(57)【要約】      （修正有）【課題】乾燥剤の劣化や電力の消費を抑え、長期間の使用に耐えることのできる圧電素子およびインクジェットヘッド、インクジェット記録装置を提供する。【解決手段】インクジェットヘッド３０３は、圧電体３０と、圧電体３０に対して所定方向に電界を印加する電極２０、４０と、圧電体３０近傍付近の湿度を一定に保持する湿度保持手段と、を備え、圧電体３０の非駆動時は湿度保持手段を作動させず、圧電体３０の駆動時に湿度保持手段を作動させる制御手段２２２を有する。開閉弁２３６を開けることにより、乾燥剤収容室２４０に設けられた乾燥剤２３８が圧電体収容室２３２内の水分を吸湿し、圧電体３０の近傍雰囲気の湿度を下げることにより、湿度の調節を行うことができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、該圧電体に対して所定方向に電界を印加する電極と、該圧電体近傍付近の湿度を一定に保持する湿度保持手段と、を備え、
前記圧電体の非駆動時は前記湿度保持手段を作動させず、前記圧電体の駆動時に前記湿度保持手段を作動させる制御手段を有することを特徴とする圧電素子。
【請求項２】
前記湿度が、前記圧電体の劣化を抑制する湿度である臨界湿度以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
前記臨界湿度は、湿度条件を変化させながら前記圧電素子の耐久性試験を行い測定することを特徴とする請求項２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記湿度が、１５ｇ／ｍ３以下であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記湿度保持手段が、前記圧電体を収容する圧電体収容室と、該圧電体収容室に乾燥風を供給する乾燥風供給手段と、からなり、
前記乾燥風供給手段の作動の有無により湿度を調整することを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の圧電素子。
【請求項６】
前記湿度保持手段が、前記圧電体を収容する圧電体収容室と、該圧電体収容室と連通し乾燥剤を収容する乾燥剤収容室と、該圧電体収容室と該乾燥剤収容室との間を開閉する開閉弁と、からなり、
前記開閉弁を駆動させることで、湿度の調節を行うことを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の圧電素子。
【請求項７】
前記湿度保持手段は、前記圧電体を収容する圧電体収容室の壁の少なくとも一部が、多孔電極に挟まれた固体高分子電解膜であり、
前記多孔電極間に電圧を印加することで、湿度の調節を行うことを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の圧電素子。
【請求項８】
請求項１から７いずれか１項に記載の圧電素子と、
液体が貯留される液体貯留室および該液体貯留室から外部に該液体が吐出される液体吐出口を有する液体貯留吐出部材と、を備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電素子およびインクジェットヘッド、インクジェット記録装置に係り、特に、消費電力を抑え、圧電体の劣化を抑制することができる圧電素子およびインクジェットヘッド、インクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、汎用の画像形成装置として、インクジェットヘッドから記録媒体上にインク液滴を吐出して所望の画像を形成するインクジェット記録装置が広く用いられている。インクジェット記録装置では、インクジェットヘッドからインク液滴を吐出させるための圧力付与手段として圧電素子（圧電アクチュエータ）が好適に用いられる。
【０００３】
この圧電素子は、水分の存在下で劣化することが知られており、劣化を抑制する方法として、多くの方法が提案されている。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１〜４は、圧電体を十分に乾燥させる事で劣化を防ぐ技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１０９２４号公報
【特許文献２】特開２００４−３２２６０５号公報
【特許文献３】特開２００５−０２２１９１号公報
【特許文献４】特開２００５−０２２１９２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、特許文献１〜４に記載されている方法は、駆動の有無に関わらず、圧電体を乾燥する技術であり、乾燥剤を使用する場合は乾燥剤の使用期間の短縮、乾燥風を供給する場合は、乾燥風を圧電素子の未駆動時にも流すことによる、消費電力の増加という問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、乾燥剤の劣化や電力の消費を抑え、長期間の使用に耐えることのできる圧電素子およびインクジェットヘッド、インクジェット記録装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１は、前記目的を達成するために、圧電体と、該圧電体に対して所定方向に電界を印加する電極と、該圧電体近傍付近の湿度を一定に保持する湿度保持手段と、を備え、前記圧電体の非駆動時は前記湿度保持手段を作動させず、前記圧電体の駆動時に前記湿度保持手段を作動させる制御手段を有することを特徴とする圧電素子を提供する。
【０００９】
圧電体の劣化を抑制するために、圧電体の近傍雰囲気の湿度を低くすることが従来より知られていた。しかしながら、本出願人は、圧電体の水分による劣化は、ただ単に、水蒸気下にさらしているだけでは発生せず、水蒸気の存在下で圧電素子を駆動させることで、劣化が発生することを見出した。したがって、圧電体の駆動時に湿度保持手段を作動させ、非駆動時は、湿度保持手段を駆動させないことで、圧電体の劣化を抑制することができるとともに、余分な電力消費を抑えることができる。
【００１０】
請求項２は請求項１において、前記湿度が、前記圧電体の劣化を抑制する湿度である臨界湿度以下であることを特徴とする。
【００１１】
本出願人は、さらに、圧電体の耐久性が急激に悪化する湿度があることを見出した。したがって、この湿度を越えないように圧電体近傍の湿度を保つことで、十分な耐久性を得ることができる。また、湿度を極端に低い湿度とする必要がないので、さらに、余分な消費電力を抑えることができる。
【００１２】
所定の湿度を保持することで、劣化に耐えられる原因については、不明であるが、毛細管凝縮作用によるものと考えられる。圧電体には、マイクロクラックが存在するが、ある湿度を境に、急激に水蒸気が毛細管凝縮を起こし、マイクロクラック内に液体として存在した場合に、劣化が急激に進むと推定される。つまり、水分が気体として存在する場合は問題ないが、液体として存在する場合に劣化は進行する。したがって、所定の湿度を越えないように制御することで、圧電素子の劣化を防止することができる。
【００１３】
請求項３は請求項２において、前記臨界湿度は、湿度条件を変化させながら前記圧電素子の耐久性試験を行い測定することを特徴とする。
【００１４】
請求項３は、臨界湿度の測定方法を規定したものであり、事前に耐久性試験を行い、耐えられる湿度で駆動させることで、効果的に劣化を抑制することができる。
【００１５】
請求項４は請求項１から３いずれか１項において、前記湿度が、１５ｇ／ｍ３以下であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４によれば、湿度を上記数値以下とすることで、効果的に圧電素子の劣化を抑制することができる。
【００１７】
請求項５は請求項１から４いずれか１項において、前記湿度保持手段が、前記圧電体を収容する圧電体収容室と、該圧電体収容室に乾燥風を供給する乾燥風供給手段と、からなり、前記乾燥風供給手段の作動の有無により湿度を調整することを特徴とする。
【００１８】
請求項５は湿度保持手段の構成を特定したものであり、圧電体の駆動時に乾燥風を供給することで、圧電体近傍の湿度を抑制する。
【００１９】
請求項６は請求項１から４いずれか１項において、前記湿度保持手段が、前記圧電体を収容する圧電体収容室と、該圧電体収容室と連通し乾燥剤を収容する乾燥剤収容室と、該圧電体収容室と該乾燥剤収容室との間を開閉する開閉弁と、からなり、前記開閉弁を駆動させることで、湿度の調節を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項６は、湿度保持手段の他の手段を規定したものであり、乾燥剤を圧電体と異なる部屋に設置し、開閉弁により乾燥剤が設置されている部屋を開閉することで、駆動時のみ湿度の調節を行うことができる。また、圧電素子の非駆動時は湿度の調整を行わず、駆動時のみ乾燥剤による吸湿を行うことで、乾燥剤を長期間使用することができ、圧電体の劣化を長期間抑制することができる。
【００２１】
請求項７は請求項１から４いずれか１項において、前記湿度保持手段は、前記圧電体を収容する圧電体収容室の壁の少なくとも一部が、多孔電極に挟まれた固体高分子電解膜であり、前記多孔電極間に電圧を印加することで、湿度の調節を行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項７は、湿度保持手段の他の手段を規定したものであり、圧電体収容室の壁を、多孔電極に挟まれた固体高分子電解膜とし、圧電体の駆動時のみ、多孔電極間に電圧を印加することで、湿度の調整を行うことができる。
【００２３】
本発明の請求項８は前記目的を達成するために、請求項１から７いずれか１項に記載の圧電素子と、液体が貯留される液体貯留室および該液体貯留室から外部に該液体が吐出される液体吐出口を有する液体貯留吐出部材と、を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドを提供する。
【００２４】
本発明の請求項９は前記目的を達成するために、請求項８に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【００２５】
請求項８および９によれば、本発明の圧電素子を備えているため、長期間の使用が可能なインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の圧電素子およびインクジェットヘッド、インクジェット記録装置によれば、必要なときに調湿を行うことで、乾燥剤の劣化や、電力の消費を抑え、圧電体の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】圧電素子を備えたインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【図２】圧電体のＰ−Ｅヒステリシス特性の一例を示す図である。
【図３】図１のインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る圧電素子を備えたインクジェットヘッドの概略図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る圧電素子を備えたインクジェットヘッドの概略図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る圧電素子を備えたインクジェットヘッドの概略図である。
【図７】実施例の結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面に従って、本発明に係る圧電素子およびインクジェットヘッド、インクジェット記録装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００２９】
［圧電素子およびインクジェットヘッド］
図１を参照して、圧電素子を備えた圧電アクチュエータおよびインクジェットヘッド（液体吐出装置）の構造について説明する。
【００３０】
図１に示されるように、圧電素子１は、基板１０上に、下部電極２０と圧電体膜３０と上部電極４０とが順次積層された圧電素子１の基板１０の裏面に、圧電体膜３０の伸縮により振動する振動板５０が取り付けられたものである。圧電素子１では、圧電体膜３０に対して下部電極２０と上部電極４０とにより膜厚方向に電界が印加されるようになっており、圧電アクチュエータ２には、圧電素子１の駆動を制御する駆動回路などの制御手段（図示略）も備えられている。
【００３１】
下部電極２０は、基板１０の略全面に形成されており、この上にライン上の凸部３１がストライプ状に配列したパターンの圧電体膜３０が形成され、各凸部３１の上に上部電極４０が形成されている。
【００３２】
圧電体膜３０のパターンは図示するものに限定されず、適宜、設計される。また、圧電体膜３０は連続膜でも構わない。但し、圧電体膜３０は、連続膜ではなく、互いに分離した複数の凸部３１からなるパターンで形成することで、個々の凸部３１の伸縮がスムーズに起こるので、より大きな変位量が得られ、好ましい。
【００３３】
基板１０としては特に制限なく、シリコン，酸化シリコン，ステンレス（ＳＵＳ），イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ），アルミナ，サファイヤ，ＳｉＣ，及びＳｒＴｉＯ３などの基板が挙げられる。基板１０としては、シリコン基板上にＳｉＯ２膜とＳｉ活性層とが順次積層されたＳＯＩ基板等の積層基板を用いてもよい。
【００３４】
下部電極２０の組成は特に制限なく、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、ＩｒＯ２、ＲｕＯ２、ＬａＮｉＯ３、及びＳｒＲｕＯ３などの金属または金属酸化物、およびこれらの組み合わせが挙げられる。上部電極４０の組成は特に制限なく、下部電極２０で例示した材料、Ａｌ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｃｕなどの一般的な半導体プロセスで用いられている電極材料、およびこれらの組み合わせが挙げられる。下部電極２０と上部電極４０の厚みは特に制限なく、５０〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００３５】
圧電体膜３０は、図２に示されるような、負電界側と正電界側とにそれぞれ抗電界点を有し、負電界側の抗電界の絶対値と正電界側の抗電界値とが異なる非対称なバイポーラ分極−電界ヒステリシス特性を有するものである。このような圧電体膜３０であれば、圧電体膜３０は特に制限されない。圧電体膜３０としては、プラズマを用いるスパッタリング法により基板１０上に成膜された。下記一般式（Ｐ）で表される１種又は複数種のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体膜（不可避不純物を含んでいてもよい。）が挙げられる。かかる圧電体膜は、絶対値の小さい抗電界の極性が負であり、正電界側にＰ−Ｅヒステリシスが偏った圧電特性を有している。
【００３６】
一般式ＡａＢｂＯ３・・・（Ｐ）
（式中、ＡはＰｂを主成分とするＡサイト元素、ＢはＢサイトの元素であり、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｆｅ、及びＮｉからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素、Ｏは酸素。ａ≧１．０かつｂ＝１．０である場合が標準であるが、これらの数値はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）
上記一般式（Ｐ）で表されるペロブスカイト型酸化物としては、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコニウム酸鉛、ニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛等が挙げられる。圧電体膜は、これら上記一般式（Ｐ）で表されるペロブスカイト型酸化物の混晶系であってもよい。
【００３７】
インクジェットヘッド（液体吐出装置）３は、概略、圧電アクチュエータ２の裏面に、インクが貯留されるインク室（液体貯留室）６１およびインク室６１から外部にインクが吐出されるインク吐出口（液体吐出室）６２を有するインクノズル（液体貯留吐出部材）６０が取り付けられたものである。インク室６１は、圧電体膜３０の凸部３１の数およびパターンに対応して、複数設けられている。インクジェットヘッド３では、圧電素子１に印加する電界強度を増減させて圧電素子１を伸縮させ、これによって、インク室６１からのインクの吐出や吐出量の抑制が行われる。
【００３８】
［インクジェット記録装置］
図３を参照して、インクジェットヘッド３を備えたインクジェット記録装置の構成例について説明する。図３は、装置全体図である。
【００３９】
インクジェット記録装置１００は、描画部１１６の圧胴（描画ドラム１７０）に保持された記録媒体１２４（便宜上「用紙」と呼ぶ場合がある。）にインクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成する圧胴直描方式のインクジェット記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体１２４上に処理液（ここでは凝集処理液）を付与し、処理液とインク液を反応させて記録媒体１２４上に画像形成を行う２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。
【００４０】
図示のように、インクジェット記録装置１００は、主として、給紙部１１２、処理液付与部１１４、描画部１１６、乾燥部１１８、定着部１２０、及び排出部１２２を備えて構成される。
【００４１】
（給紙部）
給紙部１１２は、記録媒体１２４を処理液付与部１１４に供給する機構であり、当該給紙部１１２には、枚葉紙である記録媒体１２４が積層されている。給紙部１１２には、給紙トレイ１５０が設けられ、この給紙トレイ１５０から記録媒体１２４が一枚ずつ処理液付与部１１４に給紙される。
【００４２】
（処理液付与部）
処理液付与部１１４は、記録媒体１２４の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１１６で付与されるインク中の色材（本例では顔料）を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
【００４３】
図３に示すように、処理液付与部１１４は、給紙胴１５２、処理液ドラム１５４、及び処理液塗布装置１５６を備えている。処理液ドラム１５４は、記録媒体１２４を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム１５４の外側には、その周面に対向して処理液塗布装置１５６が設けられる。処理液塗布装置１５６は、処理液が貯留された処理液容器と、この処理液容器の処理液に一部が浸漬されたアニックスローラと、アニックスローラと処理液ドラム１５４上の記録媒体１２４に圧接されて計量後の処理液を記録媒体１２４に転移するゴムローラとで構成される。この処理液塗布装置１５６によれば、処理液を計量しながら記録媒体１２４に塗布することができる。
【００４４】
処理液付与部１１４で処理液が付与された記録媒体１２４は、処理液ドラム１５４から中間搬送部１２６を介して描画部１１６の描画ドラム１７０へ受け渡される。
【００４５】
（描画部）
描画部１１６は、描画ドラム（第２の搬送体）１７０、用紙抑えローラ１７４、及びインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙを備えている。
【００４６】
インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙはそれぞれ、記録媒体１２４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）とすることが好ましい。インク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列が形成されている。各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙは、記録媒体１２４の搬送方向（描画ドラム１７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。
【００４７】
描画ドラム１７０上に密着保持された記録媒体１２４の記録面に向かって各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１１４で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材（顔料）が凝集され、色材凝集体が形成される。これにより、記録媒体１２４上での色材流れなどが防止され、記録媒体１２４の記録面に画像が形成される。
【００４８】
描画部１１６で画像が形成された記録媒体１２４は、描画ドラム１７０から中間搬送部１２８を介して乾燥部１１８の乾燥ドラム１７６へ受け渡される。
【００４９】
（乾燥部）
乾燥部１１８は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図３に示すように、乾燥ドラム（搬送体）１７６、及び溶媒乾燥装置１７８を備えている。
【００５０】
溶媒乾燥装置１７８は、乾燥ドラム１７６の外周面に対向する位置に配置され、ＩＲヒータ１８２と、ＩＲヒータ１８２の間に配置された温風噴出しノズル１８０とで構成される。
【００５１】
温風噴出しノズル１８０から記録媒体１２４に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各ＩＲヒータ１８２の温度を適宜調節することにより、様々な乾燥条件を実現することができる。
【００５２】
乾燥部１１８で乾燥処理が行われた記録媒体１２４は、乾燥ドラム１７６から中間搬送部１３０を介して定着部１２０の定着ドラム１８４へ受け渡される。
【００５３】
（定着部）
定着部１２０は、定着ドラム１８４、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８、及びインラインセンサ１９０で構成される。定着ドラム１８４の回転により、記録媒体１２４は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ１８６による予備加熱と、定着ローラ１８８による定着処理と、インラインセンサ１９０による検査が行われる。
【００５４】
ハロゲンヒータ１８６は、所定の温度（例えば、１８０℃）に制御される。これにより、記録媒体１２４の予備加熱が行われる。定着ローラ１８８は、乾燥させたインクを加熱加圧することによってインク中の自己分散性熱可塑性樹脂微粒子を溶着し、インクを皮膜化させるためのローラ部材であり、記録媒体１２４を加熱加圧するように構成される。インラインセンサ１９０は、記録媒体１２４に定着された画像について、チェックパターンや水分量、表面温度、光沢度などを計測するための計測手段であり、ＣＣＤラインセンサなどが適用される。
【００５５】
（排出部）
定着部１２０に続いて排出部１２２が設けられている。排出部１２２は、排出トレイ１９２を備えており、この排出トレイ１９２と定着部１２０の定着ドラム１８４との間に、これらに対接するように渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８が設けられている。記録媒体１２４は、渡し胴１９４により搬送ベルト１９６に送られ、排出トレイ１９２に排出される。
【００５６】
なお、図３においてはドラム搬送方式のインクジェット記録装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、ベルト搬送方式のインクジェット記録装置などにおいても用いることができる。
【００５７】
≪第１実施形態≫
図４は、本発明の第１実施形態に係る圧電素子を備えたインクジェットヘッド３の概略図である。図４に示すインクジェットヘッド３は、圧電体膜３０と圧電体膜３０の周囲の湿度を調整する湿度保持手段２１０を備えている。また、湿度保持手段は、圧電体収容室２１２と、湿度検出手段２１４と、乾燥風供給手段２１６と、乾燥気体を取り込む供給口２１８と、排出口２２０と、からなる。
【００５８】
乾燥風供給手段２１６が供給する乾燥風により、圧電体収容室２１２内の湿度を調湿する。乾燥風供給手段２１６が供給する乾燥風は、乾燥空気、窒素ガス、アルゴンガスなどの低湿度空気である。乾燥風供給手段２１６としては、乾燥気体を生成できるエアドライヤー、乾燥気体が封入されているボンベなどである。なお、エアドライヤーについては、気体中の水分を除去するフィルターを有することが好ましい。
【００５９】
圧電体は、水分の存在下で劣化することが知られている。しかしながら、水分による劣化は、ただ単に水蒸気下にさらしているだけでは発生せず、水蒸気の存在下で圧電体を駆動させることで、劣化が進行することを、本出願人は見出した。本発明は、圧電体の駆動時のみ、圧電体の周囲の湿度を調節することで、余分な電力の消費を抑えることができる。
【００６０】
したがって、乾燥風供給手段２１６の駆動は、圧電体の駆動時に行う。圧電体の駆動時に行うことで、劣化を抑制することができる。また、圧電体の駆動と同時に乾燥風供給手段２１６の作動を行った場合は、圧電体の駆動初期においては、湿度が高い状態で圧電体の駆動を行うことになるので、圧電体の劣化が進行してしまう。圧電体の駆動時に圧電体近傍の湿度が低くなるように、圧電体の駆動前から乾燥風を供給し、湿度を下げておくことにより、圧電体駆動初期の劣化を抑制することができるので、好ましい。
【００６１】
また、圧電体は、湿度を極端に低くしなくても、ある湿度以上とすることで、圧電体の耐久性が急激に悪化する湿度（以下、本発明において「臨界湿度」という）がある。圧電体近傍の湿度をこの臨界湿度以上とならないようにすることで、圧電体の劣化を抑制することができ、余分な電力がかからないようにすることができる。
【００６２】
湿度が低くなったら、乾燥風供給手段２１６による乾燥風の供給を終了する。湿度の測定は、湿度検出手段２１４により測定し、制御手段２２２により、湿度が高い場合には、乾燥風供給手段２１６により乾燥風の供給を行い、圧電体収容室２１２内の湿度を下げる。そして、圧電体収容室２１２内の湿度が下がったら、乾燥風の供給を停止することで、圧電体収容室２１２内の湿度を保持する。これにより、湿度を極端に低くする必要がないので、消費電力を抑えることができる。
【００６３】
臨界湿度については、事前に、各湿度条件で耐久性試験を行い、決定する。耐久性試験は、たとえば、−１２．５Ｖ±１２．５Ｖ  １００ｋＨｚの台形波を印加し、所定の時間ごとに電圧印加を切り、ＬＣＲメータにて、１Ｖ、１ｋＨｚのｔａｎδ（振動面の誘電正接）を計測する。ｔａｎδが０．１を越えたら劣化したとみなし、寿命とした。この寿命が、１０００億サイクル駆動させても劣化が発生しない湿度を臨界湿度とした。  
【００６４】
具体的には、臨界湿度は、１５ｇ／ｍ３以下とすることが好ましく、より好ましくは１２ｇ／ｍ３以下、さらに好ましくは、１０ｇ／ｍ３以下である。湿度を上記範囲とすることにより、圧電体の劣化を抑制することができる。また、下限は、６．２ｇ／ｍ３以上が好ましく、より好ましくは、８ｇ／ｍ３以上であり、さらに好ましくは９ｇ／ｍ３以上である。上記範囲より低くしても、圧電体の劣化抑制の効果は上がらず、余分に電力を消費するので、好ましくない。
【００６５】
≪第２実施形態≫
図５は、本発明の第２実施形態に係る圧電素子を備えたインクジェットヘッド３０３の概略図である。図５に示すインクジェットヘッド３０３は、圧電体膜３０と圧電体膜３０の周囲の湿度を調整する湿度保持手段２３０を備えている。また、湿度保持手段２３０は、圧電体収容室２３２、湿度検出手段２３４と、乾燥剤２３８と、乾燥剤２３８が封入してあり開閉弁２３６により開閉可能な乾燥剤収容室２４０と、からなる。開閉弁２３６を開けることにより、乾燥剤収容室２４０に設けられた乾燥剤２３８が圧電体収容室２３２内の水分を吸湿し、圧電体の近傍雰囲気の湿度を下げることにより、湿度の調節を行うことができる。
【００６６】
第２実施形態においても、圧電体の駆動時のみ、または、駆動時に所定の湿度となるように、開閉弁２３６の開閉により、圧電体収容室２３２内の温度を調節する。圧電体収容室２３２内の湿度は、湿度検出手段２３４により測定され、制御手段２４２により、湿度が高い場合には、開閉弁２３６を開け、水分を乾燥剤２３８に吸収させ、圧電体周囲の湿度を下げる。圧電体の周囲の湿度が下がったら、開閉弁２３６を閉じることで、圧電体周囲の湿度を保持する。
【００６７】
使用できる乾燥剤の種類としては、シリカゲル、所定の湿度になるように制御した調湿用シリカゲル、セッコウ、炭素材料（木、炭など）、調湿紙を挙げることができる。
【００６８】
また、臨界湿度の測定方法については、第１実施形態と同様に行うことができる。好ましい絶対湿度の数値についても、第１実施形態と同様の数値範囲を用いることができる。
【００６９】
≪第３実施形態≫
図６は、本発明の第３実施形態に係る圧電素子を備えたインクジェットヘッド４０３の概略図である。図６に示すインクジェットヘッド４０３は、圧電体膜３０と圧電体膜３０の周囲の湿度を調整する湿度保持手段２５２として、圧電体膜３０を収容する圧電体収容室２５０の壁を多孔電極２５６、２５６’に挟まれた固体高分子電解膜２５４とすることで、圧電体収容室２５０内の水分の除去を行う。
【００７０】
圧電体収容室２５０内の水分の除去は次のようにして行われる。多孔電極２５６、２５６’間に電圧をかけることで、圧電体収容室２５０内の水分が圧電体収容室２５２の内側の壁を形成する多孔電極２５６で電気分解により、水素イオン（Ｈ＋）と酸素分子（Ｏ２）と電子（ｅ−）とに分解される。
【００７１】
陽極（除湿側）  Ｈ２Ｏ  →  ２Ｈ＋＋（１／２）Ｏ２＋２ｅ−
水素イオンは、固体高分子電解膜２５４を通り、圧電体収容室２５０の外側の壁を形成する多孔電極２５６’側に移動して、空気中の酸素分子と結合し、水を形成し、空気中に放出される。
【００７２】
陰極（放湿側）  ２Ｈ＋＋（１／２）Ｏ２＋２ｅ−  →  Ｈ２Ｏ
つまり、圧電体収容室２５０内部の多孔電極２５６側では、除湿が行われ、外側の多孔電極２５６’では加湿が行われる。
【００７３】
第３実施形態においても。第１実施形態、第２実施形態と同様に、圧電体の駆動時のみ、または駆動時に所定の湿度となるように、多孔電極２５６、２５６’間に電圧を印加することで、圧電体収容室２５０内の湿度を調整する。臨界湿度の測定方法、好ましい絶対湿度の数値範囲についても、第１実施形態、第２実施形態と同様に行うことができる。
【実施例１】
【００７４】
次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７５】
＜臨界湿度の設定＞
通常の試料（湿度制御機構なし）に関して、圧電素子の湿度依存性を確認した。
【００７６】
Φ１２０ｍｍのＰｂ１．３（Ｚｒ０．５２Ｔｉ０．４８）０．８８Ｎｂ０．１２ＯＸ焼結体ターゲットを用い、ＲＦ投入パワー５００Ｗで、ＴＳ＝６０ｍｍの距離で成膜を行った。膜厚は約４μｍであった。成膜基板には、Ｓｉ基板上にＴｉ２０ｎｍ・Ｉｒ１５０ｎｍを積層した電極を用いた。Ｉｒ（１１１）面が主成分であった。
【００７７】
作製したＰＺＴ薄膜の上部にＴｉ/Ｐｔ電極を成膜した。これらの膜に対して、４０℃８０％以下で、−１２．５Ｖ±１２．５  １００ｋＨｚの台形波を印加し、１０億サイクル（すなわち、１００ｋＨｚ×１０億サイクル＝１６．７分おき）ごとに電圧印加を切って、ＬＣＲメータにて、１Ｖ、１ｋＨｚのｔａｎδ（振動面の誘電正接）を計測し、耐久性の評価を行った。２０ヶ所の測定を行い、１ヶ所でも最初にｔａｎδが０．１を越えた点を、圧電素子が劣化した点として、寿命とした。１０００億を越えたものに関しては、５０億サイクルに１回測定した。
【００７８】
４０℃の環境は、高温高湿槽を用いて行った。２５℃湿度５５％の環境は、通常のエアコンで調湿された部屋で評価を行った。また、２５℃湿度１％は、乾燥空気をフローさせた環境内で評価を行った。結果を表１、図７に示す。
【００７９】
表１、図７に示すように、絶対湿度１５ｇ／ｍ３未満の試料では、急激に耐久性が向上し、５０００億サイクル駆動させても、全く劣化が見られなかった。そこで、圧電素子を水蒸気量約１２ｇ／ｍ３に調節することで、十分に駆動耐久性が得られることが確認できた。
【００８０】
【表１】
2011135001.tif 000003
【００８１】
＜駆動耐久性試験＞
試料を湿度２０ｇ／ｍ３（２５℃６０％）の環境下で、圧電素子を駆動させずに１週間保持した。その後、以下の条件で湿度保持手段を動作させながら、圧電素子を駆動させた。湿度保持手段としては、乾燥風供給手段を用い、乾燥風の強さを制御することで湿度を調整した。
【００８２】
［実施例１］
湿度保持手段を作動させ、湿度が１ｇ／ｍ３（２５℃３％）で安定するまで待ち、圧電素子の駆動を開始した。
【００８３】
［実施例２］
湿度保持手段を作動させ、湿度が１２ｇ／ｍ３（２５℃２５％）に下がった段階で、圧電素子の駆動を開始した。圧電素子が駆動している間も湿度保持手段を作動し続けた。湿度は、１００分かけて１ｇ／ｍ３まで徐々に下がった。
【００８４】
［実施例３］
湿度保持手段を作動させ、湿度が１２ｇ／ｍ３に下がった段階で、圧電素子の駆動を開始した。圧電素子の駆動時は、湿度は１２ｇ／ｍ３に保持した。
【００８５】
［実施例４］
湿度保持手段を作動させるのと同時に、湿度が１２ｇ／ｍ３に低下するのを待たずに圧電素子の駆動を開始した。圧電素子の駆動開始後、２０分程度で１２ｇ／ｍ３に達した。
【００８６】
［比較例１］
湿度保持手段を作動させず、湿度が２０ｇ／ｍ３の環境下で、圧電素子の駆動を開始した。
【００８７】
結果を表２に示す。
【００８８】
【表２】
2011135001.tif 000004
【００８９】
実施例１〜３に示すように、圧電素子を駆動する際に、臨界湿度（本試料については、１２ｇ／ｍ３）以下にすることで、圧電素子を駆動していない間に高湿下で保存しておいても、十分な耐久性が得られることが確認できた。一方、湿度の調整を行わず、そのままの湿度で圧電素子を駆動させた比較例１は、３００億サイクルで劣化した。
【００９０】
また、湿度保持手段と圧電素子を同時に駆動させた実施例４では、比較例１よりは優れた耐久性を有するが、実施例１〜３よりは性能が劣っていた。これは、臨界湿度である１２ｇ／ｍ３に達するまでの２０分の間に劣化が進行するためであると考えられる。したがって、臨界湿度以下になった際に駆動させることが好ましいことが確認できた。
【符号の説明】
【００９１】
１…圧電素子、２…圧電アクチュエータ、３、３０３、４０３…インクジェットヘッド（液体吐出装置）、１０…基板、２０…下部電極、３０…圧電体膜、４０…上部電極、５０…振動板、６０…インクノズル（液体貯留吐出部材）、６１…インク室（液体貯留室）、６２…インク吐出口（液体吐出室）、１００…インクジェット記録装置、１１２…給紙部、１１４…処理液付与部、１１６…描画部、１１８…乾燥部、１２０…定着部、１２２…排出部、１２４…記録媒体、１５５、１７１、１７７、１８５…保持手段（グリッパー）、１７０…描画ドラム、１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙ…インクジェットヘッド、１７６…乾燥ドラム、１８４…定着ドラム、１８８…定着ローラ、１９２…排出トレイ、１９６…搬送ベルト、２１０、２３０、２５２…湿度保持手段、２１２、２３２、２５０…圧電体収容室、２１４、２３４、２５８…湿度検出手段、２１６…乾燥風供給手段、２１８…供給口、２２０…排出口、２２２、２４２…制御手段、２３６…開閉弁、２３８…乾燥剤、２４０…乾燥剤収容室、２５４…固体高分子電解膜、２５６、２５６’…多孔電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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