(57)【要約】      （修正有）【課題】振動板にクラックが発生する可能性を低減する液体噴射ヘッド、液体噴射装置および圧電デバイスを提供する。【解決手段】液体を収容する圧力室と、圧力室の壁面を構成する振動板と、振動板に形成された圧電素子と、圧電素子に電圧を印加する駆動回路とを具備する液体噴射ヘッドであって、圧電素子は、平面視で相異なる位置に形成された第１部分と第２部分とを含み、駆動回路は、圧電素子の第１極性の抗電圧Ｖｃ（−）と第１極性とは反対の第２極性の第１電圧Ｖ１との間の第２電圧Ｖ２と、第１電圧との間の範囲内で変動する電圧を、第１部分に印加し、抗電圧と第２極性の第３電圧Ｖ３との間の第４電圧Ｖ４と、第３電圧との間の範囲内で変動する電圧を、第２部分に印加し、第２電圧は、第４電圧よりも抗電圧に近い。【選択図】図１０
2019202432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する圧力室と、
前記圧力室の壁面を構成する振動板と、
前記振動板に形成された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する駆動回路とを具備する液体噴射ヘッドであって、
前記圧電素子は、平面視で相異なる位置に形成された第１部分と第２部分とを含み、
前記駆動回路は、
前記圧電素子の第１極性の抗電圧と前記第１極性とは反対の第２極性の第１電圧との間の第２電圧と、前記第１電圧との間の範囲内で変動する電圧を、前記第１部分に印加し、
前記抗電圧と前記第２極性の第３電圧との間の第４電圧と、前記第３電圧との間の範囲内で変動する電圧を、前記第２部分に印加し、
前記第２電圧は、前記第４電圧よりも前記抗電圧に近い
液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記圧電素子は、平面視で長尺状に形成され、
前記第２部分は、前記圧電素子の長手方向において前記第１部分よりも当該圧電素子の中央側に位置する
請求項１の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記第１部分は、前記第２部分からみて前記圧電素子の長手方向における両側に形成される
請求項２の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記圧電素子は、
第１電極および第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に介在する圧電体層とを含み、
前記第２電極は、第１分割電極と第２分割電極とを含み、
前記第１部分は、前記第１電極と前記圧電体層と前記第１分割電極とが積層された部分であり、前記第２部分は、前記第１電極と前記圧電体層と前記第２分割電極とが積層された部分であり、
前記駆動回路は、
時間的に変動する駆動信号を前記第１電極に供給し、
第１基準電圧を前記第１分割電極に供給し、
前記第１基準電圧を下回る第２基準電圧を前記第２分割電極に供給する
請求項１から請求項３の何れかの液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記第２電極は、複数の圧電素子にわたり連続する共通電極である
請求項４の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れかの液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置。
【請求項７】
振動板と、
前記振動板に形成された圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加する駆動回路とを具備する圧電デバイスであって、
前記圧電素子は、平面視で相異なる位置に形成された第１部分と第２部分とを含み、
前記駆動回路は、
前記圧電素子の第１極性の抗電圧と前記第１極性とは反対の第２極性の第１電圧との間の第２電圧と、前記第１電圧との間の範囲内で変動する電圧を、前記第１部分に印加し、
前記抗電圧と前記第２極性の第３電圧との間の第４電圧と、前記第３電圧との間の範囲内で変動する電圧を、前記第２部分に印加し、
前記第２電圧は、前記第４電圧よりも前記抗電圧に近い
圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドに好適に利用される圧電素子の構造および駆動に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室の壁面を構成する振動板を圧電素子により振動させることで圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドが、従来から提案されている。例えば特許文献１には、第１上部電極と第２上部電極とを圧電体層の面上に形成した構成の圧電素子が開示されている。第１上部電極に印加される電圧は、第２上部電極に印加される電圧よりも低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２９３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
振動板のうち圧電素子の間隔に対応する領域には、振動の反復によりクラック（ひび割れ）が発生する可能性がある。振動板にクラックが発生する可能性を低減するという観点から、特許文献１の技術には更なる改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る液体噴射ヘッドは、液体を収容する圧力室と、前記圧力室の壁面を構成する振動板と、前記振動板に形成された圧電素子と、前記圧電素子に電圧を印加する駆動回路とを具備する液体噴射ヘッドであって、前記圧電素子は、平面視で相異なる位置に形成された第１部分と第２部分とを含み、前記駆動回路は、前記圧電素子の第１極性の抗電圧と前記第１極性とは反対の第２極性の第１電圧との間の第２電圧と、前記第１電圧との間の範囲内で変動する電圧を、前記第１部分に印加し、前記抗電圧と前記第２極性の第３電圧との間の第４電圧と、前記第３電圧との間の範囲内で変動する電圧を、前記第２部分に印加し、前記第２電圧は、前記第４電圧よりも前記抗電圧に近い。
【０００６】
本発明の好適な態様に係る圧電デバイスは、振動板と、前記振動板に形成された圧電素子と、前記圧電素子に電圧を印加する駆動回路とを具備する圧電デバイスであって、前記圧電素子は、平面視で相異なる位置に形成された第１部分と第２部分とを含み、前記駆動回路は、前記圧電素子の第１極性の抗電圧と前記第１極性とは反対の第２極性の第１電圧との間の第２電圧と、前記第１電圧との間の範囲内で変動する電圧を、前記第１部分に印加し、前記抗電圧と前記第２極性の第３電圧との間の第４電圧と、前記第３電圧との間の範囲内で変動する電圧を、前記第２部分に印加し、前記第２電圧は、前記第４電圧よりも前記抗電圧に近い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る液体噴射装置の構成図である。
【図２】液体噴射ヘッドの機能的な構成を例示するブロック図である。
【図３】駆動信号の波形図である。
【図４】液体噴射ヘッドの分解斜視図である。
【図５】液体噴射ヘッドの断面図（図２のＶ-Ｖ線の断面図）である。
【図６】複数の圧電素子の平面図である。
【図７】図６におけるVII-VII線の断面図である。
【図８】図６におけるVIII-VIII線の断面図である。
【図９】圧電素子の第１部分および第２部分に印加される電圧の波形図である。
【図１０】圧電素子の印加電圧と歪み量との関係を示すグラフである。
【図１１】振動板の変位量の説明図である。
【図１２】第２実施形態における圧電素子の印加電圧と歪み量との関係を示すグラフである。
【図１３】変形例における圧電素子の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置１００を例示する構成図である。第１実施形態の液体噴射装置１００は、液体の例示であるインクを媒体（噴射対象）１２に噴射するインクジェット方式の印刷装置である。媒体１２は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象が媒体１２として利用される。図１に例示される通り、液体噴射装置１００には、インクを貯留する液体容器１４が設置される。例えば液体噴射装置１００に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、またはインクを補充可能なインクタンクが液体容器１４として利用される。
【０００９】
図１に例示される通り、液体噴射装置１００は、制御ユニット２０と搬送機構２２と移動機構２４と液体噴射ヘッド２６とを具備する。制御ユニット２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを含み、液体噴射装置１００の各要素を統括的に制御する。搬送機構２２は、制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。
【００１０】
移動機構２４は、制御ユニット２０による制御のもとで液体噴射ヘッド２６をＸ方向に往復させる。Ｘ方向は、媒体１２が搬送されるＹ方向に交差（典型的には直交）する方向である。第１実施形態の移動機構２４は、液体噴射ヘッド２６を収容する略箱型の搬送体２４２（キャリッジ）と、搬送体２４２が固定された搬送ベルト２４４とを具備する。なお、複数の液体噴射ヘッド２６を搬送体２４２に搭載した構成、または、液体容器１４を液体噴射ヘッド２６とともに搬送体２４２に搭載した構成も採用され得る。
【００１１】
液体噴射ヘッド２６は、液体容器１４から供給されるインクを制御ユニット２０による制御のもとで複数のノズル（噴射孔）から媒体１２に噴射する。搬送機構２２による媒体１２の搬送と搬送体２４２の反復的な往復とに並行して各液体噴射ヘッド２６が媒体１２にインクを噴射することで、媒体１２の表面に所望の画像が形成される。
【００１２】
図２は、液体噴射装置１００の機能に着目した構成図である。搬送機構２２および移動機構２４の図示は便宜的に省略した。図２に例示される通り、第１実施形態の制御ユニット２０は、制御処理部２０１および信号生成部２０２として機能する。制御処理部２０１は、液体噴射ヘッド２６が複数のノズルＮの各々からインクを噴射する動作を制御する。例えば、制御処理部２０１は、インクの噴射の有無（噴射／非噴射）をノズルＮ毎に指示する制御信号Ｓを生成して液体噴射ヘッド２６に供給する。制御信号Ｓは、外部装置（例えばホストコンピューター）から供給される画像データに応じて生成される。図２の信号生成部２０２は、駆動信号Ｄと基準電圧Ｖbs1（第１基準電圧の例示）と基準電圧Ｖbs2（第２基準電圧の例示）とを生成する。駆動信号Ｄと基準電圧Ｖbs1と基準電圧Ｖbs2とは、液体噴射ヘッド２６によるインクの噴射に利用される。
【００１３】
図３は、駆動信号Ｄの波形図である。図３に例示される通り、第１実施形態の駆動信号Ｄは、所定の周期で時間的に変動する電圧信号である。１周期分の駆動信号Ｄは、複数の区間Ｑ（Ｑ1〜Ｑ5）で構成される。区間Ｑ1は、所定の基準電圧Ｖ0から低位側の電圧ＶLまで電圧レベルが経時的に低下する区間であり、区間Ｑ2は、電圧レベルが電圧ＶLに維持される区間である。区間Ｑ3は、基準電圧Ｖ0を上回る電圧ＶHまで電圧レベルが電圧ＶLから経時的に上昇する区間であり、区間Ｑ4は、電圧レベルが電圧ＶHに維持される区間である。区間Ｑ5は、電圧レベルが電圧ＶHから基準電圧Ｖ0まで経時的に低下する区間である。なお、駆動信号Ｄの波形は、図３に例示した波形に限定されない。
【００１４】
図３に例示される通り、基準電圧Ｖbs1および基準電圧Ｖbs2は、所定の直流電圧である。基準電圧Ｖbs1は、基準電圧Ｖbs2を上回る（Ｖbs1＞Ｖbs2）。第１実施形態の基準電圧Ｖbs1は、基準電圧Ｖ0と同電圧である。
【００１５】
図２に例示される通り、第１実施形態の液体噴射ヘッド２６は、相異なるノズルに対応する複数の噴射部２６１と、複数の噴射部２６１の各々を駆動する駆動回路２６２とを具備する。複数の噴射部２６１の各々は、駆動回路２６２から供給される駆動信号Ｄに応じてインクを噴射する。なお、駆動回路２６２を液体噴射ヘッド２６の外部に設置することも可能である。
【００１６】
図２に例示される通り、制御処理部２０１が生成した制御信号Ｓと、信号生成部２０２が生成した駆動信号Ｄとが駆動回路２６２に供給される。第１実施形態の駆動回路２６２は、制御処理部２０１からの指示（すなわち制御信号Ｓ）に応じて駆動信号Ｄを供給することで複数の噴射部２６１の各々を駆動する。具体的には、駆動回路２６２は、制御信号Ｓがインクの噴射を指示する噴射部２６１に対して駆動信号Ｄを供給し、制御信号Ｓがインクの非噴射を指示する噴射部２６１には駆動信号Ｄを供給しない。
【００１７】
図４は、液体噴射ヘッド２６の分解斜視図であり、図５は、図４におけるＶ-Ｖ線の断面図（Ｘ-Ｚ平面に平行な断面）である。図４に例示される通り、Ｘ-Ｙ平面（例えば媒体１２の表面に平行な平面）に垂直な方向を以下ではＺ方向と表記する。各液体噴射ヘッド２６によるインクの噴射方向（典型的には鉛直方向）がＺ方向に相当する。
【００１８】
図４および図５に例示される通り、液体噴射ヘッド２６は、Ｙ方向に長尺な略矩形状の流路基板３２を具備する。流路基板３２のうちＺ方向における負側の面上には、圧力室基板３４と振動板３６と複数の圧電素子３８と筐体部４２と封止体４４とが設置される。他方、流路基板３２のうちＺ方向における正側の面上には、ノズル板４６と吸振体４８とが設置される。液体噴射ヘッド２６の各要素は、概略的には流路基板３２と同様にＹ方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。
【００１９】
図４に例示される通り、ノズル板４６は、Ｙ方向に配列する複数のノズルＮが形成された板状部材である。各ノズルＮは、インクが通過する貫通孔である。なお、流路基板３２と圧力室基板３４とノズル板４６とは、例えばシリコン（Ｓi）の単結晶基板をエッチング等の半導体製造技術により加工することで形成される。ただし、液体噴射ヘッド２６の各要素の材料や製法は任意である。Ｙ方向は、複数のノズルＮが配列する方向とも換言され得る。
【００２０】
流路基板３２は、インクの流路を形成するための板状部材である。図４および図５に例示される通り、流路基板３２には、開口部３２２と供給流路３２４と連通流路３２６とが形成される。開口部３２２は、複数のノズルＮにわたり連続するように平面視で（すなわちＺ方向からみて）Ｙ方向に沿う長尺状に形成された貫通孔である。他方、供給流路３２４および連通流路３２６は、ノズルＮ毎に個別に形成された貫通孔である。また、図５に例示される通り、流路基板３２のうちＺ方向における正側の表面には、複数の供給流路３２４にわたる中継流路３２８が形成される。中継流路３２８は、開口部３２２と複数の供給流路３２４とを連通させる流路である。
【００２１】
筐体部４２は、例えば樹脂材料の射出成形で製造された構造体であり、流路基板３２のうちＺ方向における負側の表面に固定される。図５に例示される通り、筐体部４２には収容部４２２と導入口４２４とが形成される。収容部４２２は、流路基板３２の開口部３２２に対応した外形の凹部であり、導入口４２４は、収容部４２２に連通する貫通孔である。図５から理解される通り、流路基板３２の開口部３２２と筐体部４２の収容部４２２とを相互に連通させた空間が液体貯留室（リザーバー）Ｒとして機能する。液体容器１４から供給されて導入口４２４を通過したインクが液体貯留室Ｒに貯留される。
【００２２】
吸振体４８は、液体貯留室Ｒ内の圧力変動を吸収するための要素であり、例えば弾性変形が可能な可撓性のシート部材（コンプライアンス基板）を含んで構成される。具体的には、流路基板３２の開口部３２２と中継流路３２８と複数の供給流路３２４とを閉塞して液体貯留室Ｒの底面を構成するように、流路基板３２のうちＺ方向における正側の表面に吸振体４８が設置される。
【００２３】
図４および図５に例示される通り、圧力室基板３４は、相異なるノズルＮに対応する複数の圧力室Ｃが形成された板状部材である。複数の圧力室Ｃは、Ｙ方向に沿って配列する。各圧力室Ｃ（キャビティ）は、平面視でＸ方向に沿う長尺状の開口である。Ｘ方向の正側における圧力室Ｃの端部は平面視で流路基板３２の１個の供給流路３２４に重なり、Ｘ方向の負側における圧力室Ｃの端部は平面視で流路基板３２の１個の連通流路３２６に重なる。
【００２４】
圧力室基板３４のうち流路基板３２とは反対側の表面には振動板３６が設置される。振動板３６は、弾性的に変形可能な板状部材である。図５に例示される通り、第１実施形態の振動板３６は、第１層３６１と第２層３６２との積層で構成される。第２層３６２は、第１層３６１からみて圧力室基板３４とは反対側に位置する。第１層３６１は、酸化シリコン（ＳiＯ２）等の弾性材料で形成された弾性膜であり、第２層３６２は、酸化ジルコニウム（ＺrＯ２）等の絶縁材料で形成された絶縁膜である。なお、所定の板厚の板状部材のうち圧力室Ｃに対応する領域について板厚方向の一部を選択的に除去することで、圧力室基板３４と振動板３６の一部または全部とを一体に形成することも可能である。
【００２５】
図５から理解される通り、流路基板３２と振動板３６とは、各圧力室Ｃの内側で相互に間隔をあけて対向する。圧力室Ｃは、流路基板３２と振動板３６との間に位置し、当該圧力室Ｃ内に充填されたインクに圧力を付与するための空間である。液体貯留室Ｒに貯留されたインクは、中継流路３２８から各供給流路３２４に分岐して複数の圧力室Ｃに並列に供給および充填される。以上の説明から理解される通り、振動板３６は、圧力室Ｃの壁面（具体的には、圧力室Ｃの一面である上面）を構成する。
【００２６】
図４および図５に例示される通り、振動板３６のうち圧力室Ｃとは反対側の表面（すなわち第２層３６２の表面）には、相異なるノズルＮ（または圧力室Ｃ）に対応する複数の圧電素子３８が設置される。各圧電素子３８は、駆動信号Ｄの供給により変形するアクチュエーターであり、平面視でＸ方向に沿う長尺状に形成される。圧電素子３８の長手方向をＸ方向と定義してもよい。複数の圧電素子３８は、複数の圧力室Ｃに対応するようにＹ方向に配列する。圧電素子３８の変形に連動して振動板３６が振動すると、圧力室Ｃ内の圧力が変動することで、圧力室Ｃに充填されたインクが連通流路３２６とノズルＮとを通過して噴射される。図４に例示した１個の噴射部２６１は、圧電素子３８と振動板３６と圧力室ＣからノズルＮまでの流路とを含む部分である。
【００２７】
図４および図５の封止体４４は、複数の圧電素子３８を保護するとともに圧力室基板３４および振動板３６の機械的な強度を補強する構造体であり、振動板３６の表面に例えば接着剤で固定される。封止体４４のうち振動板３６との対向面に形成された凹部の内側に複数の圧電素子３８が収容される。
【００２８】
図５に例示される通り、振動板３６の表面（または圧力室基板３４の表面）には、例えば配線基板５０が接合される。配線基板５０は、制御ユニット２０または電源回路（図示略）と液体噴射ヘッド２６とを電気的に接続するための複数の配線（図示略）が形成された実装部品である。例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の可撓性の配線基板５０が好適に採用される。圧電素子３８を駆動するための駆動信号Ｄが配線基板５０から各圧電素子３８に供給される。
【００２９】
各圧電素子３８の具体的な構成を以下に詳述する。図６は、複数の圧電素子３８の平面図である。なお、図６では、任意の１個の要素の奥側に位置する要素の輪郭（本来は手前側の要素に隠れる部位）も便宜的に実線で図示されている。また、図７は、図６におけるVII-VII線の断面図（圧電素子３８の長手方向に沿う断面）であり、図８は、図６におけるVIII-VIII線の断面図（圧電素子３８の短手方向に沿う断面）である。
【００３０】
図６から図８に例示される通り、圧電素子３８は、概略的には、第１電極５１と圧電体層５２と第２電極５３との積層で構成される。第１電極５１と第２電極５３との間に印加される電圧に応じて圧電体層５２が変形する。すなわち、第１電極５１と第２電極５３とが圧電体層５２を挟んで相互に対向する部分が圧電素子３８として機能する。圧力室Ｃ毎（またはノズルＮ毎）に圧電素子３８が個別に形成される。具体的には、Ｘ方向に長尺状に形成された複数の圧電素子３８が、相互に間隔をあけてＹ方向に配列する。
【００３１】
なお、本明細書において「要素Ａと要素Ｂとが積層される」という表現は、要素Ａと要素Ｂとが直接的に接触する構成に限定する趣旨ではない。すなわち、要素Ａと要素Ｂとの間に他の要素Ｃが介在する構成も、「要素Ａと要素Ｂとが積層される」という概念に包含される。また、「要素Ａの面上に要素Ｂが形成される」という表現も同様に、要素Ａと要素Ｂとが直接的に接触する構成には限定されない。すなわち、要素Ａの表面に要素Ｃが形成され、要素Ｃの表面に要素Ｂが形成された構成でも、要素Ａと要素Ｂとの少なくとも一部が平面視で重なる構成であれば、「要素Ａの面上に要素Ｂが形成される」という概念に包含される。
【００３２】
第１電極５１は、振動板３６の面上（具体的には第２層３６２の表面）に形成される。第１電極５１は、圧電素子３８毎に相互に離間して形成された個別電極である。具体的には、Ｘ方向に延在する複数の第１電極５１が、相互に間隔をあけてＹ方向に配列する。第１電極５１の材料または製法は任意である。例えば、各種の導電材料の薄膜をスパッタリング等の公知の成膜技術により形成し、フォトリソグラフィ等の公知の加工技術により当該薄膜を選択的に除去することで、第１電極５１を形成することが可能である。各圧電素子３８の第１電極５１には、当該圧電素子３８に対応するノズルＮからのインクの噴射を制御するための駆動信号Ｄが配線基板５０を介して印加される。
【００３３】
圧電体層５２は、第１電極５１の面上に形成される。圧電体層５２は、複数の圧電素子３８にわたり連続するようにＹ方向に延在する帯状の誘電膜である。圧電体層５２の材料または製法は任意である。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電材料の薄膜をスパッタリング等の公知の成膜技術により形成し、フォトリソグラフィ等の公知の加工技術により当該薄膜を選択的に除去することで、圧電体層５２を形成することが可能である。図６に例示される通り、圧電体層５２のうち相互に隣合う各圧力室Ｃの間隙に平面視で対応する領域には、Ｘ方向に長尺な切欠５２１（スリット）が形成される。以上の構成によれば、各圧電素子３８は圧力室Ｃ毎に個別に変形し、圧電素子３８の相互間における振動の伝播が抑制される。したがって、各ノズルＮによるインクの噴射特性（例えば噴射量，噴射方向または噴射速度）を高精度に制御することが可能である。
【００３４】
図８に例示される通り、圧電素子３８の長手方向に直交する断面（Ｙ-Ｚ平面）に着目すると、振動板３６は、圧電体層５２に重ならない部分（以下「支持部」という）３６４を当該圧電体層５２の両側に含む。圧電素子３８は、支持部３６４により圧力室基板３４に支持される。
【００３５】
第２電極５３は、圧電体層５２の面上に形成される。第２電極５３の材料または製法は任意である。例えば、各種の導電材料の薄膜をスパッタリング等の公知の成膜技術により形成し、フォトリソグラフィ等の公知の加工技術により当該薄膜を選択的に除去することで、第２電極５３を形成することが可能である。
【００３６】
図６および図７に例示される通り、第２電極５３は、２個の第１分割電極６１と１個の第２分割電極６２とを含んで構成される。複数の第１分割電極６１の各々は、相互に間隔をあけてＹ方向に延在する帯状の電極である。２個の第１分割電極６１の電極幅（Ｘ方向の寸法）は共通する。第２分割電極６２は、２個の第１分割電極６１の間隔内においてＹ方向に延在する帯状の電極である。各第１分割電極６１および第２分割電極６２は、複数の圧電素子３８（または複数の圧力室Ｃ）にわたり連続する共通電極である。各第１分割電極６１と第２分割電極６２とは、相互に離間して形成されて電気的に絶縁される。第２分割電極６２は、第１分割電極６１と比較して幅狭である。
【００３７】
第２電極５３の面上には第１導電体５５と第２導電体５６とが形成される。第１導電体５５は、Ｘ方向の負側の第１分割電極６１の縁辺に沿ってＹ方向に延在する帯状の導電膜である。第２導電体５６は、Ｘ方向の正側の第１分割電極６１の縁辺に沿ってＹ方向に延在する帯状の導電膜である。第１導電体５５および第２導電体５６は、例えば金（Ａu）等の低抵抗な導電材料を利用して同層から形成される。第１導電体５５と第２導電体５６とを形成することで、各第１分割電極６１における電圧降下が抑制される。また、第１導電体５５および第２導電体５６は、振動板３６および圧電素子３８の変形を抑制するための錘としても機能する。
【００３８】
図６および図７に例示される通り、圧電素子３８は、平面視で２個の第１部分Ｐ1と１個の第２部分Ｐ2とに区分される。２個の第１部分Ｐ1の各々は、圧電素子３８のうち平面視で第１分割電極６１に重なる部分である。すなわち、各第１部分Ｐ1は、第１電極５１と圧電体層５２と第１分割電極６１との積層で構成される。他方、第２部分Ｐ2は、圧電素子３８のうち平面視で第２分割電極６２に重なる部分である。すなわち、第２部分Ｐ2は、第１電極５１と圧電体層５２と第２分割電極６２との積層で構成される。前述の通り、第２分割電極６２は、２個の第１分割電極６１の間隔内に位置する。したがって、第２部分Ｐ2は、Ｘ方向に配列する２個の第１部分Ｐ1の間隔内に位置する。すなわち、各第１部分Ｐ1は、第２部分Ｐ2からみてＸ方向の両側に形成される。図６および図７から理解される通り、第２部分Ｐ2は、Ｘ方向において第１部分Ｐ1よりも圧電素子３８の中央側に位置する。具体的には、圧電素子３８のうちＸ方向における両端間の中点を含む所定長の区間が第２部分Ｐ2に相当する。
【００３９】
信号生成部２０２が生成した基準電圧Ｖbs1は、各第１分割電極６１に供給される。第１電極５１には駆動信号Ｄが供給される。したがって、圧電素子３８の各第１部分Ｐ1には、基準電圧Ｖbs1と駆動信号Ｄとの差分に相当する電圧が印加される。他方、信号生成部２０２が生成した基準電圧Ｖbs2は、第２分割電極６２に供給される。したがって、圧電素子３８の第２部分Ｐ2には、基準電圧Ｖbs2と駆動信号Ｄとの差分に相当する電圧が印加される。以上に説明した通り、圧電素子３８の各第１部分Ｐ1と第２部分Ｐ2とには、相異なる電圧が印加される。
【００４０】
図２に例示される通り、信号生成部２０２および駆動回路２６２は、圧電素子３８に電圧を印加する素子駆動部２８として機能する。振動板３６と圧電素子３８と素子駆動部２８とは、圧電デバイスとして機能する。液体噴射ヘッド２６は、インクを収容する圧力室Ｃと、圧力室Ｃからインクを噴射させる圧電デバイスとを具備する。
【００４１】
図９は、圧電素子３８の第１部分Ｐ1および第２部分Ｐ2に印加される電圧の波形図である。すなわち、第１部分Ｐ1に印加される電圧は、第１電極５１と第１分割電極６１との間の電圧である。第２部分Ｐ2に印加される電圧は、第１電極５１と第２分割電極６２との間の電圧である。第２電極５３（第１分割電極６１，第２分割電極６２）の電圧に対して第１電極５１の電圧が高い状態が便宜的に正極性として想定されている。
【００４２】
図９に例示される通り、圧電素子３８の第１部分Ｐ1に印加される電圧は、電圧Ｖ1と電圧Ｖ2との間で変動する。電圧Ｖ1は電圧Ｖ2を上回る（Ｖ1＞Ｖ2）。電圧Ｖ1（第１電圧の例示）は、駆動信号Ｄの電圧ＶHに相当し、電圧Ｖ2（第２電圧の例示）は、駆動信号Ｄの電圧ＶLに相当する。他方、圧電素子３８の第２部分Ｐ2に印加される電圧は、電圧Ｖ3と電圧Ｖ4との間で変動する。電圧Ｖ3は電圧Ｖ4を上回る（Ｖ3＞Ｖ4）。電圧Ｖ3（第３電圧の例示）は、駆動信号Ｄの電圧ＶHよりも基準電圧Ｖbs2の絶対値分だけ高い電圧に相当し、電圧Ｖ4（第４電圧の例示）は、駆動信号Ｄの電圧ＶLよりも基準電圧Ｖbs2の絶対値分だけ高い電圧に相当する。
【００４３】
図１０は、圧電素子３８における印加電圧と当該圧電素子３８の歪み量との関係を示すグラフである。図１０の抗電圧Ｖc(-)は、圧電素子３８の歪み量が最小（ゼロ）となる負極性の電圧である。また、図１０の最高電圧Ｖmaxは、圧電素子３８の歪み量が最大となる正極性の電圧である。図１０に例示される通り、圧電素子３８の第１部分Ｐ1に印加される電圧の範囲（Ｖ1〜Ｖ2）と、第２部分Ｐ2に印加される電圧の範囲（Ｖ3〜Ｖ4）とは、抗電圧Ｖc(-)と最高電圧Ｖmaxとの間の範囲内に内包される。
【００４４】
具体的には、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3は、最高電圧Ｖmax以下の範囲内で抗電圧Ｖc(-)とは反対の正極性の電圧である。電圧Ｖ1は電圧Ｖ3よりも低い。電圧Ｖ2は、抗電圧Ｖc(-)と電圧Ｖ1との間の電圧であり、電圧Ｖ4は、抗電圧Ｖc(-)と電圧Ｖ3との間の電圧である。以上の説明から理解される通り、圧電素子３８の第１部分Ｐ1に印加される電圧は、負極性の抗電圧Ｖc(-)と正極性の電圧Ｖ1との間の電圧Ｖ2と、当該電圧Ｖ1との間で変動する。同様に、圧電素子３８の第２部分Ｐ2に印加される電圧は、負極性の抗電圧Ｖc(-)と正極性の電圧Ｖ3との間の電圧Ｖ4と、当該電圧Ｖ3との間で変動する。以上に例示した通り、第１実施形態の駆動回路２６２は、電圧Ｖ1と電圧Ｖ2との間で変動する電圧を各圧電素子３８の第１部分Ｐ1に印加し、電圧Ｖ3と電圧Ｖ4との間で変動する電圧を各圧電素子３８の第２部分Ｐ2に印加する。
【００４５】
図１０から理解される通り、電圧Ｖ2は電圧Ｖ4よりも抗電圧Ｖc(-)に近い。前述の通り抗電圧Ｖc(-)は負極性の電圧であるから、電圧Ｖ2は電圧Ｖ4よりも低い。すなわち、電圧Ｖ2と電圧Ｖ4と抗電圧Ｖc(-)との間には、以下の数式(1)の関係が成立する。なお、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3は、抗電圧Ｖc(-)と逆極性（すなわち正極性）であるが、電圧Ｖ2および電圧Ｖ4の極性は任意である。
｜Ｖc(-)−Ｖ2｜≦｜Ｖc(-)−Ｖ4｜  …(1)
【００４６】
図１１は、圧電素子３８の印加電圧に応じた振動板３６の変位量の説明図である。第１実施形態では、圧電素子３８に印加される電圧が高いほど、圧力室Ｃ側への振動板３６の変位量が大きい場合を想定する。振動板３６のうち第１部分Ｐ1に対応した領域は、電圧Ｖ1が第１部分Ｐ1に印加されたときの変位量Ｄmax1と、電圧Ｖ2が第１部分Ｐ1に印加されたときの変位量Ｄmin1との間で振動する。同様に、振動板３６のうち第２部分Ｐ2に対応した領域は、電圧Ｖ3が第２部分Ｐ2に印加されたときの変位量Ｄmax2と、電圧Ｖ4が第２部分Ｐ2に印加されたときの変位量Ｄmin2との間で振動する。
【００４７】
前述の通り、電圧Ｖ1は電圧Ｖ3を下回るから、変位量Ｄmax2は変位量Ｄmax1よりも大きい。また、電圧Ｖ2は電圧Ｖ4を下回るから、変位量Ｄmin2は変位量Ｄmin1よりも大きい。すなわち、振動板３６のうち第１部分Ｐ1に対応した領域が変位する範囲（Ｄmin1〜Ｄmax1）は、第２部分Ｐ2に対応した領域が変位する範囲（Ｄmin2〜Ｄmax2）と比較して、圧力室Ｃ側（すなわち圧電素子３８とは反対側）に位置する。
【００４８】
以上に説明した通り、第１実施形態においては、圧電素子３８の第１部分Ｐ1には、電圧Ｖ1と電圧Ｖ2との間で変動する電圧が印加され、圧電素子３８の第２部分Ｐ2には、電圧Ｖ3と電圧Ｖ4との間で変動する電圧が印加される。電圧Ｖ2は電圧Ｖ4よりも抗電圧Ｖc(-)に近い。したがって、以下に詳述する通り、振動板３６にクラックが発生する可能性を低減できるという利点がある。
【００４９】
圧電素子３８の第２部分Ｐ2にも各第１部分Ｐ1と同等の電圧を印加する構成（以下「対比例」という）では、振動板３６のうち第２部分Ｐ2に対応する領域が、図１１に例示された変位量Ｄmin1を端点として振動する。したがって、圧力室Ｃ内のインクから振動板３６に作用する圧力が大きく、当該圧力に起因した振動板３６のクラックが発生し易いという問題がある。対比例とは対照的に、第１実施形態では、電圧Ｖ3と電圧Ｖ4との間で変動する電圧が第２部分Ｐ2に印加される。したがって、振動板３６のうち第２部分Ｐ2に対応する領域は、電圧Ｖ4に対応した変位量Ｄmin2（すなわち第１部分Ｐ1に対応する領域よりも圧力室Ｃ側の位置）を端点として振動する。以上の構成によれば、振動板３６のうち第２部分Ｐ2に対応する領域に圧力室Ｃ内のインクから作用する圧力が、対比例と比較して抑制される。したがって、第１実施形態によれば、圧力室Ｃ内のインクからの圧力に起因して振動板３６にクラックが発生する可能性を、対比例と比較して低減することが可能である。
【００５０】
圧電素子３８の長手方向における中央部の近傍において振動板３６のクラックが発生し易いという傾向がある。第１実施形態では、圧電素子３８の第２部分Ｐ2が第１部分Ｐ1よりも当該圧電素子３８の中央側に位置するから、振動板３６のうち特にクラックが発生し易い箇所を効果的に保護できるという利点がある。
【００５１】
また、第１実施形態では、第１部分Ｐ1と第２部分Ｐ2との双方にわたる第１電極５１に駆動信号Ｄが供給され、第１分割電極６１に基準電圧Ｖbs1が印加され、第２分割電極６２に基準電圧Ｖbs2が印加される。すなわち、圧電素子３８の第１部分Ｐ1と第２部分Ｐ2とについて駆動信号Ｄは共用される。したがって、第１部分Ｐ1と第２部分Ｐ2とで別個の駆動信号を使用する構成と比較して、素子駆動部２８の構成および動作が簡素化されるという利点がある。ただし、第１部分Ｐ1と第２部分Ｐ2とを別個の駆動信号により駆動してもよい。
【００５２】
＜第２実施形態＞
図１２は、第２実施形態における圧電素子３８の印加電圧と歪み量との関係を示すグラフである。図１２の抗電圧Ｖc(+)は、圧電素子３８の歪み量が最小（ゼロ）となる正極性の電圧である。また、図１２の最低電圧Ｖminは、圧電素子３８の歪み量が最大となる負極性の電圧である。図１２に例示される通り、第２実施形態において圧電素子３８の第１部分Ｐ1に印加される電圧の範囲（Ｖ1〜Ｖ2）と、第２部分Ｐ2に印加される電圧の範囲（Ｖ3〜Ｖ4）とは、抗電圧Ｖc(+)と最低電圧Ｖminとの間の範囲内に内包される。
【００５３】
具体的には、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3は、最低電圧Ｖmin以上の範囲内で抗電圧Ｖc(+)とは反対の負極性の電圧である。電圧Ｖ1は電圧Ｖ3よりも高い。電圧Ｖ2は、抗電圧Ｖc(+)と電圧Ｖ1との間の電圧であり、電圧Ｖ4は、抗電圧Ｖc(+)と電圧Ｖ3との間の電圧である。以上の説明から理解される通り、圧電素子３８の第１部分Ｐ1に印加される電圧は、正極性の抗電圧Ｖc(+)と負極性の電圧Ｖ1との間の電圧Ｖ2と、当該電圧Ｖ1との間で変動する。同様に、圧電素子３８の第２部分Ｐ2に印加される電圧は、正極性の抗電圧Ｖc(+)と負極性の電圧Ｖ3との間の電圧Ｖ4と、当該電圧Ｖ3との間で変動する。以上に例示した通り、第２実施形態の駆動回路２６２は、電圧Ｖ1と電圧Ｖ2との間で変動する電圧を各圧電素子３８の第１部分Ｐ1に印加し、電圧Ｖ3と電圧Ｖ4との間で変動する電圧を各圧電素子３８の第２部分Ｐ2に印加する。
【００５４】
図１２から理解される通り、電圧Ｖ2は電圧Ｖ4よりも抗電圧Ｖc(+)に近い。前述の通り抗電圧Ｖc(+)は正極性の電圧であるから、電圧Ｖ2は電圧Ｖ4よりも高い。すなわち、電圧Ｖ2と電圧Ｖ4と抗電圧Ｖc(+)との間には、以下の数式(2)の関係が成立する。なお、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3は、抗電圧Ｖc(+)と逆極性（すなわち負極性）であるが、電圧Ｖ2および電圧Ｖ4の極性は任意である。
｜Ｖc(+)−Ｖ2｜≦｜Ｖc(+)−Ｖ4｜  …(2)
【００５５】
以上に説明した通り、第２実施形態においては、圧電素子３８の第１部分Ｐ1には、電圧Ｖ1と電圧Ｖ2との間で変動する電圧が印加され、圧電素子３８の第２部分Ｐ2には、電圧Ｖ3と電圧Ｖ4との間で変動する電圧が印加される。電圧Ｖ2は電圧Ｖ4よりも抗電圧Ｖc(+)に近い。したがって、第１実施形態と同様に、振動板３６のうち第２部分Ｐ2の近傍にクラックが発生する可能性を低減できるという利点がある。
【００５６】
第１実施形態および第２実施形態の例示から理解される通り、駆動回路２６２は、圧電素子３８の第１極性の抗電圧Ｖc（Ｖc(-)，Ｖc(+)）と第１極性とは反対の第２極性の電圧Ｖ1との間の電圧Ｖ2と、当該電圧Ｖ1との間の範囲内で変動する電圧を、第１部分Ｐ1に印加し、抗電圧Ｖcと第２極性の電圧Ｖ3との間の電圧Ｖ4と、当該電圧Ｖ3との間の範囲内で変動する電圧を、第２部分Ｐ2に印加する要素、として包括的に表現される。
【００５７】
＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
【００５８】
（１）前述の各形態では、圧電素子３８を長手方向に３個の部分（２個の第１部分Ｐ1と１個の第２部分Ｐ2）に区分したが、圧電素子３８の区分数は以上の例示に限定されない。例えば、図１３に例示される通り、圧電素子３８を４個以上の部分Ｐに区分してもよい。図１３では、圧電素子３８を５個の部分Ｐに区分した構成が例示されている。圧電素子３８の区分の総数に関わらず、圧電素子３８の端部に近い部分Ｐほど、歪み量が最小となる印加電圧は、抗電圧Ｖcに近い電圧に設定される。例えば、負極性の抗電圧Ｖc(-)と正極性の最高電圧Ｖmaxとの間の電圧を圧電素子３８に印加する構成では、圧電素子３８の各部分Ｐに印加される電圧の範囲は、Ｘ方向の端部に近い部分Ｐほど抗電圧Ｖc(-)に近い範囲となる。他方、正極性の抗電圧Ｖc(+)と負極性の最低電圧Ｖminとの間の電圧を圧電素子３８に印加する構成では、圧電素子３８の各部分Ｐに印加される電圧の範囲は、Ｘ方向の端部に近い部分Ｐほど抗電圧Ｖc(+)に近い範囲となる。
【００５９】
（２）前述の各形態では、第１電極５１が個別電極であり第２電極５３（第１分割電極６１および第２分割電極６２）が共通電極である構成を例示したが、第１電極５１を、複数の圧電素子３８にわたり連続する共通電極とし、第２電極５３を圧電素子３８毎に個別の個別電極としてもよい。また、第１電極５１および第２電極５３の双方を個別電極としてもよい。なお、第２電極５３（第１分割電極６１および第２分割電極６２）を共通電極とした構成によれば、第２電極５３が圧電素子３８毎に個別に形成された構成と比較して、液体噴射ヘッド２６の構成が簡素化されるという利点がある。
【００６０】
（３）前述の各形態では、圧電素子３８のうち第１部分Ｐ1に印加される電圧Ｖ1と第２部分Ｐ2に印加される電圧Ｖ3とを相違させたが、電圧Ｖ1と電圧Ｖ3とを一致させてもよい。例えば、電圧Ｖ1および電圧Ｖ3の双方を最高電圧Ｖmaxまたは最低電圧Ｖminに設定してもよい。また、前述の各形態では、電圧Ｖ2と抗電圧Ｖcとを相違させたが、電圧Ｖ2を抗電圧Ｖcに一致させてもよい。
【００６１】
（４）前述の各形態では、液体噴射ヘッド２６を搭載した搬送体２４２を往復させるシリアル方式の液体噴射装置１００を例示したが、複数のノズルＮが媒体１２の全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本発明を適用することが可能である。
【００６２】
（５）前述の各形態で例示した液体噴射装置１００は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。
【００６３】
（６）振動板３６と圧電素子３８と素子駆動部２８とを具備する圧電デバイスは、液体噴射ヘッド２６以外にも、超音波センサー、超音波トランスデューサーまたは超音波モーター等の他の装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１００…液体噴射装置、１２…媒体、１４…液体容器、２０…制御ユニット、２２…搬送機構、２４…移動機構、２６…液体噴射ヘッド、３２…流路基板、３４…圧力室基板、３４２…除去部、３６…振動板、３８…圧電素子、４２…筐体部、４４…封止体、４６…ノズル板、Ｎ…ノズル、４８…吸振体、５０…配線基板、５１…第１電極、５２…圧電体層、５３…第２電極、６１…第１分割電極、６２…第２分割電極、Ｃ…圧力室、Ｒ…液体貯留室、Ｐ1…第１部分、Ｐ2…第２部分。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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