JP4681024B2 - 眼鏡レンズの研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種形状の被研磨面の研磨に用いられる研磨治具に関し、特にプラスチックレンズのトーリック面、非球面、非トーリック面、任意の自由曲面形状等からなる面を研磨する研磨装置に用いて好適な眼鏡レンズの研磨方法に関する。

従来、ＮＣ制御のカーブジェネレータで球面やトーリック面形状に切削されたレンズの凹面を研磨装置によって研磨するには、研磨したい凹面の形状に略一致する凸面を有する金属製の研磨治具に研磨パッドを貼付け、これを研磨したい凹面に押し付けた状態で研磨治具とレンズを相対的に摺動させることにより行っていた。しかしながら、このような方法で研磨する場合、研磨したいレンズの凹面の形状毎に異なった研磨治具を用意する必要がある。例えば、乱視矯正用のトーリックレンズの場合、トーリック面（円弧を、その円弧と同一面内にあり円弧の曲率中心を通らない軸の回りに回転させて得られる面の一部）が３０００〜４０００種類にも及ぶため、その数だけの研磨治具を用意する必要があった。このため、研磨治具の製造コストが嵩むばかりか、保管場所も広い収納スペースを必要とし、その管理が煩雑であった。

また、球面、トーリック面だけではなく、非球面（頂点から周辺にかけて曲率が連続的に変化する回転面の一部）形状、非トーリック面（曲率が異なる互いに垂直な主経線をもつ面で、少なくとも一方の主経線の断面が円ではない面）形状、累進多焦点レンズのような自由曲面形状など複雑な形状の凹面を形成する場合があり、このような場合には従来の研磨治具を用いた研磨方法では、研磨できないという問題があった。

そこで、このような問題を解決するための方法として、弾性材料からなり内部に流体を封入して膨らませた状態で研磨するようにした研磨治具が種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。なお、出願人は本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。

特開２０００−１１７６０４号公報 実開昭６１−１９５９７０号公報 特開平２−９５５９号公報 特開平９−１０３９５１号公報

上記特開２０００−１１７６０４号公報に記載された研磨装置および研磨治具は、被研磨物を保持する保持具と、流体圧によってドーム状に膨らまされる可撓性シートを有する研磨治具と、前記可撓性シートの表面に貼付けられる研磨パッドとを備え、前記保持具の左右および前後往復運動と、前記研磨治具の首振り旋回運動により研磨の軌跡が１周毎に少しずつずれる無軌道研磨軌跡で前記被研磨物の被研磨面を、前記研磨パッドと前記被研磨面との間に供給される研磨剤とによって研磨するようにしたものである（段落「００３０」〜「００３８」、図１）。

研磨に当たっては、可撓性シートの内圧を変化させることで、ドームの曲率を変化させるようにしている。また、凹面がトーリック面で互いに直交する方向での曲率が大幅に異なる場合、球面状のドームではこのような凹面に追随できないおそれがあるため、可撓性シートの互いに直交する方向の一方の方向の両端部近傍において、押え治具を可撓性シートに押し付けて流体圧によるシートの膨らみ方を抑制することにより、ドームの曲率を互いに直交する方向で異ならせて被研磨物のトーリック面に近づけるようにしている。

このように、流体圧と押え治具とによってドームの曲率を変化させると、１つの治具で広い範囲の凹面形状に対応できるため、凹面の形状毎に異なった研磨治具を用意する必要がなく、研磨治具の数を大幅に削減することができる利点がある。

しかしながら、上記した特開２０００−１１７６０４号公報に記載された研磨治具は、円盤状の固定治具本体と、この固定治具本体と同径の平板円形リング状の押圧治具とで可撓性シートの外周部を挟んで固定し、固定治具本体と可撓性シートとの間に密閉空間を形成して流体圧によりドーム状に膨らませ、前記押圧治具の上にシートの膨らみを抑制する一対の押え治具をドームの径方向に移動調整可能に取付けているため、研磨治具とレンズを互いに接触させた状態で相対的に摺動させてレンズの凹面研磨を行なう場合、研磨治具の研磨面の横に押圧治具と押え治具が位置していることから、これらの治具、特に押え治具にレンズが当たらないようにする必要がある。

押圧治具や押え治具にレンズが当たらないようにするために研磨のための摺動距離を短くすると、大きなレンズの場合は研磨できなくなる場合が生じる。十分な摺動距離を確保するには、研磨面の面積をレンズの面積より十分に大きくすればよいわけであるが、その場合は研磨治具の外形が大きくなり大型化する。しかも、研磨面の面積が広い場合にドームの曲率を大きくしようとすると研磨治具の高さがかなり高くなる。また、一つの研磨治具で押え治具を使って多種のレンズ径と凹面形状のレンズを研磨するには、研磨したい最も大きな径のレンズに合わせて研磨治具の大きさを設定しなければならないことからも研磨治具は大型化する。研磨治具が大型化すると、必然的に重量や慣性モーメントが大きくなるため研磨治具の首振り旋回運動に支障をきたすおそれもある。

また、上記したような研磨治具では、治具自体の構造上からドーム表面に研磨パッドを接着剤によって貼着する必要があるため、その取付け取外し作業に長時間を要するといった問題もあった。

本発明は、上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、構造が簡単で被研磨物の凹面の曲率に応じてドームの曲率を変更するために格別な部品や手段をドームの外周に設ける必要がなく、小型・軽量化を可能にするとともに確実に研磨し得るようにした研磨治具を用いる眼鏡レンズの研磨方法を提供することにある。

上記目的を達成するために第１の発明は、表面が扁平または凸曲面からなり内部に導入される流体圧によって所定のドーム状に変形される正面視形状が楕円形のドーム部と、このドーム部の外周より後方に向かって一体に延設された筒部とによって背面側が開放するカップ状に弾性材料によって形成され、表面側に研磨パッドが取付けられるバルーン部材と、前記筒部を保持し前記バルーン部材の背面側開口部を気密に閉塞する固定具と、前記固定具に設けられ前記バルーン部材内の密閉空間に流体を導入するバルブとを備えた研磨治具を、前記ドーム部の長軸または短軸の寸法、または長軸と短軸の比率を変えて複数種類形成し、これら複数の研磨治具の中から選択した研磨治具を用いて眼鏡用プラスチックレンズの表面を研磨することを特徴する眼鏡レンズの研磨方法である。

第１の発明において、バルーン部材はカップ状で、密閉空間に供給される流体圧によってドーム部が弾性変形し、その表面の曲率が被研磨面の形状に応じて所定の曲率に調整される。バルーン部材の密閉空間に供給される流体としては、通常圧縮空気が用いられる。ドーム部表面には研磨パッドが取付けられる。

第２の発明は、上記第１の発明において、前記固定具は、前記バルーン部材の筒部を内側と外側から挟持する内側固定具および外側固定具とからなるものである。

第２の発明において、内側固定具と外側固定具はバルーン部材の筒部を内側と外側から挟持する。

上記第２の発明において、バルーン部材が筒部の背面側開口部に設けられた内フランジを有し、内側固定具と外側固定具で前記内フランジを挟持してもよい。

上記発明において、内側固定具と外側固定具はバルーン部材の外側と内側から内フランジを挟持することで、バルーン部材の背面側開口部を気密に閉塞してもよい。

上記発明において、 バルーン部材の筒部の背面側開口端部をテーパ状筒部とし、内側固定具の外周面と外側固定具の内周面にそれぞれテーパ部を設け、これらのテーパ部で前記テーパ状筒部を挟持してもよい。

上記発明において、内側固定具と外側固定具のテーパ部によってバルーン部材のテーパ状筒部を外側と内側から挟持することで、バルーン部材の背面側開口部を気密に閉塞してもよい。

上記発明において、バルーン部材の筒部の厚さをドーム部より厚くしてもよい。

前記バルーン部材は筒部の剛性が増すため形状保持力に優れ、研磨時の筒部の変形や伸縮が低減される。したがって、ドーム部を安定した形状に維持する。

上記発明において、バルーン部材の背面側開口部に環状の係止部を一体に設け、この係止部が嵌着される環状の溝を固定具に設けてもよい。

前記係止部は環状の溝に嵌着されることにより、バルーン部材が内側固定具から離脱するのを防止するとともに、密閉性を向上させる。

上記発明に用いる研磨治具に締付部材によって着脱自在に取付けられ被研磨面を研磨する研磨パッドであって、前記研磨パッドは、楕円形に形成された研磨部とこの研磨部の外周から外側に伸びる固定片とからなり、前記研磨部は外周より中心に向かって形成された複数の溝により放射状に分割された複数の花弁片を有し、前記固定片は、前記花弁片のうちの２つ以上の花弁片の外縁を径方向に長くすることにより延設されており、これらの固定片が固定具の外周面に沿って折り曲げられ前記締付部材によって固定されるものである。

前記研磨パッドにおける全ての花弁片によって被研磨面を研磨し、花弁片に形成された固定片は締付部材によって研磨治具の外周に着脱自在に固定される。研磨パッドとしては、例えば発泡ポリウレタン、フェルトあるいは不織布等の繊維性の布や合成樹脂等を材料とする適宜厚さのシート材によって形成される。固定片は、幅が広すぎると柔軟性に欠けて撓み難くなり、狭すぎると強度的に弱くなるため研磨時に破断し易くなる。したがって、固定片の幅は強度と柔軟性を考慮して決められる。好ましくは、固定片の幅を花弁片の幅より狭く形成する。こうすることにより、研磨中のバルーン部材の変形に対し、固定片の方が撓み易くなり、花弁片の変形は小さくてすむ。固定片の数としては２以上で、一定の間隔をおいて配置されることが望ましい。

前記締付部材が線ばねによって両端部が互いに交差するようにリング状に形成され、自然状態で固定具の外径より小さい直径を有するものである。
上記研磨方法において、前記バルーン部材は、表面が扁平または緩やかな凸曲面からなるドーム部を備えており、前記ドーム部の中央高さが所定の高さになるまで流体を供給する工程と、この流体が供給された研磨治具を用いてレンズの切削面を研磨する工程とを有してもよい。

前記線ばねによってリング状に形成された締付部材は、拡径された状態で研磨治具の外周に嵌着され、元の形状に戻ろうとする復元力で研磨パッドの固定片を締め付け研磨治具の外周に押し付ける。

本発明に係る研磨治具は、弾性材料からなる背面側が開放するカップ状に形成されたバルーン部材を備えており、このバルーン部材が、表面が扁平または緩やかな凸曲面からなるドーム部と、このドーム部の外周より後方に向かって一体に延設された筒部とを有しているため、バルーン部材は柔軟性を有するとともに筒部の形状保持力を有しており、ある程度バルーン部材の形状を保持しつつ被研磨面にドーム部を追随させることができる。
また、バルーン部材の背面側開口部を気密に閉塞する固定具が前記バルーン部材の筒部において保持しているので、研磨治具を小型・軽量化でき、またレンズ研磨時にレンズと固定具とが干渉するのを防止することができる。
また、研磨治具の密閉空間に流体を流入することにより、ドーム部を所望のドーム形状にすることができるため、被研磨面の形状に応じて用意しなければならない研磨治具の数を大幅に削減することができる。また、ドーム部の曲率の変更も容易で、特に、レンズの凹面を研磨する場合には、ドーム部の形状を被研磨面の形状に近い所望の曲率のドーム形状にすることができるため、レンズをドーム部に押し付けて研磨する際に被研磨面とドーム部との間に隙間が生じにくく良好な研磨が可能となる。

バルーン部材に内フランジを設けることにより、固定具によって内フランジを挟持することで、研磨時にバルーン部材が固定具から外れるのを防止することができる。

バルーン部材の筒部の背面側開口端部をテーパ状筒部とし、このテーパ状筒部を内側固定具と外側固定具に設けたテーパ部で挟持するようにしても同様な効果が得られる。

バルーン部材の筒部の厚さをドーム部より厚くすることにより、筒部の形状保持力が増大し、研磨時の筒部の変形や伸縮を軽減することができる。

バルーン部材の背面側開口部側に係止部を設け、この係止部を内側固定具に設けた環状の溝によって係止することにより、バルーン部材を内側固定具に仮固定するができて研磨治具の組立作業が容易である。また、研磨中にバルーン部材が固定具から脱落するのを防止し、しかもバルーン部材の密閉が確実である。

前記研磨パッドは、複数の固定片を一体に有し、この固定片が締付部材によって研磨治具の外周に着脱自在に固定されるので、接着剤を必要とせず研磨パッドの取付け取外し作業が簡単かつ容易で短時間に行うことができる。また、研磨中のバルーン部材の変形に対して固定片部が撓むことで花弁片部の変形が小さくなり、研磨中に被研磨面に無理な力が加わったりすることがなく、良好に研磨することができる。
また、締付部材も線ばねによってリング状に形成されているので、安価に製作することができ、研磨パッドの研磨治具への取付け取外し作業が容易であり、かつ、取付けた状態で幅を取らないため、研磨の邪魔にならない。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る研磨治具を用いた研磨装置の概略構成図、図２はレンズにレンズ保持体を取付けた状態を示す断面図、図３はレイアウトブロッカーでレンズにレンズ保持体を取付けるときの状態を示す断面図、図４は研磨治具の平面図、図５は研磨パッドが取付けられた同研磨治具の平面図、図６は同研磨治具の底面図である。図７は図５のVII −VII 線断面図、図８は研磨治具の高さとバルーン部材のドーム部の曲率半径との関係を示す図、図９はバルブの断面図、図１０は研磨パッドの平面図、図１１は研磨パッドの締付部材の斜視図、図１２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ研磨装置の無軌道研磨軌跡を示す概念図である。

本実施の形態においては、被研磨物であるレンズとして乱視矯正用のプラスチックレンズのトーリック面からなる凹面を研磨する研磨装置に適用した例を示す。また、研磨するレンズとしては、ウレタン系またはエピチオ系樹脂からなる凸面だけが仕上げられたセミフィニッシュレンズを使用した。

レンズ５をレンズ保持体７に取付けるには、図３に示すように予めレンズ５の凸面５ａに傷防止用の保護フィルム１２を密着させておき、その上に例えばＬＯＨ社製のレイアウトブロッカーと呼ばれる装置によって前記レンズ保持体７を取付ける。

レンズ５の製造は、最初にレンズ５の凸面５ａにレンズ保持体７を取付け、このレンズ保持体７を介してレンズ５をカーブジェネレータに取付け、レンズ５の凹面５ｂを所定の形状に切削した後、同様にレンズ保持体７を介してレンズ５を研磨装置に取付け、切削された面を研磨することにより行う。

前記レンズ保持体７は、図３に示すレイアウトブロッカーの取付台１５に嵌着される工具鋼等からなるヤトイ１３と、このヤトイ１３と前記レンズ５の凸面５ａとの間に介在される接着剤１６とで構成されている。接着剤１６としては、通常低融点のアロイ（例えば、Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎ，Ｇａの合金、融点約４９℃）が用いられる。レンズ５とヤトイ１３をアロイ１６を介して固着するには、先ず取付台１５の凹陥部１５ａにヤトイ１３を嵌着する。また、取付台１５の上面にブロッキングリング１４をヤトイ１３の外周を取り囲むように載置して位置決めピン１７で位置決めするとともに固定具１８により固定する。次に、保護フィルム１２が密着されたレンズ５をブロッキングリング１４の上に凸面５ａを下にして載置し、レンズ５、ヤトイ１３、ブロッキングリング１４および取付台１５の上面によって囲まれた空間に溶融したアロイ１６を充填して冷却固化させることにより、レンズ５とヤトイ１３を接着する。しかる後、レンズ５に取付られたヤトイ１３は凹陥部１５ａから取外されると、図２に示すようなレンズ保持体７が取付けられたレンズ５になる。このレンズ保持体７付きのレンズ５を研磨装置に取付けるには、レンズ保持体７を介して前記アーム４のレンズ取付部６にレンズ５の凹面５ｂを下にして装着される。なお、ヤトイ１３とブロッキングリング１４は、レンズ５の度数、外径、凸面５ａの曲率に応じて大きさの異なるものが用いられる。

このようにしてレンズ保持体７が取付けられたレンズ５は、３次元ＮＣ制御を行うカーブジェネレータに前記レンズ保持体７を介して取付けられ、凹面５ｂを所定の面形状に切削加工される（加工精度３μｍ以内：５０φ、表面粗さＲｙ０．３〜０．５μｍ）。

切削加工されたレンズ５は、その切削加工された面が被研磨面として本発明に係る研磨装置によって研磨される。以下、本発明に係る研磨装置の構成等について詳述する。

図１において、全体を符号１で示す眼鏡レンズの研磨装置は、床面に設置された装置本体２と、この装置本体２に紙面において左右方向に移動自在でかつ水平な軸３を中心として紙面と直交する方向に回動自在に配設されたアーム４と、このアーム４を左右方向に往復移動させるとともに紙面と直交する方向に回動させる図示しない駆動装置と、前記アーム４に設けられレンズ５の凸面５ａをレンズ保持体７を介して保持するレンズ取付部６と、このレンズ取付部６の下方に位置するように前記装置本体２に配設され、図示しない駆動装置により垂直な軸線Ｋを中心として首振り旋回運動（自転はしない）を行う揺動装置８等を備えている。また、前記揺動装置８上に着脱自在に設けられた研磨治具９、この研磨治具９に着脱自在に取付けられた研磨パッド１０、前記レンズ取付部６を昇降させる昇降装置１１等を備えている。このような研磨装置１は研磨治具９および研磨パッド１０の構造が新しい点を除いて従来から一般に市販され、レンズ５の球面やトーリック面からなる凹面５ｂを研磨するために広く使用されているものである（例えば、非特許文献１参照）。

ＬＯＨ社製 研磨装置（ＴＯＲＯ−Ｘ２ＳＬ）

前記揺動装置８は、垂直な回転軸２１に揺動角度α（例えば、５°）で首振り旋回運動するように傾斜して取付けられ、上面に前記研磨治具９が設置されている。

図４〜図７において、前記研磨治具９は、弾性材料である天然ゴム、合成ゴムまたはゴム状樹脂によってカップ状に形成された背面側が開放するバルーン部材２５と、このバルーン部材２５の背面側開口部を閉塞し内部を気密に保持する固定具２６と、前記バルーン部材２５の内部に圧縮空気を供給するバルブ２７とで構成されている。

前記バルーン部材２５は、正面視形状が略楕円形で表面が扁平または緩やかな凸曲面からなるドーム部２５Ａと、このドーム部２５Ａの外周より下方に向かって一体に延設された略楕円形の筒部２５Ｂと、筒部２５Ｂの後端に一体に延設された環状の内フランジ２５Ｃとで構成されている。また、内フランジ２５Ｃの内端には、上方に突出した環状の係止部２８が一体に設けられている。この係止部２８は、後述する内側固定具２９と係合することでバルーン部材２５と内側固定具２９を仮固定し、研磨治具９の組み立てを容易にするとともに、外側固定具３０を取付けたときにバルーン部材２５が固定具２６から外れるのを防止し、かつ内部の密閉を確実にする。

バルーン部材２５の材質としては、例えば硬度が２０〜５０度の天然ゴムに近い合成ゴム（例えば、ＩＩＲ）または天然ゴムが用いられる。バルーン部材２５の厚さＴは全体にわたって均一で、約０．５〜２ｍｍ（通常１ｍｍ程度の等厚）である。バルーン部材２５は、研磨するレンズ５の大きさや研磨したい被研磨面の形状に応じて複数種類用意することが好ましい。

前記固定具２６は、前記内側固定具２９と外側固定具３０の２部材からなり、これらによってバルーン部材２５の内フランジ２５Ｃと係止部２８を内側と外側から挟持することにより、バルーン部材２５の背面側開口部を気密に封止している。内側固定具２９は、バルーン部材２５の筒部２５Ｂの内側の形状と略同一の大きさの楕円板からなり、表面側外周縁が面取りされ、裏面外周部に前記内フランジ２５Ｃが嵌合する環状溝３１が形成されている。また、環状溝３１の内周には、前記係止部２８が嵌合する環状の溝３１ａが全周にわたって形成されている。環状溝３１の深さＷは、内フランジ２５Ｃの厚さ（Ｔ）より若干小さく設定されている。また、内側固定具２９は、高さが筒部２５Ｂの高さより低く設定されることにより、バルーン部材２５の内部に前記ドーム部材２５とともに密閉空間３２を形成している。

前記密閉空間３２に圧縮空気を前記バルブ２７を介して供給し、前記ドーム部２５Ａを上方に膨張させると、ドーム部２５Ａの中心軸を含む断面の曲率半径が楕円の短軸方向で最小となり、長軸方向で最大となるトーリック面に近い形状が形成される。この場合、ドーム部２５Ａの曲率半径は、図８に示すようにドーム部２５Ａの中央高さ（頂点高さ）に応じて変化するため、適宜な装置によってドーム中央の高さを測定し調整することにより、ドーム部２５Ａの曲率半径を所望の曲率半径とすることができる。なお、ドーム部２５Ａの形状をレンズ５の凹面５ｂにより近づけるには長軸、短軸の寸法またはその比率を変えたものを複数種用意しておき、レンズ５の凹面形状に近いものを選択して使用することが好ましい。ドーム部２５Ａの曲率半径を、レンズ５の凹面５ｂの曲率半径よりも小さく設定すると、レンズ凹面をドーム部２５Ａに押し付ける際に凹面５ｂの中央部とドーム部２５Ａの中央部との間に隙間が生じ難くなるのでより良い。なお、図８はドーム部２５Ａの長軸が９０ｍｍφ、長軸に対する短軸の比率が０．９のバルーン部材を備えた研磨治具における治具高さ（研磨治具底面からドーム部中央までの高さ）とドーム部の曲率半径の関係を示す図である。また、ここで使用した研磨治具の空気注入前の高さ（密閉空間３２の気圧が大気圧に等しいときの治具高さ）は３０ｍｍである。

本実施の形態においては、凹面５ｂがトーリック面でレンズ径６５φ、７０φ、７５φ、８０φ（ｍｍ）、屈折率１．７、凹面５ｂのベースカーブ０．００〜１１．２５〔Ｄ〕、乱視度数範囲０．００〜４．００〔Ｄ〕のレンズの研磨を行うのに、バルーン部材２５の短軸の長軸に対する比率が０．９で、長軸の寸法が６５φ、７０φ、７５φ、８０φ、８５φ、９０φ、９５φ、１００φ（ｍｍ）の８種類と、バルーン部材２５が略円形で外径が１００ｍｍの１種類の計９種類の研磨治具９を用意し、これらをレンズ５に応じて適宜選定し使い分けるようにしている。

研磨治具９の選定は、レンズ径と研磨面の曲率によって適宜選定されるが、同一径のレンズの場合、曲率が大きくなる程長軸が短い研磨治具を使用するとよい。例えば、直径が７０ｍｍのトーリックレンズを研磨する場合、ベースカーブ０．００〜１．５０〔Ｄ〕で乱視度数０．００〜２．００〔Ｄ〕の場合は長軸１００φ（ｍｍ）の研磨治具、同ベースカーブで乱視度数２．２５〜４．００〔Ｄ〕以上の場合は９０φの研磨治具、ベースカーブ１．７５〜６．００〔Ｄ〕で乱視度数０．００〜４．００〔Ｄ〕の場合は長軸９０φの研磨治具（ただし、ベースカーブ２．７５〜６．００〔Ｄ〕でかつ乱視度数が２．２５〜４．００〔Ｄ〕の場合は８０φ）、ベースカーブ６．２５〜１１．２５〔Ｄ〕で乱視度数０．００〜４．００〔Ｄ〕の場合は長軸８０φの研磨治具（ただし、ベースカーブ１０．００〜１１．２５〔Ｄ〕でかつ乱視度数が２．２５〜４．００〔Ｄ〕の場合は除く）を使用し、ドーム部２５Ａの高さ、圧力、回転速度、研磨時間を適宜設定することで全度数範囲を研磨できることを確認した。

図７において、前記外側固定具３０は、上方に開放するカップ状に形成されることにより、円板状の底板３０Ａと、この底板３０Ａの上面外周に一体に突設された円筒部３０Ｂとからなり、円筒部３０Ｂの内側が前記内側固定具２９が前記バルーン部材２５の筒部２５Ｂとともに嵌挿される凹陥部３６を形成している。内側固定具２９は、前記バルーン部材２５の筒部２５Ｂとともに凹陥部３６に嵌挿され、外側固定具３０の下面側から複数個の止めねじ３７によって凹陥部３６内に固定され、バルーン部材２５の内フランジ２５Ｃを凹陥部３６の底面に押し付けることによりバルーン部材２５の背面側開口部を外側固定具３０とともに気密に封止する。

このような外側固定具３０は、底面に設けた係合凹部３８および係合溝３８’と揺動装置８の上面に設けた図示しない係合部との係合によって位置決め固定される。外側固定具３０の凹陥部３６は、前記バルーン部材２５の筒部２５Ｂの外形と略同一の大きさで、深さが１０ｍｍ程度で筒部２５Ｂの高さより低い楕円形の凹部を呈する。したがって、バルーン部材２５を固定具２６に取付けた状態において、筒部２５Ｂは外側固定具３０より上方に突出している。このように外側固定具３０の高さをドーム部２５Ａよりも低くしておくと、レンズ５の研磨時に研磨治具９を首振り旋回運動させてもレンズ５と外側固定具３０が干渉するのを防止することができる。なお、外側固定具３０の外形を円形にしているが、これは後述する締付部材６６が締付け時に略円形のリング状の場合、均等に力が加わるようにするためである。

図９において、前記バルブ２７は、内側固定具２９に形成したねじ孔４１に外側固定具３０に形成した貫通孔４２を通ってねじ込まれた筒状のバルブ本体４３を備えている。バルブ本体４３は、上端部外周に前記ねじ孔４１に螺合する雄ねじ４４が形成され、下端部が空気供給装置の注入口４５に差込み接続されるように形成されている。バルブ本体４３の内部は、仕切壁４６によって上下２つの室４７ａ，４７ｂに仕切られており、仕切壁４６の中央には両室４７ａ，４７ｂを連通させる小孔４８が形成されている。小孔４８の上側開口部には、円錐形の着座部４９が形成されている。上側の室４７ａには、通常前記着座部４９に着座することにより小孔４８を閉塞するボール５０と、このボール５０を着座部４９に圧接する円錐コイルばね５１が組み込まれている。

一方、下側の室４７ｂには、排気用ピン５２と、この排気用ピン５２を下方に付勢する円錐コイルばね５３と、前記排気用ピン５２を摺動自在に保持する受座５５およびこの受座５５の脱落を防止するＥリング５６が組み込まれている。排気用ピン５２は、小径部５２ａおよび大径部５２ｂと、これら両径部５２ａ，５２ｂの間に一体に設けられた鍔５２ｃとで構成されている。小径部５２ａの上端部は前記小孔４８に挿入されてボール５０の直下に位置し、大径部５２ｂは前記受座５５の中心孔５７およびＥリング５６を貫通し、前記バルブ本体４３の下方に突出している。前記受座５５は、外周縁に流体通路を形成する複数個の溝５８を有し、上面に前記排気用ピン５２の鍔５２ｃが前記円錐コイルばね５３によって圧接されている。前記Ｅリング５６は、前記バルブ本体４３の内部で下端側開口部付近に係着され、前記受座５５を受け止め支持している。

前記バルーン部材２５の密閉空間３２への圧縮空気の供給は、前記バルブ本体４３を空気供給装置の注入口４５に差込み接続することによって行われる。すなわち、注入口４５にバルブ本体４３の下端部を差込むと、空気供給装置からの圧縮空気は矢印Ａで示すように注入口４５−Ｅリング５６の中心孔−受座５５の溝５８−バルブ本体４３の下側室４７ｂに導かれ、下側室４７ｂ内の圧力を徐々に上昇させる。これによりボール５０が円錐コイルばね５１のばね力に抗して押し上げられて小孔４８が開き、圧縮空気が上側室４７ａを通ってバルーン部材２５の密閉空間３２に供給され、ドーム部２５Ａを膨張させる。圧縮空気が供給されて密閉空間３２内の圧力が高くなりドーム部２５Ａの中央の高さが所望の高さになると圧縮空気の供給を停止し、バルブ２７を注入口４５から抜き取る。バルブ２７を注入口４５から抜き取ると、下側室４７ｂが大気圧に戻るため、ボール５０は円錐コイルばね５１のばね力によって着座部４９に押し付けられ小孔４８を閉塞する。なお、密閉空間３２内の圧縮空気を排出してドーム部２５Ａを元の自然な形状に戻すときは、排出用ピン５２を手で円錐コイルばね５３に抗して押し上げてボール５０を突上げ着座部４９から離間させればよい。これにより小孔４８が開き、密閉空間３２を大気開放させる。したがって、ドーム部２５Ａは自己のもつ復元力により元の形状に復帰する。

前記レンズ５の凹面５ｂの研磨に用いられる前記研磨パッド１０は、例えば発泡ポリウレタン、フェルト、または不織布等の繊維性の布や合成樹脂等を材料とする厚さ１ｍｍ程度のシート材によって形成されたもので、図１０に示すように前記バルーン部材２５のドーム部２５Ａの正面視形状と略同一の大きさの楕円形に形成された研磨部６０と、この研磨部６０の周縁から外側に伸びる複数本の固定片６１とで構成されている。研磨部６０は、外周より中心に向かって形成された複数の溝６２により放射状に形成された８個の花弁片６３で構成されている。各花弁片６３は、中心側の幅が狭く、外周側の幅が広くなるように平面視台形状に形成されている。前記固定片６１は、前記８個の花弁片６３のうち、長軸方向と短軸方向に位置する合計４つの花弁片６３の外縁に径方向にそれぞれ延設されている。固定片６１の幅は、花弁片６３の外縁の幅より狭く設定されている。これは、研磨中にバルーン部材２５の変形や固定片６１が後述する締付部材６６から引き出された際、固定片６１の撓みを容易にするためである。

前記固定片６１は、幅が広すぎると柔軟性に欠けて撓み難くなり、狭すぎると強度的に弱くなるため研磨時に破断し易くなる。したがって、固定片６１の幅は強度と柔軟性を考慮して決められる。例えば、厚さ１ｍｍのフェルトを使用した場合、幅は５〜１５ｍｍ程度とすることが望ましい。５ｍｍ以下では耐久性が低下し、１５ｍｍ以上であると柔軟性が低下し、バルーン部材２５の変形に追随しずらくなる。固定片６１の数としては、２つ以上で一定の間隔をおいて配置されることが望ましい。なお、固定片６１の数が多すぎると、固定片６１と後述する締付部材６６との接触面積が大きくなり、固定片６１にかかる締付部材６６の圧力が分散して小さくなるため外れ易くなる。反対に少なすぎると研磨パッド１０の研磨治具９に対する安定した固定が得られなくなる。したがって、固定片６１の数としては３〜５つ程度であると、より望ましい。

このような研磨パッド１０は、前記締付部材６６によって前記研磨治具９に着脱自在に取付けられる。前記締付部材６６は、図１１に示すように適宜な太さの線ばね６７を円形に折り曲げて端部を互いに交差させたもので、自然状態で前記外側固定具３０の外径より小さい直径を有し、両端部６７ａ，６７ｂが外側にそれぞれ略直角に折り曲げられている。締付部材６６のリング形状は、締付け時に各固定片６１に均等に力が加わるように外側固定具３０の外形に合わせて適宜設定する。なお、外側固定具３０の外形が円形で、締付部材６６の締付け時のリング形状が円形の場合は、向きを合わせる必要がないため望ましい。

前記研磨パッド１０を研磨治具９に取付けるには、先ず圧縮空気の供給によってバルーン部材２５のドーム部２５Ａを所定のドーム形状に膨張させた後、その上に研磨パッド１０の研磨部６０を載置する。次に、締付部材６６の両端部６７ａ，６７ｂを指先で挟んでその間隔を狭めることにより締付部材６６を拡径化し、この状態で締付部材６６を研磨パッド１０の固定片６１に上方から押しつけてこれらの固定片６１を下方に折り曲げ外側固定具３０の外周に接触させる。そして、両端部６７ａ，６７ｂから指先を離すと、締付部材６６は元の形状に復帰して固定片６１を外側固定具３０の外周に締付け固定し、もって研磨パッド１０の取付けが終了する。したがって、接着剤を必要とせず、取付け取外し作業が簡単である。

このような構造からなる研磨装置１によるレンズ５の研磨は、以下の手順によって行われる。
先ず、アーム４のレンズ取付部６にレンズ５をレンズ保持体７を介して装着する。次に、揺動装置８の上面に研磨パッド１０が取付けられた研磨治具９を設置し、昇降装置１１によってレンズ５を下降させて凹面５ｂを研磨パッド１０の表面に押し付ける。この状態で研磨剤を研磨パッド１０の表面に供給するとともに、アーム４を左右および前後方向に往復運動させながら揺動装置８を首振り旋回運動させる。これらの運動により、研磨の軌跡が図１２（ａ）または（ｂ）に示すように１周毎に少しずつずれる無軌道研磨軌跡でレンズ５の凹面５ｂを前記研磨パッド１０と研磨剤によって研磨し、所望のトーリック面に仕上げる。研磨代は５〜９μｍ程度である。研磨剤としては、例えば酸化アルミナ、ダイヤモンドパウダー等の研磨材（砥粒）を研磨液に分散させた溶液状のものが用いられる。

研磨に当たっては、カーブジェネレータによって切削されたレンズ５の凹面５ｂには、ＮＣ制御によるバックラッシュのための加工段差が切削痕に含まれているので、この段差を研磨によって除去する必要がある。段差を研磨によって取り除く場合、硬質のパッドとある程度の大きさの粒径の研磨材を使用することで好適な研磨力が得られるが、これのみでは研磨時の粒径が影響して研磨の表面粗さに限界がある。したがって、より精緻に鏡面仕上げして切削痕を取り除くには、研磨条件（研磨材の粒径、研磨時間）を変えて２回研磨することが好ましい。すなわち、一回目の研磨においては、研磨材の平均粒径が１．６〜１．８μｍのものを用い、温度を８〜１４℃に制御して荒研磨する。研磨時間は２〜６分、研磨圧は５〜４００ミリバール、回転スピードは４００〜１０００ｒｐｍである。

次ぎに、二回目の研磨を行う。二回目の研磨においては研磨パッド１０を新しいものに交換し、研磨材の平均粒径が０．８μｍ程度のものを用いて仕上げ研磨する。研磨時間は３０秒〜１分程度、研磨圧は５〜４００ミリバール、回転スピードは４００〜１０００ｒｐｍである。一回目と二回目の研磨材としては酸化アルミナが用いられる。

二回目の研磨が終了すると、目視による外観検査とレンズメータによる度数検査とジルコンランプの透過光によるレンズ内面の投影検査と非点収差の光学性能検査を行い、もってトーリックレンズの製造を終了する。

本発明に係る研磨治具９においては、バルーン部材２５を弾性材料であるゴム材によって正面視形状が楕円形のカップ状に形成し、ドーム部２５Ａを流体圧によって膨張させ、その曲率半径をレンズ５の凹面５ｂの曲率半径に応じて調整するだけでよいので、レンズ５の凹面形状に対する自由度が高く、凹面５ｂの曲率毎に異なった研磨治具を用いる必要がなく、従来の金属製の治具に比べて研磨治具９の数を大幅に削減することができる。また、バルーン部材２５のドーム部２５Ａを平面視楕円形に形成しているので、その長軸と短軸の長さを変更するためにドーム部２５Ａの流体圧による膨らみを抑制する格別な手段や部品を設ける必要がなく、研磨治具９自体の構造が上記した特開２０００−１１７６０４号公報に記載された研磨治具に比べて簡単で部品点数が少なく取り扱いが容易で、小型軽量化を可能にする。

また、内側固定具２９と外側固定具３０は、バルーン部材２５の内フランジ２５Ｃを挟持して厚さ方向に圧縮しているため、この内フランジ２５Ｃによってバルーン部材２５の内部を気密に保持することができる。また、内フランジ２５Ｃに設けた係止部２８を内側固定具２９に設けた環状の溝３１ａに係入させているので、研磨中であってもバルーン部材２５が固定具２６から外れるおそれがない。さらに、研磨治具９の組み立てに際しては、バルーン部材２５を内側固定具２９に嵌合して仮止めし、外側固定具３０の凹陥部３６に嵌挿し、複数個の止めねじ３７によって内側固定具２９と外側固定具３０を締結するだけでよいので、研磨治具９の組み立て作業も容易である。

また、研磨パッド１０は、発泡ポリウレタン、フェルト、不織布等の繊維性の布や合成樹脂等を材料とするシート材によって形成され、固定片６１が線ばねからなる締付部材６６によって研磨治具９の外周に着脱自在に固定されるので、研磨パッド１０の研磨治具９への取付け取外し作業もきわめて簡単かつ容易である。さらに、締付部材６６も線ばねによってリング状に形成され、小径化方向への復元力によって研磨パッド１０の固定片６１を締め付けて固定するものであるため、構造が簡単で容易にかつ安価に製作することができるとともに、幅を殆ど取らないため研磨の際に邪魔になることもない。

ここで、研磨時において研磨治具９をレンズ５の凹面５ｂに押し当てる圧力や、研磨治具９をレンズ５に対して相対的に動かすときの摩擦抵抗などによりバルーン部材２５が変形するが、上記のような締付部材６６によって研磨パッド１０を研磨治具９に取付けておくと、バルーン部材２５の変形に伴い固定片６１が締付け部材６６に対して若干引き出されたとしても、締付部材６６から研磨パッド１０が外れたりすることはない。また、研磨パッド１０の固定片６１は、花弁片６３の外側端の幅より狭いため、バルーン部材２５が変形した際、固定片６１の方が撓んで花弁片６３側の変形が小さくて済み、したがって、レンズ５の凹面５ｂの形状を変形させるような好ましくない力が加えられることもなく、良好に研磨することができる。

図１３は本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態は、バルーン部材２５の筒部２５Ｂの板厚Ｔをドーム部２５Ａおよび内フランジ２５Ｃの板厚Ｔ₁ ，Ｔ₂ より厚く設定したものであり（Ｔ＞Ｔ₁ ，Ｔ₂ ）、その他の構造は上記した実施の形態と全く同一である。

このように筒部２５Ｂを板厚がドーム部２５Ａの板厚より厚い構造においては、筒部２５Ｂの板厚Ｔが厚く剛性が高くなるため形状保持力に優れており、ドーム部２５Ａを安定した状態で保持し、レンズ５との摺動摩擦による筒部２５Ｂの変形や伸縮を軽減防止することができる。

図１４は本発明のさらに他の実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態は、バルーン部材２５をドーム部２５Ａと、筒部２５Ｂとで構成し、筒部２５Ｂの背面側開口端部を内側に傾斜するテーパ状筒部２５Ｂ-1とし、このテーパ状筒部２５Ｂ-1の先端に内側に折り曲げられた環状の係止部７０を一体に突設することで、図７に示した内フランジ２５Ｃを省略している。また、内側固定具２９と外側固定具３０の対向壁を前記テーパ状筒部２５Ｂ-1とそれぞれ同一角度からなるテーパ部７１，７２とし、これらのテーパ部７１，７２で前記テーパ状筒部２５Ｂ-1を内側と外側から挟持し、前記係止部７０を内側固定具２９のテーパ部７１に形成した環状の溝７３に係入させることで、バルーン部材２５の背面側開口部を気密に閉塞するようにしたものである。その他の構造は図７に示した実施の形態と同一である。

このような構造においても、図７に示した実施の形態と同様な効果が得られることは明らかであろう。

上記した実施の形態では、いずれもバルーン部材２５の正面視形状を楕円形とすることで、乱視矯正用眼鏡レンズ５のトーリック面からなる凹面５ｂを研磨する例について説明したが、本発明はこれに何ら特定されるものではなく、被研磨面が球面、非球面、非トーリック面、自由曲面（例えば、累進多焦点レンズ）等の凹面や凸面さらには平面の研磨にも用いることが可能である。

また、バルーン部材２５は正面視形状が楕円形のものに限らず研磨すべきレンズの種類に応じて円形にすることができる。なお、レンズ凹面が非球面、非トーリック面、自由曲面等の複雑な形状であっても上記実施の形態ではバルーン部材２５は柔軟性を有しているため、予め所定の形状に膨らませたバルーン部材２５にレンズ凹面を押し当てたときにレンズ凹面形状に追随するようにバルーン部材２５が変形するため、研磨は可能である。
また、レンズの凸面の研磨に用いる場合もバルーン部材２５は柔軟性を有しているため、レンズ凸面をバルーン部材に押し当てた時にレンズ凸面形状に追随するようにバルーン部材が変形する。なお、平面研磨も同様である。

また、上記実施の形態においては、バルーン部材２５に供給される流体として空気を用いたが、これに限らず窒素等のガスや水等の液体を用いることも可能である。

また、上記実施の形態においては、バルブ２７の一例として、ボール５０と排気用ピン５２を用いた例を示したが、これに限らず流体の供給、閉塞、排出ができるものであればどのような構造のものであってもよい。

本発明に係る研磨治具を用いた研磨装置の概略構成図である。 レンズにレンズ保持体を取付けた状態を示す断面図である。 レイアウトブロッカーでレンズにレンズ保持体を取付けるときの状態を示す断面図である。 研磨治具の平面図である。 研磨パッドが取付けられた同研磨治具の平面図である。 同研磨治具の底面図である。 図５のVII −VII 線断面図である。 研磨治具の高さと曲率半径の関係を示す図である。 バルブの断面図である。 研磨パッドの平面図である。 締付部材の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ研磨装置の無軌道研磨軌跡を示す概念図である。 本発明の他の実施の形態を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１…研磨装置、２…装置本体、４…アーム、５…レンズ、５ａ…凸面、５ｂ…凹面、６…レンズ保持部、７…レンズ保持体、８…揺動装置、９…研磨治具、１０…研磨パッド、２５…バルーン部材、２５Ａ…ドーム部、２５Ｂ…筒部、２５Ｃ…内フランジ、２６…固定具、２７…バルブ、２８…係止部、２９…内側固定具、３０…外側固定具、３１…環状溝、３１ａ…溝、３２…密閉空間、６０…研磨部、６１…固定片、６２…溝、６３…花弁片、６６…締付部材、７０…係止部、７１，７２…テーパ部、７３…環状の溝。

Claims (2)

1. 表面が扁平または凸曲面からなり内部に導入される流体圧によって所定のドーム状に変形される正面視形状が楕円形のドーム部と、このドーム部の外周より後方に向かって一体に延設された筒部とによって背面側が開放するカップ状に弾性材料によって形成され、表面側に研磨パッドが取付けられるバルーン部材と、
   前記筒部を保持し前記バルーン部材の背面側開口部を気密に閉塞する固定具と、
   前記固定具に設けられ前記バルーン部材内の密閉空間に流体を導入するバルブとを備えた研磨治具を、前記ドーム部の長軸または短軸の寸法、または長軸と短軸の比率を変えて複数種類形成し、
   これら複数の研磨治具の中から選択した研磨治具を用いて眼鏡用プラスチックレンズの表面を研磨することを特徴する眼鏡レンズの研磨方法。
2. 請求項１記載の眼鏡レンズの研磨方法において、
   前記固定具は、前記バルーン部材の筒部を内側と外側から挟持する内側固定具および外側固定具とからなることを特徴とする眼鏡レンズの研磨方法。

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