特許 7400412 液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの駆動方法

(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】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの駆動方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/015 20060101AFI20231212BHJP

   B41J 2/045 20060101ALI20231212BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

B41J2/015 101

B41J2/045

B41J2/14 305

B41J2/14 607

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019216452

(22)【出願日】2019-11-29

(65)【公開番号】P2021084388

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-10-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】清水 稔弘

(72)【発明者】

【氏名】角 浩二

【審査官】小野 郁磨

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１５０９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０４３０７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－０３１４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１９４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３２８２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５６９１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に
形成された振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面側に形成された第１電極
、圧電体層、及び、第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を具備する液体噴射ヘッ
ドと、
前記圧電アクチュエーターを駆動する駆動信号を供給する駆動手段と、
を具備する液体噴射装置であって、
前記圧電アクチュエーターは、前記第１電極と前記第２電極とにより前記圧電体層が挟
まれた能動部を備え、
前記能動部は、前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極との積層方向からの平面視
において、前記圧力室に対向する領域の中央部以外の領域である縁部から前記圧力室より
も外側まで延設され、
前記駆動信号は、前記圧電体層に電界を印加しない前記圧力室の基準容積から前記圧力
室を収縮させる収縮要素と、前記収縮要素によって収縮した前記圧力室を膨張させる膨張
要素と、前記膨張要素の後、前記膨張要素によって膨張した前記圧力室を前記基準容積ま
で収縮させる第２の収縮要素と、前記第２の収縮要素の後、前記圧力室を前記基準容積で
一定時間維持する基準容積維持要素と、前記圧力室を前記基準容積から収縮させる第３の
収縮要素と、を具備することを特徴とする液体噴射装置。

【請求項2】

ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に
形成された振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面側に形成された第１電極
、圧電体層、及び、第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を具備する液体噴射ヘッ
ドと、
前記圧電アクチュエーターを駆動する駆動信号を供給する駆動手段と、
を具備する液体噴射装置であって、
前記圧電アクチュエーターは、前記第１電極と前記第２電極とにより前記圧電体層が挟
まれた能動部を備え、
前記能動部は、前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極との積層方向からの平面視
において、前記圧力室に対向する領域の中央部以外の領域である縁部から前記圧力室より
も外側まで延設され、
前記駆動信号は、前記圧電体層に電界を印加しない前記圧力室の基準容積から前記圧力
室を収縮させる収縮要素と、前記収縮要素によって収縮した前記圧力室を膨張させる膨張
要素と、を具備し、
１画素に液滴を吐出する前記駆動信号を示す駆動波形において、複数の前記収縮要素及
び前記膨張要素を入力する際の前記収縮要素で前記圧電アクチュエーターに印加される電
位の絶対値は、一つの前記収縮要素及び前記膨張要素を入力する際の前記収縮要素で前記
圧電アクチュエーターに印加される電位の絶対値よりも大きいことを特徴とする液体噴射
装置。

【請求項3】

前記収縮要素は、前記膨張要素とは反対の電界を前記圧電体層に印加するものであるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の液体噴射装置。

【請求項4】

前記収縮要素の電位は、待機状態で常に印加されていることを特徴とする請求項１から
３のいずれか１項に記載の液体噴射装置。

【請求項5】

前記収縮要素によって前記圧電アクチュエーターに印加される電位の絶対値は、ゼロよ
り大きく、前記圧電体層の抗電界となる電位の絶対値以下であることを特徴とする請求項
１～４の何れか一項に記載の液体噴射装置。

【請求項6】

前記圧電アクチュエーターに電位を印加しない場合の前記圧電体層内部に残留する分極
又は双極子の向きは、前記第１電極から前記第２電極に向かう方向であり、
前記収縮要素では、前記第２電極の電位をプラスにし、
前記膨張要素では、前記第２電極の電位をマイナスにすることを特徴とする請求項１～
５の何れか一項に記載の液体噴射装置。

【請求項7】

前記圧電アクチュエーターに電位を印加しない場合の前記圧電体層内部に残留する分極
又は双極子の向きは、前記第２電極から前記第１電極に向かう方向であり、
前記収縮要素では、前記第２電極の電位をマイナスにし、
前記膨張要素では、前記第２電極の電位をプラスにすることを特徴とする請求項１～５
の何れか一項に記載の液体噴射装置。

【請求項8】

前記収縮要素では、前記圧電アクチュエーターは、前記圧力室側に凸状に変形した状態
であることを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の液体噴射装置。

【請求項9】

ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に
形成された振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面側に形成された第１電極
、圧電体層、及び、第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を具備し、
前記圧電アクチュエーターは、前記第１電極と前記第２電極とにより前記圧電体層が挟
まれた能動部を備え、
前記能動部は、前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極との積層方向からの平面視
において、前記圧力室に対向する領域の中央部以外の領域である縁部から前記圧力室より
も外側まで延設された液体噴射ヘッドの駆動方法であって、
前記圧電体層に電界を印加しない前記圧力室の基準容積から前記圧力室を収縮させる収
縮要素と、前記収縮要素によって収縮した前記圧力室を膨張させる膨張要素と、前記膨張
要素の後、前記膨張要素によって膨張した前記圧力室を前記基準容積まで収縮させる第２
の収縮要素と、前記第２の収縮要素の後、前記圧力室を前記基準容積で一定時間維持する
基準容積維持要素と、前記圧力室を前記基準容積から収縮させる第３の収縮要素と、を具
備する駆動信号で前記圧電アクチュエーターを駆動することを特徴とする液体噴射ヘッド
の駆動方法。

【請求項10】

ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に
形成された振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面側に形成された第１電極
、圧電体層、及び、第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を具備し、
前記圧電アクチュエーターは、前記第１電極と前記第２電極とにより前記圧電体層が挟
まれた能動部を備え、
前記能動部は、前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極との積層方向からの平面視
において、前記圧力室に対向する領域の中央部以外の領域である縁部から前記圧力室より
も外側まで延設された液体噴射ヘッドの駆動方法であって、
前記圧電体層に電界を印加しない前記圧力室の基準容積から前記圧力室を収縮させる収
縮要素と、前記収縮要素によって収縮した前記圧力室を膨張させる膨張要素と、を具備す
る駆動信号で前記圧電アクチュエーターを駆動し、
１画素に液滴を吐出する前記駆動信号を示す駆動波形において、複数の前記収縮要素及
び前記膨張要素を入力する際の前記収縮要素で前記圧電アクチュエーターに印加される電
位の絶対値は、一つの前記収縮要素及び前記膨張要素を入力する際の前記収縮要素で前記
圧電アクチュエーターに印加される電位の絶対値よりも大きいことを特徴とする液体噴射
ヘッドの駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

液体噴射装置に用いられる液体噴射ヘッドは、圧力室が形成された流路形成基板に振動板を設け、振動板に圧電アクチュエーターを設けたものが知られている。圧電アクチュエーターは、振動板側から第１の電極、圧電体層、及び第２の電極を積層することで形成されたものが知られている。

【0003】

圧電アクチュエーターの一形態として、振動板の圧力室に対向する領域（以下、可動領域）の縁部に圧電アクチュエーターの能動部を設け、可動領域の中央部には能動部を設けないようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、圧電アクチュエーターは、平面視において、縁部に重なるように環状の能動部が振動板上に設けられており、中央部には能動部が設けられずに振動板が露出した構成となっている。

【0004】

このような環状の圧電アクチュエーターでは、吐出前の初期撓みとして振動板が圧力室とは反対側に凸状に撓んだ状態から、駆動信号を供給することによって圧力室側が凹状とした後、圧力室側に凸状に変形させることで、ノズルからインク滴等の液滴を吐出するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１１－５６９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、振動板の初期撓みを圧力室側に凸状となるように撓ませるには、振動板を構成する部材に圧縮応力を内在する部材を導入する、及び、振動板を構成する部材に圧力室に相対向する領域において梁形状ではないパターニングされた引っ張り応力を内在する部材を配置する、の何れか一方又は両方を実施する必要がある。

【0007】

上記のように、振動板を構成する部材に圧縮応力を内在する部材を導入したとしても、必ずしも初期撓みが圧力室側に凸状となるように変形するとは言えず、振動板の初期撓みの制御が困難であるという問題がある。

【0008】

また、振動板を構成する部材に梁形状ではないパターニングされた引っ張り応力を内在する部材を配置しても、圧電アクチュエーターに電界を印加した際に発生する変位によって、さらに引っ張り応力が増大するため、破壊し易いという問題がある。

【0009】

また、吐出される液滴の重量を増大させるために、圧力室の幅を広げると、振動板への応力が増大し、より割れやすくなってしまうという問題がある。

【0010】

なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録装置に限定されず、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置においても同様に存在する。

【0011】

本発明はこのような事情に鑑み、圧電アクチュエーターの変位量を向上して圧力室の配置密度を向上することができる液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの駆動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】

【0012】

上記課題を解決する本発明の態様は、ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に形成された振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面側に形成された第１電極、圧電体層、及び、第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を具備する液体噴射ヘッドと、前記圧電アクチュエーターを駆動する駆動信号を供給する駆動手段と、を具備する液体噴射装置であって、前記圧電アクチュエーターは、前記第１電極と前記第２電極とにより前記圧電体層が挟まれた能動部を備え、前記能動部は、前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極との積層方向からの平面視において、前記圧力室に対向する領域の中央部以外の領域である縁部から前記圧力室よりも外側まで延設され、前記駆動信号は、前記圧電体層に電界を印加しない前記圧力室の基準容積から前記圧力室を収縮させる収縮要素と、前記収縮要素によって収縮した前記圧力室を膨張させる膨張要素と、を具備することを特徴とする液体噴射装置にある。

【0013】

また、本発明の他の態様は、ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一方面側に形成された振動板と、前記振動板の前記流路形成基板とは反対面側に形成された第１電極、圧電体層、及び、第２電極を有する圧電アクチュエーターと、を具備し、前記圧電アクチュエーターは、前記第１電極と前記第２電極とにより前記圧電体層が挟まれた能動部を備え、前記能動部は、前記第１電極と前記圧電体層と前記第２電極との積層方向からの平面視において、前記圧力室に対向する領域の中央部以外の領域である縁部から前記圧力室よりも外側まで延設された液体噴射ヘッドの駆動方法であって、前記圧電体層に電界を印加しない前記圧力室の基準容積から前記圧力室を収縮させる収縮要素と、前記収縮要素によって収縮した前記圧力室を膨張させる膨張要素と、を具備する駆動信号で前記圧電アクチュエーターを駆動することを特徴とする液体噴射ヘッドの駆動方法にある。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態１に係る記録装置の概略構成を示す図である。

【図2】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。

【図3】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。

【図4】実施形態１に係る圧電アクチュエーターの平面図である。

【図5】実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。

【図6】実施形態１に係る記録装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図7】実施形態１に係る駆動信号を示す駆動波形である。

【図8】実施形態１に係る振動板の変形状態を模式的に表した断面図である。

【図9】実施形態１に係る圧電体層の変位量と電界との関係を示すグラフである。

【図10】実施形態２に係る駆動信号を示す駆動波形である。

【図11】実施形態２に係る駆動信号の変形例を示す駆動波形である。

【図12】実施形態２に係る駆動信号の変形例を示す駆動波形である。

【図13】実施形態３に係る駆動信号を示す駆動波形である。

【図14】他の実施形態に係る駆動信号を示す駆動波形である。

【図15】他の実施形態に係る駆動信号を示す駆動波形である。

【図16】他の実施形態に係る駆動信号を示す駆動波形である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本発明の一態様を示すものであって、本発明の範囲内で任意に変更可能である。各図において同じ符号を付したものは、同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。また、各図においてＸ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する３つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向とする。各図の矢印が向かう方向を正（＋）方向、矢印の反対方向を負（－）方向として説明する。また、Ｚ方向は、鉛直方向を示し、＋Ｚ方向は鉛直下向き、－Ｚ方向は鉛直上向きを示す。

【0016】

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。

【0017】

図１に示すように、本実施形態の液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置Ｉは、液体噴射ヘッドの一例としてインクをインク滴として噴射するインクジェット式記録ヘッド１（以下、単に記録ヘッド１とも言う）を具備する。記録ヘッド１は、キャリッジ３に搭載され、キャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向であるＹ方向に移動可能に設けられている。また、キャリッジ３には、液体貯留手段を構成するインクカートリッジ２が着脱可能に設けられている。

【0018】

そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッド１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿ってＹ方向に往復移動される。一方、装置本体４には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、インクが着弾される紙などの被噴射媒体である記録シートＳが搬送ローラー８によりＸ方向に搬送されるようになっている。

【0019】

また、インクジェット式記録装置Ｉは、当該インクジェット式記録装置Ｉ全般の制御を行う制御装置２００を具備する。制御装置２００については詳しくは後述する。

【0020】

このようなインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１に対して記録シートＳを＋Ｘ方向に搬送し、キャリッジ３を記録シートＳに対してＹ方向に往復移動させながら、記録ヘッド１からインク滴を吐出させることで記録シートＳの略全面に亘ってインク滴の着弾、所謂、印刷が実行される。

【0021】

ここで、このようなインクジェット式記録装置Ｉに搭載される本実施形態の記録ヘッド１について図２～図５を参照して説明する。なお、図２は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの平面図である。図３は、図２のＡ－Ａ′線断面図である。図４は、圧電アクチュエーターの要部を拡大した平面図である。図５は、図４のＢ－Ｂ′線断面図である。

【0022】

図示するように、記録ヘッド１は、流路ユニット１００、圧電アクチュエーター３００を備えている。本実施形態の流路ユニット１００は、流路形成基板１０、共通液室基板３０、ノズルプレート２０、及びコンプライアンス基板４０を具備する。

【0023】

流路形成基板１０は、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板からなる。

【0024】

流路形成基板１０には、複数の圧力室１２がＸ方向に沿って並設されている。複数の圧力室１２は、Ｙ方向の位置が同じ位置となるように、Ｘ方向に沿った直線上に配置されている。もちろん、圧力室１２の配置は特にこれに限定されず、例えば、Ｘ方向に並設された圧力室１２において、１つ置きにＹ方向にずれた位置に配置した、所謂、千鳥配置としてもよい。

【0025】

また、本実施形態の圧力室１２は、Ｚ方向から平面視した形状、すなわち、Ｚ方向の開口形状は、Ｙ方向が長手方向となる長方形状を基本として、長手方向の両端部を半円形状とした、所謂、角丸長方形状（別名、トラック形状とも言う）となっている。つまり、圧力室１２は、Ｚ方向から平面視した際に、Ｙ方向が長手方向となり、Ｘ方向が短手方向となる長尺形状を有する。このように圧力室１２を長尺形状とすることで、複数の圧力室１２を短手方向に併設した際に、圧力室１２の容積を確保しつつ、小型化を図ることができる。

【0026】

もちろん、Ｚ方向から平面視したときの圧力室１２の形状は、特にこれに限定されず、例えば、正方形状、長方形状、多角形状、平行四辺形状、扇形形状、円形状、長穴形状であってもよい。ちなみに、長穴形状とは、楕円形状や、楕円形状に似た形状、例えば、角丸長方形状、鶏卵形状、長円形状等のことである。

【0027】

また、流路形成基板１０の＋Ｚ側の面には、共通液室基板３０とノズルプレート２０とが順次積層されている。

【0028】

共通液室基板３０は、各圧力室１２に連通した共通液室３５が形成された基板であり、流路形成基板１０の＋Ｚ側の面に設けられている。共通液室３５は、複数の圧力室１２に亘ってＸ方向に連続する大きさで設けられている。また、共通液室３５は、Ｚ方向から平面視した際に、圧力室１２のＹ方向の端部に重なる位置に配置されている。このような共通液室３５は、共通液室基板３０の＋Ｚ側の面に開口して設けられている。

【0029】

また、共通液室基板３０には、圧力室１２のＹ方向の一端部に連通する第１流路３１が複数形成されている。第１流路３１は、圧力室１２の各々に独立して設けられている。この第１流路３１は、共通液室３５と圧力室１２とをＺ方向に連通して、共通液室３５内のインクを圧力室１２に供給する。

【0030】

また、共通液室基板３０には、圧力室１２とノズル２１とを連通する第２流路３２が複数形成されている。第２流路３２は、圧力室１２とノズル２１とを接続する流路であり、共通液室基板３０をＺ方向に貫通して設けられている。

【0031】

このような共通液室基板３０は、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板、ステンレス基板等の金属基板などを用いることができる。なお、共通液室基板３０は、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましい。このように流路形成基板１０と共通液室基板３０とを熱膨張率が略同一の材料を用いることで、熱膨張率の違いによって熱により反りが発生するのを低減することができる。

【0032】

ノズルプレート２０は、共通液室基板３０の流路形成基板１０とは反対側、すなわち、＋Ｚ側の面に設けられている。

【0033】

ノズルプレート２０には、＋Ｚ方向に向かってインクを噴射するノズル２１が複数形成されている。本実施形態では、図２に示すように、複数のノズル２１は、Ｘ方向に沿った直線上に配置されている。すなわち、複数のノズル２１は、Ｙ方向の位置が同じ位置となるように配置されている。もちろん、ノズル２１の配置は特にこれに限定されず、例えば、Ｘ方向に並設されたノズル２１において、１つ置きにＹ方向にずれた位置に配置した、所謂、千鳥配置としてもよい。

【0034】

このようなノズルプレート２０としては、シリコン基板、ガラス基板、ＳＯＩ基板、各種セラミック基板、ステンレス基板等の金属基板、ポリイミド樹脂のような有機物などを用いることができる。

【0035】

また、共通液室基板３０の共通液室３５が開口する＋Ｚ側の面には、コンプライアンス基板４０が設けられている。このコンプライアンス基板４０が、共通液室３５の＋Ｚ側の開口を封止している。このようなコンプライアンス基板４０は、本実施形態では、可撓性を有する薄膜からなる封止膜４１と、金属等の硬質の材料からなる固定基板４２と、を具備する。固定基板４２の共通液室３５に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっている。このため、共通液室３５の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９となっている。このように共通液室３５の壁面の一部にコンプライアンス部４９を設けることで、共通液室３５内のインクの圧力変動をコンプライアンス部４９が変形することで吸収することができる。

【0036】

このような構成の流路ユニット１００には、共通液室３５から第１流路３１、圧力室１２、及び第２流路３２を経てノズル２１に至るインク流路が形成されている。なお、特に図示しないが、共通液室３５には、外部のインク供給手段からインクが供給されるように構成されている。外部のインク供給手段から供給されたインクは、共通液室３５に供給される。そして、共通液室３５から各第１流路３１を経由して、各圧力室１２にインクが供給される。圧力室１２のインクは、後述する圧電アクチュエーター３００によって、第２流路３２を経由してノズル２１から噴射される。

【0037】

一方、流路形成基板１０の共通液室基板３０とは反対側である－Ｚ側の面には、振動板５０が形成されている。振動板５０は、シリコン層や二酸化ケイ素層、窒化ケイ素層、酸化ジルコニウム層などから選択される単一層又は複数層などからなる可撓性の部材である。

【0038】

また、振動板５０上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが成膜及びリソグラフィー法によって－Ｚ方向に順次積層されている。これら振動板５０と第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とによって本実施形態の圧電アクチュエーター３００が構成されている。本実施形態では、圧電アクチュエーター３００が、圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせるエネルギー発生素子となっている。ここで圧電アクチュエーター３００は、圧電素子とも言い、振動板５０、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分を言う。

【0039】

また、圧電アクチュエーター３００のうち、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加した際に、圧電体層７０に圧電歪みが生じる部分を能動部３１０と称する。本実施形態では、詳しくは後述するが、圧力室１２毎に能動部３１０が形成されている。つまり、圧電アクチュエーター３００には複数の能動部３１０が形成されていることになる。そして、一般的には、能動部３１０の何れか一方の電極を複数の能動部３１０に共通する共通電極とし、他方の電極を能動部３１０毎に独立する個別電極として構成する。本実施形態では、第１電極６０を共通電極とし、第２電極８０を個別電極としているが、これを逆にしてもよい。なお、上述した例では、振動板５０及び第１電極６０が、振動板として作用するが、もちろんこれに限定されるものではなく、例えば、振動板５０を設けずに第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。

【0040】

ここで、本実施形態では、振動板５０のうち、圧力室１２に対向する領域を可動領域Ｃと称する。また、可動領域Ｃのうち、Ｚ方向からの平面視において、圧力室１２の端部である壁面よりも内側であって、圧力室１２の中心部を含まない領域を縁部Ｂと称する。縁部Ｂには圧電アクチュエーター３００が設けられている。さらに、可動領域Ｃのうち縁部Ｂ以外の領域を中央部Ａと称する。中央部Ａは圧電アクチュエーター３００の能動部３１０が設けられていない。

【0041】

このような振動板５０に対して、能動部３１０は、振動板５０の可動領域Ｃ（図３参照）の縁部Ｂに設けられている。さらに、本実施形態では、能動部３１０は、縁部Ｂよりも外側、すなわち、圧力室１２よりも外側まで延設されている。なお、能動部３１０は、中央部Ａには設けられていない。つまり、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０は、圧力室１２の外側と縁部Ｂとに亘って、圧力室１２の壁面の境界部分に跨がって連続して設けられている。

【0042】

このような能動部３１０の平面視における形状は、図４に示すように、圧力室１２と略同様の形状を有し、Ｙ方向を長手方向とする環状の角丸長方形状となっている。

【0043】

具体的には、第１電極６０は、複数の圧力室１２に亘って連続して設けられて、圧電アクチュエーター３００の複数の能動部３１０に共通する共通電極を構成する。第１電極６０は、Ｙ方向の幅が、圧力室１２のＹ方向の長さよりも広く、Ｘ方向に並設された複数の圧力室１２に亘って連続して設けられている。また、第１電極６０は、振動板５０の中央部Ａには設けられておらず、中央部Ａ側の端部は、圧電体層７０によって覆われている。もちろん、第１電極６０は、振動板５０の中央部Ａに設けられていてもよい。

【0044】

圧電体層７０は、Ｙ方向が所定の幅となるようにＸ方向に亘って連続して設けられている。圧電体層７０のＹ方向の幅は、圧力室１２のＹ方向の長さよりも広い。このため、圧力室１２のＹ方向では、圧電体層７０は、圧力室１２の外側まで設けられている。なお、本実施形態では、圧電体層７０は、複数の圧力室１２に亘って連続して設けるようにしたが、特にこれに限定されず、圧電体層７０は、圧力室１２毎に、隣り合う圧力室１２の画壁上で切り分けて設けられていてもよい。

【0045】

このような圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができる。また、圧電体層７０としては、鉛を含む鉛系圧電材料や鉛を含まない非鉛系圧電材料などを用いることができる。

【0046】

圧電体層７０は、電位を印加しないときの圧電体層７０内部に残留する分極または双極子の向き（以降、合わせて分極方向と称する）は、第１電極６０から第２電極８０に向かう－Ｚ方向であってもよく、また、第２電極８０から第１電極６０に向かう＋Ｚ方向であってもよい。本実施形態では、圧電体層７０の分極方向は、第１電極６０から第２電極８０に向かう方向、すなわち、－Ｚ方向となっている。

【0047】

第２電極８０は、圧力室１２毎に切り分けられて、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０毎に独立する個別電極を構成する。第２電極８０は、Ｚ方向から平面視した際に、環状に形成されている。すなわち、第２電極８０は、圧力室１２と同様にＹ方向を長軸とする角丸長方形状の外周形状を有し、その中央部にはその外周形状と略相似形状の開口部が形成されて環状に形成されている。この第２電極８０の端部によって能動部３１０の範囲が規定されている。つまり、第２電極８０は、振動板５０の可動領域Ｃ（図３参照）の縁部Ｂと、この縁部Ｂよりも外側、すなわち、圧力室１２よりも外側とに設けられており、第２電極８０は、中央部Ａには設けられていない。このような第２電極８０は、膜厚が１００ｎｍ以下であることが好ましい。このように第２電極８０を１００ｎｍ以下の厚さで設けることで、第２電極８０が能動部３１０の変形を阻害するのを抑制して、能動部３１０の変位量が低下するのを抑制することができる。なお、第２電極８０としては、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）からなる群から選択される少なくとも一つの材料で形成されていることが好ましい。このように第２電極８０として、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）からなる群から選択される少なくとも一つの材料を用いることで、第２電極８０の電気抵抗値を低下させて電圧降下を抑制することができる。

【0048】

図５に示すように、圧電アクチュエーター３００は、保護膜１１０によって覆われている。保護膜１１０としては、耐湿性を有する絶縁材料を用いることができる。本実施形態では、保護膜１１０は、第１電極６０上と、圧電体層７０の側面と、第２電極８０の側面及び上面と、振動板５０の中央部Ａと、を覆うように連続して設けられている。なお、本実施形態では、保護膜１１０は、振動板５０の中央部Ａを覆うようにしたが、特にこれに限定されず、保護膜１１０は、振動板５０の中央部Ａの一部又は全部を覆わないように設けてもよい。このように保護膜１１０を振動板５０の中央部Ａの一部又は全部を覆わないように設けることで、保護膜１１０が振動板５０の変位を阻害するのを抑制して変位量の低下を抑制することができる。

【0049】

このように圧電体層７０の側面を保護膜１１０で覆うことにより、第１電極６０と第２電極８０との間で電流がリークするのを抑制して、圧電アクチュエーター３００のリーク電流による焼損などの破壊を抑制することができる。また、保護膜１１０を設けることで、詳しくは後述する引き出し配線であるリード電極９０によって第１電極６０と第２電極８０とが短絡するのを抑制することができる。

【0050】

このような保護膜１１０の材料としては、耐湿性を有する材料であればよく、無機絶縁材料や有機絶縁材料などを用いることができる。

【0051】

保護膜１１０として利用できる無機絶縁材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_Ｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_Ｘ）、酸化タンタル（ＴａＯ_Ｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_Ｘ）及び酸化チタン（ＴｉＯ_Ｘ）から選択される少なくとも一種が挙げられる。保護膜１１０の無機絶縁材料としては、特に、無機アモルファス材料である酸化アルミニウム（ＡｌＯ_Ｘ）、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いるのが好ましい。なお、無機絶縁材料からなる保護膜１１０は、例えば、ＭＯＤ法、ゾル－ゲル法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成することができる。

【0052】

また、保護膜１１０として利用できる有機絶縁材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、珪素系樹脂及びフッ素系樹脂から選択される少なくとも一種が挙げられる。なお、有機絶縁材料からなる保護膜１１０は、例えば、スピンコーティング法、スプレー法等により形成することができる。

【0053】

この保護膜１１０上には、圧電アクチュエーター３００の各電極から引き出された引き出し配線であるリード電極９０が設けられている。リード電極９０は、第２電極８０から引き出された個別リード電極９１と、第１電極６０から引き出された共通リード電極９２とを具備する。リード電極９０は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、ＩＴＯ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｌ－Ｃｕ、Ａｌ－Ｎｄからなる群から選択される少なくとも一つを含む材料を用いるのが好ましい。また、リード電極９０は、保護膜１１０との密着性を向上する密着層を有してもよい。

【0054】

ここで、個別リード電極９１は、Ｙ方向の一端部において保護膜１１０に設けられたコンタクトホール１１１を介して第２電極８０と接続されている。また、個別リード電極９１は、その他端部が流路形成基板１０上の第１電極６０が形成されていない領域までＹ方向に沿って延設されている。

【0055】

このような個別リード電極９１には、駆動回路１２０が実装された配線基板１２１が電気的に接続されている。なお、駆動回路１２０は、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等からなる。また、配線基板１２１は、フレキシブル配線基板の１種であるＣＯＦ基板からなる。駆動回路１２０からの駆動信号が個別リード電極９１を介して第２電極８０に供給される。

【0056】

また、共通リード電極９２は、Ｘ方向の端部において保護膜１１０に設けられたコンタクトホール１１２を介して一端が第１電極６０と接続されている。また、共通リード電極９２は、その他端部が流路形成基板１０上の第１電極６０が形成されていない領域までＹ方向に沿って延設されている。

【0057】

ここで、共通リード電極９２は、Ｘ方向の端部において保護膜１１０に設けられたコンタクトホール１１１を介して一端が第１電極６０と接続されている。

【0058】

このような記録ヘッド１では、共通液室３５からノズル２１に至るまでインクで満たした後、駆動回路１２０からの駆動信号に従い、圧力室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、振動板５０及び圧電アクチュエーター３００を撓み変形させることで、圧力室１２内の圧力が高まりノズル２１からインクが吐出する。

【0059】

また、図１に示すように、インクジェット式記録装置Ｉは、制御装置２００を具備する。ここで、本実施形態の電気的構成について図６を参照して説明する。なお、図６は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置Ｉの電気的構成を示すブロック図である。

【0060】

図６に示すように、インクジェット式記録装置Ｉは、プリンターコントローラー２１０と、プリントエンジン２２０と、を備えている。

【0061】

プリンターコントローラー２１０は、インクジェット式記録装置Ｉの全体の制御をする要素であり、本実施形態では、インクジェット式記録装置Ｉに設けられた制御装置２００内に設けられている。

【0062】

プリンターコントローラー２１０は、外部インターフェース２１１（以下、外部Ｉ／Ｆ２１１と言う）と、ＲＡＭ２１２と、ＲＯＭ２１３と、制御処理部２１４と、クロック信号を発生する発振回路２１５と、駆動信号生成回路２１６と、電源生成回路２１７と、内部インターフェース２１８（以下、内部Ｉ／Ｆ２１８と言う）と、を備えている。

【0063】

外部Ｉ／Ｆ２１１は、例えば、キャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータ等によって構成される印刷データを、ホストコンピューター等の外部装置２３０から受信する。また、この外部Ｉ／Ｆ２１１を通じてビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣＫ）が、外部装置２３０に対して出力される。

【0064】

ＲＡＭ２１２は、各種データを一時的に記憶するものであり、受信バッファー２１２Ａ、中間バッファー２１２Ｂ、出力バッファー２１２Ｃ及び図示しないワークメモリーとして機能する。そして、受信バッファー２１２Ａは外部Ｉ／Ｆ２１１によって受信された印刷データを一時的に記憶し、中間バッファー２１２Ｂは制御処理部２１４が変換した中間コードデータを記憶し、出力バッファー２１２Ｃはドットパターンデータを記憶する。なお、このドットパターンデータは、階調データをデコード（翻訳）することにより得られる印字データによって構成してある。

【0065】

また、ＲＯＭ２１３には、各種データ処理を行わせるための制御プログラム（制御ルーチン）の他に、フォントデータ、グラフィック関数等を記憶させてある。

【0066】

制御処理部２１４は、ＣＰＵ等を含んで構成されている。この制御処理部２１４は、受信バッファー２１２Ａ内の印刷データを読み出すと共に、この印刷データを変換して得た中間コードデータを中間バッファー２１２Ｂに記憶させる。また、中間バッファー２１２Ｂから読み出した中間コードデータを解析し、ＲＯＭ２１３に記憶させているフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して、中間コードデータをドットパターンデータに展開する。そして、制御処理部２１４は、必要な装飾処理を施した後に、この展開したドットパターンデータを出力バッファー２１２Ｃに記憶させる。

【0067】

そして、記録ヘッド１に１行分のドットパターンデータが得られたならば、この１行分のドットパターンデータは、内部Ｉ／Ｆ２１８を通じて記録ヘッド１に出力される。また、出力バッファー２１２Ｃから１行分のドットパターンデータが出力されると、展開済みの中間コードデータは中間バッファー２１２Ｂから消去され、次の中間コードデータについての展開処理が行われる。すなわち、内部Ｉ／Ｆ２１８は、駆動信号や印刷データに基づいて展開されたドットパターンデータ（別名ビットマップデータとも言う）等をプリントエンジン２２０に送信する。

【0068】

駆動信号生成回路２１６は、外部から供給された電源に基づいて記録ヘッド１へ供給するための共通駆動信号ＣＯＭを生成する。

【0069】

また、電源生成回路２１７は、外部から供給された電源に基づいて圧電アクチュエーター３００の共通電極である第１電極６０に供給する詳しくは後述するバイアス電位ｖｂｓを生成する。

【0070】

プリントエンジン２２０は、記録ヘッド１と、紙送り機構２２１と、キャリッジ機構２２２とを含んで構成してある。紙送り機構２２１は、搬送ローラー８とこの搬送ローラー８を駆動する図示しないモーター等から構成してあり、記録シートＳを記録ヘッド１の記録動作に連動させて順次送り出す。即ち、この紙送り機構２２１は、記録シートＳをＸ方向に相対移動させる。キャリッジ機構２２２は、キャリッジ３と、キャリッジ３をキャリッジ軸５に沿ってＹ方向に移動させる駆動モーター６やタイミングベルト７とを具備する。

【0071】

記録ヘッド１は、シフトレジスター１２２、ラッチ回路１２３、レベルシフター１２４、スイッチ１２５を有する駆動回路１２０と、圧電アクチュエーター３００と、を備えている。シフトレジスター１２２、ラッチ回路１２３、レベルシフター１２４、スイッチ１２５及び圧電アクチュエーター３００は、特に図示していないが、それぞれ、記録ヘッド１のノズル２１毎に設けられたシフトレジスター素子、ラッチ素子、レベルシフター素子、スイッチ素子、圧電アクチュエーター３００から構成してある。これらのシフトレジスター１２２、ラッチ回路１２３、レベルシフター１２４、スイッチ１２５及び圧電アクチュエーター３００は、この順で電気的に接続してある。これらのシフトレジスター１２２、ラッチ回路１２３、レベルシフター１２４及びスイッチ１２５は、駆動信号生成回路２１６が発生した共通駆動信号ＣＯＭから実際に圧電アクチュエーター３００に印加される印加パルスを生成する。

【0072】

なお、本実施形態では、プリンターコントローラー２１０と駆動回路１２０とが特許請求の範囲の駆動手段に相当する。

【0073】

ここで、駆動信号生成回路２１６が発生した共通駆動信号を示す駆動波形について説明する。なお、図７は、バイアス電位、共通駆動信号、及び、駆動信号を示す駆動波形である。図８は、駆動信号による振動板の変形状態を示す図であり、図４のＢ－Ｂ′線の断面を模式的に示した図である。

【0074】

図７に示すように、本実施形態の共通駆動信号ＣＯＭは、発振回路２１５から発振されるクロック信号により規定される単位周期Ｔ毎に駆動信号生成回路２１６から繰り返し生成される。単位周期Ｔは、吐出周期Ｔ又は記録周期Ｔとも言い、記録シートＳに印刷する画像等の１画素分に対応する。本実施形態では、共通駆動信号ＣＯＭは、ノズル２１からインク滴が吐出されるように圧電アクチュエーター３００を駆動する吐出パルスＤＰを１記録周期Ｔ内に有する信号であり、記録周期Ｔ毎に繰り返し発生される。

【0075】

そして、印刷中において記録シートＳの記録領域に１行分（１ラスター分）のドットパターンを形成するとき、各ノズル２１に対応する圧電アクチュエーター３００には、共通駆動信号ＣＯＭの吐出パルスＤＰが選択的に印加される。すなわち、各ノズル２１に対応する圧電アクチュエーター３００毎にヘッド制御信号及び共通駆動信号ＣＯＭから印加パルスを生成し、印加パルスを圧電アクチュエーター３００に供給する。

【0076】

このような印加パルスは、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０毎の個別電極である第２電極８０に供給される。また、圧電アクチュエーター３００の複数の能動部３１０の共通電極である第１電極６０には、バイアス電位ｖｂｓが供給される。このため、印加パルスによって圧電アクチュエーター３００の個別電極である第２電極８０に印加される電位は、第１電極６０に印加されるバイアス電位ｖｂｓを基準電位として表される。

【0077】

図７に示す例では、第１電極６０にバイアス電位ｖｂｓが供給されることで、第１電極６０は約３０Ｖの電位に維持される。

【0078】

第２電極８０には、約３０Ｖの最小電位と、約６０Ｖの最大電位とを有する駆動波形で示される吐出パルスＤＰが供給される。

【0079】

そして、第１電極６０の電位を基準とした第２電極８０の電位差、すなわち、（第２電極８０の電位）－（第１電極６０の電位）が圧電体層７０の駆動電圧Ｖとなる。このような駆動電圧Ｖの時間に伴うプロファイルが、圧電アクチュエーター３００に供給される駆動信号２５０となる。

【0080】

ここで、圧電アクチュエーター３００に供給される駆動信号２５０は、第１収縮維持要素Ｐ１と、膨張要素Ｐ２と、膨張維持要素Ｐ３と、第１収縮要素Ｐ４と、基準容積維持要素Ｐ５と、第２収縮要素Ｐ６と、第２収縮維持要素Ｐ７と、を具備する。

【0081】

第１収縮維持要素Ｐ１は、圧電アクチュエーター３００に第１電位Ｖ_１（ここでは１０Ｖ）を印加して圧力室１２の容積を基準容積から収縮させた状態を維持する。本実施形態では、この第１収縮維持要素Ｐ１が、特許請求の範囲に記載の収縮要素に相当する。すなわち、圧力室１２を基準容積よりも収縮させる収縮要素とは、圧力室１２を基準容積よりも収縮した状態を維持する要素も含むものである。

【0082】

具体的には、第１収縮維持要素Ｐ１のように第２電極８０にプラス（＋）の電位が印加されると、圧電体層７０には第２電極８０から第１電極６０に向かう＋Ｚ方向の電界が印加される。圧電体層７０は、第１電極６０から第２電極８０に向かう－Ｚ方向の分極方向であるため、圧電体層７０には、分極方向である－Ｚ方向と逆の＋Ｚ方向の電界が印加される。このため、圧電体層７０は電界方向である－Ｚ方向に縮み、分極方向と直交する方向であるＸ方向及びＹ方向を含む面内方向に伸びる。つまり、図９に示す、圧電体層７０のＳ（電界誘起歪み（変位量））－Ｅ（電界）の関係を示すバタフライ曲線において、領域Ｄを利用するように電界Ｅを印加することで、圧電体層７０を電界方向である－Ｚ方向に縮ませて、分極方向と直交する方向であるＸ方向及びＹ方向を含む面内方向に伸ばすことができる。

【0083】

そして、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０は、圧力室１２の外側から縁部Ｂに亘って設けられているため、圧電体層７０がＸ方向及びＹ方向を含む面内方向に伸びることで、圧電アクチュエーター３００は、圧力室１２側に向かって、すなわち、＋Ｚ方向に撓み変形する。つまり、第１収縮維持要素Ｐ１によって圧電アクチュエーター３００が圧力室１２の容積を収縮させる方向に変形した状態が維持される。これにより、圧電アクチュエーター３００は、圧力室１２側である＋Ｚ方向に変形した状態が維持される。

【0084】

ちなみに、圧電アクチュエーター３００が圧力室１２側である＋Ｚ方向に変形するとは、圧電アクチュエーター３００の圧力室１２側である＋Ｚ側の面が凸状に突出した状態に変形するものも、また、圧力室１２側とは反対側である－Ｚ側の面が凸状に突出した状態のままのものも含む。つまり、例えば、圧電アクチュエーター３００の初期撓みが、圧力室１２とは反対側である－Ｚ側に凸状に突出するように変形している場合には、第１収縮維持要素Ｐ１によって圧電アクチュエーター３００が－Ｚ側に凸状に突出するように変形したままで、－Ｚ側への突出量が小さくなるように変形したものも含む。第１収縮維持要素Ｐ１による圧電アクチュエーター３００の姿勢は、圧電アクチュエーター３００の初期撓みを決定する振動板５０を含む積層膜の特性、すなわち、各膜の内部応力や中立線の位置と、圧電体層７０の変位特性に対する第１収縮維持要素Ｐ１による第１電位Ｖ_１の大きさ、すなわち、変位量とによって決定する。

【0085】

本実施形態では、図８中の点線で示すように、圧電アクチュエーター３００に電位を印加していない初期撓みでは、圧電アクチュエーター３００は、圧力室１２とは反対側である－Ｚ側に凸状となるように変形している。また、圧電アクチュエーター３００は、第１収縮維持要素Ｐ１の第１電位Ｖ_１が印加されることで、圧力室１２側に凸状に変形するものとしている。

【0086】

このように第１収縮維持要素Ｐ１を供給することで、圧電アクチュエーター３００に電位を印加していない場合の姿勢、所謂、初期撓みがどのような姿勢であっても、圧電アクチュエーター３００を確実に圧力室１２側である＋Ｚ方向に変形した状態を維持することができる。すなわち、圧電アクチュエーター３００の初期撓みが、圧電アクチュエーター３００が圧力室１２側に凸状に変形している場合であっても、また、圧電アクチュエーター３００が圧力室１２とは反対側に凸状に変形している場合であっても、第１収縮維持要素Ｐ１を供給することで、圧電アクチュエーター３００を圧力室１２側に変形、特に、圧力室１２側に凸状となるように変形することができる。ちなみに、圧電アクチュエーター３００は、初期撓みが圧力室１２側である＋Ｚ側に凸状となっていてもよい。ただし、圧電アクチュエーター３００は、初期撓みを圧力室１２とは反対側である－Ｚ側に凸状とした方が、振動板５０を構成する部材として圧縮応力を内在する部材を導入することができる。このように振動板５０の内部応力を圧縮応力とすることで、膨張要素Ｐ２、膨張維持要素Ｐ３、第１収縮要素Ｐ４等によって振動板５０に引っ張り応力が印加された際に、振動板５０の破壊を抑制することができる。

【0087】

なお、誘電材料からなる圧電体層７０は、当該圧電体層７０に印加する電界を変化させると、抗電界（負極側の抗電界Ｅｃ１及び正極側の抗電界Ｅｃ２）を境として分極の正負が反転するヒステリシス特性を有する曲線、いわゆる、ヒステリシス曲線が描かれる。このため、第１収縮維持要素Ｐ１によって圧電体層７０に印加する電界は、負極側の抗電界Ｅｃ１よりも大きく、正極側の抗電界Ｅｃ２よりも小さいことが好ましい。すなわち、第１収縮維持要素Ｐ１によって圧電アクチュエーター３００に印加する電位である第１電位Ｖ_１の絶対値は、ゼロ（０）より大きく、圧電体層７０の抗電界（Ｅｃ１、Ｅｃ２）となる電位、所謂、抗電位Ｖｃ（＋Ｖｃと－Ｖｃとを合わせてＶｃと称する）の絶対値以下であることが好ましい（０＜｜Ｖ_１｜≦｜Ｖｃ｜）。本実施形態では、第１電位Ｖ_１は、プラス（＋）の電位であるため、０＜Ｖ_１≦＋Ｖｃを満たすことが好ましい。このように第１電位Ｖ_１の絶対値を、圧電体層７０の抗電位Ｖｃの絶対値を超えない大きさとすることで、第１収縮維持要素Ｐ１によって圧電体層７０の分極の反転を行わせずに、第１収縮維持要素Ｐ１によって圧電体層７０を分極方向である－Ｚ方向に縮ませることができる。

【0088】

膨張要素Ｐ２は、圧電アクチュエーター３００に第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）から第２電位Ｖ_２（ここでは－２０Ｖ）まで印加して圧力室１２の容積を第１収縮維持要素Ｐ１から膨張させる。本実施形態では、この膨張要素Ｐ２が、特許請求の範囲に記載の膨張要素に相当する。

【0089】

具体的には、膨張要素Ｐ２のように第２電極８０にマイナス（－）の電位が印加されると、圧電体層７０には第１電極６０から第２電極８０に向かう－Ｚ方向の電界が印加される。圧電体層７０は－Ｚ方向の分極方向であるため、電界方向と分極方向とが一致する。これにより、圧電体層７０は電界方向である－Ｚ方向に伸び、分極方向と直交する方向であるＸ方向及びＹ方向を含む面内方向に縮む。つまり、図７に示す、圧電体層７０のＳ（電界誘起歪み（変位量））－Ｅ（電界）の関係を示すバタフライ曲線において、領域Ｆを利用するように電界Ｅを印加することで、圧電体層７０を電界方向である－Ｚ方向に伸ばして、分極方向と直交する方向であるＸ方向及びＹ方向を含む面内方向に縮ませることができる。

【0090】

そして、圧電体層７０がＸ方向及びＹ方向を含む面内方向に縮むことで、圧電アクチュエーター３００は、圧力室１２とは反対側である－Ｚ方向に向かって撓み変形する。本実施形態では、図８に示すように、膨張要素Ｐ２によって、圧電アクチュエーター３００は、圧力室１２とは反対側である－Ｚ側に凸状となるように撓み変形する。もちろん、膨張要素Ｐ２によって、圧電アクチュエーター３００は、圧力室１２側である＋Ｚ側に凸状のまま、突出量のみが小さくなるように変形してもよい。

【0091】

このように本実施形態の膨張要素Ｐ２によって、圧電アクチュエーター３００が圧力室１２の容積を膨張させる方向に変形することで、ノズル２１内のメニスカスが圧力室１２側に引き込まれると共に、圧力室１２には共通液室３５側からインクが供給される。

【0092】

本実施形態では、膨張要素Ｐ２によって、圧電アクチュエーター３００には、第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）から第２電位Ｖ_２（－２０Ｖ）までの３０Ｖの駆動電圧Ｖが印加されるため、共通液室３５から圧力室１２に引き込まれるインクの体積を大きくすることができる。つまり、膨張要素Ｐ２によって圧力室１２を膨張させる前の圧力室１２の容積が、圧電アクチュエーター３００に電圧が印加されていない基準容積だった場合、膨張要素Ｐ２によって圧電アクチュエーター３００には、２０Ｖの駆動電圧Ｖが印加されるに過ぎない。本実施形態では、膨張要素Ｐ２によって圧力室１２を膨張させる前の圧力室１２の容積を、基準容積よりも収縮させておくことで、膨張要素Ｐ２によって共通液室３５から圧力室１２に引き込まれるインクの体積を大きくすることができる。したがって、後の第１収縮要素Ｐ４によって圧力室１２の容積を急激に収縮させてノズル２１からインク滴を吐出させる際に、吐出されるインク滴の重量を増大させることができる。

【0093】

膨張維持要素Ｐ３は、圧電アクチュエーター３００に第２電位Ｖ_２（ここでは－２０Ｖ）を印加し続けて、膨張要素Ｐ２によって膨張した圧力室１２の容積を一定時間維持する。

【0094】

第１収縮要素Ｐ４は、圧電アクチュエーター３００に第２電位Ｖ_２からグランド（ＧＮＤ）まで印加して、膨張維持要素Ｐ３によって膨張された圧力室１２を電位が印加されていない基準容積まで収縮させる。

【0095】

この第１収縮要素Ｐ４によって、図８に示すように、圧力室１２は膨張維持要素Ｐ３で膨張した容積から基準容積まで急激に収縮され、圧力室１２内のインクが加圧されてノズル２１からインク滴が吐出される。第１収縮要素Ｐ４よりも前の膨張要素Ｐ２において圧力室１２内に引き込まれたインクの体積が大きいことから、第１収縮要素Ｐ４によってノズル２１から吐出されるインク滴の重量を大きくすることができる。つまり、膨張要素Ｐ２によって生じた圧力室１２内のインクの圧力変化が大きいため、第１収縮要素Ｐ４によって圧力室１２内のインクに圧力変化を生じさせた際により大きな圧力変化を圧力室１２内で生じさせることができ、吐出されるインク滴の重量を大きくすることができる。

【0096】

基準容積維持要素Ｐ５は、圧電アクチュエーター３００に電位を印加しない状態を一定時間維持して、基準容積を一定時間維持する。

【0097】

この基準容積維持要素Ｐ５によって、圧力室１２の基準容積まで収縮された状態は一定時間維持され、この間にインク滴の吐出によって減少した圧力室１２内のインク圧力は、その固有振動によって上昇及び下降を繰り返しながら減衰する。

【0098】

第２収縮要素Ｐ６は、圧電アクチュエーター３００にグランド（ＧＮＤ）から第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）まで印加して、圧力室１２の容積を基準容積から収縮させる。

【0099】

第２収縮維持要素Ｐ７は、圧電アクチュエーター３００に第１電位Ｖ_１（ここでは１０Ｖ）を印加して圧力室１２の容積を基準容積から収縮させた状態を維持する。

【0100】

これら第２収縮要素Ｐ６及び第２収縮維持要素Ｐ７における第１電位Ｖ_１の絶対値は、第１収縮維持要素Ｐ１と同様に、圧電体層７０の抗電界となる電位、所謂、抗電位Ｖｃの絶対値を超えない大きさであることが好ましい（０＜｜Ｖ_１｜≦｜Ｖｃ｜）。

【0101】

なお、第２収縮要素Ｐ６は、第１収縮要素Ｐ４によって低下した圧力室１２内のインク圧力が、基準容積維持要素Ｐ５において、固有振動周期によって再び上昇したタイミングに合わせて供給するようにしてもよい。これにより、インク滴を吐出した後のメニスカスの振動を短時間で減衰させることができる。

【0102】

このような駆動信号２５０では、インク滴を吐出しない待機時である第１収縮維持要素Ｐ１及び第２収縮維持要素Ｐ７に、第１電位Ｖ_１が中間電位として印加されているとも言える。

【0103】

以上説明したように、本発明の実施形態１に係る液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉでは、ノズル２１に連通する圧力室１２が形成された流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方面側に形成された振動板５０と、振動板５０の流路形成基板１０とは反対面側に形成された第１電極６０、圧電体層７０、及び、第２電極８０を有する圧電アクチュエーター３００と、を具備する液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッド１と、圧電アクチュエーター３００を駆動する駆動信号２５０を供給する駆動手段であるプリンターコントローラー２１０及び駆動回路１２０と、を具備し、圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０と第２電極８０とにより圧電体層７０が挟まれた能動部３１０を備え、能動部３１０は、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０との積層方向であるＺ方向からの平面視において、圧力室１２に対向する領域の中央部Ａ以外の領域である縁部Ｂから圧力室１２よりも外側まで延設され、駆動信号２５０は、圧電体層７０に電界を印加しない圧力室１２の基準容積から圧力室１２を収縮させる収縮要素である第１収縮維持要素Ｐ１と、第１収縮維持要素Ｐ１によって収縮した圧力室１２を膨張させる膨張要素Ｐ２と、を具備する。

【0104】

このように、中央部Ａ以外の縁部Ｂから圧力室１２の外側まで延設された能動部３１０を有する圧電アクチュエーター３００を駆動する駆動信号２５０として、圧力室１２を膨張する膨張要素Ｐ２の前に圧力室１２を基準容積よりも収縮させる第１収縮維持要素Ｐ１を設けることで、膨張要素Ｐ２で振動板５０を大きく撓み変形させて、圧力室１２の容積変化を増大させることができる。したがって、膨張要素Ｐ２から圧力室１２を収縮させてノズル２１から液滴であるインク滴を吐出させる際に、インク滴の重量を増大させることができる。

【0105】

また、駆動信号２５０に第１収縮維持要素Ｐ１を設けることで、振動板５０の初期撓みを制御する必要がない。したがって、振動板５０の初期撓みが圧力室１２側に凸状とするため、振動板５０を構成する部材に梁形状ではないパターニングされた引っ張り応力を内在する部材を配置する必要がなく、振動板５０に引っ張り応力が印加された際に、振動板５０の破壊するのを抑制することができる。

【0106】

さらに、駆動信号２５０によってノズル２１から吐出されるインク滴の重量を増大させることができるため、圧力室１２のＸ方向の幅を広げて圧力室１２の容積を広げる必要がなく、圧力室１２をＸ方向に広げることによる振動板５０の破壊を抑制することができる。また、圧力室１２のＸ方向の幅を広げる必要がないため、圧力室１２をＸ方向に高密度に配置することができ、ノズル２１をＸ方向に高密度に配置して、記録ヘッド１のＸ方向の小型化及び高精度な印刷を実現することができる。

【0107】

また、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉでは、収縮要素である第１収縮維持要素Ｐ１は、膨張要素Ｐ２とは反対の電界を圧電体層７０に印加するものであることが好ましい。これによれば、第１収縮維持要素Ｐ１は、膨張要素Ｐ２とは反対方向の電界を圧電体層７０に印加するだけで、容易に圧力室１２を基準容積よりも収縮させることができる。

【0108】

また、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉでは、収縮要素である第１収縮維持要素Ｐ１の電位である第１電位Ｖ_１は、待機状態で常に印加されていることが好ましい。これによれば、圧電アクチュエーター３００の中間電位として第１電位Ｖ_１を印加し続けることができ、駆動信号２５０を簡略化することができる。

【0109】

また、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉでは、収縮要素である第１収縮維持要素Ｐ１によって圧電アクチュエーター３００に印加される電位である第１電位Ｖ_１の絶対値は、圧電体層７０の抗電界となる電位である抗電位の絶対値よりも小さいことが好ましい。これによれば、第１収縮維持要素Ｐ１によって圧電体層７０の分極の反転を生じさせるのを抑制して、圧電体層７０を効率よく変形させることができる。

【0110】

また、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉでは、圧電アクチュエーター３００に電位を印加しない場合の圧電体層内部に残留する分極又は双極子の向きは、第１電極６０から第２電極８０に向かう－Ｚ方向であり、収縮要素である第１収縮維持要素Ｐ１では、第２電極８０の電位をプラスにし、膨張要素Ｐ２では、第２電極の電位をマイナスにすることが好ましい。これによれば、第１収縮維持要素Ｐ１において、第２電極８０にプラス電位を印加することで、圧電アクチュエーター３００を圧力室１２側に変形させて、圧力室１２を基準容積よりも収縮させることができる。また、膨張要素Ｐ２において、第２電極８０にマイナス電位を印加することで、圧電アクチュエーター３００を圧力室１２とは反対側に変形させて、圧力室１２を基準容積よりも膨張させることができる。

【0111】

また、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉでは、駆動信号２５０は、膨張要素Ｐ２の後、膨張要素Ｐ２によって膨張した圧力室１２を基準容積まで収縮させる第２の収縮要素である第１収縮要素Ｐ４と、第１収縮要素Ｐ４の後、圧力室１２を前記基準容積で一定時間維持する基準容積維持要素Ｐ５と、圧力室１２を基準容積から収縮させる第３の収縮要素である第２収縮要素Ｐ６と、をさらに具備することが好ましい。これによれば、第１収縮要素Ｐ４や基準容積維持要素Ｐ５でグランド（ＧＮＤ）電位を用いることで、一定電圧を作り安く、綺麗な波形になり、吐出を安定させることができる。

【0112】

また、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉにおいて、収縮要素である第１収縮維持要素Ｐ１では、圧電アクチュエーター３００は、圧力室１２側に凸状に変形した状態であることが好ましい。これによれば、第１収縮維持要素Ｐ１で、圧電アクチュエーター３００を圧力室１２側に凸状に変形させることで、インク滴の重量を増大させることができる。

【0113】

また、本実施形態の液体噴射ヘッドである記録ヘッド１の駆動方法では、ノズル２１に連通する圧力室１２が形成された流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方面側に形成された振動板５０と、振動板５０の流路形成基板１０とは反対面側に形成された第１電極６０、圧電体層７０、及び、第２電極８０を有する圧電アクチュエーター３００と、を具備し、圧電アクチュエーター３００は、圧力室１２に対向する領域の中央部Ａに、第１電極６０と第２電極８０とにより圧電体層７０が挟まれた能動部３１０が設けられておらず、圧電体層７０に電界を印加しない圧力室１２の基準容積から圧力室１２を収縮させる収縮要素である第１収縮維持要素Ｐ１と、第１収縮維持要素Ｐ１によって収縮した圧力室１２を膨張させる膨張要素Ｐ２と、を具備する駆動信号２５０で圧電アクチュエーター３００を駆動する。

【0114】

このように、中央部Ａ以外の縁部Ｂから圧力室１２の外側まで延設された能動部３１０を有する圧電アクチュエーター３００を駆動する駆動信号２５０として、圧力室１２を膨張する膨張要素Ｐ２の前に圧力室１２を基準容積よりも収縮させる第１収縮維持要素Ｐ１を設けることで、膨張要素Ｐ２で振動板５０を大きく撓み変形させて、圧力室１２の容積変化を増大させることができる。したがって、膨張要素Ｐ２から圧力室１２を収縮させてノズル２１から液滴であるインク滴を吐出させる際に、インク滴の重量を増大させることができる。

【0115】

また、駆動信号２５０に第１収縮維持要素Ｐ１を設けることで、振動板５０の初期撓みを制御する必要がない。したがって、振動板５０の初期撓みが圧力室１２側に凸状とするため、振動板５０を構成する部材に梁形状ではないパターニングされた引っ張り応力を内在する部材を配置する必要がなく、振動板５０に引っ張り応力が印加された際に、振動板５０の破壊するのを抑制することができる。

【0116】

さらに、駆動信号２５０によってノズル２１から吐出されるインク滴の重量を増大させることができるため、圧力室１２のＸ方向の幅を広げて圧力室１２の容積を広げる必要がなく、圧力室１２をＸ方向に広げることによる振動板５０の破壊を抑制することができる。また、圧力室１２のＸ方向の幅を広げる必要がないため、圧力室１２をＸ方向に高密度に配置することができ、ノズル２１をＸ方向に高密度に配置して、記録ヘッド１のＸ方向の小型化及び高精度な印刷を実現することができる。

【0117】

（実施形態２）
図１０は、本発明の実施形態２に係るバイアス電位、共通駆動信号、及び、駆動信号を示す駆動波形である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0118】

図１０に示すように、圧電アクチュエーター３００に供給される駆動信号２５１は、第１収縮維持要素Ｐ１１と、膨張要素Ｐ１２と、膨張維持要素Ｐ１３と、収縮要素Ｐ１４と、第２収縮維持要素Ｐ１５と、を具備する。

【0119】

第１収縮維持要素Ｐ１１は、上述した実施形態１の第１収縮維持要素Ｐ１と同様に、圧電アクチュエーター３００に第１電位Ｖ_１（ここでは１０Ｖ）を印加して圧力室１２の容積を基準容積から収縮させた状態を維持する。本実施形態では、この第１収縮維持要素Ｐ１１が、特許請求の範囲に記載の収縮要素に相当する。

【0120】

このように第１収縮維持要素Ｐ１１を供給することで、圧電アクチュエーター３００に電位を印加していない場合の姿勢、所謂、初期撓みがどのような姿勢であっても、圧電アクチュエーター３００を確実に圧力室１２側である＋Ｚ方向に変形した状態を維持することができる。

【0121】

また、第１収縮維持要素Ｐ１１で圧電アクチュエーター３００に印加する電位である第１電位Ｖ_１の絶対値は、上述した実施形態１と同様に、圧電体層７０の抗電位Ｖｃの絶対値以下の大きさであることが好ましい（０＜｜Ｖ_１｜≦｜Ｖｃ｜）。このように第１電位Ｖ_１の絶対値を、圧電体層７０の抗電位Ｖｃの絶対値を超えない大きさとすることで、第１収縮維持要素Ｐ１によって圧電体層７０の分極の反転を行わせずに、第１収縮維持要素Ｐ１によって圧電体層７０を分極方向である－Ｚ方向に縮ませることができる。

【0122】

膨張要素Ｐ１２は、上述した実施形態１の膨張要素Ｐ２と同様に、圧電アクチュエーター３００に第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）から第２電位Ｖ_２（ここでは－２０Ｖ）まで印加して圧力室１２の容積を第１収縮維持要素Ｐ１１から膨張させる。本実施形態では、この膨張要素Ｐ１２が、特許請求の範囲に記載の膨張要素に相当する。

【0123】

このように本実施形態の膨張要素Ｐ１２によって、圧電アクチュエーター３００が圧力室１２の容積を膨張させる方向に変形することで、ノズル２１内のメニスカスが圧力室１２側に引き込まれると共に、圧力室１２には共通液室３５側からインクが供給される。

【0124】

本実施形態では、膨張要素Ｐ１２によって、圧電アクチュエーター３００には、第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）から第２電位Ｖ_２（－２０Ｖ）までの３０Ｖの駆動電圧Ｖが印加されるため、共通液室３５から圧力室１２に引き込まれるインクの体積を大きくすることができる。

【0125】

膨張維持要素Ｐ１３は、上述した実施形態１の膨張維持要素Ｐ３と同様に、圧電アクチュエーター３００に第２電位Ｖ_２（ここでは－２０Ｖ）を一定時間印加し続けて、膨張要素Ｐ１２によって膨張した圧力室１２の容積を一定時間維持する。

【0126】

収縮要素Ｐ１４は、圧電アクチュエーター３００に第２電位Ｖ_２（－２０Ｖ）から第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）まで印加して、圧力室１２を急激に収縮させて、ノズル２１からインク滴を吐出させる。この収縮要素Ｐ１４よりも前の膨張要素Ｐ１２において圧力室１２内に引き込まれたインクの体積が大きいことから、収縮要素Ｐ１４によってノズル２１から吐出されるインク滴の重量を大きくすることができる。

【0127】

また、収縮要素Ｐ１４では、圧電アクチュエーター３００を第２電位Ｖ_２から第１電位Ｖ_１まで変形させて圧力室１２を収縮させることで、上述した実施形態１の第１収縮要素Ｐ４よりも圧電アクチュエーター３００に印加する電位を大きくして、圧電アクチュエーター３００の変位量を大きくすることができる。したがって、収縮要素Ｐ１４によってノズル２１から吐出されるインク滴の重量を大きくすることができる。

【0128】

第２収縮維持要素Ｐ１５は、圧電アクチュエーター３００に第１電位Ｖ_１（ここでは１０Ｖ）を印加して圧力室１２の容積を基準容積から収縮させた状態を維持する。

【0129】

また、第１電位Ｖ_１は、０Ｖより大きく、抗電位Ｖｃ以下の電位であり、この範囲の電位が圧電体層７０に印加されると圧電体層７０の弾性率は高くなる。このため第２収縮維持要素Ｐ１５におけるインクの残留振動を速やかに制振することができる。したがって、駆動周波数を高める、つまり、１記録周期Ｔを短くすることができる。

【0130】

この第２収縮維持要素Ｐ１５における第１電位Ｖ_１の絶対値は、第１収縮維持要素Ｐ１１と同様に、圧電体層７０の抗電界となる電位、所謂、抗電位の絶対値を超えない大きさであることが好ましい。

【0131】

このような駆動信号２５１では、インク滴を吐出しない待機時である第１収縮維持要素Ｐ１１及び第２収縮維持要素Ｐ１５に、第１電位Ｖ_１が中間電位として印加されているとも言える。

【0132】

このような本実施形態のインクジェット式記録装置Ｉであっても、中央部Ａ以外の縁部Ｂから圧力室１２の外側まで延設された能動部３１０を有する圧電アクチュエーター３００を駆動する駆動信号２５０として、圧力室１２を膨張する膨張要素Ｐ２の前に圧力室１２を基準容積よりも収縮させる第１収縮維持要素Ｐ１を設けることで、膨張要素Ｐ２で振動板５０を大きく撓み変形させて、圧力室１２の容積変化を増大させることができる。したがって、膨張要素Ｐ２から圧力室１２を収縮させてノズル２１から液滴であるインク滴を吐出させる際に、インク滴の重量を増大させることができる。

【0133】

また、駆動信号２５０に第１収縮維持要素Ｐ１を設けることで、振動板５０の初期撓みを制御する必要がない。したがって、振動板５０の初期撓みが圧力室１２側に凸状とするため、振動板５０を構成する部材に梁形状ではないパターニングされた引っ張り応力を内在する部材を配置する必要がなく、振動板５０に引っ張り応力が印加された際に、振動板５０の破壊を抑制することができる。

【0134】

さらに、駆動信号２５０によってノズル２１から吐出されるインク滴の重量を増大させることができるため、圧力室１２のＸ方向の幅を広げて圧力室１２の容積を広げる必要がなく、圧力室１２をＸ方向に広げることによる振動板５０の破壊を抑制することができる。また、圧力室１２のＸ方向の幅を広げる必要がないため、圧力室１２をＸ方向に高密度に配置することができ、ノズル２１をＸ方向に高密度に配置して、記録ヘッド１のＸ方向の小型化及び高精度な印刷を実現することができる。

【0135】

また、収縮要素Ｐ１４の後、第２収縮維持要素Ｐ１５によって圧電体層７０を分極方向に縮ませる第１電位Ｖ_１を印加し続けることで、圧電体層７０の弾性率を高くして、インクの残留振動を速やか制振することができる。したがって、駆動周波数を高める、つまり、１記録周期Ｔを短くすることができる。

【0136】

なお、本実施形態の駆動信号２５１は、インク滴を吐出した後、第２収縮維持要素Ｐ１５によって第１電位Ｖ_１が連続して印加されるようにしたが、特にこれに限定されない。ここで、駆動信号の変形例を図１１に示す。

【0137】

図１１に示すように、圧電アクチュエーター３００に供給される駆動信号２５２は、第１収縮維持要素Ｐ１１と、膨張要素Ｐ１２と、膨張維持要素Ｐ１３と、収縮要素Ｐ１４と、第２収縮維持要素Ｐ１５と、制振要素Ｐ１６と、基準容積維持要素Ｐ１７と、第２収縮要素Ｐ１８と、第３収縮維持要素Ｐ１９と、を具備する。

【0138】

第１収縮維持要素Ｐ１１から第２収縮維持要素Ｐ１５までは上述した図１０と同じである。

【0139】

また、制振要素Ｐ１６は、圧電アクチュエーター３００に第１電位Ｖ_１からグランド（ＧＮＤ）まで印加して、収縮要素Ｐ１４によって収縮された圧力室１２を電位が印加されていない基準容積まで収縮させる。この制振要素Ｐ１６を印加するタイミング、すなわち、第２収縮維持要素Ｐ１５の印加時間は、収縮要素Ｐ１４によって低下した圧力室１２内のインク圧力が、第２収縮維持要素Ｐ１５において、固有振動周期によって再び上昇したタイミングに合わせて供給する。これにより、インク滴を吐出した後のメニスカスの振動を短時間で減衰させることができる。

【0140】

制振要素Ｐ１６の後は、基準容積維持要素Ｐ１７によって圧力室１２の基準容積は一定時間維持される。

【0141】

その後、第２収縮要素Ｐ１８によって圧力室１２の容積は基準容積から収縮されて、第３収縮維持要素Ｐ１９によって圧力室１２の収縮した容積が一定時間維持される。

【0142】

また、本実施形態では、駆動信号２５１、２５２は、１記録周期Ｔ内に１つの吐出パルスＤＰを有するものとしたが、特にこれに限定されない。ここで、本実施形態の駆動信号の変形例を図１２に示す。

【0143】

図１２に示すように、圧電アクチュエーター３００に供給される駆動信号２５３は、１記録周期Ｔ内に、第１吐出パルスＤＰ１と、第２吐出パルスＤＰ２と、第３吐出パルスＤＰ３と、を具備する。

【0144】

第１吐出パルスＤＰ１、第２吐出パルスＤＰ２及び第３吐出パルスＤＰ３のそれぞれは、特に図示していないが、上述した駆動信号２５１の吐出パルスＤＰと同様の波形形状であって、最小電圧である第２電圧が異なる波形形状を有する。つまり、第１吐出パルスＤＰ１、第２吐出パルスＤＰ２、及び、第３吐出パルスＤＰ３のそれぞれは、第１収縮維持要素Ｐ１１と、膨張要素Ｐ１２と、膨張維持要素Ｐ１３と、収縮要素Ｐ１４と、第２収縮維持要素Ｐ１５と、を有する。

【0145】

第１吐出パルスＤＰ１の最小電位は、第２電位Ｖ_２である。第２吐出パルスＤＰ２の最小電位である第２電位Ｖ_２Ａは、第１吐出パルスＤＰ１の第２電位Ｖ_２よりも小さい。また、第３吐出パルスＤＰ３の最小電位である第２電位Ｖ_２Ｂは、第２吐出パルスＤＰ２の第２電位Ｖ_２Ａよりも小さい。

【0146】

このような第１吐出パルスＤＰ１、第２吐出パルスＤＰ２及び第３吐出パルスＤＰ３を有する駆動信号２５３が１記録周期Ｔ内に圧電アクチュエーター３００に印加されると、記録シートＳの１画素において大ドットが形成される。

【0147】

これに対して、図１０に示す駆動信号２５１では、１記録周期Ｔ内に１つの吐出パルスＤＰが圧電アクチュエーター３００に印加されるので、駆動信号２５３に比べて記録シートＳの１画素に小ドットが形成される。

【0148】

この駆動信号２５１と駆動信号２５３とを使い分けることで、１画素に形成されるドットの大きさを使い分けることができ、高速で高精度な印刷を実現できる。

【0149】

また、大ドットを形成する駆動信号２５３では、各吐出パルスＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３の第１収縮維持要素Ｐ１１で印加される第３電位Ｖ_３を、上述した駆動信号２５１の第１収縮維持要素Ｐ１１で印加される第１電位Ｖ_１よりも大きくする。これにより、駆動信号２５３によって１画素にさらに大きな大ドットを容易に形成することができる。

【0150】

ちなみに、圧電体層７０の分極方向が＋Ｚ方向の場合、又は、第１電極６０が各能動部３１０の個別電極の場合には、駆動信号２５３の電位を反転させるため、第３電位Ｖ_３は、第１電位Ｖ_１よりも小さくする必要がある。つまり、駆動信号２５３における収縮要素である第１収縮維持要素Ｐ１１の第３電位Ｖ_３は、絶対値が第１電位Ｖ_１の絶対値よりも小さくなればよい（｜Ｖ_３｜＞｜Ｖ_１｜）。

【0151】

もちろん、第３電位Ｖ_３の絶対値は、ゼロ（０）より大きく、圧電体層７０の抗電位Ｖｃの絶対値以下の大きさであることが好ましい（０＜｜Ｖ_３｜≦｜Ｖｃ｜）。このように第３電位Ｖ_３の絶対値を、圧電体層７０の抗電位Ｖｃの絶対値を超えない大きさとすることで、駆動信号２５１においても圧電体層７０の分極の反転が生じるのを抑制することができる。

【0152】

また、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉは、１画素に液滴であるインク滴を吐出する駆動信号２５１、２５３を示す駆動波形において、複数の収縮要素及び膨張要素を入力する際の収縮要素で圧電アクチュエーター３００に印加される電位である第３電位Ｖ_３の絶対値は、一つの収縮要素及び膨張要素を入力する際の収縮要素で圧電アクチュエーター３００に印加される電位である第１電位Ｖ_１の絶対値よりも大きいことが好ましい。これにより、第３電位Ｖ_３を圧電アクチュエーター３００に印加する駆動信号２５３によって、１画素にさらに大ドットを形成することができる。

【0153】

（実施形態３）
図１３は、本発明の実施形態３に係るバイアス電位、共通駆動信号、及び、駆動信号を示す駆動波形である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0154】

図１３に示すように、圧電アクチュエーター３００に供給される駆動信号２５４は、第１収縮維持要素Ｐ２１と、第１膨張要素Ｐ２２と、膨張維持要素Ｐ２３と、収縮要素Ｐ２４と、第２収縮維持要素Ｐ２５と、復帰要素Ｐ２６と、第３収縮維持要素Ｐ２７と、を具備する。

【0155】

第１収縮維持要素Ｐ２１、第１膨張要素Ｐ２２、膨張維持要素Ｐ２３のそれぞれは、上述した実施形態１の第１収縮維持要素Ｐ１、膨張要素Ｐ２、膨張維持要素Ｐ３と同じであるため重複する説明は省略する。なお、本実施形態では、第１収縮維持要素Ｐ２１及び第１膨張要素Ｐ２２が、それぞれ特許請求の範囲に記載の収縮要素及び膨張要素に相当する。

【0156】

収縮要素Ｐ２４は、圧電アクチュエーター３００に第２電位Ｖ_２（－２０Ｖ）から上述した実施形態１及び２の第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）よりも大きな第４電位Ｖ_４（ここでは、１５Ｖ）を印加して、膨張維持要素Ｐ２３によって膨張された圧力室１２を基準容積よりも小さな容積まで収縮させる。

【0157】

この収縮要素Ｐ２４によって、圧力室１２内のインクが加圧されてノズル２１からインク滴が吐出される。本実施形態では、収縮要素Ｐ２４は、圧電アクチュエーター３００に第２電位Ｖ_２（－２０Ｖ）から第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）よりも大きな第４電位Ｖ_４（ここでは、１５Ｖ）を印加することから、圧電アクチュエーター３００を上述した実施形態２よりも大きく変形させて、ノズル２１から吐出されるインク滴の重量をさらに大きくすることができる。

【0158】

ちなみに、圧電体層７０の分極方向が＋Ｚ方向の場合、又は、第１電極６０が各能動部３１０の個別電極の場合には、駆動信号２５４の電位を反転させるため、第４電位Ｖ_４は、第１電位Ｖ_１よりも小さくする必要がある。つまり、駆動信号２５４における収縮要素Ｐ２４の第４電位Ｖ_４は、絶対値が第１電位Ｖ_１の絶対値よりも大きければよい（｜Ｖ_４｜＞｜Ｖ_１｜）。

【0159】

なお、第４電位Ｖ_４の絶対値は、第１電位Ｖ_１と同様に、ゼロ（０）より大きく、圧電体層７０の抗電位Ｖｃの絶対値以下の大きさであることが好ましい（０＜｜Ｖ_４｜≦｜Ｖｃ｜）。このように第１電位Ｖ_１の絶対値を、圧電体層７０の抗電位Ｖｃの絶対値を超えない大きさとすることで、収縮要素Ｐ２４によって圧電体層７０の分極の反転を行わせずに、収縮要素Ｐ２４によって圧電体層７０を分極方向である－Ｚ方向に縮ませることができる。

【0160】

第２収縮維持要素Ｐ２５は、圧電アクチュエーター３００に第４電位Ｖ_４（１５Ｖ）を一定時間印加し続けて、収縮要素Ｐ２４によって収縮した圧力室１２の容積を一定時間維持する。

【0161】

復帰要素Ｐ２６は、圧電アクチュエーター３００に第４電位Ｖ_４（１５Ｖ）から第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）まで印加して、圧力室１２の容積を第２収縮維持要素Ｐ２５による圧力室１２の収縮した容積よりも大きく、基準容積よりも小さな容積に収縮させる。復帰要素Ｐ２６は、圧力室１２内の圧力が固有振動周期によって再び上昇したタイミングに合わせて供給することで、インク滴を吐出した後のメニスカスの振動を短時間で減衰させることができる。

【0162】

第３収縮維持要素Ｐ２７は、圧電アクチュエーター３００に第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）を印加して圧力室１２の容積を基準容積から収縮させた状態を維持する。

【0163】

このような駆動信号２５４では、インク滴を吐出しない待機時である第１収縮維持要素Ｐ２１及び第３収縮維持要素Ｐ２７に、第１電位Ｖ_１が中間電位として印加されているとも言える。

【0164】

このような本実施形態のインクジェット式記録装置Ｉであっても、中央部Ａ以外の縁部Ｂから圧力室１２の外側まで延設された能動部３１０を有する圧電アクチュエーター３００を駆動する駆動信号２５０として、圧力室１２を膨張する膨張要素Ｐ２の前に圧力室１２を基準容積よりも収縮させる第１収縮維持要素Ｐ１を設けることで、膨張要素Ｐ２で振動板５０を大きく撓み変形させて、圧力室１２の容積変化を増大させることができる。したがって、膨張要素Ｐ２から圧力室１２を収縮させてノズル２１から液滴であるインク滴を吐出させる際に、インク滴の重量を増大させることができる。

【0165】

また、駆動信号２５０に第１収縮維持要素Ｐ１を設けることで、振動板５０の初期撓みを制御する必要がない。したがって、振動板５０の初期撓みが圧力室１２側に凸状とするため、振動板５０を構成する部材に梁形状ではないパターニングされた引っ張り応力を内在する部材を配置する必要がなく、振動板５０に引っ張り応力が印加された際に、振動板５０の破壊するのを抑制することができる。

【0166】

さらに、駆動信号２５０によってノズル２１から吐出されるインク滴の重量を増大させることができるため、圧力室１２のＸ方向の幅を広げて圧力室１２の容積を広げる必要がなく、圧力室１２をＸ方向に広げることによる振動板５０の破壊を抑制することができる。また、圧力室１２のＸ方向の幅を広げる必要がないため、圧力室１２をＸ方向に高密度に配置することができ、ノズル２１をＸ方向に高密度に配置して、記録ヘッド１のＸ方向の小型化及び高精度な印刷を実現することができる。

【0167】

また、収縮要素Ｐ２４の後、第２収縮維持要素Ｐ２５によって圧電体層７０を分極方向に縮ませる第４電位Ｖ_４を印加し続けることで、圧電体層７０の弾性率を高くして、インクの残留振動を速やかに制振することができる。したがって、駆動周波数を高める、つまり、１記録周期Ｔを短くすることができる。

【0168】

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。

【0169】

例えば、上述した各実施形態では、圧電体層７０の分極または双極子の向き（合わせて分極方向と称する）が第１電極６０から第２電極８０に向かう－Ｚ方向としたが、特にこれに限定されない。例えば、圧電体層７０の分極方向が、第２電極８０から第１電極６０に向かう＋Ｚ方向であってもよい。このように圧電体層７０の分極方向が＋Ｚ方向の場合には、上述した駆動信号２５０～２５４の電位を反転させればよい。例えば、図７の駆動信号２５０の電位を反転させた駆動信号２５０Ａを図１４に示す。また、図１０の駆動信号２５１の電位を反転させた駆動信号２５１Ａを図１５に示す。すなわち、図１４及び図１５に示すように、駆動信号２５０Ａ、２５１Ａでは、収縮要素である第１収縮維持要素Ｐ１、Ｐ１１では、第１電極６０を基準として第２電極８０がマイナス（－）となるように第１電位Ｖ_１が印加される。また、膨張要素Ｐ２、Ｐ１２では、第１電極６０を基準として第２電極８０がプラス（＋）となるように第２電位Ｖ_２が印加される。

【0170】

以上説明したように、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉでは、圧電アクチュエーター３００に電位を印加しない場合の圧電体層７０内部に残留する分極又は双極子の向きは、第２電極８０から第１電極６０に向かう＋Ｚ方向であり、収縮要素である第１収縮維持要素Ｐ１、Ｐ１１では、第２電極８０の電位をマイナスにし、膨張要素Ｐ２、Ｐ１２では、第２電極８０の電位をプラスにすることが好ましい。これにより、第１収縮維持要素Ｐ１、Ｐ１１において、第２電極８０にマイナス電位を印加することで、圧電アクチュエーター３００を圧力室１２側に変形させて、圧力室１２を基準容積よりも収縮させることができる。また、膨張要素Ｐ２、Ｐ１２において、第２電極８０にプラス電位を印加することで、圧電アクチュエーター３００を圧力室１２とは反対側に変形させて、圧力室１２を基準容積よりも膨張させることができる。

【0171】

また、上述した各実施形態では、第１電極６０を複数の能動部３１０の共通電極とし、第２電極８０を各能動部３１０の個別電極として、駆動信号２５０を第２電極８０に供給するようにしたが、これに限定されない。例えば、第１電極６０を能動部３１０毎に切り分けて個別電極とし、第２電極８０を複数の能動部３１０に亘って共通する共通電極としてもよい。第１電極６０を個別電極とした場合には、圧電体層７０の分極方向が第１電極６０から第２電極８０に向かう－Ｚ方向であっても、第１電極６０には、駆動信号２５０～２５４の電位を反転させた駆動信号、例えば、図１４及び図１５に示す駆動信号２５０Ａ、２５１Ａを供給すればよい。

【0172】

また、上述した各実施形態では、インク滴を吐出する駆動信号２５０～２５４が収縮要素と膨張要素とを具備するものとしたが、特にこれに限定されず、インク滴を吐出しない微振動駆動などの駆動信号においても上述した各実施形態と同様に収縮要素と膨張要素とを具備するものを用いるようにしてもよい。

【0173】

また、上述した各実施形態では、駆動回路１２０から個別電極である第２電極８０にプラス（＋）の共通駆動信号ＣＯＭを供給し、共通電極である第１電極６０にプラス（＋）のバイアス電位ｖｂｓを供給することで、第１電極６０の電位を基準とした第２電極８０の電位差がプラス（＋）とマイナス（－）とを有する駆動信号２５０～２５４を圧電アクチュエーター３００に供給するようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、共通電極である第１電極６０をグランド（ＧＮＤ）とし、駆動回路１２０から個別電極である第２電極８０に直接、プラス（＋）とマイナス（－）とを有する駆動信号２５０～２５４を供給するようにしてもよい。ただし、プラス（＋）のみを有する駆動信号を供給する駆動回路の方が、プラス（＋）とマイナス（－）とを有する駆動信号を供給可能な駆動回路に比べて安価である。したがって、上述した各実施形態のように、プラス（＋）の共通駆動信号ＣＯＭとプラス（＋）のバイアス電位ｖｂｓとを用いて圧電アクチュエーター３００にプラス（＋）とマイナス（－）とを有する駆動信号２５０～２５４を供給することで、安価な駆動回路１２０を用いることができ、コストを低減することができる。

【0174】

また、上述した各実施形態の駆動信号２５０～２５４では、インク滴を吐出しない待機時、第１電位Ｖ_１が中間電位として印加されているようにしたが、特にこれに限定されない。ここで、駆動信号の変形例を図１６に示す。なお、図１６は、他の実施形態に係る駆動信号を示す駆動波形である。

【0175】

図１６に示すように、圧電アクチュエーター３００に供給される駆動信号２５５は、第１収縮要素Ｐ３１と、収縮維持要素Ｐ３２と、膨張要素Ｐ３３と、膨張維持要素Ｐ３４と、第２収縮要素Ｐ３５と、を具備する。

【0176】

第１収縮要素Ｐ３１は、圧電アクチュエーター３００にグランド（ＧＮＤ）から第１電位Ｖ_１（ここでは１０Ｖ）を印加して圧力室１２を基準容積よりも収縮させる。

【0177】

収縮維持要素Ｐ３２は、圧力室１２の収縮した容積を一定時間維持する。図１６に示す例では、収縮維持要素Ｐ３２又は第１収縮要素Ｐ３１及び収縮維持要素Ｐ３２が、特許請求の範囲に記載の収縮要素に相当する。

【0178】

膨張要素Ｐ３３は、圧電アクチュエーター３００に第１電位Ｖ_１（１０Ｖ）から第２電位Ｖ_２（ここでは－２０Ｖ）まで印加して圧力室１２の容積を収縮維持要素Ｐ３２から膨張させる。本実施形態では、この膨張要素Ｐ３３が、特許請求の範囲に記載の膨張要素に相当する。

【0179】

膨張維持要素Ｐ３４は、圧電アクチュエーター３００に第２電位Ｖ_２（ここでは－２０Ｖ）を印加し続けて、膨張要素Ｐ３３によって膨張した圧力室１２の容積を一定時間維持する。

【0180】

第２収縮要素Ｐ３５は、圧電アクチュエーター３００に第２電位Ｖ_２からグランド（ＧＮＤ）まで印加して、膨張維持要素Ｐ３４によって膨張された圧力室１２を電位が印加されていない基準容積まで急激に収縮させる。この第２収縮要素Ｐ３５によって圧力室１２内のインクの圧力が高まり、ノズル２１からインク滴が吐出される。

【0181】

このような駆動信号２５５では、中間電位は、グランド（ＧＮＤ）であり、インク滴を吐出するために圧力室１２を基準容積よりも膨張させる膨張要素Ｐ３３の前に、圧力室１２を基準容積よりも収縮させる収縮要素である収縮維持要素Ｐ３２が一時的に供給されればよい。

【0182】

また、上述した例では、インクジェット式記録装置Ｉは、液体貯留手段であるインクカートリッジ２がキャリッジ３に搭載された構成を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体４に固定して、液体貯留手段と記録ヘッド１とをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置に搭載されていなくてもよい。

【0183】

また、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向であるＹ方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録ヘッド１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向であるＸ方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

【0184】

さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。

【符号の説明】

【0185】

Ｉ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１…インクジェット式記録ヘッド、２…インクカートリッジ、３…キャリッジ、４…装置本体、５…キャリッジ軸、６…駆動モーター、７…タイミングベルト、８…搬送ローラー、１０…流路形成基板、１２…圧力室、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…共通液室基板、３１…第１流路、３２…第２流路、３４…第２収縮要素、３５…共通液室、４０…コンプライアンス基板、４１…封止膜、４２…固定基板、４３…開口部、４９…コンプライアンス部、５０…振動板、６０…第１電極、７０…圧電体層、８０…第２電極、９０…リード電極、９１…個別リード電極、９２…共通リード電極、１００…流路ユニット、１１０…保護膜、１１１、１１２…コンタクトホール、１２０…駆動回路、１２１…配線基板、１２２…シフトレジスター、１２３…ラッチ回路、１２４…レベルシフター、１２５…スイッチ、２００…制御装置、２１０…プリンターコントローラー、２１１…外部インターフェース、２１２…ＲＡＭ、２１２Ａ…受信バッファー、２１２Ｂ…中間バッファー、２１２Ｃ…出力バッファー、２１３…ＲＯＭ、２１４…制御処理部、２１５…発振回路、２１６…駆動信号生成回路、２１７…電源生成回路、２１８…内部インターフェース、２２０…プリントエンジン、２２１…機構、２２２…キャリッジ機構、２３０…外部装置、２５０、２５０Ａ、２５１、２５１Ａ、２５２、２５３、２５４、２５５…駆動信号、３００…圧電アクチュエーター、３１０…能動部、Ａ…中央部、Ｂ…縁部、Ｃ…可動領域、ＣＯＭ…共通駆動信号、ＤＰ…吐出パルス、ＤＰ１…第１吐出パルス、ＤＰ２…第２吐出パルス、ＤＰ３…第３吐出パルス、Ｐ１…第１収縮維持要素、Ｐ２…膨張要素、Ｐ３…膨張維持要素、Ｐ４…第１収縮要素、Ｐ５…基準容積維持要素、Ｐ６…第２収縮要素、Ｐ７…第２収縮維持要素、Ｐ１１…第１収縮維持要素、Ｐ１２…膨張要素、Ｐ１３…膨張維持要素、Ｐ１４…収縮要素、Ｐ１５…第２収縮維持要素、Ｐ１６…制振要素、Ｐ１７…基準容積維持要素、Ｐ１８…第２収縮要素、Ｐ１９…第３収縮維持要素、Ｐ２１…第１収縮維持要素、Ｐ２２…第１膨張要素、Ｐ２３…膨張維持要素、Ｐ２４…収縮要素、Ｐ２５…第２収縮維持要素、Ｐ２６…復帰要素、Ｐ２７…第３収縮維持要素、Ｐ３１…第１収縮要素、Ｐ３２…収縮維持要素、Ｐ３３…膨張要素、Ｐ３４…膨張維持要素、Ｐ３５…第２収縮要素、Ｓ…記録シート、Ｔ…単位周期（吐出周期、記録周期）、Ｖ…駆動電圧、Ｖ_１…第１電位、Ｖ_２、Ｖ_２Ａ、Ｖ_２Ｂ…第２電位、Ｖ_３…第３電位、Ｖ_４…第４電位、ｖｂｓ…バイアス電位、Ｖｃ…抗電位

【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】