JP3900284B2

JP3900284B2 - Inspection method of liquid jet head

Info

Publication number: JP3900284B2
Application number: JP2003080957A
Authority: JP
Inventors: 宏行亀井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP2004284256A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を噴射するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素子の変位により液体を噴射させる液体噴射ヘッドの検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズル開口と連通した圧力発生室のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。
【０００３】
インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。
【０００４】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００５】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。
【０００６】
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成することで高密度配列を実現したものがある。
【０００７】
また、圧力発生室が形成される流路形成基板の圧電素子側の一方面には、この圧電素子を封止する圧電素子保持部を有する封止基板が接合されることで、圧電素子の外部環境に起因する破壊が防止されている。この流路形成基板に接合された封止基板の圧電素子保持部を封止する方法としては、封止基板に圧電素子保持部と外部とを連通する封止孔を設け、流路形成基板に封止基板を接合後、封止孔に樹脂等からなる封止部材を充填することで封止孔を密封し圧電素子保持部を密封している（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１６０３６６号公報（第６−７頁、第１−３図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のインクジェット式記録ヘッドでは、製造上の取り扱いや圧電素子内の微小欠陥により振動板にクラックが発生したり、圧電素子を駆動した際に圧電素子内の微小欠陥が起因して振動板にクラックが発生したりする。このような振動板のクラックによって、圧力発生室内のインクがクラックを介して圧電素子保持部内に流入し、圧電素子が破壊されてしまうという問題がある。このため、インクジェット式記録ヘッドの製造時の流路形成基板とノズルプレートとを接合する前に、圧電素子の駆動試験を行い、その後、振動板のクラックの有無を外観検査により検査していた。
【００１０】
しかしながら、外観検査による振動板のクラックの有無の検査は、検査時間がかかると共に煩雑であるという問題がある。また、外観検査は、流路形成基板とノズルプレートとを接合する前に行わなくてはならず、外観検査を行う際や圧電素子の駆動試験を行う際などの取り扱いが煩雑であるという問題がある。さらに、外観検査では、同時に複数のインクジェット式記録ヘッドの検査を行うことができず、検査時間がかかってしまい検査コストがかかるという問題がある。なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、勿論、インク以外を吐出する他の液体噴射ヘッドの検査時においても、同様に存在する。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、振動板のクラックの有無を容易に且つ確実に検査することができると共に、各種検査時の取り扱いを容易にして検査コストを低減した液体噴射ヘッドの検査方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子に対向する領域に空間を確保した状態で当該空間を密封した圧電素子保持部を有する接合基板とを具備する液体噴射ヘッドの検査方法であって、検体となる液体噴射ヘッドの前記圧電素子の駆動試験を行った後に、前記圧電素子保持部の密封状態が良好な液体噴射ヘッドからなるマスターワークと、前記検体とを同一の容積を有する密封空間にそれぞれ配置すると共に、それぞれの密封空間を同一の圧力で加圧して当該密封空間内の圧力を測定し、測定したそれぞれの前記密封空間の圧力を比較して前記振動板のクラック及び前記圧電素子保持部の封止状態を検査する第１の検査工程と、前記第１の検査工程で合格した前記検体を配置した前記密封空間を真空にした後で、該密封空間に検査ガスを加圧充填し、その後、前記密封空間内の雰囲気ガスを窒素に置換し、前記密封空間内の全てのガスを真空排気して前記検査ガスの有無を検出することにより、前記振動板の微小クラック及び前記圧電素子保持部の封止状態を検査する第２の検査工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００１３】
かかる第１の態様では、液体噴射ヘッドを第１の検査工程と第２の検査工程とで検査することにより、振動板のクラック及び微少クラックの有無を容易に且つ確実に検査することができると共に、圧電素子保持部の封止状態も検査することができる。また、第１及び第２の検査工程では、複数の液体噴射ヘッドを同時に検査することができ、検査時間を短縮して検査コストを低減することができる。さらに、第１及び第２の検査工程では、液体噴射ヘッドを組み立てた状態で検査することができるため、液体噴射ヘッドの取り扱いが容易となると共に、圧電素子の駆動試験時にも液体噴射ヘッドの取り扱いが容易となる。
【００１６】
本発明の第２の態様は、前記検査ガスが、ヘリウム又はアルゴンからなることを特徴とする第１の態様の液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００１７】
かかる第２の態様では、分子サイズの小さな検査ガスを用いることで、振動板の微少クラックから圧電素子保持部内に検査ガスを侵入させることができ、振動板の微少クラックの有無を確実に検査することができる。
【００１８】
本発明の第３の態様は、前記第１の検査工程では、それぞれの前記密封空間の圧力の比較を差圧計により行うことを特徴とする第１又は２の態様の液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００１９】
かかる第３の態様では、マスターワークの配置された密封空間と、検体の配置された密封空間との圧力の比較を差圧計により容易に且つ正確に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る検査方法の対象となるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態ではシリコン単結晶基板からなり、その両面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０、及び後述する圧力発生室を形成する際にマスクとして用いられるマスクパターン５１が設けられている。この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が幅方向に並設され、その長手方向外側には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成され、この連通部１３は各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。また、各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４の断面積は、圧力発生室１２のそれより小さく形成されており、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００２１】
また、流路形成基板１０の開口面側には、ノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着されている。このノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。このノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、流路形成基板１０であるシリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート２０は、流路形成基板１０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
【００２２】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、弾性膜５０と、弾性膜５０上に絶縁層５５を介して下電極膜６０と、この下電極膜６０上に圧電体層７０と、圧電体層７０上に上電極膜８０とが積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用する。また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、一端がインク供給路１４に対向する領域まで延設されるリード電極９０が接続されている。
【００２３】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部３１が設けられた封止基板３０が接着剤を介して接合され、圧電素子３００はこの圧電素子保持部３１内に封止されている。このように圧電素子３０を圧電素子保持部３１内に封止することで、圧電素子３００の外部環境に起因する破壊を防止することができる。なお、圧電素子保持部３１内には、例えば、不活性ガス等の乾燥流体を充填するようにしてもよい。
【００２４】
また、この封止基板３０には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３２が、各圧力発生室１２の長手方向外側に設けられている。これらのリザーバ部３２は、本実施形態では、封止基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、弾性膜５０に設けられた貫通部を介して流路形成基板１０の連通部１３と連通され、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００をそれぞれ構成している。また、封止基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間の領域には、封止基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０は、その端部近傍が貫通孔３３内で露出されている。このような封止基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００２５】
また、封止基板３０のリザーバ部３２に対応する領域には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００２６】
以上説明した本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、図示しないインク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ（図示なし）からの駆動信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に駆動電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁膜５５及び圧電素子３００を変位させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００２７】
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドを対象とした振動板の検査方法について説明する。図３は、インクジェット式記録ヘッドの検査工程を示す概略斜視図及び断面図であり、図４及び図５は、インクジェット式記録ヘッドの検査工程を示す概略断面図である。まず、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、検査対象となるインクジェット式記録ヘッドからなる検体１１０の圧電素子３００の駆動試験を行う。詳しくは、一対のプローブピン１２０及び１２１を有する検査装置によって、一方のプローブピン１２０の先端をリード電極９０に接触させ、他方のプローブピン１２１の先端を露出した下電極膜６０に接触させ、一対のプローブピン１２０及び１２１の間に所定の駆動電圧を印加することで圧電素子３００を駆動させる。このとき、圧電素子３００の内部に微小欠陥があると、弾性膜５０、絶縁膜５５及び下電極膜６０からなる振動板に大きなクラックや微少クラックが生じる。
【００２８】
次に、検体１１０の振動板に大きなクラックが発生したか否かを検査するため、圧電素子保持部３１の密封状態が良好なインクジェット式記録ヘッドからなるマスターワーク１１１を用意する。なお、マスターワーク１１１としては、例えば、流路形成基板１０とノズルプレート２０とを接合する前に、上述した圧電素子３００の駆動試験を行い、流路形成基板１０の圧電素子３００とは反対側の開口面側から弾性膜５０を外観検査により検査して、弾性膜５０にクラックのないインクジェット式記録ヘッドを用いることができる。
【００２９】
ここで、検体１１０の振動板の大きなクラックの有無の検査は、まず、図４（ａ）に示すように、上述した圧電素子３００の駆動試験を行った検体１１０と、マスターワーク１１１とをそれぞれ同一の容積を有する密封空間１３０及び１３１にそれぞれ配置し、それぞれの密封空間１３０及び１３１を同一の圧力で加圧する。本実施形態では、密封空間１３０及び１３１の加圧を、密封空間１３０及び１３１の容積を同じだけ減少させることで行った。なお、密封空間１３０及び１３１の加圧は、特にこれに限定されるものではなく、例えば、密封空間１３０及び１３１のそれぞれに同一の気体を充填するようにしてもよい。
【００３０】
次に、密封空間１３０及び１３１を同一の圧力で加圧して当該密封空間１３０及び１３１内の圧力を測定して比較する。本実施形態では、密封空間１３０及び１３１内の圧力を測定して比較する手段として、差圧計１５０を用いて各密封空間１３０及び１３１内の圧力差を測定するようにした。詳しくは、図４（ｂ）に示すように、検体１１０の配置された密封空間１３０内の圧力Ｐ_１と、マスターワーク１１１の配置された密封空間１３１内の圧力Ｐ_２とを差圧計１５０を用いて比較して検体１１０の振動板に大きなクラックが発生しているか否を検証する。例えば、検体１１０の振動板に大きなクラックが無い場合には、検体１１０の配置された密封空間１３０の圧力Ｐ_１と、マスターワーク１１１の配置された密封空間１３１の圧力Ｐ_２とが同等となる。検体１１０の振動板に大きなクラックがある場合には、検体１１０の配置された密封空間１３０では、大きなクラックを介して圧電素子保持部３１内も加圧されるため、密封空間１３０の加圧される容積は、密封空間１３１の容積に比べて大きくなる。このため、検体１１０の配置された密封空間１３０の圧力Ｐ_１は、マスターワーク１１１の配置された密封空間１３１の圧力Ｐ_２に比べて小さくなる。このように、密封空間１３０及び１３１を同じ圧力で加圧して、各密封空間１３０及び１３１内の圧力Ｐ_１及びＰ_２を差圧計１５０を用いて比較するだけで検体１１０の振動板に大きなクラックが発生しているか否かを検査することができる。
【００３１】
なお、このような検査では、検体１１０の振動板の大きなクラックの発生の有無を確実に検査するために、密封空間１３０及び１３１の圧力Ｐ_１及びＰ_２が、例えば、０．１５〜０．２ＭＰａとなるように加圧するのが好ましい。例えば、密封空間１３１の圧力Ｐ_２を０．１５ＭＰａとなるように加圧すると、検体１１０の振動板に大きなクラックがある場合の密封空間１３０の圧力Ｐ_１は、７．４Ｐａとなり、圧力Ｐ_１はマスターワーク１１１の配置された密封空間１３１の圧力Ｐ_２よりも低くなることが判明し、検体１１０の振動板に大きなクラックがあることが容易に分かる。
【００３２】
このようなマスターワーク１１１を用いた検査では、検体１１０の検査毎にマスターワーク１１１の配置された密封空間１３１及び検体１１０の配置された密封空間１３０を同時に加圧して、密封空間１３０及び１３１内のそれぞれの圧力を測定し、圧力差を読みとる差圧計１５０を用いれば精度の高い測定を容易に行うことができる。なお、本実施形態では、それぞれの密封空間１３０及び１３１を同一の圧力で加圧して当該密封空間１３０及び１３１内の圧力を測定する手段として差圧計１５０を用いたが、特にこれに限定されず、例えば、差圧計１５０を用いずに、密封空間１３０及び１３１のそれぞれに圧力を測定する圧力計を設け、この圧力計の数値から密封空間１３０及び１３１のそれぞれの圧力を比較するようにしてもよい。この場合、複数の検体の検査毎にマスターワーク１１１の配置された密封空間１３１を加圧して圧力Ｐ_２を取得する必要はなく、最初に取得した密封空間１３１を加圧した際の密封空間１３１の圧力Ｐ_２を基準として、検体１１０が配置されて加圧された密封空間１３０の圧力Ｐ_１のみを圧力計により取得するようにすればよい。
【００３３】
また、このような検査に合格した検体１１０であっても、例えば、振動板に微小クラックがある場合、上述した検査では、密封空間１３０を加圧しただけでは、浸透性の低い空気が微少クラックを介して圧電素子保持部３１内に侵入せず、圧電素子保持部３１内を加圧することができない。すなわち、上述の検査では、振動板の微小クラックを検出することができない。このため、上述した検査に合格した検体１１０についてさらに検査ガスを用いたボンビング法による検査を行う。
【００３４】
詳しくは、まず、図５（ａ）に示すように、検体１１０の配置された密封空間１３０を真空にした状態で、密封空間１３０に検査ガス１４０を加圧充填する。この検査ガス１４０の加圧充填は、検体１１０の振動板に微小クラックがある場合に、圧電素子保持部３１内にも検査ガス１４０が微少クラックを介して侵入する条件で充填する必要がある。例えば、本実施形態では、検査ガス１４０の充填により密封空間１３０内の圧力が０．５ＭＰａとなるようにし、一定時間以上（ここでは２時間以上）放置した。なお、検査ガス１４０としては、振動板の微小クラックを発見するため浸透性が高く分子サイズの小さな気体であれば特に限定されず、例えば、ヘリウム、アルゴン等を挙げることができる。本実施形態では、検査ガス１４０としてヘリウムを用いた。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、密封空間１３０内の雰囲気ガスを窒素ガス１４１に置換する。この雰囲気ガスの窒素ガス１４１への置換は、検体１１０の外部の雰囲気ガスは完全に置換できるが、振動板の微少クラックを介して圧電素子保持部３１内に侵入した検査ガス１４０が微少クラックを介して置換されないような条件で行う。このような窒素ガス１４１への置換としては、例えば、密封空間１３０内の圧力が０．０１〜０．０３ＭＰａとなる減圧状態で雰囲気ガスの排気を行いながら、窒素ガス１４１を密封空間１３０内に送るようにすればよい。
【００３６】
次に、図５（ｃ）に示すように、密封空間１３０内の全てのガスを真空排気すると共に、この排気ガス１４２に検査ガス１４０が存在するか否かを検査する。このときの真空排気は、検体１１０の振動板の微少クラックを介して圧電素子保持部３１内に侵入した検査ガス１４０も微少クラックを介して吸引されるような条件で行う。例えば、本実施形態では、真空排気を行った際に密封空間１３０内が１Ｐａ以下の減圧状態となるようにした。
【００３７】
このように、検査を行い排気ガス１４２から検査ガス１４０が検出されれば、圧電素子保持部３１内に微少クラックを介して検査ガス１４０が侵入した、すなわち、振動板に微小クラックがあることが分かる。また、排気ガス１４２から検査ガス１４０が検出されなければ、圧電素子保持部３１内に検査ガス１４０が侵入せず、振動板に微小クラックがないことが分かる。なお、検査ガス１４０の検出は、例えば、ヘリウム検出装置などの検出手段１６０により行うことができる。
【００３８】
また、このようなボンビング法だけでは、検体１１０の振動板に大きなクラックがある場合には、密封空間１３０の雰囲気ガスを窒素ガス１４１に置換した際に、圧電素子保持部３１内に大きなクラックを介して侵入した検査ガス１４０も大きなクラックを介して窒素ガス１４１に置換されてしまうため、排気ガス１４２から検査ガス１４０を検出することができない。このため、上述の加圧による検査と、ボンビング法による検査とを組み合わせることで、検体１１０の振動板の大きなクラック及び微少クラックの両方を容易に且つ確実に検出することができる。
【００３９】
また、加圧による振動板の大きなクラックの検査と、ボンビング法による微小クラックの検査とは、流路形成基板１０とノズルプレート２０との接合を行った後に実施できるため、検査時の検体１１０の取り扱いが容易となる。また、圧電素子３００の駆動試験も流路形成基板１０とノズルプレート２０とを接着した状態で行うことができるため、圧電素子３００の駆動試験でも検体１１０の取り扱いが容易となる。これにより、各種検査を簡略化することができる。
【００４０】
さらに、本発明のインクジェット式記録ヘッドの検査方法によれば、検体１１０の振動板の大きなクラック及び微少クラックの検出だけでなく、圧電素子保持部３１の封止状態の検査も行うことができる。このため、圧電素子３００の外部環境に起因する破壊を確実に防止することができる。また、本発明のインクジェット式記録ヘッドの検査方法では、同時に複数の検体１１０を検査することができるため、検査時間を省略して検査コストを低減することができる。なお、同時に複数の検体１１０を検査する場合には、マスターワーク１１１を用いた検査では、検体１１０の数と同数のマスターワーク１１１が必要となる。
【００４１】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明の検査方法を採用することができる。さらに、上述の実施形態１では、たわみ振動型のインクジェット式記録ヘッドについて説明したが、勿論これに限定されず、例えば、縦振動型のインクジェット式記録ヘッド、あるいは圧力発生室内に抵抗線を設けた電気熱変換式のインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに適用することができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態１では、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを本発明の検査方法の対象として例示したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドの検査方法を対象としたものである。本発明の検査方法の対象となる液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る検査工程を示す斜視図及び断面図である。
【図４】実施形態１に係る検査工程を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る検査工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０流路形成基板、１２圧力発生室、２０ノズルプレート、２１ノズル開口、５０弾性膜、５５絶縁膜、６０下電極膜、７０圧電体層、８０上電極膜、９０リード電極、１００リザーバ、１１０検体、１１１マスターワーク、１２０，１２１プローブピン、１３０，１３１密封空間、１４０検査ガス、１４１窒素ガス、１４２排気ガス、１５０差圧計、１６０検出手段、３００圧電素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, a part of a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is constituted by a diaphragm, a piezoelectric element is formed on the surface of the diaphragm, and liquid ejection is performed by ejecting liquid by displacement of the piezoelectric element. The present invention relates to a head inspection method.
[0002]
[Prior art]
As the liquid ejecting apparatus, for example, a plurality of pressure generating chambers that generate pressure for ejecting ink droplets by piezoelectric elements or heat generating elements, a common reservoir that supplies ink to each pressure generating chamber, and each pressure generating chamber There is an ink jet recording apparatus that includes an ink jet recording head having a nozzle opening that communicates with the ink jet recording apparatus. The ink jet recording apparatus applies ejection energy to ink in a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening corresponding to a print signal. Ink droplets are ejected from the nozzle openings.
[0003]
A part of the pressure generation chamber communicating with the nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generation chamber to discharge ink droplets from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use: those using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that extends and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and those using a flexural vibration mode piezoelectric actuator.
[0004]
The former can change the volume of the pressure generation chamber by bringing the end face of the piezoelectric element into contact with the vibration plate, and it is possible to manufacture a head suitable for high-density printing, while the piezoelectric element is arranged in an array of nozzle openings. There is a problem that the manufacturing process is complicated because a difficult process of matching the pitch into a comb-like shape and an operation of positioning and fixing the cut piezoelectric element in the pressure generating chamber are necessary.
[0005]
On the other hand, the latter can flexibly vibrate, although a piezoelectric element can be built on the diaphragm by a relatively simple process of sticking a green sheet of piezoelectric material according to the shape of the pressure generation chamber and firing it. There is a problem that a certain amount of area is required for the use of, and high-density arrangement is difficult.
[0006]
On the other hand, in order to eliminate the disadvantages of the latter recording head, a uniform piezoelectric material layer is formed over the entire surface of the diaphragm by a film forming technique, and this piezoelectric material layer is shaped to correspond to the pressure generating chamber by lithography. In some cases, a high-density array is realized by forming piezoelectric elements so that each pressure generating chamber is independent.
[0007]
In addition, a sealing substrate having a piezoelectric element holding portion for sealing the piezoelectric element is bonded to one surface of the flow path forming substrate on which the pressure generating chamber is formed on the piezoelectric element side, so that the outside of the piezoelectric element is bonded. Destruction caused by the environment is prevented. As a method of sealing the piezoelectric element holding portion of the sealing substrate bonded to the flow path forming substrate, a sealing hole is provided in the sealing substrate to communicate the piezoelectric element holding portion with the outside, and the flow path forming substrate is provided with the sealing hole. After bonding the sealing substrate, the sealing hole is filled with a sealing member made of resin or the like, thereby sealing the sealing hole and sealing the piezoelectric element holding portion (for example, see Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-160366 A (page 6-7, Fig. 1-3)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional ink jet recording head, cracks are generated in the vibration plate due to manufacturing handling and minute defects in the piezoelectric element, or when the piezoelectric element is driven, vibration is caused by the minute defect in the piezoelectric element. Cracks occur in the plate. Due to such a crack in the diaphragm, there is a problem that the ink in the pressure generating chamber flows into the piezoelectric element holding portion through the crack, and the piezoelectric element is destroyed. For this reason, before the flow path forming substrate and the nozzle plate at the time of manufacturing the ink jet recording head are joined, a driving test of the piezoelectric element is performed, and then the presence or absence of cracks in the diaphragm is inspected by appearance inspection.
[0010]
However, the inspection for the presence or absence of cracks in the diaphragm by the appearance inspection has a problem that it takes a long time and is complicated. In addition, the appearance inspection must be performed before joining the flow path forming substrate and the nozzle plate, and there is a problem that handling is complicated when performing the appearance inspection or the drive test of the piezoelectric element. is there. Furthermore, in the appearance inspection, it is impossible to inspect a plurality of ink jet recording heads at the same time, and there is a problem that inspection time is required and inspection costs are increased. Such a problem exists not only in an ink jet recording head that ejects ink, but also in other liquid ejecting heads that eject ink other than ink.
[0011]
In view of such circumstances, the present invention can easily and reliably inspect the presence or absence of cracks in the diaphragm, and also facilitates handling during various inspections and reduces inspection costs. It is an issue to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention for solving the above problem, a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is formed, and a diaphragm is provided on one surface side of the flow path forming substrate. The piezoelectric element composed of a lower electrode, a piezoelectric layer and an upper electrode, and the space in a state where a space is secured in a region facing the piezoelectric element that is bonded to the surface of the flow path forming substrate facing the piezoelectric element. A method for inspecting a liquid jet head comprising a bonding substrate having a piezoelectric element holding part sealed with a piezoelectric element holding part, wherein the piezoelectric element holding part is sealed after a driving test of the piezoelectric element of a liquid jet head as a specimen is performed A master work consisting of a liquid jet head in good condition and the specimen are arranged in a sealed space having the same volume, and each sealed space is pressurized with the same pressure to measure the pressure in the sealed space. A first inspection step of comparing the measured pressures of the sealed spaces to inspect a crack of the diaphragm and a sealing state of the piezoelectric element holding portion, and the specimen that has passed the first inspection step After evacuating the sealed space where the gas is placed, the sealed space is pressurized and filled with a test gas, and then the atmosphere gas in the sealed space is replaced with nitrogen, and all the gas in the sealed space is evacuated. A liquid ejecting head comprising: a second inspection step for inspecting the microcracks of the diaphragm and the sealing state of the piezoelectric element holding portion by exhausting and detecting the presence or absence of the inspection gas. In the inspection method.
[0013]
In the first aspect, by inspecting the liquid jet head in the first inspection step and the second inspection step, it is possible to easily and reliably inspect for the presence of cracks and minute cracks in the diaphragm. The sealing state of the piezoelectric element holding part can also be inspected. In the first and second inspection steps, a plurality of liquid jet heads can be inspected at the same time, and the inspection time can be shortened and the inspection cost can be reduced. Furthermore, in the first and second inspection steps, since the liquid ejecting head can be inspected in an assembled state, the liquid ejecting head can be easily handled, and the liquid ejecting head can also be handled during the piezoelectric element driving test. Becomes easy.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in the liquid jet head inspection method according to the first aspect, the inspection gas is made of helium or argon.
[0017]
In the second aspect, by using the inspection gas having a small molecular size, the inspection gas can enter the piezoelectric element holding portion from the minute crack of the diaphragm, and the presence or absence of the minute crack of the diaphragm is surely inspected. be able to.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, in the liquid jet head inspection method according to the first or second aspect, in the first inspection step, the pressures in the sealed spaces are compared by a differential pressure gauge. is there.
[0019]
In the third aspect, the pressure difference between the sealed space in which the master work is arranged and the sealed space in which the specimen is arranged can be easily and accurately performed using the differential pressure gauge.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head that is an object of the inspection method according to the first embodiment, and FIG. 2 is a plan view of the ink jet recording head and a cross-sectional view taken along line AA ′. As shown in the figure, the flow path forming substrate 10 is made of a silicon single crystal substrate in the present embodiment, and an elastic film 50 made of silicon dioxide previously formed by thermal oxidation and a pressure generation chamber to be described later are formed on both surfaces thereof. A mask pattern 51 used as a mask is provided. The flow path forming substrate 10 is provided with pressure generating chambers 12 partitioned by a plurality of partition walls 11 in parallel in the width direction by performing anisotropic etching from the other direction side. A communication portion 13 constituting a part of the reservoir 100 serving as a common ink chamber of the generation chamber 12 is formed, and the communication portion 13 communicates with one end portion in the longitudinal direction of each pressure generation chamber 12 via an ink supply path 14. Has been. The cross-sectional area of each ink supply path 14 communicating with one end of each pressure generation chamber 12 is smaller than that of the pressure generation chamber 12, and the flow path resistance of the ink flowing into the pressure generation chamber 12 is constant. keeping.
[0021]
A nozzle plate 20 having a nozzle opening 21 is bonded to the opening surface side of the flow path forming substrate 10. The nozzle plate 20 is made of, for example, glass ceramics, a silicon single crystal substrate, or non-rust steel. The nozzle plate 20 entirely covers one surface of the flow path forming substrate 10 on one surface, and also serves as a reinforcing plate that protects the silicon single crystal substrate that is the flow path forming substrate 10 from impact and external force. Further, the nozzle plate 20 may be formed of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the flow path forming substrate 10. In this case, since the deformation by heat of the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 becomes substantially the same, it is possible to easily join using a thermosetting adhesive or the like.
[0022]
On the other hand, on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 10, an elastic film 50, a lower electrode film 60 on the elastic film 50 via an insulating layer 55, and a piezoelectric layer 70 on the lower electrode film 60. The upper electrode film 80 is laminated on the piezoelectric layer 70 to form the piezoelectric element 300. Here, the piezoelectric element 300 refers to a portion including the lower electrode film 60, the piezoelectric layer 70, and the upper electrode film 80. In general, one electrode of the piezoelectric element 300 is used as a common electrode, and the other electrode and the piezoelectric layer 70 are patterned for each pressure generating chamber 12. In addition, here, a portion that is configured by any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 70 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion. In this embodiment, the lower electrode film 60 is a common electrode of the piezoelectric element 300, and the upper electrode film 80 is an individual electrode of the piezoelectric element 300. However, there is no problem even if this is reversed for the convenience of the drive circuit and wiring. In either case, a piezoelectric active part is formed for each pressure generating chamber. Further, here, the piezoelectric element 300 and the vibration plate that is displaced by driving the piezoelectric element 300 are collectively referred to as a piezoelectric actuator. In the example described above, the elastic film 50, the insulating film 55, and the lower electrode film 60 function as a diaphragm. In addition, each upper electrode film 80 that is an individual electrode of the piezoelectric element 300 is connected to a lead electrode 90 having one end extending to a region facing the ink supply path 14.
[0023]
On the flow path forming substrate 10 on which such a piezoelectric element 300 is formed, a piezoelectric element holding portion 31 capable of sealing the space is provided in a state where a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element 300 is secured. The sealed substrate 30 is bonded via an adhesive, and the piezoelectric element 300 is sealed in the piezoelectric element holding portion 31. By sealing the piezoelectric element 30 in the piezoelectric element holding portion 31 in this way, it is possible to prevent destruction due to the external environment of the piezoelectric element 300. In addition, you may make it fill the piezoelectric element holding | maintenance part 31 with dry fluids, such as inert gas, for example.
[0024]
Further, the sealing substrate 30 is provided with a reservoir portion 32 constituting at least a part of the reservoir 100 on the outer side in the longitudinal direction of each pressure generating chamber 12. In the present embodiment, these reservoir portions 32 are formed across the sealing substrate 30 in the thickness direction and across the width direction of the pressure generating chamber 12, and through the penetration portion provided in the elastic film 50. The reservoirs 100 are connected to the communication portions 13 of the flow path forming substrate 10 and serve as ink chambers common to the pressure generation chambers 12. A through hole 33 that penetrates the sealing substrate 30 in the thickness direction is provided in a region between the piezoelectric element holding portion 31 and the reservoir portion 32 of the sealing substrate 30. The lead electrode 90 drawn from each piezoelectric element 300 is exposed in the through hole 33 in the vicinity of its end. As such a sealing substrate 30, it is preferable to use a material substantially the same as the coefficient of thermal expansion of the flow path forming substrate 10, for example, glass, a ceramic material, etc., and in this embodiment, the same as the flow path forming substrate 10. It was formed using a silicon single crystal substrate of the material.
[0025]
In addition, a compliance substrate 40 including a sealing film 41 and a fixing plate 42 is bonded to a region corresponding to the reservoir portion 32 of the sealing substrate 30. Here, the sealing film 41 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, a polyphenylene sulfide (PPS) film), and one surface of the reservoir portion 32 is sealed by the sealing film 41. The fixing plate 42 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel (SUS)). Since the region of the fixing plate 42 facing the reservoir 100 is an opening 43 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 100 is sealed only with a flexible sealing film 41. Has been.
[0026]
The ink jet recording head of this embodiment described above takes in ink from an ink supply means (not shown), fills the interior from the reservoir 100 to the nozzle opening 21, and then drives a drive signal from a drive IC (not shown). Accordingly, a drive voltage is applied between each of the lower electrode film 60 and the upper electrode film 80 corresponding to the pressure generation chamber 12 to displace the elastic film 50, the insulating film 55, and the piezoelectric element 300, thereby generating each pressure. The pressure in the chamber 12 increases and ink droplets are ejected from the nozzle openings 21.
[0027]
Here, a method for inspecting a diaphragm for such an ink jet recording head will be described. FIG. 3 is a schematic perspective view and a cross-sectional view illustrating an inspection process for an ink jet recording head, and FIGS. 4 and 5 are schematic cross sectional views illustrating an inspection process for the ink jet recording head. First, as shown in FIGS. 3A and 3B, a driving test is performed on the piezoelectric element 300 of the specimen 110 formed of the ink jet recording head to be inspected. Specifically, by using an inspection apparatus having a pair of probe pins 120 and 121, the tip of one probe pin 120 is brought into contact with the lead electrode 90, and the tip of the other probe pin 121 is brought into contact with the exposed lower electrode film 60. The piezoelectric element 300 is driven by applying a predetermined driving voltage between the probe pins 120 and 121. At this time, if there is a minute defect inside the piezoelectric element 300, a large crack or a minute crack is generated in the diaphragm including the elastic film 50, the insulating film 55, and the lower electrode film 60.
[0028]
Next, in order to inspect whether or not a large crack has occurred in the vibration plate of the specimen 110, a master work 111 composed of an ink jet recording head in which the piezoelectric element holding portion 31 is well sealed is prepared. As the master work 111, for example, before the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are joined, a driving test of the piezoelectric element 300 described above is performed, and the flow path forming substrate 10 is opposite to the piezoelectric element 300. The elastic film 50 is inspected by visual inspection from the opening surface side, and an ink jet recording head without cracks in the elastic film 50 can be used.
[0029]
Here, inspecting the presence or absence of a large crack in the vibration plate of the specimen 110, first, as shown in FIG. 4A, the specimen 110 that has been subjected to the driving test of the piezoelectric element 300 described above and the master work 111 are respectively shown. It arrange | positions in the sealed spaces 130 and 131 which have the same volume, respectively, and pressurizes each sealed space 130 and 131 with the same pressure. In the present embodiment, pressurization of the sealed spaces 130 and 131 is performed by reducing the volume of the sealed spaces 130 and 131 by the same amount. The pressurization of the sealed spaces 130 and 131 is not particularly limited to this, and for example, the same gas may be filled in each of the sealed spaces 130 and 131.
[0030]
Next, the sealed spaces 130 and 131 are pressurized with the same pressure, and the pressures in the sealed spaces 130 and 131 are measured and compared. In the present embodiment, as a means for measuring and comparing the pressures in the sealed spaces 130 and 131, the pressure difference in each of the sealed spaces 130 and 131 is measured using the differential pressure gauge 150. Specifically, as shown in FIG. 4 (b), the pressure _{P 1} in the sealed space 130 disposed in the sample 110, the pressure _{P 2} and the differential pressure gauge 150 a arranged sealed space 131 of the master work 111 It is verified whether or not a large crack is generated in the diaphragm of the specimen 110. For example, if a large crack in the diaphragm of the sample 110 is not present, the pressure P ₁ of the sealed space 130 disposed in the sample 110, and the pressure P ₂ of the sealed space 131 arranged on the master workpiece 111 becomes equal . When there is a large crack in the vibration plate of the specimen 110, the sealed space 130 in which the specimen 110 is arranged is pressurized in the piezoelectric element holding portion 31 through the large crack, and thus the sealed space 130 is pressurized. The volume to be increased is larger than the volume of the sealed space 131. For this reason, the pressure P ₁ in the sealed space 130 in which the specimen 110 is disposed is smaller than the pressure P ₂ in the sealed space 131 in which the master work 111 is disposed. In this way, a large crack is generated in the diaphragm of the specimen 110 simply by pressurizing the sealed spaces 130 and 131 with the same pressure and comparing the pressures P ₁ and P ₂ in the sealed spaces 130 and 131 using the differential pressure gauge 150. It is possible to check whether or not the above has occurred.
[0031]
In such an inspection, the pressures P ₁ and P ₂ of the sealed spaces 130 and 131 are set to, for example, 0.15 to 0. It is preferable to pressurize to 2 MPa. For example, when the pressure P ₂ in the sealed space 131 is increased to 0.15 MPa, the pressure P _{1 in} the sealed space 130 when the diaphragm of the specimen 110 has a large crack is 7.4 Pa, and the pressure P ₁ is it found lower than the pressure P ₂ of the sealed space 131 disposed in the master work 111, it is easily seen that there is a large cracks in the diaphragm of the sample 110.
[0032]
In such a test using the master work 111, the sealed space 131 in which the master work 111 is arranged and the sealed space 130 in which the sample 110 is arranged are simultaneously pressurized for each examination of the specimen 110, so that the inside of the sealed spaces 130 and 131 is increased. By using the differential pressure gauge 150 that measures the respective pressures and reads the pressure difference, it is possible to easily perform highly accurate measurement. In the present embodiment, the differential pressure gauge 150 is used as means for measuring the pressure in the sealed spaces 130 and 131 by pressurizing the sealed spaces 130 and 131 with the same pressure. However, the present invention is not limited to this. For example, without using the differential pressure gauge 150, a pressure gauge that measures the pressure is provided in each of the sealed spaces 130 and 131, and the respective pressures in the sealed spaces 130 and 131 are compared from the numerical values of the pressure gauges. Good. In this case, it is not necessary to obtain the pressure P ₂ a sealed space 131 arranged on the master workpiece 111 in each inspection of a plurality of analytes pressurized, sealed space 131 at the time of pressurizing the sealed space 131 acquired first based on the pressure P ₂ of, it may be only the pressure P ₁ of the sealed space 130 in which the sample 110 is pressurized being arranged to obtain a pressure gauge.
[0033]
Further, even in the specimen 110 that has passed such an inspection, for example, when there is a microcrack in the diaphragm, in the above-described inspection, air that has low permeability is only generated by pressurizing the sealed space 130. Therefore, the piezoelectric element holding part 31 cannot be pressurized and the inside of the piezoelectric element holding part 31 cannot be pressurized. That is, the above inspection cannot detect minute cracks in the diaphragm. For this reason, the test | inspection by the bombing method using test | inspection gas is further performed about the sample 110 which passed the test | inspection mentioned above.
[0034]
Specifically, as shown in FIG. 5A, first, the sealed space 130 is pressurized and filled in the sealed space 130 in a state where the sealed space 130 in which the specimen 110 is disposed is evacuated. The pressurized filling of the inspection gas 140 needs to be performed under the condition that the inspection gas 140 enters the piezoelectric element holding portion 31 through the minute crack when the diaphragm of the specimen 110 has a minute crack. For example, in this embodiment, the pressure in the sealed space 130 is set to 0.5 MPa by filling with the inspection gas 140 and left for a certain time or longer (here, 2 hours or longer). The inspection gas 140 is not particularly limited as long as it has a high permeability and a small molecular size in order to find minute cracks in the diaphragm, and examples thereof include helium and argon. In this embodiment, helium is used as the inspection gas 140.
[0035]
Next, as shown in FIG. 5B, the atmospheric gas in the sealed space 130 is replaced with nitrogen gas 141. The replacement of the atmospheric gas with the nitrogen gas 141 can completely replace the atmospheric gas outside the specimen 110, but the inspection gas 140 that has entered the piezoelectric element holding portion 31 through the micro cracks of the diaphragm has micro cracks. It is performed under the condition that it is not replaced. As such replacement with the nitrogen gas 141, for example, the nitrogen gas 141 is put into the sealed space 130 while exhausting the atmospheric gas in a reduced pressure state where the pressure in the sealed space 130 becomes 0.01 to 0.03 MPa. Send it.
[0036]
Next, as shown in FIG. 5C, all the gases in the sealed space 130 are evacuated, and whether or not the inspection gas 140 exists in the exhaust gas 142 is inspected. The vacuum evacuation at this time is performed under such a condition that the inspection gas 140 that has entered the piezoelectric element holding portion 31 through the minute cracks of the diaphragm of the specimen 110 is also sucked through the minute cracks. For example, in this embodiment, the inside of the sealed space 130 is in a reduced pressure state of 1 Pa or less when evacuation is performed.
[0037]
As described above, when the inspection gas 140 is detected from the exhaust gas 142 by inspection, the inspection gas 140 has entered the piezoelectric element holding portion 31 through the micro crack, that is, the diaphragm has micro cracks. I understand. In addition, if the inspection gas 140 is not detected from the exhaust gas 142, it can be seen that the inspection gas 140 does not enter the piezoelectric element holding portion 31 and the diaphragm is free from microcracks. The detection of the inspection gas 140 can be performed by, for example, a detection unit 160 such as a helium detection device.
[0038]
In addition, with such a bombing method alone, when there is a large crack in the diaphragm of the specimen 110, a large crack is generated in the piezoelectric element holding portion 31 when the atmosphere gas in the sealed space 130 is replaced with the nitrogen gas 141. Since the inspection gas 140 that has entered through the gas is also replaced by the nitrogen gas 141 through a large crack, the inspection gas 140 cannot be detected from the exhaust gas 142. For this reason, it is possible to easily and reliably detect both large cracks and minute cracks in the diaphragm of the specimen 110 by combining the above-described inspection by pressurization and the inspection by the bombing method.
[0039]
In addition, since the inspection of the large crack of the diaphragm by pressurization and the inspection of the micro crack by the bombing method can be performed after the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are joined, the inspection of the specimen 110 at the time of inspection is performed. Handling becomes easy. In addition, since the driving test of the piezoelectric element 300 can be performed in a state where the flow path forming substrate 10 and the nozzle plate 20 are adhered, the specimen 110 can be easily handled even in the driving test of the piezoelectric element 300. Thereby, various inspections can be simplified.
[0040]
Furthermore, according to the ink jet recording head inspection method of the present invention, not only detection of large cracks and minute cracks of the diaphragm of the specimen 110 but also inspection of the sealing state of the piezoelectric element holding portion 31 can be performed. For this reason, destruction resulting from the external environment of the piezoelectric element 300 can be reliably prevented. Further, in the ink jet recording head inspection method of the present invention, a plurality of specimens 110 can be inspected at the same time, so that the inspection time can be omitted and the inspection cost can be reduced. Note that when testing a plurality of specimens 110 at the same time, in the examination using the master work 111, the same number of master works 111 as the number of specimens 110 are required.
[0041]
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, of course, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, in Embodiment 1 described above, a thin film type ink jet recording head manufactured by applying a film forming and lithography process is taken as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a green sheet is attached. The inspection method of the present invention can be applied to a thick film type ink jet recording head formed by such a method. Furthermore, in the above-described first embodiment, the flexural vibration type ink jet recording head has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, a longitudinal vibration type ink jet recording head or a resistance wire is provided in the pressure generating chamber. The present invention can be applied to an ink jet recording head having various structures such as an electrothermal conversion ink jet recording head.
[0042]
In the first embodiment described above, an ink jet recording head that discharges ink as the liquid ejecting head is exemplified as an object of the inspection method of the present invention, but the present invention is widely intended for an inspection method of the liquid ejecting head. It is. Examples of the liquid ejecting head that is an object of the inspection method of the present invention include a recording head used in an image recording apparatus such as a printer, a color material ejecting head used in manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, and an FED. Examples thereof include an electrode material ejecting head used for electrode formation such as (surface emitting display), a bioorganic matter ejecting head used for biochip production, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a recording head according to a first embodiment.
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of the recording head according to the first embodiment.
3A and 3B are a perspective view and a cross-sectional view showing an inspection process according to the first embodiment.
4 is a cross-sectional view showing an inspection process according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an inspection process according to the first embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flow path formation board | substrate, 12 Pressure generation chamber, 20 Nozzle plate, 21 Nozzle opening, 50 Elastic film, 55 Insulating film, 60 Lower electrode film, 70 Piezoelectric layer, 80 Upper electrode film, 90 Lead electrode, 100 Reservoir, 110 Sample, 111 master work, 120, 121 probe pin, 130, 131 sealed space, 140 inspection gas, 141 nitrogen gas, 142 exhaust gas, 150 differential pressure gauge, 160 detection means, 300 piezoelectric element

Claims

A flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is formed, and a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode provided on one surface side of the flow path forming substrate via a vibration plate A piezoelectric substrate; and a bonding substrate having a piezoelectric element holding portion that is bonded to the surface on the piezoelectric element side of the flow path forming substrate and seals the space in a region facing the piezoelectric element. An inspection method for a liquid jet head
After performing a driving test of the piezoelectric element of the liquid ejecting head to be a specimen, the master work composed of the liquid ejecting head in which the piezoelectric element holding portion is well sealed and the specimen are placed in a sealed space having the same volume. Place each of the sealed spaces with the same pressure and measure the pressure in the sealed space, and compare the measured pressures in the sealed spaces to compare the cracks in the diaphragm and the piezoelectric element holding A first inspection step for inspecting the sealing state of the portion, and after the sealed space in which the specimen passed in the first inspection step is evacuated, the sealed space is pressurized and filled with a test gas Then, by substituting the atmospheric gas in the sealed space with nitrogen, evacuating all the gas in the sealed space and detecting the presence or absence of the inspection gas, Inspection method for a liquid jet head is characterized by comprising a second inspection step of inspecting the sealed state of the serial piezoelectric element holding portion.

The method for inspecting a liquid jet head according to claim 1, wherein the inspection gas is made of helium or argon.

3. The liquid jet head inspection method according to claim 1, wherein in the first inspection step, the pressures in the sealed spaces are compared by a differential pressure gauge.