JP4165420B2 - Electrostatic actuator, method for manufacturing electrostatic actuator, droplet discharge head using these, method for manufacturing droplet discharge head, and droplet discharge apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、振動板部とこれに所定の間隔で対向配置された電極とを有する電気機械変換
素子を備えた静電アクチュエータ、静電アクチュエータの製造方法、これらを用いた液滴
吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出装置に関する。
The present invention relates to an electrostatic actuator provided with an electromechanical transducer having a diaphragm portion and electrodes arranged opposite to each other at a predetermined interval, a method for manufacturing the electrostatic actuator, a droplet discharge head using these, a liquid discharge head, and a liquid The present invention relates to a method for manufacturing a droplet discharge head and a droplet discharge device.
振動板部とこれに所定の間隔で対向配置された電極とを有する静電アクチュエータを備
えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドが小型化、低電圧駆動等の観点で注目
されている。
An ink jet head as a droplet discharge head including an electrostatic actuator having a diaphragm portion and electrodes arranged to face each other at a predetermined interval has attracted attention from the viewpoints of downsizing and low voltage driving.
この静電アクチュエータは、振動板部(振動板)とこれに対向する電極(個別電極)と
の間に直流の駆動電圧を印加することにより、静電気力(クーロン力)によって振動板部
が電極に引き寄せられ、駆動電圧を解除すると振動板部が元の位置に戻る。インクジェッ
トヘッドは、この振動板部の変位を利用して振動板部に面した室に充填された液体を加圧
し、ノズルから液滴を吐出する。
This electrostatic actuator applies a DC driving voltage between a diaphragm (diaphragm) and an electrode (individual electrode) facing the diaphragm, so that the diaphragm is applied to the electrode by electrostatic force (Coulomb force). When the drive voltage is released, the diaphragm is returned to its original position. The ink jet head pressurizes the liquid filled in the chamber facing the vibration plate portion using the displacement of the vibration plate portion, and discharges the liquid droplets from the nozzle.
このインクジェットヘッドの駆動方法としては、複数のインク流路とノズルと振動板部
が形成された流路基板と、該振動板部に対向し所定の間隔を有して配設された個別電極と
を有し、該流路基板がP型のシリコンより形成され、該流路基板にB+(ホウ素イオン)
を1×10E19個/立方cm以上拡散してなるインクジェットヘッドの駆動方法が知ら
れている。
As a method for driving the ink jet head, a flow path substrate on which a plurality of ink flow paths, nozzles, and a vibration plate portion are formed, and individual electrodes that are disposed to face the vibration plate portion and have a predetermined interval are provided. And the flow path substrate is made of P-type silicon, and B + (boron ion) is formed on the flow path substrate.
There is known a method of driving an ink-jet head obtained by diffusing 1 × 10E19 / cubic cm or more.
この場合、該流路基板をGND電位に接地し、個別電極にGND電位から+電位となる
パルス電圧を印加して振動板部を変形させてノズルからインクを吐出させて記録を行う(
特許文献1)。
In this case, the flow path substrate is grounded to the GND potential, and a pulse voltage that changes from the GND potential to the + potential is applied to the individual electrode to deform the vibration plate portion, and ink is ejected from the nozzle to perform recording (
Patent Document 1).
このような静電アクチュエータを有するインクジェットヘッドは、振動板部とこれに対
向する電極との間には、電気的に振動板部と電極との短絡を防ぐ絶縁膜(層)が形成され
ており、振動板部が半導体材料で構成される場合、この絶縁膜(層)は誘電体として働き
、長時間の駆動電圧印加によって振動板部と電極との間に電荷が残留し帯電することが知
られている(特許文献2)。
In an inkjet head having such an electrostatic actuator, an insulating film (layer) that electrically prevents a short circuit between the vibration plate portion and the electrode is formed between the vibration plate portion and the electrode facing the vibration plate portion. When the diaphragm part is made of a semiconductor material, this insulating film (layer) functions as a dielectric, and it is known that a charge remains and is charged between the diaphragm part and the electrode by applying a driving voltage for a long time. (Patent Document 2).
またこの絶縁膜(層)以外にも誘電体が存在する場合がある。例えば振動板部と電極と
が密着して離れなくなることを防止するためにそれぞれの表面を処理したHMDS(Hexa
Methyl Di Silazane)等の疎水処理膜や同じく表面に吸着された水分が駆動時の電界
によって帯電する(HMDSに関する文献;特許文献3)。
In addition to this insulating film (layer), a dielectric may be present. For example, in order to prevent the diaphragm portion and the electrode from coming into close contact with each other, the HMDS (Hexa) treated with each surface is prevented.
Methyl Di Silazane) and other hydrophobically treated membranes and moisture adsorbed on the surface are charged by an electric field during driving (literature related to HMDS; Patent Document 3).
振動板部と電極との間に帯電が起こると、この帯電による電界によって振動板部と電極
との間の相対変位量が変化することにより、吐出特性(吐出されるインク質量やインクス
ピード等)が変化して印字品質に影響を及ぼす。よって、インクジェットヘッドの製造工
程では、この帯電量が所定の範囲内に収まっているか印字検査等を実施して製品化する。
If charging occurs between the diaphragm and the electrode, the relative displacement between the diaphragm and the electrode changes due to the electric field generated by this charging, resulting in ejection characteristics (e.g., ejected ink mass and ink speed). Changes and affects print quality. Therefore, in the manufacturing process of the ink jet head, a print inspection or the like is performed to determine whether the charge amount is within a predetermined range, and the product is commercialized.
さらに、このインクジェットヘッドを搭載したインクジェットプリンタを駆動する場合
は、駆動時の電圧とは極性の異なる電圧を所定の周期で印加して、振動板部と電極との間
の帯電を除去する静電アクチュエータのリフレッシュ処理を行うことが知られている(特
許文献4)。
Further, when driving an ink jet printer equipped with this ink jet head, a voltage having a polarity different from the voltage at the time of driving is applied at a predetermined cycle to remove the electrostatic charge between the diaphragm portion and the electrode. It is known to perform actuator refresh processing (Patent Document 4).
このような従来のインクジェットヘッドでは、上記のように振動板部と電極との間の帯
電量が所定の範囲に収まっているか検査する必要があり、製造歩留まりは容易に改善され
ない。よって、静電アクチュエータを備えたインクジェットヘッドの製造工程において、
振動板部と電極との間の残留電荷による帯電量を的確に把握し、これを元に製品の良否を
判定する技術や製造工程にフィードバックする技術が求められている。
In such a conventional ink jet head, it is necessary to inspect whether or not the charge amount between the diaphragm portion and the electrode is within a predetermined range as described above, and the manufacturing yield is not easily improved. Therefore, in the manufacturing process of the inkjet head provided with the electrostatic actuator,
There is a need for a technique for accurately grasping the amount of charge due to the residual charge between the diaphragm portion and the electrode, and for judging the quality of the product based on this and feeding it back to the manufacturing process.
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであり、振動板部と電極との間の帯電量
を数値化する技術を確立して、安定した駆動特性を有する静電アクチュエータ、静電アク
チュエータの製造方法、これらを用いた液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法およ
び液滴吐出装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and has established a technique for quantifying the amount of charge between the diaphragm portion and the electrode, and provides an electrostatic actuator, It is an object of the present invention to provide an actuator manufacturing method, a droplet discharge head using these, a method of manufacturing a droplet discharge head, and a droplet discharge device.
本発明の静電アクチュエータの帯電量測定方法は、振動板部とこの振動板部に所定の間
隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータ
の帯電量測定方法において、振動板部と電極との間にバイアス電圧を印加しながら、振動
板部と電極との間の静電容量を計測する計測工程と、静電容量が最小近傍領域内の特定の
値をとるときのバイアス電圧から振動板部と電極の間に帯電した帯電量を求める算出工程
と、を備えたことを特徴とする。ここで「最小近傍領域」とは、最小を含む最小近傍の所
定の領域をいう。
The method for measuring the amount of charge of an electrostatic actuator according to the present invention is a method for measuring the amount of charge of an electrostatic actuator having an electromechanical conversion element having a diaphragm part and an electrode opposed to the diaphragm part at a predetermined interval. In the method, a measurement step of measuring a capacitance between the diaphragm portion and the electrode while applying a bias voltage between the diaphragm portion and the electrode, and a specific value within a region in which the capacitance is minimum And a calculation step of obtaining a charge amount charged between the diaphragm portion and the electrode from a bias voltage when taking the voltage. Here, the “minimum neighborhood region” refers to a predetermined region in the minimum neighborhood including the minimum.
この構成によれば、計測工程では、振動板部と電極との間にバイアス電圧を印加しなが
ら、振動板部と電極との間の静電容量を計測し、算出工程では、この静電容量が最小近傍
領域内の特定の複数の値をとるときのバイアス電圧から振動板部と電極の間に帯電した帯電量を
求めることにより、振動板部と電極との間の帯電量を数値化することができる。
According to this configuration, in the measurement step, the electrostatic capacitance between the diaphragm portion and the electrode is measured while applying a bias voltage between the diaphragm portion and the electrode, and in the calculation step, the electrostatic capacitance is measured. The amount of charge between the diaphragm and the electrode is quantified by obtaining the amount of charge charged between the diaphragm and the electrode from the bias voltage when taking a plurality of specific values in the minimum neighborhood region be able to.
この場合、計測工程では、バイアス電圧に対する振動板部と電極との間の静電容量を複
数点計測し、算出工程では、複数点計測された静電容量を基に最小二乗法によりバイアス
電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似して、2次曲線が最小近傍領域内の特定の
値をとるときのバイアス電圧から帯電量を求めることが好ましい。
In this case, in the measurement step, the electrostatic capacitance between the diaphragm portion and the electrode with respect to the bias voltage is measured at a plurality of points, and in the calculation step, the bias voltage and the bias voltage are determined by the least square method based on the capacitance measured at the plurality of points. It is preferable to approximate the relationship with the capacitance as a quadratic curve, and obtain the charge amount from the bias voltage when the quadratic curve takes a specific value within the minimum vicinity region.
この構成によれば、複数点計測された静電容量を基に最小二乗法によりバイアス電圧と
静電容量との関係を2次曲線として近似して、2次曲線が最小近傍領域内の特定の複数の値をと
るときのバイアス電圧から帯電量を求めるため、振動板部と電極との間の帯電量を確実に
数値化することができる。またこの計測工程と算出工程とを繰り返し行えば、より精度の
高い帯電量を求めることができる。
According to this configuration, the relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as a quadratic curve by the least square method based on the capacitance measured at a plurality of points, and the quadratic curve is a specific region within the minimum neighborhood region. Since the charge amount is obtained from the bias voltage when taking a plurality of values, the charge amount between the diaphragm portion and the electrode can be reliably quantified. If the measurement process and the calculation process are repeated, a more accurate charge amount can be obtained.
またこの場合、算出工程では、バイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似
する際、バイアス電圧を印加することによって振動板部が急峻に変位する立ち上がり部分
、立ち下り部分の計測値を除いて近似することが好ましい。
In this case, in the calculation process, when the relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as a quadratic curve, measured values of the rising portion and the falling portion where the diaphragm portion is suddenly displaced by applying the bias voltage. It is preferable to approximate except.
この構成によれば、2次曲線として近似されるバイアス電圧と静電容量との関係は、バ
イアス電圧を印加することによって振動板部が急峻に変位する立ち上がり、立ち下り部分
の計測値を除いて近似されるため、振動板部と電極との間の帯電による静電容量の変化を
正確に捉えて、振動板部と電極との間の帯電量を求めることができる。
According to this configuration, the relationship between the bias voltage and the capacitance approximated as a quadratic curve is obtained by excluding measured values at the rising and falling portions where the diaphragm portion is suddenly displaced by applying the bias voltage. Since it is approximated, the amount of charge between the diaphragm portion and the electrode can be obtained by accurately grasping the change in capacitance due to the charge between the diaphragm portion and the electrode.
本発明の静電アクチュエータの製造方法は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置
いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータの製造
方法において、上記発明の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて振動板部と電極
との間に帯電した帯電量を測定する測定工程と、静電アクチュエータの駆動電圧を測定さ
れた帯電量に応じた値に調整する調整工程とを備えたことを特徴とする。
The method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention is the above method for manufacturing an electrostatic actuator including an electromechanical conversion element having a diaphragm portion and an electrode disposed opposite to the diaphragm portion at a predetermined interval. A measuring step of measuring the amount of charge charged between the diaphragm portion and the electrode using the method for measuring the amount of charge of the electrostatic actuator of the invention, and the driving voltage of the electrostatic actuator to a value corresponding to the measured amount of charge And an adjusting step for adjusting.
この構成によれば、測定工程では、上記発明の静電アクチュエータの帯電量測定方法を
用いて振動板部と電極との間に帯電した帯電量を測定し、調整工程では、静電アクチュエ
ータの駆動電圧を測定された帯電量に応じた値に調整するため、振動板部と電極との間に
帯電した帯電量に対応した適切な静電アクチュエータの駆動電圧の設定をすることができ
る。ゆえに安定した駆動特性を有する静電アクチュエータを製造することができる。
According to this configuration, in the measurement step, the charge amount charged between the diaphragm portion and the electrode is measured using the method for measuring the charge amount of the electrostatic actuator according to the invention described above, and in the adjustment step, the electrostatic actuator is driven. Since the voltage is adjusted to a value corresponding to the measured charge amount, an appropriate driving voltage for the electrostatic actuator corresponding to the charge amount charged between the diaphragm and the electrode can be set. Therefore, an electrostatic actuator having stable driving characteristics can be manufactured.
またこの場合、測定された帯電量が異常値を示すか否かを判定し、異常値を示すと判定
した場合、この静電アクチュエータを不良として排除する判定工程をさらに備えることが
好ましい。
In this case, it is preferable to further include a determination step of determining whether or not the measured charge amount indicates an abnormal value, and when determining that the measured charge amount indicates an abnormal value, this electrostatic actuator is excluded as a failure.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて
対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、振
動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液
滴吐出ヘッドの製造方法において、液滴吐出ヘッドは、静電アクチュエータと、吐出室を
含む液体流路と、吐出室に連通するノズルとが複数区画形成された液滴吐出部を有し、液
滴吐出部の複数区画形成された静電アクチュエータのうち1つの帯電量を上記発明の静電
アクチュエータの帯電量測定方法を用いて測定する測定工程と、上記発明の静電アクチュ
エータの製造方法における静電アクチュエータの駆動電圧を調整する調整工程または上記
発明の帯電量が異常値を示すか否かを判定し、異常値を示す場合この静電アクチュエータ
を不良として排除する判定工程とを備えたことを特徴とする。
The method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a diaphragm portion and an electrostatic actuator having an electromechanical conversion element having a diaphragm portion and an electrode disposed opposite to the diaphragm portion at a predetermined interval. In a method of manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from a nozzle by pressurizing a liquid filled in a discharge chamber that faces the droplet, the droplet discharge head includes a liquid flow that includes an electrostatic actuator and a discharge chamber. The electrostatic actuator according to the present invention has a droplet discharge portion in which a plurality of passages and nozzles communicating with the discharge chamber are formed. Measurement step using the above charge amount measurement method, adjustment step for adjusting the driving voltage of the electrostatic actuator in the method for manufacturing the electrostatic actuator of the invention, or whether the charge amount of the invention shows an abnormal value Or it determines, characterized by comprising a determination step that eliminates the electrostatic actuator as defective if indicating an abnormal value.
この構成によれば、液滴吐出部の複数区画形成された静電アクチュエータは、ほぼ同一
レベルの帯電量を持っていると考えられる。よって、測定工程では、この複数の静電アク
チュエータのうち1つの帯電量を測定し、調整工程では、静電アクチュエータの駆動電圧
を帯電量に応じた値に設定することができる。または判定工程では、帯電量が異常値を示
す静電アクチュエータを検出して排除することができる。ゆえに安定した駆動特性を有す
る静電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドを製造することができる。
According to this configuration, it is considered that the electrostatic actuator formed in a plurality of sections of the droplet discharge portion has substantially the same level of charge. Therefore, in the measurement process, the charge amount of one of the plurality of electrostatic actuators can be measured, and in the adjustment process, the drive voltage of the electrostatic actuator can be set to a value corresponding to the charge amount. Alternatively, in the determination step, an electrostatic actuator having an abnormal charge amount can be detected and eliminated. Therefore, a droplet discharge head including an electrostatic actuator having stable driving characteristics can be manufactured.
またこの場合、液滴吐出部は、ダミー静電アクチュエータを少なくとも1つ有し、測定
工程では、このダミー静電アクチュエータの振動板部と電極との間の帯電量を測定するこ
とが好ましい。
In this case, it is preferable that the droplet discharge unit has at least one dummy electrostatic actuator, and in the measurement step, the charge amount between the diaphragm portion of the dummy electrostatic actuator and the electrode is measured.
この構成によれば、液滴吐出部は、帯電量を測定するためのダミー静電アクチュエータ
を有しているため、本来の液体を加圧する静電アクチュエータを用いてその帯電量を測定
しなくてもよい。また測定工程において、静電アクチュエータが駆動可能な上下限の電圧
範囲で振動板部と電極との間にバイアス電圧を印加する場合、印加されるバイアス電圧に
よって、本来の静電アクチュエータを劣化させるリスクを回避することができる。
According to this configuration, since the droplet discharge unit has the dummy electrostatic actuator for measuring the charge amount, it is not necessary to measure the charge amount using the electrostatic actuator that pressurizes the original liquid. Also good. Also, in the measurement process, when a bias voltage is applied between the diaphragm and the electrode within the upper and lower voltage ranges that can drive the electrostatic actuator, there is a risk that the original electrostatic actuator will be degraded by the applied bias voltage. Can be avoided.
また本発明の他の液滴吐出ヘッドの製造方法は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔
を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータに
より、振動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐
出する液滴吐出ヘッドの製造方法において、電極が形成されるウェハ状の第1の基板と、
振動板部が形成されるウェハ状の第2の基板とを接合して当該接合により得られたウェハ
状積層体に液滴吐出ヘッド複数個分の前記静電アクチュエータを形成すると共に、液滴吐
出ヘッドの形成領域以外の領域に少なくとも1つのダミー静電アクチュエータを形成する
製造工程と、前記ウェハ状積層体から複数の前記液滴吐出ヘッドを切り出す切断工程と、
前記切断工程により得られた前記液滴吐出ヘッドに対して、ダミー静電アクチュエータの
少なくとも1つの帯電量を上記発明の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて測定
する測定工程と、上記発明の静電アクチュエータの製造方法における静電アクチュエータ
の駆動電圧を調整する調整工程または上記発明の帯電量が異常値を示すか否かを判定し、
異常値を示す場合この静電アクチュエータを不良として排除する判定工程とを備えたこと
を特徴とする。
According to another method of manufacturing a liquid droplet ejection head of the present invention, an electrostatic actuator including an electromechanical conversion element having a vibration plate portion and an electrode disposed opposite to the vibration plate portion with a predetermined interval is provided. In a manufacturing method of a droplet discharge head that pressurizes a liquid filled in a discharge chamber located facing a vibration plate portion and discharges a droplet from a nozzle, a wafer-like first substrate on which an electrode is formed;
A plurality of droplet discharge heads are formed on the wafer-like laminate obtained by bonding the wafer-like second substrate on which the vibration plate portion is formed, and droplet discharge is performed. A manufacturing step of forming at least one dummy electrostatic actuator in a region other than the formation region of the head, and a cutting step of cutting out the plurality of droplet discharge heads from the wafer-like laminate,
A measurement step of measuring at least one charge amount of the dummy electrostatic actuator with respect to the droplet discharge head obtained by the cutting step by using the charge amount measurement method of the electrostatic actuator of the invention; An adjustment step for adjusting the driving voltage of the electrostatic actuator in the method for manufacturing the electrostatic actuator or whether or not the charge amount of the invention shows an abnormal value,
And a determination step of eliminating the electrostatic actuator as defective when an abnormal value is indicated.
この構成によれば、製造工程では、電極が形成されるウェハ状の第1の基板と振動板部
が形成される第2の基板とを接合することより、液滴吐出ヘッドの形成領域以外の領域に
少なくとも1つのダミー静電アクチュエータを形成し、測定工程では、このダミー静電ア
クチュエータの帯電量を測定するため、この帯電量測定結果を本来の静電アクチュエータ
の帯電量に置き換えることができる。そして、測定工程において静電アクチュエータが駆
動可能な上下限の電圧範囲で振動板部と電極との間にバイアス電圧を印加する場合、印加
されるバイアス電圧によって、本来の静電アクチュエータを劣化させるリスクを回避する
ことができる。また、このウェハ単位に形成される静電アクチュエータを備える複数の液
滴吐出ヘッドを1製造ロットとして帯電量のバラツキを把握することができる。
According to this configuration, in the manufacturing process, by joining the wafer-like first substrate on which the electrode is formed and the second substrate on which the vibration plate portion is formed, the region other than the region where the droplet discharge head is formed At least one dummy electrostatic actuator is formed in the region, and in the measurement step, the charge amount of the dummy electrostatic actuator is measured. Therefore, the charge amount measurement result can be replaced with the original charge amount of the electrostatic actuator. When applying a bias voltage between the diaphragm and the electrode within the upper and lower voltage ranges in which the electrostatic actuator can be driven in the measurement process, the risk of degrading the original electrostatic actuator due to the applied bias voltage Can be avoided. In addition, it is possible to grasp the variation in the charge amount by using a plurality of droplet discharge heads including electrostatic actuators formed in wafer units as one manufacturing lot.
本発明の静電アクチュエータは、上記発明の静電アクチュエータの製造方法を用いて製
造されたことを特徴とする。これによれば、静電アクチュエータの振動板部と電極との間
の帯電量を測定する測定工程と、この静電アクチュエータの駆動電圧を測定された帯電量
に応じた値に調整する調整工程、あるいは、帯電量が異常値を示す静電アクチュエータを
不良として排除する判定工程を備えているため、安定した駆動特性を有する静電アクチュ
エータを提供することができる。
The electrostatic actuator of the present invention is manufactured using the method for manufacturing an electrostatic actuator of the present invention. According to this, a measurement step of measuring the charge amount between the diaphragm portion of the electrostatic actuator and the electrode, and an adjustment step of adjusting the drive voltage of the electrostatic actuator to a value corresponding to the measured charge amount, Or since the determination process which excludes the electrostatic actuator in which charge amount shows an abnormal value as a defect is provided, the electrostatic actuator which has the stable drive characteristic can be provided.
本発明の液滴吐出ヘッドは、上記発明の液滴吐出ヘッドの製造方法を用いて製造された
ことを特徴とする。これによれば、安定した駆動特性を有する静電アクチュエータを備え
ているため、安定した吐出特性を有する液滴吐出ヘッドを提供することができる。
The droplet discharge head of the present invention is manufactured using the method for manufacturing a droplet discharge head of the above invention. According to this, since the electrostatic actuator having a stable driving characteristic is provided, a droplet discharge head having a stable discharge characteristic can be provided.
また本発明の他の液滴吐出ヘッドは、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて対
向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、振動
板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴
吐出ヘッドにおいて、静電アクチュエータと、吐出室を含む液体流路と、吐出室に連通す
るノズルとが複数区画された液滴吐出部を有し、液滴吐出部には、振動板部と電極との間
の帯電量を測定するためのダミー静電アクチュエータを少なくとも1つ備えたことを特徴
とする。
In addition, another droplet discharge head of the present invention includes a vibration plate portion by an electrostatic actuator including an electromechanical conversion element having a vibration plate portion and an electrode disposed opposite to the vibration plate portion at a predetermined interval. In a droplet discharge head that pressurizes a liquid filled in a discharge chamber located facing and discharges droplets from a nozzle, an electrostatic actuator, a liquid flow path including the discharge chamber, and a nozzle communicating with the discharge chamber And a droplet discharge section having a plurality of sections, and the droplet discharge section is provided with at least one dummy electrostatic actuator for measuring a charge amount between the vibration plate section and the electrode. And
この構成によれば、液滴吐出ヘッドを構成する液滴吐出部には、複数の静電アクチュエ
ータと共に、振動板部と電極との間の帯電量を測定するためのダミー静電アクチュエータ
を備えているため、このダミー静電アクチュエータの振動板部と電極との帯電量を測定し
て、液体を加圧する本来の静電アクチュエータの振動板部と電極との間の帯電量として置
き換えることができる。また、帯電量測定の際に印加するバイアス電圧等の影響で本来の
静電アクチュエータを劣化させるリスクを回避することができる。
According to this configuration, the droplet discharge unit constituting the droplet discharge head includes a plurality of electrostatic actuators and a dummy electrostatic actuator for measuring the amount of charge between the diaphragm and the electrode. Therefore, the charge amount between the vibration plate portion and the electrode of the dummy electrostatic actuator can be measured and replaced with the charge amount between the vibration plate portion and the electrode of the original electrostatic actuator that pressurizes the liquid. In addition, it is possible to avoid the risk of deteriorating the original electrostatic actuator due to the influence of a bias voltage or the like applied when measuring the charge amount.
本発明の液滴吐出装置は、上記発明の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする。こ
れによれば、安定した吐出特性を有する液滴吐出ヘッドが搭載されているため、高い吐出
品質を有する液滴吐出装置を提供することができる。
The liquid droplet ejection apparatus of the present invention is equipped with the liquid droplet ejection head of the above invention. According to this, since a droplet discharge head having stable discharge characteristics is mounted, a droplet discharge device having high discharge quality can be provided.
尚、本発明の液滴吐出装置とは、液体としてインクを用いたインクジェットプリンタ等
の記録装置や液体としてカラーフィルタ材料、発光材料、金属配線材料などの機能液を用
いて液滴吐出ヘッドから基板(ワーク)上に吐出して前記機能液からなるカラーフィルタ
層、発光層および金属配線等を描画する描画装置を含むものである。
The droplet discharge device of the present invention is a recording device such as an ink jet printer using ink as a liquid, or a substrate from a droplet discharge head using a functional liquid such as a color filter material, a light emitting material, or a metal wiring material as a liquid. It includes a drawing device that draws the color filter layer, the light emitting layer, the metal wiring, and the like made of the functional liquid by discharging onto the (work).
本発明のウェハ状積層体は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて対向配置さ
れた電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、振動板部に面
して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッ
ドが複数個区画形成されたウェハ状積層体において、電極が形成されたウェハ状の第1の
基板と、振動板部および吐出室となる液体流路が形成されたウェハ状の第2の基板と、ノ
ズルが形成されたウェハ状の第3の基板とを有し、ウェハ状の第1の基板とウェハ状の第
2の基板との接合により、静電アクチュエータの帯電量を特定するためのダミー電気機械
変換素子が液滴吐出ヘッドの形成領域以外の領域に少なくとも1つ形成されたことを特徴
とする。
The wafer-like laminate of the present invention faces the vibration plate portion by an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a vibration plate portion and electrodes opposed to the vibration plate portion at a predetermined interval. A wafer-like first substrate on which electrodes are formed in a wafer-like laminate in which a plurality of droplet ejection heads that pressurize a liquid filled in an ejection chamber located at a position and eject droplets from a nozzle are formed A wafer-like second substrate on which a liquid flow path serving as a vibration plate portion and a discharge chamber is formed, and a wafer-like third substrate on which a nozzle is formed, and the wafer-like first substrate And at least one dummy electromechanical conversion element for specifying the charge amount of the electrostatic actuator is formed in an area other than the formation area of the droplet discharge head by bonding the wafer and the wafer-like second substrate. And
この構成によれば、このウェハ状積層体には、静電アクチュエータの振動板部と電極と
の間の帯電量を特定するためのダミー電気機械変換素子が、ウェハ状の第1の基板と第2
の基板とを接合することにより少なくとも1つ形成されているため、このダミー電気機械
変換素子の振動板部と電極との間の帯電量を測定することによって、このウェハ状の基板
に区画形成された複数の液滴吐出ヘッドを構成する静電アクチュエータの振動板部と電極
との間の帯電量として置き換えすることができる。また、このダミー電気機械変換素子は
、液滴吐出ヘッドの形成領域以外の領域に設けられているため、このダミー電気機械変換
素子を液滴ヘッド内に設ける場合に比べて、液滴吐出ヘッドを小型化することができウェ
ハ状積層体の使用面積効率を上げることができる。
According to this configuration, the wafer-like laminate includes the dummy electromechanical conversion element for specifying the amount of charge between the diaphragm portion of the electrostatic actuator and the electrode, the first wafer-like substrate and the first substrate. 2
At least one of them is formed by bonding the substrate to the substrate, so that by measuring the amount of charge between the diaphragm portion of the dummy electromechanical conversion element and the electrode, a partition is formed on the wafer-like substrate. In addition, it can be replaced with the amount of charge between the vibration plate portion of the electrostatic actuator and the electrodes constituting the plurality of droplet discharge heads. In addition, since the dummy electromechanical transducer is provided in a region other than the region where the droplet ejection head is formed, the droplet ejection head can be compared with the case where the dummy electromechanical transducer is provided in the droplet head. The size can be reduced, and the use area efficiency of the wafer-like laminate can be increased.
本発明は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有す
る電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータの帯電量測定装置において、振動板部と
電極との間に所定のバイアス電圧を印加するための電源部と、バイアス電圧が印加された
振動板部と電極との間の静電容量を計測する容量測定部と、容量測定部の静電容量測定結
果に基づいて、静電容量が最小近傍領域内の特定の複数の値をとるときのバイアス電圧から振動
板部と電極との間の帯電量を演算する演算部とを備えたことを特徴とする。
The present invention relates to an electrostatic charge measuring device for an electrostatic actuator having an electromechanical transducer element having a diaphragm part and an electrode disposed opposite to the diaphragm part at a predetermined interval. A power supply unit for applying a predetermined bias voltage between them, a capacitance measuring unit for measuring the capacitance between the diaphragm unit and the electrode to which the bias voltage is applied, and capacitance measurement of the capacitance measuring unit And a calculation unit that calculates a charge amount between the diaphragm unit and the electrode from a bias voltage when the capacitance takes a plurality of specific values in the minimum vicinity region based on the result. To do.
この構成によれば、バイアス電圧を発生する電源部と、静電容量を測定する容量測定部
と、静電容量の測定結果から帯電量(電圧)を演算する演算部とを備えているため、静電
アクチュエータの振動板部と電極との間にバイアス電圧を印加しながら振動板部と電極と
の間の静電容量を測定して、静電容量が最小近傍領域内の特定の複数の値をとるときのバイアス
電圧から振動板部と電極との間の帯電量を求めて数値化することができる。
According to this configuration, the power supply unit that generates the bias voltage, the capacitance measurement unit that measures the capacitance, and the calculation unit that calculates the charge amount (voltage) from the measurement result of the capacitance, Measure the capacitance between the diaphragm and the electrode while applying a bias voltage between the diaphragm and the electrode of the electrostatic actuator. The amount of charge between the diaphragm portion and the electrode can be obtained from the bias voltage when taking the value and digitized.
またこの場合、演算部では、バイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似し
て、静電容量が最小近傍領域内の特定の複数の値をとるときのバイアス電圧から振動板部と電極
との間の帯電量を演算することが好ましい。これによれば、振動板部と電極との間の帯電
量をより正確に数値化することができる。
In this case, the calculation unit approximates the relationship between the bias voltage and the capacitance as a quadratic curve, and determines the diaphragm portion from the bias voltage when the capacitance takes a plurality of specific values in the minimum vicinity region. It is preferable to calculate the amount of charge between the electrode and the electrode. According to this, the charge amount between the diaphragm portion and the electrode can be quantified more accurately.
さらにこの場合、演算部が演算して出力した帯電量に応じた値に、静電アクチュエータ
の駆動電圧を調整する調整部を備えることが好ましい。この帯電量測定装置を用いれば、
帯電量の測定に応じて適正な駆動電圧を設定することができる。
Furthermore, in this case, it is preferable to include an adjustment unit that adjusts the drive voltage of the electrostatic actuator to a value corresponding to the charge amount calculated and output by the calculation unit. If this charge amount measuring device is used,
An appropriate drive voltage can be set according to the measurement of the charge amount.
まず本発明の一実施形態であるインクジェットヘッドを搭載した液滴吐出装置としての
記録装置であるインクジェットプリンタについて、図1に基づいて説明する。図1は、イ
ンクジェットプリンタの構造を示す概略図である。詳しくは、インクジェットヘッド10
が搭載されたキャリッジの走査方向から見た概略図である。
First, an ink jet printer which is a recording apparatus as a liquid droplet ejection apparatus equipped with an ink jet head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an inkjet printer. Specifically, the
FIG. 6 is a schematic view seen from the scanning direction of a carriage on which is mounted.
図1に示すとおり、インクジェットプリンタ400は、記録紙401を搬送するための
送りローラ402,405と、送りローラ402,405に対向配置された記録紙401
を押さえる押さえローラ403,404と、液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッ
ド10と、インク供給管41と、インクタンク部材409とで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
インクジェットヘッド10は、ノズル面44が記録紙401の印字面と所定の間隔で平
行となるようにベース部材43を介してキャリッジ406に固定されている。またガラス
面45にインクタンク部材409に繋がったインク供給管41が接合されている。
The
インクジェットヘッド10を移動させるキャリッジ406は、キャリッジ軸408に軸
支され、図示しない駆動機構と連結してキャリッジ406を移動させるベルト407を有
している。
A
このインクジェットプリンタ400は、フェイスインクジェット方式のインクジェット
ヘッド10を搭載しており、インクジェットヘッド10のガラス面45に接合したインク
供給管41を通じてインクタンク部材409からインクが供給される。すなわちインク供
給方向Kとインク吐出方向Lが同一方向となるように構成されている。したがって、イン
クジェットヘッド10が駆動されると、インク滴42がノズル面44と平行に位置した記
録紙401に吐出され、キャリッジ406の走査と記録紙401の送りによって印刷され
る。
The
次に本実施形態のインクジェットヘッド並びにその製造方法について図2に基づいて説
明する。図2は、インクジェットヘッドの構造を示す概略断面図である。このインクジェ
ットヘッド10は、振動板部5と振動板部5に所定の間隔を置いて対向配置された電極1
1とを有する電気機械変換素子18を備えた静電アクチュエータ19により、振動板部5
に面して位置する吐出室6に充填された液体(インク)を加圧してノズル4から液滴を吐
出する。
Next, the ink jet head of this embodiment and the manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the inkjet head. The
1 is provided by an
The liquid (ink) filled in the
また本実施形態のインクジェットヘッドの製造工程は、静電アクチュエータ19の振動
板部5と電極11との間の帯電量を測定する測定工程と、測定された帯電量が異常値を示
すか否かを判定し、異常値を示す場合、その静電アクチュエータ19を不良として排除す
る判定工程と、良品については、静電アクチュエータ19の駆動電圧を測定された帯電量
に応じた値に調整する調整工程とを備えている。
In addition, the manufacturing process of the ink jet head according to the present embodiment includes a measurement process for measuring the charge amount between the
インクジェットヘッド10は、電極11を有するガラス基板1と振動板部5を有するシ
リコン基板2およびノズル4を有するノズルプレート3からなる3層構造となっている。
The
ガラス基板1は、シリコン基板2と同程度の熱膨張係数を有する厚さ1mmのホウ珪酸
ガラスを用いており、電極11を振動板部5に所定の間隔で対向配置させるための凹部1
5をおよそ0.3μmの深さにエッチングする。エッチング方法としては、ガラス基板1
のエッチング面以外の表面をCu−Auでマスクし、常温でフッ化アンモニウムと過酸化
水素水の混合液にガラス基板1を浸漬する方法で行う。
The
5 is etched to a depth of approximately 0.3 μm. As an etching method,
The surface other than the etched surface is masked with Cu—Au, and the
ガラス基板1の電極は、スパッタ法または蒸着法等でおよそ厚み0.1μmに成膜され
たITO(Indium Tin Oxide)膜からなり、フォトリソグラフィ方式により電極11と
リード部12および端子部13が凹部15の底面に所定の形状に形成されている。
The electrode of the
シリコン基板2は、厚みおよそ200μmに両面研磨したシリコンの単結晶基板を用い
ており、まず熱酸化処理を行って基板両面に厚みおよそ0.1μmのSiO2酸化膜を形
成する。このSiO2酸化膜は、振動板部5と電極11とが電気的に短絡しないよう絶縁
層25として機能する。
The
シリコン基板2には、KOH水溶液に浸漬するウェットエッチング方式で振動板部5を
底面としノズル4に連通した吐出室6となる凹部22と、共通インクキャビティであるリ
ザーバ8となる凹部24と、吐出室6とリザーバ8とを繋ぐオリフィス7を構成する細溝
23とが形成されている。
The
さらにこのシリコン基板2には、これらのインク流路となる各凹部22,24および細
溝23、ノズルプレート3との接着面をマスキングして、Pt(白金)を真空蒸着法また
は真空スパッタ法で成膜した共通電極26が形成されている。
Further, the
そして、ガラス基板1とシリコン基板2を接合することにより、振動室9内に振動板部
5と電極11とが所定の間隔で配置された電気機械変換素子18を有する静電アクチュエ
ータ19が形成されている。また振動室9は、端子部13の上部でガラス基板1とシリコ
ン基板2との隙間を封止することで密閉された状態となっている。さらに、ガラス基板1
とシリコン基板2とを貫通しインクを共通インクキャビティであるリザーバ8に供給する
ためのインク取入口14が形成されている。
Then, by bonding the
And the
この場合、ガラス基板1の電極11とシリコン基板2の振動板部5との間隔は、およそ
0.2μmである。
In this case, the distance between the
ノズルプレート3は、シリコン基板2と同じくシリコンの薄板を用いている。ノズルプ
レート3には、インクを吐出するためのノズル4と、オリフィス7を構成するもう一方の
凹部17とが形成されている。
The
接合されたガラス基板1とシリコン基板2にさらにノズルプレート3を接合することに
よって、インク取入口14に繋がったリザーバ8と、リザーバ8にオリフィス7を経由し
て繋がった吐出室6とからなるインク流路が形成される。
By further joining the
図2は、インクジェットヘッド10の1つの静電アクチュエータ19とこれに対応する
インク流路の概略断面を示しているが、このような3層構造のインクジェットヘッド10
には、複数の静電アクチュエータ19と吐出室6を含むインク流路と、吐出室6に連通す
るノズル4とが複数区画形成された液滴吐出部を有している。
FIG. 2 shows a schematic cross section of one
Includes a liquid droplet discharge section in which a plurality of ink flow paths including a plurality of
このインクジェットヘッド10の製造方法は、複数個分のインクジェットヘッド10に
相当する電極11が形成されたウェハ状のガラス基板1と、同じく複数個分の振動板部5
およびインク流路が形成されたウェハ状のシリコン基板2と、複数個分のノズル4が形成
されたウェハ状のノズルプレート3とを所定の位置で接合してウェハ状積層体Wを形成す
る方法である。そして、このウェハ状積層体Wに複数区画形成されたインクジェットヘッ
ド10をダイシング等の切断方法で切断して取り出している。
The manufacturing method of the
And a method for forming a wafer-like laminate W by joining a wafer-
図示しないが、本実施形態のインクジェットヘッド10の液滴吐出部には、静電アクチ
ュエータ19の振動板部5と電極11との間の帯電量を特定するためのダミー静電アクチ
ュエータが1つ設けられている。このダミー静電アクチュエータは、静電アクチュエータ
19と同構造、同形状であることは言うまでもない。
Although not shown in the drawings, the liquid droplet ejection portion of the
このダミー静電アクチュエータを用いて帯電量を測定する方法と測定装置については、
後述する。
For the method and measuring device to measure the charge amount using this dummy electrostatic actuator,
It will be described later.
このインクジェットヘッド10は、振動板部5に所定の間隔で対向配置された電極11
にリード部12を介して繋がった端子部13と、シリコン基板2に設けられた共通電極2
6との間に静電アクチュエータ19を駆動するドライバIC50を実装したFPC(フレ
キシブル回路基板)を接続して外部から信号を入力し電圧を印加する。
The
And a
6, an FPC (flexible circuit board) on which a
このインクジェットヘッド10の駆動方法は、振動板部5の電位を規定する共通電極2
6をGNDとし、電極11に正(+)の駆動電圧パルスを所定のパルス幅とパルス回数印
加し振動板部5を変位させて、振動板部5を底面とする吐出室6に充填されたインクを加
圧することにより、ノズル4からインク液滴を吐出させている。
The
6 is set to GND, and a positive (+) driving voltage pulse is applied to the
さらには、このインクジェットヘッド10を前述のインクジェットプリンタ400に搭
載して使用する場合、インクジェットヘッド10の駆動によって振動板部5と電極11と
の間に生じた帯電を減少させるために、駆動電圧パルスの印加回数400回に1度の割合
で電極11に負(−)の駆動電圧パルスを印加している。尚、この場合、負の駆動電圧パ
ルスは、正の駆動電圧パルスに対して逆の極性となる同電位幅の駆動電圧パルスでもよい
。
Further, when the
尚、使用されるインクは、水、アルコール等の主溶媒にエチレングリコール等の界面活
性剤と、染料または顔料とを溶解または分散させることにより調整される。さらに、イン
クジェットヘッド10にヒーター等を付設すれば、ホットメルトタイプのインクも使用で
きる。また本実施形態のインクジェットヘッド10は、フェイスインクジェット方式であ
るが、インクを吐出するノズル4をシリコン基板2またはノズルプレート3の端面に開口
させたエッジインクジェット方式であってもよい。
The ink used is prepared by dissolving or dispersing a surfactant such as ethylene glycol and a dye or pigment in a main solvent such as water or alcohol. Furthermore, if a heater or the like is attached to the
次に本実施形態の帯電量測定装置について図3に基づいて説明する。図3は、帯電量測
定装置の構成を示す概略図である。
Next, the charge amount measuring apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the charge amount measuring apparatus.
帯電量測定装置100は、測定ワーク105の振動板部5と電極11との間に所定のバ
イアス電圧を印加するための電源部101と、バイアス電圧(V)が印加された振動板部
5と電極11との間の静電容量(C)を計測する容量測定部としてのLCRメータ102
と、電源部101とLCRメータ102に接続されたパーソナルコンピュータ(PC)1
03とで構成されている。
The charge
A personal computer (PC) 1 connected to the
03.
PC103は、LCRメータ102の静電容量測定結果に基づいてバイアス電圧と静電
容量との関係を2次曲線として近似し、静電容量が最小となるバイアス電圧から振動板部
5と電極11との間の帯電量を演算する演算処理部と、電源部101およびLCRメータ
102とに接続してこれを制御する制御処理部とを実行する。尚、前記演算処理を実行す
るPC103により演算部は構築され、前記制御処理を実行するPC103により制御部
が構築されている。
The
またPC103には、モニタ104が接続されており、モニタ104は、測定システム
の稼動状態および測定データや測定データに基づいたグラフの表示を行うことができる。
In addition, a
電源部101は、LCRメータ102に接続されており、極性の異なる直流のバイアス
電圧を所定の範囲に渡って出力する。また、PC103からのコマンドを受けてバイアス
電圧を出力するインターフェイス(IEEE488)を有している。尚、電源部101は
、PC103からの制御が可能なインターフェイスを有していればどのようなタイプの安
定化電源でもよい。
The
LCRメータ102の測定端子には、測定ワーク105であるインクジェットヘッド1
0のダミー静電アクチュエータが4端子法で接続されている。この場合、測定ワーク10
5は、本来の静電アクチュエータ19でもよい。
The measurement terminal of the
Zero dummy electrostatic actuators are connected by a four-terminal method. In this case, the
5 may be the original
帯電量測定装置100は、測定ワーク105の振動板部5と電極11との間にバイアス
電圧を印加しながら、振動板部5と電極11との間の静電容量をLCRメータ102で測
定し、PC103に保存する。PC103は、保存されたデータを基に収容されている演
算プログラムによって静電容量が最小となるバイアス電圧から振動板部5と電極11との
間の帯電量として演算結果を出力する。
The charge
続いて本実施形態の静電アクチュエータの帯電量測定方法について図4〜図9に基づい
て説明する。この帯電量測定方法は、振動板部5と電極11との間にバイアス電圧(V)
を印加しながら、振動板部5と電極11との間の静電容量(C)を計測する計測工程と、
この静電容量が最小となるバイアス電圧から振動板部と電極の間に帯電した帯電量を求め
る算出工程とによって構成されている。
Next, a method for measuring the charge amount of the electrostatic actuator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. This method of measuring the amount of charge uses a bias voltage (V) between the
Measuring step of measuring the capacitance (C) between the
This is constituted by a calculation step of obtaining a charge amount charged between the diaphragm portion and the electrode from a bias voltage at which the electrostatic capacitance is minimized.
さらに詳しくは、計測工程では、バイアス電圧に対する振動板部5と電極11との間の
静電容量を複数点計測し、算出工程では、複数点計測された静電容量を基に最小二乗法に
よりバイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似して、2次曲線が最小となる
バイアス電圧から帯電量を求める方法である。
More specifically, in the measurement step, a plurality of capacitances between the
また、この場合、算出工程では、バイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近
似する際、バイアス電圧を印加することによって振動板部5が急峻に変位する立ち上がり
部分、立ち下り部分の計測値を除いて近似する方法を用いている。尚、この場合、計測工
程で逐次得られたデータを比較し、前後のデータ間の静電容量変化率が±50%以上とな
った部分の計測値を除外している。
In this case, in the calculation step, when the relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as a quadratic curve, the rising portion and the falling portion where the
図4は、測定時に印加されるバイアス電圧を示すグラフである。前述したようにインク
ジェットヘッド10は、正と負(逆)の極性が異なる駆動電圧パルスで駆動されている。
この場合、駆動電圧の範囲は、正側+40V、負(逆)側−30Vであることから、測定
時に印加するバイアス電圧は、該駆動電圧範囲によって帯電する帯電量を求めるため、該
駆動電圧範囲と同じバイアス電圧の範囲で直流電圧を時間の経過と共に増減させて印加し
ている。尚、図4には詳細に図示していないが、バイアス電圧の印加は電圧をステップ/
2secで階段状に増減させている。バイアス電圧の印加方法は、以降の計測工程にて説
明する。
FIG. 4 is a graph showing the bias voltage applied during measurement. As described above, the ink-
In this case, the range of the drive voltage is positive side + 40V and negative (reverse) side -30V. Therefore, the bias voltage applied at the time of measurement is obtained in order to obtain the charge amount charged by the drive voltage range. In the same bias voltage range, a DC voltage is applied by increasing / decreasing with time. Although not shown in detail in FIG. 4, the application of the bias voltage is performed by stepping the voltage.
It is increased or decreased stepwise in 2 seconds. The method for applying the bias voltage will be described in the subsequent measurement process.
図5は、計測工程を示す測定フローチャートである。測定は、cnt(カウント)=1
〜6まで3回正電界を印加する正電界測定ルーチンと、cnt(カウント)=7〜8まで
1回逆電界を印加する逆電界測定ルーチンとにより構成されている。
FIG. 5 is a measurement flowchart showing the measurement process. Measurement is cnt (count) = 1
To 6 and a positive electric field measurement routine for applying a positive electric field three times, and a reverse electric field measurement routine for applying a reverse electric field once to cnt (count) = 7 to 8.
まずステップS1では、帯電量測定装置100のLCRメータ102にインクジェット
ヘッド10を接続し、システムを初期化する。この時のバイアス電圧は0Vである。
First, in step S1, the
次にステップS2では、測定カウントをcnt=1として測定を開始する。 Next, in step S2, the measurement is started by setting the measurement count to cnt = 1.
ステップS3では、バイアス電圧0Vのときの静電容量を計測し、データを保存する。 In step S3, the capacitance when the bias voltage is 0 V is measured, and the data is stored.
ステップS4〜S5では、振動板部5と電極11との間に印加するバイアス電圧を2v
ステップ/2secで上昇させ、この間の振動板部5と電極11との間の静電容量を計測
し、データを保存する。
In steps S4 to S5, the bias voltage applied between the
In step / 2 sec, the capacitance between the
ステップS6では、バイアス電圧が上限(40V)まで到達したか否かを判定する。到
達していなければステップS4へ戻って測定を繰り返す。上限(40V)に到達すれば次
のステップS7へ進む。
In step S6, it is determined whether or not the bias voltage has reached the upper limit (40V). If not, the process returns to step S4 and repeats the measurement. If the upper limit (40V) is reached, the process proceeds to the next step S7.
ステップS7では、現cntを1つ増やしてcnt=2とし、次のステップS8へ進む
。
In step S7, the current cnt is incremented by one to set cnt = 2, and the process proceeds to the next step S8.
ステップS8〜S9では、−2vステップ/2secでバイアス電圧を降下させて、c
nt=1の場合と同様に静電容量を計測しデータを保存する。この1回目の正電界印加に
より振動板部5と電極11との間が帯電する。
In steps S8 to S9, the bias voltage is decreased at -2v step / 2sec, and c
As in the case of nt = 1, the capacitance is measured and the data is stored. The first positive electric field application charges between the
ステップS10では、バイアス電圧が0Vまで到達したか否かを判定する。到達してい
なければステップS8へ戻って測定を繰り返す。0Vに到達すれば次のステップS11へ
進む。
In step S10, it is determined whether or not the bias voltage has reached 0V. If not, the process returns to step S8 and repeats the measurement. If 0V is reached, the process proceeds to the next step S11.
ステップS11では、現cntを1つ増やしてcnt=3とし次のステップS12へ進
む。
In step S11, the current cnt is incremented by 1 and cnt = 3, and the process proceeds to the next step S12.
ステップS12では、cntが7になるまでステップS4〜S11を繰り返すように判
定して、バイアス電圧0V〜40Vの上昇と下降をさらに2回実施し、この間の静電容量
を計測する。cntが7になると次のステップS13〜S14へ進む。
In step S12, it is determined that steps S4 to S11 are repeated until cnt reaches 7, and the bias voltage 0V to 40V is further increased and decreased twice, and the capacitance during this time is measured. When cnt becomes 7, the process proceeds to the next steps S13 to S14.
ステップS13〜S14では、今度は−2vステップ/2secでバイアス電圧を下降
させて静電容量を計測しデータを保存する。
In steps S13 to S14, the bias voltage is lowered at -2v step / 2 sec, the capacitance is measured, and the data is stored.
ステップS15ではバイアス電圧が下限(−30V)まで到達したか否かを判定する。
到達していなければステップS13へ戻って測定を繰り返す。下限(−30V)に到達す
れば次のステップS16へ進む。
In step S15, it is determined whether or not the bias voltage has reached the lower limit (−30V).
If not, the process returns to step S13 to repeat the measurement. If the lower limit (−30V) is reached, the process proceeds to the next step S16.
ステップS16では、現cntを1つ増やしてcnt=8とし次のステップS17〜S
18へ進む。
In step S16, the current cnt is incremented by 1 and cnt = 8, and the next steps S17 to S17 are performed.
Proceed to 18.
ステップS17〜S18では、2vステップ/2secでバイアス電圧を上昇させて静
電容量を計測しデータを保存する。
In steps S17 to S18, the bias voltage is increased at 2v steps / 2 seconds, the capacitance is measured, and the data is stored.
ステップS19では、バイアス電圧が0Vに到達したか否かを判定する。到達していな
ければステップS17へ戻って測定を繰り返す。0Vに到達すれば測定は終了する。cn
t=7〜8により0V〜−30Vまでの逆電界測定ルーチンが1回終了する。
In step S19, it is determined whether or not the bias voltage has reached 0V. If not, the process returns to step S17 to repeat the measurement. The measurement ends when 0V is reached. cn
The reverse electric field measurement routine from 0V to −30V is completed once by t = 7-8.
以上のcnt=1〜8の測定によりバイアス電圧が40V〜−30Vの範囲で振動板部
5と電極11との間の静電容量のデータが保存される。
By the above measurement of cnt = 1 to 8, the capacitance data between the
図7は、上記の測定方法を用いて実際にインクジェットヘッドの静電アクチュエータ1
9のC−V特性を測定した結果を示すグラフである。図7に示すように静電アクチュエー
タ19の振動板部5と電極11との間にバイアス電圧を印加すると、振動板部5が電極1
1に引き寄せられることによって、振動板部5と電極11との間隔が狭くなりC−V特性
が変化していることがわかる。
FIG. 7 shows an
It is a graph which shows the result of having measured the CV characteristic of 9. FIG. When a bias voltage is applied between the
It can be seen that the distance between the
インクジェットヘッド10を構成する静電アクチュエータ19は、振動板部5と電極1
1との間にSiO2酸化膜からなる絶縁層25が介在しており、振動板部5と電極11と
の間に電圧を印加すると絶縁層25は誘電体として機能するため絶縁層25がチャージさ
れて帯電が生じる。
The
An insulating
したがって、例えば帯電がない場合の静電容量とバイアス電圧との関係と、帯電がある
場合の静電容量とバイアス電圧との関係は、図8に示すC−V特性のグラフとなる。
Therefore, for example, the relationship between the electrostatic capacity and the bias voltage when there is no charging and the relationship between the electrostatic capacity and the bias voltage when there is charging are graphs of CV characteristics shown in FIG.
図8は、振動板部5と電極11との間に図4に示すようなバイアス電圧を40V〜−3
0Vの範囲で印加したときのC−V特性を、仮に帯電がない場合とある場合とでわかり易
いように比較したグラフである。図8に示すようにC−V特性は、絶縁層25が正側にチ
ャージすることによって正側にシフトしている。すなわち、このシフト量Vcは振動板部
5と電極11との間の帯電量として扱うことができる。
8 shows a bias voltage of 40 V to −3 between the
It is the graph which compared the CV characteristic when it applied in the range of 0V so that it may be intelligible with the case where there is no charge temporarily. As shown in FIG. 8, the CV characteristic is shifted to the positive side when the insulating
図9は、図8のC−V特性のバイアス電圧0V付近を拡大したグラフである。図9に示
すようにC−V特性を示す曲線は、バイアス電圧0V付近では、緩やかな曲線となってい
る。したがって、帯電がある場合、この緩やかな曲線部分を2次曲線として近似し、その
最小となるバイアス電圧を求めればそれを帯電量として数値化することができる。
FIG. 9 is an enlarged graph around the bias voltage of 0 V in the CV characteristic of FIG. As shown in FIG. 9, the curve indicating the CV characteristic is a gentle curve near the bias voltage of 0V. Therefore, when there is a charge, this gentle curve portion is approximated as a quadratic curve, and if a minimum bias voltage is obtained, it can be converted into a numerical value as a charge amount.
では次にシフト量Vcを数値化するための算出工程について図6に基づいて説明する。
図6は、算出工程の演算プログラムを示すフローチャートである。
Next, a calculation process for digitizing the shift amount Vc will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a flowchart showing the calculation program of the calculation process.
2次曲線として近似する方法として最小二乗法を用いる。Yを静電容量とし、Xをバイ
アス電圧とすれば、Y=aX2+bX+cの近似式が当てはめられる。a,b,cは係数
である。
The least square method is used as a method of approximating as a quadratic curve. If Y is an electrostatic capacity and X is a bias voltage, an approximate expression of Y = aX2 + bX + c is applied. a, b, and c are coefficients.
図6のステップS21では、先に説明した帯電量測定方法によりcnt=1で抽出され
た正電界測定ルーチンのバイアス電圧とバイアス電圧に対する静電容量の値をデータとし
て取り込む。
In step S21 of FIG. 6, the bias voltage of the positive electric field measurement routine extracted by cnt = 1 by the charge amount measuring method described above and the value of the capacitance with respect to the bias voltage are taken in as data.
ステップS22では、取り込まれたデータの静電容量最小付近のバイアス電圧を4点抽
出する。この場合、先に述べたようにバイアス電圧の印加により振動板部5が急激に変位
する部分のデータは除外され採用されない。
In step S22, four bias voltages in the vicinity of the minimum capacitance of the captured data are extracted. In this case, as described above, the data of the portion where the
ステップS23では、抽出された4点のバイアス電圧を上記近似式に当てはめて演算を
行い、係数a,b,cを算出する。
In step S23, calculation is performed by applying the extracted bias voltages of the four points to the above approximate expression to calculate coefficients a, b, and c.
ステップS24では、係数aが正の値か否かを判定する。係数aが0(ゼロ)または負
の値であればエラー表示の出力を行う。係数aが正であれば正しく近似できたと判定して
次のステップS25へ進む。
In step S24, it is determined whether or not the coefficient a is a positive value. If the coefficient a is 0 (zero) or a negative value, an error display is output. If the coefficient a is positive, it is determined that the approximation has been correctly performed, and the process proceeds to the next step S25.
ステップS25では、近似された2次曲線の式を微分して最小となるバイアス電圧値X
t=−b/(2×a)を演算し、これを現カウントであるcnt=1の帯電量として出力
する。
In step S25, the bias voltage value X that is minimized by differentiating the approximated quadratic equation.
t = −b / (2 × a) is calculated and output as a charge amount of cnt = 1 which is the current count.
次のステップS26では、cntが8まで計算したか否かを判定する。cntが8でな
ければステップS21に戻って次のcntデータを取り込んで演算を繰り返す。cnt=
8まで演算が終了すれば次のステップS27へ進む。
In the next step S26, it is determined whether or not cnt has been calculated up to 8. If cnt is not 8, the process returns to step S21 to fetch the next cnt data and repeat the calculation. cnt =
When the calculation is completed up to 8, the process proceeds to the next step S27.
ステップS27では、正電界印加初回時のcnt=1の帯電量をモニタ104に表示す
る。
In step S27, the charge amount of cnt = 1 when the positive electric field is applied for the first time is displayed on the
ステップS28では、正電界印加時のcnt=2〜6の帯電量をモニタ104に表示す
る。
In step S28, the charge amount of cnt = 2 to 6 when a positive electric field is applied is displayed on the
ステップS29では、負(逆)電界印加時のcnt=7〜8の帯電量をモニタ104に
表示する。
In step S29, the charge amount of cnt = 7 to 8 when a negative (reverse) electric field is applied is displayed on the
ステップS30では、cnt=2〜6の測定で得られたバイアス電圧値Xtの平均値を
帯電量として出力する。また同時に平均値のレンジも算出する。この帯電量の平均値と平
均値のレンジとを用いて統計的な処理を実施すれば、静電アクチュエータ19を備えたイ
ンクジェットヘッド10の製造工程における変動を把握することができる。
In step S30, the average value of the bias voltage value Xt obtained by the measurement of cnt = 2 to 6 is output as the charge amount. At the same time, the average value range is also calculated. If statistical processing is performed using the average value of the charge amount and the range of the average value, fluctuations in the manufacturing process of the
ステップS31では、ステップS30で得られた帯電量の値およびレンジが、所定の規
格値以内か否かを判定する。規格値以内であれば算出工程を終了する。規格値を外れてい
れば、ステップS32に進み、不良品排除の信号を出力した後に、算出工程を終了する。
In step S31, it is determined whether or not the charge amount value and range obtained in step S30 are within a predetermined standard value. If it is within the standard value, the calculation process is terminated. If it is outside the standard value, the process proceeds to step S32, and after outputting a defective product exclusion signal, the calculation process is terminated.
また、ステップS31,S32は、算出された帯電量が異常値を示すか否かを判定し、
異常値を示す場合、その静電アクチュエータ19を不良として排除する判定工程である。
帯電量が異常値を示す場合、振動板部5と電極11とによって形成された振動室9が確実
に密閉されていない等の異常原因が考えられる。ゆえに、この帯電量測定方法を用いてイ
ンクジェットヘッド10の異常を検出することも可能である。
Steps S31 and S32 determine whether or not the calculated charge amount indicates an abnormal value.
In the case where an abnormal value is indicated, this is a determination step of eliminating the
When the charge amount shows an abnormal value, there may be an abnormal cause such as the
本実施形態の静電アクチュエータの帯電量測定方法では、静電アクチュエータ19を有
するインクジェットヘッド10を主に正駆動電圧パルスを印加して駆動する。よって、図
5の測定フローチャートに示すように、cnt=1の振動板部5と電極11との間に帯電
を生じさせる初回の正電界測定ルーチンを除いたcnt=2〜6の正電界測定ルーチンか
ら得られたデータを基に、静電容量が最小となるバイアス電圧の平均値を帯電量としてい
る。
In the electrostatic actuator charge amount measuring method of the present embodiment, the
図5に示した計測工程を示す測定フローチャートは、この設定に限らずインクジェット
ヘッド10の駆動方法を考慮して測定方法を設定することができる。例えば正と負(逆)
の極性の異なる駆動電圧パルスを組み合わせた印加パターンでインクジェットヘッド10
を駆動する場合、測定ルーチンは、該印加パターンに合わせて正と負(逆)の極性の異な
るバイアス電圧を印加することが好ましい。また、バイアス電圧を印加する電圧範囲の設
定についても駆動電圧範囲に合わせて設定することが好ましい。
The measurement flowchart shown in FIG. 5 is not limited to this setting, and the measurement method can be set in consideration of the driving method of the
The
In the measurement routine, it is preferable that the measurement routine applies bias voltages having different positive and negative (reverse) polarities in accordance with the application pattern. Further, it is preferable to set the voltage range to which the bias voltage is applied in accordance with the drive voltage range.
図6に示した算出工程の演算プログラムを示すフローチャートは、この方法に限らず上
記計測工程の設定に基づいて取り込む正電界または逆電界の測定ルーチンの選択等を適宜
設定することができる。例えば、求める帯電量の精度を上げるために、2次曲線を近似す
るためのバイアス電圧データの数を4点に限らず増やしてもよい。
The flowchart showing the calculation program of the calculation process shown in FIG. 6 is not limited to this method, and the selection of the measurement routine for the positive electric field or the reverse electric field to be taken in can be set as appropriate based on the setting of the measurement process. For example, in order to increase the accuracy of the required charge amount, the number of bias voltage data for approximating the quadratic curve is not limited to four, and may be increased.
さらに、インクジェットヘッド10の製造工程では、図2に示すようにガラス基板1と
シリコン基板2とノズルプレート3とが積層されたウェハ状積層体Wにインクジェットヘ
ッド10を複数区画形成し、切断工程では、ダイシング等の方法を用いてウェハ状積層体
Wを切断しインクジェットヘッド10を取り出す。取り出されたインクジェットヘッド1
0にドライバIC50を有する駆動回路を実装した後に、上記の静電アクチュエータの帯
電量測定方法を用いて、静電アクチュエータ19の帯電量を測定する。そして、インクジ
ェットヘッド10が最適な駆動状態となるように駆動電圧を該帯電量に応じた値に調整す
る調整工程を備えている。
Further, in the manufacturing process of the
After the drive circuit having the
調整工程は、得られた帯電量を調整可能な電圧範囲毎にランク分けして、駆動回路の出
力電圧レベルを電圧ランクに応じて設定する方法を用いている。電気機械変換素子18を
有する静電アクチュエータ19の振動板部5と電極11との間に印加された駆動電圧Vと
、振動板部5に生じる圧力Pとの関係は、帯電がない場合次の数式で導かれる。
The adjustment step uses a method of ranking the obtained charge amount for each adjustable voltage range and setting the output voltage level of the drive circuit according to the voltage rank. The relationship between the driving voltage V applied between the
P=1/2×ε×(V/d)2、εは振動板部5と電極11との間の誘電率、dは振動
板部5と電極11との間隔(ギャップ)である。振動板部5と電極11との間に帯電量V
cを有する場合は、振動板部5と電極11とのギャップdは、帯電によって狭くなる。し
たがって、圧力Pを一定とするためには、その分実際の駆動電圧Vdを小さくする必要が
ある。
P = 1/2 × ε × (V / d) 2, ε is a dielectric constant between the
When c is provided, the gap d between the
このようにして駆動電圧が調整された静電アクチュエータ19を備えたインクジェットヘ
ッド10は、適切な駆動条件で駆動されることにより、安定した吐出特性を得ることがで
きる。
The
上記の実施形態における効果は、以下のとおりである。
(1)本実施形態の静電アクチュエータの帯電量測定方法は、振動板部5と電極11との
間にバイアス電圧(V)を印加しながら、振動板部5と電極11との間の静電容量(C)
を計測し、静電容量が最小となるバイアス電圧Xtの平均値を帯電量としているため、振
動板部5と電極11との間の帯電量を数値化することができる。
(2)帯電量測定装置100は、容量測定部としてのLCRメータ102の計測結果に基
づいてバイアス電圧(V)と静電容量(C)との関係を2次曲線として近似し、静電容量
が最小となるバイアス電圧Xtの平均値を帯電量として演算する演算部を備えたPC10
3を有しているため、振動板部5と電極11との間の帯電量を的確に数値化することがで
きる。
(3)インクジェットヘッド10の液滴吐出部には、静電アクチュエータ19と同構造、
同形状のダミー静電アクチュエータを設けているため、このダミー静電アクチュエータの
振動板部5と電極11との間の帯電量を測定すれば、本来の静電アクチュエータ19の帯
電量として扱うことができる。また、静電アクチュエータ19を用いずに測定するため、
この静電アクチュエータ19が測定時のバイアス電圧印加等で劣化するリスクを回避でき
る。
(4)帯電量測定装置100のPC103の演算処理部は、バイアス電圧(V)と静電容
量(C)との関係を2次曲線として近似する場合、バイアス電圧を印加することによって
振動板部5が急峻に変位する立ち上がり部分、立ち下り部分の計測値を除いて近似する方
法を用いているため、この2次曲線を的確に近似して帯電量を数値化することができる。
(5)インクジェットヘッド10の製造工程において、静電アクチュエータ19の帯電量
測定の結果に基づき、静電アクチュエータ19の駆動電圧を調整する調整工程を備えてい
るため、調整が施された静電アクチュエータ19を備えたインクジェットヘッド10は、
適切な駆動条件で駆動されることにより、安定した吐出特性を得ることができる。
(6)帯電量測定装置100を用いてインクジェットヘッド10の帯電量測定を実施すれ
ば、得られた帯電量の結果からインクジェットヘッド10を構成する静電アクチュエータ
19の異常を検出することができる。
(7)インクジェットプリンタ400は、安定した吐出特性を有するインクジェットヘッ
ド10を搭載しているため、安定した吐出品質を実現することができる。
The effects in the above embodiment are as follows.
(1) The method for measuring the charge amount of the electrostatic actuator according to the present embodiment is such that a bias voltage (V) is applied between the
And the average value of the bias voltage Xt that minimizes the electrostatic capacitance is used as the charge amount, so that the charge amount between the
(2) The charge
3, the amount of charge between the
(3) The droplet discharge portion of the
Since the dummy electrostatic actuator having the same shape is provided, if the charge amount between the
The risk that the
(4) When the arithmetic processing unit of the
(5) Since the adjustment process of adjusting the drive voltage of the
Stable ejection characteristics can be obtained by being driven under appropriate driving conditions.
(6) When the charge amount measurement of the
(7) Since the
上記実施形態の変形例は、以下のとおりである。
(変形例1)最小近傍領域内の特定の複数の値は、最小値に限定されない。例えば、C−V特性
の2次曲線において、静電容量が同一値を示す2点のバイアス電圧の和を2で割った平均
値を採用してもよい。この場合、最小値と必ずしも一致しないが帯電量の近似値を求める
ことができる。
(変形例2)測定ワーク105は、インクジェットヘッド10が複数区画形成されたウェ
ハ状積層体Wのインクジェットヘッド10形成領域以外の領域に少なくとも1つ設けられ
たダミー電気機械変換素子であってもよい。このダミー電気機械変換素子を用いて帯電量
の測定を行えば、本来の静電アクチュエータ19の帯電量として置き換えすることができ
る。また、インクジェットヘッド10にダミー静電アクチュエータを設ける場合に比べて
、インクジェットヘッド10を小型化することができる。これにより、インクジェットヘ
ッド10が複数区画形成されたウェハ状積層体Wの使用面積効率を向上させることができ
る。
(変形例3)静電アクチュエータ19の帯電量測定工程と駆動電圧の調整工程とを一連の
工程としてもよい。また帯電量測定装置100には、出力された帯電量から電圧をランク
分けする機能、駆動電圧を調整する機能などを付加してもよい。
(変形例4)本実施形態のインクジェットヘッド10において、充填される液体は、イン
クに限定されない。例えば、カラーフィルタや有機EL表示装置をインクジェット方式で
製造する時に吐出する機能液を液体としてインクジェットヘッド10に充填してもよい。
The modification of the said embodiment is as follows.
(Modification 1) The specific plural values in the minimum neighborhood region are not limited to the minimum value. For example, in the quadratic curve of the CV characteristic, an average value obtained by dividing the sum of bias voltages at two points where the capacitances have the same value by 2 may be employed. In this case, an approximate value of the charge amount can be obtained although it does not necessarily match the minimum value.
(Modification 2) The measurement workpiece 105 may be a dummy electromechanical conversion element provided in at least one region other than the
(Modification 3) The charge amount measurement step of the
(Modification 4) In the
上記の実施形態および変形例から把握される技術的思想は、以下のとおりである。
(1)振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気
機械変換素子を備えた静電アクチュエータの製造方法において、前記静電アクチュエータ
の帯電量を測定する測定工程と、前記測定工程で得られた前期帯電量が異常値か否かを判
定する判定工程とを備えた静電アクチュエータの製造方法。
(2)振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気
機械変換素子を備えた静電アクチュエータの製造方法において、前記静電アクチュエータ
の帯電量を測定する測定工程と、前記測定工程で得られた前記帯電量を所定の電圧幅を有
する電圧ランクとしてランク分けし、前記静電アクチュエータの駆動電圧を前記電圧ラン
ク毎に調整する調整工程とを備えた静電アクチュエータの製造方法。
(3)振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気
機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、前記振動板部に面して位置する吐出室
に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法におい
て、前記静電アクチュエータの帯電量を測定する測定工程と、前記測定工程で得られた前
記帯電量が異常値か否かを判定する判定工程と、前記測定工程で得られた前記帯電量を所
定の電圧幅を有する電圧ランクとしてランク分けし、前記静電アクチュエータの駆動電圧
を前記電圧ランク毎に調整する調整工程とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法。
The technical idea grasped from the above-described embodiments and modifications is as follows.
(1) In a method of manufacturing an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a diaphragm portion and an electrode disposed opposite to the diaphragm portion at a predetermined interval, a charge amount of the electrostatic actuator is measured. A method for manufacturing an electrostatic actuator, comprising: a measuring step for determining, and a determining step for determining whether or not the amount of charge in the previous period obtained in the measuring step is an abnormal value.
(2) In a method for manufacturing an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having an oscillating plate and an electrode disposed opposite to the oscillating plate at a predetermined interval, a charge amount of the electrostatic actuator is measured. A measuring step, and a step of ranking the charge amount obtained in the measuring step as a voltage rank having a predetermined voltage width, and adjusting a driving voltage of the electrostatic actuator for each voltage rank. Manufacturing method of electrostatic actuator.
(3) A discharge chamber positioned facing the vibration plate portion by an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a vibration plate portion and an electrode disposed opposite to the vibration plate portion at a predetermined interval. In a method of manufacturing a droplet discharge head that pressurizes a liquid filled in a nozzle and discharges droplets from a nozzle, a measurement step for measuring the charge amount of the electrostatic actuator, and the charge amount obtained in the measurement step include A determination step for determining whether or not the value is an abnormal value and the charge amount obtained in the measurement step are ranked as a voltage rank having a predetermined voltage width, and the driving voltage of the electrostatic actuator is adjusted for each voltage rank. A method for manufacturing a droplet discharge head comprising an adjusting step.
1…第1の基板としてのガラス基板、2…第2の基板としてのシリコン基板、3…第3の基板としてのノズルプレート、4…ノズル、5…振動板部、6…吐出室、10…液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド、11…電極、18…電気機械変換素子、19…静電アクチュエータ、100…帯電量測定装置、101…電源部、102…容量測定部としてのLCRメータ、103…演算部および制御部としてのPC(パーソナルコンピュータ)、400…液滴吐出装置としてのインクジェットプリンタ。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記振動板部と前記電極との間にバイアス電圧を印加しながら、前記振動板部と前記電極との間の静電容量を計測する計測工程と、
前記静電容量が最小近傍領域内の特定の複数の値をとるときの前記バイアス電圧から前記振動板部と前記電極の間に帯電した帯電量を求める算出工程と、を備えたことを特徴とする静電アクチュエータの帯電量測定方法。 In the method for measuring the amount of charge of an electrostatic actuator comprising an electromechanical transducer having a diaphragm part and an electrode disposed opposite to the diaphragm part at a predetermined interval,
A measurement step of measuring a capacitance between the diaphragm portion and the electrode while applying a bias voltage between the diaphragm portion and the electrode;
And a calculation step of obtaining a charge amount charged between the diaphragm portion and the electrode from the bias voltage when the capacitance takes a plurality of specific values in a minimum vicinity region. A method for measuring the charge amount of an electrostatic actuator.
前記算出工程では、前記複数点計測された前記静電容量を基に最小二乗法により前記バイアス電圧と前記静電容量との関係を2次曲線として近似して、前記2次曲線が最小近傍領域内の特定の複数の値をとるときの前記バイアス電圧から前記帯電量を求めることを特徴とする請求項1に記載の静電アクチュエータの帯電量測定方法。 In the measurement step, a plurality of points of capacitance between the diaphragm portion and the electrode with respect to the bias voltage are measured,
In the calculation step, a relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as a quadratic curve by a least square method based on the capacitance measured at the plurality of points, and the quadratic curve is a minimum neighborhood region. 2. The method for measuring a charge amount of an electrostatic actuator according to claim 1, wherein the charge amount is obtained from the bias voltage when taking a plurality of specific values.
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて前記振動板部と前記電極との間に帯電した帯電量を測定する測定工程と、
前記静電アクチュエータの駆動電圧を前記測定された前記帯電量に応じた値に調整する調整工程と、を備えたことを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。 In a method of manufacturing an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a diaphragm part and an electrode disposed opposite to the diaphragm part with a predetermined interval,
A measurement step of measuring a charge amount charged between the diaphragm portion and the electrode using the method for measuring the charge amount of the electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 3,
An adjustment step of adjusting a drive voltage of the electrostatic actuator to a value corresponding to the measured charge amount.
前記液滴吐出ヘッドは、前記静電アクチュエータと、前記吐出室を含む液体流路と、前記吐出室に連通するノズルとが複数区画形成された液滴吐出部を有し、
前記液滴吐出部の前記複数区画形成された前記静電アクチュエータのうち1つの帯電量を請求項1ないし3のいずれか一項に記載の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて測定する測定工程と、請求項4に記載の調整工程または請求項5に記載の判定工程とを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 The discharge chamber located facing the diaphragm is filled by an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a diaphragm and an electrode disposed opposite to the diaphragm at a predetermined interval. In a method of manufacturing a droplet discharge head that pressurizes the liquid and discharges a droplet from a nozzle,
The droplet discharge head has a droplet discharge portion in which a plurality of compartments are formed with the electrostatic actuator, a liquid flow path including the discharge chamber, and a nozzle communicating with the discharge chamber,
The measurement which measures the charge amount of one of the electrostatic actuators formed in the plurality of sections of the droplet discharge section using the method for measuring the charge amount of an electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 3. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising: a step; and an adjustment step according to claim 4 or a determination step according to claim 5.
前記電極が形成されるウェハ状の第1の基板と、前記振動板部が形成されるウェハ状の第2の基板とを接合して当該接合により得られたウェハ状積層体に前記液滴吐出ヘッド複数個分の前記静電アクチュエータを形成すると共に、前記液滴吐出ヘッドの形成領域以外の領域に少なくとも1つのダミー静電アクチュエータを形成する製造工程と、
前記ウェハ状積層体から複数の前記液滴吐出ヘッドを切り出す切断工程と、
前記切断工程により得られた前記液滴吐出ヘッドに対して、前記ダミー静電アクチュエータの少なくとも1つの帯電量を請求項1ないし3のいずれか一項に記載の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて測定する測定工程と、請求項4に記載の駆動電圧を調整する調整工程または請求項5に記載の帯電量が異常値を示すか否かを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 The discharge chamber located facing the diaphragm is filled by an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a diaphragm and an electrode disposed opposite to the diaphragm at a predetermined interval. In a method of manufacturing a droplet discharge head that pressurizes the liquid and discharges a droplet from a nozzle,
The droplet discharge is applied to the wafer-like laminate obtained by joining the wafer-like first substrate on which the electrode is formed and the wafer-like second substrate on which the diaphragm is formed. Forming the electrostatic actuator for a plurality of heads, and forming at least one dummy electrostatic actuator in a region other than the formation region of the droplet discharge head;
A cutting step of cutting out the plurality of droplet discharge heads from the wafer-shaped laminate;
4. The electrostatic actuator charge amount measuring method according to claim 1, wherein at least one charge amount of the dummy electrostatic actuator is applied to the droplet discharge head obtained by the cutting step. 5. And a measuring step for measuring using, and an adjusting step for adjusting the driving voltage according to claim 4 or a determining step for determining whether or not the charge amount according to claim 5 shows an abnormal value. A method for manufacturing a droplet discharge head.
前記振動板部と前記電極との間に所定のバイアス電圧を印加するための電源部と、
前記バイアス電圧が印加された前記振動板部と前記電極との間の静電容量を計測する容量測定部と、
前記容量測定部の静電容量測定結果に基づいて、前記静電容量が最小近傍領域内の特定の複数の値をとるときの前記バイアス電圧から前記振動板部と前記電極との間の帯電量を演算する演算部と、を備えたことを特徴とする静電アクチュエータの帯電量測定装置。 In the electrostatic charge measuring device of an electrostatic actuator comprising an electromechanical transducer having a diaphragm part and an electrode disposed opposite to the diaphragm part at a predetermined interval,
A power supply for applying a predetermined bias voltage between the diaphragm and the electrode;
A capacitance measuring unit for measuring a capacitance between the diaphragm unit to which the bias voltage is applied and the electrode;
Based on the capacitance measurement result of the capacitance measurement unit, the charge amount between the diaphragm unit and the electrode from the bias voltage when the capacitance takes a plurality of specific values in the minimum vicinity region A charge amount measuring device for an electrostatic actuator, comprising:
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