JP2007307635A - 砥石 - Google Patents

Abstract

【目的】種々の電子機器に使用される小型微細な部品、または、その部品を大量安価に製造する金型を、高精度に研削加工、鏡面加工するための砥石を提供する。
【解決手段】自転することによって被加工物を研削する砥石１ａであって、砥石１ａの表面には、凹凸パターン３ａが形成され、凹凸パターン３ａを構成する凸部の回転方向４における前面５は、表面の法線方向６に対して±３０°以下の傾斜角度で形成され、前面５の表面からの高さは、凸部のいずれの箇所よりも高い。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を高精度に研削加工する際に使用される砥石に関するものである。

ＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスク機器に使用されるピックアップや携帯電話、デジタルビデオカメラなどに使用されるレンズ、鏡筒に代表されるように、種々の電子機器に使用される部品は、近年、ますます高精度化、小型・微細化、低価格化の要求が高まっている。これらの多くは、金型を用いた成形により大量、安価に生産されており、その際に用いる金型は、高温成形下での耐熱性が必要とされるため、金型素材としてカーボンや超硬合金、シリコンカーバイド、セラッミックスなどの脆性材料を使用し、それらの金型素材を研削加工することにより高精度に鏡面加工する必要がある。また、これらの材料は、金型材料としてのみでなく、その電気的特性から電子機器に多く使用されており、これらに対しても、微細な形状を、高精度に研削加工、鏡面加工することが望まれている。

このような要求に対して、これまで、様々な研削・鏡面加工の技術が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。これらの従来技術は以下の通りである。

つまり、従来、これらの脆性材料の高精度加工には、レジンやメタル等の結合材を使用したダイヤモンド砥石を使用して加工されている。
特開平４−１５７１５７号公報 特開平６−１８２６６９号公報 特開平３−２５１３７０号公報 特開２００４−１３０４９９号公報

しかしながら、ダイヤモンド砥石を使用して、被加工物を高精度で、加工面が鏡面となるように加工する際、例えば、結合材にレジンを使用した（レジンボンド）砥石を使用して加工した場合、高い砥石粒度（砥粒サイズが小さい）を使用する必要があり、砥石の切れ味が悪く、砥石摩耗も大きいので、研削開始後、短時間の内に目詰まりを起こし、研削能力が低下するという問題が発生する。その結果、被加工物加工面の形状精度が低下し、高精度に仕上げるためには、頻繁にツルーイング（砥石の形状を整える）、ドレッシング（目立て）をしなければならない。

このような問題を解決するため、結合材に金属を使用した（メタルボンド）砥石を、加工中に、ボンド材を溶かしながら（電解しながら）ドレッシングして研削するようにしたＥＬＩＤ研削加工法が良く知られている。しかしながら、メタルボンド砥石は、ボンド材の砥粒の支持剛性が強く、砥粒の脱落再生が十分でなく、鏡面を得るためには一層細かい砥粒を使用する必要がある。また、微細な形状を研削加工する場合、使用する砥石形状が非常に小さくなり、電解するために必要な電極を砥石と対向設置されるための空間が確保できないといった問題がある。

また、気相合成したダイヤモンド結晶を砥粒として用いた研削砥石は、砥石基材の表面状態の不均一性から様々な方位を持った結晶が成長しており、その結果、ダイヤモンドの先端形状の違い、結晶方位差による硬度並びに摩耗度の違いにより、被加工物を加工する際に、一個一個の砥粒に加わる力が異なり、また、先端形状差による砥粒高さのばらつきにより数多く成長させるものの、砥石を回転させて加工する際には、砥粒の一部しか砥粒として作用しないという現象が生じる。このため、被加工物を加工する際に、一部の砥粒に無理な力がかかり、砥粒がすぐに摩耗、脱落するとともに、被加工物の形状精度が良好でない。

これに対して、特許文献１や特許文献２には、基体上に気相合成法により（１１０）面を配向させたダイヤモンド膜をドライエッチングし、かつ、エッチングにより除去された空隙に充填層を形成することにより、パターン状（ダイヤモンド結晶間隔が１０μｍ以上、段差が１０μｍ以上）で、先端突起形状が一様なダイヤモンド結晶の砥粒から成る砥石を作成している。この結果、従来の砥石より研削加工時の加工くずの排出を促し、目詰まりを抑制することが出来、被加工物の形状精度の劣化が改善できる。しかしながら、これらの砥石には、パターン化された一つ一つの砥粒の間隔や段差の規定しているものの、砥粒先端の突起形状や、その砥粒が集合して出来る砥石形状の規定はなく、実際、本方法により得られる砥石は、その形状を自由にコントロールすることは出来ない。被加工物を砥石により加工する際には、その被加工物の材料特性（硬さ、じん性）により、最適な砥粒、砥石形状が存在し、都度、材料に適した形状を選択し、かつ、その形状の砥石が一様に砥石表面に形成されていなければ、より高精度な加工を実現することは難しい。

また、特許文献３には、砥石基体の表面にフォトエッチング法により溝を形成した後、気相合成法により人工ダイヤモンド粒子（砥粒）を析出することにより、多数の人工ダイヤモンド粒子から成るパターン状の砥石を作成する方法が提案されている。しかしながら、この砥石は、パターン形状の規定が無く、かつ、また、この方法において得られるパターンは、形状の自由度が低い。前述したように、被加工物を砥石により加工する際には、最適な砥粒、砥石形状が存在し、都度、材料に適した形状を選択し、かつ、その形状の砥石が一様に砥石表面に形成されていなければ、より高精度な加工を実現することは難しく、この特許文献３に提案される砥石を用いた場合には、十分な加工精度と鏡面性、砥石寿命を得ることは難しい。

また、特許文献４には、工具表面に設けられる砥粒の位置、集中度、グレードを精密に制御された砥石、および、その製造方法が提案されている。この方法は、工具表面に非伝導層を設け、その非伝導層をパターン状にエッチングし、エッチングされた部分に砥粒を電気メッキ、無電解メッキし、次に、非伝導層を除去するもので、これにより得られる砥石も、砥粒、砥石パターンの形状の規定は、述べられておらず、かつ、この方法では、そのコントロールは不可能である。

そこで、本発明は、被加工物として超硬合金やシリコンカーバイド、セラッミックスなどをはじめとした難削材料を研削加工する際に、切れ味が極めて良好で高能率で加工し、チップポケットにより加工屑の排出をスムースすることで砥石の摩耗が無く、寿命の長く、かつ、得られた被加工物の加工精度が極めて高精度で、鏡面な加工を実現する砥石を提供することを目的とする。

本発明に係る砥石は、所定の方向に回転させて被加工物を研削する砥石であって、前記砥石の表面は、複数の凸部を備え、前記砥石の回転軸を法線とする平面での前記砥石の断面形状において、前記凸部の前記砥石の回転方向の前方側の最内点と前記凸部の最外点とを結ぶ直線と前記回転軸と前記最内点とを結ぶ直線とのなす角度が±３０°以下であることを特徴とする。つまり、砥石の表面にパターン形状が形成されており、前記パターン凸部の砥石回転方向の断面における回転方向前面の前記パターン傾斜角度が、砥石表面の法線方向に対して±３０°以下であり、且つ、前記パターン凸部の回転方向前面の高さが、前記パターン凸部内のいずれの場所の高さ以上になっている砥石である。この砥石は、材料の特性、例えば、硬さにより、前記パターン凸部の砥石回転方向の断面における回転方向前面のパターン傾斜角度を変化させる。最適なパターン傾斜角度を使用することにより、切れ味が極めて良好で高能率な加工が可能となり、また、チップポケットにより加工屑の排出をスムースすることが出来、砥石の摩耗が無く、寿命の長く、かつ、得られた被加工物の加工精度が極めて高精度で、鏡面な加工を実現することが出来る。

ここで、隣り合う凸部の最内点の間隔は３００μｍ以下であり、さらに、凸部の高さは１００μｍ以下であるのが好ましい。

この微細なパターンを砥石表面に一様に均一に形成することで、加工時に一個一個の砥粒に加わる力が均等で、また、先端形状差による砥粒高さのばらつきにより数多く成長させて砥粒の一部しか砥粒として作用しないということが無く、砥石がすぐに摩耗したりしない。その結果、従来の砥石より研削加工時の加工くずの排出を促し、目詰まりを防止することが出来、研削能率が低下するという問題がなく、被加工物を高精度に加工することが出来る。

ここで、砥石は、（１）多結晶ダイヤモンド、（２）単結晶ダイヤモンド、または、（３）多結晶ダイヤモンドもしくは単結晶ダイヤモンドより成る砥粒と結合材とから構成される焼結ダイヤモンドのいずれかから成る。また、別の方法としては、上記材料（１）、（２）または（３）が砥石基材上に形成されているものである。ここで、砥石のダイヤモンド含有部分のダイヤモンド含有量は、８０％以上であることが好ましい。

このような材料から成る砥石を使用することにより、超硬合金やシリコンカーバイド、セラッミックスなどの脆性材料をはじめとする難削材料を摩耗無く、高精度に鏡面加工できる。

本発明により、被加工物として超硬合金やシリコンカーバイド、セラッミックスなどの脆性材料に対し研削加工する際においても、切れ味が極めて良好で高能率で加工し、チップポケットにより加工屑の排出をスムースすることが出来、砥石の摩耗が無く、寿命の長く、かつ、得られた被加工物の加工精度が極めて高精度で、鏡面な加工を実現することが出来る。

その結果、種々の電子機器に使用される部品は、高精度化、小型・微細化、低価格化している電子機器に使用される部品を成形する十分満足する金型の微細な形状を、高精度に研削加工、鏡面加工することが出来、得られた製品は、それらを十分満足するものである。よって、電子機器の小型化が進む今日における本発明の実用的価値は極めて高い。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第一の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態における砥石１ａを示すものである。１ａは所定の方向に回転させて被加工物を研削する砥石（円柱形状 直径２ｍｍ 長さ３ｍｍ）で、多結晶ダイヤモンドよりなり、ダイヤモンドの含有量は９０％、結晶の平均粒径は２μｍとなっている。砥石１ａの片方の端面には、砥石１ａを回転駆動装置と取り付け、高速回転するための回転軸２（超硬合金製 直径１ｍｍ）が砥石１ａと同軸に振れなく取り付けてある。また、砥石１ａの表面は、複数の凸部を備え、砥石１ａの回転軸２を法線とする平面での砥石１ａの断面形状において、凸部の砥石１ａの回転方向の前方側の最内点と凸部の最外点とを結ぶ直線と回転軸２と最内点とを結ぶ直線とのなす角度が±３０°以下である。具体的には、本実施の形態では、砥石１ａの表面には、微細パターン３ａが形成されており、パターン３ａの砥石回転方向４の断面における回転方向側前面５の傾斜角度が、砥石面法線方向６に対して＋１５°（砥石回転方向に傾いた状態）となっている。

また、パターン３ａの凸部の回転方向前面５の高さは、５０μｍで一様であり、パターン３ａ各々のいずれの高さよりも高くなっている。

そして、隣り合う凸部の最内点の間隔が３００μｍ以下である。具体的には、本実施の形態では、パターン３ａのピッチは、１００μｍとなっている。

また、このパターン３ａは、円柱形状の砥石１ａ表面において、回転軸２方向に、溝状に一様に形成しており、砥石１ａの両端面にまで及んでいる。

この砥石１ａの製造方法としては、気相成長法により製作した円柱形状の多結晶ダイヤモンドに回転軸２を固定し、その後に、図１１に示すように、レーザー１０を砥石１ａの回転軸２方向で、回転軸２が取り付けられていない端面方向から、砥石１ａの外周部分に照射する。レーザー１０のスポット１１を回転軸２の取り付けられていない端面から、回転軸２取り付け面に至るまで、砥石１ａを回転軸方向に０．１ｍｍ／ｍｉｎにて移動させながら加工する。次に、レーザースポット１１を図１１に示すレーザースポット軌跡１２に従って、レーザースポット１１を５μｍ移動させ、その後に、レーザー１０のスポット１１を回転軸２の取り付けられていない端面から、回転軸２取り付け面に至るまで、砥石１ａを回転軸方向に移動させながら加工する。このことを繰り返すことにより、砥石１ａ表面に回転軸２方向に溝状に一様に形成された微細パターン３ａを得る。ここで、レーザーの種類は、ＹＡＧレーザーを使用し、スポット径はφ１０μｍ、レーザーパワーは、５００ｍＷ、レーザー波長は、１０６４ｎｍである。

一方、図２は、図１の砥石１ａとの比較を示すための砥石１ｂである。この砥石１ｂは、図１に示す砥石１ａと同じ外径形状（円柱形状 直径２ｍｍ 長さ３ｍｍ）を有し、多結晶ダイヤモンドよりなり、ダイヤモンドの含有量は、９０％、平均結晶粒径は２μｍとなっている。ただ、砥石１ｂ表面には、図１に示す微細パターン３ａが形成されていない。

これらの砥石１ａ、及び、砥石１ｂを使用して、図３に示すように、半径５ｍｍの半球状に粗加工された超硬合金製の被加工物７を回転数１５０ｒｐｍで回転させ、且つ、砥石１ａ、及び、砥石１ｂを回転数８００００ｒｐｍにて回転させ、切り込み０．５μｍにて、被加工物７の半球面を繰り返し加工し、半球面を深さ５０μｍにて一様に除去した後（加工繰り返し数：１００回）の被加工物７の表面粗さと、形状精度を光干渉計により測定した。

その結果、砥石１ａにより加工された超硬合金製の被加工物７の表面粗さは、Ｒａ３ｎｍ、形状精度は±４０ｎｍであるのに対し、砥石１ｂにより加工された超硬合金製の被加工物７の表面粗さは、Ｒａ１５ｎｍ、形状精度は±１１０ｎｍであった。

このように、微細パターン３ａを形成した砥石１ａによる加工は、微細パターン３ａを形成していない砥石１ｂと比較して、鏡面に、且つ、高精度に加工することが出来た。これは、この微細なパターン３ａを砥石１ａ表面に一様に均一に形成することで、加工時に被加工物７の除去によって砥石１ａに加わる力が均等で、また、微細パターン３ａが研削加工時の加工くずの排出を促し、目詰まりを防止することが出来、砥石１ａがすぐに摩耗したりしないためで、結果として、研削能率が低下するという問題がなく、被加工物を高精度に加工することが出来るためである。

（第二の実施の形態）
図４は、本発明の第二の実施の形態における砥石を示すものである。１ｃは砥石（半球形状 直径１．５ｍｍ）で、砥石１ｃを回転駆動装置と取り付け、高速回転するための回転軸２（砥石基材 超硬合金製 直径１．２ｍｍ）の表面に、ＣＶＤ法により単結晶ダイヤモンドを形成（膜厚１５０μｍ）することにより製作されている（砥石１ｃと回転軸２は、同軸状態）。砥石１ｃのダイヤモンドの含有量は９２％、結晶粒径は５μｍとなっている。また、本実施の形態では、砥石１ｃの表面に、各々微細パターン３ｂ、３ｃ、３ｄが形成されている３本の砥石１ｃを用意した。ここで、各々、パターン３ｂ、３ｃ、３ｄの砥石回転方向４の断面における回転方向側前面５の傾斜角度は、砥石面法線方向６に対して＋１５°、０°、−１５°となっている。

またいずれのパターン３ｂ、３ｃ、３ｄも、回転方向前面の高さは、９０μｍであり、パターン３ｂ、３ｃ、３ｄのいずれの場所よりも高くなっており、パターン３ｂ、３ｃ、３ｄの砥石回転方向４のパターンピッチは、２００μｍとなっている。また、このパターン３ｂ、３ｃ、３ｄは、図５のパターンの平面図に示すように半球形状の砥石１ｃ表面において、交互に、一様に形成しており、砥石１ｃの全面に及んでいる（砥石回転方向４に直角なパターンピッチは、２５０μｍ）。

このパターン３ｂ、３ｃ、３ｄの製造方法としては、高速回転するための回転軸２（砥石基材 超硬合金製 直径１．２ｍｍ）の表面に、まず、ＣＶＤ法により単結晶ダイヤモンドを形成（膜厚１５０μｍ）する。そして、図１２に示すように、レーザー１０をパターン３ｂ、３ｃ、３ｄの砥石回転方向４の断面における回転方向側前面５の傾斜角度と同じ角度だけ、砥石面法線方向６に対して傾け（パターン３ｂ：＋１５°、パターン３ｃ：０°、パターン３ｄ：−１５°）照射する。同時に、パターンの平面方向にレーザースポット軌跡１３に示すようにレーザー１０を走査する（図１２中下向き）。次に、レーザースポット１１を砥石回転方向４に所定の距離（５μｍ）ずらし、レーザースポット軌跡１３に示すようにレーザー１０を先程とは逆方向（図１２中上向き）に走査する（０．１ｍｍ／ｍｉｎ）。これを繰り返すことにより、砥石１ｃ表面に各々、パターン３ｂ、３ｃ、３ｄを１個形成する。これを同様に砥石全面にて実施することにより、表面に各々、パターン３ｂ、３ｃ、３ｄを一様に、多数形成された砥石１ｃを得る。

ここで、レーザーの種類は、ＹＡＧレーザーを使用し、スポット径はφ１０μｍ、レーザーパワーは、７００ｍＷ、レーザー波長は、５３２ｎｍである。

このパターン３ｂ、３ｃ、３ｄを有する砥石１ｃを使用して、図６に示すように、平面上に鏡面加工（Ｒａ０．５ｎｍ 平面度０．８μｍ）されたシリコン製の被加工物７を回転数１２０ｒｐｍで回転させ、且つ、砥石１ｃを回転数１０００００ｒｐｍにて回転させ、切り込み１μｍにて、被加工物７の平面をφ５ｍｍにおいて繰り返し加工し、深さ５０μｍ除去した後（加工繰り返し数：５０回）の被加工物７の表面粗さと、形状精度を光干渉計により測定した。

その結果、図７に示すように、砥石１ｃにより加工されたシリコン製の被加工物７の表面粗さは、パターン３ｂ（傾斜角度：＋１５°）の場合Ｒａ１１ｎｍ、形状精度はＰＶ１２０ｎｍであり、パターン３ｃ（傾斜角度：０°）の場合Ｒａ７．０ｎｍ、形状精度はＰＶ８５ｎｍ、パターン３ｄ（傾斜角度：−１５°）の場合、Ｒａ１５ｎｍ、形状精度はＰＶ１９５ｎｍであった。

このように、微細パターン３ｂ、３ｃ、３ｄを形成した砥石１ｃによる加工は、パターン３ｂ、３ｃ、３ｄの砥石回転方向４の断面における回転方向側前面５の傾斜角度により、高精度に加工できる最適角度がある。また、これは、被加工物の材料物性（硬度、延・脆性）によって異なるものである。そして、この最適な傾斜角度の微細パターン３を有する砥石により、被加工物７を研削加工することにより、加工性（除去能率）を高め、加工くずの排出を促し、目詰まりを防止することが出来、砥石がすぐに摩耗することなく、結果として、被加工物を高精度に加工することが出来る。

（第三の実施の形態）
図８は、本発明の第三の実施の形態における砥石を示すものである。１ｄは砥石（ソロバン玉形状 直径１０ｍｍ 厚み４ｍｍ）で、焼結ダイヤモンドよりなり、ダイヤモンドの含有量は、９８％、平均結晶粒径は１０μｍとなっている。また、砥石１ｄの端面には、砥石１ｄを回転駆動装置と取り付け、高速回転するための回転軸２（超硬合金製 直径３．０ｍｍ）が砥石１ｄと同軸に取り付けてある。砥石１ｄの外周先端には、図に示すように、半径１００μｍのＲ形状となっている。また、砥石１ｄの表面には、曲面状の微細パターン３ｅが一様に形成されており、パターン３ｅの砥石回転方向４の断面における回転方向側前面５の傾斜角度（パターン下面８とパターン上面９を結んだ線）が、砥石面法線方向６に対して−２０°となっている。

また、表１に示すように、本実施の形態においては、砥石１ｄを各々６本用意し、パターン３ｅは、各々６種類よりなり（表１のパターンＮｏ．１〜Ｎｏ．６）、各々回転方向前面の高さは、３０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍであり（表１の「Ｂ」欄、図８の「Ｂ」）、パターン３ｅのいずれの高さよりも高くなっており、パターン３ｅのピッチは、１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、４００μｍとなっている（表１の「Ａ」欄、図８の「Ａ」）。ここで、砥石１ｄ表面における砥石回転方向４に対するパターン間のピッチは、４０μｍである（表１の「Ｃ」欄、図８の「Ｃ」）。

このパターン３ｅの製造方法としては、平均結晶粒径が１０μｍの多結晶ダイヤモンドを高温、高圧下において焼結することにより、まず、ソロバン玉形状の砥石を得る。その後、図１３に示すように、パターン表面に均一に感光性レジスト１４をスピンコートにより形成し、電子線によりパターン状に露光する。その後、現像することにより、パターン３ｅの表１に示す各々のパターン３ｅを有する６本の砥石１ｄを得る。次に、この砥石１ｄをドライエッチングし、最後にレジスト１４を除去する。そして、砥石１ｄを回転軸２に振れなく接着することにより完成する。ここで、ドライエッチングの条件としては、パワー３００Ｗ、ガス圧１．５Ｐａで、Ａｒ、Ｈ２、Ｃ２Ｈ２ガスを使用した。

このパターン３ｅを有する砥石１ｄを使用して、第二の実施の形態と同様に、図６に示すように、平面上に鏡面加工（Ｒａ１．２ｎｍ 平面度０．９μｍ）されたガラス製の被加工物７を回転数１００ｒｐｍで回転させ、且つ、砥石１ｄを回転数７００００ｒｐｍにて回転させ、切り込み０．５μｍにて、被加工物７の平面をφ５ｍｍにおいて繰り返し加工し、深さ５０μｍ除去した後（加工繰り返し数：１００回）の被加工物７の表面粗さと、形状精度を光干渉計により測定した。

その結果、まず、図９に示されるように、表１に示すパターンＮｏ．１、パターンＮｏ．２、パターンＮｏ．３において（パターンの高さ３０μｍ）、パターンピッチを大きくするに連れて、加工後の形状精度、表面粗さが劣化してゆき、パターンピッチが４００μｍ（パターンＮｏ．３）においては、十分な形状精度、鏡面を得ることが難しかった。これは、パターン３ｄのピッチが大きくなるに連れて、砥石１ｄの外周における加工に寄与するパターン３ｄの数が少なくなり、その結果、砥石１ｄの加工除去能力が低下し、また、砥石１ｄが摩耗し、被加工物７を高精度に加工することが出来ない。しかしながら、パターンピッチが、１００μｍ、２００μｍにおいては、砥石１ｄの外周における加工に寄与するパターン３ｄの数も十分存在し、また、パターン３ｄ間の空隙の存在により、除去される被加工物７の排出がスムーズで、目詰まりも無く、被加工物７を高精度に加工することが出来た。

また、図１０に示されるように、表１に示すパターンＮｏ．４、パターンＮｏ．５、パターンＮｏ．６において（パターンピッチ１５０μｍ）、パターン３ｄの高さを大きくするに連れて、パターン３ｄの高さ５０μｍ、１００μｍ（パターンＮｏ．５、パターンＮｏ．６）においては、良好な形状精度、表面粗さが得るものの（パターンＮｏ．４：表面粗さＲａ４ｎｍ 形状精度ＰＶ８５ｎｍ パターンＮｏ．５：表面粗さＲａ３ｎｍ 形状精度ＰＶ７０ｎｍ）、パターン高さ２００μｍ（パターンＮｏ．６）においては、砥石１表面からのパターン３ｄの脱落、チッピングが激しく、加工後の形状精度、表面粗さが非常に悪かった（表面粗さＲａ３０ｎｍ 形状精度ＰＶ２８０ｎｍ）。

以上の結果より、パターンピッチ、パターン高さは、被加工物の加工性、除去された被加工物の排出性、及び、研削加工に対する強度という点で、最適な形状が有り、超硬合金、シリコンカーバイド、ガラスといった高硬度な材料を加工する際には、非常に重要であり、パターンピッチは、３００μｍ以下、パターン高さは、１００μｍ以下にすることが望ましい。

ここで、本発明における実施の形態においては、砥石として、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、焼結ダイヤモンドを使用したが、その他の砥石材料、例えば、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化チタン、炭化珪素、炭化タングステン、炭化チタン、アルミナ、サファイヤ、ジルコニア、窒化クロム、または、これらの組み合わせよりなる材料か、もしくは、それらの砥粒と結合材を、または、それらを砥石基材上に形成したものを使用しても同様の効果を得ることが出来る。

また、ダイヤモンドの含有量として、９０％〜９８％としたが、砥石のダイヤモンド含有量が、８０％以上であれば同様の効果を得ることが出来、その平均粒径に関しても、実施の形態に限ったものでない。

また、パターンの形状も実施の形態に限ったものでなく、パターン凸部の砥石回転方向の断面における回転方向前面の前記パターン傾斜角度が、砥石表面の法線方向に対して±３０°以下であり、且つ、前記パターン凸部の回転方向前面の高さが、前記パターン凸部内のいずれの場所の高さ以上になっており、砥石回転方向の断面におけるパターンの砥石回転方向のピッチが、３００μｍ以下、前記砥石回転方向の断面におけるパターンの高さが、１００μｍ以下であれば、その他の形状（台形形状、円錐形状、矩形状 ｅｔｃ）であっても同様の効果を得ることが出来る。

また、砥石の形状として、円柱形状、半球形状、そろばん玉形状を使用したが、その他の形状であっても同様の効果を得ることが出来る。

以上の実施の形態から分かるように、本発明に係る砥石は、所定の方向に回転させて被加工物を研削する砥石であって、前記砥石の表面は、複数の凸部を備え、前記砥石の回転軸を法線とする平面での前記砥石の断面形状において、前記凸部の前記砥石の回転方向の前方側の最内点と前記凸部の最外点とを結ぶ直線と前記回転軸と前記最内点とを結ぶ直線とのなす角度が±３０°以下であることを特徴とする。この砥石を使用することにより、材料の特性、例えば、硬さにより、前記パターン凸部の砥石回転方向の断面における回転方向前面の傾斜角度を変化させているため、被加工物として超硬合金やシリコンカーバイド、セラッミックスなどの脆性材料に対し研削加工する際においても、切れ味が極めて良好で高能率で加工し、チップポケットにより加工屑の排出をスムースすることが出来、砥石の摩耗が無く、寿命の長く、かつ、得られた被加工物の加工精度が極めて高精度で、鏡面な加工を実現することが出来る。

その結果、種々の電子機器に使用される部品は、高精度化、小型・微細化、低価格化している電子機器に使用される部品を成形する十分満足する金型の微細な形状を、高精度に研削加工、鏡面加工することが出来、得られた製品は、それらを十分満足するものである。

本発明に係る砥石は、被加工物を高精度に研削加工する際に使用される砥石として、特に、種々の電子機器に使用される小型微細な部品、または、その部品を大量安価に製造する金型を高精度に研削加工、鏡面加工するための砥石として、利用することができる。

本発明の第一の実施形態における砥石、及び、微細パターン断面を示す図 本発明の第一の実施形態に対する比較の砥石を示す図 本発明の第一の実施形態における砥石を使用した被加工物の加工を示す図 本発明の第二の実施形態における砥石、及び、微細パターン断面を示す図 本発明の第二の実施形態における砥石、及び、微細パターン分布を示す図 本発明の第二の実施形態における砥石を使用した被加工物の加工を示す図 本発明の第二の実施形態における砥石を使用した被加工物の加工形状結果を示す図 本発明の第三の実施形態における砥石、及び、微細パターンを示す図 本発明の第三の実施形態における砥石を使用した被加工物の加工形状結果を示す図 本発明の第三の実施形態における砥石を使用した被加工物の加工形状結果を示す図 本発明の第一の実施形態における砥石の製造方法を示す図 本発明の第二の実施形態における砥石の製造方法を示す図 本発明の第二の実施形態における砥石の製造方法を示す図

符号の説明

１ａ 砥石
１ｂ 砥石
１ｃ 砥石
１ｄ 砥石
２ 回転軸
３ａ 微細パターン
３ｂ 微細パターン
３ｃ 微細パターン
３ｄ 微細パターン
３ｅ 微細パターン
４ 砥石回転方向
５ パターン前面
６ 砥石法線方向
７ 被加工物
８ パターン下面
９ パターン上面
１０ レーザー
１１ レーザースポット
１２ レーザースポット軌跡
１３ レーザースポット軌跡
１４ レジスト
Ａ パターンピッチ
Ｂ パターン高さ
Ｃ パターンピッチ

Claims (6)

1. 所定の方向に回転させて被加工物を研削する砥石であって、
   前記砥石の表面は、複数の凸部を備え、
   前記砥石の回転軸を法線とする平面での前記砥石の断面形状において、前記凸部の前記砥石の回転方向の前方側の最内点と前記凸部の最外点とを結ぶ直線と前記回転軸と前記最内点とを結ぶ直線とのなす角度が±３０°以下である
   ことを特徴とする砥石。
2. 隣り合う凸部の最内点の間隔が３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の砥石。
3. 凸部の高さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の砥石。
4. 砥石は、（１）多結晶ダイヤモンド、（２）単結晶ダイヤモンド、または、（３）多結晶ダイヤモンドもしくは単結晶ダイヤモンドより成る砥粒と結合材とから構成される焼結ダイヤモンドのいずれかから成る
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の砥石。
5. 砥石は、
   基材と、
   前記基材の表面に形成された、（１）多結晶ダイヤモンド、（２）単結晶ダイヤモンド、または、（３）多結晶ダイヤモンドもしくは単結晶ダイヤモンドより成る砥粒と結合材とから構成される焼結ダイヤモンドのいずれかと
   から成ることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の砥石。
6. 前記砥石のダイヤモンド含有部分のダイヤモンド含有量が８０％以上であることを特徴とする請求項４または５記載の砥石。

Images