(57)【要約】【課題】人為的なミスや偏りが生じることのない高精度な校正処理を実現することができる硬さ試験機を提供する。【解決手段】圧子４に試験力を負荷する試験力負荷部６と、試料Ｓに負荷された実試験力を測定する電子天秤３と、電子天秤３を上下方向に移動させるＸＹＺステージ２と、圧子４が試料Ｓに接触した位置の高さを検出する高さ検出部７と、試験力を校正する制御手段（ＣＰＵ１１）と、を備える。制御手段は、電子天秤３により測定された実試験力に基づいて、所定の実試験力を得るためのパラメータを算出する算出手段（ＣＰＵ１１）と、算出されたパラメータに基づく試験力で圧子４を試料Ｓの表面に押込ませた後、測定された実試験力及び検出された高さがともに所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段（ＣＰＵ１１）と、を備え、ともに所定の範囲内であると判定された場合に、試験力の校正を完了する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に圧子を備える荷重レバーを回動させて前記圧子に試験力を負荷し、試験力が負荷された前記圧子を試料の表面に押込んでくぼみを形成し、当該くぼみの形成時の前記圧子の押込み深さと前記圧子に負荷された試験力とを検出して押込み曲線を計測する硬さ試験機において、
前記荷重レバーを電磁力により回動させ、前記圧子に試験力を負荷する試験力負荷部と、
上面に載置された前記試料に対して前記圧子により負荷された実試験力を測定する電子天秤と、
前記電子天秤を上下方向に移動させる上下装置と、
前記圧子が前記試料に接触した位置の高さを検出する高さ検出手段と、
前記電子天秤により測定された実試験力及び前記高さ検出手段により検出された高さに基づいて、前記試験力を校正する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記電子天秤により測定された実試験力に基づいて、所定の実試験力を得るためのパラメータを算出する算出手段と、
前記試験力負荷部を制御して、前記算出手段により算出されたパラメータに基づく試験力で前記圧子を前記試料の表面に押込ませた後、前記電子天秤により測定された実試験力及び前記高さ検出手段により検出された高さがともに所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段により前記電子天秤により測定された実試験力及び前記高さ検出手段により検出された高さがともに所定の範囲内であると判定された場合に、前記試験力の校正を完了することを特徴とする硬さ試験機。
【請求項２】
前記算出手段は、
前記試験力負荷部により第１の試験力が負荷された前記圧子を前記試料の表面に押込んだときの第１の実試験力と、前記第１の試験力よりも大きな第２の試験力が負荷された前記圧子を前記試料の表面に押込んだときの第２の実試験力と、に基づいて、所定の実試験力を得るためのパラメータを算出することを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記判定手段により前記電子天秤により測定された実試験力又は前記高さ検出手段により検出された高さの少なくとも一方が所定の範囲外であると判定された場合に、前記算出手段により前記パラメータを再計算した後、再度前記判定手段による判定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の硬さ試験機。
【請求項４】
前記パラメータは、試験力コードであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬さ試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、材料試験機として、先端に圧子を備える圧子軸を試料の表面に押し込んでくぼみを形成させ、押込み深さ（圧子の変位量）を変位計によって計測し、その変位量と圧子に負荷する試験力との関係から、試料の硬さ等の物性値を測定する硬さ試験機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、このような硬さ試験機には、回動可能に軸支される荷重レバーの一端に圧子を備え、荷重レバーを回動させることにより、圧子を試料の表面に押し込んでくぼみを形成するレバー型の硬さ試験機が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２３０８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のレバー型の硬さ試験機は、圧子に試験力を負荷する機構としてデッドウェイト式の試験力負荷機構を採用していたため、試験力を調整するには載荷する錘を直接加工して調整する必要がある。従って、試験力の調整作業を自動化することができずに手間が掛かるうえ、人為的なミスや偏りが生じていた。
また、デッドウェイト式の試験力負荷機構を採用する代わりに、フォースモータによる電磁力を用いた試験力負荷機構を採用することにより、試験力の調整を容易にしたものも知られているが、依然として試験力の調整作業を自動化することができず、人為的なミスや偏りが生じていた。
【０００６】
本発明は、人為的なミスや偏りが生じることのない高精度な校正処理を実現することができる硬さ試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
一端側に圧子を備える荷重レバーを回動させて前記圧子に試験力を負荷し、試験力が負荷された前記圧子を試料の表面に押込んでくぼみを形成し、当該くぼみの形成時の前記圧子の押込み深さと前記圧子に負荷された試験力とを検出して押込み曲線を計測する硬さ試験機において、
前記荷重レバーを電磁力により回動させ、前記圧子に試験力を負荷する試験力負荷部と、
上面に載置された前記試料に対して前記圧子により負荷された実試験力を測定する電子天秤と、
前記電子天秤を上下方向に移動させる上下装置と、
前記圧子が前記試料に接触した位置の高さを検出する高さ検出手段と、
前記電子天秤により測定された実試験力及び前記高さ検出手段により検出された高さに基づいて、前記試験力を校正する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記電子天秤により測定された実試験力に基づいて、所定の実試験力を得るためのパラメータを算出する算出手段と、
前記試験力負荷部を制御して、前記算出手段により算出されたパラメータに基づく試験力で前記圧子を前記試料の表面に押込ませた後、前記電子天秤により測定された実試験力及び前記高さ検出手段により検出された高さがともに所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段により前記電子天秤により測定された実試験力及び前記高さ検出手段により検出された高さがともに所定の範囲内であると判定された場合に、前記試験力の校正を完了することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記算出手段は、
前記試験力負荷部により第１の試験力が負荷された前記圧子を前記試料の表面に押込んだときの第１の実試験力と、前記第１の試験力よりも大きな第２の試験力が負荷された前記圧子を前記試料の表面に押込んだときの第２の実試験力と、に基づいて、所定の実試験力を得るためのパラメータを算出することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の硬さ試験機において、
前記制御手段は、
前記判定手段により前記電子天秤により測定された実試験力又は前記高さ検出手段により検出された高さの少なくとも一方が所定の範囲外であると判定された場合に、前記算出手段により前記パラメータを再計算した後、再度前記判定手段による判定を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記パラメータは、試験力コードであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自動的に試験力の校正を行うことができることとなって、人為的なミスや偏りが生じることのない高精度な校正処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る硬さ試験機を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る硬さ試験機の試験機本体を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る硬さ試験機の制御構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る硬さ試験機の試験力校正処理を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態に係る硬さ試験機の試験力校正処理を示すフローチャートである。
【図６】実試験力と試験力コードの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
本実施形態における硬さ試験機１００は、圧子４に負荷する荷重（試験力）と、圧子４の変位（押込み深さ）とを連続してモニター可能なレバー型の計装化押込み試験機である。
【００１５】
硬さ試験機１００は、図１〜図３に示すように、各構成部材が配設される試験機本体１と、試験機本体１を統括的に制御する制御部１０と、等を備えて構成される。
【００１６】
試験機本体１は、試料ＳをＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させるＸＹＺステージ（上下装置）２と、ＸＹＺステージ２上に載置され、載置された試料Ｓに負荷された実試験力を測定する電子天秤３と、試料Ｓにくぼみを形成する圧子４を一端に有する荷重レバー５と、圧子４に試験力を負荷する試験力負荷部６と、圧子４の位置（高さ）を検出する高さ検出部７と、試料Ｓの表面に形成されたくぼみ等を撮影する撮影部２０と、表示部３０と、操作部４０と、等を備えて構成される。
【００１７】
ＸＹＺステージ２は、制御部１０から入力される制御信号に従って、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向（即ち、水平方向及び上下方向）に移動するよう構成されており、同時に上面に載置された電子天秤３をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させることができるようになっている。即ち、試料Ｓは、ＸＹＺステージ２によって電子天秤３を介して前後左右及び上下に移動されて、圧子４に対する位置が調整されるようになっている。
【００１８】
電子天秤３は、ＸＹＺステージ２上に載置され、上面に載置された試料Ｓに対して圧子４により負荷された実試験力を測定し、測定した実試験力に基づく信号を制御部１０に出力する。
【００１９】
また、試料Ｓとしては、例えば、ＤＬＣ、シリコンゴム、天然ゴム等が挙げられる。即ち、本実施形態の硬さ試験機１００は、蒸着膜、半導体材料などの薄膜、表面処理層、各種プラスチック、各種ゴム、微細繊維、ガラス、セラミックスなどの脆性材料、微小電子部品、等に対して測定を行うことができる。
【００２０】
圧子４は、試料Ｓの載置されるＸＹＺステージ２の上方に上下移動可能に備えられている。圧子４は、所定の試験力が負荷されて、試料Ｓの表面（試験面）に対して垂直にその下端部（先端部）４１が押込まれ、その際に、当該試料Ｓの表面にくぼみを形成するものである。
具体的に、圧子４は、例えば、ビッカース用の四角錐圧子（対面角が１３６±０．５°）、バーコビッチ用の三角錐圧子（圧子軸と面のなす角が６５．０３°、又は６５．２７°）、円錐圧子（頂角が１２０±０．３５°等）、及びヌープ用の菱形錐（対菱角が１７２°３０’、１３０°）等の錐形圧子を使用することができる。
【００２１】
荷重レバー５は、例えば、略棒状に形成されており、中央部付近が十字バネ５ａを介して台座上に固定されている。
荷重レバー５の一端には、試験力負荷部６を構成する第２フォースモータ６２と、電子天秤３上に載置された試料Ｓの上方から試料Ｓに対して接離自在に設けられ、試料Ｓの表面に押し付けて試料Ｓの表面にくぼみを形成する圧子４と、が設けられている。
また、荷重レバー５の他端には、試験力負荷部６を構成する第１フォースモータ６１が設けられている。
【００２２】
試験力負荷部６は、荷重レバー５の他端に設けられ、圧子４に大きな試験力を負荷する第１フォースモータ６１と、荷重レバー５の一端に設けられ、圧子４に小さな試験力を負荷する第２フォースモータ６２と、を備えて構成される。
第１フォースモータ６１及び第２フォースモータ６２は、例えば、荷重レバー５に取り付けられたフォースコイルと、フォースコイルに対向するように固定された固定磁石と、等を備えて構成され、制御部１０から入力される制御信号に従って、固定磁石がギャップにつくる磁界と、ギャップの中に設置されたフォースコイルに流れる電流と、の電磁誘導により発生する力（電磁力）を駆動力として用い、荷重レバー５を回動させる。これにより、荷重レバー５の圧子４側の端部は下方に移動して、圧子４は試料Ｓに押し込まれることになる。
第１フォースモータ６１は、例えば、３１ｇｆ（ＬＯＷ）〜２００ｇｆ（ＨＩＧＨ）の範囲、又は２０１ｇｆ（ＬＯＷ）〜２０００ｇｆ（ＨＩＧＨ）の範囲で試験力を負荷することができる。一方、第２フォースモータ６２は、例えば、１０ｇｆ（ＬＯＷ）〜３０ｇｆ（ＨＩＧＨ）の範囲で試験力を負荷することができる。
【００２３】
高さ検出部７は、例えば、ものさしとなる目盛（スケール）と、目盛から位置情報を取得する検出器と、等を備えて構成されるリニヤスケールであり、圧子４が試料Ｓにくぼみを形成する際に試料Ｓの表面と接触した位置の高さを検出し、この検出した高さに基づく信号を制御部１０に出力する。なお、本実施形態では、予め圧子４が試料Ｓに対して最も効率的に試験力を伝えることができる位置を基準位置として設定している。基準位置は、具体的には、高さ検出部７の１０００μｍの位置に設定されている。
【００２４】
撮影部２０は、例えば、カメラ等を備え、制御部１０から入力される制御信号に従って、例えば、電子天秤３上において、圧子４により試料Ｓの表面に形成されたくぼみ等を撮影する。
【００２５】
表示部３０は、例えば、液晶表示パネルであって、制御部１０から入力される制御信号に従って、撮影部２０により撮影された試料Ｓの表面画像や、各種試験結果等の表示処理を行う。
具体的に、例えば、表示部３０には、試験力を調整するための試験力調整ボタン、電子天秤３の測定値、及び高さ検出部７の測定値などが表示される。
【００２６】
操作部４０は、例えば、キーボードなどの操作キー群であって、ユーザにより操作されると、その操作に伴う操作信号を制御部１０に出力する。なお、操作部４０は、マウスやタッチパネルなどのポインティングデバイスやリモートコントローラなど、その他の操作装置を備えるようにしてもよい。
この操作部４０は、ユーザが試料Ｓの硬さ試験を行う指示入力（測定開始指示）を行う場合の他、圧子４に負荷する試験力を設定する場合などに操作される。
【００２７】
制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２と、記憶部１３と、等を備えて構成され、システムバスなどを介して、ＸＹＺステージ２と、試験力負荷部６と、高さ検出部７と、撮影部２０と、表示部３０と、操作部４０と、等と接続されている。
【００２８】
ＣＰＵ１１は、例えば、記憶部１３に記憶されている硬さ試験機用の各種処理プログラムに従って、各種制御処理を行う。
【００２９】
ＲＡＭ１２は、例えば、ＣＰＵ１１によって実行される処理プログラムなどを展開するためのプログラム格納領域や、入力データや処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などを格納するデータ格納領域などを備えている。
【００３０】
記憶部１３は、例えば、硬さ試験機１００で実行可能なシステムプログラムや、そのシステムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ１１によって演算処理された各種処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部１３に記憶されている。具体的には、記憶部１３には、例えば、計測プログラム、試験力校正プログラム等が格納されている。
【００３１】
計測プログラムは、例えば、圧子４に試験力を負荷し、試料Ｓの表面に押込んでくぼみを形成し、かかるくぼみの形成時の圧子４の変位（押込み深さ（ｈ））と圧子４に負荷された試験力（Ｆ）とを検出した押込み曲線を計測する機能を、ＣＰＵ１１に実現させるプログラムである。
ＣＰＵ１１は、ユーザが操作部４０に対して測定開始指示を行うと、これに応じて計測プログラムを実行し、試料Ｓに対して計装化押込み試験（硬さ試験）を実行して、押込み曲線の計測を実行する。
【００３２】
試験力校正プログラムは、例えば、電子天秤３により測定された実試験力及び高さ検出部７により検出された高さに基づいて試験力を校正する機能を、ＣＰＵ１１に実現させるプログラムである。
ＣＰＵ１１は、ユーザが操作部４０を操作して試験力の校正指示を行うと、これに応じて試験力校正プログラムを実行し、試験力の校正を実行する。
【００３３】
以下、試験力を校正する際の具体的な処理（試験力校正処理）について、図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。
【００３４】
まず、圧子４が試料Ｓに接触する位置、即ち、試料接触位置の高さ合わせを行う（ステップＳ１）。具体的には、ユーザは、操作部４０を操作して圧子４に負荷する試験力を１０ｇｆに設定し、試料Ｓに対するくぼみ付けの指示を入力する。ＣＰＵ１１は、上記入力操作に応じた操作信号を受け付けると、試験力負荷部６を制御することにより圧子４を下降させ、試料Ｓの表面にくぼみ付けを行う。ユーザは、表示部３０上に試験力調整ボタンが表示された後、操作部４０を操作して試料接触位置の高さを高さ検出部７の１０００±５μｍの位置に設定する。ＣＰＵ１１は、設定された試料接触位置の高さにＸＹＺステージ２を移動させる。
【００３５】
次に、試験力の校正方法の選択を行う（ステップＳ２）。具体的には、ユーザは、機能一覧表に基づいて、任意の試験力を選択して、くぼみ付けの指示を入力する。ＣＰＵ１１は、上記入力操作に応じた操作信号を受け付けると、試験力負荷部６を制御することにより圧子４を下降させ、試料Ｓの表面にくぼみ付けを行う。
【００３６】
次に、試料接触位置の高さ確認を行う（ステップＳ３〜ステップＳ５）。具体的には、まず、ＣＰＵ１１は、試験力校正を実行し、表示部３０に「ＣＨＫ．Ｈ」と表示させ、圧子４を下降させて試料接触位置の高さ確認用のアプローチを開始する（ステップＳ３）。次に、ＣＰＵ１１は、ステップＳ３でのアプローチが完了したときの試料接触位置の高さを高さ検出部７により検出させ、検出された試料接触位置の高さが１０００±１０μｍの範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。試料接触位置の高さが１０００±１０μｍの範囲内にあると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）は、表示部３０に「ＯＫ」と表示させ、ステップＳ６へと移行する。
一方、試料接触位置の高さが１０００±１０μｍの範囲内にないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）は、表示部３０に「ＥＲＲ」と表示させ、警告音を出力させる。そして、ユーザは、再度試料接触位置の高さを１０００±５μｍの位置に設定し、試料接触位置の高さを調整する（ステップＳ５）。ステップＳ５の高さ調整が完了すると、ステップＳ３へと移行し、再度試料接触位置の高さ確認を行う。
【００３７】
次に、電子天秤３のゼロセットを行う（ステップＳ６）。具体的には、ＣＰＵ１１は、表示部３０に「ＴＡＲＥ」と表示させ、１０秒間待機する間に、電子天秤３の値を０にセットする。
【００３８】
次に、１点目の実試験力を測定する（ステップＳ７）。具体的には、ＣＰＵ１１は、任意の試験力（第１の試験力）を設定し、圧子４を制御して試料Ｓに対するアプローチを行わせ、圧子４を試料Ｓの表面に接触させる。ＣＰＵ１１は、圧子４を試料Ｓの表面に接触させた後、表示部３０に「ＳＥＮＳ」と表示させ、１０秒間待機する。ＣＰＵ１１は、待機時間の間、電子天秤３の測定値及び高さ検出部７の測定値を０．５秒毎に表示させる。そして、ＣＰＵ１１は、待機時間経過後の電子天秤３の測定値を１点目の実試験力として取得する。
【００３９】
次に、２点目の実試験力を測定する（ステップＳ８）。具体的には、ＣＰＵ１１は、圧子４を試料Ｓの表面に接触させた状態で、圧子４に対して１点目よりも大きな任意の試験力（第２の試験力）を負荷する。１点目よりも大きな任意の試験力を負荷するため、１点目で設定した試験力に対応する試験力コードを、例えば、１００コード分、或いは１０００コード分変化させ、当該変化後の試験力コードに基づく試験力を圧子４に負荷する。ここで、試験力コードとは、試験力毎に当該試験力を得るための電流値と対応付けられたパラメータのことである。ＣＰＵ１１は、１点目よりも大きな任意の試験力を負荷した後、表示部３０に「ＳＥＮＳ」と表示させ、１０秒間待機する。ＣＰＵ１１は、待機時間の間、電子天秤３の測定値及び高さ検出部７の測定値を０．５秒毎に表示させ、待機時間経過後の電子天秤３の測定値を２点目の実試験力として取得する。
【００４０】
次に、３点目の実試験力を測定する（ステップＳ９〜ステップＳ１３）。具体的には、まず、ＣＰＵ１１は、ステップＳ７及びステップＳ８で測定した１点目及び２点目の実試験力に基づいて、所望する実試験力（ここでは、校正範囲の下限値ＬＯＷ）を得ることができる試験力コードを算出し、算出された試験力コードに基づく試験力で圧子４を負荷する（ステップＳ９）。例えば、ＣＰＵ１１は、実試験力と試験力コードの関係を示す図６に示すように、１点目Ａ１と２点目Ａ２とを結ぶ直線Ｌと、所望する実試験力ＬＯＷと、から所望する実試験力ＬＯＷを得ることができる試験力コードＣ３を算出し、算出された試験力コードＣ３に基づく試験力で圧子４を負荷する。
【００４１】
次に、試料接触位置の高さ合わせを行う（ステップＳ１０）。具体的には、ＣＰＵ１１は、表示部３０に「ＡＤＪ．Ｈ」と表示させ、ＸＹＺステージ２を１０００±０．４μｍの位置に自動で移動させる。
【００４２】
次に、電子天秤３の測定値を取得する（ステップＳ１１）。具体的には、ＣＰＵ１１は、表示部３０に「ＳＥＮＳ」と表示させ、１０秒間待機する。ＣＰＵ１１は、待機時間の間、電子天秤３の測定値及び高さ検出部７の測定値を０．５秒毎に表示させ、待機時間経過後の電子天秤３の測定値を３点目の実試験力として取得する。
【００４３】
次に、試験力コードを再計算する（ステップＳ１２）。具体的には、ＣＰＵ１１は、ステップＳ７及びステップＳ１１で測定した１点目及び３点目の実試験力に基づいて、所望する実試験力（校正範囲の下限値）を得ることができる試験力コードを再計算する。
即ち、ＣＰＵ１１は、電子天秤３により測定された実試験力に基づいて、所定の実試験力ＬＯＷを得るための試験力コードＣ３を算出する算出手段として機能する。
【００４４】
次に、圧子４を待機位置に移動する（ステップＳ１３）。具体的には、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１２で算出された試験力コードをアンロードした後、圧子４を待機位置に移動させる。
【００４５】
次に、電子天秤３のゼロセットを行う（ステップＳ１４）。具体的には、ＣＰＵ１１は、表示部３０に「ＴＡＲＥ」と表示させ、１０秒間待機する間に、電子天秤３の値を０にセットする。
【００４６】
次に、再計算した試験力コードに基づく試験力で圧子４を負荷する（ステップＳ１５）。具体的には、ＣＰＵ１１は、圧子４を制御して試料Ｓに対するアプローチを行わせ、圧子４を試料Ｓの表面に接触させる。ＣＰＵ１１は、ステップＳ１２で再計算した試験力コードを出力し、当該試験力コードに基づく試験力で圧子４を負荷する。
【００４７】
次に、試料接触位置の高さ確認を行う（ステップＳ１６〜ステップＳ１８）。具体的には、まず、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１５で圧子４を負荷した後の試料接触位置の高さを検出する（ステップＳ１６）。次に、ＣＰＵ１１は、検出した試料接触位置の高さが１０００±４μｍの範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１７）。試料接触位置の高さが１０００±４μｍの範囲内にあると判定した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）は、ステップＳ１９へと移行する。一方、試料接触位置の高さが１０００±４μｍの範囲内にないと判定した場合（ステップＳ１７：ＮＯ）は、表示部３０に「ＡＤＪ．Ｈ」と表示させ、１０００±０．４μｍの位置にＸＹＺステージ２を自動で移動させた後（ステップＳ１８）、ステップＳ１９へと移行する。
【００４８】
次に、電子天秤３の測定値を取得する（ステップＳ１９）。具体的には、ＣＰＵ１１は、表示部３０に「ＷＡＩＴ」と表示させ、１０秒間待機する。ＣＰＵ１１は、待機時間の間、電子天秤３の測定値及び高さ検出部７の測定値を０．５秒毎に表示させ、待機時間経過後の電子天秤３の測定値を取得する。
【００４９】
次に、取得した電子天秤３の測定値（実試験力）が許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２０）。実試験力が許容範囲内にあると判定した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）は、ステップＳ２２へと移行する。
一方、実試験力が許容範囲内にないと判定した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）は、試験力コードを変化させて、実試験力が許容範囲内に収まるように試験力を調整する（ステップＳ２１）。具体的には、ＣＰＵ１１は、例えば、１秒毎或いは５秒毎に試験力コードを変化させ、当該変化後の試験力コードに基づく試験力で圧子４を負荷した後、ステップＳ１９へと移行して再度電子天秤３の測定値を取得する。以下、実試験力が許容範囲内に収まるまで、ステップＳ１９〜ステップＳ２１の処理を繰り返す。なお、本実施形態では、１秒毎に試験力コードを変化させる場合は５０回、５秒毎に試験力コードを変化させる場合は１０回まで、試験力コードを変化させることができるようになっている。
【００５０】
次に、試料接触位置の高さ確認を行う（ステップＳ２２〜ステップＳ２４）。具体的には、まず、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２０で実試験力が許容範囲内にあると判定した後の試料接触位置の高さを検出する（ステップＳ２２）。次に、ＣＰＵ１１は、検出した試料接触位置の高さが１０００±４μｍの範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２３）。試料接触位置の高さが１０００±４μｍの範囲内にあると判定した場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）は、ステップＳ２５へと移行する。一方、試料接触位置の高さが１０００±４μｍの範囲内にないと判定した場合（ステップＳ２３：ＮＯ）は、表示部３０に「ＡＤＪ．Ｈ」と表示させ、１０００±０．４μｍの位置にＸＹＺステージ２を自動で移動させた後（ステップＳ２４）、ステップＳ２５へと移行する。
【００５１】
次に、判定結果を表示する（ステップＳ２５）。
具体的には、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１７において試料接触位置の高さが許容範囲内にあると判定し、且つステップＳ２０において実試験力が許容範囲内にあると判定した場合は、表示部３０に「ＯＫ」と表示させ、上記高さ及び実試験力に関して規定値との誤差を表示させる。
また、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１８において試料接触位置の高さが許容範囲内に収まるように調整した場合は、表示部３０に「ＲＥ．０１」と表示させた後、「ＲＥ．Ｈ−」と表示させる。
また、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２１において実試験力が許容範囲内に収まるように調整した場合は、表示部３０に「ＲＥ．０１」と表示させた後、「ＲＥ．−Ｆ」と表示させる。
また、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１８において試料接触位置の高さが許容範囲内に収まるように調整し、且つステップＳ２１において実試験力が許容範囲内に収まるように調整した場合は、表示部３０に「ＲＥ．０１」と表示させた後、「ＲＥ．ＨＦ」と表示させる。
即ち、ＣＰＵ１１は、前記試験力レバー駆動部を制御して、前記算出手段により算出された試験力コードに基づく試験力で前記圧子を前記試料の表面に押込ませた後、前記電子天秤により測定された実試験力及び前記高さ検出手段により検出された高さがともに所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段として機能する。
【００５２】
次に、圧子４を待機位置に移動する（ステップＳ２６）。具体的には、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１５で出力した試験力コード或いはステップＳ２１で変化させた試験力コードをアンロードした後、圧子４を待機位置に移動させる。
【００５３】
次に、試料接触位置の高さ調整及び試験力調整を未実施であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。具体的には、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１７において試料接触位置の高さが許容範囲内にあると判定し、且つステップＳ２０において実試験力が許容範囲内にあると判定したか否か、即ち、ステップＳ２５において表示部３０に「ＯＫ」と表示されたか否かを判定することにより、高さ調整及び試験力調整を未実施であるか否かを判定する。高さ調整及び試験力調整を未実施であると判定した場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）は、校正範囲の下限値ＬＯＷの校正が完了し（エンド）、更に、校正範囲の上限値ＨＩＧＨの校正処理へと移行する。具体的には、ＣＰＵ１１は、ステップＳ７及びステップＳ８で測定した１点目及び２点目の実試験力に基づいて、所望する実試験力（ここでは、校正範囲の上限値ＨＩＧＨ）を得ることができる試験力コードを算出し、算出された試験力コードに基づく試験力で圧子４を負荷する（ステップＳ９）。なお、以降の流れは、下限値ＬＯＷの校正処理と同様であるので、説明を省略する。
一方、高さ調整又は試験力調整のいずれかを実施したと判定した場合（ステップＳ２７：ＮＯ）は、試験力コードを再計算して試験力コードを書き換えた後（ステップＳ２８）、ステップＳ１４へと移行する。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る硬さ試験機１００によれば、荷重レバー５を電磁力により回動させ、圧子４に試験力を負荷する試験力負荷部６と、上面に載置された試料Ｓに対して圧子４により負荷された実試験力を測定する電子天秤３と、電子天秤３を上下方向に移動させるＸＹＺステージ２と、圧子４が試料Ｓに接触した位置の高さを検出する高さ検出部７と、電子天秤３により測定された実試験力及び高さ検出部７により検出された高さに基づいて、試験力を校正する制御手段（ＣＰＵ１１）と、を備え、制御手段は、電子天秤３により測定された実試験力に基づいて、所定の実試験力を得るためのパラメータ（試験力コード）を算出する算出手段（ＣＰＵ１１）と、試験力負荷部６を制御して、算出手段により算出された試験力コードに基づく試験力で圧子４を試料Ｓの表面に押込ませた後、電子天秤３により測定された実試験力及び高さ検出部７により検出された高さがともに所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段（ＣＰＵ１１）と、を備え、判定手段により電子天秤３により測定された実試験力及び高さ検出部７により検出された高さがともに所定の範囲内であると判定された場合に、試験力の校正を完了するので、自動的に試験力の校正を行うことができることとなって、人為的なミスや偏りが生じることのない高精度な校正処理を実現することができる。
【００５５】
また、本実施形態に係る硬さ試験機１００によれば、算出手段は、試験力負荷部６により第１の試験力が負荷された圧子４を試料Ｓの表面に押込んだときの第１の実試験力と、第１の試験力よりも大きな第２の試験力が負荷された圧子４を試料Ｓの表面に押込んだときの第２の実試験力と、に基づいて、所定の実試験力を得るための試験力コードを算出するので、簡易な方法で自動的に所望する試験力コードを算出することができることとなって、校正処理を容易なものとすることができる。
【００５６】
また、本実施形態に係る硬さ試験機１００によれば、制御手段は、判定手段により電子天秤３により測定された実試験力又は高さ検出部７により検出された高さの少なくとも一方が所定の範囲外であると判定された場合に、算出手段により試験力コードを再計算した後、再度判定手段による判定を行うので、校正処理が上手く行われなかった場合であっても、自動的に試験力コードを再計算して再度の校正処理が行われることとなって、容易且つ確実に校正処理を行うことができる。
【００５７】
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００５８】
例えば、上記実施形態では、ステップＳ７及びステップＳ８で測定した１点目及び２点目の実試験力に基づいて、所望する実試験力を得ることができる試験力コードを算出するようにしているが、これに限定されるものではない。即ち、所望する実試験力を得ることができる試験力コードを算出可能な構成であれば、取得する実試験力の数に特に制限はなく、例えば、異なる３点の実試験力を取得して、当該取得された３点の実試験力に基づいて、試験力コードを算出するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、所望する実試験力を得るためのパラメータとして、試験力コードを算出するようにしているが、これに限定されるものではなく、試験力コードの代わりに、電流値を直接取得するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、試料接触位置の高さ合わせを行う際（例えば、図４のステップＳ１０、図５のステップＳ１８、ステップＳ２４等）に、ＸＹＺステージ２を自動で移動させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、ＸＹＺステージ２が自動ではなく手動で移動する構成であった場合、表示部３０に「ＳＥＴ」と表示させて警告音を出力させるようにすることで、ユーザに報知させるようにしてもよい。この場合、ユーザは、試料接触位置の高さを１０００±０．４μｍの位置に設定し、試料接触位置の高さを調整する。そして、高さ調整が完了すると、再度試料接触位置の高さ確認を行う。
【００６０】
その他、硬さ試験機１００を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１００  硬さ試験機
１  試験機本体
２  ＸＹＺステージ（上下装置）
３  電子天秤
４  圧子
５  荷重レバー
６  試験力負荷部
６１  第１フォースモータ
６２  第２フォースモータ
７  高さ検出部（高さ検出手段）
１０  制御部
１１  ＣＰＵ（制御手段、算出手段、判定手段）
１２  ＲＡＭ
１３  記憶部
２０  撮影部
３０  表示部
４０  操作部
Ｓ  試料
【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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