JP2010233428A - Device for drive of piezoelectric actuator - Google Patents

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JP2010233428A JP2009081288A JP2009081288A JP2010233428A JP 2010233428 A JP2010233428 A JP 2010233428A JP 2009081288 A JP2009081288 A JP 2009081288A JP 2009081288 A JP2009081288 A JP 2009081288A JP 2010233428 A JP2010233428 A JP 2010233428A
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徹 山下
Shuhei Hiwada
周平 鶸田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a drive circuit failure due to charging of a first active part before the drive circuit performs a drive operation immediately after supply of a power supply voltage from a power supply. <P>SOLUTION: A drive circuit 61 is connected with a first power supply system 70 so as to be applied with a drive potential from a control board 60. An intermediate electrode 44a being the side of one end of a capacitor 81 is connected with a second power supply system 71 branched from the first power supply system 70 so as to be directly applied with the drive potential from the control board 60. A lower electrode 43 being the side of one end of the capacitor 82 is connected to the ground. An upper electrode 45 being the side of the other end of each capacitor 81, 82 is connected to an output terminal of the drive circuit 61 so as to be selectively applied with either one potential of the drive potential and a ground potential. In the second power supply system 71, a resistor 83 is connected in series to the capacitor 81 while a capacitor 84 is connected in parallel to the capacitor 81. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電アクチュエータの駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device for a piezoelectric actuator.

従来から、図9(a)に示すように、一方の電極となる振動板211の上面に、圧電層212が積層されて配置されており、圧電層212の上面に電極213が形成された圧電アクチュエータ210が知られている。このような圧電アクチュエータ210は、圧電層212の電極213と振動板211に挟まれた部分が両者の電位差によって変形する活性部R10となっており、電極213に駆動回路201から出力されたグランド電位とグランド電位とは異なる所定の駆動電位のいずれかの一方の電位が付与され、振動板211にグランド電位が付与される。また、駆動回路201は、電源200に接続されており、この電源200から供給された電源電圧で駆動する。そして、圧電アクチュエータ210は、電極213と振動板211との間に生じた電位差によって、電界が作用したときの活性部R10の変形(圧電歪)を利用して、対象を駆動する(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as shown in FIG. 9A, a piezoelectric layer 212 is laminated and disposed on the upper surface of a diaphragm 211 serving as one electrode, and the piezoelectric layer 212 has an electrode 213 formed on the upper surface thereof. An actuator 210 is known. In such a piezoelectric actuator 210, a portion sandwiched between the electrode 213 and the diaphragm 211 of the piezoelectric layer 212 is an active portion R <b> 10 that is deformed by a potential difference between the two, and the ground potential output from the drive circuit 201 to the electrode 213. One of predetermined drive potentials different from the ground potential is applied, and the ground potential is applied to the diaphragm 211. The drive circuit 201 is connected to the power supply 200 and is driven by the power supply voltage supplied from the power supply 200. Then, the piezoelectric actuator 210 drives the object by utilizing the deformation (piezoelectric strain) of the active portion R10 when an electric field is applied due to a potential difference generated between the electrode 213 and the diaphragm 211 (for example, a patent) Reference 1).

ところで、活性部R10は、電極213と振動板211に絶縁性の圧電層212が挟まれており、充放電するコンデンサとみなすことができる。そして、電源200から圧電アクチュエータ210までの電気的構成は、図9(b)に示すように、電源200が駆動回路201に接続され、この駆動回路201の出力端子が活性部R10であるコンデンサ202の一端(電極213)に接続され、コンデンサ202の他端(振動板211)にグランドが接続された等価回路とみなすことができる。そして、駆動回路201に対して並列的にコンデンサ204が接続されている。このコンデンサ204は、電源200から駆動回路201へ供給される電源電圧が常に一定となるように、電圧降下を抑制するとともに、電源電圧以上の電圧が駆動回路201へ供給されないようにするためのものである。このような圧電アクチュエータ210では、駆動回路201の出力端子に高い電圧が印加されることはない。   By the way, the active part R10 can be regarded as a capacitor to be charged / discharged since the insulating piezoelectric layer 212 is sandwiched between the electrode 213 and the diaphragm 211. As shown in FIG. 9B, the electrical configuration from the power source 200 to the piezoelectric actuator 210 is such that the power source 200 is connected to the drive circuit 201 and the output terminal of the drive circuit 201 is the active part R10. Can be regarded as an equivalent circuit in which a ground is connected to the other end (diaphragm 211) of the capacitor 202. A capacitor 204 is connected in parallel to the drive circuit 201. The capacitor 204 suppresses a voltage drop so that the power supply voltage supplied from the power supply 200 to the drive circuit 201 is always constant, and prevents a voltage higher than the power supply voltage from being supplied to the drive circuit 201. It is. In such a piezoelectric actuator 210, a high voltage is not applied to the output terminal of the drive circuit 201.

また、圧電アクチュエータは、特許文献1に記載されているもの以外に、電源から直接電源電圧が付与される第1電極と、グランド電位が付与される第2電極と、駆動回路201から出力されたグランド電位と駆動電位のいずれかの一方の電位が付与される第3電極とを有し、第2電極と第3電極の間だけではなく、第1電位と第3電位との間でもコンデンサ(第1活性部)を構成するものがある。   In addition to the piezoelectric actuator described in Patent Document 1, the first electrode to which the power supply voltage is directly applied from the power source, the second electrode to which the ground potential is applied, and the drive circuit 201 output the piezoelectric actuator. A third electrode to which one of the ground potential and the driving potential is applied, and not only between the second electrode and the third electrode, but also between the first potential and the third potential ( There is what constitutes the first active part).

例えば、特願2008−094150に記載されているような圧電アクチュエータ32においては(本願図6参照)、振動板40の上面に、2枚の圧電層41、42が積層されて配置されており、振動板40の上面、下側の圧電層41の上面、及び、上側の圧電層42の上面に、下部電極43(第2電極)、中間電極44a(第1電極)、及び、上部電極45(第3電極)がそれぞれ形成されている。そして、上側の圧電層42の、中間電極44aと上部電極45に挟まれた部分が第1活性部R1となっている。一方、2枚の圧電層41、42の、上部電極45と下部電極43に挟まれ、平面視で第1活性部R1よりも外周の部分が第2活性部R2となっている。このような圧電アクチュエータ32は、下部電極43をグランド電位に保持するとともに、中間電極44aを所定の正の電位(例えば、20V程度)に保持した状態で、上部電極45の電位をグランド電位と上記正の電位とで選択的に切り替える。そして、電位を切り替えることにより第1活性部R1及び第2活性部R2を変形させる。   For example, in the piezoelectric actuator 32 as described in Japanese Patent Application No. 2008-094150 (see FIG. 6 of this application), two piezoelectric layers 41 and 42 are laminated on the upper surface of the diaphragm 40, On the upper surface of the diaphragm 40, the upper surface of the lower piezoelectric layer 41, and the upper surface of the upper piezoelectric layer 42, a lower electrode 43 (second electrode), an intermediate electrode 44a (first electrode), and an upper electrode 45 ( A third electrode) is formed. A portion of the upper piezoelectric layer 42 sandwiched between the intermediate electrode 44a and the upper electrode 45 is a first active portion R1. On the other hand, the two piezoelectric layers 41 and 42 are sandwiched between the upper electrode 45 and the lower electrode 43, and the outer peripheral part of the first active part R1 in plan view is the second active part R2. In such a piezoelectric actuator 32, the lower electrode 43 is held at the ground potential, while the intermediate electrode 44a is held at a predetermined positive potential (for example, about 20V), the potential of the upper electrode 45 is set to the ground potential. Selectively switch with positive potential. Then, the first active part R1 and the second active part R2 are deformed by switching the potential.

このような構成における電源から圧電アクチュエータまでの電気的構成は、上述したような従来の電源から圧電アクチュエータまでの間の電気的構成に加えて、図10に示すように、駆動回路201の出力端子が第1活性部R1であるコンデンサ205の一端(上部電極45)に接続され、他端(中間電極44a)に電源200が直接接続された等価回路とみなすことができる。   The electrical configuration from the power source to the piezoelectric actuator in such a configuration includes the output terminal of the drive circuit 201 as shown in FIG. 10 in addition to the electrical configuration from the conventional power source to the piezoelectric actuator as described above. Is connected to one end (upper electrode 45) of the capacitor 205, which is the first active part R1, and can be regarded as an equivalent circuit in which the power source 200 is directly connected to the other end (intermediate electrode 44a).

特開2005−35018号公報JP 2005-35018 A

一般的に、駆動回路などのICは、電源電圧が供給されて駆動する前に出力端子に対して高い電圧が印加されてしまうと、内部のトランジスタなどが破壊されてしまい、故障してしまうおそれがある。ここで、特願2008−094150に記載の圧電アクチュエータ32における、電源200から圧電アクチュエータ32までの電気的構成では、電源200から駆動回路201に電源電圧が供給された直後において、駆動回路201が駆動する前に、中間電極44aと上部電極45に挟まれた第1活性部R1であるコンデンサ205の充電が開始されて、コンデンサ205に瞬間的に電流が流れてしまうおそれがある。すると、駆動回路201の出力端子と接続された上部電極45の電位が瞬間的に高くなってしまい、その結果、上述したように駆動回路201が故障してしまうおそれがある。   In general, when a high voltage is applied to an output terminal before a power supply voltage is driven to drive an IC such as a drive circuit, an internal transistor or the like may be destroyed and break down. There is. Here, in the electrical configuration from the power supply 200 to the piezoelectric actuator 32 in the piezoelectric actuator 32 described in Japanese Patent Application No. 2008-094150, the drive circuit 201 is driven immediately after the power supply voltage is supplied from the power supply 200 to the drive circuit 201. Before the charging, the charging of the capacitor 205 which is the first active portion R1 sandwiched between the intermediate electrode 44a and the upper electrode 45 is started, and there is a possibility that a current flows through the capacitor 205 momentarily. Then, the potential of the upper electrode 45 connected to the output terminal of the drive circuit 201 becomes instantaneously high, and as a result, the drive circuit 201 may break down as described above.

そこで、本発明の目的は、電源から駆動回路に電源電圧が供給された直後の第1活性部の充電時における駆動回路の故障を防止した圧電アクチュエータの駆動装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a drive device for a piezoelectric actuator that prevents a failure of the drive circuit during charging of the first active part immediately after the power supply voltage is supplied from the power supply to the drive circuit.

本発明の圧電アクチュエータの駆動装置は、圧電層と、この圧電層に設けられた第1電極、第2電極、及び、第3電極を有し、前記第1電極には所定の第1電位が付与され、前記第2電極には前記第1電位よりも低い所定の第2電位が付与され、前記第3電極の電位は前記第1電位と前記第2電位との間で切り換えられ、前記第1電極と前記第3電極とに挟まれた圧電層部分からなり、両電極間の電位差によってコンデンサとして作用する第1活性部と、前記第2電極と前記第3電極の間に挟まれた圧電層部分からなり、前記第1活性部と同じくコンデンサとして作用する第2活性部とを備え、前記第3電極の電位を前記第1電位と前記第2電位の間で切り換える駆動回路と、前記駆動回路と電源とを接続する第1給電系統と、前記第1給電系統から分岐して、前記駆動回路を介さずに前記電源と前記第1電極とを接続し、前記第1電極に前記第1電位を付与する第2給電系統を有し、前記第2給電系統において、前記第1活性部に対して直列的に第1の抵抗器が設けられるとともに、前記第1活性部に対して並列的に第1のコンデンサが設けられている。   The drive device for a piezoelectric actuator according to the present invention includes a piezoelectric layer and a first electrode, a second electrode, and a third electrode provided on the piezoelectric layer, and the first electrode has a predetermined first potential. A predetermined second potential lower than the first potential is applied to the second electrode, and the potential of the third electrode is switched between the first potential and the second potential; A first active portion composed of a piezoelectric layer sandwiched between one electrode and the third electrode, and acting as a capacitor by a potential difference between the two electrodes; and a piezoelectric sandwiched between the second electrode and the third electrode A drive circuit comprising a layer portion and comprising a second active portion that acts as a capacitor in the same manner as the first active portion, and switches the potential of the third electrode between the first potential and the second potential; A first power supply system for connecting a circuit and a power supply, and the first power supply A second power feeding system that branches from the main and connects the power source and the first electrode without passing through the drive circuit, and applies the first potential to the first electrode, and the second power feeding system. The first resistor is provided in series with the first active portion, and the first capacitor is provided in parallel with the first active portion.

本発明の圧電アクチュエータの駆動装置によると、コンデンサとして作用する第1活性部に対して充電を行う第2給電系統において、第1活性部と直列的に抵抗器、並列的にコンデンサを設けることで、第2給電系統のRC時定数を大きくして、第1電極へ付与される電圧の立ち上がりをなまらせて、第1活性部の充電速度を遅らせている。これにより、電源から第1給電系統を介して駆動回路に電源電圧が供給されてから、第1活性部がゆるやかに充電され始めることになり、駆動回路の駆動開始前に第3電極(駆動回路の出力端子)に高い電位が付与されることがない。したがって、電源から電源電圧を供給した直後の、駆動回路が駆動する前における第1活性部の充電による駆動回路の故障を防止することができる。なお、第1のコンデンサは、圧電アクチュエータの通常駆動時において、電源から第1電極に付与されている電位が第1活性部の充放電時に第1電位よりも低下するのを抑制するとともに、第1電極に第1電位以上の電位が付与されないようにする役割も有する。   According to the piezoelectric actuator driving apparatus of the present invention, in the second power feeding system that charges the first active part acting as a capacitor, a resistor is provided in series with the first active part, and a capacitor is provided in parallel. The RC time constant of the second power feeding system is increased to slow the rise of the voltage applied to the first electrode, thereby delaying the charging speed of the first active part. As a result, after the power supply voltage is supplied from the power supply to the drive circuit via the first power supply system, the first active part starts to be slowly charged, and the third electrode (drive circuit) is started before the drive circuit starts driving. No high potential is applied to the output terminal. Therefore, it is possible to prevent a failure of the drive circuit due to charging of the first active part immediately after the power supply voltage is supplied from the power supply and before the drive circuit is driven. The first capacitor suppresses the potential applied from the power source to the first electrode during normal driving of the piezoelectric actuator from being lower than the first potential during charging / discharging of the first active portion, and the first capacitor It also has a role of preventing a potential higher than the first potential from being applied to one electrode.

また、前記第1給電系統において、前記駆動回路に対して直列的に第2の抵抗器が設けられるとともに、前記駆動回路に対して並列的に第2のコンデンサが設けられていることが好ましい。これによると、第1給電系統においても、第2給電系統と同様に、駆動回路と直列的に抵抗器、並列的にコンデンサを設けることで、この第1給電系統のRC時定数を大きくして、駆動回路に電源から電源電圧が供給されるのを遅らせることができる。また、第1電極に接続される第2給電系統は、この第1給電系統から分岐しているため、第1給電系統の時定数の影響は第2給電系統にも及び、第1活性部の充電によって生じる、第3電極の電位の上昇は一層遅れることになる。なお、第2のコンデンサは、圧電アクチュエータの通常駆動時において、電源から駆動回路に付与されている電位が第1電位よりも低下するのを抑制するとともに、駆動回路に第1電位以上の電位が付与されないようにする役割も有する。   In the first power feeding system, it is preferable that a second resistor is provided in series with the drive circuit, and a second capacitor is provided in parallel with the drive circuit. According to this, similarly to the second power supply system, the RC time constant of the first power supply system can be increased by providing a resistor in series with the drive circuit and a capacitor in parallel in the first power supply system. Thus, the supply of power supply voltage from the power supply to the drive circuit can be delayed. Moreover, since the 2nd electric power feeding system connected to the 1st electrode has branched from this 1st electric power feeding system, the influence of the time constant of the 1st electric power feeding system also affects the 2nd electric power feeding system, The rise in the potential of the third electrode caused by charging is further delayed. The second capacitor suppresses the potential applied from the power source to the drive circuit from being lower than the first potential during normal driving of the piezoelectric actuator, and the potential higher than the first potential is applied to the drive circuit. It also has a role to prevent it from being granted.

第2給電系統のRC時定数を大きくして、第1電極へ付与される電圧の立ち上がりをなまらせて、第1活性部の充電速度を遅らせている。これにより、電源から第1給電系統を介して駆動回路に電源電圧が供給されてから、第1活性部がゆるやかに充電され始めることになり、駆動回路の駆動開始前に第3電極(駆動回路の出力端子)に高い電位が付与されることがない。したがって、電源から電源電圧を供給した直後の、駆動回路が駆動する前における第1活性部の充電による駆動回路の故障を防止することができる。   The RC time constant of the second power feeding system is increased to slow the rise of the voltage applied to the first electrode, thereby delaying the charging speed of the first active part. As a result, after the power supply voltage is supplied from the power supply to the drive circuit via the first power supply system, the first active part starts to be slowly charged, and the third electrode (drive circuit) is started before the drive circuit starts driving. No high potential is applied to the output terminal. Therefore, it is possible to prevent a failure of the drive circuit due to charging of the first active part immediately after the power supply voltage is supplied from the power supply and before the drive circuit is driven.

本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a printer according to an embodiment. インクジェットヘッドの斜視図である。It is a perspective view of an inkjet head. インクジェットヘッドの平面図である。It is a top view of an inkjet head. (a)が図3の部分拡大図であり、(b)〜(d)が、(a)の振動板及び各圧電層の表面の図である。(A) is the elements on larger scale of FIG. 3, (b)-(d) is a figure of the surface of the diaphragm of (a) and each piezoelectric layer. 図4(a)のV−V線断面図である。It is the VV sectional view taken on the line of Fig.4 (a). 図4(a)のVI−VI線断面図である。It is the VI-VI sectional view taken on the line of Fig.4 (a). 圧電アクチュエータと制御基板との接続構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the connection structure of a piezoelectric actuator and a control board. 制御基板から上部電極、中間電極及び下部電極までの等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram from a control board to an upper electrode, an intermediate electrode, and a lower electrode. 従来における電源から2つの電極までの接続構成を概略的に示す図であり、(a)は概略構成図であり、(b)は等価回路図である。It is a figure which shows roughly the connection structure from the power supply in the past to two electrodes, (a) is a schematic block diagram, (b) is an equivalent circuit schematic. 従来における電源から上部電極、中間電極及び下部電極までの等価回路図である。It is the equivalent circuit schematic from the power supply in the past to an upper electrode, an intermediate electrode, and a lower electrode.

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。図1に示すように、プリンタ1は、キャリッジ2、インクジェットヘッド3、搬送ローラ4、制御基板60(電源:図7参照)などを備えている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a printer according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the printer 1 includes a carriage 2, an inkjet head 3, a transport roller 4, a control board 60 (power source: see FIG. 7), and the like.

キャリッジ2は、走査方向(図1の左右方向)に往復移動する。インクジェットヘッド3は、キャリッジ2の下面に取り付けられており、その下面に形成されたノズル15(図3参照)からインクを吐出する。搬送ローラ4は、記録用紙Pを紙送り方向(図1の手前方向)に搬送する。そして、プリンタ1においては、キャリッジ2とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド3のノズル15から、記録用紙Pにインクが吐出されることにより、記録用紙Pに印刷が行われる。また、印刷が完了した記録用紙Pは、搬送ローラ4によって紙送り方向に排出される。   The carriage 2 reciprocates in the scanning direction (left and right direction in FIG. 1). The inkjet head 3 is attached to the lower surface of the carriage 2 and ejects ink from nozzles 15 (see FIG. 3) formed on the lower surface. The transport roller 4 transports the recording paper P in the paper feed direction (front side in FIG. 1). In the printer 1, printing is performed on the recording paper P by ejecting ink onto the recording paper P from the nozzles 15 of the inkjet head 3 that reciprocates in the scanning direction together with the carriage 2. Further, the recording paper P for which printing has been completed is discharged in the paper feeding direction by the transport roller 4.

次に、インクジェットヘッド3について詳細に説明する。図2は、図1のインクジェットヘッドの分解斜視図である。図3は、図2のインクジェットヘッドの平面図である。図4(a)は、図3の部分拡大図である。図4(b)〜(d)は、それぞれ、図4(a)における、後述する振動板40、下部圧電層41及び上部圧電層42の上面を示した図である。図5は、図4(a)のV−V線断面図である。図6は、図4(a)のVI−VI線断面図である。   Next, the inkjet head 3 will be described in detail. FIG. 2 is an exploded perspective view of the inkjet head of FIG. FIG. 3 is a plan view of the inkjet head of FIG. FIG. 4A is a partially enlarged view of FIG. 4B to 4D are views showing the upper surfaces of a diaphragm 40, a lower piezoelectric layer 41, and an upper piezoelectric layer 42, which will be described later, in FIG. 4A, respectively. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.

なお、図面を分かりやすくするため、図3、図4においては、後述する流路ユニット31の圧力室10及びノズル15除くインク流路の図示を省略し、図3においては、圧電アクチュエータ32の下部電極43及び中間電極44の図示を省略している。また、図4(a)においては、ともに点線で図示すべき下部電極43及び中間電極44を、それぞれ二点鎖線及び一点鎖線で図示している。さらに、図4(b)〜(d)においては、それぞれ、後述する下部電極43、中間電極44及び上部電極45にハッチングを付している。また、図6においては、流路ユニット31の圧力室10よりも下の部分の図示を省略している。   For easy understanding of the drawings, in FIGS. 3 and 4, an ink flow path excluding a pressure chamber 10 and a nozzle 15 of the flow path unit 31 described later is omitted, and in FIG. Illustration of the electrode 43 and the intermediate electrode 44 is omitted. In FIG. 4A, the lower electrode 43 and the intermediate electrode 44, both of which are to be illustrated by dotted lines, are illustrated by two-dot chain lines and one-dot chain lines, respectively. Further, in FIGS. 4B to 4D, a lower electrode 43, an intermediate electrode 44, and an upper electrode 45, which will be described later, are hatched. Further, in FIG. 6, illustration of a portion below the pressure chamber 10 of the flow path unit 31 is omitted.

図2〜図6に示すように、インクジェットヘッド3は、流路ユニット31と圧電アクチュエータ32と、を有している。インクジェットヘッド3の圧電アクチュエータ32の上面には、COF50が接続されている。流路ユニット31は、複数のプレート21〜27が互いに積層されることによって、インク供給口9からインクが供給されるマニホールド流路11、及び、マニホールド流路11の出口からアパーチャ流路12を経て圧力室10に至り、さらに、圧力室10からディセンダ流路14を経てノズル15に至る複数の個別インク流路を有するインク流路が形成されている。そして、後述するように、圧電アクチュエータ32により、圧力室10内のインクに圧力が付与されると、圧力室10に連通するノズル15からインクが吐出される。   As shown in FIGS. 2 to 6, the inkjet head 3 includes a flow path unit 31 and a piezoelectric actuator 32. A COF 50 is connected to the upper surface of the piezoelectric actuator 32 of the inkjet head 3. In the flow path unit 31, a plurality of plates 21 to 27 are stacked on each other, whereby the manifold flow path 11 to which ink is supplied from the ink supply port 9, and the outlet of the manifold flow path 11 through the aperture flow path 12. An ink channel having a plurality of individual ink channels from the pressure chamber 10 to the nozzle 15 through the descender channel 14 is formed. As will be described later, when pressure is applied to the ink in the pressure chamber 10 by the piezoelectric actuator 32, ink is ejected from the nozzle 15 communicating with the pressure chamber 10.

複数の圧力室10は、走査方向(図3の左右方向)を長手方向とする略楕円形の平面形状を有しており、紙送り方向(図3の上下方向)に沿って配列されて1つの圧力室列8を構成しており、このような圧力室列8が、走査方向に2列に配列されることによって1つの圧力室群7を構成している。さらに、このような圧力室群7が走査方向に沿って5つ配列されている。ここで、1つの圧力室群7に含まれる2列の圧力室列8を構成する圧力室10同士は、紙送り方向に関して互いにずれて配置されている。また、複数のノズル15も、複数の圧力室10と同様に配置されている。   The plurality of pressure chambers 10 have a substantially elliptical planar shape with the scanning direction (left-right direction in FIG. 3) as the longitudinal direction, and are arranged along the paper feed direction (up-down direction in FIG. 3). Two pressure chamber rows 8 are formed, and such pressure chamber rows 8 are arranged in two rows in the scanning direction to form one pressure chamber group 7. Further, five such pressure chamber groups 7 are arranged along the scanning direction. Here, the pressure chambers 10 constituting the two pressure chamber rows 8 included in one pressure chamber group 7 are arranged so as to be shifted from each other in the paper feeding direction. The plurality of nozzles 15 are also arranged in the same manner as the plurality of pressure chambers 10.

そして、これら5つの圧力室群7のうち、図3の右側の2つを構成する圧力室10に対応するノズル15からはブラックのインクが吐出され、図3の左側の3つを構成する圧力室10に対応するノズル15からは、図3の右側に配列されているものから順に、イエロー、シアン、マゼンタのインクが吐出される。なお、インク流路の他の部分の構成については、従来のものと同様であるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。   Then, among these five pressure chamber groups 7, black ink is ejected from the nozzles 15 corresponding to the pressure chambers 10 constituting the right two in FIG. 3, and the pressure constituting the left three in FIG. From the nozzles 15 corresponding to the chambers 10, yellow, cyan, and magenta inks are ejected in order from the nozzles arranged on the right side of FIG. The configuration of other portions of the ink flow path is the same as that of the conventional one, and therefore detailed description thereof is omitted here.

圧電アクチュエータ32は、振動板40及び下部圧電層41、上部圧電層42、下部電極43(第2電極)、中間電極44(第1電極)、上部電極45(第3電極)を有している。振動板40は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなり、複数の圧力室10を覆うように、流路ユニット31の上面に配置されている。また、振動板40の厚みは20μm程度となっている。なお、この振動板40は必ずしも圧電材料からなる必要はない。   The piezoelectric actuator 32 includes a vibration plate 40, a lower piezoelectric layer 41, an upper piezoelectric layer 42, a lower electrode 43 (second electrode), an intermediate electrode 44 (first electrode), and an upper electrode 45 (third electrode). . The diaphragm 40 is made of a piezoelectric material mainly composed of lead zirconate titanate, which is a mixed crystal of lead titanate and lead zirconate, and is formed on the upper surface of the flow path unit 31 so as to cover the plurality of pressure chambers 10. Has been placed. The thickness of the diaphragm 40 is about 20 μm. The diaphragm 40 does not necessarily need to be made of a piezoelectric material.

下部圧電層41及び上部圧電層42は、振動板40と同様の圧電材料からなり、互いに積層されて振動板40の上面に配置されている。また、下部圧電層41及び上部圧電層42の厚みは、それぞれ20μm程度となっている。   The lower piezoelectric layer 41 and the upper piezoelectric layer 42 are made of the same piezoelectric material as that of the diaphragm 40, and are laminated on each other and disposed on the upper surface of the diaphragm 40. Moreover, the thickness of the lower piezoelectric layer 41 and the upper piezoelectric layer 42 is about 20 μm, respectively.

下部電極43は、振動板40の上面に形成され、振動板40と下部圧電層41との間に配置されており、各圧力室群7に対応して、各圧力室群7を構成する2列の圧力室列8に沿って紙送り方向に延びており、これら2列の圧力室列8を構成する複数の圧力室10と対向している。また、図示しないが、上記紙送り方向に延びた部分同士は互いに接続されている。また、下部電極43には、COMが入力されており、常にグランド電位(第2電位)に保持されている。   The lower electrode 43 is formed on the upper surface of the vibration plate 40, and is disposed between the vibration plate 40 and the lower piezoelectric layer 41, and corresponds to each pressure chamber group 7 and constitutes each pressure chamber group 7. It extends in the paper feed direction along the pressure chamber rows 8 in a row, and faces a plurality of pressure chambers 10 constituting these two pressure chamber rows 8. Although not shown, the portions extending in the paper feeding direction are connected to each other. Further, COM is input to the lower electrode 43 and is always held at the ground potential (second potential).

中間電極44は、下部圧電層41の上面に形成され、下部圧電層41と上部圧電層42との間に配置されており、圧力室群7毎に、それぞれ、複数の対向部44a及び接続部44b、44cを有している。複数の対向部44aは、紙送り方向に関する長さが圧力室10よりも短い略矩形の平面形状を有しており、複数の圧力室10の中央部分と対向するように配置されている。   The intermediate electrode 44 is formed on the upper surface of the lower piezoelectric layer 41 and is disposed between the lower piezoelectric layer 41 and the upper piezoelectric layer 42. For each pressure chamber group 7, a plurality of facing portions 44a and connecting portions are provided. 44b, 44c. The plurality of facing portions 44 a have a substantially rectangular planar shape whose length in the paper feeding direction is shorter than that of the pressure chamber 10, and is disposed so as to face the central portion of the plurality of pressure chambers 10.

接続部44bは、紙送り方向に延びて、各圧力室群7を構成する2列の圧力室列8のうち、図4の右側に配置された圧力室列8を構成する複数の圧力室10に対応する複数の対向部44aの図4右側の端同士を接続している。接続部44cは、紙送り方向に延びて、各圧力室群7を構成する2列の圧力室列8のうち、図4の左側に配置された圧力室列8を構成する複数の圧力室10に対応する複数の対向部44aの図4左側の端同士を接続している。また、中間電極44には、VDD2が入力されており、常にグランド電位とは異なる所定の駆動電位(例えば、20V程度:第1電位)に保持されている。   The connecting portion 44b extends in the paper feeding direction, and among the two pressure chamber rows 8 constituting each pressure chamber group 7, a plurality of pressure chambers 10 constituting the pressure chamber row 8 arranged on the right side in FIG. 4 are connected to each other on the right side in FIG. 4. The connecting portion 44c extends in the paper feeding direction, and among the two pressure chamber rows 8 constituting each pressure chamber group 7, a plurality of pressure chambers 10 constituting the pressure chamber row 8 arranged on the left side in FIG. 4 are connected to each other on the left side in FIG. Further, VDD2 is input to the intermediate electrode 44, and is always held at a predetermined driving potential (for example, about 20 V: the first potential) different from the ground potential.

複数の上部電極45は、上部圧電層42の上面(下部圧電層41と反対側の面)に形成され、複数の圧力室10に対応して、複数の圧力室10のほぼ全域と対向するように配置されており、紙送り方向に関する長さが中間電極44の対向部44aよりも長い、略矩形の平面形状を有している。また、上部電極45は、走査方向に関するノズル15と反対側の端における一部分が、走査方向に圧力室10と対向しない部分まで延びており、この部分がCOF50に接続される接続端子45aとなっている。また、上部電極45には、後述する駆動回路61からグランド電位と上記所定の駆動電位(例えば、20V)のいずれかの電位が選択的に付与される。   The plurality of upper electrodes 45 are formed on the upper surface (the surface opposite to the lower piezoelectric layer 41) of the upper piezoelectric layer 42, so as to face almost the entire area of the plurality of pressure chambers 10 corresponding to the plurality of pressure chambers 10. And has a substantially rectangular planar shape whose length in the paper feed direction is longer than the facing portion 44a of the intermediate electrode 44. Further, the upper electrode 45 has a part at the end opposite to the nozzle 15 in the scanning direction extending to a part not facing the pressure chamber 10 in the scanning direction, and this part serves as a connection terminal 45 a connected to the COF 50. Yes. The upper electrode 45 is selectively given either a ground potential or the predetermined drive potential (for example, 20 V) from a drive circuit 61 described later.

そして、このように下部電極43、中間電極44及び上部電極45が配置されることにより、上部圧電層42における圧力室10の中央部分と対向する部分において、上部電極45と中間電極44とが対向することとなる。そして、中間電極44から上部電極45に向かって上向きに分極されていることで、この領域は第1活性部R1となっている。   By arranging the lower electrode 43, the intermediate electrode 44, and the upper electrode 45 as described above, the upper electrode 45 and the intermediate electrode 44 are opposed to each other in the portion facing the central portion of the pressure chamber 10 in the upper piezoelectric layer 42. Will be. Then, the region is a first active portion R1 by being polarized upward from the intermediate electrode 44 toward the upper electrode 45.

さらに、上部圧電層42及び下部圧電層41における圧力室10と対向する部分のうち、中間電極44と対向する部分よりも外周の部分(中間電極44と対向しない部分)において上部電極45と下部電極43とが対向することとなる。そして、上部電極45から下部電極43に向かって下向きに分極されていることで、この領域は、第2活性部R2となっている。   Further, in the upper piezoelectric layer 42 and the lower piezoelectric layer 41 that face the pressure chamber 10, the upper electrode 45 and the lower electrode in the outer peripheral part (the part that does not face the intermediate electrode 44) than the part that faces the intermediate electrode 44. 43 will face each other. The region is a second active portion R2 because it is polarized downward from the upper electrode 45 toward the lower electrode 43.

なお、下部圧電層41のうち、中間電極44と下部電極43とに挟まれた部分は、中間電極44から下部電極43に向かって下向きに分極されている。   A portion of the lower piezoelectric layer 41 sandwiched between the intermediate electrode 44 and the lower electrode 43 is polarized downward from the intermediate electrode 44 toward the lower electrode 43.

ここで、圧電アクチュエータ32の動作について説明する。まず、圧電アクチュエータ32がインクを吐出させる動作を行う前の待機状態においては、前述したように、下部電極43及び中間電極44が、それぞれ、常にグランド電位及び上記所定の駆動電位(例えば、20V)に保持されているとともに、上部電極45の電位が予めグランド電位に保持されている。この状態では、上部電極45が中間電極44よりも低電位になっているとともに、下部電極43と同電位となっている。   Here, the operation of the piezoelectric actuator 32 will be described. First, in the standby state before the piezoelectric actuator 32 performs the operation of discharging ink, as described above, the lower electrode 43 and the intermediate electrode 44 are always connected to the ground potential and the predetermined driving potential (for example, 20 V), respectively. And the potential of the upper electrode 45 is previously held at the ground potential. In this state, the upper electrode 45 has a lower potential than the intermediate electrode 44 and has the same potential as the lower electrode 43.

これにより、上部電極45と中間電極44との間の電位差が生じ、第1活性部R1にはその分極方向と同じ上向きの電界が発生し、第1活性部R1がこの電界と直交する水平方向に収縮する。これにより、いわゆるユニモルフ変形が生じ、上部圧電層42、下部圧電層41及び振動板40の圧力室10と対向する部分が全体として圧力室10に向かって凸となるように変形する。この状態では、上部圧電層42、下部圧電層41及び振動板40が変形していない場合と比較して、圧力室10の容積が小さくなっている。   As a result, a potential difference is generated between the upper electrode 45 and the intermediate electrode 44, an electric field upward in the same direction as the polarization direction is generated in the first active part R1, and the horizontal direction in which the first active part R1 is orthogonal to this electric field. Shrink to. As a result, so-called unimorph deformation occurs, and the upper piezoelectric layer 42, the lower piezoelectric layer 41, and the portion of the diaphragm 40 facing the pressure chamber 10 are deformed so as to be convex toward the pressure chamber 10 as a whole. In this state, the volume of the pressure chamber 10 is smaller than when the upper piezoelectric layer 42, the lower piezoelectric layer 41, and the diaphragm 40 are not deformed.

そして、インクを吐出させるべく圧電アクチュエータ32を駆動させる際には、上部電極45の電位を、一旦、上記所定の駆動電位に切り替えた後、グランド電位に戻す。上部電極45の電位を上記所定の駆動電位に切り替えると、上部電極45が中間電極44と同電位となるとともに、下部電極43よりも高電位となる。これにより、第1活性部R1の上記収縮が元に戻る。そして、これと同時に、上部電極45と下部電極43との間に電位差が生じ、第2活性部R2にはその分極方向と同じ下向きの電界が発生し、第2活性部R2が水平方向に収縮する。これにより、上部圧電層42、下部圧電層41及び振動板40が全体として、圧力室10と反対側に凸となるように変形し、圧力室10の容積が増加する。   When the piezoelectric actuator 32 is driven to eject ink, the potential of the upper electrode 45 is once switched to the predetermined driving potential and then returned to the ground potential. When the potential of the upper electrode 45 is switched to the predetermined driving potential, the upper electrode 45 becomes the same potential as the intermediate electrode 44 and becomes higher than the lower electrode 43. Thereby, the contraction of the first active part R1 is restored. At the same time, a potential difference is generated between the upper electrode 45 and the lower electrode 43, a downward electric field that is the same as the polarization direction is generated in the second active part R2, and the second active part R2 contracts in the horizontal direction. To do. As a result, the upper piezoelectric layer 42, the lower piezoelectric layer 41, and the vibration plate 40 are deformed so as to be convex on the opposite side to the pressure chamber 10, and the volume of the pressure chamber 10 increases.

この後、上部電極45の電位をグランド電位に戻すと、前述したのと同様に、上部圧電層42、下部圧電層41及び振動板40の圧力室10と対向する部分が全体として圧力室10に向かって凸となるように変形し、圧力室10の容積が小さくなる。これにより、圧力室10内のインクの圧力が上昇し(圧力室10内のインクに圧力が付与され)、圧力室10に連通するノズル15からインクが吐出される。   Thereafter, when the potential of the upper electrode 45 is returned to the ground potential, the portions of the upper piezoelectric layer 42, the lower piezoelectric layer 41, and the diaphragm 40 facing the pressure chamber 10 as a whole are changed to the pressure chamber 10 as described above. The pressure chamber 10 is deformed so as to be convex, and the volume of the pressure chamber 10 is reduced. As a result, the pressure of the ink in the pressure chamber 10 increases (pressure is applied to the ink in the pressure chamber 10), and the ink is ejected from the nozzle 15 communicating with the pressure chamber 10.

また、上述したようにして圧電アクチュエータ32を駆動させる場合、上部電極45の電位をグランド電位から所定の駆動電位に切り替えたときには、第1活性部R1が収縮した状態から収縮前の状態に伸長すると同時に、第2活性部R2が収縮するため、第1活性部R1の伸長が第2活性部R2の収縮に一部吸収される。一方、上部電極45の電位を所定の駆動電位からグランド電位に戻したときには、第1活性部R1が収縮するとともに、第2活性部R2が収縮前の状態まで伸長するため、第1活性部R1の収縮が第2活性部R2の伸長によって一部吸収される。   Further, when the piezoelectric actuator 32 is driven as described above, when the potential of the upper electrode 45 is switched from the ground potential to a predetermined driving potential, the first active portion R1 expands from the contracted state to the state before the contraction. At the same time, since the second active part R2 contracts, the extension of the first active part R1 is partially absorbed by the contraction of the second active part R2. On the other hand, when the potential of the upper electrode 45 is returned from the predetermined drive potential to the ground potential, the first active portion R1 contracts and the second active portion R2 expands to the state before contraction, so the first active portion R1. Is partially absorbed by the extension of the second active part R2.

以上のことから、下部圧電層41及び上部圧電層42の圧力室10と対向する部分の変形が、他の圧力室10と対向する部分に伝達して当該他の圧力室10に連通するノズル15からのインクの吐出特性が変動してしまう、いわゆるクロストークが抑制される。   From the above, the deformation of the portion of the lower piezoelectric layer 41 and the upper piezoelectric layer 42 facing the pressure chamber 10 is transmitted to the portion facing the other pressure chamber 10 to communicate with the other pressure chamber 10. In other words, the so-called crosstalk, in which the ink ejection characteristics fluctuate, is suppressed.

なお、上述した待機状態及び圧電アクチュエータ32が駆動されている間においては、下部圧電層41の中間電極44と下部電極43との間の部分には常に電位差が生じており、下部圧電層41のこの部分には、その分極方向と同じ方向の電界が発生している。これにより、下部圧電層41のこの部分は電界方向に垂直な方向に常に収縮した状態となっている。   Note that a potential difference is always generated in the portion between the intermediate electrode 44 and the lower electrode 43 of the lower piezoelectric layer 41 during the standby state described above and while the piezoelectric actuator 32 is being driven. An electric field in the same direction as the polarization direction is generated in this portion. Thereby, this portion of the lower piezoelectric layer 41 is always contracted in a direction perpendicular to the electric field direction.

次に、インクジェットヘッド3の圧電アクチュエータ32と、プリンタ1の制御基板60との接続構成について説明する。図7は、圧電アクチュエータと制御基板との接続構成を概略的に示す図である。圧電アクチュエータ32に接続されたCOF50には、圧電アクチュエータ32を駆動する2つのドライバIC51a、51bが実装されている。また、COF50は、フレキシブルプリント基板(FPC)102、キャリッジ基板104及びフラットケーブル(FFC)106を介して制御基板60に電気的に接続されている。各ドライバIC51a、51b内には、駆動回路61がそれぞれ設けられており、駆動回路61の複数の出力端子が、圧電アクチュエータ32の複数の上部電極45にそれぞれ接続されている。   Next, a connection configuration between the piezoelectric actuator 32 of the inkjet head 3 and the control board 60 of the printer 1 will be described. FIG. 7 is a diagram schematically showing a connection configuration between the piezoelectric actuator and the control board. Two driver ICs 51 a and 51 b for driving the piezoelectric actuator 32 are mounted on the COF 50 connected to the piezoelectric actuator 32. The COF 50 is electrically connected to the control board 60 via a flexible printed circuit board (FPC) 102, a carriage board 104, and a flat cable (FFC) 106. A drive circuit 61 is provided in each of the driver ICs 51a and 51b, and a plurality of output terminals of the drive circuit 61 are connected to a plurality of upper electrodes 45 of the piezoelectric actuator 32, respectively.

そして、ドライバIC51a、51bは、FPC102、キャリッジ基板104及びFFC106を介して制御基板60から入力された信号に基づき、COF50上の配線を介して、駆動回路61から複数の上部電極45に対して、所定の駆動電位とグランド電位のうち、いずれか一方の電位を選択的に付与する。なお、COF50に実装された各ドライバIC51a、51bは、それぞれ、圧電アクチュエータ32の全ての上部電極45のうち、予め対応付けられた半数の上部電極45に対して電位を付与するように構成されている。   The driver ICs 51a and 51b are connected to the plurality of upper electrodes 45 from the drive circuit 61 via the wiring on the COF 50 based on signals input from the control board 60 via the FPC 102, the carriage board 104, and the FFC 106. One of a predetermined drive potential and a ground potential is selectively applied. Each of the driver ICs 51a and 51b mounted on the COF 50 is configured to apply a potential to half of the upper electrodes 45 associated in advance among all the upper electrodes 45 of the piezoelectric actuator 32. Yes.

ここで、制御基板60からドライバIC51へ入力される各種入力信号について簡単に説明する。VDD1は、ドライバIC51を駆動するための制御用の低圧電源(例えば、3.3V)の電圧入力、VDD2は、圧電アクチュエータ32駆動用の高圧電源(例えば、20V)の電圧入力、COMは、下部電極43用のグランド入力、CLKは、制御基板60からドライバIC51a、51bへのデータ転送用クロックをそれぞれ示している。また、FIRE1〜6は、1つのノズル15に対して、液滴を噴射しない、及び、5種類の液滴噴射サイズ(液滴体積)の計6種類の噴射態様のそれぞれ対応した6種類の駆動波形データ、SINA_1〜3、SINB_1〜3は、ドライバIC51a、51bごとに1つのノズル15の各々の噴射タイミングに6種類の噴射態様のうち1つを対応づけるための3ビットの選択データのシリアル入力である。   Here, various input signals input from the control board 60 to the driver IC 51 will be briefly described. VDD1 is a voltage input of a control low-voltage power supply (eg, 3.3V) for driving the driver IC 51, VDD2 is a voltage input of a high-voltage power supply (eg, 20V) for driving the piezoelectric actuator 32, and COM is a lower part A ground input CLK for the electrode 43 indicates a data transfer clock from the control board 60 to the driver ICs 51a and 51b. In addition, FIRE 1 to 6 do not eject droplets to one nozzle 15, and six types of driving corresponding to a total of six types of ejection modes of five types of droplet ejection sizes (droplet volumes). Waveform data, SINA_1 to 3 and SINB_1 to 3 are serial input of 3-bit selection data for associating one of six types of injection modes with the injection timing of each nozzle 15 for each of driver ICs 51a and 51b. It is.

また、VDD2が入力される配線は、FPC102上で分岐して、VDD2と同じ電位のVCOMが入力される配線となっており、このVCOMはドライバIC51a、51bを介さずに中間電極44へ直接入力される信号である。なお、制御基板60からドライバIC51a、52bの駆動回路61までのVDD2が入力される配線を第1給電系統70とし、VDD2が入力される配線(第1給電系統70)から分岐して、VCOMが入力される配線を第2給電系統71とする(図8参照)。   In addition, the wiring to which VDD2 is input is branched on the FPC 102 and VCOM having the same potential as VDD2 is input. This VCOM is directly input to the intermediate electrode 44 without passing through the driver ICs 51a and 51b. Signal. Note that the wiring to which VDD2 is input from the control board 60 to the drive circuits 61 of the driver ICs 51a and 52b is defined as the first power feeding system 70, and the VCOM branches from the wiring to which VDD2 is input (first power feeding system 70). The input wiring is a second power feeding system 71 (see FIG. 8).

次に、制御基板60から上部電極45、中間電極44a及び下部電極43までの等価回路について説明する。なお、本実施形態における制御基板60から上部電極45、中間電極44a及び下部電極43までの間の、駆動電位やグランド電位が供給される配線や基板、具体的にはCOF50、ドライバIC51、駆動回路61、FPC102、キャリッジ基板104及びFFC106が、本発明における駆動装置に相当する。図8は、制御基板から上部電極、中間電極及び下部電極までの等価回路図である。図8に示すように、上部電極45と中間電極44aに挟まれ、分極された上部圧電層42の駆動領域である第1活性部R1は、充放電を行うコンデンサ81とみなすことができる。また、上部電極45と下部電極43に挟まれ、分極された下部圧電層41の駆動領域である第2活性部R2は、充放電を行うコンデンサ82とみなすことができる。   Next, an equivalent circuit from the control board 60 to the upper electrode 45, the intermediate electrode 44a, and the lower electrode 43 will be described. In the present embodiment, wiring and a substrate to which a driving potential and a ground potential are supplied from the control substrate 60 to the upper electrode 45, the intermediate electrode 44a, and the lower electrode 43, specifically, the COF 50, the driver IC 51, and the driving circuit. 61, the FPC 102, the carriage substrate 104, and the FFC 106 correspond to the driving device in the present invention. FIG. 8 is an equivalent circuit diagram from the control board to the upper electrode, the intermediate electrode, and the lower electrode. As shown in FIG. 8, the first active portion R1 that is a drive region of the polarized upper piezoelectric layer 42 sandwiched between the upper electrode 45 and the intermediate electrode 44a can be regarded as a capacitor 81 that performs charging and discharging. Further, the second active portion R2 that is a drive region of the polarized lower piezoelectric layer 41 sandwiched between the upper electrode 45 and the lower electrode 43 can be regarded as a capacitor 82 that performs charging and discharging.

そして、駆動回路61は、VDD2が入力される第1給電系統70と接続されており、制御基板60から駆動電位が付与される(電源電圧が供給される)。コンデンサ81の一端側である中間電極44aは、第1給電系統70から分岐した第2給電系統71と接続されており、制御基板60から直接駆動電位が付与される。コンデンサ82の一端側である下部電極43は、グランドに接続されている。コンデンサ81、82それぞれの他端側である上部電極45は、駆動回路61の出力端子に接続されている。   The drive circuit 61 is connected to the first power supply system 70 to which VDD2 is input, and a drive potential is applied from the control board 60 (a power supply voltage is supplied). The intermediate electrode 44 a which is one end side of the capacitor 81 is connected to the second power feeding system 71 branched from the first power feeding system 70, and a driving potential is directly applied from the control board 60. The lower electrode 43 which is one end side of the capacitor 82 is connected to the ground. The upper electrode 45 on the other end side of each of the capacitors 81 and 82 is connected to the output terminal of the drive circuit 61.

このような回路構成により、制御基板60からVDD2及びCOMが入力されることで、中間電極44aに所定の駆動電位、及び、下部電極43にグランド電位が直接付与される。また、制御基板60から電源電圧が入力されることで、駆動回路61は駆動し、この駆動回路61から上部電極45に所定の駆動電位とグランド電位のうち、いずれか一方の電位を選択的に付与可能となる。   With such a circuit configuration, when VDD2 and COM are input from the control board 60, a predetermined drive potential is directly applied to the intermediate electrode 44a and a ground potential is directly applied to the lower electrode 43. Further, when the power supply voltage is input from the control board 60, the drive circuit 61 is driven, and either one of a predetermined drive potential and a ground potential is selectively applied from the drive circuit 61 to the upper electrode 45. Can be granted.

ここで、一般的に、駆動回路61などのICは、電源電圧が供給されて駆動する前に出力端子に対して高い電圧が印加されてしまうと、内部のトランジスタなどが破壊されてしまい、故障してしまうおそれがある。図8に示すような等価回路において、仮に、後述する抵抗器83及びコンデンサ84が接続されていないとすると、制御基板60から駆動回路61に電源電圧が供給された直後において、駆動回路61が駆動する前に、中間電極44と上部電極45に挟まれたコンデンサ81の充電が開始されて、コンデンサ81に瞬間的に電流が流れてしまうおそれがある。すると、駆動回路61の出力端子と接続された上部電極45の電位が瞬間的に高くなってしまい、その結果、上述したように駆動回路61が故障してしまうおそれがある。   Here, generally, in the IC such as the drive circuit 61, if a high voltage is applied to the output terminal before the power supply voltage is supplied and the IC is driven, the internal transistors and the like are destroyed, and a failure occurs. There is a risk of it. In the equivalent circuit as shown in FIG. 8, if a resistor 83 and a capacitor 84, which will be described later, are not connected, the drive circuit 61 is driven immediately after the power supply voltage is supplied from the control board 60 to the drive circuit 61. Before the charging, the charging of the capacitor 81 sandwiched between the intermediate electrode 44 and the upper electrode 45 is started, and there is a possibility that a current flows through the capacitor 81 momentarily. Then, the potential of the upper electrode 45 connected to the output terminal of the drive circuit 61 becomes instantaneously high, and as a result, the drive circuit 61 may break down as described above.

そこで、本実施形態では、第2給電系統71において、コンデンサ81に対して直列的に抵抗器83(第1の抵抗器)を接続しているとともに、コンデンサ81に対して並列的にコンデンサ84(第2のコンデンサ)を接続している。このように、第2給電系統71においてRC回路を構成することで、時定数を大きくして、中間電極44aに付与される電圧の立ち上がりをなまらせて、コンデンサ81の充電速度を遅らせている。具体的には、抵抗器83及びコンデンサ84は、COF50上に設けられる(図7参照)。   Therefore, in the present embodiment, in the second power feeding system 71, the resistor 83 (first resistor) is connected in series with the capacitor 81, and the capacitor 84 ( (Second capacitor) is connected. In this way, by configuring the RC circuit in the second power feeding system 71, the time constant is increased, the rise of the voltage applied to the intermediate electrode 44a is smoothed, and the charging speed of the capacitor 81 is delayed. Specifically, the resistor 83 and the capacitor 84 are provided on the COF 50 (see FIG. 7).

これにより、制御基板60から第1給電系統70を介して駆動回路61に電源電圧が確実に供給されてから、コンデンサ81がゆるやかに充電され始めることになり、駆動回路61の駆動開始前に上部電極45(駆動回路61の出力端子)に高い電位が付与されることがない。その結果、制御基板60から電源電圧を供給した直後の、駆動回路61が駆動する前におけるコンデンサ81の充電による駆動回路61の故障を防止することができる。なお、コンデンサ84は、圧電アクチュエータ32の通常駆動時における、制御基板60から中間電極44aに付与されている電位がコンデンサ81の充放電時の所定の駆動電位よりも低下するのを抑制するとともに、中間電極44aに所定の駆動電位以上の電位が付与されないようにする役割も有する。   As a result, after the power supply voltage is reliably supplied from the control board 60 to the drive circuit 61 via the first power supply system 70, the capacitor 81 starts to be gradually charged. A high potential is not applied to the electrode 45 (the output terminal of the drive circuit 61). As a result, failure of the drive circuit 61 due to charging of the capacitor 81 immediately after the power supply voltage is supplied from the control board 60 and before the drive circuit 61 is driven can be prevented. The capacitor 84 suppresses the potential applied from the control board 60 to the intermediate electrode 44a during normal driving of the piezoelectric actuator 32 from being lower than a predetermined driving potential during charging / discharging of the capacitor 81, and The intermediate electrode 44a also has a role of preventing a potential higher than a predetermined driving potential from being applied.

さらに、本実施形態では、第1給電系統70において、駆動回路61に対して直列的に抵抗器85(第2の抵抗器)を接続しているとともに、駆動回路61に対して並列的にコンデンサ86(第2のコンデンサ)を接続している。具体的には、抵抗器85及びコンデンサ86は、FFC106上に設けられる(図7参照)。   Furthermore, in the present embodiment, in the first power feeding system 70, a resistor 85 (second resistor) is connected in series to the drive circuit 61 and a capacitor is connected in parallel to the drive circuit 61. 86 (second capacitor) is connected. Specifically, the resistor 85 and the capacitor 86 are provided on the FFC 106 (see FIG. 7).

このように、第1給電系統70においても、第2給電系統71と同様に、駆動回路61と直列的に抵抗器85、並列的にコンデンサ86を設けて、この第1給電系統70においてRC回路を構成することで、時定数を大きくして、駆動回路61に制御基板60から電源電圧が供給されるのを遅らせることができる。また、中間電極44aに接続される第2給電系統71は、この第1給電系統70から分岐しているため、第1給電系統70の時定数の影響は第2給電系統71にも及び、コンデンサ81の充電によって生じる、上部電極45の電位の上昇は一層遅れることになる。なお、コンデンサ86は、圧電アクチュエータ32の通常駆動時における、制御基板60から駆動回路61に付与される電位が所定の駆動電圧よりも低下するのを抑制するとともに、駆動回路61に所定の駆動電位以上の電圧が印加されないようにする役割も有する。   As described above, in the first power feeding system 70, similarly to the second power feeding system 71, the resistor 85 and the capacitor 86 are provided in series with the drive circuit 61, and the RC circuit in the first power feeding system 70 is provided. Thus, the time constant can be increased and the supply of the power supply voltage from the control board 60 to the drive circuit 61 can be delayed. Further, since the second power feeding system 71 connected to the intermediate electrode 44a is branched from the first power feeding system 70, the time constant of the first power feeding system 70 also affects the second power feeding system 71, and the capacitor The rise in the potential of the upper electrode 45 caused by charging 81 is further delayed. The capacitor 86 suppresses the potential applied from the control board 60 to the drive circuit 61 during the normal driving of the piezoelectric actuator 32 from being lower than a predetermined drive voltage, and applies a predetermined drive potential to the drive circuit 61. It also has a role to prevent the above voltage from being applied.

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。   Next, modified embodiments in which various modifications are made to the embodiment will be described. However, components having the same configuration as in the above embodiment are given the same reference numerals and description thereof is omitted as appropriate.

本実施形態においては、抵抗器83はCOF50上に設けられていたが、第2給電系統71、すなわちVCOMが入力される配線上であれば、いかなる位置に設けられてもよい。また、コンデンサ84はCOF50上に設けられていたが、第2給電系統71、すなわちVCOMが入力される配線とCOMが入力される配線との間であれば、いかなる位置に設けられてもよい。また、抵抗器85はFFC106上に設けられていたが、第1給電系統70、すなわちVDD2が入力される配線上であれば、例えば、キャリッジ基板104やFPC102などいかなる位置に設けられてもよい。また、コンデンサ86はFFC106上に設けられていたが、第1給電系統70、すなわちVCOMが入力される配線とCOMが入力される配線との間であれば、例えば、キャリッジ基板104やFPC102などいかなる位置に設けられてもよい。   In the present embodiment, the resistor 83 is provided on the COF 50. However, the resistor 83 may be provided at any position as long as it is on the second power feeding system 71, that is, on the wiring to which VCOM is input. Further, although the capacitor 84 is provided on the COF 50, the capacitor 84 may be provided at any position as long as it is between the second power feeding system 71, that is, the wiring to which VCOM is input and the wiring to which COM is input. Further, the resistor 85 is provided on the FFC 106. However, the resistor 85 may be provided at any position such as the carriage substrate 104 or the FPC 102 as long as it is on the first power feeding system 70, that is, the wiring to which VDD2 is input. The capacitor 86 is provided on the FFC 106. However, any capacitor such as the carriage substrate 104 or the FPC 102 may be used as long as it is between the first power feeding system 70, that is, between the wiring to which VCOM is input and the wiring to which COM is input. It may be provided at a position.

また、抵抗器83、85は、抵抗素子ではなく、配線の長さや幅による抵抗成分であってもよい。例えば、抵抗器の抵抗値を大きくしたい場合には、配線の長さを長くしたり、幅を細くしたりする。これによると、抵抗素子を配置するスペースが必要なくなり、省スペース化を図ることができる。   Further, the resistors 83 and 85 may be resistance components depending on the length and width of the wiring instead of the resistance elements. For example, when it is desired to increase the resistance value of the resistor, the length of the wiring is increased or the width is decreased. This eliminates the need for a space for arranging the resistance element, and can save space.

さらに、本実施形態においては、第1給電系統70において、駆動回路61に対して直列的に抵抗器85を接続しているとともに、駆動回路61に対して並列的にコンデンサ86を接続していたが、圧電アクチュエータ32の通常駆動時における、制御基板60から中間電極44aに付与されている電位がコンデンサ81の充放電時の所定の駆動電位よりも低下するのを抑制するとともに、中間電極44aに所定の駆動電位以上の電位が付与されないようにする役割だけを果たすためであれば、抵抗器85を設けずに、コンデンサ86だけ設けられてもよい。   Further, in the present embodiment, in the first power feeding system 70, the resistor 85 is connected in series to the drive circuit 61, and the capacitor 86 is connected in parallel to the drive circuit 61. However, when the piezoelectric actuator 32 is normally driven, the potential applied from the control board 60 to the intermediate electrode 44a is prevented from being lower than a predetermined drive potential during charging / discharging of the capacitor 81, and the intermediate electrode 44a If only the role of preventing a potential higher than a predetermined drive potential from being applied is provided, only the capacitor 86 may be provided without providing the resistor 85.

また、本実施形態においては、圧電層を2つの電極で厚み方向に挟んで活性部が構成されていたが、圧電層の面方向に2つの電極が離間して配置され、この2つの電極間を活性部としてもよい。このとき、活性部は電極の対向する方向(圧電層の面方向)に分極させる。   In the present embodiment, the active portion is configured by sandwiching the piezoelectric layer between the two electrodes in the thickness direction. However, the two electrodes are arranged apart from each other in the plane direction of the piezoelectric layer. May be the active part. At this time, the active portion is polarized in the direction in which the electrodes face each other (the surface direction of the piezoelectric layer).

以上、説明した実施形態及びその変更形態では、本発明を、記録用紙にインクを噴射して画像などを記録するインクジェットヘッド用の圧電アクチュエータの駆動装置に適用したが、本発明の適用対象は、このようなインクジェットヘッド用の圧電アクチュエータに限られず、様々な用途に使用される圧電アクチュエータの駆動装置に適用できる。   As described above, in the embodiment described above and the modifications thereof, the present invention is applied to a piezoelectric actuator driving device for an inkjet head that ejects ink onto a recording sheet and records an image or the like. The present invention is not limited to such piezoelectric actuators for ink jet heads, and can be applied to piezoelectric actuator driving devices used for various purposes.

1 プリンタ
3 インクジェットヘッド
32 圧電アクチュエータ
40 振動板
41、42 圧電層
45 上部電極
44 中間電極
43 下部電極
60 制御基板
61 駆動回路
70 第1給電系統
71 第2給電系統
81、82、84、86 コンデンサ
83、85 抵抗器
R1 第1活性部
R2 第2活性部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printer 3 Inkjet head 32 Piezoelectric actuator 40 Diaphragm 41, 42 Piezoelectric layer 45 Upper electrode 44 Intermediate electrode 43 Lower electrode 60 Control board 61 Drive circuit 70 1st electric power feeding system 71 2nd electric power feeding system 81, 82, 84, 86 Capacitor 83 , 85 resistor R1 first active part R2 second active part

Claims (2)

圧電層と、この圧電層に設けられた第1電極、第2電極、及び、第3電極を有し、
前記第1電極には所定の第1電位が付与され、前記第2電極には前記第1電位よりも低い所定の第2電位が付与され、前記第3電極の電位は前記第1電位と前記第2電位との間で切り換えられ、
前記第1電極と前記第3電極とに挟まれた圧電層部分からなり、両電極間の電位差によってコンデンサとして作用する第1活性部と、前記第2電極と前記第3電極の間に挟まれた圧電層部分からなり、前記第1活性部と同じくコンデンサとして作用する第2活性部とを備え、
前記第3電極の電位を前記第1電位と前記第2電位の間で切り換える駆動回路と、
前記駆動回路と電源とを接続する第1給電系統と、
前記第1給電系統から分岐して、前記駆動回路を介さずに前記電源と前記第1電極とを接続し、前記第1電極に前記第1電位を付与する第2給電系統を有し、
前記第2給電系統において、前記第1活性部に対して直列的に第1の抵抗器が設けられるとともに、前記第1活性部に対して並列的に第1のコンデンサが設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
A piezoelectric layer, and a first electrode, a second electrode, and a third electrode provided on the piezoelectric layer;
A predetermined first potential is applied to the first electrode, a predetermined second potential lower than the first potential is applied to the second electrode, and the potential of the third electrode is the first potential and the first potential Switched between the second potential,
A piezoelectric layer portion sandwiched between the first electrode and the third electrode, and sandwiched between the second electrode and the third electrode, and a first active portion that acts as a capacitor due to a potential difference between the electrodes. A piezoelectric layer portion, and a second active portion that acts as a capacitor in the same manner as the first active portion,
A drive circuit for switching the potential of the third electrode between the first potential and the second potential;
A first power supply system for connecting the drive circuit and a power source;
Branching from the first power supply system, connecting the power source and the first electrode without going through the drive circuit, and having a second power supply system for applying the first potential to the first electrode,
In the second feeding system, a first resistor is provided in series with the first active part, and a first capacitor is provided in parallel with the first active part. A drive device for a piezoelectric actuator.
前記第1給電系統において、前記駆動回路に対して直列的に第2の抵抗器が設けられるとともに、前記駆動回路に対して並列的に第2のコンデンサが設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
In the first power feeding system, a second resistor is provided in series with the drive circuit, and a second capacitor is provided in parallel with the drive circuit. Actuator drive.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013121213A (en) * 2011-12-06 2013-06-17 Seiko Epson Corp Piezoelectric motor, drive unit, robot, electronic component transfer device, electronic component inspection device, printer

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