JP5106919B2 - 厚み測定装置及び該厚み測定装置を用いた熱拡散率又は熱伝導率測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に、物質の熱拡散率を測定する熱拡散率測定装置等に用いられる厚み検出装置に関し、特に、フィルム、シート又は板状を呈する各種高分子化合物、有機色素、単結晶、鉱石、或いはセラミックス等、試料の厚みの相違によっても、測定結果が影響を受けにくく構成することが出来る熱拡散率測定装置、熱伝導率測定装置、若しくは熱解析装置等の測定装置に用いて好適な厚み測定装置に関するものである。

従来、図１７及び図１８に示すような熱拡散率・熱伝導率測定装置が知られている。

まず、構成から説明すると、このような従来の熱拡散率・熱伝導率測定装置では、測定装置１の基台２には、被測定物８を載置する台座部３が設けられている。

また、この基台２には、回動軸部４を中心として回動可能となるように、アーム部５が設けられている。

このアーム部５の先端５ａの下面側に突設される円柱状当接面部５ｂには、前記台座部３に対して、対向する位置に、交流ヒータ６が設けられていて、前記台座部３に設けられて、この交流ヒータ６と対となる温度波センサ７との間に、前記台座部３に載置された被測定物８を挟持することにより、交流発熱された熱を、温度波センサ７に伝播させるように構成されている。

次に、この従来の熱拡散率・熱伝導率測定装置の作用効果について説明する。

この従来の熱拡散率・熱伝導率測定装置では、前記台座部３に、平面シート状を呈する被測定物８が載置されると共に、測定者が、前記アーム部５を、前記回動軸部４を回動中心として、下方に向けて回動させることにより、前記先端５ａが降下する。

前記先端５ａの降下により、このアーム部５の先端５ａ下面側に設けられた円柱状の当接面部５ｂが、前記台座部３に設けられた温度波センサ７との間に、前記被測定物８を挟持して停止する。

この状態で、前記交流ヒータ６に通電が行われる。

通電により、前記被測定物８の表面で発生した温度波は、この被測定物８の厚さ方向へ拡散して、裏面に到達する。

この際、前記温度波は、振幅の減衰と、位相の遅れを生じる為、これらの測定データを、この測定装置１で解析することにより、熱拡散率・熱伝導率が測定される。

なお、交流ヒータ６により、加熱される試料の部位周囲を、ガードヒータによって、加熱して、周囲の温度の影響を受けにくくすることにより、試料の厚さ方向以外に熱が、逃げることを抑制して、測定精度を向上させた熱拡散率測定装置も提案されている（例えば、特許文献１等参照）
特開２００６−２１４９２１号公報（００５０段落乃至００８０段落、図２乃至図７）

しかしながら、このように構成された従来の熱拡散率測定装置では、図１８に示すように、被測定物８の厚さ方向の寸法ｄによって、前記回動軸部４を回動中心とする前記アーム部５の回動角度αが、異なってしまう。

例えば、被測定物８の厚さ方向の寸法ｄが、基準となる厚さより厚い場合には、図１８中一点鎖線で示すように、アーム部５が、測定に適した所定の水平位置まで降下せず、前記円柱状の当接面部５ｂが、垂直に当接せず、水平面から角度α１を有して傾斜してしまう。

また、被測定物８の厚さ方向の寸法ｄが、基準となる厚さより薄い場合には、図１８中二点鎖線で示すように、前記当接面部５ｂが、水平面から角度α２を有して傾斜して、垂直に当接せず、この場合も、当接面部５ｂが水平とならない。

このため、前記交流ヒータ６が設けられている前記当接面部５ｂが、前記台座部３に載置された被測定物８に、略全面で当接せずに、所定の接触面積が与えられず、この被測定物８の表面に、所望の温度波を発生させることが出来なくなる虞があった。

更に、被測定物８が、柔らかいと前記当接面部５ｂの外周縁５ｃが、この被測定物８の表面に食い込んでしまう虞があり、正確に厚さ方向の寸法を測定することが出来なかった。

しかも、前記アーム部５の自重によって、前記被測定物８の表面側に加わえられる圧力は、前記当接面部５ｂが、垂直に当接しない場合、接触面積の減少から、圧力が、測定標準値よりも大きくなってしまう。

このため、熱拡散率・熱伝導率測定に、用いる際の統一条件として、圧力値を所望の値に統一する必要がある測定では、予圧を一定とすることが出来ないため、更に、測定誤差を増大させる要因となる虞があった。

更に、図１８中拡大して示すように、前記当接面部５ｂの外周縁５ｃが、この被測定物８の表面に食い込む程度、角度α１若しくはα２が大きい場合、前記被測定物８が、反り返り、前記台座部３の載置面３ａから離反してしまう虞もあり、正確な測定を妨げる虞があった。

また、温度波熱分析法では、前記被測定物８の厚さ方向の寸法ｄを求めて、前記交流ヒータ６で発生する交流発熱の温度波形と、前記温度波センサ７により測定される温度波形との位相差Δθを求め、この位相差Δθと交流ヒータ６へ通電される交流電流との関係式としての下記数式１から、被測定物８の厚さ方向の熱拡散率α（ｍ^２／ｓ）が求められる。

ここで、被測定物８の厚さ方向の寸法ｄは、ｄ＞＞２α／ωで、熱的に充分に厚いことが条件となるが、前記関係式としての数式１に代入される被測定物８の厚さ方向の寸法ｄの測定誤差が存在すると、正確に熱拡散率αが求められないといった問題もあった。

例えば、前記回動軸部４を回動中心とするアーム部５の回動角度を、角度センサ等で、計測して、前記被測定物８の厚さ方向の寸法ｄを測定する簡易測定方法も考えられる。

このような簡易計測方法では、上述したように、被測定物８の厚さ方向の寸法ｄが異なると、前記当接面部５ｂが傾斜してしまう為、鉛直成分である寸法ｄに近似するように、計測された角度値を、角度関数を用いて補正演算を行う必要が生じる。

しかしながら、被測定物８の大きさを厚さ方向の寸法ｄのみならず、縦横方向にも揃えることは困難で、このような縦横方向の寸法の異なる各被測定物８では、台座部３の上面に載置される被測定物８の位置が異なるだけで、前記アーム部５の回動角度が変化してしまうと共に、測定者によるアーム部５の降下速度及びアーム部５の重量や力加減によっても、回動角度は変化して、角度値を正確に測定することは困難であった。

しかも、角度センサとして、ロータリエンコーダを用いた計測方法では、測定誤差が大きく、角度精度が出しにくいと共に、外乱要因によって、基準角度のオフセットが生じると、常に計測値に偏りが生じてしまい、この点においても測定誤差を向上させることは困難であった。

そこで、この発明は、測定者の技量に左右されることが無く、常に、所望の圧接力で、当接部を被測定物に垂直に当接させることが出来、簡便に、被測定物の熱拡散率の算出等に用いる厚さ方向の寸法を、正確に測定出来る厚み測定装置を提供することを課題としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、装置本体に設けられた台座部と、該台座部の上面側に設けられて、被測定物を載置する載置面と、前記装置本体の前記台座部側側面から上下方向に延設されるレール部に沿って移動可能な上下方向移動体と、該上下方向移動体を、所望の上下方向位置まで移動させる駆動手段と、該駆動手段の駆動を制御する制御部と、該上下方向移動体に、水平軸を介して揺動自在に支持される測定アーム部と、該測定アーム部の先端下面側に設けられて、該載置面に対向して位置すると共に、該上下方向移動体の上下方向に伴って、移動することにより、前記被測定物を前記載置面との間に挟持する当接部とを有する厚み測定装置であって、前記上下方向移動体の前記水平軸が、枢着される部分に、該測定アーム部の揺動に応じて、容量を増減させるコンデンサを設け、該コンデンサの容量を検出することにより、前記制御部では、該容量の変化によって計測される計測値が、所定の値になるまで、前記上下方向移動体を降下させて、前記測定アーム部が、水平状態で、停止させる制御信号を送出して、前記駆動手段を駆動すると共に、前記上下方向移動体が停止した高さ位置から、前記被測定物の厚さ方向の寸法を算出する厚さ方向寸法算出部を設けた厚み測定装置を特徴としている。

更に、請求項２に記載されたものは、前記厚さ方向寸法算出部は、前記制御部から送出される制御信号を用いて、前記上下方向移動体の停止する高さ位置から、前記被測定物の厚さ方向の寸法を算出するように構成されている請求項１記載の厚み測定装置を特徴としている。

また、請求項３に記載されたものは、前記コンデンサは、対向する一対の基板のうち、一方の基板の対向面に、周上に位置するように、一方の金属プレートが、一定間隔を置いて複数形成されて、結線されると共に、他方の基板の対向面には、前記金属プレートの前記測定アーム部の揺動に応じた移動方向の前後に一定の間隔を置いて、交互に位置して、前記測定アーム部が、水平状態で、平衡となるように、設けられる他方の金属プレートが、前記制御部に、コンデンサブリッジ回路を介して接続されているバランスコンデンサである請求項１又は２記載の厚み測定装置を特徴としている。

更に、請求項４に記載されたものは、前記台座部は、前記載置面上に前記被測定物を載置した状態で、水平方向に移動可能とする水平方向移動手段を設けて、前記測定アーム部の上方向への移動が、前記駆動手段により行われると、該被測定物を、水平方向に一定距離移動させて、再度、下方に向けて前記測定アーム部を、該駆動手段により移動させることにより、複数点で、該被測定物の厚さ方向寸法を測定する請求項１乃至３のうち何れか一項記載の厚み測定装置を特徴としている。

そして、請求項５に記載されたものは、前記測定アーム部の先端に設けられた当接部若しくは、前記載置面のうち少なくとも何れか一方に、交流ヒータを設けると共に、他方に温度波センサを設けて、前記コンデンサの容量変化若しくは、前記駆動手段に対して送出される前記上下方向移動体の降下を停止させる制御信号によって、熱拡散率又は、熱伝導率の測定を開始する請求項１乃至４のうち何れか一項記載の厚み測定装置を用いた熱拡散率又は熱伝導率測定装置を特徴としている。

このように構成された請求項１記載の発明は、前記被測定物を前記載置面の上面に載置して、前記上下方向移動体を、前記駆動手段の駆動によって、降下させると、前記測定アーム部の先端に設けられた当接部が、前記被測定物に当接して、該被測定物を前記載置面との間に挟持しながら、前記測定アーム部を上方に揺動させる。

該被測定物への前記当接部への当接で、前記水平軸を枢着した部分に設けられた前記コンデンサの容量が、該測定アーム部の揺動に応じて、可変されて、所定の計測値に到達すると、前記制御部が、前記駆動手段に、前記上下方向移動体の降下を停止させる制御信号を送出する。

例えば、前記測定アーム部が水平状態で、前記当接部が、前記被測定物に垂直に当接する状態で停止するように、前記コンデンサの前記所定の計測値を設定しておくことにより、前記被測定物の厚さ方向寸法に拘わらず、常に、一定の圧力で、前記当接部を、垂直に当接させることが出来る。

又、バネ等の付勢手段や、カウンタバランサを用いることにより、前記当接部を常に、所望の圧力（予圧）で、前記被測定物に当接させることができる。

このため、前記被測定物が、柔軟性を有するものである場合には、予圧を低く設定して、当接部を該被測定物の表面に食い込ませること無く、当接させることができる。

また、熱拡散率及び熱伝導率を測定する場合には、容易に常に一定の予圧で、該被測定物の表面に、前記当接部を垂直に当接させることが出来る。

このため、各測定を行う際、統一条件として、当接部が、該被測定物の表面に当接される予圧を設定出来、測定及び比較を行う際の精度を向上させることができる。

また、例えば、被測定物に合わせて、予圧を任意の値に変更して設定することもできる。

更に、請求項２に記載されたものは、前記厚さ方向寸法算出部では、前記制御部から送出された制御信号が用いられて、前記上下方向移動体が停止した高さ位置から、前記被測定物の厚さ方向の寸法が算出される。

例えば、駆動手段としてパルスモータを用いた場合、予め、予備計測等により、前記載置面に、被測定物を載置せずに、上下方向の高さ位置のパルス数データを初期値データとして、測定すると共に、前記載置面に、被測定物を載置して、測定を開始して、停止位置に至った際のパルス数データを測定して、容易に、前記被計測物の厚さ方向寸法を算出することができる。

また、請求項３に記載されたものは、前記コンデンサとしてバランスコンデンサを用いているので、他方の基板の対向面に設けられた金属プレートが、前記測定アーム部の揺動に応じて、移動すると、前記一方の金属プレートに対して、近接及び離反が同時に行わえる。

このため、前記コンデンサブリッジ回路を用いて、この他方の一対の金属プレートを、前後に一定の間隔を置いて、逆極性となるように、前記制御部に接続することにより、容量の変化量を２倍相当まで増大させた計測値を得ることが出来、良好な測定精度を得られる。

更に、バランスコンデンサが、前記他方の一対の金属プレートの中間位置に、前記一方の金属プレートが、位置して電荷量がバランスされた位置を、前記上下方向移動体が停止する位置とすることにより、該各一対の前後の金属板と前記一方の金属板とによって形成されるコンデンサは、外乱要因によって、同時に同じ影響を受けるため、バランス位置が、大きく変化する虞が無く、常に、良好な測定精度が得られる。

更に、請求項４に記載されたものは、前記水平方向に移動可能な台座部によって、前記載置面上に前記被測定物を載置した状態で、水平方向に、前記被測定物を移動させて、複数点で、前記被測定物の厚さ方向寸法を測定することができる。

このため、更に、熱拡散率・熱伝導率の測定を行う際の被測定物の厚さ方向寸法を正確に測定することが出来、熱拡散率等の測定の精度を向上させることができる。

そして、請求項５に記載されたものは、前記測定アーム部の先端に設けられた当接部若しくは、前記載置面のうち少なくとも何れか一方に設けられた交流ヒータに、前記コンデンサの容量変化若しくは、前記駆動手段に対して送出される前記上下方向移動体の降下を停止させる制御信号によって、通電が開始されて、熱拡散率又は、熱伝導率の測定が行われる。

前記被測定物の一側面には、前記垂直に万遍なく、しかも、略当圧力で、前記当接部が当接されている。

このため、この当接部若しくは前記載置面のうち何れか一方に設けらた前記交流ヒータが発生させる交流発熱が、該被測定物の他側面側に位置する温度波センサに向けて厚み方向に伝播されると、交流発熱の温度波形と、前記温度波センサにより測定される温度波形との位相差Δθが、正確に求められる。

従って、この位相差Δθと前記計測された被測定物の厚さ方向の寸法から、熱拡散率α（ｍ^２／ｓ）を、高精度で求めることが出来る。

次に、図面に基づいて、この発明を実施するための最良の実施の形態の熱拡散率測定装置について説明する。

なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については同一符号を付して説明する。

図１乃至図１５は、この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置を示すものである。

まず、全体の構成について説明すると、この実施の形態の熱拡散率測定装置では、図１乃至図３に示すように、装置本体１０の基台１１が、平板状の主盤部材１２を有すると共に、この主盤部材１２の四隅から、下方に向けて一体に延設される四本の脚部材１３…によって下方から、水平となるように支持されている。

この主盤部材１２の略中央部には、開口部１２ａが形成されていて、この開口周縁に平行配置されたＸ方向レール部材１２ｂ，１２ｂによって、装置本体１０に設けられる台座部１５のスライドボード１６が、Ｘ方向に摺動自在にスライドガイドされている。

また、このスライドボード１６の上面側には、Ｙ方向レール部材１７が、長手方向を前記Ｘ方向レール部材１２ｂ，１２ｂの延設方向と直交させて、一体に設けられていて、このＹ方向レール部材１７に沿って、スライダ部材１８が、水平方向の一方向であるＹ方向に、摺動自在に、スライドガイドされている。

そして、このスライダ部材１８には、前記台座部１５を構成する台座ブロック部材１５ａが、一体に設けられている。

この台座ブロック部材１５ａの上面側には、被測定物を載置する載置面１４が、形成されて、Ｘ、Ｙ両水平方向にスライド移動可能となるように構成されている。

また、前記主盤部材１２の下面側には、駆動手段としてのＸ方向駆動ステッピングモータ１９が、モータベース２０によって、固定されている。

このＸ方向駆動ステッピングモータ１９の回転駆動軸には、スクリュウシャフト２１が接続されている。

更に、前記主盤部材１２の下面側には、このスクリュウシャフト２１の一端部を、回動自在に支持する支持片部材２３が設けられている。

そして、このスクリュウシャフト２１には、前記スライドボード１６の下面側に、前記開口部１２ａを介して固着されるＸ方向移動片２２が、螺合されている。

このため、前記Ｘ方向駆動ステッピングモータ１９の回転駆動軸の正，逆方向の回転駆動によって、このＸ方向移動片２２が、前記支持片部材２３と、このＸ方向駆動ステッピングモータ１９との間で、軸延設方向に沿って、所望の位置まで移動可能に構成されている。

また、前記スライドボード１６の上面側には、駆動手段としてのＹ方向駆動ステッピングモータ２４が、モータベース２５によって固定されている。

このＹ方向駆動ステッピングモータ２４の回転駆動軸には、スクリュウシャフト２６が接続されている。

更に、このスライドボード１６の上面側には、スクリュウシャフト２６の一端部を、回動自在に支持する支持片部材２７が設けられている。

そして、このスクリュウシャフト２６には、前記台座ブロック部材１５ａの下面側に、固着されるＹ方向移動片２８が、螺合されている。

このため、前記Ｙ方向駆動ステッピングモータ２４の回転駆動軸の正，逆方向の回転駆動によって、このＹ方向移動片２８が、前記支持片部材２７と、このＹ方向駆動ステッピングモータ２４との間で、軸延設方向に沿って、所望の位置まで、移動可能に構成されている。

また、前記装置本体１０の主盤部材１２の上面部には、支柱部材２９が、立設されている。

この支柱部材２９の前記台座部１５側側面には、上下方向に沿って延設されるレール部としてのＺ方向レール部材３０が、設けられている。

このＺ方向レール部材３０には、上下方向移動体３１が、このＺ方向レール部材３０に沿って、スライド移動可能に装着されている。

この上下方向移動体３１には、制御部を構成する回路基板３２を内部に設けたカバー部材３３が装着される背面板部材３４と、この背面板部材３４から、前記台座部１５方向に向けて延設される一対の側面板部材３５，３５と、これらの側面板部材３５，３５間に設けられて、前記Ｚ方向レール部材３０に、スライド摺接される摺接部３６と、雌ネジ部３７が形成される底面部１５ａとを有して、主に構成されている。

また、前記主盤部材１２の下面側には、この上下方向移動体３１を、所望の上下方向位置まで移動させる駆動手段としてのＺ方向駆動ステッピングモータ３９が、回動駆動軸３９ａを上下方向に向けて、固定されている。

このＺ方向駆動ステッピングモータ３９の回動駆動軸３９ａは、前記主盤部材１２に開口形成される開口部１２ａに挿通されると共に、連結部材４１を介して、前記支柱部材２９から突設される上，下枠体４２，４３に回動自在に支持されたスクリュウシャフト４０の下端に連結されている。

そして、このスクリュウシャフト４０には、前記上下方向移動体３１の雌ネジ部３７に螺合されていて、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９の回動駆動により、この上下方向移動体３１を前記Ｚ方向レール部材３０に沿わせて、上下方向の所望の位置まで、移動可能に構成されている。

この実施の形態では、前記スクリュウシャフト４０のネジ山のピッチが、１ｍｍ／１回転に設定されていて、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９の回動駆動は、出力制御信号が１パルス出力される度に、１／１０００回転するように構成されている。

このため、出力制御信号が、１パルス出力される度に、前記上下方向移動体３１は、上，下何れかの方向へ、１μｍ移動するように構成されている。

そして、この上下方向移動体３１には、前記側面板部材３５，３５間には、長手方向を、Ｙ方向に沿わせて、回動自在となるように枢着される水平軸４４が設けられている。

この水平軸４４の上側には、下面側が、軸中心の位置と一致するように、平板状の測定アーム部４５が固着されていて、この水平軸４４を介して、先端側が上下方向に、揺動自在となるように、支持されている。

この測定アーム部４５の先端下面側には、この測定アーム部４５に軸方向を直交させて、上下方向に貫通することにより、当接部４７を下端に設けた当接ピン部材４６が、前記載置面に対向して位置している。

この当接部４７は、前記上下方向移動体３１の上下方向に伴って、移動することにより、前記被測定物８を前記載置面１４との間に挟持するように構成されている。

また、前記上下方向移動体３１の前記側面板部材３５の一内側面と、前記測定アーム部４５との間で、前記水平軸４４が、枢着される部分には、この測定アーム部４５の水平軸４４を回動中心とした揺動に応じて、容量を可変するコンデンサとしてのバランスコンデンサ５０が設けられている。

このバランスコンデンサ５０は、図４及び図５に示すように、主に、一対の基板としてのプリント基板５１，５２が、一定間隔の隙間を置いて平行に配設されて構成されている。 このうち、前記測定アーム部４５側に固着されて、この測定アーム部４５と共に回動する一方の基板としての前記プリント基板５１には、図４に示すように、前記水平軸４４を挿通する軸孔５１ａが、開口形成されると共に、この軸孔５１ａの周囲の周上に位置するように、複数の短冊状の金属プレート５３…及び５４…が、銅箔の上に、エッチングを施して金メッキ処理を行うことにより、一定間隔を置いて、交互に形成されている。

このうち、一つ置きに隣接配置される前記金属プレート５３…同士は、配線５５によって、結線されている。

また、一つ置きに隣接配置される前記金属プレート５４…同士は、配線５６によって結線されている。

そして、これらの金属プレート５３…又は、金属プレート５４…は、図示省略の配線によって、前記回路基板３２の回路に接続されている。

また、図５に示すように、前記側面板部材３５の一内側面で、前記水平軸４４が、枢着される部分に固着されるプリント基板５２には、前記水平軸４４を挿通する軸開口部５２ａが略中央に開口形成されている。

この軸開口部５２ａの周囲の周上には、複数の短冊状の金属プレート５７…が、金属蒸着膜を蒸着等することにより、一定間隔を置いて形成されている。

また、これらの隣接配置される金属プレート５７，５７同士は、このプリント基板５２の裏面側で、配線５８…によって、結線されている。

そして、これらの金属プレート５７…は、図示省略の配線によって、前記回路基板３２の回路に接続されている。

この回路基板３２の回路には、図７中（ｂ）に示すように、交流ブリッジ回路としてのコンデンサブリッジ回路６０が設けられていて、これらの金属プレート５３…と金属プレート５７…の対又は、金属プレート５４…と金属プレート５７…との対によって構成されるコンデンサの容量を、Ｃ１，Ｃ２として、抵抗６１，６２の抵抗値をＲ１，Ｒ２とすると、平衡条件は、Ｒ１×Ｃ１＝Ｒ２×Ｃ２となる。

比較例として示す図７中（ａ）の交流ブリッジ回路７０では、コンデンサ７３，７４の容量を、Ｃ１，Ｃ２として、抵抗７１，７２の抵抗値をＲ１，Ｒ２とすると、平衡条件は、Ｒ１×Ｃ１＝Ｒ２×Ｃ２となる。

このことから、この実施の形態では、前記固定された金属プレート５７…に対向する金属プレート５３…，５４…は、前記測定アーム部４５の揺動に応じた移動方向である周上に、前後に一定の間隔を置いて、位置させることにより、図１３中（ｃ）に示すように、金属プレート５３…と金属プレート５７…の対又は、金属プレート５４…と金属プレート５７…との対の重複面積が、同一となる位置で、平衡状態となる（ここで、Ｒ１＝Ｒ２）。

このため、図１３中（ｃ）に示す各プリント基板５１，５２の位置関係で、前記測定アーム部４５が、水平状態となり、正弦波で表される計測値が０となるように、この実施の形態では、設定されている。

また、この回路基板３２は、図６に示すように、パーソナルコンピュータ８０のｃｐｕ等によって構成される制御部８１に、通信線８３及びＩ／Ｏポート８２ａを介して接続されている。

このパーソナルコンピュータ８０には、マウス８４及びキーボード８５等からなる入力手段８６と、液晶表示装置等のモニタ出力部８７とが接続されている。

また、このパーソナルコンピュータ８０の制御部８１には、前記Ｉ／Ｏポート８２ａ，８２ｂを介して、入出力されるパルスをカウントするパルスカウンタ８８と、カウンタ初期値、予め、予備計測等により、設定されている降下開始位置及び前記載置面の上下方向の高さ位置データを初期値データとして用いて、記憶、設定する初期値データ設定部８９と、前記Ｉ／Ｏポート８２ａを介して、入力されるバランスコンデンサ５０の容量値と比較するための閾値を、予め設定する閾値設定部９０とが、設けられている。

この実施の形態では、図１３（ｂ）に示される回動角度と、図１３（ｃ）に示される前記測定アーム部４５が、水平位置となる回動角度との間で得られる前記バランスコンデンサ５０の正弦波出力領域内に、前記閾値が、設定されている。

更に、この制御部８１には、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９，Ｘ方向駆動ステッピングモータ１９及びＹ方向駆動ステッピングモータ２４に接続されて、生成されたパルス出力信号を、制御信号として、送出することにより、各Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９，Ｘ方向駆動ステッピングモータ１９及びＹ方向駆動ステッピングモータ２４の回転駆動を制御して、所望の回転角度となるように構成されるモータ出力制御部９１が設けられている。

このモータ出力制御部９１には、前記閾値を用いて、比較されたバランスコンデンサ５０の容量値が、閾値に到達するまでは、上下方向移動体３１を降下させると共に、前記閾値に到達した場合に、前記上下方向移動体３１のＺ方向駆動ステッピングモータ３９の回転駆動を停止させる制御を行う為、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９に制御信号を生成して送出するＺ方向パルス出力制御部９２が、設けられている。

また、このモータ出力制御部９１には、前記Ｘ方向駆動ステッピングモータ１９及びＹ方向駆動ステッピングモータ２４の回転駆動を制御して、所望の回転角度となるように、制御信号を生成して送出するＸ方向パルス出力制御部９３及びＹ方向パルス出力制御部９４が、設けられている。

この実施の形態のＸ方向パルス出力制御部９３及びＹ方向パルス出力制御部９４では、前記当接ピン部材４６の当接部４７が、前記載置面１４の上面に載置された被測定物８の複数の箇所の測定点で、厚さ方向の寸法の測定及び、熱拡散率又は、熱伝導率の測定を行えるように、前記上下方向移動体３１が上方に移動した状態で、水平方向であるＸ，Ｙ方向に、前記台座部１５と共に、前記載置面１４を移動させて、停止させるように構成されている。

更に、この制御部８０には、このＺ方向パルス出力制御部９２から送出される制御信号を用いて、前記上下方向移動体３１が、停止した高さ位置から、前記被測定物８の厚さ方向の寸法を算出する厚さ方向寸法算出部９５が設けられている。

そして、この制御部８０には、この厚さ方向寸法算出部９５によって、算出された厚さ方向の寸法の数値データを前記モニタ出力部８７に出力することにより、画面上に視認可能に表示させる表示出力制御部９６が設けられている。

また、この実施の形態では、前記測定アーム部４５の先端に設けられた当接ピン部材４６の当接部４７下端には、前記制御部８０に接続される温度波センサ７が設けられていて、点接触で、前記載置面１４に載置された被測定物８に当接するように構成されている。

また、前記載置面１４には、交流ヒータ６が内蔵されて設けられていて、前記制御部８０に接続されることにより、通電制御が行われるように構成されている。

そして、前記制御部８０内には、前記バランスコンデンサ５０の容量の変化により測定された測定値が、平衡状態に到達した状態、若しくは、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９に対して送出される前記上下方向移動体３１の降下を停止させるパルス出力信号によって、熱拡散率又は、熱伝導率の測定が開始される。

すなわち、Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９が停止すると、前記制御部８１では、前記交流ヒータ６に、通電が開始される制御が行われるように構成されている。

また、この制御部８１内には、熱拡散率算出部９７が設けられている。

この熱拡散率算出部９７では、前記温度波センサ７にて、測定された温度波が用いられて、前記交流ヒータ６で発生する交流発熱の温度波形と、この温度波センサ７により測定される温度波形との位相差Δθが求められ、この位相差Δθと交流ヒータ６へ通電される交流電流との関係式としての前記数式１から、被測定物８の厚さ方向の熱拡散率α（ｍ^２／ｓ）が求められるように構成されている。

そして、この熱拡散率算出部９７で算出された前記熱拡散率αは、前記表示出力制御部９６によって、前記モニタ出力部８７に出力表示されるように構成されている。

また、この制御部８１内には、熱伝導率算出部９８が設けられている。

この熱伝導率算出部９８では、前記交流ヒータ６で発生する発熱により、前記被測定物８の載置面１４側一側面が、所定の温度まで昇温して、恒温状態となるまで、一定時間経過した後、前記温度波センサ７により測定される温度と、前記厚さ方向寸法算出部９５で算出された被測定物８の厚さ方向の寸法ｄとが用いられて、熱伝導率が算出されるように、構成されている。

そして、この熱伝導率算出部９８で算出された前記熱伝導率は、前記表示出力制御部９６によって、前記モニタ出力部８７に出力表示されるように構成されている。

次に、この実施の形態の厚み測定装置の作用効果について、主に、図８に示すフローチャートに沿って説明する。

この実施の形態では、まず、厚み測定装置の装置本体１０の載置面１４の上に、被測定物８を載置していない状態で、較正を開始する。

この較正では、Ｓｔｅｐ１で、予備計測として、較正が開始されると、前記パーソナルコンピュータ８０の制御部８１では、前記モータ出力制御部９１のＺ方向パルス出力制御部９２から、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９を、回転駆動させる出力パルス信号が出力される。

前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９では、この出力パルス信号によって、回動駆動することにより、前記スクリュウシャフト４０を回転させて、上下方向移動体３１を前記Ｚ方向レール部材３０に沿わせて、下方向に、移動させる。

この際、前記上下方向移動体３１と共に、下方に移動する測定アーム４５の先端に位置する当接ピン部材４６は、当接部４７が前記載置面１４に当接されて、この測定アーム４５を、前記水平軸４４を中心に、水平となるまで揺動させて、停止される。

Ｓｔｅｐ２では、この状態で、パルスカウンタ８８が、リセットされて、基準となる載置面１４の高さ位置のパルス数が、初期データａとして、前記初期データ設定部８９に設定登録される。

この際、後述する前記バランスコンデンサ５０を用いて、前記測定アーム４５が、水平となるように調整してもよい。

Ｓｔｅｐ３では、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９を、出力パルス信号による回動駆動で、前記スクリュウシャフト４０を回転させて、上下方向移動体３１を前記Ｚ方向レール部材３０に沿わせて、上方向に、移動させるとともに、被測定物８を、前記載置面１４の上に載置して、測定を開始する。

この上方向への移動では、移動距離に伴った待避パルス数ｂが、前記パルスカウンタ８８によって計測される。

比較として示す図１３中（ａ）若しくは図１３中（ｃ）に示すように、前記測定アーム４５の前端部が、下方に向けて傾斜して、前記各金属プレート５７…の回動方向前後に、前記各金属プレート５３，５４…が、各々位置している状態若しくは、前記測定アーム４５が水平にある状態では、前記バランスコンデンサ５０の容量は、各金属プレート５３，５４と金属プレート５７とにより構成される両方のコンデンサ間で、差分０となり、略均衡している為、図１３中（ａ）中右側に示すように、測定値としての正弦波の出力値は、バランスしていて、０となる。

また、図９及び図１３中（ｂ）に示すように、前記各金属プレート５７…に重複して、前記各金属プレート５３…が、各々これらの金属プレート５７…に正対している状態では、前記各金属プレート５４…は、前記金属プレート５７…から外れた位置に存在して、バランスコンデンサ５０の容量から計測される計測値は、最も相対差の大きな状態となっている。

この状態では、図１３中（ｂ）右側実線に示すように、正弦波の出力値も、最大となる状態、例えば、前記測定アーム４５の前端部が、下方に向けて、約１０°の傾斜角度で傾斜している状態を、傾きの初期状態として測定を開始する。

前記Ｓｔｅｐ３では、測定開始と共に、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９の出力パルス信号による回動駆動で、前記スクリュウシャフト４０が回転されて、上下方向移動体３１が、前記Ｚ方向レール部材３０に沿って、下方向に移動を開始する。

Ｓｔｅｐ４では、容量値から計測された、この正弦波の出力値に略比例する計測値が、予め設定された閾値よりも大きいときには、Ｓｔｅｐ５に進み、通常回転駆動出力を、前記モータ出力制御部９１のＺ方向パルス出力制御部９２からパルス出力として、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９に出力し続ける。

このため、前記上下方向移動体３１は、下方への通常の速度での移動を継続し、前記上下方向移動体３１の移動と共に、移動距離に応じたパルス数が、前記パルスカウンタ８８によって計測される。

そして、図１０に示すように、前記載置面１４の上に載置された被測定物８の上面側に、前記当接部４７が当接されて、前記測定アーム４５の前端部が、反力により図１０中白抜き矢印で示す様に、上方に向けて揺動を開始する。

この測定アーム４５の揺動によって、図１３中（ｂ）右側実線に示す位置から、正弦波の出力値も、徐減して、二点鎖線で示す閾値を下回る出力値まで、前記バランスコンデンサ５０のバランス位置に、近接する。

例えば、前記測定アーム４５の前端部が、下方に向けて傾斜する角度が、約５度未満となり、水平位置に近接すると、Ｓｔｅｐ６では、前記バランスコンデンサ５０の計測値が、閾値を下回り、Ｓｔｅｐ７に進む。

Ｓｔｅｐ７では、低速回転駆動出力を、前記モータ出力制御部９１のＺ方向パルス出力制御部９２からパルス出力として、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９に出力する。

このため、この実施の形態では、前記測定アーム４５が、水平状態となる寸前で、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９が、低速回転により回転駆動を開始するので、水平状態を超えて、前記測定アーム４５が、上方へ揺動する虞が少ない。

前記上下方向移動体３１は、下方への低速での移動を継続し、前記上下方向移動体３１の移動と共に、移動距離に応じたパルス数ｃが、前記パルスカウンタ８８によって計測される。

そして、前記測定アーム４５が、図１１に示すように、水平状態となると、図１３中（ｃ）に示すように、前記バランスコンデンサ５０の各金属プレート５７…の回動方向前後に、前記各金属プレート５３，５４…が、各々略等距離で位置している状態となる。

このように、測定アーム４５が、水平にある状態では、前記バランスコンデンサ５０の計測値は、各金属プレート５３，５４と金属プレート５７とにより構成される両方のコンデンサ間で、差分０となり、略均衡している為、図１３中（ｃ）中右側に示すように、正弦波の出力値は、バランスしていて、０となり、実線で示すように波形が出現しない。

Ｓｔｅｐ８では、このように、バランスコンデンサ５０の計測値が、バランスして、差分０となると、Ｓｔｅｐ９では、駆動停止出力が行われて、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９が停止される。

Ｓｔｅｐ１０では、図１２に示すように、前記測定アーム４５が、水平状態を超えて、上方へ揺動すると、図１３（ｄ）に示すように、前記バランスコンデンサ５０の一方の金属プレート５４が、前記金属プレート５７に重複して正対すると共に、他方の金属プレート５３は、前記金属プレート５７の正面位置から外れる。

このため、図１３（ｄ）中右側に示すように、正弦波は、逆波形を出力して、バランスコンデンサ５０の容量のバランス状態は、角度が増す毎に、差分を大きくする状態となる。

Ｓｔｅｐ１０では、計測値が、逆波形を出力して、バランスを崩す状態となると、Ｓｔｅｐ１１に進み、前記モータ出力制御部９１のＺ方向パルス出力制御部９２からパルス出力により、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９を低速逆回動駆動させる。

この際、前記上下方向移動体３１の移動と共に、移動距離に応じたパルス数ｄが、前記パルスカウンタ８８によって計測される。

このように、このＺ方向駆動ステッピングモータ３９の低速逆回動駆動により、前記スクリュウシャフト４０が、逆回転されて、上下方向移動体３１が、前記Ｚ方向レール部材３０に沿わせて、上方向に移動される。

従って、図１１に示すように、前記測定アーム部４５が水平状態となるように、前記上下方向移動体３１の上下方向位置が調整される。

Ｓｔｅｐ１２では、前記Ｓｔｅｐ９で、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９の回転駆動が停止するまで、前記Ｓｔｅｐ３〜Ｓｔｅｐ１１を繰り返すと共に、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９の回転駆動が停止すると、Ｓｔｅｐ１３に進み、制御部８１内の厚さ方向寸法算出部９５によって、計測されたパルス値から被測定物８の厚さが算出される。 ここで、この実施の形態では、厚みｄが、下記数式にて算出される。

厚みｄ（μｍ）＝（水平停止位置の高さの上下方向の絶対ピッチ値−載置面の高さの上下方向の絶対ピッチ値）×１μｍ
＝（（上方への復元調整に伴うパルス数ｄ＋下方への移動に伴うパルス数ｃ−（待避パルス数ｂ＋初期データａ））×１ｍｍ／１回転（ピッチ）×１／１０００（１パルス当たりの回転数）
算出された厚みデータは、Ｓｔｅｐ１４で、モニタ出力部８７に出力されて、視認できる状態でモニタ画面に表示されて、Ｓｔｅｐ１５で、処理を終了する。

このように、この実施の形態では、前記被測定物８を前記載置面１４の上面に載置して、前記上下方向移動体３１を、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９の回転駆動によって、降下させると、前記測定アーム部４５の先端に設けられた当接部４７が、前記被測定物８に当接して、この被測定物８を前記載置面１４との間に挟持しながら、前記測定アーム部４５を、反力で上方に揺動させる。

この被測定物８への前記当接部４７への当接で、前記水平軸４４が枢着された部分に設けられた前記バランスコンデンサ５０の容量が、この測定アーム部４５の揺動に応じて、可変されて、差分０でバランスする領域に、計測値が到達すると、前記制御部８１が、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９に、前記上下方向移動体３１の降下を停止させる制御信号を送出する。

例えば、前記測定アーム部４５が、水平状態で、前記当接部４７が、前記被測定物８の表面に垂直に当接する状態で停止するように、前記バランスコンデンサ５０の前記バランス位置を水平に設定しておくことにより、前記被測定物８の厚さ方向寸法に拘わらず、常に、一定の圧力で、前記当接部４７を、垂直に当接させることが出来る。

又、バネ等の付勢手段を用いて、前記被測定物８の表面を前記当接部４７が押圧する方向に、前記測定アーム部４５を付勢したり、或いは、カウンタバランサを用いることにより、前記当接部４７を常に、所望の圧力（予圧）で、前記被測定物８の表面に当接させることができる。

例えば、被測定物に合わせて、予圧を任意の値に変更して設定することもできる。このため、前記被測定物８が、柔軟性を有するものである場合には、予圧を低く設定して、当接部４７を被測定物８の表面に食い込ませること無く、当接させることができる。

また、熱拡散率及び熱伝導率を測定する場合には、容易に常に一定の予圧で、この被測定物８の表面に、前記当接部４７を垂直に当接させることが出来る。

このため、各測定を行う際、統一条件として、前記温度波センサ７が設けられる当接部４７が、被測定物８の表面に当接される予圧を一定に、設定出来、測定及び比較を行う際の精度を向上させることができる。

更に、前記厚さ方向寸法算出部９５では、前記制御部８１から送出された制御信号としてのパルス値が用いられて、前記上下方向移動体３１が停止した高さ位置から、前記被測定物８の厚さ方向の寸法が算出される。

この実施の形態では、駆動手段として、Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９が用いられて、予め、予備計測として、前記載置面１４に、被測定物８を載置せずに、上下方向の高さ位置のパルス数データを初期値データとして、測定して初期データ設定部８９に登録する。

次に、前記載置面１４に、被測定物８を載置して、測定を開始して、前記当接部４７が、垂直に、この被測定物８の表面に当設して、前記測定アーム部４５が、水平停止位置に至った際のパルス数データが測定される。

そして、前記厚さ方向寸法算出部９５により、この初期データ設定部８９に登録された初期データａと、上下方向移動体３１の移動に伴うＺ方向パルス出力制御部９２から出力される前記各パルス出力値ｂ〜ｄが用いられて、容易に、前記被計測物８の厚さ方向寸法を算出することができる。

また、この実施の形態では、前記コンデンサとしてバランスコンデンサ５０が用いられているので、前記揺動移動側のプリント基板５１の対向面に設けられた金属プレート５３…，５４…が、前記測定アーム部４５の揺動に応じて、前記水平軸４４を中心として、周上を回動移動すると、前記固定側のプリント基板５２に設けられた一方の金属プレート５７…に対して、各々近接及び離反が同時に行われる。

このため、この実施の形態では、図７（ｂ）に示すような前記コンデンサブリッジ回路６０を用いて、他方の一対の金属プレート５３，５４を、前後に一定の間隔を置いて、逆極性となるように、前記制御部８１に接続することにより、容量値の差分の変化量を２倍相当まで増大させて、計測値の感度を向上させることが出来、良好な測定精度を得られる。

更に、バランスコンデンサ５０が、前記他方の一対の金属プレート５３，５４の中間位置に、前記一方の金属プレート５７が、位置して電荷量がバランスされた位置を、前記上下方向移動体３１が停止する位置とすることにより、これらの各一対の前後の金属板５３，５４と前記一方の金属板５７とによって形成されるコンデンサは、外乱要因によって、同時に同じ影響を受けるため、容量の変化は、略等しく発生するが、バランス位置が、大きく変化する虞が無く、常に、良好な測定精度が得られる。

このため、差分となる正弦波の大きさを測定に用いることにより、測定値が安定して、コンデンサ容量値の大，小を比較して用いる場合や、或いは、ロータリエンコーダ等、他の角度センサを用いた計測方法に比して、測定精度を良好なものとすることができる。

しかも、この実施の形態では、前記バランスコンデンサ５０が、図４及び図５に示すように、前記プリント基板５１の複数の短冊状の金属プレート５３…が、前記配線５５により結線されて、金属プレート５３…群が、前記軸孔５１ａを中心とする周上に、略扇形を呈するように形成されると共に、これらの各金属プレート５３…と交互となるように、複数の短冊状の金属プレート５４…が、配線５６により結線されて、前記金属プレート５４群が、前記軸孔５１ａを中心とする周上に、略扇形を呈するように形成される。

また、対向するプリント基板５１の対向面には、図５に示すように、前記配線５８により結線された金属プレート５７…群が、前記軸孔５２ａを中心とする周上に、略扇形を呈するように形成されている。

このため、１枚の金属プレート５７の相対移動方向の前後に、１対の金属プレート５３，５４を設けたコンデンサに比して、コンデンサ容量を、この金属プレート５７の枚数倍、容易に増大させることができる。

また、外乱による影響も、単体のコンデンサに比して、抑制することが出来る。

しかも、短冊状の金属プレート５３，５４は、幅狭形状とすると共に、各金属プレート５３，５４間の間隔を狭く、略扇形に配列することにより、回動角度が小さくても、容量変化が、大きくなるように構成出来、差分によりバランス位置を設定する際の角度精度を良好なものとすることができる。

更に、この実施の形態では、前記パーソナルコンピュータ８０の制御部８１に設けられたモータ出力制御部９１では、前記Ｘ，Ｙ方向駆動ステッピングモータ１９，２４に、Ｘ，Ｙ方向パルス出力制御部９３，９４から駆動出力パルス信号を送出する。

前記Ｘ方向駆動ステッピングモータ１９は、これらの駆動出力パルス信号を受けて、前記スクリュウシャフト２１を正逆方向に回転駆動して、Ｘ方向に移動するＸ方向移動片２２と共に、前記スライドボード１６を、前記Ｘ方向レール部材１２ｂ，１２ｂに沿って、所望の位置まで移動させる。

また、このスライドボード１６の上面側に設けられたＹ方向駆動ステッピングモータ２４の回転駆動軸の正，逆方向の回転駆動によって、前記スクリュウシャフト２６に螺合されたＹ方向移動片２８が、Ｙ方向に移動すると、このＹ方向移動片２８に一体に設けられた前記台座部１５が、Ｙ方向レール部材１７に沿って、前記スライダ部材１８を摺動させながら、所望の位置まで、移動される。

このため、前記台座部１５を任意のＸ，Ｙ方向位置まで、水平方向に移動させることが可能となり、図９に示すような上下方向移動体３１が、上方に待避した状態で、前記載置面１４上に前記被測定物８を載置したまま、前記被測定物８を移動させて、測定を繰り返すことにより、複数点で、前記被測定物８の厚さ方向寸法を測定することができる。

このため、更に、熱拡散率・熱伝導率の測定を行う際の被測定物８の厚さ方向寸法ｄを、複数点で測定して、平均値を採用する等、正確に測定することが出来、熱拡散率等の測定の精度を向上させることができる。

そして、この実施の形態では、前記測定アーム部４５の先端に設けられた当接ピン部材４６の当接部４７に、前記温度波センサ７を設けて、前記載置面１４に設けられた交流ヒータ６に、前記コンデンサの容量変化が生じた場合、若しくは、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９に対して、送出される前記上下方向移動体３１の降下を停止させる制御信号によって、通電が開始されて、熱拡散率又は、熱伝導率の測定が開始される。

前記被測定物８の一側面には、前記垂直に万遍なく、しかも、略当圧力で、前記当接部４７が当接されている。

このため、この載置面１４に設けらた前記交流ヒータ６が発生させる交流発熱が、この被測定物８の他側面側である表面側に位置する温度波センサ７に向けて、厚み方向に伝播されると、この交流発熱の鉛直成分が、最も短い距離である厚み方向の鉛直寸法を伝って、測定される。

このため、交流発熱の温度波形と、前記温度波センサ７により測定される温度波形との位相差Δθが、正確に求められる。

従って、この位相差Δθと前記計測された被測定物８の厚さ方向の寸法ｄから、熱拡散率α（ｍ^２／ｓ）を、高精度で求めることが出来る。

図１４乃至図１７は、この発明の実施の形態の具体的な実施例１の厚み測定装置を用いた熱拡散率・熱伝導率測定装置を示すものである、
なお、前記実施の形態と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

まず、この実施例１の熱拡散率・熱伝導率測定装置の制御部を中心として、説明すると、この実施例１では、図１中に示される制御部の一部を構成する回路基板３２が、前記装置本体１０に設けられていると共に、この回路基板３２には、図１４，図１５に示すような電子回路１００が実装されている。

また、この電子回路１００と、前記パーソナルコンピュータ８０の制御部８１との間には、論理回路９９ａを有する制御部の一つとしてのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）装置９９が、介装されて接続されている。

このうち、電子回路１００は、図１４に示すように、３．３Ｖの電圧を有する同期回路１０１から発信されたパルス出力は、アンプ１０２で、１５Ｖまで昇圧される。

そして、このアンプ１０２は、ドライバ回路１０３を介して、前記バランスコンデンサ５０のプリント基板５２側の各金属プレート５７…に接続されている。

このドライバ回路１０３は、並列にＮＯＴゲートを５個接続することにより、電力を約５倍、前記プリント基板５２側に供給可能としている。

このプリント基板５１に対向するプリント基板５２には、前記金属プレート５３，５４が形成されている対向面の裏面側に、増幅アンプ１０４が実装されている。

この増幅アンプ１０４は、前記測定アーム部４５の揺動と共に、このプリント基板５２毎、揺動して、前記金属プレート５３，５４に対して、相対距離を不変とするように構成されている。

そして、この増幅アンプ１０４は、前記プリント基板５１の金属プレート５３，５４と各々接続される可変抵抗部１０５に接続されている。

この可変抵抗部１０５は、抵抗値を、可変ボリュームによって、調整することにより、前記金属プレート５２と、各金属プレート５３，５４との間に形成されるコンデンサ容量の中立位置が調整可能となるように構成されている。

更に、この増幅アンプ１０４は、整流回路１０６を介して、比較回路１１０に接続されている。

この比較回路１１０は、２つの比較部１１１，１１２を有していて、入力される基準電圧を、可変抵抗を用いてボリューム調整可能な可変抵抗部１０７，１０８が、各々これらの比較部１１１，１１２に接続されていることによって、第１閾値及び第２閾値が、個別に設定可能とされている。

これらの第１閾値及び第２閾値が、前記実施の形態の図１３（ｂ）に示される回動角度と、図１３（ｃ）に示される前記測定アーム部４５が、水平位置となる回動角度との間にで、得られる前記バランスコンデンサ５０の正弦波出力領域内に設定されていて、第２閾値が、第１閾値に比して、水平状態に近接した回動角度の出力値で、バランスすることにより、出力値が０となる直前に設定されている。

そして、これらの２つの比較部１１１，１１２の出力値は、接続されるラッチ回路としてのＩＣ部１１３，１１４に出力されて、出力値が、ラッチ（保持）されるように構成されている。

このＩＣ部１１３，１１４は、前記同期回路１０１から出力されたパルス信号（１０μｓ）のパルスが、アンプ１１５により、５Ｖに昇圧された後、マルチバイブレータ１１６によって、生成された５μｓ間隔の検波信号が用いられて、前記比較部１１１，１１２の出力値である正弦波形の頭頂部近傍略中央部の最も、出力値の大きい部分が切り出されるように構成されている。

このうち、ＩＣ部１１３からの出力信号は、パワーＭＯＳ１１７を介して、前記パーソナルコンピュータ８０との間に介在されるＦＰＧＡ装置９９内の論理回路９９ａに設けられた入力端子（Ａ）１１９に接続されている。

そして、前記第１閾値を上回る比較信号が、前記比較回路１１１に入力している場合には、この入力端子（Ａ）１１９に、論理値１を出力し続けると共に、前記第１閾値を下回る比較信号が、前記比較回路１１１に入力している場合には、論理値０を出力し続けるように構成されている。

また、ＩＣ部１１４からの出力信号は、パワーＭＯＳ１１８を介して、前記パーソナルコンピュータ８０との間に介在されるＦＰＧＡ装置９９内の論理回路９９ａに設けられた入力端子（Ｂ）１２０に接続されている。

そして、前記第２閾値を上回る比較信号が、前記比較回路１１２に入力している場合には、この入力端子（Ｂ）１２０に、論理値１を出力し続けると共に、前記第２閾値を下回る比較信号が、前記比較回路１１２に入力している場合には、論理値０を出力し続けるように構成されている。

また、このＦＰＧＡ装置９９の論理回路９９ａには、これらの論理値０又は１に対応して、前記Ｚ軸方向駆動ステッピングモータ３９の入力端子１１７，１１８に対して、駆動出力信号としての通常回転駆動出力信号、低速回転駆動出力信号、又は、停止信号を出力するモータ出力制御部９１が設けられている。

例えば、この実施例１では、前記入力端子（Ａ）１１７，入力端子（Ｂ）１１８に、各々論理値１，１が入力している場合には、前記Ｚ軸方向駆動ステッピングモータ３９の入力端子１１７，１１８に対して、駆動出力信号としての通常回転駆動出力信号が出力される。

また、前記入力端子（Ａ）１１７，入力端子（Ｂ）１１８に、各々論理値０，１が入力している場合には、前記Ｚ軸方向駆動ステッピングモータ３９の入力端子１１７，１１８に対して、駆動出力信号としての低速回転駆動出力信号が出力される。

更に、前記入力端子（Ａ）１１７，入力端子（Ｂ）１１８に、各々論理値０，０が入力している場合には、前記Ｚ軸方向駆動ステッピングモータ３９の入力端子１１７，１１８に対して、駆動停止信号が出力されるように構成されている。

次に、この実施例１の厚み測定装置の作用効果について、図１６に示すフローチャートに沿って、説明する。

この実施例１では、前記実施の形態の作用効果に加えて、更に、Ｓｔｅｐ１０１で、計測を開始すると、Ｓｔｅｐ１０２では、予備計測により、較正が行われ、パルスカウンタ８８がリセットされる。

そして、Ｓｔｅｐ１０３で、被計測物８の測定が開始されると、Ｓｔｅｐ１０４では、前記正弦波の出力値に略比例する計測値が、予め設定された第１閾値及び第２閾値の双方よりも大きいときには、前記入力端子（Ａ）１１７，入力端子（Ｂ）１１８に、各々論理値１，１が入力している場合であるので、Ｓｔｅｐ１０５に進み、通常回転駆動出力を、前記モータ出力制御部９１のＺ方向パルス出力制御部９２からパルス出力として、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９に出力し続ける。

このため、例えば、前記当接部４７が、前記被計測物８の表面に当接した直後に、第１閾値の値を設定することにより、通常の比較的早い速度で、前記上下方向移動体３１を降下させることができて、測定時間を短縮できる。

また、Ｓｔｅｐ１０６では、前記バランスコンデンサ５０の容量値が、第１閾値を下回り、第２閾値に到達するまでは、前記入力端子（Ａ）１１７，入力端子（Ｂ）１１８に、各々論理値０，１が入力している場合であるので、Ｓｔｅｐ１０７に進み、低速回転駆動出力が、前記モータ出力制御部９１のＺ方向パルス出力制御部９２からパルス出力として、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９に出力される。

このため、この実施例では、前記測定アーム４５が、水平状態となる寸前まで、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９が、１ステップ毎、低速回転して、徐々に水平状態に近接するので、水平状態を超えて、前記測定アーム４５が、上方へ揺動する虞がない。

Ｓｔｅｐ１０８では、第２閾値を、計測値が下回る場合には、測定アーム４５が、水平になった状態であるので、前記入力端子（Ａ）１１７，入力端子（Ｂ）１１８に、各々論理値０，０が入力されて、前記モータ出力制御部９１のＺ方向パルス出力制御部９２から、前記駆動停止出力が行われる。

この実施例では、前記論理回路９９ａが、ＦＰＧＡ装置９９内に形成されていて、ソフトウエアプログラムによる制御に比して、応答性が良好であるので、この駆動停止信号の出力が直ちに行われて、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９が、停止される。

このため、前記実施の形態の図１３（ｄ）に示すように、バランス状態を超えて、前記測定アーム４５が、上方に揺動する虞がないので、フィードバックにより、水平状態に復帰させる時間を削減して、この点においても、測定時間を短縮することができる。

Ｓｔｅｐ１１０〜Ｓｔｅｐ１１３では、前記Ｓｔｅｐ１２〜Ｓｔｅｐ１５と略同様に、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９の回転駆動が停止するまで、前記Ｓｔｅｐ１０３〜Ｓｔｅｐ１０９を繰り返すと共に、前記Ｚ方向駆動ステッピングモータ３９の回転駆動が停止すると、Ｓｔｅｐ１１１に進み、制御部８１内の厚さ方向寸法算出部９５によって、計測されたパルス値から被測定物８の厚さが算出される。

他の構成、及び作用効果については、前記実施の形態と同一乃至均等であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

即ち、前記実施の形態では、閾値を１つ、実施例１では、第１閾値及び第２閾値を設けたものを例示して説明してきたが、特にこれに限らず、コンデンサの容量を検出することにより、制御部で、該容量が所定の容量になるまで、前記上下方向移動体３１を降下させて、前記測定アーム部４５が、水平状態で、停止させる制御信号を送出するものであるならば、どのような値の閾値を、コンデンサ容量若しくは、前記バランスコンデンサ５０によって計測される差分０のバランス状態を判断出来る閾値等、閾値の種類及び値の調整可能の有無、閾値の数量等が、特に限定されるものではない。

測定結果が、被試料の厚みの影響を受けにくく構成することが出来る熱拡散率測定装置、熱伝導率測定装置、若しくは、融点測定装置等を含む熱解析装置等の測定装置又は、厚み測定装置、針部を被測定物に対して、鉛直に降下させる構成を有する硬度計等、各種測定装置に用いて好適な厚み測定装置に関する。

この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置の構成を説明し、装置本体の正面図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置の構成を説明し、装置本体の上面図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置の構成を説明し、装置本体の側面図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置に用いられるバランスコンデンサのうち、揺動側のプリント基板の構成を説明する正面図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置に用いられるバランスコンデンサのうち、固定側のプリント基板の構成を説明する正面図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置に用いられる回路の構成を説明するブロック図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置に用いられるバランスコンデンサ回路の構成を説明し、（ａ）は比較するコンデンサブリッジ回路の構成、（ｂ）は、この実施の形態に用いられるバランスコンデンサブリッジ回路の構成を説明する回路図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置の作用を説明するフローチャート図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置の作用を説明し、上下方向移動体が、待避している状態を説明する装置本体の正面図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置の作用を説明し、上下方向移動体が、降下して、被測定物の表面に、当接部が当接した状態を説明する装置本体の正面図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置の作用を説明し、上下方向移動体の測定アームが水平状態となることを説明する装置本体の正面図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置の作用を説明し、上下方向移動体の測定アームが、上方に回動されている状態を説明する装置本体の正面図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置の作用を説明し、バランスコンデンサの回動角度と、対応する計測値を表すグラフ図で、（ａ）は、上下方向移動体が待避位置である場合を示し、（ｂ）は、上下方向移動体が、降下して、被測定物の表面に、当接部が当接した状態を示し、（ｃ）は、上下方向移動体の測定アームが水平となっている状態を示し、（ｄ）は、測定アームが水平を超えて上方に回動した状態を説明する模式図である。 この発明の最良の実施の形態の熱拡散率測定装置で、バランスコンデンサに接続されて、制御部の一部を構成する計測回路図である。 この発明の最良の実施の形態の実施例１で、熱拡散率測定装置に用いられる回路の構成を説明するブロック図である。 この発明の最良の実施の形態の実施例１で、熱拡散率測定装置の作用を説明するフローチャート図である。 従来例の熱拡散率・熱伝導率測定装置で、全体の構成を説明する斜視図である。 従来例の熱拡散率・熱伝導率測定装置で、計測時の作用を説明する側面図である。

符号の説明

８ 被測定物
１０ 装置本体
１１ 基台
１２ｂ Ｘ方向レール部材
１４ 載置面
１５ 台座部
３０ Ｚ方向レール部材
３１ 上下方向移動体
３２ 回路基板（制御部の一つ）
３９ Ｚ方向駆動ステッピングモータ（駆動手段）
４４ 水平部
４５ 測定アーム部
４７ 当接部
５０ バランスコンデンサ（コンデンサ）
５１，５２ プリント基板（基板）
５３，５４，５７
金属プレート
６０ コンデンサブリッジ回路
８１ 制御部
９５ 厚さ方向寸法算出部

Claims (5)

1. 装置本体に設けられた台座部と、該台座部の上面側に設けられて、被測定物を載置する載置面と、前記装置本体の前記台座部側側面から上下方向に延設されるレール部に沿って移動可能な上下方向移動体と、該上下方向移動体を、所望の上下方向位置まで移動させる駆動手段と、該駆動手段の駆動を制御する制御部と、該上下方向移動体に、水平軸を介して揺動自在に支持される測定アーム部と、該測定アーム部の先端下面側に設けられて、該載置面に対向して位置すると共に、該上下方向移動体の上下方向に伴って、移動することにより、前記被測定物を前記載置面との間に挟持する当接部とを有する厚み測定装置であって、
   前記上下方向移動体の前記水平軸が、枢着される部分に、該測定アーム部の揺動に応じて、容量を増減させるコンデンサを設け、該コンデンサの容量を検出することにより、前記制御部では、該容量の変化によって計測される計測値が、所定の値になるまで、前記上下方向移動体を降下させて、前記測定アーム部が、水平状態で、停止させる制御信号を送出して、前記駆動手段を駆動すると共に、前記上下方向移動体が停止した高さ位置から、前記被測定物の厚さ方向の寸法を算出する厚さ方向寸法算出部を設けたことを特徴とする厚み測定装置。
2. 前記厚さ方向寸法算出部は、前記制御部から送出される制御信号を用いて、前記上下方向移動体の停止する高さ位置から、前記被測定物の厚さ方向の寸法を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の厚み測定装置。
3. 前記コンデンサは、対向する一対の基板のうち、一方の基板の対向面に、周上に位置するように、一方の金属プレートが、一定間隔を置いて複数形成されて、結線されると共に、他方の基板の対向面には、前記金属プレートの前記測定アーム部の揺動に応じた移動方向の前後に一定の間隔を置いて、交互に位置して、前記測定アーム部が、水平状態で、平衡となるように、設けられる他方の金属プレートが、前記制御部に、コンデンサブリッジ回路を介して接続されているバランスコンデンサであることを特徴とする請求項１又は２記載の厚み測定装置。
4. 前記台座部は、前記載置面上に前記被測定物を載置した状態で、水平方向に移動可能とする水平方向移動手段を設けて、前記測定アーム部の上方向への移動が、前記駆動手段により行われると、該被測定物を、水平方向に一定距離移動させて、再度、下方に向けて前記測定アーム部を、該駆動手段により移動させることにより、複数点で、該被測定物の厚さ方向寸法を測定することを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項記載の厚み測定装置。
5. 前記測定アーム部の先端に設けられた当接部若しくは、前記載置面のうち少なくとも何れか一方に、交流ヒータを設けると共に、他方に温度波センサを設けて、前記コンデンサの容量変化若しくは、前記駆動手段に対して送出される前記上下方向移動体の降下を停止させる制御信号によって、熱拡散率又は、熱伝導率の測定を開始することを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか一項記載の厚み測定装置を用いた熱拡散率又は熱伝導率測定装置。