JP4358708B2 - レンズ研磨方法及びレンズ研磨装置 - Google Patents

Description

この発明は、被加工用レンズを含む光学素子等の被加工体の加工装置に係り、特に、被加工用レンズを研磨加工するのに用いるレンズ研磨方法及びレンズ研磨装置に関する。

一般に、レンズ加工においては、球状工具を回転駆動自在に配して、この球状工具に対して被加工体である光学素子を摺接させる如く接触させた状態で、被加工体を回転・揺動させることにより、球面形状に加工処理される。この際、球状工具には、砥粒を懸濁したスラリーと称する加工液が加工液供給装置を用いて選択的に供給されて被加工体が球面形状に研磨加工される。

ところで、このようなレンズ加工に用いられる加工液供給装置としては、従来、例えば人手により、注射器等のシリンジと称する液供給機を用いたり、市販のディスペンサを用いたりして加工液を供給する方法が取られていた。

前者の場合には、人手による操作のため、加工液を攪拌しながら供給作業を行わないと、加工液が、砥粒と液とが分離し、所謂、ノズルに目詰まりが発生する虞を有する。また、人手による操作のため、毎回供給量が異なる虞れがあり、均一な仕上がり精度を確保するのが困難であるうえ、作業工数がかかるという問題を有する。

また、後者の場合には、加工液を一定量供給することが可能であるが、別途、攪拌ユニット等を用いて加工液を攪拌しなければならないうえ、仮に攪拌ユニットを用いて構成しても、その配管内等に停留している加工液を攪拌することが困難なために、ノズルの目詰まりや、加工液濃度が不均一となり易いという問題を有する。

そこで、弾性収納筒体内に研磨用粉末材の沈殿分離を防止するようにして、ノズルの目詰まりを解消して、研磨機の回転研磨台へ一定量の加工液を供給するようにした研磨液の定量供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、研磨液の定量供給装置では、その構成が大掛かりとなるため、例えば回転駆動される球状工具を用いて被加工体を球面形状に仕上げる加工装置に適用した場合、供給した加工液が、高速回転される球状工具の遠心力により周囲に飛散して摺動部等に付着して劣化させるという不都合を有し、適用する加工装置に制約を有する。

また、上記研磨液の定量供給装置では、その液供給構成上、連続的に供給するような場合、循環使用が不可能な加工液を使用すると、その廃液率が多くなるうえ、加工液の供給時における飛散による無駄も含めると、多量の加工液が必要となるために、生産コストの増加を招くという問題を有する。
特開平５−４１６８号公報

しかしながら、研磨液の定量供給装置では、その構成が大掛かりとなるため、例えば回転駆動される球状工具を用いて被加工体を球面形状に仕上げる加工装置に適用した場合、供給した加工液が、高速回転される球状工具の遠心力により周囲に飛散して液供給機構部等に付着すると、劣化して故障する虞を有することで、適用可能な加工装置に制約を有する。

また、上記研磨液の定量供給装置では、その液供給構成上、連続的に供給するような場合、循環使用が不可能な加工液だと、その廃液率が多くなるうえ、加工液、供給時における飛散による無駄も含めると、多量の加工液が必要となるために、生産コストの増加を招くという問題を有する。

この発明は、最小限の加工液で、高効率な加工液の供給を実現したうえで、信頼性の高い高精度な供給を実現し得るようにしたレンズ研磨方法及びレンズ研磨装置を提供することを目的とする。

この発明は、レンズを研磨するために高速回転させる球状工具と回転させるレンズとの間を、研磨処理開始から終了まで摺接状態に保ち、前記レンズと前記球状工具との間に研磨液を供給しながらレンズを研磨するレンズ研磨方法であって、前記研磨液を所定量所定の時間間隔で供給する研磨液供給工程と、前記研磨液供給工程中に生じる所定量の研磨液供給動作前に、前記球状工具の回転速度を所定の回転数下げる回転速度低速化工程と、前記研磨液供給工程中に生じる所定量の研磨液供給動作後に、前記球状工具の回転速度を所定の回転数上げる回転速度高速化工程とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、高速回転速度で回転駆動させる球状工具と、回転させるレンズとの間を、摺接状態に保ち、相互間に研磨液を供給しながらレンズを研磨するレンズ研磨方法における、研磨液供給工程において、研磨液を所定量所定の時間間隔で供給する供給動作前に、球状工具の回転速度を所定の回転数下げて供給し、供給動作後、該球状工具の回転速度を所定の回転数上げるようにしていることにより、研磨液供給時における研磨液の飛散を最小限に設定することが可能となり、球状工具への確実な供給を容易に実現したうえで、高効率な研磨液供給を実現することが可能となる。

この発明は、取り付けられたレンズを回転可能にするホルダーと、前記レンズの研磨面を研磨できるように高速回転可能に取り付けられた球状工具とから成るレンズ研磨装置であって、前記レンズと前記球状工具とを前記レンズの研磨処理開始から終了まで摺接状態に保つ手段と、前記レンズと前記球状工具との間に研磨液を所定量所定の時間間隔で供給する研磨液供給手段と、前記研磨液供給手段により行われる所定量研磨液供給動作前に、前記球状工具の回転速度を所定の回転数下げる回転速度低速化手段と、前記研磨液供給手段により行われる所定量研磨液供給動作後に、前記球状工具の回転速度を所定の回転数上げる回転速度高速化手段とを有することを特徴とする。

上記構成によれば、高速回転速度で回転駆動させる球状工具と、ホルダーに回転可能な状態で取り付けられたレンズとの間を、摺接状態に保ちながら相互間に研磨液供給手段により、研磨液を供給してレンズを研磨するのに、研磨液を所定量所定の時間間隔で供給する供給動作前に、球状工具の回転速度を所定の回転数下げて供給し、供給動作後、該球状工具の回転速度を所定の回転数上げるようにしていることにより、研磨液供給時における研磨液の飛散を最小限に設定することが可能となり、球状工具への確実な供給を容易に実現したうえで、高効率な研磨液供給を実現することが可能となる。

この発明によれば、最小限の研磨液で、高効率な研磨液の供給を実現したうえで、信頼性の高い高精度な供給を実現し得るようにしたレンズ研磨方法及びレンズ研磨装置を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施の形態に係るレンズ研磨装置を示すもので、タライと称する加工室１０内には、収容容器であるビーカーと称する攪拌容器１１が設置される。この攪拌容器１１には、加工液、例えばスラリー１２が収容される。このスラリー１２は、例えば非磁性の砥粒を水やシリコンオイル等の非磁性の流体中に分散させて形成される。この砥粒は、ダイヤモンド、ｃ−ＢＮ、ＳｉＣ、酸化セリウム、アルミナ、ジルコニア、ＧＣ等の非磁性で、且つ一定の硬度を有した粒体が使用される。

上記攪拌容器１１には、その内部に攪拌子１３が回転自在に設けられ、この攪拌子１３には、例えばマグネットスターラーと称する攪拌駆動部１３１が連結される。これにより、攪拌子１３は、攪拌駆動部１３１を介して回転駆動され、その回転に連動して攪拌容器１１内のスラリー１２を攪拌して砥粒を流体中に分散させる。なお、攪拌駆動部１３１としては、その他、超音波攪拌や揺動攪拌等を用いて構成することも可能である。

また、上記加工室１０内には、加工装置を構成する回転駆動部１５が上記撹拌容器１１に対応して設置され、この回転駆動部１５には、取付用チャック１６が回転駆動自在に設けられる。そして、このチャック１６には、例えば球状工具１４が着脱自在に装着される。これにより、この球状工具１４は、上記回転駆動部１５を介してチャック１６が選択的に回転駆動されると、該チャック１６と共に回転駆動される。また、加工室１０内には、ホルダー１７が上記チャック１６に対応して配置される。このホルダー１７は、回転・揺動駆動部１８に回転・揺動自在に支持され、光学素子等の被加工体（以下、ワークと記す）１９が着脱自在に装着される。

さらに、上記加工室１０内には、ノズル部２０が配置される。このノズル部２０は、図２に示すように受け部材２１を介して加工室１０外に配置された移動機構を構成する回転機構２２及び上下動機構２３に連結される。これにより、ノズル部２０は、回転機構２２及び上下動機構２３が図示しないコントローラを介して駆動されると、その各駆動力が受け部材２１を介して伝達されて選択的に回動及び上下移動され、上記撹拌容器１１内に挿入される吸引位置及び該撹拌容器１１内から離脱されて上記球状工具１４に対向する供給位置に移動制御される。

また、ノズル部２０には、チューブ部材２４の一端部が継手２５を介して連結され（図１参照）、このチューブ部材２４の他端部は、上記加工室１０外に設置されたシリンジと称する加工液供給機構２６に連結される。この加工液供給機構２６は、例えばピストン２６１が矢印方向に移動自在に設けられ、このピストン２６１が、ボールネジ２６２を介して駆動モータ２６３に接続される。これにより、ピストン２６１は、ボールネジ２６２が駆動モータ２６３を介して回転駆動されると、昇降移動され、その下降位置において、チューブ部材２４、ノズル部２０を介して上記撹拌容器１１内の１回分のスラリー１２をチューブ部材内２４に吸引し、その上昇位置において、チューブ部材２４内に吸引保持した１回分のスラリー１２を上記ノズル部２０を介して上記球状工具１４に向けて吐出する。

上記チューブ部材２４は、その全長の長さ寸法が予め定めた所定の吐出量１回分のスラリー１２をノズル部２０を介して吸引したときに、加工液供給機構２６内にスラリー１２が浸入しないように設定される。

ここで、液経路であるスラリー１２の吸引・吐出経路を構成するノズル部２０、受け部材２１、継手２５、チューブ部材２４、加工液供給機構２６は、その接続部位における内径が図３に示すように均一となるように略面一に形成される。これにより、スラリー吸引・吐出経路は、移送されるスラリー１２に空気層による対流が発生することがなくなり、供給特性に悪影響を及ぼす液内の気泡発生を効果的に防止することができて、長期間に亘り高精度なスラリー供給が可能となる。

特に、微量のスラリー１２を吸引、吐出するような場合には、空気層の対流による気泡が発生し易いものであるが、その吸引・吐出経路の均一性により、気泡の発生を効果的に防止することができる。

また、このようにチューブ部材２４内における気泡の発生を効果的に防止することが可能となることにより、加工液供給機構２６の劣化防止が促進されて長寿命化が図れる。この結果、微量のスラリー１２がその吸引・吐出経路をスムーズに流れることができることにより、経路内の抵抗が最小限に抑えることができるため、その吐出速度の向上が図れて、迅速なスラリー供給ができる。

上記構成において、ノズル部２０は、回転機構２２及び上下動機構２３を介して図１中時計方向に回動された後、下降移動され、その先端部が撹拌容器１１内のスラリー１２に挿入される。ここで、加工液供給機構２６は、駆動モータ２６３を介してボールネジ２６２が回転駆動され、ピストン２６１が下降駆動される。すると、加工液供給機構２６は、チューブ部材２４、ノズルに２０を介して撹拌容器１１内のスラリー１２を１回分吸引し、そのチューブ部材２４内に保持する。この吸引されたスラリー１２は、撹拌容器１１内において、撹拌子１３及び撹拌駆動部１４により撹拌されていたものでる。

そして、チューブ部材２４内に保持されたスラリー１２を球状工具１４に向けて吐出させる場合には、先ず、上記回転駆動部２２及び上下動機構２３が選択的に駆動されて、ノズル部２０を上昇させた後、球状工具１４に対向するように回動させる。この状態で、上記加工液供給機構２６が反転駆動され、ピストン２６１が上昇移動される。これにより、チューブ部材２４内に保持されたスラリー１２は、ノズル部２０より球状工具１４に向けて吐出される。ここで、球状工具１４が回転駆動部１５を介して回転駆動されると共に、ホルダー１７に装着されたワーク１９が回転・揺動駆動部１８を介して回転・揺動されて、ワーク１９の球面加工が行われる。

上記スラリー供給動作は、一定間隔で繰り返され、そのスラリー吐出量、スラリー供給間隔等が上記コントローラ（図示せず）により制御され、その数値がワーク１９の種類等に応じて選択的に設定される。

ここで、上記ワーク１９を球面形状に加工する加工工程において、スラリー１２を球状工具１４に向けて供給するレンズ研磨方法について説明する。

即ち、上記スラリー１２は、図４に示すようにワーク１９をホルダー１７に装着して加工を開始すると、先ず、ステップ１において、上述したように加工液供給機構２６によりノズル部２０を介して加工室１０内の撹拌容器１１よりスラリー１２を吸引して保持し、ノズル部２０より球状工具１４に向けて吐出供給される。続いて、ステップ２において、回転駆動部１５を駆動して球状工具１４を、球面形状加工速度である高速な第１の回転速度より低速な第２の回転速度で回転駆動させると共に、ワーク１９を回転・揺動駆動部１８を介して回転・揺動させ、スラリー１２をワーク１９の加工面全体に行き亘らせる（ステップ２）。

ここで、球状工具１４は、回転駆動部１５を介して加工に適した高速な第１の回転速度で回転駆動されて、ホルダー１７に装着されたワーク１９の球面加工成形が行われる（ステップ３）。

そして、ワーク１９の球面加工成形途中において、所定時間Ｂ（スラリー供給間隔）経過すると、ステップ４に移行されて回転駆動部１５の駆動を制御して球状工具１４の回転速度が第１の回転速度に比して低速な第２の回転速度に設定される。この状態で、回転機構２２及び上下動機構２３を駆動制御してノズル部２０を撹拌容器１１内に移動させ、加工液供給機構２６を駆動制御して、ノズル部２０により撹拌容器１１内のスラリー１２を吸引してチューブ部材２４内に保持する。このスラリー保持状態において、上記回転機構２２及び上下動機構２３が反転され、ノズル部２０が球状工具１４に向けられて、上記加工液供給機構２６を反転させてチューブ部材２４内のスラリー１２をノズル部２０より球状工具１４に向けて吐出させる（ステップ４、ステップ５）。この際、球状工具１４は、上記第２の回転速度で回転駆動され、供給されたスラリー１２が、ワーク１０の加工面全体に行き渡るように塗布される。

その後、ステップ６に移行して、再び球状工具１４を高速な第１の回転速度で駆動させ、ワーク１４の球面形状の加工成形が行われ、ステップ７に移行して、予め設定した加工総時間（設定時間Ａ）に到達したか否かが判定される。このステップＳ７において、設定時間Ａに到達していないＮＯを判定した状態で、上記設定時間Ｂ経過後に、再び、上記ステップ４に移行して同様にスラリー供給動作を繰り返し実行する。そして、ステップ７において、上記設定時間Ａに到達したＹＥＳを判定した状態で、ステップ８に移行して、回転駆動部１５を停止させると共に、回転機構２２及び上下動機構２３を停止させ、ワーク１９の球面加工が終了される。

上記レンズ研磨方法によれば、スラリー１２を一定間隔で供給し、スラリー供給時には球状工具１４の回転速度を加工時に比して低下させた状態で行うように構成していることにより、スラリー１２の飛散を最小限に抑えることが可能となり、高精度な供給が実現されて、迅速な加工作業が実現され、しかも、スラリー使用量の軽減化が図れる。

ここで、上記加工工程におけるスラリー１２の供給方法としては、上記説明では、上記加工室１０の外部に配した加工液供給機構２０を用いた場合について説明したが、これに限ることなく、その他、各種の加工液供給機構を用いてスラリー１２を供給する構成においても有効である。

このように、加工液供給装置では、加工室１０内の球状工具１４に対応してノズル部２０及び撹拌容器１１を設置し、ノズル部２０を、加工室１０外に配した回転機構２２及び上下動機構２３を介して攪拌容器１１内に移動させて、このノズル部２０を介して加工室１０外に配した加工液供給機構２６のチューブ部材２４に、撹拌容器１１内に攪拌収容されたスラリー１２を吸引保持し、このチューブ部材２４に保持したスリラー１２をノズル部２０を介して加工室１０内の球状工具１４に向けて吐出させるように構成した。

これによれば、所定量のスリラー１２を球状工具に確実に供給することができるため、液供給の高効率化が図れて、生産コストの軽減が図れる。また、これによれば、スラリー１２を吸引、吐出する加工液供給機構２６と、球状工具１４にスラリー１２を供給するノズル部２０を加工室１０の外と内に分けて設置していることにより、省スペース且つ加工室周りへの設置が容易となる。

そして、回転機構２２、上下動機構２３の機構部を加工室１０の外に設置していることにより、ワーク加工時のスラリー１２の飛散による機構部の劣化が防止されて長寿命化が図れる。また、予め定めた吐出量１回分のスラリー１２を吸引、吐出させ、加工液供給機構２６、チューブ部材２４、ノズル部２０の内部にスラリー１２が残存されることなく、攪拌容器１１以外、スラリー１２が停留しないため、攪拌容器１１のスラリー１２のみを攪拌するだけでよいことで、可及的に構成の簡略化が図れる。

さらに、これによれば、加工液供給機構２６には、スラリー１２が浸入しないうえ、スラリー１２の飛散による付着が防止されることで、そのピストン２６１を含む摺動部の劣化防止が図れるため、長寿命化が実現される。そして、仮に、加工液供給機構２６の摺動部であるピストン２６１が劣化したり、加工液供給機構２６の先端部が詰まったりした場合は、所謂、ディスポーザブルタイプの加工液供給機構２６を使用しておくことで、その交換が容易に可能となるため、その取扱い性の簡略化が図れる。

よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

また、この発明は、上記実施の形態によれば、その他、次のような構成を得ることもできる。

（付記１）
球状工具を用いてワークを球面加工する球状工具に対して砥粒を懸濁した加工液を供給する加工液供給装置において、
前記加工液を吸引、吐出するシリンジ部と、
前記球状工具に前記加工液を供給するノズル部とを具備し、
前記シリンジ部と前記ノズル部を加工室の外と内とに分離設置して、相互間をチューブ部材で接続し、前記ノズルを移動調整する移動機構を前記加工室の外に設置したことを特徴とする加工液供給装置。

（付記２）
前記シリンジ部、前記チューブ部材及び前記ノズル部は、接続部位の内径が略面一な均一な吸引・吐出経路を形成することを特徴とする付記１記載の加工液供給装置。

（付記３）
球状工具を用いてワークを球面加工する球状工具に対して砥粒を懸濁した加工液を供給する加工液供給方法において、
前記加工液を、前記球状工具を加工時の回転速度に比して低下させて回転させた状態で、所定の間隔で供給することを特徴とする加工液供給方法。

この発明の一実施の形態に係るレンズ研磨装置の配置構成を示した平面図である。 図１を上面側から見た状態の配置構成を示した平面図である。 図１の吸引・吐出経路を示した断面図である。 図１のレンズ研磨方法を説明するために示したフローチャートである。

符号の説明

１０…加工室、１１…攪拌容器、１２…スラリー、１３…攪拌子、１３１…攪拌駆動部、１４…球状工具、１５…回転駆動部、１６…チャック、１７…ホルダー、１８…回転・揺動駆動部、１９…ワーク、２０…ノズル部、２１…受け部材、２２…回転機構、２３…上下動機構、２４…チューブ部材、２５…継手、２６…加工液供給機構、２６１…ピストン、２６２…ボールネジ、２６３…駆動モータ。

Claims (3)

1. レンズを研磨するために高速回転させる球状工具と回転させるレンズとの間を、研磨処理開始から終了まで摺接状態に保ち、前記レンズと前記球状工具との間に研磨液を供給しながらレンズを研磨するレンズ研磨方法であって、
   前記研磨液を所定量所定の時間間隔で供給する研磨液供給工程と、
   前記研磨液供給工程中に生じる所定量の研磨液供給動作前に、前記球状工具の回転速度を所定の回転数下げる回転速度低速化工程と、
   前記研磨液供給工程中に生じる所定量の研磨液供給動作後に、前記球状工具の回転速度を所定の回転数上げる回転速度高速化工程と、
   を有することを特徴とするレンズ研磨方法。
2. 請求項１記載のレンズ研磨方法において、
   設定された総時間によりレンズ研磨処理が終了することを特徴とするレンズ研磨方法。
3. 取り付けられたレンズを回転可能にするホルダーと、前記レンズの研磨面を研磨できるように高速回転可能に取り付けられた球状工具とから成るレンズ研磨装置であって、
   前記レンズと前記球状工具とを前記レンズの研磨処理開始から終了まで摺接状態に保つ手段と、
   前記レンズと前記球状工具との間に研磨液を所定量所定の時間間隔で供給する研磨液供給手段と、
   前記研磨液供給手段により行われる所定量研磨液供給動作前に、前記球状工具の回転速度を所定の回転数下げる回転速度低速化手段と、
   前記研磨液供給手段により行われる所定量研磨液供給動作後に、前記球状工具の回転速度を所定の回転数上げる回転速度高速化手段と、
   を有することを特徴とするレンズ研磨装置。

Images