(57)【要約】　　　（修正有）【課題】切りくずや摩耗した砥粒をフィルム表面にある凹部の溝に誘導し、確実に排出することにより、スクラッチフリーで、安定にナノメータオーダの極めて良好な鏡面を得ることができる安価かつ簡単に製造できる研磨具およびその製造方法を提供する。【解決手段】一次粒子が超微粒子である微粒子が、互いに空隙を残しながら部分的に結合して二次粒子を形成し、二次粒子である顆粒を砥粒２として基材１２上にバインダで固定化した研磨層を有し、研磨層は一定の間隔で多数の一定の形状を有するブロックに分割され、ブロック間で凹となる溝をゆうする格子状パターンを有する。【選択図】　　　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子が一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理し、その多数の一次粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成されている状態で結合している粒状の多孔質体からなる砥粒を用いて、基材の上にバインダで固定化した研磨層を有する研磨工具であって、
前記基材の上にバインダで固定した研磨層は、一定の間隔で多数の一定の形状を有するブロックに分割され、ブロック間で凹となる溝を有する格子状パターンを有することを特徴とする研磨具。
【請求項２】
前記ブロックは矩形（正方形を含む）あるいは円形、楕円であることを特徴とする請求項１記載の研磨具。
【請求項３】
前記砥粒を前記基材の表面に固定する前記バインダ実質部の厚みは、前記砥粒の最大直径よりも小さいことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の研磨具。
【請求項４】
前記研磨層の前記砥粒の含有率が、１０体積％以上、９０体積％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の研磨具。
【請求項５】
前記砥粒は、前記格子状パターンを形成する凹凸部分の凸部分に配置されることを特徴とする請求項４記載の研磨具。
【請求項６】
基材の上に予め所望のブロック形状に対応したある一定の間隔で配列した貫通穴パターンを有するシートを設置する設置工程と、
前記設置工程によって設置された前記貫通穴パターンを有するシート上に砥粒を含有する塗布液を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程の後に前記貫通穴パターンを有するシートを剥離する剥離工程を有することで、基板上に所望なブロック形状を形成させることを特徴とする研磨具の製造方法。
【請求項７】
砥粒に粉末及び／またはファイバを混合する混合工程と、
基材上に所望の研磨層ブロック形状に対応した貫通穴パターンを有するシートを設置する設置工程と、
前記砥粒とバインダとを混合した塗布液を前記貫通穴パターンを有するシートを設置した前記基材上に塗布する塗布工程と、
前記塗布工程を行った後に前記貫通穴パターンを有するシートを剥離する剥離工程とによって、前記基材上にブロック状に分割された研磨層を形成することを特徴とする研磨具の製造方法。
【請求項８】
前記貫通穴パターンを有するシートの厚みは、少なくとも前記砥粒の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項６または７記載の研磨具の製造方法。
【請求項９】
前記貫通穴パターンのパターン形状は、矩形（正方形を含む）あるいは円形、楕円形であることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の研磨具の製造方法。
【請求項１０】
前記塗布工程は、前記砥粒に無機粉末及び／または有機粉末を添加分散する添加工程を有し、前記砥粒とともに前記貫通穴パターンを有するシートに塗布することを特徴とする請求項６または７記載の研磨具の製造方法。
【請求項１１】
前記塗布工程は、前記砥粒に無機ファイバあるいは／かつ有機樹脂ファイバを添加分散する添加工程を有し、前記砥粒とともに前記貫通穴パターンを有するシートに塗布することを特徴とする請求項６または７記載の研磨具の製造方法。
【請求項１２】
前記添加工程は、前記砥粒に前記無機粉末及び／また有機粉末、無機ファイバあるいは／かつ有機樹脂ファイバを添加することで前記研磨具の硬度および脆性度を調整することができることを特徴とする請求項１０または１１記載の研磨具の製造方法。
【請求項１３】
前記研磨具は、請求項６から１２までのいずれか１項に記載の研磨具の製造方法によって製造されたことを特徴とする研磨具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン、ガラス等の硬脆材料や鉄鋼、アルミニウム等の金属材料を仕上げ加工するための研磨具およびその製造方法に関し、特に大口径加工対象物の加工の高品位化を保証し、加工の高能率化を行うための研磨具およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハやガラスディスクをはじめ、各種硬脆材料や金属材料からなる部品の最終仕上げには、研磨材スラリーを用いた研磨加工が用いられてきた。しかし、この研磨加工においては大量の研磨剤スラリーを要するとともに、大量の廃液を排出するため環境への負荷が極めて高く、また加工能率の向上にも限界がある。こうしたことから、研磨加工仕上げ相当の優れた仕上げ面粗さを得ることのできる固定砥粒加工工具の開発が各方面で活発に行われている。砥粒加工において良好な加工面粗さを得るには、通常、微細な砥粒を使用することが有利であり、固定砥粒加工工具においても、それは同様である。
【０００３】
しかし、鏡面といった優れた加工面を得るために、固定砥粒加工工具において、粒径数μｍ以下の砥粒を使用すると、加工時に砥粒結合材と工作物との接触が生じやすく、その結果、加工抵抗の急増、砥粒の脱落等が生じ、最悪の場合には加工不可の状態に陥ってしまう。また切りくずなどによる目詰まりは、加工能率を低下させてしまうだけではなく、得られた鏡面に再びスクラッチ、傷などを与えてしまうといった問題点がある。
【０００４】
上記問題を解決するために、以下に示す先行技術がある。
微細な砥粒を造粒し、凝集した状態の粉末を砥粒として使用する固定砥粒加工工具があり、凝集砥粒を基材上にバインダ樹脂で固定化した研磨具があり、これらの固定砥粒加工工具においては、微細な砥粒の作用により優れた加工面粗さが得られ、同時に凝集した砥粒による高い加工能率の達成が実現される。
また、凝集した砥粒においては砥粒摩耗が徐々に進行するため、切りくずも砥粒摩耗と同時に排出され、目詰まりを回避しようとする（特許文献１参照）。
【０００５】
また、図１２に示すのは従来の研磨具の拡大断面を示した図である。
図１２に示す通り、研磨具は、基材１２上にバインダ１１によって砥粒２を固定した構成を備えているが、砥粒２を確実に基材１２上に固定し、なおバインダ１１から突き出し量を保証する必要がある。また、砥粒周りのバインダの部分は、排出された切りくず２１や摩耗した砥粒２の蓄積場所となる。
【０００６】
この課題に対し、特に切りくずの排出問題の解決に関して、
複数のドーナツ上などの凹凸部分を設け、凸の上に研磨層を形成させ、凹部を切りくず排出用チップポケットにする発明に関するものである。凹凸を有するドーム、ドーナツあるいはブロック形状は、乾燥機の中で、溶剤を蒸発させる過程において生ずる対流セルによって形成される（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特願２０００−１９０２２８号公報
【特許文献２】
特許第３０１２２６１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の研磨具では、図１２で示したように、砥粒と砥粒の間にあるチップポケットの領域が少なく、加工進行に伴い、切りくずがあふれ出すと、再び加工物にスクラッチなどの悪影響を与えてしまう恐れがある。特に、加工対象物が大口径になれば、切りくずの排出がより困難となり、この悪影響はより顕著に出てくる。また、もう一つの問題点として、加工対象物の加工面に印加する加工圧力が一定の値に設定する必要がある場合、加工対象物が大口径化になれば、印加する荷重がより高く設定することが回避できないため、加工機械自身もどんどん大型化になる必要がある。
【０００９】
さらに、特許文献２に記述されている対流セルでは、チップポケットを溝のように連結させることが難しく、切りくずはポケットに蓄積され、研磨具あるいはテープの外に排出されることがなかなか困難だと考えられる。従って、ポケットに蓄積された切りくずなどは、再び加工物の表面にスクラッチなどの加工傷を与える原因となる可能性が極めて高い。また、対流セルの製造方法だけでは凹凸の高さや形状やサイズなどを制御することも困難である。
【００１０】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、基材の上にバインダで固定化した研磨層を一定の間隔で多数の一定な形状を有するブロックに分割し、格子状になっている研磨具の研磨特性に着目してなされたもので、切りくずや摩耗した砥粒を確実に加工点から排出させ、スクラッチフリーでナノメータオーダの優れた加工面品位を得ることと同時に、大口径加工対象物に対し、加工装置を大型化することなく、極めて高い加工能率で達成することと、安価かつ簡単に製造できる研磨具およびその製造方法を提供することにある。
【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、請求項１記載の研磨具は、多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子が一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理し、その多数の一次粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成されている状態で結合している粒状の多孔質体からなる砥粒を用いて、基材の上にバインダで固定化した研磨層を有する研磨工具であって、基材の上にバインダで固定した研磨層は、一定の間隔で多数の一定の形状を有するブロックに分割され、ブロック間で凹となる溝を有する格子状パターンを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の研磨具であって、ブロックは矩形（正方形を含む）あるいは円形、楕円であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の研磨具であって、砥粒を基材の表面に固定するバインダ実質部の厚みは、砥粒の最大直径よりも小さいことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の研磨具であって、砥粒の含有率が、１０体積％以上、９０体積％以下であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の研磨具であって、砥粒は、格子状パターンを形成する凹凸部分の凸部分に配置されることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の研磨具の製造方法は、基材の上に予め所望のブロック形状に対応したある一定の間隔で配列した貫通穴パターンを有するシートを設置する設置工程と、設置工程によって設置された貫通穴パターンを有するシート上に砥粒を含有する塗布液を塗布する塗布工程と、塗布工程の後に貫通穴パターンを有するシートを剥離する剥離工程を有することで、基板上に所望なブロック形状を形成させることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の研磨具の製造方法は、砥粒に粉末及び／またはファイバを混合する混合工程と、基材上に所望の研磨層ブロック形状に対応した貫通穴パターンを有するシートを設置する設置工程と、砥粒とバインダとを混合した塗布液を貫通穴パターンを有するシートを設置した基材上に塗布する塗布工程と、塗布工程を行った後に貫通穴パターンを有するシートを剥離する剥離工程とによって、基材上にブロック状に分割された研磨層を形成することを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項６また７記載の研磨具の製造方法であって、貫通穴パターンを有するシートの厚みは、少なくとも砥粒の平均粒径よりも小さいことを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項６から８のいずれか１項に記載の研磨具の製造方法であって、貫通穴パターンのパターン形状は、矩形（正方形を含む）あるいは円形、楕円形であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項６または７記載の研磨具の製造方法であって、塗布工程は、砥粒に無機粉末及び／または有機粉末を添加分散する添加工程を有し、砥粒とともに貫通穴パターンを有するシートに塗布することを特徴とする。
【００２１】
請求項１１記載の発明は請求項６または７記載の研磨具の製造方法であって、塗布工程は、砥粒に無機ファイバあるいは／かつ有機樹脂ファイバを添加分散する添加工程を有し、砥粒とともに貫通穴パターンを有するシートに塗布することを特徴とする。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、請求項１０または１１記載の研磨具の製造方法であって、添加工程は、砥粒に無機粉末及び／また有機粉末、無機ファイバあるいは／かつ有機樹脂ファイバを添加することで研磨具の硬度および脆性度を調整することができることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３記載の発明は、研磨具が、請求項６から１２までのいずれか１項に記載の研磨具の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、研磨具の塗布装置の平面図である。図２は、矩形貫通穴パターン付きシートの平面図である。図３は、矩形貫通穴パターン付きシートの平面図である。図４は、円形貫通穴パターン付きシートの平面図である。図５は、楕円形状貫通穴パターン付きシートの平面図である。図６（ａ）及び（ｂ）は、貫通穴パターン付きシートの断面図である。図７は、研磨具の断面図である。図８は、研磨装置の構成を示した図である。図９及び図１０は、研磨具製品の写真を示した図である。図１１は、研磨具による研磨を行った後における具の表面変化状態を示す拡大図である。図１２は、従来の研磨具加工後の断面図である。
【００２５】
本発明の研磨具は、図７に示すように基材１２の片面上に砥粒を含んだ研磨層は、ブロック状に分割され、ブロック間は一定の間隔が設けられ、ブロック間で凹となる溝を有する格子状パターンをした構成である。砥粒２とバインダ１１で形成される凸部３２ａと、それに対してブロック間の溝（凹部）３２ｂには切りくずや摩耗した砥粒を誘導、捕捉して排出を確実にしている。また、研磨層をブロック状に分割することによって、ある一定の設定荷重下で、ブロックの寸法、あるいはブロック同士の間隔を調整することで、加工装置を大型化することなく、加工点における加工圧力を高めることができ、より高加工能率を実現している。このような特徴を有する研磨具を用いて研磨を行うことにより、大口径な加工物に対しても、より確実にスクラッチフリーで極めて良好な鏡面を得ることができると同時に、小型な加工機械でも小さい印加荷重で極めて高い加工能率を得ることができる。
【００２６】
研磨具を製造する際には、図１に示す研磨具の塗布装置の平面図のように、基材１２の上に予め貫通穴パターン３１（矩形穴パターン）を有するシート３を敷き、シート３の上から砥粒を含有する塗布液を塗布した後に、シート３をはがすことにより、基材１２の上に縞状の矩形状の研磨層ブロックを形成し、研磨層ブロック間は、凹となる溝も形成され、ブロック間を一定の間隔で設ける。
【００２７】
また、研磨層において、砥粒を基材上に固定するバインダ１１の実質的な厚みは、砥粒２の平均粒径よりも小さいので、研磨加工時に砥粒がバインダよりも突出した状態を維持し、仕上げ加工制度を高めることができる。砥粒２としては、加工対象物にもよるが、一般には硬質無機材料であって、平均粒径が５μｍ以下の一次粒子の微細粉末が凝集して、平均粒径１０〜３００μｍ程度のもの、さらに好ましくは平均粒径４０〜１００μｍ程度の二次粒子径を備えたものが適する。通常の砥粒２に供する材料は、シリカ、セリア、ダイヤモンド、ＣＢＮ、アルミナ、炭化ケイ素、酸化鉄、酸化ジルコニウム等である。凝集体はゾルゲル法、スプレードライヤ等の手段で作ることができる（また、凝集でない一般に使われている単粒子砥粒も可能である）。
【００２８】
次に、本発明の研磨具は、砥粒２に無機粉末および／または有機粉末を添加分散し、砥粒２とともにシート３を介して機材１２の上に塗布することにより製造可能である。
また、研磨具１は、無機ファイバ及び／または有機ファイバを添加分散し、砥粒２とともにシート３を介して基材１２の上に塗布することにより製造可能である。
【００２９】
上記に示す製造方法により、製造された研磨具によれば、砥粒２を確実に基材１２上に固定することができると同時に、砥粒を含んだ研磨層は、一定の間隔でブロック状に分割されることにより、摩耗した砥粒と切りくずが溝に排出され、スクラッチの抑制ができ、安定にナノメータオーダの優れた加工面品位を高能率に得ることができる。
【００３０】
次に、本発明を実施例を用いて説明する。
［実施例１］
まず、５０〜６０ｎｍからなる超微細ＺｒＯ２粉末（超微細粒子）を水で泥しょう化し、スプレードライヤで噴霧させて、所望のサイズを有する。例えば平均粒径で５０μｍの２次粒子（顆粒）を得る（一般的に、１〜３００μｍまでのサイズが得られる。粒度分布がシャープでないときに、分級プロセスを加える）。平均粒径は、堀場製作所製レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置　ＬＡ−９２０を用いて、乾式で測定を行った。平均粒径の値は頻度積算５０％のところの粒径を用いた（通常、メジアン径とも言う）。
【００３１】
しかし、通常スプレードライヤで作製した顆粒の１次粒子同士の結合力が弱すぎる場合もある。従って、必要に応じて、ＺｒＯ２　顆粒を電気炉に入れ、焼成を行った。また、焼成時間を短縮するために、あるいは硬さをさらに高めるために、焼成時に加圧した状態で行う場合もある。一次粒子が加熱処理のより成長するが、一次粒子がその構成物質の物質移動により成長するのみならず、粒子同士の結合箇所は、粒子の構成物質の物質移動により太くなり、不連続点のない、なだらかな曲面となり、１葉双曲面状（鼓状）にくびれた、いわゆる「ネック」状となる。
【００３２】
この加熱処理時の物質移動による一次粒子の成長および「ネック」形成については、株式会社産業技術センター発行「セラミック材料技術集成」（昭和５４年４月１０日初版第１刷発行）の２．３　物質移動の機構と焼結のモデル」に詳細に記載されている。この焼成工程においては、過熱温度および保持時間を制御することで、一次粒子同士の結合点にネックが形成され、その多数の一次粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成されている状態で結合している粒状の多孔質体を形成した。
【００３３】
次に液状のウレタン樹脂に溶媒を加え、溶液粘度を調整した後、図１で示すように基材（例えば、厚さ約７５μｍのＰＥＴ　Ｆｉｌｍ）上に所望な研磨層ブロック形状、寸法に対応した貫通穴パターンが形成されているシートを敷き、さらにそのシートの上からワイヤバーコータを用いて砥粒を含んだ塗布液を塗布した。塗布方法については、ワイヤバーコータ以外にグラビアコータやリバースロールコータ、ナイフコータなども使用できる。シートの構造は、図２〜５、図６（ａ）、（ｂ）で示すように底抜けの貫通穴パターンが形成されている。
【００３４】
そして、シートの上に塗布したあとに、砥粒層がまだ乾かないうちに、そのシートを再び剥がした。従って、シートが剥がされたあとに、底抜けの貫通穴パターンの中だけは砥粒層が残され、研磨具表面に所望な形状を有するブロック状の研磨層パターンが形成された。実施例１では図２に示すシートを用いた。底抜けの矩形穴部分の幅（短軸方向）は、１〜１０ｍｍであり、深さは４０μｍであった。
最後に、塗布した研磨具を恒温槽（Ｙａｍａｔｏ科学製）６０℃程度で１時間程度乾燥を施し、研磨具を作製した。
【００３５】
このように作製した研磨具を研磨装置（図８に示す）定盤に取り付け、面粗さ２μｍＲｙ前後に調整したＢＫ７光学ガラスディスクを加工した結果（加工条件：定盤回転数６０ｒｐｍ、加工圧力３０ｋＰａ）、３分間で加工マーク（スクラッチ、加工傷など）フリー、かつ３０ｎｍＲｙ以下の鏡面を得ることができた。（面粗さの評価はテーラホプソン社製フォームタリサーフＳ４Ｃで行った。）また、引き続きガラスディスクを１０枚加工しても、スクラッチの発生は見られなかった。図１１からもわかるように、加工進行するに伴い、徐々に砥粒摩耗が進むが、摩耗した砥粒と加工物の切りくずは凹部の溝に落とされ、そして定盤回転による遠心力で研磨具の表面から排出されたので、今まで困難とされた目詰まり、そしてそれによるスクラッチの発生や加工能率の低下という問題点を解決できた。
【００３６】
［実施例２］
実施例１と同じ製法で、正方形のブロック形状を有する研磨層を有する研磨具を作製した。実施例２では、図３に示すシートを用いた。正方形の辺の長さは１３ｍｍで、溝幅は５ｍｍ、シートの厚みは２５μｍに設定した。このシートを用いて作製した研磨具の実物写真を図９に示す。また実施例１と同じように、このように作製した研磨具を図８に示す研磨装置の定盤に取り付け、面粗さ２μｍＲｙ前後に調整したφ１５０ｍｍのＢＫ７光学ガラスディスクを加工した結果（加工条件：定盤回転数６０ｒｐｍ、加工圧力３０ｋＰａ）、２．５分間で加工マーク（スクラッチ、加工傷など）フリー、かつ３０ｎｍＲｙ以下の鏡面を得ることができた（面粗さの評価はテーラホプソン社製フォームタリサーフＳ４Ｃで行った。）。また、引き続きガラスディスクを１０枚加工しても、スクラッチの発生は見られなかった。
【００３７】
また、同様に円形のブロック形状（実物写真は図１０に示す）と、楕円形のブロック形状を有する研磨層（図示せず）を有する研磨具を作製した。上記と同じ条件で研磨加工を実施した結果、上記正方形あるいは矩形のブロック研磨層を有する研磨具と同じような効果が確認された。
【００３８】
さらに、ブロックの寸法やブロック間の間隔を調整することで、加工能率や工具の寿命も調整することができた。例えば、ブロック間の間隔を広げると、ブロックの数が減り、同じ荷重を印加すれば、各ブロックにかける加工圧力が高められ、加工能率が向上する。言い換えると、小さい加工荷重でもブロックの寸法やブロック間の間隔を調整することで、加工点における加工圧力を高めることができた。
【００３９】
［実施例３］
上記実施例１と同じ方法で、平均粒径４０ｎｍの一次粒子からなる微細シリカと粒（平均粒子径３０μｍ）をゾルゲル法により作製した。それを液状のウレタン樹脂に混入し、さらにメチルエチルケトンを加え、溶液粘度を調整した後、攪拌機を用いて１０分程度に混合攪拌する。そして上記実施例１と同じように研磨シートを作製した。このように作製した研磨具を研磨装置に取り付け、＃２０００に相当の砥石で研削加工したシリコンウェーハを研磨加工した結果、１０分間の加工時間でスクラッチのない、加工面粗さ３０ｎｍＲｙ以下の鏡面を得ることができた。また、引き続きシリコンウェーハを５枚研磨加工を行っても、スクラッチの発生は認められなかった。
なお、本発明は一次粒子である砥粒の種類、造粒凝集方法、添加物の種類、研磨具結合材の種類、加工工具の形状において、上記実施例に限定されるものではない。
【００４０】
［比較例］
上記実施例と同じ塗布装置で、貫通穴パターン付きシートを用いずに、従来の技術で記載されている研磨具と同じように研磨具を作製した。すなわち、研磨具の表面にある研磨層は連続的であり、ブロック状に分割されていないが、他の構成は全て同様である。そして、実施例２と同じように、面粗さ２μｍＲｙ前後に調整したφ１５０ｍｍのＢＫ７光学ガラスディスクを加工した結果（加工条件：定盤回転数６０ｒｐｍ、加工圧力３０ｋＰａ）、５分間で加工マーク（スクラッチ、加工傷など）フリー、かつ３０ｎｍＲｙ以下の鏡面を得ることができた。しかし、引き続き５枚を加工したところ、スクラッチの発生が確認された。
【００４１】
比較例と実施例２とから、研磨層ブロック状に分割することによって、スクラッチフリーの高加工面品位が得られたと同時に、同じ加工条件において、研磨層ブロック分割なしの研磨具により、より高い加工能率が得られた。なぜならば、実施例２で示した研磨具のように、研磨層がブロック状に分割することによって、同じ設定加工条件の場合、ブロックの研磨層に実質上高い加工圧力が印加されたためである。従って、加工装置を大型化することなく、より小さい荷重で高い加工能率を得ることができる。
【００４２】
以上の実施形態から本発明の研磨具は、基材の上にバインダで固定化した研磨層は、一定の間隔で多数のブロックに分割され、格子状になっていることを特徴とする研磨具において、切りくずや摩耗した砥粒を研磨具の表面にあるブロック間の凹部の溝に誘導し、より確実に排出させることができ、目詰まりなどによるスクラッチの発生を抑制でき、より確実に高加工面品位が得られると同時に、研磨層は一定の間隔で多数の一定の形状を有するブロックに分割され、格子状になっていることから、加工機械の大型化することなく、すなわち小さい荷重でもブロック化された研磨層により高い加工圧力を印加でき、極めて高い加工能率を得ることができる。
【００４３】
また、分割された研磨層のブロックは矩形（正方形を含む）あるいは円形、楕円になっていることから、より確実にブロック間に凹となる溝を設けることができ、研磨加工時により確実に切りくずなどを誘導し、加工点から排出させることができ、目詰まりなどを回避でき、スクラッチフリーで極めて良好な加工面品位を得ることができる。
【００４４】
また、砥粒を基材の表面に固定するバインダの厚みは砥粒の最大直径よりも小さいことから、研磨加工時に砥粒がバインダよりも突き出した状態が維持され、より確実かつ安定に工作物の高能率、高精度に仕上げ加工することができると同時に工具の長寿命が図れる。
【００４５】
また、複合粒子の添加率が１０体積％未満であると添加の効果がなく、９０体積％を超えると研磨具の結合剤量が少なすぎて、砥粒保持強度が著しく低下し、工具として用いることができない。このため、砥粒の含有率が１０体積％以上、９０体積％以下であることは高能率で、かつ、高品位な加工面を得ることが特に効果的に達成可能となる。
【００４６】
また、本発明の研磨具の製造方法において、特殊な金型を必要とせず、研磨層を一定の形状で、一定の間隔で基材上に極めて容易に塗布（転写）できると同時に、貫通穴パターンを有するシートを使用するため、貫通穴の形状やそれら同士の間隔を変えれば、簡単にかつ確実に基材上に塗布層のブロック形状や間隔を調整することができると同時に、極めて安価に研磨具を作製することができる。
【００４７】
ブロック形状に対応した貫通穴パターンを有するシートの厚みは、砥粒の平均粒径よりも大きい場合、塗布して研磨層がオーバーコートになる。すなわち、砥粒がバインダに埋もれて、研磨層にある砥粒の突き出し量が十分に確保できなくなり、研磨加工時に、目詰まりなどが発生しやすく、高品質の加工面が得られないだけでなく、最悪の場合、研磨加工自体ができなくなり、研磨具として機能しなくおそれがある。このため、本発明では、簡単にかつ確実に基材上に塗布層のブロック形状を形成させることができると同時に、確実に砥粒を基材上に固定するバインダの厚みを砥粒の最大直径よりも小さくすることができる。
【００４８】
また、研磨層はブロック状に分割されるため、研磨加工時に各ブロックにかかる負荷が大きくなり、粉末とファイバの添加により、研磨具硬度や脆性度を所望に調整でき、研磨具として必要な耐摩耗性を有することができるとともに、砥粒の結合材部分からの突き出しを確保でき、さらには耐熱性を向上させることもできる。さらに、研磨具製造時における砥粒分散の均一化を行うこともできる。
【００４９】
なお、本願発明の研磨具およびその製造方法は、上記実施例に挙げた形状、その他の要素との組み合わせなど、例えば貫通穴パターン付きシートの幅や貫通穴パターンの円形の大きさ、ブロックの寸法は、ここで示した要件に本発明が限定されるものではなく、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の研磨具は、多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子が一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で過熱処理し、その多数の一次粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成されている状態で結合している粒状の多孔質体からなる砥粒を用いたことを前提として、基材の上に砥粒をバインダで固定化した研磨層は一定の間隔で多数の一定な形状を有するブロックに分割され、格子状になっている研磨具であることにより、研磨加工時に切りくずや摩耗した砥粒を研磨具の表面にあるブロック間の凹部の溝に誘導し、より確実に排出させることができ、目詰まりなどによるスクラッチの発生を抑制できる。
【００５１】
また、より確実に高加工面品位が得られると同時に、研磨層は一定の間隔で多数の一定な形状を有するブロックに分割され、格子状になっていることから、加工機械の大型化することなく、すなわち小さい荷重でもブロック化された研磨層により高い加工圧力を印加でき、極めて高い加工能率を得ることができる。
【００５２】
さらに本発明の研磨具の製造方法は、基材の上に予め所望の形状を、ある一定の間隔で配列した貫通穴パターンを有するシートを敷き、そして貫通穴パターンを有するシートの上に、砥粒を含有する塗布液を塗布した後、シートを剥がし、塗布した研磨層をシートの貫通穴パターンのように所望のブロック形状と間隔で形成することから、特殊な金型を必要とせず、研磨層を一定の形状で、そして一定の間隔で基材上に極めて容易に塗布（転写）できると同時に、貫通穴パターンを有するシートを使用するため、貫通穴の形状やそれら同士の間隔を変えれば、簡単にかつ確実に基材上に塗布層のブロック形状や間隔を調整することができると同時に、極めて安価に研磨具を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における研磨具の塗布装置の平面図である。
【図２】本発明の実施形態における矩形貫通穴パターン付きシートの平面図である。
【図３】本発明の実施形態における矩形貫通穴パターン付きシートの平面図である。
【図４】本発明の実施形態における円形貫通穴パターン付きシートの平面図である。
【図５】本発明の実施形態における楕円形状貫通穴パターン付きシートの平面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、貫通穴パターン付きシートの断面図である。
【図７】本発明の実施形態における研磨具の断面図である。
【図８】本発明の実施形態における研磨装置の構成を示した図である。
【図９】本発明の実施形態における研磨具製品の写真を示した図である。
【図１０】本発明の実施形態における研磨具製品の写真を示した図である。
【図１１】本発明の実施形態における研磨具による研磨を行った後における具の表面変化状態を示す拡大図である。
【図１２】従来の研磨具の断面を示した図である。
【符号の説明】
１　研磨具
２　砥粒
３　貫通穴パターン付きシート
４　ワイヤーバー
５　ワーク
６　定盤
１１　バインダ
１２　基材
２１　切りくずや摩耗した砥粒
３１　貫通穴
３２ａ　凸部
３２ｂ　凹部
【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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【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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