JPS63232934A - 研磨工具の製作方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は研磨工具の製作方法に関し、特に磁性研磨砥粒
を用いて高い面精度で所望の研お特性に適合した研磨加
工を行なうことの可能な研磨工具の製作方法に関する。

この様な研磨工具は、たとえばレンズ、プリズム及びミ
ラー等の光学素子の研磨に用いられる。

〔従来の技術及びその問題点］ 一般に、レンズ、プリズム及びミラー等の光学素子は、
ガラスまたは全屈等の素材を所定の外形に整形した後に
、機能面即ち光が透過及び／または反射する面を研磨し
て表面粗さを次第に小さくし且つ同時に所定の面精度と
することにより製造されている。

研磨工程においては、′Ｍ＃砥粒を用いた研磨方法また
は固定砥粒を用いた研磨方法が採用される。

Ｍｒａ砥粒を用いた研磨は、所定の面精度の表面を有す
る研磨工具をｍ離の研磨砥粒を媒介として被研磨物に対
し押圧しながら主として砥粒のころがりにノ、（づき研
磨を行なうものである。この遊離砥粒を用いた研磨方法
では、研磨工具の表面精度が比較的低くても研磨条件を
適宜設定することにより被研磨物の表面精度を比較的良
好なものとすることができるという利点があるが、適正
な研磨条件の設定には作業者の熟練を要するという困難
性がある。

これに対し、固定砥粒を用いた研磨は、所定の面精度を
有する研磨工具の少なくとも表面に砥粒を固定させてお
き、該工具を被研磨物に対し押圧しながら主として砥粒
のひっかきに基づき研磨を行なうものである。この固定
砥粒を用いた研磨方法では、研磨工具の表面精度が被研
磨物の表面精度に比較的忠実に反映されるので、研磨工
具の製作は遊離砥粒を用いた研磨の場合と比べて多少面
倒であるが、一旦工具を製作した後は容易に被加工物を
所定の表面精度に研磨できるという利点を有する。

しかして、上記固定砥粒による研磨において用いられる
研磨工具は、従来、砥粒保持部材（結合材）中に砥粒を
分散させた後に該結合材を硬化させ砥粒を固定すること
により製作されることが多く、該工具の被研磨物に当接
し研磨加工に関与する面は、高い表面精度が要求される
場合には後加工により所定の精度とすることが多かった
。

しかし、結合材硬化後の工具表面の加工は砥粒含有体の
加工であるので相当の困難性がある。また、この様な後
加工により全体的には所望の形状に近づけたとしても、
ミクロ的にはある砥粒の先端は所望の面から突出してい
たり、またある砥粒の先端は所望の面より引込んでいた
りすることがあり、十分に高い精度は得られない。

この様な従来の固定砥粒研磨工具を使用して研磨加工を
行なうと、十分に高い表面精度の実現が困難であるばか
りか、被研磨物表面に傷を生ぜしめることが多いという
問題点がある。

他方において、上記従来の固定砥粒研磨工具は砥粒保持
部材中に砥粒を均一に分散させたものが多かった。この
様な工具では、研磨加工面における砥粒分布も均一であ
る。この様な研磨工具では、研磨特性が限定されること
になる。以下、その理由を説明する。

第６図（ａ）〜（Ｃ）は研磨加工の一例を示す概略図で
ある。

第６図（ａ）は研磨加工時の外観図である。本図におい
て、３０は被研磨物であり、その上面が被研磨面であり
平面である。該被研磨物３０は支持手段３２により支持
固定されている。該支持手段は不図示の駆動手段により
上下方向のまわりに回転せしめられる。３４は砥粒を適
宜の結合材にて保持固定してなる研磨工具であり、上記
被研磨物３０上に位置する。該工具３４は支持手段３６
により支持固定されている。該支持手段は部材３８によ
り上方から点接触状態で位に保持され、上記被研磨物支
持手段３２の回転軸から適宜の距離りだけ離れた上下方
向軸のまわりに自転自在である。

以上の様な配置にて、被研磨物支持手段３２を回転させ
ると、つれ回りにより研磨工具３４が自転を開始し、適
宜の時間研磨加工が行なわれる。

第６図（ｂ）は研磨加工された被研磨物３０の平面概略
図であり、第６図（Ｃ）はそのＣ−Ｃ断面図である。研
磨工具３４が接触して研磨加工がなされた輪帯部分３０
ａが微小量除去されているのが分る。この研磨除去量分
布は、図示される様に、輪イｉ？部分３０ａの中央部分
が除去量が多い分布となっている。除去量は加工時間に
比例して変化するが、この様な傾向は変わらない。

従来の研磨工具により他の研磨除去量分′Ｉ１１を実現
しようとすれば、小さな研磨工具を用いて該工具を適宜
被研磨物３０の回転半径方向に揺動させる方法がある。

しかし、これによっても、たとえば輪帯部分３０ａの全
体にわたってほぼ均一な研磨を行ない第７図に示される
様な研磨除去量分布を得ることはできない。

以上の様に、従来の固定砥粒研磨工具では、輪帯部分の
研磨における研磨特性が特定のものに限定されてしまう
という難点がある。この様な限定された研磨特性は上記
の様な輪帯部分の研磨のみならず、その他の適宜の部分
的研磨及び全体的研磨においても同様である。

そこで、本発明は、傷等の表面欠陥を生ぜしめることな
しに良好な表面精度の研磨加工を行なうことができ更に
所望の研磨除去量分布に応じた研磨特性を有する研磨工
具を容易に得ることができる研磨工具の製作方法を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、以上の如き目的は、 磁性を有する研磨砥粒を基準面上に配し、該基準面側か
ら所望の強度分布にて磁力を作用させ上記研磨砥粒を基
準面に吸引して上記基準面上での砥粒分布を上記磁力強
度分布に対応する分布となし、しかる後に該基準面上の
砥粒を保持体に転写移行させることを特徴とする。研磨
工具の製作方法、 により達成される。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。

第１図（＆）〜（ｃ）は本発明による研磨工具製作方法
において使用される装置を説明するための図である。

第１図（ａ）において、２は基準体である。該基準体は
下側表面２ａがラッピング等により十分に高い精度の平
面（基準面）に加工され且つ十分細かい表面粗さとされ
ている。該基準体２はケーシングを構成しており、該ケ
ーシング内には複数の電磁石が配置されている。４は該
電磁石を構成するヨークであり、棒状磁性体からなり、
上下方向になる様に配置固定されている。

第１図（ｂ）は上記第１図（ａ）（７）Ｂ−Ｂ断面概略
図であり、上記ヨーク４の配置を示すものである０図示
される様に、ヨークは半径Ｒ１の円周上に等間隔に配に
された第１のグループと、半径Ｒ２の円周上に等間隔に
配置された第２のグループとからなる。これら２つの円
周は同心配置をなしている。

第１図（ａ）に示される様に、各ヨークには上下方向の
まわりにコイル６が巻回されており、該コイルと上記ヨ
ーク４とで電磁石が構成されている。

該電磁石は駆動部８により駆動される。上記第１グルー
プの電磁石は駆動部８内の電池１０、可変抵抗１２及び
スイッチ１４からなる第１の駆動回路により駆動され、
同様に上記第２グループの電磁石は駆動部８内の電池１
１、可変抵抗１３及びスイッチ１５からなる駆動回路に
より駆動される。各グループの電磁石のコイルには全て
同一の駆動電流が流れる様に配線がなされている。これ
により、上記各グループごとにコイル６に流す電流を適
宜調節することができる。

第１図（Ｃ）は上記第１図（ａ）におけるＣ−Ｃに沿っ
ての上記電磁石により生ぜしめられる磁力の強さ即ち磁
束密度の分布の一例を示す図である。第１グループのｉ
ｔｔ磁石に基づき点線工で示される磁束密度分布が生ぜ
しめられ、第２グループの電磁石に基づき点線■で示さ
れる磁束密度分布が生ぜしめられる。従って、実際には
これら２つの磁束密度分布を合成した実線で示される磁
束密度分布が得られる。尚、この磁束密度分布は、駆動
部８内の電池ｉｏ、ｉｔの電圧及び可変抵抗値を適宜設
定することにより所望の分布を得べく適宜調節すること
ができる。

ｍ２図〜第４図は上記第１図に示される装置を用いて行
なわれる本発明研磨工Ａ製作方法の一実施例を示す概略
工程図である。

先ず、上記駆動部８により電磁石を駆動して上記第１図
（ｃ）に示される様な磁束密度分布を得る。即ち、電磁
石駆動部８の可変抵抗１２．１３の抵抗値を適宜設定し
更にスイッチ１４．１５をＯＮ状態とする。これにより
電磁石が作用して、上記第１図（Ｃ）に示される゛様な
磁束密度分布が得られる。そして、基準体２を磁性研磨
砥粒２０に接近させて基準面２ａに該研磨砥粒を吸引す
る。磁性研磨砥粒としては、たとえばダイヤモンド砥粒
の表面にニッケルをコーティングしたものが例示される
。

ノ、（型面２ａに吸引された砥粒は、第２図に示される
様に、上記磁束密度分！ｉに対応して分布する。そして
、場合によっては高密度部分には２層以上の砥粒層が形
成される。ここで、砥粒は細長い向きが、上下方向にな
る様にそろえられる。

この様な砥粒分布を迅速に得るために、不図示の手段に
より、！！準体２に対し振動その他の外力を１ｊえても
よい。

次に、以上の様にして所望の分布とされた砥粒の保持さ
れている基準体２を、第３図に示される様に、電磁石を
作用させたままで、砥粒保持部材２２に当接させ、適宜
の圧力で押圧する。第３図において、砥粒保持部材２２
は台皿２４により支持されている。保持部材２２はたと
えばタールピッチの様な粘弾性体である。該ピッチは５
０〜６０℃に加熱されて軟化状態とされている。尚、台
皿２４は回転対称であり、上記抑圧の際には該台皿の中
心軸と上記基準体２の中心軸とを一致させる。

この抑圧においても、砥粒の分布密度はかわらない、但
し、第２図の状態で砥粒２０が２層以上となっている部
分では該２層目以上の砥粒はピッチによる抵抗を受けて
第１層目へと移行する。これにより、基準面２ａに当接
する砥粒の分布密度が上記第１図（Ｃ）に示される磁束
密度に対応するものとなる。

この抑圧状態で自然冷却または強制冷却により保持体ピ
ッチを硬化させる。

次に、駆動部８のスイッチ１４．１５をＯＦＦ状態とし
て電磁石の作用を停止した後に、基準体２を除去すると
、第４図に示される様に、保持体２２の表面部に研磨砥
粒２０が転写され固定保持されて、固定砥粒研磨工具が
得られる。

本実施例において、上記第３〜４図の工程で、上下方向
を逆にして行なってもよい。

以−Ｌの様にして得られた工具は、基準面の転写による
ため、砥粒２０の先端部により形成される面は基準面の
形状に対応して正確な平面とされており、突出砥粒がな
いことはもちろんのこと、更に磁力により確実に位置決
めされているので、引込んだ砥粒も存在しない、その上
、研磨砥粒２０は磁力の作用で表面に対し垂直の方向に
配列されているので、研磨効率は極めて良好である。ま
た、被研磨物を研磨除去する能力は砥粒分布に対応して
おり、上記実施例の場合、中央部よりも周辺部の方が研
磨除去能力が高い。

第５図は上記本実施例により得られた工具を用いて、１
−２第６図と同様にして適宜の時間輪帯部分３０ａの研
磨加工がなされた被研磨物３０の断面図であり、−上記
第６図（ｃ）と同様の図である。第５図に示される様に
、従来の研磨工具を用いた第６図（Ｃ）と比較して、輪
帯部分３０ａが全体的に均一に研磨除去されていること
が分る。

上記実施例においては研磨工具の研磨作用面が平面であ
り従って基準面が平面である場合が例示されているが、
未発［月は研磨工具の研磨面が平面以外の凹または凸の
球面または非球面の場合にも適用できることはもちろん
である。この場合には凹凸逆の対応する曲面の基準面を
もつ基準体２を用いればよい。

上記実施例では研磨工具が輪帯部分の研磨に利用される
例を示したが、本発明方法により製作される研磨工具は
その他の適宜の様式の部分的研磨あるいは全面研磨に利
用できることはいうまでもない。

また、上記実施例では基準体内の電磁石を２つのグルー
プとしたが、所望の研磨特性を有する工具を製作するた
めに３つ以」−のグループとして各グループを独立に駆
動してもよい。

上記実施例では砥粒保持部材２２としてタールピッチを
例示したが、本発明においては、該保持部材としては、
その他のピッチや更にその他の適宜の結合材を利用でき
る。この様な結合材としてはたとえば塩化ビニロールや
ポリプロピレン等の熱可塑性プラスチックスが例示でき
、これらを用いる場合には、転写時にそれぞれ適宜の温
度に加熱して適度に軟化させる。

本発明における研磨砥粒の粒径は、所望の表面粗さの程
度に応じて適宜法めることができ、光学面を得るための
微小粒線から艶消し面程度更には研削面と称される表面
粗さを得るための粒径までのいづれであってもよい。

［発明の効果コ 以上の様な本発明によれば、磁力の分布を適宜調節する
ことにより、所望の除去量分布に応じた研磨工具を容易
に得ることができる。

また１以上の様な本発明によれば、砥粒先端が所望の形
状の面に正確に適合している固定砥粒研磨工具を製作す
ることができ、従ってたとえ砥粒粒径の分級が不十分で
あっても傷等の表面欠陥を生ぜしめることなしに良好な
表面精度の研磨加工を行なうことが可能となる。

また、本発明によれば、砥粒は磁力の作用により基準面
に対しほぼ直角に配置されるので５表面に対し研磨砥粒
がほぼ直角に配置された研磨効率の良好な研磨工具が得
られる。

更に５本発明によれば、基準面への砥粒吸引の際の磁力
及び／またはその他の外力を適宜３１節することにより
砥粒の分布密度を適宜設定できるので、所望の集中度を
有する工具を容易に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明による研磨工具製作方法
において使用される装置を説明するだめの図である。 第２図〜第４図は本発明による研磨工具製作方法を示す
概略工程図である。 第５図及び第７図は研磨加工された被研磨物の断面図で
ある。 第６図（ａ）〜（ｃ）は研磨加工の一例を示す概略図で
ある。 ２二基型体、　　　　　　２ａ：基準面。 ４：ヨーク、　　　　　　６：コイル、８：駆動部、　
　　　　　２０：研磨砥粒、２２：砥粒保持部材、　　
２４：台皿、３０：被研磨物、　　　３０ａ：輪帯部分
。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性を有する研磨砥粒を基準面上に配し、該基準
   面側から所望の強度分布にて磁力を作用させ上記研磨砥
   粒を基準面に吸引して上記基準面上での砥粒分布を上記
   磁力強度分布に対応する分布となし、しかる後に該基準
   面上の砥粒を保持体に転写移行させることを特徴とする
   、研磨工具の製作方法。
2. （２）基準面上にて砥粒分布を形成するに際し、該砥粒
   に対し磁力以外の外力を与える、特許請求の範囲第１項
   の研磨工具の製作方法。
3. （３）基準面に対し振動を与えることにより磁力以外の
   外力を発生させる、特許請求の範囲第２項の研磨工具の
   製作方法。
4. （４）保持体に対する砥粒の転写移行が、砥粒に対し磁
   力を作用させた状態で軟化保持体を基準面に押圧し、次
   いで該保持体を硬化させ、しかる後に砥粒に対する磁力
   の作用を停止して上記基準面を保持体から離隔させるこ
   とにより行なわれる、特許請求の範囲第１項の研磨工具
   の製作方法。