(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を付着させた試料面を有する試料基板と、回転軸まわりに回動自在に設けられ、前記試料基板の試料面が前記回転軸に対して垂直となるように内部に前記試料基板を保持するロータを有する遠心分離装置と、を備え、
前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記ロータ内に配置し、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体を移動させて、前記粉体に作用した遠心力から前記粉体の前記試料面への付着力を求めることを特徴とする粉体付着力測定装置。
【請求項２】
前記遠心分離装置が、棒状部と前記棒状部に設けられ前記試料基板を保持する基板保持部とを備えた保持部材を有し、
前記遠心分離装置のロータが、前記保持部材の形状に対応する形状の凹みを有し前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部を備え、
前記保持部材の基板保持部に前記試料基板を保持させ、前記保持部材を前記試料設置部に嵌合して、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記ロータ内に配置し、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体を移動させて、前記粉体に作用した遠心力から前記粉体の前記試料面への付着力を求めることを特徴とする請求項１記載の粉体付着力測定装置。
【請求項３】
前記保持部材の基板保持部が、前記試料基板を前記保持部材に対して固定する固定部材を備えたことを特徴とする請求項２記載の粉体付着力測定装置。
【請求項４】
前記保持部材の棒状部が、先端に設けられた配置調節部と、前記遠心分離装置のロータの試料設置部に嵌合したとき前記試料設置部の内周面に当接する配置固定部と、を有し、
前記保持部材を前記遠心分離装置の試料設置部に嵌合して、前記保持部材の配置調節部を前記保持部材の棒状部の軸線まわりに回転させ、かつ前記保持部材の配置固定部を前記試料設置部の内周面に当接させることにより、前記保持部材の基板保持部に保持された前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記ロータ内に配置することを特徴とする請求項２記載の粉体付着力測定装置。
【請求項５】
光学顕微鏡と、前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影する撮影手段と、前記粉体の画像を取り込み解析して前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求める画像処理装置と、を備え、
前記撮影手段に前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影させ、撮影された前記粉体の画像を前記画像処理装置に取り込ませ解析させて前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求め、前記粉体の個数および前記粉体の粒径から前記粉体の前記試料基板の試料面への付着力を求めることを特徴とする請求項２記載の粉体付着力測定装置。
【請求項６】
前記光学顕微鏡が自動ステージを有し、
前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡を移動しながら前記撮影手段に前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影させ、撮影された前記粉体の画像を前記画像処理装置に取り込ませ解析させて前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求め、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡の移動と前記画像処理装置による前記粉体の画像の解析とを同時に制御することにより、前記粉体の個数および前記粉体の粒径の測定を自動化することを特徴とする請求項５記載の粉体付着力測定装置。
【請求項７】
遠心分離装置に備えられた保持部材の基板保持部に粉体を付着させた試料面を有する試料基板を保持させ、前記遠心分離装置のロータに設けられ前記保持部材の形状に対応する形状の凹みを有し前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部に前記保持部材を嵌合して、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記ロータ内に配置する基板配置工程と、
前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体を移動させて、前記粉体に作用した遠心力から前記粉体の前記試料面への付着力を求める付着力導出工程と、
を備えたことを特徴とする遠心分離式付着力測定方法。
【請求項８】
前記付着力導出工程において、所定の割合の前記粉体が移動するときの前記粉体に作用する遠心力から前記粉体の前記試料基板の試料面への付着力を求めることを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項９】
前記付着力導出工程において、移動した粉体の粒径を特定し、特定された前記粉体の粒径を用いて前記粉体の前記試料基板の試料面への付着力を求めることを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項１０】
フィルムを前記試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを基板に貼り付けることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する基板作成工程を備えたことを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項１１】
フィルムを前記試料基板の試料面形状に容易に分離することができるように加工し、前記フィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを前記試料面形状に切り出し、前記フィルムを基板に貼り付けることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する基板作成工程を備えたことを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体付着力測定装置および遠心分離式付着力測定方法に関し、特に電子写真の分野で用いられる粉体の粉体付着力測定装置および遠心分離式付着力測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体を取り扱う分野においては、粉体の様々な特性値を把握することが重要である。粉体の特性値の一つとして粉体と粉体が付着している物体との間に働く付着力がある。粉体の付着力を測定するためには、粉体を移動させる力を測定する必要がある。粉体の移動には、物体に対する垂直方向と水平方向への移動がある。
【０００３】
粉体の垂直方向への移動に要する力は、粉体を物体から分離する力（以下、分離力という）と言い換えられる。粉体を分離させて付着力を測定する方法としては、遠心力、振動、衝撃、空気圧、電界および磁界等を用いた方法が知られている。これに対して物体の水平方向への移動に要する力（以下、ずれ力という）を測定する方法はあまり報告されていない。しかし粉体を取り扱う分野では、ずれ力も重要な特性値である。例えば、電子写真プロセスにおいて、トナーとトナーが付着している部材の間に働く付着力は重要な特性値であるが、トナーは前記部材と付着・分離しているだけではなく前記部材上を移動しており分離力だけでなくずれ力も測定する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ずれ力の測定方法としては、粉体を付着させた試料基板を徐々に傾けていって粉体がすべり出す角度を測定してずれ力を測定するすべり角法が報告されている。しかしながら、このすべり角法は粉体を移動させる力として重力を用いているので付着力の小さな粉体については適用することができるが、前記試料基板を傾けても滑らない付着力の大きな粉体については適用することができないという第１の課題があった。そこで本発明の第１の目的は、この第１の課題を解決し、付着力の大きな粉体のずれ力を測定可能な付着力測定装置および付着力測定方法を提供することにある。
【０００５】
粉体のずれ力を測定するために粉体を付着させたフィルムを基板に貼り付けることにより試料基板を作成する場合、粉体を付着させた前記フィルムを前記試料基板の形状に合わせて加工するので、加工するときの衝撃および加工に用いる器具等との接触により前記フィルム上の前記粉体の付着状態が変化しやすいという第２の課題がある。そこでこの第２の課題を解決して、フィルムを用いて前記試料基板を作成するとき、前記フィルム上の前記粉体の付着状態を変化させずに前記試料基板を作成することを本発明の第２の目的としている。
【０００６】
前記粉体の粒径を測定するとき、前記試料基板上のすべての粉体について測定を行うことは膨大な時間がかかるため、前記試料基板上の一部の測定対象領域内の粉体について測定を行う必要がある。前記測定対象領域内の粉体の粒径を測定する際には、前記試料基板上の複数の領域において測定しなければならないので時間と手間がかかるという第３の課題があった。本発明の第３の目的は、この第３の課題を解決し、粉体の粒径および付着力の測定を効率的に行うことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記の第１の課題を解決するために、粉体を付着させた試料面を有する試料基板と、回転軸まわりに回動自在に設けられ、前記試料基板の試料面が前記回転軸に対して垂直となるように内部に前記試料基板を保持するロータを有する遠心分離装置と、を備え、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記ロータ内に配置し、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体を移動させて、前記粉体に作用した遠心力から前記粉体の前記試料面への付着力を求めることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、上記の第１の課題を解決するために、請求項１記載の発明において、前記遠心分離装置が、棒状部と前記棒状部に設けられ前記試料基板を保持する基板保持部とを備えた保持部材を有し、前記遠心分離装置のロータが、前記保持部材の形状に対応する形状の凹みを有し前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部を備え、前記保持部材の基板保持部に前記試料基板を保持させ、前記保持部材を前記試料設置部に嵌合して、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記ロータ内に配置し、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体を移動させて、前記粉体に作用した遠心力から前記粉体の前記試料面への付着力を求めることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、上記の第１の課題を解決するために、請求項２記載の発明において、前記保持部材の基板保持部が、前記試料基板を前記保持部材に対して固定する固定部材を備えたことを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、上記の第１の課題を解決するために、請求項２記載の発明において、前記保持部材の棒状部が、先端に設けられた配置調節部と、前記遠心分離装置のロータの試料設置部に嵌合したとき前記試料設置部の内周面に当接する配置固定部と、を有し、前記保持部材を前記遠心分離装置の試料設置部に嵌合して、前記保持部材の配置調節部を前記保持部材の棒状部の軸線まわりに回転させ、かつ前記保持部材の配置固定部を前記試料設置部の内周面に当接させることにより、前記保持部材の基板保持部に保持された前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記ロータ内に配置することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、上記の第１の課題を解決するために、請求項２記載の発明において、光学顕微鏡と、前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影する撮影手段と、前記粉体の画像を取り込み解析して前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求める画像処理装置と、を備え、前記撮影手段に前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影させ、撮影された前記粉体の画像を前記画像処理装置に取り込ませ解析させて前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求め、前記粉体の個数および前記粉体の粒径から前記粉体の前記試料基板の試料面への付着力を求めることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、上記の第３の課題を解決するために、請求項５記載の発明において、前記光学顕微鏡が自動ステージを有し、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡を移動しながら前記撮影手段に前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影させ、撮影された前記粉体の画像を前記画像処理装置に取り込ませ解析させて前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求め、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡の移動と前記画像処理装置による前記粉体の画像の解析とを同時に制御することにより、前記粉体の個数および前記粉体の粒径の測定を自動化することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、上記の第１の課題を解決するために、遠心分離装置に備えられた保持部材の基板保持部に粉体を付着させた試料面を有する試料基板を保持させ、前記遠心分離装置のロータに設けられ前記保持部材の形状に対応する形状の凹みを有し前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部に前記保持部材を嵌合して、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記ロータ内に配置する基板配置工程と、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体を移動させて、前記粉体に作用した遠心力から前記粉体の前記試料面への付着力を求める付着力導出工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８記載の発明は、上記の第１の課題を解決するために、請求項７記載の発明において、前記付着力導出工程において、所定の割合の前記粉体が移動するときの前記粉体に作用する遠心力から前記粉体の前記試料基板の試料面への付着力を求めることを特徴とするものである。
請求項９記載の発明は、上記の第１の課題を解決するために、請求項７記載の発明において、前記付着力導出工程において、移動した粉体の粒径を特定し、特定された前記粉体の粒径を用いて前記粉体の前記試料基板の試料面への付着力を求めることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１０記載の発明は、上記の第２の課題を解決するために、請求項７記載の発明において、フィルムを前記試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを基板に貼り付けることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する基板作成工程を備えたことを特徴とするものである。
請求項１１記載の発明は、上記の第２の課題を解決するために、請求項７記載の発明において、フィルムを前記試料基板の試料面形状に容易に分離することができるように加工し、前記フィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを前記試料面形状に切り出し、前記フィルムを基板に貼り付けることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する基板作成工程を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
図示されない本発明に係る粉体付着力測定装置の一実施例において、粉体付着力測定装置は、粉体を付着させた試料面を有する試料基板と、遠心分離装置と、を備えている。前記遠心分離装置はロータを有し、前記ロータは回転軸まわりに回動自在に設けられ、前記試料基板の試料面が前記回転軸に対して垂直となるように内部に前記試料基板を保持する。
【００１７】
また、前記ロータは、前記回転軸が鉛直上下方向に設けられ、前記試料基板の試料面が鉛直上方を向くとともに前記回転軸に対して垂直となるように内部に前記試料基板を保持するよう構成されていてもよい。
本発明に係る遠心分離式付着力測定方法の一実施例は、粉体を付着させた試料面を有する試料基板の前記試料面が遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記遠心分離装置のロータ内に配置する基板配置工程と、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体を移動させて、前記粉体に作用した遠心力から前記粉体の前記試料面への付着力を求める付着力導出工程と、から構成される。
【００１８】
前記基板配置工程は、粉体を付着させた試料面を有する試料基板の試料面が鉛直上方を向くとともに遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記遠心分離装置のロータ内に配置する工程から構成してもよい。
この方法においては、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記ロータ内に配置し、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体に遠心力を作用させて移動させるので、前記試料面に付着した粉体に移動可能な大きな力を作用させることができ、大きな付着力を有する粉体の付着力の測定を行うことができる。
【００１９】
図示されない一実施例の粉体付着力測定装置において、粉体付着力測定装置は、上述された図示されない本発明に係る粉体付着力測定装置の一実施例と同様に構成され、前記遠心分離装置が、棒状部と前記棒状部に設けられ前記試料基板を保持する基板保持部とを備えた保持部材を有し、前記遠心分離装置のロータが、前記保持部材の形状に対応する形状の凹みを有し前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部を備えている。
【００２０】
一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、基板配置工程と、付着力導出工程と、を備えている。前記基板配置工程においては、遠心分離装置に備えられた保持部材の基板保持部に粉体を付着させた試料面を有する試料基板を保持させ、前記遠心分離装置のロータに設けられ前記保持部材の形状に対応する形状の凹みを有し前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部に前記保持部材を操作者が嵌合して、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材が前記ロータ内に配置される。また、前記基板配置工程は、遠心分離装置に備えられた保持部材の基板保持部に粉体を付着させた試料面を有する試料基板を保持させ、前記遠心分離装置のロータに設けられ前記保持部材の形状に対応する形状の凹みを有し前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部に前記保持部材を操作者が嵌合して、前記試料基板の試料面が鉛直上方を向くとともに前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記遠心分離装置のロータ内に配置する工程から構成してもよい。
【００２１】
前記付着力導出工程においては、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体を移動させて、前記粉体に作用した遠心力から前記粉体の前記試料面への付着力が求められる。
この方法においては、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記ロータ内に配置し、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体に遠心力を作用させて移動させるので、前記試料面に付着した粉体に移動可能な大きな力を作用させることができ、大きな付着力を有する粉体の付着力の測定を行うことができる。また、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記ロータ内に配置しているので、前記試料基板の試料面に平行な方向に向って遠心力を粉体に作用させることができる。
【００２２】
移動した前記粉体に作用した遠心力は次のようにして求められる。前記試料基板を前記遠心分離装置のロータ内に設置し、前記遠心分離装置を稼働して前記ロータを一定の回転数で回転させると、前記試料基板の試料面上の粉体は該回転数に応じた遠心力Ｆを受ける。前記粉体に作用する遠心力Ｆは、粉体の重量ｍ、前記ロータの回転数ｆ（ｒｐｍ）、前記粉体の位置を示す前記ロータの回転軸から前記試料基板上の粉体の位置までの距離ｒを用いて、式（１）により求められる。
【００２３】
Ｆ＝ｍ×ｒ×（２πｆ／６０）2                                   （１）
粉体の重量ｍは、粉体の粒径ｄと粉体の真比重ρを用いて、以下に示す式（２）により求められる。
ｍ＝（π／６）×ρ×ｄ3                                         （２）
また、式（１）と式（２）とにより、粉体の受ける遠心力Ｆは、式（３）のように表すこともできる。
【００２４】
Ｆ＝（π3／５４００）×ρ×ｄ3×ｒ×ｆ2                         （３）
粉体に作用する遠心力Ｆが粉体の試料基板への付着力よりも大きい場合には、前記粉体は前記試料基板上を遠心力の向きに移動する。前記遠心分離装置のロータの回転数を低回転数から高回転数へ変化させて遠心分離を実施することにより、前記ロータの各回転数で受ける遠心力Ｆと前記試料基板への付着力の大小関係に応じて前記粉体が移動する。前記粉体の付着力の値は、前記粉体が移動した今回の付着力測定における前記ロータの回転数に対する遠心力の値よりも小さく、前記粉体が移動しない前回の付着力測定における前記ロータの回転数に対する遠心力の値よりも大きい。本発明では粉体が移動した今回の付着力測定におけるロータの回転数に対する遠心力の値と前記粉体が移動しない前回の付着力測定における前記ロータの回転数に対する遠心力の値の平均値を前記粉体の付着力の値として定義する。同一試料基板に対して前記遠心分離装置のロータの回転数ｆを低回転数から高回転数へ変化させて遠心分離を行い、各回転数ｆでの粉体に作用する遠心力Ｆを求め、求められた各回転数ｆにおける遠心力Ｆの測定結果から該粉体の付着力分布を求めた。
【００２５】
図示されない一実施例の粉体付着力測定装置において、粉体付着力測定装置は、上述された図示されない一実施例の粉体付着力測定装置と同様に構成され、前記保持部材の基板保持部が、前記試料基板を前記保持部材に対して固定する固定部材を備えている。
一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、上述されたものと同様に構成され、基板配置工程においては、上述された図示されない一実施例の粉体付着力測定装置を用いて、前記固定部材を用いて前記試料基板を前記保持部材に対して固定し、前記試料基板の試料面が遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材が前記遠心分離装置のロータ内に配置される。このため、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となる状態を容易に維持することができる。また、基板配置工程が、遠心分離装置に備えられた保持部材の基板保持部に粉体を付着させた試料面を有する試料基板を保持させ、前記遠心分離装置のロータに設けられ前記保持部材の形状に対応する形状の凹みを有し前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部に前記保持部材を操作者が嵌合して、前記試料基板の試料面が鉛直上方を向くとともに前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記遠心分離装置のロータ内に配置する工程から構成される場合、前記基板配置工程においては、前記固定部材を用いて前記試料基板を前記保持部材に対して固定し、前記試料基板の試料面が鉛直上方を向くとともに遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材が前記遠心分離装置のロータ内に配置される。このため、前記試料基板の試料面が鉛直上方を向くとともに前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となる状態を容易に維持することができる。
【００２６】
図示されない一実施例の粉体付着力測定装置において、粉体付着力測定装置は、上述された図示されない一実施例の粉体付着力測定装置と同様に構成され、前記保持部材の棒状部が、先端に設けられた配置調節部と、前記遠心分離装置のロータの試料設置部に嵌合したとき前記試料設置部の内周面に当接する配置固定部と、を有している。
【００２７】
一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、上述されたものと同様に構成され、基板配置工程においては、上述された図示されない一実施例の粉体付着力測定装置を用いて、前記保持部材を前記遠心分離装置の試料設置部に操作者が嵌合して、前記保持部材の配置調節部を前記保持部材の棒状部の軸線まわりに回転させ、かつ前記保持部材の配置固定部を前記試料設置部の内周面に当接させることにより、前記保持部材の基板保持部に保持された前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材が前記ロータ内に配置される。この基板配置工程においては、前記試料基板の試料面が鉛直上方に向くとともに前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記ロータ内に配置してもよい。
【００２８】
この方法においては、前記遠心分離装置の試料設置部に嵌合された前記保持部材の配置調節部を前記保持部材の棒状部の軸線まわりに回転させ、かつ前記保持部材の配置固定部を前記試料設置部の内周面に当接させることにより、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記ロータ内に配置するので、前記試料基板の試料面に付着した粉体に前記遠心分離装置のロータの回転による遠心力が前記試料面に平行な方向に向って作用するよう前記保持部材の向きを容易に調整および固定することができるとともに、前記試料基板の試料面に付着した粉体に前記遠心分離装置のロータの回転による遠心力が前記試料面に平行な方向に向って作用するよう前記保持部材を前記ロータ内に配置することを容易に行うことができる。
【００２９】
図示されない一実施例の粉体付着力測定装置において、粉体付着力測定装置は、上述された図示されない一実施例の粉体付着力測定装置と同様に構成され、光学顕微鏡と、前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影する撮影手段と、前記粉体の画像を取り込み解析して前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求める画像処理装置と、を備えている。前記光学顕微鏡は、ステージを有している。前記撮影手段は、ＣＣＤカメラから構成される。
【００３０】
一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、上述されたものと同様に構成され、付着力導出工程においては、上述された図示されない一実施例の粉体付着力測定装置を用いて、内部に前記試料基板を保持する前記遠心分離装置のロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体を前記試料基板上で移動させて、前記ＣＣＤカメラに前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影させ、撮影された前記粉体の画像を前記画像処理装置に取り込ませ解析させて前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求め、前記粉体の個数および前記粉体の粒径から前記粉体の前記試料基板の試料面への付着力が求められる。このため、移動した前記粉体の個数および前記粉体の粒径の測定、並びに前記粉体の付着力の導出を容易に行うことができる。
【００３１】
図示されない一実施例の粉体付着力測定装置において、粉体付着力測定装置は、上述された図示されない一実施例の粉体付着力測定装置と同様に構成され、前記光学顕微鏡が自動ステージを有している。
一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、上述されたものと同様に構成され、付着力導出工程においては、上述された図示されない一実施例の粉体付着力測定装置を用いて、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡を移動しながら前記ＣＣＤカメラに前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影させ、撮影された前記粉体の画像を前記画像処理装置に取り込ませ解析させて前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求め、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡の移動と前記画像処理装置による前記粉体の画像の解析とを同時に制御することにより、前記粉体の個数および前記粉体の粒径の測定が自動化される。このため、複数の測定領域における前記粉体の個数および前記粉体の粒径の測定、並びに前記粉体の前記試料面への付着力の導出を効率的に行うことができる。また、他の一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、上述されたものと同様に構成され、付着力導出工程においては、上述された図示されない一実施例の粉体付着力測定装置を用いて、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡を移動しながら前記ＣＣＤカメラに前記光学顕微鏡を通して得られる試料基板上に付着した粉体の画像を撮影させ、撮影された前記粉体の画像を前記画像処理装置に取り込ませ解析させて前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求め、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡の移動と前記画像処理装置による前記粉体の画像の解析とを同時に制御することにより、試料基板上の複数の領域にある前記粉体の個数および前記粉体の粒径の測定が自動化される。このため、試料基板上の複数の領域にある粉体の個数および粒径を容易に測定することができる。
【００３２】
一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、上述されたものと同様に構成され、付着力導出工程においては、前記試料基板上で粉体の個数を測定する位置を１ヵ所以上設定し、前記遠心分離装置のロータの回転による遠心力が作用する前と作用した後の前記粉体の個数を測定して、前記ロータの回転数を低回転数から高回転数まで変化させながら前記遠心力を前記粉体に作用させて前記粉体の個数を測定することにより、前記ロータの回転数と移動した前記粉体の割合との関係が求められる。求められた前記ロータの回転数と移動した前記粉体の割合との関係から所定の割合、例えば５０％の前記粉体が移動するときの前記遠心分離装置のロータの回転数を求める。求められた回転数と、前記粉体の平均粒径と、前記粉体の比重と、前記ロータの回転軸から前記粉体の測定領域の中心位置までの距離と、から上述された（３）式を用いて前記粉体が受ける遠心力を求め、求められた前記遠心力の値を前記試料基板上の粉体の付着力の代表値と定めた。この方法においては、上述されたように所定の割合の粉体が移動するときの前記粉体に作用する遠心力から前記粉体の付着力を求めるので、平均的な粉体の付着力を求めることができる。
【００３３】
一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、上述されたものと同様に構成され、付着力導出工程においては、前記試料基板上で粉体の個数および前記粉体の粒径を測定する位置を１ヵ所以上設定し、前記遠心分離装置のロータの回転による遠心力が作用する前と作用した後の前記粉体の個数および前記粉体の粒径を測定して、移動した前記粉体の個数および前記粉体の粒径が特定される。特定された前記粉体の粒径と、前記粉体の比重と、前記遠心分離装置のロータの回転軸から前記粉体の測定領域の中心位置までの距離と、前記粉体が移動したときの前記ロータの回転数あるいは前記粉体が移動しないときの前記ロータの回転数と、から（３）式を用いて前記粉体が移動したときの前記粉体に作用する遠心力および前記粉体が移動しないときの前記粉体に作用する遠心力が求められ、求められた前記粉体が移動したときの前記粉体に作用する遠心力の値および前記粉体が移動しないときの前記粉体に作用する遠心力の値の平均値を求め、前記平均値を前記粉体の付着力の値とした。前記遠心分離装置のロータの回転数を低回転数から高回転数まで変化させながら前記粉体の付着力を測定することにより、各回転数における前記粉体の付着力の測定結果から前記試料基板上の前記粉体の付着力分布が求められる。また前記付着力分布から付着力の平均値が求められる。この方法においては、上述されたように測定領域内の粉体について、移動した粒径を特定し、特定された前記粉体の粒径を用いて前記粉体の前記試料基板への付着力を求めているので、前記試料面の測定領域全体の粉体について前記付着力を測定するためには上述された平均的な粉体の付着力を測定する場合と比較して測定に要する時間が長くかかるが、測定領域の粉体の付着力分布を求めることができ、前記粉体の前記試料基板への付着力を精度良く測定することができる。
【００３４】
図１は、本発明に係る粉体付着力測定装置の一実施例の遠心分離装置の一部断面図である。図１において、１は粉体付着力測定装置であり、粉体付着力測定装置１は、粉体を付着させた試料面２ａを有する試料基板２と、遠心分離装置３と、を備えている。
試料基板２は、試料面２ａが四角形である部材から構成されている。
【００３５】
遠心分離装置３は、ロータ５と、保持部材６と、を有する。ロータ５は、回転軸４まわりに回動自在に設けられ、試料基板２の試料面２ａが鉛直上方を向くとともに回転軸４に対して垂直となるように内部に試料基板２を保持する。また、保持部材６の形状に対応する形状の凹みを有し、保持部材６を嵌合可能に支持する試料設置部５ａを有する。ロータ５は、試料設置部５ａが回転軸４に対して傾斜しているアングルロータである。
【００３６】
保持部材６は、棒状部７と棒状部７に設けられ試料基板２を保持する基板保持部８とを備えている。保持部材６の棒状部７は、先端に設けられた配置調節部７ａと、ロータ５の試料設置部５ａに嵌合したとき試料設置部５ａの内周面に当接する配置固定部７ｂと、を有している。保持部材６の基板保持部８は、試料基板２を保持部材６に対して固定する固定部材を備えるとともにガイド９を備えている。ガイド９は、基板保持部８に保持された試料基板２の試料面２ａが基板保持部８の内周面に接触することがないように試料面２ａの周辺部に対応する基板保持部８の内周面部分に設けられている。ガイド９と試料基板２との間には隙間が形成されるようになっている。前記固定部材はねじ１０から構成されている。基板保持部８に試料面２ａを鉛直上方に向けて試料基板２を挿入した後、ねじ１０で試料基板２を保持部材６に固定して保持させるようになっている。
【００３７】
試料基板２は、保持部材６の基板保持部８に保持されたとき設置方向が一定となるような形状の部材から構成される。試料基板２および保持部材６は、遠心分離装置３のロータ５の大きな遠心力に耐えられる強度があり、ロータ５が最大回転数で回転可能な重量以下の軽量の部材から構成される。
保持部材６の配置調節部７ａは、何等かの治具で保持部材の向きを調整することができる突起を有する凸部あるいはドライバーの先端に対応する形状である凹みを有する凹部から構成される。
【００３８】
保持部材の配置固定部７ｂは、ゴム等の弾力性を有する部材から構成される。
一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、基板配置工程と、付着力導出工程と、を備えている。
前記基板配置工程においては、上述された図１に示された粉体付着力測定装置１を用いて、操作者が試料基板２を試料面２ａが鉛直上方を向くようにして保持部材６の基板保持部８へ挿入し、ねじ１０を用いて試料基板２を保持部材６に固定して、保持部材６の基板保持部８に試料基板２を保持させる。操作者が保持部材６を試料設置部５ａに嵌合して、配置調節部７ａを保持部材６の棒状部７の軸線まわりに回転させ、かつ配置固定部７ｂを試料設置部５ａの内周面に当接させることにより、基板保持部８に保持された試料基板２の試料面２ａが鉛直上方を向くとともにロータ５の回転軸４に対して垂直となるように、回転軸４に対して垂直な方向に対する試料設置部５ａ内での保持部材６の向きが調節され固定される。このため、試料基板２の試料面２ａに付着した粉体にロータ５の回転による遠心力が試料面２ａに平行な方向に向って作用するよう保持部材６をロータ５内に配置することを容易に行うことができる。
【００３９】
また、ねじ１０を用いて試料基板２を保持部材６に対して固定させているので、試料基板２の試料面２ａが鉛直上方を向くとともにロータ５の回転軸４に対して垂直となる状態を容易に維持することができる。
前記付着力導出工程においては、内部に試料基板２を保持するロータ５を回転軸４まわりに回動させることにより試料基板２上の前記粉体を移動させて、前記粉体の粒径、前記粉体の比重、回転軸４から前記粉体の測定領域の中心位置までの距離およびロータ５の回転数から前記粉体の試料面２ａへの付着力が求められる。このため、ロータ５を用いて試料基板２に大きな遠心力を加えることにより、付着力が大きい粉体の付着力の測定を行うことができる。
【００４０】
一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、上述されたものと同様に構成され、フィルムを試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを基板に貼り付けることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する第１基板作成工程を備える。このため、基板に直接粉体を付着させて試料基板を作成する場合およびフィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムを基板に貼り付けて試料基板を作成する場合に比べて、粉体の付着状態を変化させずに試料基板を作成することができる。
【００４１】
図２は、本発明に係る遠心分離式付着力測定方法の一実施例において用いられるフィルムの説明図である。図２において、１１はフィルムであり、フィルム１１は、試料基板の試料面形状である四角形に容易に分離することができるように設けられた穴１２〜穴１５を有している。穴１２〜穴１５を通してフィルムを切断することにより、フィルムを試料基板の試料面形状に容易に分離することができる。
【００４２】
一実施例の遠心分離式付着力測定方法は、上述されたものと同様に構成され、図２に示されるようにフィルム１１を試料基板の試料面形状に容易に分離することができるように加工し、フィルム１１に粉体を付着させ、フィルム１１を前記試料面形状に切り出し、フィルム１１を基板に貼り付けることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する第２基板作成工程を備える。このため、基板に直接粉体を付着させて試料基板を作成する場合およびフィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された試料面形状の前記フィルムを基板に貼り付けて試料基板を作成する場合に比べて、粉体の付着状態を変化させずに試料基板を作成することができる。
以上、本発明の実施例を説明したがこの他、本発明に係る粉体付着力測定装置の一実施例は、試料基板、試料基板に水平な方向に遠心力を作用させる遠心装置、試料基板上の粉体の個数および粒径を測定する装置から構成されるもの、遠心装置がロータとロータの回転制御装置から構成され、ロータの試料室内に試料基板に水平な方向に遠心力が作用するように試料基板の向きを固定する保持部材を設けたもの、図１に示されたものと同様に構成されたものにおいて、ロータの試料設置部が円筒形状に構成されているもの、保持部材の配置調節部が保持部材の棒状部の軸線に対して垂直あるいは平行な断面が円あるいは多角形である部材から構成されるもの等があり、また、本発明に係る遠心分離式付着力測定方法の一実施例は、粉体の付着した基板に対して、基板に水平な方向に様々な強さの遠心力を作用させ、基板に付着した粉体が移動する遠心力から粉体と基板間の付着力を測定するもの、フィルムを試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムを基板に貼り付けて、前記試料面形状の前記フィルムに粉体を付着させることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する工程を備えるもの等があり、それぞれ上述されたものに限定されない。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記ロータ内に配置し、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体に遠心力を作用させて移動させるので、前記試料面に付着した粉体に移動可能な大きな力を作用させることができ、大きな付着力を有する粉体の付着力の測定を行うことができる。
【００４４】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明による効果に加え、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記ロータ内に配置しているので、前記試料基板の試料面に平行な方向に向って遠心力を粉体に作用させることができる。
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明による効果に加え、前記保持部材の基板保持部が、前記試料基板を前記保持部材に対して固定する固定部材を備えるので、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となる状態を容易に維持することができる。
【００４５】
請求項４記載の発明によれば、請求項２記載の発明による効果に加え、前記試料設置部に嵌合された前記保持部材の配置調節部を前記保持部材の棒状部の軸線まわりに回転させ、かつ前記保持部材の配置固定部を前記試料設置部の内周面に当接させることにより、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記保持部材を前記ロータ内に配置するので、前記試料基板の試料面に付着した粉体に前記遠心分離装置のロータの回転による遠心力が前記試料面に平行な方向に向って作用するよう前記保持部材を前記ロータ内に配置することを容易に行うことができる。
【００４６】
請求項５記載の発明によれば、請求項２記載の発明による効果に加え、前記撮影手段に前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影させ、撮影された前記粉体の画像を前記画像処理装置に取り込ませ解析させて前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求め、前記粉体の個数および前記粉体の粒径から前記粉体の前記試料基板の試料面への付着力を求めるので、前記粉体の個数および前記粉体の粒径の測定、並びに前記粉体の付着力の導出を容易に行うことができる。
【００４７】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発明による効果に加え、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡を移動しながら前記撮影手段に前記光学顕微鏡を通して得られる前記試料基板の試料面上に付着した粉体の画像を撮影させ、撮影された前記粉体の画像を前記画像処理装置に取り込ませ解析させて前記粉体の個数および前記粉体の粒径を求め、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡の移動と前記画像処理装置による前記粉体の画像の解析とを同時に制御することにより、前記粉体の個数および前記粉体の粒径の測定を自動化するので、複数の測定領域における前記粉体の個数および前記粉体の粒径の測定、並びに前記粉体の付着力の導出を効率的に行うことができる。
【００４８】
請求項７記載の発明によれば、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記ロータ内に配置し、前記ロータを前記回転軸まわりに回動させることにより前記粉体に遠心力を作用させて移動させるので、前記試料面に付着した粉体に移動可能な大きな力を作用させることができ、大きな付着力を有する粉体の付着力の測定を行うことができる。また、前記試料基板の試料面が前記遠心分離装置のロータの回転軸に対して垂直となるように前記試料基板を前記ロータ内に配置しているので、前記試料基板の試料面に平行な方向に向って遠心力を粉体に作用させることができる。
【００４９】
請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の発明による効果に加え、所定の割合の前記粉体が移動するときの前記粉体に作用する遠心力から前記粉体の付着力を求めるので、平均的な粉体の付着力を求めることができる。
請求項９記載の発明によれば、請求項７記載の発明による効果に加え、移動した粉体の粒径を特定し、特定された前記粉体の粒径を用いて前記粉体の付着力を求めているので、測定領域の粉体の付着力分布を求めることができ、粉体の付着力を精度良く測定することができる。
【００５０】
請求項１０および１１に記載の発明によれば、請求項７記載の発明による効果に加え、フィルムを前記試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを基板に貼り付けることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する第１基板作成工程、あるいは、フィルムを前記試料基板の試料面形状に容易に分離することができるように加工し、前記フィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを前記試料面形状に切り出し、前記フィルムを基板に貼り付けることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する第２基板作成工程を備えるので、基板に直接粉体を付着させて試料基板を作成する場合およびフィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムを基板に貼り付けて試料基板を作成する場合に比べて、粉体の付着状態を変化させずに試料基板を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粉体付着力測定装置の一実施例の遠心分離装置の一部断面図
【図２】本発明に係る遠心分離式付着力測定方法の一実施例において用いられるフィルムの説明図
【符号の説明】
１    粉体付着力測定装置
２    試料基板
２ａ  試料面
３    遠心分離装置
５    ロータ
５ａ  試料設置部
６    保持部材
７    棒状部
７ａ  配置調節部
７ｂ  配置固定部
８    基板保持部
１０  ねじ（固定部材）
【図１】
0003676046.tif 000002
【図２】
0003676046.tif 000003