(57)【要約】【課題】初期状態と長期使用後の状態との振動板の変位量の差を長期間に亘って小さく抑えることができる液体噴射ヘッドの駆動方法及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】ノズル開口２１に連通する圧力発生室１２が形成される流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方面側に振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子３００とを具備する液体噴射ヘッドの駆動方法において、圧電体層に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させる条件で圧電素子３００を駆動させることにより、初期状態と長期使用後の状態との振動板の変位量の差を長期間に亘って小さく抑えることができる。したがって、長期間に亘って均一な液体吐出特性を維持することができる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの駆動方法において、
前記圧電体層に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させる条件で前記圧電素子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２】
請求項１において、前記圧電体層の厚さを０．５〜２．０μｍと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３】
請求項１又は２において、前記圧電体層を優先配向した結晶と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４】
請求項３において、前記圧電体層を柱状の結晶と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５】
請求項３又は４において、前記圧電体層を菱面体晶の結晶と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６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記圧電素子の各層を成膜及びリソグラフィ法により形成されたものと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７】
ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドが搭載された液体噴射装置において、
前記圧電体層に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させる条件で前記圧電素子を駆動するための駆動手段を有していることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項８】
請求項７において、前記圧電体層の厚さが０．５〜２．０μｍであることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項９】
請求項７又は８において、前記圧電体層を優先配向した結晶とすることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記圧電体層を柱状の結晶とすることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０において、前記圧電体層を菱面体晶の結晶とすることを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を噴射するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素子の変位により液体を噴射させる液体噴射ヘッドの駆動方法及び液体噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴射装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズルと連通した圧力発生室内のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドには、前述したように圧力発生室として圧力発生室内に駆動信号によりジュール熱を発生する抵抗線等の発熱素子を設け、この発熱素子の発生するバブルによってノズル開口からインク滴を吐出させるものと、圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させてノズル開口からインク滴を吐出させる圧電振動式の２種類のものに大別される。
【０００４】
また、圧電振動式のインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子を軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。
【０００５】
前者は圧電素子の端面を振動板に当接させることにより圧力発生室の容積を変化させることができて、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
【０００６】
これに対して後者は、圧電材料のグリーンシートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難であるという問題がある。
【０００７】
一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消すべく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるように、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案されている。
【０００８】
これによれば圧電素子を振動板に貼付ける作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、かつ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばかりでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能になるという利点がある。
【０００９】
なお、このようなインクジェット式記録ヘッドでは、例えば、圧電体層をサンドイッチ状に挟んだ下電極及び上電極に外部配線等から駆動電圧を印加し、圧電体層に所定の駆動電界を発生させて圧電素子及び振動板等をたわみ変形させることにより、圧力発生室の内部圧力が実質的に高められてノズル開口からインク滴が吐出するようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェット式記録ヘッドでは、圧電素子に与えた駆動パルス数が、例えば、合計で数億、あるいは数十億、数百億と増加するにしたがって振動板の変位量が初期状態から除々に低下し、初期状態と長期使用後の状態との振動板の変位量の差が次第に大きくなってしまうという問題がある。すなわち、長期間に亘って均一なインク吐出特性を維持することができないという問題がある。
【００１１】
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ヘッドだけでなく、勿論、インク以外の液体を噴出する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑み、初期状態と長期使用後の状態との振動板の変位量の差を長期間に亘って小さく抑えることができる液体噴射ヘッドの駆動方法及び液体噴射装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドの駆動方法において、前記圧電体層に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させる条件で前記圧電素子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。
【００１４】
かかる第１の態様では、初期状態と長期使用後の状態との振動板の変位量の差を長期間に亘って小さく抑えることができる。これにより、長期間に亘って均一な液体吐出特性を得ることができる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記圧電体層の厚さを０．５〜２．０μｍと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。
【００１６】
かかる第２の態様では、低電圧の条件、例えば、３５ボルト（Ｖ）以下で駆動電界の電界強度を比較的容易に３００ｋＶ／ｃｍ以上とすることができる。勿論、３５Ｖより大きい電圧を印加しても、駆動電界の電界強度を３００ｋＶ／ｃｍ以上とすることができる。
【００１７】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記圧電体層を優先配向した結晶と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。
【００１８】
かかる第３の態様では、圧電体層が優先配向した結晶となる。
【００１９】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記圧電体層を柱状の結晶と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。
【００２０】
かかる第４の態様では、圧電体層の結晶構造が柱状結晶となる。
【００２１】
本発明の第５の態様は、第３又は４の態様において、前記圧電体層を菱面体晶の結晶と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。
【００２２】
かかる第５の態様では、圧電体層の結晶構造が菱面体晶となる。
【００２３】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記圧電素子の各層を成膜及びリソグラフィ法により形成されたものと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。
【００２４】
かかる第６の態様では、所定形状の圧電素子が確実に形成されるため、圧電体層に所定の電界強度の駆動電界を発生させることができる。
【００２５】
本発明の第７の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられる下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドが搭載された液体噴射装置において、前記圧電体層に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させる条件で前記圧電素子を駆動するための駆動手段を有していることを特徴とする液体噴射装置にある。
【００２６】
かかる第７の態様では、初期状態と長期使用後の状態との振動板の変位量の差を長期間に亘って小さく抑えることができる。これにより、長期間に亘って均一な液体吐出特性を得ることができる。
【００２７】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記圧電体層の厚さが０．５〜２．０μｍであることを特徴とする液体噴射装置にある。
【００２８】
かかる第８の態様では、低電圧の条件、例えば、３５ボルト（Ｖ）以下で駆動電界の電界強度を比較的容易に３００ｋＶ／ｃｍ以上とすることができる。勿論、３５Ｖより大きい電圧を印加しても、駆動電界の電界強度を３００ｋＶ／ｃｍ以上とすることができる。
【００２９】
本発明の第９の態様は、第７又は８の態様において、前記圧電体層を優先配向した結晶とすることを特徴とする液体噴射装置にある。
【００３０】
かかる第９の態様では、圧電体層が優先配向した結晶となる。
【００３１】
本発明の第１０の態様は、第９の態様において、前記圧電体層を柱状の結晶とすることを特徴とする液体噴射装置にある。
【００３２】
かかる第１０の態様では、圧電体層の結晶構造が柱状結晶となる。
【００３３】
本発明の第１１の態様は、第９又は１０の態様において、前記圧電体層を菱面体晶の結晶とすることを特徴とする液体噴射装置にある。
【００３４】
かかる第１１の態様では、圧電体層の結晶構造が菱面体晶となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る液体噴射装置の一例を示す概略図である。
【００３７】
図１に示すように、液体噴射ヘッドを有する噴射ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、液体供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この噴射ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この噴射ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、液体として、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００３８】
そして、駆動モータ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、噴射ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上に搬送されるようになっている。
【００３９】
そして、このような液体噴射装置では、キャリッジ３がキャリッジ軸５に沿って移動されると共に液体噴射ヘッドによって液体が吐出されて記録シートＳに印刷される。
【００４０】
ここで、上述のような液体噴射装置に搭載される液体噴射ヘッドについて説明する。図２は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの概略を示す分解斜視図であり、図３は、図２の平面図及び断面図である。
【００４１】
図２及び図３に示すように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００４２】
この流路形成基板１０には、シリコン単結晶基板をその一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が幅方向に並設されている。また、その長手方向外側には、後述する封止基板３０のリザーバ部３２と連通される連通部１３が形成されている。また、この連通部１３は、各圧力発生室１２の長手方向一端部でそれぞれ液体供給路１４を介して連通されている。
【００４３】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００４４】
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一端に連通する各液体供給路１４は、圧力発生室１２より浅く形成されており、圧力発生室１２に流入する液体の流路抵抗を一定に保持している。すなわち、液体供給路１４は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチング（ハーフエッチング）することにより形成されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時間の調整により行われる。
【００４５】
このような圧力発生室１２等が形成される流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚さを選択することが好ましい。例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましくは、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例えば、３６０ｄｐｉ程度と比較的高密度に圧力発生室１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、１００μｍ以下とするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁１１の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００４６】
なお、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２の液体供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。
【００４７】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜２．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。
【００４８】
何れの場合においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板として作用する。
【００４９】
ここで、このような圧電素子３００を構成する各層について説明する。
【００５０】
下電極膜６０は、例えば、本実施形態では、スパッタリング法で弾性膜５０の全面に形成後、下電極膜６０をパターニングして全体パターンを形成する。下電極膜６０の材料としては、白金（Ｐｔ）が好適である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する圧電体層７０は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜８００℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、後述する圧電体層７０としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、これらの理由から白金（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）等が好適である。
【００５１】
また、このような下電極膜６０上の圧電体層７０は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３；ＰＺＴ）等の強誘電体材料で形成されている。そして、この圧電体層７０は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向しており、且つ本実施形態では、柱状結晶及び菱面体晶の結晶構造を有している。なお、優先配向とは、結晶の配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させた状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状態をいう。
【００５２】
このような圧電体層７０上の上電極膜８０を形成する材料としては、導電性の高い材料であればよく、例えば、アルミニウム、金、ニッケル、白金、イリジウム等の多くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、イリジウムをスパッタリングにより成膜している。
【００５３】
また、このような構成の各圧電素子３００の上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０は、各圧電素子３００の長手方向端部近傍から引き出され、液体供給路１４に対応する領域の弾性膜５０上までそれぞれ延設されている。
【００５４】
流路形成基板１０の圧電素子３００側には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部３１を有する封止基板３０が接合され、圧電素子３００はこの圧電素子保持部３１内に密封されている。
【００５５】
このような封止基板３０には、各圧力発生室１２の共通の液体室となるリザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３２が設けられ、このリザーバ部３２は、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通の液体室となるリザーバ１００を構成している。
【００５６】
また、封止基板３０の圧電素子保持部３１とリザーバ部３２との間、すなわち液体供給路１４に対応する領域には、この封止基板３０を厚さ方向に貫通する接続孔３３が設けられている。さらに、封止基板３０の圧電素子保持部３１側とは反対側の表面には図示しない外部配線が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０は、この接続孔３３まで延設されており、例えば、ワイヤボンディング等により外部配線と接続される。
【００５７】
封止基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなる。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域には、厚さ方向に完全に除去された開口部４３が形成され、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００５８】
以下、図４を参照して、上述した本実施形態に係る液体噴射ヘッドの駆動方法について説明する。なお、図４は、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの機能ブロック図である。
【００５９】
図４に示すように、本実施形態に係る液体噴射ヘッドは、実際に印刷を行う機構部となる噴射ヘッド１１０と、この噴射ヘッド１１０の動作を制御する制御部１２０とを有する。また、制御部１２０は、噴射ヘッド１１０の印刷動作の制御を行う印刷制御手段１２１と、圧電体層７０に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させる条件で圧電体層３００を駆動するための駆動手段１２２とを有する。
【００６０】
駆動手段１２２は、本実施形態では、下電極膜６０及び上電極膜８０に所定の駆動電圧を印加して、圧電体層７０に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させる。一方、印刷制御手段１２１は、噴射ヘッド１１０の印刷動作の制御を行い、印刷信号の入力に伴って駆動手段１２２を介して噴射ヘッド１１０に印刷を実行させる。
【００６１】
例えば、このような本実施形態に係る液体噴射ヘッドは、図示しない外部液体供給手段から液体を取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部を液体で満たした後、外部から所定の印刷信号が駆動手段１２２に入力されると共に駆動手段１２２によって所定の駆動電圧が各圧電素子３００の下電極膜６０及び上電極膜８０に印加され、圧電体層７０に３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させることにより、圧電素子３００及び振動板がたわみ変形（変位）して各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１から液滴が吐出するようになっている。
【００６２】
このように、本発明の液体噴射ヘッドの駆動方法では、圧電体層７０に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させる条件で圧電素子３００を駆動させるようにしたので、例えば、製品製造時等の初期状態での振動板の変位量と、長期使用後の状態での振動板の変位量との差を長期間に亘って小さく抑えることができる。例えば、本実施形態では、振動板の変位量の低下率を５％以下にすることができた。これにより、液体噴射ヘッドの液体吐出特性を長期間に亘って均一に維持することができる。したがって、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に対する信頼性を向上させることができる。
【００６３】
また、上述したように、圧電体層７０に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させるためには、圧電体層７０の厚さが０．５〜２．０μｍであることが好ましい。
【００６４】
これにより、液体噴射ヘッドを低電圧駆動させることができる。すなわち、駆動電界の電界強度は、下電極膜６０及び上電極膜８０に印加した駆動電圧の大きさと、圧電体層７０の厚さとで実質的に決まるものであるため、圧電体層７０の厚さを０．５〜２．０μｍとすれば、例えば、３５ボルト（Ｖ）程度の比較的低い電圧であっても、圧電体層７０には３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させることができる。
【００６５】
そして、ユーザ側での使用の際には、液体噴射ヘッドを低電圧駆動、すなわち、省エネルギー駆動させることができ、コストの削減を図ることができるというメリットもある。
【００６６】
なお、圧電体層７０は、例えば、７００〜１０００ｋＶ／ｃｍと比較的大きな電界強度の駆動電界を発生させたとしても破壊されることはない。
【００６７】
また、本実施形態では、圧電体層７０の厚さを０．５〜２．０μｍとし、３５Ｖより大きい電圧を印加して駆動電界の電界強度を３００ｋＶ／ｃｍ以上としても、同様の効果を得ることができる。
【００６８】
ここで、圧電体層７０に発生させる駆動電界の電界強度（ｋＶ／ｃｍ）と、振動板の変位量（ｎｍ）との関係について調べた。具体的には、初期状態の振動板の変位量と、圧電素子３００に２００億回の駆動パルスを与えた後（耐久後）の振動板の変位量との関係を調べた。その結果を図５に示す。なお、図５は、駆動電界の電界強度と振動板の変位量との関係を示したグラフである。
【００６９】
図５に示すように、初期状態の振動板の変位量は、基本的には、駆動電界の電界強度に関係なく耐久後は低下している。しかしながら、初期状態の振動板の変位量と耐久後の振動板の変位量との差は、電界強度が大きくなるに伴って次第に小さくなっていることが分かる。すなわち、実施例である電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の領域Ａでは、従来例である電界強度が１５０ｋＶ／ｃｍ付近に位置する領域Ｂと比べて、初期状態と耐久後との振動板の変位量の差が大幅に縮小している。
【００７０】
このことからも明らかなように、圧電体層７０に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させて圧電素子３００を駆動するようにすれば、初期状態と耐久後（長期使用後）との振動板の変位量の差を小さく抑えることができる。
【００７１】
なお、領域Ｂの電界強度よりも小さい電界強度であって変位量の低下が小さい領域は存在するが、ノズル開口２１から液滴を良好に噴射させるのに必要な振動板の変位量を得ることができないため好ましくない。
【００７２】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の構成は上述したものに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型の液体噴射ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の液体噴射ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００７４】
また、本発明は、広く液体噴射ヘッドの全般を対象としたものであり、例えば、プリンタ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、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）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。勿論、このような液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射装置も特に限定されるものではない。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、圧電体層に電界強度が３００ｋＶ／ｃｍ以上の駆動電界を発生させるようにしたので、初期状態と長期使用後との振動板の変位量の差を長期間に亘って小さく抑えることができ、長期間に亘って均一な液体吐出特性を維持することができる。したがって、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に対する信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体噴射装置の概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの平面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る駆動電界の電界強度と振動板の変位量との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１０　流路形成基板
１２　圧力発生室
１３　連通部
１４　液体供給路
２０　ノズルプレート
２１　ノズル開口
３０　封止基板
３１　圧電素子保持部
３２　リザーバ部
３３　接続孔
３４　外部配線
４０　コンプライアンス基板
５０　弾性膜
６０　下電極膜
７０　圧電体層
８０　上電極膜
９０　リード電極
１００　リザーバ
１１０　噴射ヘッド
１２０　制御部
１２１　印刷制御手段
１２２　駆動手段
【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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