(57)【要約】      （修正有）【課題】気孔によって削り屑を十分に排出することはできなかった従来の砥石において、その使用性を高めた砥石を提供する。【解決手段】砥石１は、ベース部と、砥石部とを備える。ベース部は、円板状である。砥石部は、複数の砥粒２と、ボンド材３とを有する。砥石部は、ベース部の径方向の外側に設けられている。ボンド材３は、複数の砥粒２を連結させた骨組構造を有する。また砥石１の製造方法において、レーザ光を照射して前記ボンド材３を溶融または焼結させて硬化させる段階を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状のベース部と、
複数の第１砥粒と、前記複数の第１砥粒を連結させた骨組構造を有する第１ボンド材とを含み、前記ベース部の径方向の外側に設けられた第１砥石部と、
を備えた、
砥石。
【請求項２】
複数の第２砥粒と、前記複数の第２砥粒を連結させた骨組構造を有する第２ボンド材とを含み、前記ベース部の径方向の外側に設けられ、前記第１砥石部とは特性の異なる第２砥石部を備えた、
請求項１に記載の砥石。
【請求項３】
前記骨組構造は、複数のノードと、前記複数のノードを連結する複数のフレームと、を有し、
前記複数のフレームによって囲まれた気孔が設けられ、
前記複数の気孔が規則性を有して配列された
請求項２に記載の砥石。
【請求項４】
前記第２砥石部は、前記第１砥石部の径方向の外側に設けられた
請求項２または３に記載の砥石。
【請求項５】
前記第１砥石部は、前記ベース部の軸方向において、前記第２砥石部の両側に設けられた
請求項２または３に記載の砥石。
【請求項６】
前記複数の第１砥粒は、前記複数の第２砥粒と、硬度、平均粒子径、及び、密度の少なくともいずれか１つが異なる
請求項２から５のいずれか１項に記載の砥石。
【請求項７】
前記第１砥石部に設けられた気孔は、前記第２砥石部に設けられた気孔と体積が異なる
請求項３に記載の砥石。
【請求項８】
前記複数の第１砥粒は、前記複数の第２砥粒よりも平均粒子径が大きい、硬度が高い、及び、密度が大きい特性の少なくともいずれか１つを有する
請求項４に記載の砥石。
【請求項９】
前記第１砥石部に設けられた気孔の体積は、前記第２砥石部に設けられた気孔の体積より大きい
請求項５に記載の砥石。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の前記砥石と、
前記砥石を回転させる回転駆動部と、
前記砥石に加工される加工物を保持する保持部と、
を備えた加工装置。
【請求項１１】
複数の砥粒と前記複数の砥粒を連結したボンド材とを備えた砥石の製造方法であって、
複数の砥粒と、ボンド材とを混合した材料を供給する段階と、
前記材料の一部にレーザ光を照射して前記ボンド材を溶融または焼結させて硬化させる段階と、
を備えた、
砥石の製造方法。
【請求項１２】
複数の砥粒と前記複数の砥粒を連結したボンド材とを備えた砥石の製造方法であって、
複数の砥粒と、ボンド材とを混合した材料を吐出部から吐出させる段階と、
前記吐出部から吐出させた材料を加熱または光によって硬化させる段階と、
を備えた、
砥石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥石、加工装置、及び砥石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工物を切断等によって加工する砥石が知られている。砥石は、砥粒及び砥粒を連結するボンド材を含む。ボンド材には、加工物の削り屑の排出等のために気孔が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４５７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の砥石では、気孔によって削り屑を十分に排出することはできなかった。
【０００５】
そこで、本実施形態の目的の一つは、例えば、砥石の使用性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の砥石は、ベース部と、砥石部とを備える。ベース部は、円板状である。砥石部は、複数の砥粒と、ボンド材とを有する。砥石部は、ベース部の径方向の外側に設けられている。ボンド材は、複数の砥粒を連結した骨組構造を有する。
【０００７】
本実施形態の砥石の製造方法は、複数の砥粒と、ボンド材とを混合した材料を供給する段階と、材料の一部にレーザ光を照射してボンド材を溶融または焼結させて硬化させる段階と、を備えた。
【０００８】
本実施形態の砥石の製造方法は、複数の砥粒と、ボンド材とを混合した材料を吐出部から吐出させる段階と、吐出部から吐出させた材料を加熱または光によって硬化させる段階と、を備えた。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態にかかる砥石を備える加工装置の全体構成を示す例示的かつ模式的な図である。
【図２】図２は、砥石の砥石部の例示的かつ模式的な部分拡大図である。
【図３】図３は、三次元プリンタの例示的かつ模式的な図である。
【図４】図４は、造形物である砥石の製造過程の例示的かつ模式的な図である。
【図５】図５は、造形物である砥石の製造過程の例示的かつ模式的な図である。
【図６】図６は、造形物である砥石の製造過程の例示的かつ模式的な図である。
【図７】図７は、造形物である砥石の製造過程の例示的かつ模式的な図である。
【図８】図８は、第１変形例にかかる砥石の例示的かつ模式的な図である。
【図９】図９は、第１変形例にかかる第１砥石部の例示的かつ模式的な図である。
【図１０】図１０は、第１変形例にかかる第２砥石部の例示的かつ模式的な図である。
【図１１】図１１は、第２変形例にかかる砥石の例示的かつ模式的な図である。
【図１２】図１２は、第３変形例にかかる砥石の製造工程を説明する例示的かつ模式的な図である。
【図１３】図１３は、第３変形例にかかる砥石の製造工程を説明する例示的かつ模式的な図である。
【図１４】図１４は、第３変形例にかかる砥石の製造工程を説明する例示的かつ模式的な図である。
【図１５】図１５は、第３変形例にかかる砥石の製造工程を説明する例示的かつ模式的な図である。
【図１６】図１６は、第４変形例にかかる砥石の製造工程を説明する例示的かつ模式的な図である。
【図１７】図１７は、第４変形例にかかる砥石の製造工程を説明する例示的かつ模式的な図である。
【図１８】図１８は、第４変形例にかかる砥石の製造工程を説明する例示的かつ模式的な図である。
【図１９】図１９は、第４変形例にかかる砥石の製造工程を説明する例示的かつ模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の例示的な実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。実施形態や変形例に含まれる部分は、他の実施形態や変形例の対応する部分と置き換えて構成されることができる。また、実施形態や変形例に含まれる部分の構成や位置等は、特に言及しない限りは、他の実施形態や変形例と同様である。
【００１１】
以下の実施形態及び変形例では、砥石が加工物を切削する切削用として構成された場合が例示されているが、実施形態にかかる砥石は、これに限定されない。実施形態にかかる砥石は、切削用以外の用途の砥石に適用してもよい。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１は、実施形態にかかる砥石を備える加工装置の全体構成を示す例示的かつ模式的な図である。以下に、実施形態にかかる砥石を備える切削用の加工装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
本実施形態にかかる加工装置１００は、例えば、半導体ウエハ等の加工物１２０を切断または溝入れするダイシング装置である。図１に示すように、加工装置１００は、チャックテーブル１０２と、回転軸１０４を有する回転駆動機構１０６と、一対のフランジ１０８と、砥石１と、ノズル１１０とを備える。
【００１４】
チャックテーブル１０２は、砥石１に加工される加工対象である加工物１２０を加工時に移動しないように保持して固定する。チャックテーブル１０２は、例えば、バキューム式またはワックス固定式等のチャック方法によって、加工物１２０を固定する。チャックテーブル１０２は、保持部の一例である。
【００１５】
回転駆動機構１０６は、モータ等を有する。回転駆動機構１０６は、回転軸１０４を介して回転駆動を砥石１に伝達して、砥石１を回転させる。回転駆動機構１０６による回転駆動の回転速度の一例は３００００ｒｐｍである。回転駆動機構１０６は、回転駆動部の一例である。
【００１６】
一対のフランジ１０８の径方向の中心は、回転駆動機構１０６の回転軸１０４の一端に連結されている。一対のフランジ１０８は、砥石１の両側面から砥石１を挟持する。これにより、一対のフランジ１０８は、回転駆動機構１０６から伝達された回転駆動を砥石１へと伝達する。
【００１７】
砥石１は、円板状である。砥石１の厚みは、例えば、数μｍから数十μｍである。砥石１は、フランジ１０８に支持されて、チャックテーブル１０２に固定された加工物１２０の上方に配置される。
【００１８】
砥石１は、ベース部５と、砥石部６とを備える。ベース部５は、円板状（またはホイール状）である。ベース部５の中心には、回転軸１０４が挿入される軸穴が形成されている。砥石１は、中心部に円形形状の開口が形成された円板状である。砥石部６は、ベース部５の径方向の外側（外周部）に設けられている。砥石１は、外周部に設けられた砥石部６の切削部を加工物１２０に接触させつつ、回転することによって、加工物１２０を切断する。
【００１９】
ノズル１１０は、砥石１と加工物１２０とが接触する接触位置に向けて配置されている。ノズル１１０は、当該接触位置に向けて、切削水１１２を吐出する。この切削水１１２によって、加工面の品質が保持され、加工屑が除去されるとともに、砥石１及び加工物１２０が冷却される。
【００２０】
図２は、砥石１の砥石部６の例示的かつ模式的な部分拡大図である。図２に示すように、砥石部６は、複数の砥粒２及びボンド材３を有する。
【００２１】
砥粒２は、加工物１２０を削り取る。砥粒２は、ダイヤモンド、タングステンカーバイト（ＷＣ）、立方晶窒化ホウ素(ＣＢＮ)、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、及び、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の硬質の材料を含む粒状の部材である。砥粒２は、所定の粒度分布をもつ。
【００２２】
ボンド材３は、複数の砥粒２を互いに連結させた立体的な骨組構造を有する。例えば、骨組構造は、複数のノード３ａと、複数のノード３ａを連結する複数のフレーム３ｂとを有する。ボンド材３の間には、複数の気孔４が形成されている。換言すれば、気孔４は、複数のフレーム３ｂに囲まれている。気孔４は、連続的に形成され、砥粒２によって切削された加工物１２０の削り屑を収容する。例えば、複数の気孔４は、複数の方向に延びていてもよい。複数の気孔４の延びる方向の一例は、径方向である。複数の気孔４は、それぞれ同形状に形成され、規則性を有して配列されていてもよい。気孔４は、ノズル１１０から供給される切削水の供給を促進するとともに、砥粒２が砥石部６から外れて新たな砥粒２を表面に露出させる自生発刃作用を促進する。気孔４の形状の一例は、球体、回転楕円体、三角錘、立方体、正八面体、正十二面体、正二十面体等の正多面体、立方八面体、十二/二十面体、角切り四面体等の準正多面体、三角柱、四角柱(直方体)、四角柱、五角柱等の角柱等である。
【００２３】
ボンド材３は、金属、合成樹脂、及び、ビトリファイド等の材料を含む。ボンド材３を構成する金属の一例は、ブロンズ、スチール、銅、ニッケル、鉄、タングステンカーバイド、コバルト等を複数配合した合金である。ボンド材３を構成する合成樹脂の一例は、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂及びエポキシ樹脂のいずれかを主体とする有機質材料である。ボンド材３を構成するビトリファイドの一例は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、及びＡｌ２Ｏ３等のガラスを含む酸化物のいずれかを主体とする無機質材料である。
【００２４】
図３は、三次元プリンタ１０の例示的かつ模式的な図である。三次元プリンタ１０は、粉末状の材料５２の層の形成と、材料５２の層の固化と、を繰り返すことで、砥石１等の三次元形状の造形物５３を造形する。図３は、形成途中の造形物５３を示す。
【００２５】
図３に示すように、三次元プリンタ１０は、処理槽１１と、ステージ１２と、移動装置１３と、材料供給装置１４と、光学装置１５と、材料補給装置１６と、制御部１７と、を有する。処理槽１１は、例えば、筐体とも称され得る。ステージ１２は、例えば、台、造形領域、または塗布領域とも称され得る。
【００２６】
図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。本明細書では、Ｘ軸方向を、材料供給装置１４の幅方向、Ｙ軸方向を、材料供給装置１４の奥行き（長さ）方向、Ｚ軸方向を、材料供給装置１４の高さ方向とする。
【００２７】
処理槽１１は、例えば、密封可能な箱状に形成される。処理槽１１は、処理室１１ａを有する。処理室１１ａには、ステージ１２、移動装置１３、材料供給装置１４、光学装置１５、及び材料補給装置１６が収容されている。尚、ステージ１２、移動装置１３、材料供給装置１４、光学装置１５、及び材料補給装置１６は、処理室１１ａの外にあっても良い。
【００２８】
ステージ１２の載置台２５の上面２５ａに、ベース５１が載置固定される。ベース５１は、造形物５３を当該ベース５１の上に造形するために設けられる。尚、載置台２５の上面２５ａにベース５１を配置することなく、載置台２５の上面２５ａの上に直接、造形物５３が造形されても良い。
【００２９】
ベース５１は、例えば、四角形の板材である。ベース５１の形状はこれに限らず、造形物５３の形状によって決められる。ベース５１は、平坦な上面５１ａを有する。ベース５１の上面５１ａは、載置台２５の上面２５ａと平行である。
【００３０】
処理槽１１の処理室１１ａに、供給口２１と、排出口２２とが設けられる。例えば、処理槽１１の外部に設けられた供給装置が、窒素及びアルゴンのような不活性ガスを、供給口２１から処理室１１ａに供給する。例えば、処理槽１１の外部に設けられた排出装置が、排出口２２から処理室１１ａの上述の不活性ガスを排出する。
【００３１】
ステージ１２は、載置台２５と、周壁２６とを有する。載置台２５は、例えば、正方形の板材である。尚、載置台２５の形状はこれに限らず、矩形のような他の四角形（四辺形）、多角形、円、及び幾何学形状のような他の形状を呈する部材であっても良い。載置台２５は、上面２５ａと、四つの端面２５ｂとを有する。上面２５ａは、２５０ｍｍ×２５０ｍｍの四角形の平坦な面である。尚、上面２５ａの大きさはこれに限らない。端面２５ｂは、上面２５ａとそれぞれ直交する面である。
【００３２】
周壁２６は、Ｚ軸に沿う方向に延びるとともに、載置台２５を囲む四角形の筒状に形成される。載置台２５の四つの端面２５ｂは、周壁２６の内面にそれぞれ接する。周壁２６は、四角形の枠状に形成され、開放された上端２６ａを有する。
【００３３】
載置台２５は、油圧昇降機のような種々の装置によって、周壁２６の内部をＺ軸に沿う方向に移動可能である。載置台２５が最も上方に移動した場合、載置台２５の上面２５ａと、周壁２６の上端２６ａとは、略同一平面を形成する。
【００３４】
移動装置１３は、材料供給装置１４に結合されたレール、搬送アーム、または他の種々の装置を有し、材料供給装置１４を例えば平行移動させる。移動装置１３は、材料供給装置１４を、例えば供給位置Ｐ１と、待機位置Ｐ２との間で移動させる。
【００３５】
供給位置Ｐ１に位置する材料供給装置１４を二点鎖線で示し、待機位置Ｐ２にある材料供給装置１４を実線で示す。供給位置Ｐ１にある材料供給装置１４は、ステージ１２の上方に位置する。待機位置Ｐ２にある材料供給装置１４は、供給位置Ｐ１から外れた場所に位置する。例えば、待機位置Ｐ２は、供給位置Ｐ１から、Ｘ軸及びＹ軸の少なくとも一方に沿う方向に離間する。このように、移動装置１３は、ステージ１２に対する材料供給装置１４の相対的な位置を変化させる。尚、移動装置１３は、例えば、材料供給装置１４に対してステージ１２を移動させても良い。
【００３６】
材料供給装置１４は、槽３１と、シャッタ３２と、バイブレータ３３と、を有する。槽３１は、材料補給装置１６から補給された材料を収容する。シャッタ３２は、槽３１の下面に設けられた材料５２の供給用の供給口を開閉する。バイブレータ３３は、材料供給装置１４を振動させる。これにより、槽３１に収容された材料５２が、シャッタ３２によって開状態になっている槽３１の下面の供給口から供給される。
【００３７】
図３に示す光学装置１５は、発振素子を有しレーザ光Ｌを出射する光源、レーザ光Ｌを平行光に変換する変換レンズ、レーザ光Ｌを収束させる収束レンズ、及び、レーザ光Ｌの照射位置を移動させるガルバノミラーのような、種々の部品を有する。光学装置１５は、レーザ光Ｌのパワー密度を変更可能である。
【００３８】
光学装置１５は、ステージ１２の上方に位置する。尚、光学装置１５は他の場所に配置されても良い。光学装置１５は、前記光源が出射したレーザ光Ｌを、前記変換レンズによって平行光に変換する。光学装置１５は、傾斜角度を変更可能な前記ガルバノミラーにレーザ光Ｌを反射させ、前記収束レンズによってレーザ光Ｌを収束させることで、レーザ光Ｌを所望の位置に照射する。尚、光学装置１５に代えて、電子線を照射する電子線照射装置を採用してもよい。
【００３９】
材料補給装置１６は、材料供給装置１４よりも多くの材料５２を収容できる。材料補給装置１６は、待機位置Ｐ２の上方に配置され、開閉可能な扉を有する。
【００４０】
制御部１７は、ステージ１２、移動装置１３、材料供給装置１４、光学装置１５、及び材料補給装置１６に、電気的に接続される。制御部１７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭのような種々の電子部品を有する。制御部１７は、前記ＲＯＭ、または他の記憶装置に格納されたプログラムを読み出し実行することで、ステージ１２、移動装置１３、材料供給装置１４、光学装置１５、及び材料補給装置１６を制御する。三次元プリンタ１０は、制御部１７の制御（プログラム）に基づき、造形物５３を造形する。
【００４１】
以下、三次元プリンタ１０が粉末状の材料５２から造形物５３を造形する手順の一例について説明する。尚、三次元プリンタ１０が造形物５３を造形する方法は、以下に説明されるものに限らない。図４から図７は、造形物５３である砥石１の製造過程の例示的かつ模式的な図である。
【００４２】
まず、三次元プリンタ１０の制御部１７に、例えば外部のパーソナルコンピュータから、造形物５３の三次元形状のデータが入力される。当該三次元形状のデータは、例えばＣＡＤのデータであるが、これに限らない。
【００４３】
次に、材料補給装置１６が、待機位置Ｐ２に位置する材料供給装置１４に、材料５２を供給する。本実施形態では、材料５２は、砥粒２と、硬化前の粉末状のボンド材３とを混合したものである。制御部１７は、例えばセンサによって材料供給装置１４に収容された材料５２の重さを測定し、当該重さが所定の値に達するまで、材料補給装置１６に材料供給装置１４へ材料５２を供給させる。これにより、材料供給装置１４は、所定の量の材料５２を収容する。尚、既に材料供給装置１４が所定の量の材料５２を収容している場合、材料補給装置１６による材料５２の供給は省略されても良い。
【００４４】
次に、移動装置１３は、材料供給装置１４を、待機位置Ｐ２から供給位置Ｐ１に移動させる。材料供給装置１４は、供給位置Ｐ１に到達すると、バイブレータ３３を振動させて、図４に示すように、ステージ１２の上に砥粒２が互いに重ならない程度の一層分の材料５２を供給する。尚、材料５２の厚みは砥粒２の大きさに合わせて適正化する必要がある。砥粒２の平均粒子径が１０μｍであれば、材料５２の一層の厚みは１５μｍから２０μｍ程度が好ましい。より微細な平均粒子径が１μｍの砥粒２であれば、一層の厚みは２から３μｍ程度の層形成が好ましい。
【００４５】
次に、図４に示すように、制御部１７は、光学装置１５を制御することで、光学装置１５のレーザ光Ｌを、材料５２の一部に照射させる。制御部１７は、入力された造形物５３の三次元形状のデータに基づき、レーザ光Ｌの照射位置を定める。尚、制御部１７は、レーザ光Ｌを走査しつつ照射してもよく、レーザ光Ｌをスポットで間欠的に照射してもよい。
【００４６】
材料５２の、レーザ光Ｌが照射された部分のボンド材３は、溶融する。言い換えると、ボンド材３は、レーザ光Ｌが照射されることにより、部分的に溶融された後に硬化する。この後、レーザ光Ｌが照射されず硬化していない材料を、エアーブロー等によって除去する。これにより、図５に示すように、砥石１の一部（一層分）が形成される。尚、ボンド材３は焼結されても良い。ここで、レーザ光Ｌのビーム照射条件によっても多様な砥石１の提供が可能となる。ビーム径を大きく、走査速度を遅く、走査間隔を小さくすれば、砥粒２のサイズが大きくてボンド材３の結合力を強めた砥石１が提供できる。ビーム径を大きく、走査速度を速く、走査間隔を大きくすれば、砥粒２のサイズが大きくてボンド材３の結合力を弱めた砥石１が提供できる。ビーム径を小さく、走査速度を遅く、走査間隔を小さくすれば、砥粒２のサイズが小さくてボンド材３の結合力を強めた砥石１が提供できる。ビーム径を小さく、走査速度を速く、走査間隔を大きくすれば、砥粒２のサイズが小さくてボンド材３の結合力を弱めた砥石１が提供できる。
【００４７】
材料５２にレーザ光Ｌが照射される間、材料補給装置１６は、待機位置Ｐ２に戻った材料供給装置１４に、材料５２を供給する。
【００４８】
光学装置１５が一層分の材料５２にレーザ光Ｌを照射し終えると、載置台２５は、下方に例えば一層分移動する。
【００４９】
移動装置１３は、材料供給装置１４を、再び供給位置Ｐ１に移動させる。図６に示すように、材料供給装置１４は、供給位置Ｐ１において、２層目となる材料５２を供給する。この後、制御部１７は、造形物５３の三次元形状のデータに基づいて、光学装置１５を制御して、光学装置１５のレーザ光Ｌを、２層目の材料５２に照射させる。これにより、図７に示すように、２層目のボンド材３が硬化して、砥石１の２層目が形成される。ここで、レーザ光Ｌは、ボンド材３の一部に照射されるので、照射されない部分のボンド材３は、除去される。この結果、ボンド材３の内部に気孔４が、形成される。
【００５０】
光学装置１５は、一層毎に、当該層の材料５２のボンド材３を部分的に溶融させ、造形物５３の一部を形成する。三次元プリンタ１０は、このような材料供給装置１４による材料５２の層の形成と、光学装置１５による材料５２の溶融と、を繰り返すことにより、複数層が積層された三次元形状の造形物５３である、砥石１を造形する。これにより、複数の砥粒２を連結したボンド材３による立体形状の骨組構造を有する砥石１が完成する。尚、層の積層方向は、円板状の砥石１の軸方向であってもよく、径方向であってもよい。
【００５１】
処理槽１１の内部において造形された砥石１は、例えば、処理槽１１に設けられたカバーを開くことによって、処理室１１ａから取り出される。尚、これに限らず、造形物５３は、例えば搬送アーム等を有する搬送装置によって処理室１１ａの外に搬送されても良い。砥石１は、例えば開閉可能な扉によって処理室１１ａと隔離された部屋（副室）に搬送される。
【００５２】
上述したように、砥石１は、ボンド材３が立体的な骨組構造を有する。従って、ボンド材３の内部に連なった気孔４が形成されるので、砥石１が加工物１２０を削ったときに生じる削り屑の収容能力を向上させることができる。
【００５３】
砥石１は、三次元プリンタ１０で造形されるので、設計に沿った形状で内部の構造、例えば、砥粒２の平均粒子径及び密度、ボンド材３の結合力、気孔４の形状等を制御することができる。これにより、砥石１に形成される気孔４のそれぞれを、例えば、設計に沿った略同形状とすることができる。また、気孔４を規則的に配列することもできる。このため、砥石１では、気孔４を例えば周方向に沿って略均等（例えば、同じ密度）に形成することができるので、砥粒２の摩耗及びボンド材３の減少を周方向で略均等にして、砥粒２の自生発刃作用（自生作用ともいう）を制御することができる。この結果、砥石１は、周方向において、研削性能を略均等にすることができ、加工物１２０の品質を向上させることができる。
【００５４】
＜第１変形例＞
図８は、第１変形例にかかる砥石の例示的かつ模式的な図である。図９は、第１砥石部の例示的かつ模式的な拡大図である。図１０は、第２砥石部の例示的かつ模式的な拡大図である。図８は、砥石を軸方向から見た図である。
【００５５】
図８に示すように、第１変形例にかかる砥石６１は、第１砥石部６６ａと、第２砥石部６６ｂとを有する。第１砥石部６６ａ及び第２砥石部６６ｂは、中心部に円形の開口が形成された円板状に形成されている。第１砥石部６６ａは、ベース部５の径方向の外側に設けられている。第１砥石部６６ａは、第２砥石部６６ｂ及びベース部５の径方向の外側に設けられている。換言すれば、第２砥石部６６ｂは、ベース部５と第１砥石部６６ａとの間に設けられている。
【００５６】
図９に示すように、第１砥石部６６ａは、複数の第１砥粒６２ａと、立体的な骨組構造を有し、複数の第１砥粒６２ａを連結した第１ボンド材６３ａとを備える。第１ボンド材６３ａの内部には、気孔６４ａが形成されている。気孔６４ａは、例えば、規則性を有して配列されている。
【００５７】
図１０に示すように、第２砥石部６６ｂは、複数の第２砥粒６２ｂと、立体的な骨組構造を有し、複数の第２砥粒６２ｂを連結した第２ボンド材６３ｂとを備える。第２ボンド材６３ｂの内部には、気孔６４ｂが形成されている。
【００５８】
第１砥石部６６ａと第２砥石部６６ｂは、互いに特性が異なる。例えば、第１砥石部６６ａと第２砥石部６６ｂは、砥粒の平均粒子径、砥粒の硬さ、砥粒の密度、砥粒の材質、ボンド材の太さ、ボンド材の密度、ボンド材の材質、気孔の体積、気孔の形状、気孔の大きさ、気孔の密度の群から選択される一の特性が異なる。例えば、第１砥石部６６ａの第１砥粒６２ａは、第２砥石部６６ｂの第２砥粒６２ｂよりも平均粒子径が大きい。これにより、第１砥石部６６ａは、第２砥石部６６ｂよりも研削速度が速い。ここでいう研削速度とは、単位時間当たりに研削される量である。尚、第１砥石部６６ａの第１砥粒６２ａは、第２砥石部６６ｂの第２砥粒６２ｂよりも硬度が高くてもよく、また、密度が大きくてもよい。
【００５９】
一方、第２砥石部６６ｂの第２砥粒６２ｂは、第１砥石部６６ａの第１砥粒６２ａよりも平均粒子径が小さいので、第２砥石部６６ｂは第１砥石部６６ａよりも研削した面を滑らかにすることができる。これにより、砥石６１は、他の砥石と交換することなく、２種類の切削工程（例えば、切削と研磨）を実行することができる。尚、第１砥石部６６ａから第２砥石部６６ｂに切り替える場合、周知のツルーイング工程によって第１砥石部６６ａを削ることにより、切り替えを実行してもよい。
【００６０】
尚、第１砥石部６６ａ及び第２砥石部６６ｂの両方に、規則性を有す気孔６４ａ、６４ｂを形成してもよい。また、第１砥石部６６ａに規則性を有さない気孔６４ａを形成して、第２砥石部６６ｂに規則性を有す気孔６４ｂを形成してもよい。砥石６１は、第１砥石部６６ａ及び第２砥石部６６ｂの２層の砥石部で構成したが、３層以上の砥石部によって構成してもよい。
【００６１】
＜第２変形例＞
図１１は、第２変形例にかかる砥石の例示的かつ模式的な図である。図１１は、砥石の径方向から見た図である。
【００６２】
図１１に示すように、砥石７１は、第１砥石部７６ａと、第２砥石部７６ｂとを有する。２つの第１砥石部７６ａ及び第２砥石部７６ｂは、中心部に円形の開口が形成された円板状に形成されている。第１砥石部７６ａ及び第２砥石部７６ｂは、ベース部５の径方向の外側に設けられている。２つの第１砥石部７６ａは、ベース部５の軸方向において、第２砥石部７６ｂの外側の両側に設けられている。
【００６３】
第１砥石部７６ａは、複数の第１砥粒６２ａと、第１ボンド材６３ａとを備える。第１ボンド材６３ａの内部には、気孔６４ａが形成されている。気孔６４ａは、例えば、規則性を有して配列されている。第２砥石部７６ｂは、複数の第２砥粒６２ｂと、第２ボンド材６３ｂとを備える。第２ボンド材６３ｂの内部には、気孔６４ｂが形成されている。
【００６４】
第１砥石部７６ａと第２砥石部７６ｂは、互いに特性が異なる。例えば、第１砥石部７６ａと第２砥石部７６ｂは、砥粒の平均粒子径、砥粒の硬さ、砥粒の密度、砥粒の材質、ボンド材の太さ、ボンド材の密度、ボンド材の材質、気孔の体積、気孔の形状、気孔の大きさ、気孔の密度の群から選択される一の特性が異なる。例えば、第１砥石部７６ａの気孔６４ａの体積は、第２砥石部７６ｂの気孔６４ｂの体積よりも大きい。これにより、第１砥石部７６ａは、第２砥石部７６ｂよりも削り屑の収容量が大きく、かつ削り屑の排出性が高い。この結果、第２砥石部７６ｂが研削工程を主に行い、第１砥石部７６ａが削り屑の収容及び排出工程を主に行うようにすることができる。
【００６５】
尚、第１砥石部７６ａ及び第２砥石部７６ｂの両方に、規則性を有す気孔６４ａ、６４ｂを形成してもよい。また、第１砥石部７６ａに規則性を有さない気孔６４ａを形成して、第２砥石部７６ｂに規則性を有す気孔６４ｂを形成してもよい。砥石７１は、第１砥石部７６ａ及び第２砥石部７６ｂの２層の砥石部で構成したが、３層以上の砥石部によって構成してもよい。
【００６６】
＜第３変形例＞
図１２から図１５は、第３変形例にかかる砥石の製造工程を説明する例示的かつ模式的な図である。第３変形例にかかる砥石１の製造工程は、三次元印刷可能なインクジェットプリンタによる。
【００６７】
図１２に示すように、吐出部の一例であるインクジェットノズル２００を三次元ＣＡＤ設計に即した幾何学的に走行させて、材料２０２を吐出させる。ここで、材料２０２は、複数の砥粒２、ボンド材３の粉末及び溶媒を混合撹拌させて生成される。溶媒は、水または有機化合物を含み、材料２０２に流動性を持たせることが好ましい。溶媒には、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂等の粘度の高い樹脂材料が好ましい。尚、当該粘度の高い樹脂をボンド材３としてもよい。このように粘度の高い樹脂材料を材料２０２に混合することによって、インクジェットノズル２００から吐出された材料２０２を、図１３に示すように、立体的に積み上げることができるとともに、未硬化状態でも材料２０２に気孔４を形成することができる。次に、図１４に示すように、立体的に複数層を形成した後、恒温槽２０４内で加熱処理を行う。これにより、図１５に示すように、材料２０２中のボンド材３を硬化させ、または、材料２０２内の溶媒を揮発させることによって、複数の砥粒２を連結したボンド材３による立体形状の骨組構造を有する砥石１を製造できる。尚、溶媒として、粘度の低い樹脂材料を採用して、材料２０２の粘度が低い場合、単層毎にボンド材３の硬化または溶媒の揮発を行って、複数層を積層してもよい。尚、層の積層方向は、円板状の砥石１の軸方向であってもよく、径方向であってもよい。また、気孔４の大きさを０．１ｍｍ以上とする場合、インクジェットノズルの代わりにディスペンサによって材料２０２を吐出させてもよい。
【００６８】
＜第４変形例＞
図１６から図１９は、第４変形例にかかる砥石の製造工程を説明する例示的かつ模式的な図である。第４変形例にかかる砥石１の製造工程は、三次元印刷可能なインクジェットプリンタによる。
【００６９】
図１６に示すように、インクジェットノズル２００を三次元ＣＡＤ設計に即した幾何学的に走行させて、材料２１２を吐出させて、単層形成する。材料２１２は、砥粒２と、紫外線硬化樹脂を含むボンド材３とを含む。次に、図１７に示すように、紫外線照射装置２１４によって、光の一例である紫外線を単層の材料２０２に照射して、材料２０２を硬化させる。ここで、紫外線の透過性を考慮すると、単層毎に紫外線照射の工程を実行することが好ましい。この後、図１８に示すように、インクジェットノズル２００を走行させて、材料２１２を吐出させることにより２層目を形成する。図１９に示すように、紫外線照射の工程を実行して、材料２１２を硬化させる。これらの工程を繰り返すことによって、複数の砥粒２を連結したボンド材３による立体形状の骨組構造を有する複数層の砥石１を製造できる。尚、層の積層方向は、円板状の砥石１の軸方向であってもよく、径方向であってもよい。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１…砥石、２…砥粒、３…ボンド材、３ａ…ノード、３ｂ…フレーム、５…ベース部、６…砥石部、５２…材料、６１…砥石、６２ａ…第１砥粒、６２ｂ…第２砥粒、６３ａ…第１ボンド材、６３ｂ…第２ボンド材、６６ａ…第１砥石部、６６ｂ…第２砥石部、７１…砥石、７６ａ…第１砥石部、７６ｂ…第２砥石部、１０２…チャックテーブル（保持部）、１０６…回転駆動機構（回転駆動部）、２００…インクジェットノズル（吐出部）、２０２…材料、２１２…材料、Ｌ…レーザ光
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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