(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャネルを並列して測定する静電容量測定方法において、
各測定系列に所定の測定用交流信号周波数を用いて測定する場合、各系列での測定時に各系列の内の任意の１つのチャネルについて異なる測定周波数による測定も実施し、
前記所定の測定用交流信号周波数による測定値をＢｉ（ｉは１からｎまでの自然数）、その中の特定のチャネルｊ（ｊは前記ｎと等しいかそれよりも小さい自然数）を前記所定の測定用交流信号周波数とは異なる周波数を用いて測定した時の測定値をＨｂとしたとき、任意のｉチャネルの測定値Ｃｉを、前記特定のチャネルを前記異なった測定用交流信号周波数で測定した時の値をＢｊとして、
Ｃｉ＝Ｂｉ×（Ｂｊ／Ｈｂ）
となる演算式で各チャネルの静電容量を算出する
ようにしたことを特徴とする静電容量測定方法。
【請求項２】
前記測定時に、補正データをテーブルとして持ち、該テーブルに記憶された補正値に基づいて各系列間レベルの補正を行なうことを特徴とする請求項１記載の静電容量測定方法。
【請求項３】
複数チャネルを並列して測定する静電容量測定装置において、
各測定系列における測定用交流信号周波数を用いて測定する場合、各系列での測定時に各系列の内の任意の１つのチャネルについて異なる測定周波数による測定も行なう測定手段と、
前記所定の測定用交流信号周波数による測定値をＢｉ（ｉは１からｎまでの自然数）、その中の特定のチャネルｊ（ｊは前記ｎと等しいかそれよりも小さい自然数）を前記所定の測定用交流信号周波数とは異なる周波数を用いて測定した時の測定値をＨｂとしたとき、任意のｉチャネルの測定値Ｃｉを、前記特定のチャネルを前記異なった測定用交流信号周波数で測定した時の値をＢｊとして、
Ｃｉ＝Ｂｉ×（Ｂｊ／Ｈｂ）
となる演算式で各チャネルの静電容量を算出する補正手段と、
とを有することを特徴とする静電容量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電容量測定方法及び静電容量測定装置に関し、更に詳しくはインクジェットヘッドの電極間の容量等を測定する静電容量測定方法及び静電容量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットヘッドからインクを吐出させる場合には、ＰＺＴに電界を印加し、ＰＺＴの伸び縮みを利用してインクを吐出させている。図８はインクヘッド１０の外観構成図である。図のＡ面がインク吐出面であり、ノズル（図示せず）が設けられている。図に示すように、ノズルの前段には、電界を印加するための電極１が設けられており、この電極１に与える電界を制御してインク滴２をノズルから吐出している。
【０００３】
図９はインク吐出の原理説明図である。図において、４はＰＺＴ、５は該ＰＺＴ表面に形成された金属蒸着膜である。該金属蒸着膜５に電界（交流電界）を印加すると、ＰＺＴ４は（ａ）に示すように湾曲する。そして、印加していた電界を０にすると、ＰＺＴ４は（ｂ）に示すように元の位置に戻る。ＰＺＴ４が（ａ）の状態から（ｂ）の状態に移行すると、その時の物理的圧力の変化によりノズル３からインクが吐出する。
【０００４】
このようなインク吐出制御において、各ノズルから均等なインク滴２が吐出されるためには、図９に示すようなＰＺＴ部分の形状精度が各ノズル毎に揃っている必要がある。ＰＺＴ部分の形状が揃っている場合、電極間の静電容量はほぼ等しくなる。このことから、ＰＺＴ部分の形状を調べるために、電極間の静電容量を測ることが行われている。
【０００５】
従来、電極間の静電容量を測定するために、複数の測定チャネルを持つ測定対象物において、高速に静電容量測定を行なう方法として、マルチプローブを使用して電極を一括コンタクトし、異なる測定用交流信号周波数をもつ複数の測定系列により同時並列に測定を行なう方法が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の測定方法では、同時並列測定する各系列間で測定用信号として印加する交流信号の周波数による干渉が発生し、測定値が変動したり、各測定周波数毎で測定レベルが異なったりする現象が発生することがある。このため、実際の測定に際しては前記の変動や測定レベルの差異を回避するような手段を加える必要があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、各系列間での測定レベルの差異を調整することができる静電容量測定方法及び静電容量測定装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１記載の発明は、各測定系列における測定用交流信号周波数を用いて測定する場合、各系列での測定時に各系列の内の任意の１つのチャネルについて異なる測定周波数による測定も実施し、前記所定の測定用交流信号周波数による測定値をＢｉ（ｉは１からｎまでの自然数）、その中の特定のチャネルｊ（ｊは前記ｎと等しいかそれよりも小さい自然数）を前記所定の測定用交流信号周波数とは異なる周波数を用いて測定した時の測定値をＨｂとしたとき、任意のｉチャネルの測定値Ｃｉを、前記特定のチャネルを前記異なった測定用交流信号周波数で測定した時の値をＢｊとして、
Ｃｉ＝Ｂｉ×（Ｂｊ／Ｈｂ）
となる演算式で各チャネルの静電容量を算出するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
このように構成すれば、全ての静電容量測定値をある周波数を基準としたものに補正することにより、各系列間での測定レベルの差異を調整することができる。
【００１０】
（２）請求項２記載の発明は、前記測定時に、補正データをテーブルとして持ち、該テーブルに記憶された補正値に基づいて各系列間レベルの補正を行なうことを特徴とする。
【００１１】
このように構成すれば、補正データをテーブルとして予め用意しておくことにより、測定値を補正する時の処理を高速化することができる。
（３）請求項３記載の発明は、複数チャネルを並列して測定する静電容量測定装置において、各測定系列における測定用交流信号周波数を用いて測定する場合、各系列での測定時に各系列の内の任意の１つのチャネルについて異なる測定周波数による測定も行なう測定手段と、前記所定の測定用交流信号周波数による測定値をＢｉ（ｉは１からｎまでの自然数）、その中の特定のチャネルｊ（ｊは前記ｎと等しいかそれよりも小さい自然数）を前記所定の測定用交流信号周波数とは異なる周波数を用いて測定した時の測定値をＨｂとしたとき、任意のｉチャネルの測定値Ｃｉを、前記特定のチャネルを前記異なった測定用交流信号周波数で測定した時の値をＢｊとして、
Ｃｉ＝Ｂｉ×（Ｂｊ／Ｈｂ）
となる演算式で各チャネルの静電容量を算出する補正手段と、とを有することを特徴とする。
【００１２】
このように構成すれば、全ての静電容量測定値をある周波数を基準としたものに補正することにより、各系列間での測定レベルの差異を調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態例を示す構成図である。図８と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１１は電極に接するためのプローブ（探針）が取り付けられたプローブカード、１２は該プローブカード１１を支持する支持治具である。本発明では複数の電極列をマルチプローバ２０で一括接触している。１０はインク吐出用のノズルが形成されたヘッドで、各電極間にプローブカード１１から容量測定用信号が与えられるようになっている。
【００１４】
１３は該ヘッド１０が載置されたＸＹＺ方向に移動可能なＸＹＺステージ、１４は該ステージ１３をＸＹＺ方向に移動させるドライバである。該ドライバ１４は、パソコン５０から位置制御信号を受けて、ＸＹＺステージ１３を所定方向に所定位置だけ移動させるようになっている。２０はマルチプローバで、プローブカード１１、支持治具１２、ヘッド１０、ＸＹＺステージ１３及びドライバ１４より構成されている。
【００１５】
１５はプローブカード１１とＳＷ（スイッチ）コントロールユニット３０間を１対１に接続するケーブル、３０は所定の電極数単位でスキャニングを行うスキャナ機能を具備するＳＷコントロールユニット、４０は電極間容量を測定するＬＣＲメータである。ＬＣＲメータは、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣ、及び抵抗Ｒを測定することができるようになっている。図に示す例の場合は、例えばピン数（電極数）７０として、Ｎｏ．１〜１２ピン、Ｎｏ．１２〜２３ピン、Ｎｏ．２３〜３４ピン、Ｎｏ．３４〜４５ピン、Ｎｏ．４５〜５６ピン、Ｎｏ．５６〜７０ピンにグループ分け（系列化）されている。このグループ分けされた６つのグループ毎にそれぞれスキャンされ、ＬＣＲメータ４０で静電容量が測定される。グループに対応して、ＬＣＲメータ４０もグループ数だけ（即ち６台）設けられている。これらグループ毎に並列動作が行なわれ、ＬＣＲメータ４０で並列に静電容量測定が行なわれる。
【００１６】
５０は各ＬＣＲメータ４０の出力を受けて、静電容量を測定して静電容量の正常性を判断する他、ドライバ１４にステージ駆動用信号を与えるパソコン（パーソナル・コンピュータ）である。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００１７】
プローブカード１１の探針（プローブ）をヘッド１０の電極に確実に接触させる。この結果、ヘッド１０の電極とケーブル１５とは１対１で繋がることになる。ＳＷコントロールユニット３０は、各グループ毎にスキャンして、特定の電極間を選択し、ＬＣＲメータ４０に入力する。ＬＣＲメータ４０は、特定の電極間の静電容量を測定し、パソコン５０に与える。
【００１８】
図２はスキャナの動作説明図である。図に示すように電極１が例えば１〜７０まで設けられている。スイッチＳＷは、図に示すように先ず１−２、３−４、５−６というように接点を接続していき、最後に６９−７０間の接続を行ない、それぞれの電極間の静電容量の測定を行なう。次に、パソコン５０がドライバ１４に駆動信号を送り、ＸＹＺステージ１３を少しだけ移動させ、２−３、４−５というように位相がずれた接点間の静電容量の測定を行なう。ここで、電極１−２間、３−４間等をチャネルと呼ぶことにする。
【００１９】
このようにして、合計７０ピンの静電容量測定が終了すると、パソコン５０がドライバ１４を駆動して、ＸＹＺステージ１３を移動させて、次の７１〜１４０までの電極間の静電容量を、前述した要領で測定していく。同様の操作を電極の数だけ繰り返す。
【００２０】
このような一連の測定の中で、グループ毎に共通の測定周波数とは異なる測定周波数でグループ内の一つの電極間の静電容量を測定し、パソコン５０に記憶しておく。例えば、ＬＣＲメータ２でその測定の場合を考える。ピン数は１２ピンであるので、合計で１１個の測定結果が得られる。この時の測定周波数は２ｋＨｚであるものとする。この測定結果をそれぞれＢ１〜Ｂ１１とする。
【００２１】
図３は本発明による測定シーケンスの説明図である。電極は全部で２５６本あり、これら電極をＬＣＲメータ１、ＬＣＲメータ２、ＬＣＲメータ３の３個のメータで測定する場合を示している。これら電極は、ＬＣＲメータ１〜ＬＣＲメータ３から測定プローブピンにより接触され、測定される。測定が終了したら、測定プローブピンを図の矢印方向に移動させて、次の測定を行なう。以上のシーケンスを２５６番目のピンによるチャネルが測定されるまで続ける。
【００２２】
この時、その中の６番目のチャネルにおいては、２ｋＨｚ以外に１ｋＨｚの測定周波数においても測定を実施し、その結果をパソコン５０に記憶しておく。この測定結果をＨｂ６とする。
【００２３】
測定終了後、このＨｂ６の値を使用して、測定結果の補正を行なう。同様に、他のグループのＬＣＲメータによる測定においても、１ｋＨｚの測定周波数による測定を行ない、その結果を基に補正を行なう。例えば、補正結果をＣ１〜Ｃ１１とすると、これら補正値は、以下の式で求めることができる。
【００２４】
Ｃ１＝Ｂ１×（Ｂ６／Ｈｂ６）
Ｃ２＝Ｂ２×（Ｂ６／Ｈｂ６）
・
・
・
Ｃ１１＝Ｂ１１×（Ｂ６／Ｈｂ６）
これらの式は、１ｋＨｚにより測定した場合の測定値に補正されたことを示す。
【００２５】
この発明の実施の形態例によれば、全ての静電容量測定値をある周波数を基準としたものに補正することにより、各系列間（グループ間）での測定レベルの差異を調整することができる。
【００２６】
上述の実施の形態例では、ある周波数で測定中に他の周波数で測定するようにした場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではない。例えば、事前に準備しておいた補正テーブルを用いて補正を行なうようにすることができる。これによれば、補正データをテーブルとして予め用意しておくことにより、測定値を補正する時の処理を高速化することができる。
【００２７】
図４はＬＣＲメータの容量測定原理説明図である。４つの端子Ｈｃ、Ｈｐ、Ｌｃ、Ｌｐ間にインピーダンス６１が接続される。このインピーダンス６１が電極間容量を表わす。４つの端子Ｈｃ、Ｈｐ、Ｌｃ、Ｌｐが容量測定端子に該当する。インピーダンス６１の値をＺとする。インピーダンスＺは、実数分と虚数分の加算値としてＲｏ＋ｊＸで表わすことができる。端子ＨｐとＬｐ間には電圧測定器６２が接続される。そして、周波数源６０から周波数ｆｍの信号が印加される。
【００２８】
この結果、インピーダンス６１には電流が流れる。この電流はオペアンプＵと帰還抵抗Ｒよりなる回路を流れる。この結果、オペアンプＵの出力ＶｉはＡ／Ｄ変換器６３によりディジタルデータに変換され、続く同期検波回路６４で検波される。同期検波回路６４のサンプリング周波数はｆｓであるものとする。このように構成された回路の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００２９】
端子間に接続されたインピーダンス６１には、電流Ｉが流れる。この電流が帰還抵抗Ｒを流れることにより、出力電圧Ｖｉが発生するので、Ｉ＝Ｖｉ／Ｒと表わすことができる。一方、電圧測定器６２で測定された電圧をＶとすると、インピーダンスＺはＺ＝Ｖ／Ｉと表わすことができ、
Ｚ＝Ｖ／Ｉ＝Ｖ／（Ｖｉ／Ｒ）＝Ｒ・Ｖ／Ｖｉ
と表され、インピーダンスを測定することができる。インピーダンスＺが測定できれば、静電容量を知ることができる。このようにして、電極間の静電容量を測定している。
【００３０】
図５は並列同時測定時の回路図である。図３と同一のものは、同一の符号を付して示す。図４に示す回路が複数個で構成されている。この場合において、個々の容量測定器の測定用周波数ｆｍを、互いの同期検波回路６４のサンプリング周波数に対して影響を小さくできる関係に設定しておくことが好ましい。この結果、容量測定時の干渉を小さくすることができる。
【００３１】
図６はチップ容量検査補正前のデータを示す図である。横軸はチャネル、縦軸は測定容量（ｐＦ）である。図では、５１チャネルから１０１チャネルの間をＬＣＲメータ１〜ＬＣＲメータ４の測定器で測定した結果を示している。測定値は、１５００ｐＦ〜２０００ｐＦまでの間に分布しているが、各測定器により測定値が微妙に異なっていることが分かる。
【００３２】
図７は本発明による補正結果を示す図である。横軸はチャネル、縦軸は測定容量（ｐＦ）である。ｆ１は１ｋＨｚにおける測定値、ｆ２は５ｋＨｚにおける測定値、ｆ３は１１.１ｋＨｚにおける測定値、ｆ４は４３.０ｋＨｚにおける測定値、ｆ５は２１.０ｋＨｚにおける測定値、ｆ６は３７.５ｋＨｚにおける測定値である。以上の特性より、ｆ１〜ｆ６までの測定値の相対誤差が２５０ｐＦ以内に収まっていることが分かり、本発明の効果を確認することができる。また、この図より、どのチャネルもほぼ同じ容量であり、全てのチャネルのヘッドの特性が安定していることが分かる。
【００３３】
上述の実施の形態例では、インクヘッドの電極間容量を測定する場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、他の種類の機器の電極間の容量を測定する場合にも同様に適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
（１）請求項１記載の発明によれば、全ての静電容量測定値をある周波数を基準としたものに補正することにより、各系列間での測定レベルの差異を調整することができる。
【００３５】
（２）請求項２記載の発明によれば、補正データをテーブルとして予め用意しておくことにより、測定値を補正する時の処理を高速化することができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、全ての静電容量測定値をある周波数を基準としたものに補正することにより、各系列間での測定レベルの差異を調整することができる。
【００３６】
このように、本発明によれば、各系列間での測定レベルの差異を調整することができる静電容量測定方法及び静電容量測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態例を示す構成図である。
【図２】スキャナの動作説明図である。
【図３】本発明による測定シーケンスの説明図である。
【図４】ＬＣＲメータの容量測定原理説明図である。
【図５】並列同時測定時の回路図である。
【図６】チップ容量検査補正前データを示す図である。
【図７】本発明による補正結果を示す図である。
【図８】インクヘッドの外観構成図である。
【図９】インク吐出の原理説明図である。
【符号の説明】
１０  ヘッド
１１  プローブカード
１２  支持治具
１３  ＸＹＺステージ
１４  ドライバ
１５  ケーブル
２０  マルチプローバ
３０  ＳＷコントロールユニット
４０  ＬＣＲメータ
５０  パソコン
【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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