JP2010228145A

JP2010228145A - 記録装置

Info

Publication number: JP2010228145A
Application number: JP2009075753A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Hozumi; 大輔穂積; Shuzo Iwashita; 修三岩下
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP5183547B2

Abstract

【課題】駆動劣化の発生を抑制し、駆動電圧を高くできることにより、液体の吐出量あるいは吐出速度を高くできる記録装置を提供する。
【解決手段】複数の液体加圧室を有する流路部材上に圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されており、前記駆動電極の周囲に、補助電極を備え、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたとき、前記駆動電極と前記共通電極との間の電圧を、０．８Ｅｃ以上の正の第１の電圧にして待機し、電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧にして前記液体加圧室の体積を増加させて駆動した後、電圧を前記第１の電圧に戻すとともに、待機時には、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上の負の第３の電圧とし、駆動時には、第３の電圧より高い第４の電圧にする。
【選択図】図８

Description

本発明は、圧電体を用いて液滴を吐出させて画像を印刷する記録装置に関するものである。

近年、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ＥＬディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。

このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが印刷ヘッドとして搭載されている。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒータを備え、ヒータによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。

また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および記録媒体より主走査方向に長い液体吐出ヘッドを固定した状態で、副走査方向に搬送されてくる記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。

シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。

そこで液体吐出ヘッドを、マニホールドおよびマニホールドから複数の液体加圧室をそれぞれ介して繋がる液体吐出孔を有した流路部材と、前記液体加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子を有するアクチュエータユニットとを積層して構成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この液体吐出ヘッドでは、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がった液体加圧室がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられたアクチュエータユニットの変位素子を変位させることで、各液体吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度で印刷が可能とされている。

また、液体吐出ヘッドを駆動する際に、駆動を繰り返すうちに液体の吐出量あるいは吐出速度が低下する駆動劣化を抑制するために、駆動電圧を抗電界の０．８倍以下にする駆動方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２００３−３０５８５２号公報国際公開第０６／１３７５２８号パンフレット

しかしながら、特許文献２に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法では、駆動劣化の発生を抑制することはできるものの、駆動電圧を抗電界の０．８倍以下とする必要があるため、液体の吐出量あるいは吐出速度が制限されるという問題があった。

したがって、本発明の目的は、駆動劣化の発生を抑制することにより、駆動電圧を抗電界の０．８より高くでき、その結果、駆動波形の自由度が高くなり、液体の吐出量あるいは吐出速度を高くできる記録装置を提供することにある。

本発明の記録装置は、複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送させる搬送部と、前記液体吐出ヘッドおよび前記搬送部を制御する制御部を具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、前記制御部は、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたとき、前記駆動電極と前記共通電極との間の電圧を、０．８Ｅｃ以上の正（以下、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧、逆を負の電圧とする）の第１の電圧にして待機し、電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧にして前記液体加圧室の体積を増加させて駆動した後、電圧を前記第１の電圧に戻すとともに、前記待機時には、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上の負の第３の電圧とし、前記駆動時には、第３の電圧より高い第４の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することを特徴とする。

また、前記第４の電圧が正の電圧であることが好ましい。

本発明の記録装置は、複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドおよび前記搬送部を制御する制御部とを具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧とし、逆を負の電圧とし、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたときに、前記制御部は、前記駆動電極と前記共通電極の間の電圧を第５の電圧にして待機し、電圧を上げて生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第６の電圧にして前記液体加圧室の体積を減少させて駆動した後、電圧を前記第５の電圧に戻すとともに、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、前記待機時には、第７の電圧にし、前記駆動時には、前記第７の電圧より低いとともに、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上の負の第８の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することを特徴とする。

また、前記第７の電圧が正の電圧であることが好ましい。

本発明の記録装置によれば、複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドおよび前記搬送部を制御する制御部とを具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧とし、逆を負の電圧とし、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたときに、前記制御部は、前記駆動電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第１の電圧にして待機し、電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧にして前記液体加圧室の体積を増加させて駆動した後、電圧を前記第１の電圧に戻すとともに、前記待機時には、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上となる負の第３の電圧とし、前記駆動時には、第３の電圧より高い第４の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することにより、駆動劣化の発生を抑制することができるので、駆動電圧を抗電界の０．８より高くでき、その結果駆動波形の自由度が高くなり、液体の吐出量あるいは吐出速度を高くできる。

また、前記第４の電圧が正の電圧である場合、駆動劣化をより抑制できる。

本発明の記録装置によれば、複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドおよび前記搬送部を制御する制御部とを具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧とし、逆を負の電圧とし、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたときに、前記制御部は、前記駆動電極と前記共通電極の間の電圧を第５の電圧にして待機し、電圧を上げて生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第６の電圧にして前記液体加圧室の体積を減少させて駆動した後、電圧を前記第５の電圧に戻すとともに、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、前記待機時には、第７の電圧にし、前記駆動時には、前記第７の電圧より低いとともに、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上の負の第８の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することより、駆動劣化の発生を抑制することができるので、駆動電圧を抗電界の０．８より高くでき、その結果駆動波形の自由度が高くなり、液体の吐出量あるいは吐出速度を高くできる。

また、前記第７の電圧が正の電圧である場合、駆動劣化をより抑制できる。

本発明の一実施の形態に係る記録装置であるプリンタの概略構成図である。図１の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体を示す平面図である。図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態に係る補助電極の形状を示した模式図である。本発明の一実施の形態に係る圧電体の駆動の詳細を示した模式図である。本発明の一実施の形態に係る圧電体を駆動する駆動電圧および補助駆動電圧を示した図である。

図１は、本発明の一実施形態である記録装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。このカラーインクジェットプリンタ１（以下、プリンタ１とする）は、４つの液体吐出ヘッド２を有している。これらの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ１に固定されている。液体吐出ヘッド２は、図１の手前から奥へ向かう方向に細長い形状を有している。

プリンタ１には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、給紙ユニット１１４、搬送ユニット１２０および紙受け部１１６が順に設けられている。また、プリンタ１には、液体吐出ヘッド２や給紙ユニット１１４などのプリンタ１の各部における動作を制御するための制御部１００が設けられている。

給紙ユニット１１４は、複数枚の印刷用紙Ｐを収容することができる用紙収容ケース１１５と、給紙ローラ１４５とを有している。給紙ローラ１４５は、用紙収容ケース１１５に積層して収容された印刷用紙Ｐのうち、最も上にある印刷用紙Ｐを１枚ずつ送り出すことができる。

給紙ユニット１１４と搬送ユニット１２０との間には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、二対の送りローラ１１８ａおよび１１８ｂ、ならびに、１１９ａおよび１１９ｂが配置されている。給紙ユニット１１４から送り出された印刷用紙Ｐは、これらの送りローラによってガイドされて、さらに搬送ユニット１２０へと送り出される。

搬送ユニット１２０は、エンドレスの搬送ベルト１１１と２つのベルトローラ１０６および１０７を有している。搬送ベルト１１１は、ベルトローラ１０６および１０７に巻き掛けられている。搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラに巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラの共通接線をそれぞれ含む互いに平行な２つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら２つの平面のうち、液体吐出ヘッド２に近い方の平面が、印刷用紙Ｐを搬送する搬送面１２７である。

ベルトローラ１０６には、図１に示されるように、搬送モータ１７４が接続されている。搬送モータ１７４は、ベルトローラ１０６を矢印Ａの方向に回転させることができる。また、ベルトローラ１０７は、搬送ベルト１１１に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ１７４を駆動してベルトローラ１０６を回転させることにより、搬送ベルト１１１は、矢印Ａの方向に沿って移動する。

ベルトローラ１０７の近傍には、ニップローラ１３８とニップ受けローラ１３９とが、搬送ベルト１１１を挟むように配置されている。ニップローラ１３８は、図示しないバネによって下方に付勢されている。ニップローラ１３８の下方のニップ受けローラ１３９は、下方に付勢されたニップローラ１３８を、搬送ベルト１１１を介して受け止めている。２つのニップローラは回転可能に設置されており、搬送ベルト１１１に連動して回転する。

給紙ユニット１１４から搬送ユニット１２０へと送り出された印刷用紙Ｐは、ニップローラ１３８と搬送ベルト１１１との間に挟み込まれる。これによって、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の搬送面１２７に押し付けられ、搬送面１２７上に固着する。そして、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の回転に従って、液体吐出ヘッド２が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト１１１の外周面１１３に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、印刷用紙Ｐを搬送面１２７に確実に固着させることができる。

４つの液体吐出ヘッド２は、搬送ベルト１１１による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド２は、下端にヘッド本体１３を有している。ヘッド本体１３の下面には、液体を吐出する多数の液体吐出孔８が設けられている（図３参照）。

１つの液体吐出ヘッド２に設けられた液体吐出孔８からは、同じ色の液滴（インク）が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド２の液体吐出孔８は一方方向（印刷用紙Ｐと平行で印刷用紙Ｐ搬送方向に直交する方向であり、液体吐出ヘッド２の長手方向）に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく印刷することができる。各液体吐出ヘッド２から吐出される液体の色は、それぞれ、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。各液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体１３の下面と搬送ベルト１１１の搬送面１２７との間にわずかな隙間をおいて配置されている。

搬送ベルト１１１によって搬送された印刷用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２と搬送ベルト１１１との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド２を構成するヘッド本体１３から印刷用紙Ｐの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、印刷用紙Ｐの上面には、制御部１００によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。

搬送ユニット１２０と紙受け部１１６との間には、剥離プレート１４０と二対の送りローラ１２１ａおよび１２１ｂならびに１２２ａおよび１２２ｂとが配置されている。カラー画像が印刷された印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１によって剥離プレート１４０へと搬送される。このとき、印刷用紙Ｐは、剥離プレート１４０の右端によって、搬送面１２７から剥離される。そして、印刷用紙Ｐは、送りローラ１２１ａ〜１２２ｂによって、紙受け部１１６に送り出される。このように、印刷済みの印刷用紙Ｐが順次紙受け部１１６に送られ、紙受け部１１６に重ねられる。

なお、印刷用紙Ｐの搬送方向について最も上流側にある液体吐出ヘッド２とニップローラ１３８との間には、紙面センサ１３３が設置されている。紙面センサ１３３は、発光素子および受光素子によって構成され、搬送経路上の印刷用紙Ｐの先端位置を検出することができる。紙面センサ１３３による検出結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、紙面センサ１３３から送られた検出結果により、印刷用紙Ｐの搬送と画像の印刷とが同期するように、液体吐出ヘッド２や搬送モータ１７４等を制御することができる。

次に本発明の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体１３について説明する。図２は、図１に示されたヘッド本体１３を示す上面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大上面図であり、ヘッド本体１３の一部である。図４は、図３と同じ位置の拡大透視図で、液体吐出孔８の位置が分かりやすいように、一部の流路を省略して描いている。なお、図３および図４において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき液体加圧室１０（液体加圧室群９）、しぼり１２および液体吐出孔８を実線で描いている。図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。

ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、アクチュエータユニットである圧電アクチュエータユニット２１とを有している。圧電アクチュエータユニット２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が流路部材４の長手方向に平行になるように流路部材４の上面に配置されている。また、流路部材４の長手方向に平行な２本の仮想直線のそれぞれに沿って２つずつ、つまり合計４つの圧電アクチュエータユニット２１が、全体として千鳥状に流路部材４上に配列されている。流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータユニット２１の斜辺同士は、流路部材４の短手方向について部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット２１を駆動することにより印刷される領域では、２つの圧電アクチュエータユニット２１により吐出された液滴が混在して着弾することになる、
流路部材４の内部には液体流路の一部であるマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、流路部材４の上面にはマニホールド５の開口５ｂが形成されている。開口５ｂは、流路部材４の長手方向に平行な２本の直線（仮想線）のそれぞれに沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。開口５ｂは、４つの圧電アクチュエータユニット２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド５には開口５ｂを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。

流路部材４内に形成されたマニホールド５は、複数本に分岐している（分岐した部分のマニホールド５を副マニホールド５ａということがある）。開口５ｂに繋がるマニホールド５は、圧電アクチュエータユニット２１の斜辺に沿うように延在しており、流路部材４の長手方向と交差して配置されている。２つの圧電アクチュエータユニット２１に挟まれた領域では、１つのマニホールド５が、隣接する圧電アクチュエータユニット２１に共有されており、副マニホールド５ａがマニホールド５の両側から分岐している。これらの副マニホールド５ａは、流路部材４の内部の各圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域に互いに隣接してヘッド本体１３の長手方向に延在している。

流路部材４は、複数の液体加圧室１０がマトリクス状（すなわち、２次元的かつ規則的）に形成されている４つの液体加圧室群９を有している。液体加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。液体加圧室１０は流路部材４の上面に開口するように形成されている。これらの液体加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの液体加圧室１０によって形成された各液体加圧室群９は圧電アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各液体加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータユニット２１が接着されることで閉塞されている。

本実施形態では、図３に示されているように、マニホールド５は、流路部材４の短手方向に互いに平行に並んだ４列のＥ１〜Ｅ４の副マニホールド５ａに分岐し、各副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に４列配列されている。副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０の並ぶ列は副マニホールド５ａの両側に２列ずつ配列されている。

全体では、マニホールド５から繋がる液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各液体加圧室列に含まれる液体加圧室１０の数は、アクチュエータである変位素子５０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。液体吐出孔８もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像形成が可能となっている。すなわち、各副マニホールド５ａには平均すれば１５０ｄｐｉに相当する間隔で個別流路３２が接続されている。これは、６００ｄｐｉ分の液体吐出孔８を４つ列の副マニホールド５ａに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド５ａに繋がる個別流路３２が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド５ａの延在方向、すなわち主走査方向に平均１７０μｍ（１５０ｄｐｉならば２５．４ｍｍ／１５０＝１６９μｍ間隔である）以下の間隔で個別流路３２が形成されているということである。

圧電アクチュエータユニット２１の上面における各液体加圧室１０に対向する位置には後述する駆動電極３５がそれぞれ形成されている。駆動電極３５は液体加圧室１０より一回り小さく、液体加圧室１０とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。

流路部材４の下面の液体吐出面には多数の液体吐出孔８が形成されている。これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置された副マニホールド５ａと対向する領域を避けた位置に配置されている。また、これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータユニット２１と対向する領域内に配置されている。これらの液体吐出孔群７は圧電アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータユニット２１の変位素子５０を変位させることにより液体吐出孔８から液滴が吐出できる。液体吐出孔８の配置については後で詳述する。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔８は、流路部材４の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。

ヘッド本体１３に含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャ（しぼり）プレート２４、サプライプレート２５、２６、マニホールドプレート２７、２８、２９、カバープレート３０およびノズルプレート３１である。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路３２および副マニホールド５ａを構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体１３は、図５に示されているように、液体加圧室１０は流路部材４の上面に、副マニホールド５ａは内部の下面側に、液体吐出孔８は下面にと、個別流路３２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、液体加圧室１０を介して副マニホールド５ａと液体吐出孔８とが繋がる構成を有している。

各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート２２に形成された液体加圧室１０である。第２に、液体加圧室１０の一端から副マニホールド５ａへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の入り口）からサプライプレート２５（詳細には副マニホールド５ａの出口）までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート２４に形成されたしぼり１２と、サプライプレート２５、２６に形成された個別供給流路６とが含まれている。

第３に、液体加圧室１０の他端から液体吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称される。ディセンダは、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（詳細には液体吐出孔８）までの各プレートに形成されている。第４に、副マニホールド５ａを構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート２７〜３０に形成されている。

このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド５ａからの液体の流入口（副マニホールド５ａの出口）から液体吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールド５ａに供給された液体は、以下の経路で液体吐出孔８から吐出される。まず、副マニホールド５ａから上方向に向かって、個別供給流路６を通り、しぼり１２の一端部に至る。次に、しぼり１２の延在方向に沿って水平に進み、しぼり１２の他端部に至る。そこから上方に向かって、液体加圧室１０の一端部に至る。さらに、液体加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、液体加圧室１０の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した液体吐出孔８へと進む。

圧電アクチュエータユニット２１は、図５に示されるように、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電アクチュエータユニット２１全体の厚さは４０μｍ程度である。圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の液体加圧室１０を跨ぐように延在している（図３参照）。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂ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からなる。

圧電アクチュエータユニット２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極３４、Ａｕ系などの金属材料からなる駆動電極３５および補助電極４１を有している。駆動電極３５は上述のように圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する位置に配置されている。駆動電極３５の一端は、液体加圧室１０と対向する領域外に引き出されて接続電極３６が形成されている。接続電極３６は例えばガラスフリットを含む金からなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極３６は、図示されていないＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、駆動電極３５には、制御部１００からＦＰＣを通じて駆動信号（駆動電圧）が供給される。駆動信号は、印刷媒体Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。

補助電極４１は、駆動電極３６の周囲に、共通電極３４と対向して設けられている。図６（ａ）は補助電極４１の形状の一例である。ここで、駆動電極の周囲とは、流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、液体加圧室の面積重心点から補助電極４１が形成されている部位への角度が３６０度となっていること、つまり、平面上のどの方向にも補助電極４１が形成されていることが好ましいが、接続電極が形成されている方向を除く概略３６０度近く形成されて入ればよく、その角度は２７０度（３／４周）以上であればよい。また、１つの駆動電極３６の周囲の補助電極４１は全て繋がっていなくてもよい。補助電極４１の一部には、補助電極用接続電極４６が形成されている。補助電極用接続電極４６は例えばガラスフリットを含む金からなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、補助電極用接続電極３６は、図示されていないＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、補助電極４１には、制御部１００からＦＰＣを通じて駆動補助信号が供給される。駆動補助信号は、駆動信号と同期して一定の周期で供給される。

補助電極の他の例を図６（ｂ）およ（ｃ）に示す。いずれも圧電セラミック層２２１ｂ、３２１ｂ上に、液体加圧室２１０、３１０に重なる位置に駆動電極２３５、３３５が形成されており、駆動電極２３５、３３５の周囲に補助電極２４１、３４１が形成されている。

図６（ｂ）では流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、液体加圧室１１０の面積重心点Ｃから補助電極２４１が形成されている部位への角度θは３４５度となっている。この場合、実際に変位が生じる液体加圧室２１０から離れた駆動電極２３５の引き出し部の周囲に補助電極２４１を形成していないが、実効的に効果を変えずに、補助電極１４１の形状を簡略化できる。

図６（ｃ）では流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、液体加圧室３１０の面積重心点から補助電極３４１が形成されている部位への角度は、それぞれの補助電極３４１の角度を合計して計算する。この場合、さらに補助電極３４１の形状を簡略化できる。

共通電極３４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極３４は、圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域内の全ての液体加圧室１０を覆うように延在している。共通電極３４の厚さは２μｍ程度である。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層２１ｂ上において、駆動電極３５からなる電極群を避ける位置に駆動電極３５とは異なる表面電極（不図示）が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層２１ｂの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極３４と電気的に接続されているとともに、多数の駆動電極３５と同様に、ＦＰＣ上の別の電極と接続されている。

図５に示されるように、共通電極３４と駆動電極３５とは、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層２１ｂにおける駆動電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータユニット２１においては、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック２１ａは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータユニット２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。

なお、後述のように、駆動電極３５および補助電極４１に選択的に所定の駆動信号および駆動補助信号が供給されることにより、この駆動電極３５に対応する液体加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路３２を通じて、対応する液体吐出口８から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータユニット２１における各液体加圧室１０に対向する部分は、各液体加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子５０（アクチュエータ）に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層からなる積層体中には、図５に示されているような構造を単位構造とする変位素子５０が液体加圧室１０毎に、液体加圧室１０の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極３４、圧電セラミック層２１ｂ、駆動電極３５により作り込まれており、圧電アクチュエータユニット２１には変位素子５０が複数含まれている。なお、本実施形態において１回の吐出動作によって液体吐出口８から吐出される液体の量は５〜７ｐＬ（ピコリットル）程度である。

多数の駆動電極３５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれがＦＰＣ上のコンタクトおよび配線を介して、個別にアクチュエータ制御手段に電気的に接続されている。

本実施形態における圧電アクチュエータユニット２１の駆動方法を、まず駆動電極３５に供給される駆動電圧（駆動信号）に関して説明する。駆動電極３５を共通電極３４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この時圧電セラミック層２１ｂは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層２１ａは、駆動電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域を持たない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、液体加圧室１０とは離れた側）の圧電セラミック層２１ｂを、活性部を含む層とし、かつ下側（つまり、液体加圧室１０に近い側）の圧電セラミック層２１ａを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている
この構成において、電界と分極とが同方向となるように、アクチュエータ制御部により駆動電極３５を共通電極３４に対して正または負の所定電位とすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ｂは液体加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。

本実施の形態における実際の駆動手順のひとつは引き打ちと呼ばれるもので、予め駆動電極３５を共通電極３４より高い電位（以下高電位と称す）にしておき、吐出要求がある毎に駆動電極３５を共通電極３４と一旦同じ電位（以下低電位と称す）とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、駆動電極３５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが元の形状に戻り、液体加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。このとき、液体加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から液体加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び駆動電極３５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが液体加圧室１０側へ凸となるように変形し、液体加圧室１０の容積減少により液体加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を駆動電極３５に供給することになる。このパルス幅は、液体加圧室１０内において圧力波がマニホールド５から液体吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）が理想的である。これによると、液体加圧室１０内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。

これとは逆に押し打ちと呼ばれる駆動方法も使用できる。押し打ちは、駆動電極３５を共通電極３４と同じ電位（低電位）にしておき吐出要求がある毎に駆動電極３５を共通電極３４より高い電位（高電位）とする。これにより、液体加圧室１０の体積増加により、液体吐出孔８から押し出された液柱が、液体加圧室１０内部が正圧状態から負圧状態に反転するときに合わせて、液体加圧室１０の体積を増加させて、液柱の根元を切断し、切り離された液滴を吐出する。

また、階調印刷においては、液体吐出孔８から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する液体吐出孔８から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をＡＬとすることが好ましい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。

以上のような基本的に引き打ちの動作においては、駆動劣化が起きる原因を、図７を用いて詳細に説明する図７（ａ）は電圧を加えていない状態の圧電セラミック層２１ｂ、共通電極３４、駆動電極３５および補助電極４１の縦断面である。以下、共通電極３４と駆動電極３５とに挟まれた部分の圧電セラミック層２１ｂを駆動部５１と呼び、共通電極３４と補助電極４１とに挟まれた部分の圧電セラミック層２１ｂを補助駆動部５３と呼び、以上のいずれでもない部分の圧電セラミック層２１ｂを非駆動部５２と呼ぶ。なお、分極は、駆動電極３５から共通電極３４への方向および補助電極４１から共通電極３４への方向にされている。いずれの分極も逆の方向に行なっておいてもよく、その場合、以下の説明では加える電圧差は逆になる。

上述の説明のように、一般的な引き打ちでは、図７（ｂ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が正の電圧の状態で待機し（以下、吐出する前の状態を待機状態という）、図７（ｃ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が０Ｖとなる駆動電圧を与えて駆動し（以下、待機状態とは異なる駆動電圧が与えられている状態を駆動状態という）、その後、図７（ｂ）の待機状態に戻るという一連の動作を行なうことにより、液体吐出孔８から液滴が吐出される。図７（ｂ）の待機状態では駆動部５１が平面方向に縮んでおり、非駆動部５２には引っ張り応力が働いている。なお、補助駆動部５３も僅かに引っ張られる場合もあるが、図７（ｂ）では無視して描いている。この応力が非常に長時間、繰り返し加わるため、非駆動部５２は、しだいに横方向に分極されていく。そして、横方向への分極が進むと、非駆動部５２は横方向に延びてしまい、図７（ｃ）の駆動状態では駆動部５１を押すように働くため、駆動状態での変位が少なくなる。これが駆動劣化である。なお、この際の、共通電極３４と駆動電極３５との間に生じる電界が、圧電セラミック層２１ｂに分域回転歪が生じる抗電界Ｅｃの０．８倍以上であると、駆動劣化の進行が非常にはやくなる。

これに対して、本発明の記録装置では、引き打ちの際には、図７（ｄ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が正の電圧（生じる電界は０．８Ｅｃ以上）、補助電極４１が負の電圧の状態で待機し、図７（ｅ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が０Ｖ、補助電極４１が０Ｖとなる駆動電圧および補助駆動電圧を与えて駆動し、その後、図７（ｄ）の待機状態に戻る一連の動作を行なうことにより、液体吐出孔８から液滴が吐出される。図７（ｃ）の待機状態では駆動部５１が平面方向に縮んでいるが、補助駆動部５３には逆の電界が生じるように電圧が加えられており補助駆動部５３伸びている。そのため、非駆動部５２には、理想的には応力が生じない状態にできる。このため、このため駆動劣化は生じなくなる。また、駆動劣化が生じないため、待機状態の駆動電極３５に加わる電圧を、駆動部５１に生じる電界を０．８Ｅｃ以上にすることが可能になり、吐出量を多くしたり、吐出速度を速くしたりすることができる。

なお、高密度化するために、補助電極４１を駆動電極３５と同等の大きさで形成できない場合も考えられるが、その場合でも非駆動部５２に加わる応力は低減でき、待機状態の駆動電極３５に加わる電圧を、駆動部５１に生じる電界を０．８Ｅｃ以上にすることが可能になり、吐出量を多くしたり、吐出速度を速くしたりすることができる。

以上、説明を簡単にするため、駆動状態の電圧などを０Ｖとしてきたが、圧電セラミック層２１ｂの寸法変化の挙動が、上述の状態となるようにすれば、他の電圧でもかまわない。一般的には、次のように表せる。

圧電セラミック層２１ｂに分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたとき、駆動電極３５と共通電極３４との間の電圧を、生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正（分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧、逆を負の電圧とする）の第１の電圧Ｖ１にして待機し、電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧Ｖ２にして液体加圧室１０の体積を増加させて駆動した後、電圧を前記第１の電圧Ｖ１に戻すとともに、待機時には、補助電極４１と共通電極３４との間の電圧を、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上となる負の第３の電圧Ｖ３とし、駆動時には、第３の電圧Ｖ３より高い第４の電圧Ｖ４とする
この駆動電圧の変化を図８（ａ）に示し、補助駆動電圧の変化を図８（ｂ）示す。図中の（０．８Ｅｃ）または（−０．８Ｅｃ）は抗電界Ｅｃの０．８倍または−０．８倍の電界が生じ電圧を表している。駆動電極３５と補助電極４１の面積が異なる場合の、駆動部５１に抗電界Ｅｃの０．８倍の電界が生じる電圧と、補助駆動部５３に抗電界Ｅｃの０．８倍の電界が生じる電圧とは異なる。

第４の電圧Ｖ４を正の電圧Ｖ４’とするバイポーラ駆動を行なうと、補助電極４１の面積が狭い場合であっても、図７（ｄ）に示す待機状態で非駆動部５２を押す量が多くなるため、非駆動部５２に生じる引っ張り応力を低くすることができる。

続いて、押し打ちの場合について説明する。一般的な押し打ちでは、図７（ｃ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が０Ｖとなる状態で待機し、図７（ｂ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が正の電圧となる駆動電圧を与えて駆動し）、その後、図７（ｃ）の待機状態に戻る一連の動作を行なうことにより、液体吐出孔８から液滴が吐出される。図７（ｂ）の駆動状態では駆動部５１が平面方向に縮んでおり、非駆動部５２には引っ張り応力が働いている。なお、補助駆動部５３も僅かに引っ張られる場合もあるが、図７（ｂ）では無視して描いている。この応力が非常に長時間、繰り返し加わるため、非駆動部５２は、しだいに横方向に分極されていく。そして。横方向への分極が進むと、非駆動部５２は横方向に延びてしまい、図７（ｃ）の待機状態では駆動部５１を押すように働くため、駆動状態に変化する際の変位量の差が少なくなる。これが駆動劣化である。なお、この際の、共通電極３４と駆動電極３５との間に生じる電界が、圧電セラミック層２１ｂに分域回転歪が生じる抗電界Ｅｃの０．８倍以上であると、駆動劣化の進行が早くなる。

本発明の記録装置では、駆動状態で生じる引っ張り応力を、引き打ちの場合の図７（ｄ）と同様に応力を低減できる。これは一般的には、次のように表せる。

圧電セラミック層２１ｂに分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたとき、駆動電極３５と共通電極３４の間の電圧を第５の電圧Ｖ５にして待機し、電圧を上げて生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第６の電圧Ｖ６にして液体加圧室１０の体積を減少させて駆動した後、電圧を前記第５の電圧Ｖ５に戻すとともに、補助電極４１と共通電極３４との間の電圧を、待機時には、第７の電圧Ｖ７にし、駆動時には、第７の電圧Ｖ７より低いとともに、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上となる負の第８の電圧Ｖ８にする。

この駆動電圧の変化を図８（ｃ）に示し、補助駆動電圧の変化を図８（ｄ）示す。図中の（０．８Ｅｃ）は抗電界Ｅｃの０．８倍の電界が生じ電圧を表している。駆動電極３５と補助電極４１の面積が異なる場合の、駆動部５１に抗電界Ｅｃの０．８倍の電界が生じる電圧と、補助駆動部５３に抗電界Ｅｃの０．８倍の電界が生じる電圧とは異なる。

第７の電圧Ｖ７を正の電圧Ｖ７’とするバイポーラ駆動を行なうと、補助電極４１の面積が狭い場合であっても、図７（ｄ）に示す待機状態で非駆動部５２を押す量が多くなるため、非駆動部５２に生じる引っ張り応力を低くすることができる。

なお、引っ張り応力が加わる時間は、引き打ちの待機状態の方が長くなるため、本発明は、特に引き打ち方式に対して有効である。

また、駆動部５１の分極方向と補助駆動部５３の分極方向を逆にすると、駆動電極３５と補助電極４１に加える電圧差をすくなくできるため、短絡が発生するおそれを低減できる。

また、補助電極部４１に印加する信号は、駆動部５１と非駆動部５２の界面に応力をできるだけ緩和させるため、単純に駆動電極部５２へ印加される電圧と等価な値ではなく、駆動部５１の変位に応じた変位を発生させるだけの電圧を印加することが望ましい。この値は電極面積によって異なるため、電極寸法ごとに駆動部５１・非駆動部５２の変位が等価となる様に調整する。具体的には、圧電体の変位量は駆動電極３５のサイズによって異なり、分極方向に垂直方向に変位する振動モードの場合、径方向の長さに対して比例関係となる。現実的には多連多列の高密度に配置されたインクジェットプリンターヘッドにおいては駆動電極３５間の間隔は狭く高密度配置が進む程、間隔が狭くなる。よって、例えば一つの駆動電極３５が８００μ角程度のサイズで６００ｄｐｉの多連多列のプリンターヘッドにおいて１インチ程度のヘッドサイズに設計する場合、補助電極４１幅は最大でも５０μｍ程度しかとれない。この場合、駆動電極３５部の変位量を打ち消す程度に補助駆動部５３を変位させることは、抗電界Ｅｃの限界よりできない。

そこで、引き打ちの場合は、面積と加える電圧については、駆動電極３５の面積をＳ１（ｍ^２）とし、補助電極４１の面積をＳ２（ｍ^２）とし、第１の電圧Ｖ１により駆動電極３４と共通電極３４との間に生じる電界をＥ１（Ｖ／ｍ）とし、第３の電圧Ｖ３により補助電極４１と共通電極３４との間に生じる電界をＥ２（Ｖ／ｍ）としたとき、０．０５≦Ｓ２／Ｓ１＜１．０、Ｅ１≦Ｅ２≦０．８Ｅｃとするのが好ましい。

また、押し打ちの場合は、面積と加える電圧については、駆動電極３５の面積をＳ１（ｍ^２）とし、補助電極４１の面積をＳ２（ｍ^２）とし、第５の電圧Ｖ５により駆動電極３４と共通電極３４との間に生じる電界をＥ１（Ｖ／ｍ）とし、第８の電圧Ｖ８により補助電極４１と共通電極３４との間に生じる電界をＥ２（Ｖ／ｍ）としたとき、０．０５≦Ｓ２／Ｓ１＜１．０、Ｅ１≦Ｅ２≦０．８Ｅｃとするのが好ましい。

圧電セラミック層に用いる圧電材料をチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）とし、ＰＺＴを用いたスラリーを作成し、このスラリーから、成形方法としてロールコーター法を採用して、グリーンシートを作製した。

次いで、金型打ち抜きによって、１００μｍ径の貫通孔をグリーンシートに形成した。
その後、Ａｇ−Ｐｄ合金を含む導体ペーストを用いたスクリーン印刷法により、各グリーンシートの表面に、共通電極となる電極パターンを形成した。

また、Ａｇ−Ｐｄ合金に対して、圧電体粉末をフィラー剤として３０体積％添加してビア導体ペーストを作製し、これをスクリーン印刷にて、グリーンシートに形成した貫通孔の内部に充填し、ビア電極を形成した。

次いで、このグリーンシートを２層積層して、内部に共通電極及びビア電極を備えた積層成形体を作製した。その後、この積層成形体を１０２０℃の温度で焼成して圧電焼結体を作製した。得られた圧電焼結体は１層あたり約２０μｍであった。

この圧電焼結体の表面に、変位素子を構成する部分の共通電極に相対するように主成分Ａｕを含む導体ペーストを用いたスクリーン印刷により、マトリックス状に、幅０．８ｍｍ、長さ０．８ｍｍの駆動電極及び駆動電極の端から０．０３ｍｍの位置に線幅０．０３ｍｍの補助電極を同時に形成し、しかる後に、８００℃の熱処理によって駆動電極及び補助電極を形成した。

次に、圧電セラミック層のほぼ全面を分極するために、圧電セラミック層の表面に駆動電極と補助電極を覆うように、Ａｇを主体とする仮電極ペーストを塗布し、乾燥させて分極電極を形成した。なお、圧電セラミック層の表面に形成されたビア電極とその周囲には分極電極を形成しなかった。

この全面分極を行った後に、共通電極と、分極電極との間に電圧を印加して圧電セラミック層のほぼ全面を分極し、その後、有機溶剤中で超音波洗浄して分極電極を除去した。

さらに、溝幅０．９ｍｍ、溝長さ０．９ｍｍの溝形状（開口部面積０．８１ｍｍ^２）を有し、溝ピッチが０．１３ｍｍで格子状にマトリックス配置された流路部材の上に、圧電アクチュエータを、開口部にそれぞれの変位素子が位置するように接着して液体吐出ヘッドを作製し、さらに液体吐出ヘッドの動作を制御するドライバーＩＣを含む制御部を接続し、記録装置を作製した。

得られた記録装置を用いて、駆動信頼性を評価した。駆動信頼性の指標として、まず圧電アクチュエータを駆動させる前に、あらかじめ変位素子の初期変位量Ａを測定した。次いで、駆動電極と共通電極間にピーク電圧、周波数２ＫＨｚ、デューティ８０％のパルス波を１００億サイクル印加した後で、変位素子の駆動後変位量Ｂを測定し、初期変位量Ａに対する駆動後変位量Ｂの劣化率（Ａ−Ｂ）／Ａを算出した。表では、この低下率が１０％以下であるものを○、５％以下であるものを◎と評価した。

なお、変位量の測定は、ドライバーＩＣを用いたアクチュエータ駆動回路を用いて変位素子部に駆動信号（矩形波）を入力し変位部をグラフテック社製のレーザードップラー変位形にて変位を測定して行った。

また、第１の電圧Ｖ１は、駆動部に生じる電界が抗電界Ｅｃとなる電圧に対する割合で規格化して表１に表記した。第３の電圧Ｖ３は、補助駆動部に０．８Ｅｃの電界が生じる電圧とした。第２の電圧Ｖ２および第４の電圧Ｖ４は、０Ｖとした。

なお、圧電材料の抗電界Ｅｃの値は東陽テクニカ製強誘電体評価装置ＦＣＥを使用して測定周波数１Ｈｚの三角波を入力してＰ−Ｅヒステリシスを測定し、Ｘ軸切片の値より求めた結果、９ｋＶ／ｃｍであった。

結果を表１に示す。補助駆動電圧を加えない試料Ｎｏ．１および２の記録装置では、Ｅ／Ｅｃ＝０．８となる電圧より高い電圧では駆動劣化が生じたが、試料Ｎｏ．３および４の本発明の記録装置ではＥ／Ｅｃ＝０．８０となる電圧より高い第１の電圧での駆動が可能であり、Ｅ／Ｅｃ＝０．８以下の場合と比較して、吐出量を多くでき、吐出速度を速くできた。

補助駆動電圧の第３の電圧Ｖ３および第４の電圧Ｖ４を表２に記した値にした以外は、実施例１と同じ評価を行なった。

結果を表２に示す。試料Ｎｏ．１１〜１５では補助駆動電圧の第４の電圧Ｖ４を負にしていることで、駆動時に補助駆動部が非駆動部を引っ張ることになるため、非駆動部の分極がある程度進んでも駆動時の液体加圧室の体積を、使用初期における駆動時の液体加圧室の体積と同じ体積にできるため、試料Ｎｏ．４と比較して駆動劣化がより抑制できた。

圧電セラミックの作成方法は実施例１と同様にして、駆動電極を幅１．０ｍｍ、長さ１．０ｍｍ、補助電極を駆動電極の端から０．０５ｍｍ離れた位置に線幅０．０５ｍｍで形成し、実施例１と同様にして圧電アクチュエータを作成した。また溝幅１．１ｍｍ、溝長さ１．１ｍｍの溝形状（開口部面積１．２１ｍｍ^２）を有し、溝ピッチが０．２３ｍｍで格子状にマトリックス配置された流路部材の上に、実施例１と同様に圧電アクチュエータを接着して液体吐出ヘッドを作製し、さらに液体吐出ヘッドの動作を制御するドライバーＩＣを含む制御部を接続し、記録装置を作製した。

得られた記録装置を用いて、実施例１と同様に駆動信頼性を評価した。結果を表３に示した。補助駆動電圧を加えない試料Ｎｏ．２１〜２３の記録装置では、実施例１とは変位素子の大きさが違っているが、同じＥ／Ｅｃ＝０．８となる電圧より高い電圧では、駆動劣化が生じた。そして、試料Ｎｏ．２４の本発明の記録装置ではＥ／Ｅｃ＝０．８０となる電圧より高い第１の電圧での駆動が可能であり、Ｅ／Ｅｃ＝０．８以下の場合と比較して、吐出量を多くでき、吐出速度を速くできた。

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
５・・・マニホールド
５ａ・・・副マニホールド
５ｂ・・・開口
６・・・個別供給流路
８・・・液体吐出孔
９・・・液体加圧室群
１０・・・液体加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体加圧室列
１２・・・しぼり
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体吐出孔列
２１・・・圧電アクチュエータユニット
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２２〜３１・・・プレート
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・駆動電極
３６・・・接続電極
４１・・・補助電極
４６・・・補助電極用接続電極
５０・・・変位素子

Claims

複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドおよび前記搬送部を制御する制御部とを具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧とし、逆を負の電圧とし、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたときに、前記制御部は、前記駆動電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第１の電圧にして待機し、電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧にして前記液体加圧室の体積を増加させて駆動した後、電圧を前記第１の電圧に戻すとともに、前記待機時には、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上となる負の第３の電圧とし、前記駆動時には、第３の電圧より高い第４の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することを特徴とする記録装置。
前記第４の電圧が正の電圧であることを特徴とする請求項１記載の記録装置。
複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドおよび前記搬送部を制御する制御部とを具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧とし、逆を負の電圧とし、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたときに、前記制御部は、前記駆動電極と前記共通電極の間の電圧を第５の電圧にして待機し、電圧を上げて生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第６の電圧にして前記液体加圧室の体積を減少させて駆動した後、電圧を前記第５の電圧に戻すとともに、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、前記待機時には、第７の電圧にし、前記駆動時には、前記第７の電圧より低いとともに、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上の負の第８の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することを特徴とする記録装置。
前記第７の電圧が正の電圧であることを特徴とする請求項３記載の記録装置。