JP2017040662A - 測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物表面のぬれ性を高速かつ非破壊で評価することのできる測定方法を提供することである。
【解決手段】本発明のある局面に係る測定方法は、対象物ＯＢＪに紫外線を照射するステップと、対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出するステップと、検出された蛍光の強度から対象物の表面におけるぬれ性を示す値を出力するステップとを含む。この発明の別の局面に係る測定方法は、対象物に紫外線を照射するステップと、対象物で生じる蛍光を検出するステップと、対象物の表面におけるぬれ性を示す値として検出された蛍光の強度を出力するステップとを含む。
【選択図】図１８

Description

本発明は、対象物のぬれ性を評価するための測定方法に関するものである。

たとえば、高分子フィルムや樹脂に対して、接着剤、塗装剤、コーティング剤などを塗布するようなプロセスにおいて、その表面（界面）における「ぬれ性」を高めるような前処理が行われている。一般的に、このような処理は「表面改質処理」などと称される。この表面改質処理は、たとえば、特定の雰囲気でのプラズマ処理やコロナ処理などによって実現される。

ところで、品質管理の面からは、このような表面改質処理によってぬれ性がどの程度改善しているのかを評価し、この評価結果に基づいて、関連するプロセスのパラメータ（設定値）を適宜見直すようなことが重要である。

従来、このようなぬれ性を評価する手法としては、液滴法と称される計測方法が採用されてきた。この液滴法は、対象物の表面に所定量の液体（典型的には、純水）を滴下し、この液滴の接線と対象物表面との間に生じる角度（「接触角」または「ぬれ角」とも称される）を測定する方法である。この測定された接触角は、滴下された液体に生じる表面張力の大きさと相関関係にあり、この接触角の大きさが対象物のぬれ性を示すことになる。

たとえば、特許文献１（実用新案登録第３１５０５２９号公報）には、このような液滴法の原理を用いて接触角を測定するための接触角測定装置が開示されている。

実用新案登録第３１５０５２９号公報

上述の特許文献１に開示されるような液滴法を用いた接触角測定装置では、インラインでぬれ性を評価することができない。すなわち、液滴法では、対象物に対して液体を滴下する必要があるので、原理的に破壊検査となる。そのため、ライン上を流れる対象物の抜き取り検査とならざるを得ず、対象物の全数検査は不可能であった。

また、液滴法では、測定環境（特に、振動）により測定結果が大きな影響を受けるため、測定装置を設置するために所定の条件を満した環境を用意する必要があった。さらに、液滴法では、原理的に小型化が難しいといった問題や、接触角が相対的に小さい範囲（すなわち、ぬれ性が高い状態）での測定精度を高めることができないといった問題があった。

そこで、本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、その目的は、対象物表面のぬれ性を高速かつ非破壊で評価することのできる測定方法を提供することである。

本発明のある局面に係る測定方法は、対象物に紫外線を照射するステップと、対象物で生じる蛍光を検出するステップと、検出された蛍光の強度から対象物の表面におけるぬれ
性を示す値を出力するステップとを含む。

好ましくは、出力するステップは、予め取得された対応関係に従って、検出された蛍光の強度に対応する接触角を算出するステップと、算出された接触角を出力するステップとを含む。

さらに好ましくは、予め取得された対応関係は、対象物の種類の別に取得される。
好ましくは、本測定方法は、対象物に対して表面改質処理を行うステップをさらに含み、出力するステップは、表面改質処理を行う前において対象物で生じる蛍光を検出した結果と、表面改質処理を行った後において対象物で生じる蛍光を検出した結果との差に基づいて、対象物の表面におけるぬれ性を示す値を算出するステップを含む。

さらに好ましくは、表面改質処理は、対象物の表面に、カルボキシル基およびカルボニル基の少なくとも一方を生じる処理を含む。

本発明の別の局面に係る測定方法は、対象物に紫外線を照射するステップと、対象物で生じる蛍光を検出するステップと、対象物の表面におけるぬれ性を示す値として検出された蛍光の強度を出力するステップとを含む。

本発明のある局面によれば、対象物表面のぬれ性を高速かつ非破壊で評価することができる。

本発明の実施の形態に係る測定原理を説明するための模式図である。 プラズマ処理に用いられる装置の模式図である。 プラズマ処理についての実験結果をプロットしたグラフを示す図である。 液滴法における接触角を説明するための図である。 コロナ処理装置を含むコーティングプロセスの模式図である。 本発明の実施の形態に係る測定装置の模式的な外観図である。 本発明の実施の形態に係る測定装置の光学的な構造を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る測定装置の電気的な構造を示す模式図である。 本発明の実施の形態の第１変形例に係る測定装置の電気的な構造を示す模式図である。 本発明の実施の形態の第２変形例に係る測定装置の電気的な構造を示す模式図である。 本発明の実施の形態の第３変形例に係る測定装置の光学的な構造を示す模式図である。 本発明の実施の形態の第４変形例に係る測定装置の光学的な構造を示す模式図である。 図１２に示す紫外線ランプ（メタルハライドランプ）の発光スペクトルの一例を示す図である。 図１２に示す波長フィルタの特性の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る測定装置の制御構造を示す模式図である。 図３に示す実験結果を接触角と蛍光強度との関係についてプロットしたグラフを示す図である。 本発明の実施の形態に係る測定装置の制御構造の変形例を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るぬれ性評価処理（その１）の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るぬれ性評価処理（その２）の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る表面改質プロセスの一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る表面改質プロセスの調整処理の手順を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

［Ａ．測定原理］
まず、本願の実施の形態に係る測定原理について説明する。

本願発明者らは、対象物を表面改質処理する場合に、その改質の程度（ぬれ性の度合い）との間に高い相関をもって、蛍光発生物質が生じることを発見した。すなわち、本願発明者らは、対象物に対して表面改質処理を行うことで、その表面改質の度合いに応じた強度をもつ蛍光が発生し得ることを見出した。本発明の実施の形態に係る測定方法は、このような新規に見出された物理／化学現象を利用したものである。

図１は、本発明の実施の形態に係る測定原理を説明するための模式図である。図１を参照して、本願の実施の形態に係る測定方法についてより詳細に説明する。

図１には、対象物ＯＢＪに対して、表面改質処理を行う場合を例示している。このような表面改質処理としては、典型的には、プラズマ処理やコロナ処理が知られており、図１には、プラズマを照射する場合を例示する。また、対象物ＯＢＪとしては、典型的には、樹脂基板やフィルムなどが想定される。図１には、一例として、ポリイミドを主原料とする対象物ＯＢＪを示す。

このようなフィルムには、Ｃ（炭素）原子やＨ（水素）原子を含んでおり、表面改質処理が行われることで、雰囲気中のＯ（酸素）とこれらの原子とが結合することで、主として、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、カルボニル基（＞Ｃ＝Ｏ）、ヒドロキシ基といった官能基が生じる。この他にも、パーオキサイドやエポキシ基なども生じ得る。このような官能基がより多く存在することで、対象物ＯＢＪのぬれ性が向上する。すなわち、表面改質処理は、カルボキシル基およびカルボニル基の少なくとも一方を生じる処理を含む。

本願発明者らは、このような極性を有する官能基が増加することで、励起用の紫外線を照射することで対象物ＯＢＪから蛍光が発生すると考えた。

たとえば、カルボニル基が増加することで、ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital：最高被占軌道）−ＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital：最低空軌
道）間ギャップが小さくなり、その結果、新たな低エネルギー遷移が生じる。

また、ｐ軌道電子を有するのはＣ（炭素）原子だけではなく、Ｏ（酸素）原子およびＮ（窒素）原子などもｐ軌道電子を有し得る。そのため、これらのＰ軌道原子の間でπ結合を生じ得る。中でも、Ｃ＝Ｏ二重結合は、原子間分極が比較的大きいため、主として、ＬＵＭＯを大きく低下させる。その結果、炭化水素（ＣＨ）のみで構成される物質に比較して、より長波長の光を吸収しやすくなる。すなわち、紫外線照射に対する蛍光の発生量が増加する。

したがって、測定装置１００を用いて、対象物ＯＢＪに対して励起用の紫外線を照射（
ＵＶ照射）するとともに、その紫外線を受けて対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出することで、当該対象物ＯＢＪにおける表面改質処理後の状態（ぬれ性）を評価することができる。

［Ｂ．実験例］
以下、本願発明者らが、プラズマ処理およびコロナ処理を用いてそれぞれ表面改質処理した場合に測定された蛍光量の変化について示す。
（１．プラズマ処理）
以下には、対象物ＯＢＪとしてＰＥＴフィルム（膜厚：２５μｍ）に対して、プラズマ処理を用いた表面改質処理を適用した場合の測定例を示す。

図２は、プラズマ処理に用いられる装置の模式図である。図２を参照して、プラズマ処理装置２００は、所定の間隔をもって対向配置された平面電極２０４および２０８を含む。平面電極２０４は、交流電圧源２０２と電気的に接続される。一方、平面電極２０８は、グランド２１２と電気的に接続される。したがって、平面電極２０４と平面電極２０８との間の空間２１４には、所定の交流電界が生じる。この交流電界が空間２１４における絶縁耐力より大きくなることで、プラズマが発生する。なお、交流電圧源２０２が発生する電圧値は、所定範囲で任意に変更可能とすることが好ましい。

この空間２１４に対象物ＯＢＪが配置され、その表面にプラズマが照射される。なお、平面電極２０４および２０８の表面には、それぞれ誘電体２０６および２１０が配置される。

また、空間２１４を密閉して実質的に真空状態（低圧状態）としたものを「真空プラズマ処理」とも称し、空間２１４を所定のガス雰囲気で満した状態としたものを「大気圧プラズマ処理」とも称する。

今回の実験例においては、株式会社魁半導体製の真空プラズマ処理装置（形式：ＹＨＳ−３６０）を用いるとともに、対象物ＯＢＪから発生する蛍光量の測定には、株式会社センテック製の蛍光センサー（型式：ＯＬ２２１）を用いた。

なお、表面改質処理および蛍光量測定は、バッチ処理試験とした。
以下の表には、真空プラズマ処理の処理時間と各処理後の対象物ＯＢＪから測定された蛍光量の値とを対応付けて示す。なお、測定対象の蛍光波長は、２８０ｎｍとした。また、同じ対象物を従来の液滴式の測定装置を用いて接触角を測定した結果を合わせて示す。

図３は、プラズマ処理についての実験結果をプロットしたグラフを示す図である。図３に示すように、プラズマ処理時間の長さ（表面改質の度合い）と測定された蛍光強度との間には、強い相関関係があることがわかる。なお、プラズマ処理時間と接触角との関係から、処理時間が長いほど、対象物ＯＢＪの表面改質が進行していることがわかる。

ここで、図４を参照して接触角について説明する。
図４（ａ）に示すように、何らかの物体（固体）上に滴下された液体を考えると、その液体においては、分子間力により分子同士が引き合って凝縮する方向に力が発生する。その結果、当該液体においては、表面積が最も小さい球状になろうとする力（表面張力）が生じる。液体と固体との間の界面においては、固体の表面張力γ_Ｓ、液体の表面張力γ_Ｌ、および、固体と液体の界面張力γ_ＳＬとの間に、以下のような関係式が成立する。

γ_Ｓ＝γ_Ｌ・ｃｏｓθ＋γ_ＳＬ・・・（１）
（１）式において、θが接触角であり、γ_Ｓおよびγ_Ｌが不変であるとすると、固体と液体の界面張力γ_ＳＬが小さければ（すなわち、ぬれ性の度合いが高ければ）、図４（ｂ）に示すように、接触角θは小さく（すなわち、ｃｏｓθの値が大きく）なる。

これに対して、図４（ｃ）に示すように、固体と液体の界面張力γ_ＳＬが大きければ（すなわち、ぬれ性の度合いが低ければ）、接触角θは大きく（すなわち、ｃｏｓθの値が小さく）なる。

このように、従来の液滴式の測定装置では、この接触角を測定することで、ぬれ性を評価する。
（２．コロナ処理）
次に、対象物ＯＢＪとしてＰＥＴフィルム（膜厚：２５μｍ）に対して、コロナ処理を用いた表面改質処理を適用した場合の測定例を示す。なお、対象物ＯＢＪとしては、前処理としてシリコン処理がなされたものとそうでないものとの２種類を用意した。

図５は、コロナ処理装置を含むコーティングプロセスの模式図である。図５を参照して、プロセス３００は、処理対象の対象物ＯＢＪを順次供給するための供給ローラ３０２と、処理後の対象物ＯＢＪを巻き取るための巻取ローラ３０８とを含み、これらのローラ間に、コーターマシン３１０およびコロナ処理装置３２０が配置される。

コーターマシン３１０は、主ローラ３１２と副ローラ３１４とを含み、両ローラの間に対象物ＯＢＪを通過させるとともに、対象物ＯＢＪの一方面または両面にコーティング剤３１６を連続的に塗布する。

コロナ処理装置３２０は、主ローラ３２２の表面に対向してコロナ放電を発生させるための電極群３２４が配置されており、この電極群３２４は高電圧を供給するための直流電源部３２６と電気的に接続されている。また、主ローラ３２２および電極群３２４を覆うように外筐体３２８が設けられている。なお、対象物ＯＢＪは、コロナ処理装置３２０の前段に配置された搬送ローラ３０４と、コロナ処理装置３２０の後段に配置された搬送ローラ３０６とによって、連続的に搬送される。

今回の実験例においては、株式会社ヒラノエンテック製のコンマコーター（登録商標）を用いるとともに、ソフタル社製のコロナ処理装置を用いた。そして、対象物ＯＢＪから発生する蛍光量の測定には、株式会社センテックの蛍光センサー（型式：ＯＬ２２１）を用いた。

なお、表面改質処理および蛍光量測定は、ロール・トゥ・ロール方式での試験とした。また、対象物ＯＢＪの幅は３００ｍｍとし、コーターマシン３１０でのコーティング幅は２８０ｍｍとした。また、対象物ＯＢＪの搬送速度は、６ｍ／ｍｉｎとした。

以下の表には、コロナ処理（コロナ放電）に用いた電圧値と各処理後の対象物ＯＢＪを測定した際の蛍光センサーの表示値を対応付けて示す。

（ａ）ＰＥＴフィルム（膜厚：２５μｍ／シリコン処理なし）

（ｂ）ＰＥＴフィルム（膜厚：２５μｍ／シリコン処理あり）

上述の測定結果によれば、コロナ処理装置３２０によるコロナ放電の放電電圧が大きくなるほど、より多くの蛍光が測定されていることがわかる。すなわち、コロナ放電の放電電圧が大きくなるほど、対象物ＯＢＪの表面改質の度合いは大きくなると考えられるので、対象物ＯＢＪの表面改質の度合い（ぬれ性）と測定された蛍光強度との間には、強い相関関係があるといえる。
（その他）
上述の例では、対象物ＯＢＪの典型例として、ＰＥＴフィルムを用いた場合の実験例を示したが、他の材質、たとえば、プラスチックなどの樹脂材料、ガラスやシリコンなどの無機材料、金属材料などにも、本実施の形態に係る測定装置は適用可能である。

［Ｃ１．測定装置の構成（その１）］
図６は、本発明の実施の形態に係る測定装置１００の模式的な外観図である。図７は、本発明の実施の形態に係る測定装置１００の光学的な構造を示す模式図である。図８は、本発明の実施の形態に係る測定装置１００の電気的な構造を示す模式図である。

図６を参照して、測定装置１００は、測定処理部１０２と、照射測定ヘッド部１０４とを含む。後述するように、照射測定ヘッド部１０４は、対象物ＯＢＪに対して紫外線を照射するための光学系と、対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出するための光学系とを有する。

測定処理部１０２は、照射測定ヘッド部１０４と接続されており、照射測定ヘッド部１０４に対して紫外線の照射指令を与えるとともに、照射測定ヘッド部１０４において検出
された蛍光強度を示す信号を処理して、各種の情報などを出力する。

なお、後述するように、対象物ＯＢＪに対して表面改質処理が実行される前後で蛍光を検出するような使用形態においては、１つの測定処理部１０２に対して、複数の照射測定ヘッド部１０４が接続されるようにしてもよい。たとえば、図５に示すコーティングプロセスにおいては、コロナ処理の前後を測定点としてもよい。

図７を参照して、照射測定ヘッド部１０４は、紫外線を発生するためのＵＶ発光素子２２と、ダイクロイックミラー２４と、集光レンズ３８と、対象物ＯＢＪからの蛍光を検出するためのフォトダイオード２８とを含む。照射測定ヘッド部１０４においては、ＵＶ発光素子２２、ダイクロイックミラー２４、および集光レンズ３８が光軸Ａｘ１上に整列配置される。ＵＶ発光素子２２で発生する蛍光励起用の紫外線は、集光レンズ３８を通じて光軸Ａｘ１に沿って伝搬した後、光軸Ａｘ１上に配置される対象物ＯＢＪへ集光する。なお、蛍光励起用の紫外線の照射径（スポット径）は、対象物ＯＢＪのうち、ぬれ性を評価したい範囲に応じて適宜設定することが好ましい。

本実施の形態に係るＵＶ発光素子２２は、一例として、主発光ピークを３６５ｎｍとする紫外線を発生する。なお、紫外線ＬＥＤであるＵＶ発光素子２２に代えて、紫外線ランプなどを用いてもよい。

対象物ＯＢＪに紫外線が照射されることで、上述したように、その表面にある官能基から蛍光が発生する。この対象物ＯＢＪで生じた蛍光の大部分は、励起用の紫外線と同一の経路（光軸Ａｘ１）上を、励起用の紫外線の伝搬方向とは逆方向に伝搬してダイクロイックミラー２４に入射する。

ダイクロイックミラー２４は、入射する光の波長成分に応じて、その伝搬方向を変化させる一種の光フィルタである。具体的には、ダイクロイックミラー２４は、紫外線が光軸Ａｘ１に沿って入射すると、その伝搬方向を維持したまま、入射した紫外線を透過させる。一方、ダイクロイックミラー２４は、蛍光（可視光）が光軸Ａｘ１に沿って入射すると、その伝搬方向を９０°変化させた上で異なるポートから射出する。典型的には、ダイクロイックミラー２４の反射面は、金属蒸着により形成される。本実施の形態に係るダイクロイックミラー２４としては、たとえば、４１０ｎｍより短い波長を透過域とし、かつ、４１０ｎｍより長い波長を反射域とすることで、紫外線と蛍光（可視光）とを分離することができる。

そのため、対象物ＯＢＪで生じた蛍光の多くは、光軸Ａｘ１に沿って紙面左側から紙面右側に伝搬した後、ダイクロイックミラー２４においてその伝搬方向を紙面下側に曲げられる。そして、対象物ＯＢＪで生じた蛍光は、光軸Ａｘ２に沿って紙面上側から紙面下側に伝搬して、フォトダイオード２８に入射する。

なお、ＵＶ発光素子２２の射出面から集光レンズ３８までの距離Ｌと、集光レンズ３８から対象物ＯＢＪまでの距離とは、略同一となるように構成することが好ましい。

このように、図７に示す照射測定ヘッド部１０４においては、ダイクロイックミラー２４が対象物ＯＢＪから受けた蛍光の伝搬方向を変更することで、同一の光軸Ａｘ１上を伝搬する励起用の紫外線と検出対象の蛍光とを分離することができる。そのため、対象物ＯＢＪから発生する微弱な蛍光であっても、確実に検出できる。

次に、図８を参照して、測定処理部１０２は、処理の実行主体となるＣＰＵ（Central Processing Unit）４０と、表示部４２と、設定ボタン４４と、発振子５２と、記憶部５
４と、電源装置５６と、インターフェイス部５８とを含む。

ＣＰＵ４０は、予め格納されたプログラムなどに従ってコマンドを順次実行することで、測定装置１００全体の処理を司る。具体的には、ＣＰＵ４０は、ユーザにより指定されたタイミング、および／または、対象物ＯＢＪの搬送位置などに応答して、照射測定ヘッド部１０４に対して励起用の紫外線の照射開始を指示するとともに、照射測定ヘッド部１０４により検出された対象物ＯＢＪからの蛍光の大きさを示す信号に基づいて、対象物ＯＢＪの表面におけるぬれ性を示す値（あるいは、検出された蛍光強度の生値）を算出および／または出力する。

表示部４２は、一例として、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode-Ray tube）などのディスプレイ、セグメント表示器、あるいは、表示ランプといった通知手段を含む。測定処理部１０２の表示部４２の一例として、図６に示す模式図においては、検出された蛍光強度や算出されたぬれ性を示す値を表示するためのセグメント表示器と、測定装置１００の状態などを示すためのＬＥＤ表示器とが例示されている。

設定ボタン４４は、各種のスイッチやボタンといった指示受付手段を含む。設定ボタン４４は、ユーザによる操作を受付けて、その操作に応じたコマンドをＣＰＵ４０へ出力する。図６に示す模式図においては、設定の変更／反映などを指示するためのボタンが例示されている。

発振子５２は、ＣＰＵ４０などが処理を実行する際の動作クロックを発生する。
記憶部５４は、一例としてＥ^２ＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read only Memory）などからなり、ＣＰＵ４０で実行されるプログラムを格納したり、Ｃ
ＰＵ４０で算出されたぬれ性を示す値および／または照射測定ヘッド部１０４により検出された値などを格納したりする。

電源装置５６は、駆動電源Ｖｃｃなどを受けて、測定装置１００の内部において必要な各種電圧値をもつ電源を生成して供給する。

インターフェイス部５８は、測定装置１００の外部にある各種装置との間でデータの遣り取りを仲介する。一例として、インターフェイス部５８は、対象物ＯＢＪにおける表面改質処理の良否を示す判定出力４６と、対象物ＯＢＪからの蛍光量に基づいて算出される、従来の液滴法と互換性を保つための接触角を示す接触角アナログ出力４８と、ユーザなどからの測定開始を指示するための測定開始入力５０とを入出力する。なお、判定出力４６および接触角アナログ出力４８については、後述する。

なお、本明細書において「出力」とは、各種表示装置に目的とする情報（データ）を表示してユーザに通知すること、および、外部装置に目的とする情報（データ）を伝送することを含む。さらに、本明細書における「出力」には、測定装置１００とプリンタなどを接続し、プリンタから情報が印刷された紙媒体を出力することも含む。

照射測定ヘッド部１０４は、励起用の紫外線を照射するためのＵＶ投光部１０４２と、対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出するための蛍光受光部１０４１とを含む。

ＵＶ投光部１０４２は、上述したＵＶ発光素子２２に加えて、ＵＶ発光素子２２を駆動するための投光駆動回路２０を含む。投光駆動回路２０には、駆動電力に加えて、ＣＰＵ４０からの制御信号が与えられる。この制御信号が活性化（ＯＮ）になると、投光駆動回路２０からＵＶ発光素子２２に対して電力が供給され、ＵＶ発光素子２２が励起用の紫外線の照射を開始する。

また、蛍光受光部１０４１は、上述したフォトダイオード（ＰＤ）２８に加えて、増幅回路３２と、Ａ／Ｄコンバータ３６とを含む。増幅回路３２は、フォトダイオード２８から出力される電圧信号（検出された蛍光強度の大きさに比例）を所定の増幅率で増幅し、その増幅後の信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータ３６へ出力する。Ａ／Ｄコ
ンバータ３６は、増幅回路３２から入力されるアナログ信号を量子化することでデジタル信号を生成し、この生成されたデジタル信号をＣＰＵ４０へ出力する。なお、Ａ／Ｄコンバータ３６は、電源装置５６により供給される参照電圧ＶＲＥＦを電圧基準として、量子化を行う。

［Ｃ２．測定装置の構成（その２）］
測定装置１００の設置環境において、対象物ＯＢＪで生じる蛍光と同じ波長域を含む光源（照明装置）などが存在する場合には、この光源（照明装置）からの光が外乱となり得る。そのため、このような外乱を抑制するために、励起用の紫外線の強度を周期的に変化させる（一種の変調をする）ことが好ましい。

図９は、本発明の実施の形態の第１変形例に係る測定装置１００Ａの電気的な構造を示す模式図である。図９に示す測定装置１００Ａは、図８に示す測定装置１００に比較して、投光駆動回路２０に対して所定周期のパルス信号を駆動信号として入力するように変更したＵＶ投光部１０４４を採用するとともに、ＨＰＦ（High Pass Filter）３０および外乱光除去フィルタ３４をさらに追加した蛍光受光部１０４３を採用したものである。

すなわち、ＵＶ投光部１０４４からは、投光駆動回路２０に対して与えられるパルス信号（駆動信号）に対応して発生する、その強度が周期的に変化する紫外線が対象物ＯＢＪに対して照射される。その結果、紫外線強度の変化周期に同期して、対象物ＯＢＪで生じる蛍光強度も時間的に変化する。

一方、蛍光受光部１０４３においては、このように時間的に強度が変化する蛍光をフォトダイオード２８により受光すると、その検出結果をＨＰＦ３０に入力して、検出結果に含まれる交流成分を抽出する。この抽出された交流成分は、外乱光除去フィルタ３４によって、投光駆動回路２０に対して与えられるパルス信号の周期（周波数）と実質的に同じ周期成分が抽出される。より具体的には、外乱光除去フィルタ３４では、増幅回路３２により増幅された交流成分と紫外線に含まれる周期成分との間の相関値が順次算出される。この相関値が対象物ＯＢＪから発生した蛍光の強度を示す値となる。

そして、外乱光除去フィルタ３４からの出力信号（アナログ信号）がＡ／Ｄコンバータ３６によって量子化されることで、デジタル信号が出力される。

なお、外乱となる照明装置の光源（典型的には、蛍光灯）が特定の周期（たとえば、商用電源の周波数）で変動することが予め分かっているのであれば、励起用の紫外線の強度を変化させる周期としては、このような変動周期よりも短くすることが好ましい。

その他の構成については、図７および図８を用いて説明した測定装置１００と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

このように、本実施の形態の第１変形例に係る測定装置１００Ａによれば、その設置環境にある光源からの外乱に影響されず、対象物ＯＢＪから発生する蛍光強度（表面のぬれ性を示す値）を安定して測定することができる。

［Ｃ３．測定装置の構成（その３）］
測定装置１００の周囲環境（温度など）に依存して、照射測定ヘッド部から照射される励起用の紫外線の強度が変動する場合が考えられる。この場合には、検出される蛍光強度の外乱となり得るので、対象物ＯＢＪに対して照射する紫外線の強度は一定とすることが望ましい。以下では、このような外乱を抑制するために、照射測定ヘッド部から照射される紫外線強度をモニタすることで、対象物ＯＢＪに照射される紫外線を一定に維持する構成について例示する。

図１０は、本発明の実施の形態の第２変形例に係る測定装置１００Ｂの電気的な構造を示す模式図である。図１０に示す測定装置１００Ｂは、図９に示す測定装置１００Ａに比較して、投光量制御回路２１と、モニタフォトダイオード（ＰＤ）２５と、増幅回路２６と、Ａ／Ｄコンバータ２７とをさらに含むように変更したＵＶ投光部１０４６を採用したものである。

このＵＶ投光部１０４６においては、ＵＶ発光素子２２の照射面に隣接してモニタフォトダイオード２５が配置され、ＵＶ発光素子２２から対象物ＯＢＪへ照射される紫外線の強度を連続的に検知する。このモニタフォトダイオード２５から出力される電圧信号（検出された紫外線強度の大きさに比例）は、増幅回路２６へ入力されて、所定の増幅率で増幅される。この増幅後の電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ２７により量子化されてデジタル信号としてＣＰＵ４０へ与えられる。

ＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄコンバータ２７からのデジタル信号を予め設定した基準値と比較することで、投光量制御回路２１に対する制御指令を生成する。投光量制御回路２１は、ＣＰＵ４０からの制御指令に従って、投光駆動回路２０へ供給する電力を調整する。これにより、投光駆動回路２０からＵＶ発光素子２２へ供給される電力がフィードバック制御される。その結果、ＵＶ発光素子２２から対象物ＯＢＪに対して照射される励起用の紫外線の強度が一定に維持される。

その他の構成については、図７および図８を用いて説明した測定装置１００と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

このように、本実施の形態の第２変形例に係る測定装置１００Ｂによれば、対象物ＯＢＪから発生する蛍光強度（表面のぬれ性を示す値）を安定して測定することができる。

［Ｃ４．測定装置の構成（その４）］
上述の測定装置の例では、励起用の紫外線と対象物ＯＢＪから発生する蛍光とが同一の光軸上を伝搬するような光学系について例示した。これに対して、励起用の紫外線の伝搬経路と対象物ＯＢＪから発生する蛍光の伝搬経路とを異ならせるようにしてもよい。

図１１は、本発明の実施の形態の第３変形例に係る測定装置１００Ｃの光学的な構造を示す模式図である。図１１に示す測定装置１００Ｃにおいては、照射測定ヘッド部１０４Ａは、励起用の紫外線を照射するためのＵＶ投光部１０４７と、対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出するための蛍光受光部１０４８とを含む。

ＵＶ投光部１０４７は、ＵＶ発光素子２２と、集光レンズ３８Ａとを含む。ＵＶ発光素子２２および集光レンズ３８Ａは、対象物ＯＢＪに対して所定の入射角をなす光軸Ａｘ３上に整列配置される。したがって、ＵＶ発光素子２２で発生する励起用の紫外線は、集光レンズ３８Ａを透過した後、光軸Ａｘ３に沿って伝搬して対象物ＯＢＪに対して所定の入射角で入射する。

対象物ＯＢＪにおいては、紫外線の入射角に対応する反射角で発生した蛍光が伝搬する
。すなわち、対象物ＯＢＪの垂直軸に関して、光軸Ａｘ３と対称となる光軸Ａｘ４に沿って、対象物ＯＢＪで発生した蛍光は伝搬する。

蛍光受光部１０４８においては、この光軸Ａｘ４上に、波長フィルタ３９、集光レンズ３８Ｂおよびフォトダイオード２８が整列配置される。波長フィルタ３９は、ＵＶ投光部１０４７から照射される励起用の紫外線がフォトダイオード２８へ直接的に入射することを抑制するための光フィルタである。すなわち、波長フィルタ３９は、測定対象の蛍光が入射した場合には透過させる一方で、測定対象ではない紫外線が入射した場合にはカットするような特性を有する。

したがって、励起用の紫外線の照射によって対象物ＯＢＪで発生した蛍光は、波長フィルタ３９を透過した後、集光レンズ３８Ｂによって集光されて、フォトダイオード２８で結像するようになっている。そして、フォトダイオード２８が対象物ＯＢＪから発生した蛍光の強度を検出する。

なお、対象物ＯＢＪの種類に依存して、発生する蛍光の波長が異なる場合などには、測定対象の波長毎に、ＵＶ投光部１０４７および／または蛍光受光部１０４８を複数しておき、必要に応じて、適切なものを選択するようにしてもよい。

その他の構成については、図７〜図１０を用いて説明した測定装置と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

［Ｃ５．測定装置の構成（その５）］
上述の測定装置の例では、紫外線ＬＥＤであるＵＶ発光素子を用いて励起用の紫外線を発生する構成について例示したが、紫外線ランプなどを用いてもよい。以下、図１１に示す測定装置の構成において、紫外線の発生源として、紫外線ランプを採用した構成について例示する。

図１２は、本発明の実施の形態の第４変形例に係る測定装置１００Ｄの光学的な構造を示す模式図である。図１３は、図１２に示す紫外線ランプ（メタルハライドランプ）の発光スペクトルの一例を示す図である。図１４は、図１２に示す波長フィルタの特性の一例を示す図である。

図１２に示す測定装置１００Ｄにおいては、照射測定ヘッド部１０４Ｂは、励起用の紫外線を照射するためのＵＶ投光部１０４５と、対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出するための蛍光受光部１０４９とを含む。なお、蛍光受光部１０４９の構成については、上述の図１１に示す蛍光受光部１０４９と同様である。

ＵＶ投光部１０４５は、紫外線ランプ２３と、集光レンズ３８Ａと、波長フィルタ３９Ａとを含む。紫外線ランプ２３としては、典型的には、メタルハライドランプが用いられる。紫外線ランプ２３、集光レンズ３８Ａ、および波長フィルタ３９Ａは、対象物ＯＢＪに対して所定の入射角をなす光軸Ａｘ３上に整列配置される。

図１３に示すように、紫外線ランプ２３は、上述のＵＶ発光素子とは異なり、比較的広い帯域にわたって紫外線を照射する。なお、紫外線ランプ２３から照射される光には、可視光領域の波長成分も含み得る。そのため、紫外線ランプ２３から照射される可視光を含む光のうち、紫外線成分のみを抽出して対象物ＯＢＪに照射する必要がある。なぜならば、可視光成分を含む光を照射すると、対象物ＯＢＪから生じる蛍光と混ざってしまい、蛍光強度を正確に測定することができないからである。

そこで、測定装置１００ＤのＵＶ投光部１０４５においては、紫外線ランプ２３の照射方向に波長フィルタ３９Ａを配置して、対象物ＯＢＪからの蛍光強度の検出に必要な紫外線成分のみを抽出する。一方、測定装置１００Ｄの蛍光受光部１０４９においては、対象物ＯＢＪから生じた蛍光のみを選択的に抽出するための波長フィルタ３９Ｂが配置される。

これらの波長フィルタ３９Ａおよび３９Ｂの波長透過特性の一例を図１４に示す。図１４には、対象物ＯＢＪにおいて表面改質処理において生じる官能基の吸収スペクトルのピークが３１０ｎｍ付近に存在する場合の例を示す。

図１４に示す例では、波長フィルタ３９Ａは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）またはローパスフィルタ（ＬＰＦ）からなり、３１０ｎｍ付近を中心とした波長帯域の光を透過させるとともに、それ以外の波長成分を遮断する。すなわち、ＵＶ投光部１０４５の波長フィルタ３９Ａは、紫外線ランプ２３から発生する波長成分のうち、目的の官能基の吸収スペクトルに対応する波長成分のみを抽出することを目的としている。

一方、蛍光受光部１０４９の波長フィルタ３９Ｂは、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）またはバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）からなり、対象物ＯＢＪの表面に生じる目的の官能基から生じる蛍光以外の外乱となりうる成分を遮断する。特に、ＵＶ投光部１０４５から照射される励起用の紫外線が直接的または間接的にフォトダイオード２８に入射することを抑制することを目的としている。そのため、図１４に示すように、蛍光受光部１０４９の波長フィルタ３９Ｂのカットオフ波長は、ＵＶ投光部１０４５の波長フィルタ３９Ａの透過波長帯域より長波長側に設定される。

第４変形例に係る測定装置１００Ｄにおいては、対象物ＯＢＪの表面に生じる官能基の種類などに応じて、波長フィルタ３９Ａを変更することで、照射する紫外線の主波長成分を調整することができる。そのため、ＵＶ発光素子を使用する場合に比較して、汎用性を高めることができる。

さらに、波長透過特性が互いに異なる複数の波長フィルタ３９Ａおよび３９Ｂを用意しておき、目的となる対象物ＯＢＪの材質（すなわち、その表面に生じる官能基の吸収波長および発生する蛍光の波長）に応じて、適切な波長フィルタを選択するようにしてもよい。

その他の構成については、図７〜図１１を用いて説明した測定装置と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

［Ｄ１．制御構造（その１）］
次に、本実施の形態に係る測定装置１００における制御構造について説明する。

図１５は、本発明の実施の形態に係る測定装置１００の制御構造を示す模式図である。図１５に示す制御構造は、基本的には、対象物ＯＢＪに対して表面改質処理を行った後においてのみ蛍光強度を検出する測定方法に適用される。すなわち、上述の実験例のうち、コロナ処理の例で示すように、表面改質処理があるレベルに達するまでは、表面から蛍光を発しない材質に適している。言い換えれば、図１５に示す制御構造は、表面改質処理前における蛍光強度がゼロであるような対象物ＯＢＪを評価する場合に使用される。
図１５を参照して、測定装置１００は、その制御構造として、バッファ４００と、表示データ生成部４０２と、判定部４０４と、換算部４０６と、データベース４０８とを含む。一例として、測定装置１００は、照射測定ヘッド部１０４により検出された検出値（蛍光強度）を入力として、判定出力、蛍光強度、接触角を出力する。

なお、典型的には、表示データ生成部４０２、判定部４０４、換算部４０６は、ＣＰＵ４０がプログラムを実行することで実現され、バッファ４００およびデータベース４０８は、記憶部５４の所定領域に実現される。

具体的には、計測開始トリガに応答して、バッファ４００は、照射測定ヘッド部１０４からの検出値を取得して格納する。この計測開始トリガに同期して、照射測定ヘッド部１０４へは、紫外線の照射指令が与えられる。バッファ４００に格納された検出値は、表示データ生成部４０２、判定部４０４、換算部４０６からそれぞれアクセス可能となっている。なお、バッファ４００には、複数のサンプル時刻において検出された値を平均化した結果を格納してもよい。さらに、ノイズなどを除去するための各種の前処理（フィルタリング処理）を行ってもよい。

表示データ生成部４０２は、バッファ４００に格納された蛍光強度（検出値）を表示するためのデータ、典型的には、セグメント表示器を駆動するための信号を生成する。

判定部４０４は、バッファ４００に格納された蛍光強度（検出値）に基づいて、対象物ＯＢＪにおけるぬれ性の良否を判定する。具体的には、判定部４０４は、バッファ４００に格納された蛍光強度の値としきい値とを比較して、蛍光強度の値がしきい値より大きければ、目的とする程度のぬれ性を確保できていると判断する。このしきい値は、対象物ＯＢＪの製造プロセスに応じて、必要なぬれ性の度合いに対応する値に設定される。

換算部４０６は、バッファ４００に格納された蛍光強度（検出値）に基づいて、従来の液滴法を用いた接触角測定装置により算出される接触角と実質的に等価な値を算出する。すなわち、従来の液滴法を用いた接触角測定装置を本実施の形態に係る測定装置１００にリプレースする場合などを想定すると、管理装置などとの間でインターフェイスされるデータに互換性があることが好ましい。そのため、本実施の形態に係る測定装置は、データベース４０８に、対象物ＯＢＪから検出される蛍光強度とそのときの接触角とを対応付けたテーブル４１０（あるいは、関係式または関数）などを用意しておき、換算部４０６が、対応するテーブル４１０を参照して、バッファ４００に格納された蛍光強度を用いて、接触角を算出する。なお、上述の実験結果にも示すように、発生する蛍光強度は、対象物ＯＢＪの材質に依存するので、対象物ＯＢＪの材質（種類）の別にテーブル４１０を複数用意しておき、目的の対象物ＯＢＪの材質（種類）に応じたテーブル４１０を選択的に使用することが好ましい。

図１６は、図３に示す実験結果を接触角と蛍光強度との関係についてプロットしたグラフを示す図である。図１６に示すように、接触角の大きさと蛍光強度との間にも、強い相関関係があることがわかる。そのため、図１６に示すような対応関係を予め実験的に取得しておき、この対応関係を参照して、対象物ＯＢＪから検出される蛍光強度に対応付けられた蛍光強度を算出する。

ここで、図１６に示すような対応関係、および、図１５に示すテーブル４１０の作成方法について説明する。

基本的には、上述の実験例と同様に、目的の対象物ＯＢＪに対して様々な条件で表面改質処理を行う。なお、対象物ＯＢＪについては、均質な材料で複数のサンプルを用意することが好ましい。そして、それぞれ表面改質処理された後の対象物ＯＢＪに対して、本実施の形態に係る測定装置を用いて蛍光強度を検出するとともに、従来の接触角測定装置を用いて接触角を計測する。このように、複数の異なるぬれ性をもつように表面改質処理された対象物ＯＢＪについて、本実施の形態に係る測定装置１００により検出された蛍光強
度と対応する接触角の測定値とを関連付けることにより、当該対象物ＯＢＪについての蛍光強度と接触角との対応関係（テーブル４１０）を生成することができる。

［Ｄ２．制御構造（その２）］
上述の図１５に示す制御構造においては、表面改質処理前の対象物ＯＢＪからは、実質的に蛍光が発生しない場合に適している。一方、上述の実験例のうち、プラズマ処理の例で示すように、対象物ＯＢＪの材質などによっては、表面改質処理前の状態であっても、対象物ＯＢＪからは、幾分かの蛍光が発する場合がある。このような場合には、処理前後において変化した蛍光強度の大きさに基づいて、対象物ＯＢＪにおけるぬれ性を評価することが好ましい。

図１７は、本発明の実施の形態に係る測定装置１００の制御構造の変形例を示す模式図である。図１７参照して、測定装置１００は、その変形例の制御構造として、バッファ４１１，４１２と、差分演算器４１４と、表示データ生成部４０２と、判定部４０４と、換算部４１６と、データベース４０８とを含む。

典型的には、表示データ生成部４０２、判定部４０４、換算部４１６、差分演算器４１４は、ＣＰＵ４０がプログラムを実行することで実現され、バッファ４１１，４１２およびデータベース４０８は、記憶部５４の所定領域に実現される。

一例として、測定装置１００は、表面改質処理前の対象物ＯＢＪから検出された蛍光強度と、表面改質処理後の対象物ＯＢＪから検出された蛍光強度との差分に基づいて、対象物ＯＢＪにおけるぬれ性を評価するための結果（判定出力、蛍光強度、接触角など）を出力する。

具体的には、バッファ４１１には、照射測定ヘッド部１０４を用いて表面改質処理前の対象物ＯＢＪから検出された蛍光強度が格納され、バッファ４１２には、照射測定ヘッド部１０４を用いて表面改質処理後の対象物ＯＢＪから検出された蛍光強度が格納される。なお、単一の照射測定ヘッド部１０４を用いて、処理前後における蛍光強度を検出するようにしてもよいが、図１に示すように、表面改質処理前および表面改質処理後の位置にそれぞれ照射測定ヘッド部１０４を配置して、２つの照射測定ヘッド部１０４がそれぞれ検出する蛍光強度をバッファ４１１および４１２へそれぞれ格納するようにすることが好ましい。なお、この場合には、２つの照射測定ヘッド部１０４の間での校正を行う必要がある。

差分演算器４１４は、バッファ４１２に格納された検出値（処理後）からバッファ４１１に格納された検出値（処理前）を差し引いて、蛍光強度の差分を算出する。

表示データ生成部４０２は、差分演算器４１４で算出された蛍光強度の差分（蛍光強度の変化量）を表示するためのデータ、典型的には、セグメント表示器を駆動するための信号を生成する。

判定部４０４は、差分演算器４１４で算出された蛍光強度の差分に基づいて、対象物ＯＢＪにおけるぬれ性の良否を判定する。具体的には、判定部４０４は、差分演算器４１４で算出された蛍光強度の差分としきい値とを比較して、蛍光強度の差分がしきい値より大きければ、目的とする表面改質処理が行われたと判断する。このしきい値は、対象物ＯＢＪの製造プロセスに応じて、必要な表面改質処理の度合いに対応する値に設定される。

換算部４１６は、図１５に示す換算部４０６と同様に、バッファ４１１および４１２にそれぞれ格納された蛍光強度（検出値）に基づいて、従来の液滴法を用いた接触角測定装
置により算出される接触角と実質的に等価な接触角をそれぞれ算出する。さらに、換算部４１６は、それぞれの検出値から算出された接触角の間の差分をとり、接触角の変化量を出力する。このとき、換算部４１６は、対象物ＯＢＪから検出される蛍光強度とそのときの接触角とを対応付けたテーブル４１０（あるいは、関係式または関数）をデータベース４０８から読み出して、接触角を算出する。なお、換算部４１６は、表面改質処理前および表面改質処理後においてそれぞれ算出される接触角そのものを出力するようにしてもよい。

［Ｅ．処理手順］
以下、本実施の形態に係る測定処理の手順について説明する。
（１．ぬれ性評価処理（その１））
図１８は、本発明の実施の形態に係るぬれ性評価処理（その１）の手順を示すフローチャートである。図１８に示すぬれ性評価処理は、図１５に示す制御構造に対応して実行されるものであり、基本的には、表面改質処理後の対象物ＯＢＪから測定された蛍光強度のみに基づいて、対象物ＯＢＪのぬれ性を評価する。

まず、ステップＳ１００において、対象物ＯＢＪからの蛍光強度の測定タイミングであるか否かを判断する。より具体的には、対象物ＯＢＪについての表面改質処理がバッチ的に実行される場合には、そのバッチ処理が完了した場合に、測定タイミングであると判断される。あるいは、対象物ＯＢＪについての表面改質処理が連続的に実行される場合には、所定周期毎に測定タイミングが決定される。

蛍光強度の測定タイミングでなければ（ステップＳ１００においてＮＯ）、ステップＳ１００の処理が繰返される。

一方、蛍光強度の測定タイミングであれば（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、測定開始指令を発行する。ステップＳ１０４において、測定開始指令に応答して、照射測定ヘッド部１０４から励起用の紫外線を対象物ＯＢＪに向けて照射する。ステップＳ１０６において、照射測定ヘッド部１０４において、対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出する。ステップＳ１０８において、検出された蛍光に対してノイズ除去処理（フィルタリング処理）を行った上で、蛍光強度（代表値）を取得する。

ステップＳ１１０において、取得した蛍光強度としきい値とを比較して、対象物ＯＢＪにおけるぬれ性の良否を判定する。続くステップＳ１１２において、対象物ＯＢＪの種類に応じた関係式（テーブル）を選択し、選択された関係式を用いて、取得した蛍光強度に対応する接触角を算出する。すなわち、ステップＳ１１２において、対象物の種類の別に予め取得された複数の対応関係のうち、選択された対応関係に従って、検出された蛍光強度に対応する接触角が算出される。

そして、ステップＳ１１４において、出力処理を行う。具体的には、ステップＳ１０８において取得された蛍光強度、ステップＳ１１０において決定されたぬれ性の良否判定結果、および、ステップＳ１１２において算出された接触角の少なくとも１つを表示あるいは外部装置へ出力する。すなわち、ステップＳ１１４において、検出された蛍光強度から対象物ＯＢＪの表面におけるぬれ性を示す値を出力する。このとき、対象物ＯＢＪの表面におけるぬれ性を示す値として検出された蛍光強度が出力される。

ステップＳ１１６において、ぬれ性評価処理の終了が指示されたか否かを判断する。ぬれ性評価処理の終了が指示されていなければ（ステップＳ１１６においてＮＯ）、ステップＳ１００以下の処理が繰返される。一方、ぬれ性評価処理の終了が指示されていれば（
ステップＳ１１６においてＹＥＳ）、ぬれ性評価処理は終了する。

なお、図１８に示すフローチャートにおいては、評価出力として、３つの結果（蛍光強度、ぬれ性の良否判定結果、接触角）を算出する場合の処理を例示するが、これらの３つの結果をすべて算出する必要はなく、適用されるプロセスなどに応じて、必要な結果を適宜選択してもよい。このことは、後述する図１９に示すフローチャートにおいても同様である。
（２．ぬれ性評価処理（その２））
図１９は、本発明の実施の形態に係るぬれ性評価処理（その２）の手順を示すフローチャートである。図１９に示すぬれ性評価処理は、図１７に示す制御構造に対応して実行されるものであり、基本的には、表面改質処理前の対象物ＯＢＪから検出された蛍光強度と表面改質処理後の対象物ＯＢＪから検出された蛍光強度とに基づいて、対象物ＯＢＪのぬれ性を評価する。

まず、ステップＳ２００において、表面改質処理前の対象物ＯＢＪからの蛍光強度の測定が指示されたか否かを判断する。表面改質処理前の対象物ＯＢＪからの蛍光強度の測定が指示されていなければ（ステップＳ２００においてＮＯ）、ステップＳ２００の処理が繰返される。

表面改質処理前の対象物ＯＢＪからの蛍光強度の測定が指示されていれば（ステップＳ２００においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２において、第１回目の測定開始指令を発行する。続くステップＳ２０４において、測定開始指令に応答して、照射測定ヘッド部１０４から励起用の紫外線を表面改質処理前の対象物ＯＢＪに向けて照射する。ステップＳ２０６において、照射測定ヘッド部１０４において、対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出する。ステップＳ２０８において、検出された蛍光に対してノイズ除去処理（フィルタリング処理）を行った上で、表面改質処理前の対象物ＯＢＪについての蛍光強度（代表値）を取得する。

続くステップＳ２１０において、対象物ＯＢＪに対して、表面改質処理を実行する。そして、ステップＳ２１２において、表面改質処理後の対象物ＯＢＪからの蛍光強度の測定が指示されたか否かを判断する。表面改質処理後の対象物ＯＢＪからの蛍光強度の測定が指示されていなければ（ステップＳ２１２においてＮＯ）、ステップＳ２１２の処理が繰返される。

表面改質処理後の対象物ＯＢＪからの蛍光強度の測定が指示されていれば（ステップＳ２１２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２１４へ進む。

ステップＳ２１４において、第２回目の測定開始指令を発行する。続くステップＳ２１６において、測定開始指令に応答して、照射測定ヘッド部１０４から励起用の紫外線を表面改質処理後の対象物ＯＢＪに向けて照射する。ステップＳ２１８において、照射測定ヘッド部１０４において、対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出する。ステップＳ２２０において、検出された蛍光に対してノイズ除去処理（フィルタリング処理）を行った上で、表面改質処理後の対象物ＯＢＪについての蛍光強度（代表値）を取得する。

なお、図５に示すような連続プロセスにおいては、表面改質処理の前段および後段にそれぞれ照射測定ヘッド部１０４を配置することが好ましい。この場合には、第１回目の測定開始指令は、表面改質処理の前段に配置された照射測定ヘッド部１０４に与えられ、第２回目の測定開始指令は、表面改質処理の後段に配置された照射測定ヘッド部１０４に与えられることになる。

その後、ステップＳ２２２において、表面改質処理前の対象物ＯＢＪから取得した蛍光強度と表面改質処理後の対象物ＯＢＪから取得した蛍光強度との差分を算出する。続くステップＳ２２４において、算出した蛍光強度の差分としきい値とを比較して、対象物ＯＢＪにおけるぬれ性の良否を判定する。

ステップＳ２２６において、対象物ＯＢＪの種類に応じた関係式（テーブル）を選択し、選択された関係式を用いて、表面改質処理前の対象物ＯＢＪから取得した蛍光強度および表面改質処理後の対象物ＯＢＪから取得した蛍光強度にそれぞれ対応する２つの接触角を算出する。続くステップＳ２２８において、算出した２つの接触角の間での差分を算出する。この算出した接触角の差分が表面改質処理によって、ぬれ性の改善度合いを示す。

そして、ステップＳ２３０において、出力処理を行う。具体的には、ステップＳ２２０において取得された蛍光強度の差分、ステップＳ２２４において決定されたぬれ性の良否判定結果、および、ステップＳ２２８において算出された接触角の差分（変化量）の少なくとも１つを表示あるいは外部装置へ出力する。すなわち、表面改質処理前において対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出した結果と、表面改質処理後において対象物ＯＢＪで生じる蛍光を検出した結果との差に基づいて、対象物ＯＢＪの表面におけるぬれ性を示す値が算出される。このとき、対象物ＯＢＪの表面におけるぬれ性を示す値として検出された蛍光強度が出力される。

ステップＳ２３２において、ぬれ性評価処理の終了が指示されたか否かを判断する。ぬれ性評価処理の終了が指示されていなければ（ステップＳ２３２においてＮＯ）、ステップＳ２００以下の処理が繰返される。一方、ぬれ性評価処理の終了が指示されていれば（ステップＳ２３２においてＹＥＳ）、ぬれ性評価処理は終了する。

［Ｆ．適用例］
上述のようなぬれ性の評価処理での結果に基づいて、表面改質プロセスで生じる変動を抑制するように調整してもよい。すなわち、ぬれ性の評価結果をフィードバックすることで、表面改質処理（プラズマ処理やコロナ処理）での各種条件を動的に調整するようにしてもよい。

図２０は、本発明の実施の形態に係る表面改質プロセス５００の一例を示す模式図である。なお、図２０には、典型例として、大気圧プラズマ処理の例を示す。

図２０を参照して、対象物ＯＢＪは、搬送手段の典型例である搬送コンベア５０２上に配置されて、紙面右方向から左方向へ順次搬送される。搬送コンベア５０２は、駆動ローラ５０４および５０６などによって駆動力が与えられる。これらの駆動ローラ５０４および５０６の回転数は、コンベアコントローラ５０８などによって制御される。コンベアコントローラ５０８は、典型的には、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）によって
構成される。コンベアコントローラ５０８は、測定装置１００からの指令に応じて、駆動ローラ５０４および５０６の回転数、すなわち、搬送コンベアの移動速度を調整する。

また、搬送コンベア５０２の上流側から順に、対象物ＯＢＪに対してプラズマ処理をするための反応器５３０および測定装置１００が配置される。

反応器５３０には、混合器５１６およびバルブ５１８を通じて、プラズマ処理のガス雰囲気を形成するためのガスが供給される。混合器５１６は、酸素を保持するボンベ５１２およびアルゴンガスを保持するボンベ５２２に連結されている。ボンベ５１２と混合器５１６とを接続する経路には、バルブ５１４が設けられ、ボンベ５１２と混合器５１６とを接続する経路には、バルブ５２４が設けられる。バルブ５１４および５２４は、それぞれ
酸素およびアルゴンの供給量を調整可能となっている。そのため、バルブ５１４および５２４の開度を調整することで、反応器５３０へ供給されるガスの混合比が変更される。

また、反応器５３０には、高周波電源５３２から高周波電圧が供給されており、ガス雰囲気内で放電が生じることでプラズマが発生する。この発生するプラズマにより、対象物ＯＢＪに対して表面改質処理がなされる。

この表面改質処理がなされた後の対象物ＯＢＪは、照射測定ヘッド部１０４が配置された位置に移動された後、照射測定ヘッド部１０４から励起用の紫外線が照射され、蛍光強度が検出される。なお、対象物ＯＢＪが照射測定ヘッド部１０４の照射／測定位置に到着したことは、図示しないセンサーなどで検出され、この検出に応答して、測定開始指令が発行される。

照射測定ヘッド部１０４で検出された対象物ＯＢＪからの蛍光強度に基づいて、測定処理部１０２において、対象物ＯＢＪのぬれ性が評価される。また、測定処理部１０２では、ぬれ性の評価結果に基づいて、コンベアコントローラ５０８に対して、速度調整要求が与えられる。たとえば、反応器５３０によりプラズマ処理された後の対象物ＯＢＪの状態に応じて、各対象物ＯＢＪに対するプラズマ処理の時間をより長くすべきか、あるいは、より短くすべきかが判断され、この判断結果に基づいて、搬送コンベア５０２の搬送速度が調整される。すなわち、表面改質プロセス５００においては、測定装置１００により測定された対象物ＯＢＪにおけるぬれ性の評価結果がフィードバックされて、プラズマ処理が最適な状態に維持される。なお、後述するように、搬送コンベア５０２の搬送速度以外にも、各種の操業パラメータを動的に調整してもよい。

次に、上述のような表面改質プロセスにおいて、操業パラメータを動的に調整する方法について説明する。

図２１は、本発明の実施の形態に係る表面改質プロセスの調整処理の手順を示すフローチャートである。

図２１を参照して、まず、ステップＳ３００において、図１８や図１９に示すようなぬれ性評価処理を用いて、対象物ＯＢＪについてのぬれ性の評価結果を取得する。続くステップＳ３０２において、ぬれ性の評価結果を取得した対象物ＯＢＪの数が規定数を超えたか否かを判断する。ぬれ性の評価結果を取得した対象物ＯＢＪの数が規定数を超えていなければ（ステップＳ３０２においてＮＯ）、ステップＳ３００の処理が繰返される。

すなわち、ステップＳ３００およびＳ３０２においては、対象の表面改質プロセスにおける全体的な挙動を観察するために、統計的に有意な数のサンプル（ぬれ性の評価結果）を取得する。

ぬれ性の評価結果を取得した対象物ＯＢＪの数が規定数を超えていれば（ステップＳ３０２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０４において、取得されたぬれ性の評価結果に対して統計処理を行う。続くステップＳ３０６において、統計処理の結果に基づいて、対象の表面改質プロセスでの変動の傾向を取得する。たとえば、対象物ＯＢＪに対する表面改質の度合いが過剰であるとか、表面改質の度合いが不足しているといった全体的な傾向などである。

そして、ステップＳ３０８において、取得した表面改質プロセスの傾向に基づいて、調整すべきパラメータの種類および／またはパラメータの変更量を決定する。たとえば、図２０に示すような表面改質処理としてプラズマ処理を採用する場合には、（ａ）対象物Ｏ
ＢＪの搬送速度（すなわち、処理時間）、（ｂ）気体混合比、（ｃ）気体流量、（ｄ）高周波電源の電源電圧、（ｅ）高周波電源の周波数などが調整対象のパラメータとなる。また、表面改質処理としてコロナ処理を採用する場合には、（ｆ）コロナ処理の時間、（ｇ）コロナ発生の電圧値、（ｈ）対象物の搬送速度などが調整対象のパラメータとなる。

たとえば、過去の５回分のぬれ性を示す値の平均値が所定のしきい値より小さければ、すなわち、算出された接触角の値が所定値より大きければ、ぬれ性が悪化していると判断し、対象物ＯＢＪの搬送速度を遅くして、処理時間をより長くする。

そして、ステップＳ３１０において、決定したパラメータを決定した変更量だけ変更する。その後、ステップＳ３００における処理が繰返される。

［Ｆ．作用効果］
本実施の形態に係る測定方法によれば、対象物に励起用の紫外線を照射し、この照射された紫外線によって発生する蛍光強度に基づいて、当該対象物におけるぬれ性が評価される。すなわち、励起用の紫外線が照射されるとほぼ同時に発生する蛍光を検出するだけで、対象物のぬれ性を評価することができる。また、対象物に励起用の紫外線を照射するだけでよいので、対象物に損傷などを与えない非破壊検査とすることができる。

そのため、本実施の形態によれば、対象物表面のぬれ性を高速かつ非破壊で評価することができ、これにより、インライン検査に適したものとなる。

また、本実施の形態に係る測定方法によれば、表面改質処理の良否および／または表面改質処理の効果の度合いなどに基づいて、表面改質処理のパラメータなどを動的に調整することもできる。そのため、周辺環境の変化や対象物のばらつきなどによって、表面改質処理の結果が目的とする状態からずれたとしても、それを修正しながら操業することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２０ 投光駆動回路、２１ 投光量制御回路、２２ 発光素子、２４ ダイクロイックミラー、２５ モニタフォトダイオード、２６ 増幅回路、２７ コンバータ、２８ フォトダイオード、３２ 増幅回路、３４ 外乱光除去フィルタ、３６ コンバータ、３８，３８Ａ，３８Ｂ 集光レンズ、３９ 波長フィルタ、４０ ＣＰＵ、４２ 表示部、４４ 設定ボタン、４６ 判定出力、４８ 接触角アナログ出力、５０ 測定開始入力、５２ 発振子、５４ 記憶部、５６ 電源装置、５８ インターフェイス部、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 測定装置、１０２ 測定処理部、１０４，１０４Ａ 照射測定ヘッド部、２００ プラズマ処理装置、２０２ 交流電圧源、２０４ 平面電極、２０６ 誘電体、２０８ 平面電極、２１２ グランド、２１４ 空間、３００ プロセス、３０２ 供給ローラ、３０４ 搬送ローラ、３０６ 搬送ローラ、３０８ 巻取ローラ、３１０ コーターマシン、３１２ 主ローラ、３１４ 副ローラ、３１６ コーティング剤、３２０ コロナ処理装置、３２２ 主ローラ、３２４ 電極群、３２６ 直流電源部、３２８ 外筐体、４００，４１１，４１２ バッファ、４０２ 表示データ生成部、４０４ 判定部、４０６ 換算部、４０８ データベース、４１０ テーブル、４１４ 差分演算器、４１６ 換算部、５００ 表面改質プロセス、５０２ 搬送コンベア、５０４，５０６ 駆動ローラ、５０８ コンベアコントローラ、５１２，５２２ ボンベ、５１
４，５１８，５２４ バルブ、５１６ 混合器、５３０ 反応器、５３２ 高周波電源、１０４１，１０４３，１０４８，１０４９ 蛍光受光部、１０４２，１０４４，１０４５，１０４６，１０４７ 投光部。

Claims (6)

1. 対象物に紫外線を照射するステップと、
   前記対象物で生じる蛍光を検出するステップと、
   検出された蛍光の強度から前記対象物の表面におけるぬれ性を示す値を出力するステップとを備える、測定方法。
2. 前記出力するステップは、
   予め取得された対応関係に従って、検出された蛍光の強度に対応する接触角を算出するステップと、
   算出された接触角を出力するステップとを含む、請求項１に記載の測定方法。
3. 前記予め取得された対応関係は、対象物の種類の別に取得される、請求項２に記載の測定方法。
4. 前記対象物に対して表面改質処理を行うステップをさらに備え、
   前記出力するステップは、
   前記表面改質処理を行う前において前記対象物で生じる蛍光を検出した結果と、前記表面改質処理を行った後において前記対象物で生じる蛍光を検出した結果との差に基づいて、前記対象物の表面におけるぬれ性を示す値を算出するステップを含む、請求項１に記載の測定方法。
5. 前記表面改質処理は、前記対象物の表面に、カルボキシル基およびカルボニル基の少なくとも一方を生じる処理を含む、請求項４に記載の測定方法。
6. 対象物に紫外線を照射するステップと、
   前記対象物で生じる蛍光を検出するステップと、
   前記対象物の表面におけるぬれ性を示す値として検出された蛍光の強度を出力するステップとを備える、測定方法。

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