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長野県精密工業試験場研究報告  No.8 1995-8

平成6年度

※原本をご希望の方は工業技術総合センター精密・電子技術部門まで御連絡下さい

《論文》
ノイズ対策設計の最適化技術に関する研究(第1報) −回路パターンによる放射電磁界特性−
ノイズ対策設計の最適化技術に関する研究(第2報) −デジタル回路基板の放射ノイズ−
工作機械の振動診断装置の開発(第1報) −基本設計と測定情報の保存及び処理に関する研究−
工作機械の振動診断装置の開発(第2報) −振動状態の判別と診断支援機能に関する研究−
精密移動台のナノメートル精度真直度特性
  一体構造平行ばね、静圧空気軸受、極低線膨張材料製真直度測定機、滑車と糸車駆動滑り軸受について
多次元光波干渉計の試作
植物研磨材を用いた研磨加工状態の数値シミュレーション
超精密金属鏡の高精度把持技術に関する研究 −面接触型三つ爪チャックによる鏡面変形の実験−
導電接着剤の接合信頼性向上に関する研究
プラスチックの熱脱着機構に関する研究
ベリリウム銅中のベリリウムのクロマズロ−ルSによる吸光光度定量法
ポリアセタールの粉体化技術に関する研究
イオンクロマトグラフィ−による洗浄度評価(第一報) −高信頼性分析のための基礎検討−
チタン酸ストロンチウムセラミックスのキャリア密度と粒界特性に関する研究
薄膜センサの非接触ひずみ検出への応用
カーボンとシリコンターゲットを用いたスパッタリング法による多結晶炭化シリコン薄膜の形成
 
《資料》
光位置検出素子の変位検出特性
銅合金鋳物の被削性試験について
知的障害者のための作業補助装置の試作 −カップラーメン用フォークの袋詰め作業の補助装置−
鉄系合金めっき浴成分の効果と磁気特性データ
 
《抄録》
水洗浄における鉄鋼の防錆
APPLICATION OF Cr-O FILM TO STRAIN GAUGE
凍結走査電子顕微鏡による関節軟骨の無定形最表層 (uppermost amorphous layer) の乾燥による影響の研究
Cryo-scanning electron microscopic study of the surface amorphous layer of the articular cartilage
Microwave Dielectric Properties of Solid Solutions in the ZrTiO4-Y2O3-Nb2O5 System

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研究抄録

《論文》
ノイズ対策設計の最適化技術に関する研究(第1報)  ―回路パターンによる放射電磁界特性―
輕部俊幸 宮下純一 蜜沢雅之

 電子機器から放射される電磁波ノイズの解析を目的に、パターン幅・長さ・形状をパラメータとした数種の回路パターンについて、そのSパラメータ・電流分布等の計算を行った。あわせて試作プリント基板から放射される電磁界の周波数特性、指向性等を測定し、回路パターンによる高周波伝送特性及び放射電磁界への影響を評価した。その結果、高周波伝送特性・ノイズ対策効果を考慮したプリント基板回路パターン設計のための基礎データが得られた。
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ノイズ対策設計の最適化技術に関する研究(第2報)  ―デジタル回路基板の放射ノイズ考察―
蜜沢雅之 宮下純一 輕部俊幸

 デジタル回路基板のノイズ放射に影響すると考えられる諸要素に対応したモデル基板を作成し、ICを実装してノイズ測定を行い各回路要素の影響を評価した。ICのスイッチングによるコモンモードノイズ、信号伝送線路のパターン及び入出力終端条件について検討した。その結果、各要素のノイズ放射に及ぼす影響が明らかになり、パターン設計段階から有効なノイズ対策技法の知見が得られた。
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工作機械の振動診断装置の開発(第1報) −基本設計とデータ処理の支援に関する研究−
小口京吾 横道正和

 工作機械に発生する振動に基づいて工作機械の運転状態を診断するための装置を開発した。オペレータが振動パターンとデータ処理手法および運転状態を教示すると、これを学習して以後は自動的に振動状態を診断する。ここでオペレータによるデータ処理手法の確立には試行錯誤が必要となるため、測定条件の保存あるいはデータのグラフ表示や数値解析等に関する煩雑な操作をAI技術を用いて支援する機能を搭載した。これらのことにより未知の工作機械にも対応できる装置とすることができた。
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工作機械の振動診断装置の開発(第2報) −振動状態の判別と診断支援機能に関する研究−
横道正和 小口京吾

 振動診断装置には工作機械の振動に関するデータが蓄積される。データには振動信号そのもののほかに測定条件や測定時の工作機械の状態、さらに効果的と思われるデータ処理の手法がオペレータによって記録されている。こうして蓄積した大量のデータから各状態の特徴を抽出し、新たに採取したデータがどの状態に相当するかを判別する手法を開発した。また蓄積されたデータは各状態の検出に効果的な測定条件や処理手法を記録したデータベースであり、これを使って測定条件設定や処理のアドバイスを行うこともできる。これらによってオペレータのノウハウの抽出と振動診断作業の支援を実現した。
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精密移動台のナノメートル精度真直度特性
  ―一体構造平行ばね、静圧空気軸受、極低線膨張材料製真直度測定機、滑車と糸車駆動すべり軸受について―
尾坂一 津田展宏*

 精密測定において移動系に使用される各種精密移動台の中で、特徴的な4つの種類の機構を持つ精密移動台について、移動の際の挙動を水平・垂直方向変位量、および移動量について、ナノメートルの精度で多次元干渉計により測定した。その結果、どの移動台においても移動誤差は40nm以下であった。しかし、移動量との関連で検討すると、その割合が一番大きい平行ばね機構と最小の真直度測定機では、約500倍の誤差が生じ、機構の違いによる移動精度の差が確認できた。
* 計量研究所
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多次元光波干渉計の試作
津田展宏* 尾坂一 山口正高**

 真直度測定機の移動精度の中で、ピッチング、ヨーイング、移動変位量を同時に測定できる多次元干渉計を開発した。1本のレーザービームをプリズムで8分割にし、被測定物である移動台上に設置されたミラーにより反射させ、ヘテロダイン方式でその誤差を検出する。この干渉計を使って、STM用一体構造平行ばねの挙動測定を行った。その結果、干渉計自体は各方向の測定とも0.2nmよりもよい精度で測定できることを確認した。また、平行板ばねの挙動は変位量は1nm以下の再現性、ピッチング、ヨーイング量は35μm移動させて、それぞれ10nm、60nm以下であった。
* 計量研究所 ** ニコン
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植物研磨材を用いた研磨加工状態の数値シミュレーション
増田雪也 藤本定正*

 植物研磨材による各種金属の研磨特性の解析を行う為に、数値解析手法として境界要素法を用いて、研磨時の植物研磨材の流動状態についてシミュレーションを行い、実際に研磨実験したデータと比較し、検討を行った。その結果、計算値は実験値に近い値を示し、境界要素法によるシミュレーションが研磨特性の解析手法として有効に利用できることがわかった。
* 東京理科大学諏訪短期大学
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超精密金属鏡の高精度把持技術に関する研究 ―面接触型三つ爪チャックによる鏡面変形の実験―
河部繁 小澤則光* 水原清司*

 工作機械主軸の回転挙動の測定で、計測基準として高精度な平面鏡を使う場合、形状精度を損なわずに主軸に取り付けることが必要である。そこで面接触型三つ爪チャックで超精密金属鏡を把持した場合の、金属鏡円筒部に設けたスリット(深さ:ゼロ、浅、深)と把持力による平面度変化の関連について実験・考察した。その結果、スリットを入れることによって形状変化が抑えられることが明らかになった。
* 機械技術研究所
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導電接着剤の接合信頼性向上に関する研究               
須山聰 黒河内靖子 笠原孝雄*
 ヒートシール型導電接着剤は、デバイス端子との電気接合にも利用されているが、接合部等は、長期使用により導通不良となる例もあり、長期信頼性は高くはなかった。不良例や再現試験により得られた試料を、電子線マイクロアナライザ(EPMA)等で分析し、原因の解析を試み、接合不良の発生状況、条件と分析結果を照合、解析することで、長期信頼性の向上を目指した。電極の断線は、接着剤の物理構造にも起因していた。接合部の劣化要因は、加えられた温度、光、水、空気等であり、断線に至る過程を明らかにし、寿命予測等について考察した。
* スタンレー伊那製作所
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プラスチックの熱脱着機構に関する研究
征矢隆

 ポリアミド(PA6, PA66)の成形温度付近での熱脱着機構を、熱脱着および熱分解ガスクロマトグラフ質量分析法、熱重量分析と組み合わせた昇温熱分解質量分析法などの分析的手法を用いて発生ガスより検討した。その結果、熱履歴によると思われる分解物が脱着し、ひき続いて主鎖の解重合によるモノマや縮合体が発生した。改質のための添加剤も同時に熱脱着することがわかった。
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ベリリウム銅中のベリリウムのクロマズロ−ルSによる吸光光度定量法
小口博司

 ベリリウム銅中のベリリウムをクロマズロ−ルSを呈色試薬として吸光光度法による分析法を検討した。試料0.1gを正確に計り取り硝酸で分解する。主成分の銅は電解で除去する。メスフラスコ(200ml)に水で希釈後−定量を分取しPHを3.6〜3.7に調整後0.05%クロマズロ−ルS水溶液10mlを加え発色させ、メスフラスコ(200ml)に水で希釈して波長532.0nmで吸光度を測定する。その結果同−試料10回の分析結果で標準偏差0.0176変動係数0.88%、対照分析法の原子吸光法と比較して危険率5%でF検定の結果有意差は無く良好な結果が得られた。
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ポリアセタールの粉体化技術に関する研究
藤沢健

 ポリアセタール粉末を得る目的で、熱ジメチルホルムアミドに溶解したポリアセタールの冷却時における樹脂の析出挙動について調べた。その結果、ポリアセタールはゲル状の分散液として析出することが示された。また、この分散液を他の溶媒と置換することにより、粒子状の分散液が得られ、乾燥により球状のポリアセタール粒子を得ることができた。
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イオンクロマトグラフィ−による洗浄度評価(第1報)
新井進

 洗浄した後の部品表面に残存しているイオン量を測定する方法として、イオンクロマトグラフィーを用いた洗浄度評価法を検討した。今回は、特に洗浄度評価で要求されるppm〜ppbオーダーの測定値の信頼性を向上させるための基礎検討を行った。その結果、Na+のppbオーダーの分析では試料注入に用いるガラスシリンジからのNa+の溶出が無視できないほど大きいことが判明したが、シリンジの材質変更により解決できた。また、標準濃度試料を用いてピーク高さモードとピーク面積モードによる定量結果の違いを比較検討した結果、1ppm以上の濃度ではピーク面積モードの方が検量線の直線性が良いことが分かった。そして現在の分析システムにおける各イオンの定量下限値を求めた。
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チタン酸ストロンチウムセラミックスのキャリア密度と粒界特性に関する研究
垣内健児 工藤賢一 上条和之

 高誘電率バリスタであるチタン酸ストロンチウムセラミックスの平均粒径が14、87、250μmのものを試作し、そのキャリア密度(粒内の特性)を測定した。粒径が14、87μmでは約1.5×E26m-3で、粒径250μmでは1.4×E25m-3あり粒径によらず充分に半導体化されていることがわかった。さらに試作品を同程度に半導体化された単結晶と共に酸化焼成し、C-V、I-V特性(粒界特性)を測定した。また、単結晶のキャリア密度を測定し、1250℃、1hの酸化焼成条件ではキャリア密度が変化しないことを確認した。これらの結果から粒界の電気特性について検討した。
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薄膜センサの非接触ひずみ検出への応用
三沢雅芳

 ひずみを非接触で検出するため、ニッケル鉄合金磁性薄膜を用い、この磁化特性がひずみにより変化することを応用した。この薄膜の組成を変えながら作成するため、ニッケルと鉄の二元同時スパッタ法を用いた。基板加熱温度を400℃とした。磁化特性に多層膜状態による階段状の特性が見られず合金膜の特性が得られた。磁化特性を測定した結果、保磁力は約2〜10Oeであった。薄膜センサである磁性膜にひずみを加えたときの特性を評価するため、U型のフェライトコアを用い、磁性膜によるインダクタンスの変化を測定した。その結果、1×E-4のひずみに対して、インダクタンスの磁性膜の有無による変化分の約-10%の変化が得られた。
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カーボンとシリコンターゲットを用いたスパッタリング法による多結晶炭化シリコン薄膜の形成
米久保荘 中尾真人* 上村喜一* 小沼義治*

 高い周囲温度環境で動作可能なセンサ素子等の電子デバイスに用いられる多結晶シリコンカーバイト薄膜を、シリコンとカーボンからなるマルチターゲットを用いた高周波スパッタリング法により形成した。形成した薄膜は、X線回折、X線光電子分光及び電子顕微鏡観察により評価した。基板温度500℃以上で形成した薄膜は、多結晶薄膜であり、基板温度700℃で形成した薄膜の平均結晶粒径は、約30nmであった。炭化シリコン薄膜のピエゾ抵抗効果を測定した結果、ゲージ率は約20であった。
* 信州大学工学部
Proceedings of the First Magneto-Electronics International Symposium.105-107(1994)
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《資料》
光位置検出素子の変位検出特性
丸山六男 尾坂一 五味克* 廣島津進*

 フォトダイオードの光起電効果を応用した光位置検出素子(PSD)が、高分解能であること、応答性に優れること、光の強度が検出できること等から多様な分野で利用されている。市販のPSDは、メーカの指定する条件下における代表的な特性が公表されている。その特性は、条件により大きく異なることが予想されるため、使用条件下での特性評価を事前に行う必要がある。PSDを、照射された光のスポット位置を高分解能で、高精度に測定する装置のセンサとして用いる場合、分解能、直線性、時間ドリフトが、一義的な特性となる。そこで、二次元、高分解能型のPSDについて、簡単な実験装置を製作し、それらの検討を行った。その結果、分解能は0.03μm/mV、直線性はレンジで1μmなどが得られた。
Top
銅合金鋳物の被削性試験について
池田博通 下田義人*

 銅合金鋳物の被削性を短時間に評価する手段として「伸銅品の被削性標準試験法」の適用を試みた。この試験法は、切削温度の測定で代用する工具寿命試験、送り分力で評価する切削抵抗試験、最大高さ測定による仕上面あらさ試験及び切屑形態の試験の4項目から成るが、切屑形態からみた被削性は異質のものであるから総合切削性指数には含めないとしているので今回は除外した。9種類の材料について試験した結果、いずれの試験項目においても材料別に被削性指数の差異が見られ、試験項目間にも相関があることがわかった。特に工具寿命被削性指数と切削抵抗被削性指数は顕著であった。この工具寿命被削性指数と実際の加工現場における工具寿命の感触が合致していることから、銅合金鋳物に対して本試験法を適用することができる見通しを得た。
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知的障害者のための作業補助装置の試作 ―カップラーメン用フォークの袋詰め作業の補助装置―
小松広之 新井亮一

 知的障害などを持つ人達が通所して作業を行う授産施設や共同作業所では、作業を補助する装置が求められており、その一つである「カップラーメン用フォークの袋詰め作業の補助装置」について試作を行った。試作した装置は、コンプレッサーからの圧縮空気を変換した真空を用いて、簡易な一連の手動作によって装置内にセットした10連のビニール袋を一度に開口できるようにした装置で、開口部へのフォーク挿入を片手でも効率よくできることを可能とした。本装置は、県内の授産施設で活用されており、作業者の働く喜びにも一役果たしている。
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鉄系合金めっき浴成分の効果と磁気特性データ
須山聰 三沢雅芳

 磁気センサ等に利用されようとしている鉄系合金めっきを電気めっき法により試み、各種添加剤や波形が金属の電析状態及び磁気特性に与える影響を調べた。文献に示されている鉄めっきの保磁力Hcは、面内の測定で100〜170Oeレベル、コバルト−燐系で約600Oeである。試みた電気めっき法では、保磁力は面内で約10〜100Oe、透磁率も約30〜200程度に留まった。電流密度は低い方が保磁力が低く、透磁率も高い。電流密度の増加に連れて保磁力が増加し、透磁率は低下した。添加剤として効果があったのは、グリセリンであり、界面活性剤は磁気特性を低下させた。
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《抄録》
水洗浄における鉄鋼の防錆
新井進 小池明夫 仁科耕一 鳥羽正司

 金属部品、特に鉄鋼部品に水を用いて洗浄する場合、さびが発生する問題がある。そこで、水洗浄工程に適用できる鉄鋼の防錆方法として腐食抑制剤の添加及び溶存酸素の除去の検討を行った。溶存酸素の除去については特に除去速度の高速化を図った。これらの防錆法を実際の水洗浄工程に適用し、鉄鋼の腐食の問題を解決できた。
防錆管理. 39(2), 52-57(1995)
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APPLICATION OF Cr-O FILM TO STRAIN GAUGE
三沢雅芳 黒河内靖子

 酸化クロム(CrーO)薄膜を反応性スパッタ法により作成し、ひずみ検出特性を評価した。その結果、抵抗温度係数(TCR)の値が酸化の度合が進むことにより正から負に変化した。これは、Cr2O3がp型半導体であり、TCRが金属の正から半導体の負に変化するためと考えられる。また、酸化の度合が進むことによりゲージ率の値が徐々に減少した。この薄膜でTCRが±50ppm/℃以内であり、ゲージ率が10以上の良好な特性が得られた。
The 1st Magneto-Electronics International Symposium, Nov 9-11, 1994
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凍結走査電子顕微鏡による関節軟骨の無定形最表層(uppermostamorphouslayer)の乾燥による影響の研究
小林千益* 米久保荘

 ブタの膝の関節軟骨を用いて、乾燥による軟骨の表面付近の形態変化、特に軟骨の主要部分上の無定形最表層の変化を観察した。臨界点乾燥試料、凍結乾燥試料、空気中に放置した試料と、非脱水の凍結試料の走査電子顕微鏡像を比較した。臨界点乾燥試料では、最表層は認め難いことが多く、凍結乾燥試料と空気中に放置した試料では、1〜数μm厚の最表層を認めた。非脱水の凍結試料では、2〜206μm厚の最表層を認めた。この最表層の厚さの相違は主として脱水乾燥によると考えられた。最表層の厚さは、この層への水分の出入りによって著しく変化し、水分を吸収して肥厚し、脱水によって虚脱菲薄化することが示唆された。関節軟骨の最表層の観察には、非脱水の軟骨を凍結走査電子顕微鏡で観察することが、生体内での状態をよく反映できて適当な手段であると考えられる。
* 信州大学医学部
中部日本整形外科災害外科学会雑誌. 37(4), 897-901(1994)
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Cryo-scanning electron micro scopic study of the surface amorphous layer of the articular cartilage
小林千益* 米久保荘 黒河内靖子

 関節軟骨の表面付近の構造を解明するために、非固定非脱水の凍結したブタの膝の関節軟骨を、凍結走査電子顕微鏡で観察した。コラーゲン線維と細胞を欠く無定形な層が軟骨表面を覆っていた。この層を『無定形最表層』と呼んだ。この層は、様々な形態を呈したが、4群に分類できた。層の厚さは、関節内の部位とは関連なかったが、形態の分類と関連があった。凍結走査電子顕微鏡で観察した最表層は通常型走査電子顕微鏡でみられるそれよりはるかに厚かった。この厚さの差は、後者において試料作製過程で軟骨を脱水したためと考えられた。この層は、不安定で、脱水等によって変化しやすい特徴をもつと考えられた。よって、最表層の観察には水分を保持した状態で、凍結走査電子顕微鏡で観察することが、より良い方法であると考えられる。
* 信州大学医学部
JOURNAL OF ANATOMY, 1995
Microwave Dielectric Properties of Solid Solutions in the ZrTiO4-Y2O3-Nb2O5 System
井川博行* 成田博 矢崎陽一* 神崎正美* 福長脩* 他2名*

 ZrTiO4-In2O3-Ta2O5系固溶体では、(In, Ta)の置換固溶量を増やすに従い、熱処理温度に対する格子定数の変化率は小さくなった。また、ZrTiO4-Y2O3-Nb2O5系固溶体では逆に、(Y, Nb)の置換固溶量の増加とともに、熱処理温度に対する格子定数の変化率は増加した。非化学量論組成の固溶体も含めた上記2種類の固溶系で、置換固溶量と誘電特性の関係についてその類似性と相違性を明らかにした。
* 東京工業大学工学部
Trans. Mat. Res. Soc. Jpn Vol.14B 1723, 1994
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(H13.05)

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