JP2022128659A - Piezoelectric actuator and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
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、及び、その製造方法に関する。 The present invention relates to a piezoelectric actuator composed of a plurality of piezoelectric layers and a plurality of electrode layers, and a manufacturing method thereof.
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。中間共通電極(第1電位電極)及び下部共通電極(第2電位電極)は、それぞれ、複数の個別電極のそれぞれと積層方向(第1方向)に重なる部分を有する複数の突出部(個別部)と、搬送方向(第2方向)に延び、複数の突出部を連結する複数の延在部(枝部)と、走査方向(第3方向)に延び、複数の延在部(枝部)を連結する延在部(幹部)と、を含む。
In
各電極をスクリーン印刷で形成する場合においては、各電極におけるスクリーン印刷の印刷方向の下流側に滲みが生じ易い。ここで、枝部は駆動電極と共にアクチュエータ部を構成する要素であり、枝部に滲みが生じると、アクチュエータ部の静電容量が所望の静電容量(滲みがない場合の静電容量)よりも大きくなってしまう。 When each electrode is formed by screen printing, bleeding tends to occur downstream of each electrode in the printing direction of screen printing. Here, the branch portion is an element that constitutes the actuator portion together with the drive electrode. It gets bigger.
また、圧電アクチュエータの端部には、反り上がりが生じ易く、圧電アクチュエータと流路部材等との接着時に、局所的に力が加わる。このとき、第3方向の端部に位置する枝部に大きな引っ張り応力が作用し、当該枝部により構成されるアクチュエータ部の静電容量が増加してしまう。 In addition, the end portion of the piezoelectric actuator tends to warp upward, and force is applied locally when the piezoelectric actuator is adhered to the flow path member or the like. At this time, a large tensile stress acts on the branch portion positioned at the end portion in the third direction, and the electrostatic capacity of the actuator portion configured by the branch portion increases.
第3方向の端部に位置するアクチュエータ部には、上記のような滲みによる静電容量の増加と、接着時の引っ張り応力による静電容量の増加とが生じるのに対し、第3方向の端部以外に位置するアクチュエータ部には、滲みによる静電容量の増加は生じるが、接着時の引っ張り応力による静電容量の増加は生じない。そのため、第3方向の端部に位置するアクチュエータ部と、第3方向の端部以外に位置するアクチュエータ部との間で、静電容量(ひいては変形性能)に差が生じてしまう。 At the actuator portion located at the end in the third direction, the increase in capacitance due to bleeding and the increase in capacitance due to the tensile stress during bonding as described above occur. At the actuator portion located other than the portion, an increase in capacitance due to bleeding occurs, but an increase in capacitance due to tensile stress during adhesion does not occur. Therefore, a difference in capacitance (and deformation performance) occurs between the actuator portion positioned at the end in the third direction and the actuator portion positioned at a position other than the end in the third direction.
本発明の目的は、アクチュエータ部間の静電容量の差を抑制できる圧電アクチュエータ及びその製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator capable of suppressing a difference in capacitance between actuator portions, and a method of manufacturing the same.
本発明の第1観点によれば、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電位電極及び前記第2電位電極の少なくとも一方は、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個別部と、前記第1方向と直交する第2方向に延び、前記複数の個別部を連結する複数の枝部と、前記第1方向及び前記第2方向と直交する第3方向に延び、前記複数の枝部を連結する幹部と、を含み、前記複数の枝部のうち、前記第3方向の一端に位置する枝部は、前記第3方向の端部以外に位置する枝部よりも、幅が小さいことを特徴とする、圧電アクチュエータが提供される。 According to the first aspect of the present invention, a first piezoelectric layer, a second piezoelectric layer laminated on the first piezoelectric layer in a first direction along the thickness direction of the first piezoelectric layer, a third piezoelectric layer laminated in the first direction with respect to the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer and sandwiching the second piezoelectric layer with the first piezoelectric layer; a first electrode layer disposed on a surface of the piezoelectric layer opposite to the second piezoelectric layer; and a second electrode layer disposed between the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer in the first direction. and a third electrode layer disposed between the second piezoelectric layer and the third piezoelectric layer in the first direction, wherein the first electrode layers each including a plurality of drive electrodes to which either a potential or a second potential different from the first potential is selectively applied, wherein the second electrode layer includes a first potential electrode held at the first potential; The third electrode layer includes a second potential electrode held at the second potential, and at least one of the first potential electrode and the second potential electrode is aligned with each of the plurality of drive electrodes and the first direction. a plurality of individual portions having overlapping portions, a plurality of branch portions extending in a second direction perpendicular to the first direction and connecting the plurality of individual portions, and a plurality of branch portions perpendicular to the first direction and the second direction a trunk extending in a third direction and connecting the plurality of branch portions, and among the plurality of branch portions, a branch portion positioned at one end in the third direction is located at an end other than the end portion in the third direction. Piezoelectric actuators are provided, characterized in that the width is smaller than the branches on which they are located.
本発明の第2観点によれば、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、を備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、前記第1圧電層の表面に、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む第1電極層を形成し、前記第2圧電層の表面に、前記第1電位に保持される第1電位電極を含む第2電極層を形成し、前記第3圧電層の表面に、前記第2電位に保持される第2電位電極を含む第3電極層を形成し、前記第1電極層が前記第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、前記第2電極層が前記第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、かつ、前記第3電極層が前記第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るように、前記第1圧電層、前記第2圧電層及び前記第3圧電層を前記第1方向に積層し、前記第2電極層を形成するとき及び前記第3電極層を形成するときの少なくともいずれかにおいて、複数の個別部と、前記第1方向と直交する第2方向に延び、前記複数の個別部を連結する複数の枝部と、前記第1方向及び前記第2方向と直交する第3方向に延び、前記複数の枝部を連結する幹部と、を含むように、前記第1電位電極及び前記第2電位電極の少なくとも一方を形成し、前記第1圧電層、前記第2圧電層及び前記第3圧電層を前記第1方向に積層するとき、前記複数の個別部が、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ように、前記第1圧電層、前記第2圧電層及び前記第3圧電層を前記第1方向に積層し、さらに、前記第2電極層を形成するとき及び前記第3電極層を形成するときの少なくともいずれかにおいて、前記複数の枝部のうち、前記第3方向の一端に位置する枝部が、前記第3方向の端部以外に位置する枝部よりも、幅が小さくなるように、前記第1電位電極及び前記第2電位電極の少なくとも一方を前記第3方向に沿ったスクリーン印刷により形成することを特徴とする、圧電アクチュエータの製造方法が提供される。 According to a second aspect of the present invention, a first piezoelectric layer; a second piezoelectric layer laminated on the first piezoelectric layer in a first direction along the thickness direction of the first piezoelectric layer; a third piezoelectric layer laminated in the first direction with respect to the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer and sandwiching the second piezoelectric layer between itself and the first piezoelectric layer; A first electrode layer is formed on the surface of the first piezoelectric layer, the first electrode layer including a plurality of drive electrodes to which either a first potential or a second potential different from the first potential is selectively applied. a second electrode layer including a first potential electrode held at the first potential is formed on the surface of the second piezoelectric layer; and a second electrode layer held at the second potential is formed on the surface of the third piezoelectric layer. forming a third electrode layer including a two-potential electrode, the first electrode layer being disposed on a surface of the first piezoelectric layer opposite to the second piezoelectric layer in the first direction, the second electrode layer being disposed between the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer in the first direction, and wherein the third electrode layer is between the second piezoelectric layer and the third piezoelectric layer in the first direction; When forming the second electrode layer and forming the third electrode layer, the first piezoelectric layer, the second piezoelectric layer, and the third piezoelectric layer are laminated in the first direction so as to be arranged in In at least one of the above, a plurality of individual portions, a plurality of branch portions extending in a second direction orthogonal to the first direction and connecting the plurality of individual portions, the first direction and the second direction At least one of the first potential electrode and the second potential electrode is formed so as to include a trunk extending in a third direction orthogonal to and connecting the plurality of branch portions, the first piezoelectric layer, the When the second piezoelectric layer and the third piezoelectric layer are laminated in the first direction, the first piezoelectric layer is arranged such that the plurality of individual portions have portions overlapping the plurality of drive electrodes in the first direction. When stacking the piezoelectric layer, the second piezoelectric layer, and the third piezoelectric layer in the first direction, and forming the second electrode layer and/or forming the third electrode layer, at least one of The first potential electrode and A method for manufacturing a piezoelectric actuator is provided, characterized in that at least one of the second potential electrodes is formed by screen printing along the third direction.
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。 In the following description, the Z direction is vertical, and the X and Y directions are horizontal. Both the X and Y directions are orthogonal to the Z direction. The X direction is orthogonal to the Y direction.
<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。
<Overall configuration of the printer>
First, referring to FIG. 1, the overall configuration of a
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The two
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。
A control unit (not shown) of the
<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。
<Head configuration>
The
<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。
<Configuration of channel unit>
As shown in FIG. 4, the
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、11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。
A plurality of
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。
On the upper surface of the
<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、3つの電極層71~73とを有する。
<Configuration of Piezoelectric Actuator>
The
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。
The three
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。
The thicknesses of the
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。
A
電極層71は、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)に配置されている。電極層72は、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)に配置されている。電極層73は、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)に配置されている。電極層71が本発明の「第1電極層」に該当し、電極層72が本発明の「第2電極層」に該当し、電極層73が本発明の「第3電極層」に該当する。
The
各電極層71~73のZ方向の厚みは、0.5~1.5μmである。電極層71,72の厚みは、互いに同じである。電極層73の厚みは、各電極層71,72の厚みよりも大きい(図4~図6参照)。
The thickness of each of the electrode layers 71-73 in the Z direction is 0.5-1.5 μm. The electrode layers 71 and 72 have the same thickness. The thickness of the
電極層71は、図7に示すように、複数の駆動電極51と、複数のダミー電極59と、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とを含む。
The
複数の駆動電極51は、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。
A plurality of
複数の駆動電極51は、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。
The plurality of
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。
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。
The two high-potential
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。
Each of the two high-potential
電極層72は、図8に示すように、高電位電極52と、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とを含む。
The
高電位電極52は、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。
The high-
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)。各枝部523は、複数の個別部52aを連結している。幹部521は、複数の枝部523を連結している。
The
X方向が本発明の「第2方向」に該当し、Y方向が本発明の「第3方向」に該当する。また、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。
The X direction corresponds to the "second direction" of the invention, and the Y direction corresponds to the "third direction" of the invention. Also, the high potential corresponds to the "first potential" of the present invention, and the high
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。
One of the two high
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4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4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4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。
The two high
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。
The two low-potential
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。
The two floating
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。
The floating
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。
The
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3、4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。
The two
接続電極56bは、低電位接続電極部55の2つの接続電極55a(X方向の他端(図7の下端)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。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2つの接続電極55aと電気的に接続されている。
The
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。
The floating
電極層73は、図9に示すように、低電位電極53と、高電位接続電極部57と、2つの浮き電極部66とを含む。
The
低電位電極53は、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。
The low-
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。各枝部533は、複数の個別部53aを連結している。幹部531は、複数の枝部533を連結している。
The
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。
The low potential corresponds to the "second potential" of the invention, and the low
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。
One of the two low-
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4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4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4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。
The two low
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。
The high potential
2つの部分57bは、それぞれ、高電位接続電極部54の4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4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4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。
The two
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。
The two floating
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。
Each floating
<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。
<Actuator part>
As shown in FIG. 5 , a portion of the
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。
Here, with reference to FIG. 6, the operation of the
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。
Before the
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。
When the
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。
After that, as shown in FIG. 6A, the potential of the
<本発明の説明>
図9に示すように、低電位電極53の複数の枝部533のうち、Y方向の一端(図9の左端)に位置する枝部533は、Y方向の端部以外(図9の左右両端以外の、中央)に位置する枝部533よりも、幅が小さい。例えば、Y方向の一端に位置する枝部533の幅W1は、Y方向の端部以外に位置する枝部533の幅W2の1/2~2/3である。Y方向の他端(図9の右端)に位置する枝部533の幅W3は、幅W1,W2よりも大きい。
<Description of the present invention>
As shown in FIG. 9, among the plurality of
各枝部533の幅は、第2方向に亘って(即ち、枝部533における幹部531に接続する基端533aから先端533bまで)一定である。
The width of each
Y方向の一端(図9の左端)に位置する枝部533から突出した複数の個別部53aのうち、Y方向の一方(図9の左方)に位置する個別部(第1個別部)の長さP1は、Y方向の他方(図9の右方)に位置する個別部(第2個別部)の長さP2よりも長い。
Of the plurality of
Y方向の一端(図9の左端)に位置する枝部533における複数の個別部53aが連結された部分と、圧電アクチュエータ22のY方向の一端22aとの、Y方向の最小間隔L1は、Y方向の他端(図9の右端)に位置する枝部533における複数の個別部53aが連結された部分と、圧電アクチュエータ22のY方向の他端22bとの、Y方向の最小間隔L2よりも小さい。
Y The minimum distance L2 in the Y direction between the portion of the
低電位電極53の枝部533(図9参照)と高電位電極52の枝部523(図8参照)との幅を比較すると、各枝部533の幅は各枝部523の幅よりも大きい。Y方向の端部以外(図9の左右両端以外の、中央)に位置する枝部533の幅W2は、Y方向の端部以外(図8の左右両端以外の、中央)に位置する枝部523の幅W5よりも大きい。
Comparing the widths of the branch portions 533 (see FIG. 9) of the low
図8に示すように、高電位電極52の複数の枝部523のうち、Y方向の一端(図8の左端)に位置する枝部523は、Y方向の端部以外(図8の左右両端以外の、中央)に位置する枝部523よりも、幅が小さい。例えば、Y方向の一端に位置する枝部523の幅W4は、Y方向の端部以外に位置する枝部523の幅W5の1/2~2/3である。
As shown in FIG. 8, among the plurality of
<圧電アクチュエータの製造方法>
圧電アクチュエータ22は、図10に示すように、各圧電層41~43の表面に各電極層71~73を形成し(S1)、その後圧電層41~43を積層し互いに接着すること(S2)により製造される。S2では、各個別部52a,53aが駆動電極51のそれぞれとZ方向に重なる部分を有するように、圧電層41~43をZ方向に積層する。
<Manufacturing Method of Piezoelectric Actuator>
In the
S1では、図11に示すように、スキージ100を用いたスクリーン印刷により、各電極層71~73を形成する。本実施形態では、Y方向の他方(図7~図9の右方)から一方(図7~図9の左方)に向けてスクリーン印刷を行う。
In S1, as shown in FIG. 11, the electrode layers 71 to 73 are formed by screen printing using a
例えば、電極層73を形成するとき、図11に示すように、圧電層43の表面に、電極層73を構成する低電位電極53等に対応する孔101xが形成されたマスク101を配置する。そして、スキージ100をY方向の他方(図11の右方)から一方(図11の左方)に向けて移動させて、スクリーン印刷により低電位電極53等を形成する。このときスキージ100は、スクリーン印刷の印刷方向の下流側(図11の左方)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、低電位電極53を含む電極層73が形成される。
For example, when forming the
さらにこのとき、電極層73に対して印刷方向の下流側(図11の左方)に材料110が流れ込むことで、滲みAが生じる。滲みAは、例えば、厚み0.1μm以下、Y方向の長さ10~100μmである。
Furthermore, at this time, bleeding A occurs due to the
本実施形態では、滲みAの発生を考慮し、低電位電極53の複数の枝部533のうち、特に接着時の引っ張り応力による静電容量の増加が懸念される、Y方向の一端(図9の左端)に位置する枝部533の幅W1を、Y方向の端部以外(図9の左右両端以外の、中央)に位置する枝部533の幅W2よりも小さくしている。また、Y方向の一端に位置する枝部533から突出した複数の個別部53aのうち、Y方向の一方(図9の左方)に位置する個別部(第1個別部)の長さP1を、Y方向の他方(図9の右方)に位置する個別部(第2個別部)の長さP2よりも長くしている。
In the present embodiment, in consideration of the occurrence of bleeding A, among the plurality of
さらに、本実施形態では、低電位電極53のみでなく、高電位電極52においても同様に、複数の枝部523のうち、Y方向の一端(図8の左端)に位置する枝部523の幅W4を、Y方向の端部以外(図8の左右両端以外の、中央)に位置する枝部523の幅W5よりも小さくしている。
Furthermore, in the present embodiment, not only the low
<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、高電位電極52及び低電位電極53の少なくとも一方(本実施形態では両方)において、Y方向の一端(図8、図9の左端)に位置する枝部523,533の幅が、Y方向の端部以外(図8、図9の左右両端以外の、中央)に位置する枝部523,533の幅よりも幅が小さい。圧電アクチュエータ22の製造時において、高電位電極52及び低電位電極53をY方向に沿ったスクリーン印刷により形成する際に、低電位電極53の複数の枝部533のうち、Y方向の一端(図9の左端)に位置する枝部533の幅W1を、Y方向の端部以外(図9の左右両端以外の、中央)に位置する枝部533の幅W2よりも小さくし、高電位電極52の複数の枝部523のうち、Y方向の一端(図8の左端)に位置する枝部523の幅W4を、Y方向の端部以外(図8の左右両端以外の、中央)に位置する枝部523の幅W5よりも小さくする。これにより、Y方向の一端(図8、図9の左端)に位置するアクチュエータ部90に対する、滲みA(図11参照)による静電容量の増加が抑制される。したがって、Y方向の一端に位置するアクチュエータ部90には、接着時の引っ張り応力(圧電アクチュエータ22の端部の反り上がりに起因する。)による静電容量の増加は生じるが、滲みAによる静電容量の増加は生じ難くなる。Y方向の端部以外に位置するアクチュエータ部90には、滲みAによる静電容量の増加は生じるが、接着時の引っ張り応力による静電容量の増加は生じ難い。これにより、アクチュエータ部90間の静電容量の差を抑制できる。
<Structure and effect of the present embodiment>
As described above, according to the present embodiment, at least one of the high-
なお、アクチュエータ部90間の静電容量に差が生じると、アクチュエータ部90に対応するノズル15間で吐出性能のばらつきが発生し、記録品質が悪化し得る。本実施形態では、当該問題を抑制できる。
If there is a difference in capacitance between the
Y方向の端部以外(図9の左右両端以外の、中央)に位置する枝部533の幅W2は、Y方向の端部以外(図8の左右両端以外の、中央)に位置する枝部523の幅W5よりも大きい。幅が大きいほど、滲みが生じ易く、静電容量が増加し易い。そこで、少なくとも幅が大きい方の低電位電極53の枝部533を上記のような構成にすることで、滲みAの影響を抑え、アクチュエータ部90間の静電容量の差を抑制する効果をより確実に実現できる。
The width W2 of the
低電位電極53の枝部533の厚みは、高電位電極52の枝部523の厚みよりも大きい(図4参照)。厚みが大きいほど、滲みが生じ易く、静電容量が増加し易い。そこで、少なくとも厚みが大きい方の低電位電極53の枝部533を上記のような構成にすることで、滲みAの影響を抑え、アクチュエータ部90間の静電容量の差を抑制する効果をより確実に実現できる。
The thickness of the
高電位電極52及び低電位電極53の一方のみでなく、両方において、Y方向の一端(図8、図9の左端)に位置する枝部523,533の幅が、Y方向の端部以外(図8、図9の左右両端以外の、中央)に位置する枝部523,533の幅よりも幅が小さい。これにより、高電位電極52の枝部523及び低電位電極53枝部533の両方において、滲みAの影響を抑え、アクチュエータ部90間の静電容量の差を抑制する効果をより確実に実現できる。
Not only one of the high-
Y方向の一端(図9の左端)に位置する枝部533における複数の個別部53aが連結された部分と、圧電アクチュエータ22のY方向の一端22aとの、Y方向の最小間隔L1は、Y方向の他端(図9の右端)に位置する枝部533における複数の個別部53aが連結された部分と、圧電アクチュエータ22のY方向の他端22bとの、Y方向の最小間隔L2よりも小さい。圧電アクチュエータ22の端部22a,22bに近いほど、反り上がりが生じ易く、接着時に局所的な力が加わり易い。したがって、最小間隔L1が小さい方の、圧電アクチュエータ22の一端22a近傍に配置されたアクチュエータ部90は、接着時の引っ張り応力による静電容量の増加が生じ易く、特に静電容量を抑える必要がある。そこで、当該アクチュエータ部90に対応する枝部533の幅W1を小さくすることで、滲みAによる静電容量の増加を抑制し、アクチュエータ部90間の静電容量の差を抑制する効果をより実効的に実現できる。
Y The minimum distance L2 in the Y direction between the portion of the
Y方向の一方(図9の左方)に位置する個別部(第1個別部)の長さP1と、Y方向の他方(図9の右方)に位置する個別部(第2個別部)の長さP2とが、互いに異なる。圧電アクチュエータ22の製造時において、低電位電極53をY方向の他方から一方に向けてスクリーン印刷により形成する際に、長さP1を長さP2よりも長くする。これにより、枝部533に滲みAが生じた場合でも、アクチュエータ部90の静電容量の増加を抑制できる。
A length P1 of an individual portion (first individual portion) located on one side in the Y direction (left side in FIG. 9) and an individual portion (second individual portion) located on the other side in the Y direction (right side in FIG. 9) are different from each other. When the
Y方向の一端(図9の左端)に位置する枝部533の幅は、X方向に亘って一定である。これにより、X方向の全体に亘って、滲みAを抑え、静電容量の増加を抑制できる。
The width of the
Y方向の一端(図9の左端)に位置する枝部533の幅W1は、Y方向の端部以外(図9の左右両端以外の、中央)に位置する枝部533の幅W2の1/2~2/3である。これにより、枝部533の厚みが大きい場合等でも、滲みAによる静電容量の増加を確実に抑制できる。
The width W1 of the
<第2実施形態>
続いて、図12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。
<Second embodiment>
Next, a
第1実施形態では、各枝部533の幅が第2方向に亘って一定であるのに対し、第2実施形態では、各枝部533の幅が、基端533aから先端533bに向かって漸進的に小さくなっている。各枝部533において、先端533bの幅は基端533aの幅よりも小さい。具体的には、Y方向の一端(図12の左端)に位置する枝部533において、先端533bの幅Wbは基端533aの幅Waよりも小さい。Y方向の端部以外(図12の左右両端以外の、中央)に位置する枝部533において、先端533bの幅Wb’は基端533aの幅Wa’よりも小さい。Y方向の他端(図12の右端)に位置する枝部533において、先端533bの幅Wb”は基端533aの幅Wa”よりも小さい。
In the first embodiment, the width of each
これは、高電位電極52がY方向に延びる幹部(帯部)521(図8参照)を有するため、圧電アクチュエータ222のX方向の一端222c近傍で反り上がりが生じ易いことに着目した構成である。高電位電極52の幹部521は、X方向において、低電位電極53の各枝部533の先端533bと、圧電アクチュエータ22のX方向の一端(各枝部533の先端533bとの距離が各枝部533の基端533aとの距離よりも短い一端)222cとの間に配置されている。枝部533の先端533bは、一端222cに近く、反り上がりの影響が大きい(即ち、接着時の引っ張り応力による静電容量の増加が生じ易い)ため、特に静電容量を抑える必要がある。そこで、先端533bの幅を小さくすることで、滲みAによる静電容量の増加を抑制し、アクチュエータ部90間の静電容量の差を抑制する効果をより実効的に実現できる。
This configuration is based on the fact that since the high-
なお、第2実施形態は、各枝部533の幅が基端533aから先端533bに向かって漸進的に小さくなっている点を除き、第1実施形態と同様である。例えば、Y方向の一端(図12の左端)に位置する枝部533の幅は、Y方向の端部以外(図12の左右両端以外の、中央)に位置する枝部533の幅よりも幅が小さい。圧電アクチュエータ222の製造時において、低電位電極53をY方向に沿ったスクリーン印刷により形成する際に、低電位電極53の複数の枝部533のうち、Y方向の一端(図12の左端)に位置する枝部533の幅を、Y方向の端部以外(図12の左右両端以外の、中央)に位置する枝部533の幅W2よりも小さくする。スクリーン印刷は、Y方向の他方(図12の右方)から一方(図12の左方)に向けて行う。
The second embodiment is the same as the first embodiment, except that the width of each
<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。
<Modification>
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes are possible within the scope of the claims.
第2実施形態(図12参照)では、各枝部533の幅が、基端533aから先端533bに向かって漸進的に小さくなっているが、これに限定されない。例えば、先端533b近傍の部分とそれ以外の部分とがそれぞれX方向において一定の幅を有し、先端533b近傍の部分の幅がそれ以外の部分の幅より小さい構成でもよい。
In the second embodiment (see FIG. 12), the width of each
上述の実施形態では、高電位電極52及び低電位電極53の両方において、Y方向の一端(図8、図9の左端)に位置する枝部523,533の幅が、Y方向の端部以外(図8、図9の左右両端以外の、中央)に位置する枝部523,533の幅よりも幅が小さいが、これに限定されず、高電位電極52の枝部523のみ、又は、低電位電極53の枝部533のみが、当該構成を有してもよい。例えば、低電位電極53は幹部531、枝部533及び個別部53aを有する一方、高電位電極52は個別部52aを有するが幹部521や枝部523を有さない構成において、低電位電極53の枝部533のみが上記構成を有してよい。
In the above-described embodiment, in both the high-
上述の実施形態では、例えば、低電位電極53において、Y方向の一端(図9、図12の左端)に位置する枝部533の幅のみを小さくしているが、Y方向の両端(図9、図12の左端及び右端)に位置する枝部533それぞれの幅を、Y方向の端部以外(図9、図12の左右両端以外の、中央)に位置する枝部533の幅よりも小さくしてもよい。高電位電極52(図8参照)においても同様である。
In the above-described embodiment, for example, in the low-
上述の実施形態では、スクリーン印刷の方向を、Y方向の他方(図8、図9、図12の右方)から一方(図8、図9、図12の左方)としているが、Y方向の一方(図8、図9、図12の左方)から他方(図8、図9、図12の右方)としてもよい。この場合、Y方向の他方(図9の右方)に位置する個別部(第2個別部)の長さP2を、Y方向の一方(図9の左方)に位置する個別部(第1個別部)の長さP1よりも長くする。 In the above-described embodiments, the direction of screen printing is from the other side of the Y direction (right side in FIGS. 8, 9, and 12) to the one side (left side in FIGS. 8, 9, and 12). 8, 9, and 12) to the other (right in FIGS. 8, 9, and 12). In this case, the length P2 of the individual portion (second individual portion) located on the other side in the Y direction (right side in FIG. 9) is changed to the length P2 of the individual portion (first individual portion) located in one side in the Y direction (left side in FIG. 9) individual portion) is longer than the length P1.
上述の実施形態では、低電位電極53の厚みが高電位電極52の厚みよりも大きいが、これに限定されず、例えば、低電位電極53の厚みが高電位電極52の厚みと同じであってもよい。
In the above-described embodiment, the thickness of the low
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。
The first potential is not limited to a high potential and the second potential is a low potential, and the reverse (that is, the first potential is a low potential and the second potential is a high potential) may be used. In this case, the high
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。
Although the number of piezoelectric layers constituting the piezoelectric actuator is three in the above embodiment, it may be four or more. For example, in the above-described embodiments (see FIG. 4 and the like), another piezoelectric layer may be arranged between the
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。 The present invention is not limited to printers, but can also be applied to facsimiles, copiers, multi-function machines, and the like. The present invention can also be applied to a liquid ejection apparatus used for purposes other than image recording (for example, a liquid ejection apparatus that ejects a conductive liquid onto a substrate to form a conductive pattern). Furthermore, the piezoelectric actuator according to the present invention can be applied to any device other than the liquid ejection device.
22;222 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
521 幹部(帯部)
523 枝部
53 低電位電極(第2電位電極)
53a 個別部
531 幹部
533 枝部
533a 基端
533b 先端
71 電極層(第1電極層)
72 電極層(第2電極層)
73 電極層(第3電極層)
90 アクチュエータ部
22; 222
42 piezoelectric layer (second piezoelectric layer)
43 piezoelectric layer (third piezoelectric layer)
51
52a
523
53a
72 electrode layer (second electrode layer)
73 electrode layer (third electrode layer)
90 Actuator section
Claims (11)
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電位電極及び前記第2電位電極の少なくとも一方は、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個別部と、前記第1方向と直交する第2方向に延び、前記複数の個別部を連結する複数の枝部と、前記第1方向及び前記第2方向と直交する第3方向に延び、前記複数の枝部を連結する幹部と、を含み、
前記複数の枝部のうち、前記第3方向の一端に位置する枝部は、前記第3方向の端部以外に位置する枝部よりも、幅が小さいことを特徴とする、圧電アクチュエータ。 a first piezoelectric layer; a second piezoelectric layer laminated on the first piezoelectric layer in a first direction along the thickness direction of the first piezoelectric layer; a third piezoelectric layer laminated in the first direction and sandwiching the second piezoelectric layer between itself and the first piezoelectric layer; a first electrode layer disposed on the side surface; a second electrode layer disposed between the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer in the first direction; A piezoelectric actuator comprising a piezoelectric layer and a third electrode layer disposed between the third piezoelectric layer,
The first electrode layer includes a plurality of drive electrodes to which either a first potential or a second potential different from the first potential is selectively applied,
the second electrode layer includes a first potential electrode held at the first potential;
the third electrode layer includes a second potential electrode held at the second potential;
At least one of the first potential electrode and the second potential electrode includes a plurality of individual portions having portions that overlap each of the plurality of drive electrodes in the first direction, and a plurality of individual portions that extend in a second direction perpendicular to the first direction. a plurality of branch portions that extend and connect the plurality of individual portions; and a trunk that extends in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction and connects the plurality of branch portions,
A piezoelectric actuator, wherein, among the plurality of branch portions, a branch portion positioned at one end in the third direction has a smaller width than a branch portion positioned other than the end portion in the third direction.
前記第1電位電極及び前記第2電位電極の一方における前記複数の枝部のうち、前記第3方向の端部以外に位置する枝部は、前記第1電位電極及び前記第2電位電極の他方における前記複数の枝部のうち、前記第3方向の端部以外に位置する枝部よりも、幅が大きく、
少なくとも前記第1電位電極及び前記第2電位電極の一方において、前記複数の枝部のうち、前記第3方向の一端に位置する枝部は、前記第3方向の端部以外に位置する枝部よりも、幅が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。 each of the first potential electrode and the second potential electrode includes the plurality of individual portions, the plurality of branch portions, and the trunk;
Among the plurality of branch portions of one of the first potential electrode and the second potential electrode, the branch portion positioned other than the end portion in the third direction is the branch portion of the other of the first potential electrode and the second potential electrode. Among the plurality of branch portions in the above, the width is larger than the branch portions located other than the end portion in the third direction,
In at least one of the first potential electrode and the second potential electrode, among the plurality of branch portions, the branch portion positioned at one end in the third direction is a branch portion positioned other than the end in the third direction. 2. A piezoelectric actuator according to claim 1, characterized in that the width is less than .
前記第1電位電極及び前記第2電位電極の一方における前記複数の枝部は、前記第1電位電極及び前記第2電位電極の他方における前記複数の枝部よりも、厚みが大きく、
少なくとも前記第1電位電極及び前記第2電位電極の一方において、前記複数の枝部のうち、前記第3方向の一端に位置する枝部は、前記第3方向の端部以外に位置する枝部よりも、幅が小さ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。 each of the first potential electrode and the second potential electrode includes the plurality of individual portions, the plurality of branch portions, and the trunk;
the plurality of branch portions on one of the first potential electrode and the second potential electrode are thicker than the plurality of branch portions on the other of the first potential electrode and the second potential electrode;
In at least one of the first potential electrode and the second potential electrode, among the plurality of branch portions, the branch portion positioned at one end in the third direction is a branch portion positioned other than the end in the third direction. 3. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the width is smaller than .
前記第1電位電極及び前記第2電位電極のそれぞれにおいて、前記複数の枝部のうち、前記第3方向の一端に位置する枝部は、前記第3方向の端部以外に位置する枝部よりも、幅が小さいことを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の圧電アクチュエータ。 each of the first potential electrode and the second potential electrode includes the plurality of individual portions, the plurality of branch portions, and the trunk;
In each of the first potential electrode and the second potential electrode, among the plurality of branch portions, the branch portion positioned at one end in the third direction is more likely than the branch portion positioned other than the end in the third direction. 4. The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the width is small.
当該枝部に対して前記第3方向の一方に位置する第1個別部と、
当該枝部に対して前記第3方向の他方に位置する第2個別部と、を含み、
前記第1個別部の前記第3方向の長さと、前記第2個別部の前記第3方向の長さとが、互いに異なることを特徴とする、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。 The plurality of individual parts connected to the branch part located at one end in the third direction,
a first individual portion positioned in one of the third directions with respect to the branch portion;
a second individual portion located on the other side of the third direction with respect to the branch portion;
The length of the first individual portion in the third direction and the length of the second individual portion in the third direction are different from each other, according to any one of claims 1 to 5. piezoelectric actuator.
前記第1電位電極及び前記第2電位電極の一方において、前記複数の枝部は、それぞれ、前記先端が前記基端よりも幅が小さ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。 The other of the first potential electrode and the second potential electrode is a strip extending in the third direction, and the plurality of strips on one of the first potential electrode and the second potential electrode in the second direction. Arranged between the tip of the branch and one end of the piezoelectric actuator in the second direction where the distance between the tips of the plurality of branches and the tip of the plurality of branches is shorter than the distance between the base ends of the plurality of branches. including a band that has been
In one of the first potential electrode and the second potential electrode, each of the plurality of branches has a width smaller at the distal end than at the proximal end. 10. The piezoelectric actuator according to claim 1.
前記第1圧電層の表面に、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む第1電極層を形成し、
前記第2圧電層の表面に、前記第1電位に保持される第1電位電極を含む第2電極層を形成し、
前記第3圧電層の表面に、前記第2電位に保持される第2電位電極を含む第3電極層を形成し、
前記第1電極層が前記第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、前記第2電極層が前記第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、かつ、前記第3電極層が前記第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るように、前記第1圧電層、前記第2圧電層及び前記第3圧電層を前記第1方向に積層し、
前記第2電極層を形成するとき及び前記第3電極層を形成するときの少なくともいずれかにおいて、複数の個別部と、前記第1方向と直交する第2方向に延び、前記複数の個別部を連結する複数の枝部と、前記第1方向及び前記第2方向と直交する第3方向に延び、前記複数の枝部を連結する幹部と、を含むように、前記第1電位電極及び前記第2電位電極の少なくとも一方を形成し、
前記第1圧電層、前記第2圧電層及び前記第3圧電層を前記第1方向に積層するとき、前記複数の個別部が、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ように、前記第1圧電層、前記第2圧電層及び前記第3圧電層を前記第1方向に積層し、
さらに、前記第2電極層を形成するとき及び前記第3電極層を形成するときの少なくともいずれかにおいて、前記複数の枝部のうち、前記第3方向の一端に位置する枝部が、前記第3方向の端部以外に位置する枝部よりも、幅が小さくなるように、前記第1電位電極及び前記第2電位電極の少なくとも一方を前記第3方向に沿ったスクリーン印刷により形成することを特徴とする、圧電アクチュエータの製造方法。 a first piezoelectric layer; a second piezoelectric layer laminated on the first piezoelectric layer in a first direction along the thickness direction of the first piezoelectric layer; A method for manufacturing a piezoelectric actuator comprising: a third piezoelectric layer laminated in the first direction and sandwiching the second piezoelectric layer between the first piezoelectric layer and the first piezoelectric layer;
forming on the surface of the first piezoelectric layer a first electrode layer including a plurality of drive electrodes to which either a first potential or a second potential different from the first potential is selectively applied;
forming a second electrode layer including a first potential electrode held at the first potential on the surface of the second piezoelectric layer;
forming a third electrode layer including a second potential electrode held at the second potential on the surface of the third piezoelectric layer;
The first electrode layer is arranged on a surface of the first piezoelectric layer opposite to the second piezoelectric layer in the first direction, and the second electrode layer is arranged between the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer in the first direction. two piezoelectric layers, and such that the third electrode layer is disposed between the second piezoelectric layer and the third piezoelectric layer in the first direction; laminating the second piezoelectric layer and the third piezoelectric layer in the first direction;
In at least one of forming the second electrode layer and forming the third electrode layer, the plurality of individual portions and the plurality of individual portions extending in a second direction perpendicular to the first direction are formed. and a trunk extending in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction and connecting the plurality of branch portions. forming at least one of the two potential electrodes;
When the first piezoelectric layer, the second piezoelectric layer, and the third piezoelectric layer are laminated in the first direction, the plurality of individual portions overlap each of the plurality of drive electrodes in the first direction. laminating the first piezoelectric layer, the second piezoelectric layer and the third piezoelectric layer in the first direction so as to have;
Further, in at least one of the formation of the second electrode layer and the formation of the third electrode layer, among the plurality of branch portions, the branch portion located at one end in the third direction At least one of the first potential electrode and the second potential electrode is formed by screen printing along the third direction so that the width is smaller than the width of the branch portions positioned other than the end portions in the three directions. A method of manufacturing a piezoelectric actuator, comprising:
前記第3方向の他方から一方に向けてスクリーン印刷を行い、
前記第3方向の一端に位置する枝部に連結された前記複数の個別部が、当該枝部に対して前記第3方向の一方に位置する第1個別部と、当該枝部に対して前記第3方向の他方に位置する第2個別部と、を含み、前記第1個別部の前記第3方向の長さが前記第2個別部の前記第3方向の長さよりも長くなるように、前記第1電位電極及び前記第2電位電極の少なくとも一方を形成することを特徴とする、請求項10に記載の圧電アクチュエータの製造方法。 At least one of forming the second electrode layer and forming the third electrode layer,
Screen printing is performed from the other side to one side of the third direction,
The plurality of individual portions connected to the branch portion located at one end in the third direction are a first individual portion located on one side in the third direction with respect to the branch portion, and a second individual portion located in the other of the third directions, wherein the length of the first individual portion in the third direction is longer than the length of the second individual portion in the third direction, 11. The method of manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 10, wherein at least one of said first potential electrode and said second potential electrode is formed.
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