(57)【要約】【課題】短い加工所要時間にて摩耗度の比較的大きな光学部品を損傷することなく研磨する。【解決手段】ホルダ３に保持された被加工レンズ２の被加工面２ａに、第１ノズル５から研磨剤を含む加工液６を供給しつつ加工工具１の加工作用面１ａを摺接して研磨加工を行う研磨装置Ｍにおいて、第２ノズル７から加工作用面１ａに低粘度の鉱物油等からなる潤滑油８を供給し、被加工面２ａと加工作用面１ａの間の摩擦を緩和して、ビビリ振動等の有害な現象を抑止し、加工速度に制約のある液中研磨等の低速研磨加工に依らずに、被加工面２ａの損傷を防止しつつ、加工工具１の高速回転による加工所要時間の短い効率的な研磨加工を実現する。【選択図】  図１
2008290174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部品の被加工面に加工工具を接触させ、加工液を供給しつつ前記光学部品と前記加工工具を相対運動させることにより研磨加工を行う研磨方法であって、
前記加工液と共に潤滑油を供給しつつ前記研磨加工を行うことを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
請求項１記載の研磨方法において、
前記潤滑油は低粘度の鉱物油からなり、
前記光学部品と前記加工工具との摺動抵抗の増大による振動が発生したとき、または前記振動の発生の予兆を検出したときに、前記鉱物油を間欠的に噴霧して供給することを特徴とする研磨方法。
【請求項３】
請求項１記載の研磨方法において、
前記光学部品は、摩耗度２００以上および／またはヌープ硬さ５５０以下の物理的性質を有することを特徴とする研磨方法。
【請求項４】
請求項１記載の研磨方法において、
前記加工工具は樹脂を基材とした加工工具であることを特徴とする研磨方法。
【請求項５】
光学部品を支持するホルダと、
前記光学部品の被加工面に摺接される加工工具と、
前記加工工具と前記光学部品との間に加工液を供給する第１ノズルと、
前記加工工具と前記光学部品との間に潤滑油を供給する第２ノズルと、
前記光学部品と前記加工工具を相対運動させる駆動機構と、
を含むことを特徴とする研磨装置。
【請求項６】
請求項５記載の研磨装置において、さらに、
前記加工工具および前記ホルダの少なくとも一方の振動および／または回転負荷の変動を検出するセンサと、
前記潤滑油の供給を制御する供給制御弁と、
前記センサを介して検出される前記振動および／または回転負荷の変動に基づいて前記供給制御弁の開度を制御する加工制御手段と、
を含むことを特徴とする研磨装置。
【請求項７】
請求項６記載の研磨装置において、
前記潤滑油は低粘度の鉱物油からなり、
前記加工制御手段は、前記センサを介して前記光学部品と前記加工工具との摺動抵抗の増大による振動を検出したとき、または前記振動の発生の予兆を検出したときに、前記鉱物油が間欠的に噴霧して供給されるように前記供給制御弁を制御することを特徴とする研磨装置。
【請求項８】
請求項５記載の研磨装置において、
前記光学部品は、摩耗度２００以上および／またはヌープ硬さ５５０以下の物理的性質を有することを特徴とする研磨装置。
【請求項９】
請求項５記載の研磨装置において、
前記加工工具は樹脂を基材とした加工工具であることを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨技術に関し、たとえば光学部品等の研磨に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、レンズ等の光学部品を研磨加工する場合、光学部品の光学機能面となる被加工面と加工工具の加工面とを接触させ、相対移動することにより加工工具表面の形状を光学部品の被加工面に転写させて加工している。
【０００３】
このような研磨加工を行う場合、削り屑や工具摩耗物（総じてスラッジと呼ぶ）あるいは研磨剤が工具表面に固着する現象が起き易い。また、研磨加工中に光学部品の被加工面と加工工具の加工面との界面で局部的な高圧、高温状態が発生すると、該加工工具の加工面が変質し、局部的な硬化あるいは光沢面が生じる。さらに、この現象は一旦発生すると加工の進行に伴い拡大する傾向が強いことが経験的に分かっている。このような現象が発生すると光学部品の被加工面に多数の傷が発生しやすくなる。
【０００４】
特に、近年、カメラレンズや顕微鏡レンズでは低分散ガラスを使用した高精度レンズが用いられているが、低分散ガラスは通常の光学ガラスと比較して一般的に摩耗度が非常に大きいため、キズが発生しやすく不良率が高くなる傾向がある。特にポリウレタンシートを用いた研磨皿や樹脂基材に研磨砥粒を分散した固定砥粒工具等による高速研磨加工では、加工工具の目詰まりや研磨抵抗力による振動（いわゆる、ビビリ）により多数の深い傷が発生する。
【０００５】
これらの技術的課題の対策として、たとえば非特許文献１に開示される液中研磨と呼ばれる研磨方法が知られている。
すなわち、ボールフィールド容器に貯留された研磨剤中に浸漬した被加工物を保持する保持台と、被加工物を回転させるために保持台を回転させる回転軸を設け、砥粒を分散した研磨剤の液中に被加工物および加工工具を浸漬した状態で研磨加工を行うものである。
【０００６】
しかしながら、この非特許文献１に示された方法では、常に研磨剤は回転軸の軸心を中心にして一定方向に流れているいわゆる層流状態のためワークを研磨加工したときに出るスラッジがワーク近傍に滞留してしまい、このスラッジがワークの加工面とポリシャーとの間に介在して、加工面にキズをつけてしまう懸念がある。
【０００７】
また、ワークの研磨加工によって劣化した研磨剤中の砥粒がワーク近傍に滞留すると共に、容器の内壁面付近を流れている加工に寄与可能な砥粒がワークの加工面に流れていかないため、常に劣化している砥粒で加工していることになり、加工能力が低下したり、長時間加工する場合、研磨剤中の砥粒が容器の底面に沈殿して加工に寄与しなくなってしまう。
【０００８】
さらに液中研磨は、ポリシャー等の加工工具の全体が研磨剤の液中に没入した構成であるため、研磨剤の粘性抵抗等の影響により、加工工具等の回転数を大きくできず、通常の研磨に比較して加工所要時間が非常に長くなり（たとえば数時間から数十時間）、著しく非効率である。
【０００９】
一方、特許文献１には、ボールフィールド容器内を回転して流れる層流状態の研磨剤を、当該容器内に固定されたフィンによって乱して混合を促して乱流状態とし、被加工物の近傍に滞留しようとするスラッジを除去すると共に加工に寄与していない磨剤中の砥粒を加工面に供給することにより、前記非特許文献１のような液中研磨方法の欠点を解消しようとする研磨方法が提供されている。
【００１０】
しかし、この特許文献１の場合には、上述の非特許文献１に比較して加工効率は改善されるものの、液中研磨であることには変わりがなく、上述のように高速研磨による加工時間の短縮は困難であり、液中研磨に依らない一般的な研磨方法と比較してやはり非効率である。
【非特許文献１】（株）新技術開発センター、１９８５年９月発行、小林昭著『超精密加工技術実用マニアル』初版、第７７頁５行目〜１０行目
【特許文献１】特開平８−３２３６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、短い加工所要時間にて摩耗度の比較的大きな光学部品を損傷することなく研磨することが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、摩耗度の比較的大きな光学部品の研磨工程における歩留りや生産性の向上を実現することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点は、光学部品の被加工面に加工工具を接触させ、加工液を供給しつつ前記光学部品と前記加工工具を相対運動させることにより研磨加工を行う研磨方法であって、
前記加工液と共に潤滑油を供給しつつ前記研磨加工を行う研磨方法を提供する。
【００１３】
本発明の第２の観点は、第１の観点に記載の研磨方法において、
前記潤滑油は低粘度の鉱物油からなり、
前記光学部品と前記加工工具との摺動抵抗の増大による振動が発生したとき、または前記振動の発生の予兆を検出したときに、前記鉱物油を間欠的に噴霧して供給する研磨方法を提供する。
【００１４】
本発明の第３の観点は、第１の観点に記載の研磨方法において、
前記光学部品は、摩耗度２００以上および／またはヌープ硬さ５５０以下の物理的性質を有する研磨方法を提供する。
【００１５】
本発明の第４の観点は、第１の観点に記載の研磨方法において、
前記加工工具は樹脂を基材とした加工工具である研磨方法を提供する。
本発明の第５の観点は、光学部品を支持するホルダと、
前記光学部品の被加工面に摺接される加工工具と、
前記加工工具と前記光学部品との間に加工液を供給する第１ノズルと、
前記加工工具と前記光学部品との間に潤滑油を供給する第２ノズルと、
前記光学部品と前記加工工具を相対運動させる駆動機構と、
を含む研磨装置を提供する。
【００１６】
本発明の第６の観点は、第５の観点に記載の研磨装置において、さらに、
前記加工工具および前記ホルダの少なくとも一方の振動および／または回転負荷の変動を検出するセンサと、
前記潤滑油の供給を制御する供給制御弁と、
前記センサを介して検出される前記振動および／または回転負荷の変動に基づいて前記供給制御弁の開度を制御する加工制御手段と、
を含む研磨装置を提供する。
【００１７】
本発明の第７の観点は、第６の観点に記載の研磨装置において、
前記潤滑油は低粘度の鉱物油からなり、
前記加工制御手段は、前記センサを介して前記光学部品と前記加工工具との摺動抵抗の増大による振動を検出したとき、または前記振動の発生の予兆を検出したときに、前記鉱物油が間欠的に噴霧して供給されるように前記供給制御弁を制御する研磨装置を提供する。
【００１８】
本発明の第８の観点は、第５の観点に記載の研磨装置において、
前記光学部品は、摩耗度２００以上および／またはヌープ硬さ５５０以下の物理的性質を有する研磨装置を提供する。
【００１９】
本発明の第９の観点は、第５の観点に記載の研磨装置において、
前記加工工具は樹脂を基材とした加工工具である研磨装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、短い加工所要時間にて摩耗度の比較的大きな光学部品を損傷することなく研磨することが可能な技術を提供することができる。
また、摩耗度の比較的大きな光学部品の研磨工程における歩留りや生産性の向上を実現することが可能な技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である研磨方法を実施する研磨装置の構成の一例を示す略断面図であり、図２は、実施の形態の研磨装置の加工対象の光学部品の物理的性質の一例を示すグラフである。
【００２２】
実施の形態の研磨装置Ｍは、加工工具１、駆動軸１ｂ（駆動機構）、ホルダ３、カンザシ４（駆動機構）、第１ノズル５、および第２ノズル７を備えている。
光学部品等の被加工レンズ２はホルダ３に保持され、自在継手部４ａを介してカンザシ４に傾動自在および回転自在に支持され、加工工具１の加工作用面１ａに揺動可能に当接されている。
【００２３】
加工工具１は、ホルダ３に保持された被加工レンズ２の被加工面２ａに摺接する加工作用面１ａを備え、加工作用面１ａの背面側には、当該加工工具１支持して回転変位、および揺動変位を与える駆動軸１ｂが接続されている。
【００２４】
研磨加工は研磨剤が含まれた加工液６を第１ノズル５から加工工具１の加工作用面１ａに供給しながら行われる。
実施の形態の場合、第１ノズル５の他に第２ノズル７が設けられており、必要に応じて、たとえば、低粘度の鉱物油からなる潤滑油８を加工工具１の加工作用面１ａに、たとえば霧状に噴霧して供給することが可能になっている。
【００２５】
すなわち、実施の形態の研磨装置Ｍの場合には、研磨加工時に、加工液６の供給と同時に、第２ノズル７から加工作用面１ａに対して、たとえば、潤滑油８を間欠的に噴霧しつつ研磨加工を行う。
【００２６】
これにより、研磨加工中に、加工液６および潤滑油８が、被加工レンズ２の被加工面２ａと、加工工具１の加工作用面１ａの間に供給される。
本実施の形態の場合、加工工具１は、一例として高速研磨加工で多く使用されるポリウレタンシート皿で構成されている。
【００２７】
加工開始後、ある時間経過すると被加工レンズ２の被加工面２ａの鏡面化に伴って、加工工具１の加工作用面１ａとの間にスラッジが付着し、また同時に密着力の増加に伴って振動（いわゆるビビリ）が発生して、円滑な研磨を阻害する要因になる。このとき、本実施の形態では、上述の研磨加工を継続しながら、同時に第２ノズル７から加工作用面１ａに、潤滑油８を間欠的に噴霧する。
【００２８】
本実施の形態によれば、被加工レンズ２の被加工面２ａと加工工具１の加工作用面１ａの接触面に潤滑油８が供給されるため、潤滑油８の潤滑効果により、加工作用面１ａと被加工面２ａの間の密着力が低減され、スラッジの排出促進、ビビリ振動の抑止が可能となる。
【００２９】
この場合、潤滑油８は被加工面２ａと加工作用面１ａとの間に浸透しやすくなければならず、また研磨速度を低下させないように低粘度であることが望ましい。また、第２ノズル７から潤滑油８を間欠的に加工作用面１ａに噴霧することにより、潤滑に必要な極少量のみの潤滑油８を供給することができるため、過度の潤滑による研磨能率の低下を起こすことがなく、さらに潤滑油８の使用量の節約や、加工液６と潤滑油８の分離も容易に行うことができる。
【００３０】
本実施の形態によれば、たとえば、加工工具１および被加工レンズ２を研磨液の中に没入させない通常の研磨装置Ｍの構成のままであっても、加工能率を低下させることなく、被加工レンズ２の傷等の発生を防止しつつ、加工工具１の比較的高速な回転等により、高速な研磨を行うことができる。
【００３１】
図２に、光学ガラスの物理的性質である、摩耗度Ａａとヌープ硬さＨＫのグラフを示す。
この図２に示したように、低分散ガラスのグループＧ２は、傷が入りやすいガラスのグループＧ１とともに、一般的な光学ガラスのグループＧ０と比較して、摩耗度Ａａ、ヌープ硬さＨＫが全く異なるグループを形成している。
【００３２】
すなわち、低分散ガラスのグループＧ２および傷が入りやすいガラスのグループＧ１は、摩耗度Ａａが２００以上であり、当該値が２００未満の一般的な光学ガラスのグループＧ０とは摩耗度Ａａの値が明らかに異なっている。
【００３３】
同様に、ヌープ硬さＨＫについてみると、低分散ガラスのグループＧ２および傷が入りやすいガラスのグループＧ１は、概ね５５０以下であるのに対して、一般的な光学ガラスのグループＧ０の場合には、４５０〜８００の広い範囲に分散している。
【００３４】
低分散ガラスのグループＧ２やグループＧ１は表面がやわらかく、摩耗しやすいため、ビビリ振動やスラッジの影響を受けて被加工面２ａに傷が非常に入りやすいが、本実施の形態では、上述のように、低粘度の鉱物油等からなる潤滑油８を加工工具１の加工作用面１ａと被加工レンズ２の被加工面２ａに供給することにより振動が抑えられるので、被加工レンズ２が、たとえば、摩耗度Ａａが２００以上でヌープ硬さＨＫが５５０以下の低分散ガラス等の場合においても、研磨加工中に被加工面２ａを損傷することなく、高速な研磨を効率よく行うことができる。
【００３５】
すなわち、被加工レンズ２が、低分散ガラスのグループＧ２や傷が入りやすいガラスのグループＧ１からなる硝材で構成される場合においても、被加工面２ａの傷の発生を最小限に抑えた高速な研磨加工が可能となる。
【００３６】
換言すれば、低分散ガラスや傷が入りやすいガラスからなる被加工レンズ２の研磨加工工程において、被加工レンズ２の歩留りの向上およびスループットの向上による生産性の向上を実現できる。
【００３７】
なお、上述の例では、加工工具１としてポリウレタンシート皿を用い、砥粒等の研磨剤が含まれた加工液６を供給して研磨を行う場合を例示したが、これに限らず、たとえば、図１における加工工具１の代わりに、樹脂基材に研磨砥粒を分散させた構造の加工工具１−１を用いることもできる。
【００３８】
この加工工具１−１を用いる固定砥粒加工は上述の実施の形態に示す遊離砥粒加工と比べて被加工レンズ２と加工工具１−１の密着力がさらに強くなり、被加工面２ａに傷も入りやすくなるが、本実施の形態のように、低粘度の鉱物油からなる潤滑油８を供給することにより密着力が軽減される。なお、潤滑油８の供給方法は、加工工具１と被加工レンズ２の密着力の強さに応じて、噴霧することなく連続的あるいは間欠的に供給しても良い。
【００３９】
この結果、加工工具１−１を用いる固定砥粒加工においても、ビビリ振動の発生を抑えて、被加工レンズ２の被加工面２ａに傷が発生しない高速な研磨加工が可能となる。
図３は、本実施の形態の変形例である研磨装置の構成を示す略断面図である。この変形例の研磨装置Ｍ１の場合、上述の図１に例示した研磨装置Ｍの構成に加えて、加工制御部１０（加工制御手段）、供給制御弁１１、センサ１２を備えている。
【００４０】
センサ１２は、加工工具１のビビリ振動や、その前兆現象である駆動軸１ｂの回転負荷の変動を検出する機能を備えている。
供給制御弁１１は、第２ノズル７に設けられ、第２ノズル７から供給される潤滑油８の供給の有無や、供給量を制御する機能を備えている。
【００４１】
加工制御部１０は、たとえばマイクロコンピュータ等で構成され、センサ１２から入力される情報（ビビリ振動や、その前兆現象である駆動軸１ｂの回転負荷の変動等）に基づいて、供給制御弁１１の開度を制御することで、第２ノズル７から加工作用面１ａに供給される潤滑油８の供給開始と供給停止のタイミングや供給量を制御する機能を備えている。
【００４２】
そして、加工制御部１０は、研磨加工中にセンサ１２を介して、加工工具１のビビリ振動や前兆現象を監視し、ビビリ振動や前兆現象が検出された場合に、供給制御弁１１を開いて、潤滑油８を加工作用面１ａに供給する動作を自動的に行う。
【００４３】
これにより、加工作用面１ａに対する潤滑油８の供給動作を自動的に最適化することができる。
以上説明したように、上述の本発明の実施の形態によれば、たとえば、低分散ガラス等のように摩耗度が大きく傷が入りやすい硝材からなる被加工レンズ２等の研磨加工を行う場合に、加工速度に制約のある液中研磨等の低速研磨加工に依らずに、加工工具１や固定砥粒を用いた加工工具１−１を用いる一般の高速な研磨加工においても、被加工レンズ２の被加工面２ａに傷等の不良を発生させない研磨加工を実現できる。
【００４４】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態である研磨方法を実施する研磨装置の構成の一例を示す略断面図である。
【図２】研磨装置の加工対象の光学部品の物理的性質の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施の形態である研磨装置の変形例を示す略断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  加工工具
１−１  加工工具
１ａ  加工作用面
１ｂ  駆動軸
２  被加工レンズ
２ａ  被加工面
３  ホルダ
４  カンザシ
４ａ  自在継手部
５  第１ノズル
６  加工液
７  第２ノズル
８  潤滑油
１０  加工制御部
１１  供給制御弁
１２  センサ
Ｍ  研磨装置
Ｍ１  研磨装置
【図１】
2008290174.tif 000003
【図２】
2008290174.tif 000004
【図３】
2008290174.tif 000005