JP4576738B2 - 圧電トランスデューサおよび液滴噴射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電トランスデューサおよびそれを用いた液滴噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリントヘッドに圧電式の液滴噴射装置を利用したものが従来から提案されている。これは、圧電トランスデューサの寸法変位によってインク室の容積を変化させることにより、その容積減少時にインク室内のインクをノズルから噴射し、容積増大時にインク供給装置からインク室内にインクを導入するようにしたもので、ドロップオンデマンド方式と呼ばれている。そして、このような噴射機構を多数互いに近接して配設し、所定の位置の噴射機構からインクを噴射することにより、所望する文字や画像を形成するのである。
【０００３】
しかしながら従来の圧電式の液滴噴射装置は１つの噴射機構に１つの圧電トランスデューサが用いられていたため、高解像度で広い範囲の印字を行うために多数の噴射機構を密集して配置しようとすると、その構造が複雑で製造工数が多く、高価になるという問題と、上記圧電トランスデューサの寸法を加工の制約上あまり小さくできないため、１つ１つの噴射機構の小型化が困難で解像度が制限されるという問題があった。
【０００４】
これらの問題を解決するために近年、複数のインク室に跨って設けられた単一の圧電トランスデューサの所定の噴射機構に対応する部位のみを局部的に変形させる液滴噴射装置が提案されている。この種の液滴噴射装置としては、例えば米国特許第5,402,159号明細書がある。
【０００５】
この液滴噴射装置６００に係る圧電トランスデューサ５００は、図７にその駆動時の断面図を示すように、噴射装置のインク室の容積を変化させるための圧電セラミックス層４１０と内部電極層４２０、４３０とを交互に積層してなる圧電トランスデューサ５００が、複数のインク室４５０に跨って設けられ、その内部電極層を構成する内部正電極層４２０と内部負電極層４３０が前記複数のインク室４５０に対して１対１となるように分割されている。
【０００６】
所定の印字データに従って、１つのインク室４５０ａからインクを噴射する場合には、前記内部負電極層４３０ａと内部正電極層４２０ａとの間に電圧が印加され、それらの間に位置する圧電セラミックス層４１０に電界が印加され、圧電・電歪縦効果の寸法歪に従い図の上下方向に伸張し、前記インク室４５０ａの容積を減少させる。そして、インク室４５０ａ内のインクがノズル４９０ａからインク液滴５５０となって噴射される。また、電圧の印加が遮断され変形が元の位置まで戻されると、その時のインク室４５０ａの容積増加に伴って図示しないインク供給装置からインクが補充される。
【０００７】
このような構成を液滴噴射装置であれば、製造も簡単であり、コストが安い、高い解像度が得られるという効果がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した液滴噴射装置の圧電トランスデューサは、駆動電圧を印加したときにインク室の容積を小さくし、インク液滴を噴射するという、いわゆる押し打ちには適しているが、この方法によると、インクの供給が間に合わず、駆動周波数があまりあげられないという欠点がある。また、この方法では、インク液滴の体積もあまり大きくはできないという欠点がある。
【０００９】
そのため、駆動周波数を上げたり、体積を増大するための方法として、先ずインク室の容積を大きくして、その後インク室内の圧力が負から正になるタイミングでインク室の容積を元に戻すという、いわゆる引き打ちをしようとする場合には、常時電圧を印加してインク室の容積を常に小さくしておき、印字時にのみ電圧印加を遮断するという方法を用いる必要がある。この方法では常時電圧を印加しておくので、エネルギー効率が非常に悪かった。
【００１０】
上記構成において、インク室の容積を増大するために、分極方向と逆の電界をかけ、圧電セラミックス層の厚みを縮小することも考えられるが、その場合、逆の電界によって分極劣化分極反転やが起こらないような低電界しか印加できず、十分なインク液滴を噴射することはできない。
【００１１】
また、図７に示したように、圧電セラミックス層がインク室とは反対の方向（図中上方）にも変位をするため、インク室に対して必要量の変位を得るのに駆動電圧をその分高くする必要があり、これを避けるために、上方部に変形を拘束するための部材を装着するなどの必要があった。
【００１２】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、低電圧で十分な変位を得ることができる圧電トランスデューサを提供し、また駆動時にのみ分極方向に電界を印加することで分極劣化等を起こすことなく引き打ちができ、高速で大液滴が噴射できる液滴噴射装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の圧電トランスデューサは、第１及び第２の圧電セラミックス層を積層し、前記第１の圧電セラミックス層に、前記第１と第２の圧電セラミックス層の積層方向と直交する方向に間隔を置いて配置された、第１の正電極と第１のグランド電極からなる第１の電極組と、前記第２の圧電セラミックス層に、前記積層方向と平行な方向に間隔を置いて配置された、第２の正電極と第２グランド電極からなる第２の電極組と、を備えた圧電トランスデューサであって、前記第１の正電極と前記第２の正電極は、前記積層方向から見て重なるように配置されているとともに、前記第１のグランド電極と前記第２の正電極は、前記積層方向から見て重ならないように配置されており、前記第２の正電極は、前記第２の圧電セラミックス層の前記第１の圧電セラミックス層側に配置されており、前記第１の圧電セラミックス層は、前記積層方向と直交する方向に分極されており、前記第２の圧電セラミックス層は、前記積層方向と平行な方向に分極されており、前記第１および第２の電極組に、前記第１および第２の圧電セラミックス層にそれぞれ前記分極方向に電界を発生させる電圧を印加し、前記第１の圧電セラミックス層の前記積層方向と直交する方向の縦効果変形と、前記第２の圧電セラミックス層の前記積層方向と直交する方向の横効果変形とを利用して、両圧電セラミックス層の積層体をバイモルフ変位させる。
【００１４】
つまり、駆動電圧を印加したときに、第１および第２の圧電セラミックス層にそれぞれ分極方向に電界を発生し、第１の圧電セラミックス層の積層方向と直交する方向の縦効果変形と、第２の圧電セラミックス層の積層方向と直交する方向の横効果変形とで、一方を伸張し他方を縮小するというバイモルフ的な変形をし、低電圧で大きな変位を可能にする。
【００１５】
上記構成において好ましくは、前記第１及び第２の圧電セラミックス層をそれぞれ複数層から構成し、その複数層の層間に、前記第１および第２の電極組が配置されているとともに、前記第１の正電極と前記第１のグランド電極は、前記複数層の表面のうち互いに異なる表面にそれぞれ配置されている。これにより、第１の圧電セラミックス層を縦効果変形するための第１の電極組、第２の圧電セラミックス層を横効果変形するための第２の電極組を、それぞれ積層によって容易に得る。
【００１６】
また、前記第１の正電極と前記第２の正電極は、スルーホールに充填された導電材料を介して互いに電気的に接続されている構成とする。
【００１７】
上記圧電トランスデューサは、好適にはインク等の液滴噴射装置に実施し、圧電トランスデューサを、前記第１の圧電セラミックス層の少なくとも１つの縦効果変形部分と、前記第２の圧電セラミックス層の少なくとも１つの横効果変形部分とが１つの液室に対応するように、複数の液室に跨って配置することで、効率的に各液室の容積を変化させ該液室内の液体を液滴として噴射させる。
【００１８】
また、上記圧電トランスデューサであって、前記第１の電極組は、中央を中心として対称に配置した複数の電極からなり、前記第１の圧電セラミックス層の縦効果変形部分を該複数の電極間に前記中央を中心として対称に配置し、前記対称な複数の電極および縦効果変形部分からなる組に前記第２の圧電セラミックス層の横効果変形部分を対応配置した圧電トランスデューサを、前記第１の圧電セラミックス層の少なくとも２つの縦効果変形部分と、前記第２の圧電セラミックス層の少なくとも１つの横効果変形部分とが、１つの液室にその中央を中心として対称に対応するように、複数の液室に跨って配置することで、効率的に各液室の容積を変化させ該液室内の液体を液滴として噴射させる。
【００１９】
また、前記第１の電極組において対称に配置した複数の電極の最外側の電極を、前記複数の液室を隔てる隔壁に対応して配置することで、インク室の容積変化を効率的に生じさせる。
【００２０】
さらに、前記第２の圧電セラミックス層を、前記第１の圧電セラミックス層よりも、液室に近い側に配置し、前記第１の圧電セラミックス層と前記第２のセラミックス層が変形していない状態から、前記第１の正電極と前記第２の正電極に駆動電圧を印加して、前記第１の圧電セラミックス層と前記第２の圧電セラミックス層を前記液室と反対側に凸となるように変形させ、所定時間経過後に前記駆動電圧の印加を解除して、前記第１の圧電セラミックス層と前記第２の圧電セラミックス層が変形していない状態に戻ることで、前記液室の容積を変化させて前記液室内の液体を液滴として噴射することで、電圧の印加により液室の容積を拡大し、印加を停止して液室から液滴を噴射するいわゆる引き打ちを容易に実現し、高いエネルギー効率でもって高速の大液滴の噴射を可能にする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の圧電トランスデューサおよび液滴噴射装置をインク噴射装置に具体化した実施の形態について図１〜６を参照して説明する。
【００２２】
図１は、複数の噴射機構のアレイ方向の断面図を示すもので、インク噴射装置２００は、圧電トランスデューサ１００と、インク室形成部材６０と、スペーサ部材７０と、ノズル８０を有するノズルプレート９０とで構成されている。
【００２３】
インクを収容するインク室５０は、インク室形成部材６０に穿設した開口の上下を圧電トランスデューサ１００とスペーサ部材７０とで覆って作られ、幅（図において左右方向）０．３７５ｍｍ、長さ（図において紙面と直交する方向）２．０００ｍｍという形状で、０．５０８ｍｍというピッチ（５０ＤＰＩ）で前記アレイ方向に複数並んでいる。インク室５０の一端は、スペーサ部材７０に穿設した連通孔７１を介してノズルプレート９０のノズル８０に連通し、他端は、図示しないインク供給装置に連通している。
【００２４】
圧電トランスデューサ１００は、チタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミックス材料からなる圧電セラミックス材料からなり、圧電・電歪効果を有する圧電セラミックス層１０と、複数に分割された内部電極層２０、２５、３０、３５から構成されている。前記圧電トランスデューサは、積層方向において、インク室５０に近い側に横効果変形領域を形成する第２の圧電セラミックス層群２４０と、インク室５０から遠い側に縦効果変形領域を形成する第１の圧電セラミックス層群２３０という２つの領域からなる。
【００２５】
前記内部電極層２０、２５、３０、３５は上記領域とアレイ方向（図中左右方向）における位置により区別されており、第２の圧電セラミックス層群２４０内の第２の電極群は、インク室５０に対応する位置において積層方向に交互に位置する負電極層３０と正電極層３５とからなる。隣り合うインク室５０間の隔壁５１に対応する位置には電極層はない。第１の圧電セラミックス層群２３０内の第１の電極群は、インク室５０のほぼ中央部に対応する正電極層２５と、それと積層方向と直交する方向に間隔をおいて隣り合うインク室５０間の隔壁５１に対応する負電極層２０とからなる。電極層２５，２０はそれぞれ第１の圧電セラミックス層群の積層方向に複数あり、かつ正電極層２５と負電極層２０とはセラミックス層間に相互に互い違いに位置する。第２の圧電セラミックス層群２４０内の１つの第２の電極群３０，３５は、第１の圧電セラミックス層群２３０内の間隔を置いた第１の電極群２０，２５と対応している。
【００２６】
前記圧電セラミックス層１０はその１層の厚さが０．０１５ｍｍであり、第２の圧電セラミックス層群２４０において、負電極層３０、正電極層３５を交互に、その積層界面に挟みながら５層積層されている。また、第１の圧電セラミックス層群２３０では、負電極層２０、正電極層３５を交互にその積層界面に挟みながら６層積層されている。第２の圧電セラミックス層群２４０の最上部と、第１の圧電セラミックス層群２３０の最下部とで、１つの圧電セラミックス層１０を共有するため、圧電トランスデューサ１００は計１０層が積層されていて厚さ０．１５０ｍｍとなっている。
【００２７】
前記両内部電極層２０、２５、３０、３５はＡｇ−Ｐｄ系の導電材料からなり、厚さは約０．００２ｍｍである。幅（図において左右方向）は、電極層３０、３５は約０．３５０ｍｍ、電極層２０、２５は約０．１５０ｍｍである。
【００２８】
第１の圧電セラミックス層群２３０の電極層２０と２５との間の領域内での分極方向は、実線矢印２１０で示すように、アレイ方向と一致し、かつ中央の電極層２５を中心に対称である。また、第２の圧電セラミックス層群電極層３０と３５との間の領域内での分極方向は、実線矢印２２０で示すように、積層方向と一致している。
【００２９】
前記圧電トランスデューサ１００は、以下の製造方法によって製造される。
【００３０】
先ず、圧電セラミックス層１０を形成するためのグリーンシートの上側表面に、図２に示すように、分割された内部電極層２０、２５、３０、３５をスクリーン印刷により形成してそれぞれ電極付グリーンシート１２０、１２５、１３０、１３５を作成する。下から電極付グリーンシート１３０、電極付グリーンシート１３５、電極付グリーンシート１３０、電極付グリーンシート１３５、電極付グリーンシート１２５、電極付グリーンシート１２０、電極付グリーンシート１２５、電極付グリーンシート１２０、電極付グリーンシート１２５と順に重ねて、最上部に電極のないグリーンシート１４０を重ねる。全ての内部電極層２０、２５、３０、３５は、各グリーンシートにレーザー加工等により積層方向に貫通形成したスルーホール１２１、１２６、１３１を、Ａｇ−Ｐｄ系の導電材料にて満たし、最上部のグリーンシート１４０表面に電気的に取り出されている。ここで、スルーホール１２１は負電極層２０に、スルーホール１２６は正電極層２５と正電極層３５に、スルーホール１３１は負電極層３０に、それぞれ電気的に接続されている。
【００３１】
積層した電極付グリーンシートの全体を加熱プレスし、公知の脱脂、焼結を施したのちに、図３に示すように上面に露出したスルーホール１２１、１３１に電気的に接続する外部共通電極１５０を、また、スルーホール１２６に電気的に接続する外部正電極１６０を、それぞれスクリーン印刷やスパッタなどの手法により形成し、圧電トランスデューサ１００を得る。
【００３２】
かくして得られた圧電トランスデューサ１００を、１３０℃程度のシリコンオイルなどの絶縁オイルが満たされた図示しないオイルバス中に浸し、外部正電極１６０と外部共通電極１５０間に、図示しない分極電源により２．５ｋV/mm程度の電界を印加し、分極処理を施す。このとき、スルーホール１２１、１３１を介して外部共通電極１５０と電気的に接続する負電極層３０および負電極層２０は接地され、スルーホール１２６を介して外部正電極１６０と電気的に接続する正電極層３５および正電極層２５には分極電圧が印加されるのである。このような分極処理により図４に示すように、第１の圧電セラミックス層群２３０の電極層２０と２５との間の領域内での分極方向は、実線矢印２１０で示すように、アレイ方向と一致しかつ左右対称であり、また第２の圧電セラミックス層群２４０の電極層３０と３５との間の領域内での分極方向は、実線矢印２２０で示すように、積層方向と一致する圧電トランスデューサ１００が得られるのである。
【００３３】
このようにして得られた圧電トランスデューサ１００にインク室形成部材６０やスペーサ部材７０およびノズルプレート９０を一体的に組み付けることで、図１に示すようなインク噴射装置２００が構成される。
【００３４】
以上のように構成されたインク噴射装置２００の動作について説明する。
【００３５】
図１に示すように、初期状態においては、全ての内部電極層２０、２５、３０、３５は接地されている。また、インク室５０内はインクにて満たされている。
【００３６】
所定の印字データに従って、１つのインク室５０ａに連通するノズル８０ａからインク液滴を噴射する場合には、図５に示すように前記インク室５０ａに対応する第１の圧電セラミックス層群の正電極層２５ａと第２の圧電セラミックス層群の正電極層３５ａとに駆動電圧（例えば１５Ｖ）が印加される。このとき、前記インク室５０ａに対応する第１の圧電セラミックス層群の正電極層２５ａと負電極層２０ａとの間に実線矢印２１０で示す分極方向と一致する方向の駆動電界が生じ、同時に前記インク室５０ａに対応する第２の圧電セラミックス層群の正電極層３５ａと負電極層３０ａとの間に実線矢印２２０で示す分極方向と一致する駆動電界が生じる。
【００３７】
第１の圧電セラミックス層群２３０の前記インク室５０ａに対応する部位は、分極方向２１０に一致する駆動電界による圧電・電歪の縦効果の寸法歪に従い、アレイ方向へ伸びる方向に局所変形をする。また、第２の圧電セラミックス層群２４０の前記インク室５０ａに対応する部位は、分極方向２２０に一致する駆動電界による圧電・電歪の横効果の寸法歪に従い、アレイ方向へ縮む方向に局所変形をする。上述したように前記インク室５０ａに近い側の第２の圧電セラミックス層群２４０がアレイ方向に縮み、前記インク室５０ａから遠い側の第１の圧電セラミックス層群２３０がアレイ方向に伸びるため、圧電トランスデューサ１００は、インク室５０ａに対応する部分で、図５に示すように、該インク室５０ａの容積を増大させる方向に、バイモルフ変形をする。このときインク室５０ａ内の圧力が減少する。この状態を、このとき生じた圧力波のインク室５０ａ内での片道伝播時間Ｔだけ維持する。すると、その間図示しないインク供給装置からインクが供給される。
【００３８】
なお、上記片道伝播時間Ｔはインク室５０ａ内の圧力波が、インク室５０ａの長手方向（図中、紙面に垂直な方向）に伝播するのに必要な時間であり、インク室５０ａの長さＬとこのインク室５０ａ内部のインク中での音速ａによりＴ＝Ｌ／ａと決まる。
【００３９】
圧力波の伝播理論によると、上記の電圧の印加からほぼＴ時間がたつとインク室５０ａ内の圧力が逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミングに合わせて正電極層２５ａと３５ａとに印加されている電圧を０（Ｖ）に戻す。すると図６に示すように、前記圧電トランスデューサ１００が局所変形前の状態に戻り、インク室５０ａ内のインクに圧力が加えられる。そのとき、前記正に転じた圧力と、前記圧電トランスデューサ１００が局所変形前の状態に戻ることにより発生した圧力とが加え合わされ、比較的高い圧力がインク室５０ａに連通するノズル８０ａ付近の部分に生じて、単なる押し打ちに比べて大きなサイズのインク液滴１５０がそのノズル８０ａから噴射される。
【００４０】
このように、本実施例のインク噴射装置２００においては、駆動電圧を印加した時に、横効果変形をする領域と縦効果変形をする領域とが積層されていて、縦効果変形する領域、および横効果変形をする領域がともに、アレイ方向に伸縮することができ、アレイ方向に一方が伸びた場合には、他方は縮むというバイモルフ的な変形をするため、インク室の容積の増減に寄与しない無駄な変形がなく、駆動電圧を低減することができる。また、前記横効果変形をする領域は、前記縦効果変形をする領域よりも、インク室に近い側に配置されているため、駆動電圧を印加した時に、インク室に近い側の横効果変形をする領域がアレイ方向に縮むとともに、インク室から遠い側の縦効果変形をする領域が伸びるために、インク室の容積を増大する方向にバイモルフ変形する。従って、駆動時にのみ電圧を印加して引き打ちができ、高速で大液滴が噴射できるのである。
【００４１】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において数々の変形を加えることもできる。例えば、インク室のアレイ方向の幅、配置のピッチ、圧電トランスデューサである積層圧電素子の積層枚数、内部電極層の幅、配置位置など必要に応じて変形することができる。例えば、第２の圧電セラミックス層群２４０内に配置された負電極層３０については、必ずしもインク室５０ごとに分割する必要はなく、アレイ方向全域に渡って共通であってもよい。第１の圧電セラミックス層群２３０内に配置された負電極層２０と正電極層２５とは、圧電セラミックス層１０の別の界面に配置しているが、同一界面であってもよい。図１で負電極層２０と正電極層２５とを別の界面に配置している理由は、分極時などに高電圧が印加されたときの絶縁破壊が発生しにくくするためである。
【００４２】
また、第１の圧電セラミックス層２３０において電極２５を省略して、隔壁５１と対応する一対の電極２０、２０間に縦効果変形のための電界を印加するようにしてもよい。この場合、電極を２０は隣り合うインク室５０、５０で共用するのではなく、隔壁５０の中央において分割することが好ましい。
【００４３】
【発明の効果】
上述したように、本発明の圧電トランスデューサによれば、駆動電圧を印加したときに、横効果変形をする領域と縦効果変形をする領域とが積層されていて、一方が伸びた場合には、他方は縮むというバイモルフ的な変形をするため、低電圧で大きな変位を得ることができる。また、液滴噴射装置において、そのバイモルフ的な変形により、インク室の容積変化を効率的に得て、大きな液滴を噴射することができる。特に、横効果変形をする領域を、縦効果変形をする領域よりも、インク室に近い側に配置することで、駆動電圧を印加したときに、インク室に近い側がアレイ方向に縮むとともに、遠い側が伸びるために、駆動時にのみ電圧を印加して引き打ちすることができるため高速で大液滴の噴射が、高いエネルギー効率で実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態のインク噴射装置を示す断面図である。
【図２】 上記実施の形態のインク噴射装置に係る圧電トランスデューサの製造工程を示す図であり、セラミックスグリーンシートを積層する様子を示す斜視図である。
【図３】 上記実施の形態のインク噴射装置に係る圧電トランスデューサの製造工程を示す図であり、焼結した積層圧電素子を示す斜視図である。
【図４】 上記実施の形態のインク噴射装置に係る圧電トランスデューサの製造工程を示す図であり、分極工程を示す断面図である。
【図５】 上記実施の形態のインク噴射装置の動作を説明する図であり圧電トランスデューサが局所変形している状態を示す図である。
【図６】 上記実施の形態のインク噴射装置の動作を説明する図でありインク液滴が噴射した状態を示す図である。
【図７】 従来例のインク噴射装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 圧電セラミックス層
２０ 負電極層
２５ 正電極層
３０ 負電極層
３５ 正電極層
５０ インク室（液室））
６０ インク室形成部材
７０ スペーサ部材
８０ ノズル
９０ ノズルプレート
１００ 圧電トランスデューサ
２００ インク噴射装置
２１０ 分極方向
２２０ 分極方向
２３０ 第１の圧電セラミックス層群（縦効果変形領域）
２４０ 第２の圧電セラミックス層群（横効果変形領域）
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電トランスデューサおよびそれを用いた液滴噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリントヘッドに圧電式の液滴噴射装置を利用したものが従来から提案されている。これは、圧電トランスデューサの寸法変位によってインク室の容積を変化させることにより、その容積減少時にインク室内のインクをノズルから噴射し、容積増大時にインク供給装置からインク室内にインクを導入するようにしたもので、ドロップオンデマンド方式と呼ばれている。そして、このような噴射機構を多数互いに近接して配設し、所定の位置の噴射機構からインクを噴射することにより、所望する文字や画像を形成するのである。
【０００３】
しかしながら従来の圧電式の液滴噴射装置は１つの噴射機構に１つの圧電トランスデューサが用いられていたため、高解像度で広い範囲の印字を行うために多数の噴射機構を密集して配置しようとすると、その構造が複雑で製造工数が多く、高価になるという問題と、上記圧電トランスデューサの寸法を加工の制約上あまり小さくできないため、１つ１つの噴射機構の小型化が困難で解像度が制限されるという問題があった。
【０００４】
これらの問題を解決するために近年、複数のインク室に跨って設けられた単一の圧電トランスデューサの所定の噴射機構に対応する部位のみを局部的に変形させる液滴噴射装置が提案されている。この種の液滴噴射装置としては、例えば米国特許第5,402,159号明細書がある。
【０００５】
この液滴噴射装置６００に係る圧電トランスデューサ５００は、図７にその駆動時の断面図を示すように、噴射装置のインク室の容積を変化させるための圧電セラミックス層４１０と内部電極層４２０、４３０とを交互に積層してなる圧電トランスデューサ５００が、複数のインク室４５０に跨って設けられ、その内部電極層を構成する内部正電極層４２０と内部負電極層４３０が前記複数のインク室４５０に対して１対１となるように分割されている。
【０００６】
所定の印字データに従って、１つのインク室４５０ａからインクを噴射する場合には、前記内部負電極層４３０ａと内部正電極層４２０ａとの間に電圧が印加され、それらの間に位置する圧電セラミックス層４１０に電界が印加され、圧電・電歪縦効果の寸法歪に従い図の上下方向に伸張し、前記インク室４５０ａの容積を減少させる。そして、インク室４５０ａ内のインクがノズル４９０ａからインク液滴５５０となって噴射される。また、電圧の印加が遮断され変形が元の位置まで戻されると、その時のインク室４５０ａの容積増加に伴って図示しないインク供給装置からインクが補充される。
【０００７】
このような構成を液滴噴射装置であれば、製造も簡単であり、コストが安い、高い解像度が得られるという効果がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した液滴噴射装置の圧電トランスデューサは、駆動電圧を印加したときにインク室の容積を小さくし、インク液滴を噴射するという、いわゆる押し打ちには適しているが、この方法によると、インクの供給が間に合わず、駆動周波数があまりあげられないという欠点がある。また、この方法では、インク液滴の体積もあまり大きくはできないという欠点がある。
【０００９】
そのため、駆動周波数を上げたり、体積を増大するための方法として、先ずインク室の容積を大きくして、その後インク室内の圧力が負から正になるタイミングでインク室の容積を元に戻すという、いわゆる引き打ちをしようとする場合には、常時電圧を印加してインク室の容積を常に小さくしておき、印字時にのみ電圧印加を遮断するという方法を用いる必要がある。この方法では常時電圧を印加しておくので、エネルギー効率が非常に悪かった。
【００１０】
上記構成において、インク室の容積を増大するために、分極方向と逆の電界をかけ、圧電セラミックス層の厚みを縮小することも考えられるが、その場合、逆の電界によって分極劣化分極反転やが起こらないような低電界しか印加できず、十分なインク液滴を噴射することはできない。
【００１１】
また、図７に示したように、圧電セラミックス層がインク室とは反対の方向（図中上方）にも変位をするため、インク室に対して必要量の変位を得るのに駆動電圧をその分高くする必要があり、これを避けるために、上方部に変形を拘束するための部材を装着するなどの必要があった。
【００１２】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、低電圧で十分な変位を得ることができる圧電トランスデューサを提供し、また駆動時にのみ分極方向に電界を印加することで分極劣化等を起こすことなく引き打ちができ、高速で大液滴が噴射できる液滴噴射装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の圧電トランスデューサは、第１及び第２の圧電セラミックス層を積層し、前記第１の圧電セラミックス層に、前記第１と第２の圧電セラミックス層の積層方向と直交する方向に間隔を置いて配置された、第１の正電極と第１のグランド電極からなる第１の電極組と、前記第２の圧電セラミックス層に、前記積層方向と平行な方向に間隔を置いて配置された、第２の正電極と第２グランド電極からなる第２の電極組と、を備えた圧電トランスデューサであって、前記第１の正電極と前記第２の正電極は、前記積層方向から見て重なるように配置されているとともに、前記第１のグランド電極と前記第２の正電極は、前記積層方向から見て重ならないように配置されており、前記第２の正電極は、前記第２の圧電セラミックス層の前記第１の圧電セラミックス層側に配置されており、前記第１の圧電セラミックス層は、前記積層方向と直交する方向に分極されており、前記第２の圧電セラミックス層は、前記積層方向と平行な方向に分極されており、前記第１および第２の電極組に、前記第１および第２の圧電セラミックス層にそれぞれ前記分極方向に電界を発生させる電圧を印加し、前記第１の圧電セラミックス層の前記積層方向と直交する方向の縦効果変形と、前記第２の圧電セラミックス層の前記積層方向と直交する方向の横効果変形とを利用して、両圧電セラミックス層の積層体をバイモルフ変位させる。
【００１４】
つまり、駆動電圧を印加したときに、第１および第２の圧電セラミックス層にそれぞれ分極方向に電界を発生し、第１の圧電セラミックス層の積層方向と直交する方向の縦効果変形と、第２の圧電セラミックス層の積層方向と直交する方向の横効果変形とで、一方を伸張し他方を縮小するというバイモルフ的な変形をし、低電圧で大きな変位を可能にする。
【００１５】
上記構成において好ましくは、前記第１及び第２の圧電セラミックス層をそれぞれ複数層から構成し、その複数層の層間に、前記第１および第２の電極組が配置されているとともに、前記第１の正電極と前記第１のグランド電極は、前記複数層の表面のうち互いに異なる表面にそれぞれ配置されている。これにより、第１の圧電セラミックス層を縦効果変形するための第１の電極組、第２の圧電セラミックス層を横効果変形するための第２の電極組を、それぞれ積層によって容易に得る。
【００１６】
また、前記第１の正電極と前記第２の正電極は、スルーホールに充填された導電材料を介して互いに電気的に接続されている構成とする。
【００１７】
上記圧電トランスデューサは、好適にはインク等の液滴噴射装置に実施し、圧電トランスデューサを、前記第１の圧電セラミックス層の少なくとも１つの縦効果変形部分と、前記第２の圧電セラミックス層の少なくとも１つの横効果変形部分とが１つの液室に対応するように、複数の液室に跨って配置することで、効率的に各液室の容積を変化させ該液室内の液体を液滴として噴射させる。
【００１８】
また、上記圧電トランスデューサであって、前記第１の電極組は、中央を中心として対称に配置した複数の電極からなり、前記第１の圧電セラミックス層の縦効果変形部分を該複数の電極間に前記中央を中心として対称に配置し、前記対称な複数の電極および縦効果変形部分からなる組に前記第２の圧電セラミックス層の横効果変形部分を対応配置した圧電トランスデューサを、前記第１の圧電セラミックス層の少なくとも２つの縦効果変形部分と、前記第２の圧電セラミックス層の少なくとも１つの横効果変形部分とが、１つの液室にその中央を中心として対称に対応するように、複数の液室に跨って配置することで、効率的に各液室の容積を変化させ該液室内の液体を液滴として噴射させる。
【００１９】
また、前記第１の電極組において対称に配置した複数の電極の最外側の電極を、前記複数の液室を隔てる隔壁に対応して配置することで、インク室の容積変化を効率的に生じさせる。
【００２０】
さらに、前記第２の圧電セラミックス層を、前記第１の圧電セラミックス層よりも、液室に近い側に配置し、前記第１の圧電セラミックス層と前記第２のセラミックス層が変形していない状態から、前記第１の正電極と前記第２の正電極に駆動電圧を印加して、前記第１の圧電セラミックス層と前記第２の圧電セラミックス層を前記液室と反対側に凸となるように変形させ、所定時間経過後に前記駆動電圧の印加を解除して、前記第１の圧電セラミックス層と前記第２の圧電セラミックス層が変形していない状態に戻ることで、前記液室の容積を変化させて前記液室内の液体を液滴として噴射することで、電圧の印加により液室の容積を拡大し、印加を停止して液室から液滴を噴射するいわゆる引き打ちを容易に実現し、高いエネルギー効率でもって高速の大液滴の噴射を可能にする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の圧電トランスデューサおよび液滴噴射装置をインク噴射装置に具体化した実施の形態について図１〜６を参照して説明する。
【００２２】
図１は、複数の噴射機構のアレイ方向の断面図を示すもので、インク噴射装置２００は、圧電トランスデューサ１００と、インク室形成部材６０と、スペーサ部材７０と、ノズル８０を有するノズルプレート９０とで構成されている。
【００２３】
インクを収容するインク室５０は、インク室形成部材６０に穿設した開口の上下を圧電トランスデューサ１００とスペーサ部材７０とで覆って作られ、幅（図において左右方向）０．３７５ｍｍ、長さ（図において紙面と直交する方向）２．０００ｍｍという形状で、０．５０８ｍｍというピッチ（５０ＤＰＩ）で前記アレイ方向に複数並んでいる。インク室５０の一端は、スペーサ部材７０に穿設した連通孔７１を介してノズルプレート９０のノズル８０に連通し、他端は、図示しないインク供給装置に連通している。
【００２４】
圧電トランスデューサ１００は、チタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミックス材料からなる圧電セラミックス材料からなり、圧電・電歪効果を有する圧電セラミックス層１０と、複数に分割された内部電極層２０、２５、３０、３５から構成されている。前記圧電トランスデューサは、積層方向において、インク室５０に近い側に横効果変形領域を形成する第２の圧電セラミックス層群２４０と、インク室５０から遠い側に縦効果変形領域を形成する第１の圧電セラミックス層群２３０という２つの領域からなる。
【００２５】
前記内部電極層２０、２５、３０、３５は上記領域とアレイ方向（図中左右方向）における位置により区別されており、第２の圧電セラミックス層群２４０内の第２の電極群は、インク室５０に対応する位置において積層方向に交互に位置する負電極層３０と正電極層３５とからなる。隣り合うインク室５０間の隔壁５１に対応する位置には電極層はない。第１の圧電セラミックス層群２３０内の第１の電極群は、インク室５０のほぼ中央部に対応する正電極層２５と、それと積層方向と直交する方向に間隔をおいて隣り合うインク室５０間の隔壁５１に対応する負電極層２０とからなる。電極層２５，２０はそれぞれ第１の圧電セラミックス層群の積層方向に複数あり、かつ正電極層２５と負電極層２０とはセラミックス層間に相互に互い違いに位置する。第２の圧電セラミックス層群２４０内の１つの第２の電極群３０，３５は、第１の圧電セラミックス層群２３０内の間隔を置いた第１の電極群２０，２５と対応している。
【００２６】
前記圧電セラミックス層１０はその１層の厚さが０．０１５ｍｍであり、第２の圧電セラミックス層群２４０において、負電極層３０、正電極層３５を交互に、その積層界面に挟みながら５層積層されている。また、第１の圧電セラミックス層群２３０では、負電極層２０、正電極層３５を交互にその積層界面に挟みながら６層積層されている。第２の圧電セラミックス層群２４０の最上部と、第１の圧電セラミックス層群２３０の最下部とで、１つの圧電セラミックス層１０を共有するため、圧電トランスデューサ１００は計１０層が積層されていて厚さ０．１５０ｍｍとなっている。
【００２７】
前記両内部電極層２０、２５、３０、３５はＡｇ−Ｐｄ系の導電材料からなり、厚さは約０．００２ｍｍである。幅（図において左右方向）は、電極層３０、３５は約０．３５０ｍｍ、電極層２０、２５は約０．１５０ｍｍである。
【００２８】
第１の圧電セラミックス層群２３０の電極層２０と２５との間の領域内での分極方向は、実線矢印２１０で示すように、アレイ方向と一致し、かつ中央の電極層２５を中心に対称である。また、第２の圧電セラミックス層群電極層３０と３５との間の領域内での分極方向は、実線矢印２２０で示すように、積層方向と一致している。
【００２９】
前記圧電トランスデューサ１００は、以下の製造方法によって製造される。
【００３０】
先ず、圧電セラミックス層１０を形成するためのグリーンシートの上側表面に、図２に示すように、分割された内部電極層２０、２５、３０、３５をスクリーン印刷により形成してそれぞれ電極付グリーンシート１２０、１２５、１３０、１３５を作成する。下から電極付グリーンシート１３０、電極付グリーンシート１３５、電極付グリーンシート１３０、電極付グリーンシート１３５、電極付グリーンシート１２５、電極付グリーンシート１２０、電極付グリーンシート１２５、電極付グリーンシート１２０、電極付グリーンシート１２５と順に重ねて、最上部に電極のないグリーンシート１４０を重ねる。全ての内部電極層２０、２５、３０、３５は、各グリーンシートにレーザー加工等により積層方向に貫通形成したスルーホール１２１、１２６、１３１を、Ａｇ−Ｐｄ系の導電材料にて満たし、最上部のグリーンシート１４０表面に電気的に取り出されている。ここで、スルーホール１２１は負電極層２０に、スルーホール１２６は正電極層２５と正電極層３５に、スルーホール１３１は負電極層３０に、それぞれ電気的に接続されている。
【００３１】
積層した電極付グリーンシートの全体を加熱プレスし、公知の脱脂、焼結を施したのちに、図３に示すように上面に露出したスルーホール１２１、１３１に電気的に接続する外部共通電極１５０を、また、スルーホール１２６に電気的に接続する外部正電極１６０を、それぞれスクリーン印刷やスパッタなどの手法により形成し、圧電トランスデューサ１００を得る。
【００３２】
かくして得られた圧電トランスデューサ１００を、１３０℃程度のシリコンオイルなどの絶縁オイルが満たされた図示しないオイルバス中に浸し、外部正電極１６０と外部共通電極１５０間に、図示しない分極電源により２．５ｋV/mm程度の電界を印加し、分極処理を施す。このとき、スルーホール１２１、１３１を介して外部共通電極１５０と電気的に接続する負電極層３０および負電極層２０は接地され、スルーホール１２６を介して外部正電極１６０と電気的に接続する正電極層３５および正電極層２５には分極電圧が印加されるのである。このような分極処理により図４に示すように、第１の圧電セラミックス層群２３０の電極層２０と２５との間の領域内での分極方向は、実線矢印２１０で示すように、アレイ方向と一致しかつ左右対称であり、また第２の圧電セラミックス層群２４０の電極層３０と３５との間の領域内での分極方向は、実線矢印２２０で示すように、積層方向と一致する圧電トランスデューサ１００が得られるのである。
【００３３】
このようにして得られた圧電トランスデューサ１００にインク室形成部材６０やスペーサ部材７０およびノズルプレート９０を一体的に組み付けることで、図１に示すようなインク噴射装置２００が構成される。
【００３４】
以上のように構成されたインク噴射装置２００の動作について説明する。
【００３５】
図１に示すように、初期状態においては、全ての内部電極層２０、２５、３０、３５は接地されている。また、インク室５０内はインクにて満たされている。
【００３６】
所定の印字データに従って、１つのインク室５０ａに連通するノズル８０ａからインク液滴を噴射する場合には、図５に示すように前記インク室５０ａに対応する第１の圧電セラミックス層群の正電極層２５ａと第２の圧電セラミックス層群の正電極層３５ａとに駆動電圧（例えば１５Ｖ）が印加される。このとき、前記インク室５０ａに対応する第１の圧電セラミックス層群の正電極層２５ａと負電極層２０ａとの間に実線矢印２１０で示す分極方向と一致する方向の駆動電界が生じ、同時に前記インク室５０ａに対応する第２の圧電セラミックス層群の正電極層３５ａと負電極層３０ａとの間に実線矢印２２０で示す分極方向と一致する駆動電界が生じる。
【００３７】
第１の圧電セラミックス層群２３０の前記インク室５０ａに対応する部位は、分極方向２１０に一致する駆動電界による圧電・電歪の縦効果の寸法歪に従い、アレイ方向へ伸びる方向に局所変形をする。また、第２の圧電セラミックス層群２４０の前記インク室５０ａに対応する部位は、分極方向２２０に一致する駆動電界による圧電・電歪の横効果の寸法歪に従い、アレイ方向へ縮む方向に局所変形をする。上述したように前記インク室５０ａに近い側の第２の圧電セラミックス層群２４０がアレイ方向に縮み、前記インク室５０ａから遠い側の第１の圧電セラミックス層群２３０がアレイ方向に伸びるため、圧電トランスデューサ１００は、インク室５０ａに対応する部分で、図５に示すように、該インク室５０ａの容積を増大させる方向に、バイモルフ変形をする。このときインク室５０ａ内の圧力が減少する。この状態を、このとき生じた圧力波のインク室５０ａ内での片道伝播時間Ｔだけ維持する。すると、その間図示しないインク供給装置からインクが供給される。
【００３８】
なお、上記片道伝播時間Ｔはインク室５０ａ内の圧力波が、インク室５０ａの長手方向（図中、紙面に垂直な方向）に伝播するのに必要な時間であり、インク室５０ａの長さＬとこのインク室５０ａ内部のインク中での音速ａによりＴ＝Ｌ／ａと決まる。
【００３９】
圧力波の伝播理論によると、上記の電圧の印加からほぼＴ時間がたつとインク室５０ａ内の圧力が逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミングに合わせて正電極層２５ａと３５ａとに印加されている電圧を０（Ｖ）に戻す。すると図６に示すように、前記圧電トランスデューサ１００が局所変形前の状態に戻り、インク室５０ａ内のインクに圧力が加えられる。そのとき、前記正に転じた圧力と、前記圧電トランスデューサ１００が局所変形前の状態に戻ることにより発生した圧力とが加え合わされ、比較的高い圧力がインク室５０ａに連通するノズル８０ａ付近の部分に生じて、単なる押し打ちに比べて大きなサイズのインク液滴１５０がそのノズル８０ａから噴射される。
【００４０】
このように、本実施例のインク噴射装置２００においては、駆動電圧を印加した時に、横効果変形をする領域と縦効果変形をする領域とが積層されていて、縦効果変形する領域、および横効果変形をする領域がともに、アレイ方向に伸縮することができ、アレイ方向に一方が伸びた場合には、他方は縮むというバイモルフ的な変形をするため、インク室の容積の増減に寄与しない無駄な変形がなく、駆動電圧を低減することができる。また、前記横効果変形をする領域は、前記縦効果変形をする領域よりも、インク室に近い側に配置されているため、駆動電圧を印加した時に、インク室に近い側の横効果変形をする領域がアレイ方向に縮むとともに、インク室から遠い側の縦効果変形をする領域が伸びるために、インク室の容積を増大する方向にバイモルフ変形する。従って、駆動時にのみ電圧を印加して引き打ちができ、高速で大液滴が噴射できるのである。
【００４１】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において数々の変形を加えることもできる。例えば、インク室のアレイ方向の幅、配置のピッチ、圧電トランスデューサである積層圧電素子の積層枚数、内部電極層の幅、配置位置など必要に応じて変形することができる。例えば、第２の圧電セラミックス層群２４０内に配置された負電極層３０については、必ずしもインク室５０ごとに分割する必要はなく、アレイ方向全域に渡って共通であってもよい。第１の圧電セラミックス層群２３０内に配置された負電極層２０と正電極層２５とは、圧電セラミックス層１０の別の界面に配置しているが、同一界面であってもよい。図１で負電極層２０と正電極層２５とを別の界面に配置している理由は、分極時などに高電圧が印加されたときの絶縁破壊が発生しにくくするためである。
【００４２】
また、第１の圧電セラミックス層２３０において電極２５を省略して、隔壁５１と対応する一対の電極２０、２０間に縦効果変形のための電界を印加するようにしてもよい。この場合、電極を２０は隣り合うインク室５０、５０で共用するのではなく、隔壁５０の中央において分割することが好ましい。
【００４３】
【発明の効果】
上述したように、本発明の圧電トランスデューサによれば、駆動電圧を印加したときに、横効果変形をする領域と縦効果変形をする領域とが積層されていて、一方が伸びた場合には、他方は縮むというバイモルフ的な変形をするため、低電圧で大きな変位を得ることができる。また、液滴噴射装置において、そのバイモルフ的な変形により、インク室の容積変化を効率的に得て、大きな液滴を噴射することができる。特に、横効果変形をする領域を、縦効果変形をする領域よりも、インク室に近い側に配置することで、駆動電圧を印加したときに、インク室に近い側がアレイ方向に縮むとともに、遠い側が伸びるために、駆動時にのみ電圧を印加して引き打ちすることができるため高速で大液滴の噴射が、高いエネルギー効率で実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態のインク噴射装置を示す断面図である。
【図２】 上記実施の形態のインク噴射装置に係る圧電トランスデューサの製造工程を示す図であり、セラミックスグリーンシートを積層する様子を示す斜視図である。
【図３】 上記実施の形態のインク噴射装置に係る圧電トランスデューサの製造工程を示す図であり、焼結した積層圧電素子を示す斜視図である。
【図４】 上記実施の形態のインク噴射装置に係る圧電トランスデューサの製造工程を示す図であり、分極工程を示す断面図である。
【図５】 上記実施の形態のインク噴射装置の動作を説明する図であり圧電トランスデューサが局所変形している状態を示す図である。
【図６】 上記実施の形態のインク噴射装置の動作を説明する図でありインク液滴が噴射した状態を示す図である。
【図７】 従来例のインク噴射装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 圧電セラミックス層
２０ 負電極層
２５ 正電極層
３０ 負電極層
３５ 正電極層
５０ インク室（液室））
６０ インク室形成部材
７０ スペーサ部材
８０ ノズル
９０ ノズルプレート
１００ 圧電トランスデューサ
２００ インク噴射装置
２１０ 分極方向
２２０ 分極方向
２３０ 第１の圧電セラミックス層群（縦効果変形領域）
２４０ 第２の圧電セラミックス層群（横効果変形領域）
Claims (7)
- 第１及び第２の圧電セラミックス層を積層し、
前記第１の圧電セラミックス層に、前記第１と第２の圧電セラミックス層の積層方向と直交する方向に間隔を置いて配置された、第１の正電極と第１のグランド電極からなる第１の電極組と、
前記第２の圧電セラミックス層に、前記積層方向と平行な方向に間隔を置いて配置された、第２の正電極と第２グランド電極からなる第２の電極組と、を備えた圧電トランスデューサであって、
前記第１の正電極と前記第２の正電極は、前記積層方向から見て重なるように配置されているとともに、前記第１のグランド電極と前記第２の正電極は、前記積層方向から見て重ならないように配置されており、
前記第２の正電極は、前記第２の圧電セラミックス層の前記第１の圧電セラミックス層側に配置されており、
前記第１の圧電セラミックス層は、前記積層方向と直交する方向に分極されており、
前記第２の圧電セラミックス層は、前記積層方向と平行な方向に分極されており、
前記第１および第２の電極組に、前記第１および第２の圧電セラミックス層にそれぞれ前記分極方向に電界を発生される電圧を印加し、前記第１の圧電セラミックス層の前記積層方向と直交する方向の縦効果変形と、前記第２の圧電セラミックス層の前記積層方向と直交する方向の横効果変形とを利用して、両圧電セラミックス層の積層体をバイモルフ変位させることを特徴とする圧電トランスデューサ。 - 前記第１及び第２の圧電セラミックス層はそれぞれ複数層からなり、その複数層の層間に、前記第１および第２の電極組が配置されているとともに、
前記第１の正電極と前記第１のグランド電極は、前記複数層の表面のうち互いに異なる表面にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電トランスデューサ。 - 前記第１の正電極と前記第２の正電極は、スルーホールに充填された導電材料を介して互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電トランスデューサ。
- 請求項１から３のいずれかに記載の圧電トランスデューサを、前記第１の圧電セラミックス層の少なくとも１つの縦効果変形部分と、前記第２の圧電セラミックス層の少なくとも１つの横効果変形部分とが１つの液室に対応するように、複数の液室に跨って配置し、選択的に各液室の容積を変化させることにより該液室内の液体を液滴として噴射する液滴噴射装置。
- 請求項１から３のいずれかに記載の圧電トランスデューサであって、前記第１の電極組は、中央を中心として対称に配置した複数の電極からなり、前記第１の圧電セラミックス層の縦効果変形部分を該複数の電極間に前記中央を中心として対称に配置し、前記対称な複数の電極および縦効果変形部分からなる組に前記第２の圧電セラミックス層の横効果変形部分を対応配置した圧電トランスデューサを、前記第１の圧電セラミックス層の少なくとも２つの縦効果変形部分と、前記第２の圧電セラミックス層の少なくとも１つの横効果変形部分とが、１つの液室にその中央を中心として対称に対応するように、複数の液室に跨って配置し、選択的に各液室の容積を変化させることにより該液室内の液体を液滴として噴射する液滴噴射装置。
- 前記第１の電極組において対称に配置した複数の電極の最外側の電極は、前記複数の液室を隔てる隔壁に対応して位置する請求項５に記載の液滴噴射装置。
- 前記第２の圧電セラミックス層は、前記第１の圧電セラミックス層よりも、液室に近い側に配置されており、
前記第１の圧電セラミックス層と前記第２のセラミックス層が変形していない状態から、前記第１の正電極と前記第２の正電極に駆動電圧を印加して、前記第１の圧電セラミックス層と前記第２の圧電セラミックス層を前記液室と反対側に凸となるように変形させ、所定時間経過後に前記駆動電圧の印加を解除して、前記第１の圧電セラミックス層と前記第２の圧電セラミックス層が変形していない状態に戻ることで、前記液室の容積を変化させて前記液室内の液体を液滴として噴射することを特徴とする請求項４から６に記載の液噴射装置。
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