JP2022071749A - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】圧電アクチュエータの端部の反り上がりを抑制する。【解決手段】圧電層４１～４３のＺ方向の中央面Ｘは、圧電層４２内にある。圧電アクチュエータ２２のＹ方向の端部において、中央面Ａに対して上側に２つの電極（端部電極５４ａ及び端部電極６４ａ）、中央面Ａに対して下側に１つの電極（端部電極６６ａ）が存在する。圧電アクチュエータ２２のＹ方向の端部において、中央面Ａに対して上側に２つの電極（端部電極５５ａ及び端部電極５６ａ）、中央面Ａに対して下側に１つの電極（重複部５３４）が存在する。端部電極６４ａをＹ方向に互いに分離した複数の電極部６４ａｘで構成し、端部電極５６ａをＹ方向に互いに分離した複数の電極部５６ａｘで構成している。【選択図】図１０

Description

本発明は、複数の圧電層及び複数の電極層で構成される圧電アクチュエータに関する。

特許文献１には、上部圧電層（第１圧電層）の表面に個別電極（駆動電極）、中間圧電層（第２圧電層）の表面に中間共通電極（第１電位電極）、下部圧電層（第３圧電層）の表面に下部共通電極（第２電位電極）がそれぞれ配置された圧電アクチュエータが示されている。当該圧電アクチュエータの走査方向の端部では、上部圧電層の表面に配置された５つの端子（第１端部電極）と、中間圧電層の表面に配置された５つの端子（第２端部電極）と、下部共通電極の延在部（第３端部電極）とが、積層方向（第１方向）に互いに重なっている。

特開２０１９－１７１６８１号公報（図５、図７、図８）

特許文献１の圧電アクチュエータは、第１～第３圧電層の積層方向の中央面が中間圧電層（第２圧電層）にあり、上記圧電アクチュエータの端部では、中央面に対して上側に２つの電極（第１端部電極及び第２端部電極）、下側に１つの電極（第３端部電極）が存在する。これら電極は、それぞれ、電極焼成時の熱収縮により、圧電層を収縮させる。ここで、特許文献１の圧電アクチュエータの上記端部は、中央面に対して上側の方が下側よりも電極が多い分、上側の収縮量が多くなり、上側に反ってしまう。端部に反り上がりが生じると、流路部材等への接着時に、反り上がった部分に局所的に力が加わり、圧電アクチュエータが破損し得る。

本発明の目的は、圧電アクチュエータの端部の反り上がりを抑制できる圧電アクチュエータを提供することにある。

本発明に係る圧電アクチュエータは、第１圧電層と、前記第１圧電層に対して前記第１圧電層の厚み方向に沿った第１方向に積層された第２圧電層と、前記第１圧電層及び前記第２圧電層に対して前記第１方向に積層され、前記第１圧電層との間に前記第２圧電層を挟む第３圧電層と、前記第１方向において前記第１圧電層の前記第２圧電層と反対側の面に配置された第１電極層と、前記第１方向において前記第１圧電層と前記第２圧電層との間に配置された第２電極層と、前記第１方向において前記第２圧電層と前記第３圧電層との間に配置された第３電極層と、を備えた圧電アクチュエータであって、前記第１電極層は、それぞれ第１電位及び前記第１電位と異なる第２電位のいずれかが選択的に付与される複数の駆動電極を含み、前記第２電極層は、前記第１電位に保持される第１電位電極を含み、前記第３電極層は、前記第２電位に保持される第２電位電極を含み、前記第２電極層は、さらに、前記圧電アクチュエータにおける前記第１方向と直交する第２方向の端部に配置された第２端部電極であって、前記第１電極層の第１端部電極及び前記第３電極層の第３端部電極と前記第１方向に重なる第２端部電極を含み、前記第２端部電極は、前記第２方向に互いに分離した複数の電極部で構成されることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータを含むプリンタ１の全体構成図である。 ヘッド３の平面図である。 図２の領域ＩＩＩの拡大図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 図３のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図５の断面におけるアクチュエータ部９０の動作を示す図である。 図２の圧電アクチュエータ２２を構成する３つの圧電層４１～４３のうち、最も上方の圧電層４１の上面を示す平面図である。 図２の圧電アクチュエータ２２を構成する３つの圧電層４１～４３のうち、中間の圧電層４２の上面を示す平面図である。 図２の圧電アクチュエータ２２を構成する３つの圧電層４１～４３のうち、最も下方の圧電層４３の上面を示す平面図である。 （ａ）は、図８のＸＡ－ＸＡ線に沿った断面図である。（ｂ）は、図８のＸＢ－ＸＢ線に沿った断面図である。 圧電層４２の上面に端部電極６４ａをスクリーン印刷により形成する工程を示す図１０（ａ）に対応する断面図である。

以下の説明において、Ｚ方向は鉛直方向であり、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向である。Ｘ方向及びＹ方向は共にＺ方向と直交する。Ｘ方向はＹ方向と直交する。Ｚ方向が本発明の「第１方向」に該当し、Ｙ方向が本発明の「第２方向」に該当し、Ｘ方向が本発明の「第３方向」に該当する。

＜プリンタの全体構成＞
先ず、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータを含むプリンタ１の全体構成について説明する。

プリンタ１は、ヘッド３と、キャリッジ２と、２つの搬送ローラ対４とを備えている。

キャリッジ２は、Ｙ方向に延びる２本のガイドレール５に支持され、ガイドレール５に沿ってＹ方向に移動可能である。

ヘッド３は、シリアル式であって、キャリッジ２に搭載され、キャリッジ２と共にＹ方向に移動可能である。ヘッド３の下面（Ｚ方向において下方を向く面）には、複数のノズル１５が形成されている。

２つの搬送ローラ対４は、Ｘ方向にキャリッジ２を挟んで配置されている。搬送ローラ対４が用紙Ｐを挟持した状態で回転することで、用紙ＰがＸ方向に沿った搬送方向に搬送される。

プリンタ１の制御部（図示略）は、キャリッジ２と共にヘッド３をＹ方向に移動させながらノズル１５からインクを吐出させる吐出動作と、搬送ローラ対４によって用紙Ｐを搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。これにより、用紙Ｐに画像が記録される。

＜ヘッドの構成＞
ヘッド３は、図２に示すように、流路部材２１と、本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータ２２とを有する。流路部材２１及び圧電アクチュエータ２２は、共に、Ｚ方向から見て、Ｘ方向の長さがＹ方向の長さよりも長い、矩形状である。

＜流路部材の構成＞
流路部材２１は、図４に示すように、Ｚ方向に積層された金属製の４枚のプレート３１～３４で構成されている。

プレート３１には、複数の圧力室１０が形成されている。プレート３２には、圧力室１０毎に、連通路１２，１３が形成されている。連通路１２，１３は、それぞれ、対応する圧力室１０のＹ方向の一端及び他端とＺ方向に重なっている。プレート３３には、連通路１３毎に、連通路１４が形成されている。連通路１４は、対応する連通路１３とＺ方向に重なっている。プレート３３には、さらに、１２本のマニホールド流路１１が形成されている。マニホールド流路１１は、Ｘ方向に配列された圧力室１０の列１０Ｒ（図２参照）毎に設けられている。各マニホールド流路１１は、Ｘ方向に延び、対応する列１０Ｒに属する複数の圧力室１０と連通路１２を介して連通している。プレート３４には、複数のノズル１５が形成されている。各ノズル１５は、連通路１４とＺ方向に重なっている。

プレート３１の上面において、圧電アクチュエータ２２が配置されない領域に、４つのインク供給口８が形成されている（図２参照）。各インク供給口８は、インクカートリッジ（図示略）と連通し、かつ、３本のマニホールド流路１１と連通している。インクカートリッジから各インク供給口８に供給されたインクは、３本のマニホールド流路１１に供給される。各マニホールド流路１１から、各列１０Ｒに属する複数の圧力室１０に、連通路１２を介してインクが供給される。そして後述のように圧電アクチュエータ２２が駆動することで、圧力室１０内のインクに圧力が付与され、連通路１３，１４を通ってノズル１５からインクが吐出される。

＜圧電アクチュエータの構成＞
圧電アクチュエータ２２は、図４に示すように、流路部材２１の上面に配置されている。圧電アクチュエータ２２は、３つの圧電層４１～４３と、複数の駆動電極５１と、高電位電極５２と、低電位電極５３とを有する。

３つの圧電層４１～４３は、それぞれＺ方向を厚み方向として、Ｚ方向に積層されている。圧電層４２は、圧電層４１に対してＺ方向に積層されている。圧電層４３は、圧電層４１及び圧電層４２に対してＺ方向に積層され、圧電層４１との間に圧電層４２を挟む。圧電層４１が本発明の「第１圧電層」に該当し、圧電層４２が本発明の「第２圧電層」に該当し、圧電層４３が本発明の「第３圧電層」に該当する。

各圧電層４１～４３の厚みは互いに同じ（略１０～１５μｍ）であり、圧電層４１～４３全体の厚みは略３０～４５μｍである。３つの圧電層４１～４３のＺ方向の中央面Ｘは、圧電層４２内にある（図１０（ａ），（ｂ）参照）。

各圧電層４１～４３は、チタン酸ジルコン酸鉛等を主成分とする圧電材料からなる。

圧電層４３は、プレート３１の上面に配置され、プレート３１に形成された全ての圧力室１０を覆っている。圧電アクチュエータ２２と流路部材２１とは、圧電層４３とプレート３１との間に配置された接着剤（図示略）により、互いに接着されている。

複数の駆動電極５１は、図３に示すように、圧電層４１の上面に、圧力室１０のそれぞれに対応して配置されている。各駆動電極５１は、主部５１ａと、突出部５１ｂとを有する。主部５１ａは、対応する圧力室１０の略全域とＺ方向に重なっている。突出部５１ｂは、主部５１ａからＹ方向に突出し、対応する圧力室１０とＺ方向に重なっていない。突出部５１ｂには、ＣＯＦ（Chip On Film）（図示略）と電気的に接続される接点が設けられている。ＣＯＦに実装されたドライバＩＣ（図示略）は、制御部の制御により、ＣＯＦの配線を介して各駆動電極５１に対して個別に、高電位（ＶＤＤ電位）及び低電位（ＧＮＤ電位）のいずれかを選択的に付与する。

複数の駆動電極５１は、図７に示すように、圧電層４１の上面の中央領域（圧電層４１におけるＸ方向の両端及びＹ方向の両端を除く領域）において、Ｘ方向に配列されており、圧力室１０の列１０Ｒ（図２参照）のそれぞれに対応する、複数の駆動電極列５１Ｒを形成している。複数の駆動電極列５１Ｒは、Ｙ方向に並んでいる。

各駆動電極列５１Ｒに対し、Ｘ方向の一方（図７の上方）及び他方（図７の下方）のそれぞれに、ダミー電極５９が設けられている。ダミー電極５９は、対応する駆動電極列５１Ｒに属する駆動電極５１と、Ｚ方向と直交する平面におけるサイズ及び形状が同じであり、当該駆動電極５１と共にＸ方向に等間隔で並んでいる。ダミー電極５９は、ＣＯＦと電気的に接続されず、電位が付与されない。ダミー電極５９を設けることで、各駆動電極列５１ＲにおいてＸ方向の中央にある駆動電極５１とＸ方向の端部にある駆動電極５１とにおける電極形成による収縮量の差を抑制でき、ひいては各駆動電極列５１Ｒに対応する複数のノズル１５からの吐出量のばらつきを抑制できる。

圧電層４１の上面には、駆動電極５１及びダミー電極５９に加え、接続電極部５４，５５が設けられている。

接続電極部５４，５５は、それぞれ、Ｘ方向に互いに離隔して配置された９つの端部電極５４ａ，５５ａで構成されている。端部電極５４ａ，５５ａは、Ｚ方向と直交する平面におけるサイズ及び形状が互いに略同じであり、圧電層４１のＹ方向の一端（図７の左端）及び他端（図７の右端）のそれぞれにおいて、Ｘ方向に等間隔で並んでいる。各端部電極５４ａ，５５ａは、ＣＯＦ２３と電気的に接続されている。ドライバＩＣは、制御部の制御により、ＣＯＦ２３の配線を介して、各端部電極５４ａに高電位（ＶＤＤ電位）を付与し、かつ、各端部電極５５ａに低電位（ＧＮＤ電位）を付与する。

圧電層４１のＹ方向の一端（図７の左端）において、接続電極部５４は、圧電層４１におけるＸ方向の一方側（図７の上側）に配置され、接続電極部５５は、圧電層４１におけるＸ方向の他方側（図７の下側）に配置されている。

圧電層４１のＹ方向の他端（図７の右端）において、接続電極部５４は、圧電層４１におけるＸ方向の他方側（図７の下側）に配置され、接続電極部５５は、圧電層４１におけるＸ方向の一方側（図７の上側）に配置されている。

高電位電極５２は、図４に示すように、圧電層４２の上面に配置され、Ｚ方向において圧電層４１と圧電層４２との間に配置されている。

高電位電極５２は、図８に示すように、Ｙ方向に延びる２つの幹部５２１と、各幹部５２１から分岐してＸ方向に延びる複数の枝部５２３と、Ｘ方向に配列されかつ枝部５２３によって連結された複数の個別部５２ａと、それぞれ接続電極部５４の４つの端部電極５４ａ（図７参照）とＺ方向に重なる２つの重複部５２４とを含む。各個別部５２ａは、各圧力室１０に対応するものであり、各圧力室１０のＸ方向の中央部分とＺ方向に重なっている（図５参照）。各幹部５２１は、複数の枝部５２３を連結している。

２つの幹部５２１のうち、一方は、圧電層４２のＸ方向の一端（図８の上端）かつＹ方向の一方側（図８の左側）に配置され、他方は、圧電層４２のＸ方向の他端（図８の下端）かつＹ方向の他方側（図８の右側）に配置されている。一方の幹部５２１からは、３つの枝部５２３が、圧電層４２のＸ方向の一端（図８の上端）から他端（図８の下端）に向かって、Ｘ方向に延びている。他方の幹部５２１からは、４つの枝部５２３が、圧電層４１のＸ方向の他端（図８の下端）から一端（図８の上端）に向かって、Ｘ方向に延びている。つまり、２つの幹部５２１において、枝部５２３が延びる方向は互いに逆である。

２つの重複部５２４のうち、一方は、圧電層４２のＸ方向の一方側（図８の上側）かつＹ方向の一端（図８の左端）に配置され、他方は、圧電層４２のＸ方向の他方側（図８の下側）かつＹ方向の他端（図８の右端）に配置されている。一方の重複部５２４は、一方の幹部５２１に接続し、かつ、一方の幹部５２１から分岐した複数の枝部５２３のうち圧電層４２においてＹ方向の最も外側（図８の左側）に位置する枝部５２３に接続している。他方の重複部５２４は、他方の幹部５２１に接続し、かつ、他方の幹部５２１から分岐した複数の枝部５２３のうち圧電層４２においてＹ方向の最も外側（図８の右側）に位置する枝部５２３に接続している。

各重複部５２４は、圧電層４１に形成された貫通孔４１ｘ（図７参照）を介して、接続電極部５４の４つの端部電極５４ａと電気的に接続されている。

圧電層４２の上面には、高電位電極５２に加え、２つの接続電極部５６と、２つの浮き電極部６４と、２つの浮き電極部６５とが設けられている。

各接続電極部５６は、Ｘ方向に互いに離隔して配置された４つの端部電極５６ａで構成されている。各浮き電極部６４は、Ｘ方向に互いに離隔して配置された１０個の端部電極６４ａで構成されている。端部電極５６ａ，６４ａは、Ｚ方向と直交する平面におけるサイズ及び形状が互いに略同じであり、圧電層４２のＹ方向の一端（図８の左端）及び他端（図８の右端）のそれぞれにおいて、Ｘ方向に等間隔Ｄ１で並んでいる。各端部電極５６ａは、接続電極部５５の各端部電極５５ａとＺ方向に重なり、圧電層４１に形成された貫通孔４１ｙ（図７参照）を介して各端部電極５５ａと電気的に接続されている。一方、浮き電極部６４，６５は、いずれの電極とも電気的に接続されず、電位が付与されない。

圧電層４２のＹ方向の一端（図８の左端）において、接続電極部５６は、圧電層４２におけるＸ方向の他方側（図８の下側）に配置され、浮き電極部６４は、Ｘ方向において重複部５２４と接続電極部５６との間に配置されている。

圧電層４２のＹ方向の他端（図８の右端）において、接続電極部５６は、圧電層４２におけるＸ方向の一方側（図８の上側）に配置され、浮き電極部６４は、Ｘ方向において接続電極部５６と重複部５２４との間に配置されている。

各浮き電極部６４を構成する１０個の端部電極６４ａのうち、重複部５２４に近い５個の端部電極６４ａは、接続電極部５４の５個の端部電極５４ａ（図７参照）とＺ方向に重なり、残り５個の端部電極６４ａは、接続電極部５５の５個の端部電極５５ａ（図７参照）とＺ方向に重なっている。

接続電極部５６の端部電極５６ａ、及び、浮き電極部６４の端部電極６４ａの構成については、後に詳述する。

各浮き電極部６５は、Ｙ方向に互いに離隔して配置された複数の端部電極６５ａで構成されている。端部電極６５ａは、Ｚ方向と直交する平面におけるサイズ及び形状が互いに略同じであり、圧電層４２のＸ方向の一端（図８の上端）及び他端（図８の下端）のそれぞれにおいて、幹部５２１とＹ方向に並び、Ｙ方向に等間隔で配置されている。

低電位電極５３は、図４に示すように、圧電層４３の上面に配置され、Ｚ方向において圧電層４２と圧電層４３との間に配置されている。

低電位電極５３は、図９に示すように、Ｙ方向に延びる２つの幹部５３１と、各幹部５３１から分岐してＸ方向に延びる複数の枝部５３３と、Ｘ方向に配列されかつ枝部５３３によって連結された複数の個別部５３ａと、それぞれ接続電極部５５の４つの端部電極５５ａ（図７参照）とＺ方向に重なる２つの重複部５３４とを含む。Ｘ方向に配列された複数の個別部５３ａのうち、Ｘ方向の一端及び他端に位置する個別部５３ａを除き、各個別部５３ａは、Ｘ方向に互いに隣接する２つの圧力室１０に跨り、当該２つの圧力室１０とＺ方向に重なる部分を有する（図５参照）。上記Ｘ方向の一端及び他端に位置する個別部５３ａは、１つの圧力室１０とＺ方向に重なる部分を有する。各幹部５３１は、複数の枝部５３３を連結している。

２つの幹部５３１のうち、一方は、圧電層４３のＸ方向の一端（図９の上端）かつＹ方向の他方側（図９の右側）に配置され、他方は、圧電層４３のＸ方向の他端（図９の下端）かつＹ方向の一方側（図９の左側）に配置されている。一方の幹部５３１からは、４つの枝部５３３が、圧電層４３のＸ方向の一端（図９の上端）から他端（図９の下端）に向かって、Ｘ方向に延びている。他方の幹部５３１からは、３つの枝部５３３が、圧電層４３のＸ方向の他端（図９の下端）から一端（図９の上端）に向かって、Ｘ方向に延びている。つまり、２つの幹部５３１において、枝部５３３が延びる方向は互いに逆である。

なお、一方の幹部５３１から分岐した複数の枝部５３３のうち、最もＹ方向の一方側（図９の左側）に位置する枝部５３３は、他方の幹部５３１に接続している。換言すると、一方の幹部５３１から分岐した４つの枝部５３３のうち、最もＹ方向の一方側（図９の左側）に位置する枝部５３３と、他方の幹部５３１から分岐した３つの枝部５３３のうち、最もＹ方向の他方側（図９の右側）に位置する枝部５３３とは、同じである。当該枝部５３３は、Ｘ方向の一端が一方の幹部５３１に接続し、Ｘ方向の他端が他方の幹部５３１に接続している。

２つの重複部５３４のうち、一方は、圧電層４３のＸ方向の一方側（図９の上側）かつＹ方向の他端（図９の右端）に配置され、他方は、圧電層４３のＸ方向の他方側（図９の下側）かつＹ方向の一端（図９の左端）に配置されている。一方の重複部５３４は、一方の幹部５３１に接続している。他方の重複部５３４は、他方の幹部５３１に接続している。

各重複部５３４は、圧電層４２に形成された貫通孔４２ｙ（図８参照）を介して、接続電極部５６の４つの端部電極５６ａと電気的に接続されている。各端部電極５６ａは、上述のように、圧電層４１に形成された貫通孔４１ｙ（図７参照）を介して、接続電極部５５の各端部電極５５ａと電気的に接続されている。したがって、各重複部５３４は、接続電極部５６（図８参照）を介して、接続電極部５５の４つの端部電極５５ａ（図７参照）と電気的に接続されている。

圧電層４３の上面には、低電位電極５３に加え、２つのＬ字電極５７と、２つの浮き電極部６６とが設けられている。

２つのＬ字電極５７のうち、一方は、圧電層４３のＸ方向の一端（図９の上端）かつＹ方向の一端（図９の左端）の角部に配置され、他方は、圧電層４３のＸ方向の他端（図９の下端）かつＹ方向の他端（図９の右端）の角部に配置されている。２つのＬ字電極５７は、それぞれ、Ｙ方向に延びる部分５７ａと、Ｘ方向に延びる部分５７ｂとを有する。

２つのＬ字電極５７の各部分５７ｂは、高電位電極５２の各重複部５２４（図８参照）とＺ方向に重なり、圧電層４２に形成された貫通孔（図示略）を介して各重複部５２４と電気的に接続されている。各重複部５２４は、上述のように、圧電層４１に形成された貫通孔４１ｘ（図７参照）を介して、接続電極部５４の４つの端部電極５４ａと電気的に接続されている。したがって、２つのＬ字電極５７は、それぞれ、重複部５２４を介して、接続電極部５４の４つの端部電極５４ａ（図７参照）と電気的に接続されている。

各浮き電極部６６は、Ｘ方向に互いに離隔して配置された１０個の端部電極６６ａで構成されている。端部電極６６ａは、Ｚ方向と直交する平面におけるサイズ及び形状が互いに略同じであり、圧電層４３のＹ方向の一端（図９の左端）及び他端（図９の右端）のそれぞれにおいて、Ｌ字電極５７の部分５７ｂと重複部５３４との間で、Ｘ方向に等間隔で並んでいる。

各浮き電極部６６を構成する１０個の端部電極６６ａのうち、５個の端部電極６６ａは、接続電極部５４の端部電極５４ａ（図７参照）及び浮き電極部６４の端部電極６４ａ（図８参照）とＺ方向に重なり、５個の端部電極６６ｂは、接続電極部５５の端部電極５５ａ（図７参照）及び浮き電極部６４の端部電極６４ａ（図８参照）とＺ方向に重なっている。 浮き電極部６６は、いずれの電極とも電気的に接続されず、電位が付与されない。

ここで、各端部電極６６ａのＹ方向の長さＬ２（図９参照）は、重複部５３４のＹ方向の長さと同じであり、各端部電極５６ａ，６４ａのＹ方向の長さＬ１（図８参照）よりも長い。例えば、Ｌ２＝１．４～３．０ｍｍ、Ｌ１＝０．５～１．３ｍｍである。

＜アクチュエータ部＞
図５に示すように、圧電層４１のうち、Ｚ方向において駆動電極５１と高電位電極５２の個別部５２ａとに挟まれた部分を、第１活性部９１という。圧電層４２，４３のうち、Ｚ方向において駆動電極５１と低電位電極５３の個別部５３ａとに挟まれた部分を、第２活性部９２という。第１活性部９１は主に上向きに分極され、第２活性部９２は主に下向きに分極されている。圧電アクチュエータ２２は、圧力室１０毎に、１つの第１活性部９１と、Ｘ方向に第１活性部９１を挟む２つの第２活性部９２とから構成される、アクチュエータ部９０を有する。

ここで、図６を参照し、あるノズル１５からインクを吐出させる際の、当該ノズル１５に対応するアクチュエータ部９０の動作について説明する。

プリンタ１が記録動作を開始する前は、図６（ａ）に示すように、各駆動電極５１に低電位（ＧＮＤ電位）が付与されている。このとき、駆動電極５１と高電位電極５２との電位差によって、第１活性部９１にその分極方向に等しい上向きの電界が生じ、第１活性部９１が面方向（Ｘ方向及びＹ方向に沿った方向）に収縮している。これにより、圧電層４１～４３からなる積層体における圧力室１０とＺ方向に重なる部分が、圧力室１０に向かって（下向きに）凸となるように撓んでいる。このとき圧力室１０は、上記積層体がフラットな場合と比べ、容積が小さくなっている。

プリンタ１が記録動作を開始し、あるノズル１５からインクが吐出させる際には、先ず、図６（ｂ）に示すように、当該ノズル１５に対応する駆動電極５１の電位が低電位（ＧＮＤ電位）から高電位（ＶＤＤ電位）に切り替えられる。このとき、駆動電極５１と高電位電極５２との電位差がなくなることで、第１活性部９１の収縮が解消される。一方、駆動電極５１と低電位電極５３との電位差が生じることで、第２活性部９２にその分極方向に等しい下向きの電界が生じ、第２活性部９２が面方向に収縮する。ただし、第２活性部９２は、クロストーク（ある圧力室１０におけるアクチュエータ部９０の変形に伴う圧力変動が、当該圧力室１０にＸ方向に隣接する別の圧力室１０に伝わる現象）を抑制する機能を有するものであり、アクチュエータ部９０の変形にほとんど寄与しない。つまり、このとき上記積層体は、圧力室１０とＺ方向に重なる部分が圧力室１０から離れる方向に（上向きに）凸となるように撓まず、フラットな状態となる。これにより、圧力室１０の容積は、図６（ａ）に比べて大きくなる。

その後、図６（ａ）に示すように、当該ノズル１５に対応する駆動電極５１の電位が高電位（ＶＤＤ電位）から低電位（ＧＮＤ電位）に切り替えられる。このとき、駆動電極５１と低電位電極５３との電位差がなくなることで、第２活性部９２の収縮が解消される。一方、駆動電極５１と高電位電極５２との電位差が生じることで、第１活性部９１にその分極方向に等しい上向きの電界が生じ、第１活性部９１が面方向に収縮する。これにより、上記積層体における圧力室１０とＺ方向に重なる部分が、圧力室１０に向かって（下向きに）凸となるように撓む。このとき、圧力室１０の容積が大きく減少することで、圧力室１０内のインクに大きな圧力が付与され、ノズル１５からインクが吐出される。

＜本発明の説明＞
圧電層４１の上面（Ｚ方向において圧電層４１の圧電層４２と反対側の面）に配置された、駆動電極５１、ダミー電極５９、及び、接続電極部５４，５５の端部電極５４ａ，５５ａが、第１電極層７１を構成する（図７参照）。圧電層４２の上面（Ｚ方向において圧電層４１と圧電層４２との間）に配置された、高電位電極５２、接続電極部５６の端部電極５６ａ、及び、浮き電極部６４，６５の端部電極６４ａ，６５ａが、第２電極層７２を構成する（図８参照）。圧電層４３の上面（Ｚ方向において圧電層４２と圧電層４３との間）に配置された、低電位電極５３、Ｌ字電極５７、及び、浮き電極部６６の端部電極６６ａが、第３電極層７３を構成する（図９参照）。第１電極層７１、第２電極層７２及び第３電極層７３を構成する各電極のＺ方向の厚みは、０．５～１．５μｍである。

高電位が本発明の「第１電位」に該当し、高電位電極５２が本発明の「第１電位電極」に該当する。低電位が本発明の「第２電位」に該当し、低電位電極５３が本発明の「第２電位電極」に該当する。

浮き電極部６４を構成する１０個の端部電極６４ａ（図８参照）は、本発明の「第２端部電極」に該当する。この場合、１０個の端部電極６４ａのそれぞれとＺ方向に重なる接続電極部５４の５個の端部電極５４ａ及び接続電極部５５の５個の端部電極５５ａ（図７参照）が本発明の「第１端部電極」に該当し、１０個の端部電極６４ａのそれぞれとＺ方向に重なる１０個の端部電極６６ａ（図９参照）が本発明の「第３端部電極」に該当する。

接続電極部５６を構成する４つの端部電極５６ａ（図８参照）も、本発明の「第２端部電極」に該当する。この場合、４つの端部電極５６ａのそれぞれとＺ方向に重なる接続電極部５５の４つの端部電極５５ａ（図７参照）が本発明の「第１端部電極」に該当し、４つの端部電極５６ａとＺ方向に重なる重複部５３４（図９参照）が本発明の「第３端部電極」に該当する。

１０個の端部電極６４ａは、図８に示すように、それぞれ、Ｙ方向に互いに分離した２つの電極部６４ａｘで構成されている。Ｙ方向に互いに隣接する２つの電極部６４ａｘの間隔Ｄ２は、Ｘ方向に互いに隣接する端部電極６４ａの間隔Ｄ１よりも小さい。例えば、Ｄ２＝０．０５～０．１４ｍｍ、Ｄ１＝０．１５～０．２５ｍｍである。

４つの端部電極５６ａも、同様に、それぞれ、Ｙ方向に互いに分離した２つの電極部５６ａｘで構成されている。Ｙ方向に互いに隣接する２つの電極部５６ａｘの間隔（上記間隔Ｄ２と同じ。）は、Ｘ方向に互いに隣接する端部電極５６ａの間隔（上記間隔Ｄ１と同じ。）よりも小さい。

各電極部６４ａｘ，５６ａｘのＺ方向と直交する平面におけるサイズ及び形状は、互いに同じである。

各電極部６４ａｘ，５６ａｘは、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、厚肉部６４ｔ，５６ｔと、厚肉部６４ｔ，５６ｔよりもＺ方向の厚みが小さい薄肉部６４ｓ，５６ｓとを有する。これは、各電極部６４ａｘ，５６ａｘがスキージを用いたスクリーン印刷により形成されることに起因する。

例えば、電極部６４ａｘを形成する際には、図１１に示すように、圧電層４２の上面に、電極部６４ａｘに対応する孔１０１ｘが形成されたマスク１０１を配置し、スキージ１００を移動させて、スクリーン印刷により電極部６４ａｘを形成する。このときスキージ１００は、その移動方向（Ｙ方向に沿った方向）の下流側に電極の材料（例えば、銀、ニッケル、金等）１１０を保持しつつ、移動する。当該材料１１０が孔１０１ｘに入り込むことで、厚肉部６４ｔが形成される。さらにこのとき、電極部６４ａｘにおける上記移動方向の下流側の端部に材料１１０が流れ込むことで、滲みＡが生じる。この滲みＡが、薄肉部６４ｓとして形成される。

厚肉部６４ｔ，５６ｔのＺ方向の厚みは１μｍ程度であり、薄肉部６４ｓ，５６ｓのＺ方向の厚みは０．１μｍ以下である。また、薄肉部６４ｓ，５６ｓのＹ方向の長さは、例えば、１０～１００μｍである。

本実施形態では、上記のように形成される薄肉部６４ｓ，５６ｓを考慮して、Ｙ方向に互いに隣接する２つの電極部６４ａｘ，５６ａｘの間隙Ｇが、当該端部電極６４ａ，５６ａのＹ方向の中央に位置するように、かつ、端部電極５４ａ，５５ａのＹ方向の中央ＯとＺ方向に重なるように、厚肉部６４ｔ，５６ｔのＹ方向の長さやＹ方向の位置が設定される。

具体的には、１０個の端部電極６４ａのうち、接続電極部５４の端部電極５４ａとＺ方向に重なる端部電極６４ａにおいては、図１０（ａ）に示すように、Ｙ方向に互いに隣接する２つの電極部６４ａｘの間隙Ｇが、当該端部電極６４ａのＹ方向の中央に位置し、かつ、端部電極５４ａのＹ方向の中央ＯとＺ方向に重なっている。１０個の端部電極６４ａのうち、接続電極部５５の端部電極５５ａとＺ方向に重なる端部電極６４ａにおいては、Ｙ方向に互いに隣接する２つの電極部６４ａｘの間隙Ｇが、当該端部電極６４ａのＹ方向の中央に位置し、かつ、端部電極５５ａのＹ方向の中央とＺ方向に重なっている。端部電極５６ａにおいては、図１０（ｂ）に示すように、Ｙ方向に互いに隣接する２つの電極部５６ａｘの間隙Ｇが、当該端部電極５６ａのＹ方向の中央に位置し、かつ、端部電極５５ａのＹ方向の中央ＯとＺ方向に重なっている。

図１０（ａ）に示す２つの電極部６４ａｘのうち、Ｙ方向において圧電アクチュエータ２２のＹ方向の端部の縁２２ｅと端部電極５４ａの中央Ｏとの間に配置された電極部（図１０（ａ）左側の電極部）６４ａｘにおいては、Ｙ方向において厚肉部６４ｔと中央Ｏとの間に薄肉部６４ｓが位置している。当該薄肉部６４ｓが中央ＯとＺ方向に重ならないように、厚肉部６４ｔのＹ方向の長さやＹ方向の位置が設定される。

図１０（ｂ）に示す２つの電極部５６ａｘのうち、Ｙ方向において圧電アクチュエータ２２のＹ方向の端部の縁２２ｅと端部電極５５ａの中央Ｏとの間に配置された電極部（図１０（ｂ）左側の電極部）５６ａｘにおいては、Ｙ方向において厚肉部５６ｔと中央Ｏとの間に薄肉部５６ｓが位置している。当該薄肉部５６ｓが中央ＯとＺ方向に重ならないように、厚肉部５６ｔのＹ方向の長さやＹ方向の位置が設定される。

なお、電極部６４ａｘ，５６ａｘのみでなく、圧電アクチュエータ２２を構成する電極の全てが、スキージを用いたスクリーン印刷により形成されるが、電極部６４ａｘ，５６ａｘ以外の電極の厚肉部及び薄肉部については、図示を省略している。

また、図１０（ｂ）に示す２つの電極部５６ａｘのうち、右側の電極部５６ａｘ（第１電極部）は、端部電極５５ａ及び重複部５３４と電気的に接続されているのに対し、左側の電極部５６ｘ（第２電極部）は、端部電極５５ａ及び重複部５３４のいずれとも電気的に接続されていない。右側の電極部５６ａｘ（第１電極部）は、圧電層４１に形成された貫通孔４１ｙを介して端部電極５５ａと電気的に接続され、かつ、圧電層４２に形成された貫通孔４２ｙを介して重複部５３４と電気的に接続されている。

＜本実施形態の構成及び効果＞
以上に述べたように、本実施形態によれば、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、圧電層４１～４３のＺ方向の中央面Ｘが圧電層４２内にある。圧電アクチュエータ２２のＹ方向の端部において、図１０（ａ）に示す断面では、中央面Ａに対して上側に２つの電極（端部電極５４ａ及び端部電極６４ａ）、中央面Ａに対して下側に１つの電極（端部電極６６ａ）が存在する。圧電アクチュエータ２２のＹ方向の端部において、図１０（ｂ）に示す断面では、中央面Ａに対して上側に２つの電極（端部電極５５ａ及び端部電極５６ａ）、中央面Ａに対して下側に１つの電極（重複部５３４）が存在する。つまり、図１０（ａ），（ｂ）に示す断面では、それぞれ、中央面Ａに対して上側の方が下側よりも電極量が多い。そこで本実施形態では、端部電極６４ａをＹ方向に互いに分離した複数の電極部６４ａｘで構成し、端部電極５６ａをＹ方向に互いに分離した複数の電極部５６ａｘで構成している。これにより、電極焼成時の熱収縮力がＹ方向に分散され、圧電アクチュエータ２２の端部の反り上がりを抑制できる。

なお、圧電アクチュエータ２２の変位量向上のため、圧電層４１～４３の厚みを小さくすることが好ましいが、圧電層４１～４３の厚みを小さくするほど、圧電層４１～４３に対する電極層７１～７３の体積比率が大きくなり、電極焼成時の熱収縮による反り上がりの課題が顕著化し得る。この点、本実施形態では、端部電極５６ａ，６４ａを複数の電極部５６ａｘ，６４ａｘで構成したことで上記課題を解決できるため、圧電層４１～４３の薄層化（ひいては、圧電アクチュエータ２２の変位量向上）を実効的に実現できる。

端部電極６６ａのＹ方向の長さＬ２（図９参照）は、端部電極６４ａのＹ方向の長さＬ１（図８参照）よりも長い。重複部５３４のＹ方向の長さ（図９参照）は、端部電極５６ａのＹ方向の長さ（図８参照）よりも長い。この場合、中央面Ａよりも下側に配置された電極（端部電極６６ａ及び重複部５３４）のサイズを大きくして収縮量を大きくすることで、中央面Ａに対する上側と下側との収縮量のバランスが整い、反り上がりをより確実に抑制できる。

Ｙ方向に互いに隣接する２つの電極部６４ａ，５６ａｘの間隙Ｇは、端部電極５４ａ，５５ａとＺ方向に重なっている（図１０（ａ），（ｂ）参照）。この場合、端部電極５４ａ，５５ａの収縮による下側に凸となる位置と、各電極部６４ａ，５６ａｘの収縮による下側に凸となる位置とがＹ方向に分散される。これにより、反り上がりをより確実に抑制できる。

Ｙ方向に互いに隣接する２つの電極部６４ａ，５６ａｘの間隙Ｇは、当該端部電極６４ａ，５６ａのＹ方向の中央に位置する（図１０（ａ），（ｂ）参照）。この場合、各電極部６４ａ，５６ａｘの収縮量が均等になることで、偏った収縮を抑制でき、ひいては反りの発生を抑制できる。

Ｙ方向に互いに隣接する２つの電極部６４ａ，５６ａｘの間隙Ｇは、端部電極５４ａ，５５ａのＹ方向の中央ＯとＺ方向に重なっている（図１０（ａ），（ｂ）参照）。この場合、端部電極５４ａ，５５ａの収縮による下側に凸となる位置と、各電極部６４ａ，５６ａｘの収縮による下側に凸となる位置とが、Ｙ方向に等間隔に分散される。これにより、反り上がりをより一層抑制できる。

図１０（ａ）に示す２つの電極部６４ａｘのうち、Ｙ方向において圧電アクチュエータ２２のＹ方向の端部の縁２２ｅと端部電極５４ａの中央Ｏとの間に配置された電極部（図１０（ａ）左側の電極部）６４ａｘにおいては、Ｙ方向において厚肉部６４ｔと中央Ｏとの間に薄肉部６４ｓが位置している。図１０（ｂ）に示す２つの電極部５６ａｘのうち、Ｙ方向において圧電アクチュエータ２２のＹ方向の端部の縁２２ｅと端部電極５５ａの中央Ｏとの間に配置された電極部（図１０（ｂ）左側の電極部）５６ａｘにおいては、Ｙ方向において厚肉部５６ｔと中央Ｏとの間に薄肉部５６ｓが位置している。各電極部６４ａｘ，５６ａｘは、スクリーン印刷により形成され、滲みＡが薄肉部６４ｓ，５６ｓとなる（図１１参照）。本実施形態では、薄肉部６４ｓ，５６ｓを考慮して、図１０（ａ），（ｂ）左側の電極部６４ａｘ，５６ａｘにおいて、薄肉部６４ｓ，５６ｓが中央ＯとＺ方向に重ならないように、厚肉部６４ｔ，５６ｔのＹ方向の長さやＹ方向の位置が設定される。これにより、間隙Ｇが端部電極５４ａ，５５ａのＹ方向の中央ＯとＺ方向に重なるという構成を確実に実現できる。

図１０（ｂ）に示す２つの電極部５６ａｘのうち、右側の電極部５６ａｘ（第１電極部）は、圧電層４１，４２に形成された貫通孔４１ｙ，４２ｙを介して端部電極５５ａ及び重複部５３４と電気的に接続されているのに対し、左側の電極部５６ｘ（第２電極部）は、端部電極５５ａ及び重複部５３４のいずれとも電気的に接続されていない。仮に、左側（圧電アクチュエータ２２の縁２２ｅに近い側）の電極部５６ｘ（第２電極部）を端部電極５５ａ及び重複部５３４と電気的に接続させると、縁２２ａの近傍に圧電層４１，４２の貫通孔を形成することになる。縁２２ａの近傍では、焼成時に貫通孔が収縮し易いため、貫通孔のサイズや形状が設計したものとは異なるものとなり、電気的接続に不具合が生じ得る。この点、本実施形態では、右側（圧電アクチュエータ２２の縁２２ｅから遠い側）の電極部５６ａｘ（第１電極部）を、端部電極５５ａ及び重複部５３４と電気的に接続させたことで、上記問題を抑制できる。

Ｘ方向に互いに隣接する端部電極６４ａの間隔Ｄ１は、Ｙ方向に互いに隣接する２つの電極部６４ａｘの間隔Ｄ２よりも大きい（図８参照）。この場合、間隔Ｄ１を大きくしたことで、圧電アクチュエータ２２におけるＹ方向の縁（図１０に示す縁２２ｅ）を、Ｙ方向から見て、平坦ではなく、波状に形成することができる。これにより、接着剤の拡がりを促進し、かつ、空気を逃がしつつ、流路部材２１のプレート３１と圧電アクチュエータ２２との接着を行うことができ、良好な接着を実現できる。

＜変形例＞
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

上述の実施形態（図１０（ｂ）参照）では、２つの電極部５６ａｘのうち右側の電極部５６ａｘのみを端部電極５５ａ及び重複部５３４と電気的に接続させているが、２つの電極部５６ａｘの両方を端部電極５５ａ及び重複部５３４と電気的に接続させてもよい。

第２端部電極は、上述の実施形態では２つの電極部で構成されるが、３以上の電極部で構成されてよい。ただし、電極部の数（分割数）が多くなるほど、圧電アクチュエータの端部の強度が弱まり、割れが生じ易くなるため、電極部の数は２又は３程度が好ましい。

第１電位が高電位、第２電位が低電位であることに限定されず、これとは逆（即ち、第１電位が低電位、第２電位が高電位）であってもよい。この場合、高電位電極５２が最下層、低電位電極５３が中間層に位置してよい。

圧電アクチュエータを構成する圧電層の数は、上述の実施形態では３つであるが、４つ以上であってもよい。また、第３圧電層（上述の実施形態の圧電層４３）と、流路部材２１のプレート（上述の実施形態のプレート３１）との間に、別の圧電層が配置されてもよい。

本発明は、プリンタに限定されず、ファクシミリ、コピー機、複合機等にも適用可能である。また、本発明は、画像の記録以外の用途で使用される液体吐出装置（例えば、基板に導電性の液体を吐出して導電パターンを形成する液体吐出装置）にも適用可能である。さらに、本発明に係る圧電アクチュエータは、液体吐出装置以外の任意の装置に適用可能である。

２２ 圧電アクチュエータ
２２ｅ 縁
４１ 圧電層（第１圧電層）
４２ 圧電層（第２圧電層）
４３ 圧電層（第３圧電層）
５１ 駆動電極
５２ 高電位電極（第１電位電極）
５３ 低電位電極（第２電位電極）
５３４ 重複部（第３端部電極）
５４ａ，５５ａ 端部電極（第１端部電極）
５６ａ 端部電極（第２端部電極）
５６ａｘ 電極部
５６ｔ 厚肉部
５６ｓ 薄肉部
６４ａ 端部電極（第２端部電極）
６４ａｘ 電極部
６４ｔ 厚肉部
６４ｓ 薄肉部
６６ａ 浮き電極（第３端部電極）
７１ 第１電極層
７２ 第２電極層
７３ 第３電極層
Ｇ 間隙
Ｄ１，Ｄ２ 間隔
Ｌ１，Ｌ２ 長さ
Ｏ 中央
Ｘ 中央面

Claims (8)

1. 第１圧電層と、前記第１圧電層に対して前記第１圧電層の厚み方向に沿った第１方向に積層された第２圧電層と、前記第１圧電層及び前記第２圧電層に対して前記第１方向に積層され、前記第１圧電層との間に前記第２圧電層を挟む第３圧電層と、前記第１方向において前記第１圧電層の前記第２圧電層と反対側の面に配置された第１電極層と、前記第１方向において前記第１圧電層と前記第２圧電層との間に配置された第２電極層と、前記第１方向において前記第２圧電層と前記第３圧電層との間に配置された第３電極層と、を備えた圧電アクチュエータであって、
   前記第１電極層は、それぞれ第１電位及び前記第１電位と異なる第２電位のいずれかが選択的に付与される複数の駆動電極を含み、
   前記第２電極層は、前記第１電位に保持される第１電位電極を含み、
   前記第３電極層は、前記第２電位に保持される第２電位電極を含み、
   前記第２電極層は、さらに、前記圧電アクチュエータにおける前記第１方向と直交する第２方向の端部に配置された第２端部電極であって、前記第１電極層の第１端部電極及び前記第３電極層の第３端部電極と前記第１方向に重なる第２端部電極を含み、
   前記第２端部電極は、前記第２方向に互いに分離した複数の電極部で構成されることを特徴とする、圧電アクチュエータ。
2. 前記第３端部電極の前記第２方向の長さは、前記第２端部電極の前記第２方向の長さよりも長いことを特徴とする、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
3. 前記第２方向に互いに隣接する前記複数の電極部の間隙は、前記第１端部電極と前記第１方向に重なることを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記間隙は、前記第２端部電極の前記第２方向の中央に位置することを特徴とする、請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
5. 前記間隙は、前記第１端部電極の前記第２方向の中央と前記第１方向に重なることを特徴とする、請求項３又は４に記載の圧電アクチュエータ。
6. 前記複数の電極部のうち、前記第２方向において前記圧電アクチュエータの前記端部の縁と前記第１端部電極の前記中央との間に配置された電極部は、
   厚肉部と、
   前記厚肉部よりも前記第１方向の厚みが小さい薄肉部であって、前記第２方向において前記厚肉部と前記第１端部電極の前記中央との間に位置する薄肉部と、を有することを特徴とする、請求項５に記載の圧電アクチュエータ。
7. 前記複数の電極部は、第１電極部と、前記第２方向において前記圧電アクチュエータの前記端部の縁と前記第１電極部との間に配置された第２電極部とを含み、
   前記第１電極部は、前記第１圧電層に形成された貫通孔を介して前記第１端部電極と電気的に接続され、かつ、前記第２圧電層に形成された貫通孔を介して前記第３端部電極と電気的に接続され、
   前記第２電極部は、前記第１端部電極及び前記第３端部電極のいずれとも電気的に接続されないことを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
8. 前記第２電極層は、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向に互いに離隔した複数の前記第２端部電極を含み、
   前記第３方向に互いに隣接する前記複数の第２端部電極の間隔は、前記第２方向に互いに隣接する前記複数の電極部の間隔よりも大きいことを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。

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