JP2013208835A - 液滴噴射装置及び圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】圧電アクチュエータの変形効率を向上させる。
【解決手段】圧電アクチュエータ２２は、厚み方向に積層された第１圧電層３５及び第２圧電層３６と、第１圧電層３５と第２圧電層３６の間に配置された内側電極４０と、第１圧電層３５の第２圧電層３６と反対側の面の、内側電極４０と対向する領域に配置された第１外側電極４１と、第２圧電層３６の第１圧電層３５と反対側の面の、内側電極４０と対向する領域に配置された第２外側電極４２を備えている。内側電極４０と第１圧電層３５との間には、第１低誘電部４５が圧力室２４の中央部と対向して配置されている。内側電極４０と第２圧電層３６との間には、第２低誘電部４６が圧力室２４の外縁部と対向して配置されている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、液滴噴射装置、及び、圧電アクチュエータに関する。

特許文献１には、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッドは、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室が形成された流路ユニットと、複数の圧力室内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータを有する。圧電アクチュエータは、複数の圧力室を覆う振動板と、この振動板に積層された圧電層と、圧電層を挟んで振動板と反対側に形成された複数の上部電極とを有する。複数の上部電極は、複数の圧力室の中央部とそれぞれ対向している。尚、振動板は、グランド電位に保持されており、複数の上部電極に対する共通電極としても機能する。

ある上部電極に所定の電圧が印加されると、圧電層の、圧力室の中央部と対向する部分に厚み方向に平行な電界が作用し、この部分は面方向に収縮する。この圧力室中央部における圧電層の収縮により、振動板も含む圧電アクチュエータの圧力室と対向する部分全体が、圧力室側に凸となるように変形する。これにより、圧力室内の容積が減少し、圧力室内のインクに圧力が付与される。

特開２００６−９３３４８号公報（図１）

特許文献１の圧電アクチュエータでは、上部電極よりも圧力室の外縁に近い、圧力室の外縁部と対向する部分は電界が作用しないため自発的には変形しない。圧力室の外縁部と対向する部分は、圧力室中央部における圧電層の収縮に応じて従動的に変形するだけである。そのため、圧電アクチュエータの圧力室の中央部と対向する部分は、その周囲の部分を従動変形させる必要がある。その結果、圧電アクチュエータの変形効率が低くなる。即ち、圧力室内のインクに大きな圧力を与えるために、圧電アクチュエータを大きく変形させるためには、上部電極に印加する電圧を高く設定する必要があった。

本発明の目的は、圧電アクチュエータの変形効率を向上させることにある。

第１の発明の液滴噴射装置は、ノズルと前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に前記圧力室を覆うように配置される圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータを駆動する駆動装置と、を有し、
前記圧電アクチュエータは、互いに積層され、且つ、前記圧力室を覆う第１圧電層及び第２圧電層と、前記第１圧電層と前記第２圧電層の間において、前記圧力室と対向して配置された内側電極と、前記第１圧電層の前記第２圧電層と反対側の面の、前記内側電極と対向する領域に配置された第１外側電極と、前記第２圧電層の前記第１圧電層と反対側の面の、前記内側電極と対向する領域に配置された第２外側電極と、前記内側電極又は前記第１外側電極と前記第１圧電層との間において 前記圧力室の中央部と対向して配置された、前記第１圧電層よりも誘電率が低い第１低誘電部と、前記内側電極又は前記第２外側電極と前記第２圧電層との間において、前記圧力室の前記中央部よりも外縁に近い部分と対向して配置された、前記第２圧電層よりも誘電率が低い第２低誘電部と、を備え、前記駆動装置は、前記内側電極と、前記第１外側電極及び前記第２外側電極との間に、所定の電位差を発生させることを特徴とするものである。

圧電アクチュエータの内側電極と第１外側電極との間、及び、内側電極と第２外側電極との間にそれぞれ所定の電位差が発生すると、第１圧電層及び第２圧電層の、外側電極と内側電極とに挟まれた部分に面方向の収縮が生じる。ここで、本発明では、内側電極と外側電極の間に、圧電層よりも誘電率の低い低誘電部が存在している。そのため、上記２つの電極間に電位差が生じた場合に、印加される電圧の大部分は低誘電部にかかり、２つの電極間に挟まれた圧電層にかかる電圧は小さくなる。従って、各圧電層は、低誘電部が存在する領域ではほとんど収縮せず、低誘電部が存在しない領域のみが収縮する。

第１の発明の第１圧電層は、圧力室の中央部と対向する第１低誘電部が設けられている。そのため、内側電極と第１外側電極との間に電位差が生じると、第１圧電層の圧力室の外縁に近い部分と対向する部分に、収縮に必要な電界が発生する。このため、第１圧電層では圧力室の外縁に近い部分と対向する部分が面方向に収縮する。一方、第２圧電層には、前記圧力室の中央部よりも外縁に近い部分と対向する第２低誘電部が設けられている。従って、内側電極と第２外側電極との間に電位差が生じると、第２圧電層の圧力室の中央部と対向する部分に、収縮に必要な電界が発生する。このため、第２圧電層では圧力室の中央部と対向する部分が収縮する。これにより、圧電アクチュエータの、圧力室の中央部と対向する部分と圧力室の外縁に近い部分と対向する部分とに、逆向きの変形がそれぞれ生じる。このように、電極間に電位差が生じると、圧電アクチュエータの、圧力室の外縁に近い部分と対向する部分が自発的に変形することで、中央部がその周囲から受ける変形拘束力が弱まるため、圧電アクチュエータの変形効率が大きくなる。即ち、小さい電位差でも圧電アクチュエータを大きく変形させることができる。

第２の発明の液滴噴射装置は、前記第１の発明において、前記第１低誘電部は、前記内側電極と前記第１圧電層との間に配置され、前記第２低誘電部は、前記内側電極と前記第２圧電層との間に配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、第１低誘電部及び第２低誘電部が、内側電極と第１圧電層及び第２圧電層の間に配置される。この場合、第１低誘電部及び第２低誘電部が、内側電極とともに、第１圧電層と第２圧電層の間に配置されることになる。この構成では、第１低誘電部及び第２低誘電部が、第１圧電層及び第２圧電層の外面側に配置されている場合と比べ、以下のような利点がある。

低誘電部は圧電層とは誘電率が異なることから、弾性率や硬度等の機械的特性が異なる。そのため、圧電アクチュエータの、低誘電部が設けられている部分に力が作用したときに、低誘電部と圧電層の間の特性の違いによって、低誘電部と接する圧電層にクラック等の損傷が生じる虞がある。この点、第１低誘電部及び第２低誘電部が第１圧電層と第２圧電層の間に配置されていると、圧電アクチュエータに外力が作用した場合に、低誘電部が設けられている部分には外力が作用しにくい。また、駆動時に圧電アクチュエータに撓みが生じる場合において、第１圧電層と第２圧電層の内側部分は、外面側部分と比べて曲げ応力が小さい。そのため、この場合においても、低誘電部が設けられている部分に大きな応力が作用しにくくなる。このように、本発明では、圧電アクチュエータの、低誘電部が設けられている部分に力が作用しにくい構造であることから、圧電層の損傷が抑制される。

第３の発明の液滴噴射装置は、前記第２の発明において、前記内側電極の、前記圧力室の中央部と対向する部分と、前記圧力室の中央部よりも外縁に近い部分と対向する部分とが、前記第１圧電層と前記第２圧電層の間において、同一平面上に配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、内側電極の、圧力室の中央部と対向する部分と外縁部と対向する部分が同一平面上に配置されることによって、内側電極が１層で構成されている。この構成では、内側電極が複数層に分かれている構成と比べて、配線構造を簡素化することができる。

第４の発明の液滴噴射装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記第１外側電極及び前記第２外側電極は、それぞれ所定の定電圧が印加される電極であり、前記内側電極は、駆動信号が印加される駆動電極であることを特徴とするものである。

駆動信号が印加される駆動電極は、駆動装置と導通信頼性の高い配線構造によって接続する必要がある。一方、定電圧電極を所定の定電圧に保持するための配線構造は、圧力室ごとに個別にスイッチングをするための構造が不要であるため、一般的には駆動電極と比べて簡単な構造とすることが可能である。本発明では、２つの外側電極が、配線構造が比較的簡単な定電圧電極であるため、圧電アクチュエータ全体の配線構造を簡素化することができる。

第５の発明の液滴噴射装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記流路構造体は、複数の前記圧力室を有し、前記複数の圧力室に対して複数の前記圧電アクチュエータがそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。

本発明では、流路構造体の複数の圧力室に対して、複数の圧電アクチュエータがそれぞれ設けられる。これにより、複数の圧力室のそれぞれにおいて、対応する圧電アクチュエータによって液体に圧力が付与される。

第６の発明の液滴噴射装置は、前記第５の発明において、前記複数の圧電アクチュエータの前記第１外側電極が、互いに導通して第１共通電極を構成し、前記複数の圧電アクチュエータの前記第２外側電極も、互いに導通して第２共通電極を構成し、前記第１共通電極と前記第２共通電極とを接続する電極接続部を有し、前記第１共通電極と前記第２共通電極が、それぞれ所定の定電圧が印加される電極であり、前記内側電極は、駆動信号が印加される駆動電極であることを特徴とするものである。

定電圧電極は、所定の定電圧からの電圧変動ができるだけ小さくなるように、電極面積を極力大きくすることが望まれる。そこで、本発明では、複数の圧電アクチュエータの第１外側電極が互いに導通して第１共通電極を構成し、また、複数の圧電アクチュエータの第２外側電極も互いに導通して第２共通電極を構成する。さらに、第１共通電極と複数の第２共通電極とが電極接続部で接続されることで、定電圧電極の総電極面積が大きくなる。

第７の発明の液滴噴射装置は、前記第５又は第６の発明において、前記複数の圧電アクチュエータの、複数の前記第１圧電層が一体的に構成され、前記複数の圧電アクチュエータの、複数の前記第２圧電層も一体的に構成されていることを特徴とするものである。

複数の第１圧電層及び複数の第２圧電層がそれぞれ一体的に構成されている場合、ある圧力室における圧電アクチュエータの変形が、隣接する別の圧力室に伝播する、いわゆるクロストークが生じる虞がある。本発明では、電極間に電位差が生じた場合に、圧電アクチュエータの、各圧力室の外縁に近い部分と対向する部分が自発的に変形するため、クロストークが抑制される。

第８の発明の液滴噴射装置は、前記第１〜第７の何れかの発明において、前記第１圧電層と前記第２圧電層は、前記流路構造体側から、前記第２圧電層、第１圧電層の順に積層されていることを特徴とするものである。

本発明では、流路構造体側から、第２圧電層、第１圧電層の順番に積層されている。そのため、内側電極と第１外側電極との間、及び、内側電極と第２外側電極との間に、それぞれ所定の電位差が生じたときに、流路構造体側に位置する第２圧電層では中央に近い部分が変形し、流路構造体から離れた第１圧電層では外縁に近い部分が変形する。従って、内側電極と外側電極の間に電位差が発生したときに、圧電アクチュエータが、全体的に流路構造体と反対側に凸となるように変形する。

第９の発明の液滴噴射装置は、前記第１〜第８の何れかの発明において、前記第２低誘電部は、前記第１圧電層と前記第２圧電層の積層方向と直交する方向において、前記第１低誘電部を挟むように配置されていることを特徴とするものである。

圧電アクチュエータの、圧力室の中央部と対向する部分を挟む２つの部分がそれぞれ自発的に変形することになり、圧力室の中央部と対向する部分が変形しやすくなる。

第１０の発明の液滴噴射装置は、前記第９の発明において、前記第２低誘電部は、前記第１低誘電部を取り囲むように配置されていることを特徴とするものである。

圧電アクチュエータの、圧力室の中央部と対向する部分を取り囲む部分が、自発的に変形することになり、中央部と対向する部分が一層変形しやすくなる。

第１１の発明の圧電アクチュエータは、互いに積層された第１圧電層及び第２圧電層と、前記第１圧電層と前記第２圧電層の間に配置された内側電極と、前記第１圧電層の前記第２圧電層と反対側の面の、前記内側電極と対向する領域に配置された第１外側電極と、前記第２圧電層の前記第１圧電層と反対側の面の、前記内側電極と対向する領域に配置された第２外側電極と、前記内側電極又は前記第１外側電極と前記第１圧電層との間において、前記内側電極の中央部と対向して配置された、前記第１圧電層よりも誘電率が低い第１低誘電部と、前記内側電極又は前記第２外側電極と前記第２圧電層との間において、前記内側電極の前記中央部よりも外側の部分と対向して配置された、前記第２圧電層よりも誘電率が低い第２低誘電部と、を備えていることを特徴とするものである。

本発明では、内側電極と第１外側電極との間、及び、内側電極と第２外側電極との間に、それぞれ所定の電位差が生じたときに、第１圧電層では内側電極の外縁に近い部分と対向する部分が変形し、第２圧電層では内側電極の中央部と対向する部分が変形する。このとき、圧電アクチュエータは、内側電極の中央部と対向する部分と外縁に近い部分と対向する部分とに、逆向きの変形がそれぞれ生じる。これにより、小さい電位差であっても、圧電アクチュエータを大きく変形させることができ、圧電アクチュエータの変形効率が向上する。

本発明によれば、内側電極と第１外側電極との間、及び、内側電極と第２外側電極との間に、それぞれ電位差が生じたときに、第１圧電層は圧力室の外縁に近い部分と対向する部分が収縮し、第２圧電層は圧力室の中央部と対向する部分が収縮する。これにより、圧電アクチュエータの、圧力室の中央部と対向する部分と圧力室の外縁に近い部分と対向する部分とに、逆向きの変形がそれぞれ生じる。そして、圧電アクチュエータの、圧力室の外縁に近い部分と対向する部分が自発的に変形することで、中央部がその周囲から受ける変形拘束力が弱まるため、圧電アクチュエータの変形効率が大きくなる。即ち、低い電位差でも圧電アクチュエータを大きく変形させることができる。

本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２のＡ部拡大図である。 図３のIV-IV断面図である。 図３のV-V断面図である。 図３の圧電アクチュエータの、下層の第２圧電層の上面図である。 図５の圧電アクチュエータの拡大図である。 第１低誘電部が設けられた第１圧電層の等価回路図である。 ドライバＩＣから圧電アクチュエータに供給される駆動信号のパルス波形を示す図である。 アクチュエータユニットの製造工程図である。 変更形態１の圧電アクチュエータの断面図である。 変更形態２の圧電アクチュエータの断面図である。 変更形態３の圧電アクチュエータの断面図である。 変更形態４の圧電アクチュエータの断面図である。 変更形態５の圧電アクチュエータの、下層の第２圧電層の上面図である。 変更形態６の圧電アクチュエータの断面図である。 変更形態７の圧電アクチュエータの断面図である。 変更形態８の圧電アクチュエータの断面図である。 変更形態９の圧電アクチュエータの断面図である。 変更形態１０の圧電アクチュエータの断面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。まず、図１を参照してインクジェットプリンタ１の概略構成について説明する。尚、以下では、図１の紙面手前側を上方、紙面向こう側を下方と定義して、適宜、「上」「下」の方向語を使用して説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、搬送機構５等を備えている。

プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載置される。また、プラテン２の上方には、図１の走査方向に平行に延びる２本のガイドレール１０，１１が設けられる。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０，１１に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ３には無端ベルト１４が連結されている。キャリッジ駆動モータ１５によって無端ベルト１４が走行駆動されることによって、キャリッジ３は走査方向に移動する。

インクジェットヘッド４は、キャリッジ３に取り付けられており、キャリッジ３とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド４の下面（図１の紙面向こう側の面）は、複数のノズル１６が形成された液滴噴射面である。また、図１に示すように、プリンタ１のプリンタ本体１ａにはホルダ９が設けられている。ホルダ９には４色のインク（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）がそれぞれ貯留された４つのインクカートリッジ１７が装着される。また、図示は省略するが、キャリッジ３に搭載されたインクジェットヘッド４とホルダ９とが４本のチューブ（図示省略）で接続されている。４つのインクカートリッジ１７の４色のインクが、４本のチューブを介してインクジェットヘッド４にそれぞれ供給される。インクジェットヘッド４は、複数のノズル１６から、プラテン２に載置された記録用紙１００に対して４色のインクを噴射する。

搬送機構５は、搬送方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８，１９を有する。２つの搬送ローラ１８，１９は図示しないモータによってそれぞれ回転駆動される。搬送機構５は、２つの搬送ローラ１８，１９によって、プラテン２に載置された記録用紙１００を搬送方向に搬送する。

インクジェットプリンタ１は、プラテン２上に載置された記録用紙１００に対して、キャリッジ３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４からインクを噴射させる。これとともに、２つの搬送ローラ１８，１９によって記録用紙１００を搬送方向に搬送する。以上の動作によって記録用紙１００に画像や文字等が記録される。

次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２は、インクジェットヘッドの平面図である。また、図３は図２のＡ部拡大図、図４は図３のIV-IV断面図、図５は、図３のV-V断面図である。尚、図２、図３、図５においては、図４に示されているＣＯＦ５０の図示は省略されている。図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド４は、流路ユニット２０と、アクチュエータユニット２１を備えている。

図４に示すように、流路ユニット２０は、それぞれ多数の流路形成孔が形成された４枚のプレートが積層された構造を有する。これら４枚のプレートが積層されたときに多数の流路形成孔が連通することによって、流路ユニット２０には、以下に述べるようなインク流路が形成されている。尚、図４、図５では、インク流路内に充填されているインクを符号“Ｉ”で示している。

流路ユニット２０の内部には、それぞれ搬送方向に延在する４本のマニホールド２５が形成されている。尚、４本のマニホールド２５は、流路ユニット２０の上面に形成された４つのインク供給孔２６に接続されている。４つのインク供給孔２６には、図１に示す４つのインクカートリッジ１７から４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクがそれぞれ供給される。

流路ユニット２０は、その下面に形成された複数のノズル１６と、これら複数のノズル１６にそれぞれ連通する複数の圧力室２４を有する。複数の圧力室２４の各々は、楕円形の平面形状を有する。図２に示すように、複数のノズル１６及び複数の圧力室２４は、４色のマニホールド２５にそれぞれ対応して４列に配列されている。また、図４に示すように、各圧力室２４は対応するマニホールド２５に連通している。これにより、流路ユニット２０には、マニホールド２５から分岐して圧力室２４を経てノズル１６に至る、個別インク流路２７が複数形成されている。

次に、アクチュエータユニット２１について説明する。アクチュエータユニット２１は、流路ユニット２０の上面に配置されている。このアクチュエータユニット２１は、複数の圧力室２４をそれぞれ覆うように配置された複数の圧電アクチュエータ２２を有する。尚、複数の圧電アクチュエータ２２は一体化されており、アクチュエータユニット２１は複数の圧力室２４に跨って延在した平板形状を有する。

アクチュエータユニット２１の構造について、以下詳細に説明する。図４、図５に示すように、アクチュエータユニット２１は、インク分離膜３０と、第１圧電シート３１と、第２圧電シート３２と、複数の内側電極４０と、第１共通電極３３と、第２共通電極３４を備えている。

インク分離膜３０は、流路ユニット２０の上面に複数の圧力室２４を覆うように配置されている。インク分離膜３０は、主に、圧力室２４内のインクが第１圧電シート３１及び第２圧電シート３２に浸透することを防止する目的で設けられている。それ故、インク分離膜３０は、金属材料等の、インク非透過性を有する材料で形成されている。尚、図示は省略するが、インク分離膜３０が金属材料等の導電性材料で形成されている場合には、インク分離膜３０と後述する第２共通電極３４との間に絶縁層が設けられる。

第１圧電シート３１と第２圧電シート３２は、インク分離膜３０の上面において、複数の圧力室２４に跨って配置されている。また、２枚の圧電シート３１，３２は、流路ユニット２０側から第２圧電シート３２、第１圧電シート３１の順に積層されている。第１圧電シート３１と第２圧電シート３２は、それぞれ、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体である、強誘電性のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる。尚、以下の説明において、第１圧電シート３１の各圧力室２４を覆う部分を「第１圧電層３５」、第２圧電シート３２の各圧力室２４を覆う部分を「第２圧電層３６」と称する。言い換えれば、複数の圧力室２４にそれぞれ設けられた複数の第１圧電層３５が一体的に構成されることによって、第１圧電シート３１が形成されている。同様に、複数の圧力室２４にそれぞれ設けられた複数の第２圧電層３６が一体的に構成されることによって、第２圧電シート３２が形成されている。

複数の内側電極４０の各々は、第１圧電層３５と第２圧電層３６の間において、圧力室２４に対向して配置されている。図６は、図３の圧電アクチュエータ２２の、下層の第２圧電シート３２の上面図である。即ち、図６は、図３において、上層の第１圧電シート３１の図示を省略した図である。図４〜図６に示すように、内側電極４０は、対応する圧力室２４とほぼ同じ、楕円形の平面形状を有し、且つ、圧力室２４のほぼ全域と対向している。図４、図６に示すように、内側電極４０には、この内側電極４０から圧力室２４の外側まで引き出された引出部３７が接続されている。第１圧電シート３１の引出部３７の先端部を覆う部分の上面には、後述するドライバＩＣと接続される接続端子３８が形成されている。そして、引出部３７と接続端子３８は、第１圧電シート３１に形成されたスルーホール内３９の導電性材料によって導通している。以上より、第１圧電層３５と第２圧電層３６の間に配置された内側電極４０と、第１圧電層３５の上面に形成された接続端子３８とが、引出部３７及びスルーホール３９によって電気的に接続されている。

第１共通電極３３は、第１圧電シート３１の、第２圧電シート３２と反対側の面である上面のほぼ全域に形成されている。第２共通電極３４は、第２圧電シート３２の、第１圧電シート３１と反対側の面である下面のほぼ全域に形成されている。尚、以下の説明において、第１共通電極３３の各圧力室２４と対向する部分を「第１外側電極４１」、第２共通電極３４の各圧力室２４と対向する部分を「第２外側電極４２」と称する。別の言い方をすれば、複数の圧力室２４にそれぞれ対応する複数の第１外側電極４１が互いに導通することによって、第１共通電極３３が構成されている。同様に、複数の圧力室２４にそれぞれ対応する複数の第２外側電極４２が互いに導通することによって、第２共通電極３４が構成されている。尚、図２〜図４に示すように、第１共通電極３３と第２共通電極３４は、第１圧電シート３１と第２圧電シート３２の側面に導電性ペーストで形成された複数の電極接続部４３によって互いに導通している。

そして、ある圧力室２４に対して設けられた、第１圧電層３５、第２圧電層３６、内側電極４０、第１外側電極４１、及び、第２外側電極４２によって、この圧力室２４内のインクに圧力を付与する、１つの圧電アクチュエータ２２が構成されている。尚、各圧電アクチュエータ２２において、内側電極４０と第１外側電極４１とに挟まれた第１圧電層３５は、その厚み方向に分極されている。同様に、内側電極４０と第２外側電極４２とに挟まれた第２圧電層３６も、その厚み方向に分極されている。

圧電アクチュエータ２２の上方には、可撓性を有する配線部材であるＣＯＦ５０（Chip On Film）が配置され、このＣＯＦ５０には圧電アクチュエータ２２を駆動するドライバＩＣ５１が実装されている。ＣＯＦ５０は、圧電アクチュエータ２２の上面に形成された、内側電極４０用の接続端子３８、及び、第１共通電極３３と、バンプ５２，５３によって電気的に接続されている。

ドライバＩＣ５１は、ＣＯＦ５０上の駆動配線（図示省略）を介して、複数の圧電アクチュエータ２２の内側電極４０とそれぞれ接続される。また、ＣＯＦ５０はプリンタ１の制御基板（図示省略）とも接続されており、ドライバＩＣ５１はＣＯＦ５０上の配線を介して制御基板と電気的に接続される。ドライバＩＣ５１は、制御基板からの指令を受けて、複数の圧電アクチュエータ２２の内側電極４０に対して選択的に、所定の駆動信号を出力する。即ち、各圧電アクチュエータ２２の内側電極４０は、ドライバＩＣ５１によって駆動信号が印加される駆動電極である。

尚、本実施形態では、駆動電極には所定のピーク電圧Ｖ０を有する矩形波のパルス信号が印加されるものとして説明するが、本発明の駆動信号はこれに限定されるものではなく、矩形波以外の信号を駆動信号として用いてもよい。尚、駆動信号の詳細については後述する。一方、第１共通電極３３と第２共通電極３４は、所定の定電圧Ｖｃｏｍに保持される電極である。尚、本実施形態では、第１共通電極３３と第２共通電極３４は、ＣＯＦ５０上のグランド配線（図示省略）と接続されているグランド電極であるとして説明する。即ち、本実施形態ではＶｃｏｍ＝０Ｖである。上述したように、第１共通電極３３と第２共通電極３４とが、複数の電極接続部４３によって互いに導通している。

ドライバＩＣ５１により、ある圧電アクチュエータ２２の内側電極４０に駆動信号が印加されると、内側電極４０と第１外側電極４１の間、及び、内側電極４０と第２外側電極４２の間にそれぞれ所定の電位差（例えば、Ｖ０）が生じる。これにより、第１圧電層３５と第２圧電層３６には、それぞれ、駆動信号の電圧に応じた電界が印加されることになる。また、上述したように、第１圧電層３５と第２圧電層３６はそれぞれ厚み方向に分極されている。つまり、電界が作用する方向と分極方向が一致することから、第１圧電層３５と第２圧電層３６のそれぞれは、厚み方向に伸びて面方向に収縮する。

ところで、本実施形態では、図４、図５に示すように、各圧電アクチュエータ２２において、内側電極４０、第１外側電極４１、及び、第２外側電極４２が、それぞれ、圧力室２４の全域と対向している。尚、これだけの構成では、内側電極４０と、第１外側電極４１及び第２外側電極４２との間に電位差が発生したときに、圧力室２４の全域で、第１圧電層３５と第２圧電層３６が面方向に収縮することになる。従って、第１圧電層３５と第２圧電層３６との間で収縮量の差が小さいことから、圧電アクチュエータ２２の撓みが小さくなり、圧電層３５，３６の面方向と直交する方向の変形も小さくなる。

本実施形態では、第１圧電層３５と第２圧電層３６とで、面方向に互いに異なる部分が変形するように圧電アクチュエータ２２が構成されている。図７は、図５に示される圧電アクチュエータ２２の拡大図である。図４〜図７に示すように、内側電極４０と第１圧電層３５との間には、第１圧電層３５よりも誘電率の低い第１低誘電部４５が設けられている。また、内側電極４０と第２圧電層３６との間にも、第２圧電層３６よりも誘電率の低い第２低誘電部４６が設けられている。

第１低誘電部４５と第２低誘電部４６は、それぞれ、第１圧電層３５及び第２圧電層３６を構成するＰＺＴよりも、誘電率の低い材料で形成される。一般的なＰＺＴの比誘電率は１２００〜２４００であるが、これに対して比誘電率がかなり低い、アルミナ（比誘電率８〜１１）やジルコニア（比誘電率４６）などの、セラミックス材料で形成することができる。尚、比誘電率とは、物質の誘電率の、真空の誘電率（８．８５×１０^−１２Ｆ／ｍ）に対する比である。

第１低誘電部４５は、内側電極４０よりも一回り小さい楕円の平面形状を有する。図６に示すように、この第１低誘電部４５は、内側電極４０と第１圧電層３５の間において、圧力室２４の中央部と対向して配置される。一方、第２低誘電部４６は、内側電極４０と第２圧電層３６の間において、圧力室２４の中央部よりも外縁に近い、圧力室２４の外縁部と対向して配置される。また、第２低誘電部４６は、圧力室２４の外縁に沿って環状に形成されており、第１低誘電部４５を取り囲むように配置されている。以下の説明において、第１圧電層３５の、圧力室２４の中央部と対向する部分を「中央部３５ａ」、圧力室２４の外縁部と対向する部分を「外縁部３５ｂ」と称する。第２圧電層３６についても同様に、「中央部３６ａ」、「外縁部３６ｂ」と称する。

尚、図６、図７では、上から見たときに、環状の第２低誘電部４６は、第１低誘電部４５のすぐ外側において、その内縁が第１低誘電部４５の外縁と接するように配置されている。しかし、上から見て第１低誘電部４５と第２低誘電部４６とが一部重なっていてもよい。あるいは、第１低誘電部４５と第２低誘電部４６との間に隙間があってもよい。即ち、第１低誘電部４５よりも外側の領域に、第２低誘電部４６の少なくとも一部が存在していればよいのであって、両者の一部が重なっている、あるいは、隙間をあけて配置されていることは、本発明では特に問題ではない。

上記のように、内側電極４０と外側電極４１，４２の間に、圧電層３５，３６よりも誘電率の低い低誘電部４５，４６が存在していると、印加された電圧の大部分は低誘電部４５，４６に印加され、圧電層３５，３６にかかる電圧は小さくなる。

これについて詳細に説明する。図８は、第１低誘電部４５が設けられた第１圧電層３５の等価回路図である。図８の等価回路は、容量Ｃ１のコンデンサ５５、容量Ｃ２のコンデンサ５６、容量Ｃ３のコンデンサ５７を備える。コンデンサ５６とコンデンサ５７とは直列接続されている。また、このコンデンサ５６及びコンデンサ５７と、コンデンサ５５とは並列に接続されている。

尚、中央部３５ａと第１低誘電部４５との積層体と、内側電極４０と第１外側電極４１とで形成される静電容量は、コンデンサ５６とコンデンサ５７が直列接続された回路の静電容量と等価である。また、外縁部３５ｂと、内側電極４０と第１外側電極４１とで形成される静電容量は、コンデンサ５５の静電容量と等価である。コンデンサ５５の静電容量は、Ｃ１＝ε１×Ｓ１／ｄ１、コンデンサ５６の静電容量は、Ｃ２＝ε１×Ｓ２／ｄ２、コンデンサ５７の静電容量は、Ｃ３＝ε２×Ｓ２／ｄ３で表すことができる。尚、ε１は、第１圧電層３５の誘電率である。ε２は、第１低誘電部４５の誘電率である。Ｓ１は、外縁３５ｂの面積である。Ｓ２は、中央部３５ａの面積である。ｄ１は、外縁部３５ｂの厚みである。ｄ２は、中央部３５ａの厚みである。ｄ３は、第１低誘電部４５の厚みである。

ここで、図７に示す、内側電極４０と第１外側電極４１との間に、電位差Ｖ０が発生した場合に、外縁部３５ｂに印加される電圧をＶ１とし、中央部３５ａに印加される電圧をＶ２とし、第１低誘電部４５に印加される電圧をＶ３とする。一方、図８の等価回路に起電力Ｖ０の電圧を印加した場合に、コンデンサ５５に印加される電圧は、外縁部３５ｂに印加される電圧と同じＶ１となる。また、コンデンサ５６に印加される電圧は、中央部３５ａに印加される電圧と同じＶ２となる。また、コンデンサ５７に印加される電圧は、第１低誘電部４５に印加される電圧と同じＶ３となる。尚、コンデンサ５５に印加される電圧Ｖ１は、起電力Ｖ０と等しい。

コンデンサの静電容量は、２つの電極に挟まれる絶縁物の誘電率に比例し、絶縁物の厚みに反比例する。また、ＰＺＴからなる第１圧電層３５の誘電率ε１は第１低誘電部４５の誘電率ε２よりもかなり大きく、先に挙げた例では１００倍以上である。一方、中央部３５ａの厚みｄ２を、第１低誘電部４５の厚みｄ３の１０倍程度とする。また、外縁部３５ｂの面積Ｓ１と中央部３５ａの面積Ｓ２もほぼ等しいとする。この場合には、コンデンサの容量Ｃ１と容量Ｃ２の関係は、Ｃ２＞Ｃ３となる。

図８の等価回路に電圧Ｖ０が印加されたとき、電圧Ｖ０は容量Ｃ２，Ｃ３の２種類のコンデンサ５６，５７で分圧される。ここで、コンデンサの直列回路では、それぞれのコンデンサに印加される電圧は容量に反比例することから、小さい容量Ｃ３のコンデンサ５７に電圧Ｖ０の大部分がかかり、大きい容量Ｃ２のコンデンサ５６にはほとんど電位差が生じない。即ち、Ｖ２＜Ｖ３となる。

即ち、内側電極４０と第１外側電極４１との間に所定の電位差Ｖ０が発生した場合に、第１低誘電部４５が設けられている中央部３５ａにはほとんど電界が作用せず、面方向の収縮は生じない。つまり、図７に示すように、第１圧電層３５においては外縁部３５ｂのみが収縮する。一方、第２圧電層３６では、第２低誘電部４６が存在する外縁部３６ｂでは収縮が生じず、中央部３６ａのみが変形する。

図９は、ドライバＩＣ５１から圧電アクチュエータ２２に供給される駆動信号のパルス波形を示す図である。本実施形態の圧電アクチュエータ２２においては、圧力室２４内の容積を一旦増加させてから、所定時間経過後に圧力室２４内の容積を減少させることによって、圧力室２４内のインクに圧力を付与する、いわゆる「引き打ち」という駆動手法が採用される。

ドライバＩＣ５１は、圧電アクチュエータ２２の複数の内側電極４０のそれぞれに対して、図９のパルス波形を有する駆動信号を印加する。内側電極４０に電圧Ｖ０のパルスが印加されると、下側の第２圧電層３６の中央部３６ａが面方向に収縮する。一方で、この上に位置する第１圧電層３５の中央部３５ａはほとんど収縮しない。この上下２層の収縮量の違いにより、図７に二点鎖線で示すように、圧電アクチュエータ２２の中央部は、上方、即ち、流路ユニット２０と反対側に凸となるように変形する。これにより、圧電アクチュエータ２２全体は上方に凸となるように撓む。このとき、圧力室２４の容積が一旦増加するため、圧力室２４内には負の圧力波が発生する。

ところで、圧力室２４内で発生した負の圧力波はマニホールド２５へ向けて伝播するが、図４の個別インク流路２７とマニホールド２５との接続部で正負が反転して反射されて、正の圧力波として再び圧力室２４に戻ってくる。そして、駆動信号の１つのパルスの幅Ｗは、圧力室２４内で発生した負の圧力波が正に反転して戻ってくるまでの時間と等しくなるように設定されている。

図９のパルスの終端、即ち、パルスの立ち下がりのエッジの位置では電圧Ｖ０の印加が終了する。このとき、圧電アクチュエータ２２が元の平坦な形状に戻って圧力室２４の容積が減少するために、圧力室２４内には正の圧力波が発生する。ここで、上述のようにパルスの幅Ｗを設定しておくと、先に発生した負の圧力波が正に反転して圧力室２４に戻ってくるタイミングで、圧力室２４内に新たな正の圧力波が発生するため、２種類の正の圧力波が重畳される。従って、圧力室２４内のインクに大きな圧力が付与され、ノズル１６からインクが噴射される。この引き打ちでは、圧力波を重畳させることによって、低い電圧Ｖ０で圧力室２４内のインクに効果的に圧力を付与することができる。

ここで、電圧Ｖ０の印加時においては、下側の第２圧電層３６の中央部３６ａが収縮する一方で、上側の第１圧電層３５においては外縁部３５ｂが面方向に収縮する。そのため、圧電アクチュエータ２２の外縁部は中央部とは逆向き、即ち、下に凸となるように変形する。このように、圧電アクチュエータ２２の外縁部が自発的に変形することで、圧電アクチュエータ２２の中央部の、周囲からの変形拘束力が弱まる。その結果、圧電アクチュエータ２２の中央部は上方へ向けて大きく変形しやすくなる。即ち、圧電アクチュエータ２２の変形効率が大きくなり、低い電圧で圧電アクチュエータ２２の大きな変形、言い換えれば、圧力室２４の大きな容積変化を実現できる。別の言い方をすれば、本実施形態の圧電アクチュエータ２２は、従来構成と比べて小さい電位差で変形する。従って、内側電極に印加する駆動信号のピーク電圧Ｖ０を低く設定して、電力消費を抑えることができる。

本実施形態では、第１低誘電部４５及び第２低誘電部４６が、内側電極４０と第１圧電層３５及び第２圧電層３６の間に配置される。即ち、第１低誘電部４５及び第２低誘電部４６が、内側電極４０とともに、第１圧電層３５と第２圧電層３６の間に配置されることになる。この構成では、第１低誘電部４５及び第２低誘電部４６が、後述する図１９のような、第１圧電層３５及び第２圧電層３６の外面側に配置されている場合と比べ、以下のような利点がある。

低誘電部４５，４６は圧電層３５，３６とは誘電率が異なることから、弾性率や硬度等の機械的特性も異なる。そのため、ＣＯＦ５０の接続時などに、圧電アクチュエータ２２の、低誘電部４５，４６が設けられている部分に力が作用したときに、低誘電部４５，４６と圧電層３５，３６の間の特性の違いによって、低誘電部４５，４６と接する圧電層３５，３６にクラック等の損傷が生じる虞がある。この点、第１低誘電部４５及び第２低誘電部４６が第１圧電層３５と第２圧電層３６の間に配置されていると、圧電アクチュエータ２２に外力が作用した場合に、低誘電部４５，４６が設けられている部分には外力が作用しにくい。また、駆動時に圧電アクチュエータ２２に撓みが生じる場合において、第１圧電層３５と第２圧電層３６の内側部分は、外面側部分と比べて曲げ応力が小さい。そのため、この場合においても、低誘電部４５，４６が設けられている部分には大きな応力が作用しにくくなる。このように、本実施形態の圧電アクチュエータ２２は、低誘電部４５，４６が設けられている部分に力が作用しにくい構造であることから、圧電層３５，３６の損傷が抑制される。

また、本実施形態では、複数の圧電アクチュエータ２２の第１圧電層３５が一体的に構成されて、第１圧電シート３１を形成している。また、複数の圧電アクチュエータ２２の第２圧電層３６も一体的に構成されて第２圧電シート３２を形成している。このような構成では、ある圧力室２４における圧電層３５，３６の収縮が、隣接する別の圧力室２４に伝播する、いわゆるクロストークが生じる虞がある。即ち、ある圧力室２４において、圧電アクチュエータ２２が上方へ凸となるように変形したときに、この変形に引きずられて、圧力室２４の側壁部分に接合されている圧電層３５，３６の部分が傾斜する。これによって、逆に、隣接する圧力室２４においては圧電アクチュエータ２２が下方向に変形する。そのために、隣接する２つの圧電アクチュエータ２２を同時に駆動したときには、それぞれの変形量が小さくなってしまう。この点、本実施形態では、第１圧電層３５の外縁部３５ｂが収縮することによって、圧電アクチュエータ２２の外縁部が自発的に変形する。そのため、隣接する圧力室２４間で圧電アクチュエータ２２の変形が伝播しにくくなり、クロストークが抑制される。

本実施形態の圧電アクチュエータ２２では、上層の第１圧電層３５では外縁部３５ｂが収縮し、下層の第２圧電層３６では中央部３６ａが収縮する。そのため、駆動信号が印加されたときには、図７に示すように、圧電アクチュエータ２２は、全体として流路ユニット２０と反対側に凸となるように変形する。このような動作をする圧電アクチュエータ２２において、上述の引き打ちが採用される場合には、図９のパルス波形から理解されるように、インクに圧力を付与するパルス幅Ｗの間だけ内側電極４０に電圧Ｖ０が印加される。つまり、圧電アクチュエータ２２が駆動されない、待機状態では内側電極４０に電圧Ｖ０が印加されず、第１圧電層３５及び第２圧電層３６には電界が作用しない。このように、第１圧電層３５及び第２圧電層３６に電界が作用する時間が短くなることから、圧電アクチュエータ２２の経時劣化が抑えられ、寿命が長くなる。

第１圧電層３５と第２圧電層３６に電界を作用させるという観点では、内側電極４０と２つの外側電極４１，４２の何れを、駆動信号が印加される駆動電極としてもよいのだが、本実施形態では、特に、内側電極４０が駆動電極であり、２つの外側電極４１，４２がグランド電極となっている。駆動信号が印加される駆動電極は、ドライバＩＣ５１と導通信頼性の高い配線構造によって接続する必要がある。従って、２つの外側電極４１，４２をそれぞれ駆動電極とすると、全体の配線構造が複雑になりかねない。一方、定電圧電極を所定の定電圧に保持するための配線構造は、圧力室２４ごとに個別にスイッチングをするための構造が不要であるため、駆動電極と比べて簡単な構造とすることが可能である。具体的には、本実施形態では、複数の圧電アクチュエータ２２の外側電極４１，４２を互いに導通させて共通電極３３，３４とし、また、２つの共通電極３３，３４を導電ペーストによって形成された簡単な構造の電極接続部４３で導通させている。そして、第１共通電極３３をＣＯＦ５０と接続するだけで、複数の圧電アクチュエータ２２の全ての外側電極４１，４２をグランド電位に保持することが可能である。このように、内側電極４０を駆動電極とし、２つの外側電極４１，４２を定電圧電極とすることで、圧電アクチュエータ２２全体の配線構造を簡素化することができる。

また、グランド電極は、圧電アクチュエータ２２の駆動時におけるグランドからの電位変動をできる限り小さく抑えるために、電極面積を極力大きくすることが望まれる。本実施形態では、複数の圧電アクチュエータ２２の第１外側電極４１が互いに導通して第１共通電極３３を構成し、また、複数の圧電アクチュエータ２２の第２外側電極４２も互いに導通して第２共通電極３４を構成する。さらに、第１共通電極３３と複数の第２共通電極３４とが電極接続部４３で接続されることで、グランド電極の総電極面積が大きくなる。

次に、上述した複数の圧電アクチュエータ２２を有するアクチュエータユニット２１の製造方法について説明する。図１０は、アクチュエータユニット２１の製造工程図である。図１０（ａ）に示すように、まず、第２圧電シート３２となる未焼成のグリーンシート７２の一方の面のほぼ全域に、スクリーン印刷や蒸着等により導電性材料を付着させて第２共通電極３４を形成する。次に、グリーンシート７２の、第２共通電極３４とは反対側の面に、アルミナやジルコニア等のセラミックス材料を液状樹脂と混合させたものを塗布することにより、第２低誘電部４６を形成する。

液状樹脂を乾燥させた後、図１０（ｂ）に示すように、グリーンシート７２の、第２低誘電部４６が形成された面に、スクリーン印刷や蒸着等により導電性材料を付着させて複数の内側電極４０を形成する。そして、図１０（ｃ）に示すように、複数の内側電極４０の上に、アルミナやジルコニア等のセラミックス材料を液状樹脂と混合させたものを塗布することにより、第１低誘電部４５を形成する。

一方、第１圧電シート３１となる未焼成のグリーンシート７１の一方の面のほぼ全域に、スクリーン印刷や蒸着等により導電性材料を付着させて第１共通電極３３を形成する。そして、図１０（ｄ）に示すように、グリーンシート７１の第１共通電極３３とは反対側の面を、グリーンシート７２の第１低誘電部４５が形成された面に重ね合わせる。

そして、積層された２枚のグリーンシート７１，７２を高温で焼成することにより、２枚の圧電シート３１，３２の積層体を形成する。尚、この焼成の際に、第１低誘電部４５及び第２低誘電部４６に含まれている液状樹脂は蒸発してなくなる。その後、図１０（ｅ）に示すように、積層体をインク分離膜３０に接着剤で接合し、アクチュエータユニット２１の製造を完了する。

尚、以上説明した実施形態において、インクジェットヘッド４が、特許請求の範囲の「液滴噴射装置」に相当する。流路ユニット２０が、特許請求の範囲の「流路構造体」に相当する。ドライバＩＣ５１が、特許請求の範囲の「駆動装置」に相当する。

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。

（変更形態１）
インク分離膜３０が導電性材料で形成されている場合は、図１１に示すように、インク分離膜３０を第２共通電極３４として兼用し、第２共通電極３４が省略されてもよい。

（変更形態２）
インク分離膜３０は、圧電アクチュエータ２２の動作に必須の構成ではなく省略可能である。例えば、図１２に示すように、流路ユニット２０に第２圧電シート３２が直接接合されてもよい。

（変更形態３）
図１３に示すように、流路ユニット２０側から、第１圧電層３５、第２圧電層３６の順に積層されてもよい。この場合は、第１圧電層３５及び第２圧電層３６に電圧Ｖ０が印加されたときには、上側の第２圧電層３６では中央部３６ｂが変形する一方で、下側の第１圧電層３５では外縁部３５ｂが変形する。従って、図１３に二点鎖線で示すように、圧電アクチュエータ２２は、全体として、流路ユニット２０側に凸となるように変形する。

尚、図１３のように、電圧Ｖ０が印加されたときに、圧電アクチュエータ２２が、下側、即ち、流路ユニット２０側に凸となるような構成であっても、先に説明した引き打ちは可能である。但し、引き打ちにおいては、最初に圧力室２４の容積を大きくして圧力を減少させる。そのためには、図１３のような圧電アクチュエータ２２では、インクを噴射させる前の待機状態において下に凸に変形させ、この状態から平坦な状態にすることによって圧力室２４の容積を増加させることになる。つまり、待機状態にある間は、常に、電圧Ｖ０を印加しておく必要があることから、圧電アクチュエータ２２の寿命という点では、前記実施形態の構成と比べると不利である。

（変更形態４）
各圧電アクチュエータ２２において、第１外側電極４１と第２外側電極４２をドライバＩＣ５１から駆動信号が印加される駆動電極とし、内側電極４０を定電圧電極としてもよい。例えば、図１４では、第１外側電極４１と第２外側電極４２とが、第１圧電層３５及び第２圧電層３６のスルーホール８０に充填された導電性材料によって導通している。そして、圧電アクチュエータ２２の上面の、第１外側電極４１と第２外側電極４２とに導通した接続端子８１が、ドライバＩＣ５１が実装されたＣＯＦ５０と接続されることで、ドライバＩＣ５１から第１外側電極４１と第２外側電極４２にそれぞれ駆動信号が印加される。また、内側電極４０は、これに導通した接続端子８２が、ＣＯＦ５０のグランド配線と接続されることによりグランド電位に保持される。

この図１４の構成の圧電アクチュエータ２２でも、前記実施形態と同様の動作が可能である。但し、第１外側電極４１と第２外側電極４２を駆動電極とするには、複数の圧電アクチュエータ２２のそれぞれにおいて、第１圧電層３５と第２圧電層３６にスルーホール８０を形成して両者を導通させる構成が必要になる。従って、前記実施形態の図４のような、アクチュエータユニット２１の外周部分の何カ所かに設けられた簡単な構造の電極接続部４３で両者を導通させる場合と比較すると、配線構造はやや複雑になるといえる。また、第１圧電層３５と第２圧電層３６にそれぞれスルーホールを形成する必要があるため、製造工程が増える。さらに、スルーホール８０に充填する導電性材料の量が増えるためにコストアップにつながる。尚、２枚の圧電層３５，３６を重ねてから、焼成前に２枚の圧電層３５，３６を貫通するスルーホール８０を１回のプレス工程で形成することは一応可能ではある。但し、プレスでスルーホールを形成する場合は、形成対象の圧電層の厚みが大きいと穴精度が悪くなるため、その観点からは、２枚の圧電層３５，３６を重ね合わせる前に、それぞれにスルーホールを形成することが望ましい。

（変更形態５）
前記実施形態では、複数の圧電アクチュエータ２２の第１圧電層３５及び第２圧電層３６がそれぞれ繋がって一体的に構成されていたが、図１５に示すように、複数の圧電アクチュエータ２２の第１圧電層３５及び第２圧電層３６が、それぞれ分離されていてもよい。尚、この図１５の構成においては、第１圧電層３５と第２圧電層３６の側面に形成された、導電ペーストからなる電極接続部８４によって、第１外側電極４１と第２外側電極４２とが導通されている。また、内側電極４０が駆動信号が印加される駆動電極であってもよいし、外側電極４１，４２が駆動電極であってもよい。

（変更形態６）
本発明においては、圧力室２４の中央部と対向して配置される第１低誘電部４５に対して、第２低誘電部４６が圧力室２４の外縁に近い位置に配置され、圧電アクチュエータ２２の外縁部を自発的に変形させることによって、変形効率の向上を実現する。この観点からは、第２低誘電部４６は、第１低誘電部４５よりも圧力室２４の外縁に近い位置にあればよいのであり、第２低誘電部４６が、前記実施形態のように、第１低誘電部４５を取り囲むように配置されている必要はない。言い換えれば、第２低誘電部４６が、第２圧電層３６の外縁部３６ｂのうちの、一部にのみ配置されてもよい。

例えば、図１６（ａ）に示すように、圧電層の面方向と平行な方向において、第１低誘電部４５を挟むように、２つの第２低誘電部４６が配置されてもよい。尚、図１６（ａ）では、第２低誘電部４６が、第１低誘電部４５を、楕円形の圧力室２４の短手方向において挟むように配置されているが、圧力室２４の長手方向において挟むように配置されてもよい。また、図１６（ｂ）に示すように、第１低誘電部４５よりも外側に、１つの第２低誘電部４６が配置されるだけでもよい。

また、内側電極４０、第１外側電極４１、及び、第２外側電極４２は、圧力室２４の全域と対向している必要は必ずしもなく、圧力室２４と対向する領域のうちの、圧力室２４の中央部を含む一部の領域と対向していればよい。また、第１低誘電部４５は、圧力室２４の中央部と対向する、第１圧電層３５の中央部３５ａだけでなく、外縁部３５ｂの一部にも形成されていてもよい。逆に、第２低誘電部４６は、圧力室２４の外縁部と対向する、第２圧電層３６の外縁部３６ｂだけでなく、中央部３６ａの一部にも形成されていてもよい。

（変更形態７）
第１圧電層３５と第２圧電層３６の間に、他の層が介在していてもよい。例えば、図１７に示すように、第１圧電層３５と第２圧電層３６とが、別の圧電層８５を挟んで積層されてもよい。

（変更形態８）
図１８に示すように、第１低誘電部４５と第２低誘電部４６が同一平面上に存在して１つの低誘電層８６を構成していてもよい。この場合、内側電極４０は、低誘電層７６の上側に位置する第１部分４０ａと、低誘電層８６の下側に位置する第２部分４０ｂとに分離され、第１部分４０ａと第２部分４０ｂは異なる平面上に配置される。

この構成の圧電アクチュエータ２２でも、前記実施形態と同様の動作が可能である。但し、内側電極４０が、異なる平面上に配置された２つの部分４０ａ，４０ｂに分離されていると、２つの部分４０ａ，４０を繋ぐ必要が生じるために、内側電極４０への配線構造が複雑になる。この観点からは、前記実施形態のように、内側電極４０は、圧力室２４の外縁部と対向する第１部分４０ａと、圧力室２４の中央部と対向する第２部分４０ｂとが、第１圧電層３５と第２圧電層３６の間において、同一平面上に配置されていることが好ましい。

（変更形態９）
図１９に示すように、低誘電部４５，４６は、圧電層３５，３６と外側電極４１，４２との間に配置されてもよい。この構成においても、圧電層３５，３６の、低誘電部４５，４６が存在する部分には電界がほとんど作用せず、低誘電部４５，４６が存在しない部分にのみ収縮が生じる。

（変更形態１０）
図２０に示すように、第１低誘電部４５及び第２低誘電部４６が、空洞部であってもよい。空洞部内の空気の誘電率は真空の誘電率（８．８５×１０^−１２Ｆ／ｍ）とほぼ等しく、ＰＺＴと比べるとかなり低い。そのため、図２０の空洞部は、本発明の低誘電部４５，４６としての機能を発揮することができる。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、複数のノズルを備えた液滴噴射装置であるインクジェットヘッドに本発明を適用した一例であるが、本発明の適用対象はこれには限られない。例えば、１つのノズルとこれに連通する１つの圧力室を備えた液滴噴射装置に本発明を適用してもよい。また、本発明の圧電アクチュエータは、液体に圧力を付与する用途で使用されるものには限られない。例えば、固体物に変位や振動等を生じさせる用途に使用するものであってもよい。

１ インクジェットプリンタ
４ インクジェットヘッド
１６ ノズル
２０ 流路ユニット
２２ 圧電アクチュエータ
２４ 圧力室
３３ 第１共通電極
３４ 第２共通電極
３５ 第１圧電層
３６ 第２圧電層
４０ 内側電極
４１ 第１外側電極
４２ 第２外側電極
４３ 電極接続部
４５ 第１低誘電部
４６ 第２低誘電部
５１ ドライバＩＣ
７６ 低誘電層

Claims (11)

1. ノズルと前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、
   前記流路構造体に前記圧力室を覆うように配置される圧電アクチュエータと、
   前記圧電アクチュエータを駆動する駆動装置と、を有し、
   前記圧電アクチュエータは、
   厚み方向に積層され、且つ、前記圧力室を覆う第１圧電層及び第２圧電層と、
   前記第１圧電層と前記第２圧電層の間において、前記圧力室と対向して配置された内側電極と、
   前記第１圧電層の前記第２圧電層と反対側の面の、前記内側電極と対向する領域に配置された第１外側電極と、
   前記第２圧電層の前記第１圧電層と反対側の面の、前記内側電極と対向する領域に配置された第２外側電極と、
   前記内側電極又は前記第１外側電極と前記第１圧電層との間において 前記圧力室の中央部と対向して配置された、前記第１圧電層よりも誘電率が低い第１低誘電部と、
   前記内側電極又は前記第２外側電極と前記第２圧電層との間において、前記圧力室の前記中央部よりも外縁に近い部分と対向して配置された、前記第２圧電層よりも誘電率が低い第２低誘電部と、を備え、
   前記駆動装置は、前記内側電極と、前記第１外側電極及び前記第２外側電極との間に、所定の電位差を発生させることを特徴とする液滴噴射装置。
2. 前記第１低誘電部は、前記内側電極と前記第１圧電層との間に配置され、
   前記第２低誘電部は、前記内側電極と前記第２圧電層との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
3. 前記内側電極の、前記圧力室の中央部と対向する部分と、前記圧力室の中央部よりも外縁に近い部分と対向する部分とが、前記第１圧電層と前記第２圧電層の間において、同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液滴噴射装置。
4. 前記第１外側電極及び前記第２外側電極は、それぞれ所定の定電圧が印加される定電圧電極であり、
   前記内側電極は、駆動信号が印加される駆動電極であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液滴噴射装置。
5. 前記流路構造体は、複数の前記圧力室を有し、
   前記複数の圧力室に対して複数の前記圧電アクチュエータがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液滴噴射装置。
6. 前記複数の圧電アクチュエータの前記第１外側電極が、互いに導通して第１共通電極を構成し、
   前記複数の圧電アクチュエータの前記第２外側電極も、互いに導通して第２共通電極を構成し、
   前記第１共通電極と前記第２共通電極とを接続する電極接続部を有し、
   前記第１共通電極と前記第２共通電極が、それぞれ所定の定電圧が印加されるグランド電極であり、
   前記内側電極は、駆動信号が印加される駆動電極であることを特徴とする請求項５に記載の液滴噴射装置。
7. 前記複数の圧電アクチュエータの、複数の前記第１圧電層が一体的に構成され、
   前記複数の圧電アクチュエータの、複数の前記第２圧電層も一体的に構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の液滴噴射装置。
8. 前記第１圧電層と前記第２圧電層は、前記流路構造体側から、前記第２圧電層、第１圧電層の順に積層されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の液滴噴射装置。
9. 前記第２低誘電部は、前記第１圧電層と前記第２圧電層の積層方向と直交する方向において、前記第１低誘電部を挟むように配置されていることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の液滴噴射装置。
10. 前記第２低誘電部は、前記第１低誘電部を取り囲むように配置されていることを特徴とする請求項９に記載の液滴噴射装置。
11. 互いに積層された第１圧電層及び第２圧電層と、
    前記第１圧電層と前記第２圧電層の間に配置された内側電極と、
    前記第１圧電層の前記第２圧電層と反対側の面の、前記内側電極と対向する領域に配置された第１外側電極と、
    前記第２圧電層の前記第１圧電層と反対側の面の、前記内側電極と対向する領域に配置された第２外側電極と、
    前記内側電極又は前記第１外側電極と前記第１圧電層との間において、前記内側電極の中央部と対向して配置された、前記第１圧電層よりも誘電率が低い第１低誘電部と、
    前記内側電極又は前記第２外側電極と前記第２圧電層との間において、前記内側電極の前記中央部よりも外側の部分と対向して配置された、前記第２圧電層よりも誘電率が低い第２低誘電部と、
    を備えていることを特徴とする圧電アクチュエータ。