JP2015024531A - 圧電アクチュエータ、及び、液体吐出装置 - Google Patents
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前記圧電体は、前記第1圧電層の、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層の厚み方向において分極された第1活性部を有し、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層と前記第2圧電層の厚み方向において分極された第2活性部を有し、
前記駆動装置は、前記駆動電極の電位を、第1電位とこの第1電位よりも低い第2電位との間で切り換え、前記第1定電位電極の電位を、前記第2電位よりも高く、且つ、前記第1電位よりも低い第3電位に維持し、前記第2定電位電極の電位を、前記第3電位よりも低い第4電位に維持することを特徴とするものである。
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆うように前記流路構造体に設けられ、且つ、積層された第1圧電層及び第2圧電層を有する圧電体と、前記第1圧電層の前記第2圧電層とは反対側の面の、前記圧電体の厚み方向において前記圧力室と対向する領域に配置された駆動電極と、前記第1圧電層と前記第2圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第1定電位電極と、前記第2圧電層の前記第1圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第2定電位電極と、前記駆動電極、前記第1定電位電極、及び、前記第2定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、前記第1圧電層の、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層の厚み方向において分極された第1活性部を有し、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の厚み方向において分極された第2活性部を有し、
前記駆動装置は、前記駆動電極の電位を、第1電位とこの第1電位よりも低い第2電位との間で切り換え、前記第1定電位電極の電位を、前記第2電位よりも高く、前記第1電位よりも低い第3電位に維持し、前記第2定電位電極の電位を、前記第3電位よりも低い第4電位に維持することを特徴とするものである。
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と、制御装置6等を備えている。
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。図3は、図2の一部拡大図である。図4は、図3のIV-IV線断面図、図5は、図3のV-V線断面図である。尚、図2、図4では、圧電アクチュエータ21のアクチュエータ部60に接続されるCOF63を二点鎖線で概略的に示している。また、図5では、図4においては示されている、圧力室26よりも下側の流路構造の図示が省略されている。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と圧電アクチュエータ21を備えている。
図4に示すように、流路ユニット20は、それぞれ流路形成孔が形成された7枚のプレート31〜37が互いに積層されることによって形成されている。これら7枚のプレート31〜37が積層されたときにそれぞれ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。
圧電アクチュエータ21は、アクチュエータ部60と、このアクチュエータ部60を駆動する駆動部61とを有する。アクチュエータ部60は、流路ユニット20の上面に、複数の圧力室26を覆うように接合されている。図2〜図5に示すように、アクチュエータ部60は、3枚の圧電層41〜43からなる圧電体40と、複数の個別電極44、第1共通電極45、及び、第2共通電極46とを備えている。図6は、圧電体の3枚の圧電層のそれぞれについての上面図であり、(a)は最上層の圧電層、(b)は中間層の圧電層、(c)は最下層の圧電層をそれぞれ示す。尚、図6(a)〜(c)には、ノズル25及び圧力室26と、個別電極44、第1共通電極45、及び、第2共通電極46との位置関係がわかりやすくなるように、複数のノズル25と複数の圧力室26がそれぞれ破線で示されている。
次に、駆動部61のドライバIC64によって個別電極44の電位が切り換えられたときの、圧電アクチュエータ21のアクチュエータ部60の動作について説明する。図9は、アクチュエータ部の動作説明図である。尚、図9において、太線の縦向き矢印b1,b2は、活性部51,52にそれぞれ作用する電界の方向を示し、塗りつぶした横向き矢印c1,c2は、活性部51,52のそれぞれにおける面方向における変形方向(伸長又は収縮)を示す。
図9(a)は、個別電極44に第2電位V2が印加された状態を示す。このとき、個別電極44と第1定電位電極部45aとの間に電位差が生じて、矢印b1で示すように、第1活性部51に、第1定電位電極部45aから個別電極44に向かう、上向きの電界が作用する。また、矢印a1で示すように、第1活性部51の分極方向も上向きである。従って、第1活性部51に作用する電界の方向が、分極方向と同じとなることから、矢印c1で示すように、第1活性部51は面方向に収縮する。圧力室26の中央部と対向する第1活性部51が面方向に収縮することで、圧電体40は圧力室26側(下側)に凸となるように撓み、その中央部が下方向に変位する。尚、第2定電位電極部46aには、第2電位V2と同じ電位が印加されているため、個別電極44と第2定電位電極部46aの間には電位差が生じない。従って、第2活性部52には電界が作用せず、この第2活性部52には変形が生じない。
図9(b)は、個別電極44に第1電位V1が印加された状態を示す。この場合においても、個別電極44と第1定電位電極部45aとの間に電位差が生じる。但し、この場合は、個別電極44の電位が第1定電位電極45aの電位よりも高くなる。従って、矢印b1で示すように、第1活性部51には、図9(a)とは逆に、個別電極44から第1定電位電極部45aに向かう、下向きの電界が作用する。この電界は、矢印a1で示される、第1活性部51の分極方向とは逆向きである。従って、矢印c1で示すように、第1活性部51は面方向に伸長する。
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆うように前記流路構造体に設けられた圧電層と、前記圧電層の一方の面の、前記圧電層の厚み方向において前記圧力室と対向する領域に配置された駆動電極と、前記圧電層の他方の面の、前記圧電層の厚み方向において前記駆動電極と対向する定電位電極と、前記駆動電極、及び、前記定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、前記圧電層の、前記駆動電極と前記定電位電極とに挟まれた部分に、前記圧電層の厚み方向において分極された活性部を有し、
前記駆動装置は、前記駆動電極の電位を、第1電位とこの第1電位よりも低い第2電位との間で切り換え、前記定電位電極の電位を、前記第2電位よりも高く、前記第1電位よりも低い第3電位に維持し、
さらに、前記圧電体の温度を検出する温度検出部と、前記駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度に応じて、前記駆動装置を制御して、前記第1定電位電極に印加する前記第3電位を変化させることを特徴とする液体吐出装置の発明である。
4 インクジェットヘッド
6 制御装置
20 流路ユニット
21 圧電アクチュエータ
25 ノズル
26 圧力室
40 圧電体
41 圧電層
42 圧電層
44 個別電極
45a 第1定電位電極部
46a 第2定電位電極部
51 第1活性部
52 第2活性部
60 アクチュエータ部
61 駆動部
64 ドライバIC
75 温度センサ
Claims (5)
- 積層された第1圧電層及び第2圧電層を有する圧電体と、
前記第1圧電層の前記第2圧電層とは反対側の面に配置された駆動電極と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第1定電位電極と、
前記第2圧電層の前記第1圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第2定電位電極と、
前記駆動電極、前記第1定電位電極、及び、前記第2定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、
前記第1圧電層の、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層の厚み方向において分極された第1活性部を有し、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層と前記第2圧電層の厚み方向において分極された第2活性部を有し、
前記駆動装置は、
前記駆動電極の電位を、第1電位とこの第1電位よりも低い第2電位との間で切り換え、
前記第1定電位電極の電位を、前記第2電位よりも高く、且つ、前記第1電位よりも低い第3電位に維持し、
前記第2定電位電極の電位を、前記第3電位よりも低い第4電位に維持することを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 前記駆動装置は、前記第2定電位電極に、前記第4電位として、前記第2電位と等しい電位を印加することを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記駆動装置は、前記第2定電位電極に、前記第4電位として、前記第2電位よりも高い電位を印加することを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。
- 液体を吐出するノズル、及び、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、
前記流路構造体に設けられた圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記圧力室を覆うように前記流路構造体に設けられ、且つ、積層された第1圧電層及び第2圧電層を有する圧電体と、
前記第1圧電層の前記第2圧電層とは反対側の面の、前記圧電体の厚み方向において前記圧力室と対向する領域に配置された駆動電極と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第1定電位電極と、
前記第2圧電層の前記第1圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第2定電位電極と、
前記駆動電極、前記第1定電位電極、及び、前記第2定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、
前記第1圧電層の、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層の厚み方向において分極された第1活性部を有し、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の厚み方向において分極された第2活性部を有し、
前記駆動装置は、
前記駆動電極の電位を、第1電位とこの第1電位よりも低い第2電位との間で切り換え、
前記第1定電位電極の電位を、前記第2電位よりも高く、前記第1電位よりも低い第3電位に維持し、
前記第2定電位電極の電位を、前記第3電位よりも低い第4電位に維持することを特徴とする液体吐出装置。 - 前記圧電体の温度を検出する温度検出部と、前記駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度に応じて、前記駆動装置を制御して、前記第1定電位電極に印加する前記第3電位を変化させることを特徴とする請求項4に記載の液体吐出装置。
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