JPH05157975A - 顕微鏡ステージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的とするところは、スライドガラス
の着脱に対する耐磨耗性を十分に高めた顕微鏡ステージ
を得ることにある。 【構成】ステージ母材と、このステージ母材の表面に形
成されると共に、表面が未仕上げ状態のセラミックス粒
子溶射被膜と、このセラミックス粒子溶射被膜の未仕上
げ状態の表面に形成される樹脂層とより構成した顕微鏡
ステージとする。また、ステージ母材の表面を粗面に処
理する工程と、この工程により粗面に処理された母材の
表面にプラズマ溶射法によりセラミックス粒子を溶射し
て溶射被膜を形成する工程と、この工程により形成され
た表面未仕上げ状態の溶射被膜の表面に、樹脂材をコー
ティングして樹脂層を形成することにより、平滑面を得
る工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は顕微鏡にかかわり、特に
ステージの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】標本を載置するための台である顕微鏡の
ステージは、板ガラス等で作られた標本（プレパラー
ト）を、観察用のレンズ系における対物レンズの光軸に
対してＸおよびＹ軸方向に移動させることができ、標本
を保持しつつ、その標本の観察したい領域を対物レンズ
の光軸に対して移動させることができるものである。

【０００３】一般的に従来のステージは、図５に示すよ
うに、方形板状のステージ本体１００の中央に照明光を
透過させるための長孔１００ａが穿設されており、顕微
鏡の図示しないベース（鏡体）に立てられた支柱に、ス
テージの面を水平にして取り付けられ、図示矢印Ｙ方向
に移動可能に保持されている。

【０００４】ステージ本体１００における一端側（前記
支柱側）にはその側縁に平行に移動するガイド１００ｂ
が設けられ、このガイド１００ｂには標本ホルダ２００
がその一端側近傍をねじ２００ａにより、着脱自在に取
り付けられる。

【０００５】標本ホルダ２００は板体で作られており、
方形の基部２００ｂの一端縁は図のように舌片を伸延さ
せて固定アーム部２００ｃとしてあるとともに、基部２
００ｂにはこの固定アーム部２００ｃと対向するように
鉤形のプレパラート押さえ爪２００ｄを設けてある。プ
レパラート押さえ爪２００ｄは鉤形に折り曲る部分に軸
２００ｅを設けて、この軸２００ｅを図のようにガイド
１００ｂに取り付ける共に、バネを設けて軸２００ｅを
中心にプレパラート押さえ爪２００ｄが矢印Ｃ方向に偏
倚されるようにしてある。

【０００６】また、プレパラート押さえ爪２００ｄは固
定アーム部２００ｃと対向する辺が弓型に湾曲してお
り、操作レバー部２００ｆを矢印Ａ方向に手で操作する
ことで、固定アーム部２００ｃに対向するプレパラート
押さえ爪２００ｄの片は矢印Ｂ方向に開くことができる
ようにしてある。そして、操作レバー部２００ｆを放す
と、プレパラート押さえ爪２００ｄはＣ方向に戻るよう
になっている。

【０００７】このような構成において、ステージに標本
であるスライドガラス３００をセットするには、標本ホ
ルダ２００におけるプレパラート押さえ爪２００ｄをバ
ネ力に抗して矢印Ｂ方向に開き、ステージ本体１００の
板面を滑らせて、スライドガラス３００を標本ホルダ２
００部分に押し込む。すなわち、固定アーム部２００ｃ
と基部２００ｂおよびプレパラート押さえ爪２００ｄで
囲まれる領域にスライドガラス３００を押し込み、スラ
イドガラス３００の端縁が固定アーム部２００ｃおよび
基部２００ｂの内側に接するようにする。

【０００８】この状態で、プレパラート押さえ爪２００
ｄを放すと、プレパラート押さえ爪２００ｄはバネ力に
より矢印Ｃ方向に回動し、スライドガラス３００を標本
ホルダ２００の内側縁部分に押し付ける。プレパラート
押さえ爪２００ｄは弓型に反っており、スライドガラス
３００の側を凹部としてあるので、スライドガラス３０
０はプレパラート押さえ爪２００ｄの凹部で抱え込まれ
るように標本ホルダ２００の内側縁部分に押し付けられ
る結果、固定アーム部２００ｃおよび基部２００ｂに接
するかたちで定位置に保持されることになる。そして、
観察が済むと、再びプレパラート押さえ爪２００ｄを手
で開き、スライドガラス３００を手前に引き出して取り
出す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、スライド
ガラスを顕微鏡のステージにセットするには標本ホルダ
のプレパラート押さえ爪を開き、ステージ上を滑らせな
がらスライドガラスを標本ホルダの定位置にセットし、
プレパラート押さえ爪を閉じる。

【００１０】これは本来の操作法であるが、多数の検体
を次々に捌いてゆかなければならないような現場で使用
される場合等では、いちいちプレパラート押さえ爪を開
いてスライドガラスをセットすると云ったことはせず、
作業能率の点からスライドガラスの端部でこじ開けるよ
うにしてプレパラート押さえ爪を開き、スライドガラス
を標本ホルダの定位置にセットすると云った使い方をす
る。

【００１１】その際、ステージ上に強く押し付けるよう
なかたちでスライドガラスを滑らせることになり、その
結果、ステージ上面をスライドガラスで削り取るような
状態になる。

【００１２】一般的に顕微鏡は軽量化と型成形の容易さ
の観点から、構造物はアルミニウムを素材として構成し
ており、ステージもアルミニウムで形成してある。素材
としてのアルミニウムは極めて柔らかいものであり、表
面にはフッ素系固体潤滑材を塗布したり、あるいはメッ
キを施したりしているものの、硬いスライドガラスを滑
らせていると、表面の塗膜を削り、やがて母材であるア
ルミニウム層までもを削り出すことになる。

【００１３】顕微鏡は通常、長年に亙って使用する機材
であり、このようなステージの磨耗は見苦しいものであ
るばかりか、削られて発生した粉末が検体に付着したり
して支障を来す。

【００１４】そこで、この発明の目的とするところは、
硬いスライドガラスの着脱にも十分耐えることができ、
いつまでも美観を保つことができると共に製造が容易で
耐久性の高い、しかも、表面の滑らかな顕微鏡ステージ
を低コストで提供できるようにすることにある。また、
本発明の他の目的は、上記表面保護膜を少ない工数で容
易かつ安定に形成することのできる顕微鏡ステージの製
造方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のような手段を講じた。すなわち、第１
の目的を達成するために、ステージ母材と、このステー
ジ母材の表面に形成されると共に、表面が未仕上げ状態
のセラミックス粒子溶射被膜と、このセラミックス粒子
溶射被膜の未仕上げ状態の表面に形成される樹脂層とよ
り構成した顕微鏡ステージとする。

【００１６】また、第２の目的を達成するために、ステ
ージ母材の表面を粗面に処理する工程と、この工程によ
り粗面に処理された母材の表面にプラズマ溶射法により
セラミックス粒子を溶射して溶射被膜を形成する工程
と、この工程により形成された表面未仕上げ状態の溶射
被膜の表面に、樹脂材をコーティングして樹脂層を形成
することにより、平滑面を得る工程とを備える。

【００１７】

【作用】上記手段を講じたことにより、次のような作用
が生じる。すなわち、ステージの母材表面に硬いセラミ
ックス粒子の溶射被膜を形成し、その上に樹脂をコーテ
ィングして表面保護膜とするようにしたことから、溶射
被膜の表面が粗くとも、コーティングされた樹脂により
凹凸が埋められて滑らかな表面が得られる。従って、硬
い溶射被膜の研磨は必要とせず、手間のかかる研磨工程
は一切不要となる。

【００１８】また、樹脂層はスライドガラスを着脱によ
り最初のうちは削られることになるが、硬い溶射被膜の
凸部が露出する段階で、この溶射被膜の凸部がスライド
ガラスに触れるようになるので、それ以上の樹脂層の磨
耗は抑制され、溶射被膜の凹部に埋まった樹脂と共同し
て非常に滑らかな表面保護膜を形成することになる。そ
して、硬い溶射被膜とその凹部を埋める樹脂層がステー
ジの母材を保護する。

【００１９】従って、顕微鏡ステージの耐磨耗性が飛躍
的に向上し、また、耐磨耗性があることから、その後の
発塵も抑止できる。また、プラズマ溶射法によりセラミ
ックス粒子の溶射被膜を形成することから、セラミック
ス被膜を容易かつ安定に形成でき、また、被膜は研磨工
程を一切必要としないことから製造工程が簡素化され
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。 （第１実施例）

【００２１】第１実施例は本発明の基本となる発明であ
って、図１はこの基本発明の実施例を示す工程図であ
り、また、図２および図３はプラズマ溶射方法を説明す
るための図である。本発明ではプラズマ溶射法によるセ
ラミックスの被膜をステージの表面に形成するもので、
はじめにその原理を説明しておく。

【００２２】図２はプラズマ溶射法に使用するプラズマ
溶射ガン２０を示すもので、内径が細く絞られたプラズ
マガス放出路２１ａを有するノズル２１の内側にはプラ
ズマガス放出路２１ａの開口部近傍に電極（陰極）が配
置され、ノズル２１は陽極としてあって、これら陽極‐
陰極間に高圧電圧を印加し、ノズル２１内にプラズマガ
スを供給することで、これら電極間にプラズマ放電させ
る。このとき、プラズマガスはプラズマ放電により高温
になり、プラズマ炎２２となって勢い良くプラズマガス
放出路２１ａからノズル２１外に噴出される。

【００２３】ノズル２１の外側にはプラズマガス放出路
２１ａに近接させてセラミックス粉末の供給パイプ２３
が配設されており、ノズル２１から放出されるプラズマ
炎２２のジェット流によってセラミックス粉末はプラズ
マ炎２２の中に吸い込まれ、プラズマ炎２２の熱で溶か
されてジェット流とともに飛ばされる。

【００２４】ノズル２１の外部には所定間隔離してステ
ージの母材２４が配置され、プラズマ炎２２のジェット
流はこの母材２４の表面に吹き付けられる。その結果、
ジェット流内の溶融したセラミックス粒子は母材２４の
表面に勢い良くぶつかり、母材２４の表面に溶着して溶
射被膜２５を形成する。

【００２５】図３はこの溶射被膜２５の形成の様子を模
式的に描いたもので、ジェット流に乗って勢い良く放出
された高温のセラミックス溶射粒子２６は、母材２４の
表面に次々に溶着し、溶射被膜２５を形成する。セラミ
ックス溶射粒子２６は一つ一つは小さな粒であり、母材
２４の表面に到達すると冷やされるため、粒子間には隙
間（気孔）２７が生じている。しかし、極めて容易に母
材２４の表面に硬いセラミックスの膜を形成することが
できる。

【００２６】次に本発明による顕微鏡ステージの表面保
護膜形成方法を説明する。図１（ａ）に示すように、顕
微鏡のステージを構成する母材１に、ブラストをかけ
て、表面を粗面１ａに仕上げる。このときのブラストの
吹き付け強さの条件は１〜３ｋｇ／ｃｍ² 程度である。

【００２７】次に２５μｍ〜４５μｍ程度の粒度のセラ
ミックス粉末をプラズマ溶射ガンにより、ステージの母
材１の表面に溶射してセラミックスの溶射粒子による厚
み０．４〜０．５mm程度の溶射被膜２を形成する（図１
（ｂ））。尚、ブラスト後、溶射までの放置時間は４時
間以内とした。また、溶射時の表面温度を摂氏１００〜
２００度とした。

【００２８】このようにして形成した溶射被膜２の表面
は粒子を溶射したものであるから、細かい凹凸が無数に
あり、その山と谷の高低差は５０〜１００μｍ程度あ
る。従って、このままでは粗すぎるのでもう少し滑らか
にする必要がある。

【００２９】そこで、溶射被膜２を研磨装置３により研
磨し（図１（ｃ））、０．１５〜０．３mm厚程度の表面
保護膜２ａに仕上げる（図１（ｄ））。この研磨は表面
の粗さが６μｍ程度となるように仕上げられる。この研
磨が完了すると、ステージとして完成する。

【００３０】セラミックスの溶射粒子による表面保護膜
２ａの表面硬度はＨｖ（ビッカース硬度）７００〜１０
００程度ある。これはガラスに対する硬度として十分な
ものであり、また、本基本例の場合、母材１にはセラミ
ックスの溶射粒子による表面保護膜２ａが１層形成され
るだけの極めてシンプルな構成となることから、従来の
多層構造のステージに比べて、製造時の工数が大幅に簡
素化される。

【００３１】因みに、従来のステージはアルミニウム母
材の上に、酸化被膜（アルマイト膜；厚み４〜６μｍ程
度）を形成し、その上にモリブデン系の固体潤滑材（厚
み２〜１５μｍ程度）層を形成し、さらにその上にフッ
素系の固体潤滑材（厚み５〜７μｍ程度）層を形成する
と云った構造としたり、母材上にＰＮｉメッキ（リン・
ニッケルの無電解メッキ；厚み３μｍ程度）層を形成
し、さらにその上にＮｉとセラミックス複合メッキ（無
電解メッキ；厚み２〜１５μｍ程度）を施し、さらにそ
の上に厚み１μｍ程度のＣｒメッキを施すと云った構造
としている。

【００３２】しかし、本発明では母材１にセラミックス
の溶射粒子による表面保護膜２ａを１層形成するだけで
あるため、従来の多層構造のステージに比べて、製造時
の工数が大幅に簡素化される。

【００３３】母材に対するセラミックスの溶射粒子の密
着強度は、使用するセラミックス粒子の粒度が１０〜４
４μｍである場合、４００〜８００ｋｇ／ｃｍ² 程度と
なる。これは十分な密着力であり、剥離の心配はないと
云える。

【００３４】また、セラミックスの溶射粒子による表面
保護膜は耐磨耗性が極めて高い。因みに本発明方法で製
作したステージの耐磨耗試験を次のような条件で行った
結果、半永久的な耐性が確認された。

【００３５】耐磨耗試験はガラス片を１５０ｇから２０
０ｇの荷重を与えてステージに接触させ、ステージを毎
分１５回転させながら擦ると云う方法で５０万回相当分
に亙り、継続的に行った。

【００３６】その結果、磨耗は全く認められず、この条
件では半永久的な耐磨耗性が得られることがわかった。
参考までに、同一条件で試験すると、フッ素系固体潤滑
材の場合、８万回ないし１０万回程度で磨滅し、また、
スズメッキでは３万回程度の耐磨耗性であった。また、
Ｎｉとセラミックス複合メッキでは無電解メッキである
ため、セラミックスの密着力が十分でないため、剥離が
起き易く、十分な耐磨耗性は期待できない。

【００３７】また、本発明の手法によれば、耐磨耗性を
確保しつつ、材料の選択と配合比により溶射被膜の色を
変えることができる。例えば、使用するセラミックス粉
末としてアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）９９．６％以上（残り
は酸化鉄、シリカなど）とすると溶射被膜の色はホワイ
トとなり、この場合、Ｈｖ８００〜１０００の硬度が確
保できる。また、アルミナ９６％，チタニア（Ｔｉ
Ｏ₂ ）２．３％以上とするとグレーとなり、この場合、
Ｈｖ７００〜９００の硬度が確保できる。

【００３８】また、アルミナ８０〜８７％，チタニア２
０〜１３％とするか、あるいはチタニア９６％以上とす
ると溶射被膜の色は濃いグレーとなり、この場合、Ｈｖ
８００〜９００の硬度が確保でき、また、アルミナ５０
〜６０％，チタニア５０〜４０％とするとブラックとな
って、この場合、Ｈｖ７００〜９００の硬度が確保でき
る。

【００３９】以上の基本構成ではステージを構成する母
材１の上面にセラミックス粒子の溶射被膜２を形成し、
これを研磨して仕上げた構成であった。このようなセラ
ミックス粒子の溶射被膜による表面保護膜２ａは溶射被
膜であるが故に気孔率が高い。すなわち、孔だらけであ
り、そのために研磨しても十分な滑らかさが得られな
い。研磨は平面研削盤による研磨加工により６μｍ程度
の粗さにはなるが、これで十分と云う訳ではない。そし
て、研磨するには研磨工程が必要であり、これは非常に
硬い溶射被膜２を対象とするだけに手間がかかる。

【００４０】また、気孔率が高いと溶射被膜の表面を研
削した場合、十分に滑らかな表面が得られない。また、
腐食性ガスや腐食性液体を使用する環境の場合、腐食性
ガスや腐食性液体が気孔を透過して母材を腐食させ、被
膜を浮き上がらせる懸念がある。さらにまた、セラミッ
クス粒子の溶射被膜は非常に硬いので、研磨工程そのも
のも作業が非常に大変である。

【００４１】そこで、表面保護膜を形成するにあたり、
溶射被膜に対する研磨工程はもとより、一切の研磨工程
を省いて、しかも、十分な表面の滑らかさを確保でき、
耐食性も確保できるようにするための実施例を次に説明
する。

【００４２】（第２実施例）本実施例では表面保護膜
を、溶射被膜層と、フッ素系樹脂のコーティングによる
仕上げ膜層の２層構成で形成する。すなわち、図４に示
すように、粗面１ａに仕上げた母材１の表面に、セラミ
ックス粒子をプラズマ溶射して溶射被膜２を形成する
（（ａ），（ｂ））。

【００４３】次にこの溶射したままの状態（何等の仕上
げ処理を施していない状態）で、セラミックス粒子の溶
射被膜２の表面にフッ素系樹脂のコーティング材（例え
ば、デュポン社の商品名テフロンなど）を塗布して摂氏
１５０〜２００度で焼き付けし、１５０〜２００μｍ厚
程度の仕上げ膜４を形成する（ｃ）。

【００４４】仕上げ膜４は溶射したままの状態で粗面と
なっている溶射被膜２の表面を覆うと共に、多気孔の溶
射被膜２の気孔を埋めるので、気孔はこれによってシー
ルされることから、母材１の防食効果が得られる。従っ
て、耐薬品性が飛躍的に向上し、耐磨耗性と相俟って堅
牢で耐久性の高い顕微鏡のステージが得られるようにな
る。

【００４５】仕上げ膜４は溶射被膜２の表面にフッ素系
樹脂のコーティング材を塗布したものであり、製作時は
コーティング材４を塗布した状態のままで、それ以上の
仕上げ処理は一切行わない。それ故、凹凸のある溶射被
膜２の表面を覆うコーティング材による仕上げ膜４は幾
分の凹凸が残されているが、フッ素系樹脂の特性により
スライドガラスを滑らす場合での滑りは良くなる。

【００４６】この状態で顕微鏡のステージとして使用し
ていると、スライドガラスの着脱により、図４（ｄ）に
示すように、仕上げ膜４は次第に削られてゆき、やがて
溶射被膜２の表面の一部が露出しはじめる。

【００４７】溶射被膜２は溶射したままの状態であるか
ら、無数の細かい凹凸があり、その凸部が露出する段階
で、この露出した非常に硬い溶射被膜２の凸部が仕上げ
膜４を、それ以上削り取られるのを防止する。すなわ
ち、溶射被膜２の谷を埋めている仕上げ膜４は、溶射被
膜２によりガードされ、それ以上削り取られることがな
い。

【００４８】従って、この状態になると仕上げ膜４は表
面の凹凸が極めて滑らかとなり、しかも、溶射被膜２の
凸部の作用と相俟って、堅牢な表面保護膜を形成するこ
とになる。

【００４９】このように本発明の顕微鏡ステージにおけ
る表面保護膜は、ステージ母材の表面にセラミックス粒
子の溶射被膜を形成すると共に、この溶射被膜の未仕上
げ状態の表面にフッ素系樹脂をコーティングした構成と
したことにより、溶射被膜の仕上げ工程（研磨工程）が
不要になり、また、フッ素系樹脂のコーティング層は塗
布したままでこれもまた表面研磨を省略したことから、
手間のかかる研磨工程が全く不要となって、製作効率が
向上し、大幅なコストダウンを図ることができる。

【００５０】また、現場でのスライドガラスの着脱によ
り、コーティング層は次第に削られてゆくが、溶射被膜
面の凸部の露出によって、それ以上の磨耗は無くなり、
削り粉の発生も無くなる他、コーティング層が溶射被膜
面の谷間を埋めていることで表面は極めて滑らかとな
る。すなわち、現場での使用に伴い、ステージ表面は磨
きがかけられることになる。また、コーティング層が溶
射被膜面の谷間を埋めていることで、腐食性のガスや薬
品の浸透を防ぎ、耐食性を得ることができるものであ
る。尚、本発明は上記し、かつ、図面に示す実施例に限
定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変
形して実施し得るものである。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明は、顕微鏡ステージ
の母材にセラミックスの粉末をプラズマ溶射ガンによ
り、ステージ母材の表面に溶射してセラミックスの溶射
粒子による溶射被膜を形成し、次にこの溶射被膜の表面
にフッ素系樹脂をコーティングし、表面研磨を行わない
ようにしたものである。そのため、手間のかかる仕上げ
工程（表面研磨工程）が全く不要になることから、大幅
なコストダウンが可能になる他、現場での使用と共に、
コーティング層が削られて溶射被膜面が露出する段階で
堅牢で滑らかな表面保護膜が得られて、十分な耐磨耗性
が得られるようになる等、製作が容易でコストダウンが
図れ、また、腐食性のガスや薬品の浸透を防ぎ、耐食性
を有して、しかも、堅牢な顕微鏡ステージおよびその製
造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本となる実施例を示す工程図。

【図２】プラズマ溶射法を説明するための図。

【図３】プラズマ溶射法による溶射被膜の形成の様子を
説明するための図。

【図４】本発明の実施例を示す工程図。

【図５】顕微鏡ステージの構成を説明するための上面
図。

【符号の説明】

１，２４…母材、２，２５…溶射被膜、２ａ…表面保護
膜、３…研磨装置、４…仕上げ膜（コーティング層）、
２１…ノズル、２２…プラズマ炎、２３…供給パイプ、
２６…溶射粒子、２７…隙間（気孔）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステージ母材と、 このステージ母材の表面に形成されると共に、表面が未
   仕上げ状態のセラミックス粒子溶射被膜と、 このセラミックス粒子溶射被膜の未仕上げ状態の表面に
   形成される樹脂層とよりなることを特徴とする顕微鏡ス
   テージ。
2. 【請求項２】 セラミックス粒子はアルミナを主成分と
   するものであることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡
   ステージ。
3. 【請求項３】 セラミックス粒子はアルミナとチタニア
   との混合物であることを特徴とする請求項１記載の顕微
   鏡ステージ。
4. 【請求項４】 樹脂層はフッ素系樹脂で形成されたもの
   であることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡ステー
   ジ。
5. 【請求項５】 ステージ母材の表面を粗面に処理する工
   程と、 この工程により粗面に処理された母材の表面にプラズマ
   溶射法によりセラミックス粒子を溶射して溶射被膜を形
   成する工程と、 この工程により形成された表面未仕上げ状態の溶射被膜
   の表面に、樹脂材をコーティングして樹脂層を形成する
   ことにより、平滑面を得る工程とよりなることを特徴と
   する顕微鏡ステージの製造方法。