JPS6326551A

JPS6326551A - 回転粘度計

Info

Publication number: JPS6326551A
Application number: JP11139087A
Authority: JP
Inventors: Manabu Harada; 学原田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1988-02-04
Also published as: JPH0534620B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野〕本発明は、対象とする流体がニュートン流体の場合は勿
論、非ニユートン流体の性質を持つ流体であっても、ま
たその量が少量であっても、その粘度を正確に測定でき
る回転粘度計に関し、とくにスクリーン印刷機に適し、
しかも印刷機上で基板に塗布される直前のペースト等の
流動体の粘度を測定・管理できるようにすること及びペ
ースト等の流動体を混練続行していながら、すり時間を
一定にできるようにすることで、粘度を特定でき、従っ
てペースト等の粘度値の正確な管理を行うことができる
ように構成したもので、このことにより精巧なスクリー
ン印刷等を可能にするのもである。尚１本発明では、流
動体としてペーストを中心に説明していくが、ペースト
に限らず、他の流動体であってもよいことは言うまでも
ない。

［従来技術とその問題点］エレクトロニクス時代の今日、を子機器の高密度化、複
合化の要求は更に高まっている。

かかる要求に答えるハイブリッド・マイクロエレクトロ
ニクス技術では、基板上に各種の機能を具備した能動素
子や、抵抗、コンデンサ等の受動素子を組み合わせて実
装し、軽薄短小のハイブリッドモジュールを実現してい
る。

ハイブリッドＩＣの製造工程において、その最初の段階
で基板上への印刷工程がある。印刷は。

スクリーン印刷機を用いる。スクリーン印刷機によって
、各種のペースト（導電ペースト、抵抗ペースト、誘電
ペースト、ハンダペースト等）や。

レジストインク、その他の機能材料インクが、主にスク
リーン印刷法により、基板上に印刷される。

この印刷は、ハイブリッドＩＣの性質上、高精度が要求
される。かかる印刷において、印刷膜厚の精度、印刷パ
ターンの精度は、スリーン印刷機の各機能に負うところ
が大きく、スクリーン印刷機の精度によって定まる。

ここで印刷精度を高めるのに最も重要で、しかも困難と
される管理要素として、ペースト（インク）自身の粘度
管理がある。

このペーストの粘度管理の困難性は、多くの場合、印刷
技術者の経験や、実験室的な計測に頼っているのが現状
である。

ペーストの粘度管理の困難性は、多くのペーストが非ニ
ユートン流体の性質を持ち、且つチクソトロピー性を具
備するために、温度、湿度等の周囲条件に左右されるだ
けでなく、ペーストの混練中にも、混練後も粘度が一定
しないことに起因する。

従って、ペースト混練後、粘度計を用いてペーストの粘
度計測を行い、所定の粘度値となったペーストをスクリ
ーン印刷機に供給し、基板上に印刷しても粘度は刻−刻
と変化し、印刷時のペーストの粘度は不定で、精巧なス
クリーン印刷を行うことができない。

しかも、印刷中に、ペーストはスキージ（ペーストを塗
るための「へら」に該当）によって更に混練されるため
、ペーストの粘度は更に不定となり、精巧なスクリーン
印刷を行うことができない。

尚、従来から、スクリーン印刷に当たって使用されてい
る粘度計は、タンク内に貯蔵されているペーストの粘度
を混練するために回転形となっており、この回転抵抗を
粘度値として取り出すようにしたものであり、比較的大
型且つ高価になっていた。

このような回転式粘度計によれば、タンク内のペースト
の粘度を実験室的に測定するもので、スクリーン印刷−
上で直接測定することが不可能で、ペーストの粘度を正
確に測定・管理できないため、精巧なスクリーン印刷は
望めない。

また上記したように、ペーストは、非ニユートン流体め
性質を持つが、この非ニユートン流体は温度により粘度
値が大きく変化するほか１回転体とペーストがする速度
（ずり速度）、すり時間によってペーストの粘度が大き
く変化する。

このため、従来では、ストップ・ウォッチを用いて９例
えば３分といったように単位時間を決めて、常時、ペー
ストの粘度測定を行うようにしていた。

この方法によると、−見正確な粘度測定が可能であるか
のように思えるが、非ニユートン流体の性質をもつペー
スト等の流動体の場合には、正確な粘度値を知ることは
不可能で、測定する度に異なる粘度値が得られるので、
数十年もの長い歴史の中でも、精巧な粘度計が出現して
いなかったのが現状で、このために、はぼ正確な粘度値
に近い粘度値として取り扱わざるを得す、正確な粘度値
を知ることが出来なかったことは、学会関係者や専門家
に認められている。

またこの方法によると、何度となく、繰り返して粘度測
定を行わなければならないため、ペーストの連続した測
定が困難で、自動化測定ができず、量産効率が低く、ま
た粘度の正確な測定が厄介と言う欠点がある。

このことは、ずり時間を一定にできないことから粘度を
特定できないことによる。

更にまた。測定者、外界条件等の種々の要因により、非
ニユートン流体であるペースト等の流動体の正確な粘度
管理を行うこと力１できなかった。

ここにおいて、ずり一間を一定にしようとして、ペース
トを強制的に循環させ、ペーストめ粘度を測定しようと
する方法も試みられたが、この方法によると、下記の欠
点が生じるン□ａ１強制循環させるための機構が複雑化
し、装置そのものが大きく且つ高価になる欠点がある。

ｂ、上記ａの欠点は、簡便に当該ペーストの粘度を測定
できないという欠点を伴う。

Ｃ５強制循環によると、これによる強制力がペーストの
粘度を測定しようとするために得るための回転トルクに
影響を及ぼし１正確且つ精度良好にペーストめ粘度を測
定できない欠点が生じる。

ｄ、また落下方式の強制循環方式を採用した場合には、
すり時間を一定にできず、上記同様に正確な粘度測定が
できない欠点がある。

ｅ、更にまた２強制循環力式によると、ペーストを循環
させるための通路が大きくなり、従って回転粘度計その
ものも大型且つ高価になる欠点を持つ。

［発明の課題］本発明は、スクリーン印刷の高精度化への要求に答える
ために、スキージによって基板上に塗布される直前のペ
ーストの正確な粘度をスクリーン印刷機上で測定・管理
できるような小型、高精度で、しかも安価に構成できる
回転粘度計を得ること並びに非ニユートン流体の性質を
持つペースト等の流動体であっても、その混線中におい
ても。

定でき、その都度都度ストップウォッチを用いなくても
、自動的にペースト等の流動体の正確な粘度値の測定・
管理が行える回転粘度計を得ることを課題になされたも
のである。

特にペースト等の非ニユートン流体は、一般にすり応力
を与えられることによって粘度が変化し１回転粘度計の
すりによっても粘度が変化するために、測定時間を特定
して計測値を決定する必要があるが、かかる点について
本発明の回転粘度計では、筒等の一回転により、ペース
トを自動的に吸い上げ、すり速度一定（回転が一定）の
下では、一定時間後に排出して、ペーストを循環し続け
るようにし９回転粘度計本体内にあって、ペーストがす
りを受ける時間を常に一定にし、すり時間一定という特
性を与え、すり時間依存性のあるペースト等の流動体で
あっても、連続的に正確に粘度を測定できるようにする
ことを課題になされたものである。

また上記スクリーン印刷機の課題、すなわち。

スクリーン印刷機上で移動且つ混練するペーストの粘度
計測を可能とするスクリーン印刷機において、用いて有
用な粘度計の仕様は、（１）移動且つ混練によるペース
トの流動によっても、粘度計測が影響されないこと、（
２）ペーストのチクソトロピー性や流動曲線を見るため
に回転体を１例えば、１　［ｒｐｍ］〜１００　［ｒｐ
ｍコと回転数の可変幅を大きくとれること、〈３）回転
体全体をペーストの中に沈めなくても、ペーストの粘度
計測が行えること、（４）親指位の少量のペーストであ
っても粘度計測が可能であること、（５）堅牢であるこ
と、　　（６，）−４ｓ型であること、（７）安価であ
ること、（８）ペーストの混練中においても、ペースト
のすり時間及びすり速度を一定にして計測でき、その結
果、ペーストの粘度を特定できるようにするといった。

相反する仕様を満足することである。　　この仕様の（
１）は、スクリーン印刷機におけるペーストの粘度を正
確に測定するために要求される。スクリーン印刷機特有
の性質からの要求である。

仕様の（２）は、スクリーン印刷に用いられる非ニユー
トン流体の性質を備えた高粘度のペーストの性質から要
求されるものである。

仕様の（３）及び（４）は、スクリーン印刷機上の少量
のペーストの粘度を、当該スクリーン印刷機上で正確に
測定するために要求されるものである。

仕様の（５）は、スクリーン印刷機上で、粘度を測定し
つつ頻繁に動がされることから要求されるものである。

仕様の（６）は、仕様（５）と同様にスクリーン印刷機
上でペーストの粘度を測定するために。

スクリーン印刷機上に配設しなければならないというス
ペース上の制約から要求されるものである。

仕様の（７）は、商品を造る上で、当然要求されるもの
であるが、特にスクリーン印刷機では。

安価に形成できることは２セールス効果を備えたスクリ
ーン印刷機を得ることができるものとなる。

仕様の（８）は、被測定物であるペースト等の高粘度流
体を混練続行しておきながら、ペースト等のすり時間及
びすり速度を一定にして計測できるので、当該流動体の
粘度を特定でき、自動的に正確、迅速及び容易にペース
トの粘度測定及び管理を行うことができるものとなる。

［本発明の課題達成手段］かかる本発明の課題は１回動自在に支持された静止側部
材と、該静止側部材に微少空隙部を介して設けられた回
転体と、該微少空隙部に連通するペースト等の流動体流
入口と、上記回転体が上記静止側部材に対向して回転す
ることにより、上記流動体流入口を介して微少空隙部に
流入された流動体を外部に排出する流動体排出口と、上
記回転体が回転することにより微少空隙部に流入された
流動体の粘度によって上記静止側部材に与えられる回転
トルクをばねの歪として検出する回転トルクル電気信号
検出手段とを設けてなる回転粘度計を提供することによ
って達成できる。゛［実施例コ［第１実施例］第１図はスクリーン印刷機１の概略斜視図で。

符号２は基板設置面、３は基板を示し、この基板３は図
示しない固定部材によって設置面２に固定される。４は
スキージを示し、支持部材５によって支持されている。

支持部材５は、供給パイプ兼固定部材６によって移動台
７に固定されている。

尚、この場合のスキージ４は、ペースト返し板をも兼ね
たものとなっている。

スキージ４がペースト返し板として機能するときは、折
返し点で、スキージ４を持ち上げ、ペーストを返す位置
に自動的に移され、そしてその位置で下げられる。そし
て、スキージ４が戻ることでペーストが返される。

尚、このようなものに限らず、スキージ４と別個にペー
スト返し板を設けたものもある。

第２図は、ペースト８をスキージ４によって塗布する部
分の拡大図を示している。

スキージ４は、移動台７が矢印Ａ方向に図示しないモー
タによって移動させられることで、同じく矢印Ａ方向に
進み、基板３上にスクリーン９を介してペースト８を塗
布する。

ペースト８は、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、供給パイプ兼固定部
材６および支持部材５を介してスるようになっている。

スキージ４の手前（矢印Ａ方向）に適宜量供給されるペ
ースト８には、後記する本拠明の回転粘度計１０の先端
部が挿入されている。この回転粘度計（粘度センサ）１
０は、先端部をペースト８内に挿入できるように適宜な
位置に取り付けられている。

例えば、スキージ４の前面に配設したり、スキージ４の
近傍部の部材１例えば支持部材５．固定部材６あるいは
移動台７．またはペースト返し板に取り付けるとよい。

またスキージ４は、コントローラからの信号によって、
その角度や基板面への圧力が調節できるようになってい
る。

次に第３図を参照して２本発明の回転粘度計１０の第１
実施例について、以下に説明する。

粘度計としては、ビスコテスターやブルックフィールド
といった回転粘度計が公知になっている。

しかし、スクリーン印刷機９上のペースト８の粘度計測
が、ペースト８の移動且つ混練中での計測であるため、
その性質上、このような通常の回転粘度計を使用するこ
とができない。

しかも、公知の市販されている通常の回転粘度計は、多
量の流動体の粘度を測定する形式のため９例えば、タン
ク内の流動体を混練し、該混練されている流動体そのも
のの粘度を測定するもので、スクリーン印刷機１上のペ
ースト８のように、少量でしかも粘度変化が著しい場合
の流動体の粘度を知ることができない。

しかるに、従来より、スクリーン印刷機では。

市販されている回転粘度計を用いているのみなので、予
め、ペースト８を貯蔵するタンク内のペースト８を混練
し、この混練されたペースト８の粘度を測定し、ペース
ト８をスキージ４の手前に適宜な手段によって供給する
だけであった。

しかし、ペースト８は、高粘度の非ニユートン流体であ
るため、スクリーン印刷機１上でも、その粘度が刻−刻
と変化するため、ペースト８を正確な粘度値に保持でき
ず、精巧なスクリーン印刷を行えなかった。

このように、スクリーン印刷機１では、従来の回転粘度
計では精巧な印刷ができないのみならず、大型且つ高価
になることから使用に敵さない。

従って２本発明では、スクリーン印刷機１のペースト８
の粘度測定に適し、ペースト８の混線中、且つ少量のペ
ースト８であっても粘度測定の可能な小型且つ安価な径
方向空隙型の回転粘度計１０を開発したので１通常の〈
従来の）回転粘度計と原理を異にする回転粘度計１０に
ついて、以下に第３図を用いて詳細に説明する。

内部が中空となっている矩形枠柱状の回転粘度計本体１
１は、上部開口端を上蓋板１２で閉じ。

下′部間口端を透孔を有する下蓋板１３で閉じている。

該下蓋板１３には９円筒状の軸受ハウジング１４を固定
している。該軸受ハウジング１４の上下両開口端部にボ
ールベアリング１５，１．６を設け、中空状の回転軸１
７を回動自在に軸支している。

回転軸１７の下端部は、下蓋板１３に形成された透孔か
ら突出して設けられ、該突出した回転軸１７の下端部の
外周部に回転円筒体１８を固定し１回転軸１７と一体し
て回転するようにしている。

軸受ハウジング１４の上には、固定板１９を固定し、こ
の固定板１９にギャードモータ２０を固定している。

ギャードモータ２０の回転軸２コには、ギヤ２２を固定
し２回転軸１７に固定したギヤ２３と歯合させている。

回転軸１７の中空部には、シャフト２４が挿入されてい
る。シャフト２４の下端部は１回転円筒体１８の上部の
内周部に設けたボールベアリング２５によって回動自在
に支持されている。

シャフト２４の下端部に静止側円柱体２６を固定し、該
円柱体２６と回転円筒体１８との間に微小なギャップの
筒状のペースト流通用空隙２７を形成している。

回転円筒体１８の下端開口部には、この開口部を閉じる
ための蓋２８を固定している。回転円筒体１８の下端部
には、空隙２７にペースト８を流入するためのペースト
流入、４２９を形成している。

このペースト流入Ａ２９を設ける変わりに蓋２８を省略
し、直接空隙２７に流入されたペースト８を吸い上げる
ようにしてもよい。

り回転円筒体１８の上部には、ペースト流入４２９を介し
て空隙２７に流入されたペースト８を回転円筒体１８の
外部に排出するためのペースト排出夙３０を形成してい
る。

尚、この実施例では１円柱体２６が固定側となっており
、該円柱体２６を囲む回転円筒体１８が回転するように
なっているので、外部のペースト８の流動による力が円
柱体２６に作用されないように外側の回転円筒体１８で
保護される効果がある。

しかし１回転体に外力が働かないようにするためには、
第４図に示すように外側の円筒体を固定側とし、内側の
円柱体を回転体とすればよい。

尚、上記円筒体１８は、必ずしも円筒である必要はなく
、要するに円柱体２６との間に形成されるペースト流通
用空隙２７内のペースト８を当該回転円筒体１８が回転
することで、高粘度のベースト８がペースト排出メ３０
から排出できるような形状であればよい。

同様に円柱体２６も、必ずしも円柱や円筒形状に限定さ
れるものではない。

また上記ペースト流通用空隙２７は、単なるラジアルギ
ャップであればよいというものでなく。

回転円筒体１８が回転することで、ペースト８が空隙２
７を上昇することのできるラジアルギャップの空隙とす
ることが必要である。

このようにペースト８の高粘度性を利用して。

ペースト８が空隙２７を上昇していく性質を利用した点
が本発明の回転粘度計１０の特徴であり。

しかも測定後は、空隙２７を上昇したペースト８が元の
位置に戻るようにペースト８を排出している点が本回転
粘度計１０の大きな特徴となっている。

このようにペースト８が微小なギャップ（長）の空隙２
７であっても上昇していくようにするために１回転円筒
体１８の空隙２７と対向する面には軸方向に沿ってペー
スト８の上昇移動を容易にするスパイラル溝３１を形成
している。

なお、このスパイラル溝３１の深さは、微小なものに形
成している。

また２回転円筒体１８の空隙２７と対向する内面にスパ
イラル溝３１を形成しない場合には１円柱体２６の外周
に点線で示すスパイラル溝３２を形成してもよい、ある
いは１両スパイラル溝３１．３２を形成してもよい。

これらのスパイラル溝３１．３２の螺旋の方向は２回転
円筒体１８の回転により、ペースト８の上昇移動が促進
される方向である。ここに、螺旋の進み角は、充分に小
さく設定され１通常は１０度以下、好ましくは５度以下
１例えば３度とされる。

上記固定板１９には９円筒状の軸受ハウジング３３が固
定されている。該軸受ハウジング３３の一部には、後記
する板バネのストッパを形成するスリット３４が形成さ
れている。

上記シャフト２４の上端部には、検出軸３５が固定され
、軸受ハウジング３３の上部開口部の内周に設けたボー
ルベアリング３６によって検出軸３５を回動自在に支持
している。

軸受ハウジング３３の上部には、検出軸３５の上下方向
の振動を防止するために上下止めリング３７を固定して
いる。

このように検出軸３５の上下方向（軸方向）の動きを何
等かの手段で規制しないと、後記する回転トルクル抵抗
変化信号変換センサ３９から正確な信号が得られなくな
る。

符号３８は、板バネを示し、この板バネ３８の一端部は
、検出軸３５の外周面上に接着剤等で固定され、他端部
は軸受ハウジング３３に形成されたスリット３４内に挿
入されている。板バネ３８の外面には１回転トルクル抵
抗変化信号変換センサ３９が取着されている。

回転トルクル抵抗変化信号変換センサ３９としては、圧
電素子、感圧素子、歪みゲージなど適宜なものを用いれ
ば良く、この実施例では歪みゲージを、用いている。

第４図は９本発明の第２実施例を示す回転粘度計１０Ａ
で、固定側を構成する粘度センサ本体１１の上開口端部
を上蓋板１２により、また下開口端部を下蓋板１３によ
り閉じている。下蓋板１３には、軸受ハウジング４０が
固定され、軸受ハウジング４０に設けられたボールベア
リング４１によって静止側円筒体４２が回動自在に軸支
されている。静止側円筒体４２の下端は、同一部材によ
って閉じられている。

４４が形成されている。静止側円筒体４２の上端部には
１円筒状の検出体４５が固定されている。

検出体４５の上下開口端部には、ボールベアリング４６
．４７に１よって回転軸４８が回動自在に軸支されてい
る。

回転軸４８の下端部には２回転円柱体４９が固定されて
いる。該回転円柱体４９と静止側円筒体４２との間には
、ペースト流入用空隙５０を形成している。

ペースト流入夙４４を介してペースト流入用空隙５０に
流入された高粘度の非ニユートン流体の性質を有するペ
ースト８を、上記回転円柱体４つが回転することで当該
ペースト流入用空隙５０を上昇して行き易いようにする
ため、上記回転円柱体４９の外周に軸方向に沿ってスパ
イラル溝５１を形成している。このスパイラル溝５１は
、スパイラルの進み角が十分に小さいことが必要である
。

なお、このスパイラル溝５１に代えて静止側円筒体４２
の内周を点線で示すように軸方向に沿って、ペーストの
上昇移動を容易にするスパイラル溝５２を形成しても良
く、あるいは両スパイラル溝５１．５２を設けてもよい
。

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に上記板バネ３８の一端部が固定されている。

上記検出体４５の側面の一部分には、スリット５５が形
成されている。上記板バネ３８の他端部は、スリット５
５内に挿入されている。

板バネ３８の外面には２回転トルクル抵抗変化信号変換
センサ３９が取着されている。

固定板５３と本体１１間には、固定板５６が横架されて
いる。固定板５６には、ギャードモータ２０が固定され
ている。ギャードモータ２０の回転軸２１には、ギヤ２
２が固定され、このギヤ２２はバネ軸４８に固定された
ギヤ２３と歯合している。

ギヤ２２．２３の上方の本体１１の内面には、透孔５７
を有する固定板５８が横架固設されている。固定板５８
には、透孔５７と同心状に軸受ハウジング５９を固設し
ている。

軸受ハウジング５９の内面には、ボールベアリング６０
によって回転軸４８の上端部を回動自在に軸支している
。軸受ハウジング５９の上端部には９回転軸上下方向振
動防止体６１が軸受ハウジング５つに螺着固定されてい
る。

本発明の第２実施例の回転粘度計１０Ａは、上記構成か
らなる。

ここに上記回転粘度計１０．ＩＯＡにおいて。

上下止めリング３７．バネ軸上下方向振動防止体６１を
設けて静止側円柱体２６２回転円柱体４つの上下方向の
振動を防止することにより、ペーストの移動路長の変化
が防止されて信頼性の高い結果が得られる。

また回転トルクル抵抗変化信号変換センサ３９の上下方
向の振動を防止することもできる。

本発明による回転粘度計１０．ＩＯＡは、上記構成から
なる。

従って１本発明の回転粘度計１０．ＩＯＡを上記スクリ
ーン印刷機１に適用すると、移動台７を矢印Ａ方向に動
かし、スキージ４を同方向に動かしながら、基板３上に
スクリーン９を介して塗布されるペースト８に回転粘度
計１０における回転円筒体１８若しくは回転粘度計１Ｏ
Ａにおける静止側円筒体４２の先端部を挿入して、ペー
スト８内にペースト流入／［，２９，４４を没入し、ギ
ャードモータ２０を回転させておくと、ギヤ２２が回転
し、このギヤ２２と歯合するギヤ２３も回転するので、
ギヤ２３が固定されている回転軸１７゜４８も同方向に
回転する。

回転軸１７．４８が回転すると、各々固定されている回
転円筒体１８１回転円柱体４９が回転し、高粘度の非ニ
ユートン流体の性質を持つペースト８は、ペースト流入
：ｐ２９．４４から吸い上げられてペースト流入用空隙
２７．５０に入り込み、スパイラル溝３１（又は／及び
３２）、５１（又は／及び５２）の助けを借りて上記空
隙２７．５０をすり上がっていく。

このように、随時、ペースト８が空隙２７゜５０を上昇
していくと１回転円筒体１８．静止側円筒体４２の上方
に設けられたペースト排出１３０．４３からペーストが
排出され１回転円筒体１８、静止側円筒体４２の外周を
伝わって下方に至り１元の位置、すなわちペーストが、
この粘度測定時において位置する位置に戻る。

ペーストが、空１＋１．２７．５０をすり上がっていく
とき、その時のペーストの粘度に応じて静止側円柱体２
６．静止側円筒体４２に回転体の回転方向の回転トルク
が与えられるので、第３図の装置では、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
て同方向に回転する。この時、板バネ３８は一端が固定
されているため、他端が圧接され１回転トルクがバラン
スするまで撓んで湾曲するので９回転トルクル抵抗変化
信号変換センサ３９から回転トルクル抵抗変化信号が出
力される。この回転トルクル抵抗変化信号が、所謂ペー
スト８の粘度値信号となる。

また第４図の装置では、検出体４５がスリット５５内に
挿入された板バネ３８に抗して回転し。

その結果、板バネ３８が湾曲し、同様にしてセンサ３９
よりペーストの粘度値信号が得られる。

いま第３図の回転粘度計１０の場合を用いてペースト８
の粘度を測定する方法を説明する。

第５図に示すように、静止側円柱体２６の半径をＲ２１
回転円筒体１８の内周の半径をＲ１，静正側円柱体２６
の高さをり１回転円筒体１８の回転数をＮ　［ｒｐｍ］
　、ペーストがペースト流通用空隙２７を移動上昇して
いく速度の水平方向速度の変化分（ずり速度）をＤ　［
ｓｅｃ”］　、静止側円柱体２６のペーストによって受
ける回転トルクをＭ、ペーストの粘度をηとすると１次
式が成立する。

Ｄ＝（４πＮＲ１”）／　（Ｒｔ２　Ｒ２２）・６０・
・・　（１）７．５　Ｍ　（Ｒ１２Ｒ２”） η＝□（２）Ｒ１２・Ｒ２２・−π２ｈＮ上式から回転トルクＭを回転トルクル抵抗変化信号変換
センサ３９によって測定すれば、ペースト８の粘度ηが
判明する。

尚１回転粘度計１ＯＡについてもほぼ同様にして求める
ことができるので、ここでは省略する。

但し、上式（１）、（２）は、スパイラル溝３１のスパ
イラルの進み角が十分に小さく、空隙２７及びスパイラ
ル溝３１の深さも静止側円柱体る。従って、静止側円柱
体２６の半径Ｒ２はスパイラル溝３１の山部と谷部の表
面積比を考慮した等価値として示されている。

また別の解析方法としてスパイラル溝の合成ずり速度り
を求める方法を第６図を参照して説明する。

第６図を参照して１回転円筒体１８の内周の半径をｒｌ
＋静止側円柱体２６の半径（スパイラル溝３１の山部３
１ａまでの半径）をｒ２＋静止側円柱体２６に形成した
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。

Ｍｌ　：回転円筒体１８と静止側円柱体２６の谷部３１
ｂ間の回転トルクＭ２：回転円筒体１８と静止側円柱体２６の山一部３１
ａ間の回転トルクＤ！　＝回転円筒体１８と静止側円柱体２６の谷　　・
部３ｉｂ間のすり速度Ｄ２二回転円筒体１８と静止側円柱体２６の山部３１ａ
間のすり速度とすると９合成回転トルクＭ及び合成ずり速度りは１次
式で求められる。

合成回転トルクＭ　＝　Ｍ　１　＋　Ｍ２　　　　　（
３）合成すり速度Ｄ＝Ｄ、・（Ａ１／Ａ）＋Ｄａ　　（Ａ２　／Ａ）　　（４＞但し、Ａ１　：静止側円柱体２６の谷部３１ａの全表面
積Ａ２：静止側円柱体２６の山部３１ｂの全表面積Ａ：静止側円柱体２６の谷部３１ａと山部３１ｂの合成表面積Ａ＝Ａｔ　＋Ａｚ　　　　　　　　（５）上式（４）は
以下の方法で求まる。

静止側円柱体２６に働く粘性力Ｆは、（３）式より次式
で表される。

Ｆ８ηＩＤｌＡｌ＋η２Ｄ２Ａ２＝ηＤＡ　　　　　　　　　　　　（６）但し、η、η
１．η２　：流動体の粘度二こで、流動体が非ニユート
ン流体であっても、異なるすり速度り、、Ｄ２の差が十
分に小さいなら、粘度ηｘ絢７７２と見做し得ることに
なる。

このため、上式（６）から粘度ηを消去することで、（
４）式を得ることができる。

上式（３）〜（６）で示した方法は、−例としての簡単
な計算方法例で、他の適宜な計算方法例によっても良い
ことは言うまでもない。

例えば、スクリューポンプの流体力学的解析法、あるい
は平均ずり速度と流体曲線近似式によって計算できる。

更に、実際にペーストの粘度を精度良く測定する方法に
ついて、以下に説明する。

一般のペースト（インク）は、高粘度の非ニユートン流
体の性質を持つため、粘度値はその時の回転円筒体１８
の回転数（ずり速度）Ｄにおける見掛は上の粘度である
。

ここに、ペースト８には、主に擬塑性流体と塑性流体が
あるが、これらのペースト８は、Ｙ軸に回転トルク（ず
り応力）Ｍを、Ｘ軸に回転数（ずり速度）Ｄをとると、
それぞれ第７図、第８図に示す流動曲線６２．６３を描
く。

尚１点線で示す直線６４，６５．６６は、ニュートン流
体の場合の回転トル２ル回転数曲線である。

この直線６４，６５．６６は１回転数と回転トルクに比
例して上昇していく。直線６４，６５゜６６は、それぞ
れθ、θ１．θλ度をもって直線的に伸びていくのに対
し、ペースト８は、流動曲線６２．６３で示すように流
動した曲線となっている。この曲線６２．６３から判明
するように。

ペースト８の種類によって降伏値ｆ、が異なる。

すなわち、粘度ηは。

粘度η＝（ずり応力Ｍ）／（ずり速度Ｄ）＝Ｍ／Ｄ＝ｔ
ａｎθ　　　　　　（７）で表される。

（１）式に示したすり速度式は、より正確に説明すると
、内外筒表面のすり速度りは、第５図を参照して静止側
円柱体２６の半径をＲ２２回転円筒体１８の内周の半径
をＲ１＋静止側円柱体２６の円柱表面ずり速度をＤ２１
回転円筒体１８の内面ずり速度をＤｌとすると。

Ｄ＋　　＝　　（（２Ｒ２２）　／　　（Ｒ１２Ｒ２２
）　　）・　（２πＮ／６０）　　　　　　（８）Ｄ２
　　＝　　Ｉ　　（２Ｒｔ２）／　（Ｒ１２Ｒ２２））
・　（２πＮ／６０）　　　　　　（９）平均すり速度
りは。

Ｄ＝　＜Ｄｌ　＋Ｄ２　）　／　２＝　Ｉ　（Ｒ１２＋Ｒ２２）　／　＜　Ｒ１２Ｒ２２）
　１・　（２πＮ／６０）　　　　　　（１０）で求め
ることができる。

この平均ずり速度の考え方で、（４）式のＤｌ、Ｄ２を
求め１合成ずり速度を（４）式より求めれば、高い精度
の平均ずり速度りが得られる。

ニュートン流体のように、流動曲線が０から始まって直
線状に伸びるものであれば、ずり速度りに対する粘度η
は、常に一定である。

しかし、第７図、第８図に示すように非ニユートン流体
のペーストでは、粘度ηはすり速度りへの依存性があり
、角度θ、θｌ、θ２どの時とで求めただけでは、あま
り意味を持たないことになる。

従って、ペーストの粘度ηを求めるには、少なくとも２
点１例えばθ１と０２それぞれの粘度ηを測定し、しか
もその比を求めて、チクソトロピーの度合いを示すチク
ソ指数として、その流動曲線６３（曲線６２においても
同様）の状態を採用する。

そして、この計測内容の方法としては、下記方法の少な
くとも一つを採用すると有用である。

できれば、すべてを採用することが望ましい。

方法：（ａ＞一定の回転数（ずり速度）Ｄの時の粘度を測定す
る。・・・このことにより、所定の回転数のときのペー
ストの粘度値を予め判断できる。

（ｂ）低い回転数り、の時の粘度をηＬ、高い回転数Ｄ
υの粘度をηυとする時のチクソ指数を求める。

チクソ指数は１次式で表せる。

チクソ指数＝ηＬ／ηυ　　　　　　（１１）尚２通常
のスクリーン印刷機１では、上記（１）及び（２）の方
法を採用することで十分であるが、マイコンが普及して
いる今日では、スクリーン印刷機１にマイコンを内蔵し
、より高精度化するために９次の（Ｃ）の方法を採用す
ると有用である。

（ｃ）マイコンを用いて、′？Ｌ動曲線曲線６２．６３
のものを図形として計測表示する。

尚、上記実施例では２回転粘度計として径方向空隙型の
回転粘度計について説明したが、これに限るものでなく
、軸方向空隙型、その他の構造でも良く１本発明の趣旨
を逸脱しない範囲において、その構造は適宜設計変更し
ても差し支えないことは言うまでもない。

なお、上記実施例では、ペーストの温度測定を行う場合
を示していないのは、コスト低減化及びさほど現状にお
いては必要性が無いことを考慮したものであるが、ある
種の特定のペースト等の流動体を選択した場合には、温
度測定およびその温度補正を行いたい場合がある。

このような場合は１回転粘度計１０．ＩＯＡのペースト
８に挿入される近傍部１例えば、その先端部近傍に（こ
の場合、温度センサを内蔵してもよい）ペースト８の温
度を検出する温度セ゛ンサを設けておけばよい。

温度センサからのペースト８の温度値信号は。

増幅器によって回転粘度計１０．１ＯＡに設けたペース
トの温度表示部にその時の温度及びその時のペースト８
の粘度値を表示させるようにしておくと都合がよい。

また所定の温度時における粘度値に補正する場合には、
温度補正回路によって温度補正した粘度値を上記表示部
に表示するようにすると都合が良いものとなる。あるい
は、その時の粘度及び温度を表示する機能を設けたり、
その他、粘度の上下限プリセット出力機構を設けたり、
ずり時間可変速機能を具備して′、各種の測定等を行う
ことができるようにしておいてもよい。

［発明の効果］本発明の回転粘度計によると、下記効果を有する。

（１）例えば、スクリーン印刷機を例にすると。

従来スクリーン印刷機では、ペーストの粘度管理におい
ては、印刷技術者の経験や、実験室的な計測に顆ってお
り、しかもペーストが非ニユートン流体の性質を持つこ
とから正確な粘度値を知ることができず、正確な粘度管
理ができないため、精度の良いスクリーン印刷ができな
かった。

これは、ペーストが上記したように非ニユートン流体の
性質を持ち、しかもチクソトロピー性を有し、また印刷
機上のペーストの量が少ないために正確なペーストの粘
度を知ることができなかったことによる。

しかし９本発明の回転粘度計によれば、スクリーン印刷
機上のペーストの量が少ない場合でも、またペーストが
非ニユートン流体の性質並びにチクソトロピー′性を有
していても、ペーストの粘度を精度良く、シかも印刷直
前のペーストの粘度を測定できるた゛め、高精度なスク
リーン印刷が行える。

（２）上記（１）のようにスクリーン印刷機上で印刷直
前のペーストの粘度を測定できるので２本発明の回転粘
度計をスクリーン印刷機に用いれば、従来のように、ス
クリーン印刷機本体内のタンクに貯蔵されているペース
トの粘度のみを測定するものと異なり、印刷直前゛のペ
ーストの粘度も測定できるので、従来に比較−して、高
精度のスクリーン印刷も可能である。

この場合、従来のように、スクリーン印刷機本体内にタ
ンクに貯蔵されたペーストの粘度をも測定し、予めある
程度の粘度−に管理しておくことで、より高精度な印刷
を容易に行えるものとなる。

またコスト低減化に当たっては、従来のようにタンク内
のペーストの粘度を測定する機構を省き９本発明の回転
粘度計のみを用いることで、安価なスクリーン印刷機を
実現できる。

また従来、粘度管理機構を備えていないスクリーン印刷
機では、単に本発明の回転粘度計と所要のコントローラ
をアタッチメントとして付加するだけで高精度のスクリ
ーン印刷機を安価に実現できる。

（３）本発明の回転粘度計は、その一部１例えば、その
先端部を被測定流動体に挿入するだけで、その流動体の
粘度を測定できるため１例えば上記のようにスクリーン
印刷機上の少ない量のペーストの粘度を測定できる等、
従来の回転粘度計では困難な小量の流動体の粘度測定が
可能となる。

従って１本発明の回転粘度計をスクリーン印刷機に用い
れば、従来のスクリーン印刷機のようにスクリーン印刷
機本体内に高価且つ大型の回転粘度計を内蔵させる必要
がない。

このため、ペースト自体もスクリーン印刷機の内部に内
蔵する従来の方法に比較して、自由な配設方法を採用で
きるので、スクリーン印刷機自体が種々の形状１価格の
ものを容易に形成できる。

（４）少ない量のペースト等の流動体の粘度計測を可能
にしているので、従来の回転粘９度計に比較して種々の
形態に配置された多くのペースト等の被測定流動体の粘
度測定が可能である。

（５）少ない量のペースト等の流動体の粘度計測を可能
にしているので、移動且つ混練中のペースト等の被測定
流動体の流動によって、粘度計測が影響されることがな
い。

（６）回転体を１例えば、１　［ｒｐｍ］〜１００［ｒ
ｐｍ］と可変幅を大きく取れる構造となっているので、
ペースト等の被測定流動体のチクソトロピー性や２流動
曲線を容易に調べることができ、高精度な粘度管理が可
能である。

（７）本発明の回転粘度計によれば、連続して混練され
ている被測定用のペースト等の流動体が回転粘度計に挿
入されたときから、排出されるまでの時間を一定にでき
るので、すなわち、ずつ時間を一定にできるので、その
粘度値を正確に測定及び管理できるものとなる。

特にペースト等の非ニユートン流体は、一般にすり時間
によって粘度が変化し１回転粘度計のすりによっても粘
度が変化するため、測定時間の特定をして計測値を決定
する必要があるが１本発明の回転粘度計では、ペースト
等の流動体を混練するための１例えば、筒の回転により
、ペースト等の流動体を自吸し、ずり速度一定（回転が
一定）の下では、一定時間後に排出して、ペースト等の
流動体を循環し続けるため５回転粘度計本体内にあって
、ペースト等の流動体がすりを受ける時間を一定にでき
、すり時間一定という特性を与え。

ずり時間依存性があるペースト等の流動体であっても、
連続的に正確に粘度を測定できる。

（８）その他１本発明の回転粘度計によれば、小型、安
価、堅牢に構成できる特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はスクリーン印刷機の概略斜視図、第２図はスキ
ージ直前のペースト塗布部の部分拡大図、第３図は本発
明の第１実施、例としての回転粘度計の縦断面図、第４
図は本発明の第２実施例としての回転粘度計の縦断面図
、第５図及び第６図はそれぞれペースト等の流動体の粘
度を求める場合の説明図、第７図は擬塑性流動体の流動
曲線。第８図は塑性流動体の流動曲線である。［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・
・・供給パイプ兼固定部材。７、・・移動台、８・・・ペースト、９・・・スクリー
ン、１０．ＩＯＡ・・・回転粘度計。１１・・・粘度センサ本体、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・・
・ギャードモータ、２１・・・回転軸、２２．２３・・
・ギヤ、２４・・・シャフト、２５・・・ボールベアリ
ング、２６・・・円柱体、２７・・・ペースト流通用空
隙。２８・・・蓋、２つ・・・ペースト流入落。３０・・・ペースト排出Ｌ　３１，３２・・・スパイラ
ル溝、３３・・・軸受ハウジング。３４・・・スリット、３５・・・検出軸。３６・・・ボールベアリング、３７・・・上下止めリン
グ、３８・・・板バネ、３９・・・回転トルクル抵抗変
化信号変換センサ、４０・・・軸受ハウジング、４１・
・・ボールベアリング。出玖、４４・・・ペースト流入鼎、４５・・・軸受ハウ
ジング、４６．４７・・・ボールベアリング、４８・・
・回転軸、４９・・・回転円柱体。５０・・・ペースト流入用空隙。５１．５２・・・スパイラル溝、５３・・・固定板、５
４・・・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、６０・・・ボールベアリ
ング、６１・・・バネ軸上下方向振動防止体、６２．６
３・・・流動曲線。６４、・・・、６６・・・回転トル２ル回転数曲線。ｙＡ／ｌ￥１第２図第３図蔦７図門第６図阿（１″９１ハ【ン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回動自在に支持された静止側部材と、該静止側部
材に微少空隙部を介して設けられた回転体と、該微少空
隙部に連通するペースト等の流動体流入口と、上記回転
体が上記静止側部材に対向して回転することにより、上
記流動体流入口を介して微少空隙部に流入された流動体
を外部に排出する流動体排出口と、上記回転体が回転す
ることにより微少空隙部に流入された流動体の粘度によ
つて上記静止側部材に与えられる回転トルクをばねの歪
として検出する回転トルク〜電気信号検出手段とを設け
てなる、回転粘度計。
（２）上記回転トルク〜電気信号検出手段は、静止側部
材の回転トルクを受けて対応する電気抵抗変化信号を発
する変換センサよりなる、特許請求の囲第（１）項記載
の回転粘度計。
（３）上記変換センサは、上記静止側部材の回転トルク
を受けて変形するバネ部材に取着してなる、特許請求の
範囲第（２）項記載の回転粘度計。
（４）上記変換センサは、一端が機枠及び静止側部材の
一方に固定され、他端が機枠及び静止側部材の他方に対
し、当該静止側部材の回転方向に係合された板バネに取
着してなる、特許請求の範囲第（３）項記載の回転粘度
計。
（５）上記変換センサは、ひずみゲージである、特許請
求の範囲第（４）項記載の回転粘度計。
（６）上記微少空隙部を介して対向する静止側部材と回
転体の少なくとも一方の面には、流動体流入口を介して
微少空隙部に流入された流動体を流動体排出口に導くた
めのスパイラル状の流動体案内溝を形成した、特許請求
の範囲（１）項記載の回転粘度計。
（７）回動自在に支持された静止側柱状体と、該柱状体
に筒状の微少空隙部を介して対向してこの外側に回動自
在に支持された回転円筒状体と、上記微少空隙部に流動
体を流入するための流動体流入口と、上記回転円筒状体
が回転することにより流動体流入口を介して微少空隙部
に流入された流動体の粘度によって上記静止側柱状体に
与えられる回転トルクを抵抗変化として検出する回転ト
ルク〜抵抗変化検出手段とを設けてなる、特許請求の範
囲第（１）項記載の回転粘度計。
（８）上記流動体流入口は、回転円筒状体は下端部に形
成されてなる、特許請求の範囲第（１）項記載の回転粘
度計。
（９）上記流動体排出口は、回転円筒状体の上記流動体
流入口よりも上方位置である、特許請求の範囲第（８）
記載の回転粘度計。
（１０）上記回転円筒状体及び静止側柱状体の少なくと
も一方は、微少空隙部と対向する面に軸方向に沿って流
動体導入用のスパイラル溝を形成してなる、特許請求の
範囲第（７）項記載の回転粘度計。
（１１）回動自在に支持された静止側円筒状体と、該円
筒状体の内側に筒状の微少空隙部を介して回動自在に支
持された回転柱状体と、上記微少空隙部に流動体を流入
するための流動体流入口と、上記回転柱状体が回転する
ことにより流動体流入口を介して微少空隙部に流入され
た流動体の粘度によって上記静止側円筒状体に与えられ
る回転トルクを抵抗変化として検出する回転トルク〜抵
抗変化検出手段とを設けてなる、特許請求の範囲第（１
）項記載の回転粘度計。
（１２）上記流動体排出口は、静止側円筒状体の下端部
に形成されている、特許請求の範囲第（１１）項記載の
回転粘度計。
（１３）上記流動体排出口は、静止側円筒状体の上記流
動体流入口よりも上方位置である、特許請求の範囲第（
１２）項記載の回転粘度計。
（１４）上記回転柱状体及び静止側円筒状体の少なくと
も一方は、微少空隙部と対向する面に軸方向に沿って流
動体導入用のスパイラル溝を形成してなる、特許請求の
範囲第（１１）項記載の回転粘度計。
（１５）上記回転粘度計は、回転トルク〜抵抗変化検出
手段が上下方向に振動しないようにするための規制手段
を備えている、特許請求の範囲第（１）項記載の回転粘
度計。