JP2013188929A - Performance inspection method of piezoelectric actuator and liquid ejection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出装置に用いられる圧電アクチュエータの性能検査方法、及び、ノズルから液体を吐出する液体吐出装置に関する。 The present invention relates to a performance inspection method for a piezoelectric actuator used in a liquid ejecting apparatus that ejects liquid from a nozzle, and a liquid ejecting apparatus that ejects liquid from a nozzle.
特許文献1に記載のインクジェットヘッドでは、キャビティユニットが、内部にノズルやノズルに連通する圧力室などのインク流路と、インク流路とは別に設けられた空所と、圧力室及び上記空所を覆う振動板としての圧電層とを有している。また、圧電アクチュエータが、上記圧電層の上面に積層された第1、第2の圧電層と、第1の圧電層と第2の圧電層との間に複数の圧力室及び上記空所にまたがって連続的に形成された共通電極と、第1の圧電層の上面の圧力室と対向する部分にそれぞれ形成された複数の個別電極と、第2圧電層の下面、第1の圧電層と第2の圧電層との間の上記空間と重なる部分、及び、第1の圧電層の上面の上記空間と重なる部分に、それぞれ設けられた、検査用駆動電極と、を備えている。 In the ink jet head described in Patent Document 1, the cavity unit includes a nozzle, an ink flow path such as a pressure chamber communicating with the nozzle, a space provided separately from the ink flow path, a pressure chamber, and the space described above. And a piezoelectric layer as a vibrating plate. In addition, the piezoelectric actuator spans the first and second piezoelectric layers stacked on the upper surface of the piezoelectric layer, and a plurality of pressure chambers and the space between the first and second piezoelectric layers. Common electrodes formed continuously, a plurality of individual electrodes respectively formed on the upper surface of the first piezoelectric layer facing the pressure chamber, the lower surface of the second piezoelectric layer, the first piezoelectric layer and the first piezoelectric layer And a driving electrode for inspection provided respectively in a portion overlapping the space between the two piezoelectric layers and a portion overlapping the space on the upper surface of the first piezoelectric layer.
特許文献1に記載されているような、キャビティユニットと圧電アクチュエータとが積層されたインクジェットでは、振動板としての圧電層の厚みのばらつき、第1、第2圧電層の厚みのばらつき、キャビティユニットと圧電アクチュエータとを接合する接着剤の厚みのばらつきなどによって、圧電アクチュエータの駆動特性が変動することがある。そこで、特許文献1では、圧電アクチュエータの、振動板としての圧電層、第1、第2の圧電層の上記空所と重なる部分、及び、検査用駆動電極を用いて、第1、第2圧電層の静電容量を測定する、あるいは、圧電アクチュエータの上記空所と重なる部分の共振周波数を測定するなどして、圧電アクチュエータの合否を判定している。 In an ink jet in which a cavity unit and a piezoelectric actuator are stacked as described in Patent Document 1, variations in the thickness of the piezoelectric layer as the diaphragm, variations in the thickness of the first and second piezoelectric layers, The drive characteristics of the piezoelectric actuator may fluctuate due to variations in the thickness of the adhesive that joins the piezoelectric actuator. Therefore, in Patent Document 1, the first and second piezoelectric elements of the piezoelectric actuator are used by using the piezoelectric layer as the diaphragm, the portions of the first and second piezoelectric layers overlapping the voids, and the driving electrode for inspection. The pass / fail of the piezoelectric actuator is determined by measuring the capacitance of the layer, or by measuring the resonance frequency of the portion of the piezoelectric actuator that overlaps the void.
ここで、特許文献1において、圧電アクチュエータの上記空所と重なる部分の共振周波数を測定することによって、圧電アクチュエータの合否を判定する場合には、検査用電極に、圧電アクチュエータの当該部分を共振させるための電圧を印加する必要がある。このとき、例えば、電源などに接続されたプローブを検査用電極と導通したパッドに接触させることによって、検査用電極に電圧を印加する。なお、検査用駆動電極に直接プローブを接触させずに、検査用電極と導通したパッドにプローブを接触させるのは、仮に、検査用駆動電極に直接プローブを接触させて検査用電極に電圧を印加すると、プローブによって圧電アクチュエータの当該部分の共振が妨げられてしまい、共振周波数を正確に測定することができないためである。 Here, in Patent Document 1, when the pass / fail of the piezoelectric actuator is determined by measuring the resonance frequency of the portion of the piezoelectric actuator that overlaps the void, the inspection electrode is caused to resonate the portion of the piezoelectric actuator. It is necessary to apply a voltage for At this time, for example, a voltage is applied to the inspection electrode by bringing a probe connected to a power source or the like into contact with a pad that is electrically connected to the inspection electrode. Note that the probe is not in direct contact with the test drive electrode, but the probe is brought into contact with the pad that is electrically connected to the test electrode. The voltage is applied to the test electrode by bringing the probe directly into contact with the test drive electrode. Then, the resonance of the part of the piezoelectric actuator is hindered by the probe, and the resonance frequency cannot be measured accurately.
そして、この場合には、第1の圧電層の上面に、検査用駆動電極と導通した、プローブを接触させるためのパッドを形成する必要がある。この場合、第1の圧電層の上面にこのようなパッドを設けるスペースを設けると、圧電アクチュエータの大きさが大きくなってしまう。 In this case, it is necessary to form a pad on the upper surface of the first piezoelectric layer, which is electrically connected to the test drive electrode, for contacting the probe. In this case, if a space for providing such a pad is provided on the upper surface of the first piezoelectric layer, the size of the piezoelectric actuator is increased.
本発明の目的は、圧電アクチュエータを大型化させることなく、共振周波数を検出して圧電アクチュエータの性能検査を行うことが可能な圧電アクチュエータの性能検査方法、及び、圧電アクチュエータの大型化させることなく、共振周波数を検出して圧電アクチュエータの性能検査を行うことが可能な液体吐出装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator performance inspection method capable of detecting the resonance frequency by detecting the resonance frequency without increasing the size of the piezoelectric actuator, and without increasing the size of the piezoelectric actuator. It is an object of the present invention to provide a liquid ejection device capable of detecting a resonance frequency and performing a performance inspection of a piezoelectric actuator.
第1の発明に係る液体吐出装置は、ノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室と別に設けられた検査用空間と、を有する流路ユニットと、前記圧力室と前記検査用空間とを覆う第1の層と、圧電材料からなり、前記第1の層の前記圧力室と反対側の面に配置されており、前記圧力室と前記検査用空間とにまたがって連続的に延びた第2の層と、前記第2の層の前記第1の層と反対側の面の前記圧力室と重なる部分に形成された駆動用電極と、前記圧電層の前記検査用空間と重なる部分に形成されているとともに、前記駆動用電極と導通した検査用電極と、を有する圧電アクチュエータと、を備えていることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge apparatus including a flow path unit including a nozzle, a pressure chamber communicating with the nozzle, and an inspection space provided separately from the pressure chamber, the pressure chamber, and the inspection chamber. A first layer covering the space; and a piezoelectric material, disposed on a surface of the first layer opposite to the pressure chamber, and continuously across the pressure chamber and the inspection space. The extended second layer, the driving electrode formed in a portion overlapping the pressure chamber on the surface of the second layer opposite to the first layer, and the inspection space of the piezoelectric layer overlap And a piezoelectric actuator having an inspection electrode electrically connected to the driving electrode.
第7の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法は、ノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、を有する流路ユニットと、前記圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータと、を備えた液体吐出装置における圧電アクチュエータの性能検査方法であって、前記流路ユニットは、前記圧力室とは別に設けられた検査用空間、をさらに備え、前記圧電アクチュエータは、前記圧力室と前記検査用空間とを覆う第1の層と、圧電材料からなり、前記第1の層の前記圧力室と反対側の面に配置されており、前記圧力室と前記検査用空間とにまたがって連続的に延びた第2の層と、前記第2の層の前記第1の層と反対側の面の前記圧力室と重なる部分に形成された駆動用電極と、前記第2の層の前記検査用空間と重なる部分に形成されているとともに、前記駆動用電極と導通した検査用電極と、を備え、前記検査用電極に電圧を印加するとともに、当該電圧の周波数を変化させることによって、前記圧電アクチュエータの前記検査用空間と重なる部分である検査部の共振周波数を検出する共振周波数検出工程と、前記共振周波数検出程において検出した共振周波数から、前記圧電アクチュエータの前記圧力室と重なる部分である駆動部が所定の性能を有するものであるか否かを判定する判定工程と、を備え、前記共振周波数検出工程において、前記検査用電極に電圧を印加するためのプローブを前記駆動電極に接触させることによって、前記検査用電極に電圧を印加することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric actuator performance inspection method comprising a nozzle, a flow path unit having a pressure chamber communicating with the nozzle, and a piezoelectric actuator that applies pressure to the liquid in the pressure chamber. A method for inspecting performance of a piezoelectric actuator in a liquid ejection apparatus, wherein the flow path unit further includes an inspection space provided separately from the pressure chamber, and the piezoelectric actuator includes the pressure chamber and the inspection space. A first layer covering the first layer and a piezoelectric material, disposed on a surface of the first layer opposite to the pressure chamber, and continuously extending across the pressure chamber and the inspection space. A second electrode, a driving electrode formed on a portion of the second layer opposite to the first layer on the surface overlapping the pressure chamber, and the inspection space of the second layer, Formed in overlapping parts A portion overlapping the inspection space of the piezoelectric actuator by applying a voltage to the inspection electrode and changing the frequency of the voltage. The resonance frequency detection step of detecting the resonance frequency of the inspection unit and the resonance frequency detected in the resonance frequency detection process, the drive unit that is a portion overlapping the pressure chamber of the piezoelectric actuator has a predetermined performance. A determination step of determining whether or not there is a voltage, and in the resonance frequency detection step, by bringing a probe for applying a voltage to the inspection electrode into contact with the driving electrode, the voltage is applied to the inspection electrode. It is characterized by applying.
これらの発明によると、駆動用電極にプローブを接触させて、駆動用電極と導通した検査用電極に電圧を印加することによって、圧電アクチュエータの検査用空間と重なる部分である検査部の共振周波数を検出することができ、検出された共振周波数に基づいて、圧電アクチュエータの圧力室と重なる部分である駆動部が所定の性能を有するものであるか否かの判定を行うことができる。 According to these inventions, the probe is brought into contact with the drive electrode, and the voltage is applied to the test electrode that is electrically connected to the drive electrode, whereby the resonance frequency of the test section that overlaps the test space of the piezoelectric actuator is reduced. Based on the detected resonance frequency, it is possible to determine whether or not the drive unit that is a portion overlapping the pressure chamber of the piezoelectric actuator has a predetermined performance.
また、このとき、駆動用電極を、プローブを接触させるためのパッドとして用いているため、別途専用のパッドを設ける必要がなく、圧電アクチュエータの大型化を抑制することができる。特に、圧電アクチュエータが駆動部を複数有するものであり、駆動部に対して個別に検査部が設けられる場合には、別途専用のパッドを設けると、圧電アクチュエータの大型化は顕著なものとなる。しかしながら、本発明では、このような場合に、駆動用電極をパッドとして利用することにより、圧電アクチュエータの大型化を特に効果的に抑制することができる。 At this time, since the driving electrode is used as a pad for contacting the probe, it is not necessary to provide a dedicated pad separately, and the enlargement of the piezoelectric actuator can be suppressed. In particular, when the piezoelectric actuator has a plurality of drive units, and an inspection unit is provided for each drive unit, the size of the piezoelectric actuator is significantly increased by providing a separate dedicated pad. However, according to the present invention, in such a case, an increase in size of the piezoelectric actuator can be particularly effectively suppressed by using the driving electrode as a pad.
第2の発明に係る液体吐出装置は、第1の発明に係る液体吐出装置において、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとの積層方向から見て、前記圧力室のサイズと前記検査用空間のサイズとが互いに異なっていることにより、前記圧電アクチュエータの前記圧力室と重なる部分である駆動部の共振周波数と、前記圧電アクチュエータの前記検査用空間と重なる部分である検査部の共振周波数とが異なっていることを特徴とする。 The liquid ejection device according to a second aspect of the present invention is the liquid ejection device according to the first aspect, wherein the size of the pressure chamber and the size of the inspection space are viewed from the stacking direction of the flow path unit and the piezoelectric actuator. Are different from each other, the resonance frequency of the driving portion that is a portion overlapping the pressure chamber of the piezoelectric actuator is different from the resonance frequency of the inspection portion that is a portion overlapping the inspection space of the piezoelectric actuator. It is characterized by being.
第8の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法は、第7の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法において、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとの積層方向から見て、前記圧力室のサイズと前記検査用空間とのサイズが異なっていることによって、前記駆動部の共振周波数と前記検査部の共振周波数とが異なっていることを特徴とする。 The piezoelectric actuator performance inspection method according to an eighth aspect of the present invention is the piezoelectric actuator performance inspection method according to the seventh aspect of the present invention, wherein the pressure chamber size and the piezoelectric chamber are viewed from the stacking direction of the flow path unit and the piezoelectric actuator. The resonance frequency of the driving unit and the resonance frequency of the inspection unit are different from each other because the size of the inspection space is different.
これらの発明によると、駆動部の共振周波数と検査部の共振周波数とが異なっているため、検査部を共振させたときに駆動部が共振してしまうのを防止することができる。これにより、検査部の共振周波数を検出する際に、第2の層の駆動部を形成する部分にクラックが入ってしまうのを防止することができる。 According to these inventions, since the resonance frequency of the drive unit is different from the resonance frequency of the inspection unit, it is possible to prevent the drive unit from resonating when the inspection unit is resonated. Thereby, when detecting the resonant frequency of an inspection part, it can prevent that the crack will enter into the part which forms the drive part of the 2nd layer.
第9の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法は、第7又は第8の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法において、前記共振周波数検出工程において、前記検査部の共振周波数を含み、且つ、前記駆動部の共振周波数を含まない範囲で前記検査用電極に印加する電圧の周波数を変化させることを特徴とする。 A performance inspection method for a piezoelectric actuator according to a ninth invention is the performance inspection method for a piezoelectric actuator according to the seventh or eighth invention, wherein the resonance frequency detection step includes a resonance frequency of the inspection section, and The frequency of the voltage applied to the inspection electrode is changed within a range not including the resonance frequency of the driving unit.
本発明によると、検査部の共振周波数を検出する際に、駆動部が共振してしまうのを確実に防止することができる。なお、駆動部や検査部の共振周波数は、圧力室及び検査用空間のサイズや、第1の層及び第2の層の厚みなどから、予めどの程度の値になるかを推定することができる。したがって、検査用電極に印加する電圧の周波数を推定される共振周波数の近傍で変化させれば、検査部の共振周波数を含み、且つ、駆動部の共振周波数を含まない範囲で検査用電極に印加する電圧の周波数を変化させることができる。 According to the present invention, it is possible to reliably prevent the drive unit from resonating when detecting the resonance frequency of the inspection unit. The resonance frequency of the drive unit and the inspection unit may estimate the size and the pressure chamber and the inspection space, etc. The thickness of the first layer and the second layer, a value of how much in advance . Therefore, if the frequency of the voltage applied to the inspection electrode is changed in the vicinity of the estimated resonance frequency, it is applied to the inspection electrode in a range that includes the resonance frequency of the inspection section and does not include the resonance frequency of the drive section. The frequency of the voltage to be changed can be changed.
第10の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法は、第7〜第9のいずれかの発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法において、前記検査用電極が、前記第2の層の前記第1の層と反対側の面に形成されており、前記共振周波数検出工程の後、前記検査用電極の前記第1の層と反対側の面に、配線部材との接続を行うためのバンプを形成するバンプ形成工程をさらに備えていることを特徴とする。 A piezoelectric actuator performance inspection method according to a tenth invention is the piezoelectric actuator performance inspection method according to any one of the seventh to ninth inventions, wherein the inspection electrode is the first layer of the second layer. Bumps are formed on the surface opposite to the layer, and after the resonance frequency detecting step, bumps for connecting to the wiring member are formed on the surface opposite to the first layer of the inspection electrode. A bump forming step is further provided.
本発明によると、検査用電極を、検査部の共振周波数を検出した後に、配線部材との接続を行うためのバンプが形成される接続端子として利用するため、別途接続端子を設ける必要がなく、圧電アクチュエータの大型化を抑えることができる。特に、圧電アクチュエータが駆動部を複数有するものであり、駆動部に対して個別に検査部を設けるような場合には、別途接続端子を設けると、圧電アクチュエータの大型化は顕著なものとなる。しかしながら、本発明では、このような場合に、検査用電極を接続端子として利用することにより、圧電アクチュエータの大型化を特に効果的に抑制することができる According to the present invention, since the inspection electrode is used as a connection terminal on which a bump for connecting to the wiring member is formed after detecting the resonance frequency of the inspection portion, there is no need to provide a separate connection terminal, An increase in size of the piezoelectric actuator can be suppressed. In particular, when the piezoelectric actuator has a plurality of drive units and an inspection unit is provided for each of the drive units, if the connection terminal is provided separately, the piezoelectric actuator is significantly increased in size. However, according to the present invention, in such a case, the increase in size of the piezoelectric actuator can be particularly effectively suppressed by using the inspection electrode as the connection terminal.
第3の発明に係る液体吐出装置は、第1又は第2の発明に係る液体吐出装置において、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとの積層方向から見て、前記検査用空間が円形であることを特徴とする。 A liquid ejection apparatus according to a third aspect is the liquid ejection apparatus according to the first or second aspect, wherein the inspection space is circular when viewed from the stacking direction of the flow path unit and the piezoelectric actuator. It is characterized by.
第11の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法は、第7〜第10のいずれかの発明に係る圧電アクチュエータの性能検査において、検査用空間が、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとの積層方向から見て円形であることを特徴とする。 The piezoelectric actuator performance inspection method according to an eleventh aspect of the invention is the piezoelectric actuator performance inspection method according to any of the seventh to tenth aspects, wherein the inspection space is a stacking direction of the flow path unit and the piezoelectric actuator. It is characterized by being circular as viewed from the top.
これらの発明によると、検査用電極に印加する電圧の周波数を変化させて検査部の共振周波数を検出するときに出力される電流値のピークが鋭くなる。したがって、検査部の共振周波数を検出しやすい。 According to these inventions, the peak of the current value output when the frequency of the voltage applied to the inspection electrode is changed to detect the resonance frequency of the inspection portion becomes sharp. Therefore, it is easy to detect the resonance frequency of the inspection unit.
第4の発明に係る液体吐出装置は、第1〜第3のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとの積層方向から見て、前記検査用空間の形状と、前記検査用電極の形状とが相似になっていることを特徴とする。 A liquid ejection device according to a fourth invention is the liquid ejection device according to any one of the first to third inventions, wherein the shape of the inspection space is viewed from the stacking direction of the flow path unit and the piezoelectric actuator. And the shape of the inspection electrode is similar.
第12の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法は、第7〜第11のいずれかの発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法において、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとの積層方向から見て、前記検査用空間の形状と、前記検査用電極の形状とが相似になっていることを特徴とする。 A piezoelectric actuator performance inspection method according to a twelfth aspect of the invention is the piezoelectric actuator performance inspection method according to any of the seventh to eleventh aspects of the invention, as viewed from the stacking direction of the flow path unit and the piezoelectric actuator. The shape of the inspection space and the shape of the inspection electrode are similar.
これらの発明によると、検査用電極に印加する電圧の周波数を変化させて検査部の共振周波数を検出するときに出力される電流値のピークが鋭くなる。したがって、検査部の共振周波数を検出しやすい。 According to these inventions, the peak of the current value output when the frequency of the voltage applied to the inspection electrode is changed to detect the resonance frequency of the inspection portion becomes sharp. Therefore, it is easy to detect the resonance frequency of the inspection unit.
第5の発明に係る液体吐出装置は、第1〜第4のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとの積層方向から見て、前記検査用電極は、前記検査用空間よりも小さいことを特徴とする。 The liquid ejection device according to a fifth aspect of the invention is the liquid ejection device according to any one of the first to fourth aspects of the invention, as viewed from the stacking direction of the flow path unit and the piezoelectric actuator, It is smaller than the inspection space.
第13の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法は、第7〜第12のいずれかの発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法において、前記流路ユニットと前記圧電アクチュエータとの積層方向から見て、前記検査用電極が、前記検査用空間よりも小さいことを特徴とする。 A piezoelectric actuator performance inspection method according to a thirteenth aspect of the invention is the piezoelectric actuator performance inspection method according to any of the seventh to twelfth aspects of the invention, as viewed from the stacking direction of the flow path unit and the piezoelectric actuator. The inspection electrode is smaller than the inspection space.
これらの発明によると、検査部を共振させたときの検査部の変形量を大きくすることができる。したがって、検査部の共振周波数を検出しやすい。 According to these inventions, the amount of deformation of the inspection part when the inspection part is resonated can be increased. Therefore, it is easy to detect the resonance frequency of the inspection unit.
第14の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法は、第8又は第9の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査において、前記検査部の1次振動モードにおける共振周波数が、前記駆動部の1次振動モードにおける共振周波数と2次振動モードにおける共振周波数との間の周波数となるものであって、前記共振周波数検出工程において、前記検査部の1次振動モードにおける共振周波数を検出することを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the piezoelectric actuator performance inspection method, in the performance inspection of the piezoelectric actuator according to the eighth or ninth aspect, the resonance frequency of the inspection section in the primary vibration mode is the primary vibration of the driving section. A resonance frequency in the mode and a resonance frequency in the secondary vibration mode, wherein the resonance frequency in the primary vibration mode of the inspection unit is detected in the resonance frequency detection step. .
本発明によると、検査部の1次振動モードにおける共振周波数が、駆動部の1次振動モードにおける共振周波数と2次振動モードにおける共振周波数の間の周波数となっているため、検査部の共振周波数として、1次振動モードにおける共振周波数を検出することにより、駆動部が共振してしまうことがない。 According to the present invention, the resonance frequency in the primary vibration mode of the inspection unit is a frequency between the resonance frequency in the primary vibration mode of the drive unit and the resonance frequency in the secondary vibration mode. As a result, the drive unit does not resonate by detecting the resonance frequency in the primary vibration mode.
第6の発明に係る液体吐出装置は、第1〜第5のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、複数の前記圧力室が、一方向に沿って配列されており、前記検査用空間は、前記一方向と直交する方向に関して、前記圧力室に隣接する位置に設けられていることを特徴とする。 A liquid ejection apparatus according to a sixth aspect of the invention is the liquid ejection apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the plurality of pressure chambers are arranged along one direction, and the inspection space is In the direction perpendicular to the one direction, the pressure chamber is provided at a position adjacent to the pressure chamber.
第15の発明に係る圧電アクチュエータの性能検査は、第7〜第14のいずれかの発明に係る圧電アクチュエータの性能検査方法において、前記流路ユニットが、前記圧力室を複数備え、前記圧電アクチュエータが、複数の前記圧力室に対応する複数の駆動用電極を備えており、複数の前記圧力室が、一方向に沿って配列されており、前記検査用空間は、前記一方向と直交する方向に関して、複数の前記圧力室のうち少なくとも1つに隣接する位置に設けられていることを特徴とする。 The piezoelectric actuator performance inspection according to a fifteenth aspect of the invention is the piezoelectric actuator performance inspection method according to any of the seventh to fourteenth aspects of the invention, wherein the flow path unit includes a plurality of the pressure chambers, A plurality of driving electrodes corresponding to the plurality of pressure chambers, wherein the plurality of pressure chambers are arranged along one direction, and the inspection space is in a direction perpendicular to the one direction. The pressure chamber is provided at a position adjacent to at least one of the plurality of pressure chambers.
これらの発明によると、検査用空間が複数の圧力室が配列される一方向と直交する方向に関して圧力室に隣接する位置に設けられるため、検査用空間を形成した場合でも、複数の圧力室の配列間隔が大きくなることはない。 According to these inventions, since the inspection space is provided at a position adjacent to the pressure chamber in a direction orthogonal to the one direction in which the plurality of pressure chambers are arranged, even when the inspection space is formed, The arrangement interval does not increase.
本発明によれば、駆動用電極にプローブを接触させて、駆動用電極と導通した検査用電極に電圧を印加することによって、圧電アクチュエータの検査用空間と重なる部分である検査部の共振周波数を検出することができ、検出された共振周波数に基づいて、圧電アクチュエータの圧力室と重なる部分である駆動部が所定の性能を有するものであるか否かの判定を行うことができる。 According to the present invention, the probe is brought into contact with the drive electrode and a voltage is applied to the test electrode that is electrically connected to the drive electrode, whereby the resonance frequency of the test section that overlaps the test space of the piezoelectric actuator is reduced. Based on the detected resonance frequency, it is possible to determine whether or not the drive unit that is a portion overlapping the pressure chamber of the piezoelectric actuator has a predetermined performance.
また、このとき、駆動用電極を、プローブを接触させるためのパッドとして用いているため、別途専用のパッドを設ける必要がなく、圧電アクチュエータの大型化を抑制することができる。特に、圧電アクチュエータが駆動部を複数有するものであり、駆動部に対して個別に検査部が設けられる場合には、別途専用のパッドを設けると、圧電アクチュエータの大型化は顕著なものとなる。しかしながら、本発明では、このような場合に、駆動用電極をパッドとして利用することにより、圧電アクチュエータの大型化を特に効果的に抑制することができる。 At this time, since the driving electrode is used as a pad for contacting the probe, it is not necessary to provide a dedicated pad separately, and the enlargement of the piezoelectric actuator can be suppressed. In particular, when the piezoelectric actuator has a plurality of drive units, and an inspection unit is provided for each drive unit, the size of the piezoelectric actuator is significantly increased by providing a separate dedicated pad. However, according to the present invention, in such a case, an increase in size of the piezoelectric actuator can be particularly effectively suppressed by using the driving electrode as a pad.
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
図1に示すように、本実施の形態に係るプリンタ1は、キャリッジ2、インクジェットヘッド3、用紙搬送ローラ4などを備えている。キャリッジ2は、ガイドバー5に沿って走査方向に往復移動する。インクジェットヘッド3はキャリッジ2に搭載されており、その下面に形成された複数のノズル15(図2参照)からインクを吐出する。用紙搬送ローラ4は、記録用紙Pを走査方向と直交する紙送り方向に搬送する。
As shown in FIG. 1, the printer 1 according to the present embodiment includes a
そして、プリンタ1においては、用紙搬送ローラ4によって紙送り方向に搬送される記録用紙Pに、キャリッジ2とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッドからインクを吐出することによって、記録用紙Pに印刷を行う。また、印刷が完了した記録用紙Pは、用紙搬送ローラ4によって排出される。
In the printer 1, printing is performed on the recording paper P by ejecting ink from the inkjet head that reciprocates in the scanning direction together with the
次に、インクジェットヘッド3について説明する。インクジェットヘッド3は、図2、図3に示すように、ノズル15や後述の圧力室10などのインク流路が形成された流路ユニット21と、圧力室10内のインクに圧力を付与するための圧電アクチュエータ22とを備えている。
Next, the
流路ユニット21は、4枚のプレート31〜34が、上からこの順に積層された状態で、接着剤により互いに接合されることによって形成されている。ここで、4枚のプレート31〜34のうち、最も下方に配置されたプレート34を除く3枚のプレート31〜33はステンレスなどの金属材料などからなる。また、プレート34は合成樹脂材料からなる。あるいは、プレート34もプレート31〜33と同じ金属材料からなるものであってもよい。
The
プレート31には、複数の圧力室10が形成されている。圧力室10は走査方向を長手方向とする略長方形の平面形状を有している。また、複数の圧力室10は、紙送り方向に配列されることによって圧力室列9を形成しており、プレート31には、このような圧力室列9が走査方向に2列に配列されている。また、プレート31には、各圧力室10の走査方向の外側に隣接する部分に、それぞれ、略円形の平面形状を有する検査用空間17が形成されている。
A plurality of
プレート32には、圧力室10の長手方向外側及び内側の端部と重なる部分に、それぞれ、略円形の貫通孔12、13aが形成されている。プレート33には、マニホールド流路11が形成されている。マニホールド流路11は、圧力室列9に沿って紙送り方向に2列に延びており、圧力室10の走査方向に関する貫通孔12側の略半分と重なっている。また、2列に延びたマニホールド流路11は、その基端部において互いに連通しており、マニホールド流路11には、その基端部に連通するインク供給口8からインクが供給される。また、プレート33には、貫通孔13aと重なる部分に略円形の貫通孔13bが形成されている。プレート34には、貫通孔13bと重なる部分にノズル15が形成されている。
In the
そして、以上のような流路ユニット21においては、マニホールド流路11が貫通孔12を介して複数の圧力室10と連通しており、各圧力室10は、対応する貫通孔13a、13bによって形成されるディセンダ流路13を介してノズル15に連通している。これにより、流路ユニット21には、マニホールド流路11と、マニホールド流路11の出口から圧力室10を経てノズル15に至る複数の個別インク流路が形成されている。なお、検査用空間17は、これらのインク流路とは連通しない独立した空間となっている。
In the
圧電アクチュエータ22は、インク分離層41、セラミックス層42、圧電層43、共通電極44、複数の個別電極45、複数の検査用電極46などを備えている。
The
インク分離層41は、ステンレスなどの金属材料からなる板状の部材で、圧力室10及び検査用空間17を覆うように、接着剤によってプレート31の上面に接合されている。インク分離層41は、圧力室10内のインクがセラミックス層42に接触しないようにするためのものである。セラミックス層42は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなり、インク分離層41の上面に接着剤26によって接合されている。圧電層43は、セラミックス層42と同様の圧電材料からなり、セラミックス層42の上面に配置されている。また、セラミックス層42及び圧電層43は、複数の圧力室10及び複数の検査用空間17にまたがって連続的に延びている。
The
なお、セラミックス層42は、圧電層43とは異なり、圧電材料以外の材料によって構成されていてもよい。また、互いに積層されたインク分離層41及びセラミックス層42の代わりに1つの部材、あるいは互いに積層された3以上の部材が配置されていてもよい。
Unlike the
ここで、インクジェットヘッド3では、プレート31〜34の間や、プレート31とインク分離層41との間にも接着剤が存在しているが、図4では、図面をわかりやすくするために、上述の接着剤26以外の接着剤については、図示を省略している。
Here, in the
共通電極44は、セラミックス層42と圧電層43との間に形成されており、そのほぼ全域にわたって延びている。共通電極44は、圧電層43に形成されたスルーホール39を介して圧電層43の上面に形成された表面電極38に引き出されている。表面電極38の上面には、圧電層43の上面から上方に突出したバンプ37が形成されている。バンプ37は導電性材料からなり、圧電アクチュエータ22の上方に配置されたFPC50の配線51に接続されている。配線51には、図示しないドライバICが接続されており、共通電極44は、配線51、バンプ37、表面電極38及びスルーホール39を介してドライバICと接続されている。そして、共通電極44は、ドライバICにより、常にグランド電位に保持されている。
The
複数の個別電極45は、圧力室10よりも一回り小さい略長方形の平面形状を有しており、圧電層43の上面の複数の圧力室10の略中央部と重なる部分に配置されている。複数の検査用電極46は、検査用空間17よりも一回り小さい略円形の平面形状を有しており、圧電層43の上面の複数の検査用空間17の略中央部と重なる部分に配置されている。
The plurality of
ここで、共通電極44、複数の個別電極45及び複数の検査用電極46がこのように配置されているのに対応して、圧電層43の、各個別電極45と共通電極44とに挟まれた部分、及び、各検査用電極46と共通電極44とに挟まれた部分は、その厚み方向に分極されている。
Here, the
また、圧電層43の上面には、複数の導通部47が設けられている。複数の導通部47は、互いに対応する個別電極45と検査用電極46との間に配置されており、走査方向に延びて個別電極45と検査用電極46とを導通させている。
A plurality of
検査用電極46の上面には、圧電層43の上面から上方に突出したバンプ48が形成されている。バンプ48は導電性材料からなり、圧電アクチュエータ22の上方に配置されたFPC50の配線51に接続されている。配線51には、図示しないドライバICが接続されており、複数の個別電極45は、それぞれ、配線51、バンプ48、導通部47を介してドライバICと接続されている。そして、複数の個別電極45には、ドライバICにより、グランド電位及び駆動電位のいずれかの電位が選択的に付与される。
A
そして、以上のような構成の圧電アクチュエータ22は、複数の圧力室10と重なる部分が、それぞれ、圧力室10内のインクに圧力を付与するための駆動部22aとなっている。また、検査用空間17と重なる部分が、対応する駆動部22aの性能を検査するための検査部22bとなっている。
In the
ここで、インクジェットヘッド3において、圧電アクチュエータ22を駆動してノズル15からインクを吐出させる方法について説明する。圧電アクチュエータ22においては、予め、ドライバICにより、全ての個別電極45がグランド電位に保持されている。あるノズル15からインクを吐出させる際には、対応する個別電極45の電位を駆動電位に切り換える。すると、圧電層43の当該個別電極45と共通電極44とに挟まれた部分に電圧が印加され、圧電層のこの部分に分極方向と平行な電界が発生する。そして、この電界により、圧電層43のこの部分は、分極方向と直交する水平方向に収縮し、インク分離層41及びセラミックス層42及び圧電層43の圧力室10と重なる部分が全体として圧力室10側に凸となるように変形して、圧力室10の容積が減少する。これにより、圧力室10内のインクの圧力が上昇し、圧力室10に連通するノズル15からインクが吐出される。
Here, a method for ejecting ink from the
次に、プリンタ1の製造方法について図4のフローチャートを用いて説明する。プリンタ1を製造するためには、まず、インクジェットヘッド3を製造する(ステップS101、以下、単にS101などとする)。
Next, a manufacturing method of the printer 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. In order to manufacture the printer 1, first, the
次に、S101で製造されたインクジェットヘッド3において、圧電アクチュエータ22の検査部22bの共振周波数を検出する(S102)。具体的には、例えば、図5に示すように、共通電極44に電流検出装置61を接続するとともに、ある検査用電極46に対応する個別電極45に、電圧印加装置62に接続されたプローブ63を接触させる。そして、電圧印加装置62により、プローブ63から個別電極45及び導通部47を介して検査用電極46に電圧を印加するとともに、その周波数を順次変化させ、電流検出装置61により、共通電極44から出力される電流値Ieを検出する。
Next, in the
このとき、図6に示すように、検査用電極46に印加された電圧の周波数が検査部22bの共振周波数となったときに、当該周波数が検査部22bの共振周波数以外の周波数であるときよりも、共通電極44から出力される電流値Ieが極端に大きくなる。このことを利用して、電流値Ieのピークが得られたときに、検査用電極46に印加された電圧の周波数を、検査部22bの共振周波数として検出する。
At this time, as shown in FIG. 6, when the frequency of the voltage applied to the
ここで、駆動部22aについても、上述したのと同様、図6に示すように、個別電極45に印加された電圧の周波数が駆動部22aの共振周波数となったときに、当該周波数が駆動部22aの共振周波数以外の周波数であるときよりも、共通電極44から出力される電流値Idが極端に大きくなる。
Here, as described above, when the frequency of the voltage applied to the
そして、本実施の形態では、検査用空間17は圧力室10と平面形状が異なっているため、検査部22bの共振周波数は、駆動部22aの共振周波数とは異なっている。より詳細には、図6に示すように、検査部22bの1次振動モードにおける共振周波数Fe1が、駆動部22aの1次振動モードにおける共振周波数Fd1と、2次振動モードにおける共振周波数Fd2のほぼ中間の周波数となっている。
In the present embodiment, since the
具体的には、例えば、流路ユニット21において、圧力室10の平面形状が、走査方向に関する長さが800μm程度で、紙送り方向の長さが350μm程度の略矩形となっており、検査用空間17の平面形状が、直径が440μm程度の略円形となっている。また、圧電アクチュエータ22において、インク分離層41の厚みが10μm程度、セラミックス層42及び圧電層43の厚みが、それぞれ、20μm程度となっている。そして、この場合、駆動部22aの1次振動モード及び2次振動モードにおける共振周波数Fd1、Fd2が、それぞれ、1MHz程度、1.5MHz程度となる。これに対して、検査部22bの1次振動モードにおける共振周波数が1.25MHz程度となる。
Specifically, for example, in the
そして、本実施の形態では、検査部22bの共振周波数として1次振動モードでの共振周波数を検出する。
In this embodiment, the resonance frequency in the primary vibration mode is detected as the resonance frequency of the
また、上述の通り、駆動部22aの共振周波数は、圧力室10の形状やサイズ、インク分離層41やセラミックス層42及び圧電層43の厚みなどによって、予め、どの程度の値になるのかを推定することができる。一方、検査部22bの共振周波数も、検査用空間17の形状やサイズ、インク分離層41やセラミックス層42及び圧電層43の厚みなどによって、予め、どの程度の値になるのかを推定することができる。
Further, as described above, the value of the resonance frequency of the
したがって、上述したように、検査用電極46に印加する電圧の周波数を変化させて、検査部22bの共振周波数を検出する際には、検査部22bの共振周波数が含まれ、且つ、駆動部22aの共振周波数は含まれないと推定される範囲で周波数を変化させる。具体的には、例えば、推定された検査部22bの共振周波数の近傍で検査用電極46に印加する電圧の周波数を変化させる。
Therefore, as described above, when the resonance frequency of the
上述した方法により、全ての検査部22bについて、共振周波数を順に検出する。そして、次に、検出した共振周波数に応じて、駆動部22aが所定の性能を有しているか否かを判定する(S103)。
By the above-described method, the resonance frequency is detected in order for all the
上記S103における処理について図7のフローチャートを用いて説明する。S103では、上記S102において検出した複数の検査部22bの共振周波数Fe1が、所定範囲Rに収まっているか否かをそれぞれ判定する(S201)。そして、いずれかの検査部22bの共振周波数が上記所定範囲Rから外れている場合には(S201:NO)、圧電アクチュエータ22が不良品であるとして、当該圧電アクチュエータ22を有するインクジェットヘッド3を廃棄し、又は、当該インクジェットヘッド3を分解してリサイクルするための工程に送り(S202)、フローを終了する。
The process in S103 will be described with reference to the flowchart of FIG. In S103, it is determined whether or not the resonance frequencies Fe1 of the plurality of
一方、全ての検査部22bの共振周波数が、上記所定範囲Rに収まっている場合には(S201:YES)、さらに、検査部22bの共振周波数に応じて圧電アクチュエータ22を分類する(S203)。具体的には、例えば、上記所定範囲Rを互いに重ならない複数の範囲に分割し、複数の検査部22bの共振周波数Fe1の平均が、これら複数の範囲のいずれに収まるかによって、圧電アクチュエータ22を分類する。そして、圧電アクチュエータ22の、個別電極45に付与する駆動電位の値や駆動波形は、この分類に応じて予め設定された電位や波形に設定される。そして、S203の後、S104に進む。
On the other hand, if the resonance frequencies of all the
S104では、検査用電極46の上面にバンプ48を形成する。続いて、バンプ48に配線部材50の配線51を接続する(S105)。そして、この後、FPC50を接続したインクジェットヘッド3を、インクジェットヘッド3と並行して製造したキャリッジ2に組み付けるなど、プリンタ1の製造のための以降の製造工程に進み(S106)、プリンタ1の完成によってフローを終了する。
In S <b> 104, bumps 48 are formed on the upper surface of the
以上に説明した実施の形態によると、個別電極45にプローブ63を接触させて、個別電極45と導通した検査用電極46に電圧を印加することによって、検査部22bの共振周波数を検出することができる。そして、検出された共振周波数に基づいて、圧電アクチュエータ22が所定の性能を有するものであるか否かの判定を行うことができる。
According to the embodiment described above, the resonance frequency of the
また、このとき、個別電極45を、プローブ63を接触させるためのパッドとして用いているため、別途専用のパッドを設ける必要がなく、圧電アクチュエータ22の大型化を抑制することができる。
At this time, since the
特に、本実施の形態では、圧電アクチュエータ22が駆動部22aを複数有しており、これら複数の駆動部22aに対して個別に検査部22bが設けられている。そのため、本実施の形態とは異なり、個別電極45と別に専用のパッドを設けると、パッドが複数設けることとなり、圧電アクチュエータ22の大型化は顕著なものとなる。これに対して、本実施の形態では、個別電極45をパッドとして利用することにより、圧電アクチュエータ22の大型化を特に効果的に抑制することができる。
In particular, in the present embodiment, the
また、本実施の形態では、個別電極45と検査用電極46とが導通しており、個別電極45を、プローブ63を接触させるためのパッドとして利用しているため、検査用電極46にある周波数の電圧が印加されるときには、個別電極45にも同じ周波数の電圧が印加される。
In the present embodiment, the
しかしながら、本実施の形態では、平面視で、圧力室10のサイズと、検査用空間17のサイズとが異なっていることにより、駆動部22aの共振周波数と、検査部22bの共振周波数とが異なっている。具体的には、検査部22bの1次振動モードにおける共振周波数Fe1が、駆動部22aの1次振動モードにおける共振周波数Fd1と、2次振動モードにおける共振周波数Fd2のほぼ中間の周波数となっている。
However, in the present embodiment, the resonance frequency of the
そして、検査部22bの共振周波数を検出する際に、検査部22bの1次振動モードにおける共振周波数Fe1を含み、且つ、駆動部22aの1次振動モード及び2次振動モードにおける共振周波数Fd1、Fd2は含まない範囲で、プローブ63から個別電極45及び検査用電極46に印加する電圧の周波数を変化させている。
When detecting the resonance frequency of the
そのため、検査部22bの共振周波数を検出する際に、個別電極45に印加される電圧の周波数が、駆動部22aの共振周波数となることがない。すなわち、駆動部22aが共振してしまうことがない。したがって、セラミックス層42及び圧電層43の駆動部22aを形成する部分にクラックが入って、駆動部22aが正常に駆動できなくなってしまうのを防止することができる。なお、セラミックス層42及び圧電層43の検査部22bを形成する部分については、万一、検査部22bを共振させたときにクラックが入ってしまったとしても、その後の駆動部22aの駆動に支障をきたすことはない。
Therefore, when detecting the resonance frequency of the
また、本実施の形態では、検査用空間17の平面形状が円形であることによっても、共通電極44から出力される電流値Ieピークが鋭くなる。また、本実施の形態では、検査用空間17の平面形状及び検査用電極46の平面形状がともに円形であり、相似の関係にあることによっても、電流値Ieのピークが鋭くなる。また、本実施の形態では、平面視で、検査用電極46が検査用空間17よりも小さいことから、検査用電極46に電圧を印加したときの検査部22bの変形量は大きくなる。そして、本実施の形態では、これらのことから、共振周波数を検出しやすい。
In the present embodiment, the current value Ie peak output from the
また、本実施の形態では、検査部22bの共振周波数を形成した後に、検査用電極46の上面にバンプ48を形成することにより、検査用電極46をFPC50の配線51との接続を行うための接続端子として利用している。したがって、圧電層43の上面に別途接続端子を形成する場合と比較して、圧電アクチュエータ22の大型化を抑制することができる。
In the present embodiment, after the resonance frequency of the
特に、本実施の形態では、圧電アクチュエータ22が駆動部22aを複数有しているため、これら複数の駆動部22aの個別電極45に対して個別に接続端子を設ける必要がある。そのため、本実施の形態とは異なり、検査用電極46とは別に接続端子を設けると、圧電アクチュエータ22の大型化は顕著なものとなる。これに対して、本実施の形態では、検査用電極46を接続端子として利用することにより、圧電アクチュエータ22の大型化を特に効果的に抑制することができる。
In particular, in the present embodiment, since the
また、本実施の形態では、複数の圧力室10、すなわち、複数の駆動部22aが、紙送り方向に配列されているのに対して、検査用空間17が、各圧力室10の紙送り方向と直交する走査方向に隣接する位置に設けられているため、検査用空間17及び検査部22bを設けた場合でも、複数の圧力室10及び駆動部22aの配列間隔が大きくなることはない。
In the present embodiment, a plurality of
なお、本実施の形態では、インクジェットヘッド3が、本発明に係る液体吐出装置に相当する。また、インク分離層41とセラミックス層42とを合わせたものが、本発明に係る第1の層に相当し、圧電層43が、本発明に係る第2の層に相当する。また、圧電層43の上面が、本発明に係る第2の層の第1の層と反対側の面に相当する。また、個別電極45が、本発明に係る駆動用電極に相当する。
In the present embodiment, the
また、複数の圧力室10が配列された紙送り方向が、本発明に係る一方向に相当する。また、流路ユニット21と圧電アクチュエータ22とが積層される上下方向が、本発明に係る積層方向に相当する。また、上記S102の工程が、本発明に係る共振周波数検出工程に相当する。また、上記S103の工程が、本発明に係る判定工程に相当する。また、上記S104の工程が、本発明に係るバンプ形成工程に相当する。
Further, the paper feeding direction in which the plurality of
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては、適宜その説明を省略する。 Next, modified examples in which various changes are made to the present embodiment will be described. However, description of components having the same configuration as in this embodiment will be omitted as appropriate.
上述の実施の形態では、検査用空間17の平面形状が略円形であり、検査用電極46の平面形状が、検査用空間17よりも小さい略円形であったが、これには限られない。
In the above-described embodiment, the planar shape of the
例えば、検査用空間17や検査用電極46の平面形状は、略矩形など円形以外の形状であってもよい。また、検査用空間17の平面形状が略矩形であるのに対して、検査用電極46の平面形状が略円形であるなど、検査用空間17の平面形状と検査用電極46の平面形状とは相似でなくてもよい。また、平面視で、検査用電極46が検査用空間17よりも大きく、検査用空間17からはみ出していてもよい。
For example, the planar shape of the
また、上述の実施の形態では、検査部22bの共振周波数を検出する際に、検査部22bの共振周波数を含み、且つ、駆動部22aの共振周波数は含まないと推定される範囲で、検査用電極46に印加する電圧の周波数を変化させたがこれには限られない。検査部22bの共振周波数を検出する際に、駆動部22aの共振周波数、及び、検査部22bの共振周波数の両方を含む範囲で、検査用電極46に印加する電圧を変化させてもよい。
Further, in the above-described embodiment, when detecting the resonance frequency of the
また、上述の実施の形態では、検査部22bの1次振動モードにおける共振周波数Fe1が、駆動部22aの1次振動モードにおける共振周波数Fd1と、2次振動モードにおける共振周波数Fd2の中間の周波数となっており、検査部22bの共振周波数として、1次振動モードにおける共振周波数Fe1を検出したが、これには限られない。
In the above-described embodiment, the resonance frequency Fe1 in the primary vibration mode of the
例えば、検査部22bの1次振動モードにおける共振周波数が、駆動部22aの2次振動モードにおける共振周波数と3次振動モードにおける共振周波数の間など、駆動部22aの他の隣接する2つの振動モードにおける共振周波数の間の周波数となっていてもよい。また、検査部22bの1次振動モード以外の他の振動モードにおける共振周波数が、駆動部22aの隣接する2つの振動モードにおける共振周波数の間の周波数であり、検査部22bの共振周波数として、当該他の振動モードにおける共振周波数を検出してもよい。
For example, the two other adjacent vibration modes of the
さらには、駆動部22aの共振周波数と、検査部22bの共振周波数とが異なっていることにも限られず、駆動部22aの共振周波数と、検査部22bの共振周波数とが同じであってもよい。
Furthermore, the resonance frequency of the
また、上述の実施の形態では、複数の圧力室10及び複数の駆動部22aが紙送り方向に配列されているのに対して、検査用空間17及び検査部22bが、圧力室10の走査方向に隣接する位置に配置されていたが、これには限られない。例えば、検査用空間17及び検査部22bが、平面視で、隣接する圧力室10及び駆動部22aの間など他の位置に配置されていてもよい。
In the above-described embodiment, the plurality of
また、上述の実施の形態では、複数の駆動部22aに対して個別に検査部22bが設けられていたが、これには限られない。例えば、1つの圧力室列9に対応する駆動部22aに対して1つの検査部22bが設けられている、あるいは、全ての駆動部22aに対して1つの検査部22bが設けられているなど、複数の駆動部22aに対して1つの検査部22bが設けられていてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施の形態では、検査用電極46が、個別電極45と同じく圧電層43の上面に形成されており、圧電層43の上面において、個別電極45と検査用電極46とが導通部47を介して導通されていたが、これには限られない。例えば、検査用電極46が、セラミックス層42と圧電層43との間の検査用空間17と重なる部分に設けられており、個別電極45と対応する検査用電極46とが、圧電層43に形成されたスルーホールなどを介して導通していてもよい。なお、この場合には、共通電極44とは別に、圧電層43の上面の検査用空間17と重なる部分に電極を設けるなどし、電流検出装置61によりこの電極から出力される電流を検出するなどして、検査部22bの共振周波数を検出すればよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施の形態では、セラミックス層42及び圧電層43が全ての圧力室10及び全ての検査用空間17にまたがって連続的に延びたものであったが、これには限られない。例えば、一変形例では、図8、図9に示すように、インク分離層41の上面に、1組の互いに対応する圧力室10と検査用空間17の組にのみまたがって延びた、複数のセラミックス層42及び圧電層43が設けられている。
In the above-described embodiment, the
また、共通電極44は、圧電アクチュエータ22の側面に形成された導電性接着剤71を介して、インク分離層41の上面に形成された表面電極72に引き出されている。そして、表面電極72がバンプ73を介してFPC50の配線51に接続されている。
Further, the
また、上記変形例では、セラミックス層42及び圧電層43は、1組の圧力室10と検査用空間17の組にのみまたがって延びていたが、これには限られない。セラミックス層42及び圧電層43は2組の圧力室10と検査用空間17の組など、複数の圧力室10と検査用空間17の組にまたがって延びたものであってもよい。
Further, in the above modification, the
また、以上では、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用したが、これには限られない。ノズルからインク以外の液体を吐出するインクジェットヘッド以外の液体吐出装置や、液体吐出装置に用いられる圧電アクチュエータの性能検査方法に本発明を適用することも可能である。 In the above description, the present invention is applied to an inkjet head that ejects ink from nozzles. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a liquid ejection device other than an inkjet head that ejects liquid other than ink from a nozzle, or a performance inspection method of a piezoelectric actuator used in the liquid ejection device.
3 インクジェットヘッド
10 圧力室
15 ノズル
17 検査用空間
21 流路ユニット
22 圧電アクチュエータ
22a 駆動部
22b 検査部
41 インク分離層
42 セラミックス層
43 圧電層
45 個別電極
46 検査用電極
47 導通部
48 バンプ
50 FPC
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室と別に設けられた検査用空間と、を有する流路ユニットと、
前記圧力室と前記検査用空間とを覆う第1の層と、
圧電材料からなり、前記第1の層の前記圧力室と反対側の面に配置されており、前記圧力室と前記検査用空間とにまたがって連続的に延びた第2の層と、
前記第2の層の前記第1の層と反対側の面の前記圧力室と重なる部分に形成された駆動用電極と、
前記圧電層の前記検査用空間と重なる部分に形成されているとともに、前記駆動用電極と導通した検査用電極と、を有する圧電アクチュエータと、を備えていることを特徴とする液体吐出装置。 A nozzle,
A pressure chamber communicating with the nozzle;
A flow path unit having an inspection space provided separately from the pressure chamber;
A first layer covering the pressure chamber and the inspection space;
A second layer made of a piezoelectric material, disposed on the surface of the first layer opposite to the pressure chamber, and continuously extending across the pressure chamber and the inspection space;
A driving electrode formed in a portion overlapping the pressure chamber on the surface of the second layer opposite to the first layer;
A liquid ejecting apparatus comprising: a piezoelectric actuator formed on a portion of the piezoelectric layer that overlaps the inspection space and having an inspection electrode electrically connected to the driving electrode.
前記検査用空間は、前記一方向と直交する方向に関して、前記圧力室に隣接する位置に設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液体吐出装置。 A plurality of the pressure chambers are arranged along one direction;
The liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein the inspection space is provided at a position adjacent to the pressure chamber with respect to a direction orthogonal to the one direction.
前記圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータと、を備えた液体吐出装置における圧電アクチュエータの性能検査方法であって、
前記流路ユニットは、
前記圧力室とは別に設けられた検査用空間、をさらに備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記圧力室と前記検査用空間とを覆う第1の層と、
圧電材料からなり、前記第1の層の前記圧力室と反対側の面に配置されており、前記圧力室と前記検査用空間とにまたがって連続的に延びた第2の層と、
前記第2の層の前記第1の層と反対側の面の前記圧力室と重なる部分に形成された駆動用電極と、
前記第2の層の前記検査用空間と重なる部分に形成されているとともに、前記駆動用電極と導通した検査用電極と、を備え、
前記検査用電極に電圧を印加するとともに、当該電圧の周波数を変化させることによって、前記圧電アクチュエータの前記検査用空間と重なる部分である検査部の共振周波数を検出する共振周波数検出工程と、
前記共振周波数検出程において検出した共振周波数から、前記圧電アクチュエータの前記圧力室と重なる部分である駆動部が所定の性能を有するものであるか否かを判定する判定工程と、を備え、
前記共振周波数検出工程において、前記検査用電極に電圧を印加するためのプローブを前記駆動電極に接触させることによって、前記検査用電極に電圧を印加することを特徴とする圧電アクチュエータの性能検査方法。 A flow path unit having a nozzle and a pressure chamber communicating with the nozzle;
A piezoelectric actuator for inspecting the liquid in the pressure chamber, and a piezoelectric actuator performance inspection method in a liquid ejection device comprising:
The channel unit is
An inspection space provided separately from the pressure chamber,
The piezoelectric actuator is
A first layer covering the pressure chamber and the inspection space;
A second layer made of a piezoelectric material, disposed on the surface of the first layer opposite to the pressure chamber, and continuously extending across the pressure chamber and the inspection space;
A driving electrode formed in a portion overlapping the pressure chamber on the surface of the second layer opposite to the first layer;
An inspection electrode formed on a portion of the second layer that overlaps the inspection space and electrically connected to the driving electrode;
Resonance frequency detection step of detecting a resonance frequency of an inspection portion that is a portion overlapping with the inspection space of the piezoelectric actuator by applying a voltage to the inspection electrode and changing the frequency of the voltage;
A determination step of determining whether or not a drive unit that is a portion overlapping the pressure chamber of the piezoelectric actuator has a predetermined performance from the resonance frequency detected in the resonance frequency detection step,
In the resonance frequency detecting step, a voltage is applied to the inspection electrode by bringing a probe for applying a voltage to the inspection electrode into contact with the drive electrode.
前記共振周波数検出工程の後、前記検査用電極の前記第1の層と反対側の面に、配線部材との接続を行うためのバンプを形成するバンプ形成工程をさらに備えていることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の圧電アクチュエータの性能検査方法。 The inspection electrode is formed on a surface of the second layer opposite to the first layer;
After the resonance frequency detecting step, the method further comprises a bump forming step of forming a bump for connecting to the wiring member on the surface of the inspection electrode opposite to the first layer. A method for inspecting performance of a piezoelectric actuator according to any one of claims 7 to 9.
前記共振周波数検出工程において、前記検査部の1次振動モードにおける共振周波数を検出することを特徴とする請求項8又は9に記載の圧電アクチュエータの性能検査方法。 The resonance frequency in the primary vibration mode of the inspection unit is a frequency between the resonance frequency in the primary vibration mode of the drive unit and the resonance frequency in the secondary vibration mode,
The piezoelectric actuator performance inspection method according to claim 8 or 9, wherein, in the resonance frequency detection step, a resonance frequency in a primary vibration mode of the inspection unit is detected.
前記圧電アクチュエータが、複数の前記圧力室に対応する複数の駆動用電極を備えており、
複数の前記圧力室が、一方向に沿って配列されており、
前記検査用空間は、前記一方向と直交する方向に関して、複数の前記圧力室のうち少なくとも1つに隣接する位置に設けられていることを特徴とする請求項7〜14のいずれかに記載の圧電アクチュエータの性能検査方法。 The flow path unit includes a plurality of the pressure chambers,
The piezoelectric actuator includes a plurality of driving electrodes corresponding to the plurality of pressure chambers;
A plurality of the pressure chambers are arranged along one direction;
15. The inspection space is provided at a position adjacent to at least one of the plurality of pressure chambers with respect to a direction orthogonal to the one direction. Piezoelectric actuator performance inspection method.
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