JP2006013411A - セル駆動型圧電/電歪アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つの側壁6と、その2つの側壁6を接続する天井壁7及び底壁2と、を含む壁部により形成された1又は複数のセル3を具備し、少なくとも2つの側壁6が圧電/電歪作動部4で構成され、その圧電/電歪作動部4の変位によってセル3の容積が変化するセル駆動型圧電/電歪アクチュエータである。このセル駆動型圧電/電歪アクチュエータは、天井壁7に2つの微小孔8が備わるとともに、壁部のセル内面を全て覆う1層以上のシームレスな薄膜17が形成されているところに特徴があり、このアクチュエータをインクジェットプリントヘッドに適用することにより課題が解決される。
【選択図】図1
Description
Claims (28)
- 2つの側壁と、前記2つの側壁を接続する天井壁及び底壁と、を含む壁部により形成された1又は複数のセルを具備し、少なくとも前記2つの側壁が圧電/電歪作動部で構成され、前記圧電/電歪作動部の変位によって前記セルの容積が変化するアクチュエータであって、
前記圧電/電歪作動部で構成される2つの側壁を除く壁部に、1つ以上の微小孔が備わるとともに、前記壁部のセル内面を全て覆う1層以上のシームレスな薄膜が形成されているセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。 - 前記1層以上のシームレスな薄膜が、バリア膜、電極膜、絶縁膜、保護膜、防湿膜からなる膜群から選ばれる一の単層膜又は二以上の多層膜で構成される請求項1に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
- 前記1層以上のシームレスな薄膜が、バリア膜と電極膜とを含む多層膜で構成され、前記壁部の表面から、少なくともバリア膜、電極膜の順に成膜されている請求項1に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
- 前記1層以上のシームレスな薄膜が、少なくとも電極膜を含み、更に、絶縁膜、保護膜、防湿膜からなる膜群から選ばれる一以上の膜を含む、二以上の多層膜で構成され、前記壁部の表面から、少なくとも電極膜、絶縁膜の順、少なくとも電極膜、保護膜の順、少なくとも電極膜、防湿膜の順、の何れかによって成膜されている請求項1に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
- 前記1層以上のシームレスな薄膜が前記電極膜を含む場合において、前記電極膜が金属又は酸化物で形成される請求項2〜4の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
- 前記1層以上のシームレスな薄膜が前記バリア膜を含む場合において、前記バリア膜が酸化物又は窒化物で形成される請求項2又は3に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
- 前記1層以上のシームレスな薄膜が前記絶縁膜、保護膜、及び防湿膜を含む場合において、前記絶縁膜、保護膜、及び防湿膜が、酸化物、窒化物、又は炭化物で形成される請求項2又は4の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
- 前記シームレスな薄膜と前記壁部との間に、前記薄膜を構成する材料の成分と前記壁部を構成する材料の成分との反応に基づく反応層が形成されている請求項1〜7の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
- 前記2つの側壁、天井壁及び底壁を含む壁部が、焼成一体化されている請求項1〜8の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
- 前記2つの側壁を構成する圧電/電歪作動部が、前記側壁の高さ方向に交互に積層をされた層状の圧電/電歪体及び少なくとも一対の駆動電極を有し、電界誘起歪みの縦効果により前記変位を発生する請求項1〜9の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
- 前記2つの側壁を構成する圧電/電歪作動部が、前記側壁の幅方向に交互に積層をされた板状の前記圧電/電歪体及び少なくとも一対の駆動電極を有し、電界誘起歪みの横効果により前記変位を発生する請求項1〜9の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
- 請求項1〜11の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータを用いた液体吐出装置。
- 前記セルが液体加圧室を構成し、前記圧電/電歪作動部の変位によって前記セルの容積が変化して、前記セルに充填された、粒子が含まれる液体を、吐出させ得る液体吐出装置であって、
前記壁部のセル内面を全て覆う1層以上のシームレスな薄膜のうち、セル内面に対面する最外層の表面電位が、前記液体に含まれる粒子の表面電位と同じ極性である請求項12に記載の液体吐出装置。 - 2つの側壁と、前記2つの側壁を接続する天井壁及び底壁と、を含む壁部により形成された1又は複数のセルを具備し、少なくとも前記2つの側壁が圧電/電歪作動部で構成され、前記圧電/電歪作動部で構成される2つの側壁を除く壁部に、1つ以上の微小孔が備わるとともに、前記壁部のセル内面を全て覆う1層以上のシームレスな薄膜が形成されているアクチュエータを製造する方法であって、
前記壁部のうち少なくとも前記2つの側壁を圧電/電歪体を含んで構成し且つ前記圧電/電歪作動部で構成される2つの側壁を除く壁部に前記微小孔を設け、前記セルを形成した後に、
所定の成膜手段により、前記微小孔を通じて前記セルの中へ成膜材料の導入を行い、前記壁部のセル内面に、その全てを覆うシームレスな薄膜を形成する工程を有するセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。 - 前記成膜材料が、気体である請求項14に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- 成膜手段が、CVD法、蒸着重合法のうちの何れかである請求項15に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- 前記成膜材料が、液体である請求項14に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- 成膜手段が、メッキ法である請求項17に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- 前記セルを形成する際に、前記壁部のセル内面に電極を露出させ、
成膜手段として電気泳動法を用いて、前記微小孔を通じて前記セルの中へ液体の成膜材料の導入を行い少なくとも前記電極へ堆積させた後に、
前記成膜材料の軟化点温度以上の温度で熱処理を行う工程を有する請求項14に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。 - 前記熱処理が、2回以上行われる請求項19に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- 前記成膜材料が2種以上であり、前記熱処理によってその2種以上の成膜材料を混合して複合材料を得て、その複合材料により前記シームレスな薄膜を形成する請求項19又は20に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- 前記シームレスな薄膜と前記壁部との間に、前記成膜材料の成分と前記壁部を構成する材料の成分とを反応させて反応層を形成する請求項19〜21の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- 2つの側壁と、前記2つの側壁を接続する天井壁及び底壁と、を含む壁部により形成された1又は複数のセルを具備し、少なくとも前記2つの側壁が圧電/電歪作動部で構成され、前記圧電/電歪作動部で構成される2つの側壁を除く壁部に、1つ以上の微小孔が備わるとともに、前記壁部のセル内面を全て覆う1層以上のシームレスな薄膜が形成されているアクチュエータを製造する方法であって、
前記壁部のうち少なくとも前記2つの側壁を圧電/電歪作動部で構成し且つ前記圧電/電歪作動部で構成される2つの側壁を除く壁部に前記微小孔を設け、前記セルを形成し、アクチュエータとして駆動可能とした後に、
前記側壁を構成する圧電/電歪作動部を駆動させセルの容積を変化させながら、所定の成膜手段により、前記微小孔を通じて前記セルの中へ成膜材料の導入を行い、前記壁部のセル内面に、その全てを覆うシームレスな薄膜を形成する工程を有するセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。 - 前記微小孔の径が、200μm以下である請求項12〜23の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- 前記セルを形成する壁部のうち少なくとも2つの側壁及び底壁を作製するにあたり、圧電/電歪材料を主成分とする複数のセラミックグリーンシートを孔加工し、積層し、焼成一体化する工程を有するグリーンシート積層法を用いる請求項12〜24の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- 前記セルを形成する壁部のうち2つの側壁、底壁、及び天井壁の全てを作製するにあたり、圧電/電歪材料を主成分とする複数のセラミックグリーンシートを孔加工し、積層し、焼成一体化する工程を有するグリーンシート積層法を用いる請求項12〜24の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- アクチュエータが液体吐出装置に用いられる場合において、前記微小孔が液体を吐出するノズルを兼ねる請求項12〜26の何れか一項に記載のセル駆動型圧電/電歪アクチュエータの製造方法。
- 2つの側壁と、前記2つの側壁を接続する天井壁及び底壁と、を含む壁部により形成された1又は複数のセルを具備し、少なくとも前記2つの側壁が圧電/電歪作動部で構成され、前記圧電/電歪作動部の変位によって前記セルの容積が変化するアクチュエータであって、
前記圧電/電歪作動部で構成される2つの側壁を除く壁部に1つ以上の微小孔が備わるとともに、
前記2つの側壁のセル内面、及び、前記2つの側壁と天井壁及び底壁との各々の接続部分のセル内面、を覆う1層以上の薄膜が形成されていることにより、前記2つの側壁と天井壁及び底壁との各々の接続信頼性を向上させたセル駆動型圧電/電歪アクチュエータ。
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