(57)【要約】【課題】レオメータのステージ上にサンプルを適切に配置することができるサンプル配置補助具及び、レオメータを提供する。【解決手段】この発明のサンプル配置補助具１は、サンプルが配置されるステージ５２、及び、レオロジー特性の測定に当り前記ステージ５２との間にサンプルを挟み込む挟込み部材５３を備えるレオメータ５１に用いられ、前記ステージ５２上へのサンプルの配置を補助するものであって、前記ステージ５２上に配置される本体部２と、前記本体部２に設けられ、前記ステージ５２まで貫通してサンプル配置スペースＳｐを区画する貫通孔３と、前記貫通孔３を前記ステージ５２上の、前記挟込み部材５３の直下位置を含む表面領域に位置させて、当該サンプル配置補助具１を前記ステージ５２に着脱可能に固定する固定部４とを有するものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルが配置されるステージ、及び、レオロジー特性の測定に当り前記ステージとの間にサンプルを挟み込む挟込み部材を備えるレオメータに用いられ、前記ステージ上へのサンプルの配置を補助するサンプル配置補助具であって、
前記ステージ上に配置される本体部と、前記本体部に設けられ、前記ステージまで貫通してサンプル配置スペースを区画する貫通孔と、前記貫通孔を前記ステージ上の、前記挟込み部材の直下位置を含む表面領域に位置させて、当該サンプル配置補助具を前記ステージに着脱可能に固定する固定部とを有してなるサンプル配置補助具。
【請求項２】
前記本体部が、前記ステージ上の前記表面領域を除いて、前記ステージの全体を覆って配置される請求項１に記載のサンプル配置補助具。
【請求項３】
前記本体部の裏面が、前記ステージのステージ面に面接触するべく形成されてなる請求項１又は２に記載のサンプル配置補助具。
【請求項４】
前記固定部が、前記本体部の周縁部から前記ステージ側に突出して、前記ステージの周縁に嵌め合わされる側壁状をなす請求項１〜３のいずれか一項に記載のサンプル配置補助具。
【請求項５】
ステンレスで構成されてなる請求項１〜４のいずれか一項に記載のサンプル配置補助具。
【請求項６】
一体物からなる請求項１〜５のいずれか一項に記載のサンプル配置補助具。
【請求項７】
平面視での前記貫通孔の中心が、前記挟込み部材の直下位置の中心に位置するように、前記固定部が当該サンプル配置補助具を前記ステージに固定するべく構成されてなる請求項１〜６のいずれか一項に記載のサンプル配置補助具。
【請求項８】
前記貫通孔が、前記挟込み部材側の開口部よりも前記ステージ側の開口部で大きな内径を有してなる請求項１〜７のいずれか一項に記載のサンプル配置補助具。
【請求項９】
前記貫通孔により区画される前記サンプル配置スペースが、前記挟込み部材側に比して前記ステージ側で大きくなる拡大スペース部を有してなる請求項１〜８のいずれか一項に記載のサンプル配置補助具。
【請求項１０】
サンプルが配置されるステージと、レオロジー特性の測定に当り、前記ステージとの間にサンプルを挟み込む挟込み部材と、請求項１〜９のいずれか一項に記載のサンプル配置補助具とを備えてなるレオメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レオメータのステージ上へのサンプルの配置を補助するサンプル配置補助具及び、レオメータに関するものであり、特には、サンプルを適切に配置することのできる技術を提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は、用途が特殊な材料の開発に向けた動きが活発化するに伴い、そのような材料のレオロジー特性を把握することが重要になっている状況にある。レオロジー特性は変形や流動に関する材料特性であり、レオメータを用いて測定することができる。
【０００３】
このような状況の下、各種材料のレオロジー特性を迅速かつ正確に測定することが必要になり、これに起因して、レオロジー特性の測定に用いる装置ないし機器には、より簡便で操作性及び汎用性に優れ、しかも高い精度での測定が可能であることが求められている。
【０００４】
なお特許文献１には、「ワイドレンジ動的レオメータ」として、「試験標本に結合される第１部材を有し、試験標本に回転歪を発生させつつ、試験標本によって生じる、回転歪の方向と垂直な軸方向変位を決定できるようにする、試験標本をモーターアセンブリに連結するためのホルダアセンブリと、モーターアセンブリに結合されている第２部材と、第１部材と第２部材の間の相対回転変位に対する抵抗を最大にするのと同時に、第１部材と第２部材の間の相対軸方向変位に対する抵抗を最小にしつつ、第１部材を第２部材に連結する懸架構成とを有する」ものが開示されている。そして、これによれば、「軸方向変位に関連する情報と試験標本の温度に関連する情報が、レオメータの可動構成部品に配置されたセンサを有する測定回路を介して取得され、相対軸方向変位に対する抵抗を所望の最小値に保持しつつ、情報を伝達する誘導構造を有する情報伝送系によって外部プロセッサに伝送される。」、「同様の誘導構造を含む電力伝達系によって、測定回路に電力が伝送される。」とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５０３５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、レオメータは通常、レオロジー特性の測定対象であるサンプルが配置されるステージと、レオロジー特性の測定に際して、ステージとの間にサンプルを挟み込む挟込み部材とを備える。
【０００７】
レオメータのこのステージは、サンプルが配置される表面領域よりも広い面積のステージ面を有するものとして設計されることが一般的である。なお、このような広いステージ面は、レオロジー特性の測定時にサンプルの温度を調整する温度調整機能が設けられるステージで、その温度調整機能による温度調整時のサンプルが配置される領域の温度の均一性を確保することによるものと考えられる。
【０００８】
ここで、測定ノイズを防止するため、ステージ上には通常、サンプルを配置する表面領域が表示されていない。これにより、測定者は、目視にてサンプルをステージ上の適正な位置に配置することを要する。
しかるに、広い面積を有するステージ面における、サンプルを配置すべき所定の表面領域に、サンプルを適切な量及び位置で配置することは容易ではない。そして、サンプルの量や配置によっては、レオロジー特性の測定を十分正確に行い得なくなるという問題があった。
【０００９】
この発明は、このような問題に対処することを課題とするものであり、その目的は、レオメータのステージ上にサンプルを適切に配置することができるサンプル配置補助具及び、レオメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のサンプル配置補助具は、サンプルが配置されるステージ、及び、レオロジー特性の測定に当り前記ステージとの間にサンプルを挟み込む挟込み部材を備えるレオメータに用いられ、前記ステージ上へのサンプルの配置を補助するものであって、前記ステージ上に配置される本体部と、前記本体部に設けられ、前記ステージまで貫通してサンプル配置スペースを区画する貫通孔と、前記貫通孔を前記ステージ上の、前記挟込み部材の直下位置を含む表面領域に位置させて、当該サンプル配置補助具を前記ステージに着脱可能に固定する固定部とを有してなるものである。
【００１１】
ここで、サンプル配置補助具の前記本体部は、前記ステージ上の前記表面領域を除いて、前記ステージの全体を覆って配置されることが好ましい。
またここで、サンプル配置補助具の前記本体部の裏面は、前記ステージのステージ面に面接触するように形成されていることが好ましい。
【００１２】
サンプル配置補助具の前記固定部は、前記本体部の周縁部から前記ステージ側に突出して、前記ステージの周縁に嵌め合わされる側壁状をなすことが好適である。
【００１３】
上述したサンプル配置補助具は、ステンレスで構成されたものであることが好ましい。
また、サンプル配置補助具は一体物からなることが好ましい。
【００１４】
そしてまた、上述したサンプル配置補助具では、平面視での前記貫通孔の中心が、前記挟込み部材の直下位置の中心に位置するように、前記固定部が当該サンプル配置補助具を前記ステージに固定するべく構成されていることが好ましい。
【００１５】
サンプル配置補助具の前記貫通孔は、前記挟込み部材側の開口部よりも前記ステージ側の開口部で大きな内径を有することが好ましい。
また、サンプル配置補助具の前記貫通孔により区画される前記サンプル配置スペースは、前記挟込み部材側に比して前記ステージ側で大きくなる拡大スペース部を有することが好ましい。
【００１６】
この発明のレオメータは、サンプルが配置されるステージと、レオロジー特性の測定に当り、前記ステージとの間にサンプルを挟み込む挟込み部材と、上述したいずれかのサンプル配置補助具とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、サンプル配置補助具の本体部に設けられてサンプル配置スペースを区画する貫通孔が、ステージ上の、挟込み部材の直下位置を含む表面領域に位置するように、サンプル配置補助具がステージに固定されるので、レオメータのステージ上に、サンプルを適切に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の一の実施形態のサンプル配置補助具を示す斜視図である。
【図２】図１のサンプル配置補助具を用いることができるレオメータの一例を示す斜視図である。
【図３】図２のレオメータが備えるステージを示す拡大斜視図である。
【図４】図１のサンプル配置補助具を、図３のステージに取り付けた状態で示す拡大斜視図である。
【図５】他の実施形態のサンプル配置補助具を示す斜視図である。
【図６】図５のサンプル配置補助具を、図３のステージに取り付けた状態で示す拡大斜視図である。
【図７】図１のサンプル配置補助具の、ステージ面に直交する断面図である。
【図８】図７の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に、この発明の一の実施形態のサンプル配置補助具１を示す。このサンプル配置補助具１は、図２に例示するようなレオメータ５１に用いられるものである。
【００２０】
図示のレオメータ５１は、図３に拡大図で示すように、レオロジー特性の測定対象としての図示しないサンプルが配置される円形状その他の平面形状のステージ面５２ａを有する円盤状等のステージ５２と、ステージ５２上に配置されたサンプルのレオロジー特性を測定するに当って、ステージ５２上のサンプルに向けて接近変位して、ステージ５２との間にサンプルを挟み込む挟込み部材５３とを備える。
【００２１】
図示の例では、挟込み部材５３は、ステージ面５２ａに立てた垂線と平行に延びる中心軸線の丸棒状のロッド５３ａの先端に、円錐台状のプレート５３ｂを設けてなるものとしている。ロッド５３ａは軸線方向に変位可能であり、サンプルのレオロジー特性の測定に際しては、挟込み部材５３、より直接的にはプレート５３ｂと、ステージ面５２ａとの間に、サンプルを挟み込む。但し、レオメータによっては様々な形状の挟込み部材があるので、図示のものに限らない。また、ここでいうレオメータには、レオロジー特性としての粘弾性特性を測定する粘弾性測定装置が含まれる。
【００２２】
なお、レオメータ５１は、図示は省略するが、挟込み部材５３をステージ５２に対して離隔・接近変位させるべく駆動する進退駆動手段や、ステージ５２上のサンプルを所定の温度に加熱する温度調整装置等をさらに備えることがある。
【００２３】
このようなレオメータ５１を用いて、サンプルのレオロジー特性を測定するには、はじめに、レオメータ５１のステージ５２のステージ面５２ａの、図３に破線で示す挟込み部材５３の直下位置Ｐｂを含むステージ面５２ａの表面領域に、流動性等を有する所望の材料からなるサンプルを塗布等により配置する。次いで、レオメータ５１の挟込み部材５３を、ステージ５２に向けて接近変位させて、挟込み部材５３とステージ５２との間に、サンプルを挟み込む。このとき、必要に応じて、ステージ５２上で挟込み部材５３のプレート５３ｂの周囲よりも外側に食み出した余分なサンプルを、ヘラ等で除去する。その後、レオメータ５１に固有の機能に基いて、挟込み部材５３とステージ５２との間に挟み込んだサンプルに、トルクを作用させる等して、サンプルのレオロジー特性を計測する。
【００２４】
ここにおいて、レオメータ５１のステージ５２は、挟込み部材５３のプレート５３ｂに比して面積の広いステージ面５２ａを有するも、このステージ面５２ａには、サンプルを配置すべき表面領域の目印等といった表示がなされていないことが多い。それ故に、測定者は、ステージ面５２ａにサンプルを配置するには、目視による確認で、挟込み部材５３の直下位置Ｐｂを見定め、その直下位置Ｐｂを含む表面領域にサンプルを塗布する等して配置することを要する。
【００２５】
しかしながら、広い面積のステージ面５２ａで、適切な量のサンプルを的確な位置に配置することは困難であり、このようなサンプルの配置によっては、レオロジー特性の測定精度が低下するという問題がある。たとえば、ステージ５２上のサンプルの量が多すぎると、挟込み部材５３でサンプルを挟み込んだ際に、そのプレート５３ｂの側面や上面にサンプルが回り込んで付着することがあり、レオロジー特性を正確に測定できない場合がある。この一方で、サンプルの量が少なすぎると、挟込み部材５３とステージ５２との間に十分な量のサンプルが存在しないことにより、この場合も正確な測定が困難になることがある。
また、サンプルの量が多すぎる場合は、サンプルを挟込み部材５３とステージ５２との間に挟み込んだ後に、そこから食み出す余分なサンプルを除去するが、比較的高価で貴重なサンプルでは、測定の度にサンプルの一部が除去されることに起因するコストの増大等も否めない。
【００２６】
かかる問題を解決するため、レオメータ５１のステージ５２上にサンプルを配置する際に、図４に示すようにして、サンプル配置補助具１を用いることができる。
この実施形態のサンプル配置補助具１は、ステージ５２上に配置される板状等の本体部２と、本体部２に設けられ、ステージ５２まで貫通してサンプル配置スペースＳｐを区画する貫通孔３と、貫通孔３をステージ５２上の、挟込み部材５３の直下位置Ｐｂを含む表面領域に位置させつつ、サンプル配置補助具１をステージ５２に着脱可能に固定する固定部４とを有するものである。
【００２７】
ステージ５２上にサンプル配置補助具１を取り付けて固定すれば、サンプル配置補助具１の貫通孔３によりステージ５２上にサンプル配置スペースＳｐが区画されて、そこに適切な量のサンプルを配置することができるので、サンプルの配置が極めて容易になるとともに、レオロジー特性を十分高い精度で測定することができる。加えて、レオロジー特性の正確な測定に必要な最小限の量でサンプルを配置できるので、高価なサンプルも節約可能である。
なお、ステージ５２上にサンプル配置補助具１を固定し、そのサンプル配置スペースＳｐにサンプルを配置した後は、挟込み部材５３によるサンプルの挟み込みに先立ち、サンプル配置補助具１をステージ５２から取り外すことができる。
【００２８】
ここで、この実施形態では、本体部２は、ステージ５２上の上記の表面領域を除いて、言い換えれば貫通孔３を設けた部分を除いて、ステージ５２の全体を覆って配置されるものであり、本体部２の外輪郭形状はステージ面５２ａの周縁に倣う円形状のものとしている。これにより、作製が容易となり、製作コストを抑えることができる。
【００２９】
一方、図５に示す他の実施形態のサンプル配置補助具１１のように、ステージ５２上の一部で挟込み部材５３の直下位置を含む表面領域の周囲のみに配置される狭幅の円環状その他の環状部分１２ａと、環状部分１２ａから半径方向外側に延びて環状部分１２ａを固定部１４につなげる一個以上の連結部分１２ｂとを有する本体部１２とすることもできる。
このサンプル配置補助具１１でも、本体部１２の環状部分１２ａの内側に貫通孔１３が設けられていることにより、図６に示すように、ステージ５２上の適切な位置にサンプル配置スペースＳｐを区画することができる。このサンプル配置補助具１１では、ステージ５２に取り付けた際に、貫通孔１３を設けた部分だけでなく、本体部１２の環状部分１２ａの半径方向外側で連結部分１２ｂが存在しない領域でも、ステージ５２が露出することになる。
【００３０】
図１及び５に示すいずれの実施形態においても、本体部２、１２の、ステージ５２側を向く裏面の少なくとも一部が、ステージ５２のステージ面５２ａに面接触するように形成されている。このことによれば、ステージ面５２ａに対して本体部２、１２の裏面が平行に位置することになる。仮にステージ面５２ａに対して本体部２、１２が傾いている場合、サンプルを適切な量供給することが難しくなる。これに対し、サンプル配置補助具１、１１は、ステージ５２側を向く裏面の少なくとも一部と、ステージ面５２ａとが面接触するように構成されていることにより、サンプルをより適切な位置に、適切な量だけ供給することができる。
【００３１】
また、図１及び５のいずれのサンプル配置補助具１、１１でも、固定部４、１４が、本体部２、１２の周縁部からステージ５２側に突出して、ステージ５２の周縁に嵌め合わされる側壁状をなす。より詳細には、図１に示すサンプル配置補助具１では、固定部４は、全周にわたってステージ面５２ａの周縁に到達する本体部２の周縁部からステージ５２側に突出し、ステージ５２の周縁を取り囲む円筒形状の側壁状を有するものとしている。図５に示すサンプル配置補助具の固定部１４はそれぞれ、本体部１２の環状部分１２ａから半径方向外側に延びる各連結部分１２ｂの端部である周縁部からステージ５２側に突出し、ステージ５２の周縁に倣って若干湾曲する側壁状を有する。
このような固定部４、１４とすることにより、貫通孔３、１３をステージ５２上の適切な表面領域に位置させつつ、ステージ５２に対するサンプル配置補助具１、１１の確実な取付け及び容易な取外しを実現することができる。
【００３２】
上記の固定部４、１４等によるステージ５２に対するサンプル配置補助具１、１１の固定により、サンプル配置補助具１、１１の平面視での貫通孔３、１３の中心が、挟込み部材５３のプレート５３ｂの直下位置Ｐｂの中心に位置することが好適である。これにより、サンプルが余分に配置されることをさらに有効に抑制することができる。
また、貫通孔３、１３の直径は、プレート５３ｂの直径よりも大きく、プレート５３ｂの直径に０．１ｍｍを加えた長さよりも短く設計され得る。これにより、サンプル配置スペースＳｐに配置されるサンプル量をさらに節約し得る。
【００３３】
図７に、図１のサンプル配置補助具１を、ステージ面５２ａに直交する向きで切断した断面図で示す。また図８は、サンプル配置補助具１の要部である貫通孔３を拡大した同様の断面図である。
【００３４】
図８に示すところから解かるように、貫通孔３は、本体部２の厚み方向（同図では上下方向）の途中で内径が変化し、挟込み部材５３側及びステージ５２側のそれぞれに位置することになる二個の開口部５ａ、５ｂのうち、挟込み部材５３側の開口部５ａでの内径Ｄａよりもステージ５２側の開口部５ｂでの内径Ｄｂが大きくなるように形成することが好ましい。言い換えれば、貫通孔３で区画されるサンプル配置スペースＳｐは、挟込み部材５３側に比してステージ５２側で大きくなる拡大スペース部Ｓｅを有することが好適である。
【００３５】
これにより、比較的粘性の高いサンプルを、サンプル配置補助具１を取り付けたステージ５２上に配置する場合、挟込み部材５３側の開口部５ａの内径Ｄａが基準となって、サンプルが主として図８に破線で示す内径が小さい空間に配置され、それよりも大きな内径Ｄｂの拡大スペース部Ｓｅの内面には付着しなくなる。その結果、サンプル配置補助具１に付着して後に除去されるサンプルの量を低減することができて、サンプルの更なる節約が可能になる。この意味で、サンプル配置補助具１、１１は、金属粉ペーストなどの比較的効果なサンプルの測定の補助に好適に用いられる。また、当該構成により、使用後にサンプル配置補助具１をステージ５２から取り外した後の洗浄が容易になる。
【００３６】
図８では、貫通孔３は、本体部２の厚み方向の途中でほぼ直角の段差を介して内径が変化するものとしているが、当該段差の角度を鋭角もしくは鈍角にしたもの、あるいは段差無しで滑らかに湾曲させたもの等といったような様々な形状とすることができる。
挟込み部材５３側の開口部５ａでの内径Ｄａに対するステージ５２側の開口部５ｂの内径Ｄｂの比（Ｄｂ／Ｄａ）は、１．１以上とすることが好適である。
上述したサンプルの節約等の観点からは、拡大スペース部Ｓｅを大きくすることが望ましいが、拡大スペース部Ｓｅを大きくしすぎると、小さい内径Ｄａの部分の肉厚が小さくなって強度低下等の懸念がある。したがって、拡大スペース部Ｓｅは、小さい内径Ｄａの部分の肉厚が０．３ｍｍ以上確保できるようにする。
なお図示は省略するが、図５のサンプル配置補助具１１の貫通孔１３も、このような形状としてもよい。
【００３７】
以上に述べたサンプル配置補助具１、１１は、各部分を独立した部材で構成してそれらを接合すること等も可能であるが、全体として一体物からなるものとして、継ぎ目を無くすことが好適である。一体物とすることにより、継ぎ目からのサンプル（それに含まれることのあるフィラー）や洗浄液の浸入を防止できるので、繰り返し使用しても常に高い精度の測定が可能になる。また、サンプル配置補助具１、１１の洗浄が容易になる。
同様に、サンプル配置補助具１、１１（特に、サンプルに接する部分）の算術表面粗さＲａは１．６μｍ以下であることが好ましい。これによりサンプル配置補助具１、１１の表面の凹部へのサンプルや洗浄液の浸入を防止できるので、繰り返し使用しても常に高い精度の測定が可能になる。
【００３８】
サンプル配置補助具１、１１はステンレス製とすることにより、サンプル配置時のヘラ等による撓みを十分に抑制できる程度の強度を有するものとすることができる。また、ステンレス、特にＳＵＳ３０４は酸に対する耐性があることから、銅ペーストその他の金属ペースト等をサンプルとする場合に、当該銅等を溶かすための洗浄液として硝酸その他の酸を用いることができる。
なお、サンプルが磁性体である場合、測定精度向上のためサンプル配置補助具１、１１は非磁性素材によって構成されることが好ましい。
また比較的厚みの薄いサンプル配置補助具１、１１を作製するに当り、高い加工精度であるステンレスが好適に用いられ得る。なお、サンプル配置補助具１、１１の厚みは、たとえば５．０ｍｍ〜１．５ｍｍとすることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１、１１  サンプル配置補助具
２、１２  本体部
１２ａ  環状部分
１２ｂ  連結部分
３、１３  貫通孔
４、１４  固定部
５ａ、５ｂ  開口部
５１  レオメータ
５２  ステージ
５２ａ  ステージ面
５３  挟込み部材
５３ａ  ロッド
５３ｂ  プレート
Ｐｂ  挟込み部材の直下位置
Ｓｐ  サンプル配置スペース
Ｓｅ  拡大スペース部
Ｄａ  挟込み部材側の開口部での内径
Ｄｂ  ステージ側の開口部での内径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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