JP2002187063A

JP2002187063A - 成形型の研磨方法、平滑処理方法

Info

Publication number: JP2002187063A
Application number: JP2000390425A
Authority: JP
Inventors: Makoto Miyazawa; 信宮沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ファイニングパッドやダイヤシート、不織布
製研磨パッド等の研磨部材を用いることなく、成形型の
研磨や平滑処理を実現する成形型の研磨方法、平滑処理
方法を提供する。【解決手段】スラリおよび／またはペースト中に粒子
状のポリマーを含むことにより、成形型を平滑加工や研
磨加工する際、曲面形状を有する各種ポリシャの表面に
貼り付けて使用する研磨部材を不要とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形型の研磨方法
および平滑処理方法に関し、特にスラリおよび／または
ペーストを用いた成形型の研磨方法および平滑処理方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業分野の中で光学部品と呼ばれるもの
としては、カメラレンズ、望遠鏡用レンズ、顕微鏡用レ
ンズ、ステッパー用集光レンズ、眼鏡レンズ等に代表さ
れる光学レンズの他に、プリズム、カバーガラス、光学
フィルタ等を挙げることができる。これらの光学部品を
成形する方法としては、カーブゼネレータや旋盤などに
よる形状創成方法と成形型を用いた射出成形、ホットプ
レス、熱成形などの成形方法を例示できる。中でも成形
型を用いた成形は、広く行われている製造方法の一つ
で、樹脂製品の場合、熱可塑性樹脂の射出成形、熱硬化
性樹脂や紫外線硬化樹脂による注型重合成形等が例示で
きる。

【０００３】前記射出成形により製造される成形品とし
ては、パソコンやプリンタ、テレビ、ＣＲＴあるいは液
晶ディスプレイ等の筐体やピックアップレンズ等が代表
例として例示できる。また、前記注型重合成形により製
造される成形品としては、眼鏡レンズに代表されるプラ
スチックレンズが例示できる。

【０００４】中でもプラスチック眼鏡レンズは、注型重
合成形法によって製造される比率が高く、その際、ガラ
ス製の成形型が用いられる。以下に、プラスチック眼鏡
レンズ成形用ガラス型（以降、ガラス型とする）の製造
方法について説明する。

【０００５】ガラス型は、一般的に形状創成法あるいは
ホットプレス法、熱成形法のいずれかによって製造され
る。ここでは、ガラス型の製造方法として最もポピュラ
ーな成形方法である形状創成法について説明する。

【０００６】従来、ガラス型の形状創成法は、仕上げ寸
法よりも肉厚の厚い一般的にセミフィニッシュレンズと
呼ばれる研磨加工前のガラスレンズ（以下セミフィニッ
シュレンズとする）を、ピッチあるいはアロイと呼ばれ
る低融点合金を用いて研磨用の保持具に固定し、この保
持具に固定したセミフィニッシュレンズを設計値に応じ
て所望の曲面形状となるようにカーブゼネレータで粗削
りした後、ラッピング加工に似た砂掛け加工と研磨加工
が施され、レンズの光学面を精密に仕上げることが行わ
れている。中でも図２に示す砂掛け加工と研磨加工で
は、鋳物等をその素材とした曲面形状を有する硬質の研
磨皿（以降、硬質ポリシャとする）が用いられる。ま
た、加工の目的に応じて硬質ポリシャ表面に異なる種類
の研磨パッドを貼り付け、砂掛け加工および研磨加工を
行っている。具体的には、砂掛け加工の目的は、粗削り
された表面をある程度の表面粗さになるまで平滑すると
ともに粗削り時に発生した形状誤差を硬質ポリシャ形状
に合うように削りとることにある。その加工は、＃１０
０から＃１０００程度のダイヤシートと呼ばれる砂掛け
加工用の研磨パッドを硬質ポリシャの表面に貼り付け、
水をかけながら行われる。前記の粗削りの状態によって
異なるが、最終的にはＲｍａｘで１０μｍ以下の表面粗
さが得られるまで２回以上に分けて加工されるのが通常
である。

【０００７】続く研磨加工の目的は、砂掛け加工された
表面を更に平滑にし所望の光学面に仕上げることにあ
る。研磨加工では、砂掛け加工で使用した硬質ポリシャ
かこれと同一形状の硬質ポリシャ表面に発泡ウレタン等
からなる研磨加工用の研磨パッドを貼り付け、ＣｅＯ_２
等の砥粒を加工液中に分散させたスラリを供給しながら
行われる。

【０００８】また、近年では前記の硬質ポリシャを用い
ずにゴム等の弾性材で中空ドーム状のポリシャ（以降、
弾性ポリシャとする）を構成し、この弾性ポリシャの表
面に研磨パッドを貼り付けるとともに圧縮空気３を前記
中空ドーム内に送り込み、ワーク形状に倣って研磨加工
を行う方法も特開平８−２０６９５２に示されている。

【０００９】一方、これら砂掛けおよび研磨加工で使用
される研磨パッドの多くは、前記ポリシャの曲面形状に
馴染むように図３に示すような花びら形状をしており、
図２に示す硬質ポリシャ１３、もしくは図示しない弾性
ポリシャの表面に貼り付けて用いられる。

【００１０】もう一例として、射出成形用の金型の製造
方法について説明する。例えば、非球面レンズ成形用金
型の製造プロセスは、大きく分けて形状創成加工と研磨
加工とからなる。まず、精密ＮＣ研削盤や精密ＮＣ旋盤
などで所望の非球面形状に形状創成する。通常１μｍ以
下の形状精度を要求され、超高精度光学レンズになると
０．１〜０．３μｍ程度の形状精度を満足する必要があ
る。その後、形状創成された金型表面にダイヤモンドペ
ースト等の研磨剤を塗布した上で、小径の硬質ポリシャ
あるいは弾性ポリシャを用いＮＣ研磨機や作業者の手磨
きにより、所望の表面粗さになるまで研磨する。この研
磨方法では、粒度の異なる数種類のダイヤモンドペース
トを用意しておき、平滑処理となる粗磨き、研磨となる
仕上げ磨きといった具合に２段階以上に分けて行うのが
一般的である。また、硬質ポリシャあるいは弾性ポリシ
ャの表面にはシート状の不織布やクロス、ウレタンなど
が配され、前記の研磨のステップによってこれらの研磨
部材を適宜選択、交換して使用する。なお、研磨のステ
ップによってはペーストとスラリを併用することもあ
る。通常、研磨上がりの表面粗さはＲａ１０ｎｍ以下が
要求される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ガラス型の製造方法に示した、硬質ポリシャあるいは弾
性ポリシャの表面に研磨パッドを貼り付ける方法では、
前記ポリシャの表面に直接研磨パッドを貼り付けてい
る。従って、加工が完了した後に前記ポリシャの表面か
ら使用済みの研磨パッドを剥がす際、研磨パッドと前記
ポリシャの表面との間に作業者の指の爪や先端が薄く鋭
角なヘラなどを挿入してパッド剥がし作業を行う必要が
あり、多大な工数を必要としている。

【００１２】また、弾性ポリシャを用いる場合は、その
原理上、ワークを前記ポリシャに押し付けた力で弾性部
材がワーク形状に応じて変形する。よって、研磨パッド
と前記ポリシャとの間の接着強度が不十分だとワークの
エッジが接着部分に侵入し易くなり、場合によっては加
工途中で研磨パッドが前記ポリシャ表面から剥がれてし
まうことがある。研磨パッドが剥がれると、剥がれた研
磨パッドがワーク表面にキズをつけてしまうため、大抵
の場合は所望の外観品質を得ることができなくなる。従
って、少なくとも加工完了までの接着力を確保するため
に、強力な接着強度を有する接着材料を用いらざるを得
ない。その結果、加工完了後に研磨パッドを前記ポリシ
ャ表面から剥がす時には、塩化メチレンやアセトン等の
有機溶剤を使用して接着剤を溶解する必要があった。更
に、弾性ポリシャを用いる場合は、ダイヤシートのよう
な柔軟性の無い研磨パッドをポリシャ表面に貼り付ける
ことができないため、弾性ポリシャを用いて平滑処理
（砂掛け加工）を行うことは不可能であった。

【００１３】更には、このような従来の研磨パッドの貼
り付け方法では、研磨パッドを剥す作業は前述している
ように手作業に頼らざるを得ないため、使用済みの研磨
パッドを剥がす作業の自動化は、その構成上非常に困難
な状況にあった。

【００１４】以上、プラスチック眼鏡レンズ成形用のガ
ラス型を製造する際の砂掛け加工と研磨加工、および非
球面レンズ成形用金型の製造プロセスを例に挙げ説明し
た。しかしながら、これらの問題点は前記の具体例に限
ったものではなく、曲面形状を有する各種ポリシャおよ
びダイヤシート、発泡ウレタンパット、クロス、不織布
製研磨パッド等の研磨部材を用いて様々な成形型を砂掛
け加工や研磨加工する際には共通した課題であった。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、光学レンズ等の成形型を砂掛け加工や研磨加工する
際、曲面形状を有する各種ポリシャの表面に貼り付けて
使用する研磨部材を不要とする成形型の研磨方法および
平滑処理方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため鋭意検討を重ねた結果、スラリおよび／ま
たはペーストを用いた成形型の研磨方法および平滑処理
方法において、前述のダイヤシート、不織布、ウレタ
ン、クロス等の研磨部材の使用をやめ、前記スラリおよ
び／またはペースト中にポリマー粒子および砥粒を含む
ことが有効であることを知見した。

【００１７】すなわち、スラリおよび／またはペースト
中に粒子状のポリマーを含むことにより、砥粒がポリマ
ー粒子の表面に付着あるいは突き刺さり保持される。そ
して、曲面形状を有する各種ポリシャとワークとの間に
砥粒が保持されたポリマー粒子が介在することによりワ
ークが削りとられ、研磨あるいは平滑化が行われる。ワ
ークの材質、形状などに合わせて砥粒やポリマーの粒径
および材質を適宜選択することで平滑処理も鏡面研磨も
可能となる。その結果、前記の各種研磨部材を不要とす
るので、加工の前後に必須であった各種研磨部材の貼
付、剥離といった作業が不要となる。従って、それに付
随していた工数を削減できるばかりでなく容易に前記工
程の自動化が可能となる。

【００１８】また、弾性ポリシャを用いる場合では、ポ
リシャに強力に接着された前記の各種研磨部材を剥がす
必要がないので、塩化メチレンやアセトン等の有機溶剤
も不要となった。

【００１９】更に、従来は不可能に近かった弾性ポリシ
ャを用いた平滑処理も可能となった。従って、請求項１
に記載の発明は、スラリおよび／またはペーストを用い
た成形型の研磨において、前記スラリおよび／またはペ
ースト中にポリマー粒子および砥粒を含むことを特徴と
する成形型の研磨方法を提供する。

【００２０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の成
形型の研磨方法において、曲面を有するポリシャを用い
て研磨することを特徴とする成形型の研磨方法を提供す
る。

【００２１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の成
形型の研磨方法において、前記曲面を有するポリシャは
弾性を有することを特徴とする成形型の研磨方法を提供
する。

【００２２】請求項４記載の発明は、請求項２または３
記載の成形型の研磨方法において、前記曲面を有するポ
リシャは中空構造であることを特徴とする成形型の研磨
方法を提供する。

【００２３】請求項５記載の発明は、請求項１〜４いず
れかに記載の成形型の研磨方法において、前記成形型が
プラスチックレンズ用成形型であることを特徴とする成
形型の研磨方法を提供する。

【００２４】請求項６記載の発明は、請求項１〜４いず
れかに記載の成形型の研磨方法において、前記成形型が
ガラスレンズ用成形型であることを特徴とする成形型の
研磨方法を提供する。

【００２５】請求項７記載の発明は、請求項１〜４いず
れかに記載の成形型の研磨方法において、前記成形型が
液晶表示体のカバー部材用成形型であることを特徴とす
る成形型の研磨方法を提供する。

【００２６】請求項８記載の発明は、スラリおよび／ま
たはペーストを用いた成形型の平滑処理において、前記
スラリおよび／またはペースト中にポリマー粒子および
砥粒を含むことを特徴とする成形型の平滑処理方法を提
供する。

【００２７】請求項９記載の発明は、請求項８記載の成
形型の平滑処理方法において、曲面を有するポリシャを
用いて平滑化することを特徴とする成形型の平滑処理方
法を提供する。請求項１０記載の発明は、請求項９記載
の成形型の平滑処理方法において、前記曲面を有するポ
リシャは弾性を有することを特徴とする成形型の平滑処
理方法を提供する。

【００２８】請求項１１記載の発明は、請求項９または
１０記載の成形型の平滑処理方法において、前記曲面を
有するポリシャは中空構造であることを特徴とする成形
型の平滑処理方法を提供する。

【００２９】請求項１２記載の発明は、請求項８〜１１
いずれかに記載の成形型の平滑処理方法において、前記
成形型がプラスチックレンズ用成形型であることを特徴
とする成形型の平滑処理方法を提供する。

【００３０】請求項１３記載の発明は、請求項８〜１１
いずれかに記載の成形型の平滑処理方法において、前記
成形型がガラスレンズ用成形型であることを特徴とする
成形型の平滑処理方法を提供する。

【００３１】請求項１４記載の発明は、請求項８〜１１
いずれかに記載の成形型の平滑処理方法において、前記
成形型が液晶表示体のカバー部材用成形型であることを
特徴とする成形型の平滑処理方法を提供する。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。本発明は、スラリおよ
び／またはペーストを用いて成形型を研磨または平滑処
理する場合の全般に適用できることは言うまでもない。
すなわち、下記の実施の形態に制限されるものではな
い。

【００３３】図１は、本発明の研磨方法の一実施形態を
示す概要図で、ポリマー粒子５と砥粒６を含む加工液７
をワーク１と中空の弾性ポリシャ２の間に供給するとと
もに、図示しない相対および回転運動機構によりワーク
１と弾性ポリシャ２とを摺り合わせ研磨加工する概略図
を表している。

【００３４】本発明で用いるポリマー粒子５の材質とし
ては、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ナイロン樹脂等の
各種樹脂類が例示できるが、適度に弾性を有するもので
あれば、これらに限るわけではない。ポリマー粒子の弾
性としては、望ましくは被加工物と同等かそれ以下の硬
さを有し、なおかつ砥粒よりも低い硬度であることが好
ましい。また、ポリマー粒子径としては、ワーク１の材
質や混合する砥粒６の材質や砥粒径にもよるが、０．１
〜３００μｍ程度のもの、望ましくは１〜８０μｍ程度
のものを用いることが好ましい。

【００３５】一方、砥粒の粒径は、所望の光学面や金型
面を得るための鏡面研磨の場合であれば、０．０１〜３
μｍ程度のもの、望ましくは０．０２〜２μｍ程度のも
のを用いることが好ましい。また、平滑処理に用いる場
合であれば、平滑度合いに応じて、１〜５００μｍ程度
のものを用いることができる。また、砥粒６の材質とし
ては、ワーク１の材質が金属であれば、ダイヤモンド粒
子、ガラスであればＣｅO_２などが例示できる。

【００３６】図１には、ポリシャとして弾性材からなる
中空のものを例示したが、ワークの形状に応じて硬質タ
イプのポリシャを選択しても構わないし、中実の弾性ポ
リシャも選択可能である。また、図１に示す中空の弾性
ポリシャ２の弾性材の素材としては、厚さ０．１〜１０
ｍｍ、ＪＩＳＡ硬さ（タイプＡデュロメ−タ）１０〜
１００、ヤング率１０^２〜１０^３Ｎ・ｃｍ^−２、耐熱
温度１００℃までの範囲の物性を有するニトリルゴムが
望ましいが、これら以外にも上記物性を示すものであれ
ば、天然ゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、シリコ
ンゴム、フッ素ゴムや他の素材を用いても良い。また、
弾性ポリシャ２はポリシャ内部の圧力調整により、その
形状をコントロールするわけだが、ポリシャ内部に供
給、または封止する流体としては空気、水等が例示でき
る。

【００３７】また、硬質ポリシャの材質としては、従来
技術でも例示した鋳物、アルミニウム、硬化プラスチッ
ク、発泡ウレタン等を挙げることができる。

【００３８】以下に、一例として、プラスチック眼鏡レ
ンズの成形用ガラス型で、凸面側が光学的に仕上げ済み
で、凹面側を所望の曲面形状に研削加工した後に、ポリ
シャで研磨加工して鏡面化する場合について説明する。

【００３９】まず、従来と同様に前記ガラス型の元とな
るセミフィニッシュレンズをホットプレスによって成形
する。凸面側は、成形時に所望の形状が得られている。
次に、成形されたセミフィニッシュレンズをブロック冶
具に貼り付け、続いて形状創成工程でセミフィニッシュ
レンズの凹面を、設計値を満足する形状に削り出す。研
削により創成されたセミフィニッシュレンズ（以降、ワ
ーク１と呼ぶ）を研磨装置に取り付け、ポリマー粒子５
および砥粒６を含む加工液７を図示しない加工液供給手
段によりワーク１と弾性ポリシャ２との間に供給した。
なお、ポリマー粒子５としては粒径７μｍのウレタン樹
脂を、また、砥粒６としては中心粒径が１．０μｍのＣ
ｅO_２を、弾性ポリシャ２としては形状が半球状で厚さ
２．５ｍｍ、ＪＩＳＡ硬さ（タイプＡデュロメ−タ）
９０のニトリルゴムを用いた。なお、弾性ポリシャ２
は、０．６ＭＰａの圧縮空気をポリシャ内部に供給して
形状をコントロールした。これらの条件のもと、ワーク
１と弾性ポリシャ２をそれぞれ回転するととも図示しな
い運動機構により相対的に揺動させ、また図示しない加
圧手段により研磨圧力４を付加することにより、従来と
同等以上の光学面を得ることができた。結果、従来の研
磨パッドを用いない研磨加工を実現した。

【００４０】

【発明の効果】本発明の成形型の研磨方法、平滑処理方
法によれば、スラリおよび／またはペースト中に粒子状
のポリマーを含むことにより、光学レンズ等の成形型を
砂掛け加工や研磨加工する際、曲面形状を有する各種ポ
リシャの表面に貼り付けて使用する研磨部材を不要とす
ることが可能となった。加えて、これら研磨部材に付随
する付帯作業工数や研磨部材の剥離に必要であった有機
溶剤を一切不要とすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨方法の一実施形態を示す概要図で
ある。

【図２】従来技術の研磨方法の一実施形態を示す概要図
である。

【図３】従来技術の研磨方法に用いられる研磨部材（ダ
イヤシート）の一例を示す概要図である。

【符号の説明】

１ワーク２弾性ポリシャ３圧縮空気４研磨圧力５ポリマー粒子６砥粒７加工液８ダイヤシート９ガラス型１０ブロック冶具１１ワーク保持部１２研磨部材１３剛体の研磨皿１４ポリシャ保持部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スラリおよび／またはペーストを用いた
成形型の研磨において、前記スラリおよび／またはペー
スト中にポリマー粒子および砥粒を含むことを特徴とす
る成形型の研磨方法。
【請求項２】請求項１記載の成形型の研磨方法におい
て、前記ポリマー粒子は弾性を有することを特徴とする成形
型の研磨方法。
【請求項３】請求項１または２記載の成形型の研磨方
法において、曲面形状を有するポリシャを用いて研磨することを特徴
とする成形型の研磨方法。
【請求項４】請求項３記載の成形型の研磨方法におい
て、前記曲面形状を有するポリシャは弾性を有することを特
徴とする成形型の研磨方法。
【請求項５】請求項３または４記載の成形型の研磨方
法において、前記曲面形状を有するポリシャは中空構造であることを
特徴とする成形型の研磨方法。
【請求項６】請求項１〜５いずれか記載の成形型の研
磨方法において、前記成形型はプラスチックレンズ用成形型であることを
特徴とする成形型の研磨方法。
【請求項７】請求項１〜５いずれか記載の成形型の研
磨方法において、前記成形型がガラスレンズ用成形型であることを特徴と
する成形型の研磨方法。
【請求項８】請求項１〜５いずれか記載の成形型の研
磨方法において、前記成形型が液晶表示体のカバー部材用成形型であるこ
とを特徴とする成形型の研磨方法。
【請求項９】スラリおよび／またはペーストを用いた
成形型の平滑処理において、前記スラリおよび／または
ペースト中にポリマー粒子および砥粒を含むことを特徴
とする成形型の平滑処理方法。
【請求項１０】請求項９記載の成形型の平滑処理方法
において、前記ポリマー粒子は弾性を有することを特徴とする成形
型の平滑処理方法。
【請求項１１】請求項９または１０記載の成形型の平
滑処理方法において、曲面形状を有するポリシャを用いて平滑することを特徴
とする成形型の平滑処理方法。
【請求項１２】請求項１１記載の成形型の平滑処理方
法において、前記曲面形状を有するポリシャは弾性を有することを特
徴とする成形型の平滑処理方法。
【請求項１３】請求項１１または１２記載の成形型の
平滑処理方法において、前記曲面形状を有するポリシャは中空構造であることを
特徴とする成形型の平滑処理方法。
【請求項１４】請求項９〜１３いずれか記載の成形型
の平滑処理方法において、前記成形型がプラスチックレンズ用成形型であることを
特徴とする成形型の平滑処理方法。
【請求項１５】請求項９〜１３いずれか記載の成形型
の平滑処理方法において、前記成形型がガラスレンズ用成形型であることを特徴と
する成形型の平滑処理方法。
【請求項１６】請求項９〜１３いずれか記載の成形型
の平滑処理方法において、前記成形型が液晶表示体のカバー部材用成形型であるこ
とを特徴とする成形型の平滑処理方法。