(57)【要約】  基板の少なくとも１部に陽極酸化皮膜を形成して、陽極酸化基板を製作するシステムが開示されている。前記システムは液槽と、皮膜厚さモニタと、少なくとも１つのプローブと、及び、少なくとも１つの制御器を含む。前記皮膜厚さモニタは陽極酸化基板の少なくとも１部に指向される少なくとも１つの光源と、光源から陽極酸化基板へ指向された光の少なくとも１部分の光であるとともに、陽極酸化基板上の陽極酸化皮膜によって反射または屈折された光であるその光の少なくとも１部を捕集するための少なくとも１つのプローブと、及び、前記少なくとも１つのプローブと情報交換できて、捕集された光を処理して少なくとも厚さを決定することが可能な検出器とを含む。【選択図】図１
2008527173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の少なくとも１部に被覆された陽極酸化皮膜を形成し、それによって被覆された陽極酸化基板を作製するシステムであって、そのシステムが
（ａ）基板の少なくとも１部の上に陽極酸化皮膜を形成することが出来て、それによって陽極酸化基板を作製することができるように、基板が中に配置される液槽と、
（ｂ）陽極酸化基板の少なくとも１部の上に皮膜を形成して、被覆された陽極酸化基板を作製することを可能にする塗布冶具と、
（ｃ）基板上の被覆された陽極酸化皮膜の少なくとも１部の厚さを測定することが可能な皮膜厚さモニタであって、該皮膜厚さモニタが
（ｉ）陽極酸化基板の少なくとも１部分に指向されている、少なくとも１つの光源と、
（ii）該光源から陽極酸化基板へ指向される光の少なくとも１部分である光であるとともに、陽極酸化基板上の陽極酸化皮膜によって反射または屈折された光である該光の少なくとも１部分を捕集する少なくとも１つのプローブと、
（iii）該少なくとも１つのプローブと情報交換し、捕集された光を処理して基板上の陽極酸化皮膜の少なくとも厚さを測定することが出来る少なくとも１つの検出器と
を備えている皮膜厚さモニタと、
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
該皮膜厚さモニタと情報交換する少なくとも１つの制御器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
該少なくとも１つの制御器が前記プローブと陽極酸化基板、または該プローブと被覆された陽極酸化基板の相対的な運動を制御することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
該少なくとも１つの制御器が工程の終点を制御することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
基板上の被覆された陽極酸化皮膜の少なくとも１部の厚さを測定するための皮膜厚さモニタであって、該皮膜厚さモニタが
（ａ）陽極酸化基板の少なくとも１部分に指向されている、少なくとも１つの光源と、
（ｂ）該光源から陽極酸化基板へ指向された光の少なくとも１部分である光であるとともに、陽極酸化基板上の陽極酸化皮膜によって反射または屈折された光である該光の少なくとも１部分を捕集する少なくとも１つのプローブと、
（ｃ）該少なくとも１つのプローブと情報交換し、捕集された光を処理して基板上の陽極酸化皮膜の少なくとも厚さを測定することが出来る少なくとも１つの検出器と
（ｄ）該少なくとも１つのプローブから、該少なくとも１つの検出器へ捕集された光を伝送することが出来る導波システムと、
を備えている皮膜厚さモニタ。
【請求項６】
該導波システムが光ガイドであることを特徴とする、請求項５に記載の皮膜厚さモニタ。
【請求項７】
該光ガイドが光ファイバであることを特徴とする、請求項６に記載の皮膜厚さモニタ。
【請求項８】
該皮膜厚さモニタによって行われる皮膜厚さ測定のための捕集された光の該処理方法が、色を用いる方法、干渉パターンを用いる方法、光吸収の量を用いる方法、最小反射光波長と最大反射光波長の強度比を用いる方法、捕集された光の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いる方法のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項５に記載の皮膜厚さモニタ。
【請求項９】
該皮膜厚さモニタによって行われる皮膜厚さ測定のための捕集された光の該処理方法が捕集された光の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いる方法を含むことを特徴とする請求項５に記載の皮膜厚さモニタ。
【請求項１０】
基板の少なくとも１部分上の被覆された陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の皮膜厚さを測定する方法であって、該方法が
（ａ）皮膜厚さモニタを備えるステップと、
（ｂ）少なくとも１つの光源を被覆された陽極酸化基板の少なくとも１部分に指向させるステップと、
（ｃ）該光源から被覆された陽極酸化基板へ指向する光の少なくとも１部分である光であるとともに、基板上の被覆された陽極酸化皮膜によって反射または屈折された光である該光の少なくとも１部分を少なくとも１つのプローブを用いて捕集するステップと、
（ｄ）該少なくとも１つのプローブから該少なくとも１つの検出器へ導波システムを用いて捕集された光を伝送させるステップと、
（ｅ)捕集された光を処理して基板上の陽極酸化皮膜の少なくとも厚さを決定するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１１】
該被覆された陽極酸化皮膜が遮蔽被覆を含むことを特徴とする、被覆された陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の皮膜厚さを測定するための請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
該遮蔽被覆が有機被覆を含むことを特徴とする、被覆された陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の皮膜厚さを測定するための請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
該有機被覆がエポキシ及びポリウレタンの１つを含むことを特徴とする、被覆された陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の皮膜厚さを測定するための請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
該エポキシ被覆がエポキシ・ポリアミンとエポキシ・ポリアミド下塗り剤の１つを含むことを特徴とする、被覆された陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の皮膜厚さを測定するための請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
該有機被覆が樹脂を含むことを特徴とする、被覆された陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の皮膜厚さを測定するための請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
該有機被覆が複合被覆を含むことを特徴とする、被覆された陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の皮膜厚さを測定するための請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
該有機被覆がトップコートを含むことを特徴とする、被覆された陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の皮膜厚さを測定するための請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年１月６日に米国特許第６，６７４，５３３号として発行された、２０００年１２月２１日出願の米国特許出願第０９／７４２，５９５号の分割出願である、２００３年１２月３０日出願の米国特許出願第１０／７４８，７０４号の分割出願である、２００４年９月２９日出願の米国特許出願第１０／９５２，７００号と２００４年９月２９日出願の米国特許出願第１０／９５３，０８２号の一部継続出願である。
【０００２】
発明の背景
（１）発明の分野
本発明は一般的には皮膜厚さモニタを含むシステムに関し、より具体的には、基板上への塗布及び陽極酸化皮膜厚さを作製過程中に測定できる、および、塗布及び陽極酸化皮膜厚さを作製後に測定できるシステムに関するものである。
【０００３】
（２）先行技術の説明
陽極酸化技術を用いてアルミニウムや亜鉛のような金属性基板を被覆する技術が知られている。陽極酸化は実際的な理由及び美的理由からおこなわれる。実際的な観点からは、金属性基板の表面上に被覆を施すことは、陽極酸化製品の疲労耐性、腐食耐性及び酸化耐性の向上に寄与する。美的観点からは、金属性基板の表面上に着色のための染料を含む被覆を施すことは、陽極酸化製品の消費者への魅力の向上に寄与する。工業的な、及び美的な応用において、陽極酸化皮膜の厚さ、及びある表面積に亘っての一様性を制御することが望まれる。
【０００４】
普通には、皮膜厚さは破壊的方法を用いて測定される。例えばバッチ処理の陽極酸化システムでは、陽極酸化される製品と同じ材料で出来た管理用試料を陽極酸化液槽の中に含める。陽極酸化工程の間の中間時点で、この管理用の試料を液槽から取り出して、皮膜厚さを測定できるように加工する。
【０００５】
破壊的方法の１例では、ベークライト断面に管理用試料を搭載するステップと、搭載された試料を鏡面仕上げとなるように研磨する工程と、研磨した断面を光学顕微鏡で調べて皮膜厚さを測定するステップを含む。破壊的方法の第２の例では、管理用試料を切断または破断して断面を露出させるステップと、その断面を走査型電子顕微鏡を用いて皮膜厚さを測定するステップを含む。これらの破壊的方法は、製造上、厄介なものである。
【０００６】
管理用の試料を取り出して皮膜厚さを測定するための準備にかかる多くの時間のために、どちらの破壊的方法とも製造を遅らせることになる。この遅延の間はバッチは止まる。代替手段は、皮膜厚さ測定中は製品を陽極酸化液槽から取り除いて第２の製品及びそれに対応する管理用試料と置き換えることである。この場合、製造現場では、皮膜厚さ測定中に液槽から取り出された製品を貯えておく面積が必要になるであろう。
【０００７】
多重の製品で交互に陽極酸化液槽を用いることは、製造遅延の解決策になるが、液槽の化学成分変化や貯蔵中の表面劣化によって被覆傷が導入されたりする。すなわち、皮膜厚さ測定のあとでさらに陽極酸化を行うために製品が再導入されるときに、液槽の化学成分が異なっていると、最初の被覆との境界面ではっきりとした段差を形成することになる。
【０００８】
貯蔵中、陽極酸化液槽から取り除いたり、再度導入したりする間に、製品の最初の被覆は傷が付くであろう。塵のような粒子状の物質が表面に付着して最初の被覆と更なる被覆の間に更なる界面傷を生じることになる。
【０００９】
上記の破壊的方法は別の重大な欠陥を持つ。即ち、それは、測定された皮膜厚さが管理試料の厚さであって、製品の厚さではないことである。このように、製品の皮膜厚さは推定値に過ぎず、製品の全表面に亘っての皮膜厚さの一様性は依然未知である。
【００１０】
このように、製品の皮膜厚さを非破壊的に測定して、同時に陽極酸化システムの制御を行うことが出来る皮膜厚さモニタを含む新しい改良されたシステムのニーズが尚存在する。被覆された陽極酸化製品の上の皮膜厚さを非破壊的に測定する皮膜厚さモニタに対するニーズも尚存在する。
【００１１】
発明の概要
本発明は、基板の少なくとも１部分上に陽極酸化皮膜を形成することによって陽極酸化基板を作製するシステムを目的にしている。陽極酸化システムは液槽と、皮膜厚さモニタと，少なくとも１つのプローブと、少なくとも１つの制御器を含む。基板は液槽の中に置かれて、基板の少なくとも１部分の上に陽極酸化皮膜を形成して、陽極酸化基板を作製することを可能とするものである。皮膜厚さモニタは、液槽中の基板上に形成された陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の厚さを測定する。皮膜厚さモニタは、陽極酸化される基板の少なくとも１部分に指向した少なくとも１つの光源と、光源から陽極酸化基板へ指向される光の少なくとも１部分であるとともに、陽極酸化基板上の陽極酸化皮膜によって反射及び屈折された光である該光の少なくとも１部を捕集するための少なくとも１つのプローブと、捕集された光を処理して基板上の陽極酸化皮膜の少なくとも厚さを測定することが可能である検出器であって、少なくとも１つのプローブと情報交換する少なくとも１つの検出器と、捕集された光を少なくとも１つのプローブから少なくとも１つの検出器へ伝送が出来る少なくとも１つの導波システムとを含む。少なくとも１つの制御器は皮膜厚さモニタ及び液槽と情報のやり取りを行う。
【００１２】
１つの実施例では、少なくとも１つの制御器はプローブと陽極酸化基板の相対運動を制御する。別の実施例では、少なくとも１つの制御器は液槽の少なくとも１つのプロセス・パラメータを制御する。制御プロセス・パラメータは液槽の化学成分、液槽の温度、陽極酸化電圧、陽極酸化電流、及び陽極酸化時間の中の少なくとも１つを含むのが好適である。他の実施例では、少なくとも１つの制御器が工程の終点を制御する。
【００１３】
捕集された光の導波システムは光ガイドであり、光ファイバであるのが好適であり、複数の光ファイバであるのがさらに好適である。
【００１４】
皮膜厚さモニタに別の導波システムを付加してもよい。この付加した導波システムは少なくとも１つの光源からの光の少なくとも１部分を伝送して、光の少なくとも１部を陽極酸化基板の少なくとも１部分に指向させることが出来る。この付加された導波システムは別の光ガイドであり、光ファイバであるのが好適であり、複数の光ファイバであるのがさらに好適である。
【００１５】
また、補助的な導波システムを皮膜厚さモニタに付け加えても良い。この補助的な導波システムは次のことに中の少なくとも１つが出来る。（１）少なくとも１つのプローブから少なくとも１つの検出器へ更なる捕集された光を伝送すること。（２）少なくとも１つの別の光源からの光の少なくとも１部分を伝送して、その付加された光の少なくとも１部分を陽極酸化基板の少なくとも１部分へ指向させること。及び（３）少なくとも１つの付加された光源からの付加された光の少なくとも１部分を伝送して、付加された光の少なくとも１部分を陽極酸化基板の少なくとも１部分に指向させ、少なくとも１つのプローブからの付加的な捕集された光を少なくとも１つの検出器へ伝送すること。ただし、付加的な捕集された光は少なくとも１つの付加的な光源から陽極酸化基板へ指向する付加的な光の少なくとも１部分である。この補助的なガイドは付加的な光ガイドであり、光ファイバであることが好適であり、複数の光ファイバであることがされに好適である。
【００１６】
導波システム及び補助的な導波システムは、少なくとも１つのプローブから少なくとも１つの検出器へ、広いスペクトル域の捕集された光を伝送することが出来るように選択されている。
【００１７】
１つの実施例では、少なくとも１つの光源は多色光であり、紫外光，可視光及び赤外光の少なくとも１つを含む。別の実施例では、少なくとも１つの光源の光は単色光である。皮膜厚さモニタに別の光源を含ませても良い。１つの実施例では、付加された光源は多色光であり、紫外光，可視光及び赤外光の少なくとも１つを含む。別の実施例では、付加的な光源の光は単色光である。少なくとも１つの光源と付加的な光源に関する好適な実施例では、少なくとも１つの光源のスペクトル域と付加的な光源のスペクトル域は部分的にオーバーラップする。この部分的なオーバーラップは捕集された光に対する信号対雑音比と捕集される光の全スペクトル域のうちの少なくとも１つを増加させる。少なくとも１つの光源と付加的な光源のなかの１つは可視光であり、少なくとも１つの光源と付加的な光源のなかの他は赤外光であることが好適である。
【００１８】
少なくとも１つのプローブは陽極酸化皮膜厚さを測定するために十分な値の焦点深度の実現を可能とするためにコリメータをさらに含んでもよい。１つの実施例では、少なくとも１つのプローブは液槽の外にある。別の実施例では少なくとも１つのプローブは液槽内にある。
【００１９】
少なくとも１つの検出器は干渉計を含んでもよい。皮膜厚さモニタによって行われる皮膜厚さを測定するための捕集された光の処理方法は、色を用いる方法、干渉パターンを用いる方法、光吸収の量を用いる方法、最小反射光波長と最大反射光波長の強度比を用いる方法、捕集された光の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いる方法のうちの少なくとも１つを含む。皮膜厚さモニタによって行われる皮膜厚さを測定するための捕集された光の処理方法は捕集された光の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いる方法を含むのが好適である。
【００２０】
従って、本発明の１つの側面は基板の少なくとも１部分の上に陽極酸化皮膜を形成して陽極酸化基板を作製するための陽極酸化システムを提供することである。陽極酸化システムは液槽と皮膜厚さモニタを含む。基板は液槽の中に置かれ、基板の少なくとも１部分の上に陽極酸化皮膜の形成し、それによって陽極酸化基板の作製を可能とする。皮膜厚さモニタは液槽中で形成された基板上の陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の厚さを測定する。皮膜厚さモニタは、陽極酸化基板の少なくとも１部分へ指向した少なくとも１つの光源と、光源から陽極酸化基板へ指向される光の少なくとも１部分であるとともに、陽極酸化基板上の陽極酸化皮膜によって反射と屈折を受けた光である該光の少なくとも１部分を捕集するための少なくとも１つのプローブと、捕集された光を処理して基板上の陽極酸化皮膜の少なくとも厚さを測定可能とする少なくとも１つの検出器とを含む。
【００２１】
本発明の他の側面は、基板の少なくとも１部分の上に形成された陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の厚さを測定するための、皮膜厚さモニタを提供することである。陽極酸化システムは基板上に陽極酸化皮膜が形成されて、それによって陽極酸化基板を作製可能なように、基板が中に配置される液槽を有する。皮膜厚さモニタは、陽極酸化基板の少なくとも１部分へ指向した少なくとも１つの光源と、光源から陽極酸化基板へ指向する光の少なくとも１部分であるとともに、陽極酸化基板上の陽極酸化皮膜によって反射と屈折を受けた光である該光の少なくとも１部分を捕集するための少なくとも１つのプローブと、少なくとも１つのプローブと情報交換して、捕集した光を処理して基板上の陽極酸化皮膜の少なくとも厚さを測定可能とする少なくとも１つの検出器と、及び少なくとも１つのプローブから少なくとも１つの検出器へ捕集した光を伝送することが出来る導波システムとを含む。
【００２２】
本発明の尚別の側面は、基板の少なくとも１部分の上に陽極酸化皮膜を形成して陽極酸化基板を作製するための陽極酸化システムを提供することである。陽極酸化システムは液槽と、皮膜厚さモニタと、少なくとも１つのプローブと、及び少なくとも１つの制御器を含む。基板は液槽の中に置かれ、基板の少なくとも１部分の上に陽極酸化皮膜の形成し、それによって陽極酸化基板の作製を可能とする。皮膜厚さモニタは液槽中の基板上の陽極酸化皮膜の少なくとも１部分の厚さを測定する。皮膜厚さモニタは、陽極酸化基板の少なくとも１部分へ指向した少なくとも１つの光源と、光源から陽極酸化基板へ指向される光の少なくとも１部分であるとともに、陽極酸化基板上の陽極酸化皮膜によって反射と屈折を受けた光である該光の少なくとも１部分を捕集するための少なくとも１つのプローブと、少なくとも１つのプローブと情報交換して、捕集された光を処理して基板上の陽極酸化皮膜の少なくとも厚さを測定可能とする少なくとも１つの検出器と、及び少なくとも１つのプローブから少なくとも１つの検出器へ捕集された光を伝送することが出来る少なくとも１つの導波システムとを含む。少なくとも１つの制御器は皮膜厚さモニタ及び液槽と情報のやり取りをする。
【００２３】
本発明のこれら、及びその他の側面は次の好適な実施例に関する記述を、図面を考慮して読めば、当業者には明らかとなることであろう。
【００２４】
本特許または出願書類は少なくとも１つの色刷り図面を含む。色つき図面を有するこの特許または特許出願の公開書類の複写は出願に応じて必要な費用を払うことによって当局から供給されるものである。   
好ましい実施の形態の説明
以下の記述では色々な図面を通して、同様の参照文字は同様のまたは対応する部分を表わす。また、以下の記述では「前に」、「裏側へ」、「左」、「右」、「上方へ」、「下方へ」などは便宜上の言葉であり、限定的な意味に解釈されるべきではないと理解されたい。
【００２５】
さて一般的に図面を参照して、特に図１を参照すると、図は本発明の好適なる実施例を記述するためのものであって、本発明をこれだけに制限しようとするものではない。図１に最もよく見られるように、陽極酸化システム１０は液槽１６と皮膜厚さモニタ１２とを含んでいる。基板６２は被覆のために液槽１６の中に浸漬される。陽極酸化システム１０は制御器１４をさらに含んでもよい。
【００２６】
皮膜厚さモニタ１２は少なくとも１つの光源２０と、基板６２から被覆７２を通して反射および／または屈折される光を捕集するためのプローブ２４と、プローブ２４に結合している検出器２６とを含んでいる。検出器２６は皮膜厚さを測定するために捕集した反射／屈折光のスペクトルを開析する。
【００２７】
図１において、プローブ２４は液槽１６の中にあるように示されている。しかしながら、出願人には、プローブが図２及び３に示すように、液槽１６の外にあっても良いと思われる。そのような構成では、基板６２は中間の時点で液槽１６から取り出され、プローブ２４が基板６２の表面に沿ってその表面に触れることなく動き、基板６２の表面の領域に亘って皮膜厚さを測定する。プローブ２４が基板６２の表面を、表面に触ることなく動いて、厚さ測定中に被覆７２を変質させたり、損傷を与えること無しに測定出来るのは有利である。
【００２８】
液槽１６は電極４８と、処理液槽容器５０と、直流電源である電源５２とを含む。また、液槽１６は電解液５３を蓄積するための浴槽５４と電解液５３を循環させるためのポンプ５５を含んでいてもよい。電解液５３は処理液槽１６内の供給パイプ５６と電解液入り口５７を通して処理液槽容器５０に供給される。電解液５３の１部分は電解液出口５８と戻り用のパイプ５９を通して浴槽５４へ戻されても良い。電解液５３の他の１部分はオーバーフロー・ポート６０とオーバーフロー・パイプ６１を通して浴槽５４へ戻ってきてもよい。浴槽５４の中の電解液５３は所定の温度によって、また制御器１４によって制御される。
【００２９】
電源５２が直流（ＤＣ）電源のとき、電解液液槽５１の中の電極４８はＤＣ電源５２のプラス電極へ接続される。基板６２はＤＣ電源５２のマイナス端子へ接続される。この条件では電流はＤＣ電源５２から供給され、電極４８と電解液５３を通って流れる。そこで電流は陽極酸化薄膜７２を通して基板６２へ流れ込む。電流はそこでＤＣ電源５２へ戻る。液槽と陽極酸化システムに関するより詳細は例えば米国特許第５、８５１、３７３；５、６９３、２０８；４、８９４、１２７； ４、５３７、６６４； ４、４７８、６８９；４、２５１、３３０；４、０１４、７５８；および３、９５９、０９１に記述されている。各特許の開示内容のすべては参照することによってここに取り込まれているものとする。
【００３０】
図２に移って、図は一般的な図表形式であるが、連続陽極酸化工程が示されている。この陽極酸化システム１０も同様に、液槽１６と皮膜厚さモニタ１２を含んでいる。プローブ２４は薄片、薄板、または線形状の製品を含む基板６２からの反射／屈折光を捕集する。この陽極酸化システム１０において基板６２は（図２の右に描かれているロールである）供給巻きにて供給される。陽極酸化の後に被覆７２を含んだ基板６２は（図２の左に描かれているロールである）巻き取り上に取り去られる。陽極酸化の前に、基板６２の表面は基板６２を（図２の供給巻きの左に描かれた第１のタンク内で）洗剤に浸漬することで洗浄して、被覆膜の接着性を悪化させる油や埃のような未知物質を取り去る。基板６２の更なる洗浄は（図２における供給巻きの左に描かれている第２のタンクにて行われる）酸洗い操作を含んでもよい。これは適当な強力な液体につけることによって垢やその他の表面化合物を取り除くプロセスである。時には電気化学的に表面を洗浄する場合もある。その後、（図２の供給巻きの左の３番目に描かれたタンクで）基板６２を純水に浸すなどを含む、酸を取り除く工程に続く。基板６２の連続的な陽極酸化プロセスがその次に行われる。
【００３１】
陽極酸化のあと、プローブ２４が被覆７２の厚さを測定するために用いられる。本発明の１つの側面においては、プローブ２４は静止していて陽極酸化基板６２がそのそばを通り過ぎる。そのことによって製品の長さ方向に沿った厚さを測定する。本発明の他の側面においては、プローブ２４もまた陽極酸化基板６２の動きの方向にほぼ直角に動き、基板の面領域に沿っての厚さを測ることが出来る。このように、薄板やコイルや薄片のような製品の表面に亘っての皮膜厚さ分布が測定される。図３にて最もよく見られるように、ロボットアームを用いてプローブ２４を、被覆７２を有する基板６２の表面に亘って動かして、製品の選択された点、選択された領域、または全表面に亘って皮膜厚さを測定する。動きの制御とロボティックスに関してのより詳細は例えば米国特許第５，８７２，８９２、  ４，９７９，０９３、  ４，８３５，７１０、  ４，４１７，８４５、  ４，３５２，６２０、  および４，０６８，１５６に記述されている。各特許の開示事項の全ては参照することによってここに取り込まれているものとする。
【００３２】
図１と２に最もよく見られるように、皮膜厚さモニタ１２は少なくとも１つの光源２０と、反射／屈折光を捕集するためのプローブ２４と、反射／屈折光のスペクトルを測定し開析するための検出器２６を含む。
【００３３】
光源２０は例えば紫外（ＵＶ），可視、赤外（ＩＲ）などの多色光であっても、または単色光であっても良い。多色光である光源２０は（約４から約４００ナノメートルの範囲の波長を持つ）ＵＶ，（視覚器官が反応する光の波長であって、約４００から約７００ナノメートルの範囲の波長を持つ）可視、および（約７５０ナノメートルから１ミリメートルの範囲の波長を持つ）ＩＲのどれかの組であってよい。そのような組の例としては、（約２００ナノメートル未満の波長を持つＵＶ光であり、より短い波長では光は大抵の気体に強く吸収されるのでこのように呼ばれるところの）真空紫外光，（ＵＶの範囲の短波長領域；約５０から約２００ナノメートルの範囲の波長を持つ）遠紫外光，（約３００から約４００ナノメートルの範囲の波長を持つ紫外光である）近紫外光，（赤外の範囲の長波長領域；約５０から約１０００マイクロメートルの範囲の波長を持つ）遠赤外光、及び（約０．７５から約２．５マイクロメートルの範囲の波長を持つ光である）近赤外光を含む。代替としては、光源２０は単色光であっても良い。
【００３４】
実施例では、皮膜厚さモニタ１２は更なる光源２８を含む。光源２０と更なる光源２８は多色光の中のどれか１つであっても単色光であっても良く、基板６２上の被覆７２の厚さを測定するために得られる反射光の、例えば、強度と幅を改良するためにお互いを補完するように選択される。一般的には単１の光源は、中心領域で最大で両端では低下するような強度を持つ。これを更なる光源と補完することによって、低下する強度がオーバーラップする。このようにすると、いくつかの利点が得られる。例えば、反射光に関して信号対雑音比が増加する。また、捕集できる反射光の範囲が増大する。このようにして、被覆の性質の中の他の側面が測定できる。
【００３５】
図１と２に見られるように、反射／屈折光を捕集するためのプローブ２４は光を検出器２６へ送り返すためのガイドを含んでいる。図３に示すように、反射／屈折光を捕集して検出器２６へ送り返すためのプローブ２４はコリメータ３４を含む。コリメータ３４は捕集した反射光を結合器に指向させるために用いられる。この結合器は光を検出器２６へ指向させるために用いられる。前に記述したように、プローブ２４は液槽１６の外にあっても、液槽の中にあっても良い。
【００３６】
検出器２６は、反射光を受けると反射光のスペクトルを復調するようなタイプである。これを用いている装置の例は、例えば米国特許第６，０５２，１９１;  ５，９９９，２６２;  ５，２８９，２６６;  ４，７４８，３２９;  ４，７５６，６１９;  ４，８０２，７６３;  ４，８７２，７５５;  及び４，９１９，５３５の特許に記述されていて、各特許の開示事項の全体は参照することによってここに取り込まれているものとする。皮膜厚さを測定する部分は反射スペクトルを復調することによって行われる。これを測定するためには色々な方法が知られている。それらは色干渉法、吸収法、最大となる波長での強度対最小となる波長での強度の比、および高速フーリエ変換（ＦＦＴ）法（たとえば、検出器に入る波によって発生した信号を処理し、信号をスペクトル解析のためにディジタルな時間系列に変換する方法。）を含んでいる。単一の及び多重の皮膜厚さ測定に関するより詳細は例えば米国特許第６，１２８，０８１;  ６，０５２，１９１;  ５，４５２，９５３,  ５，３６５，３４０;  ５，３３７，１５０;  ５，２９１，２６９;  ５，０４２，９４９;  ４，９８４，８９４;  ４，６４５，３４９;  ４，５５５，７６７;  および４，０１４，７５８の特許にて議論されていて、各特許の開示事項の全ては参照することによってここに取り込まれているものとする。
【００３７】
実施例では、皮膜厚さ検出器２６は導波システム３０を含む。導波システム３０はプローブ２４からの反射光を検出器２６へ指向させる結合器として働く。導波システム３０は光源の光を、プローブ２４を経て基板６２の表面へ供給するためにも働く。代替としては、光源はプローブ２４に集光され、被覆７２を有する基板６２からの反射光を捕集するために光源の光を供給する。
【００３８】
好適なる実施例では、導波システム３０は光ファイバガイドであって、光を最適に捕集するように並んでいる複数のファイバを含んでいて、減衰無しに反射光を伝送できるような組成を持っている。導波システム３０は多重の成分を含んでいてもよい。より好適なる実施例では、導波システム３０は、反射／屈折光を解析のために検出器へ指向させるために検出器２６と結合していると共に、光を基板６２の表面に指向させるために光源２０と結合している。皮膜厚さモニタが多重の光源と多重の検出器を含むときは、導波システム３０はファイバの多重の束を含んでもよい。光ファイバ束の構成と組成は興味の対象の光を最適に伝送するように選択される。
【００３９】
図１と２に見られるように、陽極酸化システム１０は、例えばコンピュータ４０を含むような制御器１４を含んでもよい。陽極酸化システム１０はコンピュータ４０、または制御器１４と情報のやり取りをする中継ボックス無しでも動作できる。
【００４０】
図１と制御器システム１４に戻って、液槽１６の中にプローブ２４があることによって厚さの時間発展をその場で、実時間で測定することが便利になる。本発明の１つの側面では、これによって実現した利点は、例えば液槽の化学成分のようなプロセスパラメータを制御することによって陽極酸化工程の制御が出来ることである。この制御は液浴５４から液槽１６へ追加の電解液を持ってくる制御ポンプ５５によって行うことが出来る。また、電源５２によって供給される陽極酸化電圧は所望の被覆７２が出来るように工程中、調節される。同様に、陽極酸化電流，液槽の温度は陽極酸化時間と同じように、制御される。陽極酸化システム１０にて用いられる制御器に関するより詳細は、例えば米国特許第５，９８０，０７８;  ５，７２６，９１２；  ５，６８９，４１５;  ５，５７９，２１８;  ５，３５１，２００;  ４，９１６，６００;  ４，６４６，２２３;  ４，３４４，１２７;および４，３９６，９７６にて議論されている。各特許の開示事項は全て参照することによってここに取り込まれたものとする。
【００４１】
これに関して、図１を参照すると、皮膜厚さモニタ１２と組み合わされている制御器１４はバッチ陽極酸化システムにおける終点決定器として用いることも出来る。陽極酸化の間は、プロセスパラメータは制御されていて、操作者が実時間で被覆７２の厚さを知ることが出来る。基板６２上で被覆７２が所望の厚さに成長したときに、工程が止められる。成長している厚さを知ることが出来ることは、基板６２を液槽１６から取り出して、その皮膜厚さを測定して、そして、液槽に再びセットするようないかなる方法に比べても明らかに有利である。
【００４２】
図５は図１にて示した陽極酸化システムにて用いることが出来る制御器ブロック図を示している。図５は仕事が直列的に行われるように示されているが、出願人には仕事は並列して行われてもよく、または本発明の目的、意図、および／または機能を達成するために、直列と並列のいかなる組み合わせを用いてもよいものと思われる。再度図５を参照すると、いつの時刻でも皮膜厚さが測定されるようにプローブが用いられている。したがって、被覆速度が計算できる。そこで皮膜厚さが所望の値に達したかどうか（例えば、厚さが所望の仕様以内であるかどうか）が測られる。所望の皮膜厚さ値に到達すると、被覆工程が停止となる。未到達の場合は、被覆速度が所望の値であるか否かが（たとえば、被覆速度が所望の仕様以内であるかどうかが）測られる。被覆速度が所望の被覆速度ではないときには、他のプロセスパラメータの値が測定され、（例えば、或るプロセスパラメータが所望の仕様以内であるかどうかなど）それぞれの所望の値と比べられる。液槽温度、陽極酸化電流，陽極酸化電圧，液槽の化学成分などのようなプロセスパラメータのどれかが所望の値でないときには、そのプロセスパラメータを調節して、そこで、質問、比較及び調節のサイクルを所望の皮膜厚さが得られるまで繰り返す。
【００４３】
本発明の１つの利点は、本発明の皮膜厚さモニタを用いないで、特に制御器との情報のやり取りを行わないで作られた陽極酸化基板に比べて、バッチ間で長さ方向に、またある表面の面積内でより良い品質と一様性を有する陽極酸化基板の製造が出来るということである。表１は品質（例えば設計仕様に一致していること。）、一様性（例えば、製造されたバッチ間での陽極酸化基板の均一性）、及び（品質）ｘ（一様性）について本発明のバッチ陽極酸化システムと従来技術について比較した結果を含む。従来技術の陽極酸化基板は品質と一様性について満足できるものではあるが、本発明による陽極酸化基板はよりよい品質と優れた一様性を持っている。
【００４４】
図２に示すように、連続被覆操作において皮膜厚さモニタ１２と制御器１４の組み合わせは色々な利点をもたらす。この系では、実時間皮膜厚さ測定は液槽の化学組成、電圧、電流及び温度のようなプロセスパラメータを制御するためにフィードバックされる。同様に巻き上げ速度も制御される。このようにして単位長あたりの、または単位面積当たりの皮膜厚さの一様性が優れている陽極酸化皮膜を有する基板６２が製造される。即ち、実時間で被覆をモニタし、全てのプロセスパラメータを調節することによってより一様な被覆が実現される。
【００４５】
図６は図２に示したような陽極酸化システムで用いることができる制御器のブロック図を描いている。図６は仕事が直列的に行われるように示されているが、出願人には仕事は並列して行われてもよく、または本発明の目的、意図、および／または機能を達成するために、直列と並列のいかなる組み合わせを用いてもよいものと思われる。再度図６を参照すると、いつの時刻でも皮膜厚さが測定されるようにプローブが用いられている。したがって、皮膜厚さが所望の値に達したかどうか（例えば、厚さが所望の仕様以内であるかどうか）が測られる。所望の皮膜厚さ値に到達すると、被覆工程が続く。未到達の場合は、他のプロセスパラメータの値を測定し、（例えば、或るプロセスパラメータが所望の仕様以内であるかどうかなど）それぞれの所望の値と比べるかどうかを決める。液槽温度、陽極酸化電流，陽極酸化電圧，液槽の化学成分、巻き上げ速度などのようなプロセスパラメータのどれかが所望の値でないときには、そのプロセスパラメータを調節する。そこで、質問、比較及び調節のサイクルを所望の皮膜厚さが得られるまで繰り返す。
【表１】
2008527173.tif 000003
【００４６】
連続的陽極酸化システムに関する本発明の１つの利点は、本発明の皮膜厚さモニタを用いないで、特に制御器との情報のやり取りを行わないで作られた陽極酸化基板に比べて、長さ方向に、またある表面の面積内で、場所場所でより良い品質と一様性を有する陽極酸化基板の製造が出来るということである。本発明の更なる利点は、本発明の皮膜厚さモニタを用いないで、特に制御器との情報のやり取りを行わないで作られた陽極酸化基板に比べて、バッチ間で長さ方向に、またある表面の面積内で、より良い品質と一様性を有する陽極酸化基板の製造が出来るということである。表１は品質（例えば設計仕様に一致していること。）、一様性（例えば、製造された陽極酸化基板の位置と位置の間で、および／またはバッチ間での均一性）、及び（品質）ｘ（一様性）について、本発明のバッチ陽極酸化システムと従来技術について比較した結果を含む。従来技術の陽極酸化基板は品質と一様性について満足できるものではあるが、本発明による陽極酸化基板は優れた品質と優れた一様性を持っている。
【００４７】
動作においては、皮膜厚さモニタ１２を有する陽極酸化システム１０は工程品質を制御、確認、及び文書化の手段を提供している。また、これらの利点は被覆の全ての点を改善しながら経済的に実現できる。陽極酸化システム１０は金属基板、及び好適にはアルミニウムとアルミニウム合金の被覆工程における主観性を取り除く。皮膜厚さモニタは欠陥のある被覆製品を製造工程の中から取り除くためにも用いることが出来る。このように、廃物を減らすこと、製造速度の増加、労働費の低減、製造責任に対する保険料の低減などの商業上の利益を実現するであろう。
【００４８】
保護のための被覆はアルミニウムとその合金の酸化と腐食を防ぐために、航空機産業などの多くの応用分野において用いられる。多くの応用では陽極酸化の後に引き続く被覆の付着性を上げるために更なる被覆(例えば、バリア・コーティングなど)が付け加えられる。
【００４９】
追加の引き続く被覆は、典型例では、（例えば、エポキシ・ポリアミン、エポキシ・ポリアミド・下塗り剤などの）エポキシ、ポリウレタン、樹脂複合被覆成分、及び（例えば、ペイントや水転写シールのような）トップコートなどの有機物の性質を持つものである。基板へ追加のおよび／または引き続きの被覆を施すために、通常は何がしかの塗布冶具が用いられる。塗布冶具の非制限的な例としては投影型、スプレイ型、浸漬型、基板閉じ込めプール型などの被覆装置を含む。
【００５０】
陽極酸化システム１０においては、アルミニウム基板から酸化物、(取り扱い中の指紋を含む)油及びワックスのような表面汚染物が除かれる。アルミニウム基板の表面を洗剤で洗浄によって油とワックスを取り除く。化学エッチング液を用いた酸洗い操作は酸化物を取り除く。このように基板表面を洗浄することは陽極酸化電流が製品の表面を均一に分布して流れ、一様な皮膜厚さを形成（例えば、厚さの変化が低減）することになる。また、陽極酸化操作のはじめに低い電気抵抗が存在する。余分な酸化物の形成を防ぐ目的で基板の洗浄及び酸洗いにすぐ引き続いてアルミニウムの陽極酸化が開始される。陽極酸化が行われている間は、電流が表面を通して流れるのでアルミニウム酸化物結晶が表面に成長する。陽極酸化に引き続いて、上に記したように、更なる被覆が基板に塗布される。
【００５１】
陽極酸化皮膜及び更なる被覆の厚さは本発明の皮膜厚さモニタ１２を用いて測定される。それは、好適なる実施例では、基板の厚さには依存しない干渉計を用いて動作する。このように、皮膜厚さモニタ１２は非接触で、非破壊で、高速で、堅固で、信頼性の高いものである。また、皮膜厚さモニタ１２は陽極酸化皮膜と更なる被覆の同時厚さ測定を可能にする。光ファイバ技術に基づいたガイドを用いることは皮膜厚さモニタ１２をプロセスから本質的に分離するものである。また陽極酸化液槽の中での、或いは戦略的な検査点でのその場測定が簡単化される。
【００５２】
本発明の皮膜厚さモニタ１２のテストにおいて、光源はコヒーレントな白色光であり、複数の光ファイバからなる多重光ガイド結合器によって被覆される基板へ供給された。第１のガイドが被覆される基板を照射し、第２のガイドが反射光を捕集して検出器へ伝送した。導波システムの１端は２つのガイドを結合していて、照合レンズによって被覆される基板へ結合される。導波システムの反対の端部は検出器の光源へ発散している。複合反射光は、この実施例では分光器である検出器へ伝送される。複合反射における干渉は反射信号に重畳される。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）解析が厚さ測定のために用いられる。パラメータ設定により皮膜厚さモニタ１２をさまざまなタイプの被覆に対応可能とする。
【００５３】
本発明による皮膜厚さモニタに用いられる機器は分光器（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ,  Ｌ．Ｌ．Ｃ.,  Ｍｏｒｇａｎｔｏｎ  Ｎ．Ｃ．から入手可能な，約１０２４素子の検出器を有するＤＳＰベースの分光器を持つモデルＤＳＰｅｃ／１０２４／６）と、光源（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ,  Ｌ．Ｌ．Ｃ.,  Ｍｏｒｇａｎｔｏｎ  Ｎ．Ｃ．から入手可能な，シャッターつきハロゲン／キセノン複合スペクトルランプを有するモデルＨＡＬＸＥ  ５０）と、複数の光ファイバを含んでいる導波システム（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ,  Ｌ．Ｌ．Ｃ.,  Ｍｏｒｇａｎｔｏｎ  Ｎ．Ｃ．から入手可能な，ＳＭＡ端部にある１照明器の周りの６検出器を持つ溶融石英で出来たモデル６／１／ＳＭＡ／ＦＳ）と、及びプローブ（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ,  Ｌ．Ｌ．Ｃ.,  Ｍｏｒｇａｎｔｏｎ  Ｎ．Ｃ．から入手可能な，管にマウントされた約５０ｍｍの焦点距離と約５ｍｍのスポットサイズを持つレンズとＳＭＡ端子を含んでいるモデル５０／５／ＳＭＡ）を含んでいる。
【００５４】
この装置はパーソナルコンピュータ(ＰＣ）のインターフェースになっている。ＰＣはＤｉｐｌ．−Ｉｎｇ． （ＦＨ）  Ｔｈｏｍａｓ  Ｆｕｃｈｓ， Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒｂｕｒｏ  ｆｕｒ  Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｓｐｅｋｔｒｏｍｅｔｒｉｅ， Ｒｏｅｎｔｇｅｎｓｔｒ． ３３−−Ｄ−−７３４３１  Ａａｌｅｎ−Ｇｅｒｍａｎｙから入手可能なＦＴＭ  Ｐｒｏ  ＶＩＳソフトウェアという名前のプログラムが走っている。
【００５５】
２つの光線の干渉は次の簡単化された式で記述される。
【００５６】
Ｉ（１）＝Ａ＋Ｂ×ｃｏｓ[２πＤｒ／ｌ  ＋  Ｄｄ]
ここで、
Ｉ（ｌ）は波長ｌに対する干渉強度。
【００５７】
Ａは２つの光線の強度を含む。
【００５８】
ＢはＣＯＳ関数の振幅である。
【００５９】
ｌは波長である。
【００６０】
Ｄｒは光路長の差(厚さ)であり、
Ｄｄは２つの光線の位相シフト量である。
【００６１】
光路差「Ｄｒ」自身は必要な幾何学的な厚さ「ｄ」と屈折率「ｎ」の積である。Ｄｒ＝２ｎ(ｌ)ｘｄ。  一般に屈折率「ｎ」は波長「ｌ」の関数である。このことは「分散」(以下を参照）と呼ばれていて、現在の場合、屈折率はアルミナに対して約１．４７８９であるとした。
【００６２】
ＦＴＭ  ＰｒｏＶＩＳソフトウェアでは、必要な幾何学的な厚さ「ｄ」は上に示した干渉関数を決定することによって計算される(表現「Ｄｒ／ｌ」は周波数関数に対応する。)。この周波数は「高速フーリエ変換」(略してＦＦＴ）の助けを借りて決定される。干渉スペクトルの相反表現においてフーリエ変換された干渉(フーリエスペクトル、または略してＦＦＴスペクトル）のピーク位置は「ｎ(ｌ)」の分散関係を知ることによって薄膜の厚さを直接に与える。ＦＴＭ  ＰｒｏＶＩＳソフトウェアは分散を、多項式を用いて考慮に入れている。コーシーによる分散公式に従うと（分散校正）、
ｎ(ｌ)＝ｎ  ＋  Ｂ／ｌ２  ＋  Ｃ／（ｌ２×ｌ２），
ここで、
ｎ(ｌ)は波長ｌにおける分散、
ｎは多項式の定数、
ＢとＣは多項式の係数、
ｌは波長。
【００６３】
陽極酸化皮膜とポリマー被覆を有するアルミニウム１１００合金基板を本発明による皮膜厚さモニタ１２を用いてテストした。被覆された試料の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）測定(約１．５μｍ２の面積を観察している）が皮膜厚さモニタ１２のパラメータ（セットアップ)条件を確認するためと表面形態を示すために用いられた。アルミニウム１１００合金基板上の関心のある面積は調整可能であった。約３．７５ｍｍ径の光のスポットが約５．８９ｍｍ２の解析のための面積を作り出した。測定速度は１秒当たり約５００測定が出来るように設定された。多層構造の解析が可能であることは陽極酸化皮膜とポリマー被覆の同時皮膜厚さ測定によって確認された。皮膜厚さ測定は基板の厚さには無関係であり、破壊的で、時間のかかる断面試料作製の必要性を取り除くものであった。
【００６４】
また、より大きな表面積を正確に測定することも出来ることが判った。図７Ａは陽極酸化アルミニウム１１００合金基板の或る面積に亘って第１の層の厚さ分布地図を描いている。図７Ｂは図７Ａに示した陽極酸化アルミニウム１１００合金基板の同じ面積に亘って第２の層の厚さ分布地図を描いている。図７Ｃは陽極酸化アルミニウム１１００合金基板の図７Ａに示した第１の層と図７Ｂに示した第２の層の複合厚さ分布地図を描いている。このデータは本発明の陽極酸化基板の品質と一様性を決定するために用いられる。本発明の利用者は第１の層及び／または第２の層の範囲を設定する。計算が行われて地図的な結果を発展させる作業を行う。その結果は、被覆の「厚すぎ」、「仕様内」、及び「薄すぎ」部分に対して色付けが行われる。
【００６５】
皮膜厚さ測定は、また、本発明による皮膜厚さモニタ１０を用いて、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム７０７５合金基板と、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム２０２４合金基板に対しても行われた。アルミニウム１１００合金基板と共に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）測定が行われた。２つの測定モード、即ち固定測定及び走査測定がＳＥＭを用いた測定と比較された。測定間隔は全ての走査面積に対して約１ｍｍであった。ソフトウェアＦＴＭ  Ｐｒｏ  ＶＩＳに対する波長範囲は約４５０ｎｍから約９５０ｎｍと規定された。約１ｍｍの走査面積に亘って、走査当たり約５００の測定がなされた。図８は、本発明の１つの側面による、陽極酸化アルミニウム７０７５合金基板に対する、固定測定、走査測定及び走査型電子顕微鏡を用いた測定により測定された皮膜厚さの比較を示す。図９は、本発明の１つの側面による、陽極酸化アルミニウム２０２４合金基板に対する、固定測定、走査測定及び走査型電子顕微鏡を用いた測定により測定された皮膜厚さの比較を示す。これらの結果は皮膜厚さの測定は固定測定法でも走査測定法でもどちらで行っても良いことを示している。両測定法はＳＥＭを用いた測定と良い相関を持っていて、かつ非破壊的であり、非接触的である。
【００６６】
最終製品の良さを保護するために多くの場合陽極酸化表面に保護層が塗布される。被覆の厚さは動作品質に影響する。陽極酸化表面に塗布される保護層を含む塗布のいくつかの例は、輸送車両及び建築材料、医療装置に用いられる陽極酸化アルミニウム表面に塗布される保護層、食品や飲料の包装容器に塗布されるバリヤ層、調理機器に塗布される硬い保護被覆、及び電子製品に塗布されるポリマー層であるが、これに限定するものではない。
【００６７】
測定方法は試料からの反射光を測定する分光学的な手法を用いる。反射光には（１）表面から戻る光と（２）有機被覆と陽極酸化層の境界または界面から戻る光と（３）陽極酸化層とアルミニウム表面の境界からの信号の少なくとも３つの反射信号を含む。
【００６８】
光は装置によって表面へ運ばれる。反射光は集められて、次に分光器（装置)を用いて分光学的な手段によって解析される。分光器では興味の対象の固有の波長ごとに分割される。同様の材料の裸の参照試料と比べると、反射スペクトルは多重干渉信号を含んでいる。その信号は各層のそれぞれの境界で屈折の変化によって干渉する層を表わす周期的な周波数を含んでいる。
【００６９】
この方法は上記した解析器（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｌ．Ｌ．Ｃ．，  Ｍｏｒｇａｎｔｏｎ  Ｎ．  Ｃ社製のｏｐｔｌｃｏｎｓ（登録商標）  ＯＴＣ  {光厚さ制御}）を用いた解析手法を利用している。この解析器は畳み込み干渉スペクトルから多重の層を分離可能とするための自己最適化設定を用いている。この技術は陽極酸化表面に塗布された多重の層の干渉効果によって生成する強度の周期的な繰り返しを示す反射スペクトルを探すものである。
【００７０】
図１０と図１１に示すように、２つのチャートは反射光のスペクトルの中から探索するために用いられるｏｐｔｌｃｏｎｓ（登録商標）解析器を用いる方法を示している。現在用いられているＦＦＴ解析技術を用いて少なくとも２つの支配的な周波数が見られる。その周波数はｏｐｔｌｃｏｎｓ（登録商標）解析器によって分類される。低いほうの周波数は陽極酸化層を表わし、高いほうの周波数は陽極酸化表面に塗布されたボンド下塗り剤（有機層）を表わしている。
【００７１】
２層厚さ傾向図は本測定と解析法の新規性を示し、超えられることのない精度と確度でもって、層が各点で同時に測定される方法を示すプロセス制御表示器としても用いられる。
【００７２】
上記の説明を読んだあとには、当業者にはある種の変形と改良を思い起こすであろう。例示の方法により、基板の陽極酸化及び更なる被覆に対する指定された層厚の制御を実時間で行うプロセスが、単色光または多色光照射、あるいはＦＦＴに基づく厚さ測定のための検出と評価アルゴリズムを用いた光学干渉測定技術を用いることに基づいて達成できる。同様に、興味の対象の表面のいかなる場所でも、手動式あるいは自動化多軸位置決めシステムによる、１軸または多軸性運動を用いた、膜厚分布に対する統計的な表面評価技法は浸漬タンク内或いは検査ブース内で用いるのに適している。さらに、平坦な物体の多重の表面（前面、裏面、或いは側面）上の測定も可能である。不規則な形状の曲がった表面上の測定モードもまた達成できる。
【００７３】
また、部品用の置き棚の適当な測定点での測定も達成できる。これは光センサを並べて正しい光の透過を達成すること及び測定プローブを試料である部品置き棚の色々な点に配置して達成される。さらに、測定用プローブを部品の前面、裏面または側面に配置することは有利である。さらに、統計的に変化する厚さを見つけることはプロセス制御と製品の品質と一様性の制御のために助けとなる。これは興味の対象の所望の面積に亘って平均厚さを測定すること、興味の対象の所望の面積に亘って厚さの統計的な変動を測定すること、或いは許容度の限界を決定することによって達成されるであろう。
【００７４】
このような変形と改良の全ては、簡潔さと読みやすさのためにここでは取り上げなかったが、次に記す請求項の範囲の中に適当に含まれるものであると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の１つの側面による、皮膜厚さモニタを含んだ陽極酸化システムを示す。
【図２】本発明の１つの側面による、皮膜厚さモニタを含んだ代替の陽極酸化システムを示す。
【図３】本発明の１つの側面による、図１及び図２に示された陽極酸化システムに用いるのに適した、基板の近くに置かれる皮膜厚さモニタのプローブを示す。
【図４】本発明の１つの側面による、図１及び図２に示された陽極酸化システムに用いるのに適した、皮膜厚さモニタのブロック図を示す。
【図５】本発明の１つの側面による、図１に示された陽極酸化システムに用いるのに適した、制御器のブロック図を示す。
【図６】本発明の１つの側面による、図２に示された陽極酸化システムに用いるのに適した、制御器のブロック図を示す。
【図７】図７Ａは、本発明の１つの側面による、陽極酸化アルミニウム１１００合金基板の１面上の第１層の厚さ分布地図を示す。図７Ｂは、本発明の１つの側面による、陽極酸化アルミニウム１１００合金基板の、７Ａと同じ面積上の第２層の厚さ分布地図を示す。図７Ｃは、本発明の１つの側面による、陽極酸化アルミニウム１１００合金基板の、図７Ａの第１層と図７Ｂの第２層との複合厚さ分布地図を示す。
【図８】本発明の１つの側面による、陽極酸化アルミニウム７０７５合金基板に対する、固定測定、走査測定、および走査型電子顕微鏡を用いてなされた測定によって測定された皮膜厚さの比較を示す。
【図９】本発明の１つの側面による、陽極酸化アルミニウム２０２４合金基板に対する、固定測定、走査測定、および走査型電子顕微鏡を用いてなされた測定によって測定された皮膜厚さの比較を示す。
【図１０】皮膜厚さのＦＦＴ解析比較を示す。
【図１１】２層厚さの傾向を示す図を示す。
【図１２】多層解析系を構成するために用いられるoptIcons（登録商標）パラメータのデータ収納場所を示す。
【図１】
2008527173.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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