(57)【要約】【課題】圧電体を備えながらも、圧電体の残留分極による不具合を防止し、安定した駆動が可能で、より大きな振動板の変位を得ることができる静電アクチュエータ等を提供する。【解決手段】振動板１２と振動板１２に対向して所定のギャップ２０を介して配設された対向電極１７と、振動板１２と対向電極１７との間に駆動電圧を印加して静電圧力を発生させる駆動回路２２とを備え、静電圧力により振動板１２を変形させる静電アクチュエータ１００において、振動板１２の対向電極１７側の表面の一部に圧電体膜１０１を設けるとともに、駆動回路２２により振動板１２と対向電極１７との間に、駆動電圧と極性を反転させた逆電圧を印加して圧電体膜１０１に生じた残留分極を解消するものである。【選択図】図２
2009190238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、前記振動板に対向して所定のギャップを介して配設された対向電極と、前記振動板と前記対向電極との間に駆動電圧を印加して静電圧力を発生させる電圧印加手段とを備え、前記静電圧力により前記振動板を変形させる静電アクチュエータにおいて、
前記振動板の前記対向電極側の表面の一部に圧電体膜を設けるとともに、前記電圧印加手段により前記振動板と対向電極との間に、前記駆動電圧と極性を反転させた逆電圧を印加して前記圧電体膜に生じた残留分極を解消するようにしたことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記振動板が前記圧電体膜を介して前記対向電極に当接した後、次の駆動までに前記振動板と前記対向電極との間に前記逆電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項３】
前記電圧印加手段は、前記振動板が前記圧電体膜を介して前記対向電極に当接した後、前記振動板の離脱時に前記逆電圧を印加し、前記逆電圧により前記振動板と前記対向電極との間に斥力を発生させ、前記振動板を前記対向電極から離脱させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
前記逆電圧は、前記逆電圧により発生する静電圧力が、前記振動板の復元圧力と前記逆電圧により発生する圧電圧力との合計よりも小さくなるように設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記振動板がシリコン基板に形成され、前記対向電極がガラス基板に形成されており、前記圧電体膜が前記振動板の前記対向電極との対向部にのみ形成されていて、前記シリコン基板と前記ガラス基板とが、前記圧電体膜のない部分で陽極接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の静電アクチュエータと、ノズルと、前記ノズルに連通し前記振動板が一部に形成されている液滴流路とを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
液体の吐出部に請求項６記載の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド等に用いられる静電アクチュエータ、その静電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、高速印字が可能、記録時の騒音が極めて小さい、インクの自由度が高い、安価な普通紙を使用できる等の多くの利点を有する。近年、インクジェット記録装置の中でも、記録が必要なときにのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置が主流となっている。このインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置は、記録に不要なインク液滴の回収を必要としない等の利点がある。
【０００３】
このインク・オン・デマンド方式のインクジェット記録装置には、インク液滴を吐出させる方法として、駆動手段に振動板とそれに対向する対向電極を備えた静電アクチュエータを利用した、いわゆる静電駆動方式のインクジェット記録装置がある。また、駆動手段に圧電素子（ピエゾ素子）を利用した、いわゆる圧電駆動方式のインクジェット記録装置や、発熱素子等を利用した、いわゆるバブルジェット（登録商標）方式のインクジェット記録装置等がある。
【０００４】
静電駆動方式の記録装置のインクジェットヘッドは、振動板と対向電極とを帯電させることにより、振動板を対向電極側に吸引して撓ませ、その後、帯電を停止させて振動板を元の状態に復帰させることでインク吐出圧力を得ている。この際、振動板が対向電極に貼り付かないように、振動板と対向電極との間には、短絡を防止するための絶縁膜が形成されている。
【０００５】
インクジェットヘッドに利用される静電アクチュエータとしては、上記のように振動板と対向電極とを備えた構成に加えて更に、前記振動板及び／又は対向電極の少なくとも接触面に圧電性薄膜を設けるようにした静電アクチュエータがある（例えば、特許文献１参照）。この技術は、電圧印加により圧電性薄膜を変形させ、その変形により振動板と対向電極とが吸着するのを防ぐようにしたものである。
【特許文献１】特開２００４−１１１０号公報（第４頁、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、インクジェットヘッドでは、できるだけ低い電圧で振動板を大きく変位させ、多くのインク液滴を吐出させることが望まれている。圧電体は、上述したように電圧印加により変形することから、静電アクチュエータの振動板に圧電体を設け、圧電体の変形を振動板の変位増加に利用することが考えられる。しかしながら、以下の理由により、単に静電アクチュエータに圧電体を適用した構成では、駆動が不安定になるという問題があった。すなわち、圧電体は強誘電体であり、一般的に比誘電率が高く、ヒステリシス特性がある。このため、電界をかけると圧電体内で分極が生じ、その後、電界を開放しても、圧電性薄膜内では分極が残ってしまう（残留分極）。このように残留分極があると、駆動電圧を印加して電荷が充電する場合の充電時間が初期状態から変化し、電圧に対する歪み特性が変化する。そして、充電時間や歪み特性が変化すると、アクチュエータの駆動が変化するため、駆動が不安定になってしまうという課題が生じる。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、圧電体を備えながらも、圧電体の残留分極による不具合を防止し、安定した駆動が可能で、より大きな振動板の変位を得ることができる静電アクチュエータを提案し、さらに、それを利用した液滴吐出ヘッドや液滴吐出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る静電アクチュエータは、振動板と、振動板に対向して所定のギャップを介して配設された対向電極と、振動板と対向電極との間に駆動電圧を印加して静電圧力を発生させる電圧印加手段とを備え、静電圧力により振動板を変形させる静電アクチュエータにおいて、振動板の対向電極側の表面の一部に圧電体膜を設けるとともに、電圧印加手段により振動板と対向電極との間に、駆動電圧と極性を反転させた逆電圧を適宜タイミングで印加して圧電体膜に生じた残留分極を解消するものである。
このように、圧電体膜の残留分極を無くすことができるため、残留分極に起因した駆動特性の変化を防止し、安定的な駆動が可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、振動板が圧電体膜を介して対向電極に当接した後、次の駆動までに振動板と対向電極との間に逆電圧を印加するものである。
このように、駆動の度に残留分極の解消を行うことにより、毎回の駆動で安定的な駆動が可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、電圧印加手段が、振動板が圧電体膜を介して対向電極に当接した後、振動板の離脱時に逆電圧を印加し、逆電圧により振動板と対向電極との間に斥力を発生させ、振動板を対向電極から離脱させるものである。
このように、斥力を発生させることにより、振動板の離脱時の圧力を高めることが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、逆電圧を、その逆電圧により発生する静電圧力が、振動板の復元圧力と逆電圧により発生する圧電圧力との合計よりも小さくなるように設定されるものである。
これにより、逆電圧の印加により、振動板が対向電極に当接するのを防止することができる。
【００１２】
また、本発明に係る静電アクチュエータは、振動板がシリコン基板に形成され、対向電極がガラス基板に形成されており、圧電体膜が振動板の対向電極との対向部にのみ形成されていて、シリコン基板とガラス基板とが、圧電体膜のない部分で陽極接合されているものである。
このように、圧電体膜が振動板の対向電極との対向部にのみ配置されて、シリコン基板とガラス基板とが圧電体膜の無い部分で陽極接合されていれば、その接合品質が向上し、静電アクチュエータの品質も向上する。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記の何れかの静電アクチュエータと、ノズルと、ノズルに連通し振動板が一部に形成されている液滴流路とを備えたものである。
また、本発明に係る液滴吐出装置は、液体の吐出部に上記の液滴吐出ヘッドを備えたものである。
これらの液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、上記静電アクチュエータを備えているため、安定的な液滴吐出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、本発明の静電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドについて説明する。なお、ここでは液滴吐出ヘッドの一例として、ノズル基板の表面に設けられたインクノズルからインク液滴を吐出するフェイス吐出型のインクジェットヘッドについて図１及び図２を参照して説明する。また、本発明は、以下の図に示す構造、形状に限定されるものではなく、基板の端部に設けられたインクノズルからインク液滴を吐出するエッジ吐出型のインクジェットヘッドにも適用できるものである。なお、本発明のインクジェットヘッドは、以下の図１に示す構造、形状に限定されるものではなく、吐出室とリザーバ部が別々の基板に設けられた４枚の基板を積層した４層構造のものにも適用することができる。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。図２は、図１のインクジェットヘッドの断面図である。なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。
【００１６】
本実施の形態のインクジェットヘッド１は、図１及び図２に示すように、複数のノズル８が所定のピッチで設けられたノズル基板４と、各ノズル８に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティ基板２と、キャビティ基板２の振動板１２に対向して対向電極１７が配設された電極基板３とを貼り合わせることにより構成された３層構造となっている。
【００１７】
ノズル基板４はシリコンからなり、例えば、円筒状の第１のノズル孔６と、第１のノズル孔６と連通し、第１のノズル孔６よりも径の大きい円筒状の第２のノズル孔７とを有するノズル８が形成されている。第１のノズル孔６は、液滴吐出面１０（キャビティ基板２との接合面１１の反対面）に開口するように形成されており、第２のノズル孔７は、キャビティ基板２との接合面１１に開口するように形成されている。
【００１８】
キャビティ基板２は、例えば単結晶シリコンからなり、底壁が振動板１２として作用する吐出室１３となる凹部が複数形成されている。なお複数の吐出室１３は、図２の紙面手前側から紙面奥側にかけて平行に並んで形成されているものとする。またキャビティ基板２には、各吐出室１３にインク等の液滴を供給するためのリザーバ１４となる凹部と、このリザーバ１４と各吐出室１３を連通する細溝状のオリフィス１５となる凹部が形成されている。図１に示すインクジェットヘッド１では、リザーバ１４は単一の凹部から形成されており、オリフィス１５は各吐出室１３に対して１つずつ形成されている。なお、オリフィス１５は、ノズル基板４の接合面１１に形成するようにしてもよい。
【００１９】
また、キャビティ基板２のノズル基板４が接合される側の面には、耐液滴保護膜１９が形成されている。この耐液滴保護膜１９は、吐出室１３やリザーバ１４の内部の液滴によりキャビティ基板２がエッチングされるのを防止するためのものである。
また、キャビティ基板２には、キャビティ基板２の通電部として共通電極２１が設けられており、共通電極２１は駆動回路２２に接続されている。
【００２０】
電極基板３は、例えばホウ珪酸ガラスから構成されている。電極基板３には、ギャップ２０を介して振動板１２と対向する複数の対向電極（個々に独立しているため個別電極ともいう）１７が形成されている。この対向電極１７は、導電材料、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）をスパッタすることにより形成する。また電極基板３には、リザーバ１４と連通する液体供給孔１８が形成されている。この液体供給孔１８は、リザーバ１４の底壁に設けられた孔と繋がっており、リザーバ１４にインク等の吐出液を外部から供給するために設けられている。
【００２１】
本例のインクジェットヘッド１では、更に、振動板１２において電極基板３が接合される側の表面の一部に、圧電体の膜１０１（以下、圧電体膜１０１という）が配設されている。この圧電体膜１０１は、強誘電体で構成され、具体的には例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等が使用できる。また、キャビティ基板２の電極基板３が接合される側の表面において、圧電体膜１０１以外の部分は、酸化シリコンであるシリコン酸化膜１６が形成されて絶縁膜となっている。
【００２２】
電極基板３とキャビティ基板２との接合方法は特に問わないが、電極基板３がホウ珪酸ガラスからなり、キャビティ基板２がシリコン基板からなる場合には、シリコン酸化膜１６を介してそれらを陽極接合によって接合すると、高品質に精密接合できる。なお、この例では、圧電体膜１０１を振動板１２の対向電極１７との対向部にのみ配置するようにして、振動板１２を有するキャビティ基板（シリコン基板）２と電極基板（ガラス基板）３とを、圧電体膜１０１のない部分において、酸化シリコンであるシリコン酸化膜１６を介して陽極接合している。
【００２３】
ここで、振動板１２と、振動板１２に対向して所定のギャップ２０を介して配設された対向電極１７と、振動板１２の対向電極１７側の表面の一部に設けた圧電体膜１０１と、振動板１２と対向電極との間に駆動電圧を印加して静電圧力を発生させる電圧印加手段としての駆動回路２２とで静電アクチュエータ１００が構成されている。そして、この静電アクチュエータ１００の作用により、圧電体膜１０１がない構成の静電アクチュエータに比べて低い印加電圧で振動板１２を大きく変位させることが可能となっている。この点に関しては後述する。
【００２４】
次に、インクジェットヘッド１の動作について説明する。
駆動回路２２によりキャビティ基板２と対向電極１７の間にパルス電圧が印加されると、静電引力と圧電体膜の作用により振動板１２が対向電極１７の側に撓んでそれが圧電体膜１０１を介して対向電極１７に当接する。これにより、リザーバ１４の内部に溜まっていたインク等の液滴が吐出室１３に流れ込む。そして、振動板１２と対向電極１７の間に印加されていた電圧がなくなると、振動板１２が元の位置に戻って吐出室１３の内部の圧力が高くなり、ノズル８からインク等の液滴が吐出される。
【００２５】
ここで、本例のインクジェットヘッド１においては、圧電体膜１０１を有する静電アクチュエータ１００を備えており、静電アクチュエータ１００の作用により、上述したように圧電体膜１０１がない構成の静電アクチュエータを備えた場合に比べて低い印加電圧で振動板１２を大きく変位させることが可能となっている。以下に、圧電体膜１０１の作用について説明する。
【００２６】
図３は、圧電体膜１０１の作用説明図である。図３において、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。図３において、ｘ軸は振動板１２の対向電極側の面に設定され、ｙ軸は振動板１２の変位量を示すものである。また、図中のｙg は振動板１２と対向電極１７との間のギャップ２０の距離である。
振動板（共通電極）１２と対向電極１７との間に電圧Ｖ0 を印加することにより、圧電体膜１０１には実効電圧ＶA が印加される。この電圧ＶA により、圧電体膜１０１は圧電特性によりｘ方向に圧電定数ｄ３１に比例して伸びる。これにより、圧電体膜１０１の端部に位置する振動板１２部分に集中モーメントＭ0 が作用する。ここで、圧電体膜１０１は振動板１２の全体ではなく一部に設けられているため、振動板１２に作用した集中モーメントＭ0 により、振動板１２がたわむ。なお、圧電体膜１０１を振動板１２の全体に設けた場合には、圧電体膜１０１の端部が、振動板１２の固定端部分に位置するため、振動板１２がたわまない。実効電圧ＶA は振動板１２のたわみ量に応じて変化する値となる。
【００２７】
ここで、圧電体膜１０１が発生するモーメントＭ0 は、Ｍ0 ∝ＥA×ｄ３１×ＶA となる。
但し、ＥA：圧電体のヤング率、ｄ３１：圧電体の圧電定数、ＶA：圧電体の実効電圧、ＶA＝ｈAＶ0 ／（ｈA＋εA（ｙg −ｙ））、ｈA：圧電体の厚み、εA：圧電体の比誘電率、電極間ギャップの比誘電率＝１としている。
【００２８】
次に、上記作用を有する圧電体膜１０１を備えた静電アクチュエータ１００について説明する。
図４は、本発明の実施の形態１の静電アクチュエータの構成および作用を示す説明図である。
図４（ａ）の静電アクチュエータ１００において、振動板１２と対向電極１７との間に電圧を印加すると、図４（ｂ）のように、圧電体膜１０１に電界が印加されるため、圧電体膜１０１が歪んで変形し、その変形に応じて振動板１２が撓む。これにより、振動板１２と対向電極１７との間のギャップ２０が狭まる。
【００２９】
さらに、図４（ｃ）のように、振動板１２が静電力により対向電極１７側に引きつけられて撓み、圧電体膜１０１を介して対向電極１７に接触する。
このように、振動板１２が図４の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように変位することで、振動板１２を静電力のみで図４の（ａ）から（ｃ）の状態に変位させる場合に比べて、より低い電圧で振動板１２を同量以上変位させることができる。
【００３０】
図５は、振動板１２と対向電極１７との間に駆動電圧Ｖ0 を印加した場合（振動板１２を吸引する場合）に、静電アクチュエータ１００の内部に働く各圧力を振動板１２の変位毎にグラフ化したデータの一例を示す図である。図５において、横軸は振動板１２の変位量ｙ（図４参照）を示し、縦軸は圧力Ｐを示している。ここでは、静電圧力（図中記号静電圧力）、圧電体膜１０１による圧力（図中記号PZT 圧力）、振動板１２の復元圧力（図中記号復元圧力）及び振動板１２に作用する圧力（図中記号静電＋PZT）を図示している。ここで、圧電体膜１０１による圧力は図３で説明した集中モーメントＭ0 を圧力に換算することで表現している。また、図５において、グラフ内記号(＋)(―)は、符号を表し(＋)側は振動板１２が対向電極１７に近づく方向を、(―)側は振動板１２が対向電極１７から離れる方向をそれぞれ示している。
【００３１】
本例のアクチュエータ寸法構成において、静電圧力のみで駆動を行う場合は振動板変位量がｙ0 〜ｙ1 の範囲で、
（復元圧力）＞（静電圧力）
となり、復元圧力が静電圧力を上回ってしまい、振動板１２を対向電極１７に当接させることができない。
すなわち、振動板１２は、振動板変位量がｙ0 まで撓んだ後、復元圧力により定常位置に戻ってしまい、振動板１２を対向電極１７に当接させることができない。
しかし、圧電体膜１０１の発生する圧力も加えることにより、振動板１２が変位量０〜ｙg に至る全過程で、
（復元圧力）＜（静電圧力）＋（PZT圧力）
となり、振動板１２を対向電極１７に当接させることが可能となる。
【００３２】
すなわち、静電圧力のみの構成で駆動する静電アクチュエータに比べて、本発明の静電アクチュエータ１００の方がギャップ量を深くすることが可能となる。ギャップ量を深くすることが可能となるとインクジェットヘッドの特性としては吐出インク量を増やすことが可能となり良好な印刷が得られる。
【００３３】
ここで、本発明は、静電アクチュエータ１００に圧電体膜１０１を用いることにより発生する残留分極を解消することができることを一つの特徴としており、以下の方法によりこれを実現している。すなわち、インク液滴を吐出させる駆動電圧と極性を反転させた逆電圧を適宜タイミングで印加するようにしたものである。
【００３４】
図６は、共通電極及び対向電極に印加する駆動波形を示す図である。
共通電極２１にはＧＮＤ電位が供給され、対向電極１７には、パルス１とパルス２とが印加される。
パルス１は、静電圧力と圧電体膜１０１による圧力により振動板１２を吸引保持する作用をする（駆動電圧Ｖ１）。
パルス１の立ち下がりからパルス２までの間により、振動板１２を離脱開始する作用をする。
パルス２は、パルス１と逆電圧であり、圧電体膜１０１の残留分極を解消する作用をする（逆電圧Ｖ２）。
なお、Ｖ１＞Ｖ２とする。
【００３５】
図７は、圧電体膜１０１の電荷分布を示す模式図で、（ａ）は電圧印加時、（ｂ）は電圧解放時、（ｃ）は逆電圧印加時を示している。
図７（ａ）に示すように、電圧印加時は圧電体膜１０１内で分極が生じ、電圧解放時には残留分極が見られる。そして、（ｃ）に示すように逆電圧を印加することにより、圧電体内の残留分極を無くすことができる。
【００３６】
なお、この逆電圧Ｖ２を印加することにより振動板１２と対向電極１７との間に静電気力が発生するため、その静電気力によって振動板１２が再度当接することのないように、逆電圧Ｖ２を設定する必要がある。逆電圧Ｖ２を印加した場合に圧電体膜１０１が発生するモーメントは、駆動電圧印加時とは逆向きとなる。一方、逆電圧Ｖ２の印加により、振動板１２に作用する静電気力は、駆動電圧印加時と同様に振動板１２を対向電極１７に引き寄せる方向である。従って、以下の（１）式を満足するように逆電圧Ｖ２を設定する。
【００３７】
（復元圧力）＋（圧電圧力）＞（静電圧力）  ・・・・（１）
【００３８】
このようにして逆電圧Ｖ２を設定することにより、逆電圧Ｖ２を印加しても振動板１２が再当接する不都合を防止することができる。
【００３９】
このように、本実施の形態１によれば、振動板１２の対向電極１７側の表面の一部に圧電体膜１０１を設けたことにより、圧電体膜１０１がない場合よりも低い電圧で大きな振動板変位を得ることが可能となる。そして、駆動電圧と極性を反転させた逆電圧を印加して圧電体膜１０１に生じる残留分極を解消するようにしたので、残留分極に起因した静電アクチュエータの駆動特性変化を防止でき、安定的な吐出が可能となる。なお、逆電圧の印加タイミングは特に限定するものではないが、振動板１２が対向電極１７に当接した後、次の駆動までに印加することが好ましい。この場合、毎回の吐出にて安定的な吐出が可能となる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態１では、逆電圧を印加することにより残留分極を解消できる利点について述べたが、実施の形態２は、逆電圧を印加することにより得られる他の利点について説明する。
【００４１】
図８は、振動板１２が対向電極１７に当接した後、電圧を一旦０Ｖとし、その後、振動板１２と対向電極１７との間に逆電圧Ｖ２を印加した場合の、静電圧力（図中記号静電圧力）、圧電体による圧力（図中記号PZT圧力）、振動板１２の復元圧力（図中記号復元圧力）及び振動板１２に作用する圧力（図中記号静電＋PZT ）のそれぞれについて、振動板１２の変位毎にグラフ化したデータの一例を示す図である。すなわち、振動板１２が駆動電圧印加により撓んで定常位置に戻るときの各変位それぞれにおいて、逆電圧Ｖ２を印加した場合の各圧力を示した図である。図８は、図中の符号の意味は図５と同じである。なお、逆電圧Ｖ２を印加した場合に圧電体膜１０１が発生するモーメントは、図５の駆動電圧印加時とは逆向きとなり圧電体膜１０１による圧力は符号が反対（つまり（−））となる。
【００４２】
振動板１２が対向電極１７に当接した後、電圧を一旦０Ｖとすると、振動板１２は復元圧力により離脱を行う。振動板１２の変位が図８のｙ2 （復元圧力と静電圧力が交わる変位）よりも離脱した変位のときに、その後、再び逆電圧Ｖ２を印加しても、
（復元圧力）  ＞  （静電圧力）
となるため、振動板１２は離脱を続ける（静電圧力により再当接しない）。
【００４３】
ここで、逆電圧Ｖ２を印加しなかった場合と逆電圧Ｖ２を印加した場合とを比較すると、逆電圧を印加しない場合、すなわち、図５に示した駆動電圧（パルス１）のみの印加の場合、振動板１２が対向電極１７に当接した後に振動板１２に作用する力は、振動板１２の弾性力に基づく復元圧力のみである。これに対し、逆電圧Ｖ２を印加することにより、振動板１２には、新たに振動板１２を対向電極１７側に引き寄せる方向の静電圧力と、振動板１２を離脱させる方向の圧電圧力とが作用する。よって、この圧電圧力と静電圧力との合計が、逆電圧を印加することにより振動板１２に新たに作用する力となる。図８において、（静電＋PZT）で示されるグラフがその力を示している。図８に示されているように、（静電＋PZT）は、符号が−であり、対向電極１７から離脱する方向の力が振動板１２に加わっている。この力は、振動板１２を対向電極１７から引き離そうとする斥力として作用する。
【００４４】
この斥力は、図８から分かるように、振動板１２の変位量がｙ2 から所定の変位量ｙ3 に戻るまでの間に、逆電圧Ｖ２を印加した場合に作用している。一方、振動板１２が所定の変位量ｙ3 よりも更に定常位置（つまりｙ＝０）に向けて戻る間に逆電圧Ｖ２を印加しても、斥力は０である。よって、振動板１２がｙ2 から所定の変位量ｙ3 まで戻るまでの間、特に、離脱時に逆電圧Ｖ２を印加することにより、大きな斥力を振動板１２に作用させることができ、効果的である。
【００４５】
このように、実施の形態２によれば、振動板１２の離脱時に逆電圧を印加するようにしたことにより、振動板１２と対向電極１７との間に斥力を発生させることができ、振動板１２の離脱時の圧力を高めることが可能となる。その結果、インク吐出速度が向上し、安定したインク吐出を確保し、良好な印刷を行うことが可能となる。
【００４６】
実施の形態３．
図９は、実施の形態１及び実施の形態２で説明したインクジェットヘッドを液滴吐出部に適用した液滴吐出装置であるインクジェットプリンタの斜視図である。
このインクジェットプリンタ２００は、そこに適用されているインクジェットヘッドの作用により、従来利用していた電圧より低い電圧を利用して、より多くの液滴吐出量を得ることができる。従って、ドット抜け等がなく印刷品質が向上する。また、耐久性や吐出安定性にも優れ、さらに小型でしかも駆動耐久性にも優れたものとなる。
【００４７】
なお、実施の形態２に示したインクジェットヘッド１は、上記のインクジェットプリンタの他に、その吐出液を代えることで、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、生体液体の吐出等にも適用することができる。
また、吐出液受容物は、記録用紙の他、フィルム、織布、不織布等の他のメディアや、ガラス基板、シリコン基板等の各種基板のようなワークであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図。
【図２】図１のインクジェットヘッドの断面図。
【図３】図１の圧電体膜の作用説明図。
【図４】本発明の実施の形態１の静電アクチュエータの構成および作用を示す説明図。
【図５】吸引過程における振動板変位毎の各圧力を示す図。
【図６】共通電極及び対向電極に印加する駆動波形を示す図。
【図７】圧電体の電荷分布を示す模式図。
【図８】離脱過程における振動板最大変位毎の各圧力を示す図。
【図９】本発明の実施の形態３に係るインクジェットプリンタの斜視図。
【符号の説明】
【００４９】
１  インクジェットヘッド、２  キャビティ基板、３  電極基板、４  ノズル基板、６  第１のノズル孔、７  第２のノズル孔、８  ノズル、１０  液滴吐出面、１１  接合面、１２  振動板、１３  吐出室、１４  リザーバ、１５  オリフィス、１６  シリコン酸化膜、１７  対向電極、１８  液体供給孔、１９  耐液滴保護膜、２０  ギャップ、２１  共通電極、２２  駆動回路、１００  静電アクチュエータ、１０１  圧電体膜、２００  インクジェットプリンタ。
【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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