JP2001054862A - 研磨用ヤトイとそれを用いた曲面研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】曲面形状、非球面形状あるいは自由曲面形状等
の光学部品あるいは金型を研磨するに際して、被加工物
周縁にフチダレを発生させることなく、被加工物の形状
精度かつ外観精度を大幅に向上させることが可能な研磨
用ヤトイとそれを用いた研磨方法を提供する。 【解決手段】被加工物の周縁外側に被加工面周縁の接線
と同一あるいはその接線と近似の傾きの傾斜面形状を有
する研磨用ヤトイを取り付けて共に研磨を行うことで、
フチダレのない高い形状精度かつ外観精度の光学部品あ
るいは成形用型等を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は曲面形状、特に非球
面形状あるいは自由曲面を有するレンズやミラー等の光
学部品あるいはそれらの光学部品を成形するための成形
用型等を高精度かつ効率的に鏡面加工するために使用す
る研磨用ヤトイとそれを用いた曲面研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、球面形状を有する光学部品等
を研磨する方法は、被加工面の概反転面を有する鋳物等
の剛体を台皿として、その上に発泡ウレタンあるいはピ
ッチ等を貼り付けた研磨工具（以下、剛体ポリッシャ）
を、被加工面に加圧して、被加工物と剛体ポリッシャと
を相対的に回転あるいは揺動させる方法、つまり摺り合
わせ加工により研磨する。

【０００３】近年、カメラの撮影レンズやプロジェクタ
ーレンズあるいは眼鏡レンズ等の光学部品等に、光学性
能の向上やコンパクト化あるいは軽量化等を目的に、非
球面形状あるいは自由曲面形状を有した光学部品の利用
が広がっている。

【０００４】しかし、非球面形状または自由曲面形状を
有する光学部品等は、前述の剛体ポリッシャとの摺り合
わせ加工による研磨方法では、摺り合わせ加工時に被加
工面と剛体ポリッシャとの間に曲率の不整合が生じるた
め、鏡面化できない。

【０００５】そこで、非球面形状または自由曲面形状を
有する光学部品等を研磨する方法として、樹脂あるいは
ゴム等の弾性体を台皿とし、その表面に研磨剤の保持性
の良いクロスあるいは発泡ウレタン等を貼り付けた研磨
工具（以下、弾性ポリッシャ）を、被加工面に対して加
圧し、被加工物と弾性ポリッシャとを相対的に回転ある
いは揺動させて研磨する方法がある。図３（ａ）のよう
に、被加工物に対し比較的小さい径の弾性ポリッシャ１
を使用する方法と図３（ｂ）のように、被加工物に対し
比較的大きい径の弾性ポリッシャ２を使用する方法があ
る。前者の方法では、被加工面と弾性ポリッシャとの接
触面積が小さく、弾性ポリッシャの走査を制御すること
で、被加工面の研磨量を部分的に制御できるため、比較
的高い形状精度の被加工物を得ることができる。一方後
者の方法では、被加工面と弾性ポリッシャとの接触面積
が大きく、被加工面の大部分あるいは全面を同時に加工
できるため、比較的短時間で被加工物を鏡面化すること
ができる。

【０００６】しかし、前記の弾性ポリッシャにより被加
工物を研磨する方法では、被加工物周縁において、被加
工面に対し加圧された弾性ポリッシャの変形１１が不均
一となり、被加工面の形状に沿って倣わず、被加工面と
弾性ポリッシャの間の圧力が不均一となる。その結果、
被加工物の周縁近傍１０において被加工面の形状が崩さ
れ所望の形状から外れ（以下、フチダレ）形状精度が低
下する。

【０００７】そこで、フチダレを防ぐために、捨て材
（以下、研磨用ヤトイ）で被加工物の周縁を囲み、被加
工物を研磨用ヤトイと共に研磨して、研磨後に研磨用ヤ
トイと被加工物とを分離することが行われている。従来
の研磨用ヤトイは、特開平８−２２９８１１号公報に開
示されている例のように、研磨用ヤトイの表面は、加工
すべき曲面を転写した曲面形状を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の従来技
術に示した曲面形状、非球面形状あるいは自由曲面形状
の研磨に使用する研磨用ヤトイおよびそれを用いた研磨
方法では、次のような課題がある。

【０００９】従来の研磨用ヤトイの形状は、加工すべき
曲面を転写した曲面形状であるため、被加工面の非球面
形状あるいは自由曲面形状によっては、被加工物周縁よ
り外側において加工すべき曲面形状が急激に変化し、例
えば図４のように被加工物内側では凹形状であるが研磨
用ヤトイ表面となる被加工物外側では凸形状になる場合
がある。このように加工すべき曲面を転写した曲面形状
の研磨用ヤトイでは、研磨用ヤトイ１８上の屈曲点近傍
において弾性ポリッシャが研磨用ヤトイの形状に沿って
倣わず、被加工面に対する圧力が不均一となりフチダレ
が発生し、フチダレを防止する研磨用ヤトイとしての機
能を果たさない。

【００１０】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るためになされたものであり、被加工面の形状がどのよ
うな曲面形状、非球面形状あるいは自由曲面形状でも、
被加工物周縁まで高い形状精度かつ外観精度を得ること
が可能な研磨用ヤトイとそれを用いた研磨方法を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するもので、請求項１記載の研磨用ヤトイは、弾性を有
する研磨工具と被加工面との間に荷重を加圧して、研磨
工具と被加工物とを相対的に運動させることにより、被
加工面を研磨する時に使用する研磨用ヤトイにおいて、
被加工面周縁の接線と同一あるいはその接線と近似の傾
きの傾斜面形状を有することを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の曲面研磨方法は、弾性を有
する研磨工具と被加工面との間に荷重を加圧して、研磨
工具と被加工物とを相対的に運動させることにより、被
加工面を研磨する研磨方法において、被加工面周縁の接
線と同一あるいはその接線と近似の傾きの傾斜面形状を
有する研磨用ヤトイを被加工物の周縁に取り付けて、研
磨を行うことを特徴とする。

【００１３】本発明者は、前記目的を達成するため鋭意
検討を重ねた結果、曲面形状、特に非球面形状あるいは
自由曲面を有するレンズやミラー等の光学部品あるいは
それらの光学部品を成形するための成形用型等を高精度
かつ効率的に鏡面加工するために使用する研磨用ヤトイ
とそれを用いた曲面研磨方法において、被加工物周縁で
発生するフチダレを防ぐためには、被加工面周縁の接線
と同一あるいはその接線と近似の傾きの傾斜面形状を有
する研磨用ヤトイを被加工物周縁に固定し、共に研磨す
ることが有効であることを知見した。

【００１４】すなわち、被加工面の形状がどのような曲
面形状、非球面形状あるいは自由曲面形状でも、研磨用
ヤトイは被加工面周縁の接線と同一あるいはその接線と
近似の傾きを有する傾斜面であり、被加工物の周縁でも
加圧された弾性ポリッシャの変形が均一となり被加工面
の形状に沿って倣い、被加工面と弾性ポリッシャの間の
圧力が均一となる。その結果、フチダレが発生せず、被
加工物の形状精度かつ外観精度が大幅に向上する。この
ような研磨用ヤトイの傾斜面形状の傾き角度は、被加工
面周縁の接線の傾き角度に対し、±１０度以内であるこ
とが望ましく、±５度以内であることが更に望ましい。
研磨用ヤトイの傾斜面形状の傾き角度が、被加工面周縁
の接線の傾き角度に対し、＋１０度以上であると被加工
物の周縁近傍に研磨残りが発生し、−１０度以下である
と被加工物の周縁近傍にフチダレが発生し、被加工物を
高い形状精度かつ外観精度で研磨することができない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて実施例を説明
するが、本発明はこの実施例のみに限定されるものでは
ない。

【００１６】（実施例１）本実施例は、鋼材製自由曲面
形状のプラスチック成形用金型の研磨を行う実施例であ
り、図１に基づき説明する。

【００１７】まず、金型の被加工面周縁の接線と同一の
傾きをした傾斜面に切削加工した鋼材製の研磨用ヤトイ
１２を、別に自由曲面形状に切削加工した鋼材製の未完
成金型３の周縁に、未完成金型の被加工面４の周縁と研
磨用ヤトイ１２の傾斜面１３の内縁とに段差がないよう
にボルトで取り付けた。一体化した未完成金型３と研磨
用ヤトイ１２をホルダー７に固定し、ワークスピンドル
軸８に取り付けた。その上から、ゴムを台皿としその表
面にクロスを貼り付けた弾性ポリッシャ１を取り付けた
工具スピンドル軸９を押し付け、工具スピンドル軸９を
回転させるとともに、Ｘ、Ｙ方向に制御しながら研磨し
た。それと同時に、研磨液を断続的に未完成金型の被加
工面４と弾性ポリッシャ１の間隙に供給しながら研磨を
行った。その後研磨用ヤトイと金型を分離し、完成金型
を得た。

【００１８】このようにすることで、フチダレがない高
い形状精度かつ外観精度の金型を容易に得ることができ
た。

【００１９】（実施例２）本実施例は、非球面形状のガ
ラス製光学レンズの研磨を行う実施例であり、図２に基
づき説明する。

【００２０】未完成レンズの被加工面周縁の接線と同一
の傾きをした傾斜面に研削加工し、未完成レンズの外径
寸法＋０．０５ｍｍの穴を開けたガラス製の研磨用ヤト
イ１４を、所望の軸対称非球面形状に研削加工したガラ
ス製の丸型未完成レンズ５の周縁に、未完成レンズの被
加工面６の周縁と研磨用ヤトイの傾斜面１５の内縁とに
段差がないように接着剤で取り付けた。一体化した未完
成レンズ５と研磨用ヤトイ１４をホルダー７に貼り付
け、ワークスピンドル軸８に取り付けた。その上から、
ゴムを台皿としその表面にウレタンパッドを貼り付けた
弾性ポリッシャ２を取り付けた工具スピンドル軸９を押
し付け、ワークスピンドル軸８と工具スピンドル軸９を
回転させるとともに、工具スピンドル軸９を揺動した。
それと同時に、研磨液を連続的に未完成レンズ被加工面
６と弾性ポリッシャ２の間隙に供給しながら研磨を行っ
た。その後研磨用ヤトイとレンズを分離し、完成レンズ
を得た。

【００２１】実施例２に使用した研磨用ヤトイのガラス
材質は、ガラスレンズと同質のガラス材質を使用した
が、ガラスレンズの材質とほぼ等しい磨耗特性を有する
ガラス材質でもよい。

【００２２】このようにすることで、フチダレがない高
い形状精度かつ外観精度のガラス製レンズを容易に得る
ことができた。

【００２３】以上、上記実施例では非球面形状あるいは
自由曲面形状を有する被加工物を研磨する例について説
明したが、本発明によれば球面形状を有する被加工物を
高い形状精度かつ外観精度で研磨できることは勿論であ
る。

【００２４】（比較例１）上記実施例２で使用した研磨
用ヤトイの代わりに、未完成レンズの被加工面周縁の接
線に対し−１１度の傾きをした傾斜面に研削加工し、未
完成レンズの外径寸法＋０．０５ｍｍの穴を開けたガラ
ス製の研磨用ヤトイを実施例２と同様の方法で未完成レ
ンズに取り付け、実施例２と同様の方法で研磨し完成レ
ンズを得た。このような研磨用ヤトイを使用して研磨し
た完成レンズの周縁近傍にはフチダレが発生し、高い形
状精度の完成レンズを得ることができなかった。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、被加工面周縁の接線と
同一あるいはその接線と近似の傾きの傾斜面形状を有す
る研磨用ヤトイを被加工物の周縁に取り付けて研磨を行
うことで、弾性ポリシャと被加工面との間の圧力を被加
工面の周縁まで均一にすることができ、さらには、被加
工面の形状がどのような曲面形状、非球面形状あるいは
自由曲面形状でも被加工物周縁のフチダレをなくし、形
状精度かつ外観精度を大幅に向上させることが可能とな
る。従って従来技術では得ることのできなかった高い形
状精度かつ外観精度を実現できる研磨方法を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で用いた研磨用ヤトイとそれを用いた
研磨方法の概要を示すものである。

【図２】実施例２で用いた研磨用ヤトイとそれを用いた
研磨方法の概要を示すものである。

【図３】従来の研磨方法の概要を示すもので、（ａ）は
被加物に対し比較的小さい径の弾性ポリシャを用いて研
磨する方法の概要を示し、（ｂ）は被加工物に対し比較
的大きい径の弾性ポリシャを用いて研磨する方法の概要
を示す。

【図４】加工すべき自由曲面形状が被加工物周縁より外
側で屈曲する形状をしている場合の従来の研磨用ヤトイ
とそれを用いた研磨方法の概要を示すものある。

【符号の説明】

１ 被加工物に対し比較的小さい径の弾性ポリッシャ ２ 被加工物に対し比較的大きい径の弾性ポリッシャ ３ 未完成金型 ４ 未完成金型の被加工面 ５ 未完成レンズ ６ 未完成レンズの被加工面 ７ ホルダー ８ ワークスピンドル ９ 工具スピンドル １０ 被加工物の周縁近傍 １１ 弾性ポリッシャの変形 １２ 鋼材製の研磨用ヤトイ １３ 鋼材製の研磨用ヤトイの傾斜面 １４ ガラス製の研磨用ヤトイ １５ ガラス製の研磨用ヤトイの傾斜面 １６ 被加工物 １７ 被加工面 １８ 従来の研磨用ヤトイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C016 DA15 3C034 AA13 AA17 BB75 DD20 3C049 AA07 AA09 AB04 AB05 AB09 CA01 CA03 CB02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性を有する研磨工具と被加工面との間に
   荷重を加圧して、研磨工具と被加工物とを相対的に運動
   させることにより、被加工面を研磨する時に使用する研
   磨用ヤトイにおいて、被加工面周縁の接線と同一あるい
   はその接線と近似の傾きの傾斜面形状を有することを特
   徴とする研磨用ヤトイ。
2. 【請求項２】弾性を有する研磨工具と被加工面との間に
   荷重を加圧して、研磨工具と被加工物とを相対的に運動
   させることにより、被加工面を研磨する研磨方法におい
   て、被加工面周縁の接線と同一あるいはその接線と近似
   の傾きの傾斜面形状を有する研磨用ヤトイを被加工物の
   周縁に取り付けて、研磨を行うことを特徴とする曲面研
   磨方法。