(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を研削・研磨する際に用いる研削・研磨砥石において、
砥粒およびボンド材からなる砥石部と、
前記砥石部の外周に位置し、前記砥石部と同じ摩耗度および縦弾性係数の材料からなり、前記光学素子が研削・研磨中に前記砥石部よりも外側にはみ出たときに前記光学素子を支持する加工能力がない輪帯部と、
で構成したことを特徴とする研削・研磨砥石。
【請求項２】
前記輪帯部は前記砥石部に用いたボンド材と同一材料からなることを特徴とする請求項１に記載の研削・研磨砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レンズなどの光学素子を保持具にはめ込んでノンブロッキング研削・研磨加工する際に用いる研削・研磨砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学素子の研削・研磨砥石としては、例えば特開平５−２６１６６８号公報に開示されるものがある。この研削・研磨砥石は、図１０に示すようなもので、ダイヤモンド・窒化ホウ素などの砥粒２０を、鉄系，ニッケル系などの導電性のある導電材２１内に混合包含して構成され、凸形状に形成されている。また、このペレット形状の研削・研磨砥石は、その研削・研磨面２２以外の外周面２３に、シリコン系，ポリイミド系などの耐荷電圧に優れた絶縁効果の高い材料により被覆コート２４が施されている。このような研削・研磨砥石は、電解ドレッシング研削加工に用いられ、耐荷電圧に優れた被覆コート２４により研削・研磨面２２以外の電解・酸化を防ぎ、ワークの加工寸法および精度の劣化や砥石強度（耐久性）の低下を防ぐものである。
【０００３】
また、従来のノンブロッキング研削・研磨加工は、例えば特開平２−１２４２５６号公報や実開平２−６６９４４号公報に開示されるような保持具を用いて、図１１および図１２に示すように行われている。この保持具３０は、下端に球状の支持部を形成した棒形状のカンザシ３１により、略円盤形状のベース３２が支持されている。このベース３２は、レンズ３３を保持するもので、ベース３２の受け面３２ａとレンズ３３の上面にある受け面３３ａとの間には、ゴム等の弾性材からなるリング状受け材３４が介装されている。このような保持具３０により保持したレンズ３３を研削・研磨加工するには、レンズ３３の被加工面３３ｂに砥石３５（図１０参照）の研削・研磨面３５ａを押し当てながら、砥石３５を軸回りに回転させかつ揺動中心Ｏを中心に揺動させて行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなノンブロッキング研削・研磨加工において、従来の研削・研磨砥石を用いた場合、加工中に砥石３５がレンズ形状を維持するため適正な角度で揺動した際に、図１１および図１２に示すように、砥石３５とレンズ３３とが接触しない非接触部分３６ができる。このとき、保持具３０のリング状受け材３４は、レンズ３３の非接触部分３６に対応する部分だけ圧縮荷重から解放され、元の形状に戻ろうとする復元力が生じる。この復元力により、レンズ３３が砥石３５からはみ出した部分を境（支点）にして変形を起こすことになり、その結果、フチダレ、ウネリ等が発生し、本来レンズ３３に求められる形状精度が得られなくなる。また、加工中、砥石３５とレンズ３３との接触面積が変動することにより、研削・研磨の圧力が変動し、取り代が変化する。
【０００５】
ここで、上記従来の研削・研磨砥石は、あくまで電解・酸化を防ぐために砥石３５の外周面に被覆コート２４（図１０参照）を施すのであって、砥石３５の外径を増加させるためのものではない。
【０００６】
また、電解・酸化を防ぐために被覆コート２４を施すので、砥石３５自体とは異なった物質、つまりシリコン系，ポリイミド系などの耐荷電圧に優れた絶縁効果の高い材料を使用しなければならない。従って、砥石３５の外周部に砥石３５本体部分の磨耗度や縦弾性係数と異なる材料を用いた場合、レンズ３３およびリング状受け材３４に圧縮荷重がかかったとき、レンズ３３およびリング状受け材３４の変形を抑えることはできない。
【０００７】
なぜなら、砥石３５の外周部が磨耗度の大きい材質や縦弾性係数の小さい材質の時は、砥石３５外周部が砥石３５の本体部分より摩耗したり、弾性変形して、砥石３５の本体部分しかレンズ３３に接触しなくなり、結果的にレンズ３３およびリング状受け材３４が変形してしまう。逆に、砥石３５の外周部分が摩耗度の小さい材質や縦弾性係数の大きい材質の時は、砥石３５の本体部分が砥石３５の外周より摩耗したり、弾性変形して、砥石３５の外周部しかレンズ３３に接触しなくなり、レンズ３３およびリング状受け材３４が変形したり、砥石３５の本体部分がレンズ３３に接触しにくくなるために、十分な研削・研磨が行えなくなる。つまり、砥石３５の外周部分が砥石３５本体部分との関係で、材質が異なっていても、摩耗度や縦弾性係数が同じで、なおかつ、加工時にレンズ３３に接触しても悪影響（キズなど）を及ぼさない材質であれば、特に問題はないのであるが、従来例の研削・研磨砥石を用いても上記問題点は解決しない。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明の目的は、ノンブロッキング研削・研磨加工において、変形が生じやすいレンズなどの光学素子を高精度に研削・研磨を行うことができる研削・研磨砥石を提供することである。
【０００９】
また、請求項２に係る発明の目的は、請求項１に係る発明の目的に加えて、加工時における光学素子のキズの発生などの不具合を生じさせない研削・研磨砥石を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、光学素子を研削・研磨する際に用いる研削・研磨砥石において、砥粒およびボンド材からなる砥石部と、前記砥石部の外周に位置し、前記砥石部と同じ摩耗度および縦弾性係数の材料からなり、前記光学素子が研削・研磨中に前記砥石部よりも外側にはみ出たときに前記光学素子を支持する加工能力がない輪帯部と、で構成することとした。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、輪帯部を砥石部に用いたボンド材と同一材料で構成することとした。
【００１４】
図１〜図４に本発明の概念図を示す。なお、図１以降の図において、従来と同一構成部分については、図１１および図１２と同一符号をもって示し、その説明は省略する。図１は、加工するレンズ３３の外径がＤ、曲率半径がＲ、半角θＬがｓｉｎ−１（Ｄ／２Ｒ）なるレンズ３３を保持具３０により保持し、ノンブロッキング研削・研磨加工を行う際の縦断面図である。図２は、その平面図である。また、図３は、レンズ３３の半角θＬ＝ｓｉｎ−１（Ｄ／２Ｒ）とレンズ３３のはみ出し角θＨとの関係についての実験結果を示すグラフである。
【００１５】
この研削・研磨砥石は、図１および図２に示すように、砥粒およびボンド材からなる砥石部２と、この砥石部２の研削・研磨に実質的に寄与する面以外の外周に位置し、砥石部２と同じ曲率半径Ｒをもち、砥石部２と同じ摩耗度および縦弾性係数の材料からなる輪帯部３とで構成されている。
【００１６】
図３において、レンズ３３の曲率中心をＯ（加工時において砥石１の揺動中心と一致する）、レンズ加工径の最外周位置をａ、レンズ３３の被加工面３３ｂとレンズ３３の中心線（光軸）との交点をｃとした場合、レンズ半角θＬ＝ｓｉｎ
0003625858.tif 000002
また、図４はレンズ半径θＬ＝ｓｉｎ−１（Ｄ／２Ｒ）とレンズ３３のはみ出し角θＨとの関係について実験より見いだした結果を示したものである。これは、砥石１をモータなどにより強制的に回転させながら揺動させ、その砥石１にレンズ３３を擦り合わせることにより研削・研磨加工した場合、砥石１外周部は相対的に砥石１中心部より速度が速くなるため、レンズ３３の被加工面３３ｂ全体が常に砥石１と接した状態、つまり、はみ出し角θＨ＝０では、必然的にレンズ３３外周部の相対速度が速くなり、その結果、加工速度が速くなる。そうすると、レンズ３３外周部がより研削・研磨されることとなり、求めるレンズ形状が得られなくなる。こういったことをなくすために、揺動角を変え、レンズ３３をはみ出させることによりレンズ３３の外周部が研削・研磨されすぎることを抑え、レンズ３３外周部と中心部が均一に研削・研磨されるようにして、求めるレンズ形状が得られる加工条件のもとに実験を行ったものである。
【００１７】
【作用】
まず、請求項１および２に係る発明の作用について説明する。レンズ３３を保持具３０にはめこんでノンブロッキング研削・研磨加工する際、レンズ形状を維持するため、加工中に砥石１がレンズ３３からはみ出さなければならない。上記構成によれば、研削・研磨加工を行う際に、砥石１が揺動して砥石部２がレンズ３３と接触しない部分ができたとしても、輪帯部３がレンズ３３と接触しているため（領域４）に砥石１全体としてのレンズ３３との接触面積は変わらない。しかも、輪帯部３には加工能力がないため、加工には寄与しない。その結果、従来の加工条件のまま加工圧が変化せず、しかも常にレンズ３３が押さえられるため、リング状受け材３４の変形（復元）が抑えられ、レンズ３３の変形を抑えることができる。
【００１８】
また、本発明においては、従来使用されている研削・研磨砥石の外周部に砥石部２と同じ摩耗度および縦弾性係数を持つ材料でできた輪帯部３を取り付け、見かけ上の砥石１の大きさを大きくするので、研削砥石・研磨砥石のいずれの場合にも適用できる。
【００２０】
【実施例１】
図５および図６に本実施例の砥石を用いた加工状態を示す縦断面図および砥石の拡大半截縦断面図を示す。
【００２１】
（構成）
保持具３０によって保持された光学素子であるレンズ３３は、砥石１が回転および揺動することによって研磨される。砥石１は、図６に示すように、外径ｄで、砥粒およびボンド材よるなる砥石部（中心部）２と、その外周に砥石部２と同じ摩耗度および縦弾性係数を有する材料からなる外径ｄＴの輪帯部３とによって構成されている。また、砥石部２および輪帯部３は、それぞれ単独で形成されており、ステンレスなどの金属からなる台金１０に接着することにより一体的に形成されている。
【００２２】
（作用）
上記構成によれば、加工中に砥石１が適正な角度で揺動する際、レンズ３３の被加工面の中で外径ｄの砥石部２と接触しない部分ができる。すなわち、砥石部２がレンズ３３の被加工表面から外れることになる。しかし、砥石部２の外周に外径ｄＴ、半角θｒの輪帯部３があるため、レンズ３３が砥石１から外れることはない。これにより、レンズ３３は常に砥石１に押さえられている状態となり、リング状受け材３４の変形（復元）が起きず、レンズ３３の変形を抑えることができる。また、被加工面にかかる加工圧力は一定となる。
【００２３】
（効果）
本実施例によれば、輪帯部３には砥粒が含まれていないため加工能力がなく、砥石部２のみの砥石にて加工を行うときの加工条件と同じ条件で加工を行うことができ、しかも砥石１の揺動によりレンズ３３が砥石１と接触しない部分ができないため、加工するレンズ３３の取り代が変化せず、フチダレやうねり等が発生しない。すなわち、レンズ３３を高精度に研削・研磨加工することができる。なお、輪帯部３の半角θｒは０．２５θＬ以上であることが望ましく、その材質は砥石部２のボンド材と同じものがよりよい。
【００２４】
【実施例２】
図７に本実施例の砥石の半截縦断面図を示す。
【００２５】
（構成）
本実施例の砥石１は、実施例１のものと同様に、砥石部２と輪帯部３によって構成されているが、次の点が実施例１の砥石と異なる。すなわち、本実施例における円板状の台金は、小円板状の台金１５と、この台金１５の外周に位置するリング状の台金１４とから構成されている。そして、砥石部２と台金１５、また輪帯部３と台金１４とがそれぞれ接着されており、砥石部２と輪帯部３とは接着されていない。また、砥石部２および台金１５と、輪帯部３および台金１４の外周面から螺入されるネジ１１の先端を台金１５の側面に押し当てることで固定できるようになっている。
【００２６】
（作用）
上記構成によれば、砥石部２および台金１５と、輪帯部３および台金１４とは、ネジ１１により固定されるので、ネジ１１を緩めることで輪帯部３を軸方向に移動させることができ、移動箇所でネジ止めすれば、砥石部２と輪帯部３との相対的な高さ位置を容易に調節することができる。また、実施例１と同様に、砥石部２の外周には輪帯部３が存在するため、レンズ３３が砥石１から外れることはない。
【００２７】
（効果）
本実施例によれば、実施例１と同様の効果が得られるのと同時に、砥粒を含む砥石部２の表面２ａと砥粒を含まない輪帯部３の表面３ａが摩耗することにより、砥石部２と輪帯部３の高さが変わりレンズ被加工面の曲率半径Ｒが狂っても、ネジ１１によって砥石部２と輪帯部３との相対的な高さを調節できるので、レンズ被加工面の曲率半径Ｒを補正することも可能である。なお、輪帯部３の半角θｒは０．２５θＬ以上であることが望ましく、材質は砥石部２のボンド材と同じものがよりよい。
【００２８】
【実施例３】
図８および図９に本実施例の砥石の半截縦断面図および平面図を示す。
【００２９】
（構成）
本実施例は、実施例１で用いた砥石を、ペレット砥石に置き換えたもので、砥石１の中心部（砥石部２）は砥粒とボンド材よりなるペレット砥石１６からなり、外周部（輪帯部３）は砥石部２と同じ摩耗度および縦弾性係数を有する材料で作られたペレット１７で構成されている。
【００３０】
（作用）
上記構成によれば、実施例１と同様に、加工中、砥石１が適正な角度で揺動する際、常にレンズ３３が砥石１の表面からはみ出すことがないようにできる。
【００３１】
（効果）
本実施例によれば、実施例１と同様の効果が期待できるのと同時に、ペレットの貼り方によって、砥石部２および輪帯部３の幅を調節することが可能である。つまり、ペレットの貼り方によって砥石部２の外径ｄの長さ、または、輪帯部３の半角θｒを変えることができる。また、ペレットを使うことにより、排水性の向上に加えて砥石部２の研削・研磨および輪帯部３の摩擦抵抗を軽減する働きもある。さらに、前記実施例１，２と同様に、輪帯部３の半角θｒは０．２５θＬ以上であることが望ましく、材質は砥石部２のボンド材と同じものがよりよい。
【００３２】
なお、本発明において、摩耗度および縦弾性係数が同じである砥石部と輪帯部とは、必ずしも同一材料である必要はなく、異種材料により形成してもよい。また、摩耗度および縦弾性係数が同じとは、数値的に完全同一でなくても、本発明の作用、効果を奏すれば、近似範囲のものも含む。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の研削・研磨砥石によれば、次のような効果を奏する。  請求項１に係る発明の効果は、ノンブロッキング研削・研磨加工において、レンズなどの光学素子を変形せずに高精度な研削・研磨加工が行えることである。  請求項２に係る発明は、請求項１の効果に加えて、加工時におけるレンズ表面への悪影響（キズの発生など）を抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の砥石を用いてノンブロッキング研削・研磨加工を行う場合の縦断面図である。
【図２】図１に示す装置の平面図である。
【図３】本発明のレンズの半角とはみ出し角との位置関係を示す図である。
【図４】レンズの半角とはみ出し角との位置関係についての実験結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例１の砥石を用いた加工状態を示す縦断面図である。
【図６】同実施例１の砥石を示す半截縦断面図である。
【図７】本発明の実施例２の砥石を示す半截縦断面図である。
【図８】本発明の実施例３の砥石を示す半截縦断面図である。
【図９】同実施例３の砥石を示す平面図である。
【図１０】従来の砥石を示す半截縦断面図である。
【図１１】従来の砥石を用いた加工状態を示す縦断面図である。
【図１２】図１１に示す装置の平面図である。
【符号の説明】
１  砥石
２  砥石部
３  輪帯部
３０  保持具
３３  レンズ
【図１】
0003625858.tif 000003
【図２】
0003625858.tif 000004
【図３】
0003625858.tif 000005
【図４】
0003625858.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003625858.tif 000008
【図７】
0003625858.tif 000009
【図８】
0003625858.tif 000010
【図９】
0003625858.tif 000011
【図１０】
0003625858.tif 000012
【図１１】
0003625858.tif 000013
【図１２】
0003625858.tif 000014