JP6602629B2

JP6602629B2 - 研磨ブラシ

Info

Publication number: JP6602629B2
Application number: JP2015197081A
Authority: JP
Inventors: 幸史広田; 太志柏田; 伸徳重; 浩栗原; 小池　　堅一
Original assignee: Fujibo Holdins Inc
Current assignee: Fujibo Holdins Inc
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2035-10-02
Also published as: JP2017064882A

Description

本発明は、研磨ブラシに関し、特に、研磨用のスラリーの保持性を高めることができる研磨ブラシに関する。

従来から、携帯電話、スマートフォン、若しくはタブレット型ＰＣのような多機能型モバイル機器、又はミュージックプレーヤー、ゲーム機器、若しくは産業用システム等の様々な小型携帯型電子機器について、他の製品との差別化を図るために、その外観・意匠において様々な形状が採用されている。そして、近年では、小型携帯電子機器の形状として、外周に向けて厚さを減少させ、外周に沿って湾曲面を形成した形状のように、厚みに変化をもたせた形状が多用されている。また、このような形状を採用することにより、意匠性を向上させる効果に加え、機器の側面にも情報表示部を設けたり、操作ボタンを設けたりすることができ、設計の自由度を向上させることができる。

そして、上述したような厚みに変化をもたせた形状の小型携帯型電子機器の筐体等を加工する場合、切削加工、金型成型の技術を用いることが可能である。

切削加工により、厚みに変化をもたせた形状を加工する場合、ボールエンドミル、又はＲ状ダイヤ工具を用いてワークを所定の形状に切削する。しかしながら、ボールエンドミルを用いた場合、加工面に、ボールエンドミルの球径に応じて円弧形状の切削痕が形成されてしまう。また、Ｒ状ダイヤ工具を用いた場合、平面と曲面とを別々の切削工程で形成する必要があるため、平面と曲面との境界線に段差が形成されてしまい、一様な面を加工することができない。また、同様に金型によって厚みに変化をもたせた形状を成型させた場合、金型に接触していた面全体に金型の表面品質に影響される凹凸が形成されてしまう。

従って、上記切削加工や金型成型によって発生した切削痕や段差、凹凸を除去する手段として、切削加工後に特許文献１に記載された研磨パッドを用いてワークの表面研磨を行う必要がある。

特開２０１４−１３８９７４号公報

特許文献１に記載された研磨パッドは、弾性パッド、ベース層、及び両者の間の粘着層を備えた多層構造として形成されており、ワークを研磨パッドに押しつけた際に、研磨パッドが被研磨物の形状に追従して変形するように構成されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載された発明においては、被研磨物の形状に対する研磨パッドの追従性が高いものの、さらに被研磨物への追従性を高めるべく研磨層の表面に凸部を配した研磨パッドを作製した場合には、被研磨物と研磨面との間までスラリーが満たされにくく、精密な研磨加工ができない、という問題があった。

これを解決するために、研磨層の表面に供給するスラリーの量を増やすことも考えられるが、比較的凹部の容積が大きい場合には、研磨層の表面に存在するスラリーよりも排出されるスラリーが多くなり、研磨効率が悪くなってしまった。特に、研磨ブラシのように、凹部の容積が凸部の体積よりも大きくなる場合にあっては、研磨層の表面に存在するスラリーよりも排出されるスラリーが圧倒的に多くなり、非常に研磨効率が悪くなった。

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、研磨ブラシと被研磨物との間のスラリーの保持性を高めることができる研磨ブラシを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、研磨層の表面に、被研磨物の表面を研磨するための複数の研磨用の突起部を有する研磨ブラシであって、前記複数の突起部同士の間には、前記研磨層の表面を底とする溝が形成されており、前記溝の容積は、研磨領域全体の体積に対して７０〜９０％であり、さらに、前記研磨層の周縁に沿って前記研磨層を囲むように配置された枠材を備えることを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、溝の容積を、研磨領域全体の体積に対して７０〜９０％とすることにより、研磨領域内に十分な量のスラリーを保持することができる。ここで研磨領域とは、研磨層の表面から研磨用の突起部の先端までの間に形成されている領域をいい、研磨領域の体積は、研磨層の表面の面積と、突起部の高さとを掛け合わせたものである。そして、発明者等の知見によれば、溝の容積を研磨領域全体の体積に対して７０〜９０％とすることにより、研磨領域内に十分な量のスラリーを保持することができる。

さらに、上記構成を備える本発明によれば、研磨層を囲むように枠材を配置することにより、研磨面層の表面からのスラリーの流出量を減らすことができる。

また、本発明において、前記溝は、前記研磨層を上面視したときに、前記研磨面の投影面積に対して６５.００〜９９．９９％であることが好ましい。

このように構成された本発明によれば、溝の開口面積を十分に確保することができ、これにより、溝から突起部に対して十分な量のスラリーを供給することができる。

また、本発明において、前記突起部の頂面は平坦に形成されており、全ての突起部の頂面の合計面積は、研磨ブラシを上面視したときの投影面積に対して０．０１〜３５．００％であることが好ましい。

このように構成された本発明によれば、十分な量の研磨面を確保することができ、これにより、被研磨物に対する研磨レートが低下するのを抑制することができる。

また、本発明において、前記突起部は、前記研磨層の表面から延びる裁頭多角形状を有している。

このように構成された本発明によれば、突起部の形状を裁頭多角形とし、裁頭多角形同士の間に所定の間隔を設けることにより、研磨時に被研磨物が突起部の間に入り込み、突起部の側面に形成された斜面によって、被研磨物を研磨することができる。

以上のように、本発明によれば、研磨ブラシと被研磨物との間のスラリーの保持性を確保することができる。

本発明の実施形態による研磨ブラシが適用される片面研磨装置の斜視図である。本発明の実施形態による研磨ブラシの上面図ある。図２のIII-III'断面の断面図である。本発明の実施形態による研磨ブラシの要部断面図である。本発明の実施形態による研磨ブラシの要部断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による研磨ブラシについて説明する。図１は、本実施形態による研磨ブラシが適用される片面研磨装置の斜視図である。

図１に示すように、片面研磨機１は、上面に研磨ブラシ３が固定された研磨定盤５を備える。研磨定盤５の底にはシャフト７が設けられており、研磨定盤５は、シャフト７の軸周りに自転できるように構成されている。研磨ブラシ３の上には、シャフト７の軸から偏心した位置に研磨ヘッド９が配置されている。研磨ヘッド９は、被研磨物を保持するための保持プレート１１を有しており、研磨時には、保持プレート１１を介して被研磨物を研磨ブラシ３に押し付け、被研磨物に所定の研磨圧を加えるように構成されている。

図２は、研磨ブラシの上面図であり、図３は、図２のIII-III'断面の断面図である。図２に示すように研磨ブラシ３の上面には、研磨ブラシ３の上面に開口し、そこから研磨ブラシ３内部に向けて所定の深さを有する複数の溝１３が形成されている。複数の溝１３によって描かれる模様は、図２に示すように格子状であってもよい。

研磨ブラシ３は、厚さ１〜６ｍｍ、半径４８０ｍｍの含浸不織布によって形成された研磨層１５と、ポリエチレンフォームシートを含む、研磨層１５を構成する含浸不織布よりも柔らかい材料によって形成されたクッション層１７を積層して形成され、全体として、円板形状を有している。研磨層１５と、クッション層１７とは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリプロピレン等の可撓性フィルムの芯材を有する両面テープ又は接着剤等の接着層１９を介して互いに貼り合わされている。そして、クッション層１７における、研磨層１５と対向していない側の面には、研磨ブラシ３を研磨定盤５に貼付けるための両面テープ２１が貼付けられている。

研磨層１５は、クッション層１７よりも小さい外径を有しており、両者は、同心状に積層されている。そして、研磨層１５とクッション層１７との間には、段が形成されている。そして、枠材２３は、研磨層１５とクッション層１７との間の段に配置され、枠材２３の内周は、研磨層１５の外周に接合され、枠材２３の底面は、クッション層１７の上面に接合されている。枠材２３は、例えば厚さ１〜６ｍｍの含浸不織布層やＰＥＴ樹脂、或いはガラスエポキシ樹脂をリング形状に形成したものであり、その外径は、研磨ブラシ３の外径と同一である。そして、研磨時には、被研磨物は、枠材２３の内部から露出している研磨ブラシ３上に設置される。

図４は、研磨ブラシ３の要部断面図である。図４に示すように、研磨ブラシ３の研磨層１５には、複数の突起部２５と、突起部２５の間にある溝１３とが形成されている。即ち、本発明の研磨ブラシ３の複数の突起部２５と研磨層１５とは連続した同一の素材からなっている。突起部２５は表面に複数の開孔（図示せず）を有していてもよく、開孔内に保持されたスラリーと研磨領域内に貯蔵されたスラリーとによって研磨加工が行えるようになっている。突起部２５は、研磨層３の表面から、研磨定盤５から離れる方向に延びている。突起部２５は、例えば裁頭四角錐形状を有しており、突起部２５の頂面が、研磨ブラシ３の研磨面２７を構成する。また、詳細は後述するが、裁頭四角錐形状の突起部２５の側面をなす傾斜面２９も、研磨時には、研磨作用を有するものである。

上述した形状を有する複数の突起部２５を格子状に配置することにより、複数の突起部２５の間に、格子状に延びる溝１３が形成される。溝１３の形状は、突起部２５の形成の仕方によって決定されるものであり、例えば突起部２５を、裁頭三角錐とし、三角格子を描くように配置した場合、突起部２５の間に形成される溝１３は、研磨層１５の表面において三角格子を描く。また、突起部２５を裁頭六角錐とし、六角格子を描くように配置した場合、溝は、研磨層の表面において六角格子を描く。そして、突起部２５の形状、又は凹部１３によって描かれる形状は、要求される研磨レート、研磨面２７の面積、凹部１３の容積に応じて適宜変更可能である。

また、突起部２５において突起部２５の高さＨと、突起部基部の断面形状における外接円の半径Ｒとの比Ｈ／Ｒは０．５〜３．０の範囲が望ましい。前述の範囲であれば、被研磨物３３への追従性に優れ、平滑性に優れる。

溝１３は、研磨部内にスラリーを保持するために形成されている。そして、研磨ブラシ３に形成された溝１３の合計容積は、研磨領域の体積に対して７０〜９０％を占める。研磨領域とは、研磨ブラシ３の溝１３の底３１と研磨面２７との間の部分にある領域をいう。そして、研磨領域の体積は、研磨ブラシ３を上面視したときの投影面積（研磨ブラシ３の半径の二乗に、円周率πを掛け合わせたもの）と、溝１３の底３１から研磨面２７までの高さＨとを掛け合わせたものである。そして、発明者等の知見によれば、溝１３の容積を研磨領域全体の体積に対して７０〜９０％とすることにより、十分な量の研磨面の面積を確保しつつ、十分な量のスラリーを保持することができる。溝１３の幅は、底に向かうにつれて狭くなるが、研磨ブラシ３の研磨面２７の高さにおける溝１３の開口面積は、研磨ブラシ３を上面視したときの投影面積に対して６５.００〜９９．９９％であることが好ましい。

突起部２５は、研磨面２７を構成する平らな頂面と、頂面から傾斜して溝１３の底３１に向けて延びる複数の傾斜面２９を有している。突起部２５の高さＨは、例えば、１〜５ｍｍ又は研磨層１３の厚みに対して７０〜９０％とされ、突起部２５同士の間隔Ｗは、２〜５ｍｍとされ、研磨面２７を構成する頂面は、一辺０．１〜５ｍｍの正方形をなしている。研磨ブラシ３の研磨面の面積は、全ての突起部２５の頂面の合計面積であり、研磨面２７の面積は、研磨ブラシ３を上面視したとこの投影面積に対して０．０１〜３５．００％であることが好ましい。突起部２５の高さＨ、間隔Ｗ、及び面積を上記範囲とすることにより、突起部２５の耐摩耗性、及び研磨時の被研磨物の形状への追従性を向上させることができる。

溝１３の面積及び研磨面２７の面積を上記範囲とすることにより、十分な量のスラリーを溝１３から研磨面２７に供給することと、十分な量の研磨面２７を確保することとの両立を図ることができる。

また、溝１３の深さ又は突起部２５の高さＨを、上記範囲とし、突起部２５の頂面を一辺０．１〜５ｍｍの正方形とすることにより、研磨時における突起部２５の変形性を確保しつつ、突起部２５が破損し、突起部２５が研磨ブラシ３から脱落するのを抑制することができる。

図５は、研磨時における研磨ブラシ３の状態を示す要部断面図である。図５に示すように、研磨時には、被研磨物３３は、研磨面２７上に押し付けられながら水平方向に移動する。そして複数の突起部２５のうち、被研磨物３３と接触しているものは、被研磨物３３によって圧縮されており、被研磨物３３と接触していないものは、押し潰されておらず、高さＨを保っている。そして、被研磨物３３は、研磨ブラシ３上を水平方向に移動する際に、圧縮されている突起部２５の研磨面２７、及び高さＨを保っている突起部２５の傾斜面２９に接触する。これにより、被研磨物３３を好適に研磨することができる。また、このとき、研磨ブラシ３に供給されたスラリーは、複数の溝１３内を通って研磨ブラシ３の隅々まで流れ、大凡全ての突起部２５の研磨面２７に十分な量のスラリーを供給することができる。また、スラリーが研磨ブラシ３の周縁まで達したとしても、スラリーは、枠材２３によって堰き止められ、研磨ブラシ３から排出されるスラリーの量を抑制することができる。

以上のように、本実施形態にかかる研磨ブラシ３によれば、所定の研磨レートを得るのに十分な量の研磨面の面積を確保することができ、かつ十分な量のスラリーを研磨ブラシ３内に保持することができる。

３研磨ブラシ
１３凹部
１５研磨層
２３枠材
２５突起部
２７研磨面
２９傾斜面
３３被研磨物

Claims

研磨層の表面に、被研磨物の表面を研磨するための複数の研磨用の突起部を有する研磨ブラシであって、
前記複数の突起部同士の間には、前記研磨層の表面を底とする溝が形成されており、前記溝の容積は、研磨領域全体の体積に対して７０〜９０％であり、さらに、前記研磨層の周縁に沿って前記研磨層を囲むように配置された枠材を備え、
前記突起部の高さＨは１〜５ｍｍ、又は研磨層の厚みに対して７０〜９０％であり、前記突起部同士の間隔Ｗは、２〜５ｍｍであり、
前記突起部の高さＨと、前記突起部の基部の断面形状における外接円の半径Ｒとの比Ｈ／Ｒは０．５〜３．０である、
ことを特徴とする研磨ブラシ。
前記溝は、前記研磨層を上面視したときに、前記研磨ブラシの研磨面の投影面積に対して６５.００〜９９．９９％である、請求項１に記載の研磨ブラシ。
前記突起部の頂面は平坦に形成されており、全ての突起部の頂面の合計面積は、研磨ブラシを上面視したときの投影面積に対して０．０１〜３５．００％である、請求項１又は２に記載の研磨ブラシ。
前記突起部は、前記研磨層の表面から延びる裁頭多角錐形状を有しており、隣接する裁頭多角形同士の間には、所定の間隔が設けられている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の研磨ブラシ。