JPH09159712A - 表裏面に電極層を有する薄板状素子チップの電極間ショート検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】薄板状小型圧電素子のような、薄板状誘電体の
表裏面に電極層が形成された形態をもつ薄板状チップ素
子の電極間ショートチェックをより簡便に行えるように
する。 【解決手段】複数の上記薄板状素子チップ15を板状担持
部材21上に載置した状態において、上記薄板状素子チッ
プ15を載置する上記板状担持部材21をその両側から挟む
一対の静電容量センサヘッド30a,30b を配置し、上記一
対の静電容量センサヘッド30a,30b を上記板状担持部材
21の担持面方向に移動させ、上記一対の静電容量センサ
ヘッド間の静電容量の変化によって電極間ショート不良
の薄板状素子チップを特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本願発明は、薄板状誘電体の表裏
面に電極が形成された形態をもつ薄板状チップ素子（以
下、これを総称してコンデンサチップということがあ
る。）の電極間ショートを検出する方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】薄板状誘電体の表裏面に電極が形成され
た形態をもつ薄板状チップ素子の一例として、圧電素子
があり、この圧電素子は、たとえばインクジェットプリ
ントヘッドにおける圧力室を変形させるための駆動素子
として利用される。本願の図１ないし図３には、インク
ジェットプリントヘッド１０の構造例が示されている。
ガラス板からなるヘッド基板１１の裏面側には、インク
供給路１２およびこれから枝分かれする圧力室１３が凹
状に形成される。このヘッド基板１１の裏面側には、薄
板ガラスからなる振動板１４が貼着され、上記凹状のイ
ンク供給路１２および圧力室１３の開口が閉じられる。
この振動板１４の裏面側表面には、ＩＴＯ膜などからな
る電極被膜（図示略）が形成され、この電極被膜上に
は、各圧力室１３と対応させて、圧電素子１５が貼着さ
れる。この圧電素子１５の裏面側には、フレキシブルケ
ーブル１６に形成された端子部がそれぞれ接触させられ
る。ヘッド基板１１にはまた、上記圧力室１３と連通す
るようにしてノズル孔１７が開けられる。

【０００３】上記の圧電素子１５は、図４に示すよう
に、素子本体１５ａの表裏面に電極被膜１５ｂ，１５ｂ
を形成した形態をもち、両電極被膜間に所定電圧を印加
することにより、図２に仮想線で示すように湾曲変形す
る。素子本体１５ａは、誘電体としての性質をもってお
り、したがって、上記圧電素子１５は、コンデンサとし
てみることができる。

【０００４】上記インクジェットプリントヘッド１０に
おいて、上記のように圧電素子１５を変形させると、薄
板ガラスからなる振動板１４が撓み、圧力室１３の容積
が縮小して、ノズル孔１７からインク滴が吐出させられ
る。

【０００５】ところで、上記圧電素子１５は、所定面積
を有する材料圧電素子シートから使用目的に合致した平
面形状の個別素子を適当な手段によって切り出して得ら
れるため、切り出し過程等において電極間ショート不良
が発生することがある。たとえば、上記のようにインク
ジェットプリントヘッドの圧力室を変形させるための駆
動素子として用いる場合、この圧電素子は比較的小さな
ものとなり、また、使用にあたっては極性も問題となる
ので、上記のように材料圧電素子シートから切り出した
状態において電極間ショートのチェックをするのが望ま
しい。なぜなら、上記のように切り出した個別素子の電
極間ショートチェックをたとえば専用の検査装置に搬入
して行うようにすると、搬送途中において極性がバラバ
ラになり、使用に際して極性を揃えることが非常に困難
となるからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そのため、従来は、上
記のような圧電素子の電極間ショートチェックは、拡大
光学系を用いた目視検査によらざるをえなかったのであ
り、その作業はきわめて煩わしいものであった。

【０００７】本願発明は、上記のような事情のもとで考
え出されたものであって、薄板状小型圧電素子のよう
な、薄板状誘電体の表裏面に電極層が形成された形態を
もつ薄板状チップ素子の電極間ショートチェックをより
簡便に行うための方法および装置を提供することをその
課題としている。

【０００８】

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は次の各技術的手段を採用した。

【０００９】本願発明の第１の側面によれば、表裏面に
電極層を有する薄板状素子チップの電極間ショート検出
方法が提供され、この方法は、複数の上記薄板状素子チ
ップを板状担持部材上に載置した状態において、上記薄
板状素子チップを載置する上記板状担持部材をその両側
から挟む一対の静電容量センサヘッドを配置し、上記一
対の静電容量センサヘッドを上記板状担持部材の担持面
方向に移動させ、上記一対の静電容量センサヘッド間の
静電容量の変化によって電極間ショート不良の薄板状素
子チップを特定することを特徴とするものである。

【００１０】かりに上記一対の静電容量センサヘッドが
それぞれ各素子チップの表面と担持部材の裏面に対して
非接触に移動するとすると、この一対の静電容量センサ
ヘッドが対応させられた素子チップが電極間ショートの
ない良品である場合、一方のセンサヘッドと素子チップ
との間のギャップ、素子それ自体、他方のセンサヘッド
と板上担持部材間のギャップが、シリーズに接続された
３つのコンデンサを形成する。他方、上記一対の静電容
量センサヘッドが対応させられた素子チップが電極間シ
ョート不良品である場合、素子それ自体はコンデンサを
形成せず、一方のセンサヘッドと素子チップとの間のギ
ャップおよび他方のセンサヘッドと板状担持部材間のギ
ャップがシリーズに接続された２つのコンデンサを形成
することになる。したがって、前者の場合に比較して、
後者の場合に両センサヘッド間に検出される静電容量は
変化し、通常は大きくなり、これにより、電極間ショー
ト不良に係る素子チップを特定することができる。この
ように本願発明によれば、簡単な操作により、薄板状小
型圧電素子のような、薄板状誘電体の表裏面に電極が形
成された形態をもつ薄板状チップ素子の電極間ショート
チェックを行うことができる。

【００１１】好ましい実施形態において、上記方法は、
表裏面に電極層を有する薄板状圧電素子シートを板状担
持部材上に載置するとともに所定のマスクを介して上記
薄板状圧電素子シートの上方からブラスト処理を行うこ
とにより、不要部分を削除して上記薄板状圧電素子シー
トを所定の平面形状を有する多数個の圧電素子チップに
分離した状態において、上記多数個の圧電素子チップを
載置する上記板状担持部材をその両側から挟む一対の静
電容量センサヘッドを配置し、上記一対の静電容量セン
サヘッドを上記板状担持部材の担持面方向に移動させ、
上記一対の静電容量センサヘッド間の静電容量の変化に
よって電極間ショート不良の圧電素子チップを特定する
という形態をとることができる。

【００１２】このような形態においては、各圧電素子チ
ップの極性が圧電素子シートの状態のまま変化せず、良
品の圧電素子チップを取付け対象まで搬送するのに非常
に都合がよくなる。

【００１３】好ましい実施形態においてはまた、上記一
対の静電容量センサヘッドは、上記板状担持部材の裏面
および上記薄板状素子チップに対して非接触で移動させ
られる。このようにすれば、板状担持部材の上面に複数
個の素子チップを載置した状態において、その素子チッ
プの板状担持部材上の配置を変化させることなく、迅速
に電極間ショート不良を検出することができる。

【００１４】本願発明の第２の側面によれば、表裏面に
電極層を有する薄板状素子チップを複数個板状担持部材
上に載置した状態において、各素子チップの電極間ショ
ートを検出するための装置が提供され、この装置は、薄
板状素子チップを載置する上記板状担持部材をその両側
から挟むように配置される一対の静電容量センサヘッド
と、この一対の静電容量センサヘッドを上記板状担持部
材に対してその担持面方向に相対移動させる移動手段
と、上記一対の静電容量センサヘッド間の静電容量の変
化を検出する検出手段とを備えることを特徴とするもの
である。

【００１５】この本願発明の第２の側面による装置によ
っても、前述したのと同様、簡単な操作により、薄板状
小型圧電素子のような、薄板状誘電体の表裏面に電極が
形成された形態をもつ薄板状チップ素子の電極間ショー
トチェックを行うことができるという利点を享受するこ
とができる。

【００１６】本願発明のその他の特徴および利点は、図
面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明らかと
なろう。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下においては、ある種のインク
ジェットプリントヘッド１０の製造において、インクを
吐出させるための圧力室１３を変形駆動させるべく使用
される圧電素子チップ１５の電極間ショート不良を本願
発明によって簡便に検出する場合について説明する。ま
ず、上記インクジェットプリントヘッドの構造について
説明する。

【００１８】図１は、上記インクジェットプリントヘッ
ド１０の正面図である。ガラス製のヘッド基板１１の中
央領域には、複数のノズル孔１７が２列傾斜状に配列さ
れている。そして、このノズル孔１７の配置領域の周囲
には、各ノズル孔１７と連通する複数の圧力室１３が環
状に配置されている。このような圧力室１３の配置領域
の周囲にはさらに、インク供給路１２が形成されてい
る。このインクジェットプリントヘッド１０は、カラー
印刷用に構成されており、上記インク供給路は、イエロ
ー、マゼンタ、シアン、ブラック用に区分されている。

【００１９】上記圧力室１３やインク供給路１２は、図
２に示すように、ヘッド基板の裏面側に凹部１２ａ，１
３ａを形成するとともに、このヘッド基板１１の裏面に
薄板ガラス製の振動板１４を貼着して各凹部１２ａ，１
３ａの開口を閉じることにより形成される。そして、振
動板１４の裏面側には、ＩＴＯ膜などの導電被膜（図示
略）が形成されるとともに、この導電被膜を介して、振
動板１４には、各圧力室１３と対応して圧電素子チップ
１５が貼着される。各圧電素子チップ１５には、フレキ
シブルケーブル１６等に形成された電極がそれぞれ導通
させられる。選択された圧電素子チップ１５に所定の電
圧が印加されると、図２に仮想線で示すようにこの圧電
素子チップ１５は撓み、これに応じて薄板状振動板１４
が撓むことにより、圧力室１３の容積が瞬間的に縮小さ
せられ、圧力室１３内のインクがノズル孔１７から吐出
させられる。

【００２０】各圧電素子チップ１５は、各圧力室１３の
平面形状と対応した、略扇形の形状を有した小型薄板状
をしており、薄板状の圧電素子体１５ａの表裏面に電極
層１５ｂ，１５ｂが形成されたものである。そして、こ
の圧電素子チップ１５は、振動板１４の裏面側に、一定
の位置精度をもって配列貼着されるべきである。このよ
うな目的のため、上記各圧電素子チップ１５は、次のよ
うな工程を経て得られる。

【００２１】まず、図５に示すように、所定の圧電素子
シート２０が、ダミーガラス２１およびその上に貼着さ
れた発泡剥離シート２２上に載置される。なお、この発
泡剥離シート２２は、低温において表面に粘着力を有す
るが、一定の温度まで加熱すると上記の粘着力を失うと
いう性質をもったものである。

【００２２】次に、図６に示すように、圧電素子シート
２０の表面に、形成するべき複数の圧電素子チップ１５
の平面形状および配置と対応したマスク２３を形成す
る。このマスク２３の形成は、フォトレジストやドライ
フィルムを使用して、公知の手法によって行うことがで
きる。

【００２３】次に、図７に示すように、所定のマスクが
施された圧電素子シート２０の上方からブラスト処理を
行う。そうすると、上記圧電素子シート２０のうち、上
記のようにマスク２３が施されていない部分が削除さ
れ、結局、図８に示すように、目的の平面形状をもつ複
数個の圧電素子チップ１５がダミーガラス２１および発
泡剥離シート２２上に目的の配置により載置された恰好
となる。

【００２４】上記のようにダミーガラス２１および発泡
剥離シート２２上に所定の配置で載置された圧電素子チ
ップ１５は、上記マスク２３が除去された後、上記ヘッ
ド基板１１の裏面側、すなわち振動板１４の裏面側に対
して所定の位置決め状態において接触させられるととも
に、上記発泡剥離シート２２を加熱してその粘着力を低
下させることにより、上記の配置状態を維持したまま、
ヘッド基板１１の裏面側に移載される。

【００２５】圧電素子シート２０から上記のようにブラ
スト処理によって個々のものに分離された圧電素子チッ
プ１５に電極間ショートが発生していると、その圧電素
子チップは、上記のインクジェットプリントヘッドの各
圧力室１３の駆動素子として機能しないばかりか、電圧
印加時に過電流が流れて焼け等の不具合が生じる。した
がって、上記のように発泡剥離シート２２上に配置され
た各圧電素子チップ１５がヘッド基板１１に移載される
以前に、すべての圧電素子チップ１５につき、電極間シ
ョートが発生していないかどうかをチェックする必要が
ある。

【００２６】本願発明では、このような電極間ショート
チェックを次のようにして行う。

【００２７】すなわち、図９に示すように、発泡剥離シ
ート２２を介して上記のように複数個の圧電素子チップ
１５が載置されたダミーガラス２１を上下から挟むよう
にして、一対の静電容量センサヘッド３０ａ，３０ｂを
配置し、両静電容量センサヘッド３０ａ，３０ｂ間の静
電容量を検出しつつ、両センサヘッド３０ａ，３０ｂを
各圧電素子チップ１５の配列と対応して上記ダミーガラ
ス２１の平面方向に移動させてゆくのである。各センサ
ヘッド３０ａ，３０ｂは、駆動装置３１により、制御装
置３２による各圧電素子チップの配置マップにしたがっ
た指令により移動させられる。制御装置３２内には、上
記センサヘッド３０ａ，３０ｂ間の静電容量の変化を検
出して電極間ショート不良に係る圧電素子チップを特定
する手段が形成される。

【００２８】上記一対の静電容量センサヘッド３０ａ，
３０ｂが良品の圧電素子チップ１５と対応して位置づけ
られているとき、一方のセンサヘッド３０ａと素子チッ
プ１５の上面電極層１５ａとの間のギャップ、素子それ
自体、他方のセンサヘッド３０ｂと素子チップ１５の下
面電極層１５ｂとの間のギャップ（この場合、ダミーガ
ラスおよび発泡剥離シートを誘電体と考える）が、図１
０(a) に模式的に示すようにシリーズに接続された３つ
のコンデンサを形成する。この場合の両センサヘッド３
０ａ，３０ｂ間の静電容量を良品の素子チップと対応す
るものとして、たとえば制御装置３２内のメモリに記憶
させておく。他方、上記一対の静電容量センサヘッド３
０ａ，３０ｂ端子間ショート不良に係る圧電素子チップ
１５と対応して位置づけられているとき、一方のセンサ
ヘッド３０ａと素子チップ１５の上面電極層１５ａとの
間のギャップ、他方のセンサヘッド３０ｂと素子チップ
１５の下面電極層１５ｂとの間のギャップが、図１０
(b) に模式的に示すようにシリーズに接続された２つの
コンデンサを形成する。したがって、図１０(b) に示す
短絡不良の場合のほうが図１０(a) に示す良品の場合よ
りも、両センサヘッド３０ａ，３０ｂ間に検出される静
電容量は大きくなる。すなわち、この場合、両センサヘ
ッド３０ａ，３０ｂ間に検出される静電容量は、良品の
場合の上記のようにメモリに記憶された静電容量に対し
て変化しているのであり、このような変化を検知するこ
とにより、端子間ショート不良に係る素子チップを特定
することができる。

【００２９】なお上記の実施形態においては、上記一対
の静電容量センサヘッド３０ａ，３０ｂは、ダミーガラ
ス２１の裏面および各素子チップ１５の上面に対して非
接触で移動させられるので、静電容量センサヘッド３０
ａ，３０ｂを迅速に移動させてすべての素子チップに対
する電極間ショート不良のチェックを行うことができ
る。

【００３０】上記のような電極間ショートチェックによ
ってすべての素子チップが良品である場合には、前述し
たように、発泡剥離シート２２を介してダミーガラス上
に配列載置されたすべての素子チップをそのまま取付け
対象であるヘッド基板１１の裏面側振動板１４に移載す
ることができる。電極間ショート不良に係る素子チップ
が存在する場合は、その素子チップを特定することがで
きるので、不良に係る素子チップのみを良品に交換し
て、前述と同様にしてすべての素子チップを取付け対象
に移載することができる。

【００３１】もちろん、この発明の範囲は上述した実施
形態に限定されるものではない。実施形態においては、
圧電素子チップの電極間ショート不良を検出する場合に
ついて本願発明を適用したが、本願発明の適用対象はこ
れに限られず、表裏面に電極層が形成された薄板状のコ
ンデンサの電極間ショートチェックに適用することがで
きる。

【００３２】また、上記実施形態においては、両静電容
量センサヘッドをダミーガラスおよび素子チップに対し
て非接触状態で移動させるようにしたが、いずれか一方
または双方を対象に接触させて静電容量を検出するよう
にしても、同様に電極間ショート不良を簡便に検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットプリントヘッドの一例の正面図
である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】図２のIII −III 線方向矢視図である。

【図４】図１のインクジェットプリントヘッドに使用さ
れる圧電素子チップの拡大斜視図である。

【図５】図４に示す圧電素子チップの作成過程の説明図
である。

【図６】図４に示す圧電素子チップの作成過程の説明図
である。

【図７】図４に示す圧電素子チップの作成過程の説明図
である。

【図８】図４に示す圧電素子チップの作成過程の説明図
である。

【図９】本願発明方法および装置の一実施形態の模式図
である。

【図１０】本願発明方法の原理の説明図である。

【符号の説明】

１５ 圧電素子 ２０ 圧電素子シート ２１ ダミーガラス（板状担持部材） ２３ マスク ３０ａ，３０ｂ 静電容量センサヘッド ３１ 駆動装置 ３２ 制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表裏面に電極層を有する薄板状素子チッ
   プの電極間ショート検出方法であって、 複数の上記薄板状素子チップを板状担持部材上に載置し
   た状態において、上記薄板状素子チップを載置する上記
   板状担持部材をその両側から挟む一対の静電容量センサ
   ヘッドを配置し、上記一対の静電容量センサヘッドを上
   記板状担持部材の担持面方向に移動させ、上記一対の静
   電容量センサヘッド間の静電容量の変化によって電極間
   ショート不良の薄板状素子チップを特定することを特徴
   とする、表裏面に電極を有する薄板状素子チップの電極
   間ショート検出方法。
2. 【請求項２】 表裏面に電極層を有する薄板状圧電素子
   シートを板状担持部材上に載置するとともに所定のマス
   クを介して上記薄板状圧電素子シートの上方からブラス
   ト処理を行うことにより、不要部分を削除して上記薄板
   状圧電素子シートを所定の平面形状を有する多数個の圧
   電素子チップに分離した状態において、上記多数個の圧
   電素子チップを載置する上記板状担持部材をその両側か
   ら挟む一対の静電容量センサヘッドを配置し、上記一対
   の静電容量センサヘッドを上記板状担持部材の担持面方
   向に移動させ、上記一対の静電容量センサヘッド間の静
   電容量の変化によって電極間ショート不良の圧電素子チ
   ップを特定することを特徴とする、表裏面に電極層を有
   する薄板状素子チップの電極間ショート検出方法。
3. 【請求項３】 上記一対の静電容量センサヘッドは、上
   記板状担持部材の裏面および上記薄板状素子チップに対
   して非接触で移動させられる、請求項１または２に記載
   の方法。
4. 【請求項４】 表裏面に電極層を有する薄板状素子チッ
   プを複数個板状担持部材状に載置した状態において、各
   素子チップの電極間ショートを検出するための装置であ
   って、 薄板状素子チップを載置する上記板状担持部材をその両
   側から挟むように配置される一対の静電容量センサヘッ
   ドと、この一対の静電容量センサヘッドを上記板状担持
   部材に対してその担持面方向に相対移動させる移動手段
   と、上記一対の静電容量センサヘッド間の静電容量の変
   化を検出する検出手段とを備えることを特徴とする、表
   裏面に電極層を有する薄板状素子チップの電極間ショー
   ト検出装置。