JPS63232936A - 研磨方法及び研磨工具 - 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］ 本発明は研磨方法及び研磨工具に関し、特に振動エネル
ギーを利用して研磨する研磨方法及び該研磨方法で用い
られる研磨工具に関する。この様な研磨は、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］ 一〇Ｑに、レンズ、プリズム及びミラー等の光学素子は
、ガラス等の素材を所定の形状に整形した後に、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、遊離砥粒を用いた研磨方法が採用
されることが多い、遊離砥粒は適宜の液体中に分散せし
められた研磨剤の形態にて使用されることが多く、研磨
工具と被研磨物との間に該研磨剤を供給しながら被研磨
物に対し研磨工具を摺動させて研磨が行なわれる。

この様な研磨においては、所望の表面精度が得られる様
に研磨条件が適宜設定されるのであるが、場合により次
第に表面精度がくずれてくることがあり、この場合には
修正研磨が必要となる。

被研磨面が非球面の場合は特にその傾向が大きい。

即ち、光学素子としては、従来より一般にＲｆｅ面が平
面または球面のものが広く用いられているが、近年、次
第に光学的性能の向上や特殊な特性が要求されるにつれ
て平面及び球面以外の機能面（いわゆる非球面）を有す
る光学素子が製造される様になっている。非球面形状と
しては光軸のまわりに回転対称な面はもちろんのこと光
軸のまわりに回転非対称な面もある。この様な非球面形
状はたとえば数値制御による研削加工により創成され、
鎖部をその表面形状精度をできるだけくずさない様にし
て表面粗さを次第に小さくすべく研磨が行なわれる。従
って、非球面の研磨においては特に表面精度が低下しや
すいので修正研磨の必要性が高くなる。

修正研磨は、従来、比較的小さな研磨工具を用いて被研
磨面を部分的に上記同様に研磨することにより行なわれ
ている。しかし、この方法では表面精度維持の観点から
被研磨物に対する研磨工具の相対的移動速度及び移動ス
トロークをあまり大きくすることができず、従って研磨
効率が低いという問題点がある。

一方、効率良く研磨するための方法として、超音波加工
がある。超音波加工は、被研磨物と工具との間に砥粒を
介在させて工具に対し超音波振動を与え該工具を被加工
物に対し適宜の圧力で押圧しすることにより主として砥
粒による被研磨物の微小押し割りにより大きな効率にて
研磨を行なうものである。

しかしながら、この様な従来の超音波加工では良好な表
面形状精度及び表面粗さ精度を得ることができないとい
う難点がある。

そこで、本発明は良好な効率にて研磨を行ない、且つ被
研磨物を良好な表面精度及び良好な表面粗さ精度に仕上
げ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、 研磨砥粒を含む研磨剤を被研磨物と研磨工具との間に介
在させ、該工具を振動させて研磨剤中の研磨砥粒を被研
磨面に対し斜め方向から衝突させて研磨することを特徴
とする、研磨方法、により達成される。

また、本発明によれば、この様な研磨方法の実施に直接
使用される工具として、 研磨剤に対し作用する作用部と該作用部を一方向に振動
させる駆動手段とを有し、上記作用部が全体的基準形状
において少なくとも振動方向に対し斜めの部分を有する
ことを特徴とする、研磨工具、 が提供される。

［実施例］ 以下１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図は本発明による研磨方法の第１の実施例の説明図
である。

第１図において、２は研磨槽であり、該研磨槽中には被
研磨物支持台４が配置されている。該支持台上には被研
磨物６が固定支持されている０本実施例では、該被研磨
物は平行平面板状体であり、その表面は前加工により適
宜の表面粗さとされている。研磨槽ｚ中には研磨剤８が
満たされている。該研磨剤はたとえば水中に所望の粒径
の酸化セリウム等の研磨砥粒を分散したものからなる。

１０は研磨剤循環手段であり、上記研磨槽２中の研磨剤
を研磨位置へ循環供給させるためのものであり、ポンプ
を含んでいる。

１２は研磨工具であり、該工具は保持部材１４により保
持されており、該保持部材は研磨工具姿勢制御装置１６
に接続されている。

上記研磨工具１２は、ＰＺＴ等の圧電材料からなる超音
波振動子を含む振動発生部１２ａ、該振動子の振動駆動
のための超音波発振器１２ｂ、上記振動発生部１２ａに
接続されたホーン１２ｃ、及び該ホーンの先端に付設さ
れた作用部１２ｄを含んでなる。上記超音波振動子の振
動方向は矢印■方向であり、これは被研磨物６の被研磨
面に対し角度Ｏだけ傾いた方向である。

第２図（ａ）は上記研磨工具作用部１２ｄの拡大図であ
り、第２図（ｂ）はそのＢ視図である。

作用部１２ｄは振動方向と角度θだけ傾いた面Ｓに沿っ
た全体的基準形状をなし、更に、該振動方向■と角度α
をなす小領域２０が多数形成された断面鋸歯状の段階形
状をなしている。該鋸歯のピッチは適宜定めることがで
きるが、研磨砥粒の粒径に応じて定めるのが好ましい、
角度αは０度から１８０度までの範囲で適宜設定できる
が、好ましくは９０度の前後である。

研磨時には研磨剤循環手段１０を作動させて研磨剤８を
研磨位置へと供給させながら、超音波発振器１２ｂを作
動させ、振動子を振動させる。これにより振動発生部１
２ａの振動がホーン１２ｃにより増幅されて所望の振幅
となり、作用部１２ｄが所定の振幅で矢印Ｖ方向に振動
する。

第３図は研府作用を説明するための図である。

研磨工具の作用部１２ｄは、その全体的基準形状面Ｓが
被研磨面と平行とされ且つ該被研磨面から距離すだけ隔
てられた位置に配置されている。

この様な配置は上記姿勢制御装置１６により設定される
。工具作用部１２ｄは振動により振幅ａ（ストローク２
ａ）でＶ方向に破線位置と一点鎖線位誼との間を往復移
動する。数値ａ、ｂは作用部１２ｄが最も被研磨物６に
接近した破線位置においても該研磨面に接触しない様に
設定される。

これにより、該作用部に隣接する研磨剤８中の研磨砥粒
は振動方向に被加工物６の方へと加速され、被研磨面に
衝突する。かくして、作用部１２ｄに対応する被研磨面
部分りの研磨がなされる。

この際、研磨剤の流れは振動方向Ｖに沿って生ずるため
、一旦研磨加工に関与した研磨砥粒を含む研磨剤は直ち
に研磨位置外（即ち部分りより左方側）へと移動する。

そして、該工具作用部１２ｄの下方には右方側から新規
研磨剤が研磨位置へと供給され、良好な効率にて研磨が
行なわれる。

以上の様にして、ある部分の研磨が終了したら、次いで
工具姿勢制御装置１６を水平方向へと移動させて同様に
研磨を行なう、この移動を連続的に行ないながら継続し
て研磨を行なってもよい。

尚、上記研磨において、被研磨物６が比較的硬い材料か
らなる場合には上記振幅ａ及び角度θを比較的大きくし
、被研磨物６が比較的軟い材料からなる場合には上記振
幅ａ及び角度θを比較的小さくする。また、所望の表面
粗さが比較的小さい場合には、研磨砥粒を適宜設定する
ことの他に、上記振幅ａ及び角度０を比較的小さくする
。

第４図及び第５図はそれぞれ本発明による研磨方法の第
２の実施例及び第３の実施例の説明図である。これらの
図において、上記第１〜３図におけると同様の部材には
同一の符号が付されている。

上記第１実施例では被研磨物６の被研磨面の形状が平面
である場合が示されているが、第２実施例では被研磨面
が凸面の場合が示されており、第３実施例では被研磨面
が凹面である場合が示されている。これらの実施例にお
いては、工具作用部１２ｄの全体的基準形状面Ｓが被研
磨面形状に対応した球面形状とされている。即ち、ｔｊ
ＩＪ４図の場合には被研磨面の曲率半径をＲとして面Ｓ
の曲率半径が（Ｒ＋ｂ）であり、第５図の場合には被研
磨面の曲率半径をＲとして面Ｓの曲率半径が（Ｒ−ｂ）
である。

これらの場合には、研心位詮移動のため被研磨物６及び
／または研磨工具１２を移動させる際の移動が球面に沿
った移動である点で上記第１実施例と異なるが、その他
の研磨動作は第１実施例と同様である。

第６図（ａ）は本発明による研磨方法の第４の実施例の
説明図であり、第６図（ｂ）はそのＢ親図である。

本実施例では、研磨工具作用部１２ｄが振動方向Ｖを軸
とした回転対称体である球面形状とされている０作用部
１２ｄには振動方向に適宜の深さの多数の小孔２２が形
成されている１本実施例の場合も上記第１〜３実施例の
場合と同様の研磨動作がなされる。

本実施例によれば、被研磨物６の被研磨面形状に自在に
適合して所望の研磨を行なうことが可能である。この場
合には、工具と被研磨物６との相対的移動を被研磨面形
状に応じた適宜の様式で行なえばよい。

また１本実施例では、研磨工具１２を振動方向のまわり
に適宜の速度で回転させながら研磨を行なうこともでき
る。これにより研磨剤８の流動が更に高められ、研磨位
置への新規砥粒の供給が更に良好となる。

第７図は本実施例において工具１２を非回転状態で使用
した場合の被研磨面の研磨除去効率分布（ａ）と本実施
例において工具１２を回転状態で使用した場合の被研磨
面の研磨除去効率分布（ｂ）との比較を示すものである
０図示される様に、非回転状態の場合には比較的狭い領
域が高い効率で研磨され、その周辺部では研磨効率は急
激に低下する。これに対し、回転状態の場合には非回転
状態の場合に比し比較的広い範囲で良好な研磨効率を得
ることができる。従って、目的に応じて回転の有無を適
宜法めればよい。

本発明において、研磨剤中に含まれ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径から艷消し面程度更には
研削面と称される表面粗さを得るための粒径までのどの
様なものでもよい。

［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、研磨工具を被研磨物に対し
実質上移動させることなしに、良好な効率にて研磨を行
ない、且つ被研磨物を良好な表面精度及び良好な表面粗
さ精度に仕上げることができ、特に被研磨物の部分的研
磨に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による研磨方法の説明図である。 第２図（ａ）は研磨工具作用部の拡大図であり、第２図
（ｂ）はそのＢ親図である。 第３図は研磨作用を説明するための図である。 第４図及び第５図はいずれも本発明による研磨方法の説
明図である。 第６図（ａ）は本発明による研磨方法の説明図であり、
第６図（ｂ）はそのＢ親図である。 第７図は被研磨面の研磨除去効率分布を示す図である。 ２：研磨槽、　　　　　　６：被研磨物、８：研磨剤、
　　　　　　１２：研磨工具、１２ａ：振動発生部、　
　１２ｂ：発振器、１２ｃ：ホーン、　　　　１２ｄ：
作用部。 代理人　　弁理士　　山　下　積　平 第１図 第３図 り 第４μｌ　　　第５図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）研磨砥粒を含む研磨剤を被研磨物と研磨工具との
   間に介在させ、該工具を振動させて研磨剤中の研磨砥粒
   を被研磨面に対し斜め方向から衝突させて研磨すること
   を特徴とする、研磨方法。
2. （２）研磨工具を被研磨面に対し斜め方向に振動させる
   、特許請求の範囲第１項の研磨方法。
3. （３）研磨剤に対し作用する作用部と該作用部を一方向
   に振動させる駆動手段とを有し、上記作用部が全体的基
   準形状において少なくとも振動方向に対し斜めの部分を
   有することを特徴とする、研磨工具。
4. （４）作用部が全体的基準形状に対して斜めの複数の小
   領域を有する、特許請求の範囲第３項の研磨工具。
5. （５）作用部が振動方向のまわりに回転対称な全体的基
   準形状をなす、特許請求の範囲第３項の研磨工具。
6. （６）作用部を振動方向のまわりに回転させる駆動手段
   を有する、特許請求の範囲第５項の研磨工具。