(57)【要約】【課題】圧電素子に内在するマイクロクラック等の欠陥を高精度に検出できる検査方法を提供すること。【解決手段】  圧電素子の検査方法であって、圧電素子の電気的特性値を第１特性値として測定する第１特性値測定ステップと、第１特性値測定ステップ後に、第１所定電圧波形を有する第１検査信号を印加する第１検査信号印加ステップと、第１検査信号印加ステップ後に、圧電素子に第１所定電圧波形と電圧極性が異なる第２所定電圧波形を有する第２検査信号を印加する第２検査信号印加ステップと、前記第２検査信号印加後における圧電素子の電気的特性値を第２特性値として測定する第２特性値測定ステップと、前記測定された第２特性値と前記測定された第１特性値との差に応じた値に基づいて前記圧電素子が異常であるか否かを判定する異常判定ステップと、を含む。【選択図】  図１
2008175639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子が異常であるか否かを判定する圧電素子の検査方法であって、
前記圧電素子の電気的特性値を第１特性値として測定する第１特性値測定ステップと、
前記第１特性値測定ステップ後に、前記第１所定電圧波形を有する第１検査信号を印加する第１検査信号印加ステップと、
前記第１検査信号印加ステップ後に、前記圧電素子に前記第１所定電圧波形と電圧極性が異なる第２所定電圧波形を有する第２検査信号を印加する第２検査信号印加ステップと、
前記第２検査信号印加後における前記圧電素子の電気的特性値を第２特性値として測定する第２特性値測定ステップと、
前記測定された第２特性値と前記測定された第１特性値との差に応じた値に基づいて前記圧電素子が異常であるか否かを判定する異常判定ステップと、
を含む圧電素子の検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の検査方法において、
前記第２特性値測定ステップは、前記第１検査信号印加ステップと前記第２検査信号印加ステップとを交互に複数回印加した後に実行される、圧電素子の検査方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の検査方法において、
前記第１所定電圧波形及び第２所定電圧波形の少なくとも一方の波形の電圧ピークが、圧電素子の抗電界を越える電圧である、圧電素子の検査方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の検査方法において、
前記第２所定電圧波形の極性は、前記圧電素子の所定の分極方向と同一である、圧電素子の検査方法。
【請求項５】
請求項４に記載の検査方法において、
前記第２特性値測定ステップ後、第２検査信号の電圧より絶対値が大きな電圧である第３所定電圧波形を有する第３検査信号を印加する第３検査信号印加ステップと、
を含む圧電素子の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子（圧電素子を使用した装置を含む。）が、異常であるか否かを検査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子（本明細書において電歪素子を含む。）は、電圧が印加されると収縮又は伸張し、逆に、収縮又は伸張せしめられると電圧を発生する素子である。このため、圧電素子は、例えば、液体吐出装置等の駆動アクチュエータとして、或いは、流体の粘性を測定するため等のセンサとして、様々な種類の装置に使用されている。
【０００３】
このような圧電素子にマイクロクラック等の異常が発生すると、圧電素子は所期の機能を発揮できない。また、圧電素子を使用した装置において、圧電素子にマイクロクラック等が発生すると、その装置は期待される能力を得ることができない。そこで、圧電素子の製造工程においては、製造された圧電素子にマイクロクラック等の異常が発生しているか否か、或いは、製造された圧電素子がそのような異常を発生し易い素子であるか否かについての検査が行われる。
【０００４】
従来、このような検査は、例えば、製造された圧電素子のインピーダンスの周波数特性を測定し、測定されたインピーダンスの周波数特性を示す曲線パターンと、正常であって比較基準となる圧電素子（以下、「基準圧電素子」と称呼する。）のインピーダンスの周波数特性を示す曲線パターンと、を比較することにより行われている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平６−３３０５号公報
【発明の開示】
【０００５】
しかしながら、製造される圧電素子間には個体差が存在する。従って、上記従来の検査方法によると、製造された圧電素子自体に異常はないが、その素子の特性が基準圧電素子の特性からずれている場合、「製造された素子は異常である」と誤判定してしまう恐れがある。一方、そのような特性ずれに基づく誤判定を回避するために、前記両曲線パターンがある程度相違していても「製造された圧電素子は正常である」と判定するように判定基準を緩やかにすると、実際には異常である圧電素子が正常であると誤判定されてしまう。
【０００６】
従って、本発明は、圧電素子が異常であるか否かを極力誤ることなく簡単に判定することができる圧電素子（圧電素子を使用した装置を含む。）の検査方法を提供することを目的の一つとする。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明による圧電素子の検査方法は、
圧電素子が異常であるか否かを判定する圧電素子の検査方法であって、前記圧電素子の電気的特性値を第１特性値として測定する第１特性値測定ステップと、前記第１特性値測定ステップ後に前記第１所定電圧波形を有する第１検査信号を印加する第１検査信号印加ステップと、前記第１検査信号印加ステップ後に前記圧電素子に前記第１所定電圧波形と電圧極性が異なる第２所定電圧波形を有する第２検査信号を印加する第２検査信号印加ステップと、前記第２検査信号印加後における前記圧電素子の電気的特性値を第２特性値として測定する第２特性値測定ステップと、前記測定された第２特性値と前記測定された第１特性値との差に応じた値に基づいて前記圧電素子が異常であるか否かを判定する異常判定ステップと、を含む。
【０００８】
この場合、前記電気的特性値は、例えば、前記圧電素子の電気容量（静電容量）、損失及び共振周波数のうちの少なくとも１つであることが望ましい。また、前記測定された第２特性値と前記測定された第１特性値との差に応じた値に基づいて前記圧電素子が異常であるか否かを判定することには、第２特性値と第１特性値との大小比較の結果に基づいて前記圧電素子が異常であるか否かを判定することが含まれる。
【０００９】
これによれば、先ず、圧電素子の電気的特性値（例えば、圧電素子の電気容量、損失及び共振周波数等）を第１特性値として測定し、その後、第１所定電圧波形を有する第１検査信号が検査対象の圧電素子に印加され、次いで、第２所定電圧波形を有する第２検査信号が検査対象の圧電素子に印加され、その後、その圧電素子の電気的特性値（例えば、圧電素子の電気容量、損失及び共振周波数等）が第２特性値として測定される。第１特性値及び第２特性値は、検査対象の圧電素子に固有の値（製造された圧電素子間の個体差に起因する「検査対象となる圧電素子の特性」を反映した値）であるが、第２特性値と第１特性値との差に応じた値は、個体差の影響が排除された値となる。
【００１０】
なお、前記共振周波数は、電気的な測定により測定してもよく、或いは、機械的な変位、速度及び加速度等を検出するセンサを用いて測定してもよい。
【００１１】
ところで、圧電素子に印加する第２検査信号は第１検査信号に対し、電圧の極性が異なる。従って、第２検査信号により圧電素子に加えられる応力は、第１検査信号により圧電素子に加えられる応力と逆方向の応力となす。その結果、圧電素子にとってより厳しい試験を実施でき、圧電素子に内在するマイクロクラックがあれば確実に進展させることができる。
【００１２】
ここで、前記電気的特性値を、例えば、共振周波数とすると、第２特性値と第１特性値との差に応じた値は、マイクロクラックが発生した場合の方がマイクロクラックが発生しない場合よりも大きくなる。
【００１３】
更に、上記第１検査信号と、上記第２検査信号と、を複数回、交互に印加すると、圧電素子に内在するマイクロクラックがある場合に、そのマイクロクラックをより確実に進展させることができる。つまり、前記第２特性値測定ステップは、前記第１検査信号印加ステップと前記第２検査信号印加ステップとを交互に複数回印加した後に実行されることが、より精度の高い異常判定を行える点で好適である。
【００１４】
また、前記第１所定電圧波形及び第２所定電圧波形の少なくとも一方の波形の電圧ピーク（上記第１検査信号及び上記第２検査信号の電圧波形の電圧）を、圧電素子の抗電界以上の電圧とすることが好ましい。これによれば、圧電素子にマイクロクラックが内在しているとき、そのマイクロクラックをより確実に進展させることができる。ここで、抗電界とは、圧電素子の残留分極が０（零）になる電界であり、第１検査信号印加時に圧電素子に加わる電界の方向と、第２検査信号印加時に圧電素子に加わる電界方向と、のそれぞれにおいて互いに独立した値を有している。
【００１５】
また、上記第２検査信号の電圧波形の極性を、圧電素子の所定の分極方向と同一にすると、同圧電素子に内在するマイクロクラックがあれば、より確実に進展させることができるとともに、分極処理を同時に行うことが可能となる。
【００１６】
また、上記第２特性値測定ステップ後、第２検査信号の電圧より絶対値が大きな電圧である、第３検査信号を印加すると、圧電素子に内在するマイクロクラックがある場合に、そのマイクロクラックをより確実に進展させることができるとともに、さらに分極状態を一層良好な状態に変更できるので、圧電素子の特性を損なうこうとなく分極処理を行うことが可能となる。
【００１７】
このように、本発明の圧電素子の検査方法によれば、圧電素子にマイクロクラックが内在していれば、そのマイクロクラックを確実に進展させて顕在化でき、以って、圧電素子が異常であるか否かを高精度に判定することができる検査方法が提供される。また、本発明は、圧電素子の製造工程のみならず、圧電素子を使用した装置に対しても好適に適用することができる。
【００１８】
なお、このような検査方法により検査される圧電素子は、圧電素子と別体の振動板に固定された圧電素子であってもよく、ジルコニアからなる振動板に焼成により一体化された圧電素子であってもよい。また、本発明は、単体で使用される圧電素子に適用することもできる。さらに、本発明は、このような圧電素子が組み込まれた装置にも適用できる。即ち、本発明の検査方法は、装置に組み込まれた形態で使用される圧電素子に対しても、その圧電素子に形成された電極を用いて、圧電素子に内在するマイクロクラック等を効率良く顕在化し、同圧電素子の異常有無を高精度に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜検査装置＞
図１は、本発明による検査方法を実施するための検査装置１０を概略的に示した図である。この検査装置１０は、ｋ個（ｋは自然数）の圧電素子Ｓ（１）〜Ｓ（ｋ）のそれぞれがマイクロクラックを有している異常な素子であるか否か（或いは、マイクロクラックを有することになるような異常な素子であるか否か）を判定・検査する装置である。圧電素子Ｓ（ｉ）（ｉはｋまでの自然数）は、後述するように上部電極と下部電極とを備えている。検査装置１０は、スイッチＡ１〜Ａ４、スイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（ｋ）、測定制御回路１１、電源１２、ＬＣＲメータ１３、ネットワークアナライザ（Ｎ．Ａ．）１４及び放電抵抗１５を備えている。
【００２０】
検査対象となる圧電素子Ｓ（ｉ）の上部電極は、スイッチＳＷ（ｉ）を介して電圧印加ラインＬＩＮに接続されている。圧電素子Ｓ（ｉ）の下部電極は、共通ラインＣＯＭに接続されている。スイッチＡ１〜Ａ４のそれぞれは、２つの切換接点を備えている。スイッチＡ１〜Ａ４のそれぞれの二つの切換接点は、測定制御回路１１からの指示信号に基づいて、同時にオン（閉、接続）及びオフ（開、遮断）するようになっている。なお、スイッチＡ１〜Ａ４のそれぞれのスイッチをオン状態とするとは各スイッチの二つの切換接点を同時にオンすることであり、それぞれのスイッチをオフ状態とするとは各スイッチの二つの切換接点を同時にオフすることである。
【００２１】
測定制御回路１１は、コンピュータを含んだ電気回路である。測定制御回路１１は、スイッチＡ１〜Ａ４及びスイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（ｋ）と接続されていて、これらのスイッチの状態（オン・オフ状態）を切換える指示信号を各スイッチに与えるようになっている。更に、測定制御回路１１は、電源１２、ＬＣＲメータ１３及びネットワークアナライザ１４と接続されている。測定制御回路１１は、電源１２、ＬＣＲメータ１３及びネットワークアナライザ１４に対し指示信号を送出するとともに、ＬＣＲメータ１３及びネットワークアナライザ１４から測定結果を入力するようになっている。
【００２２】
電源１２は、測定制御回路１１からの指示信号に応じて後述する所定の検査電圧（第１検査信号、第２検査信号等）を発生するようになっている。電源１２の一つの端子はスイッチＡ１の一つの切換接点を介して電圧印加ラインＬＩＮに接続されている。電源１２の他の端子はスイッチＡ１の他の一つの切換接点を介して共通ラインＣＯＭに接続されている。検査信号を圧電素子に印可するとき、スイッチＡ１が閉じられ他のスイッチＡ２〜Ａ４は開かれる。
【００２３】
ＬＣＲメータ１３は、周知であって、接続されている圧電素子Ｓ（ｉ）の電気容量（静電容量）Ｃ（ｉ）及び損失Ｄ（ｉ）を測定制御回路１１からの指示信号に応じて測定し、その測定結果を測定制御回路１１に送出するようになっている。ＬＣＲメータ１３の一つの端子はスイッチＡ２の一つの切換接点を介して電圧印加ラインＬＩＮに接続されている。ＬＣＲメータ１３の他の端子はスイッチＡ２の他の一つの切換接点を介して共通ラインＣＯＭに接続されている。ＬＣＲメータ１３による測定を行うとき、スイッチＡ２が閉じられ他のスイッチＡ１、Ａ３及びＡ４は開かれる。
【００２４】
ネットワークアナライザ１４は、周知であって、接続される圧電素子Ｓ（ｉ）の共振周波数ｆｃ（ｉ）を測定制御回路１１からの指示信号に応答して測定し、その測定結果を測定制御回路１１に送出するようになっている。ネットワークアナライザ１４の一つの端子はスイッチＡ３の一つの切換接点を介して電圧印加ラインＬＩＮに接続されている。ネットワークアナライザ１４の他の端子はスイッチＡ３の他の一つの切換接点を介して共通ラインＣＯＭに接続されている。ネットワークアナライザ１４による測定を行うとき、スイッチＡ３が閉じられ他のスイッチＡ１、Ａ２及びＡ４は開かれる。ネットワークアナライザ１４は、接続されている圧電素子Ｓ（ｉ）に所定の周波数の駆動信号を印加して圧電素子Ｓ（ｉ）を振動させ、その圧電素子Ｓ（ｉ）から出力される信号を測定するようになっている。このとき、ネットワークアナライザ１４は、圧電素子Ｓ（ｉ）について予想される共振周波数を含む範囲の下限周波数から上限周波数まで圧電素子Ｓ（ｉ）に印加する駆動信号の周波数を順次変更する。即ち、周波数掃引（スイープ）を行う。なお、ネットワークアナライザ１４に代え、周知のインピーダンスアナライザを使用してもよい。また、専用回路にて駆動電圧を印加したときの圧電素子からの信号をＦＦＴ解析することにより、又は、圧電素子からの信号の時間波形そのものから共振周波数を算出することも可能である。
【００２５】
放電抵抗１５は、接続される圧電素子Ｓ（ｉ）に蓄積されている電荷を放電させるための抵抗である。放電抵抗１５の一つの端子はスイッチＡ４を介して電圧印加ラインＬＩＮに接続されている。放電抵抗１５の他の端子はスイッチＡ４の他の一つの切換接点を介して共通ラインＣＯＭに接続されている。放電抵抗１５は、回路へ急激に電流が流れ込むことを防止する際に有用に使用でき、用途に応じ設置すればよい。放電抵抗１５による放電を行うとき、スイッチＡ４が閉じられ他のスイッチＡ１〜Ａ３は開かれる。
【００２６】
＜圧電素子を用いたデバイス＞
図２に断面図を示した第１の例に係るデバイス２０は、流体の粘度を測定するためのセンサ、並びに、流体の有無及び流体の濃度等を測定するためのセンサ、として使用されるデバイスである。デバイス２０は、ベースプレート２１、枠２２、振動板２３及び圧電素子２４を備えている。
【００２７】
ベースプレート２１は、貫通孔２１ａ及び貫通孔２１ｂを備えている。枠２２は、ベースプレート２１の上に配置されている。振動板２３は、枠２２の上に配置されている。ベースプレート２１、枠２２、振動板２３は、ジルコニア材料からなっていて、一体的に焼成することにより接合されている。一体焼成された焼成物には、空洞部ＳＰが形成される。この空洞部ＳＰは、貫通孔２１ａ及び貫通孔２１ｂを介して外部と連通している。
【００２８】
圧電素子２４は、圧電体２４ａ、下部電極２４ｂ及び上部電極２４ｃからなっている。下部電極２４ｂと上部電極２４ｃは、圧電体２４ａの中央部に形成された薄肉部を挟んで対向している。実際には、前記一体焼成された焼成物の上面（振動板２３の上面）に白金ペーストをスクリーン印刷した後に焼成することにより下部電極２４ｂを形成する。次いで、下部電極２４ｂ及び振動板２３を覆うようにペースト状の圧電セラミックス材料をスクリーン印刷した後に焼成し、圧電体２４ａを形成する。圧電セラミックス材料は、例えば、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛及びマグネシウムニオブ酸鉛等である。最後に、圧電体２４ａの上面に白金ペーストをスクリーン印刷した後に焼成して上部電極２４ｃを形成する。このように、圧電素子２４の下面は、振動板２３と一体的に焼成されていて、外部に露呈していない。
【００２９】
デバイス２０においては、圧電素子２４の下部電極２４ｂ及び上部電極２４ｃは、図示しない発振器及びＬＣＲメータ等の電気測定装置に接続される。また、粘度等を測定する対象となる流体が貫通孔２１ａ，２１ｂを介して空洞部ＳＰに導入される。そして、発振器からの信号により圧電素子２４が駆動せしめられ、振動板２３を振動せしめる。測定対象の流体の粘度は、振動板２３の振動に影響を及ぼし、従って、圧電素子２４の共振周波数が変化する。デバイス２０は、この共振周波数に基づいて流体粘度及び濃度等を測定する。
【００３０】
前記、検査装置を用いた圧電素子の検査方法の具体例を以下に示す。
【００３１】
＜検査方法＞
（１）ステップ１：測定対象となる圧電素子Ｓ（ｉ）のスイッチＳＷ（ｉ）をオン状態にし、その測定対象の圧電素子の電気的特性値を測定する。本例において、電気的特性値は、電気容量（静電容量）Ｃ、損失Ｄ及び共振周波数ｆｃであり、測定結果を第１特性値Ｃｈ（１）：Ｃ（１）、Ｄ（１）、ｆｃ（１）として記憶する。電気容量Ｃ及び損失Ｄは、ＬＣＲメータ１３により測定される。共振周波数ｆｃは、ネットワークアナライザ（又はインピーダンスアナライザ）１４により測定される。測定は、共振周波数ｆｃ、損失Ｄ、電気容量Ｃの順に行われる。
【００３２】
（２）ステップ２：圧電素子に第１検査信号と、第２検査信号と、を電源１２により印加する。本例で使用した検査信号（第１検査信号及び第２検査信号）を、図３に示す。第１検査信号３１ａは、ピーク電圧Ｖ１（電圧の絶対値の最大値＝｜Ｖ１｜）かつ周期Ｔ１ａを有する正弦波状の負極性電圧（０を基準として振動する正弦波の負側のみの波形を有する電圧）である。第１検査信号３１ａの電圧波形を第１所定電圧波形とも称呼する。第２検査信号３２ａは、ピーク電圧Ｖ２（電圧の絶対値の最大値＝｜Ｖ２｜）かつ周期Ｔ２ａを有する正弦波状の正極性電圧（０を基準として振動する正弦波の正側のみの波形を有する電圧）である。第２検査信号３２ａの電圧波形を第２所定電圧波形とも称呼する。圧電素子に、第１検査信号３１ａを印加した後、第２検査信号３２ａを印加する。さらに、第１検査信号３１ａと同一の第１´検査信号３１ｂと、第２検査信号３２ａと同一の第２´検査信号３２ｂを印加する。ここで、第１検査信号３１ａの印加終了時刻から第２検査信号３２ａの印加開始時刻までの時間と、第２検査信号３２ａの印加終了時刻から第１´検査信号３１ｂの印加開始時刻までの時間と、第１´検査信号３１ｂの印加終了時刻から第２´検査信号３２ｂの印加開始時刻までの時間と、は任意に設定可能である。第１´検査信号３１ｂと、第２´検査信号３２ｂは、圧電素子に内在するマイクロクラックをより確実に顕在化させるために設定されたものであって、必ずしも必要でない。また本例では正弦波であるが、パルス波、方形波、三角波及びパルス波に高調波を含ませた波形等任意の波形を適用可能である。
【００３３】
（３）ステップ３：圧電素子の上部電極と下部電極との間を、放電抵抗１５を介して所定の放電時間だけ接続し、圧電素子に蓄積した電荷を放電させる。
【００３４】
（４）ステップ４：さらに圧電素子の電気的特性値を測定する。測定される電気的特性値は、ステップ１と同様、電気容量（静電容量）Ｃ、損失Ｄ及び共振周波数ｆｃであり、測定結果を第２特性値Ｃｈ（２）：Ｃ（２）、Ｄ（２）、ｆｃ（２）として記憶する。電気容量Ｃ及び損失Ｄは、ＬＣＲメータ１３により測定される。共振周波数ｆｃは、ネットワークアナライザ（又はインピーダンスアナライザ）１４により測定される。測定は、共振周波数ｆｃ、損失Ｄ、電気容量Ｃの順に行われる。
【００３５】
（５）ステップ５：今回測定した第２特性値Ｃｈ（２）と前回測定して記憶しておいた第１特性値Ｃｈ（１）との差ΔＣｈ（＝Ｃｈ（２）−Ｃｈ（１））に基づいて圧電素子が異常であるか否かを判定する。
【００３６】
検査対象の圧電素子によっても挙動は異なるが、例えば、その圧電素子が（Ｂｉ０．５Ｎａ０．５）ＴｉＯ３を主成分とした圧電素子であれば、損失Ｄ、共振周波数ｆｃ及び電気容量Ｃは以下の挙動を示す。本例は（Ｂｉ０．５Ｎａ０．５）ＴｉＯ３を主成分とした圧電素子の一例であり、素子に加えられる応力や、微妙な組成や、不純物の含有等により挙動は変化することがあり、それぞれの条件で適宜判定値を変更するようにすれば良い。
【００３７】
＜損失Ｄの挙動＞
圧電素子にマイクロクラックが生じていなければ、損失Ｄは減少し、第２特性値の損失Ｄ（２）と第１特性値の損失Ｄ（１）との差ΔＤ（＝Ｄ（２）−Ｄ（１））は、負の値となる。
【００３８】
これに対し、圧電素子にマイクロクラックが生じていると、損失Ｄは増大し、第２特性値の損失Ｄ（２）と第１特性値の損失Ｄ（１）との差ΔＤ（＝Ｄ（２）−Ｄ（１））は、正の値となる。これは、マイクロクラックの発生により、定かではないが圧電素子の上部電極と下部電極間を電気的に結合する経路が増加し、電極間の抵抗が小さくなることと、電極自体の抵抗が微小量だけ大きくなることと、が発生し得ると考えられる。但し、本例では抵抗が小さくなっているのではないかと推定される。
【００３９】
＜共振周波数ｆｃの挙動＞
圧電素子にマイクロクラックが生じていなければ、共振周波数ｆｃは増加し、第２特性値の共振周波数ｆｃ（２）と第１特性値の共振周波数ｆｃ（１）との差Δｆｃ（＝ｆｃ（２）−ｆｃ（１））は、正の値となる。
【００４０】
これに対し、圧電素子にマイクロクラックが生じていると、共振周波数ｆｃは減少し、第２特性値の共振周波数ｆｃ（２）と第１特性値の共振周波数ｆｃ（１）との差Δｆｃ（＝ｆｃ（２）−ｆｃ（１））は、負の値となる。これは、マイクロクラックの発生により、圧電素子の剛性が低下するからである。
【００４１】
＜電気容量Ｃの挙動＞
圧電素子にマイクロクラックが生じていなければ、電気容量Ｃは減少し、第２特性値の電気容量Ｃ（２）と第１特性値の電気容量Ｃ（１）との差ΔＣ（＝Ｃ（２）−Ｃ（１））は、負の値となる。
【００４２】
これに対し、圧電素子にマイクロクラックが生じていると、電気容量Ｃは増大し、第２特性値の電気容量Ｃ（２）と第１特性値の電気容量Ｃ（１）との差ΔＣ（＝Ｃ（２）−Ｃ（１））は、正の値となる。これは、マイクロクラックの発生により圧電素子内部の応力状態が変化する（応力が開放される）ためであると推定される。
【００４３】
このように、検査対象の圧電素子にマイクロクラックが生じると（即ち、検査対象の圧電素子が正常な圧電素子でないと）、第１特性値から第２特性値への大きさに関する変化傾向は、検査対象の圧電素子が正常な圧電素子である場合の第１特性値から第２特性値への大きさに関する変化傾向と逆転する。
【００４４】
＜実施例＞
以下に図１に示す検査装置を用いた、圧電素子の検査実施例について述べる。検査方法は、上述した検査方法のステップ１〜ステップ５に記載の通りとした。
【００４５】
前記ステップ２において記載した第１検査信号３１ａの印加終了時刻から第２検査信号３２ａの印加開始時刻までの時間と、第２検査信号３２ａの印加終了時刻から第１´検査信号３１ｂの印加開始時刻までの時間と、第１´検査信号３１ｂの印加終了時刻から第２´検査信号３２ｂの印加開始時刻までの時間は、全て０秒とした。また、図３に示す検査信号において、本例で用いた条件は以下の通りである。なお、検査対象である圧電素子の抗電圧の絶対値は正負極性ともに１００Ｖであり、Ｖ１の絶対値及びＶ２の絶対値は、ともに抗電圧以上の値とした。
Ｖ１＝−１１０Ｖ，Ｖ２＝１１０Ｖ
Ｔ１ａ＝Ｔ１ｂ＝Ｔ２ａ＝Ｔ２ｂ＝０．１秒
【００４６】
前記ステップ５に記載の圧電素子が異常であるか否かの判定条件については、以下に示す、条件１）〜条件３）の少なくとも１つが満たされた場合、圧電素子が異常であると判定した。
条件１）第２特性値の損失Ｄ（２）と第１特性値の損失Ｄ（１）との差ΔＤ（＝Ｄ（２）−Ｄ（１））が正の値となる。
条件２）第２特性値の共振周波数ｆｃ（２）と第１特性値の共振周波数ｆｃ（１）との差Δｆｃ（＝ｆｃ（２）−ｆｃ（１））が負の値となる。
条件３）第２特性値の電気容量Ｃ（２）と第１特性値の電気容量Ｃ（１）との差ΔＣ（＝Ｃ（２）−Ｃ（１））が正の値となる。
【００４７】
以上に述べた方法によって、正常判定された圧電素子を複数個用意した。なお、ここまでの試験を、以下において「試験１」と称呼する。
【００４８】
一方、試験１において、前記ステップ２に記載の検査信号を、第２検査信号３２ａと、第２´検査信号３２ｂと、のみにした方法によって、正常判定された圧電素子を複数個用意した。以下、この試験を「試験２」と称呼する。換言すると、試験２の検査方法は、圧電素子の電気的特性値を第１特性値として測定する第１特性値測定ステップと、前記第１特性値測定ステップ後に、第２検査信号３２ａと、第２´検査信号３２ｂと、を印加し、その後前記圧電素子の電気的特性値を第２特性値として測定する第２特性値測定ステップと、前記測定された第２特性値と前記測定された第１特性値との差に応じた値に基づいて前記圧電素子が異常であるか否かを判定する異常判定ステップと、を含む圧電素子の検査方法であるといえる。
【００４９】
その後、試験１で正常判定された圧電素子と、試験２で正常判定された圧電素子と、を温度４０℃、湿度８０％の高湿環境下にて、４８時間駆動させた。その後、圧電素子の電極間の絶縁抵抗を測定した。その結果、試験２で正常判定された圧電素子のうち、約５％が絶縁不良となったのに対し、試験１で正常判定された圧電素子は全て絶縁性が確保されていた。これらから、試験１の検査方法が試験２の検査方法よりも、圧電素子が異常であるか否かを高精度に判定できることが分かった。
【００５０】
即ち、第１検査信号印加ステップ後に、第１検査信号と電圧極性が異なる第２検査信号を印加することで、圧電素子に内在するマイクロクラックがあれば確実に進展させることができ、圧電素子が異常であるか否かを高精度に判定することが可能となる。
【００５１】
以上、説明したように、本発明による測定方法及びその測定方法を実施する本発明による検査装置によれば、圧電素子が異常であるか否かを短時間内に高精度に判定することができる。なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上述したように、測定される電気的特性値は、電気容量（静電容量）Ｃ、損失Ｄ及び共振周波数ｆｃ以外の特性値であって、マイクロクラックの有無に応じて値の変化傾向が逆転する特性値であればよい。
【００５２】
また、第２検査信号３２ａの極性（第２所定電圧波形の極性）は、前記圧電素子の所定の分極方向と同一であることが望ましい。更に、前記第２特性値測定ステップ後（前記ステップ２の後）、第２検査信号の電圧より絶対値が大きな電圧である第３所定電圧波形を有する第３検査信号を印加してもよい。この第３検査信号の電圧波形の極性を、圧電素子の所定の分極方向（第２検査信号の極性）と同一にするとことは更に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係る検査方法を実施するための検査装置の回路図である。
【図２】本発明の検査方法の検査対象となる圧電素子の一つの例の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る検査方法を実施するための検査信号の電圧波形である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…検査装置、１１…測定制御回路、１２…電源、１３…ＬＣＲメータ、１４…ネットワークアナライザ、１５…放電抵抗、２０…デバイス、２３…振動板、２４…圧電素子、２４ａ…圧電体、２４ｂ…下部電極、２４ｃ…上部電極。
【図１】
2008175639.tif 000003
【図２】
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【図３】
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