JP2011046088A

JP2011046088A - 液体吐出ヘッドの使用方法および記録装置

Info

Publication number: JP2011046088A
Application number: JP2009196255A
Authority: JP
Inventors: Makoto Higashibeppu; 誠東別府
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2011-03-10

Abstract

【課題】駆動劣化の生じた液体吐出ヘッドの駆動劣化の程度を小さくする液体吐出ヘッドの使用法、および記録装置を提供する。
【解決手段】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、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圧電アクチュエータを積層した液体吐出ヘッドの使用方法であって、吐出動作と吐出動作との間に、前記圧電体の抗電界をＥｃとしたときに、前記共通電極と前記駆動電極との間に、電界の変化の絶対値が０．８Ｅｃ以上であるとともに、前記液体加圧室の体積を増加させる第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する第１の電圧変化と、前記液体加圧室の体積を減少させる第２の電圧変化とを交互に複数回加える。
【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液体吐出ヘッドの使用方法および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圧電体の変形により変位させることで、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。

特開２００３−３０５８５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドにおいて液体の吐出を行なうために、変位素子が駆動すると、変位素子の周囲の圧電体に応力が加わるため、吐出を繰り返すと、周囲の圧電体の形状が初期の形状とは異なった形状になってしまい、その結果変位素子に初期の状態とは異なる圧力が加わって、変位が少なくなる駆動劣化が起きるという問題があった。

したがって、本発明の目的は、駆動劣化の生じた液体吐出ヘッドの駆動劣化の程度を小さくする液体吐出ヘッドの使用方法および記録装置を提供することにある。

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とともに、前記圧電体の前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されている液体吐出ヘッドの使用方法であって、前記液体吐出孔から液体を吐出する吐出動作を複数回繰り返す際の一の吐出動作と次の吐出動作との間に、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃ（Ｖ／ｍ）としたときに、前記共通電極と前記駆動電極との間に、前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の変化の絶対値が０．８Ｅｃ以上であるとともに、前記液体加圧室の体積を電圧を加えられていない状態の体積より増加させる第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する第１の電圧変化と、前記液体加圧室の体積を減少させる第２の電圧変化とを交互に複数回加えることを特徴とする。

前記第１の電圧変化開始時の電圧を、前記液体加圧室の体積が電圧を加えられていない状態の体積よりも大きくなる電圧にするとともに、前記第１の電圧変化終了時の電圧を、前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にすることが好ましい。

前記第１の電圧変化開始時の電圧および前記第１の電圧変化終了時の電圧を、いずれも前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にするとともに、前記第２の電圧変化を、第２のパルス電圧を加えた後、電圧を保持しない電圧変化とするか、第２のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する時間が、前記第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する時間よりも短い電圧変化とすることが好ましい。

前記第１の電圧変化開始時の電圧および前記第１の電圧変化終了時の電圧を、いずれも前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にするとともに、前記第１の電圧変化開始時の電圧と前記第１の電圧変化終了時の電圧の平均を、前記液体加圧室の体積が電圧を加えられていない状態の体積よりも大きくなる電圧にすることが好ましい。

また、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とともに、前記圧電体の前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極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の駆動を制御する制御部とを備えている記録装置であって、前記制御部は、前記液体吐出孔から液体を吐出する吐出制御を複数回繰り返す一の吐出制御と次の吐出制御との間に、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、前記共通電極と前記駆動電極との間に、前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の変化の絶対値が０．８Ｅｃ以上であるとともに、前記液体加圧室の体積を増加させる第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する第１の電圧変化と、前記液体加圧室の体積を減少させる第２の電圧変化とを交互に複数回加えることを特徴とするものである。

本発明の液体吐出ヘッドの使用方法によれば、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とともに、前記圧電体の前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されている液体吐出ヘッドの使用方法であって、前記液体吐出孔から液体を吐出する吐出動作を複数回繰り返す際の一の吐出動作と次の吐出動作との間に、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃ（Ｖ／ｍ）としたときに、前記共通電極と前記駆動電極との間に、前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の変化の絶対値が０．８Ｅｃ以上であるとともに、前記液体加圧室の体積を電圧を加えられていない状態の体積より増加させる第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する第１の電圧変化と、前記液体加圧室の体積を減少させる第２の電圧変化とを交互に複数回加えることにより、吐出動作によって、積層方向と直交する方向に引き伸ばされるように変形していた前記複数の駆動電極の周囲の圧電体（以下で非駆動部と言うことがある）に対して、第１電圧変化により非駆動部が変形し、その変形の後で圧縮応力が加わった状態で保持され、さらにそれが繰り返されるため、非駆動部の伸びの変形を少なくすることができ、駆動劣化の程度を小さくすることができる。

前記第１の電圧変化開始時の電圧を、前記液体加圧室の体積が電圧を加えられていない状態の体積よりも大きくなる電圧にするとともに、前記第１の電圧変化終了時の電圧を、前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にする場合、非駆動部に加わる応力が常に圧縮応力になるため、駆動劣化の程度を小さくする効率がよくなる。

前記第１の電圧変化開始時の電圧および前記第１の電圧変化終了時の電圧を、いずれも前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にするとともに、前記第２の電圧変化を、第２のパルス電圧を加えた後、電圧を保持しない電圧変化とするか、第２のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する時間が、前記第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する時間よりも短い電圧変化とする場合、非駆動部に加わる圧縮応力が加わっている相対時間を長くでき、駆動劣化の程度を小さくする効率がよくなる。

前記第１の電圧変化開始時の電圧および前記第１の電圧変化終了時の電圧を、いずれも前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にするとともに、前記第１の電圧変化開始時の電圧と前記第１の電圧変化終了時の電圧の平均を、前記液体加圧室の体積が電圧を加えられていない状態の体積よりも大きくなる電圧にする場合、第２の電圧変化時に加わる引張り応力よりも、第２の電圧変化時に加わる圧縮応力の方が大きくなるため、駆動劣化の程度を小さくする効率がよくなる。

また、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とともに、前記圧電体の前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極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の駆動を制御する制御部とを備えている記録装置であって、前記制御部は、前記液体吐出孔から液体を吐出する吐出制御を複数回繰り返す一の吐出制御と次の吐出制御との間に、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、前記共通電極と前記駆動電極との間に、前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の変化の絶対値が０．８Ｅｃ以上であるとともに、前記液体加圧室の体積を増加させる第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する第１の電圧変化と、前記液体加圧室の体積を減少させる第２の電圧変化とを交互に複数回加えることにより、吐出制御によって、積層方向と直交する方向に引き伸ばされるように変形していた前記複数の駆動電極の周囲の圧電体（以下で非駆動部と言うことがある）に対して、第１電圧変化により非駆動部が変形し、その変形の後で圧縮応力が加わった状態で保持され、さらにそれが繰り返されるため、非駆動部の伸びの変形を少なくすることができ、駆動劣化の程度を小さくすることができる。

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）〜（ｅ）は変位素子の動作を示す部分断面図である。（ａ）液体を吐出する駆動波形の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の駆動波形を加えた際の変位素子の変位を示す図である。（ａ）本発明の液体吐出ヘッドの使用方法において、駆動劣化を少なくさせる再生波形の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の再生波形を加えた際の変位素子の変位を示す図である。本発明の液体吐出ヘッドの使用方法において、駆動劣化を少なくさせる再生波形の他の例を示す図である。

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。

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厚み方向に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に選択的に所定の駆動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の液体吐出時の駆動方法の一例を、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液体吐出時の駆動は引き打ちと呼ばれるものであり、その駆動を、図７と、図６を用いて説明する。図６（ａ）は図５に示した変位素子５０付近の部分断面図である。ただし、接続電極３６につながる駆動電極３４の引出し部分のない断面である。

共通電極３４と駆動電極３５とに挟まれた圧電体は、共通電極３４と駆動電極３５との間に電圧を加えるとその電圧により直接的に変形する圧電体であり、以下で駆動部５１と呼ぶ。圧電セラミック層２１ａの駆動部５１以外の圧電体は、共通電極３４と駆動電極３５との間に電圧を加えても、直接的には変形しない圧電体で、以下で非駆動部５２と呼ぶ。

図７（ｂ）における変位は、図５あるいは図６において変位素子５０が上に変位する変位であり、液体加圧室１０の体積を大きくする変位である。

まず、予め電圧Ｖ１（Ｖ、以下で単位を省略することがある）の駆動電圧を与えた状態で待機をする。電圧Ｖ１により駆動部５１は圧電アクチュエータユニット２１の平面方向に縮み、積層されている圧電セラミック層２１ａよりも短くなるため変位素子５０の断面は図６（ｃ）のように下側に凸に変形する。つまり、変位はｄ１（ｍ、以下で単位を省略することがある）は負で、液体加圧室１０は、電圧が加わっていない状態よりも体積が小さくなる。次に、電圧Ｖ２の駆動電圧を与えると、変位はｄ２になり、液体加圧室１０の体積は大きくなって、図６（ｂ）の状態となる。これにより、流路内の液体には液体吐出孔８からしぼり１２に向かう方向の圧力波が生じる。次にこの圧力波がしぼり１２で反射して帰ってくるタイミングに合うように、電圧Ｖ３の駆動電圧が加えられる。これにより、変位はｄ３になり、液体加圧室１０は、体積が小さくなって図６（ｃ）の状態となる。この変形により生じた圧力波が前述の反射してきた圧力波と合わさって液体吐出孔８に向かい、液滴が吐出される。

図７（ａ）の駆動波形は単純にするため、Ｖ１＝Ｖ３、Ｖ２＝０であるものを示したが、吐出動作の駆動波形はこれに限られるものでない。一般的に言えば、吐出動作の駆動波形は、共通電極３４と駆動電極３５との間に第１の電圧を加えて、液体加圧室１０の体積が電圧を加えられていない状態の体積よりも小さい第１の状態で待機して、液体加圧室１０の体積を第１の状態よりも大きくする第２の電圧を加えて第２の状態にした後、液体加圧室１０の体積を前記第２の状態よりも小さくする第３の電圧を加えてものである。またさらに、このような駆動波形でなくとも、後述する非駆動部５２に引張り応力が加わり駆動劣化が生じる駆動波形で駆動した場合に効果的である。

図６（ｃ）の状態では変位素子５０が変位することにより、非駆動部５２には、積層方向に直交する方向で変位素子５０に向かう方向に引張り応力が加わっている。上述のような駆動波形を加え続けると、図６（ｂ）と図６（ｃ）の状態を繰り返すことになり、非駆動部５２は繰り返し加わる引張り応力によりしだいに引き伸ばされた状態に変形していく。

図６（ｄ）は非駆動部５２が変形して引き伸ばされた変位素子５０であり、電圧が加わっていない状態である。電圧が加わっていないにもかかわらず、非駆動部５２が変形しているため、変位素子が下側に変形してしまっている。このような状態になると、電圧が加わらない状態にしても図６（ｂ）に示したような変位が０の状態にはならなくなり、駆動波形の電圧Ｖ１から電圧Ｖ２への変化時の変位ｄ１からｄ２が小さくなる。その結果、同じ駆動波形を加えても、液滴の吐出速度が遅くなったり、液適量が少なくなったりする。これが駆動劣化である。

次に、このような駆動劣化の生じた液体吐出素子５０に対して、再生波形を加えて、駆動劣化の程度が低い状態に戻す、本発明の液体吐出ヘッドの使用方法について説明する。再生波形による駆動を、図８、図６を用いて説明する。図８（ｂ）における変位は、図５あるいは図６において変位素子が上に変位する変位であり、液体加圧室１０の体積を大きくする変位である。

再生波形は、液体加圧室１０の体積を電圧を加えられていない状態の体積より増加させる第１の電圧変化と、液体加圧室１０の体積を減少させる第２の電圧変化を含む。また、第１の電圧変化は電圧を短時間で変化させる第１のパルス電圧を加える電圧変化と第１のパルス電圧が加わった後、その電圧を保持する部分とを含む。第１のパルス電圧は、圧電セラミック層２１ｂに分域回転歪が生じる抗電界をＥｃ（Ｖ／ｍ、以下で単位を省略することがある）としたときに、共通電極３４と駆動電極３５との間に、圧電セラミック層２１ｂに生じる電界の変化の絶対値が０．８Ｅｃ以上である。なお、図８（ａ）などにおい（Ｅｃ）などのと電界に括弧をつけた表記は、電界の値がＥｃとなる電圧、あるいは電界の変化量がＥｃとなる電圧という意味である。

図８（ａ）の再生波形において、第１の電圧変化は、電圧ＶＲ２からＶＲ１への第１のパルス電圧を加えたあと電圧ＶＲ１を保持する部分であり、第２の電圧変化は、電圧ＶＲ１から電圧ＶＲ２への電圧変化である。図８（ａ）においては、第２の電圧変化は、電圧ＶＲ１から電圧ＶＲ２へのパルス電圧と、電圧ＶＲ２を保持する波形を含むが、これらは特に必要ではない。すなわち、電圧ＶＲ１からＶＲ２の電圧変化は緩やかであってもかまわないし、電圧ＶＲ２での保持はなくてもよい。また、図８（ａ）においては、電圧ＶＲ２が正、すなわち液体加圧室１０の体積が電圧を加えない場合よりも小さくなるようになっているが、これもそうでなくてもかまわない。

図８（ａ）の再生波形を図６（ａ）の変位素子５０に与えた場合の挙動を説明する。第１の電圧変化においては、駆動部５１は分極と逆方向に電圧が加わり、圧電アクチュエータユニット２１の平面方向に伸び、そのため、変位素子５０は上側に変位し、図６（ｅ）のような状態なる。この状態では非駆動部５２には圧縮応力が加わっている。そして、駆動劣化を生じさせていた非駆動部５２の伸びは、再生波形によって、非駆動部５２に繰り返し圧縮応力をくわえることで、徐々に元に戻っていく。再生波形の波形は、加える時間を調整することにより、非駆動部５２の状態を初期とほぼ同じ状態にすることが可能であり、変位素子５０の変位特性、ひいては液体吐出ヘッド２の吐出特性を初期とほぼ同じ状態に戻すことができる。

なお、再生波形においては、第１の電圧変化は電圧をＶＲ２からＶＲ１に短時間で変化させる第１のパルス電圧を加える電圧変化と第１のパルス電圧が加わった後、電圧ＶＲ１で保持すると部分とを含む。非駆動部５２に圧縮応力を加えることは、液体加圧室１０の体積を大きくする一定の電圧ＶＲ１を加え続けることでも実現できるが、このような電圧を加え続けても、駆動劣化の回復は事実上みられない。これは、駆動部５１が変形することで生じる非駆動部５２を圧縮する応力は小さいため、単に圧縮応力を加え続けても事実上圧縮されないためと考えられる。

非駆動部５２を圧縮するには、非駆動部５２を変形させて、その後、圧縮応力を加える必要がある。非駆動部５２が変形した直後に圧縮応力が加わることにより、非駆動部５２は、わずかに圧縮させる。この圧縮を複数回繰り返す。液体加圧室１０の体積を大きくする一定の電圧ＶＲ１を加え続けた場合、最初に電圧ＶＲ１達するまでの電圧変化を急激にすれば、電圧を加え始める際には、上述の圧縮する効果が生じることになるが、１回の圧縮効果は僅かでる。そのため、駆動劣化から再生する再生波形は、複数回繰り返しかける必要がある。再生波形を加える回数は、駆動劣化の程度が小さい場合には、少ない回数ですみ、駆動劣化の程度が大きくなってから再生させる場合には多くの回数が必要となる。例えば、数％の駆動劣化が生じた状態から、ほぼ初期状態まで再生するには、少なくとも数百〜数千回の圧縮を繰り返す。

ＶＲ２からＶＲ１への第１のパルス電圧は、非駆動部５２を十分変形させることができるよう０．８Ｅｃ以上の電界変化が生じる電圧差にするとともに、電圧変化は、圧電体の変形が追従する程度以上の時間変化、例えば１００μ秒以下程度、さらに１０μ秒以下の短い時間とする。電圧の保持時間が短いと、１回の再生波形おいて圧縮応力の加わっている時間が短くなるが、再生波形の周期を短くすれば、回数を増やすことができる。再生波形の周期は、短くなりすぎると圧電体の応答が追従しなくなり効果が低くなるため、周波数で数百ｋＨｚ以下にすることが好ましい。電圧の保持時間が長いと、圧電体が、変形直後の圧縮可能な状態でなくなったあとも圧縮を続けることになり、そのような状態での圧縮は、一定電圧を加え続けるのと同じで、事実上再生効果はないので、再生効率は悪くなる。再生効果を高くするには、電圧保持時間は再生波形の周期は、周波数で１００Ｈｚ以上にするのがよい。

また、電圧ＶＲ１は、生じる電界がＥｃを超える電圧に近づくと、圧電セラミック層２１ｂに分極反転が起こり始めることがあるが、液体加圧室１０の体積が大きくなる変位が生じる電圧であれば、非駆動部５２に圧縮応力が加わるので、特に問題ない。再生波形を繰り返し加えることで、圧電セラミック層２１ｂに分極反転がより進んだ状態になると、圧縮応力が小さくなるが、そのような場合、駆動部５１を再分極してもよい。また、再生波形により非駆動部５２の伸びが初期状態とほぼ同じ状態になったとしても、圧電セラミック層２１ｂの一部に分極反転が生じていて分極が弱くなるなどのために、変位素子５０の変位が初期状態に戻っていない場合にも駆動部５１を再分極してもよい。

再生波形を加えるのは、液体吐出の一の駆動波形と次の駆動波形との間であればいつでもかまわない。例えば、液体吐出ヘッド２を使い続けて、印刷される画像の精度が低くなったり、吐出特性の評価により駆動劣化が生じていることが分かったり、使用している時間が所定の時間より長くなったりした際に、再生波形を加えて、駆動劣化を少なくしたり、事実上なくすことができる。また、記録媒体を切り替える際に行った、自動で一定周期毎に行うようにしてもよい。

なお、再生波形を加える時間は、再生の途中で吐出動作を行わせて、駆動劣化の状態を確認して、時間調整しながら行なえば、ほほ初期の吐出特性にすることができる。吐出動作をさせる以外に、あらかじめ初期の共通電極３４と駆動電極３５の間の容量を測っておき、容量が初期値と同じになるまで再生波形を加えてもよい。これは駆動部５１の容量が非駆動部５２から受ける応力により変化することを利用したもので、容量が初期値と同じであれば、駆動部５１が非駆動部５２から受ける応力もほぼ同じで、変位素子５０の変位特性もほぼ同じになる。

再生波形は、記録装置の制御部１００が加えるようにしてもよいし、記録装置以外に再生波形を加える再生装置を準備し、液体吐出ヘッド２を記録装置から外して、再生装置を用いて再生してもよい。

続いて、駆動劣化の再生効率をよりよくする再生波形について説明する。図９（ａ）は、本発明の使用方法における再生波形の一例で、第１の電圧変化前の電圧を、液体加圧室１０の体積が電圧を加えられていない状態の体積よりも大きくなる電圧にするとともに、第１の電圧変化後の電圧を、共通電極３４と駆動電極３５との間の圧電セラミック層２１ｂに生じる電界の絶対値がＥｃ以下としている。

このような波形にすることにより、非駆動部５２に加わる応力が常に圧縮応力になるため、駆動劣化の再生効率をよりよくすることができる。第１の電圧変化前の電圧は、非駆動部５２に加わる応力が引っ張り応力にならない範囲で第１のパルス電圧の電圧差を大きくするため０Ｖにするのがよい。第１の電圧変化後の電圧は、分極反転が生じにくいように電界の絶対値がＥｃ以下にするのが好ましい。また、電界がＥｃに達しなくともＥｃに近づくと圧電体の一部に分極反転が生じ始めるので、第１の電圧変化後の電圧は、生じる電界の絶対値がさらに０．９Ｅｃ以下、特に０．８Ｅｃが好ましい。

図９（ｂ）は、本発明の使用方法における再生波形の一例で、第１の電圧変化開始時の電圧および第１の電圧変化終了時の電圧を、いずれも圧電セラミック層２１ｂに生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にするとともに、第２の電圧変化を、第２のパルス電圧を加えた後、電圧を保持しない電圧変化とするか、第２のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する時間が、第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する時間よりも短い電圧変化としている。図９（ｂ）において、第２のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する時間ｔ２（秒、以下で単位を省略することがある）は、第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する時間ｔ１よりも短くしてあり、ｔ２は０秒、すなわち電圧を保持しなくてもよい。

第１の電圧変化終了時の電圧は、分極反転が生じにくいように電界の絶対値がＥｃ以下にするのが好ましい。また、電界がＥｃに達しなくともＥｃに近づくと圧電体の一部に分極反転が生じ始めるので、第１の電圧変化後の電圧は、生じる電界の絶対値がさらに０．９Ｅｃ以下、特に０．８Ｅｃ以下が好ましい。第１の電圧変化前開始前の電圧は、電圧が高い方が第１のパルス電圧の電圧差が大きくなるので、非駆動部５２が圧縮されやすくなるのが、第２の電圧変化により非駆動部５２引っ張られるため、圧電体の変位の応答が遅くならないよう電界の強度がＥｃを超えないことが好ましい。

このような波形にすることにより、非駆動部に加わる圧縮応力が加わっている相対時間を長くでき、駆動劣化の程度を小さくする効率がよくなる。

図９（ｃ）は、本発明の使用方法における再生波形の一例で、第１の電圧変化開始時の電圧および第１の電圧変化終了時の電圧を、いずれも圧電セラミック層２１ｂに生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にするとともに、第１の電圧変化開始時の電圧と第１の電圧変化終了時の電圧の平均が、液体加圧室１０の体積が電圧を加えられていない状態の体積よりも大きくなる電圧にしている。これは直接電圧で言えば、第１の電圧変化終了時の電圧ＶＲ１の絶対値が、第１の電圧変化開始時の電圧ＶＲ２の絶対値よりも大きいということである。

このような波形にすることにより、第２の電圧変化時に加わる引張り応力よりも、第１の電圧変化時に加わる圧縮応力の方が大きくなるため、駆動劣化の程度を小さくする効率がよくなる。

図９（ｂ）および図９（ｃ）で説明した再生波形を組み合わせると、より再生効率よくなる。

まず、再生波形による駆動劣化改善の試験を行う評価用の液体吐出ヘッドを作製した。評価用の液体吐出ヘッドの基本的な構造は図２〜５に示したものと同じであるが、液体加圧室１０がプレート３１まで開口しており、実際に液体を吐出することはできないが、プレート３１側からレーザードップラー変位計により、変位素子５０の変位が測定できるようにしたものである。

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、マトリックス状に駆動電極を形成し、しかる後に、８００℃の熱処理によって駆動電極を形成して圧電アクチュエータユニットを作製した。

流路部材の上に、圧電アクチュエータユニットを、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、記録装置に相当する試験装置を作製した。

なお、用いた圧電体の抗電界は１．３４×１０^−６Ｖ／ｍであり、この電界が生じる共通電極と駆動電極との電位差は２６．８Ｖであった。

得られた記録装置を用いて、まず駆動劣化を生じさせ、その再生の試験を行なった。まず、駆動波形を与えて、グラフテック社製のレーザードップラー変計を用いて、初期変位量Ａ（ｎｍ）を測定した。次に、周波数２０ｋＨｚで駆動波形を１００億サイクル加えて、駆動劣化は生じさせた。駆動劣化後の変位量Ｂ（ｎｍ）を測定すると、劣化率（Ａ−Ｂ）／Ａは、約１９％であった。

次に、駆動劣化の生じた液体吐出ヘッドに表１に示した再生波形（一定電圧を印荷するものも含む）を与えて、再生処理を行なった。表１において、電圧ＶＲ１、ＶＲ２、周波数と、ＶＲ１のデューティを示した。電圧ＶＲ１、ＶＲ２は、抗電界Ｅｃを生じさせる電圧（２６．８Ｖ）の何倍であるかを示した。ＶＲの１デューティは、１周期分の再生波形の中で電圧ＶＲ１を保持した時間の割合である。

駆動波形は最長１００時間与え、変位量が初期変位量Ａの１％以内になった場合は再生処理ができたものとして、生成処理に要した時間を生成時間として表１に示した。再生時間が記載されていないものは、１００時間で初期変位量Ａの１％以内にならなかったものである。

なお、テストＮｏ．２５においては、再生処理中に分極反転が生じたことにより変位量の低下がみられたため、途中で再分極処理を行ないながら試験した。

本発明の使用方法である再生波形を加えたテストＮｏ．７〜２５においては、駆動劣化した液体吐出ヘッドの変位と特性を初期状態に復帰させることができた。

また、本発明の使用方法でない再生波形を加えたテストＮｏ．１〜３では、再生処理前後で変位量の改善はまったくなかった。これは前述したように、単に一定電圧を加えて非駆動部を圧縮しても、圧縮する応力が小さいため、駆動劣化から再生する効果が事実上生じないことを意味する。

さらに、本発明の使用方法でない再生波形を加えたテストＮｏ．４〜６では、再生効果はあり、劣化率は低減したもの、１００時間後の劣化率は１０％以上で、初期変位量には到達しなかった。

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
５０・・・変位素子
５１・・・駆動部
５２・・・非駆動部

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とともに、前記圧電体の前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されている液体吐出ヘッドの使用方法であって、前記液体吐出孔から液体を吐出する吐出動作を複数回繰り返す際の一の吐出動作と次の吐出動作との間に、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃ（Ｖ／ｍ）としたときに、前記共通電極と前記駆動電極との間に、前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の変化の絶対値が０．８Ｅｃ以上であるとともに、前記液体加圧室の体積を電圧を加えられていない状態の体積より増加させる第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する第１の電圧変化と、前記液体加圧室の体積を減少させる第２の電圧変化とを交互に複数回加えることを特徴とする液体吐出ヘッドの使用方法。
前記第１の電圧変化開始時の電圧を、前記液体加圧室の体積が電圧を加えられていない状態の体積よりも大きくなる電圧にするとともに、前記第１の電圧変化終了時の電圧を、前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にすることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの使用方法。
前記第１の電圧変化開始時の電圧および前記第１の電圧変化終了時の電圧を、いずれも前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にするとともに、前記第２の電圧変化を、第２のパルス電圧を加えた後、電圧を保持しない電圧変化とするか、第２のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する時間が、前記第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する時間よりも短い電圧変化とすることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの使用方法。
前記第１の電圧変化開始時の電圧および前記第１の電圧変化終了時の電圧を、いずれも前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の絶対値がＥｃ以下となる電圧にするとともに、前記第１の電圧変化開始時の電圧と前記第１の電圧変化終了時の電圧の平均を、前記液体加圧室の体積が電圧を加えられていない状態の体積よりも大きくなる電圧にすることを特徴とする請求項１または３に記載の液体吐出ヘッドの使用方法。
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とともに、前記圧電体の前記共通電極と前記駆動電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極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の駆動を制御する制御部とを備えている記録装置であって、前記制御部は、前記液体吐出孔から液体を吐出する吐出制御を複数回繰り返す一の吐出制御と次の吐出制御との間に、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、前記共通電極と前記駆動電極との間に、前記共通電極と前記駆動電極との間の前記圧電体に生じる電界の変化の絶対値が０．８Ｅｃ以上であるとともに、前記液体加圧室の体積を増加させる第１のパルス電圧を加えた後に電圧を保持する第１の電圧変化と、前記液体加圧室の体積を減少させる第２の電圧変化とを交互に複数回加えることを特徴とする記録装置。