(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電素子を駆動する駆動波形の種類を増やすことができると共にコストを低減することができる圧電デバイス及び液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】基板１０上に設けられて第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を有する圧電素子３００と、圧電素子３００を駆動する駆動信号を供給する駆動素子１２１と、を具備し、圧電素子３００は、第１電極６０と第２電極８０とで挟まれた能動部３１０を複数有し、第１電極６０及び第２電極８０の何れか一方は、能動部３１０毎に設けられた個別電極を構成し、第１電極６０及び第２電極８０の何れか他方は、複数の能動部３１０に亘って共通する共通電極を構成し、駆動素子１２１は、共通電極に電気的に接続されて共通電極に電圧を印加可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられて第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電素子と、
前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する駆動素子と、を具備し、
前記圧電素子は、前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた能動部を複数有し、
前記第１電極及び前記第２電極の何れか一方は、前記能動部毎に設けられた個別電極を構成し、
前記第１電極及び前記第２電極の何れか他方は、複数の前記能動部に亘って共通する共通電極を構成し、
前記駆動素子は、前記共通電極に電気的に接続されて当該共通電極に電圧を印加可能であることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記駆動素子は、複数の前記個別電極にそれぞれ駆動信号線を介して電気的に接続され、
前記駆動素子は、前記駆動信号線を介して前記共通電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記基板上において、前記個別電極のうちの少なくとも１つと前記共通電極とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記駆動素子は、配線基板上に実装され、
前記配線基板には、前記駆動信号線と、前記共通電極に電気的に接続される電源線とが設けられており、
前記配線基板上において、前記駆動信号線の少なくとも１つと、前記電源線とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項２記載の圧電デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の前記圧電デバイスを具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を有する圧電デバイス及び圧電デバイスを具備する液体噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えばノズル開口に連通する圧力発生室が形成された流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に設けられた圧電素子である圧電アクチュエーターと、を具備し、圧電アクチュエーターによって圧力発生室内のインクに圧力変化を生じさせることで、ノズル開口からインク滴を噴射するものが知られている。
【０００３】
そして、圧電アクチュエーターは、能動部毎に個別に設けられた個別電極と、複数の能動部に共通して設けられた共通電極とを具備し、個別電極に駆動信号を供給すると共に、共通電極にバイアス電圧（ｖｂｓ）を供給して、能動部に駆動を行わせている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４６９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、圧電素子を駆動する駆動信号の種類を増やしたいという要望があるものの、能動部の個別電極に供給する駆動信号の種類を増やすには、専用の駆動回路等が必要になり、高コストになってしまうという問題がある。
【０００６】
また、共通電極に印加されるバイアス電圧を変化させることでも、能動部に印加される駆動信号の種類を増やすことができるものの、複数の電源を用意しなくてはならず、高コストになってしまうという問題がある。
【０００７】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに限定されず、その他の圧電デバイスにおいても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、圧電素子を駆動する駆動波形の種類を増やすことができると共にコストを低減することができる圧電デバイス及び液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、基板上に設けられて第１電極、圧電体層及び第２電極を有する圧電素子と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する駆動素子と、を具備し、前記圧電素子は、前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた能動部を複数有し、前記第１電極及び前記第２電極の何れか一方は、前記能動部毎に設けられた個別電極を構成し、前記第１電極及び前記第２電極の何れか他方は、複数の前記能動部に亘って共通する共通電極を構成し、前記駆動素子は、前記共通電極に電気的に接続されて当該共通電極に電圧を印加可能であることを特徴とする圧電デバイスにある。
かかる態様では、駆動素子から共通電極に電圧を印加することで、個別電極に供給する駆動信号を増やすことなく、また、共通電極に供給する電源等を増やすことなく、駆動素子から能動部に複数種類の駆動信号を供給することが可能となる。
【００１０】
ここで、前記駆動素子は、複数の前記個別電極にそれぞれ駆動信号線を介して電気的に接続され、前記駆動素子は、前記駆動信号線を介して前記共通電極と電気的に接続されていることが好ましい。これによれば、駆動回路から駆動信号線を介して共通電極に電圧を印加することができる。
【００１１】
また、前記基板上において、前記個別電極のうちの少なくとも１つと前記共通電極とが電気的に接続されていることが好ましい。これによれば、駆動素子から個別電極を介して共通電極に電圧を印加することができる。
【００１２】
また、前記駆動素子は、配線基板上に実装され、前記配線基板には、前記駆動信号線と、前記共通電極に電気的に接続される電源線とが設けられており、前記配線基板上において、前記駆動信号線の少なくとも１つと、前記電源線とが電気的に接続されていることが好ましい。これによれば、駆動素子から電源線を介して共通電極に電圧を印加することができる。
【００１３】
さらに、本発明の他の態様は、上記態様の前記圧電デバイスを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、コストを低減して、能動部を駆動する駆動信号を複数から選択できることで、印刷品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るフレキシブルケーブルの平面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る駆動信号を示す駆動波形である。
【図７】本発明の実施形態１に電圧と変位量との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る記録ヘッドの要部平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、記録ヘッドの流路形成基板の要部平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′線断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ′線断面図であり、図５は、フレキシブルケーブルの平面図である。
【００１６】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１（以下、単に記録ヘッド１とも言う）を構成する本実施形態の基板である流路形成基板１０には、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がインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称する。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。この圧力発生室１２の列が複数列設された列設方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。さらに、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの両方に直交する方向を第３の方向Ｚと称し、詳しくは後述するケース部材４０側をＺ１側、ノズルプレート２０側をＺ２側と称する。なお、第１の方向Ｘ、第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚは、互いにそれぞれ直交する方向としたが、特にこれに限定されず、直交以外の角度で交差する方向であってもよい。
【００１７】
このような流路形成基板１０のＺ２側の面側には、連通板１５と、ノズルプレート２０とが順次積層されている。
【００１８】
連通板１５には、圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６が設けられている。連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート２０は流路形成基板１０よりも小さい面積を有する。このように連通板１５を設けることによってノズルプレート２０のノズル開口２１と圧力発生室１２とを離せるため、圧力発生室１２の中にあるインクは、ノズル開口２１付近のインクで生じるインク中の水分の蒸発による増粘の影響を受け難くなる。また、ノズルプレート２０は圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６の開口を覆うだけで良いので、ノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることができ、コストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート２０のノズル開口２１が開口されて、インク滴が吐出される面を液体噴射面２０ａと称する。
【００１９】
また、連通板１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７と、第２マニホールド部１８とが設けられている。
第１マニホールド部１７は、連通板１５を第３の方向Ｚに貫通して設けられている。
【００２０】
また、第２マニホールド部１８は、連通板１５を第３の方向Ｚに貫通することなく、連通板１５のノズルプレート２０側に開口して設けられている。
【００２１】
さらに、連通板１５には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部に連通する供給連通路１９が、圧力発生室１２の各々に対して独立して設けられている。この供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と圧力発生室１２とを連通する。すなわち、供給連通路１９は、マニホールド１００に対して、第１の方向Ｘに並設されている。
【００２２】
ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２とノズル連通路１６を介して連通するノズル開口２１が形成されている。すなわち、ノズル開口２１は、同じ種類の液体（インク）を噴射するものが第１の方向Ｘに並設され、この第１の方向Ｘに並設されたノズル開口２１の列が第２の方向Ｙに２列形成されている。
【００２３】
一方、流路形成基板１０のＺ１側の面側には、振動板５０が形成されている。本実施形態では、振動板５０として、流路形成基板１０側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜５１と、弾性膜５１上に設けられた酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５２と、を設けるようにした。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を一方面側（ノズルプレート２０が接合された面側）から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室１２の他方面は、弾性膜５１によって画成されている。
【００２４】
また、流路形成基板１０の振動板５０上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが成膜及びリソグラフィー法によって積層されて圧電アクチュエーター３００を構成している。本実施形態では、圧電アクチュエーター３００が圧力発生室１２内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段となっている。ここで、圧電アクチュエーター３００は、圧電素子３００ともいい、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。また、第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加した際に、圧電体層７０に圧電歪みが生じる部分を能動部３１０と称する。本実施形態では、詳しくは後述するが、圧力発生室１２毎に能動部３１０が形成されている。つまり、流路形成基板１０上には複数の能動部３１０が形成されていることになる。そして、一般的には、能動部３１０の何れか一方の電極を複数の能動部３１０に共通する共通電極とし、他方の電極を能動部３１０毎に独立する個別電極として構成する。本実施形態では、第１電極６０を個別電極とし、第２電極８０を共通電極としているが、これを逆にしてもよい。なお、上述した例では、振動板５０及び第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板５０を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２５】
ここで、本実施形態の圧電アクチュエーター３００についてさらに詳しく説明する。圧電アクチュエーター３００を構成する第１電極６０は、圧力発生室１２毎に切り分けてあり、圧電アクチュエーター３００の実質的な駆動部である能動部３１０毎に独立する個別電極を構成する。この第１電極６０は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいては、圧力発生室１２の幅よりも狭い幅で形成されている。すなわち、圧力発生室１２の第１の方向Ｘにおいて、第１電極６０の端部は、圧力発生室１２に対抗する領域の内側に位置している。また、第２の方向Ｙにおいて、第１電極６０の両端部は、それぞれ圧力発生室１２の外側まで延設されている。
【００２６】
圧電体層７０は、第２の方向Ｙが所定の幅となるように、第１の方向Ｘに亘って連続して設けられている。圧電体層７０の第２の方向Ｙの幅は、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの長さよりも広い。このため、圧力発生室１２の第２の方向Ｙでは、圧電体層７０は圧力発生室１２の外側まで設けられている。
【００２７】
圧力発生室１２の第２の方向Ｙにおいて、圧電体層７０のインク供給路側の端部は、第１電極６０の端部よりも外側に位置している。すなわち、第１電極６０の端部は圧電体層７０によって覆われている。また、圧電体層７０のノズル開口２１側の端部は、第１電極６０の端部よりも内側（圧力発生室１２側）に位置しており、第１電極６０のノズル開口２１側の端部は、圧電体層７０に覆われていない。
【００２８】
圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができ、鉛を含む鉛系圧電材料や鉛を含まない非鉛系圧電材料などを用いることができる。
【００２９】
このような圧電体層７０には、各隔壁に対応する凹部７１が形成されている。この凹部７１の第１の方向Ｘの幅は、各隔壁の第１の方向の幅と略同一、もしくはそれよりも広くなっている。これにより、振動板５０の圧力発生室１２の第２の方向Ｙの端部に対抗する部分（いわゆる振動板５０の腕部）の剛性が押さえられるため、圧電アクチュエーター３００を良好に変位させることができる。
【００３０】
第２電極８０は、圧電体層７０の第１電極６０とは反対面側に設けられており、複数の能動部３１０に共通する共通電極を構成する。また、第２電極８０は、凹部７１の内面、すなわち、圧電体層７０の凹部７１の側面内に設けるようにしても良く、設けないようにしてもよい。
【００３１】
ここで、図４に示すように、圧力発生室１２のうち、第１の方向Ｘの両端部に設けられた１以上の圧力発生室１２は、実際にはインク滴の吐出に用いられないダミー圧力発生室１２Ｂとなっている。すなわち、圧力発生室１２は、インク滴の吐出に用いられる圧力発生室１２Ａと、圧力発生室１２Ａの並設方向の両端部側に設けられたインク滴の吐出に用いられないダミー圧力発生室１２Ｂとに分けられる。本実施形態では、ダミー圧力発生室１２Ｂを第１の方向Ｘの両端部のそれぞれに２つずつ、合計４個設けるようにした。このようなダミー圧力発生室１２Ｂに対応する領域には、能動部３１０と同様に第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を有するが、能動部３１０として機能しない非能動部３２０が設けられている。すなわち、非能動部３２０は、第１の方向Ｘに並設された能動部３１０の両端部側にそれぞれ２つずつ、合計４個設けられている。
【００３２】
非能動部３２０は、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とを有する。第１電極６０は、能動部３１０の第１電極６０と同様に圧力発生室１２毎に独立して設けられている。また、圧電体層７０は、能動部３１０から連続して形成されたものであり、能動部３１０と同様に、能動部３１０との間及び非能動部３２０の間には凹部７１が設けられている。さらに、第２電極８０は、能動部３１０から連続して設けられている。そして、非能動部３２０の圧電体層７０には、第３の方向Ｚに貫通した接続孔７２が設けられている。この非能動部３２０の接続孔７２によって、第２電極８０は接続孔７２内で第１電極６０と電気的に接続されている。つまり、非能動部３２０では、第１電極６０と第２電極８０とが電気的に短絡した状態となっている。これにより、非能動部３２０においては、第１電極６０に電位を加えると、第２電極８０に電位が加わるようになっている。
【００３３】
また、圧電アクチュエーター３００の第１電極６０からは、引き出し配線である個別配線９１が引き出されている。また、第２電極８０からは、引き出し配線である共通配線９２が引き出されている。さらに、個別配線９１及び共通配線９２の圧電アクチュエーター３００に接続された端部とは反対側の延設された端部には、フレキシブルケーブル１２０が接続されている。
【００３４】
フレキシブルケーブル１２０は、可撓性を有する配線基板であって、本実施形態では、駆動素子である駆動回路１２１が実装されている。このようなフレキシブルケーブル１２０は、図５に示すように、個別配線９１に接続される駆動信号線１２２と、共通配線９２に接続される電源線１２３とが設けられている。また、フレキシブルケーブル１２０には、駆動回路１２１に一端が接続され、駆動信号線１２２とは反対側の端部まで延設された入力配線１２４が設けられている。入力配線１２４は、例えば、駆動信号（ＣＯＭ）、クロック信号（ＣＬＫ）、ラッチ信号（ＬＡＴ）、チェンジ信号（ＣＨ）、画素データ（ＳＩ）、設定データ（ＳＰ）などを含む設定信号等のヘッド制御信号を駆動回路１２１に供給するためのものである。駆動回路１２１の内部には、例えば、圧電アクチュエーター３００毎にトランスミッションゲート等のスイッチング素子などが設けられており、入力配線１２４によって入力されたヘッド制御信号に基づいて、スイッチング素子を開閉させて、所望のタイミングで駆動信号を生成する。そして、駆動回路１２１によって生成された駆動信号は、駆動信号線１２２及び個別配線９１を介して圧電アクチュエーター３００の第１電極６０に供給される。なお、本実施形態では、入力配線１２４を介して駆動回路１２１に供給されるヘッド制御信号には、非能動部３２０に供給する電源を制御して、共通電極である第２電極８０に供給するバイアス電圧（ｖｂｓ）を変更して生成する駆動信号を調整する制御信号も含まれる。
【００３５】
また、フレキシブルケーブル１２０に設けられた電源線１２３は、駆動回路１２１に接続されることなく、フレキシブルケーブル１２０の入力配線１２４が設けられた一端部から駆動信号線１２２が設けられた他端部に亘って連続して設けられている。このような電源線１２３から共通配線９２を介して第２電極８０にバイアス電圧（ｖｂｓ）が印加される。
【００３６】
そして、本実施形態では、第１電極６０と第２電極８０とが短絡した非能動部３２０を設けたため、非能動部３２０の第１電極６０に接続された駆動信号線１２２は、第２電極８０と電気的に接続されている。すなわち、図５に示すように、駆動回路１２１の駆動信号線１２２のうち、駆動信号線１２２Ａが能動部３１０に電気的に接続され、駆動信号線１２２Ｂが非能動部３２０を介して第２電極８０と電気的に接続されている。
【００３７】
このため第２電極８０には、電源線１２３から供給された第１のバイアス電圧と、駆動回路１２１から駆動信号線１２２Ｂ及び非能動部３２０から供給された第２のバイアス電圧と、が供給される。この第２のバイアス電圧は、入力配線１２４を介して供給された制御信号に基づいて、駆動回路１２１によって選択的に供給される。すなわち、本実施形態では、圧電アクチュエーター３００の能動部３１０の列に対して４つの非能動部３２０を設けたため、４つの非能動部３２０に選択的に電圧を供給することで、第２のバイアス電圧の電圧値を可変することができる。つまり、第２電極８０には、第１のバイアス電圧と、４つの非能動部３２０のうち０個〜４個に選択的に電圧を供給した５種類の電圧の異なる第２のバイアス電圧とを選択的に印加することができる。したがって、５種類の異なるバイアス電圧を第２電極８０に供給することができる。
【００３８】
なお、駆動回路１２１からの第２バイアス電圧の供給方法としては、例えば、入力配線１２４から駆動回路１２１に供給される駆動信号（ＣＯＭ）として、インク滴を吐出するための吐出用駆動信号と第２のバイアス電圧用のバイアス電圧用駆動信号とを供給して、駆動回路１２１に入力配線１２４を介してクロック信号（ＣＬＫ）、ラッチ信号（ＬＡＴ）、チェンジ信号（ＣＨ）、画素データ（ＳＩ）、設定データ（ＳＰ）等に基づいて４つの非能動部３２０への電圧の供給を選択的に行わせるようにすればよい。これにより、特殊な駆動回路１２１を用いることなく、従来の記録ヘッド１に用いられる駆動回路１２１を用いて非能動部３２０に選択的に電圧を印加することができるため、コストを低減することができる。もちろん、駆動回路１２１からの第２バイアス電圧の供給方法は特にこれに限定されず、例えば、第２のバイアス電圧として、駆動回路１２１に供給されて駆動回路１２１を駆動するための電源を４つの非能動部３２０に選択的に供給するようにしてもよい。
【００３９】
このように第２電極８０に供給するバイアス電圧を変更することによって、電源線１２３を介して供給する電源を複数種類用いることなく、駆動回路１２１によって実質的に２以上の複数種類の駆動信号を生成することができる。
【００４０】
ここで、駆動回路によって生成される駆動信号を示す駆動波形について、図６を参照して説明する。なお、図６は、駆動信号を示す駆動波形である。
【００４１】
図６に示す駆動波形は、ノズル開口２１からインク滴を吐出させる波形であり、個別電極である第１電極６０に印加される駆動波形は、基準電位Ｖ０から第１電位Ｖ１まで印加して圧力発生室１２を膨張させる膨張要素Ｐ１と、膨張状態を一定時間維持する膨張維持要素Ｐ２と、第１電位Ｖ１から第２電位Ｖ２まで印加して圧力発生室１２を収縮させる収縮要素Ｐ３と、収縮状態を一定時間維持する収縮維持要素Ｐ４と、第２電位Ｖ２の収縮状態から基準電位Ｖ０の基準容積まで圧力発生室１２を復帰させる膨張復帰要素Ｐ５と、を具備する。このようなＰ１〜Ｐ５が一定の周期で繰り返されている。
【００４２】
また、共通電極である第２電極８０に印加される駆動波形は、第１のバイアス電圧をバイアス電圧ｖｂｓ１としてＰ１〜Ｐ５の周期に亘って印加する波形である。このようなバイアス電圧ｖｂｓ１に対して、さらに第２のバイアス電圧を加えることで、第２電極８０には、第１バイアス電圧と第２バイアス電圧との両方がバイアス電圧ｖｂｓ２として印加される。
【００４３】
このように共通電極である第２電極８０に印加するバイアス電圧ｖｂｓ１、バイアス電圧ｖｂｓ２に適宜変更することで、個別電極である第１電極６０に供給する駆動信号を変更することなく、能動部３１０に印加される駆動信号を変更することができる。
【００４４】
すなわち、図７に示すように、電圧と電界誘起歪（変位量）との関係を示すバタフライカーブにおいて、能動部３１０の圧電体層７０にΔＶを印加する場合、第２電極８０に印加するバイアス電圧をｖｂｓ１からｖｂｓ２に変更することによって、バタフライカーブの使用する部分を異ならせて、能動部３１０の変位量をｄ１からｄ２に変更することができる。図７に示す例では、バイアス電圧ｖｂｓ１を印加した場合の変位量ｄ１に比べて、バイアス電圧ｖｂｓ２を印加した場合の変位量ｄ２の方が大きな変位量となり、吐出特性を向上することができる。もちろん、特にこれに限定されず、例えば、バイアス電圧ｖｂｓ２を印加した場合の変位量ｄ２の方が、変位量ｄ１に比べて小さい変位量であってもよい。これは、例えば、バイアス電圧ｖｂｓ１、ｖｂｓ２の値や、第１電極６０に印加する基準電位Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２等によって、バイアス電圧ｖｂｓ１を印加した際に用いるバタフライカーブの部分と、バイアス電圧ｖｂｓ２を印加した際に用いるバタフライカーブの部分とがどこになるかによって決定されるものである。
【００４５】
なお、図７では、バイアス電圧ｖｂｓ１をバイアス電圧ｖｂｓ２に変更した２種類の変位量ｄ１、ｄ２について例示したが、本実施形態では、４つの非能動部３２０によって５種類の異なるバイアス電圧を第２電極８０に印加することができるため、バイアス電圧の種類に応じて、能動部３１０の変位量も異なる５種類とすることができる。
【００４６】
このように、駆動回路１２１を介して第２電極８０に印加するバイアス電圧を変更することができるため、異なる駆動信号を能動部３１０に印加することができ、吐出特性の異なる複数種類のインク滴を吐出させることが可能となる。したがって、印刷時におけるドット選択性が増えることで、印刷物の粒状性、階調性、発色性を向上することができる。また、駆動回路１２１を介して第２電極８０に印加するバイアス電圧を変更して、異なる駆動信号を能動部３１０に印加することができるため、電源線１２３を介して供給する第１のバイアス電圧として複数の電源装置や可変電源を必要とすることなく、また、複数の異なる駆動信号を入力配線１２４で駆動回路１２１に供給することや、駆動回路１２１で複数の異なる駆動信号を複雑に選択させる必要もなく、コストを低減することができる。
【００４７】
このような流路形成基板１０のＺ１側の面側には、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が接合されている。保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００を保護するための空間である保持部３１を有する。保持部３１は、第１の方向Ｘに並設された圧電アクチュエーター３００の列の間に第２の方向Ｙに２つ並んで形成されている。また、保護基板３０には、第２の方向Ｙで並設された２つの保持部３１の間に第３の方向Ｚに貫通する貫通孔３２が設けられている。圧電アクチュエーター３００の電極から引き出された個別配線及び共通配線９２の端部は、この貫通孔３２内に露出するように延設され、個別配線９１及び共通配線９２とフレキシブルケーブル１２０の駆動信号線１２２、及び電源線１２３とは、貫通孔３２内で電気的に接続されている。なお、個別配線９１及び共通配線９２と、フレキシブルケーブル１２０の駆動信号線１２２及び電源線１２３との接続方法は、特に限定されず、例えば、ハンダ付けやろう付けなどのろう接や、共晶接合、溶接、導電性粒子を含む導電性接着剤（ＡＣＰ、ＡＣＦ）、非導電性接着剤（ＮＣＰ、ＮＣＦ）等が挙げられる。
【００４８】
また、保護基板３０上には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００を流路形成基板１０と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、平面視において上述した連通板１５と略同一形状を有し、保護基板３０に接合されると共に、上述した連通板１５にも接合されている。具体的には、ケース部材４０は、保護基板３０側に流路形成基板１０及び保護基板３０が収容される深さの凹部４１を有する。この凹部４１は、保護基板３０の流路形成基板１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部４１に流路形成基板１０等が収容された状態で凹部４１のノズルプレート２０側の開口面が連通板１５によって封止されている。これにより、流路形成基板１０の外周部には、ケース部材４０と流路形成基板１０とによって第３マニホールド部４２が画成されている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、ケース部材４０と流路形成基板１０とによって画成された第３マニホールド部４２と、によって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。マニホールド１００は、圧力発生室１２の並設方向である第１の方向Ｘに亘って連続して設けられており、各圧力発生室１２とマニホールド１００とを連通する供給連通路１９は、第１の方向Ｘに並設されている。
【００４９】
また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口するＺ２側の面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の液体噴射面２０ａ側の開口を封止している。このようなコンプライアンス基板４５は、本実施形態では、可撓性を有する薄膜からなる封止膜４６と、金属等の硬質の材料からなる固定基板４７と、を具備する。固定基板４７のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４８となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９となっている。
【００５０】
なお、ケース部材４０には、マニホールド１００に連通して各マニホールド１００にインクを供給するための導入路４４が設けられている。また、ケース部材４０には、保護基板３０の貫通孔３２に連通してフレキシブルケーブル１２０が挿通される接続口４３が設けられている。
【００５１】
このような記録ヘッド１では、インクを噴射する際に、インクを導入路４４から取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、駆動回路１２１からの信号に従い、圧力発生室１２（１２Ａ）に対応する各能動部３１０に電圧を印加することにより、能動部３１０と共に振動板５０をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室１２（１２Ａ）内の圧力が高まり所定のノズル開口２１からインク滴が噴射される。
【００５２】
（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの要部断面図である。なお、上述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５３】
図８に示すように、本実施形態のダミー圧力発生室１２Ｂに対応する領域に設けられた非能動部３２０は、圧電体層７０が設けられていない。すなわち、ダミー圧力発生室１２Ｂに対応する領域には、第１電極６０と第２電極８０とが設けられており、第１電極６０と第２電極８０とが電気的に接続されている。このような構成であっても、駆動回路１２１に接続された駆動信号線１２２Ｂを、非能動部３２０を介して第２電極８０と電気的に接続することができる。
【００５４】
（実施形態３）
図９は、本発明の実施形態３に係る駆動配線の平面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５５】
図９に示すように、本実施形態のフレキシブルケーブル１２０には、駆動回路１２１と、駆動回路１２１に接続された駆動信号線１２２と、電源線１２３と、入力配線１２４とが設けられている。
【００５６】
複数の駆動信号線１２２は、能動部３１０に電気的に接続された駆動信号線１２２Ａと、フレキシブルケーブル１２０上で電源線１２３に電気的に接続された駆動信号線１２２Ｂとに分けられる。
【００５７】
すなわち、特に図示していないが、流路形成基板１０上には、非能動部３２０が形成されておらず、能動部３１０のみが形成されており、駆動信号線１２２Ｂは、上述した実施形態１及び２のように流路形成基板１０上において第２電極８０と接続されることなく、フレキシブルケーブル１２０上で電源線１２３と電気的に接続されている。このように、駆動信号線１２２Ｂをフレキシブルケーブル１２０上で電源線１２３と電気的に接続しても、電源線１２３は、複数の能動部３１０の共通電極である第２電極８０に電気的に接続されているため、駆動回路１２１からの第２のバイアス電圧は、駆動信号線１２２Ｂ及び電源線１２３を介して第２電極８０に供給することができる。
【００５８】
このような構成では、駆動回路１２１を介して第２電極８０に印加するバイアス電圧を変更することができるため、異なる駆動信号を能動部３１０に印加することができ、吐出特性の異なる複数種類のインク滴を吐出させることが可能となる。したがって、印刷時におけるドット選択性が増えることで、印刷物の粒状性、階調性、発色性を向上することができる。また、駆動回路１２１を介して第２電極８０に印加するバイアス電圧を変更して、異なる駆動信号を能動部３１０に印加することができるため、電源線１２３を介して供給する第１のバイアス電圧として複数の電源装置や可変電源を必要とすることなく、また、複数の異なる駆動信号を入力配線１２４で駆動回路１２１に供給することや、駆動回路１２１で複数の異なる駆動信号を複雑に選択させる必要もなく、コストを低減することができる。特に、本実施形態では、フレキシブルケーブル１２０を変更するだけで、駆動回路１２１を介して第２電極８０に印加するバイアス電圧を変更することができるため、流路形成基板１０の能動部３１０に非能動部３２０を形成する必要がなく、従来の能動部３１０が形成された流路形成基板１０を用いることができる。したがって、流路形成基板１０や圧電アクチュエーター３００の製造工程やマスクパターン等を変更する必要がなく、コストを低減することができる。
【００５９】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
【００６０】
例えば、上述した実施形態１及び２では、非能動部３２０をダミー圧力発生室１２Ｂに対応する領域に設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、ダミー圧力発生室１２Ｂを設けずに、非能動部３２０を設けるようにしてもよい。ただし、ダミー圧力発生室１２Ｂを設けた方が、圧力発生室１２Ａの製造時のばらつき、すなわち、並設方向の中央部の圧力発生室１２Ａと端部の圧力発生室１２Ａとの形状のばらつきを抑制することができる。
【００６１】
また、上述した実施形態１及び２では、非能動部３２０を４個設け、実施形態３では、駆動信号線１２２Ｂを４本設けるようにしたが、非能動部３２０の数及び駆動信号線１２２Ｂの数は、上述したものに限定されず、それぞれ１つであっても２以上の複数であってもよい。
【００６２】
さらに、上述した実施形態１及び２では、能動部３１０と非能動部３２０との第１の方向Ｘの幅を同じ大きさとしたが、特にこれに限定されず、非能動部３２０の第１の方向Ｘの幅を能動部３１０に比べて大きくしてもよい。なお、ここで非能動部３２０の第１の方向Ｘの幅を大きくするとは、非能動部３２０の第１の方向Ｘの幅を能動部３１０の第１電極６０の幅に比べて大きくし、接続孔７２の幅も大きくすることを言う。これにより、第１電極６０と第２電極８０との接触面積を増やして、第２のバイアス電圧を確実に第２電極８０に印加することが可能となる。
【００６３】
さらに、上述した実施形態１及び２では、非能動部３２０において第１電極６０と第２電極８０とを直接、接触するようにしたが、特にこれに限定されず、非能動部３２０において、第１電極６０と第２電極８０との間に能動部３１０の圧電体層７０よりも薄い圧電体層７０が形成されていてもよい。このように非能動部３２０において薄く圧電体層７０を残しておいたとしても、第１電極６０と第２電極８０との電気的な接続を行うことができると共に、圧電体層７０を残す厚さによって第１電極６０から第２電極８０に供給する電流量を制御して、第２電極８０に印加するバイアス電圧を自由に制御することも可能となる。もちろん、圧電体層７０を完全に除去した非能動部３２０と、圧電体層７０を薄く残した非能動部３２０とを同時に設けるようにしてもよい。
【００６４】
また、上述した各実施形態では、駆動回路１２１をフレキシブルケーブル１２０に設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、駆動回路１２１を保護基板３０に設けるようにしてもよい。このように保護基板３０に駆動回路１２１を設けた場合には、保護基板３０が配線基板に相当するため、実施形態３と同様の構成を実現するには、保護基板３０上に設けられた配線において、電源線１２３と駆動信号線１２２Ｂとを電気的に接続すればよい。
【００６５】
さらに、上述した各実施形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧電素子として、薄膜型の圧電アクチュエーター３００を用いて説明したが、特にこれに限定されず、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圧電アクチュエーターや、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターなどを使用することができる。
【００６６】
このような記録ヘッド１は、インクジェット式記録装置Ｉに搭載される。図１０は、本実施形態のインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００６７】
図１０に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、記録ヘッド１は、液体供給手段を構成するカートリッジ２が着脱可能に設けられ、この記録ヘッド１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。
【００６８】
そして、駆動モーター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、記録ヘッド１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には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。
【００６９】
また、上述した例では、インクジェット式記録装置Ｉは、インク供給手段であるカートリッジ２がキャリッジ３に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体供給手段を装置本体４に固定して、液体供給手段と記録ヘッド１とをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体供給手段がインクジェット式記録装置に搭載されていなくてもよい。
【００７０】
さらに、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、記録ヘッド１がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、記録ヘッド１が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
【００７１】
また、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター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、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）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。また、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置Ｉを挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。
【００７２】
また、本発明は、広く圧電デバイスを対象としたものであり、記録ヘッド以外の圧電デバイスにも適用することができる。このような圧電デバイスの一例としては、超音波デバイス、モーター、圧力センサー、焦電素子、強誘電体素子などが挙げられる。また、これらの圧電デバイスを利用した完成体、たとえば、上記記録ヘッドを利用した液体等噴射装置、上記超音波デバイスを利用した超音波センサー、上記モーターを駆動源として利用したロボット、上記焦電素子を利用したＩＲセンサー、強誘電体素子を利用した強誘電体メモリーなども、圧電デバイスに含まれる。
【符号の説明】
【００７３】
Ｉ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１…インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、２…カートリッジ、１０…流路形成基板（基板）、１１…隔壁、１２、１２Ａ…圧力発生室、１２Ｂ…ダミー圧力発生室、２０…ノズルプレート、２１…ノズル開口、３０…保護基板、４０…ケース部材、４５…コンプライアンス基板、５０…振動板、６０…第１電極、７０…圧電体層、７１…凹部、７２…接続孔、８０…第２電極、９１…個別配線、９２…共通配線、１００…マニホールド、１２０…フレキシブルケーブル、１２１…駆動回路、１２２、１２２Ａ、１２２Ｂ…駆動信号線、１２３…電源線、１２４…入力配線、３００…圧電アクチュエーター（圧電素子）、３１０…能動部、３２０…非能動部
【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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