JP4770571B2 - 振動子ユニットの検査装置、振動子ユニットの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに用いられる振動子ユニットの検査装置および検査方法に関し、特に、振動子ユニットの基材先端面に対してレーザー光を照射し、基材先端面からの反射光に応じて固定板先端面から基材先端面までの自由端部長さを測定するレーザー測定部を備える検査装置および検査方法に関する。

圧力室内の液体をノズル開口から液滴として吐出させ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インクジェット式記録ヘッド、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（Electro Luminescence）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噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等がある。

上記液体噴射ヘッドには、圧電振動子の伸縮によって圧力室内のインクに圧力変動を与え、これによりノズル開口からインク滴を吐出するものがある。上記の圧電振動子は、１つのノズル列あたり、例えば３０個〜２００個程度設けられる。そして、組立作業性を向上させる等の観点から、複数の圧電振動子をユニット化したものが実用化されている（例えば、特許文献１参照）。この振動子ユニットは、例えば、複数の圧電振動子を櫛歯状に形成した振動子群と、この振動子群が接着される固定板（固定基板）と、各圧電振動子に駆動信号を供給するためのフレキシブルケーブルとを有している。

振動子ユニットは、例えば、次の手順で造られている。まず、共通内部電極と個別内部電極とをＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）からなる圧電体を挟んで交互に積層して板状の振動子基材を作成し、共通内部電極に導通させた共通外部電極と個別内部電極に導通させた個別外部電極とを振動子基材の表面に形成する。そして、これらの外部電極が形成された振動子基材の基端側部分（基端部）の一側面を固定板上に接合し、ワイヤーソーやダイシングソー等によって振動子基材の先端側部分を極めて細い幅で切り分けて形成している。そして、作製された振動子ユニットは、圧電振動子の自由端部の先端面を圧力室のダイヤフラム部に当接させた状態で配設される。

上記振動子ユニットの圧電振動子は、自由端部を固定板先端面よりも外側に突出させた所謂片持ち梁の状態で固定板に固定されている。そして、駆動信号を圧電振動子の個別電極に印加すると、自由端部が振動子長手方向に伸縮変形し、これにより、圧力室の容積を変動させることができる。この圧電振動子の自由端部長さは、作動時の伸縮量に関わっている。そして、圧電振動子の伸縮量は、圧力室の変動量に影響するので、液滴の液量や吐出速度等の吐出特性に密接に関連してくる。吐出特性のばらつきを低減する観点から、振動子ユニットにおける圧電振動子自由端部長さの個体差を無くすことが重要である。このため、振動子ユニットの製造工程では、振動子基材を各圧電振動子に切り分ける前の段階で、振動子基材の自由端部長さ（以下、Ｄ寸法という。）を測定することが行われることがある。以下、この工程を自由端部寸法測定工程という。

この自由端部寸法測定工程では、例えば、光源としての半導体レーザーを有する発光部と、ＣＣＤから構成される受光部を備えたレーザー測定部を用い、治具上に固定された振動子ユニットの基材先端面に対して発光部からレーザー光を照射して基材先端面からの反射光を受光部で受光し、この受光状態に応じてＤ寸法が測定される。即ち、Ｄ寸法が異なると、受光部のＣＣＤにおける反射光の受光位置が変わるので、ＣＣＤのどの位置で反射光を捉えるかによってＤ寸法に換算するようになっている。

特開平１１−２７７７４５号公報

上述のように、振動子ユニットは、圧電体と電極とにより多層構造となっている。そして、電極の層と圧電体の層とではレーザー光線の反射状態が異なる。具体的には、圧電体層では、電極層よりも素地が粗いため、反射光が拡散し易い。一方、電極層では、圧電体層よりも反射率が高く、反射光の拡散が少ない。そのため、基材先端面において形成されたスポットが、電極層と圧電体層のどちらをより多く照射しているかによって、受光部の受光状態が変化し、これにより測定誤差が生じる虞があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動子ユニットの固定板先端面から基材先端面までの自由端部長さを精度良く測定することが可能な振動子ユニットの検査装置および検査方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の振動子ユニットの検査装置は、圧電体と内部電極を交互に積層して成り、所定方向に伸縮可能な圧電振動子となる振動子基材と、当該振動子基材を支持する固定板とにより構成され、振動子基材の自由端部を固定板先端面よりも突出させた状態で振動子基材の基端部を固定板上に固定した振動子ユニットの検査装置であって、
前記固定板の振動子基材突出方向の位置を規定する当接部を載置面に立設し、当該当接部に前記固定板先端面を当接させることで位置決めした状態で載置面に前記振動子ユニットを載置するベース部と、
前記ベース部に載置された振動子ユニットの基材先端面に対して発光部からレーザー光を照射し、前記基材先端面からの反射光を受光部で受光するように構成され、受光部における反射光の受光状態に応じて前記固定板先端面から前記基材先端面までの自由端部長さを測定するレーザー測定部と、を備え、
前記レーザー測定部は、前記基材先端面にレーザー光を集光して楕円形状のスポットを形成し、圧電体と内部電極との積層方向である構成部材積層方向に対して前記スポットの長軸の成す角度が鋭角となるようにしたことを特徴とする。

上記構成によれば、基材先端面にレーザー光を集光して楕円形状のスポットを形成し、構成部材積層方向に対してスポットの長軸の成す角度が鋭角となるようにしたので、スポットの長軸がより多くの圧電体と内部電極を横断する。これにより、スポット全体の照射面積において１つの層に対する照射面積が占める割合を小さくすることができる。このため、寸法誤差や取り付け誤差等によって構成部材積層方向におけるスポットの位置が多少変動したときでも、反射状態の急激な変化を抑制することができ、その結果、測定誤差を低減することが可能となる。

上記構成において、前記レーザー測定部が、前記構成部材積層方向に対し前記スポットの長軸の成す角度を鋭角とすることに替えて前記スポットの長軸を前記構成部材積層方向に揃える構成を採用することが望ましい。

上記構成によれば、スポットの長軸を前記構成部材積層方向に揃えることにより、スポットの長軸が最も多くの圧電体層と電極層を横断するので、測定誤差を一層低減することが可能となる。

また、上記構成において、前記レーザー測定部を、前記構成部材積層方向に対して、前記発光部及び前記受光部の配置面方向に傾けた姿勢で配置することにより、前記構成部材積層方向に対するスポットの長軸の成す角度を調整する構成とすることができる。

さらに、上記構成において、前記構成部材積層方向に対して、前記レーザー測定部の発光部をその開口面方向に傾けた姿勢で配設することにより、前記構成部材積層方向に対するスポットの長軸の成す角度を調整する構成を採用してもよい。
また、本発明は、圧電体と内部電極を交互に積層して成り、所定方向に伸縮可能な圧電素子となる振動子基材と、当該振動子基材を支持する固定板とにより構成され、振動子基材の自由端部を固定板先端面よりも突出させた状態で振動子基材の基端部を固定板上に固定した振動子ユニットの検査方法であって、
前記固定板の振動子基材突出方向の位置を規定する当接部に前記固定板先端面を当接させることでベース部の載置面に前記振動子ユニットを位置決めさせる工程と、
前記ベース部に最置された振動子ユニットの前記基材先端面に対して発光部からレーザー光を照射する工程と、
該基材先端面からの反射光を受光し、該反射光の受光状態に応じて前記固定板先端面から前記基材先端面までの自由端部長さを測定する工程と、を含み、
前記レーザー光を照射する工程では、前記基材先端面にレーザー光を集光して楕円形状のスポットを形成し、圧電体と内部電極の積層方向に対して前記スポットの長軸のなす角度が鋭角となるようにレーザー光を照射することを特徴とする。
この検査方法によれば、基材先端面にレーザー光を集光して楕円形状のスポットを形成し、構成部材積層方向に対してスポットの長軸の成す角度が鋭角となるようにしたので、スポットの長軸がより多くの圧電体と内部電極を横断する。これにより、スポット全体の照射面積において１つの層に対する照射面積が占める割合を小さくすることができる。このため、寸法誤差や取り付け誤差等によって構成部材積層方向におけるスポットの位置が多少変動したときでも、反射状態の急激な変化を抑制することができ、その結果、測定誤差を低減することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

まず、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）の構成について説明する。
図１は、本実施形態における記録ヘッド１の構成を説明する要部断面図である。例示した記録ヘッド１は、複数の圧電振動子２、固定板３、及び、フレキシブルケーブル４等をユニット化した振動子ユニット５と、この振動子ユニット５を収納可能なケース６と、ケース６の底面に接合される流路ユニット７とを備えている。

ケース６は、収納空部８を形成した合成樹脂製のブロック状部材である。収納空部８は、振動子ユニット５を収納するための空部であり、固定板３を収納空部８の内壁面に接着することで振動子ユニット５が収容空部８内に収納固定されている。この収納状態において、圧電振動子２の自由端部の先端面は収納空部８の底面側開口に臨み、後述するように、流路ユニット７の島部９に接合されている。また、このケース６には、上面側から流路ユニット７のリザーバ１０までの間を連通するインク供給路１１を、ケース６の高さ方向を貫通させて設けている。このインク供給路１１の上流側は図示しないインク供給針と、下流側は流路ユニット７のリザーバ１０と、それぞれ液密状態で連通し、インクカートリッジなどのインク貯留部材（液体貯留部材）からインク供給針を通じて導入されたインク（液体の一種）をリザーバ１０側に供給する。

振動子ユニット５の圧電振動子２は、図２に示すように、数１０μｍ〜１００μｍ程度の極めて細い幅に切り分けられた櫛歯状に形成されている。そして、各圧電振動子２は、固定板３の固定板先端面（ケース６への取り付け状態における流路ユニット側の端面）よりも自由端部を外側に突出させた所謂片持ち梁の状態で基端部を固定板３に固定している。この圧電振動子２は、圧電体と内部電極とを交互に積層して構成された積層型の圧電振動子であって、電界方向に直交する縦方向に伸縮可能な、言い換えれば、素子の長手方向に振動可能なタイプの圧電振動子である。従って、圧電振動子２は、充電により自由端部が振動子長手方向に収縮し、放電により自由端部が振動子長手方向に伸長する。また、フレキシブルケーブル４は、各圧電振動子２の基端部に電気的に接続されている。この振動子ユニット５の詳細については後述する。

流路ユニット７は、ノズルプレート（ノズル形成基板）１５を流路形成基板１６の一方の表面に配置し、振動板１７をノズルプレート１５とは反対側となる他方の表面に配置して接着等によって一体化することで構成されている。ノズルプレート１５は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口１８を列状に開設したステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態では、例えば１８０ｄｐｉのピッチで１８０個のノズル開口１８を開設し、これらのノズル開口１８によってノズル列を構成している。流路形成基板１６は、ノズルプレート１５の各ノズル開口１８に対応させて圧力室１９となる空部を隔壁で区画した状態で複数形成された板状の部材である。また、本実施形態における流路形成基板１６には、圧力室１９となる空部の他、インク供給口２０およびリザーバ１０となる空部が形成されている。なお、これらのインク供給口２０やリザーバ１０は、流路形成基板１６以外の他の部材に形成する場合もある。

流路形成基板１６は、例えばシリコンウェハをエッチング加工したり、ニッケル等の金属板を塑性加工することで作製される。この流路形成基板１６に形成される圧力室１９は、ノズル開口１８の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室に構成されている。そして、リザーバ１０から遠い側の圧力室１９の長手方向一端には板厚方向を貫通させてノズル連通口２１を設け、圧力室１９とノズル開口１８との間を連通する。また、インク供給口２０は圧力室１９の長手方向他端とリザーバ１０との間に形成された溝状部であり、その流路幅は圧力室１９よりも十分に狭く設けられる。

振動板１７は、ステンレス等の支持板２２上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルムからなる弾性体膜２３をラミネート加工した二重構造であり、圧力室１９の一方の開口面を封止するダイヤフラム部とリザーバ１０の一方の開口面を封止するコンプライアンス部とを備えている。そして、ダイヤフラム部は、圧力室１９に対応した部分の支持板２２を環状にエッチング加工することで作製され、環内に島部９を形成している。また、コンプライアンス部は、リザーバ１０に対応する部分の支持板２２をエッチング加工で除去して弾性体膜２３だけにすることで作製されている。

上記構成の記録ヘッド１では、圧電振動子２を振動子長手方向に伸長させることで、島部９がノズルプレート１５側に押圧される。この押圧によって、ダイヤフラム部を構成する弾性体膜２３が変形し、圧力室１９が収縮する。また、圧電振動子２を振動子長手方向に収縮させると、弾性体膜２３の弾性により圧力室１９が膨張する。そして、圧力室１９の膨張や収縮によって内部のインク圧力が変動するので、膨張や収縮を制御することにより、ノズル開口１８からインク滴（液滴の一種）を吐出させることができる。

次に、圧電振動子２について説明する。図３に示すように、この圧電振動子２は、共通内部電極２７と個別内部電極２８とで、圧電体２９を挟んで交互に積層して形成された積層型の圧電振動子である。ここで、共通内部電極２７は、全ての圧電振動子２に対して同じ電位レベルに設定される電極である。また、個別内部電極２８は、供給される駆動信号に応じて各圧電振動子２毎に電位レベルが設定される電極である。そして、本実施形態では、圧電振動子２における振動子先端から振動子長手方向（積層方向とは直交する方向）の半分程度まで若しくは３分の２程度までの部分を自由端部２ａとしている。また、圧電振動子２における残りの部分、即ち、自由端部２ａの基端から振動子基端までの部分を基端部２ｂとしている。

自由端部２ａには、共通内部電極２７と個別内部電極２８とが重なり合った活性領域（オーバーラップ部分）Ａを形成してある。これらの内部電極２７，２８に電位差を与えると、活性領域Ａの圧電体２９が作動して変形し、自由端部２ａが振動子長手方向に変位して伸縮する。そして、共通内部電極２７の基端は、圧電振動子２の基端面部で共通外部電極３０に導通している。一方、個別内部電極２８の先端は、圧電振動子２の先端面部で個別外部電極３１に導通している。なお、共通内部電極２７の先端は圧電振動子２の先端面部よりも少し手前（基端面側）に位置しており、個別内部電極２８の基端は自由端部２ａと基端部２ｂの境界に位置している。

個別外部電極３１は、圧電振動子２の先端面部と、圧電振動子２における積層方向の一側面である配線接続面（図３における上側の面）とに一連に形成された電極であり、配線部材としてのフレキシブルケーブル４の配線パターンと各個別内部電極２８とを導通する。そして、この個別外部電極３１の配線接続面側の部分は、基端部２ｂ上から先端側に向けて連続的に形成されている。共通外部電極３０は、圧電振動子２の基端面部と、上記の配線接続面と、圧電振動子２における積層方向の他側面である固定板取付面（図３における下側の面）とに一連に形成された電極であり、フレキシブルケーブル４の配線パターンと各共通内部電極２７との間を導通する。そして、この共通外部電極３０における配線接続面側の部分は個別外部電極３１の端部よりも少し手前から基端面部側に向けて連続的に形成されており、固定部取付面側の部分は振動子の先端面部よりも少し手前の位置から基端側に向けて連続的に形成されている。

これらの外部電極３０，３１は、最外層の圧電体２９を作動させるための電極としても機能する。すなわち、個別外部電極３１は、積層方向の外側表面に形成された圧電体２９ａを挟んで共通内部電極２７と対になっており、活性領域Ａでこの共通内部電極２７と個別外部電極３１とがオーバーラップしている。従って、この共通内部電極２７と個別外部電極３１との電位差により、圧電体２９ａの活性領域Ａの部分が変形する。同様に、共通外部電極３０は、積層方向の外側表面に形成された圧電体２９ｂを挟んで個別内部電極２８と対になっており、活性領域Ａで個別内部電極２８と共通外部電極３０とがオーバーラップしている。従って、個別内部電極２８と共通外部電極３０の電位差により、圧電体２９ｂの活性領域Ａの部分が変形する。要するに、これらの圧電体２９ａ，２９ｂでは、両面を電極２７，２８，２９，３０によって直接挟み付けられた領域が変形する。

上記の基端部２ｂは、活性領域Ａの圧電体２９の作動時においても伸縮しない非作動部である。この基端部２ｂの配線接続面側にはフレキシブルケーブル１８が配置されており、基端部２ｂ上で個別外部電極３１及び共通外部電極３０とフレキシブルケーブル４とが電気的に接続される。そして、このフレキシブルケーブル４を通して駆動信号が各電極に供給される。

次に、上記振動子ユニット５の製造方法について説明する。この製造方法では、まず、板状の振動子基材を作製する（振動子基材作製工程）。この工程では、最初に、自由端部２ａとなる先端側部分では共通内部電極２７と個別内部電極２８とが重ね合わせられ、基端部２ｂとなる基端側部分では共通内部電極２７のみの非重合領域が形成されるように、共通内部電極２７と個別内部電極２８とを圧電体２９を挟んで交互に積層して積層体を作製する（積層工程）。積層体を作製したならば、この積層体の先端面部と配線接続面における先端から基端部２ｂ上までの範囲とに個別外部電極３１を一連に形成すると共に、積層体の基端面部と配線接続面における基端から基端部２ｂ上までの範囲と固定板取付面とに共通外部電極３０を一連に形成して外部電極付きの振動子基材２′を作製する（外部電極形成工程）。振動子基材２′を作製したならば、振動子基材２′の基端部の固定板取付面に固定板３を接着等によって接合する。

このようにして、振動子基材２′を作製し、これを固定板３に接合したならば、次に、振動子基材２′を個々の圧電振動子に切り分ける前の段階で、振動子基材２′の検査、具体的には、圧電振動子基材２´の自由端部側の先端から、固定板３の圧電振動子基材突出側の端面（固定板先端面）までの長さ（Ｄ寸法）を測定する工程（自由端部寸法測定工程）を行う。即ち、この自由端部寸法測定工程は、振動子ユニット５毎の自由端部長さの個体差を検査するために行われるものである。

図４は、自由端部寸法測定工程における検査装置の構成を説明する模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は基材先端面をレーザー測定部３５側から見た正面図である。同図に示すように、自由端部寸法測定工程では、レーザー測定部３５を用いて測定が行われる。このレーザー測定部３５は、固体発光素子の一種である半導体レーザーを光源とする発光部３６と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）からなる受光部３７を備え、ベース部（治具）３８上に固定された振動子ユニット５の基材先端面に対して発光部３６からレーザー光を照射し、基材先端面からの反射光を受光部３７で受光するように構成されている。

発光部３６は、半導体レーザーの他、コリメートレンズや集光レンズ等を有し、半導体レーザーから射出されたレーザー光線をコリメートレンズによって断面楕円形の平行光束に変換した後、集光レンズを透過させることにより、ベース部３８に載置された振動子ユニット５の基材先端面に集光して楕円状のスポットＳを形成する。受光部３７は、発光部３６及び受光部３７の並び方向にＣＣＤ画素を配列し、このＣＣＤ画素における基材先端面からの反射光の受光位置に応じた受光信号を出力するように構成されている。

ベース部３８は、上面を載置面３８′としたブロック状部材であり、この載置面３８′上に、振動子基材２′を上側（載置面３８′とは反対側）、固定板３を下側（載置面３８′側）にした姿勢で振動子ユニット５が載置される。また、この載置面３８′には、位置決め用の位置決めピン３９（本発明における当接部に相当）が立設されており、この位置決めピン３９に固定板先端面を当接させることにより、固定板３の振動子基材突出方向の位置が規定される。これにより、固定板先端面からレーザー測定部３５までの距離Ｌが一意に定まるようになっている。

この自由端部寸法測定工程では、測定対象の振動子ユニット５のＤ寸法に応じて、基材先端面からの反射光のＣＣＤにおける受光位置が変化することを利用してＤ寸法を測定する。即ち、Ｄ寸法が長くなるほど受光位置が発光部３６寄りになり、Ｄ寸法が短くなるほど受光位置が発光部３６とは反対寄りになる。そして、レーザー測定部３５は、Ｄ寸法が設計値に設定された基準振動子ユニット又は同形状の治具を用いてＤ寸法を測定したときの測定値を基準値として予め設定されている。このため、ＣＣＤのどの位置で反射光を捉えるかによって基準値からのずれ量に換算することができ、この基準値からのずれ量に基づいてＤ寸法を測定することができる。

ところで、本実施形態における振動子ユニット５の基材先端面は、個別外部電極３１で覆われているが、この個別外部電極３１は極く薄いため、下地である個別内部電極３０と圧電体２９に応じてレーザー光線の反射状態が異なる。具体的には、圧電体２９に対応する部分（圧電体層）では、個別内部電極３０に対応する部分よりも素地が粗いため、反射光が拡散し易い。一方、個別内部電極３０に対応する部分（電極層）では、圧電体２９に対応する部分よりも反射率が高く、反射光の拡散が少ない。そのため、基材先端面におけるスポットＳが、電極層と圧電体層のどちらをより多く照射しているかによって、受光部３７の受光状態が変化し、これにより測定誤差が生じる虞があった。特に、図５に示すように、楕円状スポットＳの長軸Ａが構成部材積層方向Ｙに対して直交する場合（θ＝９０°）、即ち、スポットＳの短軸が構成部材積層方向Ｙと一致する場合には、スポットＳの全体の照射面積において１つの層に対する照射面積の占める割合が大きいため、構成部材積層方向ＹにおけるスポットＳの位置変動に対して反射状態が急激に変化し易い。これにより、測定誤差が顕著になる傾向にある。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、振動子基材２′の構成部材の積層方向Ｙに対して、基材先端面におけるスポットＳの長軸Ａの成す角θが鋭角（θ＜９０°）となるようにレーザー光線の光軸を傾けている。具体的には、図４に示すように、レーザー測定部３５を、発光部３６及び受光部３７の配置面３５′（基材先端面との対向面）方向に傾けた姿勢、即ち、発光部３６及び受光部３７の中間点Ｍを通り配置面３５′に直交する軸Ｘを中心として回転させた姿勢で配置することにより、スポットＳの長軸Ａの構成部材積層方向に対する角度を調整している。これにより、長軸の長さが同じであってもスポットＳがより多くの電極層及び圧電体層を横断するので、スポットＳ全体の照射面積において１つの層に対する照射面積の占める割合を小さくすることができる。このため、寸法誤差や取り付け誤差等によって構成部材積層方向ＹにおけるスポットＳの位置が多少変動したときでも、反射状態の急激な変化を抑制することができ、その結果、測定誤差を低減することが可能となる。
なお、図７に示すように、スポットＳの長軸Ａを、構成部材積層方向Ｙに対して鋭角にすることに替えて、構成部材積層方向Ｙに揃えた場合、即ち、スポットＳの長軸Ａの構成部材積層方向Ｙに対する成す角θが０°となるように調整した場合には、スポットＳが最も多くの層を横断するので、測定誤差を一層低減することができる。

図８〜１０は、Ｄ寸法の測定結果を示すグラフであり、図８はθ＝９０°の場合、図９はθ＝６５°の場合、図１０はθ＝０°の場合をそれぞれ示す。なお、各図において、横軸は基材先端面の幅方向（積層方向とは直交する方向）に対応しており、当該幅方向の一端から他端までスポットＳを走査している。また、縦軸は上述の基準値に対するずれ量（μｍ）を示し、基準値を０としている。即ち、測定値が正の値の場合、Ｄ寸法が基準値よりも長いことを示し、測定値が負の値の場合、Ｄ寸法が基準値よりも短いことを示す。

図８に示すように、θ＝９０°の場合では、基準値に対して測定値の変動が最も大きく、測定誤差が大きいことが認められる。これは、上述したように、スポットＳの積層方向Ｙにおける位置変動に対して反射状態が急激に変化し易いためである。この例では、測定値の最大値から最小値までの差が５μｍであった。

これに対し、図９に示すように、レーザー光線の光軸を傾けてθ＝６５°とし、スポットＳがより多くの層を横断するようにした場合には、θ＝９０°の場合よりも基準値に対する測定値の変動が小さくなり、測定誤差を抑えることができることが判る。この例では、測定の最大値から最小値までの差を１μｍに抑えることができた。

そして、図１０に示すように、レーザー光線の光軸をさらに傾けてθ＝０°とした場合には、基準値に対する測定値の変動が最も小さくなり、測定誤差を抑えて安定した測定結果を得られることが判る。この例では、測定の最大値から最小値までの差を０．４μｍに抑えることができた。

以上のようにして、自由端部寸法測定工程が行われたならば、得られた測定結果に基づいて振動子ユニット５の良否が判別される。即ち、基準値に対する誤差が規定範囲内にある振動子ユニット５は良品として扱われ、規定範囲内に入らないものは不良品として扱われる。本実施形態においては、レーザー光線の光軸を傾けることにより測定誤差を抑えているので、より精度良く良否判別を行うことができる。

続いて、振動子基材２′を切り分けて複数の圧電振動子２が列設された振動子群を作製する（振動子作製工程）。この工程では、ワイヤーソーやダイシングソー等を使用して、振動子基材２′を櫛歯状に歯割りし、細長いニードル状の圧電振動子２に切り分ける。このようにして作製された振動子ユニット５において、各圧電振動子２は、５０μｍ〜１００μｍ程度の極く細い幅に切り分けられている。そして、上述の自由端部寸法測定工程を経て良品として採用された振動子ユニット５は、Ｄ寸法の個体差が少なく、これにより、歯割り後の個々の圧電振動子２の変位量（伸縮量）を設計値に揃えることができる。その結果、この振動子ユニット５を用いてインク滴を吐出したときの吐出特性を揃えることが可能となる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

上記実施形態では、レーザー測定部本体を、発光部３６及び受光部３７の配置面３５′の方向に傾けた姿勢で配置することにより、スポットＳの長軸Ａの構成部材積層方向に対する角度を調整する例を示したが、これには限られない。例えば、レーザー測定部３５の発光部３６をその開口面方向に傾けた姿勢で配設して、構成部材積層方向Ｙに対して、スポットＳの長軸Ａの成す角度を調整することも可能である。要は、スポットＳの長軸Ａの構成部材積層方向に対する成す角θを鋭角に調整できれば、種々の構成を採用することができる。

また、以上では、振動子ユニットを搭載する液体噴射ヘッドとして、記録ヘッド１を例に挙げて説明したが、本発明は、上記構成の振動子ユニットを搭載する他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、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（Electro Luminescence）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噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明は好適である。

記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 振動子ユニットの構成を説明する斜視図である。 振動子ユニットの構成を説明する要部断面図である。 検査装置の構成を説明する模式図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は基材先端面をレーザー測定部側から見た正面図である。 スポットの長軸を構成部材積層方向に対して直交する方向に設定した場合における基材先端面の拡大図である。 スポットの長軸を構成部材積層方向に対して鋭角に設定した場合における基材先端面の拡大図である。 スポットの長軸を構成部材積層方向に揃えた場合における基材先端面の拡大図である。 θ＝９０°の場合におけるＤ寸法の測定結果を示すグラフである。 θ＝６５°の場合におけるＤ寸法の測定結果を示すグラフである。 θ＝０°の場合におけるＤ寸法の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１…記録ヘッド，２…圧電振動子，３…固定板，４…フレキシブルケーブル，５…振動子ユニット，２７…共通内部電極，２８…個別内部電極，２９…圧電体，３０…共通外部電極，３１…個別外部電極，３５…レーザー測定部，３６…発光部、３７…受光部，３８…ベース部，３９…位置決めピン

Claims (5)

1. 圧電体と内部電極を交互に積層して成り、所定方向に伸縮可能な圧電振動子となる振動子基材と、当該振動子基材を支持する固定板とにより構成され、振動子基材の自由端部を固定板先端面よりも突出させた状態で振動子基材の基端部を固定板上に固定した振動子ユニットの検査装置であって、
   前記固定板の振動子基材突出方向の位置を規定する当接部を載置面に立設し、当該当接
   部に前記固定板先端面を当接させることで位置決めした状態で載置面に前記振動子ユニットを載置するベース部と、
   前記ベース部に載置された振動子ユニットの基材先端面に対して発光部からレーザー光を照射し、前記基材先端面からの反射光を受光部で受光するように構成され、受光部における反射光の受光状態に応じて前記固定板先端面から前記基材先端面までの自由端部長さを測定するレーザー測定部と、を備え、
   前記レーザー測定部は、前記基材先端面にレーザー光を集光して楕円形状のスポットを形成し、圧電体と内部電極との積層方向である構成部材積層方向に対して前記スポットの長軸の成す角度が鋭角となるようにしたことを特徴とする振動子ユニットの検査装置。
2. 前記レーザー測定部は、前記構成部材積層方向に対し前記スポットの長軸の成す角度を鋭角とすることに替えて前記スポットの長軸を前記構成部材積層方向に揃えることを特徴とする請求項１に記載の振動子ユニットの検査装置。
3. 前記レーザー測定部は、前記構成部材積層方向に対して、前記発光部及び前記受光部の配置面方向に傾けた姿勢で配置されることにより、前記構成部材積層方向に対するスポットの長軸の成す角度が調整されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動子ユニットの検査装置。
4. 前記レーザー測定部は、前記構成部材積層方向に対して、前記発光部をその開口面方向に傾けた姿勢で配設することにより、前記構成部材積層方向に対するスポットの長軸の成す角度が調整されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動子ユニットの検査装置。
5. 圧電体と内部電極を交互に積層して成り、所定方向に伸縮可能な圧電素子となる振動子基材と、当該振動子基材を支持する固定板とにより構成され、振動子基材の自由端部を固定板先端面よりも突出させた状態で振動子基材の基端部を固定板上に固定した振動子ユニットの検査方法であって、
   前記固定板の振動子基材突出方向の位置を規定する当接部に前記固定板先端面を当接させることでベース部の載置面に前記振動子ユニットを位置決めさせる工程と、
   前記ベース部に最置された振動子ユニットの前記基材先端面に対して発光部からレーザー光を照射する工程と、
   該基材先端面からの反射光を受光し、該反射光の受光状態に応じて前記固定板先端面から前記基材先端面までの自由端部長さを測定する工程と、を含み、
   前記レーザー光を照射する工程では、前記基材先端面にレーザー光を集光して楕円形状のスポットを形成し、圧電体と内部電極の積層方向に対して前記スポットの長軸のなす角度が鋭角となるようにレーザー光を照射することを特徴とする振動子ユニットの検査方法。

Images