JP4384432B2

JP4384432B2 - Piezoelectric actuator evaluation method and measuring apparatus

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Publication number: JP4384432B2
Application number: JP2003087263A
Authority: JP
Inventors: 誠東別府
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004296785A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電変位素子及び圧電アクチュエータに関し、より詳しくは例えば加速度センサ、ノッキングセンサ、ＡＥセンサ等の圧電センサ、燃料噴射用インクジェクター、インクジェットプリンタ用印刷ヘッド、圧電共振子、発振器、超音波モーター、超音波振動子、フィルタ等に適し、特に広がり振動、伸び振動、厚み立て振動を利用した印刷ヘッドとして好適に用いられる圧電変位素子及び圧電アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、圧電セラミックスを利用した製品としては、例えば圧電アクチュエータ、フィルタ、圧電共振子（発信子を含む）、超音波振動子、超音波モーター、圧電センサ等がある。
【０００３】
これらの中で、圧電アクチュエータは、電気信号に対する応答速度が１０^−６秒台と非常に高速であるため、半導体製造装置のＸＹステージの位置決め用圧電アクチュエータやインクジェットプリンタの印刷ヘッドに用いられる圧電アクチュエータ等に応用されている。
【０００４】
インクジェット方式を利用した印刷ヘッドは、例えば図６（ａ）に示したように、圧電アクチュエータ５１が、流路部材５３の上に設けられた構造を有する（例えば、特許文献１参照）。流路部材５３は、複数のインク加圧室５３ａが隔壁５３ｂによって仕切られ、インク加圧室５３ａは圧電アクチュエータ５１に当接するように並設されている。
【０００５】
圧電アクチュエータ５１は、圧電セラミック層５４を共通電極の役割を兼ねた導電性の振動板５５上に設け、圧電セラミック層５４の上に表面電極５６を設けられている。表面電極５６は、図６（ｂ）に示したように、圧電セラミック層５４の表面に複数配列されることにより、複数の圧電変位部５７が形成されたものである。この圧電アクチュエータ５１は、インク加圧室５３ａの直上に表面電極５６が位置するようにして流路部材５３上に配置している。
【０００６】
上記のような印刷ヘッドは、共通電極５５と所定の表面電極５６との間に電圧を印加して該表面電極５６直下の圧電セラミック層５４を変位させることにより、インク加圧室５３ａ内のインクを加圧して、流路部材５３の底面に開口したインク吐出口５８よりインク滴を吐出する。
【０００７】
このような印刷ヘッドに用いられる圧電アクチュエータは、複数の変位素子を支持基板に接着し、積層圧電体素子の電極部と支持基板の配線パターンとを導電性接着剤等で電気的に接続する。その後、個々の圧電素子に一定の電圧を印加し、各変位素子の変位量を測定することが行われている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３４３２１号公報図１
【特許文献２】
特開２００３−３９６５７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に記載の評価方法では、圧電アクチュエータを支持部材に接合してから圧電アクチュエータの不良の判別を行うため、製造工数が増えると共に、不良が発生した時には支持部材と、支持部材に接合する工程が無駄になり、コスト上昇の大きな要因となっていた。
【００１０】
ところが、径方向振動モードｄ_３１を利用した変位素子が基板表面に複数並んだ圧電アクチュエータの場合には、支持部材を接合しないで変位量を評価すると、隣接する変位素子が振動の干渉を起こして、電圧を印加していないのに変位していまって、正確な変位量の測定が困難であるという問題があった。
【００１１】
従って、本発明は、支持部材に接合しなくても、簡便な方法で正確な測定の可能な圧電アクチュエータの評価方法及び測定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、振動板上に複数の変位素子が設けられた圧電アクチュエータを、測定装置に備えられている複数の溝を備えた保持板上に、前記溝と前記変位素子との位置が合うように載置して前記変位素子の外周部を前記溝の周囲で個々に拘束し、しかる後に該変位素子に一定の電圧を印加して発生した変位量を測定することを特徴とするものである。
【００１３】
前記複数の溝を備えた保持板を用いて、前記溝と前記変位素子との位置が合うように載置して圧電アクチュエータを、例えば、機械的な固定や真空吸着等の手法によって保持して、前記変位素子の外周部を前記溝の周囲で拘束するため、測定する変位素子は変位可能であり、かつその周囲をそれぞれ拘束することができ、隣接する変位素子への振動の影響を低減することが可能になる。その結果、圧電アクチュエータを支持部材に接着しなくても脱着が容易で、各変位素子に電圧を印加することによって変位特性を容易に評価することができる。
【００１４】
特に、前記複数の変位素子のうち、前記溝と位置が合せられている一部の変位素子について、前記電圧の印加と変位量の測定を順次行うことが好ましい。これにより、隣接する変位素子への振動の影響を低減しつつ、個々の変位素子の変位量及び変位の分布を正確に評価することができる。また、一部の変位素子の測定値から全体の分布が推定でき、コスト低減に貢献することができる。
【００１５】
また、本発明の他の圧電アクチュエータの評価方法は、振動板上に複数の変位素子が設けられた圧電アクチュエータを、測定装置に備えられている複数の溝を備えた保持板上に、前記溝と前記変位素子との位置が合うように載置して前記変位素子の外周部を前記溝の周囲で個々に拘束し、しかる後に該変位素子に一定の圧力を外部から加えて発生した電圧を測定することを特徴とするものである。
【００１６】
前記複数の溝を備えた保持板を用いて、前記溝と前記変位素子との位置が合うように載置して圧電アクチュエータを、例えば、機械的な固定や真空吸着等の手法等によって保持して、前記変位素子の外周部を前記溝の周囲で拘束するため、測定する変位素子は変位可能であり、かつその周囲をそれぞれ拘束することができ、隣接する変位素子への振動の影響を低減することが可能になる。その結果、圧電アクチュエータを支持部材に接着しなくても脱着が容易で、各変位素子を機械的に変位させ、変位素子に発生した電圧又は圧電ｇ定数を測定することによって変位特性を容易に評価することができる。
【００１７】
特に、前記複数の変位素子のうち、前記溝と位置が合わせられている一部の変位素子について、前記圧力の印加と電圧の測定を順次行うことが好ましい。これにより、隣接する変位素子への振動の影響を低減し、個々の変位素子の変位特性を正確に評価することができる。
【００１８】
また、前記複数の変位素子のうち、前記溝と位置が合わせられている一部の変位素子を機械的に同時に変位させ、発生した電圧を同時に測定することが好ましい。これにより、隣接する変位素子への振動の影響を低減し、個々の変位素子の変位特性を正確に評価することができるとともに、測定時間の短縮を行うことができる。
【００１９】
さらに、前記保持板として、前記溝と位置が合わせられる前記変位素子の外周部に対応する複数の貫通孔を備えたものを用い、前記拘束が、前記複数の貫通孔を減圧することにより行われることが好ましい。これにより、隣接する変位素子への振動の影響を顕著に低減し、個々の変位素子の変位をより正確に評価することができる。
【００２０】
また、本発明の測定装置は、振動板上に複数の変位素子が設けられた圧電アクチュエータを、複数の前記変位素子が変位可能なように該変位素子の外周を拘束して保持する保持手段と、前記変位素子の変位を測定する変位測定手段と、前記変位素子に電圧を印加する電圧印加手段とを具備することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の他の測定装置は、振動板上に複数の変位素子が設けられた圧電アクチュエータを、複数の前記変位素子が変位可能なように該変位素子の外周を拘束して保持する保持手段と、前記変位素子を機械的に変位させるための加圧手段と、前記変位素子に発生した電圧を測定する電圧測定手段とを具備することを特徴とするものである。
【００２２】
このような構成の測定装置においては、隣接する変位素子が振動して干渉するのを抑制でき、簡便に、且つ高精度で変位特性を評価することができる。
【００２３】
また、前記保持手段に、真空チャックを用いたことが好ましい。圧電アクチュエータの一方の面を保持板に載置し、該保持板の前記変位素子の外周に設けられた貫通孔を減圧することによって、圧電アクチュエータにおける個々の変位素子の外周部を容易に拘束することができ、また、測定後の圧電アクチュエータの取り外しも容易である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、振動板上に複数の変位素子を具備する圧電アクチュエータの評価方法に関するものであり、図を用いて説明する。
【００２５】
本発明の圧電アクチュエータの測定装置は、図１（ａ）に示したように、圧電アクチュエータ１０１を保持するための保持手段１０２と、圧電アクチュエータ１０１を構成する変位素子の変位測定を行う変位測定手段１０３と、変位素子に電圧を印加するための電圧印加手段１０４とを具備する。
【００２６】
測定装置の構成を示す一例として、図２に示すように、圧電アクチュエータ１１１の保持手段として保持板１１２を介して減圧容器１１３に吸引して固定する。なお、減圧容器１１３は、真空ポンプ１１４で減圧されている。また、変位測定手段は、コンピュータ１１６により制御された復調器１１７と、これに接続されたレーザー変位計１１８と、個々の変位素子の電極部に正確に触針するためのＣＣＤカメラ１１９と、圧電定数測定器１２１とで構成される。
【００２７】
さらに、電圧印加手段１０３は、直流電源１２０と、圧電アクチュエータ１１１までの配線で構成される。
【００２８】
また、本発明の他の圧電アクチュエータの測定装置は、図１（ｂ）に示したように、圧電アクチュエータ１０１を保持するための保持手段１０５と、圧電アクチュエータ１０１を構成する変位素子に圧力を加える加圧手段１０５と、変位素子に発生した電圧又は圧電定数を測定するための電圧測定手段１０６とを具備する。
【００２９】
以下に、各手段について具体的に説明する。
【００３０】
本発明において評価対象となる圧電アクチュエータは、振動板上に複数の変位素子が設けられたものである。このような圧電アクチュエータの構造の一例を図３に示した。
【００３１】
圧電アクチュエータ２は、セラミック振動板３と、セラミック振動板３上に順次形成された内部電極５、圧電セラミック層４、及び複数の表面電極６とを具備し、変位素子７が表面電極６と内部電極５とで挟持された圧電セラミック層４とで構成され、セラミック振動板３上には複数の変位素子７が形成されている。
【００３２】
このような変位素子の大きさは、例えば縦１０ｍｍ、横１０ｍｍの振動板の上に、２個以上、特に５０個以上、更には１００個以上、より好適には２００個以上集積されており、これらの変位特性とそのばらつきを精度良く、しかも簡便な方法によって評価することが必要となっている。
【００３３】
保持手段１０２は、圧電アクチュエータを拘束し、且つ該圧電アクチュエータに設けられた変位素子の変位を可能にするための手段であり、特に、複数の変位素子のうち、一部の変位素子の外周部を個々に拘束することができる手段を備えることが重要である。
【００３４】
また、圧電アクチュエータを保持するために、複数の貫通孔及び／又は溝を備えた保持板を用い、その上に圧電アクチュエータ載置した状態で保持するのが良い。このような保持板は、印刷ヘッドに用いる流路部材と類似の材質や類似の形状及び大きさを有していることが、印刷ヘッドとして使用する状態を再現することによって、より正確な評価を行う上で好ましい。
【００３５】
具体的な保持手段としては、クランプ等により機械的に固定することを例示できる。さらに、隣接点との干渉を抑制するように、個々の変位素子の外周部を固定することが重要である。全ての変位素子を測定しない場合であっても、測定する変位素子の外周部を固定させ、振動させることがより正確な評価のために必要であり、更に全ての変位素子を外周部で固定させることが好ましい。
【００３６】
例えば、変位素子の外周部に保持板の複数の貫通孔が配置するように、圧電アクチュエータを保持板に載置し、減圧して保持することができる。これは、いわゆる真空チャックであり、多数の変位素子をその外周部で同時に保持することが容易であり、その結果、隣接する変位素子との干渉を抑制でき、変位特性をより精度良く評価することが可能となる。
【００３７】
真空チャックとは、圧電アクチュエータの一方の主面を減圧にしてその際の吸引力によって圧電アクチュエータを保持するものである。例えば、図４（ａ）に示したように、減圧容器１２３の試料固定部１２４と真空ポンプに連結された排気管（図示せず）に接続された真空排気口１２５を通して減圧容器１２３の内部が減圧状態になる。
【００３８】
従って、保持板１２１、圧電アクチュエータ１２２を減圧容器１２３の試料固定部１２４の上に載置すると、保持板１２１に設けられた貫通孔１２８ａを介して圧電アクチュエータの一部が吸引され、その吸引力で圧電アクチュエータが保持される。
【００３９】
保持板１２１に設けられた貫通孔１２８ａは、表面電極１２６又は変位素子１２７よりも僅かに大きい程度の大きさにして変位素子１２７の外周部を固定するものであり、且つ変位素子１２７が自由に変位することができるようになっている。
【００４０】
また、図４（ｂ）に示したように、保持板１３１が、複数の貫通孔１３８ａや溝１３８ｂ、１３８ｃを具備し、溝１３８ｂよって変位素子が変位可能となる。また、貫通孔１３８ｃが一部の変位素子の周囲部に、貫通孔１３８ａを取り囲み、且つ互いに連結するように設けられ、貫通孔１３８ａと連結させて溝１３８ｃを減圧することによって変位素子の外周部を吸引して固定する。貫通孔１３８ａの数は任意に決定できるが、排気速度及び真空到達圧を考慮すれば、測定する変位素子１０個以下に１個、特に測定する変位素子２〜５個に１個の割合で貫通孔１３８ａを設ければよい。なお、図４（ｂ）では溝１３８ｂは溝１３８ｃに連結して減圧されているが、溝１３８ｂは大気圧のままで用いても良い。
【００４１】
さらに、図４（ｃ）に示したように、多孔質体からなる支持板１４１を用いることもできる。この多孔質体は、実質的に多数の貫通孔を有するものであり、圧電アクチュエータを当接部の全ての部位で吸引することができる。なお、変位素子が変位するために溝１４８ｂが設けられている。
【００４２】
なお、保持板は、貫通孔と溝との両方を持つ必要はなく、圧電アクチュエータの変位素子の変位が可能なように溝を備えた保持板を用いて、貫通孔を減圧する以外の方法で部分的な拘束を行なっても良い。
【００４３】
変位測定手段については、図２に示すように、圧電アクチュエータ１１１の保持手段として保持板１１２を介して減圧容器１１３に吸引して固定した状態で、レーザードップラー振動計とカルバノミラーの組み合わせによる非接触で変位測定可能なレーザードップラー変位計１１８で振動を計測し、コンピュータ１１６により制御された復調器１１７によってセンシングした振動の情報を速度信号として復調し、アナログ信号として出力することができる。
【００４４】
また、変位測定手段の別の方法として、圧電定数を測定してその値から変位分布の情報を得ることができる。具体的な測定手段としては、個々の変位素子の電極部に正確に触針・加圧するためにＣＣＤカメラ１１９を搭載し、測定する変位素子をパソコンでモニターして、機械的に変位した際に生じる表面電荷を計測して圧電定数測定器１２１と接続して圧電ｇ定数として出力することができる。
【００４５】
電圧印加手段１０３は、直流電源１２０を用いて圧電アクチュエータ１１１より配線された個別電極と共通電極（ＧＮＤ）との間に所望の入力電圧を印加する。
【００４６】
次に、圧電特性の評価方法について図を用いて説明する。
【００４７】
まず、振動板上に複数の変位素子が設けられた圧電アクチュエータを固定する。固定には、機械的衝撃を避け、破壊を防止するとともに、変位素子が自由振動を行わせるために、位置が変位素子と合うようになっている複数の溝を備えた保持板を用いることが重要である。
【００４８】
例えば、圧電アクチュエータ２を、保持板１に形成された貫通孔や溝を介して真空チャックによって吸引し、個々の変位素子の外周部を拘束することができる。この時、少なくとも測定する変位素子は自由振動が可能でなければならず、隣接する変位素子の影響をも考慮すれば、少なくとも１／３以上、特に１／２以上、更には２／３以上の変位素子が外周部で拘束されていることが精密な測定を行う点で好ましい。
【００４９】
圧電アクチュエータは、振動板の上に変位素子が設けられていれば、どのような形状のものでも適応することができる。即ち、平板に多数の変位素子が一平面に分布し、各変位素子が個別に制御されていれば良い。例えば、図３に示したように、圧電アクチュエータ２は、振動板３の表面に、共通電極５、圧電セラミック層４、複数の表面電極６が順次形成されてなり、圧電セラミック層４を共通電極５と表面電極６とで挟持するように設けられた変位素子７が、振動板の表面に複数設けられている。
【００５０】
なお、保持手段としては真空チャック以外の方法であっても良い。
【００５１】
本発明によれば、このように固定した圧電アクチュエータの変位素子を、２種類の手法を用いて評価することができる。
【００５２】
第一の発明においては、変位素子に一定の電圧を印加して発生した変位量を直接測定する手法である。即ち、電圧を変位に変化させ、変位を測定する方法である。この方法の特徴は、変位量を直接測定することができ、特に複数の変位素子が圧電磁器表面に形成された圧電アクチュエータの変位ばらつきを簡単に測定することができる。
【００５３】
例えば、図５（ａ）に示したように、保持板１１に圧電アクチュエータ１２が固定されている。圧電アクチュエータ１２は、振動板１３の上に共通電極１５、圧電セラミック層１４、複数の個別電極１６が順次形成され、共通電極１５と個別電極１６とで挟持された部位の圧電セラミックス層１４で構成される変位素子１７が複数表面に形成されている。そして、各々の変位素子１７は、外部の電子制御回路に独立して接続されており、所望の変位素子１７に電圧を印加する。
【００５４】
電極１６と共通電極１５との間に電圧が印加されると、図５（ｂ）に示したように、電圧が印加された共通電極１５と個別電極１６に挟持された部位の圧電セラミック層１４が変形し、保持板１１に設けられた溝１８ｂの空間に向かって変位する。即ち、変位素子１７が振動する。
【００５５】
なお、図５においては、貫通孔１８ａに連結した溝１８ｃによって変位素子の外周部が拘束されている。
【００５６】
変位の測定には、レーザー変位計等の変位測定手段を用いて測定することによって、圧電アクチュエータの特性評価、特に変位量の面内分布を簡単に評価することができる。
【００５７】
また、多数の変位素子の変位特性を短時間で評価するために、前記変位素子の外周部を拘束した後に、複数の変位素子に順次電圧を印加すると同時に、レーザードップラー変位計により個々の変位素子の中心部をスキャンして次々に測定すると、多数の変位素子の特性評価時間を短縮できる。
【００５８】
第二の発明においては、変位素子に一定の変位を機械的に与え、発生した電圧変位量を測定する手法である。即ち、変位を電圧に変化させ、電圧を測定する方法である。
【００５９】
例えば、個別電極１６に機械的に圧力を印加して圧電逆効果により個別電極１６に発生した電圧又を測定し、ばらつきを評価しても良いが、個別電極１６に発生した電荷を計測し、圧電ｇ定数を評価しても良い。圧電ｄ_３１定数と圧電ｇ定数は相関関係にあることを利用して変位のバラツキを算出することができる。
【００６０】
また、多数の変位素子の測定時間は、測定する変位素子を同時に機械的に変位させ、発生した電圧を同時に測定して短縮しても良いし、圧電ｇ定数測定の測定を順次又は同時に行って短時間で測定することも可能である。コンピュータによってデータを処理すれば、多数の変位素子についての変位特性評価を短時間で実施することが容易になる。
【００６１】
なお、機械的な圧力を加えるのは、具体的には個別電極６に均一に圧力が印加されるように触針ピンを用いても良いし、保持板側を真空、個別電極側を大気圧又は加圧状態にした時の圧力差を用いて、その圧力差で発生する電圧又は圧電ｇ定数を測定しても良い。
【００６２】
【実施例】
実施例１
まず、図３に示した圧電アクチュエータを作製した。即ち、ＰＺＴ系圧電セラミックスを用いた圧電アクチュエータを準備した。その形状は、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍで、その表面に２５０個の変位素子が設けられ、図３に示したものと同じ構造のものを用いた。
【００６３】
圧電アクチュエータの一方の面を、図５に示した保持板に載置し、該保持板の貫通孔を減圧にすることによって、圧電アクチュエータの個々の変位素子の外周を拘束した。
【００６４】
次いで、共通電極と個別電極の電極間に直流電圧２０Ｖを印加し、変位量をレーザードップラー変位計により変位素子の中心部を測定した。そして、複数の変位素子にレーザーをスキャンし、次々に変位素子の測定を行った。
【００６５】
全部で５０個の変位素子の変位測定を行った結果、平均変位量が７２ｎｍ、そのばらつきが±１５ｎｍであった。
【００６６】
次に、この圧電アクチュエータを、従来のように支持部材に接着剤を用いて接合し、レーザードップラー変位計を用いて変位量を測定したところ、平均変位量が７０ｎｍ、そのばらつきが±１２ｎｍであり、本発明の評価方法の値とほほ一致し、正確であることがわかった。
【００６７】
実施例２
実施例１で用いた圧電アクチュエータ基板を使用し、図４（ｃ）の保持板を用いた以外は実施例１と同様の方法で固定した。次いで、溝を焼く２０Ｐａの真空状態にするとともに、個別電極側を加圧した状態で圧電アクチュエータの多数の変位素子を同時に変位させ、圧電逆効果により変位素子で発生した電荷を順次圧電ｇ定数を測定した。
【００６８】
全部で１００個の変位素子の圧電ｇ_３１定数測定を行った結果、平均が７２×１０^−４Ｖｍ／Ｎ、そのばらつきが±１０×１０^−４Ｖｍ／Ｎであった。
【００６９】
次に、この圧電アクチュエータを、従来のように支持部材に接着剤を用いて接合し、圧電ｇ_３１定数を同様に測定した結果、平均が７０×１０^−４Ｖｍ／Ｎ、ばらつきが１０×１０^−４Ｖｍ／Ｎというバラツキであり、本発明の評価方法の値とほほ一致し、正確であることがわかった。
【００７０】
比較例
実施例１と同様にして、圧電アクチュエータに保持板を載置し、該保持板を減圧することなく、０〜２０Ｖの直流電圧を印加した結果、隣接素子の干渉を受けて変位測定を繰り返すたびに変位自身が変化し、変位量自身評価不可能であった。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の圧電アクチュエータの測定装置は、振動板上に複数の変位素子が設けられた圧電アクチュエタを、複数の前記変位素子が変位可能なように該変位素子の外周を拘束して保持する保持手段と、前記変位素子を機械的に変位させるための加圧手段と、前記変位素子に発生した電圧を測定する電圧測定手段とを具備することにより、支持部材に接合することなく、また、圧電体を切断することなく、簡便な方法によって、個々の変位素子の変位や圧電定数ｄ_３１を精度よく測定することが可能となる。また、本発明の圧電アクチュエータの測定方法は、振動板上に複数の変位素子が設けられた圧電アクチュエータを、測定装置に備えられている複数の溝を備えた保持板上に、前記溝と前記変位素子との位置が合うように載置して前記変位素子の外周部を前記溝の周囲で個々に拘束し、しかる後に該変位素子に一定の電圧を印加して発生した変位量を測定することにより、製品に近い状態となってから圧電アクチュエータの不良の判別を行うまでの工数、不良発生時の支持部材の無駄を無くし、低コストでかつ正確に圧電アクチュエータを評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定装置を示すもので、（ａ）が第一の発明に関する構成図、（ｂ）が第二の発明に関する構成図である。
【図２】本発明の測定装置の一例を示す構成図である。
【図３】本発明の測定に用いる圧電アクチュエータの一部を示す概略断面である。
【図４】本発明の測定装置の保持手法の一例を示すもので、（ａ）が固定方法を示す斜視図、（ｂ）が保持板の斜視図、（ｃ）が他の保持板の斜視図である。
【図５】本発明の保持手法で保持された圧電アクチュエータの一例を示すもので、（ａ）が電圧印加前の断面図、（ｂ）が電圧印加後の断面図である。
【図６】従来の印刷ヘッドを示すもので、（ａ）が概略断面図、（ｂ）が平面図である。
【符号の説明】
２、１２、１２２・・・圧電アクチュエータ
３、１３・・・振動板
４、１４・・・圧電セラミック層
５、１５・・・共通電極
６、１６、１２６・・・個別電極
７、１７、１２７・・・変位素子
１１、１２１、１３１、１４１・・・保持板
１８ａ、１２８ａ、１３８ａ・・・貫通孔
１８ｂ、１４８ｂ・・・溝
１８ｃ、１３８ｃ・・・溝
１０１・・・圧電アクチュエータ
１０２・・・保持手段
１０３・・・変位測定手段
１０４・・・電圧印加手段
１０５・・・加圧手段
１０６・・・電圧測定手段
１２３・・・減圧容器
１２４・・・試料固定部
１２５・・・真空排気口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric displacement element and a piezoelectric actuator, and more specifically, for example, a piezoelectric sensor such as an acceleration sensor, a knocking sensor, and an AE sensor, an ink jet for fuel injection, a print head for an inkjet printer, a piezoelectric resonator, an oscillator, and an ultrasonic motor. The present invention relates to a piezoelectric displacement element and a piezoelectric actuator that are suitable for ultrasonic vibrators, filters, and the like, and that are particularly suitable for use as print heads using spreading vibration, elongation vibration, and thickness standing vibration.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, products using piezoelectric ceramics include, for example, piezoelectric actuators, filters, piezoelectric resonators (including oscillators), ultrasonic vibrators, ultrasonic motors, piezoelectric sensors, and the like.
[0003]
Among them, the piezoelectric actuator has a very high response speed with respect to an electric signal of the order of 10 ⁻⁶ seconds, so that the piezoelectric actuator used for positioning the XY stage of a semiconductor manufacturing apparatus or the print head of an inkjet printer Etc.
[0004]
For example, as shown in FIG. 6A, a print head using an ink jet system has a structure in which a piezoelectric actuator 51 is provided on a flow path member 53 (see, for example, Patent Document 1). In the flow path member 53, a plurality of ink pressurizing chambers 53 a are partitioned by partition walls 53 b, and the ink pressurizing chambers 53 a are arranged in parallel so as to contact the piezoelectric actuator 51.
[0005]
In the piezoelectric actuator 51, a piezoelectric ceramic layer 54 is provided on a conductive vibration plate 55 that also serves as a common electrode, and a surface electrode 56 is provided on the piezoelectric ceramic layer 54. As shown in FIG. 6B, a plurality of the surface electrodes 56 are arranged on the surface of the piezoelectric ceramic layer 54 so that a plurality of piezoelectric displacement portions 57 are formed. The piezoelectric actuator 51 is disposed on the flow path member 53 so that the surface electrode 56 is positioned immediately above the ink pressurizing chamber 53a.
[0006]
The print head as described above applies a voltage between the common electrode 55 and the predetermined surface electrode 56 and displaces the piezoelectric ceramic layer 54 directly below the surface electrode 56, whereby the ink in the ink pressurizing chamber 53a. And an ink droplet is ejected from an ink ejection port 58 opened on the bottom surface of the flow path member 53.
[0007]
A piezoelectric actuator used in such a print head adheres a plurality of displacement elements to a support substrate, and electrically connects an electrode portion of the laminated piezoelectric element and a wiring pattern of the support substrate with a conductive adhesive or the like. Thereafter, a certain voltage is applied to each piezoelectric element, and the amount of displacement of each displacement element is measured (see, for example, Patent Document 2).
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-34321 FIG.
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-39657
[Problems to be solved by the invention]
However, in the evaluation method described in Patent Document 2, since the piezoelectric actuator is determined to be defective after the piezoelectric actuator is joined to the support member, the number of manufacturing steps increases, and when a defect occurs, the support member and the support member are The joining process was wasted, which was a major factor in increasing costs.
[0010]
However, in the case of a piezoelectric actuator in which a plurality of displacement elements using the radial vibration mode d ₃₁ are arranged on the substrate surface, if the displacement amount is evaluated without joining the support member, the adjacent displacement elements cause vibration interference. There is a problem that it is difficult to accurately measure the amount of displacement because it is displaced even when no voltage is applied.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator evaluation method and a measurement apparatus that can perform accurate measurement with a simple method without being bonded to a support member.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a piezoelectric actuator having a plurality of displacement elements provided on a vibration plate is placed on a holding plate having a plurality of grooves provided in a measuring apparatus so that the grooves and the displacement elements are aligned. And the outer peripheral portion of the displacement element is individually restrained around the groove, and then the displacement generated by applying a certain voltage to the displacement element is measured. .
[0013]
Using a holding plate having a plurality of grooves, the piezoelectric actuator is placed so that the position of the groove and the displacement element is fit, for example, hold by a technique such as mechanical fastening or vacuum suction in order to restrain the outer periphery of the displacement element about said groove, the displacement element to be measured is displaceable, it is possible to restrain the surrounding Katsuso respectively, reduce the influence of vibration to the adjacent displacement element It becomes possible to do. As a result, it is easy to detach without attaching the piezoelectric actuator to the support member, and the displacement characteristics can be easily evaluated by applying a voltage to each displacement element.
[0014]
In particular, among the plurality of displacement elements, it is preferable to sequentially apply the voltage and measure the amount of displacement for a part of the displacement elements whose positions are aligned with the grooves . Accordingly, it is possible to accurately evaluate the displacement amount and the distribution of the displacement of each displacement element while reducing the influence of vibration on the adjacent displacement element. Further, the entire distribution can be estimated from the measured values of some displacement elements, which can contribute to cost reduction.
[0015]
Another evaluation method for a piezoelectric actuator of the present invention, a piezoelectric actuator provided with a plurality of displacement elements on the vibration plate, on the holding plate having a plurality of grooves provided in the measuring device, the groove And the displacement element are placed so that they are aligned with each other, and the outer periphery of the displacement element is individually restrained around the groove, and then a voltage generated by applying a certain pressure to the displacement element from the outside is applied. It is characterized by measuring.
[0016]
Using a holding plate having a plurality of grooves, the piezoelectric actuator is placed so that the position of the groove and the displacement element is fit, for example, held by a technique such as mechanical fastening or vacuum suction Te, for constraining the outer peripheral portion of the displacement element about said groove, the displacement element to be measured is displaceable, it is possible to restrain the surrounding Katsuso respectively, the influence of vibration to the adjacent displacement element It becomes possible to reduce. As a result, it is easy to detach without attaching the piezoelectric actuator to the support member, and each displacement element is mechanically displaced, and the displacement characteristics are easily evaluated by measuring the voltage or piezoelectric g constant generated in the displacement element. can do.
[0017]
In particular, it is preferable to sequentially apply the pressure and measure the voltage for a part of the plurality of displacement elements that are aligned with the groove . Thereby, it is possible to reduce the influence of vibration on adjacent displacement elements and accurately evaluate the displacement characteristics of the individual displacement elements.
[0018]
In addition, it is preferable that a part of the plurality of displacement elements that are aligned with the grooves are mechanically displaced simultaneously and the generated voltages are measured simultaneously. Thereby, the influence of vibration on the adjacent displacement elements can be reduced, the displacement characteristics of the individual displacement elements can be accurately evaluated, and the measurement time can be shortened.
[0019]
Further, the holding plate is provided with a plurality of through holes corresponding to the outer peripheral portion of the displacement element aligned with the groove, and the restraint is performed by depressurizing the plurality of through holes. It is preferable. Thereby, the influence of the vibration on the adjacent displacement element can be remarkably reduced, and the displacement of each displacement element can be evaluated more accurately.
[0020]
The measuring apparatus of the present invention includes: a holding means for holding a piezoelectric actuator in which a plurality of displacement elements are provided on the vibrating plate, a plurality of the displacement element is constrained to the outer circumference of the displacement element so as to be displaceable and it is characterized by comprising a displacement measuring means for measuring the displacement of the displacement element, and voltage applying means for applying a voltage to the displacement element.
[0021]
Further, another measuring apparatus of the present invention holds a piezoelectric actuator having a plurality of displacement elements provided on a vibration plate by constraining the outer periphery of the displacement elements so that the plurality of displacement elements can be displaced. It means, a pressurizing means for mechanically displacing the previous SL displacement element, is characterized in that it comprises a voltage measuring means for measuring a voltage generated in the displacement element.
[0022]
In the measuring apparatus having such a configuration, it is possible to suppress adjacent displacement elements from vibrating and interfering with each other, and the displacement characteristics can be evaluated easily and with high accuracy.
[0023]
Further, the holding means, it is preferable to using a vacuum chuck. Placing the one surface of the piezoelectric actuator to the holding plate, the reduced push Rukoto a through hole provided in the outer periphery of the displacement element of the holding plate, easily restrain the outer periphery of each of the displacement elements in the piezoelectric actuator In addition, it is easy to remove the piezoelectric actuator after the measurement.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for evaluating a piezoelectric actuator having a plurality of displacement elements on a diaphragm, and will be described with reference to the drawings.
[0025]
As shown in FIG. 1A, the piezoelectric actuator measuring apparatus according to the present invention includes a holding means 102 for holding the piezoelectric actuator 101 and a displacement measuring means for measuring the displacement of the displacement element constituting the piezoelectric actuator 101. 103 and voltage applying means 104 for applying a voltage to the displacement element.
[0026]
As an example showing the configuration of the measuring apparatus, as shown in FIG. 2, the piezoelectric actuator 111 is sucked and fixed to the decompression vessel 113 through a holding plate 112 as a holding means. The decompression vessel 113 is decompressed by the vacuum pump 114. Further, the displacement measuring means includes a demodulator 117 controlled by the computer 116, a laser displacement meter 118 connected thereto, a CCD camera 119 for accurately touching the electrode portion of each displacement element, and a piezoelectric device. And a constant measuring instrument 121.
[0027]
Further, the voltage applying means 103 is composed of a DC power source 120 and wiring to the piezoelectric actuator 111.
[0028]
In addition, as shown in FIG. 1B, another piezoelectric actuator measuring apparatus according to the present invention applies pressure to the holding means 105 for holding the piezoelectric actuator 101 and the displacement element constituting the piezoelectric actuator 101. A pressurizing unit 105 and a voltage measuring unit 106 for measuring a voltage generated in the displacement element or a piezoelectric constant are provided.
[0029]
Each means will be specifically described below.
[0030]
The piezoelectric actuator to be evaluated in the present invention has a plurality of displacement elements provided on a diaphragm. An example of the structure of such a piezoelectric actuator is shown in FIG.
[0031]
The piezoelectric actuator 2 includes a ceramic diaphragm 3, an internal electrode 5, a piezoelectric ceramic layer 4, and a plurality of surface electrodes 6 sequentially formed on the ceramic diaphragm 3, and the displacement element 7 is connected to the surface electrode 6 and the internal structure. A plurality of displacement elements 7 are formed on the ceramic diaphragm 3. The piezoelectric diaphragm layer 4 is sandwiched between the electrodes 5.
[0032]
The size of such a displacement element is, for example, two or more, particularly 50 or more, more preferably 100 or more, and more preferably 200 or more integrated on a diaphragm having a length of 10 mm and a width of 10 mm. It is necessary to evaluate these displacement characteristics and their variations with a precise and simple method.
[0033]
The holding means 102 is a means for restraining the piezoelectric actuator and enabling displacement of the displacement element provided in the piezoelectric actuator, and in particular, an outer peripheral portion of some displacement elements among the plurality of displacement elements. It is important to have means that can be constrained individually.
[0034]
Moreover, in order to hold | maintain a piezoelectric actuator, it is good to hold | maintain in the state which mounted the piezoelectric actuator on it using the holding plate provided with the several through-hole and / or the groove | channel. Such a holding plate has a similar material and a similar shape and size as the flow path member used for the print head, so that a more accurate evaluation can be performed by reproducing the state of use as a print head. It is preferable in carrying out.
[0035]
Specific examples of the holding means include mechanical fixing by a clamp or the like. Furthermore, it is important to fix the outer peripheral portion of each displacement element so as to suppress interference with adjacent points. Even when not measuring all the displacement elements, it is necessary to fix and vibrate the outer periphery of the displacement element to be measured for more accurate evaluation, and to fix all the displacement elements at the outer periphery. It is preferable.
[0036]
For example, the piezoelectric actuator can be placed on the holding plate and held under reduced pressure so that the plurality of through holes of the holding plate are arranged on the outer peripheral portion of the displacement element. This is a so-called vacuum chuck, and it is easy to hold a large number of displacement elements at the same time on the outer periphery. As a result, interference with adjacent displacement elements can be suppressed, and displacement characteristics can be evaluated more accurately. Is possible.
[0037]
The vacuum chuck is one in which one main surface of the piezoelectric actuator is depressurized and the piezoelectric actuator is held by the suction force at that time. For example, as shown in FIG. 4A, the inside of the vacuum vessel 123 is passed through a vacuum exhaust port 125 connected to a sample fixing portion 124 of the vacuum vessel 123 and an exhaust pipe (not shown) connected to a vacuum pump. Depressurized state.
[0038]
Therefore, when the holding plate 121 and the piezoelectric actuator 122 are placed on the sample fixing portion 124 of the decompression vessel 123, a part of the piezoelectric actuator is sucked through the through hole 128a provided in the holding plate 121, and the suction force thereof. Thus, the piezoelectric actuator is held.
[0039]
The through-hole 128a provided in the holding plate 121 has a size that is slightly larger than the surface electrode 126 or the displacement element 127 and fixes the outer peripheral portion of the displacement element 127, and the displacement element 127 can freely move. It can be displaced.
[0040]
As shown in FIG. 4B, the holding plate 131 includes a plurality of through holes 138a and grooves 138b and 138c, and the displacement element can be displaced by the grooves 138b. In addition, a through hole 138c is provided around a part of the displacement element so as to surround the through hole 138a and to be connected to each other, and is connected to the through hole 138a to decompress the groove 138c, thereby reducing the outer periphery of the displacement element. Aspirate and fix. The number of through-holes 138a can be determined arbitrarily, but considering the pumping speed and vacuum ultimate pressure, the number of through-holes 138a is one for every 10 or less displacement elements to be measured, especially for every 2 to 5 displacement elements to be measured. A hole 138a may be provided. In FIG. 4B, the groove 138b is connected to the groove 138c and is depressurized. However, the groove 138b may be used at atmospheric pressure.
[0041]
Furthermore, as shown in FIG.4 (c), the support plate 141 which consists of a porous body can also be used. This porous body has substantially a large number of through-holes, and the piezoelectric actuator can be sucked at all portions of the contact portion. A groove 148b is provided to displace the displacement element.
[0042]
Note that the holding plate does not need to have both the through hole and the groove. A holding plate having a groove is used so that the displacement element of the piezoelectric actuator can be displaced. Partial restraint may be performed .
[0043]
As shown in FIG. 2, the displacement measuring means is in a non-contact manner by a combination of a laser Doppler vibrometer and a carbano mirror in a state of being sucked and fixed to the decompression vessel 113 via a holding plate 112 as a holding means of the piezoelectric actuator 111. Vibration can be measured by a laser Doppler displacement meter 118 capable of measuring displacement, and vibration information sensed by a demodulator 117 controlled by a computer 116 can be demodulated as a velocity signal and output as an analog signal.
[0044]
Further, as another method of the displacement measuring means, it is possible to measure the piezoelectric constant and obtain information on the displacement distribution from the value. As a concrete measuring means, a CCD camera 119 is mounted to accurately press and pressurize the electrodes of each displacement element, and when the displacement element to be measured is monitored by a personal computer and mechanically displaced, The generated surface charge can be measured and connected to the piezoelectric constant measuring device 121 and output as a piezoelectric g constant.
[0045]
The voltage applying unit 103 applies a desired input voltage between the individual electrode wired by the piezoelectric actuator 111 and the common electrode (GND) using the DC power source 120.
[0046]
Next, a method for evaluating piezoelectric characteristics will be described with reference to the drawings.
[0047]
First, a piezoelectric actuator provided with a plurality of displacement elements is fixed on a diaphragm. For fixing, a holding plate having a plurality of grooves whose positions are aligned with the displacement element is used in order to avoid mechanical shock, prevent breakage, and cause the displacement element to perform free vibration. is important.
[0048]
For example, the piezoelectric actuator 2 can be sucked by a vacuum chuck through a through- hole or groove formed in the holding plate 1 and the outer peripheral portion of each displacement element can be restrained. At this time, at least the displacement element to be measured must be capable of free vibration, and considering the influence of the adjacent displacement element, at least 1/3 or more, particularly 1/2 or more, and further 2/3 or more. It is preferable that the displacement element is constrained at the outer periphery in terms of performing precise measurement.
[0049]
The piezoelectric actuator can be applied to any shape as long as a displacement element is provided on the diaphragm. That is, it is sufficient that a large number of displacement elements are distributed on a flat plate and each displacement element is individually controlled. For example, as shown in FIG. 3, the piezoelectric actuator 2 is formed by sequentially forming a common electrode 5, a piezoelectric ceramic layer 4, and a plurality of surface electrodes 6 on the surface of the diaphragm 3. A plurality of displacement elements 7 provided so as to be sandwiched between 5 and the surface electrode 6 are provided on the surface of the diaphragm.
[0050]
The holding means may be a method other than the vacuum chuck.
[0051]
According to the present invention, the displacement element of the piezoelectric actuator thus fixed can be evaluated using two kinds of methods.
[0052]
In the first invention, the displacement amount generated by applying a constant voltage to the displacement element is directly measured. That is, it is a method of measuring the displacement by changing the voltage to the displacement. The feature of this method is that the amount of displacement can be directly measured, and in particular, the displacement variation of a piezoelectric actuator having a plurality of displacement elements formed on the surface of the piezoelectric ceramic can be easily measured.
[0053]
For example, as shown in FIG. 5A, the piezoelectric actuator 12 is fixed to the holding plate 11. The piezoelectric actuator 12 includes a common electrode 15, a piezoelectric ceramic layer 14, and a plurality of individual electrodes 16 that are sequentially formed on a diaphragm 13, and a piezoelectric ceramic layer 14 that is sandwiched between the common electrode 15 and the individual electrodes 16. A plurality of displacement elements 17 are formed on the surface. Each displacement element 17 is independently connected to an external electronic control circuit, and applies a voltage to a desired displacement element 17.
[0054]
When a voltage is applied between the electrode 16 and the common electrode 15, as shown in FIG. 5B, the piezoelectric ceramic layer 14 at a portion sandwiched between the common electrode 15 to which the voltage is applied and the individual electrode 16. Is deformed and displaced toward the space of the groove 18 b provided in the holding plate 11. That is, the displacement element 17 vibrates.
[0055]
In FIG. 5, the outer peripheral portion of the displacement element is constrained by the groove 18c connected to the through hole 18a.
[0056]
The displacement can be measured by using a displacement measuring means such as a laser displacement meter, so that the characteristic evaluation of the piezoelectric actuator, particularly the in-plane distribution of the displacement amount can be easily evaluated.
[0057]
Further, in order to evaluate the displacement characteristics of a large number of displacement elements in a short time, after restraining the outer peripheral portion of the displacement elements, a voltage is applied to the plurality of displacement elements sequentially, and at the same time, individual displacement elements are measured by a laser Doppler displacement meter. When the center portion of the sensor is scanned and measured one after another, the characteristic evaluation time of a large number of displacement elements can be shortened.
[0058]
In the second invention, a certain displacement is mechanically given to the displacement element, and the generated voltage displacement amount is measured. That is, it is a method of measuring the voltage by changing the displacement into a voltage.
[0059]
For example, a voltage applied to the individual electrode 16 may be mechanically applied to measure the voltage generated on the individual electrode 16 due to the piezoelectric inverse effect, and the variation may be evaluated, but the charge generated on the individual electrode 16 may be measured, The piezoelectric g constant may be evaluated. The variation in displacement can be calculated by utilizing the correlation between the piezoelectric d ₃₁ constant and the piezoelectric g constant.
[0060]
In addition, the measurement time of a large number of displacement elements may be shortened by mechanically displacing the displacement elements to be measured at the same time and measuring the generated voltage at the same time. Alternatively, the measurement of piezoelectric g constant measurement may be performed sequentially or simultaneously. It is also possible to measure in a short time. If data is processed by a computer, it becomes easy to perform displacement characteristic evaluation for a large number of displacement elements in a short time.
[0061]
The mechanical pressure may be applied specifically by using a stylus pin so that the pressure is uniformly applied to the individual electrode 6, vacuum is applied to the holding plate side, and atmospheric pressure is applied to the individual electrode side. Or you may measure the voltage or piezoelectric g constant which generate | occur | produces with the pressure difference using the pressure difference at the time of making it a pressurization state.
[0062]
【Example】
Example 1
First, the piezoelectric actuator shown in FIG. 3 was produced. That is, a piezoelectric actuator using PZT-based piezoelectric ceramics was prepared. The shape was 20 mm in length, 20 mm in width, 0.05 mm in thickness, 250 displacement elements were provided on the surface, and the same structure as that shown in FIG. 3 was used.
[0063]
One surface of the piezoelectric actuator was placed on the holding plate shown in FIG. 5, and the outer periphery of each displacement element of the piezoelectric actuator was restrained by reducing the pressure of the through hole of the holding plate.
[0064]
Next, a DC voltage of 20 V was applied between the common electrode and the individual electrode, and the amount of displacement was measured at the center of the displacement element using a laser Doppler displacement meter. A plurality of displacement elements were scanned with a laser, and the displacement elements were measured one after another.
[0065]
As a result of measuring the displacement of 50 displacement elements in total, the average displacement amount was 72 nm and the variation was ± 15 nm.
[0066]
Next, when this piezoelectric actuator was joined to a support member using an adhesive as in the past and the displacement amount was measured using a laser Doppler displacement meter, the average displacement amount was 70 nm and the variation was ± 12 nm. It was found that the values of the evaluation method of the present invention are almost the same and accurate.
[0067]
Example 2
The piezoelectric actuator substrate used in Example 1 was used, and it was fixed in the same manner as in Example 1 except that the holding plate of FIG. Next, the groove is baked in a vacuum state of 20 Pa, and a large number of displacement elements of the piezoelectric actuator are simultaneously displaced while the individual electrode side is pressurized. It was measured.
[0068]
As a result of measuring the piezoelectric g ₃₁ constant of 100 displacement elements in all, the average was 72 × 10 ⁻⁴ Vm / N, and the variation was ± 10 × 10 ⁻⁴ Vm / N.
[0069]
Next, this piezoelectric actuator was joined to a support member using an adhesive as in the past, and the piezoelectric g ₃₁ constant was measured in the same manner. As a result, the average was 70 × 10 ⁻⁴ Vm / N, and the variation was 10 × 10. ^-4 Vm / N variation, which was almost the same as the evaluation method of the present invention, and was found to be accurate.
[0070]
Comparative Example As in Example 1, a holding plate was placed on the piezoelectric actuator, and a DC voltage of 0 to 20 V was applied without reducing the pressure of the holding plate. The displacement itself changed each time it was repeated, and the displacement amount itself could not be evaluated.
[0071]
【The invention's effect】
The piezoelectric actuator measuring apparatus according to the present invention includes a holding unit that holds a piezoelectric actuator provided with a plurality of displacement elements on a vibration plate by constraining the outer periphery of the displacement elements so that the plurality of displacement elements can be displaced. And a pressure means for mechanically displacing the displacement element, and a voltage measurement means for measuring a voltage generated in the displacement element, so that the piezoelectric body is not joined to the support member. without cutting the, by a simple method, that Do is possible to accurately measure the displacement and piezoelectric constant d ₃₁ of the individual displacement elements. In the piezoelectric actuator measurement method of the present invention, the piezoelectric actuator provided with a plurality of displacement elements on the vibration plate is placed on the holding plate provided with the plurality of grooves provided in the measurement apparatus. The displacement element is placed so as to be aligned with each other, and the outer peripheral portion of the displacement element is individually restrained around the groove, and then a displacement is generated by applying a certain voltage to the displacement element. As a result, it is possible to evaluate the piezoelectric actuator accurately at low cost by eliminating the man-hours until the failure of the piezoelectric actuator is determined after becoming close to the product and the waste of the support member when the failure occurs.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a measurement apparatus according to the present invention, in which FIG. 1A is a configuration diagram relating to the first invention, and FIG. 1B is a configuration diagram relating to the second invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-section showing a part of a piezoelectric actuator used for the measurement of the present invention.
4A and 4B show an example of the holding method of the measuring apparatus of the present invention, in which FIG. 4A is a perspective view showing a fixing method, FIG. 4B is a perspective view of a holding plate, and FIG. 4C is a perspective view of another holding plate. FIG.
5A and 5B show an example of a piezoelectric actuator held by the holding method of the present invention, in which FIG. 5A is a cross-sectional view before voltage application, and FIG. 5B is a cross-sectional view after voltage application.
6A and 6B show a conventional print head, in which FIG. 6A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 6B is a plan view.
[Explanation of symbols]
2, 12, 122 ... piezoelectric actuators 3, 13 ... diaphragms 4, 14 ... piezoelectric ceramic layers 5, 15 ... common electrodes 6, 16, 126 ... individual electrodes 7, 17, 127 ... displacement elements 11, 121, 131, 141 ... holding plates 18a, 128a, 138a ... through holes 18b, 148b ... grooves 18c, 138c ... grooves 101 ... piezoelectric actuators 102 ... -Holding means 103 ... Displacement measuring means 104 ... Voltage applying means 105 ... Pressurizing means 106 ... Voltage measuring means 123 ... Depressurized container 124 ... Sample fixing part 125 ... Vacuum exhaust mouth

Claims

A piezoelectric actuator having a plurality of displacement elements provided on a vibration plate is placed on a holding plate having a plurality of grooves provided in a measurement apparatus so that the grooves and the displacement elements are aligned. Then, the outer peripheral portion of the displacement element is individually constrained around the groove, and then a displacement amount generated by applying a constant voltage to the displacement element is measured.

2. The piezoelectric actuator evaluation according to claim 1, wherein among the plurality of displacement elements, the application of the voltage and the measurement of the displacement amount are sequentially performed with respect to a part of the displacement elements aligned with the groove. Method.

A piezoelectric actuator having a plurality of displacement elements provided on a vibration plate is placed on a holding plate having a plurality of grooves provided in a measurement apparatus so that the grooves and the displacement elements are aligned. Evaluation of the piezoelectric actuator characterized in that the outer peripheral portion of the displacement element is individually restrained around the groove, and then a voltage or a piezoelectric constant generated by applying a constant pressure to the displacement element from the outside is measured. Method.

4. The pressure application and the voltage measurement or the piezoelectric constant measurement are sequentially performed on a part of the plurality of displacement elements that are aligned with the groove . Evaluation method of piezoelectric actuator.

5. A part of the plurality of displacement elements that are aligned with the groove are mechanically displaced simultaneously, and the generated voltage or piezoelectric constant is measured simultaneously. The evaluation method of the piezoelectric actuator of description.

As the holding plate, with the one having a plurality of through-holes corresponding to the outer peripheral portion of the displacement element in which the groove and the position is matched, the constraint, Ru conducted by depressurizing the said plurality of through-holes The method for evaluating a piezoelectric actuator according to claim 1, wherein:

A piezoelectric actuator in which a plurality of displacement elements are provided on the vibration plate, a holding means in which a plurality of the displacement element is held to restrain the outer periphery of the displacement element so as to be displaceable, for measuring the displacement of the displacement element a displacement measuring means, measuring apparatus for a piezoelectric actuator characterized by comprising a voltage applying means for applying a voltage to the displacement element.

A piezoelectric actuator in which a plurality of displacement elements on the vibration plate is provided, mechanical holding means in which a plurality of the displacement element is held to restrain the outer periphery of the displacement element so as to be displaceable, a pre SL Displacement element An apparatus for measuring a piezoelectric actuator, comprising: a pressurizing unit for displacing the first electrode and a voltage measuring unit for measuring a voltage generated in the displacement element.

It said holding means, a piezoelectric actuator of the measuring device according to claim 7 or 8, wherein the using a vacuum chuck.