CN114555293A - 光学玻璃用研磨工具，光学玻璃用研磨工具的制造方法及光学玻璃的研磨方法 - Google Patents

Abstract

该光学玻璃用研磨工具是将用树脂(13)包覆研磨磨粒(12)而得到的多个研磨材料(11)一体化而形成的、具有气孔(14)的光学玻璃用研磨工具(10)，研磨磨粒容积率为50‑85％，树脂容积率为15‑50％，气孔容积率为20％以下，上述研磨材料(11)的平均粒径为10μm以下。

Description

光学玻璃用研磨工具，光学玻璃用研磨工具的制造方法及光 学玻璃的研磨方法

技术领域

本发明涉及光学玻璃用研磨工具，光学玻璃用研磨工具的制造方法及光学玻璃的研磨方法。

本发明基于2019年12月17日在日本提交的特愿2019-227565号要求优先权，将其内容援引于此。

背景技术

以往，为了得到高表面精度的半导体制造装置部件、光学部件，使用了研磨磨粒的直径微细的研磨工具。

例如，在专利文献1中记载了由平均粒径为0.01-2.0μm(微米)的研磨磨粒与平均粒径为0.1-20μm的树脂粒子的混合物形成的研磨工具。该研磨工具的研磨磨粒容积率为20-60％，树脂容积率(粘结剂容积率)为30-50％，气孔容积率为40％以下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-207632号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在光学玻璃的研磨中，对S-FPL51等柔软的玻璃材料进行研磨时，若研磨工具内的研磨磨粒过大、或者研磨磨粒在树脂内的分散性差、密度存在不均，则容易对光学玻璃造成损伤。另外，若研磨磨粒过小，则在研磨S-FPL51或S-LAH系玻璃材料等时，剥落的研磨磨粒或树脂会固着于光学玻璃表面，或者研磨工具容易因研磨阻力而崩坏、寿命变短。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供能够进行抑制对光学玻璃的损伤和固着物的产生并且长期得到良好的表面精度的研磨的光学玻璃用研磨工具、光学玻璃用研磨工具的制造方法及光学玻璃的研磨方法。

用于解决课题的手段

作为上述课题的解决手段，本发明的方式具有以下的构成。

(1)本发明的一个方式的光学玻璃用研磨工具是将用树脂包覆研磨磨粒而得到的多个研磨材料一体化而形成的、具有气孔的光学玻璃用研磨工具，其中，研磨磨粒容积率为50-85％，树脂容积率为15-50％，气孔容积率为20％以下，所述研磨材料的平均粒径为10μm以下。

(2)本发明的一个方式的光学玻璃用研磨工具中，所述研磨磨料的平均粒径可以为0.4μm以下，并且多分散指数可以小于0.25。

(3)本发明的一个方式的光学玻璃用研磨工具的制造方法是上述(1)所述的光学玻璃用研磨工具的制造方法，其中，将所述研磨磨粒与所述树脂混合而生成混合物，将所述混合物喷雾干燥，得到所述研磨磨粒被所述树脂包覆而成的粉体，将所述粉体进一步粉碎而制成平均粒径为10μm以下的成型粉，在加热下对所述成型粉进行加压。

(4)本发明的一个方式的光学玻璃的研磨方法是使用了上述(1)所述的光学玻璃用研磨工具和加工液的光学玻璃的研磨方法，其中，使所述研磨磨粒的Zeta电位与光学玻璃的Zeta电位彼此为相同符号，且使绝对值为40mV(毫伏)以上。

发明的效果

根据本发明的光学玻璃用研磨工具、光学玻璃用研磨工具的制造方法及光学玻璃的研磨方法，能够抑制对光学玻璃的损伤和固着物的产生，并且能够长期精加工成良好的表面精度。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的光学玻璃用研磨工具的结构的放大示意图。

图2是本发明的第二实施方式的光学玻璃用研磨工具的制造方法的流程图。

图3是表示本发明的第三实施方式的光学玻璃的研磨方法的图。

图4是使用上述光学玻璃的研磨方法的情况下的光学玻璃的研磨面的图像。

图5是代替上述光学玻璃的研磨方法中的加工液而使用纯水的情况下的光学玻璃的研磨面的图像。

具体实施方式

以下，参照图1对本发明的第一实施方式进行说明。

图1是本发明的第一实施方式的光学玻璃用研磨工具10的结构的放大示意图。光学玻璃用研磨工具10是将用树脂13包覆研磨磨粒12而得到的多个(复数个)研磨材料11一体化而形成的。光学玻璃用研磨工具10具有气孔14。例如，气孔14是将多个球状的研磨材料11一体化时产生的间隙(空间)。

研磨磨粒12可以由各种金属的化合物或各种矿物的化合物等材料形成。作为研磨磨粒12的形成材料，例如优选氧化铈等。

树脂13可以由各种树脂材料形成。作为树脂13的形成材料，例如优选酚醛树脂。

研磨材料11的平均粒径优选为10μm以下。例如，从抑制对光学玻璃的损伤或固着物的产生的观点出发，研磨材料11的平均粒径更优选为5-10μm的范围。

将研磨磨粒12的容积在光学玻璃用研磨工具10的容积中所占的比例作为“研磨磨粒容积率”。研磨磨粒容积率优选为50-85％的范围。需要说明的是，研磨磨粒容积率越大，光学玻璃用研磨工具10中有助于研磨的部分越增加，因此能够提高研磨的效率。例如，从提高研磨效率的观点出发，研磨磨粒容积率更优选为65-85％的范围。

将树脂13的容积在光学玻璃用研磨工具10的容积中所占的比例作为“树脂容积率”。树脂容积率优选为15-50％的范围。需要说明的是，通过使树脂容积率为适度的值，能够具有对研磨磨粒12的适度的保持力。

将气孔14的容积在光学玻璃用研磨工具10的容积中所占的比例作为“气孔容积率”。气孔容积率优选为20％以下。

需要说明的是，气孔容积率越大，能够越容易使因研磨而磨损的研磨磨粒12剥落。由此，能够促进使新的研磨磨粒12在光学玻璃用研磨工具10的表面露出的自生作用。例如，从促进上述自生作用的观点出发，气孔容积率更优选为10-20％的范围。

另外，气孔14具有作为用于将因研磨而剥落的研磨磨粒12、树脂13排出的空间的作用。需要说明的是，光学玻璃用研磨工具10也可以不具有气孔14。例如，也可以采取使光学玻璃的表面与剥落的研磨磨粒12及树脂13之间具有斥力的对策等。

如上构成的光学玻璃用研磨工具10中，研磨材料11的平均粒径为10μm以下。

根据该构成，由于研磨材料11是微细的，因此能够进行抑制对光学玻璃的损伤和固着物的产生并且长期得到良好的表面精度的研磨。

在本实施方式中，研磨磨粒12也可以使用氧化铈以外的材料。例如，作为优选使用的材料(研磨磨粒12的形成材料)，可以举出氧化锆、氧化铝、氧化硅、碳化硅、碳酸钙、碳酸钠等。

在本实施方式中，树脂13也可以使用酚醛树脂以外的材料。例如，作为优选使用的材料(树脂13的形成材料)，可以举出苯酚、环氧、三聚氰胺、聚氨酯、聚酰亚胺等热固性树脂；丙烯腈、丁二烯及苯乙烯的共聚物、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯等热塑性树脂。

在本实施方式中，研磨磨粒12的平均粒径可以为0.4μm以下，并且多分散指数可以小于0.25。根据该构成，研磨磨粒12的粒径变小且均匀。例如，在研磨S-FPL53或萤石等软度高的玻璃材料时，也能够进行抑制损伤和固着物的产生并且长期得到良好的表面精度的研磨。

接着，参照图2对本发明的第二实施方式进行说明。第二实施方式是用于制造第一实施方式的光学玻璃用研磨工具的光学玻璃用研磨工具的制造方法。图2是本发明的第二实施方式的光学玻璃用研磨工具的制造方法20的流程图。

如图2所示，光学玻璃用研磨工具的制造方法20中，首先准备上述研磨磨粒12(例如氧化铈)和树脂13(例如酚醛树脂)。

在工序P1中，将研磨磨粒12与例如利用N-甲基-2-吡咯烷酮等溶解的树脂13混合，生成在树脂13中分散有研磨磨粒12的混合物。

接着，在工序P2中，利用喷雾干燥(spraydry)使在树脂13中分散有研磨磨粒12的混合物干燥，形成研磨磨粒12被树脂13包覆而成的粉体。

接着，在工序P3中，将上述粉体进一步粉碎，进行分级，形成平均粒径为10μm以下的成型粉。

接着，在工序P4中，将上述成型粉填充到模具中，一边加热一边加压，得到规定形状的成型体。

最后，在工序P5中，将上述成型体烧结，完成光学玻璃用研磨工具10。

具有上述工序的光学玻璃用研磨工具的制造方法20中，通过对在树脂13中分散有研磨磨粒12的混合物进行喷雾干燥的工序P2，能够使光学玻璃用研磨工具10的研磨材料11的粒径微细，能够使树脂13中的研磨磨粒12的分散均匀。另外，通过在成型时进行加热的工序P4，即使研磨磨粒12微细，也能够提高光学玻璃用研磨工具10的耐磨损性，延长其寿命。

接着，参照图3对本发明的第三实施方式进行说明。第三实施方式是使用第一实施方式的光学玻璃用研磨工具10的光学玻璃的研磨方法。图3是表示第三实施方式的光学玻璃的研磨方法30的图。

如图3所示，光学玻璃的研磨方法30使用光学玻璃用研磨工具10、旋转台31、保持装置15、加工液喷射器32和加工液33来进行。

光学玻璃用研磨工具10具有与光学玻璃M的被削面S(表面)对应的弯曲的研磨面P。

旋转台31能够以固定于固定位置的第一轴L(旋转轴)为中心进行旋转。旋转台31具有相对于第一轴L垂直的第一面T。

保持装置15能够以可平行移动和旋转移动的第二轴N(旋转轴)为中心进行旋转。保持装置15具有垂直于第二轴N的第二面F。

加工液喷射器32具有能够喷射加工液33的喷射口。

光学玻璃的研磨方法30按照以下的顺序进行。

首先，将光学玻璃M固定于旋转台31的第一面T上，以第一轴L为中心使旋转台31旋转。作为光学玻璃M，例如使用S-FPL51或S-LAH系玻璃材料等。

接着，将光学玻璃用研磨工具10固定于保持装置15的第二面F上，以第二轴N为中心使保持装置15旋转。

接着，从加工液喷射器32的喷射口喷射加工液33，使其与光学玻璃M的被削面S接触。利用加工液33，使研磨磨粒12的Zeta电位与光学玻璃M的Zeta电位彼此为相同符号、且使绝对值为40mV以上。作为加工液33，例如可以使用六偏磷酸钠水溶液。

接着，通过移动保持装置15，使光学玻璃M的被削面S与光学玻璃用研磨工具10的研磨面P接触，由此进行光学玻璃M的研磨。

具有以上工序的光学玻璃的研磨方法30使研磨磨粒12的Zeta电位与光学玻璃M的Zeta电位彼此为相同符号，且使绝对值为40mV以上。由此，能够抑制在光学玻璃M的表面产生损伤。此外，由于在研磨磨粒12与光学玻璃M之间产生斥力，因此能够抑制从光学玻璃用研磨工具10剥落的微细的研磨磨粒12及树脂13固着于光学玻璃M的表面。

在本实施方式中，加工液33也可以使用六偏磷酸钠以外的材料的水溶液。作为优选使用的材料(加工液33中使用的材料)，可以举出羧酸系等各种表面活性剂、焦磷酸钠、磷酸钠等。

使用实施例和比较例进一步对本发明进行说明。本发明的技术范围不受实施例和比较例的内容的任何限制。

实施例1是通过第二实施方式的光学玻璃用研磨工具的制造方法制造的第一实施方式的光学玻璃用研磨工具。比较例1及比较例2相对于实施例1变更了气孔容积率及成型工序的内容。

(光学玻璃用研磨工具及制造方法的构成)

实施例1具有以下构成。

ο研磨磨粒

·材料：氧化铈

·平均粒径：0.35μm

多分散指数：0.19

ο树脂材料：酚醛树脂

ο研磨磨粒与树脂的容积比：3：1

ο气孔容积率：16％

ο成型粉平均粒径：10μm

ο加热温度：150℃

ο加压压力：60MPa(兆帕)

ο烧结温度：175℃

比较例1与实施例1的不同点在于，在成型工序中使加热温度为100℃；以及气孔容积率为24％。

比较例2与实施例1的不同点在于，在成型工序中未进行加热；以及气孔容积率为25％。

(耐磨损性评价)

对于实施例1、比较例1和比较例2，将S-FPL51连续研磨10次，测定加工前后的表面的退缩量(μm)。在此，退缩量相当于以光学玻璃的加工前的表面为基准的加工后的表面的磨损量。需要说明的是，进行第三实施方式的光学玻璃的研磨方法，加工液使用六偏磷酸钠水溶液(浓度0.5wt％)。

将测定结果示于表1。

[表1]

如表1所示，将在成型工序中进行了加热的实施例1与未进行加热的比较例2进行比较时，进行了加热的实施例1中光学玻璃用研磨工具的表面的退缩量小。由此可以确认，通过成型工序中的加热，耐磨损性提高。

另外，将在成型工序中进行了加热的实施例1与比较例1进行比较时，气孔容积率小的实施例1中光学玻璃用研磨工具的表面的退缩量小。由此认为，退缩量与气孔容积率相关。

(研磨品质评价)

接着，在使用实施例1的光学玻璃用研磨工具和加工液进行第三实施方式的光学玻璃的研磨方法的情况下、以及使用纯水代替加工液的情况下，对研磨后的光学玻璃的研磨面进行观察。需要说明的是，研磨对象的光学玻璃为S-FPL51。作为加工液，使用羧酸系表面活性剂的0.5wt％水溶液。利用该加工液，研磨磨粒的Zeta电位为-75mV，光学玻璃的Zeta电位为-55mV，彼此符号相同。

图4是使用上述光学玻璃的研磨方法的情况下(使用加工液的情况下)的光学玻璃的研磨面的图像。图5是使用纯水代替上述光学玻璃的研磨方法中的加工液的情况下的光学玻璃的研磨面的图像。

如图5所示，在代替加工液而使用纯水的情况下，可以确认在光学玻璃的研磨面上产生损伤C和固着物A。

另一方面，如图4所示可知，通过使用加工液，能够抑制在光学玻璃的研磨面上产生损伤C和固着物A。

以上，对本发明的各实施方式及实施例进行了说明，但本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内改变构成要素的组合、或对各构成要素施加各种变更、或删除。

符号说明

10 光学玻璃用研磨工具

11 研磨材料

12 研磨磨粒

13 树脂

14 气孔

15 保持装置

31 旋转台

32 加工液喷射器

33 加工液。

Claims (4)

1.一种光学玻璃用研磨工具，其是将用树脂包覆研磨磨粒而得到的多个研磨材料一体化而形成的、具有气孔的光学玻璃用研磨工具，其中，

研磨磨粒容积率为50％-85％，

树脂容积率为15％-50％，

气孔容积率为20％以下，

所述研磨材料的平均粒径为10μm以下。

2.如权利要求1所述的光学玻璃用研磨工具，其中，所述研磨磨粒的平均粒径为0.4μm以下，且多分散指数小于0.25。

3.一种光学玻璃用研磨工具的制造方法，其为权利要求1所述的光学玻璃用研磨工具的制造方法，其中，

将所述研磨磨粒与所述树脂混合而生成混合物，

将所述混合物喷雾干燥，得到所述研磨磨粒被所述树脂包覆而成的粉体，

将所述粉体进一步粉碎，制成平均粒径为10μm以下的成型粉，

在加热下对所述成型粉进行加压。

4.一种光学玻璃的研磨方法，其为使用权利要求1所述的光学玻璃用研磨工具和加工液的光学玻璃的研磨方法，其中，

使所述研磨磨粒的Zeta电位与光学玻璃的Zeta电位彼此为相同符号，且使绝对值为40mV以上。

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