JP2971025B2

JP2971025B2 - ばね緩和測定方法及びその方法を用いて試料液の流動特性を測定する回転式粘度計

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Publication number: JP2971025B2
Application number: JP8045106A
Authority: JP
Inventors: 宏治関口; 定善服部
Original assignee: HATSUTORI DENSHI KK; TOKI SANGYO KK
Current assignee: HATSUTORI DENSHI KK; TOKI SANGYO KK
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2016-03-01
Also published as: US5777212A; JPH09236531A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体試料の粘度を
測定する回転式粘度計に係わり、特に、塗料、インクな
どの固体表面に塗布する用途に用いられるコーティング
材等において、品質判定上重要な極低ずり速度領域にお
ける流動測定のための方法である“ばね緩和測定方法”
と、その測定方法を実行することを可能とする回転式粘
度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油化学工業、合成化学工業、医薬品工
業、食品工業を始め、塗料、インク工業、半導体工業、
製紙工業、印刷工業等、液体状の原材料、製品を扱う殆
ど総ての工業分野において、それら液体の粘度を測定す
ることによって、原材料、製品の良否、処理工程の適否
を判定することが広く行われている。

【０００３】これらの粘度測定のうち、特に、塗料、イ
ンクなどのコーティング材では、仕上がり面の品質がそ
れら材料の低ずり速度領域における粘性挙動に依存する
ことから、極低ずり速度領域の粘性流動特性測定に適し
た“ばね緩和測定法”が用いられるようになってきた。

【０００４】ここでは先ず初めに、従来使われている
“ばね緩和測定法”を、半導体製造におけるフォトレジ
ストの挙動、製紙工業における白水コーティング材の挙
動、ペイント塗装における塗料の挙動、スクリーン印刷
における挙動などについての考え方を例示して、これら
コーティング材の良否が如何に極低ずり速度における粘
性流動特性に依存するかを説明し、この目的の特性測定
のために“ばね緩和測定法”が優れた測定法であるかを
説明する。

【０００５】例えば、コーティング・マシンを用いて材
料を走行させながらコーティングする場合、一般に用い
られるコーティング・マシンでは、ナイフ・コータであ
れロール・コータであれ、コーティング作業工程中にコ
ーティング材が受けるずり速度は極めて高く、その値は
概略１０³／ｓｅｃ〜１０⁴／ｓｅｃにも達すると言われ
ている。

【０００６】このようなコーティング作業工程において
は、コーティング材の粘度を作業条件に適合する最適粘
度に保つことが、作業を安定継続するために、また得ら
れる仕上がり面の品質確保上極めて重要である。すなわ
ち、粘度が高すぎると塗膜が厚すぎたり、最悪の場合は
コーティング・マシンのアプリケータにコーティング材
がまわり切れないために、形成される塗膜がかすれたり
切れたりして、良好な塗膜面が得られない。また逆に、
粘度が低過ぎる場合は、コーティング材のまわりは良く
なり作業性は向上するが、塗膜厚さが薄くなり遮蔽力が
乏しくなるという問題が発生する。

【０００７】通常、このようなコーティングに用いられ
る材料は、高分子溶液に顔料等の微粒子を分散、懸濁さ
せたサスペンジョン溶液である。この種の溶液の粘度計
回転数の変化、すなわち、ずり速度の変化に対する指度
変化の挙動は、図１に示すように回転数が増大しても指
度は比例的には増加しない関係にあり、ずり速度Ｄとず
り応力ｓの関係を示すモデル式として、次式に示す冪乗
則が適用される場合が多い。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、ｓ；ずり応力ｓ₀；降伏値 μ ；非ニュートン粘性係数Ｄ；ずり速度ｎ；粘度指数（１＞ｎ＞０）を表す。

【００１０】なお、図１は家庭用水性塗料について希釈
をしない濃厚液の状態で、２５℃においてデータ採取し
た粘度計回転数ｒｐｍと指度θの関係を表すグラフであ
る。図中の各ドット点は測定データ１個を表す。これら
データの回転数ｒｐｍにロータ円錐角で決まる定数を乗
じ、また、指度θにロータ寸法とトルクスプリングのば
ね定数で決まる定数を乗じることによって、図２のずり
速度Ｄとすり応力ｓの関係を表す“ｓ−Ｄ流動グラフ”
を求めることができる。

【００１１】コーティング材では、先に述べたように、
塗布工程中には極めて高い剪断速度でずりを受けるが、
塗布直後に塗膜に加わる力は、塗膜の表面張力と塗膜に
発生する重力のみになる。この場合、塗膜面の仕上がり
状態を良好にするためには、塗膜自身の表面張力によっ
て、塗布直後に刷毛目のような塗膜の傷、微細な凹凸な
どの欠陥が修復される機能を持つことが望まれる。

【００１２】すなわち、塗布直後には塗膜の流動性を失
わない程度の低い粘度を保持することが必要である。こ
の表面張力による刷毛目の平滑化の機能を、コーティン
グ材のレベリング性と言い、“レベリングが良い”、あ
るいは、“レベリング性が悪い”と表現される。なお、
レベリングを生じるときの塗膜内部のずり速度は、１０
~ ¹〜１０~ ²／ｓｅｃのオーダーと推定されている。

【００１３】一方、塗膜に加わる重力の影響は、塗膜の
粘度が低すぎると塗膜が流れ出して、涙状の“たれ”を
生じる。このような“たれ”を生じないようにするため
には、コーティング材が１０~ ²〜１０~ ³／ｓｅｃオー
ダーの極低ずり速度の領域で粘度が充分に高いこと、お
よび、充分大きな降伏値を持つことが望ましい。

【００１４】更に、コーティング材ではチクソトロピー
の特性を持たせることが多い。チクソトロピーとは、ず
りによって破壊された液体の内部構造が構造を回復する
ときの時間遅れによって生じる現象である。

【００１５】例えば、スプレー塗装、ナイフ塗装、ある
いは刷毛塗りなどのプロセスにおいて、構造破壊したチ
クソトロピックなコーティング材の構造は、時間と共に
元の構造に回復する。しかし、この構造回復は、ほんの
数秒で回復するものから数時間を要するものまで様々で
あり、この回復時間の大小によって粘性流動挙動が変化
する。

【００１６】印刷インクの場合、急速な構造回復による
ゲル化特性、即ち、瞬時に増粘することが印刷された文
字や図形を鮮明にするために望まれる。一方、刷毛塗り
の塗装の場合には、刷毛目がレベリングによって消える
ための時間が必要であり、どちらかと言えば構造回復が
遅くなければならない。しかし、回復時間が必要以上に
長すぎると“たれ”を生じる可能性がある。

【００１７】以上、コーティング材の低ずり領域におけ
る粘性流動挙動を決める主要な要因を説明した。次に、
このような要因の大小を如何に測定するか、従来行われ
てきた測定方法を説明する。

【００１８】通常、液体の粘性流動挙動を測定するため
に、先に示した図１のように、回転式粘度計の回転速度
を低回転から高回転まで、連続、または多段に変速しな
がら、各回転速度においてロータに発生する粘性トルク
をデータ採取して解析する、いわゆる定常流流動解析が
行われている。この場合はロータの回転速度とロータ寸
法から、試料液に加えられるずり速度Ｄの値が与えら
れ、ロータに加わる粘性トルクからずり応力ｓの値を求
めることが出来る。従って、データが存在する定常流領
域範囲については、上記数１の関係から回帰解析を行う
ことによって、非ニュートン粘性係数μ、粘度指数ｎ、
降伏値ｓ₀などを数値として求めることができる。

【００１９】しかし先に説明したように、コーティング
材の機能上重要な極低ずり速度領域の挙動を、粘度計を
回転させて得られる、いわゆる、定常流領域のずり速度
におけるデータで判断することは危険である。何故なら
ば、通常の回転式粘度計では最低回転速度が０．５ｒｐ
ｍ、あるいは低速回転特性を改善した粘度計であって
も、先の図１のデータに示したように、０．１ｒｐｍ程
度であり、この程度の回転数ではずり速度は、せいぜい
１０⁰／ｓｅｃのオーダーの比較的に大きい値である。

【００２０】ここで、降伏値がずり速度ゼロのときのず
り応力として定義されているので、定常流領域のデータ
を用いて低ずり領域の流動特性、特に降伏値を求めるた
めには、上記のような定常流領域の比較的に大きなずり
速度におけるデータからずり速度ゼロの降伏値を外挿し
て求めることになる。すなわち、上記数１を拡張した解
析値として求めることとなり、極めて危険であると言わ
ざるを得ない。

【００２１】例えば、図２のずり速度Ｄのゼロ付近のス
ケールを拡大して描いたずり速度Ｄとずり応力ｓの関係
を図３に示す。ここでは、図３に示すように約０．４／
ｓｅｃの最低ずり速度に対するずり応力として約１４Ｐ
ａか得られているが、その他の実測された測定点を結ん
で、ずり速度ゼロの縦軸に如何に外挿するかによって降
伏値の読み取り値が異なってくる。本図に描かれている
曲線は図中の６個の測定点のデータを上記数１で回帰解
析して得られた関係式を用いて描いた曲線であるが、ず
り速度ゼロに至近の範囲まで上記数１が成り立つとは必
ずしも言い切れないことが判る。

【００２２】一方、コーティング材のようなサスペンジ
ョン溶液の降伏値を求めるために、実際と良く一致する
優れた方法としてＣａｓｓｏｎ流動方程式による方法が
広く用いられている。特に、固体微粒子の分散質がニュ
ートン性溶媒に分散されている場合に適合することが知
られている。

【００２３】Ｃａｓｓｏｎ流動方程式は次の式で表され
る。

【００２４】

【数２】

【００２５】ここで、ｓ_cはＣａｓｓｏｎ降伏値、μ_cは
Ｃａｓｓｏｎ粘度である。上記数２は、√ｓと√Ｄが直
線関係にあることを表している。従って、図４に示すよ
うに、両軸をそれぞれ√ｓ、および√Ｄに取って測定デ
ータの平方根をプロットすると、流動曲線は近似的に直
線になる。この直線を外挿して√ｓ軸を切る点が√ｓ_c
で、この値を自乗すればＣａｓｓｏｎ降伏値が求められ
る。このＣａｓｓｏｎの流動曲線は近似的に直線になる
ことから、外挿法によって得られる結果が個人差が少な
い利点がある。なお、図４は、先に求めた図１のデータ
をＣａｓｓｏｎ流動曲線としてプロットして求めたグラ
フである。

【００２６】しかし、このＣａｓｓｏｎ流動曲線を使う
にしても、測定データが先に示したデータのように完全
には直線上に乗らない場合には、図５のようにゼロ近傍
の直線と見做せる範囲を限定して、その直線を延長して
縦軸を切る点を求めざるを得ない。このような方法を用
いるにしても、定常流測定領域の比較的に高いずり速度
範囲のデータを用いるならば、ゼロに近接した実測点が
欠けていることから、得られる降伏値は信頼度に乏しく
ならざるを得ない。

【００２７】このように粘度計を回転して行う定常流測
定では、測定法として限界に達している。このような定
常流測定の限界を越えて、より低い極低ずり速度領域の
測定データを得るための手段として、ばね緩和測定法が
ある。以下、ばね緩和測定法の原理を説明する。

【００２８】図６にばね緩和測定法の原理図を示す。本
図は回転式粘度計としてもっとも簡単な構造、すなわち
粘性トルクとバランスした状態で、ばねの捩れ角度を目
盛板上の指針で読み取る方式の粘度計として例示してあ
る。

【００２９】図６において粘度計の回転駆動用モータ７
０１を停止した状態のままで、指針７０８の指度が、例
えば目盛板の１００％の位置になるように円錐ロータ６
ａを手で回して、適当な方法でその位置にクランプして
固定出来たと仮定する。この状態では、ばね７０５が指
針指度１００％に相当する角度だけ捩られて復元トルク
が貯えられている。

【００３０】この状態を保持したまま、円錐ロータ６ａ
と平板（プレート）７ａ間に試料液７００を規定量注入
した後、ロータ６ａのクランプを外して固定状態を解除
すると、ロータ６ａは捩られていたばね７０５の復元ト
ルクに駆動されて、試料液７００の粘性抵抗トルクを受
けながら回ろうとする。この時のばね７０５の復元トル
クはロータ６ａの回転に伴って漸減する。すなわち、ロ
ータ６ａの回転とともにばね７０５が緩和するために、
指針指度θと時間ｔとの関係は、図７の緩和グラフの曲
線に示すように変化する。

【００３１】図７に示す緩和グラフの曲線のゼロ戻りの
残量θｙは、ばね７０５が戻り切れない状態を示し、概
ね、降伏値に関係する量である。また、図中の点Ｐにお
ける緩和グラフ曲線の接線勾配（ｄθ／ｄｔ）ｐは、Ｐ
点におけるロータ６ａの回転速度、すなわち、ずり速度
Ｄｐを表し、Ｐ点の指度θｐはロータ６ａに加わるばね
トルク、すなわちずり応力ｓ_Pを表す。

【００３２】この図７の緩和グラフ曲線のＰ点につい
て、接線勾配（ｄθ／ｄｔ）ｐ、指度θｐが求まれば、
それら各点のずり速度Ｄｐ、ずり応力ｓ_P、従って見掛
け粘度η_aは、

【００３３】

【数３】

【００３４】

【数４】

【００３５】

【数５】

【００３６】但し、 α；円錐ロータの円錐角（ｄｅ
ｇ） γ；粘度計のフルスケールに対応するばねの捩れ角度
（ｄｅｇ）Ｔ；粘度計のフルスケールに対応するばねの復元トルク
（Ｎ・ｍ）Ｒ；円錐ロータの半径（ｍ）Ｄｐ；ずり速度（ｓ~ ¹）ｓ_P；ずり応力（Ｐａ） η_a；見掛け粘度（Ｐａ・ｓ）によって求めることができる。

【００３７】以上説明した図７では、降伏値を持つ一般
的な緩和グラフの曲線の形状を、前掲図１で用いたもの
と同じ市販家庭用水性塗料を試料液として、２５℃の試
験温度で実験して得られた曲線を示したが、例えば炭化
水素系の粘度計校正用標準液のように、降伏値を持たな
い完全なニュートン粘性の液の場合には、図８に示すよ
うに、時間と共に指度がゼロに漸近する緩和グラフ曲
線、

【００３８】

【数６】

【００３９】を描くことは解析的にも求められる。な
お、図８の緩和グラフは、ＪＩＳに規定されている炭化
水素油系の粘度計校正用標準液ＪＳ２０００について、
２５℃で実測したグラフを例示したものであり、また、
上記数６のＫは巻き上げ指度、βはロータ半径Ｒ、円錐
角α、粘度計のフルスケール角度に対応するばねの復元
トルクＴ、および、粘度計のフルスケール角度γによっ
て決まる定数である。

【００４０】ところで、以上説明したようなばね緩和測
定法の測定原理を、従来の構造の回転式粘度計のように
目盛板上の指針指度を目視で読み取る方式で測定したと
すると、読み取りとデータ記録のための作業に時間がか
かり過ぎて到底実用にならない。

【００４１】すなわち、図７の緩和グラフのように連続
したデータを得るためには、トルクスプリングの捩れ角
を電気信号に変換できる粘度計、例えば回転型差動トラ
ンスなどの信号変換器を内蔵した粘度計が必要であり、
この信号変換器の出力をＡ／Ｄ変換したデータを、１
秒、あるいは２秒毎の一定時間間隔でコンピュータに記
憶させる必要がある。このようにして記憶させたデータ
を利用すれば、目的により所要のコンピュータ解析を行
うことができる。そのほか図６で引用した前記ばね緩和
測定原理では、ロータを手で回してばねを巻き上げる操
作を説明したが、現用されている最近の、この用途に用
いられている回転式粘度計では、後述するように、本願
発明者の発明によって、ばねの巻き上げを含めて総ての
操作を自動的に行える装置になっている。

【００４２】このように、ばね緩和測定法によれば、巻
き上げたばねが緩和しながら作用する復元トルクに駆動
されて、ロータが停止するか、あるいは停止しないかの
極限状態までの連続したデータを得ることができる。し
たがって、この方法で得たずり速度１０~ ³／ｓｅｃオ
ーダーまでのずり速度、ずり応力の関係を、前記したＣ
ａｓｓｏｎの流動方程式を適用して解析すれば、ずり速
度がゼロ至近のデータまで利用できるので、外挿して得
られるＣａｓｓｏｎ降伏値ｓ_c、Ｃａｓｓｏｎ粘度μ
_cは、先に説明した定常流測定の場合に比べて、遙かに
信頼できる結果を得ることは言うまでもない。

【００４３】次に、コーティング材ではないが、ばね緩
和測定を練り歯みがきに適用した実測例を図９〜図１２
に示す。図９はこの場合のばね緩和グラフで、図に見る
ように非常に大きい残留値θ_yを示している。また、ロ
ータの解放以降の指度変化も緩やかで、解放直後の比較
的に高いずり速度の範囲でも粘度は高い値を保持してい
ることが判る。

【００４４】図１０は図９の緩和グラフで得たデータ
を、コンピュータで演算処理して得られたずり応力ｓと
ずり速度Ｄの関係を対数表示したｌｏｇｓ−ｌｏｇＤ解
析グラフである。図に見るように、ばね緩和測定で得ら
れたずり速度データは、１０~²〜１０~ ³／ｓｅｃの極
めて低いずり速度領域にまで達している。

【００４５】図１１は同様に、図９のデータをコンピュ
ータ処理して得たＣａｓｓｏｎ流動曲線である。図１１
を図２と比べて見るとばね緩和測定では、得られたずり
速度データが√ｓ軸に遙かに接近しているだけでなく、
多数のデータがあるので、データから外挿して得られる
Ｃａｓｓｏｎ降伏値ｓ_cは、定常流測定の場合に比べて
遙かに信頼できることが判る。

【００４６】図１２は図９の緩和測定データをコンピュ
ータ処理して求めた見掛け粘度η_aとずり速度Ｄの関係
を対数表示したｌｏｇη−ｌｏｇＤ解析グラフである。
本図によって極低ずり速度領域のずり速度Ｄに対する見
掛け粘度η_aの挙動を知ることができる。

【００４７】以上、ばね緩和測定法を従来の定常流測定
法と比較して、極低ずり速度領域の粘性特性の測定、特
に降伏値を求めるための方法として、如何に有効な測定
法であるかを説明した。

【００４８】次に、上記ばね緩和測定法に適合する最新
の回転式粘度計技術として、先に本願発明者が発明した
国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９１／０１３３７“回転式粘度
計”がある。これは、本願の出願に対比すべき従来技術
となるものであり、以下に、その技術内容を説明する。

【００４９】本従来技術は、回転式粘度計のピボット、
宝石軸受けが故障し易い問題点を解決するために、本願
発明者が発明したピボットを保護するためのロータ軸自
動ロック装置（特願平１−５１６５５号）を利用して、
通常用途のロータ回転による定常流粘度測定、流動解析
を行うだけではなく、ロータ軸ロック状態で自動的にば
ねを巻き上げる機能を加えることによって、ばね緩和測
定を自動的に実行可能にした回転式粘度計に関する発明
である。

【００５０】本従来技術を実施した回転式粘度計の構造
例を図１３に示す。本構造図の回転式粘度計の動作につ
いては、前記国際出願ＰＣＴ／ＪＰ９１／０１３３７
“回転式粘度計”を参照されたい。

【００５１】なお、図１３に例示した回転式粘度計を用
いて、ばね緩和測定を行った場合の動作原理の概要を図
１４に示す。図１４において（ａ）図は粘度計が停止し
ている状態を示し、この状態ではロータ軸５ｂがロック
されて回転拘束され、同時に宝石軸受け１２からピボッ
ト１１が引き離されて保護されている。この状態で円錐
ロータ６ａと平板７ａの間に被測定試料液を注入した
後、１００％、または任意のばね巻き上げ目標指度θを
予め入力してから、ばね緩和測定開始を指令すると、次
のシーケンスにより自動的にばね緩和測定が実行され
る。

【００５２】．ロータ軸ロックのまま、パルスモータ
２１を駆動して回転開始する。

【００５３】．パルスモータ２１の回転は、回転型差
動トランス２３の出力信号が予め入力された巻き上げ目
標指度θに対応する信号レベルに達するまで回転して停
止する。すなわち、指定さた指度までのばねの巻き上げ
が完了する。

【００５４】．ばね巻き上げ完了に引き続いて、図１
４（ｂ）に示すように、ロータ軸自動ロック装置を働か
せてロータ軸５ｂのロックを解除することにより、宝石
軸受け１２へのピボット１１接触を復帰させると共に、
ロータ軸５ｂの回転拘束を解放して、ばね緩和測定状態
に移行する。

【００５５】．ロータ軸５ｂの回転拘束解除により、
巻き上げられたばね４ａの復帰トルクによってロータ６
ａが駆動され、時間１秒、または２秒毎に指度θのばね
緩和測定データがコンピュータに送出され測定が実行さ
れる。

【００５６】．予め入力により定められた測定時間が
経過すると自動的に測定を終了して、ロータ軸自動ロッ
ク装置が働いてロータ軸５ｂを回転拘束すると共に、宝
石軸受け１２からピボット１１を引き離してピボット保
護の測定終了状態に戻る。

【００５７】なお、この装置では回転型差動トランス２
３の角度／電気出力信号の間のＳ字型変換特性を考慮し
て、直線性を保証できる角度範囲を選択したために、上
記数３中のγの値を角度６０度にしてある。

【００５８】上記した従来技術によって、その出願以前
に於ては回転式粘度計を用いた特殊測定として知られな
がら、手動的操作が面倒なために極めて例外的な場合を
除いて、殆ど実用されなかったばね緩和測定法が、実験
室のみでなく現場の材料検査レベルでも実用されるよう
になった。

【００５９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
による回転式粘度計を使用して、種々の液体物質の低ず
り速度領域における粘性挙動を調べるために、ばね緩和
測定実験を行ったところ、高粘度液、あるいは高い降伏
値を持つ液体物質を試料液とした場合に、以下に述べる
ような測定上の異常な現象が発生することが判った。

【００６０】先ず、高粘度液を試料液とした場合に発生
する測定の異常状態について説明する。なお、測定の異
常を明示するために、低粘度液で正常な測定が行われた
場合と、高粘度であるために測定が異常になる場合を対
比して示す。

【００６１】低粘度液として、先の図８に炭化水素油系
の粘度計校正用標準液ＪＳ２０００のばね緩和グラフを
示した。この緩和グラフのデータから得られたずり応力
ｓとずり速度Ｄの関係を図１５のｓ−Ｄ流動グラフに示
す。この図から測定データを示すドットは原点を通る一
直線上に分布している。これは粘度計校正用標準液の流
動特性が、完全なニュートン粘性流動特性を持つ液であ
ることから当然であり、この直線の勾配から求めた粘度
η＝ｓ／Ｄ＝１．１８Ｐａ。ｓ（＝１１８０ｍＰａ・
ｓ）の値は、この標準液に添付された試験温度２５℃に
おける試験成績データ１１９２ｍＰａ・ｓに対して、極
めて良く一致している。

【００６２】一方、高粘度液としてポリブテン系の粘度
計校正用標準液ＪＳ６０Ｈを試料液として、測定温度２
５℃において得られたばね緩和グラフを図１６に示す。
この図のばね緩和グラフのデータから求めたずり応力と
ずり速度の関係を、ｓ−Ｄ流動グラフ図１７に示す。こ
こで標準液ＪＳ６０Ｈについて求めた図１７のｓ−Ｄ流
動グラフは、同じ粘度計校正用標準液でありニュートン
粘性流動特性を持っていることから、前掲図１５の標準
液ＪＳ２０００の場合と同様に、原点を通る直線上の分
布が期待されるに反して、全く異なる曲線上のドットの
分布が得られている。

【００６３】粘度計校正用標準液の場合、低粘度、高粘
度に関わらずｓ−Ｄ流動グラフは原点を通る直線上に分
布すべきであって、前記のＪＳ６０Ｈの実測データのよ
うに曲線上に分布する結果は異常としか言い様がない。

【００６４】次に、高い降伏値を持つ液体を試料液とし
た場合に発生する測定異常について説明する。図１８は
一般市販の家庭用水性塗料を試料液として、希釈しない
濃厚状態で、１００％、６０％、および２０％の巻き上
げ指度から降下させて得た緩和グラフである。この図に
おいて、１００％から降下させた緩和曲線（ａ）、６０
％から降下させた緩和曲線（ｂ）と、２０％から降下さ
せた緩和曲線（ｃ）のそれぞれが異なるゼロ戻りの残量
を持っていることを示している。このゼロ戻りの残量
は、先に説明したように降伏値を表す値であり、同一液
体物質が、ばね緩和測定におけるばねの巻き上げ量によ
って、異なる降伏値を示すという結果は異常としか言い
様がない。

【００６５】以上のように従来のばね緩和測定技術にお
いては、高粘度、高降伏値の試料液を測定する場合に
は、測定上に無視できない問題が発生していると考えら
れる。

【００６６】本発明の目的は、上記したように従来技術
のばね緩和測定法において測定異常として問題を生じる
ような高粘度、あるいは高降伏値を持つ液体であって
も、低粘度、低降伏値の液体と同様に、異常なく、ばね
緩和測定を遂行出来る粘度測定方法、及び、その方法を
実行する回転式粘度計を提供することにある。

【００６７】更に、ばね緩和測定を実施する際には、円
錐ロータ６ａと平板７ａの間に試料液７００が挟まれた
状態で、円錐ロータ６ａ及び平板７ａに対して試料液７
００が全周方向において、図１９（ａ）に示すように均
等に接触することが重要であり、図１９（ｂ）に示すよ
うに片寄っていたり、図１９（ｃ）のように気泡７０１
を挟み込んでいる状態では満足すべき測定はできない。

【００６８】このような試料液７００の円錐ロータ６
ａ、平板７ａとの接触を改善して、理想的な状態でばね
緩和測定を可能にする回転式粘度計装置を実現すること
も、本発明の主要な課題の１つに含まれる。

【００６９】更には、例えば構造粘性特性を持つ液体の
測定では、円錐ロータと平板間に試料液を注入した状態
で、予め計画した回転数、回転継続時間でロータを回転
させて試料液にずり履歴を与え、ずり履歴の程度を種々
変えることによってばね緩和測定の低ずり速度領域にお
ける粘度、降伏値に現れるずり履歴の影響を調べるため
の装置として利用できる。この場合、ずりを与えた後、
粘度計を回転させずに一定時間放置することによって、
ずり履歴後の構造回復の状況を知ることもできる。

【００７０】このようにずり履歴の影響、および、構造
回復の特性を研究するための回転式粘度計装置を実現す
ることも、本発明の課題の１つに含まれる。

【００７１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転軸方向に沿って移動可能な円錐型の
ロータと、当該ロータに対して静止している平板との間
に測定すべき試料液を挾持した状態で、当該ロータをそ
れと接続されている弾性体の緩和トルクにより回転駆動
し、当該ロータの回転に伴う粘度計指度値を測定するこ
とにより、前記試料液の流動特性を測定するばね緩和粘
度測定方法において、測定前に、前記ロータの回転を拘
束した状態で前記粘度計指度値が目的とする値となるよ
うに前記弾性体が巻き上げられ、かつ、前記ロータの仮
想円錐頂点部が前記平板に接触している状態として、前
記ロータの拘束を解除し、ばね緩和測定状態へ移行す
る。

【００７２】また、上記目的を達成するために、本発明
は、ばね緩和法を用いて試料液の流動特性を示す情報を
測定する回転式粘度計において、測定すべき試料液に接
して回転駆動されると共に、その回転軸方向に沿って移
動可能に支持される円錐型のロータと、前記ロータと接
続する弾性体を備え、当該弾性体を介して前記ロータを
回転駆動させるための回転駆動手段と、前記ロータとの
間に前記試料液を挾持するための平板の表面に、当該円
錐型ロータの仮想頂点部が接触する状態で、当該ロータ
の回転を拘束及びその拘束状態を解除する拘束手段と、
前記回転駆動手段の駆動動作、及び、前記拘束手段の拘
束及び解除動作を制御する制御手段とを備え、前記制御
手段は、ばね緩和法により粘度を測定するための制御モ
ードを有し、この制御モードの場合には、前記拘束手段
により前記ロータの回転を拘束し、かつ、前記回転駆動
手段により前記弾性体を予め定めた状態となるまで巻き
上げた後に、前記拘束手段の拘束を解除し、ばね緩和法
による測定状態へ移行させる。

【００７３】また、上記目的を達成するために、本発明
は、測定すべき試料液に接して回転駆動されるロータ
と、前記ロータを支持すると共に、前記ロータに回転駆
動力を伝達する第１の駆動軸であるロータ軸と、前記ロ
ータを回転駆動させるための回転駆動手段と、前記回転
駆動手段により発生された駆動力を前記ロータ軸に伝達
する第２の駆動軸と、弾性体を有し、該弾性体を介して
前記回転駆動手段の出力軸と前記第２の駆動軸とを弾性
的に連結して駆動力を伝達する第１の連結手段と、前記
ロータ軸を回転自在に軸受して支持するための、ピボッ
トおよび軸受を有する支持手段と、前記支持手段を迂回
して、前記ロータ軸と前記第２の駆動軸とを連結する第
２の連結手段と、粘度計指度値を検出する指度検出手段
と、前記指度検出手段により、測定状態で検出された粘
度計指度値から粘度を算出する粘度算出手段と、前記ロ
ータ軸の回転の拘束および拘束解除を行うための拘束機
構、および、前記支持手段のピボットと軸受との離間お
よび接触を行うためのピボット離間機構を有するピボッ
ト保護手段と、前記回転駆動手段及び前記ピボット保護
手段の動作を制御する制御手段とを有する回転式粘度計
において、前記指度検出手段は、前記ロータ軸と前記第
２の駆動軸との回転角度差を検出することで、それに対
応する粘度計指度値を検出するものであり、前記ピボッ
ト保護手段は、前記ロータ軸が回転しないように拘束す
ると共に、前記支持手段のピボットを軸受から離間させ
る第１の状態と、前記支持手段のピボットを軸受に接触
させると共に、前記ロータ軸の拘束を解除する第２の状
態と、前記ロータ軸の回転を拘束すると共に、前記支持
手段のピボットを軸受に接触させる第３の状態との３つ
の状態を実現するものであり、前記制御手段は、ばね緩
和法により粘度を測定するための制御モードを少なくと
も有し、前記ばね緩和測定のための制御モードでは、測
定前に、検出される粘度計指度値が予め定めた値となる
ように前記弾性体が巻き上げられ、かつ、前記ピボット
保護手段が第３の状態である状態とし、測定時には、前
記ピボット保護手段を第２の状態へ移行させて、ばね緩
和法による測定を実行させる。

【００７４】また、上記目的を達成するために、本発明
は、ばね緩和法を用いて試料液の流動特性を示す情報を
測定する回転式粘度計において、測定すべき試料液に接
して回転駆動されると共に、その回転軸方向に沿って移
動可能に支持される円錐型のロータと、弾性体を備え、
当該弾性体を介して前記ロータを回転駆動させるための
回転駆動手段と、前記ロータとの間に前記試料液を挾持
するための平板の表面に当該ロータの仮想頂点部が接触
する状態で、前記ロータを回転可能に支持する第２の状
態と、前記ロータをその回転軸方向に移動し、前記平板
との間隔をあけた状態で、当該ロータを拘束する第１の
状態と、前記ロータの仮想頂点部が前記平板に接触する
状態で、当該ロータを拘束する第３の状態とを実現する
拘束手段と、粘度計指度値を検出する指度検出手段と、
前記回転駆動手段及び前記拘束手段の動作を制御する制
御手段とを備え、前記制御手段は、ばね緩和法により粘
度を測定するためのばね緩和測定制御モードと、当該制
御モードにおける一連の動作の前に、前記試料液に対す
る前処理を実行するための前処理制御モードとを有し、
前記ばね緩和測定制御モードの場合には、前記拘束手段
を第３の状態とし、かつ、前記回転駆動手段により前記
弾性体が予め定めた状態となるまで巻き上げた後に、前
記拘束手段を第２の状態へ移行させて、ばね緩和法によ
る測定を実行させるものであり、前記前処理制御モード
では、前記拘束手段を第２の状態にして、予め設定され
た回転数及び継続時間で前記ロータを回転させた後、前
記ロータの回転を停止して前記拘束手段を第３の状態へ
移行し、その状態で０を含む予め定めた時間だけ放置さ
せたのち、前記ばね緩和測定制御モードへ移行するもの
である。

【００７５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の説明に先立
ち、上記「発明が解決しようとする課題」の欄で述べ
た、本発明により解決しようとする測定異常が発生する
原因について詳細に説明する。

【００７６】上記したニュートン性高粘度液では、ｓ−
Ｄ流動グラフのデータが原点を通る直線上ではなく曲線
上に分布する測定異常、および、高降伏値液でばねの巻
き上げ指度を変えると緩和曲線の残留指度が異なり、一
定の降伏値が求められない測定異常が生じる。この２つ
の測定異常は、現象は異なるが共通の原因によって引き
起こされるとの知見が本願発明者により得られた。

【００７７】すなわち、上記従来技術のばね緩和測定に
おいては、ばねを巻き上げるために、ピボット保護用ロ
ータ軸自動ロック装置を働かせてロータ軸の回転を拘束
する必要があり、この時には、回転拘束と同時にロータ
軸を引き上げる動作をすることが測定異常の原因になる
ことが判った。

【００７８】例えば、ロータ軸５ｂを引き上げることに
よって、ロータ軸５ｂに取り付けられている円錐ロータ
６ａも、図２０（ａ）に示すように、平板７ａから引き
離される。この時には円錐ロータ６ａと平板７ａ間の試
料液７００は、図２０（ｂ）に示すにように、円錐ロー
タ６ａの上昇に伴ってロータ中心部に吸い寄せられ、最
後にロータ６ａと平板７ａの間を繋いでブリッジ状に付
着する。

【００７９】ばね緩和測定を開始するときは、この図２
０（ｂ）のロータ軸ロック状態においてパルスモータが
回転してばねの巻き上げが行われ、指度１００％、ある
いは任意の目標指度への巻き上げが完了すると、ロータ
軸自動ロック装置が動作してロータ軸５ｂの引き上げは
復帰し、回転拘束が解除されて測定が始まり、パーソナ
ルコンピュータ等の情報処理装置へのデータ取り込みが
開始される。

【００８０】しかし、この時はロータ軸５ｂの引き上げ
が解除されても、解除直後の状態は、試料液７００の粘
度が高いために、試料液７００の流動が起こらない。こ
のため、ロータ６ａは、図２０（ｂ）に示すように、試
料液７００の上に乗ったままの状態で、試料液７００が
円錐ロータ６ａの接液面全面に接触出来ない状態にあ
る。

【００８１】このような状態でロータ軸５ｂの回転拘束
が解け、ばねの復帰トルクが作用すると、ロータ６ａに
は完全な接触状態で発生するような粘性トルクが発生し
ない。このため、ロータ６ａは、当該ロータ６ａを含む
トルク検出軸系の慣性能率負荷と、上記した部分的な粘
性トルク負荷を受けて、空回りに近い回転角速度で回転
を始める。

【００８２】さらに、上記の状態では、ロータ６ａを含
むトルク検出軸系の自重による推力が試料液７００に加
わるので、ロータ６ａは試料液７００の流動と共に沈み
ながら下降する。この結果、ロータ６ａの接液面が増加
すると共に、粘性トルクが正常に近づくという経過を辿
ることになる。

【００８３】従って、この時のばね緩和測定は、測定開
始直後のずり速度が正常な場合のずり速度よりも過大に
なり、時間と共に次第に過大なずり速度異常状態が修正
されながら正常に近づく経過を辿り、緩和測定データ
は、その間の時間的経過と共に、ずり速度に異常を含ん
だ値がそのままパソコンに送り込まれる。

【００８４】試みに、ロータ軸自動ロック装置機能のう
ちロータ軸回転拘束機能のみ動作可能にして、引き上げ
機能の方は動作しないように調整して（この様にすると
ピボット保護機能は失われる）、高粘度液として３種類
のポリブテン系粘度計校正用標準液、ＪＳ１５Ｈ，ＪＳ
６０Ｈ，ＪＳ２００Ｈを測定対称として、ばね緩和測定
を行った試行結果を以下に述べる。

【００８５】図２１（ａ）は、これら試料液の２０℃で
行ったばね緩和グラフ、図２１（ｂ）はこれら緩和グラ
フのデータから得られたずり応力ｓ、ずり速度Ｄのｓ−
Ｄ流動グラフである。なお、図中はＪＳ１５Ｈ、は
ＪＳ６０Ｈ、はＪＳ２００Ｈを示す。

【００８６】図２１（ｂ）に示すように、いずれの試料
液もｓ−Ｄ流動グラフは測定データの分布が原点を通る
直線上にあり、しかもこの直線の勾配から求めた粘度値
がに対してはη_p1＝１３Ｐａ・ｓ、に対してはη_p1
＝４８．８Ｐａ・ｓ、に対してはη_p1＝１５２Ｐａ・
ｓが求められている。これらの値は、粘度計校正液に添
付されている２０℃における試験成績データ、の成績
値１３．０７Ｐａ・ｓ、の成績値４７．７８Ｐａ・
ｓ、の成績値１５１．２Ｐａ・ｓと極めて良く一致
し、上述した推論が妥当であることを示している。

【００８７】以上記したように、高粘度の試料液をばね
緩和測定する時に測定異常を発生する原因は、測定開始
時にロータ軸自動ロック装置によってロータを引き上げ
ることが原因となっていることは明らかである。一方、
高降伏値の試料液をばねの巻き上げ指度を変えながらば
ね緩和測定を行った場合に、巻き上げ指度毎に異なる残
留値を示す測定異常の発生原因も、上記の高粘度液の測
定異常の発生原因と全く同一であることを以下に説明す
る。

【００８８】すなわち、この場合も巻き上げ指度の大小
に関わらずばね緩和測定開始は、ばねの巻き上げが完了
すると、直ちにロータ軸自動ロック装置によって引き上
げられていたロータ軸５ｂが解放されて、下降すると同
時に回転拘束を解除される。この場合、ロータ６ａが試
料液７００上に下降した時の状況は、前述した高粘度液
を試料液７００とした場合と全く同様である。すなわ
ち、図２０（ｂ）に示すように、ロータ６ａが試料液７
００の上に乗ったままの状態で、試料液７００はロータ
６ａの接液面の一部にしか接触出来ない状態にある。

【００８９】この状態でロータ軸５ｂの回転拘束が解除
されて、ばねの復帰トルクが作用すると、ロータ６ａに
は完全な接触状態で発生するような粘性トルク、あるい
は降伏値による制動トルクが働かないので、低い巻上げ
指度を設定した場合のように、ばねの復帰トルクが小さ
くて、本来なら降伏値による制動トルクによって静止す
べきトルクレベルであるにも拘わらず、ロータ６ａが回
転してしまうことになる。従って、１００％指度からば
ね緩和させたときに得られた残留値以下の低い巻き上げ
指度を設定した場合でも、なお、ロータ６ａが回転する
ために、より低い残留値を示す結果となり、さらに、巻
き上げ指度を変えれば、その変えた条件に応じて、異な
る残留値を示すことになる。

【００９０】以上説明したように、上記した２つの測定
異常はいずれも、ロータ軸自動ロック装置によるロータ
軸の引き上げ動作に起因して発生することが判明した。

【００９１】一方、判明した上記測定異常を発生する原
因を排除するために、ロータ軸自動ロック装置を上述し
たようなばね緩和測定動作、すなわち、ロータ軸を引き
上げないで、ロータ軸のみ回転拘束するという動作に変
えた場合には、当該装置に備えられているピボット保護
の機能が失われることになる。

【００９２】従って、上述したばね緩和測定動作をピボ
ット保護機能を失うことなく実行するために、本発明に
おいては、以下のような特徴的構成を備えている。

【００９３】すなわち、ロータ軸自動ロック装置を、本
来のピボット保護機能とばね緩和測定機能を両立可能に
するために、本発明のロータ軸自動ロック装置の動作に
おいて、ロータ軸をリリースしてロック解放することに
よって粘度計のロータが回転可能な状態で支持するリリ
ース状態と、トルク検出軸を引き上げてピボットを宝石
軸受けから引き離してロータ軸を拘束状態にするロック
状態とに加えて、ロータ軸を拘束して回転不能にするが
トルク検出軸の引き上げまでには到らない状態、すなわ
ち、ロータ軸は回転拘束されているがピボットと宝石軸
受けとが、実際に接触している状態あるいは実質的な接
触状態にある第３の状態として、ラッチ状態を設けてい
る。

【００９４】さらに、本発明においては、試料液の粘性
を測定するために、粘度計の制御手段に動作が異なる複
数種類の測定モードを備えるが、これら測定モードのう
ちばね緩和測定モードでは、ロータ軸自動ロック装置が
上記ラッチ状態で、回転駆動源を動作させることによっ
て回転駆動源に連接する駆動軸を駆動して、ロータ軸の
延長上にあるトルク検出軸に対する駆動軸の角変位を検
出する信号変換器の出力が、フルスケール指度１００
％、あるいは、任意に設定した指定指度になるまで弾性
部材を巻き上げ、巻き上げ完了に引き続いてロータ軸自
動ロック装置を作動させて、ロータ軸ロックを解除する
ことにより弾性部材の復元トルクでロータを駆動して測
定するばね緩和測定状態に移行して、粘度計指度が緩和
減少する時の指度の時間的変化を一定時間毎にデータ採
取することにより、試料液の極低ずり速度における粘性
特性を測定可能にしている。

【００９５】例えば、上記従来技術のロータ軸自動ロッ
ク装置に本発明を適用する場合には、ロータを回転可能
に支持する場合のリリース位置と、ロータ軸をロックす
る場合のロック位置との間に、上記ラッチ状態を実現す
るようにロータを支持するためのラッチ位置を設ける。
また、このようなラッチ位置を検出する手段としては、
例えば、上記従来技術のロータ軸自動ロック装置のロッ
ク機構の昇降スリーブに遮光板を設け、当該遮光板の昇
降移動位置をフォト・インタラプタなどの光学式位置検
出器により非接触で検出する。

【００９６】さらに、本発明においては、極低ずり速度
領域における様々な粘性特性の測定を可能とするため
に、上記ラッチ位置を設けたロータ軸自動ロック装置を
利用して、以下のような前処理を行う運転シーケンスを
実行する。

【００９７】すなわち、ばね緩和測定のために円錐ロー
タと平板間に指定量の試料液を注入したままの状態で
は、円錐ロータと平板間に試料液が挟まれているが、試
料液はロータの全周方向に均等に接触する状態はあり得
ない。試料液がロータ全面に、また対向する平板に均等
に接触する状態は、ロータを回転して試料液を両面に馴
染ませることによって初めて得ることができる。

【００９８】すなわち、ばね緩和測定を行うときは、測
定に先立って予めロータを回転させて、試料液と平板、
およびロータを馴染ませておく必要があり、この目的で
行うロータ回転を伴う運転を馴染み運転と呼んでいる。
これに対し、測定そのものがロータを回転して行う定常
流測定では、測定時には必ずロータが連続的に回転して
いる。このため、定常流測定では、ばね緩和測定におけ
るような馴染み運転は必要としない。

【００９９】このようにばね緩和測定では、測定開始前
の馴染み運転は不可欠であり、本発明においては、上記
ロータ軸のリリース状態で、粘度計を任意回転速度で回
転させることによって、この馴染み運転を可能とする。
より具体的には、ばね緩和測定の前段の動作として予め
回転速度、回転継続時間などの条件をプログラムしてお
き、ばね緩和測定開始が指示されると、自動的に前記条
件の馴染み運転を実行し、その後、上述したようなばね
緩和測定を実行する、という運転シーケンスを実現する
ものである。

【０１００】さらに、本発明では、馴染み運転の動作に
類するが、チクソトロピックな特性を持つ試料液に対し
て、ずりにより破壊された構造が回復する機能を調べる
ための運転シーケンスが実行される。

【０１０１】この運転シーケンスでは、上述したような
馴染み運転、すなわち予め入力設定された回転数、回転
継続時間で粘度計を回転させ、次いで構造回復を行わせ
るために、予め入力設定された放置時間だけ、ロータ軸
自動ロック装置をラッチ状態のままに維持した後、ばね
緩和測定に移行する。

【０１０２】以上説明した馴染み運転のシーケンス、及
び、ずりによる構造破壊を回復させる運転シーケンス
を、図２２のタイムチャートを用いて説明する。図２２
（ａ）は馴染み運転の場合、図２２（ｂ）は構造回復の
場合を示す。

【０１０３】馴染み運転シーケンスがばね緩和測定に先
立ち行われる場合には、図２２（ａ）に示すように、測
定を開始する前はロータ軸自動ロック装置はロック状態
にある。この状態で測定開始を指令されると、ロータ軸
自動ロック装置はリリース状態に変わり、同時に粘度計
は、予め設定されている馴染み運転回転数Ｎｃ及び継続
時間Ｔｃで回転して停止する。ここで、Ｎｃは、通常、
１ｒｐｍ程度の低速回転であり、Ｔｃは、前記速度でロ
ータが２回転する程度の時間である。

【０１０４】その後、ロータ軸自動ロック装置はラッチ
状態に変わり、ロータ軸を回転拘束する。この回転拘束
状態のままで、１００％指度、または任意の指定指度に
ばねを巻き上げ、その後、リリース状態に切り替えて、
前記拘束を解除し、ばね緩和測定に移行する。

【０１０５】予め設定した測定時間Ｔｍを経過すると、
測定を終了し、ロータ軸自動ロック装置は、ロック状態
に復帰してピボット保護状態に戻る。

【０１０６】なお、図中のｔは、駆動モータが回転停止
してからロータ回転を拘束するための拘束手段が噛み合
うために、ロータが減速するに要する余裕時間（例えば
約２０秒）である。

【０１０７】構造回復のための運転シーケンスがばね緩
和測定に先立ち行われる場合には、図２２（ｂ）に示す
ように、測定を開始する前にロータ軸自動ロック装置は
ピボットを保護するロック状態にある。

【０１０８】測定開始が指令されると、リリース状態に
切り替わり、駆動モータが予め設定された回転数Ｎｄで
回転して試料液にずりを加える。回転継続時間Ｔｄを経
過して回転停止すると、ｔ秒遅れてラッチ状態に切り替
わり、構造回復のための放置時間Ｔｒ放置される。その
後は、前述の図２２（ａ）の場合と同じように、ばね緩
和測定に移行する。

【０１０９】なお、上述した前処理のための２つの運転
シーケンスは、当該回転式粘度計の装置制御側から考慮
すると、単一の制御モードとして扱うことが出来る。す
なわち、図２２（ａ）の運転シーケンスは、図２２
（ｂ）の運転シーケンスにおいて、放置時間Ｔｒを０と
した場合に相当する。

【０１１０】また、上述した運転シーケンスの他に、上
記図２２（ｂ）の運転シーケンスを、予め定めた休止時
間Ｔｓを置いて、放置時間Ｔｒを変えつつ繰り返すよう
な制御モードを実行する構成としてもよい。このような
制御モードによれば、試料の構造の回復状態と、構造回
復のための放置時間との関係を調べることが出来、試料
の構造回復過程についての知見を得ることが出来る。

【０１１１】また、上記図２２（ａ）の運転シーケンス
において、馴染み運転とは別に、より高い回転数でロー
タを積極的に回転させることで試料液の構造を破壊し、
その直後に、構造が破壊された試料液について、上述し
たばね緩和測定を実行するという制御モードを実行する
構成としてもよい。このような制御モードによれば、回
転数やその継続時間を変化させることにより、試料に対
して様々な構造破壊を起こさせて、その程度の違いに対
してばね緩和測定の結果がどのような影響を受けるかを
調べる研究も可能となる。

【０１１２】本発明によれば、ロータ軸自動ロック装置
において新たなラッチ状態を実現する構成を設けること
により、ばね緩和測定における異常測定を排除すると共
に、馴染み運転の実行、構造回復の測定等を実行するこ
とが可能となる。このため、従来技術に比べて遙かに安
定、且つ、多用途の極低ずり速度領域の粘性特性測定が
可能な粘度計装置を実現できる。

【０１１３】本発明を適用した粘度計装置の一実施形態
を図を用いて説明する。以下の説明に用いる図の中の符
号は、同一部分に対して同一符号を付してある。

【０１１４】先ず、本実施形態の回転式粘度計の構成を
説明する。

【０１１５】本実施形態の回転式粘度計は、図２３に示
すように、試料液を保持する平板７ａと、この平板７ａ
を囲み試料液を一定温度に保持するための温水を流すジ
ャケット１７と、円錐型のロータ６ａ、および、これを
保持すると共に回転駆動するためのロータ軸５ｂ（第１
の駆動軸）と、ロータ軸５ｂを介してロータ６ａを駆動
すると共に、粘度の測定を行う本体部１００と、本体部
１００とロータ６ａとの間にあり、ロータ軸ロック装置
として機能するピボット保護装置２００とを備える。

【０１１６】ここで、実際の円錐型のロータ６ａにおい
ては、その頂点部分がわずかに平面に平取りされ、その
頂点が除去されている。これは、ロータの円錐頂点が実
際に平板７ａに接触していると、接触による摩擦トルク
が測定上のノイズとなるためである。本明細書の以下の
部分では、断わらないかぎり、ロータ６ａの頂点とは仮
想頂点部を指すものである。また、測定条件において、
円錐ロータ６ａと平板７ａとを接触させるような状態と
は、円錐ロータ６ａの上記仮想頂点部が平板７ａの表面
と接触する状態にあることを指す。

【０１１７】本体部１００には、回転駆動手段を構成す
る駆動モータ２１、回転継ぎ手２５、および出力軸２２
と、下部がピボット保護装置２００内でロータ軸５ｂと
連結されている第２の回転軸５ｃと、上記出力軸２２と
第２の駆動軸５ｃとを弾性的に連結する第１の連結手段
４００と、出力軸２２と第２の駆動軸５ｃとの間にあっ
て、角変位検出手段として機能する回転型差動トランス
２３が設けられている。

【０１１８】第１の連結手段４００は、出力軸２２の下
端近傍にその一端が接続されるＬ型部材４ｂと、Ｌ型部
材４ｂの他端と第２の駆動軸５ｃとの間に配置され、こ
れらを弾性的に連結する渦巻きばね（トルクスプリン
グ）４ａとを有する。また、第１の連結手段４００は、
一端がＬ型部材４ｂに、他端が後述するスリーブ１０ｂ
に連結されて、スリーブ１０ｂに出力軸２２の回転駆動
力を伝達するアーム部材４ｄとを有する。

【０１１９】出力軸２２と第２の駆動軸５ｃとの間に
は、出力軸２２の端面に設けられた図示しない穴に回転
自在に挿通されて、第２の駆動軸５ｃの捩れ止めを行う
ピン１３ａが第２の駆動軸５ｃの端面に固着して配置さ
れる。なお、出力軸２２ｃの端面に設けられた前記穴
は、ピン１３ａの若干の軸方向変位を許容できる深さ、
すなわち、ロータ軸５ｂ、及び、第２の駆動軸５ｃの軸
方向の変位に対応するピン１３ａの軸方向変位を、吸収
可能な深さを確保するように設けられている。

【０１２０】ピボット保護装置２００は、上述したロー
タ軸ロック装置として機能するものであり、ロータ軸５
ｂを拘束するための回転拘束機構と、後述するピボット
１１および軸受け１２を離間させるためのピボット離間
機構とを有する。ピボット保護装置２００は、これらの
機構により、ロータ軸５ｂを回転自在に支持するリリー
ス状態、後述するピボット１１及び軸受け１２を離間さ
せると共にロータ軸５ｂを拘束するロック状態、及び、
ピボット１１及び軸受け１２を接触させたままロータ軸
５ｂを拘束するラッチ状態を実現する。

【０１２１】より具体的には、ピボット保護装置２００
には、ロータ軸５ｂを回転自在に軸受けして支持するた
めの支持手段を構成するピボット１１及び軸受け１２
と、上記ピボット１１及び軸受け１２を迂回して、ロー
タ軸５ｂと第２の駆動軸５ｃとを連結する第２の連結手
段として機能するチャネル型連結部材１０ｃと、当該ピ
ボット保護装置２００の状態を検出するための第１及び
第２のリミットスイッチ３１、３２と、リミットスイッ
チ３１、３２をオン／オフさせるＬ型金具３０とが設け
られている。

【０１２２】ピボット保護装置２００には、さらに、リ
ミットスイッチ３１，３２がオン／オフする位置の間に
あり、高さ方向での位置が調整可能な非接触位置検出の
ための光学式検出器として機能するフォト・インタラプ
タ５０と、この光学式検出器を作動させるための遮光板
５１とが設けられている。また、上述した構成は、その
一部を除きケース２７内に収容されている。

【０１２３】本実施形態においては、ピボット保護装置
２００のロック状態をリミットスイッチ３１（第１の検
出手段）が検出し、リリース状態をリミットスイッチ３
２（第２の検出手段）が検出し、ラッチ状態をフォト・
インタラプタ５０（第３の検出手段）が検出する。な
お、ピボット保護装置２００の各状態を検出する手段と
しては、これらのリミットスイッチやフォト・インタラ
プタに限定されるものではもちろんなく、前記各状態を
識別して検出することが出来るものであれば、その他の
構成により実現しても構わない。

【０１２４】ピボット保護装置２００において、ピボッ
ト１１は、第２の駆動軸５ｃの下端に取り付けられてい
る。一方、軸受け１２は、第２の駆動軸５ｃの回りに設
けられたスリーブ１０ｂの下方に取り付けられたチャネ
ル型部材１０ｃの下方の辺１０ｄ上に取り付けられる。
ピボット１１と軸受け１２とは、同軸に取り付けられ
る。スリーブ１０ｂは、ケース２７の上方のフランジ部
２７ａに回転可能に支持される。また、スリーブ１０ｂ
の上端には、上述したようにアーム部材４ｄが連結され
る。

【０１２５】ケース２７内には、図２４に示すように、
スリーブ２８が軸方向に変位可能に収容されている。ス
リーブ２８の内面下部にはネジ部２８ａが設けられ、こ
のネジ部２８ａには、円板４１が螺着されている。円板
４１の中央にはロータ軸５ｂが自由に貫通できる貫通孔
４１ａが設けられている。円盤４１の上面には第１の係
合部材、例えば内面歯車４２が設けられている。この内
歯歯車４２に係合する第２の係合部材、例えば外歯歯車
４０がロータ軸５ｂに設けられている。

【０１２６】外歯歯車４０は、スリーブ２８の軸方向変
位に伴って内歯歯車４２が変位すると、これと噛み合
い、更に変位する円板４１に接触することで、それ自身
ロータ軸５ｂと共に軸方向に変位するように、ロータ軸
５ｂに取り付けられている。

【０１２７】スリーブ２８の上部には、図２３に示すよ
うに、ネジ穴３３ａが設けられたブロック３３が取り付
けられている。一方、フランジ部２７ａの、このブロッ
ク３３と対向する位置にロック用マイクロモータ３４が
配置されている。このマイクロモータ３４には、出力軸
としてネジが刻まれたネジ軸３４ａが取り付けられてい
る。このネジ軸３４ａは上記ブロック３３のネジ穴３３
ａに螺合されている。

【０１２８】ロック用マイクロモータ３４は、ネジ軸３
４を正転、または逆転させて、ブロック３３を上方、ま
たは下方に変位させる。スリーブ２８はブロック３３の
変位に伴って、軸方向に変位する。

【０１２９】スリーブ２８の変位のストロークは、ピボ
ット１１と軸受け１２とを離間させるに必要な長さに設
定される。すなわち、内歯歯車４２を変位させて外歯歯
車４０と係合させ、更に、円板４１を外歯歯車４０と接
触させて、この外歯歯車４０を押し上げ、ピボット１１
と軸受け１２を離間させることができる長さに設定され
る。

【０１３０】スリーブ２８の上部には、上記Ｌ型金具３
０の一辺が取り付けられている。このＬ型金具３０は他
の一辺３０ａがスリーブ２８の外側に突出して、上記し
たリミットスイッチ３１，３２の間に位置するように配
置される。すなわち、一辺３０ａはスリーブ２８の軸方
向変位に伴って変位し、その変位の上限でリミットスイ
ッチ３１をオンさせ、その変位の下限でリミットスイッ
チ３２をオンさせるように配置される。従って、リミッ
トスイッチ３１，３２は、いずれかのスイッチ部の駆動
ストロークを含めて、スリーブ２８の変位ストロークに
対応した間隔で配置される。

【０１３１】更に、スリーブ２８の上部には、光学的に
変位を検出するための遮光板５１が取り付けられてい
る。この遮光板５１は、図２５に示すように、スリーブ
２８の上昇に伴って、ケース２７の上部２７ｂに取り付
けられたフォト・インタラプタ５０の図示省略した対向
する光源と受光素子間の間隙に挿入され、遮光板５１の
進入が検出される。

【０１３２】なお、フォト・インタラプタ５０の取り付
けは、ケース２７の上部２７ｂの外部からの、高さ方向
の位置調整が可能な構成を有している。この構成によ
り、遮光板５１の進入を検出したときのスリーブ２８の
上昇高さ、すなち、ラッチ位置の高さの調節を容易に行
うことができる。

【０１３３】本実施形態の粘度計は、更に、上記で説明
した機構の制御等を行う制御装置３５を備える。制御装
置３５は、例えば図２６に示すように、粘度計本体１０
０と接続されて、計測データ、制御信号の授受を行う駆
動制御部３６０と、駆動制御部３６０からの計測データ
の処理、駆動制御系の動作の制御等を行う情報処理部３
５０と、情報処理部３５０に対する情報の入出力を行う
入出力部３７０とを備える。

【０１３４】情報処理部３５０は、粘度計測のための制
御、および、計測データの処理等を実行する中央処理装
置（ＣＰＵ）３５１と、ＣＰＵ３５１が実行するプログ
ラム、各種データ処理結果等を格納するメモリ３５２
と、データバス３５３と、計測データ、制御信号等の入
出力を制御するインタフェースボード（ＩＢ）３５４
と、入出力インタフェース３５５とを備える。

【０１３５】メモリ３５２は、主としてプログラムを格
納するＲＯＭ（リードオンリーメモリ）と、データを格
納するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）とを有する。

【０１３６】格納されるプログラムとしては、例えば、
次のようなばね緩和測定モードにおける手順を実行する
ためのプログラムがある。なお、以下では、粘度測定に
先立ち、上述した馴染み運転シーケンス（図２２
（ａ））を実行する場合を例に挙げて説明する。

【０１３７】．ばね緩和法による粘度測定、および、
馴染み運転シーケンスを実行するための制御モードが選
択され、さらに、馴染み運転のための回転数Ｎｃ、回転
継続時間Ｔｃ、および、粘度測定時間などの測定条件
は、既に入力されているものとする。なお、初期状態に
おいて、粘度計は回転停止、すなわち、ピボット保護装
置２００がロック状態にあり、この状態は上記第１の検
出手段（リミットスイッチ３１）により検出されている
ものとする；．上述したばね緩和法による測定の準備が完了した状
態で、測定開始の指示を受け付ける；．上記第２の検出手段（リミットスイッチ３２）によ
りピボット保護装置２００がリリース状態にあることが
検出されるまで、ロック用モータ３４を駆動することに
よって、上記回転拘束機構およびピボット離間機構を駆
動して、ピボット保護装置２００をロック状態からリリ
ース状態に移行させる；．上記リリース状態への移行が完了した後、粘度計の
回転駆動手段を駆動して、予め設定された馴染み回転速
度Ｎｃ（図２２（ａ））で粘度計を回転させる。この回
転駆動は、予め設定された馴染み運転時間Ｔｃの間継続
した後、その駆動を停止する；．次に、第３の検出手段（フォト・インタラプタ５
０）がラッチ状態を検出するまで、ロック用モータ３４
を駆動して、上記回転拘束機構を作動させ、ピボット保
護装置２００をリリース状態からラッチ状態へ移行させ
る。

【０１３８】．上記ラッチ状態への移行が完了した
後、粘度計の回転駆動手段を駆動すると共に、トルクス
プリング４ａの付勢状態を差動トランス２３の出力を監
視し、１００％指度、あるいは、予め設定した目標指度
に巻き上げるまで回転させ、その後、回転駆動手段を停
止する；．上記第２の検出手段によりピボット保護装置２００
がリリース状態にあることが検出されるまで、ロック用
モータ３４を駆動することにより、上記回転拘束機構を
解除して、ピボット保護装置２００をリリース状態へ移
行させる。なお、前記移行動作の開始と同時に、粘度測
定手段を起動して、測定を実行する；．粘度測定は予め設定された測定時間継続し、この間
の測定データは一定時間毎に、例えば１秒毎にパソコン
等のデータ処理手段に出力され、記憶される；．測定時間を経過すると測定を終了し、上記第１の検
出手段によりピボット保護装置２００がロック状態にな
ったことを検出するまで、ロック用モータ３４を作動さ
せ、上記回転拘束機構およびピボット離間機構を駆動
し、ロック状態、すなわち、ピボット保護の状態に復帰
させる。

【０１３９】以上、馴染み運転を伴うばね緩和測定の動
作順序を記したが、ずりによる構造破壊された試料液の
構造回復の効果を測定する場合の動作順序も、上記手順
項目のうち、および〜を除いて同じである。すな
わち、構造回復のためのシーケンスを含むばね緩和法測
定モードを実行するためのプログラムでは、以下のよう
な手順を実行する。

【０１４０】．ばね緩和法による粘度測定、および、
構造回復のための運転シーケンスを実行するための制御
モードが選択され、さらに、構造回復用運転のための回
転数Ｎｄ、回転継続時間Ｔｄ、構造回復のための放置時
間Ｔｒ、および、粘度測定時間などの測定条件は、既に
入力されているものとする。なお、初期状態において、
粘度計は回転停止、すなわち、ピボット保護装置２００
がロック状態にあり、この状態は上記第１の検出手段
（リミットスイッチ３１）により検出されているものと
する；、は上記馴染み運転シーケンスを伴うばね緩和法に
よる粘度測定モードでの手順、と同じ；．上記リリース状態への移行が完了した後、粘度計の
回転駆動手段を駆動して、予め設定された回転速度Ｎｄ
（図２２（ｂ））で粘度計を回転させ、予め設定された
運転時間Ｔｄの間継続した後、その駆動を停止する；．次に、第３の検出手段（フォト・インタラプタ５
０）がラッチ状態を検出するまで、ロック用モータ３４
を駆動して、上記回転拘束機構を作動させ、ピボット保
護装置２００をリリース状態からラッチ状態へ移行させ
る。

【０１４１】．上記ラッチ状態への移行が完了し、さ
らに、予め設定した放置時間Ｔｒだけ待機した後、粘度
計の回転駆動手段を駆動するとともに、トルクスプリン
グ４ａの付勢状態を差動トランス２３の出力を監視し、
１００％指度、あるいは、予め設定した目標指度に巻き
上げるまで回転させ、その後、回転駆動手段を停止す
る；〜は上記馴染み運転シーケンスを伴うばね緩和法に
よる粘度測定モードでの手順〜と同じである。

【０１４２】次に、ロータを回転させて粘度測定を行う
定常流測定の場合、特に時間の経過と共に粘度値が変化
する試料液、いわゆる時間依存性試料液の特性測定のた
めの測定モードでは、例えば、次の手順を実行するプロ
グラムがある。

【０１４３】．定常流粘度測定のための制御モード
で、回転数、測定継続時間、記録データ出力インターバ
ルなどの測定条件は、既に入力されているものとする。
なお、この時点（初期状態）の粘度計は回転停止の状
態、すなわち、ピボット保護装置２００がロック状態に
あり、この状態は上記第１の検出手段により検出されて
いるものとする；．上記運転条件入力などの準備が完了している状態
で、測定開始の指示を受け付ける；．ピボット保護装置２００がロック状態にあることを
条件として、上記第２の検出手段によりピボット保護装
置２００がリリース状態に切り替わったことを検出する
まで、ロック用モータ３４を駆動することによって、上
記回転拘束機構およびピボット離間機構を作動させ、ピ
ボット保護装置２００をロック状態からリリース状態へ
移行させる；．上記リリース状態への移行が完了した後、粘度計の
回転駆動手段を駆動して、予め設定した回転数で粘度計
を回転させると同時に、粘度測定手段を起動して、測定
の実行を開始する；．粘度測定は予め設定入力された測定時間を継続し、
その間の測定データは記録データ出力インターバルで指
定された時間間隔により、測定開始後の時間データと共
に、パソコン等の情報処理装置、あるいは、その他のデ
ータ記録装置に出力される；．測定時間を経過すると測定を終了し、上記第１の検
出手段によりピボット保護装置２００がロック状態にな
ったことを検出するまで、ロック用モータ３４を駆動さ
せることにより、前記回転拘束機構およびピボット離間
機構を作動して、ピボット保護の状態に復帰させる。

【０１４４】駆動制御部３６０は、回転駆動モータ２１
を回転駆動させる回転駆動モータ駆動回路３６１と、こ
の駆動回路３６１に対して情報処理部３５０からの制御
信号を出力する回転駆動モータインタフェース３６２
と、ロック用マイクロモータ３４を駆動させるロックモ
ータインタフェース３６４と、リミットスイッチ３１，
３２のオン／オフ信号を情報処理部３５０に入力するた
めのリミットスイッチインタフェース３６５と、フォト
・インタラプタ５０のオン／オフ信号を情報処理部３５
０に入力するためのフォト・インタラプタインタフェー
ス３６８と、回転型差動トランス２３の計測値をアナロ
グ／デジタル変換して情報処理部３５０に送るＡ／Ｄコ
ンバータ３６６と、外部の装置、例えばコンピュータシ
ステム３９０と接続するための入出力用インタフェース
３６７とを備える。なお、コンピュータシステム３９０
には、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）３９１、プロッ
タ３９２、メモリ３９３等が含まれる。

【０１４５】入出力部３７０は、制御装置３５に対し
て、例えば外部から実行／停止の指示、データの入力等
を行うためのキーボード３７１と、情報処理部３５０か
ら出力される情報を表示するデータ表示器３７２と、ス
テータス表示器３７３と、モード表示器３７４とを有す
る。

【０１４６】キーボード３７１には、数字を入力するテ
ンキ−３７１ａと、実行／停止を指示する実行／停止ス
イッチ３７１ｂと、モード選択キー３７１ｃ、３７１ｄ
とを含む。モード選択キー３７１ｃは、ロータ一定速回
転による慣用の定常流粘度測定モードを選択し、モード
選択キー３７１ｄはばね緩和測定モードを選択する。

【０１４７】ばね緩和測定モードが選択された場合に
は、バネ緩和測定に必要な巻き上げ指度値Θや計測時間
Ｔｍに加えて、馴染み運転あるいは構造回復のための運
転シーケンスを実行する場合に必要な、回転速度Ｎｄ
（Ｎｃ）、回転継続時間Ｔｄ（Ｔｃ）、及び、放置時間
Ｔｒ等のパラメータの値の入力を受け付ける。

【０１４８】さらに、構造回復を調べるために、前処理
を伴うばね緩和測定を、複数回繰り返して行う場合に
は、その繰り返し回数Ｋ、繰り返す毎に変化させる放置
時間Ｔｒの変化量ΔＴｒ、及び、各測定処理間に設ける
休止時間Ｔｓ等の入力を受け付ける。なお、これらのパ
ラメータＫ、ΔＴ、Ｔｓは、通常デフォルト値である
１、０、０の値をそれぞれとるものとし、指示されない
かぎりは繰り返し測定は行われない構成とする。具体的
な処理手順については後述する。

【０１４９】データ表示器３７２には、測定された粘度
計指度、粘度値、ロータ回転数、経過時間などのデータ
が数字で表示される。表示素子としては蛍光表示器、液
晶表示器などが用いられる。

【０１５０】ステータス表示器３７３には、粘度計の運
転状態を示すための発光ダイオード表示器３７３ａ、３
７３ｂ、３７３ｃ、３７３ｄ、３７３ｅ、３７３ｆが配
置されている。これらは表示器３７３ａが回転停止状
態、すなわちロック状態を、表示器３７３ｂは拘束され
ている状態を、表示器３７３ｃは拘束を解除している状
態を、表示器３７３ｅは測定状態を、表示器３７３ｆは
ラッチ状態を示す等して、粘度計の状態に対応して、そ
れぞれ発光する。

【０１５１】モード表示器３７４は、ロータ一定速回転
による慣用の定常流測定モード表示部３７４ａと、ばね
緩和測定モード表示部３７４ｂとを有する。

【０１５２】本実施形態において、ピボット保護装置２
００は、上述した構成を有し、ロータ軸５ｂを回転拘束
すると共に、ピボット１１を宝石軸受け１２から離間さ
せたロック状態（第１の状態）と、ピボット１１を宝石
軸受け１２に接触させると共に、ロータ軸５ｂの回転拘
束を解除するリリース状態（第２の状態）と、それらの
中間でロータ軸５ｂの回転を拘束するが、ピボット１１
の宝石軸受け１２からの離間は行われないラッチ状態
（第３の状態）との３種類の状態を有する。

【０１５３】制御装置３５は、外部からの指示に応じ
て、ピボット保護装置２００が目的の状態になるように
ロック用マイクロモータ３４の駆動を制御すると共に、
その状態に合わせて回転駆動モータ２１の駆動を制御す
る。

【０１５４】次に、本実施形態の回転式粘度計の動作に
ついて、フローチャートを参照してさらに詳細に説明す
る。

【０１５５】最初に、本実施形態の粘度計の測定動作の
概要について、図２７を参照して説明する。

【０１５６】測定開始時は、制御装置３５の電源の投入
が行われると（ステップ１００１）、ＣＰＵ３５１は、
リミットスイッチ３１の接点がオンか否か調べる（ステ
ップ１００２）。これは、リミットスイッチインタフェ
ース３６５からの信号により知ることができる。リミッ
トスイッチ３１がオフであれば、ロック動作を実行す
る。

【０１５７】具体的には、ロックモータインタフェース
３６４を介してロックモータ駆動回路３６３に対して、
スリーブ２８を上昇させる方向にロック用モータ３４を
駆動するよう指示する（ステップ１００３）。この時、
ＣＰＵ３５１は、リミットスイッチ３１がオンになるま
で、表示部３７３ｂを点灯させる。一方、リミットスイ
ッチ３１がオンであれば、ロック用モータ３４を駆動さ
せない。

【０１５８】ロック用モータ３４が駆動されると、ねじ
３４ａが回転する。ねじ３４ａの回転にともなって、こ
れと螺合するブロック３３が軸方向に変位し、これが固
定されているスリーブ２８が上昇する。スリーブ２８が
上昇すると、スリーブ２８に固定されている円板４１が
上昇する。上昇にともなって、円板４１は、それに設け
られた内歯歯車４２が、ロータ軸５ｂに固定される外歯
歯車４０と噛み合う。これにより、ロータ軸５ｂがスリ
ーブ２８により回転が拘束されることになる。また、ス
リーブ２８がさらに若干上昇することにより、円板４１
が外歯歯車４０を押し上げる。これにともなって、ロー
タ軸５ｂおよび５ｃが押し上げられ、ピボット１１が上
昇して、軸受１２から離間する（図２４参照）。

【０１５９】この動作により、ロータ軸５ｂが拘束状態
となると共に、ピボット１１と軸受１２とが離間状態と
なる。また、このロータ軸５ｂの拘束と、ピボット１１
と軸受１２との離間は、後述するように、測定終了時に
も行なわれる。

【０１６０】次に、測定モードの判定を行なう（ステッ
プ１００４）。測定モード判定は、モード選択キー３７
１ｃおよび３７１ｄのいずれが選択されているかを調べ
ることにより行なう。一定速回転による粘度測定が選択
されていれば、その測定に必要なパラメータの入力を受
け付け（ステップ１００５）、その後一定回転速による
粘度測定が実行され（ステップ１００６）、続いて、終
了動作＃２（ステップ１００７）が実行されて、測定動
作を終了する。

【０１６１】ばね緩和法が選択されている場合には、こ
の測定に用いられる測定パラメータ、例えば、巻き上げ
の目標指度値Θ、測定時間Ｔｍ、前処理における回転速
度Ｎｄ、回転継続時間Ｔｄ、放置時間Ｔｒ、さらに、繰
り返し測定における繰り返し回数Ｋ、放置時間Ｔｒを繰
り返す毎に増加あるいは減少させるための変化量ΔＴ
ｒ、各測定間の休止時間Ｔｓ等の受付を行う（ステップ
１００８）。もちろん、測定パラメータの受付は、電源
投入直後に、ロータのロック動作に並行して、入力を受
け付ける構成としてもよい。

【０１６２】次に、粘度測定実行（ＲＵＮ）の指示を受
け付ける（ステップ１００９）。実行指示があると、こ
れを受けて、馴染み運転シーケンスや構造回復のための
運転シーケンスからなる前処理を伴うばね緩和粘度測定
（ステップ１０１０）が実行され、その測定が終了した
後には、終了動作＃１（ステップ１０１１）が実行され
る。

【０１６３】次に、上記ステップ１０１０のばね緩和測
定を繰り返すかどうかを判定する。すなわち、繰り返し
回数Ｋの値を１づつ減算し（ステップ１０１２）、この
値が０以上かどうかを判定する（ステップ１０１３）。
ステップ１０１３での判定がＮｏであれば、休止時間Ｔ
ｓをおいて（ステップ１０１４）、ステップ１０１０〜
１０１３を繰り返し、Ｙｅｓであれば、指定された回数
の繰り返し測定は実行されたものとされ、測定動作を終
了する。ここで、休止時間Ｔｓの値は固定であるものと
しているが、測定が進むにしたがって変化させるような
構成としても、もちろん構わない。

【０１６４】次に、上記図２７のステップ１０１０で行
われる、前処理を伴うばね緩和法による粘度測定の動作
について、図２８のフローチャートを参照して説明す
る。

【０１６５】最初に、このばね緩和粘度測定での放置時
間Ｔｒを、前回の放置時間あるいは放置時間の初期値
に、予め設定された変化量ΔＴｒを加えることによって
設定する（ステップ１３０１）。本実施形態では、この
ようにして、繰り返して実行される測定ごとに放置時間
を変化させることで、試料の構造回復の特性についての
時間依存性を解析している。なお、本実施形態では、測
定を繰り返す毎に放置時間を変化量ΔＴｒだけ増加させ
ているが、初期値を大きくとり徐々に減少させるように
してもよく、あるいは、繰り返し回数Ｋに適当な時間定
数を乗算することで、放置時間を設定する構成としても
よい。

【０１６６】次に、ＣＰＵ３５１は、ロック用駆動モー
タ駆動回路３６３を起動して、ロック用駆動モータ３４
をリリース方向に駆動させるよう制御する（ステップ１
３０２）。ＣＰＵ３５１は、リミットスイッチ３２がオ
ンするまで、このリリース動作を続ける（ステップ１３
０３）と共に、表示部３７３ｃを点灯させる。

【０１６７】リリース動作では、スリーブ２８を下降さ
せるようロック駆動用モータ３４が駆動制御される。ロ
ック用モータ３４が駆動されると、ねじ３４ａが回転す
る。ねじ３４ａの回転にともなって、これと螺合するブ
ロック３３が軸方向に変位し、これが固定されているス
リーブ２８を下降させる。

【０１６８】スリーブ２８が下降すると、スリーブ２８
に固定されている円板４１が下降する。この下降にとも
なって、円板４１によって押し上げられていた外歯歯車
４０が下降して、ピボット１１が下降して、軸受１２に
接触する。また、内歯歯車４２と外歯歯車４０との噛み
合いが外れ、これにより、ロータ軸５ｂのスリーブ２８
による拘束が解除される。

【０１６９】リミットスイッチ３２がオンすると、リリ
ース動作を停止し、前処理を伴うばね緩和粘度測定が実
行される。この段階では、ロータ軸５ｂは回転可能な状
態にあり、かつ、ピボット１１および軸受け１２とが接
触した状態にある。

【０１７０】次に、前処理が実行される（ステップ１３
０４）。ＣＰＵ３５１は、回転駆動用パルスモータ２１
を、予め設定されている回転速度Ｎｄで、予め設定され
ている回転継続期間Ｔｄだけ、回転駆動させる。

【０１７１】次に、ロック用駆動モータ駆動回路３６３
を起動して、ロック用駆動モータ３４をラッチ方向に駆
動させるよう制御する（ステップ１３０５）。ＣＰＵ３
５１は、フォト・インタラプタ５０が遮光板５１により
遮光されるまで、このラッチ動作を続ける（ステップ１
３０６）と共に、表示部３７３ｆを点灯させる。

【０１７２】ラッチ動作では、上記リリース動作とは逆
に、スリーブ２８を上昇させるようロック駆動用モータ
３４が駆動制御される。ロック用モータ３４が駆動さ
れ、ねじ３４ａが回転すると、これと螺合するブロック
３３が軸方向に変位し、これが固定されているスリーブ
２８が上昇する。スリーブ２８が上昇すると、スリーブ
２８に固定されている円板４１が上昇する。

【０１７３】この上昇にともなって、円板４１に設けら
れた内歯歯車４２が、ロータ軸５ｂに固定されている外
歯歯車４０と噛み合う。なお、上述した説明からもわか
るように、スリーブ２８はその軸方向の回りに回転しな
い構成を備えている。このため、ロータ軸５ｂがスリー
ブ２８により回転が拘束されることになる。

【０１７４】この段階では、ロータ軸５ｂは回転が拘束
された状態にあり、かつ、ピボット１１および軸受１２
とが接触した状態にある。

【０１７５】ラッチ状態への移行が完了した後、その状
態を、構造回復のために予め設定された放置時間Ｔｒだ
け維持し（ステップ１３０７）、この放置時間Ｔｒが経
過した後、ステップ１３０８へ進み、ばね緩和法による
粘度測定を実行する。

【０１７６】ばね緩和測定法では、最初、ラッチ状態を
維持したままで、ＣＰＵ３５１は、回転駆動用パルスモ
ータ２１を制御し、トルクスプリング（バネ）４ａのね
じれ量に対応する粘度計指度値（以下、指度値という）
が目標指度値Θとなるまで、トルクスプリング４ａを巻
き上げる（ステップ１３０８）。

【０１７７】具体的には、バネ４ａのねじれ量に対応す
る角度が、回転差動トランス２３により検出され、Ａ／
Ｄコンバータ３６６によりディジタル値に変換されて、
指度値としてＣＰＵ３５１に送られる。ＣＰＵ３５１
は、この指度値θを、目標指度値Θと比較し、その結果
に応じて、回転駆動用パルスモータ駆動回路３６１を起
動して、回転駆動用パルスモータ２１の回転動作を制御
する。

【０１７８】ここで、目標指度値Θとしては、指度１０
０％を用いても良く、または、キーボード３７１のテン
キー３７１ａを用いて、その他の値を入力することがで
きる。入力値は、モード選択および測定パラメータの情
報と共に、例えば、ＲＡＭに格納される。ＣＰＵ３５１
は、このＲＡＭ内の情報を参照して、各種判定等を実行
する。

【０１７９】次に、上記ステップ１３０２と同様にリリ
ース動作を実行し（ステップ１３０９）、ラッチ状態か
らリリース状態へ移行させることにより、ロータ軸５ｂ
の拘束を解除する。ロータ軸５ｂの拘束が解除される
と、ロータ６ａは、それまで巻き上げられてきたバネ４
ａの緩和トルクにより回転駆動され、試料液の粘性トル
クに抗して回転をしばらくの間だけ続ける。

【０１８０】本実施形態においては、このようなバネ４
ａの緩和トルクによる回転状態における指度値変化が、
回転差動トランス２３により検出される。ＣＰＵ３５１
は、回転差動トランス２３からＡ／Ｄコンバータ３６６
を介してばね緩和データとして、指度値データを予め定
められた周期でサンプリングする（ステップ１３１
０）。

【０１８１】また、この間に、ＣＰＵ３５１は、測定開
始時点からの経過時間ｔと、予め定めたサンプリング期
間Ｔｍとを比較する（ステップ１３１１）。ｔ＜Ｔｍで
あれば、測定動作を継続させると共に、その間、表示部
３７３ｅを点灯させる。ｔ≧Ｔｍとなると、測定終了信
号を出力して、測定を終了させる（ステップ１３１
２）。

【０１８２】なお、サンプリング周期およびサンプリン
グ期間は、キーボード３７１を用いて予め登録しておく
ことができる。サンプリング周期は、例えば、１秒から
数秒程度に選ばれる。また、サンプリング期間は、例え
ば、５分から１０分程度に選ばれる。この登録は、例え
ば、メモリ３５２のＲＡＭで行なうことができる。経過
時間ｔは、例えば、経過時間を掲示するタイマを設ける
ことにより求めることができる。また、サンプリング期
間Ｔｍは、例えば、タイマを設けて、これに予め設定し
てもよい。この場合、ｔとの比較は必要とせず、タイマ
からの終了信号が出力された時点で、測定を終了させ
る。

【０１８３】ばね緩和データは、例えば、メモリ３５２
のＲＡＭに格納され、これに基づいて、粘度を求める演
算がＣＰＵ３５１により行なわれる。結果は、ＲＡＭに
格納されると共に、データ表示器３７２に表示される。

【０１８４】なお、計測データをコンピュータシステム
３９０に送って、一旦メモリ３９３に格納させ、このデ
ータに基づいて、ＣＰＵ３９１により粘度を求める演算
を行なう構成としてもよい。この場合、コンピュータシ
ステムのプリンタ３９２で印字出力することができる。
また、図示していないディスプレイ上で、数値、図表等
の形で表示することができる。

【０１８５】次に、上記図２７のステップ１０１１で行
われる測定終了動作＃１について、図２９のフローチャ
ートを参照して説明する。

【０１８６】本処理では、最初、停止指示を受信する
（ステップ１６０１）。この停止指示は、ばね緩和法の
測定の場合には、上記測定終了信号が用いられる。停止
指示を受けると、ＣＰＵ３５１は、ロック駆動用モータ
駆動回路３６３に対して、ロック駆動用モータ３４をロ
ータ軸５ｂを拘束する方向、すなわち、スリーブ２８を
上昇させる方向に駆動させる（ステップ１６０２）。こ
れは、リミットスイッチ３１の接点がオンになるまで継
続させる（ステップ１６０３）。この間、表示部３７３
ｂを点灯させる。そして、リミットスイッチ３１がオン
になると、ロック駆動用モータ３４の駆動を停止させる
と共に、表示部３７３ａを点灯させる。

【０１８７】次に、上記図２７のステップ１００６で実
行される、一定回転速度による粘度測定動作について、
図３０のフローチャートを参照して説明する。

【０１８８】まず、測定実行指示の入力を受け付ける
（ステップ１７０１）。実行指示があると、これを受け
て、ＣＰＵ３５１は、スリーブ２８を下降させる方向に
ロック用モータ３４を駆動するよう指示する（ステップ
１７０２）。そして、リミットスイッチ３２がオンする
までこのリリース動作を続ける。この間、ＣＰＵ３５１
は、表示部３７３ｃを点灯させる。リミットスイッチ３
２がオンすると、リリース動作を停止し、表示部３７３
ｄを点灯させる（ステップ１７０３）。そして、回転駆
動モータインタフェース３６２を介して、回転駆動モー
タ駆動回路３６１に、回転駆動モータ２１の回転を指示
する（ステップ１７０４）。この回転速度についても、
上述したように、速度を指定できると共に、変化させる
ことができる。

【０１８９】この状態で、粘度の測定が行われる。測定
は、回転差動トランス２３により、出力軸２２と第２の
駆動軸５ｃとの角度変位を検出することにより行われ
る。回転差動トランス２３の検出値は、Ａ／Ｄコンバー
タ３６６でディジタル値に変換され、インタフェースボ
ード３５４を介して情報処理部３５０に送られる。

【０１９０】測定データは、例えば、メモリ３５２のＲ
ＡＭに格納されると共に、ＣＰＵ３５１で演算処理され
る。処理結果は、別に求めた、ロータの回転速度と共
に、データ表示器３７２に表示される。

【０１９１】なお、この場合も、計測データをコンピュ
ータシステム３９０に送って、一旦メモリ３９３に格納
させ、このデータに基づいて、ＣＰＵ３９１により粘度
を求める演算を行なう構成としてもよい。この場合、コ
ンピュータシステムのプリンタ３９２で印字出力するこ
とができる。また、図示していないディスプレイ上で、
数値、図表等の形で表示することができる。

【０１９２】次に、図３１に示すフローチャートに従っ
て、上記図２７のステップ１００７で行われる、終了動
作＃２について説明する。

【０１９３】まず、回転駆動パルスモータ２１が回転中
であり、表示部３７３ｄが点灯されている状態で、停止
指示を受信する（ステップ１８０１）。この停止指示
は、実行／停止スイッチ３７１ｂによる停止操作の入力
により行なわれる。停止が指令されると、ＣＰＵ３５１
は、回転駆動モータインタフェース３６２を介して、回
転駆動モータ駆動回路３６１に、回転駆動モータ２１の
停止を指示する（ステップ１８０２）。

【０１９４】ついで、ＣＰＵ３５１は、ロックモータイ
ンタフェース３６４を介してロックモータ駆動回路３６
３に対して、スリーブ２８を上昇させる方向にロック用
モータ３４を駆動するよう指示する（ステップ１８０
３）。そして、リミットスイッチ３１がオンするまで、
このロック動作を続ける。この間、ＣＰＵ３５１は、表
示部３７３ｂを点灯させる。リミットスイッチ３１がオ
ンすると、ロック動作を停止し、表示部３７３ａを点灯
させる（ステップ１８０４）。

【０１９５】これにより、一定速回転による粘度測定の
一連の動作が終了する。

【０１９６】なお、本実施形態においては、ばね緩和法
粘度測定及び一定回転速粘度測定が実行された後の状態
では、ロータ軸５ｂは、その回転が拘束される。また、
ピボット１１と軸受１２とは離間状態にある。従って、
ロータ６ａの洗浄、交換等の作業が行われても、ピボッ
トの損傷を防止することができる。しかも、測定終了の
指示のみで、ピボットの保護まで、一連に自動的に実行
されるので、使用者がロックを忘れて、ロータの洗浄等
を行うことがない。また、本実施形態では、粘度計の状
態が表示されるので、使用者に粘度計の動作状態を容易
に把握させることができ、誤った操作が行われることを
防ぐことができる。

【０１９７】さらに、本実施形態では、ロック用モータ
が駆動している間は、回転駆動モータの駆動が行われな
いので、ロック動作またはリリース動作と粘度測定動作
とが同時に行われることが防止される。

【０１９８】また、本実施形態の構成によれば、上記し
たばね緩和測定法による試料液の超低速流動域粘度特性
解析のための粘度測定も、試料液の粘度計への充填操作
を除いて、シーケンシャルに自動的に実行できる。

【０１９９】また、上記実施形態では、スリーブの変位
を、ロック用モータにより行なっているが、これに限ら
ず、例えば、リニアモータ、ソレノイド等をアクチュエ
ータとして用いて行なうことができる。また、リミット
スイッチは、マイクロスイッチに限らず、光スイッチ、
磁気スイッチ、感圧スイッチ等を用いることができる。
また、フォト・インタラプタの代わりに、スリーブの相
対的位置を検出するため手段として、マイクロスイッ
チ、磁気スイッチ等を用いても良い。

【０２００】本発明は、上記実施形態に限らず、同様な
機能を果たす他の態様によってもよい。また、本発明
は、上記開示された技術思想の範囲内において、種々の
変更、付加が可能である。

【０２０１】以上説明したように、本実施形態では、従
来のロータ軸自動ロック装置（ピボット保護装置）に新
たにラッチ状態を設け、ばね緩和測定のためのばねの巻
き上げ動作を、当該ラッチ状態において行うよう機能を
改めた。

【０２０２】更に、本実施形態では、従来機能のばね緩
和測定粘度計と異なり、ばね緩和測定に先立ち、ロータ
と試料液の密着を良くするための馴染み運転を、また
は、試料液のずり破壊後の構造回復の特性測定を測定す
るための前処理運転を、自動的に行えるようにした。

【０２０３】これらの動作機能により、静止平板から離
した状態でロータをロックし、ばね巻き上げを行う従来
のばね緩和測定機能を持つ粘度計では、高粘度試料液あ
るいは高降伏値を持つ試料液のばね緩和測定が正しく行
えなかったという不具合を改善し、理想的な状態で正確
なばね緩和測定が行えるばかりでなく、構造回復と言う
観点からの物性測定を容易に行えるようになった。

【０２０４】勿論、従来技術の回転式粘度計同様に、慣
用されている定常流粘度測定に対してもピボット保護機
能を損なうことなく、安心して使用できる優れた粘度計
を提供することが出来た。

【０２０５】

【発明の効果】本発明によれば、従来技術のばね緩和測
定法において測定異常として問題を生じるような高粘
度、あるいは高降伏値を持つ液体であっても、低粘度、
低降伏値の液体と同様に、異常なくばね緩和測定を遂行
出来る回転式粘度計を提供することができる。

【０２０６】更に、本発明によれば、粘度計のロータ及
び平板と試料液との接触状態を改善して、理想的な状態
でばね緩和測定を可能にする回転式粘度計装置を実現す
ることができる。

【０２０７】更に、本発明によれば、粘度測定に先立ち
馴染み運転を行ったり、ずり履歴の影響および構造回復
の特性を計測するための処理を実行することが出来る回
転式粘度計装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の回転式粘度計により検出されたロー
タ回転数と指度との関係を示したグラフ。

【図２】図１のデータより求められたずり速度Ｄとずり
応力Ｓとの関係を示す流動グラフ。

【図３】図２のずり速度Ｄ＝０近傍のスケールを拡大し
て描いた、ずり速度Ｄとずり応力Ｓとの関係を示す流動
グラフ。

【図４】図１のデータを用いて描いたＣａｓｓｏｎ流動
曲線を示すグラフ。

【図５】図１のデータを用いて描いたＣａｓｓｏｎ流動
曲線を示すグラフ。

【図６】従来のばね緩和測定法の測定原理を説明するた
めの説明図。

【図７】図６で示された従来のばね緩和測定方法により
求められた緩和曲線を示すグラフ。

【図８】図６で示された従来のばね緩和測定方法により
求められた緩和曲線を示すグラフ。

【図９】従来のばね緩和測定方法により求められた練り
歯みがきに対する緩和曲線を示すグラフ。

【図１０】図９のデータを用いて得られた、ずり速度と
ずり応力との対数関係を示したグラフ。

【図１１】図９のデータを用いて得られたＣａｓｓｏｎ
流動曲線を示したグラフ。

【図１２】図９のデータを用いて得られた、見かけ粘度
とずり速度との対数関係を示したグラフ。

【図１３】従来技術によるばね緩和法測定を行う回転式
粘度計の構成を示す断面図。

【図１４】図１４（ａ）：図１３の回転式粘度計におい
て、ピボットと軸受とが離間し、ロータ軸がロックされ
た状態を示す説明図。図１４（ｂ）：図１３の回転式粘度計において、ピボッ
トと軸受とが接触し、ロータ軸がリリースされた状態を
示す説明図。

【図１５】ばね緩和法測定による標準液ＪＳ２０００の
ｓ−Ｄグラフ。

【図１６】ばね緩和法測定による標準液ＪＳ６０Ｈのば
ね緩和グラフ。

【図１７】ばね緩和法測定による標準液ＪＳ６０Ｈのｓ
−Ｄグラフ。

【図１８】濃厚状態にある水性塗料を用いて、従来のば
ね緩和法において異なる巻き上げ指度を用いた場合に得
られた３つの緩和曲線を示したグラフ。

【図１９】図１９（ａ）：ロータ及び平板と試料液との
関係を示す説明図。図１９（ｂ）：ロータ及び平板と試料液との関係を示す
説明図。図１９（ｃ）：ロータ及び平板と試料液との関係を示す
説明図。

【図２０】図２０（ａ）：ロータを引き上げた場合で
の、ロータと平板との関係を示す説明図。図２０（ｂ）：ロータを引き上げた場合での、ロータ及
び平板と試料液との関係を示す説明図。

【図２１】図２１（ａ）：本発明のばね緩和法測定によ
る標準液ＪＳ１５Ｈ、ＪＳ６０Ｈ、ＪＳ２００Ｈのバネ
緩和グラフ。図２１（ｂ）：図２１（ａ）に基づいた各標準液につい
てのｓ−Ｄグラフ。

【図２２】図２２（ａ）：馴染み運転シーケンスの一例
を示すタイミングチャート。図２２（ｂ）：構造回復のための運転シーケンスの一例
を示すタイミングチャート。

【図２３】本発明の回転式粘度計の一実施形態の構成を
示す縦断面図。

【図２４】図２３の実施形態の構成の一部の拡大断面
図。

【図２５】ラッチ状態を検出する機構の一例を示す説明
図。

【図２６】図２３の実施形態の制御装置のシステム構成
例を示すブロック図。

【図２７】図２３の実施形態の粘度測定の動作の概要を
示すフローチャート。

【図２８】図２３の実施形態における、前処理を伴うば
ね緩和法による粘度測定動作を示すフローチャート。

【図２９】図２３の実施形態の終了動作＃１を示すフロ
ーチャート。

【図３０】図２３の実施形態の一定回転速による粘度測
定動作を示すフローチャート。

【図３１】図２３の実施形態の終了動作＃２を示すフロ
ーチャート。

【符号の説明】

４ａ…トルクスプリング（渦巻ばね）、４ｂ…Ｌ字型部
材、４ｄ…アーム部材、５ｂ…ロータ軸、５ｃ…第２の
駆動軸、６ａ…円錐ロータ、７ａ…平板、１０ａ…チャ
ンネル型連結部材、１０ｂ…スリーブ、１１…ピボッ
ト、１２…軸受け、１３ａ…振れ止めピン、２１…駆動
パルスモータ、２２…出力軸、２３…回転差動トラン
ス、２５…回転継手、２７…ケース、２８…スリーブ、
３１、３２…リミットスイッチ、３３…ブロック、３３
ａ…ねじ孔、３４…ロック用モータ、３４ａ…ねじ軸、
３５…制御装置、４０…外歯歯車、４１…円板、４１ａ
…貫通孔、４２…内歯歯車、５０…フォト・インタラプ
タ、５１…遮光板、１００…本体部、２００…ピボット
保護装置（ロータ軸自動ロック装置）、３５０…情報処
理部、３６０…駆動制御部、３７０…入出力部、４００
…第１の連結手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 11/00 - 11/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸方向に沿って移動可能な円錐型のロ
ータを備え、当該ロータに対して静止している平板との
間に測定すべき試料液を挾持した状態で、当該ロータを
それと接続されている弾性体の緩和トルクにより回転駆
動し、当該ロータの回転に伴う粘度計指度値を測定する
ことにより、前記試料液の流動特性を測定するばね緩和
粘度測定方法であって、測定前に、前記ロータの回転を拘束した状態で前記粘度
計指度値が目的とする値となるように前記弾性体が巻き
上げられ、かつ、前記ロータの仮想円錐頂点部が前記平
板に接触している状態として、前記ロータの拘束を解除
し、ばね緩和測定状態へ移行することを特徴とするばね
緩和粘度測定方法。
【請求項２】ばね緩和法を用いて試料液の流動特性を示
す情報を測定する回転式粘度計において、測定すべき試料液に接して回転駆動されると共に、その
回転軸方向に沿って移動可能に支持される円錐型のロー
タと、前記ロータと接続する弾性体を備え、当該弾性体を介し
て前記ロータを回転駆動させるための回転駆動手段と、前記ロータとの間に前記試料液を挾持するための平板の
表面に、当該円錐型ロータの仮想頂点部が接触する状態
で、当該ロータの回転を拘束及びその拘束状態を解除す
る拘束手段と、前記回転駆動手段の駆動動作、及び、前記拘束手段の拘
束及び解除動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、ばね緩和法により粘度を測定するため
の制御モードを有し、この制御モードの場合には、前記拘束手段により前記ロ
ータの回転を拘束し、かつ、前記回転駆動手段により前
記弾性体を予め定めた状態となるまで巻き上げた後に、
前記拘束手段の拘束を解除し、ばね緩和法による測定状
態へ移行させることを特徴とする回転式粘度計。
【請求項３】ばね緩和法を用いて試料液の流動特性を示
す情報を測定する回転式粘度計であって、測定すべき試料液に接して回転駆動されるロータと、前
記ロータを支持すると共に、前記ロータに回転駆動力を
伝達する第１の駆動軸であるロータ軸と、前記ロータを
回転駆動させるための回転駆動手段と、前記回転駆動手
段により発生された駆動力を前記ロータ軸に伝達する第
２の駆動軸と、弾性体を有し、該弾性体を介して前記回
転駆動手段の出力軸と前記第２の駆動軸とを弾性的に連
結して駆動力を伝達する第１の連結手段と、前記ロータ
軸を回転自在に軸受して支持するための、ピボットおよ
び軸受を有する支持手段と、前記支持手段を迂回して、
前記ロータ軸と前記第２の駆動軸とを連結する第２の連
結手段と、粘度計指度値を検出する指度検出手段と、前
記指度検出手段により、測定状態で検出された粘度計指
度値から粘度を算出する粘度算出手段と、前記ロータ軸
の回転の拘束および拘束解除を行うための拘束機構、お
よび、前記支持手段のピボットと軸受との離間および接
触を行うためのピボット離間機構を有するピボット保護
手段と、前記回転駆動手段及び前記ピボット保護手段の
動作を制御する制御手段とを有する回転式粘度計におい
て、前記指度検出手段は、前記ロータ軸と前記第２の駆動軸
との回転角度差を検出することで、それに対応する粘度
計指度値を検出するものであり、前記ピボット保護手段は、前記ロータ軸が回転しないよ
うに拘束すると共に、前記支持手段のピボットを軸受か
ら離間させる第１の状態と、前記支持手段のピボットを
軸受に接触させると共に、前記ロータ軸の拘束を解除す
る第２の状態と、前記ロータ軸の回転を拘束すると共
に、前記支持手段のピボットを軸受に接触させる第３の
状態との３つの状態を実現するものであり、前記制御手段は、ばね緩和法により粘度を測定するため
の制御モードを少なくとも有し、前記ばね緩和測定のための制御モードでは、測定前に、
検出される粘度計指度値が予め定めた値となるように前
記弾性体が巻き上げられ、かつ、前記ピボット保護手段
が第３の状態である状態とし、測定時には、前記ピボッ
ト保護手段を第２の状態へ移行させて、ばね緩和法によ
る測定を実行させることを特徴とする回転式粘度計。
【請求項４】請求項３において、前記ばね緩和測定のための制御モードでは、測定前に、
前記ピボット保護手段が第３の状態であることを前提と
して、前記回転駆動手段を制御し、検出される粘度計指
度値が前記予め定めた値となるまで回転駆動することを
特徴とする回転式粘度計。
【請求項５】請求項４において、前記制御手段は、前記ばね緩和法により粘度を測定する
ための制御モードの場合に、その制御モードにおける一
連の動作の前に、前記試料液に対する前処理を実行する
ための制御モードをさらに有し、前記前処理のための制御モードでは、前記ピボット保護
手段を第２の状態にして、予め設定された回転数及び継
続時間で前記ロータを回転させた後、前記ロータの回転
を停止して前記ピボット保護手段を第３の状態へ移行
し、その状態で０を含む予め定めた放置時間だけ放置さ
せることを特徴とする回転式粘度計。
【請求項６】請求項５において、前記制御手段は、前記前処理を伴うばね緩和法による測
定を複数回繰り返して、構造回復に関する測定のための
制御モードをさらに有し、前記制御モードでは、前記前処理のための制御モード及
び前記ばね緩和測定のための制御モードで行われる処理
を、予め定めた回数だけ繰り返して実行するように制御
することを特徴とする回転式粘度計。
【請求項７】請求項６において、前記制御手段は、前記ロータを変速可能な一定速度で回
転させて粘度を測定する定常流粘度測定のための制御モ
ードをさらに有し、前記定常流粘度測定のための制御モードでは、前記ピボ
ット保護手段に対して、測定状態には前記第２の状態と
なり、測定終了後には前記第１の状態となるように制御
すると共に、測定状態では、前記回転駆動手段に対し
て、前記第２の駆動軸を回転駆動させるように制御を行
うことを特徴とする回転式粘度計。
【請求項８】請求項７において、前記制御モードの選択に関する操作を外部から受け付
け、該操作に対応する制御モード選択信号を出力する操
作受付手段をさらに有し、前記制御手段は、入力される制御モード選択信号に応じ
て、前記ばね緩和法により粘度を測定するための制御モ
ード、前記構造回復の測定のための制御モード、およ
び、前記定常流粘度測定のための制御モードのうちいず
れか一つを実行することを特徴とする回転式粘度計。
【請求項９】請求項３において、前記ロータ軸には、第１の部材が固定されており、前記ピボット保護手段は、前記ロータ軸の軸方向に沿って昇降可能であるが、当該
軸方向の回りには回転不可能であるように、前記ロータ
に対して静止している部材に装着された移動部材と、前記移動部材を昇降させるアクチュエータとを備え、前記移動部材には、前記第１の部材と係合するための第
２の部材と、前記第１の部材と接触して当該移動部材に
連動させるための第３の部材とが固定されており、当該移動部材がその昇降範囲の最下端に位置する場合に
は、当該ピボット保護手段が第２の状態となり、当該移動部材が前記最下端より上方にある、前記軸方向
での予め定めた位置に達した場合には、前記第２の部材
が前記第１の部材と係合してそれを係止し、前記ロータ
軸の回転を拘束して、当該ピボット保護手段が第３の状
態となり、当該移動部材が前記予め定めた位置よりもさらに上昇し
た場合には、前記第３の部材が前記第１の部材と共に前
記ロータ軸を押し上げ、前記ピボットと軸受を離間させ
て、当該ピボット保護手段が第１の状態となることを特
徴とする回転式粘度計。
【請求項１０】請求項９において、前記ピボット保護手段が第３の状態となる、前記軸方向
の前記予め定めた位置に対応する位置に、前記移動部材
が達したことを非接触で検出する検出手段をさらに有す
ることを特徴とする回転式粘度計。
【請求項１１】ばね緩和法を用いて試料液の流動特性を
示す情報を測定する回転式粘度計において、測定すべき試料液に接して回転駆動されると共に、その
回転軸方向に沿って移動可能に支持される円錐型のロー
タと、弾性体を備え、当該弾性体を介して前記ロータを回転駆
動させるための回転駆動手段と、前記ロータとの間に前記試料液を挾持するための平板の
表面に当該ロータの仮想頂点部が接触する状態で、前記
ロータを回転可能に支持する第２の状態と、前記ロータ
をその回転軸方向に移動し、前記平板との間隔をあけた
状態で、当該ロータを拘束する第１の状態と、前記ロー
タの仮想頂点部が前記平板に接触する状態で、当該ロー
タを拘束する第３の状態とを実現する拘束手段と、粘度計指度値を検出する指度検出手段と、前記回転駆動手段及び前記拘束手段の動作を制御する制
御手段とを備え、前記制御手段は、ばね緩和法により粘度を測定するため
のばね緩和測定制御モードと、当該制御モードにおける
一連の動作の前に、前記試料液に対する前処理を実行す
るための前処理制御モードとを有し、前記ばね緩和測定制御モードの場合には、前記拘束手段
を第３の状態とし、かつ、前記回転駆動手段により前記
弾性体が予め定めた状態となるまで巻き上げた後に、前
記拘束手段を第２の状態へ移行させて、ばね緩和法によ
る測定を実行させるものであり、前記前処理制御モードでは、前記拘束手段を第２の状態
にして、予め設定された回転数及び継続時間で前記ロー
タを回転させた後、前記ロータの回転を停止して前記拘
束手段を第３の状態へ移行し、その状態で０を含む予め
定めた時間だけ放置させたのち、前記ばね緩和測定制御
モードへ移行するものであることを特徴とする回転式粘
度計。