JPH10337645A - 研削方法およびその研削方法により加工されたガラスレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 素材からの形状創成と鏡面化を同時に行う研
削方法およびその研削方法により加工されたガラスレン
ズを提供する。 【解決手段】 本願発明に係る研削方法は、被加工物に
対して砥石を切り込むことで所望の形状を創成する研削
方法において、微粒子を含む液状の研磨材５を砥石３に
対して供給するとともに帯電した微粒子を上記砥石５に
付着させる工程と、創成すべき形状１ａに沿って上記砥
石３を切り込む工程と、を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微粒子の電気泳動
現象を利用した研削方法およびその研削方法により加工
されたガラスレンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】微粒子の電気泳動現象を利用した研削方
法としては、１９９６年度精密工学会春季大会で報告さ
れた『超微粒子の電気泳動現象を利用した研削法に関す
る研究（第１報）』がある。

【０００３】上記文献には、導電性の砥石と、砥石に対
して対向配置した被加工物および電極と、電極が陰極
に、砥石が陽極となるよう接続した直流電源と、電極と
砥石との間に負に帯電したシリカ微粒子（コロイダルシ
リカ）を分散した研削液を供給する手段と、より構造さ
れた研削装置が記載されている。

【０００４】上記文献によると、上記研削装置を用い、
電極と砥石との間に研削液を供給しつつ、直流電源によ
り電極に負の電圧を印加するとともに直流電源により砥
石に正の電圧を印加し、電気泳動現象によりシリカ微粒
子を砥石に付着させ、この状態で砥石により被加工物に
対して微小な切り込みを与え、吸着したシリカ微粒子を
加工砥粒（研削の切れ刃）として被加工物に作用させる
ことで、被加工物にダメージの少ない研削加工を行い、
被加工面を鏡面に仕上げることが記載されている。

【０００５】上記方法は、被加工物の被加工面に予め所
望の形状が創成されていて、その表面を切り込みにより
わずかに除去して鏡面化するような加工、例えば、半導
体のように、研削加工による研削代が微小で、研削加工
による材料内部の歪みなどを極力少なくする必要がある
加工物に対しては有効である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によると、砥石に対して電気的に吸着されたシリ
カ微粒子の保持力は、研削加工の際の加工力よりもはる
かに小さいので、大きな切り込みを与えて加工力が大き
くなると、シリカ微粒子は砥石から脱落してしまう。

【０００７】従って、シリカ微粒子の脱落を防ぎ、シリ
カ微粒子を加工砥粒として作用させるためには、砥石の
切り込みを数μｍ以下と微小なものにせざるを得ない。
切り込みが数μｍ以下では、多くの研削代を研削しなけ
ればならないような場合、例えばレンズ等の光学素子を
研削代が多いガラスブランク（光学ガラス素材）から創
成するような研削加工における切り込みとしては不充分
である。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑み、光学ガラス素
材からの形状創成と鏡面化とを同時に行うことのできる
研削方法およびその研削方法により加工されたガラスレ
ンズを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光学
ガラス素材に対して砥石を切り込むことで所望の形状を
創成する研削方法において、帯電した微粒子を含む液状
の研磨材を砥石に対して供給するとともに上記微粒子を
上記砥石に対して電気的に付着させる工程と、創成すべ
き形状に沿って上記砥石を切り込む工程と、を有するこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、光学ガラス素材に対し
て砥石を切り込み、光学ガラス素材に対する創成加工
と、創成した形状の表面の仕上加工とを行う研削方法に
おいて、光学ガラス素材に対する切り込みを行う創成加
工面と、創成加工面にて創成された形状の表面を仕上加
工する仕上加工面との２つの加工面を有する砥石を用
い、上記砥石と上記光学ガラス素材との間に帯電した微
粒子を混合した液状の研磨材を供給し、上記微粒子を上
記砥石に対して電気的に付着させつつ、上記創成加工面
による創成加工と上記仕上加工面に付着した上記微粒子
による仕上加工とを同時に行うことを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明は、光学ガラス素材に対し
て砥石を切り込み、光学ガラス素材に対する創成加工
と、創成した形状の表面の仕上加工とを行う研削方法に
おいて、光学ガラス素材に対する砥石の切り込みを終了
した後、切り込みを終了した時の上記砥石の加工面と上
記光学ガラス素材の被加工面との距離を保ったまま、上
記加工面と上記被加工面との間に帯電した微粒子を混合
した液状の研磨材を供給し、上記微粒子を砥石に対して
電気的に付着させ、上記微粒子によって創成した形状の
仕上加工を行うことを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載の研削方法において、砥石の加工面と
創成した形状とが互いに接触したときに、加工面の形状
が創成した形状から徐々にあるいは段階的に離間する形
状の砥石を用いることを特徴とする。

【００１３】請求項５の発明は、光学ガラス素材に対し
て砥石を切り込み、光学ガラス素材に対する創成加工
と、創成した形状の表面の仕上加工とを行う研削方法に
おいて、光学ガラス素材に対する切り込みを行う創成加
工面と、創成加工面にて創成された形状の表面を仕上加
工する仕上加工面との２つの加工面を有する砥石を用
い、上記砥石と上記光学ガラス素材との間に帯電した微
粒子を混合した液状の研磨材を供給し、上記微粒子を上
記砥石に対して電気的に付着させつつ、上記創成加工面
による創成加工と上記仕上加工面に付着した上記微粒子
による仕上加工とを同時に行う加工工程と、上記加工工
程に続いて、上記砥石および上記光学ガラス素材の一方
もしくは両方を移動させ、上記砥石および上記光学ガラ
ス素材の間に隙間を形成させ、前記隙間を形成した位置
を保持しつつ、上記仕上げ加工面に付着し、成長した前
記微粒子により、更に仕上加工をする工程と、を有する
ことを特徴とする。

【００１４】請求項６は、請求項１乃至請求項３並びに
請求項５のいずれかに記載の研削方法によって研削され
たガラスレンズであって、砥石に電気泳動現象により付
着した微粒子による研磨により、規則的なパターンであ
って、その深さが１０ｎｍ以下である研磨痕をその表面
に有していることを特徴とする。

【００１５】請求項１の発明では、光学ガラス素材に対
し、砥石によって所望の形状を創成するのと同時に、砥
石に対して電気的に付着した微粒子の作用により創成し
た被加工面を仕上加工する。

【００１６】請求項２の発明によると、砥石と光学ガラ
ス素材との間に供給した研磨材中の微粒子を砥石に対し
て電気的に付着させ、この状態で創成加工面によって光
学ガラス素材に切り込みを与えることで所望の形状を創
成加工すると同時に、創成加工された被加工面に仕上加
工面を倣わせる。

【００１７】このとき、創成加工面には切り込みによっ
て大きな加工力が生じ、創成加工面に付着した微粒子の
多くは脱落するが、創成加工は、創成加工面に突出した
砥粒によって行うので、創成加工面において微粒子の多
くが脱落しても創成加工には何ら問題ない。

【００１８】他方、仕上加工面は光学ガラス素材に対す
る切り込みは行わず、創成加工された被加工面に倣うだ
けなので、仕上加工面に付着した微粒子は、創成加工面
に付着した微粒子ほど脱落することなく加工砥粒として
作用し、被加工面の仕上加工を行う。

【００１９】請求項３の発明によると 砥石の創成加工
面によって形状創成を行い、切り込みが終了した後、い
わゆるスパークアウトの状態で砥石と光学ガラス素材と
の間隔を保持し、この状態で負に帯電した微粒子を含む
研磨液を供給し、スパークアウト前の状態にあっては、
通常の研削方法により創成加工面が形状の創成加工を行
うが、スパークアウトの状態では、上記請求項２の発明
における仕上加工面に相当する作用を示す。

【００２０】尚、少なくともスパークアウトまでは、従
来から研削加工に使用されている様な微粒子を含まない
研磨材を使用してもよいが、研削加工全体を通して微粒
子を含有した研磨材を使用してもよい。

【００２１】請求項４の発明によると、仕上加工面と創
成した形状との間に隙間、即ち、非接触部分が生じるこ
とになるので仕上加工面における微粒子の付着が促進さ
れる。

【００２２】尚、仕上加工面と創成した形状との間に生
じる隙間は、最大で、砥石に電気的に付着することので
きる微粒子の最大厚さまでのものにするのが望ましい。
請求項５の発明によると、最初は請求項２と同様に、砥
石と光学ガラス素材との間に供給した研磨材中の微粒子
を砥石に対して電気的に付着させ、この状態で創成加工
面によって光学ガラス素材に切り込みを与えることで所
望の形状を創成加工すると同時に、創成加工された被加
工面に仕上加工面を倣わせ、被加工面の仕上加工を行
う。

【００２３】次に、砥石と光学ガラス素材の一方もしく
は両方を移動させ、砥石と光学ガラス素材との間に隙間
を設け、即ち請求項４と同様に、非接触部分が生じるこ
とになるので仕上加工面における微粒子の付着が促進さ
れる。

【００２４】請求項６の発明によると、請求項１乃至請
求項３並びに請求項５に記載の研削方法で研削されたガ
ラスレンズは、電気泳動現象により砥石に付着した微粒
子で研磨された表面にその深さが１０ｎｍ以下の規則的
なパターンとなる研磨痕を有する。

【００２５】研磨痕の深さは約１ｎｍから１０ｎｍの範
囲であり、１０ｎｍを越えないので、そのままで、特殊
な光学特性を要求されるガラスレンズを除いて、ほとん
どの用途に使用が可能である。従って、このガラスレン
ズはさらにピッチ研磨等の仕上加工が不要なので、低価
格とすることができる。

【００２６】即ち、本発明のガラスレンズは、光学ガラ
ス素材から１回の加工により製造されることになり、従
来の複数の工程によるガラスレンズに比較し、容易に製
造が可能であって、かつ十分な光学特性を有することに
なる。

【００２７】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）本発明に係る研削方法を光学素子であ
る平面レンズの研削に応用したものである。

【００２８】図１は本実施の形態における研削方法を実
施するために用いる研削装置の概略構成を示す図、図２
及び図３は本実施の形態における研削方法を説明するた
めの図である。

【００２９】図１に示す通り、被加工物である円盤状の
光学ガラス素材１は、図示省略した被加工物回転駆動装
置の回転軸に取り付けたチャック２により保持されてお
り、回転軸の軸芯をＷ軸としたとき、光学ガラス素材１
は、Ｗ軸を中心に回転自在である。

【００３０】光学ガラス素材１の上方には、光学ガラス
素材１を研削加工するための砥石３が備えられている。
砥石３は、導電性の回転軸４に保持されており、回転軸
４の軸芯をＴ軸としたとき、Ｔ軸と上記Ｗ軸とは平行で
あって、回転軸４は、図示省略した砥石回転駆動装置に
接続されている。

【００３１】この砥石回転駆動装置は、砥石３がＴ軸方
向およびＴ軸に直交する方向に移動制御自在となるよ
う、図示省略した2 方向直進移動装置に備えられてい
る。上記砥石３は、有底の円筒形状（カップ状）で、ダ
イヤモンド等の砥粒を導電性のボンド材で固定して構成
されたものであり、回転軸４と電気的に導通している。

【００３２】砥石３の側面部３ａは、光学ガラス素材１
の余剰部位を切り込みによって除去するとともに、その
先端側で所望する形状を創成する創成加工面として機能
する。

【００３３】また、正面部３ｂは、Ｔ軸に直交するリン
グ状の平面であるとともに、その中心はＴ軸に一致して
おり、上記側面部３ａ（創成加工面）にて創成された形
状（加工面）を仕上加工するための仕上加工面として機
能する。

【００３４】砥石３の下方かつ光学ガラス素材１の側方
には、負に帯電したシリカ微粒子（コロイダルシリカ、
平均粒径φ１０ｎｍ）を含む液状の研磨材５を光学ガラ
ス素材１や砥石３に供給するノズル６が対向して配置さ
れ、ノズル６の吐出口付近には、砥石３に対向して電極
７が備えられている。

【００３５】この電極７は、直流電源８の陰極に接続さ
れ、直流電源８の陽極は回転軸４に接続されている。次
に、上記研削装置を用いた研削方法について図１〜図３
を用いて説明する。

【００３６】まず、光学ガラス素材１をチャック２にて
保持し、被加工物回転駆動装置によって光学ガラス素材
１をＷ軸回りに、砥石回転駆動装置によって砥石３をＴ
軸回りに回転するとともに、ノズル６より研磨材５を吐
出し、砥石３、光学ガラス素材１、電極７間に研磨材５
を供給しつつ、直流電源８により、電極７には負の、砥
石３には回転軸４を介して正の電圧を印加する。

【００３７】次に、図２に示す通り、正面部３ｂの下端
（外周縁）が、光学ガラス素材１と当接しない範囲で、
光学ガラス素材１の最終形状１ａの位置、即ち、切り込
み量Ｈに相当する位置まで到達するよう、砥石３をＴ軸
方向の光学ガラス素材１側に直進する。

【００３８】このとき、負に帯電したシリカ微粒子は、
いわゆる電気泳動現象により、正の電圧を印加した砥石
３に電気的に引き付けられ、やがて砥石３に吸着され
る。この状態で砥石３をＷ軸に向かって直進させ、図３
に示す通り、側面部３ａを創成加工面として光学ガラス
素材１に接触させて切り込みを開始し、側面部３ａによ
って形状の創成加工を行うと同時に、側面部３ａが創成
した最終形状１ａの面上に倣うように正面部３ｂを通過
させる（いわゆるクリープフィード研削を行う。）。

【００３９】このとき、光学ガラス素材１の形状創成を
行う研削加工は主に側面部３ａが行うことになるので、
研削加工で生じる研削力（加工力）、即ち、光学ガラス
素材１の余剰部分を除去する作用は、正面部３ｂよりも
側面部３ａにおいて非常に大きく発生し、側面部３ａで
はシリカ微粒子が付着しにくくなる。

【００４０】しかし、砥石３は多くの砥粒を含む多刃構
造であり、砥石３の表面においては必ず突出した砥粒が
存在するので、側面部３ａによる形状創成は、側面部３
ａの表面において突出している砥粒のみによって行われ
るだけで十分である。

【００４１】従って、側面部３ａにおいてシリカ微粒子
の多くが脱落しても、形状創成加工に支障はない。他
方、正面部３ｂは、加工中において、側面部３ａよりも
シリカ微粒子が付着しやすいが、これは、正面部３ｂの
表面において、砥粒とボンド材との高さの差は、微粒子
を保持するための離間（電気的に付着して脱落しにくく
なる程度の隙間）として十分であることと、正面部３ｂ
は切り込みを行わないためかかる加工力が小さいこと、
による。

【００４２】正面部３ｂにおいて多くのシリカ微粒子が
付着すると、砥粒とボンド材との間はシリカ微粒子によ
って埋められるので、見かけ上、正面部３ｂにおける砥
粒の突出は微少なものとなる。

【００４３】従って、正面部３ｂが最終形状１ａ上を通
過する際、正面部３ｂは、見かけ上微少な突出となった
砥粒と、正面部３ｂに付着したシリカ微粒子と、によっ
て、最終形状１ａの仕上げ加工（鏡面化）を行うのであ
る。

【００４４】即ち、正面部３ｂは仕上加工面として機能
し、正面部３ｂに付着したシリカ微粒子は、加工砥粒と
して創成した形状の鏡面加工に供される。また、研削加
工中、正面部３ｂに付着したシリカ微粒子も加工力によ
って次々に脱落するが、ノズル６より常時供給される研
磨材５から次々と砥石３に吸着するので、シリカ微粒子
の脱落による仕上加工能力の低下はない。

【００４５】また、砥石９に付着したシリカ微粒子が加
工中の衝撃を吸収し、砥石９の回転が安定するため、砥
石９が回転振れを起し、光学ガラス素材１に対して砥粒
の切り込みが過剰に行われて光学ガラス素材１にクラッ
ク等の欠陥を生じることはない。

【００４６】そして、砥石３のＷ軸側の側面部３ｂがＷ
軸まで達したら、光学ガラス素材１から回避するよう、
砥石３をＴ軸方向上方に移動する。以後、研磨材５の供
給を停止し、電圧の印加を停止し、砥石３および光学ガ
ラス素材１の回転を停止し、チャック２から平面レンズ
を取り出す。なお、上記加工が終了した平面レンズをチ
ャック２で表裏を逆にして、把持して、上記加工を繰り
返せば、両面が研磨された平面レンズを得ることができ
る。

【００４７】本実施の形態によると、一般的に研削に用
いられる砥石を用いつつ、形状の創成加工と仕上加工
（鏡面加工）とを同時に行うことができる。従って、形
状創成から仕上加工までの時間が大幅に短縮される。

【００４８】また、研磨材５中に含まれるシリカ微粒子
が加工中の衝撃を吸収するので、砥石３の回転が安定す
る。そのため、砥石３が回転振れを起こし、光学ガラス
素材１に対して砥粒が過剰に切り込みを行って光学ガラ
ス素材１にクラック等を生じるようなことはない。

【００４９】尚、本実施の形態では、研磨材５中に含ま
れる微粒子としてコロイダルシリカを例示したが、コロ
イダルセリウムでも同様の効果を得ることができる。ま
た、本実施の形態では、砥石３及び光学ガラス素材１の
双方を回転したが、光学ガラス素材の材質、所望の形
状、研削代等により、どちらか一方の回転でもよい。こ
の場合、正面部３ｂが最終形状１ａ上の全てを通過する
よう、砥石３を移動制御する必要がある。

【００５０】また、本実施の形態では、平面レンズを研
削加工する例を示したが、プリズム等、他の光学素子の
平面であっても良い。 （実施の形態２）図４に本実施の形態における研削方法
を実施中の研削装置の概略構成図を示す。

【００５１】図４に示す通り、本実施の形態における砥
石９の正面部９ｂは、正面部９ｂと光学ガラス素材１の
被加工面（平面）とを接触させたときに、側面部９ａの
外周先端縁と接する部分から、Ｔ軸に向かうに従って、
被加工面からわずかに離間するように傾斜した形状を有
している。

【００５２】要するに、正面部９ｂは、Ｔ軸に直交する
平面に対して傾斜した面、即ち、テーパ面、言い換えれ
ば、Ｔ軸側から側面部９ａ側に向かって下端側に拡径し
到達する形状を呈している。

【００５３】その他の構成は上記実施の形態１と同様で
あるので、その説明は省略する。また、上記構成からな
る研削装置による研削加工の手順は上記実施の形態１と
同様である。

【００５４】本実施の形態によると、砥石９の正面部９
ｂがテーパ状に形成されているので、研削加工中（図４
の状態）、砥石９と光学ガラス素材１とが完全に非接触
となっている部分が存在する。

【００５５】この非接触部分においては、ボンド材より
突出している砥粒が光学ガラス素材１に接触しないの
で、正面部９ｂに付着したシリカ微粒子のみが光学ガラ
ス素材１と接触することになる。

【００５６】従って、シリカ微粒子による研磨作用が増
大し、上記実施の形態１の場合よりも品質の高い鏡面加
工を行うことができる。尚、砥石９の正面部９ｂの形状
は、上述のもの以外に、例えば、図５に示すように、Ｔ
軸に直交する２平面からなる形状のものでもよい。

【００５７】図５にて示す砥石１０は、正面部１０ｂを
Ｔ軸方向に2 段設け、かつ、第1 段目１０ｃと第2 段目
１０ｄとの段差については、砥石１０に付着することの
できるシリカ微粒子の厚さを超えない幅に設定した。

【００５８】上記砥石１０によると、第1 段目１０ｃ
は、ボンド材より突出する砥粒が光学ガラス素材１と接
触して実施の形態１の砥石３の正面部３ｂ（図１参照）
と同様の作用を示し、第2 段目１０ｄは、ボンド材より
突出する砥粒が光学ガラス素材１と非接触となって本実
施の形態における非接触部分と同様の作用を示す。

【００５９】上記砥石１０によると、正面部１０ｂの外
周縁、即ち、第１段目１０ｃと側面部１０ａとが交わる
部分での応力集中を緩和して欠けを極力抑えることがで
きるので、安定した加工が行えるという利点がある。

【００６０】（実施の形態３）本実施の形態は、本発明
に係る研削方法を球面レンズの研削に応用したものであ
り、その詳細について、図６乃至図１１を用いて説明す
る。

【００６１】図６は本実施の形態における研削方法を実
施するための研削装置の概略構成を説明するための図、
図７及び図８は本実施の形態における研削方法を説明す
るための図、図９は本実施の形態の研削方法で実際に光
学ガラス素材を研削したときの被加工面を観察した顕微
鏡写真、図１０は通常の研削方法で実際に光学ガラス素
材を研削したときの被加工面を観察した顕微鏡写真、図
１１は本実施の形態の方法および通常の研削方法で実際
に光学ガラス素材を研削したときの加工面を比較するた
めの表面粗さの計測結果を示す。

【００６２】図６に示す通り、砥石９を保持した回転軸
４の回転軸芯（Ｔ軸）に対し、チャック２の回転軸芯
（Ｗ軸）は、互いに同一平面上で略９０°なして交差し
ている。

【００６３】被加工物である光学ガラス素材１１の軸芯
はＷ軸に一致しているとともに、光学ガラス素材１１は
Ｗ軸を中心に回転自在となるようチャック２に保持され
ている。

【００６４】チャック２は図示省略した被加工物回転駆
動装置の回転軸に取り付けられたものであり、被加工物
回転駆動装置は、Ｗ軸方向に直進移動制御自在となるよ
う、図示省略した被加工物移動装置に備えられている。
上記光学ガラス素材１１の側方には、光学ガラス素材１
１を研削加工するための砥石９が配置されているが、こ
の砥石９自体の構成は、上記実施の形態２で用いたもの
と同一のものであるため、その説明は省略する。

【００６５】上記砥石９は、正面部９ｂの中心と一致
し、かつ、光学ガラス素材１１に創成する球面の曲率中
心Ｏを軸上に有する回転軸芯としてのＴ軸を中心に回転
自在となるよう、導電性の回転軸４に保持されている。

【００６６】回転軸４は、図示省略した砥石回転駆動装
置に接続されており、この砥石回転駆動装置は、砥石９
がＴ軸方向に直進移動制御自在となるよう、図示省略し
た砥石移動装置に備えられ、砥石移動装置は、上記曲率
中心Ｏを中心に回動自在となるよう、図示省略した回動
装置に備えられている。

【００６７】この回動装置には、砥石９との相対的な位
置関係を保ちつつ、砥石９の回動（図６において略９０
°の交差状態からその角度を減少するような円弧運動）
に追従するよう上記実施の形態１および２と同様のノズ
ル６および電極７が備えられている。（ノズル６および
電極７の具体的な取り付け状態については図示省略す
る。） その他の構成については上記実施の形態１および２と同
様であるため、その説明を省略する。

【００６８】上記構成からなる研削装置による研削方法
について、図６乃至図８を用いて説明する。まず、光学
ガラス素材１１に創成すべき球面形状の曲率半径１２
と、砥石９を回動したときの軌跡とが一致するよう、砥
石９のＴ軸方向の位置を設定する。

【００６９】具体的には、図６に示す通り、回動装置に
よって砥石９を回動したとき、正面部９ｂにおける光学
ガラス素材１１との接触部の軌跡が創成したい球面形状
の曲率と同じ曲率を有する円弧となるよう、即ち、正面
部９ｂにおける光学ガラス素材１１との接触部と回動中
心との距離が、創成したい球面形状の曲率半径１２に一
致するよう、砥石移動装置によって砥石９をＴ軸方向に
移動し、位置決めする。

【００７０】次に、光学ガラス素材１１を被加工物回転
駆動装置のチャック２にセットし、光学ガラス素材１１
に創成すべき球面が上記砥石９の軌跡に一致するよう、
被加工物移動装置によって光学ガラス素材１１のＷ軸方
向の位置決めを行い、切り込み量を決定する。

【００７１】砥石９および光学ガラス素材１１の位置決
め後、被加工物回転駆動装置によって光学ガラス素材１
１をＷ軸回りに回転するとともに砥石回転駆動装置によ
って砥石９をＴ軸回りに回転し、同時にノズル６より砥
石９と電極７との間に、負に帯電したシリカ粒子（コロ
イダルシリカ）を含む液状の研磨材５を供給し、直流電
源８により電極７に負の電圧を印加するとともに回転軸
４を介して砥石９に正の電圧を印加する。

【００７２】このとき、負に帯電したシリカ微粒子は、
いわゆる電気泳動現象により、正の電圧を印加した砥石
９に電気的に引き付けられ、やがて砥石９にまとわりつ
いて電気的に付着する。

【００７３】次に、砥石９の側面部９ａの先端部（正面
部９ｂの外周縁）が、創成すべき球面形状の曲率半径１
２を描くよう、回動装置により、創成すべき球面の球心
Ｏを中心に砥石９を回動し、図７に示す通り、光学ガラ
ス素材１１の外周面から側面部９ａを加工面として円弧
切り込みθを開始する。

【００７４】この状態で円弧切り込みθを続け、側面部
９ａの先端側によって球面形状の創成加工を行うと同時
に、側面部９ａの先端側が創成した最終形状の球面上に
倣うように正面部９ｂを通過させる（いわゆるクリープ
フィード研削を行う。）。

【００７５】側面部９ａには、形状創成のための研削
（余剰部分の除去）を行うよう非常に高い研削力が付加
されるので、側面部９ａに付着したシリカ微粒子の多く
は脱落し、新たに付着しにくくなる。

【００７６】しかし、砥石９は多くの砥粒を含む多刃構
造であり、砥石９の表面においては必ず突出した砥粒が
存在するので、側面部９ａによる形状創成は、側面部９
ａの表面において突出している砥粒のみによって行われ
るだけで十分である。

【００７７】従って、側面部９ａにおいてシリカ微粒子
の多くが脱落しても、形状の創成加工に支障はない。他
方、正面部９ｂは、加工中、側面部９ａよりもシリカ微
粒子が付着しやすくなるが、これは、正面部９ｂの表面
において、砥粒とボンド材と高さの差は、微粒子を保持
するための離間（電気的に付着して脱落しにくくなる程
度の隙間）として十分であることと、正面部９ｂは切り
込みを行わないためかかる加工力が小さいこと、によ
る。

【００７８】正面部９ｂにおいて多くのシリカ微粒子が
付着すると、砥粒とボンド材との間はシリカ微粒子によ
って埋められるので、見かけ上、正面部９ｂにおける砥
粒の突出は微少なものとなる。

【００７９】従って、正面部９ｂが最終形状の球面上を
通過する際、正面部９ｂは、見かけ上微少な突出となっ
た砥粒と、正面部９ｂに付着したシリカ微粒子と、によ
って、最終形状の球面の仕上げ加工（鏡面化）を行う。

【００８０】要するに、正面部９ｂは仕上加工面として
機能し、シリカ微粒子は、加工砥粒として創成した形状
の鏡面加工に供される。ところで、正面部９ｂに付着し
たシリカ微粒子は、加工力によって次々に脱落するが、
ノズル６より常時供給される液状の研磨材５から次々と
吸着するので、シリカ微粒子の脱落による加工能力の低
下はない。

【００８１】また、砥石９に付着したシリカ微粒子が加
工中の衝撃を吸収し、砥石９の回転が安定するため、砥
石９が回転振れを起し、光学ガラス素材１１に対して砥
粒の切り込みが過剰に行われて光学ガラス素材１１にク
ラック等の欠陥を生じることはない。

【００８２】そして、さらに円弧切り込みθを続け、図
８に示す通り、正面部９ｂにおける光学ガラス素材１１
との接触部がＷ軸に達したら円弧切り込みθを終了す
る。円弧切り込みθの終了後、光学ガラス素材１１から
回避するよう砥石９をＴ軸方向上側に移動し、回動装置
によって砥石９を初期位置まで回動、即ち、図６に示す
位置まで戻し、ノズル６からの研磨材５の供給を停止
し、直流電源８による電圧の印加を停止し、砥石９およ
び光学ガラス素材１１の回転を停止した後、チャック２
より製品である平凸レンズを取り出す。

【００８３】なお、上記加工後、チャック２により、平
凸レンズの表裏を逆にして把持し、上記工程を繰り返せ
ば、両凸レンズを得ることもできる。以上説明した通
り、本実施の形態によれば、創成すべき球面の曲率中心
Ｏを中心に砥石９を回動するのみで、即ち、１軸の単純
な円弧運動のみで、球面形状の創成と鏡面化とを同時に
行うことができる。

【００８４】その他の効果は実施の形態１と同様であ
る。尚、本実施の形態では、正面部９ｂを傾斜面（テー
パ面）、即ち、創成する形状とは異なる面形状とした
が、正面部９ｂの形状を、創成すべき球面形状の曲率半
径１２にあらかじめ創成（トゥルイング）しておくこと
により、光学ガラス素材１１に創成する面の面精度や形
状精度をより高めることができる。

【００８５】また、上記実施の形態１で用いたような、
正面部が平面の砥石や、従来から研削加工によく用いら
れているような、正面部の軸方向断面が半円形状の砥石
を用いてもよい。

【００８６】また、図６（加工開始前の状態）におい
て、Ｔ軸とＷ軸とが直交するような位置に砥石９を配置
しているが、砥石９の側面部９ａが光学ガラス素材１１
に接触しない位置であれば、Ｔ軸とＷ軸とを直交させる
必要はない。

【００８７】次に、本実施の形態３における研削方法を
実際の加工に適用した実施例について説明する。まず、
光学ガラス素材１１としてＦＰＬ５３を選び、砥石９と
して＃８００番のダイヤモンド砥粒をメタルボンドで固
定した、新日産ダイヤモンド（株）製のＳＤ８００Ｎ１
００ＭＦ４１を用いた。

【００８８】また、研磨液５としては、粒径３０〜８０
オングストロームのコロイダルシリカ研磨材を６ｗｔ％
に希釈した液状のものを使用した。また、砥石９と電極
７との距離は１〜２ｍｍの範囲となるよう設定し、電極
７及び砥石９に対する電圧の印加は４０Ｖとした。

【００８９】上記条件の下、図６の状態で砥石９および
光学ガラス素材１１を７０００ｒｐｍで回転し、砥石９
と電極７との間に上記研磨液５を供給し、電極７及び砥
石９に対して４０Ｖの電圧を印加し、この状態を２０分
間維持して砥石９に対してシリカ微粒子を電気的に付着
させた後、図７に示す如く、上記研磨液５の供給と電極
７への電圧の印加を継続しつつ、光学ガラス素材１１の
軸芯（Ｗ軸）における研削代（切り込み代）を０．１ｍ
ｍとして、光学ガラス素材１１に対して砥石９を円周方
向に６ｍｍ／分で送った。

【００９０】その他は上記実施の形態３と同様である。
次に、本実施例にて得られた被加工面と、電極７及び砥
石９に対する電圧の印加を行わないこと以外は上記実施
例と同様の研削方法（通常の研削方法と称する。）を行
ったときの被加工面とを、顕微鏡写真により比較する。

【００９１】図９は本実施例による被加工面をノマルス
キー顕微鏡で１００倍に拡大して観察し撮影した写真、
図１０は通常の研削方法による被加工面をノマルスキー
顕微鏡で１００倍に拡大して観察し撮影した写真であ
る。

【００９２】上記２つの顕微鏡写真を比較しても解ると
おり、図１０では砥石に含まれるダイヤモンド砥粒が作
用した研削痕（粒状にむしれた痕）が観察されるが、図
９ではダイヤモンド砥粒による研削痕が全く観察され
ず、シリカ微粒子による研磨加工が進行して研削痕が除
かれていることが解る。

【００９３】次に、上記実施例によって得られる被加工
面と通常の研削方法によって得られる被加工面の表面粗
さを計測し、両者を比較する。図１１（ａ）は本実施例
によって得られる被加工面の表面粗さを計測した結果を
示すグラフ、図１１（ｂ）は通常の研削方法によって得
られる被加工面の表面粗さを計測結果を示すグラフであ
る。

【００９４】尚、図１１（ａ）、（ｂ）共に、図中、水
平方向（横軸）は計測した長さ（５０μｍ／１目盛
り）、垂直方向（縦軸）は表面粗さ（０．１μｍ／１目
盛り）を示す。

【００９５】図１１（ｂ）に示す通り、通常の研削方法
ではＲａ＝０．０１８μｍ、Ｒｙ＝２μｍであるのに対
し、図１１（ａ）に示す通り、本実施例によると、Ｒａ
＝０．００５μｍ、Ｒｙ＝０．０４６μｍとなってい
た。

【００９６】この表面粗さの計測結果からも、本実施の
形態における研削方法は、通常の研削方法と比較し、研
磨面（鏡面）に近い粗さの値を示していることが確認で
きる。

【００９７】さらに、本実施の形態で加工したガラスレ
ンズの加工面の全体を、図９および図１０と同様にノマ
ルスキー顕微鏡や原子間力顕微鏡などで観察すると、シ
リカ微粒子により研磨された研磨痕が観察できる。

【００９８】ノマルスキー顕微鏡にて、１０００倍程度
の倍率で観察すると、砥石９と光学ガラス素材１１の両
者の相対的な運動に連動するような形式で、非常に微細
な研磨痕が観察でき、さらに、原子間力顕微鏡で観察す
ることにより、その研磨痕の深さが１ｎｍから１０ｎｍ
の範囲であることがわかった。

【００９９】特に、加工が完了した時点、即ち砥石９の
円弧切り込みθが完了し、正面部９ｂとＷ軸が一致した
状態で生じる軌跡に類似した研磨痕２０が、特に明確に
観察される。

【０１００】この時の観察像の模式図を図１８に示す。
本実施の形態では、図１８に示すような、無数の「花び
ら」のような形態が観察された。この研磨痕２０は、シ
リカ微粒子が研磨作用により残した痕跡であるため、非
常に微細であり、特に特徴的な点は、図１８に示すよう
に研磨作用を施すシリカ微粒子が、電気的に砥石９に付
着しているため、従来の遊離砥粒による研磨で観測され
る不規則な研磨痕と異なり、研磨痕が規則的な幾何学パ
ターンになる点である。つまり砥石９と光学ガラス素材
１１の両者の運動軌跡に起因する研削痕が観察される点
である。

【０１０１】本実施の形態では、図１８に示すような研
磨痕２０が主に観察されたが、これは運動軌跡によって
変化するものであり、必ずしも該図と同じになるとは限
らない。即ち、切り込み方式で変化することは勿論だ
が、本実施の形態でも、円弧切り込みθの切り込み速度
や光学ガラス素材の回転数を変化させるだけでも、研磨
痕２０に変化が生じる。

【０１０２】ただし、電気泳動現象により砥石に付着し
た微粒子による研磨に起因する研磨痕であるかぎり、研
磨痕のパターンが変化しても、そのパターンが規則的で
あることに変わりはない。

【０１０３】また、光学ガラス素材がガラスレンズとし
て要求されるレベル、例えば半導体の露光装置に用いる
レンズ等では、その後、公知の手法である遊離砥石を用
いたピッチ研磨法等による仕上げ研磨により、研磨痕を
不規則な状態にする必要が生じる場合がある。

【０１０４】しかし、シリカ微粒子が作用した微少な研
磨痕２０は、深さが１０ｎｍ以下であることから、本発
明によるガラスレンズは、多くの用途において光学特性
は十分な値であり、手数のかかる従来の仕上げ研磨は不
要となり、短時間に安価なガラスレンズを製造すること
ができる。

【０１０５】（実施の形態４）本実施の形態について図
１２を用いて説明する。本実施の形態は、光学ガラス素
材１１に対して曲率半径１２の球面形状を創成するため
の切り込みを２段階に分けて行うものであり、本実施の
形態における研削装置の概略構成は、上記実施の形態３
と同様であるため、説明は省略する。

【０１０６】まず、図１２に示す通り、上記実施の形態
３と同様にして光学ガラス素材１１のＷ軸方向における
位置決めを行った後、Ｗ軸に対してＴ軸を傾け、砥石９
を光学ガラス素材１１の正面側にて待機させる。

【０１０７】Ｔ軸の傾きは、正面部９ｂをＴ軸方向の光
学ガラス素材１１側に延長したときに、延長した正面部
９ｂが光学ガラス素材１１に干渉する程度のものとす
る。次に、被加工物回転駆動装置（図示省略）によって
光学ガラス素材１１をＷ軸回りに回転するとともに砥石
回転駆動装置（図示省略）によって砥石９をＴ軸回りに
回転し、同時にノズル６より砥石９と電極７との間に負
に帯電したシリカ微粒子（コロイダルシリカ、平均粒径
φ１０ｎｍ）を含む液状の研磨材５を供給し、直流電源
８により電極７に負の電圧を印加するとともに回転軸４
を介して砥石９に正の電圧を印加する。

【０１０８】このとき、負に帯電したシリカ微粒子は、
いわゆる電気泳動現象により、正の電圧を印加した砥石
９に電気的に引き付けられ、やがて砥石９にまとわりつ
いて電気的に吸着される。

【０１０９】次に砥石９をＴ軸方向に直進して直線切り
込みＲを行い、加工を開始する。即ち、第1 段階目の切
り込みは、正面部９ｂが行う。このとき、上記実施の形
態３の場合と異なり、正面部９ｂが創成加工面として機
能するため、正面部９ｂには大きな加工力がかかり、正
面部９ｂに付着したシリカ砥粒の多くは脱落する。しか
し、第1 段階目の切り込みは、正面部９ｂの表面から突
出した砥粒が従来の研削方法でもって光学ガラス素材１
１を創成加工すれば良いので、何ら支障はない。

【０１１０】そして、さらに直線切り込みＲを続け、正
面部９ｂが、創成すべき曲率半径１２の位置に到達した
ら、直線切り込みＲを終了する。次に、上記実施の形態
３と同様に、回動装置により砥石９を回動することで光
学ガラス素材１１に対して円弧切り込みθを与え、球面
を創成する。

【０１１１】即ち、第2 段階目の切り込みは側面部９ａ
が行う。以降は、上記実施の形態３と同様の作用によ
り、球面の形状を創成加工するのと同時に、仕上加工
（鏡面化）が進行していく。

【０１１２】本実施の形態によると、第1 段階目として
直線切り込みＲによって砥石９と光学ガラス素材１１と
を接触させることにより、研削開始時に砥石９にかかる
力を少なくできるので、光学ガラス素材１１の外周部分
に欠け（ガラスが貝状に割れて欠けること）が発生する
のを抑えることができる。

【０１１３】従って、外観品質の優れた製品（例えばガ
ラスレンズ）を得ることができる。なお、本実施の形態
でも、実施の形態３の場合と同様に、その製品の表面に
規則的なパターンを有する微細な研磨痕が観察された
が、その光学特性は多くの用途において、十分なもので
あった。

【０１１４】また、第１段階目において、砥石９がＴ軸
に対してラジアル方向の力を受けて変形（たわみ）する
のを抑えることができるため、形状精度の優れた製品が
得られる。その他の効果は実施の形態３と同様である。

【０１１５】（実施の形態５）図１３乃至図１５を用い
て本実施の形態における研削方法を説明する。本実施の
形態における研削装置は、上記実施の形態３および４の
研削装置における回動装置に換えて、Ｗ軸に対するＴ軸
の角度を一定に設定する機構のみを有する角度設定機構
（図示省略）を備えた点以外は上記実施の形態３および
４における研削装置と同様である。

【０１１６】即ち、研削装置自体は、公知のカーブジェ
ネレーターと同じであっても良い。本実施の形態におけ
る研削方法は、光学ガラス素材１１を回転せず、一定角
度に設定した砥石９を回転しつつ直進切り込みをして回
転しない状態の光学ガラス素材１１を加工する第１段階
目と、その後に、上記一定角度に設定した砥石９を回転
しつつ光学ガラス素材１１を回転して光学ガラス素材１
１の表面を加工する第２段階目を経る方法である。

【０１１７】具体的には以下の通りである。まず、Ｗ軸
に対するＴ軸の傾斜角度を求める。この傾斜角度は、公
知のカーブジェネレータにおけるスイベル角を求める手
法と同様に設定するものであって、砥石９の形状、創成
する球面の形状によって定まり、具体的には、砥石９を
光学ガラス素材１１に接触させた状態で光学ガラス素材
１１を１回転させるだけで形状創成ができるように決め
るものである。

【０１１８】傾斜角度を決めたら、角度設定機構によ
り、砥石９を支持する回転軸を傾斜してその角度を保持
する。次に、砥石９を回転軸の軸芯としたＴ軸回りに回
転し、同時にノズル６より砥石９と電極７との間にシリ
カ微粒子を含む液状の研磨材５を供給し、直流電源８に
より電極７に負の電圧を印加するとともに回転軸４を介
して砥石９に正の電圧を印加する。

【０１１９】このとき、負に帯電したシリカ微粒子は、
いわゆる電気泳動現象により、正の電圧を印加した砥石
９に電気的に引き付けられ、やがて砥石９にまとわりつ
いて電気的に吸着される。

【０１２０】次に、砥石９をＴ軸方向に直進し、正面部
９ｂを創成加工面として直進切り込みＲを開始する（第
1 段階目の切り込み。）。研削加工中、上記実施の形態
４と同様に、正面部９ｂには大きな加工力がかかり、正
面部９ｂに付着したシリカ砥粒の多くは脱落するが、こ
の第1 段階目の切り込みは形状を創成するための研削加
工であり、研削加工は主に正面部９ｂの表面より突出し
た砥粒によって行われれば良いので、何ら支障はない。

【０１２１】そして、さらに直進切り込みＲを続け、表
面部９ｂが創成すべき曲率半径１２の位置に到達した
ら、直進切り込みＲを終了する。このとき、光学ガラス
素材１１は回転していないため、図１４に示すように、
砥石９が光学ガラス素材１１に突き刺さったような状態
になる。

【０１２２】次に、研磨材５の供給を維持しながら、光
学ガラス素材１１をＷ軸回りに回転し、側面部９ｂを創
成加工面として光学ガラス素材１１に切り込ませる。こ
の回転は、砥石９による切り込みの速度でもあるので、
上記実施の形態３における回転速度よりは低く設定して
いる。

【０１２３】光学ガラス素材１１の回転により、光学ガ
ラス素材１１に突き刺さるように位置する砥石９の側面
部９ａを光学ガラス素材１１に対して切り込み、やが
て、光学ガラス素材１１が１回転すると、図１５に示す
ように、光学ガラス素材１１に対する形状の創成が完了
し、チャック２から平凸レンズを取り出す。

【０１２４】このとき、砥石９の直線切り込みＲは行わ
れていないため、正面部９ｂには研削による加工力はほ
とんど発生しない。このため上記実施の形態３と同様
に、砥石９の正面部９ｂに付着しているシリカ微粒子に
よって、被加工面が鏡面化されることになる。

【０１２５】即ち、正面部９ｂが仕上加工面として機能
する。本実施の形態によれば、上記実施の形態３および
４のように砥石９を回動させるための回動装置を使用す
ることなく、従来のカーブジェネレーター方式で対応で
きる。

【０１２６】なお、本実施の形態での研削方式は実施の
形態３と異なるが、微粒子により仕上加工をしているの
で、実施の形態と同様な、微少で規則的なパターンを有
する研磨痕が加工されたガラスレンズの表面にあること
が観測された。但し、光学特性としては、多くの用途に
おいて十分であった。

【０１２７】要するに、従来のカーブジェネレーター
（研削装置）をそのまま利用して本発明の研削方法を実
施し、球面形状の創成と鏡面化を同時に行うことができ
る。その他の効果は上記実施の形態３と同様である。

【０１２８】本実施の形態では平凸レンズを加工する場
合について記載したが、図１３において、Ｔ軸の位置を
Ｗ軸に対して対称の位置に配置して、上記と同様な加工
を行えば、平凹レンズを加工できる。さらに、チャック
２で平凸レンズ又は平凹レンズを表裏を逆にして把持
し、上記と同様な加工を行えば、両面凸レンズ又は両面
凹レンズの加工もできる。

【０１２９】（実施の形態６）本実施の形態について、
図１６を用いて説明する。図１６は本実施の形態に用い
たカーブジェネレーターの概略構成を示す。

【０１３０】カーブジェネレーターの構成は上記実施の
形態５と同様であるため、説明を省略する。次に上記カ
ーブジェネレーターを用いた研削方法について図１６を
用いて説明するが、Ｗ軸に対するＴ軸の傾斜角度を求め
るまでは上記実施の形態５と同様である。

【０１３１】次に砥石９をＴ軸回りに回転するとともに
光学ガラス素材１１をＷ軸回りに回転し、同時にノズル
６より砥石９および光学ガラス素材１１に研磨材５を供
給する。

【０１３２】この段階では、直流電源８による電極７お
よび砥石９に対する電圧の印加は行わない。次に、砥石
９をＴ軸方向に送り、従来のカーブジェネレーティング
加工と同様に、正面部９ｂを創成加工面として直線切り
込みＲを開始する。

【０１３３】直線切り込みＲを続け、正面部９ｂが創成
すべき曲率半径１２の位置に到達したら、直線切り込み
Ｒを終了する。次に、直線切り込みＲを行わず、砥石９
と光学ガラス素材１１との位置関係を保持したまま、即
ち、スパークアウトの状態を保持したまま、直流電源８
により電極７に負の電圧を印加するとともに回転軸４を
介して砥石９に正の電圧を印加する。

【０１３４】ノズル６から供給される研磨材５中に含ま
れる、負に帯電したシリカ微粒子は、いわゆる電気泳動
現象により、正の電圧を印加した砥石９に電気的に引き
付けられ、やがて砥石９にまとわりついて電気的に吸着
され付着する。

【０１３５】このとき、スパークアウトの状態であるた
め、正面部９ｂには研削による力はほとんど付加されて
いない。そのため、電気的に付着したシリカ微粒子の多
くは脱落せずに創成した球面形状を鏡面化に寄与する。

【０１３６】即ち、このスパークアウトの状態におい
て、正面部９ｂは、仕上加工面として機能する。上記工
程により球面形状が創成され、さらにその創成された面
が仕上加工されて、平凸レンズの加工が終了する。

【０１３７】なお、本実施の形態においても、実施の形
態３における場合と同様、仕上加工がシリカ微粒子によ
り行われているので、加工された平凸レンズの表面に微
細で規則的な研磨痕が観察されたが、光学特性としては
十分なレベルであった。その他の作用は上記実施の形態
３と同様である。

【０１３８】本実施例によれば、従来のカーブジェネレ
ーターを用いて、球面形状の創成と鏡面化を同時に行う
ことができる。その他の効果は実施の形態３と同様であ
る。

【０１３９】尚、本実施の形態における砥石９の切り込
み方式は直線切り込みＲとしたが、球面形状が創成され
た後、スパークアウトの状態で鏡面化を行うため、切り
込み方式はいかなる工程であっても構わない。また、本
実施の形態では、研削加工全体を通して負に帯電したシ
リカ微粒子を含有した研磨材５を使用したが、スパーク
アウトまでは、従来から研削加工に使用されているクー
ラント等を用いてもよい。

【０１４０】電極７に対する電圧の印加はスパークアウ
ト状態になってから行ったが、加工全体を通して電圧を
印加しても構わない。本実施の形態においても、平凸レ
ンズの加工について説明したが、実施の形態５と同様に
Ｗ軸に対するＴ軸の位置を対称の位置に設定することに
より平凹レンズの加工もでき、さらに、チャック２で平
凸レンズまたは平凹レンズを表裏を逆にして把持して、
上記加工を繰り返せば、両面凸レンズまたは両面凹レン
ズの加工もできる。

【０１４１】（実施の形態７）本実施の形態は、本発明
に係る実施の形態３および実施の形態４を応用したもの
であり、その詳細については実施の形態３で示した図
６、図７および図８と、本実施の形態の特徴となる図１
７を用いて説明する。

【０１４２】本実施の形態では、図６から図７、図８に
至るまでは、前記した実施の形態３と同一である。つま
り実施の形態３と同様に、負に帯電したシリカ微粒子
を、正の電圧を印加した砥石９に電気的に引き付け、ま
とわりついた状態で、図８に示す通り、正面部９ｂにお
ける光学ガラス素材１１との接触部がＷ軸に達するまで
円弧切り込みθを行う。

【０１４３】そして円弧切り込みθが終了後、砥石９お
よび光学ガラス素材１１の一方もしくは両方を移動さ
せ、図１７に示すように隙間Ｈを形成させる。このと
き、隙間Ｈを形成する際の移動は、球心Ｏと、ほぼ同一
の球心となるように移動することが、より望ましい。

【０１４４】ここで隙間Ｈを形成するには、実施の形態
３に記載した砥石移動装置により、砥石９をＴ軸に沿っ
て光学ガラス素材１１より離れる方向に移動させるか、
もしくは同じく、実施の形態３に記載した被加工物移動
装置により光学ガラス素材１１をＷ軸に沿って砥石９よ
り離れる方向に移動させるか、または砥石９と光学ガラ
ス素材１１を同時に上記のごとく、互いに離れる方向に
移動させることにより行う。

【０１４５】隙間Ｈを形成した時点での砥石９の光学ガ
ラス素材１１に対する円弧方向の位置は、円弧切り込み
θを終了した位置であり、砥石９および光学ガラス素材
１１は前記位置でそれぞれＴ軸およびＷ軸を中心に、砥
石回転駆動装置および被加工物回転駆動装置により回転
している。

【０１４６】隙間Ｈを形成した後も、電気泳動現象を利
用して、シリカ微粒子を付着・成長させ、装置の移動で
形成された隙間Ｈをシリカ微粒子が埋め尽くし、かつ成
長するシリカ微粒子の層によって、さらに光学ガラス素
材１１の表面に形成された球面を研磨する。

【０１４７】隙間Ｈを埋め尽くしたシリカ層での研磨加
工が終了後、光学ガラス素材１１から回避するよう砥石
９をＴ軸方向上側に移動し、回動装置によって砥石９を
初期位置まで回動、即ち、図６に示す位置まで戻し、ノ
ズル６からの研磨材５の供給を停止し、直流電源８によ
る電圧の印加を停止し、砥石９および光学ガラス素材１
１の回転を停止した後、チャック２より加工された平凸
レンズを取り出す。

【０１４８】本実施の形態は、前記した実施の形態３
と、同様な作用で、球面レンズの研削・研磨が行えると
共に、さらに隙間Ｈに形成されるシリカ微粒子のみでの
仕上げ研磨加工が行え、創成された球面レンズの表面に
発生するキズなどの外観上の不具合点を解消することが
できる。

【０１４９】即ち、円弧切り込みθで光学ガラス素材１
１を加工する際、前記した実施の形態２で示すような砥
石形状を有する砥石９を用いれば、必ず砥石９と光学ガ
ラス素材１１とが完全に非接触となる部分が存在し、効
果も得られるが、本実施の形態のように、積極的に隙間
Ｈを形成すれば、より高い鏡面性を得ることが可能とな
る。

【０１５０】隙間Ｈが形成されていない状態で、電気泳
動現象による研磨材５の付着成長を行うと、シリカなど
の研磨材５の成長とあわせて、電気分解に伴う砥石ボン
ド材の溶出が発生する。

【０１５１】ボンド材は、砥石に含むダイヤモンドなど
の砥粒を保持し、構成する素材であり、この部分が溶出
することで、保持されていたダイヤモンド砥粒の脱落が
発生する。

【０１５２】すると砥石正面部２と光学ガラス素材１１
との間に、隙間Ｈが存在しない加工状態では、脱落した
ダイヤモンド砥粒が、回転する砥石と光学ガラス素材に
挟まれて、転動し、キズを発生させてしまう恐れがあ
る。

【０１５３】即ち、隙間Ｈを形成した場合は、脱落した
ダイヤモンド砥粒が、隙間Ｈの間で挟まれることなく排
出され、隙間Ｈで成長したシリカ微粒子のみが、光学ガ
ラス素材１１に接触して研磨加工を行うため、球面形状
２０にキズを付けることがない。

【０１５４】例えば、砥石に＃６００を用いた場合は、
ダイヤモンドの平均粒径が２６〜３１μｍとなるため、
それ以上の十分な隙間Ｈを形成すれば、砥粒の脱落によ
るキズを予防することができる。

【０１５５】また隙間Ｈは、使用する砥石に含まれる砥
粒のサイズ（＃）あるいはボンド材の種類に応じて設定
することは明らかであり、特に溶出が活発に生じるボン
ド材を用いた場合は、砥粒の脱落も懸念されるため、こ
れに最適な隙間Ｈを形成すれば良い。

【０１５６】また隙間Ｈの形成方法だが、必要とする隙
間Ｈの寸法を、一度に移動させても、徐々に移動させて
も良い。徐々に移動させる場合は、移動に伴い徐々に広
がる隙間Ｈの移動速度と、電気泳動現象で成長するシリ
カ微粒子の成長速度に関して、後者のシリカ微粒子の成
長速度の方が速く設定されていれば、シリカ微粒子によ
る光学ガラス素材１１への研磨加工作用が途絶えること
なく続くため、より効率的な加工が行える。

【０１５７】本実施の形態においては、旭ダイヤモンド
工業（株）製の砥石ＡＤ６００−Ｎ１００Ｍを用い、電
圧を４０ボルト、研磨材に新日産化学のスノーテックス
３０のコロイダルシリカを重量で６％として電気泳動を
行った際に、１分間に０．２ｍｍの成長速度が観察でき
た。

【０１５８】よって、該条件であれば、毎分０．２ｍｍ
以下の速度で隙間Ｈを形成すれば、常にシリカ微粒子の
成長層が光学ガラス素材と接触するため、研磨加工も行
われ、加工を中断することなく効率的な研磨が行える。

【０１５９】なお、シリカ微粒子による研磨加工が終了
した平凸レンズの表面に、実施の形態３と同様な微細で
規則的な研磨痕が観察され、その研磨痕は実施の形態３
の場合よりさらに微細であった。

【０１６０】以上説明した通り、本実施の形態によれ
ば、実施の形態３と同様な効果を得ると共に、隙間に微
粒子が成長することから、成長した微粒子だけが被加工
物である光学ガラス素材と接触するため、仕上げ加工面
の鏡面化が一層促進される。

【０１６１】さらに隙間の存在により、砥石に含まれる
砥粒の接触が防げ、かつ砥石の砥粒の脱落が発生して
も、隙間があるため、脱落した砥粒を鏡面化する光学ガ
ラス素材の被加工面との間に介在させずに、排出するこ
とができ、仕上げ加工面のキズを防止することができ
る。

【０１６２】尚、本発明は、以下の構成を含む。 （１）レンズ，プリズムなどの光学素子を加工する研削
方法において、マイナス（負）に帯電した微粒子を含む
研磨材をかけながら、研削砥石にプラス（正）の電荷を
付加させ、前記マイナスに帯電した研磨材の微粒子を吸
着させる工程と、研削砥石に創成すべき形状に沿って切
り込みを与える工程とを有することを特徴とする研削方
法。

【０１６３】上記構成（１）は、砥石によって所望の形
状を創成するのと同時に、砥石に付着した微粒子の作用
により創成した被加工面を仕上加工する。上記構成
（１）によると、素材から求める形状を創成し、砥石を
交換することなく、砥石が有する能力以上の鏡面化を行
うことができるため、形状の創成加工から仕上までの時
間を大幅に短縮することができる。

【０１６４】また、創成加工面による創成加工と仕上加
工面による仕上加工とを、砥石を交換することなく行う
ことができるため、形状の創成加工から仕上までの時間
を大幅に短縮することができる。 （２）前記研削砥石が、光学素子を創成すべき形状に沿
って切り込みを与える研削を行う面と、研削をされた前
記光学素子の面よりわずかに離間し、陽極として作用
し、マイナスに帯電した微粒子を含む研磨材を吸着し、
前記研削された光学素子の面を研磨する面とを有し、当
該研削砥石を使用して光学素子を加工することを特徴と
する上記構成（１）記載の研削方法。

【０１６５】上記構成（２）では、仕上加工面と創成し
た形状との間に隙間、即ち、非接触部分が生じることに
なるので仕上加工面における微粒子の付着が促進され、
微粒子による研磨作用が増す。

【０１６６】従って、上記構成（２）によると、上記構
成（１）よりもさらに良好な鏡面を得ることができる。 （３）レンズ，プリズムなどの光学素子を加工する研削
方法において、被研削物（光学ガラス素材）上の創成す
べく形状まで研削砥石を切り込む工程と、マイナスに帯
電した微粒子を含む研磨材をかけながら、研削砥石にプ
ラスの電荷を付加させ、前記マイナスに帯電した研磨材
の微粒子を吸着させる工程と、該状態で被研削物を回転
させる工程とを有することを特徴とする研削方法。

【０１６７】上記構成（３）によると、上記構成（１）
ど同様の作用、効果を得ることができる。 （４）前記研削砥石が、光学素子を創成すべき形状に沿
って切り込みを与える研削を行う面と、研削をされた前
記光学素子の面よりわずかに離間し、陽極として作用
し、マイナスに帯電した微粒子を含む研磨材を吸着し、
前記研削された光学素子の面を研磨する面とを有し、当
該研削砥石を使用して光学素子を加工することを特徴と
する上記構成（２）記載の研削方法。

【０１６８】上記構成（４）では、仕上加工面と創成し
た形状との間に隙間、即ち、非接触部分が生じることに
なるので仕上加工面における微粒子の付着が促進され、
微粒子による研磨作用が増す。

【０１６９】従って、上記構成（４）によると、上記構
成（３）よりもさらに良好な鏡面を得ることができる。 （５）レンズ，プリズムなどの光学素子を加工する研削
方法において、被研削物上の創成すべく形状まで研削砥
石を切り込む工程と、切り込みが完了した状態を保持
し、かつマイナスに帯電した微粒子を含む研磨材をかけ
ながら、研削砥石にプラスの電荷を付加させる工程とを
有することを特徴とする研削方法。

【０１７０】上記構成（５）では、砥石によって形状創
成を行い、切り込みが終了した後、いわゆるスパークア
ウトの状態で砥石と光学ガラス素材との間隔を保持し、
この状態で負に帯電した微粒子を含む研削液を供給する
ので、スパークアウト前の状態にあっては、通常の研削
方法により創成加工面が形状の創成加工を行うが、スパ
ークアウトの状態では、上記構成（１）に相当する作用
を示す。

【０１７１】上記構成（５）によれば、従来あるカーブ
ジェネレーターをそのまま用いつつ、上記構成（１）と
同様の効果を得ることができる。

【０１７２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、素材から求め
る形状を創成し、砥石を交換することなく、砥石が有す
る能力以上の鏡面化を行うことができるため、形状の創
成加工から仕上までの時間を大幅に短縮することができ
る。

【０１７３】請求項２の発明によれば、創成加工面によ
る創成加工と仕上加工面による仕上加工とを、砥石を交
換することなく行うことができるため、形状の創成加工
から仕上までの時間を大幅に短縮することができる。

【０１７４】請求項３に係る研削方法によれば、従来あ
るカーブジェネレーターをそのまま用いつつ、上記請求
項１と同様の効果を得ることができる。請求項４の発明
によると、仕上加工面における微粒子の付着が促進され
るため、微粒子による研磨作用が増す。

【０１７５】請求項５の発明によれば、隙間に微粒子が
成長することから、仕上げ加工面の鏡面化が一層促進さ
れる他、隙間の存在により、仮に、砥石の砥粒が脱落し
ても、脱落した砥粒による仕上げ加工面のキズの発生を
防止できる。

【０１７６】請求項６の発明によれば、鏡面化により光
学特性に優れたレンズを低価格でかつ短時間で得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における研削方法を実施
するための研削装置の概略構成図である。

【図２】本発明の実施の形態１における研削方法を説明
するための図である。

【図３】本発明の実施の形態１における研削方法を説明
するための図である。

【図４】本発明の実施の形態２における研削方法を実施
するための研削装置の概略構成図である。

【図５】本発明の実施の形態２の変形例を示す概略構成
図である。

【図６】本発明の実施の形態３における研削方法を実施
するための研削装置の概略構成図である。また本発明の
実施の形態７における研削方法を実施するための研削装
置の概略構成図も兼ねている。

【図７】本発明の実施の形態３における研削方法を説明
するための図である。また本発明の実施の形態７におけ
る研削方法を説明するための図も兼ねている。

【図８】本発明の実施の形態３における研削方法を説明
するための図である。

【図９】本発明の実施の形態３に係る実施例の研削方法
にて加工された被加工面を拡大した顕微鏡写真である。

【図１０】通常の研削方法にて加工された被加工面を拡
大した顕微鏡写真である。

【図１１】本発明の実施の形態３に係る実施例および通
常の研削方法にて加工された被加工面の表面粗さを測定
した結果を示す図である。

【図１２】本発明の実施の形態４における研削方法を実
施するための研削装置の概略構成図である。

【図１３】本発明の実施の形態５における研削方法を実
施するための研削装置の概略構成図である。

【図１４】本発明の実施の形態５における研削方法を説
明するための図である。

【図１５】本発明の実施の形態５における研削方法を説
明するための図である。図である。

【図１６】本発明の実施の形態６における研削方法を実
施するための研削装置の概略構成図である。

【図１７】また本発明の実施の形態７における研削方法
を説明するための図である。

【図１８】本発明の実施の形態３における加工されたレ
ンズの表面の微細な研磨痕のパターンを示す図である。

【符号の説明】

１ 光学ガラス素材 ３ 砥石 ３ａ 側面部 ３ｂ 正面部 ５ 研磨材 ７ 電極

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学ガラス素材に対して砥石を切り込む
   ことで所望の形状を創成する研削方法において、 帯電した微粒子を含む液状の研磨材を砥石に対して供給
   するとともに上記微粒子を上記砥石に対して電気的に付
   着させる工程と、 創成すべき形状に沿って上記砥石を切り込む工程と、 を有することを特徴とする研削方法。
2. 【請求項２】 光学ガラス素材に対して砥石を切り込
   み、光学ガラス素材に対する創成加工と、創成した形状
   の表面の仕上加工とを行う研削方法において、 光学ガラス素材に対する切り込みを行う創成加工面と、
   創成加工面にて創成された形状の表面を仕上加工する仕
   上加工面との２つの加工面を有する砥石を用い、 上記砥石と上記光学ガラス素材との間に帯電した微粒子
   を混合した液状の研磨材を供給し、 上記微粒子を上記砥石に対して電気的に付着させつつ、 上記創成加工面による創成加工と上記仕上加工面に付着
   した上記微粒子による仕上加工とを同時に行うことを特
   徴とする研削方法。
3. 【請求項３】 光学ガラス素材に対して砥石を切り込
   み、光学ガラス素材に対する創成加工と、創成した形状
   の表面の仕上加工とを行う研削方法において、 光学ガラス素材に対する砥石の切り込みを終了した後、 切り込みを終了した時の上記砥石の加工面と上記光学ガ
   ラス素材の被加工面との距離を保ったまま、 上記加工面と上記被加工面との間に帯電した微粒子を混
   合した液状の研磨材を供給し、 上記微粒子を砥石に対して電気的に付着させ、 上記微粒子によって創成した形状の仕上加工を行うこと
   を特徴とする研削方法。
4. 【請求項４】 砥石の加工面と創成した形状とが互いに
   接触したときに、加工面の形状が創成した形状から徐々
   にあるいは段階的に離間する形状の砥石を用いることを
   特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の研
   削方法。
5. 【請求項５】 光学ガラス素材に対して砥石を切り込
   み、光学ガラス素材に対する創成加工と、創成した形状
   の表面の仕上加工とを行う研削方法において、 光学ガラス素材に対する切り込みを行う創成加工面と、
   創成加工面にて創成された形状の表面を仕上加工する仕
   上加工面との２つの加工面を有する砥石を用い、 上記砥石と上記光学ガラス素材との間に帯電した微粒子
   を混合した液状の研磨材を供給し、 上記微粒子を上記砥石に対して電気的に付着させつつ、 上記創成加工面による創成加工と上記仕上加工面に付着
   した上記微粒子による仕上加工とを同時に行う加工工程
   と、 上記加工工程に続いて、上記砥石および上記光学ガラス
   素材の一方もしくは両方を移動させ、上記砥石および上
   記光学ガラス素材の間に隙間を形成させ、前記隙間を形
   成した位置を保持しつつ、上記仕上げ加工面に付着し、
   成長した前記微粒子により、更に仕上加工をする工程
   と、 を有することを特徴とする研削方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項３並びに請求項５の
   いずれかに記載の研削方法によって研削されたガラスレ
   ンズであって、砥石に電気泳動現象により付着した微粒
   子による研磨により、規則的なパターンであって、その
   深さが１０ｎｍ以下である研磨痕をその表面に有してい
   ることを特徴とするガラスレンズ。