(57)【要約】【課題】被研磨体における表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することが可能な砥石、当該砥石を備える研磨装置、当該砥石が用いられる研磨方法、および当該研磨方法が実施されるセラミックス部材の製造方法を提供する。【解決手段】砥石１８は、窒化珪素からなるセラミックス球を研磨するための砥石である。砥石１８は、被研磨体であるセラミックス球を構成する材料である窒化珪素よりも硬度が高い材料からなる硬質砥粒と、セラミックス球を構成する材料と同じ材料である窒化珪素からなるセラミックス砥粒とを含んでいる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス体を研磨するための砥石であって、
前記セラミックス体を構成する材料よりも硬度が高い材料からなる硬質砥粒と、前記セラミックス体を構成する材料と同じ材料からなるセラミックス砥粒とを含む、砥石。
【請求項２】
前記セラミックス砥粒は窒化珪素から構成されている、請求項１に記載の砥石。
【請求項３】
前記硬質砥粒はダイヤモンドからなる砥粒およびＣＢＮからなる砥粒の少なくとも一方の砥粒を含む、請求項１または２に記載の砥石。
【請求項４】
前記硬質砥粒の粒度は＃４０００または＃４０００よりも細粒である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の砥石。
【請求項５】
前記セラミックス砥粒の平均粒径は５μｍ以上７μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の砥石。
【請求項６】
セラミックス体を研磨するための研磨装置であって、
第１の研磨面を有する第１部材と、
前記第１の研磨面に対向する第２の研磨面を有する第２部材とを備え、
前記第１の研磨面と前記第２の研磨面とは、互いに対向する状態を維持しつつ互いに相対的な回転が可能となっており、
前記第１部材および前記第２部材の少なくともいずれか一方は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の砥石を含む、研磨装置。
【請求項７】
セラミックス体を研磨するための研磨方法であって、
第１の研磨面を有する第１部材と、前記第１の研磨面に対向する第２の研磨面を有する第２部材との間に前記セラミックス体を配置する工程と、
前記第１の研磨面と前記第２の研磨面とに対し、互いに対向する状態を維持しつつ相対的な回転を与えることにより、前記セラミックス体を研磨する工程とを備え、
前記第１部材および前記第２部材の少なくともいずれか一方は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の砥石を含む、研磨方法。
【請求項８】
セラミックス体を準備する工程と、
前記セラミックス体を研磨する工程とを備え、
前記セラミックス体を研磨する工程では、請求項７に記載の研磨方法により前記セラミックス体が研磨される、セラミックス部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥石、研磨装置、研磨方法およびセラミックス部材の製造方法に関し、より特定的には、表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することが可能な砥石、当該砥石を備える研磨装置、当該砥石が用いられる研磨方法、および当該研磨方法が実施されるセラミックス部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化珪素は硬度が非常に高い難削材であり、合成ダイヤモンド（ＳＤ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｄｉａｍｏｎｄ）や立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ：Ｃｕｂｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）などの高硬度の砥粒を用いた砥石により研磨、研削される。たとえばベアリング用途のセラミックス球では、表面粗さ（Ｒａ）を０．０１μｍ以下に仕上げることが要求されるため、極めて細粒の砥粒を用いる必要がある。しかし、細粒の砥粒を用いた場合には表面粗さが向上する一方で砥石の目詰まりなどが起こり易く、加工レートが大きく低下して生産性が低下する場合がある。
【０００３】
これに対して、たとえば特開平２−２１２０７４号公報（以下、特許文献１という）や特開昭６２−２８１７６号公報（以下、特許文献２という）では、緑色炭化珪素系砥粒（ＧＣ）や白色アルミナ系砥粒（ＷＡ）をダイヤモンド砥石に混合し、これらの砥粒により砥石自体を削ることでダイヤモンド砥粒の自生を促して加工レートを安定させる方法が提案されている。しかし、これらの方法では研磨回数が増加するのに伴い加工レートが低下し、また自生効果も薄くなる。また、加工レートの低下は砥粒が細粒になるのに伴いより顕著になる。またこれらの方法では、使用される砥粒の粒度に応じた表面粗さしか達成することができず、上述のように表面粗さを０．０１μｍ以下にするためにはより細粒の砥粒を用いる必要がある。この場合には、上述のように加工レートがさらに低下する懸念がある。一方で、特開昭６０−８５８６９号公報（以下、特許文献３という）には、超砥粒とセラミックス微粒子とを備える砥石が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２１２０７４号公報
【特許文献２】特開昭６２−２８１７６号公報
【特許文献３】特開昭６０−８５８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、従来では窒化珪素の研磨において高い加工レートと表面粗さの低減とを両立させることは困難であった。そこで、本発明の目的は、表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することが可能な砥石、当該砥石を備える研磨装置、当該砥石が用いられる研磨方法、および当該研磨方法が実施されるセラミックス部材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従った砥石は、セラミックス体を研磨するための砥石である。この砥石は、セラミックス体を構成する材料よりも硬度が高い材料からなる硬質砥粒と、セラミックス体を構成する材料と同じ材料からなるセラミックス砥粒とを含んでいる。
【０００７】
本発明者は、窒化珪素などのセラミックス体の研磨において高い加工レートを達成しつつ研磨加工後の表面粗さを十分に低減するための方策について鋭意検討を行った。その結果、以下のような知見を得て本発明に想到した。
【０００８】
セラミックス体である窒化珪素同士を水中において摩擦させると、Ｓｉ３Ｎ４＋６Ｈ２Ｏ→３ＳｉＯ２＋４Ｈ２Ｏ、という反応において活性化エネルギーが低下するため、窒化珪素同士の摩耗が促進される（トライボケミカル摩耗）。すなわち、上記反応により窒化珪素の極表面において母材よりも硬度が低い二酸化珪素からなる反応層が形成され、当該反応層が窒化珪素同士の摩擦により除去されるため窒化珪素同士の摩耗が促進される。このように同種材料である窒化珪素同士の摩耗により促進されるトライボケミカル反応を利用することにより、窒化珪素からなるセラミックス体の研磨において高い加工レートを達成しつつ表面粗さを十分に低減可能であることを本発明者は見出した。
【０００９】
本発明に従った砥石は、被研磨体であるセラミックス体の構成材料よりも高硬度な硬質砥粒と、当該セラミックス体の構成材料と同じ材料からなるセラミックス砥粒とを含んでいる。そのため、同種材料からなるセラミックス体およびセラミックス砥粒の摩耗によるトライボケミカル反応を利用して当該セラミックス体の研磨を進行させることができる。したがって、本発明に従った砥石によれば、被研磨体における研磨加工後の表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することが可能な砥石を提供することができる。なお、「セラミックス砥粒およびセラミックス体の構成材料が同じである」とは、セラミックス砥粒およびセラミックス体の構成材料が同じ原子を含む化合物からなる状態を含み、たとえば珪素（Ｓｉ）原子および窒素（Ｎ）原子を含む化合物であるＳｉ３Ｎ４など、同じ組成式により表わされる化合物からなる状態を含む。
【００１０】
上記砥石において好ましくは、上記セラミックス砥粒は窒化珪素から構成されている。
これにより、窒化珪素からなるセラミックス体の研磨において当該セラミックス体の極表面に二酸化珪素からなる反応層を形成し、当該反応層を硬質砥粒により除去することができる。その結果、セラミックス体を高い加工レートで研磨しつつ研磨加工後における表面粗さを十分に低減することができる。
【００１１】
上記砥石において好ましくは、上記硬質砥粒はダイヤモンドからなる砥粒およびＣＢＮからなる砥粒の少なくとも一方の砥粒を含んでいる。
【００１２】
このように高硬度な超砥粒を含む砥石を用いることにより、セラミックス体の研磨加工後における表面粗さをさらに低減することができる。
【００１３】
上記砥石において好ましくは、上記硬質砥粒の粒度は＃４０００または＃４０００よりも細粒である。ここで、上記硬質砥粒の粒度は、ＪＩＳ規格Ｒ６００１において規定される研磨用微粉の粒度（＃）を意味する。
【００１４】
上記硬質砥粒が粗粒である場合（＃４０００よりも粗粒である場合）には、セラミックス体の極表面に形成される反応層を効果的に除去することが困難であり、研磨加工後における表面粗さを十分に低減することが困難である。そのため、上記硬質砥粒の粒度は＃４０００または＃４０００よりも細粒であることが好ましく、＃８０００または＃８０００よりも細粒であることがより好ましい。
【００１５】
上記砥石において好ましくは、上記セラミックス砥粒の平均粒径は５μｍ以上７μｍ以下である。
【００１６】
上記セラミックス砥粒の平均粒径が５μｍ未満である場合には、砥石表面がセラミック粉により覆われて目詰まりが起こり、加工レートが低下する場合がある。一方で、上記セラミックス砥粒の平均粒径が７μｍを超える場合には被研磨体の表面に傷が発生する場合がある。そのため、上記セラミックス砥粒の平均粒径は５μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明に従った研磨装置は、セラミックス体を研磨するための研磨装置である。この研磨装置は、第１の研磨面を有する第１部材と、第１の研磨面に対向する第２の研磨面を有する第２部材とを備えている。第１の研磨面と第２の研磨面とは、互いに対向する状態を維持しつつ互いに相対的な回転が可能となっている。第１部材および第２部材の少なくともいずれか一方は、上記本発明に従った砥石を含んでいる。
【００１８】
本発明に従った研磨装置は、表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することが可能な上記本発明に従った砥石を含んでいる。そのため、本発明に従った研磨装置によれば、被研磨体における研磨加工後の表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することが可能な研磨装置を提供することができる。
【００１９】
本発明に従った研磨方法は、セラミックス体を研磨するための研磨方法である。この研磨方法は、第１の研磨面を有する第１部材と、第１の研磨面に対向する第２の研磨面を有する第２部材との間にセラミックス体を配置する工程と、第１の研磨面と第２の研磨面とに対し、互いに対向する状態を維持しつつ相対的な回転を与えることにより、セラミックス体を研磨する工程とを備えている。第１部材および第２部材の少なくともいずれか一方は、上記本発明に従った砥石を含んでいる。
【００２０】
本発明に従った研磨方法は、表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することが可能な上記本発明に従った砥石を用いて実施される。そのため、本発明に従った研磨方法によれば、被研磨体における研磨加工後の表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することができる。
【００２１】
本発明に従ったセラミックス部材の製造方法は、セラミックス体を準備する工程と、セラミックス体を研磨する工程とを備えている。セラミックス体を研磨する工程では、上記本発明に従った研磨方法によりセラミックス体が研磨される。
【００２２】
本発明に従ったセラミックス部材の製造方法では、上記本発明に従った砥石を用いてセラミックス体が研磨される。そのため、本発明に従ったセラミックス部材の製造方法によれば、セラミックス部材における研磨加工後の表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することが可能な砥石、当該砥石を備える研磨装置、当該砥石が用いられる研磨方法、および当該研磨方法が実施されるセラミックス部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係る研磨装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１の研磨装置が備える定盤の構成を示す概略断面図である。
【図３】本実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係る研磨方法を概略的に示すフローチャートである。
【図５】＃８００のダイヤモンド砥粒を含む砥石を用いて窒化珪素を研磨した場合における研磨回数と加工レートとの関係を示すグラフである。
【図６】＃８０００のダイヤモンド砥粒を含む砥石を用いて窒化珪素を研磨した場合における研磨回数と加工レートとの関係を示すグラフである。
【図７】＃８０００のダイヤモンド砥粒を含む砥石を用いて窒化珪素を研磨した場合における窒化珪素砥粒の平均粒径と加工レートとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２６】
以下、本発明の一実施の形態に係る研磨装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る研磨装置の構成を示す概略図である。図２は、図１の研磨装置が備える定盤の構成を示す概略断面図である。
【００２７】
図１を参照して、本実施の形態に係る研磨装置１は、セラミックス球９１（セラミックス体）を研磨するための研磨装置である。研磨装置１は、回転盤研磨面１０Ａ(第１の研磨面）を有する円盤状の定盤である回転盤１０（第１部材）と、回転盤研磨面１０Ａに対向する固定盤研磨面２０Ａ（第２の研磨面）を有する円盤状の定盤である固定盤２０（第２部材）と、回転盤１０と固定盤２０との間に窒化珪素からなるセラミックス球９１（セラミックス体）を導入する入口シュート３０と、研磨されたセラミックス球９１が取り出される出口シュート４０とを備えている。
【００２８】
固定盤２０と回転盤１０とは、固定盤研磨面２０Ａと回転盤研磨面１０Ａとが平行になるように、かつ中心軸が回転軸αに一致するように所定の間隔を空けて配置されている。また、固定盤２０は固定盤２０を保持する架台（図示しない）に対して固定される一方、回転盤１０は回転軸α周りに（回転盤１０の周方向に沿った回転の向きβに沿って）回転可能となっている。すなわち、回転盤研磨面１０Ａと固定盤研磨面２０Ａとは、互いに対向する状態を維持しつつ互いに相対的な回転が可能となっている。
【００２９】
回転盤研磨面１０Ａには、回転軸αと回転盤研磨面１０Ａとの交点を中心とした同心円状の複数の（たとえば３本の）溝部１１が形成されている。つまり、回転盤研磨面１０Ａには、回転盤１０の回転に沿った周方向に延在する複数の溝部１１が形成されている。
【００３０】
固定盤２０には、厚み方向（回転軸αに沿った方向）に固定盤２０を貫通する開口部２４が形成されている。そして、この開口部２４から、回転盤研磨面１０Ａに形成された３本の溝部１１が露出している。一方、入口シュート３０は、それぞれ平行に延在する複数の溝３１が形成された上面を有している。そして、当該溝３１が延在する方向が回転盤研磨面１０Ａに形成された溝部１１に交差するように、かつ溝３１の一方の端部が溝部１１に隣接するように、入口シュート３０はその一部が開口部２４に挿入されるように配置されている。また、入口シュート３０は、溝３１が開口部２４に向けて傾斜するように、上面が水平面に対して交差する態様で図示しない架台に固定されている。これにより、入口シュート３０の溝３１に供給されたセラミックス球９１は、溝３１に沿って転走し、回転盤１０と固定盤２０との間に投入される。
【００３１】
出口シュート４０は、入口シュート３０に対して回転盤１０の回転の向きβとは反対側に隣接して、かつ固定盤２０を回転軸α方向に貫通するように配置されている。
【００３２】
次に、図２を参照して、回転盤１０の詳細について説明する。なお、図２は、回転盤研磨面１０Ａに垂直であり、かつ回転盤研磨面１０Ａの径方向に沿った面における回転盤１０の断面図に相当する。ここで、固定盤２０の固定盤研磨面２０Ａには、回転盤研磨面１０Ａと同様に、回転軸αと固定盤研磨面２０Ａとの交点を中心とした同心円状の複数の（たとえば３本の）溝部（図示しない）が形成されており、当該複数の（３本の）溝部と回転盤研磨面１０Ａの３本の溝部１１とは互いに対向するように配置されている。そして、固定盤２０は、以下に説明する回転盤１０と同様の構成を有している。
【００３３】
図２を参照して、回転盤１０は、鉄、鋳物などの素材からなる円盤状の定盤本体１７と、定盤本体１７上に配置された砥石１８と備えている。砥石１８は回転盤研磨面１０Ａを含んでおり、砥石１８内には複数の溝部１１が形成されている。つまり、溝部１１の底部は砥石１８内に位置している。また溝部１１は、延在方向に垂直な断面において、その壁面は円弧状の形状を有している。砥石１８は、以下に説明する本実施の形態に係る砥石である。
【００３４】
本実施の形態に係る砥石１８は、窒化珪素からなるセラミックス球９１（セラミックス体）を研磨するための砥石であり、セラミックス球９１を構成する材料よりも硬度が高い材料からなる硬質砥粒と、当該セラミックス球９１を構成する材料と同じ材料である窒化珪素からなるセラミックス砥粒とを含み、これらの砥粒が結合剤により結合されて構成されている。
【００３５】
上記硬質砥粒は、たとえばダイヤモンドからなる砥粒およびＣＢＮからなる砥粒の少なくとも一方の超砥粒を含んでおり、当該超砥粒からなっている。上記硬質砥粒の粒度は上記セラミックス砥粒の粒度よりも小さくなっており、好ましくは＃４０００または＃４０００よりも細粒であり、より好ましくは＃８０００または＃８０００よりも細粒である。
【００３６】
上記セラミックス砥粒の粒度は上記硬質砥粒よりも大きくなっており、その平均粒径は５μｍ以上７μｍ以下になっている。上記結合剤は、たとえばレジノイドボンド、ビトリファイドボンドおよびメタルボンドなどである。また上記セラミックス砥粒は、砥石１８を用いてセラミックス球９１を研磨する際に当該セラミックス球９１に対して直接接触することが可能となっており、たとえば砥粒表面の被膜が省略されている。
【００３７】
次に、本実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法、および当該セラミックス部材の製造方法において実施される本実施の形態に係る研磨方法について説明する。図３は本実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法の概略を示すフローチャートであり、図４は本実施の形態に係る研磨方法の概略を示すフローチャートである。
【００３８】
図３を参照して、本実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）としてセラミックス球準備工程（Ｓ１０）が実施される。この工程（Ｓ１０）では、まず、窒化珪素などのセラミックスの原料粉末が準備され、当該原料粉末が球状に成形される。そして当該成形体に対して加圧焼結や常圧焼結などが実施されることにより、窒化珪素の焼結体からなるセラミックス球９１（セラミックス体）が準備される。
【００３９】
次に、工程（Ｓ２０）としてセラミックス球研磨工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図１を参照して、上記工程（Ｓ１０）において準備されたセラミックス球９１が上記研磨装置１を用いて研磨される。またこの工程（Ｓ２０）では、以下に説明する本実施の形態に係る研磨方法を用いてセラミックス球９１が研磨される。上記工程（Ｓ１０）および（Ｓ２０）が実施されることにより、ベアリング用途などに用いられる球状のセラミックス部材が製造され、本実施の形態に係るセラミックス部材の製造方法が完了する。
【００４０】
次に、上記工程（Ｓ２０）において実施される本実施の形態に係る研磨方法について説明する。図４を参照して、本実施の形態に係る研磨方法では、まず工程Ｓ２１）として、セラミックス球投入工程が実施される。この工程（Ｓ２１)では、図１を参照して、上記工程（Ｓ１０）において準備されたセラミックス球９１が研磨装置１に投入される。より具体的には、図１を参照して、セラミックス球９１が入口シュート３０の溝３１上に供給される。供給されたセラミックス球９１は、入口シュート３０の溝３１上を転走し、開口部２４を通って回転盤１０の溝部１１に接触する位置まで進行する。このとき、回転盤１０を回転の向きβに沿って回転させておくことにより、セラミックス球９１は向かい合う回転盤１０と固定盤２０との間に引き込まれる。このようにして、回転盤研磨面１０Ａを有する回転盤１０と、回転盤研磨面１０Ａに対向する固定盤研磨面２０Ａを有する固定盤２０との間にセラミックス球９１が配置される。
【００４１】
次に、工程（Ｓ２２）として加工工程が実施される。この工程（Ｓ２２）では、回転盤１０と固定盤２０との間に引き込まれたセラミックス球９１が回転盤１０に形成された溝部１１と固定盤２０に形成された溝部との間において保持され、回転盤１０の回転の向きβの向きに転走することにより、研磨される。具体的には、図１および図２を参照して、回転盤１０と固定盤２０との間に引き込まれたセラミックス球９１は、溝部１１内において回転盤１０の径方向に保持されつつ、当該溝部１１において露出した砥石１８に対して滑りつつ転走することにより研磨される。なお、この工程（Ｓ２２）では、回転盤１０と固定盤２０との間に遊離砥粒を含む研磨液が供給されてもよい。このようにして、回転盤研磨面１０Ａと固定盤研磨面２０Ａとに対し、互いに対向する状態を維持しつつ相対的な回転を与えることにより、セラミックス球９１が研磨される。
【００４２】
次に、工程（Ｓ２３）として排出工程が実施される。この工程（Ｓ２３）では、研磨が終了したセラミックス球９１が、出口シュート４０から排出される。より具体的には、図１を参照して、工程（Ｓ２２）において回転盤１０の回転の向きβの向きに転走することにより研磨されたセラミックス球９１は、出口シュート４０が配置された位置まで進行することにより溝部１１から離脱し、出口シュート４０を介して研磨装置１の外部に排出される。
【００４３】
次に、工程（Ｓ２４）として仕上げ工程が実施される。この工程（Ｓ２４）では、工程（Ｓ１０）において準備され、（Ｓ２１）〜（Ｓ２３）において研磨されたセラミックス球９１に対して仕上げ加工が実施される。より具体的には、工程（Ｓ２３）までが完了したセラミックス球９１に対して、研磨装置１において砥石１８に含まれる上記硬質砥粒がより細かい他の研磨装置を用いて、上述の場合と同様の手順により、セラミックス球９１の表面粗さがさらに低減される仕上げ加工が実施される。この仕上げ加工は、砥石を構成する硬質砥粒を徐々に細かくしつつ、複数回実施されてもよい。また、最終研磨として、公知のラップ盤を用いたラッピング加工が実施されてもよい。上記工程（Ｓ２１）〜（Ｓ２４）が実施されることによりセラミックス球９１の研磨が完了し、本実施の形態に係る研磨方法が完了する。
【００４４】
以上のように、本実施の形態に係る砥石１８は、被研磨体であるセラミックス球９１の構成材料である窒化珪素よりも高硬度な硬質砥粒（ダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒）と、セラミックス球９１の構成材料と同じ材料である窒化珪素からなるセラミックス砥粒とを含んでいる。そのため、砥石１８を用いたセラミックス球９１の研磨においては、同種材料である窒化珪素からなるセラミックス球９１とセラミックス砥粒との摩耗によるトライボケミカル反応を利用してセラミックス球９１の研磨を進行させることができる。より具体的には、上記トライボケミカル反応によりセラミックス球９１の極表面において母材である窒化珪素よりも硬度が低い二酸化珪素からなる反応層の形成が促進され、当該反応層を硬質砥粒により除去することでセラミックス球９１の研磨を進行させることができる。このように、窒化珪素同士の摩耗によるトライボケミカル反応を利用して研磨を進行させることにより、高い加工レートが達成されるとともに、使用する硬質砥粒の粒度に応じた表面粗さよりもより優れた表面粗さを達成することができる。このように本実施の形態に係る砥石１８によれば、被研磨体であるセラミックス球９１における研磨加工後の表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することができる。
【００４５】
上記砥石１８においては、上述のように上記硬質砥粒の粒度が＃４０００以下である。上記硬質砥粒の粒度が＃４０００よりも粗粒である場合には、トライボケミカル反応によりセラミックス球９１の極表面に形成される反応層を効果的に除去することが困難であり、研磨加工後における表面粗さを十分に低減することが困難である。そのため、上記硬質砥粒の粒度は＃４０００以下であることが好ましく、＃８０００以下であることがより好ましい。
【００４６】
上記砥石１８においては、上述のように上記セラミックス砥粒の平均粒径は５μｍ以上７μｍ以下である。上記セラミックス砥粒の平均粒径が５μｍ未満である場合には、砥石１８の表面がセラミック粉により覆われて目詰まりが起こり、加工レートが低下する場合がある。一方で、上記セラミックス砥粒の平均粒径が７μｍを超える場合にはセラミックス球９１の表面に傷が発生する場合がある。そのため、上記セラミックス砥粒の平均粒径は５μｍ以上７μｍ以下であることが好ましい。
【実施例】
【００４７】
窒化珪素の研磨における加工レートの向上および表面粗さの低減について、本発明の効果を確認する実験を行った。まず、硬質砥粒である合成ダイヤモンド（ＳＤ）砥粒と、セラミックス砥粒である窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）砥粒とを含む砥石を準備した。ＳＤ砥粒の粒度は＃２００、＃８００、＃４０００および＃８０００とした。また、比較例として、ＳＤ砥粒のみを含む砥石およびＳＤ砥粒およびＧＣ砥粒を含む砥石も準備した。
【００４８】
次に、準備した砥石を用いて窒化珪素の研磨を実施した。そして、研磨回数に対する加工レートの変化、窒化珪素砥粒の平均粒径に対する加工レートの変化および研磨加工後の表面粗さ（Ｒａ）について調査した。また、比較例として、準備した砥石を用いてアルミナの研磨も実施した。
【００４９】
図５は、＃８００のＳＤ砥粒を含む砥石を用いて研磨した場合における研磨回数と加工レートとの関係を示すグラフであり、横軸が研磨回数（回）を示し、縦軸が加工レート（μｍ／ｍｉｎ）を示している。図６は、＃８０００のＳＤ砥粒を含む砥石を用いて研磨した場合における研磨回数と加工レートとの関係を示すグラフであり、横軸が研磨回数（回）を示し、縦軸が加工レート（μｍ／ｍｉｎ）を示している。なお、図５および図６中において、（Ａ）はＳＤ砥粒および窒化珪素を含む砥石を用いた場合、（Ｂ）はＳＤ砥粒およびＧＣ砥粒を含む砥石を用いた場合、（Ｃ）はＳＤ砥粒のみを含む砥石を用いた場合の実験結果をそれぞれ示している。図７は、＃８０００のＳＤ砥粒を含む砥石を用いて研磨した場合における窒化珪素砥粒の平均粒径と加工レートとの関係を示すグラフであり、横軸が平均粒径（μｍ）を示し、縦軸が加工レート（μｍ／ｍｉｎ）を示している。表１は、＃２００〜＃８０００のＳＤ砥粒を含むそれぞれの砥石を用いて窒化珪素を研磨した場合の表面粗さ（Ｒａ）の結果を示している。表２は、＃２００〜＃８０００のＳＤ砥粒を含むそれぞれの砥石を用いてアルミナを研磨した場合の表面粗さ（Ｒａ）の結果を示している。
【００５０】
【表１】
2015199138.tif 000003
【００５１】
【表２】
2015199138.tif 000004
【００５２】
上記実験結果について説明する。図５を参照して、ＳＤ砥粒の粒度が＃８００である場合には（Ａ）〜（Ｃ）のいずれの場合でも研磨回数の増加に伴い加工レートが低下した。一方、図６を参照して、ＳＤ砥粒の粒度が＃８０００である場合には、（Ｂ）および（Ｃ）では研磨回数の増加に伴い加工レートが大きく低下したものの、（Ａ）では加工レートの低下がより小さくなった。また、図７を参照して、窒化珪素砥粒の平均粒径が５〜７μｍの範囲である場合には、加工レートが大きく向上した。
【００５３】
表１を参照して、ＳＤ砥粒の粒度が＃２００および＃８００である場合には、Ｓｉ３Ｎ４を含む砥石でもＧＣ砥粒を含む砥石およびＳＤ砥粒のみを含む砥石に比べて表面粗さの向上は見られなかった。一方で、ＳＤ砥粒の粒度が＃４０００および＃８０００である場合には、Ｓｉ３Ｎ４を含む砥石を用いた場合に他の砥石を用いた場合に比べて表面粗さの向上が見られた。また表２を参照して、アルミナを研磨した場合には、ＳＤ砥粒の粒度が＃２００〜＃８０００のいずれの場合においてもＳｉ３Ｎ４を含む砥石を用いることによる表面粗さの向上は見られなかった。
【００５４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の砥石、研磨装置、研磨方法およびセラミックス部材の製造方法は、表面粗さを低減しつつ高い加工レートを達成することが要求される砥石、当該砥石を備える研磨装置、当該砥石が用いられる研磨方法、および当該研磨方法が実施されるセラミックス部材の製造方法において、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００５６】
１  研磨装置、１０  回転盤、１０Ａ  回転盤研磨面、１１  溝部、１７  定盤本体、１８  砥石、２０  固定盤、２０Ａ  固定盤研磨面、２４  開口部、３０  入口シュート、３１  溝、４０  出口シュート、９１  セラミックス球。
【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】
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