特許 6232802 圧電アクチュエータ、及び、液体吐出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6232802

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】圧電アクチュエータ、及び、液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20171113BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20171113BHJP

   H01L 41/31 20130101ALI20171113BHJP

   H01L 41/083 20060101ALI20171113BHJP

   H01L 41/047 20060101ALI20171113BHJP

   H01L 41/04 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/14 301

   B41J2/14 305

   B41J2/14 307

   B41J2/14 611

   H01L41/09

   H01L41/31

   H01L41/083

   H01L41/047

   H01L41/04

【請求項の数】7

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-154357(P2013-154357)

(22)【出願日】2013年7月25日

(65)【公開番号】特開2015-24531(P2015-24531A)

(43)【公開日】2015年2月5日

【審査請求日】2016年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内藤 恭兵

(72)【発明者】

【氏名】蔵 圭司

【審査官】 牧島 元

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１７７９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５１１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０５８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２０４６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６０７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９４８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３９９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１２８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６３００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７４８４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２／２１５

Ｈ０１Ｌ ４１／０４

Ｈ０１Ｌ ４１／０４７

Ｈ０１Ｌ ４１／０８３

Ｈ０１Ｌ ４１／０９

Ｈ０１Ｌ ４１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層された第１圧電層及び第２圧電層を有する圧電体と、
前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面に配置された駆動電極と、
前記第１圧電層と前記第２圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第１定電位電極と、
前記第２圧電層の前記第１圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第２定電位電極と、
前記駆動電極、前記第１定電位電極、及び、前記第２定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、
前記第１圧電層の、前記駆動電極と前記第１定電位電極とに挟まれた部分に、前記第１圧電層の厚み方向において分極された第１活性部を有し、
前記第１圧電層及び前記第２圧電層の、前記駆動電極と前記第２定電位電極とに挟まれた部分に、前記第１圧電層と前記第２圧電層の厚み方向において分極された第２活性部を有し、
前記駆動装置は、
前記駆動電極の電位を、第１電位とこの第１電位よりも低い第２電位との間で切り換え、
前記第１定電位電極の電位を、前記第２電位よりも高く、且つ、前記第１電位よりも低い第３電位に維持し、
前記第２定電位電極の電位を、前記第３電位よりも低い第４電位に維持することを特徴とする圧電アクチュエータ。

【請求項2】

前記駆動装置は、前記第２定電位電極に、前記第４電位として、前記第２電位と等しい電位を印加す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。

【請求項3】

前記駆動装置は、前記第２定電位電極に、前記第４電位として、前記第２電位よりも高い電位を印加す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。

【請求項4】

液体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、
前記流路構造体に設けられた圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記圧力室を覆うように前記流路構造体に設けられ、且つ、積層された第１圧電層及び第２圧電層を有する圧電体と、
前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面の、前記圧電体の厚み方向において前記圧力室と対向する領域に配置された駆動電極と、
前記第１圧電層と前記第２圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第１定電位電極と、
前記第２圧電層の前記第１圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第２定電位電極と、
前記駆動電極、前記第１定電位電極、及び、前記第２定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、
前記第１圧電層の、前記駆動電極と前記第１定電位電極とに挟まれた部分に、前記第１圧電層の厚み方向において分極された第１活性部を有し、
前記第１圧電層及び前記第２圧電層の、前記駆動電極と前記第２定電位電極とに挟まれた部分に、前記第１圧電層及び前記第２圧電層の厚み方向において分極された第２活性部を有し、
前記駆動装置は、
前記駆動電極の電位を、第１電位とこの第１電位よりも低い第２電位との間で切り換え、
前記第１定電位電極の電位を、前記第２電位よりも高く、前記第１電位よりも低い第３電位に維持し、
前記第２定電位電極の電位を、前記第３電位よりも低い第４電位に維持することを特徴とする液体吐出装置。

【請求項5】

前記圧電体の温度を検出する温度検出部と、前記駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度に応じて、前記駆動装置を制御して、前記第１定電位電極に印加する前記第３電位を変化させることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。

【請求項6】

前記第３電位は、前記第１電位の１／２よりも高い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。

【請求項7】

前記第１電位と前記第３電位との差が、５Ｖ以下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。

【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、及び、液体吐出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドが開示されている。この特許文献１のインクジェットヘッドは、複数のノズル及び複数の圧力室が形成された流路ユニットと、複数の圧力室を覆うように流路ユニットに接合された圧電アクチュエータを備えている。

【0003】

この特許文献１の圧電アクチュエータは、３層の圧電層からなる圧電体と、この圧電体に設けられた、複数の個別電極、第１共通電極、及び、第２共通電極を有する。複数の個別電極は最上層の圧電層に配置されている。第１共通電極は最上層の圧電層と中間層の圧電層との間に配置されている。第２共通電極は、中間層の圧電層と最下層の圧電層との間に配置されている。また、複数の個別電極は、流路ユニットの複数の圧力室とそれぞれ対向している。第１共通電極と第２共通電極は、それぞれ、複数の圧力室に跨って配置されており、複数の個別電極と対向している。圧電体の、個別電極と第１共通電極とに挟まれる部分（活性部Ｒ１）と、個別電極と第２共通電極とに挟まれる部分（活性部Ｒ２）は、それぞれ、圧電体の厚み方向に分極されている。

【0004】

個別電極には、所定の駆動電位とグランド電位の２種類の電位が選択的に印加される。第１共通電極と第２共通電極は、常時、所定の電位に維持される定電位電極である。第１共通電極は前記駆動電位に維持され、第２共通電極はグランド電位に維持される。個別電極の電位がグランド電位である場合には、活性部Ｒ１に駆動電位とグランド電位との電位差が印加され、活性部Ｒ１に圧電変形が生じる。また、個別電極の電位が駆動電位である場合には、活性部Ｒ２に同様の電位差が印加され、活性部Ｒ２に圧電変形が生じる。圧電アクチュエータは、上記２種類の活性部Ｒ１，Ｒ２の圧電変形によって、圧電体に撓みを生じさせて圧力室の容積を変化させることで、圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−２１２８６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上記の圧電アクチュエータにおいて、高い変形効率を実現するために、各圧電層は極力薄いことが望まれる。しかし、圧電層が薄くなると、活性部に作用する電界の強度が高くなることから、活性部において絶縁破壊が生じる虞がある。尚、活性部Ｒ１の厚みは活性部Ｒ２よりも薄いため、特に、活性部Ｒ１における絶縁破壊が問題となる。

【0007】

ここで、単純に駆動電位を下げて、活性部Ｒ１，Ｒ２に印加される電位差をそれぞれ小さくすることにより、活性部Ｒ１，Ｒ２に作用する電界強度を低く抑えることは可能ではある。しかし、活性部Ｒ１，Ｒ２に印加される電界が低くなると、それぞれの活性部における圧電変形が小さくなるため、圧電体全体の変位量も小さくなってしまい、変形効率を向上させるという点では逆効果となる。

【0008】

本発明の目的は、圧電体の変位量を極力低下させることなく、活性部に作用する最大電界強度を小さく抑えることが可能な、圧電アクチュエータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１の発明の圧電アクチュエータは、積層された第１圧電層及び第２圧電層を有する圧電体と、前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面に配置された駆動電極と、前記第１圧電層と前記第２圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第１定電位電極と、前記第２圧電層の前記第１圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第２定電位電極と、前記駆動電極、前記第１定電位電極、及び、前記第２定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、前記第１圧電層の、前記駆動電極と前記第１定電位電極とに挟まれた部分に、前記第１圧電層の厚み方向において分極された第１活性部を有し、前記第１圧電層及び前記第２圧電層の、前記駆動電極と前記第２定電位電極とに挟まれた部分に、前記第１圧電層と前記第２圧電層の厚み方向において分極された第２活性部を有し、
前記駆動装置は、前記駆動電極の電位を、第１電位とこの第１電位よりも低い第２電位との間で切り換え、前記第１定電位電極の電位を、前記第２電位よりも高く、且つ、前記第１電位よりも低い第３電位に維持し、前記第２定電位電極の電位を、前記第３電位よりも低い第４電位に維持することを特徴とするものである。

【0010】

駆動電極には第１電位と第２電位の２種類の電位が選択的に印加される。また、第１定電位電極の電位は、第１電位と第２電位の間の第３電位に維持される。駆動電極に、低い方の第２電位が印加されたときに、この駆動電極と、常時、第３電位に維持されている第１定電位電極との間には電位差が生じて、これら２種類の電極に挟まれた第１活性部には厚み方向に電界が作用する。ここで、第１定電位電極に印加される第３電位は、第１電位よりも低い電位であるため、第１定電位電極に第１電位が印加される従来の構成と比べて、第１活性部を挟む電極間の電位差が小さくなり、第１活性部に作用する電界の強度が下がる。

【0011】

尚、上記のように、第１活性部に作用する電界が低く抑えられると、その分、第１活性部の圧電変形は当然小さくなる。この点、本発明では、駆動電極に第１電位が印加されたときにも、駆動電極と第１定電位電極との間に電位差が生じ、第１活性部に電界が作用する。但し、このときの電界の方向は、上述の、個別電極に第２電位が印加されたときとは逆方向となる。そのため、第１活性部は先の場合とは逆方向に変形し、これによって、圧電体も逆方向に変位する。

【0012】

このように、本発明を適用することによって、駆動電極に第２電位が印加されたときの圧電体の変位量は、従来構成と比べて小さくなるが、その変位量の低下は、駆動電極に第１電位が印加されたときに圧電体が逆方向に変位することによって補われる。それ故、駆動電極の電位が第１電位と第２電位とで切り換えられる間における、圧電体の総変位量で見れば、駆動対象を駆動するために必要な変位量を得ることができる。つまり、本発明によれば、駆動対象を駆動するのに必要な圧電体の変位量を確保しつつ、第１活性部に作用する最大の電界強度を小さく抑えて第１活性部の絶縁破壊を防止できる。

【0013】

第２の発明の圧電アクチュエータは、前記第１の発明において、前記駆動装置は、前記第２定電位電極に、前記第４電位として、前記第２電位と等しい電位を印加することを特徴とするものである。

【0014】

本発明によれば、第２定電位電極に、第２電位と等しい電位が印加されることから、圧電アクチュエータを駆動するために必要な電位の種類を３種類に減らすことができる。そのため、圧電アクチュエータを駆動するために必要な回路の構成が単純になる。

【0015】

第３の発明の圧電アクチュエータは、前記第１の発明において、前記駆動装置は、前記第２定電位電極に、前記第４電位として、前記第２電位よりも高い電位を印加することを特徴とするものである。

【0016】

第１定電位電極と第２定電位電極が対向している場合はもちろんのこと、対向していない場合であっても、第２圧電層には、第１定電位電極から第２定電位電極に向かう電界は多少なりとも作用する。本発明によれば、第２定電位電極に第２電位よりも高い電位が印加されることで、第２圧電層に作用する電界強度を小さくすることができる。また、駆動電極に第１電位が印加されたときの、駆動電極と第２定電位電極との間の電位差が小さくなり、これら２種類の電極に挟まれた第２活性部に作用する電界の強度が小さくなる。従って、第２活性部についても、最大電界強度を下げることができる。

【0017】

第４の発明の液体吐出装置は、液体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に設けられた圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆うように前記流路構造体に設けられ、且つ、積層された第１圧電層及び第２圧電層を有する圧電体と、前記第１圧電層の前記第２圧電層とは反対側の面の、前記圧電体の厚み方向において前記圧力室と対向する領域に配置された駆動電極と、前記第１圧電層と前記第２圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第１定電位電極と、前記第２圧電層の前記第１圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第２定電位電極と、前記駆動電極、前記第１定電位電極、及び、前記第２定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、前記第１圧電層の、前記駆動電極と前記第１定電位電極とに挟まれた部分に、前記第１圧電層の厚み方向において分極された第１活性部を有し、前記第１圧電層及び前記第２圧電層の、前記駆動電極と前記第２定電位電極とに挟まれた部分に、前記第１圧電層及び前記第２圧電層の厚み方向において分極された第２活性部を有し、
前記駆動装置は、前記駆動電極の電位を、第１電位とこの第１電位よりも低い第２電位との間で切り換え、前記第１定電位電極の電位を、前記第２電位よりも高く、前記第１電位よりも低い第３電位に維持し、前記第２定電位電極の電位を、前記第３電位よりも低い第４電位に維持することを特徴とするものである。

【0018】

本発明によれば、前記第１の発明と同様に、駆動対象を駆動するために必要な圧電体の変位量を確保しつつ、第１活性部に作用する最大の電界強度を小さく抑えることができる。

【0019】

第５の発明の液体吐出装置は、前記第４の発明において、前記圧電体の温度を検出する温度検出部と、前記駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度に応じて、前記駆動装置を制御して、前記第１定電位電極に印加する前記第３電位を変化させることを特徴とするものである。

【0020】

本発明において、温度検出部は、圧電体に接触してその温度を直接的に検出するものには限られず、圧電体から離れて設けられて、圧電体の周囲の環境温度を検出するものも含む。本発明では、第１定電位電極の第３電位は、駆動電極に印加される第１電位と第２電位の間の電位であるため、駆動電極に第１電位が印加された状態と第２電位が印加された状態とで、第１活性部に作用する電界の方向が逆となる。即ち、一方の状態では、第１活性部には分極方向と同じ正方向の電界が作用し、他方の状態では、第１活性部には、その分極方向とは逆方向の電界が作用することになる。

【0021】

ところで、所定の方向に分極されている活性部に、その分極方向とは逆方向に、一定以上の強さの電界が作用すると、厚み方向に分極された状態が崩れる。また、その分極状態が崩れるときの逆方向の電界強度は温度に依存する。具体的には、圧電体の温度が高いと、前記逆方向に作用する電界強度が小さくても分極状態が崩れやすい。そこで、本発明では、温度検出部で検出された温度に応じて、第１定電位電極に印加する第３電位を変化させる。これにより、圧電体の温度が高い場合には、前記逆方向の電界強度を小さく抑えるように第３電位を変更して、第１活性部の反転状態が崩れることを抑制できる。逆に、圧電体の温度が低い場合には、前記逆方向の電界強度が多少大きくても分極が崩れないことから、前記正方向の電界強度を抑えるように第３電位を変更して、第１活性部の絶縁破壊を防止する。

【発明の効果】

【0022】

本発明では、第１定電位電極に印加される第３電位は、第１電位と第２電位の間の電位であるため、第１定電位電極に第１電位と等しい電位が印加される場合と比べて、第１活性部に作用する電界の最大強度が下がる。また、本発明を適用することによって、駆動電極に第２電位が印加されたときの圧電体の変位量は小さくなるが、その変位量の低下は、駆動電極に第１電位が印加されたときに圧電体が逆方向に変位することによって補われる。従って、本発明によれば、駆動対象を駆動するために必要な圧電体の変位量を確保しつつ、第１活性部に作用する最大の電界強度を小さく抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。

【図2】インクジェットヘッドの平面図である。

【図3】図２の一部拡大図である。

【図4】図３のIV-IV線断面図である。

【図5】図３のV-V線断面図である。

【図6】圧電体の３枚の圧電層のそれぞれについての上面図であり、（ａ）は最上層の圧電層、（ｂ）は中間層の圧電層、（ｃ）は最下層の圧電層をそれぞれ示す。

【図7】制御装置、電源装置、及びインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの電気的な構成を概略的に示す図である。

【図8】圧電アクチュエータの２つの活性部及び駆動部の等価回路図である。

【図9】圧電アクチュエータの動作説明図である。

【図10】変更形態の圧電アクチュエータの動作説明図である。

【図11】別の変更形態の、図８相当の等価回路図である。

【図12】別の変更形態の、図８相当の等価回路図である。

【図13】別の変更形態の、図８相当の等価回路図である。

【図14】別の変更形態の圧電アクチュエータの断面図である。

【図15】別の変更形態の、図８相当の等価回路図である。

【図16】開示発明に係る形態の、圧電アクチュエータの断面図である。

【図17】図１６の圧電アクチュエータの、活性部及び駆動部の等価回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。まず、図１を参照してインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。尚、以下では、図１の紙面手前側を上方、紙面向こう側を下方と定義して、適宜、「上」「下」の方向語を使用して説明する。

【0025】

（プリンタの概略構成）
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、搬送機構５と、制御装置６等を備えている。

【0026】

プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載置される。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０，１１に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。キャリッジ３には無端ベルト１４が連結され、キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に移動する。

【0027】

インクジェットヘッド４は、キャリッジ３に取り付けられており、キャリッジ３とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド４は、プリンタ１に装着された４色（例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１７と、図示しないチューブによって接続されている。また、インクジェットヘッド４の下面（図１の紙面向こう側の面）には、複数のノズル２５が形成されている。そして、このインクジェットヘッド４は、インクカートリッジ１７から供給された４色のインクを、複数のノズル２５からプラテン２に載置された記録用紙１００に対して吐出する。

【0028】

搬送機構５は、搬送方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８，１９を有する。搬送機構５は、２つの搬送ローラ１８，１９によって、プラテン２に載置された記録用紙１００を搬送方向に搬送する。

【0029】

制御装置６は、後で説明する図７に示されるように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０、ＲＯＭ（Read Only Memory）７１、ＲＡＭ（Random Access Memory）７２、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）７３等を備える（後述の図７参照）。また、制御装置６は、図示しないＰＣ等の外部装置とデータ通信可能に接続されている。

【0030】

制御装置６は、ＲＯＭ７１に格納されたプログラムに従い、ＣＰＵ７０及びＡＳＩＣ７３により、記録用紙１００への印刷処理を実行する。即ち、制御装置６は、ＰＣ等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド４やキャリッジ駆動モータ１５等を制御して、記録用紙１００に画像等を印刷させる。具体的には、キャリッジ３とともにインクジェットヘッド４を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ１８，１９によって記録用紙１００を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。尚、上の説明では、制御装置６が、ＣＰＵ７０及びＡＳＩＣ７３によって各種の処理を行う例を挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、制御装置６はいかなるハードウェア構成で実現してもよい。例えば、ＣＰＵやＡＳＩＣなどの２つ以上のＩＣに処理を分担させて実現してもよい。また、１つのＩＣチップのみで、上述のプログラムに基づくインクジェットプリンタ１の動作を制御するようにしてもよい。

【0031】

（インクジェットヘッドの詳細構成）
次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２は、インクジェットヘッドの平面図である。図３は、図２の一部拡大図である。図４は、図３のIV-IV線断面図、図５は、図３のV-V線断面図である。尚、図２、図４では、圧電アクチュエータ２１のアクチュエータ部６０に接続されるＣＯＦ６３を二点鎖線で概略的に示している。また、図５では、図４においては示されている、圧力室２６よりも下側の流路構造の図示が省略されている。図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド４は、流路ユニット２０と圧電アクチュエータ２１を備えている。

【0032】

（流路ユニットの構成）
図４に示すように、流路ユニット２０は、それぞれ流路形成孔が形成された７枚のプレート３１〜３７が互いに積層されることによって形成されている。これら７枚のプレート３１〜３７が積層されたときにそれぞれの流路形成孔が連通することによって、流路ユニット２０には、以下に述べるようなインク流路が形成されている。

【0033】

図２に示すように、流路ユニット２０の上面には、４つのインクカートリッジ１７（図１参照）と接続される４つのインク供給孔２３が形成されている。流路ユニット２０の内部には、４つのインク供給孔２３にそれぞれ接続された４本のマニホールド２４が形成されている。４本のマニホールド２４には、４つのインク供給孔２３を介して、４つのインクカートリッジ１７の４色のインクがそれぞれ供給される。また、４本のマニホールド２４は、それぞれ搬送方向に延在している。

【0034】

また、流路ユニット２０は、最下層のプレート３７に形成された複数のノズル２５と、最上層のプレート３１に形成された複数の圧力室２６を有する。図２に示すように、流路ユニット２０の下面（図３の紙面向こう側の面）において、複数のノズル２５は搬送方向に沿って配列され、４本のマニホールド２４にそれぞれ対応した４列のノズル列を構成している。各圧力室２６は、走査方向に長い、略矩形の平面形状を有する孔である。

【0035】

複数の圧力室２６は、流路ユニット２０の上面に沿って平面的に配置されている。流路ユニット２０の上面に接合される圧電アクチュエータ２１の圧電体４０によって、複数の圧力室２６は上方から覆われている。また、複数の圧力室２６は、４本のマニホールド２４、及び、４列のノズル列に対応して、４列に配列されている。各圧力室２６は、対応するマニホールド２４と絞り流路２７を介して連通している。一方で、各圧力室２６は、対応するノズル２５と連通流路２８を介して連通している。以上より、図４に示すように、流路ユニット２０には、マニホールド２４から分岐して、絞り流路２７、圧力室２６、及び、連通流路２８を経てノズル２５に至る、個別インク流路が複数形成されている。

【0036】

（圧電アクチュエータの構成）
圧電アクチュエータ２１は、アクチュエータ部６０と、このアクチュエータ部６０を駆動する駆動部６１とを有する。アクチュエータ部６０は、流路ユニット２０の上面に、複数の圧力室２６を覆うように接合されている。図２〜図５に示すように、アクチュエータ部６０は、３枚の圧電層４１〜４３からなる圧電体４０と、複数の個別電極４４、第１共通電極４５、及び、第２共通電極４６とを備えている。図６は、圧電体の３枚の圧電層のそれぞれについての上面図であり、（ａ）は最上層の圧電層、（ｂ）は中間層の圧電層、（ｃ）は最下層の圧電層をそれぞれ示す。尚、図６（ａ）〜（ｃ）には、ノズル２５及び圧力室２６と、個別電極４４、第１共通電極４５、及び、第２共通電極４６との位置関係がわかりやすくなるように、複数のノズル２５と複数の圧力室２６がそれぞれ破線で示されている。

【0037】

圧電体４０を構成する３枚の圧電層４１〜４３は、それぞれ、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなる。圧電層４１〜４３は、互いに積層された状態で、複数の圧力室２６を覆うように流路ユニット２０の上面に平面的に配置されている。

【0038】

図３〜図６に示すように、複数の個別電極４４は、最上層の圧電層４１の上面に配置されている。第１共通電極４５は、最上層の圧電層４１と中間層の圧電層４２との間に配置されている。第２共通電極４６は、中間層の圧電層４２と最下層の圧電層４３との間に配置されている。

【0039】

図２、図３に示すように、各個別電極４４は、圧電層４１の上面の、圧電体４０の厚み方向において圧力室２６のほぼ全域と対向する領域に配置されている。図２、図６（ａ）に示すように、複数の個別電極４４は、複数の圧力室２６に対応して搬送方向に沿って配列され、４列の個別電極列を構成している。各個別電極４４からは個別端子４９が引き出され、さらに、この個別端子４９の端部には、金などの導電性材料からなるバンプ５７が設けられている。図４に示すように、このバンプ５７には、配線部材であるＣＯＦ６３が押し付けられて接合される。これにより、個別端子４９は、バンプ５７を介して、ＣＯＦ６３に形成された配線と電気的に接続される。

【0040】

図４、図５、図６（ｂ）に示すように、第１共通電極４５は、複数の圧力室２６にそれぞれ対応した複数の第１定電位電極部４５ａと、複数の第１定電位電極部４５ａを互いに導通させる第１接続部４５ｂを有する。各第１定電位電極部４５ａは矩形の平面形状を有し、対応する圧力室２６の搬送方向における中央部と、圧電体４０の厚み方向において対向している。複数の第１定電位電極部４５ａも、複数の個別電極４４と同様に、複数の圧力室２６に対応して４列に配列されている。

【0041】

図４、図５、図６（ｃ）に示すように、第２共通電極４６は、複数の圧力室２６にそれぞれ対応した複数の第２定電位電極部４６ａと、複数の第２定電位電極部４６ａを互いに導通させる第２接続部４６ｂを有する。各第２定電位電極部４６ａはＵ字形の平面形状を有し、圧力室２６の搬送方向における両端部と、圧電体４０の厚み方向において対向している。複数の第２定電位電極部４６ａも、複数の個別電極４４と同様に、複数の圧力室２６に対応して４列に配列されている。

【0042】

図５に示すように、圧力室２６のほぼ全域を覆う個別電極４４は、搬送方向における中央部において、第１定電位電極部４５ａと対向している。即ち、個別電極４４と第１定電位電極部４５ａとが圧電体４０の厚み方向において重なっている。そして、最上層の圧電層４１の、圧力室２６の中央部と対向する部分が、個別電極４４と第１定電位電極部４５ａに挟まれている。以下、圧電層４１の、個別電極４４と第１定電位電極部４５ａに挟まれた上記部分を第１活性部５１と呼ぶ。図５に白抜き矢印ａ１で示すように、第１活性部５１は、厚み方向において上向き、即ち、第１定電位電極部４５ａから個別電極４４に向かう方向に分極されている。

【0043】

また、個別電極４４は、搬送方向における両端部において、第２定電位電極部４６ａと対向している。即ち、個別電極４４と第２定電位電極部４６ａとが圧電体４０の厚み方向において重なっている。そして、上側２枚の圧電層４１，４２の、圧力室２６の搬送方向両端部と対向する部分が、個別電極４４と第２定電位電極部４６ａに挟まれている。以下、圧電層４１，４２の、個別電極４４と第２定電位電極部４６ａに挟まれた上記部分を第２活性部５２と呼ぶ。図５に白抜き矢印ａ２で示すように、第２活性部５２は、厚み方向において下向き、即ち、個別電極４４から第２定電位電極部４６ａに向かう方向に分極されている。尚、図６（ｃ）に示されるように、第２定電位電極部４６ａは、その中央部が切り欠かれた形状であり、圧力室２６の中央部と重なる第１定電位電極部４５ａとは、圧電体４０の厚み方向において重なっていない。

【0044】

図２、図６（ａ）に示すように、最上層の圧電層４１の上面には、第１共通電極４５用の第１接続端子４７と、第２共通電極４６用の第２接続端子４８が設けられている。第１接続端子４７は、圧電層４１に形成された複数のスルーホール５０を介して第１共通電極４５の第１接続部４５ｂと導通している。第２接続端子４８は、圧電層４１に形成された複数のスルーホール５３、及び、圧電層４２に形成された複数のスルーホール５４を介して、第２共通電極４６の第２接続部４６ｂと導通している。

【0045】

図２、図６（ａ）に示すように、最上層の圧電層４１の上面に配置された、複数の個別端子４９、第１接続端子４７、及び、第２接続端子４８には、ＣＯＦ６３との接続のためのバンプ５７，５８，５９がそれぞれ設けられている。

【0046】

次に、アクチュエータ部６０の３種類の電極４４，４５，４６にそれぞれ電位を印加する、駆動部６１について説明する。図７は、制御装置、電源装置、及び、インクジェットヘッドの圧電アクチュエータの電気的な構成を概略的に示す図である。駆動部６１は、ヘッド基板６２、及び、ドライバＩＣ６４等を有する。尚、図示は省略するが、駆動部６１のヘッド基板６２は、電源装置５５及び制御装置６と、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）等の配線部材によって接続されている。

【0047】

また、駆動部６１は、ＦＦＣ等の配線部材に形成された、電源装置５５のＶＤＤ端子に接続された電源線６６ａと、電源装置５５のＧＮＤ端子に接続されたグランド線６６ｂとを有する。電源線６６ａには、常時、電源電位（一般には電源電圧ともいう）が印加されている。また、グランド線６６ｂは、グランド電位（０Ｖ）に維持されている。さらに、駆動部６１のヘッド基板６２は、制御装置６と、ＦＦＣ等の配線部材に形成された複数の信号配線６６ｃによって接続されている。制御装置６のＡＳＩＣ７３は、図示しないＰＣ等の外部装置から入力された印刷データに基づき、ドライバＩＣ６４を制御するための制御信号を生成する。このＡＳＩＣ７３で生成された制御信号は、複数の信号配線６６ｃを介してヘッド基板６２に送られる。

【0048】

ヘッド基板６２は、ドライバＩＣ６４が実装されたＣＯＦ６３によってアクチュエータ部６０と接続されている。図２、図４に示すように、ＣＯＦ６３は、アクチュエータ部６０の圧電体４０を上方から覆うように配置される。ＣＯＦ６３の裏面には複数の端子（図示省略）が設けられている。これらＣＯＦ６３の複数の端子は、圧電体４０の上面に形成された、複数の個別電極４４の個別端子４９、第１共通電極４５と導通する第１接続端子４７、及び、第２共通電極４６と導通する第２接続端子４８と、バンプ５７，５８，５９を介してそれぞれ電気的に接続される。

【0049】

ドライバＩＣ６４は、制御装置６からヘッド基板６２を経て送信されてきた制御信号に基づき、個別電極４４に印加する電位を、前記電源電位に等しい第１電位Ｖ１と、グランド電位に等しい第２電位Ｖ２との間で切り換える。図８は、圧電アクチュエータの２つの活性部及び駆動部の等価回路図である。尚、強誘電体である圧電材料で形成された、アクチュエータ部６０の第１活性部５１と第２活性部５２は、活性部５１，５２を挟む電極間に電位差が生じたときには電荷を蓄え、電位差が解消したときに蓄えた電荷を放出する。つまり、第１活性部５１と第２活性部５２は、それぞれ、ある静電容量を有するコンデンサＣ１，Ｃ２とみなすことができる。また、ドライバＩＣ６４は、トランジスタで構成された一種のスイッチング回路である。制御装置６から送信された制御信号に基づいて、図８に示される２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることにより、図８におけるＡ点の電位、即ち、個別電極４４の電位を、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との間で切り換える。

【0050】

図７に示すように、ヘッド基板６２には、電位生成回路６５が組み込まれている。電位生成回路６５は、第２電位Ｖ２よりも高く、且つ、第１電位Ｖ１よりも低い、中間の第３電位Ｖ３を生成する。電位生成回路６５の回路構成は特に限定されるものではないが、図８にその一例を示す。図８の電位生成回路６５は、電源線６６ａとグランド線６６ｂとの間を繋ぐ配線６８と、この配線６７に設けられた２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２を有する。電源線６６ａの第１電位Ｖ１とグランド線６６ｂの第２電位Ｖ２との間の電位差が、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧され、両者の中間の第３電位Ｖ３が生成される。

【0051】

図８のＢ点には、電位生成回路６５の出力が接続される。即ち、個別電極４４との間で第１活性部５１を挟む、第１定電位電極部４５ａに印加される第３電位Ｖ３（Ｂ点電位）は、常時、電位生成回路６５で生成された、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２の間の電位に維持される。また、図８のＣ点には、グランド線６６ｂが接続される。つまり、個別電極４４との間で第２活性部５２を挟む、第２定電位電極部４６ａに印加される第４電位Ｖ４（Ｃ点電位）は、常時、第２電位Ｖ２に等しい電位に維持される。

【0052】

以上説明した駆動部６１による、３種類の電極４４，４５ａ，４６ａへの電位印加についてまとめると次のようになる。個別電極４４の電位は、電源電位である第１電位Ｖ１とグランド電位である第２電位Ｖ２との間で切り換えられる。第１定電位電極部４５ａは、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２の間の第３電位Ｖ３に維持される。また、第２定電位電極部４６ａの電位は、第２電位Ｖ２と等しい第４電位Ｖ４に維持される。尚、後でも述べるが、第３電位Ｖ３は、第２電位Ｖ２よりも、第１電位Ｖ１に近い値とする。上記電位の具体例を挙げると、例えば、Ｖ１＝２８Ｖ、Ｖ２（＝Ｖ４）＝０Ｖ、Ｖ３＝２３Ｖである。

【0053】

（圧電アクチュエータの動作）
次に、駆動部６１のドライバＩＣ６４によって個別電極４４の電位が切り換えられたときの、圧電アクチュエータ２１のアクチュエータ部６０の動作について説明する。図９は、アクチュエータ部の動作説明図である。尚、図９において、太線の縦向き矢印ｂ１，ｂ２は、活性部５１，５２にそれぞれ作用する電界の方向を示し、塗りつぶした横向き矢印ｃ１，ｃ２は、活性部５１，５２のそれぞれにおける面方向における変形方向（伸長又は収縮）を示す。

【0054】

（ａ）第２電位印加時
図９（ａ）は、個別電極４４に第２電位Ｖ２が印加された状態を示す。このとき、個別電極４４と第１定電位電極部４５ａとの間に電位差が生じて、矢印ｂ１で示すように、第１活性部５１に、第１定電位電極部４５ａから個別電極４４に向かう、上向きの電界が作用する。また、矢印ａ１で示すように、第１活性部５１の分極方向も上向きである。従って、第１活性部５１に作用する電界の方向が、分極方向と同じとなることから、矢印ｃ１で示すように、第１活性部５１は面方向に収縮する。圧力室２６の中央部と対向する第１活性部５１が面方向に収縮することで、圧電体４０は圧力室２６側（下側）に凸となるように撓み、その中央部が下方向に変位する。尚、第２定電位電極部４６ａには、第２電位Ｖ２と同じ電位が印加されているため、個別電極４４と第２定電位電極部４６ａの間には電位差が生じない。従って、第２活性部５２には電界が作用せず、この第２活性部５２には変形が生じない。

【0055】

ここで、第１定電位電極部４５ａに印加される第３電位Ｖ３は、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２の間の電位である。そのため、第１定電位電極部４５ａに第１電位Ｖ１が印加される場合と比べると、個別電極４４と第１定電位電極部４５ａの間の電位差が小さくなり、第１活性部５１に作用する電界の強度が下がる。例えば、Ｖ１＝２８Ｖ、Ｖ２＝０Ｖ、Ｖ３＝２３Ｖであれば、個別電極４４と第１定電位電極部４５ａの間の電位差が、Ｖ１−Ｖ２（＝２８Ｖ）→Ｖ３−Ｖ２（＝２３Ｖ）に下がる。これにより、第１活性部５１に作用する電界の強度を下げることができるため、第１活性部５１における絶縁破壊を防止できる。尚、上記のように、第１活性部５１に作用する電界が小さくなると、その分、第１活性部５１の圧電変形（収縮量）は当然小さくなり、圧電体４０の、圧力室２６の中央部と対向する部分の下向きの変位量も小さくなる。しかし、後で説明するように、本実施形態の圧電アクチュエータ２１では、この圧電体４０の変位量の減少分が、後述する個別電極４４への第１電位Ｖ１印加時に補われる構成となっている。

【0056】

（ｂ）第１電位印加時
図９（ｂ）は、個別電極４４に第１電位Ｖ１が印加された状態を示す。この場合においても、個別電極４４と第１定電位電極部４５ａとの間に電位差が生じる。但し、この場合は、個別電極４４の電位が第１定電位電極４５ａの電位よりも高くなる。従って、矢印ｂ１で示すように、第１活性部５１には、図９（ａ）とは逆に、個別電極４４から第１定電位電極部４５ａに向かう、下向きの電界が作用する。この電界は、矢印ａ１で示される、第１活性部５１の分極方向とは逆向きである。従って、矢印ｃ１で示すように、第１活性部５１は面方向に伸長する。

【0057】

また、個別電極４４に第１電位Ｖ１が印加されたときには、個別電極４４と第２定電位電極部４６ａとの間にも電位差が生じ、第２活性部５２には、矢印ｂ２で示すように、個別電極４４から第２定電位電極部４６ａに向かう下向きの電界が作用する。また、矢印ａ２で示すように、第２活性部５２の分極方向も下向きである。従って、第２活性部５２に作用する電界の向きが分極方向と同じとなり、第２活性部５２は面方向に収縮する。

【0058】

このように、個別電極４４の電位が第２電位Ｖ２から第１電位Ｖ１に切り換えられて、第１活性部５１が、図９（ａ）の面方向に収縮している状態から図９（ｂ）のように面方向に伸長する一方で、第２活性部５２は逆に面方向に収縮する。これにより、圧電体４０は、圧力室２６とは逆側（上側）に凸となるように撓み、その中央部が上方向に変位する。

【0059】

また、第１活性部５１が伸長するときに、同時に、第２活性部５２が収縮することで、圧電体４０の、１つの圧力室２６を覆う部分全体で、面方向の収縮量の変化が小さく抑えられる。これにより、ある圧力室２６における圧電体４０の変形が、隣接する別の圧力室２６に伝わる現象、いわゆるクロストークが抑制される。

【0060】

このように、個別電極４４に第１電位Ｖ１が印加されたときには、先の第２電位Ｖ２の印加時とは逆方向に圧電体４０が変形する。第１定電位電極部４５ａに、第１電位Ｖ１よりも低い第３電位Ｖ３が印加されることによって、図９（ａ）の個別電極４４に第２電位Ｖ２が印加されたときの圧電体４０の総変位量が低下するが、その変位量の低下は、図９（ｂ）の個別電極４４に第１電位が印加された場合に圧電体４０が逆方向に変位することによって補われる。それ故、個別電極４４の電位が第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との間で切り換えられたときの圧電体４０の総変位量で見れば、インクを吐出するために必要な変位量を得ることができる。従って、インクを吐出するために必要な圧電体４０の変位量を確保しつつ、第１活性部５１に作用する最大の電界強度を小さく抑えることができる。

【0061】

但し、第１活性部５１に、その分極方向とは逆方向に強い電界が作用すると、その分極状態が崩れてしまう。そのため、第１活性部５１に、分極方向と逆方向に、その分極状態を崩してしまうほど大きな電界が作用しないように、個別電極４４に印加される第１電位Ｖ１と、第１定電位電極部４５ａに印加される第３電位Ｖ３の電位差が一定以下であることが必要となる。そこで、本実施形態では、第３電位Ｖ３は、第２電位Ｖ２よりも、第１電位Ｖ１に近い電位となっている。例えば、Ｖ１＝２８Ｖ、Ｖ２＝０Ｖ、Ｖ３＝２３Ｖであれば、第１電位Ｖ１と第３電位Ｖ３との電位差は、５Ｖとなる。

【0062】

尚、第２定電位電極部４６ａには、第２電位Ｖ２に等しい電位が印加されることから、個別電極４４に第１電位が印加されたときに、これら２つの電極４４，４６ａ間には、比較的大きな電位差（Ｖ１−Ｖ２）が生じる。しかし、第２活性部５２は第１活性部５１と比べて厚いことから、第１活性部５１と同じ電位差が生じたとしても、作用する電界の強度は第１活性部５１と比べて低くなる。従って、第２活性部５２については、第１活性部５１よりも電位差が多少大きくても、絶縁破壊等の問題は生じない。

【0063】

また、本実施形態では、第１定電位電極部４５ａと第２定電位電極部４６ａとが対向しておらず、厚み方向において重なっていない。しかしながら、このような構成であっても、図５に示すように、圧電層４２には、第１定電位電極部４５ａから第２定電位電極部４６ａに向けて、圧電体４０の厚み方向に対して外側に傾斜した方向に、強い電界が常に作用する部分４２ａが存在する。この部分４２ａは、本来、第２活性部５２として機能するべき部分であるが、上記の電界が常に作用しているために、個別電極４４の電位が切り換えられてもほとんど伸縮しない。また、第１定電位電極部４５ａと第２定電位電極部４６ａの間の電位差が大きいほど、強い電界が面方向に広がり、第２活性部５２として機能しなくなる上記部分４２ａが大きくなる。従って、第１定電位電極部４５ａに印加される電位を低くすることは、第２活性部５２の機能低下を抑えるという点においても有効である。

【0064】

以上のように、個別電極４４の電位が第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との間で切り換えられると、圧力室２６と対向する領域において圧電体４０が上下に変位するため圧力室２６の容積が変化する。この容積変化によって、圧力室２６内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、圧力室２６に連通するノズル２５からインクが吐出される。

【0065】

以上説明した実施形態において、インクジェットヘッド４が本発明の「液体吐出装置」に相当する。流路ユニット２０が本発明の「流路構造体」に相当する。最上層の圧電層４１が本発明の「第１圧電層」に相当する。中間層の圧電層４２が本発明の「第２圧電層」に相当する。個別電極４４が本発明の「駆動電極」に相当する。第１定電位電極部４５ａが本発明の「第１定電位電極」に相当する。第２定電位電極部４６ａが本発明の「第２定電位電極」に相当する。駆動部６１が本発明の「駆動装置」に相当する。制御装置６が本発明の「制御部」に相当する。

【0066】

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

【0067】

１］前記実施形態では、第２定電位電極部４６ａには、第４電位Ｖ４として、個別電極４４に印加される第２電位Ｖ２と等しい電位が印加されていたが（図９参照）、第２電位Ｖ２とは異なる電位が印加されてもよい。図１０において、第１定電位電極部４５ａの電位が第３電位Ｖ３に維持される点は、前記実施形態と同じであるが、第２定電位電極部４６ａの第４電位Ｖ４は、個別電極４４に印加される第２電位Ｖ２よりも高い。即ち、４種類の電位の高低関係は、Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ４＞Ｖ２となっている。尚、図１１に示すように、第２電位Ｖ２と異なる第４電位Ｖ４は、第３電位Ｖ３と同様にして、駆動部６１の電位生成回路６５にて、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との間の電位差を、３つの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で分圧することにより容易に生成することができる。

【0068】

図１０（ａ）に示すように、個別電極４４に第２電位Ｖ２が印加されたときには、第１活性部５１が面方向に収縮する一方で、第２活性部５２には、分極方向とは逆方向の電界が作用し、第２活性部５２は面方向に伸長する。この第２活性部５２の伸長は、第１活性部５１の収縮によって圧電体４０が下に凸となるように変形する際に、その変形を促進する働きをする。尚、第２活性部５２に作用する逆方向の電界によって、第２活性部５２の分極状態が崩れることを避けるため、個別電極４４と第２定電位電極部４６ａとの間の電位差（Ｖ４−Ｖ２）は一定以下に小さくすることが好ましい。具体的には、第４電位Ｖ４は、第１電位Ｖ１よりも第２電位Ｖ２に近い電位とする。例えば、Ｖ１＝２８Ｖ、Ｖ２＝０Ｖ、Ｖ３＝２３Ｖ、Ｖ４＝５Ｖとし、Ｖ４−Ｖ２＝５Ｖとする。

【0069】

図１０（ｂ）に示すように、個別電極４４に第１電位Ｖ１が印加されたときには、第２活性部５２には、分極方向とは同じ方向（正方向）の電界が作用し、第２活性部５２は面方向に収縮する。ここで、第２定電位電極部４６ａの第４電位Ｖ４は、第２電位Ｖ２よりも高い電位であるため、第２定電位電極部４６ａに第２電位Ｖ２に等しい電位が印加される場合と比べて、個別電極４４と第２定電位電極部４６ａの間の電位差が小さくなり、第２活性部５２に作用する電界の強度も小さくなる。

【0070】

前記実施形態の図９の圧電アクチュエータと、上記変更形態の図１０の圧電アクチュエータとを比較する。図９の構成では、第２定電位電極部４６ａに、第２電位Ｖ２に等しい電位が印加されることから、３種類の電極４４，４５ａ，４６ａに印加する電位の種類を３種類にすることができる。従って、駆動部６１の、圧電アクチュエータを駆動するために必要な回路の構成が単純になる。これに対し、図１０の構成では、電位の種類が１種類増えるものの、第２定電位電極部４６ａに第２電位Ｖ２よりも高い第４電位Ｖ４が印加されることで、圧電層４２に作用する、第１定電位電極部４５ａから第２定電位電極部４６ａに向かう電界の強度を小さくすることができる。さらに、第１活性部５１だけでなく、第２活性部５２についても最大電界強度を下げることができる、という点でも有利である。

【0071】

２］駆動部６１の構成は、前記実施形態のものには限定されない。例えば、図１２に示すように、電位生成回路６５において、抵抗の代わりに、ツェナーダイオードＤを用いて、第３電位Ｖ３を生成してもよい。あるいは、図１３に示すように、第１電位Ｖ１が印加された電源線６６ａと、圧電アクチュエータ２１の第１定電位電極部４５ａとの間に、第１電位Ｖ１から第３電位Ｖ３に落とすための抵抗Ｒａが設けられてもよい。

【0072】

また、電源装置５５から供給される２種類の電位（第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２）を分圧して、第３電位Ｖ３や第４電位Ｖ４を生成する構成にも限られない。即ち、電源装置５５で生成された第３電位Ｖ３（第４電位Ｖ４）が、ＦＦＣ６７及びＣＯＦ６３を介して、第１定電位電極部４５ａ（第２定電位電極部４６ａ）に対して、独立して供給されてもよい。

【0073】

３］第１電位Ｖ１〜第４電位Ｖ４の具体的な値については、先に例示した以外にも、第１電位Ｖ１＞第３電位Ｖ３＞第２電位Ｖ２の関係が成立する範囲内で、適宜変更可能である。

【0074】

例えば、先の例では、全ての電位がプラスの電位であったが、一部の電位（例えば、第２電位Ｖ２）をマイナスの電位としてもよい。但し、このようなマイナスの電位は、前記実施形態のように、電源電位とグランド電位との間を分圧して簡単に生成することはできず、駆動部６１等の構成がやや複雑になる。

【0075】

また、第２定電位電極部４６ａに印加される第４電位Ｖ４を、第２電位Ｖ２よりも低い電位にしてもよい。但し、第２電位Ｖ２がグランド電位（０Ｖ）である場合は、第４電位Ｖ４はマイナスの電位となる。その場合、上に述べたのと同様、第４電位Ｖ４を供給するための構成が複雑となる。また、第４電位Ｖ４を第２電位Ｖ２よりも低くすると、第３電位Ｖ３が印加される第１定電位電極部４５ａと、第４電位Ｖ４が印加される第２定電位電極部４６ａとの間の電位差が大きくなり、圧電層４２に作用する電界の強度が大きくなってしまう、という点でも不利である。

【0076】

４］前記実施形態では、第２定電位電極部４６ａがＵ字形にパターニングされており、第１定電位電極部４５ａと第２定電位電極部４６ａとが重ならない構成となっていた（図４〜図６参照）。これに対して、図１４に示すように、例えば、第２定電位電極部４６ａが、圧力室２６の全域と対向するように形成されて、第１定電位電極部４５ａとも重なる構成であってもよい。

【0077】

尚、この場合、圧電層４２の、第１定電位電極部４５ａと第２定電位電極部４６ａとに挟まれる部分４２ｂには、第３電位Ｖ３と第４電位Ｖ４の電位差による電界が常時作用する。この部分４２ｂに作用する電界の強度をできるだけ小さく抑えるためには、図１０のように、第３電位Ｖ３を第１電位Ｖ１よりも低い電位とし、且つ、第４電位Ｖ４を第２電位Ｖ２よりも高い電位にするなどして、電位差Ｖ４−Ｖ３を小さくすることが好ましい。

【0078】

５］先にも述べたように、第１活性部５１に、その分極方向とは逆方向に、一定以上の強さの電界が作用すると、第１活性部５１の分極状態が崩れる。ここで、分極状態が崩れるときの前記逆方向の電界強度は温度に依存する。具体的には、圧電体４０の温度が高いと、逆方向の電界強度が小さくても分極状態が崩れやすくなる。そこで、圧電体４０の温度に応じて、第１定電位電極部４５ａに印加する第３電位Ｖ３を変化させてもよい。

【0079】

図１５に示すように、制御装置６には、インクジェットヘッド４の周囲温度（環境温度）を検出する温度センサ７５からの信号が入力される。この温度センサ７５を用いて圧電体４０のおおよその温度を検出（推定）する。尚、圧電体４０そのものに温度センサ７５が設けられて、圧電体４０の温度を直接検出してもよい。

【0080】

上で説明したのと同じく、駆動部６１の電位生成回路６５は、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２の電位差を分圧して、第３電位Ｖ３を生成するための２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２を有する。但し、一方の抵抗Ｒ１は可変抵抗である。制御装置６は、温度センサ７５の検出信号に応じて、電位生成回路６５に対して、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を制御する信号を出力し、その抵抗値を変更する。具体的には、温度センサ７５で検出された温度が高いほど、可変抵抗Ｒ１の抵抗値を小さくし、第３電位Ｖ３を第１電位Ｖ１に近づける。

【0081】

これにより、圧電体４０の温度が高い場合には、第３電位Ｖ３を第１電位Ｖ１に近づけ、分極方向と逆方向の電界強度を小さく抑えることで、第１活性部５１の反転状態が崩れることを抑制できる。逆に、圧電体４０の温度が低い場合には、逆方向の電界強度が多少大きくても分極が崩れない。そこで、第３電位Ｖ３の第１電位Ｖ１に対する電位差を大きくし、これによって分極方向と同じ正方向における、最大電界強度を抑えて、第１活性部５１の絶縁破壊をより確実に防止する。

【0082】

また、上と同様に、圧電体４０の温度に応じて、第２定電位電極部４６ａに印加される第４電位を変化させてもよい。

【0083】

以上、説明した前記実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を噴射して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。さらに、本発明の圧電アクチュエータは、液体吐出の用途に使用されるものに限られるわけではなく、それ以外の用途で用いられる圧電アクチュエータに対しても、本発明を適用しうる。

【0084】

次に、出願当初の特許請求の範囲に記載の請求項１〜５に係る発明以外の開示発明について説明する。

【0085】

液体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に設けられた圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆うように前記流路構造体に設けられた圧電層と、前記圧電層の一方の面の、前記圧電層の厚み方向において前記圧力室と対向する領域に配置された駆動電極と、前記圧電層の他方の面の、前記圧電層の厚み方向において前記駆動電極と対向する定電位電極と、前記駆動電極、及び、前記定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、前記圧電層の、前記駆動電極と前記定電位電極とに挟まれた部分に、前記圧電層の厚み方向において分極された活性部を有し、
前記駆動装置は、前記駆動電極の電位を、第１電位とこの第１電位よりも低い第２電位との間で切り換え、前記定電位電極の電位を、前記第２電位よりも高く、前記第１電位よりも低い第３電位に維持し、
さらに、前記圧電体の温度を検出する温度検出部と、前記駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度に応じて、前記駆動装置を制御して、前記第１定電位電極に印加する前記第３電位を変化させることを特徴とする液体吐出装置の発明である。

【0086】

上記開示発明は、出願当初の特許請求の範囲の請求項５に対応するものであるが、上記開示発明の技術的範囲は、請求項４の構成を前提としないものを包含する。例えば、圧電アクチュエータの構成として、２種類の定電位電極を前提とせず、駆動電極と１つの定電位電極のみを有する構成も上記開示発明に含まれる。

【0087】

以下、上記開示発明についての実施形態の変形例について説明する。図１６に示すように、圧電アクチュエータ２１Ａ（アクチュエータ部６０Ａ）は、積層された２つの圧電層４１Ａ，４２Ａからなる圧電体４０Ａと、圧電層４１Ａの上面に形成された個別電極４４Ａと、２つの圧電層４１，４２の間に形成された共通電極４５Ａとを有する。圧電層４１Ａの、個別電極４４Ａと共通電極４５Ａとに挟まれた部分は下向きに分極された、活性部５１Ａである。尚、個別電極４４Ａが、上記開示発明における駆動電極に相当し、共通電極４５Ａが、上記開示発明における定電位電極に相当する。

【0088】

図１７に、活性部５１Ａ及び駆動部６１Ａの等価回路図を示す。活性部５１Ａは、コンデンサＣと等価である。ドライバＩＣ６４Ａは、個別電極４４Ａの電位（Ｄ点電位）を、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２との間で切り換える。電位生成回路６５Ａは、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２によって、第１電位Ｖ１と第２電位Ｖ２の電位差を分圧し、第１電位Ｖ１よりも低く、且つ、第２電位Ｖ２よりも高い、第３電位Ｖ３を生成する。共通電極４５Ａの電位（Ｅ点電位）は第３電位Ｖ３に維持される。さらに、電位生成回路６５Ａの一方の抵抗Ｒ２は可変抵抗である。制御装置６Ａは、温度センサ７５Ａの検出結果に応じて、電位生成回路６５Ａに可変抵抗Ｒ２を制御する信号を出力し、可変抵抗Ｒ２の抵抗値を変化させる。

【符号の説明】

【0089】

１ インクジェットプリンタ
４ インクジェットヘッド
６ 制御装置
２０ 流路ユニット
２１ 圧電アクチュエータ
２５ ノズル
２６ 圧力室
４０ 圧電体
４１ 圧電層
４２ 圧電層
４４ 個別電極
４５ａ 第１定電位電極部
４６ａ 第２定電位電極部
５１ 第１活性部
５２ 第２活性部
６０ アクチュエータ部
６１ 駆動部
６４ ドライバＩＣ
７５ 温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】