JP5988898B2

JP5988898B2 - 砥石及びその製造方法

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Publication number: JP5988898B2
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Inventors: 弦一郎萩原; 山田　昌宏; 昌宏山田
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Description

本発明は、レンズ等の光学素子の研削又は研磨に用いられる砥石及びその製造方法に関する。

レンズ等の回転対称形状を有する光学素子を研削又は研磨する場合、所望の曲率をなす球面状（凹球面状又は凸球面状）に形成された砥石の加工面を光学素子の被加工面に当接させ、砥石を回転させると共に砥石又は光学素子を揺動させることにより、被加工面を加工する。

このような回転する砥石においては、加工面の内周側よりも外周側の周速が速いため、単位時間当たりに被加工面と接触して擦られる距離は外周側の方が長い。そのため、内周側と比べて外周側における加工面の磨耗が早い。このように、砥石の磨耗は加工面において均一でないため、砥石を使用する過程で、加工面の形状が当初の球面形状から変化してしまい、光学素子の加工精度に影響を与えてしまう。

加工面における磨耗量を均一にするため、特許文献１には、砥石の中心軸側と円周側とで気胞（気孔）の含有構成を変えることにより、砥石自体の研磨し易さに分布を持たせる技術が提案されている。具体的には、砥石内の気孔の含有構成を中心軸側よりも円周側で小さくしている。それにより、円周側が中心軸側と比べて磨耗し難くなるので、加工面を光学素子に当接させて回転させた場合に、砥石の磨耗を均一にすることができる。

特開昭６１−１０３７６８号公報

しかしながら、上記特許文献１には、砥石内の気孔の含有率を径方向で変化させる具体的な方法は開示されていない。砥石に気孔を含有させる方法としては、例えば、成形前の原料の粉体（砥粒）に発泡剤を混入する方法が考えられるが、このような方法により気孔の含有率を径方向で変化させることは非常に困難であり、製造工程が複雑になってしまう。このため、加工面における磨耗量が均一な砥石の実用化は未だなされていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工面における磨耗量が従来よりも均一な砥石及び砥石の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る砥石は、平面状又は曲面状をなす載置面を有する台座と、樹脂に研磨材を分散させた第１の複合材により形成され、前記載置面内の輪帯状をなす領域に載置された少なくとも１つの第１の成形体を含む第１の研磨部と、樹脂に研磨材を分散させた第２の複合材であって、前記樹脂の含有率が前記第１の複合材における前記樹脂の含有率よりも低い第２の複合材により形成され、前記載置面の前記領域の内周側に載置された少なくとも１つの第２の成形体を含む第２の研磨部と、を備えることを特徴とする。

上記砥石において、前記第１の研磨部と前記第２の研磨部とは、互いに隙間を空けて設けられていることを特徴とする。

上記砥石において、前記第１の成形体は筒状をなし、前記第２の成形体は柱状又は筒状をなし、前記第１の成形体と同軸状に載置されていることを特徴とする。

上記砥石において、前記第１及び第２の成形体の中心軸と直交する面において、前記第１の成形体の厚みは、前記第２の成形体の半径又は厚みとは異なることを特徴とする。

上記砥石において、前記第１の成形体の厚みは、前記第２の成形体の半径又は厚みよりも大きいことを特徴とする。

上記砥石において、前記第１及び／又は第２の研磨部は、互いに同軸状に載置された複数の第１及び／又は第２の成形体を含むことを特徴とする。

上記砥石は、前記第１及び第２の成形体を含み、互いに同軸状に載置された複数の成形体を備え、前記複数の成形体のうち、互いに隣り合う任意の２つの成形体間の距離は、該２つの成形体の内周側において互いに隣り合う別の任意の２つの成形体間の距離よりも短いことを特徴とする。

上記砥石において、前記第１の研磨部は、各々が柱状に成形され、前記領域に離散的に載置された複数の第１の成形体を含み、前記第２の研磨部は、柱状に成形された少なくとも１つの第２の成形体を含むことを特徴とする。

上記砥石において、前記複数の第１の成形体の各々の前記柱状の高さ方向と直交する面の大きさは、前記少なくとも１つの第２の成形体の前記大きさとは異なることを特徴とする。

上記砥石において、前記複数の第１の成形体の各々の前記大きさは、前記少なくとも１つの第２の成形体の前記大きさよりも大きいことを特徴とする。

上記砥石において、前記第２の研磨部は、各々が柱状に成形された複数の第２の成形体を含み、前記第１の研磨部において互いに隣り合う２つの第１の成形体間の距離は、前記第２の研磨部において互いに隣り合う２つの第２の成形体間の距離よりも短いことを特徴とする。

本発明に係る砥石の製造方法は、樹脂に研磨材を分散させた第１の複合材からなる少なくとも１つの第１の成形体を作製する第１成形体作製工程と、樹脂に研磨材を分散させた第２の複合材であって、前記樹脂の含有率が前記第１の複合材における前記樹脂の含有率よりも低い第２の複合材からなる少なくとも１つの第２の成形体を作製する第２成形体作製工程と、平面状又は曲面状をなす載置面を有する台座に対し、前記載置面内の輪帯状をなす領域に前記少なくとも１つの第１の成形体を載置し、前記領域の内周側に前記少なくとも１つの第２の成形体を載置する成形体載置工程と、前記少なくとも１つの第１及び第２の成形体の前記載置面との当接面と反対側の端面を研削又は研磨することにより、研磨対象物を研磨可能な加工面を形成する加工面形成工程と、を含むことを特徴とする。

上記砥石の製造方法において、第１成形体作製工程は、筒状をなす前記第１の成形体を作製し、第２成形体作製工程は、柱状又は筒状をなす前記第２の成形体を作製し、前記成形体載置工程は、前記少なくとも１つの第１及び第２の成形体を同軸状に載置することを特徴とする。

上記砥石の製造方法において、第１成形体作製工程は、柱状をなす前記第１の成形体を複数作製し、第２成形体作製工程は、柱状をなす前記第２の成形体を少なくとも１つ作製し、前記成形体載置工程は、前記領域に複数の前記第１の成形体を離散的に載置することを特徴とする。

本発明によれば、成形体における樹脂含有率を変化させることにより、成形体の磨耗し易さを容易に制御することができる。また、内周側の第１の研磨部に対して周速が速い外周側の第２の研磨部を、樹脂含有率が第１の成形体よりも高く、相対的に磨耗し難い第２の成形体によって構成するので、磨耗量が従来よりも均一な砥石を容易に製造することが可能となる。

図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る砥石を示す上面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る砥石の製造方法を示すフローチャートである。図３は、図２に示す複合粉体の作製工程の詳細を示すフローチャートである。図４Ａは、樹脂含有率が高い複合粉体を示す模式図である。図４Ｂは、樹脂含有率が低い複合粉体を示す模式図である。図５は、樹脂と研磨材の配合比率の例を示す表である。図６Ａは、実施の形態１に係る砥石の製造方法における圧粉体の作製工程を示す模式図である。図６Ｂは、実施の形態１に係る砥石の製造方法における圧粉体の作製工程を示す模式図である。図６Ｃは、実施の形態１に係る砥石の製造方法における圧粉体の作製工程を示す模式図である。図７は、実施の形態１に係る砥石の製造方法における加熱工程を示す模式図である。図８は、実施の形態１に係る砥石の製造方法における成形体の載置工程を示す模式図である。図９は、実施の形態１に係る砥石の製造方法における加工面の形成工程の一例を示す模式図である。図１０は、実施の形態１に係る砥石の製造方法における加工面の形成工程の別の例を示す模式図である。図１１Ａは、本発明の実施の形態１の変形例１−１に係る砥石を示す上面図である。図１１Ｂは、図１１ＡのＢ−Ｂ断面図である。図１２Ａは、本発明の実施の形態１の変形例１−２に係る砥石を示す上面図である。図１２Ｂは、図１２ＡのＣ−Ｃ断面図である。図１３Ａは、本発明の実施の形態１の変形例１−３に係る砥石を示す上面図である。図１３Ｂは、図１３ＡのＤ−Ｄ断面図である。図１４Ａは、本発明の実施の形態２に係る砥石を示す上面図である。図１４Ｂは、図１４ＡのＥ−Ｅ断面図である。図１５Ａは、実施の形態２に係る砥石の製造方法における圧粉体の作製工程を示す模式図である。図１５Ｂは、実施の形態２に係る砥石の製造方法における圧粉体の作製工程を示す模式図である。図１５Ｃは、実施の形態２に係る砥石の製造方法における圧粉体の作製工程を示す模式図である。図１６は、実施の形態２に係る砥石の製造方法における加熱工程を示す模式図である。図１７は、実施の形態２に係る砥石の製造方法における成形体の載置工程を示す模式図である。図１８は、実施の形態２に係る砥石の製造方法における加工面の形成工程の一例を示す模式図である。図１９は、実施の形態２に係る砥石の製造方法における加工面の形成工程の別の例を示す模式図である。図２０Ａは、本発明の実施の形態２の変形例２−１に係る砥石を示す上面図である。図２０Ｂは、図２０ＡのＦ−Ｆ断面図である。図２１Ａは、本発明の実施の形態２の変形例２−２に係る砥石を示す上面図である。図２１Ｂは、図２１ＡのＧ−Ｇ断面図である。

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。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、各図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。図面は模式的なものであり、各部の寸法の関係や比率は、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。

（実施の形態１）
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る砥石を示す上面図である。また、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、実施の形態１に係る砥石１は、台座１０と、該台座１０に載置された複数（例えば３つ）の成形体１１〜１３とを備える。

台座１０は、平面状の載置面１０ａを有する円盤状の金属部材である。成形体１１〜１３は、内径及び外径が互いに異なる円筒状をなし、載置面１０ａの中心軸Ｏを中心とする輪帯状の領域に同軸状に載置され、固定されている。なお、中心に載置される成形体１１については、円柱状としても良い。各成形体１１〜１３は、レンズ等の研磨対象物と当接して研磨する研磨部を構成する。

成形体１１〜１３の端面１１ａ、１２ａ、１３ａは、凹球面の一部をなす加工面１ａとなっている。このような砥石１は、例えばレンズ等の光学素子の研削又は研磨加工の際に、加工面１ａを研磨対象物（ワーク）の被加工面に当接させ、中心軸Ｏを回転軸として回転させて用いられる。

各成形体１１〜１３は、樹脂に研磨材（砥粒）を分散させた複合材によって形成されている。研磨材としては、例えば、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化クロム、ダイヤモンド等が挙げられ、砥石１の用途に応じて適宜選択される。一方、樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂等が挙げられ、必要に応じて、シラン、チタンのカップリング剤、フッ化炭素、二硫化モリブデン、フッ化エチレン、強化樹脂等が添加される。

成形体１１〜１３の間では、複合材（樹脂＋研磨材）における樹脂の含有率が互いに異なっている。以下、複合材における樹脂の含有率のことを樹脂含有率といい、成形体１１、１２、１３の樹脂含有率をそれぞれＲ₁₁、Ｒ₁₂、Ｒ₁₃とする。樹脂含有率は、体積％又は質量％で表される。

より詳細には、成形体１１、１２、１３の樹脂含有率は外周側に載置されるものほど高く、Ｒ₁₁＜Ｒ₁₂＜Ｒ₁₃となっている。なお、図１Ａにおいては、樹脂含有率の違いをパターンの違いで示しており、樹脂含有率が高いほど（即ち研磨材の含有率が低いほど）ドットの密度を小さくしている。

言い換えると、中心軸Ｏに近い成形体１１は、研磨材同士を結着する樹脂が少ないため、相対的に軟らかい。これに対して、中心軸Ｏから遠い成形体１３においては、研磨材同士を結着する樹脂が多いため相対的に硬く、成形体１１と比較して磨耗し難い。なお、成形体１２の硬さ及び磨耗し易さは、成形体１１と成形体１３との中間である。

ここで、砥石１を回転させてワークを研削又は研磨する過程において、成形体１１の載置領域１０−１における周速、即ちワークに対する砥石１の速度は相対的に遅く、成形体１２の載置領域１０−２における該速度は相対的に速く、成形体１３の載置領域１０−３における該速度は相対的にさらに速い。このため、周速の速い載置領域１０−３に載置された成形体１３の方が、単位時間当たりにワークと擦られる距離が長い。

従って、上述したように、周速が速い外周側の領域ほど成形体を硬くして、磨耗し難いようにしておくことにより、砥石１を回転させて使用する際に、周速が互いに異なる載置領域１０−１〜１０−３の間で、端面１１ａ、１２ａ、１３ａの磨耗量を均一にすることができる。それにより、加工面１ａの変形を抑制し、ワークに対する加工精度を維持することが可能となる。

次に、砥石１の製造方法について説明する。図２は、砥石１の製造方法を示すフローチャートである。
まず、工程Ｓ１において、研磨材が樹脂によって結着された複合粉体を、樹脂含有率を変えて複数種類作製する。図３は、複合粉体の作製工程の詳細を示すフローチャートである。

工程Ｓ１１において、粉末又はフレーク状の樹脂材料を溶媒に溶解させることにより、樹脂溶液を調製する。樹脂材料としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂等が用いられ、必要に応じて、シラン、チタンのカップリング剤、フッ化炭素、二硫化モリブデン、フッ化エチレン、強化樹脂等が添加される。また、溶媒としては、ＮＭＰ系、モノグライム、ジグライム、ブチルラクトン、トルエン、アセトン、トリクレン等の有機溶剤が使用される。この際、所定量の溶媒に溶解させる樹脂の量を調節することにより、複合粉体の樹脂含有率を制御することができる。

続く工程Ｓ１２において、粉体状の研磨材（砥粒）を上記樹脂溶液に混合して攪拌することにより、研磨材泥（スラリー）を作製する。研磨材としては、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化クロム、ダイヤモンド等が使用される。なお、工程Ｓ１１において溶媒に対する樹脂の量を調節する代わりに、工程Ｓ１２において、所定量の樹脂溶液に対する研磨材の量を調節することにより、樹脂含有率を制御しても良い。

続く工程Ｓ１３において、研磨材泥を薄く引き伸ばし、溶媒を揮発させて乾燥させる。それにより、樹脂及び研磨材からなるシート状の複合材を作製する。

続く工程Ｓ１４において、シート状の複合材を粉砕してフレーク状にし、さらに、ミキサー、ボールミル、乳鉢等を用いて、粉体状になるまで粉砕する。それにより、複合粉体が得られる。

図４Ａ及び図４Ｂは、工程Ｓ１により作製された複合粉体を示す模式図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、各複合粉体１１１、１１２は、研磨材１０１が樹脂１００によって結着された構造を有する。このうち、複合粉体１１１は、複合粉体１１２よりも樹脂１００の含有率が高く、研磨材１０１の含有率が低くなっている。本実施の形態１においては、このように樹脂含有率が互いに異なる複合粉体を３種類作製する。

図５は、樹脂と研磨材との配合比率の例を示す表である。樹脂含有率が互いに異なる複合粉体を作製する場合、図５に例示する配合比率で樹脂及び研磨材を配合すれば良い。例えば、比重が６．５ｇ／ｃｍ³の研磨材と、比重が１．５ｇ／ｃｍ³の樹脂を用いる場合、両者を５０体積％ずつ（即ち、研磨材が８１質量％、樹脂が１９質量％）配合することで、相対的に硬い砥石用の複合粉体となる。また、研磨材を７０体積％（９１質量％）、樹脂を３０体積％（９質量％）配合することで、相対的に軟らかい砥石用の複合粉体となる。さらに、研磨材を６０体積％（８７質量％）、樹脂を４０体積％（１３質量％）配合することで、これらの中間の硬さの砥石用の複合粉体となる。

なお、工程Ｓ１４において複合材を粉砕すると、研磨材が樹脂によって結着された複合粉体の他に、樹脂のみ又は研磨材のみの粉体も生成されるが、これらは分粒しても良いし、分粒しなくても良い。後者の場合、厳密には、複合粉体に樹脂のみ又は研磨材のみの粉体が混合された状態となるが、後の工程（工程Ｓ２以降）において複合粉体と同様に用いることができる。また、いずれの場合であっても、粉体全体における樹脂の配合比率は同程度となる。

続く工程Ｓ２において、工程Ｓ１において作製した複合粉体を圧縮成形した圧粉体を作製する。図６Ａ〜図６Ｃは、圧粉体の作製工程を示す模式図である。
まず、図６Ａに示すように、粉体成形用の型１２１に複合粉体１１１を配置する。型１２１は、図１Ａに示す成形体１３を作製するための型であり、成形体１３に対応する内径及び外径の円筒状をなすキャビティ１２２が内部に設けられている。

この型１２１のキャビティ１２２に、粉体噴射ノズル１２３等を用いて、樹脂含有率が相対的に高い複合粉体１１１を充填する。
続いて、図６Ｂに示すように、型１２１の開口から上パンチ１２４を挿入し、図６Ｃに示すように、複合粉体１１１に荷重をかけて圧縮成形を行う。それにより、複合粉体１１１からなる圧粉体１３３が得られる。

同様にして、成形体１１、１２に対応する粉体成形用の型を用いて、樹脂含有率が中程度の複合粉体（例えば図５の中段参照）、及び、樹脂含有率が相対的に低い複合粉体（例えば図５の下段参照）からなる円筒状の圧粉体を作製する。

ここで、各圧粉体の内径及び外径（言い換えると、型のサイズ）は、成形体１１〜１３の内径及び外径に応じ、後述する加熱工程における縮み等を考慮して決定する。一方、各圧粉体の高さについては、加工面１ａ（図１Ｂ参照）の曲率に応じて決定すると良い。例えば、加工面１ａを凹面とする場合には、内周側に載置される（即ち、樹脂含有率が低い）圧粉体ほど背が低くなるように高さを決定すると、後述する加工面１ａの形成工程における加工量（研削量又は研磨量）を抑えることができるので好ましい。

続く工程Ｓ３において、図７に示すように、工程Ｓ２において作製した３種類の圧粉体１３１〜１３３を加熱装置１３４内に配置し、加熱処理を行う。それにより、複合粉体に含まれる樹脂同士を溶着させ、圧粉体１３１〜１３３を硬化させる。その結果、サイズ及び樹脂含有率が互いに異なる円筒状の３種類の成形体が得られる。なお、加熱温度や加熱時間等の処理条件については、樹脂の種類等に応じて適宜設定すれば良い。

続く工程Ｓ４において、図８に示すように、工程Ｓ３において作製した３種類の成形体１４１〜１４３を、台座１０の載置面１０ａ上に同軸状に載置し、ワックス等の接着剤を用いて固定する。

続く工程Ｓ５において、成形体１４１〜１４３の端面を研削又は研磨することにより、加工面１ａ（図１Ｂ参照）を形成する。この際、例えば図９に示すように、ダイヤモンドカップホイール１５０等を用いた研削を行っても良い。或いは、図１０に示すように、ラップ皿１６０及びスラリー（図示せず）を用いたラップ研磨を行っても良い。成形体１４１〜１４３の端面に所望の球面形状をなす加工面１ａが形成されると、図１Ａ及び図１Ｂに示す砥石１が完成する。

以上説明したように、実施の形態１によれば、載置面１０ａの内周側から外周側に向かうほど、成形体１１〜１３の樹脂含有率を高くするので、砥石１を用いてワークを研磨する際に、加工面１ａにおける磨耗量を均一にすることができる。それにより、加工面１ａの変形を抑制し、ワークに対する加工精度を維持することが可能となる。

また、実施の形態１によれば、樹脂含有率が互いに異なる成形体１４１〜１４３を予め作製し、これらの成形体１４１〜１４３を所定の載置領域１０−１〜１０−３にそれぞれ載置して加工面１ａを形成するので、成形体の樹脂含有率を載置領域ごとに容易に制御することができる。従って、加工面１ａにおける磨耗量が均一な砥石１を簡単な工程で製造することが可能となる。

また、実施の形態１によれば、各成形体１４３の高さを、加工面１ａの形状（曲率）に応じて決定しておくことにより、加工面１ａの形成工程における加工量を最小限に抑えることができる。従って、高さが揃った成形体に対して球面を創成する場合と比較して、加工面１ａの形成工程に要する時間を短縮し、樹脂及び研磨材等の材料の無駄を省くことが可能となる。

なお、上記実施の形態１においては、研磨材が樹脂によって結着された複合粉体を用いたが、樹脂及び研磨材を含む粉体であれば、上記複合粉体に限らず用いることができる。例えば、複合粉体に樹脂粉体を混合した混合粉体を用いても良い。この場合、混合する樹脂粉体の量を調整することにより、混合粉体における樹脂の配合比率を容易に制御することができる。また、樹脂含有率が互いに異なる複数種類（例えば２種類）の複合粉体を用意し、これらの複合粉体をさらに混合することにより、混合粉体における樹脂の配合比率を制御しても良い。

また、上記実施の形態１においては、成形体１１〜１３を、間隔を空けて載置しているが、これらの成形体を隙間なく載置しても良い。

（変形例１−１）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−１について説明する。
図１１Ａは、変形例１−１に係る砥石を示す上面図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのＢ−Ｂ断面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、変形例１−１に係る砥石２は、台座１０と、互いに異なる樹脂含有率を有する複数（例えば３つ）の成形体２１〜２３を備える。

成形体２１〜２３は、各々が円筒状をなし、内周側から外周側に向かって樹脂含有率が高くなるように、台座１０の載置面１０ａ上に同軸状に載置されている。なお、中心に載置される成形体２１については、円柱状としても良い。各成形体２１〜２３は、レンズ等の研磨対象物と当接して研磨する研磨部を構成する。また、成形体２１〜２３の端面２１ａ、２２ａ、２３ａは、凹球面の一部をなす加工面２ａとなっている。

このような砥石２においては、成形体２１〜２３の輪帯の幅ｄ₂₁〜ｄ₂₃（中心軸Ｏと直交する面における成形体２１〜２３の厚み、成形体２１を円柱状とする場合には半径）を互いに変化させても良い。具体的には、中心軸Ｏを回転軸として砥石２を回転させたときに周速が遅い内周側に対し、外周側の成形体の幅が大きくなるように、幅ｄ₂₁〜ｄ₂₃を決定する。それにより、砥石２を用いてワークを加工する際に、内周側と外周側とにおいて成形体２１〜２３の端面２１ａ、２２ａ、２３ａの磨耗量を均一にすることができる。その結果、加工面２ａの変形を抑制し、ワークに対する加工精度を維持することが可能となる。

（変形例１−２）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−２について説明する。
図１２Ａは、変形例１−２に係る砥石を示す上面図であり、図１２Ｂは、図１２ＡのＣ−Ｃ断面図である。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、変形例１−２に係る砥石３は、台座１０と、樹脂含有率が互いに異なる複数の（例えば３つ）成形体３１〜３３とを備える。

成形体３１〜３３は、各々が円筒状をなし、内周側から外周側に向かって樹脂含有率が高くなるように、台座１０の載置面１０ａ上に同軸状に載置されている。なお、中心に載置される成形体３１については、円柱状としても良い。各成形体３１〜３３は、レンズ等の研磨対象物と当接して研磨する研磨部を構成する。また、成形体３１〜３３の端面３１ａ、３２ａ、３３ａは、凹球面の一部をなす加工面３ａとなっている。

このような砥石３においては、成形体３１〜３３の間の距離（間隔）ｄ₃₄、ｄ₃₅を互いに変化させても良い。具体的には、中心軸Ｏを回転軸として砥石３を回転させたときに周速が遅い内周側において間隔ｄ₃₄を広くし、周速が速い外周側において間隔ｄ₃₅を狭くする。それにより、加工面３ａにおける成形体の密度が外周側ほど高くなるので、砥石３を用いてワークを加工する際に、端面３１ａ、３２ａ、３３ａの磨耗量を均一にすることができる。その結果、加工面３ａの変形を抑制し、ワークに対する加工精度を維持することが可能となる。

（変形例１−３）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１−３について説明する。
図１３Ａは、変形例１−３に係る砥石を示す上面図であり、図１３Ｂは、図１３ＡのＤ−Ｄ断面図である。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、変形例１−３に係る砥石４は、台座１０と、該台座１０の載置面１０ａ上に載置された複数の成形体１１Ａ、１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ〜１３Ｃを備える。成形体１１Ａと、成形体１２Ａ、１２Ｂと、成形体１３Ａ〜１３Ｃとの間では樹脂含有率が互いに異なっている。

載置面１０ａの内周側の載置領域１０−１には、樹脂含有率が最も低い成形体１１Ａが載置されている。その外周の載置領域１０−２には、樹脂含有率が成形体１１Ａよりも高く、互いに内径及び外径が異なる複数（例えば２つ）の成形体１２Ａ、１２Ｂが、成形体１１Ａと同軸状に載置されている。さらに、載置領域１０−２の外周の載置領域１０−３には、樹脂含有率が成形体１２Ａ、１２Ｂよりも高く、互いに内径及び外径が異なる複数（例えば３つ）の成形体１３Ａ〜１３Ｃが、成形体１１Ａと同軸状に載置されている。これらの成形体１１Ａ、成形体１２Ａ及び１２Ｂ、成形体１３Ａ〜１３Ｃは、載置領域ごとに、レンズ等の研磨対象物と当接して研磨する研磨部を構成する。

このように、各載置領域１０−１〜１０−３に対し、載置領域ごとに設定された樹脂含有率を有する成形体を複数載置しても良い。特に、周速が速い外周側の載置領域１０−３ほど、載置する成形体１３Ａ〜１３Ｃの数を増やすことで、各成形体１３Ａ〜１３Ｃの磨耗を抑制することができる。その結果、砥石３を用いてワークを加工する際に、内周側と外周側とで端面の磨耗量を均一にすることができる。

なお、図１３Ａ及び図１３Ｂにおいては、各成形体１１Ａ、１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ〜１３Ｃの輪帯の幅や隣接する成形体間の間隔を均等にしているが、変形例１−１又は１−２と同様に、輪帯の幅や間隔を変化させても良い。

（変形例１−４）
上記実施の形態１及び変形例１−１〜１−３においては、各成形体の形状を円柱状又は円筒状としたが、各成形体の形状は、互いに中心軸を一致させて載置面１０ａ上に載置することができれば、これらの形状に限定されない。例えば、中心軸と直交する面における断面が三角形、四角形、五角形、六角形といった多角形状をなす中空の柱状（筒状）や、円筒の一部を高さ方向に沿って切り欠いた柱状（断面がＣ字をなす柱状）であっても良い。また、載置面１０ａの中心部に載置される成形体については、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱といった多角柱状としても良いし、円柱の一部を切り欠いた柱状としても良い。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
図１４Ａは、本発明の実施の形態２に係る砥石を示す上面図であり、図１４Ｂは、図１４ＡのＥ−Ｅ断面図である。図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、実施の形態２に係る砥石５は、台座５０と、該台座５０に載置された複数の成形体５１〜５３を備える。

台座５０は、曲面状の載置面５０ａを有する金属部材である。実施の形態２においては、載置面５０ａを凹球面状としている。図１４Ａに示すように、載置面５０ａには、上面から見た場合に円形状をなす載置領域５０−１と、その外周の輪帯状をなす載置領域５０−２、５０−３とが同軸状に設けられており、これらの載置領域５０−１〜５０−３には、成形体５１、５２、５３がそれぞれ、１つ以上載置されている。これらの成形体５１〜５３は、載置領域ごとに、レンズ等の研磨対象物と当接して研磨する研磨部を構成する。また、成形体５１〜５３の端面５１ａ、５２ａ、５３ａは、凹球面の一部をなす加工面５ａとなっている。

各成形体５１〜５３は円柱状をなす、所謂砥石ペレットであり、実施の形態１における成形体１１〜１３と同様、樹脂に研磨材（砥粒）を分散させた複合材により形成されている。成形体５１〜５３の間では樹脂含有率が互いに異なっており、成形体５１、５２、５３の樹脂含有率をそれぞれＲ₅₁、Ｒ₅₂、Ｒ₅₃とすると、Ｒ₅₁＜Ｒ₅₂＜Ｒ₅₃となっている。なお、図１４Ａにおいては、樹脂含有率の違いをパターンの違いで示しており、樹脂含有率が高いほど（即ち研磨材の含有率が低いほど）ドットの密度を小さくしている。

載置面５０ａの内周側の載置領域５０−１には、樹脂含有率が最も低い成形体５１が載置されている。その外周の載置領域５０−２には、樹脂含有率が成形体５１よりも高い複数の成形体５２が離散的に載置されている。さらに外周の載置領域５０−３には、樹脂含有率が成形体５２よりも高い複数の成形体５３が離散的に載置されている。

このように、中心軸Ｏから載置領域までの距離が長くなるほど、当該載置領域に載置される成形体の樹脂含有率を高くすることにより、砥石５を回転させて使用する際に、載置領域５０−１と、該載置領域５０−１に対して周速が速い載置領域５０−２と、周速がさらに速い載置領域５０−３とにおいて、端面５１ａ、５２ａ、５３ａの磨耗量を均一にすることができる。それにより、加工面５ａの変形を抑制し、ワークに対する加工精度を維持することが可能となる。

次に、砥石５の製造方法について説明する。なお、砥石５の製造方法の全体の流れは図２に示すものと同様であり、各工程の詳細が実施の形態１とは異なっている。なお、工程Ｓ１は、実施の形態１と共通である。

工程Ｓ２において、工程Ｓ１において作製した複合粉体を圧縮成形した圧粉体を作製する。図１５Ａ〜図１５Ｃは、圧粉体の作製工程を示す模式図である。
まず、図１５Ａに示すように、粉体成形用の型２０１に複合粉体２０２を配置する。型２０１は、図１４Ａに示す成形体５１〜５３を作製するための型であり、成形体５１〜５３に対応する径の円柱状をなすキャビティ２０３が内部に設けられている。

続いて、図１５Ｂに示すように、型２０１の開口から上パンチ２０４を挿入し、図１５Ｃに示すように、複合粉体２０２に荷重をかけることにより、圧縮成形を行う。それにより、複合粉体２０２からなる圧粉体が得られる。
本工程Ｓ２においては、このようにして、樹脂含有率が互いに異なる３種類の圧粉体を作製する。

続く工程Ｓ３において、図１６に示すように、工程Ｓ２において作製した３種類の圧粉体２１１〜２１３を加熱装置２１４内に配置し、加熱処理を行うことにより硬化させる。それにより、樹脂含有率が互いに異なる円柱状の３種類の成形体が得られる。

続く工程Ｓ４において、図１７に示すように、工程Ｓ３において作製した３種類の成形体２２１〜２２３を、台座５０の載置面５０ａ内の載置領域５０−１〜５０−３にそれぞれ載置し、ワックス等の接着剤を用いて固定する。

さらに、工程Ｓ５において、成形体２２１〜２２３の端面を研削又は研磨することにより、加工面５ａ（図１４Ｂ参照）を形成する。この際、例えば図１８に示すように、ダイヤモンドカップホイール２３０等を用いた研削を行っても良い。或いは、図１９に示すように、ラップ皿２４０及びスラリー（図示せず）を用いたラップ研磨を行っても良い。成形体２２１〜２２３の端面に所望の球面形状をなす加工面５ａが形成されると、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す砥石５が完成する。

以上説明したように、実施の形態２によれば、樹脂含有率が相対的に低い成形体５１、５２を内周側に載置し、樹脂含有率が相対的に高い成形体５２、５３を外周側に載置するので、載置領域５０−１〜５０−３ごとに成形体５１〜５３の樹脂含有率を簡単に制御することができ、加工面５ａにおける磨耗量が均一な砥石５を容易に実用化することができる。

また、実施の形態２によれば、曲面状をなす載置面５０ａ上に円柱状の成形体２２１〜２２３（図１７参照）を載置し、該成形体２２１〜２２３を研削又は研磨することにより、端面５１ａ、５２ａ、５３ａ（図１４Ｂ参照）を形成するので、各成形体２２１〜２２３に対する加工量（研削量又は研磨量）を最小限に抑えることができる。従って、加工面５ａの形成工程に要する時間を短縮し、且つ材料の無駄を省くことが可能となる。

なお、上記実施の形態１においては、隣り合う成形体の間で間隔が空くように複数の成形体を載置したが、これらの成形体を互いに接するように、密に載置しても良い。

（変形例２−１）
次に、本発明の実施の形態２の変形例２−１について説明する。
図２０Ａは、変形例２−１に係る砥石を示す上面図であり、図２０Ｂは、図２０ＡのＦ−Ｆ断面図である。図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、変形例２−１に係る砥石６は、台座５０と、該台座５０の載置面５０ａ上に載置された複数の成形体６１〜６３を備える。

各成形体６１〜６３は、円柱状をなす所謂砥石ペレットであり、互いに異なる樹脂含有率を有すると共に、互いに異なる径を有している。そして、載置面５０ａの内周側の載置領域６０−１には、樹脂含有率が最も低く、径が最も小さい複数の成形体６１が載置されている。また、その外周の輪帯状をなす載置領域６０−２には、成形体６１よりも樹脂含有率が高く、且つ径が大きい複数の成形体６２が離散的に載置されている。さらに、その外周の輪帯状をなす載置領域６０−３には、成形体６２よりも樹脂含有率が高く、且つ径が大きい複数の成形体６３が離散的に載置されている。これらの成形体６１〜６３は、載置領域ごとに、レンズ等の研磨対象物と当接して研磨する研磨部を構成する。また、成形体６１〜６３の端面６１ａ、６２ａ、６３ａは、凹球面の一部をなす加工面６ａとなっている。

このように成形体６１〜６３を載置することにより、砥石６を用いてワークを加工する際に、内周側に載置される成形体６１、６２と、外周側に載置される成形体６２、６３とで、端面６１ａ、６２ａ、６３ａの磨耗量を均一にすることができる。その結果、加工面６ａの変形を抑制し、ワークに対する加工精度を維持することが可能となる。

（変形例２−２）
次に、本発明の実施の形態２の変形例２−２について説明する。
図２１Ａは、変形例２−２に係る砥石を示す上面図であり、図２１Ｂは、図２１ＡのＧ−Ｇ断面図である。図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、変形例２−２に係る砥石７は、台座５０と、該台座５０の載置面５０ａ上に載置された複数の成形体７１〜７３を備える。

成形体７１〜７３は、互いに径が等しい円柱状をなす、所謂砥石ペレットであり、互いに異なる樹脂含有率を有している。そして、載置面５０ａの内周側の載置領域７０−１には、樹脂含有率が最も低い成形体７１が載置されている。また、その外周の輪帯状をなす載置領域７０−２には、成形体７１よりも樹脂含有率が高い複数の成形体７２が離散的に載置されている。さらに、その外周の輪帯状をなす載置領域７０−３には、成形体７２よりも樹脂含有率が高い複数の成形体７３が、成形体７２よりも配置間隔を密にして（隣接する成形体間の距離を短くして）載置されている。これらの成形体７１〜７３は、載置領域ごとに、レンズ等の研磨対象物と当接して研磨する研磨部を構成する。また、成形体７１〜７３の端面７１ａ、７２ａ、７３ａは、凹球面の一部をなす加工面７ａとなっている。

このように成形体７１〜７３を載置することにより、砥石７を用いてワークを加工する際に、内周側に載置される成形体７２と、外周側に載置される成形体７３とで、端面７２ａ、７３ａの磨耗量を均一にすることができる。その結果、加工面７ａの変形を抑制し、ワークに対する加工精度を維持することが可能となる。

（変形例２−３）
上記実施の形態２並びに変形例２−１及び２−２においては、各載置領域（例えば、図１４Ａに示す載置領域５０−１〜５０−３）に成形体を１周にわたって載置した。しかしながら、１つの載置領域に複数の成形体を２周以上にわたって載置しても良い。

（変形例２−４）
上記実施の形態２及び変形例２−１〜２−３において用いられる各成形体の形状は、円柱状に限定されない。例えば、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱といった多角柱状としても良いし、円柱の一部を切り欠いた柱状としても良い。

（変形例３）
上記実施の形態１、２及びこれらの変形例１−１〜２−４においては、砥石の加工面を凹球面状としたが、加工面の形状は、回転対称形状であれば凹球面状に限定されない。例えば、凸球面状や非球面状であっても良いし、平面状であっても良い。

１〜７砥石
１ａ、２ａ、３ａ、５ａ、６ａ、７ａ加工面
１０、５０台座
１０−１〜１０−３、５０−１〜５０−３、６０−１〜６０−３、７０−１〜７０−３載置領域
１０ａ、５０ａ載置面
１１〜１３、１１Ａ、１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ〜１３Ｃ、２１〜２３、３１〜３３、５１〜５３、６１〜６３、７１〜７３、１４１〜１４３、２２１〜２２３成形体
１１ａ、１２ａ、１３ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ、５１ａ、５２ａ、５３ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａ端面
１００樹脂
１０１研磨材
１１１、１１２、２０２複合粉体
１２１、２０１型
１２２、２０３キャビティ
１２３粉体噴射ノズル
１２４、２０４上パンチ
１３１〜１３３、２１１〜２１３圧粉体
１３４、２１４加熱装置
１５０、２３０ダイヤモンドカップホイール
１６０、２４０ラップ皿

Claims

平面状又は曲面状をなす載置面を有する台座と、
樹脂に研磨材を分散させた第１の複合材により形成され、前記載置面内の周回りに一連の輪帯状をなす領域に載置された少なくとも１つの第１の成形体を含む第１の研磨部と、
樹脂に研磨材を分散させた第２の複合材であって、前記樹脂の含有率が前記第１の複合材における前記樹脂の含有率よりも低い第２の複合材により形成され、前記載置面の前記領域の内周側に載置された少なくとも１つの第２の成形体を含み、前記第１の研磨部との間に隙間が設けられている第２の研磨部と、
を備えることを特徴とする砥石。
前記第１の成形体は筒状をなし、
前記第２の成形体は柱状又は筒状をなし、前記第１の成形体と同軸状に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の砥石。
前記第１及び第２の成形体の中心軸と直交する面において、前記第１の成形体の厚みは、前記第２の成形体の半径又は厚みとは異なることを特徴とする請求項２に記載の砥石。
平面状又は曲面状をなす載置面を有する台座と、
樹脂に研磨材を分散させた第１の複合材により形成され、前記載置面内の輪帯状をなす領域に載置された少なくとも１つの第１の成形体を含む第１の研磨部と、
樹脂に研磨材を分散させた第２の複合材であって、前記樹脂の含有率が前記第１の複合材における前記樹脂の含有率よりも低い第２の複合材により形成され、前記載置面の前記領域の内周側に載置された少なくとも１つの第２の成形体を含む第２の研磨部と、
を備え、
前記第１の成形体は筒状をなし、
前記第２の成形体は柱状又は筒状をなし、前記第１の成形体と同軸状に載置されており、
前記第１及び第２の成形体の中心軸と直交する面において、前記第１の成形体の厚みは、前記第２の成形体の半径又は厚みよりも大きいことを特徴とする砥石。
前記第１の研磨部と前記第２の研磨部とは、互いに隙間を空けて設けられていることを特徴とする請求項４に記載の砥石。
前記第１及び／又は第２の研磨部は、互いに同軸状に載置された複数の第１及び／又は第２の成形体を含むことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の砥石。
平面状又は曲面状をなす載置面を有する台座と、
樹脂に研磨材を分散させた第１の複合材により形成され、前記載置面内の輪帯状をなす領域に載置された少なくとも１つの第１の成形体を含む第１の研磨部と、
樹脂に研磨材を分散させた第２の複合材であって、前記樹脂の含有率が前記第１の複合材における前記樹脂の含有率よりも低い第２の複合材により形成され、前記載置面の前記領域の内周側に載置された少なくとも１つの第２の成形体を含む第２の研磨部と、
を備え、
前記第１の成形体は筒状をなし、
前記第２の成形体は柱状又は筒状をなし、前記第１の成形体と同軸状に載置されており、
前記第１及び第２の成形体を含み、互いに同軸状に載置された複数の成形体を備え、
前記複数の成形体のうち、互いに隣り合う任意の２つの成形体間の距離は、該２つの成形体の内周側において互いに隣り合う別の任意の２つの成形体間の距離よりも短いことを特徴とする砥石。
前記第１の研磨部と前記第２の研磨部とは、互いに隙間を空けて設けられていることを特徴とする請求項７に記載の砥石。
前記第１及び第２の成形体の中心軸と直交する面において、前記第１の成形体の厚みは、前記第２の成形体の半径又は厚みとは異なることを特徴とする請求項７又は８に記載の砥石。
前記第１の成形体の厚みは、前記第２の成形体の半径又は厚みよりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の砥石。
前記第１及び／又は第２の研磨部は、互いに同軸状に載置された複数の第１及び／又は第２の成形体を含むことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の砥石。
前記第１の研磨部は、各々が柱状に成形され、前記領域に離散的に載置された複数の第１の成形体を含み、
前記第２の研磨部は、柱状に成形された少なくとも１つの第２の成形体を含むことを特徴とする請求項１に記載の砥石。
前記複数の第１の成形体の各々の前記柱状の高さ方向と直交する面の大きさは、前記少なくとも１つの第２の成形体の前記大きさとは異なることを特徴とする請求項１２に記載の砥石。
前記複数の第１の成形体の各々の前記大きさは、前記少なくとも１つの第２の成形体の前記大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１３に記載の砥石。
平面状又は曲面状をなす載置面を有する台座と、
樹脂に研磨材を分散させた第１の複合材により形成され、前記載置面内の輪帯状をなす領域に載置された少なくとも１つの第１の成形体を含む第１の研磨部と、
樹脂に研磨材を分散させた第２の複合材であって、前記樹脂の含有率が前記第１の複合材における前記樹脂の含有率よりも低い第２の複合材により形成され、前記載置面の前記領域の内周側に載置された少なくとも１つの第２の成形体を含む第２の研磨部と、
を備え、
前記第１の研磨部は、各々が柱状に成形され、前記領域に離散的に載置された複数の第１の成形体を含み、
前記第２の研磨部は、各々が柱状に成形された複数の第２の成形体を含み、
前記第１の研磨部において互いに隣り合う２つの第１の成形体間の距離は、前記第２の研磨部において互いに隣り合う２つの第２の成形体間の距離よりも短いことを特徴とする砥石。
前記第１の研磨部と前記第２の研磨部とは、互いに隙間を空けて設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の砥石。
前記複数の第１の成形体の各々の前記柱状の高さ方向と直交する面の大きさは、前記少なくとも１つの第２の成形体の前記大きさとは異なることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の砥石。
前記複数の第１の成形体の各々の前記大きさは、前記少なくとも１つの第２の成形体の前記大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１７に記載の砥石。
樹脂に研磨材を分散させた第１の複合材からなる少なくとも１つの第１の成形体を作製する第１成形体作製工程と、
樹脂に研磨材を分散させた第２の複合材であって、前記樹脂の含有率が前記第１の複合材における前記樹脂の含有率よりも低い第２の複合材からなる少なくとも１つの第２の成形体を作製する第２成形体作製工程と、
平面状又は曲面状をなす載置面を有する台座に対し、前記載置面内の周回りに一連の輪帯状をなす領域に前記少なくとも１つの第１の成形体を載置し、前記領域の内周側に前記第１の成形体と離間して前記少なくとも１つの第２の成形体を載置する成形体載置工程と、
前記少なくとも１つの第１及び第２の成形体の前記載置面との当接面と反対側の端面を研削又は研磨することにより、研磨対象物を研磨可能な加工面を形成する加工面形成工程と、
を含むことを特徴とする砥石の製造方法。
樹脂に研磨材を分散させた第１の複合材からなる少なくとも１つの第１の成形体を作製する第１成形体作製工程と、
樹脂に研磨材を分散させた第２の複合材であって、前記樹脂の含有率が前記第１の複合材における前記樹脂の含有率よりも低い第２の複合材からなる少なくとも１つの第２の成形体を作製する第２成形体作製工程と、
平面状又は曲面状をなす載置面を有する台座に対し、前記載置面内の輪帯状をなす領域に前記少なくとも１つの第１の成形体を載置し、前記領域の内周側に前記少なくとも１つの第２の成形体を載置する成形体載置工程と、
前記少なくとも１つの第１及び第２の成形体の前記載置面との当接面と反対側の端面を研削又は研磨することにより、研磨対象物を研磨可能な加工面を形成する加工面形成工程と、
を含み、
第１成形体作製工程は、筒状をなす前記第１の成形体を作製し、
第２成形体作製工程は、柱状又は筒状をなす前記第２の成形体を作製し、
前記成形体載置工程は、前記少なくとも１つの第１及び第２の成形体を同軸状に載置することを特徴とする砥石の製造方法。
第１成形体作製工程は、柱状をなす前記第１の成形体を複数作製し、
第２成形体作製工程は、柱状をなす前記第２の成形体を少なくとも１つ作製し、
前記成形体載置工程は、前記領域に複数の前記第１の成形体を離散的に載置することを特徴とする請求項１９に記載の砥石の製造方法。