(57)【要約】  本発明による膜厚測定装置は、光源と光強度センサとを備えたヘッドと、データ処理部と、を備え、前記光源から測定対象に光を照射して反射された光のうち、前記ヘッドから照射された光の強度を前記光強度センサで測定することにより、基材上に形成された膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を測定する測定装置である。前記ヘッドは、前記光源からの光の、測定対象に対する入射角を変えることができるように構成されており、前記データ処理部は、前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度、及び、前記光源からの光が１度から２０度の間のいずれかの入射角で入射した場合の反射光の強度を使用して膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を測定する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と光強度センサとを備えたヘッドと、データ処理部と、を備え、前記光源から測定対象に光を照射して反射された光の強度を前記光強度センサで測定することにより、基材上に形成された膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を測定する測定装置であって、
前記ヘッドは、前記光源からの光の、測定対象に対する入射角を変えることができるように構成されており、前記データ処理部は、前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度、及び、前記光源からの光が１度から２０度の間のいずれかの入射角で入射した場合の反射光の強度を使用して膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を測定する測定装置。
【請求項２】
前記データ処理部が、前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度から膜の厚さを求め、前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度と前記光源からの光が１度から２０度の間のいずれかの入射角で入射した場合の反射光の強度との比から膜の密度を求めるように構成された、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記データ処理部が、前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度と前記光源からの光が１度から２０度の間のいずれかの入射角で入射した場合の反射光の強度との比から膜の厚さを求めるように構成された、請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
前記ヘッドが、ビーム・スプリッタを含む、請求項１から３のいずれかに記載の測定装置。
【請求項５】
光源と光強度センサとを備えたヘッドを使用して、基材上に形成された膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を測定する測定方法であって、
光が測定対象に対して０度の入射角で入射するように前記光源からの光を前記ヘッドから測定対象に照射して、反射された光の強度を前記光強度センサで測定するステップと、
光が測定対象に対して１度から２０度のいずれかの入射角で入射するように前記光源からの光を前記ヘッドから測定対象に照射して、反射された光の強度を前記光強度センサで測定するステップと、
前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度、及び、前記光源からの光が１度から２０度の間のいずれかの入射角で入射した場合の反射光の強度を使用して膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を測定するステップと、を含む測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材面に形成された膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を、測定面に照射された光の反射光を測定することによって求める測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材面に形成された膜の膜厚を、測定面に照射された光の反射光を測定することによって測定する装置としては、エリプソメータ（たとえば、特許文献１）や分光反射率（波長に対する反射率の分布）データの極大値を示す波長又は極小値を示す波長から膜厚を測定する測定装置（以下、ＰＶ（Peak-Valley）装置と呼称する）（たとえば、特許文献２）がある。また、本願の出願人と同一出願人により、色の特性変数を利用する測定装置及び測定方法が開発されている（特許文献３）。【０００３】
これらの測定装置及び測定方法は、平坦な面上に形成された膜の膜厚のみを測定対象とするものである。他方、製造プロセスにおいて、鏡面性の高い基材上に形成された膜の厚さ及び密度を測定したい場合や、粗さを持った基材面上に形成された膜の厚さを測定したい場合がある。これらの場合の中には、光を照射した場合の反射の仕方を目視によって観察することによって膜の厚さや密度などの物理的特性を識別することが可能な場合がある。【０００４】
しかし、光を照射した場合の反射の仕方を測定することによって、鏡面性の高い基材面上に形成された膜の厚さ及び密度や、粗さを持った基材面上に形成された膜の厚さを測定することのできる測定装置及び測定方法は開発されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６８９３７号公報
【特許文献２】特許３５３２１６５号公報
【特許文献３】特許４４８２６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、光を照射した場合の反射の仕方を測定することによって、鏡面性の高い基材面上に形成された膜の厚さ及び密度や、粗さを持った基材面上に形成された膜の厚さを測定することのできる測定装置及び測定方法に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様による測定装置は、光源と光強度センサとを備えたヘッドと、データ処理部と、を備え、前記光源から測定対象に光を照射して反射された光の強度を前記光強度センサで測定することにより、基材上に形成された膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を測定する測定装置である。前記ヘッドは、前記光源からの光の、測定対象に対する入射角を変えることができるように構成されており、前記データ処理部は、前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度、及び、前記光源からの光が１度から２０度の間のいずれかの入射角で入射した場合の反射光の強度を使用して膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を測定する。【０００８】
本態様の測定装置によれば、金属面などの鏡面性の高い面上、または紙の面などの光を拡散する鏡面性の低い面上に形成された膜の厚さまたは密度によって、膜を備えた面の反射光の強度または鏡面性が変化することを利用して、膜の厚さまたは密度を測定することができる。【０００９】
本発明の第１の態様の第１の実施形態によれば、前記データ処理部が、前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度から膜の厚さを求め、前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度と前記光源からの光が１度から２０度の間のいずれかの入射角で入射した場合の反射光の強度との比から膜の密度を求めるように構成されている。【００１０】
本実施形態の測定装置によれば、金属面などの鏡面性の高い面上に形成された膜の厚さによって面に垂直に入射させた光の反射光の強度が変化することを利用して膜の厚さを測定することができる。また、金属面などの鏡面性の高い面上に形成された膜の密度によって、膜を備えた面の鏡面性が変化することを利用して、膜の密度を測定することができる。【００１１】
本発明の第１の態様の第２の実施形態によれば、前記データ処理部が、前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度と前記光源からの光が１度から２０度の間のいずれかの入射角で入射した場合の反射光の強度との比から膜の厚さを求めるように構成されている。【００１２】
本実施形態の測定装置によれば、紙の面などの光を拡散する面（鏡面性の低い面）上に形成された膜の厚さによって、膜を備えた面の鏡面性が変化することを利用して膜の厚さを測定することができる。【００１３】
本発明の第１の態様の第３の実施形態によれば、前記ヘッドが、ビーム・スプリッタを含む。【００１４】
本実施形態においては、ビーム・スプリッタによって、前記ヘッドから照射される光と、前記光強度センサに至る、前記ヘッドへ入射する光とが、同じ経路に沿って進行するようにすることができる。【００１５】
本発明の第２の態様による測定方法は、光源と光強度センサとを備えたヘッドを使用して、基材上に形成された膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を測定する測定方法である。本態様による測定方法は、光が測定対象に対して０度の入射角で入射するように前記光源からの光を前記ヘッドから測定対象に照射して、反射された光の強度を前記光強度センサで測定するステップと、光が測定対象に対して１度から２０度のいずれかの入射角で入射するように前記光源からの光を前記ヘッドから測定対象に照射して、反射された光の強度を前記光強度センサで測定するステップと、前記光源からの光が測定対象に対して０度の入射角で入射した場合の反射光の強度、及び、前記光源からの光が１度から２０度の間のいずれかの入射角で入射した場合の反射光の強度を使用して膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を測定するステップと、を含む。【００１６】
本態様の測定方法によれば、金属面などの鏡面性の高い面上、または紙の面などの光を拡散する鏡面性の低い面上に形成された膜の厚さまたは密度によって、膜を備えた面の反射光の強度または鏡面性が変化することを利用して、膜の厚さまたは密度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による測定装置の構成を示す図である。
【図２】測定ヘッドの構成を示す図である。
【図３】測定ヘッドを回動させる回転機構部の構成を示す図である。
【図４】第１のサンプルの外観を示す図である。
【図５】第２のサンプルの外観を示す図である。
【図６】サンプル１の、圧下した５箇所及び圧下していない箇所の反射光の強度を示す図である。
【図７】サンプル１の、圧下した５箇所及び圧下していない箇所の反射光の強度（Ｙの値）と実測膜厚との関係を示す図である。
【図８】反射光の強度と膜厚との関係を示す図である。
【図９】サンプル１の圧下していない箇所、及びＮｏ．１乃至Ｎｏ．５で示される圧下した５箇所について、反射光の強度から式（３）を使用して計算した膜厚の分布を示す図である。
【図１０】圧下していない箇所、及び圧下した個所を含むサンプル２について、反射光の強度、反射光の強度から式（３）を使用して計算した膜厚、及び実測膜厚の分布を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態による測定装置によって、サンプル１、サンプル２及び実プロセスでプレスした後のサンプルに光を照射し、その反射光のデータを取得した結果を示す図である。
【図１２】各サンプルについて、疑似光沢度と反射光の強度との関係を示す図である。
【図１３】各サンプルについて、疑似光沢度と反射光の強度との関係を示す図である。
【図１４】疑似光沢度の測定角度と相関度との関係を示す図である。
【図１５】疑似光沢度と膜の密度との関係を示す図である。
【図１６】本実施形態の測定装置による膜厚及び密度の測定結果をまとめた図である。
【図１７】表面に糊の膜を塗布した紙について、測定角度と反射光の強度（Ｙの値）との関係を示す図である。
【図１８】本発明による膜の厚さまたは密度の測定方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による測定装置の構成を示す図である。測定装置は、測定ヘッド１００、データ処理部２００及び制御部３００を備える。データ処理部２００には、図示しないデータ記憶部が接続されている。測定ヘッド１００は、測定対象のデータを取得する。データ処理部２００は、測定ヘッド１００から測定対象のデータを受け取り、該データを処理することにより基材上に形成された膜の物理的特性を求める。制御部３００は、測定ヘッド１００が、適切な状態で測定対象のデータを取得し、データ処理部が該データを受け取ることができるように測定ヘッド１００及びデータ処理部２００の処理を制御する。
【００１９】
図２は、測定ヘッド１００の構成を示す図である。測定ヘッド１００は、発光ダイオード光源１０１、光学系１０３、ビーム・スプリッタ１０５、計測用窓１０７及び光強度センサ１０９を含む。発光ダイオード光源１０１は、４３０ｎｍにピークを持つ紫外発光ダイオード光源と、５８０ｎｍ付近にピークを持つ白色発光ダイオード光源を併用したものであってもよい。光学系３は、光源からの光をコリメートするためのものであり、具体的には、筒状のコリメータやレンズを組み合わせた光学系である。ビーム・スプリッタ１０５は、一例として、エドモンド社製のキューブ型無偏光ビームスプリッター（商品コード47009-J）で、４３０ｎｍ乃至６７０ｎｍの広帯域にわたり、ｐ偏光、ｓ偏光の透過／反射特性の差が６％以内に制御されているものである。光強度センサ１０９は、フォトダイオードやＣＣＤであってもよい。あるいは、特許文献３に記載されている分光センサを使用してもよい。
【００２０】
発光ダイオード光源１０１からの光は、光学系１０３によってコリメートされた後、ビーム・スプリッタ１０５によって反射され、計測用窓１０７を通過した後、測定対象物５００に至る。測定対象面に照射された光の一部は、測定対象面に照射される光と同じ経路を逆方向に進んでビーム・スプリッタ１０５に至り、ビーム・スプリッタ１０５を通過して、光強度センサ１０９に至る。図２において、測定対象物５００に照射される光を実線で表し、測定対象物５００によって反射された光を点線で表す。図２においては、発光ダイオード光源１０１からの光が、測定対象５００の面に対して、垂直に、すなわち、０度の入射角で照射されている。実際には、測定ヘッド１００の発光ダイオード光源１０１からの光が、測定対象物５００の面に対して、種々の入射角で照射されるように、測定ヘッド１００の位置を移動させることができるように構成されている。
【００２１】
図３は、測定ヘッド１００を回動させる回転機構部１５０の構成を示す図である。測定対象５００上の測定点Ｐを中心として、測定対象物５００の面に対して、０乃至２０度の入射角φで発光ダイオード光源１０１からの光を照射することができるように、測定ヘッド１００を回転させるための、カムフォロワ１５１、ガイド１５３及びレール１５５が設けられている。カムフォロワ１５１が、一軸駆動機構により直線Ａに沿って運動することにより、ガイド１５３がレール１５５に沿って測定点Ｐを中心に回動する。測定ヘッド１００は、ガイド１５３に取り付けられているので、ガイド１５３とともに回動する。入射角φの角度設定分解能は、０．１度より高いことが好ましい。ダイオード光源１０１からの光が、測定対象物５００の面に対して、種々の入射角で照射されるようにするための、測定ヘッド１００の移動機構は、その他のどのような構成であってもよい。
【００２２】
第１の測定対象は、リチウムイオン電池の負極材料である。負極材料は、塗布プロセスで、基材である銅の薄膜（厚さは、１０乃至２５マイクロメータ）上に、水または油性の溶剤に溶かしたカーボン粒子を塗布し、その後、乾燥炉で乾燥させ、ロールに巻き取られる。その後、他方の面にカーボン粒子を塗布するために再び塗布プロセスで処理される。その後、ロールプレス機でプレスされる。
【００２３】
本発明の測定装置及び測定方法を説明するための実験について説明する。
【００２４】
図４は、第１のサンプルの外観を示す図である。
【００２５】
外径１１０ミリメータのプレス前の負極材を準備し、外径３３ミリメータの丸棒をプレス機で５箇所に圧下することにより、第１のサンプル（以下、サンプル１と呼称）を作成した。圧下した５箇所をＮｏ．１乃至Ｎｏ．５と呼称する。Ｎｏ．１からＮｏ．５まで、番号の増加に応じて圧下荷重を増加させた。
【００２６】
図５は、第２のサンプルの外観を示す図である。
【００２７】
外径１１０ミリメータのプレス前の別の負極材を準備し、外径６６ミリメータの丸棒をプレス機で１か所に圧下することにより、第２のサンプル（以下、サンプル２と呼称）を作成した。
【００２８】
実験においては、本発明の実施形態による測定装置によって、測定対象に光を照射し、その反射光のデータを取得した。本実施形態の測定装置の光強度センサ１０９として、特許文献３で説明した分光センサを使用し、分光センサによって求めた分光反射率分布からプロセッサによって反射色三刺激値を求め、反射色三刺激値のＹを反射光の強度とした。
【００２９】
最初に、本実施形態の測定装置を使用して、サンプル１の、銅の薄膜状に形成されたカーボン粒子からなる膜の厚さを測定する。
【００３０】
図６は、サンプル１の、圧下した５箇所及び圧下していない箇所の反射光の強度を示す図である。図６の横軸は測定位置を示し、図６の縦軸は反射光の強度（Ｙの値）を示す。この場合に、発光ダイオード光源１０１からの光は、測定面に垂直に、すなわち入射角０度で入射させた。
【００３１】
図７は、サンプル１の、圧下した５箇所及び圧下していない箇所の反射光の強度（Ｙの値）と実測膜厚との関係を示す図である。図７の反射光の強度（Ｙの値）のデータは、図６のデータを使用している。図７の横軸は測定点数を示し、図７の縦軸は反射光の強度（Ｙの値）（左側の目盛り）及び実測膜厚（右側の目盛り）を示す。実測膜厚は、圧下した５箇所及び圧下していない箇所の、Ｙの最大値に近いと思われる場所の膜厚を接触式膜厚計で測定して求めた。図７から、実測膜厚が減少すると、Ｙの値が増加することがわかる。
【００３２】
一般的に吸収材料の透過光量Ｔはランバート・ベールの式で表せる。
T＝A×exp(−Bd)                           (1)
Ln（T）＝Ln（A）−Bｄ  
ここで、ｄは吸収材の厚さであり、Ａ及びＢは定数である。
【００３３】
本発明において、カーボン粒子からなる膜を透過した光が基材である銅箔で反射されて再びカーボン粒子からなる膜を透過した光を検出するので、Ｙと膜厚ｄとの関係は以下の式で表せる。
d＝−E×LOG(Y)＋F                          (2)
【００３４】
図８は、反射光の強度と膜厚との関係を示す図である。図８の横軸は反射光の強度（Ｙ）の対数値を示し、図８の縦軸は膜厚の値を示す。図８のデータは、サンプル１の圧下していない箇所、及びＮｏ．１乃至Ｎｏ．５で示される圧下した５箇所のデータ、ならびに、実プロセスでプレスした後のデータを含む。これらの７点のデータを２個の近似式で近似した。圧下していない箇所、及びＮｏ．１乃至Ｎｏ．５で示される圧下した５箇所のデータで以下の式を得た。
d 1＝−209.77LOG(Y)＋59.856     R2=0.959      (3)
ここで、Ｒ２は相関度を示す。また、Ｎｏ．３乃至Ｎｏ．５で示される圧下した３箇所と実プロセスでプレスした後のデータで以下の式を得た。
d2＝−86.476LOG(Y)＋110.14      R2=0.9974          (4)
このように、膜厚によって近似式の勾配（係数）が変化するのは、膜厚にしたがって膜の構造が変化し反射率が大きくなるためと考えられる。
【００３５】
式（３）及び式（４）の係数をデータ記憶部に記憶させておけば、光の強度Ｙを使用してデータ処理部１０９によって膜厚を求めることができる。負極材料の種類ごとに式（３）及び式（４）の係数をデータ記憶部に記憶させておき、負極材料の種類に応じて使用するようにしてもよい。
【００３６】
図９は、サンプル１の圧下していない箇所、及びＮｏ．１乃至Ｎｏ．５で示される圧下した５箇所について、反射光の強度から式（３）を使用して計算した膜厚の分布を示す図である。図９の横軸は測定位置を示し、図９の縦軸は計算膜厚を示す。
【００３７】
図１０は、圧下していない箇所、及び圧下した個所を含むサンプル２について、反射光の強度から式（３）を使用して計算した膜厚、及び実測膜厚の分布を示す図である。図１０の横軸は測定位置を示し、図１０の縦軸は反射光の強度（右側目盛り）及び膜厚（左側目盛り）を示す。図１０によれば、計算膜厚は実測膜厚にほぼ対応している。式（３）は、サンプル１のデータを使用して作成したものであるが、サンプル２に適用できることがわかる。
【００３８】
つぎに、本実施形態の測定装置を使用して、サンプル１の、銅の薄膜状に形成されたカーボン粒子からなる膜の密度を測定する。図４において、サンプル１の圧下していない箇所、及びＮｏ．１乃至Ｎｏ．５で示される圧下した５箇所を比較すると、圧下荷重の大きさが大きいほど、面の「光沢」が増加していることがわかる。この場合の「光沢」とは鏡面性であり、面に光を照射した際の鏡面反射光と拡散反射光の強度比である。このように、圧下荷重の大きさが大きいほど、面の鏡面性が高くなるのは、圧下によってカーボン粒子によって形成される膜の密度が増加するためと考えられる。したがって、鏡面反射光と拡散反射光の強度比、すなわち鏡面性を測定することによって、膜の密度を求めることが考えられる。
【００３９】
図１１は、本発明の実施形態による測定装置によって、サンプル１、サンプル２及び実プロセスでプレスした後のサンプルに光を照射し、その反射光のデータを取得した結果を示す図である。図１１の横軸は、入射角度、すなわち測定角度を示し、図１１の縦軸は、反射光の強度、すなわち、Ｙの値を示す。各サンプルについて、測定角度が０度の場合の反射光の強度が最大であり、測定角度が大きくなるにしたがって反射光の強度は小さくなる。測定角度の変化に対する反射光の強度の変化は、実プロセスでプレスした後のサンプルが最も大きい。サンプル１のＮｏ．１乃至Ｎｏ．５については、番号が大きくなるにしたがって、測定角度の変化に対する反射光の強度の変化が大きくなる。このことは、圧下荷重が大きくなるにしたがって、測定角度の変化に対する反射光の強度の変化が大きくなることを意味する。
【００４０】
ここで、測定角度φに対する疑似光沢度Q・Gloss（φ）を以下の式によって定義する。すなわち、測定角度φの疑似光沢度Q・Gloss（φ）は、測定角度０度の場合の反射光の強度と測定角度φの場合の反射光の強度との比である。
Q・Gloss（φ）＝Y（0°）／Y（φ）          (5)
疑似光沢度は、測定対象面の鏡面性が高くなるにしたがって大きくなる。また、鏡面性が高い場合には、測定角度φの変化に対する疑似光沢度の変化の割合が大きくなる。
【００４１】
図１２及び図１３は、各サンプルについて、疑似光沢度と反射光の強度との関係を示す図である。図１２は、測定角度が、４度、６度、８度、１０度、及び１２度の場合の関係を示し、図１３は、測定角度が、１４度、１６度、１８度、及び２０度の場合の関係を示す。図１２及び図１３の横軸は、疑似光沢度Q・Gloss（φ）を示し、縦軸は、測定角度０度の場合の反射光の強度、すなわちY（0°）を示す。図１２及び図１３には、疑似光沢度Q・Gloss（φ）をｘとし、光の強度をｙとして、各測定角度についてｙとｘとの関係の近似式及び相関度Ｒ２を示した。
【００４２】
図１４は、疑似光沢度の測定角度と相関度との関係を示す図である。図１４の横軸は疑似光沢度の測定角度を示し、図１４の縦軸は相関度を示す。測定角度が大きくなるにしたがって、相関度は増加する。測定角度が１０度より大きくなると相関度は次第に飽和していく。測定角度を大きくすると測定ヘッドの１００の回転機構部１５０を大きくする必要があり、また測定対象との距離の影響も受けやすくなる。そこで、本実施形態では、０度以外の測定角度を１０度とした。
【００４３】
一般的に測定対象の光沢度のレベル（鏡面性）によって測定角度を決定する。本実施形態において、圧下していない箇所は、完全拡散面に近いので、０度以外の測定角度を１０度とした。測定対象の鏡面性が高く、光沢度のレベルが高い場合には、測定角度を小さくすることが必要になる。図３に示したように、測定角度を０度乃至２０度変化させることができるような構造とし、角度設定分解能を０．１度よりも高くし、０度以外の測定角度を１度から２０度の間のいずれかの角度とすれば、鏡面から拡散面までの測定対象に対応することができる。
【００４４】
図１５は、疑似光沢度と膜の密度との関係を示す図である。図１５の横軸は、対数疑似光沢度を示し、図１５の縦軸は、膜の密度を示す。近似式及び相関度は以下のとおりである。
ρ＝2.5582LOG｛Q・Gloss（φ＝10°）｝＋1.1620    R2＝0.954      (6)
ここで、サンプルの膜の密度は、以下のようにして求める。サンプルの重さを電子天秤で測定し、基材（銅箔）の重さを引き算する。プレス前のサンプルの膜厚を接触式膜厚計で測定し膜厚d0を求める。膜厚d0と重さから、プレス前の密度ρ0が求まる。  圧下後のサンプルnの膜厚dnを測定すれば、密度ρnは次式で計算できる。
ρn＝ρ0×（d0／dn）                    (7)
【００４５】
図１６は、本実施形態の測定装置による膜厚及び密度の測定結果をまとめた図である。図１６の横軸はサンプルを示し、図１６の縦軸は、膜厚の測定値（右側の目盛り）、密度の測定値（Ｙの値）（左側の目盛り）、反射光の強度（左側の目盛り）、及び疑似光沢度（左側の目盛り）を示す。
【００４６】
銅薄膜の両面に溶剤で溶かしたカーボン粒子を塗布する処理中の負極材料の両面に、本実施形態の測定装置を設置すれば、処理のため走行中の負極材料のそれぞれの面の膜の厚さ及び密度を測定することができる。光強度センサ１０９に分光センサを使用すると測定時間が大きくなる。そこで、光強度センサ１０９としてフォトダイオードなどの受光センサを使用すれば測定時間は０．１ミリ秒とすることができ測定対象の走行中の測定に対応することができる。
【００４７】
上記の説明は、銅の薄膜を基材とする、リチウムイオン電池の負極材料の膜の厚さ及び密度についてのものである。本発明による測定装置及び方法は、アルミニウムの薄膜を基材とする、リチウムイオン電池の正極材料の膜の厚さ及び密度についても適用することができる。
【００４８】
さらに一般的に、本発明の実施形態の測定装置によれば、金属面などの鏡面性の高い面上に形成された膜の厚さによって面に垂直に入射させた光の反射光の強度が変化することを利用して膜の厚さを測定することができる。また、金属面などの鏡面性の高い面上に形成された膜の密度によって、膜を備えた面の鏡面性が変化することを利用して、膜の密度を測定することができる。
【００４９】
第２の測定対象は、紙の表面に塗布した糊の膜の厚さである。糊を塗布する前の紙の表面は粗さを有しており、照射された光は拡散される。すなわち、表面の鏡面性は低い。糊の膜が紙の表面に塗布されると、紙の表面の糊の膜がレンズの役割を果たし、拡散反射される光が減少し、鏡面反射される光が増加する。すなわち、表面の鏡面性は増加する。したがって、本発明の実施形態の測定装置によって疑似光沢度を測定すれば、紙の表面の糊の膜厚を測定することができる。
【００５０】
図１７は、表面に糊の膜を塗布した紙について、測定角度と反射光の強度（Ｙの値）との関係を示す図である。表面に糊の膜を塗布した紙であるサンプル１及びサンプル２の、測定角度が０度の場合の反射光の強度と測定角度が８度の場合の反射光の強度との比は、表面に糊の膜を塗布していない紙（原紙）の値と比較して大きい。したがって、測定角度が８度の場合の反射光の強度を使用して疑似光沢度を測定することにより、糊の膜の厚さを測定する。ここで、糊の膜の厚さの測定に、測定角度が０度の場合の反射光の強度自体ではなく疑似光沢度を使用するのは、測定角度が０度の場合の反射光の強度は、原紙の表面の状態によって大きく変動するのに対し、疑似光沢度は原紙の表面の状態によってそれほど変動せず、基準値を定めるのがより容易だからである。このように、本発明の実施形態による測定装置により、測定角度が８度の場合の反射光の強度を使用して疑似光沢度を測定することにより、紙の表面に塗布した膜の厚さを測定することができる。
【００５１】
一般的に、本発明の実施形態の測定装置によれば、紙の面などの光を拡散する面（鏡面性の低い面）上に形成された膜の厚さによって、膜を備えた面の鏡面性が変化することを利用して膜の厚さを測定することができる。
【００５２】
図１８は、本発明による膜の厚さまたは密度の測定方法を示す流れ図である。
【００５３】
図１８のステップＳ０１０において、測定ヘッド１００によって０度の入射角度での反射光の強度を測定する。
【００５４】
図１８のステップＳ０２０において、測定ヘッド１００によって１０度の入射角度での反射光の強度を測定する。
【００５５】
図１８のステップＳ０３０において、データ処理部２００が、０度及び１０度の入射角度での反射光の強度から膜の厚さ及び密度の少なくとも一方を求める。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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