(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の加圧室を覆う大きさを有する圧電セラミック層を含む圧電アクチュエータを備えた液体吐出装置の、前記圧電セラミック層の非活性領域が徐々にクリープ変形するのを、これまでよりもさらに抑制して、液滴の吐出性能を、より長期間に亘って、良好なレベルに維持することができる駆動方法を提供する。【解決手段】互いに隣接する圧電変形領域に印加される駆動電圧ＶP、ＶP′の波形を、一部で極性が逆転する部分を有する波形とし、かつ、両駆動電圧ＶP、ＶP′が、少なくとも一時的に、互いに逆極性となるように、それぞれの圧電変形領域に印加する駆動電圧ＶP、ＶP′の波形の位相を、時間Ｄ1だけずらす。【選択図】図１
2007203550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(A)  液体が充てんされる加圧室と、前記加圧室に連通し、加圧室内の液体を、液滴として吐出させるためのノズルとを有する複数の液滴吐出部が、面方向に配列させて形成された基板と、
(B)  前記基板の複数の加圧室を覆う大きさを有する、少なくとも１層の圧電セラミック層を含み、前記基板に積層された板状の圧電アクチュエータと、
を備えると共に、前記圧電アクチュエータが、個々の加圧室に対応して配設され、個別に電圧が印加されることによって、個別に、厚み方向に撓み変形する複数の圧電変形領域と、前記圧電変形領域を囲み、基板に固定されて変形が規制された拘束領域とに区画された液体吐出装置の、前記圧電アクチュエータの任意の圧電変形領域に駆動電圧を印加して、前記圧電変形領域を、厚み方向に撓み変形させることで、対応する液滴吐出部の、加圧室の容積を変化させて、前記加圧室内の液体を、連通するノズルを通して、液滴として吐出させるための駆動方法であって、
個々の圧電変形領域に印加する駆動電圧の波形を、その一部において、極性が逆転する部分を有する波形とし、かつ、互いに隣接する少なくとも２つの圧電変形領域に印加される駆動電圧が、少なくとも一時的に、互いに逆極性となるように、それぞれの圧電変形領域に印加する駆動電圧の波形の位相をずらすことを特徴とする液体吐出装置の駆動方法。
【請求項２】
圧電変形領域に印加する駆動電圧の波形を、第１の電圧と、前記第１の電圧と等価で、かつ、逆極性の第２の電圧とを含む波形とする請求項１記載の液体吐出装置の駆動方法。
【請求項３】
液滴を吐出させない待機時には、圧電変形領域に電圧を印加しない状態を維持する請求項１または２記載の液体吐出装置の駆動方法。
【請求項４】
駆動させる液体吐出装置の、互いに隣接する圧電変形領域間の、拘束領域の幅の最小値が１００〜５００μｍである請求項１〜２のいずれかに記載の液体吐出装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置の駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は、オンデマンド型のインクジェットプリンタ等に用いられる、液体吐出装置１の一例を示す断面図である。また、図３は、前記液体吐出装置１の一例の、要部を拡大した断面図である。図２、図３を参照して、この例の液体吐出装置１は、インクが充てんされる加圧室２と、前記加圧室２に連通し、加圧室２内のインクを、インク滴として吐出させるためのノズル３とを有する複数の液滴吐出部４を、面方向に配列させて形成した基板５と、前記基板５の複数の加圧室２を覆う大きさを有する圧電セラミック層６を含み、前記基板５上に積層された、板状の圧電アクチュエータ７とを備えている。
【０００３】
圧電アクチュエータ７は、個々の加圧室２に対応して配設され、個別に電圧が印加されることによって、個別に、厚み方向に撓み変形する複数の圧電変形領域８と、前記圧電変形領域８を囲んで配設され、前記基板５に固定されることで変形が防止された拘束領域９とに区画されている。また、図の例の圧電アクチュエータ７は、圧電セラミック層６の、両図において上面に、加圧室２ごとに個別に形成されて、圧電変形領域８を区画する個別電極１０と、前記圧電セラミック層６の下面に、順に積層された、共に、複数の加圧室２を覆う大きさを有する、共通電極１１と振動板１２とを備えた、いわゆるユニモルフ型の構成を有している。各個別電極１０と、共通電極１１とは、それぞれ別個に、駆動回路１３に接続されており、駆動回路１３は、制御手段１４に接続されている。
【０００４】
圧電セラミック層６は、例えば、ＰＺＴ等の圧電材料によって形成されていると共に、層の厚み方向に、あらかじめ分極されて、いわゆる横振動モードの圧電変形特性が付与されており、制御手段１４からの制御信号によって、駆動回路１３が駆動されて、任意の個別電極１０と、共通電極１１との間に、前記分極方向と同方向の電圧が印加されると、両電極１０、１１間に挟まれた、圧電変形領域８に対応する活性領域１５が、図３に横向きの白矢印で示すように、層の面方向に収縮される。
【０００５】
しかし、圧電セラミック層６の下面は、共通電極１１を介して振動板１２に固定されているため、活性領域１５が収縮すると、それに伴って、圧電アクチュエータ７の圧電変形領域８が、図３に下向きの白矢印で示すように、加圧室２の方向に突出するように撓み変形して、加圧室２内に充てんされたインクを振動させ、この振動によって加圧されたインクが、ノズル３を通して、インク滴として吐出される。
【０００６】
特許文献１に記載されているように、液体吐出装置においては、いわゆる引き打ち式の駆動方法が、広く一般に採用される。図５は、図２の液体吐出装置１を、一般的な引き打ち式の駆動方法によって駆動させる際に、圧電アクチュエータ７の圧電変形領域８に印加される駆動電圧ＶPの駆動電圧波形（太線の一点鎖線で示す）の一例と、この駆動電圧波形が印加された際の、ノズル３内における、インクの体積速度の変化〔太線の実線で示す、（＋）がノズル３の先端側、つまりインク滴の吐出側、（−）が加圧室２側〕との関係を簡略化して示すグラフである。
【０００７】
図２、図３、図５を参照して、まず、図５中のｔ1より左側の、ノズル３からインク滴を吐出させない待機時には、駆動電圧ＶPをＶHに維持（ＶP＝ＶH）して、活性領域１５を面方向に収縮させ続けることによって、圧電変形領域８を、加圧室２の方向に突出するように撓み変形させて、前記加圧室２の容積を減少させた状態を維持しており、この間、インクは静止状態、すなわち、ノズル３におけるインクの体積速度は０を維持し、前記ノズル３内に、インクの表面張力によって形成されるインクメニスカスは静止している。
【０００８】
ノズル３からインク滴を吐出させて、紙面にドットを形成するには、まず、その直前のｔ1の時点で、圧電変形領域８に印加していた駆動電圧ＶPを放電（ＶP＝０）して、活性領域１５の面方向の収縮を解除させることによって、圧電変形領域８の撓み変形を解除する。そうすると、加圧室２の容積が一定量だけ増加するため、ノズル３内のインクメニスカスは、その容積の増加分だけ、前記加圧室２の方向に引き込まれる。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図５のｔ1とｔ2との間の部分に示すように、一旦、（−）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。これは、太線の実線で示す、インクの体積速度の固有振動周期Ｔ1の、ほぼ半周期分に相当する。
【０００９】
次に、ノズル３でのインクの体積速度が限りなく０に近づいたｔ2の時点で、駆動電圧ＶPを、再びＶHまで充電（ＶP＝ＶH）して、活性領域１５を面方向に収縮させることによって、圧電変形領域８を撓み変形させる。そうすると、ノズル３内のインクは、インクメニスカスが加圧室２の側に最も大きく引き込まれた状態（ｔ2の時点の、体積速度が０の状態）から、逆に、ノズル３の先端方向へ戻ろうとしているところに、圧電変形領域８を撓み変形させて、加圧室２の容積を減少させることによって、前記加圧室２から押し出されたインクの圧力が加わることになるため、ノズル３の先端側の方向へ加速されて、前記ノズル３の外方へ大きく突出する。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図５のｔ2とｔ3との間の部分に示すように、一旦、（＋）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。ノズル３の外方へ突出したインクが略円柱状に見えることから、この突出状態のインクを、一般に、インク柱と称する。
【００１０】
次に、ノズル３の外方に突出したインクの体積速度が限りなく０に近づいた時点（図５のｔ3の時点）で、駆動電圧ＶPを、再び、放電（ＶP＝０）して、活性領域１５の面方向の収縮を解除させることによって、圧電変形領域８の撓み変形を解除する。そうすると、インクが、ノズル３の外方に最も大きく突出した状態（ｔ3の時点の、体積速度が０の状態）から、逆に、加圧室２の方向へ戻ろうとしているところに、圧電変形領域８の撓み変形を解除して、加圧室２の容積を再び増加させたことによる、マイナスの圧力が加わることによって、ノズル３の外方へ伸びきったインク柱が切り離されて、１滴目のインク滴が生成される。
【００１１】
インク柱が切り離されたノズル３内のインクは、再び、加圧室２の方向に引き込まれる。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図５のｔ3とｔ4との間の部分に示すように、一旦、（−）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。これは、先に説明したように、インクの体積速度の固有振動周期Ｔ1の、ほぼ半周期分に相当する。
【００１２】
次に、ノズル３でのインクの体積速度が限りなく０に近づいたｔ4の時点で、駆動電圧ＶPを、再びＶHまで充電（ＶP＝ＶH）して、活性領域１５を面方向に収縮させることによって、圧電変形領域８を撓み変形させる。そうすると、先の、ｔ2からｔ3の間でのインクの挙動と同じメカニズムによって、インクが、再び、ノズル３の外方へ大きく突出して、インク柱が形成される。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図５のｔ4とｔ5との間の部分に示すように、一旦、（＋）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。
【００１３】
そして、ノズル３でのインクの体積速度が０になった時点（図５のｔ5の時点）以降、インクの振動の速度が加圧室２の側に向かうことによって、ノズル３の外方へ伸びきったインク柱が切り離されて、２滴目のインク滴が生成される。生成された１滴目および２滴目のインク滴は、それぞれ、ノズル３の先端に対向させて配設した紙面まで飛翔して、１つのドットを形成する。
【００１４】
前記一連の動作は、図５に太線の一点鎖線で示すように、パルス幅Ｔ2が固有振動周期Ｔ1の約１／２倍であるパルスを２回、含む駆動電圧波形を有する駆動電圧ＶPを、圧電変形領域８に印加していることに相当する。１つのドットを、１滴のみのインク滴で形成する場合は、前記パルスを、１回のみとすればよい。また、１つのドットを、３滴以上のインク滴で形成する場合は、パルスを、インク滴の数に応じた回数、発生させればよい。
【００１５】
引き打ち式の駆動方法によって、図２、図３に示したユニモルフ型の圧電アクチュエータ７を有する液体吐出装置１を駆動させる際には、先に説明したように、ノズル３からインク滴を吐出させない待機時に、圧電セラミック層６の活性領域１５を、面方向に収縮させた状態を維持し続ける必要があり、圧電セラミック層６の、活性領域１５を囲む非活性領域１６（圧電アクチュエータ７の拘束領域９に対応する）が、待機時に、前記活性領域１５の面方向の収縮によって、図３に黒矢印で示す方向に、長時間に亘って、引張応力を受けて伸び続けることになる。
【００１６】
そして、非活性領域１６は、引張応力を受けて伸びている時間が長くなるほど、その内部で、応力を緩和するようにドメインが回転することによって、徐々にクリープ変形して行き、それに伴って、活性領域１５が、収縮を解除しても、クリープ変形した非活性領域１６からの圧縮応力を受けて、もとの静止状態まで伸びきることができなくなる度合いが大きくなる。そのため、圧電アクチュエータ７の圧電変形領域８における、図３に下向きの白矢印で示した方向に撓み変形した状態と、この撓み変形を解除した静止状態との間での、厚み方向の変位量が徐々に小さくなって行く結果、インク滴の吐出性能が低下するという問題を生じる。
【００１７】
なお、前記問題は、ユニモルフ型の圧電アクチュエータに限って発生するものではなく、横振動モードの圧電変形特性が付与された２層の圧電セラミック層を、互いに、逆方向に伸縮させることで、全体を厚み方向に撓み変形させるバイモルフ型の圧電アクチュエータや、単層の圧電セラミック層を傾斜機能材料化したり、半導体効果を利用したりして、振動板を積層することなく、厚み方向に撓み変形させるモノモルフ型の圧電アクチュエータにおいても、圧電セラミック層を、複数の加圧室を覆う大きさに一体形成している以上、同様に発生する。
【００１８】
しかも、圧電セラミック層を、複数の加圧室を覆う大きさに一体形成することは、インクジェットプリンタの高画質化に伴うドットピッチの高精細化に対応して、液体吐出装置を現状よりもさらに微細化し、しかも、できるだけ少ない工程で、生産性よく製造する上で、どうしても欠かせない構成であり、活性領域を囲む非活性領域が、徐々にクリープ変形するのを防止する技術が求められている。
【００１９】
特許文献２には、例えば、メカトロニクス等の分野において、アクチュエータとして用いられる、独立した積層型圧電素子を、従来に比べて、より低い電圧で駆動して、なおかつ、より大きな変位量を得るために、圧電材料層（圧電セラミック層）の初期分極時の印加電圧と逆方向、つまり分極方向と逆方向で、かつ抗電界以下の電圧と、前記初期分極時の印加電圧と同方向、つまり分極方向と同方向の電圧を印加して駆動させることが記載されている。
【００２０】
前記駆動方法（正逆両方向の電圧を印加することから、以下では、「バイポーラ駆動方法」と記載することがある）を、図２の液体吐出装置１の、圧電アクチュエータ７の駆動に応用すると、非活性領域１６が、従来のように、面方向に一方的に伸長するように、徐々にクリープ変形するのを、抑制できると考えられる。
すなわち、バイポーラ駆動方法によれば、圧電セラミック層６の活性領域１５を、インク滴の吐出時に、従来のように、圧電変形領域８に分極方向と同方向の電圧を印加することによって、面方向に収縮させたり、電圧の印加を解除することによって、収縮を解除させたりできるだけでなく、前記圧電変形領域８に、分極方向と逆方向の電圧を印加することによって、面方向に伸長させることもできる。そして、活性領域１５を面方向に伸長させることによって、非活性領域１６に圧縮応力を加えることができる。
【００２１】
また、圧電アクチュエータ７の、電圧を印加しない静止状態に対する、撓み変形時の圧電変形領域８の、厚み方向の変位量を、これまでより小さくすることもできる。例えば、先に説明した、従来の、一般的な引き打ち式の駆動方法等における、静止状態と撓み変形状態との間の、厚み方向の変位量を１とすると、バイポーラ駆動方法において、圧電変形領域８の、厚み方向のトータルの変位量を、同じ１にするために、前記圧電変形領域８を、厚み方向の一方側および反対側に撓み変形させる変位量は、それぞれ、全体の約半分とすることができる。そのため、圧電変形領域８が撓み変形する際に、圧電セラミック層６の非活性領域１６が受ける引張応力、および圧縮応力を、共に小さくすることができる。
【００２２】
したがって、バイポーラ駆動方法によれば、非活性領域１６が、従来のように、面方向に一方的に伸長するように、徐々にクリープ変形するのを抑制できると考えられる。
【特許文献１】特開平２−１９２９４７号公報（第３頁左上欄第１９行〜同頁右上欄第６行、第３頁右上欄第１４行〜同頁左下欄第２行、第１６図(b)）
【特許文献２】特開平１−２２６１８７号公報（特許請求の範囲、第２頁右上欄第９行〜同頁左下欄第１行、第２頁左下欄第３行〜同頁右下欄第１１行、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、発明者の検討によると、バイポーラ駆動方法を採用したとしても、非活性領域が、徐々にクリープ変形するのを抑制する効果は、未だ十分ではない。特に、インクジェットプリンタに組み込まれる液体吐出装置の圧電アクチュエータは、ごく短時間に、極めて多数回にわたって駆動が繰り返されることから、バイポーラ駆動方法を採用しても、前記インクジェットプリンタの耐用年数等と比較して短期間で、非活性領域がクリープ変形して、インク滴の吐出性能が低下してしまうおそれがある。
【００２４】
本発明の目的は、複数の加圧室を覆う大きさを有する圧電セラミック層を含む圧電アクチュエータを備えた液体吐出装置の、前記圧電セラミック層の非活性領域が徐々にクリープ変形するのを、これまでよりもさらに抑制して、液滴の吐出性能を、より長期間に亘って、良好なレベルに維持することができる駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
請求項１記載の発明は、
(A)  液体が充てんされる加圧室と、前記加圧室に連通し、加圧室内の液体を、液滴として吐出させるためのノズルとを有する複数の液滴吐出部が、面方向に配列させて形成された基板と、
(B)  前記基板の複数の加圧室を覆う大きさを有する、少なくとも１層の圧電セラミック層を含み、前記基板に積層された板状の圧電アクチュエータと、
を備えると共に、前記圧電アクチュエータが、個々の加圧室に対応して配設され、個別に電圧が印加されることによって、個別に、厚み方向に撓み変形する複数の圧電変形領域と、前記圧電変形領域を囲み、基板に固定されて変形が規制された拘束領域とに区画された液体吐出装置の、前記圧電アクチュエータの任意の圧電変形領域に駆動電圧を印加して、前記圧電変形領域を、厚み方向に撓み変形させることで、対応する液滴吐出部の、加圧室の容積を変化させて、前記加圧室内の液体を、連通するノズルを通して、液滴として吐出させるための駆動方法であって、
個々の圧電変形領域に印加する駆動電圧の波形を、その一部において、極性が逆転する部分を有する波形とし、かつ、互いに隣接する少なくとも２つの圧電変形領域に印加される駆動電圧が、少なくとも一時的に、互いに逆極性となるように、それぞれの圧電変形領域に印加する駆動電圧の波形の位相をずらすことを特徴とする液体吐出装置の駆動方法である。
【００２６】
発明者の検討によると、バイポーラ駆動方法を採用しても、非活性領域がクリープ変形するのを抑制する効果が十分に得られない傾向があるのは、従来の駆動方法では、圧電アクチュエータ上の、複数の圧電変形領域に印加される駆動電圧の波形を、駆動する全ての圧電変形領域において同期させており、各圧電変形領域に対応する活性領域が、同期させた駆動電圧の印加によって同時に収縮した際に、前記各活性領域間の非活性領域が、大きな引張応力を受けるためである。
【００２７】
例えば、互いに隣接する２つの圧電変形領域に対応する活性領域が、同期させた駆動電圧の印加によって、同時に、面方向に収縮すると、両活性領域間の非活性領域は、前記両活性領域から、１つの活性領域を単独で収縮させる際の、約２倍の引張応力を受けることになる。また３つ以上の、互いに隣接する活性領域が、同時に、面方向に収縮される際には、各活性領域間の非活性領域が、その位置に応じて異なるが、それぞれ、各活性領域の収縮によって発生する引張応力の、２倍以上の合力を受けることになる。
【００２８】
先に説明したように、バイポーラ駆動方法では、非活性領域は、駆動時に、引張応力だけでなく、それとほぼ同等の圧縮応力も受けるため、それによって、引張方向へのクリープ変形は、ある程度は解消されるものの、例えば、互いに隣接する複数の活性領域に囲まれた非活性領域等の、より大きな引張応力を受ける部分において、クリープ変形が完全に解消されずに残留しやすく、残留したクリープ変形が徐々に蓄積することによって、先に説明したように、インク滴の吐出性能が低下するのである。
【００２９】
これに対し、請求項１記載の発明の駆動方法によれば、互いに隣接する少なくとも２つの圧電変形領域に印加される駆動電圧が、少なくとも一時的に、互いに逆極性となるように、それぞれの圧電変形領域に印加する駆動電圧の波形の位相をずらしているため、同時に駆動される２つ以上の圧電変形領域に対応する活性領域間の非活性領域に加えられる引張応力を、これまでよりも低減することができる。
【００３０】
例えば、互いに隣接する２つの圧電変形領域を、同時に駆動させる場合を例にとって説明すると、両圧電変形領域の駆動時に、請求項１記載の駆動方法によれば、一方の活性領域の収縮による引張応力が、他方の活性領域の、圧電変形領域への逆極性の電圧の印加による、面方向の伸長による圧縮応力によって相殺されることで、前記２つの圧電変形領域に対応する２つの活性領域間の非活性領域が、いずれの応力も受けない状態、あるいは、通常よりも応力が緩和された状態に置かれる期間が生じる。そのため、非活性領域にクリープ変形が蓄積するのを、これまでよりも抑制して、液滴の吐出性能を、より長期間に亘って、良好なレベルに維持することが可能となる。
【００３１】
なお、各圧電変形領域に印加する駆動電圧は、請求項２に記載したように、第１の電圧と、前記第１の電圧と等価で、かつ、逆極性の第２の電圧とを含む、先に説明したバイポーラ駆動方法の波形とするのが好ましい。つまり、個々の圧電変形領域の駆動方法として、前記バイポーラ駆動方法を採用すると、駆動時に、各圧電変形領域に対応する活性領域の周囲の非活性領域に加わる、活性領域の収縮に伴う引張応力と、伸長に伴う圧縮応力とをほぼ等しくすることができる。そのため、非活性領域にクリープ変形が蓄積するのを、さらに効果的に抑制して、液滴の吐出性能を、より一層、長期間に亘って、良好なレベルに維持することが可能となる。
【００３２】
液滴を吐出させない待機時に、従来の、引き打ち式の駆動方法では、先に説明したように、待機時に、圧電変形領域に、電圧を印加し続けて、活性領域を、面方向に収縮させた状態を維持し続ける必要があり、そのことが、クリープ変形の大きな原因となっていた。これに対し、請求項３に記載したように、圧電変形領域に電圧を印加しない状態を維持するようにすると、非活性領域にクリープ変形が蓄積するのを、さらに効果的に抑制して、液滴の吐出性能を、より一層、長期間に亘って、良好なレベルに維持することが可能となる。
【００３３】
本発明の駆動方法によって駆動させる液体吐出装置の、互いに隣接する圧電変形領域間の、拘束領域の幅の最小値は、請求項４に記載したように、１００〜５００μｍであるのが好ましい。拘束領域の幅の最小値が、前記範囲未満では、前記拘束領域を挟んで隣り合う圧電変形領域間の、変位の干渉が大きくなって、個々の圧電変形領域の、初期の変位量が小さくなるおそれがある。
【００３４】
また、拘束領域の幅の最小値が、前記範囲を超える場合には、前記拘束領域を挟んで隣り合う少なくとも２つの圧電変形領域に、先に説明したように、少なくとも一時的に、互いに逆極性となるように、位相をずらして駆動電圧を印加しても、一方の圧電変形領域に対応する活性領域の収縮によって、前記拘束領域に対応する非活性領域に加えられる引張応力を、他方の圧電変形領域に対応する活性領域の伸長によって、前記非活性領域に加えられる圧縮応力によって、良好に相殺できないおそれがある。
【００３５】
これに対し、拘束領域の幅の最小値が、前記範囲内であれば、クロストークが発生するのを防止しながら、一方の圧電変形領域に対応する活性領域の収縮によって、前記拘束領域に対応する非活性領域に加えられる引張応力を、他方の圧電変形領域に対応する活性領域の伸長によって、前記非活性領域に加えられる圧縮応力によって、良好に相殺することができ、非活性領域にクリープ変形が蓄積するのを、さらに効果的に抑制して、液滴の吐出性能を、より一層、長期間に亘って、良好なレベルに維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、複数の加圧室を覆う大きさを有する圧電セラミック層を含む圧電アクチュエータを備えた液体吐出装置の、前記圧電セラミック層の非活性領域が徐々にクリープ変形するのを、これまでよりもさらに抑制して、液滴の吐出性能を、より長期間に亘って、良好なレベルに維持することができる駆動方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図２は、オンデマンド型のインクジェットプリンタ等に用いられる、液体吐出装置１の一例を示す断面図である。図３は、前記液体吐出装置１の一例の、要部を拡大した断面図である。図４は、前記液体吐出装置１の一例の、要部を拡大した平面図である。
図２、図３を参照して、この例の液体吐出装置１は、先に説明したように、インクが充てんされる加圧室２と、前記加圧室２に連通し、加圧室２内のインクを、インク滴として吐出させるためのノズル３とを有する複数の液滴吐出部４を、面方向に配列させて形成した基板５と、前記基板５の複数の加圧室２を覆う大きさを有する圧電セラミック層６を含み、前記基板５上に積層された、板状の圧電アクチュエータ７とを備えている。
【００３８】
圧電アクチュエータ７は、個々の加圧室２に対応して配設され、個別に電圧が印加されることによって、個別に、厚み方向に撓み変形する複数の圧電変形領域８と、前記圧電変形領域８を囲んで配設され、前記基板５に固定されることで変形が防止された拘束領域９とに区画されている。また、図の例の圧電アクチュエータ７は、圧電セラミック層６の、両図において上面に、加圧室２ごとに個別に形成されて、圧電変形領域８を区画する個別電極１０と、前記圧電セラミック層６の下面に、順に積層された、共に、複数の加圧室２を覆う大きさを有する、共通電極１１と振動板１２とを備えた、いわゆるユニモルフ型の構成を有している。
【００３９】
各個別電極１０と、共通電極１１とは、それぞれ別個に、駆動回路１３に接続されており、駆動回路１３は、制御手段１４に接続されている。圧電セラミック層６は、例えば、ＰＺＴ等の圧電材料によって形成されていると共に、層の厚み方向に、あらかじめ分極されて、いわゆる横振動モードの圧電変形特性が付与されている。
図４を参照して、この例では、前記複数の加圧室２、および、各加圧室２に対応して、圧電アクチュエータ７の、圧電変形領域８を規定する個別電極１０が、共に、菱形の平面形状に形成されている。また、各個別電極１０によって規定される複数の圧電変形領域８（および、それに対応する加圧室２）は、それぞれ、図において左右方向に、前記菱形の、長い方の対角線を一直線上に揃えた複数の列（・・・Ｌn-2、Ｌn-1、Ｌn、Ｌn+1、Ｌn+2・・・）に整列されると共に、各列の圧電変形領域８が、１つの列の、隣り合う２つの圧電変形領域８の間に、隣の列の１つの圧電変形領域８が位置するように、それぞれ、半ピッチずつ、ずらして配列されている。
【００４０】
また、互いに隣接する圧電変形領域８間の、拘束領域９の幅の最小値（図４中のＷ1）は、１００〜５００μｍであるのが好ましい。拘束領域９の幅の最小値Ｗ1が、前記範囲未満では、前記拘束領域９を挟んで隣り合う圧電変形領域８間の、変位の干渉が大きくなって、個々の圧電変形領域８の、初期の変位量が小さくなるおそれがある。
また、拘束領域９の幅の最小値Ｗ1が、前記範囲を超える場合には、前記拘束領域９を挟んで隣り合う少なくとも２つの圧電変形領域８に、少なくとも一時的に、互いに逆極性となるように、位相をずらして駆動電圧を印加しても、一方の圧電変形領域８に対応する活性領域１５の収縮によって、前記拘束領域９に対応する非活性領域１６に加えられる引張応力を、他方の圧電変形領域８に対応する活性領域１５の伸長によって、前記非活性領域１６に加えられる圧縮応力によって、良好に相殺できないおそれがある。
【００４１】
これに対し、拘束領域９の幅の最小値Ｗ1が、前記範囲内であれば、拘束領域９を挟んで隣り合う圧電変形領域８間の、変位の干渉が大きくなるのを防止しながら、一方の圧電変形領域８に対応する活性領域１５の収縮によって、拘束領域９に対応する非活性領域１６に加えられる引張応力を、他方の圧電変形領域８に対応する活性領域１５の伸長によって、前記非活性領域１６に加えられる圧縮応力によって、良好に相殺することができ、非活性領域１６にクリープ変形が蓄積するのを、さらに効果的に抑制して、液滴の吐出性能を、より一層、長期間に亘って、良好なレベルに維持することが可能となる。
【００４２】
図１は、図２〜図４の液体吐出装置１を、本発明の駆動方法によって駆動する際に、圧電アクチュエータ７の圧電変形領域８に印加される駆動電圧ＶP、ＶP′の駆動電圧波形（太線の一点鎖線で示す）の一例と、前記駆動電圧波形が印加された際の、ノズル３内における、インクの体積速度の変化〔太線の実線で示す、（＋）がノズル３の先端側、つまりインク滴の吐出側、（−）が加圧室２側〕との関係を簡略化して示すグラフである。
【００４３】
なお、図では、上側の駆動電圧ＶPの駆動電圧波形についてのみ、対応するインクの体積速度の変化を重ねて示している。下側の駆動電圧ＶP′の駆動電圧波形は、前記駆動電圧ＶPの駆動電圧波形の位相を、時間Ｄ1だけずらしただけで、基本的に同じ波形であり、それによって生じるインクの体積速度の変化も同じであるため、図では、記載を省略している。
【００４４】
図１、図４を参照して、図１の上側の駆動電圧ＶPは、先に説明した複数列の圧電変形領域８のうち、上下方向略中央の、列Ｌnを構成する各圧電変形領域８と、前記列Ｌnの上下、一列おきの列・・・Ｌn-4、Ｌn-2、Ｌn+2、Ｌn+4・・・を構成する各圧電変形領域８に印加される駆動電圧波形を示し、下側の駆動電圧ＶP′は、前記各列の間の、一列おきの列・・・Ｌn-5、Ｌn-3、Ｌn-1、Ｌn+1、Ｌn+3、Ｌn+5・・・を構成する各圧電変形領域８に印加される駆動電圧波形を示している。
【００４５】
図４の配列の各圧電変形領域８に、このように、各列ごとに交互に、位相をずらした駆動電圧ＶP、ＶP′を印加するようにした場合には、圧電アクチュエータ７上の全ての圧電変形領域８について、それぞれの周囲を囲む、直近の４つの圧電変形領域８（菱形の辺を対峙させた、斜め上下左右の圧電変形領域８）とは、位相をずらした駆動電圧を印加することができる。
【００４６】
例えば、列Ｌnに属する各圧電変形領域８には、駆動電圧ＶPが印加されると共に、その周囲を囲む、斜め上下左右、計４つの、列Ｌn-1、列Ｌn+1に属する圧電変形領域８には、必ず、駆動電圧ＶP′が印加される。また、列Ｌn-1に属する各圧電変形領域８には、駆動電圧ＶP′が印加されると共に、その周囲を囲む、斜め上下左右、計４つの、列Ｌn-2、列Ｌnに属する圧電変形領域８には、必ず、駆動電圧ＶPが印加される。他の列の圧電変形領域８についても同様である。
【００４７】
そのため、圧電アクチュエータ７上の全ての圧電変形領域８について、隣接する圧電変形領域８との間で、印加する駆動電圧の位相をずらすことによる、両圧電変形領域８間の拘束領域９に対応する非活性領域１６への応力の蓄積と、それによるクリープ変形を抑制する効果を、均等に発現させることができる。
両駆動電圧ＶP、ＶP′は、この例では、先に説明したように、その位相を、時間Ｄ1だけずらした他は、基本的に、同じ駆動電圧波形とされる。そこで、代表させて、上側の駆動電圧ＶPの駆動電圧波形と、それによって生じるインクの体積速度の変化を説明する。
【００４８】
図１〜図４を参照して、まず、図１中のｔ1より左側の、ノズル３からインク滴を吐出させない待機時には、駆動電圧ＶPを印加せず（ＶP＝０）、圧電変形領域８の撓み変形を解除した状態を維持しており、この間、インクは静止状態、すなわち、ノズル３におけるインクの体積速度は０を維持し、前記ノズル３内に、インクの表面張力によって形成されるインクメニスカスは静止している。
【００４９】
ノズル３からインク滴を吐出させて、紙面にドットを形成するには、まず、
(1)  その直前のｔ1の時点で、駆動電圧ＶPを、分極方向と逆方向の第１の電圧（−ＶL）まで充電（ＶP＝−ＶL）して、活性領域１５を面方向に伸長させることで、圧電変形領域８を、加圧室２の方向と反対方向に撓み変形させる。そうすると、加圧室２の容積が一定量だけ増加するため、ノズル３内のインクメニスカスは、その容積の増加分だけ、前記加圧室２の方向に引き込まれる。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図１のｔ1とｔ2との間の部分に示すように、一旦、（−）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。これは、太線の実線で示す、インクの体積速度の固有振動周期Ｔ1の、ほぼ半周期分に相当する。
【００５０】
(2)  次に、ノズル３でのインクの体積速度が限りなく０に近づいたｔ2の時点で、駆動電圧ＶPを、今度は、分極方向と同方向の第２の電圧（＋ＶL）まで充電（ＶP＝＋ＶL）して、活性領域１５を、面方向に収縮させることによって、圧電変形領域８を、加圧室２の方向に突出するように撓み変形させる。そうすると、ノズル３内のインクは、インクメニスカスが加圧室２の側に最も大きく引き込まれた状態（ｔ2の時点の、体積速度が０の状態）から、逆に、ノズル３の先端方向へ戻ろうとしているところに、圧電変形領域８を加圧室２の方向に撓み変形させて、加圧室２の容積を減少させることによって、前記加圧室２から押し出されたインクの圧力が加わることになるため、ノズル３の先端側の方向へ加速されて、前記ノズル３の外方へ大きく突出する。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図１のｔ2とｔ3との間の部分に示すように、一旦、（＋）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。これにより、先に説明したインク柱が形成される。
【００５１】
(3)  次に、ノズル３の外方へ突出したインクの体積速度が限りなく０に近づいた時点（図１のｔ3の時点）で、駆動電圧ＶPを、再び、第１の電圧（−ＶL）まで充電（ＶP＝−ＶL）して、活性領域１５を面方向に伸長させることによって、圧電変形領域８を、加圧室２の方向と反対方向に撓み変形させる。そうすると、インクが、ノズル３の外方へ最も大きく突出した状態（ｔ3の時点の、体積速度が０の状態）から、逆に、加圧室２の方向へ戻ろうとしているところに、圧電変形領域８を加圧室２の方向と反対方向に撓み変形させて、加圧室２の容積を再び増加させたことによる、マイナスの圧力が加わることによって、ノズル３の外方へ伸び切ったインク柱が切り離されて、１滴目のインク滴が生成される。
【００５２】
インク柱が切り離されたノズル３内のインクは、再び、加圧室２の方向に引き込まれる。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図１のｔ3とｔ4との間の部分に示すように、一旦、（−）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。これは、先に説明したように、インクの体積速度の固有振動周期Ｔ1の、ほぼ半周期分に相当する。
【００５３】
(4)  次に、ノズル３でのインクの体積速度が限りなく０に近づいたｔ4の時点で、駆動電圧ＶPを、再び、第２の電圧（＋ＶL）まで充電（ＶP＝＋ＶL）して、活性領域１５を面方向に収縮させることによって、圧電変形領域８を、加圧室２の方向に撓み変形させる。そうすると、先の、ｔ2からｔ3の間でのインクの挙動と同じメカニズムによって、インクが、再び、ノズルの外方へ大きく突出して、インク柱が形成される。その際の、ノズル３内でのインクの体積速度は、図１のｔ4とｔ5との間の部分に示すように、一旦、（＋）側に大きくなった後、徐々に小さくなって、やがて０に近づく。
【００５４】
そして、ノズル３でのインクの体積速度が０になった時点（図１のｔ5の時点）以降、インクの振動の速度が加圧室２の側に向かうことによって、ノズル３の外方へ伸びきったインク柱が切り離されて、２滴目のインク滴が生成される。生成された１滴目および２滴目のインク滴は、それぞれ、ノズル３の先端に対向させて配設した紙面まで飛翔して、１つのドットを形成する。
【００５５】
前記(1)〜(4)の一連の動作は、図１に太線の一点鎖線で示すように、パルス幅Ｔ2が固有振動周期Ｔ1の約１／２であるパルスを２回、含む駆動電圧波形を有する駆動電圧ＶPを、圧電変形領域８に印加していることに相当する。１つのドットを、１滴のみのインク滴で形成する場合は、前記パルスを、１回のみとすればよい。また、１つのドットを、３滴以上のインク滴で形成する場合は、パルスを、インク滴の数に応じた回数、発生させればよい。
【００５６】
一連の動作が終了後、引き続いて、次のドットを形成する場合は、再び、ｔ1から始まる操作が繰り返し行われる。また、次のドットを形成しない場合は、駆動電圧ＶPを印加しない（ＶP＝０）待機状態とされる。
次に、図１の下側の駆動電圧ＶP′について説明する。先に説明したように、駆動電圧ＶP′は、その位相を、時間Ｄ1だけずらした他は、基本的に、駆動電圧ＶPと同じ駆動電圧波形である。すなわち、紙面にドットを形成しない待機時には、図１中のｔ1′より左側に示すように、駆動電圧ＶP′を印加せず（ＶP′＝０）、圧電変形領域８の撓み変形を解除した状態を維持する。
【００５７】
紙面にドットを形成する際には、下記(1)′〜(4)′の操作を、ｔ1′からｔ2′までの間隔、およびｔ3′からｔ4′までの間隔を、いずれも、インクの体積速度の固有振動周期Ｔ1の、ほぼ半周期分に設定し、かつ、ｔ1′からｔ3′までの間隔を、前記固有振動周期Ｔ1の、ほぼ１周期分に設定すると共に、第１の電圧（−ＶL）と、第２の電圧（＋ＶL）とを、それぞれ、駆動電圧ＶPの場合と同じ電圧値に設定して実施する。
【００５８】
(1)′  駆動電圧ＶPの印加を開始したｔ1の時点から、前記時間Ｄ1だけ遅らせた、図中のｔ1′の時点で、駆動電圧ＶP′を、分極方向と逆方向の第１の電圧（−ＶL）まで充電（ＶP＝−ＶL）して、活性領域１５を面方向に伸長させて、圧電変形領域８を、加圧室２の方向と反対方向に撓み変形させる。
(2)′  ｔ2の時点で、駆動電圧ＶP′を、分極方向と同方向の第２の電圧（＋ＶL）まで充電（ＶP＝＋ＶL）して、活性領域１５を、面方向に収縮させて、圧電変形領域８を、加圧室２の方向に突出するように撓み変形させる。
【００５９】
(3)′  ｔ3′の時点で、駆動電圧ＶP′を、再び、第１の電圧（−ＶL）まで充電（ＶP＝−ＶL）して、活性領域１５を面方向に伸長させて、圧電変形領域８を、加圧室２の方向と反対方向に撓み変形させる。
(4)′  ｔ4′の時点で、駆動電圧ＶPを′、再び、第２の電圧（＋ＶL）まで充電（ＶP＝＋ＶL）して、活性領域１５を面方向に収縮させて、圧電変形領域８を、加圧室２の方向に撓み変形させる。
【００６０】
そうすると、ノズル３内のインクが、先に説明した、駆動電圧ＶPを印加したときと同じ挙動をして、ｔ3′の時点と、図示していないが、前記ｔ3′の時点から、固有振動周期Ｔ1の、ほぼ１周期分の時間が経過した時点で、それぞれ、１滴ずつ、計２滴のインク滴が生成され、生成された２滴のインク滴が、ノズル３の先端に対向させて配設した紙面まで飛翔して、１つのドットを形成する。
【００６１】
前記一連の動作は、図１に太線の一点鎖線で示すように、パルス幅Ｔ2が固有振動周期Ｔ1の約１／２であるパルスを２回、含む駆動電圧波形を有する駆動電圧ＶP′を、圧電変形領域８に印加していることに相当する。１つのドットを、１滴のみのインク滴で形成する場合は、前記パルスを、１回のみとすればよい。また、１つのドットを、３滴以上のインク滴で形成する場合は、パルスを、インク滴の数に応じた回数、発生させればよい。
【００６２】
一連の動作が終了後、引き続いて、次のドットを形成する場合は、再び、ｔ1′から始まる操作が繰り返し行われる。また、次のドットを形成しない場合は、駆動電圧ＶP′を印加しない（ＶP＝０）待機状態とされる。
先に説明したように、隣り合う異なる列に属し、互いに隣接する、少なくとも２つの圧電変形領域８に、それぞれ、駆動電圧ＶP、ＶP′を印加して駆動させると、図中の、ｔ2からｔ2′までの期間Ｐ1、ｔ3からｔ3′までの期間Ｐ2、およびｔ4からｔ4′までの期間Ｐ3にわたって、両圧電変形領域８に、それぞれ逆極性の駆動電圧を印加することができるため、両圧電変形領域８に挟まれた拘束領域９に対応する、圧電セラミック層６の非活性領域１６を、引張および圧縮のいずれの応力も受けない状態、あるいは、通常よりも応力が緩和された状態に置くことができる。
【００６３】
すなわち、期間Ｐ1、および期間Ｐ3には、それぞれ、駆動電圧ＶPが第２の電圧（＋ＶL）、駆動電圧ＶP′が第１の電圧（−ＶL）となることから、前記駆動電圧ＶPが印加された圧電変形領域８に対応する活性領域１５を、面方向に収縮させて、圧電変形領域８を、加圧室２の方向に突出するように撓み変形させると共に、駆動電圧ＶP′が印加された圧電変形領域８に対応する活性領域１５を、面方向に伸長させて、圧電変形領域８を、加圧室２の方向と反対方向に突出するように撓み変形させることができる。
【００６４】
また、期間Ｐ2には、駆動電圧ＶPが第１の電圧（−ＶL）、駆動電圧ＶP′が第２の電圧（＋ＶL）となることから、前記駆動電圧ＶPが印加された圧電変形領域８に対応する活性領域１５を、面方向に伸長させて、圧電変形領域８を、加圧室２の方向と反対方向に突出するように撓み変形させると共に、駆動電圧ＶP′が印加された圧電変形領域８に対応する活性領域１５を、面方向に収縮させて、圧電変形領域８を、加圧室２の方向に突出するように撓み変形させることができる。
【００６５】
そのため、両圧電変形領域８に挟まれた拘束領域９に対応する、圧電セラミック層６の非活性領域１６を、図１に示す、紙面に１つのドットを形成するための１動作のうち、期間Ｐ1〜期間Ｐ3の間、一方の圧電変形領域８に対応する活性領域１５の収縮による引張応力が、他方の圧電変形領域８に対応する活性領域１５の伸長による圧縮応力によって相殺されて、いずれの応力も受けない状態、あるいは、通常よりも応力が緩和された状態に置くことができる。したがって、前記非活性領域１６が徐々にクリープ変形するのを、これまでよりもさらに抑制して、液滴の吐出性能を、より長期間に亘って、良好なレベルに維持することができる。
【００６６】
また、図の駆動方法では、先に説明したように、個々の圧電変形領域８に印加する駆動電圧ＶP、ＶP′を、共に、第１の電圧（−ＶL）と、前記第１の電圧（−ＶL）と等価で、かつ、逆極性の第２の電圧（＋ＶL）とを含む、バイポーラ駆動方法の波形としていると共に、液滴を吐出させない待機時に、圧電変形領域８に電圧を印加しない状態を維持しているため、非活性領域１６にクリープ変形が蓄積するのを、さらに効果的に抑制して、液滴の吐出性能を、より一層、長期間に亘って、良好なレベルに維持することもできる。
【００６７】
駆動電圧ＶP、ＶP′の位相を、どの程度、ずらすかについては、特に限定されない。例えば、位相をずらす時間Ｄ1を、パルス幅Ｔ2と等しくなるように設定して、両駆動電圧ＶP、ＶP′の位相を、完全に逆転させれば、図１のｔ2の時点からｔ4′の時点までの間、連続して、前記駆動電圧ＶP、ＶP′を、互いに逆極性の状態に維持することができる。そのため、非活性領域１６にクリープ変形が蓄積するのを抑制する効果を、最大限に発現させることができる。
【００６８】
しかし、時間Ｄ1が長くなるほど、駆動電圧ＶPが印加されて、ノズル３からインク滴が吐出されるタイミングと、駆動電圧ＶP′が印加されて、ノズル３からインク滴が吐出されるタイミングとのずれが大きくなって、画質に影響を及ぼすおそれが生じる。そのため、非活性領域１６にクリープ変形が蓄積するのを抑制する効果と、良好な画質を得ることとを併せ考慮すると、時間Ｄ1は、パルス幅Ｔ2の０．３〜１．０倍、特に０．５〜１．０倍であるのが好ましい。
【００６９】
本発明の構成は、以上で説明した各図の例に限定されるものではない。例えば、本発明の駆動方法は、図に示したユニモルフ型の圧電アクチュエータ７を備えた液体吐出装置１に限らず、先に説明したバイモルフ型やモノモルフ型の圧電アクチュエータを備えた液体吐出装置の駆動に適用することもでき、そのいずれの場合にも、複数の加圧室を覆う大きさを有する圧電セラミック層を含む圧電アクチュエータを備えた液体吐出装置の、前記圧電セラミック層の非活性領域が徐々にクリープ変形するのを、これまでよりもさらに抑制して、液滴の吐出性能を、より長期間に亘って、良好なレベルに維持することができる。
【実施例】
【００７０】
《実施例１〜５、比較例１、２》
〈圧電アクチュエータの作製〉
粒径０．５〜３．０μｍのチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミック粉体に対して、アクリル系樹脂エマルションと、純水とを配合し、平均粒径１０ｍｍのナイロンボールと共に、ボールミルを用いて３０時間、混合してスラリーを調製した。次に、前記スラリーを用いて、引き上げ法によって、厚み３０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、圧電セラミック層６、振動板１２のもとになる、厚み３５〜３７μｍのグリーンシートを形成した。
【００７１】
次に、前記グリーンシートを、ＰＥＴフィルムと共に、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍの正方形に裁断したものを２枚、用意し、そのうち１枚のグリーンシートの、露出した表面のほぼ全面に、共通電極１１のもとになる金属ペーストを、スクリーン印刷法によって印刷した後、２枚のグリーンシートを、防爆型の乾燥機を用いて、５０℃で２０分間、乾燥させた。なお、金属ペーストとしては、共に平均粒径が２〜４μｍである銀粉末とパラジウム粉末とを、重量比で７：３の割合で配合したものを用いた。また、もう１枚のグリーンシートには、共通電極１１への配線のためのスルーホールを形成した。
【００７２】
次に、乾燥させた１枚目のグリーンシートの、金属ペーストを印刷した面に、もう１枚のグリーンシートを位置合わせしながら重ね合わせた後、その厚み方向に５ＭＰａの圧力をかけながら、６０℃で６０秒間、保持して熱圧着させ、次いで、両グリーンシートからＰＥＴフィルムを剥離すると共に、スルーホールに、前記と同じ金属ペーストを充てんして積層体を作製した。
【００７３】
次に、前記積層体を、乾燥機中で、１００℃から昇温を開始して、毎時８℃の昇温速度で、２５時間かけて３００℃まで昇温させて脱脂した後、室温まで冷却した。そして、さらに焼成炉中で、ピーク温度１１００℃で２時間、焼成して、圧電セラミック層６と、共通電極１１と、振動板１２との積層体を得た。圧電セラミック層６、振動板１２の厚みは、共に２０μｍであった。また、圧電セラミック層６の抗電界の強さは、１７ｋＶ／ｃｍであった。
【００７４】
次に、前記積層体のうち、圧電セラミック層６の、露出した表面に、スクリーン印刷法によって、前記と同じ金属ペーストを用いて、複数個の個別電極１０に対応するパターンを印刷し、ピーク温度８５０℃で３０分間かけて連続炉中を通過させることで、金属ペーストを焼き付けて、複数個の個別電極１０を形成した後、積層体を、ダイシングソーを用いて周辺をカットして、外形を、縦３３ｍｍ×横１２ｍｍの長方形に揃えた。圧電変形領域８を規定する個別電極１０のパターンは、平面形状が菱形で、かつ、長い方の対角線の長さが６００μｍ、短いほうの対角線の長さが４００μｍの個別電極１０を、図４に示す並べ方で、１５列、各列４０個、配列して、ユニモルフ型の圧電アクチュエータ７を作製した。なお、互いに隣接する圧電変形領域８間の、拘束領域９の幅の最小値Ｗ1は、表１に示す値とした。
【００７５】
〈液体吐出装置の製造〉
厚み１００μｍのステンレス箔をエッチング加工して、平面形状が菱形で、かつ、長い方の対角線の長さが７００μｍ、短いほうの対角線の長さが５００μｍの加圧室２が、前記個別電極１０の形成ピッチに合わせて配列された第１基板を作製した。また、厚み１００μｍのステンレス箔を、同じくエッチング加工して、インクジェットプリンタのインク補給部から、各加圧室にインクを供給するための共通供給路と、加圧室２とノズル３とを繋ぐ流路とが、加圧室２の配列に対応させて配列された第２基板を作製した。さらに、厚み４０μｍのステンレス箔をエッチング加工して、直径２６μｍのノズル３が、加圧室２の配列に対応させて配列された第３基板を作製した。
【００７６】
そして、前記第１〜第３基板を、接着剤を用いて貼り合わせて基板５を作製し、この基板５と、先に作製した圧電アクチュエータ７とを、接着剤を用いて貼り合わせた後、圧電アクチュエータ７の表面側において、各個別電極１０と、スルーホール内に充てんされ、共通電極１１と接続された電極層剤の露出部とを、フレキシブル基板を用いて、駆動回路１３に接続して、図１の液体吐出装置１を製造した。
【００７７】
〈駆動試験〉
製造した液体吐出装置１を、それぞれ、下記の駆動方法で連続的に駆動させた。そして、圧電変形領域８の、駆動初期の変位量（初期変位量）と、３０億回、連続駆動させた後の変位量の低下率とを求めた。測定には、ドップラー変位計を使用し、圧電変形領域８を変形させた状態における、前記圧電変形領域８の中心位置と、周辺の、基板５と接着された領域との高さの差を、変位量とした。
【００７８】
（実施例１〜５）
図１に示す本発明の駆動方法であって、
駆動電圧ＶP：第１の電圧（−ＶL）＝−１０Ｖ、第２の電圧（＋ＶL）＝＋１０Ｖ、パルス幅Ｔ2＝１６μｓｅｃ、
駆動電圧ＶP′：第１の電圧（−ＶL）＝−１０Ｖ、第２の電圧（＋ＶL）＝＋１０Ｖ、パルス幅Ｔ2＝１６μｓｅｃ、
とし、かつ、隣り合う異なる列に属し、互いに隣接する各圧電変形領域８に、それぞれ、駆動電圧ＶP、ＶP′を印加するタイミングをずらす時間Ｄ1を、Ｄ1＝１０μｓｅｃとした。
【００７９】
（比較例１）
図５に示す、従来の、引き打ち式の駆動方法であって、駆動電圧ＶPを、電圧ＶH＝＋２０Ｖ、パルス幅Ｔ2＝１６μｓｅｃとして、全ての圧電変形領域８において同期させた。
（比較例２）
従来のバイポーラ駆動方法であって、駆動電圧ＶPを、第１の電圧（−ＶL）＝−１０Ｖ、第２の電圧（＋ＶL）＝＋１０Ｖ、パルス幅Ｔ2＝１６μｓｅｃとして、全ての圧電変形領域８において同期させた。
【００８０】
結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
2007203550.tif 000003
【００８２】
表より、各実施例の駆動方法によれば、従来の、引き打ち式の駆動方法や、バイポーラ駆動方法に比べて、変位量の低下率を少なくできることが判った。そして、このことから、実施例の駆動方法によれば、圧電セラミック層６の非活性領域１６が徐々にクリープ変形するのを、これまでよりもさらに抑制して、液滴の吐出性能を、より長期間に亘って、良好なレベルに維持できることが確認された。また、各実施例を比較したところ、非活性領域１６に対応する拘束領域９の幅の最小値Ｗ1は、１００〜５００μｍであるのが好ましいことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は、図２〜図４の液体吐出装置を、本発明の駆動方法によって駆動する際に、圧電アクチュエータの圧電変形領域に印加される駆動電圧ＶP、ＶP′の駆動電圧波形の一例と、前記駆動電圧波形が印加された際の、ノズル内における、インクの体積速度の変化との関係を簡略化して示すグラフである。
【図２】図２は、オンデマンド型のインクジェットプリンタ等に用いられる、液体吐出装置の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、前記液体吐出装置の一例の、要部を拡大した断面図である。
【図４】図４は、前記液体吐出装置の一例の、要部を拡大した平面図である。
【図５】図５は、図２の液体吐出装置を、従来の、一般的な引き打ち式の駆動方法によって駆動させる際に、圧電アクチュエータの圧電変形領域に印加される駆動電圧ＶPの駆動電圧波形の一例と、この駆動電圧波形が印加された際の、ノズル内における、インクの体積速度の変化との関係を簡略化して示すグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
１     液体吐出装置
２     加圧室
３     ノズル
４     液滴吐出部
５     基板
６     圧電セラミック層
７     圧電アクチュエータ
８     圧電変形領域
９     拘束領域
１０   個別電極
１１   共通電極
１２   振動板
１３   駆動回路
１４   制御手段
１５   活性領域
１６   非活性領域
ＶP、ＶP′    駆動電圧
Ｄ1    ずらす時間
【図１】
2007203550.tif 000004
【図２】
2007203550.tif 000005
【図３】
2007203550.tif 000006
【図４】
2007203550.tif 000007
【図５】
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