JP2023080461A - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】隅部の反り上がりを抑制する。【解決手段】圧電体４０のＺ方向の中央面Ｍは、圧電層４２内にある。中央面Ｍに対して上側に２つの電極層７１，７２、中央面Ｍに対して下側に１つの電極層７３が存在する。隅部Ｃ１において、電極層７３は、Ｚ方向に電極層７１，７２と重なる重複部７３ｘと、重複部７３ｘからＺ方向と直交する方向において当該隅部Ｃ１の縁に近づく方向に延びる延長部７３ｙとを有する。【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）と中間圧電層（第２圧電層）とを含む圧電体と、上部圧電層の中間圧電層と反対側の面に配置された個別電極及び端子を含む電極層（第１電極層）と、上部圧電層と中間圧電層との間に配置された中間共通電極及び端子を含む電極層（第２電極層）と、中間圧電層の上部圧電層と反対側の面に配置された下部共通電極を含む電極層（第３電極層）とを備えた圧電アクチュエータが示されている。圧電体は、矩形状であり、４つの隅部を有する。４つの隅部のうちの１つの隅部では、上部圧電層の表面に配置された端子（第１電極層）と、中間圧電層の表面に配置された端子（第２電極層）と、下部共通電極の延在部（第３電極層）とが、積層方向（第１方向）に重なっている。

特開２０１９－１７１６８１号公報

特許文献１の圧電アクチュエータにおいて、圧電体の積層方向（第１方向）の中央面は中間圧電層にあり、中央面に対して上側に２つの電極層（第１電極層及び第２電極層）、中央面に対して下側に１つの電極層（第３電極層）が存在する。電極は、焼成時の熱収縮により、圧電層を収縮させる。特許文献１の圧電アクチュエータでは、中央面に対して上側の方が、中央面に対して下側よりも電極が多い分、収縮量が多くなり、隅部において反り上がりが生じてしまう。

本発明の目的は、隅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圧電層とを含む圧電体と、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圧電層の前記第１圧電層と反対側の面に配置された第３電極層とを含む電極体と、を備え、前記圧電体の前記第１方向の中央面は、前記第２圧電層内にあり、前記圧電体は、前記第１方向と直交する面において３以上の隅部を有し、前記隅部の少なくとも１つにおいて、前記第３電極層は、前記第１方向に前記第１電極層及び前記第２電極層と重なる重複部と、前記重複部から、前記第１方向と直交する第２方向において前記圧電体の当該隅部の縁に近づく方向に延びる延長部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、隅部において、３つの電極層が第１方向に重なる場合でも、第３電極層の延長部によって中央面に対して下側に収縮が生じ、中央面に対して上側と下側とで収縮のバランスが取れることで、反り上がりを抑制できる。

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の全体構成図である。 図１に示すヘッドの平面図である。 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の動作を示す図である。 図２の圧電アクチュエータを構成する３つの圧電層のうち、最も上方の圧電層の上面を示す平面図である。 図２の圧電アクチュエータを構成する３つの圧電層のうち、中間の圧電層の上面を示す平面図である。 図２の圧電アクチュエータを構成する３つの圧電層のうち、最も下方の圧電層の上面を示す平面図である。 図９のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

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。

＜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方向に配列された複数の圧力室１０からなる圧力室列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、対応する圧力室列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、２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、６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、６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、各圧力室列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を含む圧電体４０と、各圧電層４１～４３の上面に配置された３つの電極層７１～７３を含む電極体７０とを有する。

３つの圧電層４１～４３は、それぞれ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。３つの圧電層４１～４３は、図４に示すように、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方向は、本発明の「第１方向」に該当する。圧電層４１は、本発明の「第１圧電層」に該当する。圧電層４２は、本発明の「第２圧電層」に該当する。

各圧電層４１～４３の厚みは互いに同じ（１５μｍ以下。例えば１０～１５μｍ）であり、圧電層４１～４３全体の厚みは略３０～４５μｍである。圧電体４０のＺ方向の中央面Ｍは、圧電層４２内にある（図５参照）。各電極層７１～７３の厚みは、互いに同じ（０．５～１．５μｍ）である。

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。

３つの電極層７１～７３のうち、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）に配置された電極層７１は、図７に示すように、複数の駆動電極５１と、ダミー電極５９と、２つの高電位部５４と、２つの低電位部５５とを含む。電極層７１は、本発明の「第１電極層」に該当する。

駆動電極５１は、図３に示すように、圧力室１０に対応して配置されている。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。駆動電極５１は、本発明の「第１電極」に該当する。本実施形態では、高電位が「第１電位」であり、低電位が「第２電位」である。

複数の駆動電極５１は、図７に示すように、Ｘ方向に配列されており、圧力室列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。

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つの高電位部５４は、それぞれ、Ｘ方向に互いに離隔して配置された１０個の電極５４ａで構成されている。２つの低電位部５５は、それぞれ、Ｘ方向に互いに離隔して配置された１０個の電極５５ａで構成されている。電極５４ａ，５５ａは、Ｚ方向と直交する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、電極５４ａに高電位（ＶＤＤ電位）を付与し、電極５５ａに低電位（ＧＮＤ電位）を付与する。電極５４ａは高電位に保持され、電極５５ａは低電位に保持される。

３つの電極層７１～７３のうち、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つの低電位部５６と、２つの浮き電極部６４と、浮き電極部６５とを含む。電極層７２は、本発明の「第２電極層」に該当する。

高電位電極５２は、幹部５２１と、幹部５２１から分岐した７本の枝部５２３と、各枝部５２３から分岐した複数の個別部５２ａとを含む。高電位電極５２は、高電位（第１電位）に保持され、本発明の「第２電極」に該当する。

幹部５２１は、第１幹部５２１ａと、２つの第２幹部５２１ｂとを含む。第１幹部５２１ａ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。２つの第２幹部５２１ｂのうち、一方は、第１幹部５２１ａのＹ方向の一端（図８の左端）に接続している。２つの第２幹部５２１ｂのうち、他方は、第１幹部５２１ａのＹ方向の他端（図８の右端）に接続している。２つの第２幹部５２１ｂは、それぞれ、第１幹部５２１ａとの接続部から、Ｘ方向の他方側（図８の下側）に延びている。

２つの第２幹部５２１ｂは、それぞれ、高電位部５４の３つの電極５４ａ（Ｘ方向の一方側（図７の上側）に配置された３つの電極５４ａ）とＺ方向に重なっている。２つの第２幹部５２１ｂは、それぞれ、圧電層４１に形成された貫通孔４１ｘ（図７参照）を介して上記３つの電極５４ａと電気的に接続されており、当該電極５４ａから高電位を受ける。即ち、２つの第２幹部５２１ｂには、それぞれ、給電部であるＣＯＦとの接点が設けられている。２つの第２幹部５２１ｂが受容した高電位は、枝部５２３を介して各個別部５２ａに供給される。

７本の枝部５２３は、それぞれ第１幹部５２１ａからＸ方向の他方側（図８の下側）に延び、Ｙ方向に並んでいる。個別部５２ａは、圧力室１０のＸ方向の中央部分とＺ方向に重なり、駆動電極５１とＺ方向に重なる部分を有する（図５参照）。

２つの低電位部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つの電極５６ａと１つの電極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方向において第２幹部５２１ｂと低電位部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電極６５ａで構成されている。電極６５ａは、Ｚ方向と直交する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。

低電位部５６の電極５６ａと、浮き電極部６４の電極６４ａとは、Ｚ方向と直交する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、低電位部５６の電極５６ｂは、電極５６ａよりもＸ方向の長さが長い。

２つの電極５６ａは、低電位部５５の２つの電極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つの電極５５ａ）とＺ方向に重なっている。２つの電極５６ａは、圧電層４１に形成された貫通孔４１ｙ（図７参照）を介して上記２つの電極５５ａと電気的に接続されており、当該電極５５ａから低電位を受ける。

電極５６ｂは、低電位部５５の１つの電極５５ａ（Ｘ方向の他端（図７の下端）に配置された１つの電極５５ａ）とＺ方向に重なっている。電極５６ｂは、圧電層４１に形成された貫通孔４１ｙ（図７参照）を介して上記１つの電極５５ａと電気的に接続されており、当該電極５５ａから低電位を受ける。

浮き電極部６４，６５の各電極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。

３つの電極層７１～７３のうち、圧電層４３の上面（Ｚ方向において圧電層４２と圧電層４１と反対側の面）に配置された電極層７３は、図９に示すように、低電位電極５３と、高電位部５７と、２つの浮き電極部６６とを含む。電極層７３は、本発明の「第３電極層」に該当する。

低電位電極５３は、幹部５３１と、幹部５３１から分岐した６本の枝部５３３と、各枝部５３３から分岐した複数の個別部５３ａとを含む。低電位電極５３は、低電位（第２電位）に保持され、本発明の「第３電極」に該当する。

幹部５３１は、第１幹部５３１ａと、２つの第２幹部５３１ｂとを含む。第１幹部５３１ａ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。２つの第２幹部５３１ｂのうち、一方は、第１幹部５３１ａのＹ方向の一端（図９の左端）に接続している。２つの第２幹部５３１ｂのうち、他方は、第１幹部５３１ａのＹ方向の他端（図９の右端）に接続している。２つの第２幹部５３１ｂは、それぞれ、第１幹部５３１ａとの接続部から、Ｘ方向の一方側（図９の上側）に延びている。

２つの第２幹部５３１ｂは、それぞれ、低電位部５５の３つの電極５５ａ（Ｘ方向の他方側（図７の下側）に配置された３つの電極５５ａ）及び低電位部５６の３つの電極５６ａ，５６ｂ（図８参照）と、Ｚ方向に重なっている。２つの第２幹部５３１ｂは、それぞれ、圧電層４２に形成された貫通孔４２ｙ（図８参照）を介して低電位部５６の３つの電極５６ａ，５６ｂと電気的に接続されており、当該電極５６ａ，５６ｂから低電位を受ける。即ち、２つの第２幹部５３１ｂには、それぞれ、給電部であるＣＯＦとの接点が設けられている。２つの第２幹部５３１ｂが受容した高電位は、枝部５３３を介して各個別部５３ａに供給される。

６本の枝部５３３は、それぞれ第１幹部５３１ａからＸ方向の一方側（図９の上側）に延び、Ｙ方向に並んでいる。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。

高電位部５７は、Ｙ方向に延びる第１部分５７ａと、Ｘ方向に延びる２つの第２部分５７ｂとを有する。第１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つの第２部分５７ｂのうち、一方は、第１部分５７ａのＹ方向の一端（図９の左端）に接続している。２つの第２部分５７ｂのうち、他方は、第１部分５７ａのＹ方向の他端（図９の右端）に接続している。２つの第２部分５７ｂは、それぞれ、第１部分５７ａとの接続部から、Ｘ方向の他方側（図９の下側）に延びている。

２つの第２部分５７ｂは、それぞれ、高電位部５４の３つの電極５４ａ（Ｘ方向の一方側（図７の上側）に配置された３つの電極５４ａ）及び高電位電極５２の各第２幹部５２１ｂ（図８参照）と、Ｚ方向に重なっている。２つの第２部分５７ｂは、それぞれ、圧電層４２に形成された貫通孔４２ｘ（図８参照）を介して第２幹部５２１ｂと電気的に接続されており、第２幹部５２１ｂ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方向において第２部分５７ｂと第２幹部５３１ｂ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個の電極６６ａで構成されている。電極６６ａは、Ｚ方向と直交する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＞
圧電体４０は、図７～図９に示すように、Ｚ方向と直交する面において、矩形状であり、４つの隅部Ｃ１～Ｃ４を有する。各隅部Ｃ１～Ｃ４では、電極層７１～７３がＺ方向に重なっている。具体的には、隅部Ｃ１，Ｃ２では、電極層７１の電極５４ａと、電極層７２の第２幹部５２１ｂと、電極層７３の第２部分５７ｂとが、Ｚ方向に重なっている。隅部Ｃ３，Ｃ４では、電極層７１の電極５５ａと、電極層７２の電極５６ｂと、電極層７３の第２幹部５３１ｂとが、Ｚ方向に重なっている。

圧電体４０のＺ方向の中央面Ｍは、圧電層４２内にある（図５参照）。中央面Ｍに対して上側に２つの電極層７１，７２、中央面Ｍに対して下側に１つの電極層７３が存在する。電極は、焼成時の熱収縮により、圧電層４１～４３を収縮させる。したがって、何ら工夫を施さなければ、中央面Ｍに対して上側の方が、中央面Ｍに対して下側よりも電極が多い分、収縮量が多くなり、隅部Ｃ１～Ｃ４において反り上がりが生じ得る。隅部Ｃ１～Ｃ４に反り上がりが生じると、圧電アクチュエータ２２を流路ユニット２１に接着する際に、隅部Ｃ１～Ｃ４に局所的に力が加わり、圧電アクチュエータ２２が破損し得る。また、局所的な応力によって、アクチュエータ部９０の特性にバラつきが生じ得る。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問題が顕著化し得る。

そこで、隅部Ｃ１～Ｃ４の反り上がりを抑制するため、本実施形態では、各隅部Ｃ１～Ｃ４において、電極層７３が、Ｚ方向に電極層７１，７２と重なる重複部７３ｘと、重複部７３ｘからＺ方向と直交する方向（第２方向）において当該隅部の縁に近づく方向に延びる延長部７３ｙとを有する（図１０参照）。なお、図１０では電極層７１の電極５４ａが図示されていないが、重複部７３ｘは当該電極５４ａと重なっている。

具体的には、図７～図９に示すように、電極層７３の第２部分５７ｂの幅（Ｙ方向の長さ）を、電極層７２の第２幹部５２１ｂの幅、及び、電極層７１の電極５４ａの幅よりも、大きくしている。電極層７３の第２幹部５３１ｂの幅（Ｙ方向の長さ）を、電極層７２の電極５６ｂ、及び、電極層７１の電極５５ａの幅よりも、大きくしている。また、電極層７３の第１部分５７ａの幅（Ｘ方向の長さ）を、電極層７２の第１幹部５２１ａの幅よりも、大きくしている。

さらに、図８に示すように、電極層７２の第２幹部５２１ｂ及び電極５６ｂにおいて、角部を斜めにカットしている。即ち、電極層７２の第２幹部５２１ｂ及び電極５６ｂにおいて、重複部７３ｘと重なる部分Ｄ１～Ｄ４は、当該隅部に対応する角部を切り欠いた形状である。

なお、隅部Ｃ１～Ｃ４の反り上がり抑制効果を高めるため、延長部７３ｙの長さは５０μｍ以上であることが好ましい。例えば、図１０において、圧電体４０の隅部Ｃ１の縁から延長部７３ｙまでの距離は略１００μｍ、圧電体４０の隅部Ｃ１の縁から第２幹部５２１ｂまでの距離は略１５０μｍであってよい。

以上に述べたように、本実施形態によれば、圧電体４０のＺ方向の中央面Ｍは、圧電層４２内にある（図１０参照）。中央面Ｍに対して上側に２つの電極層７１，７２、中央面Ｍに対して下側に１つの電極層７３が存在する。隅部Ｃ１～Ｃ４において、電極層７３は、Ｚ方向に電極層７１，７２と重なる重複部７３ｘと、重複部７３ｘからＺ方向と直交する方向において当該隅部Ｃ１の縁に近づく方向に延びる延長部７３ｙとを有する。これにより、隅部Ｃ１～Ｃ４において、３つの電極層７１～７３がＺ方向に重なる場合でも、最下層である電極層７３の延長部７３ｙによって中央面Ｍに対して下側に収縮が生じ、中央面Ｍに対して上側と下側とで収縮のバランスが取れることで、反り上がりを抑制できる。

隅部Ｃ１～Ｃ４のそれぞれにおいて、電極層７３が重複部７３ｘと延長部７３ｙとを有する。この場合、各隅部Ｃ１～Ｃ４において、反り上がりを抑制できる。

電極層７２において、重複部７３ｘと重なる部分Ｄ１～Ｄ４は、隅部Ｃ１～Ｃ４に対応する角部を切り欠いた形状である（図８参照）。この場合、延長部７３ｙの長さを長くすることができる。ひいては、中央面Ｍに対して下側の収縮量を大きくし、反り上がりをより確実に抑制できる。

電極層７２における重複部７３ｘと重なる部分Ｄ１～Ｄ４のうち、部分Ｄ１，Ｄ２は、給電部であるＣＯＦとの接点が設けられた幹部５２１を構成する。幹部５２１から枝部５２３に電気が流れるため、幹部５２１の幅を小さくすることのみによって延長部７３ｙを形成すると、電気抵抗が増大し、枝部５２３への電荷供給不足が生じ得る。本実施形態では、幹部５２１の幅を小さくすることのみでなく、角部を切り欠いた形状とすることで、延長部７３ｙを形成している。これにより、電気抵抗の増大の抑制と、反り上がりの抑制との、両立を図ることができる。

電極層７１は、それぞれ高電位及び低電位のいずれかが選択的に付与される複数の駆動電極５１を含む。電極層７２は、高電位に保持される高電位電極５２を含む。電極層７３は、低電位に保持される低電位電極５３を含む。即ち、本実施形態の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２つの活性部９２とからなるアクチュエータ部９０が形成された、３層構成である。このような３層構成の圧電アクチュエータ２２では、第１活性部９１の変形に伴う圧力変動が、隣接する圧力室１０に伝達される際に、第２活性部９２の変形によってキャンセルされる。これにより、所謂クロストークを抑制しつつ、安定した吐出を実現できる。

各圧電層４１～４３の厚みは１５μｍ以下である。この場合、圧電層４１～４３の厚みが比較的小さいため、圧電アクチュエータ２２の変位量向上に有効である。一方で、圧電層４１～４３の厚みが小さいと、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問題が顕著化し得る。しかしながら、本実施形態では延長部７３ｙを設けたことで、当該問題を抑制できる。

各電極層７１～７３の厚みは０．５～１．５μｍである。各電極層７１～７３の厚みが０．５μｍ未満であると、電流が流れ難く、電位を適切に付与できない問題が生じ得る。一方、電極層の厚みが１．５μｍを超えると、剛性が高くなり、圧電アクチュエータ２２の変位が阻害され得る。本実施形態では、これらの問題を抑制できる。

＜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。

隅部は、上述の実施形態では丸みを帯びていないが、丸みを帯びていてもよい。また、隅部の数は、上述の実施形態では４つであるが、３又は５以上であってもよい。

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、第１電位が低電位、第２電位が高電位であってもよい。

第１電極層における重複部と重なる部分を、隅部に対応する角部を切り欠いた形状としてもよい。また、第１電極層及び／又は第２電極層における重複部と重なる部分を、隅部に対応する角部を切り欠いた形状としなくてもよい。例えば、上述の実施形態において、電極層７２における重複部７３ｘと重なる部分Ｄ１～Ｄ４が、隅部Ｃ１～Ｃ４に対応する角部を切り欠いた形状ではなく、第２幹部５３１ｂや電極５６ｂの幅を小さくすることのみによって延長部７３ｙを形成してもよい。

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、２つ、又は、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、圧電層４３の代わりに、ステンレス鋼等からなる振動板を設けてもよい。或いは、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、別の圧電層を配置してもよい。

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
４０ 圧電体
４１ 圧電層（第１圧電層）
４２ 圧電層（第２圧電層）
５１ 駆動電極（第１電極）
５２ 高電位電極（第２電極）
５２１ 幹部
５２３ 枝部
５３ 低電位電極（第３電極）
７３ｘ 重複部
７３ｙ 延長部
７０ 電極体
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）
Ｃ１～Ｃ４ 隅部
Ｍ 中央面

Claims (7)

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圧電層とを含む圧電体と、
   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圧電層の前記第１圧電層と反対側の面に配置された第３電極層とを含む電極体と、を備え、
   前記圧電体の前記第１方向の中央面は、前記第２圧電層内にあり、
   前記圧電体は、前記第１方向と直交する面において３以上の隅部を有し、
   前記隅部の少なくとも１つにおいて、前記第３電極層は、前記第１方向に前記第１電極層及び前記第２電極層と重なる重複部と、前記重複部から、前記第１方向と直交する第２方向において前記圧電体の当該隅部の縁に近づく方向に延びる延長部と、を有することを特徴とする、圧電アクチュエータ。
2. 前記隅部のそれぞれにおいて、前記第３電極層が前記重複部と前記延長部とを有す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。
3. 前記第１電極層及び前記第２電極層の少なくとも一方における、前記第１方向に前記重複部と重なる部分は、前記隅部に対応する角部を切り欠いた形状であ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. 前記第２電極層は、給電部との接点が設けられた幹部と、前記幹部から分岐した複数の枝部とを有し、
   前記第２電極層における、前記第１方向に前記重複部と重なる部分は、前記幹部を構成し、前記隅部に対応する角部を切り欠いた形状であ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第１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２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３電極を含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
6. 前記第１圧電層及び前記第２圧電層は、それぞれ、前記第１方向の厚みが１５μｍ以下であ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。
7. 前記第１電極層、前記第２電極層及び前記第３電極層は、それぞれ、前記第１方向の厚みが０．５～１．５μｍであることを特徴とする、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。

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