JP4788764B2 - 圧電アクチュエータ及び液体移送装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電層を変形させることによって駆動する圧電アクチュエータ、及び、このような圧電アクチュエータを有する液体移送装置に関する。

特許文献１に記載の液体移送装置においては、流路ユニットの上面に、複数の圧力室を覆うように配置された共通電極を兼ねる振動板と、振動板の上面に配置された圧電層と、圧電層の上面の複数の圧力室と対向する部分にそれぞれ形成された個別電極とを有する圧電アクチュエータが配置されている。圧電層の各個別電極と共通電極としての振動板とに挟まれた部分はその厚み方向に分極されおり、個別電極に駆動電位を付与すると、圧電層の個別電極と振動板とに挟まれた部分に分極方向と同じ方向の電界が発生し、この電界により圧電層のこの部分が水平方向に収縮する。これにより、振動板及び圧電層の圧力室と対向する部分が全体として圧力室側に凸となるように変形（いわゆるユニモルフ変形）し、この変形により圧力室の容積が小さくなることで圧力室内のインクの圧力が上昇して、圧力室に連通するノズルからインクが吐出される。

特開２００８−２６５３５３号公報

また、いわゆるユニモルフ変形により駆動する圧電アクチュエータの構成として、特許文献１に記載されているようなもののほか、特願２００７−２５３２７０に記載されているようなものがある。特願２００７−２５３２７０に記載の圧電アクチュエータにおいては、振動板の上方に互いに２つの圧電層が積層されて配置されており、これら２つの圧電層のうち下側の圧電層の下面、２つの圧電層の間、及び、上側の圧電層の上面には、それぞれ電極（下部電極、個別電極及び上部電極）が形成されており、圧力室と対向する部分において、下部電極と個別電極、及び、上部電極と個別電極が、それぞれ互いに対向している。下部電極及び上部電極は、それぞれ、グランド電位及び所定の正の電位に保持されており、個別電極はグランド電位と上記所定の正の電位との間でその電位が切り替えられる。個別電極をグランド電位にすると、個別電極と上部電極との間の電位差により上側の圧電層に電界が生じ、この電界によって上側の圧電層が水平方向に収縮することで、振動板及び２つの圧電層が全体として圧力室と反対側に凸となるように変形する。一方、個別電極を所定の正の電位にすると、個別電極と下部電極との電位差により、下側の圧電層に電界が生じ、この電界によって下側の圧電層が水平方向に収縮することで、振動板及び２つの圧電層が全体として圧力室側に凸となるように変形する。そして、圧電アクチュエータをこのような構成とすれば、上述したように、振動板及び圧電層を大きく変形させることができる。

ここで、特願２００７−２５３２７０に記載の圧電アクチュエータにおいては、振動板及び圧電層は、圧力室と対向しない部分において圧力室が形成された流路ユニットに接合されている。一方、各電極は、ドライバＩＣとの接続を行うために、圧力室と対向しない部分まで延びており、上部圧電層及び下部圧電層の、振動板と流路ユニットとの接合部と対向する部分が、下部電極と上部電極とによって挟まれている。したがって、上部圧電層及び下部圧電層のこの部分には、グランド電位に保持された下部電極と、所定の正の電位に保持された上部電極との電位差により、常に電界が発生した状態となり、水平方向に収縮しようとする。しかしながら、圧電層のこの部分は、振動板と流路ユニットとの接合部と対向しているため、変形することができず、これにより、圧電層のこの部分には、大きな応力が発生し、圧電層にクラックが発生してしまう虞がある。そして、圧電層にクラックが発生してしまうと、クラックを介して電極同士がショートしたり、圧電層の絶縁耐性が低下したりしてしまう虞がある。

本発明の目的は、圧電層に大きな応力が発生してしまうのを防止することが可能な圧電アクチュエータ、及び、このような圧電アクチュエータを有する液体移送装置を提供することである。

第１の発明に係る圧電アクチュエータは、所定の接合部において接合対象に接合されているとともに、前記接合部とは異なる部分に変形可能な変形部を有する振動板と、前記振動板の一表面側に配置された下部圧電層と、前記下部圧電層の前記振動板と反対側の面に配置された上部圧電層と、前記下部圧電層及び前記上部圧電層の互いに異なる面に、少なくとも変形部と対向するように配置された３種類の駆動電極とを備えており、前記３種類の駆動電極が、所定の第１電位に保持される第１駆動電極と、前記第１電位とは異なる所定の第２電位に保持される第２駆動電極と、前記変形部と対向する部分において前記第１駆動電極及び前記第２駆動電極と対向しており、前記第１電位及び前記第２電位のいずれかが選択的に付与される第３駆動電極とからなり、前記下部圧電層及び前記上部圧電層のうち、前記第１駆動電極と前記第３駆動電極で挟まれた部分が第１活性部を形成するとともに、前記第２駆動電極と前記第３駆動電極で挟まれた部分が第２活性部を形成し、前記第３駆動電極に前記第１電位が付与されたときに、前記第２活性部が変形し、前記第３駆動電極に前記第２電位が付与されたときに、前記第１活性部が変形し、前記下部圧電層及び前記上部圧電層のいずれも、前記接合部と対向する部分において、前記第１駆動電極と前記第２駆動電極とに挟まれていないことを特徴とするものである。

下部圧電層及び上部圧電層が、第１電位に保持される第１駆動電極と第２電位に保持される第２駆動電極とに挟まれていると、下部圧電層及び上部圧電層の当該部分は、電界が発生した状態に保持され、この電界によって変形しようとする状態に保持されるが、下部圧電層及び上部圧電層の当該部分が、振動板の接合部と対向していると、下部圧電層及び上部圧電層の変形が妨げられ、下部圧電層及び上部圧電層の当該部分に大きな応力が発生してしまう。そして、下部圧電層及び上部圧電層にこのような大きな電界が発生してしまうと、下部圧電層及び上部圧電層にクラックが発生してしまう虞がある。

しかしながら、本発明では、下部圧電層及び上部圧電層のいずれも、接合部と対向する部分において、第１駆動電極と第２駆動電極とに挟まれていないので、下部圧電層及び上部圧電層の接合部と対向する部分に上述したような応力が発生してしまうのを防止することができる。

なお、本発明において、下部圧電層及び上部圧電層が電極に挟まれているというのは、下部圧電層及び上部圧電層だけが電極に挟まれていることを意味しており、下部圧電層及び上部圧電層を挟む電極の間に別の電極が介在しているようなものは含まれない。

第２の発明に係る圧電アクチュエータは、第１の発明に係る圧電アクチュエータであって、前記第２駆動電極が、前記下部圧電層と前記上部圧電層との間に、前記変形部の一部と対向するように配置されており、前記第１駆動電極が、前記下部圧電層の前記振動板側の面に、前記変形部のうち少なくとも前記一部とは異なる部分と対向するように配置されており、前記第３駆動電極が、前記上部圧電層の前記下部圧電層と反対側の面に、前記第２駆動電極と対向するとともに、間に前記第２駆動電極を介さずに前記第１駆動電極と対向するように配置されていることを特徴とするものである。

これによると、第１〜第３駆動電極がこのように配置されている場合には、下部圧電層の接合部と対向する部分が、第１駆動電極と第２駆動電極とに挟まれないので、下部圧電層に上述したような応力が発生してしまうのを防止することができる。なお、上部圧電層は、第２駆動電極に対して前記第１駆動電極と反対側にあるので、上部圧電層の接合部と対向する部分が、第１駆動電極と第２駆動電極とに挟まれることはない。

第３の発明に係る圧電アクチュエータは、第２の発明に係る圧電アクチュエータであって、前記第２駆動電極が、前記変形部の中央部と対向するように配置されており、前記第１駆動電極が、前記変形部の少なくとも前記第２駆動電極と対向する部分よりも外側の部分と対向するように配置されていることを特徴とするものである。

これによると、第１〜第３駆動電極がこのように配置されている場合でも、第１駆動電極と第２駆動電極とが下部圧電層の接合部と対向する部分を挟まないので、下部圧電層に上述したような応力が発生してしまうのを防止することができる。なお、上部圧電層は、第２駆動電極に対して前記第１駆動電極と反対側にあるので、上部圧電層の接合部と対向する部分が、第１駆動電極と第２駆動電極とに挟まれることはない。

第４の発明に係る圧電アクチュエータは、第２又は第３の発明に係る圧電アクチュエータであって、前記第１駆動電極が、前記変形部と対向する部分において前記第２駆動電極と対向しない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は、第３駆動電極の電位を第１電位と第２電位との間で切り替えることにより、上部圧電層の第３駆動電極と第２駆動電極とに挟まれた部分、並びに、上部圧電層及び下部圧電層の第３駆動電極と第１駆動電極とに挟まれた部分をそれぞれ変形させることにより駆動されるが、変形部と対向する部分において第１駆動電極と第２駆動電極とが対向していると、下部圧電層のこれらの電極に挟まれた部分は常に変形した状態となり、これにより、圧電アクチュエータの駆動のための上部圧電層及び下部圧電層の変形が阻害されてしまう虞がある。

しかしながら、本発明では、第１駆動電極と第２駆動電極とが下部圧電層の変形部と対向する部分を挟まないため、下部圧電層に不必要な変形が生じてしまうのを防止することができる。

第５の発明に係る圧電アクチュエータは、第１〜第４のいずれかの発明に係る圧電アクチュエータであって、前記第１電位がグランド電位であって、前記下部圧電層と前記振動板との間に配置された絶縁層と、前記絶縁層の前記下部圧電層と反対側の面における、少なくとも前記第２駆動電極と対向し且つ前記第１電極とは対向していない部分に配置されており、前記第１電位に保持される遮蔽用電極とをさらに備えていることを特徴とするものである。

遮蔽用電極がないと、第２駆動電極の電位によって振動板に接合された駆動対象に何らかの影響を与えてしまう虞がある。

しかしながら、本発明では、下部圧電層と振動板との間に絶縁層が形成されており、絶縁層の振動板側の面における少なくとも第２駆動電極のうち第１駆動電極と対向していない部分に遮蔽用電極が配置されているため、第２駆動電極の電位によって接合対象に何らかの影響を与えてしまうのを防止することができる。

なお、この場合には、第１電位に保持される遮蔽用電極と第２電位に保持される第２駆動電極との間にも電位差が生じ、下部圧電層のこれらの電極に挟まれた部分が変形しようとし、下部圧電層の接合部と対向する部分に応力が発生することになるが、絶縁層の厚みの分だけ遮蔽用電極と第２駆動電極とは、第１駆動電極と第２駆動電極よりも大きく離隔しているため、接合部と対向する部分において第１駆動電極と第２駆動電極とが対向している場合と比較すれば、下部圧電層に発生する電界が小さく、上記応力の大きさも小さなものとなる。

さらに、振動板を接合対象に接合する際には、両者の間に異物が噛み込んでしまい、この異物により、振動板及び下部部圧電層、上部圧電層、及び絶縁層にクラックが発生してその絶縁耐性が低下してしまう虞があるが、絶縁層が形成されている分だけ絶縁耐性が高くなるため、上述したように絶縁耐性の低下した場合でも、絶縁耐性が大きく低下してしまうのを防止することができる。

第６の発明に係る圧電アクチュエータは、第５の発明に係る圧電アクチュエータであって、前記遮蔽用電極が、前記絶縁層の前記下部圧電層と反対側の面の全域に形成されていることを特徴とするものである。

これによると、第２電極の電位により接合対象に何らかの影響を与えてしまうのを確実に防止することができる。

第７の発明に係る圧電アクチュエータは、第１〜第６のいずれかの発明に係る圧電アクチュエータであって、前記振動板が前記変形部を複数備えており、前記第２駆動電極が、
これら複数の変形部とそれぞれ対向する複数の対向部と、前記接合部と対向しており、前記複数の対向部同士を互いに接続する接続部とを備えており、前記第１駆動電極が、前記接続部と対向しないように配置されていることを特徴とするものである。

これによると、中間駆動電極の接続部が下部圧電層と上部圧電層との間における接合部と対向する部分に形成されているものの、下部駆動電極は、下部圧電層の振動板側の面における接合部と対向する部分には形成されていないため、下部駆動電極と中間駆動電極とにより下部圧電層の接合部と対向する部分を挟むことがなく、これらの電極の電位差により下部圧電層の接合部に対向する部分に応力が発生してしまうのを防止することができる。

第８の発明に係る圧電アクチュエータは、第７の発明に係る圧電アクチュエータであって、前記複数の変形部が所定の一方向に沿って配列されており、前記接続部が、前記複数の対向部の前記所定の一方向と直交する方向に関する両端部をそれぞれ接続しており、前記第１駆動電極が、前記下部圧電層の前記振動板側の面における、前記複数の対向部と前記接続部とに囲まれた、互いに連続しない複数の領域とそれぞれ対向するように配置されていることを特徴とするものである。

これによると、このような構成の圧電アクチュエータにおいても、中間駆動電極の接続部が下部圧電層と上部圧電層との間における接合部と対向する部分に形成されているものの、下部駆動電極は、下部圧電層の振動板側の面における接合部と対向する部分には形成されていないため、下部駆動電極と中間駆動電極とにより下部圧電層の接合部と対向する部分を挟むことがなく、これらの電極の電位差により下部圧電層の接合部に対向する部分に応力が発生してしまうのを防止することができる。

第９の発明に係る圧電アクチュエータは、第８の発明に係る圧電アクチュエータであって、前記第１駆動電極と前記遮蔽用電極とが、前記絶縁層に形成されたスルーホールを介して接続されていることを特徴とするものである。

これによると、対向部と接続部とに囲まれた互いに連続しない複数の領域とそれぞれ対向するように配置された第１駆動電極を、絶縁層に形成されたスルーホールを介して遮蔽用電極と導通させることにより、第１駆動電極を容易に第１電位に保持することができる。

第１０の発明に係る液体移送装置は、圧力室を含む液体移送流路が形成された流路ユニットと、前記圧力室の容積を変化させることによって前記圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに駆動電圧を付与する駆動手段と、を備えており、前記圧電アクチュエータは、前記圧力室と対向する部分以外の接合部において、前記流路ユニットに接合された振動板と、前記振動板の前記流路ユニットと反対側に配置された下部圧電層と、前記下部圧電層の前記振動板と反対側の面に配置された上部圧電層と、前記下部圧電層及び前記上部圧電層の互いに異なる面に、少なくとも変形部と対向するように配置された第１駆動電極、第２駆動電極、および第３駆動電極を備えており、前記駆動手段は、前記第１駆動電極に所定の第１電位を付与し、前記第２駆動電極に前記第１電位とは異なる所定の第２電位を付与し、前記第３駆動電極に前記第１電位及び前記第２電位のいずれかを選択的に付与し、前記第１駆動電極は、前記接合部と前記変形部にともに対向し、前記第３駆動電極は、少なくとも前記変形部と対向する部分に形成されるとともに、その部分において前記第１駆動電極及び前記第２駆動電極と対向しており、前記下部圧電層及び前記上部圧電層のうち、前記第１駆動電極と前記第３駆動電極で挟まれた部分が第１活性部を形成するとともに、前記第２駆動電極と前記第３駆動電極で挟まれた部分が第２活性部を形成し、前記第３駆動電極に前記第１電位が付与されたときに、前記第２活性部が変形し、前記第３駆動電極に前記第２電位が付与されたときに、前記第１活性部が変形し、前記下部圧電層及び前記上部圧電層のいずれも、前記接合部と対向する部分において、前記第１駆動電極と前記第２駆動電極とに挟まれていないことを特徴とするものである。

本発明によれば、下部圧電層及び上部圧電層のいずれも、接合部と対向する部分において、第１駆動電極と第２駆動電極とに挟まれていないので、下部圧電層及び上部圧電層の接合部と対向する部分に大きな応力が発生してしまうのを防止することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１は、本実施の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などを備えている。

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（液体移送装置）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。

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３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３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、後述する圧電層４１〜４３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。

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４４及び中間電極４５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４４及び中間電極４５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４４、中間電極４５及び上部電極４６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。

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とを備えている。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（液体移送流路）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。

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いる。複数の圧力室１０は、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を構成しているとともに、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、各圧力室列８の圧力室１０同士の間隔の半分の長さだけ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。

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。

圧電アクチュエータ３２は、振動板４０及び圧電層４１〜４３、下部電極４４、中間電極４５、上部電極４６及び遮蔽用電極４７を備えている。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（接合対象）の上面に配置されているとともに、圧力室１０と対向しない部分（接合部）において流路ユニット３１に接合されている。一方、振動板４０の圧力室１０と対向する部分（変形部）は、流路ユニット３１には接合されておらず、変形可能となっている。また、振動板４０の厚みは、例えば、１０μｍ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。

圧電層４１〜４３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、圧電層４１の厚みは、例えば１０μｍ程度となっており、圧電層４２、４３の厚みは、例えば、２０μｍ程度となっている。なお、圧電層４２、４３が、それぞれ、本発明に係る下部圧電層及び上部圧電層に相当し、圧電層４１が本発明に係る絶縁層に相当する。また、圧電層４１は、圧電材料からなる必要はなく、絶縁性を有する他の材料からなるものであってもよい。

中間電極４５（第２駆動電極）は、圧電層４２と圧電層４３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４５ａ及び接続部４５ｂ、４５ｃを有している。複数の対向部４５ａ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の紙送り方向に関する略中央部（変形部の一部）と対向するように配置されている。これにより、複数の対向部４５ａは、複数の圧力室１０と同様、紙送り方向（所定の一方向）に配列される。

接続部４５ｂは、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の右側に位置する部分（振動板４０と流路ユニット３１との接合部と対向する部分）において紙送り方向に延びており、これら複数の圧力室１０に対応する複数の対向部４５ａの図４右側の端同士を接続している。

接続部４５ｃは、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の左側に位置する部分（振動板４０と流路ユニット３１との接合部と対向する部分）において紙送り方向に延びて、これら複数の圧力室１０に対応する複数の対向部４５ａの図４左側の端同士を接続している。また、中間電極４５は、圧電アクチュエータ３２の上方に配置されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５０を介してドライバＩＣ５１に接続されており、ドライバＩＣ５１により、常に所定の電位（例えば、２０Ｖ程度、第２電位）に保持されている。

下部電極４４（第１駆動電極）は、圧電層４１と圧電層４２との間（圧電層４２の振動板４０側の面）に形成されており、中間電極４５と対向しない部分の全域にわたって延びている。これにより、下部電極４４は、圧力室１０の中間電極４５（対向部４５ａ）と対向している部分よりも外側の部分（中間電極４５と対向する部分とは異なる部分）と対向している。

また、下部電極４４は、ＦＰＣ５０を介してドライバＩＣ５１に接続されており、ドライバＩＣ５１により常にグランド電位（第１電位）に保持されている。

複数の上部電極４６（第３駆動電極）は、圧電層４３の上面（圧電層４２と反対側の面）に、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４５の対向部４５ａ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４６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ＦＰＣ５０に接続される接続端子４６ａとなっている。また、上部電極４６は、ＦＰＣ５０を介してドライバＩＣ５１に接続されており、グランド電位（第１電位）及び上記所定の電位（例えば、２０Ｖ、第２電位）のいずれかが選択的に付与される。

なお、本実施の形態では、下部電極４４、中間電極４５及び上部電極４６が、本発明に係る３種類の電極に相当し、これら３種類の電極４４〜４６が、圧電層４２、４３の互いに異なる面に配置されている。

遮蔽用電極４７は、振動板４０と圧電層４１との間（圧電層４１の圧電層４２と反対側の面）に配置されており、その全域にわたって延びている。また、遮蔽用電極４７は、ＦＰＣ５０を介してドライバＩＣ５１に接続されており、常にグランド電位に保持されている。

そして、下部電極４４、中間電極４５、上部電極４６及び遮蔽用電極４７がこのように配置されることにより、圧電層４３の圧力室１０の略中央部と対向する部分（活性部Ｒ１）が上部電極４６と中間電極４５とに挟まれることとなる。この活性部Ｒ１は、中間電極４５から上部電極４６に向かって上向きに分極されている。なお、本実施の形態において、圧電層が電極に挟まれているといった場合には、圧電層だけが電極に挟まれることを意味しており、間に別の電極が介在しているようなものは含まれない。

さらに、圧電層４２、４３の圧力室１０と対向する部分のうち、中間電極４５と対向する部分を除いた部分（活性部Ｒ２）において、上部電極４６と下部電極４４とが、間に中間電極４５を介さずに対向しており、これにより、圧電層４２、４３のこの部分が、上部電極４６と下部電極４４とに挟まれることとなる。そして、この活性部Ｒ２が、上部電極４６から下部電極４４に向かって下向きに分極されている。

また、圧電層４２は、圧力室１０と対向する部分、及び、圧力室１０と対向しない接合部と対向する部分のいずれにおいても、下部電極４４と中間電極４５とによって挟まれていない。なお、圧電層４３は、下部電極４４及び中間電極４５のいずれよりも上方に配置されているため、圧電層４３が下部電極４４と中間電極４５とによって挟まれることはない。

ここで、本実施の形態とは異なり、圧電層４２における、振動板４０と流路ユニット３１との接合部と対向する部分が、下部電極４４と中間電極４５とによって挟まれていると、グランド電位に保持された下部電極４４と所定の電位に保持された中間電極４５との電位差によって、圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分には、その厚み方向の電界が発生する。この電界の方向は、圧電層４２のこの部分における分極方向と同じであるため、圧電層４２はこの電界と直交する水平方向に収縮しようとする。

一方、インクジェットヘッド３においては、振動板４０が、圧力室１０と対向しない部部（接合部）において流路ユニット３１（キャビティプレート２１）に接合されているとともに、振動板４０の上面に圧電層４１〜４３が積層されている。

このため、上記圧電層４２の収縮が妨げられ、その結果、振動板４０及び圧電層４１〜４３のこの部分と対向する部分に大きな応力が発生し、振動板４０及び圧電層４１〜４３にクラックが発生してしまう虞がある。そして、振動板４０及び圧電層４１〜４３にクラックが発生してしまうと、クラックを介して電極間がショートしてしまう、圧電層４１〜４３の絶縁耐性が低下してしまうなどの問題が発生する。

これに対して、本実施の形態では、前述したように、圧電層４２が下部電極４４と中間電極４５とによって挟まれていないため、振動板４０及び圧電層４１〜４３に上述したような大きな応力が発生することがなく、振動板４０及び圧電層４１〜４３にクラックが発生してしまうのを防止することができる。

さらに、このとき、下部電極４４と中間電極４５とが対向していないため、本実施の形態とは異なり、遮蔽用電極４７が配置されていないと、所定の電位に保持された中間電極４５の電位によって、流路ユニット３１の電位が変動してしまう虞がある。そして、この流路ユニット３１の電位の変動によって、流路ユニット３１に不要な電荷が蓄えられ、この電荷によって、後述するように圧電アクチュエータ３２を駆動したときの、ノズル１５からのインクの吐出特性が変動してしまうなど、流路ユニット３１に対して何らかの影響を与えてしまう虞がある。

これに対して、本実施の形態では、圧電層４２の下面に絶縁層としての圧電層４１が配置されており、圧電層４１の下面にグランド電位に保持された遮蔽用電極４７が配置されているため、中間電極４５と流路ユニット３１との間に遮蔽用電極４７が介在することとなり、流路ユニット３１はグランド電位に保持される。これにより、中間電極４５の電位によって流路ユニット３１に対して何らかの影響を与えてしまうのを防止することができる。

さらに、遮蔽用電極４７は、圧電層４１の下面の全域にわたって延びているため、流路ユニット３１は確実にグランド電位に保持される。これにより、中間電極４５の電位によって流路ユニット３１に対して何らかの影響を与えてしまうのを確実に防止することができる。

なお、中間電極４５が所定の電位に保持されているとともに、遮蔽用電極４７がグランド電位に保持されているため、圧電層４１、４２の中間電極４５と遮蔽用電極４７とに挟まれている部分には、これらの電極の電位差によってその厚み方向に電界が生じ、上述したのと同様、振動板４０及び圧電層４１〜４３のこの部分と対向する部分には応力が発生する。しかしながら、振動板４０及び圧電層４１〜４３の積層方向に関して、中間電極４５と遮蔽用電極４７との間の距離（３０μｍ程度）は、圧電層４１の厚みの分だけ、中間電極４５と下部電極４４との間の距離（２０μｍ程度）よりも大きくなるため、圧電層４１、４２に発生する電界の大きさは、下部電極４４と中間電極４５とが対向している場合に圧電層４２に発生する電界と比較すれば小さなものとなる。これにより、振動板４０及び圧電層４１〜４３に発生する応力も小さなものとなる。

また、流路ユニット３１と圧電アクチュエータ３２とを接合する際には、流路ユニット３１と振動板４０との間に微細な異物が噛み込み、この異物によって振動板４０及び圧電層４１〜４３にクラックが発生してこれらの絶縁耐性が低下してしまう場合があるが、圧電アクチュエータ３２に圧電層４１がない場合と比較すると圧電層４１の分だけ絶縁耐性が高くなっているので、このような場合でも、絶縁耐性の大幅な低下は防止される。

次に、電極４４〜４７に電位を付与するドライバＩＣ５１を含む駆動回路について説明する。図７は、ドライバＩＣ５１を含む駆動回路の構成を示すブロック図である。図７に示すように、駆動回路６０は、ドライバＩＣ５１に電源６１及び制御回路６２が接続されることによって構成されている。

電源６１は、プリンタ１におけるインクジェットヘッド３の外部に配置されており、ＦＰＣ５０を介してドライバＩＣ５１に接続されている。電源６１は、電極４４〜４７に電位を付与するために必要な電力をドライバＩＣ５１に供給する。制御回路６２は、ＦＰＣ５０を介してドライバＩＣ５１に接続されており、外部から入力されたクロックや印刷データなどに応じて、ドライバＩＣ５１に圧電アクチュエータ３２を駆動させるための駆動信号を出力する。そして、電源６１から電力が供給されるとともに制御回路６２から駆動信号が入力されたドライバＩＣ５１が、電極４４〜４７に前述したように電位を付与する（圧電アクチュエータ３２に駆動電圧を付与する）。

次に、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４４及び中間電極４５が、それぞれ、常にグランド電位及び上記所定の電位（例えば、２０Ｖ）に保持されているとともに、上部電極４６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４６が中間電極４５よりも低電位になっているとともに、下部電極４４と同電位となっている。

これにより、上部電極４６と中間電極４５との間の電位差が生じ、活性部Ｒ１にはその分極方向と同じ上向きの電界が発生する。これにより、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、圧電層４２、圧電層４１及び振動板４０の圧力室１０と対向する部分（変形部）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、圧電層４１〜４３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。

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４６の電位を、一旦、上記所定の電位に切り替え、所定時間経過後、グランド電位に戻す。上部電極４６の電位を上記所定の電位に切り替えると、上部電極４６が中間電極４５と同電位となるとともに、下部電極４４よりも高電位となる。これにより、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４６と下部電極４４との間に電位差が生じ、活性部にはその分極方向と同じ下向きの電界が発生し、活性部Ｒ２が水平方向に収縮する。これにより、圧電層４１〜４３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。

この後、上部電極４６の電位をグランド電位に戻すと、前述したのと同様、圧電層４１〜４３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。

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４６の電位をグランド電位から所定の電位に切り替えたときには、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、活性部Ｒ２が収縮するため、活性部Ｒ１の伸長が活性部Ｒ２の収縮に一部吸収される。一方、上部電極４６の電位を所定の電位からグランド電位に戻したときには、活性部Ｒ１が収縮するとともに、活性部Ｒ２が収縮前の状態まで伸長するため、活性部Ｒ１の収縮が活性部Ｒ２の伸長によって一部吸収される。

以上のことから、圧電層４２、４３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。

このとき、本実施の形態とは異なり、下部電極４４が圧力室１０の略中央部と対向する部分まで延びており、圧電層４２の圧力室１０の略中央部と対向する部分が、下部電極４４と中間電極４５とに挟まれていると、圧電層４２の当該部分は、活性部Ｒ１及び活性部Ｒ２の分極の際に、中間電極４５から下部電極４４に向かって下向きに分極されることとなり、圧電アクチュエータ３２が上記待機状態にあるとき及び駆動するときには、グランド電位に保持された下部電極４４と所定の電位に保持された中間電極４５との電位差により、圧電層４２の当該部分には、その分極方向と同じ方向の電界が発生する。このため、圧電層４２の当該部分は、この電界によって収縮した状態に保持される。その結果、上述したように圧電アクチュエータ３２を駆動したときに、収縮した圧電層４２により、振動板４０及び圧電層４１〜４３の変形が阻害されてしまう虞がある。

しかしながら、本実施の形態では、圧電層４２の圧力室１０と対向する部分が、下部電極４４と中間電極４５とにより挟まれていないため、上述したような圧電層４２の収縮が生じることはなく、振動板４０及び圧電層４１〜４３の変形が阻害されてしまうこともない。

以上に説明した実施の形態によると、圧電層４２が下部電極４４と中間電極４５とによって挟まれていないため、圧電層４２における流路ユニット３１と振動板４０との接合部と対向する部分に、下部電極４４と中間電極４５との電位差による収縮が生じない。したがって、振動板４０及び圧電層４１〜４３に上述したような大きな応力が発生することがなく、振動板４０及び圧電層４１〜４３にクラックが発生してしまうのを防止することができる。

さらに、このとき、下部電極４４と中間電極４５とが対向していないが、圧電層４２の下面に絶縁層としての圧電層４１が配置されており、圧電層４１の下面にグランド電位に保持された遮蔽用電極４７が配置されているため、中間電極４５と流路ユニット３１との間に遮蔽用電極４７が介在することとなり、流路ユニット３１はグランド電位に保持される。これにより、中間電極４５の電位によって流路ユニット３１に対して何らかの影響を与えてしまうのを防止することができる。

なお、圧電層４１、４２の中間電極４５と遮蔽用電極４７とに挟まれている部分には、これらの電極の電位差によってその厚み方向に電界が生じ、上述したのと同様、振動板４０及び圧電層４１〜４３のこの部分と対向する部分には応力が発生する。しかしながら、振動板４０及び圧電層４１〜４３の積層方向に関して、中間電極４５と遮蔽用電極４７との間の距離は、圧電層４１の厚みの分だけ、中間電極４５と下部電極４４との間の距離よりも大きくなるため、圧電層４１、４２に発生する電界の大きさは、下部電極４４と中間電極４５とが対向している場合に圧電層４２に発生する電界と比較すれば小さなものとなる。これにより、振動板４０及び圧電層４１〜４３に発生する応力も小さなものとなる。

また、流路ユニット３１と圧電アクチュエータ３２とを接合する際には、流路ユニット３１と振動板４０との間に微細な異物が噛み込み、この異物によって振動板４０及び圧電層４１〜４３にクラックが発生してこれらの絶縁耐性が低下してしまう場合があるが、圧電アクチュエータ３２に圧電層４１がない場合と比較すると圧電層４１の分だけ絶縁耐性が高くなっているので、絶縁耐性の大幅な低下は防止される。

また、圧電層４２の圧力室１０と対向する部分が、下部電極４４と中間電極４５とにより挟まれていないため、圧電層４２の活性部Ｒ１、Ｒ２以外の部分に収縮が生じることはなく、これにより、振動板４０及び圧電層４１〜４３の変形が阻害されてしまうこともない。

次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本発明と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。

圧電アクチュエータの構成は、上述の実施の形態のものには限られない。一変形例では、図８（ａ）〜（ｄ）、図９に示すように、上述の実施の形態において、下部電極４４及び中間電極４５（図４参照）の代わりに、それぞれ、下部電極１４４及び中間電極１４５が配置されている。

中間電極１４５は、圧電層４２と圧電層４３との間に配置されており、対向部４５ａ（図４参照）と同様、複数の圧力室１０と対向するように配置されることで紙送り方向（図８の上下方向、所定の一方向）に配列された複数の対向部１４５ａと、各圧力室列８の間に位置する、振動板４０と流路ユニット３１との接合部と対向する部分において紙送り方向に延びて、隣接する圧力室列８を構成する複数の圧力室１０に対応する複数の対向部１４５ａの走査方向（所定の一方向と直交する方向）に関する両端部同士をそれぞれ接続させる接続部１４５ｂとを有している。

下部電極１４４は、圧電層４１と圧電層４２との間における、平面視で、対向部１４５ａと接続部１４５ｂとに囲まれた、互いに連続しない複数の領域Ａと対向する領域にそれぞれ配置されている。これにより、下部電極１４４は、圧力室１０の中間電極１４５と対向する略中央部よりも外側の部分と対向するが、圧力室１０と対向する部分（変形部と対向する部分）、及び、振動板４０と流路ユニット３１との接合部と対向する部分のいずれにおいても中間電極１４５とは対向しない。

また、圧電層４１の各下部電極１４４の略中央部と対向する部分には、圧電層４１をその厚み方向に貫通するスルーホール４１ａが形成されており、下部電極１４４と遮蔽用電極４７とが、スルーホール４１ａを介して導通している（変形例１）。

この場合でも、圧電層４２の、振動板４０と流路ユニット３１との接合部と対向する部分が、中間電極１４５と下部電極１４４とによって挟まれていないため、上述の実施の形態と同様、振動板４０及び圧電層４１〜４３における、圧電層４２の当該部分と対向する部分に大きな応力が発生することがなく、振動板４０及び圧電層４１〜４３にクラックが発生してしまうのを防止することができる。

また、圧電層４２の圧力室１０の略中央部と対向する部分が収縮した状態に保持されることもないので、圧電アクチュエータの駆動の際に、圧電層４２の当該部分の収縮により振動板４０及び圧電層４１〜４３の変形が阻害されることもない。

また、この場合には、下部電極１４４が、圧電層４１と圧電層４２の間における互いに連続しない複数の領域にそれぞれ対向するように配置されているが、各下部電極１４４が、それぞれ、スルーホール４１ａを介して遮蔽用電極４７と導通しているため、遮蔽用電極４７をグランド電位に保持することにより、互いに連続しない上記複数の領域にそれぞれ配置された複数の下部電極１４４を容易にグランド電位に保持することができる。

上述の実施の形態では、中間電極４５と下部電極４４とが、振動板４０及び圧電層４１〜４３の、振動板４０と流路ユニット３１との接合部と対向する部分に加え、圧力室１０と対向する部分においても対向しないように配置されていたが、これには限られない。

別の一変形例では、図１０に示すように、変形例１において、圧電層４１と圧電層４２との間に、下部電極１４４の代わりに下部電極１５４が配置されている。下部電極１５４は、各圧力室列８に沿って紙送り方向（図１０の上下方向）に延びており、圧力室列８を構成する複数の圧力室１０と対向している。これにより、圧力室１０の略中央部と対向する部分が、下部電極１５４と中間電極１４５とにより挟まれている。また、図示しないが、これら紙送り方向に延びた部分同士が互いに接続されている（変形例２）。

また、別の一変形例では、図１１に示すように、上述の実施の形態において、圧電層４１と圧電層４２との間に、下部電極４４の代わりに下部電極１６４が配置されている。下部電極１６４は、各圧力室群７を構成する２列の圧力室列８にまたがって連続的に延びている。これにより、中間電極４５と下部電極１６４とが、圧力室１０の略中央部と対向する部分において対向する。すなわち、圧電層４２の圧力室１０の略中央部と対向する部分が、中間電極４５と下部電極１６４とにより挟まれている（変形例３）。

なお、変形例２、３における図６相当の断面図は、ともに図１２に示すようになる。ただし、図１２において、変形例２と変形例３とで付すべき符号が異なる場合には、変形例２については括弧を付けずに符号を付しているとともに、変形例３については括弧付きで符号を付している。

これら変形例２、３の場合でも、圧電層４２の流路ユニット３１に接合された部分が、中間電極１４５と下部電極１５４（中間電極４５と下部電極１６４）とによって挟まれていないため、上述の実施の形態と同様、振動板４０及び圧電層４１〜４３における、圧電層４２の当該部分と対向する部分に大きな応力が発生することがなく、振動板４０及び圧電層４１〜４３の、流路ユニット３１に接合された部分にクラックが発生してしまうのを防止することができる。

なお、この場合には、圧電層４２の圧力室１０の略中央部と対向する部分が、中間電極１４５と下部電極１５４（中間電極４５と下部電極１６４）とに挟まれており、圧電層４２の当該部分は、中間電極１４５から下部電極１５４（中間電極４５から下部電極１６４）に向かって下向きに分極されている。そして、上述した待機状態及び圧電アクチュエータの駆動中においては、圧電層４２の当該部分は常に収縮した状態に保持される。

また、上述の実施の形態では、振動板４０と圧電層４２との間に圧電層４１（図５参照）が配置されており、振動板４０と圧電層４１との間に遮蔽用電極７４（図５参照）が配置されていたが、これには限られない。

別の一変形例では、図１３に示すように、圧電層４１がなく、振動板４０と圧電層４２とが直接接合されているとともに、振動板４０の下面には、その全域にわたって金属などの導電性材料からなる遮蔽用電極１８７が形成されている。また、下部電極４４と遮蔽用電極１８７とは、振動板４０に形成された図示しないスルーホールを介して導通しており、遮蔽用電極１８７は、下部電極４４ともにグランド電位に保持されている（変形例４）。なお、この場合には、圧電アクチュエータの駆動特性を上述の実施の形態のものと同じにするため、振動板４０の厚みは、上述の実施の形態における振動板４０と厚み（１０μｍ程度）と、圧電層４１の厚み（１０μｍ程度）とをあわせたのとほぼ同じ２０μｍ程度となっている。

この場合には、振動板４０の下面にグランド電位に保持された遮蔽用電極１８７が配置されているため、中間電極４５と流路ユニット３１との間に遮蔽用電極１８７が介在することとなり、流路ユニット３１はグランド電位に保持される。これにより、中間電極４５の電位によって流路ユニット３１に対して何らかの影響を与えてしまうのを防止することができる。

なお、この場合には、中間電極４５が所定の電位に保持されているとともに、遮蔽用電極１８７がグランド電位に保持されているため、振動板４０及び圧電層４２の中間電極４５と遮蔽用電極１８７とに挟まれている部分には、これらの電極の電位差によってその厚み方向に電界が生じ、上述したのと同様、振動板４０及び圧電層４２、４３のこの部分と対向する部分には応力が発生する。

しかしながら、振動板４０及び圧電層４２、４３の積層方向に関して、中間電極４５と遮蔽用電極１８７との間の距離（４０μｍ程度）は、振動板４０の厚みの分だけ、中間電極４５と下部電極４４との間の距離（２０μｍ程度）よりも大きくなるため、振動板４０及び圧電層４２に発生する電界の大きさは、下部電極４４と中間電極４５とが対向している場合に圧電層４２に発生する電界と比較すれば小さなものとなる。これにより、振動板４０及び圧電層４２、４３に発生する応力も小さなものとなる。

また、別の一変形例では、図１４に示すように、変形例４と同様、圧電層４１がなく、振動板４０と圧電層４２とが直接接合されているとともに、振動板４０の下面に、その全域にわたって絶縁層１９１が形成されている。また、流路ユニット３１は、グランド電位に保持されている（変形例５）。なお、この場合には、圧電アクチュエータの駆動特性を上述の実施の形態のものと同じにするため、振動板４０の厚みは、上述の実施の形態における振動板４０の厚み（１０μｍ程度）と、圧電層４１の厚み（１０μｍ程度）とをあわせたのとほぼ同じ２０μｍ程度となっている。

この場合には、流路ユニット３１がグランド電位に保持されているため、中間電極４５の電位によって流路ユニット３１に対して何らかの影響を与えてしまうのを防止することができる。

また、この場合には、中間電極４５が所定の電位に保持されているとともに、流路ユニット３１がグランド電位に保持されているため、振動板４０、圧電層４２及び絶縁層１９１の中間電極４５とキャビティプレート２１（流路ユニット）とに挟まれている部分には、これらの電位差によってその厚み方向に電界が生じ、上述したのと同様、振動板４０、圧電層４２、４３及び絶縁層１９１のこの部分と対向する部分には応力が発生する。

しかしながら、変形例５の場合には、振動板４０及び圧電層４２、４３の積層方向に関して、中間電極４５と絶縁層１９１との間の距離（４０μｍ程度）は、振動板４０の厚みの分だけ、中間電極４５と下部電極４４との間の距離（２０μｍ程度）よりも大きくなり、振動板４０及び圧電層４２に発生する電界の大きさは、下部電極４４と中間電極４５とが対向している場合に圧電層４２に発生する電界と比較すれば小さなものとなる。これにより、振動板４０、圧電層４２、４３及び絶縁層１９１に発生する応力が小さなものとなる。

さらに、この場合には、圧電層４２及び振動板４０に加えて絶縁層１９１においても電圧降下が生じるため、絶縁層１９１がなく、圧電層４２及び振動板４０においてのみ電圧降下が生じる場合と比較して、圧電層４２、振動板４０及び絶縁層１９１のそれぞれにおいて生じる電圧降下量は小さくなる。その結果、絶縁層１９１がない場合と比較して、圧電層４２、振動板４０及び絶縁層１９１の、中間電極４５と流路ユニット３１とに挟まれた部分に発生する電界は小さくなる。これにより、振動板４０、圧電層４２、４３及び絶縁層１９１に発生する応力がさらに小さなものとなる。

なお、このように遮蔽用電極がない構成では、下部電極４４の電位がグランド電位以外の第１電位であり、上部電極４６に、下部電極４４の電位（第１電位）及び中間電極４５の電位（第２電位）のいずれかの電位が選択的に付与されるように構成されていてもよい。

別の一変形例では、図１５に示すように、本実施の形態において、下部電極４４及び中間電極４５（図６参照）の代わりに、それぞれ、下部電極２０４及び中間電極２０５が配置されている。なお、この変形例における図５相当の図は、上述の実施の形態と同様のもの（図５において、４４、４５の符号をそれぞれ２０４、２０５の符号に置き換えたもの）となる。

中間電極２０５は、圧電層４２と圧電層４３との間における、平面視で圧力室１０の中央部を取り囲む部分に配置されている。下部電極２０４は、下部電極４４とは異なり、圧電層４１と圧電層４２との間における、圧力室１０の略中央部を取り囲む部分と対向する部分には配置されているが、圧力室１０の略中央部と対向する部分には配置されていない。

そして、電極２０４、２０５がこのように配置されることにより、圧電層４３における圧力室１０の略中央部を取り囲む部分と対向する部分（活性部Ｒ３）が中間電極２０５と上部電極４６とに挟まれており、この活性部Ｒ３が中間電極２０５から上部電極４６に向かって上向きに分極されている。一方、圧電層４２、４３の上部電極４６及び下部電極２０４と対向し、且つ、中間電極２０５と対向しない、圧力室１０の略中央部と対向する部分（上部電極４６と下部電極２０４とに挟まれた部分、活性部Ｒ４）が、上部電極４６から下部電極２０４に向かって下向きに分極されている（変形例６）。

このような圧電アクチュエータを駆動させるためには、まず、インクを吐出させる動作を行う前の待機状態において、下部電極２０４及び中間電極２０５を、それぞれ、常にグランド電位及び上記所定の電位（例えば、２０Ｖ）に保持しておくとともに、上部電極４６の電位を予めグランド電位に保持しておく。この状態では、上部電極４６が中間電極２０５よりも低電位になっているとともに、下部電極２０４と同電位となっている。

これにより、上部電極４６と中間電極２０５との間の電位差が生じ、活性部Ｒ３にはその分極方向と同じ上向きの電界が発生し、活性部Ｒ３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、圧電層４１〜４３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と反対側に凸となるように変形する。この状態では、圧電層４１〜４３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の容積が大きくなっている。

そして、インクを吐出させるべく圧電アクチュエータを駆動させる際には、上部電極４６の電位を、上記所定の電位に切り替える。すると、上部電極４６が中間電極２０５と同電位となるとともに、下部電極２０４よりも高電位となる。これにより、活性部Ｒ３の上記収縮が元に戻る。そしてこれと同時に、上部電極４６と下部電極２０４との間に電位差が生じ、活性部Ｒ４にはその分極方向と同じ下向きの電界が発生し、活性部Ｒ４が水平方向に収縮する。これにより、圧電層４１〜４３及び振動板４０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。そして、ノズル１５からインクが吐出された後、上部電極４６の電位をグランド電位に戻すことにより、圧電アクチュエータは上述の待機状態に戻す。

ここで、このように圧電アクチュエータを駆動させると、上部電極４６の電位をグランド電位から所定の電位に切り替えたときには、活性部Ｒ３が収縮した状態から収縮前の状態に伸長すると同時に、活性部Ｒ４が収縮するため、活性部Ｒ１の伸長が活性部Ｒ２の収縮に一部吸収される。一方、上部電極４６の電位を所定の電位からグランド電位に切り替えて上記待機状態に戻すときには、活性部Ｒ３が収縮するとともに、活性部Ｒ４が収縮前の状態まで伸長するため、活性部Ｒ３の収縮が活性部Ｒ４の伸長によって一部吸収される。

以上のことから、圧電層４２、４３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。

そして、この場合でも、圧電層４２の、振動板４０とキャビティプレート２１（流路ユニット）との接合部と対向する部分が、グランド電位に保持された下部電極２０４と、所定の電位に保持された中間電極２０５とによって挟まれていないため、上述の実施の形態と同様、振動板４０及び圧電層４１〜４３に上述したような大きな応力が発生することがなく、振動板４０及び圧電層４１〜４３にクラックが発生してしまうのを防止することができる。

また、圧電層４２の圧力室１０の略中央部を取り囲む部分において、下部電極２０４と中間電極２０５と対向が対向していないため、圧電層４２の当該部分が収縮した状態に保持されることがなく、圧電アクチュエータの駆動の際に、圧電層４２の当該部分の収縮により、振動板４０及び圧電層４１〜４３の変形が阻害されることもない。

なお、この場合にも、圧電層４１、４２における、所定の電位に保持されている中間電極２０５とグランド電位に保持された遮蔽用電極４７とに挟まれた部分に、これらの電極の電位差によってその厚み方向に電界が生じ、振動板４０及び圧電層４１〜４３のこの部分と対向する部分には応力が発生する。しかしながら、振動板４０及び圧電層４１〜４３の積層方向に関して、中間電極２０５と遮蔽用電極４７との間の距離（３０μｍ程度）は、圧電層４１の厚みの分だけ、中間電極２０５と下部電極２０４との間の距離（２０μｍ程度）よりも大きくなるため、圧電層４１、４２に発生する電界の大きさは、中間電極２０５と下部電極２０４とが対向している場合に振動板４０及び圧電層４１〜４３に発生する電界と比較すれば小さなものとなる。これにより、振動板４０及び圧電層４１〜４３に発生する応力も小さなものとなる。

また、上述の実施の形態においては、圧電層４１と圧電層４２との間にグランド電位に保持された下部電極２０４が配置され、圧電層４２と圧電層４３との間に所定の電位に保持された中間電極２０５が配置され、圧電層４３の上面にグランド電位及び上記所定の電位のいずれかが選択的に付与される上部電極４６が配置されていたがこれには限れられない。

図１６は以下に説明する変形例７における図４相当の図である。図１７は図１６（ａ）のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。図１８は図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。ただし、図１７においては、電極にハッチングを付しており、図１８においては、圧力室１０以外の流路の図示を省略している。

変形例７では、図１６〜図１８に示すように、圧電層４１と圧電層４２との間、圧電層４２と圧電層４３との間、及び、圧電層４３の上面に、それぞれ、電極２１１、２１２、２１３が形成されている。

電極２１１（第１駆動電極）は、各圧力室列８を構成する複数の圧力室１０と対向するように紙送り方向（図１５の上下方向）に延びている。また、各圧力室列８に対応する電極２１１同士は、図示しない位置において互いに接続されているとともに、圧電層４２、４３に形成された図示しないスルーホールを介して圧電層４３の表面に導通しており、グランド電位に保持されている。

電極２１３（第３駆動電極）は、各圧力室１０の紙送り方向に関する略中央部と対向する対向部２１３ａと、図１５における走査方向に関する圧力室１０の外側の部分（振動板４０とキャビティプレート２１（流路ユニット）との接続部）と対向する部分において紙送り方向に延びており、対向部２１３ａの図１５の外側の端部同士を接続する接続部２１３ｂとを有している。そして、電極２１３は、所定の電位（例えば、２０Ｖ程度）に保持されている。

電極２１２（第２駆動電極）は、各圧力室１０の紙送り方向に関する略中央部と対向するように配置されている。また、電極２１２は、図１５の左右方向に関する内側の端部が、圧力室１０と対向しない部分まで延びており、その先端部が接続端子２１２ａとなっている。接続端子２１２ａは圧電層４３に形成されたスルーホール４３ａを介して圧電層４３の上面の接続端子２１２ａと対向する部分に配置された表面電極２１４と導通している。そして、電極２１２は、表面電極２１４を介してグランド電位及び上記所定の電位のいずれかが選択的に付与される。

また、振動板４０と圧電層４１との間には、上述の実施の形態と同様、その全域にわたって遮蔽用電極４７が配置されている。

そして、電極２１１〜２１３及び遮蔽用電極４７が上述したように配置されていることにより、圧電層４２の圧力室１０の略中央部と対向する部分（活性部Ｒ５）が、電極２１１と電極２１２とによって挟まれており、活性部Ｒ５が、電極２１２から電極２１１に向かって下向きに分極されている。また、圧電層４３の圧力室１０の略中央部と対向する部分（活性部Ｒ６）が、電極２１２と電極２１３とによって挟まれており、活性部Ｒ６が、電極２１３から電極２１２に向かって下向きに分極されている。また、圧電層４２、４３における、振動板４０とキャビティプレート２１（流路ユニット）との接合部と対向する部分は、電極２１１と電極２１３とによって挟まれていない。

また、このような圧電アクチュエータは、駆動前の待機状態においては、電極２１２がグランド電位に保持されている。この状態では、電極２１２と電極２１３との間に電位差が生じ、これらの電極に挟まれた活性部Ｒ６に分極方向と同じ方向の電界が発生する。この電界により、活性部Ｒ６が水平方向に収縮し、これに伴って、振動板４０及び圧電層４１〜４３の圧力室１０と対向する部分が、全体として圧力室１０側に凸となるように変形する。そして、この状態では、振動板４０及び圧電層４１〜４３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。

そして、圧電アクチュエータを駆動する際には、電極２１２を一旦所定の電位に切り替え、所定時間経過後、グランド電位に戻す。電極２１２を所定の電位に切り替えると、電極２１２と電極２１３との間の電位差がなくなり、圧電層４３が収縮前の状態に戻るとともに、電極２１２と電極２１１との間に電位差が生じ、これらの電極に挟まれた活性部Ｒ５にその分極方向と同じ方向に電界が発生する。この電界により活性部Ｒ５が水平方向に収縮し、これに伴って、振動板４０及び圧電層４１〜４３の圧力室１０と対向する部分が、全体として圧力室１０と反対側に凸となるように変形する。これにより、圧力室１０の容積が増加し、マニホールド流路１１から圧力室１０にインクが流れ込む。

そして、電極２１２をグランド電位に戻すと、前述したように、振動板４０及び圧電層４１〜４３が全体として圧力室１０側に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。

この場合には、圧電層４２、４３における、振動板４０とキャビティプレート２１との接合部と対向する部分が、グランド電位に保持された電極２１１と、所定の電位に保持された電極２１３とによって挟まれていないため、上述の実施の形態と同様、振動板４０及び圧電層４１〜４３に上述したような大きな応力が発生することがなく、振動板４０及び圧電層４１〜４３にクラックが発生してしまうのを防止することができる。

なお、この場合には、圧電層４１〜４３における、所定の電位に保持されている電極２１３とグランド電位に保持された遮蔽用電極４７とに挟まれた部分に、これらの電極の電位差によってその厚み方向に電界が生じ、振動板４０及び圧電層４１〜４３のこの部分と対向する部分には応力が発生する。しかしながら、振動板４０及び圧電層４１〜４３の積層方向に関して、電極２１３と遮蔽用電極４７との間の距離（３０μｍ程度）は、圧電層４１の厚みの分だけ、電極２１３と電極２１１との間の距離（２０μｍ程度）よりも大きくなるため、圧電層４１〜４３に発生する電界の大きさは、電極２１１と電極２１３とが対向している場合に圧電層４１〜４３に発生する電界と比較すれば小さなものとなる。これにより、振動板４０及び圧電層４１〜４３に発生する応力も小さなものとなる。

以上の説明では、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した例について説明したが、インク以外の液体を吐出又は移送する液体移送装置に本発明を適用することも可能である。さらには、振動板が、所定の接合部において接合対象に接合されるとともに、接合部以外の変形部において変形可能となるものであれば、液体移送装置以外の装置に用いられる圧電アクチュエータに本発明を適用することも可能である。

本発明における実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。 図１のインクジェットヘッドの分解斜視図である。 図２のインクジェットヘッドの平面図である。 （ａ）が図３の部分拡大図、（ｂ）〜（ｄ）が（ａ）の各圧電層の表面の図である。 図４（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。 図４（ａ）のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 ドライバＩＣを含む駆動回路の構成を示すブロック図である。 変形例１の図４相当の図である。 変形例１の図５相当の図である。 変形例２の図４相当の図である。 変形例３の図４相当の図である。 変形例２、３の図６相当の図である。 変形例４の図５相当の図である。 変形例５の図５相当の図である。 変形例６の図６相当の図である。 変形例７の図４相当の図である。 図１６（ａ）のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。 図１６（ａ）のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。

３ インクジェットヘッド
１０ 圧力室
３１ 流路ユニット
３２ 圧電アクチュエータ
４０ 振動板
４１〜４３ 圧電層
４１ａ スルーホール
４４ 下部電極
４５ 中間電極
４５ａ 対向部
４５ｂ、４５ｃ 接続部
４６ 上部電極
４７ 遮蔽用電極
５１ ドライバＩＣ
６０ 駆動回路
６１ 電源
６２ 制御回路
１４４ 下部電極
１４５ 中間電極
１４５ａ 対向部
１４５ｂ 接続部
１５４ 下部電極
１６４ 下部電極
１７５ 中間電極
２０３ 下部電極
２０４ 中間電極
２０５ 上部電極
２１１〜２１３ 電極

Claims (10)

1. 所定の接合部において接合対象に接合されているとともに、前記接合部とは異なる部分に変形可能な変形部を有する振動板と、
   前記振動板の一表面側に配置された下部圧電層と、
   前記下部圧電層の前記振動板と反対側の面に配置された上部圧電層と、
   前記下部圧電層及び前記上部圧電層の互いに異なる面に、少なくとも変形部と対向するように配置された３種類の駆動電極とを備えており、
   前記３種類の駆動電極が、
   所定の第１電位に保持される第１駆動電極と、
   前記第１電位とは異なる所定の第２電位に保持される第２駆動電極と、
   前記変形部と対向する部分において前記第１駆動電極及び前記第２駆動電極と対向しており、前記第１電位及び前記第２電位のいずれかが選択的に付与される第３駆動電極とからなり、
   前記下部圧電層及び前記上部圧電層のうち、前記第１駆動電極と前記第３駆動電極で挟まれた部分が第１活性部を形成するとともに、前記第２駆動電極と前記第３駆動電極で挟まれた部分が第２活性部を形成し、
   前記第３駆動電極に前記第１電位が付与されたときに、前記第２活性部が変形し、
   前記第３駆動電極に前記第２電位が付与されたときに、前記第１活性部が変形し、
   前記下部圧電層及び前記上部圧電層のいずれも、前記接合部と対向する部分において、前記第１駆動電極と前記第２駆動電極とに挟まれていないことを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 前記第２駆動電極が、前記下部圧電層と前記上部圧電層との間に、前記変形部の一部と対向するように配置されており、
   前記第１駆動電極が、前記下部圧電層の前記振動板側の面に、前記変形部のうち少なくとも前記一部とは異なる部分と対向するように配置されており、
   前記第３駆動電極が、前記上部圧電層の前記下部圧電層と反対側の面に、前記第２駆動電極と対向するとともに、間に前記第２駆動電極を介さずに前記第１駆動電極と対向するように配置されてい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。
3. 前記第２駆動電極が、前記変形部の中央部と対向するように配置されており、
   前記第１駆動電極が、前記変形部の少なくとも前記第２駆動電極と対向する部分よりも外側の部分と対向するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記第１駆動電極が、前記変形部と対向する部分において前記第２駆動電極と対向しないように配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電アクチュエータ。
5. 前記第１電位がグランド電位であって、
   前記下部圧電層と前記振動板との間に配置された絶縁層と、
   前記絶縁層の前記下部圧電層と反対側の面における、少なくとも前記第２駆動電極と対向し且つ前記第１電極とは対向していない部分に配置されており、前記第１電位に保持される遮蔽用電極とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
6. 前記遮蔽用電極が、前記絶縁層の前記下部圧電層と反対側の面の全域に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の圧電アクチュエータ。
7. 前記振動板が前記変形部を複数備えており、
   前記第２駆動電極が、
   これら複数の変形部とそれぞれ対向する複数の対向部と、
   前記接合部と対向しており、前記複数の対向部同士を互いに接続する接続部とを備えており、
   前記第１駆動電極が、前記接続部と対向しないように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
8. 前記複数の変形部が所定の一方向に沿って配列されており、
   前記接続部が、前記複数の対向部の前記所定の一方向と直交する方向に関する両端部をそれぞれ接続しており、
   前記第１駆動電極が、前記下部圧電層の前記振動板側の面における、前記複数の対向部と前記接続部とに囲まれた、互いに連続しない複数の領域とそれぞれ対向するように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータ。
9. 前記第１駆動電極と前記遮蔽用電極とが、前記絶縁層に形成されたスルーホールを介して接続されていることを特徴とする請求項８に記載の圧電アクチュエータ。
10. 圧力室を含む液体移送流路が形成された流路ユニットと、
    前記圧力室の容積を変化させることによって前記圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに駆動電圧を付与する駆動手段と、を備えており、
    前記圧電アクチュエータは、
    前記圧力室と対向する部分以外の接合部において、前記流路ユニットに接合された振動板と、
    前記振動板の前記流路ユニットと反対側に配置された下部圧電層と、
    前記下部圧電層の前記振動板と反対側の面に配置された上部圧電層と、
    前記下部圧電層及び前記上部圧電層の互いに異なる面に、少なくとも変形部と対向するように配置された第１駆動電極、第２駆動電極、および第３駆動電極を備えており、
    前記駆動手段は、
    前記第１駆動電極に所定の第１電位を付与し、
    前記第２駆動電極に前記第１電位とは異なる所定の第２電位を付与し、
    前記第３駆動電極に前記第１電位及び前記第２電位のいずれかを選択的に付与し、
    前記第１駆動電極は、前記接合部と前記変形部にともに対向し、
    前記第３駆動電極は、少なくとも前記変形部と対向する部分に形成されるとともに、その部分において前記第１駆動電極及び前記第２駆動電極と対向しており、
    前記下部圧電層及び前記上部圧電層のうち、前記第１駆動電極と前記第３駆動電極で挟まれた部分が第１活性部を形成するとともに、前記第２駆動電極と前記第３駆動電極で挟まれた部分が第２活性部を形成し、
    前記第３駆動電極に前記第１電位が付与されたときに、前記第２活性部が変形し、
    前記第３駆動電極に前記第２電位が付与されたときに、前記第１活性部が変形し、
    前記下部圧電層及び前記上部圧電層のいずれも、前記接合部と対向する部分において、前記第１駆動電極と前記第２駆動電極とに挟まれていないことを特徴とする液体移送装置。
    

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