JP2009119688A - 圧電素子の検査方法及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子に発生するヒビ等の欠陥を容易に検出すること。
【解決手段】圧電素子の両端に位置する面に、圧電素子の起電力を検出する一対の検出用電極を形成する工程と、前記一対の検出用電極の間に生じる圧電素子の起電力を起電力検出手段で検出する工程と、前記起電力検出手段で検出された起電力の情報を記憶手段に記憶する工程と、前記記憶手段に記憶された起電力の情報に基づいて前記圧電素子の欠陥を判別する工程とを有することを特徴とする圧電素子の検査方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子の検査方法及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。

インクジェットヘッドの主要構成部分である圧電素子は、例えば、圧電セラミックを利用している。

圧電セラミックは、非常に脆く、その取扱い等によって、ヒビ等の欠陥が生じ易いという特性も有している。このため、圧電セラミックに生じるヒビ等の欠陥を抑える努力がなされているが、未だ、完全にその発生を抑えることができない。これがため、圧電セラミックに生じるヒビ等の欠陥を検出することが極めて重要となっている。

従来は、圧電素子を含めたインクジェットヘッドの検査は、インクジェットヘッドを完成した後の射出試験により行われていた（特許文献１参照）。
特開２００１−１５０６５９号公報

しかし、従来の方法では、圧電素子に欠陥が含まれている場合には、電極が形成されるまでの初期の組立段階では発見することができず、圧電素子と駆動基板の接続工程を経て、インクジェットヘッドが完成後の射出検査で初めて発見される。

このため、圧電素子以外のインクジェットヘッドを構成する部材に問題がなくても、圧電素子とともにこれらの部材も廃棄しなければならず、コストが増加する問題がある。

また、射出検査で射出不良が発生した場合でも、その原因が圧電素子の欠陥に起因することを突き止めるのは極めて作業困難であり、工数が増加する問題がある上に、欠陥がいつどこで発生したのかを解析することは困難であった。

さらに、このような、圧電素子に生じるヒビ等の欠陥は、目視等の表面観察では検出することが非常に困難であるという問題もある。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧電素子に発生するヒビ等の欠陥を容易に検出することが可能な圧電素子の検査方法及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。
１．
圧電素子の両端に位置する面に、圧電素子の起電力を検出する一対の検出用電極を形成する工程と、
前記一対の検出用電極の間に生じる圧電素子の起電力を起電力検出手段で検出する工程と、
前記起電力検出手段で検出された起電力の情報を記憶手段に記憶する工程と、
前記記憶手段に記憶された起電力の情報に基づいて、前記起電力の最大値と予め定められた所定値とを比較することにより前記圧電素子の欠陥を判別する工程とを有することを特徴とする圧電素子の検査方法。
２．
前記記憶手段は、ＥＥＰＲＯＭまたはＩＣタグにより構成されていることを特徴とする前記１に記載の圧電素子の検査方法。
３．
前記圧電素子は、圧電セラミックであることを特徴とする前記１または２に記載の圧電素子の検査方法。
４．
圧電素子とインク吐出用のチャネルとを備え、前記圧電素子を変形させ、前記チャネル内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、インクジェットヘッドの製造工程において、前記１〜３の何れか１項に記載の圧電素子の検査方法によって前記圧電素子の検査を行うことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
５．
前記チャネルの一部を形成する溝が複数形成されているとともに、前記溝内面に形成された駆動用電極及びその駆動用電極への駆動電圧の印加にて変形し、少なくとも一部が圧電素子で構成された駆動壁を有するチャネルプレートと、前記チャネルプレートへの装着により前記溝を閉鎖してチャネルを形成するカバープレートと、チャネルに対応する位置にノズル孔が形成されたノズルプレートを備えたインクジェットヘッドの製造工程において、前記圧電素子の検査方法によって圧電素子の検査を行うことを特徴とする前記４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
６．
前記複数の溝を形成する工程において、前記検出する工程と前記記憶する工程を行うことを特徴とする前記５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
７．
前記チャネルプレートと前記カバープレートを接着する工程において、前記検出する工程と前記記憶する工程を行うことを特徴とする前記５または６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
８．
前記チャネルプレートと前記カバープレートの接着により形成された前記チャネルに対応する位置にノズル孔が形成されたノズルプレートを接着する工程において、前記検出する工程と前記記憶する工程を行うことを特徴とする前記５〜７の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

本発明によれば、圧電素子に発生するヒビ等の欠陥を容易に検出することが可能な圧電素子の検査方法及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することができる。

以下に本実施形態について図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
＜圧電素子とその起電力を検出する検査方法＞
圧電素子とその起電力を検出する検査方法について説明する。この検査は、例えば、圧電素子を備えたインクジェットヘッドの製造工程において実行されるものである。

本実施形態の圧電素子の検査方法は、圧電素子にヒビが発生する際の変形を起因とした起電力を検出し、その結果を記憶手段に記憶するものであり、具体的には、図１に示す検査装置を用いる。図において、圧電素子の検査装置２０１は、起電力検出手段２０２と記憶手段２０３、計時手段、これらを制御する制御回路等により構成される。

圧電素子２０６は、長手方向を有する板状に成形された、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック材料により構成されている。圧電素子２０６の長手方向の両端側の面には、圧電素子の起電力を検出する一対の検出用電極２０４と２０５が、それぞれメッキ、蒸着等により形成されると共に、任意の向きに分極処理が施されている。

起電力検出手段２０２は、圧電素子２０６の長手方向の両端に位置する面に設けられた一対の検出用電極２０４と２０５に接続されており、圧電素子２０６から発生する検出用電極２０４と２０５の間の起電力をリアルタイムで自動的に検出するようになっている。

すなわち、圧電素子２０６にヒビが発生する際は、ヒビが生じる直前の変形に起因とする起電力が発生し、この起電力は、起電力検出手段２０２で検出され、起電力の情報として、記憶手段２０３に記憶される。起電力の情報は、例えば、起電力の大きさや起電力が発生した時期に対応した情報である。

そして、記憶手段２０３に記憶された起電力の情報に基づいて、前記起電力の最大値と予め定められた所定値とを比較することにより、圧電素子２０６にヒビが発生したか否かを判別することが可能になる。

すなわち、圧電素子の変形量が大きくなるのに伴い、起電力も大きくなるので、起電力の最大値が所定のレベル以上である場合に、圧電素子にヒビ等の欠陥が発生したものと判断する。所定のレベルの設定は、圧電素子の性能や精度等により設定されるものであり、本発明の実施の形態においては、圧電素子に予め設定した所定の性能や精度の実現が乏しくなる程度のヒビ等の欠陥が発生する際の起電力の所定のレベルを予め実験で求めておき、検出された起電力の最大値がこのレベル以上である場合は、欠陥が発生したと判断している。

起電力検出手段２０２は、例えば、電圧計を用いることができる。

記憶手段２０３は、ＥＥＰＲＯＭまたはＩＣタグにより構成されていることが好ましい。ＥＥＰＲＯＭまたはＩＣタグを圧電素子に設けることにより、例えばインクジェットヘッドの圧電素子の起電力の情報に関する履歴の管理を記憶手段を利用して容易に行うことができる。

また、ＩＣタグを用いることにより、ＩＣタグに対する起電力の情報の書き込み及び読み取りをＲＦＩＤ方式により適正に行うことができる。また、ＩＣタグを駆動用の電源を必要としない構成とすることにより、検査作業を簡便に行うことができる。

ここで、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）方式とは、リーダ／ライタを直接的に通さずに電磁誘導波により非接触型のＩＣタグからデータを読み取り又は書き込みする方式のことである。

次に、本発明の圧電素子の検査方法の適用対象となるインクジェットヘッドとその製造方法について、圧電素子が複数のチャネル間に設けられた駆動壁を構成しているせん断モード型インクジェットヘッドを例に挙げて説明する。

図２は、本発明に係るインクジェットヘッドの実施形態を示す全体斜視図、図３はその縦断面図である。

図中、Ａはインクジェットヘッド、１はヘッドチップ、２はヘッドチップの前面に貼着されたノズルプレート、３はヘッドチップ１の下面に貼着された配線基板、４はヘッドチップの上面に貼着された配線基板、５は配線基板３と配線基板４の間に亘って設けられた囲い壁部である。

なお、本明細書においては、ヘッドチップ１からインクが吐出される側の面を「前面」といい、その反対側の面を「後面」という。また、ヘッドチップ１において並設されるチャネルを挟んで上下に位置する外側面をそれぞれ「上面」及び「下面」という。

ヘッドチップ１は、上部基板１３と下部基板１１との間に、圧電素子１２からなる駆動壁１４とチャネル１５とが交互に並設されている。図示例では４つのチャネル１５と５つの駆動壁１４とが形成されるものを例示している。上記チャネル１５の形状は、両側壁が垂直方向に向いており、そして互いに平行である。また、その入口から出口に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである。このようにチャネル１５がストレートタイプであることにより、泡抜けが良く、電力効率が高く、発熱が少なく、高速応答性が良いインクジェットヘッドとすることができる。

圧電素子１２に用いられる圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じる公知の圧電材料を用いることができ、有機材料からなる基板、非金属製の基板等がある。本実施形態では、板状に成形された、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック材料により構成されている。

圧電素子１２は、２枚の圧電材料基板１２ａ、１２ｂを分極方向を互いに反対に向けて接合してなる。これにより圧電素子１２に複数列の溝を並設することで、分極方向が互いに反対方向となる駆動壁１４が形成される。

圧電材料基板１２ａと１２ｂを接合する手段としては、接着剤を用いた接合を採用できるが、接合可能であれば、特にこれに限定されない。接着剤を用いて接合する場合、その接着剤層の硬化後の厚みは、１〜１０μｍの範囲が好ましい。

なお、図示していないが、下部基板１１の代わりに圧電材料基板１２ｂを厚手のものとし、上側の圧電材料基板１２ａ側から圧電材料基板１２ｂの中途部までに亘って平行な複数列の溝を形成することで、上記同様の駆動壁１４を形成するようにしてもよい。

各駆動壁１４には、チャネル１５内に臨んで駆動用電極１６が金属の蒸着、メッキ等により形成されている。

ヘッドチップ１の上面及び下面のいずれか一方の面には、各チャネル１５と同じピッチで第１の接続配線１７が、各チャネル１５と同数、平行に形成されており、ヘッドチップ１の前面から後面に亘って延びている（図９、図１０参照）。ここでは、ヘッドチップ１の下面に形成しているが、上面でもよい。この第１の接続配線１７は、詳細には後述するが、駆動回路からの電圧を各駆動用電極１６に印加するための配線基板３の駆動配線３１と電気的に接続するため、ヘッドチップ１の上下両面の何れか一方に形成されていれば、この駆動配線３１との接続をヘッドチップ１の上下両面の何れか一方からとることができる。

また、ヘッドチップ１の前面及び後面の少なくともいずれかの面には、一端が各チャネル１５内の駆動壁１４に形成された駆動用電極１６とそれぞれ電気的に接続する第２の接続配線１８が形成されており、その他端はそれぞれ対応する第１の接続配線１７と電気的に接続されている。従って、各チャネル１５内の駆動壁１４に形成された各駆動用電極１６への配線が、第２の接続配線１８を介してヘッドチップ１の後面からヘッドチップ１の下面に亘って引き出されている。図示例では、ヘッドチップ１の後面にのみ形成しているが、前面のみであってもよく、また前後両面に形成されていても良い。

配線基板３は、ヘッドチップ１の幅（チャネル１５の並設方向の長さ）とほぼ同幅で、且つヘッドチップ１の長さ（ヘッドチップ１の前面から後面に亘る長さ）よりも十分に長尺な基板からなり、その表面に、ヘッドチップ１のチャネル１５と同じピッチで、図示しない駆動回路から供給される電圧を各チャネル１５の駆動壁１４に形成された駆動用電極１６に印加するための駆動配線３１が形成されている。

この配線基板３は、その前端面がヘッドチップ１の前面と面一となるように、且つ、その表面の駆動配線３１形成面をヘッドチップ１の第１の接続配線１７と対向させ、各第１の接続配線１７と各駆動配線３１とが電気的に接続するようにヘッドチップ１、ここではヘッドチップ１の下面に固着されている。

ヘッドチップ１の上面及び下面の他方の面には、第３の接続配線２１７、２１８が、ヘッドチップ１の前面側と後面側にそれぞれ形成されている（図９、図１０参照）。ここでは、ヘッドチップ１の下面に形成しているが、第１の接続配線１７を下面に形成する場合は上面でもよい。この第３の接続配線２１７、２１８は、詳細には後述するが、一対の検出用電極２０４，２０５からの起電力を図示しない起電力検出手段２０２に出力するための配線基板４の検出配線２３１、２３２と電気的に接続するため、ヘッドチップ１の上下両面の何れか一方に形成されていれば、この検出配線２３１、２３２との接続をヘッドチップ１の上下両面の何れか一方からとることができる。

また、ヘッドチップ１の前面及び後面の両面には、各チャネル１５内の駆動壁１４に形成された駆動用電極１６とそれぞれ電気的に独立して形成された一対の検出用電極２０４、２０５が形成されており、その一端はそれぞれ対応する第３の接続配線２１７、２１８と電気的に接続されている。従って、ヘッドチップ１の前面及び後面の両面に形成された一対の検出用電極２０４、２０５への配線が、第３の接続配線２１７、２１８によりヘッドチップ１の上面に亘って引き出されている。図示例では、ヘッドチップ１の上面にのみ形成しているが、下面のみであってもよい。

配線基板４は、ヘッドチップ１の幅（チャネル１５の並設方向の長さ）とほぼ同幅で、且つヘッドチップ１の長さ（ヘッドチップ１の前面から後面に亘る長さ）よりも十分に長尺な基板からなり、その表裏両面に、一対の検出用電極２０４，２０５からの起電力を図示しない起電力検出手段２０２に出力するための検出配線２３１、２３２が形成されている。

この配線基板４は、その前端面がヘッドチップ１の前面と面一となるように、且つ、その表面の検出配線２３１、２３２形成面をヘッドチップ１の第３の接続配線２１７、２１８と対向させ、各第３の接続配線２１７、２１８と各検出配線２３１、２３２とが電気的に接続するようにヘッドチップ１における上記配線基板３の接合面と反対面、すなわち、ここではヘッドチップ１の上面に固着されている。これによりヘッドチップ１の後面は、該ヘッドチップ１の後面側にはみ出した配線基板３及び配線基板４によって上下が覆われる状態とされている。

囲い壁部５は、この配線基板３と配線基板４との間に亘って前記ヘッドチップ１の後面を包囲するように設けられる平面視略コ字型を呈する側壁形成部材であり、ポリイミド、ポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックと呼ばれる高機能樹脂により形成されている。これによりヘッドチップ１の後面側には、上下が配線基板４と配線基板３とによって覆われると共に側面が囲い壁部５によって閉鎖された空間が形成され、この空間によって各チャネル１５にインクを供給するためのインク供給室５１を構成している。５２はインク供給室５１内にインクを流入させるための流入口であり、これによりインク供給室５１はインクマニホールドとして機能する。このインク供給室５１は、図示しないが、ゴミの流入を防ぐためにフィルターを内蔵している。

ノズルプレート２は、上面及び下面に配線基板４及び配線基板３がそれぞれ固着されたヘッドチップ１の前面側に、上記配線基板４及び配線基板３のそれぞれ前端面に亘る大きさを有して固着されている。ノズルプレート２には、各チャネル１５に対応するノズル孔２１が開設されている。

このインクジェットヘッドＡには、駆動ＩＣ６１が実装されたフレキシブル基板６が、その各配線が配線基板３表面の駆動配線３１とそれぞれ電気的に接続するように異方性導電フィルム７により接合されている。６２は外部配線との電気的接続を行うためのコネクタである。図示しない駆動回路からの駆動電圧は、コネクタ６２を介して駆動ＩＣ６１に入力され、該駆動ＩＣ６１から各駆動配線３１、第１の接続配線１７及び第２の接続配線１８を介して各駆動用電極１６に印加される。

かかるインクジェットヘッドＡでは、圧電素子からなる駆動壁１４の両端に位置する面に、圧電素子を変形させるための駆動電圧が印加される駆動用電極１６とは電気的に独立して設けられ、圧電素子の起電力特性を検出する一対の検出用電極２０４、２０５を備えているので、圧電素子を変形させるための駆動を阻害しないようにして、圧電素子に発生するヒビ等の欠陥を容易に検出することが可能になる。例えば圧電素子を備えたインクジェットヘッドに故障が発生した際にその起電力特性の測定履歴を調べることにより、圧電素子の欠陥に起因した故障なのか否か、欠陥がいつ発生したのかなどを割り出すことが可能になる。

また、駆動壁を構成する圧電素子の起電力を測定するには、例えば、起電力検出手段２０２に接続された２つの端子を、隣り合う駆動配線３１に接触させることで、当該２本の駆動配線３１に電気的に接続している駆動用電極１６が形成されている圧電素子の起電力を測定することができるが、この測定には、全圧電素子の起電力測定をするために、圧電素子の数だけ測定を繰り返す必要があり、工数が増加する問題がある。

ヘッドチップ１の圧電素子におけるチャネル入口側の後面と出口側の前面の両面に設けられた共通の一対の検出用電極２０４と２０５により、各駆動壁を構成する各圧電素子の起電力測定を同時に行うことができる。

せん断モード型インクジェットヘッドでは、圧電素子は、ノズルプレートやカバープレート等により完全に包囲された状態にあり、駆動用電極や検出用電極の外部への引き出しが容易ではない。

本実施形態では、配線基板３、４と各接続配線により、各チャネル１５内の駆動用電極１６と駆動回路からの配線との電気的接続及び一対の検出用電極２０４．２０５と起電力検出手段２０２との電気的接続を簡単に行うことができると共に、各チャネル１５内へのインク供給を行うインク供給室の形成を容易に行うことのできる、生産性の高いインクジェットヘッドを提供することができる。

また、ヘッドチップ１における駆動壁１４以外の基板、すなわち本実施形態では上部基板１３及び下部基板１１の両基板、配線基板３及び配線基板４のうちの少なくとも一つが、窒化アルミを成分に含むセラミックス、圧電材料及び液晶ポリマーのうちから選ばれるいずれかの材料からなることが好ましい。これにより放熱特性が優れ、また、温度変化に対して安定なインクジェットヘッドを得ることができる効果がある。

また、上記ヘッドチップ１における駆動壁１４以外の基板、配線基板３及び配線基板４のうちの少なくとも一つの熱膨張係数が、駆動壁１４を構成する圧電素子１２の熱膨張係数の±２ｐｐｍ／℃であることが更に好ましい。熱膨張係数をこの範囲とすることで、各基板間に熱膨張係数の差による剥離等が起こらない。

この実施形態に示すインクジェットヘッドＡでは、インク供給室５１に第２の接続配線１８、検出用電極２０５及び駆動配線３１、検出配線２３２の一部が臨むため、これらは各チャネル１５内の駆動用電極１６同様、インクと直に接触する。従って、インクとして水系インクを使用する場合には、各チャネル１５内の駆動用電極１６、第２の接続配線１８、検出用電極２０５及び駆動配線３１、検出配線２３２の表面に電極保護膜が形成される。電極保護膜としては、柔軟性を有すると共に剥離しにくく、駆動壁１４のせん断変形に追従し易く、また、駆動用電極１６の耐久性をより向上させることができることから、パリレン膜等の有機絶縁膜が好ましい。

次に、かかるインクジェットヘッドＡの製造方法の一例について図４〜図１０に基づいて説明する。なお、以下に記載する数値は一例であり、本発明は以下の数値に限定されるものではない。

まず、図４に示すように、分極方向（矢印で示す）を互いに反対方向に向けた各厚さ０．１ｍｍの２枚の圧電材料基板（ＰＺＴ）１２ａ、１２ｂを積層した圧電素子１２を、厚さ０．６ｍｍのセラミック基板からなる下部基板１１（大きさ５０ｍｍ角）に貼り付けた積層体を準備する。なお、下部基板１１と圧電材料基板１２ｂは同一であってもよく、この場合は分極方向を異ならせた２枚の圧電材料基板により積層体が構成される。

次に、図４における積層体の前後面の両面２５１．２５２に一対の検出用電極２０４，２０５を形成する。検出用電極の構成は、両面で共通である。

検出用電極２０４（２０５）が形成された積層体の前面（後面）図である図５を参照しながら説明する。

積層体の両面２５１、２５２に、チャネルとなる溝１５１が加工される部分とその周辺及び第１の接続配線１７が形成される下面近傍を除いて、一対の検出用電極２０４と２０５が、それぞれ金属のメッキ、蒸着等により形成される。

チャネルとなる溝１５１が加工される部分とその周辺を除いて検出用電極２０４と２０５を形成することにより、後工程で溝１５１内面に形成される駆動用電極１６と検出用電極２０４，２０５とを電気的に独立させることができる。

次に、図５に示すように、この積層体の上下両面にスピンコート法によりポジレジスト１００、１０１（光が照射された部分が現像で溶解される）をコーティングし、その後、圧電素子１２と反対側にある下部基板１１の下面のポジレジスト１０１をストライプ状のマスク（マスク幅０．０７ｍｍ、ピッチ０．１４１ｍｍ）を用いて露光し、現像することにより、該下面に幅０．７１ｍｍのストライプパターンを得る。

次いで、図６に示すように、上記圧電素子１２の側から０．０８ｍｍ厚の円盤状の砥石（ダイシングブレード）を用いて０．１４１ｍｍピッチで互いに平行な溝１５１、１５１・・・を研削加工する。この溝１５１は、その長さ方向に亘って略均一な深さ（０．２０ｍｍ）であり、長さ方向に亘って溝１５１の断面形状がほぼ変わらないストレートな溝である。加工する溝１５１の数は、例えば２５８本の加工を行うと、２５７本の駆動壁１４と２５６本のチャネル用の溝１５１及び両側に１本ずつの余りの溝１５１が形成される。

そして、起電力検出手段２０２を、積層体の両側に設けられた検出用電極２０４と２０５に接続し、溝加工を実行している間、圧電素子の変形により生じる検出用電極２０４と２０５の間の起電力をリアルタイムで自動的に検出して記憶手段２０３に記憶させる。

記憶手段２０３に記憶された起電力の情報に基づいて圧電素子の欠陥を判別することにより、溝加工に起因する圧電素子の歪みにより欠陥が発生した場合においても容易に検出できる。

その後、無電解めっき法により各溝１５１内及び上記ストライプパターンが形成された下部基板１１の下面に０．５〜５μｍの膜厚となるように金属層を形成させる。金属層は下層がＮｉ−Ｂめっき層、上層がＡｕめっき層となる積層構造とする。このとき、無電解めっき処理の前処理を適切に行うことにより、レジスト上にはめっきが析出しない、いわゆる選択めっきを行うようにする。

次いで、リムーバーでレジストを溶解除去することにより、各溝１５１の内面にはめっき層が形成されて駆動用電極１６が形成され、各駆動壁１４の上部には電極が形成されず、また、下部基板１１の下面には、各ストライプパターンの間にめっき層が形成されて第１の接続配線１７が形成された図７の状態となる。

以上のめっき法による駆動用電極１６及び第１の接続配線１７の形成方法としてレジストを用いた選択めっき法を行う例を示したが、これに限定されるものではなく、他の方法として、レジストの代わりにドライフィルムレジストを用い、真空蒸着によりアルミニウムを全面に形成した後、溶剤でドライフィルムレジストと共に、ドライフィルムレジスト上のアルミニウムを除去するリフトオフ法でも同様な駆動用電極１６及び第１の接続配線１７をパターン形成することができる。このとき、望ましくはアルミニウムの上に連続して金を蒸着するとよい。

駆動用電極１６及び第１の接続配線１７を形成した後、別途用意した上部基板１３をエポキシ系接着剤を用いて圧電素子１２からなる駆動壁１４の上面に固着する。図８は上部基板１３を固着した後の状態を示す。これにより、上部基板１３と下部基板１１との間に駆動壁１４と溝１５１によって形成されたチャネル１５とが交互に並設されたヘッド基板ａを形成する。固着は、例えば、接着剤を加熱接着後に約２μｍになるように均一に塗布し、１４〜２０ｋｇ／ｃｍ²の圧力、９０〜１００℃の温度で約３０〜４０分程度、加熱接着する。

なお、溝１５１、駆動用電極１６及び第１の接続配線１７が形成された積層体は、本実施形態におけるチャネルプレートに相当し、上部基板１３は、本実施形態におけるカバープレートに相当する。

そして、起電力検出手段２０２を、検出用電極２０４と２０５に接続し、加熱接着を実行している間、の圧電素子の変形により生じる検出用電極２０４と２０５の間の起電力をリアルタイムで自動的に検出し、記憶手段２０３に記憶させる。

記憶手段２０３に記憶された起電力の情報に基づいて圧電素子の欠陥を判別することにより、積層体とカバープレートの熱膨張差に起因する圧電素子の歪みにより欠陥が発生した場合においても容易に検出できる。

次に、かかるヘッド基板ａを、図８に示すように、チャネル１５の長さ方向と略直交するカットラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・に沿って切断し、１枚のヘッド基板ａから複数のヘッドチップ１、１、１・・・を作成する。一対の検出用電極２０４、２０５は、研磨等により一旦、除去する。

作成されたヘッドチップ１の前面及び後面の両面（切断面または研磨面）に、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、各チャネル１５内の駆動壁１４に形成された駆動用電極１６とそれぞれ電気的に独立した一対の検出用電極２０４、２０５を、上面に各検出用電極の一端に電気的に接続されているそれぞれ対応する第３の接続配線２１７、２１８をそれぞれ金属の蒸着、メッキ等により形成する。

また、作成されたヘッドチップ１の後面（切断面または研磨面）に、図９（ｂ）に示すように、第２の接続配線１８を金属の蒸着、メッキ等により形成する。各駆動用電極１６と各第１の接続配線１７とが第２の接続配線１８によって電気的に接続された状態となる。

別途、ヘッドチップ１のチャネル１５と同じピッチで表面に駆動配線３１が形成された配線基板３と表面に検出用電極２３１，２３２が形成された配線基板４を用意する。配線基板の形成法としては、厚さ０．６ｍｍの基板（大きさ約５０ｍｍ角）に、配線材料としてＣｕ、Ｎｉ、Ａｕをめっきによりこの順で形成した。配線基板３としては約５０ｍｍ角の基板を半分に切断し、幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍとした。

次いで、ヘッドチップ１と配線基板３とを、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の接続配線１７と駆動配線３１とを対向させてエポキシ接着剤で接合し固着した。ヘッドチップ１の第１の接続配線１７と配線基板３の駆動配線３１とは、接着剤の引っ張り応力で引きつけられており、良好な電気的接続をとることができる。なお、配線基板３の接合方法としては、接着剤による他、異方性導電フィルムを用いる方法、半田を用いる方法、導電性接着剤を用いる方法等が適用できる。

次いで、配線基板４を、その表面の検出配線２３１、２３２形成面をヘッドチップ１の第３の接続配線２１７、２１８と対向させ、各第３の接続配線２１７、２１８と各検出配線２３１、２３２とが電気的に接続するようにヘッドチップ１における上記配線基板３の接合面と反対面、すなわち、ここではヘッドチップ１の上面にエポキシ接着剤で接合し固着する。これによりヘッドチップ１の後面は、該ヘッドチップ１の後面側にはみ出した配線基板３及び配線基板４によって上下が覆われる状態とされている。

インクとして水系インクを使用する場合には、このようにヘッドチップ１に配線基板３及び配線基板４が固着された状態で、電極保護膜として、例えばＣＶＤ法により５μｍの膜厚でパリレン膜を形成する。

次いで、ヘッドチップ１の前面及び配線基板３と配線基板４の各前端面に亘って、各チャネル１５に対応する位置にノズル孔２１が形成されたノズルプレート２を接合する。

接合は、例えば、ノズルプレート２の所定の箇所あるいはヘッドチップ１の所定の箇所に接着剤を塗布し、ヘッドチップ１と接着後、加熱器内に挿入し、接着剤の種類や、被接着物等により変化するが、この実施の形態では、例えば約８０℃の温度で約４０分程度の加熱を行い、更に、約１００℃、２０分加熱を行うことで、接着強度を高める。

そして、起電力検出手段２０２を、配線基板４の検出電極２３１，２３２に接続し、加熱接着を実行している間、圧電素子の変形により生じる検出用電極２０４と２０５の間の起電力をリアルタイムで自動的に検出し、記憶手段２０３に記憶させる。

記憶手段２０３に記憶された起電力の情報に基づいて圧電素子の欠陥を判別することにより、加熱接着に起因する圧電素子の歪みにより欠陥が発生した場合においても容易に検出できる。

次いで、ヘッドチップ１の後面には、配線基板３と配線基板４との間に亘って該ヘッドチップ１の後面を包囲するように囲い壁部５を設け、インク供給室５１を形成する。その後、配線基板３には、駆動ＩＣ６１が実装されたフレキシブル基板６を異方性導電フィルム７により接合する（図１、図２参照）。

インク供給室５１にインクを注入し、コネクタ６に電源を接続すると共に、インク吐出させるための制御を行うことによりインクジェットヘッドのノズルからインクが吐出できることになる。

本実施形態のせん断モード型インクジェットヘッドでは、圧電素子は、ノズルプレートやカバープレート等により完全に包囲された状態にあり、インクジェットヘッドを完成した後に検出用電極の形成を行うことが困難である。

従って、前述のように検出用電極の形成は、圧電素子の分極処理後に行う。そして、インクジェットヘッドが完成する前に、随時、圧電素子の起電力特性を測定することにより、特性の劣っている不良品を予め摘出することができる。したがって、不良品を予め除去したうえで、インクジェットヘッドを製造することができるので、インクジェットヘッドの信頼性を向上させることができる。また、インクジェットヘッドの歩留まりを向上させることができる。

本発明の実施の形態である圧電素子の検査装置を示す図である。 インクジェットヘッド示す全体斜視図である。 図２に示すインクジェットヘッド縦断面図である。 インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す斜視図である。 インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す前面（後面）図である。 インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す前面（後面）図である。 インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す前面（後面）図である。 インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す斜視図である。 インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図であり、（ａ）は、前面図、（ｂ）は、後面図である。 インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図であり、（ａ）は、後面図、（ｂ）は、（ａ）の（ｂ）−（ｂ）断面図である。

符号の説明

２０１１ 圧電素子の検査装置
２０２ 起電力検出手段
２０３ 記憶手段
２０６ 圧電素子

Claims (8)

1. 圧電素子の両端に位置する面に、圧電素子の起電力を検出する一対の検出用電極を形成する工程と、
   前記一対の検出用電極の間に生じる圧電素子の起電力を起電力検出手段で検出する工程と、
   前記起電力検出手段で検出された起電力の情報を記憶手段に記憶する工程と、
   前記記憶手段に記憶された起電力の情報に基づいて、前記起電力の最大値と予め定められた所定値とを比較することにより前記圧電素子の欠陥を判別する工程とを有することを特徴とする圧電素子の検査方法。
2. 前記記憶手段は、ＥＥＰＲＯＭまたはＩＣタグにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子の検査方法。
3. 前記圧電素子は、圧電セラミックであることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電素子の検査方法。
4. 圧電素子とインク吐出用のチャネルとを備え、前記圧電素子を変形させ、前記チャネル内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、インクジェットヘッドの製造工程において、請求項１〜３の何れか１項に記載の圧電素子の検査方法によって前記圧電素子の検査を行うことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記チャネルの一部を形成する溝が複数形成されているとともに、前記溝内面に形成された駆動用電極及びその駆動用電極への駆動電圧の印加にて変形し、少なくとも一部が圧電素子で構成された駆動壁を有するチャネルプレートと、前記チャネルプレートへの装着により前記溝を閉鎖してチャネルを形成するカバープレートと、チャネルに対応する位置にノズル孔が形成されたノズルプレートを備えたインクジェットヘッドの製造工程において、前記圧電素子の検査方法によって圧電素子の検査を行うことを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 前記複数の溝を形成する工程において、前記検出する工程と前記記憶する工程を行うことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 前記チャネルプレートと前記カバープレートを接着する工程において、前記検出する工程と前記記憶する工程を行うことを特徴とする請求項５または６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記チャネルプレートと前記カバープレートの接着により形成された前記チャネルに対応する位置にノズル孔が形成されたノズルプレートを接着する工程において、前記検出する工程と前記記憶する工程を行うことを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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