(57)【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、少なくとも、
前記圧電素子に第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、
前記第１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、
前記圧電素子に第２所定電圧波形を有し前記第１検査信号の電力よりも大きい電力の第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１所定電圧波形は、０から所定電圧値まで増大しその後同所定電圧値から０まで減少する基本波形を第１の個数だけ連続的に繰り返してなる電圧波形であり、
前記第２所定電圧波形は、前記基本波形又は前記基本波形を一つの波形内に含む第２基本波形を前記第１の個数よりも多い第２の個数だけ連続的に繰り返してなる電圧波形である、
圧電素子の検査方法。
【請求項３】
請求項２に記載の検査方法において、
前記基本波形は、０から前記所定電圧値まで増大するのに要する時間である増大時間及び前記所定電圧値から０まで減少するのに要する時間である減少時間のうちの少なくとも一方の時間が、前記圧電素子の共振周期と一致している電圧波形である、
圧電素子の検査方法。
【請求項４】
請求項３に記載の検査方法において、
前記増大時間と前記減少時間は同一の長さであり、且つ、前記共振周期と一致している圧電素子の検査方法。
【請求項５】
請求項１に記載の検査方法において、
前記第１所定電圧波形は、最大電圧値が所定の第１電圧値である波形であり、
前記第２所定電圧波形は、最大電圧値が前記第１電圧値より大きい所定の第２電圧値である波形である、
圧電素子の検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載の検査方法において、
前記第１所定電圧波形は、０から前記第１電圧値まで増大しその後同第１電圧値から０まで減少する第１基本波形を複数個だけ連続的に繰り返してなる電圧波形であり、
前記第２所定電圧波形は、０から前記第２電圧値まで増大しその後同第２電圧値から０まで減少する第２基本波形を複数個だけ連続的に繰り返してなる電圧波形である、
圧電素子の検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載の検査方法において、
前記第１基本波形は、０から前記第１電圧値まで増大するのに要する時間である増大時間及び前記第１電圧値から０まで減少するのに要する時間である減少時間のうちの少なくとも一方の時間が、前記圧電素子の共振周期と一致している電圧波形である、
圧電素子の検査方法。
【請求項８】
請求項７に記載の検査方法において、
前記増大時間と前記減少時間は同一の長さであり、且つ、前記共振周期と一致している圧電素子の検査方法。
【請求項９】
請求項６に記載の検査方法において、
前記第２基本波形は、０から前記第２電圧値まで増大するのに要する時間である増大時間及び前記第２電圧値から０まで減少するのに要する時間である減少時間のうちの少なくとも一方の時間が、前記圧電素子の共振周期と一致している電圧波形である、
圧電素子の検査方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の検査方法において、
前記増大時間と前記減少時間は同一の長さであり、且つ、前記共振周期と一致している圧電素子の検査方法。
【請求項１１】
請求項６乃至請求項１０の何れか一項に記載の検査方法において、
前記異常判定ステップにおける前記第２特性値と前記第１特性値との差に応じた値は、同第２特性値と同１特性値との差、又は、同第２特性値と同１特性値の差を前記第２電圧値と前記第１電圧値との差により除した値、である圧電素子の検査方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の検査方法において、
前記第１特性値測定ステップ及び前記第２特性値測定ステップにて測定される前記電気的特性値は、前記圧電素子の電気容量、損失及び共振周波数のうちの少なくとも１つである圧電素子の検査方法。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の検査方法において、
前記第１特性値測定ステップ及び前記第２特性値測定ステップにて測定される前記電気的特性値は、前記圧電素子の損失及び共振周波数を含み、
前記異常判定ステップは、前記第２特性値として測定された損失と前記第１特性値として測定された損失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の第１判定結果を取得するとともに、前記第２特性値として測定された共振周波数と前記第１特性値として測定された共振周波数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の第２判定結果を取得し、同第１判定結果及び同第２判定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ステップである圧電素子の検査方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の検査方法において、
前記第１特性値測定ステップは、前記圧電素子の共振周波数を測定した後に同圧電素子の損失を測定するステップであり、
第２特性値測定ステップは、前記圧電素子の共振周波数を測定した後に同圧電素子の損失を測定するステップである、
圧電素子の検査方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の検査方法において、
前記第１特性値測定ステップ及び前記第２特性値測定ステップにおける前記圧電素子の共振周波数の測定は、同圧電素子を所定の周波数範囲の下限周波数から上限周波数までの各周波数にて同圧電素子を振動させながら測定する圧電素子の検査方法。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５の何れか一項に記載の検査方法であって、
前記第１検査信号印加ステップの実行後であって前記第１特性値測定ステップの実行前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する第１放電ステップと、
前記第２検査信号印加ステップの実行後であって前記第２特性値測定ステップの実行前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する第２放電ステップと、
を更に含む圧電素子の検査方法。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６の何れか一項に記載の検査方法であって、
前記圧電素子は、同圧電素子と別体の振動板に固定された圧電素子である圧電素子の検査方法。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７の何れか一項に記載の検査方法であって、
前記圧電素子は、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る圧電素子の検査方法。
【請求項１９】
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装置であって、
前記圧電素子に第１所定電圧波形を有する第１検査信号を印加する第１検査信号印加手段と、
前記第１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１特性値として測定する第１特性値測定手段と、
前記圧電素子に第２所定電圧波形を有し前記第１検査信号の電力よりも大きい電力の第２検査信号を印加する第２検査信号印加手段と、
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特性値測定手段と、
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手段と、
を備えた圧電素子の検査装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の検査装置であって、
前記第１検査信号印加手段が前記第１検査信号を印加した後であって前記第１特性値測定手段が前記電気的特性値を第１特性値として測定する前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電し、且つ、前記第２検査信号印加手段が前記第２検査信号を印加した後であって前記第２特性値測定手段が前記電気的特性値を第２特性値として測定する前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電するように、前記圧電素子に接続される抵抗を備えた圧電素子の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子が異常であるか否かを検査する方法及び装置、並びに圧電素子を分極させるための分極処理方法に関する。
【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、プリンタのインク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。
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。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。
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、特開平６−３３０５号公報を参照。）。
【発明の開示】
【０００３】
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。
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の検査方法及びその装置を提供することを目的の一つとする。
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、少なくとも、
前記圧電素子に第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、
前記第１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、
前記圧電素子に第２所定電圧波形を有し前記第１検査信号の電力よりも大きい電力の第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。
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。
これによれば、先ず、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る。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１特性値として測定される。この第１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。
次に、第２所定電圧波形の第２検査信号が検査対象の圧電素子に印加される。第２検査信号の電力は第１検査信号の電力よりも大きい。その後、その圧電素子の電気的特性値が第２特性値として測定される。この第２特性値も、検査対象の圧電素子に固有の値である。従って、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。
ところで、圧電素子に印加する検査信号の電力を大きくするにしたがって、圧電素子の分極率が向上する（以下、「分極」が進行するとも表現する。）また、前述したように、第２検査信号の電力は第１検査信号の電力より大きい。従って、検査対象の圧電素子に第２検査信号が印加された後において、同圧電素子にマイクロクラックが発生していなければ、個体差に起因する同検査対象の圧電素子に固有の特性にかかわらず、第２特性値は第１特性値よりも大きくなるか、又は、小さくなるか、の何れかとなるはずである。第２特性値が第１特性値よりも大きくなるか又は小さくなるかは、特性値の種類に依存する。
即ち、検査対象の圧電素子の種類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を主成分とした正常な圧電素子であれば、第１検査信号印加後の損失より第２検査信号印加後の損失は小さく、第１検査信号印加後の共振周波数より第２検査信号印加後の共振周波数は大きく、更に、第１検査信号印加後の電気容量より第２検査信号印加後の電気容量は小さくなる。
一方、第２検査信号の電力は第１検査信号の電力よりも大きいから、圧電素子が第１検査信号印加終了時点において既にマイクロクラックを有していると、第２検査信号印加中にそのマイクロクラックは一層大きくなる。また、第１検査信号印加終了時点において圧電素子にマイクロクラックが生じていなくても、その圧電素子がマイクロクラックを有しやすい異常な圧電素子であると、第２検査信号印加中にマイクロクラックが発生する。
この結果、検査対象の圧電素子が正常な圧電素子でない場合、第１検査信号印加後の損失より第２検査信号印加後の損失は大きくなる。これは、マイクロクラックの発生により圧電素子の電極にも微細なクラックが発生し、それにより電極自体の抵抗が微小量だけ大きくなるからであると推定される。また、第１検査信号印加後の共振周波数より第２検査信号印加後の共振周波数は小さくなる。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ためである。更に、第１検査信号印加後の電気容量より第２検査信号印加後の電気容量は大きくなる。これは、定かではないが、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。
このように、検査対象の圧電素子が正常な圧電素子でない場合の第１特性値から第２特性値への大きさについての変化傾向は、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ついての変化傾向と逆転する。
そこで、本発明の異常判定ステップは、「第１検査信号印加後における圧電素子の電気的特性値である第１特性値」と「第２検査信号印加後における圧電素子の電気的特性値である第２特性値」との差に応じた値に基づいて圧電素子が異常であるか否かの判定を行う。この結果、検査対象である圧電素子の個体差に起因する電気的特性値のばらつきの影響を受けることなく、同圧電素子の異常の有無が精度良く判定される。
なお、第１検査信号及び第２検査信号は、第１検査信号の印加に続く第２検査信号の印加によってもマイクロクラックが生じないような圧電素子は正常とみなしてよいとする電圧（最大電圧値、波形、印加時間等により定まる電圧）に設定される（又は、設定されることが望ましい。）。また、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。
本発明による検査方法の一態様において、
前記第１所定電圧波形は、０から所定電圧値まで増大しその後同所定電圧値から０まで減少する基本波形を第１の個数だけ連続的に繰り返してなる電圧波形であり、
前記第２所定電圧波形は、前記基本波形（又は、前記基本波形を一つの波形内に含む第２基本波形）を前記第１の個数よりも多い第２の個数だけ連続的に繰り返してなる電圧波形である、ことが好適である。
この場合、第１所定電圧波形からなる第１検査信号は、ある基本波形とその次の基本波形との間に第１の所定時間に亘り電圧値が０である期間が設けられている信号であってもよい。換言すると、第１所定電圧波形に含まれる基本波形は、０から所定電圧値まで増大し、その後同所定電圧値から０まで減少し、その後第１の所定時間に亘り０である電圧を維持する波形であると言うこともできる。
同様に、第２所定電圧波形からなる第２検査信号は、ある基本波形とその次の基本波形との間に第２の所定時間に亘り電圧値が０である期間が設けられている信号であってもよい。換言すると、第２所定電圧波形に含まれる基本波形は、０から所定電圧値まで増大し、その後同所定電圧値から０まで減少し、その後第２の所定時間に亘り０である電圧を維持する波形であると言うこともできる。ここで、第２の所定時間は、第１の所定時間と同じもよく、第１の所定時間と相違していてもよい。第２の所定時間と第１の所定時間とが相違する場合、第２所定電圧波形は、第１所定電圧波形を形成する基本波形を一つの波形内に含む第２基本波形を前記第１の個数よりも多い第２の個数だけ連続的に繰り返してなる電圧波形であるということができる。
更に、圧電素子の分極率は、比較的高い最大電圧値を有するパルス状の電圧信号を同圧電素子に繰り返し印加することにより、迅速に向上する（即ち、圧電素子（強誘電体）の分極が短期間内に進行する）ことが判明した。そこで、上記構成のように、０から所定電圧値まで増大しその後同所定電圧値から０まで減少する基本波形を複数有する検査信号を印加すれば、圧電素子の分極を迅速に進めることができる。更に、そのような検査信号を印加すれば、各検査信号印加時において各検査信号の電圧が頻繁に増減するので、圧電素子に繰り返し応力が発生する。
加えて、第１所定電圧波形は前記基本波形を第１の個数だけ連続的に繰り返してなる電圧波形であり、第２所定電圧波形は、前記基本波形又は前記基本波形を一つの波形内に含む第２基本波形を前記第１の個数よりも多い第２の個数だけ連続的に繰り返してなる電圧波形であるから、第２所定電圧波形の第２検査信号の電力は、第１所定電圧波形の第１検査信号の電力よりも大きい。従って、第２検査信号によってより大きなエネルギーを圧電素子に付与できるので、圧電素子が正常品でない場合、第２検査信号によりマイクロクラックを一層進行させて顕在化させる（電気的特性値が大きく変化するようにする）ことができる。この結果、第１特性値と第２特性値との差が大きくなるから、異常判定ステップにおける判定精度を向上することができる。
この場合、前記基本波形は、０から前記所定電圧値まで増大するのに要する時間である増大時間及び前記所定電圧値から０まで減少するのに要する時間である減少時間のうちの少なくとも一方の時間が、前記圧電素子の共振周期と実質的に一致している電圧波形であることが好ましい。更に、前記増大時間と前記減少時間は同一の長さであり、且つ、前記共振周期と実質的に一致していることが好ましい。
前記基本波形は０から所定電圧値まで増大しその後同所定電圧値から０まで減少する波形である。従って、基本波形を複数個含む第１検査信号及び第２検査信号を圧電素子に印加すると、圧電素子は変位（変形）する。この変位は、第１検査信号の消滅後及び第２検査信号の消滅後において振動しながら減衰する。即ち、圧電素子は各検査信号の印加を終了した後において残留振動（リンギング）する。このため、この残留振動の振幅が大きい期間において電気的特性値（第１特性値及び第２特性値）を測定すると、測定誤差が大きくなる。従って、残留振動がある程度まで減衰しなければ第１特性値測定ステップ及び第２特性値測定ステップを開始することができない。この結果、圧電素子の異常を判定するための時間が長くなる。
一方、前記基本波形の減少時間が圧電素子の共振周期と一致していると、検査信号印加終了後において残留振動が発生し難い。同様に、前記基本波形の増大時間が圧電素子の共振周期と一致していると、検査信号印加中において圧電素子に振動が発生し難いので、検査信号印加終了後において残留振動が発生し難くなる。従って、上記構成によれば、残留振動を小さくできるので、電気的特性値の測定を検査信号印加終了後から短時間内に開始することができる。その結果、圧電素子の異常を判定するための時間を短くすることができる。更に、増大時間及び減少時間の両方が圧電素子の共振周期に実質的に一致していれば、残留振動を一層小さくすることができる。従って、圧電素子の異常を判定するための時間をより短くすることができる。
本発明による検査方法の他の態様において、
前記第１所定電圧波形は、最大電圧値が所定の第１電圧値である波形であり、
前記第２所定電圧波形は、最大電圧値が前記第１電圧値より大きい所定の第２電圧値である波形である、ことが望ましい。
この態様においては、第２所定電圧波形の最大電圧値（第２電圧値）が第１所定電圧波形の最大電圧値（第１電圧値）よりも大きいから、圧電素子が第１検査信号印加終了時点において既にマイクロクラックを有していると、第２検査信号印加中にそのマイクロクラックは一層大きくなる。また、第１検査信号印加終了時点において圧電素子にマイクロクラックが生じていなくても、その圧電素子がマイクロクラックを有しやすい異常な圧電素子であると、第２検査信号印加中にマイクロクラックが発生する可能性が高くなる。従って、異常のある圧電素子のマイクロクラックを迅速に進行させることができから、第１特性値と第２特性値の差を大きくすることができる。その結果、異常判定ステップにおける判定精度を向上することができる。
この場合、
前記第１所定電圧波形は、０から前記第１電圧値まで増大しその後同第１電圧値から０まで減少する第１基本波形を複数個だけ連続的に繰り返してなる電圧波形であり、
前記第２所定電圧波形は、０から前記第２電圧値まで増大しその後同第２電圧値から０まで減少する第２基本波形を複数個だけ連続的に繰り返してなる電圧波形である、
ことが好適である。
これによれば、各検査信号印加時において各検査信号の電圧が頻繁に増減するので、圧電素子に繰り返し応力が発生する。従って、圧電素子にマイクロクラックが存在すれば、このような検査信号を印加することによって、そのマイクロクラックを進行させて顕在化させる（電気的特性値が大きく変化するようにする）ことができる。その結果、より精度の高い判定を行うことができる。
この場合においても、ある第１基本波形とその次の第１基本波形との間、及び／又は、ある第２基本波形とその次の第２基本波形との間、所定時間に亘り電圧値が０である期間が設けられていてもよい。
このような第１基本波形は、０から前記第１電圧値まで増大するのに要する時間である増大時間及び前記第１電圧値から０まで減少するのに要する時間である減少時間のうちの少なくとも一方の時間が、前記圧電素子の共振周期と実質的に一致している電圧波形であることが好ましい。更に、前記増大時間と前記減少時間は同一の長さであり、且つ、前記共振周期と実質的に一致していることが好ましい。
同様に、前記第２基本波形は、０から前記第２電圧値まで増大するのに要する時間である増大時間及び前記第２電圧値から０まで減少するのに要する時間である減少時間のうちの少なくとも一方の時間が前記圧電素子の共振周期と実質的に一致している電圧波形であることが好ましく、増大時間と減少時間が同一の長さであり且つ前記共振周期と実質的に一致していることが更に好ましい。
これらによれば、前述した理由により、圧電素子の残留振動を抑制できるので、圧電素子の異常を判定するための時間をより短くすることができる。
これらの検査方法において、
前記異常判定ステップにおける前記第２特性値と前記第１特性値との差に応じた値は、同第２特性値と同１特性値との差、又は、同第２特性値と同１特性値の差を前記第２電圧値と前記第１電圧値との差により除した値、であることが好適である。
前述したように、第２特性値Ｃｈ（ｎ）と第１特性値Ｃｈ（ｎ−１）との差ΔＣｈ（ΔＣｈ＝Ｃｈ（ｎ）−Ｃｈ（ｎ−１））に基づいて圧電素子が異常であるか否かを判定すれば、圧電素子の個体差に基づく電気的特性値のばらつきが相殺されるので、判定精度が向上する。また、第２特性値Ｃｈ（ｎ）と第１特性値Ｃｈ（ｎ−１）との差ΔＣｈを第２電圧値Ｖ（ｎ）と第１電圧値Ｖ（ｎ−１）との差Ｖａにより除した値Ｒｔ（Ｒｔ＝ΔＣｈ／Ｖａ）により圧電素子が異常であるか否かを判定すれば、圧電素子の個体差のみならず印加する検査信号の最大電圧値の差Ｖａの大小にも依らず精度良く判定を行うことが可能となる。
一方、上記何れかの検査方法において、
前記第１特性値測定ステップ及び前記第２特性値測定ステップにて測定される前記電気的特性値は、前記圧電素子の電気容量、損失及び共振周波数のうちの少なくとも１つであることが好適である。
更に、
前記第１特性値測定ステップ及び前記第２特性値測定ステップにて測定される前記電気的特性値は、前記圧電素子の損失及び共振周波数を含み、
前記異常判定ステップは、
（１）前記第２特性値として測定された損失と前記第１特性値として測定された損失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の第１判定結果を取得するとともに
（２）前記第２特性値として測定された共振周波数と前記第１特性値として測定された共振周波数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の第２判定結果を取得し、
（３）同第１判定結果及び同第２判定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、
ステップであることが好適である。
これによれば、損失の変化及び共振周波数の変化に基づく判定ができるので、誤判定の頻度を低減することができる。
このように、前記電気的特性値が前記圧電素子の損失及び共振周波数を含む場合、共振周波数を測定した後に同圧電素子の損失を測定することが好ましい。即ち、前記第１特性値測定ステップは、前記圧電素子の共振周波数を測定した後に同圧電素子の損失を測定するステップであり、前記第２特性値測定ステップは、前記圧電素子の共振周波数を測定した後に同圧電素子の損失を測定するステップであることが好適である。
前記第１特性値測定ステップ及び第２特性値測定ステップにおける前記圧電素子の共振周波数の測定は、同圧電素子を所定の周波数範囲の下限周波数から上限周波数までの各周波数にて同圧電素子を振動させながら測定することが望ましい。
圧電素子の共振周波数を測定するためには、その圧電素子の共振周波数として予測される周波数よりも小さい周波数（下限周波数）から同予測される共振周波数よりも高い周波数（上限周波数）まで、或いは、同予測される共振周波数よりも高い周波数から同予測される共振周波数よりも低い周波数まで、の周波数にて圧電素子を振動させ、共振状態となった周波数を共振周波数として取得する。従って、共振周波数の測定の終了時において、圧電素子は実際の共振周波数とは相違する周波数で振動せしめられている。このため、残留振動が速やかに減衰する。この結果、圧電素子の振動の影響が測定結果に現れ易い損失の測定を、共振周波数の測定後に速やかに行うことができる。これにより、圧電素子の異常を判定するための時間をより短くすることができる。
加えて、前記圧電素子の検査方法は、
前記第１検査信号印加ステップの実行後であって前記第１特性値測定ステップの実行前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する第１放電ステップと、
前記第２検査信号印加ステップの実行後であって前記第２特性値測定ステップの実行前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する第２放電ステップと、
を更に含むことが好適である。
第１検査信号印加後及び第２検査信号印加後においては、圧電素子に電荷が蓄積されている。従って、その電荷を放電することなく電気的特性値（第１特性値及び第２特性値）を測定すると、蓄積されている電荷の量に応じて電気的特性値が変動してしまう。そこで、上記方法のように、第１検査信号印加後に蓄積されている電荷の放電を行ってから第１特性値を測定し、第２検査信号印加後に蓄積されている電荷の放電を行ってから第２特性値を測定すれば、各特性値が蓄積された電荷の量に依らず精度良く測定される。この結果、異常判定ステップにおける誤判定の発生頻度を低下することが可能となる。
このような検査方法により検査される圧電素子は、同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。
圧電素子は単体で使用される場合だけでなく、圧電素子が別体の振動板に固定され或いは振動板と一体的に焼成されることにより、その一面しか外部に露呈していないような態様にて使用される場合がある。本発明の検査方法は、このような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第１及び第２検査信号を印加するだけで、圧電素子の異常有無を判定することができる。
また、本発明による圧電素子の検査装置は、
前記圧電素子に第１所定電圧波形を有する第１検査信号を印加する第１検査信号印加手段と、
前記第１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１特性値として測定する第１特性値測定手段と、
前記圧電素子に第２所定電圧波形を有し前記第１検査信号の電力よりも大きい電力の第２検査信号を印加する第２検査信号印加手段と、
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特性値測定手段と、
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手段と、
を備えている。
これによれば、本発明による上記検査方法を実施する装置が提供されるとともに、上記検査方法と同様に圧電素子の異常の有無を精度良く判定することができる。
更に、上記検査装置は、
前記第１検査信号印加手段が前記第１検査信号を印加した後であって前記第１特性値測定手段が前記電気的特性値を第１特性値として測定する前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電し、且つ、前記第２検査信号印加手段が前記第２検査信号を印加した後であって前記第２特性値測定手段が前記電気的特性値を第２特性値として測定する前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電するように、前記圧電素子に接続される抵抗を備えることが好適である。
前述したように、前記抵抗を介して各検査信号印加後に圧電素子に蓄積されている電荷を放電してから前記電気的特性値（第１特性値及び第２特性値）を測定するようにすれば、より精度の高い電気的特性値が得られる。従って、検査の判定精度をより向上することができる。
ところで、従来の圧電素子の分極処理（強誘電体の内部の電気双極子の向きを一定方向に揃え強誘電体に圧電特性をもたせる処理）は、一般に、直流電圧を印加し続けること（直流強電界を加え続けること）によって実行されていた。しかしながら、このような分極処理方法では、圧電素子にマイクロクラックが発生する場合があることが判明した。
一方、前述したように、０から所定電圧値まで増大しその後同所定電圧値から０まで減少するパルス状の電圧信号を圧電素子に繰り返し印加すれば、圧電素子の分極を迅速に進めることができることが判明した。従って、これを利用すれば、圧電素子の分極処理を短時間に行うことができる。
即ち、本発明による圧電素子の分極処理方法は、圧電素子（強誘電体）にパルス状の電圧を複数回印加して圧電素子の分極を進めるステップを含む。
更に、この場合、前記圧電素子の分極を進めるステップは、前記パルス状の電圧の印加回数の増大にともなって同パルス状の電圧の大きさを次第に増大させるステップであることが好ましい。
このような本発明の分極処理方法によれば、上述した分極処理時における圧電素子のマイクロクラックが発生し難い。これは、印加される電圧がパルス状であるので、圧電素子内部に存在する応力が緩和されながら電気双極子の向きが一定方向に揃えられて行くことに基づくものと推定される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の第１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は、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は、本発明による検査方法の検査対象となる圧電素子の他の例の断面図である。
図４は、本発明の第１実施形態に係る検査方法において圧電素子に印加される検査信号を示すタイムチャートである。
図５は、図４に示した検査信号を拡大した図である。
図６は、検査信号と圧電素子の変位を示したタイムチャートである。
図７は、図１に示した測定制御装置のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。
図８は、図１に示した測定制御装置のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。
図９は、本発明の第２実施形態に係る検査方法において圧電素子に印加される検査信号を示すタイムチャートである。
図１０は、図９に示した検査信号を拡大した図である。
図１１は、本発明の第２実施形態に係る検査方法により測定された圧電素子の共振周波数を示したグラフである。
図１２は、本発明の第２実施形態に係る検査方法により測定された圧電素子の損失を示したグラフである。
図１３は、本発明の第２実施形態に係る測定制御装置のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。
図１４は、本発明による分極処理方法の実施形態において用いられる印加信号の一例を示したタイムチャートである。
図１５は、本発明による分極処理方法の実施形態において用いられる印加信号の他の一例を示したタイムチャートである。
図１６は、第１実施形態において用いられる検査信号の変形例を示したタイムチャートである。
図１７は、第２実施形態において用いられる検査信号の変形例を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明による検査方法及び検査装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
（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。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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に、検査対象となる圧電素子を使用したデバイスの例について説明する。
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。
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。
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、チタン酸鉛或いは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。
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を測定する。
図３に断面図を示した第２の例に係るデバイス３０は、プリンタのインク、液体原料及び液体燃料等の流体を吐出するデバイスである。デバイス３０は、液体吐出用部材３１、枠３２、振動板３３及び圧電素子３４を備えている。
液体吐出用部材３１は、複数枚のＳＵＳ（ステンレス鋼）からなる金属板から構成されている。これらの金属板は接着剤により互いに接合されている。液体吐出用部材３１は、内部に液体供給通路ＥＫ、液体導入オリフィスＥＯ、液体吐出用通路ＥＴ及び液体吐出ノズルＥＮを形成している。枠３２及び振動板３３も、同様にＳＵＳからなる金属板である。枠３２は液体吐出用部材３１の上面に接着剤により接合されている。振動板３３は枠３２の上面に接着剤により接合されている。液体吐出用部材３１の上面、枠３３の内周面及び振動板３３の下面により加圧室ＰＲが形成されている。加圧室ＰＲは、液体導入オリフィスＥＯを介して液体供給通路ＥＫと連通するとともに、液体吐出用通路ＥＴ及び液体吐出ノズルＥＮを介して外部に連通している。
圧電素子３４は、圧電素子２４と同様に、圧電体３４ａ、下部電極３４ｂ及び上部電極３４ｃからなっている。下部電極３４ｂと上部電極３４ｃは、圧電体３４ａの下面及び上面にそれぞれ焼成により形成されている。下部電極３４ｂの下面は、振動板３３の上面に接着剤により接合されている。このように、デバイス３０においては、圧電素子３４が、圧電素子３４と別体の振動板３３に接着により固定された圧電素子である。
このデバイス３０は、圧電素子３４の下部電極３４ｂと上部電極３４ｃとの間に駆動電圧を印加して圧電素子３４を伸縮させ、加圧室ＰＲの容積を減増せしめる。これにより、デバイス３０は、吐出すべき流体を、液体供給通路ＥＫから液体オリフィスＥＯを介して加圧室ＰＲに導入し、加圧室ＰＲ内にて加圧し、液体吐出用通路ＥＴ及び液体吐出ノズルＥＮを介して外部に吐出（噴射）する。
なお、上記デバイス２０，３０の圧電素子は、一対の対向する上部電極及び下部電極を備えるものであったが、互いに対向する一対の櫛歯状電極の間に圧電体が挟持されている形式のデバイスであってもよい。
（第１検査方法）
次に、本発明の第１実施形態に係る圧電素子の検査方法（第１検査方法）について説明する。この検査方法においては、以下のステップを順に実施する。
（１）ステップ１：圧電素子（圧電素子の上部電極と下部電極との間）に所定の第１検査信号Ｖｐ（１）を付与する。第１検査信号Ｖｐ（１）は、電源１２が発生する。
ステップ１において圧電素子に印加する第１検査信号Ｖｐ（１）は、第１所定電圧波形の信号である。第１検査信号Ｖｐ（１）は、図４の時刻ｔ１〜ｔ２に示したように、最大電圧値がＶｐｍａｘ（本例では、３００（Ｖ））の電圧である。第１検査信号Ｖｐ（１）は、包絡線が略方形波状の電圧である。
第１検査信号Ｖｐ（１）は、実際には、図５に示したように、０（Ｖ）から最大電圧値Ｖｐｍａｘまで数マイクロ秒の増大時間（立上り時間）Ｔｕで増大し、次いで、最大電圧値Ｖｐｍａｘを数十マイクロ秒のキープ時間Ｔｋだけ維持し、その後、最大電圧値Ｖｐｍａｘから０（Ｖ）からまで数マイクロ秒の減少時間（立下り時間）Ｔｄで減少する台形状の波形を第１の個数（複数個）Ｎ１だけ連続的に繰り返してなる波形を有する電圧である。この台形状の波形は、基本波形とも称呼される。従って、第１所定波形は、基本波形を第１の個数Ｎ１だけ連続した波形である。第１検査信号Ｖｐ（１）は、第１所定時間Ｔ（１）にわたって継続する。なお、以下に述べるステップにて使用される他の検査信号は、繰り返し発生させられる基本波形の個数のみが異なる。
（２）ステップ２：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。
（３）ステップ３：圧電素子の電気的特性値を測定し、測定結果をＣｈ（１）として記憶する。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。この測定順序は、第１検査方法において実行される以下の測定についても同様である。なお、実際には、測定する電気的特性値の種類毎に測定結果を記憶する。即ち、共振周波数はｆｃ（１）、損失はＤ（１）、電気容量はＣ（１）としてそれぞれ記憶される。この点は、以下の測定においても同様である。
ここで、共振周波数ｆｃを損失Ｄ及び電気容量Ｃよりも先に測定する理由について説明する。図６は、第１検査信号印加終了（印加完了）時刻ｔ２近傍の検査信号と圧電素子の変位とを示したタイムチャートである。
図６の（Ａ）に示したように、第１検査信号が消滅する時刻ｔ２以前においては、基本波形を有する電圧が繰り返し印加されている。従って、圧電素子は伸長・収縮を繰り返すので、圧電素子の変位は図６の（Ｂ）及び（Ｃ）に示したように振動している。この振動は、時刻ｔ２以降においても残留する。この振動は残留振動（リンギング）と称呼される。
この場合、図６の（Ｂ）に示したように、時刻ｔ２から僅かな時間が経過した時刻ｔＤにて損失Ｄ（又は電気容量Ｃ）を測定すると、損失Ｄは振動の影響を受けるから、測定される損失Ｄの値は真の値と異なる値となる。換言すると、損失Ｄの測定誤差が大きくなってしまう。従って、測定誤差を小さくするには、このような残留振動が十分に減衰した後に損失Ｄを測定しなければならない。その結果、損失Ｄ、電気容量Ｃ及び共振周波数ｆｃ等の電気的特性値を測定するのに要する時間が長くなる。
これに対し、本実施形態においては、図６の（Ｃ）に示したように、損失Ｄの測定よりも先に共振周波数ｆｃの測定を行う（時刻ｔｆｃを参照。）。前述したように、共振周波数ｆｃは圧電素子の共振周波数として予測される周波数よりも小さい周波数（下限周波数）から同予測される共振周波数よりも高い周波数（上限周波数）まで、或いは、同予測される共振周波数よりも高い周波数から同予測される共振周波数よりも低い周波数まで、の各周波数にて圧電素子を振動させ、共振状態となった周波数を共振周波数ｆｃとして取得する。従って、共振周波数の測定の終了時において、圧電素子は実際の共振周波数ｆｃとは相違する周波数で振動せしめられているから、残留振動は速やかに減衰する。この結果、圧電素子の振動の影響が測定結果に現れ易い損失Ｄ又は電気容量Ｃの測定を、共振周波数ｆｃの測定後に速やかに行うことができる（時刻ｔＤを参照。）。これにより、各電気的特性値を短時間内に精度良く測定することができるので、圧電素子の異常を判定するための時間をより短くすることができる。
（４）ステップ４：時刻ｔ２から所定時間（測定期間）Ｔｓが経過した時刻ｔ３にて圧電素子に第２検査信号Ｖｐ（２）を付与する。第２検査信号Ｖｐ（２）は、図４の時刻ｔ３〜ｔ４に示したように、第２所定時間Ｔ（２）にわたって継続する。この第２検査信号Ｖｐ（２）は、第２所定電圧波形を有する信号である。第２所定電圧波形は、前述した基本波形（最大値＝Ｖｐｍａｘ）を第２の個数Ｎ２だけ連続した波形である。第２の個数Ｎ２は第１の個数Ｎ１より大きい。従って、第２検査信号Ｖｐ（２）の電力は第１検査信号Ｖｐ（１）の電力より大きい。
このように、本検査方法においては、測定終了毎に前回の検査信号よりも基本波形の繰り返し個数（繰り返し回数）が所定個数だけ大きな検査信号を圧電素子に印加する。即ち、今回がｍ回目の検査信号印加時点であるとすると、今回の検査信号における基本波形の個数Ｎ（ｍ）は、ｍに関して単調増加する関数ｆ（ｍ）により表される。そのため、ｎ回目の検査信号を第ｎ検査信号Ｖｐ（ｎ）とすると、第ｎ＋１検査信号Ｖｐ（ｎ＋１）の電力は第ｎ検査信号Ｖｐ（ｎ）よりも大きい。
（５）ステップ５：ステップ２と同様にして、圧電素子に蓄積した電荷を放電させる。
（６）ステップ６：圧電素子の電気的特性値を測定し、測定結果をＣｈ（２）（即ち、ｆｃ（２）、Ｄ（２）、Ｃ（２））として記憶する。
（７）ステップ７：今回測定した電気的特性値Ｃｈ（２）と前回測定して記憶しておいた電気的特性値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。
具体的には、電気的特性値の種類が「圧電素子が正常である場合、その電気的特性値が増大するもの」であれば、実際の差ΔＣｈが０以下の所定閾値ΔＣｈｔｈｍより小さいか否かを判定する。そして、実際の差ΔＣｈが所定閾値ΔＣｈｔｈｍより小さい場合（ΔＣｈ＜ΔＣｈｔｈｍ≦０）、圧電素子は異常であると判定する。一方、電気的特性値の種類が「圧電素子が正常である場合、その電気的特定値が減少するもの」であれば、実際の差ΔＣｈが０以上の所定閾値ΔＣｈｔｈｐより大きいか否かを判定する。そして、実際の差ΔＣｈが所定閾値ΔＣｈｔｈｐより大きい場合（ΔＣｈ＞ΔＣｈｔｈｐ≧０）、圧電素子は異常であると判定する。
ここで、ステップ７（異常判定ステップ）について、より具体的に説明する。説明の便宜上、ステップ３の測定値を第１特性値と称呼し、ステップ６の測定値を第２特性値と称呼する。
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。
＜損失Ｄの挙動＞
第２検査信号印加終了時点において、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、第１検査信号印加後より第２検査信号印加後のほうが小さくなる。即ち、損失Ｄは減少するから、第２検査信号印加後の損失Ｄ（２）と第１検査信号印加後の損失Ｄ（１）との差ΔＤ（＝Ｄ（２）−Ｄ（１））は、負の値となる。
これに対し、第２検査信号印加終了時点において、圧電素子にマイクロクラックが生じていると、第１検査信号印加終了時点において圧電素子にマイクロクラックが生じていたか否かにかかわらず、損失Ｄは、第１検査信号印加後より第２検査信号印加後のほうが大きくなる。即ち、損失Ｄは増大するから、第２検査信号印加後の損失Ｄ（２）と第１検査信号印加後の損失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、圧電素子の電極にも微細なクラックが発生し、それにより電極自体の抵抗が微小量だけ大きくなるからであると推定される。
＜共振周波数ｆｃの挙動＞
第２検査信号印加終了時点において、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、第１検査信号印加後より第２検査信号印加後のほうが大きくなる。即ち、共振周波数は増加するから、第２検査信号印加後の共振周波数ｆｃ（２）と第１検査信号印加後の共振周波数ｆｃ（１）との差Δｆｃ（＝ｆｃ（２）−ｆｃ（１））は、正の値となる。
これに対し、第２検査信号印加終了時点において、圧電素子にマイクロクラックが生じていると、第１検査信号印加終了時点において圧電素子にマイクロクラックが生じていたか否かにかかわらず、共振周波数ｆｃは、第１検査信号印加後より第２検査信号印加後のほうが小さくなる。即ち、共振周波数ｆｃは減少するから、第２検査信号印加後の共振周波数ｆｃ（２）と第１検査信号印加後の共振周波数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。
＜電気容量Ｃの挙動＞
第２検査信号印加終了時点において、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、第１検査信号印加後より第２検査信号印加後のほうが小さくなる。即ち、電気容量Ｃは減少するから、第２検査信号印加後の電気容量Ｃ（２）と第１検査信号印加後の電気容量Ｃ（１）との差ΔＣ（＝Ｃ（２）−Ｃ（１））は、負の値となる。
これに対し、第２検査信号印加終了時点において、圧電素子にマイクロクラックが生じていると、第１検査信号印加終了時点において圧電素子にマイクロクラックが生じていたか否かにかかわらず、電気容量Ｃは、第１検査信号印加後より第２検査信号印加後のほうが大きくなる。即ち、電気容量Ｃは増大するから、第２検査信号印加後の電気容量Ｃ（２）と第１検査信号印加後の電気容量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。
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。
ステップ７は、このような知見に基づいて定められた異常判定ステップである。なお、実際には、以下の条件１乃至条件３のうちの少なくとも二つの条件が成立したときに、「圧電素子は異常である（圧電素子にマイクロクラックが発生した）」と判定する。この場合における値ｎは２以上の自然数であり、測定回数（何回目の測定であるか）を示す値である。
条件１：ΔＤ＝Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１）＞Ｄｔｈ≧０
条件２：Δｆｃ＝ｆｃ（ｎ）−ｆｃ（ｎ−１）＜ｆｃｔｈ≦０
条件３：ΔＣ＝Ｃ（ｎ）−Ｃ（ｎ−１）＞Ｃｔｈ≧０
なお、条件１が成立しているか否かの判定結果を第１判定結果、条件２が成立しているか否かの判定結果を第２判定結果、条件３が成立しているか否かの判定結果を第３判定結果と称呼すると、ステップ７は、第１乃至第３判定結果を取得し、取得された第１乃至第３判定結果に基づいて圧電素子が異常であるか否かの判定を行うステップであると云うことができる。これによれば、損失の変化、共振周波数の変化及び電気容量の変化に基づく判定ができるので、誤判定の頻度を低減することができる。
いま、検査対象の圧電素子が正常な圧電素子であると仮定して説明を続ける。この場合、ステップ７において圧電素子は正常であると判定されるので、更に、以下のステップ８乃至ステップ１１を実行する。
（８）ステップ８：時刻ｔ４から所定時間Ｔｓが経過した時刻ｔ５にて、圧電素子に第３検査信号Ｖｐ（３）を付与する。第３検査信号Ｖｐ（３）は、図４の時刻ｔ５〜ｔ６に示したように、第２所定時間Ｔ（３）にわたって継続する。この第３検査信号Ｖｐ（３）は、第３所定波形を有する電圧信号である。第３所定波形は、前述した基本波形（最大値＝Ｖｐｍａｘ）を第３の個数Ｎ３だけ連続した波形である。第３の個数Ｎ３は第２の個数Ｎ２より大きい。
（９）ステップ９：ステップ２と同様にして、圧電素子に蓄積した電荷を放電させる。
（１０）ステップ１０：圧電素子の電気的特性値を測定し、測定結果をＣｈ（３）（即ち、ｆｃ（３）、Ｄ（３）、Ｃ（３））として記憶する。
（１１）ステップ１１：今回測定した電気的特性値Ｃｈ（３）と前回測定して記憶しておいた電気的特性値Ｃｈ（２）との差ΔＣｈ（＝Ｃｈ（３）−Ｃｈ（２））に基づいて圧電素子が異常であるか否かを判定する。この判定も、ステップ７における判定と同様に行われる。
以降、検査信号が所定回数（本例では、全部で７回）だけ印加されて同所定回数の測定が行われるまで、或いは、途中で「圧電素子は異常である」と判定されるまで、同様なステップを繰り返し行う。
即ち、第ｎ検査信号Ｖｐ（ｎ）に含まれる基本波形の個数を第１検査信号Ｖｐ（１）に含まれる基本波形の個数（第１の個数）から次第に増大させるとともに、その検査信号Ｖｐ（ｎ）を順に圧電素子に印加してから放電を実施し、各検査信号Ｖｐ（ｎ）の印加後であって放電後に電気的特性値Ｃｈ（ｎ）を測定する。そして、今回の測定による電気的特性値Ｃｈ（ｎ）と前回の測定による電気的特性値Ｃｈ（ｎ−１）との差ΔＣｈ（＝Ｃｈ（ｎ）−Ｃｈ（ｎ−１））に基づいて圧電素子が異常であるか否かの判定を行う。
このように測定される電気的特性値Ｃｈ（ｎ）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。しかしながら、電気的特性値Ｃｈ（ｎ−１）も「検査対象となる圧電素子の特性」を反映した値である。従って、差ΔＣｈは、圧電素子の個体差の影響が排除された値となる。従って、圧電素子が異常であるか否かを精度良く判定することができる。
ここで、上記の基本波形について詳述する。前述したように、各検査信号印加完了後において圧電素子には残留振動が生じる。この残留振動は各電気的特性値の測定に測定誤差をもたらすから、残留振動はできるだけ小さいことが望ましい。そこで、本実施形態においては、図５に示した基本波形の減少時間（立下り時間）Ｔｄを圧電素子の共振周期と略一致させている。ここでの「圧電素子の共振周期」は圧電素子の設計上の周期である。このように、減少時間（立下り時間）Ｔｄが圧電素子の共振周期に実質的に一致していると、検査信号印加終了後において残留振動が発生し難い。
更に、本実施形態においては、図５に示した基本波形の増大時間（立上り時間）Ｔｕも圧電素子の共振周期と略一致させている。これによれば、検査信号印加中において圧電素子に振動が発生し難いので、検査信号印加終了後において残留振動が発生し難くなる。
以上の結果、検査信号印加後から各電気的特性値の測定開始までの時間を短くすることができるので、圧電素子の異常を判定するための時間を短くすることができる。
（第１検査方法を実施する検査装置の実際の作動）
次に、検査装置の実際の作動について、図７及び図８を参照しながら説明する。図７及び図８は、測定制御回路１１のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。なお、以下の説明において、検査対象の圧電素子は、全部でｋ個（ｋは自然数）であるとする。
先ず、ＣＰＵは図７のステップ７００から処理を開始し、ステップ７１０に進んでスイッチＡ１〜Ａ４をオフ状態とするとともに、スイッチＳＷ（１）〜ＳＷ（ｋ）をオフ状態とする。次いで、ＣＰＵはステップ７２０にて変数ｉの値を「１」に設定し、ステップ７３０にてスイッチＳＷ（ｉ）＝ＳＷ（１）をオン状態にすることにより、圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）を測定対象の圧電素子として選択する。
次いで、ＣＰＵはステップ７４０にて上述した検査方法に基づく測定及び判定を行う。具体的に述べると、ＣＰＵは図８のステップ８００を経由してステップ８０５に進み、変数ｎの値を「１」に設定する。次いで、ＣＰＵは以下のステップ８１０乃至ステップ８３５の処理を行う。
ステップ８１０：ＣＰＵはスイッチＡ１を所定時間Ｔ（ｎ）（この場合、ｎ＝１であるからＴ（ｎ）＝Ｔ（１））に亘りオン状態とする。このとき、ＣＰＵは電源１２に対し、基本波形を有するパルス（パルス状の電圧）がＰ（ｎ）＝ｆ（ｎ）（この場合、ｎ＝１であるからｆ（ｎ）＝ｆ（１）＝Ｎ１）個だけ発生するように指示を与える。この結果、電源１２は、図４及び図５の時刻ｔ１〜ｔ２に示した第１検査信号Ｖｐ（ｎ）＝Ｖｐ（１）を発生する。一方、現時点においては、スイッチＳＷ（ｉ）＝ＳＷ（１）がオン状態とされている。従って、電源１２が発生する検査信号Ｖｐ（ｎ）（この場合、第１検査信号Ｖｐ（１））は、圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）に印加される。
ステップ８１５：ＣＰＵはスイッチＡ１をオフ状態とし、且つ、スイッチＡ４を所定の放電時間に亘りオン状態とする。この放電時間は図４に示した前述の所定時間（測定時間）Ｔｓより短く設定されている。これにより、圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）の上部電極と下部電極とか放電抵抗１５を介して接続される。この結果、圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）に蓄積されていた電荷が放電せしめられる。
ステップ８２０：ＣＰＵはスイッチＡ４をオフ状態とし、且つ、スイッチＡ３をオン状態とする。これにより、ネットワークアナライザ１４が圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）に接続される。同時にＣＰＵは、ネットワークアナライザ１４に圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）の共振周波数ｆｃを測定させ、測定した共振周波数ｆｃをｆｃ（ｎ）＝ｆｃ（１）として記憶する。
ステップ８２５：ＣＰＵはスイッチＡ３をオフ状態とし、且つ、スイッチＡ２をオン状態とする。これにより、ＬＣＲメータ１３が圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）に接続される。同時にＣＰＵは、ＬＣＲメータ１３に圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）の電気容量Ｃ及び損失Ｄを測定させ、測定した電気容量Ｃ及び損失ＤをそれぞれＣ（ｎ）＝Ｃ（１）及びＤ（ｎ）＝Ｄ（１）として記憶する。
ステップ８３０：ＣＰＵはスイッチＡ２をオフ状態とする。
ステップ８３５：ＣＰＵは変数ｎの値が２以上であるか否かを判定する。この場合、変数ｎの値は「１」である。従って、ＣＰＵはステップ８３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８４０に進み、変数ｎの値を「１」だけ増大してステップ８１０に戻る。
以降、ＣＰＵはステップ８１０乃至ステップ８３０の処理を実行する。これにより、基本波形の個数が第２の個数Ｎ２（＝Ｐ（２）＝ｆ（２））の第２検査信号電圧Ｖｐ（２）が圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）に付与され、且つ、放電後の電気容量Ｃ、損失Ｄ及び共振周波数ｆｃがそれぞれＣ（２）、Ｄ（２）及びｆｃ（２）として記憶される。
この段階では、変数ｎの値は２である。従って、ＣＰＵはステップ８３５に進んだとき、同ステップ８３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８４５に進み、以下の条件１乃至条件３のうち２つ以上の条件が成立したか否かを判定する。
条件１：ΔＤ＝Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１）＞Ｄｔｈ≧０
条件２：Δｆｃ＝ｆｃ（ｎ）−ｆｃ（ｎ−１）＜ｆｃｔｈ≦０
条件３：ΔＣ＝Ｃ（ｎ）−Ｃ（ｎ−１）＞Ｃｔｈ≧０
このとき、条件１乃至条件３のうち２つ以上の条件が成立していると、ＣＰＵはステップ８４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８５０に進み、素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）は異常であると判定し、その結果を記憶する。次いで、ＣＰＵはステップ８５５に進んでスイッチＳＷ（ｉ）＝ＳＷ（１）をオフ状態とし、ステップ８９５を経由して図７のステップ７５０に戻る。
そして、ＣＰＵはステップ７５０にて変数ｉが値ｋと等しいか否か（即ち、総ての圧電素子の検査が終了したか否か）を判定する。このとき、変数ｉが値ｋと等しければ、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７９５に進み、検査を終了する。一方、変数ｉが値ｋと等しくなければ、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７６０に進み、変数ｉの値を「１」だけ増大してからステップ７３０に戻る。これにより、スイッチＳＷ（ｉ）＝ＳＷ（２）がオン状態にされるので、次の圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（２）の検査が実行される。
一方、図８のステップ８４５において、条件１乃至条件３のうち２つ以上の条件が成立していなければ、ＣＰＵはステップ８４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８６０に進み、素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）は正常である判定するとともに、その結果を記憶する。次いで、ＣＰＵはステップ８６５にて変数ｎの値が７であるか否かを判定する。この場合、変数ｎの値は２である。従って、ＣＰＵはステップ８６５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８７０にて変数ｎの値を「１」だけ増大してからステップ８１０に戻る。
このようにして、変数ｎの値が７と等しくなってステップ８６５にて「Ｙｅｓ」と判定されるまでに、圧電素子が異常と判定されない限り（ステップ８４５にて「Ｙｅｓ」と判定されない限り）、ステップ８１０乃至ステップ８３５、ステップ８４５、ステップ８６０及びステップ８７０の処理が繰り返し実行される。そして、変数ｎの値が７と等しくなると、ＣＰＵはステップ８６５にて「Ｙｅｓ」と判定し、前述したステップ８５５に進む。これにより、次の圧電素子の検査が始まる。
以上、説明したように、本発明の第１実施形態に係る検査方法は、
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、少なくとも、
前記圧電素子に第１所定電圧波形を有する第１検査信号Ｖｐ（１）（＝Ｖｐ（ｎ））を印加する第１検査信号印加ステップ（ステップ８１０）と、
前記第１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１特性値Ｃｈ（１）（＝Ｃｈ（ｎ））として測定する第１特性値測定ステップ（ステップ８２０及びステップ８２５）と、
前記圧電素子に第２所定電圧波形を有し前記第１検査信号の電力よりも大きい電力の第２検査信号Ｖｐ２（＝Ｖｐ（ｎ＋１））を印加する第２検査信号印加ステップ（ステップ８１０）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Ｃｈ（２）（＝Ｃｈ（ｎ＋１））として測定する第２特性値測定ステップ（ステップ８２０及びステップ８２５）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ΔＣｈ（ΔＣｈ＝Ｃｈ（ｎ＋１）−Ｃｈ（ｎ））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（ステップ８４５）と、
を含んでいる。
第１特性値及び第２特性値は、何れも検査対象の圧電素子に固有の値である。従って、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。本実施形態においては、この差に応じた値（ΔＣｈ、即ち、ΔＤ、Δｆｃ、ΔＣ）に基づいて圧電素子が異常であるか否かが判定される。この結果、検査対象である圧電素子の個体差に起因する電気的特性値のばらつきの影響を受けることなく、同圧電素子の異常の有無が精度良く判定される。
更に、第１検査信号Ｖｐ（１）の波形である第１所定電圧波形は、０から所定電圧値Ｖｐｍａｘまで増大しその後同所定電圧値Ｖｐｍａｘから０まで減少する基本波形を第１の個数Ｎ１（＝Ｐ（ｎ））だけ連続的に繰り返してなる電圧波形である。同様に、第２検査信号Ｖｐ（２）の波形である第２検査電圧波形は、その基本波形を前記第１の個数Ｎ１よりも多い第２の個数Ｎ２（＝Ｐ（ｎ＋１））だけ連続的に繰り返してなる電圧波形である。
従って、高い電圧Ｖｐｍａｘが圧電素子に繰り返し印加されるので、圧電素子の分極が迅速に進行する。更に、各検査信号印加時において各検査信号の電圧が頻繁に増減するので、圧電素子に繰り返し応力が発生する。加えて、第２所定電圧波形は基本波形を第２の個数Ｎ２だけ連続的に繰り返してなる電圧波形であるから、第２検査信号Ｖｐ（２）は第１検査信号Ｖｐ（１）より大きな電力を有し、第２検査信号Ｖｐ（２）によってより大きなエネルギーを圧電素子に付与できるので、圧電素子が正常品でない場合、第２検査信号Ｖｐ（２）によりマイクロクラックを一層進行させて顕在化させることができる。この結果、第１特性値と第２特性値との差が大きくなるから、異常判定ステップにおける判定精度を向上することができる。
加えて、前記圧電素子の検査方法は、
前記第１検査信号印加ステップの実行後であって前記第１特性値測定ステップの実行前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する第１放電ステップ（ステップ８１５）と、
前記第２検査信号印加ステップの実行後であって前記第２特性値測定ステップの実行前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する第２放電ステップ（ステップ８１５）と、
を含んでいる。
これにより、各電気的特性値が蓄積された電荷の量に依らず精度良く測定される。この結果、異常判定ステップにおける誤判定の発生頻度を低下することが可能となる。
（第２検査方法）
次に、本発明の第２実施形態に係る圧電素子の検査方法（第２検査方法）について説明する。この検査方法においては、以下のステップを順に実施する。
（１）ステップ１：圧電素子に所定の第１検査信号（検査電圧Ｖｐ）Ｖｐ（１）を付与する。第１検査信号Ｖｐ（１）は、電源１２が発生する。
このステップ１において圧電素子に印加する第１検査信号Ｖｐ（１）は、第１所定電圧波形を有する。第１所定電圧波形は、図９の時刻ｔ１〜ｔ２に示したように、最大電圧値ＶｐｍａｘがＶ１（本例では、１００（Ｖ））の電圧波形である。第１検査信号Ｖｐ（１）は、包絡線が略方形波状の電圧である。第１検査信号Ｖｐ（１）は、実際には、図１０に示したように、０（Ｖ）から最大電圧値Ｖｐｍａｘまで数マイクロ秒の立上り時間Ｔｕで増大し、次いで、最大電圧値Ｖｐｍａｘを数十マイクロ秒のキープ時間Ｔｋだけ維持し、その後、最大電圧値Ｖｐｍａｘから０（Ｖ）からまで数マイクロ秒の立下り時間Ｔｄで減少する台形状の波形（基本波形）を所定時間Ｔ（１）にわたり連続的に繰り返してなる波形を有する電圧信号である。以下に述べるステップにて使用される第ｎ検査信号Ｖｐ（ｎ）は、最大電圧値Ｖｐｍａｘが異なる点を除き、ステップ１における第１検査信号Ｖｐ（ｎ）の波形と同様な波形を備えている。即ち、第ｎ検査信号Ｖｐ（ｎ）は第１検査信号Ｖｐ（１）と同じ個数の各基本波形の電圧を連続的に発生させた信号であり、各基本波形の増大時間Ｔｕ、キープ時間Ｔｋ及び減少時間Ｔｄは各検査信号間で同一である。
（２）ステップ２：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。
（３）ステップ３：圧電素子の電気的特性値を測定し、測定結果をＣｈ（１）として記憶する。本例においても、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である。各電気的特性値は、第１検査方法と同様にＬＣＲメータ１３及びネットワークアナライザ１４により測定される。
（４）ステップ４：時刻ｔ２から所定時間Ｔｓが経過した時刻ｔ３にて、圧電素子に次の第２検査信号Ｖｐ（２）（検査電圧Ｖｐ）を付与する。このステップ４において圧電素子に印加する第２検査信号Ｖｐ（２）は、図９の時刻ｔ３〜ｔ４に示したように、最大電圧値ＶｐｍａｘがＶ１よりも大きいＶ２（本例では、１１０（Ｖ））の電圧信号である。第２検査信号Ｖｐ（２）が有する第２所定電圧波形は、上述したとおりである。
このように、本検査方法においては、測定終了毎に前回の検査信号Ｖｐ（ｎ）よりも最大電圧値が所定電圧だけ大きな検査信号Ｖｐ（ｎ＋１）を圧電素子に印加する。即ち、今回がｍ回目の検査信号の印加であるとすると、今回の検査信号Ｖｐ（ｍ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘ（ｍ）は、以下の（１）式により表される。ｍは自然数であり、Ｖａは正の所定値（例えば、１０（Ｖ））である。従って、第ｍ検査信号Ｖｐ（ｍ）の電力は第（ｍ＋１）検査信号Ｖｐ（ｍ＋１）の電力より大きい。
Ｖｐｍａｘ（ｍ）＝Ｖ１＋（ｍ−１）・Ｖａ  …（１）式
（５）ステップ５：ステップ２と同様にして、圧電素子に蓄積した電荷を放電させる。
（６）ステップ６：圧電素子の電気的特性値を測定し、その測定結果をＣｈ（２）（即ち、Ｄ（２）、ｆｃ（２）、Ｃ（２））として記憶する。
（７）ステップ７：今回測定した電気的特性値Ｃｈ（２）と前回測定して記憶しておいた電気的特性値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。判定の方法は、第１検査方法のステップ７と同様の方法であり、上述した条件１乃至条件３を用いて行われる。
いま、検査対象の圧電素子が正常な圧電素子であると仮定して説明を続ける。この場合、ステップ７において圧電素子は正常であると判定されるので、更に、以下のステップ８乃至ステップ１１を実行する。
（８）ステップ８：時刻ｔ４から所定時間Ｔｓが経過した時刻ｔ５にて、圧電素子に第３検査信号Ｖｐ（３）を付与する。このステップ８において圧電素子に印加する第３検査信号Ｖｐ（３）は、図９の時刻ｔ５〜ｔ６に示したように、その最大電圧値ＶｐｍａｘがＶ２よりも大きいＶ３（本例では、１３０（Ｖ））の電圧信号である。
（９）ステップ９：ステップ２と同様にして、圧電素子に蓄積した電荷を放電させる。
（１０）ステップ１０：圧電素子の電気的特性値を測定し、測定結果をＣｈ（３）（即ち、Ｄ（３）、ｆｃ（３）、Ｃ（３））として記憶する。
（１１）ステップ１１：今回測定した電気的特性値Ｃｈ（３）と前回測定して記憶しておいた電気的特性値Ｃｈ（２）との差ΔＣｈ（＝Ｃｈ（３）−Ｃｈ（２））に基づいて圧電素子が異常であるか否かを判定する。この判定も、ステップ７における判定と同様に行われる。
以降、検査電圧が所定回数（本例では、７回）だけ印加されて同所定回数の測定が行われるまで、或いは、途中で「圧電素子は異常である」と判定されるまで、同様なステップを繰り返し行う。
即ち、第ｎ検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値ＶｐｍａｘをＶ１から所定電圧Ｖａずつ階段状に増大させるとともに、その検査信号Ｖｐ（ｎ）を順に圧電素子に印加してから放電を実施し、各検査信号Ｖｐ（ｎ）の印加後であって放電後に電気的特性値Ｃｈ（ｎ）を測定する。そして、今回の測定による電気的特性値Ｃｈ（ｎ）と前回の測定による電気的特性値Ｃｈ（ｎ−１）との差ΔＣｈ（＝Ｃｈ（ｎ）−Ｃｈ（ｎ−１））に基づいて圧電素子が異常であるか否かの判定を行う。なお、所定電圧Ｖａは検査を通して一定であってもよく、検査信号Ｖｐ（ｎ）の印加毎に変化する値であってもよい。
図１１及び図１２は、２つのサンプルの圧電素子について、上述した第２検査方法に即して測定した共振周波数ｆｃ及び損失Ｄの様子をそれぞれ示している。この例におけるサンプルは、（Ｂｉ０．５Ｎａ０．５）ＴｉＯ３を主成分とした圧電素子である。サンプル１は正常と判定すべき圧電素子である。サンプル２は異常と判定すべき圧電素子である。何れの図においても、サンプル１の測定値は正方形のプロットにより示され、サンプル２の測定値は正三角形のプロットにより示されている。検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘは、１００、１２０、１４０及び１５０（Ｖ）の順に上昇させた。
サンプル１においては、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１５０（Ｖ）となった場合にも、マイクロクラックは生じなかった。即ち、サンプル１の共振周波数ｆｃ及び損失Ｄは、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘを１５０（Ｖ）まで増大させるにつれて、それぞれ次第に増加及び減少した。換言すると、差Δｆｃ（＝ΔＣｈ＝ｆｃ（ｎ）−ｆｃ（ｎ−１））は、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１５０（Ｖ）になるまで正の値を示し続け、差ΔＤ（＝ΔＣｈ＝Ｄ（ｎ）−Ｄ（ｎ−１））は、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１５０（Ｖ）になるまで負の値を示し続けた。
これに対し、サンプル２は、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１５０（Ｖ）となったときにマイクロクラックが生じた。即ち、サンプル２の共振周波数ｆｃは、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１４０（Ｖ）になるまで次第に増加した。換言すると、前述の差Δｆｃは、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１４０（Ｖ）になるまで正の値を示した。そして、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１５０（Ｖ）になったとき、共振周波数ｆｃは減少した。即ち、差Δｆｃは負の値となった。従って、上記条件２が成立した。
更に、サンプル２の損失Ｄは、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１４０（Ｖ）になるまで次第に減少した。即ち、前述の差ΔＤは、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１４０（Ｖ）になるまで負の値を示した。そして、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１５０（Ｖ）になったとき、損失Ｄは増加した。即ち、差ΔＤは正の値となった。従って、上記条件１が成立した。
従って、サンプル２については、検査信号Ｖｐ（ｎ）の最大電圧値Ｖｐｍａｘが１５０（Ｖ）になったときに、上記条件１〜３のうちの二つが成立したので、サンプル２は異常であるという判定をすることができる。
なお、図１１及び図１２から理解されるように、電気的特性値は圧電素子間の固体差の影響により、圧電素子毎に大きく異なる。しかしながら、上記検査方法において判定に用いる差ΔＣｈは、各圧電素子に固有の特性を含んだ今回の測定値Ｃｈ（ｎ）と同じく各圧電素子に固有の特性を含んだ前回の特性値Ｃｈ（ｎ−１）との差であるから、各圧電素子の固有の特性が相殺された値となっている。従って、圧電素子の個体差に起因する電気的特性値のばらつきの影響を受けることなく、同圧電素子の異常の有無が精度良く判定される。
（第２検査方法を実施する検査装置の実際の作動）
次に、第２検査方法を実施する検査装置の実際の作動について説明する。この装置は、測定制御回路１１のＣＰＵが図８に代えて図１３にプログラムを示したフローチャートを実行する点のみにおいて、第１実施形態の検査装置と相違している。従って、実際には、図７のステップ７４０における測定及び判定ステップのみが第１実施形態と相違している。以下において、この相違点を中心に説明する。
いま、ステップ７３０にてスイッチＳＷ（ｉ）がオン状態にされて、圧電素子Ｓ（ｉ）が測定対象の圧電素子として選択されていると仮定する。
このとき、ＣＰＵはステップ７４０に進み、図１３のステップ１３００を経由してステップ８０５に進み、同ステップ８０５にて変数ｎの値を「１」に設定する。次いで、ＣＰＵは以下の処理を順に行う。
ステップ１３１０：ＣＰＵはスイッチＡ１を所定時間Ｔ（１）に亘りオン状態とする。この場合、スイッチＳＷ（ｉ）がオン状態とされている。従って、電源１２が発生する検査信号Ｖｐ（ｎ）は、圧電素子Ｓ（ｉ）に印加される。このとき、ＣＰＵは電源１２に対し、最大電圧値Ｖｐｍａｘが、初期電圧Ｖ１に「変数（ｎ−１）と電圧増分Ｖａとの積」を加えた値（Ｖｐｍａｘ＝Ｖ１＋（ｎ−１）・Ｖａ）となるように指示を与える。ここでは、初期電圧Ｖ１は１００（Ｖ）、電圧増分Ｖａは１０（Ｖ）である。この段階での変数ｎの値は「１」であるから、最大電圧値Ｖｐｍａｘは１００（Ｖ）となる。この結果、電源１２は、図９及び図１０の時刻ｔ１〜ｔ２に示した検査信号Ｖｐ（１）を発生し、この信号が圧電素子Ｓ（ｉ）に印加される。
ステップ８１５：ＣＰＵはスイッチＡ１をオフ状態とし、且つ、スイッチＡ４を測定時間Ｔｓより短い所定の放電時間に亘りオン状態とする。これにより、圧電素子Ｓ（ｉ）＝Ｓ（１）の上部電極と下部電極とか放電抵抗１５を介して接続される。この結果、圧電素子Ｓ（ｉ）に蓄積されていた電荷が放電せしめられる。
ステップ１３２０：ＣＰＵはスイッチＡ４をオフ状態とし、且つ、スイッチＡ２をオン状態とする。これにより、ＬＣＲメータ１３が圧電素子Ｓ（ｉ）に接続される。同時にＣＰＵは、ＬＣＲメータ１３に圧電素子Ｓ（ｉ）の電気容量Ｃ及び損失Ｄを測定させ、測定した電気容量Ｃ及び損失ＤをそれぞれＣ（ｎ）＝Ｃ（１）及びＤ（ｎ）＝Ｄ（１）として記憶する。
ステップ１３３０：ＣＰＵはスイッチＡ２をオフ状態とし、且つ、スイッチＡ３をオン状態とする。これにより、ネットワークアナライザ１４が圧電素子Ｓ（ｉ）に接続される。同時にＣＰＵは、ネントワークアナライザ１４に圧電素子Ｓ（ｉ）の共振周波数ｆｃを測定させ、測定した共振周波数ｆｃをｆｃ（ｎ）＝ｆｃ（１）として記憶する。
ステップ１３４０：ＣＰＵはスイッチＡ３をオフ状態とする。
ステップ８３５：ＣＰＵは変数ｎの値が２以上であるか否かを判定する。この場合、変数ｎの値は「１」である。従って、ＣＰＵはステップ８３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８４０に進み、変数ｎの値を「１」だけ増大してステップ１３１０に戻る。
以降、ＣＰＵはステップ１３１０，８１５，１３２０，１３３０及びステップ１３４０の処理を実行する。これにより、最大電圧値Ｖｐｍａｘが１１０（Ｖ）（＝Ｖ１＋１・Ｖａ＝１００＋１０）である第２検査信号Ｖｐ（２）が圧電素子Ｓ（ｉ）に付与され、且つ、放電後の電気容量Ｃ、損失Ｄ及び共振周波数ｆｃがそれぞれＣ（２）、Ｄ（２）及びｆｃ（２）として記憶される。
この段階では、変数ｎの値は２である。従って、ＣＰＵはステップ８３５に進んだとき、同ステップ８３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８４５に進み、上述した条件１乃至条件３のうち２つ以上の条件が成立したか否かを判定する。
このとき、条件１乃至条件３のうち２つ以上の条件が成立していると、ＣＰＵはステップ８４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８５０に進み、素子Ｓ（ｉ）は異常であると判定し、その結果を記憶する。次いで、ＣＰＵはステップ８５５に進んでスイッチＳＷ（ｉ）をオフ状態とし、ステップ８９５を経由して図７のステップ７５０に戻る。
一方、図８のステップ８４５において、条件１乃至条件３のうち２つ以上の条件が成立していなければ、ＣＰＵはステップ８４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８６０に進み、素子Ｓ（ｉ）は正常である判定するとともに、その結果を記憶する。次いで、ＣＰＵはステップ８６５にて変数ｎの値が７であるか否かを判定する。この場合、変数ｎの値は２である。従って、ＣＰＵはステップ８６５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８７０にて変数ｎの値を「１」だけ増大してからステップ１３１０に戻る。
このようにして、変数ｎの値が７と等しくなってステップ８６５にて「Ｙｅｓ」と判定されるまでに、圧電素子Ｓ（ｉ）が異常と判定されない限り（ステップ８４５にて「Ｙｅｓ」と判定されない限り）、上述した処理が繰り返し実行される。そして、変数ｎの値が７と等しくなると、ＣＰＵはステップ８６５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８５５に進み、図７のステップ７５０に戻る。これにより、次の圧電素子Ｓ（ｉ＋１）の検査が始まる。
以上、説明したように、本発明の検査方法は、
前記圧電素子に最大電圧値が所定の第１電圧値である所定波形の第１検査電圧（第１検査信号）を印加する第１検査電圧印加ステップ（ステップ１３１０）と、
前記第１検査電圧印加後における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（ステップ１３２０及びステップ１３３０）と、
前記圧電素子に最大電圧値が前記第１電圧値より大きい所定の第２電圧値である所定波形の第２検査電圧（第２検査信号）を印加する第２検査電圧印加ステップ（ステップ１３１０）と、
前記第２検査電圧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（ステップ１３２０及びステップ１３３０）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（ステップ８４５）と、
を含んでいる。
従って、「第１検査電圧印加後における圧電素子の電気的特性値である第１特性値」と「第２検査電圧印加後における圧電素子の電気的特性値である第２特性値」との差に応じた値に基づいて圧電素子が異常であるか否かの判定が行われるので、検査対象である圧電素子の個体差に起因する電気的特性値のばらつきの影響を受けることなく、同圧電素子が異常であるか否かが精度良く判定される。
更に、前記圧電素子の検査方法は、
前記第１検査電圧印加ステップの実行後であって前記第１特性値測定ステップの実行前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する第１放電ステップ（ステップ８１５）と、
前記第２検査電圧印加ステップの実行後であって前記第２特性値測定ステップの実行前に前記圧電素子に蓄積された電荷を放電する第２放電ステップ（ステップ８１５）と、を含んでいる。
これにより、各検査電圧印加後に圧電素子に蓄積された電荷量が電気的特性値に影響を及ぼすことがなくなるので、同電気的特性値が精度良く測定される。この結果、異常判定ステップにおける誤判定の発生頻度を低下することが可能となる。
加えて、各検査電圧（検査信号）の波形は、０から所定電圧値（Ｖｐｍａｘ）まで増大しその後同所定電圧値Ｖｐｍａｘから０まで減少する波形（台形状の基本波形）を連続的に所定時間に亘り繰り返してなる波形であるから、各検査電圧印加時において各検査電圧が頻繁に増減し、圧電素子に繰り返し応力が発生する。従って、圧電素子にマイクロクラックが存在すれば、このような検査電圧を印加することによって、そのマイクロクラックを進行させて顕在化させる（電気的特性値が大きく変化するようにする）ことができる。その結果、より精度の高い判定を行うことができる。
（圧電素子の分極処理方法）
次に、本発明による圧電素子（強誘電体）の分極処理方法の実施形態について説明する。
前述したように、０から所定電圧値まで増大しその後同所定電圧値から０まで減少するパルス状の電圧信号（電圧パルス）を圧電素子に繰り返し印加すれば、圧電素子の分極を迅速に進めることができる。
そこで、本実施形態においては、上記第１実施形態及び第２実施形態において使用した検査信号を利用して圧電素子の分極処理を行う。
即ち、本実施形態の分極処理方法は、図４及び図５、又は、図９及び図１０に示したように、圧電素子にパルス状の電圧を複数回印加して圧電素子の分極を進めるステップを含む。圧電素子の分極処理のみを行う場合、即ち、圧電素子の検査が必要でない場合、上記の電気的特性値を取得するステップ及び異常判定を行うステップを省略することができる。従って、このような場合において、上記「検査信号」は、単に「印加信号」又は「分極用印加信号」と呼ぶことができる。
更に、この場合、前記圧電素子の分極を進めるステップは、図９及び図１０、図１４、並びに、図１５に示したように、パルス状の電圧の印加回数の増大にともなって同パルス状の電圧の大きさを次第に増大させるステップであることが好ましい。
なお、図９と図１０、及び、図１４に示したように、印加するパルス状の電圧の最大電圧値Ｖｐｍａｘ（パルスの電圧）が同一の電圧Ｖｎ（ｎは自然数）であるパルスを複数回印加した後、パルスの電圧が電圧Ｖｎより大きい電圧Ｖｎ＋１であるパルスを複数回印加することも、「パルス状の電圧の印加回数の増大にともなって同パルス状の電圧の大きさを次第に増大させる」ことに含まれる。
このような分極処理方法によれば、圧電素子の分極処理を短時間に行うことができる。更に、直流電圧を継続的に印加することにより分極処理を行った際に発生する圧電素子のマイクロクラックを低減することができる。これは、本実施形態においては、印加される電圧がパルス状であるので、圧電素子内部に存在する応力が緩和されながら電気双極子の向きが一定方向に揃えられて行くことに基づくものと推定される。
特に、本実施形態に係る分極処理方法は、図３に示したデバイス３０の圧電素子３４に好適に用いられる。
この場合、デバイス３０の圧電素子３４には、圧電素子３４がデバイス３０の形態に製造された後（又は、少なくとも、圧電素子３４が別体の振動板３３の上面に接着により固定された後）に上記分極処理方法にしたがうパルス状の電圧が複数回印加され、圧電素子３４の分極処理が実施される。
このように、分極処理の対象となる圧電素子が別体の振動板に固定された状態にあると、同圧電素子が振動板に固定されることによって同圧電素子に応力が加わっている。従って、このような状態（応力が加わっている状態）にある圧電素子の分極処理を行う際、その圧電素子に上記パルス状の電圧を複数回印加すると、圧電素子に過大な応力が加わることを回避し、或いは、圧電素子を振動板に固定する際に使用した接着剤に過大な応力が加わることを回避しながら圧電素子の分極処理を実施することができる。
従って、分極処理に起因して圧電素子自体に発生するマイクロクラックの発生率を低減でき、或いは、分極処理に起因して圧電素子と振動板との接着強度が低下する可能性を低減することができる。この結果、圧電素子及び同圧電素子を備えたデバイス（圧電アクチュエータ）の信頼性を向上することができる。
同様に、本実施形態に係る分極処理方法は、図２に示したデバイス２０の圧電素子２４にも好適に用いられる。
この場合、デバイス２０の圧電素子２４には、圧電素子２４がデバイス２０の形態に製造された後（又は、少なくとも、圧電素子２４が振動板２３に一体的に焼成された後）に上記分極処理方法にしたがうパルス状の電圧が複数回印加され、圧電素子２４の分極処理が実施される。
このように、分極処理の対象となる圧電素子が振動板と一体的に焼成されている場合においても、圧電素子及び振動板、更には、圧電素子に一体的に焼成された上部電極及び下部電極に、応力が残留する。従って、このような状態（応力が加わっている状態）にある圧電素子の分極処理を上記パルス状の電圧を複数回印加することにより実施すれば、上記と同様な理由により圧電素子及び同圧電素子を備えたデバイス（圧電アクチュエータ）の信頼性を向上することができる。更に、過大な応力が圧電素子等に加わることを回避しながら圧電素子の分極処理を行うことができるので、パルス（パルス状の電圧）の印加回数を増大したり、パルスの電圧を高めたりすることができる。その結果、圧電素子の分極率をより一層向上することができ、圧電素子の能力を向上することができる。
以上、本発明による圧電素子の検査方法、装置及び分極処理方法について説明した。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、各検査信号又は各分極用印加信号の基本波形は、圧電素子を変形させる波形であれば、単純な方形波であってもよく、三角波、正弦波等の他の波形であってもよい。
更に、上記第２実施形態においては、第２特性値Ｃｈ（ｎ）と第１特性値Ｃｈ（ｎ−１）との差ΔＣｈ（ΔＣｈ＝Ｃｈ（ｎ）−Ｃｈ（ｎ−１）、例えば、ΔＤ、Δｆｃ、ΔＣ）に基づいて圧電素子が異常であるか否かの判定を行っているが、「第２特性値Ｃｈ（ｎ）と第１特性値Ｃｈ（ｎ−１）との差ΔＣｈ」を「第２電圧値Ｖ（ｎ）と第１電圧値Ｖ（ｎ−１）との差Ｖａ」により除した値Ｒｔ（Ｒｔ＝ΔＣｈ／Ｖａ）により圧電素子が異常であるか否かを判定してもよい。これによれば、圧電素子の個体差のみならず印加する検査電圧の最大電圧値の差Ｖａの大小にも依らず精度良く判定を行うことが可能となる。更に、第２特性値Ｃｈ（ｎ）と第１特性値Ｃｈ（ｎ−１）との差ΔＣｈに応じた値として、これらの比（Ｃｈ（ｎ）／Ｃｈ（ｎ−１））を圧電素子が異常であるか否かの判定に用いてもよい。
加えて、上記各実施形態においては、全部で７回に亘り検査信号が印加され、その都度、電気的特性値の測定が行われるとともに、全部で６回に及ぶ判定ステップが実行されていたが、全部で２回だけ検査信号の印加及び電気的特性値の測定を行い、１回の判定ステップを実行することにより圧電素子が異常であるか否かの判定を行っても良い。この場合、最初に印加される検査電圧（第１検査信号）Ｖｐ（１）（又は、第１検査信号Ｖｐ（１）の最大電圧値Ｖｐｍａｘ）によっては、検査対象となっている種類の圧電素子にはマイクロクラックが発生せず、次に（２回目に）印加される検査電圧（第２検査信号）Ｖｐ（２）（又は、第２検査信号Ｖｐ（２）の最大電圧値Ｖｐｍａｘ）によって異常な（不良の）圧電素子にマイクロクラックが発生するように、第１検査信号及び第２検査信号を設定することが望ましい。
加えて、上記各検査方法においては、損失Ｄ、共振周波数ｆｃ及び電気容量Ｃの三種類の電気的特性値を測定し、これらを用いて圧電素子の異常有無判定を行っているが、これらのうちの１つだけを測定し、それを圧電素子の異常判定に使用してもよい。また、好ましくは、損失Ｄ及び共振周波数ｆｃの二種類の電気的特性値を測定し、その二種類の電気的特性値を異常判定に使用してもよい。更に、この場合、上記条件１及び上記条件２の何れもが成立したときに「圧電素子は異常である」と判定することが誤判定防止の上で望ましい。もちろん、条件１又は条件２の何れかが成立したときに、「圧電素子は異常である」と判定してもよい。また、圧電素子（圧電体）のインピーダンス、アドミッタンス、位相、電極抵抗、リアクタンス、コンダクタンス、サセプタンス、インダクタンス等を電気的特性値として適宜採用してもよい。
なお、１回目の検査信号を第１検査信号、２回目の検査信号を第２検査信号と称呼することにより上記各実施形態の説明を行ったが、所定期間Ｔｓを挟んで連続して発生させられる２回の検査信号のうちの先のものを第１検査信号、後のものを第２検査信号と称呼することができる。また、第１検査信号の直後に測定される電気的特性値は第１特性値、第２検査信号の直後に測定される電気的特性値は第２特性値と称呼され得る。
更に、上記第１実施形態における各検査信号は、図４及び図５に示したように、基本波形（パルス）の間に電圧値が０（Ｖ）である期間が設けられていなかったが、図１６に示したように、連続する基本波形の間に所定時間Ｔｒに渡り０（Ｖ）を維持する期間を設けてもよい。
即ち、第１実施形態における第ｍ所定電圧波形（ｍは自然数）からなる第ｍ検査信号は、ある基本波形とその次の基本波形との間に第ｍの所定時間Ｔｒ（ｍ）に亘り０である期間が設けられている信号であってもよい。換言すると、第ｍ所定電圧波形に含まれる基本波形は、「０から所定電圧値まで増大し、同所定電圧値をキープ時間Ｔｋだけ維持し、その後同所定電圧値から０まで減少し、更に、その後第ｍの所定休止時間Ｔｒ（ｍ）に亘り０を維持する電圧波形」である。そして、第ｍ所定電圧波形は、そのような基本波形を第ｍの個数Ｎｍだけ連続した波形であってもよい。
同様に、上記第２実施形態における各検査信号は、図９及び図１０に示したように、基本波形（パルス）の間に電圧値が０（Ｖ）である期間が設けられていなかったが、図１７に示したように、連続する基本波形の間に所定時間Ｔｒに渡り０（Ｖ）を維持する期間を設けてもよい。
即ち、第２実施形態における第ｍ所定電圧波形（ｍは自然数）からなる第ｍ検査信号は、「０から所定電圧値Ｖｍまで増大し、同所定電圧値Ｖｍをキープ時間Ｔｋだけ維持し、その後同所定電圧値Ｖｍから０まで減少し、更に、その後第ｍの所定休止時間Ｔｒ（ｍ）に亘り０を維持する電圧波形」である基本波形を、第ｍの印加期間Ｔ（ｍ）に亘り繰り返した電圧波形を有する信号であると言うことができる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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