JP5578319B2 - 研磨液供給装置及びロッドレンズアレイの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、研磨液供給装置に関し、詳細には、研磨装置の回転駆動される回転バフに研磨液を供給する研磨液供給装置に関する。

微小レンズの一つとして、円柱状のロッドレンズが知られている。このようなロッドレンズは、単体で用いられる他に、図１に示されるように、複数本のロッドレンズ１が２枚の基板２間に１列または複数列に並列配置されたロッドレンズアレイ４とされ、ファクシミリ、スキャナ等で使用されるイメージセンサ用、あるいは、プリンタ等の書き込みデバイス用の光学部品として用いられている。

このようなロッドレンズアレイ４では、ロッドレンズの両端面が露出している端面が光の入射面および出射面となるので、ロッドレンズアレイに所望の光学性能を発揮させるためには、製造時に、これら両端面を高い精度で平滑に加工する必要がある。このため、ロッドレンズアレイの製造時には、ロッドレンズアレイの両端面を研磨して、より平滑な端面とすることが行われている。

このような研磨作業を行う装置として、対向した対として配置された回転バフの間を通るようにロッドレンズアレイを搬送し、ロッドレンズアレイの端面を研磨する研磨装置が知られている（特許文献１参照）。

図２及び３に示されているように、このような研磨装置６は、ロッドレンズアレイ４を、その両端面が側方に向いた状態で搬送経路Ｐに沿って搬送する搬送手段である搬送機構８と、搬送経路Ｐに沿って搬送されるロッドレンズアレイ４の端面を研磨する研磨機構１０とを備えている。

研磨機構１０は、複数の回転バフ１２を備えている。各回転バフ１２は、搬送経路Ｐを挟んで対向した対として、搬送経路Ｐに沿って鉛直線に対し１０ないし４５度だけ傾斜するように配置されている。回転バフ１２は、研磨工程中、回転しながら回転軸方向に上下動し、搬送経路Ｐに沿って搬送されるロッドレンズアレイの端面を研磨する。

回転バフ１２のバフ本体１２ａは、フエルトバフまたは樹脂多孔質体等で構成され、バフ本体１２ａに、研磨剤を含浸させて研磨作業が行われる。

特開２００７−１８１９１１号公報

このような研磨装置では、バフが乾燥すると、研磨対象のロッドレンズの端面にキズが入ったりバフが痛んだりすることがあるので、バフが乾燥しない状態を維持することが重要である。このため、バフ本体１２ａに、定期的に例えば８０分に一度、研磨剤を含む研磨液を手作業で滴下または吹き付ける必要があった。

しかしながら、この研磨液を滴下等する作業は人手を要するため、製品の製造コストを上昇させていた。また、手作業で研磨液を供給（滴下、吹き付け）すると、バフ内やバフ間で供給される研磨液の量にばらつきが生じるため、供給ムラが生じてしまうという問題もあった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、上述したような研磨装置等において、簡便且つ確実に、所定量の研磨液を回転バフに供給することができる研磨液供給装置を提供することを目的としている。

本発明によれば、
研磨装置の回転バフに研磨液を供給する研磨液供給装置であって、
前記研磨液を収容する研磨液容器と、
前記研磨液を前記回転バフに向けて吐出する吐出部と、
前記研磨液容器と前記吐出部とを流体連通させるチューブと、
前記研磨液容器から前記吐出部まで前記チューブを通して前記研磨液を搬送するポンプと、を備え、
前記ポンプが、所定インターバルで、前記研磨液を前記吐出部から吐出させるように作動され、
前記ポンプの作動中は、前記回転バフの回転速度が低下し、
前記回転バフが上下方向に移動可能に構成され、
前記ポンプ作動中には、前記上下方向の移動速度が上昇する、
ことを特徴とする研磨液供給装置が提供される。

このような構成によれば、簡便且つ確実に、所定量の研磨液を回転バフに供給することができる。
このような構成によれば、確実に研磨液を均一に回転バフに供給することができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記吐出部は、
基端側に配置され前記チューブと接続された金属管と、
先端側に配置され前記研磨液の吐出口を構成するチューブ製の先端部と、
前記金属管と前記先端部とを連結するゴム製の連結部とから構成され、
前記先端部の先端が、常時、前記回転バフに接触するように配置されている。

このような構成によれば、回転バフを痛めることなく、確実に研磨液を回転バフに供給することができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、
円柱状のロッドレンズが２枚の基板の間に複数本配列されたロッドレンズアレイの製造方法であって、
前記ロッドレンズアレイを、円柱状のロッドレンズの軸方向端面が側方を向いた状態で経路に沿って搬送する搬送工程と、
該経路に沿って搬送される前記ロッドレンズアレイの端面に接するように前記経路を挟んで対向した対として配置された回転バフにより、前記端面を研磨する研磨工程と、 前記回転バフに研磨液を吐出する研磨液供給工程と、を備え、
前記研磨工程において、前記回転バフが上下方向に移動され、
前記研磨液供給工程において、前記回転バフが、前記研磨工程における上下方向の移動速度よりも早い速度で上下方向に移動する、
ことを特徴とするロッドレンズアレイの製造方法が提供される。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記回転バフの回転軸が、前記経路に沿って搬送されるロッドレンズアレイの搬送方向に沿って、鉛直線から１０ないし４５度傾斜している。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記研磨液供給工程中は、前記回転バフの回転速度が低下する。
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記研磨液供給工程において、前記回転バフの上方に向いた側の外周面に前記研磨液が供給される。

このような構成によれば、研磨液を効率的に回転バフに付着させることができる。

本発明によれば、簡便且つ確実に、所定量の研磨液を回転バフに供給することができる研磨液供給装置が提供される。

本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置を備えた研磨装置で研磨されるロッドレンズアレイの斜視図である。 本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置が設けられることになる研磨装置の主要部（回転バフ）の構造を概略的に示す模式的な斜視図である。 図２の研磨装置の側面図である。 本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置の構成を示す模式図である。 本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置の吐出部を示す図である。 本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置の吐出部と回転バフとの位置関係を示す模式的な平面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置について説明する。
先ず、本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置が設けられる研磨装置６の構成について説明する。この研磨装置６は、研磨液供給装置に関連する構成以外は、特許文献１（特開２００７−１８１９１１号公報）に記載された研磨装置とほぼ同一の構成を備えている。

図２は、本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置が設けられることになる研磨装置の主要部（回転バフ）の構造を概略的に示す模式的な斜視図であり、図３は、図２の研磨装置の側面図である。図２および図３の研磨装置は、図１に示されているようなロッドレンズアレイ４の両端面を研磨するための装置である。

図２及び図３に示されているように、研磨装置６は、ロッドレンズアレイ４を端面が側方に向いた状態で搬送経路Ｐに沿って搬送する搬送機構８と、搬送経路Ｐに沿って搬送されるロッドレンズアレイ４の端面を研磨する研磨機構１０とを備えている。

搬送機構８は、搬送経路Ｐを挟んで上下に対向配置された上方ローラ１４および下方ローラ１６を備えている。上方ローラ１４および下方ローラ１６は、ロッドレンズアレイ４の両端面が側方を向くように配置されたロッドレンズアレイ４を上下に挟持し、ロッドレンズアレイ４を搬送経路Ｐに沿って移送できるように構成されている。

研磨機構１０は、回転研磨手段である複数の回転バフ１２を備えている。各円筒バフ１２は、搬送経路Ｐを挟んで対向した対として配置され、研磨装置６では、搬送経路Ｐの上流側に５対（上流組）、下流側に５対（下流組）、合計１０対が取付けられている。

各回転バフ１２は、上端が回転駆動装置１８に連結され回転可能とされた回転軸２０と、回転軸２０の外周面に固定された円筒状のバフ本体１２ａとを備えている。

バフ本体１２ａは、所謂フエルトバフであり、本実施形態では、厚さ１０ｍｍ、外径２５ｍｍ、長さ５０ｍｍの羊毛製の円筒状（竹輪状）のバフを、回転軸２０となるシャフトの外周面に長手方向に４本、連続して接着することによって構成されている。
フエルトとしては、プレスフエルトが好ましく、羊毛製の他にも化学繊維フエルト、耐熱繊維フエルト、ニードルフエルト、樹脂加工フエルト、成型フエルト等が使用可能である。円筒状に加工したウレタンスポンジも回転バフとして使用できる。

回転バフ１２は、搬送経路Ｐに沿って搬送されるロッドレンズアレイ４のロッドレンズ１の両端面をバフ本体１２ａの外周面で研磨できるように、搬送経路Ｐを挟んだ対として配置されている。

回転バフ１２は、回転駆動装置１８およびこれに連結されている回転軸２０を傾斜して配置することにより、搬送経路Ｐに沿って鉛直線から所定角度だけ傾斜するように配置されている。傾斜角度は、１０〜４０度が好ましく、１０〜２０度がより好ましい。傾斜角度をこの範囲に設定することで、ロッドレンズアレイのエッジに邪魔されずに端面の厚み方向全面にバフ本体１２ａを接触させることができ、かつ、端面に入りやすい長手方向の傷を除去することができる。

回転駆動装置１８は、図示しない上下動装置によって、回転バフ１２を回転駆動させながら、上方位置と下方位置との間で、回転軸に沿って上下動するように構成されている。この回転駆動装置１８の上下動に伴って、回転駆動装置１８に連結されている回転バフ１２も回転しながら上下動する。
なお、上下動装置による回転駆動装置１８の上下動、および回転駆動装置１８の回転駆動は、図示しない制御装置によって制御される。

研磨作業は、バフ本体１２ａに研磨剤を含む研磨液を含浸させて行われる。
珪石微粉、アルミナ、酸化クロム、酸化鉄などの砥粒を研磨剤として、ステアリン酸、牛脂、パラフィン、金属石けん、界面活性剤などの媒体に配合したものが研磨液として使用される。例えば、粒径０．３ないし１μｍ程度のアルミナ砥粒を含む研磨液（商品名バイカロックス）が使用される。
このような研磨液が、研磨作業中、後述する研磨液供給装置によって、バフ本体１２ａに、所定のインターバルで供給される。

次に、本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置の構成を説明する。
図４は、本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置３０の構成を示す模式図である。

研磨液供給装置３０は、研磨装置６の回転バフ１２のバフ本体１２ａに研磨液を供給する装置であり、研磨液３２を収容するボトル３４と、研磨液をバフ本体１２ａに向けて吐出する吐出部３６と、ボトル３４と各吐出部３６とを流体連通するチューブ３８とを備えている。

吐出部３６は、１０対のバフ本体１２ａの各対に対して１つずつ設けられている。チューブ３８は、一端側がボトル３４に差し込まれ、他端側が各吐出部３６に接続されている。

ボトル３４の底部には攪拌子４０が配置されている。攪拌子４０は、ボトル３４に隣接して設置されているマグネチックスターラー４２によって回転駆動され、ボトル３４内の研磨液３２を攪拌するように構成されている。

チューブ３８は、柔軟な材料で形成され、チューブ３８のボトル３４側に配置されたチューブポンプ４４によって、ボトル３４内の研磨液３２を、吐出部３６に向けて圧送できるように構成されている。
チューブポンプ４４は、チューブ３８がローラで周期的に押圧して研磨液を圧送する一般的な多連式チューブポンプである。
チューブポンプ４４のローラヘッド４５には、１０本のチューブ３８が掛止され、ローラヘッド４５が回転すると各チューブに同量の研磨液が流れるようになっている。

チューブポンプ４４は、図示しない制御装置によってその作動が制御され、所定インターバルで研磨液を吐出部３６に圧送するように構成されている。

図５は、本発明の好ましい実施形態の研磨液供給装置３０の吐出部３６の構成を示す模式的な図である。
吐出部３６は、先端側が２つに分岐し、対となったバフ本体１２ａのそれぞれに向けて研磨液を吐出することができるように構成されている。以下、その構成を詳述する。
図５に示されているように、吐出部３６は、チューブ３８の先端に接続された二口ノズル４６を備えている。二口ノズル４６は、下流側が２つに分岐しているＳＵＳ製の中空部材である。
二口ノズル４６の分岐した２つの先端には、シリコンゴム製の連結チューブ４８を介してテフロン（登録商標）チューブ５０が接続されている。テフロン（登録商標）チューブ５０の先端が、研磨液の吐出口となる。

二口ノズル４６は、外径が約２．０ｍｍであり、内径が約１．０ｍｍであり、連結チューブ４８は、外径が約３．２ｍｍ、内径が約１．６ｍｍであり、テフロン（登録商標）チューブ５０は外径が約１．２ｍｍ、内径が約０．６ｍｍである。
このように吐出部３６において、下流側の部材の内径を上流側の部材の内径より小さく設定することによって、吐出部３６を通過する研磨液の圧力が上昇して、研磨液を均一に吐出することが可能となる。

図６は、回転バフ１２に対する吐出部３６の位置関係を模式的に示す平面図である。
上述したように、回転バフ１２は、搬送経路Ｐに沿った方向に鉛直線に対して約１５度、傾斜するように配置されている。図６に示されているように、吐出部３６は、このように傾斜して配置された回転バフ１２のバフ本体１２ａの上方を向いた側の外周面の上方に配置され、バフ本体１２ａの上方を向いた側の外周面に上方から研磨液を供給することができるように構成されている。

詳細には、テフロン（登録商標）チューブ５０の先端が、傾斜配置されたバフ本体１２ａの上方を向いた側の外周面のバフ本体１２ａの幅方向中央位置で、バフ本体１２ａに常時接触するように、吐出部３６が配置されている。

次に、研磨液供給装置３０の動作を説明する。
本実施形態の研磨液供給装置３０は、研磨装置６に設けられ、所定インターバルで研磨液をバフ本体１２ａに供給するものである。研磨液の供給中は、ロッドレンズアレイ４の研磨作業は中止される。

研磨液供給装置３０は、研磨作業を開始して所定時間が経過した、あるいは所定本数のロッドレンズアレイ４が研磨されたなどのタイミング（インターバル）で、作動させられる。

研磨液供給装置３０が作動（即ち研磨液供給工程を開始）するときには、まず、研磨装置６へのロッドレンズアレイ４の供給が停止される。次いで、研磨作業時には、約１２００ｒｐｍで回転し、０．８ｍｍ／秒で上下動していたバフ本体１２ａの動きを、制御装置によって変更し、回転速度を約１２０ｒｐｍに低下させ、上下動速度を８ｍｍ／秒に上昇させる。

次いで、チューブポンプ４４を作動させて、ボトル３４に収容されている研磨液３２を、チューブ３８内を通して各吐出部３６に圧送し、吐出部３６のテフロン（登録商標）チューブ５０の先端からバフ本体１２ａの表面に向けて吐出させ、バフ本体１２ａに供給する。

バフ本体１２ａを回転させ且つ上下動させながら研磨液を供給するので、研磨液がバフ本体１２ａの外周面全体に螺旋状に供給され、その結果、バフ本体１２ａの外周面全体に研磨液が塗布される。バフ本体１２ａが上下に一往復以上移動するとチューブポンプ４４が停止され、研磨液供給工程が終了する。

次いで、バフ本体１２ａの回転速度および上下動速度が、研磨工程の約１２００ｒｐｍ、０．８ｍｍ／秒に戻され、ロッドレンズアレイ４がバフ本体１２ａの間に搬送される研磨工程が再開される。

本実施形態の研磨液供給装置では、研磨液供給工程において、バフ本体１２ａの回転速度が低下させられるので、遠心力によって研磨液がバフ本体１２ａの外周面から飛散することが抑制される。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

上述の実施形態では、吐出部３６のテフロン（登録商標）チューブ５０は、バフ本体１２ａの表面と接触しているが、バフ本体１２ａの表面に近接して配置されてもよい。テフロン（登録商標）チューブ５０をこのように配置することによって、研磨工程中に、テフロン（登録商標）チューブ５０内に残存している研磨液がテフロン（登録商標）チューブ５０の先端から滴下してバフ本体１２ａに塗布されて研磨液にムラが生じることを防ぐことができる。

また、吐出部３６のテフロン（登録商標）チューブ５０に代えて、バフ本体１２ａと接触したときにバフ本体１２ａの表面を傷つけない他の材質のチューブを用いてもよい。

６ 研磨装置
８ 搬送機構
１０ 研磨機構
１２ 回転バフ
３０ 研磨液供給装置
３６ 吐出部
４４ チューブポンプ

Claims (6)

1. 研磨装置の回転バフに研磨液を供給する研磨液供給装置であって、
   前記研磨液を収容する研磨液容器と、
   前記研磨液を前記回転バフに向けて吐出する吐出部と、
   前記研磨液容器と前記吐出部とを流体連通させるチューブと、
   前記研磨液容器から前記吐出部まで前記チューブを通して前記研磨液を搬送するポンプと、を備え、
   前記ポンプが、所定インターバルで、前記研磨液を前記吐出部から吐出させるように作動され、
   前記ポンプの作動中は、前記回転バフの回転速度が低下し、
   前記回転バフが上下方向に移動可能に構成され、
   前記ポンプ作動中には、前記上下方向の移動速度が上昇する、
   ことを特徴とする研磨液供給装置。
2. 前記吐出部は、
   基端側に配置され前記チューブと接続された金属管と、
   先端側に配置され前記研磨液の吐出口を構成するチューブ製の先端部と、
   前記金属管と前記先端部とを連結するゴム製の連結部とから構成され、
   前記先端部の先端が、常時、前記回転バフに接触するように配置されている、
   請求項１に記載の研磨液供給装置。
3. 円柱状のロッドレンズが２枚の基板の間に複数本配列されたロッドレンズアレイの製造方法であって、
   前記ロッドレンズアレイを、円柱状のロッドレンズの軸方向端面が側方を向いた状態で経路に沿って搬送する搬送工程と、
   該経路に沿って搬送される前記ロッドレンズアレイの端面に接するように前記経路を挟んで対向した対として配置された回転バフにより、前記端面を研磨する研磨工程と、 前記回転バフに研磨液を吐出する研磨液供給工程と、を備え、
   前記研磨工程において、前記回転バフが上下方向に移動され、
   前記研磨液供給工程において、前記回転バフが、前記研磨工程における上下方向の移動速度よりも早い速度で上下方向に移動する、
   ことを特徴とするロッドレンズアレイの製造方法。
4. 前記回転バフの回転軸が、前記経路に沿って搬送されるロッドレンズアレイの搬送方向に沿って、鉛直線から１０ないし４５度傾斜している、
   ことを特徴とする請求項３に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
5. 前記研磨液供給工程中は、前記回転バフの回転速度が低下する、
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
6. 前記研磨液供給工程において、前記回転バフの上方に向いた側の外周面に前記研磨液が供給される、
   ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載のロッドレンズアレイの製造方法。

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