インクジェットヘッド及び記録装置
【課題】駆動周波数を高くすることが可能なインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】ヘッド６は、加圧室３１側から順に積層された、振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び個別電極４３を有する。圧電体４１は、個別電極本体４４が重なる駆動部４１ａと、その外周の非駆動部４１ｂとを有する。駆動部４１ａは厚み方向に分極されており、非駆動部４１ｂは駆動部４１ａに比較して厚み方向への分極がなされていない。駆動信号出力部８は、非駆動部４１ｂが、駆動部４１ａと同様の分極が施された状態から引張り応力が加えられることによりドメインスイッチング及びこれに伴う形状変化が生じたものであると仮定したときに、その形状変化が生じる前の状態の吐出素子１９における最高駆動周波数ｆｃよりも高い周波数で、共通電極３９と個別電極４３との間に電圧を印加する。
【解決手段】ヘッド６は、加圧室３１側から順に積層された、振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び個別電極４３を有する。圧電体４１は、個別電極本体４４が重なる駆動部４１ａと、その外周の非駆動部４１ｂとを有する。駆動部４１ａは厚み方向に分極されており、非駆動部４１ｂは駆動部４１ａに比較して厚み方向への分極がなされていない。駆動信号出力部８は、非駆動部４１ｂが、駆動部４１ａと同様の分極が施された状態から引張り応力が加えられることによりドメインスイッチング及びこれに伴う形状変化が生じたものであると仮定したときに、その形状変化が生じる前の状態の吐出素子１９における最高駆動周波数ｆｃよりも高い周波数で、共通電極３９と個別電極４３との間に電圧を印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド及び記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子の変形を利用して、インクに圧力を付与してインク滴を吐出するピエゾ式のインクジェットヘッドが知られている（例えば特許文献１）。インク滴の吐出は所定の駆動周波数で連続的に行われる。例えば、印画面における１ドット（網点）が、複数のインク滴が印画面の同一位置に着弾することにより形成される場合、その複数のインク滴の吐出は、一定の吐出間隔で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２３３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
印刷の高速化の観点から、吐出間隔を短くすること、すなわち、駆動周波数を高くすることが望まれている。しかし、駆動周波数を高くすると、一の吐出のためのインクの圧力変動の残留分が次の吐出のためのインクの圧力変動に影響を及ぼすことから、１回の吐出によって形成されるインク滴の液滴量が変化する。その結果、安定したインク滴の吐出ができなくなり、画質が低下する。
【０００５】
本発明の目的は、駆動周波数を高くすることが可能なインクジェットヘッド及び記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るインクジェットヘッドは、インク滴を吐出する吐出素子と、前記吐出素子に電圧を印加する駆動信号出力部と、を有し、前記吐出素子は、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、前記駆動部は厚み方向に分極されており、前記非駆動部は前記駆動部に比較して厚み方向への分極がなされておらず、前記駆動信号出力部は、前記非駆動部が、前記駆動部と同様の分極が施された状態であると仮定したときの前記吐出素子における最高駆動周波数よりも高い周波数で、前記共通電極と前記個別電極との間に電圧を印加する。
【０００７】
好適には、前記非駆動部は、前記駆動部へ向かう方向に沿った方向に分極されている分域の割合が大きい。
【０００８】
好適には、前記振動板の材料は、前記圧電体の材料よりも弾性率が低い。
【０００９】
好適には、前記振動板は、前記圧電体を構成する圧電材料よりも抗電界が小さい圧電材料により構成されている。
【００１０】
好適には、前記非駆動部の材料は、前記駆動部の材料よりも弾性率が高い。
【００１１】
好適には、前記非駆動部は、前記駆動部を構成する圧電材料と同様の圧電材料に対して、当該圧電材料の弾性率を高くさせるドーパントが混入された材料により形成されている。
【００１２】
本発明の一態様のインクジェットヘッドは、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、前記非駆動部の材料は、前記駆動部の材料よりも弾性率が高い。
【００１３】
本発明の一態様の記録装置は、インク滴を吐出する吐出素子と、前記吐出素子に電圧を印加する駆動信号出力部と、を有し、前記吐出素子は、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、前記駆動部は厚み方向に分極されており、前記非駆動部は前記駆動部に比較して厚み方向への分極がなされておらず、前記駆動信号出力部は、前記非駆動部が、前記駆動部と同様の分極が施された状態から引張り応力が加えられることによりドメインスイッチング及びこれに伴う形状変化が生じたものであると仮定したときに、その形状変化が生じる前の状態の前記吐出素子における最高駆動周波数よりも高い周波数で、前記共通電極と前記個別電極との間に電圧を印加する。
【００１４】
好適には、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室の個別電極本体を有する個別電極と、を有するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記圧電体の前記個別電極と重なる駆動部対して厚み方向に直流電圧を印加して厚み方向に分極する工程と、厚み方向に分極がなされた前記圧電体を挟む前記共通電極と前記個別電極との間に、前記圧電体の抗電界を超える強さの電界を形成する交流電圧を前記圧電体の分極方向に印加する工程と、を有する。
【００１５】
好適には、前記交流電圧の印加を常温よりも高い温度下で行う。
【発明の効果】
【００１６】
上記の構成によれば、駆動周波数を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る記録装置の要部を模式的に示す斜視図。
【図２】図１の記録装置のインクジェットヘッドの一部の断面図。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は図２のヘッドのアクチュエータを示す断面図及び平面図。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は実施形態及び比較例のアクチュエータの詳細を説明する模式図。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は図１の記録装置における駆動信号を説明する図。
【図６】最高駆動周波数の規定方法の一例を説明する図。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｄ）アクチュエータの製造方法の一例を説明する断面図。
【図８】図７（ｄ）の配向処理において圧電体に印加される電圧の一例を示す図。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は実施例のＡＬを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る記録装置１の要部を模式的に示す斜視図である。
【００１９】
なお、記録装置１及び後述するインクジェットヘッド５は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側（図１の紙面上方）を上方として、上面、下面等の用語を用いることがあるものとする。
【００２０】
記録装置１は、例えば、メディア（例えば紙）１０１を矢印ｙ１で示す方向へ搬送する搬送部３と、搬送されているメディア１０１に向けてインク滴を吐出するヘッド５と、搬送部３及びヘッド５の動作を制御する制御部７とを有している。
【００２１】
搬送部３は、例えば、不図示の供給スタックに積層された複数のメディア１０１を一ずつ不図示の排出スタックへ搬送する。搬送部３は、公知の適宜な構成とされてよい。図１では、搬送経路がストレートパスとされ、メディア１０１に当接するローラ９と、ローラ９を回転させるモータ１１とが設けられた搬送部が例示されている。
【００２２】
ヘッド５は、メディア１０１の搬送経路の途中に配置されており、ｚ方向の正側からメディア１０１に対向する。ヘッド５は、メディア１０１の印画面及び搬送方向に直交する方向（主走査方向、ｘ方向）にシャトル運動を行うシリアルヘッドであってもよいし、当該直交する方向に（ほぼ）固定されたラインヘッドであってもよい。なお、本実施形態においては、ヘッド５がラインヘッドである場合を例に挙げて説明するものとする。
【００２３】
ヘッド５は、ｘ方向の複数位置においてインク滴をメディア１０１に吐出、付着させる。当該動作が、メディア１０１の搬送に伴って繰り返し行なわれることにより、メディア１０１には２次元画像が形成される。
【００２４】
制御部７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含んで構成されている。制御部７は、モータ用ドライバ１３に制御信号を出力することにより、所望の電圧をモータ１１に印加して、モータ１１を制御する。同様に、制御部７は、ヘッド用ドライバ１５に制御信号を出力することにより、所望の電圧をヘッド５に印加して、ヘッド５を制御する。
【００２５】
ヘッド用ドライバ１５、又は、ヘッド用ドライバ１５及び制御部７の一部は、所定の駆動周波数の駆動パルス（駆動波形）を含む駆動信号（ヘッド５に印加される電圧）を生成してヘッド５に出力する駆動信号出力部８を構成している。駆動信号出力部８は、例えば、ドライバＩＣや回路基板により構成されている。
【００２６】
なお、図１では、駆動信号出力部８とヘッド５とを互いに別個のものとして図示している。ただし、駆動信号出力部８は、その一部又は全部がヘッド５に搭載されてもよい。この場合において、ヘッド５と駆動信号出力部８のヘッド５に搭載された部分（一部又は全部）との全体が、広義のヘッド６を構成していると捉えられてもよい。
【００２７】
図２は、ヘッド５の一部を拡大して示す模式的な断面図である。なお、図２の紙面下方がメディア１０１に対向する側である。
【００２８】
ヘッド５は、圧電素子の機械的歪によりインクに圧力を付与するピエゾ式のヘッドである。ヘッド５は、インク滴を吐出する複数の吐出素子１９を有し、図２は一の吐出素子１９を示している。複数の吐出素子１９は、例えば、ｘｙ平面において配列されており、各吐出素子１９は、メディア１０１上の１ドットに対応している。
【００２９】
また、別の観点では、ヘッド５は、インクを貯留する空間を形成する基体２１と、基体２１に貯留されているインクに圧力を付与するためのアクチュエータ２３とを有している。複数の吐出素子１９は、基体２１及びアクチュエータ２３により構成されている。
【００３０】
基体２１の内部には、複数の個別流路２５（図２では１つを図示）と、当該複数の個別流路２５に通じる共通流路（リザーバ）２７とが形成されている。個別流路２５は、吐出素子１９毎に設けられ、共通流路２７は、複数の吐出素子１９に共通に設けられている。
【００３１】
各個別流路２５は、メディア１０１に対向する吐出孔２９ａを含むディセンダ（部分流路）２９と、ディセンダ２９に通じる加圧室３１と、加圧室３１と共通流路２７とを連通する供給路３３とを有している。
【００３２】
複数の個別流路２５及び共通流路２７にはインクが満たされている。複数の加圧室３１の容積が変化してインクに圧力が付与されることにより、複数の加圧室３１から複数のディセンダ２９へインクが送出され、複数の吐出孔２９ａからは複数のインク滴が吐出される。また、複数の加圧室３１へは複数の供給路３３を介して共通流路２７からインクが補充される。
【００３３】
複数の個別流路２５及び共通流路２７の断面形状若しくは平面形状は、適宜に設定されてよい。本実施形態では、加圧室３１は、ｚ方向において一定の厚みに形成されるとともに、平面視において概ね菱形（図３参照）に形成されている。菱形の一の角部はディセンダ２９と連通され、その反対側の角部は供給路３３と連通されている。供給路３３の一部は、流れ方向に直交する断面積が共通流路２７および加圧室３１よりも小さいしぼりとされている。
【００３４】
基体２１は、例えば、複数の基板３５が積層されることにより構成されている。基板３５には、複数の個別流路２５及び共通流路２７を構成する貫通孔が形成されている。複数の基板３５の厚み及び積層数は、複数の個別流路２５及び共通流路２７の形状等に応じて適宜に設定されてよい。複数の基板３５は、適宜な材料により形成されてよく、例えば、金属、セラミック若しくはシリコンにより形成されている。
【００３５】
図３（ａ）は、アクチュエータ２３付近の図２とは別の方向の断面図であり、図３（ｂ）はアクチュエータ２３付近の平面図である。
【００３６】
図２及び図３に示すアクチュエータ２３は、例えば、撓みモードで変位する、ユニモルフ型の圧電素子により構成されている。具体的には、例えば、アクチュエータ２３は、加圧室３１側から順に積層された、振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び複数の個別電極４３を有している。
【００３７】
振動板３７、共通電極３９及び圧電体４１は、例えば、複数の加圧室３１を覆うように複数の加圧室３１に共通に設けられている。一方、個別電極４３は、加圧室３１毎に設けられている。
【００３８】
振動板３７は、基体２１の上面に重ねられることにより、基体２１の上面に形成された凹部によって構成された加圧室３１を塞いでいる。個別電極４３は、概ね、加圧室３１と相似形（本実施形態では菱形）で、加圧室３１の広さよりも若干小さい（加圧室３１の中央側にて広がる）個別電極本体４４と、その個別電極本体４４の角部に接続された引出電極４５とを含んでいる。
【００３９】
振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び個別電極４３は、適宜な材料により形成されてよい。例えば、振動板３７は、セラミック、酸化シリコン若しくは窒化シリコンにより形成されている。共通電極３９及び個別電極４３は、例えば、白金若しくはパラジウムにより形成されている。圧電体４１は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のセラミックにより形成されている。
【００４０】
圧電体４１は、少なくとも個別電極本体４４と重なる領域において厚み方向（ｚ方向）を分極方向とされている。従って、共通電極３９及び個別電極４３に電圧を印加して、圧電体４１に対して分極方向に電界を作用させると、圧電体４１は面内（ｘｙ平面内）で収縮する。この収縮により振動板３７は、加圧室３１側に凸となるように撓み、その結果、加圧室３１の容積は変化する。
【００４１】
図４（ａ）は、アクチュエータ２３の詳細を説明する、図３（ａ）と同様の断面を示す模式図である。また、図４（ｂ）は、比較例のアクチュエータ１２３の図４（ａ）に相当する図である。
【００４２】
図４（ａ）において、圧電体４１は、個別電極本体４４に重なる駆動部４１ａと、その外周の非駆動部４１ｂとを有している。なお、非駆動部４１ｂの外縁は、適宜に定義されてよいが、本実施形態の説明では、加圧室３１の縁部と重なる位置を非駆動部４１ｂの外縁とする。
【００４３】
駆動部４１ａは、矢印ｙ３によって示すように、厚み方向（ｚ方向）に分極されている。なお、分極方向の向きは、ｚ方向の正側及び負側のいずれでもよいが、図４（ａ）では分極方向の向きがｚ方向の負側である場合を例示している。
【００４４】
一方、非駆動部４１ｂは、駆動部４１ａに比較すると、厚み方向への分極がなされていない。例えば、非駆動部４１ｂにおいては、駆動部４１ａに比較すると、厚み方向を分極方向とする分域の割合が小さく、ｘｙ平面に沿う方向を分極方向とする分域の割合が大きい。より好ましくは、非駆動部４１ｂは、駆動部４１ａに向かう方向に沿った方向に分極された分域の割合が多くなっている。ただし、この場合において、分域の方向は、駆動部４１ａに向かう方向に揃った分域が多くなるが、分極の向きは揃っていなくてもよい。すなわち、駆動部４１ａに向かっている分極の分域とその反対向きの分極の分域とは、どちらか一方が多くてもよいし、ほぼ同量であって平均すれば分極されてない状態であってもよい。
【００４５】
また、非駆動部４１ｂは、矢印ｙ５によって示すように、内周側から外周側への長さが、ｘｙ平面に平行な方向における個別電極本体４４と加圧室３１の縁部との距離よりも長くなっている。一方、非駆動部４１ｂの外縁の位置は基体２１等によって固定されている。その結果、矢印ｙ７で示すように、非駆動部４１ｂから駆動部４１ａに対して圧縮応力が付与され、また、駆動部４１ａは、若干、加圧室３１側に位置している。
【００４６】
駆動部４１ａは、非駆動部４１ｂから圧縮応力が付与されることによって、圧縮応力が付与されていない場合に比較して、弾性率が高くなったと同様の性質を示す。例えば、駆動部４１ａは、圧縮応力が付与されていない場合に比較して、共振周波数が高くなる。
【００４７】
非駆動部４１ｂは、駆動部４１ａを構成する圧電材料と同様の圧電材料に対して、弾性率を高くするようなドーパント４２が分散された材料によって構成されている。すなわち、非駆動部４１ｂの圧電材料の弾性率（ヤング率Ｅ２）は、駆動部４１ａの圧電材料の弾性率（ヤング率Ｅ１）よりも高くなっている。
【００４８】
このような弾性率を高くするドーパント４２（アクセプタ）としては、例えば、圧電材料がＰＺＴであれば、Ｂサイトの主成分の元素よりもイオン価の価数が小さい元素が挙げられる。例えば、Ｂサイトの主成分がＺｒであれば、ドーパント４２としてはＡｌ若しくはＭｎが挙げられる。
【００４９】
振動板３７は、圧電体４１（駆動部４１ａ）を構成する材料よりも弾性率（ヤング率Ｅ３）が小さい材料により構成されている。ここで、圧電材料においては、組成が概ね同様であれば、抗電界Ｅｃが小さい材料ほど弾性率が低い傾向にある。従って、振動板３７は、例えば、駆動部４１ａを構成する圧電材料の抗電界Ｅｃ１よりも強度の低い抗電界Ｅｃ３の圧電材料により形成されている。
【００５０】
なお、図４（ｂ）に示す比較例の圧電体１４１は、その全体（駆動部１４１ａ及び非駆動部１４１ｂを含む）に亘って厚み方向に分極されている。また、非駆動部１４１ｂは、内周側から外周側への長さが、ｘｙ平面に平行な方向における個別電極本体４４と加圧室３１の縁部との距離と同等であり、非駆動部４１ｂから駆動部４１ａに対して圧縮応力は付与されておらず（若しくは図４（ａ）に比較して小さく）、圧電体４１は、（図４（ａ）に比較して）平坦である（駆動部４１ａは加圧室３１側に位置していない。）。非駆動部１４１ｂにドーパント４２は分散されておらず、振動板１３７は、圧電体４１と同一の組成であり、駆動部１４１ａ、非駆動部１４１ｂ及び振動板１３７の弾性率は互いに同一である。
【００５１】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、駆動信号出力部８からヘッド５に出力される駆動信号Ｓｄを説明する図である。
【００５２】
駆動信号Ｓｄは、例えば、基準電位に対する電位の変動を信号レベルとする信号である。また、共通電極３９には基準電位が付与されている。そして、駆動信号Ｓｄが個別電極４３に入力されることにより、共通電極３９と個別電極４３との間には電圧が印加される。
【００５３】
具体的には、図５（ａ）は、１回の吐出における駆動信号Ｓｄの波形及び吐出孔２９ａにおけるインクのメニスカスの変位ｑの変化（点線Ｌｎ）を示し、図５（ｂ）は、複数回の吐出における駆動信号Ｓｄの波形を示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）において横軸は時間を示し、図５（ａ）において縦軸は電圧Ｖ及び変位ｑ（インクジェットヘッド５の外部に向かう方向を正とする）を示し、図５（ｂ）において縦軸は電圧Ｖを示している。
【００５４】
吐出素子１９の駆動方式は、いわゆる引き打ち式、押し打ち式等の公知の駆動方式から適宜に選択されてよいが、図５では、引き打ち式を例にとって説明する。
【００５５】
図５（ａ）に示すように、引き打ち式においては、吐出が行われない待機状態（時点ｔ０〜ｔ１）において、駆動信号Ｓｄの信号レベルは、駆動部４１ａに対して分極方向に電圧を印加する電位Ｖ１に維持される。従って、駆動部４１ａは、ｘｙ平面内において収縮し、アクチュエータ２３は、加圧室３１側へ突出する方向へ撓んでいる。すなわち、加圧室３１は、容積が縮小した状態である。
【００５６】
吐出タイミングが到来すると（時点ｔ１）、駆動信号出力部８は、一時的に電圧印加を停止するための駆動パルスＰｓを個別電極４３に出力する（駆動信号Ｓｄに含ませる）。これにより、駆動部４１ａの縮小は解除され、ひいては、アクチュエータ２３の撓みも解除される。すなわち、加圧室３１は、容積が拡大する。そして、加圧室３１の容積の拡大に伴って、ディセンダ２９及び供給路３３のインクは加圧室３１に引き込まれる（メニスカスは負側へ変位する。）。
【００５７】
この際生じる吐出孔２９ａから加圧室３１に向かう圧力波がしぼりで反射される前後のタイミングで、パルスの立ち上がり（時点ｔ２）に対応して、加圧室３１の容積は縮小し、反射された圧力波と容積の収縮により発生した圧力波が重なるようにして吐出孔２９ａに向かうインクが加圧室３１から送出される（メニスカスは正側へ変位する）。これにより、インク滴が吐出孔２９ａから吐出される（時点ｔ４付近）。
【００５８】
その後、加圧室３１等においては、インクの圧力は、固有周波数（共振周波数）で変動しつつ、徐々に減衰していく。換言すれば、加圧室３１等においては、固有周波数で振動する圧力変動が残留し、メニスカスは、アンダーシュート（時点ｔ６付近等）やオーバーシュート（時点ｔ８付近等）を生じる。
【００５９】
圧力波が吐出孔２９ａからしぼり（正確にはしぼりの加圧室３１側の端）まで伝わる時間であるＡＬ（Acoustic Length）は、吐出孔２９ａからしぼりでのインクの固有振動周期の半分である。吐出素子１９におけるインクの固有振動周期は、吐出孔２９ａからしぼりまでの流路の中のインク自体の固有振動（流路の中のインクと同一形状のインクの固有振動）と、加圧室３１の直上の変位素子（振動板３７、共通電極２９、圧電体４１および個別電極本体４４）の固有振動とが合成された振動の周期になる。したがって、流路の形状が変わらず、流路の中のインク自体の固有振動周期が変わらなくても、変位素子の固有振動周期が変われば、インクの固有振動周期は変わり、ＡＬも変わることになる。変位素子がＡＬに与える影響は、変位素子の変位の方式により様々であるが、本実施形態のような、撓み振動をする変位素子は変形しやすいために、ＡＬへの寄与が大きいので、その影響を考慮する必要がある。なお、駆動パルスＰｓの幅は、例えば、引き打ち式においてはＡＬ程度である。
【００６０】
図５（ｂ）に示すように、駆動パルスＰｓは、一定の駆動周期Ｔａ（一定の駆動周波数ｆ）で連続して吐出素子１９に入力される。これによって、例えば、印画面上において１ドット（網点）を形成するときに複数のインク滴が吐出される。なお、その複数のインク滴の数が増減されることによって階調が表現される。
【００６１】
図６は、駆動パルスＰｓの最高駆動周波数の規定方法の一例を説明する図である。図６（ａ）において、横軸は、駆動周波数ｆ（１／Ｔａ）を示し、縦軸は、所定数（ただし、２以上）のインク滴を駆動周波数ｆで吐出するときの、その所定数のインク滴全体のインク量Ｄを示している。
【００６２】
実線Ｌｐは、本実施形態におけるインク量Ｄを示し、点線Ｌｃは、図４（ｂ）に示した比較例のインク量Ｄを示している。なお、駆動周期Ｔａを十分に大きくしたとき（駆動周波数ｆを十分に低くしたとき）等のインク量Ｄは、実施形態と比較例とで互いに同一であると仮定した。
【００６３】
実線Ｌｐに関して、駆動周波数ｆが所定の駆動周波数ｆｐよりも低いときは、インク量Ｄは一定となっている。一方、駆動周波数ｆが所定の駆動周波数ｆｐを超えると、インク量Ｄは駆動周波数ｆの変化に応じて変動する。これは、駆動周波数ｆが高くなると、駆動周期Ｔａが短くなり、一の駆動パルスＰｓによる圧力波が、次の駆動パルスＰｓによる圧力波に影響を及ぼすためである。
【００６４】
従って、例えば、インク滴の数とインク量とが比例するような安定したインクの吐出を実現するためには、駆動周波数ｆｐ（駆動周波数ｆの、インク量Ｄが一定に維持される範囲の最高値）を最高駆動周波数と規定し、その最高駆動周波数ｆｐ以下の範囲で、実際の駆動周波数ｆが設定されることが好ましい。
【００６５】
以下、より具体的な例について説明する。引き打ちで１滴を吐出させるための駆動パルスの長さはＡＬ程度になる。また、ｎ滴の液滴を連続して吐出させ（メディア上の近接する場所に着弾させて１ドットを形成す）る際には、２回目以降の駆動パルスは、インクの固有振動に合わせて送られるために２ＡＬ毎に送られるので、駆動波形全体の長さは、（２ｎ−１）ＡＬ程度になる。さらに、１ドット形成する駆動波形を送り終わった後、インクの１固有振動周期（２ＡＬ）程度の間は、インクの残留振動が大きいので、次の駆動波形を送っても、残留振動の影響で吐出特性が安定しないと考えられる。したがって、引き打ちでは、１ドットを形成する駆動波形にインクを吐出する駆動パルスがｎ個ある場合、駆動周波数は、周期が（２ｎ＋１）ＡＬより大きくなるように設定されるのが好ましく、最高駆動周波数は１／（２ｎ＋１）ＡＬとするのが良い。
【００６６】
より一般的な場合も同様に、インクの吐出動作を行なう駆動信号を送った後、１固有振動周期（２ＡＬ）程度の間は、インクの残留振動が大きく、次の駆動信号を送っても、次の吐出が安定しないと考えられる。したがって、最高駆動周波数は１／（最長の駆動信号＋２ＡＬ）とするのが良い。
【００６７】
点線Ｌｃで示す比較例においても同様に、駆動周波数ｆの、インク量Ｄが一定となる範囲の最高値である駆動周波数ｆｃを最高駆動周波数と規定し、その最高駆動周波数ｆｃ以下の範囲で、実際の駆動周波数ｆが設定されることが好ましい。
【００６８】
ここで、本実施形態のアクチュエータ２３においては、図４を参照して説明したように、駆動部４１ａに非駆動部４１ｂから圧縮応力が付与されることにより、弾性率が実質的に高くなる。従って、実施形態では、比較例に比較して、コンプライアンスが小さくなり、ＡＬが短くなる。その結果、実施形態では、駆動周期Ｔａを短くすることができる。すなわち、実施形態の最高駆動周波数ｆｐは、比較例の最高駆動周波数ｆｃよりも高い。
【００６９】
そして、実施形態の記録装置１（ヘッド６）では、比較例の最高駆動周波数ｆｃを超える周波数を実際の駆動周波数として設定することができる。なお、後述するように、本実施形態の記録装置１では、現時点の最高駆動周波数ｆｐよりも高い駆動周波数ｆｑを実際の駆動周波数とすることもできる。
【００７０】
また、最高駆動周波数は、流路の各寸法、使用するインクの粘度、振動板３７および圧電体４１の物性を、特に圧電体４１については分極状態を含めて使用したシミュレーションにより求めることもできる。
【００７１】
図７（ａ）〜図７（ｄ）は、アクチュエータ２３の製造方法の一例を説明する断面図である。ただし、説明の便宜上、圧電体４１の断面のハッチングは省略することがある。また、製造工程の進行に伴って具体的な組成等は変化するが、その変化の前後で同一の符号を用いるものとする。
【００７２】
まず、圧電体４１となるグリーンシート、及び、振動板３７となるグリーンシートを準備する。これらグリーンシート（例えば圧電体４１となるグリーンシート）に共通電極３９及び個別電極４３となる導電ペーストを印刷し、これらグリーンシートを積層して焼成する。これにより、図７（ａ）に示すように、振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び個別電極４３の積層体が形成される。
【００７３】
次に、図７（ｂ）に示すように、イオン注入法等によって、非駆動部４１ｂとなる圧電材料にドーパント４２を分散させる。なお、イオン注入法において、個別電極４３はマスクとして機能するが、個別電極４３とは別に、レジストマスクを形成してもよい。また、ドーパント４２は、圧電体４１の、非駆動部４１ｂよりも外側部分（平面視において加圧室３１の外側となる部分）において分散されてもよいし、されなくてもよい。
【００７４】
次に、図７（ｃ）に示すように、直流電源５３によって、個別電極４３と共通電極３９との間に電圧を加えて、駆動部４１ａに対して分極処理を行う。この分極処理によって、矢印ｙ３よって示される、厚み方向を分極方向とする分極がなされる。分極は、圧電体４１の全体に対して行なってもよい。その場合、まず、圧電体４１の、駆動部４１ａ及び非駆動部４１ｂを含む略全面に対して導電ペーストを塗布して乾燥させることなどにより、分極用電極を形成する。そして、直流電源５３によって分極用電極と共通電極３９との間に直流電圧を印加する。この分極処理では、駆動部４１ａ及び非駆動部４１ｂの双方において、厚み方向を分極方向とする分極がなされる。その後、分極用電極５１は、有機溶剤中における超音波洗浄などにより除去される。
【００７５】
次に、図７（ｄ）に示すように、交流電源５５によって、個別電極４３と共通電極３９との間に交流電圧を印加する。この電圧印加は、例えば、常温（室温）よりも高い温度下で行われる。
【００７６】
なお、図７（ｃ）に示すような直流電圧による分極処理は、一般に常温下で行われる（本実施形態においては常温以上で行われてもよい。）。日本工業規格においては、常温は、５−３５℃と規定されている。図７（ｄ）の配向処理は、例えば、４０℃以上の温度下で行われ、好ましくは、４５℃以上、圧電体４１のキュリー温度以下である。なお、圧電体４１がＰＺＴであれば１００℃程度の温度下で行われてもよい。
【００７７】
図８は、図７（ｄ）の配向処理において共通電極３９と個別電極４３とに印加される電圧の一例を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。
【００７８】
共通電極３９及び個別電極４３には、分極方向と同一の方向に電圧が印加される。すなわち、駆動部４１ａをｘｙ平面内において縮小させる電圧（典型的な駆動信号出力部８が駆動部４１ａに印加する電圧と同様の方向の電圧。本実施形態では正の電圧）が印加される。
【００７９】
交流電圧の最大値は、圧電体４１（駆動部４１ａ）の抗電界Ｅｃを超える強さの電界を形成する電圧Ｖｏｎとされる。電圧が降下したときの電圧Ｖｏｆｆは、例えば、基準電位（０Ｖ）とされる。すなわち、圧電体４１は、抗電界を超える強さの電界の印加と、その解除とが繰り返される。なお、電圧Ｖｏｆｆは、０Ｖでなくてもよい。
【００８０】
圧電体４１に抗電界を超える強さの電界が印加される時間Ｔｏｎは、例えば、その解除がなされる時間Ｔｏｆｆよりも長く設定される。
【００８１】
このように、駆動部４１ａをｘｙ平面内において縮小させる電界が駆動部４１ａに印加されると、非駆動部４１ｂは、駆動部４１ａから引張り力を受ける。そして、そのような引張り力を繰り返し受けると、非駆動部４１ｂにおいてはドメインスイッチングが生じ、分極方向が駆動部４１ａに向かう方向に配向されている分域の割合が増えていく。これにより、非駆動部４１ｂでは、駆動部４１ａと比較して、圧電体４１の厚み方向以外を分極方向とする分域の割合が増加する。また、非駆動部４１ｂは、引き延ばされた状態に変形する。
【００８２】
なお、分極方向が駆動部４１ａに向かう方向に配向されている分域の割合は、圧電体４１の表面において、分極の状態測定できる走査型顕微鏡を用いて、駆動部４１ａに向かう方向に配向されている分域と、駆動部４１ａに向かう方向に直交する方向に配向されている分域とを、駆動部４１ａに向かう方向に対して４５度の角度を境界に分けて、駆動部４１ａに向かう方向に配向されている分域の面積が全体に占める割合を測定すれば得られる。
【００８３】
また、そのような電界の印加が、抗電界Ｅｃを超える強さで行われたり、高温下で行われたり、及び／又は、時間Ｔｏｎを時間Ｔｏｆｆよりも長く設定して行われたりすることにより、ドメインスイッチングが迅速に生じる。
【００８４】
実施形態の製造過程のうち、駆動部４１ａのみを分極するものにおいては、非駆動部４１ｂの分域がランダムに分極されている状態と比較して、非駆動部４１ｂが引き延ばされた状態が生じている。また、実施形態の製造過程のうち、一旦圧電体４１の全体を分極するものにおいては、図４（ｂ）に示した比較例のように、非駆動部４１ｂにおいても駆動部４１ａと同様に厚み方向に分極がなされ、非駆動部４１ｂが引き延ばされた状態が生じている（図７（ｃ））。このことから理解されるように、図６を参照して説明した、実施形態の最高駆動周波数ｆｐが比較例の最高駆動周波数ｆｃよりも高いという事項は、非駆動部４１ｂが、ドメインスイッチング及びこれに伴う形状変化が生じたものであると仮定したときに、その形状変化が生じる前の状態の吐出素子１９における最高駆動周波数ｆｃよりも最高駆動周波数ｆｐが高いと言い換えることができる。
【００８５】
また、ヘッド５の出荷後のヘッド５の駆動は、図７（ｄ）の配向処理と同様に、非駆動部４１ｂを引き延ばす作用を奏することが考えられ、非駆動部４１ｂが引き延ばされた後において、図６において示した、出荷時点の最高駆動周波数ｆｐよりも高い駆動周波数ｆｑを最高駆動周波数とすることも可能である。
【００８６】
なお、一般的なヘッドにおいて、出荷後のヘッドの駆動によって非駆動部４１ｂのドメインスイッチングが発生し始めるには、相当の回数でヘッドを駆動する必要がある。また、一般に、ヘッドは、そのようなドメインスイッチングが発生し、吐出特性に影響が出始めるまでの期間が使用期間として設定されている。そして、駆動周波数は、ドメインスイッチングが発生する前の状態を基準として設定されている。すなわち、一般的なヘッドにおいて、駆動周波数は、図６において示した比較例の最高駆動周波数ｆｃ以下とされている。
【００８７】
以上の実施形態によれば、ヘッド６は、インク滴を吐出する吐出素子１９と、吐出素子１９に電圧を印加する駆動信号出力部８とを有している。吐出素子１９は、上面に形成された凹部により加圧室３１が構成された基体２１と、加圧室３１を塞ぐように基体２１の上面に重ねられた振動板３７と、振動板３７に重ねられた共通電極３９と、共通電極３９に重ねられた圧電体４１と、圧電体４１に重ねられ、平面視において加圧室３１の中央側にて広がる個別電極本体４４を有する個別電極４３とを有する。圧電体４１は、個別電極本体４４が重なる駆動部４１ａと、その外周の非駆動部４１ｂとを有する。
【００８８】
そして、駆動部４１ａは厚み方向に分極されており、非駆動部４１ｂは駆動部４１ａに比較して厚み方向への分極がなされていない。駆動信号出力部８は、非駆動部４１ｂが、駆動部４１ａと同様の分極が施された状態から引張り応力が加えられることによりドメインスイッチング及びこれに伴う形状変化が生じたものであると仮定したときに、その形状変化が生じる前の状態の吐出素子１９における最高駆動周波数ｆｃよりも高い周波数で、共通電極３９と個別電極４３との間に電圧を印加する。
【００８９】
従って、非駆動部４１ｂにおいてドメインスイッチングが発生していない状態を使用可能状態とするヘッドに比較して、高い駆動周波数でインクを吐出することができる。その結果、印刷の高速化の要望等に応えることができる。また、ドメインスイッチングが発生した状態を使用可能状態としていることから、ドメインスイッチングの発生はヘッド５の使用期間終了を意味せず、使用期間の長期化も期待される。
【００９０】
駆動信号出力部８は、現時点の吐出素子１９における最高駆動周波数ｆｐよりも高い周波数ｆｑで、共通電極３９と個別電極４３との間に電圧を印加してもよい。
【００９１】
この場合、ヘッド５の使用に伴うＡＬの短縮に応じて、更に高い駆動周波数でインクを吐出することができる。また、ヘッド５の特性によっては、駆動周波数を出荷時点の最高駆動周波数ｆｐ以下とした場合よりも、長い期間に亘ってＡＬに対応した高い駆動周波数が維持されることが期待される。
【００９２】
振動板３７の材料は、圧電体４１の材料よりも弾性率が低い。従って、非駆動部４１ｂが振動板３７から受ける反力が大きくなることが抑制され、非駆動部４１ｂから駆動部４１ａに効率的に圧縮力を付与することができる。その結果、ＡＬの短縮、これに伴う駆動周波数の上昇の効果が増大する。
【００９３】
振動板３７は、圧電体４１を構成する圧電材料よりも抗電界が小さい圧電材料により構成されている。従って、振動板３７と圧電体４１とを概ね同様の組成としつつ、弾性率の低い振動板３７を実現することができ、製造工程の容易化やコスト削減が期待される。
【００９４】
非駆動部４１ｂの材料は、駆動部４１ａの材料よりも弾性率が高い。従って、駆動部４１ａ及び非駆動部４１ｂ全体としての弾性率が高くなるとともに、非駆動部４１ｂの引き延ばしにより駆動部４１ａに付与される圧縮応力も大きくなり、ＡＬの短縮、これに伴う駆動周波数の上昇の効果が増大する。
【００９５】
非駆動部４１ｂは、駆動部４１ａを構成する圧電材料と同様の圧電材料に対して、当該圧電材料の弾性率を高くさせるドーパント４２が混入された材料により形成されている。従って、簡便に、駆動部４１ａよりも弾性率が高い非駆動部４１ｂが実現される。
【００９６】
＜実施例＞
（実施例１〜３）
振動板３７を構成する圧電材料が互いに異なる実施例１〜３を設定し、ＡＬを試算した。
【００９７】
具体的には、実施例１〜３の圧電体４１及び振動板３７の圧電材料として、その組成がＡＢＯ３で表わされるＰＺＴを想定した。このＰＺＴに対して具体的な組成の内容が異なる組成１〜３を設定し、実施例１〜３の圧電体４１及び振動板３７について、以下の組み合わせを想定した。
圧電体 振動板
実施例１ 組成１ 組成１
実施例２ 組成１ 組成２
実施例３ 組成１ 組成３
【００９８】
組成１〜３の具体的内容は、以下のとおりである。
組成１（実施例１の振動板、実施例１〜３の圧電体）：
Ａサイト：Ｐｂ０．９２Ｂａ０．０８
Ｂサイト：（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）０．１０５Ｚｒ０．４３５Ｔｉ０．４６０
添加物：Ｐｂ１／２ＮｂＯ３（０．３ｗｔ％）、Ｂｉ２Ｏ３（０．２ｗｔ％）
組成２（実施例２の振動板）：
Ａサイト：Ｐｂ０．９２Ｂａ０．０８
Ｂサイト：（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）０．１０５Ｚｒ０．４６５Ｔｉ０．４３０
添加物：Ｐｂ１／２ＮｂＯ３（０．３ｗｔ％）、Ｂｉ２Ｏ３（０．２ｗｔ％）
組成３（実施例３の振動板）：
Ａサイト：Ｐｂ０．８８Ｂａ０．０８ Ｂサイト：
（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）０．１８（Ｃｏ１／３Ｓｂ２／３）０．０２（Ｚｒ０．５００Ｔｉ０．５００）０．８００
添加物：Ｐｂ１／２ＮｂＯ３（０．３ｗｔ％）、Ｂｉ２Ｏ３（１．０ｗｔ％）
【００９９】
なお、Ａサイト及びＢサイトの組成は、それらの組成に含まれる原子が、主に該当するサイトに位置することを表しており、すべての原子が該当するサイトに位置することを表しているわけではない。
【０１００】
実施例１〜３における振動板３７の特性及びＡＬ等の試算結果は以下のとおりである。
Ｅｃ Ｅｒ ｄ３１ ＡＬ
実施例１ １．５ ３２００ ２５０ ７．０
実施例２ １．０ ３８００ ３００ ５．２
実施例３ ０．８ ５７６０ ３３０ ４．８
【０１０１】
上記において、Ｅｃは振動板３７の抗電界（Ｖ／μｍ）を示し、Ｅｒは振動板３７の誘電率を示し、ｄ３１はアクチュエータ２３の変位（ｐｍ／Ｖ）を示している。ＡＬの単位はμｓである。
【０１０２】
実施例１は、振動板３７の抗電界Ｅｃが圧電体４１の抗電界Ｅｃと同等のものであり、実施例２及び３は、振動板３７の抗電界Ｅｃが圧電体４１の抗電界Ｅｃよりも小さいものとなっている。そして、実施例２及び３は、実施例１よりもＡＬが短くなっている。従って、この試算例によって、振動板３７の材料を圧電体４１よりも抗電界Ｅｃが小さい圧電材料とすることによって、ＡＬを短くし、ひいては、駆動周波数を高くすることができることが確認された。
【０１０３】
（実施例１、５及び６）
上述した実施例１のヘッド５において、非駆動部４１ｂにイオン注入を行った実施例５及び６を設定し、ＡＬを試算した。
【０１０４】
具体的には、圧電体４１（非駆動部４１ｂ）について、以下の組み合わせを想定した。
圧電体
実施例１ 組成１
実施例５ 組成１＋Ａｌのイオン注入
実施例６ 組成１＋Ｍｎのイオン注入
なお、実施例５及び６における振動板３７の圧電材料は、実施例１と同様に、組成１のものである。
【０１０５】
実施例１、５及び６における圧電体４１（非駆動部４１ｂ）の特性及びＡＬ等の試算結果は以下のとおりである。なお、Ｅｃ、Ｅｒ、ｄ３１及びＡＬの意味及び単位等は、実施例１〜３と同様である。
Ｅｃ Ｅｒ ｄ３１ ＡＬ
実施例１ １．５ ３２００ ２５０ ７．０
実施例５ ２．０ ２８００ ２３０ ４．８
実施例６ ２．３ ２５００ ２００ ４．０
【０１０６】
この試算例から、イオン注入によって、ＡＬを短くし、ひいては、駆動周波数を高くすることができることが確認された。
【０１０７】
（実施例７〜９）
図７（ｄ）及び図８を参照して説明した交流電圧の印加時間が互いに異なる実施例７〜９を設定し、アクチュエータ２３の共振周波数及びＡＬの実験値を得た。具体的には、実施例７〜９における交流電圧の印加時間を０．５時間、１時間、５時間に設定した。
【０１０８】
図９（ａ）は、実施例７〜９のＡＬを示す図である。横軸は、アクチュエータ２３の共振周波数ｆｒ（ｋＨｚ）を示し、縦軸はＡＬ（μｓ）を示している。点Ｐ７〜Ｐ９は、実施例７〜実施例９の共振周波数ｆｒ及びＡＬを示している。実線Ｌ１は、点Ｐ７〜Ｐ９の近似直線を示している。
【０１０９】
この実験結果から、交流電圧の印加時間を長くしていくと、共振周波数が高くなり、ＡＬが短縮されていくことが確認された。
【０１１０】
（実施例１０〜１２）
実施例７〜９よりも、交流電圧の印加時間を長くした実施例１０〜１２について、共振周波数やＡＬ等を試算した。具体的には、実施例１０〜１２における交流電圧の印加時間を２４時間、４５時間、１００時間に設定した。
【０１１１】
図９（ｂ）は、図９（ａ）と同様の図である。点Ｐ７〜Ｐ９は、図９（ａ）と同様に実施例７〜９の共振周波数ｆｒ及びＡＬを示し、点Ｐ１０〜Ｐ１２は、実施例１０〜１２の共振周波数ｆｒ及びＡＬを示している。実線Ｌ３は、点Ｐ７〜Ｐ１２の近似直線を示している。
【０１１２】
実線Ｌ３で示される近似直線は、実験値をプロットした点Ｐ７〜Ｐ９及び推定値をプロットした点Ｐ１０〜Ｐ１２に適合しており、実施例１０〜１２の共振周波数ｆｒ及びＡＬの推定値の妥当性を示している。
【０１１３】
そして、図９（ｂ）の点Ｐ１０〜Ｐ１２により、交流電圧の印加時間を十分に長くすることにより、かなりの高周波駆動が期待されるアクチュエータ２３が得られることが確認された。
【０１１４】
以下に、実施例７〜１２の各種のパラメータの実験値及び推定値を示す。
Ｔｍ ｆｒ ＡＬ ｆｐ
実施例７ ０．５ ４９８ ７．１ ２５
実施例８ １ ５５０ ７．０ ２８
実施例９ ５ ６０２ ６．８ ３０
実施例１０ ２４ ７４０ ６．４ ３７
実施例１１ ４５ ８１６ ６．２ ４１
実施例１２ １００ ９２５ ５．９ ４５
【０１１５】
なお、Ｔｍは、交流電圧の印加時間（ｈ）を示し、ｆｒは共振周波数（ｋＨｚ）を示し、ｆｐは最高駆動周波数（図６参照、ｋＨｚ）を示している。ＡＬの単位はμｓである。
【０１１６】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１１７】
駆動周波数は、常に一定である必要はなく、例えば、画像の内容に応じて変化されてもよい。また、駆動周波数は、常に最高駆動周波数ｆｃ（非駆動部が、駆動部と同様の分極が施された状態から引張り応力が加えられることによりドメインスイッチング及びこれに伴う形状変化が生じたものであると仮定したときに、その形状変化が生じる前の状態の吐出素子における最高駆動周波数）よりも高い周波数である必要はない。画像の内容に応じて、若しくは、その他の適宜な事情に応じて、一時的に最高駆動周波数ｆｃよりも高い駆動周波数で駆動されるヘッドも、本発明に含まれる。
【０１１８】
振動板の材料は、その弾性率が圧電体の材料の弾性率と同等以上であってもよいし、非駆動部の材料は、その弾性率が駆動部の材料の弾性率と同等以下であってもよい。
【０１１９】
図７に示した製造方法は一例に過ぎず、適宜に変更されてよい。例えば、圧電体、共通電極及び振動板の積層体を焼結した後に、個別電極となる導電ペーストを印刷して熱処理してもよいし、非駆動部にドーパントを分散させるイオン注入を個別電極の配置前に行ってもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１…記録装置、５…ヘッド（駆動信号出力部含まない）、６…ヘッド（駆動信号出力部含む）、８…駆動信号出力部、１９…吐出素子、２１…基体、３７…振動板、３９…共通電極、４１…圧電体、４１ａ…駆動部、４１ｂ…非駆動部、４３…個別電極、４４…個別電極本体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド及び記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子の変形を利用して、インクに圧力を付与してインク滴を吐出するピエゾ式のインクジェットヘッドが知られている（例えば特許文献１）。インク滴の吐出は所定の駆動周波数で連続的に行われる。例えば、印画面における１ドット（網点）が、複数のインク滴が印画面の同一位置に着弾することにより形成される場合、その複数のインク滴の吐出は、一定の吐出間隔で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２３３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
印刷の高速化の観点から、吐出間隔を短くすること、すなわち、駆動周波数を高くすることが望まれている。しかし、駆動周波数を高くすると、一の吐出のためのインクの圧力変動の残留分が次の吐出のためのインクの圧力変動に影響を及ぼすことから、１回の吐出によって形成されるインク滴の液滴量が変化する。その結果、安定したインク滴の吐出ができなくなり、画質が低下する。
【０００５】
本発明の目的は、駆動周波数を高くすることが可能なインクジェットヘッド及び記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るインクジェットヘッドは、インク滴を吐出する吐出素子と、前記吐出素子に電圧を印加する駆動信号出力部と、を有し、前記吐出素子は、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、前記駆動部は厚み方向に分極されており、前記非駆動部は前記駆動部に比較して厚み方向への分極がなされておらず、前記駆動信号出力部は、前記非駆動部が、前記駆動部と同様の分極が施された状態であると仮定したときの前記吐出素子における最高駆動周波数よりも高い周波数で、前記共通電極と前記個別電極との間に電圧を印加する。
【０００７】
好適には、前記非駆動部は、前記駆動部へ向かう方向に沿った方向に分極されている分域の割合が大きい。
【０００８】
好適には、前記振動板の材料は、前記圧電体の材料よりも弾性率が低い。
【０００９】
好適には、前記振動板は、前記圧電体を構成する圧電材料よりも抗電界が小さい圧電材料により構成されている。
【００１０】
好適には、前記非駆動部の材料は、前記駆動部の材料よりも弾性率が高い。
【００１１】
好適には、前記非駆動部は、前記駆動部を構成する圧電材料と同様の圧電材料に対して、当該圧電材料の弾性率を高くさせるドーパントが混入された材料により形成されている。
【００１２】
本発明の一態様のインクジェットヘッドは、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、前記非駆動部の材料は、前記駆動部の材料よりも弾性率が高い。
【００１３】
本発明の一態様の記録装置は、インク滴を吐出する吐出素子と、前記吐出素子に電圧を印加する駆動信号出力部と、を有し、前記吐出素子は、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、前記駆動部は厚み方向に分極されており、前記非駆動部は前記駆動部に比較して厚み方向への分極がなされておらず、前記駆動信号出力部は、前記非駆動部が、前記駆動部と同様の分極が施された状態から引張り応力が加えられることによりドメインスイッチング及びこれに伴う形状変化が生じたものであると仮定したときに、その形状変化が生じる前の状態の前記吐出素子における最高駆動周波数よりも高い周波数で、前記共通電極と前記個別電極との間に電圧を印加する。
【００１４】
好適には、所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室の個別電極本体を有する個別電極と、を有するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記圧電体の前記個別電極と重なる駆動部対して厚み方向に直流電圧を印加して厚み方向に分極する工程と、厚み方向に分極がなされた前記圧電体を挟む前記共通電極と前記個別電極との間に、前記圧電体の抗電界を超える強さの電界を形成する交流電圧を前記圧電体の分極方向に印加する工程と、を有する。
【００１５】
好適には、前記交流電圧の印加を常温よりも高い温度下で行う。
【発明の効果】
【００１６】
上記の構成によれば、駆動周波数を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る記録装置の要部を模式的に示す斜視図。
【図２】図１の記録装置のインクジェットヘッドの一部の断面図。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は図２のヘッドのアクチュエータを示す断面図及び平面図。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は実施形態及び比較例のアクチュエータの詳細を説明する模式図。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は図１の記録装置における駆動信号を説明する図。
【図６】最高駆動周波数の規定方法の一例を説明する図。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｄ）アクチュエータの製造方法の一例を説明する断面図。
【図８】図７（ｄ）の配向処理において圧電体に印加される電圧の一例を示す図。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は実施例のＡＬを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る記録装置１の要部を模式的に示す斜視図である。
【００１９】
なお、記録装置１及び後述するインクジェットヘッド５は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、直交座標系ｘｙｚを定義するとともに、ｚ方向の正側（図１の紙面上方）を上方として、上面、下面等の用語を用いることがあるものとする。
【００２０】
記録装置１は、例えば、メディア（例えば紙）１０１を矢印ｙ１で示す方向へ搬送する搬送部３と、搬送されているメディア１０１に向けてインク滴を吐出するヘッド５と、搬送部３及びヘッド５の動作を制御する制御部７とを有している。
【００２１】
搬送部３は、例えば、不図示の供給スタックに積層された複数のメディア１０１を一ずつ不図示の排出スタックへ搬送する。搬送部３は、公知の適宜な構成とされてよい。図１では、搬送経路がストレートパスとされ、メディア１０１に当接するローラ９と、ローラ９を回転させるモータ１１とが設けられた搬送部が例示されている。
【００２２】
ヘッド５は、メディア１０１の搬送経路の途中に配置されており、ｚ方向の正側からメディア１０１に対向する。ヘッド５は、メディア１０１の印画面及び搬送方向に直交する方向（主走査方向、ｘ方向）にシャトル運動を行うシリアルヘッドであってもよいし、当該直交する方向に（ほぼ）固定されたラインヘッドであってもよい。なお、本実施形態においては、ヘッド５がラインヘッドである場合を例に挙げて説明するものとする。
【００２３】
ヘッド５は、ｘ方向の複数位置においてインク滴をメディア１０１に吐出、付着させる。当該動作が、メディア１０１の搬送に伴って繰り返し行なわれることにより、メディア１０１には２次元画像が形成される。
【００２４】
制御部７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含んで構成されている。制御部７は、モータ用ドライバ１３に制御信号を出力することにより、所望の電圧をモータ１１に印加して、モータ１１を制御する。同様に、制御部７は、ヘッド用ドライバ１５に制御信号を出力することにより、所望の電圧をヘッド５に印加して、ヘッド５を制御する。
【００２５】
ヘッド用ドライバ１５、又は、ヘッド用ドライバ１５及び制御部７の一部は、所定の駆動周波数の駆動パルス（駆動波形）を含む駆動信号（ヘッド５に印加される電圧）を生成してヘッド５に出力する駆動信号出力部８を構成している。駆動信号出力部８は、例えば、ドライバＩＣや回路基板により構成されている。
【００２６】
なお、図１では、駆動信号出力部８とヘッド５とを互いに別個のものとして図示している。ただし、駆動信号出力部８は、その一部又は全部がヘッド５に搭載されてもよい。この場合において、ヘッド５と駆動信号出力部８のヘッド５に搭載された部分（一部又は全部）との全体が、広義のヘッド６を構成していると捉えられてもよい。
【００２７】
図２は、ヘッド５の一部を拡大して示す模式的な断面図である。なお、図２の紙面下方がメディア１０１に対向する側である。
【００２８】
ヘッド５は、圧電素子の機械的歪によりインクに圧力を付与するピエゾ式のヘッドである。ヘッド５は、インク滴を吐出する複数の吐出素子１９を有し、図２は一の吐出素子１９を示している。複数の吐出素子１９は、例えば、ｘｙ平面において配列されており、各吐出素子１９は、メディア１０１上の１ドットに対応している。
【００２９】
また、別の観点では、ヘッド５は、インクを貯留する空間を形成する基体２１と、基体２１に貯留されているインクに圧力を付与するためのアクチュエータ２３とを有している。複数の吐出素子１９は、基体２１及びアクチュエータ２３により構成されている。
【００３０】
基体２１の内部には、複数の個別流路２５（図２では１つを図示）と、当該複数の個別流路２５に通じる共通流路（リザーバ）２７とが形成されている。個別流路２５は、吐出素子１９毎に設けられ、共通流路２７は、複数の吐出素子１９に共通に設けられている。
【００３１】
各個別流路２５は、メディア１０１に対向する吐出孔２９ａを含むディセンダ（部分流路）２９と、ディセンダ２９に通じる加圧室３１と、加圧室３１と共通流路２７とを連通する供給路３３とを有している。
【００３２】
複数の個別流路２５及び共通流路２７にはインクが満たされている。複数の加圧室３１の容積が変化してインクに圧力が付与されることにより、複数の加圧室３１から複数のディセンダ２９へインクが送出され、複数の吐出孔２９ａからは複数のインク滴が吐出される。また、複数の加圧室３１へは複数の供給路３３を介して共通流路２７からインクが補充される。
【００３３】
複数の個別流路２５及び共通流路２７の断面形状若しくは平面形状は、適宜に設定されてよい。本実施形態では、加圧室３１は、ｚ方向において一定の厚みに形成されるとともに、平面視において概ね菱形（図３参照）に形成されている。菱形の一の角部はディセンダ２９と連通され、その反対側の角部は供給路３３と連通されている。供給路３３の一部は、流れ方向に直交する断面積が共通流路２７および加圧室３１よりも小さいしぼりとされている。
【００３４】
基体２１は、例えば、複数の基板３５が積層されることにより構成されている。基板３５には、複数の個別流路２５及び共通流路２７を構成する貫通孔が形成されている。複数の基板３５の厚み及び積層数は、複数の個別流路２５及び共通流路２７の形状等に応じて適宜に設定されてよい。複数の基板３５は、適宜な材料により形成されてよく、例えば、金属、セラミック若しくはシリコンにより形成されている。
【００３５】
図３（ａ）は、アクチュエータ２３付近の図２とは別の方向の断面図であり、図３（ｂ）はアクチュエータ２３付近の平面図である。
【００３６】
図２及び図３に示すアクチュエータ２３は、例えば、撓みモードで変位する、ユニモルフ型の圧電素子により構成されている。具体的には、例えば、アクチュエータ２３は、加圧室３１側から順に積層された、振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び複数の個別電極４３を有している。
【００３７】
振動板３７、共通電極３９及び圧電体４１は、例えば、複数の加圧室３１を覆うように複数の加圧室３１に共通に設けられている。一方、個別電極４３は、加圧室３１毎に設けられている。
【００３８】
振動板３７は、基体２１の上面に重ねられることにより、基体２１の上面に形成された凹部によって構成された加圧室３１を塞いでいる。個別電極４３は、概ね、加圧室３１と相似形（本実施形態では菱形）で、加圧室３１の広さよりも若干小さい（加圧室３１の中央側にて広がる）個別電極本体４４と、その個別電極本体４４の角部に接続された引出電極４５とを含んでいる。
【００３９】
振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び個別電極４３は、適宜な材料により形成されてよい。例えば、振動板３７は、セラミック、酸化シリコン若しくは窒化シリコンにより形成されている。共通電極３９及び個別電極４３は、例えば、白金若しくはパラジウムにより形成されている。圧電体４１は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のセラミックにより形成されている。
【００４０】
圧電体４１は、少なくとも個別電極本体４４と重なる領域において厚み方向（ｚ方向）を分極方向とされている。従って、共通電極３９及び個別電極４３に電圧を印加して、圧電体４１に対して分極方向に電界を作用させると、圧電体４１は面内（ｘｙ平面内）で収縮する。この収縮により振動板３７は、加圧室３１側に凸となるように撓み、その結果、加圧室３１の容積は変化する。
【００４１】
図４（ａ）は、アクチュエータ２３の詳細を説明する、図３（ａ）と同様の断面を示す模式図である。また、図４（ｂ）は、比較例のアクチュエータ１２３の図４（ａ）に相当する図である。
【００４２】
図４（ａ）において、圧電体４１は、個別電極本体４４に重なる駆動部４１ａと、その外周の非駆動部４１ｂとを有している。なお、非駆動部４１ｂの外縁は、適宜に定義されてよいが、本実施形態の説明では、加圧室３１の縁部と重なる位置を非駆動部４１ｂの外縁とする。
【００４３】
駆動部４１ａは、矢印ｙ３によって示すように、厚み方向（ｚ方向）に分極されている。なお、分極方向の向きは、ｚ方向の正側及び負側のいずれでもよいが、図４（ａ）では分極方向の向きがｚ方向の負側である場合を例示している。
【００４４】
一方、非駆動部４１ｂは、駆動部４１ａに比較すると、厚み方向への分極がなされていない。例えば、非駆動部４１ｂにおいては、駆動部４１ａに比較すると、厚み方向を分極方向とする分域の割合が小さく、ｘｙ平面に沿う方向を分極方向とする分域の割合が大きい。より好ましくは、非駆動部４１ｂは、駆動部４１ａに向かう方向に沿った方向に分極された分域の割合が多くなっている。ただし、この場合において、分域の方向は、駆動部４１ａに向かう方向に揃った分域が多くなるが、分極の向きは揃っていなくてもよい。すなわち、駆動部４１ａに向かっている分極の分域とその反対向きの分極の分域とは、どちらか一方が多くてもよいし、ほぼ同量であって平均すれば分極されてない状態であってもよい。
【００４５】
また、非駆動部４１ｂは、矢印ｙ５によって示すように、内周側から外周側への長さが、ｘｙ平面に平行な方向における個別電極本体４４と加圧室３１の縁部との距離よりも長くなっている。一方、非駆動部４１ｂの外縁の位置は基体２１等によって固定されている。その結果、矢印ｙ７で示すように、非駆動部４１ｂから駆動部４１ａに対して圧縮応力が付与され、また、駆動部４１ａは、若干、加圧室３１側に位置している。
【００４６】
駆動部４１ａは、非駆動部４１ｂから圧縮応力が付与されることによって、圧縮応力が付与されていない場合に比較して、弾性率が高くなったと同様の性質を示す。例えば、駆動部４１ａは、圧縮応力が付与されていない場合に比較して、共振周波数が高くなる。
【００４７】
非駆動部４１ｂは、駆動部４１ａを構成する圧電材料と同様の圧電材料に対して、弾性率を高くするようなドーパント４２が分散された材料によって構成されている。すなわち、非駆動部４１ｂの圧電材料の弾性率（ヤング率Ｅ２）は、駆動部４１ａの圧電材料の弾性率（ヤング率Ｅ１）よりも高くなっている。
【００４８】
このような弾性率を高くするドーパント４２（アクセプタ）としては、例えば、圧電材料がＰＺＴであれば、Ｂサイトの主成分の元素よりもイオン価の価数が小さい元素が挙げられる。例えば、Ｂサイトの主成分がＺｒであれば、ドーパント４２としてはＡｌ若しくはＭｎが挙げられる。
【００４９】
振動板３７は、圧電体４１（駆動部４１ａ）を構成する材料よりも弾性率（ヤング率Ｅ３）が小さい材料により構成されている。ここで、圧電材料においては、組成が概ね同様であれば、抗電界Ｅｃが小さい材料ほど弾性率が低い傾向にある。従って、振動板３７は、例えば、駆動部４１ａを構成する圧電材料の抗電界Ｅｃ１よりも強度の低い抗電界Ｅｃ３の圧電材料により形成されている。
【００５０】
なお、図４（ｂ）に示す比較例の圧電体１４１は、その全体（駆動部１４１ａ及び非駆動部１４１ｂを含む）に亘って厚み方向に分極されている。また、非駆動部１４１ｂは、内周側から外周側への長さが、ｘｙ平面に平行な方向における個別電極本体４４と加圧室３１の縁部との距離と同等であり、非駆動部４１ｂから駆動部４１ａに対して圧縮応力は付与されておらず（若しくは図４（ａ）に比較して小さく）、圧電体４１は、（図４（ａ）に比較して）平坦である（駆動部４１ａは加圧室３１側に位置していない。）。非駆動部１４１ｂにドーパント４２は分散されておらず、振動板１３７は、圧電体４１と同一の組成であり、駆動部１４１ａ、非駆動部１４１ｂ及び振動板１３７の弾性率は互いに同一である。
【００５１】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、駆動信号出力部８からヘッド５に出力される駆動信号Ｓｄを説明する図である。
【００５２】
駆動信号Ｓｄは、例えば、基準電位に対する電位の変動を信号レベルとする信号である。また、共通電極３９には基準電位が付与されている。そして、駆動信号Ｓｄが個別電極４３に入力されることにより、共通電極３９と個別電極４３との間には電圧が印加される。
【００５３】
具体的には、図５（ａ）は、１回の吐出における駆動信号Ｓｄの波形及び吐出孔２９ａにおけるインクのメニスカスの変位ｑの変化（点線Ｌｎ）を示し、図５（ｂ）は、複数回の吐出における駆動信号Ｓｄの波形を示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）において横軸は時間を示し、図５（ａ）において縦軸は電圧Ｖ及び変位ｑ（インクジェットヘッド５の外部に向かう方向を正とする）を示し、図５（ｂ）において縦軸は電圧Ｖを示している。
【００５４】
吐出素子１９の駆動方式は、いわゆる引き打ち式、押し打ち式等の公知の駆動方式から適宜に選択されてよいが、図５では、引き打ち式を例にとって説明する。
【００５５】
図５（ａ）に示すように、引き打ち式においては、吐出が行われない待機状態（時点ｔ０〜ｔ１）において、駆動信号Ｓｄの信号レベルは、駆動部４１ａに対して分極方向に電圧を印加する電位Ｖ１に維持される。従って、駆動部４１ａは、ｘｙ平面内において収縮し、アクチュエータ２３は、加圧室３１側へ突出する方向へ撓んでいる。すなわち、加圧室３１は、容積が縮小した状態である。
【００５６】
吐出タイミングが到来すると（時点ｔ１）、駆動信号出力部８は、一時的に電圧印加を停止するための駆動パルスＰｓを個別電極４３に出力する（駆動信号Ｓｄに含ませる）。これにより、駆動部４１ａの縮小は解除され、ひいては、アクチュエータ２３の撓みも解除される。すなわち、加圧室３１は、容積が拡大する。そして、加圧室３１の容積の拡大に伴って、ディセンダ２９及び供給路３３のインクは加圧室３１に引き込まれる（メニスカスは負側へ変位する。）。
【００５７】
この際生じる吐出孔２９ａから加圧室３１に向かう圧力波がしぼりで反射される前後のタイミングで、パルスの立ち上がり（時点ｔ２）に対応して、加圧室３１の容積は縮小し、反射された圧力波と容積の収縮により発生した圧力波が重なるようにして吐出孔２９ａに向かうインクが加圧室３１から送出される（メニスカスは正側へ変位する）。これにより、インク滴が吐出孔２９ａから吐出される（時点ｔ４付近）。
【００５８】
その後、加圧室３１等においては、インクの圧力は、固有周波数（共振周波数）で変動しつつ、徐々に減衰していく。換言すれば、加圧室３１等においては、固有周波数で振動する圧力変動が残留し、メニスカスは、アンダーシュート（時点ｔ６付近等）やオーバーシュート（時点ｔ８付近等）を生じる。
【００５９】
圧力波が吐出孔２９ａからしぼり（正確にはしぼりの加圧室３１側の端）まで伝わる時間であるＡＬ（Acoustic Length）は、吐出孔２９ａからしぼりでのインクの固有振動周期の半分である。吐出素子１９におけるインクの固有振動周期は、吐出孔２９ａからしぼりまでの流路の中のインク自体の固有振動（流路の中のインクと同一形状のインクの固有振動）と、加圧室３１の直上の変位素子（振動板３７、共通電極２９、圧電体４１および個別電極本体４４）の固有振動とが合成された振動の周期になる。したがって、流路の形状が変わらず、流路の中のインク自体の固有振動周期が変わらなくても、変位素子の固有振動周期が変われば、インクの固有振動周期は変わり、ＡＬも変わることになる。変位素子がＡＬに与える影響は、変位素子の変位の方式により様々であるが、本実施形態のような、撓み振動をする変位素子は変形しやすいために、ＡＬへの寄与が大きいので、その影響を考慮する必要がある。なお、駆動パルスＰｓの幅は、例えば、引き打ち式においてはＡＬ程度である。
【００６０】
図５（ｂ）に示すように、駆動パルスＰｓは、一定の駆動周期Ｔａ（一定の駆動周波数ｆ）で連続して吐出素子１９に入力される。これによって、例えば、印画面上において１ドット（網点）を形成するときに複数のインク滴が吐出される。なお、その複数のインク滴の数が増減されることによって階調が表現される。
【００６１】
図６は、駆動パルスＰｓの最高駆動周波数の規定方法の一例を説明する図である。図６（ａ）において、横軸は、駆動周波数ｆ（１／Ｔａ）を示し、縦軸は、所定数（ただし、２以上）のインク滴を駆動周波数ｆで吐出するときの、その所定数のインク滴全体のインク量Ｄを示している。
【００６２】
実線Ｌｐは、本実施形態におけるインク量Ｄを示し、点線Ｌｃは、図４（ｂ）に示した比較例のインク量Ｄを示している。なお、駆動周期Ｔａを十分に大きくしたとき（駆動周波数ｆを十分に低くしたとき）等のインク量Ｄは、実施形態と比較例とで互いに同一であると仮定した。
【００６３】
実線Ｌｐに関して、駆動周波数ｆが所定の駆動周波数ｆｐよりも低いときは、インク量Ｄは一定となっている。一方、駆動周波数ｆが所定の駆動周波数ｆｐを超えると、インク量Ｄは駆動周波数ｆの変化に応じて変動する。これは、駆動周波数ｆが高くなると、駆動周期Ｔａが短くなり、一の駆動パルスＰｓによる圧力波が、次の駆動パルスＰｓによる圧力波に影響を及ぼすためである。
【００６４】
従って、例えば、インク滴の数とインク量とが比例するような安定したインクの吐出を実現するためには、駆動周波数ｆｐ（駆動周波数ｆの、インク量Ｄが一定に維持される範囲の最高値）を最高駆動周波数と規定し、その最高駆動周波数ｆｐ以下の範囲で、実際の駆動周波数ｆが設定されることが好ましい。
【００６５】
以下、より具体的な例について説明する。引き打ちで１滴を吐出させるための駆動パルスの長さはＡＬ程度になる。また、ｎ滴の液滴を連続して吐出させ（メディア上の近接する場所に着弾させて１ドットを形成す）る際には、２回目以降の駆動パルスは、インクの固有振動に合わせて送られるために２ＡＬ毎に送られるので、駆動波形全体の長さは、（２ｎ−１）ＡＬ程度になる。さらに、１ドット形成する駆動波形を送り終わった後、インクの１固有振動周期（２ＡＬ）程度の間は、インクの残留振動が大きいので、次の駆動波形を送っても、残留振動の影響で吐出特性が安定しないと考えられる。したがって、引き打ちでは、１ドットを形成する駆動波形にインクを吐出する駆動パルスがｎ個ある場合、駆動周波数は、周期が（２ｎ＋１）ＡＬより大きくなるように設定されるのが好ましく、最高駆動周波数は１／（２ｎ＋１）ＡＬとするのが良い。
【００６６】
より一般的な場合も同様に、インクの吐出動作を行なう駆動信号を送った後、１固有振動周期（２ＡＬ）程度の間は、インクの残留振動が大きく、次の駆動信号を送っても、次の吐出が安定しないと考えられる。したがって、最高駆動周波数は１／（最長の駆動信号＋２ＡＬ）とするのが良い。
【００６７】
点線Ｌｃで示す比較例においても同様に、駆動周波数ｆの、インク量Ｄが一定となる範囲の最高値である駆動周波数ｆｃを最高駆動周波数と規定し、その最高駆動周波数ｆｃ以下の範囲で、実際の駆動周波数ｆが設定されることが好ましい。
【００６８】
ここで、本実施形態のアクチュエータ２３においては、図４を参照して説明したように、駆動部４１ａに非駆動部４１ｂから圧縮応力が付与されることにより、弾性率が実質的に高くなる。従って、実施形態では、比較例に比較して、コンプライアンスが小さくなり、ＡＬが短くなる。その結果、実施形態では、駆動周期Ｔａを短くすることができる。すなわち、実施形態の最高駆動周波数ｆｐは、比較例の最高駆動周波数ｆｃよりも高い。
【００６９】
そして、実施形態の記録装置１（ヘッド６）では、比較例の最高駆動周波数ｆｃを超える周波数を実際の駆動周波数として設定することができる。なお、後述するように、本実施形態の記録装置１では、現時点の最高駆動周波数ｆｐよりも高い駆動周波数ｆｑを実際の駆動周波数とすることもできる。
【００７０】
また、最高駆動周波数は、流路の各寸法、使用するインクの粘度、振動板３７および圧電体４１の物性を、特に圧電体４１については分極状態を含めて使用したシミュレーションにより求めることもできる。
【００７１】
図７（ａ）〜図７（ｄ）は、アクチュエータ２３の製造方法の一例を説明する断面図である。ただし、説明の便宜上、圧電体４１の断面のハッチングは省略することがある。また、製造工程の進行に伴って具体的な組成等は変化するが、その変化の前後で同一の符号を用いるものとする。
【００７２】
まず、圧電体４１となるグリーンシート、及び、振動板３７となるグリーンシートを準備する。これらグリーンシート（例えば圧電体４１となるグリーンシート）に共通電極３９及び個別電極４３となる導電ペーストを印刷し、これらグリーンシートを積層して焼成する。これにより、図７（ａ）に示すように、振動板３７、共通電極３９、圧電体４１及び個別電極４３の積層体が形成される。
【００７３】
次に、図７（ｂ）に示すように、イオン注入法等によって、非駆動部４１ｂとなる圧電材料にドーパント４２を分散させる。なお、イオン注入法において、個別電極４３はマスクとして機能するが、個別電極４３とは別に、レジストマスクを形成してもよい。また、ドーパント４２は、圧電体４１の、非駆動部４１ｂよりも外側部分（平面視において加圧室３１の外側となる部分）において分散されてもよいし、されなくてもよい。
【００７４】
次に、図７（ｃ）に示すように、直流電源５３によって、個別電極４３と共通電極３９との間に電圧を加えて、駆動部４１ａに対して分極処理を行う。この分極処理によって、矢印ｙ３よって示される、厚み方向を分極方向とする分極がなされる。分極は、圧電体４１の全体に対して行なってもよい。その場合、まず、圧電体４１の、駆動部４１ａ及び非駆動部４１ｂを含む略全面に対して導電ペーストを塗布して乾燥させることなどにより、分極用電極を形成する。そして、直流電源５３によって分極用電極と共通電極３９との間に直流電圧を印加する。この分極処理では、駆動部４１ａ及び非駆動部４１ｂの双方において、厚み方向を分極方向とする分極がなされる。その後、分極用電極５１は、有機溶剤中における超音波洗浄などにより除去される。
【００７５】
次に、図７（ｄ）に示すように、交流電源５５によって、個別電極４３と共通電極３９との間に交流電圧を印加する。この電圧印加は、例えば、常温（室温）よりも高い温度下で行われる。
【００７６】
なお、図７（ｃ）に示すような直流電圧による分極処理は、一般に常温下で行われる（本実施形態においては常温以上で行われてもよい。）。日本工業規格においては、常温は、５−３５℃と規定されている。図７（ｄ）の配向処理は、例えば、４０℃以上の温度下で行われ、好ましくは、４５℃以上、圧電体４１のキュリー温度以下である。なお、圧電体４１がＰＺＴであれば１００℃程度の温度下で行われてもよい。
【００７７】
図８は、図７（ｄ）の配向処理において共通電極３９と個別電極４３とに印加される電圧の一例を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。
【００７８】
共通電極３９及び個別電極４３には、分極方向と同一の方向に電圧が印加される。すなわち、駆動部４１ａをｘｙ平面内において縮小させる電圧（典型的な駆動信号出力部８が駆動部４１ａに印加する電圧と同様の方向の電圧。本実施形態では正の電圧）が印加される。
【００７９】
交流電圧の最大値は、圧電体４１（駆動部４１ａ）の抗電界Ｅｃを超える強さの電界を形成する電圧Ｖｏｎとされる。電圧が降下したときの電圧Ｖｏｆｆは、例えば、基準電位（０Ｖ）とされる。すなわち、圧電体４１は、抗電界を超える強さの電界の印加と、その解除とが繰り返される。なお、電圧Ｖｏｆｆは、０Ｖでなくてもよい。
【００８０】
圧電体４１に抗電界を超える強さの電界が印加される時間Ｔｏｎは、例えば、その解除がなされる時間Ｔｏｆｆよりも長く設定される。
【００８１】
このように、駆動部４１ａをｘｙ平面内において縮小させる電界が駆動部４１ａに印加されると、非駆動部４１ｂは、駆動部４１ａから引張り力を受ける。そして、そのような引張り力を繰り返し受けると、非駆動部４１ｂにおいてはドメインスイッチングが生じ、分極方向が駆動部４１ａに向かう方向に配向されている分域の割合が増えていく。これにより、非駆動部４１ｂでは、駆動部４１ａと比較して、圧電体４１の厚み方向以外を分極方向とする分域の割合が増加する。また、非駆動部４１ｂは、引き延ばされた状態に変形する。
【００８２】
なお、分極方向が駆動部４１ａに向かう方向に配向されている分域の割合は、圧電体４１の表面において、分極の状態測定できる走査型顕微鏡を用いて、駆動部４１ａに向かう方向に配向されている分域と、駆動部４１ａに向かう方向に直交する方向に配向されている分域とを、駆動部４１ａに向かう方向に対して４５度の角度を境界に分けて、駆動部４１ａに向かう方向に配向されている分域の面積が全体に占める割合を測定すれば得られる。
【００８３】
また、そのような電界の印加が、抗電界Ｅｃを超える強さで行われたり、高温下で行われたり、及び／又は、時間Ｔｏｎを時間Ｔｏｆｆよりも長く設定して行われたりすることにより、ドメインスイッチングが迅速に生じる。
【００８４】
実施形態の製造過程のうち、駆動部４１ａのみを分極するものにおいては、非駆動部４１ｂの分域がランダムに分極されている状態と比較して、非駆動部４１ｂが引き延ばされた状態が生じている。また、実施形態の製造過程のうち、一旦圧電体４１の全体を分極するものにおいては、図４（ｂ）に示した比較例のように、非駆動部４１ｂにおいても駆動部４１ａと同様に厚み方向に分極がなされ、非駆動部４１ｂが引き延ばされた状態が生じている（図７（ｃ））。このことから理解されるように、図６を参照して説明した、実施形態の最高駆動周波数ｆｐが比較例の最高駆動周波数ｆｃよりも高いという事項は、非駆動部４１ｂが、ドメインスイッチング及びこれに伴う形状変化が生じたものであると仮定したときに、その形状変化が生じる前の状態の吐出素子１９における最高駆動周波数ｆｃよりも最高駆動周波数ｆｐが高いと言い換えることができる。
【００８５】
また、ヘッド５の出荷後のヘッド５の駆動は、図７（ｄ）の配向処理と同様に、非駆動部４１ｂを引き延ばす作用を奏することが考えられ、非駆動部４１ｂが引き延ばされた後において、図６において示した、出荷時点の最高駆動周波数ｆｐよりも高い駆動周波数ｆｑを最高駆動周波数とすることも可能である。
【００８６】
なお、一般的なヘッドにおいて、出荷後のヘッドの駆動によって非駆動部４１ｂのドメインスイッチングが発生し始めるには、相当の回数でヘッドを駆動する必要がある。また、一般に、ヘッドは、そのようなドメインスイッチングが発生し、吐出特性に影響が出始めるまでの期間が使用期間として設定されている。そして、駆動周波数は、ドメインスイッチングが発生する前の状態を基準として設定されている。すなわち、一般的なヘッドにおいて、駆動周波数は、図６において示した比較例の最高駆動周波数ｆｃ以下とされている。
【００８７】
以上の実施形態によれば、ヘッド６は、インク滴を吐出する吐出素子１９と、吐出素子１９に電圧を印加する駆動信号出力部８とを有している。吐出素子１９は、上面に形成された凹部により加圧室３１が構成された基体２１と、加圧室３１を塞ぐように基体２１の上面に重ねられた振動板３７と、振動板３７に重ねられた共通電極３９と、共通電極３９に重ねられた圧電体４１と、圧電体４１に重ねられ、平面視において加圧室３１の中央側にて広がる個別電極本体４４を有する個別電極４３とを有する。圧電体４１は、個別電極本体４４が重なる駆動部４１ａと、その外周の非駆動部４１ｂとを有する。
【００８８】
そして、駆動部４１ａは厚み方向に分極されており、非駆動部４１ｂは駆動部４１ａに比較して厚み方向への分極がなされていない。駆動信号出力部８は、非駆動部４１ｂが、駆動部４１ａと同様の分極が施された状態から引張り応力が加えられることによりドメインスイッチング及びこれに伴う形状変化が生じたものであると仮定したときに、その形状変化が生じる前の状態の吐出素子１９における最高駆動周波数ｆｃよりも高い周波数で、共通電極３９と個別電極４３との間に電圧を印加する。
【００８９】
従って、非駆動部４１ｂにおいてドメインスイッチングが発生していない状態を使用可能状態とするヘッドに比較して、高い駆動周波数でインクを吐出することができる。その結果、印刷の高速化の要望等に応えることができる。また、ドメインスイッチングが発生した状態を使用可能状態としていることから、ドメインスイッチングの発生はヘッド５の使用期間終了を意味せず、使用期間の長期化も期待される。
【００９０】
駆動信号出力部８は、現時点の吐出素子１９における最高駆動周波数ｆｐよりも高い周波数ｆｑで、共通電極３９と個別電極４３との間に電圧を印加してもよい。
【００９１】
この場合、ヘッド５の使用に伴うＡＬの短縮に応じて、更に高い駆動周波数でインクを吐出することができる。また、ヘッド５の特性によっては、駆動周波数を出荷時点の最高駆動周波数ｆｐ以下とした場合よりも、長い期間に亘ってＡＬに対応した高い駆動周波数が維持されることが期待される。
【００９２】
振動板３７の材料は、圧電体４１の材料よりも弾性率が低い。従って、非駆動部４１ｂが振動板３７から受ける反力が大きくなることが抑制され、非駆動部４１ｂから駆動部４１ａに効率的に圧縮力を付与することができる。その結果、ＡＬの短縮、これに伴う駆動周波数の上昇の効果が増大する。
【００９３】
振動板３７は、圧電体４１を構成する圧電材料よりも抗電界が小さい圧電材料により構成されている。従って、振動板３７と圧電体４１とを概ね同様の組成としつつ、弾性率の低い振動板３７を実現することができ、製造工程の容易化やコスト削減が期待される。
【００９４】
非駆動部４１ｂの材料は、駆動部４１ａの材料よりも弾性率が高い。従って、駆動部４１ａ及び非駆動部４１ｂ全体としての弾性率が高くなるとともに、非駆動部４１ｂの引き延ばしにより駆動部４１ａに付与される圧縮応力も大きくなり、ＡＬの短縮、これに伴う駆動周波数の上昇の効果が増大する。
【００９５】
非駆動部４１ｂは、駆動部４１ａを構成する圧電材料と同様の圧電材料に対して、当該圧電材料の弾性率を高くさせるドーパント４２が混入された材料により形成されている。従って、簡便に、駆動部４１ａよりも弾性率が高い非駆動部４１ｂが実現される。
【００９６】
＜実施例＞
（実施例１〜３）
振動板３７を構成する圧電材料が互いに異なる実施例１〜３を設定し、ＡＬを試算した。
【００９７】
具体的には、実施例１〜３の圧電体４１及び振動板３７の圧電材料として、その組成がＡＢＯ３で表わされるＰＺＴを想定した。このＰＺＴに対して具体的な組成の内容が異なる組成１〜３を設定し、実施例１〜３の圧電体４１及び振動板３７について、以下の組み合わせを想定した。
圧電体 振動板
実施例１ 組成１ 組成１
実施例２ 組成１ 組成２
実施例３ 組成１ 組成３
【００９８】
組成１〜３の具体的内容は、以下のとおりである。
組成１（実施例１の振動板、実施例１〜３の圧電体）：
Ａサイト：Ｐｂ０．９２Ｂａ０．０８
Ｂサイト：（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）０．１０５Ｚｒ０．４３５Ｔｉ０．４６０
添加物：Ｐｂ１／２ＮｂＯ３（０．３ｗｔ％）、Ｂｉ２Ｏ３（０．２ｗｔ％）
組成２（実施例２の振動板）：
Ａサイト：Ｐｂ０．９２Ｂａ０．０８
Ｂサイト：（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）０．１０５Ｚｒ０．４６５Ｔｉ０．４３０
添加物：Ｐｂ１／２ＮｂＯ３（０．３ｗｔ％）、Ｂｉ２Ｏ３（０．２ｗｔ％）
組成３（実施例３の振動板）：
Ａサイト：Ｐｂ０．８８Ｂａ０．０８ Ｂサイト：
（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）０．１８（Ｃｏ１／３Ｓｂ２／３）０．０２（Ｚｒ０．５００Ｔｉ０．５００）０．８００
添加物：Ｐｂ１／２ＮｂＯ３（０．３ｗｔ％）、Ｂｉ２Ｏ３（１．０ｗｔ％）
【００９９】
なお、Ａサイト及びＢサイトの組成は、それらの組成に含まれる原子が、主に該当するサイトに位置することを表しており、すべての原子が該当するサイトに位置することを表しているわけではない。
【０１００】
実施例１〜３における振動板３７の特性及びＡＬ等の試算結果は以下のとおりである。
Ｅｃ Ｅｒ ｄ３１ ＡＬ
実施例１ １．５ ３２００ ２５０ ７．０
実施例２ １．０ ３８００ ３００ ５．２
実施例３ ０．８ ５７６０ ３３０ ４．８
【０１０１】
上記において、Ｅｃは振動板３７の抗電界（Ｖ／μｍ）を示し、Ｅｒは振動板３７の誘電率を示し、ｄ３１はアクチュエータ２３の変位（ｐｍ／Ｖ）を示している。ＡＬの単位はμｓである。
【０１０２】
実施例１は、振動板３７の抗電界Ｅｃが圧電体４１の抗電界Ｅｃと同等のものであり、実施例２及び３は、振動板３７の抗電界Ｅｃが圧電体４１の抗電界Ｅｃよりも小さいものとなっている。そして、実施例２及び３は、実施例１よりもＡＬが短くなっている。従って、この試算例によって、振動板３７の材料を圧電体４１よりも抗電界Ｅｃが小さい圧電材料とすることによって、ＡＬを短くし、ひいては、駆動周波数を高くすることができることが確認された。
【０１０３】
（実施例１、５及び６）
上述した実施例１のヘッド５において、非駆動部４１ｂにイオン注入を行った実施例５及び６を設定し、ＡＬを試算した。
【０１０４】
具体的には、圧電体４１（非駆動部４１ｂ）について、以下の組み合わせを想定した。
圧電体
実施例１ 組成１
実施例５ 組成１＋Ａｌのイオン注入
実施例６ 組成１＋Ｍｎのイオン注入
なお、実施例５及び６における振動板３７の圧電材料は、実施例１と同様に、組成１のものである。
【０１０５】
実施例１、５及び６における圧電体４１（非駆動部４１ｂ）の特性及びＡＬ等の試算結果は以下のとおりである。なお、Ｅｃ、Ｅｒ、ｄ３１及びＡＬの意味及び単位等は、実施例１〜３と同様である。
Ｅｃ Ｅｒ ｄ３１ ＡＬ
実施例１ １．５ ３２００ ２５０ ７．０
実施例５ ２．０ ２８００ ２３０ ４．８
実施例６ ２．３ ２５００ ２００ ４．０
【０１０６】
この試算例から、イオン注入によって、ＡＬを短くし、ひいては、駆動周波数を高くすることができることが確認された。
【０１０７】
（実施例７〜９）
図７（ｄ）及び図８を参照して説明した交流電圧の印加時間が互いに異なる実施例７〜９を設定し、アクチュエータ２３の共振周波数及びＡＬの実験値を得た。具体的には、実施例７〜９における交流電圧の印加時間を０．５時間、１時間、５時間に設定した。
【０１０８】
図９（ａ）は、実施例７〜９のＡＬを示す図である。横軸は、アクチュエータ２３の共振周波数ｆｒ（ｋＨｚ）を示し、縦軸はＡＬ（μｓ）を示している。点Ｐ７〜Ｐ９は、実施例７〜実施例９の共振周波数ｆｒ及びＡＬを示している。実線Ｌ１は、点Ｐ７〜Ｐ９の近似直線を示している。
【０１０９】
この実験結果から、交流電圧の印加時間を長くしていくと、共振周波数が高くなり、ＡＬが短縮されていくことが確認された。
【０１１０】
（実施例１０〜１２）
実施例７〜９よりも、交流電圧の印加時間を長くした実施例１０〜１２について、共振周波数やＡＬ等を試算した。具体的には、実施例１０〜１２における交流電圧の印加時間を２４時間、４５時間、１００時間に設定した。
【０１１１】
図９（ｂ）は、図９（ａ）と同様の図である。点Ｐ７〜Ｐ９は、図９（ａ）と同様に実施例７〜９の共振周波数ｆｒ及びＡＬを示し、点Ｐ１０〜Ｐ１２は、実施例１０〜１２の共振周波数ｆｒ及びＡＬを示している。実線Ｌ３は、点Ｐ７〜Ｐ１２の近似直線を示している。
【０１１２】
実線Ｌ３で示される近似直線は、実験値をプロットした点Ｐ７〜Ｐ９及び推定値をプロットした点Ｐ１０〜Ｐ１２に適合しており、実施例１０〜１２の共振周波数ｆｒ及びＡＬの推定値の妥当性を示している。
【０１１３】
そして、図９（ｂ）の点Ｐ１０〜Ｐ１２により、交流電圧の印加時間を十分に長くすることにより、かなりの高周波駆動が期待されるアクチュエータ２３が得られることが確認された。
【０１１４】
以下に、実施例７〜１２の各種のパラメータの実験値及び推定値を示す。
Ｔｍ ｆｒ ＡＬ ｆｐ
実施例７ ０．５ ４９８ ７．１ ２５
実施例８ １ ５５０ ７．０ ２８
実施例９ ５ ６０２ ６．８ ３０
実施例１０ ２４ ７４０ ６．４ ３７
実施例１１ ４５ ８１６ ６．２ ４１
実施例１２ １００ ９２５ ５．９ ４５
【０１１５】
なお、Ｔｍは、交流電圧の印加時間（ｈ）を示し、ｆｒは共振周波数（ｋＨｚ）を示し、ｆｐは最高駆動周波数（図６参照、ｋＨｚ）を示している。ＡＬの単位はμｓである。
【０１１６】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１１７】
駆動周波数は、常に一定である必要はなく、例えば、画像の内容に応じて変化されてもよい。また、駆動周波数は、常に最高駆動周波数ｆｃ（非駆動部が、駆動部と同様の分極が施された状態から引張り応力が加えられることによりドメインスイッチング及びこれに伴う形状変化が生じたものであると仮定したときに、その形状変化が生じる前の状態の吐出素子における最高駆動周波数）よりも高い周波数である必要はない。画像の内容に応じて、若しくは、その他の適宜な事情に応じて、一時的に最高駆動周波数ｆｃよりも高い駆動周波数で駆動されるヘッドも、本発明に含まれる。
【０１１８】
振動板の材料は、その弾性率が圧電体の材料の弾性率と同等以上であってもよいし、非駆動部の材料は、その弾性率が駆動部の材料の弾性率と同等以下であってもよい。
【０１１９】
図７に示した製造方法は一例に過ぎず、適宜に変更されてよい。例えば、圧電体、共通電極及び振動板の積層体を焼結した後に、個別電極となる導電ペーストを印刷して熱処理してもよいし、非駆動部にドーパントを分散させるイオン注入を個別電極の配置前に行ってもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１…記録装置、５…ヘッド（駆動信号出力部含まない）、６…ヘッド（駆動信号出力部含む）、８…駆動信号出力部、１９…吐出素子、２１…基体、３７…振動板、３９…共通電極、４１…圧電体、４１ａ…駆動部、４１ｂ…非駆動部、４３…個別電極、４４…個別電極本体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出する吐出素子と、
前記吐出素子に電圧を印加する駆動信号出力部と、
を有し、
前記吐出素子は、
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、
前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、
前記振動板に重ねられた共通電極と、
前記共通電極に重ねられた圧電体と、
前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、
前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、
前記駆動部は厚み方向に分極されており、
前記非駆動部は前記駆動部に比較して厚み方向への分極がなされておらず、
前記駆動信号出力部は、前記非駆動部が、前記駆動部と同様の分極が施された状態であると仮定したときの前記吐出素子における最高駆動周波数よりも高い周波数で、前記共通電極と前記個別電極との間に電圧を印加する
インクジェットヘッド。
【請求項２】
前記非駆動部は、前記駆動部へ向かう方向に沿った方向に分極されている分域の割合が大きい
請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記振動板の材料は、前記圧電体の材料よりも弾性率が低い
請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記振動板は、前記圧電体を構成する圧電材料よりも抗電界が小さい圧電材料により構成されている
請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記非駆動部の材料は、前記駆動部の材料よりも弾性率が高い
請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記非駆動部は、前記駆動部を構成する圧電材料と同様の圧電材料に対して、当該圧電材料の弾性率を高くさせるドーパントが混入された材料により形成されている
請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、
前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、
前記振動板に重ねられた共通電極と、
前記共通電極に重ねられた圧電体と、
前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、
前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、
前記非駆動部の材料は、前記駆動部の材料よりも弾性率が高い
インクジェットヘッド。
【請求項８】
インク滴を吐出する吐出素子と、
前記吐出素子に電圧を印加する駆動信号出力部と、
を有し、
前記吐出素子は、
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、
前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、
前記振動板に重ねられた共通電極と、
前記共通電極に重ねられた圧電体と、
前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、
前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、
前記駆動部は厚み方向に分極されており、
前記非駆動部は前記駆動部に比較して厚み方向への分極がなされておらず、
前記駆動信号出力部は、前記非駆動部が、前記駆動部と同様の分極が施された状態であると仮定したときの前記吐出素子における最高駆動周波数よりも高い周波数で、前記共通電極と前記個別電極との間に電圧を印加する
記録装置。
【請求項９】
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記圧電体の前記個別電極と重なる駆動部対して厚み方向に直流電圧を印加して厚み方向に分極する工程と、
厚み方向に分極がなされた前記圧電体を挟む前記共通電極と前記個別電極との間に、前記圧電体の抗電界を超える強さの電界を形成する交流電圧を前記圧電体の分極方向に印加する工程と、
を有するインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記交流電圧の印加を常温よりも高い温度下で行う
請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１】
インク滴を吐出する吐出素子と、
前記吐出素子に電圧を印加する駆動信号出力部と、
を有し、
前記吐出素子は、
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、
前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、
前記振動板に重ねられた共通電極と、
前記共通電極に重ねられた圧電体と、
前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、
前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、
前記駆動部は厚み方向に分極されており、
前記非駆動部は前記駆動部に比較して厚み方向への分極がなされておらず、
前記駆動信号出力部は、前記非駆動部が、前記駆動部と同様の分極が施された状態であると仮定したときの前記吐出素子における最高駆動周波数よりも高い周波数で、前記共通電極と前記個別電極との間に電圧を印加する
インクジェットヘッド。
【請求項２】
前記非駆動部は、前記駆動部へ向かう方向に沿った方向に分極されている分域の割合が大きい
請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記振動板の材料は、前記圧電体の材料よりも弾性率が低い
請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記振動板は、前記圧電体を構成する圧電材料よりも抗電界が小さい圧電材料により構成されている
請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記非駆動部の材料は、前記駆動部の材料よりも弾性率が高い
請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記非駆動部は、前記駆動部を構成する圧電材料と同様の圧電材料に対して、当該圧電材料の弾性率を高くさせるドーパントが混入された材料により形成されている
請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、
前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、
前記振動板に重ねられた共通電極と、
前記共通電極に重ねられた圧電体と、
前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、
前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、
前記非駆動部の材料は、前記駆動部の材料よりも弾性率が高い
インクジェットヘッド。
【請求項８】
インク滴を吐出する吐出素子と、
前記吐出素子に電圧を印加する駆動信号出力部と、
を有し、
前記吐出素子は、
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、
前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、
前記振動板に重ねられた共通電極と、
前記共通電極に重ねられた圧電体と、
前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有し、
前記圧電体は、前記個別電極本体が重なる駆動部と、その外周の非駆動部とを有し、
前記駆動部は厚み方向に分極されており、
前記非駆動部は前記駆動部に比較して厚み方向への分極がなされておらず、
前記駆動信号出力部は、前記非駆動部が、前記駆動部と同様の分極が施された状態であると仮定したときの前記吐出素子における最高駆動周波数よりも高い周波数で、前記共通電極と前記個別電極との間に電圧を印加する
記録装置。
【請求項９】
所定面に形成された凹部により加圧室が構成された基体と、前記加圧室を塞ぐように前記所定面に重ねられた振動板と、前記振動板に重ねられた共通電極と、前記共通電極に重ねられた圧電体と、前記圧電体に重ねられ、平面視において前記加圧室上に個別電極本体を有する個別電極と、を有するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記圧電体の前記個別電極と重なる駆動部対して厚み方向に直流電圧を印加して厚み方向に分極する工程と、
厚み方向に分極がなされた前記圧電体を挟む前記共通電極と前記個別電極との間に、前記圧電体の抗電界を超える強さの電界を形成する交流電圧を前記圧電体の分極方向に印加する工程と、
を有するインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記交流電圧の印加を常温よりも高い温度下で行う
請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９６９０５（Ｐ２０１２−１９６９０５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６２８９１（Ｐ２０１１−６２８９１）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]