JPH11183111A - 膜厚変化の測定方法とその装置 - Google Patents

膜厚変化の測定方法とその装置

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JPH11183111A
JPH11183111A JP35496697A JP35496697A JPH11183111A JP H11183111 A JPH11183111 A JP H11183111A JP 35496697 A JP35496697 A JP 35496697A JP 35496697 A JP35496697 A JP 35496697A JP H11183111 A JPH11183111 A JP H11183111A
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JP
Japan
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film thickness
measuring
measurement
eddy current
current sensor
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JP35496697A
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Katsushi Ishikawa
勝士 石川
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電体表面に形成された非導電膜の膜厚及び
膜厚むらを、迅速かつ正確に測定する方法とその装置。 【解決手段】 被測定物Wの膜厚を測定する渦電流セン
サ7と膜厚の変位量を測定する接触式変位測定器5を同
時に走査して、膜厚データと膜厚むらデータとを同時に
測定位置毎に得られるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電体表面に形成
された非導電膜の膜厚、膜厚変化及び膜厚むらを測定す
る方法とその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】金属体の表面に非導電膜がコーティング
等で形成された部品は、例えば、電子複写機のローラ等
をはじめ多くの電子機器で広く用いられている。
【0003】これらの膜厚や膜厚むらは、部品の機能と
密接な関係があるので機能に応じてそれぞれ所定の管理
が行われている。
【0004】例えば、コーティングされた膜厚と膜厚む
らを測定する方法としては、渦電流センサや接触式変位
検出器や寸法測定器が用いられている。
【0005】つまり、渦電流センサを使用する場合は、
被測定物の膜の表面に渦電流センサの測定端子を接触さ
せて、その位置から下地である基材面までに距離を膜厚
として測定する。膜厚むらの測定は被測定体の各位置の
膜厚の測定結果から判断する。
【0006】接触式変位検出器を使用する場合は、ま
づ、定盤か移動テーブルの上に膜付け前の下地面の状態
の被測定物を載置し、被測定物を動かしたときの変位を
測定する。次に、下地面に膜付け後同様の方法で膜の表
面の変化を測定する。この2つの測定結果から下地面の
形状に対する膜厚の変化を求めることで膜厚むらを測定
している。
【0007】寸法測定器を使用する場合は、同一位置に
ついて下地面の状態と膜付け後の寸法を複数位置で測定
し、膜付け前後の寸法変化を求めることで膜厚むらを測
定している。
【0008】また、被測定物の変位の測定は、図5に示
すように非接触式の変位検出器が用いられる場合もあ
る。すなわち図5において、基台1″の上に設けられ所
定方向へ移動自在な測定テーブル2″に被測定物W″を
載置し、基台1″に所定間隔で立設した2本のスタンド
20、21には、一方に非接触変位計22が設けられ、
他方には渦電流センサ8″と反射板23がばね15を介
してアーム4″に懸架されている。なお、反射板23は
非接触センサ22の下方に位置するように配置されてい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述のような各測定方
法によると、コーティング膜の膜厚むらの測定では、膜
の下地面と膜厚との関係が同時に測定できない。従っ
て、通常これらの関係を求めるには、膜の下地面の状態
と膜付け後の状態とをそれぞれ測定して双方の測定結果
を照合することによって求めている場合が多い。この場
合は、膜の下地面の測定位置と膜付け後の測定位置を正
確に合せることが困難ななため正しい値を得ることが難
しい。
【0010】また、測定を膜厚前後で行う必要があるこ
とや、それぞれの測定に応じて異なった測定器を使用す
る場合も有るので、測定時間や測定コストがかかり好ま
しくない。
【0011】非接触式の変位検出器を用いた場合は、接
触式変位検出器に比べて測定範囲が狭く、更に、被測定
物Wが曲率面の場合は測定装置が複雑になる。
【0012】本発明はそれらの事情に基づいてなされて
もので、被測定体の下地面と成膜面とを別々に測定する
ことなく同時に測定することで、迅速で正確な膜厚と膜
厚むらの測定方法と装置を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、導電体
の表面に形成された非導電膜の膜厚変化の測定方法にお
いて、膜厚は渦電流センサで測定し、膜厚変化は前記渦
電流センサと同時に走査される接触式変位測定器の測定
結果に基づいて算出することを特徴とする膜厚変化の測
定方法にある。
【0014】また本発明によれば、導電体の表面に形成
された非導電膜の膜厚変化の測定方法において、膜厚は
渦電流センサで測定し、膜厚変化はこの渦電流センサと
共通の測定端子を用いて作動する接触式変位測定器の測
定結果に基づいて算出することを特徴とする膜厚変化の
測定方法にある。
【0015】また本発明によれば、前記非導電膜はアル
ミローラの表面にコーティングされたテフロン膜である
ことを特徴とする膜厚変化の測定方法にある。また本発
明によれば、導電体の表面に非導電膜が形成された被測
定体を載置する測定テーブルと、この測定テーブルと相
対的に走査自在に設けられた測定部とを具備した膜厚変
化測定装置において、前記測定部は前記非導電膜の表面
に接触して膜厚を測定する渦電流センサとこの渦電流セ
ンサが膜厚を測定している間の渦電流センサの変位量を
検出する接触式変位検出器とを有することを特徴とする
膜厚変化の測定装置にある。
【0016】また本発明によれば、 前記渦電流センサ
と前記変位検出器は共通の測定端子を用いて作動し、変
位検出器が有するばねによって測定端子に圧力を付与し
ていることを特徴とする膜厚変化の測定装置にある。
【0017】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
【0018】図1は本発明の実施の形態を示す膜厚及び
膜厚むらの測定装置の斜視図で、図2は本発明の実施の
形態を示す膜厚及び膜厚むら測定装置の動作を示す説明
図である。
【0019】被測定物Wは導電体たる金属で形成された
下地体W1の表面に被測定膜W2である非導電性の薄膜
が形成されている。この被測定物Wは基台1に設けられ
たに測定テーブル2の上の所定位置に載置され固定され
ている。測定テーブル2は基台1に対して図示しない駆
動装置によって水平方向にスライド自在に設けられてい
る。
【0020】また、基台1の一端にはスタンド3が立設
されている。このスタンド3には直角方向に延びたアー
ム4が設けられている。このアーム4は先端部に接触式
変位検出器5を保持している。
【0021】この接触式変位検出器5は、上部に検出器
本体部5aが設けられ、下部に固定治具6が直線案内構
造で案内され、かつ、所定の張力に調整されたばね15
で懸架されている。従って、固定治具6は10mm程度
のストロークで上下方向へのみ変位が可能な構造を形成
している。
【0022】固定治具6はアルミニウ等の軽量材料製で
一端に渦電流センサ7の測定端子8を保持し、この渦電
流センサ7の測定端子8は固定治具6から下方に垂直に
延在している。これにより測定端子8は常に所定の測定
圧を被測定物Wに付与する。
【0023】接触式変位検出器5と渦電流センサ7は制
御装置9に接続している。この制御装置9は、装置全体
を制御する制御部10と、接触式変位検出器5と渦電流
センサ7とのそれぞれの測定データの相互関係を照合す
る測定データ処理部11とから構成されている。
【0024】測定データ処理部11は接触式変位検出器
5と渦電流センサ7からの測定データを同期させて取り
込む機能と、取り込んだ測定データから接触式変位検出
器5の位置データを基準として、これに対する渦電流セ
ンサ7の測定データを対応させる機能を有している。
【0025】すなわち、測定端子8を被測定膜W2の表
面を走査することにより得た測定データを基に、被測定
膜W2の表面の形状に対する膜厚の変化を計算すること
で膜厚むらを算出している。
【0026】以下に、上記装置の作用を説明する。
【0027】まず、被測定物Wを基台1上の測定テーブ
ル2の所定位置に載置して図示しないマグネットチャッ
ク等の固定手段によって固定する。次に、被測定物Wの
被測定部と測定端子8の位置を一致させる。この一致方
法はY方向についてはスタンド3に係合したアーム4を
所定角度回動させて所定位置に設定する。また、X方向
については基台1上の測定テーブル2を所定量移動させ
て所定位置に設定する。この状態で、接触式変位検出器
5をスタンド3に設けられた図示しない垂直方向駆動機
構により静かに下降させる。この下降により接触式変位
検出器5に一体に装着されている渦電流センサ7の測定
端子8が被測定体の被測定膜W2の表面に接触する。次
に、X方向については基台1上の測定テーブル2を所定
量移動させて所定位置に設定し、測定開始位置の位置決
めを行う。
【0028】次に、制御部10からの指令により測定テ
ーブル2が所定速度で走査を開始する。この走査により
逐次渦電流センサ7と接触式変位検出器5から測定デー
タが測定データ処理部11に入力される。
【0029】その際、渦電流センサ7は、測定端子8が
接触式変位検出器5からの測定圧を付与して精密に膜の
表面を追従するので、常に膜厚を正確に測定することが
出来る。
【0030】また、接触式変位検出器5は測定端子8が
渦電流センサ7の測定端子8と兼用しているので、常に
膜厚表面を所定の測定圧で追従し、膜の表面の正確な変
位量を測定する。
【0031】測定データ処理部11に入力された接触式
変位検出器5と渦電流センサ7からの測定データは、接
触式変位検出器5の位置データを基準としてそれぞれの
位置の膜厚は渦電流センサ7から得られ、また、接触式
変位検出器5からの変位量の測定データを渦電流センサ
7からのデータと照合・対応させることによって、下地
面の形状と膜厚の関係を求めることが出来る。
【0032】つまり、図3(a)〜(d)で示すよう
に、渦電流センサ7からは膜厚の測定により図3(b)
のデータ(A)得られ、また、接触式変位検出器5から
は図3(c)のデータ(B)が得られる。従って、図3
(d)のようにこの2つのデータ(B−A)を重ね合せ
ることにより膜厚むらを正確に検出することが出来る。
【0033】従って、以上のような膜厚及び膜厚むらの
測定装置による測定方法を行えば、一度の測定で正確か
つ迅速に膜厚と膜厚むらを同時に得ることが出来る。
【0034】次に、図4に基づいて本発明の他の実施の
形態を説明する。
【0035】上述の実施の形態では、被測定物Wが平面
の下地体W2の表面上に形成された被測定膜W2で、そ
の膜厚を測定したが、ここでは他の実施の形態として被
測定物Wが円筒状の場合について説明する。すなわち、
この実施の形態では被測定膜W2は円筒状の下地体W
2′の表面上に円筒状に形成されている。
【0036】基本的構成は上述の実施の形態と同様であ
るので、同様部分についての説明は省略する。ただ、上
述の実施の形態の場合は被測定膜Wが平面であるため位
置の検出を直線で検出したが、この実施の形態では被測
定膜W2′が円筒状であるため、円筒体を回転させて回
転毎の位置検出で、膜厚と変位量を同時に測定する。
【0037】すなわち、基台1′の上に設けられた測定
テーブル2′は円盤状で回転軸を中心に回転自在に形成
されている。また、この回転軸の半径方向に沿って移動
自在な測定端子8′を有する渦電流センサ7を保持した
接触式変位検出器5′が立設したスタンド3′に設けら
れている。このスタンド3′はXYテーブル12の上に
載置され、測定端子8′の作動方向が常に測定テーブル
2′の回転中心に対して向かうように調整されている。
【0038】この装置により円筒状の被測定膜W2′に
ついて測定する場合、まづ、測定テーブル2′の回転中
心に、被測定物Wである円筒体の回転中心を精密に一致
させる。円筒体の回転中心は、すなわち円筒体を構成す
る導電体の回転中心である。
【0039】次に、スタンド3′を載置しているXYテ
ーブル12を静かに作動させて測定端子8′が被測定膜
W2′に接触するように調整する。この状態で測定テー
ブル2′を静かに回転させて測定開始位置に設定する。
以後は上述の実施の形態と同様に制御部10からの指令
により測定を開始し、それぞれの測定データを測定デー
タ所処理部11に入力して膜厚と膜厚むらの測定結果を
得る。
【0040】これらの実施の形態では、測定端子8とば
ね15が同方向に別部位に設けられているが、同一位置
に同軸に設けることにより測定端子8´とばね15´を
支持している固定治具6の歪みが測定結果に影響を及ぼ
さないものとなっている。
【0041】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば被
測定物の膜厚を測定する渦電流センサと膜厚の変位量を
測定する接触式変位測定器を同時に走査して、膜厚デー
タと膜厚の変位量データとを同時に測定位置毎に得られ
るようにした。
【0042】従って、それらの測定データを比較照合す
ることにより、下地面の変動データと膜表面の変動デー
タとを把握することが出来、一度の測定で迅速・正確に
膜厚と膜厚むらを測定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す装置全体の概要
図。
【図2】本発明の一実施の形態の装置の動作を説明する
説明図。
【図3】(a)本発明の実施の形態の測定原理の要部を
示す概要図。(b)本発明の実施の形態による渦電流セ
ンサからの出力データを示すグラフ。(c)本発明の実
施の形態による接触式変位検出器からの出力データを示
すグラフ。(d)本発明の実施の形態による渦電流セン
サからの出力データと接触式変位検出器からの出力デー
タを合成したグラフ。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す装置全体の概要
図。
【図5】変位検出器に非接触センサを用いた概要図。
【符号の説明】
1、1′…基台、2、2′…測定テーブル、3、3′…
スタンド、5、5′…接触式変位検出器、7、7′…渦
電流センサ、8、8′…測定端子、9…制御装置、11
…測定データ処理部、15…ばね、W、W′…被測定
物、W1、W1′…下地体、W2、W2′…被測定膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電体の表面に形成された非導電膜の膜
    厚変化の測定方法において、膜厚は渦電流センサで測定
    し、膜厚変化は前記渦電流センサと同時に走査される接
    触式変位測定器の測定結果に基づいて算出することを特
    徴とする膜厚変化の測定方法。
  2. 【請求項2】 導電体の表面に形成された非導電膜の膜
    厚変化の測定方法において、膜厚は渦電流センサで測定
    し、膜厚変化はこの渦電流センサと共通の測定端子を用
    いて作動する接触式変位測定器の測定結果に基づいて算
    出することを特徴とする膜厚変化の測定方法。
  3. 【請求項3】 前記非導電膜はアルミローラの表面にコ
    ーティングされたテフロン膜であることを特徴とする請
    求項1記載の膜厚変化の測定方法。
  4. 【請求項4】 導電体の表面に非導電膜が形成された被
    測定体を載置する測定テーブルと、この測定テーブルと
    相対的に走査自在に設けられた測定部とを具備した膜厚
    変化測定装置において、前記測定部は前記非導電膜の表
    面に接触して膜厚を測定する渦電流センサとこの渦電流
    センサが膜厚を測定している間の渦電流センサの変位量
    を検出する接触式変位検出器とを有することを特徴とす
    る膜厚変化の測定装置。
  5. 【請求項5】 前記渦電流センサと前記変位検出器は共
    通の測定端子を用いて作動し、変位検出器が有するばね
    によって測定端子に圧力を付与していることを特徴とす
    る請求項4記載の膜厚変化の測定装置。
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