(57)【要約】【課題】研磨対象物の研磨面の粗さの均一性を向上できる研磨部材を提供する。【解決手段】研磨部材は、研磨対象物を研磨する研磨部材であって、基材と、基材の一方の主面から突出して頂点を形成する三次元構造を有し、規則的なパターンに従って配列されている複数の研磨部と、を備え、研磨部の三次元構造は、底部の底角がθ１を示す二等辺三角形となる三角錐によって構成され、主面には、配列方向に沿って一定の配列パターンで複数の研磨部が配列され、配列方向と直交する並列方向に、研磨部の配列パターンが複数並べられ、主面に沿った方向のうち、研磨部材の送り方向とした場合、配列方向は送り方向に対して２°以上、（θ１−２°）以下の角度、又は（θ１＋２°）以上、８８°以下の角度で傾斜している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨対象物を研磨する研磨部材であって、
基材と、
前記基材の一方の主面から突出して頂点を形成する三次元構造を有し、規則的なパターンに従って配列されている複数の研磨部と、を備え、
前記研磨部の前記三次元構造は、底部の底角がθ１を示す二等辺三角形となる三角錐によって構成され、
前記主面には、
配列方向に沿って一定の配列パターンで複数の前記研磨部が配列され、
前記配列方向と直交する並列方向に、前記研磨部の前記配列パターンが複数並べられ、
前記主面に沿った方向のうち、前記研磨部材の送り方向とした場合、前記配列方向は前記送り方向に対して２°以上、（θ１−２°）以下の角度、又は（θ１＋２°）以上、８８°以下の角度で傾斜している、研磨部材。
【請求項２】
前記主面には、
配列方向に沿って一定の配列パターンで複数の前記研磨部が配列され、
前記配列方向と直交する並列方向に、前記研磨部の前記配列パターンが複数並べられる、請求項１に記載の研磨部材。
【請求項３】
前記配列パターン内では、前記頂点が前記配列方向に沿って千鳥状に配置される、請求項２に記載の研磨部材。
【請求項４】
前記底部の底角が４０°以上、８０°以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨部材。
【請求項５】
前記配列方向は前記送り方向に対して２°以上、３０°以下、又は６０°以上、８８°以下の角度で傾斜している、請求項４に記載の研磨部材。
【請求項６】
前記底部の底角が６０°より大きく、前記配列方向は前記送り方向に対して２°以上３０°以下の角度で傾斜する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨部材。
【請求項７】
前記主面に沿った方向のうち、前記研磨対象物が相対的に移動する方向を送り方向とし、前記送り方向と直交する方向を幅方向とした場合、
前記幅方向において互いに隣合う前記頂点間の隙間寸法のうち、前記幅方向における大きさが最大となる最大隙間寸法は、４０μｍ以下である、
請求項２又は３に記載の研磨部材。
【請求項８】
前記研磨部は、砥粒を結合材で結合することによって形成される研磨層を有し、
前記研磨層には、１質量部の前記結合材に対して、０．１〜１．４質量部の前記砥粒が含まれる、請求項１〜７の何れか一項に記載の研磨部材。
【請求項９】
前記送り方向と直交する方向を幅方向とし、
前記幅方向において互いに隣合う前記頂点間の隙間寸法のうち、前記幅方向における大きさが最大となる隙間寸法を最大隙間寸法とし、
前記配列方向の前記送り方向に対する角度を０°から９０°まで変化させたと仮定したときに得られる前記最大隙間寸法の平均値を設定した場合、
前記配列方向の前記送り方向に対する角度は、前記最大隙間寸法が前記平均値の十倍以下となるような角度である、請求項１〜８のいずれか１項記載の研磨部材。
【請求項１０】
前記研磨部間には、互いに異なる方向へ延びる複数組の溝部が形成され、
いずれの組の前記溝部も、前記送り方向に対して２°以上傾斜している、請求項１〜９のいずれか１項記載の研磨部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一側面は、研磨部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、研磨部材として、特許文献１に記載されたものが知られている。この研磨部材は、基材と、基材の一方の主面から突出する複数の研磨部と、を備える。研磨部材は、研磨部を研磨対象物に接触させて、当該研磨対象物を研磨部材に対して相対的に移動させることで、研磨対象物を研磨することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２３６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述のような研磨部材では、研磨部の頂点が研磨対象物と接触することとなるが、当該頂点は、送り方向と直交する方向において、特定の位置に集中する。従って、研磨対象物の研磨面が不均一な粗さとなるという問題が生じる。従って、研磨対象物の研磨面の粗さの均一性を向上することが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態に係る研磨部材は、研磨対象物を研磨する研磨部材であって、基材と、基材の一方の主面から突出して頂点を形成する三次元構造を有し、規則的なパターンに従って配列されている複数の研磨部と、を備え、研磨部の三次元構造は、底部の底角がθ１を示す二等辺三角形となる三角錐によって構成され、主面には、配列方向に沿って一定の配列パターンで複数の研磨部が配列され、配列方向と直交する並列方向に、研磨部の配列パターンが複数並べられ、主面に沿った方向のうち、研磨部材の送り方向とした場合、配列方向は送り方向に対して２°以上、（θ１−２°）以下の角度、又は（θ１＋２°）以上、８８°以下の角度で傾斜している。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一形態によれば、研磨対象物の研磨面の粗さの均一性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る研磨部材を示す斜視図である。
【図２】研磨部材を用いて研磨対象物を研磨する研磨装置を示す概略図である。
【図３】研磨部材の断面構造を示す断面図である。
【図４】研磨部のパターンを示す図である。
【図５】ピッチを一定に保った状態で底角を変更する場合の研磨部のパターンの様子を示す図である。
【図６】ピッチを変動させることで底角θ１を変更する場合の研磨部のパターンの様子を示す図である。
【図７】研磨部材の製造方法の一例を示す工程図である。
【図８】（ａ）は、研磨部材の回転角度θ２を０°〜９０°まで変化させたときの「最大隙間寸法ｄｍａｘ」の値の変化を示すグラフであり、（ｂ）は「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチの寸法」の値の変化を示すグラフである。
【図９】図８において、「ａ〜ｆ」で示される箇所における研磨部の状態を示す図である。
【図１０】変形例に係る研磨部材の研磨部のパターンを示す図である。
【図１１】実施例及び変形例の条件及び結果を示す表である。
【図１２】「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチ」の値と最大高さ粗さＲｚの関係を示すグラフである。
【図１３】最大隙間寸法ｄｍａｘと最大高さ粗さＲｚの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係る研磨部材１を示す斜視図である。図１に示すように、研磨部材１は、シート状の部材である。研磨部材１は、長手方向に真っ直ぐ延びる側端部１ａ，１ｂを有する帯状の部材である。実施形態に係る研磨部材１は、例えば帯状の部材の両端部がロールされた形状である。
【００１０】
図２は、研磨部材１を用いて研磨対象物Ｗを研磨する研磨装置１００を示す概略図である。研磨部材１は、シート状の基材２と、基材２の主面２ａから突出する複数の研磨部３と、を備える。研磨装置１００は、研磨部材１を固定する固定部１０１と、研磨対象物Ｗを回転させる回転部１０２と、を備える。研磨装置１００は、固定部１０１で研磨部材１を固定し、研磨部３の頂点ＴＰが研磨対象物Ｗと接触した状態で当該研磨部材１に対して研磨対象物Ｗを回転させることで、研磨部３で研磨対象物Ｗの外周面を研磨する。この場合、基材２の主面２ａに沿った方向のうち、研磨対象物Ｗが相対的に移動する方向を送り方向Ｄ１とし、送り方向Ｄ１と直交する方向を幅方向Ｄ２とすることができる。なお、図１に示すように、研磨部材１が延びる方向（長手方向）に送り方向Ｄ１が規定され、側端部１ａ，１ｂが対向する方向（短手方向）に幅方向Ｄ２が規定される。本実施形態の研磨部材１は、研磨対象物Ｗの研磨が規定回数行われると、図１に示したロールを同一方向に回転させることで送り出し方向Ｄ１に送り出すことで、研磨部材１の未使用の部分を利用することが可能となる。この方式で研磨を行う場合、１回の研磨で使用される研磨部材１１の部分は限定的となる。そのため、頂点ＴＰと頂点ＴＰとの間の距離が大きくなることで意図しない不均一な粗さの研磨表面が研磨対象物Ｗの外周面に形成されてしまう。
【００１１】
なお、研磨部材１の全体的な形状は特に限定されるものではなく、用途などに応じて適宜変更可能である。また、送り方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２も特に限定されず、用途に応じて適宜変更可能である。
【００１２】
図３を参照して、研磨部材１の断面構造についてより詳細に説明する。図３に示すように、研磨部３は、砥粒１４及び結合材１６を含有する研磨層１２と、基材２及び研磨層１２の間に配置され、基材２の主面２ａに研磨層１２を接合する中間層１３と、を備えている。研磨部３は、頂点ＴＰを形成する三次元構造を有している。頂点ＴＰは、研磨部３の中で最も高いポイントであって、研磨時に研磨対象物Ｗと当接する部分である。
【００１３】
基材２としては、例えば、紙基材、布基材、スポンジ基材、樹脂フィルム、金属フィルム等が挙げられる。
【００１４】
紙基材としては、例えば、クラフト紙、含浸紙、コート紙、合成紙等が挙げられる。また、布基材としては、綿布、レーヨン布、ポリエステル布、またはこれらの混紡等が挙げられる。また、スポンジ基材としては、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、メラミンフォーム等が挙げられる。
【００１５】
研磨層１２は、研磨対象物を研磨するための砥粒１４と、砥粒１４を結着する結合材１６とを含んでいる。研磨層１２によって、研磨シート１０の研磨面には、研磨対象物Ｗと接する凸部と研磨対象物と接しない凹部とが形成される。すなわち、研磨シート１０における研磨層１２は、研磨面が凸部及び凹部を有するように設けられた要素ということができる。研磨層１２の先端が頂点ＴＰに該当する。
【００１６】
砥粒１４は、研磨部材１の用途（例えば、研磨対象物Ｗの種類、研磨装置１００の種類等）に応じて適宜選択してよい。砥粒１４としては、例えば、ダイヤモンド、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、シリコンカーバイド、アルミナジルコニア、ガーネット、立方体窒化ホウ素等が挙げられ、これらは一種を単独で用いても二種以上を混合して用いても、これらを集結砥粒状に加工してもよい。これらのうち、ダイヤモンド、シリコンカーバイド、立方体窒化ホウ素は、硬質材料の高荷重研磨への適性が高く、特に好適である。
【００１７】
結合材１６は、砥粒を分散させるマトリックスということができる。結合材１６は、例えば、熱硬化性樹脂組成物の硬化物であってよく、光硬化性樹脂組成物の硬化物であってもよい。
【００１８】
研磨層１２中の砥粒１４の含有量は特に限定されない。ただし、研磨層１２には、１質量部の結合材１６に対して、０．１〜１．４質量部の砥粒１４が含まれてよい。また、研磨部３の全体の体積、すなわち砥粒１４、結合材１６、及び中間層１３全てを合わせた体積に対して、結合材１６と砥粒１４とを合わせた体積は６５％以下に設定されてよい。このように調整することで、砥粒１４を過剰に用いなくとも、少ない量で頂点ＴＰ付近に砥粒１４を密集させることができる。
【００１９】
中間層１３は、基材２と研磨層１２との間に配置され、基材２及び研磨層１２を接合する層である。
【００２０】
中間層１３の構成材料は、基材２と研磨層１２とを接合できるものであれば特に限定されない。中間層１３は、例えば、熱硬化性樹脂組成物の硬化物で構成されていてよく、光硬化性樹脂組成物の硬化物で構成されていてもよい。
【００２１】
次に、図４を参照して、研磨部３の構成について更に詳細に説明する。なお、図４では、研磨部材１全体の中の一部の領域を拡大して示したものである。なお、配列方向Ｄ３の傾斜態様（詳細は後述）を理解し易くするため、一部の領域を取り出したときの四角形の枠線が送り方向Ｄ１に対して傾斜しているが、これは、研磨部材１全体が送り方向Ｄ１に傾斜していること（側端部１ａ，１ｂが送り方向Ｄ１に対して傾斜していること）を意味するものではない。以降の図面についても同様である。図４に示すように、研磨部３は、規則的なパターンに従って配列されている。研磨部３の三次元構造は、底部２１が二等辺三角形となる三角錐によって構成される。底部２１とは、研磨部３のうち、基材２の主面２ａへ取り付けられる部分である。研磨部３の頂点ＴＰから見た時の全体形状は、底部２１の外形によって規定される。具体的に、底部２１は、底辺２１ａと、一対の等辺２１ｂを有する。研磨部３は、底辺２１ａから突出する三角形の側面２２と、一対の等辺２１ｂからそれぞれ突出する三角形の側面２３と、を有する。三つの側面２２，２３，２３が交わる点が、研磨部３の頂点ＴＰとなる。なお、底部２１の底角を「底角θ１」とする。なお、本願における二等辺三角形は、底部の三角形の少なくとも２つの角が同じ角度を示していることを示し、正三角形の形状も含む。
【００２２】
主面２ａには、配列方向Ｄ３に沿って一定の配列パターン５０で複数の研磨部３が配列される。配列パターン５０では、研磨部３が互い違いになるように配列方向Ｄ３に並べられている。一の研磨部３は、底辺２１ａが並列方向Ｄ４における一方側にて、配列方向Ｄ３と平行となるように配置される。当該一の研磨部３と配列方向Ｄ３に隣合う他の研磨部３は、底辺２１ａが配列方向Ｄ３における他方側にて、配列方向Ｄ３と平行となるように配置される。一の研磨部３の等辺２１ｂは、他の研磨部３の等辺２１ｂと平行に対向するように配置される。このような研磨部３の配置が、配列方向Ｄ３において繰り返される。本実施形態では、同一の配列パターン５０内の各研磨部３の頂点ＴＰは、いずれも、配列方向Ｄ３と平行な基準線ＳＬ上に配置される。
【００２３】
また、主面２ａには、配列方向Ｄ３と直交する並列方向Ｄ４に、研磨部３の配列パターン５０が複数並べられる。並列方向Ｄ４に隣合う配列パターン５０は、研磨部３が配列方向Ｄ３に一つ分ずれて配置されている。従って、一の配列パターン５０の研磨部３の底辺２１ａは、隣の配列パターン５０の研磨部３の底辺２１ａと同位置にて平行に対向するように配置される。なお、一つ分の配列パターン５０の並列方向Ｄ４における大きさが、研磨部材１のパターンの「１ピッチ」と定義される。なお、研磨部材１の１ピッチは、２０μｍ〜５ｍｍに設定される。なお、研磨部３の高さ（主面２ａに対する頂点ＴＰの高さ）は、１μｍ〜５ｍｍに設定される。
【００２４】
なお、上述のような研磨部３のパターンにより、研磨部材１には、配列方向Ｄ３と平行な溝部３１と、配列方向Ｄ３に対して底角θ１分だけ一方側へ傾斜する溝部３２と、配列方向Ｄ３に対して底角θ１分だけ他方側へ傾斜する溝部３３と、を有する。これらの溝部３１，３２，３３は、研磨によって生じた切り屑の排出路として機能する。
【００２５】
なお、配列方向Ｄ３は、同一配列パターン５０内の頂点ＴＰを並列方向Ｄ４に延びる投影面ＰＦ１に投影した時に、投影点の並列方向Ｄ４の広がりが最も小さくなるような方向である。図４に示す例では、投影面ＰＦ１では、各頂点ＴＰの投影点は互いに重なりあうため、投影点の広がりが最も小さくなる。なお、例えば、溝部３２が延びる方向を「配列方向」と見なした場合、投影面には、二箇所に頂点ＴＰが投影される。すなわち、投影点の広がりが大きくなる。このように、溝部３２が延びる方向は、本明細書での「配列方向」には該当しない。溝部３３が延びる方向も同様に「配列方向」には該当しない。
【００２６】
配列方向Ｄ３は送り方向Ｄ１に対して傾斜している。このときの角度を「回転角度θ２」と称する。回転角度θ２は、鈍角側ではなく、鋭角側に設定されるものとする。同一配列パターン５０内に配置される複数の研磨部３は、送り方向Ｄ１に対して傾斜するように配列された状態となる。この場合、複数の研磨部３が幅方向Ｄ２に少しずつずれた状態で配置される。このとき、各研磨部３の頂点ＴＰも幅方向Ｄ２に少しずつずれた状態で配置される。
【００２７】
ここで、幅方向Ｄ２と平行な方向へ延びる投影面ＰＦ２を設定する。当該投影面ＰＦ２に対して、研磨部材１中のそれぞれの頂点ＴＰを投影する。この場合、投影面ＰＦ２には、所定の間隔で複数の投影点が設定される。幅方向Ｄ２に隣合う投影点同士の寸法は、幅方向Ｄ２における頂点ＴＰ間の隙間寸法に該当する。このような幅方向Ｄ２における隙間寸法が最大となるものを「最大隙間寸法ｄｍａｘ」と定義する。図４に示す例では、隙間寸法ｄ１，ｄ２が存在している。このうち、隙間寸法ｄ２の方が大きいため、隙間寸法ｄ２が最大隙間寸法ｄｍａｘとなる。このように、一つの回転角度θ２に対して、一つの最大隙間寸法ｄｍａｘを設定することができる。後述のように、回転角度θ２を変化させるに従って、最大隙間寸法ｄｍａｘも変化する。
【００２８】
投影面ＰＦ２において、頂点ＴＰの投影点が設定される箇所は、研磨対象物Ｗを送り方向Ｄ１へ移動させたときに、頂点ＴＰによって研磨対象物Ｗが研磨される箇所である。投影点と投影点との間は頂点ＴＰが存在しない箇所である。従って、最大隙間寸法ｄｍａｘが大きい場合、部分的に頂点ＴＰで研磨されなくなる領域が大きくなるため、研磨面の均一性が低下する。一方、最大隙間寸法ｄｍａｘが小さい場合、部分的に頂点ＴＰで研磨されなくなる領域を小さくすることができる。すなわち、最大隙間寸法ｄｍａｘが小さいことは、頂点ＴＰを幅方向Ｄ２全体にわたって満遍なく配置することができることを意味する。従って、最大隙間寸法ｄｍａｘを小さくすることで、研磨対象物Ｗの研磨面の均一性を向上できる。
【００２９】
図５及び図６に示すように、底角θ１は、適宜変更可能である。図５は、ピッチを一定に保った状態で底角θ１を変更する場合の例を示している。例えば、「底角θ１＝６０°」の研磨部材１Ａを基準としたとき、研磨部材１Ｂのように、研磨部３を配列方向Ｄ３に引き伸ばすことで、底角θ１を小さくすることができる。また、研磨部材１Ｃのように、研磨部３を配列方向Ｄ３に縮めることで、底角θ１を大きくすることができる。図６は、ピッチを変動させることで底角θ１を変更する場合の例を示している。例えば、「底角θ１＝６０°」の研磨部材１Ａを基準としたとき、研磨部材１Ｄのように、研磨部３を並列方向Ｄ４に縮めてピッチを小さくすることで、底角θ１を小さくすることができる。また、研磨部材１Ｅのように、研磨部３を並列方向Ｄ４に拡大してピッチを大きくすることで、底角θ１を大きくすることができる。
【００３０】
なお、底角θ１及び頂点ＴＰの配置態様次第では、複数の方向について、前述の定義に従った配列方向Ｄ３の条件を満たす場合もあり得る。例えば、例えば、溝部３１，３２，３３（図４参照）が延びる３つの方向について、頂点ＴＰの投影点の広がりがいずれの方向から見ても同じになるような場合である。このような場合は、配列方向Ｄ３と定義できる方向の全てについて、送り方向Ｄ１に対して傾斜していないと、「配列方向が送り方向に対して傾斜している」状態には該当しないものとする。例えば、溝部３１，３２，３３（図４参照）が延びる３つの方向が全て「配列方向Ｄ３」の条件を満たす場合に、溝部３１が延びる方向が送り方向Ｄ１と平行になっているとする。このような場合は、溝部３２，３３が延びる方向が送り方向Ｄ１に対して傾斜していたとしても、「配列方向が送り方向に対して傾斜している」状態には該当しないものとする。
【００３１】
次に、図７を参照して、研磨部材１の製造方法について説明する。図７は、研磨部材１の製造方法の一例を示す工程図である。図７（ａ）に示すように、鋳型シート７０８に砥粒スラリー７０９を充填する。充填量は、揮発性溶剤が蒸発しバインダーが硬化した後に、研磨層１２を形成するのに十分な量である。
【００３２】
ここで、鋳型シート７０８は、研磨部３のパターン形状を反対側に転写した形状を有している。上述のように、研磨部３の配列方向Ｄ３は送り方向Ｄ１に対して傾斜しているため、鋳型シート７０８も当該傾斜に対応するようなパターン形状を有している。すなわち、配列方向Ｄ３が傾斜していない従来の研磨部材を製造するときに用いられる鋳型シートと、本実施形態で用いられる鋳型シート７０８とでは、形状が異なっている。従って、鋳型シート７０８を製造するための金属ロール型の形状も、本実施形態に係る研磨部３のパターン形状に対応するように加工する必要がある。
【００３３】
充填は砥粒スラリーをロールコーターなどのコーティング装置で鋳型シート７０８に塗布することにより行うことができる。塗布時の砥粒スラリーの粘度は、約１０Ｐａ・ｓ以上、又は約１００Ｐａ・ｓ以上、約１×１０６Ｐａ・ｓ以下、又は約１×１０５Ｐａ・ｓ以下とすることができる。
【００３４】
図７（ｂ）に示すように、充填された砥粒スラリーから揮発性溶剤を蒸発させて除去する。典型的には、砥粒スラリーを充填した鋳型シート７０８を５０〜１５０℃に加熱する。加熱は０．２〜１０分間行う。バインダーが熱硬化性である場合は、硬化温度で加熱して硬化工程を同時に行ってもよい。溶剤の揮発性が高い場合は室温で数分〜数時間放置してもよい。
【００３５】
図７（ｃ）に示すように、鋳型シートにラミネート組成物７１０を更に充填して凹部をバインダーで満たす。ラミネート組成物は、砥粒スラリーで用いたバインダーと同一又は異なるバインダーを含むことができ、基材に対する接着性が良好なバインダーを含むことが有利である。
【００３６】
図７（ｄ）に示すように、鋳型シート７０８に基材２を重ねてラミネート組成物７１０を基材２に接触させる。接触時にロールなどを用いて鋳型シート７０８と基材２の積層物を加圧してもよい。
【００３７】
その後、バインダーを硬化させる。硬化は、砥粒スラリーのバインダーとラミネート組成物のバインダーについて別々に行ってもよく、同時に行ってもよい。
【００３８】
バインダーは、加熱によって、あるいは赤外線、電子線、紫外線又は可視光の照射によって硬化する。加熱時の温度、又は照射エネルギーの印加量は、用いるバインダーの種類、照射エネルギー源などによって適宜決定することができる。硬化時間は鋳型シートの凹部の深さ、周囲温度、砥粒スラリー及びラミネート組成物の組成などに依存して変化する。例えば、透明基材の上から紫外線（ＵＶ）を照射してバインダーを硬化することができる。
【００３９】
図７（ｅ）に示すように、鋳型シート７０８を除去することにより、基材２と構造化表面を有する研磨部３とを有する研磨部材１が得られる。鋳型シートを除去した後にバインダーを硬化することもできる。
【００４０】
次に、図８〜図１２を参照して、回転角度θ２、最大隙間寸法ｄｍａｘ、及び研磨力の関係について説明する。図８（ａ）は、研磨部材の回転角度θ２を０°〜９０°まで変化させたときの「最大隙間寸法ｄｍａｘ」の値の変化を示すグラフであり、図８（ｂ）は「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチの寸法」の値の変化を示すグラフである。この測定を行ったときの底角θ１は５６°に設定されている。また、１ピッチは１３０μｍに設定され、一つあたりの研磨部３の底辺２１ａは１４５μｍに設定され、研磨部３の高さは６３μｍに設定される。
【００４１】
なお、図８において、「ａ〜ｆ」で示される箇所における研磨部の状態は、図９（ａ）〜（ｆ）に示される。図８及び図９に示すように、「回転角度θ２＝１０°」の場合は最大隙間寸法ｄｍａｘが小さくなるため、「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチの寸法」の値が小さくなる。一方、「回転角度θ２＝０°，９０°」の場合は、研磨部３の配列方向Ｄ３が送り方向Ｄ１に対して傾斜していない状態であるが、当該状態では最大隙間寸法ｄｍａｘが大きくなるため、「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチの寸法」が大きくなる。また、「回転角度θ２＝５６°」の場合は、回転角度θ２が底角θ１と同じ角度となる状態であるが、当該状態では、最大隙間寸法ｄｍａｘが大きくなるため、「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチの寸法」が大きくなる。ただし、「回転角度θ２＝５６°」の場合の最大隙間寸法ｄｍａｘは、「回転角度θ２＝０°，９０°」の状態よりは小さくすることができる。「回転角度θ２＝２６°，３６．５°」の場合は、ピークが立ち上がっているため最大隙間寸法ｄｍａｘが局所的に大きくなり、「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチの寸法」が大きくなるが、「回転角度θ２＝０°，５６°，９０°」の時よりは小さく抑えることができている。
【００４２】
最大隙間寸法ｄｍａｘは、４０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチの寸法」の値は０．３以下であることが好ましく、０．２以下であることがより好ましい。この場合、頂点ＴＰを幅方向Ｄ２に分散させることができるため、研磨対象物Ｗの研磨面の均一性を向上することができる。
【００４３】
底角θ１は、４０°以上、８０°以下に設定されることが好ましく、５０°以上、７０°以下に設定されることがより好ましい。このように、底角θ１が小さすぎず、且つ大きすぎない範囲に設定する場合、研磨部３の三角錐の形状を等方的にすることができる。この場合、頂点ＴＰの密度を向上させることができ、且つ、研磨時の切屑の排出性を向上することができる。
【００４４】
回転角度θ２については、上述のように、０°及び９０°のときは最大隙間寸法ｄｍａｘが大きくなり、底角θ１と同じ角度のときも最大隙間寸法ｄｍａｘが大きくなる。また、研磨時の位置ずれなどを考慮すると、これらの角度に対して２°程度、より好ましくは５°程度のマージンを設けてよい。すなわち、大きなピークを形成する回転角度θ２に対して前記マージンの範囲内の角度を外すことが好ましい。前述のように底角θ１を三角錐の等方性を考慮した角度にしつつ、マージンを設けることを考慮した場合、回転角度θ２は、２°以上、３０°以下、又は６０°以上、８８°以下に設定されてよい。また、底角θ１を用いて表現する場合、回転角度θ２は、２°以上、（θ１−２°）以下の角度、又は（θ１＋２°）以上、８８°以下の角度で傾斜してよい。このように、「回転角度θ２＝０°、θ１、９０°」の箇所を２°のマージンを設けて回避した場合、互いに異なる方向へ延びる複数組の溝部３１，３２，３３（図２参照）については、いずれの組の溝部３１，３２，３３も、送り方向Ｄ１に対して２°以上傾斜している状態となる。
【００４５】
次に、底角θ１を変化させた場合の最大隙間寸法ｄｍａｘの変化について説明する。底角θ１がどのように設定された場合であっても、回転角度θ２が０°と９０°のときには、大きなピークが発生する。いずれの底角θ１においても、底角θ１と同じ回転角度θ２においてもっとも大きなピークαが発生する。また、底角θ１が２０°〜４０°の時は、αよりも大きな回転角度θ２にてαの次に大きなピークβが現れるが、回転角度θ２が４９°を超えると、αよりも小さな回転角度θ２にてβが現れる。
【００４６】
回転角度θ２としては、α及びβが現れない角度に設定されることが好ましい。この点を考慮して、底角θ１の各範囲において好適な回転角度θ２を設定する。具体的に、底角θ１が４０°より小さい場合、回転角度θ２は６０°以上で９０°より小さい角度で傾斜することが好ましい。底角θ１が４０°以上、６０°以下の場合、回転角度θ２は０°より大きく３０°以下の角度、または６０°以上で９０°より小さい角度で傾斜することが好ましい。底角θ１が６０°より大きい場合、回転角度θ２は０°より大きく３０°以下の角度で傾斜することが好ましい。
【００４７】
なお、図１０に示すように、配列パターン内では、頂点ＴＰが配列方向Ｄ３に沿って千鳥状に配置されてよい。すなわち、一の研磨部３の頂点ＴＰと、隣の研磨部３の頂点ＴＰとが、並列方向Ｄ４にずれていてよい。
【００４８】
次に、本実施形態に係る研磨部材１の作用・効果について説明する。
【００４９】
円筒研磨では、従来より、研磨中のオシレーションにより、研磨部材と研磨対象物の接触部をランダマイズすることが知られている。しかし、クランクシャフトの研磨など、アプリケーションによっては、機械的にオシレーションが実施されないことや、オシレーションを研磨途中で停止させるものがある。研磨部材は、その立体構造により、長寿命となるが、オシレーションが実施されない円筒研磨の場合は、その立体形状が転写され、研磨対象物の研磨面が不均一な粗さ表面となってしまう。これを解決するために、好適な研磨部の配置を検討した。
【００５０】
研磨部材は、研磨対象物を研磨する研磨部材であって、基材と、基材の一方の主面から突出して頂点を形成する三次元構造を有し、規則的なパターンに従って配列されている複数の研磨部と、を備え、研磨部の三次元構造は、底部の底角がθ１を示す二等辺三角形となる三角錐によって構成され、主面には、配列方向に沿って一定の配列パターンで複数の研磨部が配列され、配列方向と直交する並列方向に、研磨部の配列パターンが複数並べられ、主面に沿った方向のうち、研磨部材の送り方向とした場合、配列方向は送り方向に対して２°以上、（θ１−２°）以下の角度、又は（θ１＋２°）以上、８８°以下の角度で傾斜している。
【００５１】
この研磨部材によれば、配列方向は送り方向に対して２°以上、（θ１−２°）以下の角度、又は（θ１＋２°）以上、８８°以下の角度で傾斜している。この場合、最大隙間寸法が大きくなる範囲を回避することができる。
【００５２】
主面には、配列方向に沿って一定の配列パターンで複数の研磨部が配列され、配列方向と直交する並列方向に、研磨部の配列パターンが複数並べられてよい。研磨部をこのような規則的なパターンで形成することで、研磨対象物の研磨面の均一性を向上できる。
【００５３】
配列パターン内では、頂点が配列方向に沿って千鳥状に配置されてよい。この場合、頂点が並列方向に広がって配置されるため、幅方向にも広がった状態で配置することができる。
【００５４】
底部の底角が４０°以上、８０°以下でよい。この場合、底角が小さすぎず、且つ大きすぎない範囲に設定する場合、研磨部の三角錐の形状を等方的にすることができる。この場合、頂点の密度を向上させることができ、且つ、研磨時の切屑の排出性を向上することができる。
【００５５】
配列方向は送り方向に対して２°以上、３０°以下、又は６０°以上、８８°以下の角度で傾斜してよい。この場合、最大隙間寸法が大きくならない範囲で研磨を行うことができる。
【００５６】
底部の底角が６０°より大きく、配列方向は送り方向に対して２°以上３０°以下の角度で傾斜してよい。この場合、最大隙間寸法が大きくならない範囲で研磨を行うことができる。
【００５７】
主面に沿った方向のうち、研磨対象物が相対的に移動する方向を送り方向とし、送り方向と直交する方向を幅方向とした場合、幅方向において互いに隣合う頂点間の隙間寸法のうち、幅方向における大きさが最大となる最大隙間寸法は、５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。この研磨部材によれば、最大隙間寸法が５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下であるため、研磨対象物と接触する頂点を幅方向に密な状態とすることができる。これにより、研磨対象物の研磨面の均一性を向上できる。
【００５８】
研磨部は、砥粒を結合材で結合することによって形成される研磨層を有し、研磨層には、１質量部の結合材に対して、０．１〜１．４質量部の砥粒が含まれてよい。この場合、少ない砥粒で研磨層を構成することができる。
【００５９】
送り方向と直交する方向を幅方向とし、幅方向において互いに隣合う頂点間の隙間寸法のうち、幅方向における大きさが最大となる隙間寸法を最大隙間寸法とし、配列方向の送り方向に対する角度を０°から９０°まで変化させたと仮定したときに得られる最大隙間寸法の平均値を設定した場合、配列方向の送り方向に対する角度は、最大隙間寸法が平均値の十倍以下、より好ましくは五倍以下となるような角度に設定される。この研磨部材によれば、配列方向の送り方向に対する角度が、最大隙間寸法が平均値に対して一定以下となる角度に設定されるため、研磨対象物と接触する頂点を幅方向に密な状態とすることができる。これにより、研磨対象物の研磨面の均一性を向上できる。
【００６０】
研磨部間には、互いに異なる方向へ延びる複数組の溝部が形成され、いずれの組の溝部も、送り方向に対して２°以上傾斜している。この研磨部材によれば、研磨対象物と接触する頂点を幅方向に密な状態とすることができる。これにより、研磨対象物の研磨面の均一性を向上できる。
【００６１】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、配列パターン内の研磨部の配列として上記実施形態以外の配列パターンが採用されてもよい。また、例えば、上述の実施形態では研磨部が三角錐であった場合について説明したが、研磨部の形状自体は、頂点を有するようなものであれば特に限定されない。例えば、円錐や、底部が四角形以上の多角形の角錐であってもよい。
【００６２】
［実施例］
「回転角度θ２＝８４°，１０°，５４°，１２°，１６．６°」としたものを実施例１，２，３，４，５とした。また、「回転角度θ２＝５６°，０°」としたものを比較例１，２とした。また、実施例１〜５及び比較例１，２に係る研磨部材を用いて研磨を行った。図１１に、実施例１〜５及び比較例１，２についての最大隙間寸法ｄｍａｘ、「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチ」の値を示すと共に、研磨後の研磨面の算術平均粗さＲａ及び最大高さ粗さＲｚを測定した。なお、１ピッチは１３０μｍに設定され、研磨部３の高さは６３μｍに設定される。また、図７の製造方法で製造された研磨材を使用した。基材は、１２０μｍの厚さＰＥＴフィルム、研磨部は、ダイヤモンド砥粒とアクリルバインダーとからなる。研磨は、丸棒状のＳ４５Ｃ（ＪＩＳＧ４０５１準拠）を旋盤に取り付けたスーパーフィニッシャーユニット（マツダ精機社製））に前述のフィルム状の研磨材と取り付けて回転数８２９ｒｐｍで３０秒間行った。
【００６３】
「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチ」の値と最大高さ粗さＲｚの関係を図１２に示す。図１２に示すように、「最大隙間寸法ｄｍａｘ／１ピッチ」の値が０．３以下であると、最大高さ粗さＲｚを低くし、研磨面の均一性を向上できることが理解される。また、最大隙間寸法ｄｍａｘと最大高さ粗さＲｚの関係を図１３に示す。図１３に示すように、最大隙間寸法ｄｍａｘが０．０５ｍｍ以下であると、最大高さ粗さＲｚを低くし、研磨面の均一性を向上できることが理解される。
【符号の説明】
【００６４】
１…研磨部材、２…基材、３…研磨部、１２…研磨層、１４…砥粒、１６…結合材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020163476.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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