JP3787457B2 - Polishing tool - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズやミラー等の光学素子を研磨する研磨装置に使用される研磨工具に関し、特に、光学素子の非球面形状を研磨する際に使用される被加工面よりも小径の研磨工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
球面形状や非球面形状をもつレンズやミラー等の光学素子の表面を精密に仕上げるための研磨加工においては、光学素子の仕上げ面の表面粗さの向上や、光学素子の性能を著しく低下させる小周期のうねり(リップル)の平滑化を目的として、ポリシャにピッチを材料とした研磨工具が多く使われている。
【0003】
これらの光学素子の非球面形状を研磨するための従来の研磨工具は、図20に図示するように構成されており、研磨面に複数の凸部を有するピッチを用いたポリシャ102は、工具基台(工具シャンク)104に支持されたゴム等の弾性体103に直接貼り付けられている。この弾性体103は、研磨工具101のポリシャ102が非球面形状のどの場所にも追従しうるようにするためのものであり、また、非球面上の小周期のうねり(リップル)を平滑化する目的で使用する研磨工具は、被加工物の被加工面よりも小径に形成されたものが用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
非球面量が大きな光学素子を研磨する場合、被加工面は場所ごとに曲率が大きく変わるため、工具形状の必要変形量が大きくなるけれども、従来の研磨工具においては、ポリシャは、弾性体に一体的に形成され、しかも弾性体の表面を全面覆っているため、ポリシャが硬い場合には、ポリシャの変形量が規制され、弾性体も自由に動くことができず、大きな変形量を確保することが困難であった。すなわち、必要変形量が大きくなると、変形量に対して工具が剛性的に強く、被加工面の非球面形状によっては、面の形状に倣って変形することができず、工具内の接触状態が場所により不均一になり、工具内の圧力分布が被加工面の場所によって異なることになり、研磨後の形状を劣化させるという欠点があった。
【0005】
このために、研磨工具のポリシャ面を非球面形状に確実に倣わせるためには、ゴム等の弾性体の硬度を下げるか、あるいは、より変形を大きくしうるように弾性体の厚みを厚くする必要がある。
【0006】
しかし、ポリシャのバックアップとなる弾性体の硬度が低くなるにしたがって被加工面上の小周期のうねりが平滑化しにくくなるという事実がある。すなわち、平滑化したいうねり頂部に対して、工具が均一に接触しない現象が発生し、うねりの平滑化能率が悪いという欠点が生じる。また、非球面の形状変化に追従させるために、工具径を小さくするということが考えられるが、工具径を小さくすればするほど、うねりの平滑化能率が低下し、研磨時間が大幅に長くなるという欠点があるとともに、平滑化したいうねりの周期によっては、うねりを平滑化することができなくなる。すなわち、効率良くうねりを平滑化するためには、あまり工具径を小さくすることはできない。
【0007】
また、従来の研磨工具において用いられているピッチを材料としたポリシャは脆く、割れが発生しやすいという欠点をもっており、特に、前述した従来の研磨工具のような構成においては、ピッチポリシャはゴム等の弾性体に直接貼り付けられているために、研磨時の運動による弾性体の変形でピッチポリシャに応力が作用し、研磨中にポリシャが破壊してしまうという問題点がある。この現象は、特に、研磨時の横方向(工具運動方向)の動き、すなわちせん断方向の応力による影響が大きい。
【0008】
このような横方向の変形を少なくするために、弾性体の硬度を上げるか、あるいは、弾性体の変形や歪みを少なくするために、弾性体の厚みを薄くするなどの対策も考えられるが、この場合には、前述したように、弾性体の変形量が少なくなるためにポリシャを被加工物の非球面形状に追従させ倣わせることが困難になる。
【0009】
このように非球面形状を研磨する際には、研磨工具の弾性体部分は相矛盾する特性を満足しなければならない。
【0010】
そこで、本発明は、上記のような従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、曲率変化の大きい非球面形状の研磨に際して、ポリシャの割れや破損を生じさせることなく、被加工面の曲率変化に追従することができかつ小周期のうねりの平滑化を効率良く行なうことができる研磨工具を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の研磨工具は、ポリシャと、該ポリシャを保持する弾性体と、前記ポリシャを保持する前記弾性体を取り付ける円柱状の工具基台を備えた研磨工具において、前記ポリシャと前記弾性体との間に面に垂直方向には変形可能であるが面と同方向には変形し難い剛性を有する格子状の板状部材が介在されており、前記ポリシャは複数の独立したポリシャ小片で構成されているとともに前記弾性体は複数の独立した弾性部片で構成され、前記各ポリシャ小片と前記各弾性部片とは前記格子状の板状部材を間に挟んで相対する部位にそれぞれ取り付けられており、隣り合う前記弾性部片の間には、荷重方向に対し直角方向に倒れ防止用の倒れ防止壁が設けられていること、を特徴とする。
【0012】
【作用】
本発明の研磨工具によれば、曲率変化が大きな非球面などの被加工面を研磨する場合において、ポリシャ研磨面は、曲率が大きく変化する被加工面であっても被加工面の形状にスムーズに追従することができ、ポリシャ研磨面全面が被加工面に均一に当たり、形状劣化を生じることなく、被加工面全面を均一に研磨することができる。さらに、ポリシャ研磨面は、小周期のうねりの凹凸形状に追従することなく、うねりを効率良く平滑化することができ、レンズやミラー等の光学素子の非球面形状を高精度に研磨することができる。特に、工具径をうねりの周期の2倍以上とすることにより、うねりを容易にかつより効率良く平滑化することが可能となる。
【0013】
また、ポリシャを複数の独立したポリシャ小片で構成するとともに弾性体も同様に複数の独立した弾性部片で構成し、これらを面に垂直方向には容易に変形可能であるが、面と同方向には変形し難い剛性を有する格子状の板状部材に取り付けることにより、ポリシャ研磨面の変形量を大きくすることができ、被加工面の大きな形状変化に対しても速やかにスムーズに追従することができる。このため、ポリシャ研磨面は、被加工面の形状に倣って変形するため、被加工面に全面均一に当たり、均一な研磨を行なうことができ、また、研磨による形状変化を起こすこともなく、さらに、うねりも効率良く平滑化することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1は第1の参考例の研磨工具の断面図であり、図2は第1の参考例の研磨工具に用いる板ばね部分の平面図であり、図3は第1の参考例の研磨工具の変形例を示す断面図である。
【0016】
本参考例の研磨工具1は、図1に図示するように、ポリシャ2、薄い板状部材3、弾性体4および工具基台(工具シャンク)5から構成され、工具基台5は、金属等で、被加工物の被加工面に対して十分小さい径を有する円柱状に形成され、工具径をφ20mmとする。工具基台5の被加工物と対向する面には、厚みが2mmのポリクロロプレンゴムからなる弾性体4、さらに、薄い板状部材としての厚さが約0.05mm程度の板ばね状の金属板(以下、単に板ばねともいう。)3、厚さが0.5mmのピッチで形成されたポリシャ2が順次貼り付けられた構成となっている。
【0017】
薄い板状部材としての板ばね3は、図2に図示するように、中央セグメント3aとそれを取り囲む6個の周辺セグメント3bとから形成され、中央セグメント3aと6個の周辺セグメント3bはそれぞれ細い径方向の帯状体3cで連結され、また、6個の周辺セグメント3bは隣接する周辺セグメント同士がそれぞれ細い周方向の帯状体3dにより連結されている。これらの中央セグメント3aと周辺セグメント3b、および径方向帯状体3cと周方向帯状体3dは、φ20mmの一枚の薄板をエッチング加工することによって作製される。板ばね3は、このような形状により、垂直方向(板ばね面に対して直角方向)およびねじれには容易に変形可能であるが、横方向(板ばね面と同じ方向)および円周方向には変形しにくい構造になっている。また、板ばね3の材質としては、SUS、ばね鋼、またはリン青銅等を用いることができ、その厚みは約0.03〜0.2mmが望ましい。
【0018】
ポリシャ2を構成するピッチは、複数の凸部からなる形状パターンを有するポリシャであって、凸パターンに応じた転写板を転写型と工具の間に挟み、ピッチを取り付ける工具基台に合わせ、ピッチをその軟化温度に加熱し工具基台5側にピッチを転写し形成される。この際、工具基台5側には予めゴム等の弾性体4が焼き付けられており、さらに、弾性体4の上に図2に図示するような形状の板ばね3が接着剤によって貼り付けられている。より接着の信頼性を向上するために、この板ばね3のピッチ成形面には予め溶剤に溶かした液体状のピッチを一様に塗布し、その上にピッチを転写成形してもよい。
【0019】
本参考例の研磨工具1は、以上のように構成されており、ポリシャ2と弾性体4との間に、軸方向(工具を被研磨面に押し付ける方向)には柔軟で、横方向(研磨の運動方向)には強度(剛性)をもつ薄い板状部材としての板ばね(金属板)3を介在させることにより、研磨中にせん断力によってピッチポリシャが破壊するという恐れもなく、かつ曲率が大きく変化する非球面などを研磨するときでもポリシャを一様に被加工面に接触させることが可能となる。
【0020】
すなわち、図4の(a)および(b)に図示するように、被加工面Lの形状が非球面であって、研磨する場所において部分的に曲率が変化している被加工面Lを本参考例の研磨工具1を用いて研磨する場合において、板ばね3は軸方向にほとんど剛性がないために、ポリシャを弾性体に直接形成した場合と変わりなく、弾性体4が充分な役目を果たして軽い荷重でも被加工面の形状に沿って変形する。これにより、ポリシャ研磨面は、曲率が変化する被加工面Lであっても被加工面Lの形状にスムーズに追従することができ、ポリシャ研磨面全面が被加工面Lに均一に当たり、全面を均一に研磨することができる。これによって、被加工面Lの曲率が場所によって異なるような面を研磨しても、研磨後の形状精度を高精度に仕上げることができる。また、図4の(c)に図示するように、工具径Dの1/2以下の周期(ピッチ)Pをもつうねり(リップル)に対しては、ポリシャ2は、板状部材としての板ばね3と弾性体4との作用により、うねりの凹凸形状に追従することなく、うねりを平滑化することができる。
【0021】
実際の研磨に際しては、研磨工具を、図示しない揺動機構により揺動運動させながら、図5に図示するような走査軌跡により、被加工面L上を全面走査させることによって均一な除去を行なった。ここで、研磨工具の運動は、公転運動でも同じ結果が得られた。また、ポリシャの接触面全面の研磨速度が一定となるように、研磨工具の公転と自転運動と組み合わせて研磨することも可能である。
【0022】
このように研磨を行なう際に、被加工面Lとポリシャ(ピッチ)との間に相対速度が生じ、それに伴なってせん断力が発生し、このせん断力によって前述のポリクロロプレンゴムからなる弾性体3は横方向に大きく変形する。しかし、ピッチからなるポリシャ2と弾性体4との境界部分には板ばね3が介在し、この板ばね3がポリシャ2を変形させようとする力を保持する。このためにポリシャ2が大きく変形することがなく、ポリシャ(ピッチ)2の割れを防止することができる。
【0023】
また、前述した参考例における薄い板状部材としての板ばね3に代えて、図3に図示するように、厚み0.2mm〜1mm程度のポリウレタン発泡シート3xを用いることもできる。研磨加工時に生じる横方向のせん断力をポリウレタン発泡シート3xの引っ張り強度にて受けるようにするものである。
【0024】
この変形例の場合においても、工具基台5側に予めゴム等の弾性体4が焼き付けられており、その上にφ20mmで厚み0.5mmのポリウレタン発泡シート3xが接着剤によって貼り付けられる。そして、その後に前述した参考例と同様にポリシャ2が形成される。
【0025】
なお、ポリシャ2と弾性体4との間に介在させる板状部材3xとしては、ポリウレタン発泡シートに限定されるものではなく、それに相当するような特性(引っ張り強度、柔軟性、接着剤およびピッチとの相性)をもつものであれば、その他のものでもよい。
【0026】
以上のように図1および図3に図示する参考例においては、研磨工具のピッチと弾性体の間に、軸方向(工具を被研磨面に押し付ける方向)には柔軟で、横方向(研磨の運動方向)には強度(剛性)をもつ板ばね、あるいはシートを挟み込んだ構成であるので、研磨中にせん断力によってポリシャが破壊されるという恐れもなく、そして、ローカル的に曲率が変化している非球面形状の被加工物を研磨する場合にも、前述したように、被加工面の非球面形状にスムーズに追従して沿わせることができ、被加工面を均一に研磨することができ、さらに、工具径の1/2以下の周期(ピッチ)をもつうねりに対して、ポリシャ研磨面は、うねりの凹凸形状に追従することなく、うねりを平滑化することができる。
【0027】
次に、第2の参考例の研磨工具について、図6ないし図9を参照して説明する。
【0028】
図6の(a)は第2の参考例の研磨工具の断面図であり、同(b)は同研磨工具におけるポリシャの端面図であり、図7の(a)および(b)は本発明の第2の参考例の研磨工具に用いることができる板状部材の平面図であり、図8の(a)は本発明の第2の参考例の研磨工具の変形例を示す断面図であり、同(b)は同研磨工具のポリシャの端面図である。
【0029】
図6の(a)および(b)において、本参考例の研磨工具11は、ポリシャ12、薄い板状部材(板ばね等の金属板)13、弾性体14および工具基台(工具シャンク)15から構成され、工具基台15は、金属等の磁性体で、被加工物の被加工面に対して十分小さい径を有する円柱状に形成され、さらに、被加工面上の除去したいうねりの周期(ピッチ)の2倍以上の径を有することが好ましく(図9の(c)参照)、例えば、うねりの周期が10mmであるような場合には、工具径をφ20mm以上とする。
【0030】
本参考例の研磨工具に使用されるポリシャ12には、厚みが0.5mm〜1mmに形成されたピッチを使用し、このポリシャ12は、図6の(b)に図示するように、円周方向に独立した複数のポリシャ小片12a、すなわち、中央部から放射状に延びる複数の線により分離された形状に相当する6個に分割配置されたポリシャ小片12aから構成されている。そして、厚みが3mmのポリクロロプレンゴムからなる弾性体14もポリシャ12と同様に分割配置された6個の弾性部片14a(図示しない)に形成されている。
【0031】
ポリシャ12と弾性体14との間に挟みこまれる板状部材としての板ばね13は、厚さが0.05mm程度のSUSの板ばねが使用される。複数個に分割されたポリシャ小片12aおよび弾性部片14aは、この板ばね13により、それぞれ完全に独立して動くのではなく、ポリシャが一体であるようにすなわち一つの工具として作用するように構成している。
【0032】
以上のように構成された本参考例においては、ポリシャ12および弾性体14を複数に分割することにより、従来の研磨工具に比べて変形量を大きくすることができ、図9の(a)および(b)に図示するように、ポリシャ研磨面は、曲率の異なる被加工面であっても被加工面の形状にスムーズに追従できるようになる。そして、複数のポリシャ小片12aおよび弾性部片14aを板ばね13で連結することにより、複数のポリシャ小片12aは、それぞれが個々に独立して動くことがなく、複数のポリシャ小片12aが一体となって作用する。このため、工具径Dの1/2以下の周期(ピッチ)Pをもつうねりに対しては、図9の(c)に図示するように、ポリシャ12が一体的にうねりに作用することとなり、ポリシャ12が一体の従来例に比べてもうねりの平滑化能率を低下することなく、うねりを平滑化することができる。このように、非球面量が大きく被加工面の曲率が場所によって大きく変化する面を研磨する場合でも、形状変化がなく、さらに、うねりを平滑化することができる。
【0033】
また、ポリシャ12の材質としては、ピッチの他に、発泡ウレタンゴムやシリコンゴムを用いることもでき、弾性体としては、ポリクロロプレンゴム、シリコンゴムなどのほかスポンジ状のゴムを用いることができる。
【0034】
また、板状部材としての板ばね13の材質としては、SUS、ばね鋼、リン青銅等を用いることができ、図7の(a)あるいは同(b)に図示するように、形状の変化量に対して十分変化できる形状とすることも可能である。
【0035】
すなわち、板ばね13は、図7の(a)あるいは同(b)に図示するように、分離された複数のポリシャ小片12aに対応するように6個のセグメント13aに区分され、これらのセグメント13aは、中央部に設けられた貫通穴13bとポリシャ小片や弾性部片が位置しない部分に対応する部分に貫通穴13bからそれぞれ放射状に延びる複数のスリット13cとによって分割され、図7の(a)に図示する板ばね13の各セグメント13aは、その中央部の貫通穴13bの周りとスリット13cの端部に位置する外周部において連結されており、同(b)に図示する板ばね13の各セグメント13aは、中央部の貫通穴13bから放射状に形成されたスリット13cの中間部の一部で互いに連結されるように形成されている。板ばね13は、このような形状とすることにより、垂直方向(板ばね面に対して直角方向)には容易に変形可能であるが、横方向(板ばね面と同じ方向)には変形しにくい構造となり、被加工面の大きな形状変化に対しても速やかにスムーズに追従することを可能にする。
【0036】
また、ポリシャの形状は、図8の(a)および(b)に図示するように構成することもできる。すなわち、円周方向に分離するとともに径方向にも分離し、独立したポリシャ小片12xaの個数を多くして、非球面の大きな形状変化にもさらにスムーズに追従することができるようになる。このとき、ポリシャ12xの大きさは前述した例と同様にうねりの周期の2倍程度の径とし、φ20mmとした。また、弾性体14xも、ポリシャ小片12xaと同形状に分離し、板ばね13xにおいても、ポリシャ12xのポリシャ小片12xaと同様のセグメントに分割することができる。
【0037】
以上のように構成した研磨工具を用いた実際の研磨に際しては、図5に図示すると同様に、研磨工具が、図示しない揺動機構により揺動運動しながら、被加工面上を全面走査することによって均一な除去を行った。
【0038】
以上のように、図6ないし図9に図示する本参考例の研磨工具においては、ミラーやレンズ等の被加工面よりも小径とし、円柱形状の工具基台15上に複数の独立した弾性部片からなる弾性体14,14xを有し、該弾性体14,14x上に円板状の板状部材としての板ばね13、13xと、板ばね13、13x上に弾性体14,14xの位置に対応した複数の独立したポリシャ小片12a、12xaからなるポリシャ12、12xを有する。このため、研磨工具11により被加工面を研磨する際に、非球面量が大きく場所によって曲率変化が大きな被加工面を研磨する場合においても、ポリシャ研磨面は、被加工面の形状に倣って変形する。その結果、被加工面に全面均一に当たり、均一な研磨を行なうことができ、また、研磨による形状変化を起こすこともない。さらに、被加工面上の除去したいうねりの周期の2倍以上の径を有する工具により、目的とする工具径の1/2以下のうねりを平滑化することができる。すなわち、本参考例の研磨工具によれば、非球面レンズなどの光学素子を精度良く研磨することが可能となる。
【0039】
次に、本発明の第1の実施例の研磨工具について、図10ないし図15を参照して参考例とともに説明する。
【0040】
図10の(a)は第3の参考例の研磨工具の断面図であり、同(b)は同研磨工具の下面図である。
【0041】
図10の(a)および(b)において、本参考例の研磨工具21は、独立した複数のポリシャ小片22aからなるポリシャ22、複数のポリシャ小片22aをそれぞれ保持する複数の保持部分23aとこれらの複数の保持部分23aを縦横に連結する格子状の連結部分23bからなる板状部材23、独立した複数の弾性部片24aからなる弾性体24および工具基台(工具シャンク)25から構成されている。工具基台25は、好ましくは金属等の磁性体で構成され、被加工物の被加工面に対して十分小さい径を有する円柱状に形成され、工具径をφ30mmとする。
【0042】
本参考例の研磨工具におけるポリシャ22を構成するポリシャ小片22aとしては、径がφ4mmで厚みが0.5mm〜1mmの円柱形状に形成されたピッチを使用し、これらのポリシャ小片22aは、板状部材23の保持部分23a上にそれぞれ貼着され、格子状に整列される。なお、ポリシャ22を構成するポリシャ小片22aの材質には、ピッチの他に発泡ポリウレタンなどを用いることもできる。
【0043】
ポリシャ小片22aを保持する板状部材23は、厚みが0.05mmのSUS、ばね鋼あるいはリン青銅等の板ばねによって形成され、複数のポリシャ小片22aをそれぞれ保持する複数の保持部分23aとこれらの保持部分23aを縦横に連結する網目状の連結部分23bとから構成されており、格子状に形成されている。
【0044】
また、弾性体24を構成する複数の弾性部片24aは、厚みが3mmのポリクロロプレンゴム、シリコンゴムあるいはスポンジ状のゴム等で構成され、ポリシャ小片22aと同様の形状で径がφ4mm程度に形成されて、板状部材23を挟んでポリシャ小片22aに対応する位置にそれぞれ取り付けられ、そして、それぞれ工具基台25に貼着されている。
【0045】
このように、複数のポリシャ小片22aからなるポリシャ22と複数の弾性部片24aからなる弾性体24は、それらの間に挟みこまれる格子状の板状部材23にそれぞれ貼着された状態で、工具基台25に取り付けられている。したがって、複数個に分割されたポリシャ小片22aは、それぞれ完全に独立して動くことなく、複数のポリシャ小片22aは一体のポリシャであるように、すなわち一つのφ30mmの工具として作用するように構成されている。
【0046】
以上のように構成された本参考例の研磨工具21においては、ポリシャ22および弾性体23を複数に分割することにより、従来の研磨工具に比べて変形量を大きくすることができ、ポリシャ研磨面は、図11に図示するように、曲率が大きく異なる被加工面Lであっても被加工面Lの形状にスムーズに追従できるようになる。すなわち、非球面量が大きく被加工面の曲率が場所によって大きく変化する面を研磨する場合でも、ポリシャ研磨面が被加工面全面に均一に当たり、ポリシャ研磨面内の圧力分布を一様にすることができ、研磨後の形状変化が少なく、精度良く研磨することが可能となる。そして、複数のポリシャ小片22aおよび弾性部片23aを、格子状の板状部材23により連結することにより、複数のポリシャ小片22aが独立して個々に動くことがなく、複数のポリシャ小片22aが一体となってφ30mmの工具として作用するために、工具径の1/2以下、すなわち15mm以下の周期(ピッチ)をもつうねりに対しては、ポリシャ22が一体的にうねりに作用することとなり、ポリシャが一体の従来の研磨工具に比べても、うねりの平滑化能率を低下することなく、うねりを効率よく平滑化することができる。
【0047】
本参考例における研磨工具を用いた実際の研磨に際しては、図5に図示すると同様に、研磨工具が、図示しない揺動機構により揺動運動させながら、被加工面上を全面走査することによって均一な除去を行った。
【0048】
本発明の第1の実施例の研磨工具を図12に示す。本実施例の研磨工具は、弾性体24を構成する複数の弾性部片24aが研磨荷重方向のみに動くように、すなわち、横方向の動きを規制するように、隣り合う弾性部片24aの間に倒れ防止壁26を工具基台25上に設けている。なお、その他の構成は、図10に図示する第3の参考例と同様であり、同一部材には同一の符号を付してある。
【0049】
これらの倒れ防止壁26は、弾性部片24aの荷重方向に対し直角方向の動きを規制する。これにより、研磨加工時の研磨圧力を横方向に逃がすことがなく、研磨圧力を被加工面に効率よく作用させることができる。
【0050】
さらに、図13に図示するように、弾性体24を構成する複数の弾性部片として、コイルばね24xを用いることもできる。この例では、定常状態での長さが3mmのコイルばね24xを用いた。なお、その他の構成は、図10に図示する第3の参考例と同様であり、同一部材には同一の符号を付してある。
【0051】
さらに、弾性体の変形例として、図14に示すようなシリンダ手段とすることもできる。すなわち、工具シャンク25xにおいて、その表面に穿設した複数のシリンダ穴27に連通する圧力室28を形成し、複数個のシリンダ穴27には個々に独立して移動可能な可動体29をそれぞれ挿入してあり、圧力室28に加圧エアーを導入することにより、可動体29は図中下方向に加圧されている。これらの可動体29は、前述した実施例と同様に配置された格子状の板状部材23およびポリシャ小片22aにそれぞれ対応して配列されており、各可動体29は、前述した実施例の弾性部片24aや24xと同様の機能をする。
【0052】
また、板状部材23の変形例として、図15に図示するように、ポリシャ22を構成するポリシャ小片22aを保持する保持部分23xaの厚さを他の連結部分23xbよりも厚く形成した格子状の板状部材23xとすることができる。例えば、ポリシャ小片22aの保持部分23xaの厚みを0.1mmとし、その他の連結部分23xbの厚みを0.05mmとした。このように、ポリシャ小片22aを保持する保持部分23xaを他の部分23xbより厚くすることにより、個々のポリシャ小片22a部分の剛性を強くすることができ、うねり等の平滑化が容易にできるようになる。また、他の連結部分23xbは薄いために、大きな非球面の形状にはスムーズに倣うことができることは云うまでもない。
【0053】
以上のように、図10、図12ないし図15に図示する実施例およびその変形例においては、ミラーやレンズ等の被加工面を該被加工面よりも小径の研磨工具を用いて研磨する際に、特に非球面量が大きく場所による曲率変化が大きな形状を研磨する際に、円板形状の工具基台上に複数の独立した弾性部片からなる弾性体と複数の独立したポリシャ小片からなるポリシャを有し、これらの弾性部片とポリシャ小片との間に格子状の板状部材を介在させた構成とした工具により、非球面量が大きな被加工物を研磨する場合においても、被加工面の形状に倣って変形するため、研磨工具全面が被加工面に均一に当たり、均一な研磨を行なうことができ、研磨による形状変化を起こすこともない。
【0054】
また、研磨工具を、非球面上の除去したいうねりの周期の2倍以上の工具径に設定することにより、非球面量が大きくても、形状に追従することができるため、効率よくうねりを平滑化することができる。すなわち、本実施例の研磨工具によれば、非球面レンズなどの光学素子を精度良く研磨することが可能となる。
【0055】
次に、第4の参考例の研磨工具について、図16および図17を参照して説明する。
【0056】
図16において、本参考例の研磨工具31は、ポリシャとしてのピッチ32、輪帯状の弾性体34および工具基台35から構成され、工具基台35は、被加工物の被加工面に対して小さい径を有する円柱状で好ましくは金属等の磁性体で構成され、工具径はφ20mmとする。工具基台35の被加工物と対向する面の中央部には工具基台35の外径と同心円状で、径φ10mm、高さ2mmの突出部36が設けられている。輪帯状の弾性体34は、工具基台35の突出部36に嵌合するように取り付けられ、突出部36の突き出し量よりも少なくとも1mm以上厚く、その厚みが約3mmで、JIS硬度15〜30程度のポリクロロプレンゴムまたは樹脂により構成され、この弾性体34上には、厚みが0.5mm〜1mmの(ピッチ)ポリシャ32が成形されている。
【0057】
このポリシャ32は、例えば、複数の凸部からなる形状パターンを有するものであって、凸パターンに応じた転写板を転写型と工具の間に挟み、ピッチを取り付ける工具基台35に合わせ、ピッチをその軟化温度に加熱し工具基台35側にピッチを転写して成形される。この際、工具基台35側には予めゴム等の弾性体34が焼き付けられている。
【0058】
以上のように構成される本参考例の研磨工具31は、工具の押し付け方向(研磨面に対して直角方向)には、輪帯状の硬度の低い弾性体34を介在させていることにより容易に変形可能であり、横方向(研磨面に対して水平方向、すなわち研磨の運動方向)に対しては、輪帯状の弾性体34は工具基台35中央の突出部36によりその変形が規制されるために、変形しにくく、横方向の変形量は少ない。
【0059】
したがって、被加工面の形状が非球面であって、研磨する場所において部分的に曲率が変化している被加工物を研磨する場合に、ポリシャ32の研磨面は、硬度の低い弾性体34が充分な役目を果たし、軽荷重でも被加工面の非球面形状に沿って変形するため、ポリシャ32の研磨面全面が均一に被加工面に当たり、被加工面を均一に研磨することができる。これにより、被加工面の曲率が場所によって変化するような面を研磨しても、研磨後の形状精度を高精度に仕上げることができる。また、研磨を行なうことによって、被加工面と(ピッチ)ポリシャ研磨面との間に相対速度が生じ、それに伴なって発生するせん断力によって、ポリシャ32と弾性体34には横方向の力が作用する。しかし、工具基台35の中央部に同心円状の突出部36が設けられ、この突出部36が輪帯状の弾性体34の芯となることにより、弾性体34の横方向(研磨の運動方向)の変形は少なく押さえられる。すなわち、弾性体34に貼り付けられている(ピッチ)ポリシャ32の横方向の変形も同様に突出部36により押さえられる。これにより、ポリシャを構成するピッチの割れや破壊を防ぐことができる。また、ピッチを被加工面に押し付ける際には、硬度の低いゴムまたは樹脂等の弾性体を使用しているため、工具の押し付け方向には剛性が低く、前述したように、局部的に曲率が変化している被加工物を研磨する場合にも、被研磨面の非球面形状に沿ってスムーズに変形する。
【0060】
次に、本参考例の変形例を図17に図示する。この変形例は、弾性体の変形を規制する部材として、工具基台35xの中央部ではなく外周部に沿って同心円状の環状突出部37を工具基台35xと一体的に設けるものであり、この環状突出部37内に円板状のゴム等の弾性体34xを嵌合するように工具基台34xに焼き付け、その上にさらに厚み0.5〜1mmの(ピッチ)ポリシャ32xが成形されている。工具基台35xの環状突出部37が弾性体34xを包囲する構成により、研磨によって生じる横方向のせん断力による弾性体34xの変形を規制する。
【0061】
この変形例においても、図16に図示する第4の参考例と同様の作用を奏することができる。
【0062】
このように、第4の参考例の研磨工具によれば、工具基台の中央部に同心円状の突出部を設け、この突出部を輪帯状の硬度の低いゴムまたは樹脂の弾性体の芯として用いることにより、あるいは、工具基台の周辺部に同心円状の環状突出部を設け、この環状突出部で円板状の硬度の低い弾性体を包囲することにより、弾性体横方向(研磨の運動方向)の変形を少なくすることができる。すなわち、軸方向(工具を被研磨面に押し付ける方向)には柔軟で横方向(研磨の運動方向)には強度をもつ構成であるので、研磨中に生じるせん断力によって、ポリシャが破壊されるという恐れがなく、かつ、曲率が変化する非球面などを研磨する時でもポリシャを一様に被加工面に接触させることが可能となる。
【0063】
次に、第5の参考例の研磨工具について、図18の(a)および(b)を参照して説明する。
【0064】
図18の(a)および(b)において、本参考例の研磨工具41は、小さな研磨荷重で、任意の曲率の被加工面形状に簡単にならわせることができるようにするものである。ピッチを材料とするポリシャ42、弾性体44および工具基台(工具シャンク)45から構成され、工具基台45は、好ましくは被加工物の被加工面に対して十分小さい径を有する円柱状の金属等の磁性体で形成され、工具径をφ20mmとする。工具基台45の被加工物と対向する面には、厚みが2mmでJIS硬度30程度のポリクロロプレンゴムからなる円板状の弾性体44が取り付けられ、この弾性体44上に厚みが0.5mm〜1mmのピッチポリシャ42が成形されている。このピッチポリシャ42は、弾性体44の外周部に沿って工具径の1/5〜1/20程度の幅、厚み0.5〜1mmの輪帯状に成形される。具体的には、図18の(b)に図示するように、幅1〜2mm、厚み1mm程度の複数の帯状の凸状部片42aを弾性体44の外周部にある間隔をおいて配設した形状パターンを有するポリシャとする。ピッチの成形は、例えば、このような凸状パターンに応じた転写板を転写型と工具の間に挟み、ピッチを取り付ける工具基台45に合わせ、ピッチをその軟化温度に加熱し工具基台45側にピッチを転写して成形される。この際、工具基台45側には予めゴム等の弾性体44が焼き付けられている。
【0065】
本参考例の研磨工具41は、以上のように構成されており、研磨時においてポリシャとして作用するのは複数の凸状部片42aのみであり、そして、工具の押し付け力が小さくても容易に変形可能で、被加工面の形状が非球面であって、研磨する場所において部分的に曲率が変化している被加工物を研磨する場合においても、ほぼ線接触に近い形で被加工面に当たるため、面接触する工具に比べて、ピッチポリシャ研磨面の部分的な変化ははるかに小さく抑えることができ、研磨工具の弾性体の硬度を下げる必要もなく、軽い研磨荷重でも非球面の被加工面の形状に沿って変形し、ポリシャ研磨面が均一に被加工面に当たり、全面を均一に研磨することができる。これによって、被加工面の曲率が場所によって異なる面を研磨しても、研磨後の形状精度を高精度に仕上げることができる。
【0066】
このように、本参考例の研磨工具によれば、研磨の際に、前記のように硬度の高い弾性体であっても、低い研磨荷重でポリシャ研磨面を被加工面に押し付けることができるため、ピッチポリシャを破損することもなく、うねりの平滑化にも有利となる。
【0067】
また、本参考例の変形例を図19に図示する。この変形例は、ピッチを使用する代わりに、厚み0.5〜1mm程度の(発泡)ポリウレタンをリング状に形成し、このリング状ポリシャ42xを前記工具基台に貼り付けたものである。また、(発泡)ポリウレタンに代え、四フッ化エチレン樹脂(テフロン)等も利用することができ、ポリシャとして使用できるものであれば、他の材質のものでも良く、特にピッチに限定されるものではない。
【0068】
このように、(発泡)ポリウレタン、四フッ化エチレン樹脂(テフロン)等をポリシャとする場合は、ピッチのように脆く、割れを発生しやすいという欠点がなく、しかも、それ自体多少の弾力性をもっているために、バックアップとしての弾性体は特に必要とせず、工具基台面に直に貼り付けて使用することも可能である。
【0069】
本参考例の研磨工具によれば、曲率が変化する非球面などを研磨する時でも少ない研磨荷重で前記ポリシャ研磨面が線接触状に一様に被加工面に接触するため、追従性が良く、したがって、ポリシャの変形量も少なくてすむため、研磨中にピッチポリシャが破壊してしまうという問題もない。そして、ピッチポリシャのバックアップとしての弾性体の硬度も低くする必要がない。このように、ポリシャとして硬度の高い工具を用い、軽荷重で研磨を行なうことができるため、うねりの平滑化の能率を上げることができる。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、曲率変化が大きな非球面などの被加工面を研磨する場合において、ポリシャ研磨面は、曲率が大きく変化する被加工面であっても被加工面の形状にスムーズに追従することができる。このため、ポリシャ研磨面全面が被加工面に均一に当たり、形状変化を生じることなく、被加工面全面を均一に研磨することができる。さらに、ポリシャ研磨面は、小周期のうねり(リップル)の凹凸形状に追従することなく、うねりを効率良く平滑化することができ、レンズやミラー等の光学素子の非球面形状を高精度に研磨することができる。
【0071】
また、ポリシャを複数の独立したポリシャ小片で構成するとともに弾性体も同様に複数の独立した弾性部片で構成し、これらを垂直方向には容易に変形可能であるが、横方向には変形しにくい格子状の板状部材に取り付けられており、隣り合う前記弾性部片の間には、荷重方向に対し直角方向に倒れ防止用の倒れ防止壁が設けられることにより、ポリシャ研磨面の変形量を大きくすることができる。その結果、被加工面の大きな形状変化に対しても速やかにスムーズに追従することができ、ポリシャ研磨面は、被加工面の形状に倣って変形するため、被加工面に全面均一に当たり、研磨圧力を逃がすことなく効率よく被加工面に作用させて均一な研磨を行なうことができる。さらに研磨による形状劣化を起こすこともなく、小周期のうねりも効率良く平滑化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の参考例の研磨工具の断面図である。
【図2】 第1の参考例の研磨工具に用いる板状部材の平面図である。
【図3】 第1の参考例の研磨工具の変形例を示す断面図である。
【図4】 (a)および(b)は第1の参考例の研磨工具による被加工物の非球面を研磨する態様を示す図であり、(c)は同研磨工具による被加工物のリップルを研磨除去する態様を示す図である。
【図5】 第1の参考例の研磨工具の被加工面に対する研磨走査軌跡を示す図である。
【図6】 (a)は第2の参考例の研磨工具の断面図であり、(b)は同研磨工具におけるポリシャの端面図である。
【図7】 (a)および(b)は第2の参考例の研磨工具に用いることができる板状部材の平面図である。
【図8】 (a)は第2の参考例の研磨工具の変形例を示す断面図であり、(b)は同研磨工具の変形例におけるポリシャの端面図である。
【図9】 (a)および(b)は第2の参考例の研磨工具による被加工物の非球面を研磨する態様を示す図であり、(c)は同研磨工具による被加工物のリップルを研磨除去する態様を示す図である。
【図10】 (a)は第3の参考例の研磨工具の断面図であり、(b)は同研磨工具の下面図である。
【図11】 第3の参考例の研磨工具による被加工物の非球面を研磨する態様を示す図である。
【図12】 本発明の第1の実施例の研磨工具を示す断面図である。
【図13】 本発明の第1の実施例の研磨工具の一変形例を示す断面図である。
【図14】 本発明の第1の実施例の研磨工具の他の変形例を示す断面図である。
【図15】 本発明の第1の実施例の研磨工具の他の変形例を示す断面図である。
【図16】 第4の参考例の研磨工具の断面図である。
【図17】 第4の参考例の研磨工具の変形例を示す断面図である。
【図18】 (a)は第5の参考例の研磨工具の断面図であり、(b)は同研磨工具におけるポリシャの平面図である。
【図19】 本発明の第5の参考例の研磨工具における他のポリシャの平面図である。
【図20】 従来の研磨工具の一例を図示する断面図である。
【符号の説明】
1 研磨工具
2 ポリシャ
3 板状部材(板ばね)
3a 中央セグメント
3b 周辺セグメント
3x ポリウレタン発泡シート
4 弾性体
5 工具基台
11 研磨工具
12,12x ポリシャ
12a,12xa ポリシャ小片
13,13x 板状部材(板ばね)
13a セグメント
13b 貫通穴
13c スリット
14 弾性体
15 工具基台
21 研磨工具
22 ポリシャ
22a ポリシャ小片
23,23x 板状部材(板ばね)
23a,23xa 保持部分
23b,23xb 連結部分
24 弾性体
24a 弾性部片
24x コイルばね
25,25x 工具基台
26 倒れ防止壁
27 シリンダ穴
28 圧力室
29 可動体
31,31x 研磨工具
32,32x ポリシャ
34,34x 弾性体
35,35x 工具基台
36 突出部
37 (環状)突出部
41 研磨工具
42 ポリシャ
42a 凸状部片
42x リング状ポリシャ
44 弾性体
45 工具基台[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing tool used in a polishing apparatus for polishing an optical element such as a lens or a mirror, and more particularly to a polishing tool having a smaller diameter than a processing surface used when polishing an aspherical shape of an optical element. Is.
[0002]
[Prior art]
In polishing processing to precisely finish the surface of optical elements such as spherical and aspherical lenses and mirrors, the surface roughness of optical elements is improved and the performance of optical elements is significantly reduced. For the purpose of smoothing the swell (ripple) of the period, a polishing tool using a pitch as a material for a polisher is often used.
[0003]
A conventional polishing tool for polishing the aspherical shape of these optical elements is configured as shown in FIG. 20, and a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When polishing an optical element with a large amount of aspherical surface, the curvature of the surface to be processed varies greatly from place to place, so the required amount of deformation of the tool shape increases. However, in conventional polishing tools, the polisher is integrated with the elastic body. If the polisher is hard, the amount of deformation of the polisher is restricted and the elastic body cannot move freely, ensuring a large amount of deformation. It was difficult. That is, when the required amount of deformation increases, the tool is rigidly strong against the amount of deformation, and depending on the aspherical shape of the work surface, it cannot be deformed following the shape of the surface, and the contact state in the tool is It becomes non-uniform depending on the location, the pressure distribution in the tool varies depending on the location of the work surface, and there is a drawback that the shape after polishing is deteriorated.
[0005]
For this reason, in order to ensure that the polisher surface of the polishing tool conforms to the aspherical shape, the hardness of the elastic body such as rubber is lowered or the thickness of the elastic body is increased so that the deformation can be increased. There is a need to.
[0006]
However, there is a fact that the undulation of a short period on the surface to be processed becomes difficult to smooth as the hardness of the elastic body serving as a back-up for the polisher decreases. In other words, the phenomenon that the tool does not come into uniform contact with the smoothed waviness top occurs and the smoothing efficiency of waviness is poor. In order to follow the shape change of the aspherical surface, it is conceivable to reduce the tool diameter. However, the smaller the tool diameter, the lower the swell smoothing efficiency and the longer the polishing time. In addition to the disadvantages described above, the waviness cannot be smoothed depending on the smoothed waviness period. In other words, in order to smooth the swell efficiently, the tool diameter cannot be made too small.
[0007]
Further, a polisher made of pitch used in a conventional polishing tool has a disadvantage that it is brittle and easily cracks. In particular, in a configuration like the conventional polishing tool described above, the pitch polisher is rubber or the like. Therefore, there is a problem in that stress is applied to the pitch polisher due to deformation of the elastic body due to movement during polishing, and the polisher is destroyed during polishing. This phenomenon is particularly affected by the lateral movement (tool movement direction) during polishing, that is, the shearing direction stress.
[0008]
In order to reduce such deformation in the lateral direction, measures such as increasing the hardness of the elastic body or reducing the thickness of the elastic body to reduce deformation and distortion of the elastic body can be considered, In this case, as described above, since the amount of deformation of the elastic body is reduced, it is difficult to make the polisher follow the aspherical shape of the workpiece.
[0009]
Thus, when polishing an aspherical shape, the elastic body portion of the polishing tool must satisfy contradictory characteristics.
[0010]
Therefore, the present invention has been made in view of the unsolved problems of the prior art as described above, and without polishing or breaking the polisher when polishing an aspherical shape having a large curvature change, It is an object of the present invention to provide a polishing tool that can follow a change in curvature of a surface to be processed and can efficiently smooth a swell of a short period.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the polishing tool of the present invention is a polishing tool comprising a polisher, an elastic body that holds the polisher, and a cylindrical tool base to which the elastic body that holds the polisher is attached. Between the polisher and the elastic body, it has a rigidity that is deformable in a direction perpendicular to the surface but difficult to deform in the same direction as the surface. Lattice A plate-like member is interposed, the polisher is composed of a plurality of independent polisher pieces, and the elastic body is composed of a plurality of independent elastic pieces, and each of the polisher pieces and the elastic pieces are Said Lattice It is attached to each part facing each other with a plate-like member in between In addition, a fall prevention wall for preventing the fall in a direction perpendicular to the load direction is provided between the adjacent elastic parts. It is characterized by that.
[0012]
[Action]
According to the polishing tool of the present invention, when polishing a work surface such as an aspherical surface having a large curvature change, the polished surface of the polisher has a smooth shape even if the work surface has a large change in curvature. Thus, the entire polished surface of the polisher uniformly hits the surface to be processed, and the entire surface to be processed can be uniformly polished without causing shape deterioration. Furthermore, the polished surface of the polisher can efficiently smooth the undulation without following the irregular shape of the undulation of a short period, and can polish the aspherical shape of an optical element such as a lens or a mirror with high accuracy. it can. In particular, by setting the tool diameter to at least twice the waviness period, it is possible to smooth the waviness easily and more efficiently.
[0013]
Also, the polisher is composed of a plurality of independent polisher pieces and the elastic body is also composed of a plurality of independent elastic pieces, which can be easily deformed in the direction perpendicular to the surface, but in the same direction as the surface Has rigidity that is difficult to deform Lattice By attaching to the plate-like member, it is possible to increase the amount of deformation of the polished surface of the polisher, and to quickly and smoothly follow a large shape change of the work surface. For this reason, since the polished surface of the polisher deforms following the shape of the surface to be processed, the entire surface can be uniformly contacted with the surface to be processed, and uniform polishing can be performed. The swell can also be smoothed efficiently.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
1 is a cross-sectional view of a polishing tool of a first reference example, FIG. 2 is a plan view of a leaf spring portion used in the polishing tool of the first reference example, and FIG. 3 is a polishing tool of the first reference example. It is sectional drawing which shows this modification.
[0016]
As shown in FIG. 1, the
[0017]
As shown in FIG. 2, the
[0018]
The pitch of the
[0019]
The
[0020]
That is, as shown in FIGS. 4A and 4B, the surface L to be processed is an aspherical surface, and the surface L to be processed whose curvature is partially changed at the place to be polished is used. When polishing using the
[0021]
During actual polishing, the polishing tool was swung by a rocking mechanism (not shown), and the entire surface to be processed L was scanned by a scanning locus as shown in FIG. . Here, the same result was obtained for the revolving motion of the polishing tool. Further, it is possible to perform polishing in combination with the revolution and rotation of the polishing tool so that the polishing rate of the entire contact surface of the polisher is constant.
[0022]
When polishing is performed in this way, a relative speed is generated between the work surface L and the polisher (pitch), and a shearing force is generated accordingly, and the elastic body made of the polychloroprene rubber is caused by the shearing force. 3 is greatly deformed in the lateral direction. However, a
[0023]
Moreover, it replaces with the leaf |
[0024]
Also in the case of this modification, the elastic body 4 such as rubber is baked in advance on the
[0025]
The plate-like member 3x interposed between the
[0026]
As described above, in the reference examples shown in FIGS. 1 and 3, the pitch between the polishing tool and the elastic body is flexible in the axial direction (direction in which the tool is pressed against the surface to be polished) and in the lateral direction (polishing). (Direction of motion) is a structure that sandwiches a leaf spring or sheet with strength (rigidity), so there is no fear that the polisher will be destroyed by shearing force during polishing, and the curvature will change locally Even when polishing an aspherical workpiece, the workpiece can smoothly follow the aspherical shape of the workpiece surface as described above, and the workpiece surface can be uniformly polished. Furthermore, for a waviness having a period (pitch) of ½ or less of the tool diameter, the polished surface can smooth the waviness without following the irregular shape of the waviness.
[0027]
next, Second of reference An example polishing tool will be described with reference to FIGS.
[0028]
(A) in FIG. Second of reference It is sectional drawing of the polishing tool of an example, The same (b) is an end elevation of the polisher in the polishing tool, (a) And (b) of FIG. 2 of reference It is a top view of the plate-shaped member which can be used for the polishing tool of an example, (a) of FIG. 2 of reference It is sectional drawing which shows the modification of the polishing tool of an example, The same (b) is an end elevation of the polisher of the polishing tool.
[0029]
In (a) and (b) of FIG. reference An
[0030]
Book reference For the
[0031]
As the
[0032]
Book configured as above reference In the example, by dividing the
[0033]
Further, as the material of the
[0034]
Further, as the material of the
[0035]
That is, the
[0036]
The shape of the polisher can also be configured as shown in FIGS. 8A and 8B. That is, it can be separated in the circumferential direction as well as in the radial direction, and the number of independent polisher pieces 12xa can be increased to more smoothly follow a large shape change of the aspherical surface. At this time, the size of the polisher 12x was set to a diameter of about twice the waviness period as in the above-described example, and was set to φ20 mm. The elastic body 14x can also be separated into the same shape as the polisher piece 12xa, and the leaf spring 13x can also be divided into segments similar to the polisher piece 12xa of the polisher 12x.
[0037]
In actual polishing using the polishing tool configured as described above, as shown in FIG. 5, the polishing tool scans the entire surface to be processed while swinging by a swing mechanism (not shown). The uniform removal was performed.
[0038]
As described above, the book illustrated in FIGS. reference The polishing tool of the example has
[0039]
Next, the first of the
[0040]
(A) in FIG. Third of reference It is sectional drawing of the example polishing tool, The same (b) is a bottom view of the polishing tool.
[0041]
In (a) and (b) of FIG. reference The polishing
[0042]
Book reference As the polisher
[0043]
The plate-like member 23 that holds the
[0044]
The plurality of
[0045]
Thus, the
[0046]
Book configured as above reference In the
[0047]
Book reference In actual polishing using the polishing tool in the example, as shown in FIG. 5, uniform removal is performed by scanning the entire surface of the workpiece while the polishing tool is swung by a swing mechanism (not shown). Went.
[0048]
The first of the present invention Example of Polishing tools In FIG. Show. The polishing tool of this example is The
[0049]
These fall
[0050]
Furthermore, as illustrated in FIG. 13, a coil spring 24 x can be used as a plurality of elastic pieces constituting the elastic body 24. In this example, a coil spring 24x having a length of 3 mm in a steady state is used. Other configurations are shown in FIG. Third reference It is the same as that of an example, and the same code | symbol is attached | subjected to the same member.
[0051]
Furthermore, as a modification of the elastic body, cylinder means as shown in FIG. 14 may be used. That is, in the tool shank 25x,
[0052]
As a modification of the plate-like member 23, as shown in FIG. 15, a lattice-like shape in which the holding portion 23xa holding the
[0053]
As described above, in the embodiment shown in FIGS. 10 and 12 to 15 and the modifications thereof, the surface to be processed such as a mirror or a lens is polished using a polishing tool having a smaller diameter than the surface to be processed. In particular, when polishing a shape having a large amount of aspherical surface and a large curvature change depending on the location, it is composed of an elastic body composed of a plurality of independent elastic pieces and a plurality of independent polisher pieces on a disk-shaped tool base. Even when a workpiece having a large aspheric surface is polished with a tool having a polisher and a lattice plate member interposed between the elastic piece and the small piece of polisher. Since the surface is deformed following the shape of the surface, the entire surface of the polishing tool hits the surface to be processed uniformly, and uniform polishing can be performed without causing a shape change due to the polishing.
[0054]
In addition, by setting the polishing tool to a tool diameter that is at least twice the period of the removed waviness on the aspherical surface, even if the amount of aspherical surface is large, it is possible to follow the shape, thereby smoothing the waviness efficiently. Can be That is, according to the polishing tool of the present embodiment, it is possible to accurately polish an optical element such as an aspheric lens.
[0055]
Next 4 The polishing tool of the reference example will be described with reference to FIGS. 16 and 17.
[0056]
In FIG. 16, the polishing
[0057]
The polisher 32 has, for example, a shape pattern composed of a plurality of convex portions, and a transfer plate corresponding to the convex pattern is sandwiched between the transfer mold and the tool, and the pitch is adjusted to the tool base 35 to which the pitch is attached. Is heated to its softening temperature, and the pitch is transferred to the tool base 35 side to be molded. At this time, an elastic body 34 such as rubber is baked in advance on the tool base 35 side.
[0058]
The polishing
[0059]
Therefore, when polishing a workpiece whose shape of the workpiece surface is aspheric and partially changes in curvature at the location to be polished, the polishing surface of the polisher 32 is made of an elastic body 34 having a low hardness. Since it plays a sufficient role and deforms along the aspherical shape of the work surface even with a light load, the entire polishing surface of the polisher 32 uniformly hits the work surface, and the work surface can be uniformly polished. Thereby, even if it grind | polishes the surface where the curvature of a to-be-processed surface changes with places, the shape precision after grinding | polishing can be finished with high precision. In addition, by polishing, a relative speed is generated between the work surface and the (pitch) polisher polishing surface, and due to the shearing force generated therewith, a lateral force is exerted on the polisher 32 and the elastic body 34. Works. However, a concentric projecting
[0060]
Next, a modification of this reference example is shown in FIG. In this modification, as a member for restricting deformation of the elastic body, a concentric annular protrusion 37 is provided integrally with the tool base 35x along the outer peripheral portion instead of the center portion of the tool base 35x. The annular base 37 is baked on the tool base 34x so as to fit an elastic body 34x such as a disc-like rubber, and a (pitch)
[0061]
Also in this modified example, the first shown in FIG. 4 The same effects as those of the reference example can be obtained.
[0062]
Thus, the second 4 According to the polishing tool of the reference example, a concentric protrusion is provided at the center of the tool base, and the protrusion is used as a core of a rubber or resin elastic body having a low ring-shaped hardness, or By providing a concentric annular protrusion around the periphery of the tool base and surrounding the disk-like elastic body having a low hardness with this annular protrusion, deformation in the elastic body lateral direction (polishing motion direction) is reduced. can do. That is, since the structure is flexible in the axial direction (direction in which the tool is pressed against the surface to be polished) and strong in the lateral direction (direction of polishing movement), the polisher is destroyed by the shearing force generated during polishing. Even when polishing an aspherical surface or the like that has no fear and changes in curvature, the polisher can be uniformly brought into contact with the surface to be processed.
[0063]
Next 5 The polishing tool of the reference example will be described with reference to FIGS. 18 (a) and 18 (b).
[0064]
18 (a) and 18 (b), the polishing
[0065]
The polishing
[0066]
Thus, according to the polishing tool of the present reference example, the polishing surface can be pressed against the processing surface with a low polishing load even when the elastic body has high hardness as described above. The pitch polisher is not damaged and is advantageous for smoothing the swell.
[0067]
A modification of this reference example is shown in FIG. In this modification, instead of using the pitch, (foamed) polyurethane having a thickness of about 0.5 to 1 mm is formed in a ring shape, and this ring-shaped
[0068]
In this way, when (polyurethane) polyurethane, tetrafluoroethylene resin (Teflon), etc. are used as a polisher, there is no disadvantage that it is brittle like a pitch and easily cracks, and it has some elasticity per se. Therefore, an elastic body as a backup is not particularly required, and it can be used by directly sticking to the tool base surface.
[0069]
According to the polishing tool of this reference example, even when polishing an aspherical surface or the like whose curvature changes, the polisher polishing surface comes into contact with the processing surface uniformly in a line contact manner with a small polishing load. Therefore, since the amount of deformation of the polisher can be reduced, there is no problem that the pitch polisher is destroyed during polishing. Further, it is not necessary to reduce the hardness of the elastic body as a backup for the pitch polisher. As described above, since a tool having high hardness can be used as a polisher and polishing can be performed with a light load, the efficiency of smoothing the undulation can be increased.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when polishing a processed surface such as an aspherical surface having a large curvature change, the polisher polished surface is a processed surface even if the polished surface has a large change in curvature. Smoothly follow the shape. Therefore, the entire polished surface of the polisher uniformly hits the surface to be processed, and the entire surface to be processed can be uniformly polished without causing a change in shape. Furthermore, the polished surface of the polisher can smoothly smooth the waviness without following the irregular shape of ripples in a short period, and aspherical shapes of optical elements such as lenses and mirrors can be polished with high accuracy. can do.
[0071]
The polisher is composed of a plurality of independent polisher pieces and the elastic body is also composed of a plurality of independent elastic parts, which can be easily deformed in the vertical direction but deformed in the lateral direction. Hateful Lattice Mount on plate Between the adjacent elastic parts, a fall prevention wall is provided for preventing the fall in a direction perpendicular to the load direction. As a result, the amount of deformation of the polished surface of the polisher can be increased. As a result, it can quickly and smoothly follow large changes in the shape of the work surface, and the polished surface of the polisher deforms following the shape of the work surface. Make it work on the work surface efficiently without releasing the polishing pressure. Uniform polishing is possible The further Without causing shape deterioration due to polishing, small Periodic waviness can also be smoothed efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a polishing tool of a first reference example.
FIG. 2 is a plan view of a plate-like member used for the polishing tool of the first reference example.
FIG. 3 is a sectional view showing a modification of the polishing tool of the first reference example.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing an aspect of polishing an aspheric surface of a workpiece by the polishing tool of the first reference example, and FIG. 4C is a ripple of the workpiece by the polishing tool. It is a figure which shows the aspect which grinds and removes.
FIG. 5 is a diagram showing a polishing scanning locus with respect to a processing surface of the polishing tool of the first reference example.
[Fig. 6] (a) Second of reference It is sectional drawing of the polishing tool of an example, (b) is an end view of the polisher in the polishing tool.
FIG. 7 (a) and (b) Second of reference It is a top view of the plate-shaped member which can be used for the polishing tool of an example.
[Figure 8] (a) Second of reference It is sectional drawing which shows the modification of the example polishing tool, (b) is an end view of the polisher in the modification of the polishing tool.
FIG. 9 (a) and (b) Second of reference It is a figure which shows the aspect which grind | polishes the aspherical surface of the workpiece by the polishing tool of an example, (c) is a figure which shows the aspect which grinds and removes the ripple of the workpiece by the polishing tool.
FIG. 10 (a) Third of reference It is sectional drawing of the polishing tool of an example, (b) is a bottom view of the polishing tool.
FIG. 11 Third of reference It is a figure which shows the aspect which grind | polishes the aspherical surface of the workpiece by the grinding tool of an example.
FIG. 12 shows the first of the present invention. 1 Examples of polishing tools The It is sectional drawing shown.
FIG. 13 shows the first of the present invention. 1 Examples of polishing tools one It is sectional drawing which shows a modification.
FIG. 14 shows the first of the present invention. 1 It is sectional drawing which shows the other modification of the polishing tool of the Example.
FIG. 15 shows the first of the present invention. 1 It is sectional drawing which shows the other modification of the polishing tool of the Example.
FIG. 16 4 It is sectional drawing of the polishing tool of the reference example.
FIG. 17 4 It is sectional drawing which shows the modification of the polishing tool of the reference example.
FIG. 18 (a) is the first 5 It is sectional drawing of the grinding | polishing tool of the reference example, (b) is a top view of the polisher in the grinding tool.
FIG. 19 shows the first of the present invention. 5 It is a top view of the other polisher in the polishing tool of the reference example.
FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional polishing tool.
[Explanation of symbols]
1 Polishing tool
2 Polishers
3 Plate-shaped member (leaf spring)
3a Central segment
3b Peripheral segment
3x polyurethane foam sheet
4 Elastic body
5 Tool base
11 Polishing tool
12,12x Polisher
12a, 12xa Polisher piece
13, 13x Plate member (leaf spring)
13a segment
13b Through hole
13c slit
14 Elastic body
15 Tool base
21 Abrasive tools
22 Polisher
22a Polisher piece
23,23x Plate member (leaf spring)
23a, 23xa holding part
23b, 23xb connecting part
24 Elastic body
24a Elastic part
24x coil spring
25,25x Tool base
26 Fall prevention wall
27 Cylinder hole
28 Pressure chamber
29 Movable body
31,31x polishing tool
32, 32x polisher
34, 34x elastic body
35,35x Tool base
36 Projection
37 (annular) protrusion
41 Polishing tool
42 Polisher
42a Convex part
42x ring polisher
44 Elastic body
45 Tool base
Claims (1)
前記ポリシャと前記弾性体との間に面に垂直方向には変形可能であるが面と同方向には変形し難い剛性を有する格子状の板状部材が介在されており、
前記ポリシャは複数の独立したポリシャ小片で構成されているとともに前記弾性体は複数の独立した弾性部片で構成され、
前記各ポリシャ小片と前記各弾性部片とは前記格子状の板状部材を間に挟んで相対する部位にそれぞれ取り付けられており、隣り合う前記弾性部片の間には、荷重方向に対し直角方向に倒れ防止用の倒れ防止壁が設けられていること、を特徴とする研磨工具。In a polishing tool comprising a polisher, an elastic body that holds the polisher, and a cylindrical tool base to which the elastic body that holds the polisher is attached,
Between the polisher and the elastic body is interposed a lattice-like plate-like member having rigidity that is deformable in a direction perpendicular to the surface but difficult to deform in the same direction as the surface,
The polisher is composed of a plurality of independent polisher pieces and the elastic body is composed of a plurality of independent elastic pieces;
Each of the polisher pieces and each of the elastic pieces are respectively attached to opposing portions with the lattice-like plate-like member interposed therebetween, and the adjacent elastic pieces are perpendicular to the load direction. A polishing tool, characterized in that a fall prevention wall for preventing fall is provided in a direction.
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