JP2000304504A - 厚みセンサおよび厚み測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定精度の向上、測定時間の短縮、および組
込対象の厚み測定装置の製造コストの低減を図ることが
可能な厚みセンサを提供することを主目的とする。 【解決手段】 センシング面が輪状に形成されたセンサ
電極１１と、センサ電極１１の外周に沿って配設された
第１のシールド電極１２ａとで厚みセンサ２を構成し
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、非接触方式で測定
対象体の厚みを測定するための厚みセンサ、およびその
厚みセンサを用いた厚み測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤ
Ｄ」という）に組み込まれる記録媒体や、ＣＤ−ＲＯ
Ｍ、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc-RAM）お
よびＭＯディスク（光磁気ディスク）などの記録媒体の
厚みを測定する際には、その傷付きを防止するために非
接触方式で測定可能な厚み測定装置が従来から用いられ
ている。例えば、図１２に示す厚み測定装置５１は、測
定対象体に赤外線ｉを透過させ、その減衰量に基づいて
厚みを測定可能に構成されている。具体的には、測定装
置５１は、赤外線ｉを発射する発射部５３と、発射部５
３に対向配置されて赤外線ｉを受光すると共にその受光
量に応じた電圧のセンサ信号を出力するセンサ部５４と
からなる厚みセンサ５２を備え、赤外線ｉの発射制御、
および厚みセンサ５２のセンサ信号に基づく測定対象体
の厚み測定を実行する図外の測定装置本体を備えてい
る。

【０００３】一方、厚み測定装置５１の測定対象体の一
例であるガラス板４１は、ＨＤＤに組み込まれる記録媒
体の母材であって、例えば、図１１に示すように、直径
が８ｃｍ、厚みが１ｍｍ程度の円盤状に形成されてい
る。この場合、ガラス板４１の中央部には、ＨＤＤへの
組込みの際にモータの回転軸を挿通可能な挿通用孔４１
ａが形成されている。

【０００４】この厚み測定装置５１では、まず、例えば
３カ所程度の厚みを測定し、測定した各厚みの平均値を
求めることによって、ガラス板４１における各部位の厚
みのばらつきを平均化しつつ、その厚みを測定する。具
体的には、まず、図１２に示すように、発射部５３およ
びセンサ部５４の間にガラス板４１を配置する。次に、
発射部５３からセンサ部５４に向けて赤外線ｉを発射す
る。この際に、測定装置本体は、センサ部５４のセンサ
信号に基づいて、ガラス板４１の厚みＴ１を測定する。
次いで、挿通用孔４１ａを中心としてガラス板４１を１
２０°回転させた後に、赤外線ｉを再び発射する。この
際に、測定装置本体は、センサ部５４のセンサ信号に基
づいて、ガラス板４１の厚みＴ２を測定する。続いて、
ガラス板４１を同じ向きでさらに１２０°回転させた後
に、厚みＴ１，Ｔ２の測定時と同様にして厚みＴ３を測
定する。この後、測定装置本体は、測定した３カ所の厚
みＴ１，Ｔ２，Ｔ３を平均化することにより、ガラス板
４１の厚みＴを測定する。

【０００５】一方、非接触方式で測定対象体の厚みを測
定可能な厚み測定装置として、図１３に示す厚み測定装
置６１も従来から知られている。この厚み測定装置６１
は、厚みセンサ６２、定盤６３および図外の測定装置本
体を備えており、厚みセンサ６２は、フレームＦに取り
付けられる固定部６４と、固定部６４に固定されてレー
ザ光Ｌを発射する発射部６５と、ラインセンサ６６とを
備えている。この場合、ラインセンサ６６は、図１４に
示すように、複数の受光センサ６７ａ，６７ｂ・・６７
ｎ（以下区別しないときには「受光センサ６７」とい
う）が等間隔で列状に配置されて構成されている。

【０００６】この厚み測定装置６１では、発射部６５か
ら発射されて測定対象体の表面で反射されたレーザ光Ｌ
が、どの受光センサ６７で受光されるかによって、定盤
６３の表面６３ａと測定対象体の上面との高さ（つま
り、測定対象体の厚み）を測定する。具体的には、ま
ず、ガラス板４１が定盤６３に載置されていない状態
で、図１４に示す矢印Ａの向きで発射部６５からレーザ
光Ｌを発射する。この際には、レーザ光Ｌが定盤６３の
表面６３ａで矢印Ｂの向きに反射されてラインセンサ６
６の受光センサ６７ｄによって受光される。次に、例え
ば厚み０．５ｍｍに形成された測定基準データ生成用の
ガラス板を定盤６３上に載置した後に、発射部６５から
レーザ光Ｌを発射する。この際に、例えばガラス板の上
面が同図に示す一点鎖線Ｘの部位に位置する場合、レー
ザ光Ｌがガラス板の上面で反射されて一点鎖線で示す経
路を進行し、ラインセンサ６６の受光センサ６７ｇによ
って受光される。次いで、測定装置本体は、受光センサ
６７ｄ，６７ｇ間に配置されている受光センサ６７の数
で厚み０．５ｍｍを除算することによって各受光センサ
６７，６７の各配置間隔に対する測定基準データを作成
する。

【０００７】次に、ガラス板４１の厚み測定の際には、
定盤６３上にガラス板４１を載置した状態で矢印Ａの向
きで発射部６５からレーザ光Ｌを発射する。この際に、
例えば、ガラス板４１の上面が同図に示す破線Ｙの部位
に位置する場合、レーザ光Ｌがガラス板４１の上面で矢
印Ｂの向きに反射されて破線で示す経路を進行し、ライ
ンセンサ６６の受光センサ６７ｊによって受光される。
したがって、測定装置本体は、レーザ光Ｌを受光した受
光センサ６７と受光センサ６７ｄとの距離、および測定
基準データに基づいてガラス板４１の厚みＴ１を測定す
る。次に、挿通用孔４１ａを中心としてガラス板４１を
１２０°回転させた後に、レーザ光Ｌを再び発射する。
この際に、測定装置本体は、厚みＴ１の測定時と同様に
してガラス板４１の厚みＴ２を測定する。次いで、ガラ
ス板４１を同じ向きでさらに１２０°回転させた後に、
厚みＴ１，Ｔ２の測定時と同様にして厚みＴ３を測定す
る。この後、測定装置本体は、測定した３カ所の厚みＴ
１，Ｔ２，Ｔ３を平均化することにより、ガラス板４１
の厚みＴを測定する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の厚み
測定装置５１，６１には、以下の問題点がある。すなわ
ち、従来の厚み測定装置５１，６１では、ガラス板４１
における各部位の厚みのばらつきを平均化するために、
３箇所の厚みを測定した後に、その平均値を求めてい
る。しかし、実際に測定した部位が他の部位よりも厚か
ったり薄かったりすることがある。したがって、３箇所
程度の測定値の平均化によっては、ガラス板４１の本来
的な厚みを求めることができないため、従来の厚み測定
装置５１，６１には、測定精度が低いという問題点があ
る。また、厚み測定装置６１では、定盤６３の表面６３
ａからガラス板４１の上面までの高さを測定することに
より、ガラス板４１の厚みを測定している。このため、
図１５に示すように、例えばガラス板４１が全体として
湾曲しているときには、定盤６３の表面６３ａとガラス
板４１の裏面との間に隙間Ｓが生じる結果、ガラス板４
１の厚みＴに隙間Ｓ分が加算されて測定されてしまう。
したがって、従来の厚み測定装置６１では、測定精度の
低下が顕著となる。

【０００９】また、従来の厚み測定装置５１，６１で
は、各ガラス板４１毎に、数回の厚み測定、ガラス板４
１に対する回転操作、および各測定値に基づく平均値演
算を行わなければならない。このため、従来の厚み測定
装置５１，６１には、一連の厚み測定に長時間を要する
ため、測定コストの高騰を招いているという問題点があ
る。

【００１０】さらに、従来の厚み測定装置５１では、透
過させた赤外線ｉの減衰量に基づいて厚みを測定してい
る。このため、従来の厚み測定装置５１には、アルミニ
ウムなどの光非透過素材を測定対象体とすることができ
ないという問題点がある。一方、赤外線ｉに代えて放射
線を測定対象体に透過させ、その減衰量に基づいて厚み
を測定する厚み測定装置も開発されている。この厚み測
定装置によれば、各種の測定対象体の厚みを測定するこ
とができる。しかし、この厚み測定装置には、放射線を
使用するための特殊な資格が必要となるばかりでなく、
装置が高価であるという問題がある。

【００１１】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、測定精度の向上、測定時間の短縮、および
組込対象の厚み測定装置の製造コストの低減を図ること
が可能な厚みセンサ、およびその厚みセンサを用いた厚
み測定装置を提供することを主目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の厚みセンサは、センシング面が輪状に形成
されたセンサ電極と、センサ電極の外周に沿って配設さ
れた第１のシールド電極とを備えていることを特徴とす
る厚みセンサ。なお、本発明における「輪状のセンサ電
極」には、全体形状が円状、楕円状、角状などの各種形
状のセンサ電極が含まれる。

【００１３】厚み測定の際には、この厚みセンサは、セ
ンサ電極および第１のシールド電極が例えばベース電極
に対向するように配置され、さらに、厚みセンサおよび
ベース電極の間に測定対象体が配置される。この際に、
測定対象体の各部位の厚みにばらつきがある場合、セン
サ電極が輪状に形成されているため、センサ電極と、対
向するベース電極の表面との間の静電容量は、測定対象
体の厚みのばらつきによる影響を含めた総和の静電容量
として測定される。この場合、測定対象体の厚い部位ま
たは薄い部位がセンサ電極のどの部位に対向していて
も、測定される静電容量は、常に同一容量となる。した
がって、厚み測定装置は、その総和の静電容量を１回の
測定で正確に測定することができる。このため、最終的
測定目的の厚みについても、測定対象体の厚みのばらつ
きを自動的に平均化しつつ、常に高精度かつ短時間で測
定することが可能となる。

【００１４】また、測定値の平均化を行うことなく、そ
の総和の静電容量を瞬時に測定でき、その静電容量に基
づいて厚みを直ちに求めることができるため、測定コス
トの低減を図ることが可能になる。さらに、厚みセンサ
およびベース電極間の静電容量に基づいて厚みを測定す
るため、測定対象体が光透過素材であるか否かを問わ
ず、また測定対象体の湾曲の有無に拘わらず、各種の材
料の厚みを正確に測定することが可能となる。加えて、
静電容量の測定に際して第１のシールド電極がセンサ電
極をシールドするため、センサ電極への雑音の混入が低
減または防止される結果、測定精度のさらなる向上を図
ることが可能となる。

【００１５】請求項２記載の厚みセンサは、請求項１記
載の厚みセンサにおいて、センサ電極の内周に沿って第
２のシールド電極を配設したことを特徴とする。

【００１６】この厚みセンサでは、センサ電極の内周に
沿って第２のシールド電極を配設して厚みセンサを構成
する。この場合には、測定時における雑音の影響がより
確実に排除される。したがって、測定精度をさらに向上
させることが可能となる。

【００１７】請求項３記載の厚みセンサは、請求項１記
載の厚みセンサにおいて、センサ電極は、基板上に形成
された輪状のセンサ用パターンで構成され、第１のシー
ルド電極は、センサ用パターンの外周に沿って基板上に
形成された第１のシールド用パターンで構成されている
ことを特徴とする。

【００１８】請求項４記載の厚みセンサは、請求項３記
載の厚みセンサにおいて、センサ用パターンの内周に沿
って基板上に形成された第２のシールド用パターンを備
えていることを特徴とする。

【００１９】請求項３，４記載の厚みセンサでは、基板
上に形成したセンサ用パターンとシールド用パターンと
で厚みセンサを構成する。したがって、厚みセンサを全
体として薄形かつ軽量に形成することが可能となると共
に、厚みセンサを大量生産する場合には、製造コストの
低減を図ることが可能となる。

【００２０】請求項５記載の厚みセンサは、請求項１か
ら４のいずれかに記載の厚みセンサにおいて、記録媒体
または記録媒体における母材を測定対象体とすることを
特徴とする。

【００２１】ＨＤＤに内蔵される記録媒体やＣＤ−ＲＯ
ＭおよびＤＶＤ−ＲＡＭなどの記録媒体には、記録媒体
を回転させるための回転軸を挿通させる挿通用孔が形成
されている。したがって、記録媒体の厚み測定に対する
挿通用孔の影響を排除する必要がある。この厚みセンサ
では、センサ電極におけるセンシング面が輪状に形成さ
れているため、記録媒体の挿通用孔に影響されることな
く、記録媒体の厚みを測定することが可能となる。

【００２２】請求項６記載の厚み測定装置は、請求項１
から５のいずれかに記載の厚みセンサと、厚みセンサに
対向配置されるベース電極とを備え、厚みセンサにおけ
るセンサ電極とベース電極との間の静電容量に基づいて
測定対象体の厚みを測定することを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る厚みセンサおよび厚み測定装置の好適な発明の
実施の形態について説明する。なお、測定対象体の一例
であるガラス板４１については、同一の符号を付して重
複した説明を省略する。

【００２４】最初に、厚み測定装置１の構成について、
各図を参照して説明する。

【００２５】厚み測定装置１は、図１に示すように、厚
みセンサ２、定盤３および測定装置本体４を備え、さら
に、厚みセンサ２および測定装置本体４を相互に接続す
るための信号ケーブル６，７と、定盤３および測定装置
本体４のグランド電位を共通接続するための接続用ケー
ブル８とを備えている。厚みセンサ２は、全体として直
径６ｃｍ程度の円盤状に形成されており、図２（ａ），
（ｂ）に示すように、センサ電極１１、シールド電極１
２およびケース１３を備えている。この場合、センサ電
極１１およびシールド電極１２は、同図（ａ）および図
３に示すように、絶縁性接着剤１８によって相互に絶縁
されつつ一体的に固着され、かつ絶縁性接着剤１８によ
ってケース１３に固着されている。センサ電極１１は、
ステンレススチールで形成されており、図４に示すよう
に、センシング面が輪状となるように全体として無底円
筒状に形成されている。

【００２６】シールド電極１２は、円筒状に形成された
シールド電極１２ａ，１２ｂを、輪状に形成した底板１
２ｃ上にそれぞれ立設することにより、全体としてステ
ンレススチールで一体的に形成されている。この場合、
シールド電極１２ａは、本発明における第１のシールド
電極に相当し、その内径がセンサ電極１１の外径とほぼ
同じ長さに形成されている。また、シールド電極１２ｂ
は、本発明における第２のシールド電極に相当し、その
外径がセンサ電極１１の内径とほぼ同じ長さに形成され
ている。さらに、シールド電極１２ａ，１２ｂおよび底
板１２ｃによって形成される溝部１２ｄは、その深さが
センサ電極１１の高さとほぼ同じ長さになるように形成
されている。したがって、溝部１２ｄにセンサ電極１１
を嵌入した状態では、センサ電極１１の外周に沿ってシ
ールド電極１２ａが配置されると共にセンサ電極１１の
内周に沿ってシールド電極１２ｂが配置され、かつ、セ
ンサ電極１１のセンシング面とシールド電極１２ａ，１
２ｂの両センシング面とが面一となる。また、底板１２
ｃには、図３に示すように、溝部１２ｄに嵌入状態のセ
ンサ電極１１に信号ケーブル６を半田付けするための接
続用孔１４が形成されている。

【００２７】ケース１３は、図４に示すように、それぞ
れ円筒状に形成された内壁１３ａおよび外壁１３ｂが輪
状に形成された底板１３ｃ上に立設されて全体としてス
テンレススチールで一体的に形成されている。また、内
壁１３ａの中央部には、フレームＦに取り付けるための
ねじ山が形成された固定用孔１５が形成されている。こ
の場合、内壁１３ａは、その外径がシールド電極１２ｂ
の内径とほぼ同じ長さに形成されている。また、外壁１
３ｂは、その内径がシールド電極１２ａの外径とほぼ同
じ長さに形成されている。さらに、内壁１３ａ、外壁１
３ｂおよび底板１３ｃによって形成される溝部１３ｄ
は、その深さがシールド電極１２の高さよりも僅かに浅
く形成されている。したがって、溝部１３ｄにシールド
電極１２およびセンサ電極１１を嵌入した状態では、セ
ンサ電極１１およびシールド電極１２のセンシング面が
ケース１３の表面から僅かに突出する。また、底板１３
ｃには、図３に示すように、シールド電極１２の接続用
孔１４を介してセンサ電極１１に信号ケーブル６を半田
付けするための接続用孔１６と、溝部１３ｄに嵌入状態
のシールド電極１２の底板１２ｃに信号ケーブル７を半
田付けするための接続用孔１７が形成されている。

【００２８】一方、定盤３は、本発明におけるベース電
極に相当し、全体としてステンレススチールで形成され
ている。この定盤３には、図５に示すように、測定装置
本体４のグランド電位に接続するための接続用ケーブル
８が半田付けされている。また、測定装置本体４は、図
１に示すように、測定信号生成回路２１、増幅回路２
２、検波回路２３、演算回路２４および記憶部２５を備
えている。測定信号生成回路２１は、例えば、２０ＫＨ
ｚの正弦波交流信号を測定信号ＳM として生成し、その
測定信号ＳM を増幅回路２２のプラス入力部に出力す
る。増幅回路２２は、プラス入力部における測定信号Ｓ
M とマイナス入力部の入力電圧とを差動増幅する。この
場合、増幅回路２２のプラス入力部は信号ケーブル６を
介して厚みセンサ２のセンサ電極１１に接続され、マイ
ナス入力部は、信号ケーブル７を介して厚みセンサ２の
シールド電極１２ａ，１２ｂに接続される。この増幅回
路２２は、例えば、測定対象体としてのガラス板４１の
厚みを測定する場合、その厚みに応じた電圧の出力電圧
Ｖ1 を生成する。

【００２９】具体的には、ガラス板４１が厚みセンサ２
および定盤３の間に配置された場合、センサ電極１１お
よ定盤３の間の静電容量Ｃ１と、シールド電極１２ａ，
１２ｂおよび定盤３の間の静電容量Ｃ２とがガラス板４
１の厚みに応じてそれぞれ変化する。この場合、増幅回
路２２は、静電容量Ｃ１の変化に応じて変化するセンサ
電極１１（つまり、プラス入力部）における測定信号Ｓ
M の電圧値と、増幅回路２２の出力部からフィードバッ
クされるマイナス入力部における測定信号ＳMの電圧値
とが互いに等しくなるように差動増幅する。これによ
り、増幅回路２２は、静電容量Ｃ１の変化に応じた電圧
値の測定信号ＳM を出力電圧Ｖ1 として生成する。一
方、検波回路２３は、増幅回路２２の出力電圧Ｖ1 を全
波整流することにより直流のセンサ信号ＳDCを生成して
演算回路２４に出力する。また、演算回路２４は、セン
サ信号ＳDCの電圧値および記憶部２５に記憶されている
測定基準データに基づいて測定対象体の厚みを演算す
る。記憶部２５は、測定対象体の厚みを測定する際に用
いる測定基準データを記憶する。

【００３０】次に、厚みセンサ２の組立方法について説
明する。

【００３１】まず、ケース１３の溝部１３ｄ内に絶縁性
接着剤１８を塗布した後に、底板１２ｃが下側になるよ
うにしてシールド電極１２を溝部１３ｄに嵌入する。こ
の際には、シールド電極１２における接続用孔１４の中
心と、ケース１３における接続用孔１６の中心とが重な
るように嵌入する。次に、シールド電極１２の溝部１２
ｄ内に絶縁性接着剤１８を塗布した後に、センサ電極１
１を溝部１２ｄに嵌入する。これにより、図２（ａ）に
示すように、センサ電極１１、シールド電極１２および
ケース１３が一体化して厚みセンサ２が完成する。この
後、接続用孔１６，１４を介して信号ケーブル６の端部
をセンサ電極１１に半田付けすると共に、接続用孔１７
を介して信号ケーブル７の端部をシールド電極１２の底
板１２ｃに半田付けすることにより、厚みセンサ２が測
定装置本体４に接続される。

【００３２】次いで、厚み測定装置１の全体的な動作に
ついて、ガラス板４１の厚みの測定を例に挙げて具体的
に説明する。

【００３３】まず、図５に示すように、センサ電極１１
およびシールド電極１２ａ，１２ｂが定盤３の上面に対
向するように、厚みセンサ２をフレームＦに取り付け
る。次に、測定対象体の誘電率に応じた測定基準データ
を生成する。この場合、定盤３の上に何も載置されてい
ない状態で厚みセンサ２におけるセンサ電極１１と定盤
３との間に正弦波交流信号を印加してセンサ電極１１の
全面と定盤３の上面との間の静電容量Ｃ０を測定する。
この際に、演算回路２４は、センサ信号ＳDCに基づいて
演算した静電容量Ｃ０の値を測定対象体の厚み０ｍｍに
対応する測定基準データとして記憶部２５に記憶させ
る。次いで、測定基準データ生成用の例えば厚み０．５
ｍｍに形成されたガラス板を定盤３の上に載置する。次
に、センサ電極１１の全面と定盤３の上面との間の静電
容量Ｃｘを測定する。この際に、演算回路２４は、測定
対象体の厚み０．５ｍｍに対応する測定基準データとし
て静電容量Ｃｘの値を記憶部２５に記憶させる。

【００３４】次に、ガラス板４１の厚み測定の際には、
図６に示すように、定盤３の上にガラス板４１を載置す
る。次いで、この状態でセンサ電極１１と定盤３との間
に正弦波交流信号を印加してセンサ電極１１の全面と定
盤３の上面との間の静電容量Ｃ１を測定する。この場
合、厚みセンサ２では、図７に示すように、ガラス板４
１の挿通用孔４１ａが厚みセンサ２のセンサ電極１１の
内側に位置するため、挿通用孔４１ａの存在による静電
容量測定への影響が排除される。また、この際に測定さ
れる静電容量Ｃ１は、ガラス板４１における各部位の厚
みのばらつきが自動的に平均化された総和の静電容量Ｃ
１として測定される。したがって、ガラス板４１におけ
る厚い部位または薄い部位がセンサ電極１１のどの部位
に対向していても、静電容量Ｃ１は、常に同一容量とな
る。加えて、ガラス板４１が湾曲していたとしても、静
電容量Ｃ１は変化しない。つまり、湾曲に起因しては、
静電容量Ｃ１に測定誤差が生じない。次いで、演算回路
２４は、その総和の静電容量Ｃ１と、記憶部２５に記憶
されている測定基準データとに基づいてガラス板４１の
厚みＴを演算によって求める。この場合、厚み０ｍｍ，
０．５ｍｍにそれぞれ対応する静電容量ＣＯ，Ｃｘと、
静電容量Ｃ１とから厚みＴを原理上容易に求めることが
できる。

【００３５】このように、この厚みセンサ２によれば、
センサ電極１１の全面と定盤３の上面との間の総和の静
電容量Ｃ１を１回測定するだけで、その静電容量Ｃ１と
測定基準データとに基づいて測定対象体の厚みＴを直ち
に測定することができる。このため、従来の厚みセンサ
５１とは異なり、数回の厚み測定、ガラス板４１に対す
る回転操作、および各測定値に基づく平均値演算を必要
とせず、しかもガラス板４１の湾曲が測定結果に影響を
与えない結果、ガラス板４１の厚みを高精度かつ短時間
で測定することができる。また、放射線などを使用せず
に光非透過素材などの各種の測定対象体を測定できるた
め、従来の放射線使用型の厚み測定装置と比較して、装
置を簡易に構成することができ、これにより、製造コス
トを低減することができる。

【００３６】次に、他の実施の形態に係る厚みセンサ９
の構成および使用方法について、図８〜１０を参照して
説明する。

【００３７】厚みセンサ９は、図８（ａ），（ｂ）に示
すように、例えば円盤状に形成されたプリント基板３０
を備え、そのプリント基板３０の表面側にセンサパター
ン３１およびシールドパターン３２，３３を形成し、か
つ、その裏面側に接続用パターン３４を形成して構成さ
れている。この場合、プリント基板３０の中央部には、
例えばフレームＦなどが挿通可能な挿通用孔３０ａが形
成されている。また、センサパターン３１は、円形輪状
に形成され、図９に示すように、プリント基板３０の裏
面側に形成されたランド３７にスルーホール３５を介し
て接続されている。一方、シールドパターン３２は本発
明における第１のシールド用パターンに相当し、図８
（ａ）に示すように、センサパターン３１の外周に沿っ
てセンサパターン３１を取り囲むようにして形成されて
いる。また、シールドパターン３３は、本発明における
第２のシールド用パターンに相当し、センサパターン３
１の内周に沿って形成されている。この場合、両シール
ドパターン３２，３３は、図９に示すように、スルーホ
ール３６ａ，３６ｂおよび接続用パターン３４を介して
互いに電気的に接続されており、センサパターン３１を
シールドすることにより、測定時における雑音の影響を
排除する。

【００３８】この厚みセンサ９を用いて測定対象体の厚
みを測定する際には、まず、図１０に示すように、フレ
ームＦに固定されたベース板３９に厚みセンサ９を取り
付ける。この状態では、センサパターン３１およびシー
ルドパターン３２，３３が定盤３の上面に対向する。次
に、定盤３の上にガラス板４１を載置した状態でセンサ
パターン３１と定盤３との間に正弦波交流信号を印加し
てセンサパターン３１の全面と定盤３の上面との間の静
電容量Ｃ１を測定する。この場合、厚みセンサ９では、
厚みセンサ２と同様にして、ガラス板４１の挿通用孔４
１ａが厚みセンサ９のセンサパターン３１の内側に位置
するため、静電容量Ｃ１の測定に際して挿通用孔４１ａ
の存在による静電容量測定への影響が排除される。この
後のガラス板４１の厚み測定は、厚みセンサ２を用いた
ときと同様の原理で行われるため、高精度かつ短時間で
行われる。

【００３９】このように、この厚みセンサ９によれば、
プリント基板３０上にセンサパターン３１およびシール
ドパターン３２，３３を形成することによって構成され
ているため、厚みセンサ９を薄形化することができる。
また、プリント基板構造のため、大量生産が可能で、極
めて安価に製造することができる。

【００４０】なお、本発明は、上記した本発明の実施の
形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実
施の形態では、記録媒体の母材であるガラス板４１の厚
み測定を例に挙げて説明したが、測定対象体は、ガラス
板４１などの記録媒体に限定されずに各種材料を測定対
象体とすることができる。また、本発明の実施の形態で
は、センサ電極を円形に形成した例について説明した
が、センサ電極の形状はこれに限定されず、例えば四角
形状に形成したり、楕円状に形成してもよい。さらに、
その大きさや材質も、測定対象体の大きさや使用目的な
どに応じて適宜定めることができる。また、厚みセンサ
２におけるシールド電極１２ｂや、厚みセンサ９におけ
るシールドパターン３３も必ずしも必要とされず、セン
サ電極１１およびシールド電極１２ａのみで厚みセンサ
２を構成したり、センサパターン３１およびシールドパ
ターン３２のみをプリント基板３０上に形成して厚みセ
ンサ９を構成したりすることもできる。さらに、本発明
における基板は、プリント基板に限定されず、各パター
ン３１，３２，３３もプリントパターンに限定されな
い。例えば、ガラス板に蒸着することによって、センサ
パターンおよびシールドパターンを形成することもでき
る。

【００４１】さらに、本発明の実施の形態では、センサ
信号ＳDCに基づいて演算した静電容量Ｃと測定基準デー
タとに基づいて測定対象体の厚みを測定する例を挙げて
説明したが、本発明はこれに限定されず、静電容量の測
定を省いてセンサ信号ＳDCに基づいて直接的に厚みを演
算することもできる。また、本発明に係る厚みセンサお
よび厚み測定装置は、測定対象体の表面までの距離を測
定する距離センサおよび距離測定装置にもそれぞれ適用
が可能であり、かかる場合、距離測定装置は、厚みセン
サを使用した厚み測定装置１と同一原理で、測定対象体
の表面までの距離を高精度かつ短時間で測定することが
できる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の厚みセン
サによれば、センサ電極のセンシング面を輪状に形成し
たことにより、センサ電極とベース電極との間の静電容
量を、測定対象体の厚みのばらつきによる影響を含めた
総和の静電容量として１回で高精度かつ短時間で測定す
ることができるため、その厚みのばらつきに影響される
ことなく、常に高精度かつ短時間で厚みを測定すること
ができる。また、平均化処理を行うことなく、その総和
の静電容量に基づいて測定対象体の厚みを瞬時に測定で
きるため、厚み測定装置を簡易かつ安価に構成すること
ができる。さらに、静電容量の測定に際して第１のシー
ルド電極がセンサ電極をシールドするため、センサ電極
への雑音の混入が低減または防止される結果、測定精度
のさらなる向上を図ることができる。

【００４３】また、請求項２記載の厚みセンサによれ
ば、センサ電極の内周に沿って第２のシール電極を配設
したことにより、測定時における雑音の影響を確実に排
除することができるため、高精度で厚みを測定すること
ができる。

【００４４】さらに、請求項３記載の厚みセンサによれ
ば、基板上に輪状のセンサ用パターンを形成し、さらに
その外周に沿って第１のシールド用パターンを形成して
厚みセンサを構成したことにより、薄形かつ軽量の厚み
センサを構成することができる。また、厚みセンサを大
量生産する場合には、極めて安価に製造することができ
る。

【００４５】また、請求項４記載の厚みセンサによれ
ば、センサ用パターンの内周に沿って第２のシールパタ
ーンを形成したことにより、測定時における雑音の影響
を確実に排除することができるため、高精度で厚みを測
定することができる。

【００４６】さらに、請求項５記載の厚みセンサによれ
ば、センサ電極を輪状に形成したことにより、記録媒体
に形成されている回転軸挿通用孔に影響されることな
く、その厚みを正確に測定することができる。

【００４７】また、請求項６記載の厚み測定装置によれ
ば、輪状のセンサ電極を有する厚みセンサを備えたこと
により、平均化処理を必要とせずに厚みを測定すること
ができるため、高精度かつ短時間で厚みを測定すること
ができる共に、その製造コストを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る厚み測定装置１の構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る厚みセンサ２の外観
図であって、（ａ）はセンサ電極１１およびシールド電
極１２ａ，１２ｂのセンシング面側から見た外観斜視
図、（ｂ）はケース１３の底板１３ｃ側から見た外観斜
視図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る厚みセンサ２の断面
図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る厚みセンサ２の分解
斜視図である。

【図５】測定時における厚みセンサ２および定盤３の断
面図である。

【図６】測定時における厚みセンサ２、定盤３および測
定対象体であるガラス板４１の断面図である。

【図７】測定時における定盤３、ガラス板４１および厚
みセンサ２の位置関係を示す平面図である。

【図８】本発明の他の実施の形態に係る厚みセンサ９の
外観図であって、（ａ）はセンサパターン３１およびシ
ールドパターン３２，３３の形成面側から見た外観斜視
図、（ｂ）は接続用パターン３４の形成面側から見た外
観斜視図である。

【図９】本発明の実施の形態に係る厚みセンサ９の断面
図である。

【図１０】測定時における厚みセンサ９、定盤３および
測定対象体であるガラス板４１の断面図である。

【図１１】厚み測定対象体の一例であるガラス板４１の
外観斜視図である。

【図１２】従来の厚み測定装置５１における厚みセンサ
５２の側面図および測定対象体であるガラス板４１の断
面図である。

【図１３】従来の厚み測定装置６１における厚みセンサ
６２および測定対象体であるガラス板４１の断面図であ
る。

【図１４】従来の厚み測定装置６１における厚みセンサ
６２の測定原理を示す説明図である。

【図１５】従来の厚み測定装置６１における厚みセンサ
６２および測定対象体であるガラス板４１の他の断面図
である。

【符号の説明】

１ 厚み測定装置 ２ 厚みセンサ ３ 定盤 ９ 厚みセンサ １１ センサ電極 １２ シールド電極 １２ａ，１２ｂ シールド電極 １３ ケース ３０ プリント基板 ３１ センサパターン ３２，３３ シールドパターン ４１ ガラス板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 唐崎 百谷王 東京都豊島区南大塚３丁目34番６号 南大 塚エースビル401号 株式会社フォトニク ス内 Ｆターム(参考） 2F063 AA16 BB03 BC06 CA09 CA11 DA01 DA05 DB07 DC08 DD02 HA01 JA04 LA11 LA16 LA29

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センシング面が輪状に形成されたセンサ
   電極と、当該センサ電極の外周に沿って配設された第１
   のシールド電極とを備えていることを特徴とする厚みセ
   ンサ。
2. 【請求項２】 前記センサ電極の内周に沿って第２のシ
   ールド電極を配設したことを特徴とする請求項１記載の
   厚みセンサ。
3. 【請求項３】 前記センサ電極は、基板上に形成された
   輪状のセンサ用パターンで構成され、前記第１のシール
   ド電極は、前記センサ用パターンの外周に沿って前記基
   板上に形成された第１のシールド用パターンで構成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の厚みセンサ。
4. 【請求項４】 前記センサ用パターンの内周に沿って前
   記基板上に形成された第２のシールド用パターンを備え
   ていることを特徴とする請求項３記載の厚みセンサ。
5. 【請求項５】 記録媒体または当該記録媒体における母
   材を測定対象体とすることを特徴とする請求項１から４
   のいずれかに記載の厚みセンサ。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の厚み
   センサと、当該厚みセンサに対向配置されるベース電極
   とを備え、前記厚みセンサにおけるセンサ電極と前記ベ
   ース電極との間の静電容量に基づいて測定対象体の厚み
   を測定することを特徴とする厚み測定装置。