JP2002337052A - ポリッシャ及びポリッシャを用いた研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリッシャを用いて被加工物の表面を高精度
に、しかも効率良く研磨する。 【解決手段】 ポリッシャ４を回転する被加工物Ｗに押
圧させ、回転かつ走査させることにより被加工物Ｗを研
磨する。被加工物Ｗに対向する研磨面４ａが回転軸を中
心とする略リング形状に成形されると共に、研磨面４ａ
が固定砥粒５を配したシート６で覆われているポリッシ
ャを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子又はその
成形用金型の研磨に用いるポリッシャ及びこれを用いた
研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラスやセラミックス等の硬脆材料の加
工において、その表面の研磨加工はポリッシャによって
行われている。図７は特開昭６３−２８５５２号公報に
開示された従来の研磨方法である。

【０００３】この方法は、Ｘ軸方向に移動可能なテーブ
ル台３１上に回転可能な回転テーブル３２を支持した状
態で、回転テーブル３２上にワークＷを保持して研磨を
行うものである。

【０００４】ワークＷの上方には、垂直なＺ軸方向に移
動し、且つＢ軸方向に揺動する図示しない部材の内部に
取り付けられたスピンドルによって回転可能となってい
る研磨スピンドル３３が位置している。研磨スピンドル
３３の先端にはポリッシャ３４が取り付けられている。
ポリッシャ３４はポリウレタン、グロス、ピッチなどの
柔軟性で、弾性を有した材料からなり、先端は球面状に
成形されている。

【０００５】ワークＷへの研磨加工を行うときは、ま
ず、ワークＷとポリッシャ３４を研磨開始位置に移動さ
せる。ワークＷの移動はテーブル台３１をＸ軸方向に移
動させて行い、ポリッシャ３４の移動は研磨スピンドル
３３をＺ軸方向に移動、Ｂ軸方向に揺動させて行う。次
に、回転テーブル３２を回転させてワークＷを回転さ
せ、研磨スピンドル３３を回転させることによりポリッ
シャ３４を回転させる。

【０００６】そして、研磨スピンドル３３をポリッシャ
３４とワークＷが接触し、一定の荷重が負荷される位置
までＺ軸方向に下げる。そして、ワークＷとポリッシャ
３４との間に遊離砥粒３５（図８参照）を供給して研磨
加工を開始する。研磨時の位置決めは、テーブル台３１
をＸ軸方向に、研磨スピンドル３３をＺ軸方向に移動及
びＢ軸方向に揺動させて行い、ワークＷの曲面形状に応
じて制御される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな研磨方法では、図８及び図９に示す問題点を有して
いる。ここで、図８はワークＷとポリッシャ３４との接
触面の拡大断面図、図９は接触面を上方から見た模式図
である。図８に示すようにワークＷの表面には、凹部３
８、凸部３９が存在してしているが、遊離砥粒３５が凸
部３９のみならず、凹部３８にも入り込んで、凸部３９
だけでなく凹部３８も研磨される。このため、研磨後も
ワークＷの表面上には凹凸のうねりが残り、これが面精
度低下の要因となっている。

【０００８】また、図９に示すようにポリッシャ３４と
ワークＷとが巨視的に見て点接触である場合（微視的に
は図８のようであるが、巨視的には点接触と見て良い）
には、研磨工程前のワークＷの表面に存在する研削痕な
どの規則的な輪帯状凹凸３７の方向と、ポリッシャ３４
の回転、揺動およびワークＷの回転で決まる研磨の方向
とが同一となるため、ワークＷの表面に倣って研磨され
てしまい、凸部が優先的に研磨されない不具合が発生す
る。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、ワークの表面を高い面精度で
研磨することが可能なポリッシャ及びポリッシャを用い
た研磨方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【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の発明のポリッシャは、回転する被加工物
に押圧させ、回転かつ走査させることにより被加工物を
研磨するポリッシャにおいて、前記被加工物に対向する
研磨面が回転軸を中心とする略リング形状に成形される
と共に、研磨面が固定砥粒を配したシートで覆われてい
ることを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明の研磨方法は、回転する被
加工物にポリッシャを押圧し、このポリッシャを回転さ
せながら走査させることにより被加工物を研磨する研磨
方法において、被加工物に対向する研磨面がその回転軸
を中心とする略リング形状に成形されていると共に、研
磨面が固定砥粒を配したシートで覆われたポリッシャを
用いることを特徴とする。

【００１２】請求項１及び２の発明によれば、ポリッシ
ャの研磨面が固定砥粒を配したシートで覆われているた
め、固定砥粒が凹凸を有する被加工物の凹部には接触せ
ず凸部にのみ接触するため、被加工物の凸部を優先的に
研磨することができ、面精度の高い研磨が可能となる。
また、ポリッシャの研磨面が回転軸を中心とする略リン
グ形状をなしていることで、ポリッシヤの回転、走査お
よび被加工物の回転で決まる研磨の方向が、被加工物に
存在する研削痕などの規則的な輪帯状凹凸の方向に対し
垂直方向にも作用するため、凸部を優先的に研磨するこ
とができる。

【００１３】請求項３の発明は、請求項２記載の研磨方
法であって、被加工物の研磨工程に応じて、粒径の異な
る固定砥粒を配したシートで覆われたポリッシャを用い
ることを特徴とする。

【００１４】この発明では、粗研磨から仕上げ研磨まで
の各研磨工程に応じて異なる被加工物表面の凹凸の大き
さに対し、粒径の異なる固定砥粒を配したシートで覆わ
れたポリッシヤを用いるため、効率的に被加工物の表面
の凸部を研磨することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施の形
態により具体的に説明する。なお、各実施の形態におい
て、同一の部材は同一の符号を付して対応させてある。

【００１６】（実施の形態１）図１〜図３は本発明の実
施の形態１を示し、図１に示すようにＸ軸方向に移動可
能なテーブル台１上に、回転テーブル２が回転可能に支
持されており、回転テーブル２上にワークＷが保持され
ている。ワークＷは超硬合金によって成形されており、
その直径が２０．０ｍｍとなっている。

【００１７】ワークＷの上方には、垂直なＺ軸方向に移
動し、且つＢ軸方向に揺動する図示しない部材の内部に
取り付けられたスピンドルによって回転可能となってい
る研磨スピンドル３が位置している。研磨スピンドル３
の先端には、ポリッシャ４が取り付けられている。ポリ
ッシャ４は「テフロン（商品名）」からなるフッ素樹脂
により成形されている。また、ポリッシャ４の先端の研
磨面４ａは、外径が直径６．０ｍｍ、内径が直径２．８
ｍｍであり、先端の曲率半径Ｒが１．５ｍｍとなったリ
ング状に成形されている。この場合、先端の研磨面４ａ
はポリッシャ４の回転軸を中心としたリング状に成形さ
れるものである。

【００１８】ポリッシャ４の表面には、図２に示すよう
に固定砥粒５を分散状に保持したシート６が巻かれてお
り、これにより、ポリッシャ４の先端の研磨面４ａ全体
が固定砥粒５に覆われた状態となっている。この場合、
固定砥粒５としては、＃１４０００が用いられている。

【００１９】このような構成によってワークＷへの研磨
を行う場合、まず、研磨スピンドル３（ポリッシャ４）
とワークＷとを回転させる。このとき、ワークＷの回転
数は１００ｒｐｍ、ポリッシャ４の回転数は１２０ｒｐ
ｍとする。そして、ポリッシャ４を研磨開始位置である
ワークＷの外周部（中心から１０ｍｍの位置）に移動さ
せる。ポリッシャ４の移動はテーブル台１をＸ軸方向に
移動させ、研磨スピンドル３をＢ軸方向に揺動させるこ
とにより行う。

【００２０】ポリッシャ４が研磨開始位置に移動した
後、ポリッシャ４とワークＷとが接触し、１２０ｇの荷
重が負荷される位置まで研磨スピンドル３をＺ軸方向に
下げる。この状態で、ポリッシャ４をワークＷの中心部
（０ｍｍ）まで走査させ研磨を行う。ポリッシャ４の走
査は、テーブル台１をＸ軸方向に移動させ、研磨スピン
ドル３をＺ軸方向に移動及びＢ軸方向に揺動させること
により行う。

【００２１】ポリッシャ４を中心部まで走査させた後、
研磨スピンドル３をＺ軸方向に上げ、ワークＷ及びポリ
ッシャ４の回転を止めて研磨を終了する。

【００２２】上記構成による研磨の作用を図２、図３に
示す。図２はシート６とワークＷとの接触面の断面図
で、図３はこれを上部から見た図である。

【００２３】図２に示すように、ポリッシャ４の表面が
固定砥粒５を保持したシート６に巻かれており、このポ
リッシャ４が回転しながら外周部から中心部へ走査する
ことによりワークＷへの研磨が行われる。このとき、ワ
ークＷとポリッシャ４の研磨部位では、固定砥粒５がシ
ート６に保持されているため固定砥粒５はワークＷの凸
部１１と接触するが、凹部１２に入り込まないため凹部
１２と接触することがない。このため、凸部１１への研
磨を行うが、凹部１２は研磨されることがない。従っ
て、うねりの少ない高精度の面精度とすることができ
る。

【００２４】また、図３に示すように、ポリッシャ４の
研磨面４ａがリング状となっているため、ワークＷの表
面に存在している研削痕等の輪帯状凹凸１３に対し、複
数の輪帯状凹凸１３を跨ぐようにワークＷ表面と接触す
る。このため、研磨面４ａ表面の固定砥粒５がワークＷ
と接触している部分では、ポリッシャ４の回転による研
磨方向がワークＷ表面の輪帯状の研削痕に対して垂直方
向にも作用している。これにより、ワークＷの表面に倣
うことなく輪帯状凹凸１３の凸部１１を優先的に研磨し
ている。

【００２５】このような実施の形態によれば、先端の研
磨面４ａがリング状に成形され、しかも固定砥粒５を保
持したシート６を巻き付けてワークＷを研磨することに
より、ワークＷ面上の凹凸の凸部１１だけに固定砥粒５
が接触し、凹部１２には砥粒が接触しないため、凸部１
１だけが優先的に研磨され、うねりの少ない良好な研磨
面を得ることができる。

【００２６】また、ポリッシャ４の研磨面４ａをリング
状にすることにより、研削痕などの規則的な輪帯状の凹
凸に対してポリッシャ４の回転による研磨方向が垂直方
向にも作用するため、凸部を効率良く研磨することがで
きる。

【００２７】（実施の形態２）図４〜図６は本発明の実
施の形態２を示す。この実施の形態においても、図４に
示すように、Ｘ軸方向に移動可能なテーブル台１上に回
転テーブル２が支持され、この回転テーブル２上に超硬
合金製の直径２０．０ｍｍのワークＷが保持されてい
る。また、ワークＷの上方には、Ｚ軸方向に移動し、Ｂ
軸方向に揺動する回転可能な研磨スピンドル３が位置し
ており、研磨スピンドル３にポリッシャ４が取り付けら
れている。

【００２８】ポリッシャ４はステンレスによって成形さ
れており、先端の研磨面４ａは外径が直径６．０ｍｍ、
内径が直径２．８ｍｍのリング状となっている。また、
研磨面４ａの先端面は平坦面となっている。さらに、ポ
リッシャ４には、図５に示すように固定砥粒５を分散状
に保持した弾性の小さなシート６が巻かれている。

【００２９】この実施の形態によってワークＷへの研磨
を行う場合には、実施の形態１と同一の条件で行うこと
ができる。すなわち、回転数１００ｒｐｍでワークＷを
回転させると共に、回転数１２０ｒｐｍでポリッシャ４
を回転させ、ポリッシャ４が研磨開始位置に移動した
後、ポリッシャ４とワークＷとが接触し、１２０ｇの荷
重が負荷される位置まで研磨スピンドル３をＺ軸方向に
下げる。そして、ポリッシャ４をワークＷの中心部（０
ｍｍ）まで走査させ研磨を行う。このときのポリッシャ
４の走査は、テーブル台１をＸ軸方向に移動させ、研磨
スピンドル３をＺ軸方向に移動及びＢ軸方向に揺動させ
ることにより行い、ポリッシャ４を中心部まで走査させ
た後、研磨スピンドル３をＺ軸方向に上げ、ワークＷ及
びポリッシャ４の回転を止めて研磨を終了する。

【００３０】上記構成による研磨の作用を図５、図６に
示し、図５はシート６とワークＷとの接触面の断面図
で、図６はこれを上部から見た図である。

【００３１】図５に示すように、ワークＷとポリッシャ
４の研磨部位では、固定砥粒５がシート６に保持されて
いることにより、固定砥粒５はワークＷの凸部１１と接
触するが、凹部１２に入り込まないため、凸部１１への
研磨を行うが、凹部１２は研磨されることがない。ま
た、固定砥粒５を保持するシート６の弾性を小さくする
ことにより、シート６が凹部１２に食い込むことがない
ため、固定砥粒５の凹部１２内への入り込みをさらに積
極的に防止でき、凹部１２が研磨されず凸部１１だけが
研磨される。

【００３２】また、図６に示すように、ポリッシャ４の
研磨面４ａがリング状となっているため、研磨面４ａ表
面の固定砥粒５がワークＷと接触している部分では、ポ
リッシャ４の回転による研磨方向がワークＷ表面の輪帯
状の研削痕に対して垂直方向にも作用している。これに
より、ワークＷの表面に倣うことなく輪帯状凹凸１３の
凸部１１を優先的に研磨することができる。

【００３３】この実施の形態によれば、先端をリング状
に成形し、研磨面４ａに固定砥粒５を有する弾性の小さ
いシート６を使用したポリッシャで研磨することによ
り、実施の形態１で得られる効果に加えて、ワークＷ表
面の凹凸の凹部へのシート６の食い込みがさらに小さく
なって、固定砥粒５が凹部１２に接触しないようにな
る。この結果、凸部１１だけが選択的に研磨され、凹部
１２はほとんど研磨されることがなく、短時間でうねり
の少ない高精度の研磨を行うことができる。

【００３４】（実施の形態３）この実施の形態３では、
実施の形態１と同様な構成であるが、粒径の異なる固定
砥粒５を配したシート６を数種準備するものである。そ
して、最初にポリッシャ４にシート６を巻き付ける際に
は、最も小さい番手（粗い粒径）の固定砥粒５を配した
シート６を選択し、実施の形態１と同様にしてワークＷ
の研磨を行う。

【００３５】研磨終了後、ワークＷの形状を測定し、凹
凸が小さくなったとき、固定砥粒５の番手を上げた（粒
径を細かくした）シート６をポリッシャ４に巻き付け
て、目標の形状になるまで研磨を繰り返す。

【００３６】この実施の形態では、ワークＷ表面の凹凸
の大きさに応じて段階的に固定砥粒５の粒径を変えて粗
研磨から仕上げ研磨へと複数の工程に分けて研磨するこ
とにより、効率良く凸部を研磨し、うねりの少ない良好
な研磨面を短時間で得ることができる。

【００３７】なお、以上の実施の形態では、ポリッシャ
４の研磨面４ａを閉じたリングとしているが、一部が切
り欠かれている略リング状であっても良い。

【００３８】

【発明の効果】請求項１及び２の発明によれば、ポリッ
シャの研磨面が固定砥粒を配したシートで覆われている
ため、被加工物の凸部を優先的に研磨することができ、
面精度の高い研磨が可能となる。

【００３９】また、ポリッシャの研磨面が回転軸を中心
とする略リング形状をなしていることにより、研磨の方
向が被加工物に存在する研削痕などの規則的な輪帯状凹
凸の方向に対し垂直方向にも作用するため、凸部を優先
的に研磨することができ、効率的な研磨が可能となる。

【００４０】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
の効果を有するのに加えて、粗研磨から仕上げ研磨まで
の各研磨工程に応じて異なる被加工物表面の凹凸の大き
さに対し、粒径の異なる固定砥粒を配したシートで覆わ
れたポリッシャを用いるため、効率的かつ高精度に被加
工物表面の凸部を研磨することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の研磨装置を示す断面図
である。

【図２】実施の形態１の研磨状態を示す断面図及び拡大
断面図である。

【図３】実施の形態１の研磨状態を示す平面図である。

【図４】本発明の実施の形態２の研磨装置を示す断面図
である。

【図５】実施の形態２の研磨状態を示す断面図及び拡大
断面図である。

【図６】実施の形態２の研磨状態を示す平面図である。

【図７】従来の研磨装置を示す断面図である。

【図８】従来の研磨装置の研磨状態を示す断面図及び拡
大断面図である。

【図９】従来の研磨装置の研磨状態を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

４ ポリッシャ ４ａ 研磨面 ５ 固定砥粒 ６ シート Ｗ ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C049 AA04 AA07 AA09 AA16 CA01 3C058 AA07 AA09 AA11 AA14 CA02 CA05 CA06 CB01 3C063 AA10 AB05 BH09 EE02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する被加工物に押圧させ、回転かつ
   走査させることにより被加工物を研磨するポリッシャに
   おいて、前記被加工物に対向する研磨面が回転軸を中心
   とする略リング形状に成形されると共に、研磨面が固定
   砥粒を配したシートで覆われていることを特徴とするポ
   リッシャ。
2. 【請求項２】 回転する被加工物にポリッシャを押圧
   し、このポリッシャを回転させながら走査させることに
   より被加工物を研磨する研磨方法において、被加工物に
   対向する研磨面がその回転軸を中心とする略リング形状
   に成形されていると共に、研磨面が固定砥粒を配したシ
   ートで覆われたポリッシャを用いることを特徴とする研
   磨方法。
3. 【請求項３】 被加工物の研磨工程に応じて、粒径の異
   なる固定砥粒を配したシートで覆われたポリッシャを用
   いることを特徴とする請求項２記載の研磨方法。