JP2000343427A - シングルポイント研削によるガラスプレス成形型加工装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 砥石の酸化等を低減することにより超精密加
工を可能とした、シングルポイント研削によるガラスプ
レス成形型加工装置及び方法を提供する。 【解決手段】 本発明のシングルポイント研削によるガ
ラスプレス成形型加工装置は、小径の円柱状の砥石１を
回転させ、該砥石１の角部を研削点２として研削加工を
行うものであって、不活性ガスを用いて研削油をミスト
状にする霧化装置６と、この霧化装置６にてミスト状に
された研削油を砥石１の研削点２及び又はその周辺に噴
射する噴射ノズル７とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シングルポイン
ト研削によるガラスプレス成形型加工のための装置及び
方法に関し、特に砥石の酸化等を低減することにより超
精密加工を可能とした、シングルポイント研削によるガ
ラスプレス成形型加工装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクシステムの大容量化を実現す
るためには、記録密度を向上させることが必要となる。
この記録密度の向上のためには、光ディスク上に形成さ
れるピットを高密度化すると共に、ピットが形成された
情報記録面に集束する光スポットのより小径化を図る必
要がある。このピックアップにて集光される光の径は集
光レンズ（又は対物レンズ）の開口率（Numerical Ape
rture、以下、ＮＡ）に反比例することから、高密度光
ディスクシステムに対応するピックアップの集光レンズ
ＮＡを大きくする必要がある。

【０００３】ここでＮＡは、ＮＡ＝ｎ＊sinθと定義さ
れる。このうち、ｎは集光レンズ（対物レンズ）の屈折
率、θはマージナル光線とピックアップ光軸とのなす角
度である。近年では、光ディスクの高密度化に対応する
ピックアップの対物レンズでは、一般的にＮＡ０．６〜
０．８のものが用いられつつある。

【０００４】ピックアップにおける集光レンズをガラス
プレス成形にて形成する場合には、屈折率ｎが大きい削
材を成形材料として用いることによりＮＡを大きくする
ことができる。しかしこの場合には分散などの問題も生
じるため、屈折率ｎを大きくすることには限界がある。
また今後の更なる高密度化の要請に応じて、屈折率ｎを
大きくすることによる集光性能の向上には限界がある。
したがって、屈折率ｎを大きくするのではなく、角度θ
を変更することによってＮＡを大きくすることが求めら
れる。

【０００５】このように角度θを変更することによって
ＮＡを大きくするためには、集光レンズが２面あったと
すれば、曲率を小さくして、有効範囲を広くすること、
すなわち深い加工を行うことが必要となる。すなわちガ
ラスプレス成形型の加工に際し、超硬合金やセラミック
等の脆性材料に対して、曲率を小さく、かつ深い加工を
施すことが必要となる。

【０００６】ここで従来のガラスプレス成形型の研削加
工装置の概念図を図４に示す。この図４に示すように、
従来のガラスプレス成形型の加工においては、通常、砥
石１１がソロバン玉形状に形成されている。そして、こ
の砥石１１をその回転軸１１ａを中心として回転させ、
その突端部を研削点１２として成形型１３の側面に押し
当てて、ドレッシング研削を行っていた。しかしながら
このガラスプレス成形型の加工においては、曲率は小さ
くすることができるものの、砥石１１の回転軸１１ａと
成形型とが相互に干渉するために、砥石１１の移動距離
が制約され、深い加工を行うことは困難であった。

【０００７】このような問題を解決するため、シングル
ポイントの研削加工も提案されている。この従来のシン
グルポイントの研削加工装置の概念図を図５に示す。こ
の図５に示すようにシングルポイントの研削加工におい
ては、砥石２１が小径の円柱状に形成されている。そし
て、この円柱状の砥石２１をその回転軸２１ａを中心と
して回転させ、その角部を研削点２２として成形型２３
に押し当てて、加工が行われていた。このシングルポイ
ントの研削加工によれば、砥石２１の回転軸２１ａと研
削点２２とが近接しており、回転軸２１ａと成形型２３
との干渉を抑えることができるため、より深い加工を行
うことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらシングル
ポイントの研削加工においては、砥石２１の周長が短
く、また砥石２１が高速で回転しているために、砥石２
１の砥粒の熱による酸化、炭化、摩耗が激しく、砥石２
１の形状が保てなかった。このため、超精密加工が困難
であるという問題があった。

【０００９】この問題を解決するために、加工時に研削
油を砥石２１にかける方法も提案されていた。しかしな
がら単に研削油を砥石２１にかけた場合には、砥石２１
が数万〜数十万回転／毎分という高速にて回転している
ことから、砥石２１にかけられた研削油がミスト状にな
ってしまい、ほとんど効果がないという問題があった。

【００１０】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、砥石の酸化や摩耗を低
減又は防止することにより超精密加工を行うことのでき
る、シングルポイント研削によるガラスプレス成形型加
工装置及び方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係るシングル
ポイント研削によるガラスプレス成形型加工装置は、上
記課題を解決するため、円柱状の砥石を回転させ、該砥
石の角部を研削点として研削加工を行うシングルポイン
ト研削によるガラスプレス成形型加工装置であって、不
活性ガスを用いて研削油をミスト状にする霧化手段と、
前記霧化手段にてミスト状にされた研削油を前記砥石の
研削点及び又はその周辺に噴射する噴射手段とを備える
ことを特徴として構成されている。

【００１２】また発明に係るシングルポイント研削によ
るガラスプレス成形型加工方法は、上記課題を解決する
ため、円柱状の砥石を回転させ、該砥石の角部を研削点
として研削加工を行うシングルポイント研削によるガラ
スプレス成形型加工方法であって、不活性ガスを用いて
研削油をミスト状にする霧化ステップと、前記ステップ
においてミスト状にされた研削油を前記砥石の研削点及
び又はその周辺に噴射する噴射ステップとを備えること
を特徴として構成されている。

【００１３】これら本発明の装置及び方法によれば、不
活性ガスによって研削油の酸化を低減又は防止すること
ができ、研削油の機能を持続的に発揮させることができ
る。したがって砥石の摩耗、酸化や炭化を研削油によっ
て効果的に低減又は防止でき、砥石形状が変化しない。
したがって砥石の面精度及び面租度を向上させることが
でき、成形型の超精密加工を行うことができる。

【００１４】また、前記不活性ガスとして窒素ガスを用
い、前記研削油として第３石油類のパレスを用いること
が好ましい。これら窒素ガスやパレスは、比較的に安価
で入手が容易であり、また取り扱いも簡易であることか
ら、本発明の装置及び方法に好適である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
一実施形態を説明する。図１はこの発明の一実施の形態
によるシングルポイント研削によるガラスプレス成形型
加工装置の概念図である。

【００１６】図１に示すように本実施の形態におけるガ
ラスプレス成形型加工装置は、円柱状の砥石１を備えた
シングルポイントのガラスプレス成形型加工装置として
構成されている（なおガラスプレス成形型加工装置に関
し、特記しない構成については従来と同様である）。

【００１７】この砥石１は、その長手方向の延長線状に
配置された図示しない研削スピンドルにて駆動され、回
転軸１ａを中心として回転する。また研削スピンドルは
図１に示すＸ方向、Ｚ方向、及びＢ方向の３方向に移動
可能であり、これに伴って砥石１もＸ方向、Ｚ方向、及
びＢ方向の３方向に移動する。

【００１８】このガラスプレス成形型加工装置において
は、砥石１の先端面の角部を研削点２とし、この研削点
２を成形型形成用の成形型３の側面に押し当てることに
より、該成形型３の研削加工が行われる。ここで砥石１
は小径に形成されていることから、砥石１の回転軸１ａ
と研削点２とが近接している。したがって回転軸１ａと
成形型３との干渉を抑えることができ、より深い加工を
行うことができるように構成されている。

【００１９】ここでガラスプレス成形型加工装置には、
研削油を貯蔵するための油タンク４と、不活性ガスを貯
蔵するためのガスタンク５と、研削油をミスト状にする
霧化手段たる霧化装置６と、該霧化装置６にてミスト状
にされた研削油を噴射する噴射手段たる噴射ノズル７と
を備えて構成されている。

【００２０】研削油は、砥石１の周囲（特に砥石１の研
削点２と成形型３との間）に入り込み、砥熱による砥石
１の酸化、炭化、又は摩耗を低減させるために用いられ
る。この研削油は任意の種類のものが用いられてよい
が、例えば第３石油類のパレス（ＰＳ−ＦＭ−Ａ）を使
用した場合、該パレスは安価で容易に入手することがで
きると共に取り扱いも容易であることから、本装置にて
利用される研削油として適している。この研削油を貯蔵
するための油タンク４は、例えば数回の研削に必要な研
削油を貯蔵可能な大きさに形成されている。ただし油タ
ンク４を省略し、装置外の貯蔵設備からホース等を介し
て、研削を行う毎に、必要な分の研削油を直接供給して
もよい。

【００２１】不活性ガスは、研削油に混合されて該研削
油をミスト状にするためのものである。このように不活
性ガスを用いるのは、該不活性ガスにより研削油の酸化
を防止することができるからである。この不活性ガスと
しては任意の種類のものが用いられてよいが、例えば窒
素ガスを使用した場合には、該窒素ガスは安価で容易に
入手することができると共に取り扱いも容易であること
から、本装置にて利用される不活性ガスとして適してい
る。この不活性ガスを貯蔵するためのガスタンク５は、
例えば数回の研削に必要な不活性ガスを貯蔵可能な大き
さに形成されている。ただしガスタンク５を省略し、装
置外の貯蔵設備からホース等を介して、研削を行う毎
に、必要な分の不活性ガスを直接供給してもよい。

【００２２】研削油をミスト状にする霧化装置６は、油
タンク４に接続されると共にこの油タンク４から研削油
の供給を受け、またガスタンク５に接続されると共にこ
のガスタンク５から不活性ガスの供給を受ける。そして
これら研削油及び不活性ガスを所定の割合で混合するこ
とにより、研削油をミスト状に霧化する。このように霧
化装置６によって研削油をミスト状に霧化することが、
本方法における霧化ステップである。

【００２３】この霧化は任意の構造で行われてよいが、
例えばキャブレターにおけるベンチュリ管の如き構造に
て行ってもよい。これら研削油と不活性ガスとの混合比
は、実験によって定められた最適な比率に従うことが好
ましい。ただし必ずしも一定の混合比でなく、例えば砥
石１の種類や回転数に応じて混合比を手動又は自動にて
変更することができる。

【００２４】研削油を噴射する噴射ノズル７は、霧化装
置６に接続され、該霧化装置６からミスト状の研削油の
供給を受ける。この噴射ノズル７は砥石１の近傍に配置
されており、ミスト状の研削油を砥石１の研削点２及び
又はその周辺に向けて噴射する。このように噴射ノズル
７によって研削油を噴射することが、本方法における噴
射ステップである。

【００２５】この噴射ノズル７は、研削スピンドルと同
様の図示しない移動機構によってはＸ方向、Ｚ方向、及
びＢ方向の３方向に移動可能であり、砥石１の移動に伴
って移動する。この他、研削スピンドルに対して固定す
ることにより噴射ノズル７を移動させてもよい。あるい
は砥石１の内部に、その回転軸１ａに沿った通路を形成
し、この通路を介して研削油を噴射するようにしてもよ
い。この場合には砥石１自体が噴射ノズル７として機能
する。

【００２６】ここで研削油の噴射箇所を研削点２の周辺
としたのは、研削点２に直接噴射する場合のみならず、
砥石１の表面のうちの研削点２の周囲、あるいは成形型
３の表面のうちの研削点２の周囲に噴射した場合におい
ても、研削油が研削点２と成形型３との間に入り込んで
その機能を発揮し得る場合があるからである。すなわち
研削油の噴射領域としては、該研削油がその機能を果た
し得る全ての領域が該当する。

【００２７】この研削油の機能とは、砥石１の砥熱によ
る酸化、炭化、摩耗を防止又は低減し、砥石１の形状変
化を防止又は低減することにある。特に本実施の形態の
ように研削油を不活性ガスによりミスト状にして噴射し
た場合、研削油は、酸化することが不活性ガスにて防止
されているため、その機能を持続して発揮することがで
き、砥石１の酸化、炭化、摩耗を極めて効果的に防止又
は低減することができる。

【００２８】この研削油の機能を実証するために行った
加工結果について、さらに具体的数値を挙げつつ説明す
る。図２は加工対象の一例としての超硬合金で構成され
た成形型の縦断面図、図３は本実施の形態の装置及び方
法による研削加工の砥石の摩耗量と、従来のシングルポ
イント研削によるガラスプレス成形型加工装置及び方法
による研削加工の砥石の摩耗量とを比較したグラフであ
る。このグラフにおいて横軸は研削時間（＝パス数＝成
形型の外周から内周へ砥石を送った回数）、縦軸は砥石
先端（研削点）の摩耗量を示す。また本実施の形態の装
置及び方法による砥石のデータを丸印、従来の装置及び
方法による砥石のデータを四角印にてプロットしてい
る。

【００２９】シングルポイントのガラスプレス成形型加
工装置としては、東芝機械製研削加工機ＵＬＧ−１００
Ｃ（Ｈ３）（Ｘ、Ｚ、Ｂ軸仕様）を使用した。また本実
施の形態において加工対象となる超硬合金は、図２に示
すように、深さ１．５３ｍｍ、曲率半径１．７３ｍｍ
（非球面、Aspherical）である。

【００３０】研削スピンドルは旭光学製ＰＡ−５０を用
いて１５０００〜３００００ｒｐｍにて行った。また砥
石は、レジンポンド系６ミクロン程度のダイヤモンドが
入っているものであり、直径２．８ｍｍの円柱状のもの
を使用した。なお加工の１パス（＝成形型の外周から内
周へ砥石を送った時の距離）は約１０００ｍで、切り込
み深さは最大で１．５μｍである。仕上げ加工は１パス
である。またオイルミストを構成するものは、不活性ガ
スとして窒素ガス、オイルは第３石油類のパレス（ＰＳ
−ＦＭ−Ａ）を使用した。

【００３１】この図３に示すように、従来の装置及び方
法においては、１〜２パスの加工を行うだけで、約０．
９μｍの摩耗が生じていた。これに対して本装置及び本
方法においては、７０パスの加工を行った時点で、初め
て約０．３μｍの摩耗が生じていた。ここで砥石の摩耗
量の許容限界（使用限界）は約０．３μｍであることか
ら、従来の装置及び方法においてはわずか１〜２パスし
か研削できないのに対し、本発明の装置及び方法におい
ては７０パスの研削を行うことができる。

【００３２】このことから本実施の形態の装置及び方法
によれば、砥石の摩耗が極めて少なく、その形状変化が
少ないことがわかる。したがって本実施の形態の装置及
び方法によれば、形状変化の少ない砥石を用いて研削を
行うことができるので、加工精度を向上させて超精密加
工を行うことができる。

【００３３】なお上述した事例では非球面レンズ成形型
の研削加工について述べたが、本発明は非球面レンズに
限らず、球面レンズを含む各種のレンズの成形型成形に
適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、砥石の酸化、炭化、摩耗を低減することがで
き、レンズの成形型成形の超精密加工を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態によるシングルポイン
ト研削によるガラスプレス成形型加工装置の概念図であ
る。

【図２】 超硬合金で構成された成形型の縦断面図であ
る。

【図３】 本実施の形態の装置及び方法による研削加工
の砥石の摩耗量と、従来のシングルポイント研削による
ガラスプレス成形型加工装置及び方法による研削加工の
砥石の摩耗量とを比較したグラフである。

【図４】 従来のガラスプレス成形型の研削加工装置の
概念図である。

【図５】 従来のシングルポイントの研削加工装置の概
念図である。

【符号の説明】

１、１１、２１…砥石、１ａ、１１ａ、２１ａ…回転
軸、２、１２、２２…研削点、３、１３、２３…成形
型、４…油タンク、５…ガスタンク、６…霧化装置、７
…噴射ノズル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円柱状の砥石を回転させ、該砥石の角部を
   研削点として研削加工を行うシングルポイント研削によ
   るガラスプレス成形型加工装置であって、 不活性ガスを用いて研削油をミスト状にする霧化手段
   と、 前記霧化手段にてミスト状にされた研削油を前記砥石の
   研削点及び又はその周辺に噴射する噴射手段と、を備え
   ることを特徴とするシングルポイント研削によるガラス
   プレス成形型加工装置。
2. 【請求項２】前記不活性ガスとして窒素ガスを用い、前
   記研削油として第３石油類のパレスを用いたことを特徴
   とする請求項１記載のシングルポイント研削によるガラ
   スプレス成形型加工装置。
3. 【請求項３】円柱状の砥石を回転させ、該砥石の角部を
   研削点として研削加工を行うシングルポイント研削によ
   るガラスプレス成形型加工方法であって、 不活性ガスを用いて研削油をミスト状にする霧化ステッ
   プと、 前記ステップにおいてミスト状にされた研削油を前記砥
   石の研削点及び又はその周辺に噴射する噴射ステップ
   と、を備えることを特徴とするシングルポイント研削に
   よるガラスプレス成形型加工方法。
4. 【請求項４】前記不活性ガスとして窒素ガスを用い、前
   記研削油として第３石油類のパレスを用いたこと特徴と
   する請求項３記載のシングルポイント研削によるガラス
   プレス成形型加工方法。