KR900003208B1 - 막(膜)두께의 측정장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

막(膜)두께의 측정장치

제 1 도는 이 발명의 한실시예를 표시하는 구성도.

제 2 도 (a)(b)는 이 발명의 다른 실시예를 표시하는 구성도.

제 3 도 및 제 4 도는 종래의 막두께의 측정기 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전축 2 : 차광판

3 : 피측정부재 4a,5a : 레이저광

6 : 반사경 15 : 연산기

17 : 회전센서 18 : 반투사경(half mirror)

19 : 전반사경

그리고 각도면중 동일부호는 동일 또는 상당부분을 표시한다.

이 발명은 예를들면 자기테이프의 제조라인에서 도포된 도포막의 막두께를 측정하는 경우에 적용되는 막두께의 측정장치에 관한 것이다.

제 3 도는 일본특원소 60-174609호 공보에 기재되어 있는 종래의 막두께의 측정장치이다.

도면에서, 1은 소정속도로 회전되는 회전축, 2는 회전축(1)의 면에서 소정거리를 띄어 회전축(1)과 평행하게 설치된 차광판, 3은 회전판(1)과 밀착하여 회전축(1)의 속도와 같은 속도로 주행하는 박판(sheet)과 도포막으로된 피측정부재이며 소정두께의 막이 설치되어 있다.

4,5는 소정각도를 이루어 배치되며 각각 레이저광(4a)(5a)를 발생하는 레이저광 발진기, 6은 반사경으로 레이저광(4a)를 받아서 회전축(1)의 표면과 차광판(2)과의 사이를 주사하며, 레이저광(5a)를 받아서 피측정부재(3)과 차광판(2)간을 주사하도록 제어된다.

7,8은 반사경(6)으로 반사한 각 레이저광(4a)(5a)을 각각 집광하는 렌즈 9,10은 주사한 각 레이저광(4a)(5a)를 집광하는 렌즈, 11,12는 수광기, 13,14는 카운터,15는 연산기, 16은 표시기이다.

다음은 동작에 관하여 설명한다.

레이저광 발진기(4)(5)에서 발사된 각 레이저광(4a)(5a)는 반사경(6)에 입사되어 모두 동일 각속도로 주사된다. 반사된 각 레이저광(4a)(5a)는 각각 렌즈(7)(8)로 집광되어서 제 4 도에 표시한 바와같이 각각 갭(A)(B)의 위치에서 그 비임경이 최소로 되어 회전축(1)에 수직한 방향 즉 갭의 방향으로 일정속도로 주사된다. 이때 각 수광기(11)(12)는 각 갭(A)(B)를 각 레이저광(4a)(5a)이 통과하고 있는 동안만 입사된다. 따라서 수광기(11)(12)의 출력신호는 갭(A)(B)의 크기에 비례한 폭의 펄스파형이 된다.

이것을 카운터(13)(14)에서 펄스계수를 하여 펄스폭에 상당한 계수를 얻게된다. 연산기(15)에서는 이들의 계수에서 두께를 계산하여 표시기(16)에 표시한다.

카운터(13)의 계수를 a, 카운터(14)의 계수를 b라 하면은 피측정부재(3)의 두께 t_x는 (1)식으로 구한다.

단 to는 갭(A)의 크기(치수)이다.

이렇게 하여 얻은 피측정부재(1)의 두께에서 박판의 두께를 빼므로서 막두께를 구하게 된다. 종래의 막두께의 측정기는 이상과 같이 구성되었으며 회전축과 차광판간에 형성되는 갭의 치수를 기준으로 하여 박판두께 및 막두께를 측정하고 있으므로 회전축의 회전에 따라 회전축의 편심이나 표면요철 표면에 갭치수가 시시각각 변화하며 이에 따라 측정표시치도 시시각각 변화하므로 안정되고 정확한 측정이 불가능하다는 결점이 있었다.

또한 종래의 막두께의 측정장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로 광원이 되는 레이저 발진기가 2대 필요하며 장치 전체가 대형화하여 발열량도 크고 또 고가로 된다는 결점이 있었다.

이 발명의 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로 박판을 지지하는 회전축의 편심이나 표면요철의 영향을 받지 않는 막두께의 측정장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

또한 이 발명은 1대의 레이저 발진기로 막두께의 측정이 가능한 막두께의 측정장치를 얻는 것을 목적으로 한다. 이 발명에 관한 막두께의 측정장치는 회전축의 1회전간에 다수회의 주사를 하여 이들 평균치를 취하므로서 회전축의 편심이나 표면요철에 의한 갭치수의 변화를 평균화하여 항상 안정된 측정치를 얻게 되는 것이다.

또 회전축의 회전속도를 회전축에 설치한 회전센서로 검출하여 자동적으로 최적의 평균처리를 행하도록 하는 것이다. 또한 이 발명에 관한 막두께의 측정장치는 하나의 레이저광원에서 사출된 한출의 레이저비임을 주사기구에서 시간적으로 편향한후 이 비임을 반 투사경에 의하여 분기하고 더욱 한쪽의 비임을 반사경으로 반사시키므로서 2개의 주사비임을 얻는 것이다.

이 발명에서의 막두께의 측정장치는 회전축이 1회전하는 동안 다수회의 주사측정을 행하여 그들의 평균을 취하므로서 회전축의 전주에 걸친 평균치를 얻게되어 항상 안정되고 고정도의 측정치를 얻게된다.

또 회전센서로 회전속도를 검출하므로서 자동적으로 이 평균처리가 가능하게 된다.

또한 이 발명에서 막두께의 측정장치는 주사 편향된 1줄의 레이저비임을 반투사경으로 두개를 분기하므로서 1줄의 레이저 발진기에서 2줄의 레이저발진기를 사용한 경우와 같은 고정도의 막두께 측정기를 얻을 수 있는 것이다.

이하 이 발명의 한실시예를 도면에 의하여 설명한다.

제 1도에서 (1)-(16)은 종래것과 같다.

17은 회전센서이며, 회전축(1)의 회전따라 1회전당 1개의 펄스신호를 출력한다.

다음에 동작하에 관하여 설명한다.

제 1 도에서 회전축(1)은 일반적으로 표면에 요철이 있으며 또 회전중심은 완전히 회전축(1)의 원통중심과는 일치하고 있지 않으며 편심이 있다. 회전축(1)과 차광판(2)에 의하여 형성되는 제 4 도에서의 갭(A)의 치수에 대응하는 계수(a)는 회전축(1)의 회전에 따라 이들 요인에 의하여 최대치 a_mex에서 최소치 a_min까지 시간적으로 변화한다.

마찬가지로 박판(3)과 차광판(2)에 의하여 형성되는 갭(B)의 치수에 상당하는 계수(b)는 박판(3)의 두께가 일정하여도 상기 요인에 의하여 b_max에서 b_min까지 시간적으로 변화한다. 이 때문에 (1)식 또는 (2)식에 의하여 계산되는 박판두께 t_x는 최대치 t_xmax에서 t_xmin까지 변화하게 된다.

여기서

은 a와 b를 항상 같은 위치에서 측정시 얻은

치의 최소치와 최대치이다.

이때문에 두께의 측정치에는 t_xmax-t_xmin의 폭오차가 발생한다.

이 발명에 의한 막두께 측정기에서는 회전축(1)의 회전에 비하여 비교적 빠른 속도로 주사기구의 반사경(6)을 주사하여 회전축(1)의 1회전동안 다수회의 (a),(b)의 측정을 행하며 그들 평균치로서 a_av, b_av를 연산기(15)에서 계산한다. 다음에 이 a_av, b_av를 사용하여 두께의 측정치 t_x를 계산한다.

이에 의하여 t_x에 포함된 편심이나 요철에 의한 오차는 작아지고 평균처리하는 대상구간을 회전축(1)의 1회전분으로 잡으면은 상기 오차는 완전 제거된다. 회전센서(17)은 회전축(1)의 1회전마다 1개의 펄스신호를 발생하는 작용을 하며 연산기(15)에 1회전마다 펄스를 송출한다.

이 신호를 받아 연산기(15)는 1회전에 상당하는 시간내에 수신한 데이터를 평균하여 두께의 측정치를 계산한다. 따라서 측정치에는 회전축(1)의 편심이나 요철에 기인하는 오차는 포함되지 않으며 고정도의 측정이 가능하게 된다.

다음에 이 발명의 다른 실시예를 도면에 의하여 설명한다.

제 2 도 (a)(b)에서 (1)-(4), (4a), (5a), (6)-(17)는 제 1 도와 같은 것이다.

18은 반투사경(半透射鏡), 19는 전(全)반사경이다. 다음은 제 2 도 (a)에서의 동작에 관하여 설명한다.

레이적 광원(4)에서 사출된 광비임은 반투사경(18)(광분기기)에 입사되어 그대로 직진하는 성분과 반사되는 성분으로 분기된다. 전자는 그대로 주사기가의 반사경(6)에 입사되며 후자는 일단 전반사경(19)에 입사되어 직진성분과 소정각도를 이루도록 반사되어서 주사기구의 반사경(6)에 입사된다.

이와같이 하여 얻게되는 2개의 레이저비임은 종래것에서 2개의 레이저광원에서 발사되는 2개의 레이저비임과 꼭같은 작용을 하므로 2개의 비임에 의한 고정도의 막두께측정을 얻게된다. 또 레이저광원으로서 반도체 레이저를 콜리메이트(collimate)하여 사용하면은 매우 소형의 염가인 막두께의 측정기를 얻을 수 있게 된다.

상기에서는 1줄의 레이저광을 광분기로 분기한 후 반사경에 입사시키는 구성인 것을 설명하였지만은 제 2 도 (b)와 같이 반사경(6)에서 반사한 것을 분기하여도 같은 효과를 얻게된다.

제 2 도 (b)의 동작에 관하여 설명한다.

도면에서 레이저광원(4)에서 사출된 광비임은 주사기구의 반사경(6)에 입사되어서 시간적으로 편향주사를 받는다. 이 주사비임은 반투사경(18)(광분기기)에 입사되어 그대로 직진하는 성분과 반사되는 성분으로 분기된다. 전자는 그대로 집광렌지(7)에 입사되어 주사비임으로서 작용한다. 한편 후자는 일단 전반사경(19)에 입사되어 반사되어서 방향을 바꾸어 집광렌즈(8)에 입사되고 역시 주사비임으로 작용한다.

이와같이 하여 얻게되는 2개의 주사비임을 종래것의 2개 레이저광원에서 발사되는 2개의 레이저비임과 꼭 같은 작용을 하므로 같은 효과가 있는 것이다.

이와같이 이 발명에 의하면 회전축에 설치한 회전센서에 의하여 1회전마다 1개의 펄스를 발생시켜 그 펄스와 펄스간의 시간내에 다수회의 주사, 데이터 입력을 행하고 이들의 평균을 취하기 때문에 회전축의 편심이나 표면의 요철에 기인하는 오차가 완전히 제거되어 고정도의 측정이 가능하게 된다.

또한 이 발명에 의하면 하나의 레이저 발진기에서 사출되는 광비임을 주사한후 반투사경에 의하여 분기하고 이이서 전반사경으로 방향으로 전환하므로서 2개의 주사광비임을 얻으므로 레이저 발진기가 1대로 족하며 장치가 소형이 된다. 또 레이저 발진기에 의한 발열이 반감되므로 측정치로서의 특성이 안정화 된다.

Claims (2)

1. 피측정막을 박판에 도포한 피측정부재를 회전축으로 밀착지지하면서 주행시켜, 상기 회전축의 면에서 소정거리를 띄어서 상기 회전축과 평행하게 차광판을 설치하여서 상기 피측정막의 표면과 상기 차광판간을 제1레이저광으로 주사하고 상기 회전축의 표면과 상기 차광판간을 제2레이저광으로 주사하여 상기 피측정막의 막두께를 측정하는 것에 있어서, 상기 회전축에 설치되어 그 회전속도를 검출하며 1회전당 1개의 펄스를 발생하는 회전센서를 설치하여, 상기 회전축이 적어도 1회전하는 동안에 다수회의 레이저광 주사로 얻게되는 각 측정장치를 자동적으로 평균처리 하도록 한 것을 특징으로 하는 막두께의 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1레이저광 및 상기 제2레이저광은 하나의 레이저 발진기에서 사출된 것을 광분기기로 2개로 분기한 것을 특징으로 하는 막두께의 측정장치.

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