(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維強化炭素材製の円盤状基板とその外周部に超砥粒と結合材との混合物を焼結して成形された超砥粒層とからなり当該超砥粒層の両側面が当該円盤状基板の対応する各側面よりも突出して両側に逃げが形成された研削砥石の製造方法において、
外型部および内型部ならびに当該両型部の間に形成された充填用溝内の超砥粒と結合材との混合物を押圧可能なパンチとからなり当該充填用溝に通じる狭間隙が形成された金型と、当該充填用溝内の混合物を所定温度に加熱可能な加熱手段とを備え、
前記内型部に、前記円盤状基板を外周部が前記充填用溝内に位置しかつ当該外周部を除いた両側面部分が当該内型部の各押圧面と密着して当該充填用溝と隔離されるように位置決め保持し、次に前記充填用溝に前記混合物を焼結後の両側の逃げ量が同一となる量だけ充填し、その後パンチで前記充填用溝内の混合物を押圧するとともに前記加熱手段で所定温度に加熱して焼結し、この焼結時に前記混合物の余剰部分が前記狭間隙へ流れ込み可能とした研削砥石の製造方法。
【請求項２】
前記円盤状基板の外周部を除いた両側面部分を、マスキング材で隙間なく覆った後、前記金型の内型部に位置決め保持するようにした請求項１記載の研削砥石の製造方法。
【請求項３】
炭素繊維強化炭素材製の円盤状基板とその外周部に超砥粒と結合材との混合物を焼結して成形された超砥粒層とからなり当該超砥粒層の両側面が当該円盤状基板の対応する各側面よりも突出して両側に逃げが形成された研削砥石を製造する製造装置において、
外型部および内型部ならびに当該両型部の間に形成された充填用溝内の超砥粒と結合材との混合物を押圧可能なパンチとからなり当該充填用溝に通じる狭間隙が形成された金型と、当該充填用溝内の混合物を所定温度に加熱可能な加熱手段とを備え、
前記内型部が、円盤状基板を外周部が前記充填用溝内に位置しかつ当該外周部を除いた両側面部分が当該内型部の各押圧面と密着して当該充填用溝と隔離されるように位置決め保持可能に形成され、当該充填用溝が前記混合物を焼結後の両側の逃げ量が同一となる量だけ充填可能に形成され、前記外型部と内型部との間に、前記充填用溝に通じる狭間隙を形成し、焼結時に混合物の余剰部分が当該間隙へ流れ込み可能に構成された研削砥石の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円盤状基板の外周部に超砥粒層が形成された研削砥石の製造方法、製造装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より、研削砥石として、円盤状基板の外周部に超砥粒層が形成されたものが知られている。ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）等の超砥粒は、一般の砥粒に比べて非常に硬質であるため、砥石摩耗が少ない。そのため、超砥粒層を有する研削砥石は、摩耗による寸法変化やバラツキが少なく、高精度の研削加工が可能であり、主として難削材の切断に使用されている。
【０００３】
図９（Ａ），（Ｂ）に、超砥粒層を有する研削砥石１の従来構成を示す。
【０００４】
これらの図において、２は円盤状の基板、６は超砥粒層である。基板２は、鋼（普通鋼、合金工具鋼、高速度鋼、ステンレス鋼等）から形成されることが一般的である。研削砥石１が切断用に使用される場合、当該砥石１の厚みが薄いほど切断加工代が少なくなり、材料の歩留まりが上がる。すなわち、生産性が高まることになる。そのため、円盤状基板２は、薄くなる傾向にある。なお、基板２の中央部には、取付用の穴５が開けられている。
【０００５】
また、超砥粒層６は、基板２の外周部３に超砥粒と結合材との混合物を焼結し、焼結後にその両側面と外周面とを仕上加工して所定寸法とすることにより形成されている。この超砥粒層６の両側面部分（７Ａ，７Ｂ）は、基板２の対応する各側面部分（４Ａ，４Ｂ）よりも突出しており、両側に逃げが形成されている。このように両側に逃げを形成するのは、材料を深く切り込んだ際に基板２の各側面部分（４Ａ，４Ｂ）が材料と接触して摩擦熱が発生し曲がってしまうのを防止するとともに、当該材料から発生する切断研削粉等を円滑に排除できるようにするためである。結合材としては、樹脂結合材（レジンボンド）、金属結合材（メタルボンド）、ガラス質結合材（ビトリファイドボンド）が知られている。
【０００６】
上記した研削砥石１は、図１０（Ａ）に示す研削保持装置５０Ｐを用いて図示しない研削装置の主軸（砥石軸）に装着される。研削保持装置５０Ｐは、砥石軸に脱着可能で外周部に研削砥石１を保持可能に形成されたフランジ５１Ｐを有している。研削砥石１をマルチで使用する場合には、図１１（Ａ）に示すように、複数の砥石１間にスペーサ５５Ｐが介装される。なお、フランジ５１Ｐおよびスペーサ５５Ｐは鋼製とされている。
【０００７】
稀土類磁石等の材料Ｗを切断する場合には、図１０（Ｂ）または図１１（Ｂ）に示すように、当該材料Ｗを切断冶具Ｊに固定する。次に、上記研削砥石１が装着された砥石軸を回転駆動しつつ切断治具Ｊ側を相対移動させて、材料Ｗを切断する。
【０００８】
なお、上記切断において、研削砥石１の周速を高めれば加工効率の向上および砥石長寿命化が図られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記研削砥石１では、超砥粒層６が高い硬度と靭性とをもつことから、周速が８０ｍ／ｓを超える高速切断が可能であるが、円盤状基板２の側に不具合が生じる。
【００１０】
すなわち、鋼製の基板２は、回転時の遠心力に伴う伸びが大きいため加工精度が低下してしまう。また、鋼は熱膨張係数が大きいため、研削加工時の熱などによって、鋼製の基板２が膨張して加工精度の低下を招く。また、研削砥石１の基板２や、研削砥石保持装置５０Ｐのフランジ５１Ｐ・スペーサ５５Ｐは、鋼製であるので重い。そのため、研削砥石１を回転する際に、砥石軸や砥石軸駆動モータへ大きな負荷が掛かり、当該部分における発熱量が大きくなる。そのため、これらの熱がフランジ５１Ｐ等を介して基板２にも伝わり、当該基板２の熱膨張を更に大きくする原因にもなっている。
【００１１】
さらに、基板２が切断抵抗に耐えられずに撓んでしまい、切れ方が曲がったり、被切断材料Ｗと擦れたりすることがある。基板２が被切断材料Ｗと擦れると、摩擦熱が発生し、当該基板２が極端に曲がって使用不能となることが多い。また、切断終了時に研削砥石１が逃げたりしてバリが発生することがある。
【００１２】
最近では、伸びや曲り変形が小さく機械的強度が大きい超硬合金で基板を形成した研削砥石が開発されてはいるが、鋼製基板２の研削砥石１に比べて非常に高価である。また、超硬合金製基板の研削砥石は、鋼製基板２と同様に重く砥石軸や砥石軸駆動モータ等に大きな負荷を掛けることになる。
【００１３】
ところで、各産業分野では、非金属系の新素材（セラミック，複合プラスチック材料，炭素繊維含有樹脂，炭素繊維強化炭素材等）の利用が活発になされている。研削砥石の分野でも、セラミックや複合プラスチック材料で基板を形成することが提案されているが、上記不具合を総て解消することはできていないのが現状である。
【００１４】
そこで、本発明者は、上記研削砥石の基板素材として炭素繊維強化炭素材を適用することが試みられていないことに着目し、当該材料でテスト用基板を作製するとともに各種実験をしてみた。その結果、炭素繊維強化炭素材で基板を形成すれば上記不都合は一掃されることが判明したが、新たに厄介な問題〔基板が反る。超砥粒と結合材との混合物の一部が焼結される際に基板の外周部よりも内側の側面部分まで流れ込んで固結してしまうことがある。固結した混合物は基板（炭素繊維強化炭素材）を傷めずに除去するのは実際上不可能である。〕が発生した。
【００１５】
本発明の目的は、軽量化を達成でき、かつ円盤状基板が反ったり、超砥粒と結合材との混合物が焼結される際にその一部が基板の外周部よりも内側の側面部分まで流れ込んで固結してしまうのを防止でき、しかも伸びや熱変形が少ないとともに基板が切断時に材料と擦れて発熱して曲がったりバリ等が発生しない研削砥石の製造方法および製造装置を提供することにある。
【００１６】
【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の発明は、炭素繊維強化炭素材製の円盤状基板とその外周部に超砥粒と結合材との混合物を焼結して成形された超砥粒層とからなり当該超砥粒層の両側面が当該円盤状基板の対応する各側面よりも突出して両側に逃げが形成された研削砥石の製造方法において、外型部および内型部ならびに当該両型部の間に形成された充填用溝内の超砥粒と結合材との混合物を押圧可能なパンチとからなり当該充填用溝に通じる狭間隙が形成された金型と、当該充填用溝内の混合物を所定温度に加熱可能な加熱手段とを備え、前記内型部に、前記円盤状基板を外周部が前記充填用溝内に位置しかつ当該外周部を除いた両側面部分が当該内型部の各押圧面と密着して当該充填用溝と隔離されるように位置決め保持し、次に前記充填用溝に前記混合物を焼結後の両側の逃げ量が同一となる量だけ充填し、その後パンチで前記充填用溝内の混合物を押圧するとともに前記加熱手段で所定温度に加熱して焼結し、この焼結時に前記混合物の余剰部分が前記狭間隙へ流れ込み可能とした研削砥石の製造方法である。
【００１７】
上記請求項１の発明の場合、内型部に円盤状基板を位置決め保持した後、充填用溝に混合物を焼結後の両側の逃げ量が同一となる量だけ充填し、その後当該混合物をパンチで押圧しつつ加熱して焼結する。ここで、上記混合物が温度低下して収縮する場合に、当該混合物のうち基板よりも一方側に突出した部分と他方側に突出した部分との収縮力は同一となる。そのため、上記混合物の収縮によって、基板には曲げモーメントは発生せず、反ることはない。したがって、上記混合物を、焼結後に反りのない平坦な基板の一側面部分を基準面として高精度に仕上加工して超砥粒層を形成できる。また、上記焼結方法を採ることにより、混合物の一部が焼結される際に基板の外周部よりも内側側面部分まで流れ込んで固結してしまうのも効果的に阻止できる。そのため、両側に逃げを形成した効果（基板側面部分の摩擦熱発生による曲がり防止、被切断箇所から発生する切断研削粉等の円滑排除）が損なわれるのを防止できる。特に、本発明の場合、焼結時に混合物の余剰部分が発生した場合でも、当該余剰部分は狭間隙へ流入するので、基板の外周部を除いた両側面部分への流れ込みは阻止される。したがって、軽量化を達成でき、かつ円盤状基板が反ったり、両側に逃げを形成した効果（基板側面の摩擦熱発生による曲がり防止、被切断箇所から発生する切断研削粉等の円滑排除）が損なわれるのを一段と確実に防止できる。また、伸びや熱変形が少ないとともに基板が切断時に材料と擦れて発熱して曲がったりバリ等が発生しない研削砥石を製造できる。
【００１８】
また、円盤状基板の素材である炭素繊維強化炭素材は、炭素繊維で強化された高強度・高弾性炭素材料であり、強化繊維もマトリックスも総て炭素（黒鉛）で形成されているので、従来の炭素材料の持つ優れた資質を受け継いでいる。例えば、炭素繊維強化炭素材は、嵩比重が１．５程度で鋼製基板の１／６、超硬合金製基板の１／５と大幅な軽量化を図れる。この軽量化によって、砥石軸や当該砥石軸の駆動モータに掛かる負荷が軽減されることになり、当該部分の発熱量が小さくなる。その結果、研削砥石への熱伝達量が減少し、熱変形（熱膨張）による加工精度の低下を抑えることができる。そして、駆動モータの消費電力も小さくなり、ランニングコストを低下できる。
【００１９】
また、炭素繊維強化炭素材は、引張り強さが大きい。そのため、炭素繊維強化炭素材製の基板は、回転時の遠心力に伴う伸びが小さく加工精度の低下を抑えることができる。また、上記基板は、熱膨張率および高温におけるクリープが小さいので研削加工時の熱変形が小さく、この点からも加工精度の低下を抑えることができる。
【００２０】
また、炭素繊維強化炭素材製の基板は、機械的強度、放熱性、耐衝撃性、破壊靭性値および耐熱性が高く、疲労蓄積性がないので、切断抵抗による撓み量も小さく、切れ方が曲がったりすることはない。また、上記基板は、被切断材料と擦れて発熱し曲がるような事態は生じない。また、切断終了時に研削砥石が逃げたりしてバリが発生するようなこともない。
【００２１】
なお、炭素繊維強化炭素材は、厚さが種々異なる板状のものが市販されている。かかる板状の炭素繊維強化炭素材は、超硬合金に比べて格安であり、レーザ加工機等を用いて容易かつ高精度に切断加工できる。したがって、コスト高とならず高精度の研削砥石を提供できる。
【００２２】
請求項２の発明は、前記 円盤状基板の外周部を除いた両側面部分を、マスキング材で隙間なく覆った後、前記金型の内型部に位置決め保持するようにしたものである。
【００２３】
上記請求項２の発明の場合、焼結時に混合物の余剰部分が発生した場合でも、当該余剰部分が基板の外周部を除いた両側面部分へ流れ込むのを一段と確実に阻止できる。したがって、軽量化を達成でき、かつ基板が反ったり、両側に逃げを形成した効果（基板側面部分の摩擦熱発生による曲がり防止、被切断箇所から発生する切断研削粉等の円滑排除）が損なわれるのを防止できる。また、伸びや熱変形が少なく高精度切断等を実現できる研削砥石を製造できる。
【００２４】
請求項３の発明は、炭素繊維強化炭素材製の円盤状基板とその外周部に超砥粒と結合材との混合物を焼結して成形された超砥粒層とからなり当該超砥粒層の両側面が当該円盤状基板の対応する各側面よりも突出して両側に逃げが形成された研削砥石を製造する製造装置において、外型部および内型部ならびに当該両型部の間に形成された充填用溝内の超砥粒と結合材との混合物を押圧可能なパンチとからなり当該充填用溝に通じる狭間隙が形成された金型と、当該充填用溝内の混合物を所定温度に加熱可能な加熱手段とを備え、前記内型部が、円盤状基板を外周部が前記充填用溝内に位置しかつ当該外周部を除いた両側面部分が当該内型部の各押圧面と密着して当該充填用溝と隔離されるように位置決め保持可能に形成され、当該充填用溝が前記混合物を焼結後の両側の逃げ量が同一となる量だけ充填可能に形成され、前記外型部と内型部との間に、前記充填用溝に通じる狭間隙を形成し、焼結時に混合物の余剰部分が当該間隙へ流れ込み可能に構成された研削砥石の製造装置である。
【００２５】
上記請求項３の発明の場合、円盤状基板の外周部に超砥粒層を形成するには、まず内型部に円盤状基板を位置決め保持した後、充填用溝に混合物を焼結後の両側の逃げ量が同一となる量だけ充填する。次に、その状態で、充填用溝内の混合物をパンチで押圧しつつ加熱して焼結する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２７】
本発明に係る研削砥石１０は、図１〜図４に示すように、基本的構成は従来例（図９）と同様であるが、円盤状基板１１を炭素繊維強化炭素材から形成するとともに、仕上加工前の両側の逃げ量（Ｃ１’，Ｃ２’）が同一となるように超砥粒と結合材との混合物Ｍを焼結して超砥粒層１５を形成したものである。
【００２８】
本研削砥石１０は、各種研削加工に使用することができるが、この実施形態では材料切断に使用するものとされている。被切断材料としては、ネオジウム磁石、オーディオヘッド（フェライト）、プリント基板（アルミナ）、電子部品（セラミックス、石英ガラス、水晶、シリコンウエファー等）が挙げられる。
【００２９】
次に、円盤状基板１１の素材である炭素繊維強化炭素材は、炭素繊維に樹脂またはピッチなどを含浸して硬化後、それを炭素化、場合によっては黒鉛化を行い、密度を高めるためにマトリックス用の樹脂あるいはピッチなどを再含浸した後、炭化処理を数回繰り返すことにより成る。なお、この実施形態では、基板１１は、外径が２５０ｍｍ以下、厚みが０．１ｍｍ〜２．０ｍｍとされている。なお、図４中、１４は取付用穴である。
【００３０】
炭素繊維は、織物、編物、不織布、ペーパー、マット、ストランド、チョップド状、ミルド状などである。要求性能によって適宜選択できる。炭素繊維織物には、平織り、朱子織り、多次元織り、多重織りなどがある。上記した炭素繊維強化炭素材では、炭素繊維から作られた平織りあるいは朱子織りなどを所定枚数、積層させて製作する。層間剥離が生じるのを防ぐために、織物間に炭素繊維フィラメントで縫うことや、ニードルパンチを行うことや、基板を一つの織物や、あるいは編物で構成する方法が採られることがある。
【００３１】
また、通常の炭素繊維は、１２Ｋ（フィラメント数１２，０００本）からなる炭素繊維ストランドが使用されるが、最近生産された４８Ｋ（フィラメント数４８，０００本）品を使用すれば嵩高な織物が作られる。
【００３２】
一方、炭素繊維強化炭素材の組織は緻密であることが望まれることから、できるだけフィラメント数の少ない炭素繊維ストランドから構成された織物がある。これならば、表面の凹凸も少なく平坦基板となる。炭素繊維強化炭素材の製造は、通常は常圧下での炭素化が行われる。炭素繊維織物の層間剥離を防止するならば、ホットプレスを用い、加圧時の加熱によって層間剥離は防止できる。
【００３３】
この実施形態では、炭素繊維強化炭素材として、日本カーボン株式会社製のＣＣＭ（登録商標）−１０１Ｃ(厚さ２ｍｍの板材）を使用するものとしている。このＣＣＭ−１０１Ｃをレーザ加工機を用いて穴明き円盤形状とし、基板１１を形成している。このＣＣＭ−１０１Ｃを含め一般に市販されている炭素繊維強化炭素材は、超硬合金に比べて格安であり、加工も容易かつ高精度に行える。したがって、コスト高とならず高精度の研削砥石１０を提供できる。
【００３４】
かかる炭素繊維強化炭素材で形成された円盤状基板１１は、次のような特徴を有している。
【００３５】
イ  炭素繊維強化炭素材（ＣＣＭ−１０１Ｃ）は、嵩比重が１．５（鋼の１／６、超硬合金の１／５）であるので、従来基板（鋼製基板など）よりも大幅な軽量化が図れる。この軽量化によって、砥石軸や当該砥石軸の駆動モータに掛かる負荷が軽減される。そのため、当該部分の発熱量が小さくなり、その結果、研削砥石１０への熱伝達量が減少し熱変形（熱膨張）による加工精度の低下を抑えることができる。また、駆動モータの消費電力も小さくなり、ランニングコストを低下できる。
【００３６】
ロ  また、炭素繊維強化炭素材（ＣＣＭ−１０１Ｃ）は、引張り強さが大きい（３００ＭＰａ）。そのため、炭素繊維強化炭素材製の基板１１は、回転時の遠心力に伴う伸びが小さく加工精度の低下を抑えることができる。また、上記基板１１は、熱膨張率が小さく〔繊維に平行方向：０．３×１０−６Ｋ，繊維に直角方向：４．０×１０−６Ｋ〕、高温におけるクリープも小さいので、研削加工時の熱変形が小さく、この点からも加工精度の低下を抑えることができる。
【００３７】
ハ  また、炭素繊維強化炭素材は、機械的強度、放熱性、耐衝撃性、破壊靭性値および耐熱性が高く、疲労蓄積性がないので、切断抵抗による撓み量も小さく、切れ方が曲がったりすることはない。具体的には、ＣＣＭ−１０１Ｃは、曲げ強さ３００ＭＰａ，曲げ弾性率１００ＧＰａ，引張り強さ３００ＭＰａ，引張り弾性率１００ＧＰａ，層間せん断強さ１３ＭＰａである。また、比熱８５０Ｊ／ｋｇＫである。
【００３８】
そのため、炭素繊維強化炭素材製の基板１１は、切断抵抗による撓み量も小さく、切れ方が曲がったりすることはない。また、上記基板１１は、被切断材料と擦れて発熱し曲がるような事態は生じない。また、切断終了時に研削砥石１０が逃げたりしてバリが発生するようなこともない。
【００３９】
次に、本研削砥石１０の超砥粒層１５は、図２および図３に示す製造装置の金型２０と加熱手段（図示省略）とを用いて仕上加工前の両側の逃げ量（Ｃ１’，Ｃ２’）が同一となるように混合物Ｍを焼結し、焼結後に仕上加工して形成される。この実施形態では、切れ味重視の観点から、超砥粒としてダイヤモンド砥粒が選定され、結合材としてレジンボンドが選定されている。切れ味よりも耐久性を重視する場合には、メタルボンドを使用する。
【００４０】
ここで、製造装置の金型２０は、外型部（２１）と、内型部３１と、両型部（２１，３１）の間に形成された充填用溝４２内の混合物Ｍを押圧可能なパンチ３８とを備えている。この金型２０の充填用溝４２は、混合物Ｍを両側の逃げ量（Ｃ１，Ｃ２）が同一となる量だけ充填可能に形成されている。
【００４１】
この実施形態では、外型部は、内径が円盤状基板１１の外径よりも大きい円環状の外枠２１から形成されている。内型部３１は、基板１１の外周部１２を除く下側の側面部分１３Ｂと密着可能な押圧面３３を有する下側プレート３２と、基板１１の外周部１２を除く上側の側面部分１３Ａと密着可能な押圧面３６を有する上側プレート３５と、両プレート（３２，３５）の押圧面（３３，３６）が所定圧力で基板１１の上下側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）と密着するように当該両プレート（３２，３５）を締付け固定可能な固定具（ボルト３７Ａ、ナット３７Ｂ）とを含み、基板１１を外周部１２が充填用溝４２内に位置しかつ当該上下側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）が両プレート（３２，３５）の押圧面（３３，３６）と密着して当該充填用溝４２と隔離されるように位置決め保持可能に形成されている。
【００４２】
より具体的には、下側プレート３２は、厚肉円板形状とされており、外枠２１の内側部分に所定のクリアランス（例えば、０．０５〜０．１ｍｍ）をもって嵌合されている。この下側プレート３２の押圧面３３の外側円周部分には、充填用溝４２を形成するための段差部３４が設けられている。一方、上側プレート３５は、下側プレート３２と基板１１を挟んで対向する位置に配置されており、下側プレート３２の押圧面３３の直径相当の外径を有する厚肉円板形状とされている。この上側プレート３５の外周面と、下側プレート３２の段差部３４と、外枠２１の内周面とによって、上記充填用溝４２は形成されている。この充填用溝４２には、上方から円環状のパンチ３８が圧入され、当該溝４２内に充填された混合物Ｍを所定圧力で押圧可能とされている。
【００４３】
そして、外枠２１と内型部３１の間には、充填用溝４２に通じる狭間隙４５が形成されており、焼結時に混合物Ｍの余剰部分が当該狭間隙４５へ流れ込み可能とされている。この実施形態では、上記充填用溝４２内の混合物Ｍがパンチ３８で所定圧力に押圧された状態にあるときに、当該混合物Ｍの外側の余剰部分の流入を許容可能な円環状の凹部から狭間隙４５が形成されている。なお、円環状の凹部（狭間隙４５）は、図１（Ａ）等では説明便宜上、実寸法よりも相当大きく図示しているが、実際は極小である。
【００４４】
上記製造装置を用いて、次のような方法で基板１１の外周部１２に超砥粒層１５が形成される。
【００４５】
まず、図２（Ａ）に示すように、外枠２１の内側部分に固定具（３７Ａ，３７Ｂ）付きの下側プレート３２を嵌合する。次に、同図（Ｂ），（Ｃ）に示すように、下側プレート３２の押圧面３３上に基板１１を載置し、その上方から上側プレート３５を被せる。
【００４６】
この実施形態では、基板１１の両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）は、図７に示すマスキング材４７で隙間無く覆われている。マスキング材４７の素材としては、焼結時の高温にも耐えられるポリイミド樹脂またはフォトレジスト（感光性樹脂）が挙げられる。ここで、フォトレジストは、紫外線照射によって化学反応が起きて、照射部と未照射部とで現像液に対する溶解性に差異が生じる高分子材料である。感光部が不溶化するレジストをネガ形、逆に可溶化するレジストをポジ形という。ネガ形レジストは、環化イソプレンゴムと感光剤のビスアジド化合物とからなる。ポジ形レジストは、一般にはノボラック樹脂とジアゾ化合物の混合物である。
【００４７】
マスキング材４７の被覆層は、例えばスクリーン印刷法を利用して基板１１の両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）上に形成される。被覆層形成は以下の手順で行われる。
【００４８】
まず、図８（Ａ）に示すように、基板１１の両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）の平面形状相当部分（図中ハッチングされた部分）が黒色で塗りつぶされたポジ６１を作製する。次に、スクリーン６２の全面にネガ形レジストを塗り、その後当該スクリーン６２にポジ６１を当て紫外線を照射する。これにより、紫外線が当たった箇所のネガ形レジストは硬化する。光が当たらなかった箇所は硬化しないままとなる。
【００４９】
紫外線照射後にスクリーン６２を現像剤で洗うと、未硬化部分のみがスクリーン６２から洗い流されて、図８（Ｂ）に示すように、リング状の抜き部６３が形成される。こうして作製されたスクリーン印刷版６０上に、印刷用ペーストＪ（例えば、ネガ形レジスト）を乗せ、スキージ６５を用いて当該印刷版６０の抜き部６３から印刷用ペーストＪを押し出す〔図８（Ｃ），（Ｄ）〕。
【００４８】
これにより、印刷台６９上に載置された基板１１の上側の側面部分（１３Ａ）上には、スクリーン印刷版６０の抜き部６３と同一形状の印刷層が形成される。この基板１１の上側の側面部分（１３Ａ）に形成された印刷層は紫外線照射されて硬化される。上記した手順を、基板１１の一方側面部分（１３Ａ）と他方側面部分（１３Ｂ）とで実行することにより、図７に示すように、マスキング材４７の被覆層が、基板１１の両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）に形成される。なお、基板１１の各側面にネガ形レジストを塗布し、続いて図８（Ｅ）に示すポジ（図中ハッチング部分は黒色）６８を介して紫外線を照射し、その後現像剤で洗うことによりマスキング材４７の被覆層を形成してもよい。
【００４９】
次に、図２（Ｃ）に示すように、両プレート（３２，３５）を固定具（ボルト３７Ａ，ナット３７Ｂ）を用いて固定する。これにより、基板１１は、その外周部１２が充填用溝４２内に位置しかつ両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）が両プレート（３２，３５）の各押圧面（３３，３６）と密着して当該充填用溝４２と隔離されるように位置決め保持される。
【００５０】
次に、上記充填用溝４２内に充填する混合物Ｍ（超砥粒、結合材）の量を、厳密に秤量・体積計算して求め、求めた量の混合物Ｍをよく掻き混ぜた後、焼結後の両側の逃げ量（Ｃ１’，Ｃ２’）が、図１（Ｂ）に示すように、同一となるように充填する。
【００５１】
このような、混合物Ｍの充填方法を採用したのは、以下の理由による。
【００５２】
本発明者は、本発明を完成する前に試作品製作の段階で、従来例(鋼製基板の外周部に超砥粒層を固着した研削砥石）と同様に、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、上側の逃げ量Ｃ１’が下側の逃げ量Ｃ２’よりも極僅か大きくなるように充填用溝４２内に混合物Ｍを充填して焼結してみた。ここで、従来例において上記した混合物の充填を行うのは、焼結後の混合物の上側側面の方が下側側面よりも凹凸が多かったり平面度が出ていなかったりする傾向にあるので、冷却後に仕上加工して上下の逃げ量を同一にするには、当該上側側面の仕上げ代を大きく取る必要があることによる。
【００５３】
しかし、上記焼結方法では、基板１１が図６（Ｂ）中で下側に向けて凸となるように反ってしまった。また、混合物Ｍの一部が基板１１の内側側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）まで流れ込んで固結してしまう事態が生じることがあった。
【００５４】
ここで、基板１１が反る原因を種々検討した結果、焼結された混合物Ｍが温度低下して収縮する場合に、当該混合物Ｍのうち基板１１側面よりも上側に突出した部分の収縮力の方が下側に突出した部分の収縮力よりも大きいため、基板１１に曲げモーメントが発生して反るものと判明した。
【００５５】
実際、上側の逃げ量Ｃ１’が下側の逃げ量Ｃ２’と同等となるように充填用溝４２内に混合物Ｍを充填し、パンチ３８で当該混合物Ｍを所定圧力で押圧しつつ加熱手段で所定温度（例えば、２００℃）に所定時間だけ保持して焼結したところ、基板１１には反りは発生しなくなった。これにより、図１（Ｂ）に示すように、上記混合物Ｍの両側面（１６Ａ，１６Ｂ）および外周面１７を、焼結後に反りのない平坦な基板１１の一側面（１３Ａ又は１３Ｂ）を基準面として高精度に仕上加工して超砥粒層１５を形成することができる〔図１（Ｃ）に示すように、製品完成後の両逃げ量（Ｃ１，Ｃ２）も同一とされる。例えば、Ｃ１＝Ｃ２＝０．０５ｍｍである〕。また、混合物Ｍの基板１１の両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）への流れ込みも殆ど生じなくなった。
【００５６】
なお、本発明では、焼結時に混合物Ｍの余剰部分が発生した場合、当該余剰部分は狭間隙４５へ流入するので、基板１１の両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）への流れ込みは阻止される。また、上記基板１１の両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）は、マスキング材４７で覆われているので、混合物Ｍが焼結される際に基板１１の両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）に流れ込んで固結してしまうのを一段と確実に防止できる。
【００５７】
これにより、両側に逃げを形成した効果〔材料を深く切り込んだ際に基板側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）が材料と接触して摩擦熱が発生し曲がってしまうのを防止できる効果、当該材料から発生する切断研削粉等を円滑に排除できる効果〕が損なわれるのを防止できる。
【００５８】
なお、焼結後、金型２０が分解されて、混合物Ｍ（超砥粒層１５）付きの基板１１が取り出される。金型２０の分解は、外枠２１の底部を図示しない固定具で支持した状態で、内型部３１に上から衝撃を加え、当該内型部３１をパンチ３８ごと下へ抜く。そして、パンチ３８の取り外し、ナット３７Ｂのボルト３７Ａからの取り外し等を行う。ここで、焼結時に狭間隙４５へ流入したもの（混合物Ｍの一部分）は、当該狭間隙４５で固化するが、極薄であるので、上記衝撃が加えられた際に基板１１に固着された混合物Ｍから分断される。したがって、上記した内型部３１の抜きの妨げにはならない。また、狭間隙４５に残留したものは、剃刀などを用いて簡単に除去できる。
【００５９】
上記した研削砥石１０は、図５に示す研削砥石保持装置５０を用いて砥石軸５７に装着される。
【００６０】
ここで、研削砥石保持装置５０は、砥石軸５７に脱着可能で外周部５２に研削砥石（この実施形態では研削砥石１０）を保持可能なフランジ５１を有しており、当該フランジ５１が炭素材から形成されている。ここで、炭素材としては、炭素繊維を含む炭素材（炭素繊維強化炭素材、炭素繊維分散炭素材、炭素繊維添加炭素材）、等方性黒鉛材、ガラス状炭素材、硬質炭素材が挙げられる。なお、研削砥石は、従来の鋼製の基板を有するものでもよい。また、図５中、５９は固定ナットである。
【００６１】
また、フランジ５１の外周部５２に複数の研削砥石（１０）を保持する際に用いられるスペーサ５５も炭素材で形成されている。この実施形態では、フランジ５１およびスペーサ５５は、それぞれ炭素繊維強化炭素材で形成されている。
【００６２】
上記構成により研削砥石保持装置５０は、大幅な軽量化を図れる。この軽量化によって、砥石軸５７や当該砥石軸５７の駆動モータに掛かる負荷が軽減されることになり当該部分の発熱量が小さくなる。その結果、研削砥石（１０）への熱伝達量が減少し熱変形（熱膨張）による加工精度の低下を抑えることができる。そして、駆動モータの消費電力も小さくなり、ランニングコストを低下できる。また、炭素繊維強化炭素材製のフランジ５１は、放熱性が高いので、研削砥石（１０）の熱も効果的に下げることができ、この点からも熱変形による加工精度の低下を抑えることができる。また、炭素繊維強化炭素材製のフランジ５１やスペーサ５５は、放熱性が高いので、研削砥石（１０）の熱も効果的に下げることができ、この点からも熱変形による加工精度の低下を抑えることができる。
【００６３】
なお、研削砥石保持装置５０は、上記した研削砥石１０以外（例えば、基板が鋼製の砥石）の保持装置としても勿論使用できる。
【００６４】
また、研削砥石１０の基板１１の両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）の表面に硬質被膜層を形成してもよい。すなわち、基板１１の両側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）の表面に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）等からなる硬質被膜を化学的蒸着法（ＣＶＤ）や物理的蒸着法（ＰＶＤ）等を用いて形成してもよい。これにより、例えば研削加工（材料切断等）時に基板側面部分（１３Ａ，１３Ｂ）に切断研削粉等が当たっても擦り傷が付くのが防止される。その結果、一段と耐久性の向上を図ることができる。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、外型部と内型部の間に充填用溝に通じる狭間隙を形成したので、混合物の焼結時に当該混合物の余剰部分が発生した場合でも、基板の外周部を除いた両側面部分への流れ込みは阻止される。したがって、軽量化を達成でき、かつ円盤状基板が反ったり、両側に逃げを形成した効果（基板側面部分の摩擦熱発生による曲がり防止、被切断箇所から発生する切断研削粉等の円滑排除）が損なわれるのを防止できる。また、伸びや熱変形が少ないとともに基板が切断時に材料と擦れて発熱して曲がったりバリ等が発生しない研削砥石を製造できる。
【００６６】
請求項２の発明によれば、円盤状基板の外周部を除いた両側面部分をマスキング材で隙間無く覆うので、焼結時に混合物の余剰部分が基板の両側面部分へ流れ込むのを一段と確実に阻止できる。したがって、軽量化を達成でき、かつ基板が反ったり、両側に逃げを形成した効果（基板側面の摩擦熱発生による曲がり防止、被切断箇所から発生する切断研削粉等の円滑排除）が損なわれるのを防止できる。また、伸びや熱変形が少なく高精度切断等を実現できる研削砥石を製造できる。
【００６７】
請求項３の発明によれば、内型部が、円盤状基板を外周部が充填用溝内に位置しかつ当該外周部を除いた両側面部分が当該内型部の各押圧面と密着して当該充填用溝と隔離されるように位置決め保持可能に形成され、当該充填用溝が超砥粒と結合材との混合物を両側の逃げ量が同一となる量だけ充填可能に形成され、外型部と内型部の間に、充填用溝に通じる狭間隙を形成し、焼結時に混合物の余剰部分が当該間隙へ流れ込み可能に構成されているので、軽量化を達成でき、かつ円盤状基板が反ったり、両側に逃げを形成した効果（基板側面部分の摩擦熱発生による曲がり防止効果、被切断箇所から発生する切断研削粉等の円滑排除効果）が損なわれるのを防止できる。また、伸びや熱変形が少ないとともに基板が切断時に材料と擦れて発熱して曲がったりバリ等が発生しない研削砥石を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の研削砥石、その製造方法および製造装置を説明するための図である。
【図２】  同じく、製造方法および製造装置を説明するための縦断面図である。
【図３】  同じく、金型の狭間隙を説明するための縦断面図である。
【図４】  同じく、研削砥石の外観を説明するための図である。
【図５】  同じく、研削砥石保持装置を説明するための縦断面図である。
【図６】  同じく、超砥粒層を形成する際の問題点を説明するための図である。
【図７】  同じく、マスキング材を説明するための図である。
【図８】  同じく、マスキング材の被覆層を形成する方法を説明するための図である。
【図９】  従来の研削砥石を説明するための図である。
【図１０】  従来の研削砥石保持装置（１）を説明するための図である。
【図１１】  従来の研削砥石保持装置（２）を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  研削砥石
１１  基板
１２  外周部
１３Ａ，１３Ｂ  側面部分
１５  超砥粒層
２０  金型
２１  外枠（外型部）
３１  内型部
３２  下側プレート
３３  押圧面
３５  上側プレート
３６  押圧面
３８  パンチ
４２  充填用溝
４５  狭間隙
【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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