(57)【要約】      （修正有）【課題】  遊離砥粒を無駄にしないために、砥粒を研磨皿中に分散配置した固定砥粒を用い、米ぬかを配合することで、適当な自生作用を有する研磨皿を提供する。【解決手段】  被研磨材料の研磨曲率に対応する曲率の研磨面を有する研磨皿１１０において、３０〜６０重量％の米ぬかと、２〜４重量％の研磨砥粒と、米ぬかと研磨砥粒とを結合し、残部を占める結合材とを含有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨材料の研磨曲率に対応する曲率の研磨面を有する研磨皿において、
３０〜６０重量％の米ぬかと、
２〜４重量％の研磨砥粒と、
前記米ぬかと前記研磨砥粒とを結合する、残部の結合材と、
を含有することを特徴とする米ぬか主材研磨皿。
【請求項２】
さらに、銅粉粒、スズ粉粒、または銅粉粒とスズ粉粒の混合物を含有する請求項１記載の米ぬか主材研磨皿。
【請求項３】
前記米ぬかは、粒径が＃０．１ｍｍ未満である請求項１または２記載の米ぬか主材研磨皿。
【請求項４】
前記研磨砥粒は、ダイヤモンド砥粒である請求項１ないし３のいずれか１項記載の米ぬか主材研磨皿。
【請求項５】
前記結合材は、樹脂材料からなっている請求項１ないし４のいずれか１項記載の米ぬか主材研磨皿。
【請求項６】
被研磨材料の研磨曲率に対応する曲率の研磨面を有する研磨皿の製造方法において、
米ぬかと、研磨砥粒と、該米ぬかと研磨砥粒を結合する結合材とを混合した原材料混合物を１０〜２０ｔｆの圧力にて上記曲率の研磨面を有する研磨皿素材に成形する工程と、
成形後の研磨皿素材を、１５０℃〜２５０℃の温度で３０〜６０分間加熱する工程と、加熱後の研磨皿素材を５〜２０ｔｆの成形圧力を保持し、常温まで冷却する工程と、
を有することを特徴とする米ぬか主材研磨皿の製造方法。
【請求項７】
前記米ぬかおよび研磨砥粒はそれぞれ、３０〜６０重量％、２〜４重量％含まれており、結合材は残部を占める請求項６記載の米ぬか主材研磨皿の製造方法。
【請求項８】
前記原材料混合物はさらに、銅粉粒またはスズ粉粒、もしくはこれらの混合物を含有する請求項６または７記載の米ぬか主材研磨皿の製造方法。
【請求項９】
前記米ぬかは、粒径が＃０．１ｍｍ未満である請求項６ないし８のいずれか１項記載の米ぬか主材研磨皿の製造方法。
【請求項１０】
前記研磨砥粒は、ダイヤモンド砥粒である請求項６ないし９のいずれか１項記載の米ぬか主材研磨皿の製造方法。
【請求項１１】
前記結合材は、樹脂材料からなっている請求項６ないし１０のいずれか１項記載の米ぬか主材研磨皿の製造方法。
【請求項１２】
被研磨材料の研磨曲率に対応する曲率の研磨面を有する研磨皿を用いて研磨する方法において、３０〜６０重量％の米ぬかと、２〜４重量％の研磨砥粒と、前記米ぬかと前記研磨砥粒とを結合する残部の結合材とを含有する前記研磨皿を作成するステップと、
この研磨皿の研磨面を被研磨材料の被研磨面に摺接させ、米ぬか中から研磨砥粒を自生させながら研磨するステップと、
を有することを特徴とする米ぬか主材研磨皿を用いた研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被研磨材料の曲率半径に対応する曲率の研磨面を有する研磨皿、その製造方法及び研磨皿を用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、レンズの研磨は、研磨皿に予め該レンズ面の曲率（研磨曲率）に対応する曲率の研磨面を形成し、この研磨面をレンズの被研磨面に摺接させて行っている。研磨皿は従来、青銅、銅、スズ、布シート、ポリウレタン、ピッチ等を材料としてその研磨面を成形している。そして、研磨を実行する際には、レンズと研磨皿との間に、適宜遊離砥粒と研磨液を供給する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
供給した遊離砥粒は、研磨中に高速回転する研磨皿の遠心力によって十分に研磨に寄与することなく飛散してしまう場合がある。そのため、遊離砥粒は必要量以上に供給されることがある。さらに、供給する遊離砥粒はダイヤモンドの砥粒である場合が多い。一般的に、ダイヤモンドからなる遊離砥粒は高価である。したがって、必要量以上に供給される（余剰の）ダイヤモンド砥粒は、コストアップの要因となる。
【０００４】
本発明は、以上の問題意識に基づき、研磨の際、遊離砥粒を別途供給する必要のない研磨皿、その研磨皿の製造方法、及び該研磨皿を用いた研磨方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、研磨皿基材として種々の材料を研究した結果、米ぬかは内部に遊離砥粒を保持する能力があり、かつ研磨中には米ぬか自体が摩耗して常に新しい遊離砥粒を研磨面に露出させる自生作用が得られることに着目してなされたものである。
【０００６】
本発明に係る米ぬか主材研磨皿は、被研磨材料の研磨曲率に対応する曲率の研磨面を有する研磨皿において、３０〜６０重量％の米ぬかと、２〜４重量％の研磨砥粒と、米ぬかと研磨砥粒とを結合し、残部を占める結合材と、を含有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の米ぬか主材研磨皿は、さらに、銅粉粒、スズ粉粒、または銅粉粒とスズ粉粒の混合物を含有することもできる。
【０００８】
米ぬかは、粒径が＃０．１ｍｍ未満であることが好ましい。
【０００９】
研磨砥粒は、研磨能力のあるものであればよいが、ダイヤモンド砥粒が最も好ましい。
【００１０】
結合材は、樹脂材料から構成するのが実際的である。
【００１１】
本発明に係る米ぬか主材研磨皿の製造方法は、被研磨材料の研磨曲率に対応する曲率の研磨面を有する研磨皿の製造方法において、米ぬかと、研磨砥粒と、米ぬかと研磨砥粒を結合する結合材とを混合した原材料混合物を１０〜２０ｔｆの圧力にて上記曲率の研磨面を有する研磨皿素材に成形する工程と、成形後の研磨皿素材を、１５０℃〜２５０℃の温度で３０〜６０分間加熱する工程と、加熱後の研磨皿素材を５〜２０ｔｆの成形圧力を保持し、常温まで冷却する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る米ぬか主材研磨皿を用いた研磨方法は、被研磨材料の研磨曲率に対応する曲率の研磨面を有する研磨皿を用いて研磨する方法において、３０〜６０重量％の米ぬかと、２〜４重量％の研磨砥粒と、米ぬかと研磨砥粒とを結合し、残部を占める結合材とを含有する研磨皿を作成するステップと、この研磨皿の研磨面を被研磨材料の被研磨面に摺接させ、米ぬか中から研磨砥粒を自生させながら研磨するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による米ぬかを主材料とした研磨皿は、研磨中に米ぬか自体が摩耗して常に新しいダイヤモンド砥粒を研磨面に露出させる適度な自生作用を有することができる。また、ダイヤモンド砥粒は、研磨皿に固定されているので遊離の場合のように研磨皿の高速回転の遠心力によって過剰に飛散することはない。したがって、コストを大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、被研磨材料としてガラスレンズ１４０を本発明に係る研磨皿１１０に用いて研磨する際の概念図である。米ぬか主材研磨皿１１０は、研磨装置（図示せず）に設けられた回転台１２０に固定される。この研磨皿１１０は、ガラスレンズ（被研磨材料）１４０の被研磨面１１２（凹面）の曲率半径に対応する曲率半径（研磨曲率）の研磨面１１１を備えている。ガラスレンズ１４０は、研磨される被研磨面１１２と研磨面１１１が摺接するようにレンズ支持台１３０に固定される。レンズ支持台１３０は研磨皿１１０と周知の相対運動を行うかんざし部１３２に係合するかんざし支持板１３１に固定されている。被研磨面１１２は、設計曲率に予め粗摺り加工されている。
【００１５】
回転台１２０は、Ｚ軸回りに回転駆動され、ガラスレンズ１４０を支持したレンズ支持台１３０は、被研磨面１１２と研磨面１１１の摺接状態を維持したまま、回転台１２０（研磨皿１１０）との周知の相対運動を行い、研磨が実行される。
【００１６】
ガラスレンズ（被研磨材料）１４０の研磨曲率に対応する曲率の研磨面１１１を有する米ぬか主材研磨皿１１０は、米ぬかと、ダイヤモンド砥粒と、これらの米ぬかとダイヤモンド砥粒とを結合する結合材とを含有する。この米ぬか主材研磨皿１１０によると、ガラスレンズ１４０と研磨面１１１との摩擦による研磨中に、米ぬか中からダイヤモンド砥粒が適度に自生（新しい砥粒を露出）する。
【００１７】
米ぬかは、玄米を削って精白米にするときの副産物であり、こめ油の原料である。本発明の米ぬかは、米ぬか油を搾油後の脱脂米ぬかであることが望ましい。この米ぬかは粒径＃０．１ｍｍ未満の微細粒となるように粉末状にされる。この粉末状の米ぬかは、＃０．１ｍｍのふるいに供する。ふるいを通過した粒径＃０．１ｍｍ未満の米ぬかは、そのまま原材料として結合材およびダイヤモンド砥粒と混合して研磨皿１１０に成形される。なお、粒径＃０．１ｍｍ以上の場合には、研磨皿１１０は十分な硬度を得ることができず早く摩耗してしまい寿命が短く、十分な研磨を行うことができず、また適当な自生作用も得られない。ここで、米ぬかは焼成等の高温加熱による処理がされないので、研磨皿１１０の作成には電気炉等の設備を必要としない。また、この米ぬかは、産業廃棄物として廃棄される脱脂米ぬかを利用するのでコストも掛からない。
【００１８】
米ぬかの配合率は３０〜６０重量％が良く、配合率が６０重量％より過剰に多いと研磨皿１１０の硬度が増加してしまい、ダイヤモンド砥粒の保持力が強すぎてしまうので十分な自生作用が得られない。米ぬかの配合率が３０重量％よりも少なすぎる場合には、相対的に結合材の配合率が高くなり米ぬかが過剰の場合と同様にダイヤモンド砥粒の保持力が強すぎてしまい十分な自生作用が得られない。
また、配合する米ぬかは、研磨皿１１０の自生作用を適度に調整するため、研磨加工時に被研磨材料と研磨皿１１０に生じる摩擦熱による研磨皿１１０の過剰な温度上昇を抑えることができる。
【００１９】
ダイヤモンド砥粒は、被研磨材料またはその研磨精度に応じて研磨皿１１０を作成する際に、その粒径を選択することができる。使用するダイヤモンド砥粒の粒径は特に制限は無いが、平均粒径１μｍ程度の粒径が米ぬかおよび結合材との保持性が向上し、適当な自生作用が得られるので望ましい。
【００２０】
ダイヤモンド砥粒の配合率は、２〜４重量％が好ましく、配合率が４重量％よりも過剰に多くなると、米ぬかと結合材との保持力が十分に得られず、研磨皿１１０が早く摩耗してしまい寿命が短くなり、過剰のダイヤモンド砥粒のコストも掛かる。配合率が２重量％よりも少ない場合には、十分な研磨を行うことができず、適当な自生作用も得られない。
【００２１】
結合材は、米ぬかとダイヤモンド砥粒を結合し、米ぬかと同様に研磨皿１１０の自生作用および研磨力を調整する。結合材には、樹脂材料を利用することができる。この樹脂材料は、例えば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂がある。特に、フェノール樹脂を用いることが望ましい。結合材の配合量は、米ぬかとダイヤモンド砥粒の配合量の残部とする。
【００２２】
図１の例は、凸型の研磨皿１１０の研磨面１１１に対してレンズ凹面を被研磨面１１２としてレンズ支持台１３０に保持しているが、レンズ凸面を研磨する場合には、研磨皿は当然凹型とする。被研磨材料はガラスレンズに制限されず、例えば、半導体材料、金属材料、プラスチック材料などであっても良い。
【００２３】
図２は、本発明に係る研磨皿１１０の製造方法の一実施形態を示している。研磨皿１１０の製造方法は、米ぬかと、ダイヤモンド砥粒と、米ぬかとダイヤモンド砥粒を結合する結合材とを混合機２０により混合した原材料混合物２１をプレス装置１００を用いて１０〜２０ｔｆの圧力にて所望の曲率の研磨面１１１を有する研磨皿素材１０に成形する工程（成形工程）と、成形後の研磨皿素材１０を１５０℃〜２５０℃の温度で３０〜６０分間加熱する工程（加熱工程）と、加熱後の研磨皿素材１０を５〜２０ｔｆの成形圧力を保持し、常温まで冷却する工程（冷却工程）とを有する。
【００２４】
プレス装置１００は、高い耐圧性能を有し、加熱機能を備えており、胴型４０、中プレス５０、受け台３０を備える加圧式成形機械である。胴型４０は、プレス装置１００で成形される米ぬか、ダイヤモンド砥粒、結合材の混合物（研磨皿素材１０）を入れる熱伝導性を有する容器（シリンダ）であり、この容器の内壁は円筒形である。受け台３０は、胴型４０の容器内部に嵌合する円柱形状であり、研磨皿素材１０の成形面３０ａが形成されている。この成形面３０ａは、ガラスレンズ１４０（被研磨材料）と同じ曲率半径を有するように作成されている。したがって、作成される研磨皿１１０はガラスレンズ１４０の曲率半径に対応する研磨面１１１を形成することになる。中プレス５０は、胴型４０の容器内部に嵌合する円柱形状のピストンである。
【００２５】
（成形工程）
成形工程では、米ぬかと、ダイヤモンド砥粒と、結合材とを混合機２０で攪拌、混合して原材料混合物２１を得る。この原材料混合物２１は、成形面３０ａが形成された受け台３０を収容する胴型４０内に注入される。その後、原材料混合物２１は、中プレス５０により１０〜２０ｔｆの圧力をかけられて研磨皿素材１０に成形される。研磨皿素材１０を成形する圧力（成形圧力）は、２０ｔｆよりも大きいと、製造される研磨皿１１０の密度が大きくなりすぎてしまい、十分な自生作用が得られないことがある。成形圧力が１０ｔｆよりも小さいと、製造される研磨皿１１０の密度が小さくなりすぎてしまい、ダイヤモンド砥粒の保持力が不十分となるため、摩耗しやすくなり研磨皿１１０の寿命が短くなることがある。
【００２６】
（加熱工程）
加熱工程では、上記の成形工程で得られる研磨皿素材１０を加圧することなく１５０〜２５０℃で加熱保持する。加熱温度は、２５０℃よりも高温で加熱すると、製造される研磨皿１１０内部に熱むらが生じて樹脂材料（結合材）の硬化が急激に進行し、均質な研磨皿１１０が得られないことがある。加熱温度が１５０℃よりも低温である場合には、樹脂材料（結合材）が硬化するために時間を要するとともに、樹脂材料が均一に硬化しないことがある。
なお、一般に砥石や研磨皿を製造するときは焼結工程を必要とするため、１０００℃前後の高温処理が可能な、例えば電気炉のような設備を要する。しかし、本発明において最高加熱温度は２５０℃であり、このような設備を必要としない。
【００２７】
加熱温度の保持時間は、３０〜６０分である。保持時間が６０分よりも長いと不経済であり、保持時間が３０分よりも短いと、研磨皿１１０内部に熱むらが生じて均質な研磨皿１１０ができないことがある。
【００２８】
（冷却工程）
冷却工程では、上記の加熱工程後、中プレス５０による５〜２０ｔｆの圧力を保持しながら、研磨皿素材１０を常温まで冷却する。この圧力（保持圧力）は、２０ｔｆよりも大きい場合には製造される研磨皿１１０の密度が大きくなりすぎてしまい、十分な自生作用が得られないことがある。保持圧力が５ｔｆよりも小さい場合には、研磨皿１１０の密度が小さくなりすぎてしまい、ダイヤモンド砥粒の保持力が不十分となるため、摩耗しやすくなり研磨皿１１０の寿命が短くなることがある。
【００２９】
本発明の研磨皿１１０は、ＨＲＢが１０〜３０となるように成形することが好ましい。ＨＲＢが１０より低いと、ダイヤモンド砥粒の保持力が不十分となるため、十分な研磨ができない。また、３０を超えると好ましい自生作用が得られない。
【００３０】
図３は、被研磨面が平面形状である場合の研磨皿２１０の成形模式図を示している。この場合には、受け台３０は、曲率を有する成形面３０ａの代わりに平面形状の成形面３０ｂを使用する。このように、研磨皿の研磨面形状（曲率半径）は、被研磨材料の研磨面に応じて変えることができる。
【００３１】
本発明の米ぬか主材研磨皿には、さらに銅粉粒または／およびスズ粉粒を加えることができる。銅粉粒または／およびスズ粉粒を加えることにより、研磨皿はこれらを加えない場合に比べて硬くなり、自生作用を小さくすることができる。銅粉粒を加える場合には１０〜２０重量％を配合することが好ましく、スズ粉粒は１０〜２０重量％で配合することが好ましい。銅粉粒およびスズ粉粒の混合物を混合する場合には５〜２０重量％で配合することができる。以上の重量％未満の場合には、銅粉粒または／およびスズ粉粒を加える効果が得られず、十分に自生作用を調整することができない。また、配合率が以上の重量％より多い場合には、製造される研磨皿１１０は硬すぎてしまい、適当な自生作用が得られない。その他の製造方法は上記の実施形態と同様なので省略する。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明による米ぬか主材研磨皿の製造方法の具体例を示す。
研磨砥粒としてダイヤモンド砥粒（平均粒径１μｍ）と、結合材としてフェノール樹脂（商品名：住友ベークライト株式会社製）と、米ぬか（粒径＃０．１ｍｍ未満）とを、配合率がダイヤモンド砥粒２重量％、結合材６８重量％、米ぬか３０重量％となるように計量し、各研磨皿基材が均一に混合するように混合機２０にて混合した。ついで、この原材料混合物を研磨皿１１０との成形面が平面または球面である予め被研磨材料の被研磨面曲率に対応する曲率の成形面３０ａを有する受け台３０を設けた胴型４０に入れ中プレス５０により、圧力１５ｔｆで、２２〜２７℃にて圧縮成形した後に、加圧することなく１６０℃で６０分間加熱した。その後、保持圧力６ｔｆで常温になるまで冷却して米ぬか主材研磨皿１１０を得た。ロックウェル硬度計のＢスケールを用いて硬度を測定したところ、得られた研磨皿１１０の硬度はＨＲＢ１５であった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の研磨皿により研磨する際の概念図である。
【図２】本発明に係る曲率を有する研磨面を設けた研磨皿の一実施形態における成形工程図である。
【図３】本発明に係る平面状の研磨面を有する研磨皿の一実施形態における成形工程図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  研磨皿素材
２０  混合機
２１  原材料混合物
３０  受け台
４０  胴型（シリンダ）
５０  中プレス（ピストン）
１００  プレス装置
１１０  研磨皿（米ぬか主材研磨皿）
１１１  研磨面
１１２  被研磨面
１２０  回転台
１３０  レンズ支持台
１３１  かんざし支持板
１３２  かんざし部
１４０  被研磨材料
【図１】
2006026823.tif 000003
【図２】
2006026823.tif 000004
【図３】
2006026823.tif 000005