JP6706524B2

JP6706524B2 - 研磨ブラシ

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Publication number: JP6706524B2
Application number: JP2016063117A
Authority: JP
Inventors: 堅一小池; 小池　　堅一; 太志柏田; 伸徳重
Original assignee: Fujibo Holdins Inc
Current assignee: Fujibo Holdins Inc
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2016-03-28
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2036-03-28
Also published as: JP2017177229A

Description

本発明は、研磨ブラシに関し、特に、表面に凸部を有する被研磨物も適切に研磨す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、操作ボタン等のモジュール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、すなわち被研磨物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、被研磨物（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、近年上述したような携帯電話、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は、表面に製造メーカ名やブランド名のロゴが凸部により形成される場合がある。加えてこれらの多機能型モバイル機器、小型携帯型電子機器の筐体には、これらの機器に設けられる操作ボタン等のモジュールを収容する各部分の周囲にも凸部が形成されることもある。つまり、多機能型モバイル機器、小型携帯型電子機器の筐体には、一様な面（平面部）の他に、凸部が形成される傾向が高くなっている。

このように被研磨物の筐体面上に凸部が形成されている場合では、特許文献１に記載の研磨パッドでは被研磨物の凸部の構造に十分に追従できず、その結果、研磨パッドが接触しにくい凸部の周辺に研磨斑が発生するという問題があった。

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、表面に平面部と凸部を有する被研磨物も適切に研磨す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、複数の溝によって離隔された、被研磨物の表面を研磨するための複数の突起部を有する研磨ブラシであって、前記溝の容積は、研磨領域全体の体積に対して５５〜９５％であり、さらに、前記研磨ブラシの研磨層は、前記研磨ブラシの中心付近に位置する第１の領域と前記第１の領域を取り囲む第２の領域を含み、前記第１の領域は第１の材質で形成され、前記第２の領域は第２の材質で形成され、前記第２の材質の硬度は前記第１の材質の硬度よりも低く、前記研磨ブラシの研磨層は、さらに、前記第２の領域を取り囲む第３の領域を含み、前記第３の領域は第３の材質で形成され、前記第３の材質の硬度は前記第２の硬度よりも高いことを特徴とする。

上記構成を備える本発明によれば、研磨ブラシの第１の領域に設けられた突起部と研磨ブラシの第２の領域に設けられた突起部とで、材質の硬度が異なるため被研磨物に対する追従性が異なる。特に研磨ブラシの領域のうち、材質の硬度が小さい領域では、被研磨物に対する追従性が高いため、研磨ブラシの材質の硬度が高い領域によって被研磨物の一様な面を研磨するとともに、研磨ブラシの材質の硬度が低い領域によって被研磨物の凸部を研磨することができ、表面に凸部を有する被研磨物も適切に研磨することができる。

また、上記構成を備える本発明によれば、研磨ブラシの第１の領域に設けられた突起部よりも研磨ブラシの第２の領域に設けられた突起部の方が被研磨物に対する追従性が高いため、研磨ブラシの第１の領域によって被研磨物の一様な面を研磨するとともに、研磨ブラシの第２の領域によって被研磨物の凸部を研磨することができ、表面に凸部を有する被研磨物も適切に研磨することができる。

また、このように構成された本発明によれば、研磨ブラシの第１の領域及び第３の領域に設けられた突起部よりも研磨ブラシの第２の領域に設けられた突起部の方が被研磨物に対する追従性が高いため、研磨ブラシの第１の領域及び第３の領域によって被研磨物の一様な面を研磨するとともに、研磨ブラシの第２の領域によって被研磨物の凸部を研磨することができ、表面に凸部を有する被研磨物も適切に研磨することができる。

また、本発明において、前記第３の領域は、前記第１の材質で形成されることが好ましい。

このように構成された本発明によれば、第１の領域と第３の領域とを同じ材質で製造することができるため、研磨ブラシの製造コストを削減できるとともに、研磨層の第１の領域と第３の領域での研磨が同様に行えることから、被研磨物表面においてより均質な被研磨面を得ることができる。

また、本発明において、前記研磨層の各領域においてそれぞれ、前記溝の開口面積は、前記研磨層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。

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、前記研磨層の各領域においてそれぞれ、前記突起部の頂面は平坦に形成されており、全ての前記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、前記研磨層の各領域においてそれぞれ、前記突起部は、前記研磨層の表面から延びる截頭多角錐形状を有しており、隣接する截頭多角錐同士の間には、所定の間隔が設けられていることが好ましい。

このように構成された本発明によれば、突起部の形状を截頭多角錐とし、截頭多角錐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も、被研磨物を研磨することができる。

また、本発明において、前記研磨ブラシは、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が好ましい。

このように構成された本発明によれば、研磨層を囲むように配置された枠材が、堰の役割を果たすことで、研磨層からのスラリーの流出を制御することができる。また、スラリーを研磨ブラシに多量に保持でき、研磨効率をさらに高めることができる。

また、好ましくは、本発明は、前記研磨ブラシを用いた研磨方法であって、平面部及び前記平面部に設けられた凸部を有する被研磨物のうち、少なくとも前記凸部を前記研磨ブラシの前記第２の領域に対応する位置に配置し、前記研磨ブラシと前記被研磨物とが相対運動して研磨を実施する間、前記被研磨物の前記凸部は前記研磨ブラシの前記第２の領域に押し付けられ、前記被研磨物の前記凸部は前記研磨ブラシの前記第２の領域によって研磨される、研磨方法である。

このように構成された本発明によれば、平面部と平面部に設けられた凸部を有する被研磨物であっても、凸部の周辺に研磨斑が発生することを防ぎながら、適切にかつ効率的に研磨を行うことができる。

以上のように、本発明によれば、表面に凸部を有する被研磨物も適切に研磨することができる。

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である。図２のIII-III'断面の概略断面図である。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を用いた研磨時の状態を概略的に示す要部断面図である。本発明の実施形態による研磨ブラシを使用した研磨方法の概略を示す上面図である。本発明の実施形態による研磨ブラシの製造方法の概略を示す要部断面図である。

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、上面に円板状の研磨ブラシ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についても図示しない回転手段により回転できるように構成されている。研磨ヘッド９は、被研磨物（ワーク）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られるようになっている。さらに研磨時には、図示しないスラリー供給手段によって研磨ブラシ３上にスラリーが供給されながらシャフト７が軸周りに自転し、研磨ヘッド９も回転することで被研磨物が研磨加工されるようになっている。なお図１では１つの研磨ヘッド９が示されているが、研磨ブラシ３上の空いている部分に別の研磨ヘッド（図示せず）を複数配置することも可能である。

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、研磨層１５が配されており、この研磨層１５は、研磨ブラシ３の中心付近に位置する、第１の材質から成る円形の第１の領域１５ａと、この第１の領域１５ａを同心円状に取り囲む、第２の材質から成る環状の第２の領域１５ｂ、さらに第２の領域１５ｂを同心円状に取り囲む、第３の材質から成る環状の第３の領域１５ｃを有する。これら第１の領域１５ａ、第２の領域１５ｂ、第３の領域１５ｃの各領域には、図２には示されていないが、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。（なお、研磨ブラシ３の寸法に対して各溝の幅は十分小さいため、図２には示されていない。）これら複数の溝によって描かれる模様は、格子状であってもよい。これら複数の溝によって、後述する複数の突起部が離隔され、定められる。また、研磨ブラシ３の研磨層１５の周囲にはスラリーの流出を制御する、堰の役割を果たす環状の枠材（図示せず）が設けられていてもよい。このような枠材を設けることにより、スラリーを研磨ブラシに多量に保持でき、研磨効率をさらに高めることができる。

第１の領域１５ａの直径、第２の領域１５ｂの幅、第３の領域１５ｃの幅は、それぞれ被研磨物の大きさによって変えることが好ましい。特に、第２の領域１５ｂの幅は、被研磨物の研磨中に、被研磨物が有する凸部を第２の領域１５ｂで研磨できるような幅を有することが好ましい。

図３に示すように、研磨ブラシ３は、例えば厚さ１〜６ｍｍ、半径４６０ｍｍの後述の材質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やポリウレタンシート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。

図４は、研磨ブラシ３の研磨層１５のうち、第１の領域１５ａと第２の領域１５ｂの境界部付近の要部断面図である。研磨層１５の第１の領域１５ａは第１の材質で形成されており、第２の領域１５ａは第１の材質の硬度よりも低い硬度を有する第２の材質で形成されている。なお、本明細書において、材質の「硬度」とは、材質の押込み硬さの程度を意味し、具体的にはショア硬さ試験により求められる、材質の硬さの程度を指す。

具体的には、第１の材質として、ポリウレタン樹脂含浸不織布、発泡ポリウレタン、エポキシ樹脂、スルフォン樹脂等を使用することが可能であり、第２の材質として、ポリウレタン樹脂含浸不織布や発泡ポリウレタン等を使用することが可能である。第１の材質と第２の材質の組み合わせとして、硬度の異なるポリウレタン樹脂含浸不織布を使用することが好ましい。

また、図示していないが、第３の領域１５ｃは、第２の材質の硬度よりも高い硬度を有する第３の材質で形成されている。具体的には第３の材質として、ポリウレタン樹脂含浸不織布や発泡ポリウレタン、エポキシ樹脂、スルフォン樹脂等を使用することが可能であり、第１の材質と同じ材質を第３の材質として使用することも可能である。この場合、研磨ブラシ３を使用する材質の種類が減るため、製造コストの削減が可能となる。第１の材質、第２の材質、第３の材質の組み合わせとして、第１の材質と第３の材質に比較的硬度の高いポリウレタン樹脂含浸不織布を、第２の材質に比較的硬度の低いポリウレタン樹脂含浸不織布を使用することが好ましい。具体的に第１の材質および第３の材質の硬度は、ショアＡ硬度で６０〜９０が好ましく、第２の材質は、４０〜７０が好ましい。なお、図示しないが、本実施形態の変形例として、第３の領域１５ｃを省略して、上述した第１の領域及び第２の領域で研磨ブラシ３の研磨層１５を構成することも可能である。

図４に示すように、研磨ブラシ３の研磨層１５の第１の領域１５ａ及び第２の領域１５ｂには、それぞれ溝１３ａ、１３ｂによって離隔された、複数の突起部２５ａ、２５ｂが形成されている。図４には示されていないが、第３の領域１５ｃにも同様に複数の突起部２５ｃと、溝１３ｃが形成されている。（突起部２５ａ、２５ｂ、２５ｃを突起部２５と総称し、溝１３ａ、１３ｂ、１３ｃを溝１３と総称する。）上述したように、本発明の研磨ブラシ３の研磨層１５の第１の領域１５ａの突起部２５ａと第２の領域１５ｂの突起部２５ｂとは別の材質により形成されている。

格子状に設けられた溝１３ａ、１３ｂ、１３ｃによって、これら複数の突起部２５ａ、２５ｂ、２５ｃが定められており、これらの溝１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、研磨領域にスラリーを貯蔵する役割を果たす。なお、研磨領域とは、後に詳述するが研磨ブラシ３の溝１３の底部３１と研磨面２７との間の部分にある領域をいう。

各突起部２５ａ、２５ｂ、２５ｃは表面に複数の開孔（図示せず）を有しており、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。各突起部２５ａ、２５ｂ、２５ｃ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。各突起部２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、例えば截頭四角錐形状を有しており、各突起部２５ａ、２５ｂ、２５ｃの各頂面２７ａ、２７ｂ、２７ｃ（図示せず）が、全体として研磨ブラシ３の研磨面２７を構成する。また、詳細は後述するが、截頭四角錐形状の各突起部２５ａ、２５ｂ、２５ｃの側面をなす傾斜面２９ａ、２９ｂ、図示しない傾斜面２９ｃも、研磨時には、研磨作用を有するものである。

図４に示すように、第１の領域１５ａにおいて、研磨層１５の溝１３ａの底部３１ａから突起部２５ａの頂面２７ａまでの第１の高さＨａが定義され、また突起部２５ａ同士の間隔Ｗａが定義される。第２の領域１５ｂにおいても、研磨層１５の底部３１ｂから突起部２５ｂの頂面２７ｂまでの第２の高さＨｂが定義され、また突起部２５ｂ同士の間隔Ｗｂが定義される。同様に、図示しない第３の領域１５ｃにおいても、研磨層１５の溝１３ｃの底部３１ｃから突起部２５ｃの頂面２７ｃまでの第３の高さＨｃが定義され、また突起部２５ｃ同士の間隔Ｗｃが定義される。（底部３１ａ、３１ｂ、３１ｃを底部３１と総称する。）

本発明に係る研磨ブラシ３では、Ｈａ＝Ｈｂ＝Ｈｃの関係を満たしている。つまり、溝１３から突起部２５の頂面までの高さは、第１の領域１５ａ、第２の領域１５ｂ、第３の領域１５ｃ、いずれの領域でも同じである。

本発明の研磨ブラシ３の製造方法に関して後述するように、この溝１３は研磨層１５に同じ先端部の形状の回転刃５５（図７を参照して後述する）を押し付けながら所定深さで移動させることにより切削形成される。よって、上述した各間隔Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃは、回転刃５５の先端部の形状により定められる。各領域の溝１３は同じ先端部の形状の回転刃５５を用いて形成されるため、Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃは等しい。（以下間隔Ｗと総称する。）

このような構成を有することにより、第１の領域１５ａの突起部２５ａと、第２の領域１５ｂの突起部２５ｂとは、同じ寸法を有するが、その材質が異なっている。第２の領域１５ｂの突起部２５ｂと、第３の領域１５ｃの突起部２５ｃも、同じ寸法を有するが、その材質が異なっている。第２の領域１５ｂを形成する第２の材質の硬度が、第１の領域１５ａを形成する第１の材質の硬度及び第３の領域１５ｃを形成する第３の材質の硬度よりも低いため、第１の領域の突起部２５ａ及び第３の領域の突起部２５ｃに比べて第２の領域の突起部２５ｂの被研磨物３３に対する追従性が向上する。

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５５〜９５％、好ましくは６０〜９０％、より好ましくは６５〜８５％を占めている。研磨領域とは、研磨ブラシ３の溝１３の底部３１と研磨面２７との間の部分にある領域をいう。換言すれば、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に基づき、第１の領域１５ａの投影面積、第２の領域１５ｂの投影面積、第３の領域１５ｃの投影面積のそれぞれを、溝１３の底部３１から研磨面２７（頂面２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）までの高さＨとを掛け合わせ足し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５５〜９５％とすることにより、十分な量のスラリーを貯蔵することができる。溝１３の幅は、底部に向かうに従って狭くなるが、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。

また、研磨層１５の各領域において、突起部２５の形状は同じであるため、突起部２５の高さＨと、突起部基部の水平断面形状における外接円の半径Ｒとの比Ｈ／Ｒは、各領域において等しい。この、突起部２５の高さＨと、突起部基部の水平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、各領域において被研磨物３３への追従性に優れ、平滑性に優れる。

なお、上述した溝１３の形状は、突起部２５の形状と相補的なものであり、例えば突起部２５を、截頭三角錐とし、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を截頭六角錐とし、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、又は溝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、溝１３の容積に応じて適宜変更可能である。

突起部２５ａ、２５ｂ、及び図示しない２５ｃは、それぞれ研磨面２７を構成する平らな頂面２７ａ、２７ｂ、及び図示しない２７ｃと、各頂面から傾斜して溝１３の底部３１に向けて延びる複数の傾斜面２９ａ、２９ｂ、及び図示しない２９ｃを有している。各突起部２５の高さＨは、例えば、１〜５ｍｍ又は研磨層１５の厚みに対して３０〜９０％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を上面視したときの投影面積に対して０．０１〜３５．００％であることが好ましい。各突起部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１３ａ、１３ｂ、１３ｃの深さ又は突起部２５ａ、２５ｂ、２５ｃの高さＨａ、Ｈｂ、Ｈｃを、上記範囲とし、突起部２５ａ、２５ｂ、２５ｃの頂面２７ａ、２７ｂ、２７ｃをそれぞれ、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、研磨ブラシ３の研磨層１５の第１の領域１５ａ付近の、研磨時の状態を示す要部断面図である。図５において、研磨時には、被研磨物３３は、頂面（すなわち研磨面）２７ａ上に押し付けられながら水平方向に移動する。図５の範囲外では被研磨物３３は第２の領域１５ｂでは頂面２７ｂ上に、第３の領域１５ｃでは頂面２７ｃ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、もとの高さＨａ（第２の領域１５ｂにおいてはＨｂ、第３の領域１５ｃにおいてはＨｃ）を保っている。そして、図５に示すように、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２５ａの頂面２７ａ、及び高さＨａを保っている突起部２５ａの傾斜面２９ａに接触する。このような動作は第２の領域１５ｂ、第３の領域１５ｃにおいても同様である。これにより、被研磨物３３を好適に研磨することができる。

このように、研磨時に研磨層１５の第１の領域１５ａ、第２の領域１５ｂ、第３の領域１５ｃにおいて同様の接触状態が生じるが、第２の領域１５ｂを形成する第２の材質の硬度は第１の領域１５ａを形成する第１の材質の硬度及び第３の領域１５ｃを形成する第３の材質の硬度よりも低いため、第２の領域１５ｂの突起部２５ｂは第１の領域１５ａの突起部２５ａ及び第３の領域１５ｃの突起部２５ｃよりも、被研磨物３３に対する追従性が高い。図６を参照して後述するように、被研磨物３３の凸部を第２の領域１５ｂに押し付け、被研磨物３３の他の領域（一様な面）を第１の領域１５ａ又は第３の領域１５ｃに押し付けて研磨を行うことで、被研磨物３３の一様な面（平面部）を研磨するとともに、被研磨物３３の凸部にもよく追従するので、表面に凸部を有する被研磨物も適切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の隅々まで行きわたり、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。

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。

具体的な研磨方法について、図６を参照して以下の通り説明する。図６は本発明の実施形態による研磨ブラシを使用した研磨方法の概略を示す上面図である。上述したように、研磨ブラシ３は円板形状を有し、研磨定盤５（図示せず）の上面に固定されている。研磨ブラシ３の研磨層１５は、研磨ブラシ３の中心付近に位置する第１の領域１５ａと、第１の領域を取り囲む環状の第２の領域１５ｂ、第２の領域を取り囲む環状の第３の領域１５ｃを備えている。

一方、研磨ヘッド９（図６には上面から見た輪郭線のみを示す）は、被研磨物３３を保持している。本実施形態では、被研磨物３３として、例えば凸部を有する筐体を研磨する。この被研磨物３３は、例えば図６で示すように中央部に凸部３５を有している。この凸部３５は、具体的には、携帯型電子装置において、筐体に設けられた凸部を有する各部分の周囲の盛り上がり等を含む。

図６に示すように、１つの研磨ヘッド９は１つの被研磨物３３を保持している。本実施形態では、被研磨物３３の凸部３５が研磨ヘッドの中心部に位置するように、被研磨物３３が配置される。

被研磨物３３を研磨ブラシ３で研磨する際、まず研磨ヘッド９を研磨ブラシ３に対して位置決めする。この位置決めは、研磨ヘッド９に保持された被研磨物３３の被研磨部分が研磨ブラシ３の範囲に入り、少なくとも被研磨物３３の凸部３５が研磨ブラシの第２の領域１５ｂに対応する位置に配置されることにより行われる。

研磨ブラシ３が固定された研磨定盤５が自転することで、研磨ヘッド９に保持された被研磨物３３と研磨ブラシ３との間で相対運動が生じる。そして、研磨ヘッド９を回転させながら被研磨物３３を研磨層１５に押し付け、図示しないスラリー供給手段によって研磨層１５上にスラリーが供給されることで、被研磨物３３が研磨される。このとき、上述した位置決めにより、少なくとも被研磨物３３の凸部３５は研磨層１５の第２の領域１５ｂに押し付けられ、この凸部３５は第２の領域１５ｂによって研磨される。被研磨物３３のその他の平面部は、研磨層１５の第１の領域１５ａ又は第３の領域１５ｃによって研磨される。上述したように、第２の領域１５ｂの突起部２５ｂは、その材質の違いにより、他の領域の突起部よりも被研磨物３３に対する追従性が良く、凸部３５にもよく追従するため、平面部と平面部に設けられた凸部３５を有する被研磨物３３であっても、凸部３５の周辺に研磨斑が発生することを防ぎながら、適切にかつ効率的に研磨を行うことができる。

なお図６には１つの研磨ヘッド９を使用した状態が示されているが、空いている空間に他の研磨ヘッド９を配置して、一度に複数の研磨ヘッド９を使用して研磨を行うことも可能である。また、一つの研磨ヘッド９に複数の被研磨物を中央部に凸部が集まるように配置してもよい。

次に、図７を参照して、本発明の実施形態による研磨ブラシの製造方法の一実施形態について説明する。まず、本製造方法において、第１の材質により形成される円板状の第１の部材（第１の領域１５ａに対応する）と、第２の材質により形成される環状の第２の部材であって、環の内径寸法が上述した第１の部材の外径寸法に対応する第２の部材（第２の領域１５ｂに対応する）と、第３の材質により形成される環状の第３の部材であって、環の内径寸法が上述した第２の部材の外径寸法に対応する第３の部材（第３の領域１５ｃに対応する）を準備する。

これらの部材を組み合わせて、第３の部材の内側に第２の部材を嵌合させ、第２の部材の内側に第１の部材を嵌合させる。組み合わせられたこれらの部材は同心円状に配置されており、一体となるように仮止めして、平坦な研磨層１５を形成することができる。

図７は本発明の実施形態による研磨ブラシの製造方法の概略を示す要部断面図であり、特に研磨層１５の第１の領域１５ａと第２の領域１５ｂの境界付近を示す断面図である。上述した第１の部材と第２の部材、第３の部材（図７には示されていない）の組み合わせにより形成された平坦な研磨層１５を、図７に示すように、支持台５１上に配置し、研磨層１５に対して、矢印で示す方向、すなわち鉛直方向下向きに回転刃５５を押し付ける。回転刃５５を研磨層１５に押し付ける際の回転刃５５の移動距離は、支持台５１に対する距離に基づいて制御され、本実施形態においては研磨層１５のいずれの領域においても等しくなっている。

図７には、上述した回転刃５５の押し付けにより、回転刃５５が支持台５１に最も近付いた時点の状態を示している。各領域において、回転刃５５は研磨層１５に押し付けられ、回転刃５５の端部が支持台５１に最も近付いた点の研磨層１５の上面からの深さは、研磨層１５の各領域に形成される突起部２５の高さＨに対応する。そして、回転刃５５が所定深さで移動すると、その軌跡には深さＨを有する溝１３が形成され、この溝１３によって各突起部２５が隔離され、定められる。

第１の領域１５ａ、第２の領域１５ｂ、第３の領域１５ｃ、それぞれに対応する領域において、回転刃５５を押し付けながら所定深さのまま移動させる一連の切削動作は共通であり、この切削動作が１回終わると、次に回転刃５５を上方に引き上げながら支持台５１と水平方向に相対移動させ、次の溝１３を形成する位置に位置決めして、同様の切削動作を行う。この動作を繰り返すことにより、研磨層１５の表面に複数の溝１３が形成される。水平方向の相対移動により、研磨層１５の表面全体にわたって平行な複数の溝１３が形成されると、次に研磨層１５を回転刃５５に対して相対的に９０度回転させ、既に形成された複数の溝１３に対して直交するような溝１３を形成するように動作する。９０度回転した後の回転刃５５の切削動作は、上述した回転刃５５の切削動作と共通である。これにより、研磨層１５の表面全体にわたって格子状の溝１３が形成され、すなわち、研磨層１５の表面全体にわたって突起部２５が形成される。

回転刃５５を用いた溝１３の形成が終わった後、支持台５１から研磨層１５を取り外し、研磨層１５を上述した研磨ブラシ３のクッション層１７の上に接着層１９を介して貼り合わせることで、図３に示したような研磨ブラシ３の研磨層１５が得られる。

本実施形態によると、先に第１の部材、第２の部材、第３の部材を同心円状に組み合わせてから、溝の形成を行うことを例示しているが、これに限定されない。第１の部材、第２の部材、第３の部材それぞれに溝の形成を行ってから組み合わせるようにしてもよい。このとき、第２の部材を切削する回転刃として第１の部材及び第３の部材を切削する回転刃よりも厚みの厚い回転刃を用いて切削したり、また同じ先端形状の回転刃であっても、第２の部材のみ切削の間隔を狭くして切削してもよい。これにより第２の領域１５ｂの突起部２５ｂを、第１の領域１５ａの突起部２５ａおよび第３の領域１５ｃの突起部２５ｃより細長くすることが可能となり、更に被研磨物３３に対する追従性を高めることも可能となる。

また、変形例として、上述した実施形態とは逆に、研磨ブラシの第１の材質の硬度を第２の領域の材質の硬度よりも低くすることも可能である。研磨ブラシの第１の材質の硬度と研磨ブラシの第２の材質の硬度とで硬度を変えることにより、被研磨物に対する追従性が異なるようになり、この変形例においては研磨ブラシの硬度の低い第１の領域によって被研磨物の凸部を研磨することができ、表面に凸部を有する被研磨物も適切に研磨することができる。被研磨物の形状や凸部の位置により、適宜このような変形例の研磨ブラシを使用することが好ましい。

３研磨ブラシ
９研磨ヘッド
１３溝
１５研磨層
１５ａ第１の領域
１５ｂ第２の領域
１５ｃ第３の領域
２５突起部
２５ａ第１の領域の突起部
２５ｂ第２の領域の突起部
２５ｃ第３の領域の突起部
２７研磨面
２９傾斜面
３１溝の底部
３３被研磨物
３５凸部
５１支持台
５５回転刃

Claims

研磨層の表面に、複数の溝によって隔離された、被研磨物の表面を研磨するための複数の突起部を有する研磨ブラシであって、
前記溝の容積は、研磨領域全体の体積に対して５５〜９５％であり、
さらに、前記研磨ブラシの研磨層は、前記研磨ブラシの中心付近に位置する第１の領域と前記第１の領域を取り囲む第２の領域を含み、
前記第１の領域は第１の材質で形成され、
前記第２の領域は第２の材質で形成され、
前記第２の材質の硬度は前記第１の材質の硬度よりも低く、
前記研磨ブラシの研磨層は、さらに、前記第２の領域を取り囲む第３の領域を含み、前記第３の領域は第３の材質で形成され、前記第３の材質の硬度は前記第２の硬度よりも高いことを特徴とする、研磨ブラシ。
前記第３の領域は、前記第１の材質で形成されることを特徴とする請求項１記載の研磨ブラシ。
前記研磨層の各領域においてそれぞれ、前記溝の開口面積は、前記研磨層を上面視したときの投影面積に対して６５．００〜９９．９９％である、請求項１または２に記載の研磨ブラシ。
前記研磨層の各領域においてそれぞれ、前記突起部の頂面は平坦に形成されており、全ての前記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乃至３の何れか１項に記載の研磨ブラシ。
前記研磨層の各領域においてそれぞれ、前記突起部は、前記研磨層の表面から延びる截頭多角錐形状を有しており、隣接する截頭多角錐同士の間には、所定の間隔が設けられている、請求項１乃至４の何れか１項に記載の研磨ブラシ。
前記研磨ブラシは、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、請求項１乃至５の何れか１項に記載の研磨ブラシ。
平面部及び前記平面部に設けられた凸部を有する被研磨物のうち、少なくとも前記凸部を前記研磨ブラシの前記第２の領域に対応する位置に配置し、
前記研磨ブラシと前記被研磨物とが相対運動して研磨を実施する間、前記被研磨物の前記凸部は前記研磨ブラシの前記第２の領域に押し付けられ、前記被研磨物の前記凸部は前記研磨ブラシの前記第２の領域によって研磨される、請求項１乃至６の何れか１項に記載の研磨ブラシを用いた研磨方法。