JP2003062751A

JP2003062751A - うねり除去方法、研磨装置、被加工物、光学素子成形用金型、光学素子および印刷処理装置

Info

Publication number: JP2003062751A
Application number: JP2001253316A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Endo; 弘之遠藤; Kenichi Ichikawa; 憲一市川; Hidetoshi Sakae; 英利寒河江
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間に精度のよい加工を行えること。【解決手段】被加工面７の研磨前の形状測定結果と所
望の設計形状との誤差から除去量を決定し、回転する工
具１と被加工面７との間に荷重を発生させ荷重付加方向
を被加工面７の法線方向と一致させる法線制御によりう
ねりを除去するうねり除去方法であって、前記被加工面
７と同一材質でかつ形状は同一または略同一または平面
であるテスト加工面上に前もって局所的な溝形状を形成
して研磨する工程と、前記除去量からの誤差が所定値以
下となるように種々の加工条件によってその除去量の異
なる前記溝形状を重ね合わせて除去形状に近似した形状
をモデリングするモデリング工程と、を含んだことを特
徴とするうねり除去方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子および光
学素子を成形するための金型等の加工技術に関し、特
に、いわゆる法線制御を行ううねり除去方法もしくはこ
れに関連する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加工技術に関しては、たとえば、
特開平６−１７０７６３号公報、特開平７−６８４５６
号公報または特開平１１−２４５１５２号公報に開示さ
れる技術が挙げられる。

【０００３】特開平６−１７０７６３号公報に開示され
る技術は、同一装置で研磨軌道生成を自動的に得るとと
もに、研磨工程を実施できる研磨方法を提供することを
目的とし、まず、装置に測定用ツールを取り付ける。続
いて、ワークの研磨領域を研磨ツールのワークへの接触
有効半径単位で直交する２軸方向にそれぞれ分割し、該
分割線を研磨パターンとして該パターンに沿って研磨領
域をならう。このとき、力覚センサで検出される力が設
定値になるようにインピーダンス制御を行い分割線の交
点位置における曲面の位置および曲面データを得る。最
後に、研磨用ツールを取り付け、得られたデータに基づ
いて、研磨経路決定しインピータンス制御によって研磨
動作を行う。

【０００４】また、特開平７−６８４５６号公報に開示
される技術は、軸対称でない高精度の精密金型や非球面
レンズ等の研磨加工を自動化・高精度化し得る修正研磨
加工方法を提供することを目的とし、制御装置で制御さ
れるＮＣ工作機械の主軸頭に自己倣い研磨装置と自動計
測装置を設置し、加工物の表面の計測及び修正研磨加工
を行い、計測時、機械の移動誤差補正及び熱ドリフト補
正を行うと共に計測結果から１パス当りの実研磨量を監
視し、これから次回の研磨量を推定し、かつ、次回の研
磨回数を設定し、同時に、研磨量のバラツキによるオー
バシュートを防止するため、修正係数を導入する。

【０００５】また、特開平１１−２４５１５２号公報に
開示される技術は、光学曲面の表面形状を高精度に仕上
げ研磨するとともに、光学曲面の研磨加工の効率化を図
ることを目的とし、ワーク保持具に取り付けたワークの
光学曲面を研磨する研磨装置にあって、ワークの光学曲
面を回転しながら加工するポリシャを先端に備えた研磨
ヘッドと、研磨ヘッドを配設してポリシャを光学曲面の
法線方向に押圧するスライダと、ポリシャを回転させる
モータと、スライダに配設した研磨ヘッドに備えたポリ
シャをワークの光学曲面に対して当接または離反するよ
うに移動させるＺ軸機構部と、研磨ヘッドに取り付けら
れて研磨ヘッドとともに移動する非接触変位計とを備え
る。そして、光学曲面にポリシャが当接している状態
で、光学曲面と非接触変位計との距離を測定しつつ所望
の光学曲面の形状に研磨する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では以下の問題点があった。すなわち、従来の研磨
による形状修正方法では形状測定から修正研磨の工程を
複数回繰り返すことを行って所望の精度を達成している
ため短時間に精度のよい加工を行うことができないとい
う問題点があった。

【０００７】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、短時間に精度のよい加工を行うことができることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載のうねり除去方法は、被加工面の
研磨前の形状測定結果と所望の設計形状との誤差から除
去量を決定し、回転する工具と前記被加工面との間に荷
重を発生させ荷重付加方向を当該被加工面の法線方向と
一致させる法線制御によりうねりを除去するうねり除去
方法であって、前記被加工面と同一材質でかつ形状は同
一または略同一または平面であるテスト加工面上に前も
って局所的な溝形状を形成して研磨する工程と、記除去
量からの誤差が所定値以下となるように種々の加工条件
によってその除去量の異なる前記溝形状を重ね合わせて
除去形状に近似した形状をモデリングするモデリング工
程と、含んだことを特徴とする。

【０００９】この請求項１にかかる発明によれば、除去
量を表現するモデルを所定の長さを持った種々の加工条
件によってその除去量の異なる溝形状を重ね合わせて作
成することにより、簡易に素早く加工条件を得ることが
できる。

【００１０】また、請求項２に記載のうねり除去方法
は、請求項１に記載のうねり除去方法において、前記モ
デリング工程では、前記被加工面のうねりの最短波長の
１／４以下の長さを持った溝形状を重ね合わせることに
より前記除去形状に近似した形状をモデリングすること
を特徴とする。

【００１１】この請求項２にかかる発明によれば、除去
を行う対象とするうねりの最短波長の１／４以下の長さ
を持った種々の加工条件による溝形状を重ね合わせるこ
とで、対象とするうねりの最短波長に対応することがで
き正確なうねり除去を実現することができる。

【００１２】また、請求項３に記載のうねり除去方法
は、請求項１または２に記載のうねり除去方法におい
て、前記工具の回転数、前記工具の前記被加工面での滞
留時間、前記工具と被加工面との間の圧力もしくは荷重
のうちのいずれか一つ以上の条件と当該条件にしたがっ
て研磨された溝形状との関係を予め求めておき、前記モ
デリング工程において当該関係を利用することにより前
記被加工面を研磨する条件を決定することを特徴とす
る。

【００１３】この請求項３にかかる発明によれば、工具
回転数、工具の滞留時間、圧力あるいは荷重のうちのい
ずれか一つ以上の条件と溝形状との関係を求めておき、
その関係を利用して加工条件を決定することと、加工条
件と溝形状との関係が簡単に正確に求めることができる
ことで、除去量を正確に見積もることとそこから加工条
件を正確に決定することができる。

【００１４】また、請求項４に記載のうねり除去方法
は、請求項１、２または３に記載のうねり除去方法にお
いて、前記送り移動させる方向と前記法線方向とに垂直
な方向であるピック方向への移動量を、前記被加工面の
うねりが所定値以下になるように決定することを特徴と
する。

【００１５】この請求項４にかかる発明によれば、ピッ
ク方向のうねりが所定値以下になるようにピック量を決
定することで研磨により新たなうねりを発生させること
なく、精度良いうねり除去を実現することが可能とな
る。

【００１６】また、請求項５に記載のうねり除去方法
は、請求項４に記載のうねり除去方法において、実験に
より実際に得られた溝形状を実験的に重ね合わせたとき
のピック方向のうねりが所定値以下になるように前記ピ
ック方向への移動量を決定することを特徴とする。

【００１７】また、請求項６に記載のうねり除去方法
は、請求項４に記載のうねり除去方法において、実験に
より実際に得られた溝形状を算術的に加算して重ね合わ
せたときのピック方向のうねりが所定値以下になるよう
に前記ピック方向への移動量を決定することを特徴とす
る。

【００１８】この請求項５または６にかかる発明によれ
ば、ピック量決定が正確に行えて、精度良いうねり除去
を実現することができる。

【００１９】また、請求項７に記載のうねり除去方法
は、請求項１に記載のうねり除去方法において、うねり
の最短波長の１／２以下の間隔で前記被加工面の形状測
定データを取得し、前記最短波長をしきい値とするロー
パスフィルタにより高周波成分を除去したデータを準備
し、前記除去量が、前記データと設計形状との誤差から
決定することを特徴とする。

【００２０】この請求項７にかかる発明によれば、除去
を行う対象とするうねり波長の最短波長の１／２以下の
間隔の被加工面の研磨前の形状測定データとすること
で、ローパスフィルタにかけることが可能となり、うね
り波長の最短波長の値をしきい値とするローパスフィル
タによって高周波成分を除去したデータを準備すること
で対象とするうねりに関してのデータを得ることが可能
となる。

【００２１】また、この請求項７にかかる発明によれ
ば、工具が被加工面の法線方向から見て直線状に送り移
動して被加工面の端でピックするように予め決められた
ツールパス上の送り移動方向は除去を行う対象とする波
長の最短波長の１／４以下の溝形状の長さと同じ間隔
で、準備した形状測定データと設計形状との誤差量のデ
ータを得ることで対象とするうねりの波長に対応するこ
とができ、正確なうねり除去を可能とする。

【００２２】また、請求項８に記載のうねり除去方法
は、請求項１に記載のうねり除去方法において、うねり
の最短波長の１／２以下の間隔で前記被加工面の形状測
定データを取得し、うねりの最短波長と最長波長をしき
い値とするバンドパスフィルタにより高周波成分と低周
波成分とを除去したデータを準備し、前記除去量が、前
記データと設計形状との誤差から決定することを特徴と
する。

【００２３】この請求項８にかかる発明によれば、除去
を行う対象とするうねり波長の最短波長の１／２以下の
間隔の被加工面の研磨前の形状測定データとすること
で、バンドパスフィルタにかけることが可能となり、う
ねり波長の最短波長と最長波長の値をしきい値とするバ
ンドパスフィルタによって除去対象とするうねりのデー
タを準備することで対象とするうねりに関してのデータ
を得ることが可能となる。

【００２４】また、この請求項８にかかる発明よれば、
工具が被加工面の法線方向から見て直線状に送り移動し
て被加工面の端でピックするように予め決められたツー
ルパス上の送り移動方向は除去を行う対象とする波長の
最短波長の１／２以下の溝形状の長さと同じ間隔で、準
備した形状測定データと設計形状との誤差量のデータを
得ることで対象とするうねりの波長に対応することがで
き、正確なうねり除去を可能とする。

【００２５】また、請求項９に記載のうねり除去方法
は、請求項７または８に記載のうねり除去方法におい
て、前記データと工具の軌跡であるツールパス上の形状
測定データが一致しない位置についての除去量を、当該
位置の近接点にあたる位置の形状測定データから補間し
た除去量とすることを特徴とする。

【００２６】この請求項９にかかる発明によれば、形状
測定データから準備したデータとツールパス上のデータ
の位置が一致しないところは、ツールパス上のデータの
位置の近接点にあたる位置の形状測定データから準備し
たデータを補間した除去量とすることで、除去量データ
の抜けがないようにすることができ、決められたツール
パスにおける加工条件を決定でき、うねり除去を実現す
ることが可能となる。

【００２７】また、請求項１０に記載のうねり除去方法
は、請求項１〜９のいずれか一つに記載のうねり除去方
法において、前記除去量に対して、予め実験的に求めて
おいた除去量であって対象とするうねり波長より短く工
具接触幅よりも短い高周波うねりが除去可能な除去量を
加算した除去量を採用することを特徴とする。

【００２８】この請求項１０にかかる発明によれば、得
られた除去量のデータに対して、予め実験的に求めてお
いた、対象とするうねり波長より短く、かつ工具接触幅
よりも短い高周波うねりが除去可能な除去量を加算して
研磨における除去量を決定することで、対象とするうね
り波長より短く、かつ工具接触幅よりも短い高周波うね
りが除去可能になるとともに、対象とするうねりを精度
良く除去することができる。

【００２９】また、請求項１１に記載のうねり除去方法
は、請求項１〜１０のいずれか一つに記載のうねり除去
方法において、研磨加工中にインプロセスで工具のクリ
ーニングを行うことを特徴とする。

【００３０】この請求項１１にかかる発明によれば、研
磨加工中にインプロセスで工具のクリーニングを行うこ
とで、工具回転数、工具の滞留時間、圧力あるいは荷重
のうちのいずれか一つ以上の条件と溝形状との関係をば
らつかせないことが可能となる。

【００３１】また、請求項１２に記載の研磨装置は、請
求項１〜１１のいずれか一つに記載のうねり除去方法を
実現する制御手段を具備したことを特徴とする。

【００３２】この請求項１２にかかる発明によれば、決
定したツールパス、加工条件に基づいて制御されること
を特徴とする研磨装置によって、正確なうねり除去を達
成することができる。

【００３３】また、請求項１３に記載の被加工物は、請
求項１〜１１のいずれか一つに記載のうねり除去方法に
より研磨されたことを特徴とする。

【００３４】この請求項１３にかかる発明によれば、請
求項１から１２におけるうねり除去方法および研磨装置
により研磨されたことで設計形状に対してうねりを除去
された被加工物を得ることができる。

【００３５】また、請求項１４に記載の光学素子成形用
金型は、請求項１〜１１のいずれか一つに記載のうねり
除去方法により研磨されたことを特徴とする。

【００３６】この請求項１４にかかる発明によれば、高
性能な光学素子を得ることができる。

【００３７】また、請求項１５に記載の光学素子は、請
求項１４に記載の光学素子成形用金型により成形された
ことを特徴とする。

【００３８】この請求項１５にかかる発明によれば、請
求項１４における光学素子成形用金型によって成形され
た光学素子により、たとえば、高性能な印刷処理装置を
得ることができる。

【００３９】また、請求項１６に記載の印刷処理装置
は、請求項１５に記載の光学素子を搭載したことを特徴
とする。

【００４０】この請求項１６にかかる発明によれば、請
求項１５における光学素子を搭載した印刷処理装置を得
ることで、高速かつ高精細な印字または画像を得ること
ができる。

【００４１】換言すれば、従来の研磨による形状修正方
法は形状測定から修正研磨の工程を複数回繰り返すこと
を行って所望の精度を達成しているが、本発明では一回
の工程で所望の精度を達成できて、かつ数ｍｍの波長を
持つうねりを除去可能な研磨加工を行う。

【００４２】本発明によれば、数ｍｍの波長という短波
長に対応したデータでもデータ量を極力少なくすること
ができ、データ処理も短時間で完了する。さらに、加工
前の形状測定データと設計形状から速く簡単に正確な加
工条件を設定可能で、その加工条件での研磨を実現す
る。

【００４３】さらに、本発明のうねり除去方法と研磨装
置で得られた光学素子用の金型を使用して成形された光
学素子を搭載した高速で高精細な印刷が可能な印刷装置
を得ることができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。（実施の形態）図１は、本実施の形態のうねり除去方法
を実施する加工装置の一例を示した図である。図示した
ように、加工装置１０は、回転する工具１が直動スライ
ド３を兼ねたスピンドルに固定されている。荷重発生機
構部５により直動スライド３に所定の荷重が与えられ、
その荷重が工具１に伝達されて工具１と被加工物２０の
被加工面７との間に荷重が発生する。

【００４５】発生した荷重は荷重センサ４により検知さ
れ、所定の荷重となるように制御部（図示せず）により
フィードバック制御される。この制御は、たとえばパソ
コンから荷重発生機構部５へ指令を出すことにより行わ
れる。被加工物２０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸、およ
び、Ｘ軸（Ｙ軸）と平行な回転軸であるＡ軸（Ｂ軸）の
２軸の動きによって、被加工面７の法線を工具１の荷重
付加方向と一致させるいわゆる法線制御がなされること
により加工される。

【００４６】この法線制御により被加工面７が平面の場
合はそのまま、曲面の場合はその曲面を概略平面に展開
した面に対して加工を考えればよいこととなる。ここで
「概略平面」と表現したのは、被加工面７がシリンダ形
状のときにはその面を平面に展開することができるが、
それ以外の曲面の場合は完全な平面に展開することが不
可能であるためである。その場合どの程度の平面に展開
するかは目的とする精度によって検討され決定されるべ
き事項である。

【００４７】図２は、所望の設計形状（実線）と、研磨
前の形状である被加工面形状（点線）との関係を示した
説明図である。図示したように、加工装置１０は、測定
結果（被加工面形状）からの誤差に基づいて除去量を決
定する。

【００４８】図３は、被加工面を概略平面に展開した面
上を工具が被加工面の法線方向から見て直線状に送り移
動し、被加工面の端で等間隔でピックするツールパスの
一例を示した説明図である。また、図４は、工具による
除去量を表現するための溝形状を示した図である。ここ
で溝形状とは被加工面７上で工具１をある加工条件によ
り送り方向に所望の長さだけ送って加工したときに生成
される除去形状をいう。加工は、図４に示した様に、送
り方向に所望の長さを持った溝形状を重ね合わせて除去
量を表現するモデルを作成して行う。

【００４９】図５は、送り方向に所望の長さを持った溝
形状を重ね合わせて除去量を表現したモデルの一例を示
した図である。ある波長のうねりを表現するにはその波
長の１／４以下の間隔のデータが必要であるので、送り
方向の溝の長さは除去対象とするうねりの最短波長の１
／４以下とする必要がある。ここで図５に示した例で
は、簡単のため同一加工条件における溝形状を重ね合わ
せたモデルになっている。

【００５０】図６は、被加工面を法線方向から見た図で
ある。図示したように、加工装置１０は、溝形状をツー
ルパス上に等間隔で配列させている。図４に示した溝の
深さは加工条件によって変化するので、様々な深さの溝
を重ね合わせることによって図５に示したような除去量
を表現するモデルを作成する。加工装置１０は、このモ
デルと、所望の設計形状と、被加工面７の研磨前の形状
測定結果との誤差から除去量を決定し、所望の誤差以下
となるように被加工面７上の各位置における工具１の加
工条件を決定する。

【００５１】なお、一つの溝形状に相当する部分は同一
加工条件により制御する。加工装置１０は、全体の加工
条件を決定するために、予め工具１の回転数、工具１の
滞留時間、圧力あるいは荷重のうちのいずれか一つ以上
の条件と溝形状との関係を設定しておき、あるピック量
でその溝形状が重ね合わさったときにどのような除去深
さになるかを予め取得しておく。これにより、短時間で
簡単に加工条件を求めることができる。

【００５２】ツールパス上の各位置で求めた加工条件に
よる溝形状を重ね合わせて図５のような除去量を表現す
るモデルを作成する。このようにして求めた除去量を表
現するモデルは所望の設計形状と被加工面の研磨前の形
状測定結果との誤差から決定された除去量とほぼ一致し
ており、両者間の誤差が発生している位置の加工条件を
修正して、その誤差が所望の値以下になるように加工条
件を決定する。

【００５３】ツールパスを決定するときにはピック量を
決定する必要があるが、ピック方向のうねりが所定値以
下になるようにピック量を決定する。たとえばうねり除
去によって５０ｎｍ以下のうねり量を目的とする場合は
その１／１０の５ｎｍ以下になるようにピック量を決定
する。

【００５４】たとえば、図４のような溝形状を実験によ
り実際に求めて、この加工条件でピック量を変化させ、
ピック量とその時のピック方向に発生するうねりとの関
係からそのうねりが所定値以下になるようにピック量を
決定する。また、図４のような溝形状を実験で求めて、
この溝形状を算術的に加算して重ね合わせるシミュレー
ションを行い、ピック量とピック方向に発生するうねり
との関係からそのうねりが所定値以下になるようにピッ
ク量を決定してもよい。

【００５５】次に、準備した形状測定データから設計形
状との誤差量のデータを得る際の説明を行う。除去を行
う対象とするうねり波長のうち最短波長の１／２以下の
間隔で被加工面７の研磨前の形状データを形状測定結果
から得る。その形状データから除去を行う対象とするう
ねり波長の最短波長の値をしきい値としてローパスフィ
ルタによって高周波成分を除去したデータを得る。ま
た、その形状データから除去を行う対象とするうねり波
長の最短波長と最長波長の値をしきい値としてバンドパ
スフィルタによって除去対象とするうねりのデータを得
てもよい。

【００５６】加工装置１０は、ローパスフィルタとバン
ドパスフィルタとを研磨の目的によって使い分けるが、
うねりと形状を補正する目的であればローパスフィルタ
を、うねりのみを補正する目的であればバンドパスフィ
ルタを使用するのが好ましい。ここでフィルタをかける
ときに最短波長の１／２以下の間隔でデータがあればフ
ィルタリングが可能となる。

【００５７】以上の工程を経て得られるデータを図７の
Ｓ００、Ｓ１０…、Ｓ０１、Ｓ１１…、Ｓｉｊであると
して説明する。なお、ここで、Ｓｉｊは平面上の位置デ
ータとその平面に対して垂直方向の高さデータから構成
されているものとする。また、予め決められたツールパ
ス上における送り方向に、除去を行う対象とするうねり
の波長の最短波長の１／４以下の間隔で位置を決める。
図７にはこの位置をＴ００、Ｔ１０…、Ｔ０１、Ｔ１１
…、Ｔｉｊで示している。

【００５８】これらの各位置において設計形状と被加工
面の研磨前の形状測定結果との誤差を求めることが必要
となる。そこでツールパス上の各位置において、たとえ
ばＴ００においてその近接点であるＳ００、Ｓ１０、Ｓ
０１、Ｓ１１の４点から補間を行い、その位置の形状測
定結果からの高さデータを得る。その高さデータとＴ０
０の位置における設計形状データから得られる高さデー
タとの誤差データをＴ００として得る。Ｔ００は（Ｘ０
０，Ｙ００，δＺ００）と表現されるものとする。すな
わち、平面上の位置データ（Ｘ００，Ｙ００）と誤差デ
ータ（δＺ００）を有するものとする。

【００５９】ここで補間の方法の一例を説明する。たと
えばＴ００の位置における形状測定データから得られる
高さデータをＴ００Ｄとし、図８に示すようにＴ００が
Ｓ００からＸ方向にａ、Ｙ方向にｃ移動した位置にあ
り、またＳ１１からＸ方向に−ｂ、Ｙ方向に−ｄ移動し
た位置にあるとする。

【００６０】まずＳ００とＳ０１から補間したＴ００’
とＳ１０とＳ１１から補間したＴ００”の高さデータを
求め、Ｔ００’とＴ００”から補間してＴ００Ｄを求め
る。このとき、Ｓｉｊの高さデータをＳｉｊＤとする
と、図８を参照して、Ｔ００Ｄ＝（ｂ×ｄ×Ｓ００Ｄ＋ａ×ｄ×Ｓ０１Ｄ＋ａ
×ｃ×Ｓ１１Ｄ＋ｂ×ｃ×Ｓ１０Ｄ）／（ａ＋ｂ）（ｃ
＋ｄ）と算出できる。

【００６１】または、Ｓ００、Ｓ０１、Ｓ１１、Ｓ１０
の高さデータの平均値を形状測定データから得られるＴ
００における高さデータＴ００Ｄとする方法を採用して
もよい。あるいは、近接のＳ００、Ｓ１１、Ｓ１０から
求めてもよい。ここではツールパスと形状測定データの
位置を一致しない場合について説明したが、できるだけ
一致させて正確な誤差量のデータを得るようにしてもよ
い。

【００６２】Ｔｉｊが求められることによって、ツール
パス上の所定の間隔を持った各位置において誤差データ
が得られる。その誤差データが除去量データになるわけ
であるが、対象とするうねり波長より短く、かつ工具１
の接触幅よりも短い高周波うねりを除去するために実験
的に求めておいた除去量を加算したものを研磨の除去量
とする。

【００６３】以上の手法により決められたツールパス上
の各位値における加工条件による研磨を行う。次に、こ
のうねり除去方法の実施例について説明する。

【００６４】（実施例）球に工具軸２を結合した工具１
を使用しダイヤモンドスラリーを滴下しながら、所定の
荷重を１．０［Ｎ］に設定して、工具１の回転数を１０
０ｒｐｍ、工具１の送り速度を４０〜１２０ｍｍ／ｍｉ
ｎとして、ステンレス製金型の加工を行った。なお、工
具１の送り速度を変化させたことが工具１の滞留時間を
変化させたことに対応する。研磨加工中に工具１に対し
て軟質材を押し付けることによって付着した切粉を除去
することを行った。これにより当初求めた加工条件と溝
形状の関係の変動を抑えることができた。加工されてう
ねりが除去された金型を使用して、うねりのない光学素
子を成形した。その光学素子を搭載した印刷処理装置に
よって高速で高精細な印刷が可能になった。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうねり除
去方法（請求項１）によれば、除去量を表現するモデル
を所定の長さを持った種々の加工条件によってその除去
量の異なる溝形状を重ね合わせることで作成することに
より、簡易に素早く加工条件を得ることが可能となる。

【００６６】また、本発明のうねり除去方法（請求項
２）によれば、除去を行う対象とするうねりの最短波長
の１／４以下の長さを持った種々の加工条件による溝形
状を重ね合わせることで、対象とするうねりの最短波長
に対応することができ正確なうねり除去を実現すること
が可能となる。

【００６７】また、本発明のうねり除去方法（請求項
３）によれば、工具回転数、工具の滞留時間、圧力ある
いは荷重のうちのいずれか一つ以上の条件と溝形状との
関係を求めておき、その関係を利用して加工条件を決定
することで、加工条件と溝形状との関係が簡単に正確に
求めることができ、除去量を正確に見積もることとそこ
から加工条件を正確に決定することが可能となる。

【００６８】また、本発明のうねり除去方法（請求項
４）によれば、ピック方向のうねりが所定値以下になる
ようにピック量を決定することで研磨により新たなうね
りを発生させることなしに、精度良いうねり除去を実現
することが可能となる。

【００６９】また、本発明のうねり除去方法（請求項５
または請求項６）によれば、ピック量決定が正確に行
え、精度良いうねり除去を実現することが可能となる。

【００７０】また、本発明のうねり除去方法（請求項
７）によれば、除去を行う対象とするうねり波長の最短
波長の１／２以下の間隔の被加工面の研磨前の形状測定
データとすることで、ローパスフィルタにかけることが
可能となり、うねり波長の最短波長の値をしきい値とす
るローパスフィルタによって高周波成分を除去したデー
タを準備して、対象とするうねりに関するデータを得る
ことが可能となる。

【００７１】また、工具が被加工面の法線方向から見て
直線状に送り移動して被加工面の端でピックするように
予め決められたツールパス上の送り移動方向は、除去を
行う対象とする波長の最短波長の１／４以下の溝形状の
長さと同じ間隔で、準備した形状測定データと設計形状
との誤差量のデータを得て、対象とするうねりの波長に
対応することが可能となり、正確なうねり除去ができ
る。

【００７２】また、本発明のうねり除去方法（請求項
８）は、除去を行う対象とするうねり波長の最短波長の
１／２以下の間隔の被加工面の研磨前の形状測定データ
とすることで、バンドパスフィルタにかけることが可能
となり、うねり波長の最短波長と最長波長の値をしきい
値とするバンドパスフィルタにより、除去対象とするう
ねりのデータを準備でき、対象とするうねりに関しての
データを得ることが可能となる。

【００７３】また、工具が被加工面の法線方向から見て
直線状に送り移動して被加工面の端でピックするように
予め決められたツールパス上の送り移動方向は、除去を
行う対象とする波長の最短波長の１／４以下の溝形状の
長さと同じ間隔で、準備した形状測定データと設計形状
との誤差量のデータを得ることで、対象とするうねりの
波長に対応することが可能となり、正確なうねり除去が
可能となる。

【００７４】また、本発明のうねり除去方法（請求項
９）によれば、形状測定データから準備したデータとツ
ールパス上のデータの位置が一致しないところは、ツー
ルパス上のデータの位置の近接点にあたる位置の形状測
定データから準備したデータを補間した除去量とするこ
とで、除去量データの抜けがないようにすることがで
き、決められたツールパスにおける加工条件が決定可能
となり、うねり除去を実現することができる。

【００７５】また、本発明のうねり除去方法（請求項１
０）によれば、得られた除去量のデータに対して、予め
実験的に求めておいた、対象とするうねり波長より短
く、かつ工具接触幅よりも短い高周波うねりが除去可能
な除去量を加算して研磨における除去量を決定すること
で、対象とするうねり波長より短く、かつ工具接触幅よ
りも短い高周波うねりが除去可能になるとともに、対象
とするうねりを精度良く除去することが可能となる。

【００７６】また、本発明のうねり除去方法（請求項１
１）によれば、研磨加工中にインプロセスで工具のクリ
ーニングを行うことで、工具回転数、工具の滞留時間、
圧力あるいは荷重のうちのいずれか一つ以上の条件と溝
形状との関係をばらつかせないことが可能となる。

【００７７】また、本発明の研磨装置（請求項１２）に
よれば、決定したツールパス、加工条件に基づいて制御
されるので、正確なうねり除去を達成することが可能と
なる。

【００７８】また、本発明の被加工物（請求項１３）に
よれば、請求項１から１２におけるうねり除去方法およ
び研磨装置により研磨されたことで設計形状に対してう
ねりを除去された被加工物を得ることができる。

【００７９】また、本発明の光学素子成形用金型（請求
項１４）によれば、請求項１から１２におけるうねり除
去方法および研磨装置により研磨されたこと高性能な光
学素子を得ることが可能となる。

【００８０】また、本発明の光学素子（請求項１５）に
よれば、請求項１４における光学素子成形用金型によっ
て成形された光学素子により、高性能な印刷処理装置を
得ることが可能となる。

【００８１】また、本発明の印刷処理装置（請求項１
６）によれば、請求項１５における光学素子を搭載した
印刷処理装置により、高速かつ高精細な印字または画像
を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態のうねり除去方法を実施する加工
装置の一例を示した図である。

【図２】所望の設計形状（実線）と、研磨前の形状であ
る被加工面形状（点線）との関係を示した説明図であ
る。

【図３】被加工面を概略平面に展開した面上を工具が被
加工面の法線方向から見て直線状に送り移動し、被加工
面の端で等間隔でピックするツールパスの一例を示した
説明図である。

【図４】工具による除去量を表現するための溝形状を示
した図である。

【図５】送り方向に所望の長さを持った溝形状を重ね合
わせて除去量を表現したモデルの一例を示した図であ
る。

【図６】被加工面を法線方向から見た図である。

【図７】被加工面の拡大図である。

【図８】補間データを得る際の説明図である。

【符号の説明】

１工具２工具軸３直動スライド４荷重センサ５荷重発生機構部７被加工面１０加工装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C001 KA01 KB07 TA03 TB03 3C034 AA13 AA19 BB91 CA05 CB04 3C049 AA03 AA11 BB02 BB06 BB08 CA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工面の研磨前の形状測定結果と所望
の設計形状との誤差から除去量を決定し、回転する工具
と前記被加工面との間に荷重を発生させ荷重付加方向を
当該被加工面の法線方向と一致させる法線制御によりう
ねりを除去するうねり除去方法であって、前記被加工面と同一材質でかつ形状は同一または略同一
または平面であるテスト加工面上に前もって局所的な溝
形状を形成して研磨する工程と、前記除去量からの誤差
が所定値以下となるように種々の加工条件によってその
除去量の異なる前記溝形状を重ね合わせて除去形状に近
似した形状をモデリングするモデリング工程と、を含んだことを特徴とするうねり除去方法。
【請求項２】前記モデリング工程では、前記被加工面
の除去対象とするうねりの波長帯域における最短波長の
１／４以下の長さを持った溝形状を重ね合わせることに
より除去形状に近似した形状をモデリングすることを特
徴とする請求項１に記載のうねり除去方法。
【請求項３】前記工具の回転数、前記工具の前記被加
工面での滞留時間、前記工具と被加工面との間の圧力も
しくは荷重のうちのいずれか一つ以上の条件と当該条件
にしたがって研磨された溝形状との関係を予め求めてお
き、前記モデリング工程において当該関係を利用するこ
とにより前記被加工面を研磨する条件を決定することを
特徴とする請求項１または２に記載のうねり除去方法。
【請求項４】前記送り移動させる方向と前記法線方向
とに垂直な方向であるピック方向への移動量を、前記被
加工面のうねりが所定値以下になるように決定すること
を特徴とする請求項１、２または３に記載のうねり除去
方法。
【請求項５】実験により実際に得られた溝形状を実験
的に重ね合わせたときのピック方向のうねりが所定値以
下になるように前記ピック方向への移動量を決定するこ
とを特徴とする請求項４に記載のうねり除去方法。
【請求項６】実験により実際に得られた溝形状を算術
的に加算して重ね合わせたときのピック方向のうねりが
所定値以下になるように前記ピック方向への移動量を決
定することを特徴とする請求項４に記載のうねり除去方
法。
【請求項７】うねりの最短波長の１／２以下の間隔で
前記被加工面の形状測定データを取得し、前記最短波長
をしきい値とするローパスフィルタにより高周波成分を
除去したデータを準備し、前記除去量は、前記データと設計形状との誤差から決定
することを特徴とする請求項１に記載のうねり除去方
法。
【請求項８】うねりの最短波長の１／２以下の間隔で
前記被加工面の形状測定データを取得し、うねりの最短
波長と最長波長をしきい値とするバンドパスフィルタに
より高周波成分と低周波成分とを除去したデータを準備
し、前記除去量は、前記データと設計形状との誤差から決定
することを特徴とする請求項１に記載のうねり除去方
法。
【請求項９】前記データと工具の軌跡であるツールパ
ス上の形状測定データが一致しない位置についての除去
量を、当該位置の近接点にあたる位置の形状測定データ
から補間した除去量とすることを特徴とする請求項７ま
たは８に記載のうねり除去方法。
【請求項１０】前記除去量に対して、予め実験的に求
めておいた除去量であって対象とするうねり波長より短
く工具接触幅よりも短い高周波うねりが除去可能な除去
量を加算した除去量を採用することを特徴とする請求項
１〜９のいずれか一つに記載のうねり除去方法。
【請求項１１】研磨加工中にインプロセスで工具のク
リーニングを行うことを特徴とする請求項１〜１０のい
ずれか一つに記載のうねり除去方法。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれか一つに記載
のうねり除去方法を実現する制御手段を具備したことを
特徴とする研磨装置。
【請求項１３】請求項１〜１１のいずれか一つに記載
のうねり除去方法により研磨されたことを特徴とする被
加工物。
【請求項１４】請求項１〜１１のいずれか一つに記載
のうねり除去方法により研磨されたことを特徴とする光
学素子成形用金型。
【請求項１５】請求項１４に記載の光学素子成形用金
型により成形されたことを特徴とする光学素子。
【請求項１６】請求項１５に記載の光学素子を搭載し
たことを特徴とする印刷処理装置。