JP4847180B2 - Piezoelectric actuator driving method and piezoelectric actuator unit - Google Patents

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本発明は、圧電アクチュエータの新規な駆動方法と、前記駆動方法を実施するための圧電アクチュエータユニットとに関するものである。   The present invention relates to a novel driving method of a piezoelectric actuator and a piezoelectric actuator unit for carrying out the driving method.

インクジェットプリンタのヘッド等の駆動源として、圧電セラミックの電歪特性を利用した圧電アクチュエータが用いられる。また、圧電アクチュエータとしては、厚み方向に電圧が印加された際に、前記厚み方向と直交する面方向に伸縮する、横振動モードの圧電セラミック層を含む、平板状のものが知られている。   A piezoelectric actuator using the electrostrictive characteristics of a piezoelectric ceramic is used as a drive source for an inkjet printer head or the like. As a piezoelectric actuator, a plate-like actuator including a transverse vibration mode piezoelectric ceramic layer that expands and contracts in a plane direction orthogonal to the thickness direction when a voltage is applied in the thickness direction is known.

さらに、インクジェットプリンタのヘッドに組み込まれる、平板状の圧電アクチュエータとしては、前記横振動モードの圧電セラミック層と、前記圧電セラミック層の片面側に積層され、圧電セラミック層を、その面内で、ヘッドの、複数のノズルに対応した複数の活性領域に区画する複数の個別電極と、圧電セラミック層の反対面側に積層され、前記複数の活性領域を包含する大きさを有する共通電極と、圧電セラミック層のいずれかの面側に積層されて、圧電セラミック層の、面方向の伸縮を規制するための振動板とを備えるものが知られている。   Further, as a plate-like piezoelectric actuator incorporated in the head of the ink jet printer, the piezoelectric ceramic layer in the transverse vibration mode and one side of the piezoelectric ceramic layer are laminated, and the piezoelectric ceramic layer is disposed within the surface of the head. A plurality of individual electrodes partitioned into a plurality of active regions corresponding to a plurality of nozzles, a common electrode laminated on the opposite side of the piezoelectric ceramic layer and having a size including the plurality of active regions, and a piezoelectric ceramic It is known that the piezoelectric ceramic layer is laminated on any surface side of the layer and includes a diaphragm for regulating expansion and contraction in the surface direction.

前記構造を有する圧電アクチュエータは、圧電セラミック層を厚み方向に分極させた状態で使用され、前記圧電セラミック層の、任意の活性領域に、対応する個別電極と、共通電極とから、前記分極方向と同方向(「順方向」とする)の電圧を印加すると、前記活性領域が、面方向に収縮する。しかし、圧電セラミック層の片面側には、先に説明したように、振動板が固定されて、面方向の伸縮が規制されていることから、圧電アクチュエータの、前記活性領域に対応する圧電変形領域は、前記振動板を積層した面を厚み方向に突出させるように撓み変形する。   The piezoelectric actuator having the above structure is used in a state where the piezoelectric ceramic layer is polarized in the thickness direction, and from the individual electrode corresponding to an arbitrary active region of the piezoelectric ceramic layer and the common electrode, When a voltage in the same direction (referred to as “forward direction”) is applied, the active region contracts in the surface direction. However, as described above, since the diaphragm is fixed on one side of the piezoelectric ceramic layer and expansion and contraction in the surface direction is restricted, the piezoelectric deformation region corresponding to the active region of the piezoelectric actuator is Bends and deforms so that the surface on which the diaphragm is laminated projects in the thickness direction.

一方、圧電セラミック層の任意の活性領域に、対応する個別電極と、共通電極とから、分極方向と逆方向の電圧を印加すると、前記活性領域が、面方向に伸長することから、圧電アクチュエータの、前記活性領域に対応する圧電変形領域は、逆に、振動板を積層した面と反対面を、厚み方向に突出させるように撓み変形する。さらに、電圧の印加を停止すると、圧電セラミック層の活性領域の、面方向の伸縮が解除されることから、圧電アクチュエータの、前記活性領域に対応する圧電変形領域は、撓み変形が解除された、元の平板状の状態に復帰する。   On the other hand, when a voltage in the direction opposite to the polarization direction is applied to an arbitrary active region of the piezoelectric ceramic layer from the corresponding individual electrode and the common electrode, the active region extends in the plane direction. On the contrary, the piezoelectric deformation region corresponding to the active region bends and deforms so that the surface opposite to the surface on which the diaphragms are stacked protrudes in the thickness direction. Further, when the application of voltage is stopped, the expansion and contraction in the surface direction of the active region of the piezoelectric ceramic layer is released, so that the piezoelectric deformation region of the piezoelectric actuator corresponding to the active region has been released from the bending deformation, The original flat state is restored.

例えば、インクジェットプリンタのヘッドにおいては、圧電セラミック層の活性領域に、順方向の電圧の印加と停止とを繰り返す駆動電圧波形や、順方向と逆方向の電圧を交互に印加する駆動電圧波形等を有する電圧を印加して、前記活性領域を面方向に伸縮させて、圧電アクチュエータの圧電変形領域を、厚み方向に振動させることで、インクを振動させて、ヘッドに設けたノズルから、微小なインク滴として吐出させている。ノズルから吐出されたインク滴は、ノズルと対向させて配設された紙面まで飛翔し、紙面に到達して、前記紙面にドットを形成する。   For example, in an inkjet printer head, a drive voltage waveform in which a forward voltage is applied and stopped in the active region of the piezoelectric ceramic layer, a drive voltage waveform in which a forward voltage and a reverse voltage are applied alternately, etc. The active region is expanded and contracted in the surface direction, the piezoelectric deformation region of the piezoelectric actuator is vibrated in the thickness direction, and the ink is vibrated. It is ejected as a drop. The ink droplets ejected from the nozzles fly to the paper surface arranged facing the nozzles, reach the paper surface, and form dots on the paper surface.

ところが、従来の圧電アクチュエータは、電圧を印加して圧電変形領域を駆動(振動)させる操作を繰り返すことで、前記圧電変形領域の、厚み方向の撓み変形の変位量が、経時的に、大きく低下し、それに伴って、インクジェットプリンタの場合は、ノズルから吐出されるインク滴の体積や飛翔速度が低下するため、紙面に形成される画像の画質が低下するという問題がある。   However, in the conventional piezoelectric actuator, the displacement amount of the bending deformation in the thickness direction of the piezoelectric deformation region greatly decreases with time by repeating the operation of driving (vibrating) the piezoelectric deformation region by applying a voltage. Accordingly, in the case of an ink jet printer, the volume of ink droplets ejected from the nozzles and the flying speed are lowered, and there is a problem that the image quality of an image formed on the paper surface is lowered.

前記問題が生じる原因としては、圧電変形領域の駆動を繰り返した際に、前記圧電変形領域に対応する、圧電セラミック層の活性領域に、電荷が蓄積されることが考えられる。すなわち、前記活性領域に印加される、先に説明した駆動電圧波形を有する電圧は、通常、パルス幅が数10μsecオーダーの高速パルス信号であり、通常の駆動では、順方向の電圧の印加によって、活性領域に充電された電荷が、電圧の印加を停止するか、または、逆方向の電圧を印加することで放電されるのであるが、前記放電が完了しきらない間に、次の、順方向の電圧が印加されることになるため、駆動を繰り返すことで、活性領域に、徐々に、電荷が蓄積されるのである。   A possible cause of the problem is that electric charges are accumulated in the active region of the piezoelectric ceramic layer corresponding to the piezoelectric deformation region when the driving of the piezoelectric deformation region is repeated. That is, the voltage having the above-described driving voltage waveform applied to the active region is usually a high-speed pulse signal having a pulse width on the order of several tens of μsec. In normal driving, by applying a forward voltage, The electric charge charged in the active region is discharged by stopping the voltage application or applying the reverse voltage, but the next forward direction is performed while the discharge is not completed. Therefore, the electric charge is gradually accumulated in the active region by repeating the driving.

そして、蓄積された電荷は、圧電セラミック層の分極方向に対して、逆バイアスとして働くため、電荷が蓄積されるほど、活性領域の分極量が低下する結果、前記活性領域に対応する圧電アクチュエータの圧電変形領域の、厚み方向の撓み変形の変位量が、経時的に、大きく低下するのである。しかも、前記傾向は、例えば、特許文献1に記載されているように、インクジェットプリンタの印刷速度を向上するために、駆動電圧波形のパルス幅を短くするほど顕著になる。
特開2004−136666号公報
The accumulated charge acts as a reverse bias with respect to the polarization direction of the piezoelectric ceramic layer. As the charge is accumulated, the amount of polarization in the active region decreases. As a result, the piezoelectric actuator corresponding to the active region The displacement amount of the bending deformation in the thickness direction in the piezoelectric deformation region greatly decreases with time. Moreover, as described in Patent Document 1, for example, the tendency becomes more prominent as the pulse width of the drive voltage waveform is shortened in order to improve the printing speed of the ink jet printer.
JP 2004-136666 A

本発明の目的は、圧電アクチュエータの圧電変形領域の、厚み方向の撓み変形の変位量が、経時的に、大きく低下するのを防止して、長期間に亘って、十分な変位量を維持することができる圧電アクチュエータの駆動方法と、前記駆動方法を実施するための圧電アクチュエータユニットとを提供することにある。   An object of the present invention is to prevent the displacement amount of the bending deformation in the thickness direction of the piezoelectric deformation region of the piezoelectric actuator from greatly decreasing over time, and maintain a sufficient displacement amount over a long period of time. Another object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator driving method that can be used, and a piezoelectric actuator unit for carrying out the driving method.

本発明は、平板状の圧電セラミック層と、前記圧電セラミック層の片面側に積層されている前記圧電セラミック層を、その面内で、複数の活性領域に区画する複数の個別電極と、前記圧電セラミック層の反対面側に積層されている、前記複数の活性領域を包含する大きさを有する共通電極とを備える圧電アクチュエータの、前記活性領域に対応する圧電変形領域を、前記両電極間に電圧を印加して、個別に駆動させるための駆動方法であって、前記複数の個別電極のうち、任意の個別電極を選択的にグランドと同電位になるように接続すると共に、その他の個別電極を前記共通電極と同電位になるように接続して前記共通電極に電圧を印加することで、前記グランドに接続した個別電極に対応する前記圧電変形領域を、前記個別電極と前記共通電極との間の電位差によって、選択的に駆動させることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法である。 The present invention includes a plate-like piezoelectric ceramic layer, wherein are laminated on one side of the piezoelectric ceramic layer, the piezoelectric ceramic layer, in its plane, and a plurality of individual electrodes defining a plurality of active regions, the is laminated on the opposite side of the piezoelectric ceramic layer, a piezoelectric actuator and a common electrode having a size including a plurality of active regions, the piezoelectric deformation region corresponding to the active region, between the two electrodes by applying a voltage, a driving method for driving individually, the plurality of individual electrodes, as well as connected so that the ground at the same potential of any of the individual electrodes to the selected択的, other and connected such that the individual electrodes to the common electrode at the same potential, the common electrode by applying a voltage, the piezoelectric deformation region corresponding to the individual electrodes connected to the ground, the individual electrodes and the front The potential difference between the common electrode, a driving method of a piezoelectric actuator for causing selectively driven.

また、本発明は、平板状の圧電セラミック層と、前記圧電セラミック層の片面側に積層されている前記圧電セラミック層を、その面内で、複数の活性領域に区画する複数の個別電極と、前記圧電セラミック層の反対面側に積層されている、前記複数の活性領域を包含する大きさを有する共通電極とを備える圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの、前記複数の個別電極のうち、任意の個別電極を選択的にグランドと同電位になるように接続すると共に、その他の個別電極を前記共通電極と同電位になるように接続して前記共通電極に電圧を印加することで、前記グランドに接続した個別電極に対応する前記圧電変形領域を、前記個別電極と前記共通電極との間の電位差によって、選択的に駆動させる駆動回路とを備えることを特徴とする圧電アクチュエータユニットである。 Further, the present invention includes a plate-like piezoelectric ceramic layer, wherein are laminated on one side of the piezoelectric ceramic layer, the piezoelectric ceramic layer, in its plane, and a plurality of individual electrodes defining a plurality of active regions the is laminated on the opposite side of the piezoelectric ceramic layer, a piezoelectric actuator and a common electrode having a size including a plurality of active regions, the piezoelectric actuator, the plurality of individual electrodes, optionally with connecting the individual electrodes so as to ground the same potential to the selected択的, connect the other individual electrodes so that the common electrode at the same potential, by applying a voltage to the common electrode , the piezoelectric deformation region corresponding to the individual electrodes connected to the ground, by the potential difference between the individual electrode and the common electrode, further comprising a driving circuit for selectively driving the A piezoelectric actuator unit according to symptoms.

従来の圧電アクチュエータにおいては、圧電セラミック層上の任意の活性領域に、選択的に、所定の駆動電圧波形を有する電圧を印加して、前記活性領域に対応する、圧電アクチュエータの圧電変形領域を、選択的に撓み変形させるため、共通電極をグランドと同電位になるように接続すると共に、前記電圧を、複数の個別電極に、個別に印加していた。ところが、個別電極は、近年の、インクジェットプリンタの高画質化の要求に対応するため、1つのヘッド上に設けられるノズルの数が増加されると共に、その形成間隔が微小化されるのに伴って、微小面積化される傾向にあるため、活性領域の電荷を、短時間で、速やかに放電することができないのである。 In a conventional piezoelectric actuator, a voltage having a predetermined drive voltage waveform is selectively applied to an arbitrary active region on the piezoelectric ceramic layer, and a piezoelectric deformation region of the piezoelectric actuator corresponding to the active region is obtained. In order to selectively bend and deform, the common electrode is connected to have the same potential as the ground, and the voltage is individually applied to a plurality of individual electrodes. However, in order to meet the recent demand for higher image quality of inkjet printers, the number of nozzles provided on one head is increased and the formation interval of the individual electrodes is miniaturized. Since the area tends to be reduced, the charge in the active region cannot be quickly discharged in a short time.

これに対し、本発明によれば、従来とは逆に、駆動させる圧電変形領域に対応した個別電極を、選択的にグランドと同電位になるように接続すると共に、複数の活性領域を包含する大きさを有する大きな共通電極に、所定の駆動電圧波形を有する電圧を印加することで、両電極間の電位差によって、前記圧電変形領域を、選択的に駆動させているため、順方向の電圧の印加によって、活性領域に充電された電荷を、次の、順方向の電圧が印加されるまでの間の、電圧の印加を停止するか、または、逆方向の電圧を印加した状態において、より速やかに放電させることができ、活性領域に電荷が蓄積されるのを抑制することができる。 On the other hand, according to the present invention, contrary to the conventional case, the individual electrodes corresponding to the piezoelectric deformation region to be driven are selectively connected to have the same potential as the ground and include a plurality of active regions. By applying a voltage having a predetermined drive voltage waveform to a large common electrode having a size, the piezoelectric deformation region is selectively driven by a potential difference between the two electrodes. The charge applied to the active region by the application is stopped until the next forward voltage is applied, or more quickly in the state where the reverse voltage is applied. It is possible to prevent the charge from being accumulated in the active region.

そのため、本発明によれば、圧電アクチュエータの圧電変形領域の、厚み方向の撓み変形の変位量が、経時的に、大きく低下するのを防止して、長期間に亘って、十分な変位量を維持することが可能となる。また、本発明では、グランドに接続しない個別電極を、共通電極に接続することで、前記個別電極に対応する圧電変形領域が誤動作するのを、確実に防止することもできる。   Therefore, according to the present invention, the displacement amount of the bending deformation in the thickness direction of the piezoelectric deformation region of the piezoelectric actuator is prevented from greatly decreasing with time, and a sufficient displacement amount can be obtained over a long period of time. Can be maintained. In the present invention, the individual electrodes that are not connected to the ground are connected to the common electrode, so that it is possible to reliably prevent malfunction of the piezoelectric deformation region corresponding to the individual electrodes.

本発明によれば、圧電アクチュエータの圧電変形領域の、厚み方向の撓み変形の変位量が、経時的に、大きく低下するのを防止して、長期間に亘って、十分な変位量を維持することができる圧電アクチュエータの駆動方法と、前記駆動方法を実施するための圧電アクチュエータユニットとを提供することができる。   According to the present invention, the displacement amount of the bending deformation in the thickness direction of the piezoelectric deformation region of the piezoelectric actuator is prevented from greatly decreasing with time, and the sufficient displacement amount is maintained over a long period of time. It is possible to provide a piezoelectric actuator driving method that can be used, and a piezoelectric actuator unit for carrying out the driving method.

図1は、本発明の圧電アクチュエータユニット1の一例を、インクジェットプリンタのヘッドに、駆動源として組み込んだ例を示す断面図である。図1を参照して、この例のヘッドは、図において上面に、インクが充てんされる圧力室2が、面方向に複数個、配列させて形成され、下面に、各圧力室2に対応させて、インク滴を吐出させるためのノズル3が、複数個、形成されていると共に、各圧力室2とノズル3とが、それぞれ、個別に、インクが充てんされる連通路4によって繋がれた基板5と、前記基板5の、圧力室2を形成した上面に積層された、圧電アクチュエータユニット1を構成する圧電アクチュエータ6とを備えている。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example in which an example of a piezoelectric actuator unit 1 according to the present invention is incorporated as a drive source in a head of an ink jet printer. Referring to FIG. 1, the head of this example is formed by arranging a plurality of pressure chambers 2 filled with ink in the surface direction on the upper surface in the drawing and corresponding to each pressure chamber 2 on the lower surface. A plurality of nozzles 3 for ejecting ink droplets are formed, and each pressure chamber 2 and nozzle 3 are individually connected by a communication passage 4 filled with ink. 5 and a piezoelectric actuator 6 constituting the piezoelectric actuator unit 1 laminated on the upper surface of the substrate 5 where the pressure chamber 2 is formed.

圧電アクチュエータ6は、複数の圧力室2を覆う大きさを有する薄板状に形成された圧電セラミック層7と、前記圧電セラミック層7の、図において上面に、圧力室2ごとに個別に形成された個別電極8と、圧電セラミック層7の下面に、順に積層された、共に、複数の圧力室2を覆う大きさを有する、共通電極9と振動板10とを備えた、いわゆるユニモルフ型の構成を有している。   The piezoelectric actuator 6 is formed individually for each pressure chamber 2 on the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 7 in the figure of the piezoelectric ceramic layer 7 formed in a thin plate shape having a size covering the plurality of pressure chambers 2. A so-called unimorph type structure comprising a common electrode 9 and a diaphragm 10 that are stacked in order on the lower surface of the individual electrode 8 and the piezoelectric ceramic layer 7, and have a size that covers the plurality of pressure chambers 2. Have.

前記ユニモルフ型の圧電アクチュエータ6は、個々の圧力室2に対応して配設された複数の圧電変形領域11と、前記圧電変形領域11を囲んで配設され、基板5に固定されることで変形が防止された拘束領域12とに区画されている。また、各個別電極8と、共通電極9とは、それぞれ個別に、圧電アクチュエータユニット1を構成する駆動回路13に接続されており、駆動回路13は、インクジェットプリンタの制御ユニット14に接続されている。   The unimorph-type piezoelectric actuator 6 is disposed so as to surround a plurality of piezoelectric deformation regions 11 corresponding to the individual pressure chambers 2, the piezoelectric deformation regions 11, and is fixed to the substrate 5. It is partitioned into a restrained area 12 where deformation is prevented. The individual electrodes 8 and the common electrode 9 are individually connected to a drive circuit 13 that constitutes the piezoelectric actuator unit 1, and the drive circuit 13 is connected to a control unit 14 of the ink jet printer. .

前記各部のうち、基板5は、例えば、圧力室2、連通路4、およびノズル3となる通孔が形成された複数枚の板材を、順に、位置合わせしながら積層し、一体化させて形成することができる。各板材としては、それぞれ、金属やセラミック、樹脂等によって、厚みが一定な平板状に形成されていると共に、例えば、フォトリソグラフ法を利用したエッチング等によって、前記各部となる、所定の平面形状を有する通孔が、所定の位置に形成されたものを用いることができる。板材を金属で形成する場合、前記金属としては、Fe−Cr系合金、Fe−Ni系合金、WC−TiC系合金等が挙げられ、特に、インクに対する耐食性と、加工性とを考慮すると、Fe−Cr系合金が好ましい。   Among the above portions, the substrate 5 is formed, for example, by laminating and integrating a plurality of plate materials in which the pressure chambers 2, the communication passages 4, and the through holes to be the nozzles 3 are formed in order. can do. Each plate material is formed in a flat plate shape having a constant thickness by metal, ceramic, resin, etc., and has a predetermined planar shape that becomes each of the above parts by etching using a photolithographic method, for example. What the through-hole which has is formed in the predetermined position can be used. When the plate material is formed of a metal, examples of the metal include Fe-Cr alloys, Fe-Ni alloys, WC-TiC alloys, and the like. In particular, considering the corrosion resistance to ink and workability, Fe -Cr-based alloy is preferable.

圧電セラミック層7は、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)や、前記PZTに、ランタン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン等の酸化物の1種または2種以上を添加した、PLZT等の、PZT系の圧電セラミックによって、薄板状に形成することができる。また、圧電セラミック層7は、マグネシウムニオブ酸鉛(PMN)、ニッケルニオブ酸鉛(PNN)、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム等を主成分とする圧電セラミックによって形成することもできる。さらに、ビスマス層状化合物、タングステンブロンズ構造物、ニオブ酸アルカリやチタン酸バリウム等のペロブスカイト型化合物等の、いわゆる非鉛系の材料によって形成することもできる。   The piezoelectric ceramic layer 7 is, for example, lead zirconate titanate (PZT), PLZT, or the like obtained by adding one or more oxides of lanthanum, barium, niobium, zinc, nickel, manganese, etc. to the PZT. The PZT piezoelectric ceramic can be formed into a thin plate shape. The piezoelectric ceramic layer 7 is mainly composed of lead magnesium niobate (PMN), lead nickel niobate (PNN), lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead antimony stannate, lead titanate, barium titanate, and the like. It can also be formed of a piezoelectric ceramic. Furthermore, it can also be formed of a so-called non-lead material such as a bismuth layered compound, a tungsten bronze structure, a perovskite type compound such as alkali niobate or barium titanate.

振動板10は、例えば、モリブデン、タングステン、タンタル、チタン、白金、鉄、ニッケル等の金属や、前記金属の合金、あるいはステンレス鋼等によって、所定の厚みを有する板状に形成することができる他、圧電セラミック層7と同じ圧電セラミックによって形成することもできる。また、振動板10を、金、銀、白金、銅、アルミニウム等の、導電性に優れた金属によって形成して、共通電極9を省略することもできる。   The diaphragm 10 can be formed in a plate shape having a predetermined thickness by using, for example, a metal such as molybdenum, tungsten, tantalum, titanium, platinum, iron, or nickel, an alloy of the metal, stainless steel, or the like. Alternatively, the piezoelectric ceramic layer 7 can be formed of the same piezoelectric ceramic. Alternatively, the diaphragm 10 may be formed of a metal having excellent conductivity such as gold, silver, platinum, copper, or aluminum, and the common electrode 9 may be omitted.

個別電極8、および共通電極9は、それぞれ、金、銀、白金、銅、アルミニウム等の、導電性に優れた金属からなる箔、めっき被膜、真空蒸着被膜等によって形成することができる他、前記各金属の微粒子を含む導電性ペーストを塗布し、乾燥させた後、さらに必要に応じて焼成して形成することもできる。   The individual electrode 8 and the common electrode 9 can be formed by a foil, a plating film, a vacuum deposition film, or the like made of a metal having excellent conductivity, such as gold, silver, platinum, copper, and aluminum. The conductive paste containing fine particles of each metal can be applied and dried, and then fired as necessary.

個別電極8をパターン形成するためには、例えば、めっき被膜や真空蒸着被膜の場合、圧電セラミック層7の表面の、個別電極8を形成する領域のみを、選択的に露出させ、それ以外の領域を、めっきマスクで被覆した状態で、露出させた領域に、選択的に、被膜を成膜する方法や、圧電セラミック層7の表面の全面に、被膜を成膜後、前記被膜の、個別電極8に対応する領域のみを、エッチングマスクで被覆し、それ以外の領域を露出させた状態で、露出させた領域の被膜を、選択的にエッチングして除去する方法等が挙げられる。また、導電性ペーストからなる塗膜の場合は、前記導電性ペーストを、スクリーン印刷法等の印刷方法によって、圧電セラミック層7の表面に、直接に、パターン形成すればよい。   In order to form the pattern of the individual electrode 8, for example, in the case of a plating film or a vacuum deposition film, only the area where the individual electrode 8 is formed on the surface of the piezoelectric ceramic layer 7 is selectively exposed, and the other area. Are coated with a plating mask, and a film is selectively formed on the exposed region, or after the film is formed on the entire surface of the piezoelectric ceramic layer 7, the individual electrodes of the film are formed. For example, a method may be used in which only the region corresponding to 8 is covered with an etching mask and the film in the exposed region is selectively etched and removed while the other regions are exposed. In the case of a coating film made of a conductive paste, the conductive paste may be patterned directly on the surface of the piezoelectric ceramic layer 7 by a printing method such as a screen printing method.

圧電セラミックからなる圧電セラミック層7や振動板10は、焼成によって、先に説明した圧電セラミックとなる化合物を含むグリーンシートを、所定の平面形状に形成後、焼成して形成することができる。特に、圧電セラミック層7と振動板10が、共に、圧電セラミックによって形成される場合は、それぞれの層のもとになるグリーンシートの間に、焼成によって、共通電極9となる導電性ペーストの層を挟んだ積層体を作製し、前記積層体を、一度に焼成することで、圧電セラミック層7と、共通電極9と、振動板10とが積層された積層体を得ることができる。   The piezoelectric ceramic layer 7 and the diaphragm 10 made of piezoelectric ceramic can be formed by firing and then firing the green sheet containing the compound that becomes the piezoelectric ceramic described above into a predetermined planar shape. In particular, when the piezoelectric ceramic layer 7 and the diaphragm 10 are both formed of piezoelectric ceramic, a layer of conductive paste that becomes the common electrode 9 by firing between the green sheets that form the respective layers. A laminated body in which the piezoelectric ceramic layer 7, the common electrode 9, and the diaphragm 10 are laminated can be obtained by producing a laminated body sandwiching the layers and firing the laminated body at one time.

前記積層体の、圧電セラミック層7の表面に、先に説明した方法で、個別電極8をパターン形成すれば、圧電アクチュエータ6が形成される。そして、前記圧電アクチュエータ6を、基板5の、圧力室2を形成した側の面上に、接着剤を用いて接着する等して固定することで、インクジェットプリンタのヘッドが構成される。接着剤としては、前記ヘッドに要求される耐熱性や、インクに対する耐性等を考慮すると、熱硬化温度が100〜250℃であるエポキシ樹脂系、フェノール樹脂系、ポリフェニレンエーテル樹脂系等の、熱硬化性樹脂系の接着剤が好ましい。   The piezoelectric actuator 6 is formed by patterning the individual electrodes 8 on the surface of the piezoelectric ceramic layer 7 of the laminate by the method described above. Then, the piezoelectric actuator 6 is fixed on the surface of the substrate 5 on the side where the pressure chamber 2 is formed by adhering using an adhesive or the like, thereby forming the head of the ink jet printer. As the adhesive, in consideration of heat resistance required for the head, resistance to ink, etc., thermosetting such as epoxy resin type, phenol resin type, polyphenylene ether resin type having a thermosetting temperature of 100 to 250 ° C. A resin-based adhesive is preferable.

薄板状の圧電セラミック層7を、横振動モードとするためには、圧電セラミックの分極方向を、前記圧電セラミック層7の厚み方向、例えば、個別電極8から共通電極9に向かう方向に配向させる。そのためには、例えば、高温分極法、室温分極法、交流電界重畳法、電界冷却法等の分極方法が採用される。   In order to set the thin plate-like piezoelectric ceramic layer 7 to the transverse vibration mode, the polarization direction of the piezoelectric ceramic is oriented in the thickness direction of the piezoelectric ceramic layer 7, for example, the direction from the individual electrode 8 to the common electrode 9. For this purpose, for example, a polarization method such as a high temperature polarization method, a room temperature polarization method, an AC electric field superposition method, or an electric field cooling method is employed.

図2は、図1の圧電アクチュエータユニット1を構成する駆動回路13のうち、圧電アクチュエータ6の、1つの圧電変形領域11に対応する部分を取り出して示す回路図である。図2を参照して、駆動回路13は、全ての圧電変形領域11に共通する部分として、1つの電源16と、前記電源16の一方の出力端からグランド17に接続された1つの第1回路18と、電源16の他方の出力端から共通電極9に接続された1つの第2回路19とを備えている。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a portion corresponding to one piezoelectric deformation region 11 of the piezoelectric actuator 6 in the drive circuit 13 constituting the piezoelectric actuator unit 1 of FIG. Referring to FIG. 2, the drive circuit 13 includes a single power source 16 and a first circuit connected to the ground 17 from one output terminal of the power source 16 as a portion common to all the piezoelectric deformation regions 11. 18 and one second circuit 19 connected to the common electrode 9 from the other output terminal of the power supply 16.

また、駆動回路13は、前記第1回路18の途中から分岐して、スイッチング素子20を介して個別電極8に接続された第3回路21と、第2回路19の途中から分岐して、前記スイッチング素子20に接続された第4回路22とを、各圧電変形領域11ごとに、圧電変形領域11の数だけ備えている。スイッチング素子20は、各圧電変形領域11に対応する個別電極8を、第3回路21を介して第1回路18に接続するか、第4回路22を介して第2回路19に接続するかを、切り替えるためのもので、切り替えは、インクジェットプリンタの制御ユニット14から駆動回路13に入力される制御信号に基づいて、各圧電変形領域11ごとに、個別に行われる。   The drive circuit 13 branches from the middle of the first circuit 18 and branches from the middle of the third circuit 21 connected to the individual electrode 8 via the switching element 20 and the second circuit 19. The fourth circuit 22 connected to the switching element 20 is provided for each piezoelectric deformation region 11 by the number of piezoelectric deformation regions 11. The switching element 20 determines whether the individual electrode 8 corresponding to each piezoelectric deformation region 11 is connected to the first circuit 18 via the third circuit 21 or to the second circuit 19 via the fourth circuit 22. The switching is performed individually for each piezoelectric deformation region 11 based on a control signal input from the control unit 14 of the inkjet printer to the drive circuit 13.

すなわち、インク滴を吐出させるノズル3に対応した圧電変形領域11では、スイッチング素子20が、個別電極8を、第3回路21を介して第1回路18に接続する方向に切り替えられる。そのため、個別電極8は、前記第3回路21、および第1回路18を介してグランド17と同電位になるように接続される。また、インク滴を吐出させないノズル3に対応した圧電変形領域11では、スイッチング素子20が、個別電極8を、第4回路22を介して第2回路19に接続する方向に切り替えられる。そのため、個別電極8は、前記第4回路22および第2回路19を介して、共通電極9と同電位になるように接続される。 That is, in the piezoelectric deformation region 11 corresponding to the nozzle 3 that ejects ink droplets, the switching element 20 is switched in a direction in which the individual electrode 8 is connected to the first circuit 18 via the third circuit 21. Therefore, the individual electrode 8 is connected so as to have the same potential as the ground 17 through the third circuit 21 and the first circuit 18. Further, in the piezoelectric deformation region 11 corresponding to the nozzle 3 that does not eject ink droplets, the switching element 20 is switched to a direction in which the individual electrode 8 is connected to the second circuit 19 via the fourth circuit 22. Therefore, the individual electrode 8 is connected so as to have the same potential as the common electrode 9 via the fourth circuit 22 and the second circuit 19.

この状態で、電源16から、先に説明した駆動電圧波形を有する電圧が印加されると、個別電極8がグランド17と同電位になるように接続された圧電変形領域11では、前記電圧が共通電極9に印加されることで、両電極8、9の間に電位差が生じる。そして、前記電位差に基づく電圧の印加方向が、順方向、すなわち、圧電セラミック層7の分極方向と同方向の電圧である場合は、前記活性領域15が、層の面方向に収縮する。しかし、圧電セラミック層7の下面は、共通電極9を介して振動板10に固定されているため、前記活性領域15が収縮すると、それに伴って、圧電変形領域11が、振動板10を積層した面を、圧力室2の方向に突出させるように撓み変形する。 In this state, when the voltage having the driving voltage waveform described above is applied from the power supply 16, the voltage is common in the piezoelectric deformation region 11 connected so that the individual electrode 8 has the same potential as the ground 17. By being applied to the electrode 9, a potential difference is generated between the electrodes 8 and 9. When the voltage application direction based on the potential difference is a forward direction, that is, a voltage in the same direction as the polarization direction of the piezoelectric ceramic layer 7, the active region 15 contracts in the plane direction of the layer. However, since the lower surface of the piezoelectric ceramic layer 7 is fixed to the vibration plate 10 via the common electrode 9, when the active region 15 contracts, the piezoelectric deformation region 11 is laminated with the vibration plate 10 accordingly. The surface is bent and deformed so as to protrude in the direction of the pressure chamber 2.

また、電圧の印加方向が、分極方向と逆方向である場合は、前記活性領域15が、逆に、層の面方向に伸長するため、圧電変形領域11が、振動板10を積層した面と反対面を、圧力室2の方向と反対方向に突出させるように撓み変形する。さらに、電圧の印加が停止された状態では、活性領域15の、面方向の伸縮が解除されることから、圧電変形領域11は、撓み変形が解除された、元の平板状の状態に復帰する。   In addition, when the voltage application direction is opposite to the polarization direction, the active region 15 conversely extends in the plane direction of the layer, so that the piezoelectric deformation region 11 has a surface on which the diaphragm 10 is laminated. The opposite surface is bent and deformed so as to protrude in a direction opposite to the direction of the pressure chamber 2. Furthermore, in the state where the application of voltage is stopped, the expansion and contraction in the surface direction of the active region 15 is released, so that the piezoelectric deformation region 11 returns to the original flat plate state where the bending deformation is released. .

そのため、電源16から、共通電極9に、順方向の電圧の印加と停止とを繰り返す駆動電圧波形や、順方向と逆方向の電圧を交互に印加する駆動電圧波形を有する電圧を印加して、圧電アクチュエータ6の圧電変形領域11を、圧電アクチュエータ6の厚み方向に振動させると、前記振動によって、対応する圧力室2の容積が増減されて、前記圧力室2内のインクが振動する。そして、前記振動が、連通路4内のインクを通してノズル3に伝えられて、前記ノズル3内に形成されるインクのメニスカスが振動し、この振動に伴って、メニスカスを形成するインクの一部が、インク滴として分離されて、ノズル3から吐出される。   Therefore, a voltage having a drive voltage waveform that repeats application and stop of forward voltage and a drive voltage waveform that alternately applies forward and reverse voltages is applied to the common electrode 9 from the power source 16. When the piezoelectric deformation region 11 of the piezoelectric actuator 6 is vibrated in the thickness direction of the piezoelectric actuator 6, the volume of the corresponding pressure chamber 2 is increased or decreased by the vibration, and the ink in the pressure chamber 2 vibrates. Then, the vibration is transmitted to the nozzle 3 through the ink in the communication path 4, and the meniscus of the ink formed in the nozzle 3 vibrates, and a part of the ink forming the meniscus is caused by this vibration. The ink droplets are separated and discharged from the nozzle 3.

一方、個別電極8が共通電極9と同電位になるように接続された圧電変形領域11では、電源16から、前記共通電極9に電圧が印加されても、両電極8、9の間に電位差が生じないため、圧電アクチュエータ6の圧電変形領域11は、静止状態を維持しており、ノズル3から、インク滴は吐出されない。そのため、従来同様に、圧電アクチュエータ6の任意の圧電変形領域11を駆動させて、前記圧電変形領域11に対応するノズルからインク滴を吐出させることで、ノズルと対向させて配設された紙面に、任意の画像を形成することができる。 On the other hand, in the piezoelectric deformation region 11 in which the individual electrode 8 is connected so as to have the same potential as the common electrode 9, even if a voltage is applied from the power source 16 to the common electrode 9, a potential difference is present between the electrodes 8 and 9. Therefore, the piezoelectric deformation region 11 of the piezoelectric actuator 6 remains stationary, and no ink droplet is ejected from the nozzle 3. Therefore, as in the prior art, an arbitrary piezoelectric deformation region 11 of the piezoelectric actuator 6 is driven, and ink droplets are ejected from the nozzle corresponding to the piezoelectric deformation region 11, so that the sheet is disposed on the paper surface facing the nozzle. Any image can be formed.

しかも、圧電変形領域11を駆動させる電圧は、複数の活性領域15を包含する大きさを有する大きな共通電極9を介して、前記活性領域15に印加されるため、順方向の電圧の印加によって、前記活性領域15に充電された電荷を、次の、順方向の電圧が印加されるまでの間の、電圧の印加を停止するか、または、逆方向の電圧を印加した状態において、より速やかに放電させることができ、前記活性領域15に電荷が蓄積されるのを抑制することができる。   In addition, since the voltage for driving the piezoelectric deformation region 11 is applied to the active region 15 through the large common electrode 9 having a size including the plurality of active regions 15, by applying a forward voltage, The charge applied to the active region 15 is stopped more quickly until the next forward voltage is applied, or more quickly when the reverse voltage is applied. It can be discharged, and the accumulation of electric charges in the active region 15 can be suppressed.

そのため、圧電アクチュエータ6の圧電変形領域11の、厚み方向の撓み変形の変位量が、経時的に、大きく低下するのを防止して、長期間に亘って、十分な変位量を維持することが可能となる。また、グランド17に接続しない個別電極8は、スイッチング素子20を介して共通電極9に接続して、前記共通電極9に電圧が印加された際に、個別電極8との間で電位差が生じるのを防止しているため、前記個別電極8に対応する圧電変形領域11が誤動作するのを、確実に防止することもできる。   Therefore, it is possible to prevent the displacement amount of the bending deformation in the thickness direction of the piezoelectric deformation region 11 of the piezoelectric actuator 6 from greatly decreasing over time, and to maintain a sufficient displacement amount over a long period of time. It becomes possible. Further, the individual electrode 8 not connected to the ground 17 is connected to the common electrode 9 via the switching element 20, and when a voltage is applied to the common electrode 9, a potential difference occurs between the individual electrode 8 and the individual electrode 8. Therefore, it is possible to reliably prevent the piezoelectric deformation region 11 corresponding to the individual electrode 8 from malfunctioning.

〈ヘッドの作製〉
圧電セラミック材料としてのPZTの粉末(純度99.9%以上)を、直径φ2mmのジルコニアボールを用いてミル粉砕して、平均粒子径が0.3〜0.5μmとなるように調整し、乾燥後、メッシュパスして原料粉末を得、前記原料粉末を成形して、圧電セラミック層7、振動板10のもとになる2枚のグリーンシートを作製した。
<Preparation of head>
PZT powder (purity 99.9% or more) as a piezoelectric ceramic material is milled using zirconia balls having a diameter of 2 mm, adjusted to an average particle size of 0.3 to 0.5 μm, and dried. Thereafter, a raw material powder was obtained through a mesh pass, and the raw material powder was molded to produce two green sheets serving as the basis of the piezoelectric ceramic layer 7 and the diaphragm 10.

次に、図1を参照して、共通電極9のもとになる導電ペーストを、1枚のグリーンシートの表面に、厚み4μmとなるように印刷し、その上に、もう1枚のグリーンシートを積層して、加圧プレスした後、焼成して、圧電セラミック層7と、共通電極9と、振動板10の積層体を得た。そして、前記積層体のうち、圧電セラミック層7の表面に、スクリーン印刷法によって、Auペーストを、個別電極8の平面形状に対応した形状に印刷した後、全体を、大気中で、800〜900℃で焼付けて、個別電極8を形成することで、圧電アクチュエータ6を得た。   Next, referring to FIG. 1, a conductive paste that is the basis of the common electrode 9 is printed on the surface of one green sheet so as to have a thickness of 4 μm, and another green sheet is formed thereon. Were laminated, pressed and fired to obtain a laminated body of the piezoelectric ceramic layer 7, the common electrode 9, and the diaphragm 10. And after printing Au paste in the shape corresponding to the planar shape of the individual electrode 8 by the screen-printing method on the surface of the piezoelectric ceramic layer 7 among the said laminated body, the whole is 800-900 in air | atmosphere. The piezoelectric actuator 6 was obtained by baking at 0 ° C. to form the individual electrodes 8.

次に、前記圧電アクチュエータ6を、個別電極8が、圧力室2に対応する位置に配置されるように位置合わせをした状態で、基板5上に、エポキシ系接着剤の層を介して積層した後、150℃、4時間の加熱処理を行ってエポキシ系接着剤を硬化させることで接着して、インクジェットプリンタ用のヘッドを作製した。基板5としては、圧延法によって得られたSUS316鋼製の薄板に、エッチングによって、圧力室2、ノズル3、連通路4等を、前記基板5の厚み方向にスライスした形状を有する通孔を形成した複数種の薄板を、順に、エポキシ系接着剤の層を介して積層し、エポキシ系接着剤を硬化させて、接着したものを用いた。   Next, the piezoelectric actuator 6 was laminated on the substrate 5 with an epoxy adhesive layer in an aligned state so that the individual electrode 8 was disposed at a position corresponding to the pressure chamber 2. Thereafter, a heat treatment at 150 ° C. for 4 hours was performed to cure the epoxy adhesive, thereby producing a head for an ink jet printer. As the substrate 5, a through-hole having a shape obtained by slicing the pressure chamber 2, the nozzle 3, the communication passage 4, and the like in the thickness direction of the substrate 5 is formed by etching on a thin plate made of SUS316 steel obtained by a rolling method. A plurality of types of thin plates were sequentially laminated via an epoxy adhesive layer, and the epoxy adhesive was cured and adhered.

次に、製造したヘッドの圧電セラミック層7を、高温分極法によって分極させた後、個別電極8と共通電極9に、図2に示した回路部分を有する駆動回路13を接続し、圧電アクチュエータ6上の任意の圧電変形領域11に対応する個別電極8に接続された、前記駆動回路13のスイッチング素子20を、前記個別電極8をグランド17と同電位になるように接続する方向に切り替えた状態とした。 Next, after the piezoelectric ceramic layer 7 of the manufactured head is polarized by the high temperature polarization method, the drive circuit 13 having the circuit portion shown in FIG. 2 is connected to the individual electrode 8 and the common electrode 9, and the piezoelectric actuator 6 A state in which the switching element 20 of the drive circuit 13 connected to the individual electrode 8 corresponding to the arbitrary piezoelectric deformation region 11 above is switched in a direction to connect the individual electrode 8 so as to be at the same potential as the ground 17. It was.

そして、室温(5〜35℃)で、共通電極9に、±1.83kV/cm、周波数1kHzの駆動電圧波形を有する電圧を印加して、圧電変形領域11を1億サイクルに亘って振動させた際の、前記圧電変形領域11の、面方向の中心位置の変位量を、レーザードップラー法によって測定し、連続駆動前の初期値に対する、変位量の低下率(%)を求めた。これを実施例とした。   Then, a voltage having a driving voltage waveform of ± 1.83 kV / cm and a frequency of 1 kHz is applied to the common electrode 9 at room temperature (5 to 35 ° C.) to vibrate the piezoelectric deformation region 11 over 100 million cycles. The displacement amount at the center position in the surface direction of the piezoelectric deformation region 11 was measured by the laser Doppler method, and the reduction rate (%) of the displacement amount with respect to the initial value before continuous driving was obtained. This was taken as an example.

また、比較のため、前記ヘッドの共通電極9をグランドと同電位になるように接続し、個別電極8に、同じ駆動電圧波形を有する電圧を印加して、圧電変形領域11を1億サイクルに亘って振動させた際の、変位量の低下率(%)を、比較例として求めた。実施例、比較例の結果を、図3に示す。図より、本発明によれば、従来に比べて、圧電変形領域11の、厚み方向の撓み変形の変位量が、経時的に、大きく低下するのを防止して、長期間に亘って、十分な変位量を維持できることが確認された。 For comparison, the common electrode 9 of the head is connected so as to have the same potential as the ground, and a voltage having the same drive voltage waveform is applied to the individual electrode 8 so that the piezoelectric deformation region 11 becomes 100 million cycles. The rate of decrease (%) in the amount of displacement when oscillating over was determined as a comparative example. The results of Examples and Comparative Examples are shown in FIG. As can be seen from the figure, according to the present invention, the displacement amount of the bending deformation in the thickness direction of the piezoelectric deformation region 11 is prevented from greatly decreasing with time, and sufficient over a long period of time. It was confirmed that a large amount of displacement could be maintained.

本発明の圧電アクチュエータユニットの一例を、インクジェットプリンタのヘッドに、駆動源として組み込んだ例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example which incorporated one example of the piezoelectric actuator unit of this invention in the head of the inkjet printer as a drive source. 図1の圧電アクチュエータユニットを構成する駆動回路のうち、圧電アクチュエータの、1つの圧電変形領域に対応する部分を取り出して示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a portion corresponding to one piezoelectric deformation region of the piezoelectric actuator out of the drive circuit constituting the piezoelectric actuator unit of FIG. 1. 本発明の実施例、比較例で測定した、圧電変形領域の、厚み方向の撓み変形の変位量の、低下率の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the fall rate of the displacement amount of the bending deformation of the thickness direction of the piezoelectric deformation area | region measured by the Example and comparative example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 圧電アクチュエータユニット
2 圧力室
3 ノズル
4 連通路
5 基板
6 圧電アクチュエータ
7 圧電セラミック層
8 個別電極
9 共通電極
10 振動板
11 圧電変形領域
12 拘束領域
13 駆動回路
14 制御ユニット
15 活性領域
16 電源
17 グランド
18 回路
19 回路
20 スイッチング素子
21 回路
22 回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric actuator unit 2 Pressure chamber 3 Nozzle 4 Communication path 5 Substrate 6 Piezoelectric actuator 7 Piezoelectric ceramic layer 8 Individual electrode 9 Common electrode 10 Diaphragm 11 Piezoelectric deformation area 12 Restraint area 13 Drive circuit 14 Control unit 15 Active area 16 Power supply 17 Ground 18 circuit 19 circuit 20 switching element 21 circuit 22 circuit

Claims (2)

平板状の圧電セラミック層と、前記圧電セラミック層の片面側に積層されている前記圧電セラミック層を、その面内で、複数の活性領域に区画する複数の個別電極と、前記圧電セラミック層の反対面側に積層されている、前記複数の活性領域を包含する大きさを有する共通電極とを備える圧電アクチュエータの、前記活性領域に対応する圧電変形領域を、前記両電極間に電圧を印加して、個別に駆動させるための駆動方法であって、前記複数の個別電極のうち、任意の個別電極を選択的にグランドと同電位になるように接続すると共に、その他の個別電極を前記共通電極と同電位になるように接続して前記共通電極に電圧を印加することで、前記グランドに接続した個別電極に対応する前記圧電変形領域を、前記個別電極と前記共通電極との間の電位差によって、選択的に駆動させることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。 A plate-shaped piezoelectric ceramic layer, wherein are laminated on one side of the piezoelectric ceramic layer, the piezoelectric ceramic layer, in its plane, and a plurality of individual electrodes defining a plurality of active regions, the piezoelectric ceramic layer is laminated on the opposite side, of the piezoelectric actuator and a common electrode having a size including a plurality of active regions, the piezoelectric deformation region corresponding to the active region, a voltage is applied between the two electrodes Te, a driving method for driving individually, the plurality of individual electrodes, as well as connected so that the ground at the same potential of any of the individual electrodes to select択的, the other individual electrodes the and connected so that the common electrode at the same potential, the common electrode by applying a voltage, the piezoelectric deformation region corresponding to the individual electrodes connected to the ground, the individual electrodes and the common electrode The potential difference between the driving method of the piezoelectric actuator, characterized in that to selectively driven. 平板状の圧電セラミック層と、前記圧電セラミック層の片面側に積層されている前記圧電セラミック層を、その面内で、複数の活性領域に区画する複数の個別電極と、前記圧電セラミック層の反対面側に積層されている、前記複数の活性領域を包含する大きさを有する共通電極とを備える圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの、前記複数の個別電極のうち、任意の個別電極を選択的にグランドと同電位になるように接続すると共に、その他の個別電極を前記共通電極と同電位になるように接続して前記共通電極に電圧を印加することで、前記グランドに接続した個別電極に対応する前記圧電変形領域を、前記個別電極と前記共通電極との間の電位差によって、選択的に駆動させる駆動回路とを備えることを特徴とする圧電アクチュエータユニット。 A plate-shaped piezoelectric ceramic layer, wherein are laminated on one side of the piezoelectric ceramic layer, the piezoelectric ceramic layer, in its plane, and a plurality of individual electrodes defining a plurality of active regions, the piezoelectric ceramic layer is laminated on the opposite side, a piezoelectric actuator and a common electrode having a size including a plurality of active regions, the piezoelectric actuator, the plurality of individual electrodes, selecting any of the individual electrodes to thereby connected so that the ground at the same potential, by connecting the other individual electrodes so that the common electrode at the same potential, by applying a voltage to the common electrode, and connected to the ground piezoelectric a, characterized in that it comprises the piezoelectric deformation region corresponding to the individual electrodes, the potential difference between the individual electrode and the common electrode, and a driving circuit for selectively driving the Ju mediator unit.
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