精密工学会学術講演会講演論文集

メカノフォトニクス(6)

光ファイバを用いたナノCMM プローブの研究(第3報)

マイクロプローブ球の挙動解析

嚴祥仁, 高谷裕浩, 三好隆志, 林照剛

セッションID: O78
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1201.0

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1970年Ashkinによるマイクロオーダの微粒子の捕捉が成功して以後,集光レーザビームを用いた光捕捉に関する研に関しては光ピンセット技術等の様々な応用技術が開発されている.著者らはこれらの技術を応用し,捕捉した微粒子をCMM(3次元座標測定機)プローブとするナノCMMを開発している.この場合,高アスペクト比の構造体の中では構造体による影が発生して従来のレーザトラッププローブの適用が困難となる.そこで著者らは光ファイバを用いたレーザトラップ技術を応用したナノCMMプローブを提案している.本報ではこれまでの観察光学系を改善して,光ファイバの先端近傍でトラップされた微粒子の挙動を解析する.

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ディンプル·テクスチャの評価(第2報)

干渉計をプローブとしたSPMの開発

神谷和秀, 野村俊, 竹内翔大, 田代発造, 矢澤孝哲

セッションID: O79
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1203.0

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ディンプル·テクスチャの評価では,表面に付加された機能と,ディンプルの形状,表面性状,配置の関係を求める必要がある.ところが,広範囲に加工されたディンプル·テクスチャの形状,表面性状,配置の評価を行うには,一般的なSPMでは点計測であるため,測定時間の点で実用的でない.これまでにディンプルごとに干渉計で,形状と配置を同時に計測する方法を提案した.本報告では,装置を試作したので,装置の評価を行った.

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自公転ミーリング加工工具の位置測定のためのトリガーシステムの開発

神谷和秀, 野村俊, 西川拓斗, 田代発造

セッションID: O80
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1205.0

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高精度なディンプルテクスチャを加工するため自公転ミーリング加工法が提案されている.自公転ミーリング加工工具の位置測定には,回転する工具の刃先を回転に同期して撮影する必要がある.そこで,工具にマーキングをすることでトリガ信号を生成し、工具画像の撮影を行った.しかし,安定した画像の取得が行えず,工具の位置計測に問題が生じた.そこで、本報告では,ツールの回転と撮影画像とを同期させるための新しいトリガシステムの開発を行ったのでその結果について述べる.

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可変焦点レンズと液晶格子を用いたオプティカルセクショニングによる三次元形状計測

水谷康弘, 桑野亮一, 藤田宏夫, 大谷幸利, 梅田倫弘, 吉澤徹

セッションID: O81
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1207.0

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本報告では,新たに開発した液圧駆動による可変焦点レンズを用いて計測範囲を拡大したフォーカス法の提案を行う.この手法は格子パターンを測定物体に投影する投影系と,格子のボケを測定する測定系が基本的に一軸で構成できるため装置が小型化できる特徴がある.可変焦点レンズを用いることでオプティカルセクショニングが可能となる.さらに,光軸方向の変位計測の精度検定および実際の三次元計測を行ったので報告する.

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レーザ加工(1)

レーザー加工プロセスの動的観察とプロセスモニタリング（キーノートスピーチ）

伊藤義郎

セッションID: P02
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1209.0

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レーザー加工における動的な観察、計測のプロセスモニタリングにおける意味と重要性について議論した。動的な観察、計測およびプロセスモニタリングの研究の現状について、精密工学会における発表数を調べ、また、代表的な手法と特長についてまとめた。最後に、いくつかの具体的な研究事例を紹介した。

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ナノ秒レーザ円錐孔アブレーション誘起プラズマの発光計測

中野元博, 細谷明弘, 吉川隆弥, 大谷祐子, 山内良昭, 片岡俊彦

セッションID: P03
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1211.0

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次世代半導体リソグラフィ用EUV光源開発のため、ナノ秒パルスレーザを円錐孔ターゲットに照射することよるアブレーションで中心軸に集束して生成する高密度プラズマからの発光を計測した。円錐孔に対する集光径を変化させて照射し、レーザパワー密度を変化させて生成したプラズマを高速度カメラで可視光観察して、中心軸への集束状態を観測するとともに、EUV光源としての輝度を評価した。

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YAGレーザを用いた微細加工におけるインプロセスモニタリング法の開発

笠島永吉, 栗田恒雄, 服部光郎

セッションID: P04
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1213.0

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加工用のYAGファイバーレーザを直接モニタリング用光源として転用し、加工時にインプロセスでモニタリングを行うシステムを試作した。本システムは、加工時と同じ光源、光路を使って計測するために、光軸のずれ等の誤差がなく、加工可能な形状ならば全て測定可能であるという特徴がある。本システムを用いて、加工物のXY軸およびZ軸方向の位置検出モニタリングを試みたのでその結果を報告する。

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フェムト秒レーザーによる積層薄膜試料の選択的加工の試みと加工プロセスの時間分解観察

安立努, 松本栄一, 鎌田英樹, 伊藤義郎

セッションID: P05
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1215.0

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ナノメートルオーダーの厚みを持つ積層薄膜試料に対し、フェムト秒レーザーによる選択的加工を行い、積層構造の構成により加工閾値·加工範囲に大きな違いがあることを発見した。積層薄膜試料の加工特性を把握し、精密なレーザー加工を実現するために、加工閾値、加工範囲に対する膜厚依存性を調べた。また、レーザー照射後からの試料表面の加工の進展をピコ秒時間分解能で観察する時間分解観察システムを開発し、積層薄膜試料におけるレーザー加工プロセスを観察した。

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レーザ加工(2)

透明試料の内部加工におけるレーザー誘起過渡応力の時間分解観察

手代木秀章, 清水裕輔, 伊藤義郎

セッションID: P07
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1217.0

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高出力·短パルスレーザーを用いて、透明試料の内部にレーザー光を集光した場合に生じる応力とその伝播について、シャドウグラフ法·光弾性法により調べた。試料にはエポキシ樹脂を用い、観察にはNd:YAGレーザーの第2高調波(532nm)をICCDカメラの背光となるProbe光とした、ナノ秒時間分解能を持つイメージングシステムを用いた。

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単結晶シリコン内部へのナノ秒レーザによる加工変質層形成機構の解析

大村悦二, 福世文嗣, 福満憲志, 森田英毅

セッションID: P08
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1219.0

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シリコンにNd:YAGレーザを単結晶内部に集光してパルス照射すると,内部にボイドと多結晶層が形成される.これは,本来なら透過するNd:YAGレーザが,吸収係数の温度依存性により集光点近傍で局所的に吸収されるために,ボイドや溶融凝固層が形成されると考えられる.そこで,まず,単結晶シリコンの吸収係数の温度依存性を測定した.この結果に基づいて,パルス照射中の温度分布を計算すると,まずボイド形成部が2×10^4 K以上の超高温となること,直後に高温部がレーザ照射側に熱衝撃波として伝播すること,この高温部は高圧領域となり,瞬時の溶融を抑制すること,パルスが終了するにつれて急速冷却が起こり,高温部が溶融,再凝固することが明らかとなり,実験結果をよく説明できた.

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355 UVレーザによるSiC薄膜層のマイクロチャンネル創成

中馬健一朗, 角田陽, 笹原弘之, 古川勇二

セッションID: P09
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1221.0

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単結晶SiCは、Siと比べ高い機械的特性を持つことから次世代MEMS材料として注目されている。また、分子線エピタシを用いることで単結晶SiCをナノレベルで薄膜化が可能である。この薄膜材料にUVレーザを照射し、加工幅が1μm以内の溝および溝列加工に成功し、その表面の物性の評価を行った。これらはMEMSの駆動部材やμTASなどの流路として適用が期待される。

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UVレーザによる石英ガラスの加工

古市卓也, 笹原弘之, 古川勇二

セッションID: P10
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1223.0

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石英ガラスはバイオ,半導体など多分野で使用されている.化学的安定性,光透過性などに優れているためである.しかし,これらの特性を持つが故に石英ガラスは加工し難い材料である.本研究ではピコ秒UVレーザを使用して石英ガラスを加工し,その加工原理を解明することを目的とする.今回は石英ガラスに銅版,サンスクリーン剤,黒アルマイトで表面処理されたアルミの3種を石英ガラス裏面に設置し,穴,溝加工を行った.

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レーザ加工(3)

YAGレーザ第四高調波によるガラス製マイクロ機械要素の製作

松坂壮太, 渡部武弘

セッションID: P14
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1225.0

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本研究では,YAGレーザ第四高調波を用いてAg–Naイオン交換ガラスの微細加工を行った.まず,ガラス中の銀微粒子の分布形態とそのレーザ加工特性との関係を調査した.その結果,加工部周辺に微細な割れ·欠けを生じない低エネルギー密度領域では,加工レートが銀の浸入深さを境として大きく変化することが分かった.また5軸自動ステージ上に設置した試料に,三次元微細加工を行い,マイクロギア·タービン等の機械要素を製作した.

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短パルスUVレーザによる各種セラミックス材料の表面平坦化の試み

坂本治久, 小金井勝義, 大森茂俊, 清水伸二

セッションID: P15
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1227.0

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セラミックス金型による塑性加工のドライ化が期待されているが,その表面平坦化は解決すべき技術課題の一つである.本研究では,YAGレーザ第3高調波を用いて各種セラミックスの平坦化を試み,その適用可能性を検討した.その結果,酸化物系セラミックスの平坦化は難しいが,窒化けい素や炭化けい素などの共有結合性セラミックスに対しては形状·寸法を維持したまま表面粗さを低減できる加工条件が存在することを確認できた.

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Nd:YAGレーザ第5高調波によるサファイアの微細形状加工に関する基礎研究

中村和雄, 野田剛, 小野寺甲将, 堀澤秀之, 安永暢男

セッションID: P16
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1229.0

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　強酸、強アルカリなどの腐食性雰囲気中で用いるセンサ用材料としてサファイアの適用が期待されている。サファイヤ化学的に安定なために従来の機械的或いは化学的手法による加工は困難である。そこで熱損傷の少ない加工が期待できる紫外レーザ(YAGレーザ第5高調波)を用いて、サファイアのクラックレス形状加工を試みた。

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エキシマレーザ加工による高分子材料の3次元形状創成

菅谷健二郎, 田中智久, 齋藤義夫

セッションID: P17
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1231.0

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エキシマレーザを用いて、高分子材料に対するアブレーション加工に注目し、その加工現象のモデル化と数値計算によるシュミレーションを試みた。また加工実験と分光特性の測定によりモデルの検証および最適な加工条件の導出を行った。これらから、アブレーション加工では照射パルス数で加工深さを制御できることを示した。2軸モータ付テーブルを用い、試験片に対するレーザ光の走査と加工深さを制御し、高分子材料の3次元形状加工への応用を試みた。

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レーザ加工(4)

レーザーとラミネートを用いた血球計測マイクロ流体デバイスの作製

山田潤, 田原烈, 吉田善一, 寺田信幸, 山田博之

セッションID: P19
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1233.0

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我々はガラス基板上にラミネートした樹脂フィルムへレーザ加工し、マイクロ流路を作製してきた。その手法を用いて血液中の血球を一列に並べることのできる三叉流路を作製した。また血球の変形能を測定できる擬似毛細血管も作製した。これらの周辺流路として砂時計型の液溜め流路も作製した。ここでは上記の流路を集積させ、血球の流れと状態を制御できるマイクロ流体デバイスを作製したので報告する。

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光ファイバを利用したシリコンのレーザアシストエッチング

細野高史, 比田井洋史, 戸倉和

セッションID: P20
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1235.0

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光ファイバより出射させた光によるシリコンのレーザアシストエッチングを試みた.NH4HF2によるエッチングでは,全フッ素樹脂製ファイバを用いアルゴンイオンレーザでアシストしたところ3.25um/minの除去速度が得られた.また,KOHにH2O2を添加したエッチャントを用い,石英ファイバで伝送したYAGレーザ光を照射した結果,10um/min弱で除去が進み,0.5mm厚のシリコンに貫通穴が形成できた.

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レーザーによる極細パイプの表面·先端微細加工

山岸光, 若林優治, 新井亮一, 吉田善一, 松井泰広, 望月英治

セッションID: P21
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1237.0

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バイオ·医療応用が可能な無痛機能針を目的とした極細パイプへのレーザー加工の適用性を検証するため、YVO4グリーンレーザーにより、銅パイプとステンレスパイプの表面にらせんとスリット加工、及び先端にテーパ加工を試みた。その結果、直径0.3mmの銅パイプ、及び直径0.31mmと直径0.1mmのステンレスパイプに、10&tile;20μmの溝加工と約30°のテーパ加工ができた。

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レーザーによる高硬度金型材料の微細加工

星野文雄, 伊藤義郎

セッションID: P22
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1239.0

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情報通信機器に必要な精密部品や、医療、製薬分野で用いられる機器類等を生産するために、精密·微細形状の金型が必須となっている。多くは接触加工で行われているが、工具寿命や環境負荷等の問題がある。そこで本研究では、非接触加工であるレーザー(YAG、フェムト秒)を用いて金型材料に穴·溝等の微細構造を形成し、各レーザーにおける加工特性の検討と加工影響部の低減に向けた加工条件の探索を行った。

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レーザ加工(5)

レーザー照射によるカーボンナノチューブフィルムの表面修飾加工

相川力, 高橋邦充, 服部義之, 河西敏雄, 米山友之

セッションID: P35
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1241.0

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レーザーアブレーション法で合成した単層カーボンナノチューブをペーパー状に整形しシリコンウェーハに付着させたものを材料として用いた。この材料をフッ素と炭化水素ガスを封入したチャンバー内に設置し、レーザー照射することで、雰囲気中のフッ素を熱分解させ、ナノチューブペーパー表面をフッ素化させる試みについて報告する。

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レーザーCVD法によるダイヤモンド表面からのナノファイバー合成

鵜澤祐樹, 高橋邦充, 河西敏雄, 米山友之

セッションID: P36
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1243.0

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金属触媒を表面に付着させた単結晶ダイヤモンドパウダーにレーザーを照射することで、ダイヤモンド表面からカーボンファイバーを合成することを発見した。ラマン分析の結果、ファイバーはアモルファスカーボンであるがダイヤモンドの構造は維持されていることが確認された。

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多価Arビームを用いたマイクロ加工(第3報)

加速エネルギー効果

百田佐多生, 岩満慎吾, 長尾守, パーロビーシャジエダ, 野尻洋一, 大野博久, 谷口淳, 宮本岩男, 川堰宣隆, 森田 ...

セッションID: P37
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1245.0

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　ArイオンをSOGに照射し、エッチングにより試料表面に段差構造を形成した。Arイオンの加速電圧を変えて照射し、イオンの運動エネルギーが段差構造に与える影響を観測した。実験結果を予想される飛程や欠陥分布と比較し、加工のメカニズムについて考察する。

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イオンビーム照射と化学エッチングを併用した微細構造形成(第3報)

金属ガラスのエッチング加速作用のメカニズム

川堰宣隆, 森田昇, 山田茂, 高野登, 大山達雄, 芦田極, 谷口淳, 宮本岩男, 百田佐多生, 大船仁

セッションID: P38
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1247.0

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本研究は,集束イオンビーム(FIB)照射と化学エッチングを併用した3次元微細構造形成法について検討している. FIB照射を行ったZr基金属ガラスをフッ酸と硝酸の混合液でエッチング処理すると,照射部のエッチングが急激に進行し凹状の微細構造が形成できる.本報では,TEM,SIMS,AES等による照射部の分析を行い,このメカニズムについて検討を行った.

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IBFによる低熱膨張ガラス材料の加工　第1報

加工速度と表面粗さについて

小野田裕一, 尾張義幸, 中島耕介, 谷口淳, 宮本岩男, 倉島優一

セッションID: P39
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1249.0

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半導体製造装置の光学素子やマスク基板あるいはインプリントモールドとして、低熱膨張ガラスが使われ始めている。低熱膨張ガラス加工技術として、数nmオーダーで加工を行う事のできるイオンビーム加工が有効である。低熱膨張ガラス材料のイオンビーム加工特性について検討するため、本研究では、ECRイオン源から発生するArイオンビームを用いて、低熱膨張ガラスの加工を行い、加工速度と粗さの特性を調べた。

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レーザ加工(6)

YAGレーザによる異種金属の溶接

原島正治, 渡部武弘

セッションID: P43
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1251.0

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異種金属の溶接は一般的に困難とされている.その主な原因として界面に生成する金属間化合物が挙げられる.YAGレーザを用いてステンレス鋼SUS304とアルミニウム合金A5052を溶接し,その溶接特性を観察するとともに金属化合物生成の抑制を目指し高品位な溶接を実現できる可能性を検討した.レーザ溶接の利点である精密な入熱制御を利用し,問題となっている金属間化合物の抑制と溶融部の溶接欠陥の減少を図った.

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YAGレーザによる銅のマイクロ直接接合

接点の微細化に対する熱入力条件の検討

高橋賢治, 渡部武弘, 松坂壮太

セッションID: P44
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1253.0

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電気接点部材をはんだなどの中間層を使用せずに,YAGレーザ光により直接溶接することで高い温度特性が期待できる.接点材料としてタフピッチ銅の線と板のマイクロ接合実験を行った.板厚の減少に伴い銅板への放熱性が低下するため銅線へのレーザ入熱条件が厳しくなり,ビーム強度分布の調整,パルス波形制御による熱入力制御により約4Nの剥離強度を達成した.接合表面や断面観察により接合品質の評価も併せて行った.

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YAGレーザスポット溶接のシミュレーション

浅沼直人, 渡部武弘, 松坂壮太

セッションID: P45
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1255.0

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レーザ溶接は瞬時溶接であり,欠陥は内部で発生する為に実際に観察することは困難である.そのため,解析にはコンピュータシミュレーションを用いる必要がある.しかしレーザ加工は多くの複雑な現象を伴っているために,現在,計算機上で再現できるような加工モデルが完全に構築されているとは言い難い.そこで本研究では,YAGレーザ基本波を用いた純アルミニウム材料の溶融現象を対象とした加工モデルの構築を目指した.

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レーザによるプラスチックの接合(第2報)

田崎佳介, 井達雅, 宮沢肇

セッションID: P46
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1257.0

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前報では、従来、レーザ溶接が困難とされていたPPとPMMA、およびPEとPMMAのレーザによる接合を目的とした実験的研究を実施し、媒体介在法によれば接合可能であることを示した。本報告では、同法のPOMとPMMA、PAとPMMAの接合における有効性を調べた。その結果、高強度で接合が可能であることがわかった。なお、前回同様、レーザはパルスYAGレーザを使用し、媒体にはステンレス等の金属粉末を使用した。

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半導体レーザによる透明樹脂同士の接合

早川伸哉, 三浦忠司, 中村隆, 糸魚川文広, 長谷川達也

セッションID: P47
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1259.0

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半導体レーザを照射することで透明樹脂同士を熱的に接合する技術を開発した.透明樹脂の接合面にサンドブラストで粗さを付与するとレーザ光が吸収されるようになるため透明樹脂同士のレーザ接合が可能になり,接合後も透明な状態を保つことがわかった.しかし,接合部の透明度が不完全な場合があるためその原因を調査した結果,粗さを付与する際に材料を除去しない方法を用いることで透明度が良好になることがわかった.

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レーザ加工(7)

金属繊維焼結板材のレーザ切断

真々田慎也, 全敏榮, 遠山人一, 中野昌敏, 兼子正生, 宮澤肇

セッションID: P61
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1261.0

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コイル切削法によって作製した金属繊維を真空焼結して得られた板材のレーザ切断に関する実験的研究を実施した。試料には純チタン繊維のプレス焼結体を使用し、レーザはパルス発信CO₂レーザを使用した。各種パラメータが切断状況に与える影響を調べた結果、アシストガスとしてアルゴンガスを用いた場合でも、極めて限定された条件下においてのみ良好な切断が実現可能であることがわかった。

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CO₂レーザによるステンレス鋼厚板の高品位·高能率切断に関する研究

齋藤純, 渡部武弘, 松坂壮太, 金明, 齊藤健介, 木村盛一郎, 濱田智, 畠山航

セッションID: P62
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1263.0

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レーザ切断に対して難切断材料であるステンレス鋼厚板を高品位·高能率に切断することを目的とする。レーザ切断において容易に変更できるパラメータを調整し、厚板の切断実験を行う。一方で、流体解析によってノズル周囲のガス流れを分析し、実験結果と比較する。これにより、高品位化·高能率化についての考察を行う。

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レーザによる加工シミュレーション(第11報)

切断速度とドロス粒径の関係について

新井武二, 浅野哲崇, 町田健

セッションID: P63
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1265.0

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レーザ切断において切断フロントで生成される溶融金属は,溝から排出される際に粒状のドロスとなって飛散する.そのためドロスの飛散状態はモニタリングにも一部適用できるとも考えられている.ドロスの排出はアシストガス噴流の状態(圧力·速度)などに影響されるが,最適な切断状態におけるドロスの粒径分布などは必ずしも明らかとはなってはいない.切断状態の良否とドロス粒径の関係を詳細に調べるために,薄板を用いて低速から高速の限界速度までの間で切断を行い,ドロスの粒径分布が切断速度によってどのように変化するかを検討した.その結果,良好な切断時にはドロス粒径が微細化するなど一定の関係があることが明らかとなった.

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レーザ切断順序による被加工母材の熱変形抑制に関する研究

布引雅之, 奥田孝一, 吉田敏幸

セッションID: P64
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1267.0

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レーザによる多数個取り加工中に被加工母材が熱変形すると,加工が中断して時間と費用を浪費する可能性がある.本研究では,レーザ出力などの加工条件を調整しなくても,製品の加工順序を適切に設定することよって母材の変形を抑制できることを明らかにした.ステンレス板に複数の切れ目を入れる加工実験を行い,中心から外向きに加工した場合は下方に,外周から内向きに加工した場合は上方に母材が反ることを確認した.

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レーザ加工(8)

レーザ光の波長が窒化アルミニウムの微細穴加工特性に及ぼす影響

片岡範生, 宇野義幸, 岡本康寛, 谷野至

セッションID: P66
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1269.0

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高脆性材料である窒化アルミニウムに対してNd:YAGレーザの高調波を用いて微細穴加工を行い,レーザ光の波長が加工特性に及ぼす影響を検討した.波長が短い方がプラズマによるレーザ光の透過損失が少なかった.さらに,波長が短い方がレーザ光の吸収率及び光子エネルギーも大きいことから,同等のパルスエネルギーでは加工穴深さが大きくなった.したがって,高アスペクト比の微細穴を得るには波長の短い方が有効であることが明らかとなった.

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YAGレーザによる歯科治療の高度化に関する研究(第2報)

TPファイバによる歯質の窩洞形成特性

古本達明, 上田隆司, 細川晃, 田中隆太郎, 嵐友哉, 杉原成良, 和賀正明, 今野明

セッションID: P67
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1271.0

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本研究は,Nd:YAGレーザを用いた高度歯科治療の実現を目的として行っている.これまで,ファイバ先端を酸化チタン粉末で加工してレーザ直進光を減衰させ,360度全方位にレーザ照射を行う手法を提案した.そして,加工条件の検討により先端のエネルギ分布が調整可能なことを示した.本報告では,先端加工ファイバを用いた歯質の窩洞形成特性を調べると共に,その歯質表面を高速度カメラで撮影した内容について考察する.

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YAGレーザを用いたマイクロエッジの機上焼入れシステムの開発

大塚輝, 中川平三郎, 小川圭二, 尾岸健一

セッションID: P68
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1273.0

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本研究では,型抜き加工に使用されるマイクロエッジの熱処理として機上YAGレーザ焼入れの適用を試みる.そこで,各レーザ照射条件の変化が,マイクロエッジの良好に焼入れできる条件範囲に与える影響について実験的,理論的結果,両面から調べた.さらに,マイクロエッジの機上一貫生産の問題点として,工作機械の加減速,運動精度というものを考慮し,それらの影響を調べた.これらの結果を総括し,マイクロエッジを焼入れする際のレーザ照射条件決定指針に関して提案する.

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半導体レーザによる鋼板の焼入れ特性

矢野雅史, 黒田孝春, 南田勝宏, 山本博之

セッションID: P69
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1275.0

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現在,様々な焼入れ法が存在し,中でも高周波焼入れが広く使用されている.しかし高周波焼入れは幅広く焼入れを行うことには適しているが,反面局所的な焼入れには向いていない.そこで本研究では,微小なスポットに集光し,局所的に高エネルギーを得ることができるレーザ,特に金属に対する吸収率が高い半導体レーザを用いて鋼板に焼入れを行い,その焼入れ特性を実験的に明らかにした.

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プラスチック歯車(1)

射出成形プラスチック平歯車の騒音と強度に関する研究

高橋秀雄, 高橋美喜男, 高松勇介

セッションID: S31
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1277.0

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本研究は,従来の歯車材料に近年注目されている米糠セラミックスを添加し,性能に及ぼす影響について検討することを目的とする.具体的には,動力吸収式歯車試験機を用いてパラメータを歯車の材質,負荷トルクとし,かみ合い部本体温度,雰囲気温度を測定し,温度と寿命との関係について検討した.また,同一のパラメータでFFT分析器を用いて騒音への影響も比較検討をした.その結果,いくつかの傾向が見出されたので報告する.

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射出成形プラスチックはすば歯車の騒音と強度に関する研究

高橋美喜男, 高橋秀雄

セッションID: S32
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1279.0

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本研究は,従来のプラスチックはすば歯車材料に米糠セラミックスを添加し,性能に及ぼす影響について検討することを目的とする.具体的には,動力吸収式歯車試験機を用いてパラメータを歯車の材質,負荷トルクとし,かみ合い部本体温度,雰囲気温度を測定し,温度と寿命との関係について検討した.また,同一のパラメータでFFT分析器を用いて騒音への影響も比較検討をした.その結果,いくつかの傾向が見出されたので報告する.

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材料の基礎実験値を用いたプラスチックはすば歯車の摩擦係数

上田昭夫

セッションID: S33
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1281.0

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　プラスチック歯車は、粘弾性材料のため歯面の摩擦とヒステリシス熱によって温度が上昇し、材料の許容応力低下の原因となる。特にグリスを使用しない環境下では歯面間の摩擦係数の影響は大きい。摩擦係数は、歯形の位置によって変化するため平均摩擦係数では対応できない場合がある。本研究では、材料の基礎実験値を基に歯形の位置におけるはすば歯車の摩擦係数を決定し、効率とシミュレーションした結果を報告する。

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プラスチック歯車の曲げ疲労強度に及ぼす荷重波形の影響

小出隆夫, 小田哲, 川戸辰也

セッションID: S34
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1283.0

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プラスチック歯車に対して,種々の荷重波形のもとで曲げ疲労試験を行い,歯車の曲げ疲労寿命に及ぼす荷重波形(負荷周期,負荷幅)の影響について明らかにしている.また,曲げ疲労試験時の試験歯車の歯元温度を測定することにより,荷重波形と運転中の歯の温度上昇の関係も明らかにしている.

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プラスチック歯車(2)

動力伝達用ナイロン歯車の騒音発生機構に関する研究

ナイロン歯車歯形,潤滑条件が騒音発生に及ぼす影響

扇谷保彦, 嶋田龍太郎, 矢澤孝哲, 小島龍広, 菅真澄

セッションID: S36
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1285.0

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動力伝達用プラスチック歯車の低騒音化を実現するには、騒音発生機構に基づいて適切な対策を立てる必要がある。しかし,動力伝達用プラスチック歯車の騒音発生機構に関して十分な検討はまだなされていない.本報告では、動力伝達用ナイロン歯車の歯形形状及び運転時の潤滑条件が振動·騒音の発生に及ぼす影響を調べた結果に基づき,ナイロン歯車の騒音発生機構について考察した内容を述べる。

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射出成形プラスチック歯車の成形変質層の適用に関する研究

大久忠義, 庄司彰, 井上克己

セッションID: S37
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1287.0

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静音性を目指した射出成形プラスチック歯車の製造資料を得ることを目的として、種々の成形条件で作製した歯車のウエブを切り抜いた試験片の画像解析による変質層厚さの数値化と動力試験による騒音測定試験を行った。これより、成形変質層厚さは3つのグループに分け、さらに、コア部の結晶粒が小さいものとやや粗いものとに分類した。これらの代表的な試験片の打撃試験試験を行ったところ、打撃時の騒音値と変質層厚さに相関関係が得られた。また、動力試験から比較的負荷には変質層厚さの適用範囲を特定することができた。

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成形プラスチック平歯車とはすば歯車の動的性能評価

櫻井友輔, 庄司彰, 越智真治, 大久忠義

セッションID: S38
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1289.0

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プラスチック歯車は金属歯車と比較して騒音が少ないこと、自己潤滑性があることなど、多くの長所がある。はすば歯車は平歯車と比較して強度や騒音特性に優れていると言われているが、両者を同諸元で比較した論文は少ない。そこで本研究では、平歯車とはすば歯車の動的性能評価を、実験を通して比較、検討した。実験の結果、はすば歯車は平歯車より強度が低く、より低騒音を求められる場所での使用が適していることがわかった。

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ポリアセタール成形プラスチック歯車の相手材に良伝熱材料を用いた場合の寿命延長への効果

滝晨彦

セッションID: S39
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1291.0

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ポリアセタール成形プラスチック歯車の寿命は歯車の歯の温度に強く影響され、同じ動力を伝達するにしても、高温ほど短寿命となる。プラスチックは熱伝導性が低いため、運転と共に温度が上昇する。プラスチック歯車の相手歯車に熱伝導率の高いアルミ材を用いると、歯車の温度上昇が抑えられ、歯車の寿命を延ばすことが出来る。

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ポリアセタール成形プラスチック歯車の耐久性における休止の影響

滝晨彦

セッションID: S40
発行日: 2006/03/05
公開日: 2007/01/31

DOIhttps://doi.org/10.11522/pscjspe.2006S.0.1293.0

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ポリアセタール成形プラスチック歯車の寿命は歯車の歯の温度に強く影響され、同じ動力を伝達するにしても、高温ほど短寿命となる。プラスチックは熱伝導性が低いため、運転と共に歯の温度が上昇する。そのため、短時間運転を繰り返す場合、歯の温度が低い時間が多く、寿命は延びる。このことは一般の材料疲労寿命に対する多段荷重の影響と同じ意味合いを持ち、マイナー則を適用できる。

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