JP2000296449A

JP2000296449A - 研磨工具

Info

Publication number: JP2000296449A
Application number: JP11103513A
Authority: JP
Inventors: Masato Negishi; 真人根岸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】曲率変化が大きい非球面の研磨に際し、研磨
圧力を一定にして、曲率変化に追従しかつリップルを平
滑化することが可能な研磨工具を提供する。【解決手段】複数の小さな工具板１０をそれぞれ隣り
合う部分を相互に曲げ変形できるようにヒンジ部１２に
より連結するとともに各工具板１０にシート状の研磨材
１１をそれぞれ貼り付けて小研磨工具を形成し、各小研
磨工具は工具板１０の上面に固定されたゴム部材７を介
して第２のシャフト５にそれぞれ着脱自在に支持され
る。研磨装置に取り付けられる第１のシャフト２と複数
の第２のシャフト５を垂直方向に移動可能な平行板ばね
４を介して連結する。これにより、研磨工具は、被加工
物の曲率変化に追従するとともにリップルに対しては追
従することなく選択的にその山を除去することができ、
平行板ばねにより凹凸形状に影響されることなく一定の
研磨圧力が得られ、高精度な加工が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズやミラー等
の光学素子の滑らかな曲面形状を精密に仕上げる研磨工
具、特に、被加工物に対して小さな工具を用いて光学素
子の非球面を加工する研磨工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズやミラー等の光学素子の生産にお
いて、機械加工の工程は、主として切削、研削、研磨の
３種類がある。研磨はその中でも加工時間はかかるけれ
ども、最も滑らかな面が得られるため、仕上げの工程に
従来から多用されている。この研磨加工は、微細な粒子
からなる砥粒を混濁させた研磨液の存在下で、研磨工具
を被加工物に対して押し当てながら相対的に運動させる
ことにより行なわれている。砥粒は粒径サブミクロンか
ら数１０ミクロンの大きさをもち、材質は被加工物の種
類に応じて適宜選定されるが、例えば、酸化セリウムや
ダイヤモンド、酸化アルミニウム等が用いられる。これ
を水や油に混濁させて研磨液としている。また、研磨工
具の材質は、ポリウレタンや石油生成物のピッチなどで
ある。

【０００３】球面や平面を研磨する場合には、被加工物
の曲率が場所によって変化することがないので、硬くて
大きい工具が用いられる。例えば、鋳鉄などの金属にポ
リウレタンやピッチを貼り付けたもので、通常は被加工
物と同等かそれ以上の大きさをもつ。一方、非球面（球
面や平面以外の形状）を研磨する場合には、被加工物の
表面は場所に応じて曲率が変化するため、工具はこの曲
率変化に追従していかなければならない。そのため、前
記の硬くて大きい工具を用いると、場所によって工具の
一部が被加工物に強く押し付けられたり、浮き上がった
りしてしまう。ところで、除去量は、工具を被加工物に
押し付ける力に強く依存するため、均一な力で被加工物
に押し当てることが非常に重要である。そこで、非球面
の研磨加工において、被加工物に対して小さな工具を用
い、さらに柔らかい工具を用いた加工が試みられてい
る。

【０００４】この種の従来の研磨工具としては、図１２
に図示する非球面研磨用の工具構造が知られている（Op
tical Engineering，Vol.17 No.6（November−Decemb
er，1978）ｐ．６１３参照）。図１２において、研磨装
置（不図示）に接続されるバッキングプレート１０１に
は、フレキシブルなメンブレン１０２がクランプ部材１
０３を介して固定され、メンブレン１０２の内部には液
体または気体等の流体１０４が封入されている。バッキ
ングプレート１０１は、研磨装置から、被加工物に押し
当てる力を受けるとともに被加工物に対する相対運動の
作用を受ける。

【０００５】図１３の（ａ）ないし（ｃ）にはこの研磨
工具を被加工物に押し当てて研磨する態様を図示し、同
（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、被加工物の凹面およ
び凸面に当接している態様を示し、同（ｃ）は被加工物
の凹凸形状の面に当接している態様を示す。このよう
に、メンブレン１０２は、場所によって曲率が変化する
被加工物１０５に対して、曲率の変化に追従するように
変化する。そして、除去量は工具を被加工物に押し付け
る力に強く依存するため、均一な力で被加工物に押し当
てることが重要であるが、この研磨工具においては、メ
ンブレン１０２が被加工物１０５に対して押し付ける力
の分布（以下、工具が被加工物を押し付ける力の分布を
単に研磨圧力という。）は、内部に封入した液体または
気体の圧力に依存しているので、研磨工具と被加工物が
接触する全域において均一な研磨圧力が得られる。この
ような、メンブレン１０２は被加工物１０５の凹面およ
び凸面に追従し均一な研磨圧力をもって当接する。

【０００６】また、被加工物に対して小さな研磨工具を
用いる場合、場所によって除去量を変化させることによ
って形状修正研磨が可能となる。除去量を変化させる方
法としては、研磨圧力を変化させたり、研磨工具が滞留
する時間を変化させる方法等がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来技術においては、次のような問題点があり、高精度な
加工ができない場合がある。

【０００８】１）メンブレン内部に封入した流体の圧力
だけがメンブレンを被加工物に押し当てる力を発生する
のであれば、前述したように工具内で均一な面圧分布が
得られるけれども、工具周辺部ではメンブレンの張力が
被加工物表面に垂直な方向（法線方向）にも成分をもつ
ため、これが研磨圧力の誤差となる。したがって、メン
ブレンの張力の影響により、工具内の位置によって除去
量が異なり、研磨圧力が精密に均一とはならず、高精度
な加工ができない。さらに、被加工物の形状によってメ
ンブレンの形状が変化するので張力の方向も変化し、除
去量がばらつく原因となる。この除去量のばらつきは精
密な加工を阻害するものであり、また、この張力は封入
した流体の圧力に拮抗するため必ず生じる。

【０００９】２）研磨工具は加工の際に被加工物との摩
擦力により横方向の力を受け変形する。特に、メンブレ
ンが柔らかいとその変形量が大きく、除去位置が摩擦力
の方向に移動してずれてしまい、高精度な加工ができな
い。特に、形状修正研磨を行なう場合、研磨除去位置が
所定の位置からずれることになるので、適切な形状修正
研磨ができなくなる。このような問題点を解消すべくメ
ンブレンを硬くしてしまっては、メンブレン本来の意味
がなくなってしまう。

【００１０】３）メンブレンは、図１３の（ａ）ないし
（ｃ）に図示するように、被加工物の凹面や凸面に追従
する。ところで、非球面は場所によって曲率が変化する
ので、図１３の（ａ）や（ｂ）に図示するように大きな
曲率変化に追従する必要がある。特に、非球面加工を行
なう場合、工具は、曲率変化に影響されることなく被加
工物の形状に追従し、均一な力で被加工物と接触しなけ
ればならない。これは、除去形状が被加工物に接触する
接触力の分布すなわち研磨圧力に比例するので、均一な
除去形状を得るためには、均一な研磨圧力が必要となる
からである。

【００１１】一方、図１３の（ｃ）に図示するような被
加工物の凹凸形状はリップルと呼ばれ、光学素子の性能
を著しく低下させることが知られている。そこで、光学
素子の仕上げ工程である研磨加工では、このようなリッ
プルを平滑化する必要がある。しかし、従来の研磨工具
では、図１３の（ｃ）に図示するように、メンブレンが
このような凹凸形状にも追従し、ならってしまう。先に
説明したように、除去量は研磨圧力に比例するため、従
来の工具では均一の研磨圧力が実現できることから、リ
ップルの有無に拘らず、均一な除去が行なわれる。すな
わち、従来の工具による加工ではリップルは依然として
除去されず、平滑化の効果が低い。

【００１２】そこで、本発明は、上記のような従来技術
の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、
曲率変化が大きい非球面形状の研磨加工に際し、研磨圧
力を一定にすることができ、曲率変化に追従しかつリッ
プルを平滑化することが可能な研磨工具を提供すること
を目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の研磨工具は、被加工物に対して押し付けな
がら相対運動させることにより除去加工する研磨工具に
おいて、複数の小研磨工具を有し、それぞれ隣り合う小
研磨工具は加工面に対して面外方向すなわち曲げ方向に
回転自在に連結されていることを特徴とする。

【００１４】本発明の研磨工具においては、小研磨工具
はシート状の研磨材を貼り付けた小さな板部材で構成さ
れ、それぞれ隣り合う板部材が相互に曲げ変形できるよ
うにヒンジ部により連結されていることが好ましく、ま
た、小研磨工具はシート状の研磨材を貼り付けた小さな
板部材で構成され、それぞれ隣り合う板部材が相互に曲
げ変形できるようにピンジョイントにより連結されてい
ることが好ましい。

【００１５】本発明の研磨工具においては、シート状の
研磨材はポリウレタンまたはピッチであることが好まし
い。

【００１６】本発明の研磨工具においては、シート状の
研磨材を貼り付けた小さな板部材には該板部材を補強す
る補強板が接着固定されていることが好ましい。

【００１７】また、本発明の研磨工具は、第１のシャフ
トと、複数の第２のシャフトと、前記第１および第２の
シャフトに固定され、前記第１および第２のシャフトを
垂直方向に移動可能に連結する平行板ばねと、前記複数
の第２のシャフトの先端部にそれぞれ揺動可能に装着さ
れる複数の小研磨工具とを有し、それぞれ隣り合う前記
小研磨工具は加工面に対して面外方向すなわち曲げ方向
に回転自在に連結されていることを特徴とする。

【００１８】本発明の研磨工具においては、前記複数の
第２のシャフトの先端部が、前記複数の小研磨工具にそ
れぞれ接着固定されたゴム部材にそれぞれ着脱自在に挿
入されていることが好ましい。

【００１９】本発明の研磨工具においては、小研磨工具
はシート状の研磨材を貼り付けた小さな板部材で構成さ
れ、それぞれ隣り合う板部材が相互に曲げ変形できるよ
うにヒンジ部またはピンジョイントにより連結されてい
ることが好ましい。

【００２０】本発明の研磨工具においては、シート状の
研磨材を貼り付けた小さな板部材には該板部材を補強す
る補強板が接着固定されていることが好ましく、さら
に、前記補強板にはゴム部材を嵌合するための穴が形成
されていることが好ましい。

【００２１】さらに、本発明の研磨工具は、第１のシャ
フトと、複数の第２のシャフトと、前記第１および第２
のシャフトに固定され、前記第１および第２のシャフト
を垂直方向に移動可能に連結する平行板ばねと、前記複
数の第２のシャフトの先端部にそれぞれ揺動可能に装着
される複数の小研磨工具とを有し、前記複数の小研磨工
具は、それぞれ、小さな板部材と該板部材の一面に貼り
付けられたシート状の研磨材と該板部材の他面に接着さ
れた補強板とを有するとともに前記板部材はそれぞれ隣
り合う部分が相互に曲げ変形できるように連結されて構
成され、前記第２のシャフトの先端部に鋭利な突起部分
を設け、該突起部分が前記補強板に設けた凹部に係合す
ることを特徴とする。

【００２２】

【作用】本発明の研磨工具によれば、複数の小研磨工具
の集合体とし、この複数の小研磨工具を面外方向に回転
自在に連結することにより、被加工物の大きな曲率変化
に追従することができ、そして、リップルに対しては追
従することなく選択的にその山を除去することができ、
リップル修正能力の高い工具を実現でき、高精度の加工
が可能となる。

【００２３】また、複数の小研磨工具を回転可能なヒン
ジ部やピンジョイント等により連結することにより研磨
工具を構成することができ、簡単な構造でかつ小型化が
可能となり、また、隣接する小研磨工具間の剛性を下げ
ることができ、大きな曲率変化をもつ被加工物に対応で
きる。さらに、複数の小研磨工具に対して補強板を接着
することによって各小研磨工具の剛性を高めることがで
き、容易にリップル修正能力の高めることができる。

【００２４】さらに、本発明の研磨工具によれば、縦方
向には弱い剛性をもち横方向には強い剛性をもつ平行板
ばねを加圧機構に用いることにより、縦方向の弱い剛性
特性によって、被加工物の凹凸形状に影響されることな
く研磨圧力を一定にすることができ、そして、横方向の
強い剛性によって、摩擦力など横方向の力がかかって
も、これに拮抗して研磨位置がずれることがなく、高精
度な研磨加工が可能となる。

【００２５】また、本発明によれば、研磨工具の構造を
簡単にすることができ、工具部分を容易に着脱可能な構
造とすることによって、工具部分の交換が容易となり、
その他の加圧機構等は再利用することができ、コスト的
にも有利である。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２７】図１は、本発明における第１の実施例の研
磨工具を示す模式断面図であり、図２の（ａ）は、本発
明における第１の実施例の研磨工具の上面図であり、図
２の（ｂ）は、同じく第１の実施例の研磨工具における
工具板の上面図である。

【００２８】図１および図２において、１は、本発明に
基づく研磨工具であり、第１のシャフト２を介して図示
しない研磨装置に取り付けられる。研磨装置は、第１の
シャフト２を介して、研磨工具１を矢印Ａの方向に押し
付け、被加工物に対して研磨工具１を押し当てるととも
に研磨工具１を矢印Ｂの方向に移動させ、被加工物に対
して相対的に運動させる。４は、第１のシャフト２の下
方部分に離間して接着材３によりそれぞれ固定された平
行な２枚の板ばねからなる平行板ばねであり、５は、第
１のシャフト２の両側に対称的に配置され、平行板ばね
４に接着材６を用いて接続された第２のシャフトであ
る。１０は、下面に研磨材１１が貼着される小面積の工
具板であり、その上面には第２のシャフト５を着脱自在
に嵌着するゴム部材７が固定されている。したがって、
小面積の各工具板１０は、ゴム部材７を介して第２のシ
ャフト５にそれぞれ装着されており、ゴム部材７の変形
により、それぞれの第２のシャフト５に揺動自在に支持
される。そして、両工具板１０，１０は、その隣接する
部分が、弾性変形することによって曲げ方向に回転しう
る一対のヒンジ部１２，１２（図２の（ｂ）も参照のこ
と）で連結されている。研磨材１１は、各工具板１０の
下面に貼着され、被加工物１５に接触してその表面を研
磨するためのものであり、例えばポリウレタンやピッチ
等が用いられ、また、平行板ばね４に各シャフト２，６
を接着するための接着材３，６としては、例えばエポキ
シ接着剤やろう付け、半田付けなどを用いることができ
る。

【００２９】以上のように構成された研磨工具１におい
て、第１のシャフト２は、図示しない研磨装置により、
矢印Ａの方向に押し付けられ、そして、矢印Ｂの方向に
揺動する運動が付与される。第２のシャフト５、５は平
行板ばね４を介して第１のシャフト２に連結されてお
り、第２のシャフト５、５も同様に矢印Ａの方向に押し
付けられるとともに矢印Ｂの方向に揺動する運動が付与
される。

【００３０】ここで、平行板ばねを用いたことによる特
性について図３を参照して説明すると、図３に図示する
ような２つの部材Ｊ，Ｋを平行な２枚の板ばねＳ１，Ｓ
２からなる平行板ばねＳで接続した構造体について考え
ると、板ばねＳ１，Ｓ２は、軸方向には弱いばね定数を
もち、横方向には強いばね定数をもつ特徴があり、２枚
の板ばねＳ１，Ｓ２で接続された部材Ｊ，Ｋ間の剛性に
は強い方向性がある。すなわち、Ｚ方向は板ばねの曲げ
方向であるので、弱い力で変形し、Ｘ方向には強いばね
定数をもち強い剛性をもつ。このように、平行板ばねＳ
を用いることにより、横方向には強い剛性をもつけれど
も、縦方向に弱い剛性をもつ構造体となる。

【００３１】このような構造体を研磨装置の加圧機構に
採用することにより、すなわち、図１に図示するよう
に、平行板ばね４を用いて、第１のシャフト２と工具板
１０等を支持する第２のシャフト５とを連結することに
より、研磨工具１の研磨圧力は、平行板ばね４を縦方向
（矢印Ａ方向）に変位させることによって発生する。こ
の平行板ばね４は、矢印Ｂ方向には強く矢印Ａ方向には
弱い剛性をもっているために、工具板１０および研磨材
１１が被加工物１５の凹凸に応じて上下に変動しても、
矢印Ａ方向には弱い剛性すなわちばね定数が小さいの
で、その上下の動きを吸収して、工具板１０および研磨
材１１を押し付ける力は大きく変化することはなく、均
一な押し付け力が実現でき、均一な研磨圧力が得られ
る。そして、工具板１０および研磨材１１がうける摩擦
力などの水平方向の力に対しては横方向（矢印Ｂ方向）
の剛性が強いのでこれに耐え、研磨する位置がずれたり
することはなく、高精度な加工が可能となる。

【００３２】また、両工具板１０，１０は、図２の
（ａ）および（ｂ）に図示するように、一対のヒンジ部
１２，１２で連結された小さな板状の部材であり、この
一対のヒンジ部１２，１２の弾性変形によりこのヒンジ
部を中心にして互いに折れ曲がり回転することができる
ように構成されている。

【００３３】このように２つの工具板１０，１０を回転
可能なヒンジ部１２で連結することにより、両工具板１
０，１０は、図１に示すように、被加工物１５における
曲率が大きな凹面や凸面の形状に対しては、ヒンジ部１
２を中心として回転することによりその形状にならうこ
とができる。したがって、場所ごとに曲率が大きく変化
する非球面の加工においても安定した接触が可能とな
り、均一な研磨除去が実現できる。また、図４に示すよ
うに被加工物１５のリップルに対しては、工具板１０，
１０が硬いので、リップルには追従しない工具面が得ら
れ、リップルの山の部分により強く接触することとな
り、リップルの山を選択的に研磨除去することができ、
高精度な形状修正加工が可能となる。

【００３４】すなわち、図１は大きななだらかな凹面を
有する被加工物１５を加工する場合を想定して描いた図
であり、図４は、リップル形状がある被加工物１５を加
工する場合の図である。図４に図示するように、工具板
１０および研磨材１１は、リップルの山の部分で選択的
に被加工物１５に接触するため、リップルの山部分を選
択的に除去加工することができる。すなわち、リップル
形状を修正することが可能である。

【００３５】また、両工具板１０を連結するヒンジ部１
２の形状としては、図５の（ａ）に示すように、ヒンジ
部の幅は極く狭く形成してあるが、その厚さは工具板７
と同じ構造のもの、あるいは、同（ｂ）に示すように、
ヒンジ部の幅を極く狭く形成するとともにその厚さも工
具板７の厚さよりも薄くした構造のもの等を用いること
ができる。同（ａ）に示すヒンジ部構造のものでは構造
が簡単であってその製作が容易であるという長所があ
る。また、同（ｂ）に示すヒンジ部構造のものはばね定
数が低く、容易に曲げ変形することができる点で長所が
ある。さらに、図５の（ｃ）および（ｄ）に示すよう
に、ヒンジ部１２を工具板１０の上面を切除して肉薄に
して形成して、その薄肉部分を中心として回動しうるよ
うにすることもでき、この場合には、工具板１０の下面
は平坦でしかも不連続な部分がないために、その下面に
接着する研磨材１１も不連続部分がなく、除去形状も連
続した滑らかな形状とすることができる。さらに、研磨
材１１は工具板１０との接触面積が広くなるのでその接
着が容易になるという利点がある。

【００３６】また、工具板１０の上面に固定したゴム部
材７には第２のシャフト５が着脱自在に挿入嵌着されて
おり、工具板１０は、このゴム部材７が変形するため
に、第２のシャフト５に対して揺動可能であって、被加
工物１５の傾斜にならうことができ、また、第２のシャ
フト５とゴム部材７は着脱できるので、工具が劣化した
ときに、工具板１０から下を第２のシャフト５から取り
外して交換することができる。つまり、第１および第２
のシャフト２，５や平行板ばね４等の加圧機構部は再利
用することができるので、工具のコストを下げることが
できる。

【００３７】以上説明するように、本発明の第１の実施
例における研磨工具によれば、横方向に剛性が高いた
め、除去位置ずれがなく、さらに、縦方向には剛性が低
いため、被加工物の凹凸に追従して均一な研磨圧力が得
られるため、高精度の研磨加工が可能となる。また、分
割した硬い小工具板の作用で、リップルの山を選択的に
除去して平滑化することができるため、この点において
も高精度の研磨加工が可能となる。さらに、本実施例に
よれば、工具板にヒンジ部を設ける構成であるので、構
造が簡単で、工具は小型化され、さらに、工具の製作コ
ストを下げることができる。また、工具寿命がきたら、
ゴム部材の部分で工具を取り外しこの部分だけを新しい
工具に交換すれば良く、残りの部分は再利用することが
できるので、工具のコストを下げることもできる。

【００３８】次に、本発明の第２の実施例について図６
を参照して説明する。

【００３９】前述した第１の実施例においては、両工具
板１０間のヒンジ部１２が弾性変形することによって分
割した工具板１０，１０の間の曲げあるいは回転を可能
にしている。この構造は機構が簡単であり、工具コスト
を下げることができるという効果を有するものであるけ
れども、ヒンジ部１２の変形が弾性変形であるために、
必ず復元力が伴ない、そして、大きな変形をさせてしま
うとヒンジ部１２が塑性変形してしまうために、その回
転角には限界がある。そのため、被加工物の表面形状が
非常に大きな曲率変化をもっている場合、ヒンジ部１２
の回転角の限界が問題となる。そこで、本発明の第２の
実施例では、このような被加工物であっても良好な研磨
加工を行なうことができるようにするためのものであ
る。

【００４０】図６は、本実施例における工具板の斜視図
であり、この他の構成は第１の実施例と同様であり、そ
れらの詳細な説明は省略する。本実施例の工具板１０
ａ，１０ｂは、隣り合う側端面がそれぞれ凸形状と凹形
状に形成され、これらの凹凸形状を噛み合わせるように
突き合わせた状態でピン１３で連結するピンジョイント
１２ａの構成により連結されている。このようなピンジ
ョイント１２ａを用いることにより、第１の実施例にお
けるヒンジ部１２の弾性変形を用いて回転させる方法と
比較して、回転角を大きく取ることができ、しかも復元
力のない回転運動が実現できる。工具板１０ａ，１０ｂ
を矢印Ｂ方向に運動させることにより、リップルを選択
的に除去できることは、第１の実施例と同じであり、な
おかつ、非常に大きな曲率変化や非常に大きな非球面量
をもつ被加工物を加工する場合でも、リップルの選択的
除去が可能であり、高精度の加工が可能となる。

【００４１】次に、本発明の第３の実施例について図７
を参照して説明する。

【００４２】前述した第１および第２の実施例では、工
具を一方向に並べて連結した構成であり、その並列方向
に工具を運動させることによって、その並列方向のリッ
プル形状を選択的に除去することを可能にするものであ
るが、本実施例では２次元的なリップル形状であっても
これを選択的に除去することができるようにするもので
ある。

【００４３】図７は、第３の実施例の研磨工具の上面図
であって、第１の実施例における図２の（ａ）に対応す
る図面である。４個の小さな分割工具板２０ａ〜２０ｄ
を図示するように配列し、互いに隣接する分割工具板を
一対のヒンジ部２２でそれぞれ連結する構造となってお
り、各分割工具板２０ａ〜２０ｄの上面中央部に固定さ
れたゴム部材（不図示）を介して着脱自在に取り付けら
れる第２のシャフト２５ａ〜２５ｄと研磨装置（不図
示）に取り付けられた第１のシャフト２３は、中央の第
１のシャフト２３の部分から４方向に延びる２枚の板ば
ねからなる平行板ばね２４を介して接続されている。ま
た、各分割工具板２０ａ〜２０ｄの下面には、第１の実
施例と同様に、研磨材（不図示）が貼着されている。

【００４４】以上のように構成された研磨工具におい
て、第１のシャフト２３は、図示しない研磨装置によ
り、被加工物の方に押し付けられ、そして、図中Ｃ方向
およびＤ方向の２次元的な運動が付与される。ここで、
２次元的な運動とは、Ｃ方向あるいはＤ方向、またはＣ
方向とＤ方向を組み合わせた運動のことで、例えば、円
運動等であってもよい。そして、第２のシャフト２５ａ
〜２５ｄは平行板ばね２４で第１のシャフト２３に連結
されていることから、第２のシャフト２５ａ〜２５ｄも
被加工物の方へ押し付けられるとともにＣＤ方向の２次
元的に運動される。

【００４５】そして、各工具板２０ａ〜２０ｄは、それ
ぞれのヒンジ部２２の弾性変形によりヒンジ部２２を中
心に折れ曲がり回転することができ、さらに、平行板ば
ね２４により第１のシャフト２３に連結されているため
に、前述した第１の実施例において説明したと同様の作
用効果を奏することができるとともに、本実施例におい
ては、さらに、図７におけるＣ方向とＤ方向の２方向の
リップルに対して選択的な除去が可能となる。

【００４６】次に、本発明の第４の実施例について図８
の（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。

【００４７】図８の（ａ）は本発明の第４の実施例にお
ける工具板の上面図であり、図８の（ｂ）は本発明の第
４の実施例における研磨工具の上面図である。

【００４８】本実施例における工具板は、略円板状の板
部材を６等分するように放射状に延びる６個のスリット
３１を設けて、幅の狭いヒンジ部３２を形成し、６個の
扇形形状の分割工具板３０（３０ａ，３０ｂ……）を形
成するものである。２枚の板ばねからなる平行板ばね３
４は、その中心部分に第１のシャフト３３が接着材等に
より固定され、中心部分から６方向に延びる端部部分に
は、各分割工具板３０（３０ａ，３０ｂ……）の中央部
に固定したゴム部材（不図示）を介して取り付けられる
第２のシャフト３５（３５ａ，３５ｂ……）が固定され
ている。なお、その他の構成は第１の実施例と同様の構
成である。

【００４９】以上のように構成された研磨工具において
は、第１のシャフト３３は、図示しない研磨装置によ
り、被加工物の方に押し付けられ、そして、図中Ｅ，Ｆ
およびＧ方向に運動が付与されると、第１のシャフト３
３に平行板ばね３４を介して連結されている第２のシャ
フト３５（３５ａ，３５ｂ……）も、被加工物の方に押
し付けられるとともにＥ，ＦおよびＧ方向に運動する。
そして、各工具板３０（３０ａ，３０ｂ……）は、それ
ぞれのヒンジ部３２の弾性変形によりヒンジ部３２を中
心に折れ曲がることができ、さらに、平行板ばね３４に
より第１のシャフト３３に連結されているために、前述
した第１の実施例において説明したと同様の作用効果を
奏することができるとともに、本実施例においては、さ
らに、図中Ｅ，ＦおよびＧ方向の３方向のリップルに対
して選択的な除去が可能となる。

【００５０】次に、本発明の第５の実施例について図９
の（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。

【００５１】図９の（ａ）は本発明の第５の実施例にお
ける工具板の上面図であり、図９の（ｂ）は本発明の第
５の実施例における研磨工具の上面図である。

【００５２】本実施例では、分割した小工具板４０を縦
横に多数並列させた構造を有するものであり、分割工具
板４０の隣り合う部分は一対のヒンジ部４２により連結
されている。加圧機構を構成する平行板ばね４４は、隣
接する４個の分割工具板４０（例えば、４０ａ〜４０
ｄ）を一組として、第１のシャフト４３と第２のシャフ
ト４５（４５ａ〜４５ｄ）を接続するように構成する。
図示する実施例では１６個の分割工具板４０に対して４
個の平行板ばね４４をそれぞれ組み込んでいる。このよ
うに構成される本実施例においては、第１および第２の
シャフト４３，４５および平行板ばね４４の構成によ
り、前述した各実施例で説明したものと同様の作用効果
を奏するものであり、さらに、ヒンジ部４２の機能も前
述した各実施例で説明したものと同じであり、リップル
に対して選択的な除去が可能である。さらに、本実施例
では、工具板４０を多数並列してあるので、一度に大面
積の加工が可能であり、加工時間を短縮することができ
る。このことから加工コストを下げることができる。

【００５３】次に、本発明の第６の実施例について図１
０を参照して説明する。

【００５４】本実施例においては、工具板１０の上面
に、ゴム部材７に対応する部位に穴５１を開けた補強板
５０を接着したものであり、その他の構造は、前述した
第１の実施例と同じであって、同一部材には同じ符号を
付して、その詳細な説明は省略する。すなわち、本実施
例は、前述した第１の実施例の作用効果に加えて、補強
板５０を設けたことにより、次のようなメリットがあ
る。

【００５５】補強板５０を工具板１０に接着したことか
ら、分割した工具板１０の剛性を高くすることができ、
リップル修正能力が高くなり、さらに、工具板１０の厚
さに関係なく分割した工具板１０の剛性を高くすること
ができるので、工具板１０は可能な限り薄くすることが
できる。したがって、工具板１０の曲げ変形による反力
を格段に小さくすることができ、より大きな曲率変化に
も対応することができる。また、補強板５０に設けられ
た穴５１にゴム部材７を挿入する構成であるために、ゴ
ム部材７と工具板１０との接着強度が低くても工具の耐
久性が落ちることがなく、ゴム部材７と工具板１０との
接着強度を低くしてもよい。

【００５６】さらに、本発明の第７の実施例について図
１１を参照して説明する。

【００５７】本実施例においては、第２のシャフト５の
先端部６２を鋭利な形状にするとともに、工具板１０の
上面に接着した補強板６０に凹部６１を設け、第２のシ
ャフト５の鋭利な先端部６２を補強板６０の凹部６１に
差し込んで、いわゆるカンザシと呼ばれる構造とするも
のである。なお、その他の構造は、前述した第１の実施
例と同じであって、同一部材には同じ符号を付して、そ
の詳細な説明は省略する。すなわち、本実施例は、前述
した第１の実施例の作用効果に加えて、工具板１０をカ
ンザシと呼ばれる構造により保持することにより、工具
板１０は、ゴム部材を介して第２のシャフトに取り付け
る場合に比べて、第２のシャフト５に対する揺動が容易
となり、被加工物１５の表面形状に容易に追従しならう
ことができ、大きな曲率変化に対応することができるよ
うになり、さらに、環境の影響で物性の変化しやすいゴ
ム部材を使用しないことで安定した性能が確保できる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の小研磨工具を面外方向に回転自在に連結すること
により、被加工物の大きな曲率変化に追従することがで
き、そして、リップルに対しては追従することなく選択
的にその山を除去することができ、リップル修正能力の
高い工具を実現でき、高精度の加工が可能となる。

【００５９】また、複数の小研磨工具をヒンジ部やピン
ジョイント等により連結することにより研磨工具を構成
することができ、簡単な構造でかつ小型化が可能であ
り、また、隣接する小研磨工具間の剛性を下げることが
でき、大きな曲率変化をもつ被加工物に対応できる。さ
らに、複数の小研磨工具に対して補強板を接着すること
によって各小研磨工具の剛性を高めることができ、容易
にリップル修正能力の高めることができる。

【００６０】さらに、本発明によれば、平行板ばねを加
圧機構に用いることにより、被加工物の凹凸形状に影響
されることなく研磨圧力を一定にすることができ、そし
て、摩擦力など横方向の力がかかっても、これに拮抗し
て研磨位置がずれることがなく、高精度な研磨加工が可
能となる。

【００６１】また、本発明によれば、研磨工具の構造を
簡単にすることができ、工具部分を容易に着脱可能な構
造とすることができ、工具部分の交換が容易となり、そ
の他の加圧機構等は再利用することができ、コスト的に
も有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施例の研磨工具を示す
模式断面図である。

【図２】（ａ）は、本発明における第１の実施例の研磨
工具の上面図であり、図２の（ｂ）は、同じく第１の実
施例の研磨工具における工具板の上面図である。

【図３】本発明の研磨工具に用いる平行板ばねの特性を
説明するための概略図である。

【図４】本発明における第１の実施例の研磨工具により
リップル形状を有する被加工物を加工する態様を示す模
式断面図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は本発明の研磨工具におけ
るヒンジ部の構造を示す部分的な斜視図であり、（ｃ）
および（ｄ）はさらに他のヒンジ部の構造を示す部分的
な斜視図と断面図である。

【図６】本発明における第２の実施例の研磨工具の工具
板の連結部を説明するための斜視図である。

【図７】本発明における第３の実施例の研磨工具の上面
図である。

【図８】（ａ）は本発明における第４の実施例の工具板
の上面図であり、（ｂ）は本発明における第４の実施例
の研磨工具の上面図である。

【図９】（ａ）は本発明における第５の実施例の工具板
の上面図であり、（ｂ）は本発明における第５の実施例
の研磨工具の上面図である。

【図１０】本発明における第６の実施例の研磨工具を示
す模式断面図である。

【図１１】本発明における第７の実施例の研磨工具を示
す模式断面図である。

【図１２】従来の非球面用の研磨工具の構造を示す概略
図である。

【図１３】（ａ）ないし（ｃ）は従来の研磨工具の研磨
態様を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１研磨工具２第１のシャフト３接着材４平行板ばね５第２のシャフト６接着材７ゴム部材１０工具板１１研磨材１２ヒンジ部１０ａ，１０ｂ工具板１２ａピンジョイント１３ピン１５被加工物２０ａ〜２０ｄ工具板２２ヒンジ部２３第１のシャフト２４平行板ばね２５ａ〜２５ｄ第２のシャフト３０ａ〜３０ｆ工具板３１スリット３２ヒンジ部３３第１のシャフト３４平行板ばね３５ａ〜３５ｆ第２のシャフト４０ａ〜４０ｄ工具板４２ヒンジ部４３第１のシャフト４４平行板ばね４５ａ〜４５ｄ第２のシャフト５０補強板５１穴６０補強板６１凹部６２鋭利な先端部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物に対して押し付けながら相対運
動させることにより除去加工する研磨工具において、複
数の小研磨工具を有し、それぞれ隣り合う小研磨工具は
加工面に対して面外方向すなわち曲げ方向に回転自在に
連結されていることを特徴とする研磨工具。
【請求項２】小研磨工具はシート状の研磨材を貼り付
けた小さな板部材で構成され、それぞれ隣り合う板部材
が相互に曲げ変形できるようにヒンジ部により連結され
ていることを特徴とする請求項１記載の研磨工具。
【請求項３】小研磨工具はシート状の研磨材を貼り付
けた小さな板部材で構成され、それぞれ隣り合う板部材
が相互に曲げ変形できるようにピンジョイントにより連
結されていることを特徴とする請求項１記載の研磨工
具。
【請求項４】シート状の研磨材はポリウレタンまたは
ピッチであることを特徴とする請求項２または３記載の
研磨工具。
【請求項５】シート状の研磨材を貼り付けた小さな板
部材には該板部材を補強する補強板が接着固定されてい
ることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に
記載の研磨工具。
【請求項６】第１のシャフトと、複数の第２のシャフ
トと、前記第１および第２のシャフトに固定され、前記
第１および第２のシャフトを垂直方向に移動可能に連結
する平行板ばねと、前記複数の第２のシャフトの先端部
にそれぞれ揺動可能に装着される複数の小研磨工具とを
有し、それぞれ隣り合う前記小研磨工具は加工面に対し
て面外方向すなわち曲げ方向に回転自在に連結されてい
ることを特徴とする研磨工具。
【請求項７】前記第２のシャフトの先端部が、前記複
数の小研磨工具にそれぞれ固定されたゴム部材にそれぞ
れ着脱自在に挿入されていることを特徴とする請求項６
記載の研磨工具。
【請求項８】小研磨工具はシート状の研磨材を貼り付
けた小さな板部材で構成され、それぞれ隣り合う板部材
が相互に曲げ変形できるようにヒンジ部により連結され
ていることを特徴とする請求項６または７記載の研磨工
具。
【請求項９】小研磨工具はシート状の研磨材を貼り付
けた小さな板部材で構成され、それぞれ隣り合う板部材
が相互に曲げ変形できるようにピンジョイントにより連
結されていることを特徴とする請求項６または７記載の
研磨工具。
【請求項１０】シート状の研磨材はポリウレタンまた
はピッチであることを特徴とする請求項６ないし９のい
ずれか１項に記載の研磨工具。
【請求項１１】シート状の研磨材を貼り付けた小さな
板部材には該板部材を補強する補強板が接着固定されて
いることを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか１
項に記載の研磨工具。
【請求項１２】小研磨工具はシート状の研磨材を貼り
付けた小さな板部材と該板部材を補強するように接着さ
れた補強板とで構成され、それぞれ隣り合う板部材が相
互に曲げ変形できるようにヒンジ部またはピンジョイン
トにより連結され、前記補強板にはゴム部材を嵌合する
ための穴が形成されていることを特徴とする請求項７記
載の研磨工具。
【請求項１３】第１のシャフトと、複数の第２のシャ
フトと、前記第１および第２のシャフトに固定され、前
記第１および第２のシャフトを垂直方向に移動可能に連
結する平行板ばねと、前記複数の第２のシャフトの先端
部にそれぞれ揺動可能に装着される複数の小研磨工具と
を有し、前記複数の小研磨工具は、それぞれ、小さな板
部材と該板部材の一面に貼り付けられたシート状の研磨
材と該板部材の他面に接着された補強板とを有するとと
もに前記板部材はそれぞれ隣り合う部分が相互に曲げ変
形できるように連結されて構成され、前記第２のシャフ
トの先端部に鋭利な突起部分を設け、該突起部分が前記
補強板に設けた凹部に係合することを特徴とする研磨工
具。