JP5818125B2 - 測定方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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γS、液体の表面張力γL、および、固体と液体の界面張力γSLとの間に、以下のような関係式が成立する。
(1)式において、θが接触角であり、γSおよびγLが不変であるとすると、固体と液体の界面張力γSL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。
(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。
(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。
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。
記憶部54は、一例としてE2PROM(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、CPU40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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
Claims (5)
- 表面改質処理された後の対象物に紫外線を照射するステップと、
前記対象物の前記表面改質処理により生じた物質に起因す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。 - 前記出力するステップは、
予め前記対象物の種類の別に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。 - 前記対象物に対して前記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または2に記載の測定方法。 - 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3に記載の測定方法。
- 前記対象物を順次搬送するステップをさらに備え、
前記対象物の搬送経路の上流側で前記表面改質処理がなされた後に、前記対象物の搬送経路の下流側で前記紫外線を照射するステップおよび前記蛍光を検出するステップが実行される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の測定方法。
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