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| (禁無断転載) |
| Introduction |
| 高度情報化社会において，超精密かつ微細なものつくり技術に対する認識はますます高まっている．当研究室では，様々な素材に様々な形状を高精度・高能率に付与する機械加工プロセスの研究を進めている．基本的な加工手法として，除去加工を始め，表面改質変形など幅広いプロセス技術の研究を進めている．また加工対象物は，マイクロオーダーからメートル級まで，また付与する形状はナノメーターオーダーの表面構造からマイクロオーダーの三次元立体構造，そしてサブミリからミリスケールの複雑形状の成形まで極めて多岐にわたる．一方，マイクロファブリケーションからナノテクノロジーの研究に向けて，当研究室では洗練されたメカニカル手法を適用し，ナノ表面の効果的な加工法を展開している．また，究極の加工を目指し，超高精度計測法や加工シミュレーション手法の研究を融合させ，VCADシステム研究プログラムの研究テーマにも波及している． このようなものつくり加工プロセスに関する研究で，当研究室は多くの機関，企業との受託研究や共同研究を実施している．また，ELID研究会，マイクロ加工研究会など，当研究室から発足した各研究会がそれぞれの分野をリードする活発な活動を展開している．さらには理研ベンチャー制度の中で，当研究室から発足した「新世代加工システム(株)」が研究成果の普及のため活動しており，また理研ベンチャー「(株)先端力学シミュレーション研究所」とは一層精密化・微細化の進展する成形加工の時代的な要求に応えるべく，精緻な成形加工プロセスのシミュレーション技術に関する共同研究開発を推進している． 以下に当研究室の主要な研究，開発，実用化内容を紹介する。 |
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研究内容 Research Activities |
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 ELID加工法の研究 Research on ELID-Machining高効率鏡面加工を実現するELID加工メカニズム制御とELID法の適用範囲の拡充，さらにはその効果について解析的な研究を進めている．具体的成果として，X線ミラー材料であるSiC, CVD-SiC,ゼロデュア,そしてフィルタ材料としてのサファイヤ，デバイス材料としての単結晶SiC，中性子物質レンズに使用するMgF2等の硬質・脆性材料に対して，微細な表面加工を延性モードで実現するための諸条件を検討し，高効率かつ良好な鏡面加工を実現している．また，半導体材料に対しては，加工液中への金属イオン混入および加工ワークへの金属汚染の低減を目的として，カーボンを導電性材料とするメタルレスボンド砥石を開発し，シリコンウェーハを主対象として加工試験を展開しその効果を実証した．さらには，耐熱材料であるインコネルの高品位加工への適用効果も確認した．また，ELIDプロセス中の電気化学反応により，生体適合材料（ステンレス鋼やチタン合金など）の表面に安定な酸化皮膜を付与することができる表面改質機能も明らかになりつつあり，ELID加工を施したコーティング皮膜（TiAlN，CVD-SiC，Al2O3など）の表面改質加工の検証も進めている．特に，AFMやナノインデンターを用いたナノレベル表面解析手法により，新しい知見が得られ始めている． |
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| 延性破壊 |
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延性破壊 |
| Ce添加Gd2Si05(GSO)単結晶 脆性・延性破壊遷移現象の解析 |
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 (a)表面改質加工 |
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 (b)従来研磨 |
| 表面改質加工の効果 | ||
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 超平滑加工の研究 Research on Ultrasmooth Machining半導体材料，光学素子材料，生体材料，機械部品に対して，ナノレベルからサブナノレベルを目指す極限平滑面を創成するメカニカル／ケミカル加工手法と，これに高い形状精度を付加させるスーパーポリッシング手法の検討を進めている．まず，メタルレジン砥石をベースに開発したメタルレス砥石とサブミクロン・超微細ダイヤモンド砥粒を適用して，単結晶シリコンの超平滑加工を試みた．その加工表面分析・解析を進め，金属汚染がなく，かつ数ナノメーターの超平滑面が達成できることを確認した．超硬質材料としては，CVDダイヤモンド膜の超平滑加工試験を行い，ナノレベルの表面加工の実現できる条件の検討を進めている．また，チタン合金等，生体材料の超平滑加工面の持つ機能についての表面解析，評価を進め，耐食性・トライボロジー特性の大幅な改善手法を実現した． また，鋳鉄ボンド砥粒レス砥石を用いて水晶を加工し，酸化セリウム砥石とほぼ同等の表面粗さを達成する優れた成果が得られている．砥石表面の酸化膜の持つメカニカルな加工効果とともに，加工特性の温度依存性などから，ケミカルな加工要素を含むことを想定して，試験ならびに解析を進めている．超精密光学素子の仕上げ加工に用いる研磨加工法の研究も進め，環境整備として超純水発生装置の導入などを行い，ウルトラクリーン・スーパースムーズポリシングの研究も展開した．また，自由曲面の超精密ポリシングに適用できる補正ポリシング用プログラムの研究を進めている． |
 超平滑加工の様子 |
 超平滑面粗さ(P-V1.65nm, Ra0.3nm) |
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 超微細加工の研究 Research on Ultrafine Machiningマイクロメカニカルファブリケーションの加工手法の研究において，機能性構造体の代表的な例として，ゲルマニウム・イマージョングレーティングや中性子物質レンズ（フレネル形状，プリズム）加工等の検討を進めている．微細な形状創成加工には，ツール先端を数ミクロン以下のシャープネスに創成するツルーイング手法が不可欠となるが，プラズマ放電を利用した手法によりシャープエッジを持つダイヤモンドツールを創成し，赤外域や中性子などの光学機能を持つ各種材料に対する微細加工プロセスの構築を進めている． 一方，超微細加工を効率的に実現することを目的として開発されたデスクトップマシンのためのワークハンドリングと計測手法の研究ならびに構築を進めている．また，数十ミクロンから数ミクロンものシャープな先端径を有するマイクロミーリングツールの加工手法を検討し，マイクロギアなどの微細形状加工効果を実現した．さらに，微小加工物の強度におけるスケール効果，疲労や摩擦摩耗現象を検証するためのマイクロトライボロジー領域での試験を展開し，新しいコンセプトの確立を進めている．また，インプロセス・オンマシン計測手法の研究を進め，測定評価および計測ソフトの検討を行なった．微細溝形状の測定を可能とする機上測定プローブ，マイクロ光学素子に対応した機上干渉測定装置，AFMによる機上マイクロ測定法の研究を進めている． |
 マイクロツールの微細加工 |
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 回折格子の微細加工 |
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| 研究内容のお問い合わせ(Inquiries for Research Activities):→お問い合わせフォーム |
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