(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の圧電アクチュエータの均一度を向上させるための圧電アクチュエータのポーリング方法を提供する。【解決手段】圧電アクチュエータのポーリング方法は、複数の圧電アクチュエータを準備するステップＳ２１０と、準備された複数の圧電アクチュエータを異なるポーリング条件で少なくとも２回予備ポーリングし、少なくとも２回の予備ポーリングのそれぞれに対して、複数の圧電アクチュエータのそれぞれの圧電特性を測定するステップＳ２３０、Ｓ２５０と、ポーリング条件対圧電特性の関係式を確立するステップＳ２６０と、、同じ目標圧電特性を有するためのポーリング条件を算出するステップＳ２７０と、複数の圧電アクチュエータのそれぞれを算出されたポーリング条件下で正式ポーリングするステップＳ２８０と、正式ポーリングが完了した複数の圧電アクチュエータのそれぞれの圧電特性を測定するステップＳ２９０とを含む。【選択図】図５
2009016819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電アクチュエータのポーリング方法において、
（ａ）複数の圧電アクチュエータを準備するステップと、
（ｂ）準備された複数の圧電アクチュエータを異なるポーリング条件で少なくとも２回予備ポーリングし、前記少なくとも２回の予備ポーリングのそれぞれにおいて、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの圧電特性を測定するステップと、
（ｃ）前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して、前記ポーリング条件対前記圧電特性の関係式を確立するステップと、
（ｄ）前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの圧電特性を、同一の目標圧電特性とするためのポーリング条件を算出するステップと、
（ｅ）前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれを、前記算出されたポーリング条件により正式ポーリングするステップと、
（ｆ）前記正式ポーリングが完了した前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの圧電特性を測定するステップと、を含むことを特徴とする圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項２】
前記（ａ）ステップは、
複数の圧電アクチュエータを備えた装置を準備するステップ、またはそれぞれ少なくとも一つの圧電アクチュエータを備えた複数の装置を備えるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項３】
前記装置は、インクジェットヘッド、マイクロポンプ及び流体システムから選択された何れか一つの装置であることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項４】
前記（ｆ）ステップで測定された圧電特性が目標とした均一度を外れた場合、前記（ｂ）ステップから（ｆ）ステップまで再び行うことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項５】
再び行われる（ｂ）ステップでのポーリング条件は、先に行われた（ｂ）ステップでのポーリング条件と異なることを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項６】
前記ポーリング条件は、印加される電圧の大きさであり、前記圧電特性は、変位であることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項７】
前記（ｂ）ステップは、
前記複数の圧電アクチュエータを１次予備電圧下でポーリングする１次予備ポーリングステップと、
前記１次予備ポーリングが完了した前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定する１次変位測定ステップと、
前記複数の圧電アクチュエータを２次予備電圧下でポーリングする２次予備ポーリングステップと、
前記２次予備ポーリングが完了した前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定する２次変位測定ステップと、を含むことを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項８】
前記１次予備電圧より前記２次予備電圧の大きさが大きいことを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項９】
前記１次予備ポーリングステップでは、前記複数の圧電アクチュエータそれぞれに対して、前記１次予備電圧を同一に印加し、前記２次予備ポーリングステップでは、前記複数の圧電アクチュエータそれぞれに対して、前記２次予備電圧を同一に印加することを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項１０】
前記１次変位測定ステップと前記２次変位測定ステップとでは、前記複数の圧電アクチュエータに同じ駆動電圧を印加した状態で、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定することを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項１１】
前記（ｂ）ステップは、
前記複数の圧電アクチュエータを３次予備電圧下でポーリングする３次予備ポーリングステップと、
前記３次予備ポーリングが完了した前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定する３次変位測定ステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項１２】
前記１次予備電圧、２次予備電圧及び３次予備電圧は、次第に大きい大きさを有することを特徴とする請求項１１に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項１３】
前記（ｃ）ステップは、前記（ｂ）ステップで前記複数の圧電アクチュエータに印加された電圧と前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して測定された変位とに基づいて、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して印加された電圧対測定された変位の関係式を確立するステップであることを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項１４】
前記（ｄ）ステップは、前記（ｃ）ステップで確立された前記関係式に基づいて、前記複数の圧電アクチュエータが同じ目標変位を有するために、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに印加されねばならないポーリング電圧を算出するステップであることを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項１５】
算出された前記ポーリング電圧は、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して異なることを特徴とする請求項１４に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項１６】
前記（ｅ）ステップは、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して、前記（ｄ）ステップで算出されたポーリング電圧を印加して正式ポーリングするステップであることを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項１７】
前記（ｆ）ステップでは、前記複数の圧電アクチュエータに同じ駆動電圧を印加した状態で、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定することを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータのポーリング方法。
【請求項１８】
圧電素子のポーリング方法において、
（ａ）前記圧電素子に第１電圧を印加した後、前記第１電圧より高い第２電圧を印加するステップと、
（ｂ）前記第１電圧と前記第２電圧とのそれぞれの印加に起因した前記圧電素子の第１変位と第２変位とを測定するステップと、
（ｃ）前記第１電圧及び前記第２電圧と前記第１変位及び前記第２変位との間の関係式を確立するステップと、
（ｄ）前記確立された関係式から前記圧電素子が目標変位を有するためのポーリング電圧を算出し、該算出されたポーリング電圧を前記圧電素子に印加するステップと、を含むことを特徴とする圧電素子のポーリング方法。
【請求項１９】
前記圧電素子は、圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１８に記載の圧電素子のポーリング方法。
【請求項２０】
前記圧電素子に前記第１電圧及び第２電圧より高い少なくとも一つの追加電圧を印加するステップと、
前記少なくとも一つの追加電圧の印加に起因した前記圧電素子の追加変位を測定するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の圧電素子のポーリング方法。
【請求項２１】
前記（ｃ）ステップは、
前記第１及び前記第２電圧と前記第１及び前記第２変位との間と、各追加電圧と各追加電圧に関連した前記圧電素子の変位との間の関係式を確立することを特徴とする請求項２０に記載の圧電素子のポーリング方法。
【請求項２２】
圧電アクチュエータの目標変位を成就する方法において、
（ａ）前記圧電アクチュエータに複数の次第に大きくなる電圧を印加するステップと、
（ｂ）印加された複数の次第に大きくなる電圧のそれぞれに対する前記圧電アクチュエータの変位を測定するステップと、
（ｃ）印加された複数の次第に大きくなる電圧と前記圧電アクチュエータの測定された変位との間の関係式を確立するステップと、
（ｄ）前記確立された関係式から前記圧電アクチュエータが目標変位を有するためのポーリング電圧を算出し、該算出されたポーリング電圧を前記圧電アクチュエータに印加するステップと、を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの目標変位を成就する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータに係り、さらに詳細には、複数の圧電アクチュエータの均一度を向上させるための圧電アクチュエータのポーリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電アクチュエータは、圧電材料の有する圧電特性を利用して駆動力を発生させる装置であって、インクジェットヘッド、マイクロポンプ及び流体システムのような多様な応用分野に採用されている。
【０００３】
このような圧電アクチュエータは、製造された後に圧電材料のダイポールを一方向化させるポーリング工程を経て、最終的に駆動可能な形態に完成される。
【０００４】
図１は、バルク圧電材料の典型的なポーリング方法を説明するための図面であり、図２は、バルク圧電材料がポーリングされる過程を説明するための図面である。
【０００５】
図１を参照すれば、バルク圧電材料の典型的なポーリング方法は、シリコンオイル浴槽２０内でバルク圧電材料１０の両極端にポーリング電圧Ｖｐを印加することによってなされる。ここで、ポーリング電圧Ｖｐとしては、一般的に、ブレークダウンが発生しない限度内で可能なかぎり高いＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ
Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧が使われる。
【０００６】
図２に示したように、バルク圧電材料のグレイン内には、異なる方向のダイポールを有するドメインが存在する。このようなバルク圧電材料にポーリング電圧を印加すれば、電場が発生し、この電場によって隣接したドメインのダイポールの方向が次第に一致する。一つのグレイン内のダイポールの方向が一致しつつ、ドメイン領域が広くなり、また、相互隣接したグレイン内のダイポールの方向も一致または類似するようになる。
【０００７】
圧電アクチュエータは、一般的に、導電性金属材料からなる下部電極と上部電極との間に、圧電材料からなる圧電層が形成された構造である。このような圧電アクチュエータもポーリング工程を経ることによって、圧電特性を有する。圧電アクチュエータに対するポーリング工程は、一般的に、シリコンオイル中でまたは空気中で、下部電極と上部電極との間にポーリング電圧を印加することによって行われる。
【０００８】
インクジェットヘッド、マイクロポンプ及び流体システムのような多様な応用装置には、複数の圧電アクチュエータが備えられる。例えば、圧電方式のインクジェットヘッドには、複数の圧力チャンバに対応して複数の圧電アクチュエータが設けられる。このように、複数の圧電アクチュエータが備えられた装置の場合、複数の圧電アクチュエータの有する圧電特性の均一度が要求される。すなわち、複数の圧電アクチュエータに同じ駆動電圧を印加したとき、複数の圧電アクチュエータが同じ変位を生成することが要求される。また、複数の応用装置がそれぞれ少なくとも一つの圧電アクチュエータを備えた場合、複数の装置相互間に備えられた圧電アクチュエータの均一な圧電特性が要求される。
【０００９】
前記のように、複数の圧電アクチュエータが設けられた場合、従来は、複数の圧電アクチュエータの何れに対しても同じポーリング条件下、例えば、ポーリング電圧及び／または電圧印加時間を同一に印加した状態でポーリング工程を行っている。
【００１０】
しかし、生産者、製造装備及び／または作業環境などの多様な要因によって、複数の圧電アクチュエータ相互間には、製造上の偏差が存在する。このように、既に製造上の偏差を有する複数の圧電アクチュエータに対して、前記のように、同一条件でポーリングしても、複数の圧電アクチュエータの圧電特性は不均一になってしまう。
【００１１】
現在、複数の圧電アクチュエータの圧電特性を均一化するために、製造工程を改善するか、または高価の装備を活用して、複数のアクチュエータのそれぞれの寸法を均一化し、圧電材料の塗布を均一化する多くの改善活動及び研究が進められている。これらの技術は、例えば、特許文献１などに開示されている。このような活動及び研究は、当然で重要であるが、製造工程の改善による方法は、生産者、生産装備及び作業環境などの限界によって、その均一度の確保が難しい。
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−２１１６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、特に、複数の圧電アクチュエータが有する圧電特性を均一化し得る圧電アクチュエータのポーリング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明の一実施形態による圧電アクチュエータのポーリング方法は、（ａ）複数の圧電アクチュエータを準備するステップと、（ｂ）準備された複数の圧電アクチュエータを異なるポーリング条件で少なくとも２回予備ポーリングにおいて、前記少なくとも２回の予備ポーリングのそれぞれに対して、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの圧電特性を測定するステップと、（ｃ）前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して、前記ポーリング条件対前記圧電特性の関係式を確立するステップと、（ｄ）前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して同じ目標圧電特性を有するためのポーリング条件を算出するステップと、（ｅ）前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれを、前記算出されたポーリング条件により正式ポーリングするステップと、（ｆ）前記正式ポーリングが完了した前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの圧電特性を測定するステップと、を含む。
【００１５】
本発明の一実施形態において、前記（ａ）ステップは、複数の圧電アクチュエータを備えた装置を準備するステップまたはそれぞれ少なくとも一つの圧電アクチュエータを備えた複数の装置を備えるステップを含みうる。ここで、前記装置は、インクジェットヘッド、マイクロポンプ及び流体システムからなる群のうちから選択された何れか一つの装置でありうる。
【００１６】
本発明の一実施形態において、前記（ｆ）ステップで測定された圧電特性が目標とした均一度を外れた場合、前記（ｂ）ステップから（ｆ）ステップまで再び行える。この場合、再び行われる（ｂ）ステップでのポーリング条件は、先に行われた（ｂ）ステップでのポーリング条件と異なることが望ましい。
【００１７】
本発明の一実施形態において、前記ポーリング条件は、印加される電圧の大きさであり、前記圧電特性は、変位であることが望ましい。
【００１８】
本発明の一実施形態において、前記（ｂ）ステップは、前記複数の圧電アクチュエータを１次予備電圧下でポーリングする１次予備ポーリングステップと、前記１次予備ポーリングが完了した前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定する１次変位測定ステップと、前記複数の圧電アクチュエータを２次予備電圧下でポーリングする２次予備ポーリングステップと、前記２次予備ポーリングが完了した前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定する２次変位測定ステップと、を含みうる。
【００１９】
ここで、前記１次予備電圧より前記２次予備電圧の大きさが大きいことが望ましい。
【００２０】
そして、前記１次予備ポーリングステップでは、前記複数の圧電アクチュエータそれぞれに対して前記１次予備電圧を同一に印加し、前記２次予備ポーリングステップでは、前記複数の圧電アクチュエータそれぞれに対して前記２次予備電圧を同一に印加することができる。
【００２１】
また、前記１次変位測定ステップと前記２次変位測定ステップとで、前記複数の圧電アクチュエータに同じ駆動電圧を印加した状態で、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定しうる。
【００２２】
本発明の一実施形態において、前記（ｂ）ステップは、前記複数の圧電アクチュエータを３次予備電圧下でポーリングする３次予備ポーリングステップと、前記３次予備ポーリングが完了した前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定する３次変位測定ステップと、をさらに含みうる。
【００２３】
ここで、前記１次予備電圧、２次予備電圧及び３次予備電圧は、次第に大きい大きさを有することが望ましい。
【００２４】
本発明の一実施形態において、前記（ｃ）ステップは、前記（ｂ）ステップで前記複数の圧電アクチュエータに印加された電圧と前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して測定された変位とに基づいて、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して印加された電圧対測定された変位の関係式を確立するステップであることが望ましい。
【００２５】
本発明の一実施形態において、前記（ｄ）ステップは、前記（ｃ）ステップで確立された前記関係式に基づいて、前記複数の圧電アクチュエータが同じ目標変位を有するために前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに印加されねばならないポーリング電圧を算出するステップであることが望ましい。ここで、算出された前記ポーリング電圧は、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して異なりうる。
【００２６】
本発明の一実施形態において、前記（ｅ）ステップは、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して、前記（ｄ）ステップで算出されたポーリング電圧を印加して正式ポーリングするステップであることが望ましい。
【００２７】
本発明の一実施形態において、前記（ｆ）ステップで、前記複数の圧電アクチュエータに同じ駆動電圧を印加した状態で、前記複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定しうる。
【００２８】
本発明の他の実施形態による圧電素子のポーリング方法は、（ａ）前記圧電素子に第１電圧を印加した後、前記第１電圧より高い第２電圧を印加するステップと、（ｂ）前記第１電圧と前記第２電圧とのそれぞれの印加に起因した前記圧電素子の第１変位と第２変位とを測定するステップと、（ｃ）前記第１電圧及び前記第２電圧と前記第１変位及び前記第２変位との間の関係式を確立するステップと、（ｄ）前記確立された関係式から前記圧電素子が目標変位を有するためのポーリング電圧を算出し、該算出されたポーリング電圧を前記圧電素子に印加するステップと、を含む。
【００２９】
本発明の他の実施形態において、前記圧電素子は、圧電アクチュエータでありうる。
【００３０】
本発明の他の実施形態は、前記圧電素子に前記第１電圧及び第２電圧より高い少なくとも一つの追加電圧を印加するステップと、前記少なくとも一つの追加電圧の印加に起因した前記圧電素子の追加変位を測定するステップと、をさらに含みうる。
【００３１】
本発明の他の実施形態において、前記（ｃ）ステップは、前記第１及び第２電圧と前記第１及び第２変位との間と、各追加電圧及び各追加電圧に関連した前記圧電素子の変位との間の関係式を確立しうる。
【００３２】
本発明のさらに他の実施形態による圧電アクチュエータの目標変位を成就する方法は、（ａ）前記圧電アクチュエータに複数の次第に大きくなる電圧を印加するステップと、（ｂ）印加された複数の次第に大きくなる電圧のそれぞれに対する前記圧電アクチュエータの変位を測定するステップと、（ｃ）印加された複数の次第に大きくなる電圧と前記圧電アクチュエータの測定された変位との間の関係式を確立するステップと、（ｄ）前記確立された関係式から前記圧電アクチュエータが目標変位を有するためのポーリング電圧を算出し、該算出されたポーリング電圧を前記圧電アクチュエータに印加するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る圧電アクチュエータのポーリング方法によれば、予備ポーリングを通じて確立された電圧対変位の関係式に基づいて、複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して目標変位が得られるポーリング電圧を算出することができる。さらに本発明に係る圧電アクチュエータのポーリング方法によれば、算出されたポーリング電圧を印加して、複数の圧電アクチュエータのそれぞれをポーリングすることにより、複数の圧電アクチュエータの圧電特性の均一度を向上させることができる。また、同一装置内に備えられる複数の圧電アクチュエータ相互間の圧電特性の均一度を向上させるだけではなく、複数の装置相互間に備えられる圧電アクチュエータ相互間野圧電特性の均一度を向上させることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００３５】
本発明による圧電アクチュエータのポーリング方法は、多様な種類の応用装置、例えば、インクジェットヘッド、マイクロポンプ及び流体システムに適用される。しかし、本発明についての説明を明瞭で容易にするために、圧電方式のインクジェットヘッドに備えられる複数の圧電アクチュエータを例として本発明を説明する。一般的に、インクジェットヘッドは、印刷用インクの微小な液滴を記録媒体上の所望の位置に吐出させて所定色相の画像で印刷する装置である。特に、圧電方式のインクジェットヘッドは、圧電アクチュエータを変形してインクに圧力を加えることにより、インクを吐出させる方式のインクジェットヘッドである。
【００３６】
図３は、インクジェットヘッドの一般的な構造を簡略に示す斜視図であり、図４は、図３に表示されたＡ−Ａ’線によるインクジェットヘッドの断面図である。
【００３７】
図３及び図４を共に参照すれば、圧電方式のインクジェットヘッドは、インク流路が形成された流路プレート１１０と、前記流路プレート１１０の上面に形成された複数の圧電アクチュエータ１３０と、を備える。
【００３８】
前記流路プレート１１０は、第１基板１１１と、前記第１基板１１１の底面に接合された第２基板１１２を備え、前記第１基板１１１と第２基板１１２とは、何れもシリコン基板で形成される。前記第１基板１１１には、共通インク流路のマニホルド１２２と、個別インク流路である複数の圧力チャンバ１２４及び複数のリストリクタ１２３と、が形成され、前記第２基板１１２には、個別インク流路である複数のノズル１２５が形成される。前記第１基板１１１に形成された複数の圧力チャンバ１２４は、吐出されるインクが充填される所であって、所定の間隔をおいて一方向に配列されている。前記マニホルド１２２は、前記複数の圧力チャンバ１２４にインクを供給するためのものであって、前記複数の圧力チャンバ１２４の一側に前記複数の圧力チャンバ１２４の配列方向と平行に延びる。このようなマニホルド１２２には、インク保存庫（図示せず）からインク供給口１２１を通じてインクが供給されて充填される。前記複数のリストリクタ１２３は、前記マニホルド１２２と複数の圧力チャンバ１２４とのそれぞれを連結する通路である。
【００３９】
前記第２基板１１２に形成された複数のノズル１２５は、前記複数の圧力チャンバ１２４のそれぞれに連結され、複数の圧力チャンバ１２４からインク液滴を吐出させる役割を行う。
【００４０】
前記流路プレート１１０の上面、具体的に、前記第１基板１１１の上面には、複数の圧力チャンバ１２４のそれぞれに対応するように複数の圧電アクチュエータ１３０が形成される。前記複数の圧電アクチュエータ１３０は、前記圧力チャンバ１２４の上部に位置する第１基板１１１を振動させることによって圧力チャンバ１２４内の圧力を変化させる。このような圧電アクチュエータ１３０は、第１基板１１１の上面を覆うように形成される下部電極１３１、前記下部電極１３１上に形成される圧電層１３２及び前記圧電層１３２上に形成される上部電極１３３を備える。前記下部電極１３１は、導電性金属材料を第１基板１１１の上面に蒸着することによって形成される。前記圧電層１３２は、所定の圧電材料、例えば、ペースト状態のＰＺＴ（Ｌｅａｄ
Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）セラミック材料を下部電極１３１上に塗布した後に焼結することによって形成される。前記上部電極１３３は、ペースト状態の導電性金属材料を圧電層１３２上に塗布した後に焼結することによって形成される。
【００４１】
以下では、図５に示されたフローチャートを参照しつつ、本発明の望ましい実施形態による圧電アクチュエータのポーリング方法のステップを説明する。
【００４２】
まず、複数の圧電アクチュエータを準備する（Ｓ２１０）。
【００４３】
具体的に、図３及び図４に示された複数の圧電アクチュエータ１３０を備えたインクジェットヘッドまたは他の装置、例えば、マイクロポンプまたは流体システムを準備しうる。また、それぞれ少なくとも一つの圧電アクチュエータを備えた複数の装置を備えることもできる。このように準備された複数の圧電アクチュエータは、前述したように、多様な要因によって相互間に製造上の偏差を有しうる。
【００４４】
次に、準備された複数の圧電アクチュエータを異なるポーリング条件で少なくとも２回予備ポーリングする。さらに、前記少なくとも２回の予備ポーリングのそれぞれにおいて、複数の圧電アクチュエータのそれぞれの圧電特性を測定する。
【００４５】
ここで、前記ポーリング条件は、印加される電圧の大きさと電圧の印加時間とを含みうるが、本実施形態においては、印加される電圧の大きさをポーリング条件とすることが望ましい。そして、測定される圧電特性は、圧電アクチュエータの変位であることが望ましい。なぜなら、ポーリング条件として、電圧の印加時間より電圧の大きさに変更することがより容易に具現でき、圧電特性として、圧電アクチュエータの変位が最も重要であるからである。
【００４６】
具体的には、準備された複数の圧電アクチュエータを１次予備ポーリングする（Ｓ２２０）。ここで、前記１次予備ポーリングは、複数の圧電アクチュエータに同一の予備電圧Ｖ１を印加した状態で行われる。前記１次予備電圧Ｖ１は、従来のポーリング方法において用いられる典型的なポーリング電圧に比べて、十分に低い電圧である。
【００４７】
次に、１次予備ポーリングが完了した複数の圧電アクチュエータのそれぞれの１次変位を測定する（Ｓ２３０）。ここで、前記１次変位測定は、複数の圧電アクチュエータに所定の同一の駆動電圧Ｖｄを印加した状態で行われる。前記駆動電圧Ｖｄは、圧電材料、圧電アクチュエータの大きさ、応用装置の種類及び大きさなど多様な要因に基づいて設定される。例えば、前記駆動電圧Ｖｄの大きさは、３５Ｖｏｌｔとすることができる。
【００４８】
次に、複数の圧電アクチュエータを２次予備ポーリングする（Ｓ２４０）。ここで、前記２次予備ポーリングは、複数の圧電アクチュエータに同一の予備電圧Ｖ２を印加した状態で行われる。前記２次予備電圧Ｖ２は、従来のポーリング方法において用いられる典型的なポーリング電圧より低いが、前記１次予備電圧Ｖ１よりは大きいことが望ましい。
【００４９】
次に、２次予備ポーリングが完了した複数の圧電アクチュエータのそれぞれの２次変位を測定する（Ｓ２５０）。ここで、前記２次変位測定は、複数の圧電アクチュエータに前記駆動電圧Ｖｄと同一の電圧を印加した状態で行われる。
【００５０】
なお、後述する関係式を確立するためには、前記のように、２回の予備ポーリングと２回の変位測定とが必要であるが、さらに正確な関係式を確立するためには、３回以上の予備ポーリングおよび３回以上の変位測定を行うことが望ましい。例えば、３次予備ポーリングを実施する場合には、３次予備電圧Ｖ３は、２次予備電圧Ｖ２より大きく、従来のポーリング方法において用いられる典型的なポーリング電圧より低いことが望ましい。そして、３次変位測定も複数の圧電アクチュエータに前記駆動電圧Ｖｄと同一の電圧を印加した状態で行われる。このように、予備電圧の大きさを次第に高めつつ、少なくとも２回、望ましくは、３回以上の予備ポーリングを実施することもできる。
【００５１】
次に、複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して電圧対変位の関係式を確立する（Ｓ２６０）。
【００５２】
具体的には、前述したステップで複数の圧電アクチュエータには、少なくとも二つの予備電圧Ｖ１およびＶ２が印加され、複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して少なくとも二つの変位が測定されている。これにより、二つの電圧と二つの変位とに基づいて、複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して電圧対変位の関係式を確立することができる。
【００５３】
図６には、６個の圧電アクチュエータに対して３回の予備ポーリングを実施し、３回の変位を測定した結果が示されている。６個の圧電アクチュエータには、（１）番から（６）番までの番号が表示されている。
【００５４】
図６のグラフを見れば、６個の圧電アクチュエータのそれぞれに対して、印加電圧の上昇に比例して変位も大きくなっていることがわかる。また、前述したように、６個の圧電アクチュエータは、製造バラツキにより偏移を有しているため、同一の電圧を印加しても変位が異なっていることがわかる。図６のグラフから、下記のような１次関係式が得られる。下記の関係式で、ｙは、変位を表し、ｘは、印加電圧を表す。
（１）番  圧電アクチュエータ；ｙ＝０.１７８２ｘ−２５.５６９
（２）番  圧電アクチュエータ；ｙ＝０.１６５８ｘ−３１.８５３
（３）番  圧電アクチュエータ；ｙ＝０.１４４９ｘ−３７.１０５
（４）番  圧電アクチュエータ；ｙ＝０.１４６３ｘ−３９.００４
（５）番  圧電アクチュエータ；ｙ＝０.１７０３ｘ−３８.５３７
（６）番  圧電アクチュエータ；ｙ＝０.１４０７ｘ−４２.２３７
【００５５】
次に、複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を同一の目標変位にするために必要な、ポーリング電圧Ｖｐを算出する（Ｓ２７０）。
【００５６】
具体的には、前記Ｓ２６０で確立された関係式に基づいて、複数の圧電アクチュエータ相互間の目標変位を同一とするために、複数の圧電アクチュエータのそれぞれに印加されるべきポーリング電圧Ｖｐを算出する。上記のように、複数の圧電アクチュエータに対する上記関係式はそれぞれ異なるものであるため、このようにして算出されるポーリング電圧Ｖｐは、複数の圧電アクチュエータ間でそれぞれに異なる値となり得る。
【００５７】
次に、複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して算出されたポーリング電圧Ｖｐを、各圧電アクチュエータにそれぞれ印加して正式ポーリングを行う（Ｓ２８０）。このとき、複数の圧電アクチュエータのそれぞれに印加されるポーリング電圧Ｖｐは、前述したように、相異なり得る。
【００５８】
次に、正式ポーリングが完了した複数の圧電アクチュエータのそれぞれの変位を測定する（Ｓ２９０）。ここで、前記変位測定は、複数の圧電アクチュエータに前記駆動電圧Ｖｄを印加した状態で行われる。このステップは、上記のポーリング方法が成功的に行われたか否かを確認するステップである。すなわち、当該ステップにより、複数の圧電アクチュエータの圧電特性、すなわち、変位が均一であるか否かを確認することができる。
【００５９】
一方、前記Ｓ２９０で測定された変位の均一度が目標とする均一度から外れている場合には、前記Ｓ２２０からＳ２９０まで再び行うこともできる。このとき、再び行われるＳ２２０及びＳ２４０で、複数の圧電アクチュエータに印加される予備電圧は、前述した１次予備電圧Ｖ１及び２次予備電圧Ｖ２と異なる大きさを有することが望ましい。その理由は、Ｓ２６０で、さらに複数の印加電圧値および変位値を利用することにより、さらに正確な電圧対変位の関係式を確立し、Ｓ２７０で、さらに正確なポーリング電圧Ｖｐを算出することができるためである。
【００６０】
前記のように、Ｓ２２０からＳ２９０まで反復して行う場合、複数の圧電アクチュエータの圧電特性の均一度をさらに向上させることが可能である。
【００６１】
図７は、本実施形態に係るポーリング方法による複数の圧電アクチュエータの変位と、従来のポーリング方法による複数の圧電アクチュエータの変位とを比較して示すグラフである。ここで、本実施形態に係るポーリング方法において、目標変位は、４５ｎｍに設定され、従来のポーリング方法においては、複数の圧電アクチュエータに９０ＶｏｌｔのＤＣ電圧を同一に印加した。
【００６２】
表１は、図７に示されたデータを整理した表である。
【００６３】
【表１】
2009016819.tif 000003
【００６４】
表１において、％ＳＴＤは、標準偏差（ＳＴＤ）を平均変位で割った後に％で表したものであって、均一度は、最大変位と最小変位との差を平均変位で割った後に％で表したものである。
【００６５】
図７のグラフと表１とを見れば、従来のポーリング方法による複数の圧電アクチュエータの変位は、標準偏差が大きく、均一度も３７．６％と大きい。一方、本実施形態に係るポーリング方法による複数の圧電アクチュエータの変位は、標準偏差も小さく、均一度も１１．７３％であり、従来のポーリング方法と比較して、非常に向上していることが分かる。
【００６６】
図８は、それぞれ複数の圧電アクチュエータを備えた６個のインクジェットヘッドに対して本実施形態に係るポーリング方法を実施する場合、各ステップ別の各インクジェットヘッドの圧電アクチュエータの平均変位を示すグラフである。
【００６７】
図８のグラフを見れば、１次予備ポーリング後に６個のインクジェットヘッドの圧電特性の均一度（％ｒａｎｇｅ）は、１８.８％であるが、２次予備ポーリング後にその均一度は、１５.８％に向上し、正式ポーリング後にその均一度は、５.６％に急激に向上していることがわかる。
【００６８】
このように、本実施形態に係るポーリング方法によれば。複数の装置相互間に備えられた圧電アクチュエータの圧電特性の均一度を向上させることも可能である。
【００６９】
以上、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。例えば、前記で図示されて説明された複数の圧電アクチュエータを備えたインクジェットヘッドは、本発明を容易に説明するために例示したものであって、本発明の範囲は、これに限定されない。すなわち、本発明は、圧電アクチュエータを備えた多様な応用装置にも適用される。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。
【００７０】
また、上述された電圧値、関係式、変位値は、上記実施形態を説明する上での一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、インクジェットヘッド、マイクロポンプ及び流体システムのような多様な応用分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】バルク圧電材料の典型的なポーリング方法を説明するための図面である。
【図２】バルク圧電材料がポーリングされる過程を説明するための図面である。
【図３】インクジェットヘッドの一般的な構造を簡略に示す斜視図である。
【図４】図３に表示されたＡ−Ａ’線によるインクジェットヘッドの断面図である。
【図５】本発明の望ましい実施形態による圧電アクチュエータのポーリング方法のステップを示すフローチャートである。
【図６】複数の圧電アクチュエータのそれぞれに対して電圧による変位を示すグラフである。
【図７】本発明によるポーリング方法による複数の圧電アクチュエータの変位と従来のポーリング方法による複数の圧電アクチュエータの変位とを比較して示すグラフである。
【図８】それぞれ複数の圧電アクチュエータを備えた６個のインクジェットヘッドに対して本発明によるポーリング方法を実施する場合、各ステップ別の各インクジェットヘッドの圧電アクチュエータの平均変位を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７３】
１１０    流路プレート
１１１    第１基板
１１２    第２基板
１２１    インク供給口
１２２    マニホルド
１２３    リストリクタ
１２４    圧力チャンバ
１３０    圧電アクチュエータ
１３１    下部電極
１３２    圧電層
１３３    上部電極
【図１】
2009016819.tif 000004
【図２】
2009016819.tif 000005
【図３】
2009016819.tif 000006
【図４】
2009016819.tif 000007
【図５】
2009016819.tif 000008
【図６】
2009016819.tif 000009
【図７】
2009016819.tif 000010
【図８】
2009016819.tif 000011