(57)【要約】【課題】有機汚染については有機物の分解により表面のセルフクリーニングで洗浄を省くと共に、親水性の制御により洗浄を必要とする場合でも容易に汚れを除去可能とする。【解決手段】測定子１２４を被測定物１０２に直接接触させて、その形状測定を行う形状測定機１００において、前記測定子１２４の先端表面に、光触媒膜１２４ｂを有する。前記形状測定機１００は、前記光触媒膜１２４ｂを活性化させる光源を備えることができる。前記光触媒膜１２４ｂは、金属酸化物を有することができる。前記光触媒膜１２４ｂは、少なくとも炭素又は窒素のいずれかを含むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定子を被測定物に直接接触させて、その形状測定を行う形状測定機において、
前記測定子の先端表面に、光触媒膜を有していることを特徴とする形状測定機。
【請求項２】
前記形状測定機は、前記光触媒を活性化させる光源を備えていることを特徴とする請求項１に記載の形状測定機。
【請求項３】
前記光触媒膜は、金属酸化物を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の形状測定機。
【請求項４】
前記光触媒膜は、少なくとも炭素又は窒素のいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の形状測定機。
【請求項５】
被測定物に直接表面を接触させて、その形状測定を行う形状測定機の測定子において、
前記表面に光触媒膜が形成されていることを特徴とする形状測定機の測定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状測定機及びその接触式測定子（単に測定子と呼ぶ）に係り、特に、被測定物に直接接触させて、その形状の測定を行う形状測定機に用いるのに好適な、測定子が汚れた際に、その汚れの分解・除去を適時に行うことが可能である測定子を備えた形状測定機及びその測定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物の形状測定を行う測定機において、測定子は、被測定物の測定を行っていると、埃や油などでその先端に徐々に汚れが付着してきてしまう。すると、接触感度の変化や測定子の先端形状の変化により、測定精度が悪化することとなる。
【０００３】
測定精度を維持するためには、測定子を外して測定子を洗浄する必要がある。又は、特許文献１に示すように、測定子を取り出さずに、測定子先端にエアを吹き付けて適時洗浄することが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特に超小型（測定子の先端直径が１００μｍ以下）の測定子や容易に壊れてしまう測定子においては、洗浄のための脱着操作における測定子の取り扱いや洗浄動作中に、測定子の折れや曲がりといったダメージが発生しやすく、洗浄が困難であった。
【０００６】
又、特許文献１に示す如く、測定子を取外さずにエアを噴きつけて洗浄するにしても、汚染（汚れともいう）の程度や種類によっては十分な洗浄効果を得られない場合も考えられる。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、有機汚染（有機物の付着による汚れ）については有機物の分解により表面のセルフクリーニングで洗浄を省くと共に、親水性の制御により洗浄を必要とする場合でも容易に汚れを除去可能とする測定子を備えた形状測定機及びその測定子の提供をすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の請求項１に係る発明は、測定子を被測定物に直接接触させて、その形状測定を行う形状測定機において、前記測定子の先端表面に、光触媒膜を有していることにより前記課題を解決したものである。
【０００９】
本願の請求項２に係る発明は、前記形状測定機が、前記光触媒膜を活性化させる光源を備えるものである。
【００１０】
又、本願の請求項３に係る発明は、前記光触媒膜が、金属酸化物を有するものである。
【００１１】
又、本願の請求項４に係る発明は、前記光触媒膜が、少なくとも炭素又は窒素のいずれかを含むようにしたものである。
【００１２】
本願の請求項５に係る発明は、又、測定子を被測定物に直接表面を接触させて、その形状測定を行う形状測定機の測定子において、前記表面に光触媒膜が形成されていることを特徴とする形状測定機の測定子を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有機汚染を分解でき、又、無機汚染（無機物の付着による汚れ）や分解しきれない洗浄を要する汚染（以降、無機汚染等という）も洗浄することで容易に落とせるので、測定子の表面を清浄に保つことができる。すなわち汚染の影響による性能低下や測定誤差が低減されるので、測定精度を良好に維持することが可能である。
【００１４】
更に、測定子の洗浄のための脱着回数を低減できるので、作業性が改善される。そして脱着における測定子の破損を低減・防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
本発明の第１実施形態について、図１から図３を用いて説明する。図１は本実施形態に係る形状測定機本体の構成概略図、図２は同じく形状測定機上に設けられた光源と測定子の関係を示した模式図、図３は同じく形状測定機の全体ブロック図、である。
【００１７】
形状測定機１００は、図３に示す如く、形状測定機本体１１０と制御装置１５０とに大別できる。まず形状測定機本体１１０について、図１に従い、説明する。
【００１８】
形状測定機本体１１０は、例えば、３次元測定機の本体であり、基台１１２上に定盤１１４を備え、その上の門形のフレーム上にヘッド１２０を有する。該ヘッド１２０上には検出器１２２が設けられており、その先端部分に測定子１２４が取付けられている。前記門形のフレームは、定盤１１４から立ち上がる１対のコラム１１６と、該１対のコラム１１６間にかけ渡されたビーム１１８と、からなる。コラム１１６はビーム１１８を支え、ヘッド１２０は該ビーム１１８に沿って図の左右方向（Ｘ方向）に移動可能となっている。また、ヘッド１２０に取付けられた検出器１２２は図の上下方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。また、コラム１１６は定盤１１４上を図の奥行き方向（Ｙ方向）に移動できるため、ヘッド１２０はＹ軸方向にも移動可能となっている。前記検出器１２２は、測定子１２４を介して、ＸＹＺ方向において圧力ないし変位を検出できる検出器である。なお、図３に示す如く、これらの移動にはＸＹＺモータ１２６が使用され、各方向への移動距離はリニアエンコーダ１２８により測定される。
【００１９】
図２に示す如く、測定子１２４は、例えば、プローブ球１２４ａを先端に設けている。そして、そのプローブ球１２４ａの表面には、均一に光触媒膜１２４ｂが形成されている。なお、光触媒とは、光が当たるとそれ自身は変化することなく化学反応を促進する物質である（後述）。本実施形態では、光触媒として、例えば、金属酸化物である酸化チタン（ＴｉＯ２）を主に用いることができる。均一な膜に形成するために、スパッタや蒸着といった方法に比べて被覆性がよいＣＶＤ（化学気層成長法）（常圧ＣＶＤやプラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ等）の中でも特にプラズマＣＶＤを用いている。それは、下地の加熱なしでも成膜が容易であり、測定子１２４に熱的ダメージを与えないため有効な方法だからである。
【００２０】
図１に示す如く、光源１３２は、例えば、定盤１１４上の一角１３０に配置できる。測定子１２４の先端は球形であるため、光源１３２として、例えば、紫外線ランプを２つを配置することができる。そして、図２に示す如く、測定子１２４が移動して所定の位置で停止した際には、プローブ球１２４ａが２つの光源１３２の丁度中間となり、その先端のプローブ球１２４ａに均一に紫外線が照射される構成としている。
【００２１】
次に、図３を用いて、制御装置１５０を説明する。制御装置１５０は、記憶部１５２と、コントローラ１５４と、表示部１５６と、操作部１５８と、を有する。
【００２２】
前記記憶部１５２はコントローラ１５４に接続され、形状測定機本体１１０の制御に必要な設定値やプログラムが読み込まれている。また、光源１３２の制御などのプログラム等も読み込まれている。
【００２３】
前記コントローラ１５４は、検出器１２２と、ＸＹＺモータ１２６と、リニアエンコーダ１２８と、光源１３２と、に接続されている。被測定物１０２の測定の際には、例えば、測定子１２４を介して検出器１２２の受ける圧力ないし変位が一定となるようにＸＹＺモータ１２６を駆動させて、そのときのリニアエンコーダ１２８の値から、被測定物１０２の形状を求めることができる。
【００２４】
前記表示部１５６は、コントローラ１５４に接続され、モニタ画面やスピーカを備え、必要に応じて作業者に必要な情報を画像と音声により伝達する。
【００２５】
前記操作部１５８は、例えば、キーボードやマウスなどの入力器を有し、コントローラ１５４に接続されている。必要に応じて作業者からの指示が入力される。
【００２６】
次に、光触媒膜１２４ｂの機能について説明する。
【００２７】
本実施形態における光触媒膜１２４ｂは酸化チタンを有するため、光が照射されて、光触媒機能が活性化されると、強い酸化力を有するようになる。このため、光触媒膜１２４ｂの表面に付着した有機汚染は酸化されて、水と二酸化炭素になる。従って、有機汚染は分解されるので光触媒膜１２４ｂの表面を清浄に保つことができる。
【００２８】
又、光が照射されると、その酸化チタンを有する光触媒膜１２４ｂの表面は、優れた親水性を有する。このため、濡れ性が改善され、その表面と表面に付着した有機汚染や無機汚染等との間に水が容易に入り込むため、水又は水を溶媒とする薬液による洗浄で容易に有機汚染や無機汚染等を洗い流すことが可能となる。又、親水性を有するので、汚れが付着しにくくなるという効果も生じることとなる。
【００２９】
なお、酸化チタンを活性化するには、酸化チタンの伝導帯と価電子帯とのバンドギャップエネルギーに相当する光エネルギーが必要となるが、このエネルギーが紫外線領域の光（４００ｎｍ以下）である。そして、酸化チタンは活性化後の光触媒効果（上記より、強い酸化力を有することと、優れた親水性を有することをいう）が長いことも特徴のひとつである。活性化する際においては、強い酸化力を付与するよりも少ない光量で、光触媒膜１２４ｂに親水性を与えることができる。
【００３０】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３１】
被測定物１０２の形状測定をしていない状態、例えば、夜間の一定時間等に、測定子１２４を定盤１１４上の一角１３０に移動させ、図２に示す配置において、光源１３２を点灯させる。光触媒膜１２４ｂに光が照射される時間（活性化時間という）は、例えば、数１０分程度であれば、１日以上にわたり、光触媒効果を持続させることができる。すなわち、被測定物１０２の形状測定を一日中行っても、光触媒膜１２４ｂの存在により、汚れが付きにくく、有機汚染がなされてもその有機汚染の分解がなされ、測定子１２４の表面を清浄に保つことができる。このため、汚れによる形状誤差を最小限に抑えることができる。
【００３２】
又、無機汚染等の場合には、親水性を発揮させることで、光触媒膜１２４ｂについての水又は薬液で洗浄する際の薬液の濡れ性が改善されるので、洗浄効果が高まり容易に無機汚染等を洗い流すことが可能である。このため、形状測定値に異常値が検出された段階で、洗浄後の再測定を行い、形状測定値の検証を迅速に行うことが可能である。なお、形状測定後に再度、光を光触媒膜１２４ｂに照射することで、更に薬液の濡れ性を向上させて洗浄効果を高めて洗浄時間を短くするなども可能である。
【００３３】
以上のように、有機汚染を分解でき、また無機汚染等も薬液などによる洗浄で容易に落とせるので、測定子１２４を絶えず清浄に保つことができる。すなわち汚染の影響による性能低下や測定誤差が低減されるので、形状測定精度を良好に維持することが可能である。
【００３４】
更に、測定子１２４を取り外すことなく、光触媒膜１２４ｂを活性化可能であると共に、測定子１２４の洗浄のための脱着回数を低減できるので、作業性が改善される。そして脱着における測定子１２４の破損を低減・防止することができる。
【００３５】
具体的には、超小型（測定子の先端直径が１００μｍ以下）の測定子や容易に壊れてしまう測定子については、有機汚染については表面で分解して清浄化する（セルフクリーニング）機能で薬液による洗浄を省くことができる。すなわち、洗浄のための測定子１２４の脱着操作を低減できるので、測定子１２４の取り扱いによる測定子１２４へのダメージを低減できる。又、薬液による洗浄の際においても、その親水性を制御することで、薬液への測定子１２４の浸漬する際の薬液の表面張力が問題になる場合に、測定子の折れや曲がりといったダメージを防止することができる。更に、光触媒効果により、エアによる洗浄よりも十分な洗浄力を期待できる。なお、エアによる洗浄との併用を行ってもよい。
【００３６】
又、光源１３２は定盤上１１４に設けているので、光源１３２を備えたことによって測定子１２４及び検出器１２２の形状に変化はないので、被測定物１０２の形状測定の自由度は、従来の形状測定機と同等に保つことができる。
【００３７】
又、光触媒膜１２４ｂが、プラズマＣＶＤにより成膜されているので、プローブ球１２４ａに均一な膜が形成されて、測定子１２４に熱的ダメージを与えないことにより、光触媒膜の影響によるプローブ球１２４ａの形状精度が損なわれず、形状測定誤差を最小限に抑えることが可能である。
【００３８】
第１実施形態では、活性時間が数１０分としていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、数時間行うこともできる。この場合には、その光触媒効果は数日にも及ぶようにすることも可能である。
【００３９】
又、形状測定をしていない状態のときに光触媒膜１２４ｂを活性化することとしていたが、本発明はこれに限定されるものではない。図４の本発明の第２実施形態に係る光源１３２ａの配置に示す如く、検出器１２２に光源１３２ａを設けて、測定時であっても絶えず光を照射してもよい。この場合には、第１実施形態で示した定盤１１４上の一角１３０に光源１３０を設ける必要がなく、非測定物１０２の位置や大きさについて、より自由度を大きくすることができる。又、絶えず光触媒膜１２４ｂが活性化された状態となるので、光触媒効果が大きく、第１実施形態に比べて、より測定子１２４を清浄に保つことが可能である。
【００４０】
又、光源１３２は、紫外線ランプに限定されるものではない。紫外線用の光源であれば、ＬＥＤであってもよい。又、その個数は２個に限定されず、１個以上であればよい。又、定盤１１４上に光源１３２を設けたが、これに限定されるものではない。形状測定を停止している時に測定子１２４を保護するカバーを兼用するように、測定子１２４を囲むような筒体をヘッド１２０に設けて、測定子１２４を手動で格納する、或いは自動で格納し、その筒体に設けた紫外線ランプを点灯するようにしてもよい。
【００４１】
又、光源１３２が必ず形状測定機１００に備えられている場合だけに本発明は限定されるものではない。例えば、形状測定機１００の外部に光源１３２を備えて、必要に応じて測定子１２４を形状測定機１００から外して、光源１３２下にもって行き、光を照射するようにしてもよい。この場合には、測定子１２４を除いた従来の形状測定機をそのまま使用できる。このため、光源１３２と測定子１２４だけを用意することで、本発明を迅速で簡便に、そして、極めて低コストで実現することが可能となる。
【００４２】
又、光源から照射される光は紫外線だけに限られるものでもない。光触媒膜の光触媒効果を発揮させるエネルギーを有する光であれば、可視光であってもかまわない。
【００４３】
又、光触媒膜の製法は、本実施形態に限定されるものではない。別の手法として、液体を用いた単分子膜形成技術（ＬＢ法など）による成膜が挙げられる。この成膜方法であると１層の厚さが数ｎｍ程度なので、本発明の均一な目標膜厚を得るためには複数回コーティングを繰り返す必要がある。しかし、液体に浸すことで均一に光触媒膜を形成でき、また、膜厚分布が単分子層レベルで制御可能なため、膜厚の形状を制御するにはより適している。
【００４４】
又、光触媒膜は、酸化チタンを有するものに限定されるものではなく、他の金属酸化物である酸化スズ、酸化亜鉛、酸化タングステンなどであってもよい。そして、光触媒膜の成分は酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化タングステンに限定されるものではなく、少量の窒素や炭素を加えたものであってもよい。例えば、酸化チタンをＣＶＤで成膜中に、少量の窒素或いは炭素を同時に導入することで、酸化チタンのうち、一部が窒化チタンや炭化チタンになるため、光触媒膜の硬さが増して、測定子１２４の耐久性の向上や長寿命とすることが可能である。
【００４５】
又、光触媒膜は、親水性を制御できるとしているが、親水性と撥水性とを積極的に制御することも可能である。例えば、撥水性を有するバインダ（例えば、フッ化樹脂など）と光触媒の性質を有する物質とで膜形成する場合には、光触媒膜を活性化しなければ、バインダの撥水性の性質を優位にすることができるからである。又は、光触媒の物質が撥水性を有する性質を併せ持っている場合には、活性化条件により、親水性と撥水性の両方の性質を利用することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る形状測定機本体の構成概略図
【図２】同じく形状測定機上に設けられた光源と測定子の関係を示した模式図
【図３】同じく本実施形態の形状測定機の全体ブロック図
【図４】本発明の第２実施形態に係る光源と測定子の関係を示した模式図
【符号の説明】
【００４７】
１００…形状測定機
１０２…被測定物
１１０…形状測定機本体
１２２…検出器
１２４…測定子
１２４ａ…プローブ球
１２４ｂ…光触媒膜
１２６…ＸＹＺモータ
１２８…リニアエンコーダ
１３０…定盤上の一角
１３２、１３２ａ…光源
１５０…制御装置
１５２…記憶部
１５４…コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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