(57)【要約】【課題】圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを高精度に測定できると共に被噴射液（液体）の無駄な消費を防止した液体噴射ヘッドの検査方法を提供する。【解決手段】圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側の前記圧力発生室に対向する領域に振動板を介して設けられた圧電素子とを有する液体噴射ヘッドの検査方法であって、圧力発生室に被噴射液を充填した状態で圧力発生室のインピーダンスを測定することによって、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求める。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側の前記圧力発生室に対向する領域に振動板を介して設けられた圧電素子とを有する液体噴射ヘッドの検査方法であって、
前記圧力発生室に被噴射液を充填した状態で当該圧力発生室のインピーダンスを測定することにより、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めることを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項２】
請求項１において、複数の圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値を求め、その平均値から良否を判断することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、所定数の圧力発生室毎にヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値をそれぞれ求め、それらの平均値のばらつきの大きさから良否を判断することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記流路形成基板には、前記圧力発生室がその幅方向に沿って複数並設された列が複数設けられており、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値を前記列毎に求めることを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記インピーダンスを測定する前に、前記圧電素子を駆動させて各ノズル開口から液滴が吐出されることを確認する吐出確認工程を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項６】
請求項５において、前記吐出確認工程では、各ノズル開口から液滴を所定のターゲットに吐出させ該ターゲットに液滴が付着したことを確認することを特徴とする液体噴射ヘッドの駆動方法。
【請求項７】
請求項５において、前記吐出確認工程では、レーザ検出器を用いて前記ノズル開口から液滴が吐出されたことを確認することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、前記圧力発生室のインピーダンスを測定する前に、前記圧電素子を微振動させて前記圧力発生室内の被噴射液を撹拌させる微振動動作を実行することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかにおいて、前記圧力発生室のインピーダンスを測定する前に、前記圧力発生室内の前記ノズル開口近傍の被噴射液を排出させるクリーニング動作を実行することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項１０】
請求項９において、前記クリーニング動作が、前記ノズル開口から前記圧力発生室内の被噴射液を吸引する吸引動作を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項１１】
請求項１０において、前記クリーニング動作が、前記吸引動作の後に実行され前記ノズルプレートの前記ノズル開口が開口する面を払拭する払拭動作を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れかにおいて、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃに基づいて各ヘッドを複数のランクに分類することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れかにおいて、前記圧電素子が、撓み振動型の圧電素子であることを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記流路形成基板がセラミックスで形成され、前記圧電素子の各層がグリーンシート貼付又は印刷により形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被噴射液を吐出する液体噴射ヘッドの検査方法に関し、特に、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室に供給されたインクを圧電素子又は発熱素子を介して加圧することによって、ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。
【０００３】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００４】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。
【０００５】
そして、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案されている。
【０００６】
これによれば圧電素子を振動板に貼付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、かつ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばかりでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能になるという利点がある。
【０００７】
また、このような撓み振動型の圧電素子を具備するインクジェット式記録ヘッドでは、一般的に、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを測定し、このＴｃに合わせて圧電素子に印加する駆動波形を選択している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような撓み振動型の圧電素子を有するインクジェット式記録ヘッドでは、例えば、圧電素子単体の共振周波数を測定し、その結果から圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを推定しているため、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの測定精度が低い。そして、このような測定結果に基づいて駆動波形を選択するとインク吐出特性を十分に引き出せないという問題がある。
【０００９】
また、例えば、実際にインク滴を吐出させてそのインク滴の重量或いはインク速度を測定し、その測定結果から圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを推定する場合もあるが、この場合、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃは、比較的高精度に測定することはできるが無駄なインクを消費してしまうという問題がある。
【００１０】
また、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、勿論、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑み、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを高精度に測定できると共に被噴射液（液体）の無駄な消費を防止した液体噴射ヘッドの検査方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側の前記圧力発生室に対向する領域に振動板を介して設けられた圧電素子とを有する液体噴射ヘッドの検査方法であって、前記圧力発生室に被噴射液を充填した状態で当該圧力発生室のインピーダンスを測定することによって、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めることを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００１３】
かかる第１の態様では、測定される圧力発生室のインピーダンスから、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを容易且つ高精度に求めることができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、請求項１の態様において、複数の圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値を求め、その平均値から良否を判断することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００１５】
かかる第２の態様では、複数の圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値と予め設定した基準値とを比較し、その差が所定の範囲を越えている場合に不良と判断する。これにより、ヘッドの良否を比較的容易に判断できる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、所定数の圧力発生室毎にヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値をそれぞれ求め、それらの平均値のばらつきの大きさから良否を判断することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００１７】
かかる第３の態様では、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値のばらつきが所定の予め設定した基準値を越えた場合に不良であると判断する。これにより、ヘッドの良否を比較的容易に判断できる。
【００１８】
本発明の第４の態様は、第２又は３の態様において、前記流路形成基板には、前記圧力発生室がその幅方向に沿って複数並設された列が複数設けられており、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値を前記列毎に求めることを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００１９】
かかる第４の態様では、比較的容易且つ正確にヘッドの良否を判断することができる。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記インピーダンスを測定する前に、前記圧電素子を駆動させて各ノズル開口から液滴が吐出されることを確認する吐出確認工程を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００２１】
かかる第５の態様では、各圧力発生室を同一条件としてヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めることができ、ヘッドの良否を正確に判断できる。
【００２２】
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記吐出確認工程では、各ノズル開口から液滴を所定のターゲットに吐出させ該ターゲットに液滴が付着したことを確認することを特徴とする液体噴射ヘッドの駆動方法にある。
【００２３】
かかる第６の態様では、各ノズル開口からインク滴が吐出されていることを容易且つ確実に検出することができる。
【００２４】
本発明の第７の態様は、第５の態様において、前記吐出確認工程では、レーザ検出器を用いて前記ノズル開口から液滴が吐出されたことを確認することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００２５】
かかる第７の態様では、各ノズル開口からインク滴が吐出されていることを容易且つ確実に検出することができる。
【００２６】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記圧力発生室のインピーダンスを測定する前に、前記圧電素子を微振動させて前記圧力発生室内の被噴射液を撹拌させる微振動動作を実行することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００２７】
かかる第８の態様では、微振動動作により、圧力発生室内の被噴射液の粘度が均一化されるため、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃをより正確に求めることができる。
【００２８】
本発明の第９の態様は、第１〜８の何れかの態様において、前記圧力発生室のインピーダンスを測定する前に、前記圧力発生室内の前記ノズル開口近傍の被噴射液を排出させるクリーニング動作を実行することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００２９】
かかる第９の態様では、クリーニング動作により、圧力発生室内の増粘した被噴射液が排出されて圧力発生室内の被噴射液の粘度が均一化されるため、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃをより正確に求めることができる。
【００３０】
本発明の第１０の態様は、第９の態様において、前記クリーニング動作が、前記ノズル開口から前記圧力発生室内の被噴射液を吸引する吸引動作を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００３１】
かかる第１０の態様では、圧力発生室内の被噴射液の粘度を比較的容易に均一化できる。
【００３２】
本発明の第１１の態様は、第１０の態様において、前記クリーニング動作が、前記吸引動作の後に実行され前記ノズルプレートの前記ノズル開口が開口する面を払拭する払拭動作を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００３３】
かかる第１１の態様では、インピーダンスを測定する際に、ノズルプレートの表面に被噴射液が付着していることがなく、各圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを正確に求めることができる。
【００３４】
本発明の第１２の態様は、第１〜１１の何れかの態様において、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃに基づいて各ヘッドを複数のランクに分類することを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００３５】
かかる第１２の態様では、同一ランクの液体噴射ヘッドでは、同一の駆動波形で各ノズル開口から吐出される被噴射液の吐出特性も略同一となるため、同一ランクの液体噴射ヘッドを組み合わせることにより、良好な印刷品質を実現した液体噴射装置を容易に製造できる。
【００３６】
本発明の第１３の態様は、第１〜１２の何れかの態様において、前記圧電素子が、撓み振動型の圧電素子であることを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００３７】
かかる第１３の態様では、圧電素子の共振周波数と圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃとが比較的離れているため、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを比較的容易且つ正確に求めることができる。
【００３８】
本発明の第１４の態様は、第１３の態様において、前記流路形成基板がセラミックスで形成され、前記圧電素子の各層がグリーンシート貼付又は印刷により形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドの検査方法にある。
【００３９】
かかる第１４の態様では、圧電素子の共振周波数と圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃとが離れているため、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを比較的容易且つ正確に求めることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００４１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略を示す分解斜視図であり、図２は、その断面図であり、（ａ）は圧力発生室の長手方向の断面図であり、（ｂ）は圧力発生室の幅方向の拡大断面図であり、図３は、インクジェット式記録ヘッドの平面図である。
【００４２】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、アクチュエータユニット２０と、このアクチュエータユニット２０が固定される流路ユニット３０とで構成されている。
【００４３】
アクチュエータユニット２０は、圧電素子４０を具備するアクチュエータ装置であり、圧力発生室２１が形成される流路形成基板２２と、流路形成基板２２の一方面側に設けられる振動板２３と、流路形成基板２２の他方面側に設けられる圧力発生室底板２４とを有する。
【００４４】
流路形成基板２２は、例えば、１５０μｍ程度の厚みを有するジルコニア（ＺｒＯ２）などのセラミックス板からなり、本実施形態では、複数の圧力発生室２１がその幅方向に沿って並設された列が２列形成されている。そして、この流路形成基板２２の一方面に、例えば、厚さ１０μｍのジルコニアの薄板からなる振動板２３が固定され、圧力発生室２１の一方面はこの振動板２３により封止されている。
【００４５】
圧力発生室底板２４は、流路形成基板２２の他方面側に固定されて圧力発生室２１の他方面を封止すると共に、圧力発生室２１の長手方向一方の端部近傍に設けられて圧力発生室２１と後述するリザーバとを連通する供給連通孔２５と、圧力発生室２１の長手方向他方の端部近傍に設けられて後述するノズル開口３４に連通するノズル連通孔２６とを有する。
【００４６】
そして、圧電素子４０は、振動板２３上の各圧力発生室２１に対向する領域のそれぞれに設けられ、例えば、本実施形態では、圧力発生室２１の列が２列設けられているため、圧電素子４０の列も２列設けられている。
【００４７】
ここで、各圧電素子４０は、相互に積層された下圧電体層４４と上圧電体層４５とで構成される圧電体層４６と、複数の圧電素子４０に共通する共通下電極４７及び共通上電極４８と、各圧電素子４０の個別電極となる駆動電極４９とで構成されている。
【００４８】
すなわち、振動板２３の表面には複数の圧電素子４０に共通する共通下電極４７が形成され、この共通下電極４７上には、圧力発生室２１毎に独立する下圧電体層４４と上圧電体層４５とが順次積層されている。これら下圧電体層４４と上圧電体層４５との間には、各圧電素子４０の個別電極となる駆動電極４９が形成されている。また、上圧電体層４５上には、複数の圧電素子４０に共通する共通上電極４８が形成され、この共通上電極４８と共通下電極４７とがワイヤボンディング、あるいは半田付け等によって導通されている。
【００４９】
このような圧電素子４０では、下圧電体層４４と上圧電体層４５との分極方向が異なるため、駆動電極４９と、共通下電極４７及び共通上電極４８とのそれぞれの間に同時に電圧を印加すると、下圧電体層４４と上圧電体層４５とが同一方向にたわみ変形することにより振動板２３を変形させて圧力発生室２１に圧力を付与する。
【００５０】
なお、このようなアクチュエータユニット２０は、セラミックス製の流路形成基板２２、振動板２３及び圧力発生室底板２４の各部材を積層して焼結することによって一体化され、その後振動板２３上に圧電素子４０が形成される。なお、この圧電素子４０の形成方法については、詳しくは後述する。
【００５１】
一方、流路ユニット３０は、アクチュエータユニット２０の圧力発生室底板２４に接合されるインク供給口形成基板３１と、複数の圧力発生室２１の共通インク室となるリザーバ３２が形成されるリザーバ形成基板３３と、ノズル開口３４が形成されたノズルプレート３５とからなる。
【００５２】
インク供給口形成基板３１は、厚さ１５０μｍのジルコニアの薄板からなり、ノズル開口３４と圧力発生室２１とを接続するノズル連通孔３６と、前述の供給連通孔２５と共にリザーバ３２と圧力発生室２１とを接続するインク供給口３７を穿設して構成され、また、各リザーバ３２と連通し、外部のインクタンクからのインクを供給するインク導入口３８が設けられている。
【００５３】
リザーバ形成基板３３は、インク流路を構成するに適した、例えば、１５０μｍのステンレス鋼などの耐食性を備えた板材に、外部のインクタンク（図示なし）からインクの供給を受けて圧力発生室２１にインクを供給するリザーバ３２と、圧力発生室２１とノズル開口３４とを連通するノズル連通孔３９とを有する。
【００５４】
ノズルプレート３５は、例えば、ステンレス鋼からなる薄板に、圧力発生室２１と同一の配列ピッチでノズル開口３４が穿設されて形成されている。例えば、本実施形態では、流路ユニット３０には、圧力発生室２１の列が２列設けられているため、ノズルプレート３５にも、ノズル開口３４の列が２列形成されている。また、このノズルプレート３５は、リザーバ形成基板３３の流路形成基板２２の反対面に接合されてリザーバ３２の一方面を封止している。
【００５５】
このような流路ユニット３０は、これらインク供給口形成基板３１、リザーバ形成基板３３及びノズルプレート３５を、接着剤によって接着することによって形成する。なお、本実施形態では、リザーバ形成基板３３及びノズルプレート３５をステンレス鋼によって形成しているが、例えば、セラミックスを用いて形成し、アクチュエータユニット２０と同様に流路ユニット３０を一体的に形成することもできる。
【００５６】
そして、このような流路ユニット３０とアクチュエータユニット２０を接合することによって本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０が形成される。
【００５７】
ここで、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。
【００５８】
まず、所定形状に形成された各流路形成基板２２、振動板２３及び圧力発生室底板２４を焼成により一体化して接合体を形成後、図４（ａ）に示すように、振動板２３の表面に共通下電極４７を形成する。本実施形態では、この共通下電極４７を印刷によって塗布して、その後焼成することにより形成している。すなわち、振動板２３上の所定位置にマスクを載置し、白金ペーストをこのマスクを介して振動板２３の表面に塗布する。その後、このように白金ペーストを印刷によって塗布後、白金ペーストが塗布された接合体を焼成炉に入れて所定温度で所定時間に亘って焼成する。この焼成により、振動板２３の表面には所定形状、本実施形態では、櫛歯状の共通下電極４７が形成される。
【００５９】
なお、この共通下電極４７の材料としては、金属単体、合金、電気絶縁性セラミックスと金属との合金等の各種導体を用いることができるが、焼成温度において変質等の不具合が生じないことが好ましく、例えば、本実施形態では、白金を用いた。また、共通上電極４８及び駆動電極４９の材料も共通下電極４７と同様の材料であればよく、例えば、本実施形態では、共通上電極４８に金を用い、駆動電極４９に白金を用いている。
【００６０】
次に、図４（ｂ）に示すように、下圧電体層４４を形成する。すなわち、振動板２３上の所定位置にマスクを載置した後、圧電材料（例えば、ジルコン酸チタン酸鉛）のペーストを共通下電極４７に重ねて塗布する。そして、塗布したペースト状の圧電材料を焼成することにより下圧電体層４４とする。
【００６１】
その後は、同様な手順で、駆動電極４９、上圧電体層４５、共通上電極４８を順に形成する。すなわち、図４（ｃ）に示すように、下圧電体層４４上に白金のペーストを塗布及び焼成することにより駆動電極４９を形成し、図４（ｄ）に示すように、駆動電極４９を覆うように下圧電体層４４上に圧電材料のペーストを塗布して焼成することにより上圧電体層４５を形成し、さらに、図４（ｅ）に示すように、この上圧電体層４５の表面に金のペーストを塗布して焼成することにより共通上電極４８を形成する。
【００６２】
そして、図示しないが、ワイヤボンディング、あるいは半田付け等によって共通下電極４７と共通上電極４８とを電気的に接続することによりアクチュエータユニット２０が形成される。
【００６３】
なお、このようにアクチュエータユニット２０が形成されると、次に、例えば、圧電体層４６の静電容量を測定することにより、各圧電素子４０が正常に作製されたか否かを検査する。
【００６４】
そして、各圧電素子４０が正常であると判定されると、各圧電素子４０を分極する分極工程を行う。この分極工程は、例えば、共通上電極４８及び共通下電極４７を接地し、駆動電極４９を電源に接続し、使用予定の駆動電圧よりも十分に高い電圧（分極電圧）を圧電素子４０に印加することで行われる。本実施形態では、駆動電圧が３０Ｖ前後であり、分極電圧は７０Ｖ前後に設定される。
【００６５】
そして、分極工程終了後、アクチュエータユニット２０と、予めインク供給口形成基板３１、リザーバ形成基板３３及びノズルプレート３５を接合することによって形成された流路ユニット３０とを接着することによりインクジェット式記録ヘッド１０が形成される。
【００６６】
このようにインクジェット式記録ヘッド１０が形成されると、次に、圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを測定する振動周期検査工程を実行する。すなわち、圧力発生室２１にインクを充填した状態で圧力発生室２１のインピーダンスを測定することにより、圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求める。例えば、本実施形態では、インピーダンスアナライザーによって圧力発生室２１のインピーダンスを測定し、その測定結果から圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めている。
【００６７】
ここで、圧力発生室の振動系は、図５に示す等価回路によって表すことができる。図５において記号Ｍは単位長さ当たりの媒質の質量であるイナータンス（ｋｇ／ｍ４）であり、Ｍｎはノズル開口におけるイナータンス、Ｍｓはインク供給口におけるイナータンスである。記号Ｒは、媒質の内部損失であるレジスタンス（Ｎ・ｓ／ｍ５）であり、Ｒｎはノズル開口におけるレジスタンス、Ｒｓはインク供給口におけるレジスタンスである。記号Ｃは単位圧力あたりの容積変化であるコンプライアンスであり、Ｃｃは圧力発生室を形成している隔壁、振動板及び圧電素子のコンプライアンスである。なお、記号Ａは、インピーダンスアナライザーによる入力信号を示している。
【００６８】
そして、インピーダンスとは、これら抵抗（Ｍ，Ｒ）、容量（Ｃ）など受動素子からなる回路網の応答を示すものであり、以下のように表される。
【００６９】
まず、角周波数ω＝２πｆ（ｆは周波数）、振幅Ｖｍの正弦波で与えられる電位信号Ｖ（ｔ）は、下記式（１）で表される。
【００７０】
【数１】
2004042559.tif 000002
【００７１】
このような電位信号Ｖ（ｔ）を線型な系に加えるとき、応答電流Ｉ（ｔ）も正弦波となり、下記式（２）で表される。
【００７２】
【数２】
2004042559.tif 000003
【００７３】
なお、上記式（２）のθは、位相角度（位相シフト）である。
【００７４】
そして、インピーダンスＺは、振幅の比と位相角度で表される。すなわち、下記式（３）−（５）で表される。
【００７５】
【数３】
2004042559.tif 000004
【００７６】
また、したがって、インピーダンスＺは複素数として扱うことができ、上記式（３）−（５）から下記式（６）及び（７）の関係が導かれる。
【００７７】
【数４】
2004042559.tif 000005
【００７８】
そして、圧力発生室２１にインクを充填した状態でインピーダンスアナライザーによって圧力発生室２１のインピーダンスを測定することにより、例えば、図６に示すようなボード線図が得られる。図６に示すボード線図は、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室２１のインピーダンスを測定したときのものであり、インピーダンスの絶対値（｜Ｚ｜）と位相角（θ）とを周波数（ω）に対してプロットしたものである。そして、位相角（θ）のピークＰ１が発生する周波数ｆ１から圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めることができる。例えば、この場合、周波数ｆ１が圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの逆数（１／Ｔｃ）に対応するため、圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃは、１０μｓである。
【００７９】
なお、本実施形態では、位相角のピークから圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めているが、勿論これに限定されず、ボード線図の表示方法を変えることにより、他の値、例えば、インピーダンスの絶対値から圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めることができる。
【００８０】
特に、圧電素子が撓み振動型の場合、圧電素子４０の共振周波数と、圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃとが比較的離れているため、圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めるのが容易である。
【００８１】
以上説明したように、圧力発生室２１にインクを充填した状態で圧力発生室２１のインピーダンスを測定することによって圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めるようにすれば、圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを比較的容易且つ高精度に求めることができる。また、実際にインク滴を吐出させる必要もないため、無駄なインクの消費を防止してコストを削減することができる。
【００８２】
また、このようにして圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求める場合、その前に、圧電素子４０を微振動させて圧力発生室２１内のインクを撹拌する微振動動作を実行しておくことが好ましい。さらに、圧力発生室内２１のノズル開口３４近傍のインクを排出させるクリーニング動作を実行しておくことが好ましい。これにより、インクの粘度が均一化されるため、圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃをより正確に求めることができる。
【００８３】
なお、クリーニング動作としては、具体的には、圧電素子を駆動することによって圧力発生室内のノズル開口近傍のインクを排出させる、いわゆるフラッシング動作、あるいは所定の吸引手段によりノズル開口から圧力発生室内のインクを吸引する吸引動作等が挙げられる。そして、このようなフラッシング動作、あるいは吸引動作によれば、圧力発生室内のインクの粘度を容易に均一化することができる。
【００８４】
また、クリーニング動作として吸引動作を実行した場合には、その後、所定の払拭手段、例えば、ワイパーブレード等によってノズルプレートの表面を払拭する払拭動作を実行することが好ましい。
【００８５】
さらに、振動周期検査工程の前に、ノズル開口からインク滴が吐出されていることを確認する吐出確認工程を実行するようにしてもよい。具体的には、所定のターゲット、例えば、記録用紙に向かって各ノズル開口からインク滴を吐出させ、記録用紙にインク滴が付着していることを確認することで、各ノズル開口からインク滴が吐出されていることを確認する。あるいは、レーザ検出装置を用いて確認するようにしてもよい。具体的には、ノズル開口に対向する領域、すなわち、各ノズル開口から吐出されるインク滴の飛行軌跡上に、レーザ光線を照射しておき、各ノズル開口からインク滴を吐出させた際に、レーザ光が遮断されることを確認することで、インク滴が吐出されたことを確認する。
【００８６】
このような吐出確認工程を実行して各ノズル開口からインク滴が吐出されたことを確認し、その後に振動周期検査工程を実行することにより、各圧力発生室にインクが充填された状態、すなわち、各圧力発生室を同一条件としてヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めることができ、ヘッドの良否を正確に判断することができる。
【００８７】
そして、このような振動周期検査工程が終了すると、求められた圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃに基づいて、各インクジェット式記録ヘッド１０を複数のランク、例えば、１０段階程度のランクに分類する。すなわち、圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃに基づいて、各インクジェット式記録ヘッド１０（圧電素子４０）に供給する駆動信号を選択し、選択された駆動信号毎に各インクジェット式記録ヘッド１０を分類する。その後、同一ランクのインクジェット式記録ヘッド１０が選択されてインクジェット式記録装置等に搭載される。
【００８８】
このように本実施形態では、各インクジェット式記録ヘッド１０を圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃに基づいてランク分けしているため、インクジェット式記録装置に搭載される各インクジェット式記録ヘッド１０は、同一の駆動波形を圧電素子４０に供給することによって、均一なインク吐出特性を得ることができる。特に、本発明では、上述したように圧力発生室２１のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを比較的正確に求めることができるため、インク吐出特性も確実に均一化され、印刷品質を大幅に向上することができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、圧力発生室１２のヘルムホルツ振動周期Ｔｃに基づいて圧電素子４０に供給する駆動信号を選択するようにしたが、これに限定されず、求めたヘルムホルツ振動周期Ｔｃからヘッドの良否を判断するようにしてもよい。
【００９０】
すなわち、複数、例えば、全ての圧力発生室のインピーダンスを同時に測定することにより圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値を求め、その平均値と予め設定した基準値とを比較し、両者の差が所定の範囲内であれば良品、所定の範囲外であれば不良品と判断するようにしてもよい。
【００９１】
また、例えば、所定の数の圧力発生室、例えば、幅方向に並設された圧力発生室の列毎に各圧力発生室のインピーダンスを同時に測定し、列毎のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値を求め、これらの平均値のばらつきと予め設定した基準値とを比較することによりヘッドの良否を判断するようにしてもよい。すなわち、列毎のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値のばらつきが、基準値以下であれば良品、基準値を越えると不良品と判断するようにしてもよい。
【００９２】
これにより、ヘッドの良否を容易且つ正確に判断することができ、製造工程（検査工程）を簡略化することができる。
【００９３】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の構成は上述したものに限定されるものではない。
【００９４】
例えば、上述の実施形態では、圧電素子が、複数層（下圧電体層及び上圧電体層）からなる圧電体層を有するものを例示して説明したが、これに限定されず、勿論、圧電素子は、一層の圧電体層を有するものであってもよい。
【００９５】
また、例えば、上述の実施形態では、各層がグリーンシート貼付又は印刷により形成された、いわゆる厚膜型の圧電素子を具備するインクジェット式記録ヘッドを例示して説明したが、これに限定されず、本発明は、各層が成膜及びリソグラフィ法により形成された、いわゆる薄膜型の圧電素子を具備するインクジェット式記録ヘッドにも適用することができる。
【００９６】
また、上述の実施形態では、液体噴射ヘッドとして、印刷媒体に所定の画像や文字を印刷するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、勿論、本発明は、これに限定されるものではなく、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、バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等、他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、圧力発生室に被噴射液を充填した状態で圧力発生室のインピーダンスを測定することにより圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを求めるようにしたので、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを比較的容易且つ高精度に求めることができる。また、実際に被噴射液を吐出する必要がないため、被噴射液を無駄に消費することもなく、コストを削減することができる。
【００９８】
さらに、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃからヘッドの良否を容易に判断することもでき、製造工程（検査工程）を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの平面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る圧電素子の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る圧力発生室の振動系の等価回路を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る圧力発生室のインピーダンス測定に基づくボード線図である。
【符号の説明】
１０　インクジェット式記録ヘッド
２０　アクチュエータユニット
２１　圧力発生室
２２　流路形成基板
２３　振動板
２４　圧力発生室低板
３０　流路ユニット
３１　インク供給口形成基板
３２　リザーバ
３３　リザーバ形成基板
３４　ノズル開口
３５　ノズルプレート
４０　圧電素子
４４　下圧電体層
４５　上圧電体層
４６　圧電体層
４７　共通下電極
４８　共通上電極
４９　駆動電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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