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JP6232802B2 - Piezoelectric actuator and liquid ejection device - Google Patents
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Piezoelectric actuator and liquid ejection device Download PDF

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Description

本発明は、圧電アクチュエータ、及び、液体吐出装置に関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator and a liquid ejection device.

特許文献1には、ノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドが開示されている。この特許文献1のインクジェットヘッドは、複数のノズル及び複数の圧力室が形成された流路ユニットと、複数の圧力室を覆うように流路ユニットに接合された圧電アクチュエータを備えている。   Patent Document 1 discloses an ink jet head that ejects ink from nozzles. The ink jet head of Patent Document 1 includes a flow path unit in which a plurality of nozzles and a plurality of pressure chambers are formed, and a piezoelectric actuator joined to the flow path unit so as to cover the plurality of pressure chambers.

この特許文献1の圧電アクチュエータは、3層の圧電層からなる圧電体と、この圧電体に設けられた、複数の個別電極、第1共通電極、及び、第2共通電極を有する。複数の個別電極は最上層の圧電層に配置されている。第1共通電極は最上層の圧電層と中間層の圧電層との間に配置されている。第2共通電極は、中間層の圧電層と最下層の圧電層との間に配置されている。また、複数の個別電極は、流路ユニットの複数の圧力室とそれぞれ対向している。第1共通電極と第2共通電極は、それぞれ、複数の圧力室に跨って配置されており、複数の個別電極と対向している。圧電体の、個別電極と第1共通電極とに挟まれる部分(活性部R1)と、個別電極と第2共通電極とに挟まれる部分(活性部R2)は、それぞれ、圧電体の厚み方向に分極されている。   The piezoelectric actuator disclosed in Patent Document 1 includes a piezoelectric body including three piezoelectric layers, and a plurality of individual electrodes, a first common electrode, and a second common electrode provided on the piezoelectric body. The plurality of individual electrodes are arranged on the uppermost piezoelectric layer. The first common electrode is disposed between the uppermost piezoelectric layer and the intermediate piezoelectric layer. The second common electrode is disposed between the intermediate piezoelectric layer and the lowermost piezoelectric layer. Further, the plurality of individual electrodes respectively face the plurality of pressure chambers of the flow path unit. The first common electrode and the second common electrode are respectively disposed across the plurality of pressure chambers and face the plurality of individual electrodes. The portion of the piezoelectric body sandwiched between the individual electrode and the first common electrode (active portion R1) and the portion sandwiched between the individual electrode and the second common electrode (active portion R2) are respectively in the thickness direction of the piezoelectric body. Polarized.

個別電極には、所定の駆動電位とグランド電位の2種類の電位が選択的に印加される。第1共通電極と第2共通電極は、常時、所定の電位に維持される定電位電極である。第1共通電極は前記駆動電位に維持され、第2共通電極はグランド電位に維持される。個別電極の電位がグランド電位である場合には、活性部R1に駆動電位とグランド電位との電位差が印加され、活性部R1に圧電変形が生じる。また、個別電極の電位が駆動電位である場合には、活性部R2に同様の電位差が印加され、活性部R2に圧電変形が生じる。圧電アクチュエータは、上記2種類の活性部R1,R2の圧電変形によって、圧電体に撓みを生じさせて圧力室の容積を変化させることで、圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与する。   Two types of potentials, a predetermined drive potential and a ground potential, are selectively applied to the individual electrodes. The first common electrode and the second common electrode are constant potential electrodes that are always maintained at a predetermined potential. The first common electrode is maintained at the driving potential, and the second common electrode is maintained at the ground potential. When the potential of the individual electrode is the ground potential, a potential difference between the drive potential and the ground potential is applied to the active portion R1, and piezoelectric deformation occurs in the active portion R1. Further, when the potential of the individual electrode is a driving potential, a similar potential difference is applied to the active part R2, and piezoelectric deformation occurs in the active part R2. The piezoelectric actuator imparts ejection energy to the ink in the pressure chamber by causing the piezoelectric body to bend and change the volume of the pressure chamber by the piezoelectric deformation of the two types of active portions R1 and R2.

特開2011−212865号公報JP 2011-212865 A

ところで、上記の圧電アクチュエータにおいて、高い変形効率を実現するために、各圧電層は極力薄いことが望まれる。しかし、圧電層が薄くなると、活性部に作用する電界の強度が高くなることから、活性部において絶縁破壊が生じる虞がある。尚、活性部R1の厚みは活性部R2よりも薄いため、特に、活性部R1における絶縁破壊が問題となる。   By the way, in the above piezoelectric actuator, in order to achieve high deformation efficiency, it is desired that each piezoelectric layer is as thin as possible. However, when the piezoelectric layer is thinned, the strength of the electric field acting on the active part increases, and there is a possibility that dielectric breakdown may occur in the active part. In addition, since the thickness of the active part R1 is thinner than that of the active part R2, insulation breakdown in the active part R1 becomes a problem.

ここで、単純に駆動電位を下げて、活性部R1,R2に印加される電位差をそれぞれ小さくすることにより、活性部R1,R2に作用する電界強度を低く抑えることは可能ではある。しかし、活性部R1,R2に印加される電界が低くなると、それぞれの活性部における圧電変形が小さくなるため、圧電体全体の変位量も小さくなってしまい、変形効率を向上させるという点では逆効果となる。   Here, it is possible to keep the electric field strength acting on the active portions R1 and R2 low by simply lowering the drive potential to reduce the potential difference applied to the active portions R1 and R2. However, when the electric field applied to the active portions R1 and R2 is lowered, the piezoelectric deformation in each active portion is reduced, so that the displacement amount of the entire piezoelectric body is also reduced, which is counterproductive in that the deformation efficiency is improved. It becomes.

本発明の目的は、圧電体の変位量を極力低下させることなく、活性部に作用する最大電界強度を小さく抑えることが可能な、圧電アクチュエータを提供することである。   An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator capable of suppressing the maximum electric field strength acting on the active portion to a low level without reducing the displacement amount of the piezoelectric body as much as possible.

第1の発明の圧電アクチュエータは、積層された第1圧電層及び第2圧電層を有する圧電体と、前記第1圧電層の前記第2圧電層とは反対側の面に配置された駆動電極と、前記第1圧電層と前記第2圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第1定電位電極と、前記第2圧電層の前記第1圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第2定電位電極と、前記駆動電極、前記第1定電位電極、及び、前記第2定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、前記第1圧電層の、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層の厚み方向において分極された第1活性部を有し、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層と前記第2圧電層の厚み方向において分極された第2活性部を有し、
前記駆動装置は、前記駆動電極の電位を、第1電位とこの第1電位よりも低い第2電位との間で切り換え、前記第1定電位電極の電位を、前記第2電位よりも高く、且つ、前記第1電位よりも低い第3電位に維持し、前記第2定電位電極の電位を、前記第3電位よりも低い第4電位に維持することを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric actuator having a laminated first piezoelectric layer and a second piezoelectric layer, and a drive electrode disposed on a surface of the first piezoelectric layer opposite to the second piezoelectric layer. A first constant potential electrode disposed between the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer and facing the drive electrode in the thickness direction of the piezoelectric body, and the first piezoelectric layer A second constant potential electrode disposed on a surface opposite to the piezoelectric layer and facing the drive electrode in the thickness direction of the piezoelectric body; the drive electrode; the first constant potential electrode; and the second A driving device for applying a potential to each of the constant potential electrodes,
The piezoelectric body has a first active portion polarized in the thickness direction of the first piezoelectric layer in a portion sandwiched between the drive electrode and the first constant potential electrode of the first piezoelectric layer, A portion of the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer sandwiched between the drive electrode and the second constant potential electrode is polarized in the thickness direction of the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer. 2 active parts,
The driving device switches the potential of the driving electrode between a first potential and a second potential lower than the first potential, and sets the potential of the first constant potential electrode higher than the second potential. In addition, a third potential lower than the first potential is maintained, and a potential of the second constant potential electrode is maintained at a fourth potential lower than the third potential.

駆動電極には第1電位と第2電位の2種類の電位が選択的に印加される。また、第1定電位電極の電位は、第1電位と第2電位の間の第3電位に維持される。駆動電極に、低い方の第2電位が印加されたときに、この駆動電極と、常時、第3電位に維持されている第1定電位電極との間には電位差が生じて、これら2種類の電極に挟まれた第1活性部には厚み方向に電界が作用する。ここで、第1定電位電極に印加される第3電位は、第1電位よりも低い電位であるため、第1定電位電極に第1電位が印加される従来の構成と比べて、第1活性部を挟む電極間の電位差が小さくなり、第1活性部に作用する電界の強度が下がる。   Two types of potentials, a first potential and a second potential, are selectively applied to the drive electrode. The potential of the first constant potential electrode is maintained at a third potential between the first potential and the second potential. When the lower second potential is applied to the drive electrode, a potential difference is generated between the drive electrode and the first constant potential electrode that is always maintained at the third potential. An electric field acts on the first active portion sandwiched between the electrodes in the thickness direction. Here, since the third potential applied to the first constant potential electrode is lower than the first potential, the first potential is lower than the conventional configuration in which the first potential is applied to the first constant potential electrode. The potential difference between the electrodes sandwiching the active part is reduced, and the strength of the electric field acting on the first active part is reduced.

尚、上記のように、第1活性部に作用する電界が低く抑えられると、その分、第1活性部の圧電変形は当然小さくなる。この点、本発明では、駆動電極に第1電位が印加されたときにも、駆動電極と第1定電位電極との間に電位差が生じ、第1活性部に電界が作用する。但し、このときの電界の方向は、上述の、個別電極に第2電位が印加されたときとは逆方向となる。そのため、第1活性部は先の場合とは逆方向に変形し、これによって、圧電体も逆方向に変位する。   As described above, when the electric field acting on the first active portion is suppressed to a low level, the piezoelectric deformation of the first active portion is naturally reduced accordingly. In this regard, in the present invention, even when the first potential is applied to the drive electrode, a potential difference is generated between the drive electrode and the first constant potential electrode, and an electric field acts on the first active portion. However, the direction of the electric field at this time is opposite to that when the second potential is applied to the individual electrode. Therefore, the first active portion is deformed in the opposite direction to the previous case, and thereby the piezoelectric body is also displaced in the opposite direction.

このように、本発明を適用することによって、駆動電極に第2電位が印加されたときの圧電体の変位量は、従来構成と比べて小さくなるが、その変位量の低下は、駆動電極に第1電位が印加されたときに圧電体が逆方向に変位することによって補われる。それ故、駆動電極の電位が第1電位と第2電位とで切り換えられる間における、圧電体の総変位量で見れば、駆動対象を駆動するために必要な変位量を得ることができる。つまり、本発明によれば、駆動対象を駆動するのに必要な圧電体の変位量を確保しつつ、第1活性部に作用する最大の電界強度を小さく抑えて第1活性部の絶縁破壊を防止できる。   Thus, by applying the present invention, the displacement amount of the piezoelectric body when the second potential is applied to the drive electrode is smaller than that of the conventional configuration, but the decrease in the displacement amount is applied to the drive electrode. When the first potential is applied, the piezoelectric body is compensated by displacement in the reverse direction. Therefore, when viewed from the total displacement amount of the piezoelectric body while the potential of the drive electrode is switched between the first potential and the second potential, a displacement amount necessary to drive the drive target can be obtained. That is, according to the present invention, while ensuring the amount of displacement of the piezoelectric body necessary for driving the drive target, the maximum electric field strength acting on the first active portion is suppressed to a low level, and the dielectric breakdown of the first active portion is reduced. Can be prevented.

第2の発明の圧電アクチュエータは、前記第1の発明において、前記駆動装置は、前記第2定電位電極に、前記第4電位として、前記第2電位と等しい電位を印加することを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the first aspect, the driving device applies a potential equal to the second potential as the fourth potential to the second constant potential electrode. Is.

本発明によれば、第2定電位電極に、第2電位と等しい電位が印加されることから、圧電アクチュエータを駆動するために必要な電位の種類を3種類に減らすことができる。そのため、圧電アクチュエータを駆動するために必要な回路の構成が単純になる。   According to the present invention, since the potential equal to the second potential is applied to the second constant potential electrode, the types of potentials required to drive the piezoelectric actuator can be reduced to three types. Therefore, the circuit configuration necessary for driving the piezoelectric actuator is simplified.

第3の発明の圧電アクチュエータは、前記第1の発明において、前記駆動装置は、前記第2定電位電極に、前記第4電位として、前記第2電位よりも高い電位を印加することを特徴とするものである。   A piezoelectric actuator according to a third aspect is characterized in that, in the first aspect, the driving device applies a potential higher than the second potential as the fourth potential to the second constant potential electrode. To do.

第1定電位電極と第2定電位電極が対向している場合はもちろんのこと、対向していない場合であっても、第2圧電層には、第1定電位電極から第2定電位電極に向かう電界は多少なりとも作用する。本発明によれば、第2定電位電極に第2電位よりも高い電位が印加されることで、第2圧電層に作用する電界強度を小さくすることができる。また、駆動電極に第1電位が印加されたときの、駆動電極と第2定電位電極との間の電位差が小さくなり、これら2種類の電極に挟まれた第2活性部に作用する電界の強度が小さくなる。従って、第2活性部についても、最大電界強度を下げることができる。   Needless to say, the first constant potential electrode and the second constant potential electrode are opposed to each other, and even if the first constant potential electrode and the second constant potential electrode are not opposed to each other, the second constant potential electrode is formed from the first constant potential electrode to the second piezoelectric layer. The electric field heading toward will act somewhat. According to the present invention, the electric field strength acting on the second piezoelectric layer can be reduced by applying a potential higher than the second potential to the second constant potential electrode. Further, when the first potential is applied to the drive electrode, the potential difference between the drive electrode and the second constant potential electrode is reduced, and the electric field acting on the second active part sandwiched between these two types of electrodes is reduced. Strength decreases. Therefore, the maximum electric field strength can also be lowered for the second active portion.

第4の発明の液体吐出装置は、液体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に設けられた圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆うように前記流路構造体に設けられ、且つ、積層された第1圧電層及び第2圧電層を有する圧電体と、前記第1圧電層の前記第2圧電層とは反対側の面の、前記圧電体の厚み方向において前記圧力室と対向する領域に配置された駆動電極と、前記第1圧電層と前記第2圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第1定電位電極と、前記第2圧電層の前記第1圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第2定電位電極と、前記駆動電極、前記第1定電位電極、及び、前記第2定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、前記第1圧電層の、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層の厚み方向において分極された第1活性部を有し、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の厚み方向において分極された第2活性部を有し、
前記駆動装置は、前記駆動電極の電位を、第1電位とこの第1電位よりも低い第2電位との間で切り換え、前記第1定電位電極の電位を、前記第2電位よりも高く、前記第1電位よりも低い第3電位に維持し、前記第2定電位電極の電位を、前記第3電位よりも低い第4電位に維持することを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge device including a nozzle for discharging a liquid, a flow channel structure including a pressure channel communicating with the nozzle, and a piezoelectric element provided in the flow channel structure. An actuator, and
The piezoelectric actuator is provided in the flow path structure so as to cover the pressure chamber, and has a stacked first piezoelectric layer and second piezoelectric layer, and the second piezoelectric layer. A drive electrode disposed in a region facing the pressure chamber in the thickness direction of the piezoelectric body on a surface opposite to the piezoelectric layer; disposed between the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer; and A first constant potential electrode facing the drive electrode in the thickness direction of the piezoelectric body, and a surface of the second piezoelectric layer opposite to the first piezoelectric layer, and the thickness direction of the piezoelectric body A second constant potential electrode facing the drive electrode, and a drive device for applying a potential to each of the drive electrode, the first constant potential electrode, and the second constant potential electrode,
The piezoelectric body has a first active portion polarized in the thickness direction of the first piezoelectric layer in a portion sandwiched between the drive electrode and the first constant potential electrode of the first piezoelectric layer, A portion of the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer sandwiched between the drive electrode and the second constant potential electrode is polarized in the thickness direction of the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer. 2 active parts,
The driving device switches the potential of the driving electrode between a first potential and a second potential lower than the first potential, and sets the potential of the first constant potential electrode higher than the second potential. The third potential is maintained lower than the first potential, and the potential of the second constant potential electrode is maintained at a fourth potential lower than the third potential.

本発明によれば、前記第1の発明と同様に、駆動対象を駆動するために必要な圧電体の変位量を確保しつつ、第1活性部に作用する最大の電界強度を小さく抑えることができる。   According to the present invention, as in the first aspect of the invention, the maximum electric field strength acting on the first active portion can be kept small while securing the amount of displacement of the piezoelectric body necessary for driving the driven object. it can.

第5の発明の液体吐出装置は、前記第4の発明において、前記圧電体の温度を検出する温度検出部と、前記駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度に応じて、前記駆動装置を制御して、前記第1定電位電極に印加する前記第3電位を変化させることを特徴とするものである。   According to a fifth aspect of the present invention, the liquid ejection apparatus according to the fourth aspect further includes a temperature detection unit that detects a temperature of the piezoelectric body, and a control unit that controls the driving device, and the control unit includes: The third potential applied to the first constant potential electrode is changed by controlling the driving device in accordance with the temperature detected by the temperature detection unit.

本発明において、温度検出部は、圧電体に接触してその温度を直接的に検出するものには限られず、圧電体から離れて設けられて、圧電体の周囲の環境温度を検出するものも含む。本発明では、第1定電位電極の第3電位は、駆動電極に印加される第1電位と第2電位の間の電位であるため、駆動電極に第1電位が印加された状態と第2電位が印加された状態とで、第1活性部に作用する電界の方向が逆となる。即ち、一方の状態では、第1活性部には分極方向と同じ正方向の電界が作用し、他方の状態では、第1活性部には、その分極方向とは逆方向の電界が作用することになる。   In the present invention, the temperature detection unit is not limited to the one that directly contacts the piezoelectric body and directly detects the temperature, and the one that is provided away from the piezoelectric body and detects the ambient temperature around the piezoelectric body. Including. In the present invention, since the third potential of the first constant potential electrode is a potential between the first potential and the second potential applied to the drive electrode, the state in which the first potential is applied to the drive electrode and the second potential are applied. The direction of the electric field acting on the first active part is reversed when the potential is applied. That is, in one state, an electric field in the positive direction that is the same as the polarization direction acts on the first active portion, and in the other state, an electric field in the direction opposite to the polarization direction acts on the first active portion. become.

ところで、所定の方向に分極されている活性部に、その分極方向とは逆方向に、一定以上の強さの電界が作用すると、厚み方向に分極された状態が崩れる。また、その分極状態が崩れるときの逆方向の電界強度は温度に依存する。具体的には、圧電体の温度が高いと、前記逆方向に作用する電界強度が小さくても分極状態が崩れやすい。そこで、本発明では、温度検出部で検出された温度に応じて、第1定電位電極に印加する第3電位を変化させる。これにより、圧電体の温度が高い場合には、前記逆方向の電界強度を小さく抑えるように第3電位を変更して、第1活性部の反転状態が崩れることを抑制できる。逆に、圧電体の温度が低い場合には、前記逆方向の電界強度が多少大きくても分極が崩れないことから、前記正方向の電界強度を抑えるように第3電位を変更して、第1活性部の絶縁破壊を防止する。   By the way, when an electric field of a certain level or more acts on the active part polarized in a predetermined direction in the direction opposite to the polarization direction, the state polarized in the thickness direction is broken. Further, the electric field strength in the reverse direction when the polarization state collapses depends on the temperature. Specifically, when the temperature of the piezoelectric body is high, the polarization state tends to collapse even if the electric field strength acting in the reverse direction is small. Therefore, in the present invention, the third potential applied to the first constant potential electrode is changed according to the temperature detected by the temperature detection unit. Thereby, when the temperature of the piezoelectric body is high, the third potential is changed so as to suppress the electric field strength in the reverse direction to be small, so that the inversion state of the first active portion can be suppressed. Conversely, when the temperature of the piezoelectric body is low, the polarization does not collapse even if the electric field strength in the reverse direction is somewhat large. Therefore, the third potential is changed so as to suppress the electric field strength in the positive direction. 1. Prevent dielectric breakdown of the active part.

本発明では、第1定電位電極に印加される第3電位は、第1電位と第2電位の間の電位であるため、第1定電位電極に第1電位と等しい電位が印加される場合と比べて、第1活性部に作用する電界の最大強度が下がる。また、本発明を適用することによって、駆動電極に第2電位が印加されたときの圧電体の変位量は小さくなるが、その変位量の低下は、駆動電極に第1電位が印加されたときに圧電体が逆方向に変位することによって補われる。従って、本発明によれば、駆動対象を駆動するために必要な圧電体の変位量を確保しつつ、第1活性部に作用する最大の電界強度を小さく抑えることができる。   In the present invention, since the third potential applied to the first constant potential electrode is a potential between the first potential and the second potential, a potential equal to the first potential is applied to the first constant potential electrode. As compared with the above, the maximum intensity of the electric field acting on the first active portion is lowered. In addition, by applying the present invention, the displacement of the piezoelectric body when the second potential is applied to the drive electrode is reduced, but the decrease in the displacement is caused when the first potential is applied to the drive electrode. The piezoelectric body is compensated by displacement in the opposite direction. Therefore, according to the present invention, the maximum electric field strength acting on the first active portion can be kept small while securing the amount of displacement of the piezoelectric body necessary for driving the drive target.

本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。1 is a schematic plan view of an ink jet printer according to an embodiment. インクジェットヘッドの平面図である。It is a top view of an inkjet head. 図2の一部拡大図である。FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2. 図3のIV-IV線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. 図3のV-V線断面図である。It is the VV sectional view taken on the line of FIG. 圧電体の3枚の圧電層のそれぞれについての上面図であり、(a)は最上層の圧電層、(b)は中間層の圧電層、(c)は最下層の圧電層をそれぞれ示す。FIG. 4 is a top view of each of the three piezoelectric layers of the piezoelectric body, where (a) shows the uppermost piezoelectric layer, (b) shows the intermediate piezoelectric layer, and (c) shows the lowermost piezoelectric layer. 制御装置、電源装置、及びインクジェットヘッドの圧電アクチュエータの電気的な構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the electrical structure of the control apparatus, a power supply device, and the piezoelectric actuator of an inkjet head. 圧電アクチュエータの2つの活性部及び駆動部の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of two active parts and a drive part of a piezoelectric actuator. 圧電アクチュエータの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a piezoelectric actuator. 変更形態の圧電アクチュエータの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the piezoelectric actuator of a change form. 別の変更形態の、図8相当の等価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram corresponding to FIG. 8 in another modification. 別の変更形態の、図8相当の等価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram corresponding to FIG. 8 in another modification. 別の変更形態の、図8相当の等価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram corresponding to FIG. 8 in another modification. 別の変更形態の圧電アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric actuator of another modification. 別の変更形態の、図8相当の等価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram corresponding to FIG. 8 in another modification. 開示発明に係る形態の、圧電アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the piezoelectric actuator of the form which concerns on a disclosed invention. 図16の圧電アクチュエータの、活性部及び駆動部の等価回路図である。FIG. 17 is an equivalent circuit diagram of an active part and a drive part of the piezoelectric actuator of FIG. 16.

次に、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。まず、図1を参照してインクジェットプリンタ1の概略構成について説明する。尚、以下では、図1の紙面手前側を上方、紙面向こう側を下方と定義して、適宜、「上」「下」の方向語を使用して説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic plan view of the ink jet printer of the present embodiment. First, a schematic configuration of the inkjet printer 1 will be described with reference to FIG. In the following, the front side in FIG. 1 is defined as the upper side, and the other side of the page is defined as the lower side, and the explanation will be made using direction words “up” and “down” as appropriate.

(プリンタの概略構成)
図1に示すように、インクジェットプリンタ1は、プラテン2と、キャリッジ3と、インクジェットヘッド4と、搬送機構5と、制御装置6等を備えている。
(Schematic configuration of the printer)
As shown in FIG. 1, the inkjet printer 1 includes a platen 2, a carriage 3, an inkjet head 4, a transport mechanism 5, a control device 6, and the like.

プラテン2の上面には、被記録媒体である記録用紙100が載置される。キャリッジ3は、プラテン2と対向する領域において2本のガイドレール10,11に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。キャリッジ3には無端ベルト14が連結され、キャリッジ駆動モータ15によって無端ベルト14が駆動されることで、キャリッジ3は走査方向に移動する。   On the upper surface of the platen 2, a recording sheet 100 as a recording medium is placed. The carriage 3 is configured to reciprocate in the scanning direction along the two guide rails 10 and 11 in a region facing the platen 2. An endless belt 14 is connected to the carriage 3, and the endless belt 14 is driven by a carriage drive motor 15, whereby the carriage 3 moves in the scanning direction.

インクジェットヘッド4は、キャリッジ3に取り付けられており、キャリッジ3とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド4は、プリンタ1に装着された4色(例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ)のインクカートリッジ17と、図示しないチューブによって接続されている。また、インクジェットヘッド4の下面(図1の紙面向こう側の面)には、複数のノズル25が形成されている。そして、このインクジェットヘッド4は、インクカートリッジ17から供給された4色のインクを、複数のノズル25からプラテン2に載置された記録用紙100に対して吐出する。   The inkjet head 4 is attached to the carriage 3 and moves in the scanning direction together with the carriage 3. The inkjet head 4 is connected to ink cartridges 17 of four colors (for example, black, yellow, cyan, and magenta) mounted on the printer 1 by a tube (not shown). A plurality of nozzles 25 are formed on the lower surface of the inkjet head 4 (the surface on the opposite side of the paper surface in FIG. 1). The inkjet head 4 ejects the four colors of ink supplied from the ink cartridge 17 to the recording paper 100 placed on the platen 2 from the plurality of nozzles 25.

搬送機構5は、搬送方向にプラテン2を挟むように配置された2つの搬送ローラ18,19を有する。搬送機構5は、2つの搬送ローラ18,19によって、プラテン2に載置された記録用紙100を搬送方向に搬送する。   The transport mechanism 5 includes two transport rollers 18 and 19 disposed so as to sandwich the platen 2 in the transport direction. The transport mechanism 5 transports the recording paper 100 placed on the platen 2 in the transport direction by two transport rollers 18 and 19.

制御装置6は、後で説明する図7に示されるように、CPU(Central Processing Unit)70、ROM(Read Only Memory)71、RAM(Random Access Memory)72、及び、各種制御回路を含むASIC(Application Specific Integrated Circuit)73等を備える(後述の図7参照)。また、制御装置6は、図示しないPC等の外部装置とデータ通信可能に接続されている。   As shown in FIG. 7, which will be described later, the control device 6 includes a CPU (Central Processing Unit) 70, a ROM (Read Only Memory) 71, a RAM (Random Access Memory) 72, and an ASIC including various control circuits. Application Specific Integrated Circuit) 73 and the like (see FIG. 7 described later). The control device 6 is connected to an external device such as a PC (not shown) so that data communication is possible.

制御装置6は、ROM71に格納されたプログラムに従い、CPU70及びASIC73により、記録用紙100への印刷処理を実行する。即ち、制御装置6は、PC等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド4やキャリッジ駆動モータ15等を制御して、記録用紙100に画像等を印刷させる。具体的には、キャリッジ3とともにインクジェットヘッド4を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ18,19によって記録用紙100を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。尚、上の説明では、制御装置6が、CPU70及びASIC73によって各種の処理を行う例を挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、制御装置6はいかなるハードウェア構成で実現してもよい。例えば、CPUやASICなどの2つ以上のICに処理を分担させて実現してもよい。また、1つのICチップのみで、上述のプログラムに基づくインクジェットプリンタ1の動作を制御するようにしてもよい。   The control device 6 executes a printing process on the recording paper 100 by the CPU 70 and the ASIC 73 in accordance with a program stored in the ROM 71. That is, the control device 6 controls the inkjet head 4, the carriage drive motor 15, and the like based on a print command input from an external device such as a PC, and causes an image or the like to be printed on the recording paper 100. Specifically, an ink discharge operation for discharging ink while moving the inkjet head 4 in the scanning direction together with the carriage 3 and a transport operation for transporting the recording paper 100 in the transport direction by the transport rollers 18 and 19 alternately. To do. In the above description, the control device 6 performs various processing by the CPU 70 and the ASIC 73. However, the present invention is not limited to this, and the control device 6 may be realized by any hardware configuration. Good. For example, the processing may be shared by two or more ICs such as a CPU and an ASIC. Further, only one IC chip may be used to control the operation of the ink jet printer 1 based on the above-described program.

(インクジェットヘッドの詳細構成)
次に、インクジェットヘッド4について説明する。図2は、インクジェットヘッドの平面図である。図3は、図2の一部拡大図である。図4は、図3のIV-IV線断面図、図5は、図3のV-V線断面図である。尚、図2、図4では、圧電アクチュエータ21のアクチュエータ部60に接続されるCOF63を二点鎖線で概略的に示している。また、図5では、図4においては示されている、圧力室26よりも下側の流路構造の図示が省略されている。図2〜図5に示すように、インクジェットヘッド4は、流路ユニット20と圧電アクチュエータ21を備えている。
(Detailed configuration of inkjet head)
Next, the inkjet head 4 will be described. FIG. 2 is a plan view of the inkjet head. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 2 and 4, the COF 63 connected to the actuator unit 60 of the piezoelectric actuator 21 is schematically shown by a two-dot chain line. In FIG. 5, the flow path structure below the pressure chamber 26 shown in FIG. 4 is not shown. As shown in FIGS. 2 to 5, the inkjet head 4 includes a flow path unit 20 and a piezoelectric actuator 21.

(流路ユニットの構成)
図4に示すように、流路ユニット20は、それぞれ流路形成孔が形成された7枚のプレート31〜37が互いに積層されることによって形成されている。これら7枚のプレート31〜37が積層されたときにそれぞれの流路形成孔が連通することによって、流路ユニット20には、以下に述べるようなインク流路が形成されている。
(Configuration of flow path unit)
As shown in FIG. 4, the flow path unit 20 is formed by laminating seven plates 31 to 37 each having a flow path forming hole. When these seven plates 31 to 37 are stacked, the respective flow path forming holes communicate with each other, whereby the flow path unit 20 is formed with an ink flow path as described below.

図2に示すように、流路ユニット20の上面には、4つのインクカートリッジ17(図1参照)と接続される4つのインク供給孔23が形成されている。流路ユニット20の内部には、4つのインク供給孔23にそれぞれ接続された4本のマニホールド24が形成されている。4本のマニホールド24には、4つのインク供給孔23を介して、4つのインクカートリッジ17の4色のインクがそれぞれ供給される。また、4本のマニホールド24は、それぞれ搬送方向に延在している。   As shown in FIG. 2, four ink supply holes 23 connected to the four ink cartridges 17 (see FIG. 1) are formed on the upper surface of the flow path unit 20. In the flow path unit 20, four manifolds 24 connected to the four ink supply holes 23 are formed. Four inks of four ink cartridges 17 are supplied to the four manifolds 24 through the four ink supply holes 23, respectively. The four manifolds 24 extend in the transport direction.

また、流路ユニット20は、最下層のプレート37に形成された複数のノズル25と、最上層のプレート31に形成された複数の圧力室26を有する。図2に示すように、流路ユニット20の下面(図3の紙面向こう側の面)において、複数のノズル25は搬送方向に沿って配列され、4本のマニホールド24にそれぞれ対応した4列のノズル列を構成している。各圧力室26は、走査方向に長い、略矩形の平面形状を有する孔である。   The flow path unit 20 includes a plurality of nozzles 25 formed on the lowermost plate 37 and a plurality of pressure chambers 26 formed on the uppermost plate 31. As shown in FIG. 2, a plurality of nozzles 25 are arranged along the transport direction on the lower surface of the flow path unit 20 (the surface on the other side of the paper in FIG. 3), and four rows each corresponding to the four manifolds 24. A nozzle row is configured. Each pressure chamber 26 is a hole having a substantially rectangular planar shape that is long in the scanning direction.

複数の圧力室26は、流路ユニット20の上面に沿って平面的に配置されている。流路ユニット20の上面に接合される圧電アクチュエータ21の圧電体40によって、複数の圧力室26は上方から覆われている。また、複数の圧力室26は、4本のマニホールド24、及び、4列のノズル列に対応して、4列に配列されている。各圧力室26は、対応するマニホールド24と絞り流路27を介して連通している。一方で、各圧力室26は、対応するノズル25と連通流路28を介して連通している。以上より、図4に示すように、流路ユニット20には、マニホールド24から分岐して、絞り流路27、圧力室26、及び、連通流路28を経てノズル25に至る、個別インク流路が複数形成されている。   The plurality of pressure chambers 26 are arranged in a plane along the upper surface of the flow path unit 20. The plurality of pressure chambers 26 are covered from above by the piezoelectric body 40 of the piezoelectric actuator 21 joined to the upper surface of the flow path unit 20. The plurality of pressure chambers 26 are arranged in four rows corresponding to the four manifolds 24 and the four nozzle rows. Each pressure chamber 26 communicates with a corresponding manifold 24 through a throttle channel 27. On the other hand, each pressure chamber 26 communicates with a corresponding nozzle 25 via a communication channel 28. As described above, as shown in FIG. 4, the individual ink flow path branches from the manifold 24 to the flow path unit 20 and reaches the nozzle 25 through the throttle flow path 27, the pressure chamber 26, and the communication flow path 28. A plurality of are formed.

(圧電アクチュエータの構成)
圧電アクチュエータ21は、アクチュエータ部60と、このアクチュエータ部60を駆動する駆動部61とを有する。アクチュエータ部60は、流路ユニット20の上面に、複数の圧力室26を覆うように接合されている。図2〜図5に示すように、アクチュエータ部60は、3枚の圧電層41〜43からなる圧電体40と、複数の個別電極44、第1共通電極45、及び、第2共通電極46とを備えている。図6は、圧電体の3枚の圧電層のそれぞれについての上面図であり、(a)は最上層の圧電層、(b)は中間層の圧電層、(c)は最下層の圧電層をそれぞれ示す。尚、図6(a)〜(c)には、ノズル25及び圧力室26と、個別電極44、第1共通電極45、及び、第2共通電極46との位置関係がわかりやすくなるように、複数のノズル25と複数の圧力室26がそれぞれ破線で示されている。
(Configuration of piezoelectric actuator)
The piezoelectric actuator 21 includes an actuator unit 60 and a drive unit 61 that drives the actuator unit 60. The actuator unit 60 is joined to the upper surface of the flow path unit 20 so as to cover the plurality of pressure chambers 26. As shown in FIGS. 2 to 5, the actuator unit 60 includes a piezoelectric body 40 including three piezoelectric layers 41 to 43, a plurality of individual electrodes 44, a first common electrode 45, and a second common electrode 46. It has. FIG. 6 is a top view of each of the three piezoelectric layers of the piezoelectric body, where (a) is the uppermost piezoelectric layer, (b) is the intermediate piezoelectric layer, and (c) is the lowermost piezoelectric layer. Respectively. 6A to 6C, the positional relationship among the nozzle 25 and the pressure chamber 26, the individual electrode 44, the first common electrode 45, and the second common electrode 46 is easily understood. A plurality of nozzles 25 and a plurality of pressure chambers 26 are respectively indicated by broken lines.

圧電体40を構成する3枚の圧電層41〜43は、それぞれ、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る。圧電層41〜43は、互いに積層された状態で、複数の圧力室26を覆うように流路ユニット20の上面に平面的に配置されている。   Each of the three piezoelectric layers 41 to 43 constituting the piezoelectric body 40 is made of a piezoelectric material mainly composed of lead zirconate titanate, which is a mixed crystal of lead titanate and lead zirconate. The piezoelectric layers 41 to 43 are planarly arranged on the upper surface of the flow path unit 20 so as to cover the plurality of pressure chambers 26 in a state of being stacked on each other.

図3〜図6に示すように、複数の個別電極44は、最上層の圧電層41の上面に配置されている。第1共通電極45は、最上層の圧電層41と中間層の圧電層42との間に配置されている。第2共通電極46は、中間層の圧電層42と最下層の圧電層43との間に配置されている。   As shown in FIGS. 3 to 6, the plurality of individual electrodes 44 are arranged on the upper surface of the uppermost piezoelectric layer 41. The first common electrode 45 is disposed between the uppermost piezoelectric layer 41 and the intermediate piezoelectric layer 42. The second common electrode 46 is disposed between the intermediate piezoelectric layer 42 and the lowermost piezoelectric layer 43.

図2、図3に示すように、各個別電極44は、圧電層41の上面の、圧電体40の厚み方向において圧力室26のほぼ全域と対向する領域に配置されている。図2、図6(a)に示すように、複数の個別電極44は、複数の圧力室26に対応して搬送方向に沿って配列され、4列の個別電極列を構成している。各個別電極44からは個別端子49が引き出され、さらに、この個別端子49の端部には、金などの導電性材料からなるバンプ57が設けられている。図4に示すように、このバンプ57には、配線部材であるCOF63が押し付けられて接合される。これにより、個別端子49は、バンプ57を介して、COF63に形成された配線と電気的に接続される。   As shown in FIGS. 2 and 3, each individual electrode 44 is disposed on the upper surface of the piezoelectric layer 41 in a region facing almost the entire region of the pressure chamber 26 in the thickness direction of the piezoelectric body 40. As shown in FIGS. 2 and 6A, the plurality of individual electrodes 44 are arranged along the transport direction corresponding to the plurality of pressure chambers 26 to form four individual electrode rows. An individual terminal 49 is drawn out from each individual electrode 44, and a bump 57 made of a conductive material such as gold is provided at the end of the individual terminal 49. As shown in FIG. 4, a COF 63 that is a wiring member is pressed against and bonded to the bump 57. Thereby, the individual terminal 49 is electrically connected to the wiring formed in the COF 63 via the bump 57.

図4、図5、図6(b)に示すように、第1共通電極45は、複数の圧力室26にそれぞれ対応した複数の第1定電位電極部45aと、複数の第1定電位電極部45aを互いに導通させる第1接続部45bを有する。各第1定電位電極部45aは矩形の平面形状を有し、対応する圧力室26の搬送方向における中央部と、圧電体40の厚み方向において対向している。複数の第1定電位電極部45aも、複数の個別電極44と同様に、複数の圧力室26に対応して4列に配列されている。   As shown in FIGS. 4, 5, and 6B, the first common electrode 45 includes a plurality of first constant potential electrode portions 45a respectively corresponding to the plurality of pressure chambers 26, and a plurality of first constant potential electrodes. It has the 1st connection part 45b which conducts the part 45a mutually. Each first constant potential electrode portion 45 a has a rectangular planar shape, and is opposed to the central portion in the transport direction of the corresponding pressure chamber 26 in the thickness direction of the piezoelectric body 40. The plurality of first constant potential electrode portions 45 a are also arranged in four rows corresponding to the plurality of pressure chambers 26, similarly to the plurality of individual electrodes 44.

図4、図5、図6(c)に示すように、第2共通電極46は、複数の圧力室26にそれぞれ対応した複数の第2定電位電極部46aと、複数の第2定電位電極部46aを互いに導通させる第2接続部46bを有する。各第2定電位電極部46aはU字形の平面形状を有し、圧力室26の搬送方向における両端部と、圧電体40の厚み方向において対向している。複数の第2定電位電極部46aも、複数の個別電極44と同様に、複数の圧力室26に対応して4列に配列されている。   As shown in FIGS. 4, 5, and 6 (c), the second common electrode 46 includes a plurality of second constant potential electrode portions 46 a respectively corresponding to the plurality of pressure chambers 26, and a plurality of second constant potential electrodes. It has the 2nd connection part 46b which conducts the part 46a mutually. Each of the second constant potential electrode portions 46 a has a U-shaped planar shape, and is opposed to both end portions in the transport direction of the pressure chamber 26 in the thickness direction of the piezoelectric body 40. The plurality of second constant potential electrode portions 46 a are also arranged in four rows corresponding to the plurality of pressure chambers 26, similarly to the plurality of individual electrodes 44.

図5に示すように、圧力室26のほぼ全域を覆う個別電極44は、搬送方向における中央部において、第1定電位電極部45aと対向している。即ち、個別電極44と第1定電位電極部45aとが圧電体40の厚み方向において重なっている。そして、最上層の圧電層41の、圧力室26の中央部と対向する部分が、個別電極44と第1定電位電極部45aに挟まれている。以下、圧電層41の、個別電極44と第1定電位電極部45aに挟まれた上記部分を第1活性部51と呼ぶ。図5に白抜き矢印a1で示すように、第1活性部51は、厚み方向において上向き、即ち、第1定電位電極部45aから個別電極44に向かう方向に分極されている。   As shown in FIG. 5, the individual electrode 44 covering almost the entire area of the pressure chamber 26 is opposed to the first constant potential electrode portion 45 a at the center in the transport direction. That is, the individual electrode 44 and the first constant potential electrode portion 45 a overlap in the thickness direction of the piezoelectric body 40. A portion of the uppermost piezoelectric layer 41 facing the central portion of the pressure chamber 26 is sandwiched between the individual electrode 44 and the first constant potential electrode portion 45a. Hereinafter, the portion of the piezoelectric layer 41 sandwiched between the individual electrode 44 and the first constant potential electrode portion 45a is referred to as a first active portion 51. As indicated by the white arrow a1 in FIG. 5, the first active part 51 is polarized upward in the thickness direction, that is, in the direction from the first constant potential electrode part 45a toward the individual electrode 44.

また、個別電極44は、搬送方向における両端部において、第2定電位電極部46aと対向している。即ち、個別電極44と第2定電位電極部46aとが圧電体40の厚み方向において重なっている。そして、上側2枚の圧電層41,42の、圧力室26の搬送方向両端部と対向する部分が、個別電極44と第2定電位電極部46aに挟まれている。以下、圧電層41,42の、個別電極44と第2定電位電極部46aに挟まれた上記部分を第2活性部52と呼ぶ。図5に白抜き矢印a2で示すように、第2活性部52は、厚み方向において下向き、即ち、個別電極44から第2定電位電極部46aに向かう方向に分極されている。尚、図6(c)に示されるように、第2定電位電極部46aは、その中央部が切り欠かれた形状であり、圧力室26の中央部と重なる第1定電位電極部45aとは、圧電体40の厚み方向において重なっていない。   The individual electrodes 44 are opposed to the second constant potential electrode portions 46a at both ends in the transport direction. That is, the individual electrode 44 and the second constant potential electrode portion 46 a overlap in the thickness direction of the piezoelectric body 40. And the part which opposes the conveyance direction both ends of the pressure chamber 26 of two upper piezoelectric layers 41 and 42 is pinched | interposed into the individual electrode 44 and the 2nd constant potential electrode part 46a. Hereinafter, the portion of the piezoelectric layers 41 and 42 sandwiched between the individual electrode 44 and the second constant potential electrode portion 46a is referred to as a second active portion 52. As indicated by a white arrow a2 in FIG. 5, the second active portion 52 is polarized downward in the thickness direction, that is, in a direction from the individual electrode 44 toward the second constant potential electrode portion 46a. As shown in FIG. 6C, the second constant potential electrode portion 46 a has a shape in which the central portion is cut out, and the first constant potential electrode portion 45 a that overlaps the central portion of the pressure chamber 26. Are not overlapping in the thickness direction of the piezoelectric body 40.

図2、図6(a)に示すように、最上層の圧電層41の上面には、第1共通電極45用の第1接続端子47と、第2共通電極46用の第2接続端子48が設けられている。第1接続端子47は、圧電層41に形成された複数のスルーホール50を介して第1共通電極45の第1接続部45bと導通している。第2接続端子48は、圧電層41に形成された複数のスルーホール53、及び、圧電層42に形成された複数のスルーホール54を介して、第2共通電極46の第2接続部46bと導通している。   As shown in FIGS. 2 and 6A, on the upper surface of the uppermost piezoelectric layer 41, a first connection terminal 47 for the first common electrode 45 and a second connection terminal 48 for the second common electrode 46 are provided. Is provided. The first connection terminal 47 is electrically connected to the first connection portion 45 b of the first common electrode 45 through a plurality of through holes 50 formed in the piezoelectric layer 41. The second connection terminal 48 is connected to the second connection portion 46 b of the second common electrode 46 through the plurality of through holes 53 formed in the piezoelectric layer 41 and the plurality of through holes 54 formed in the piezoelectric layer 42. Conducted.

図2、図6(a)に示すように、最上層の圧電層41の上面に配置された、複数の個別端子49、第1接続端子47、及び、第2接続端子48には、COF63との接続のためのバンプ57,58,59がそれぞれ設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 6A, the plurality of individual terminals 49, the first connection terminals 47, and the second connection terminals 48 arranged on the upper surface of the uppermost piezoelectric layer 41 include COF 63 and Bumps 57, 58, and 59 are provided for connection.

次に、アクチュエータ部60の3種類の電極44,45,46にそれぞれ電位を印加する、駆動部61について説明する。図7は、制御装置、電源装置、及び、インクジェットヘッドの圧電アクチュエータの電気的な構成を概略的に示す図である。駆動部61は、ヘッド基板62、及び、ドライバIC64等を有する。尚、図示は省略するが、駆動部61のヘッド基板62は、電源装置55及び制御装置6と、フレキシブルフラットケーブル(FFC)等の配線部材によって接続されている。   Next, the drive unit 61 that applies potentials to the three types of electrodes 44, 45, and 46 of the actuator unit 60 will be described. FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an electrical configuration of the control device, the power supply device, and the piezoelectric actuator of the inkjet head. The drive unit 61 includes a head substrate 62, a driver IC 64, and the like. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the head board | substrate 62 of the drive part 61 is connected with the power supply device 55 and the control apparatus 6 by wiring members, such as a flexible flat cable (FFC).

また、駆動部61は、FFC等の配線部材に形成された、電源装置55のVDD端子に接続された電源線66aと、電源装置55のGND端子に接続されたグランド線66bとを有する。電源線66aには、常時、電源電位(一般には電源電圧ともいう)が印加されている。また、グランド線66bは、グランド電位(0V)に維持されている。さらに、駆動部61のヘッド基板62は、制御装置6と、FFC等の配線部材に形成された複数の信号配線66cによって接続されている。制御装置6のASIC73は、図示しないPC等の外部装置から入力された印刷データに基づき、ドライバIC64を制御するための制御信号を生成する。このASIC73で生成された制御信号は、複数の信号配線66cを介してヘッド基板62に送られる。   The drive unit 61 includes a power line 66 a connected to the VDD terminal of the power supply device 55 and a ground line 66 b connected to the GND terminal of the power supply device 55 formed on a wiring member such as FFC. A power supply potential (generally also referred to as a power supply voltage) is always applied to the power supply line 66a. The ground line 66b is maintained at the ground potential (0 V). Further, the head substrate 62 of the drive unit 61 is connected to the control device 6 by a plurality of signal wirings 66c formed on a wiring member such as FFC. The ASIC 73 of the control device 6 generates a control signal for controlling the driver IC 64 based on print data input from an external device such as a PC (not shown). The control signal generated by the ASIC 73 is sent to the head substrate 62 through a plurality of signal wirings 66c.

ヘッド基板62は、ドライバIC64が実装されたCOF63によってアクチュエータ部60と接続されている。図2、図4に示すように、COF63は、アクチュエータ部60の圧電体40を上方から覆うように配置される。COF63の裏面には複数の端子(図示省略)が設けられている。これらCOF63の複数の端子は、圧電体40の上面に形成された、複数の個別電極44の個別端子49、第1共通電極45と導通する第1接続端子47、及び、第2共通電極46と導通する第2接続端子48と、バンプ57,58,59を介してそれぞれ電気的に接続される。   The head substrate 62 is connected to the actuator unit 60 by a COF 63 on which a driver IC 64 is mounted. As shown in FIGS. 2 and 4, the COF 63 is disposed so as to cover the piezoelectric body 40 of the actuator unit 60 from above. A plurality of terminals (not shown) are provided on the back surface of the COF 63. The plurality of terminals of the COF 63 are formed on the upper surface of the piezoelectric body 40, the individual terminals 49 of the plurality of individual electrodes 44, the first connection terminal 47 that is electrically connected to the first common electrode 45, and the second common electrode 46. The second connection terminal 48 that is conductive is electrically connected to each other through the bumps 57, 58, and 59.

ドライバIC64は、制御装置6からヘッド基板62を経て送信されてきた制御信号に基づき、個別電極44に印加する電位を、前記電源電位に等しい第1電位V1と、グランド電位に等しい第2電位V2との間で切り換える。図8は、圧電アクチュエータの2つの活性部及び駆動部の等価回路図である。尚、強誘電体である圧電材料で形成された、アクチュエータ部60の第1活性部51と第2活性部52は、活性部51,52を挟む電極間に電位差が生じたときには電荷を蓄え、電位差が解消したときに蓄えた電荷を放出する。つまり、第1活性部51と第2活性部52は、それぞれ、ある静電容量を有するコンデンサC1,C2とみなすことができる。また、ドライバIC64は、トランジスタで構成された一種のスイッチング回路である。制御装置6から送信された制御信号に基づいて、図8に示される2つのスイッチSW1,SW2のON/OFFを切り換えることにより、図8におけるA点の電位、即ち、個別電極44の電位を、第1電位V1と第2電位V2との間で切り換える。   Based on the control signal transmitted from the control device 6 via the head substrate 62, the driver IC 64 sets the potential applied to the individual electrode 44 to the first potential V1 equal to the power supply potential and the second potential V2 equal to the ground potential. Switch between and. FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of two active parts and a drive part of the piezoelectric actuator. The first active part 51 and the second active part 52 of the actuator part 60, which are formed of a piezoelectric material that is a ferroelectric substance, store electric charges when a potential difference occurs between the electrodes sandwiching the active parts 51 and 52, The stored charge is released when the potential difference is resolved. That is, the first active part 51 and the second active part 52 can be regarded as capacitors C1 and C2 having a certain capacitance, respectively. The driver IC 64 is a kind of switching circuit composed of transistors. Based on the control signal transmitted from the control device 6, by switching ON / OFF of the two switches SW1 and SW2 shown in FIG. 8, the potential at the point A in FIG. Switching between the first potential V1 and the second potential V2.

図7に示すように、ヘッド基板62には、電位生成回路65が組み込まれている。電位生成回路65は、第2電位V2よりも高く、且つ、第1電位V1よりも低い、中間の第3電位V3を生成する。電位生成回路65の回路構成は特に限定されるものではないが、図8にその一例を示す。図8の電位生成回路65は、電源線66aとグランド線66bとの間を繋ぐ配線68と、この配線67に設けられた2つの抵抗R1,R2を有する。電源線66aの第1電位V1とグランド線66bの第2電位V2との間の電位差が、2つの抵抗R1,R2により分圧され、両者の中間の第3電位V3が生成される。   As shown in FIG. 7, a potential generation circuit 65 is incorporated in the head substrate 62. The potential generation circuit 65 generates an intermediate third potential V3 that is higher than the second potential V2 and lower than the first potential V1. The circuit configuration of the potential generation circuit 65 is not particularly limited, but an example is shown in FIG. The potential generation circuit 65 of FIG. 8 includes a wiring 68 connecting the power supply line 66a and the ground line 66b, and two resistors R1 and R2 provided on the wiring 67. The potential difference between the first potential V1 of the power supply line 66a and the second potential V2 of the ground line 66b is divided by the two resistors R1 and R2, and a third potential V3 intermediate between them is generated.

図8のB点には、電位生成回路65の出力が接続される。即ち、個別電極44との間で第1活性部51を挟む、第1定電位電極部45aに印加される第3電位V3(B点電位)は、常時、電位生成回路65で生成された、第1電位V1と第2電位V2の間の電位に維持される。また、図8のC点には、グランド線66bが接続される。つまり、個別電極44との間で第2活性部52を挟む、第2定電位電極部46aに印加される第4電位V4(C点電位)は、常時、第2電位V2に等しい電位に維持される。   The output of the potential generation circuit 65 is connected to the point B in FIG. In other words, the third potential V3 (point B potential) applied to the first constant potential electrode portion 45a sandwiching the first active portion 51 between the individual electrodes 44 is always generated by the potential generation circuit 65. It is maintained at a potential between the first potential V1 and the second potential V2. A ground line 66b is connected to the point C in FIG. That is, the fourth potential V4 (point C potential) applied to the second constant potential electrode portion 46a sandwiching the second active portion 52 with the individual electrode 44 is always maintained at a potential equal to the second potential V2. Is done.

以上説明した駆動部61による、3種類の電極44,45a,46aへの電位印加についてまとめると次のようになる。個別電極44の電位は、電源電位である第1電位V1とグランド電位である第2電位V2との間で切り換えられる。第1定電位電極部45aは、第1電位V1と第2電位V2の間の第3電位V3に維持される。また、第2定電位電極部46aの電位は、第2電位V2と等しい第4電位V4に維持される。尚、後でも述べるが、第3電位V3は、第2電位V2よりも、第1電位V1に近い値とする。上記電位の具体例を挙げると、例えば、V1=28V、V2(=V4)=0V、V3=23Vである。   The potential application to the three types of electrodes 44, 45a, 46a by the driving unit 61 described above is summarized as follows. The potential of the individual electrode 44 is switched between a first potential V1 that is a power supply potential and a second potential V2 that is a ground potential. The first constant potential electrode portion 45a is maintained at a third potential V3 between the first potential V1 and the second potential V2. The potential of the second constant potential electrode portion 46a is maintained at the fourth potential V4 that is equal to the second potential V2. As will be described later, the third potential V3 is closer to the first potential V1 than the second potential V2. For example, V1 = 28V, V2 (= V4) = 0V, and V3 = 23V.

(圧電アクチュエータの動作)
次に、駆動部61のドライバIC64によって個別電極44の電位が切り換えられたときの、圧電アクチュエータ21のアクチュエータ部60の動作について説明する。図9は、アクチュエータ部の動作説明図である。尚、図9において、太線の縦向き矢印b1,b2は、活性部51,52にそれぞれ作用する電界の方向を示し、塗りつぶした横向き矢印c1,c2は、活性部51,52のそれぞれにおける面方向における変形方向(伸長又は収縮)を示す。
(Operation of piezoelectric actuator)
Next, the operation of the actuator unit 60 of the piezoelectric actuator 21 when the potential of the individual electrode 44 is switched by the driver IC 64 of the driving unit 61 will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the actuator unit. In FIG. 9, thick vertical arrows b1 and b2 indicate the directions of the electric fields acting on the active portions 51 and 52, respectively, and solid horizontal arrows c1 and c2 indicate the surface directions in the active portions 51 and 52, respectively. The deformation direction (elongation or contraction) is shown.

(a)第2電位印加時
図9(a)は、個別電極44に第2電位V2が印加された状態を示す。このとき、個別電極44と第1定電位電極部45aとの間に電位差が生じて、矢印b1で示すように、第1活性部51に、第1定電位電極部45aから個別電極44に向かう、上向きの電界が作用する。また、矢印a1で示すように、第1活性部51の分極方向も上向きである。従って、第1活性部51に作用する電界の方向が、分極方向と同じとなることから、矢印c1で示すように、第1活性部51は面方向に収縮する。圧力室26の中央部と対向する第1活性部51が面方向に収縮することで、圧電体40は圧力室26側(下側)に凸となるように撓み、その中央部が下方向に変位する。尚、第2定電位電極部46aには、第2電位V2と同じ電位が印加されているため、個別電極44と第2定電位電極部46aの間には電位差が生じない。従って、第2活性部52には電界が作用せず、この第2活性部52には変形が生じない。
(A) When Second Potential is Applied FIG. 9A shows a state where the second potential V <b> 2 is applied to the individual electrode 44. At this time, a potential difference is generated between the individual electrode 44 and the first constant potential electrode portion 45a, and as indicated by an arrow b1, the first active portion 51 moves from the first constant potential electrode portion 45a toward the individual electrode 44. An upward electric field acts. Further, as indicated by an arrow a1, the polarization direction of the first active portion 51 is also upward. Therefore, since the direction of the electric field acting on the first active portion 51 is the same as the polarization direction, the first active portion 51 contracts in the surface direction as indicated by the arrow c1. When the first active portion 51 facing the central portion of the pressure chamber 26 contracts in the surface direction, the piezoelectric body 40 bends so as to be convex toward the pressure chamber 26 (lower side), and the central portion thereof is downward. Displace. Since the same potential as the second potential V2 is applied to the second constant potential electrode portion 46a, no potential difference is generated between the individual electrode 44 and the second constant potential electrode portion 46a. Therefore, an electric field does not act on the second active part 52, and the second active part 52 is not deformed.

ここで、第1定電位電極部45aに印加される第3電位V3は、第1電位V1と第2電位V2の間の電位である。そのため、第1定電位電極部45aに第1電位V1が印加される場合と比べると、個別電極44と第1定電位電極部45aの間の電位差が小さくなり、第1活性部51に作用する電界の強度が下がる。例えば、V1=28V、V2=0V、V3=23Vであれば、個別電極44と第1定電位電極部45aの間の電位差が、V1−V2(=28V)→V3−V2(=23V)に下がる。これにより、第1活性部51に作用する電界の強度を下げることができるため、第1活性部51における絶縁破壊を防止できる。尚、上記のように、第1活性部51に作用する電界が小さくなると、その分、第1活性部51の圧電変形(収縮量)は当然小さくなり、圧電体40の、圧力室26の中央部と対向する部分の下向きの変位量も小さくなる。しかし、後で説明するように、本実施形態の圧電アクチュエータ21では、この圧電体40の変位量の減少分が、後述する個別電極44への第1電位V1印加時に補われる構成となっている。   Here, the third potential V3 applied to the first constant potential electrode portion 45a is a potential between the first potential V1 and the second potential V2. Therefore, compared with the case where the first potential V1 is applied to the first constant potential electrode portion 45a, the potential difference between the individual electrode 44 and the first constant potential electrode portion 45a is reduced and acts on the first active portion 51. The strength of the electric field decreases. For example, if V1 = 28V, V2 = 0V, and V3 = 23V, the potential difference between the individual electrode 44 and the first constant potential electrode portion 45a is changed from V1-V2 (= 28V) to V3-V2 (= 23V). Go down. Thereby, since the strength of the electric field acting on the first active part 51 can be lowered, the dielectric breakdown in the first active part 51 can be prevented. As described above, when the electric field acting on the first active part 51 is reduced, the piezoelectric deformation (shrinkage amount) of the first active part 51 is naturally reduced, and the center of the pressure chamber 26 of the piezoelectric body 40 is reduced accordingly. The downward displacement amount of the part facing the part is also reduced. However, as will be described later, in the piezoelectric actuator 21 of the present embodiment, the decrease in the displacement amount of the piezoelectric body 40 is supplemented when a first potential V1 is applied to the individual electrode 44 described later. .

(b)第1電位印加時
図9(b)は、個別電極44に第1電位V1が印加された状態を示す。この場合においても、個別電極44と第1定電位電極部45aとの間に電位差が生じる。但し、この場合は、個別電極44の電位が第1定電位電極45aの電位よりも高くなる。従って、矢印b1で示すように、第1活性部51には、図9(a)とは逆に、個別電極44から第1定電位電極部45aに向かう、下向きの電界が作用する。この電界は、矢印a1で示される、第1活性部51の分極方向とは逆向きである。従って、矢印c1で示すように、第1活性部51は面方向に伸長する。
(B) When First Potential is Applied FIG. 9B shows a state where the first potential V1 is applied to the individual electrode 44. FIG. Even in this case, a potential difference is generated between the individual electrode 44 and the first constant potential electrode portion 45a. However, in this case, the potential of the individual electrode 44 is higher than the potential of the first constant potential electrode 45a. Accordingly, as indicated by the arrow b1, a downward electric field acting from the individual electrode 44 toward the first constant potential electrode portion 45a acts on the first active portion 51, contrary to FIG. 9A. This electric field is in the opposite direction to the polarization direction of the first active part 51 indicated by the arrow a1. Therefore, as indicated by the arrow c1, the first active portion 51 extends in the surface direction.

また、個別電極44に第1電位V1が印加されたときには、個別電極44と第2定電位電極部46aとの間にも電位差が生じ、第2活性部52には、矢印b2で示すように、個別電極44から第2定電位電極部46aに向かう下向きの電界が作用する。また、矢印a2で示すように、第2活性部52の分極方向も下向きである。従って、第2活性部52に作用する電界の向きが分極方向と同じとなり、第2活性部52は面方向に収縮する。   Further, when the first potential V1 is applied to the individual electrode 44, a potential difference also occurs between the individual electrode 44 and the second constant potential electrode portion 46a, and the second active portion 52 has a potential as indicated by an arrow b2. A downward electric field from the individual electrode 44 toward the second constant potential electrode portion 46a acts. Further, as indicated by the arrow a2, the polarization direction of the second active portion 52 is also downward. Therefore, the direction of the electric field acting on the second active part 52 becomes the same as the polarization direction, and the second active part 52 contracts in the surface direction.

このように、個別電極44の電位が第2電位V2から第1電位V1に切り換えられて、第1活性部51が、図9(a)の面方向に収縮している状態から図9(b)のように面方向に伸長する一方で、第2活性部52は逆に面方向に収縮する。これにより、圧電体40は、圧力室26とは逆側(上側)に凸となるように撓み、その中央部が上方向に変位する。   Thus, the potential of the individual electrode 44 is switched from the second potential V2 to the first potential V1, and the first active portion 51 is contracted in the plane direction of FIG. ), The second active portion 52 conversely contracts in the surface direction. As a result, the piezoelectric body 40 bends so as to be convex on the opposite side (upper side) of the pressure chamber 26, and its central portion is displaced upward.

また、第1活性部51が伸長するときに、同時に、第2活性部52が収縮することで、圧電体40の、1つの圧力室26を覆う部分全体で、面方向の収縮量の変化が小さく抑えられる。これにより、ある圧力室26における圧電体40の変形が、隣接する別の圧力室26に伝わる現象、いわゆるクロストークが抑制される。   In addition, when the first active portion 51 extends, the second active portion 52 contracts at the same time, so that the amount of contraction in the surface direction is changed over the entire portion of the piezoelectric body 40 covering one pressure chamber 26. Can be kept small. Thereby, a phenomenon in which the deformation of the piezoelectric body 40 in a certain pressure chamber 26 is transmitted to another adjacent pressure chamber 26, so-called crosstalk, is suppressed.

このように、個別電極44に第1電位V1が印加されたときには、先の第2電位V2の印加時とは逆方向に圧電体40が変形する。第1定電位電極部45aに、第1電位V1よりも低い第3電位V3が印加されることによって、図9(a)の個別電極44に第2電位V2が印加されたときの圧電体40の総変位量が低下するが、その変位量の低下は、図9(b)の個別電極44に第1電位が印加された場合に圧電体40が逆方向に変位することによって補われる。それ故、個別電極44の電位が第1電位V1と第2電位V2との間で切り換えられたときの圧電体40の総変位量で見れば、インクを吐出するために必要な変位量を得ることができる。従って、インクを吐出するために必要な圧電体40の変位量を確保しつつ、第1活性部51に作用する最大の電界強度を小さく抑えることができる。   As described above, when the first potential V1 is applied to the individual electrode 44, the piezoelectric body 40 is deformed in the direction opposite to the previous application of the second potential V2. By applying a third potential V3 lower than the first potential V1 to the first constant potential electrode portion 45a, the piezoelectric body 40 when the second potential V2 is applied to the individual electrode 44 of FIG. 9A. The total displacement amount is reduced, but the decrease in the displacement amount is compensated by the displacement of the piezoelectric body 40 in the reverse direction when the first potential is applied to the individual electrode 44 in FIG. 9B. Therefore, when viewed from the total displacement amount of the piezoelectric body 40 when the potential of the individual electrode 44 is switched between the first potential V1 and the second potential V2, a displacement amount necessary to eject ink is obtained. be able to. Therefore, the maximum electric field strength acting on the first active portion 51 can be suppressed to a low level while ensuring the amount of displacement of the piezoelectric body 40 necessary for ejecting ink.

但し、第1活性部51に、その分極方向とは逆方向に強い電界が作用すると、その分極状態が崩れてしまう。そのため、第1活性部51に、分極方向と逆方向に、その分極状態を崩してしまうほど大きな電界が作用しないように、個別電極44に印加される第1電位V1と、第1定電位電極部45aに印加される第3電位V3の電位差が一定以下であることが必要となる。そこで、本実施形態では、第3電位V3は、第2電位V2よりも、第1電位V1に近い電位となっている。例えば、V1=28V、V2=0V、V3=23Vであれば、第1電位V1と第3電位V3との電位差は、5Vとなる。   However, when a strong electric field acts on the first active portion 51 in the direction opposite to the polarization direction, the polarization state is destroyed. Therefore, the first potential V1 applied to the individual electrode 44 and the first constant potential electrode are not applied to the first active part 51 so that an electric field large enough to destroy the polarization state does not act in the direction opposite to the polarization direction. It is necessary that the potential difference of the third potential V3 applied to the portion 45a is not more than a certain value. Therefore, in the present embodiment, the third potential V3 is closer to the first potential V1 than the second potential V2. For example, if V1 = 28V, V2 = 0V, and V3 = 23V, the potential difference between the first potential V1 and the third potential V3 is 5V.

尚、第2定電位電極部46aには、第2電位V2に等しい電位が印加されることから、個別電極44に第1電位が印加されたときに、これら2つの電極44,46a間には、比較的大きな電位差(V1−V2)が生じる。しかし、第2活性部52は第1活性部51と比べて厚いことから、第1活性部51と同じ電位差が生じたとしても、作用する電界の強度は第1活性部51と比べて低くなる。従って、第2活性部52については、第1活性部51よりも電位差が多少大きくても、絶縁破壊等の問題は生じない。   Since a potential equal to the second potential V2 is applied to the second constant potential electrode portion 46a, when the first potential is applied to the individual electrode 44, there is no gap between the two electrodes 44 and 46a. A relatively large potential difference (V1-V2) is generated. However, since the second active part 52 is thicker than the first active part 51, even if the same potential difference as the first active part 51 occurs, the strength of the applied electric field is lower than that of the first active part 51. . Therefore, the second active portion 52 does not cause problems such as dielectric breakdown even if the potential difference is slightly larger than that of the first active portion 51.

また、本実施形態では、第1定電位電極部45aと第2定電位電極部46aとが対向しておらず、厚み方向において重なっていない。しかしながら、このような構成であっても、図5に示すように、圧電層42には、第1定電位電極部45aから第2定電位電極部46aに向けて、圧電体40の厚み方向に対して外側に傾斜した方向に、強い電界が常に作用する部分42aが存在する。この部分42aは、本来、第2活性部52として機能するべき部分であるが、上記の電界が常に作用しているために、個別電極44の電位が切り換えられてもほとんど伸縮しない。また、第1定電位電極部45aと第2定電位電極部46aの間の電位差が大きいほど、強い電界が面方向に広がり、第2活性部52として機能しなくなる上記部分42aが大きくなる。従って、第1定電位電極部45aに印加される電位を低くすることは、第2活性部52の機能低下を抑えるという点においても有効である。   In the present embodiment, the first constant potential electrode portion 45a and the second constant potential electrode portion 46a do not face each other and do not overlap in the thickness direction. However, even in such a configuration, as shown in FIG. 5, the piezoelectric layer 42 has a thickness direction of the piezoelectric body 40 from the first constant potential electrode portion 45a toward the second constant potential electrode portion 46a. On the other hand, there is a portion 42a where a strong electric field always acts in a direction inclined outward. The portion 42a is originally a portion that should function as the second active portion 52. However, since the above-described electric field is always acting, the portion 42a hardly expands or contracts even when the potential of the individual electrode 44 is switched. Further, as the potential difference between the first constant potential electrode portion 45a and the second constant potential electrode portion 46a is larger, the stronger electric field spreads in the surface direction, and the portion 42a that does not function as the second active portion 52 becomes larger. Therefore, lowering the potential applied to the first constant potential electrode portion 45a is also effective in suppressing the functional degradation of the second active portion 52.

以上のように、個別電極44の電位が第1電位V1と第2電位V2との間で切り換えられると、圧力室26と対向する領域において圧電体40が上下に変位するため圧力室26の容積が変化する。この容積変化によって、圧力室26内のインクに圧力(吐出エネルギー)が付与され、圧力室26に連通するノズル25からインクが吐出される。   As described above, when the potential of the individual electrode 44 is switched between the first potential V <b> 1 and the second potential V <b> 2, the piezoelectric body 40 is displaced up and down in a region facing the pressure chamber 26, and thus the volume of the pressure chamber 26. Changes. Due to this volume change, pressure (discharge energy) is applied to the ink in the pressure chamber 26, and the ink is discharged from the nozzle 25 communicating with the pressure chamber 26.

以上説明した実施形態において、インクジェットヘッド4が本発明の「液体吐出装置」に相当する。流路ユニット20が本発明の「流路構造体」に相当する。最上層の圧電層41が本発明の「第1圧電層」に相当する。中間層の圧電層42が本発明の「第2圧電層」に相当する。個別電極44が本発明の「駆動電極」に相当する。第1定電位電極部45aが本発明の「第1定電位電極」に相当する。第2定電位電極部46aが本発明の「第2定電位電極」に相当する。駆動部61が本発明の「駆動装置」に相当する。制御装置6が本発明の「制御部」に相当する。   In the embodiment described above, the inkjet head 4 corresponds to the “liquid ejecting apparatus” of the invention. The flow path unit 20 corresponds to the “flow path structure” of the present invention. The uppermost piezoelectric layer 41 corresponds to the “first piezoelectric layer” of the present invention. The intermediate piezoelectric layer 42 corresponds to the “second piezoelectric layer” of the present invention. The individual electrode 44 corresponds to the “drive electrode” of the present invention. The first constant potential electrode portion 45a corresponds to the “first constant potential electrode” of the present invention. The second constant potential electrode portion 46a corresponds to the “second constant potential electrode” of the present invention. The drive unit 61 corresponds to the “drive device” of the present invention. The control device 6 corresponds to the “control unit” of the present invention.

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。   Next, modified embodiments in which various modifications are made to the embodiment will be described. However, components having the same configuration as in the above embodiment are given the same reference numerals and description thereof is omitted as appropriate.

1]前記実施形態では、第2定電位電極部46aには、第4電位V4として、個別電極44に印加される第2電位V2と等しい電位が印加されていたが(図9参照)、第2電位V2とは異なる電位が印加されてもよい。図10において、第1定電位電極部45aの電位が第3電位V3に維持される点は、前記実施形態と同じであるが、第2定電位電極部46aの第4電位V4は、個別電極44に印加される第2電位V2よりも高い。即ち、4種類の電位の高低関係は、V1>V3>V4>V2となっている。尚、図11に示すように、第2電位V2と異なる第4電位V4は、第3電位V3と同様にして、駆動部61の電位生成回路65にて、第1電位V1と第2電位V2との間の電位差を、3つの抵抗R1,R2,R3で分圧することにより容易に生成することができる。 1] In the above embodiment, the second constant potential electrode portion 46a is applied with the same potential as the second potential V2 applied to the individual electrode 44 as the fourth potential V4 (see FIG. 9). A potential different from the two potential V2 may be applied. In FIG. 10, the point that the potential of the first constant potential electrode unit 45a is maintained at the third potential V3 is the same as in the above embodiment, but the fourth potential V4 of the second constant potential electrode unit 46a is the individual electrode. 44, which is higher than the second potential V2. That is, the relationship between the four potential levels is V1> V3> V4> V2. As shown in FIG. 11, the fourth potential V4, which is different from the second potential V2, is the first potential V1 and the second potential V2 in the potential generation circuit 65 of the drive unit 61 in the same manner as the third potential V3. Can be easily generated by dividing the voltage difference with the three resistors R1, R2 and R3.

図10(a)に示すように、個別電極44に第2電位V2が印加されたときには、第1活性部51が面方向に収縮する一方で、第2活性部52には、分極方向とは逆方向の電界が作用し、第2活性部52は面方向に伸長する。この第2活性部52の伸長は、第1活性部51の収縮によって圧電体40が下に凸となるように変形する際に、その変形を促進する働きをする。尚、第2活性部52に作用する逆方向の電界によって、第2活性部52の分極状態が崩れることを避けるため、個別電極44と第2定電位電極部46aとの間の電位差(V4−V2)は一定以下に小さくすることが好ましい。具体的には、第4電位V4は、第1電位V1よりも第2電位V2に近い電位とする。例えば、V1=28V、V2=0V、V3=23V、V4=5Vとし、V4−V2=5Vとする。   As shown in FIG. 10A, when the second potential V2 is applied to the individual electrode 44, the first active portion 51 contracts in the plane direction, while the second active portion 52 has a polarization direction The electric field in the reverse direction acts, and the second active part 52 extends in the surface direction. The expansion of the second active portion 52 serves to promote the deformation when the piezoelectric body 40 is deformed to be convex downward due to the contraction of the first active portion 51. In order to avoid the polarization state of the second active part 52 from being destroyed by the reverse electric field acting on the second active part 52, the potential difference (V4− between the individual electrode 44 and the second constant potential electrode part 46a). V2) is preferably made smaller than a certain value. Specifically, the fourth potential V4 is closer to the second potential V2 than the first potential V1. For example, V1 = 28V, V2 = 0V, V3 = 23V, V4 = 5V, and V4-V2 = 5V.

図10(b)に示すように、個別電極44に第1電位V1が印加されたときには、第2活性部52には、分極方向とは同じ方向(正方向)の電界が作用し、第2活性部52は面方向に収縮する。ここで、第2定電位電極部46aの第4電位V4は、第2電位V2よりも高い電位であるため、第2定電位電極部46aに第2電位V2に等しい電位が印加される場合と比べて、個別電極44と第2定電位電極部46aの間の電位差が小さくなり、第2活性部52に作用する電界の強度も小さくなる。   As shown in FIG. 10B, when the first potential V1 is applied to the individual electrode 44, an electric field in the same direction (positive direction) as the polarization direction acts on the second active portion 52, and the second The active part 52 contracts in the surface direction. Here, since the fourth potential V4 of the second constant potential electrode portion 46a is higher than the second potential V2, a potential equal to the second potential V2 is applied to the second constant potential electrode portion 46a. In comparison, the potential difference between the individual electrode 44 and the second constant potential electrode portion 46a is reduced, and the intensity of the electric field acting on the second active portion 52 is also reduced.

前記実施形態の図9の圧電アクチュエータと、上記変更形態の図10の圧電アクチュエータとを比較する。図9の構成では、第2定電位電極部46aに、第2電位V2に等しい電位が印加されることから、3種類の電極44,45a,46aに印加する電位の種類を3種類にすることができる。従って、駆動部61の、圧電アクチュエータを駆動するために必要な回路の構成が単純になる。これに対し、図10の構成では、電位の種類が1種類増えるものの、第2定電位電極部46aに第2電位V2よりも高い第4電位V4が印加されることで、圧電層42に作用する、第1定電位電極部45aから第2定電位電極部46aに向かう電界の強度を小さくすることができる。さらに、第1活性部51だけでなく、第2活性部52についても最大電界強度を下げることができる、という点でも有利である。   The piezoelectric actuator of FIG. 9 of the embodiment is compared with the piezoelectric actuator of FIG. 10 of the modified embodiment. In the configuration of FIG. 9, since the potential equal to the second potential V2 is applied to the second constant potential electrode portion 46a, the types of potentials applied to the three types of electrodes 44, 45a, 46a are set to three types. Can do. Accordingly, the configuration of the circuit necessary for driving the piezoelectric actuator of the drive unit 61 is simplified. On the other hand, in the configuration of FIG. 10, although the type of potential is increased by one, the fourth potential V4 higher than the second potential V2 is applied to the second constant potential electrode portion 46a, thereby acting on the piezoelectric layer 42. Thus, the strength of the electric field from the first constant potential electrode portion 45a toward the second constant potential electrode portion 46a can be reduced. Furthermore, not only the first active part 51 but also the second active part 52 is advantageous in that the maximum electric field strength can be lowered.

2]駆動部61の構成は、前記実施形態のものには限定されない。例えば、図12に示すように、電位生成回路65において、抵抗の代わりに、ツェナーダイオードDを用いて、第3電位V3を生成してもよい。あるいは、図13に示すように、第1電位V1が印加された電源線66aと、圧電アクチュエータ21の第1定電位電極部45aとの間に、第1電位V1から第3電位V3に落とすための抵抗Raが設けられてもよい。 2] The configuration of the drive unit 61 is not limited to that of the above embodiment. For example, as shown in FIG. 12, in the potential generation circuit 65, the third potential V3 may be generated using a Zener diode D instead of a resistor. Alternatively, as shown in FIG. 13, to drop from the first potential V1 to the third potential V3 between the power supply line 66a to which the first potential V1 is applied and the first constant potential electrode portion 45a of the piezoelectric actuator 21. The resistor Ra may be provided.

また、電源装置55から供給される2種類の電位(第1電位V1と第2電位V2)を分圧して、第3電位V3や第4電位V4を生成する構成にも限られない。即ち、電源装置55で生成された第3電位V3(第4電位V4)が、FFC67及びCOF63を介して、第1定電位電極部45a(第2定電位電極部46a)に対して、独立して供給されてもよい。   Further, the present invention is not limited to the configuration in which the two potentials (first potential V1 and second potential V2) supplied from the power supply device 55 are divided to generate the third potential V3 and the fourth potential V4. That is, the third potential V3 (fourth potential V4) generated by the power supply device 55 is independent of the first constant potential electrode portion 45a (second constant potential electrode portion 46a) via the FFC 67 and the COF 63. May be supplied.

3]第1電位V1〜第4電位V4の具体的な値については、先に例示した以外にも、第1電位V1>第3電位V3>第2電位V2の関係が成立する範囲内で、適宜変更可能である。 3] Regarding specific values of the first potential V1 to the fourth potential V4, in addition to those exemplified above, within a range where the relationship of the first potential V1> the third potential V3> the second potential V2 is established, It can be changed as appropriate.

例えば、先の例では、全ての電位がプラスの電位であったが、一部の電位(例えば、第2電位V2)をマイナスの電位としてもよい。但し、このようなマイナスの電位は、前記実施形態のように、電源電位とグランド電位との間を分圧して簡単に生成することはできず、駆動部61等の構成がやや複雑になる。   For example, in the previous example, all the potentials are positive potentials, but some potentials (for example, the second potential V2) may be negative potentials. However, such a negative potential cannot be easily generated by dividing the power supply potential and the ground potential as in the above-described embodiment, and the configuration of the drive unit 61 and the like becomes slightly complicated.

また、第2定電位電極部46aに印加される第4電位V4を、第2電位V2よりも低い電位にしてもよい。但し、第2電位V2がグランド電位(0V)である場合は、第4電位V4はマイナスの電位となる。その場合、上に述べたのと同様、第4電位V4を供給するための構成が複雑となる。また、第4電位V4を第2電位V2よりも低くすると、第3電位V3が印加される第1定電位電極部45aと、第4電位V4が印加される第2定電位電極部46aとの間の電位差が大きくなり、圧電層42に作用する電界の強度が大きくなってしまう、という点でも不利である。   Further, the fourth potential V4 applied to the second constant potential electrode portion 46a may be lower than the second potential V2. However, when the second potential V2 is the ground potential (0V), the fourth potential V4 is a negative potential. In this case, the configuration for supplying the fourth potential V4 becomes complicated as described above. Further, when the fourth potential V4 is lower than the second potential V2, the first constant potential electrode portion 45a to which the third potential V3 is applied and the second constant potential electrode portion 46a to which the fourth potential V4 is applied. This is also disadvantageous in that the potential difference between them increases, and the strength of the electric field acting on the piezoelectric layer 42 increases.

4]前記実施形態では、第2定電位電極部46aがU字形にパターニングされており、第1定電位電極部45aと第2定電位電極部46aとが重ならない構成となっていた(図4〜図6参照)。これに対して、図14に示すように、例えば、第2定電位電極部46aが、圧力室26の全域と対向するように形成されて、第1定電位電極部45aとも重なる構成であってもよい。 4] In the above embodiment, the second constant potential electrode portion 46a is patterned in a U shape, and the first constant potential electrode portion 45a and the second constant potential electrode portion 46a do not overlap (FIG. 4). To FIG. 6). On the other hand, as shown in FIG. 14, for example, the second constant potential electrode portion 46a is formed so as to face the entire area of the pressure chamber 26 and overlaps the first constant potential electrode portion 45a. Also good.

尚、この場合、圧電層42の、第1定電位電極部45aと第2定電位電極部46aとに挟まれる部分42bには、第3電位V3と第4電位V4の電位差による電界が常時作用する。この部分42bに作用する電界の強度をできるだけ小さく抑えるためには、図10のように、第3電位V3を第1電位V1よりも低い電位とし、且つ、第4電位V4を第2電位V2よりも高い電位にするなどして、電位差V4−V3を小さくすることが好ましい。   In this case, the electric field due to the potential difference between the third potential V3 and the fourth potential V4 always acts on the portion 42b of the piezoelectric layer 42 sandwiched between the first constant potential electrode portion 45a and the second constant potential electrode portion 46a. To do. In order to keep the intensity of the electric field acting on the portion 42b as small as possible, the third potential V3 is set lower than the first potential V1 and the fourth potential V4 is set lower than the second potential V2, as shown in FIG. It is preferable to reduce the potential difference V4-V3, for example, by increasing the potential.

5]先にも述べたように、第1活性部51に、その分極方向とは逆方向に、一定以上の強さの電界が作用すると、第1活性部51の分極状態が崩れる。ここで、分極状態が崩れるときの前記逆方向の電界強度は温度に依存する。具体的には、圧電体40の温度が高いと、逆方向の電界強度が小さくても分極状態が崩れやすくなる。そこで、圧電体40の温度に応じて、第1定電位電極部45aに印加する第3電位V3を変化させてもよい。 5] As described above, when an electric field of a certain level or more acts on the first active portion 51 in the direction opposite to the polarization direction, the polarization state of the first active portion 51 is destroyed. Here, the electric field strength in the reverse direction when the polarization state collapses depends on the temperature. Specifically, when the temperature of the piezoelectric body 40 is high, the polarization state is easily broken even if the electric field strength in the reverse direction is small. Therefore, the third potential V3 applied to the first constant potential electrode portion 45a may be changed according to the temperature of the piezoelectric body 40.

図15に示すように、制御装置6には、インクジェットヘッド4の周囲温度(環境温度)を検出する温度センサ75からの信号が入力される。この温度センサ75を用いて圧電体40のおおよその温度を検出(推定)する。尚、圧電体40そのものに温度センサ75が設けられて、圧電体40の温度を直接検出してもよい。   As shown in FIG. 15, a signal from a temperature sensor 75 that detects the ambient temperature (environment temperature) of the inkjet head 4 is input to the control device 6. Using this temperature sensor 75, the approximate temperature of the piezoelectric body 40 is detected (estimated). The temperature sensor 75 may be provided in the piezoelectric body 40 itself, and the temperature of the piezoelectric body 40 may be directly detected.

上で説明したのと同じく、駆動部61の電位生成回路65は、第1電位V1と第2電位V2の電位差を分圧して、第3電位V3を生成するための2つの抵抗R1,R2を有する。但し、一方の抵抗R1は可変抵抗である。制御装置6は、温度センサ75の検出信号に応じて、電位生成回路65に対して、可変抵抗R1の抵抗値を制御する信号を出力し、その抵抗値を変更する。具体的には、温度センサ75で検出された温度が高いほど、可変抵抗R1の抵抗値を小さくし、第3電位V3を第1電位V1に近づける。   As described above, the potential generation circuit 65 of the drive unit 61 divides the potential difference between the first potential V1 and the second potential V2 to generate two resistors R1 and R2 for generating the third potential V3. Have. However, one resistor R1 is a variable resistor. In response to the detection signal of the temperature sensor 75, the control device 6 outputs a signal for controlling the resistance value of the variable resistor R1 to the potential generation circuit 65, and changes the resistance value. Specifically, the higher the temperature detected by the temperature sensor 75, the smaller the resistance value of the variable resistor R1, and the third potential V3 approaches the first potential V1.

これにより、圧電体40の温度が高い場合には、第3電位V3を第1電位V1に近づけ、分極方向と逆方向の電界強度を小さく抑えることで、第1活性部51の反転状態が崩れることを抑制できる。逆に、圧電体40の温度が低い場合には、逆方向の電界強度が多少大きくても分極が崩れない。そこで、第3電位V3の第1電位V1に対する電位差を大きくし、これによって分極方向と同じ正方向における、最大電界強度を抑えて、第1活性部51の絶縁破壊をより確実に防止する。   Thereby, when the temperature of the piezoelectric body 40 is high, the inversion state of the first active part 51 is destroyed by bringing the third potential V3 close to the first potential V1 and suppressing the electric field strength in the direction opposite to the polarization direction. This can be suppressed. On the contrary, when the temperature of the piezoelectric body 40 is low, the polarization does not collapse even if the electric field strength in the reverse direction is somewhat large. Therefore, the potential difference between the third potential V3 and the first potential V1 is increased, thereby suppressing the maximum electric field strength in the same positive direction as the polarization direction, thereby preventing the dielectric breakdown of the first active portion 51 more reliably.

また、上と同様に、圧電体40の温度に応じて、第2定電位電極部46aに印加される第4電位を変化させてもよい。   Similarly to the above, the fourth potential applied to the second constant potential electrode portion 46 a may be changed according to the temperature of the piezoelectric body 40.

以上、説明した前記実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を噴射して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。さらに、本発明の圧電アクチュエータは、液体吐出の用途に使用されるものに限られるわけではなく、それ以外の用途で用いられる圧電アクチュエータに対しても、本発明を適用しうる。   In the above-described embodiment and its modifications, the present invention is applied to an inkjet head that prints an image or the like by ejecting ink onto a recording sheet. The present invention can also be applied to a liquid ejection apparatus that is used. For example, the present invention can also be applied to a liquid ejection device that ejects a conductive liquid onto a substrate to form a conductive pattern on the substrate surface. Furthermore, the piezoelectric actuator of the present invention is not limited to those used for liquid ejection applications, and the present invention can be applied to piezoelectric actuators used for other applications.

次に、出願当初の特許請求の範囲に記載の請求項1〜5に係る発明以外の開示発明について説明する。   Next, disclosed inventions other than the inventions according to claims 1 to 5 described in the claims at the beginning of the application will be described.

液体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に設けられた圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆うように前記流路構造体に設けられた圧電層と、前記圧電層の一方の面の、前記圧電層の厚み方向において前記圧力室と対向する領域に配置された駆動電極と、前記圧電層の他方の面の、前記圧電層の厚み方向において前記駆動電極と対向する定電位電極と、前記駆動電極、及び、前記定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、前記圧電層の、前記駆動電極と前記定電位電極とに挟まれた部分に、前記圧電層の厚み方向において分極された活性部を有し、
前記駆動装置は、前記駆動電極の電位を、第1電位とこの第1電位よりも低い第2電位との間で切り換え、前記定電位電極の電位を、前記第2電位よりも高く、前記第1電位よりも低い第3電位に維持し、
さらに、前記圧電体の温度を検出する温度検出部と、前記駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度に応じて、前記駆動装置を制御して、前記第1定電位電極に印加する前記第3電位を変化させることを特徴とする液体吐出装置の発明である。
A nozzle that discharges the liquid, and a flow channel structure in which a liquid channel including a pressure chamber communicating with the nozzle is formed, and a piezoelectric actuator provided in the flow channel structure,
The piezoelectric actuator is disposed in a region facing the pressure chamber in the thickness direction of the piezoelectric layer on one surface of the piezoelectric layer and a piezoelectric layer provided in the flow path structure so as to cover the pressure chamber. Drive electrode, a constant potential electrode facing the drive electrode in the thickness direction of the piezoelectric layer on the other surface of the piezoelectric layer, and a drive for applying a potential to the drive electrode and the constant potential electrode. An apparatus,
The piezoelectric body has an active portion polarized in the thickness direction of the piezoelectric layer at a portion sandwiched between the drive electrode and the constant potential electrode of the piezoelectric layer,
The driving device switches the potential of the driving electrode between a first potential and a second potential lower than the first potential, and sets the potential of the constant potential electrode higher than the second potential. Maintaining a third potential lower than one potential,
Furthermore, a temperature detection unit that detects the temperature of the piezoelectric body, and a control unit that controls the drive device, the control unit according to the temperature detected by the temperature detection unit, The third potential applied to the first constant potential electrode is changed to control the liquid discharge device according to the invention.

上記開示発明は、出願当初の特許請求の範囲の請求項5に対応するものであるが、上記開示発明の技術的範囲は、請求項4の構成を前提としないものを包含する。例えば、圧電アクチュエータの構成として、2種類の定電位電極を前提とせず、駆動電極と1つの定電位電極のみを有する構成も上記開示発明に含まれる。   The above disclosed invention corresponds to claim 5 in the scope of claims at the beginning of the application, but the technical scope of the above disclosed invention includes those not based on the configuration of claim 4. For example, the configuration of the piezoelectric actuator does not assume two types of constant potential electrodes, and includes only a drive electrode and one constant potential electrode.

以下、上記開示発明についての実施形態の変形例について説明する。図16に示すように、圧電アクチュエータ21A(アクチュエータ部60A)は、積層された2つの圧電層41A,42Aからなる圧電体40Aと、圧電層41Aの上面に形成された個別電極44Aと、2つの圧電層41,42の間に形成された共通電極45Aとを有する。圧電層41Aの、個別電極44Aと共通電極45Aとに挟まれた部分は下向きに分極された、活性部51Aである。尚、個別電極44Aが、上記開示発明における駆動電極に相当し、共通電極45Aが、上記開示発明における定電位電極に相当する。   Hereinafter, modifications of the embodiment of the disclosed invention will be described. As shown in FIG. 16, the piezoelectric actuator 21A (actuator portion 60A) includes a piezoelectric body 40A composed of two stacked piezoelectric layers 41A and 42A, an individual electrode 44A formed on the upper surface of the piezoelectric layer 41A, and two A common electrode 45 </ b> A formed between the piezoelectric layers 41 and 42. A portion of the piezoelectric layer 41A sandwiched between the individual electrode 44A and the common electrode 45A is an active portion 51A that is polarized downward. The individual electrode 44A corresponds to the drive electrode in the above disclosed invention, and the common electrode 45A corresponds to the constant potential electrode in the above disclosed invention.

図17に、活性部51A及び駆動部61Aの等価回路図を示す。活性部51Aは、コンデンサCと等価である。ドライバIC64Aは、個別電極44Aの電位(D点電位)を、第1電位V1と第2電位V2との間で切り換える。電位生成回路65Aは、2つの抵抗R1,R2によって、第1電位V1と第2電位V2の電位差を分圧し、第1電位V1よりも低く、且つ、第2電位V2よりも高い、第3電位V3を生成する。共通電極45Aの電位(E点電位)は第3電位V3に維持される。さらに、電位生成回路65Aの一方の抵抗R2は可変抵抗である。制御装置6Aは、温度センサ75Aの検出結果に応じて、電位生成回路65Aに可変抵抗R2を制御する信号を出力し、可変抵抗R2の抵抗値を変化させる。   FIG. 17 shows an equivalent circuit diagram of the active part 51A and the drive part 61A. The active part 51A is equivalent to the capacitor C. The driver IC 64A switches the potential (point D potential) of the individual electrode 44A between the first potential V1 and the second potential V2. The potential generation circuit 65A divides the potential difference between the first potential V1 and the second potential V2 by the two resistors R1 and R2, and the third potential is lower than the first potential V1 and higher than the second potential V2. V3 is generated. The potential of the common electrode 45A (point E potential) is maintained at the third potential V3. Further, one resistor R2 of the potential generating circuit 65A is a variable resistor. The control device 6A outputs a signal for controlling the variable resistor R2 to the potential generation circuit 65A according to the detection result of the temperature sensor 75A, and changes the resistance value of the variable resistor R2.

1 インクジェットプリンタ
4 インクジェットヘッド
6 制御装置
20 流路ユニット
21 圧電アクチュエータ
25 ノズル
26 圧力室
40 圧電体
41 圧電層
42 圧電層
44 個別電極
45a 第1定電位電極部
46a 第2定電位電極部
51 第1活性部
52 第2活性部
60 アクチュエータ部
61 駆動部
64 ドライバIC
75 温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet printer 4 Inkjet head 6 Control apparatus 20 Flow path unit 21 Piezoelectric actuator 25 Nozzle 26 Pressure chamber 40 Piezoelectric body 41 Piezoelectric layer 42 Piezoelectric layer 44 Individual electrode 45a 1st constant potential electrode part 46a 2nd constant potential electrode part 51 1st Active part 52 Second active part 60 Actuator part 61 Drive part 64 Driver IC
75 Temperature sensor

Claims (7)

積層された第1圧電層及び第2圧電層を有する圧電体と、
前記第1圧電層の前記第2圧電層とは反対側の面に配置された駆動電極と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第1定電位電極と、
前記第2圧電層の前記第1圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第2定電位電極と、
前記駆動電極、前記第1定電位電極、及び、前記第2定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、
前記第1圧電層の、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層の厚み方向において分極された第1活性部を有し、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層と前記第2圧電層の厚み方向において分極された第2活性部を有し、
前記駆動装置は、
前記駆動電極の電位を、第1電位とこの第1電位よりも低い第2電位との間で切り換え、
前記第1定電位電極の電位を、前記第2電位よりも高く、且つ、前記第1電位よりも低い第3電位に維持し、
前記第2定電位電極の電位を、前記第3電位よりも低い第4電位に維持することを特徴とする圧電アクチュエータ。
A piezoelectric body having a laminated first piezoelectric layer and second piezoelectric layer;
A drive electrode disposed on a surface of the first piezoelectric layer opposite to the second piezoelectric layer;
A first constant potential electrode disposed between the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer and facing the drive electrode in the thickness direction of the piezoelectric body;
A second constant potential electrode disposed on a surface of the second piezoelectric layer opposite to the first piezoelectric layer and facing the drive electrode in the thickness direction of the piezoelectric body;
A driving device for applying a potential to each of the driving electrode, the first constant potential electrode, and the second constant potential electrode;
The piezoelectric body is
A portion of the first piezoelectric layer sandwiched between the drive electrode and the first constant potential electrode has a first active portion polarized in the thickness direction of the first piezoelectric layer;
A portion of the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer sandwiched between the drive electrode and the second constant potential electrode is polarized in the thickness direction of the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer. 2 active parts,
The driving device includes:
Switching the driving electrode potential between a first potential and a second potential lower than the first potential;
Maintaining the potential of the first constant potential electrode at a third potential that is higher than the second potential and lower than the first potential;
The piezoelectric actuator characterized in that the potential of the second constant potential electrode is maintained at a fourth potential lower than the third potential.
前記駆動装置は、前記第2定電位電極に、前記第4電位として、前記第2電位と等しい電位を印加することを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。   2. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the driving device applies a potential equal to the second potential as the fourth potential to the second constant potential electrode. 前記駆動装置は、前記第2定電位電極に、前記第4電位として、前記第2電位よりも高い電位を印加することを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ。   2. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the driving device applies a potential higher than the second potential as the fourth potential to the second constant potential electrode. 液体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、
前記流路構造体に設けられた圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記圧力室を覆うように前記流路構造体に設けられ、且つ、積層された第1圧電層及び第2圧電層を有する圧電体と、
前記第1圧電層の前記第2圧電層とは反対側の面の、前記圧電体の厚み方向において前記圧力室と対向する領域に配置された駆動電極と、
前記第1圧電層と前記第2圧電層の間に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第1定電位電極と、
前記第2圧電層の前記第1圧電層とは反対側の面に配置され、且つ、前記圧電体の厚み方向において前記駆動電極と対向する第2定電位電極と、
前記駆動電極、前記第1定電位電極、及び、前記第2定電位電極にそれぞれ電位を印加する駆動装置と、を備え、
前記圧電体は、
前記第1圧電層の、前記駆動電極と前記第1定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層の厚み方向において分極された第1活性部を有し、
前記第1圧電層及び前記第2圧電層の、前記駆動電極と前記第2定電位電極とに挟まれた部分に、前記第1圧電層及び前記第2圧電層の厚み方向において分極された第2活性部を有し、
前記駆動装置は、
前記駆動電極の電位を、第1電位とこの第1電位よりも低い第2電位との間で切り換え、
前記第1定電位電極の電位を、前記第2電位よりも高く、前記第1電位よりも低い第3電位に維持し、
前記第2定電位電極の電位を、前記第3電位よりも低い第4電位に維持することを特徴とする液体吐出装置。
A flow channel structure in which a liquid flow channel including a nozzle for discharging liquid and a pressure chamber communicating with the nozzle is formed;
A piezoelectric actuator provided in the flow path structure,
The piezoelectric actuator is
A piezoelectric body provided in the flow path structure so as to cover the pressure chamber and having a laminated first piezoelectric layer and second piezoelectric layer;
A drive electrode disposed in a region facing the pressure chamber in the thickness direction of the piezoelectric body on the surface of the first piezoelectric layer opposite to the second piezoelectric layer;
A first constant potential electrode disposed between the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer and facing the drive electrode in the thickness direction of the piezoelectric body;
A second constant potential electrode disposed on a surface of the second piezoelectric layer opposite to the first piezoelectric layer and facing the drive electrode in the thickness direction of the piezoelectric body;
A driving device for applying a potential to each of the driving electrode, the first constant potential electrode, and the second constant potential electrode;
The piezoelectric body is
A portion of the first piezoelectric layer sandwiched between the drive electrode and the first constant potential electrode has a first active portion polarized in the thickness direction of the first piezoelectric layer;
A portion of the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer sandwiched between the drive electrode and the second constant potential electrode is polarized in the thickness direction of the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer. 2 active parts,
The driving device includes:
Switching the driving electrode potential between a first potential and a second potential lower than the first potential;
Maintaining the potential of the first constant potential electrode at a third potential that is higher than the second potential and lower than the first potential;
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the potential of the second constant potential electrode is maintained at a fourth potential lower than the third potential.
前記圧電体の温度を検出する温度検出部と、前記駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度に応じて、前記駆動装置を制御して、前記第1定電位電極に印加する前記第3電位を変化させることを特徴とする請求項4に記載の液体吐出装置。
A temperature detection unit for detecting the temperature of the piezoelectric body; and a control unit for controlling the driving device;
The control unit controls the driving device according to the temperature detected by the temperature detection unit to change the third potential applied to the first constant potential electrode. The liquid discharge apparatus according to 1.
前記第3電位は、前記第1電位の1/2よりも高い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。The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the third potential is higher than ½ of the first potential. 前記第1電位と前記第3電位との差が、5V以下であ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。The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein a difference between the first potential and the third potential is 5 V or less.
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