JPH05149899A - 寸法変化測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固形物の熱膨張係数あるいは吸湿膨張係数の
測定に際し、その測定精度と測定効率を共に向上せしめ
る。 【構成】 短冊状のサンプル１をその一端において固定
部材３によりリファレンス板２に固定し、伸縮自在とな
っているその他端をリファレンス板２のレーザ計測窓４
上に位置せしめこの他端縁1aの位置Ｂとレーザ計測窓４
の縁部4aの位置Ｃとの距離Ｌをレーザ外形測定器で測定
する。このようなリファレンス板２を恒温恒湿槽内に複
数個配列し、この恒温恒湿槽内の温度湿度の条件を変更
する毎に各サンプルについて距離Ｌを測定し、この測定
結果からサンプルの膨張率を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固形物の寸法変化、特
に固形物質の膨張挙動や収縮挙動を観察する測定器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品の高密度集積化はめざま
しいものがあり、それに使用される基盤類も素材のもつ
寸法安定性の限界まで使いこなして高密度化が進められ
ている。例えば、フレキシブルプリント用プラスチック
フイルムや光ディスク用樹脂基盤、フロッピーディスク
用プラスチックフイルムなどは、現在既に、使用素材の
寸法安定性の限界までつかいこなしているため現在使用
されている素材では今後の高密度集積化に耐えられず、
より寸法安定性の高い素材の開発が望まれている。な
お、ここに言う「寸法安定性が高い」とは、主に熱収縮
率・熱膨張係数・吸湿膨張係数が低いことである。

【０００３】従来、固形物の寸法変化を測定する手段と
して一般的に使用されている方法には、第１に、熱機械
分析装置と呼ばれているもの（例えば、島津製作所
（株）製「サーマルアナライザーＤＴ−40」）を使用し
て、温度・湿度に対する寸法変化を追いかける方法があ
る。第２に、コンパレータを使用して、試料に打たれた
２点の印の間隔を測る作業を試料の熱処理の前後で行な
うことにより熱収縮率を算出したり、２条件の温湿度条
件下において行なうことにより膨張係数を算出したりす
る方法がある。第１の方法は、短冊状に調整された試料
の一端を固定し他端に微弱な張力を一定にかけてその寸
法変化を追いかける方法なので、温湿度の連続的な変化
に対する寸法変化が追えるが、一度に一試料しか測れな
い。温湿度の変化は、計測目的が熱収縮の場合、初期条
件は20〜25℃（乾燥状態）で最高温度が40〜300 ℃の範
囲までの変化が必要で、計測目的が熱膨張・吸湿膨張の
場合は、温湿度環境条件が例えば15℃70％ＲＨ・35℃70
％ＲＨ・35℃30％ＲＨ程度の３条件が必要になる。

【０００４】したがって温湿度条件の設定に要する時間
はかなり長く、この結果第１の方法を使って目的とする
熱収縮等を測ると、１日に３〜５データしか測定できな
い。その点、第２の方法は、１条件における複数試料の
寸法を同時に測っておいて、条件を変えてから、また一
斉に複数試料の寸法を測るという方法がとれるので、複
数試料の熱収縮率・熱膨張係数・吸湿膨張係数を求める
のには、より適している。この方法によれば、熱収縮測
定の場合、熱処理時間が３時間以内と短く設定すれば、
一日に約100 データ得ることができ、熱膨張係数・吸湿
膨張係数の場合、温湿度条件の変化時間に加えて１条件
における慣らし時間が１時間ほど必要となることを考慮
しても、１日に約60データを得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に、従来法で
は第２の方法が所定時間内により多くのデータを得るこ
とができるので好ましいが、一方で熱膨張・吸湿膨張測
定の場合に、実作業において、以下の理由でその測定精
度が悪くなるという問題がある。

【０００６】すなわち、コンパレータによる測定は基本
的に手作業によっており、試料を扱う人の目で寸法を読
み取るのが一般的である。したがって、条件となる温湿
度環境を形成する場所としては人が入れる密閉室である
いわゆるビルトインチャンバ等が望ましいが、そういう
環境内における人体は発熱体にもなれば吸熱体にもな
り、測定器付近の環境条件を設定条件からずらしてしま
う。その結果、試料の寸法は動いてしまい、0.002 ％か
ら0.01％の寸法誤差が生じてしまう。このような誤差
は、試料が薄い程顕著である。特に、フロッピーディス
クの場合は全厚80μ程度と薄いので、この誤差は極めて
大きくなり、算出される膨張係数の再現性および精度は
±30％程度もの誤差を含むこととなる。

【０００７】なお、熱収縮測定の場合も同じ程度の寸法
誤差は起こっているが、熱収縮の場合は0.03％以上を一
般には問題とすることが多いため、該寸法誤差は、無視
できる。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、固形物の熱膨張係数あるいは吸湿膨張係数の測定
に際し、その測定精度と測定効率を共に良好とし得る寸
法変化測定器を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明の第１の寸法変
化測定器は測定用開口部を穿設された測定対象物載設板
上に、一端が該測定用開口部上に位置するように測定対
象物を載設し、測定対象物の所定位置を固定保持手段に
より測定対象物載設板に固定保持せしめ、この状態で上
記測定対象物の一端の縁部とこの一端に対向する上記測
定用開口部の縁部との距離を測定手段により自動検出す
るよう構成してなることを特徴とするものである。

【００１０】また、本願発明の第２の寸法変化測定器
は、複数の測定用開口部を穿設された測定対象物載設板
上に、一端が該測定用開口部上に位置するように複数の
測定対象物を配列して載設し、複数の測定対象物の所定
位置を固定保持手段により測定対象物載設板に固定保持
せしめ、この状態で上記測定対象物各々の一端の縁部と
この一端に対向する上記測定用開口部の縁部との距離を
測定手段により自動検出するよう構成してなることを特
徴とするものである。

【００１１】また、本願発明の第３の寸法変化測定器
は、一つの円周上に測定用開口部を穿設された測定対象
物載設板上に、周縁が該測定用開口部上に位置するよう
に円板状の測定対象物を載設し、この状態で測定対象物
の中心を固定保持手段により測定対象物載設板の中心に
固定保持せしめ、この状態で上記測定対象物の周縁とこ
の周縁に対向する上記測定用開口部の縁部との距離を測
定手段により自動検出するよう構成してなることを特徴
とするものである。

【００１２】なお、上記第３の寸法変化測定器における
測定用開口部は、一つ設けるようにしてもよいし複数個
設けるようにしてもよい。

【００１３】また、上記自動測定とは人間の目で直接観
察する測定法、例えば顕微鏡による読取測定を排除する
意である。

【００１４】

【作用】従来のコンパレータ法等ではその測定対象物の
伸縮を顕微鏡の直接観察を用いて行なっており、その測
定のため測定室であるビルトインチャンバ内に測定者が
入る必要がありこのためビルトインチャンバ内の温度お
よび湿度が変化してしまい、測定精度の向上が図れなか
った。

【００１５】そこで上記本願発明の寸法変化測定器にお
いては対象物の自由端の縁部とこの自由端に対向する、
対象物載設板の測定用開口部の端縁の距離を自動検出す
るようにしている。したがって測定器は恒温恒湿槽内に
入れておき、上記距離の検出値を電気信号等の形で恒温
恒湿槽外に取り出しそれを読み取る構成とすることがで
きるので、恒温恒湿槽内の雰囲気がそのまま保持され測
定精度の低下を防止できる。

【００１６】一般に測定対象物の膨張係数を測定する際
には、測定対象物を載設固定した載設板を位置決めし、
その状態で測定対象物の端縁の伸縮量を検出するように
しているが、このような絶対位置測定によっては載設板
の位置決めの誤差により測定精度の向上が図れない。そ
こで本願発明の寸法変化測定器においては、上記測定手
段により測定対象物と載設板の相対距離を検出している
ので、温度変化に対する上記距離の変化が求められ、こ
の求められた値と上記載設板の膨張係数との加減算によ
り上記測定対象物の膨張係数を求めることができる。上
記載設板として膨張係数既知の材料のものを用いれば測
定対象物の膨張係数を直ちに求めることができる。

【００１７】すなわち、本願発明の寸法変化測定器では
載設板と測定対象物の相対位置を測定しており、したが
って載設板の位置決めに誤差が生じていても高精度で測
定対象物の膨張率を測定することができる。

【００１８】また、従来のＴＭＡ法等ではコスト高とな
る等の理由から１回の検出では１サンプルずつ、しかも
１方向のサンプル伸縮ついてのみデータを得られるだけ
であった。

【００１９】本願発明の第１の寸法変化測定器では載設
板の位置決め精度があまり問題とならないため測定対象
物を載設した載設板を複数個位置決め部上に配列して恒
温恒湿槽内に配設することができ１回の測定で複数のサ
ンプルについて検出でき測定効率を上げることができ
る。

【００２０】また、本願発明の第２の寸法変化測定器で
は複数個の測定対象物を載設板に載設して恒温恒湿槽内
に配設することができ１回の測定で複数のサンプルにつ
いて検出でき測定効率を上げることができる。

【００２１】さらに、本願発明の第３の寸法変化測定器
ではサンプルを載設板上に載設した際に、円板状のサン
プルの周縁に沿って載設板の測定用開口部が位置せしめ
られるように構成されており、この載設板をサンプル中
心部を中心として回転することにより１回の測定でこの
サンプルの複数方向への伸縮を検出することができ測定
効率を上げることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本願発明の実施例について図面を用い
て説明する。

【００２３】図１は本願発明の実施例に係る第１の寸法
変化測定器の一部を示す概略図である。すなわち、この
寸法変化測定器は図１に示す如く、短冊状の測定対象物
たるサンプル１を載設するアルミニウム等の均質な金属
からなるリファレンス板２と、該サンプル１をその一端
付近においてねじ止めによりこのリファレンス板２に固
定する固定部材３を備えている。該サンプル１が該リフ
ァレンス板２に載設固定された際に、該リファレンス板
２の該サンプル１の自由端が位置する部分に矩形状のレ
ーザ計測窓４が形成されている。また、この寸法変化測
定器は、図示されないレーザ外形測定器を備えており、
図２に示すように上記サンプル１が上記リファレンス板
２に載設固定された状態で該サンプル１の自由端の端縁
1aの位置Ｂとこの端縁1aに対向する上記レーザ計測窓４
の端縁4aの位置Ｃとの距離Ｌを計測し得るような位置に
セットされている。なお、このレーザ計測窓４の大きさ
は、少なくとも測定条件の範囲内でサンプル１が伸縮す
る最大値と最小値の幅に相当する大きさを有している必
要がある。実際には上述したリファレンス板２が、図示
されない恒温恒湿槽中に複数個配列されており、各リフ
ァレンス板２についてサンプル１の寸法測定がなされる
こととなる。

【００２４】なお、上記固定部材３は、チョウネジとク
ランパで構成され、チョウネジでしめ込むことにより、
クランパの下端とリファレンス板２の間にサンプルの片
端をはさみ込んで固定する機構をもつ。

【００２５】上記リファレンス板２を形成する材料の膨
張率は予め測定されたものを用いる。なお、金属は、吸
湿現象は生じないので熱膨張のみを考慮して膨張率を求
めればよい。

【００２６】レーザ外形測定器はレーザ投光部とレーザ
受光部とからなり、両者間に挿入された測定対象物の外
形位置を電気信号として出力するものであり、この実施
例装置においては上記レーザ計測窓４を挾んで上記レー
ザ外形測定器の投光部と受光部が対向するような位置に
設定されており、この受光部からの出力に基づいて上記
サンプル１の自由端の端縁1aと上記レーザ計測窓の端縁
4aとの距離Ｌがこのレーザ外形測定器の表示部に表示さ
れるようになっている。

【００２７】なお、レーザ外形測定器の測定レンジは60
mm程度であるが、測定長Ｌが大きくなる程このレーザ外
形測定器に対する上記リファレンス板２の位置決め誤差
が影響を受けやすい状態となるので上記距離Ｌがなるべ
く小さくなるように上記サンプル１と上記リファレンス
板２のサイズおよび設定位置（具体的には図２中のＬ_R
およびＬ_S の値）を定めるのが望ましい。

【００２８】ところで、一つの条件において数十個の試
料の寸法を高精度で測定するためには、レーザ外形測定
器に固定された位置決め部に複数の試料をセットした際
に、常にミクロンオーダーの再現性ある計測値を得るこ
とができるようにする必要がある。しかも、試料がプラ
スチック製である場合において有効数字２桁の膨張係数
算出のためには、このミクロンオーダーとは具体的には
±２μｍ以内ということである。しかしながら、一般に
金属体の切削加工物を用いて点接触・線接触による位置
決めをした場合の再現性は、±５μｍ程度であり、±２
μｍ以内の再現性を得ることは難しい。

【００２９】一方、近年レーザ光による寸法測定器は、
その精度の面からも、小型化の面からも急速な進歩を遂
げており、その一種であるレーザ外形測定器は、その特
性上絶対値測定には向かないが、リファレンス点からの
相対位置測定には、サブミクロンの再現性がある。

【００３０】そこで上記実施例装置では、試料の一端が
リファレンス板に固定されていれば他端とリファレンス
板との相対距離を観察することで、試料寸法変化方向の
位置決め精度が上述の様に±５μｍであっても試料とリ
ファレンス板両者の位置決め程度が相殺され、結局位置
決め誤差の問題は生じないという理論を応用して、再現
性の良い寸法変化測定を行なうこととしている。なお、
試料寸法変化方向に垂直な方向にも±５μｍの位置決め
誤差が生じるが、一般に試料の切削加工面等で測定位置
が±５μｍ横に動いても測定寸法は１μｍも変わらない
ことが確認されている。

【００３１】次に、このレーザ外形測定器の出力値に基
づいてサンプル１の膨張係数を求める操作について説明
する。

【００３２】すなわち、恒温恒湿槽内の温度および湿度
の組合わせについての条件を３組設定し、その条件に設
定された場合におけるＬ（ＢＣ間の距離）、Ｌ_R （ＡＣ
間の距離）およびＬ_S （ＡＢ間の距離）の値として図３
および表１に示す値が得られた場合の膨張係数の算出操
作は以下のようになる。なお、リファレンス板の熱膨張
係数をαTR、試料の熱膨張係数および吸湿膨張係数を各
々αTSおよびαβS と定める。

【００３３】すると、まず条件１・条件２について(1)
〜(4) 式の関係が成り立つ。

【００３４】 ＬR1＝Ｌ1 ＋ＬS1 ……(1) ＬR2＝Ｌ2 ＋ＬS2 ……(2) ＬR2−ＬR1＝ＬR1αTR（Ｔ2 −Ｔ1) ……(3) ＬS2−ＬS1＝ＬS1αTS（Ｔ2 −Ｔ1) ……(4) （２） 式−(1) 式から ＬR2−ＬR1＝Ｌ2 −Ｌ1 ＋ＬS2−ＬS1 ……(5) （５） 式に（3)式・(4) 式を代入して ＬR1αＴＲ（Ｔ2 −Ｔ1)＝Ｌ2 −Ｌ1 ＋ＬS1αTS（Ｔ2 −Ｔ1) ……(6) この(6) 式を変形してαTSの計算式を導くと、 αTS＝（Ｌ1 −Ｌ2)／ＬS1（Ｔ2 −Ｔ1)＋（ＬR1／ＬS1）αTR ……(7) また、条件２・条件３について(8) 式の関係が成り立
つ。

【００３５】 Ｌ2 ＋ＬS2＝Ｌ3 ＋ＬS3 ……(8) すなわち、 Ｌ2 −Ｌ3 ＝ＬS3−ＬS2 ……(9) となる。

【００３６】ところが、 ＬS3−ＬS2＝ＬS2αβS(β2 −β1) ……(10) である。

【００３７】したがって、 Ｌ2 −Ｌ3 ＝ＬS2αβS(β2 −β1) ……(11) となる。

【００３８】近似的には ＬS2＝ＬS1 ……(12) とおけるから、αβS は、 αβS ＝（Ｌ2 −Ｌ3)／ＬS1（β2 −β1) ……(13) （７） 式および(13)式の右辺において、Ｌ１・Ｌ2 ・
Ｌ3はレーザ外形測定器による測定値でありその他はす
べて既知の値であるので、この(7) 式および(13)式から
αTSおよびαβS 、すなわち、熱膨張係数および吸湿膨
張係数を容易に求めることができる。

【００３９】次に、図４〜図８を用いて本願発明の実施
例に係る第２の寸法変化測定器について説明する。

【００４０】図４に示す如く、この寸法変化測定器は、
いわば図１に示すリファレンス板２を横方向に複数個結
合せしめたような形状をなすリファレンス板12を備えて
いる。

【００４１】すなわち、このリファレンス板12は９つの
短冊状のサンプル１を横方向に配列して載設固定するも
のであり、各サンプル１に対応して固定部材13およびレ
ーザ計測窓14が形成されている。なお、この固定部材13
は上記固定部材３と、またこのレーザ計測窓14は上記レ
ーザ計測窓４と同様に構成されている。

【００４２】また、上記リファレンス板12はその下端部
に２つの位置決め用突部15を有している。この位置決め
用突部15の底面はこのリファレンス板12に対して垂直と
なる平面状に形成されている。

【００４３】図５および図６はこのリファレンス板12を
示す側面図および背面図である。この図５および図６に
示す如くその裏面において各固定部材13に対応する位置
にリファレンス板位置決めピン16が配設されている。

【００４４】図７および図８はこのリファレンス板12を
位置決めするための位置決め台座を示す正面図および側
面図である。すなわち、この位置決め台座は直線状の位
置決め用のＶ字溝21を有する底板22と、この底板22に対
して垂直に固設された背板23とからなっている。また、
この背板23の上面にはこの上面に対して垂直方向に延び
る台座ピン24が配設されており、またその下部にはレー
ザ光が通過する、上下方向に長いレーザ光通路25が穿設
されている。

【００４５】上記サンプル１の寸法測定を行なう場合に
は、上記位置決め用突部15を上記位置決め台座のＶ字溝
21に合わせることによってリファレンス板12の上下方向
の位置決めがなされ、また、測定しようとするサンプル
１に対応するリファレンス板位置決めピン16を上記位置
決め台座の台座ピン24と合わせることによって上記リフ
ァレンス板12の横方向の位置決めがなされる。

【００４６】したがって、このリファレンス板12の横方
向の位置決めは測定すべきサンプル１毎に行なわれる。

【００４７】次に図９〜１２を用いて本願発明の実施例
に係る第３の寸法変化測定器について説明する。この寸
法変化測定器は図９に示すような、円板状のサンプル31
を載設固定する円板状のリファレンス板32を備えてい
る。このリファレンス板32の中心にはサンプル31の中心
孔35に対応する中心孔36が、また外周部には所定の角度
毎に配列するように複数のレーザ計測窓34が穿設されて
いる。

【００４８】図１０に示すように、上記リファレンス板
32の中心孔36にサンプル31の中心孔35を合わせるように
して、このリファレンス板32にサンプル31を載設させ、
この状態で両中心孔35、36にサンプルクランパの軸37を
通し、さらにサンプルクランパのクランプ部38のクラン
プ操作によって上記サンプル31、上記リファレンス板32
および上記サンプルクランパの軸37が一体的に固定され
る。

【００４９】本来上記サンプルクランパの固定部の直径
は０であることが望ましいが、実際には大きさを有する
ので膨張係数を求める場合はサンプル31とリファレンス
板32の膨張係数の相対差の分だけ固定部付近が歪む。し
かしこの歪は、温湿度条件差を40℃・60％ＲＨ以内にと
どめれば、せいぜい40μまでなので、固定部付近の弾性
変化として吸収することができる。本願発明者の実験に
よれば、固定部の直径を試料ディスクの直径の約1/2以
下に抑えることで、レーザ外形測定器による測定外径ま
ではこの歪の影響が及ばないことが明らかとなった。し
たがって、その場合図１１に示すＬR とＬS の値は中心
点０からの半径そのものを使うことができる。このリフ
ァレンス板32とサンプル31とはサンプルクランパにより
測定終了まで互いに固定された状態で保持される。

【００５０】このようにして、サンプルクランパにより
一体化されたサンプル31とリファレンス板32は図１２に
示すような恒温恒湿槽内にセットされる。すなわち、上
記サンプルクランパの軸37は、その両端の中心部におい
てチャッキングのための係合穴が形成されており、上記
リファレンス板32がシステム内にセットされた際におい
てこの係合穴とテーパー状のチャッキング41a 、41b と
が回動自在に係合する。また、上記サンプルクランパの
軸37の一端部付近にはピンドライブ用のピン39が配設さ
れており、このピン39がピンドライブ42の係合部と係合
し、シンクロナスモータからなる駆動モータ43の回転に
伴ないピンドライブ42によりリファレンス板32が回転す
る。この駆動モータ43の回転速度はエンコーダ44によっ
て検出されており、この検出値がコンピュータ45に送出
されて上記駆動モータ43の回転が制御される。

【００５１】一方、上記リファレンス板32のレーザ計測
窓34を挾んでレーザ投光部とレーザ受光部を対向させる
ように配してなるレーザ外形測定器47は、コントローラ
46からの信号によってレーザ出力を制御され、また、上
記リファレンス板32の回転に伴ない各レーザ計測窓34に
同期して上記受光部により得られたデータ値が逐次上記
コンピュータ45に送出され、該コンピュータ45はこれら
のデータ（Ｌの値等）を記憶しておき全測定終了後にお
いて全データを整理してサンプル１の各半径方向毎の膨
張係数を算出する。

【００５２】次に本願発明の実施例を従来の寸法測定方
法である比較例と比較することによってさらに詳細に説
明する。

【００５３】以下に示す実施例および比較例においては
測定用サンプルとしてポリエチレンテレフタレートベー
ス上に磁性層を形成してなる3.5 インチフロッピーディ
スクを用いている。そのフロッピーディスクは金属セン
タコア部分を外した状態のもので外径86mm、内径25mm
の、ポリエチレンテレフタレートベース上に磁性層を形
成してなる部分のみからなるドーナツ状の形態をしたも
のである。

【００５４】＜実施例１＞◆上記サンプルの面方向の寸
法変化を知るために、図４に示す装置を用いた。試料寸
法は、図１３に示す様にディスクのサンプル51から測定
方向長50mm（＋つかみしろ長）・幅10mmの短冊状試料52
を切り出して形成した。なお、図１３にはリファレンス
板12の固定部材13によるつかみしろ53が破線で示されて
いる。次にこれを、図４に示す形態でＬR の値が51mmと
なる様に製作されたリファレンス板に取り付け恒温恒湿
槽内で測定した。恒温恒湿槽は最初20℃50％（第１の条
件）に調整され、３時間の間にでき得る限りの速さで多
数回測定した。その後、恒温恒湿槽内の雰囲気を40℃50
％に調整し（第２の条件）、さらに１時間おいて試料を
雰囲気に馴染ませてから、再び３時間かけて上記と同様
に測定した。これら２つの条件について得られたデータ
の差から、熱膨張係数のデータを同時に複数個得た。こ
の方法を短冊新法と称することとする。

【００５５】＜実施例２＞◆上記サンプルの面方向の寸
法変化を知るために、図１２に示す装置を用いた。サン
プルクランパの中心の固定部は内径25mmのディスク状の
サンプルをつかめるように、また外径86mmのサンプル外
周部分が計測窓上に来るようにリファレンス板32を製作
してサンプルクランパに取り付け恒温恒湿槽内で測定し
た。恒温恒湿槽内は最初20℃50％（第１の条件）に調整
されてあり、３時間の間に全てのサンプルについてでき
るだけ多く測定した。その後、恒温恒湿槽内の雰囲気を
40℃50％（第２の条件）に調整し、さらに１時間おいて
試料を雰囲気に馴染ませてから再び３時間かけて上記と
同様に測定する。これら２つの条件について得られた値
の差から、データを同時に複数個得た。この方法をディ
スク新法と称することとする。

【００５６】＜比較例＞◆上記サンプルの面方向の寸法
変化を知るために、角度５°ごとに測定方向（半径方
向）長15mm、それに垂直な方向の幅３mmの短冊状試料を
切り出し、島津製作所（株）製サーマルアナライザーＤ
Ｔ−40を使って、温度条件20℃と40℃の間（湿度は50％
一定）の寸法変化を測定した。この作業で１データが取
れたと称することにする。そして、この作業の繰り返し
で１日（８時間）に何データとれるかを検討した。この
サーマルアナライザーを使う方法をＴＭＡ法と呼ぶこと
にする。

【００５７】＜比較例２＞◆上記サンプルの面方向の寸
法変化を知るために、ディスク形状のまま中心から半径
40mmの円周上に角度５°ごとの印をつけ、中心を挟んで
点対称の位置にある２つの印の寸法を日本光学（株）製
デジタルコンパレータにより測定した。この作業を温湿
度条件20℃50％に調整されたビルトインチャンバー内で
３時間の間にできるだけ多く測定した。次に、ビルトイ
ンチャンバーの温湿度条件を40℃50％に調整し、さらに
試料が雰囲気になじむ時間として１時間の放置をしてか
ら、再び３時間かけて上記と同様に測定した。２つの条
件について得られたデータの差から、データを同時に複
数個得た。この方法をコンパレータ法と称することとす
る。

【００５８】上記実施例および比較例について、各々１
日（８時間）の測定作業中に取得し得るデータ数および
データのばらつき率を求めた。但し、サンプル作成時間
は考慮に入れていない。また、データばらつきとは、一
つの方法でとった全データのばらつき幅をその全データ
の平均値に対する百分率として表したものである。その
結果を表２に示す。

【００５９】表２から明らかなように、上記２つの実施
例は、比較例１であるＴＭＡ法によった場合に比べてデ
ータ取得効率を大幅に改善でき、また比較例２であるコ
ンパレータ法によった場合に比べてデータのばらつきを
大幅に改善できる。

【００６０】なお、本願発明の測定対象物載設板のサイ
ズおよび載設固定する対象物の数は上記実施例のものに
限られず適宜上記サイズおよび数を選択すればよい。

【００６１】また、上記載設板の測定用開口部の大きさ
としても上述した実施例のものに限られず、取り得る測
定条件の範囲内で測定対象物が伸縮してもその測定端縁
が測定用開口部内に位置し得る程度以上の大きさであれ
ばよい。

【００６２】さらに、本願発明の固定保持手段および測
定手段としても上述した実施例のものに限られず、その
他種々のタイプのものを使用することが可能である。例
えば測定手段としてはレーザ外形測定器に限られず、恒
温恒湿槽内において測定された値をその外部において検
出できる自動検出機能を有しているものであればよい。

【００６３】

【発明の効果】以上に説明したように、本願発明の寸法
変化測定器によれば、測定時に恒温恒湿槽内に人間が入
る必要がなく、またサンプルとリファレンス板との相対
位置を測定することによって位置決め精度の誤差により
生じる影響を減少せしめているので測定精度および測定
の再現性を向上させることができる。

【００６４】また、複数のサンプルを同時に測定し得る
簡易な構成により寸法測定を行なっているのでデータ取
得効率の向上を図ることができる。

【００６５】

【表１】 温度（℃） 湿度（％ＲＨ） Ｌ ＬR ＬS 条件１ Ｔ1 β1 Ｌ1 ＬR1 ＬS1 条件２ Ｔ2 β1 Ｌ2 ＬR2 ＬS2 条件３ Ｔ2 β2 Ｌ3 ＬR2 ＬS3

【００６６】

【表２】 方法名称 データ取得効率 データばらつき率 （／日） （％） 実施例１ 短冊新法 ５４０ ±５ 実施例２ ディスク新法 ３２４０ ±２ 比較例１ ＴＭＡ法 ３ ±２ 比較例２ コンパレータ法 １８０ ±６５

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例に係る第１の寸法変化測定器
の一部を示す概略図

【図２】図１に示すリファレンス板上にサンプルを載設
固定せしめた状態を示す概略図

【図３】図１に示す寸法変化測定器により得られた測定
値からサンプルの膨張率を算出する方法を説明するため
の模式図

【図４】本願発明の実施例に係る第２の寸法変化測定器
の一部を示す正面図

【図５】図４に示すリファレンス板の側面図

【図６】図４に示すリファレンス板の裏面を示す斜視図

【図７】図４に示すリファレンス板の位置決めを行なう
台座を示す正面図

【図８】図７に示す台座を示す側面図

【図９】本願発明の実施例に係る第３の寸法変化測定器
の一部を示す概略図

【図１０】図９に示すリファレンス板上にサンプルを載
設固定せしめた状態を示す概略図

【図１１】図９に示すリファレンス板に対してサンプル
の相対位置を測定する様子を示す模式図

【図１２】本願発明の実施例に係る第３の寸法変化測定
器のシステム全体を示す概略図

【図１３】ディスク状のサンプルから短冊上のサンプル
を切り出す様子を示す概略図

【符号の説明】

１、31、51 測定対象物 ２、12、32 リファレンス板（測定対象物載設板） ３、13 固定部材 ４、14、34 レーザ計測窓（測定用開口部） 15 位置決め用突部 16 リファレンス板位置決めピン 21 Ｖ字溝 22 底板 23 背板 24 台座ピン 25 レーザ光通路 35、36 中心孔 37 サンプルクランパの軸 38 クランプ部 42 ピンドライブ 43 駆動モータ 45 コンピュータ 47 レーザ外形測定器

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【手続補正書】

【提出日】平成３年４月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】なお、上記固定部材３は、チョウネジ3aと
クランパ3bで構成され、チョウネジ3aでしめ込むことに
より、クランパ3bの下端とリファレンス板２の間にサン
プルの片端をはさみ込んで固定する機構をもつ。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】本願発明の実施例に係る第１の寸法測定器の一
部を示す概略図であって、（Ａ）はその側面図であり
（Ｂ）はその正面図

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物を載設する、所定位置に測定
   用開口部を穿設された測定対象物載設板と、 該測定対象物の一端が前記測定用開口部上に位置するよ
   うにして該測定対象物の所定位置を前記測定対象物載設
   板に固定保持せしめる固定保持手段と、 前記測定対象物を前記測定対象物載設板に固定保持せし
   めた際に、前記測定対象物の一端の縁部とこの一端に対
   向する前記測定用開口部の縁部との距離を自動検出する
   測定手段とからなることを特徴とする寸法変化測定器。
2. 【請求項２】 複数の測定対象物を配列して載設する、
   所定位置に該各測定対象物に対応する測定用開口部を穿
   設された測定対象物載設板と、 該測定対象物各々の一端が対応する前記測定用開口部上
   に位置するようにして該測定対象物各々の所定位置を前
   記測定対象物載設板に固定保持せしめる固定保持手段
   と、 前記複数の測定対象物を前記測定対象物載設板に固定保
   持せしめた際に、前記各測定対象物の一端の縁部とこの
   一端に対向する前記測定用開口部の縁部との距離を自動
   検出する測定手段とからなることを特徴とする寸法変化
   測定器。
3. 【請求項３】 円板状の測定対象物を載設する、該円板
   の外周とは同心円上に測定用開口部を穿設された測定対
   象物載設板と、 該測定対象物の周縁が前記測定用開口部上に位置するよ
   うにして該測定対象物の中心を前記測定対象物載設板に
   固定保持せしめる固定保持手段と、 前記測定対象物を前記測定対象物載設板に固定保持せし
   めた際に、前記測定対象物の周縁とこの周縁に対向する
   前記測定用開口部の縁部との距離を自動検出する測定手
   段とからなることを特徴とする寸法変化測定器。