CN100589980C - 液体喷出装置的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种驱动方法，对设置了包含具有覆盖多个加压室(2)的尺寸的压电陶瓷层(6)的压电致动器(7)的液体喷出装置(1)的任意的压电变形区域(8)，作用包含第一电压(-V_L)以及与所述第一电压相反极性并且等价的第二电压(+V_L)的驱动电压波形，使其在厚度方向的一方向及相反方向上分别变形，使对应的液滴喷出部(4)加压室(2)的容积变化，通过连通的喷嘴(3)喷出液滴，从而能防止压电陶瓷层(6)的非活性区域(16)渐渐蠕变变形，能够长期将墨滴的喷出性能维持在良好的水平。

Description

液体喷出装置的驱动方法

技术领域

本发明涉及液体喷出装置的驱动方法。

背景技术

图2是表示即时响应(On demand)型喷墨打印机等中使用的液体喷出装置1的一个例子的剖面图。此外，图3是放大所述液体喷出装置1的一个例子的要部的剖面图。参照图2、图3，该例子的液体喷出装置1包括：将具有被填充墨水的加压室2、与所述加压室2连通并且将加压室2内的墨水作为墨滴喷出的喷嘴3的多个液滴喷出部4在面方向排列而形成的基板5；以及包含具有覆盖所述基板5的多个加压室2的尺寸的压电陶瓷层6，层叠在所述基板5上的板状的压电致动器7。

压电致动器7划分为：与各加压室2对应配置，通过分别作用电压，分别在厚度方向挠曲变形的多个压电变形区域8；包围所述压电变形区域8配置，通过固定在所述基板5上，防止变形的限制区域9。

此外，图的例子的压电致动器7，具有包括设置在压电陶瓷层6的两图中上面，按各加压室2分别形成并且划分压电变形区域8的单个电极10、在所述压电陶瓷层6的下面按顺序层叠的具有覆盖多个加压室2的尺寸的公共电极11和振动板12的所谓单压电片(Unimorph)型结构。各单个电极10、公共电极11分别与驱动电路13连接，驱动电路13连接在控制机构14上。

压电陶瓷层6例如由PZT等压电材料形成，并且在层的厚度方向预先极化，被赋予所谓的横振动模式的压电变形特性，根据来自控制机构14的控制信号，驱动驱动电路13，如果在任意的单个电极10和公共电极11之间作用与所述极化方向相同方向的电压，夹在两电极10、11之间的与压电变形区域8对应的活性区域15便会如图3中横向的白箭头所示，向层的面方向收缩。

可是，压电陶瓷层6的下面通过公共电极11固定在振动板12上，所以，如果活性区域15收缩，就伴随着此，压电致动器7的压电变形区域8如3中向下的白箭头所示，向加压室2的方向突出地挠曲变形，使填充到加压室2内的墨水振动，由该振动加压的墨水通过喷嘴3作为墨滴喷出。

如专利文献1所述，在液体喷出装置中，一般广泛采用所谓的抽注方式的驱动方法。图11是简化表示通过抽注方式的驱动方法驱动图2的液体喷出装置1时作用在压电陶瓷层6的活性区域15上的驱动电压V_P的驱动电压波形(用粗线的单点划线表示)的一个例子，与被作用了该驱动电压波形时的喷嘴3内的墨水的体积速度的变化[用粗实线表示，(+)为喷嘴3的顶端一侧，即墨滴的喷出一侧，(-)是加压室2一侧]的关系的曲线图。

此外，图12是简化表示用所述抽注方式的驱动方法驱动图2的液体喷出装置1时作用在压电陶瓷层6的活性区域15上的驱动电压V_P的驱动电压波形(用粗线的单点划线表示)的一个例子，与被作用了该驱动电压波形时的压电致动器7的压电变形区域8的变位量[用粗实线表示，(-)为加压室2的方向(使加压室2的容积减少的方向)、(+)为与加压室2的方向相反的方向(使加压室2的容积增加的方向)]的关系的曲线图。

参照图2、图3、图11，首先，在比图11中的t₁更左侧的不从喷嘴3喷出墨滴的待机时，驱动电压V_P维持驱动电压V_H(V_P＝V_H)，使活性区域15继续向面方向收缩，从而使压电变形区域8向加压室2的方向突出地挠曲变形，维持使所述加压室2的容积减少的状态，其间，墨水维持静止状态即喷嘴3中的墨水的体积速度维持为0，在所述喷嘴3内，由墨水的表面张力形成的墨水弯液面静止。

为了从喷嘴3喷出墨滴，在纸面上形成点，首先在紧接着之前的t₁的时刻，将作用在活性区域15上的驱动电压V_P放电(V_P＝0)，解除所述活性区域15的面方向的收缩，解除压电变形区域8的挠曲变形。如果这样，加压室2的容积就只增加一定量，所以喷嘴3内的墨水弯液面，其容积增加的部分被引入向所述加压室2的方向。这时的喷嘴3内的墨水的体积速度如图11的t₁和t₂之间的部分所示，暂时在(-)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。这相当于用粗实线表示的墨水的体积速度的固有振动周期T₁的几乎半周期。

接着，在喷嘴3中的墨水的体积速度无限接近0的t₂时刻，将驱动电压V_P再次充电到V_H(V_P＝V_H)，使活性区域15向面方向收缩，使压电变形区域8挠曲变形。如果这样，在墨水弯液面从被最大引入向加压室2一侧的状态(t₂时的体积速度为0的状态)，反过来正要向喷嘴3的顶端方向回归时，使压电变形区域8挠曲变形，使加压室2的容积减少，通过这样，喷嘴3内的墨水被作用从所述加压室2压出的墨水的压力，所以向喷嘴3的顶端一侧的方向被加速，向所述喷嘴3的外面大幅度突出。

这时的喷嘴3中的墨水的体积速度如图11的t₂和t₃之间的部分所示，暂时在(+)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。向喷嘴3的外方突出的墨水看起来大致为圆柱状，所以一般将该突出状态的墨水称作墨柱。

接着，在向喷嘴3的外方突出的墨水的体积速度无限接近0的时刻(图11的t₃时刻)，再次将驱动电压V_P放电(V_P＝0)，解除活性区域15的面方向的收缩，解除压电变形区域8的挠曲变形。如果这样，在墨水从向喷嘴3的外方最大地突出的状态(t₃时刻的体积速度为0的状态)，反过来正要向加压室2的方向返回时，解除压电变形区域8的挠曲变形，再次使加压室2的容积增加，从而作用负的压力，通过这样，向喷嘴3的外方延伸完毕的墨柱断开，生成第一滴的墨滴。

墨柱断开了的喷嘴3内的墨水再次被引入向加压室2的方向。这时的喷嘴3内的墨水的体积速度如图11的t₃和t₄之间的部分所示，暂时在(-)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。其如上所述，相当于墨水的体积速度的固有振动周期T₁的几乎半周期。

接着，在喷嘴3中的墨水的体积速度无限接近0的t₄时刻，将驱动电压V_P再次充电到V_H(V_P＝V_H)，使活性区域15向面方向收缩，通过这样，使压电变形区域8挠曲变形。如果这样，就通过与刚才的t₂～t₃之间的墨水的举动相同的机制，墨水再次大幅度向喷嘴3的外面突出，形成墨柱。这时的喷嘴3内的墨水的体积速度如图11的t₄和t₅之间的部分所示，暂时在(+)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。

然后，在喷嘴3内的墨水的体积速度变为0的时刻(图11的t₅时刻)以后，墨水的振动速度向着加压室2一侧，从而使得向喷嘴3的外方延伸完毕的墨柱断开，生成第二滴的墨滴。生成的第一滴和第二滴的墨滴分别飞翔到与喷嘴3的顶端相对配置的纸面，形成1个点。

所述的一系列的动作如图11中粗线的单点划线所示，相当于对活性区域15作用驱动电压V_P，该驱动电压V_P具有包含2次脉冲宽度T₂为固有振动周期T₁的约1/2倍的脉冲的驱动电压波形。只用1滴的墨滴形成一个点时，所述脉冲只为1次。此外，用3滴以上的墨滴形成一个点时，产生与墨滴的数量对应的次数的脉冲。

专利文献1：JP02-192947A(1990)

发明内容

根据抽注方式的驱动方法，在驱动具有图2、图3所示的单压电片型的压电致动器7的液体喷出装置1时，如上所述，在不从喷嘴3喷出墨滴的待机时，有必要持续维持使压电陶瓷层6的活性区域15在面方向收缩的状态，包围压电陶瓷层6的活性区域15的非活性区域16在待机时，由于所述活性区域15的面方向的收缩，在图3中黑箭头所示的方向上，跨长时间，受到拉伸应力，继续伸长。

而且，非活性区域16受到拉伸应力而伸长的时间越长，在其内部，为缓和应力而使区域旋转，通过这样渐渐蠕变变形，伴随着此，即使活性区域15解除收缩，也会受到来自蠕变变形的非活性区域16的压缩应力，而无法伸长到原来的静止状态的程度就越增大。因此，压电致动器7的压电变形区域8的向图3中向下的白箭头所示的方向挠曲变形的状态，和解除了该挠曲变形的静止状态之间的厚度方向的变位量渐渐减小，结果产生墨滴的喷出性能下降的问题。

另外，上述抽注方式的驱动方法中，为了驱动压电致动器7的压电变形区域8，而将作用给活性区域15的驱动电压V_P放电(V_P＝0)时，如图12的粗实线所示，压电变形区域8的变位的振动中产生噪声，该噪声的振动(噪声振动)，除了前面说明过的墨水的振动之外，还存在来自喷嘴3的墨滴的喷出不稳定的问题。

进而，在将单压电片型的压电陶瓷层6以覆盖多个加压室2的尺寸一体形成的类型的压电致动器7中，容易发生所述噪声振动也传递给压电致动器7上的相邻的其他压电变形区域8的所谓串扰，如果发生串扰，就还具有来自与所述其他压电变形区域8对应的喷嘴3的墨滴的喷出不稳定的问题。

作为噪声振动发生的原因，考虑到：在活性区域15持续作用驱动电压V_P，使压电变形区域8在厚度方向持续挠曲变形的待机时的所述挠曲变形的变位量大，弹性能量的积蓄大；为了使所述压电变形区域8驱动，如果对驱动电压V_P放电(V_P＝0)，所述压电变形区域8就从所述挠曲变形的状态一下转变为不由作用电压限制形状的自由的容易振动的状态。

须指出的是，这些问题并不限于单压电片型的压电致动器才发生，在被赋予了横振动模式的压电变形特性的2层的压电陶瓷层彼此向反向伸缩从而使全体在厚度方向挠曲变形的双压电片(Bimorph)型的压电致动器，以及将单层的压电陶瓷层倾斜功能材料化或利用半导体效应，不层叠振动板就会在厚度方向挠曲变形的单体电片(Monomorph)型的压电致动器中，将压电陶瓷层一体形成为覆盖多个加压室的尺寸后，也同样发生。

而且，将压电陶瓷层一体形成为覆盖多个加压室的尺寸是在与伴随着喷墨打印机的高图像质量化的点间隔的高精细化对应，比现状更精细化，并且用尽可能少的步骤，生产性良好地制造液体喷出装置时是无论如何不能缺少的结构，要求防止包围活性区域的非活性区域渐渐蠕变变形，或者在压电变形区域的驱动时产生噪声振动，墨滴的喷出不稳定化的技术。

本发明的目的在于，提供一种防止设置了包含具有覆盖多个加压室的尺寸的压电陶瓷层的压电致动器的液滴喷出装置的压电陶瓷层的非活性区域淅渐蠕变变形，或者在压电变形区域的驱动时产生噪声振动，液滴的喷出不稳定化，能够长期将墨滴的喷出性能维持在良好的水平的驱动方法。

本发明方案1记载的发明是一种液体喷出装置的驱动方法，具有：

(A)将具有被液体填充的加压室，以及与所述加压室连通并且用于将加压室内的液体作为液滴喷出的喷嘴的多个液滴喷出部，在面方向上排列而形成的基板；和

(B)包含具有覆盖所述基板的多个加压室的尺寸的至少一层压电陶瓷层，层叠在所述基板上的板状的压电致动器；

并且所述压电致动器与各加压室对应设置，通过分别被作用电压，分别给被划分为在厚度方向挠曲变形的多个压电变形区域和包围所述压电变形区域的限制区域的液体喷出装置的、所述压电致动器的任意的压电变形区域，作用包含第一电压以及与所述第一电压等价并且相反极性的第二电压的驱动电压波形，通过这样，使所述压电变形区域在厚度方向的一方向及相反方向上分别挠曲变形，使对应的液滴喷出部的加压室的容积变化，从而通过连通的喷嘴使液滴喷出。

本发明方案2记载的发明是根据本发明方案1所述的液体喷出装置的驱动方法，压电陶瓷层由PZT类的压电陶瓷材料形成，并且划分为与压电变形区域对应的活性区域，以及与限制区域对应的非活性区域，并且所述两个区域都将根据X射线衍射频谱中[200]面的衍射峰值的强度I₍₂₀₀₎、[002]面的衍射峰值的强度I₍₀₀₂₎，用数学式(1)：

I_C＝I₍₀₀₂₎/(I₍₀₀₂₎+I₍₂₀₀₎)(1)

所求出的陶瓷材料的C轴取向度I_C，在驱动后维持在驱动前的初始状态的1～1.1倍的范围内。

本发明方案3记载的发明是根据本发明方案1所述的液体喷出装置的驱动方法，将表示对压电致动器的压电变形区域作用所述驱动电压波形进行驱动时的电场强度E(kV/cm)，与压电陶瓷层的极化量P(μC/cm²)之间的关系的P-E滞后回线的面积，设定为对所述压电变形区域，作用具有所述驱动电压波形的第一和第二电压的电压值的2倍的电压值的使单一极性的电压通断的驱动电压波形进行驱动时的、P-E滞后回线的面积的1.3倍以下。

本发明方案4记载的发明是根据本发明方案1所述的液体喷出装置的驱动方法，将第一和第二电压的电压值，设定为使得压电致动器的压电变形区域的电场强度E(kV/cm)变为压电陶瓷层的矫顽电场Ec的强度的0.8倍以下的电压值。此外，本发明方案5记载的发明是根据本发明方案1所述的液体喷出装置的驱动方法，在不喷出液滴的待机时，维持不对压电变形区域作用电压的状态。

本发明方案6记载的发明是根据本发明方案1所述的液体喷出装置的驱动方法，压电致动器具有：

(i)1层的压电陶瓷层，其被划分为通过在厚度方向作用电压从而在面方向伸缩的与压电变形区域对应的活性区域，以及与限制区域对应的非活性区域；和

(ii)振动板，其层叠在所述压电陶瓷层的单侧，根据所述活性区域的面方向的伸缩，在厚度方向挠曲变形；

对所述压电陶瓷层的活性区域作用驱动电压波形，使其在面方向伸缩，从而使所述压电致动器的压电变形区域在厚度方向上振动。

本发明方案7记载的发明是根据本发明方案1所述的液体喷出装置的驱动方法，压电致动器具有：

(I)第一压电陶瓷层，其被划分为通过在厚度方向作用电压从而在面方向伸缩的与压电变形区域对应的活性区域，以及与限制区域对应的非活性区域；和

(II)第二压电陶瓷层，其层叠在所述第一压电陶瓷层的单侧，在厚度方向上被作用电压，从而在面方向伸缩；

与对所述第一压电陶瓷层的活性区域作用驱动电压波形使其在面方向伸缩同步，让所述第二压电陶瓷层以与所述活性区域的伸缩相反的相位伸缩，从而使所述压电致动器的压电变形区域在厚度方向振动。

本发明方案8记载的发明是根据本发明方案1所述的液体喷出装置的驱动方法，压电致动器具有划分为通过作用电压从而在厚度方向挠曲变形的与压电变形区域对应的活性区域，以及与限制区域对应的非活性区域的1层的压电陶瓷层，通过对所述压电陶瓷层作用驱动电压波形，使所述压电致动器的压电变形区域在厚度方向振动。

在本发明方案1记载的发明中，通过对压电致动器的压电变形区域作用包含第一电压以及与所述第一电压相反极性并且等价的第二电压的驱动电压波形，使其在厚度方向的一方向及相反方向分别挠曲变形，振动。因此，例如在单压电片型的压电致动器中，在墨滴的喷出时压电陶瓷层的活性区域不仅如以往那样在面方向收缩，或者解除收缩，还能在面方向伸长，在面方向伸长时，在包围所述活性区域的非活性区域中能作用压缩应力，所以能防止所述非活性区域如以往那样，在面方向，片面地伸长从而渐渐蠕变变形。

这一点关于其他类型的压电致动器也一样。例如，在双压电片型的压电致动器中，以往，在待机时，有必要使一方的压电陶瓷层(为第一压电陶瓷层)的活性区域在面方向上持续收缩，并且使另一方的压电陶瓷层(为第二压电陶瓷层)的活性区域在面方向上持续伸长，所以各非活性区域按照在所述第一压电陶瓷层中在面方向伸长，在第二压电陶瓷层中在面方向收缩的方式，渐渐蠕变变形。

而根据本发明方案1记载的发明的驱动方法，通过使第一压电陶瓷层的活性区域在面方向伸长，在包围所述活性区域的非活性区域中作用压缩应力，并且通过使第二压电陶瓷层的活性区域在面方向收缩，能对包围所述活性区域的非活性区域中作用拉伸应力，所以能防止各活性区域的周围的非活性区域渐渐蠕变变形。

此外，在单体电片型压电致动器中，以往，在待机时，有必要使压电陶瓷层的活性区域在层的厚度方向的一个方向持续挠曲变形，所以非活性区域中，厚度方向的突出一侧的区域在面方向压缩，相反一侧的区域在面方向伸长，从而渐渐蠕变变形。可是，根据本发明方案1记载的发明的驱动方法，通过使压电陶瓷层在厚度方向的相反方向也挠曲变形，能够对非活性区域中在待机时为厚度方向的突出一侧的区域作用拉伸应力，并且对相反一侧的区域作用压缩应力，所以能防止活性区域的周围的非活性区域渐渐蠕变变形。

此外，根据本发明方案1记载的发明的驱动方法，能使相对压电致动器的不作用电压的静止状态的挠曲变形时的压电变形区域的厚度方向的变位量比此前小。例如如果设以往的使压电致动器的压电变形区域只向一个方向挠曲变形的驱动方法中的静止状态和挠曲变形状态之间的厚度方向的变位量为1，则在本发明方案1记载的发明的驱动方法中，为了使压电致动器的压电变形区域的厚度方向的总变位量为相同的1，使所述压电变形区域在厚度方向的一方一侧和相反一侧挠曲变形的变位量能够分别为全体的约一半。因此，所述压电变形区域挠曲变形时，能减小压电陶瓷层的非活性区域受到的拉伸应力，所以能进一步可靠地防止所述非活性区域渐渐蠕变变形。

根据本发明方案1记载的发明的驱动方法，也能抑制在驱动压电致动器的压电变形区域时，在以往的抽注方式的驱动方法中发生的使墨滴的喷出不稳定的噪声振动发生。即在本发明方案1记载的发明的驱动方法中，如上所述，与以往相比，能减小待机时的压电变形区域的挠曲变形的变位量，所以能减小弹性能量的积蓄。

此外，压电变形区域在待机时，通过所述电压的作用，能够以在厚度方向挠曲变形的状态来限制形状，并且在驱动时，通过与所述相反极性的电压的作用，能够以向相反方向挠曲变形的状态来限制形状，无论在哪个状态下，都能够使噪声振动很难发生。

因此，能抑制在压电变形区域的驱动时的变位的振动中产生噪声振动，可靠地防止来自与所述压电变形区域对应的喷嘴的墨滴的喷出不稳定化，或者由于串扰的发生，来自与相邻的压电变形区域对应的喷嘴的墨滴的喷出不稳定化。

因此，根据本发明方案1记载的发明，能防止设置了包含具有覆盖多个加压室的尺寸的压电陶瓷层的压电致动器的液体喷出装置的、所述压电陶瓷层的非活性区域渐渐蠕变变形，或者在压电变形区域的驱动时发生噪声振动，墨滴的喷出不稳定化，能长期将墨滴的喷出性能维持在良好的水平。

此外，根据本发明方案1记载的发明的驱动方法，如上所述，能防止压电陶瓷层的非活性区域的蠕变变形，所以能防止所述非活性区域的结晶状态变化。与此同时，还能防止活性区域由于从蠕变变形的非活性区域受到压缩应力，其结晶状态变化。因此，能将压电陶瓷层的两个区域的结晶状态都维持在初始状态。

例如，压电陶瓷层由PZT类的压电陶瓷材料构成时，如本发明方案2所述那样，活性区域和非活性区域都将根据X射线衍射频谱中[200]面的衍射峰值的强度I₍₂₀₀₎、[002]面的衍射峰值的强度I₍₀₀₂₎，用数学式(1)

I_C＝I₍₀₀₂₎/(I₍₀₀₂₎+I₍₂₀₀₎)(1)

所求出的表示陶瓷材料的结晶状态的C轴取向度I_C，在驱动后变为驱动前的初始状态的1～1.1倍的范围内，从而维持其结晶状态。

根据本发明方案3记载的发明，将表示对压电致动器的压电变形区域作用所述驱动电压波形进行驱动时的电场强度E(kV/cm)与压电陶瓷层的极化量P(μC/cm²)之间的关系的P-E滞后回线的面积，设定为图11所示以往的抽注方式的驱动电压波形，并且驱动电压值(V_H)为所述第一和第二电压的电压值的2倍的电压值时的P-E滞后回线的面积的1.3倍以下，减小滞后损失，所以能更可靠地防止所述压电陶瓷层自己发热，产生脱极化，压电变形特性下降。

根据本发明方案4记载的发明，将驱动电压波形的第一和第二电压的电压值，设定为使得压电致动器的压电变形区域的电场强度E(kV/cm)成为压电陶瓷层的矫顽电场Ec的强度的0.8倍以下的电压值，从而能进一步减小滞后损失，所以能更可靠地防止所述压电陶瓷层自己发热，产生脱极化，压电变形特性下降。

根据本发明方案5记载的发明，在不喷出液滴的待机时，维持不对压电变形区域作用电压的状态，通过这样，能够更加可靠地防止压电陶瓷层的非活性区域的蠕变变形。

本发明的驱动方法如上所述，也能应用在具有单压电片型(本发明方案6)、双压电片型(本发明方案7)、以及单体电片型(本发明方案8)中的任意一个类型的压电致动器的液体喷出装置中。而且，无论什么时候，都能防止压电陶瓷层的包围活性区域的非活性区域渐渐蠕变变形，或者在压电变形区域的驱动时发生噪声振动，墨滴的喷出不稳定化，能长期将墨滴的喷出性能维持在良好的水平。

附图说明

图1是简化表示通过本发明的驱动方法驱动图2的液体喷出装置时，作用在压电陶瓷层的活性区域中的驱动电压V_P的驱动电压波形的一个例子与作用该驱动电压波形时的喷嘴内的墨水的体积速度变化之间的关系的曲线图。

图2是表示即时响应型喷墨打印机等中使用的具有单压电片型压电致动器的液体喷出装置的一个例子的剖面图。

图3是放大表示所述液体喷出装置的一个例子的要部的剖面图。

图4是简化表示通过本发明的驱动方法驱动图5的例子的液体喷出装置时，作用在第一压电陶瓷层的活性区域上的驱动电压VP₁的驱动电压波形以及作用在第二压电陶瓷层的活性区域上的驱动电压VP₂的驱动电压波形的一个例子，与被作用了这些驱动电压波形时的喷嘴内的墨水的体积速度变化之间的关系的曲线图。

图5是表示具有双压电片型的压电致动器的液体喷出装置的一个例子的剖面图。

图6是表示具有单体电片型的压电致动器的液体喷出装置的一个例子的剖面图。

图7是表示测定用本发明的驱动方法以及以往的抽注方式的驱动方法驱动本发明的实施例1中制造的具有单压电片型压电致动器的液体喷出装置时的驱动寿命的结果的曲线图。

图8是表示用本发明的驱动方法以及以往的抽注方式的驱动方法驱动所述实施例1中制造的液体喷出装置时的压电致动器的压电变形区域的厚度方向的变位量与此时的作用电压的关系的曲线图。

图9是表示关于所述实施例1中制造的液体喷出装置的压电陶瓷层，改变在本发明的驱动方法中作用的电压值，所测定的P-E滞后特性的曲线图。

图10是表示关于所述实施例1中制造的液体喷出装置的压电陶瓷层，作用相当于本发明的驱动方法以及以往的抽注方式的驱动方法的电压波形，所测定的P-E滞后特性的曲线图。

图11是简化表示用以往的抽注方式的驱动方法驱动图2的液体喷出装置时作用在压电陶瓷层的活性区域上的驱动电压V_P的驱动电压波形的一个例子与作用该驱动电压波形时的喷嘴内的墨水的体积速度的变化的关系的曲线图。

图12是简化表示用所述抽注方式的驱动方法驱动图2的液体喷出装置时作用在压电陶瓷层的活性区域上的驱动电压V_P的驱动电压波形的一个例子与作用该驱动电压波形时的压电致动器的压电变形区域的变位量的关系的曲线图。

符号的说明。

-V_L-第一电压；+V_L-第二电压；1-液体喷出装置；2-加压室；3-喷嘴；4-液滴喷出部；5-基板；6-(第一)压电陶瓷层；7-压电致动器；8-压电变形区域；9-限制区域；12-振动板；15-活性区域；16-非活性区域；17-第二压电陶瓷层。

具体实施方式

图1是简化表示通过本发明的驱动方法驱动图2的液体喷出装置1时，作用在压电陶瓷层6的活性区域15中的驱动电压V_P的驱动电压波形(用粗线的单点划线表示)的一个例子，与被作用了该驱动电压波形时的喷嘴3内的墨水的体积速度变化[用粗实线表示，(+)喷嘴3的顶端一侧，即墨滴的喷出一侧，(-)是加压室2一侧]的关系的曲线图。图2是表示即时响应型喷墨打印机中使用的具有单压电片型压电致动器7的液体喷出装置1的一个例子的剖面图。图3是放大表示所述液体喷出装置1的一个例子的要部的剖面图。

参照图2、图3，本例子的液体喷出装置1如上所述，包括：将具有被填充墨水的加压室2以及与所述加压室2连通并且将加压室2内的墨水作为墨滴喷出的喷嘴3的多个液滴喷出部4在面方向排列形成的基板5；以及包含具有覆盖所述基板5的多个加压室2的尺寸的压电陶瓷层6，层叠在所述基板5上的板状的压电致动器7。

压电致动器7划分为：与各加压室2对应配置，通过分别作用电压，分别在厚度方向挠曲变形的多个压电变形区域8；包围所述压电变形区域8配置，通过固定在所述基板5上，变形被抑制的限制区域9。此外，图的例子的压电致动器7，具有在压电陶瓷层6的两图中上面按各加压室2分别形成并且划分压电变形区域8的单个电极10，以及在所述压电陶瓷层6的下面按顺序层叠的具有覆盖多个加压室2的尺寸的公共电极11和振动板12的所谓单压电片型结构。各单个电极10、公共电极11分别与驱动电路13连接，驱动电路13连接在控制机构14上。

压电陶瓷层6例如由PZT等压电材料形成，并且在层的厚度方向预先极化，被赋予了所谓的横振动模式的压电变形特性，根据来自控制机构14的控制信号，驱动电路13被驱动，如果在任意的单个电极10和公共电极11之间作用与所述极化方向相同方向(图1中，(+)方向)的电压，夹在两电极10、11之间的与压电变形区域8对应的活性区域15便如图3中横向的白箭头所示，向层的面方向收缩。如果这样，压电陶瓷层6的下面就通过公共电极11固定在振动板12上，所以压电致动器7的压电变形区域8如图3中向下的白箭头所示，向加压室2的方向突出地挠曲变形。

而如果在所述单个电极10和公共电极11之间作用与所述极化方向相反方向(图1中(-)方向)的电压，所述活性区域15就与所述图3的横向的箭头相反，向层的面方向伸长，所以压电致动器7的压电变形区域8如图3中向上的箭头所示，在与加压室2的方向相反的方向挠曲变形。因此，通过重复向加压室2的方向、与它相反的方向的压电变形区域8的挠曲变形，使所述加压室2内填充的墨水振动，能通过喷嘴3作为墨滴喷出。

参照图1～图3，首先，在比图1中的t₁更左侧的从喷嘴3不喷出墨滴的待机时，不作用驱动电压V_P(V_P＝0)，维持解除压电变形区域8的挠曲变形的状态，这时，墨水维持静止状态即喷嘴3中的墨水的体积速度维持为0，在所述喷嘴3内，由墨水的表面张力形成的墨水弯液面静止。

为了从喷嘴3喷出墨滴，在纸面上形成点，首先在眼前的t₁的时刻，将驱动电压V_P充电(V_P＝-V_L)到与极化方向相反方向的第一电压(-V_L)，使活性区域15在面方向伸长，从而使压电变形区域8在与加压室2的方向相反的方向挠曲变形。如果这样，加压室2的容积就只增加一定量，所以喷嘴3内的墨水弯液面只按该容积的增加部分向所述加压室2的方向引入。这时的喷嘴3内的墨水的体积速度如图1的t₁和t₂之间的部分所示，暂时在(-)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。这相当于用粗实线表示的墨水的体积速度的固有振动周期T₁的几乎半周期。

接着，在喷嘴3中的墨水的体积速度无限接近0的t₂时刻，将驱动电压V_P这次充电(V_P＝+V_L)到与极化方向相同方向的第二电压(+V_L)，使活性区域15在面方向收缩，通过这样，使压电变形区域8向加压室2的方向突出地挠曲变形。

如果这样，在墨水弯液面从被最大引入向加压室2一侧的状态(t₂时刻的体积速度为0的状态)，反过来正要向喷嘴3的顶端方向回归时，使压电变形区域8向加压室2的方向挠曲变形，加压室2的容积减少，通过这样，喷嘴3内的墨水被作用从所述加压室2压出的墨水的压力，所以向喷嘴3的顶端一侧的方向被加速，向所述喷嘴3的外方大幅度突出。这时的喷嘴3中的墨水的体积速度如图1的t₂和t₃之间的部分所示，暂时在(+)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。据此，形成先前说明过的墨柱。

接着，在向喷嘴3的外方突出的墨水的体积速度无限接近0的时刻(图1的t₃时刻)，再次将驱动电压V_P充电(V_P＝-V_L)到第一电压(-V_L)，使活性区域15在面方向伸长，从而使压电变形区域8在与加压室2的方向相反的方向挠曲变形。如果这样，在墨水从向喷嘴3的外方最大地突出的状态(t₃时刻的体积速度为0的状态)，反过来正要向加压室2的方向返回时，使压电变形区域8向与加压室2的方向相反的方向挠曲变形，再次增加加压室2的容积，从而作用负的压力，向喷嘴3的外方延伸完毕的墨柱断开，生成第一滴的墨滴。

墨柱断开了的喷嘴3内的墨水再次被引入向加压室2的方向。这时的喷嘴3内的墨水的体积速度如图1的t₃和t₄之间的部分所示，暂时在(-)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。如先前所述，相当于墨水的体积速度的固有振动周期T₁的几乎半周期。

接着，在喷嘴3中的墨水的体积速度无限接近0的t₄时刻，将驱动电压V_P再次充电(V_P＝+V_L)到第二电压(+V_L)，使活性区域15向面方向收缩，使压电变形区域8向加压室2的方向挠曲变形。如果这样，就通过与刚才的t₂～t₃之间的墨水的举动相同的机制，墨水再次大幅度向喷嘴的外方突出，形成墨柱。这时的喷嘴3内的墨水的体积速度如图1的t₄和t₅之间的部分所示，暂时在(+)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。

然后，在喷嘴3内的墨水的体积速度变成了0的时刻(图1的t₅时刻)以后，墨水的振动速度向着加压室2一侧，通过这样，向喷嘴3的外方延伸完毕的墨柱断开，生成第二滴的墨滴。生成的第一滴和第二滴的墨滴分别飞翔到与喷嘴3的顶端相对配置的纸面，形成1个点。

所述的一系列的动作如图1中粗线的单点划线所示，相当于对活性区域1 5作用具有包含2次脉冲宽度T₂为固有振动周期T₁的约1/2倍的脉冲的驱动电压波形的驱动电压V_P。只用1滴的墨滴形成一个点时，所述脉冲只为1次。此外，用3滴以上的墨滴形成一个点时，产生与墨滴的数量对应的次数的脉冲。

一系列的动作结束后，接着形成下一个点时，再次重复从t₁开始的操作。此外，不形成下一个点时，变为不作用驱动电压V_P(V_P＝0)的待机状态。

根据该例子的驱动方法，通过进行所述的一系列动作，能防止与单压电片型的压电致动器7的限制区域9对应的压电陶瓷层6的非活性区域16渐渐蠕变变形。

即在墨滴的喷出时，通过作用包含第一电压(-V_L)、与所述第一电压相反极性并且等价的第二电压(+V_L)的驱动电压波形，使压电致动器7的压电变形区域8在与加压室2的方向相反的方向、加压室2的方向分别挠曲变形，所以压电陶瓷层6的活性区域15不仅如以往那样在面方向收缩，并且解除收缩，还能在面方向伸长。因此，能防止包围活性区域15的非活性区域16渐渐蠕变变形。

此外，在本例子的驱动方法中，能使相对于压电致动器7的不作用电压的静止状态的压电变形区域8的厚度方向的变位量比此前小。即如果设图11所示的以往的驱动方法中的静止状态(V_P＝0的状态)和挠曲变形状态(V_P＝V_H的状态)之间的厚度方向的变位量为1，在本例子的的驱动方法中，为了使压电变形区域8的厚度方向的总变位量为相同的1，使所述压电变形区域8在与加压室2的方向相反的方向和加压室2的方向变位的变位量分别为全体的约一半。

因此，所述压电变形区域8挠曲变形时，能使作用在压电陶瓷层6的非活性区域16上的面方向的应力比此前小，所以在不喷出液滴的待机时，与维持对压电变形区域8不作用电压的静止状态相辅相成，能进一步可靠地防止所述非活性区域16蠕变变形。

在本例子的驱动方法中，能使待机时的压电变形区域8的挠曲变形的变位量如上所述，变为以往的约一半，所以能减少所述待机时向压电变形区域8的弹性能量的积蓄，无论在待机时和驱动时的哪个时刻，都能通过电压的作用，限制所述压电变形区域8的形状，所以能够让噪声振动难以发生。因此，能防止来自与所述压电变形区域8对应的喷嘴3的墨滴的喷出不稳定化，或者由于串扰的发生，来自与相邻的压电变形区域8对应的喷嘴3的墨滴的喷出不稳定化。

因此，根据本例子的驱动方法，能防止与单压电片型的压电致动器7的限制区域9对应的压电陶瓷层6的非活性区域16渐渐蠕变变形，或者在压电变形区域8的驱动时发生噪声振动，墨滴的喷出不稳定化，能长期将墨滴的喷出性能维持在良好的水平。

此外，根据本例子的驱动方法，如上所述，能防止压电陶瓷层6的非活性区域16的蠕变变形，所以能防止所述非活性区域16的结晶状态变化，并且还能防止活性区域15由于从蠕变变形的非活性区域16受到压缩应力，其结晶状态变化。因此，能将压电陶瓷层6的两个区域15、16的结晶状态都维持在初始状态。

例如，压电陶瓷层6由PZT类的压电陶瓷材料构成时，活性区域15和非活性区域16都能够维持为使得根据X射线衍射频谱中[200]面的衍射峰值的强度I₍₂₀₀₎、[002]面的衍射峰值的强度I₍₀₀₂₎，用数学式(1)

I_C＝I₍₀₀₂₎/(I₍₀₀₂₎+I₍₂₀₀₎)(1)

所求出的表示陶瓷材料的结晶状态的C轴取向度I_C在驱动后变为驱动前的初始状态的1～1.1倍的范围内。

此外，如上所述，在本例子的驱动方法中，压电变形区域8在与加压室2的方向相反的方向和加压室2的方向变位的变位量分别设定为以往的驱动方法中的向一个方向的变位量的约一半时，作用在压电陶瓷层6的活性区域15上的第一和第二电压-V_L、+V_L的绝对值也能设定为以往的驱动方法的驱动电压V_H的约一半，所以具有能将从驱动电路13到两个电极10、11的电路的耐压值下拉，能简化绝缘构造等的优点。这是因为，在包含被赋予横振动模式的压电变形特性的压电陶瓷层6的单压电片型的压电致动器7中，压电变形区域8的厚度方向的挠曲变形的变位量与作用在压电陶瓷层6的活性区域15上的驱动电压值成比例。

此外，希望将表示对所述压电致动器7的压电变形区域8作用所述驱动电压波形进行驱动时的电场强度E(kV/cm)与压电陶瓷层6的极化量P(μC/cm²)的关系的P-E滞后回线的面积设定为图11所示以往的抽注方式的驱动电压波形，并且驱动电压V_H为第一电压(-V_L)和第二电压(+V_L)的电压值的2倍的电压值时的P-E滞后回线的面积的1.3倍以下。据此，减小滞后损失，能更可靠地防止所述压电陶瓷层6自己发热，产生脱极化，压电变形特性下降。因此，能更长期地将墨滴的喷出性能维持在良好的水平。

须指出的是，如果考虑尽可能减小滞后损失，则所述P-E滞后回线的面积，即使在所述范围内，也希望设定为以往的抽注方式时的P-E滞后回线的面积的1倍以上，更希望设定为1.01～1.20倍。为了在所述的范围内调整P-E滞后回线的面积，希望尽可能减小第一电压(-V_L)和第二电压(+V_L)的电压值。具体而言，如果将第一和第二电压的电压值设为使得压电致动器7的压电变形区域8的电场强度E比压电陶瓷层6的矫顽电场Ec的强度还大的电压值，P-E滞后回线的面积就急剧增加，所以希望将所述第一和第二电压的电压值设定为使得压电致动器7的压电变形区域8的电场强度E变为压电陶瓷层6的矫顽电场Ec的强度以下的电压值。

此外，对压电陶瓷层6整体作用压缩压力，在用于在所述的范围内调整P-E滞后回线的面积时也是有效的。即通过对压电陶瓷层6的全体作用压缩压力，就难以发生极化颠倒，所以如果电场相同，则越增大压缩应力，就越能减小P-E滞后回线的面积。

此外，所述第一和第二电压-V_L、+V_L的电压值如果设定为使得压电致动器7的压电变形区域8的电场强度E变为压电陶瓷层6的矫顽电场Ec的强度的0.8倍以下的电压值以下，特别是变为0.5～0.7倍的电压值，就能使所述的防止脱极化，防止压电变形特性下降的效果更加可靠。因此，能更长期地将墨滴的喷出性能维持在良好的水平。

图5是表示具有双压电片型的压电致动器7的液体喷出装置1的一个例子的剖面图。参照图5，本例子的液体喷出装置1中，压电致动器7以外的结构与刚才的图2的液体喷出装置1相同，所以对同一位置赋予相同的符号，省略说明。压电致动器7划分为：与各加压室2对应配置，通过分别作用电压，分别在厚度方向挠曲变形的多个压电变形区域8；包围所述压电变形区域8配置，通过固定在所述基板5上，变形被抑制的限制区域9。

此外，压电致动器7如上所述，具有双压电片型的结构，即包括：具有覆盖基板5上配置的多个加压室2的尺寸的第一压电陶瓷层6、在所述第一压电陶瓷层6的上面对各加压室2分别形成并且划分压电变形区域8的单个电极10、在所述第一压电陶瓷层6的下面按顺序层叠的都具有覆盖多个加压室2的尺寸的第一公共电极11、第二压电陶瓷层17、以及第二公共电极18。各单个电极10、第一和第二公共电极11、18分别与驱动电路13连接，驱动电路13连接在控制机构14上。

第一压电陶瓷层6例如由PZT等压电材料形成，并且在层的厚度方向预先极化，被赋予横振动模式的压电变形特性，根据来自控制机构14的控制信号，驱动电路13被驱动，如果在任意的单个电极10和第一公共电极11之间作用与所述极化方向相同方向的电压，夹在两电极10、11之间的与压电变形区域8对应的活性区域15就会在层的面方向收缩。此外，如果在两电极10、11之间作用与极化方向相反方向的电压，所述活性区域15就相反地在层的面方向伸长。

而第二压电陶瓷层17同样由PZT等压电材料形成，并且在层的厚度方向预先极化，被赋予所谓的横振动模式的压电变形特性。此外，第二压电陶瓷层17划分为根据来自控制机构14的控制信号，驱动电路13被驱动，在第一和第二公共电极11、18之间作用与所述极化方向相同方向的电压时，在层的面方向收缩，作用相反方向的电压时，在层的面方向伸长的与压电变形区域8对应的活性区域19；以及虽然从所述两个公共电极11、18作用电压，但是固定在基板5上，限制伸缩的非活性区域20。

在所述双压电片型的压电致动器7中，与在第一压电陶瓷层6的任意的单个电极10和第一公共电极11之间作用与其极化方向相同方向的电压，使活性区域15在面方向收缩同步，对第二压电陶瓷层17的全体作用与其极化方向相反方向的电压，使活性区域19在面方向伸长，则伴随着此，压电致动器7的压电变形区域8向加压室2的方向突出地挠曲变形。

而与在第一压电陶瓷层6的任意的单个电极10和第一公共电极11之间作用与其极化方向相反方向的电压，使活性区域15在面方向伸长同步，对第二压电陶瓷层17的全体作用与其极化方向相同方向的电压，使活性区域19在面方向收缩，则伴随着此，压电致动器7的压电变形区域8向与加压室2的方向相反的方向突出地挠曲变形。因此，通过重复向所述加压室2的方向和向与它相反方向的压电变形区域8的挠曲变形，使加压室2内填充的墨水振动，通过喷嘴3，能作为墨滴喷出。

图4是简化表示通过本发明的驱动方法驱动图5的例子的液体喷出装置1时，作用在第一压电陶瓷层6的活性区域15上的驱动电压VP₁的驱动电压波形(图中上部，用粗单点划线表示)以及作用在第二压电陶瓷层17上的驱动电压V_P2的驱动电压波形(图中下部，用粗单点划线表示)的一个例子，与被作用这些驱动电压波形时的喷嘴3内的墨水的体积速度变化的关系的曲线图。

参照图4、图5，首先在比图4中的t₁更左侧的不从喷嘴3喷出墨滴的待机时，不作用驱动电压V_P1、V_P2(V_P1＝0、V_P2＝0)，维持解除压电变形区域8的挠曲变形的状态，这时，墨水维持静止状态即喷嘴3中的墨水的体积速度为0，在所述喷嘴3内，由墨水的表面张力形成的墨水弯液面静止。

为了从喷嘴3喷出墨滴，在纸面上形成点，首先在紧接着之前的t₁的时刻，将驱动电压V_P1充电(V_P1＝-V_L1)到与极化方向相反方向的第一电压(-V_L1)，使活性区域15在面方向伸长，并且将驱动电压V_P2充电(V_P2＝+V_L2)到与极化方向相同方向的第一电压(+V_L2)，使活性区域19在面方向收缩，使压电变形区域8向与加压室2的方向相反的方向挠曲变形。

如果这样，加压室2的容积就只增加一定量，所以喷嘴3内的墨水弯液面只按照该容积的增加部分向所述加压室2的方向引入。这时的喷嘴3内的墨水的体积速度如图4的t₁和t₂之间的部分所示，暂时在(-)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。

接着，在喷嘴3中的墨水的体积速度无限接近0的t₂时刻，将驱动电压V_P1这次充电(V_P1＝+V_L1)到与极化方向相同方向的第二电压(+V_L1)，使活性区域15在面方向收缩，并且将驱动电压V_P2充电(V_P2＝-V_L2)到与极化方向相反方向的第二电压(-V_L2)，使活性区域19在面方向上伸长，从而使压电变形区域8向加压室2的方向突出地挠曲变形。

如果这样，在墨水弯液面从被最大引入向加压室2一侧的状态(t₂时刻的体积速度为0的状态)，反过来正要向喷嘴3的顶端方向回归时，使压电变形区域8向加压室2的方向挠曲变形，使加压室2的容积减少，从而对喷嘴3内的墨水作用从所述加压室2压出的墨水的压力，所以向喷嘴3的顶端一侧的方向加速，向所述喷嘴3的外方大幅度突出。这时的喷嘴3中的墨水的体积速度如图4的t₂和t₃之间的部分所示，暂时在(+)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。据此，形成刚才说明的墨柱。

接着，在向喷嘴3的外方突出的墨水的体积速度无限接近0的时刻(图4的t₃时刻)，将驱动电压V_P1再次充电(V_P1＝-V_L1)到第一电压(-V_L1)，使活性区域15在面方向伸长，并且将驱动电压V_P2再次充电(V_P2＝+V_L2)到第一电压(+V_L2)，使活性区域19在面方向收缩，通过这样，使压电变形区域8向与加压室2的方向相反的方向挠曲变形。

如果这样，在墨水从向喷嘴3的外方最大地突出的状态(t₃时刻的体积速度为0的状态)，反过来正要向加压室2的方向返回时，使压电变形区域8向与加压室2的方向相反的方向挠曲变形，再次增加加压室2的容积，从而作用负的压力，通过这样，向喷嘴3的外方延伸完毕的墨柱断开，生成第一滴的墨滴。墨柱断开的喷嘴3内的墨水再次被引入向加压室2的方向。这时的喷嘴3内的墨水的体积速度如图4的t₃和t₄之间的部分所示，暂时在(-)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。

接着，在喷嘴3中的墨水的体积速度无限接近0的t₄时刻，将驱动电压V_P1再次充电(V_P1＝+V_L1)到第二电压(+V_L1)，使活性区域15在面方向收缩，并且将驱动电压V_P2再次充电(V_P2＝-V_L2)到第二电压(-V_L2)，使活性区域19在面方向伸长，从而使压电变形区域8向加压室2的方向挠曲变形。如果这样，就通过与刚才的t₂～t₃之间的墨水的举动相同的机制，墨水再次大幅度向喷嘴的外方突出，形成墨柱。这时的喷嘴3内的墨水的体积速度如图4的t₄和t₅之间的部分所示，暂时在(+)一侧增大后，渐渐减小，终于接近0。

然后，在喷嘴3内的墨水的体积速度变为0的时刻(图4的t₅时刻)以后，墨水的振动速度向着加压室2一侧，通过这样，使得向喷嘴3的外方延伸完毕的墨柱断开，生成第二滴的墨滴。生成的第一滴和第二滴的墨滴分别飞翔到与喷嘴3的顶端相对配置的纸面，形成1个点。

所述的一系列的动作如图4中粗单点划线所示，相当于对活性区域15作用具有包含2次脉冲宽度T₂为固有振动周期T₁的约1/2的脉冲的驱动电压波形的驱动电压V_P1，并且对第二压电陶瓷层17作用具有与它同步的相反相位的驱动电压波形的驱动电压V_P2。只用1滴的墨滴形成一个点时，所述脉冲可以只为1次。此外，用3滴以上的墨滴形成一个点时，产生与墨滴的数量对应的次数的脉冲。一系列的动作结束后，接着形成下一个点时，再次重复从t₁开始的操作。此外，不形成下一个点时，变为不作用驱动电压V_P1、V_P2(V_P1＝0、V_P2＝0)的待机状态。

根据该例子的驱动方法，通过进行所述的一系列动作，能防止与双压电片型的压电致动器7的限制区域9对应的第一压电陶瓷层6的非活性区域16、第二压电陶瓷层17的非活性区域20渐渐蠕变变形。

此外，与所述的单压电片型时同样，能使对于不作用电压的静止状态的压电变形区域8的在与加压室2的方向相反的方向和加压室2的方向变位的变位量分别为双压电片型的以往的压电致动器7的以往的驱动方法的约一半，在所述压电变形区域8挠曲变形时，在两个非活性区域16、20作用的面方向的应力能比此前的更小，所以在不喷出液滴的待机时，与维持不对压电变形区域8作用电压的静止状态相辅相成，能进一步可靠地防止所述两个非活性区域16、20蠕变变形。

因为，待机时的压电变形区域8的挠曲变形的变位量能是以往的约一半，所以能减少所述待机时向压电变形区域8的弹性能量的积蓄，无论在待机时和驱动时的哪个时刻，都能通过电压的作用，限制所述压电变形区域8的形状，所以能够使噪声振动难以发生。因此，能防止来自与所述压电变形区域8对应的喷嘴3的墨滴的喷出不稳定化，或者由于串扰的发生，来自与相邻的压电变形区域8对应的喷嘴3的墨滴的喷出不稳定化。

因此，根据本例子的驱动方法，能防止与双压电片型的压电致动器7的限制区域9对应的第一压电陶瓷层6的非活性区域16、第二压电陶瓷层17的非活性区域20渐渐蠕变变形，或者在压电变形区域8的驱动时发生噪声振动，墨滴的喷出不稳定化，能长期将墨滴的喷出性能维持在良好的水平。

此外，根据本例子的驱动方法，例如在第一和第二压电陶瓷层6、17都由PZT类的压电陶瓷材料构成时，活性区域15、19和非活性区域16、20都能够维持其结晶状态，使得根据X射线衍射频谱中[200]面的衍射峰值的强度I₍₂₀₀₎、[002]面的衍射峰值的强度I₍₀₀₂₎，用数学式(1)

I_C＝I₍₀₀₂₎/(I₍₀₀₂₎+I₍₂₀₀₎)    (1)

所求出的表示陶瓷材料的结晶状态的C轴取向度I_C在驱动后变为驱动前的初始状态的1～1.1倍的范围内。

此外，压电变形区域8在与加压室2的方向相反的方向和加压室2的方向变位的变位量分别设定为以往的驱动方法中的向一个方向的变位量的约一半时，作用在第一压电陶瓷层6的活性区域15上的第一和第二电压-V_L1、+V_L1的绝对值以及作用在第二压电陶瓷层17上的第一和第二电压-V_L2、+V_L2的绝对值能设定为所述以往的驱动方法的驱动电压值的约一半，所以具有能将从驱动电路13到各个电极10、11、18的电路的耐压值下拉，能简化绝缘构造等的优点。其理由与刚才说明的单压电片型的压电致动器7同样。即压电变形区域8的厚度方向的挠曲变形的变位量与作用在第一压电陶瓷层6的活性区域15、第二压电陶瓷层17上的驱动电压值成比例。

此外，一般在双压电片型的压电致动器7中，作用在第一和第二压电陶瓷层6、17上的各自的驱动电压值能变为在压电变形区域的变位量被设定为相同的单压电片型的压电致动器的压电陶瓷层中作用的驱动电压值的约一半。因此，根据本例子的驱动方法，所述各电压-V_L1、+V_L1、-V_L2、+V_L2的绝对值分别能设定为单压电片型的压电致动器的图11所示的以往的驱动方法中的驱动电压值V_H的约1/4。

此外，将表示对所述压电致动器7的压电变形区域8中作用所述驱动电压波形进行驱动时的电场强度E(kV/cm)与压电陶瓷层的极化量P(μC/cm²)的关系的P-E滞后回线的面积，设定为是图11所示以往的抽注方式的驱动电压波形(作用在第一压电陶瓷层6上)，以及与它相反相位的驱动电压波形(作用在第二压电陶瓷层17上，不图示)，并且驱动电压V_H都是所述各电压-V_L1、+V_L1、-V_L2、+V_L2的电压值的2倍的电压值时的P-E滞后回线的面积的1.3倍以下，从而能防止所述第一和第二压电陶瓷层6、17的脱极化，防止压电变形特性下降。

如果考虑尽可能减少滞后损失，则在所述的范围内，也希望将所述P-E滞后回线的面积设定为以往的抽注方式时的P-E滞后回线的面积的1倍以上，更希望设定为1.01～1.20倍。此外，为了在所述的范围内调整P-E滞后回线的面积，希望将所述各电压-V_L1、+V_L1、-V_L2、+V_L2的电压值设定为压电致动器7的压电变形区域8的电场强度E比所述两个压电陶瓷层6、17的矫顽电场Ec的强度还小的电压值，特别是设定为变为压电陶瓷层6的矫顽电场Ec的强度的0.8倍以下的电压值，其中，希望设定为变为0.5～0.7倍的电压值。

图6是表示具有单体电片型的压电致动器7的液体喷出装置1的一个例子的剖面图。参照图6，本例子的液体喷出装置1中，压电致动器7以外的结构与刚才的图2的液体喷出装置1相同，所以对同一位置赋予相同的符号，省略说明。压电致动器7划分为：与各加压室2对应配置，通过分别作用电压，分别在厚度方向挠曲变形的多个压电变形区域8；包围所述压电变形区域8配置，通过固定在所述基板5上，变形被抑制的限制区域9。

此外，压电致动器7如上所述，具有单体电片型的结构，包括：具有覆盖在基板5上配置的多个加压室2的尺寸的压电陶瓷层6；在所述压电陶瓷层6的上面，按各加压室2分别形成，划分压电变形区域8的单个电极10；形成在所述压电陶瓷层6的下面上的具有覆盖多个加压室2的尺寸的公共电极11。

即所述压电致动器7通过将压电陶瓷层6倾斜功能材料化或者利用半导体效应，不层叠振动板或第二压电陶瓷层，按照经两个电极10、11作用在压电陶瓷层6上的电压的方向，能使压电变形区域8在与加压室2的方向相反的方向以及加压室2的方向挠曲变形。所述单体电片型的压电致动器7例如如果选择功能材料的倾斜方向，就会作用具有图1所示的驱动电压波形的驱动电压V_P，通过这样，能使该压电变形区域8与图2的单压电片型的压电变形区域8同样地振动。

即在在比图1中的t₁更左侧的待机时，不作用驱动电压V_P(V_P＝0)，维持解除压电变形区域8的挠曲变形的状态，在t₁的时刻，将驱动电压V_P充电(V_P＝-V_L)到第一电压(-V_L)，使压电变形区域8在与加压室2的方向相反的方向挠曲变形，使加压室2内的墨水的振动开始，在t₂时刻，将驱动电压V_P充电(V_P＝+V_L)到第二电压(+V_L)，使压电变形区域8向加压室2的方向突出地挠曲变形，生成墨柱后，在t₃时刻，如果再次将驱动电压V_P充电(V_P＝-V_L)到第一电压(-V_L)，使压电变形区域8在与加压室2的方向相反的方向挠曲变形，向喷嘴3的外方延伸完毕的墨柱就断开，生成第一滴的墨滴。

接着，在t₄时刻，再次将驱动电压V_P充电(V_P＝+V_L)到第二电压(+V_L)，使压电变形区域8向加压室2的方向挠曲变形，再生成墨柱后，则在t₅时刻以后，墨水的振动速度便向着加压室2一侧，通过这样，向喷嘴3的外方延伸完毕的墨柱断开，生成第二滴的墨滴。生成的第一滴和第二滴的墨滴分别飞翔到与喷嘴3的顶端相对配置的纸面，形成1个点。

所述的一系列的动作如图1中粗线的单点划线所示，相当于对活性区域15作用具有包含2次脉冲宽度T₂为固有振动周期T₁的约1/2倍的脉冲的驱动电压波形的驱动电压V_P。只用1滴的墨滴形成一个点时，所述脉冲只为1次。此外，用3滴以上的墨滴形成一个点时，产生与墨滴的数量对应的次数的脉冲。一系列的动作结束后，接着形成下一个点时，再次重复从t₁开始的操作。此外，不形成下一个点时，变为不作用驱动电压V_P(V_P＝0)的待机状态。

根据该例子的驱动方法，通过进行所述的一系列动作，能防止与单体电片型的压电致动器7的限制区域9对应的压电陶瓷层6的非活性区域16中厚度方向的突出一侧的区域向面方向压缩，相反一侧的区域在面方向伸长，从而渐渐蠕变变形，能将墨滴的喷出性能维持在良好的水平。

此外，与所述的单压电片型以及双压电片型的时候同样，对于不作用电压的静止状态的压电变形区域8的在与加压室2的方向相反的方向和加压室2的方向变位的变位量分别为单体电片型的以往的压电致动器7的以往的驱动方法的约一半，在所述压电变形区域8挠曲变形时，在非活性区域16的各区域中作用的面方向的应力能比此前的更小，所以在不喷出液滴的待机时，与维持对压电变形区域8不作用电压的静止状态相辅相成，能进一步可靠地防止所述非活性区域16的各区域蠕变变形。

进而，能够使待机时的压电变形区域8的挠曲变形的变位量是以往的约一半，所以能减少所述待机时向压电变形区域8的弹性能量的积蓄，无论在待机时和驱动时的哪个时刻，都能通过电压的作用，限制所述压电变形区域8的形状，所以能使噪声振动难以发生。因此，能防止来自与所述压电变形区域8对应的喷嘴3的墨滴的喷出不稳定化，或者由于串扰的发生，来自与相邻的压电变形区域8对应的喷嘴3的墨滴的喷出不稳定化。

因此，根据本例子的驱动方法，能防止与单体电片型的压电致动器7的限制区域9对应的压电陶瓷层6的非活性区域16的各区域渐渐蠕变变形，或者在压电变形区域8的驱动时发生噪声振动，墨滴的喷出不稳定化，能长期将墨滴的喷出性能维持在良好的水平。

此外，根据本例子的驱动方法，例如压电陶瓷层6由PZT类的压电陶瓷材料构成时，活性区域15和非活性区域16都能够维持其结晶状态，使得根据X射线衍射频谱中[200]面的衍射峰值的强度I(200)、[002]面的衍射峰值的强度I(002)，用数学式(1)

I_C＝I₍₀₀₂₎/(I₍₀₀₂₎+I₍₂₀₀₎)(1)

所求出的表示陶瓷材料的结晶状态的C轴取向度I_C在驱动后变为驱动前的初始状态的1～1.1倍的范围内。

此外，压电变形区域8在与加压室2的方向相反的方向和加压室2的方向变位的变位量分别设定为以往的驱动方法中的向一个方向的变位量的约一半时，作用给压电陶瓷层6的活性区域15的电压-V_L、+V_L的绝对值能设定为单体电片型压电致动器7的所述以往的驱动方法中的驱动电压值的约一半，所以具有能将从驱动电路13到两个电极10、11的电路的耐压值下拉，能简化绝缘构造等的优点。

本发明的结构并不局限于以上说明的各图的例子。例如，如果以图2的单压电片型的压电致动器7为例进行说明，则作用在压电陶瓷层6的活性区域15上的驱动电压波形，可以将以往的抽注方式的驱动方法中的电压V_H变更为第二电压+V_L，将0V变更为第一电压-V_L。

这时，在待机时，压电陶瓷层6的活性区域15由于第二电压+V_L的作用而继续收缩，其周围的非活性区域16向面方向延伸地蠕变变形，但是在墨滴的喷出时，被作用第一电压-V_L，活性区域15被强制地伸长，从而能消除非活性区域16的蠕变变形。此外，第二电压+V_L的绝对值为所述电压V_H的约一半时，能减小蠕变变形量自身。

并且，压电变形区域8的挠曲变形的变位量比以往减小，减小了所述待机时的向压电变形区域8的弹性能量的积蓄，同时，无论在待机时和驱动时的哪个时刻，都能通过电压的作用，限制所述压电变形区域8的形状，所以能难以发生噪声振动。因此，能防止压电陶瓷层的包围活性区域的非活性区域渐渐蠕变变形，或者在压电变形区域的驱动时发生噪声振动，墨滴的喷出不稳定化，能长期将墨滴的喷出性能维持在良好的水平。此外，在不脱离本发明的要旨的范围中，能进行各种变更。

实施例

(实施例1)

(压电致动器的制作)

对于以粒径0.5～3.0μm的钛酸锆酸铅为主成分的压电陶瓷粉体，配合丙烯类树脂乳浊液和纯水，与平均粒径10mm的尼龙球一起，使用球磨机，混合30小时，配制浆。接着，使用所述浆，通过拉晶法，在厚度30μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上形成成为压电陶瓷层6、振动板12的基础的厚度17～19μm的生片。

接着，准备2个将所述生片与PET薄膜一起裁断为纵50mm×横50mm的正方形所得到的材料，在其中一个生片的露出的表面的几乎全面，通过丝网印刷法，印刷成为公共电极11的基础的金属膏后，使用防爆型的干燥机，将2个生片在50℃干燥20分钟。须指出的是，作为金属膏，使用按重量比7∶3的比例配合平均粒径都是2～4μm的银粉末和钯粉末所得到的材料。此外，在另一个生片上形成用于对公共电极11的布线的通孔。

接着，在干燥过的第一个生片的印刷有金属膏的面上，一边定位，一边重叠另一个生片后，在其厚度方向一边作用5MPa的压力，一边在60℃下保持60秒，热压接，接着，从两个生片剥离PET薄膜，并且在通孔中填充与上述相同的金属膏，制作层叠体。

接着，在干燥机中，使所述层叠体从100℃开始升温，以每小时8℃的升温速度，花费25小时，升温到300℃，脱脂后，冷却到室温。然后，在焙烧炉中，在峰值温度1100℃，焙烧2小时，取得压电陶瓷层6、公共电极11、振动板12的层叠体。压电陶瓷层6、振动板12的厚度都是10μm。此外，压电陶瓷层6的矫顽电场的强度为17kV/cm。

接着，在所述层叠体中压电陶瓷层6露出的表面，通过丝网印刷法，使用与上述相同的金属膏，印刷与多个单个电极10对应的图案，在峰值温度850℃下，花费30分钟，通过连续炉中，煅烧金属膏，形成多个单个电极10后，使用切片锯，将层叠体切去周边，将外形变为纵33mm×横12mm的长方形。单个电极层25的图案以254μm的间隔，沿着所述长方形的长度方向排列2列每1列为90个的单个电极层10，制作单压电片型的压电致动器7。

(液体喷出装置的制作)

使用金属模冲压，对厚度100μm的不锈钢箔进行冲压加工，制作将长度2mm×宽度0.18mm的加压室2按照所述单个电极10的形成间隔，每列90个地排列为2列的第一基板。此外，同样使用金属模冲压，对厚度100μm的不锈钢箔进行冲压加工，制作将从喷墨打印机的墨水补给部向各加压室供给墨水的公共供给路线以及连接加压室2和喷嘴3的流通道，与加压室2的排列对应排列的第二基板。蚀刻加工厚度40μm的不锈钢箔，制作将直径26μm的喷嘴3与加压室2的排列对应排列的第三基板。

然后，使用粘合剂将所述第一～第三基板粘贴在一起，制作基板5，使用粘合剂将该基板5与刚才制作的加压室2粘贴在一起后，在压电致动器7的表面一侧，使用柔性基板，将各单个电极10以及填充在通孔内并且与公共电极11连接的电极层剂的露出部，与驱动电路13连接，制作图1的液体喷出装置1。

(耐久性试验)

测定通过使用高速双极电源与功能合成器产生的驱动电压波形，用本发明的驱动方法和以往的抽注方式的驱动方法连续驱动实施例1中制造的液体喷出装置1时的压电致动器7的压电变形区域8的变位量的推移。

即在开始连续驱动之前的初始状态(0周期)、每一定的驱动周期(在纸面上形成一个点所需要的一系列的动作为1周期)，分别中止驱动，作用频率12kHz的正弦波，一边使压电变形区域8振动，一边对该振动面，使用激光多普勒振动计照射激光，将测定的振动速度进行积分处理，求出这时的压电变形区域8的变位量。然后，在图7中描画特定的驱动周期结束时的压电变形区域8的变位量相对于初始状态的变位量变化了多少百分点。

须指出的是，对压电致动器7的压电变形区域8，在本发明的驱动方法中，作用图1所示的驱动电压波形(+V_L＝10V、-V_L＝-10V，驱动频率2kHz)，在以往的抽注方式的驱动方法中，作用图11所示的驱动电压波形(V_H＝+20V，驱动频率2kHz)。

结果，如图7所示，用以往的抽注方式的驱动方法驱动时，知道压电变形区域8的变位量在10×10⁸周期之前显著下降。而用本发明的驱动方法驱动时，能确认不仅在结束测定的20×10⁸周期之间，变位量完全不下降，相反还稍微上升。

(电压-变位量特性试验)

测定通过与上述同样产生的驱动电压波形，用本发明的驱动方法和以往的抽注方式的驱动方法，使作用的驱动电压变化，驱动实施例1中制作的液体喷出装置1时的压电致动器7的压电变形区域8的变位量。驱动频率无论在哪个驱动方法中都是2kHz。而且，在本发明的驱动方法中，在图8中描画在本发明的驱动方法中，第一电压(-V_L)的电压值[＝第二电压(+V_L)的电压值]和压电变形区域8的变位量的关系，此外描画在以往的抽注方式的驱动方法中，电压V_H和压电变形区域8的变位量的关系。结果，如图8所示，根据本发明的驱动方法，能确认到为了取得相同的变位量，作用给压电变形区域的第一和第二电压的电压值能变为以往的抽注方式的驱动方法中作用的电压V_H的电压值的约1/2。

(P-E滞后特性的测定I)

测定对实施例1中制造的液体喷出装置1的压电致动器7的压电变形区域8，作为第一和第二电压的模型，作用频率100Hz、振幅-10～+10V的三角波或频率100Hz、振幅-20～+20V的三角波时，表示电场强度E(kV/cm)与压电陶瓷层6的极化量P(μC/cm²)的关系的P-E滞后回线。在测定中使用(株式会社)东阳技术制造的强电介质特性评价系统FCE-HS2。结果，如图9所示，确认了在第一和第二电压的电压值为压电致动器7的压电变形区域8的电场强度E(kV/cm)为压电陶瓷层的矫顽电场Ec的强度的0.8倍以下的10V时，与为超过0.8倍的20V时相比，能显著减小P-E滞后回线的面积。须指出的是，压电陶瓷层6的厚度是10μm，所以对压电致动器7的压电变形区域8作用10V的电压时的电场强度E(kV/cm)为10V/0.001cm＝10kV/cm

(P-E滞后特性的测定II)

与上述同样测定对实施例1中制造的液体喷出装置1的压电致动器7的压电变形区域8，作用作为本发明的驱动方法的第一和第二电压的模型的频率100Hz、振幅-10～+10V的三角波或者作为以往的抽注方式的驱动方法的模型的频率100Hz、振幅0～+20V的三角波时的表示电场强度E(kV/cm)与压电陶瓷层6的极化量P(μC/cm²)的关系的P-E滞后回线，取得图10的结果。从图10测定各P-E滞后回线的面积，确认到本发明的驱动方法的P-E滞后回线的面积是以往的抽注方式的驱动方法的P-E滞后回线的面积的1.3倍以下，即1.2倍。

(结晶状态的测定)

通过与上述同样产生的驱动电压波形，用本发明的驱动方法和以往的抽注方式的驱动方法，将驱动实施例1中制作的液体喷出装置1连续驱动10×10⁸周期后，从装置取出压电陶瓷层6，对除去单个电极10，露出的活性区域15和非活性区域16的表面照射直径100μm的圆形X射线束，测定布喇格角(bragg angle)2θ＝43～46°之间的X射线衍射频谱。

然后，将根据X射线衍射频谱中[200]面的衍射峰值的强度和[002]面的衍射峰值的强度，用所述的数学式(1)，求出C轴取向度I_C，并且求出该C轴取向度I_C变成了对于组装压电致动器之前的压电陶瓷层，与上述一样预先测定的C轴取向度I_C的初始值的几倍。

结果，在用以往的抽注方式的驱动方法驱动时，活性区域15的C轴取向度I_C成为初始值的1.5倍，非活性区域16的C轴取向度I_C成为初始值的0.7倍，都相对于初始值大幅度变化，判定结晶状态发生了变化。而用本发明的驱动方法驱动时，活性区域15的C轴取向度I_C成为初始值的1.04倍，非活性区域16的C轴取向度I_C成为初始值的1.07倍，几乎不变化，能确认维持了初始的结晶状态。

(实施例2)

除了使得压电陶瓷层6的厚度为15μm，加压室2的平面形状为长度2.2mm×宽度0.65mm以外，与实施例1同样，制作具有单压电片型的压电致动器7的图1的液体喷出装置1。压电陶瓷层6的矫顽电场Ec为17kV/cm。

(喷出试验)

对实施例2中制造的液体喷出装置1的压电致动器7的一个压电变形区域8作用图1所示的驱动电压波形(+V_L＝15V、-V_L＝-15V，驱动频率1kHz)，通过本发明的驱动方法驱动所述压电变形区域8，从对应的喷嘴3，在第一滴的速度9m/s的条件下，喷出墨滴，并且从所述驱动电压波形的加载过了120μs后，使闪光灯发光，拍摄离喷嘴3的顶端1mm的位置的墨滴的像，只拍摄到2滴的通常尺寸的墨滴，所以确认到没有发生噪声振动。此外，在与被驱动的压电变形区域8相邻的压电变形区域8所对应的喷嘴3中，进行同样的拍摄，未拍摄到墨滴，确认到没有发生串扰。

而对所述液体喷出装置1的压电致动器7的一个压电变形区域8中作用图11所示的驱动电压波形(V_H＝+30H，驱动频率1kHz)，通过以往的抽注方式的驱动方法驱动所述的压电变形区域8，从对应的喷嘴3，在第一滴的速度9m/s的条件下，喷出墨滴，并且从所述驱动电压波形的加载过了120μs后，使闪光灯发光，拍摄离喷嘴3的顶端1mm的位置的墨滴的像，拍摄到2滴的通常尺寸的墨滴和3滴的微小的墨滴这合计5滴的墨滴，所以确认到发生了噪声振动。此外，在与被驱动的压电变形区域8相邻的压电变形区域8所对应的喷嘴3中，进行同样的拍摄，拍摄到微小的墨滴，确认到发生了串扰。

Claims (8)

1.一种液体喷出装置的驱动方法，具有：

(A)将具有被液体填充的加压室，以及与所述加压室连通并且用于将加压室内的液体作为液滴喷出的喷嘴的多个液滴喷出部，在面方向上排列而形成的基板；和

(B)包含具有覆盖所述基板的多个加压室的尺寸的至少一层压电陶瓷层，层叠在所述基板上的板状的压电致动器；

并且所述压电致动器与各加压室对应设置，通过分别被作用电压，分别给被划分为在厚度方向挠曲变形的多个压电变形区域和包围所述压电变形区域的限制区域的液体喷出装置的、所述压电致动器的任意的压电变形区域，作用包含第一电压以及与所述第一电压等价并且相反极性的第二电压的驱动电压波形，通过这样，使所述压电变形区域在厚度方向的一方向及相反方向上分别挠曲变形，使对应的液滴喷出部的加压室的容积变化，从而通过连通的喷嘴使液滴喷出。

2.根据权利要求1所述的液体喷出装置的驱动方法，其特征在于：

压电陶瓷层由PZT类的压电陶瓷材料形成，并且划分为与压电变形区域对应的活性区域，以及与限制区域对应的非活性区域，并且所述两个区域都将根据X射线衍射频谱中[200]面的衍射峰值的强度I₍₂₀₀₎、[002]面的衍射峰值的强度I₍₀₀₂₎，用数学式(1)：

I_C＝I₍₀₀₂₎/(I₍₀₀₂₎+I₍₂₀₀₎)   (1)

所求出的陶瓷材料的C轴取向度I_C，在驱动后维持在驱动前的初始状态的1～1.1倍的范围内。

3.根据权利要求1所述的液体喷出装置的驱动方法，其特征在于：

将表示对压电致动器的压电变形区域作用所述驱动电压波形进行驱动时的电场强度E(kV/cm)，与压电陶瓷层的极化量P(μC/cm²)之间的关系的P-E滞后回线的面积，设定为对所述压电变形区域，作用具有所述驱动电压波形的第一和第二电压的电压值的2倍的电压值的使单一极性的电压通断的驱动电压波形进行驱动时的、P-E滞后回线的面积的1.3倍以下。

4.根据权利要求1所述的液体喷出装置的驱动方法，其特征在于：

将第一和第二电压的电压值，设定为使得压电致动器的压电变形区域的电场强度E(kV/cm)变为压电陶瓷层的矫顽电场Ec的强度的0.8倍以下的电压值。

5.根据权利要求1所述的液体喷出装置的驱动方法，其特征在于：

在不喷出液滴的待机时，维持不对压电变形区域作用电压的状态。

6.根据权利要求1所述的液体喷出装置的驱动方法，其特征在于：

压电致动器具有：

(i)1层的压电陶瓷层，其被划分为通过在厚度方向作用电压从而在面方向伸缩的与压电变形区域对应的活性区域，以及与限制区域对应的非活性区域；和

(ii)振动板，其层叠在所述压电陶瓷层的单侧，根据所述活性区域的面方向的伸缩，在厚度方向挠曲变形；

对所述压电陶瓷层的活性区域作用驱动电压波形，使其在面方向伸缩，从而使所述压电致动器的压电变形区域在厚度方向上振动。

7.根据权利要求1所述的液体喷出装置的驱动方法，其特征在于：

压电致动器具有：

(I)第一压电陶瓷层，其被划分为通过在厚度方向作用电压从而在面方向伸缩的与压电变形区域对应的活性区域，以及与限制区域对应的非活性区域；和

(II)第二压电陶瓷层，其层叠在所述第一压电陶瓷层的单侧，在厚度方向上被作用电压，从而在面方向伸缩；

与对所述第一压电陶瓷层的活性区域作用驱动电压波形使其在面方向伸缩同步，让所述第二压电陶瓷层以与所述活性区域的伸缩相反的相位伸缩，从而使所述压电致动器的压电变形区域在厚度方向振动。

8.根据权利要求1所述的液体喷出装置的驱动方法，其特征在于：

压电致动器具有划分为通过作用电压从而在厚度方向挠曲变形的与压电变形区域对应的活性区域，以及与限制区域对应的非活性区域的1层的压电陶瓷层，通过对所述压电陶瓷层作用驱动电压波形，使所述压电致动器的压电变形区域在厚度方向振动。

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