转/分的范围内。
在该旋转轴34的基部上，如上所述地经由连接板42、以及连结机构45而固定环状的弹性体37，并在该环状弹性体37的下部，配备环状的磨石38。
作为环状的磨石38，可以使用例如通过金属热熔或树脂将以金刚石磨粒为代表的磨粒粘结而形成的磨石。通常，磨粒的平均粒径设定在0.1至50μm的范围内。
研磨装置30的环状的磨石38例如高度设定在5～10mm左右，宽度设定在3～10mm左右。
另外，本说明书中，“环状磨石”包括多个磨石片配置为环状的情况。若由多个磨石片构成环状的磨石，则环状的磨石(特别是尺寸大的环状磨石)的制作变得容易，此外，由于降低由于向磨石提供超声波振动、或者由于与研磨对象物的摩擦导致的磨石的热膨胀而在磨石内部产生的应力，所以能够抑制磨石的损坏的发生(例如产生裂纹)。
支承磨石38的环状的弹性体37由与公知的研磨装置中具备的弹性体的材料相同的材料形成，例如铝、青铜、不锈钢、或者以硬铝合金为代表的铝合金等的超声波传递性良好的金属材料。
作为配置在该环状弹性体37与旋转轴34的基部之间的连接板42的材料的例子，除了形成上述环状台形体37的金属材料外，还可举出钛以及铁等的金属材料。
在环状弹性体37与连接板42由相互不同的材料形成的情况下，连接板42为了提高其刚性(机械强度)而优选由钛、铁、或者不锈钢等的金属材料形成。若连接板42的刚性高，则环状弹性体37被稳定地支承在旋转轴34上。
进而，环状弹性体37与连接板42优选由相互音阻值大的不同材料形成。例如，若由铝(音阻：17.3×106Ns/m3)形成环状弹性体37，由不锈钢(音阻：45.7×106Ns/m3)形成连接板42，则由于两者的音阻的至大为不同，所以由超声波振子39产生的超声波振动不易经由环状弹性体37、连结机构45、以及连接板42而传递到旋转轴34。
而且，上述连接板42的周缘部的下侧表面和环状弹性体37的上侧表面借助由交互地形成的多个连结部43和间隙部44构成的连结机构45连结。连接板42、连结机构45的连结部43、以及环状弹性体37通过在例如形成在它们的各自中的螺纹孔62a中拧入螺栓63而连结。连结部43的材料的例子与上述连接板42的情况相同。
连结机构45的连结部43(或者间隙部44)的个数没有特别地限定，但优选分别在3至30个的范围内。若连结部43(或者间隙部44)的个数不满三个，则环状弹性体37被不稳定地支承在连接板42上，所以研磨研磨对象物的精度有降低的倾向，另一方面，连结部43(或者间隙部44)的个数若超过三十个，则研磨工具40的制作麻烦。
而且，用于产生提供给磨石38的超声波振动的多个超声波振子39配置固定在与连结机构45的间隙部44面对的环状弹性体37的上侧表面(即相互邻接的连结部43与连结部43之间的环状弹性体部分的上侧表面)上。
作为各个超声波振子39，例如使用包括沿着环状弹性体37弯曲的形状的板状的压电体、和分别附设在该压电体的上表面以及下表面上的一对的电极层的压电振子。
作为压电体的材料的代表例，可以举出硅酸钛酸铅类的压电陶瓷材料。压电体例如在其厚度方向上被极化处理。作为电极层的材料的例子，可以举出银或磷青铜等的金属材料。
多个超声波振子39，令相互邻接的超声波振子的压电体的极化方向相互反向(一方的振子的压电体的极化方向为垂直向上，而另一方的振子的极化方向为垂直向下)，配置在环状弹性体37的上侧表面上的上述既定位置。
各个超声波振子39使用例如环氧树脂而固定在环状弹性体37上。利用该环氧树脂使各个超声波振子39的下表面的电极层与环状弹性体37相互电气绝缘。此外，在各个超声波振子39的表面上涂敷例如绝缘性的涂料，由此，防止超声波振子的一对的电极层经由研磨时使用的冷却用液体(例如水)相互电气短路。
这些多个超声波振子39的上表面的电极层使用电气配线64a相互地电气连接，而且，下表面的电极层使用电气配线64b而相互地电气连接。
在研磨装置30中，作为向上述多个超声波振子39传递电能的传递装置41，使用旋转变压器。
图8是图3所示的旋转变压器(传递装置)41的俯视图，而且，图9是沿图8中的剖面线III-III线而剖开的旋转变压器41的剖视图。以下，参照图3至图9说明旋转变压器41的结构以及动作。
旋转变压器41用于向研磨研磨对象物31时与环状弹性体37一起旋转的多个超声波振子39供给电源65的电能。
旋转变压器41，具有电力供给单元66a与电力接收单元66b相互隔开微小的间隔而接近配置的结构。电力供给单元66a以及电力接收单元66b分别设定为圆环状的形状。
电力供给单元66a由圆环状的定子铁心67a以及定子线圈68a构成，而且电力接收单元66b由圆环状的转子铁心67b以及转子线圈68b构成。而且，定子铁心67a以及转子铁心67b的各自由例如铁氧体等的磁性材料形成，沿其周方向上形成圆环状的槽。定子线圈68a以及转子线圈68b的各自具有导线沿着定子铁心67a以及转子铁心67b的各自上形成的圆环状的槽的长度方向(周方向)卷绕为线圈状的结构。
在该电力供给单元66a的定子线圈68a上，电气地连接电源65，而且在电力接收单元66b的转子线圈68b上经由电气配线64c而电气地连接各个超声波振子39。另外，电气配线64c的上端与转子线圈68b连接，通过形成为中空状的旋转轴34的内部、接着通过连接板42的中央处形成的透孔，下端与多个超声波振子39电气连接。
而且，向旋转变压器41的定子线圈68a供给由电源65产生的电能，由此，定子线圈68a与转子线圈68b相互磁性地结合。因此，供给到上述定子线圈68a中的电能即便在转子线圈68b(即电力接收单元66b)与旋转轴34一起旋转时也能够传递到转子线圈68b。因此，能够将由电源65产生的电能在研磨研磨对象物31时提供给与旋转轴34、以及环状弹性体37一起旋转的各个超声波振子39。
通过向各个超声波振子39(作为超声波振子而使用的压电振子的各个电极层)供给由电源65产生的电能(例如，交流电压)而产生的超声波振动，经由环状弹性体37而提供给环状的磨石38。
另外，作为向超声波振子传递电能的传递装置，也可取代上述旋转变压器而使用例如集电环。上述旋转变压器由于经由相互非接触地配置的电力供给单元和电力接收单元传递电能，所以具有直到旋转轴的转速为10000转/分都能够稳定地向与旋转轴一起旋转的超声波振子提供电力的优点。另一方面，集电环若旋转轴的转速超过5000转/分，则难以稳定地向旋转的超声波振子提供电力。
接着，简单地说明利用研磨装置30研磨研磨对象物31的顺序。
首先，使用热熔型的粘结剂将研磨对象物31临时固定在钢制的保持件上。然后，将临时固定有上述研磨对象物31的保持件利用例如电磁力而固定在研磨装置30的支承台32的上表面上。
接着，令驱动装置36动作，令旋转轴以例如5000转/分的转速旋转。接着，经由旋转变压器41将由电源65产生的电能提供给研磨工具40的多个超声波振子39。由此，由各个超声波振子39产生的超声波振动经由环状弹性体37而提供给环状的磨石38。
另一方面，在研磨时，为了降低磨石38与研磨对象物31的摩擦阻力而抑制不必要的机械振动的发生，并抑制研磨对象物由于与磨石的摩擦而温度上升而提高研磨的精度，例如从喷嘴61a喷射冷却用的液体(例如水)，向研磨时与支承台32一起旋转而移动到喷嘴61a的下方的研磨对象物31的表面喷射冷却用的液体。同样地，冷却用的液体从喷嘴61b向旋转轴34的内部滴下，该液体通过旋转轴34的内部然后通过形成在连接板42的中央的透孔而落下到在研磨时移动到与支承台32一起旋转的旋转轴34的下方的研磨对象物31的表面而与其接触。
而且，令驱动装置33动作，驱动支承台32以例如300转/分的转速旋转，并令驱动装置35动作而令旋转轴34逐渐下降，由此，接收了超声波振动的磨石38的侧面的下端附近与研磨对象物31的侧面的上端附近接触，然后研磨(研削)研磨对象物31的表面(上表面)的整体。然后，一边令旋转轴34进一步下降一边继续研磨研磨对象物31直到其变为既定的厚度。
如上所述，在本发明的研磨装置30中，在下部具有磨石38的环状弹性体37和令该磨石38旋转的旋转轴34的基部之间配置有连接板42，该连接板42与环状弹形体37借助由交互地形成的多个连结部43与间隙部44构成的连结机构45而连结。而且，由于上述连结部43与连结部43之间的环状弹性体部分与连接在连结部43上的环状弹性体部分相比容易进行更大的超声波振动，所以由固定在该环状弹性体37的既定位置上的各个超声波振子39产生的超声波振动不易经由各连结部43(以及连接板42)传递到旋转轴34上，其大部分经由环状弹性体37提供给磨石。因此，通过使用本发明的研磨装置30，能够以高精度研磨研磨对象物31。
本发明的研磨装置中，上述连结机构的连结部与间隙部的沿连接板的周缘的长度的比为连结部的长度与间隙部的长度的比，优选在1∶1至1∶20的范围内。在上述研磨装置30的情况下，如图5所示，上述连结部43的长度(L1)与间隙部44的长度(L2)的比设定为大概1∶8。
若上述连结部43的长度(L1)与间隙部44的长度(L2)的比即(L2/L1)的值小于1，则连接板42与环状弹性体37被牢固地结合，两者作为一体的结构物而容易进行超声波振动，所以由各个超声波振子39产生的超声波振动容易经由连结机构45的连结部43、然后经由连接板42而传递到旋转轴34。因此，不能向磨石38提供足够的超声波振动，研磨研磨对象物的精度降低。另一方面，若上述(L2/L1)的值超过20，则各个连结部43的刚性变小，磨石38相对于旋转轴34被以不稳定的状态支承，所以研磨研磨对象物的精度降低。
进而，优选上述连结机构45的多个连结部43与间隙部44的各自相互地相对于旋转轴(图3中34)对称地配置。通过这样地配置多个连结部43而调节由各个超声波振子39产生的超声波振动的频率，容易在环状弹性体37上产生例如以图6中的点划线为中心而如双点划线所示那样地变位的超声波振动(被称为面内弯曲振动的固有振动)。该超声波振动，在显示为图6的双点划线所示的变位后，在振动的周期的半周期后，显示为以点划线为中心而与双点划线所示的变位对称的变位。
此外，多个超声波振子39优选分别相互地相对于旋转轴(图3中34)对称地配置。这是由于利用这样的配置，能够在环状弹性体37上更容易地产生相对于旋转轴(图3中34)对称的变位的超声波振动。(例如，如上述图6的双点划线所示地变位的超声波振动)。
若令环状弹性体37产生如图6中双点划线所示那样地变位的超声波振动，则与各个连结部43连接的环状弹性体部分上几乎不产生变位(振动)，所以由各个超声波振子39产生的超声波振动几乎不经由各个连结部43而传递到连接板，其大部分经由环状弹性体37而提供给磨石38。因此，能够以更高的精度研磨研磨对象物。
另外。为了调节令环状弹性体37产生的超声波振动(例如，如上述图6中双点划线所示那样地变位的固有振动)的频率，利用有限元法进行研磨工具的固有频率的计算，调节连接板42、连结机构45、环状弹性体37、或者磨石38的形状即可。
此外，在上述的连接机构45的间隙部44中，也可填充令在环状弹性体37上产生的超声波振动不易传递到连接板42的材料(例如音阻与形成环状弹性体的金属材料大为不同的硅酮橡胶等)。
图10是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的其他结构例的主视图，图11是图10所示的研磨工具100的分解立体图。图10以及图11所示的研磨工具100的结构除了下述方面外与图4的研磨工具40相同，不同点在于：预先将连结机构45的各个连结部43固定在环状弹性体37上，而且通过将螺栓拧入形成在连接板42与各连结部43上的螺纹孔62a中而将连接板42与各连结部43相互固定。
此外，通过调节由研磨工具100的各个超声波振子39产生的超声波振动的频率，能够令环状弹性体37产生例如以图10中点划线为中心而如双点划线那样地变位的超声波振动(被称为面垂直弯曲振动的、与使用上述图6说明了的固有振动不同的固有振动)。该超声波振动在显示为图10的双点划线所示的变位后，在振动的周期的半周期后，显示为以点划线为中心而与上述双点划线对称的形状的变位。
若令环状弹性体37产生如图10中双点划线所示那样地变位的超声波，则与上述各个连结部43连接的环状弹性体部分上几乎不产生变位(振动)，所以由各个超声波振子39产生的超声波振动几乎不经由各个连结部43而传递到连接板42，其大部分经由环状弹性体37而提供给磨石38。因此，能够以更高的精度研磨研磨对象物。
另外，通过调节由研磨工具100的各个超声波振子39产生的超声波振动的频率，能够令环状弹性体37产生与图6中双点划线所示的变位相同地变位的超声波振动。
图12是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的立体图。图12的研磨工具120的结构除了下述方面以外与图4的研磨工具40相同，不同点在于：连接板42与连结部43都是弹性体(由与上述环状弹性体37的材料相同的金属材料形成)，连接板42与连结部43与环状弹性体37一体地形成。
这样，若连接板42与连结部43与环状弹性体37一体地形成，则通过例如对圆盘状的金属制部件进行在其轴方向上开孔的加工、然后在直径方向上切削加工作为连结机构45的间隙部44而使用的多个透孔、以及固定超声波振子39及磨石38，能够简单地制作研磨工具120。另外，作为研磨工具120的环状的磨石38，使用将多个磨石片38a配置为环状的磨石。
研磨工具120经由圆盘状的安装部件(省略图示)而固定在旋转轴(图3中34)的基部。为了利用例如螺栓来固定该圆盘状的安装部件和研磨工具120，在连接板42上形成螺纹孔62b。
然后，通过调节由研磨工具120的各个超声波振子39产生的超声波振动的频率，能够产生与图6或者图10中双点划线所示的变位同样地变位的超声波振动。图12中，用点划线和双点划线表示令研磨工具120的环状弹性体37产生与图10的研磨工具100的情况相同的超声波振动时的振动的变位。
图13是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的立体图。图13的研磨工具130的结构除了下述不同点外与图12所示的研磨工具120相同，不同点在于：多个超声波振子39配置在连结机构45的间隙部44的下侧的环状弹性体37的外侧侧面上。
这样，多个超声波振子39也可配置在连结机构45的间隙部44的下侧的环状弹性体37的外侧侧面(或者内侧侧面)。
在将多个超声波振子配置在环状弹性体的外侧侧面(或者内侧侧面)上时，作为各个超声波振子，优选使用例如具有下述结构的超声波振子。
图14以及图15是分别是图13的研磨工具130所具有的超声波振子39的结构的主视图以及俯视图。
图14以及图15所示的超声波振子39包括：沿环状弹性体37的周缘弯曲的形状的压电体39e、在厚度方向上夹持该压电体39e的上侧部分地配置的一对电极层39a、39a、以夹持下侧部分的方式配置的一对的电极层39b、39b。被一对的电极层39a、39a夹持的压电体部分在从图14的纸面的近前侧朝向里侧的方向上被极化处理，被一对的电极层39b、39b夹持的压电体部分在从图14的纸面的里侧向近前侧的方向上被极化处理。既没有被一对的电极层39a、39a夹持也没有被一对的电极层39b、39b夹持的压电体部分都没有被极化处理(不作为超声波振子而使用)。
以这样的超声波振子39的由位于图14的纸面的近前侧的电极层39a和电极层39b构成(配备在振子的外侧表面)的电极层的组、以及由位于纸面的里侧的电极层39a和电极层39b构成(配备在振子的内侧表面)的电极层的组的某一方的电极层的组为正极，以另一方的电极层的组为负极而向超声波振子39供给交流电压，由此，压电振子39以例如图14中的点划线为中心而产生如双点划线所示那样地变位的超声波振动。该超声波振动在显示为图12中双点划线所示的变位后，在振动的周期的半周期后，显示为以点划线为中心而相对于上述双点划线对称的形状的变位。
而且，向图13的研磨工具130的多个超声波振子39的各自供给交流电压以使供给到相互邻接的振子的交流电压的相位反相(例如在以配备在一方的振子的外侧表面上的电极层的组为正极时，配备在另一方的振子的外侧表面上的电极层的组为负极)，由此，能够令环状弹性体37产生如上述图13中双点划线所示那样地变位的超声波振动。
图16是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的主视图，图17是图16的研磨工具160的俯视图，图18是沿图17的剖面线IV-IV线剖开的研磨工具160的剖视图。
图16的研磨工具160的结构除了连接板42以及环状的弹性体37的各自的外侧周缘的形状设定为八边形以外与图13的研磨工具130相同。
若这样地将环状弹性体37的外侧周缘(或者内侧周缘)的形状设定为多边形(特别地，能够令环状弹性体稳定地旋转的正多边形)，则连结机构45的间隙部44的下侧的环状弹性体37的外侧侧面(或者内侧侧面)为平面，作为附设在该外侧侧面(或者内侧侧面)上的超声波振子，可以使用容易制造的平板状的振子。另外，连接板42的外侧周缘或者内侧周缘的形状不特别地限定，但若设定为与环状弹性体37相同的形状，则研磨工具160的制作变得容易。
此外，如图17所示，通过以向相互邻接的超声波振子供给的交流电压的相位差为90度的方式向多个超声波振子39供给交流电压，能够令环状弹性体37产生与例如图13所示的双点划线所示的变位相同地变位且在环状弹性体37的周方向上行进的超声波振动(超声波振动的行进波)。该超声波振动的行进波若被提供给环状的磨石38(各个磨石片38a)，则各磨石片38a在垂直方向振动，并且在水平方向(环状弹性体的周方向)上也振动，所以能够提高研磨研磨对象物的速度。
为了向多个超声波振子39如上所述地提供相互的相位差设定为90度的加流电压，可以例如在图3的研磨装置30的旋转轴34上附设与旋转变压器41不同的旋转变压器，与其电力供给单元电气连接与电源65不同的电源，利用一方的电源以及旋转变压器将正弦波(sin波)交流电压供给给各个超声波振子39，并且利用另一方的电源以及旋转变压器将余弦波(cos波)交流电压供给给各个超声波振子39。
另外，例如在图17中与箭头一起标入的“sin”是指向由该箭头表示的超声波振子以其外侧电极层为正极而以其内侧电极层为负极而供给正弦波交流电压，与箭头一起标入的“-sin”是指向由该箭头表示的超声波振子以其外侧的电极层为负极而以内侧的电极层为正极而供给正弦波交流电压。
此外，作为其他的方法，也可将图3所示的旋转变压器41双通道化(例如在旋转变压器的电力供给单元以及电力接收单元上附设两组相互对置地配置的线圈的组，并能够利用各组的线圈相互独立地传递交流电压)，经由一方的通过将正弦波交流电压供给给各个超声波振子，并经由另一方的通过将余弦波交流电压供给给各个超声波振子。
图19是本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的立体图，图20是沿图19的剖面线V-V线剖开的研磨工具190的剖视图。
图19的研磨工具的结构除了下述点以外与图4所示的研磨工具40相同，不同点在于：连接板42的周缘部的外侧侧面与环状弹性体37的内侧侧面借助由交互地形成的多个连结部43和间隙部44构成的连结机构45连结，上述多个超声波振子39配置在接近连结机构的间隙部44的上述环状弹性体37的上侧表面上。
在具有图19的研磨工具190的本发明的研磨装置中，由于上述连结部43与连结部43之间的环状弹性体部分与连接在连结部43上的环状弹性体部分相比容易进行较大的超声波振动，所以由固定在环状弹性体37的上侧表面的既定位置上的各个超声波振子39所产生的超声波振动不易经由各个连结部43(以及连接板42)而传递到旋转轴(图3中34)，其大部分经由环状弹性体37而提供给磨石38。因此，通过使用具有使用具有图19的研磨工具190的本发明的研磨装置，能够以高精度研磨研磨对象物。
而且，通过调节由研磨工具190的各个超声波振子39产生的超声波振动的频率，能够产生与图6或图10中双点划线所示的变位同样地变位的超声波振动。图19中，用点划线和双点划线表示令研磨工具190的环状弹性体37产生与图10的研磨工具100的情况相同的超声波振动时的振动的变位。
另外，图19的研磨工具190，与图12的研磨工具120的情况相同，连接板42和连结部43都是弹性体，连接板42与连结部43与环状弹性体37一体地形成。图19的研磨工具190具有容易形成作为连结机构45的多个间隙部44而使用的多个透孔的优点。
作为图19的研磨工具190的各个超声波振子39，使用例如具有下述结构的超声波振子。
图21以及图22分别是图19的研磨工具190所具有的多个超声波振子39的俯视图以及主视图。
图21以及图22所示的多个超声波振子39包括：圆环状的压电体39e、以在厚度方向上夹持压电体39e的方式配置的一共四对的电极层(电极层39a、39a的对、电极层39b、39b的对、电极层39c、39c的对、以及电极层39d、39d的对)。夹在电极层39a、39a的对、电极层39c、39c的对中的各压电体部分在从图21的纸面的近前侧朝向里侧的方向上被极化处理，被夹在电极层39b、39b的对，以及电极层39d、39d的对中的各压电体部分在从图14的纸面的里侧向近前侧的方向上被极化处理。而且，没有被夹在这四对电极层的任意一对中的压电体部分没有被极化处理(没有用作超声波振子)。
而且，例如以位于图21的纸面的近前侧的电极层39a、39b、39c、39d为正极，以位于纸面的里侧的四个电极层为负极而向这些超声波振子39供给交流电压，由此，能够令环状弹性体37产生如上述图19中双点划线所示那样地变位的超声波振动。
图23是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的俯视图，图24是沿图23中的剖面线VI-VI线剖开的研磨工具的剖视图。
图23以及图24所示的研磨工具230的结构除了下述不同点之外与图19的研磨工具190相同，所述不同之处在于：多个超声波振子39附设在面向连结机构45的间隙部44的环状弹性体37的内侧侧面，以及与该内侧侧面相反侧的外侧侧面上。也可这样地将多个超声波振子附设在环状弹性体的侧面上。另外，作为各个超声波振子39，使用与图14以及图15所示的超声波振子相同的结构。
图25是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的其他结构例的俯视图。图25的研磨工具250的结构除了下述不同点之外与图23的研磨工具230相同，所述不同点在于：环状弹性体37的外侧周缘(以及内侧周缘)的形状为八边形，而且多个超声波振子39附设在面向连结机构45的间隙部44的与上述环状弹性体37的内侧侧面相反侧的外侧侧面上。
图26表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的立体图。图26的研磨工具260的结构除了下述不同点之外与图23的研磨工具230相同，所述不同点在于：在连结机构45的与面向各间隙部44的环状弹性体37的内侧侧面相反侧的外侧侧面上各固定三个超声波振子39，而且，在上述环状弹性体的外侧侧面的各个振子39的上侧部分上，形成直到连结机构45的间隙部44的透孔44a。
若配备这样的透孔44a，则透孔44a与上述连结机构45的间隙部44同样地起作用，位于透孔44a与透孔44a之间的连结部43a与连结机构45的连结部43起相同的作用。因此，由各个超声波振子39产生的超声波振动不易从环状弹性体37的上述透孔44a传递到上侧的部分。因此，通过使用具有图26的研磨工具260的本发明的研磨装置，能够以更高精度研磨研磨对象物。
另外，在本说明书中，对于“配置有多个超声波振子的环状弹性体的上表面、内侧侧面或者外侧侧面”，当在这些表面上形成透孔(例如图26所示的环状弹性体37的透孔44a)或槽时，也包括该透孔或槽的内侧表面。即，例如在图26的研磨工具260中，各个超声波振子39配置在面向连结机构45的各间隙部44的环状弹性体37的内侧侧面的相反侧的外侧侧面上，但这里所说的“外侧侧面”也包括形成在该外侧侧面上的透孔44a的内侧表面。即，图26所示的各个超声波振子39也可配置在透孔44a的内侧表面上。
如从图3至图7所示，研磨装置30包括：在上表面上支承固定研磨对象物31的支承台32、配置在支承台32的上方的可升降的旋转轴34、驱动旋转轴34的升降的驱动装置35、驱动旋转轴34的旋转的驱动装置36、固定在旋转轴34的基部的弹性体37、配备在弹性体37的下部的环状的磨石38、附设在弹性体37上的多个超声波振子39、以及向超声波振子传递电能的传递装置41等。
而且，在本发明的研磨装置30中，上述弹性体37是环状的弹性体，在该环状弹性体31和旋转轴34的基部之间配置连接板，连接板42的周缘部的下侧表面与环状弹性体37的上侧表面借助由交互地形成的多个连结部43和间隙部44构成的连结机构45连结，上述多个超声波振子39配置在面向连结机构45的间隙部44的上述环状弹性体37的上侧表面上。
在研磨装置30中研磨的研磨对象物31的种类没有特别限定，作为其代表例可以举出玻璃基板、硅基板(硅晶片)、氮化硅基板以及氮化锂基板。
研磨对象物31例如使用热熔型粘结剂而被固定支承在支承台32的表面上。研磨对象物也可由例如另外准备的保持件保持，通过将该保持件固定在支承台上而间接地支承固定在支承台的表面上。支承台和保持件例如可以由螺栓固定，或者也可以利用电磁力而固定。
支承台32优选被例如设置在基台51上并与支承台32的下表面连接的驱动装置(例如电动机)33驱动旋转。支承台32的转速通常设定在50至500转/分的范围内。支承台32和驱动装置33也可经由例如齿轮或带等的动力传递用的部件而连接。另外，也可令支承台32例如沿其表面直线地移动(例如往复移动)。
支承台32的俯视形状(上表面的形状)优选是圆形或者正多边形，以便能够稳定地令台32旋转。
配置在支承台32的上方的旋转轴34被驱动装置35驱动升降，而且被驱动装置36驱动旋转。
驱动装置35包括：设置在基台51上的旋转驱动装置52、与旋转驱动装置52的旋转轴52a连接的进给丝杠53、与进给丝杠53的螺母53a连接的能够沿立设在基台51上的支柱54升降的轴承55、与进给丝杠53的螺母53a连接的臂56、以及配备在臂56的顶端附近的支承旋转轴34的轴承57。作为该轴承57，使用以令旋转轴34能够旋转且不能相对于轴承57升降的状态支承旋转轴34的轴承。
因此，若驱动驱动装置35的旋转驱动装置52而令旋转轴52a正转或反转，则能够令与旋转驱动装置52以及轴承55连接的进给丝杠53的螺母53a沿着支柱54升降，由此，能够令支承在连接于螺母53a的臂56所配备的轴承57中的旋转轴34升降。
驱动装置36，包括固定在上述驱动装置35的进给丝杠53的螺母53a上的旋转驱动装置58、固定在旋转驱动装置58的旋转轴58a的顶端的带轮59a、固定在旋转轴34的周围的带轮59b、以及连结带轮59a和带轮59的带60。驱动装置36经由带60将旋转驱动装置58的驱动力提供给旋转轴34，驱动支承在轴承57上的旋转轴34旋转。旋转轴34的转速通常设定在1000至10000转/分的范围内。
在该旋转轴34的基部上，如上所述地经由连接板42、以及连结机构45而固定环状的弹性体37，并在该环状弹性体37的下部，配备环状的磨石38。
作为环状的磨石38，可以使用例如通过金属热熔或树脂将以金刚石磨粒为代表的磨粒粘结而形成的磨石。通常，磨粒的平均粒径设定在0.1至50μm的范围内。
研磨装置30的环状的磨石38例如高度设定在5～10mm左右，宽度设定在3～10mm左右。
另外，本说明书中，“环状磨石”包括多个磨石片配置为环状的情况。若由多个磨石片构成环状的磨石，则环状的磨石(特别是尺寸大的环状磨石)的制作变得容易，此外，由于降低由于向磨石提供超声波振动、或者由于与研磨对象物的摩擦导致的磨石的热膨胀而在磨石内部产生的应力，所以能够抑制磨石的损坏的发生(例如产生裂纹)。
支承磨石38的环状的弹性体37由与公知的研磨装置中具备的弹性体的材料相同的材料形成，例如铝、青铜、不锈钢、或者以硬铝合金为代表的铝合金等的超声波传递性良好的金属材料。
作为配置在该环状弹性体37与旋转轴34的基部之间的连接板42的材料的例子，除了形成上述环状台形体37的金属材料外，还可举出钛以及铁等的金属材料。
在环状弹性体37与连接板42由相互不同的材料形成的情况下，连接板42为了提高其刚性(机械强度)而优选由钛、铁、或者不锈钢等的金属材料形成。若连接板42的刚性高，则环状弹性体37被稳定地支承在旋转轴34上。
进而，环状弹性体37与连接板42优选由相互音阻值大的不同材料形成。例如，若由铝(音阻：17.3×106Ns/m3)形成环状弹性体37，由不锈钢(音阻：45.7×106Ns/m3)形成连接板42，则由于两者的音阻的至大为不同，所以由超声波振子39产生的超声波振动不易经由环状弹性体37、连结机构45、以及连接板42而传递到旋转轴34。
而且，上述连接板42的周缘部的下侧表面和环状弹性体37的上侧表面借助由交互地形成的多个连结部43和间隙部44构成的连结机构45连结。连接板42、连结机构45的连结部43、以及环状弹性体37通过在例如形成在它们的各自中的螺纹孔62a中拧入螺栓63而连结。连结部43的材料的例子与上述连接板42的情况相同。
连结机构45的连结部43(或者间隙部44)的个数没有特别地限定，但优选分别在3至30个的范围内。若连结部43(或者间隙部44)的个数不满三个，则环状弹性体37被不稳定地支承在连接板42上，所以研磨研磨对象物的精度有降低的倾向，另一方面，连结部43(或者间隙部44)的个数若超过三十个，则研磨工具40的制作麻烦。
而且，用于产生提供给磨石38的超声波振动的多个超声波振子39配置固定在与连结机构45的间隙部44面对的环状弹性体37的上侧表面(即相互邻接的连结部43与连结部43之间的环状弹性体部分的上侧表面)上。
作为各个超声波振子39，例如使用包括沿着环状弹性体37弯曲的形状的板状的压电体、和分别附设在该压电体的上表面以及下表面上的一对的电极层的压电振子。
作为压电体的材料的代表例，可以举出硅酸钛酸铅类的压电陶瓷材料。压电体例如在其厚度方向上被极化处理。作为电极层的材料的例子，可以举出银或磷青铜等的金属材料。
多个超声波振子39，令相互邻接的超声波振子的压电体的极化方向相互反向(一方的振子的压电体的极化方向为垂直向上，而另一方的振子的极化方向为垂直向下)，配置在环状弹性体37的上侧表面上的上述既定位置。
各个超声波振子39使用例如环氧树脂而固定在环状弹性体37上。利用该环氧树脂使各个超声波振子39的下表面的电极层与环状弹性体37相互电气绝缘。此外，在各个超声波振子39的表面上涂敷例如绝缘性的涂料，由此，防止超声波振子的一对的电极层经由研磨时使用的冷却用液体(例如水)相互电气短路。
这些多个超声波振子39的上表面的电极层使用电气配线64a相互地电气连接，而且，下表面的电极层使用电气配线64b而相互地电气连接。
在研磨装置30中，作为向上述多个超声波振子39传递电能的传递装置41，使用旋转变压器。
图8是图3所示的旋转变压器(传递装置)41的俯视图，而且，图9是沿图8中的剖面线III-III线而剖开的旋转变压器41的剖视图。以下，参照图3至图9说明旋转变压器41的结构以及动作。
旋转变压器41用于向研磨研磨对象物31时与环状弹性体37一起旋转的多个超声波振子39供给电源65的电能。
旋转变压器41，具有电力供给单元66a与电力接收单元66b相互隔开微小的间隔而接近配置的结构。电力供给单元66a以及电力接收单元66b分别设定为圆环状的形状。
电力供给单元66a由圆环状的定子铁心67a以及定子线圈68a构成，而且电力接收单元66b由圆环状的转子铁心67b以及转子线圈68b构成。而且，定子铁心67a以及转子铁心67b的各自由例如铁氧体等的磁性材料形成，沿其周方向上形成圆环状的槽。定子线圈68a以及转子线圈68b的各自具有导线沿着定子铁心67a以及转子铁心67b的各自上形成的圆环状的槽的长度方向(周方向)卷绕为线圈状的结构。
在该电力供给单元66a的定子线圈68a上，电气地连接电源65，而且在电力接收单元66b的转子线圈68b上经由电气配线64c而电气地连接各个超声波振子39。另外，电气配线64c的上端与转子线圈68b连接，通过形成为中空状的旋转轴34的内部、接着通过连接板42的中央处形成的透孔，下端与多个超声波振子39电气连接。
而且，向旋转变压器41的定子线圈68a供给由电源65产生的电能，由此，定子线圈68a与转子线圈68b相互磁性地结合。因此，供给到上述定子线圈68a中的电能即便在转子线圈68b(即电力接收单元66b)与旋转轴34一起旋转时也能够传递到转子线圈68b。因此，能够将由电源65产生的电能在研磨研磨对象物31时提供给与旋转轴34、以及环状弹性体37一起旋转的各个超声波振子39。
通过向各个超声波振子39(作为超声波振子而使用的压电振子的各个电极层)供给由电源65产生的电能(例如，交流电压)而产生的超声波振动，经由环状弹性体37而提供给环状的磨石38。
另外，作为向超声波振子传递电能的传递装置，也可取代上述旋转变压器而使用例如集电环。上述旋转变压器由于经由相互非接触地配置的电力供给单元和电力接收单元传递电能，所以具有直到旋转轴的转速为10000转/分都能够稳定地向与旋转轴一起旋转的超声波振子提供电力的优点。另一方面，集电环若旋转轴的转速超过5000转/分，则难以稳定地向旋转的超声波振子提供电力。
接着，简单地说明利用研磨装置30研磨研磨对象物31的顺序。
首先，使用热熔型的粘结剂将研磨对象物31临时固定在钢制的保持件上。然后，将临时固定有上述研磨对象物31的保持件利用例如电磁力而固定在研磨装置30的支承台32的上表面上。
接着，令驱动装置36动作，令旋转轴以例如5000转/分的转速旋转。接着，经由旋转变压器41将由电源65产生的电能提供给研磨工具40的多个超声波振子39。由此，由各个超声波振子39产生的超声波振动经由环状弹性体37而提供给环状的磨石38。
另一方面，在研磨时，为了降低磨石38与研磨对象物31的摩擦阻力而抑制不必要的机械振动的发生，并抑制研磨对象物由于与磨石的摩擦而温度上升而提高研磨的精度，例如从喷嘴61a喷射冷却用的液体(例如水)，向研磨时与支承台32一起旋转而移动到喷嘴61a的下方的研磨对象物31的表面喷射冷却用的液体。同样地，冷却用的液体从喷嘴61b向旋转轴34的内部滴下，该液体通过旋转轴34的内部然后通过形成在连接板42的中央的透孔而落下到在研磨时移动到与支承台32一起旋转的旋转轴34的下方的研磨对象物31的表面而与其接触。
而且，令驱动装置33动作，驱动支承台32以例如300转/分的转速旋转，并令驱动装置35动作而令旋转轴34逐渐下降，由此，接收了超声波振动的磨石38的侧面的下端附近与研磨对象物31的侧面的上端附近接触，然后研磨(研削)研磨对象物31的表面(上表面)的整体。然后，一边令旋转轴34进一步下降一边继续研磨研磨对象物31直到其变为既定的厚度。
如上所述，在本发明的研磨装置30中，在下部具有磨石38的环状弹性体37和令该磨石38旋转的旋转轴34的基部之间配置有连接板42，该连接板42与环状弹形体37借助由交互地形成的多个连结部43与间隙部44构成的连结机构45而连结。而且，由于上述连结部43与连结部43之间的环状弹性体部分与连接在连结部43上的环状弹性体部分相比容易进行更大的超声波振动，所以由固定在该环状弹性体37的既定位置上的各个超声波振子39产生的超声波振动不易经由各连结部43(以及连接板42)传递到旋转轴34上，其大部分经由环状弹性体37提供给磨石。因此，通过使用本发明的研磨装置30，能够以高精度研磨研磨对象物31。
本发明的研磨装置中，上述连结机构的连结部与间隙部的沿连接板的周缘的长度的比为连结部的长度与间隙部的长度的比，优选在1∶1至1∶20的范围内。在上述研磨装置30的情况下，如图5所示，上述连结部43的长度(L1)与间隙部44的长度(L2)的比设定为大概1∶8。
若上述连结部43的长度(L1)与间隙部44的长度(L2)的比即(L2/L1)的值小于1，则连接板42与环状弹性体37被牢固地结合，两者作为一体的结构物而容易进行超声波振动，所以由各个超声波振子39产生的超声波振动容易经由连结机构45的连结部43、然后经由连接板42而传递到旋转轴34。因此，不能向磨石38提供足够的超声波振动，研磨研磨对象物的精度降低。另一方面，若上述(L2/L1)的值超过20，则各个连结部43的刚性变小，磨石38相对于旋转轴34被以不稳定的状态支承，所以研磨研磨对象物的精度降低。
进而，优选上述连结机构45的多个连结部43与间隙部44的各自相互地相对于旋转轴(图3中34)对称地配置。通过这样地配置多个连结部43而调节由各个超声波振子39产生的超声波振动的频率，容易在环状弹性体37上产生例如以图6中的点划线为中心而如双点划线所示那样地变位的超声波振动(被称为面内弯曲振动的固有振动)。该超声波振动，在显示为图6的双点划线所示的变位后，在振动的周期的半周期后，显示为以点划线为中心而与双点划线所示的变位对称的变位。
此外，多个超声波振子39优选分别相互地相对于旋转轴(图3中34)对称地配置。这是由于利用这样的配置，能够在环状弹性体37上更容易地产生相对于旋转轴(图3中34)对称的变位的超声波振动。(例如，如上述图6的双点划线所示地变位的超声波振动)。
若令环状弹性体37产生如图6中双点划线所示那样地变位的超声波振动，则与各个连结部43连接的环状弹性体部分上几乎不产生变位(振动)，所以由各个超声波振子39产生的超声波振动几乎不经由各个连结部43而传递到连接板，其大部分经由环状弹性体37而提供给磨石38。因此，能够以更高的精度研磨研磨对象物。
另外。为了调节令环状弹性体37产生的超声波振动(例如，如上述图6中双点划线所示那样地变位的固有振动)的频率，利用有限元法进行研磨工具的固有频率的计算，调节连接板42、连结机构45、环状弹性体37、或者磨石38的形状即可。
此外，在上述的连接机构45的间隙部44中，也可填充令在环状弹性体37上产生的超声波振动不易传递到连接板42的材料(例如音阻与形成环状弹性体的金属材料大为不同的硅酮橡胶等)。
图10是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的其他结构例的主视图，图11是图10所示的研磨工具100的分解立体图。图10以及图11所示的研磨工具100的结构除了下述方面外与图4的研磨工具40相同，不同点在于：预先将连结机构45的各个连结部43固定在环状弹性体37上，而且通过将螺栓拧入形成在连接板42与各连结部43上的螺纹孔62a中而将连接板42与各连结部43相互固定。
此外，通过调节由研磨工具100的各个超声波振子39产生的超声波振动的频率，能够令环状弹性体37产生例如以图10中点划线为中心而如双点划线那样地变位的超声波振动(被称为面垂直弯曲振动的、与使用上述图6说明了的固有振动不同的固有振动)。该超声波振动在显示为图10的双点划线所示的变位后，在振动的周期的半周期后，显示为以点划线为中心而与上述双点划线对称的形状的变位。
若令环状弹性体37产生如图10中双点划线所示那样地变位的超声波，则与上述各个连结部43连接的环状弹性体部分上几乎不产生变位(振动)，所以由各个超声波振子39产生的超声波振动几乎不经由各个连结部43而传递到连接板42，其大部分经由环状弹性体37而提供给磨石38。因此，能够以更高的精度研磨研磨对象物。
另外，通过调节由研磨工具100的各个超声波振子39产生的超声波振动的频率，能够令环状弹性体37产生与图6中双点划线所示的变位相同地变位的超声波振动。
图12是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的立体图。图12的研磨工具120的结构除了下述方面以外与图4的研磨工具40相同，不同点在于：连接板42与连结部43都是弹性体(由与上述环状弹性体37的材料相同的金属材料形成)，连接板42与连结部43与环状弹性体37一体地形成。
这样，若连接板42与连结部43与环状弹性体37一体地形成，则通过例如对圆盘状的金属制部件进行在其轴方向上开孔的加工、然后在直径方向上切削加工作为连结机构45的间隙部44而使用的多个透孔、以及固定超声波振子39及磨石38，能够简单地制作研磨工具120。另外，作为研磨工具120的环状的磨石38，使用将多个磨石片38a配置为环状的磨石。
研磨工具120经由圆盘状的安装部件(省略图示)而固定在旋转轴(图3中34)的基部。为了利用例如螺栓来固定该圆盘状的安装部件和研磨工具120，在连接板42上形成螺纹孔62b。
然后，通过调节由研磨工具120的各个超声波振子39产生的超声波振动的频率，能够产生与图6或者图10中双点划线所示的变位同样地变位的超声波振动。图12中，用点划线和双点划线表示令研磨工具120的环状弹性体37产生与图10的研磨工具100的情况相同的超声波振动时的振动的变位。
图13是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的立体图。图13的研磨工具130的结构除了下述不同点外与图12所示的研磨工具120相同，不同点在于：多个超声波振子39配置在连结机构45的间隙部44的下侧的环状弹性体37的外侧侧面上。
这样，多个超声波振子39也可配置在连结机构45的间隙部44的下侧的环状弹性体37的外侧侧面(或者内侧侧面)。
在将多个超声波振子配置在环状弹性体的外侧侧面(或者内侧侧面)上时，作为各个超声波振子，优选使用例如具有下述结构的超声波振子。
图14以及图15是分别是图13的研磨工具130所具有的超声波振子39的结构的主视图以及俯视图。
图14以及图15所示的超声波振子39包括：沿环状弹性体37的周缘弯曲的形状的压电体39e、在厚度方向上夹持该压电体39e的上侧部分地配置的一对电极层39a、39a、以夹持下侧部分的方式配置的一对的电极层39b、39b。被一对的电极层39a、39a夹持的压电体部分在从图14的纸面的近前侧朝向里侧的方向上被极化处理，被一对的电极层39b、39b夹持的压电体部分在从图14的纸面的里侧向近前侧的方向上被极化处理。既没有被一对的电极层39a、39a夹持也没有被一对的电极层39b、39b夹持的压电体部分都没有被极化处理(不作为超声波振子而使用)。
以这样的超声波振子39的由位于图14的纸面的近前侧的电极层39a和电极层39b构成(配备在振子的外侧表面)的电极层的组、以及由位于纸面的里侧的电极层39a和电极层39b构成(配备在振子的内侧表面)的电极层的组的某一方的电极层的组为正极，以另一方的电极层的组为负极而向超声波振子39供给交流电压，由此，压电振子39以例如图14中的点划线为中心而产生如双点划线所示那样地变位的超声波振动。该超声波振动在显示为图12中双点划线所示的变位后，在振动的周期的半周期后，显示为以点划线为中心而相对于上述双点划线对称的形状的变位。
而且，向图13的研磨工具130的多个超声波振子39的各自供给交流电压以使供给到相互邻接的振子的交流电压的相位反相(例如在以配备在一方的振子的外侧表面上的电极层的组为正极时，配备在另一方的振子的外侧表面上的电极层的组为负极)，由此，能够令环状弹性体37产生如上述图13中双点划线所示那样地变位的超声波振动。
图16是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的主视图，图17是图16的研磨工具160的俯视图，图18是沿图17的剖面线IV-IV线剖开的研磨工具160的剖视图。
图16的研磨工具160的结构除了连接板42以及环状的弹性体37的各自的外侧周缘的形状设定为八边形以外与图13的研磨工具130相同。
若这样地将环状弹性体37的外侧周缘(或者内侧周缘)的形状设定为多边形(特别地，能够令环状弹性体稳定地旋转的正多边形)，则连结机构45的间隙部44的下侧的环状弹性体37的外侧侧面(或者内侧侧面)为平面，作为附设在该外侧侧面(或者内侧侧面)上的超声波振子，可以使用容易制造的平板状的振子。另外，连接板42的外侧周缘或者内侧周缘的形状不特别地限定，但若设定为与环状弹性体37相同的形状，则研磨工具160的制作变得容易。
此外，如图17所示，通过以向相互邻接的超声波振子供给的交流电压的相位差为90度的方式向多个超声波振子39供给交流电压，能够令环状弹性体37产生与例如图13所示的双点划线所示的变位相同地变位且在环状弹性体37的周方向上行进的超声波振动(超声波振动的行进波)。该超声波振动的行进波若被提供给环状的磨石38(各个磨石片38a)，则各磨石片38a在垂直方向振动，并且在水平方向(环状弹性体的周方向)上也振动，所以能够提高研磨研磨对象物的速度。
为了向多个超声波振子39如上所述地提供相互的相位差设定为90度的加流电压，可以例如在图3的研磨装置30的旋转轴34上附设与旋转变压器41不同的旋转变压器，与其电力供给单元电气连接与电源65不同的电源，利用一方的电源以及旋转变压器将正弦波(sin波)交流电压供给给各个超声波振子39，并且利用另一方的电源以及旋转变压器将余弦波(cos波)交流电压供给给各个超声波振子39。
另外，例如在图17中与箭头一起标入的“sin”是指向由该箭头表示的超声波振子以其外侧电极层为正极而以其内侧电极层为负极而供给正弦波交流电压，与箭头一起标入的“-sin”是指向由该箭头表示的超声波振子以其外侧的电极层为负极而以内侧的电极层为正极而供给正弦波交流电压。
此外，作为其他的方法，也可将图3所示的旋转变压器41双通道化(例如在旋转变压器的电力供给单元以及电力接收单元上附设两组相互对置地配置的线圈的组，并能够利用各组的线圈相互独立地传递交流电压)，经由一方的通过将正弦波交流电压供给给各个超声波振子，并经由另一方的通过将余弦波交流电压供给给各个超声波振子。
图19是本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的立体图，图20是沿图19的剖面线V-V线剖开的研磨工具190的剖视图。
图19的研磨工具的结构除了下述点以外与图4所示的研磨工具40相同，不同点在于：连接板42的周缘部的外侧侧面与环状弹性体37的内侧侧面借助由交互地形成的多个连结部43和间隙部44构成的连结机构45连结，上述多个超声波振子39配置在接近连结机构的间隙部44的上述环状弹性体37的上侧表面上。
在具有图19的研磨工具190的本发明的研磨装置中，由于上述连结部43与连结部43之间的环状弹性体部分与连接在连结部43上的环状弹性体部分相比容易进行较大的超声波振动，所以由固定在环状弹性体37的上侧表面的既定位置上的各个超声波振子39所产生的超声波振动不易经由各个连结部43(以及连接板42)而传递到旋转轴(图3中34)，其大部分经由环状弹性体37而提供给磨石38。因此，通过使用具有使用具有图19的研磨工具190的本发明的研磨装置，能够以高精度研磨研磨对象物。
而且，通过调节由研磨工具190的各个超声波振子39产生的超声波振动的频率，能够产生与图6或图10中双点划线所示的变位同样地变位的超声波振动。图19中，用点划线和双点划线表示令研磨工具190的环状弹性体37产生与图10的研磨工具100的情况相同的超声波振动时的振动的变位。
另外，图19的研磨工具190，与图12的研磨工具120的情况相同，连接板42和连结部43都是弹性体，连接板42与连结部43与环状弹性体37一体地形成。图19的研磨工具190具有容易形成作为连结机构45的多个间隙部44而使用的多个透孔的优点。
作为图19的研磨工具190的各个超声波振子39，使用例如具有下述结构的超声波振子。
图21以及图22分别是图19的研磨工具190所具有的多个超声波振子39的俯视图以及主视图。
图21以及图22所示的多个超声波振子39包括：圆环状的压电体39e、以在厚度方向上夹持压电体39e的方式配置的一共四对的电极层(电极层39a、39a的对、电极层39b、39b的对、电极层39c、39c的对、以及电极层39d、39d的对)。夹在电极层39a、39a的对、电极层39c、39c的对中的各压电体部分在从图21的纸面的近前侧朝向里侧的方向上被极化处理，被夹在电极层39b、39b的对，以及电极层39d、39d的对中的各压电体部分在从图14的纸面的里侧向近前侧的方向上被极化处理。而且，没有被夹在这四对电极层的任意一对中的压电体部分没有被极化处理(没有用作超声波振子)。
而且，例如以位于图21的纸面的近前侧的电极层39a、39b、39c、39d为正极，以位于纸面的里侧的四个电极层为负极而向这些超声波振子39供给交流电压，由此，能够令环状弹性体37产生如上述图19中双点划线所示那样地变位的超声波振动。
图23是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的俯视图，图24是沿图23中的剖面线VI-VI线剖开的研磨工具的剖视图。
图23以及图24所示的研磨工具230的结构除了下述不同点之外与图19的研磨工具190相同，所述不同之处在于：多个超声波振子39附设在面向连结机构45的间隙部44的环状弹性体37的内侧侧面，以及与该内侧侧面相反侧的外侧侧面上。也可这样地将多个超声波振子附设在环状弹性体的侧面上。另外，作为各个超声波振子39，使用与图14以及图15所示的超声波振子相同的结构。
图25是表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的其他结构例的俯视图。图25的研磨工具250的结构除了下述不同点之外与图23的研磨工具230相同，所述不同点在于：环状弹性体37的外侧周缘(以及内侧周缘)的形状为八边形，而且多个超声波振子39附设在面向连结机构45的间隙部44的与上述环状弹性体37的内侧侧面相反侧的外侧侧面上。
图26表示本发明的研磨装置中使用的研磨工具的再其他的结构例的立体图。图26的研磨工具260的结构除了下述不同点之外与图23的研磨工具230相同，所述不同点在于：在连结机构45的与面向各间隙部44的环状弹性体37的内侧侧面相反侧的外侧侧面上各固定三个超声波振子39，而且，在上述环状弹性体的外侧侧面的各个振子39的上侧部分上，形成直到连结机构45的间隙部44的透孔44a。
若配备这样的透孔44a，则透孔44a与上述连结机构45的间隙部44同样地起作用，位于透孔44a与透孔44a之间的连结部43a与连结机构45的连结部43起相同的作用。因此，由各个超声波振子39产生的超声波振动不易从环状弹性体37的上述透孔44a传递到上侧的部分。因此，通过使用具有图26的研磨工具260的本发明的研磨装置，能够以更高精度研磨研磨对象物。
另外，在本说明书中，对于“配置有多个超声波振子的环状弹性体的上表面、内侧侧面或者外侧侧面”，当在这些表面上形成透孔(例如图26所示的环状弹性体37的透孔44a)或槽时，也包括该透孔或槽的内侧表面。即，例如在图26的研磨工具260中，各个超声波振子39配置在面向连结机构45的各间隙部44的环状弹性体37的内侧侧面的相反侧的外侧侧面上，但这里所说的“外侧侧面”也包括形成在该外侧侧面上的透孔44a的内侧表面。即，图26所示的各个超声波振子39也可配置在透孔44a的内侧表面上。