CN105835528B - 压电元件的驱动方法以及压电元件及压电元件应用装置 - Google Patents

压电元件的驱动方法以及压电元件及压电元件应用装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105835528B
CN105835528B CN201610056387.1A CN201610056387A CN105835528B CN 105835528 B CN105835528 B CN 105835528B CN 201610056387 A CN201610056387 A CN 201610056387A CN 105835528 B CN105835528 B CN 105835528B
Authority
CN
China
Prior art keywords
piezoelectric element
electrode
piezoelectric
drive waveform
driving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610056387.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105835528A (zh
Inventor
横山直人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN105835528A publication Critical patent/CN105835528A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105835528B publication Critical patent/CN105835528B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04541—Specific driving circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04573—Timing; Delays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04588—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits using a specific waveform
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8542—Alkali metal based oxides, e.g. lithium, sodium or potassium niobates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8548—Lead-based oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8561—Bismuth-based oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明提供了一种能够对因压电体层的氧缺损的偏析而引起的压电元件的劣化进行抑制，并能够长时间良好地对压电元件进行驱动的压电元件的驱动方法。在压电元件(300)的驱动方法中，所述压电元件(300)具备：第一电极(60)；压电体层(70)，其被形成在第一电极(60)上，且由ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物构成；第二电极(80)，其被形成在压电体层(70)上，在通过预定的驱动波形而对压电元件(300)进行了预定次数的驱动后，使驱动波形的极性反转并对该压电元件(300)进行驱动。

Description

压电元件的驱动方法以及压电元件及压电元件应用装置
技术领域
本发明涉及一种压电元件的驱动方法以及压电元件及压电元件应用装置。
背景技术
一般情况下，压电元件具有拥有电气机械转换特性的压电体层、与对压电体层进行夹持的两个电极。将这种压电元件作为驱动源来使用的装置(压电元件应用装置)的开发近年来较为盛行。作为压电元件应用装置的一种而存在有喷墨式记录头所代表的液体喷射头。
作为压电体层的材料(压电材料)，例如存在有压电常数较高的锆钛酸铅(PZT；Pb(Zr，Ti)O3)。另一方面，也有如下报告，即相对于PZT而言，铅(Pb)在压电体层的烧成工序中容易挥发(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中，指出了随着Pb的挥发与缺损而产生氧缺损的情况、和存在于与电极的界面附近的氧缺损成为压电特性降低的主要原因的情况。
即使在使用了PZT以外的压电材料的情况下，也被报告有在压电体层上可能发生氧缺损的情况(例如，参照专利文献2)。在专利文献2中，指出了由于所产生的氧缺损被蓄积于低电压侧而使得压电特性降低的情况。
因此，在专利文献1中，向由ABO3型钙钛矿结构(perovskite structure)的复合氧化物构成的压电体层的氧位置处掺杂氮。此外，在专利文献2中，在判断为压电元件劣化时，将施加固定时间的反极性的电压(具有高频频率，并且不会使压电体层发生位移的电压)。
然而，在专利文献1中，需要具备掺杂氮的工序。此外，在专利文献2中，在施加反极性的电压的预定时间的期间内，压电元件的驱动被中断。在专利文献2中，如果使压电元件的驱动中断时间减少，则反极性电压的施加时间将变短。在该情况下，将无法解除氧缺损的偏析(向压电体层的低电压侧的蓄积)，从而使压电元件的寿命降低。
如此，如果去除了掺杂氮的工序，则仅以现有技术将难以长时间良好地对压电元件进行驱动。这种问题并不限定于在压电材料中使用PZT的情况，在压电材料中使用PZT以外的材料的情况下也同样存在。此外，这种问题并不限定于被用于液体喷射头的压电元件中，在被用于其他的压电元件应用装置的压电元件中也同样存在。
专利文献1：日本特开2012-156160号公报(权利要求1、第[0024]段)
专利文献2：日本特开2006-86223号公报(第[0072]段、图7)
发明内容
本发明鉴于这种实际情况，其目的在于，提供一种能够对由于压电体层的氧缺损的偏析而引起的压电元件的劣化进行抑制，并能够长时间良好地对压电元件进行驱动的压电元件的驱动方法以及压电元件及压电元件应用装置。
解决上述课题的本发明的方式为一种压电元件的驱动方法，其特征在于，所述压电元件具备：第一电极；压电体层，其被形成在所述第一电极上，且由ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物构成；第二电极，其被形成在所述压电体层上，在所述压电元件的驱动方法中，在以预定的驱动波形而对所述压电元件进行了预定次数的驱动后，使所述驱动波形的极性反转并对所述压电元件进行驱动。
根据所涉及的方式，由于每实施预定次数的驱动便使驱动波形的极性反转，因此能够在第一电极与第二电极之间每实施预定次数驱动便对高电压侧与低电压侧进行切换。即，即使在压电体层中产生的氧缺损(即正电荷)被吸引至低电压侧，也能够在该氧缺损被蓄积于压电体层的低电极侧之前，将相反侧的电极切换为低电压侧。因此，能够抑制压电体层的氧缺损向一方的电极侧偏析的情况。因此，能够对压电元件的劣化进行抑制，从而能够延长压电元件的寿命。
而且，根据所涉及的方式，由于通过顺极性的驱动波形与反极性的驱动波形来形成一系列的驱动波形，因此压电元件的驱动不会随着驱动波形的极性的反转而中断。因此，能够良好地对压电元件进行驱动。
由上所述，根据所涉及的方式，能够来对因压电体层的氧缺损的偏析而引起的圧电元件的劣化进行抑制，并能够长时间良好地对压电元件进行驱动。
在此，优选为，所述预定次数为1000次以上100000次以下。如果上述的预定次数过少，则在压电体层中电偶极子的反转会被过度反复从而容易使极化轴被固定。其结果为，压电体层有可能产生FaTigu劣化(疲劳劣化)。另一方面，如果上述的预定次数过多，则有可能产生内部反电场。其结果为，矫顽电场发生偏移，从而难以正确地对压电元件进行驱动。因此，通过使固定驱动次数在上述的范围内，从而能够长时间更良好地对压电元件进行驱动。
此外，优选为，使用如下驱动波形来对所述压电元件进行驱动，所述驱动波形为，上限值(Vmax1)大于30.0V且下限值(Vmin1)小于正侧的矫顽电场(Vc1)的顺极性的驱动波形和上限值(Vmax2)大于负侧的矫顽电场(Vc2)且下限值(Vmin2)小于-30.0V的反极性的驱动波形。由此，能够通过上述的顺极性的驱动波形与反极性的驱动波形而良好地形成一系列驱动波形。因此，能够长时间更良好地对压电元件进行驱动。
此外，优选为，所述驱动波形在极性的反转前后为上下对称。由此，能够使由顺极性的驱动波形所实现的压电元件的驱动特性与由反极性的驱动波形所实现的压电元件的驱动特性接近。因此，能够抑制因驱动波形的极性的反转而在压电元件的驱动特性上产生偏差的情况。因此，能够长时间更良好地对压电元件进行驱动。
此外，解决上述课题的本发明的另一方式为一种压电元件，其特征在于，所述压电元件被用于具备通过上述的任意一项所记载的驱动方法而对压电元件进行驱动的控制单元的压电元件应用装置中，所述压电元件具备：第一电极，其被形成在基板上；压电体层，其被形成在所述第一电极上，且由ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物构成；第二电极，其被形成在所述压电体层上，所述第一电极与所述第二电极的结构材料相同。
根据所涉及的方式，提供了一种能够通过上述的方法来进行驱动的压电元件。由于在该压电元件中第一电极与第二电极的结构材料相同，因此能够对因驱动波形的极性的反转而在压电元件的驱动特性上产生偏差的情况进行抑制。因此，成为了能够长时间良好地进行驱动的压电元件。
此外，优选为，所述压电体层在A位置上包含铅(Pb)、铋(Bi)、钠(Na)、钾(K)中的至少一种。Pb、Bi、Na、K等在压电体层的烧成工序中容易挥发。因此，在使用了包含这些元素的压电材料的情况下，随着Pb、Bi、Na、K等挥发与缺损而容易在压电体层中产生氧缺损。另一方面，根据本方式，能够抑制氧缺损向一方的电极侧偏析的情况。因此，即使使用包含Pb、Bi、Na、K等的压电材料来构成压电体层，也能够对因压电体层的氧缺损的偏析而引起的压电元件的劣化进行抑制。因此，成为了能够长时间良好地进行驱动的压电元件。
此外，解决上述课题的本发明的其他方式为一种压电元件应用装置，其特征在于，具备：压电元件，所述压电元件具备被形成在基板上的第一电极、被形成在所述第一电极上且由ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物构成的压电体层、被形成在所述压电体层上的第二电极；控制单元，其通过上述的任意一项所记载的驱动方法而对该压电元件进行驱动。
根据所涉及的方式，提供了一种能够实现上述的驱动方法的压电元件应用装置。
在此，优选为，所述第一电极与所述第二电极的结构材料相同。由此，能够对因第一电极与第二电极的材料不同而产生的压电元件的驱动特性的偏差的情况进行抑制。因此，成为了能够长时间良好地进行驱动的压电元件应用装置。
此外，优选为，所述压电体层在A位置上包含铅(Pb)、铋(Bi)、钠(Na)、钾(K)中的至少一个。即使使用包含Pb、Bi、Na、K等的压电材料来构成压电体层，也成为能够长时间良好地进行驱动的压电元件应用装置。
附图说明
图1为表示记录装置的概要结构的图。
图2为表示记录头的概要结构的分解立体图。
图3为记录头的概要结构的俯视图以及剖视图。
图4为表示记录装置所涉及的控制结构的概要的框图。
图5为对顺极性的驱动波形进行说明的图。
图6为对反极性的驱动波形进行说明的图。
图7为用于对压电元件的驱动方法进行说明的时序图。
图8为对由反复进行电压施加造成的极化量的降低进行说明的图。
图9为对由反复进行电压施加造成的矫顽电场的变化进行说明的图。
图10为对记录头的制造例进行说明的图。
图11为对记录头的制造例进行说明的图。
图12为对驱动波形的改变例进行说明的图。
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的实施方式进行说明。以下说明表示本发明的一个方式，在本发明的范围内能够进行任意变更。在各附图中标注相同符号的部件表示相同的部件，并且适当省略了说明。
图1表示本发明的实施方式所涉及的喷墨式记录装置(记录装置)的概要结构。
在喷墨式记录装置I中，喷墨式记录头单元(头单元II)以可装卸的方式被设置于墨盒2A以及2B上。墨盒2A以及2B构成了油墨供给单元。头单元II具有多个喷墨式记录头(记录头)，且被搭载于滑架3上。滑架3以轴向移动自如的方式被设置于滑架轴5上，所述滑架轴5被安装在装置主体4上。该头单元II与滑架3例如被构成为，能够分别喷出黑色油墨组合物以及彩色油墨组合物。
驱动电动机6的驱动力经由未图示的多个齿轮以及同步齿型带7而被传递至滑架3。由此，滑架3沿着滑架轴5而移动。另一方面，在装置主体4中设置有作为输送单元的输送辊8。通过输送辊8来对纸等的作为记录介质的记录薄片S进行输送。另外，输送单元并不限定于输送辊，也可以为带或滚筒等。
在上述的喷墨式记录头中，作为致动器而使用了本实施方式所涉及的压电元件。因此，如下文详细叙述的那样，能够长时间良好地对喷墨式记录装置I进行驱动。
图2为表示喷墨式记录头的概要结构的分解立体图。图3(a)为表示本实施方式所涉及的喷墨式记录头的概要结构的俯视图(从压电元件侧对流道形成基板进行观察时的俯视图，图3(b)为以图3(a)的A-A’线为基准的剖视图。
在流道形成基板10中形成有多个隔壁11。通过隔壁11而划分形成多个压力产生室12。即，在流道形成基板10中，沿着预定方向(喷出相同颜色的油墨的喷嘴开口21被并排设置的方向)而并排设置有压力产生室12。以下，将该预定方向称为“压力产生室12的并排设置方向”或“第一方向X”，将与第一方向X正交的方向称为“第二方向Y”。“第一方向X”以及“第二方向Y”均与压电元件的厚度方向正交。作为这种流道形成基板10例如能够使用硅单晶基板。
在流道形成基板10中的压力产生室12的第二方向Y的一端部侧形成有油墨供给通道13与连通通道14。油墨供给通道13被构成为，通过从第一方向X上收窄压力产生室12的一侧从而使其开口面积较小。此外，连通通道14在第一方向X上具有与压力产生室12大致相同的宽度。在连通通道14的外侧(第二方向Y上的压力产生室12的相反侧)处形成有连通部15。连通部15构成歧管100的一部分。歧管100成为各个压力产生室12的共同的油墨室。以此方式，在流道形成基板10中形成了由压力产生室12、油墨供给通道13、连通通道14以及连通部15构成的液体流道。
在流道形成基板10的一面侧上接合有例如SUS(Stainless steel：不锈钢)制的喷嘴板20。在喷嘴板20上沿着第一方向X而并排设置有喷嘴开口21。喷嘴开口21与各个压力产生室12连通。喷嘴板20能够通过粘合剂或热熔敷薄膜等而与流道形成基板10接合。
在流道形成基板10的另一面侧(与上述的一面侧对置的面侧)上形成有振动板50。振动板50例如由被形成在流道形成基板10的弹性膜51、与被形成在弹性膜51上的绝缘体膜52构成。弹性膜51例如由二氧化硅(SiO2)构成，绝缘体膜52例如由氧化锆(ZrO2)构成。但是，弹性膜51也可以不是与流道形成基板10分开的部件。也可以将流道形成基板10的一部分加工得较薄，并将其作为弹性膜来使用。
绝缘体膜52上经由紧贴层56(在图3中省略图示。参照图11等)而形成有压电元件300，所述压电元件300包括厚度为约0.2μm的第一电极60、厚度为约3.0μm以下优选厚度为约0.5～1.5μm的压电体层70和厚度为约0.05μm的第二电极80。紧贴层例如由钛(Ti)构成，且具有使压电体层70与振动板50之间的紧贴性提高的功能。但是，也能够省略紧贴层56。
在本实施方式中，通过具有电气机械转换特性的压电体层70的位移而使振动板50以及第一电极60进行位移。即，在本实施方式中，振动板50以及第一电极60实质上具有作为振动板的功能。但是，也可以不设置弹性膜51以及绝缘体膜52中的任意一方或者两方而仅将第一电极60作为振动板来发挥功能。在于流道形成基板10上直接设置第一电极60的情况下，优选为，以不使第一电极60与油墨导通的方式通过绝缘性的保护膜等来对第一电极60进行保护。
针对每个压力产生室12而对第一电极60实施分割，即，第一电极60被构成为，针对每个压力产生室12而独立的独立电极。第一电极60在第一方向X上以窄于压力产生室12的宽度的宽度而被形成。此外，第一电极60在第二方向Y上以宽于压力产生室12的宽度而被形成。即，在第二方向Y上，第一电极60的两端部被形成至与压力产生室12对置的区域的更外侧处。在第二方向Y上，在第一电极60的一端部侧(连通通道14的相反侧)处连接有引线电极90。
压电体层70以横跨第一方向X的方式被设置在多个独立电极(第一电极60)上。此外，压电体层70在第二方向Y上以与压力产生室12的第二方向Y上的长度相比而更宽的宽度而被形成。压电体层70的油墨供给通道13侧的端部(图3(b)的右侧端部)在第二方向Y上被形成至与第一电极60的端部相比更靠外侧处。即，在第二方向Y上，第一电极60的一端部侧通过压电体层70而被覆盖。另一方面，压电体层70的另一端部(图3(b)的左侧端部)在第二方向Y上，处于与第一电极60的端部相比靠内侧处。即，在第二方向Y上，第一电极60的另一端部侧未被压电体层70所覆盖。
第二电极80以横跨第一方向X的方式被连续设置在压电体层70、第一电极60以及振动板50上。即，第二电极80作为在多个压电体层70上共同的共同电极而被构成。通过这种压电体层70以及第二电极80而形成了凹部71。凹部71处于第一电极60之间、即与隔壁11对置的区域中。在第一方向X上，凹部71的宽度与隔壁11的宽度大致相同或与其相比而较宽。由此，由于抑制了振动板50的与压力产生室12的第二方向Y上的端部对置的部分(所谓振动板50的臂部)的刚性，因此能够使压电元件300良好地进行位移。另外，这些方式归根结底只是一个示例，本发明并未被限定于所涉及的方式。
第一电极60以及第二电极80的材料优选为白金(Pt)或铱(Ir)等贵金属。优选为，第一电极60的材料与第二电极80的材料为相同材料，在本实施方式中，第一电极60与第二电极80也是由相同材料构成的。但是，第一电极60的材料或第二电极80的材料只要为具有导电性的材料即可。也可以使第一电极60的材料与第二电极80的材料不同。
在这种压电元件300中，一般情况下任意一方的电极作为共同电极而被构成，另一方的电极则作为独立电极而被构成。如上文所述，在本实施方式中，第一电极60作为独立电极而被构成，第二电极80作为共同电极而被构成。但是，根据驱动电路或配线的情况，即使将第一电极构成为共同电极、将第二电极构成为独立电极，也不存在障碍。
压电体层70使用如下压电材料而被构成，所述压电材料由以通式ABO3表示的钙钛矿结构的复合氧化物构成。在本实施方式中，作为压电材料而使用锆钛酸铅(PZT；Pb(Zr，Ti)O3)。通过将PZT用到压电材料中，从而能够获得压电常数较大的压电体层70。
在以通式ABO3表示的钙钛矿结构的复合氧化物中，在A位置上对氧进行十二配位，在B位置上对氧进行六配位，从而构成八面体(octahedron)。在本实施方式中，铅(Pb)位于A位置，锆(Zr)以及钛(Ti)位于B位置。
压电材料并不限于上述的PZT。也可以在A位置或B位置上包含其它元素。例如，压电材料可以为锆钛酸钡(Ba(Zr，Ti)O3)、锆钛酸铅镧((Pb，La)(Zr，Ti)O3)、铌镁锆钛酸铅(Pb(Zr，Ti)(Mg，Nb)O3)、包括硅的铌酸锆钛酸铅(Pb(Zr，Ti，Nb)O3)等钙钛矿材料。
另外，压电材料也可以为抑制了Pb的含有量的材料(所谓低铅类材料)、或未使用Pb的材料(所谓非铅类材料)。作为压电材料，如果使用低铅类材料，则能够减少Pb的使用量。此外，如果使用非铅类材料，则将不使用Pb。因此，能够通过使用低铅类材料或非铅类材料来减少环境负担。
作为非铅类压电材料，例如能够列举出包含铋铁氧体(BFO；BiFeO3)的BFO类材料。在BFO中，Bi位于A位置，铁(Fe)位于B位置。在BFO中，也可以添加其它元素。例如，也可以从如下元素中选择至少一种元素添加到BFO中，所述元素为，铁酸锰(Mn)、铝(Al)、镧(La)、钡(Ba)、钛(Ti)、钴(Co)、铈(Ce)、钐(Sm)、铬(Cr)、钾(K)、锂(Li)、钙(Ca)、锶(Sr)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)、锌(Zn)、镨(Pr)、钕(Nd)、铕(Eu)。
此外，作为非铅类压电材料的其他示例，而能够列举出包含铌氧钾钠(KNN；KNaNbO3)的KNN类材料。也可以向KNN中添加其它元素。例如，也可以从如下元素中选择出至少一种元素添加到KNN中，所述元素为，锰(Mn)、锂(Li)、钡(Ba)、钙(Ca)、锶(Sr)、锆(Zr)、钛(Ti)、铋(Bi)、钽(Ta)、锑(Sb)、铁(Fe)、钴(Co)、银(Ag)、镁(Mg)、锌(Zn)、铜(Cu)、钒(V)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)、铝(Al)、硅(Si)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、以及铕(Eu)。
在压电材料中也包括具有元素的一部分缺损的组成的材料、具有元素的一部分过剩的组成的材料、以及具有将元素的一部分被替换为其它的元素的组成的材料。只要压电体层70的基本的特性不变，则因缺损与过剩而偏离了化学计量法的结构、或元素的一部分被其他元素替换的材料也被包含在本实施方式所涉及的压电材料中。
在此，当在压电材料中包含有Pb、Bi、Na、K等易挥发的元素的情况下，这种元素在形成压电体层70的工序(例如烧成工序)中容易挥发。如果元素挥发，则为了保持电荷的平衡，在压电体层70中将产生氧缺损(即正电荷)。另一方面，如果这种氧缺损被吸引到压电体层70的低电压侧并且氧缺损发生偏析(蓄积于压电体层的低电压侧)，则有可能使压电特性降低。相对于此，在本实施方式中，即使使用了包含容易挥发的元素的压电材料来构成压电体层70，由于以后文详细叙述的方法来驱动压电元件，因此也能够抑制因压电体层70的氧缺损的偏析而引起的压电元件的劣化。显然，在本实施方式中所能够使用的压电材料并不限定于包含上述的Pb、Bi、Na、K等的材料。
在形成有压电元件300的流道形成基板10上，通过粘合剂35而接合有保护基板30。保护基板30具有歧管部32。通过歧管部32而构成了歧管100的至少一部分。本实施方式所涉及的歧管部32在厚度方向上贯穿保护基板30，并且以横跨压力产生室12的宽度方向的方式而被形成。而且，如上述那样，歧管部32与流道形成基板10的连通部15连通。通过该结构而构成了成为各个压力产生室12的共同的油墨室的歧管100。
在保护基板30的、包括压电元件300的区域中形成有压电元件保持部31。压电元件保持部31具有不妨碍压电元件300的运动的程度的空间。该空间可以被密封，也可以不被密封。在保护基板30上设置有在厚度方向上贯穿保护基板30的贯穿孔33。在贯穿孔33内露出引线电极90的端部。
在保护基板30上，固定有作为信号处理部而发挥功能的驱动电路120。驱动电路120能够使用例如电路基板或半导体集成电路(IC)。驱动电路120以及引线电极90经由连接配线121而被电连接。驱动电路120能够与打印机控制器200电连接。这种驱动电路120作为本实施方式所涉及的控制单元而发挥功能。
在保护基板30上接合有可塑性基板40，所述可塑性基板40由密封膜41以及固定板42构成。固定板42的与歧管100对置的区域成为，在厚度方向上完全被去除的开口部43。因此，歧管100的一个面仅通过具有可挠性的密封膜41而被密封。
接下来，对喷墨式记录装置I的控制系统进行说明。图4为表示喷墨式记录装置所涉及的控制结构的概要的框图。
如图所示，喷墨式记录装置I被构成为包括打印机控制器200和打印引擎201。打印机控制器200被构成为，包括外部接口202、暂时性地存储各种数据的RAM203、对控制程序等进行存储的ROM204、包括CPU等的控制部205、产生时钟信号的振荡电路206、产生用于向喷墨式记录头1供给的驱动信号的驱动信号形成电路207、生成用于在该驱动信号形成电路207中使用的电源的电源生成部208、将基于驱动信号与印刷数据而被展开的点图形数据等发送给打印引擎201的内部接口209。
其中，电源生成部208向驱动信号形成电路207供给驱动电源。而且，驱动信号形成电路207根据电源生成部208所生成的驱动电源而生成驱动信号。
打印引擎201被构成为包括喷墨式记录头1、送纸机构213和滑架机构214。其中，在喷墨式记录头1的驱动电路120中，经由连接配线121而从打印机控制器200的驱动信号形成电路207中被输入有驱动信号(COM)。此外，在驱动电路120中，从打印机控制器200中被输入有预定的头控制信号(时钟信号CLK、锁存信号LAT、变换信号CH、像素数据SI、设定数据SP等)。
这些控制系统以由公知的结构形成的微型计算机为中心而被构成。控制系统的各个部的动作具体而言为是通过由微型计算机执行程序而实现的。通过具备上述控制系统，从而提供了能够实现本实施方式所涉及的压电元件的驱动方法的压电元件应用装置。
接下来，对压电元件的驱动方法进行说明。所涉及的驱动方法为，在通过预定的驱动波形而对压电元件进行了预定次数的驱动后，使驱动波形的极性反转而对该压电元件进行驱动的方法。具体而言，本实施方式所涉及的驱动方法为，在通过顺极性的驱动波形进行了固定次数的驱动后，切换为反极性的驱动波形而进行驱动的方法。此外，本实施方式所涉及的驱动方法也可以为，通过反极性的驱动波形而进行了固定次数的驱动后，切换为顺极性的驱动波形而进行驱动的方法。
所谓预定的驱动波形，是指表示在使压电元件300从成为基准的状态起进行位移(或变形)后再次返回到成为基准的状态之前，向该压电元件施加的、一系列的驱动电压的变化的波形的单位。用于使压电元件300从成为基准的状态起进行位移(或变形)后再次返回到成为基准的状态的驱动，通过使被施加于第一电极60与第二电极80之间的电压(即，被施加到压电体层70上的电压)变化的一系列的工序而被实施。在这种驱动波形中存在第一类型与第二类型。第一类型至少包括使被施加于第一电极60与第二电极80之间的电压从中间电位上升至最大值的工序、在之后使其下降至最低值的工序、在最后使其返回至中间电位的工序。第二类型至少包括使被施加于第一电极60与第二电极80之间的电压从中间电位下降至最低值的工序、在之后使其之上升至最大值的工序、在最后使其返回至中间电位的工序。在顺极性的驱动波形为第一类型的驱动波形的情况下，反极性的驱动波形成为第二类型的驱动波形。在顺极性的驱动波形为第二类型的驱动波形的情况下，反极性的驱动波形成为第一类型的驱动波形。以下，更详细地进行说明。
图5(a)至(c)为，对本实施方式所涉及的顺极性的驱动波形进行说明的图。图5(a)表示顺极性的驱动波形的一个示例。图5(b)表示被输入了图5(a)的驱动波形时的电压与电流的关系。图5(c)表示被输入了图5(a)的驱动波形时所获得的位移。
在图5(a)的示例中，第二电极80被维持为32.5V的电位。而且，在第一电极60上被施加有如下电位，即，具有预定的中间电位、约30.0V的最小电位、约65.0V的最大电位的电位。这些电位是根据图4所示的控制系统的驱动信号(COM)而施加的。
而且，以第二电极80的电位为基准的第一电极60的电位差(第一电极60的电位-第二电极80的电位)成为压电体层70的驱动电压V。对这种驱动电压V的伴随于时间的推移进行图示的分布图成为压电元件300的驱动波形。在图5(a)所示的顺极性的驱动波形中，驱动电压V的上限值Vmax1(在此为32.5V)大于30.0V，下限值Vmin1(在此为-2.5V)小于正侧的矫顽电场Vc1。
即，在图示的顺极性的驱动波形中，如图5(b)所示那样，存在下限值Vmin1＜正侧的矫顽电场Vc1＜中间电位Vm1＜30.0V＜上限值Vmax1的关系。压电体层70的极化以矫顽电场为界而从阴极反转为阳极或从阳极反转为阴极。
通过这种顺极性的驱动波形而实施以下工序，所述工序为，维持中间电位Vm1的工序P01、使电压V从该状态下降至下限值Vmin1的工序P02、将下限值Vmin1维持固定时间的工序P03、使电压V从下限值Vmin1上升至上限值Vmax1的工序P04、将上限值Vmax1维持固定时间的工序P05、使电压V从上限值Vmax1下降至小于中间电位Vm1且大于矫顽电场Vc1的预定电位Vx1的工序P06、将预定电位Vx1维持固定时间的工序P07、使电压V从预定电位Vx1上升至中间电位Vm1的工序P08。
在工序P02中，压电元件300向使压力产生室12的容积膨胀的方向进行位移。由此，喷嘴开口21内的弯液面向压力产生室12侧被吸入。在之后的工序P04中，压电元件300向使压力产生室12的容积减少的方向进行位移。由此，喷嘴开口21内的弯液面从压力产生室12侧被较大地压出，从而使油墨从喷嘴开口21被喷射。
通过这种顺极性的驱动波形，从而能够获得图5(c)的蝶形曲线中所示的位移D1。即，通过上述的顺极性的驱动波形来驱动压电元件300从而获得了位移D1。
图6(a)至(c)为，对本实施方式所涉及的反极性的驱动波形进行说明的图。图6(a)表示反极性的驱动波形的一个示例。图6(b)表示被输入了图6(a)的驱动波形时的电压与电流的关系。图6(c)表示被输入了图6(a)的驱动波形时所获得的位移。
在图6(a)的示例中，第二电极80被维持为32.5V的电位。而且，在第一电极60上被施加有如下电位，即，具有预定的中间电位、约0V的最小电位、约35.0V的最大电位的电位。这些电位是根据图4所示的控制系统的驱动信号(COM)而施加的。
在图示的反极性的驱动波形中，驱动电压V的上限值Vmax2(在此为2.5V)大于负侧的矫顽电场Vc2，下限值Vmin2(在此为-32.5V)小于-30.0V。即，在图示的反极性的驱动波形中，如图6(b)所示那样，存在下限值Vmin2＜-30.0V＜中间电位Vm2＜负侧的矫顽电场Vc2＜上限值Vmax2的关系。
通过这种反极性的驱动波形而实施以下工序，所述工序为，维持中间电位Vm2的工序p01、使电压V从该状态上升至上限值Vmax2的工序p02、将上限值Vmax2维持固定时间的工序p03、使电压V从上限值Vmax2下降至下限值Vmin2的工序p04、将下限值Vmin2维持固定时间的工序p05、使电压V从下限值Vmin2上升至大于中间电位Vm2且小于矫顽电场Vc2的预定电位Vx2的工序p06、将预定电位Vx2维持固定时间的工序p07、使电压V从预定电位Vx2下降至中间电位Vm2的工序p08。
在工序p02中，压电元件300向使压力产生室12的容积膨胀的方向进行位移，在工序p04中，压电元件300向使压力产生室12的容积减少的方向进行位移。
通过这种反极性的驱动波形，从而能够获得图5(c)的蝶形曲线中所示的位移D2。即，通过上述的反极性的驱动波形来驱动压电元件300从而获得了位移D2。
至此为止，对本实施方式所涉及的顺极性的驱动波形以及反极性的驱动波形进行了说明。另一方面，图5(a)以及图6(a)中所示的驱动波形分别为整个驱动波形的一部分(实施一次驱动的驱动波形)。此外，图5(a)中所示的顺极性的驱动波形成为第一类型的波形，图6(a)中所示的反极性的驱动波形成为第二类型的波形。
图7为用于对本实施方式所涉及的压电元件的驱动方法进行说明的时序图。在图7中也示意性地表示了产生了压电体层70的氧缺损(即正电荷)的情况下的、氧缺损的移动。
在本实施方式所涉及的压电元件的驱动方法中，通过上述的顺极性的驱动波形来实施使驱动压电元件300驱动的工序(时间点t01～时间点t11)。当压电体层70中存在有氧缺损时，氧缺损会被吸引至低电压侧(在此为第二电极80侧)。
在通过顺极性的驱动波形而进行了预定次数(Ta＝n次)驱动的时间点t11上，使驱动波形的极性反转。即使压电体层70的氧缺损被吸引至第二电极80侧，也能够在氧缺损被蓄积于压电体层70的低电极侧之前，将相反侧的电极(在此为第一电极60)切换为低电压侧。之后，通过反极性的驱动波形来进行驱动(时间点t11～t21)。如果采用这种方式，则氧缺损将被吸引至低电压侧(在此为第一电极60侧)。
在通过反极性的驱动波形而进行了预定次数(Tb＝m次)驱动的时间点T21上，使驱动波形的极性反转。能够在氧缺损被蓄积于压电体层70的低电极侧之前，将相反侧的电极(在此为第二电极80)切换为低电压侧。之后，通过顺极性的驱动波形来进行驱动(时间点t21以后)。此后也重复执行如下程序，即，在通过预定的驱动波形进行了固定次数驱动之后，使驱动波形的极性反转并进行驱动。
通过这种驱动方法，能够对压电体层70的氧缺损向一方的电极侧偏析的情况进行抑制。因此，能够抑制压电元件300的劣化，并能够延长压电元件300的寿命。而且，由于通过顺极性的驱动波形与反极性的驱动波形而形成一系列的驱动波形，因此不会产生压电元件的驱动随着驱动波形的极性的反转而中断的情况。根据上文，根据本方式，能够对因压电体层70的氧缺损的偏析而引起的压电元件300的劣化进行抑制，从而能够长时间良好地对压电元件300进行驱动。
另外，虽然根据使用顺极性的驱动波形来实施驱动的示例进行了说明，但是从顺极性的驱动波形与反极性的驱动波形中的哪一个开始施加都是可以的。优选为，驱动波形的极性的反转在驱动电压V处于中间电位Vm1、Vm2时进行。由此，能够在压电元件300处于驱动待机状态时，在第一电极与第二电极之间对高电压侧与低电压侧进行切换。因此，能够对随着驱动波形的极性的反转而产生的对压电元件300的驱动的不良影响进行抑制。
优选为，驱动波形的极性的反转次数为10000000次(107次)以下。如果驱动波形的极性的反转次数过多，则在压电体层中电偶极子的反转会被过度反复从而容易使极化轴被固定。其原因被推测为，在氧缺损等的结构缺陷处电子被捕获而成为固定电场，从而阻碍了极化反转。在极化轴被固定了的晶格中，会引起极化量的降低(即位移量的降低)(Fatigue劣化：疲劳劣化)。根据图8也可知，如果驱动波形的极性的反转次数为100000次以下的范围，则极化量Pr的降低较小。
此外，还需要考虑压电元件300的动作保障次数。压电元件300的动作保障次数为，例如100亿次、150亿次、200亿次、250亿次或300亿次等。因此，优选为，上述的预定次数n、m为，例如1000次以上、1500次以上、2000次以上、2500次以上、或3000次以上。这些值根据“压电元件300的动作保障次数/驱动波形的极性的反转次数”而被导出。在预定次数n、m过少时，驱动波形的极性的反转次数会变得过多，从而有可能产生发生上述的Fatigue劣化的情况。
另一方面，优选为，上述的预定次数n、m为100000次(105次)以下。如果预定次数n、m过多，则将成为空间电荷极化的原因。这样，会因所涉及的极化所产生的电场而在压电体层70中产生由晶格缺陷所形成的反电场，从而成为被施加了所谓偏压电位的状态。其结果为，矫顽电场发生偏移。在该情况下，将难以正确地对压电元件300进行驱动。根据图9也可知，如果预定次数为100000次以下的范围，则矫顽电场的变化较小。
此外，优选为，上述的驱动波形在极性的反转前后为上下对称。在本实施方式中，顺极性的驱动波形与反极性的驱动波形也是以预定的基准值、例如0V(GRAND：接地)为界而上下对称的。由此，能够使由顺极性的驱动波形所实现的压电元件的驱动特性与由反极性的驱动波形所实现的压电元件的驱动特性接近。因此，能够对因驱动波形的极性的反转而在压电元件的驱动特性上产生偏差的情况进行抑制。
尤其是，在本实施方式中，由于第一电极与第二电极的结构材料相同，因此与结构材料互不相同的情况相比，能够对因驱动波形的极性的反转而在压电元件的驱动特性上产生偏差的情况进行抑制。
接下来，与喷墨式记录头1的制造方法一起对压电元件的制造方法的一个示例进行说明。
首先，在流道形成基板用晶片的表面上形成由二氧化硅等构成的弹性膜51，并在该弹性膜51上形成由氧化锆等构成的绝缘体膜52。通过弹性膜51与绝缘体膜52从而构成了振动板50。接下来，在绝缘体膜52上，通过溅射法或热氧化等而形成由氧化钛等构成的紧贴层56。然后，如图10(a)所示那样，在紧贴层56上，通过溅射法或蒸馏法等形成第一电极60。
接下来，如图10(b)所示那样，在第一电极60上，将预定形状的抗蚀层(未图示)作为掩膜而同时对紧贴层56以及第一电极60进行图案形成。接下来，如图10(c)所示那样，以与紧贴层56、第一电极60以振动板50重叠的方式形成多层压电体膜74并设为压电体层70。压电体膜74能够通过例如对包含金属络合物的溶液进行涂敷干燥并脱脂从而获得压电体膜74的MOD法或溶胶-凝胶法等化学溶液法而形成。除此之外，也能够通过激光烧蚀法、溅射法、脉冲激光沉积法(PLD法)、CVD法、气溶胶沉积法等来形成压电体膜74。
作为通过化学溶液法来形成压电体膜74的情况下的具体顺序，首先，在紧贴层56、第一电极60以及振动板50上涂敷由包含金属络合物在内的MOD溶液或溶胶构成的氧化物层形成用组合物(前驱体溶液)，从而形成压电体前驱体膜(未图示)(涂敷工序)。
接下来，将涂敷而得的压电体前驱体膜加热至预定温度例如130℃～250℃左右并使之干燥固定时间(干燥工序)。接下来，通过将干燥了的压电体前驱体膜加热至预定温度例如300℃～450℃并保持固定时间，从而进行脱脂(脱脂工序)。然后，通过将压电体前驱体膜加热至预定温度例如650～800℃左右并保持固定时间从而使其结晶化，进而形成压电体膜74(烧成工序)。作为在干燥工序、脱脂工序以及烧成工序中所使用的加热装置，例如可列举出通过红外灯的照射来进行加热的RTA(Rapid Thermal Annealing)装置或加热板等。根据所需的膜厚而多次重复进行上述的涂敷工序、干燥工序以及脱脂工序与涂敷工序、干燥工序、脱脂工序以及烧成工序，从而形成由多层的压电体膜74构成的压电体层70。
在压电材料中包含容易挥发的元素的情况下，这些元素在上述的烧成工序中容易挥发。如果元素发生挥发，则为了保持电荷的平衡，在压电体层70中将产生氧缺损。由于在本实施方式中，通过上文所说明的方法来对压电元件进行驱动，因此即使使用了包含容易挥发的元素的压电材料来构成压电体层70，也能够对因压电体层70的氧缺损的偏析而引起的压电元件300的劣化进行抑制。
之后，对应于各个压力产生室12而对压电体层70进行图案形成。然后，如图10(d)所示那样，以横跨流道形成基板用晶片110的一个面侧(形成有压电体层70的一面侧)，即以与压电体层70、第一电极60以及振动板50重叠的方式形成第二电极80。虽然图案形成能够使用所谓的光刻法，但也能够通过反应性离子蚀刻、离子研磨等干蚀刻或湿式蚀刻等来实施。
然后，形成引线电极90(参照图2等)并且将其图案形成为预定形状。然后，如图11(a)所示那样，经由粘合剂而将保护基板用晶片130接合在流道形成基板用晶片110的压电元件300侧，之后，将流道形成基板用晶片110较薄地设为预定的厚度。接下来，如图11(b)所示那样，在流道形成基板用晶片110上重新形成掩膜53，并且将其图案形成为预定形状。然后，如图11(c)所示那样，经由掩膜53而对流道形成基板用晶片110进行使用了KOH等碱性溶液的各向异性蚀刻(湿蚀刻)。
之后，按照常用方法来形成与压电元件300相对应的压力产生室12与图2所示的油墨供给通道13、连通通道14以及连通部15等。然后，通过切割等而将流道形成基板用晶片110以及保护基板用晶片130的外周边缘部的无用部分切断并去除。并且，在流道形成基板用晶片110的与保护基板用晶片130相反一侧的面上，接合有贯穿设置了喷嘴开口21的喷嘴板20。此外，在保护基板用晶片130上接合可塑性基板40。而且，通过将流道形成基板用晶片110等分割为一个芯片尺寸的流道形成基板10等，从而设为本实施方式所涉及的喷墨式记录头1。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明。但是，本发明的基本结构并不限定于上述的方式。
例如，顺极性的驱动波形或反极性的驱动波形并不限定于前述的示例。也可以根据实现所谓推压喷射模式(push ejection mode)的驱动波形(图12(a))来获得顺极性的驱动波形以及反极性的驱动波形，从而构成一系列的驱动波形。此外，也可以根据实现所谓抽吸喷射模式(pull ejection mode)的驱动波形(图12(b))来获得顺极性的驱动波形以及反极性的驱动波形，从而构成一系列的驱动波形。
此外，通过顺极性的驱动波形来对压电元件300进行驱动的预定次数n和通过反极性的驱动波形来对压电元件300进行驱动的预定次数m也可以不为相同次数。考虑到电负载与控制特性，而能够适当选择n＜m、n＝m、n＞m中的任意关系。预定次数n、m也并不限定于固定次数，也可以根据动作环境或条件而使其变动。
在上述的实施方式中，作为流道形成基板10而例示了硅单晶基板。但是，流道形成基板10并不限定于所述的示例，例如也可以为SOI基板、玻璃等材料。
此外，在上述的实施方式中，作为压电元件应用装置的一个示例，列举了喷墨式记录头来进行说明。但是，本发明显然也能够应用于喷射油墨以外的液体的液体喷射头中。作为其他的液体喷射头，例如能够列举出打印机等的图像记录装置中所使用的各种记录头、液晶显示器等的滤色器的制造中所使用的颜色材料喷射头、有机EL显示器、FED(FieldEmission Display：场发射显示器)等的电极形成中所使用的电极材料喷射头、生物芯片制造中所使用的生物有机物喷射头等。
此外，本发明并不限定于被搭载于液体喷射头中的压电元件，也能够应用于被搭载于其他压电元件应用装置的压电元件中。作为压电元件应用装置的一个示例，能够列举出超声波设备、电机、压力传感器、热电元件、铁电体元件等。此外，压电元件应用装置也包括利用这种压电装置而得到的完成品，例如利用上述液体等喷射头的液体等喷射装置、利用上述超声波装置的超声波传感器、将上述电机作为驱动源而使用的机器人、利用上述热电元件的IR传感器、利用铁电体元件的铁电体存储器等。
在附图中所表示的结构元件，即层等的厚度、宽度、相对位置关系等，有时存在在说明本发明的基础上以夸张的方式进行图示的情况。此外，本说明书中的“上”这一用语，并非将结构元件的位置关系限定为“正上方”。例如，“基板上的第一电极”或“第一电极上的压电体层”这种表达并不排除在基板与第一电极之间或第一电极与压电体层之间包括其他结构元件的情况。
根据本发明，能够对因压电体层的氧缺损的偏析而引起的压电元件的劣化进行抑制，并能够长时间良好地对压电元件进行驱动。在产品使用时当然能够良好地对压电元件进行驱动，即使在DC施加试验(负载耐久试验)下的试验时，也能够良好地对压电元件进行驱动。
符号说明
I、喷墨式记录装置(液体喷射装置)；1、喷墨式记录头(液体喷射头)；10、流道形成基板；12、压力产生室；13、油墨供给通道；14、连通通道；15、连通部；20、喷嘴板；21、喷嘴开口；30、保护基板；31、压电元件保持部；32、歧管部；33、贯穿孔；35、粘合剂；40、可塑性基板；41、密封膜；42、固定板；43、开口部；50、振动板；51、弹性膜；52、绝缘体膜；53、掩膜；56、紧贴层；60、第一电极；70、压电体层；71、凹部；74、压电体膜；80、第二电极；90、引线电极；100、歧管；120、驱动电路；121、连接配线；200、打印机控制器；201、打印引擎；202、外部接口；205、控制部；206、振荡电路；207、驱动信号形成电路；208、电源生成部；209、内部接口；213、送纸机构；214、滑架机构；300、压电元件。

Claims (8)

1.一种压电元件的驱动方法，其特征在于，
所述压电元件具备：第一电极；压电体层，其被形成在所述第一电极上，且由ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物构成；第二电极，其被形成在所述压电体层上，
在所述压电元件的驱动方法中，
在以预定的驱动波形而对所述压电元件进行了预定次数的驱动后，使所述驱动波形的极性反转并对所述压电元件进行驱动，
作为所述压电体层，在A位置上包含铅(Pb)、铋(Bi)、钠(Na)、钾(K)中的至少两个、或者铋(Bi)、钠(Na)、钾(K)中的任意一个，且在所述压电体层中包含氧缺损。
2.如权利要求1所述的压电元件的驱动方法，其特征在于，
所述预定次数为1000次以上100000次以下。
3.如权利要求1或2所述的压电元件的驱动方法，其特征在于，
使用如下驱动波形来对所述压电元件进行驱动，
所述驱动波形为，上限值(Vmax1)大于30.0V且下限值(Vmin1)小于正侧的矫顽电场(Vc1)的顺极性的驱动波形、和上限值(Vmax2)大于负侧的矫顽电场(Vc2)且下限值(Vmin2)小于-30.0V的反极性的驱动波形。
4.如权利要求1或2所述的压电元件的驱动方法，其特征在于，
所述驱动波形在极性的反转前后为上下对称。
5.如权利要求3所述的压电元件的驱动方法，其特征在于，
所述驱动波形在极性的反转前后为上下对称。
6.一种压电元件，其特征在于，
所述压电元件被用于具备通过权利要求1至5中的任意一项所述的驱动方法而对压电元件进行驱动的控制单元的压电元件应用装置中，
所述压电元件具备：
第一电极，其被形成在基板上；
压电体层，其被形成在所述第一电极上，且由ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物构成，所述压电体层在A位置上包含铅(Pb)、铋(Bi)、钠(Na)、钾(K)中的至少两个、或者铋(Bi)、钠(Na)、钾(K)中的任意一个，且在所述压电体层中包含氧缺损；
第二电极，其被形成在所述压电体层上，
所述第一电极与所述第二电极的结构材料相同。
7.一种压电元件应用装置，其特征在于，具备：
压电元件，所述压电元件具备被形成在基板上的第一电极、被形成在所述第一电极上且由ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物构成的压电体层、被形成在所述压电体层上的第二电极，所述压电体层在A位置上包含铅(Pb)、铋(Bi)、钠(Na)、钾(K)中的至少两个、或者铋(Bi)、钠(Na)、钾(K)中的任意一个，且在所述压电体层中包含氧缺损；
控制单元，其通过权利要求1至5中的任意一项所述的驱动方法而对该压电元件进行驱动。
8.如权利要求7所述的压电元件应用装置，其特征在于，
所述第一电极与所述第二电极的结构材料相同。
CN201610056387.1A 2015-01-30 2016-01-27 压电元件的驱动方法以及压电元件及压电元件应用装置 Active CN105835528B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015017778A JP6575743B2 (ja) 2015-01-30 2015-01-30 液体噴射ヘッドの駆動方法及び圧電素子並びに液体噴射ヘッド
JP2015-017778 2015-01-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105835528A CN105835528A (zh) 2016-08-10
CN105835528B true CN105835528B (zh) 2020-05-01

Family

ID=56554787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610056387.1A Active CN105835528B (zh) 2015-01-30 2016-01-27 压电元件的驱动方法以及压电元件及压电元件应用装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9865796B2 (zh)
JP (1) JP6575743B2 (zh)
CN (1) CN105835528B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6634743B2 (ja) * 2015-09-08 2020-01-22 株式会社リコー 液体を吐出する装置、駆動波形生成装置、ヘッド駆動方法
JP2017094615A (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 株式会社リコー 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置
US10424722B2 (en) * 2015-11-27 2019-09-24 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric element, piezoelectric actuator, and electronic apparatus
JP7331424B2 (ja) * 2019-04-10 2023-08-23 セイコーエプソン株式会社 圧電素子、液体吐出ヘッド、およびプリンター
US11456330B2 (en) * 2019-08-07 2022-09-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Fatigue-free bipolar loop treatment to reduce imprint effect in piezoelectric device
JP2022126445A (ja) * 2021-02-18 2022-08-30 東芝テック株式会社 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
JP2022126443A (ja) * 2021-02-18 2022-08-30 東芝テック株式会社 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
CN115286384B (zh) * 2022-08-12 2023-06-27 广东捷成科创电子股份有限公司 一种knn基无铅压电陶瓷及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1805164A (zh) * 2004-12-28 2006-07-19 精工爱普生株式会社 压电元件和压电激励器和压电泵及喷墨式记录头

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1197755A (ja) * 1997-09-19 1999-04-09 Seiko Epson Corp 圧電素子の駆動方法
DE19914411A1 (de) * 1999-03-30 2000-10-12 Bosch Gmbh Robert Piezoelektrischer Aktor
JP2001167975A (ja) * 1999-12-08 2001-06-22 Hitachi Ltd 薄膜コンデンサとその製造方法、及び薄膜コンデンサを備えるコンピュータ
JP2004297041A (ja) * 2003-03-12 2004-10-21 Denso Corp 積層型圧電体素子
JP4171908B2 (ja) * 2004-01-20 2008-10-29 セイコーエプソン株式会社 強誘電体膜、強誘電体メモリ、及び圧電素子
JP4802469B2 (ja) 2004-09-14 2011-10-26 富士ゼロックス株式会社 液滴吐出装置
JP2006115631A (ja) * 2004-10-15 2006-04-27 Konica Minolta Holdings Inc 圧電駆動装置
JP4594069B2 (ja) * 2004-12-22 2010-12-08 富士通株式会社 圧電アクチュエータの駆動方法
JP2009071113A (ja) * 2007-09-14 2009-04-02 Fujifilm Corp 圧電素子の駆動方法
JP5928675B2 (ja) 2011-01-21 2016-06-01 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子、超音波センサー及び赤外線センサー
JP2012199334A (ja) * 2011-03-18 2012-10-18 Ricoh Co Ltd 電気機械変換素子、電気機械変換素子の製造方法、液滴吐出ヘッド、及び液滴吐出装置
EP2873103B1 (en) * 2012-08-27 2020-10-28 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material and piezoelectric element using the same, and electronic apparatus using the piezoelectronic element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1805164A (zh) * 2004-12-28 2006-07-19 精工爱普生株式会社 压电元件和压电激励器和压电泵及喷墨式记录头

Also Published As

Publication number Publication date
JP6575743B2 (ja) 2019-09-18
JP2016144289A (ja) 2016-08-08
US9865796B2 (en) 2018-01-09
CN105835528A (zh) 2016-08-10
US20160225976A1 (en) 2016-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105835528B (zh) 压电元件的驱动方法以及压电元件及压电元件应用装置
JP4793568B2 (ja) アクチュエータ装置、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US20110169897A1 (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2010098292A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター装置
US20110043574A1 (en) Droplet ejecting head, droplet ejecting apparatus, piezoelectric device, and ceramic
JP6652736B2 (ja) 圧電素子、及び圧電素子応用デバイス
JP2006303426A (ja) 圧電素子及びその製造方法、液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置
US10937942B2 (en) Piezoelectric element and piezoelectric element-applied device
JP5510205B2 (ja) 圧電素子、液体噴射ヘッド、液体噴射装置および圧電素子の製造方法
US8079677B2 (en) Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and piezoelectric actuator
JP5435206B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2018133458A (ja) 圧電素子、及び圧電素子応用デバイス
JP2010089470A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエータ装置
US9162455B2 (en) Liquid ejecting apparatus
JP5740951B2 (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子、赤外線センサー及び超音波センサー
JP5440795B2 (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、及び圧電素子
JP2018160535A (ja) 圧電素子、及び圧電素子応用デバイス
JP6597959B2 (ja) 圧電デバイス及び圧電デバイスの駆動方法
US20230320226A1 (en) Piezoelectric Element And Piezoelectric Element Application Device
JP2006216685A (ja) 単結晶強誘電体薄膜並びにこれを用いた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2017069545A (ja) 圧電素子及び圧電素子応用デバイス
JP2016152366A (ja) 圧電素子及びその製造方法並びに圧電素子応用デバイス
CN116890528A (zh) 压电元件、头芯片、液体喷射装置以及传感器
CN117835794A (zh) 压电基板、压电元件以及压电元件应用器件
CN116896969A (zh) 压电元件以及压电元件应用器件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant