(57)【要約】 【課題】 従来の接触角計では一方向からの映像だけを用いて測定していたため、実際のぬれの状態がどうなっているかを考慮せず、均一にぬれているという仮定の下に演算された数値を検証することなくそのまま用いていておりばらつきの原因を接触角の特性や限界であると考えていた。また上から測定する際には、既知の液量と定義しており、実際の着液量は計測していない。【解決手段】二方向の映像を同時に撮影することで実際の着液量を毎回測定するとともに、真円度が低い異常データを排除して従来の接触角の定義に沿った形状のみを評価することでばらつきを低減し、さらに客観的なぬれの状態を真円度やぬれ面積やぬれの方向というあらたな定義付を用いた評価装置を提供する。また、前記評価装置は単に横と上からの二方向の画像によるぬれ現象を記録する用途にも用いることができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面から試料を照らす光源と、前記試料を上から撮影した上方映像データをパソコン本体に送る上面測定用カメラと、前記試料を側面から照らす光源と、前記試料を横から撮影した側方映像データを前記パソコン本体に送る側面測定用カメラと、液体試料を充填し液を微少量吐出用針によって横方向から吐出する機能を有した吐出ユニットと、前記液体試料の前記固体試料への着滴位置を調整する少なくとも２次元方向の調整機能を有する試料台と、前記上方映像データ及び、前記側方映像データを画像処理し演算する手段を有する前記パソコン本体とからなるぬれ性の評価装置。
【請求項２】
前記吐出ユニットは、前記吐出用針ごとスライドさせるスライド機構又は前記吐出用針を回転させる回転機構を備えることで、上面測定用カメラが撮影する画面外に前記吐出用針を移動することができる請求項１記載のぬれ性の評価装置。
【請求項３】
請求項１において、前記吐出用針は、曲げ針であることを特徴とするぬれ性の評価装置。
【請求項４】
請求項１において、前記試料台は、３次元方向の調整機能を有することを特徴とするぬれ性の評価装置。
【請求項５】
前記液体試料と前記固体試料のぬれ形状を二方向から捉えた前記上方映像データと前記側方映像データからぬれ性を評価する前記演算する手段を有する請求項１記載のぬれ性の評価装置。
【請求項６】
前記吐出用ユニットから吐出され前記吐出用針の先端に落下しない状態で作成した液滴を前記側面測定用カメラで撮像して体積を測る演算手段と、前記液滴をステージの上下動作により固体試料に着液させた後に前記側面測定用カメラで撮像して接触角を測定する演算手段と、前記上面測定用カメラで撮像した前記液滴の映像から真円度を測定する演算手段を有する請求項１記載のぬれ性の評価装置。
【請求項７】
前記吐出用ユニットから吐出され前記吐出用針の先端に落下しない状態で作成した液滴を前記側面測定用カメラで撮像して体積を測る演算手段と、前記液滴をステージの上下動作により固体試料に着液させた後に前記側面測定用カメラで撮像して接触角を測定する演算手段と、前記上面測定用カメラで撮像した前記液滴の映像から面積を測定する演算手段を有する請求項１記載のぬれ性の評価装置。
【請求項８】
前記上面測定用カメラの映像と前記側面測定用カメラの映像を同時に表示および記録する手段を有する請求項１記載のぬれ性の評価装置。
【請求項９】
前記液滴の体積を測る演算手段には着液後に針先に残った液量を測定し、着液量を補正する手段を有する請求項１または６または７のぬれ性の評価装置。
【請求項１０】
前記吐出用針に液量を測定するために作成した液滴の中心を着液した液滴の中心とすることで、着液後の輪郭座標と前記液滴の中心との距離を比較し、ぬれの方向性を定義する請求項１記載のぬれ性の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料表面のぬれ性およびぬれ特性（方向や形状）を評価する、ぬれ性の評価装置である。
【背景技術】
【０００２】
従来のぬれ性の評価装置は、接触角計と呼ばれており、レンズ２を装着したカメラ１の対面に光源８を配し、液吐出装置３に充填した液体試料を液吐出装置先端４を経由して微少量吐出し、固体試料６上に液体試料５を形成する。この液体試料５を光源８からの光によってシルエットとなった映像をレンズ２を通してカメラ１に撮像する。カメラ1で撮影した映像はデジタルデータとしてパソコン本体１４に取り込まれ、内部に組み込まれたソフトウェアによって、パソコン本体１４に接続されたモニタ１５にカメラ１から取り込んだ画像が表示される。モニタ１５に表示される映像の模式図を図２に示す。図２の固体試料シルエット１８は図1の固体試料６のシルエットであり、図２の液体試料シルエット１９は図１の液体試料５のシルエットである。接触角は、図２の固体試料シルエット１８と液体試料シルエット１９の輪郭を検出し、その座標点を用いて算出する。図３は図２における輪郭を抽出した模式図であり、接触角２２は、固体と液体の境界線２１の端点における、接線２０とのなす角度である。つまり、図１における固体試料６と液体試料５の境界点における接線の角度のことをいう。接触角という数値によってぬれ性を定義し、接触角が大きい場合をぬれにくい、接触角が小さい場合をぬれやすいと評価している。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、既知の液量を固体試料に付着させた液滴を、上から撮影した上方映像データを用いて、前記既知の液量と前記付着した液滴の直径の関係から接触角を立体幾何学的に計算する方法がある。（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−８５３５３号公報
【特許文献２】特開平５−２３２００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の横方向からの接触角測定では同一固体試料における同一液体試料を何回も繰り返して測定した際に接触角の値がばらつくために繰り返し精度が悪い場合があった。ばらつきの原因はぬれ方つまりぬれた形状にあるが、横からの画像だけではぬれ方つまりぬれた形状は不明であるため、角度のばらつき原因を判断できず、接触角測定の限界となっていた。
【０００６】
また、横から見た液滴のシルエットで正常に接触角を測定できていた場合には、上からの液滴観察をしていないために、固体試料に対して均一、つまりほぼ同心円状にぬれ広がっていると見なすか、目視で確認するしかなかった。
【０００７】
上からのぬれを目視で観察しても、それを数値化する手段がなかった。
【０００８】
固体試料に座ぐりのような凹面がある場合や大型試料を測定する場合に、従来の接触角測定では、横からの映像がとれないため測定できないか、上からの映像を元にした接触角の計算では別途定量吐出が可能な吐出装置が必要であった。
【０００９】
また上方向からの接触角測定では、計測した直径が球の一部をなしているという前提条件の元に成り立っているために、いびつなぬれに対しては対応できなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、横に加えて上から同時に観察し解析することで二面的に試料のぬれ現象を把握し、さらに接触角の妥当性を真円度を元に判定し異常値を除外することで繰り返し精度を上げ、また着液量とぬれ面積の相関性を元に横からの観察が不可能な試料及び、ぬれ形状がいびつな試料での評価も可能とすることを目的とするものである。
【００１１】
本発明は、請求項1記載の上面から試料を照らす光源と、前記試料を上から撮影した上方映像データをパソコン本体に送る上面測定用カメラと、前記試料を側面から照らす光源と、前記試料を横から撮影した側方映像データを前記パソコン本体に送る側面測定用カメラと、液体試料を充填し液を微少量で吐出用針によって横方向から吐出する機能を有した吐出ユニットと、前記液体試料の前記固体試料への着滴位置を調整する少なくとも２次元方向の調整機能を有する試料台と、前記上方映像データ及び、前記側方映像データを画像処理し演算する機能を有する前記パソコン本体とからなるぬれ性の評価装置を提供することにより上記課題を解決したものである。
【００１２】
また、請求項２記載の前記吐出ユニットは、前記吐出用針ごとスライドさせるスライド機構又は前記吐出用針を回転させる回転機構を備えることで、上面測定用カメラが撮影する画面外に前記吐出用針の先端を移動することができるぬれ性の評価装置である。
【００１３】
また、請求項３記載の前記吐出用針は、曲げ針であることを特徴とするぬれ性の評価装置である。
【００１４】
また、請求項４記載の前記試料台は、３次元方向の調整機能を有することを特徴とするぬれ性の評価装置である。
【００１５】
また、請求項５記載の前記演算する手段は、前記液体試料と前記固体試料のぬれ形状を二方向から捉えた前記上方映像データと前記側方映像データからぬれ性を評価することを特徴とするぬれ性の評価装置である。
【００１６】
また、請求項６記載の前記吐出用ユニットから吐出され前記吐出用針の先端に落下しない状態で作成した液滴を前記側面測定用カメラで撮像して体積を測る演算手段と、前記液滴をステージの上下動作により固体試料に着液させた後に前記側面測定用カメラで撮像して接触角を測定する演算手段と、前記上面測定用カメラで撮像した前記液滴の映像から真円度を測定する演算手段を有するぬれ性の評価装置である。
【００１７】
また、請求項７記載の前記吐出用ユニットから吐出され前記吐出用針の先端に落下しない状態で作成した液滴を前記側面測定用カメラで撮像して体積を測る演算手段と、前記液滴をステージの上下動作により固体試料に着液させた後に前記側面測定用カメラで撮像して接触角を測定する演算手段と、前記上面測定用カメラで撮像した前記液滴の映像から面積を測定する演算手段を有するぬれ性の評価装置である。
【００１８】
また、請求項８記載の前記上面測定用カメラの映像と前記側面測定用カメラの映像を同時に表示および記録する手段を有するぬれ性の評価装置である。
【００１９】
また、請求項９記載の着液後に針先に残った液量を測定し、着液量を補正する手段を有するぬれ性の評価装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、側面測定用カメラで見た液滴のシルエットで正常に接触角を測定できていた場合にも、上面測定用カメラで見たぬれ形状を真円度を用いて評価することで、測定された接触角の数値を異常値として判定することができる。
【００２１】
また、前記上面測定用カメラの映像を前記側面測定用カメラの映像と同時に撮影しているため、二方向からのぬれの状態を、同時表示および記録ができる。
【００２２】
また、前記上面測定用カメラの映像からぬれ形状の輪郭を抽出し、真円度やぬれ面積やぬれの方向性を定義することで、いびつなぬれに対して数値化ができる。
【００２３】
また、定量吐出機能のない装置の場合でも、前記側面測定用カメラで液滴の着滴前に測定した液量と、着液後に上面測定用カメラで測定したぬれ面積の比率をもって、ぬれ性を評価することができる。
【００２４】
また、前記上面測定用カメラの映像からぬれ形状の輪郭を抽出し、真円度やぬれ面積やぬれの方向性を定義することで、いびつなぬれに対して数値化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の接触角計の模式図である。
【図２】従来の接触角計で撮影した画像の模式図である。
【図３】従来の接触角の定義を示す模式図である。
【図４】本発明品のぬれ性評価装置の模式図である。
【図５】本発明品の側面測定用カメラで撮影した映像の模式図である。
【図６】本発明品の上面測定用カメラで撮影した映像の模式図である。
【図７】本発明品で液量測定状態を側面測定用カメラで撮影した模式図である。
【図８】本発明品の側面測定用カメラで撮影した画像例である。
【図９】図８に接線と境界線を描いた画像である。
【図１０】本発明品で図８の状態を上面測定用カメラで撮影した画像である。
【図１１】図１０から抽出した輪郭座標より近似円を描いた図である。
【図１２】図６から吐出用曲げ針２５を画面外に移動させた状態の模式図である。
【図１３】液体試料吐出前の側面測定用カメラで撮影した画像例である。
【図１４】図１３の状態を、上面測定用カメラで撮影した画像例である。
【図１５】液体試料吐出時の側面測定用カメラで撮影した画像例である。
【図１６】図１５の状態を、上面測定用カメラで撮影した画像例である。
【図１７】液体試料着液時の側面測定用カメラで撮影した画像例である。
【図１８】図１７の状態を、上面測定用カメラで撮影した画像例である。
【図１９】図１７の状態から吐出用曲げ針を視野外にずらした画像例である。
【図２０】図１９の状態を、上面測定用カメラで撮影した画像例である。
【図２１】吐出ユニットのスライドと回転状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を「実施例」で説明する。 
【実施例】
【００２７】
図４は、本発明のぬれ性評価装置である。本発明のぬれ性評価装置は液体試料２５と固体試料２４のぬれ性について評価をする装置である。
【００２８】
図４における３次元座標系は、Ｘ軸２７、Ｙ軸４８、Ｚ軸５０によって示される。また、左右とはＸ軸２７と平行の正負方向のことを言い、前後とはＹ軸４８と平行の正負方向のことを言い、上下とはＺ軸５０と平行の正負方向のことを言う。前記３方向、つまり上下左右前後方向が、３次元方向となる。
【００２９】
吐出ユニット２８の内部には図には示していないが液体試料が充填されたシリンジが入っており、前記シリンジの先端に吐出用曲げ針２６が取り付けられている。前記シリンジには対となるピストンが付いており、吐出ユニット２８の操作によって、前記ピストンが微小量押され、前記液体試料が数μL吐出される。前記液体試料が吐出用曲げ針２６の先端に作成された様子を示したのが、図７における針先の液滴５８である。このとき、前記シリンジと前記ピストンの押し出し位置関係は保持されるため、図７における針先の液滴５８は一定の状態を保つ。また、吐出ユニット２８は、吐出ユニット支柱３３に取り付けられている。
【００３０】
固体試料２４は試料台４９の上に置かれ、試料台４９はＺ軸駆動ユニット４６に取り付けられている。Ｚ軸駆動ハンドル４５を回すことで、Ｚ軸駆動ユニットによって、試料台４９が上下に駆動する。液体試料２５は、この上下動作によって、図７における針先の液滴５８を固体試料２４に付着させたものである。前記付着のことを着液と言い、着液した状態を示すのが図５である。
【００３１】
図４において、固体試料２４に付着した液体試料２５の様子は、側面測定用レンズ３５を取り付けた側面測定用カメラ３６によって撮影され、その映像は側面観察カメラ画像取り込みケーブル５２によって、パソコン本体５３に取り込まれる。前記取り込まれた映像データを、側方映像データと呼ぶ。図５は、図４におけるＸ軸２７とＺ軸５０によって構成される平面を、側面測定用レンズ３５の側から描いた模式図である。図５における側面撮影画面枠５６の範囲内が、図４における側面測定用カメラ３６によって撮影される範囲である。また、図５における側面撮影画面枠５６の範囲内の映像は、従来の接触角計で観測する映像と同じである。
【００３２】
また図４において、固体試料２４に付着した液体試料２５の様子は、上面測定用レンズ２９を取り付けた上面測定用カメラ３０によって撮影され、その映像は上面観察カメラ画像取り込みケーブル５１によって、パソコン本体５３に取り込まれる。前記取り込まれた映像データを、上方映像データと呼ぶ。図６は、図４におけるＸ軸２７とＹ軸４８によって構成される平面を、上面測定用レンズ２９の側から描いた模式図である。図６における上面撮影画面枠５７の範囲内が、図４における上面測定用カメラ３０によって撮影される範囲である。
【００３３】
前記のように、固体試料２４に対する液体試料２５のぬれ現象を、側面測定用カメラ３６と上面測定用カメラ３０により同時に撮影する点が、主たる特徴である。
【００３４】
側面測定用カメラ３６は、図には明示していないが、Ｙ軸４８と平行に前後する焦点調整機構に取り付けられており、前記焦点調整機構は、側面測定カメラ用支柱３８に固定されている。また、前記焦点調整機構は側面測定焦点調整用ハンドル３７の操作によって、前後に駆動する。側面測定カメラ用支柱３８は、装置ベース３９に固定されている。
【００３５】
上面測定用カメラ３０は、図には明示していないが、Ｚ軸５０と平行に上下する焦点調整機構に取り付けられており、前記焦点調整機構は、上面測定用カメラ用支柱３４に固定されている。また、前記焦点調整機構は上面測定焦点調整用ハンドル３２の操作によって、上下に駆動する。上面測定用カメラ用支柱３４は、装置ベース３９に固定されている。
【００３６】
吐出ユニット支柱３３は、装置ベース３９に固定されている。あるいは、装置ベース３９に固定された上面測定用カメラ用支柱３４を介して固定される。また、図には明示していないが、吐出ユニット支柱３３には、上下左右前後の３軸方向に移動する機構がついており、取り付けられている吐出ユニット２８および吐出用曲げ針２６の位置を調整することが可能である。つまり、図５における位置関係では、吐出用曲げ針２６は上下左右方向位置を調整することができる。図５での上下方向は、図４におけるＺ軸５０の軸方向であり、図５での左右は、図４におけるＸ軸２７の軸方向である。また、図６における位置関係では、吐出用曲げ針２６は主に図６における上下方向位置を調整する。図６での上下方向は、図４におけるＹ軸４８の軸方向である。
【００３７】
また、吐出ユニット支柱３３が有する前記3軸方向に移動する機構により、図１２のように吐出用曲げ針２６の位置を上面撮影画面枠５７の外に移動させることができる。前記上面撮影画面枠５７の外に移動させる方法として、図２１のスライド方向６８および回転方向６９などのように行う。
【００３８】
側面測定用光源部４７は、装置ベース３９に固定されており、側面測定用レンズ３５の対面に照光部があり、液体試料２５周辺を照らす機能を有する。また、図には示していないが、側面測定用光源部４７は、明るさを調整する機能も有している。
【００３９】
上面測定用光源３１は、上面測定用レンズ２９に取り付けられており、固体試料２４の表面を照らす。またこれも図には示していないが、上面測定用光源３１は、明るさを調整する機能も有している。この上面測定用光源３１は、上面測定用レンズ２９の外周に取り付けるリング照明の場合と、上面測定用レンズ２９に接続する同軸照明とを、液体試料２５と固体試料２４の物性の違いで使い分けることもある。
【００４０】
Ｚ軸駆動ユニット４６は、Ｘ軸駆動ユニット４３に取り付けられており、Ｘ軸駆動ユニット４３に付いているＸ軸駆動ハンドル４４の操作によって、左右に移動する。
【００４１】
Ｘ軸駆動ユニット４３は、Ｙ軸駆動ユニット４２に取り付けられており、Ｙ軸駆動ユニット４２に付いているＹ軸駆動ハンドル４１の操作によって、前後に移動する。
また、Ｙ軸駆動ユニット４２は、装置ベース３９に固定されている。
【００４２】
これら、Ｘ軸駆動ユニット４３およびＹ軸駆動ユニット４２およびＺ軸駆動ユニット４６の機構により、Ｘ軸駆動ハンドル４４およびＹ軸駆動ハンドル４１およびＺ軸駆動ハンドル４５の操作によって、試料台４９は前後左右上下に移動することが可能になる。これにより、試料台４９上の任意の位置を、測定位置となるＸ軸２７とＹ軸４８とＺ軸５０の交点に移動が可能となる。つまり、これらにより、3次元移動が可能である。
【００４３】
装置ベース３９には、水平調整脚４０が取り付けられており、これにより装置の水平をとることが可能である。
【００４４】
本発明の装置は、各駆動部にモーターを配することで自動化をすることが可能である。
【００４５】
本発明の装置は、試料台４９を固定し、他を３次元移動させることでも実現可能である。
【００４６】
本発明の装置は、上面測定用レンズ２９および上面測定用カメラ３０および上面測定用光源３１および吐出ユニット２８および吐出用曲げ針２６を一体として上下動させることで、大型試料のように側面測定用レンズ３５などが干渉する固体試料に対しても測定可能とすることができる。この場合、前記固体試料に干渉しない上部に固定した側面測定用レンズ３５および側面測定用カメラ３６および側面測定用光源部４７を用いて撮影した画像から「００４９」に示した吐出量を求め、特許文献２に記述のある方法等による接触角、および「００５４」着液量とぬれ面積の相関を測定する。
【００４７】
本発明の装置は類似機能として、上面測定用カメラ３０を設置できない場合、側面測定用カメラ３６および側面測定用レンズ３５および側面測定用光源部４７を水平方向に９０°回転させた状態、つまり横二方向から測定するようにすることもできる。
【００４８】
画素の校正とは、側面測定用カメラ３６と側面測定用レンズ３５の組み合わせおよび上面測定用カメラ３０と上面測定用レンズ２９の組み合わせにおいて、各カメラが有する撮影素子1画素あたりに占める縦横の撮影対象物の寸法を規定することである。レンズの倍率に合わせ、既知の直径を持つ真円度の高い球または円のシルエットを測定することで、1画素あたりの縦横の実寸法を定義する。前記縦横の実寸法は画素の校正値であり、単位はμｍ／Pixelであり、画素数から撮影対象物の長さや面積に換算することが可能となる。
【００４９】
図７に示す針先の液滴５８のように、ぬれ性を評価したい液体試料を任意の量、吐出用曲げ針２６の先端に作成する。このとき、針先の液滴５８の輪郭座標を元に、ここでの演算において、前記画素の校正値を用いて画素を換算し、体積を演算する。前記体積を、吐出量と称する。前記吐出量の演算は、縦方向1画素とし、幅を輪郭座標から求めた円柱体積の積算で求める方法や、輪郭座標を元に求めた近似曲線の積分から求める方法がある。これを固体試料２４に着液させ、接触角を測定することになるが、その際に、図５の残液５９のように、吐出用曲げ針２６の先端に、着液せずに残る液量がある。前記体積の演算と同様に残液５９の体積を求め、前記液量から残液５９の体積を引き算することで、着液量を求める。前記着液量が、図４および図５における液体試料２５の体積である。
【００５０】
図８は、図４における側面測定用カメラ３６で撮影した液体試料２５の様子の一事例であり、きれいにぬれているように見える。図９は、図８に液体試料と固体試料の境界線６０と液体試料のぬれ端点を通る接線６１を重ねたものであり、従来の接触角計ではきれいにぬれていると見なされていた。図８における現象を、上から撮影した様子が、図１０である。図１０の中央部にある周囲に比べて黒い領域が、液体のぬれた領域である。これを見ると、明らかにいびつにぬれていることが分かる。
【００５１】
本発明のぬれ性評価装置では、図１０のようにぬれた実際の映像から、ぬれ広がった液体の輪郭座標を画像処理により抽出し、前記輪郭座標から最小自乗法による近似円を求める。前記近似円の中心座標から各輪郭座標点までの長さつまり半径ｒの最大値をＲｍａｘとし最小値をＲｍｉｎとした際の差と前記近似円の半径をＲ０とした場合の関係から真円度を定義する。真円度は式1のように百分率で表示し、前記ＲｍａｘとＲｍｉｎが等しい場合には真円度は１００％とする。
（数１）
真円度＝（１−（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）／Ｒ０）×１００
【００５２】
図１１は、図１０から抽出した輪郭座標６３および輪郭座標６３をもとに数２を用いて演算して求めた近似円の中心６４および近似円６５および近似円６５の同心円で輪郭座標６３との内接円６６および外接円６７である。数２は、円の一般式を元に、各輪郭座標点を代入した式の２乗の総和を求めたもので近似円の中心座標（ｘ０,ｙ０）＝（ａ，ｂ）である。また近似円６５は、数２より求まる近似円の半径ｒを用いて描いている。「００５１」に示す真円度は、内接円６６と外接円６７が、近似円６５に近いほど高くなる。
【数２】
2011064586.tif 000003
ただし
A＝―２a
B＝―２b
C＝a2＋b２−ｒ２
【００５３】
数１の真円度を元にぬれの状態を判断し、図８のように正しく測定していると判断していた接触角の値においても、図１０のように真円度が低い場合には現象を正しく表していない旨表示し、また繰り返し測定をした場合の接触角平均から除外する処理を行う。
【００５４】
図１０に示すように、実際のぬれ現象においては、同心円状にぬれないこともあるため、前記のように一連の測定手順の中で着液量を求め、また、図１０のように上から見たぬれ現象から、輪郭座標を抽出して面積を算出し、着液量と前記ぬれ面積の相関関係から、ぬれの状態の指標とする。
【００５５】
例えば固体試料の表面に筋目が入っている場合に見られる、ぬれ広がりの偏りを、前記近似円の中心座標から各輪郭座標点までの距離によって、ぬれの方向を定義することができる。または前記近似円の中心座標の代わりに、着液の中心座標と、前記各輪郭座標点までの距離によって定義する。前記着液の中心座標は、図７の状態で液量測定を行う際に、図４における上面測定用カメラ３０で撮影した画像より取得する。つまり図１６のような状態にあるときに、吐出用曲げ針２６のシルエットを排除した液滴の輪郭６２より近似円の中心を求めた座標を着液の中心座標とする。
【００５６】
固体試料２４が凹んだ形状をしており固体試料２４の陰となって側面測定用カメラ３６では液体試料２５を撮影できない場合には、前記「００５４」に示す着液量とぬれ面積の相関関係によって、ぬれ性を評価する。
【００５７】
あるいは、「００５６」の事例において、前記ぬれ面積の輪郭座標が前記真円度において１００％に近い場合には、前記固体試料に着滴した前記液体試料は球の一部をなしていると見なし、前記着液量から高さを外挿し、接触角の数値として表現する。
【００５８】
前記接触角および残液量および着液量および真円度およびぬれ面積などは、すべてパソコン本体５３に組み込まれたソフトウェアで演算される。
【００５９】
本発明はぬれの均一性を評価する際に、側面測定用カメラ３６と上面測定用カメラ３０を備えていることにより、従来技術と同様に側方映像データより接触角を求めるのに加え、「００４９」のように求めた着液量を実際に測定した数値を用いることで同時に「００５４」のように着液量とぬれ面積との相関関係を求めることができる。また、上方映像データからは、均一性の指標となる「００５２」による真円度および、「００５５」にあるぬれの方向も含めて評価する。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
上述の発明は、素材とコーティング液のぬれ性の評価や、コーティング後の性能評価、インクのぬれ性評価として利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１    カメラ
２    レンズ
３    液吐出装置
４    液吐出装置先端
５    液体試料
６    固体試料
７    試料台
８    光源
９    カメラ支柱
１０  脚
１１  筐体
１２  試料台支柱
１３  光源支柱
１４  パソコン本体
１５  モニタ
１６  キーボード
１７  画面枠
１８  固体試料シルエット
１９  液体試料シルエット
２０  接線
２１  固体と液体の境界線
２２  接触角
２３  液体試料シルエットの輪郭
２４  固体試料
２５  液体試料
２６  吐出用曲げ針
２７  Ｘ軸
２８  吐出ユニット
２９  上面測定用レンズ
３０  上面測定用カメラ
３１  上面測定用光源
３２  上面測定焦点調整用ハンドル
３３  吐出ユニット支柱
３４  上面測定用カメラ支柱
３５  側面測定用レンズ
３６  側面測定用カメラ
３７  側面測定焦点調整用ハンドル
３８  側面測定用カメラ用支柱
３９  装置ベース
４０  水平調整脚
４１  Ｙ軸駆動ハンドル
４２  Ｙ軸駆動ユニット
４３  Ｘ軸駆動ユニット
４４  Ｘ軸駆動ハンドル
４５  Ｚ軸駆動ハンドル
４６  Ｚ軸駆動ユニット
４７  側面測定用光源部
４８  Ｙ軸
４９  試料台
５０  Ｚ軸
５１  上面測定用カメラ画像取り込みケーブル
５２  側面測定用カメラ画像取り込みケーブル
５３  パソコン本体
５４  モニタ
５５  キーボード
５６  側面撮影画面枠
５７  上面撮影画面枠
５８  針先の液滴
５９  残液
６０  液体試料と固体試料の境界線
６１  液体試料のぬれ端点を通る接線
６２  液滴の輪郭
６３  輪郭座標
６４  近似円の中心
６５  近似円
６６  内接円
６７  外接円
６８  スライド方向
６９  回転方向
【図１】
2011064586.tif 000004
【図２】
2011064586.tif 000005
【図３】
2011064586.tif 000006
【図４】
2011064586.tif 000007
【図５】
2011064586.tif 000008
【図６】
2011064586.tif 000009
【図７】
2011064586.tif 000010
【図８】
2011064586.tif 000011
【図９】
2011064586.tif 000012
【図１０】
2011064586.tif 000013
【図１１】
2011064586.tif 000014
【図１２】
2011064586.tif 000015
【図１３】
2011064586.tif 000016
【図１４】
2011064586.tif 000017
【図１５】
2011064586.tif 000018
【図１６】
2011064586.tif 000019
【図１７】
2011064586.tif 000020
【図１８】
2011064586.tif 000021
【図１９】
2011064586.tif 000022
【図２０】
2011064586.tif 000023
【図２１】
2011064586.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月10日(2010.5.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
上面から試料を照らす光源と、前記試料を上から撮影した上方映像データをパソコン本体に送る上面測定用カメラと、前記試料を側面から照らす光源と、前記試料を横から撮影した側方映像データを前記パソコン本体に送る側面測定用カメラと、液体試料を充填し液を微少量吐出用針によって横方向から吐出する機能を有した吐出ユニットと、前記吐出用ユニットから吐出され前記吐出用針の先端にぶらさがった状態で作成した液滴を前記側面測定用カメラで撮像して体積を測る演算手段と、前記液体試料の前記固体試料への着滴位置を調整する少なくとも２次元方向の調整機能を有する試料台と、前記上方映像データ及び、前記側方映像データを画像処理し演算する手段を有する前記パソコン本体とからなるぬれ性の評価装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記液滴をステージの上下動作により固体試料に着液させた後に前記側面測定用カメラで撮像して接触角を測定する演算手段と、前記上面測定用カメラで撮像した前記液滴の映像から真円度を測定する演算手段を有する請求項１記載のぬれ性の評価装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
前記液滴をステージの上下動作により固体試料に着液させた後に前記側面測定用カメラで撮像して接触角を測定する演算手段と、前記上面測定用カメラで撮像した前記液滴の映像から面積を測定する演算手段を有する請求項１記載のぬれ性の評価装置。
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体試料と固体試料のぬれ性について評価をするぬれ性評価装置であって、
前記液体試料が充填され、当該液体試料を吐出用曲げ針によって吐出する機能を有した吐出ユニットと、
前記液体試料の前記固体試料への着滴位置を調整する機能を有する試料台と、
前記固体試料に着液する前後の前記液体試料と当該固体試料を上面から照らす上面測定用光源と、
前記固体試料に着液する前後の前記液体試料と当該固体試料を上面から撮影した上方映像データをパソコン本体に送る上面測定用カメラと、
前記固体試料に着液する前後の前記液体試料と当該固体試料を側面から照らす側面測定用光源と、
前記側面測定用光源の対面に、前記固体試料に着液する前後の前記液体試料と当該固体試料を側面から撮影したデータを前記パソコン本体に送る側面測定用カメラと、
前記液体試料が前記固体試料に着液する直前における前記吐出用曲げ針の先端に作成された当該液体試料を前記側面測定用カメラによって撮影した前記側方映像データによって液量を演算する機能と、を有する前記パソコン本体と、
前記液体試料が前記固体試料に着液した後に、前記上面測定用カメラと前記側面測定用カメラにより同時に撮影して得られた前記上方映像データと前記側方映像データから、当該液体試料と当該固体試料との接触角とぬれ面積と真円度を演算する演算手段と、を有する前記パソコン本体と、
前記液量と前記ぬれ面積との比率を求め、ぬれの状態の指標として表示する機能を有するパソコン本体と、
からなるぬれ性の評価装置。
【請求項２】
前記吐出ユニットは、前記吐出用曲げ針をスライドさせるスライド機構又は前記吐出用曲げ針を回転させる回転機構を備えることで、上面測定用カメラが撮影する画面外に当該吐出用曲げ針を移動する機能を有する請求項１記載のぬれ性評価装置。
【請求項３】
前記液体試料が前記固体試料に着液した後に前記吐出用曲げ針の先端に残った液量を測定し前記液量から引くことによって着液量を補正して演算する機能を有する前記パソコン本体と、からなる請求項１記載のぬれ性評価装置。
【請求項４】
前記接触角の演算に際し、前記上方映像データから前記液体試料の真円度を求め、真円度が低い場合には接触角を正しく表していない旨表示し、繰り返し測定をした場合の接触角平均から除外する処理手段を有する前記パソコン本体と、からなる請求項１記載のぬれ性評価装置。
【請求項５】
前記固体試料に対する前記液体試料のぬれ現象を同時に撮影した前記上方映像データと前記側方映像データを同時に表示および記録する機能を有する前記パソコン本体と、からなる請求項１記載のぬれ性評価装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】  本発明は、請求項１記載の液体試料と固体試料のぬれ性について評価をするぬれ性評価装置であって、
前記液体試料が充填され、当該液体試料を吐出用曲げ針によって吐出する機能を有した吐出ユニットと、
前記液体試料の前記固体試料への着滴位置を調整する機能を有する試料台と、
前記固体試料に着液する前後の前記液体試料と当該固体試料を上面から照らす上面測定用光源と、
前記固体試料に着液する前後の前記液体試料と当該固体試料を上面から撮影した上方映像データをパソコン本体に送る上面測定用カメラと、
前記固体試料に着液する前後の前記液体試料と当該固体試料を側面から照らす側面測定用光源と、
前記側面測定用光源の対面に、前記固体試料に着液する前後の前記液体試料と当該固体試料を側面から撮影したデータを前記パソコン本体に送る側面測定用カメラと、
前記液体試料が前記固体試料に着液する直前における前記吐出用曲げ針の先端に作成された当該液体試料を前記側面測定用カメラによって撮影した前記側方映像データによって液量を演算する機能と、を有する前記パソコン本体と、
前記液体試料が前記固体試料に着液した後に、前記上面測定用カメラと前記側面測定用カメラにより同時に撮影して得られた前記上方映像データと前記側方映像データから、当該液体試料と当該固体試料との接触角とぬれ面積と真円度を演算する演算手段と、を有する前記パソコン本体と、
前記液量と前記ぬれ面積との比率を求め、ぬれの状態の指標として表示する機能を有するパソコン本体と、
からなるぬれ性の評価装置を提供することにより上記課題を解決したものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】  また、請求項２記載の前記吐出ユニットは、前記吐出用曲げ針をスライドさせるスライド機構又は前記吐出用曲げ針を回転させる回転機構を備えることで、上面測定用カメラが撮影する画面外に当該吐出用曲げ針を移動する機能を有するぬれ性評価装置である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】  また、請求項４記載の前記接触角の演算に際し、前記上方映像データから前記液体試料の真円度を求め、真円度が低い場合には接触角を正しく表していない旨表示し、繰り返し測定をした場合の接触角平均から除外する処理手段を有する前記パソコン本体と、からなるぬれ性評価装置である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】  また、請求項５記載の前記固体試料に対する前記液体試料のぬれ現象を同時に撮影した前記上方映像データと前記側方映像データを同時に表示および記録する機能を有する前記パソコン本体と、からなるぬれ性評価装置である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】  また、請求項３記載の前記液体試料が前記固体試料に着液した後に前記吐出用曲げ針の先端に残った液量を測定し前記液量から引くことによって着液量を補正して演算する機能を有する前記パソコン本体と、からなるぬれ性評価装置である。