JP2000512219A - パターン化した粗粒分布を有する研磨工具とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は所定のパターンで分布した研磨粒子を含有する新規な研磨工具を記載する。この様なパターンは２次元切片を製作し、次いでそれらを３次元工具に組み立て、固結することにより製造される。研磨粒子はこれらの２次元切片を製作する工程で取り込まれるか、またはマトリックス粉末を含有するこれらの切片中へ後から植込まれる。後者の場合、植込みは特定のパターンで配置された開口部を有するテンプレートで誘導される。

Description

【発明の詳細な説明】 パターン化した粗粒分布を有する研磨工具とその製造方法 発明の背景 １．発明の分野 本発明は切断、研削等に用いる改良研磨工具に関するものである。より詳細に 述べるならば、本発明は研磨工具の価格を軽減し、および／またはその有効寿命 を延長するために研磨粒をマトリックス粉末中に所定のパターンで配置させた改 良研磨工具に関するものである。 ２．技術水準 研磨工具は切断、掘削、のこ引き、研削、ラップ仕上げおよび磨き等、多くの 用途に用いられる。ダイアモンドは最も硬い研磨材であり、立方窒化ホウ素は二 番目に硬いから、これら二材料は、のこぎり、ドリルおよび、他の硬材料の切断 、形成または磨きに研磨材を利用しているその他の工具において超研磨材として 広く用いられる。現在世界中で使用される超研磨工具の総額は年間５千万Ｕ.Ｓ. ドルを超える。超研磨工具の半数以上が石、コンクリート、アスファルトの切断 等、のこ引きおよび掘削用途に使用されると考えられる。 超研磨工具は、これに代わってその他の工具を実際に使用した場合、強度およ び耐久性が不足であるような用途では、特に必要不可欠である。例えば、岩を切 断、掘削、またはのこ引きする岩石工 業では、ダイアモンド工具は十分に硬く、耐久性があり、切断等を経済的に行え る種類のものである。超研磨工具を使用しないとすれば、多くのこの種の工業は 経済的に成り立たない。同様に精密研削工業においては超研磨工具はそれらの優 れた耐摩耗性のために、必要な厳密な公差を特異的に発生することができ、一方 同時に摩耗にも十分耐え、実用可能である。 ダイアモンドおよび立方窒化ホウ素により切断、掘削および研削工具にもたら された顕著な改良にもかかわらず、もし克服できれば上記工具類の性能を著しく 改善し、および／またはそれらの価格を軽減するであろう幾つかの欠点がまだあ る。例えば、研磨ダイアモンドまたは立方窒化ホウ素粒はそれらが配置されるマ トリックス中に均質には分布していない。その結果、研磨粒は切断、掘削等の効 率並びにそれら工具の製造コスト効率を最大にするようには配置されていない。 ある場合には、研磨粒は密集し過ぎて配置され、ある場合には研磨粒は互いに離 れ過ぎて配置される。 あらゆる用途において研磨粒間の間隔は各粒の作業負荷を決める。研磨粒の不 当な間隔は一般には研磨材表面または研磨材構造の早期破損に通ずる。例えば研 磨粒の間隔が互いに近すぎる場合はそれら粒の若干は余分である。それらの粒は 存在しても、切断、研削等の用途にほとんどまたは全く寄与しない。もちろん過 剰の粒は、ダイアモンドおよび窒化ホウ素が高価格であるため、研磨工具の値段 を高くする。その上、これらの役立たない粒は屑の通過を遮断し、それによって 切断効率は低下する。こうして、配置された研磨粒の間隔が互いに近過ぎると、 工具の値段は上がり、切断効率は低下する。 他方、研磨粒があまりに離れ過ぎる場合は、各粒の作業負荷（例 えばその作業片にかかる衝撃力）は過大になる。まばらに分布した粒は押し潰さ れ、またはそれらが置かれているマトリックスから追い出されるかも知れない。 破損または欠落した研磨粒は作業負荷において完全に役立つことはできない。こ うして作業負荷は、残っている研磨粒に移る。各研磨粒の破損は連鎖反応をおこ し、その結果まもなくその工具は切断、掘削、研削等に有効でなくなる。 ダイアモンドのこ刃等、典型的な超研磨工具はダイアモンド粒（例えば、のこ 粒度４０／５０Ｕ.Ｓ.メッシュ）と適切なマトリックス（結合）粉末（例えばサ イズ１.５マイクロメーターのコバルト粉末）との混合によって製造する。その 混合物をその後鋳型中で圧縮して適正な形（例えばのこ部分）に成形する。“未 処理”形はその後７００−１２００°の温度で焼結して固結（consolidate）さ せ、多数の研磨粒が配置された単一体を形成する。最後に上記圧縮体を工具体、 例えばノコギリの丸い刃等に接着して（例えばろう付けによって）最終製品を形 成する。 しかし異なる用途のためにはダイアモンド（または立方窒化ホウ素）とマトリ ックス粉末との異なる組み合わせが必要である。例えば掘削およびのこ引き用途 では大きいサイズの（２０ないし６０Ｕ.Ｓ.メッシュの間の）ダイアモンド粒を 金属末と混合する。上記金属末は一般的にはコバルト、ニッケル、鉄、銅、ブロ ンズ、それらの合金および／またはそれらの混合物から選択される。研削の用途 では、小サイズの（６０ないし４００Ｕ.Ｓ.メッシュの間の）ダイアモンド粒（ または立方窒化ホウ素）を金属（一般的には青銅）、セラミック／ガラス（典型 的にはナトリウム、カリウム、ケイ素およびアルミニウムの酸化物の混合物）ま たは樹脂（典型的にはフェノー ル樹脂）と混合する。 ダイアモンドまたは立方窒化ホウ素はマトリックス粉末より遥かに大きく(の こ部分を製造するための上記例では３００倍)、またそれは後者より遥かに軽い から(のこ部分を製造するには、密度は約１／３)、これら２つを均質に混合する のは非常に難しい。その上、混合が徹底的に行われた場合でも、その混合物を鋳 型に注入する等のその後の処理で、またはその混合物を振動させた場合に、ダイ アモンドは金属から凝離し得る。このダイアモンド分布の問題が金属マトリック ス工具では特に面倒な問題である。金属マトリックス工具は全ダイアモンド工具 の総額の６０％以上を占める。金属マトリックス工具のなかではダイアモンドの こ（丸のこ、ストレートブレード、ワイヤのこ等）がその価格の約８０％を占め る。そのため、研磨材の寿命を延ばし、および／または必要な研磨材の量を減ら す方法を見いだすことが特に所望される。このようなことが本明細書に示す発明 によって実現する。本発明は全ての超研磨工具に適用でき、全ダイアモンド工具 の最大価額領域であるダイアモンドのこに特に効果的である。 数十年にわたり、ダイアモンド分布問題を解決する試みが多数行われた。不幸 なことに、それらの方法のいずれも有効性を示せず、ダイアモンド工具における ダイアモンド粒の分布は、大きいダイアモンド粒を手で一個づつ表面に並べて単 一層を形成するドリラーまたはドレッサー等の若干の特殊の場合を除けば、今日 のようにまだ無秩序で、不規則である。 ダイアモンド分布を均質にする試みに用いられる一つの方法は、ダイアモンド 粒をマトリックス粉末の厚いコーティングで包むこと である。各ダイアモンド工具におけるダイアモンド粒濃度は特定用途のために調 節される。上記濃度がダイアモンド粒間の平均距離を決める。例えば典型的のこ 部分の上記濃度は２５（１００は２５容量％を意味する。）または６.２５容量 ％である。このような濃度では平均的、ダイアモンド−ダイアモンド間距離は粒 サイズの約２.５倍になる。例えばダイアモンドをその直径の０.７５倍被覆し、 被覆された粒を混ぜ合わせると、ダイアモンドの分布はコーティングの厚さによ ってコントロールされ、比較的均一になり得る。付加的金属末はこれらの被覆さ れた粒間の間隙フィラーとして追加され、充填効率を高め、その後の焼結におけ るマトリックス粉末の固結がより容易になる。 上記のコーティング法はある程度のメリットを有するが、実際にはコーティン グの均一性を得るのは非常に困難である。ダイアモンド粒およびその凝集物（多 結晶ダイアモンド）を被覆する多くの化学的方法がある。例えば、シェン（Chen ）およびサング（Sung）(米国特許第５,０２４,６８０号または第５,０６２,８ ６５号)は流動床を用いるダイアモンド粒コーティングのためのＣＶＤ法を記載 している。サングら(米国特許第４,９４３,４８８号または第５,１１６,５６８ 号)は流動床によって多結晶質ダイアモンドをコーティングするまた別のＣＶＤ 法を記載した。しかしこれらの方法の大部分はダイアモンドの分布に影響を与え ない薄いコーティング（例えば数ミクロメーター）を生成するに過ぎなかった。 その上、化学的コーティング法は、ダイアモンドに損傷を与えるかも知れない高 温(例えば９００℃より高温)処理を必要とするのが普通である。合成ダイアモン ド粒はこれより高い温度では微小亀裂を生じがちであるこ とはよく知られている。これらの微小亀裂は高温におけるダイアモンドの、グラ ファイトへの逆転換によって形成される。上記逆転換は、ダイアモンドの合成中 にその中に組み込まれた金属包含物の触媒作用によって引き起こされる。ＣＶＤ 処理は厚いコーティングを容易に作り出すことができず、処方されるものは高価 額であることが多い。このためＣＶＤ処理は工具にダイアモンドを均質に配置さ せるには実際的な方法ではない。 しかし、一般的にはダイアモンドの分解を起こさない低温で、ダイアモンド粒 に厚いコーティングを形成できる比較的安価な機械的方法（例えばダイアモンド 粒を金属末と共にタンブルする）がある。しかしこのような方法を用いて均一な 厚さの厚いコーティングを実現することは非常に困難である。 例えば、米国特許第４,７７０,９０７号に記載された発明を実施することを試 みて、サング（C.M.Sung）は“流動床によるのこダイアモンド粒の金属コーティ ング”を行った(韓国材料研究学会、キム（S.W.Kim）およびパーク（S.J.Park） 編、“先進材料の製造および特徴づけ”２６７−２７３ページを参照されたい) 。被覆ダイアモンド粒の厚さは著しく変動することが見いだされた。その上、極 めて細かい（すなわち５マイクロメーター未満）金属末のみがダイアモンド上に 効果的に被覆され得る。さらにこの方法の再現性はよくない。そのためこのよう なコーティングが工具のダイアモンド分布を改善するとはいえ、その効果は限ら れる。 さらに、機械的コーティングにおいて、金属末は有機性結合剤（例えばＰＶＡ 、ＰＥＧ）によってゆるく保持される。上記コーティングはその後の混合プロセ ス中にすり落ちやすく、そのため所望の効 果を失う。熱処理は上記コーティングの機械的強度を高めるとはいえ、それは費 用のかかる付加的段階である。 現在のダイアモンド粒コーティング法に関連してもう一つの制限がある。ダイ アモンド工具において、同じダイアモンド工具の異なる部分に、異なるサイズの ダイアモンド粒および／または異なるダイアモンド濃度が配置されることがしば しば必要である。例えばのこ部分は、中心よりも端または先端が早く摩耗しがち である。そのため、上記のこ部分の不均一な摩耗、したがって早過ぎる破損を避 けるために、これらの部位ではより高濃度のダイアモンド粒およびより小さいダ イアモンド粒が好ましい。異なる濃度／サイズの組合わせを有するこれらの部分 (“サンドイッチ”部分として公知である)は、被覆ダイアモンドを金属末と混合 して上記部分に研磨粒をコントロール下で配置するという方法で製造するのは困 難である。このような構造は、例えば種々のダイアモンド粒サイズおよび濃度レ ベルを有するという公知の利点にもかかわらず、実際的方法が欠如しているため 滅多に使用されない。 要するに、現在の技術は工具中のダイアモンド分布の均一性を効率的にコント ロールすることができない。同様に現在の方法は同一工具の異なる部分の粒のサ イズの変更および／または濃度変更を効果的にコントロールするには不適切であ る。その上、上記分布が比較的均一に行われる場合でさえ、現在の技術は、分布 パターンを目的に合わせて作成し、特定の目的に使用する際の研磨材料の典型的 摩耗パターンを克服または補償することはできない。これらの問題を解決するこ とによって、ダイアモンド工具およびその他の超研磨工具の性能を効果的に最適 化することができる。 研磨材の１０％未満が実際の作業で消費されると推定される。残りの大部分は これらの工具の使用効率が低いため役立たない。この低効率の種々の原因のなか で、主因は、あらゆる研磨材を所望の位置に配置できないことである。本発明の 目的は、革新的改良により研磨粒の無秩序な配置を排除することによって、この 欠点を克服することである。その結果はあらゆる研磨粒を所望の位置に明確に植 え付け、最大利用をもたらす研磨工具が製造される。こうして研磨工具の性能を 最適化することができる。 研磨粒の分布を均一にし、またはその工具の特定の用途に合わせて研磨粒を分 布させることによって、作業負荷は各粒に均一に分布し得る。その結果、上記研 磨工具はより速やかに切断を行い、その作業寿命はかなりの時間延長する。その 上、余分を排除することによって、必要な研磨材はより少なくなり、それによっ て工具製造費は減少する。その上、ダイアモンドまたは立方窒化ホウ素の分布を コントロールできるならば、これらを用いる研磨工具は可能な限り最も効率的な 摩耗プロフィルをもたらすように製造することができる。 本発明は、研磨粒分布をコントロールして、均質な粒配置をもたらし、または 工具の特殊の摩耗特性に合うように粒が配置された工具を製造する方法を提供す ることによって、これらの問題を解決し、上記の利点を与えるものである。ダイ アモンド粒の配置をコントロールできるから、早過ぎる表面摩耗部分を形成せず に、研磨表面を比較的均一に摩耗させるパターンに粒を配置することができる。 各粒はより完全に利用されるため、バックアップのための余分の粒の必要がない 。そのため、研磨工具の製造コストは、使用する超研磨 材の全体的量の減少によって、軽減し得る。例えば超研磨材（ダイアモンドまた は立方窒化ホウ素）のコストは非常に高く、上記工具の総製造費の約半分を占め ることもある。分布をコントロールし、実質的に低濃度の研磨材が使用されてい る超研磨工具の性能を維持することによって、高価な研磨材の使用の減少による 著しいコスト削減が実現できる。 発明の概要 本発明の目的は、超研磨粒の分布をコントロールし、工具形成のために用いる 超研磨粒の量の増加を必要とせずに、改良された切断、研削などの特性を提供す る超研磨工具を製造する方法を提供することである。 本発明のまた別の目的は、超研磨粒の分布がコントロールされ、研磨表面のよ り均一な摩耗を促進し、それによって前記工具の有効寿命を延長する上記のよう な方法を提供することである。 本発明のもう一つの目的は、工具の使用目的である作業の実施のために、必要 最小量の超研磨材を工具に配置し、それによって上記工具の製造費を軽減するこ とである。 本発明の上記のおよびその他の目的は超研磨表面を形成する新規の方法を利用 することによって達せられる。ダイアモンドまたは立方窒化ホウ素粒の分布は常 に複雑な三次元的問題とみなされるが、本発明は超研磨材の分布を、処理並びに コントロールしやすく、高度の精度で反復できるように実質的二次元プロセスに する。 より詳細に述べるならば、マトリックス体における研磨粒の所望の分布は、研 磨粒のコントロールし、前もってセットしたパターン を含むマトリックス材の多層を集めることによって得られる。各層は、結合マト リックス層に所定のパターンで超研磨粒を配置することによって形成される。超 研磨材含浸部分を形成するように集められた各層は、同じ分布パターンおよび分 布濃度でもよいし、分布パターンおよび／または濃度が層ごとに変わっていても よい。 本発明は一つの局面において、各層は、マトリックス材の一層が前駆体として 用いられるように配置することによって集められる。超研磨粒を所望のパターン でマトリックス材に配置する。ダイアモンド粒をマトリックス材層に所定のパタ ーンで植え込んだ後、所望数の層が形成されるまでそのプロセスを繰り返す。こ れらの層はその後所望の三次元体を形成するように組み立てられる。その後、ダ イアモンド工具を固結して（例えば前記のように焼結または浸透により）最終製 品を形成する。 三次元の問題を、多層の使用により二次元的に解決にすることによって、本発 明は工具本体に所望のダイアモンド分布パターンを形成することができるだけで なく、同一工具本体の異なる部分のダイアモンド濃度を操作できる柔軟性も提供 できる。こうして、例えばダイアモンド粒を或る層では他の層より緻密な濃度で 配置することができ、より大きいダイアモンド濃度を有する層を、このような方 法で構成された三次元構造内に配置し、多くの先行技術の研磨工具で一般的に見 られる不均一な摩耗パターンを阻止することができる。 本発明はもう一つの局面において、各超研磨層がまず最初に結合マトリックス の薄い層を形成することによって生成される。次いで鋳型が上記結合マトリック ス上に置かれる。その鋳型には、特定サイズの超研磨粒を受け入れるような大き さの多数の孔が各孔には一 つの粒が置かれるように形成されている。超研磨粒がそれらの孔を埋めたとき、 それに圧力をかけるか、さもなくばその他の方法で結合マトリックス中に移動さ せる。鋳型のおかげで、結合マトリックスに入る超研磨粒は所定のパターンで配 置される。このような複数の超研磨層はその後接着され、ろう付けまたは若干の その他のプロセスによって工具に取り付けられ、その工具の三次元超研磨性切断 または研削部材となる。 本発明のもう一つの面によると、超研磨粒が配置されるパターンは、均一でも よく、または特殊の切断能力を有する超研磨部材を提供するように計算すること もできる。例えば、超研磨粒は濃度を変えて配置され、不均一な摩耗パターンを 代償することができる。こうして、のこの切断端のダイアモンド分布は、中心部 分（これは一般に摩耗しにくい）におけるよりも先端および先端の両側にダイア モンド粒がより多く分布する。同様に、超研磨粒の大きさもコントロールされ、 特定の目的に合わせて加工工具のチッピングを避けるように作られた、切断面、 研削面等を提供する。 図面の簡単な説明 本発明の上記のおよびその他の目的、特徴および利点は、添付の図面と関連づ けて示される以下に詳述される説明を考慮することによって明らかになる。 図１Ａは、三次元の超研磨部材を形成するように互いに隣接して置かれた真っ すぐな縦方向の複数の層によって形成された超研磨工具の一部である。 図１Ｂは、図１Ａに示す工具部分の考えられる一形態の断面図を 示す。ここではマトリックス材と相対的に大きい超研磨材とから形成される層が 、より小さい粒およびより高濃度の研磨材を有する２層のマトリックス材間にサ ンドイッチにされている。 図２Ａは、互いに接着して三次元超研磨部材を形成する複数の弓形、縦方向の 層によって形成される超研磨工具の部分を示す。 図２Ｂは、図２Ａに示される部分とともに用いることができる多数の層状マト リックス材の横断面を示す。 図３は、例えば三次元超研磨部材の前方切断端により濃密な濃度で研磨材を配 置した形の、横方向層を有する切断工具部分のまた別のレイアウトである。 図４は、三次元超研磨部材において、水平層の工具上部表面の方に向かって段 階的に研磨材密度が高くなるように研磨材が分布する部分のもう一つのレイアウ トである。 図５Ａ〜図５Ｄは、層内における超研磨材の配置がコントロールされる、層形 成法の一つを示す。 図６Ａ〜図６Ｃは、コントロールされた超研磨材配置を有する１層以上の層を 形成する別の方法を示す。 詳細な説明 本発明の様々な要素に参照番号が与えられる図面を参照し、当業者は本発明に ついて製造し、使用するために本発明が議論される。以下の記載は本発明の原理 の一例であり、係属発明の範囲を狭めるものではない。 図1Ａは超研磨工具からの一般的に提示された研磨部10の斜視図である(その他 の部分は図示されない)。その研磨部は複数の層14、 16、18で形成され、円20で示される超研磨粒子が埋め込まれて（impregnated） いる。複数の層14、16、18は直線状の縦方向の列となって相互に隣り合って配置 され、層は３次元超研磨部10を形成する。 以下にさらに詳細に説明する様に、研磨部10を複数の薄い層で形成することに より、超研磨粒子の分布を極めてよく制御することができる。各層内で超研磨粒 子の分布を制御し、次いで層を組み立てることにより、超研磨粒子の分布が各方 向に制御された３次元研磨部を形成することができる。これにより、切削、鋸引 き、磨きなどのいづれの場合でも同様な使用に特に適合した研磨部を作成するこ とができる。研磨部10内の超研磨粒子の分布と濃度を調節することにより、実際 の作業条件で工具の性能をさらに精密に制御することができる。 例えば、岩（例えばグラナイト(granite)）を切るためにダイアモンド鋸刃を 使用する場合、ダイアモンド鋸刃研磨部の両面は中心より多くの材料を切削して いる。摩耗が不均一である結果、鋸刃研磨部の断面は中心が両端に対して膨らん だ凸型になる。この形状は鋸刃の切削速度を典型的に遅くする。その上、突き出 した外形のため鋸刃は切削溝を横にそらせる。直線状の切削路を保つためには、 研磨部の両面を強化するために、そこにより多くの超研磨粒子を埋め込んだ「サ ンドイッチダイアモンド研磨部」とすることが望ましい場合がある。通常の方法 でダイアモンド砂を金属粉末と混合して、この様な「サンドイッチ研磨部」を製 作することは困難であるが、最初にダイアモンド粒子を所定のパターンで層状金 属マトリックスに植え込み、次いでこれらの層を一緒にまとめてサンドイッチ研 磨 部を作成することにより、容易に達成される。 本発明によれば、側面部の早期摩耗を防止するように切削研磨部を製作するこ とが可能で、それにより切削研磨部の使用寿命を延ばすことができる。特に図1 Ｂを参照すると、図1Ａの切削研磨部10の断面図が示される。先行技術の切削研 磨部と異なり、切削研磨部10は例えばそれぞれ３層14、16、18で形成される。中 間層16は第一サイズ（典型的には40／50Ｕ.Ｓ.メッシュ）で第一濃度（例えば20 ）の複数の超研磨粒子20aを有している。それに対し外層14、18は第一サイズよ り小さい第二サイズ（典型的には50／60メッシュ）で、中間層に存在するよりは 大きい第二濃度（例えば23）複数の超研磨粒子20bを有している。粒径が小さい ほど超研磨粒子20bはより密に分布し、コンクリート、岩、アスファルトを切る 場合の摩耗抵抗性がより大きくなる。外層14、18は摩耗耐性が高いので、切削研 磨部10では従来の工具では伝統的に生じた様な凸型の外部表面が生成しにくい。 より平面の切削面、さらに凹型の切削面を維持することにより、切削研磨部は直 線状の切削路を保つと同時に使用寿命が長くなる。さらに、鋸の側面上により小 さな砂を使用すると、切削面の仕上げはより滑らかになる。さらに、工作物の欠 けを避けることができる。 ダイアモンドまたは立方窒化ホウ素を配置した多層マトリックスを使用する他 の利点は、層を切削、穿孔、研磨等用の他の所望の形状に容易に形成することが できることである。例えば、図2Ａにおいて30で一般的に示されるものは、相互 に結合して３次元の工具部材を形成する複数（例えば３枚）の弓型で縦長の層で 作成された超研磨工具の鋸研磨部の斜視図である。この例では、研磨部30は それぞれ弓型である第一、第二および第三層34、36、38で作成される。３層を貼 り合せると弓形研磨部30ができあがる。もちろん、この様な研磨部は非直線状の 切削工具（例えば円形の鋸刃）、および非直線状の超研磨部が望ましい他の型の 工具に使用し得る。層34、36、38は最初は相互に独立に形成されるので、所定の 形に合わせることがより容易であり、層内に配置した超研磨粒子20を所定の位置 に保持しつつ形を整えることも可能である。 各層は、典型的にはダイアモンドまたは立方窒化ホウ素である複数の超研磨粒 子20が埋め込まれている(impregnated)。各層は実質的に２次元単位で形成され ているため(即ち、マトリックスの厚さは通常、粒子の直径の２倍を越えない)、 超研磨粒子の配置をより正確に制御することができる。上記記載の通り、先行技 術では無秩序に配置しているため、超研磨粒子を有効に利用していないことが多 かった。しかしながら、本発明では分布を制御しているため、間隔が詰まりすぎ る、または開きすぎることを防止するために設計した均等な分布、または研磨部 の異なった部分が異なった粒径と濃度を持つ様に制御された分布が可能になり、 伝統的な摩耗パターンの防止に適している。 図2Ｂを参照すると、研磨部30の複数の層34、36、38の断面図が示されている 。もちろん、研磨部には図1Ａまたは図2Ａに示される超研磨粒子を使用すること ができる。図1Ｂの実施態様態様と異なり、各層は同じ粒径と濃度の超研磨粒子2 0を備えている。しかしながら、間隔が実質的に均等であるので、超研磨粒子間 に間隔の開きすぎ、または詰まりすぎがなく、無秩序に配置された粒子を有する 先行技術の研磨部より研磨部30は均等に摩耗する。より均等に 摩耗することにより、研磨部30の早期破損が防止され、従って消費される超研磨 材の量を最小にして工具の使用寿命を延長する。 図３は本発明の知見に従って製作した研磨部50の他の可能な実施態様を示す。 ダイアモンド研磨部の層状構造は、横方向または水平方向に配列することもでき る。従って、図３の研磨部50は複数の横方向の層で形成されている。56で示され る第一の複数層は超研磨粒子の第一濃度を有する(オフセットパターン内に分布 する超研磨粒子20を含む４層で表される)。58で示される第二の複数層は、第一 濃度より小さい第二濃度を有する(超研磨粒子２０のオフセットパターンを有す る９層で表される)。 多くの切削工具は、切削研磨部50が切削の主要作業を行い、切削する加工片と 接触する場合、衝撃のほとんどを受けるリードエッジを有している。例えば、円 形の鋸刃は通常複数の歯を有し(鋸研磨部)、各歯は切削力を受けるリードエッジ を有する。リードエッジは切削の重要な部分を実行するので、歯の回転追随部よ り摩耗し易い。しかしながら、先行技術により作成した場合、歯には同じような 濃度の研磨粒子が配置されている。時間経過と共にリードエッジは相当摩耗する が、追随層58の摩耗は最小のままである。そのため、鋸歯の研磨材はリードエッ ジから剥がれ落ち、追随端には相当量が残る。従って、刃を廃棄する場合、かな りの量の研磨材が無駄になる。 図３の実施態様はこの様な問題を特に克服する様に設計されている。遠位回転 研磨部より高い割合で超研磨粒子20をリードエッジの近くに置くことにより、層 56、58は切削研磨部50を横切って実質的に均等な摩耗を受けるようになっている 。従って、リードエッ ジがその使用寿命の最後に達するまでに、切削研磨部50の他の部分も摩耗し尽く す。この様に超研磨粒子20の分布を制御することにより、高価な材料の使用量を 減らし、性能を損なわず切削研磨部50の製作費を下げることができる。さらに、 より均等に摩耗させることにより、切削研磨部50はその使用寿命を終える直前ま でその切削速度を維持することが可能になる。 図４に示す研磨部のまた別の実施態様では、水平な層で工具の上層に向かって 次第に密度が高くなる研磨材分布を有する３次元超研磨部材が形成される。工具 の摩耗に従って切削速度が低下することは、しばしば見られる。従って、超研磨 粒子の濃度を低くすることにより、工具は機械の出力を一定にして現在の切削速 度を維持することができる。従って、図３の実施態様にあるように、超研磨粒子 20の分布を制御することにより、改良された研磨部70を形成し、同時に必要のな い超研磨粒子を節減することにより研磨工具のコストを下げることができる。 本発明の所定の実験と知見により、当業者はその性能（切削、穿孔、磨砕等） を最大にする様に切削、穿孔、研磨、みがき、その他の型の研磨部であって長い 使用寿命にわたって常時使用しうるものを特に製作することができ、同時に工具 を作成するために用いられる高価な研磨材の量を減らすことができる。 図5Ａから5Ｄを参照すると、本発明の原理による層の作成方法が示される。そ の方法の第一工程は、超研磨粒子20を結合するマトリックス材104のシート100を 作成することである。マトリックス材104のシート100は上記の通常の金属粉末か 、今後見い出されるべき結合剤で作成することができる。 マトリックス粉末をシート100とする方法は様々である。例えば、最初に粉末 を適当な結合剤(典型的には有機結合剤)、および結合剤を溶解する溶剤と混合す る。混合物をブレンドして適切な粘度を有するスラリーを作成する。処理中に粉 末が凝集することを防止するため、適当な濡れ剤（例えばメンヘーデン油(menha den oil)、リン酸エステル）も添加されてもよい。次にスラリーをプラスチック テープ上に注ぎ、ブレードまたはレベリング器具の下を通す。ブレードとテープ の間の間隔を調節して、スラリーを適切な厚さのシートに成形する。テープキャ スティング法は粉末材料から薄いシートを作成する公知の方法であり、本発明の 方法でも良く機能する。 別法では、粉末を適当な結合剤およびその溶剤と混合し、変形可能なケーキを 作成する。次にケーキをスリット開口部を有する鋳型から押し出す。開口部の間 隙が押し出しプレートの厚さを決める。また別法では、材料を調節可能な間隙を 有する２個のローラー間で圧延し、適正な厚さのシートを作成する。 シートを次の処理のために柔軟に作成することが望ましい(例えば彎曲部を有 する工具上に曲げる)。従って、適当な有機可塑剤を加えて所望の特性を得るこ ともできる。 粉末加工（金属、プラスチック、またはセラミック）用の有機試薬を使用する ことは、教科書に記載され、当業者に公知である。典型的な結合剤にはポリビニ ルアルコール(ＰＶＡ)、ポリビニルブチラール(ＰＶＢ)、ポリエチレングリコー ル(ＰＥＧ)、パラフィン、フェノール樹脂、ワックスエマルジョン、アクリル樹 脂等が含まれる。典型的な結合剤溶剤にはメタノール、エタノール、アセトン、 トリクロロエチレン、トルエン等が含まれる。典型的な可塑剤はポリエ チレングリコール、シュウ酸ジエチル、ジヒドロアビエチン酸トリエチレングリ コール、グリセリン、フタル酸オクチルがある。この様にして導入する有機試薬 は、金属層の製作を容易にするためのものである。それらの試薬は金属粉末を固 結する前に除去しなければならない。結合剤除去工程（例えば雰囲気を制御して 炉の中で加熱する）は当業者に公知である。 マトリックス材料104のシート100が出来上がると、シートの上にテンプレート 110を重ねる。テンプレート110は１個の研磨粒子20より大きいが、２個の研磨粒 子より小さい開口部114を有し、そのため研磨材の１個の粒子をそれぞれ特定の 場所に配置することができる。 この例では、テンプレートの厚さは平均研磨粒子20の高さの１／３から２／３ であることが好ましい。しかしながら、研磨粒子を所定に位置に置くために適当 に調節できるならば、他の厚さも用いることができる。 テンプレート110を適切に置いた後、各開口部が１個の研磨粒子を受け取る様 に研磨粒子20の層をテンプレートの上に広げる。テンプレート110の開口部114中 に落ち込まない粒子を基板を傾ける、テンプレートを箒で掃く、または他の類似 の方法で除去する。 図5Ｂに示す様に、テンプレート110の開口部114にある粒子20の上に、スチー ル板等の平板120を重ねる。平板120は、研磨粒子を少なくとも部分的にマトリッ クス材料104の柔軟なシート100中に押し込み、粒子を固定する。 テンプレート110を取り去った後、図5Ｃに示す様に研磨粒子120をマトリック ス材料104のシート100中にしっかりと押し込むため、 平板120を再度使用する。平板120が好ましいが、研磨粒子が同じ高さで金属シー ト100の上に突出していることが望ましい場合があることを、当業者は理解し得 ると思われる。また、研磨粒子20のいくつかは、他の研磨粒子よりシート100か ら外へ出ている方が良い場合もある。この様な場合、研磨粒子のいくつかを他の 粒子より深くシート100の中へ固定するために、盛り上がった、または他の形の 表面を用いることができる。 必要あれば、図5Ａから5Ｃに示される工程をマトリックス材料104のシート100 の反対側の面にも繰り返し(図5Ｃに示す様に)、ある所定の所望するパターンで 層中に分布する研磨粒子20を有する埋め込み層を形成することができる。典型的 にはこの工程を数回繰り返し、研磨粒子20が埋め込まれた多重薄層またはシート 100を得る。もちろん、各シート100は研磨粒子に関して同じ分布パターンを有し ている必要はなく、また研磨粒子の濃度が同じである必要もない。 研磨材埋め込みシート100は次に任意の所望のサイズおよび形に切り出される 。次いでシート100を組み立てて研磨工具、または適当な場合には工具本体を作 成する。典型的には、シート100の組み立てはプレスによる冷間圧縮等の公知の 方法で行われる。この様にして形成した“未処理”物を、以下の例で説明する焼 結または浸潤等の通常の方法で固結し、工具最終製品を製作する。 図5Ａから5Ｄに記載した方法が多くの用途で好ましいが、研磨粒子がマトリッ クス材料のシート100から外向きに突き出していることが望ましい場合もある。 例えば、ある工具では研磨材の１層のみしかない。このことは、図5Ａおよび5Ｂ に示す工程を行う場合はテ ンプレート110を単に所定の位置に置き、テンプレートを取り去った後は粒子20 をそれ以上マトリックス材料中に押し込まないことで実行される。 別法では、図6Ａから6Ｃは図5Ａから5Ｄで説明した方法の別法の側面図を示す 。図6Ａから6Ｃのマトリックス材料のシート130は、超研磨粒子20の高さより薄 い。従ってこの方法では、粒子がシート130中に押し込まれる場合、粒子20はマ トリックス材料134の上に突出することになる。 本発明は３次元研磨工具の製作を意図するものであるが、本発明に含まれる知 見は２次元工具にも容易に応用することができる。例えば、米国特許第3,894,67 3号および4,108,576号には、ダイアモンド粒子の単一層を含むろう付けダイアモ ンド工具が記載されている。これらの粒子はクロム含有合金により工具の胴上に ろう付けされている。この様なダイアモンド工具は、非鉄金属材料（例えば石ま たはガラス）の切削・研磨用として広く市販されている(例えばアブラシブ・テ クノロジー（Abrasive Technology）社、Ｕ.Ｓ.Ａ)。 しかしながら、これらの工具上のダイアモンド粒子の分布は典型的には無秩序 で均一でない。図5Ａから6Ｃに図示する方法をこの様な工具に応用し、ダイアモ ンドの分布を容易に改良することができる。この場合、本発明の方法は、上記特 許に記載される従来の技術よりいくつかの利点がある。例えば、ダイアモンド粒 子の分布を所望のパターンにすることにより、切削の負荷を全てのダイアモンド 粒子に均等に分配することができる。その結果、工具はより速く切削し、より寿 命が長くなる。 均一な厚さのろう付け層を設けることにより、効率かさらに良く なる。この均一性により、ダイアモンドがよりよく保持され、切削屑の除去がよ り容易になる。その上、各ダイアモンド粒子を切削に十分に利用することにより 、ダイアモンドの濃度を下げることができる。既に述べたように、ダイアモンド の費用はダイアモンド工具の全製作費のほぼ半分になる。従って、本発明を実施 することにより、製作費をかなり低減することができる。 テンプレート130における開口部の間隔が均一である必要がないが、その原理 が図6Ａから6Ｃに示される。むしろ、間隔が様々であることにより、マトリック ス材料134のシート130の様々な部分で積極的に濃度が異なる様になる。同様に、 開口部138の寸法と、ダイアモンド粒子を開口部中に置く順番を制御することに より、異なったサイズの粒子を有する単一層が得られる。 工具の効率を良くし、製作費を低減する可能性に加え、本発明はまた薄刃工具 を製作し易い方法を提供する。例えば、電子工業は、ますます大きいシリコンウ エファーを要求している(現在では直径12インチ)。従って、少ない切削ロスでシ リコン結晶を切り出すためのより薄い鋸刃、およびより狭い区切りでシリコンチ ップに溝を掘るためのより薄いダイスホイールが要望されている。 本発明以前は、均等に分布したダイアモンド粒子を含む非常に薄い工具を製作 することは極めて困難であった。本発明はこの様な工具を製作する別法を提供す る。例えば、ダイアモンドのミクロン粉末、金属粉末ブレンド（例えば青銅とコ バルト）および適当な結合剤を混合することにより、材料を0.1ｍｍより薄く圧 延することができる。この薄いシートを焼成し工具に搭載することにより、薄い ダイシングホイールを製作することができる。 上記の別法では、上記の制御された分布および多層超研磨材配置の利点は、テ ンプレートを用いずに達成されることが、本発明により見出されている。特に、 研磨粒子をマトリックス粉末と共に混ぜ込み、層状シートの成分とすることがで きる。この場合、研磨粒子の分布はまだ若干無秩序である。そうであっても、そ の分布は従来の研磨体より均一である。発明の背景の部で説明した研磨粒子とマ トリックス粉末の分離は、３次元体におけるよりも実質的に２次元シートにおけ る方がはなはだしくない。変形法（例えばローリング）で製作したシートでは、 特にそうである。この場合、研磨粒子はローラーのせん断効果によりマトリック ス中により広げられる。 本発明は研磨工具の製作に関係しない他の用途にも応用し得る。例えば、ダイ アモンド粒子を植え込んだグラファイトまたは金属シートを、高温高圧下のダイ アモンドの成長の種結晶として使用できる。工業用ダイアモンドは典型的にはグ ラファイトと金属触媒（例えばFe、Co、またはNi合金）の交互層を高圧で圧縮し 、触媒の融点より高い温度で加熱して生産される。ダイアモンドはこれらの層の 界面に無秩序に核を生成する。生成したダイアモンド結晶の品質はしばしば、無 秩序に分布した成長結晶の侵入により影響される。従って、ダイアモンド合成の 収率とコストは、核の分布を均一にすることで改善される。本発明は、種ダイア モンドの所定のパターンを有するグラファイトまたはダイアモンドまたは金属触 媒の層を提供する。これらの層の製作中に有機結合剤を導入した場合、加圧工程 に持ち込む前に炉の中で加熱することにより除去することができる。 例１ 40／50メッシュのダイアモンド砂(ド・ビーア（De Beers）社製ＳＤＡ-85')を 金属粉末と混合し、ダイアモンド濃度20(全容積の5％)の混合物を作成した。マ トリックス粉末には５種の異なった比率のコバルト（粒径約1.5マイクロメータ ー）と青銅（粒径約20マイクロメーター）を用いた。アクリル樹脂結合剤を混合 物に加え(8重量％)、ブレンドしてケーキを作成した。次にケーキを２個のステ ンレススチール製ローラーの間で圧延し、厚さ１ｍｍのシートを作成した。これ らのシートを長さ40ｍｍ、幅15ｍｍの鋸研磨部の形に切り出した。この研磨部を ３枚づつ組み立て、通常のダイアモンド鋸研磨部を製作するために典型的なグラ ファイト鋳型に入れた。組み立てた研磨部を圧縮し、グラファイト鋳型に電流を 流して加熱した。３分間焼結後、研磨部を空孔度1％以下で９ｍｍの高さに固結 させた。各組成につき24個の研磨部を製造した。それらを直径14インチの円形鋸 上にろう付けした。これらの５枚の刃をグラナイトの切削に使用し、従来の方法 で製作したより高いダイアモンド濃度（例えば23）を有する刃と同等か、または より優れた性能を示すことを見出した。摩耗した研磨部を顕微鏡で観察すると、 ダイアモンド粒子は層状のマトリックス中には植え込まれていないが、伝統的な 方法で作成した研磨部より均一に分布していることが分かった。層状マトリック ス中の粒子の分離は、従来の研磨部の厚い本体中のよりかなり少なかった。 例２ 例１と同じ方法に従ったが、各研磨部は８枚のより薄い層（0.4 ｍｍ）を有している。ダイアモンド濃度を15に減らし、図5Ａから5Ｄに図示する 様に粒子を植え込んだ。ダイアモンドの分布はより改善された。その結果、これ らの刃の性能は、ダイアモンド濃度20である従来の方法により製作した刃と同等 か、またはより優れていた。 例３ 約100メッシュの鉄粉をウオール・カルモニー（Wall Colmony）社製のＳ-結合 剤と混合しケーキとした。ケーキを圧延し厚さ0.4ｍｍのシートを作成した。40 ／50メッシュのダイアモンド砂をこれらのシートに植え込み、濃度を15とした。 これらのダイアモンド含有シートを、長さ40ｍｍ、幅９ｍｍの鋸部の形に切り出 した。この様な切削部８枚を1グループとして組み立て、グラファイト鋳型に入 れた。鋳型中では24グループを水平に置き、別の24グループを垂直に置いた。ニ クロブレーズ（Nicrobraz）ＬＭ粉末（−140メッシュ；ウオール・カルモニー社 製）をこれらの切削部分の上に加えた。これらの試料を真空炉中（10^-5トール） で1050℃に、水平に置いた研磨部分については20分間、垂直に置いた研磨部分に ついては30分間、加熱した。溶融したＬＭ合金（溶融点1000℃のNi-Cr-B-Si）を これらの切削部中に浸潤させ、空洞を埋めた。これらの切削部上の過剰のろうを 電極放電ですり潰した。製作した24枚の研磨部それぞれを14インチ（直径）円形 鋸刃の上にろう付けした。これらの刃はグラナイトの切削に使用され、従来の鋸 刃よりかなり改良されていることが分かった。 例４ ニクロブレーズＬＭ粉末をアクリル結合剤と混合し、圧延して約0.25ｍｍの層 を作成した。ジェネラル・エレクトリック（General Electric）社製の40／50メ ッシュＭＢＳ-960ダイアモンド砂を図５に図示する方法にしたがってこれらの金 属層中に植え込んだ。これらのダイアモンド植え込み金属層を適当な長さに切断 し、2000ビーズ（パール）のワイヤーソーの回りを包んだ。ビーズは３から５度 のテーパー角を有することが好ましい。これらのビーズ（直径10ｍｍ、長さ10ｍ ｍ）を２つのグループに分けた。１つのグループはビーズ当たり280個の結晶（ 約0.2カラット）を含み、他のグループは400個の結晶（約0.3カラット）を含ん でいる。これらのビーズを真空炉中で1000℃に８分間加熱した。これらのビーズ を数個のワイヤーソーに取り付け、大理石、セルペンタイン(serpentine)、グラ ナイトの切削に使用した。これらのビーズの性能は従来のビーズより優れている ことが分かった。後者のビーズは典型的にはホットプレスまたは電気メッキで製 作されている。従来のビーズはビーズ当たりはるかに大量のダイアモンド（１カ ラットまで）を含有すると思われる。 例５ 例４と同じ方法であるが、他の製品、例えば円形鋸、薄壁コアビット、曲面グ ラインダーに応用された。これらの製品はそれぞれ、同程度、またはより高い超 研磨材濃度を有する従来の電気鍍金ダイアモンド工具より優れた性能を示した。 上記説明および例は単に本発明の潜在的な用途のいくつかを示すものである。 当業者は、本発明が広い用途と応用を有することを理解し得ると思われる本明細 書に記載した以外の本発明の数多くの実施態様と適用例、および変法、変更、お よび均等な修正は、本発明の範囲の対象から逸脱せず、本発明で明白であり、本 発明およびその前記説明により示唆され得ると思われる。従って、本発明はその 好ましい実施態様との関連で本明細書中で記述されてきたが、この開示は単に本 発明を図示し説明するためのものであり、本発明の完全かつ可能な開示を単に提 供する目的で行われたものである。上記開示は本発明に制約される、もしくは他 の実施態様、適用、変法、変更および等価な構成を何ら排除することを意図する ものではなく、本発明は添付した請求の範囲およびそれの均等な物にのみ制約さ れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．研磨材埋込部を有する研磨工具であって、 研磨材粒子を結合するための配置されたマトリクス材と、所定のパターンでそ のマトリクス材に分布される多数の研磨粒とを含む研磨工具。 ２．前記研磨粒は本質的に、ダイヤモンド、立方窒化ホウ素、アルミナ及び炭 素ケイ素からなる群から選ばれるものである請求項１に記載の研磨工具。 ３．前記研磨材埋込部は多層のマトリクス材層からなり、各マトリクス材層に 研磨粒を埋込み、マトリクス材層同士が隣接しているように配置される請求項１ に記載の研磨工具。 ４．多層の前記マトリクス材層において、ある層中の研磨粒のサイズは少なく とも１層の他層の研磨粒のサイズより大きい請求項３に記載の研磨工具。 ５．多層の前記マトリクス材層は少なくとも１つの外層及び少なくとも１つの 内層を有し、その内層に埋込んだ研磨粒のサイズは外層に埋込んだ研磨粒のサイ ズより大きい請求項４に記載の研磨工具。 ６．前記研磨材埋込部は２層の外層及びそれら外層の間に配置される少なくと も１層の内層からなり、外層及び少なくとも１層の内層はその中に配置された研 磨粒を有し、前記内層に配置させた研磨粒のサイズは外層に配置させた研磨粒の サイズより大きい請求項５の研磨工具。 ７．多層の前記マトリクス材層において、少なくとも１つの層中の研磨粒の濃 度は他層に含浸させた研磨粒の濃度より大きい請求項 ３に記載の研磨工具。 ８．多層の前記マトリクス材層は少なくとも１つの外層及び少なくとも１つの 内層を有し、その外層は研磨粒の濃度が内層に含浸させた研磨粒の濃度より大き い請求項７に記載の研磨工具。 ９．前記研磨部は２層の外層及びそれら外層の間に配置される少なくとも１層 の内層からなり、外層及び少なくとも１層の内層はその中に配置された研磨粒を 有し、前記外層に配置された研磨粒の濃度は内層に配置された研磨粒の濃度より 大きい請求項８の研磨工具。 １０．多層の前記マトリクス材層は、第１研磨粒濃度を有する少なくとも１層 の第１層と、濃度が前記第１研磨粒濃度より低い第２研磨粒濃度を有する少なく とも１層の第２層と、濃度が前記第２研磨粒濃度より低い第３研磨粒濃度を有す る少なくとも１層の第３層とを含む請求項７に記載の研磨工具。 １１．前記研磨材埋込部は切断すべき面と最初に衝突するように配列した前縁 を有し、該研磨部は多層構造であり、その前縁の付近に位置する層における研磨 粒の濃度はその前縁から遠い層における研磨粒の濃度より高い請求項７に記載の 研磨工具。 １２．前記研磨粒は均一に前記研磨部に配置される請求項１に記載の研磨工具 。 １３．前記研磨粒は均一に研磨工具全体に配置される請求項１に記載の研磨工 具。 １４．前記研磨工具全体に研磨粒が配置され、その研磨工具は配置された研磨 粒濃度が高い外側部を含む請求項１に記載の研磨工具。 １５．前記研磨部はその中に衝突面が形成され、その衝突面の付近に研磨粒が 濃度を高くして配置される請求項１に記載の研磨工具。 １６．前記研磨部は複数の二次元層を合わせて組立てて形成される三次元構造 のものである請求項１に記載の研磨工具。 １７．研磨粒を保持するためのマトリクス材から形成される多層のマトリクス 材層と、そのマトリクス材層に配置される研磨粒とを含み、 夫々の前記マトリクス材層同士を密着させて三次元の研磨部に構成させる研磨 工具。 １８．少なくとも１つの前記マトリクス材層の厚みが１ｍｍ以下である請求項 １７に記載の研磨工具。 １９．前記マトリクス材層同士がろう付け法、焼結法及び溶浸法からなる群か ら選ばれる１つの手段で固結されている請求項１７に記載の研磨工具。 ２０．前記研磨粒は所定のパターンで前記マトリクス材層に配置される請求項 １７に記載の研磨工具。 ２１．前記研磨粒は均一的に少なくとも１つの前記マトリクス材層に配置され る請求項２０に記載の研磨工具。 ２２．少なくとも１層の研磨粒が配置されるマトリクス材層を有し、そのマト リクス材層の厚みが１ｍｍ未満であり、そのマトリクス材層は、研磨粒の配置均 一性を向上させるためにローラー同士の間に前記マトリクス材及び研磨粒を通過 させ圧延してなるものである研磨工具。 ２３．（ａ）研磨粒を結合するために配置したマトリクス材のシートを形成す る工程と、 （ｂ）多数の研磨粒を所定のパターンでそのマトリクス材シートに配置する工 程と を含む研磨工具本体の製造方法。 ２４．より詳しくは、多数の研磨粒の配置前に、研磨粒が通過できる開孔部が 多数に形成されるテンプレートを、研磨粒の配設が、開孔部の位置によってコン トロールされ、それによって、開孔部の位置に対して、研磨粒の配設を選択的に 制限するように前記マトリクス材シートに配置する請求項２３に記載の研磨工具 の本体の製造方法。 ２５．前記テンプレートは篩板から形成される請求項２４に記載の研磨工具の 本体の製造方法。 ２６．前記テンプレートは多数の開孔部が形成されるプレートであり、且つ前 記多数の開孔部が所定のパターンで形成される請求項２４に記載の研磨工具の本 体の製造方法。 ２７．各前記開孔部の孔径はその開孔部に配置される研磨粒の粒径より大きい と共にその研磨粒の粒径の二倍未満である請求項２６に記載の研磨工具のボディ ーの製造方法。 ２８．前記マトリクス材シートはテープ・キャスト法で形成される請求項２３ に記載の研磨工具の本体の製造方法。 ２９．前記マトリクス材シートは圧延法で形成される請求項２３に記載の研磨 工具のボディーの製造方法。 ３０．前記マトリクス材シートは押出法で形成される請求項２３に記載の研磨 工具の本体の製造方法。 ３１．前記マトリクス材シートはより詳細には、研磨粒を配置した多層のマト リクス材層からなると共に、夫々のマトリクス材層同士が密着し三次元構造の研 磨部を構成する請求項２３に記載の研磨工具の本体の製造方法。 ３２．（ａ）マトリクス材と研磨粒との混合物からなる層を形成する工程と、 （ｂ）その層を厚みが１ｍｍ以下になるように圧延する工程と を含む研磨材の分布を改良した研磨材埋込みマトリクス材層の製造方法。 ３３．（ａ）少なくとも１層の触媒層を形成する工程と、 （ｂ）多数のダイヤモンド粒を所定のパターンでその触媒中に植込む工程と を含むダイヤモンド合成用触媒層の製造方法。 ３４．前記ダイヤモンド粒の植込み工程前に、前記触媒中に有機バインダーを 配置し、又、その有機バインダーは触媒及びダイヤモンド粒をプレスする前に加 熱炉の加熱によって取り除かれる請求項３３に記載のダイヤモンド合成用触媒層 の製造方法。 ３５．（ａ）黒鉛層を提供する工程と （ｂ）多数のダイヤモンド粒を所定のパターンでその黒鉛層に植込む工程と を含むダイヤモンド合成用原料物質の製造方法。 ３６．前記研磨材埋込部は少なくとも１層のマトリクス材層から形成される請 求項１に記載の研磨工具。 ３７．少なくとも１層の前記マトリクス材層に研磨粒が含まれる請求項３６に 記載の研磨工具。 ３８．前記研磨工具は研磨粒を含むマトリクス材によって少なくとも一部が包 囲されたワイヤソーである請求項３７に記載の研磨工具。 ３９．前記研磨工具がダイヤモンドが被覆されるダイヤモンド・ ビーズを含むワイヤソーである請求項３８に記載の研磨工具。 ４０．前記ダイヤモンド・ビートが３〜５°のテーパー角を有する請求項３９ に記載の研磨工具。 ４１．前記マトリクス材層同士がろう付け法、焼結法及び溶浸法からなる群か ら選ばれる１つの手段で固結される請求項３６に記載の研磨工具。