JPS61125759A - 非球面等の研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技　　術　　分　　野 本発明は被加工物の桂研磨面の研磨方法に関し、特に前
記被加工物の被研磨面が非球面である非球面レンズある
いは非球面レンズの成形用金型等の研磨に好適な研磨方
法に関するものである・従　　来　　技　　術 従来、非球面を研磨する方法は昔から文献、特許等で数
多く紹介されている。もつとも一般的な方法としてすで
に最終形状を有するレンズ面の加工目を取り除いて光学
的鏡面とする為の「均等研磨」がある。つまり、最初に
高精度な非球面加工機によって非球面体の形状を精密に
加工する。次に特殊な研磨方法によって先の機械加工で
形成した非球面形状を崩さないよう均等に研磨し表面粗
すを０．０５〜０．０１８に仕上げる方法である。

そこで本発明に最も近い従来技術として文献等で紹介さ
れている「超音波振動による加工」を説明する。

この方法は、被加工物と成形工具間に超音波振動を与え
て非球面を創成し研磨する方法である。

第１図にその概要を示しそれに基いて各工程をガラスレ
ンズの列をとって説明する。

第１図αは第１工程である。被加工レンズ１はダイヤモ
ンド砥石、カーブジェネレータ等により非球面の近似球
面よりも２００μｍ程度大きいレンズ（厚めのレンズ）
ＩＰを形成する。この際表面粗すは４０μ簿程度である
。次に第１図すに示す第２工程でモデルレンズを原型と
して作うた電鋳負母型、或いはダイヤモンドシート負母
型から成るハ影工具２と被加工物としてのレンズ１の軸
方向に４０μ程度の超音波振動を与え、非球面１αを創
成する。この時、Ａ’形工具２の研磨面２ｅＬは１０μ
程度摩耗される。加工液３はアランダム等の砥粒４　（
約φ２０μ）を水でといたものである。

加工時間約１０分で表面粗すは１μｍ１１！度になる。

そして＃！１図Ｃに示す第３工程でモデルレンズ１を厚
部として、これに加熱したプラスチック、ピッチ等を押
し付けて成形したものを？麿工具５として使用する。水
と砥粒の混合液６を用い被加工物としてのレンズ１を回
転させながら楚唐工具５に非球面の近似球面の中心回り
円弧挾動を与える。

本方法は超音波を用いていることがその特徴であるが、
以下に述べる欠点があり実用化は非常に困難である。

（１）非球面創成時負母型の研磨工具の研磨面が摩耗す
る為、所望する非球面形状が得られない。

（２）研磨時、研磨工具も非球面形状を有する為円弧振
動によって研磨は不均一になり均等な研磨が困難である
。

（３）被加工物の非球面度があまり大きな場合は利用で
きない。

（４）負母型から成る研磨工具は消耗品となる為、コス
トが高くなり非常に効率が悪い。

（５）負母型から成る研磨工具の精度管理及び交換が面
倒である。

目　　　　　的 本発明は旋削、研削等の機械加工によって高精の研磨方
法を提供することを目的とする。

概　　　要 本発明は上下方向に超音波振動を行う研磨工具と、既に
機械加工等によって高精度に所望する非球面形状が形成
された回転する被加工物との間に砥粒と研磨液を介在さ
せ、均等な研磨が行なえる非球面断面形状にそって研磨
工具と被加工物を相衝突させて研磨を行う非球面等の研
磨方法である。

実ｔｓ例 以下本発明の研磨方法を第２図〜ｇ４図とともに具体的
に詳述する。

（１１実施列） 第２図は本発明研磨方法の第１実施列を示す説明図であ
る。

同図において、Ｔは機械加工等によって所望する非球面
形状が形成された非球面ブランクであり、その機械加工
面が被研磨面８である。非球面ブランク７は光軸を中心
軸として回転できるように回転機構と連結するヤトイ９
に取り付けられ、その状態にて研磨槽１０内の砥粒１１
と研磨液１２から成る混合液中に装着される。

一方、研磨装置２０は超音波発生装置１３より生じた高
周波電流を磁歪振動子１４に入力して機械的な上下方向
の振動になおし、この振動子１４の振動をエクスポーネ
ンシャル・ホーン１６にょルの薄板を層状に重ねて磁気
閉回路としている。

エクスポーネンシャル・ホーン１Ｂは振巾の拡大の為に
指数関数曲線をなしており、軟鋼、黄銅、七ネルメタル
等で作られている。又、研磨工具１５は軟鋼等で作られ
ている。この研磨装置２０は非球面ブランク７の被研磨
面８の法線方向に一定の距離を維持しながら非球面断面
の表面形状の軌跡を移動できるように倣いあるいはＮＣ
等の制御機構（図示しない）が装備しである。

しかして研磨工具１５は超音波発生装置１３により上下
方向（矢印イ方向）に超音波振動を行い回転している被
研磨面８上に砥粒１１を衝突させながら、被研磨面８に
対して法線方向に一定距離を維持しながら被研磨面８の
非球面断面の表面形状の軌跡（矢印口）を移動させる。

その際、被研磨面８に対する研磨は、単位時間あたり、
単位面積に等量の研磨が遂行されるように制御されるも
ので、その為に、前記研磨装置２０の研磨工具１５の移
動速度や超音波の振動数等を制御するとともに研磨槽１
０内の砥粒１１と研磨液１２から成る混合液を撹拌し、
砥粒１１の滞留時間が一定になるように研磨工具１５の
移動速度や振動数等の条件に従ってコントロールされ良
好な研磨面を得られるよう均等研磨する。

さてその加工原理は通常の超音波加工同様、研磨工具１
５の超音波振動により砥粒１１は高い加速度の元に被研
磨物に衝突する為、機械加工時の挽き目をえぐり取るよ
うにして除去し研磨仕上げが行なわれる。砥粒１１はダ
イヤモンド、アランダム等の非常に微細な粒子である為
、研磨工具１５はほとんど摩耗せず、仮に微量摩耗した
としても砥粒１１の衝突エネルギーの差異は非球面形状
を崩すことはない。

（第２実ｖａｔｓ＞ 嬉３図は本発明研磨方法の＃！２実施例を示す説明図で
、以下には当該実ｔｊＩＡ列についての具体的な研磨方
法を同図とともに説明する。

但し、当該実施列は嬉１実ｍＦ！４に於ける砥粒１１の
供給方法を興にし、その他の方法は第１実施列と同一で
あり、実施に使用する研磨部［２１の構成については、
同一構成部分についての説明は同一番号を付して省略す
る。

すなわち、当該実施列における研磨材としての砥粒１１
と研磨液１２の混合液は、ｗｉ３図示のノズル１Ｔを介
して、被研磨面８と研磨工具１５間に噴射しつつ供給さ
れる。

ノズル１７は保持具１８によって研磨装置２１のエクス
ポーネンシャル・ホーン１６に取り付け、その吐き出し
口１７ｃＬは被研磨面８と研磨工具１５間に前記混合液
を噴射し得るように向けられている。

また、ノズル１７％は図示しない砥粒１１と研磨液１２
との混合液の供給装置に連結されているｄ従って、被研
磨面８と研磨工具１５間の研磨部には、ノズル１７が研
磨工具１５の移動に伴って移動しつつ、その吐き出し口
１７ｅＬより砥粒１１と研磨液１２の混合液が絶えず噴
射される。

因で、＠１実施列の研磨方法に準じて研磨を遂行するこ
とにより、ノズル１Ｔから砥粒１１が均一な状態で噴射
さへしかも噴射と超音波振動の両者の力から砥粒１１は
被研磨面８に傾斜した状態で衝突する為、小さな運動エ
ネルギーで研磨がされ、しかもクツツク等の発生を防い
でより良好な研磨面が得られる。

尚、ノズ／Ｎγからの砥粒１１と研磨液１２の混合液の
噴射に当っては、被研磨面８に対して直角方向から噴射
することは、その噴射力による運動エネルギーが大きす
ぎると被研磨面８にクチツクを生ずるので、これを防止
すべく対策することが必要であり、図示の実ｍＮに於て
は、／スル１フの吐き出し口１Ｔαを被研磨面８に対し
て直角に対向させず、被研磨面８にクランクを発生させ
ることのない角度を以て対向せしめつつ取り付けである
。

（第３実施９１） 第４図は、本発明研磨方法のｔａ３実［’ｌｌを示す説
明図で、特に第２実施列に於ける研磨装置２１を被研磨
面８に対し、法線方向に一定の距離を保ちつつ、非球面
断面の表面形状に沿う移動に換えて、被研磨面８の研磨
に必要な移動を、被加工物としての非球面ブランクγを
移動することにより実施する場合の実施列である。

すなわち、当該実施例の実施に使用する研磨装置２１は
所定位置に固定して保持するとともに非球面ブランクＴ
を保持せしめているヤトイ９は回転する為にスピンドル
２２に連結されているが、このスピンドル２２を駆動ユ
ニット２３にヨリ保持し、非球面ブランク７の被研磨面
８を研磨工具１５と法線方向に対して一定距離を保ち、
かつ砥粒１１の滞留が一定になるように第４図示のＸ。

Ｙ、Ｃ軸方向に移動し得るように構成されている。

尚、他の構成は１３図の構成と同一であり、同一番号を
付してその説明を省略する。

しかして、第２実施列に準じた研磨作業の実施により、
良好な研磨面を得ることができる。

特に当該実！１ＩＩｉ列の場合には、非球面ブランク７
を移動する為ＮＣスライドテーブル、スピンドル等によ
り機械構造上小型にできる結果、移動制御の精度を向上
できる。

尚、以上の各実施列によっては、被加工物が非球面ブラ
ンク７の場合について説明してきたが、同様にして非球
面レンズを成形する成形用金型の非球面から成る成形面
等の研磨にも同様の作用を以て実施でき、かつ非球面以
外の球面等についても実施し得ることは勿論である。

発明の効果 本発明による非球面等の研磨方法によれば高精度に形成
された非球面形状を変化させることなく面粗すだけを取
り、滑らかな光学研磨面等を得ることができる。

特に、従来研磨が醸しいとされている硬甘い材料（ファ
インセ？建ツクス）や超硬等の硬度の高い材質の被加工
物の被研磨面についての研磨が可能である。

又、実施に当って要求される制御自体も容易でアリ、マ
イコン程度のコンビエータにより高精度な均等研磨が実
施でき、量産に向けての自動研磨に容易に適用展開でき
、かつブランクの大きさ、非球面度等に左右されない為
、その汎用性が広い等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図α、ｂ、ｃは従来の非球面の研磨方法を示す説Ｆ
９４図、＠２図、嬉３図、第４図は本発明研磨方法の＠
１．１２、＃！３実施例を示すそれぞれの説明図である
。 γΦ・・非球面ブランク ８・・・被研磨面 ９・・・ヤトイ １０・・・研磨槽 １１・・・砥　粒 １２・・・研磨液 １３・の・超音波発生装置 １４・φ・磁歪振動子 １５・・・研磨工具 １６・・・エクスポーネンシャル・ホーン１γ・・・ノ
ズル １８・・・保持具 ２０．２１・・・研磨装置 ２２拳−・スピンドル ２３・ｅ・駆動ユニット 特許出原人　　　オリンパス光学工業株式会社第１図 ■ （ｂ） （ｃ） 第２図 第３図 〜１７ａ 〜８ ン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定精度に形成された非球面等の形状から成る被
   研磨面を有し、かつ回転する被加工物の被研磨面と超音
   波振動する研磨工具間に研磨材を介在せしめ、前記被加
   工物の非球面等の断面の表面形状に沿つて、前記被加工
   物の非球面等の表面と前記研磨工具間に、法 線方向に所定の距離を保ちながら、前記被加工物と研磨
   工具とを相対的に移動することにより前記被加工物の非
   球面等の研磨面を研 磨することを特徴とする非球面等の研磨方法。
2. （２）前記研磨工具は、エクスポーネンシャル・ホーン
   を介して支持するとともにエクスポーネンシャル・ホー
   ンに装備される磁歪振動子とこの磁歪振動子を振動する
   超音波発生装置とから構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の非球面等の研磨方法。
3. （３）前記研磨材は、研磨槽中の砥粒と研磨液の混合液
   を撹拌しつつ供給することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の非球面等の研磨方法。
4. （４）前記研磨材は、砥粒と研磨液の混合液をノズルを
   介して噴射しつつ供給することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の非球面等の研磨方法。
5. （５）前記研磨工具または被加工物の研磨面の相対的な
   移動は、単位時間あたり、単位面積に等量の研磨が遂行
   され被加工物の研磨面が均等に研磨されるように制御す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非球面
   等の研磨方法。