電極消耗や加工速度に悪影響を与える放電加工領域のスラッジを除去する加工法として噴流によるスラッジ除去加工がある.本研究では断続的に加工液を噴出して脈動流とし,放電加工領域の流れの変化を増加させる.グラファイト電極によるSKD11加工時の脈動周期の効果を検証するために,加工速度と電極消耗を測定し,噴流式との比較評価を行う.

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著者らは放電加工用電極の仕上げ加工領域における消耗の問題に対処するため,導電性CVDダイヤモンド(EC–CVDダイヤモンド)を電極として油中および水中での形彫り放電加工を試み,短パルス領域においても無消耗あるいは極低消耗加工を行えることを見出した.しかしながら,EC–CVDダイヤモンドは高価であること,電極寸法·形状などに制約があることなどの課題もある. 本報告では,EC–CVDダイヤモンドよりも一桁程度安価で,切削工具等に多用されているPCDを電極として使用し,超硬合金の放電加工特性を調査した.

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形状創成放電加工において,フレーム状の電極を目的形状輪郭部に沿って走査し最小限の加工を行うことで,効率的かつ経済的な粗加工の実現が期待できる.本稿ではL字型の銅パイプ電極を用い,特別な機構なしで行うくり抜き放電加工において課題となる,くり抜き部を考慮した加工経路の生成法の基本概念について提案する.

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放電加工後の梨地面及び加工影響層除去を電解ラッピングで行う放電·電解ラッピング複合加工システム構築において重要な加工パラメータについて検討した.検討結果より高精度回転ステージ,電極再成形ユニットを開発,システム化することで加工穴の深さ,形状精度が向上した.また電流モニタリングによる電解ラッピング加工制御の可能性を示した.

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エンジンや金型など,熱を発する機械部品には一般に冷却液が通る流路が設けられている.近年コンピュータが発達し,熱源に沿って冷却用流路を設けることで,機械性能や製品精度に影響を与えることが明らかとなりつつある.しかし,その穴形状を加工する方法が無いために,ドリル加工によって直線状の穴を開けることで妥協しているのが現状である.本研究では,熱源に沿って曲率を持った曲がり穴が加工できるように,電解加工と先端に首振り機能を備えた電極により自由度の高い曲がり穴の加工方法を提案する.

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金型成形の生産性向上のために曲線状金型冷却管を実現する曲がり穴加工法の開発が求められている.本研究では,方向制御機構と管内走行機構から構成されるシステムによる曲がり穴放電加工を実現したが,曲がり穴の径は20mmで大きかった.そこで,直径10mmの曲がり穴対応の管内走行機構を開発した.しかし,電極の保持構造が不十分だったため,装置の改良を行った.基礎実験により改良した機構の有効性を確認した.

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近年,化学の分野において分析装置のマイクロ化が急速に進んでおり,それらの構成材である脆性材の精密加工技術の発展が期待されている.切削加工の中で回転工具による加工は,回転痕による形状精度に問題がある.そこで今回,非回転工具を用いたヘール加工法に,切削抵抗値の低減,工具寿命の延伸が報告されている捻り超音波加振を付加し,脆性材の加工特性の検証を行う.

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本研究では、捻り超音波加振ヘール加工法に着目し、石英の精密切削加工を行っている。エンドミル加工後の側面の仕上げ加工を想定し、ノコ刃形状の工具を用いた捻り超音波加振ヘール加工法による直線溝加工を試みた。その際、エッジ部に想定よりも大きなカケを生じた。本報では、このカケの要因の特定を、検証実験により明らかにすることを目的とした。具体的には、切りくずの工具への付着防止を試みたので、その結果を報告する。

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精密研削によって製作した直径5μmのマイクロフラットドリルを用いて,チタン合金に対し超音波振動マイクロ穴加工を行った.超音波振動を付加しない条件では困難な加工も,超音波振動を付加することで可能となった.本報では超音波振動の効果について詳述する.

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　低圧ポンプによって油に砥粒を懸濁させた研磨液を小径穴内部に流し,その際,研磨液の流動方向に超音波振動を付加することによって,穴内面の研磨加工の可能性を見出した.本研究では更に小径の穴(直径0.1mm)に本研磨法を適用して,その研磨特性について検討した.

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回転運動するバフ研磨装置へ縦振動する超音波振動子を組込み,超音波振動を援用した研磨装置を開発した.3軸直交ロボットへ研磨装置を実装した自動研磨システムで,金型の平面部の研磨実験を行なった.研磨パラメータの影響に関して報告する.

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金型の表面を仕上げる手作業の研摩工程には数日の時間が要される.そのため,研摩工程を短縮,省略するための金型の高精度機械加工が要求されている.前報では金型鋼の超音波振動援用ダイヤモンド研削における超音波振動の効果を確認し,鏡面を得た.本研究では工具振れの抑制,超音波振動援用加工における工具選択自由度向上のため,電着工具を自作,工具送り速度とピック送り幅の加工面粗さへの影響および工具寿命を調査した.

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空気静圧軸受式超音波振動主軸の各要素の加工精度および組立精度を改善することによって,超音波振動特性、回転精度および剛性が向上することを示している.また,この主軸にマイクロ電着工具を取付けて脆性材料の加工を行ったときの加工特性を述べている.

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MEMS実装技術は、MEMS実用化加速の鍵を握ると言われ、内外でも関連する研究開発が活発化しつつある。その中でも、ウェハレベル封止接合技術は、実装技術の標準化、LSI実装技術の有効活用などの観点からも特に重要である。本稿では、MEMS実装技術の課題について概観するとともに、その解決に向けた実装コンセプトを議論した。

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光デバイスの小型化·多機能化を実現するためには、ハイブリッド光集積技術の確立が必要不可欠である。本研究では片面に全電極を配置したフリップチップ実装用光素子の表面活性化低温接合を報告する。ワイヤーボンディングが不要となるためデバイスの小型化が可能となる。実験では、面発光レーザとシリコン基板のAu薄膜同士の接合を行い、表面活性化に用いるプラズマの照射時間と接合強度の関係について調査した。

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燃料流路と触媒層を一体成形したSi電極を用いて,厚さ250μmの薄型燃料電池セルを試作,発電を実証している.薄型の特長を生かすには,セル同士を接着,積層化が必要となる.接着法として,ダイレクトボンディングや陽極接合などが考えられるが,セルの構造上こうした方法を用いることは難しい.加工の容易さ,集電層としての機能を期待し,比較的低温低圧力下での多層金属薄膜によるはんだ技術を用いた接着法を検討した.

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従来のバイオ燃料電池は,メディエータを用いており,細胞からの電子抽出が間接的になり発電効率が低いという問題があった.そこで本研究では導電性,生体親和性を有するポリアニリンを用いて細胞から電子を直接抽出し発電を行う直接光合成/代謝方式によるバイオ燃料電池の開発を行った.試作電池において23μWの発電を確認し,MEMSデバイスへの応用を見据えて,微細加工技術によりマイクロバイオ燃料電池を開発した.

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集束イオンビーム(FIB)加工とホットエンボス技術を併用してマイクロガラス流路を製作した。型として用いるglassy carbon (GC)のFIB加工における、加工深さとイオンビーム照射条件の関係をしらべ、 最適加工条件を検討した。GC型を用いて 石英とパイレックスガラスへのホットエンボス実験を行った。その結果、2μm幅の流路パターンを良好に伝写することができた。

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MEMS分野における熱転写技術、その加工装置(熱転写装置)は従来大型で、昇温速度、冷却速度が遅く、1回の成形に時間がかかるなど多くの問題を抱えていた。そこで、小型で装置の設置場所を小さくし(省スペース)、昇温速度、冷却速度を速くしたセラミックヒーターの使用による、ランタイムを短縮した(省エネ)装置を開発した。開発した装置の特性について紹介する。

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大面積パターン転写を可能にするローラ方式のナノインプリントプロセスを開発した。実験装置を試作して基本転写実験をした結果、100mm角の樹脂基板全面への微細パターン転写が数100N の低加重で高速に行えることがわかった。本講演では、ローラインプリントプロセスの原理、装置構成、およびニッケルスタンパ型を用いた転写実験結果について報告する。

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細菌を用いた直接光合成·代謝型バイオ燃料電池(DPMFC)においては、細菌の電子放出能によって電池性能が左右される.そこでDPMFCの性能向上を目的とした紅色光合成細菌の遺伝子操作を行い,燃料電池性能に及ぼす効果について検討した。その結果,遺伝子操作された細菌を用いた際の電力密度は通常の約2倍にあたる9μW/cm2となり,遺伝子操作の有用性が示された.

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メンブレインで囲まれるマイクロ空間で、メンブレイン振動により容積変化させ、ポンプとして駆動させる.ここでは振動源として液体の気化を利用する原理を報告する.バブル発生チャンバーと流路はメンブレインによって仕切られ,マイクロヒータによって発生させたマイクロバブルの発生·収縮運動による力でメンブレインを駆動し,流体ポンプとする.その試作,バブルの発生·収縮運動と流量に関する基礎結果を報告する.

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高機能マイクロ機能デバイスのプレス成形を目的として、樹脂マトリクスに最大30wt%のカーボンナノチューブ(CNT)を添加したナノカーボンコンポジットシートのV溝転写試験を行った。適正転写の目安となる充填率は成形温度に大きく依存し、130°Cでの成形では50°Cの場合の約6割の成形圧力で良好な転写が得られた。またCNT添加率に関わらず125MPa以上の加圧下では90%以上の高い充填率が得られた。

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高融点ガラスモールド用成形型材料であるガラス状炭素(GC)に対し,集束イオンビーム(FIB)加工により超微細形状を付与してきたが,加工領域が小さいという問題があった.そこで,FIB加工の前加工としてマイクロ放電加工が適用できるかを検討するため,まずGCに対し数mmのパターンを付与し,加工面精度に及ぼす放電加工条件を調査した.本講演では,FIBによる仕上げ加工を行った結果についても併せて報告する.

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超軽量マイクロヒートシンクを開発することを目的として,易黒鉛化性メソフェーズピッチ系AR樹脂と多層カーボンナノチューブ(CNT)からなる複合材料に黒鉛化処理を施し,連続的なマイクロ気孔構造を有すC/CNTフォームを開発し,その圧縮強度と熱伝導率を調査した.また,そのフォームにAl合金を含浸させたときの諸特性を評価し,マイクロヒートシンクへの適用を検討した.

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軟体動物のように柔らかい体構造としてテンセグリティ構造を適用したTensegrity–Robotについて,その特性をモデル化する.本研究ではモデルに基づいてシミュレータを開発し,このロボットの一つの機能である移動に関して,その制御性を明らかにする.大自由度系であり,かつ多数のアクチュエータが相互作用するこのロボット系の制御には強化学習を導入し学習によって最適な移動法を獲得する.

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セル生産は、変種変量生産に対応する作業者主体の自律分散的な生産システムである。このセル生産で、セルレイアウトや生産スケジューリングに関する研究はなされているものの、人間主体の改善·再設計に関する研究は少ない。そこで、本研究では心理学·人間工学的観点から作業工程について評価し、数量化理論一類を用いて解析することで生産に関連する質的データの抽出を行う方法を作業改善の方法論として提案する。

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双腕ロボットを用いた板金曲げ加工の動作計画を立てた.各アームによる板金の把持位置問題は板金の幾何学的解析により解決し,複数の解候補については拡張可操作度を用いて優劣をつけた.単腕では生じなかった掴み換えの左右の腕の段取りについては人間の作業の観察から得た8通りの掴み換えパターンを取り入れた.双腕の相対的配置,アームの軌跡を求め実際に板金部品に適用してシミュレーションを行ってその有効性を確認した.

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用途に応じて多様な構築が可能なコンポーネント型ロボット構造を対象に、ロボット制御システムについてもハードウェア同様にコンポーネント化された制御コンポーネントをロボット構造に基づき構成する制御システムの可能性について研究を行ってきた。本研究ではロボット先端の位置制御に加え、冗長型ロボットで必要な先端位置姿勢制御機能を制御コンポーネント内に付加したので報告する。

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本研究では,マルチエージェントシステムの一つである社会性エージェントにおいて,相互結合の様相が解探索能力について調査する.とくに,結合におけるスケールフリー性,すなわち多数と結合しているハブと呼ばれるエージェントが全体に与える影響について,計算機シミュレーションにより解析を行う.

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　本報告では自律エージェントが多数存在する群エージェントシステムに対する,新しい群行動制御に関する理論の構築をめざし,群エージェントの穴抜け問題に対して強化学習とPSOの適用により,群エージェントの挙動をどのように制御できるかを実験的に検証する。

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工場内のAGV経路がスモールワールドの評価となる平均最短経路長とクラスタリング係数で解析できることを報告した.本研究では,スモールワールドを形成する経路の最適トポロジーをGAを用いて探索することを試みた.GAを適用する解表現としては隣接行列を採用し,また,評価としては平均最短経路長とクラスタリング係数のウエイト和を採用した.数値計算を実施した結果.解はトポロジーはスター型トポロジーになることが明らかとなったことを報告する.

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進化的マルチエージェントシステムは進化アルゴリズムによって設定された環境に適応可能であるエージェントによって構成される自律分散システムである.このようなシステムは適応的システムの設計に対するアプローチを提案するが,それらがタスクを達成するためにどのように相互作用しているかを解析することは非常に困難である.本稿ではシステムのダイナミクスを解析するために生態学的手法を進化的マルチエージェントシステムの解析に適用する.

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人間間相互作用を定式化する際のポイントは三つある.それは (1) 複数の人間がネットワーク構造で繋がっている,(2) 人々の繋がりが常に変化している,そして (3) 各人間は直接繋がりのある人々からの影響で自身の振舞いを修正することである.本論文は,これらの点についてインターネット·オークションを例に考察し,このような特徴をモデル化する方法論として,非平衡ネットワーク上の結合力学系を提案する.

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　ジョブショップスケジューリング問題は多目的の組み合わせ問題となり,一般に取り扱う問題が大きくなると数理的に解くのが殆ど困難な問題である.本研究では,ジョブショップスケジューリング問題に筆者らが開発したジョブの多重遺伝子を用い,この遺伝子群をノードとしてDuncan J.Wattsのスモールワールド理論を適用する方法を提案し,更にスモールワールド理論の特徴量であるパス長やクラスタリング係数を数値計算機実験により比較検証する.

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現在の自動車には,ドライバーに安全と快適性をもたらすために実に多種多様なセンサを備えている.すなわち自動車は,状況を観測し得る移動体であり,その局所的情報を有効活用できれば安全·円滑な交通システム実現に寄与できる.本研究は,第3世代移動通信方式として注目されている無線技術によって自動車の様々なセンサ情報を通信する装置を試作し,集められた情報から道路状況を推定するシステムを開発することを目指す.

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本研究は,より複雑な三次元微小構造の創成を目的として,エバネッセント光を露光エネルギとして利用し,新しい微小構造創製法の確立を目指している.前報までにおいて,エバネッセント露光による樹脂硬化確認及び分解能の理論的,実験的検討を行い,ナノ光造形装置を試作した.本報ではエバネッセント光を利用したナノ光造形装置を利用し,100nmオーダの積層を行ったので報告する.

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本研究では,濃淡画像を出力した小型液晶ディスプレイ(LCD)をマスクとして用いる新たな面露光光造形法を提案する.この手法では,濃淡マスクを用いて,露光パターンに2次元の光強度分布を持たせることで,1度の露光による3次元形状の造形を可能にしている.そして,加工適用例として,導光板用反射ドット形状の作製を試みている.本報では,より高い造形性を目指し,露光光学系の改良を行った結果について報告する.

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高導電性のマイクロ3次元形状を作製するため,マイクロサイズの銀粒子をアクリル系列の光硬化性樹脂に混合することによって銀粒子混合樹脂を作製した.銀粒子の混合率に対して導電性を調べた結果,含有率が増加するほど導電性パスの形成率が増加することから電気抵抗が減少することが分かった.50wt%の含有率で作製した銀粒子混合樹脂を用い,液晶マイクロ光造形で作製したマイクロ抵抗パタンを熱処理した結果,2.75×10–⁵Ω·cmの以下の低い電気抵抗値を持つことが分かった.このときの熱処理条件は温度と時間がそれぞれ200±10°Cと2時間である.

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本研究では、金型マスクを用いたマイクロピラーの大量生産を目的とした製作方法を提案し、実験、検証を行う。この方法は、厚さ数十μmの金属板にレーザで穴あけ加工を施し、必要箇所以外の紫外線を遮るためのマスクを使用する。そのマスクを使用し光硬化性樹脂に紫外線を照射することにより、高精度のピラーを作成した。これにより積層をせずに三次元の立体形状を作成可能にした。

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本研究では、安価に3次元微小部品を大量生産することを目的としている。これはプレス金型の製作方式の一つである順送り型の技術を応用し、光硬化性樹脂を成形材料としたマイクロ成形装置の開発である。この装置は、一列に配置したキャビティ上に樹脂を充填し、順次、紫外線を照射することにより、キャビティ形状を積層し、成形物を作成する。これにより、数百μmレベルの3次元微小部品を作成できた。

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金属光造形複合加工法は金属粉末積層造形法のレーザ焼結後に切削を行うものである.この加工法では切削加工では困難な複雑形状も比較的容易に造形できることに加え,造形条件によって粗密構造を造形可能という特徴を持つ.本研究では粗密構造に着目し,その剛性評価を検討する.

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近年,新製品の開発期間の短縮·コスト低減が重要となってきており,それを実現する試作品製作技術の一手法に粉末焼結積層造形法(SLS法)がある.本手法は,試作品だけにとどまらず,金型·金属部品に適用でき,注目を集めている.本研究では,基本的なレーザーパスにより造形した造形物の結合を測定し,考察する.

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金属光造形複合加工法は金属粉末積層造形法に高速切削を組み合わせ寸法精度を向上させた加工法である. 本手法では切削において工具摩耗が大きい課題があり, これを改善することで更なる加工精度向上, 加工時間短縮が期待できる. 本手法における切削は加熱した金属粉末中で行うなど特有の加工環境の元で行われ, これが工具摩耗に影響を与えていると考えられる. 本研究ではこの特有な加工環境が工具摩耗に及ぼす影響について調べる.

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金属光造形複合加工法は,部分的に強度の異なる粗密造形が可能である.そこで,最適化手法を適用することにより,構造的に重要度の高い部分と低い部分を明確にし,重要度の高い部分のみの造形を行う.よって,本研究では,最適化手法を適用し,造形物の内部構造を決定する手法を確立し,その手法の報告を行う.

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金属光造形複合加工法はレーザ焼結による積層造形と高速切削を融合させた加工法である.通常の切削加工では不可能な深溝加工が可能であり,金型製作に有利な特徴を有している.また,低密度焼結により通気構造を造形可能である.そこで,通気構造を有する金型を製作することにより,ガス溜まりによる成形不良の低減が期待できる.本研究では通気構造を有する金属光造形金型を製作し,通気構造による成形不良の低減効果を確認する.

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Inkjet printing technology is becoming an increasingly attractive alternative for the distribution and patterning of materials for a wide variety of applications. This study aims to investigate the fluid droplet formation process of a piezoelectric inkjet device initiated by a voltage pulse. The effects of ink physical properties such as viscosity and surface tension on drop formation during the process are presented for fluids such as inkjet inks and ethylene glycol under various operating conditions on a nozzle measuring 30μ in diameter.

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インクジェット積層造形法は、さまざまな分野に適応できる可能性がある。立体の造形を行うには、堆積するドットの間の距離を適切にとり、層の平面度を高めなければならない。本研究では層の平面度を高め、インクジェット法の可能性について検討する。

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微小部品の量産を目的としたマイクロ成形システムを提案する。大量かつ安価に高精度部品を供給することのできる型技術を応用し、光歪素材であるPLZTセラミックを型として用いることにより型の加工、積層時の位置合せを必要としない新しい成形システムとすることができる。PLZTセラミックスの特性を調べるための表面形状計測装置を開発した。これにより表面形状及び紫外線照射時間におけるPLZTセラミックスの変位量を計測できる。

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今日は多品種少量生産,商品寿命の短命および製品形状の複雑さにより進歩的な変化をしている.これよりモデルの開発期間はより短縮される必要がある.そこで,本研究では写真画像から物体形状の再構築を行っている.これにより立体の再現までの時間が短縮できる,安価に行えるといった利点が期待できる.しかし,立体の精度に欠ける問題が生じてくる.本研究では立体の精度を向上し,工具経路を創成することを目的とする.

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