JP5206071B2 - 圧電アクチュエータ及び液体移送装置 - Google Patents

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Description

本発明は、圧電層を有する圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータを備えた液体移送装置に関する。
特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、複数の圧電素子（圧電アクチュエータ）を駆動させるための駆動回路と電源などとを接続するためのＦＰＣ上における、電源電圧端子とグランド端子との間にコンデンサが接続されており、このコンデンサには、その両端の電位差により電荷が蓄えられている。そして、電源だけではなくこのコンデンサからも圧電素子に電流が流れるため、例えば多数の圧電素子を同時に駆動した場合などに、電源から圧電素子に大きな電流が流れてしまうのが抑制され、電源の電圧が一時的に低下してしまうのが抑制されている。
特開平６−１７１０８３号公報
しかしながら、特許文献１に記載のインクジェットヘッドでは、上述したような電源の電圧の低下を十分に抑制するためには、上記コンデンサから圧電素子に十分に電流が流れる必要があるため、上記コンデンサを大容量のものとする必要となる。そして、このような大容量のコンデンサを設けると、インクジェットヘッドの製造コストが増加してしまう。
本発明の目的は、外部に別途大容量のコンデンサを設けることなく、電圧の低下を抑制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備えた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、第１電極、第２電極、および第３電極と、少なくとも、前記第１電極と前記第２電極、および前記第２電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料と、を備え、前記第１電極に第１電位とこの第１電位とは異なる第２電位を選択的に付与し、前記第２電極に前記第１電位を付与し、前記第３電極に前記第２電位を付与する駆動装置によって駆動される圧電アクチュエータであって、前記第１電極と前記第２電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第２電位が付与されると変形するように構成され、前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる圧電材料は、前記駆動装置から供給される電荷を蓄えるコンデンサを構成し、前記圧電材料が、前記第１電極と前記第３電極にも挟まれており、前記第１電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第１電位が付与されると変形するように構成され、圧電材料からなり互いに積層された第１および第２圧電材料層を備え、前記第１圧電材料層が前記第１電極と前記第２電極とによって挟まれるとともに、前記第２圧電材料層が前記第２電極と前記第３電極とによって挟まれており、前記第１圧電材料層の前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向に分極されて第１の活性部を構成し、前記第１圧電材料層および前記第２圧電材料層の前記第１電極と前記第３電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向であって前記第１の活性部の分極方向と反対向きに分極されて第２の活性部を構成し、前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる前記第２圧電材料層が、前記コンデンサを構成することを特徴とするものである。
これによると、圧電アクチュエータを駆動するための第２電極及び第３電極と、圧電材料のこれらの電極に挟まれる部分によりコンデンサが構成されているため、駆動装置だけでなく、このコンデンサからも電流が流れることにより、圧電アクチュエータを急激に駆動したときに、駆動装置から圧電アクチュエータに大きな電流が流れてしまうのが抑制され、駆動装置の電圧が低下してしまうのが抑制される。
そして、圧電アクチュエータの内部にこのようなコンデンサが設けられているので、圧電アクチュエータに接続される外部の基板などに別途コンデンサを設ける必要がない。あるいは、別途設けるコンデンサを容量の小さいものにすることができる。
また、圧電アクチュエータを駆動させるための第２電極を用いて圧電アクチュエータの内部にコンデンサを構成しているため、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
また、これによると、第１、第２電極に加え、第３電極も圧電アクチュエータを駆動させるための電極である場合に、圧電アクチュエータを駆動させるための第２電極及び第３電極を用いて圧電アクチュエータの内部にコンデンサを構成しているため、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
また、このような構成の圧電アクチュエータは、第１、第２電極に加え、第３電極もその駆動に用いられる。
第３の発明に係る圧電アクチュエータは、第１又は第２の発明において、前記第２電極は、平面視で、前記第１電極および前記第３電極よりも面積が小さく、且つ、前記第１電極および前記第３電極に対して完全に含まれるよう重複し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は、第１、第２電極に加え、第３電極もその駆動に用いられるものであり、圧電アクチュエータを駆動させるための第２電極及び第３電極を用いて圧電アクチュエータの内部にコンデンサを構成しているため、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
第３の発明に係る圧電アクチュエータは、第２の発明において、前記第２圧電材料層の前記第１圧電材料層と反対側には、第３圧電材料層が積層されており、前記第３圧電材料層の前記第２圧電材料層と反対側の面には、前記第３電極とともに前記第３圧電材料層を挟む位置にダミー電極が設けられており、前記ダミー電極は、前記第１電位となるように前記第２電極と導通可能であり、前記第３電極、前記ダミー電極およびこれらに挟まれる前記第３圧電材料層によって前記コンデンサが構成されることを特徴とするものである。
これによると、第３電極及びダミー電極と、第３圧電材料層のこれらの電極に挟まれた部分とによってもコンデンサが構成されているため、圧電アクチュエータの内部に形成されたコンデンサの静電容量の合計が大きくなる。また、このコンデンサを構成するために、圧電アクチュエータを駆動するための第３電極を用いているので、第３電極の代わりにダミー電極とは別の専用の電極を配置してコンデンサを構成する場合と比較して、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
第４の発明に係る圧電アクチュエータは、第１電極、第２電極、および第３電極と、少なくとも、前記第１電極と前記第２電極、および前記第２電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料と、を備え、前記第１電極に第１電位とこの第１電位とは異なる第２電位を選択的に付与し、前記第２電極に前記第１電位を付与し、前記第３電極に前記第２電位を付与する駆動装置によって駆動される圧電アクチュエータであって、前記第１電極と前記第２電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第２電位が付与されると変形するように構成され、前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる圧電材料は、前記駆動装置から供給される電荷を蓄えるコンデンサを構成し、前記圧電材料が、前記第１電極と前記第３電極にも挟まれており、前記第１電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第１電位が付与されると変形するように構成され、圧電材料からなり互いに積層された第１および第２圧電材料層を備え、前記第１圧電材料層が前記第１電極と前記第３電極とによって挟まれるとともに、前記第２圧電材料層が前記第３電極と前記第２電極とによって挟まれており、前記第１圧電材料層の前記第１電極と前記第３電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向に分極されて第１の活性部を構成し、前記第１圧電材料層および前記第２圧電材料層の前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向であって前記第１の活性部の分極方向と反対向きに分極されて第２の活性部を構成し、前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる前記第２圧電材料層が、前記コンデンサを構成することを特徴とする。
これによると、圧電アクチュエータを駆動するための第２電極及び第３電極と、圧電材料のこれらの電極に挟まれる部分によりコンデンサが構成されているため、駆動装置だけでなく、このコンデンサからも電流が流れることにより、圧電アクチュエータを急激に駆動したときに、駆動装置から圧電アクチュエータに大きな電流が流れてしまうのが抑制され、駆動装置の電圧が低下してしまうのが抑制される。
そして、圧電アクチュエータの内部にこのようなコンデンサが設けられているので、圧電アクチュエータに接続される外部の基板などに別途コンデンサを設ける必要がない。あるいは、別途設けるコンデンサを容量の小さいものにすることができる。
また、圧電アクチュエータを駆動させるための第２電極を用いて圧電アクチュエータの内部にコンデンサを構成しているため、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
また、これによると、第１、第２電極に加え、第３電極も圧電アクチュエータを駆動させるための電極である場合に、圧電アクチュエータを駆動させるための第２電極及び第３電極を用いて圧電アクチュエータの内部にコンデンサを構成しているため、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
また、このような構成の圧電アクチュエータは、第１、第２電極に加え、第３電極もその駆動に用いられるものである。
第５の発明に係る圧電アクチュエータは、第４の発明において、前記第３電極は、平面視で、前記第１電極および前記第２電極よりも面積が小さく、且つ、前記第１電極および前記第２電極に対して完全に含まれるよう重複し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は、第１、第２電極に加え、第３電極もその駆動に用いられるものであり、圧電アクチュエータを駆動させるための第２電極及び第３電極を用いて圧電アクチュエータの内部にコンデンサを構成しているため、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
第６の発明に係る圧電アクチュエータは、第４又は第５の発明において、前記第２圧電材料層の前記第１圧電材料層と反対側には、第３圧電材料層が積層されており、前記第３圧電材料層の前記第２圧電材料層と反対側の面には、前記第２電極とともに前記第３圧電材料層を挟む位置にダミー電極が設けられており、前記ダミー電極は、前記第２電位となるように前記第３電極と導通可能であり、前記第２電極、前記ダミー電極およびこれらに挟まれる前記第３圧電材料層によって前記コンデンサが構成されることを特徴とするものである。
これによると、第２電極及びダミー電極と、第３圧電材料層のこれらの電極に挟まれた部分とによってもコンデンサが構成されているため、圧電アクチュエータの内部に形成されたコンデンサの静電容量の合計が大きくなる。また、このコンデンサを構成するために、圧電アクチュエータを駆動するための第２電極を用いているので、第２電極の代わりにダミー電極とは別の専用の電極を配置してコンデンサを構成する場合と比較して、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
第７の発明に係る液体移送装置は、圧力室を含む、液体を移送するための液体移送流路が形成された流路ユニットと、前第１電極、第２電極、および第３電極と、少なくとも、前記第１電極と前記第２電極、および前記第２電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料と、を備え、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、圧電アクチュエータを駆動する駆動装置を備えており、前記駆動装置は、前記第１電極に第１電位とこの第１電位とは異なる第２電位を選択的に付与し、前記第２電極に前記第１電位を付与し、前記第３電極に前記第２電位を付与し、前記圧電アクチュエータは、前記第１電極と前記第２電極に挟まれる圧電材料が、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第２電位が付与されると変形するように構成され、前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる圧電材料は、前記駆動装置から供給される電荷を蓄えるコンデンサを構成し、前記圧電材料が、前記第１電極と前記第３電極にも挟まれており、前記第１電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第１電位が付与されると変形するように構成され、圧電材料からなり互いに積層された第１および第２圧電材料層を備え、前記第１圧電材料層が前記第１電極と前記第２電極とによって挟まれるとともに、前記第２圧電材料層が前記第２電極と前記第３電極とによって挟まれており、前記第１圧電材料層の前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向に分極されて第１の活性部を構成し、前記第１圧電材料層および前記第２圧電材料層の前記第１電極と前記第３電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向であって前記第１の活性部の分極方向と反対向きに分極されて第２の活性部を構成し、前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる前記第２圧電材料層が、前記コンデンサを構成することを特徴とするものである。
第８の発明に係る液体移送装置は、圧力室を含む、液体を移送するための液体移送流路が形成された流路ユニットと、前第１電極、第２電極、および第３電極と、少なくとも、前記第１電極と前記第２電極、および前記第２電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料と、を備え、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、圧電アクチュエータを駆動する駆動装置を備えており、前記駆動装置は、前記第１電極に第１電位とこの第１電位とは異なる第２電位を選択的に付与し、前記第２電極に前記第１電位を付与し、前記第３電極に前記第２電位を付与し、前記圧電アクチュエータは、前記第１電極と前記第２電極に挟まれる圧電材料が、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第２電位が付与されると変形するように構成され、前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる圧電材料は、前記駆動装置から供給される電荷を蓄えるコンデンサを構成し、前記圧電材料が、前記第１電極と前記第３電極にも挟まれており、前記第１電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第１電位が付与されると変形するように構成され、圧電材料からなり互いに積層された第１および第２圧電材料層を備え、前記第１圧電材料層が前記第１電極と前記第３電極とによって挟まれるとともに、前記第２圧電材料層が前記第３電極と前記第２電極とによって挟まれており、前記第１圧電材料層の前記第１電極と前記第３電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向に分極されて第１の活性部を構成し、前記第１圧電材料層および前記第２圧電材料層の前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向であって前記第１の活性部の分極方向と反対向きに分極されて第２の活性部を構成し、前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる前記第２圧電材料層が、前記コンデンサを構成することを特徴とする。
本発明によれば、圧電アクチュエータを駆動するための第２電極及び第３電極と、圧電材料のこれらの電極に挟まれる部分によりコンデンサが構成されているため、駆動装置だけでなく、このコンデンサからも電流が流れることにより、圧電アクチュエータを急激に駆動したときに、駆動装置から圧電アクチュエータに大きな電流が流れてしまうのが抑制され、駆動装置の電圧が低下してしまうのが抑制される。
そして、圧電アクチュエータの内部にこのようなコンデンサが設けられているので、圧電アクチュエータに接続される外部の基板などに別途コンデンサを設ける必要がない。あるいは、別途設けるコンデンサを容量の小さいものにすることができる。
また、圧電アクチュエータを駆動させるための第２電極を用いて圧電アクチュエータの内部にコンデンサの一部を構成しているため、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
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（液滴吐出装置）、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４参照）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、搬送ローラ４によって紙送り方向に搬送される記録用紙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。
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は図３の部分拡大図である。図５は、図４における、後述する振動板４１及び圧電層４２〜４４の上面を示した図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。図７は、図４のＶＩＩ−ＶＩＩ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５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の後述する電極４５〜４７の図示を省略している。また、図４においては、ともに点線で図示すべき電極４５、４７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５においては、それぞれ、後述する電極４５〜４８にハッチングを付している。また、図７においては、圧力室１０よりも下の部分の図示を省略している。
図２〜図７に示すように、インクジェットヘッド３は、後述する圧力室１０などのインク流路が形成された流路ユニット３１と、圧力室１０内のインクに圧力を付与する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。ここで、複数のプレート２１〜２７のうち、ノズル１５が形成されたプレート２７を除く６枚のプレート２１〜２６は、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１６等の金属材料からなり、プレート２７は、ポリイミド等の合成樹脂材料からなる。あるいは、プレート２７も他のプレート２１〜２６と同様、金属材料によって構成されていてもよい。
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おり、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。そして、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４１、圧電層４２〜４４及び電極４５〜４８を備えている。振動板４１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の上面に配置されており、例えば、熱硬化性の接着剤などによって流路ユニット３１に接合されている。この振動板４１は必ずしも圧電材料からなる必要はない。
圧電層４２〜４４は、振動板４１と同様の圧電材料からなり、互いに積層されて振動板４１の上面に配置されており、これにより、圧電層４３（第２圧電材料層）と圧電層４４（第１圧電材料層）とが互いに積層されているとともに、圧電層４２（第３圧電材料層）が圧電層４３の下面（圧電層４４と反対側）に積層されている。なお、圧電層４２〜４４が、本発明に係る圧電材料に相当する。
電極４５（ダミー電極）は、振動板４１と圧電層４２との間にそのほぼ全域にわたって配置されており、複数の圧力室１０の略中央部と対向する部分に、略矩形の平面形状を有する抜きパターン４５ａが形成されている。また、電極４５は、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電極４７と導通している。
電極４６は、圧電層４２と圧電層４３との間に複数の圧力室１０にまたがって連続的に配置されている。また、電極４６は、圧電層４３、４４に形成された図示しないスルーホールを介して圧電層４４の上面に形成された接続端子３９に接続されている。接続端子３９は、圧電アクチュエータ３２の上方に配置されたＣＯＦ（Chip On Film）５０に接続されることにより、その上面に実装されたドライバＩＣ５１に接続されており、電極４６は、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。なお、本実施の形態においては、電極４６のうち、走査方向（図５の左右方向）に関して圧力室１０が配置されている範囲内に収まっている部分が、本発明に係る第２電極に相当する。
電極４７は、圧電層４３と圧電層４４との間に配置されており、複数の対向部４７ａ（第３電極）及び複数の接続部４７ｂとを備えている。複数の対向部４７ａは、走査方向を長手方向とする略矩形の平面形状を有しており、紙送り方向に関する複数の圧力室１０の略中央部とそれぞれ対向するように配置されている。これにより、電極４７は、平面視で（圧電層４２〜４４の積層方向から見て）、電極４６の上記第２電極に相当する部分よりも面積が小さく、電極４６のこの部分に完全に含まれるように重複する。
複数の接続部４７ｂは、隣接する圧力室群７の間において紙送り方向に延びており、走査方向に関してその両側に配置された複数の対向部４７ａの端部同士を互いに接続させている。なお、複数の接続部４７ｂ同士は、図示しない位置において互いに接続されている。さらに、電極４７は、圧電層４４に形成された図示しないスルーホールを介して圧電層４４の上面の走査方向に関する両端部に接続端子３９に隣接して配置された接続端子３８に接続されている。接続端子３８はＣＯＦ５０に接続されることによりその上面に実装されたドライバＩＣ５１に接続されており、電極４７は、ドライバＩＣ５１により常にグランド電位とは異なる所定の駆動電位（例えば２０Ｖ程度、第２電位）に保持されている。また、これにより、電極４７と導通している電極４５も所定の駆動電位に保持されている。
電極４８（第１電極）は、複数の圧力室１０に対応して複数配置されている。電極４８は、略矩形の平面形状を有しており、複数の圧力室１０のほぼ全域と対向している。これにより、電極４８は、紙送り方向に関する略中央部において対向部４７ａと対向しているとともに、紙送り方向の両側に対向部４７ａよりも外側まで延びている。すなわち、対向部４７ａは、平面視で、電極４８よりもその面積が小さくなっているとともに、電極４８に完全に含まれるように重複している。さらに、電極４８は、対向部４７ａと対向している部分よりも外側の部分において電極４６と対向している。また、電極４８の走査方向に関する一端部（ノズル１５と反対側の端部）は走査方向に圧力室１０と対向しない部分まで延びており、その先端部がＣＯＦ５０との接続を行うための接続端子４８ａとなっている。そして、電極４８には、ドライバＩＣ５１により、グランド電位及び上述の駆動電位のいずれかの電位が選択的に付与される。
ここで、ＣＯＦ５０の接続端子５０ａは、外部の基板５２（図８参照）を介して駆動電源５３（図８参照）に接続されており、電極４５〜４８には、駆動電源５３から電力を供給されたドライバＩＣ５１により上述した電位が付与される。すなわち、本実施の形態においては、ドライバＩＣ５１と駆動電源５３とをあわせたものが、本発明に係る駆動装置に相当する。
また、圧電アクチュエータ３２においては、圧電層４２〜４４及び電極４５〜４８が上述したように配置されていることにより、圧電層４２の一部分が電極４５と電極４６とにより挟まれ、圧電層４３の一部分が電極４６と電極４７とによって挟まれ、圧電層４４の一部分が電極４７と電極４８とによって挟まれ、圧電層４３、４４の一部分が電極４６と電極４８とによって挟まれている。そして、圧電層４３、４４の電極４８と電極４６とに挟まれた部分（活性部Ｒ１、第１の活性部）がその厚み方向（電極の挟持方向）の下向きに分極されており、圧電層４４の電極４８と電極４７とに挟まれた部分（活性部Ｒ２、第２の活性部）がその厚み方向（電極の挟持方向）の上向き（活性部Ｒ１の分極方向と反対向き）に分極されており、圧電層４２の電極４５と電極４６とに挟まれた部分（圧縮歪み緩和部Ｒ３）がその厚み方向の上向きに分極されている。
また、圧電アクチュエータ３２においては、圧電層４３の一部分が電極４６と電極４７とに挟まれており、圧電層４２の一部分が電極４５と電極４６とに挟まれているため、電極４６、４７及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分、並びに、電極４５、４６及び圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分により、それぞれ、コンデンサが構成されている。そして、電極４６と電極４７との間の電位差、及び、電極４５と電極４６との間の電位差により、これらのコンデンサには電荷が蓄えられている。すなわち、これらのコンデンサには、駆動装置から供給された電荷が蓄えられている。
ここで、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、電極４５、４７が駆動電位に保持され、電極４６がグランド電位に保持されているとともに、電極４８が予めグランド電位に保持されている。この状態では、電極４８が電極４７よりも低電位になっているとともに、電極４６と同電位となっている。
これにより、電極４８と電極４７との間の電位差が生じ、活性部Ｒ２にはその分極方向と同じ方向の電界が発生する。これにより、活性部Ｒ２がこの電界と直交する面方向に収縮する（変形する）。これによりいわゆるユニモルフ変形が生じ、圧電層４２〜４４及び振動板４１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する。この状態では、圧電層４２〜４４及び振動板４１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、電極４８の電位を、一旦、駆動電位に切り替え、所定時間経過後、グランド電位に戻す。電極４８の電位を駆動電位に切り替えると、電極４８が電極４７と同電位となるとともに電極４６よりも高電位となる。これにより、活性部Ｒ２の上記収縮が元に戻ると同時に、電極４８と電極４６との間に電位差が生じ、活性部Ｒ１にはその分極方向と同じ方向の電界が発生し、活性部Ｒ１がその面方向に収縮する（変形する）。これにより、圧電層４２〜４４及び振動板４１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、電極４８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４２〜４４及び振動板４１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を駆動させる際、電極４８の電位をグランド電位から駆動電位に切り替えたときには、活性部Ｒ２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Ｒ１が収縮するため、活性部Ｒ２の伸長が活性部Ｒ１の収縮に一部吸収される。一方、電極４８の電位を駆動電位からグランド電位に戻したときには、活性部Ｒ２が収縮するとともに、活性部Ｒ１が収縮前の状態まで伸長するため、活性部Ｒ２の収縮が活性部Ｒ１の伸長によって一部吸収される。
これにより、活性部Ｒ１、Ｒ２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。
また、振動板４１及び圧電層４２〜４４を構成する圧電材料は、自身よりも線膨張係数の大きい流路ユニット３１（キャビティプレート２１）に熱硬化性の接着剤などによって接合されている（具体的には、圧電材料の線膨張係数が５．５［１０−６／℃］程度であるのに対して、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１６の線膨張係数は、それぞれ、１０．５［１０−６／℃］、１６．０［１０−６／℃］程度）。したがって、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、これらを加熱した後常温に戻すと、両者の線膨張係数の違いから、振動板４１及び圧電層４２〜４４には、その面方向に圧縮歪みが生じる。そして、その結果、上述したように圧電アクチュエータ３２を駆動したときの活性部Ｒ１、Ｒ２の収縮量が小さくなり、ノズル１５からのインクの吐出特性が変動がしてしまう虞がある。
しかしながら、本実施の形態では、圧縮歪み緩和部Ｒ３がその厚み方向の下向きに分極されており、電極４６がグランド電位に保持されているとともに電極４５が駆動電位に保持されているため、電極４６と電極４５との間に電位差が生じ、圧縮歪み緩和部Ｒ３にその分極方向と同じ方向の電界が発生している。これにより、圧縮歪み緩和部Ｒ３がその面方向に収縮し、この収縮により、振動板４１及び圧電層４２〜４４の圧力室１０と対向する部分がその面方向に圧力室１０の外側に向かって引っ張られて、活性部Ｒ１、Ｒ２の圧縮歪みが緩和される。そして、これにより、圧電アクチュエータ３２を駆動したときの活性部Ｒ１、Ｒ２の収縮量の低下が抑制される。
次に、インクジェットヘッド３の電気的構成について説明する。図８は、圧電アクチュエータ３２、ドライバＩＣ５１、ドライバＩＣ５１に接続される外部の基板５２、及び、駆動電源５３の接続関係を示す等価回路の回路図である。
圧電アクチュエータ３２においては、圧電層４２〜４４及び電極４５〜４８が上述したように配置されていることにより、前述したように、電極４６、４７及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分、電極４５、４６及び圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分が、それぞれコンデンサを構成しているとともに、電極４７、４８及び圧電層４４のこれらの電極に挟まれた部分、並びに、電極４６、４８及び圧電層４３、４４のこれらの電極に挟まれた部分も、それぞれコンデンサを構成している。
さらに、前述したように、ドライバＩＣ５１により、電極４５、４７は駆動電位に保持されており、電極４６はグランド電位に保持されており、電極４８にはグランド電位及び駆動電位のいずれかの電位が選択的に付与される。したがって、圧電アクチュエータ３２は、図８に示すような、コンデンサＣ１〜Ｃ３が互いに接続された等価回路によって表現することができる。
ここで、図８の各コンデンサＣ１は、電極４７、４８及び圧電層４４のこれらの電極に挟まれた部分に対応し、各コンデンサＣ２は、電極４６、４８と圧電層４３、４４のこれらの電極に挟まれた部分に対応し、各コンデンサＣ３は、電極４６、４７及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分のうち１つの圧力室１０に対応する部分と、電極４５、４６及び圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分のうち１つの圧力室１０に対応する部分とをあわせたものに対応する。
また、ドライバＩＣ５１は、各圧力室１０に対応して、コンデンサＣ１、Ｃ２の一方の端子（電極４８）にグランド電位及び駆動電位を選択的に付与する複数の駆動素子６１が並列に接続されたものと等価であり、各駆動素子６１には、外部の基板５２を介して接続された駆動電源５３から駆動電力が供給される。さらに、基板５２には、駆動電源５３の両端子に接続されたコンデンサＣ０が配置されている。
そして、上述したように圧電アクチュエータ３２の駆動したときには、駆動素子６１によりコンデンサＣ１、Ｃ２の共通の端子（電極４８）の電位が切り替えられることにより、コンデンサＣ１、Ｃ２において充放電が行われることになる。一方、コンデンサＣ０、Ｃ３には、その両端子の電位差により電荷が蓄えられている（駆動装置から供給された電荷が蓄えられている）。
ここで、コンデンサＣ０、Ｃ３が設けられていないと、多数のノズル１５から同時にインクを吐出する場合など、圧電アクチュエータ３２を急激に駆動したときに、駆動電源５３から圧電アクチュエータ３２（コンデンサＣ１、Ｃ２）に大きな電流が流れ、これにより、駆動電源５３の電圧が低下してしまう虞がある。
しかしながら、本実施の形態では、駆動電源５３に加え、コンデンサＣ０、Ｃ３からもコンデンサＣ１、Ｃ２に電流が流れることにより、圧電アクチュエータ３２を急激に駆動したときに、駆動電源５３から圧電アクチュエータ３２に大きな電流が流れてしまうのが抑制され、駆動電源５３の電圧が低下してしまうのが抑制される。すなわち、コンデンサＣ０、Ｃ３は、いわゆるバイパスコンデンサとして動作する。
このとき、駆動電源５３の電圧の低下を十分に抑制するためには、コンデンサＣ０、Ｃ３からコンデンサＣ１、Ｃ２に十分に電流が流れる必要があり、そのためには、コンデンサＣ０、Ｃ３の静電容量の合計が十分に大きなものである必要がある。しかしながら、本実施の形態とは異なり、圧電アクチュエータ３２の内部にコンデンサＣ３が構成されていないとすると、圧電アクチュエータ３２の外部に設けるコンデンサＣ０を静電容量の大きなものにする必要があり、プリンタ１の製造コストが高くなってしまう。
これに対して、本実施の形態では、電極４６、４７及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分、並びに、電極４５、４６及び圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分が、それぞれコンデンサを構成しており、圧電アクチュエータ３２の内部にコンデンサＣ３が構成されているため、コンデンサＣ０をコンデンサＣ３が設けられている分だけ静電容量の小さなものにすることができる。さらには、コンデンサＣ３だけで十分な静電容量が得られる場合には、圧電アクチュエータ３２の外部の基板５２のコンデンサＣ０が不要となる。これにより、プリンタ１の製造コストが低減される。
また、コンデンサＣ３の一部となる、電極４６、４７及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分により構成されるコンデンサは、圧電アクチュエータ３２を駆動させるための電極４６、４７を用いて形成されたものであり、電極４５、４６及び圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分により構成されるコンデンサは、圧電アクチュエータ３２を駆動させるための電極４６を用いて構成されたものであるため、電極４６、４７の代わりに、圧電層に別途専用の電極を配置してコンデンサを構成した場合と比較して、圧電アクチュエータ３２の構造が簡単なものとなり、その製造コストが低減される。
以上に説明した実施の形態によると、圧電アクチュエータ３２において、電極４６、４７及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分、並びに、電極４５、４６及び圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分が、それぞれ、コンデンサを構成しており、電極４６と電極４７との電位差、及び、電極４５と電極４６との電位差によってこれらのコンデンサに電荷が蓄えられているため、駆動電源５３だけでなく、これらのコンデンサからも電流が流れることにより、例えば多数のノズル１５から同時にインクを吐出する場合など、圧電アクチュエータ３２を急激に駆動したときに、駆動電源５３から圧電アクチュエータ３２に大きな電流が流れてしまうのが抑制され、駆動電源５３の電圧が低下してしまうのが抑制される。また、圧電アクチュエータ３２の内部にこのようなコンデンサが設けられているため、外部の基板５２に設けられるコンデンサＣ０の容量を小さくすることができる。さらには、圧電アクチュエータの内部に形成されるコンデンサの静電容量の合計が十分に大きければ、コンデンサＣ０は不要となる。
また、圧電アクチュエータ３２の内部にコンデンサを構成するのに、圧電アクチュエータ３２を駆動させるための電極４６、４７を用いているので、電極４６、４７の代わりに、別途専用の電極を設けてコンデンサを構成する場合と比較して、圧電アクチュエータ３２の構成が簡単になる。
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、本実施の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、適宜その説明を省略する。
一変形例では、図９に示すように、電極４７の代わりに電極７７が配置されている。電極７７は、複数の対向部７７ａ（第１電極）と複数の接続部７７ｂとを備えている。複数の対向部７７ａは、走査方向（図９の左右方向）に延びており、圧力室１０の紙送り方向に関する略中央部と対向している。複数の接続部７７ｂは、全ての隣接する圧力室列８の間においてそれぞれ、紙送り方向（図９の上下方向）に延びており、走査方向に関してその両側に配置された複数の対向部７７ａ同士を互いに接続させている（変形例１）。
この場合でも、図７と同様の断面形状を有し（図７において４７の符号を７７の符号に変更した構造を有し）、実施の形態の場合と同様にして駆動させることができる。また、この場合でも、電極４６、７７及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分、並びに、電極４５、４６及び圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分により、それぞれコンデンサが構成されているため、駆動電源５３（図８参照）だけでなく、これらのコンデンサからも電流が流れることにより、圧電アクチュエータを急激に駆動したときに、駆動電源５３から圧電アクチュエータに大きな電流が流れてしまうのが抑制され、駆動電源５３の電圧が低下してしまうのが抑制される。そして、圧電アクチュエータの内部にこのようなコンデンサが設けられているため、実施の形態と同様、外部の基板５２に設けるコンデンサＣ０を静電容量の小さいものとするができる。さらには、圧電アクチュエータの内部に形成されるコンデンサの静電容量の合計が十分に大きければ、コンデンサＣ０は不要となる。
別の一変形例では、図１０に示すように、振動板４１と圧電層４２との間にさらに圧電層８１が配置されている。そして、圧電層４２と圧電層８１との間に電極４５と同様の形状を有しており、常に上記駆動電位に保持される電極８２が配置されており、圧電層８１と振動板４１との間には電極４６と同様、そのほぼ全域にわたって配置されており、常にグランド電位に保持された電極８３が配置されている。そして、圧電層８１の電極８２と電極８３とが対向している部分（圧縮歪み緩和部Ｒ４）が、その厚み方向の下向きに分極されている（変形例２）。
この場合には、電極４６、４７及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分、並びに、電極４６、８２及び圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分に加え、電極８２、８３及び圧電層８１のこれらの電極に挟まれた部分もコンデンサを構成しているため、圧電アクチュエータの内部に形成されるコンデンサの静電容量の合計（図８のコンデンサＣ３の静電容量）が大きくなる。このため、外部の基板５２に設けられるコンデンサＣ０の容量をさらに小さくすることができる。さらには、圧電アクチュエータの内部に形成されるコンデンサの静電容量の合計が十分に大きければ、コンデンサＣ０は不要となる。
また、この場合には、電極４６と電極８２との電位差によって圧縮歪み緩和部Ｒ３に発生する電界により、実施の形態と同様、圧縮歪み緩和部Ｒ３がその面方向に収縮しているのに加えて、電極８２と電極８３との電位差によって圧縮歪み緩和部Ｒ４に発生する電界により、圧縮歪み緩和部Ｒ４もその面方向に収縮する。このため、活性部Ｒ１、Ｒ２が実施の形態の場合よりも強く、その面方向に圧力室１０の外側に向かって引っ張られ、活性部Ｒ１、Ｒ２の圧縮歪みがさらに大きく緩和される。
なお、変形例２においては、圧電層４２と振動板４１との間に１つの圧電層８１が配置されており、圧電層４２と圧電層８１との間、及び、圧電層８１と振動板４１との間に、それぞれ、電極８２、８３が配置されていたが、これには限られず、圧電層４２と振動板４１との間に複数の圧電層が配置されており、これら複数の圧電層の間、及び、これら複数の圧電層のうち最も下に配置されたものと振動板４１との間にグランド電位に保持される電極と駆動電位に保持される電極とが交互に配置されており、各圧電層の電極に挟まれた部分が、その部分に生じる電界と同じ向きに分極されていてもよい。この場合には、これらの電極、及び、圧電層のこれらの電極に挟まれた部分が、それぞれコンデンサを構成しているとともに、圧電層のこれらの部分がその面方向に収縮することにより活性部Ｒ１、Ｒ２の圧縮歪みが緩和される。
別の一変形例では、図１１に示すように、圧電層４２（図７参照）及び電極４５（図７参照）が設けられておらず、振動板４１の上面に圧電層４３が配置されており、振動板４１と圧電層４３との間に電極４６が配置されている（変形例３）。
この場合でも、電極４６、４７及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分によってコンデンサが構成されているため、駆動電源５３（図８参照）だけでなくこのコンデンサからも電流が流れることにより、圧電アクチュエータを急激に駆動させたときに、駆動電源５３から圧電アクチュエータに大きな電流が流れてしまうのが抑制され、駆動電源５３の電圧が低下してしまうのが抑制される。そして、圧電アクチュエータの内部にこのようなコンデンサが設けられているため、外部の基板５２（図８参照）に設けられるコンデンサＣ０の容量を小さくすることができる。さらには、圧電アクチュエータの内部に形成されるコンデンサの静電容量の合計が十分に大きければ、コンデンサＣ０は不要となる。なお、変形例３では、電極４６、４７及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分のうち、１つの圧力室１０に対応する部分が、図８のコンデンサＣ３に対応する。
また、この場合には、圧電アクチュエータの内部にコンデンサを構成するための電極として、圧電アクチュエータの駆動に用いられる電極４６、４７のみを用いているので、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
別の一変形例では、図１２に示すように、振動板４１と圧電層４２との間、圧電層４２と圧電層４３との間、圧電層４３と圧電層４４との間、及び圧電層４４の上面おける、電極４５〜４８と同様の位置に、それぞれ、電極４５〜４８と同様の形状を有する電極９１〜９４が配置されている。電極９１（ダミー電極）及び電極９３は常にグランド電位（第１電位）に保持されている。電極９２は常に駆動電位（第２電位）に保持されている。電極９４（第１電極）は、グランド電位及び駆動電位のいずれかの電位が選択的に付与される。
また、圧電層４３、４４の電極９２と電極９４とに挟まれた部分（活性部Ｒ５、第１の活性部）はその厚み方向（電極の挟持方向）の上向きに分極されており、圧電層４４の電極９４と電極９３とに挟まれた部分（活性部Ｒ６、第２の活性部）はその厚み方向（電極の挟持方向）の下向き（活性部Ｒ５の分極方向と反対向き）に分極されており、圧電層４２の電極９１と電極９２とに挟まれた部分（圧縮歪み緩和部Ｒ７）は、その厚み方向の下向きに分極されている（変形例４）。
なお、この場合には、電極９２のうち、前述した電極４６（図５参照）の第２電極に相当する部分、すなわち、走査方向に関して、圧力室１０が配置されている範囲内に収まっている部分が、本発明に係る第３電極に相当し、電極９３のうち、対向部４７ａ（図５参照）に対応する部分が、本発明に係る第２電極に相当する。そして、電極９１〜９４が上述したように配置されることにより、平面視で、電極９３の第２電極に相当する部分が、電極９２の第３電極に相当する部分、及び、電極９４よりも面積が小さく、且つ、電極９２の第３電極に相当する部分、及び、電極９４に完全に含まれるように重複している。
この場合には、ノズル１５（図６参照）からインクを吐出しない待機状態においては、前述したように、電極９２、９３が、それぞれ、駆動電位及びグランド電位に保持されているとともに、電極９４が駆動電位に保持されている。これにより、電極９４と電極９３との間に電位差が発生し、活性部Ｒ６にその分極方向と同じ方向の電界が発生する。これにより、活性部Ｒ６はその面方向に収縮し（変形し）、圧電層４２〜４４及び振動板４１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。このとき、圧力室１０の容積は、圧電層４２〜４４及び振動板４１が変形していない状態と比較して小さくなっている。
そして、ノズル１５からインクを吐出させる際には、電極９４の電位を一旦グランド電位に変化させ、所定時間経過後、駆動電位に戻す。電極９４の電位がグランド電位に切り替わると、電極９４が電極９３と同電位となって活性部Ｒ６の変形が元に戻るとともに、電極９４と電極９２との間に電位差が発生することにより、活性部Ｒ５にその分極方向と同じ方向の電界が発生し、活性部Ｒ５がその面方向に収縮する（変形する）。これにより、圧電層４２〜４４及び振動板４１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し、圧力室１０の容積が増加する。
その後、電極９４の電位を駆動電位に戻すと、再び、前述したように、圧電層４２〜４４及び振動板４１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して、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に連通するノズル１５からインクが吐出される。
この場合も、電極９４の電位が駆動電位からグランド電位に切り替わったときに、活性部Ｒ６が収縮した状態から収縮前の状態まで伸長するとともに、活性部Ｒ５が収縮するため、活性部Ｒ６の伸長が、活性部Ｒ５の収縮に一部吸収される。また、電極９４の電位がグランド電位から駆動電位に切り替わったときに、活性部Ｒ６が収縮するとともに、活性部Ｒ５が収縮した状態から収縮前の状態まで伸長するため、活性部６の収縮が、活性部Ｒ５の伸長に一部吸収される。したがって、この場合でも、実施の形態と同様、クロストークが防止される。
また、この場合も、圧縮歪み緩和部Ｒ７がその厚み方向の下向きに分極されているとともに、電極９１、９２がそれぞれ、グランド電位及び駆動電位に保持されており、圧縮歪み緩和部Ｒ７にはその分極方向と同じ方向の電界が発生しているため、圧縮歪み緩和部Ｒ７はその面方向に収縮しており、この収縮によって、活性部Ｒ５、Ｒ６がその面方向に圧力室１０の外側に向かって引っ張られる。したがって、この場合も、実施の形態と同様、振動板４１及び圧電層４２〜４４と流路ユニット３１との線膨張係数の違いによって生じる活性部Ｒ５、Ｒ６の圧縮歪みを緩和することができる。
さらに、この場合でも、電極９２、９３及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分、並びに、電極９１、９２及び圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分によってコンデンサが構成されており、電極９２と電極９３との電位差、及び、電極９２と電極９１との間の電位差によってこれらのコンデンサに電荷が蓄えられているため、駆動電源５３だけでなくこれらのコンデンサからも電流が流れることにより、圧電アクチュエータを急激に駆動させたときに、駆動電源５３から圧電アクチュエータに大きな電流が流れてしまうのが抑制され、駆動電源の電圧が低下してしまうのが抑制される。そして、圧電アクチュエータの内部にこのようなコンデンサが設けられているため、外部の基板５２（図８参照）に設けられるコンデンサＣ０の容量を小さくすることができる。さらには、圧電アクチュエータの内部に形成されるコンデンサの静電容量の合計が十分に大きければ、コンデンサＣ０は不要となる。
なお、この場合には、電極９３、９４及び圧電層４４のこれらの電極に挟まれた部分が、図８のコンデンサＣ２に対応し、電極９２、９４及び圧電層４３、４４のこれらの電極に挟まれた部分が図８のコンデンサＣ１に対応し、電極９２、９３及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分のうち１つの圧力室１０に対応する部分と、電極９１、９２及び圧電層４２のこれらの電極に挟まれた部分のうち１つの圧力室１０に対応する部分とをあわせたものが、図８のコンデンサＣ３に対応する。
また、変形例４においても、変形例３と同様、図１３に示すように、圧電層４２（図７参照）及び電極９１（図１２参照）が設けられておらず、振動板４１の上面に圧電層４３が配置されており、振動板４１と圧電層４３との間に電極９２が配置されていてもよい（変形例５）。
この場合でも、変形例３と同様、電極９２、９３及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分によってコンデンサが構成されており、電極９２と電極９３との電位差によってこのコンデンサに電荷が蓄えられているため、駆動電源５３（図８参照）だけではなく、このコンデンサからも電流が流れることにより、圧電アクチュエータを急激に駆動したときに、駆動電源５３から圧電アクチュエータに大きな電流が流れてしまうのが抑制され、駆動電源５３の電圧が低下してしまうのが抑制される。そして、圧電アクチュエータの内部にこのようなコンデンサが設けられているため、外部の基板５２に設けられるコンデンサＣ０の容量を小さくすることができる。さらには、圧電アクチュエータの内部に形成されるコンデンサの静電容量の合計が十分に大きければ、コンデンサＣ０は不要となる。なお、変形例５では、電極９２、９３及び圧電層４３のこれらの電極に挟まれた部分のうち１つの圧力室１０に対応する部分が、図８のコンデンサＣ３に対応する。
また、この場合にも、変形例３と同様、圧電アクチュエータの内部にコンデンサを構成するための電極として、圧電アクチュエータの駆動に用いられる電極９２、９３のみを用いているので、圧電アクチュエータの構成が簡単になる。
また、以上の説明では、圧電アクチュエータは、第２電極及び第３電極の一方が、第１電極、並びに第２電極及び第３電極の他方よりも面積が小さく、且つ、平面視で第１電極及び上記他方に完全に含まれるように重複するように配置されていることにより、第１電極と第２電極、第１電極と第３電極、及び第２電極と第３電極が、それぞれ、圧電材料を挟むように配置された構成となっていたが、これには限られず、圧電アクチュエータは、第１電極と第２電極、第１電極と第３電極、及び、第２電極と第３電極が、それぞれ圧電材料を挟むように配置されるような構成であれば、他の構成であってもよい。
この場合にも、第１電極と第２電極とに挟まれた圧電材料、第１電極と第３電極とに挟まれた圧電材料が、それぞれこれらの電極の挟持方向に分極され、第１電極と第２電極との電位差、及び、第１電極と第３電極との間の電位差により、圧電材料のこれらの部分が変形し、第２電極、第３電極及びこれらの電極に挟まれた圧電材料によって駆動電源５３（図８参照）から圧電アクチュエータに大きな電流が流れてしまうのを抑制するためのコンデンサが構成される。
さらに、以上の説明では、圧電材料が、本発明に係る第１電極と本発明に係る第３電極とに挟まれていたが、これには限られない。別の一変形例では、図１４に示すように、流路ユニット３１の上面に振動板１０１及び圧電層１０２が配置されており、振動板１０１と圧電層１０２との間には、そのほぼ全域にわたってグランド電位（第１電位）に保持された電極１０３（第２電極）が配置されており、圧電層１０２の上面には、圧力室１０の略中央部と対向するように電極１０４（第１電極）が形成されている。電極１０４には、グランド電位及び駆動電位（第２電位）のいずれか選択的に付与される。さらに、圧電層１０２の上面には、紙送り方向（図１４の左右方向）に関する電極１０４の両側、つまり、隣接する圧力室１０の間と対向する部分に、駆動電位に保持された電極１０５（第３電極）が配置されている。また、圧電層１０２の電極１０４と電極１０３とに挟まれた部分（活性部Ｒ８）、及び、電極１０５と電極１０３とに挟まれた部分（圧縮歪み緩和部Ｒ９）は、ともにその厚み方向（電極の挟持方向）の下向きに分極されている（変形例６）。
この場合には、電極１０４の電位は予めグランド電位に保持されており、電極１０４の電位を駆動電位に切り替えると、電極１０４と電極１０３との電位差により活性部Ｒ８にその分極方向と同じ方向の電界が発生し、活性部Ｒ８がその面方向に収縮する（変形する）。これにより、振動板１０１及び圧電層１０２が全体として圧力室１０側に凸となるように変形する。これにより、圧力室１０の容積が減少して圧力室１０内のインクの圧力が増加し、ノズル１５（図６参照）からインクが吐出される。
また、この場合には、電極１０３、１０５及び圧電層１０２のこれらの電極に挟まれた部分がコンデンサを構成しており、電極１０３と電極１０５との電位差により、このコンデンサに電荷が蓄えられている。したがって、駆動電源５３（図８参照）だけではなく、このコンデンサからも電流が流れることにより、圧電アクチュエータを急激に駆動したときに、駆動電源５３から圧電アクチュエータに大きな電流が流れてしまうのが抑制され、駆動電源５３の電圧が低下してしまうのが抑制される。また、圧電アクチュエータの内部にこのようなコンデンサが設けられているため、外部の基板５２（図８参照）に設けられるコンデンサＣ０の容量を小さくすることができる。さらには、圧電アクチュエータの内部に形成されるコンデンサの静電容量の合計が十分に大きければ、コンデンサＣ０は不要となる。
なお、この場合には、図８相当の等価回路は、図１５に示すように、図８においてコンデンサＣ１が存在しない構成となり、図１５においては、電極１０３、１０４及び圧電層１０２のこれらの電極に挟まれた部分がコンデンサＣ２に対応し、電極１０３、１０５及び圧電層１０２のこれらの電極に挟まれた部分のうち１つの圧力室１０に対応する部分がコンデンサＣ３に対応する。
また、この場合にも、電極１０３と電極１０５との間の電位差によって圧縮歪み緩和部Ｒ９に発生する電界により、圧縮歪み緩和部Ｒ９がその面方向に収縮しており、この収縮によって活性部Ｒ８がその面方向に圧力室１０の外側に向かって引っ張られ、活性部Ｒ８の圧縮歪みが緩和されている。
また、以上の説明では、圧電層のコンデンサを構成している部分、すなわち、圧縮歪み緩和部Ｒ３、Ｒ７、Ｒ９がその厚み方向に分極されていたが、圧電層のこれらの部分は分極されていなくてもよい。
また、以上の説明では、圧電アクチュエータが、振動板を有しており、圧電層の変形により振動板及び圧電層の圧力室１０と対向する部分をユニモルフ変形させることにより、圧力室１０の容積を変化させるものであったが、これには限られず、振動板を備えておらず、圧電層の変形により直接圧力室の容積を変化させ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。
また、以上では、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、これには限られず、インク以外の液体を吐出する液滴吐出装置に本発明を適用することも可能である。また、圧電アクチュエータを液体の移送に利用した液体移送装置に適用することも可能である。さらには、液滴吐出装置、液体移送装置以外の種々の装置の駆動部を駆動させるための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１のインクジェットヘッドの平面図である。 図３の部分拡大図である。 図４の振動板及び各圧電層の表面を示す図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 圧電アクチュエータ、ドライバＩＣ及び外部基板の等価回路を示す回路図である。 変形例１の図５相当の図である。 変形例２の図７相当の図である。 変形例３の図７相当の図である。 変形例４の図７相当の図である。 変形例５の図７相当の図である。 変形例６の図７相当の図である。 変形例６の図８相当の図である。
符号の説明
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
４２〜４４ 圧電層
４５〜４８ 電極
５１ ドライバＩＣ
５３ 駆動電源
８１ 圧電層
８２、８３ 電極
９１〜９４ 電極
１０２ 圧電層
１０３〜１０５ 電極

Claims (8)

  1. 第１電極、第２電極、および第３電極と、
    少なくとも、前記第１電極と前記第２電極、および前記第２電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料と、を備え、
    前記第１電極に第１電位とこの第１電位とは異なる第２電位を選択的に付与し、前記第２電極に前記第１電位を付与し、前記第３電極に前記第２電位を付与する駆動装置によって駆動される圧電アクチュエータであって、
    前記第１電極と前記第２電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第２電位が付与されると変形するように構成され、
    前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる圧電材料は、前記駆動装置から供給される電荷を蓄えるコンデンサを構成し、
    前記圧電材料が、前記第１電極と前記第３電極にも挟まれており、
    前記第１電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第１電位が付与されると変形するように構成され、
    圧電材料からなり互いに積層された第１および第２圧電材料層を備え、
    前記第１圧電材料層が前記第１電極と前記第２電極とによって挟まれるとともに、前記第２圧電材料層が前記第２電極と前記第３電極とによって挟まれており、
    前記第１圧電材料層の前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向に分極されて第１の活性部を構成し、
    前記第１圧電材料層および前記第２圧電材料層の前記第１電極と前記第３電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向であって前記第１の活性部の分極方向と反対向きに分極されて第２の活性部を構成し、
    前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる前記第２圧電材料層が、前記コンデンサを構成することを特徴とする圧電アクチュエータ。
  2. 前記第２電極は、平面視で、前記第１電極および前記第３電極よりも面積が小さく、且つ、前記第１電極および前記第３電極に対して完全に含まれるよう重複し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圧電材料層の前記第１圧電材料層と反対側には、第３圧電材料層が積層されており、
    前記第３圧電材料層の前記第２圧電材料層と反対側の面には、前記第３電極とともに前記第３圧電材料層を挟む位置にダミー電極が設けられており、
    前記ダミー電極は、前記第１電位となるように前記第２電極と導通可能であり、前記第３電極、前記ダミー電極およびこれらに挟まれる前記第３圧電材料層によって前記コンデンサが構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータ。
  4. 第１電極、第２電極、および第３電極と、
    少なくとも、前記第１電極と前記第２電極、および前記第２電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料と、を備え、
    前記第１電極に第１電位とこの第１電位とは異なる第２電位を選択的に付与し、前記第２電極に前記第１電位を付与し、前記第３電極に前記第２電位を付与する駆動装置によって駆動される圧電アクチュエータであって、
    前記第１電極と前記第２電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第２電位が付与されると変形するように構成され、
    前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる圧電材料は、前記駆動装置から供給される電荷を蓄えるコンデンサを構成し、
    前記圧電材料が、前記第１電極と前記第３電極にも挟まれており、
    前記第１電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第１電位が付与されると変形するように構成され、
    圧電材料からなり互いに積層された第１および第２圧電材料層を備え、
    前記第１圧電材料層が前記第１電極と前記第３電極とによって挟まれるとともに、前記第２圧電材料層が前記第３電極と前記第２電極とによって挟まれており、
    前記第１圧電材料層の前記第１電極と前記第３電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向に分極されて第１の活性部を構成し、
    前記第１圧電材料層および前記第２圧電材料層の前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向であって前記第１の活性部の分極方向と反対向きに分極されて第２の活性部を構成し、
    前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる前記第２圧電材料層が、前記コンデンサを構成することを特徴とする圧電アクチュエータ。
  5. 前記第３電極は、平面視で、前記第１電極および前記第２電極よりも面積が小さく、且つ、前記第１電極および前記第２電極に対して完全に含まれるよう重複していることを特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
  6. 前記第２圧電材料層の前記第１圧電材料層と反対側には、第３圧電材料層が積層されており、
    前記第３圧電材料層の前記第２圧電材料層と反対側の面には、前記第２電極とともに前記第３圧電材料層を挟む位置にダミー電極が設けられており、
    前記ダミー電極は、前記第２電位となるように前記第３電極と導通可能であり、前記第２電極、前記ダミー電極およびこれらに挟まれる前記第３圧電材料層によって前記コンデンサが構成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の圧電アクチュエータ。
  7. 圧力室を含む、液体を移送するための液体移送流路が形成された流路ユニットと、
    前第１電極、第２電極、および第３電極と、少なくとも、前記第１電極と前記第２電極、および前記第２電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料と、を備え、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、
    圧電アクチュエータを駆動する駆動装置を備えており、
    前記駆動装置は、前記第１電極に第１電位とこの第１電位とは異なる第２電位を選択的に付与し、前記第２電極に前記第１電位を付与し、前記第３電極に前記第２電位を付与し、
    前記圧電アクチュエータは、
    前記第１電極と前記第２電極に挟まれる圧電材料が、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第２電位が付与されると変形するように構成され、
    前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる圧電材料は、前記駆動装置から供給される電荷を蓄えるコンデンサを構成し、
    前記圧電材料が、前記第１電極と前記第３電極にも挟まれており、
    前記第１電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第１電位が付与されると変形するように構成され、
    圧電材料からなり互いに積層された第１および第２圧電材料層を備え、
    前記第１圧電材料層が前記第１電極と前記第２電極とによって挟まれるとともに、前記第２圧電材料層が前記第２電極と前記第３電極とによって挟まれており、
    前記第１圧電材料層の前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向に分極されて第１の活性部を構成し、
    前記第１圧電材料層および前記第２圧電材料層の前記第１電極と前記第３電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向であって前記第１の活性部の分極方向と反対向きに分極されて第２の活性部を構成し、
    前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる前記第２圧電材料層が、前記コンデンサを構成することを特徴とする液体移送装置。
  8. 圧力室を含む、液体を移送するための液体移送流路が形成された流路ユニットと、
    前第１電極、第２電極、および第３電極と、少なくとも、前記第１電極と前記第２電極、および前記第２電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料と、を備え、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、
    圧電アクチュエータを駆動する駆動装置を備えており、
    前記駆動装置は、前記第１電極に第１電位とこの第１電位とは異なる第２電位を選択的に付与し、前記第２電極に前記第１電位を付与し、前記第３電極に前記第２電位を付与し、
    前記圧電アクチュエータは、
    前記第１電極と前記第２電極に挟まれる圧電材料が、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第２電位が付与されると変形するように構成され、
    前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる圧電材料は、前記駆動装置から供給される電荷を蓄えるコンデンサを構成し、
    前記圧電材料が、前記第１電極と前記第３電極にも挟まれており、
    前記第１電極と前記第３電極に挟まれる圧電材料は、これらの電極による挟持方向に分極されて、前記第１電極に前記第１電位が付与されると変形するように構成され、
    圧電材料からなり互いに積層された第１および第２圧電材料層を備え、
    前記第１圧電材料層が前記第１電極と前記第３電極とによって挟まれるとともに、前記第２圧電材料層が前記第３電極と前記第２電極とによって挟まれており、
    前記第１圧電材料層の前記第１電極と前記第３電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向に分極されて第１の活性部を構成し、
    前記第１圧電材料層および前記第２圧電材料層の前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる部分は、これらの電極による挟持方向であって前記第１の活性部の分極方向と反対向きに分極されて第２の活性部を構成し、
    前記第２電極、前記第３電極およびこれらに挟まれる前記第２圧電材料層が、前記コンデンサを構成することを特徴とする液体移送装置。
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