JP2007147360A - 表面抵抗率測定装置及び表面抵抗率測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、精度良く表面抵抗率を測定可能な表面抵抗率測定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】測定対象となる測定部材としての測定対象フィルム１４の膜厚と同一の間隔となるように表面電極３０及び表面電極３２の間隔を調整し、表面電極３０及び表面電極３２に所定電圧値の電圧を印加したときに表面電極３０と表面電極３２との間に流れる電流の電流値と、表面電極３０及び表面電極３２に印加した電圧の電圧値と、表面電極３０と表面電極３２との間隔と、に基づいて、表面抵抗率を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面抵抗率測定装置及び表面抵抗率測定方法に係り、特に、体積抵抗率が所定値以上の高抵抗率の測定対象部材の表面抵抗率を測定する表面抵抗測定装置及び表面抵抗測定方法に関する。

シート状の測定対象部材の表面抵抗を測定する方法として、測定対象部材の表面に電極（プローブともいう）を押し当てて、測定対象部材表面を流れる電流を検出した検出結果に基づいて表面抵抗率を測定する方法が知られている。

このような表面抵抗率の測定方法としては例えば、予め定められた所定間隔毎に配列された電極間の抵抗を測定する方法や、特許文献１に示すようにＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠した方法により表面抵抗を測定する方法が知られている。

特許文献１に示す技術では、円盤形状の主電極と、この主電極を取り囲んで配置されたリング電極と、これらの主電極及びリング電極に対向して配置された対向電極を備えている。この主電極及びリング電極と対向電極との間に測定対象となる測定対象部材を挟持した状態において、主電極とリング電極との間に直流電圧を印加したときに測定対象部材の表面を流れる電流を測定した結果に基づいて、表面抵抗を測定している。

このように、特許文献１の技術では、測定対象部材の下に電極（ガード電極という）を置くことによって、測定対象部材の厚み方向に回り込んだ電流をグランドに流すことで、測定対象部材表面を流れる電流のみを測定することができるように構成されている。
特開２０００−８８９００号公報

しかし、従来、測定対象部材の同一面側に当接される電極の間隔は、測定対象部材の厚みの２倍以上であることが好ましいとされており、また従来技術では、一対の電極の間隔は一定であることから、測定対象部材の厚みが薄くなるほど、電流のほとんどが測定対象部材表面に当接された電極間よりも、測定対象部材を介して該電極に対向して設けられたガード電極側に流れてしまい、表面抵抗率の測定精度が低下すると言う問題があった。また、測定対象部材の厚みが薄くなるほど、測定対象部材の厚み方向に形成される電位勾配が、測定対象部材の表面に形成される電位勾配に比べて大きくなり、一対の電極に電圧を印加したときに電極間に流れる電流の測定値にノイズが含まれやすくなり、表面抵抗率の測定精度が低下するという問題があった。

このような現象は、測定対象部材としての測定対象部材の厚みが薄いほど、また測定対象部材の体積抵抗率が高いほど発生しやすかった。また、膜厚の異なる測定対象部材を一定の電極間隔で測定する事になり、測定条件が異なることも測定精度低下になっていた。
また、ガード電極に変えて、絶縁部材を使用することで表面方向の電流値を安定化して測定する方法もあるが、これは電場が膜厚深さまで均一になり、表面方向の抵抗ではあるが、厳密には表面に平行な方向の体積抵抗であり、表面抵抗の指標としては問題がある。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、精度良く表面抵抗率を測定可能な表面抵抗率測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の表面抵抗測定装置は、一対の表面電極と、裏面電極と、によって挟持されたシート状の測定対象部材の表面抵抗率を測定する表面抵抗率測定装置であって、前記一対の表面電極の間隔を調整する調整手段と、前記測定対象部材の膜厚を取得する取得手段と、前記一対の表面電極の間隔が前記取得手段によって取得された膜厚に略等しい間隔となるように前記調整手段を制御する間隔調整手段と、前記間隔調整手段によって前記測定対象部材の膜厚に略等しい間隔となるように間隔を調整された前記一対の表面電極に所定電圧値の電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段によって前記一対の表面電極に電圧が印加されたときに前記一対の表面電極間に流れる電流の電流値を測定する電流値測定手段と、前記電流値測定手段による測定結果と、前記電圧印加手段によって前記一対の表面電極に印加した電圧の前記所定電圧値と、前記間隔調整手段によって表面電極の間隔が調整された前記一対の表面電極の間隔と、に基づいて、前記測定対象部材の表面抵抗率を測定する測定手段と、を備えている。

本発明の表面抵抗率測定装置は、一対の表面電極と、裏面電極と、によって挟持されたシート状の測定対象部材の表面抵抗率を測定する。
取得手段は、測定対象部材の膜厚を、取得する。取得手段の一例には、膜厚を示す情報を装置本体に入力するためのキーボードやタッチパネル等の入力手段や、外部装置から膜厚を示す情報を所得するための通信手段等がある。取得手段が測定対象部材の膜厚を取得すると、間隔調整手段は、取得手段によって取得された膜厚に略等しい間隔となるように、一対の表面電極の間隔を調整するための調整手段を制御する。この間隔調整手段によって測定対象部材の膜厚に略等しい間隔となるように一対の表面電極の間隔が調整されると、電圧印加手段は、一対の表面電極に所定電圧値の電圧を印加する。電流値測定手段は、電圧印加手段によって一対の表面電極に所定電圧値の電圧が印加されたときに一対の表面電極間に流れる電流の電流値を測定する。測定手段は、電流値測定手段による電流値測定結果と、一対の表面電極に印加された電圧の所定電圧値と、間隔を調整された一対の表面電極の間隔と、に基づいて、測定対象部材の表面抵抗率を測定する。

このように、本発明の表面抵抗率測定装置は、測定対象となる測定対象部材の膜厚に略等しい間隔となるように一対の表面電極の間隔を調整し、間隔が調整された一対の表面電極に所定電圧値の電圧を印加したときに一対の表面電極間に流れた電流値と、一対の表面電極の間隔と、印加した電圧の電圧値と、に基づいて表面抵抗率を測定するので、測定対象部材の厚みが薄く、また測定対象部材の体積抵抗率が高い場合であっても、表面抵抗率の測定時に、測定対象部材の厚み方向に形成される電位勾配が、測定対象部材の表面に形成される電位勾配に比べて大きくなることを抑制することができ、精度良く且つ安定して表面抵抗率を求めることができる。

また、本発明の表面抵抗率測定装置では、測定対象部材の厚みが薄く、また測定対象部材の体積抵抗率が高い場合であっても、表面抵抗測定時に、測定対象部材の厚み方向に形成される電位勾配が、測定対象部材の表面に形成される電位勾配に比べて大きくなることを抑制することができ、精度良く表面抵抗率を求めることができることから、特に、体積抵抗率が１０^１１Ω・ｃｍ以上であり、且つ膜厚が２００μｍ以下の測定対象部材の表面抵抗率の測定に好適に用いることができる。

また、本発明の取得手段は、測定対象となる測定対象部材の膜厚を測定するための膜厚測定手段を含むことができる。膜厚測定手段によって測定された膜厚に基づいて、一対の表面電極の間隔を調整することにより、精度良く表面抵抗率を求めることができる。

また、本発明の表面抵抗率測定装置は、測定手段による表面抵抗率の測定結果を表面抵抗率測定装置本体の外部へ出力するための出力手段を更に備えることができる。出力手段としては、測定手段による表面抵抗率の測定結果を表示するための表示手段や、表面抵抗率の測定結果を印刷するための印刷手段や、表面抵抗率の測定結果を装置外部へ送信するための通信手段等がある。

このように、出力手段を更に備えることによって、表面抵抗率の測定結果を装置本体外部へ容易に出力することができる。

なお、本発明の表面抵抗率測定方法によって、精度良く表面抵抗率を測定することができる。具体的には、一対の表面電極と、裏面電極と、によって挟持されたシート状の測定対象部材の表面抵抗率を測定する表面抵抗率測定方法であって、前記測定対象部材の膜厚を取得し、前記取得した膜厚に略等しい間隔となるように前記一対の表面電極の間隔を調整し、間隔を調整された前記一対の表面電極に所定電圧値の電圧を印加したときに前記一対の表面電極間に流れる電流の電流値を測定し、調整した前記一対の表面電極の間隔と、前記一対の表面電極間に印加した電圧の前記所定電圧値と、前記測定した電流値と、に基づいて、前記測定対象部材の表面抵抗率を測定する。

本発明の抵抗率測定装置によれば、測定対象となる測定対象部材の膜厚に略等しい間隔となるように一対の表面電極の間隔を調整し、間隔が調整された一対の表面電極に所定電圧値の電圧を印加したときに一対の表面電極間に流れた電流値と、一対の表面電極の間隔と、印加した電圧の電圧値と、に基づいて表面抵抗率を測定するので、測定対象部材の厚みが薄く、また測定対象部材の体積抵抗率が高い場合であっても、精度良く且つ安定して表面抵抗率を求めることができる、という効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態の表面抵抗率測定装置１０は、測定対象フィルム１４の表面抵抗を測定するための表面抵抗率測定部１２、ガイド基板１６、測定対象フィルム１４の膜厚を測定するための膜厚測定部１８、電圧印加部２０、入力部２４、出力部２６、及び制御部２８を含んで構成されている。

上記入力部２４、出力部２６、電圧印加部２０、及び膜厚測定部１８は、制御部２８に信号授受可能に接続されている。

なお、表面抵抗率測定装置１０は、本発明の表面抵抗率測定装置に相当し、測定対象フィルム１４が、測定対象部材に相当し、電圧印加部２０が、本発明の電圧印加手段に相当し、ガイド基板１６が裏面電極に相当する。

表面抵抗率測定部１２は、一対の表面電極３２を含んで構成されている。一対の表面電極３２は、ガイド基板１６に所定距離を介して設けられており、一対の表面電極３０及び電極３２のガイド基板１６の表面に対向する対向面各々は、ガイド基板１６面に対して略平行となるように設けられている。また、表面電極３０のガイド基板１６の表面に対向する対向面が、該対向面を延長した平面上に、表面電極３２のガイド基板１６の表面に対向する対向面が配置されるように設けられている。また、表面電極３０及び表面電極３２は、表面電極３０及び表面電極３２の互いに対向する面が平行となるように設けられている。

表面電極３０及び表面電極３２の形状は、矩形状であっても正方形状、であってもよく、測定対象フィルム１４上に接触された状態で電圧を印加可能な形状であればよいが、電場形成が一応にできると言う観点から、電極間が平行になる正方形状であることが好ましい。

表面抵抗率測定部１２には、長尺方向がガイド基板１６の板面方向に対して平行となるように２本のスライドシャフト３４及びスライドシャフト３６が設けられている。スライドシャフト３４及びスライドシャフト３６は、各々一端が支持部材３８に軸支され、他端が支持部材４０に軸支されている。表面電極３０の基部４４は、スライドシャフト３４に挿通され、表面電極３２の基部４６は、スライドシャフト３６に挿通されている。このため、表面電極３０及び表面電極３２各々は、互いに離間する方向または近接する方向へと摺動自在に支持されている。

支持部材４０は、制御部２８に信号授受可能に接続された駆動モータ４８に接続された駆動ギア４０Ａ及びモータギア４０Ｂを含んで構成されている。また、支持部材３８は、従動ギア３８Ａ及び従動ギア３８Ｂを含んで構成されている。従動ギア３８Ａは、駆動ギア４０Ａの駆動に従動可能に設けられている。また、従動ギア３８Ｂは、モータギア３８Ａの駆動に従動可能に設けられている。

駆動ギア４０Ａ及び従動ギア３８Ａには、ベルト５０が巻回されている。駆動ギア４０Ａ及び従動ギア３８Ａに巻回されたベルト５０の互いに対向する領域の一方（ベルト領域５０Ｂ）には、表面電極３０の基部４４が取付けられ、他方（ベルト領域５０Ａ）には、表面電極３２の基部４６が取付けられている。

このため、対向するベルト領域５０Ａ及びベルト領域５０Ｂが駆動ギア４０Ａの駆動によって互いに反対方向に移動されることによって、表面電極３０と表面電極３２とは、互いに離間する方向または近接する方向へと移動に構成されている。

具体的には、制御部２８の制御によって駆動モータ４８が駆動され、駆動ギア４０Ａが制御部２８から入力された信号に応じた所定方向且つ信号に応じた所定量回転駆動されると、表面電極３０及び表面電極３２は、スライドシャフト３４及びスライドシャフト３６の長尺方向に沿って互いに近接する方向または離間する方向へと移動される。

表面３２の表面電極３０との対向面には、表面電極３０と表面電極３２との間隔を測定するためのギャップセンサ５４が設けられている。ギャップセンサ５４は、制御部２８に信号授受可能に接続され、投光部と受光部を備えた光電センサである。ギャップセンサ５４では、投光部から照射された光が対向する表面電極の対向面に反射して受光部によって受光されると、この受光位置に応じた電気信号を制御部２８へ出力する。制御部２８ではギャップセンサ５４から入力された信号に基づいて、表面電極３０と表面電極３２との間隔を測定することができる。

なお、ギャップセンサ５４としては、このような光電センサに限らず、レーザ変位計、超音波センサ、反射光量センサ等の物体までの距離を測定可能なセンサであればどのような形態であってもよく、非接触方式または接触方式のセンサを用いることが可能である。なお、ギャップセンサ５４として、表面電極３２と表面電極３０との間隔を測定するために表面電極３２または表面電極３０の、表面電極３２と表面電極３０との対向面に接触されることにより間隔を測定する接触方式のセンサを用いる場合には、表面電極３２または表面電極３０に接触される面を、絶縁性の部材によって予め被覆するようにし、間隔測定結果から該被覆膜の膜厚を減算することで、表面電極３２と表面電極３０との間隔を測定するようにすればよい。

また、支持部材４０は、ガイド基板１６の板面に対して直交する方向に延び且つ表面抵抗率測定部１２の図示を省略する筐体に支持されたスライドシャフト５２に挿通されている。一方、支持部材３８は、スライドシャフト４２に挿通されている。スライドシャフト４２は、スライドシャフト５２に長尺方向が平行となるように対向して設けられ、ガイド基板１６の板面に対して直交する方向に延び且つ表面抵抗率測定部１２の図示を省略する筐体に支持されている。
このため、スライドシャフト３４及びスライドシャフト３６各々によって支持された表面電極３０及び表面電極３２は、ガイド基板１６面に対して近接する方向または離間する方向に摺動自在に構成されている。

具体的には、駆動モータ４８がモータギア４０Ｂを駆動すると、モータギア４０Ｂによる駆動及びモータギア４０Ｂに従動する従動ギア３８Ｂの駆動によって、支持部材４０及び支持部材３８がガイド基板１６面に近接する方向または離間する方向に摺動されることで、表面電極３０及び表面電極３２は、ガイド基板１６面に近接する方向または離間する方向に移動される。

表面電極３２のガイド基板１６との対向面には、表面電極３２のガイド基板１６へ近接する方向へ加える荷重を測定すると共に、表面電極３２及び表面電極３０がガイド基板１６上に載置された測定対象フィルム１４表面に当接されたことを検知するための圧力センサ５６が設けられている。圧力センサ５６は、制御部２８に信号授受可能に接続されている。

支持部材４０及び支持部材３８が、駆動モータ４８の駆動によって、ガイド基板１６へ近接する方向へと摺動されるに伴い、支持部材４０及び支持部材３８に支持されたスライドシャフト３４及びスライドシャフト３６に支持された表面電極３０及び表面電極３２各々のガイド基板１６との対向面各々が、ガイド基板１６上に載置された測定対象フィルム１４の表面に当接されると、表面電極３０及び表面電極３２が測定対象フィルム１４表面に当接されたことを示すと共に、測定対象フィルム１４表面方向への荷重を示す信号が制御部２８へ出力される。

制御部２８では、圧力センサ５６から入力される信号に基づいて、所定の荷重で表面電極３０及び表面電極３２が測定対象フィルム１４表面に当接されるように、モータギア４０Ｂを駆動制御することで、所定の荷重で表面電極３０及び表面電極３２が測定対象フィルム１４表面に当接されるように制御することができる。

表面電極３０及び表面電極３２は、各々電圧印加部２０に電気的に接続されている。電圧印加部２０から制御部２８から入力された電圧値を示す信号が入力されると、電圧印加部２０は、制御部２８から入力された信号に応じた電圧値の電圧を表面電極３０及び表面電極３２に印加する。表面電極３２と電圧印加部２０との間には、測定対象フィルム１４表面に当接された表面電極３０及び表面電極３２に電圧が印加されたときに表面電極３０と表面電極３２との間に流れる電流の電流値を測定するための電流測定部５８が設けられている。電流測定部５８は、制御部２８に信号授受可能に接続されており、電流値測定結果を制御部２８に出力可能に構成されている。

ガイド基板１６は、導体によって構成された裏面電極１６Ａと導電性部材１６Ｂとによって構成されている。ガイド基板１６は、表面電極３０及び表面電極３２に対向可能な領域に対応する領域は、裏面電極１６Ａによって構成され、膜厚測定部１８に対向する領域は、導電性部材１６Ｂによって構成されている。

電圧印加部２０から表面電極３２へ電圧を印加する信号線と、裏面電極１６Ａとは、信号線によって接続されており、表面電極３２と、裏面電極１６Ａを等電位とすることが可能に構成されている。このため、表面電極３２と表面電極３０とに電圧が印加されたときに、測定対象フィルム１４の厚み方向の抵抗値を含めず、該表面電極３２と表面電極３０との間に流れる電流の電流値を、精度良く測定可能に構成されている。

膜厚測定部１８は、ガイド基板１６上に載置された測定対象フィルム１４の膜厚を測定する。膜厚測定部１８としては、マイクロメータ、ダイヤルゲージ、リニアゲージ、超音波式膜厚測定器、及び渦電流式膜厚測定器等を用いることができる。

なお、本実施の形態では、表面抵抗率測定装置１０は、膜厚測定部１８を備えるものとして説明するが、膜厚測定部１８を別体として設けるようにしてもよい。この場合には、ガイド基板１６を、裏面電極１６Ａのみによって構成するようにすればよい。

入力部２４は、表面抵抗の測定対象となる測定対象フィルム１４の膜厚を示す情報や、各種情報を取得する。入力部２４としては、各種情報を表面抵抗率測定装置１０に入力するときにユーザによって操作されるためのキーボードやタッチパネル等の操作部、及び外部装置に無線や有線でネットワーク等の通信網を介して接続することによって外部装置から各種情報を取得するための通信ポート等の通信部等がある。

出力部２６は、表面抵抗率測定装置１０によって測定された表面抵抗率を示す情報を含む各種情報を、表面抵抗率測定装置１０外部へ出力する。出力部２６の一例には、ＬＣＤやＣＲＴ等の表示装置、プリンタ等の印刷装置、及び外部装置に無線や有線でネットワーク等の通信網を介して接続することによって外部装置へ各種情報を送信するための通信装置等がある。

次に、制御部２８で実行される処理を説明する。

なお、図２に示す処理ルーチンが実行される前に、ガイド基板１６上に測定対象となる測定対象フィルム１４が載置されるとともに、ガイド基板１６と表面抵抗率測定部１２によって挟持された状態にあるものとして説明する。

制御部２８では、図示を省略する電源スイッチがユーザによって操作されることにより、表面抵抗率測定装置１０の装置各部に電力が供給された後に、入力部２４から表面抵抗測定指示を示す指示信号が入力されると、図２に示す処理ルーチンが実行されてステップ１００へ進む。

ステップ１００では、膜厚測定部１８に膜厚測定指示信号を出力する。膜厚測定指示信号が入力されると、膜厚測定部１８は、ガイド基板１６上に載置された測定対象フィルム１４の膜厚を測定し、測定結果を制御部２８へ出力する。

なお、本実施の形態では、表面抵抗率測定装置１０が膜厚測定部１８を備え、膜厚測定部１８によって測定対象フィルム１４の膜厚測定を行うものとして説明するが、入力部２４から測定対象となる測定対象フィルム１４の膜厚を示す情報を入力するようにしてもよい。この場合には、表面抵抗率測定装置１０による測定対象フィルム１４の表面抵抗測定前に、該測定対象フィルム１４の膜厚を、外部装置によって測定し、測定結果がユーザによって入力部２４を介して入力されるようにすればよい。

次のステップ１０２では、上記ステップ１００の処理によって膜厚測定部１８によって測定された、測定対象となる測定対象フィルム１４の膜厚測定結果を読み取る。

次のステップ１０４では、表面電極３０及び表面電極３２の間隔調整指示を示す信号を駆動モータ４８に出力する。

ステップ１０４の処理によって、表面電極３０及び表面電極３２の間隔調整指示を示す信号が入力されると、駆動モータ４８は、駆動ギア４０Ａを駆動する。駆動ギア４０Ａが駆動されると、駆動ギア４０Ａと従動ギア３８Ａの駆動によって、ベルト５０の対向するベルト領域５０Ａ及びベルト領域５０Ｂが互いに反対方向に移動され、この移動に伴い表面電極３０及び表面電極３２が、互いに離間する方向または近接する方向へと移動する。

次のステップ１０６では、上記ステップ１０２で読み取った膜厚測定結果と同一の間隔となるように表面電極３０及び表面電極３２の間隔が調整されたか否かを判別し、否定されると上記ステップ１０４に戻り、肯定されるとステップ１０８へ進む。

上記ステップ１０６の判断は、ギャップセンサ５４からの入力信号に基づいて算出した表面電極３０及び表面電極３２との間隔が、上記ステップ１０２で読み取った膜厚測定結果と等しいか否かを判別することによって判断可能である。

上記ステップ１００乃至ステップ１０６の処理が実行されることによって、測定対象となる測定対象フィルム１４の膜厚と同一間隔となるように、表面電極３０と表面電極３２との間隔が調整される。

次のステップ１０８では、表面電極３０及び表面電極３２の、ガイド基板１６との対向面が、ガイド基板１６上に載置された測定対象フィルム１４の載置方向へ近接される方向へ移動されるように、表面電極３０及び表面電極３２のガイド基板１６への近接方向移動指示を示す信号を駆動モータ４８に出力する。

駆動モータ４８は、近接方向移動指示を示す信号が入力されると、モータギア４０Ｂを駆動し、モータギア４０Ｂ及び従動ギア３８Ｂの駆動によって、支持部材４０及び支持部材３８がガイド基板１６面に近接する方向に摺動されて、表面電極３０及び表面電極３２の、ガイド基板１６面に近接する方向への移動が開始される。

次のステップ１１０では、所定荷重で表面電極３０及び表面電極３２が測定対象フィルム１４上に当接されたか否かを判別し、否定されると上記ステップ１０８へ戻り、肯定されるとステップ１１２へ進む。

ステップ１１０の判断は、圧力センサ５６から入力される、測定対象フィルム１４表面方向への荷重を示す信号に基づいて判別することができる。また、上記ステップ１１０における所定荷重は、測定対象となる測定対象フィルム１４への表面抵抗を測定する条件としてユーザにより任意に設定可能である。

この所定荷重を示す情報は、本処理ルーチンの実行前にユーザによる入力部２４の操作指示によって入力されるようにし、入力部２４から入力された所定荷重を示す情報を、制御部２８内の図示を省略するメモリに記憶するようにし、ステップ１１０の判断時に該メモリから読み取るようにすればよい。
このようにすれば、任意の荷重で表面電極３０及び表面電極３２を、ガイド基板１６上に載置された測定対象フィルム１４上に接触させることができる。

次のステップ１１２では、測定対象フィルム１４の膜厚と同一間隔となるように調整され、且つ所定荷重で測定対象フィルム１４表面に当接された表面電極３０及び表面電極３２に、所定の電圧値の電圧を印加するための電圧印加指示を電圧印加部２０に出力する。

電圧印加指示が入力されると、電圧印加部２０では、制御部２８から入力された電圧値の電圧を表面電極３０及び表面電極３２に出力する。

この電圧印加部２０に入力される電圧値は、表面抵抗を測定する条件としてユーザにより任意に設定可能である。この電圧値は、例えば、本処理ルーチンの実行前にユーザによる入力部２４の操作指示によって入力されるようにし、入力部２４から入力された電圧値を示す情報を、制御部２８内の図示を省略するメモリに記憶するようにし、ステップ１１２の処理時に該メモリから読み取って電圧印加部２０に出力するようにすればよい。

次のステップ１１４では、電流測定部５８によって測定された電流値を読み取ることによって、表面電極３０及び表面電極３２に電圧を印加したときに表面電極３０及び表面電極３２に流れた電流の電流値を読み取る。

次のステップ１１６では、表面電極３０と表面電極３２との間隔と、上記ステップ１１４で読み取った電流値と、上記ステップ１１２で表面電極３０及び表面電極３２に印加した電圧の電圧値と、に基づいて、表面抵抗測定対象となる測定対象フィルム１４の表面抵抗率を算出する。

表面抵抗の算出は、下記式に基づいて算出することができる。
表面電極３０及び表面電極３２の長さをｌ(互いに平行であり同じ長さとした場合)、電極間の間隔ｄとした場合、表面抵抗補正係数(RCF)は、ｌ／ｄで与えられる。
印加電圧をＶ、測定電流をｉとすれば、表面抵抗率ρsは、以下の式（１）で与えられる。

［式］
ρs＝ＲＣＦ×Ｖ／ｉ 式（１）

次のステップ１１８では、上記ステップ１１６で算出した表面抵抗率を出力部２６に出力し、表面電極３０及び表面電極３２を測定対象フィルム１４へ当接された状態から離間された位置へと移動するように、駆動モーラ４８を制御した後に、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本発明の表面抵抗率測定装置１０によれば、測定対象となる測定部材としての測定対象フィルム１４の膜厚と同一の間隔となるように表面電極３０及び表面電極３２の間隔を調整し、表面電極３０及び表面電極３２に所定電圧値の電圧を印加したときに表面電極３０と表面電極３２との間に流れる電流の電流値と、表面電極３０及び表面電極３２に印加した電圧の電圧値と、表面電極３０と表面電極３２との間隔と、に基づいて、表面抵抗率を算出する。

このため、膜厚が所定値以下の薄膜であり、且つ体積抵抗率が所定値以上の高抵抗率であるような測定対象部材に表面抵抗率を測定するときに、測定対象部材の表面方向の電位勾配を体積方向すなわち膜厚方向への電位勾配より大きく且つ膜厚によらず一定にすることができ、表面抵抗率の測定結果に体積抵抗率の成分が含まれることを抑制し、一定にすることができる。

従って、精度良く測定対象部材の表面抵抗率を測定することができる。

また、本発明の表面抵抗率測定装置１０は、表面抵抗率の測定においては、従来技術のような、測定対象部材としての測定対象フィルム１４に対して同一面側に当接される表面電極間の距離が固定であり、測定対象フィルム１４の厚みが薄くなるほど、測定対象フィルム１４の厚み方向に形成される電位勾配が測定対象フィルム１４の表面に当接された電極間に形成される電位勾配に比べて大きくなり、同一面側に当接された電極間に流れる電流の測定値にノイズが含まれやすくなる点を、改善することができる。
このため、本発明の表面抵抗率測定装置１０は、測定対象となる測定対象フィルム１４の体積抵抗率が１０^１１Ω・ｃｍ以上の高抵抗率であり、また膜厚が２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下の測定対象部材の表面抵抗測定における測定を効果的に精度良く行うことができる。

なお、本実施の形態では、測定対象部材の膜厚と同一の間隔となるように、表面電極３０及び表面電極３２の間隔を調整する場合を説明したが、誤差の範囲であるとの観点から、膜厚に対して±１０％の範囲内であれば良く、±５％の範囲内であることが更に好ましい。

また、本実施の形態では、測定対象部材の膜厚を１点のみ測定した測定結果を、測定対象部材の膜厚であるものとして説明したが、測定対象部材の膜厚が均一ではない場合も考えられることから、測定対象部材について複数地点の膜厚を測定した測定結果の平均値を測定対象部材の膜厚とするようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、表面電極３０及び表面電極３２は、ピン状である場合を説明したが、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠された２重リング方式に示されるようなリング状であってもよい。このような場合には、表面電極３０及び表面電極３２として、所定の径を有する円柱状電極と、この円柱状電極を所定間隔あけて囲むように設けられた円筒状のリング状電極と、を備えるようにすればよい。表面電極３０及び表面電極３２がこのような２重リングとして設けられる場合には、内側に設けられた円柱状電極の外表面と、外側に設けられた円筒状リング状電極の内表面との間隔を、測定対象フィルム１４の膜厚と同一となるように調整するようにすればよい。

具体的には、円筒状リング状電極の径を可変となるように構成すると共に、この円筒状リング状電極の径を可変となるように調整するための調整機構を駆動するための駆動機構を、制御部２８に信号授受可能となるように接続し、制御部２８の制御によって円筒状リング状電極の径を調整することにより、円筒状リング状電極の内表面と円柱状電極の外表面との間隔を、測定対象となる測定部材の膜厚と略同一となるように調整すればよい。

このように構成すれば、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠された方式を用いた場合においても、電極間の距離を測定対象となる測定対象部材の膜厚と同一となるように調整することができ、精度良く表面抵抗率を測定することができる。

なお、本実施の形態では、一対の表面電極３０及び表面電極３２間の間隔を、ギャップセンサ５４によって測定された間隔測定結果に基づいて調整する場合を説明したが、図３に示すように、予め測定対象となる測定対象部材の膜厚と略等しくなるように径の異なる複数種のワイヤを予め用意し、表面電極３０及び表面電極３２間に測定された膜厚に略等しいワイヤ３３を選択して表面電極３０及び表面電極３２間に挟持させることによって調整するようにしてもよい。

この場合には、表面電極３０及び表面電極３２のワイヤ３３を挟持する位置に対応する領域３０Ａ及び領域３２Ａ各々を、予め絶縁性の材料によって構成する、または絶縁性の薄膜によって予め被覆するようにすればよい。

また、本実施の形態では、一対の表面電極３０及び表面電極３２間の間隔を、ギャップセンサ５４によって測定された間隔測定結果に基づいて調整する場合を説明したが、予め測定対象となる測定対象部材の膜厚に対応して、異なる膜厚の絶縁性部材を複数用意し、表面電極３０及び表面電極３２の表面に設けるようにしてもよい。

このような場合には、図４に示すように、立方体の表面電極３０の１つの面に、この面を構成する少なくとも１辺を含む領域３０Ｂ以外の領域を覆うように所定の厚みの板状の絶縁性部材３５を設けるようにする。図５（Ａ）に示すように、表面電極３０と表面電極３２とを絶縁性部材３５を挟持するように配置すると、絶縁性部材３５の厚みに応じた間隔となるように、表面電極３０と表面電極３２との間隔が調整される。

また、図４に示すように、立方体の表面電極３２の一つの面に、この面を構成する少なくとも一辺を含む領域３２Ｂ以外の領域を覆うように、絶縁性部材３５とは厚みの異なる絶縁性の板状の絶縁性部材３７を設けるようにする。図５（Ｂ）に示すように、表面電極３０と表面電極３２とを絶縁性部材３７を挟持するように配置すると、絶縁性部材３７の厚みに応じた間隔となるように、表面電極３０と表面電極３２との間隔が調整される。

この表面電極３０と表面電極３２との間に挟持する絶縁性部材の厚みを調整するためには、例えば、表面電極３０を、回転軸３０Ｃを中心軸として回転可能に設けると共に、表面電極３２を、回転軸３２Ｃを中心軸として回転可能に設け、これらの回転軸３０Ｃ及び回転軸３２Ｃ各々を、図示を省略するギアを介して駆動モータ４８に接続するようにすればよい。そして、制御部２８では、回転軸３０Ｃ及び回転軸３２Ｃ各々の回転量に対応して、表面電極３０と表面電極３２との間に挟持される絶縁性部材の厚みを予め記憶し、駆動モータ４８を駆動することによって、膜厚測定部１８で測定された膜厚測定結果と同一の絶縁性部材を介して表面電極３０及び表面電極３２が当接されるように制御するようにすればよい。

以下に、本発明の表面抵抗率測定装置１０を用いて、測定対象部材として、膜厚の異なる２種類の測定対象部材（サンプルＡ、サンプルＢ）について、電極の間隔を変化させて表面抵抗率を測定した試験例を示す。

[試験例]

＜測定対象部材＞
・ サンプルＡ（富士ゼロックス（株）製 ＣｏｌｏｒＤｏｃｕＴｅｃｈ６０用中間転写ベルト）
：体積抵抗率１．２６×１０^１２Ω・ｃｍ、膜厚８３．９μｍ
・ サンプルＢ（富士ゼロックス（株）製 ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣ６５５０Ｉ用中間転写ベルト）
：体積抵抗率１．３７×１０^１１Ω・ｃｍ、膜厚８１．２μｍ

なお、上記体積抵抗率は、２２℃５５％ＲＨの環境下において、微小電流計（アドバンテスト社製Ｒ８３４０Ａ）に図６に示す三菱化学社製ＵＲプローブ１００を接続し、円柱状電極１０２と、円柱状電極の外側を所定間隔隔てて囲むリング状電極１０４と、の電極間に電圧１００Ｖを印加してから１０ｓｅｃ後の電流の電流値を測定し、下記式（２）により算出した。

[式]
ρｖ＝Ｒ×ＲＣＦ（Ｖ）×（１／ｔ） 式（２）

なお、上記式（２）中、ρｖは、体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を示し、ｔは、測定対象となる中間転写ベルトの膜厚を示し、Ｒは抵抗（印加電圧の電圧値／電流値測定結果）を示している。また、ＲＣＦ（Ｖ）は、体積抵抗率計算係数を示している。

なお、上記式（２）中、ＲＣＦ（Ｖ）は、微小電流計固有の値であり、本試験例で用いた三菱化学社製ＵＲプローブ１００では、２．０１１であった。

また、測定対象部材の膜厚は、ＦＩＳＣＨＥＲ社製フィッシャースコープＭＭＳを用いて測定した値である。本試験例では、上記図２に示す処理ルーチン実行時には、膜厚測定結果を入力部２４から入力された膜厚測定結果を示す情報に基づいて読み取った。

（実施試験例１）
シート状の、２種類の測定対象部材としてのサンプルＡ及びサンプルＢについて、本発明の表面抵抗率測定部１２において、表面電極３０と表面電極３２との間隔を、サンプルＡ及びサンプルＢ各々の膜厚と略同一の８０μｍとなるように調整して本発明の表面抵抗率測定装置１０により表面抵抗率を５回測定し、表面抵抗率の常用対数値の平均値と、５回測定値の表面抵抗率の常用対数値のばらつきを求めた。

なお、表面抵抗率は、下記式に基づいて算出した。
表面抵抗率測定装置の表面電極30及び32の長さを5cmとして、印加電圧は100Vとした。測定は、電極間に流れる電流を測定した。測定電流値I及びサンプル膜厚dから、表面抵抗率ρsは、

［式］
ρs = 100(v)×5(cm)/(d(cm)×I(A)) 式（３）として計算した。

また、表面抵抗率の常用対数値は、ρsの常用対数値、つまりLog(ρs)として算出した。
結果を表１に示す。

（比較試験例１）
サンプルＡ及びサンプルＢについて、本発明の表面抵抗率測定部１２において、表面電極３０と表面電極３２との間隔を、１６０μｍとなるように調整して、本発明の表面抵抗率測定装置１０を用いて表面抵抗率を５回測定し、表面抵抗率の常用対数値の平均値と、５回測定値の表面抵抗率の常用対数値のばらつきを求めた。なお、表面抵抗率及び表面抵抗率の常用対数値の算出は、実施試験例１で用いた式と同一の式を用いて算出した。結果を表１に示す。

（比較試験例２）
サンプルＡ及びサンプルＢについて、三菱化学社製ＵＲプローブ１００（円柱状電極１０２と、円柱状電極の外側を所定間隔隔てて囲むリング状電極１０４と、の電極の間隔７ｍｍ）を用いて、表面抵抗率を５回測定し、表面抵抗率の常用対数値の平均値と、５回測定値の表面抵抗率の常用対数値のばらつきを求めた。なお、表面抵抗率及び表面抵抗率の常用対数値の算出は、下記式を用いて算出した。

印加電圧100V、測定電流値をI、またURプローブの表面抵抗率補正係数(RCF)は10を用いて、表面抵抗率ρsを計算した。
ρs = 10×100/I、また表面抵抗率の常用対数値算出は、ρsの常用対数(Log(ρs))として求めた。
結果を表１に示す。

表１に示すように、表面抵抗率を測定するときに測定対象部材に当接される電極間の間隔と、測定対象部材の膜厚と、が略同一の場合（実施試験例１）には、電極間の間隔と、測定対象部材の膜厚とが測定誤差の範囲を超える範囲で異なる場合（比較試験例２）に比べて表面抵抗率の測定結果にばらつきが少ない。また、比較試験例３に示すように、電極間の間隔に比べて、測定対象部材の膜厚が所定値以上大きくなると、表面抵抗値の測定が不可能となった。

（実施試験例２）
実施試験例１で用いたサンプルＢについて、２２ｃｍ×１５ｃｍの大きさで用意し、一方の面についてコロトロン（タングステンワイア０．０３ｍｍ、印加電圧１０ＫＶ）によりコロナ放電を繰り返して、該一方の面に放電生成物を付着させた。

放電生成物は、高温高湿環境下となるほど測定対象物の表面抵抗値を低下させることから、２８℃８５％ＲＨの環境下において、表面抵抗率の測定を行った。

このように一方の表面に放電生成物が付着されたサンプルＢについて、本発明の表面抵抗率測定部１２において、表面電極３０と表面電極３２との間隔を、サンプルＢの膜厚と略同一の８０μｍとなるように調整して、放電生成物が付着された面（以下、裏面という）及び、放電生成物の非付着の面（以下、表面という）各々について、表面抵抗率を３回測定し、表面抵抗率の常用対数値の平均値と、３回測定値の表面抵抗率の常用対数値のばらつきを求めた。結果を表２、表３に示す。

なお、表面抵抗率及び表面抵抗率の常用対数値は、上記実施試験例１で用いた式（３）を用いて算出した。

（比較試験例３）
実施試験例１で用いたサンプルＢについて、２２ｃｍ×１５ｃｍの大きさで用意し、一方の面についてコロトロン（タングステンワイア０．０３ｍｍ、印加電圧１０ＫＶ）によりコロナ放電を繰り返して、該一方の面に放電生成物を付着させた。

放電生成物は、高温高湿環境下となるほど測定対象物の表面抵抗値を低下させることから、２８℃８５％ＲＨの環境下において、表面抵抗率の測定を行った。

このように一方の表面に放電生成物が付着されたサンプルＢについて、本発明の表面抵抗率測定部１２において、表面電極３０と表面電極３２との間隔を、４６μｍとなるように調整して、放電生成物が付着された面（以下、裏面という）及び、放電生成物の非付着の面（以下、表面という）各々について、表面抵抗率を３回測定し、表面抵抗率の常用対数値の平均値と、３回測定値の表面抵抗率の常用対数値のばらつきを求めた。

なお、表面抵抗率及び表面抵抗率の常用対数値は、上記実施試験例１で用いた式（３）を用いて算出した。結果を表４、表５に示す。

実施試験例２及び比較試験例３で用いたサンプルＢでは、一方の面に表面抵抗が低下されるように放電生成物が付着され、且つ表面抵抗の低下が顕著に表れやすい高温高湿下で表面抵抗を測定したことから、表面と裏面の表面抵抗は異なり、且つ裏面に比べて表面の表面抵抗が高くなるような表面抵抗率の測定結果が得られるはずである。

実際の測定結果は、表２〜表５に示されるように、サンプルＢの膜厚に略等しい電極の間隔で表面抵抗及び表面抵抗率を測定した実施試験例２では、表２及び表３に示すように、裏面と表面との表面抵抗の差は１．３桁であるのに対し、サンプルＢの膜厚の略半分の電極の間隔で表面抵抗及び表面抵抗率を測定した比較試験例３では、表４及び表５に示すように、裏面と表面との表面抵抗の差は０．９桁であった。これは、サンプルＢの膜厚と略同一ではなく、略半分の電極の間隔で表面抵抗を測定したため、表面抵抗の測定結果に体積抵抗の成分が含まれたためと考えられる。

本発明の表面抵抗率測定装置を示す模式図である。 本発明の表面抵抗測定装置において実行される処理を示すフローチャートである。 電極の間隔の調整方法の一例を示す模式図である。 電極の間隔の調整方法の一例を示す模式図である。 電極の間隔の調整方法の一例を示す模式図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は各々異なる電極の間隔となるように調整するための方法を示す模式図である。 従来の電極の間隔が固定の表面抵抗測定プローブを示す模式図である。

符号の説明

１０ 表面抵抗率測定装置
１２ 表面抵抗率測定部
１４ 測定対象フィルム
１６ ガイド基板
２０ 電圧印加部
２８ 制御部
３０ 表面電極
３２ 表面電極
４８ 駆動モータ
５８ 電流測定部

Claims (2)

1. 一対の表面電極と、裏面電極と、によって挟持されたシート状の測定対象部材の表面抵抗率を測定する表面抵抗率測定装置であって、
   前記一対の表面電極の間隔を調整する調整手段と、
   前記測定対象部材の膜厚を取得する取得手段と、
   前記一対の表面電極の間隔が前記取得手段によって取得された膜厚に略等しい間隔となるように前記調整手段を制御する間隔調整手段と、
   前記間隔調整手段によって前記測定対象部材の膜厚に略等しい間隔となるように間隔を調整された前記一対の表面電極に所定電圧値の電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記電圧印加手段によって前記一対の表面電極に電圧が印加されたときに前記一対の表面電極間に流れる電流の電流値を測定する電流値測定手段と、
   前記電流値測定手段による測定結果と、前記電圧印加手段によって前記一対の表面電極に印加した電圧の前記所定電圧値と、前記間隔調整手段によって表面電極の間隔が調整された前記一対の表面電極の間隔と、に基づいて、前記測定対象部材の表面抵抗率を測定する測定手段と、
   を備えた表面抵抗率測定装置。
2. 一対の表面電極と、裏面電極と、によって挟持されたシート状の測定対象部材の表面抵抗率を測定する表面抵抗率測定方法であって、
   前記測定対象部材の膜厚を取得し、
   前記取得した膜厚に略等しい間隔となるように前記一対の表面電極の間隔を調整し、
   間隔を調整された前記一対の表面電極に所定電圧値の電圧を印加したときに前記一対の表面電極間に流れる電流の電流値を測定し、
   調整した前記一対の表面電極の間隔と、前記所定電圧値と、測定した前記電流値と、に基づいて、前記測定対象部材の表面抵抗率を測定する、
   表面抵抗率測定方法。

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