JPH0658864A - 流動体の粘度を求める方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動体が非ニュートン流体の性質またはチク
ソトロピー性を有する場合にも、その粘度を容易に正確
に求めることのできる方法を提供すること。 【構成】 回動自在な静止側部材と筒状の微小空隙部
を介して対向する回転体を有し、微小空隙部に係る周面
の少なくとも一方にスパイラル状の流動体案内溝が形成
され、流動体流入口並びに流動体排出口を有し、静止側
部材に生ずる回転トルクを検出する回転トルク検出手段
を設けてなる回転粘度計を用い、流動体案内溝が形成さ
れた周面について合成ずり速度Ｄ_C を求め、この合成ず
り速度と、合成回転トルクＭ_C として検出される回転ト
ルクとにより、流動体の粘度を求める。また、上記の回
転粘度計を用い、特定の定義による平均ずり速度Ｄ_M を
求める方法に従い、流動体案内溝の谷部および山部につ
いての合成平均ずり速度を求め、これらを用いて流動体
の粘度を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動体の粘度を求める
方法に関するものであり、特に非ニュートン流体または
チクソトロピー性を有する流動体の粘度を求める方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在においては、電子機器の高密度化、
複合化の要求が一層大きくなってきているが、このよう
な要求に応えるハイブリッド・マイクロエレクトロニク
ス技術においては、基板上に各種の機能を具備する能動
素子、並びに抵抗、コンデンサなどの受動素子を適宜組
み合せて実装することによりハイブリッド・モジュール
が実現される。

【０００３】而して、ハイブリッド集積回路の製造にお
いては、その最初の段階において基板に対する印刷工程
がある。この印刷工程は、導電ペースト、抵抗ペース
ト、誘導ペースト、ハンダペーストなどのいわゆるペー
スト類、レジストインク、その他の機能材料インクなど
のペーストが、通常、スクリーン印刷によって基板上に
印刷されることによって行われる。

【０００４】このようなペーストによる印刷において
は、ハイブリッド集積回路に要求される高い精度を満足
させるために、印刷膜厚および印刷パターンの精度に大
きな影響を及ぼすペーストの粘度を厳密に管理・制御す
ることが重要である。具体的には、ペーストは、その適
用に際して、その状態を十分に均一なものとするために
混練されるが、その混練されたペーストについて、その
粘度を厳密に制御することが重要であり、スクリーン印
刷において精巧なスクリーン印刷を達成するためには、
当該印刷機上で印刷版に塗布されるペーストの粘度を正
確に管理することが必要である。

【０００５】具体的に説明すると、図１はスクリーン印
刷機１の一例の概略図を示し、２は基板設置面、３は印
刷がなされる基板である。この基板３は、図示されてい
ない固定部材によって基板設置面２に固定される。４は
スキージであって支持部材５によって支持されており、
支持部材５は、ペースト供給パイプを兼ねた固定部材６
によって移動台７に固定されている。

【０００６】図２は、ペースト８をスキージ４によって
塗布する部分の拡大図であり、モータ（図示せず）によ
って移動台７が移動させられることによってスキージ４
が矢印Ａ方向に移動され、これにより、スクリーン９を
介してペースト８が基板３上に塗布されて印刷がなされ
る。ペーストは、スクリーン印刷機１の本体内のタンク
に貯蔵され、適度な粘度となるように混練された状態
で、固定部材６および支持部材５を介して、スキージ４
の進行方向手前に供給される。この供給されたペースト
８について、その粘度を管理することが必要であり、そ
のためにその粘度を正確に求めることが必要とされてい
る。

【０００７】従来、この種のペーストの粘度管理は、印
刷技術者の経験または実験室的な計測によってなされて
いるのが現状である。例えばスクリーン印刷機に回転粘
度計を設け、これによりペーストの粘度を測定すること
が知られているが、従来から用いられている粘度計は、
ペースト容器内のペースト中で回転する回転体を有し、
単に当該回転体に対する回転抵抗または当該回転体に生
ずる回転トルクをそのまま当該ペーストの粘度として採
用するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
粘度計では、非ニュートン流体の性質またはチクソトロ
ピー性を有するペースト等の流動体については、正確な
粘度を求めることは事実上不可能であり、測定の度毎に
得られる粘度値が異なったものとなることは、当業者に
認められているところである。それは、非ニュートン流
体としての性質またはチクソトロピー性を有するペース
トの粘度は、温度や湿度などの周囲環境条件の影響を受
けることを無視したとしても、ペーストの混練中並びに
混練後にも変化するようになるところ、従来の回転粘度
計においては、ペーストを定常的なずり状態に置くこ
と、すなわちペーストのずり時間が一定となる状態を得
ることができないからである。

【０００９】回転粘度計において、ずり時間が一定とな
る条件を実現しようとしてペーストを強制的に循環させ
ることも試みられたが、この場合には、ペーストを強制
循環させるためにペーストに作用される外力が回転トル
クに影響を及ぼすため、検出される回転トルクがペース
トの粘度に厳密に対応したものとならず、結局、正確な
粘度を求めることができない。なお、落下方式のペース
ト強制循環方式においては、ずり時間が一定となる状態
を得ることができず、従って正確な粘度を求めることが
できない。

【００１０】以上のように、従来においては、非ニュー
トン流体の性質またはチクソトロピー性を有するペース
ト状の流動体については、ずり時間が一定となる状態を
得ることができないため、ずり速度を特定することがで
きず、結局、対象とする流動体について正確な粘度を求
めることができない、という問題点がある。本発明は、
以上のような問題を解決し、対象とする流動体が非ニュ
ートン流体の性質またはチクソトロピー性を有する場合
にも、当該流動体に対するずり時間が一定となる状態が
実現され、またその状態におけるずり速度を十分に特定
することができ、従って当該流動体の粘度を容易にかつ
正確に求めることのできる方法を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る流動体の粘
度を求める方法は、回動自在に支持された静止側部材
と、この静止側部材との間に筒状の微小空隙部を介して
対向するよう設けられた、一定の回転速度で回転される
回転体と、前記静止側部材と回転体とにおける、前記微
小空隙部を介して互いに対向する２つの周面の少なくと
も一方に形成された、前記回転体が前記静止側部材に対
して回転することにより前記微小空隙部内で流動体を上
昇させるスパイラル状の流動体案内溝と、外力が作用さ
れていない流動体中に没入され、前記回転体が前記静止
側部材に対して回転することにより、前記微小空隙部に
流動体を流入させるための流動体流入口、並びに微小空
隙部から流動体を外部に排出させるための流動体排出口
と、前記微小空隙部内において流動体の粘性によって前
記静止側部材に生ずる回転トルクを電気信号として検出
する回転トルク検出手段とを設けてなる回転粘度計を用
い、前記流動体案内溝が形成された周面について、下記
のように定義される合成ずり速度Ｄ_C を求め、この合成
ずり速度と、下記のように定義される合成回転トルクＭ
_C として検出される回転トルクとにより、流動体の粘度
を求めることを特徴とする。 合成ずり速度 Ｄ_C ＝Ｄ₁ （Ａ₁ ／Ａ）＋Ｄ₂ （Ａ₂ ／
Ａ） Ｄ₁ ：流動体案内溝の谷部におけるずり速度 Ｄ₂ ：流動体案内溝の山部におけるずり速度 Ａ₁ ：流動体案内溝の谷部の全部の周面の合計表面積 Ａ₂ ：流動体案内溝の山部の全部の周面の合計表面積 Ａ ：Ａ₁ とＡ₂ の合計 合成回転トルク Ｍ_C ＝Ｍ₁ ＋Ｍ₂ Ｍ₁ ：流動体案内溝の谷部における回転トルク Ｍ₂ ：流動体案内溝の山部における回転トルク

【００１２】本発明の流動体の粘度を求める方法は、更
に、請求項１に記載の回転粘度計を用い、前記微小空隙
部を画成する外側周面におけるずり速度をＤ_A 、内側周
面におけるずり速度をＤ_B とするとき、下記のように定
義される平均ずり速度Ｄ_M を、流動体案内溝の谷部およ
び山部についてそれぞれ求める方法に従い、前記流動体
案内溝の谷部についての合成平均ずり速度Ｄ_M1および山
部についての合成平均ずり速度Ｄ_M2を求め、これらの合
成平均ずり速度Ｄ_M1および合成平均ずり速度Ｄ_M2をそれ
ぞれ請求項１に記載のＤ₁ およびＤ₂ として用いること
を特徴とする。 平均ずり速度 Ｄ_M ＝（Ｄ_A ＋Ｄ_B ）／２

【００１３】

【作用】このような方法によれば、回転トルクを検出す
るための回転粘度計においては、互いに対向する静止側
部材と回転体との間に形成される筒状の空隙部が微小で
あること、並びに当該微小空隙部に係る２つの周面の少
なくとも一方の周面に進み角および深さが十分に小さい
スパイラル状の流動体案内溝が形成されていることによ
り、当該微小空隙部においては流動体が流動体案内溝に
よって定常的に上昇して流れる状態が実現され、従って
当該流動体が非ニュートン流体の性質またはチクソトロ
ピー性を有する場合にもずり時間が実質的に一定となる
状態が得られ、その結果、微小空隙部内の流動体につい
てずり速度の大きさをきわめて正確に近似させた状態で
特定することができるため、当該流動体の粘度を高い精
度で正確に求めることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図３は、本発明の流動体の粘度を求める方法に用いられ
る回転粘度計の構成の一例を示す。この回転粘度計１０
は、中空の筒状の粘度計本体１１を有し、その上部開口
は上蓋板１２により閉じられ、下部開口は貫通孔を有す
る下蓋板１３によって閉じられている。粘度計本体１１
の下蓋板１３には、円筒状の軸受ハウジング１４が固定
されており、この軸受ハウジング１４の上，下の開口部
にはボールベアリング１５，１６が設けられ、このボー
ルベアリング１５，１６によって中空の回転軸１７が回
転自在に軸支されている。

【００１５】回転軸１７の下端部は、下蓋板１３に形成
された貫通孔から突出しており、この突出した回転軸１
７の下端部の外周部には回転円筒体１８が固定されてお
り、従って回転円筒体１８は回転軸１７と一体に回転さ
れる。軸受ハウジング１４の上端には固定板１９が固定
され、この固定板１９にギヤードモータ２０が支持され
ている。このギヤードモータ２０の回転軸２１にはギア
２２が固定されており、このギア２２は、回転軸１７の
外周に固定されたギア２３と噛合されている。

【００１６】回転軸１７の中空部内にはシャフト２４が
同軸的に挿入されており、このシャフト２４は、回転円
筒体１８の上部内周部に設けられたボールベアリング２
５により、回転自在に支持されている。このシャフト２
４の下端部には静止側円柱体２６が固定されており、こ
の静止側円柱体２６と回転円筒体１８との間には、ペー
スト流通用空隙となる筒状の微小空隙部２７が形成され
ている。

【００１７】回転円筒体１８の下端開口部には、当該開
口を閉じる蓋２８が固定されると共に、当該回転円筒体
１８の下端の周壁部には、これを貫通するようペースト
流入口２９が形成されている。このペースト流入口２９
の代わりに、蓋２８を除去して回転円筒体１８の下端開
口部をペースト流入口とすることもできる。回転円筒体
１８の上端側には、微小空隙部２７からのペーストを外
部に排出させるためのペースト排出口３０が形成されて
いる。

【００１８】微小空隙部２７に面する回転円筒体１８の
内周面には、軸方向にペーストを案内するための螺旋状
のスパイラル溝３１が形成され、その深さは微小なもの
とされている。このスパイラル溝３１の螺旋の方向は、
回転円筒体１８の回転により、ペーストが上昇される方
向である。そして、当該スパイラル溝３１に係る螺旋の
進み角の大きさは、３〜１０度の範囲内であることが好
ましい。

【００１９】前記固定板１９上には円筒状の軸受ハウジ
ング３３が固定されており、その一部にスリット３４が
形成されている。そして、シャフト２４の上端部には、
検出軸３５が固定され、軸受ハウジング３３の上端開口
部の内周に設けられたボールベアリング３６によって検
出軸３５が回動自在に軸支されている。軸受ハウジング
３３の上部には、検出軸３５の上下方向における振動を
防止するために上下止めリング３７が固定されている。
この上下止めリング３７により、静止側円柱体２６の上
下方向の振動が防止され、これにより、ペーストの移動
路長の変化が防止されると共に、後述の回転トルク変換
センサ３９の上下方向の振動が防止される。

【００２０】符号３８は板バネを示し、この板バネ３８
の基端部は検出軸３５に固定され、先端部はスリット３
４内に挿入されてその一方の切欠壁面に弾力的に圧接さ
れ得る状態とされており、これと反対の面には、静止側
円柱体２６に生じる回転トルクの大きさを電気抵抗値変
化信号に変換する歪みゲージよりなる回転トルク変換セ
ンサ３９が取り付けられている。

【００２１】以上において、前記スパイラル溝３１と共
にまたはこれに代えて、微小空隙部２７に面する静止側
円柱体２６の外周面に、破線で示すように、既述のスパ
イラル溝３１と同様のスパイラル溝３２を形成してもよ
い。

【００２２】本発明においては、例えば上記の構成によ
る回転粘度計１０を用い、次のようにしてペーストの粘
度を求める。すなわち、粘度を求めるべき外力が作用さ
れていないペースト内に回転粘度計１０における回転円
筒体１８の先端部を挿入して、当該ペースト内にペース
ト流入口２９を没入させる（図２参照）。

【００２３】この状態でギヤードモータ２０を一定の回
転速度で回転させると、その回転軸２１に固定されたギ
ヤ２２と噛合するギヤ２３が回転するので、ギヤ２３が
固定されている回転軸１７が回転し、その結果、回転円
筒体１８が静止側円柱体２６に対して一定の回転速度で
回転する。この回転円筒体１８の回転により、スパイラ
ル溝３１の作用により、ペーストはペースト流入口２９
から吸上げられ、微小空隙部２７内に進入して当該微小
空隙部２７内を上昇し、その後ペースト排出口３０から
回転円筒体１８の外部に排出されて元の状態に戻る。

【００２４】以上のように、回転円筒体１８が一定の回
転速度で回転されている状態においては、微小空隙部２
７内のペーストの粘度に対応した大きさの回転トルクが
静止側円柱体２６に発生し、この回転トルクが検出軸３
５に伝達される。その結果、当該検出軸３５は、その一
端がスリット３４に挿入された板バネ３８に抗して回動
し、その後当該回転トルクの大きさに応じた角度だけ回
動した状態で平衡となる。従って、回転トルク変換セン
サ３９より、その抵抗値変化として当該回転トルクの大
きさを粘度信号として検出することができる。

【００２５】而して、この回転粘度計１０においては、
回転円筒体１８が一定の回転速度で回転されることによ
り、ペーストに他の外力を作用させることなく、ペース
トを、スパイラル溝３１の作用のみにより、微小空隙部
２７を流過させ、循環させることができる。しかも当該
スパイラル溝３１の進み角は例えば３〜１０度と小さ
く、その深さも微小なものであるため、微小空隙部２７
内のペーストは定常流の状態となり、その結果、ペース
トがペースト流入口２９を介して微小空隙部２７に進入
した時点から、当該ペーストが微小空隙部２７からペー
スト排出口３０を介して排出されるまでの時間、即ちず
り時間が一定となった状態となる。

【００２６】このように、微小空隙部２７内のペースト
が定常流であってずり時間が一定となった状態が得られ
ることにより、当該回転粘度計１０におけるずり速度を
正確に求めることが可能となるので、上記のペーストの
粘度信号から、以下のようにして当該ペーストの粘度を
求めることができる。

【００２７】回転粘度計により非ニュートン流体につい
てその粘度を正確に求めるためには、ずり時間が一定と
なる状態において、更にずり速度が一定でしかもその大
きさを求めることができることが必要である。而して回
転粘度計１０においては、その回転円筒体１８の内周面
にはスパイラル溝３１が形成されているが、このスパイ
ラル溝３１はその進み角が十分に小さくて深さも小さ
く、微小空隙部２７も微小であるから、回転粘度計１０
における回転円筒体１８の半径としてスパイラル溝３１
の山部と谷部の表面積比を考慮した等価半径を採用する
ことができる。

【００２８】従って、図５に示すように、回転円筒体１
８の内周の等価半径をＲ₁ 、静止側円柱体２６の半径を
Ｒ₂ 、静止側円柱体２６の高さをｈ、回転円筒体１８の
回転数をＮ（ｒｐｍ）とし、微小空隙部２７におけるペ
ーストの速度における水平方向速度成分の変化分すなわ
ちずり速度をＤ（ｓｅｃ^-1）とすると、ずり速度Ｄは下
記の式（１）で与えられる。 Ｄ＝（４πＮＲ₁ ² ）／〔（Ｒ₁ ² −Ｒ₂ ² ）×６０〕 …（１）

【００２９】この式（１）によって与えられるずり速度
の値を用いたときに、ペーストの粘度ηは、静止側円柱
体に生ずる回転トルクをＭとすると、下記の式（２）で
与えられる。 η＝〔７．５Ｍ（Ｒ₁ ² −Ｒ₂ ² ）〕／Ｒ₁ ² Ｒ₂ ² π² ｈＮ …（２） 従って、回転トルク変換センサ３９によって得られる粘
度信号から回転トルクＭを求めることにより、式（２）
により、ペーストの粘度ηを求めることができる。

【００３０】なお、静止側円柱体２６の外周面にスパイ
ラル溝３２を形成した場合には、静止側円柱体２６の半
径Ｒ₂ について、同様にスパイラル溝３２の山部と谷部
の表面積比を考慮した等価半径を採用することができ
る。

【００３１】以上のように、スパイラル溝が形成されて
いる周面に等価半径を採用することができる結果、回転
粘度計１０については、回転トルクＭおよびずり速度Ｄ
として、以下に説明する合成回転トルクＭ_C および合成
ずり速度Ｄ_C を採用することができる。

【００３２】図６に示すように、回転円筒体１８の内周
の半径をｒ₁ 、静止側円柱体２６におけるスパイラル溝
３１の山部３１ａの半径をｒ₂ 、同スパイラル溝３１の
谷部３１ｂの半径をｒ₃ とした場合において、 Ｍ₁ ：回転円筒体１８と静止側円柱体２６の谷部３１ｂ
間の回転トルク Ｍ₂ ：回転円筒体１８と静止側円柱体２６の山部３１ａ
間の回転トルク Ｄ₁ ：回転円筒体１８と静止側円柱体２６の谷部３１ｂ
間のずり速度 Ｄ₂ ：回転円筒体１８と静止側円柱体２６の山部３１ａ
間のずり速度 とすると、回転粘度計１０における合成回転トルクＭ_c
および合成ずり速度Ｄ_Cは、式（３）および式（４）に
よって表わされる。 合成回転トルク Ｍ_C ＝Ｍ₁ ＋Ｍ₂ …（３） 合成ずり速度 Ｄ_C ＝Ｄ₁ （Ａ₁ ／Ａ）＋Ｄ₂ （Ａ₂
／Ａ） …（４） 但し、Ａ₁ ：静止側円柱体２６の谷部３１ｂの全部の周
面の合計表面積 Ａ₂ ：静止側円柱体２６の山部３１ａの全部の周面の合
計表面積 Ａ＝Ａ₁ ＋Ａ₂ …（５） ここに、Ｄ₁ およびＤ₂ は式（１）から求めることがで
きる。

【００３３】式（４）は、以下のようにして求められた
ものである。今、静止側円柱体２６に作用する粘性力を
Ｆとすると、この粘性力Ｆは回転トルクＭの関数であ
り、式（６）で表わされる。 Ｆ＝η₁ Ｄ₁ Ａ₁ ＋η₂ Ｄ₂ Ａ₂ ＝ηＤＡ …（６） 但し、η ：ペーストの合成ずり速度粘度 η₁ ：谷部３１ｂのペーストの粘度 η₂ ：山部３１ａのペーストの粘度

【００３４】ここで、ペーストが非ニュートン流体であ
っても、スパイラル溝３１の深さが小さいときには、ず
り速度Ｄ₁ とＤ₂ の差は十分に小さくなるので、粘度に
ついてη₁ ＝η₂ と見做すことができる。この条件を考
慮すると、式（６）から粘度の因子η，η₁ およびη₂
を消去することができ、その結果、式（４）を得ること
ができる。

【００３５】以上のようにして、回転粘度計１０につい
て、スパイラル溝に係る山部と谷部の存在を考慮した合
成回転トルクＭ_C および合成ずり速度Ｄ_C が得られるの
で、これらを用いることにより式（６）から、ペースト
の粘度を正確に求めることができる。

【００３６】次に、一層高い精度でペーストの粘度を求
める方法について説明する。一般にペーストは、高粘度
の非ニュートン流体としての性質を有するため、測定さ
れる粘度値はその時のずり速度における見掛けの値であ
り、ずり速度が変化することによって見掛けの粘度値も
変動する。

【００３７】図７および図８はこのような非ニュートン
流体についての流動曲線６２および流動曲線６３を示
し、横軸は回転体の回転数またはずり速度Ｄ、縦軸は回
転トルクまたはずり応力である。図中、点線で示す直線
６４、６５および６６は、ニュートン流体についての流
動曲線である。ニュートン流体であれば、直線６４、６
５および６６に示されるように、回転数と回転トルクは
比例的に変化し、原点からそれぞれθ、θ₁ およびθ₂
の傾きで直線状に伸びるものとなる。

【００３８】然るに、ペーストなどの非ニュートン流体
の場合には、回転数の変化率に対する回転トルクの変化
率が一定ではなく、湾曲した曲線となる。そして、流体
の種類によって降伏値ｆ_y の大きさが異なる。すなわ
ち、粘度ηは、κを比例定数として、 η＝κ（ずり応力Ｍ）／（ずり速度Ｄ）＝κＭ／Ｄ＝κtan θ …（７） で表わされる。

【００３９】以上のことを考慮して、下記に説明する平
均ずり速度Ｄ_M を適用することにより、一層高い精度で
粘度を求めることができる。この平均ずり速度Ｄ_M は、
微小空隙部におけるペーストの半径方向におけるずり速
度の分布を、直線状の分布と考えたものである。

【００４０】図５を参照して、既述と同様の定義に従
い、微小空隙部２７の回転円筒体１８の内周面における
ずり速度をＤ_A 、静止側円柱体２６の外周面におけるず
り速度をＤ_B とすると、Ｄ_A およびＤ_B は式（８）およ
び式（９）で表わされる。 Ｄ_A ＝〔２Ｒ₂ ² ／（Ｒ₁ ² −Ｒ₂ ² ）〕×（２πＮ／６０） …（８） Ｄ_B ＝〔２Ｒ₁ ² ／（Ｒ₁ ² −Ｒ₂ ² ）〕×（２πＮ／６０） …（９） 然るに、ずり速度の分布を直線状であると考えることに
より、式（１０）により平均ずり速度Ｄ_M を定義するこ
とができる。 Ｄ_M ＝（Ｄ_A ＋Ｄ_B ）／２ ＝〔（Ｒ₁ ² ＋Ｒ₂ ² ）／（Ｒ₁ ² −Ｒ₂ ² ）〕×（２πＮ／６０）…（１０）

【００４１】この平均ずり速度の考え方に従って、スパ
イラル溝３１の谷部３１ｂについての合成平均ずり速度
Ｄ_M1および山部３１ａについての合成平均ずり速度Ｄ_M2
を求め、これらを式（４）におけるＤ₁ およびＤ₂ とし
て用いることにより、微小空隙部２７内のペーストのず
り速度を一層高い精度で定義することができるので、一
層正確にペーストの粘度を求めることができる。

【００４２】応用例 回転粘度計１０によれば、更に回転数を変えることによ
って、ペーストの流動特性を表わす流動曲線を求めるこ
とができる。ニュートン流体の場合のように、流動曲線
が原点から直線状に伸びるものであれば、ずり速度に対
する粘度は常に一定である。しかしながら、図７および
図８に示すように、非ニュートン流体の場合には、粘度
はずり速度に依存するから、ずり速度Ｄが異なれば角度
θの大きさが異なり、従って流動曲線の一点に相当する
粘度値を求めても、その値のみでは正確な情報とはなら
ない。

【００４３】従って、回転粘度計１０の回転円筒体１８
の回転数を変え、少なくとも２点、例えばθ₁ とθ₂ の
ときの粘度値を求め、チクソトロピー性の程度を示すチ
クソ指数としてそれらの比を求めることにより、当該ペ
ーストについての流動曲線の概略的な状態を特定するこ
とができる。すなわち低い回転数Ｄ_L の時の粘度を
η_L 、高い回転数Ｄ_U の時の粘度をη_Uとするとき、チ
クソ指数はη_L ／η_U で表わされる。

【００４４】図４は、本発明に用いられる他の構成の回
転粘度計１０Ａを示す。この回転粘度計１０Ａにおいて
は、粘度計本体１１の上部開口が上蓋板１２により閉じ
られ、下部開口が下蓋板１３により閉じられている。下
蓋板１３には軸受ハウジング４１が固定され、この軸受
ハウジング４１に設けられたボールベアリング４０によ
って静止側円筒体４２が回動自在に支持されている。静
止側円筒体４２の下端は閉じられた構造とされている。

【００４５】静止側円筒体４２の上端部にはペースト排
出口４３が形成され、下端部にはペースト流入口４４が
形成されている。静止側円筒体４２の上端部には、円筒
状の検出体４５が固定されている。この検出体４５の
上，下の開口端部には、ボールベアリング４６，４７に
よって回転軸４８が回転自在に支持されている。回転軸
４８の下端部には、回転円柱体４９が固定されており、
この回転円柱体４９と静止側円筒体４２との間に円筒状
の微小空隙部５０が形成されている。そして、この回転
円柱体４９の外周面にはスパイラル溝５１が形成されて
おり、このスパイラル溝５１は、回転粘度計１０におけ
るスパイラル溝３２と同様に、その進み角が３〜１０度
の微小なものとされることが好ましい。

【００４６】このスパイラル溝５１と共にあるいはこれ
に代えて、微小空隙部５０に面する静止側円筒体４２の
内周面には、回転粘度計１０におけるスパイラル溝３１
と同様に、スパイラル溝５２を形成してもよい。

【００４７】下蓋板１３の上には固定板５３が固定さ
れ、この固定板５３には固定部材５４が固定され、この
固定部材５４に板バネ３８の基端部が固定されている。
上記検出体４５の側面の一部にはスリット５５が形成さ
れ、このスリット５５内に、上記板バネ３８の先端部が
挿入されている。更に、この板バネ３８の外面には、回
転トルク変換センサ３９が取り付けられている固定板５
３と粘度計本体１１間には固定板５６が横架され、この
固定板５６にはギヤードモータ２０が固定されている。
そして、このギヤードモータ２０の回転軸２１にはギヤ
２２が固定されており、このギヤ２２は、回転軸４８に
固定されたギヤ２３と噛合している。

【００４８】粘度計本体１１におけるギヤ２２，２３の
上方には、透孔５７を有する固定板５８が横架固設さ
れ、この固定板５８上には、透孔５７を囲むよう軸受ハ
ウジング５９が固設されている。この軸受ハウジング５
９の内面にはボールベアリング６０が設けられており、
これによって回転軸４８の上端部が回動自在に支持され
ている。

【００４９】軸受ハウジング５９の上端部には回転軸上
下方向振動防止体６１が固定されており、この回転軸上
下方向振動防止体６１により、回転円柱体４９の上下方
向の振動が防止され、これにより、ペーストの移動路長
の変化が防止されると共に、回転トルク変換センサ３９
の上下方向の振動が防止される。

【００５０】この回転粘度計１０Ａにおいては、ギヤー
ドモータ２０が駆動されることにより、既述の回転粘度
計１０の場合と同様に、回転円柱体４９が一定の回転速
度で回転し、これにより、ペースト流入口４４から微小
空隙部５０内にペーストが流入してペースト排出口４３
から排出され、微小空隙部５０内のペーストの粘度に対
応した回転トルクが静止側円筒体４２に生じ、スリット
５５内にその先端部が挿入された板バネ３８に抗して検
出体４５が平衡状態となるまで回動し、その結果、回転
トルクを検出することができる。

【００５１】そして、この回転粘度計１０Ａにおいて
も、上記の回転粘度計１０と同様に、ずり時間が一定と
なる状態が得られ、同様の方法に従って合成ずり速度Ｄ
_C および合成回転トルクＭ_C 並びに平均ずり速度Ｄ_M を
適用することにより、正確にペーストの粘度を求めるこ
とができる。

【００５２】本発明においては種々の変更を加えること
ができ、例えば、上記の実施例における各回転粘度計に
おいては、回転トルク変換センサとして歪みゲージより
なるものが用いられているが、他の回転トルクを電気信
号の変化として検出することのできる他の素子、例えば
圧電素子、感圧素子などよりなる回転トルク変換センサ
を用いることもできる。

【００５３】本発明において用いる回転粘度計における
スパイラル溝の進み角は、既述のように３〜１０度であ
ることが好ましい。当該進み角が１０度を超える場合に
は、微小空隙部内のペーストの移動（流れ）における上
昇方向成分の割合が大きくなると共に、回転トルクを生
じさせる円周方向成分の割合が小さくなり、その結果、
微小空隙部内を移動する当該ペーストのすべての部分に
ついて、ずり時間が一定となる状態を得ることが困難と
なる。一方、スパイラル溝の進み角が３度未満の場合に
は、微小空隙部内を流れるペーストの量が非常に僅かと
なるため、測定に長時間を要することとなり、実用上問
題となる。

【００５４】本発明の回転粘度計には、例えば微小空隙
部の近傍に温度センサを設け、これにより、必要な温度
補正を行うことができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、回転トルクを検
出するための回転粘度計においては、互いに対向する静
止側部材と回転体との間に形成される筒状の空隙部が微
小であること、並びに当該微小空隙部に係る２つの周面
の少なくとも一方の周面に進み角および深さが十分に小
さいスパイラル状の流動体案内溝が形成されていること
により、当該微小空隙部においては流動体が流動体案内
溝によって定常的に上昇して流れる状態が実現され、従
って当該流動体が非ニュートン流体の性質またはチクソ
トロピー性を有する場合にもずり時間が実質的に一定と
なる状態が得られ、その結果、微小空隙部内の流動体に
ついてずり速度の大きさをきわめて正確に近似させた状
態で特定することができるため、当該流動体の粘度を高
い精度で正確に求めることができる。従って、本発明の
流動体の粘度を求める方法は、スクリーン印刷機のペー
ストの粘度測定にきわめて有効に適用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】スクリーン印刷機の一例の概略を示す斜視図で
ある。

【図２】図１のスクリーン印刷機のスキージによる塗布
部の説明用拡大図である。

【図３】本発明の実施に用いられる回転粘度計の一例の
縦断面図である。

【図４】本発明の実施に用いられる回転粘度計の他の例
の縦断面図である。

【図５】流動体の粘度を求める方法についての説明図で
ある。

【図６】流動体の粘度を求める方法についての説明図で
ある。

【図７】非ニュートン流体についての流動曲線を示す曲
線図である。

【図８】非ニュートン流体についての流動曲線を示す曲
線図である。

【符号の説明】

１ スクリーン印刷機 ２ 基板設置面 ３ 基板 ４ スキージ ５ 支持部材 ６ 固定部材 ７ 移動台 ８ ペースト ９ スクリーン １０ 回転粘度計 １１ 粘度計本体 １２ 上蓋板 １３ 下蓋板 １４ 軸受ハウジン
グ １５，１６ ボールベアリング １７ 回転軸 １８ 回転円筒体 １９ 固定板 ２０ ギヤードモータ ２１ 回転軸 ２２，２３…ギア ２４ シャフト ２５，３６ ボールベアリング ２６ 静止側円柱体 ２７ 微小空隙部 ２８ 蓋 ２９ ペースト流入口 ３０ ペースト排出
口 ３１ スパイラル溝 ３２ スパイラル溝 ３３ 軸受ハウジング ３４ スリット ３５ 検出軸 ３７ 上下止めリン
グ ３８ 板バネ ３９ 回転トルク変
換センサ １０Ａ 回転粘度計 ４０，４６ ボール
ベアリング ４１ 軸受ハウジング ４２ 静止側円筒体 ４３ ペースト排出口 ４４ ペースト流入
口 ４５ 検出体 ４７，６０ ボール
ベアリング ４８ 回転軸 ４９ 回転円柱体 ５０ 微小空隙部 ５１ スパイラル溝 ５２ スパイラル溝 ５３ 固定板 ５４ 固定部材 ５５ スリット ５６ 固定板 ５７ 透孔 ５８ 固定板 ５９ 軸受ハウジン
グ ６１ 回転軸上下方向振動防止体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回動自在に支持された静止側部材と、 この静止側部材との間に筒状の微小空隙部を介して対向
   するよう設けられた、一定の回転速度で回転される回転
   体と、 前記静止側部材と回転体とにおける、前記微小空隙部を
   介して互いに対向する２つの周面の少なくとも一方に形
   成された、前記回転体が前記静止側部材に対して回転す
   ることにより前記微小空隙部内で流動体を上昇させるス
   パイラル状の流動体案内溝と、 外力が作用されていない流動体中に没入され、前記回転
   体が前記静止側部材に対して回転することにより、前記
   微小空隙部に流動体を流入させるための流動体流入口、
   並びに微小空隙部から流動体を外部に排出させるための
   流動体排出口と、 前記微小空隙部内において流動体の粘性によって前記静
   止側部材に生ずる回転トルクを電気信号として検出する
   回転トルク検出手段とを設けてなる回転粘度計を用い、 前記流動体案内溝が形成された周面について、下記のよ
   うに定義される合成ずり速度Ｄ_C を求め、この合成ずり
   速度と、下記のように定義される合成回転トルクＭ_C と
   して検出される回転トルクとにより、流動体の粘度を求
   めることを特徴とする流動体の粘度を求める方法。 合成ずり速度 Ｄ_C ＝Ｄ₁ （Ａ₁ ／Ａ）＋Ｄ₂ （Ａ₂ ／
   Ａ） Ｄ₁ ：流動体案内溝の谷部におけるずり速度 Ｄ₂ ：流動体案内溝の山部におけるずり速度 Ａ₁ ：流動体案内溝の谷部の全部の周面の合計表面積 Ａ₂ ：流動体案内溝の山部の全部の周面の合計表面積 Ａ ：Ａ₁ とＡ₂ の合計 合成回転トルク Ｍ_C ＝Ｍ₁ ＋Ｍ₂ Ｍ₁ ：流動体案内溝の谷部における回転トルク Ｍ₂ ：流動体案内溝の山部における回転トルク
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転粘度計を用い、前
   記微小空隙部を画成する外側周面におけるずり速度をＤ
   _A 、内側周面におけるずり速度をＤ_B とするとき、下記
   のように定義される平均ずり速度Ｄ_M を、流動体案内溝
   の谷部および山部についてそれぞれ求める方法に従い、
   前記流動体案内溝の谷部についての合成平均ずり速度Ｄ
   _M1および山部についての合成平均ずり速度Ｄ_M2を求め、
   これらの合成平均ずり速度Ｄ_M1および合成平均ずり速度
   Ｄ_M2をそれぞれ請求項１に記載のＤ₁ およびＤ₂ として
   用いることを特徴とする流動体の粘度を求める方法。 平均ずり速度 Ｄ_M ＝（Ｄ_A ＋Ｄ_B ）／２