JP2022110478A - 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やうねりの抑制と十分な電荷の供給とを共に実現する。
【解決手段】圧電アクチュエータは、Ｚ方向に積層された３つの圧電層を有する。３つの圧電層のうち、最下層の圧電層の上面には低電位電極が形成されており、中間の圧電層４２の上面には高電位電極５２が形成されている。高電位電極５２は、幹部５２１と、幹部５２１に接続する高電位受容部５２２と、幹部５２１から分岐した複数の枝部５２３と、各枝部５２３から分岐した複数の個別部５２ａとを含む。高電位受容部５２２の幅Ｗ２は、幹部５２１の幅Ｗ１よりも小さく、枝部５２３の幅Ｗ３よりも大きい（Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３）。
【選択図】図８

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）の上面に複数の個別電極（駆動電極）、中間圧電層（第２圧電層）の上面に中間共通電極（第１電位電極）、下部圧電層（第３圧電層）の上面に下部共通電極（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。中間共通電極（第１電位電極）は、圧電アクチュエータの走査方向（第２方向）の端部において搬送方向（第３方向）に延び、ＦＰＣを通じてドライバＩＣから所定の電位（第１電位）が供給される延在部２４３（第１電位受容部）と、延在部２４３から走査方向に延びる延在部２４２（第１幹部）と、延在部２４２から分岐した複数の延在部２４４（第１枝部）と、複数の延在部２４４（第１枝部）のそれぞれから分岐しかつ複数の個別電極のそれぞれと圧電層の厚み方向（第１方向）に重なる部分を有する複数の突出部（第１個別部）と、を含む。

特開２０１９－０６４１５７号公報（図６）

特許文献１では、延在部２４３（第１電位受容部）の幅が、延在部２４２，２４４（第１幹部、第１枝部）の幅よりも大きい。第１電位受容部の幅が大き過ぎると、電極焼成時における第１電位受容部の熱収縮により、圧電アクチュエータの端部に反りやうねりが生じ易い。一方、第１電位受容部の幅が小さ過ぎると、第１電位受容部から第１幹部、第１枝部、第１個別部への電荷の供給が不十分になり得る。

本発明の目的は、圧電アクチュエータの端部の反りやうねりの抑制と十分な電荷の供給とを共に実現できる圧電アクチュエータを提供することにある。

本発明によれば、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１電位電極は、前記第１電位を受ける第１電位受容部であって、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方向の端部において、前記第１方向と直交しかつ前記第２方向と交差する第３方向に延びる第１電位受容部と、前記第１電位受容部に接続しかつ前記第２方向に延びる第１幹部と、前記第１幹部から分岐した複数の第１枝部と、前記複数の第１枝部のそれぞれから分岐しかつ前記複数の駆動電極のそれぞれと前記第１方向に重なる部分を有する複数の第１個別部と、を含み、前記第１電位受容部の幅は、前記第１幹部の幅よりも小さく、前記第１枝部の幅よりも大きいことを特徴とする、圧電アクチュエータが提供される。

本発明の第１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。 図１に示すヘッド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。 本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータ２２２を示す図８相当の図である。 本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータ３２２を示す図８相当の図である。

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。

＜プリンタの全体構成＞
先ず、図１を参照し、本発明の第１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、流路ユニット２１と、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータ２２とを有する。流路ユニット２１及び圧電アクチュエータ２２は、共に、Ｚ方向と直交する平面において、Ｘ方向の長さがＹ方向の長さよりも長い、矩形状である。

＜流路ユニットの構成＞
流路ユニット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、流路ユニット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。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」「第４方向」に該当し、Ｘ方向が本発明の「第３方向」「第５方向」に該当する。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。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と流路ユニット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方向に等間隔に配置されている。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、２つの高電位接続電極部５４と、２つの低電位接続電極部５５とが設けられている。

２つの高電位接続電極部５４は、それぞれ、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）において、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。２つの低電位接続電極部５５は、それぞれ、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）において、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。

２つの高電位接続電極部５４は、それぞれ、Ｘ方向に互いに離隔して配置された８個の接続電極５４ａで構成されている。２つの低電位接続電極部５５は、それぞれ、Ｘ方向に互いに離隔して配置された８個の接続電極５５ａで構成されている。接続電極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る。ドライバＩＣは、制御部の制御により、ＣＯＦの配線を介して、接続電極５４ａに高電位（ＶＤＤ電位）を付与し、接続電極５５ａに低電位（ＧＮＤ電位）を付与する。接続電極５４ａは高電位に保持され、接続電極５５ａは低電位に保持される。

高電位電極５２は、図８に示すように、圧電層４２の上面に配置されており、幹部５２１と、幹部５２１から分岐した複数の枝部５２３と、各枝部５２３から分岐した複数の個別部５２ａと、２つの高電位受容部５２２とを含む。

幹部５２１は、圧電層４２のＸ方向の一端（図８の上端）において、Ｙ方向に延びている。複数の枝部５２３は、Ｙ方向に並び、それぞれ幹部５２１からＸ方向の他方側（図８の下側）に延びている。各個別部５２ａは、各圧力室１０のＸ方向の中央部分とＺ方向に重なり、各駆動電極５１とＺ方向に重なる部分を有する（図５参照）。

２つの高電位受容部５２２のうち、一方は、幹部５２１のＹ方向の一端（図８の左端）に接続している。２つの高電位受容部５２２のうち、他方は、幹部５２１のＹ方向の他端（図８の右端）に接続している。２つの高電位受容部５２２は、それぞれ、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）において、Ｘ方向に延びている。

２つの高電位受容部５２２は、それぞれ、高電位接続電極部５４の３つの接続電極５４ａ（Ｘ方向の一方側（図７の上側）に配置された３つの接続電極５４ａ）とＺ方向に重なっている。２つの高電位受容部５２２は、それぞれ、圧電層４１に形成された貫通孔を介して上記３つの接続電極５４ａと電気的に接続されており、当該接続電極５４ａから高電位を受ける。

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

２つの低電位接続電極部５６は、それぞれ、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）において、圧電層４２におけるＸ方向の他方側（図８の下側）に配置されている。２つの低電位接続電極部５６は、それぞれ、Ｘ方向に互いに離隔して配置された２つの接続電極５６ａと１つの接続電極５６ｂとで構成されている。

２つの浮き電極部６４は、それぞれ、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）において、Ｘ方向において高電位受容部５２２と低電位接続電極部５６との間に配置されている。２つの浮き電極部６４は、それぞれ、Ｘ方向に互いに離隔して配置された１０個の浮き電極６４ａで構成されている。

浮き電極部６５は、圧電層４２のＸ方向の他端（図８の下端）に配置されている。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浮き電極６５ａで構成されている。浮き電極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、Ｙ方向に等間隔に配置されている。

低電位接続電極部５６の接続電極５６ａと、浮き電極部６４の浮き電極６４ａとは、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方向に等間隔に配置されている。一方、低電位接続電極部５６の接続電極５６ｂは、接続電極５６ａよりもＸ方向の長さが長い。

２つの接続電極５６ａは、低電位接続電極部５５の２つの接続電極５５ａ（Ｘ方向の他方側（図７の下側）から２、３番目に配置された２つの接続電極５５ａ）とＺ方向に重なっている。２つの接続電極５６ａは、圧電層４１に形成された貫通孔を介して上記２つの接続電極５５ａと電気的に接続されている。

接続電極５６ｂは、低電位接続電極部５５の１つの接続電極５５ａ（Ｘ方向の他端（図７の下端）に配置された１つの接続電極５５ａ）とＺ方向に重なっている。接続電極５６ｂは、圧電層４１に形成された貫通孔を介して上記１つの接続電極５５ａと電気的に接続されている。

浮き電極部６４，６５の各浮き電極６４ａ，６５ａ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。

低電位電極５３は、図９に示すように、圧電層４３の上面に配置されており、幹部５３１と、幹部５３１から分岐した複数の枝部５３３と、各枝部５３３から分岐した複数の個別部５３ａと、２つの低電位受容部５３２とを含む。

幹部５３１は、圧電層４３のＸ方向の他端（図９の下端）において、Ｙ方向に延びている。複数の枝部５３３は、Ｙ方向に並び、それぞれ幹部５３１からＸ方向の一方側（図９の上側）に延びている。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、上記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。また、各個別部５３ａは、各駆動電極５１とＺ方向に重なる部分を有する。

２つの低電位受容部５３２のうち、一方は、幹部５３１のＹ方向の一端（図９の左端）に接続している。２つの低電位受容部５３２のうち、他方は、幹部５３１のＹ方向の他端（図９の右端）に接続している。２つの低電位受容部５３２は、それぞれ、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）において、Ｘ方向に延びている。

２つの低電位受容部５３２は、それぞれ、低電位接続電極部５５の３つの接続電極５５ａ（Ｘ方向の他方側（図７の下側）に配置された３つの接続電極５５ａ）及び低電位接続電極部５６の３つの接続電極５６ａ，５６ｂ（図８参照）と、Ｚ方向に重なっている。各低電位受容部５３２は、圧電層４２に形成された貫通孔を介して低電位接続電極部５６の３つの接続電極５６ａ，５６ｂと電気的に接続されている。３つの接続電極５６ａ，５６ｂは、それぞれ、上述のように、低電位接続電極部５５の３つの接続電極５５ａと電気的に接続されている。したがって、各低電位受容部５３２は、低電位接続電極部５６（図８参照）を介して低電位接続電極部５５（図７参照）と電気的に接続されており、低電位接続電極部５５から低電位を受ける。

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

高電位接続電極部５７は、Ｙ方向に延びる部分５７ａと、Ｘ方向に延びる２つの部分５７ｂとを有する。部分５７ａは、圧電層４３のＸ方向の一端（図９の上端）において、Ｙ方向に延びている。２つの部分５７ｂのうち、一方は、部分５７ａのＹ方向の一端（図９の左端）に接続している。２つの部分５７ｂのうち、他方は、部分５７ａのＹ方向の他端（図９の右端）に接続している。

２つの部分５７ｂは、それぞれ、高電位接続電極部５４の３つの接続電極５４ａ（Ｘ方向の一方側（図７の上側）に配置された３つの接続電極５４ａ）及び高電位電極５２の各高電位受容部５２２（図８参照）と、Ｚ方向に重なっている。各部分５７ｂは、圧電層４２に形成された貫通孔を介して各高電位受容部５２２と電気的に接続されている。各高電位受容部５２２は、上述のように、高電位接続電極部５４の３つの接続電極５４ａと電気的に接続されている。したがって、部分５７ｂは、高電位受容部５２２（図８参照）を介して、高電位接続電極部５４（図７参照）と電気的に接続されており、高電位接続電極部５４から高電位を受ける。

２つの浮き電極部６６は、それぞれ、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）において、Ｘ方向において部分５７ｂと低電位受容部５３２との間に配置されている。２つの浮き電極部６６は、それぞれ、Ｘ方向に互いに離隔して配置された１０個の浮き電極６６ａで構成されている。浮き電極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、Ｘ方向に等間隔に配置されている。

浮き電極部６６の各浮き電極６６ａ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。

＜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からインクを吐出させる際には、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、高電位接続電極部５４及び低電位接続電極部５５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、低電位接続電極部５６、浮き電極部６４，６５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、高電位接続電極部５７、及び、浮き電極部６６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。

個別部５２ａが本発明の「第１個別部」に該当し、幹部５２１が本発明の「第１幹部」に該当し、高電位受容部５２２が本発明の「第１電位受容部」に該当し、枝部５２３が本発明の「第１枝部」に該当する。

個別部５３ａが本発明の「第２個別部」に該当し、幹部５３１が本発明の「第２幹部」に該当し、低電位受容部５３２が本発明の「第２電位受容部」に該当し、枝部５３３が本発明の「第２枝部」に該当する。

接続電極５４ａが本発明の「第１接続電極」に該当し、接続電極５５ａが本発明の「第２接続電極」に該当する。

ここで、図８に示すように、高電位受容部５２２の幅（Ｙ方向の長さ）Ｗ２は、幹部５２１の幅（Ｘ方向の長さ）Ｗ１よりも小さく、枝部５２３の幅（Ｙ方向の長さ）Ｗ３よりも大きい（Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３）。

図９に示すように、低電位受容部５３２の幅（Ｙ方向の長さ）Ｗ６は、幹部５３１の幅（Ｘ方向の長さ）Ｗ５よりも小さく、枝部５３３の幅（Ｙ方向の長さ）Ｗ７よりも大きい（Ｗ５＞Ｗ６＞Ｗ７）。なお、本実施形態において、幹部５３１の幅は増減しており、Ｗ５は最大の幅をいう。

高電位受容部５２２の幅Ｗ２（図８参照）は、低電位受容部５３２の幅Ｗ６（図９参照）よりも小さい（Ｗ２＜Ｗ６）。

接続電極５４ａの幅Ｗ４（Ｙ方向の長さ：図７参照）は、高電位受容部５２２の幅Ｗ２（図８参照）よりも小さい（Ｗ４＜Ｗ２）。接続電極５５ａの幅Ｗ４（Ｙ方向の長さ：図７参照）は、低電位受容部５３２の幅Ｗ６（図９参照）よりも小さい（Ｗ４＜Ｗ６）。

例えば、幅Ｗ１～Ｗ７は、上記関係を満たす限りにおいて、幅Ｗ１＝１．０～１．５ｍｍ、幅Ｗ２＝１．０～１．５ｍｍ、幅Ｗ３＝０．１～０．５ｍｍ、幅Ｗ４＝０．５～１．０ｍｍ、幅Ｗ５＝１．０～１．５ｍｍ、幅Ｗ６＝１．０～１．５ｍｍ、幅Ｗ７＝０．５～１．０ｍｍであってよい。

図８に示すように、圧電層４２の上面の四隅（Ｘ方向及びＹ方向の各端部）に、４つの円形のマーク８０が形成されている。４つのマーク８０は、位置決め用のマーク（圧電アクチュエータ２２と流路ユニット２１とを位置決めするためのマーク）であり、高電位電極５２等と同じ材料（例えば、銀、ニッケル、金等）からなる。

４つのマーク８０のうち、Ｘ方向の一方側（図８の上側）に配置された２つのマーク８０は、それぞれ、高電位受容部５２２の外側であって、高電位受容部５２２と幹部５２１と枝部５２３とで囲まれた領域に配置されている。当該２つのマーク８０のうち、Ｙ方向の一方側（図８の左側）に配置されたマーク８０は、Ｙ方向において、高電位受容部５２２と、複数の枝部５２３のうちＹ方向に当該高電位受容部５２２に最も近い（即ち、図８において最も左側の）枝部５２３との間に位置する。当該２つのマーク８０のうち、Ｙ方向の他方側（図８の右側）に配置されたマーク８０は、Ｙ方向において、高電位受容部５２２と、複数の枝部５２３のうちＹ方向に当該高電位受容部５２２に最も近い（即ち、図８において最も右側の）枝部５２３との間に位置する。また、当該２つのマーク８０は、それぞれ、Ｘ方向において、幹部５２１に対し、高電位受容部５２２及び枝部５２３と同じ側に位置する。

４つのマーク８０のうち、Ｘ方向の他方側（図８の下側）に配置された２つのマーク８０は、それぞれ、Ｙ方向において、接続電極５６ｂと枝部５２３との間に配置されている。当該２つのマーク８０のうち、Ｙ方向の一方側（図８の左側）に配置されたマーク８０は、Ｙ方向において、接続電極５６ｂと、複数の枝部５２３のうちＹ方向に当該接続電極５６ｂに最も近い（即ち、図８において最も左側の）枝部５２３との間に位置する。当該２つのマーク８０のうち、Ｙ方向の他方側（図８の右側）に配置されたマーク８０は、Ｙ方向において、接続電極５６ｂと、複数の枝部５２３のうちＹ方向に当該接続電極５６ｂに最も近い（即ち、図８において最も右側の）枝部５２３との間に位置する。また、当該２つのマーク８０は、それぞれ、Ｘ方向において、浮き電極部６５に対し、枝部５２３と同じ側に位置する。

＜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８に示すように、高電位受容部５２２の幅Ｗ２が幹部５２１の幅Ｗ１よりも小さいことで（Ｗ２＜Ｗ１）、電極焼成時の高電位受容部５２２の熱収縮によって生じ得る、圧電アクチュエータ２２の端部の反りやうねりを抑制できる。また、高電位受容部５２２の幅Ｗ２が枝部５２３の幅Ｗ３よりも大きいことで（Ｗ２＞Ｗ３）、高電位受容部５２２から幹部５２１、枝部５２３、個別部５２ａへの電荷の供給を十分に行える。

特に、本実施形態では、圧電層４１～４３のＺ方向の中央面Ｍが圧電層４２内にあり（図５参照）、中央面Ｍに対して上側（第１電極層７１及び第２電極層７２が配置された側）の電極量が多いため、電極焼成時の電極の熱収縮により、圧電アクチュエータの端部に反り上りが生じ易い。この点、本実施形態では、第２電極層７２を構成する高電位受容部５２２の幅Ｗ２を上記のとおり小さくしたことで（Ｗ２＜Ｗ１）、反り上りを効果的に抑制できる。

第１電極層７１は、中央面Ｍ（図５参照）からＺ方向に遠い位置にあり、熱収縮による反り上りへの影響が大きい。この点、本実施形態では、第１電極層７１を構成する接続電極５４ａの幅Ｗ４（図７参照）を高電位受容部５２２の幅Ｗ２（図８参照）よりも小さくしたことで（Ｗ４＜Ｗ２）、反り上りをより効果的に抑制できる。また、接続電極５４ａの幅Ｗ４が大きいと、接続電極５４ａと高電位受容部５２２とを電気的に接続するための貫通孔が高電位受容部５２２の外側に配置され、接続電極５４ａから高電位受容部５２２への貫通孔を介した電荷供給を適切に行えない問題が生じ得る。この点、本実施形態では、接続電極５４ａの幅Ｗ４を上記のとおり小さくしたことで（Ｗ４＜Ｗ２）、接続電極５４ａから高電位受容部５２２への貫通孔を介した電荷供給を適切に行える。

図９に示すように、低電位受容部５３２の幅Ｗ６が幹部５３１の幅Ｗ５よりも小さいことで（Ｗ６＜Ｗ５）、電極焼成時の低電位受容部５３２の熱収縮によって生じ得る、圧電アクチュエータ２２の端部の反りやうねりを抑制できる。また、低電位受容部５３２の幅Ｗ６が枝部５３３の幅Ｗ７よりも大きいことで（Ｗ６＞Ｗ７）、低電位受容部５３２から幹部５３１、枝部５３３、個別部５３ａへの電荷の供給を十分に行える。

上述のとおり、本実施形態では、中央面Ｍ（図５参照）に対して上側（第１電極層７１及び第２電極層７２が配置された側）の電極量が多いため、反り上りが生じ易い。この点、本実施形態では、第２電極層７２を構成する高電位受容部５２２の幅Ｗ２（図８参照）を第３電極層７３を構成する低電位受容部５３２の幅Ｗ６（図９参照）よりも小さくしたことで（Ｗ２＜Ｗ６）、中央面Ｍに対して上側と下側とで電極の体積比率のバランスを整え、反り上りを効果的に抑制できる。

第１電極層７１は、中央面Ｍ（図５参照）からＺ方向に遠い位置にあり、熱収縮による反り上りへの影響が大きい。この点、本実施形態では、第１電極層７１を構成する接続電極５５ａの幅Ｗ４（図７参照）を低電位受容部５３２の幅Ｗ６（図９参照）よりも小さくしたことで（Ｗ４＜Ｗ６）、反り上りをより効果的に抑制できる。また、接続電極５５ａの幅Ｗ４が大きいと、接続電極５５ａと低電位受容部５３２とを電気的に接続するための貫通孔が低電位受容部５３２の外側に配置され、接続電極５５ａから低電位受容部５３２への貫通孔を介した電荷供給を適切に行えない問題が生じ得る。この点、本実施形態では、接続電極５５ａの幅Ｗ４を上記のとおり小さくしたことで（Ｗ４＜Ｗ６）、接続電極５５ａから低電位受容部５３２への貫通孔を介した電荷供給を適切に行える。

本実施形態のアクチュエータ部９０の構成では、高電位電極５２の位置によって、第１活性部９１の位置が規定される。第１活性部９１の位置は、アクチュエータ部９０の変形特性に大きく影響するため、高電位電極５２の位置決めが重要になる。この点、本実施形態では、高電位電極５２と同じ層に位置決め用のマーク８０が形成されており、マーク８０によって高電位電極５２の位置決めを精度よく行えることから、第１活性部９１の位置が精確に規定され、アクチュエータ部９０の所望の変形特性を得ることができる。また、幅Ｗ２の小さい高電位受容部５２２に、位置決め用のマークを貫通孔として形成した場合、高電位受容部５２２から幹部５２１への電荷供給に遅れが生じ、個別部５２ａへの電荷の供給が不十分になったり、発熱が生じたりし得る。さらに、幅Ｗ２の小さい高電位受容部５２２に貫通孔を形成すると、高電位受容部５２２に断線が生じ得る。この点、本実施形態では、高電位受容部５２２の外側にマーク８０を形成したことで、高電位受容部５２２に貫通孔を形成した場合に生じ得る上記種々の問題を抑制できる。

マーク８０（図８参照）が、Ｙ方向において、高電位受容部５２２に対して枝部５２３とは反対側に位置する場合、圧電アクチュエータ２２がＹ方向に大型化してしまう。この点、本実施形態では、マーク８０が、Ｙ方向において、高電位受容部５２２と、複数の枝部５２３のうちＹ方向に当該高電位受容部５２２に最も近い枝部５２３との間に位置する。これにより、圧電アクチュエータ２２のＹ方向の大型化を抑制できる。

マーク８０（図８参照）が、Ｘ方向において、幹部５２１に対して高電位受容部５２２及び枝部５２３とは反対側に位置する場合、圧電アクチュエータ２２がＸ方向に大型化してしまう。この点、本実施形態では、マーク８０が、Ｘ方向において、幹部５２１に対して高電位受容部５２２及び枝部５２３と同じ側に位置する。これにより、圧電アクチュエータ２２のＸ方向の大型化を抑制できる。

＜第２実施形態＞
続いて、図１０を参照し、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータ２２２について説明する。

本実施形態（図１０参照）と第１実施形態（図８参照）との相違点は、高電位受容部５２２のＸ方向の長さにある。本実施形態（図１０参照）の高電位受容部５２２は、第１実施形態（図８参照）の高電位受容部５２２よりも、Ｘ方向の長さが短い。

本実施形態において、高電位受容部５２２は、圧電アクチュエータ２２２のＸ方向の一端（図１０の上端）から他端（図１０の下端）に向かって延びており、高電位受容部５２２のＸ方向の他端５２２ｔは、マーク８０とＹ方向に重なっている。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、高電位受容部５２２のＸ方向の長さが短いことで、圧電アクチュエータ２２２の端部の反りやうねりをより一層抑制できる。

＜第３実施形態＞
続いて、図１１を参照し、本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータ３２２について説明する。

本実施形態（図１１参照）と第１実施形態（図８参照）との主な相違点は、２つの高電位受容部５２２１，５２２２の幅が、互いに同じではなく、互いに異なる点にある。

本実施形態では、圧電アクチュエータ３２２のＹ方向の一端（図１１の左端）と複数の枝部５２３のうちＹ方向に一端に最も近い枝部５２３とのＹ方向の間隔Ｄ１は、圧電アクチュエータ３２２のＹ方向の他端（図１１の右端）と複数の枝部５２３のうちＹ方向に他端に最も近い枝部５２３とのＹ方向の間隔Ｄ２よりも大きい。

Ｙ方向において圧電アクチュエータ３２２のＹ方向の一端（図１１の左端）と複数の枝部５２３との間に配置された高電位受容部５２２１は、Ｙ方向において圧電アクチュエータ３２２のＹ方向の他端（図１１の右端）と複数の枝部５２３との間に配置された高電位受容部５２２２よりも、幅が大きい。即ち、高電位受容部５２２１の幅Ｖ１は、高電位受容部５２２２の幅Ｖ２よりも大きい。高電位受容部５２２１は本発明の「幅広受容部」に該当し、高電位受容部５２２２は本発明の「幅狭受容部」に該当する。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、以下の効果が得られる。即ち、上記間隔Ｄ１，Ｄ２が大きい側（間隔Ｄ１の側）では、枝部５２３に反りの影響が生じ難い（アクチュエータ部９０の駆動に影響が生じ難い）ため、高電位受容部５２２１の幅Ｖ１を比較的大きくすることで、電荷供給を円滑にできる。一方、上記間隔Ｄ１，Ｄ２が小さい側（間隔Ｄ２の側）では、枝部５２３に反りの影響が生じ易い（アクチュエータ部９０の駆動に影響が生じ易い）ため、高電位受容部５２２２の幅Ｖ２を比較的小さくすることで、反りを抑制し、アクチュエータ部９０の駆動に影響が生じることを抑制できる。

＜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。

第１電位受容部、第１幹部、第１枝部、第２電位受容部、第２幹部、第２枝部、第１接続電極及び第２接続電極の、各部の幅について、幅が増減する場合は、最大の幅が上記関係を満たせばよい。

接続電極５４ａ，５５ａ（図７参照）を設けず、圧電層４１に形成された貫通孔内の導電体を介して、高電位受容部５２２や低電位受容部５２３に電荷を供給してもよい。

マーク８０は、上述の実施形態（図８、図１０及び図１１参照）では円形であるが、任意の形状（例えば、矩形状等）であってよい。

マーク８０（図８参照）は、Ｘ方向において、幹部５２１に対して高電位受容部５２２及び枝部５２３とは反対側に位置してもよい。

マーク８０（図８参照）は、Ｙ方向において、高電位受容部５２２に対して枝部５２３とは反対側に位置してもよい。

高電位受容部５２２（図８参照）に、位置決め用のマークを貫通孔として形成してもよい。或いは、高電位受容部５２２（図８参照）に貫通孔を形成し、当該貫通孔の内部に位置決め用のマーク（電極）を形成してもよい。

高電位電極５２と同じ層に位置決め用のマーク８０（図８参照）を形成せず、低電位電極５３と同じ層又は駆動電極５１と同じ層に位置決め用のマークを形成してもよい。

位置決め用のマークを設けなくてもよい。

第４方向は、上述の実施形態では第２方向と同じ方向（Ｙ方向）であるが、第２方向と異なる方向であってもよい。第５方向は、上述の実施形態では第３方向と同じ方向（Ｘ方向）であるが、第３方向と異なる方向であってもよい。例えば、高電位受容部５２２（図８参照）がＸ方向に延びるのに対し、低電位受容部５３２（図９参照）がＹ方向に延びてもよい。

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。例えば、上述の実施形態（図４等参照）において、圧電アクチュエータ２２の圧電層４３と流路ユニット２１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；２２２；３２２ 圧電アクチュエータ
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）
５２ａ 個別部（第１個別部）
５２１ 幹部（第１幹部）
５２２ 高電位受容部（第１電位受容部）
５２２１ 高電位受容部（第１電位受容部，幅広受容部）
５２２２ 高電位受容部（第１電位受容部，幅狭受容部）
５２３ 枝部（第１枝部）
５３ 低電位電極（第２電位電極）
５３ａ 個別部（第２個別部）
５３１ 幹部（第２幹部）
５３２ 低電位受容部（第２電位受容部）
５３３ 枝部（第２枝部）
５４ａ 接続電極（第１接続電極）
５５ａ 接続電極（第２接続電極）
７１ 第１電極層
７２ 第２電極層
７３ 第３電極層
８０ マーク

Claims (10)

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１電位電極は、前記第１電位を受ける第１電位受容部であって、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方向の端部において、前記第１方向と直交しかつ前記第２方向と交差する第３方向に延びる第１電位受容部と、前記第１電位受容部に接続しかつ前記第２方向に延びる第１幹部と、前記第１幹部から分岐した複数の第１枝部と、前記複数の第１枝部のそれぞれから分岐しかつ前記複数の駆動電極のそれぞれと前記第１方向に重なる部分を有する複数の第１個別部と、を含み、
   前記第１電位受容部の幅は、前記第１幹部の幅よりも小さく、前記第１枝部の幅よりも大きいことを特徴とする、圧電アクチュエータ。
2. 前記第１電極層は、前記第１電位に保持される第１接続電極であって、前記第１電位受容部と前記第１方向に重なりかつ前記第１電位受容部と電気的に接続された第１接続電極をさらに含み、
   前記第１接続電極の幅は、前記第１電位受容部の幅よりも小さ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電位電極は、前記第２電位を受ける第２電位受容部であって、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４方向の端部において、前記第１方向と直交しかつ前記第４方向と交差する第５方向に延びる第２電位受容部と、前記第２電位受容部に接続しかつ前記第４方向に延びる第２幹部と、前記第２幹部から分岐した複数の第２枝部と、前記複数の第２枝部のそれぞれから分岐しかつ前記複数の駆動電極のそれぞれと前記第１方向に重なる部分を有する複数の第２個別部と、を含み、
   前記第２電位受容部の幅は、前記第２幹部の幅よりも小さく、前記第２枝部の幅よりも大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記第１電位受容部の幅は、前記第２電位受容部の幅よりも小さ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。
5. 前記第１電極層は、前記第２電位に保持される第２接続電極であって、前記第２電位受容部と前記第１方向に重なりかつ前記第２電位受容部と電気的に接続された第２接続電極をさらに含み、
   前記第２接続電極の幅は、前記第２電位受容部の幅よりも小さいことを特徴とする、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圧電層との間において、前記第１電位受容部の外側に、位置決め用のマークが形成されたことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
7. 前記マークは、前記第２方向において、前記第１電位受容部と、前記複数の第１枝部のうち前記第２方向に前記第１電位受容部に最も近い第１枝部との間に位置することを特徴とする、請求項６に記載の圧電アクチュエータ。
8. 前記マークは、前記第３方向において、前記第１幹部に対して前記第１電位受容部及び前記複数の第１枝部と同じ側に位置することを特徴とする、請求項６又は７に記載の圧電アクチュエータ。
9. 前記第１電位受容部は、前記圧電アクチュエータの前記第３方向の一端から他端に向かって延び、
   前記第１電位受容部の前記第３方向の他端と、前記マークとが、前記第２方向に重なることを特徴とする、請求項６～８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
10. 前記圧電アクチュエータの前記第２方向の一端と、前記複数の第１枝部のうち前記第２方向に前記一端に最も近い第１枝部との、前記第２方向の間隔は、前記圧電アクチュエータの前記第２方向の他端と、前記複数の第１枝部のうち前記第２方向に前記他端に最も近い第１枝部との、前記第２方向の間隔よりも大きく、
    前記第１電位受容部は、前記第２方向において前記圧電アクチュエータの前記一端と前記複数の第１枝部との間に配置された幅広受容部と、前記第２方向において前記圧電アクチュエータの前記他端と前記複数の第１枝部との間に配置され、前記幅広受容部よりも幅が小さい幅狭受容部と、を含むことを特徴とする、請求項１～９のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。

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