(57)【要約】【課題】劣化抑制に対して、大容量電源なしで、長期信頼性を確保した液体吐出装置、液体吐出装置の配線構造、液体吐出装置の駆動方法、液体吐出ヘッド、及びインクジェットプリンタを提供する。【解決手段】液体吐出装置に、下部電極層と上部電極層とを短絡する短絡回路と、電圧を供給するための電源回路に上部電極層を接続する接続回路と、短絡回路と接続回路とを切り替える切替手段とを備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板上に、下部電極層、圧電体薄膜層、及び上部電極層をこの順に積層し、前記下部電極層と前記上部電極層との間に電圧が印加されることで、厚さ方向と直交する面方向に前記圧電体薄膜層が横振動モードで伸縮するとともに、前記圧電体薄膜層の面方向の伸縮によって、厚さ方向に撓み変形する平板状の圧電アクチュエータと、
ノズルが形成されたノズル板と、
液体が充填される圧力室となる貫通孔が形成され、前記圧電アクチュエータと前記ノズル板とで塞がれる圧力室基板と、
を備えた液体吐出装置であって、
前記下部電極層と前記上部電極層とを短絡する短絡回路と、
前記電圧を供給するための電源回路に前記上部電極層を接続する接続回路と、
前記短絡回路と前記接続回路とを切り替える切替手段と、を具備したことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
振動板上に、下部電極層、圧電体薄膜層、及び上部電極層をこの順に積層し、前記下部電極層と前記上部電極層との間に電圧が印加されることで、厚さ方向と直交する面方向に前記圧電体薄膜層が横振動モードで伸縮するとともに、前記圧電体薄膜層の面方向の伸縮によって、厚さ方向に撓み変形する平板状の圧電アクチュエータとノズルが形成されたノズル板とで、 液体が充填される圧力室となる貫通孔が形成された圧力室基板を塞いだ液体吐出装置の配線構造であって、
前記下部電極層と前記上部電極層とを短絡する短絡回路と、
前記電圧を供給するための電源回路に前記上部電極層を接続する接続回路と、
前記短絡回路と前記接続回路とを切り替える切替手段と、を具備し、
前記下部電極がグラウンドに接続されていることを特徴とする配線構造。
【請求項３】
請求項１に記載の液体吐出装置における前記下部電極が電源回路に接続されていることを特徴とする配線構造。
【請求項４】
請求項１に記載の液体吐出装置における前記下部電極がドライバーＩｃのＶｃｏｍに接続されていることを特徴とする配線構造。
【請求項５】
振動板上に、下部電極層、圧電体薄膜層、及び上部電極層をこの順に積層し、前記下部電極層と前記上部電極層との間に電圧が印加されることで、厚さ方向と直交する面方向に前記圧電体薄膜層が横振動モードで伸縮するとともに、前記圧電体薄膜層の面方向の伸縮によって、厚さ方向に撓み変形する平板状の圧電アクチュエータと、ノズルが形成されたノズル板と、前記ノズル板上に液体が充填されるように設けられ前記ノズルに連通するとともに前記圧電アクチュエータで覆われた加圧室の側壁と、を具備した液体吐出装置の駆動方法であって、
前記切替手段により前記短絡回路に切り替えられたときに前記上部電極及び前記下部電極に波形を印加することを特徴とする液体吐出装置の駆動方法。
【請求項６】
前記切替手段により前記短絡回路に切り替えられたときに印加する波形が圧電体薄膜の抗電界を超えないことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置の駆動方法。
【請求項７】
振動板上に、下部電極層、圧電体薄膜層、上部電極層をこの順に積層し、前記下部電極層と前記上部電極層との間に電圧が印加されることで、厚さ方向と直交する面方向に前記圧電体薄膜層が横振動モードで伸縮するとともに、前記圧電体薄膜層の面方向の伸縮によって、厚さ方向に撓み変形する平板状の圧電アクチュエータを、液体が充填される加圧室と該加圧室に連通するノズルとを複数個ずつ有する基板の上に、前記加圧室と前記圧電アクチュエータの前記上部電極とを対向させて積層する圧電素子を用いたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項７に記載の液体吐出ヘッドを用いたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置、液体吐出装置の配線構造、液体吐出装置の駆動方法、液体吐出ヘッド、及びインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体薄膜はＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)分野を中心にジャイロやアクチュエータや記憶素子として広く用いられている。しかし、この圧電体薄膜は厚さが数μｍ以下という非常に薄い膜に数〜数十Ｖもの電圧をかけるため、特性の維持が非常に難しい。圧電薄膜を製品として用いる場合、この特性の劣化をいかにして抑えるかが重要な課題として認識されている。インクジェット分野においても圧電体薄膜は利用されており、この特性劣化を抑える方法として多くの技術が既に知られている。
【０００３】
しかし、通常の特性劣化の抑制方法では吐出波形に対して劣化抑制のための反波形を印加したり、初期の立ち上げ動作で長時間の処理波形を印加したりするなど、装置上多大な負荷や利便性の損失という問題があった。
そこで、この問題を解決するため種々の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の発明は、「液体吐出装置及びその駆動方法」に関するものであり、具体的には「振動板の上に、内部電極層と圧電セラミック層とをこの順に積層し、圧電セラミック層の上に複数の表面電極層を設けてなり、内部電極層と表面電極層との間に電圧が印加されることで、積層方向と直交する面方向に圧電セラミック層が横振動モードで伸縮すると共に、圧電セラミック層の面方向の伸縮によって、積層方向に撓み変形する平板状の圧電アクチュエータを、液体が充てんされる加圧室と加圧室に連通するノズルとを複数個ずつ有する基板の上に、加圧室と圧電アクチュエータの表面電極とを対向させて積層してなり、内部電極層と表面電極層とを短絡する回路と、内部電極層をグラウンドに接続し、且つ電圧を供給するための電源回路に表面電極層を接続する回路とを切り替える手段を具備する」ものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、撓み変形量の減少量が小さい長期信頼性を確保する目的で、表面電極と内部電極を短絡する回路と内部電極（コモン電極）をグラウンドに接続し、かつ表面電極（個別電極）を電源回路に接続する回路とを切り替える手段を持つ液体吐出装置が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、薄膜圧電体膜に対する劣化抑制（長期信頼性確保）ではなく、グリーンシートのような積層圧電体における方策であり、薄膜圧電体での構成では問題は解消できていない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、劣化抑制に対して、大容量電源なしで、長期信頼性を確保した液体吐出装置、液体吐出装置の配線構造、液体吐出装置の駆動方法、液体吐出ヘッド、及びインクジェットプリンタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、振動板上に、下部電極層、圧電体薄膜層、及び上部電極層をこの順に積層し、前記下部電極層と前記上部電極層との間に電圧が印加されることで、厚さ方向と直交する面方向に前記圧電体薄膜層が横振動モードで伸縮すると共に、前記圧電体薄膜層の面方向の伸縮によって、厚さ方向に撓み変形する平板状の圧電アクチュエータと、ノズルが形成されたノズル板と、液体が充填される圧力室となる貫通孔が形成され、前記圧電アクチュエータと前記ノズル板とで塞がれる圧力室基板と、を備えた液体吐出装置であって、前記下部電極層と前記上部電極層とを短絡する短絡回路と、前記電圧を供給するための電源回路に前記上部電極層を接続する接続回路と、前記短絡回路と前記接続回路とを切り替える切替手段と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、劣化抑制に対して、大容量電源なしで、長期信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】液体吐出ヘッドの構造を示す模式図の一例である。
【図２】複数の電気―機械変換素子を有する液体吐出ヘッドの構造を示す模式図の一例である。
【図３】図１に示した液体吐出ヘッドに用いられるＰＺＴ膜のヒステリシス曲線の一例である。
【図４】本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例である。
【図５】本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の他の一例である。
【図６】本発明に係る液体吐出装置に用いられる短絡回路の概念図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、短絡回路における下部電極への配線構造の一例である。
【図８】図１に示した液体吐出ヘッドを用いた実機としての短絡回路の一例である。
【図９】図１に示した液体吐出ヘッドを用いた実機としての短絡回路の他の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜概  要＞
本発明の一実施の形態を説明する。本実施形態は、液体吐出装置の配線構造に際して、以下の特徴を有する。
【００１２】
要するに、本配線構造は、振動板上に順次、下部電極（共通電極）、圧電体薄膜、上部電極（個別電極）を成膜し、上部電極と下部電極とを短絡させる回路と、下部電極をグラウンドもしくは電源回路に接続し、かつ上部電極を電源回路に接続する回路とを切り替える手段を有するものであるが、限定されるものではない。
【００１３】
＜構  成＞
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に解説する。
液体吐出装置に用いられる圧電アクチュエータとしての電気−機械変換素子の構成の一例について図１に示す。
図１は、液体吐出ヘッドの構造を示す模式図の一例である。
図１に示す電気−機械変換素子４０は、振動板３０上に、密着層４１、下部電極４２、圧電体薄膜としての電気−機械変換膜４３、及び上部電極４４をこの順で積層したものである。
【００１４】
ノズル１１が形成されたノズル板１０と、液体が充填される圧力室２１となる貫通孔が形成され、電気−機械変換素子（圧電アクチュエータ）４０とノズル板１０とで塞がれる圧力室基板２０と、で液体吐出装置が構成されている。
【００１５】
ノズル板１０の材質としては、例えばＳＵＳ（ステンレス）が挙げられる。
【００１６】
基板４２としては、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、通常１００〜６００μｍの厚さｔ１を持つことが好ましい。面方位としては、（１００）、（１１０）、及び（１１１）の３種類あるが、半導体産業では一般的に面方位（１００）、及び（１１１）のシリコン単結晶基板が広く使用されており、本構成においては、主に（１００）の面方位を持つ単結晶基板を主に使用した。
【００１７】
図２は、複数の電気―機械変換素子を有する液体吐出ヘッドの構造を示す模式図の一例である。
図２に示すような複数（図では４つであるが限定されない。）の圧力室２１を作製する場合、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工しているが、この場合のエッチング方法としては、異方性エッチングを用いることが一般的である。
【００１８】
ここで、異方性エッチングとは、結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したエッチングである。例えばＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬させた異方性エッチングでは、（１００）面の場合に比べて（１１１）面は約１／４００程度のエッチング速度となる。
【００１９】
従って、面方位（１００）を持つシリコン単結晶基板では約５４°の傾斜を持つ構造体が作製できるのに対して、面方位（１１０）を持つシリコン単結晶基板では深い溝（本実施形態では圧力室２１）を形成することができる。このため、面方位（１１０）を持つシリコン単結晶基板は、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができることが知られている。
そこで、本液体吐出装置の構成としては（１１０）の面方位を持つシリコン単結晶基板を使用することも可能である。但し、この場合、マスク材であるＳｉＯ2もエッチングされてしまうということが挙げられるため、この点についても留意して利用している。
【００２０】
振動板（下地基板ともいう）３０としては、図２に示すように電気−機械変換素子４０によって発生した力を受けて、振動板３０が変形（変位）して、圧力室２１の液体がインクの場合にはノズル１１からインク滴を吐出させる。
そのため、振動板３０としては所定の強度を有したものであることが好ましい。振動板３０の材料としては、Ｓｉ、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4をＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition:化学蒸着)法により作製したものが挙げられる。
【００２１】
振動板３０の材料としては、更に図１に示すような下部電極４２、電気−機械変換膜４３の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。
【００２２】
特に、電気−機械変換膜４３の材料としては、一般的に材料としてＰＺＴ(Pb(Zr,Ti)O3／Lead Titanate Zirconate：チタン酸ジルコン酸鉛）が使用されることから線膨張係数８×１０＾−６（１／Ｋ）に近い線膨張係数として、５×１０＾−６〜１０×１０＾−６の線膨張係数を有した材料が好ましく、更には７×１０＾−６〜９×１０＾−６の線膨張係数を有する材料がより好ましい。
【００２３】
電気−機械変換膜４３の具体的な材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及びそれらの化合物等が挙げられ、これらをスパッタ法もしくは、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法を用いてスピンコータにて作製することができる。電気−機械変換膜４３の膜厚t２としては０．１〜１０μｍが好ましく、０．５〜３μｍが更に好ましい。膜厚ｔ２がこの範囲より小さいと図２に示すような圧力室２１の加工が難しくなり、電気−機械変換膜４３の膜厚ｔ２がこの範囲より大きいと振動板３０が変形（変位）しにくくなり、インク滴の吐出が不安定になる。
【００２４】
ここで、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法とは、アルコキシド系ゾルを加熱等によりゲル状態とし、セラミックス等を合成する化学操作の一種である。
【００２５】
下部電極４２及び上部電極４４としては、金属材料としては従来から高い耐熱性と低い反応性とを有する白金が用いられているが、鉛に対しては十分なバリア性を持つとはいえない場合もあり、イリジウムや白金−ロジウムなどの白金族元素や、これら合金膜も挙げられる。
【００２６】
ここで、「バリア性」とは、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法で用いられるＳｏｌ−Ｇｅｌ液に鉛が含まれており、鉛が電極素材（例示ではＰｔ）と合金化し、振動板側まで鉛が溶出してしまうことを防止するという意味をいう。
【００２７】
また、下部電極４２及び上部電極４４に白金を使用する場合には振動板３０（特にＳｉＯ2）との密着性が悪いために、Ｔｉ、ＴｉＯ2、Ｔａ、Ｔａ2Ｏ5、Ｔａ3Ｎ5等を先に密着層４１として積層することが好ましい。下部電極４２及び上部電極４４の作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が一般的である。下部電極４２及び上部電極４４の膜厚ｔ３，ｔ４としては、０．０５〜１μｍが好ましく、０．１〜０．５μｍが更に好ましい。
【００２８】
また、電気−機械変換膜４３の変位の経時的な疲労特性に対する懸念から、下部電極４２と電気−機械変換膜４３との間、及び、電気−機械変換膜４３と上部電極４４との間にＳｒＲｕＯ3、ＬａＮｉＯ3などの導電性酸化物を電極部として積層することが好ましい。
電気−機械変換膜４３としては、ＰＺＴを主に使用した。ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）及びチタン酸（ＰｂＴｉＯ3）の固溶体で、それらの比率により特性が異なる。
【００２９】
一般的に優れた圧電特性を示す組成はＰｂＺｒＯ3とＰｂＴｉＯ3との比率が５３：４７の割合で、化学式で示すと、Ｐｂ（Ｚｒ0.53Ｔｉ0.47）Ｏ3となり、一般にＰＺＴ（５３／４７）と表示される。
これらの材料は一般式ＡＢＯ3で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物が該当する。その具体的な記述として（Ｐｂ1-x，Ｂａx）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、（Ｐｂ）（Ｚｒx，Ｔｉy，Ｎｂ1-x-y）Ｏ3、これはＡサイトのＰｂを一部Ｂａで置換した場合及びＢサイトのＺｒ、Ｔｉを一部Ｎｂで置換した場合である。このような置換はＰＺＴの変位特性の改善に向けた材料改質で行なわれる。ＰＺＴ以外の酸化物としては、例えばチタン酸バリウム、鉄酸ビスマス等が挙げられる。
【００３０】
電気−機械変換膜４３の作製方法としては、スパッタ法、もしくはＳｏｌ−Ｇｅｌ法を用いてスピンコータにて作製することができる。その場合は、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得るのが好ましい。
【００３１】
ＰＺＴをＳｏｌ−Ｇｅｌ法により作製した場合、出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得ることで、ＰＺＴ前駆体溶液が作製できる。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定化剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどを適量添加しても良い。
【００３２】
振動板３０の全面にＰＺＴ膜を得る場合、スピンコートなどの溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックフリーな膜を得るには一度の工程で１００ｎｍ以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。
【００３３】
電気−機械変換膜４３の膜厚ｔ２としては０．５〜５μｍが好ましく、更に好ましくは１μｍ〜２μｍとなる。電気−機械変換膜４３の膜厚ｔ２は、この範囲より小さいと十分な変位を発生することができなくなり、この範囲より大きいと何層も積層させているため、工程数が多くなりプロセス時間が長くなる。
以下、本発明に係る液体吐出装置の他の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３４】
シリコンウエハに熱酸化膜（膜厚１μｍ）を形成し、下部電極４２として、チタン膜（膜厚５０ｎｍ）を成膜し、引続き下部電極４２として白金膜（膜厚２５０ｎｍ）、ＳｒＲｕＯ3膜（膜厚５０ｎｍ）を順次スパッタ成膜した。チタン膜は、熱酸化膜と白金膜の間の密着層としての役割を持つ。スパッタ成膜時の基板２０の加熱温度については５５０℃にて成膜を実施した。
【００３５】
次に電気−機械変換膜４３としてＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１０：５３：４７の組成比で調合した溶液を準備した。
具体的な前駆体塗布液の合成については、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてある。これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。
【００３６】
イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、先記の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでＰＺＴ前駆体溶液を合成した。このＰＺＴ濃度は０．５モル／リットルにした。このＰＺＴ前駆体溶液を用いて、スピンコートにより成膜し、成膜後、１２０℃乾燥→５００℃熱分解を行った。３層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理（温度７５０℃）をＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing：急速熱処理）により実施した。この実施時のＰＺＴの膜厚は２４０ｎｍであった。この工程を計８回（２４層）実施し、約２μｍのＰＺＴ膜厚を得た。
【００３７】
次に上部電極４４としてＳｒＲｕＯ3膜（膜厚４０ｎｍ）、白金膜（膜厚１２５ｎｍ）を順次スパッタ成膜した。スパッタ成膜時のシリコン基板２０の温度については３００℃にて成膜を実施した。ＳｒＲｕＯ3膜についてはＲＴＡ処理にて酸素雰囲気中で５５０℃／３００ｓのポストアニール処理をした。その後、フォトレジストをスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィーでレジストパターンを形成した後、ＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ)エッチング装置を用いてパターンを作製した。
【００３８】
次に、後の圧力室を形成するために、シリコン基板２０を所望の厚さ（例えば厚さ８０μｍ）になるように、公知の技術で研磨した。研磨法の代わりにエッチング等を用いてもよい。
【００３９】
次に、リソグラフィー法により、圧力室２１以外の隔壁部をレジストで被覆する。その後、アルカリ溶液（ＫＯＨ溶液、或いはＴＭＡＨ(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide：水酸化テトラメチルアンモニウム)溶液）で異方性ウェットエッチングを行い圧力室２１を形成し、図２のような電気−機械変換素子４０及びそれにより構成される液体吐出ヘッドを作製した。
【００４０】
作製した電気−機械変換素子４０の代表的なＰ−Ｅヒステリシスループを図３に示す。
図３は、図１に示した液体吐出ヘッドに用いられるＰＺＴ膜のヒステリシス曲線の一例である。
図３において、縦軸は分極Ｐを示し、横軸は電界強度Ｅを示す。
上述の電気−機械変換素子４０を用いて変位の変動評価を行った。抗電界を超える電界強度１５０ｋＶ／ｃｍの駆動波形を５００ｍｓ印加した。駆動後の待機中は短絡させた。
【００４１】
図６は、本発明に係る液体吐出装置に用いられる短絡回路の概念図である。
同図において、ＰＺＴの一端（図では上端）が双極単投型のスイッチＳＷ１のｃ接点に接続されＰＺＴの他端（この場合下端）がスイッチＳＷ１のａ接点及び下部電極４２に接続されている。スイッチＳＷ１のｂ接点は上部電極４４に接続されている。
【００４２】
スイッチＳＷ１のｃ接点とｂ接点とが導通しているときはＰＺＴの両端に電圧が印加され、スイッチＳＷ１のｃ接点とａ接点とが導通しているときはＰＺＴの両端には電圧が印加されずに短絡状態となる。
【実施例２】
【００４３】
図７（ａ）〜（ｃ）は、短絡回路における下部電極への配線構造の一例である。
実施例１では、下部電極４２と上部電極４４との短絡に関して記載したが、その中でも、図７（ａ）、（ｂ）のように下部電極４２をグラウンドや電源回路に接続することが好ましい。
【００４４】
図７（ａ）でのグラウンドに下部電極４２を接続して短絡する場合、デトラップと同時に電気−機械変換素子４０の除電を行い、かつ焦電効果によって起きるトラップの除去を行える。
また、図７（ｂ）では下部電極４２が電源回路に接続されることにより、駆動の際の印加電圧の低減を図ることができ、負荷低減による劣化の抑制を併せて行うことができる（また、短絡の効果は上部電極−下部電極間の電位を等電位にすることがメインなので外部電源の有無によらない）。
更に、図７（ｃ）のように図７（ａ）、（ｂ）両方を併せることでより高い効果をだすことができる。
【実施例３】
【００４５】
図８、図９は、図１に示した液体吐出ヘッドを用いた実機としての短絡回路の一例である。
図８に示す回路は、ヘッドＨ１の外に短絡回路である中継基板Ｂ１を載せた回路である。
図８において、プリンタ本体側とヘッドＨ１とが中継基板Ｂ１で接続されている。中継基板Ｂ１は、例えば、単極単投型でノーマリ・オープンのスイッチＳＷ５と、単極単投型でノーマリ・クローズのスイッチＳＷ６とを有し、スイッチＳＷ５がヘッドＨ１に直列に接続され、スイッチＳＷ６がヘッドＨ１に並列に接続されている。スイッチＳＷ６の固定切片側がグラウンドに接続されている。
【００４６】
スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ６とは同時にオープンもしくはクローズにはならず、互いに逆の状態になるように設定されている。プリンタ本体側が短絡するのを防止するためである。尚、スイッチＳＷ５とスイッチＳＷ６とを用いる代わりにロッカースイッチ（シーソースイッチとも言う）を用いてもよい。
【００４７】
ドライバＩＣ（ＤＩＣ１）は、インバータＩｎｖ１と、ＰｃｈＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタＴｒ１（以下、トランジスタＴｒ１と表記）と、ＮｃｈＭＯＳトランジスタＴｒ２（以下、トランジスタＴｒ２と表記）とを有する。
インバータＩｎｖ１の出力端はトランジスタＴｒ１のゲートに接続され、インバータＩｎｖ１の入力端はトランジスタＴｒ２のゲートに接続されている。トランジスタＴｒ１のドレインとトランジスタＴｒ２のドレインとはスイッチＳＷ５の固定切片側とスイッチＳＷ６の可動切片側に接続されている。トランジスタＴｒ１のソースとトランジスタＴｒ２のソースとはＰＺＴの一端（図では上端）に接続されており、ＰＺＴの他端（この場合下端）はグラウンドに接続されている。
【００４８】
インバータＩｎｖ１にはＰＺＴを駆動するための信号が入力される。ＰＺＴを短絡させる場合には、図に示すように、スイッチＳＷ５をオープンにすると共に、スイッチＳＷ６をクローズさせればよく、ＰＺＴを駆動させる場合には、スイッチＳＷ５をクローズすると共に、スイッチＳＷ６をオープンさせればよい。
【００４９】
図９に示す回路は、ヘッドＨ２の中に短絡回路である中継基板Ｂ２を載せた回路である。
図９に示す回路は、プリンタ本体側とヘッドＨ２とが中継基板Ｂ２で接続されている。
【００５０】
中継基板Ｂ２は、例えば、単投単極型でノーマリ・オープン型のスイッチＳＷ７と、グラウンドに接続された導線とを有する。
ドライバＩＣ（ＤＩＣ２）は、２つのインバータＩｎｖ２、Ｉｎｖ３と、２つのｐｃｈＭＯＳトランジスタＴｒ３、Ｔｒ５と、２つのｎｃｈＭＯＳトランジスタＴｒ４、Ｔｒ６とを有する。
【００５１】
インバータＩｎｖ２の出力端はトランジスタＴｒ３のゲートに接続され、入力端はトランジスタＴｒ４のゲートに接続されている。トランジスタＴｒ３のドレインとトランジスタＴｒ４のドレインとはスイッチＳＷ７の固定切片側に接続されている。トランジスタＴｒ３のソースとトランジスタＴｒ４のソースとはＰＺＴの一端（図では上端）に接続されている。
【００５２】
インバータＩｎｖ３の出力端はトランジスタＴｒ５のゲートに接続され、入力端はトランジスタＴｒ６のゲートに接続されている。トランジスタＴｒ５のドレインとトランジスタＴｒ６のドレインとはスイッチＳＷ７の固定切片側に接続されている。トランジスタＴｒ５のソースとトランジスタＴｒ６のソースとはＰＺＴの他端（図では下端）に接続されている。
ＰＺＴの他端はグラウンドに接続されている。
ＰＺＴの短絡時には全てのｃｈがＯＮになるように各インバータＩｎｖ１、Ｉｎｖ２のロジックが設定されている。
図９に示す回路は、ドライバＩＣ内で短絡を行うため、短絡時に波形・電圧印加等の制御が容易になる。
【実施例４】
【００５３】
短絡時に波形を印加するとキャリアのデトラップに効果が高く、その際に、電圧が抗電界以下である方が更に効果が高く、好ましい。
【実施例５】
【００５４】
図１に１ノズルの液体吐出ヘッド構成を示す。また図２にこれらを複数個配置したものを示す。
本実施例によれば、電気−機械変換素子４０が簡便な製造工程で（かつバルクセラミックスと同等の性能を持つ）形成でき、その後の圧力室形成のための裏面からのエッチング除去、ノズル孔を有するノズル板１１を接合することで液体吐出ヘッドができる。
図中の液体供給手段、流路、流体抵抗についての記述は略した。
【実施例６】
【００５５】
次に、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例について図４及び図５を参照して説明する。尚、図４は、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例である。図５は、図１に示した電気−機械変換素子を用いたインクジェット記録装置の機構部の側面説明図の一例である。
【００５６】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納し、記録装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４を抜き差し自在に装着することができる。また、インクジェット記録装置は、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができ、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８６に排紙する。
【００５７】
印字機構部８２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向に摺動自在に保持する。このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド９４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ９３にはヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５を交換可能に装着している。
【００５８】
インクカートリッジ９５は、上方に大気と連通する大気口を有し、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を有し、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド９４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００５９】
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モーター９７で回転駆動される駆動プーリー９８と従動プーリー９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、主走査モーター９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【００６０】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は副走査モーター１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００６１】
キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、更に用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５，１１６とを配設している。
【００６２】
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙８３を排紙する。
【００６３】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段とを有する。キャリッジ９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００６４】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド９４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００６５】
このように、このインクジェット記録装置においては本インクジェットヘッドを搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。
【００６６】
＜作用効果＞
薄膜圧電体はその成膜プロセス上多くの欠陥を有し、更に高い電界強度での駆動を行うため、劣化が非常に早く進行してしまう。この劣化は欠陥がトラップとして機能することで、内部に反電界を形成し、圧電体に印加される実効電圧が低下することで劣化が起きている。上部電極と下部電極との短絡を行うことで、欠陥にトラップされているキャリアがデトラップされて、圧電体内の反電界が消失し、劣化の抑制ができる（この際、短絡は上部電極−下部電極間で自己整合的に反電界をキャンセルし、短絡による等電位形成が効果の主要因のため、上部電極−下部電極をグラウンドに落とす必要もない）。このため、液体吐出装置の変位の劣化が抑制され長期信頼性が得られる。
【００６７】
この他、本液体吐出装置によれば、
（１）下部電極をグラウンドに接続することで、短絡時に発生するキャリアを効果的に抜き取ることができる。
（２）下部電極を電源回路に接続することで、駆動時の印加電圧の低減が図れる(負荷の低減による劣化抑制効果)。
（３）電源回路としてＶｃｏｍを用いた場合、制御性がよくなり、より安定した短絡処理が可能になる。
（４）劣化原因が欠陥でのトラップのため外部から波形を印加することでキャリアの移動を促すことができる。
（５）抗電界を超えた場合内部に形成された分極が破壊されるため、吐出安定性を確保するためには分極を破壊しない抗電界以下で波形を印加するのが望ましい。
【００６８】
尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０    ノズル板
１１    ノズル
２０    圧力室基板（シリコン基板）
２１    圧力室
３０    振動板（下地基板）
４０    電気−機械変換素子
４１    密着層
４２    下部電極
４３    電気−機械変換膜
４４    上部電極
８１    記録装置本体
８２    印字機構部
８３    用紙
８４    給紙カセット
８５    手差しトレイ
８６    排紙トレイ
９１    主ガイドロッド
９２    従ガイドロッド
９３    キャリッジ
９４    ヘッド
９５    インクカートリッジ
９７    主走査モーター
９８    駆動プーリー
９９    従動プーリー
１００    タイミングベルト
１０１    給紙ローラ
１０２    フリクションパッド
１０３、１１５、１１６、１１７    ガイド部材
１０４    搬送ローラ
１０５、１１１    搬送コロ
１０６    先端コロ
１０７    副走査モーター
１０９    印写受け部材
１１２、１１４    拍車
１１３    排紙ローラ
１１７    回復装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７０】
【特許文献１】特開２００７−２６１００５号公報
【図１】
2013188865.tif 000003
【図２】
2013188865.tif 000004
【図３】
2013188865.tif 000005
【図４】
2013188865.tif 000006
【図５】
2013188865.tif 000007
【図６】
2013188865.tif 000008
【図７】
2013188865.tif 000009
【図８】
2013188865.tif 000010
【図９】
2013188865.tif 000011