JP2011167875A - Piezoelectric actuator and method of manufacturing the same - Google Patents

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敦 伊藤
Keiji Kura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator suppressing apparent decline in piezoelectric characteristics and a method of manufacturing the piezoelectric actuator. <P>SOLUTION: The piezoelectric actuator 32 includes: an upper piezoelectric layer 40 and a lower piezoelectric layer 41 laminated on each other; a plurality of individual electrodes 43 arranged on the upper face of the upper piezoelectric layer 40; a first common electrode 44 and a second common electrode 45 arranged between the upper piezoelectric layer 40 and the lower piezoelectric layer 41; and a metal film 46 bonded to the lower piezoelectric layer 41 via an adhesive 42. A recess 41a is formed in a portion of the lower piezoelectric layer 41 overlapped with the first common electrode 44. Either of a predetermined drive potential or ground potential is selectively applied to the individual electrode 43. The first common electrode 44 is held at a drive potential, and the second common electrode 45 is held at a ground potential. The adhesive 42 has permittivity lower than that of the lower piezoelectric layer 41 and bonds the lower piezoelectric layer 41 and the metal film 46 to each other. The recess 41a of the lower piezoelectric layer 41 is also filled with the adhesive 42. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電アクチュエータ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric actuator and a manufacturing method thereof.

従来から、様々な技術分野において、圧電層に電界が作用したときの圧電層の変形(圧電歪み)を利用して対象を駆動する圧電アクチュエータが用いられている。このような圧電アクチュエータは、一般的に、積層された複数の圧電層と、これら複数の圧電層間や圧電層の表面に配置された多数の電極からなり、2つの電極に挟まれた圧電層に活性部が形成されているが、その中には、2つの圧電層の間にグランド電位と異なる定電位に保持される内部電極が設けられているものがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, in various technical fields, piezoelectric actuators that drive an object using deformation (piezoelectric distortion) of a piezoelectric layer when an electric field acts on the piezoelectric layer have been used. Such a piezoelectric actuator generally includes a plurality of stacked piezoelectric layers and a plurality of electrodes arranged on the surfaces of the plurality of piezoelectric layers and the piezoelectric layer, and a piezoelectric layer sandwiched between two electrodes. Although an active portion is formed, some of them have an internal electrode held at a constant potential different from the ground potential between two piezoelectric layers.

例えば、特許文献1の図16に記載のインクジェットヘッド用の圧電アクチュエータは、2枚の圧電層が積層されており、これら2枚の圧電層のうち上側の圧電層にグランド電位と所定の正電位のいずれかの電位が選択的に付与される個別電極が配置され、2つの圧電層の間には、それぞれ重ならないように上記正電位に保持される内部電極とグランド電位に保持される内部電極が配置されている。そして、個別電極とそれぞれの内部電極は互いに対向しており、これらの電極にそれぞれ挟まれた圧電層部分が分極処理され、電界の作用により変形する活性部となっている。また、一方で、特許文献2には、金属製の振動板を備えた圧電アクチュエータが記載されている。   For example, the piezoelectric actuator for an ink jet head described in FIG. 16 of Patent Document 1 has two piezoelectric layers laminated, and a ground potential and a predetermined positive potential are formed on the upper piezoelectric layer of the two piezoelectric layers. An individual electrode to which any one of the potentials is selectively applied is disposed, and the internal electrode held at the positive potential and the internal electrode held at the ground potential so as not to overlap each other between the two piezoelectric layers Is arranged. The individual electrodes and the respective internal electrodes are opposed to each other, and the piezoelectric layer portions sandwiched between these electrodes are subjected to polarization treatment to become active portions that are deformed by the action of an electric field. On the other hand, Patent Document 2 describes a piezoelectric actuator provided with a metal diaphragm.

特開2009−96173号公報(図16)JP 2009-96173 A (FIG. 16) 特開2009−208223号公報JP 2009-208223 A

ここで、特許文献1に記載の圧電アクチュエータに対して、特許文献2の金属製の振動板を配置すると、2つの圧電層の間に配置された第1電極は正電位に保持されていることから、第1電極と振動板の間の圧電層に電圧がかかり、この圧電層部分が収縮してしまう。その影響でその上に位置する活性部にも圧縮力が作用し、活性部の変形が抑制され、活性部の見かけ上の圧電特性が低下してしまう。   Here, when the metal diaphragm of Patent Document 2 is disposed with respect to the piezoelectric actuator described in Patent Document 1, the first electrode disposed between the two piezoelectric layers is held at a positive potential. Thus, a voltage is applied to the piezoelectric layer between the first electrode and the diaphragm, and the piezoelectric layer portion contracts. As a result, a compressive force also acts on the active portion located above it, so that deformation of the active portion is suppressed, and the apparent piezoelectric characteristics of the active portion are degraded.

そこで、本発明の目的は、正電位が付与される内部電極と圧電層表面の金属膜との間に配置された圧電層の変形を抑制するとともに、見かけ上の圧電特性の低下を抑制する圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの製造方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to suppress the deformation of the piezoelectric layer disposed between the internal electrode to which a positive potential is applied and the metal film on the surface of the piezoelectric layer, and to suppress the apparent decrease in piezoelectric characteristics. It is to provide a method for manufacturing an actuator and a piezoelectric actuator.

本発明の圧電アクチュエータは、厚み方向に積層された複数の圧電層と、前記複数の圧電層のうちいずれか2枚の圧電層間に配置され、グランド電位と異なる第1電位が付与される第1電極と、前記複数の圧電層の積層方向における前記第1電極よりも一方側に配置され、前記第1電位と異なる第2電位が付与される第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に挟まれた前記圧電層に形成され、分極処理された活性部と、前記複数の圧電層の前記積層方向における前記第1電極よりも他方側の表面に配置された金属膜と、を備えており、前記第1電極に対して前記活性部と反対側にあり、前記金属膜と接触する圧電層には、前記積層方向に関して前記第1電極と重なる部分に、前記金属膜が配置される表面側から凹んだ凹部が形成されており、前記第1電極と前記金属膜に挟まれた前記凹部には、前記圧電層よりも誘電率の低い充填剤が充填されている。   The piezoelectric actuator of the present invention is arranged between any one of a plurality of piezoelectric layers stacked in the thickness direction and two piezoelectric layers among the plurality of piezoelectric layers, and is provided with a first potential different from a ground potential. An electrode, a second electrode disposed on one side of the first electrode in the stacking direction of the plurality of piezoelectric layers, to which a second potential different from the first potential is applied, the first electrode, and the second An active part formed in the piezoelectric layer sandwiched between electrodes and polarized; a metal film disposed on the surface on the other side of the first electrode in the stacking direction of the plurality of piezoelectric layers; The piezoelectric layer on the opposite side of the active portion with respect to the first electrode and in contact with the metal film has the metal film disposed in a portion overlapping the first electrode in the stacking direction. A recessed part that is recessed from the surface side to be formed Ri, wherein the said recess interposed between the first electrode and the metal film, a low filler dielectric constant than the piezoelectric layer is filled.

本発明の圧電アクチュエータによると、グランド電位と異なる第1電位が付与された第1電極と金属膜との間には電圧がかかるが、第1電極と金属膜の間には、凹部が形成された圧電層以外に、凹部に充填された圧電層よりも誘電率の低い充填剤が配置されているため、圧電層にかかる電圧を低くして、この圧電層に生じる収縮を緩和することで、第1電極と第2電極とに挟まれた圧電層の活性部に生じる圧縮力を緩和して、活性部の見かけ上の圧電特性が低下するのを抑制することができる。   According to the piezoelectric actuator of the present invention, a voltage is applied between the first electrode to which the first potential different from the ground potential is applied and the metal film, but a recess is formed between the first electrode and the metal film. In addition to the piezoelectric layer, since a filler having a dielectric constant lower than that of the piezoelectric layer filled in the concave portion is disposed, the voltage applied to the piezoelectric layer is lowered, and the shrinkage generated in the piezoelectric layer is reduced, By reducing the compressive force generated in the active portion of the piezoelectric layer sandwiched between the first electrode and the second electrode, it is possible to suppress a decrease in the apparent piezoelectric characteristics of the active portion.

また、前記充填剤は、前記圧電層と前記金属膜を接着する接着剤であることが好ましい。これによると、圧電層と金属膜を接着しながら、凹部に誘電率の低い材料を充填することができる。   The filler is preferably an adhesive that adheres the piezoelectric layer and the metal film. According to this, it is possible to fill the concave portion with a material having a low dielectric constant while adhering the piezoelectric layer and the metal film.

さらに、前記第2電位はグランド電位であり、前記第1電極は、前記積層方向に関して前記第2電極の一部と対向し、前記第1電位に保持されており、平面視で前記第1電極と重ならない領域において、前記複数の圧電層の前記積層方向における前記第2電極と異なる位置に配置され、前記積層方向に関して前記第2電極の一部と対向し、グランド電位に保持される第3電極をさらに備えており、前記第2電極は、グランド電位と前記第1電位のいずれかの電位が選択的に付与されることが好ましい。これによると、第3電極はグランド電位であるため、第3電極と金属膜の間の圧電層に電圧が印加され、収縮が生じることはない。一方、第1電位の第1電極と金属膜との間には電圧がかかるため、第1電極と金属膜の間に、凹部が形成された圧電層以外に、凹部に充填された圧電層よりも誘電率の低い充填剤が配置されることで、この圧電層にかかる電圧を低くし、圧電層に生じる収縮を緩和している。   Further, the second potential is a ground potential, and the first electrode is opposed to a part of the second electrode in the stacking direction and is held at the first potential, and the first electrode in a plan view. In a region that does not overlap with the second electrode in the stacking direction of the plurality of piezoelectric layers, and is opposed to a part of the second electrode in the stacking direction and is held at a ground potential. It is preferable that an electrode is further provided, and the second electrode is selectively supplied with either a ground potential or the first potential. According to this, since the third electrode is at the ground potential, a voltage is applied to the piezoelectric layer between the third electrode and the metal film, and no contraction occurs. On the other hand, since a voltage is applied between the first electrode having the first potential and the metal film, the piezoelectric layer filled with the recesses is not limited to the piezoelectric layer in which the recesses are formed between the first electrode and the metal film. In addition, since a filler having a low dielectric constant is disposed, the voltage applied to the piezoelectric layer is lowered, and the shrinkage generated in the piezoelectric layer is reduced.

このとき、前記第3電極の厚みは、前記第1電極よりも厚いことが好ましい。これによると、第3電極の厚みを厚くすることで、グランド電位に保持される第3電極の電気抵抗を大きくすることなく、平面視したときの第3電極の面積を小さくすることができる。   At this time, it is preferable that the third electrode is thicker than the first electrode. According to this, by increasing the thickness of the third electrode, it is possible to reduce the area of the third electrode in plan view without increasing the electric resistance of the third electrode held at the ground potential.

本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、厚み方向に積層された2枚の圧電層と、前記2枚の圧電層間に配置され、グランド電位と異なる第1電位に保持される第1電極と、前記2枚の圧電層のうち一方の圧電層の表面に配置され、前記第1電位とグランド電位のいずれかの電位が選択的に付与される第2電極と、前記2枚の圧電層間に配置され、前記第1電極と重ならない領域において、前記一方の圧電層を挟んで、前記第2電極の一部と対向し、グランド電位に保持される第3電極と、を有する圧電アクチュエータの製造方法であって、前記2枚の圧電層を、その間に前記第1電極及び前記第1電極よりも厚さの厚い前記第3電極を挟んで積層し、押圧しながら焼成することで、前記2枚の圧電層のうち他方の前記圧電層の厚み方向に関して前記第1電極と重なる部分に表面側から凹んだ凹部を形成する積層工程と、前記他方の圧電層の凹部が形成された表面全域に、前記圧電層よりも誘電率の低い接着剤を塗布し、金属膜と接着する接着工程と、を備えている。   The piezoelectric actuator manufacturing method of the present invention includes two piezoelectric layers stacked in the thickness direction, a first electrode disposed between the two piezoelectric layers and held at a first potential different from a ground potential, A second electrode disposed on the surface of one of the two piezoelectric layers and selectively applied with either the first potential or the ground potential, and disposed between the two piezoelectric layers. And a third electrode that is opposed to a part of the second electrode and is held at a ground potential across the one piezoelectric layer in a region that does not overlap the first electrode. The two piezoelectric layers are laminated with the first electrode and the third electrode thicker than the first electrode interposed therebetween, and fired while pressing, so that the two In the thickness direction of the other piezoelectric layer of the piezoelectric layers Then, a laminating step for forming a recess recessed from the surface side in a portion overlapping the first electrode, and an adhesive having a dielectric constant lower than that of the piezoelectric layer over the entire surface where the recess of the other piezoelectric layer is formed. And an adhesion step of applying and adhering to the metal film.

本発明の圧電アクチュエータの製造方法によると、グランド電位と異なる第1電位が付与される第1電極と金属膜との間の圧電層には、積層工程において、凹部が形成され、接着工程において、この凹部に圧電層よりも誘電率の低い接着剤が充填される。これにより、第1電位の第1電極と金属膜との間の圧電層にかかる電圧を低くすることができ、この圧電層に生じる収縮を緩和して、第1電極と第2電極とに挟まれた圧電層の活性部に生じる圧縮力を緩和することで、活性部の見かけ上の圧電特性が低下するのを抑制することができる。   According to the method for manufacturing a piezoelectric actuator of the present invention, a recess is formed in the piezoelectric layer between the first electrode to which the first potential different from the ground potential is applied and the metal film in the laminating step, This recess is filled with an adhesive having a dielectric constant lower than that of the piezoelectric layer. As a result, the voltage applied to the piezoelectric layer between the first electrode having the first potential and the metal film can be lowered, and the contraction that occurs in the piezoelectric layer is alleviated and sandwiched between the first electrode and the second electrode. By reducing the compressive force generated in the active portion of the piezoelectric layer, it is possible to suppress a decrease in the apparent piezoelectric characteristics of the active portion.

第1電位が付与された第1電極と金属膜との間において、圧電層に形成された凹部に、圧電層よりも誘電率の低い充填剤を配置することで、第1電極と金属膜の間の圧電層にかかる電圧を低くして、この圧電層に生じる収縮を緩和することができ、第1電極と第2電極とに挟まれた圧電層の活性部に生じる圧縮力を緩和して、活性部の見かけ上の圧電特性が低下するのを抑制することができる。   By placing a filler having a dielectric constant lower than that of the piezoelectric layer in the recess formed in the piezoelectric layer between the first electrode to which the first potential is applied and the metal film, the first electrode and the metal film are The voltage applied to the piezoelectric layer in the meantime can be lowered to alleviate the shrinkage that occurs in this piezoelectric layer, and the compressive force that occurs in the active part of the piezoelectric layer sandwiched between the first electrode and the second electrode can be relaxed. It is possible to suppress a decrease in the apparent piezoelectric characteristics of the active portion.

本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a 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. インクジェットヘッドの各圧電層表面の部分拡大図であり、(a)は上部圧電層表面の部分拡大図であり、(b)は下部圧電層表面の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of each piezoelectric layer surface of an inkjet head, (a) is the elements on larger scale of the surface of an upper piezoelectric layer, (b) is the elements on larger scale of the surface of a lower piezoelectric layer. インクジェットヘッドの各断面図であり、(a)は図3(a)のA−A線断面図であり、(b)は図3(a)のB−B線断面図である。It is each sectional drawing of an inkjet head, (a) is the sectional view on the AA line of Fig.3 (a), (b) is the sectional view on the BB line of Fig.3 (a). 圧電アクチュエータの製造過程を示す工程図であり、(a)は積層工程であり、(b)は接着工程である。It is process drawing which shows the manufacturing process of a piezoelectric actuator, (a) is a lamination process, (b) is an adhesion process. 変形例1におけるインクジェットヘッドの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of an ink jet head in Modification 1. 変形例2及び変形例3におけるインクジェットヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the inkjet head in the modification 2 and the modification 3. FIG. 変形例4及び変形例5におけるインクジェットヘッドの断面図である。10 is a cross-sectional view of an inkjet head in Modification 4 and Modification 5. FIG. 変形例6におけるインクジェットヘッドの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of an ink jet head in Modification 6.

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。図1に示すように、プリンタ1は、キャリッジ2、インクジェットヘッド3、搬送ローラ4などを備えている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a printer according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the printer 1 includes a carriage 2, an inkjet head 3, a transport roller 4, and the like.

キャリッジ2は、走査方向(図1の左右方向)に往復移動する。インクジェットヘッド3は、キャリッジ2の下面に取り付けられており、その下面に形成されたノズル15(図4(a)参照)からインクを噴射する。搬送ローラ4は、記録用紙Pを紙送り方向(図1の手前方向)に搬送する。そして、プリンタ1においては、搬送ローラ4によって紙送り方向に搬送される記録用紙Pに、キャリッジ2とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド3のノズル15からインクが噴射されることにより、記録用紙Pに印刷が行われる。また、印刷が完了した記録用紙Pは、搬送ローラ4によって紙送り方向に排出される。   The carriage 2 reciprocates in the scanning direction (left and right direction in FIG. 1). The inkjet head 3 is attached to the lower surface of the carriage 2 and ejects ink from nozzles 15 (see FIG. 4A) formed on the lower surface. The transport roller 4 transports the recording paper P in the paper feed direction (front side in FIG. 1). In the printer 1, ink is ejected from the nozzles 15 of the inkjet head 3 that reciprocates in the scanning direction together with the carriage 2 onto the recording paper P that is transported in the paper feeding direction by the transport roller 4. Printing is performed. Further, the recording paper P for which printing has been completed is discharged in the paper feeding direction by the transport roller 4.

次に、インクジェットヘッド3について詳細に説明する。図2は、インクジェットヘッドの平面図である。図3は、インクジェットヘッドの各圧電層表面の部分拡大図であり、(a)は上部圧電層表面の部分拡大図であり、(b)は下部圧電層表面の部分拡大図である。なお、図3(a)、(b)において、ハッチングされた領域は電極が形成されている領域を示している。図4は、インクジェットヘッドの各断面図であり、(a)は図3(a)のA−A線断面図であり、(b)は図3(a)のB−B線断面図である。   Next, the inkjet head 3 will be described in detail. FIG. 2 is a plan view of the inkjet head. FIG. 3 is a partially enlarged view of the surface of each piezoelectric layer of the inkjet head, (a) is a partially enlarged view of the surface of the upper piezoelectric layer, and (b) is a partially enlarged view of the surface of the lower piezoelectric layer. In FIGS. 3A and 3B, hatched areas indicate areas where electrodes are formed. 4A and 4B are cross-sectional views of the inkjet head. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3A, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. .

図2〜図4に示すように、インクジェットヘッド3は、ノズル15や圧力室10を含むインク流路が形成された流路ユニット31と、この流路ユニット31の上面に配置された圧電アクチュエータ32とを有している。   As shown in FIGS. 2 to 4, the inkjet head 3 includes a flow path unit 31 in which an ink flow path including the nozzle 15 and the pressure chamber 10 is formed, and a piezoelectric actuator 32 disposed on the upper surface of the flow path unit 31. And have.

まず、流路ユニット31について説明する。図2に示すように、流路ユニット31の上面には、インクジェットヘッド3で使用される4色のインク(ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ)がそれぞれ供給される4つのインク供給口9が設けられている。そして、流路ユニット31内には、インク供給口9に接続されたインク流路が形成されている。   First, the flow path unit 31 will be described. As shown in FIG. 2, four ink supply ports 9 for supplying four colors of ink (black, yellow, cyan, magenta) used in the inkjet head 3 are provided on the upper surface of the flow path unit 31. ing. An ink flow path connected to the ink supply port 9 is formed in the flow path unit 31.

また、図4(a)、(b)に示すように、流路ユニット31は、互いに積層された4枚のプレート11〜14で構成されており、この流路ユニット31には、インク供給口9に接続されたマニホールド16と、マニホールド16に連通した複数の圧力室10と、複数の圧力室10にそれぞれ連通する複数のノズル15が形成されている。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the flow path unit 31 is composed of four plates 11 to 14 stacked on each other. The flow path unit 31 has an ink supply port. 9, a plurality of pressure chambers 10 communicating with the manifold 16, and a plurality of nozzles 15 respectively communicating with the plurality of pressure chambers 10 are formed.

マニホールド16は、インク供給口9から紙送り方向(図4(a)の紙面垂直方向)に延在している。図3(a)に示すように、複数の圧力室10は、それぞれ、走査方向を長手方向とする略楕円形の平面形状を有する。また、図2に示すように、複数の圧力室10が紙送り方向に延在するマニホールド16に沿って配列されることで、1つの圧力室列8が構成されている。さらに、走査方向に関して隣接する2つの圧力室列8によって1つの圧力室群7が構成され、流路ユニット31には、走査方向に並んだ合計5つの圧力室群7が設けられている。なお、5つの圧力室群7のうち、図2中右側に位置する2つの圧力室群7は、インク供給口9からブラックインクが供給される、ブラック用の圧力室群7である。また、図2中左側に位置する3つの圧力室群7は、3つのインク供給口9からそれぞれ3色のカラーインク(イエロー、マゼンタ、シアン)が供給される、カラー用の圧力室群7である。   The manifold 16 extends from the ink supply port 9 in the paper feeding direction (perpendicular to the paper surface in FIG. 4A). As shown in FIG. 3A, each of the plurality of pressure chambers 10 has a substantially elliptical planar shape whose longitudinal direction is the scanning direction. Further, as shown in FIG. 2, a plurality of pressure chambers 10 are arranged along a manifold 16 extending in the paper feeding direction, so that one pressure chamber row 8 is configured. Furthermore, one pressure chamber group 7 is constituted by two pressure chamber rows 8 adjacent in the scanning direction, and the flow path unit 31 is provided with a total of five pressure chamber groups 7 arranged in the scanning direction. Of the five pressure chamber groups 7, the two pressure chamber groups 7 located on the right side in FIG. 2 are black pressure chamber groups 7 to which black ink is supplied from the ink supply port 9. Also, the three pressure chamber groups 7 located on the left side in FIG. 2 are color pressure chamber groups 7 to which three color inks (yellow, magenta, cyan) are respectively supplied from three ink supply ports 9. is there.

複数の圧力室10にそれぞれ連通する複数のノズル15は、流路ユニット31の下面(最下層に位置するプレート14の下面)に開口している。また、図示は省略するが、これら複数のノズル15も、複数の圧力室10と同様に配列されており、図2中右側には、2つの圧力室群7にそれぞれ対応した、ブラックインクを噴射する2つのノズル群が配置され、図2中左側には、3つの圧力室群7にそれぞれ対応した、3色のカラーインク用を噴射する3つのノズル群が配置されている。   The plurality of nozzles 15 respectively communicating with the plurality of pressure chambers 10 are opened on the lower surface of the flow path unit 31 (the lower surface of the plate 14 positioned at the lowest layer). Although not shown, the plurality of nozzles 15 are also arranged in the same manner as the plurality of pressure chambers 10, and black ink corresponding to the two pressure chamber groups 7 is ejected on the right side in FIG. 2. 2 nozzle groups are arranged, and on the left side in FIG. 2, three nozzle groups for ejecting three color inks corresponding to the three pressure chamber groups 7 are arranged.

そして、図4(a)に示すように、流路ユニット31内には、インク供給口9に接続されたマニホールド16から分岐して、圧力室10を経てノズル15に至る、複数の個別インク流路17が形成されている。   Then, as shown in FIG. 4A, a plurality of individual ink flow branches from the manifold 16 connected to the ink supply port 9 into the flow path unit 31 and reaches the nozzle 15 through the pressure chamber 10. A path 17 is formed.

次に、圧電アクチュエータ32について説明する。圧電アクチュエータ32は、図4(a)、(b)に示すように、上部圧電層40と、下部圧電層41と、複数の個別電極43と、第1共通電極44と、第2共通電極45と、接着剤42と、金属膜46とを有している。   Next, the piezoelectric actuator 32 will be described. As shown in FIGS. 4A and 4B, the piezoelectric actuator 32 includes an upper piezoelectric layer 40, a lower piezoelectric layer 41, a plurality of individual electrodes 43, a first common electrode 44, and a second common electrode 45. And an adhesive 42 and a metal film 46.

上部圧電層40及び下部圧電層41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強誘電性の圧電材料によって形成されており、互いに積層された状態で、複数の圧力室10を覆うように流路ユニット31の上面に配置されている。上部圧電層40及び下部圧電層41の厚みは、それぞれ20μm程度となっている。また、下部圧電層41の複数の圧力室10の短手方向(図4(b)における左右方向)に関する中央部とそれぞれ対向する部分には、上部圧電層40とは反対の表面側から1μm程度凹んだ凹部41aが形成されている。   The upper piezoelectric layer 40 and the lower piezoelectric layer 41 are each formed of a ferroelectric piezoelectric material whose main component is lead zirconate titanate, which is a mixed crystal of lead titanate and lead zirconate, and is laminated with each other. In this state, the flow path unit 31 is disposed on the upper surface so as to cover the plurality of pressure chambers 10. Each of the upper piezoelectric layer 40 and the lower piezoelectric layer 41 has a thickness of about 20 μm. Further, in the portions of the lower piezoelectric layer 41 facing the central portion of the plurality of pressure chambers 10 in the short direction (left-right direction in FIG. 4B), about 1 μm from the surface side opposite to the upper piezoelectric layer 40. A recessed portion 41a is formed.

複数の個別電極43は、上部圧電層40の上面における、複数の圧力室10とそれぞれ対向する領域に設けられ、上部圧電層40の上面において平面的に配置されている。図3(a)に示すように、各個別電極43は、圧力室10とほぼ同じ平面形状を有し、上部圧電層40の上面の、1つの圧力室10と対向する領域全体に設けられている。また、各個別電極43からは、圧力室10と対向しない領域へ、個別電極43を図示しないドライバICを実装するフレキシブル配線基板(FPC)と接続するための接点部43aが引き出されている。そして、個別電極43には、ドライバICから所定の駆動電位(例えば、20V)とグランド電位のいずれかの電位が選択的に付与される。   The plurality of individual electrodes 43 are provided in regions on the upper surface of the upper piezoelectric layer 40 facing the plurality of pressure chambers 10, respectively, and are arranged in a plane on the upper surface of the upper piezoelectric layer 40. As shown in FIG. 3A, each individual electrode 43 has substantially the same planar shape as that of the pressure chamber 10, and is provided in the entire area facing the one pressure chamber 10 on the upper surface of the upper piezoelectric layer 40. Yes. Further, from each individual electrode 43, a contact portion 43a for connecting the individual electrode 43 to a flexible wiring board (FPC) on which a driver IC (not shown) is mounted is drawn out to a region that does not face the pressure chamber 10. The individual electrode 43 is selectively given a predetermined drive potential (for example, 20 V) or a ground potential from the driver IC.

第1共通電極44は、上部圧電層40と下部圧電層41との間に配置されている。この第1共通電極44は、複数の圧力室10の短手方向(図4(b)における左右方向)に関する中央部とそれぞれ対向する複数の電極部分44aを含んでいる。また、電極部分44aは、上部圧電層40を挟んで個別電極43と対向している。さらに、図3(b)に示すように、複数の電極部分44aは互いに導通している。そして、第1共通電極44は、ドライバICに接続され、常に前記駆動電位に保持される。   The first common electrode 44 is disposed between the upper piezoelectric layer 40 and the lower piezoelectric layer 41. The first common electrode 44 includes a plurality of electrode portions 44a respectively opposed to the central portion in the short direction of the plurality of pressure chambers 10 (left and right direction in FIG. 4B). The electrode portion 44a faces the individual electrode 43 with the upper piezoelectric layer 40 interposed therebetween. Further, as shown in FIG. 3B, the plurality of electrode portions 44a are electrically connected to each other. The first common electrode 44 is connected to the driver IC and is always held at the driving potential.

第2共通電極45は、上部圧電層40と下部圧電層41との間に、平面視で第1共通電極44とは重ならずに配置されている。この第2共通電極45は、複数の圧力室10の短手方向端部とそれぞれ対向する複数の電極部分45aを含んでいる。また、電極部分45aは、上部圧電層40及び下部圧電層41を挟んで個別電極43と対向している。さらに、図3(b)に示すように、複数の電極部分45aは互いに導通している。そして、第2共通電極45は、ドライバICに接続され、常にグランド電位に保持される。   The second common electrode 45 is disposed between the upper piezoelectric layer 40 and the lower piezoelectric layer 41 without overlapping the first common electrode 44 in plan view. The second common electrode 45 includes a plurality of electrode portions 45a that respectively oppose the lateral ends of the plurality of pressure chambers 10. The electrode portion 45 a faces the individual electrode 43 with the upper piezoelectric layer 40 and the lower piezoelectric layer 41 interposed therebetween. Furthermore, as shown in FIG. 3B, the plurality of electrode portions 45a are electrically connected to each other. The second common electrode 45 is connected to the driver IC and is always held at the ground potential.

また、上部圧電層40の、個別電極43と第1共通電極44の電極部分44aとに挟まれた圧電層部分(図4(b)における圧力室10の中央部と対向する部分:第1活性部35という)は、あらかじめその厚み方向に分極されている。また、上部圧電層40の、個別電極43と第2共通電極45の電極部分45aとに挟まれた圧電層部分(図4(b)における圧力室10の左右両端部と対向する部分:第2活性部36という)も、あらかじめその厚み方向に分極されている。このように、第1活性部35と第2活性部36は、それぞれ上部圧電層40に形成されており、同一平面上に配置されている。下部圧電層41には活性部は形成されておらず、振動板として機能し、この下部圧電層41の凹部41aは、平面視で少なくとも第1共通電極44の電極部分44aと重なっている。また、個別電極43と第1共通電極44は同じ厚みとなっており、第2共通電極45はこれらの電極43、44に比べて2倍の厚みとなっている。   Further, the piezoelectric layer portion sandwiched between the individual electrode 43 and the electrode portion 44a of the first common electrode 44 of the upper piezoelectric layer 40 (the portion facing the central portion of the pressure chamber 10 in FIG. 4B: first active) The portion 35) is polarized in advance in the thickness direction. Also, the piezoelectric layer portion of the upper piezoelectric layer 40 sandwiched between the individual electrode 43 and the electrode portion 45a of the second common electrode 45 (the portion facing the left and right ends of the pressure chamber 10 in FIG. 4B: second). The active portion 36) is also polarized in the thickness direction in advance. As described above, the first active part 35 and the second active part 36 are respectively formed in the upper piezoelectric layer 40 and arranged on the same plane. No active portion is formed in the lower piezoelectric layer 41 and functions as a diaphragm. The concave portion 41a of the lower piezoelectric layer 41 overlaps at least the electrode portion 44a of the first common electrode 44 in plan view. The individual electrode 43 and the first common electrode 44 have the same thickness, and the second common electrode 45 has a thickness twice that of the electrodes 43 and 44.

金属膜46は、ステンレス鋼などの金属材料からなり、厚さ10μm程度となっており、複数の圧力室10を覆うように、流路ユニット31の上面に配置されている。金属膜46は、圧電アクチュエータ32の振動板として機能するとともに、圧力室10内のインクと接触するが、金属材料からなるため、インクが浸透しにくく、下部圧電層41に圧力室10内のインクが接触することを防止する隔離膜としても機能する。また、金属膜46は、グランド電位に保持されている。   The metal film 46 is made of a metal material such as stainless steel, has a thickness of about 10 μm, and is disposed on the upper surface of the flow path unit 31 so as to cover the plurality of pressure chambers 10. The metal film 46 functions as a vibration plate of the piezoelectric actuator 32 and comes into contact with the ink in the pressure chamber 10, but is made of a metal material, so that the ink hardly penetrates, and the ink in the pressure chamber 10 is not penetrated into the lower piezoelectric layer 41. It also functions as an isolating film that prevents contact. The metal film 46 is held at the ground potential.

接着剤42は、下部圧電層41よりも誘電率の低い接着剤である、例えば、エポキシ系の熱硬化性接着剤からなり、下部圧電層41と金属膜46を接着している。また、下部圧電層41の凹部41aにも接着剤42が充填されている。   The adhesive 42 is an adhesive having a lower dielectric constant than that of the lower piezoelectric layer 41, for example, an epoxy thermosetting adhesive, and adheres the lower piezoelectric layer 41 and the metal film 46. In addition, the concave portion 41 a of the lower piezoelectric layer 41 is filled with the adhesive 42.

以上説明した圧電アクチュエータ32の、インク噴射時における動作について述べる。インクを噴射しない待機状態においては、複数の個別電極43にはそれぞれグランド電位が付与されている。また、第1共通電極44は常に駆動電位に保持されるとともに、第2共通電極45は常にグランド電位に保持されている。したがって、待機状態では、個別電極43と第1共通電極44の間に電圧が印加されることになり、電極43、44の間に挟まれる上部圧電層40の第1活性部35に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は第1活性部35の分極方向と平行であるから、この第1活性部35は厚み方向と直交する面方向に収縮する。これにより、圧電層40、41の圧力室10と対向する部分が、圧力室10側(図4(b)における下側)に凸となるように変形した状態となっている。このとき、圧力室10は、圧電層40が変形していない状態と比較して、その容積が小さくなっている。   The operation of the piezoelectric actuator 32 described above during ink ejection will be described. In a standby state where ink is not ejected, a ground potential is applied to each of the plurality of individual electrodes 43. The first common electrode 44 is always held at the drive potential, and the second common electrode 45 is always held at the ground potential. Therefore, in the standby state, a voltage is applied between the individual electrode 43 and the first common electrode 44, and the first active portion 35 of the upper piezoelectric layer 40 sandwiched between the electrodes 43 and 44 has a thickness direction. An electric field acts. Since the direction of the electric field is parallel to the polarization direction of the first active portion 35, the first active portion 35 contracts in a plane direction perpendicular to the thickness direction. Thereby, the part facing the pressure chamber 10 of the piezoelectric layers 40 and 41 is in a state of being deformed so as to protrude toward the pressure chamber 10 side (the lower side in FIG. 4B). At this time, the volume of the pressure chamber 10 is smaller than that in the state where the piezoelectric layer 40 is not deformed.

この状態から、ある個別電極43の電位がグランド電位から駆動電位に切り換えられると、この個別電極43と第1共通電極44の間に電圧が印加されなくなり、変形していた第1活性部35が元に戻る。同時に、個別電極43と第2共通電極45との間には電圧が印加されることになるため、電極43、45の間に挟まれる上部圧電層40の第2活性部36に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は第2活性部36の分極方向と平行であるから、第2活性部36は厚み方向と直交する面方向に収縮する。これにより、圧電層40、41の圧力室10の略中央部と対向する部分が上方に引っ張られることとなり、圧電層40、41の圧力室10と対向する部分は全体として圧力室10と反対側(図4(b)における上側)に凸となるように変形して、圧力室10の容積が増加する。   From this state, when the potential of a certain individual electrode 43 is switched from the ground potential to the drive potential, no voltage is applied between the individual electrode 43 and the first common electrode 44, and the deformed first active portion 35 is Return to the original. At the same time, since a voltage is applied between the individual electrode 43 and the second common electrode 45, an electric field in the thickness direction is applied to the second active portion 36 of the upper piezoelectric layer 40 sandwiched between the electrodes 43 and 45. Act. Since the direction of the electric field is parallel to the polarization direction of the second active portion 36, the second active portion 36 contracts in a plane direction perpendicular to the thickness direction. As a result, the portion of the piezoelectric layers 40 and 41 facing the substantially central portion of the pressure chamber 10 is pulled upward, and the portion of the piezoelectric layers 40 and 41 facing the pressure chamber 10 is entirely opposite to the pressure chamber 10. By deforming so as to be convex (upper side in FIG. 4B), the volume of the pressure chamber 10 is increased.

その後、個別電極43の電位が再びグランド電位に戻されると、個別電極43と第2共通電極45の間に電圧が印加されなくなり、第2活性部36の変形が元に戻る。同時に、第1活性部35が再び面方向に収縮して、圧電層40、41の圧力室10と対向する部分が全体として圧力室10側に凸となる。このときに、圧力室10の容積が大きく減少するため、圧力室10内のインクの圧力が増加して、圧力室10に連通するノズル15からインクが噴射される。   Thereafter, when the potential of the individual electrode 43 is returned to the ground potential again, no voltage is applied between the individual electrode 43 and the second common electrode 45, and the deformation of the second active portion 36 is restored. At the same time, the first active portion 35 contracts again in the surface direction, and the portions of the piezoelectric layers 40 and 41 that face the pressure chamber 10 are convex toward the pressure chamber 10 as a whole. At this time, since the volume of the pressure chamber 10 is greatly reduced, the pressure of the ink in the pressure chamber 10 is increased, and ink is ejected from the nozzle 15 communicating with the pressure chamber 10.

また、上述したようにして圧電アクチュエータ32を駆動させる場合、個別電極43の電位をグランド電位から駆動電位に切り換えたときには、第1活性部35が収縮した状態から収縮前の状態に伸長すると同時に、第2活性部36が収縮するため、第1活性部35の伸長が第2活性部36の収縮に一部吸収される。一方、個別電極43の電位を駆動電位からグランド電位に戻したときには、第1活性部35が収縮するとともに、第2活性部36が収縮前の状態まで伸長するため、第1活性部35の収縮が第2活性部36の伸長によって一部吸収される。   Further, when the piezoelectric actuator 32 is driven as described above, when the potential of the individual electrode 43 is switched from the ground potential to the driving potential, the first active portion 35 expands from the contracted state to the state before contracting, Since the second active part 36 contracts, the extension of the first active part 35 is partially absorbed by the contraction of the second active part 36. On the other hand, when the potential of the individual electrode 43 is returned from the drive potential to the ground potential, the first active portion 35 contracts and the second active portion 36 expands to the state before contraction. Is partially absorbed by the extension of the second active portion 36.

以上のことから、第1活性部35と第2活性部36の駆動するタイミングが交互になり、圧電層40、41の圧力室10と対向する部分の変形が、他の圧力室10と対向する部分に伝達して当該他の圧力室10に連通するノズル15からのインクの噴射特性が変動してしまう、いわゆるクロストークを抑制することができる。   From the above, the driving timings of the first active portion 35 and the second active portion 36 are alternated, and the deformation of the portion of the piezoelectric layers 40 and 41 facing the pressure chamber 10 faces the other pressure chamber 10. It is possible to suppress so-called crosstalk in which the ejection characteristics of ink from the nozzle 15 that is transmitted to the portion and communicates with the other pressure chambers 10 fluctuate.

また、仮に、金属膜46を挟まずに、下部圧電層41が流路ユニット31の圧力室10が形成されたプレート11に接合されていると、第1共通電極44は常に駆動電位に保持されているため、第1共通電極44から漏れ出した電界が下部圧電層41を介して圧力室10内のインクに流れ出て、インクが帯電してしまう。インクが帯電すると、ノズル15から噴射されたインクの直進性が損なわれてしまう。そこで、下部圧電層41とプレート11の間にグランド電位に保持された金属膜46を挟むことで、第1共通電極44に印加された電圧による電界は金属膜46で遮断され、圧力室10内のインクが帯電するのを防止することができる。   If the lower piezoelectric layer 41 is bonded to the plate 11 in which the pressure chamber 10 of the flow path unit 31 is formed without sandwiching the metal film 46, the first common electrode 44 is always held at the drive potential. Therefore, the electric field leaking from the first common electrode 44 flows out to the ink in the pressure chamber 10 via the lower piezoelectric layer 41, and the ink is charged. When the ink is charged, the straightness of the ink ejected from the nozzle 15 is impaired. Therefore, by sandwiching the metal film 46 held at the ground potential between the lower piezoelectric layer 41 and the plate 11, the electric field due to the voltage applied to the first common electrode 44 is blocked by the metal film 46, and the pressure chamber 10 Ink can be prevented from being charged.

一方、流路ユニット31のプレート11と下部圧電層41の間に金属膜46を配置すると、第1共通電極44と金属膜46の間に電圧が印加されることになり、電極44、46の間に挟まれる下部圧電層41の部分に電界が作用する。すると、この活性部の形成されていない下部圧電層41の第1共通電極44と金属膜46に挟まれた不要な部分は、高電圧が印加されて、収縮してしまう。そして、この下部圧電層41の収縮する部分は、平面視で第1活性部35と重なる部分であるため、第1活性部35に収縮力が作用することになり、第1活性部35の変形を拘束し、第1活性部35の見かけ上の圧電特性が低下してしまう原因となる。   On the other hand, when the metal film 46 is disposed between the plate 11 of the flow path unit 31 and the lower piezoelectric layer 41, a voltage is applied between the first common electrode 44 and the metal film 46, An electric field acts on the portion of the lower piezoelectric layer 41 sandwiched therebetween. Then, a high voltage is applied to the unnecessary portion sandwiched between the first common electrode 44 and the metal film 46 of the lower piezoelectric layer 41 where the active portion is not formed, and contracts. Since the contracted portion of the lower piezoelectric layer 41 is a portion overlapping the first active portion 35 in plan view, a contraction force acts on the first active portion 35, and the deformation of the first active portion 35 is performed. And the apparent piezoelectric characteristics of the first active portion 35 are deteriorated.

そこで、本実施形態では、下部圧電層41の、第1共通電極44と対向する部分を含む複数の圧力室10の短手方向(図4(b)における左右方向)に関する中央部とそれぞれ対向する部分に凹部41aが形成され、この凹部41aに接着剤42が充填されている。したがって、第1共通電極44と金属膜46に挟まれ、電圧が印加される部分は、下部圧電層41の凹部41aが形成された部分と凹部41aに充填された接着剤42となる。   Therefore, in the present embodiment, the lower piezoelectric layer 41 faces the central portion in the short direction (left and right direction in FIG. 4B) of the plurality of pressure chambers 10 including the portion facing the first common electrode 44. A concave portion 41 a is formed in the portion, and the concave portion 41 a is filled with an adhesive 42. Therefore, the portion to which the voltage is applied between the first common electrode 44 and the metal film 46 becomes the portion where the concave portion 41a of the lower piezoelectric layer 41 is formed and the adhesive 42 filled in the concave portion 41a.

そして、下部圧電層41の誘電率εが非常に高い(比誘電率で約2000)のに対して、エポキシ系の熱硬化性接着剤である接着剤42の誘電率εは低い(比誘電率で約10)。そのため、凹部41aが形成された下部圧電層41と凹部41aに充填された接着剤42の厚みと、下部圧電層41と接着剤42の誘電率との関係から、例えば、下部圧電層41には、駆動電位とグランド電位の間の20Vのうち1V程度がかかり、接着剤42に残りの19V程度がかかることになる。このように、平面視で第1活性部35と重なる下部圧電層41の部分にかかる電圧を低くすることで、下部圧電層41の収縮を緩和でき、第1活性部35に生じる圧縮力を緩和し、第1活性部35の見かけ上の圧電特性が低下するのを抑制することができる。   The dielectric constant ε of the lower piezoelectric layer 41 is very high (relative dielectric constant is about 2000), whereas the dielectric constant ε of the adhesive 42 which is an epoxy thermosetting adhesive is low (relative dielectric constant). About 10). Therefore, from the relationship between the thickness of the lower piezoelectric layer 41 in which the recess 41 a is formed and the thickness of the adhesive 42 filled in the recess 41 a and the dielectric constant of the lower piezoelectric layer 41 and the adhesive 42, for example, Therefore, about 1V is applied to 20V between the drive potential and the ground potential, and the remaining 19V is applied to the adhesive 42. Thus, by reducing the voltage applied to the portion of the lower piezoelectric layer 41 that overlaps the first active portion 35 in plan view, the contraction of the lower piezoelectric layer 41 can be reduced, and the compressive force generated in the first active portion 35 is reduced. And it can suppress that the apparent piezoelectric characteristic of the 1st active part 35 falls.

また、第1共通電極44と金属膜46に挟まれた下部圧電層41の部分にかかる電圧を低くするだけならば、下部圧電層41に凹部41aを形成せずに、下部圧電層41と金属膜46の間の接着剤42全体の厚みを厚くするだけでも実現可能である。しかしながら、これでは、接着剤42の厚みが厚いことで、圧電アクチュエータ32の駆動時における第1活性部35及び第2活性部36の変形までも阻害することになる。   If only the voltage applied to the portion of the lower piezoelectric layer 41 sandwiched between the first common electrode 44 and the metal film 46 is lowered, the lower piezoelectric layer 41 and the metal are not formed in the lower piezoelectric layer 41 without forming the recess 41a. This can also be realized simply by increasing the thickness of the entire adhesive 42 between the films 46. However, in this case, since the thickness of the adhesive 42 is large, the deformation of the first active part 35 and the second active part 36 when the piezoelectric actuator 32 is driven is also inhibited.

そこで、平面視で第1共通電極44と重なり、電圧がかかる下部圧電層41の部分だけに凹部41aを形成して接着剤42の厚みを厚くし、電圧が印加されることのない他の下部圧電層41の部分については、接着剤42の厚みを薄くすることで、圧電アクチュエータ32の全域にわたって接着剤42の厚みが厚いものに対して、圧電アクチュエータ32の駆動時における第1活性部35及び第2活性部36の変形阻害を抑制することができる。   Therefore, the first common electrode 44 is overlapped in plan view, and the concave portion 41a is formed only in the portion of the lower piezoelectric layer 41 to which the voltage is applied to increase the thickness of the adhesive 42, and other lower portions to which no voltage is applied. For the piezoelectric layer 41, the first active portion 35 and the first active portion 35 during driving of the piezoelectric actuator 32 are compared with the one where the thickness of the adhesive 42 is increased by reducing the thickness of the adhesive 42. The deformation inhibition of the second active part 36 can be suppressed.

なお、本実施形態においては、第1共通電極44が本発明における第1電極に相当し、個別電極43が本発明における第2電極に相当し、第2共通電極45が本発明における第3電極に相当する。   In the present embodiment, the first common electrode 44 corresponds to the first electrode in the present invention, the individual electrode 43 corresponds to the second electrode in the present invention, and the second common electrode 45 corresponds to the third electrode in the present invention. It corresponds to.

次に、圧電アクチュエータ32の製造方法について図5を参照して説明する。図5は、圧電アクチュエータの製造過程を示す工程図であり、(a)は積層工程であり、(b)は接着工程である。   Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator 32 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a process diagram showing the manufacturing process of the piezoelectric actuator, where (a) is a lamination process and (b) is an adhesion process.

図5(a)に示すように、まず、圧電セラミックスからなる2枚のグリーンシートのうち一方のグリーンシートの表面に個別電極43を形成し、他方のグリーンシートの表面に第1共通電極44及び第2共通電極45を形成する。個別電極43及び第1共通電極44は、スクリーン印刷により1度だけ塗られて形成される。第2共通電極45は、スクリーン印刷により2度塗りされて、個別電極43及び第1共通電極44に比べて、2倍の厚みにする。そして、一方のグリーンシートの表面に形成された個別電極43が露出し、他方のグリーンシートの表面に形成された第1共通電極44及び第2共通電極45が2枚のグリーンシートに挟まれるように積層し、両面から押圧しながら所定の温度で焼成する(積層工程)。   As shown in FIG. 5A, first, the individual electrode 43 is formed on the surface of one of the two green sheets made of piezoelectric ceramics, and the first common electrode 44 and the surface of the other green sheet are formed. A second common electrode 45 is formed. The individual electrode 43 and the first common electrode 44 are formed only once by screen printing. The second common electrode 45 is applied twice by screen printing so as to be twice as thick as the individual electrode 43 and the first common electrode 44. Then, the individual electrode 43 formed on the surface of one green sheet is exposed, and the first common electrode 44 and the second common electrode 45 formed on the surface of the other green sheet are sandwiched between the two green sheets. And firing at a predetermined temperature while pressing from both sides (lamination step).

すると、第2共通電極45は、第1共通電極44よりも厚みが厚くなっているため、積層したグリーンシートを押圧したときに、第2共通電極45と対向する部分が、第1共通電極44と対向する部分より強く押圧されることになる。そして、グリーンシートの第2共通電極45と対向する部分は、第1共通電極44と対向する部分よりも密度が高くなる。このように密度の異なる部分が存在するグリーンシートを焼成すると、グリーンシートの第1共通電極44と対向する部分は、第2共通電極45と対向する部分に比べて、密度が低いため、グリーンシート内に含まれるバインダが気化して、結晶構造を形成するときの収縮量が大きくなる。したがって、グリーンシートが焼成して形成された下部圧電層41には、第2共通電極45と対向しない部分(少なくとも第1共通電極44と対向する部分)に電極44、45が形成されていない側から凹んだ凹部41aが形成される。   Then, since the thickness of the second common electrode 45 is thicker than that of the first common electrode 44, the portion facing the second common electrode 45 when the stacked green sheets are pressed is the first common electrode 44. It will be pressed more strongly than the part facing. The portion of the green sheet facing the second common electrode 45 has a higher density than the portion facing the first common electrode 44. When a green sheet having a portion having a different density is baked in this way, the portion of the green sheet facing the first common electrode 44 has a lower density than the portion facing the second common electrode 45, so the green sheet The amount of shrinkage increases when the binder contained therein vaporizes to form a crystal structure. Therefore, in the lower piezoelectric layer 41 formed by firing the green sheet, the side where the electrodes 44 and 45 are not formed on the portion not facing the second common electrode 45 (at least the portion facing the first common electrode 44). A recessed portion 41a is formed.

そして、図5(b)に示すように、下部圧電層41の表面にエポキシ系の熱硬化剤を塗布し、金属膜46を押圧接着して(接着工程)、圧電アクチュエータ32を製造する。すると、下部圧電層41と金属膜46が接合されるとともに、下部圧電層41の凹部41a内に接着剤42が充填される。   Then, as shown in FIG. 5B, an epoxy thermosetting agent is applied to the surface of the lower piezoelectric layer 41, and the metal film 46 is pressed and bonded (bonding process) to manufacture the piezoelectric actuator 32. Then, the lower piezoelectric layer 41 and the metal film 46 are joined, and the adhesive 42 is filled in the recess 41 a of the lower piezoelectric layer 41.

こうして製造された圧電アクチュエータ32は、上述したように、第1共通電極44に駆動電位、金属膜46にグランド電位が付与されて、第1共通電極44と金属膜46に挟まれた下部圧電層41の部分に不要な電圧がかかっても、凹部41aの誘電率の低い接着剤42に大部分の電圧を印加させて、平面視で第1活性部35と重なる下部圧電層41の部分に印加される電圧を低くすることで、下部圧電層41の収縮を緩和でき、第1活性部35に生じる圧縮力を緩和し、第1活性部35の見かけ上の圧電特性が低下するのを抑制することができる。   In the piezoelectric actuator 32 manufactured in this way, as described above, a driving potential is applied to the first common electrode 44 and a ground potential is applied to the metal film 46, and the lower piezoelectric layer sandwiched between the first common electrode 44 and the metal film 46. Even if an unnecessary voltage is applied to the portion 41, a large part of the voltage is applied to the adhesive 42 having a low dielectric constant of the recess 41a and applied to the portion of the lower piezoelectric layer 41 that overlaps the first active portion 35 in plan view. By lowering the applied voltage, the contraction of the lower piezoelectric layer 41 can be relaxed, the compressive force generated in the first active portion 35 is relaxed, and the apparent piezoelectric characteristics of the first active portion 35 are prevented from deteriorating. be able to.

また、第1共通電極44は、複数の電極部分44aが互いに導通していることもあり、総面積が比較的広い。このとき、第1共通電極44と金属膜46に挟まれた下部圧電層41の部分に20Vもの高電圧がかかっていると、下部圧電層41にマイグレーションが起きやすい。一方、本実施形態においては、凹部41aに接着剤42が充填されていることで、第1共通電極44と金属膜46に挟まれた下部圧電層41の部分にかかる電圧が1V程度と非常に小さい値となり、マイグレーションを起きにくくすることができる。   The first common electrode 44 has a relatively large total area because a plurality of electrode portions 44a may be electrically connected to each other. At this time, if a high voltage of 20 V is applied to the portion of the lower piezoelectric layer 41 sandwiched between the first common electrode 44 and the metal film 46, migration tends to occur in the lower piezoelectric layer 41. On the other hand, in this embodiment, since the concave portion 41a is filled with the adhesive 42, the voltage applied to the portion of the lower piezoelectric layer 41 sandwiched between the first common electrode 44 and the metal film 46 is about 1V. It becomes a small value, and migration can be made difficult to occur.

さらに、下部圧電層41の第1共通電極44と対向する部分に凹部41aを形成するために、第1共通電極44に比べて、第2共通電極45の厚みを厚くしている。第2共通電極45は、複数の電極部分45aが導通した共通の電極であるため、電気抵抗をできるだけ小さくしたい。そこで、厚みを厚くして、電気抵抗を小さくすることで、平面視での第2共通電極45の面積を小さくすることができる。そして、第2共通電極45の面積を小さくすることで、他の電極(例えば、第1共通電極44)のパターンの引き回しが容易になったり、圧電アクチュエータ32自体を小型化することが可能となる。   Further, the second common electrode 45 is made thicker than the first common electrode 44 in order to form the recess 41 a in the portion of the lower piezoelectric layer 41 facing the first common electrode 44. Since the second common electrode 45 is a common electrode in which a plurality of electrode portions 45a are conducted, it is desired to make the electric resistance as small as possible. Therefore, by increasing the thickness and reducing the electrical resistance, the area of the second common electrode 45 in plan view can be reduced. Further, by reducing the area of the second common electrode 45, it becomes easy to route patterns of other electrodes (for example, the first common electrode 44), and the piezoelectric actuator 32 itself can be downsized. .

また、上述したように、第1共通電極44と金属膜46に挟まれた下部圧電層41の部分にかかる電圧を低くするだけならば、下部圧電層41に凹部41aを形成せずに、下部圧電層41と金属膜46の間の接着剤42全体の厚みを厚くするだけでも実現可能である。しかしながら、これでは、接着工程において、下部圧電層41と金属膜46を接着するときに、面方向に関して接着剤42の厚みばらつきが大きくなり、活性部ごとの変形量にばらつきが生じてしまう。そこで、第2共通電極45の厚みを第1共通電極44よりも厚くして、これらの電極44、45を挟んだ2枚のグリーンシートを押圧して焼成することで、下部圧電層41の第1共通電極44と対向する部分だけに凹部41aを形成しているため、凹部41aの接着剤42の厚みを容易に厚くすることができ、これにより、残りの部分に関しては、接着剤42の厚みを薄くすることができ、活性部ごとの変位量のばらつきを抑制することができる。   Further, as described above, if only the voltage applied to the portion of the lower piezoelectric layer 41 sandwiched between the first common electrode 44 and the metal film 46 is lowered, the lower piezoelectric layer 41 is not formed with the recess 41a, This can also be realized simply by increasing the thickness of the entire adhesive 42 between the piezoelectric layer 41 and the metal film 46. However, in this case, when the lower piezoelectric layer 41 and the metal film 46 are bonded in the bonding step, the thickness variation of the adhesive 42 in the surface direction becomes large, and the deformation amount varies for each active portion. Therefore, the second common electrode 45 is made thicker than the first common electrode 44, and the two green sheets sandwiching the electrodes 44 and 45 are pressed and baked, whereby the first piezoelectric layer 41 of the lower piezoelectric layer 41 is pressed. Since the concave portion 41a is formed only in the portion facing the one common electrode 44, the thickness of the adhesive 42 in the concave portion 41a can be easily increased. Can be made thin, and variation in the amount of displacement for each active portion can be suppressed.

次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、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 examples in which various changes are made to the present embodiment will be described. However, the same reference numerals are given to those having the same configuration as in the above embodiment, and the description thereof is omitted as appropriate.

本発明は、以下のような構成の圧電アクチュエータにも適用可能である。2つの圧電層の間にグランド電位とは異なる電位が付与された内部電極が配置されており、この内部電極が、グランド電位が付与された電極を挟まずに、圧電層を介して金属膜と対向している場合には、この内部電極と重なり、金属膜と隣接する圧電層の部分に凹部を形成して、圧電層よりも誘電率の低い接着剤を充填することで、本発明の効果を奏する。以下、一例として図6〜9を参照して説明する。   The present invention is also applicable to a piezoelectric actuator having the following configuration. An internal electrode to which a potential different from the ground potential is applied is disposed between the two piezoelectric layers, and this internal electrode is connected to the metal film via the piezoelectric layer without sandwiching the electrode to which the ground potential is applied. When facing each other, the inner electrode overlaps with the metal film, and a concave portion is formed in the portion of the piezoelectric layer adjacent to the metal film, so that an adhesive having a dielectric constant lower than that of the piezoelectric layer is filled. Play. Hereinafter, an example will be described with reference to FIGS.

1)図6に示すように、本実施形態とは、個別電極43と第1共通電極44及び第2共通電極45の配置が逆となっており、上部圧電層40と下部圧電層41の間に複数の個別電極43が配置され、上部圧電層40の上面に第1共通電極44と第2共通電極45が配置されていてもよい(変形例1)。この場合、上部圧電層40の、個別電極43と第1共通電極44とに挟まれた圧電層部分が第1活性部35であり、個別電極43と第2共通電極45とに挟まれた圧電層部分が第2活性部36である。そして、下部圧電層41の複数の個別電極43が内部電極となり、複数の個別電極43と重なる部分に凹部41aが形成され、接着剤42が充填されている。このとき、上述した実施形態のように、2つの電極44、45の厚みの差を利用して凹部41aを形成することは困難であるため、サンドブラストで下部圧電層41の表面に圧縮空気と混ざった研磨剤を吹き付けて、下部圧電層41を削り取ることで除去して凹部41aを形成する。なお、この変形例においては、個別電極43が本発明における第1電極に相当し、第1共通電極44が本発明における第2電極に相当し、第2共通電極45が本発明における第3電極に相当する。   1) As shown in FIG. 6, the arrangement of the individual electrode 43, the first common electrode 44, and the second common electrode 45 is opposite to that of the present embodiment, and between the upper piezoelectric layer 40 and the lower piezoelectric layer 41. A plurality of individual electrodes 43 may be arranged, and a first common electrode 44 and a second common electrode 45 may be arranged on the upper surface of the upper piezoelectric layer 40 (Modification 1). In this case, the piezoelectric layer portion of the upper piezoelectric layer 40 sandwiched between the individual electrode 43 and the first common electrode 44 is the first active portion 35, and the piezoelectric layer sandwiched between the individual electrode 43 and the second common electrode 45. The layer portion is the second active portion 36. The plurality of individual electrodes 43 of the lower piezoelectric layer 41 serve as internal electrodes, and concave portions 41 a are formed in portions overlapping the plurality of individual electrodes 43, and are filled with the adhesive 42. At this time, as in the above-described embodiment, it is difficult to form the concave portion 41a using the difference in thickness between the two electrodes 44 and 45. Therefore, the surface of the lower piezoelectric layer 41 is mixed with compressed air by sandblasting. The lower piezoelectric layer 41 is scraped off and removed by spraying an abrasive, thereby forming a recess 41a. In this modification, the individual electrode 43 corresponds to the first electrode in the present invention, the first common electrode 44 corresponds to the second electrode in the present invention, and the second common electrode 45 corresponds to the third electrode in the present invention. It corresponds to.

2)図7(a)に示すように、3枚の圧電層140〜142が積層され、上部の圧電層140の上面に複数の個別電極43が配置され、上部の圧電層140と中間の圧電層141の間に第1共通電極44が配置され、中間の圧電層141と下部の圧電層142の間に第2共通電極45が配置されていてもよい(変形例2)。この場合、上部の圧電層140の、個別電極43と第1共通電極44とに挟まれた圧電層部分が第1活性部35であり、上部の圧電層140及び中間の圧電層141の、個別電極43と第2共通電極45とに挟まれた圧電層部分が第2活性部36である。また、図7(b)に示すように、図7(a)に示す圧電アクチュエータとは、第1共通電極44と第2共通電極45の配置が逆となっていてもよい(変形例3)。この場合、上部の圧電層140及び中間の圧電層141の、個別電極43と第1共通電極44とに挟まれた圧電層部分が第1活性部35であり、上部の圧電層140の、個別電極43と第2共通電極45とに挟まれた圧電層部分が第2活性部36である。これらの変形例は、本実施形態で同一平面に配置されていた第1共通電極44と第2共通電極45が、複数の個別電極43よりも金属膜46側において積層方向に関して異なる位置に配置されているものである。そして、本実施形態と同様に、第1共通電極44が内部電極となり、下部の圧電層142の第1共通電極44と重なる部分に凹部142aが形成されて、接着剤42が充填されている。なお、これらの変形例においては、第1共通電極44が本発明における第1電極に相当し、個別電極43が本発明における第2電極に相当し、第2共通電極45が本発明における第3電極に相当する。   2) As shown in FIG. 7A, three piezoelectric layers 140 to 142 are laminated, a plurality of individual electrodes 43 are arranged on the upper surface of the upper piezoelectric layer 140, and an intermediate piezoelectric layer with the upper piezoelectric layer 140 is provided. The first common electrode 44 may be disposed between the layers 141, and the second common electrode 45 may be disposed between the intermediate piezoelectric layer 141 and the lower piezoelectric layer 142 (Modification 2). In this case, the piezoelectric layer portion sandwiched between the individual electrode 43 and the first common electrode 44 of the upper piezoelectric layer 140 is the first active portion 35, and the upper piezoelectric layer 140 and the intermediate piezoelectric layer 141 are individually separated. The piezoelectric layer portion sandwiched between the electrode 43 and the second common electrode 45 is the second active portion 36. 7B, the arrangement of the first common electrode 44 and the second common electrode 45 may be reversed from the piezoelectric actuator shown in FIG. 7A (Modification 3). . In this case, the piezoelectric layer portion sandwiched between the individual electrode 43 and the first common electrode 44 of the upper piezoelectric layer 140 and the intermediate piezoelectric layer 141 is the first active portion 35, and the individual piezoelectric layer 140 of the upper piezoelectric layer 140 is individually The piezoelectric layer portion sandwiched between the electrode 43 and the second common electrode 45 is the second active portion 36. In these modified examples, the first common electrode 44 and the second common electrode 45 arranged in the same plane in the present embodiment are arranged at different positions in the stacking direction on the metal film 46 side than the plurality of individual electrodes 43. It is what. As in the present embodiment, the first common electrode 44 serves as an internal electrode, and a concave portion 142 a is formed in a portion overlapping the first common electrode 44 of the lower piezoelectric layer 142 and is filled with the adhesive 42. In these modifications, the first common electrode 44 corresponds to the first electrode in the present invention, the individual electrode 43 corresponds to the second electrode in the present invention, and the second common electrode 45 corresponds to the third electrode in the present invention. It corresponds to an electrode.

3)図8(a)に示すように、3枚の圧電層140〜142が積層され、上部の圧電層140の上面に第1共通電極44が配置され、上部の圧電層140と中間の圧電層141の間に複数の個別電極43が配置され、中間の圧電層141と下部の圧電層142の間に第2共通電極45が配置されていてもよい(変形例4)。この場合、上部の圧電層140の、個別電極43と第1共通電極44とに挟まれた圧電層部分が第1活性部35であり、中間の圧電層141の、個別電極43と第2共通電極45とに挟まれた圧電層部分が第2活性部36である。また、図8(b)に示すように、図8(a)に示す圧電アクチュエータとは、複数の個別電極43と第2共通電極45の配置が逆になっていてもよい(変形例5)。この場合、上部の圧電層140及び中間の圧電層141の、個別電極43と第1共通電極44とに挟まれた圧電層部分が第1活性部35であり、中間の圧電層141の、個別電極43と第2共通電極45とに挟まれた圧電層部分が第2活性部36である。そして、これらの変形例においては、複数の個別電極43が内部電極となり、下部の圧電層142の他の電極を挟まずに第1共通電極44と重なる部分に凹部142aが形成されて、接着剤42が充填されている。なお、これらの変形例においては、個別電極43が本発明における第1電極に相当し、第1共通電極44が本発明における第2電極に相当し、第2共通電極45が本発明における第3電極に相当する。   3) As shown in FIG. 8A, three piezoelectric layers 140 to 142 are laminated, the first common electrode 44 is disposed on the upper surface of the upper piezoelectric layer 140, and an intermediate piezoelectric layer is formed between the upper piezoelectric layer 140 and the intermediate piezoelectric layer 140. A plurality of individual electrodes 43 may be disposed between the layers 141, and the second common electrode 45 may be disposed between the intermediate piezoelectric layer 141 and the lower piezoelectric layer 142 (Modification 4). In this case, the piezoelectric layer portion sandwiched between the individual electrode 43 and the first common electrode 44 of the upper piezoelectric layer 140 is the first active portion 35, and the individual electrode 43 and the second common electrode of the intermediate piezoelectric layer 141 are the same. The piezoelectric layer portion sandwiched between the electrodes 45 is the second active portion 36. Further, as shown in FIG. 8B, the arrangement of the plurality of individual electrodes 43 and the second common electrode 45 may be reversed from the piezoelectric actuator shown in FIG. 8A (Modification 5). . In this case, the piezoelectric layer portion sandwiched between the individual electrode 43 and the first common electrode 44 of the upper piezoelectric layer 140 and the intermediate piezoelectric layer 141 is the first active portion 35, and the individual piezoelectric layers 141 of the intermediate piezoelectric layer 141 are individually The piezoelectric layer portion sandwiched between the electrode 43 and the second common electrode 45 is the second active portion 36. In these modifications, the plurality of individual electrodes 43 serve as internal electrodes, and a concave portion 142a is formed in a portion overlapping the first common electrode 44 without sandwiching other electrodes of the lower piezoelectric layer 142. 42 is filled. In these modifications, the individual electrode 43 corresponds to the first electrode in the present invention, the first common electrode 44 corresponds to the second electrode in the present invention, and the second common electrode 45 corresponds to the third electrode in the present invention. It corresponds to an electrode.

4)図9に示すように、上部圧電層40の上面にグランド電位が付与された共通電極144が配置され、上部圧電層40と下部圧電層41の間に共通電極144と対向するように個別電極143が配置されていてもよい(変形例6)。この場合、上部圧電層40、個別電極143と共通電極144とに挟まれた圧電層部分が活性部135である。この変形例は、本実施形態とは異なり、グランド電位が付与された共通電極のみで、駆動電位が付与された共通電極が存在していない。そして、個別電極143が内部電極となり、下部圧電層41の個別電極143と重なる部分に凹部41aを形成して、接着剤42が充填されている。なお、この変形例においては、個別電極143が本発明における第1電極に相当し、共通電極144が本発明における第2電極に相当する。   4) As shown in FIG. 9, a common electrode 144 to which a ground potential is applied is arranged on the upper surface of the upper piezoelectric layer 40, and is individually arranged so as to face the common electrode 144 between the upper piezoelectric layer 40 and the lower piezoelectric layer 41. The electrode 143 may be disposed (Modification 6). In this case, the piezoelectric layer portion sandwiched between the upper piezoelectric layer 40, the individual electrode 143 and the common electrode 144 is the active portion 135. Unlike the present embodiment, this modification includes only a common electrode to which a ground potential is applied, and there is no common electrode to which a drive potential is applied. The individual electrode 143 serves as an internal electrode, and a concave portion 41 a is formed in a portion overlapping the individual electrode 143 of the lower piezoelectric layer 41 and is filled with the adhesive 42. In this modification, the individual electrode 143 corresponds to the first electrode in the present invention, and the common electrode 144 corresponds to the second electrode in the present invention.

また、本実施形態においては、金属膜46には、グランド電位が付与されていたが、電位を付与せずに浮いた状態であってもよい。この場合においても、金属膜46は、流路ユニット31などの駆動対象と接続されるものであり、このような駆動対象は接地されているのが一般的である。したがって、接地された駆動対象に接続された金属膜46も接地されて、グランド電位と同電位程度の非常に低い電位となる。   In this embodiment, the ground potential is applied to the metal film 46, but the metal film 46 may be in a floating state without being applied with a potential. Also in this case, the metal film 46 is connected to a drive target such as the flow path unit 31, and such a drive target is generally grounded. Therefore, the metal film 46 connected to the grounded driving object is also grounded and becomes a very low potential of the same potential as the ground potential.

さらに、本実施形態においては、下部圧電層41と金属膜46を接着接合するときに用いる接着剤を下部圧電層41よりも誘電率の低い充填剤として、凹部41aに充填していたが、この接着剤とは別に、凹部41aに下部圧電層41よりも誘電率の低い材料を充填してもよい。この材料としては、例えば、粉末のアルミナ(比誘電率ε=約10)にバインダーを混ぜて焼成して、凹部41aに充填してもよい。   Furthermore, in this embodiment, the adhesive used for bonding the lower piezoelectric layer 41 and the metal film 46 is filled in the recess 41a as a filler having a dielectric constant lower than that of the lower piezoelectric layer 41. Apart from the adhesive, the recess 41a may be filled with a material having a lower dielectric constant than that of the lower piezoelectric layer 41. As this material, for example, powder alumina (relative dielectric constant ε = about 10) may be mixed with a binder and fired to fill the recess 41a.

また、圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータ及びその製造方法には限られず、所定の動部を駆動させるための圧電アクチュエータ及びその製造方法に本発明を適用することも可能である。   The present invention is not limited to the piezoelectric actuator that applies pressure to the liquid in the pressure chamber and the manufacturing method thereof, and the present invention can also be applied to a piezoelectric actuator that drives a predetermined moving portion and a manufacturing method thereof.

1 プリンタ
3 インクジェットヘッド
32 圧電アクチュエータ
35 第1活性部
36 第2活性部
40 上部圧電層
41 下部圧電層
41a 凹部
42 接着剤
43 個別電極
44 第1共通電極
45 第2共通電極
46 金属膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printer 3 Inkjet head 32 Piezoelectric actuator 35 1st active part 36 2nd active part 40 Upper piezoelectric layer 41 Lower piezoelectric layer 41a Recessed part 42 Adhesive 43 Individual electrode 44 1st common electrode 45 2nd common electrode 46 Metal film

Claims (5)

厚み方向に積層された複数の圧電層と、
前記複数の圧電層のうちいずれか2枚の圧電層間に配置され、グランド電位と異なる第1電位が付与される第1電極と、
前記複数の圧電層の積層方向における前記第1電極よりも一方側に配置され、前記第1電位と異なる第2電位が付与される第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極の間に挟まれた前記圧電層に形成され、分極処理された活性部と、
前記複数の圧電層の前記積層方向における前記第1電極よりも他方側の表面に配置された金属膜と、を備えており、
前記第1電極に対して前記活性部と反対側にあり、前記金属膜と接触する圧電層には、前記積層方向に関して前記第1電極と重なる部分に、前記金属膜が配置される表面側から凹んだ凹部が形成されており、
前記第1電極と前記金属膜に挟まれた前記凹部には、前記圧電層よりも誘電率の低い充填剤が充填されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
A plurality of piezoelectric layers stacked in the thickness direction;
A first electrode disposed between any two piezoelectric layers of the plurality of piezoelectric layers and provided with a first potential different from a ground potential;
A second electrode disposed on one side of the first electrode in the stacking direction of the plurality of piezoelectric layers and applied with a second potential different from the first potential;
An active part formed on the piezoelectric layer sandwiched between the first electrode and the second electrode and polarized;
A metal film disposed on the surface on the other side of the first electrode in the stacking direction of the plurality of piezoelectric layers,
The piezoelectric layer that is on the opposite side of the active portion with respect to the first electrode and is in contact with the metal film from the surface side where the metal film is disposed in a portion overlapping the first electrode in the stacking direction. A concave recess is formed,
The piezoelectric actuator, wherein the concave portion sandwiched between the first electrode and the metal film is filled with a filler having a dielectric constant lower than that of the piezoelectric layer.
前記充填剤は、前記圧電層と前記金属膜を接着する接着剤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 the filler is an adhesive that bonds the piezoelectric layer and the metal film. 前記第2電位はグランド電位であり、
前記第1電極は、前記積層方向に関して前記第2電極の一部と対向し、前記第1電位に保持されており、
平面視で前記第1電極と重ならない領域において、前記複数の圧電層の前記積層方向における前記第2電極と異なる位置に配置され、前記積層方向に関して前記第2電極の一部と対向し、グランド電位に保持される第3電極をさらに備えており、
前記第2電極は、グランド電位と前記第1電位のいずれかの電位が選択的に付与されることを特徴とする請求項1または2に記載の圧電アクチュエータ。
The second potential is a ground potential;
The first electrode is opposed to a part of the second electrode in the stacking direction and is held at the first potential,
In a region that does not overlap the first electrode in plan view, the plurality of piezoelectric layers are arranged at positions different from the second electrode in the stacking direction, and face a part of the second electrode in the stacking direction, A third electrode held at a potential;
3. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the second electrode is selectively given a ground potential or a potential of the first potential. 4.
前記第3電極の厚みは、前記第1電極よりも厚いことを特徴とする請求項3に記載の圧電アクチュエータ。   The piezoelectric actuator according to claim 3, wherein the third electrode is thicker than the first electrode. 厚み方向に積層された2枚の圧電層と、前記2枚の圧電層間に配置され、グランド電位と異なる第1電位に保持される第1電極と、前記2枚の圧電層のうち一方の圧電層の表面に配置され、前記第1電位とグランド電位のいずれかの電位が選択的に付与される第2電極と、前記2枚の圧電層間に配置され、前記第1電極と重ならない領域において、前記一方の圧電層を挟んで、前記第2電極の一部と対向し、グランド電位に保持される第3電極と、を有する圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記2枚の圧電層を、その間に前記第1電極及び前記第1電極よりも厚さの厚い前記第3電極を挟んで積層し、押圧しながら焼成することで、前記2枚の圧電層のうち他方の前記圧電層の厚み方向に関して前記第1電極と重なる部分に表面側から凹んだ凹部を形成する積層工程と、
前記他方の圧電層の凹部が形成された表面全域に、前記圧電層よりも誘電率の低い接着剤を塗布し、金属膜と接着する接着工程と、を備えていることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
Two piezoelectric layers stacked in the thickness direction, a first electrode disposed between the two piezoelectric layers and held at a first potential different from a ground potential, and one of the two piezoelectric layers A second electrode disposed on the surface of the layer and selectively applied with one of the first potential and the ground potential; and a region disposed between the two piezoelectric layers and not overlapping the first electrode. A piezoelectric actuator having a third electrode opposed to a part of the second electrode and held at a ground potential across the one piezoelectric layer,
The two piezoelectric layers are laminated by sandwiching the first electrode and the third electrode thicker than the first electrode between them, and firing them while pressing them. A stacking step of forming a recess recessed from the surface side in a portion overlapping the first electrode in the thickness direction of the other piezoelectric layer,
And a bonding step of applying an adhesive having a dielectric constant lower than that of the piezoelectric layer to adhere to the metal film over the entire surface of the other piezoelectric layer where the concave portion is formed. Manufacturing method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013208835A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Brother Industries Ltd Liquid droplet jetting device and piezoelectric actuator
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