(57)【要約】【課題】圧力室を高密度化しても、列内クロストークだけでなく、列間クロストークも抑制する。【解決手段】インクジェットヘッド３は、各圧力室１４Ａａ内のインクを選択的に吐出させるための圧電アクチュエータ１２を有する。圧電アクチュエータ１２は、平面的に見て、各圧力室１４Ａａに対応して設けられる複数の個別電極２１と、各個別電極２１との間に圧電材料を挟む第１の共通定電位電極２２と、各個別電極２１と第１の共通定電位電極２２とに挟まれた圧電材料のうち各個別電極２１の中央部分に対応する部分により形成される複数の第１の活性部Ｓ１と、各第１の活性部Ｓ１に対応した複数の開口２３ａを有し各個別電極２１との間に圧電材料を挟む第２の共通定電位電極２３と、各個別電極２１と第２の共通定電位電極２３とに挟まれた圧電材料によって形成される第２の活性部Ｓ１とを備える。【選択図】  図４
2009241550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧力室が所定方向に配列された圧力室列を複数有するように規則的に形成されたキャビティユニットと、
前記各圧力室内の液体を選択的に吐出させるための圧電アクチュエータを有する液滴吐出ヘッドと、
前記圧電アクチュエータに電圧を印加する電圧印加手段と
を備えた液滴吐出装置であって、
前記圧電アクチュエータは、平面的に見て、前記各圧力室に対応して設けられる複数の個別電極と、前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第１の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第１の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料のうち前記各個別電極の中央部分に対応する部分により形成される複数の第１の活性部と、前記各第１の活性部に対応した複数の開口を有し前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第２の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第２の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料によって形成される第２の活性部と、
を備え、
前記第１及び第２の活性部は、それぞれ、前記電圧印加手段により電圧を印加された場合に、前記圧力室に向かう第１の方向に伸張するとともにその第１の方向と直交する第２の方向に収縮する変形状態となるように構成され、
前記電圧印加手段は、前記第１の活性部に電圧を印加するときは第２の活性部に電圧を印加しない一方、前記第１の活性部に電圧を印加しないときは第２の活性部に電圧を印加するものであることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記第２の共通定電位電極の前記開口は、平面的に見て、前記圧力室より小さく前記圧力室の形状に倣った形状であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記個別電極は、平面的に見て、前記圧力室に対応する領域外に配置された前記電圧印加手段により電圧を印加するための端子部を有し、
前記第２の共通定電位電極は、平面的に見て、前記端子部と重複する部分を有し、
この部分と前記端子部とによって挟まれた圧電材料によって前記第２の活性部の一部が構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記第２の活性部は、平面的に見て、前記圧力室の外周縁よりも外側の領域まで配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記圧電アクチュエータは、少なくとも２層の圧電材料層を有するものであり、
それら２層の間に前記第２の共通定電位電極が形成され、その第２の定電位電極と前記第１の定電位電極とで前記２層の圧電材料層の一方を挟んでおり、その第２の定電位電極と前記個別電極とで前記２層の圧電材料層の他方を挟んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記キャビティユニットの上側に拘束プレートを介して前記圧電アクチュエータが積層され、前記圧電アクチュエータの下面が、前記第１及び第２の活性部が変形する際に、面方向に伸縮しない中立面となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記個別電極は、第１の電位及びそれと異なる第２の電位が選択的に付与され、
前記第１の共通定電位電極は、前記第１の電位が付与され、
前記第２の共通定電位電極は、前記第２の電位が付与されるものである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
前記第１の活性部は、前記個別電極に第２の電位が付与され第１の共通定電位電極に第１の電位が付与されたときに印加される電圧の方向と同じ方向に分極されており、
前記第２の活性部は、前記個別電極に第１の電位が付与され第２の共通定電位電極に第２の電位が付与されたときに印加される電圧の方向と同じ方向に分極されていることを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出装置。
【請求項９】
複数の圧力室が所定方向に配列された圧力室列を複数有するように規則的に形成されたキャビティユニットと、前記各圧力室内の液体を選択的に吐出させるための圧電アクチュエータとを有する液滴吐出ヘッドと、
前記圧電アクチュエータに印加する電圧印加手段と
を備えた液滴吐出装置であって、
前記圧電アクチュエータは、平面的に見て、前記各圧力室に対応して設けられる複数の個別電極と、前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第１の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第１の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料のうち前記各個別電極の中央部分に対応する部分により形成される複数の第１の活性部と、前記各第１の活性部に対応した複数の開口を有し前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第２の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第２の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料によって形成される第２の活性部と、を備え、
前記電圧印加手段は、前記圧力室の容積を変化させるために第１の活性部に対する電圧の印加と非印加を切り替えるとともに、この切り替えによる第１の活性部の変形が隣接する前記圧力室に伝播するのを抑制するように、第２の活性部に対する電圧の印加と非印加を切り替えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１０】
複数の圧力室が所定方向に配列された圧力室列を複数有するように規則的に形成されたキャビティユニットと、前記各圧力室内の液体を選択的に吐出させるための圧電アクチュエータとを有する液滴吐出ヘッドであって、
前記圧電アクチュエータは、平面的に見て、前記各圧力室に対応して設けられる複数の個別電極と、前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第１の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第１の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料のうち前記各個別電極の中央部分に対応する部分により形成される複数の第１の活性部と、前記各第１の活性部に対応した複数の開口を有し前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第２の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第２の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料によって形成される第２の活性部とを備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタなどの液滴吐出装置及び、インクジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴吐出装置の１つとして、複数の圧力室が規則的に形成されたキャビティユニットに、前記各圧力室内のインクを選択的に吐出させるための圧電アクチュエータが接合されたインクジェットヘッドと、前記圧電アクチュエータに電圧を印加する電圧印加手段とを備えたインクジェットプリンタが知られている。そして、前述したような圧電アクチュエータとしては、積層型の縦効果アクチュエータを用いるもの（例えば特許文献１参照）や、ユニモルフアクチュエータを用いるものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
そのようなインクジェットプリンタのインクジェットヘッドにおいて、ノズル数を増加させて記録の高画質・高品質を確保するために、圧力室の高密度化の要求がある。圧力室を高密度化して配列すると、隣接する圧力室間の距離が短くなるので、駆動時に、隣接する圧力室への影響、いわゆるクロストークの問題が生じる。
【０００４】
つまり、インクジェットヘッドは、例えば図１５及び図１６に示すように、３つの圧電材料層１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを有する圧電アクチュエータ１１２が、圧力室１１４ａが規則的に形成されるキャビティユニット１１４の上側に拘束プレート１１５を介して接合されてなる。そして、圧電材料層１１２ａ，１１２ｃの上面側に、各圧力室１１４ａに対応して個別電極１２１が、下面側に定電位電極１２２（グランド電位）がそれぞれ設けられている。このような構成であると、個別電極１２１と定電位電極１２２にて挟まれる領域（圧電材料層）が、個別電極１２１に選択的に正の電位（例えば２０Ｖの電位）を付与することで、圧力室１１４ａの容積を変化させて、ノズル穴１１４ｂからインクを吐出させる活性部Ｓとして機能する。このようなインク吐出のための活性部Ｓ（圧電材料層１１２ａ〜１１２ｃ）の変形は、インクを吐出する圧力室だけでなく、その圧力室１１４ａに隣接する圧力室１１４ａにも影響する。
【０００５】
そのため、隣接する圧力室１１４ａについて吐出特性が変動する不具合（例えば、ノズル穴１１４ｂから意図しないインクの吐出がなされるといった不具合）、すなわちクロストークの問題が生じていた。
【０００６】
このようなクロストークの問題を解消するため、様々な対策が提案されている。例えば特許文献３には、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１間に亘って梁部１００を設けることで、隔壁１１の剛性を向上させて、隣接する圧力発生室間でクロストークが発生するのを防止したものが記載されている。
【０００７】
また、特許文献４には、各加圧液室４を隔絶する側壁５に、ノズル板３から所定深さと所定幅を有する弾性体７を配設することで、機械的クロストークを減少させるようにしたものが記載されている。
【０００８】
しかしながら、これらの対策も圧力室の高密度化が進むにつれて、完全なものではなくなってきた。特に、ユニモルフアクチュエータの場合には、隣接する圧力室の変形によるクロストークが大きくなってしまう。さらに圧力室の高密度化が進むことにより、隣接する圧力室列の圧力室との間でのクロストークも懸念される。
【０００９】
そこで、出願人は、圧力室を高密度化しても、クロストークを抑制することができるように、圧電アクチュエータは、圧力室の中央部分に対応する第１の活性部と、前記圧力室の前記中央部分よりも外周側の部分に対応する第２の活性部とを備え、第１の部分の変形が隣接する前記圧力室に伝播するのを、第２の活性部の変形によって抑制することで、圧力室列方向において隣接する圧力室間でクロストークが発生するのを防止するものを先に出願している（特願２００７−２５６９２２参照）。
【特許文献１】特開２００５−５９５５１号公報
【特許文献２】特開２００５−３１７９５２号公報
【特許文献３】特開２００２−２５４６４０号公報（図２）
【特許文献４】特開２００２−１９１１３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、圧力室列方向において隣接する圧力室間でクロストーク（以下列内クロストークという）が発生するのを防止する対策をとっても、圧力室を高密度化して配列すると、隣の圧力室列の圧力室であって隣接する圧力室との距離が短くなり、それらの間でクロストーク（以下、列間クロストークという）が発生するという課題がある。
【００１１】
この発明は、圧力室を高密度化しても、列内クロストークだけでなく、列間クロストークも抑制することができる液滴吐出装置及び液滴吐出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】
【００１２】
請求項１の発明は、複数の圧力室が所定方向に配列された圧力室列を複数有するように規則的に形成されたキャビティユニットと、前記各圧力室内の液体を選択的に吐出させるための圧電アクチュエータを有する液滴吐出ヘッドと、前記圧電アクチュエータに電圧を印加する電圧印加手段とを備えた液滴吐出装置であって、前記圧電アクチュエータは、平面的に見て、前記各圧力室に対応して設けられる複数の個別電極と、前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第１の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第１の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料のうち前記各個別電極の中央部分に対応する部分により形成される複数の第１の活性部と、前記各第１の活性部に対応した複数の開口を有し前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第２の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第２の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料によって形成される第２の活性部とを備え、前記第１及び第２の活性部は、それぞれ、前記電圧印加手段により電圧を印加された場合に、前記圧力室に向かう第１の方向に伸張するとともにその第１の方向と直交する第２の方向に収縮する変形状態となるように構成され、前記電圧印加手段は、前記第１の活性部に電圧を印加するときは第２の活性部に電圧を印加しない一方、前記第１の活性部に電圧を印加しないときは第２の活性部に電圧を印加するものであることを特徴とする。
【００１３】
このようにすれば、第１の活性部と、第２の活性部とは、電圧の印加・非印加によって逆方向の変形が生じるので、圧力室の配置を高密度化して、隣り合う圧力室同士が接近するようになっても、第１の活性部の変形が、隣接する圧力室に伝達される際に、第２の活性部の変形によってキャンセルされ、第１の活性部の変形が、隣接する周囲の圧力室へ伝播するクロストークが抑制される。
【００１４】
請求項２に記載のように、請求項１の液滴吐出装置において、前記第２の共通定電位電極の前記開口は、平面的に見て、前記圧力室より小さく前記圧力室の形状に倣った形状である構成とすることができる。
【００１５】
このようにすれば、個別電極と前記第１の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料のうち前記各個別電極の中央部分に対応する部分により形成される複数の第１の活性部と、前記各個別電極と前記第２の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料によって形成される第２の活性部とが無理なく形成される。
【００１６】
請求項３に記載のように、請求項１または２の液滴吐出装置において、前記個別電極は、平面的に見て、前記圧力室に対応する領域外に配置された前記電圧印加手段により電圧を印加するための端子部を有し、前記第２の共通定電位電極は、平面的に見て、前記端子部と重複する部分を有し、この部分と前記端子部とによって挟まれた圧電材料によって前記第２の活性部の一部が構成されていることが望ましい。
【００１７】
このようにすれば、前記第２の共通定電位電極は、平面的に見て、前記圧力室に対応する領域外に配置された前記個別電極の端子部と重複する部分を有するので、これらの部分によって挟まれた圧電材料によっても前記第２の活性部の一部が構成され、圧電材料の有効活用がなされる。
【００１８】
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれかの液滴吐出装置において、前記第２の活性部は、平面的に見て、前記圧力室の外周縁よりも外側の領域まで配置されていることが望ましい。
【００１９】
このようにすれば、第２活性部は、前記圧力室の外周縁よりも外側の領域の剛性の高い部分を含むので、第２の活性部によるキャンセル効果が高められ、クロストークが効率よく抑制される。
【００２０】
請求項５に記載のように、請求項１〜４のいずれかの液滴吐出装置において、前記圧電アクチュエータは、少なくとも２層の圧電材料層を有するものであり、それら２層の間に前記第２の共通定電位電極が形成され、その第２の定電位電極と前記第１の定電位電極とで前記２層の圧電材料層の一方を挟んでおり、その第２の定電位電極と前記個別電極とで前記２層の圧電材料層の他方を挟んでいる構成とすることができる。ここで、「圧電材料層」は、いわゆるグリーンシートを焼成して製作する圧電シートのほか、いわゆるＡＤ法（エアロゾルデポジション法）のような製法で製作するものも含む。
【００２１】
このようにすれば、少なくとも２層の圧電材料層を有するだけで、必要な電極の配置を実現できるので、材料コスト面で有利となる。
【００２２】
請求項６に記載のように、請求項１〜５のいずれかの液滴吐出装置において、前記キャビティユニットの上側に拘束プレートを介して前記圧電アクチュエータが積層され、前記圧電アクチュエータの下面が、前記第１及び第２の活性部が変形する際に、面方向に伸縮しない中立面となっていることが望ましい。
【００２３】
このようにすれば、前記第１及び第２の活性部（圧電アクチュエータ）の変形が、拘束プレートによって阻害されることがなく、効率よく変形させることができる。
【００２４】
請求項７に記載のように、請求項１〜６の液滴吐出装置において、前記個別電極は、第１の電位及びそれと異なる第２の電位が選択的に付与され、前記第１の共通定電位電極は、前記第１の電位が付与され、前記第２の共通定電位電極は、前記第２の電位が付与される構成とすることができる。
【００２５】
このようにすれば、個別電極に、第１の電位と第２の電位とを選択的に付与するだけで、第１の活性部の変形と第２の活性部の変形（元の状態に復帰）とを完全に同時に行わせることができる。よって、第１の活性部の変形が隣の圧力室に伝播しようとするのが、第２の活性部の変形によって打ち消され、高精度のタイミング制御を要することなく、クロストークが抑制される。
【００２６】
請求項８に記載のように、請求項７の液滴吐出装置において、前記第１の活性部は、前記個別電極に第２の電位が付与され第１の共通定電位電極に第１の電位が付与されたときに印加される電圧の方向と同じ方向に分極されており、前記第２の活性部は、前記個別電極に第１の電位が付与され第２の共通定電位電極に第２の電位が付与されたときに印加される電圧の方向と同じ方向に分極されていることが望ましい。
【００２７】
このようにすれば、第１及び第２の活性部において、駆動時における電圧の印加方向と分極時における電圧の印加方向を全て揃えることができ、電極を、駆動時（活性部の変形時）だけでなく、製造の際における分極時にも利用することができる。また、駆動時における電圧の印加方向と分極時における電圧の印加方向（分極方向）とが同じで、駆動時に圧電材料層に逆電界が印加されないため、各活性部の変形劣化が抑制される。
【００２８】
請求項９の発明は、複数の圧力室が所定方向に配列された圧力室列を複数有するように規則的に形成されたキャビティユニットと、前記各圧力室内の液体を選択的に吐出させるための圧電アクチュエータとを有する液滴吐出ヘッドと、前記圧電アクチュエータに印加する電圧印加手段とを備えた液滴吐出装置であって、前記圧電アクチュエータは、平面的に見て、前記各圧力室に対応して設けられる複数の個別電極と、前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第１の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第１の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料のうち前記各個別電極の中央部分に対応する部分により形成される複数の第１の活性部と、前記各第１の活性部に対応した複数の開口を有し前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第２の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第２の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料によって形成される第２の活性部と、を備え、前記電圧印加手段は、前記圧力室の容積を変化させるために第１の活性部に対する電圧の印加と非印加を切り替えるとともに、この切り替えによる第１の活性部の変形が隣接する前記圧力室に伝播するのを抑制するように、第２の活性部に対する電圧の印加と非印加を切り替えることを特徴とする。
【００２９】
このようにすれば、第１の活性部に対する電圧の印加と非印加の切り替えによる第１の活性部の変形が隣接する前記圧力室に伝播するのを抑制するように、第２の活性部に対する電圧の印加と非印加を切り替えるので、圧力室の配置を高密度化して、隣り合う圧力室同士が接近するようになっても、第１の活性部の変形が、隣接する圧力室に伝達される際に、第２の活性部の変形によってキャンセルされ、第１の活性部の変形が、隣接する周囲の圧力室へ伝播するクロストークが抑制される。
【００３０】
請求項１０の発明は、複数の圧力室が所定方向に配列された圧力室列を複数有するように規則的に形成されたキャビティユニットと、前記各圧力室内の液体を選択的に吐出させるための圧電アクチュエータとを有する液滴吐出ヘッドであって、前記圧電アクチュエータは、平面的に見て、前記各圧力室に対応して設けられる複数の個別電極と、前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第１の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第１の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料のうち前記各個別電極の中央部分に対応する部分により形成される複数の第１の活性部と、前記各第１の活性部に対応した複数の開口を有し前記各個別電極との間に圧電材料を挟む第２の共通定電位電極と、前記各個別電極と前記第２の共通定電位電極とに挟まれた圧電材料によって形成される第２の活性部とを備えることを特徴とする。
【００３１】
このようにすれば、第１の活性部と、第２の活性部とは、電圧の印加・非印加によって逆方向の変形が生じるようにすることで、圧力室の配置を高密度化して、隣り合う圧力室同士が接近するようになっても、第１の活性部の変形が、隣接する圧力室に伝達される際に、第２の活性部の変形によってキャンセルされるので、クロストークが抑制される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、上記のように、第１の活性部と、第２の活性部とは、電圧の印加・非印加によって逆方向の変形が生じるようにしているので、圧力室の配置を高密度化して、隣り合う圧力室同士が接近するようになっても、第１の活性部の変形が隣接する圧力室に伝達される際に、第２の活性部の変形によってキャンセルして、第１の活性部の変形が、隣接する周囲の圧力室へ伝播するクロストークを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
（実施例１）
図１（ａ）は本発明にかかるインクジェットプリンタ（液滴吐出装置）の概略構成を示す概略構成図、図１（ｂ）は本発明にかかるキャビティユニット、圧電アクチュエータ及びフレキシブル配線板（ＣＯＰ）の関係を示す説明図である。
【００３４】
本発明に係るインクジェットプリンタ１は、図１（ａ）に示すように、インクカートリッジ（図示せず）が搭載されるキャリッジ２の下面に、記録用紙Ｐ（記録媒体）に記録するためのインクジェットヘッド３（液滴吐出ヘッド）が設けられている。キャリッジ２は、プリンタフレーム４内に設けられるキャリッジ軸５とガイド板（図示せず）とによって支持され、記録用紙Ｐの搬送方向Ａと直交する方向Ｂにおいて往復移動する構成とされている。図示しない給紙部からＡ方向に搬送される記録用紙Ｐは、プラテンローラ（図示せず）とインクジェットヘッド３との間に導入されて、インクジェットヘッド３から記録用紙Ｐに向けて吐出されるインクにより所定の記録がなされ、その後排紙ローラ６にて排紙される。
【００３５】
また、図１（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド３は、キャビティユニット１１と、圧電アクチュエータ１２とを下側から順に備え、圧電アクチュエータ１２の上面に駆動信号を供給するフレキシブル配線板１３（信号線）が設けられている。
【００３６】
キャビティユニット１１は、図２に示すように、複数枚のプレート部材からなる積層体１４を含む。その積層体１４の上側には、トッププレート１５が設けられる一方、下側には、ノズル穴１６ａを有するノズルプレート１６及びノズル穴１６ａに対応して貫通穴１７ａを有するスペーサプレート１７を貼り合わせてなるプレートアッセンブリ１８が一体に貼り付けられている。そして、トッププレート１５の上側に、各圧力室１４Ａａ内のインク（液体）を選択的に吐出させるための圧電アクチュエータ１２が接合されている。また、キャビティユニット１１の開孔１１ａには、インク内に含有される塵埃などを捕獲するためのフィルタ１９が設けられる。ノズルプレート１６は、（積層体１４を構成する）キャビティプレート１４Ａの１つの圧力室１４Ａａについて、１つのノズル穴１６ａがそれぞれ設けられた合成樹脂（例えばポリイミド樹脂）のプレートである。なお、ノズルプレート１６は金属プレートとしてもよい。
【００３７】
積層体１４は、図３に示すように、上側から順にキャビティプレート１４Ａ、ベースプレート１４Ｂ、アパチャープレート１４Ｃ、２枚のマニホールドプレート１４Ｄ，１４Ｅ、及びダンパープレート１４Ｆがそれぞれ重ねられて金属拡散接合されたものである。これら６枚のプレート１４Ａ〜１４Ｆは、各ノズル穴１６ａ毎に個別にインク流路が形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。ここで、キャビティプレート１４Ａは、複数の圧力室１４Ａａとして機能する開口が、ノズル列に対応して規則的に形成された金属プレートである。ベースプレート１４Ｂは、マニホールド１４Ｄａ，１４Ｅａ（共通インク室）から各圧力室１４Ａａへの連通穴１４Ｂａ及び各圧力室１４Ａａから各ノズル穴１６ａへの連通穴１４Ｂｂがそれぞれ設けられた金属プレートである。アパチャープレート１４Ｃには、それの上面に、各圧力室１４Ａａとマニホールド１４Ｄａ，１４Ｅａとを連通する連通路２１が凹部通路として形成されるとともに、マニホールド１４Ｄａ，１４Ｅａ（共通インク室）から各圧力室１４Ａａへの連通穴１４Ｃａ及び各圧力室１４Ａａからノズル穴１６ａへの連通穴１４Ｃｂがそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート１４Ｄ，１４Ｅは、マニホールド１４Ｄａ，１４Ｅａに加えて、各圧力室１４Ａａから各ノズル穴１６ａへの連通穴１４Ｄｂ，１４Ｅｂがそれぞれ設けられた金属プレートである。ダンパープレート１４Ｆは、下面に凹部として形成されるダンパー室１４Ｆａのほか、各圧力室１４Ａａを各ノズル穴１６ａに連通する連通穴１４Ｆｂが設けられた金属プレートである。
【００３８】
このように、キャビティユニット１１は、複数のノズル穴１６ａ、複数のノズル穴１６ａの各々に連通する複数の圧力室１４Ａａ及びこの圧力室１４Ａａに供給するインクを一時的に貯留するマニホールド１４Ｄａ，１４Ｅａを含む構成とされる。
【００３９】
圧電アクチュエータ１２は、図４に示すように、複数層の圧電材料層１２ａ，１２ｂを積層して形成されている。圧電材料層１２ａ，１２ｂは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料（圧電シート）からなり、その厚み方向において分極している（図６（ａ）（ｂ）参照）。
【００４０】
この圧電アクチュエータ１２は、少なくとも２層の圧電材料層１２ａ，１２ｂが上下に積層された積層体を有し、平面的に見て、各圧力室１４Ａａに対応して設けられる複数の個別電極２１と、各個別電極２１との間に圧電材料層１２ａ，１２ｂを挟む第１の共通定電位電極２２と、複数の開口２３ａを有し各個別電極２１との間に圧電材料層１２ａを挟む第２の共通定電位電極２３とを備える。そして、前記積層体を構成する２層の圧電材料層１２ａ，１２ｂの間に第２の共通定電位電極２３が形成され、前記積層体（圧電材料層１２ａ，１２ｂ）の一方の面つまり、上側の圧電材料層１２ａの上面側に個別電極２１が、他方の面つまり下側の圧電材料層１２ｂの下面側に第１の共通定電位電極２２がそれぞれ形成されている。なお、電極２１，２２，２３は、Ａｇ−Ｐｄ系等の金属材料からなる。また、各個別電極２１と第１の共通定電位電極２２とに挟まれる圧電材料（圧電材料層１２ａ，１２ｂ）のうち各個別電極２１の中央部分に対応する部分により複数の第１の活性部Ｓ１が形成され、各個別電極２１と第２の共通定電位電極２３とに挟まれる圧電材料（圧電材料層１２ａ）によって第２の活性部Ｓ２が形成される。
【００４１】
そして、圧電アクチュエータ１２は、図６（ｃ）に示すように、圧力室１４Ａａを平面視したとき（キャビティユニット１１と圧電アクチュエータ１２との積層方向から見たとき）、圧力室１４Ａａに対応して設けられる第１の活性部Ｓ１（第１の部分）と、圧力室１４Ａａの中央部分よりも外周側に対応する第２の活性部Ｓ２（第２の部分）とを備えることになる。ここで、圧力室１４Ａａの中央部分とは、圧力室１４Ａａが配列されている圧力室列方向Ｘにおいてもそれに直交する方向Ｙにおいてもほぼ中央に位置する部分である。つまり、第１の活性部Ｓ１の周囲に第２の活性部Ｓ２が形成されている。また、第２の活性部Ｓ２は、圧力室列方向Ｘにおいてもそれに直交する方向Ｙにおいても、圧力室１４Ａａの外周縁１４Ａａａよりも内側部分（中央部分側）に対応する領域だけでなく、隣り合う圧力室１４Ａａを仕切る壁である桁部１４Ａｂ，１４Ａｃに対応する領域を含む構成とされる。
【００４２】
また、個別電極２１は、平面的に見て、圧力室１４Ａａに対応する領域外に配置された前記電圧印加手段により電圧を印加するための端子部２１ａを有する。第２の共通定電位電極２３は、平面的に見て、個別電極２１の端子部２１ａと重複する部分も有するので、前記重複する部分と端子部２１ａとによって挟まれた圧電材料層１２ａによっても第２の活性部Ｓ２の一部が構成されるようになっている。なお、隣り合う圧力室列においては、個別電極２１は、圧力室列方向Ｘにおいて半ピッチずつずれて形成され、それらの列の間において、各個別電極２１の、フレキシブル配線板１３の接続端子（図示せず）に接続される接続部２１ａが千鳥状に形成されている。
【００４３】
第２の共通定電位電極２３の開口２３ａは、平面的に見て、圧力室１４Ａａより小さく１４Ａａ圧力室の形状に倣った形状であり、この開口２３ａも、隣り合う圧力室列においては、圧力室列方向Ｘにおいて半ピッチずつずれて形成されている。
【００４４】
また、各個別電極２１には、フレキシブル配線板１３（信号線）を通じて、駆動信号を供給するドライバＩＣ（図示せず）が電気的に接続される。このドライバＩＣ及びフレキシブル配線板１３によって、圧電アクチュエータ１２の第１及び第２の活性部Ｓ１，Ｓ２に駆動電圧を印加する電圧印加手段が構成される。
【００４５】
具体的には、圧力室１４Ａａの容積を変化させるために、個別電極２１には、フレキシブル配線板１３を通じて、グランド電位（第１の電位）及びそれと異なる正の電位（第２の電位：例えば２０Ｖ）が選択的に付与される。また、第１の定電位電極２２は、グランド電位が常時付与され、第２の定電位電極２３は、正の電位が常時付与される。
【００４６】
このように、圧電アクチュエータ１２は、各圧力室１４Ａａに対応する個別電極２１を有し、この個別電極２１に駆動信号として、グランド電位と正の電位とが選択的に付与されることで圧力室１４Ａａの容積を変化させてノズル穴１６ａからインクを吐出させる構成とされる。
【００４７】
さらに詳述すると、個別電極２１は、平面的に見て、圧力室列方向Ｘにおいてもそれに直交する方向Ｙにおいても圧力室１４Ａａより長く、第１の活性部Ｓ１に対応する領域と第２の活性部Ｓ２に対応する領域とに跨ってこれらの領域をともに占めるように形成される。そして、第１の定電位電極２２は、第１の活性部Ｓ１に対応する領域を占めるように形成される。そして、第２の定電位電極２３は、平面的に見て、第２の活性部Ｓ２に対応する領域及び、圧力室列方向Ｘやそれに直交する方向Ｙにおいて隣り合う圧力室１４Ａａ間の桁部１４Ａｂ，１４Ａｃ対応する領域を占めるように形成されている。つまり、第２の定電位電極２３は、桁部１４Ａｂに対応する領域を含めて圧力室１４Ａａの圧力室列方向側部に対応する領域まで延び、圧力室１４Ａａの圧力室列方向Ｘにおいて隣り合う２つの圧力室１４Ａａ，１４Ａａについて共有される。
【００４８】
なお、図６（ａ）（ｂ）に示すように、第１の活性部Ｓ１は、個別電極２１に正の電位が付与され第１の定電位電極２２にグランド電位が付与されて変形するときに印加される電圧の方向と同じ方向（分極方向）に分極されている。一方、第２の活性部Ｓ２は、個別電極２１にグランド電位が付与され第２の定電位電極２３に正の電位が付与されて変形するときに印加される電圧の方向と同じ方向に分極されている。つまり、電圧が印加される方向と分極方向が同じである。ここで、図６（ａ）〜（ｃ）において、「ＯＮ時有効」な部分は、個別電極２１に正の電位を付与した場合に電圧（２０Ｖ）が印加される部分である第１の活性部に、「ＯＦＦ時有効」の部分は、個別電極２１にグランド電位を付与した場合に電圧（２０Ｖ）が印加される部分である第２の活性部にそれぞれ対応している。
【００４９】
第１の定電位電極２２は、常時グランド電位とされ、第２の定電位電極２３は、常時正の電位とされる。そして、個別電極２１には、グランド電位と正の電位とが、圧力室１４Ａａの容積を変化させるために選択的に付与される。分極時と駆動時とは電圧の印加方向は同一であるが、第１の定電位電極２２は常時グランド電位（０Ｖ）とされ、第２の定電位電極２３には常時正の電位（２０Ｖ：一定）とされ、個別電極２１には正の電位（２０Ｖ：一定）が付与されたり、その付与が解除されたりする（図７参照）。よって、個別電極２１に正の電位が付与されるときには、第１の活性部Ｓ１に電圧が印加されるが、第２の活性部Ｓ２には電圧が印加されず、一方、個別電極２１に正の電位が付与されず個別電極２１がグランド電位とされるときには、第１の活性部Ｓ１に電圧が印加されず、第２の活性部Ｓ２に電圧が印加されることになる。ここで、駆動時において電極間に印加される電圧は、分極時に印加される電圧よりも小さく、電極間に繰り返し電圧を印加することによる劣化を抑制するようになっている。
【００５０】
このように電極２１，２２，２３を配置することで、待機状態においては、前記電圧印加手段により、個別電極２１がグランド電位とされることで、第１の活性部Ｓ１１は、分極方向と同じ方向に電圧が印加され、圧電横効果により、圧力室１４Ａａに向かう積層方向Ｚに伸張し、その積層方向Ｚと直交する方向Ｘ，Ｙに収縮して、圧力室１４Ａａ内の方向へ突出変形しようとする。一方、トッププレート１５は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、上側に位置する圧電材料層１２ｂと下側に位置するトッププレート１５との間で分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じる。このことと、トッププレート１５がキャビティプレート１４Ａに固定されていることとが相俟って、図８（ｂ）に示すように、圧電材料層１２ｂ及びトッププレート１５は圧力室１４Ａａ側に凸となるように変形した状態になる（ユニモルフ変形）。
【００５１】
インク吐出時においては、まず、前記電圧印加手段により、個別電極２１に正の電位が付与され、第１の活性部Ｓ１は、圧力室列方向及びそれに直交する方向Ｘ，Ｙにおいて伸縮しない、変形しない状態となる。このとき、第２の活性部Ｓ２は、電圧印加状態となり、圧力室１４Ａａに向かう積層方向Ｚ（第１の方向）に伸張し、その積層方向Ｚと直交する方向Ｘ，Ｙ（第２の方向）に収縮しようとするので、拘束プレートとしてのトッププレート１５の働きによって、圧力室列方向側部に位置する第２の活性部Ｓ２が、圧力室１４Ａａから離れる方向に反るように変形する。この第２の活性部Ｓ２の変形が、図８（ａ）に示すように、圧力室１４Ａａの容積変化を大きくするのに寄与し、マニホールド１４Ｄａ，１４Ｅａから圧力室１４Ａａにインクを多く吸い込むのに貢献する。
【００５２】
それから、個別電極２１が再びグランド電位とされ、第１の活性部Ｓ１１には分極方向と同じ方向に電圧が印加されることで、前述した場合と同様に、圧力室１４Ａａ内の方向へ突出変形する状態となる。このため、圧力室１４Ａａの容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル穴１６ａからインクが吐出される。
【００５３】
この第１の活性部Ｓ１への電圧の印加時には、第２の活性部Ｓ２は、電圧の非印加状態となるので、積層方向Ｚ及びそれの直交する方向Ｘ，Ｙにおいて伸縮しない、変形しない状態に戻ることになる。よって、第１の活性部Ｓ１が、圧力室１４Ａａの方向（積層方向Ｚ）へ突出変形する際には、第２の活性部Ｓ２は、変形しない状態に戻る（これは、積層方向Ｚに収縮し積層方向Ｚと直交する二方向Ｘ，Ｙに伸張することと等価である）ので、図８（ａ）に示すように、第１の活性部Ｓ１の変形の影響が第２の活性部Ｓ２の変形によって打ち消されるようにしてキャンセルされ、周囲に位置する隣の圧力室１４Ａａ（つまり圧力室列方向Ｘにおいて隣接する圧力室１４Ａａや圧力室列方向Ｘに直交する方向において隣接する圧力室１４Ａａ）にはほとんど及ばず、クロストークが抑制される。つまり、第１の活性部Ｓ１に対する電圧の印加と非印加との切替えによる第１の活性部Ｓ１の変形が、隣接する圧力室１４Ａａに伝播するのを抑制するように、第２の活性部Ｓ２に対する電圧の印加と非印加が切り替えられる。
【００５４】
その後、再度インクを吐出する場合には、個別電極２１が、第１の定電位電極２２と同じ電位（グランド電位）に戻され、前述したように、第１の活性部Ｓ１は変形しない状態となり、第２の活性部Ｓ２は、圧力室１４Ａａから離れる方向に反るように変形し、圧力室１４Ａａの容積が元の容積に戻るので、マニホールド１４Ｄａ，１４Ｅａから圧力室１４Ａａ内にインクを吸い込むことになる。
【００５５】
このように、第１の活性部Ｓ１及び第２の活性部Ｓ２の変形が繰り返され、各吐出動作において、圧力室１４Ａａの容積変化を大きくして吐出効率を高めると共に、クロストークが抑制される。
【００５６】
前記実施の形態では、各圧電材料層１２ａ，１２ｂとトッププレート１５（拘束プレート）の厚さが一緒であるので、トッププレート１５も含めて圧電アクチュエータ１２が変形する際に、変形が生じない中立面が下側の圧電材料層１２ｂの厚さ方向中間部位に位置するようになる。そのため、圧電アクチュエータ１２の変形を、圧力室１４Ａａを変形させて、インクを吐出させるのに有効に活用することができない。
【００５７】
そこで、キャビティユニット１１の上側にトッププレート１５を介して圧電アクチュエータ１２が積層されてなるので、図９及び図１０（ａ）（ｂ）に示すように、トップフレート（拘束プレート）の厚さと、圧電アクチュエータ１２’（圧電材料層１２ａ’，１２ｂ’）の厚さとを同じにすれば、圧電アクチュエータ１２’（下側の圧電材料層１２ｂ’）の下面が、第１及び第２の活性部Ｓ１，Ｓ２が変形する際に、変形しない中立面（面内に伸縮しない中立面）となり、圧電アクチュエータ１２’（第１及び第２の活性部Ｓ１，Ｓ２）の変形を有効に活用することができる。
【００５８】
また、前述した実施の形態のように、上側の圧電材料層の上面側に個別電極を、下面側に第２の共通定電位電極を設ける必要はなく、図１１及び図１２、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、上側の圧電材料層１２ａ’の上面側に第２の共通定電位電極２３が、下面側に個別電極２１がそれぞれ形成される構造とすることも可能である。この場合には、個別電極２１への配線のために、各個別電極２１に端子部２１ａに対し、導電性材料が充填されたスルーホール２４が形成され、個別電極２１の端子部２１ａを上側の圧電材料層１２ａ’の上面側に導き出すことが必要である。また、第１の定電位電極２２’は、個別電極２１の中央部分に対応して形成され、それらが圧力室列方向Ｘに延びる接続電極部２２ａに接続され、接続電極部２２ａがそれら第１の定電位電極２２’の共通電極となっている。
【００５９】
以上説明した実施の形態は、次のように変更することも可能である。
【００６０】
(i)前記実施の形態では、平面的に見て、圧力室１４Ａａを長円形状、個別電極２１を矩形状としているが、本発明においては、圧力室や、それに対応する形状を有する個別電極の形状はそれらに制限されるものではなく、図１４（ａ）（ｂ）に示すように形成することも可能である。
【００６１】
図１４（ａ）に示す場合は、平面的に見て、圧力室１４Ａａ’も個別電極も共に楕円形状とした場合であり，図１４（ｂ）に示す場合は、圧力室１４Ａａ’は楕円形状であるが、個別電極を圧力室長手方向に長い八角形状としたものであり、第１の活性部Ｓ１と第２の活性部Ｓ２との関係を示している。
【００６２】
(ii)前記実施の形態は、液滴吐出装置がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、着色液を微小液滴として塗布、あるいは導電液を吐出して配線パターンを形成するなどする他の液滴吐出装置にも適用することができる。
【００６３】
(iii)本発明は、記録媒体として記録用紙だけでなく、樹脂、布など各種のものを、また吐出する液体としてインクだけでなく、着色液、機能液など各種のものを適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１（ａ）は本発明にかかるインクジェットプリンタ（液滴吐出装置）の概略構成を示す概略構成図、図１（ｂ）は本発明にかかるキャビティユニット、圧電アクチュエータ及びフレキシブル配線板（ＣＯＰ）の関係を示す説明図である。
【図２】キャビティユニットの上側に圧電アクチュエータを貼り付けた状態を示す斜視図である。
【図３】キャビティユニットを、構成要素である各プレートに分解し、それらをトッププレート共に示す図である。
【図４】実施例１の概略断面図である。
【図５】圧電アクチュエータの各圧電材料層における電極の配置の説明図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、実施例１についての分極方向と、電圧印加時に有効なＯＮ時有効な部分（第１の活性部）と、電圧非印加時に有効なＯＦＦ時有効な部分（第２の活性部）との関係を示す説明図である。
【図７】タイミングチャート図である。
【図８】（ａ）（ｂ）はそれぞれ第１の活性部に電圧を非印加・印加したときの、圧力室の容積変化を示す説明図である。
【図９】実施例２についての図４と同様の図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）はそれぞれ実施例２についての図６（ａ）（ｂ）と同様の図である。
【図１１】実施例３についての図４と同様の図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）はそれぞれ、実施例３についての、図５と同様な図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、実施例３についての図６（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様の図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）はそれぞれ圧力室の形状の変形例についての説明図である。
【図１５】従来列についての、圧力室列方向における断面図である。
【図１６】従来例についての、圧力室列方向に直交する方向における断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
Ｓ１    第１の活性部
Ｓ２    第２の活性部
１    インクジェットプリンタ
３    インクジェットヘッド
１２，１２’、１２”    圧電アクチュエータ
１２ａ，１２ｂ，１２ａ’，１２ｂ’    圧電材料層
１４Ａａ，１４Ａａ’    圧力室
１４Ａｂ，１４Ａｃ    桁部
２１    個別電極
２２    第１の共通定電位電極
２３    第２の共通定電位電極
２４    スルーホール
【図１】
2009241550.tif 000003
【図２】
2009241550.tif 000004
【図３】
2009241550.tif 000005
【図４】
2009241550.tif 000006
【図５】
2009241550.tif 000007
【図６】
2009241550.tif 000008
【図７】
2009241550.tif 000009
【図９】
2009241550.tif 000010
【図１０】
2009241550.tif 000011
【図１１】
2009241550.tif 000012
【図１２】
2009241550.tif 000013
【図１３】
2009241550.tif 000014
【図１４】
2009241550.tif 000015
【図１５】
2009241550.tif 000016
【図１６】
2009241550.tif 000017
【図８】
2009241550.tif 000018