JPH06262524A

JPH06262524A - 研削砥石及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06262524A
Application number: JP4952793A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Taniguchi; 靖谷口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【構成】予め第１の基体上に予め設定した砥粒サイ
ズ、間隔、密度で気相合成法によりダイヤモンド結晶砥
粒を選択的に成長させ、該砥粒を研削砥石の基体に反転
し、接合により前記砥粒を固定する。【効果】砥粒先端部の形状が一様となり、砥石基体と
の密着性が向上し、従来の研削砥石に比べて、研削時の
砥粒の保持力、耐摩耗性、耐久性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガラス、セラミックス、
結晶材料等の硬脆材料を精密に研削加工するための、気
相合成ダイヤモンド結晶を砥粒として用いた研削砥石及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、気相合成ダイヤモンド結晶を砥粒
として用いた研削砥石は特開平２−２７９２７８、同３
−２０８５６０号公報に見られるように、気相合成ダイ
ヤモンドを単結晶粒子あるいは多結晶膜状に成長させ、
場合によってはダイヤモンド砥粒の周囲にメッキ等の金
属層を設けて砥粒を保持して研削砥石としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の気相合成ダイヤ
モンド結晶を砥粒として用いた研削砥石においては、砥
粒として結晶性の良いダイヤモンド結晶を形成させて研
削砥石として用いている。しかしながら、結晶性の良い
ダイヤモンド結晶を成長させた場合、基体表面状態の不
均一性のため基体上にさまざまな方位を持った結晶が成
長する。そのため、砥粒として作用するダイヤモンドの
先端形状の違い、作用部の結晶方位差による硬度摩耗度
の違いにより、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
く成長させた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。また、特開平２−２７９２７８号公
報、同３−２０８５６０号公報に開示されている研削砥
石は、ダイヤモンド結晶を砥石となる基体に直接もしく
は中間層を設けて形成しているが、基体とダイヤモンド
結晶の密着性が十分でないため、研削時に結晶粒の脱落
を生じてしまう。このため、このような研削砥石を用い
てガラス、セラミックス、結晶材料等の硬脆材料を加工
すると、一部の砥粒に無理な力が加わり、被加工物が脆
性破壊を起こし、表面粗度の低下やクラックの発生等の
問題を生じる。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、基体上に先端形状の揃った砥粒を高密着強度で配置
することにより、ガラスや半導体等の硬脆材料を良好な
表面粗さで研削するための研削砥石を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の研削砥石は、研
削砥石の形状に嵌合する第１基体の表面に予め設定した
砥粒サイズ、間隔、密度でダイヤモンド結晶を気相合成
法により選択的に形成した後、研削砥石の基体となる第
２の基体に反転し、接合したことを特徴とする。

【０００６】更に本発明の研削砥石は、前記ダイヤモン
ド結晶砥粒間に該砥粒を強固に固定する充填層を設けた
ことを特徴とする。

【０００７】

【作用】以下、本発明の作用を本発明をなすに際して得
た知見と共に説明する。

【０００８】本発明者は、従来の研削砥石の問題点に鑑
み、ダイヤモンド砥粒の固定方法について詳細な実験を
続けた結果、ダイヤモンド砥粒の保持力、研削時の耐摩
耗性、耐久性への関与を明らかにすることができた。

【０００９】すなわち、第１の基体表面に高研削性能が
得られる砥粒サイズ、間隔、密度で気相合成法によりダ
イヤモンド結晶砥粒を選択的に形成し、これを研削砥石
の基体となる第２の基体に反転、接合した後、ダイヤモ
ンド結晶砥粒間に充填層を設け強固に固定することによ
り、ダイヤモンド砥粒の保持力、研削時の耐摩耗性、耐
久性が格段に改善されるという知見を得たものである。

【００１０】この理由として、反転させたダイヤモンド
結晶の先端形状が各結晶粒において一様であり、またダ
イヤモンド結晶を接合することにより基体に対する密着
性が改善されたためと考えられる。即ち、反転したダイ
ヤモンド結晶の表面（気相合成させたダイヤモンド結晶
の裏面）は、基体表面の粗さをトレースしているため
に、表面粗さが各結晶で一様であり、その大きさもＰ−
Ｖで１００ｎｍ以下にすることができる。また、接合に
よりダイヤモンド結晶砥粒を基体に固定する時に、各結
晶の先端位置を揃えることができ、基体との密着強度も
改善されるためである。

【００１１】本発明で述べるダイヤモンド結晶とは、例
えば、Ｘ線回折や電子線回折、さらにはラマン分光等の
分析方法でダイヤモンド結晶として確認できるものであ
る。具体的には、ラマン分光分析法では、例えば図１に
示されるように１３３３ｃｍ ^-1付近にダイヤモンドの鋭
いピークを有し、１３６０ｃｍ^-1及び１５５０ｃｍ^-1付
近に非晶質炭素に起因するブロードなピークを有するも
のである。ダイヤモンドと非晶質炭素の存在の割合をラ
マン分光分析の非晶質炭素ピーク（１５５０ｃｍ^-1付近
のブロードなピーク）とダイヤモンドピーク（１３３３
ｃｍ^-1）との強度比（Ｉ₁₅₅₀／Ｉ₁₃₃₃）で表すと、０≦
Ｉ₁₅₅₀／Ｉ₁₃₃₃≦１０となる。Ｉ₁₅₅₀／Ｉ₁₃₃₃＜１０で
は、ダイヤモンドの結晶性が悪くなり、硬度が低下し研
削性能の劣化を生じる。また、本発明におけるダイヤモ
ンド結晶は単結晶だけでなく、双晶、多結晶であっても
良い。

【００１２】本発明で研削砥石の基体として用いられる
第２の基体は、アルミナ、ジルコニアのような酸化物系
セラミックス、炭化珪素、窒化珪素、炭化チタン、窒化
チタン、炭化タングステンなどの炭化物、窒化物系セラ
ミックス、更にＷＣ系の超硬合金、モリブデン、タング
ステン、タンタル等の金属等を用いることができる。第
２の基体の形状は、用途や研削物の材質、形状により任
意に決定できるが、例えば、球面レンズ形状のガラス等
を研削する場合は、その球面レンズの曲率半径に合わせ
て、曲面形状にし、その曲面上にダイヤモンド結晶を形
成する。

【００１３】図２に本発明の研削砥石１の一例の模式断
面図を示す。図中、２は砥石基体である第２の基体、３
はダイヤモンド結晶、４は接着層、５はダイヤモンド結
晶を固定する充填層である。

【００１４】以下、本発明の研削砥石の製造方法につい
て説明する。

【００１５】まず、第１の基体上に高研削性能が得られ
る砥粒サイズ、間隔、密度にダイヤモンド結晶を気相合
成法により形成する。

【００１６】この第１の基体としては、ダイヤモンドを
形成するために適した材料であると同時に、研磨、エッ
チング等が可能な材料であること、且つ表面粗さがＲｍ
ａｘで０．５μｍ以下に加工できるものであることが望
ましい。このような材料として、Ｓｉ，Ｔａ，Ｍｏ，
Ｗ，ＷＣ，ＳｉＣ，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，Ｓｉ₃Ｎ₄等が
挙げられる。

【００１７】本発明で用いるダイヤモンド結晶の気相合
成法は、熱フィラメントＣＶＤ法、マイクロ波プラズマ
ＣＶＤ法、直流プラズマＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶ
Ｄ法、有磁場マイクロ波プラズマＣＶＤ法、燃焼炎法等
を挙げることができる。この時、原料ガスは炭素源とし
て、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、ア
セチレン等の炭化水素ガス、ＣＯ，ＣＯ₂，ＣＣｌ₄，Ｃ
ＨＣｌ₃，ＣＨ₂Ｃｌ₂，ＣＨ₃Ｃｌ，ＣＦ₄，ＣＣｌＦ₃，
ＣＨＦ₃，等の炭素と酸素、塩素、フッ素の化合物、さ
らには、メタノール、エタノール、アセトン、酢酸等の
有機化合物を用い、これに水素、酸素、ハロゲンガス、
希ガス等を適宜混合すれば良い。

【００１８】ダイヤモンド結晶の形成条件は、合成方法
により異なるが、例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ法
により水素−メタン系原料ガスを用いる場合、メタンガ
ス濃度を０．３〜５％とし、基板温度を６００〜９００
℃、圧力を１．３３〜２６．６ｋＰａ、更に全ガス流量
は、１００〜１０００ｍｌ／分、とすることが望まし
い。

【００１９】更に、本発明において、ダイヤモンド結晶
は選択堆積法により、基体上の予め設定された位置に形
成する。気相合成ダイヤモンドの選択堆積法は、たとえ
ば本発明者らの特開平２−３０６９７号公報に開示した
方法を挙げることができるが、特にこの方法に限定され
るものではない。

【００２０】特開平２−３０６９７号公報に開示されて
いる方法は、基体表面の傷つけ処理を施した後、基体に
パターン状マスクを形成し、エッチング処理を行い、マ
スクを除去することにより傷つけ処理した部位をパター
ン状に形成する方法である。なお、基体にパターン状に
マスク部材を設け、基体表面に傷つけ処理を施し、更に
エッチング処理によりパターン状に形成した該マスク部
材を除去することにより、傷つけ処理した部位をパター
ン状に形成する方法でもよい。また、基体表面に傷つけ
処理を施した後、耐熱性を有するマスク部材をパターン
状に形成することにより傷つけ処理した部位をパターン
状に形成する方法でもよい。傷つけ処理の方法は、特定
の方法に限定されるものではなく、例えばダイヤモンド
砥粒を用いて研磨を行う、超音波処理を行う、またはサ
ンドブラストを行う、等の方法がある。

【００２１】本発明において、前記選択堆積法の傷つけ
処理されたパターン部の面積は、１μｍ²以上とするこ
とが望ましい。このパターン部の面積が、１μｍ²未満
では、析出の抜けが生じ易く適していない。また、ダイ
ヤモンド結晶は、基体上に分散して形成されることが必
要であるため、パターン間隔は、形成されるダイヤモン
ド結晶粒子径より、十分大きくする必要がある。例え
ば、粒子径が、２０μｍの場合、パターン間隔は２５μ
ｍ以上とすることが望ましい。

【００２２】本発明において、選択的に形成したダイヤ
モンド結晶を研削砥石の基体となる第２の基体と接合す
るには、前記第１の基体のダイヤモンド結晶が形成され
た面と第２の基体とを接合した後、第１の基体を研磨、
あるいはエッチングにより除去する。

【００２３】ダイヤモンド結晶の接合に用いる接合材と
しては、ダイヤモンドと濡れ性が良く、研削砥石の使用
条件において十分な機械的強度と幾何学的寸法精度を保
証できるものが好ましい。このような材料として、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆ
ｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐ
ｔ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ等の元
素、あるいはこれらの１種あるいは２種以上の組み合わ
せからなる化合物、混合物、合金が好ましく、合金とし
ては、Ａｇ−Ｃｕ，Ａｇ−Ｓｎ，Ｔｉ−Ａｇ，Ｔｉ−Ｃ
ｕ，Ｔｉ−Ｃｏ，Ｔｉ−Ｎｉ，Ａｕ−Ｎｂ，Ａｕ−Ｔａ
等の合金が好ましい。また、接合する第２の基体と密着
性が良く、接合により十分な強度を持つと同時に、研削
条件において十分な接合強度を持つものが好ましい。特
に、接合材と第２の基体との熱膨張係数が近似している
ことが好ましい。例えば、第２の基体としてＷＣを用い
る場合、Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ等が適している。

【００２４】接合の方法としては、第１の基体のダイヤ
モンド結晶が形成されている面上に前記接合材の層を形
成し、これと第２の基体とを嵌合し加熱して接合する、
あるいは第２の基体上にも接合材の層を形成して嵌合し
加熱して接合する方法のどちらでも良いが、第２の基体
に接合材層を形成する場合には、接合される接合材同士
が同種の材料であることが好ましい。

【００２５】接合材は、真空蒸着、スパッタ、イオンプ
レーティング、ＣＶＤ法、あるいはメッキ法等により形
成される。接合材の層厚は、ダイヤモンド結晶の凹凸が
平坦化でき、且つ、十分な密着性が得られ、膜の内部応
力により密着性が低下しない程度で有れば良い。通常、
１〜１０μｍの範囲であり、好ましくは２〜４μｍであ
る。尚、接合に際しては、反転後のダイヤモンド結晶の
先端位置が揃うように調整する必要がある。

【００２６】更に、ダイヤモンド結晶を反転、接合した
後、ダイヤモンド結晶間に金属等をメッキ処理で充填す
ることにより、ダイヤモンド結晶を強固に固定する。メ
ッキ処理は電解メッキ、無電解メッキのいずれの方法で
も良い。また、メッキ材料としては、ニッケル、コバル
ト、クロム、銀及びこれらの合金を用いることができ
る。また、これら金属の他に、樹脂、ゴムなどを充填し
てダイヤモンド結晶の固定を行っても良い。

【００２７】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づき本発明を具体
的に説明するが、本発明は以下の実施例により限定され
るものではない。

【００２８】実施例１本実施例における研削砥石の製造プロセスを図３に基づ
いて説明する。まず、研削砥石と嵌合する形状を有する
第１の基体としてＳｉ基体３１（４０ｍｍφ×８^t、曲
率Ｒ＝３５の凸面形状）を用い、基体前処理として粒径
１５〜３０μｍのダイヤモンド砥粒を分散させたアルコ
ール溶液中に基体を浸漬し、超音波発振器を用いて傷つ
け処理を行った（図３（ａ））。

【００２９】次に、この基体３１にフォトリソグラフィ
ー（光描画法）により、直径２μｍのＰＭＭＡ系レジス
トパターン３２を５０μｍピッチで形成した（図３
（ｂ））。

【００３０】この基体をイオンビームエッチング装置に
設置し、エッチングガスとしてアルゴンを用いて、１０
０ｎｍエッチングを行った（図３（ｃ））。

【００３１】次いで、有機溶媒を用いてレジストパター
ンを除去（図３（ｄ））することにより、基体上に傷つ
け処理を施した部分３３を、所定の部位にパターン状に
形成することができた。最後に図４に示す装置に傷つけ
処理を施した基体を入れ、ダイヤモンド形成を行った
（図３（ｅ））。図４はダイヤモンド形成を行う熱フィ
ラメントＣＶＤ法による装置の模式図であり、図中、４
１は石英反応管、４２は電気炉、４３はタンタル製フィ
ラメント、４４は前記第１の基体、４５は原料ガス導入
口で不図示のガスボンベ、ガス流量調整器、バルブに接
続されている。４６はガス排気口で不図示のメカニカル
ブースターポンプ、ロータリーポンプ、及びバルブに接
続されている。基体４４を、石英反応管４１中に入れ、
不図示の真空ポンプで排気した後、不図示のガスボンベ
よりメタン５ｍｌ／ｍｉｎ、水素９９５ｍｌ／ｍｉｎの
流量で原料ガス導入口４５を介して石英反応管４１へ原
料ガスを導入し、反応管内の圧力を不図示の圧力調整バ
ルブで６．６５ｋＰａに調整し、また、電気炉４２を用
いて反応管内を９００℃に、更にフィラメント４３を２
０００℃に加熱してダイヤモンド形成を行った。この時
の処理時間は１０時間とした。

【００３２】走査型電子顕微鏡により、第１の基体表面
を観察したところ、約２０μｍ径の自形面の明瞭なダイ
ヤモンド結晶３４が基体上のパターン部位３３上に５０
μｍピッチで選択的に形成されていた（図３（ｅ））。

【００３３】次に、ダイヤモンド結晶表面にプラズマ処
理を施した後、接合材層３５の形成を行った。まず、ス
パッタ法によりＴｉを３μｍ厚で形成し、更にその上に
Ｎｉを３μｍ厚で形成した。同様に、第１の基体と嵌合
する形状を有するＷＣ系超硬合金製の研削砥石の基体と
なる第２の基体３７表面にもＮｉ層３６を１０μｍ厚で
形成した。

【００３４】双方の基体を嵌合させた後、真空中で８５
０℃に加熱することにより接合を行った（図３
（ｆ））。この時、約０．１５ｋｇ／ｍｍ²の均一な力
で約３時間固定して接合を行った。また、固定に際して
は、各基体間のギャップが一様になるように調整して行
った。この後、Ｓｉ基体を研磨してＳｉを完全に除去し
た（図３（ｇ））。Ｓｉ基体の除去は、研磨以外に、水
酸化カリウムあるいはＨＮＯ₃：ＨＦ：ＣＨ₃ＣＯＯＨ＝
５：３：３等の溶液によりウェットエッチングを行うこ
とによっても良い。Ｓｉを除去した後のダイヤモンド結
晶は、Ｓｉ基体上にエッチングにより形成されたパター
ンを反転した形状であった。このダイヤモンド結晶粒を
反転接合された基体上に、無電解メッキ法によりダイヤ
モンド結晶粒の周囲にニッケルの充填層３８を形成し
て、ダイヤモンド結晶粒の固定を行い、研削砥石を完成
させた（図３（ｈ））。この時、ダイヤモンド結晶の先
端が充填層３８の表面から１０μｍ以上突出するように
充填層３８を形成した。

【００３５】この研削砥石を用いて、Ｒ３５ｍｍの凸面
形状のガラスレンズの研削テストを行い、研削性能を評
価した。

【００３６】研削テストの方法は、公知の球心振動研磨
機で、砥石回転数３０００ｒｐｍ、加圧力１ｋｇ／ｃｍ
²で３０秒間の定圧力加工を行った。この結果、ガラス
レンズの表面は粗さ０．１μｍＲｍａｘの均一な塑性流
動面となり、レンズの除去量も約２０μｍと、通常の精
研削ペレットと同等の値が得られた。また研削テスト後
の研削砥石のダイヤモンド結晶先端部を走査型電子顕微
鏡で観察した結果、結晶先端部の摩耗は見られなかっ
た。

【００３７】実施例２実施例１と同様にして、Ｓｉ基体上にダイヤモンド結晶
を選択的に形成した。ダイヤモンド形成に用いたマイク
ロ波プラズマＣＶＤ装置の模式図を図５に示す。図中、
５１は石英反応管、５２は基体、５３は原料ガス導入
系、５４はマイクロ波電源、５５はマイクロ波導波管、
５６は真空排気系である。まず、基体５２を該装置内に
設置し、真空排気系５６で石英反応管５１内を排気した
後、原料ガス導入系５３より一酸化炭素３０ｍｌ／ｍｉ
ｎ、水素３７０ｍｌ／ｍｉｎの流量で原料ガスを石英反
応管５１へ導入し、反応管内の圧力を不図示の圧力調整
バルブで５．３ｋＰａに調整し、また、マイクロ波電源
５５よりマイクロ波出力３ｋＷ、基体温度９２０℃でダ
イヤモンド形成を行った。この時の処理時間は１０時間
とした。

【００３８】走査型電子顕微鏡により第１の基体表面を
観察したところ、約４０μｍ径の自形面の明瞭なダイヤ
モンド結晶が基体上の所定のパターン部位に５０μｍピ
ッチで選択的に形成されていた。

【００３９】次に、ダイヤモンド結晶表面にプラズマ処
理を施した後、Ｔｉ−Ａｇ合金（鑞材）を用い、実施例
１と同様に第１の基体と嵌合する研削砥石基体とを接合
した。接合後、Ｓｉ基体を研磨により除去し、実施例１
と同様にＮｉをダイヤモンド結晶間に充填してダイヤモ
ンド結晶を固定し、研削砥石とした。

【００４０】この研削砥石を用いて、実施例１と同様の
方法、条件で研削性能を評価した結果、実施例１と同様
の結果が得られた。

【００４１】実施例３実施例１と同様に、研削砥石と嵌合する形状を有する第
１の基体としてＳｉ基体（２５ｍｍφ×１０^t、曲率Ｒ
＝２０の凸面形状）を用い、基体前処理として粒径１５
〜３０μｍのダイヤモンド砥粒を分散させたアルコール
溶液中に基体を浸漬し、超音波発振器を用いて傷つけ処
理を行った。

【００４２】次に、この基体にフォトリソグラフィー
（光描画法）により、直径２０μｍのＰＭＭＡ系レジス
トパターンを３０μｍピッチで形成した。この基体をイ
オンビームエッチング装置に設置し、エッチングガスと
してアルゴンを用いて、約１００ｎｍエッチングを行っ
た。次いで、有機溶媒を用いてレジストパターンを除去
することにより、基体上に傷つけ処理を施した部分を、
所定の部位にパターン状に形成することができた。この
後、図５に示す装置に傷つけ処理を施した基体を入れ、
ダイヤモンド形成を行った。原料ガスとしてメタン７ｍ
ｌ／ｍｉｎ、水素７００ｍｌ／ｍｉｎ、酸素１ｍｌ／ｍ
ｉｎの流量で石英反応管内へ導入し、反応管内の圧力を
１０．６４ｋＰａに調整し、マイクロ波出力５ｋＷ、基
体温度９００℃でダイヤモンド形成を行った。この時、
処理時間は５時間とした。

【００４３】走査型電子顕微鏡により第１の基体表面を
観察したところ、約２５μｍ径の自形面の明瞭なダイヤ
モンド結晶が基体上の所定のパターン部位に３０μｍピ
ッチで選択的に形成されていた。

【００４４】次に、ダイヤモンド結晶表面にプラズマ処
理を施した後、Ｔｉ−Ａｇ合金（鑞材）を用い、実施例
１と同様に第１の基体と嵌合する研削砥石基体とを接合
した。接合後、Ｓｉ基体を研磨により除去し、エポキシ
系接着剤をダイヤモンド結晶間に充填してダイヤモンド
結晶を固定し、研削砥石とした。

【００４５】この研削砥石を用いて、Ｒ２０ｍｍの凸面
形状のガラスレンズの研削テストを実施例１と同様にし
て行い、研削性能を評価した。この結果、ガラスレンズ
の表面は粗さ０．１μｍＲｍａｘの均一な塑性流動面と
なり、レンズの除去量も約２０μｍと、通常の精研削ペ
レットと同等の値が得られた。また研削テスト後の研削
砥石のダイヤモンド結晶先端部を走査型電子顕微鏡で観
察した結果、結晶先端部の摩耗は見られなかった。

【００４６】実施例４本実施例における研削砥石の製造プロセスを図６を参照
して説明する。基体として厚さ５００μｍのＴｉ箔６１
を用い、基体前処理として粒径１５〜３０μｍのダイヤ
モンド砥粒を分散させたアルコール溶液中に基体を浸漬
し、超音波発振器を用いて傷つけ処理を行った（図６
（ａ））。

【００４７】次に、この基体６１にフォトリソグラフィ
ー（光描画法）により、直径２μｍのＰＭＭＡ系レジス
トパターン６２を３０μｍピッチで形成した（図６
（ｂ））。

【００４８】この基体をイオンビームエッチング装置に
設置し、エッチングガスとしてアルゴンを用いて、約１
００ｎｍエッチングを行った（図６（ｃ））。次いで、
有機溶媒を用いてレジストパターンを除去することによ
り、基体上に傷つけ処理を施した部分を、所定の部位６
３にパターン状に形成することができた（図６
（ｄ））。この後、図４に示す装置に傷つけ処理を施し
た基体を入れ、実施例１と同一条件でダイヤモンド形成
を行い、前記パターン部位６３上にダイヤモンド結晶６
４を形成した（図６（ｅ））。走査型電子顕微鏡により
第１の基体表面を観察したところ、実施例１と同様に約
２０μｍ径の自形面の明瞭なダイヤモンド結晶が基体上
の所定のパターン部位に５０μｍピッチで選択的に形成
されていた。

【００４９】次に、ダイヤモンド結晶表面にプラズマ処
理を施した後、接合材層６５の形成を行った。まず、ス
パッタ法によりＴｉを３μｍ厚で形成し、更にその上に
Ｎｉを３μｍ厚で形成した（図６（ｆ））。同様に、Ｗ
Ｃ系超硬合金製の研削砥石の基体となる第２の基体（２
０ｍｍφ×８^t、曲率Ｒ＝３５の凹面形状）６７表面に
もＮｉ層６６を１０μｍ厚で形成し、この砥石基体６７
とＴｉ箔６１のダイヤモンド結晶を形成した面を対峙さ
せ、砥石基体６７に嵌合するＷＣ系超硬合金製の型６８
（２０ｍｍφ×８^t、曲率Ｒ＝３５の凸面形状）を用い
てＴｉ箔６１を砥石基体６７に圧接して実施例１と同様
にして接合した（図６（ｇ））。その後、砥石表面に存
在するＴｉを機械的研磨により除去した後（図６
（ｈ））、ダイヤモンド結晶が反転転写された基体に無
電解メッキ法によりダイヤモンド結晶の周囲にニッケル
により充填層６９を形成して砥粒を固定し、研削砥石と
した（図６（ｉ））。この時、ダイヤモンド結晶の先端
が充填層６９の表面から１０μｍ以上突出するように充
填層６９を形成した。

【００５０】この研削砥石を用いて、Ｒ３５ｍｍの凸面
形状のガラスレンズの研削テストを行い、研削性能を評
価した。

【００５１】研削テストの方法は、公知の球心振動研磨
機で、砥石回転数３０００ｒｐｍ、加圧力１ｋｇ／ｃｍ
²で３０秒間の定圧力加工を行った。この結果、ガラス
レンズの表面は粗さ０．１μｍＲｍａｘの均一な塑性流
動面となり、レンズの除去量も約２０μｍと、通常の精
研削ペレットと同等の値が得られた。また研削テスト後
の研削砥石のダイヤモンド結晶先端部を走査型電子顕微
鏡で観察した結果、結晶先端部の摩耗は見られなかっ
た。

【００５２】以上の実施例では、球面レンズの加工につ
いてのみ記述したが、本発明の研削砥石はかかるか工法
に限定されるものではなく、例えば、平面研削、円筒研
削、内面研削、非球面研削等の加工法にも適用できる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の研削砥石
は、研削砥粒であるダイヤモンド結晶の砥粒先端形状が
一様であり、砥石基体との密着性が向上するために、従
来の研削砥石に比べて、研削時におけるダイヤモンド砥
粒の保持力、耐摩耗性、耐久性を格段に向上させる効果
がある。

【００５４】また、これらの研削砥石は、ガラス、セラ
ミックス、結晶材料等の硬脆材料を精密に研削加工する
ための研削砥石として優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイヤモンド結晶のラマン分光分析の測定の結
果を示すグラフである。

【図２】本発明のダイヤモンド研削砥石の一例を示す模
式的断面図である。

【図３】本発明の研削砥石の製造プロセスの一例を示す
模式図である。

【図４】熱フィラメントＣＶＤ法によるダイヤモンド形
成装置の模式図である。

【図５】実施例において、ダイヤモンド形成に用いたマ
イクロ波プラズマＣＶＤ装置の模式図である。

【図６】本発明の研削砥石の製造プロセスの一例を示す
模式図である。

【符号の説明】

１研削砥石２砥石基体（第２の基体）３ダイヤモンド結晶４接合層５充填層３１、６１第１の基体３３、６３パターン部位３４、６４ダイヤモンド結晶３５、６５接合材層３７、６７砥石基体３８、６９充填層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ３０Ｂ 29/04 Ｘ 8216−4Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研削砥石の形状に嵌合する第１基体の表
面に予め設定した砥粒サイズ、間隔、密度でダイヤモン
ド結晶を気相合成法により選択的に形成した後、研削砥
石の基体となる第２の基体に反転し、接合したことを特
徴とする研削砥石。
【請求項２】前記ダイヤモンド結晶砥粒間に該砥粒を
強固に固定する充填層を設けたことを特徴とする請求項
１記載の研削砥石。
【請求項３】研削砥石の形状に嵌合する第１基体の表
面に予め設定した砥粒サイズ、間隔、密度でダイヤモン
ド結晶を気相合成法により選択的に形成した後、研削砥
石の基体となる第２の基体に反転し、接合することを特
徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項４】前記ダイヤモンド結晶砥粒間に該砥粒を
強固に固定する充填層を設けることを特徴とする請求項
３記載の研削砥石の製造方法。