JP5194371B2 - 圧電アクチュエータ、液体移送装置及び圧電アクチュエータの製造方法 - Google Patents
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また、これによると、第1導電性材料と振動板とが接触して導通するのを防ぐことができる。
また、各圧電素子が連結部材によって互いに連結されて、圧電素子及び前記連結部材の前記振動板と反対側の面が、ほぼ面一となっている場合には、この面上に、例えば第1配線等の配線を容易に形成することができる。また、例えば、連結部材が各圧電素子の最上層の圧電層を連結している場合には、圧電素子間のクロストークを小さく保つことができる。なぜならば、このような場合には、連結部材が複数の圧電素子を連結していても、圧電素子の変形が連結部材を通じて他の圧電素子に伝わることはほとんどないからである。
また、これによると、第1導電性材料と振動板とが接触して導通するのを防ぐことができる。
また、各圧電素子が連結部材によって互いに連結されて、圧電素子及び前記連結部材の前記振動板と反対側の面が、ほぼ面一となっている場合には、この面上に、例えば第1配線等の配線を容易に形成することができる。また、例えば、連結部材が各圧電素子の最上層の圧電層を連結している場合には、圧電素子間のクロストークを小さく保つことができる。なぜならば、このような場合には、連結部材が複数の圧電素子を連結していても、圧電素子の変形が連結部材を通じて他の圧電素子に伝わることはほとんどないからである。
また、各圧電素子が連結部材によって互いに連結されて、圧電素子及び前記連結部材の前記振動板と反対側の面が、ほぼ面一となっている場合には、この面上に、例えば第1配線等の配線を容易に形成することができる。
また、各圧電素子が連結部材によって互いに連結されて、圧電素子及び前記連結部材の前記振動板と反対側の面が、ほぼ面一となっている場合には、この面上に、例えば第1配線等の配線を容易に形成することができる。
図10に示すように、スルーホール74、76は、夫々、複数の個別電極42、複数の共通電極43を貫通しておらず、スルーホール74内において個別電極42の端部が露出し、スルーホール76内において共通電極43の端部が露出していてもよい。この場合においても、スルーホール74の中に充填された導電性材料75により複数の個別電極42は互いに導通され、スルーホール76の中に充填された導電性材料77により複数の共通電極43は互いに導通される。前述の圧電アクチュエータの製造方法を用いることによって、任意の深さのスルーホールを容易に形成できる。
実施形態と同様に、振動板31が金属材料からなり、スルーホール86が振動板31まで延びている場合において、図11、図12に示すように、配線88は、複数の圧電素子82のうちの1つ(図10の最も右上のもの)のスルーホール46に対応する位置に形成された接点部88aにおいてのみ、導電性材料47と接続されていてもよい。ただし、図12は、図11の複数の圧電素子82のうち、支持部材48の上面に接点部88aが形成されたものの断面(図11のXII−XII線断面図)を示している。このとき、スルーホール86の中には導電性材料87が充填されており、複数の共通電極43と金属材料の振動板31とが互いに導通し、さらに、振動板31を介して各圧電素子82の複数の共通電極43が互いに導通する。これにより、1つの導電性材料87と配線88とを接点部88aを介して接続するだけで、全ての共通電極43をグランド電位に保持することができ、支持部材48の表面における配線が簡略化される。
図13に示すように、振動板91が合成樹脂等の絶縁材料(非導電性材料)により形成されている場合には、スルーホール96に加えてスルーホール94も、複数の圧電層41を全て貫通し、振動板91まで延びていてもよい。この場合、スルーホール94、96は、積層された圧電層41を全て貫通しているので、スルーホール94、96を形成する際に、これらの先端が振動板91に接合される最下層の圧電層41を貫通しないように、レーザの照射時間の管理などを精度よく行う必要がなく、スルーホール94、96の形成が容易になる。さらに、スルーホール94、96に、夫々、導電性材料95、導電性材料97が充填されて、振動板91に接触しても、振動板91は非導電性材料からなるので、導電性材料95、97と振動板91とを絶縁する必要がなく、圧電アクチュエータ92の構成が簡単になる。尚、振動板91は、全てを非導電性材料で形成するものには限られず、導電性材料からなる基板のキャビティプレート21と反対側の面に絶縁材料の薄層を形成したものであってもよい。さらに、この薄層は、スルーホール94、96に充填された導電性材料95、97と接触する領域にのみ形成されたものであってもよい。また、この薄膜はスルーホール94に充填された導電性材料95と接触する領域にのみ形成されたものであってもよい。
図14、図15に示すように、圧電アクチュエータ3Aの各圧電素子112の側面に、積層された複数の圧電層101に亙ってその積層方向に直線的に延びた溝104(第1電極露出溝)、溝106(第2電極露出溝)が形成されていてもよい。この場合、複数の個別電極102は溝104まで延びて、この溝104の表面においてその端部が露出している。複数の共通電極103は、溝106まで延びて、この溝106の表面においてその端部が露出している。さらに、支持部材110の基部110aの溝104、106に対向する部分には、夫々、基部110aを貫通する孔108、109が形成されている。また、溝104及び孔108と、溝106及び孔109には、夫々、導電性材料105、導電性材料107が充填されている。この場合でも、各圧電素子112の複数の個別電極102は、導電性材料105により互いに導通され、さらに、導電性材料105を介して支持部材48の表面において配線17と接続される。そして、複数の共通電極103は、導電性材料107により互いに導通され、さらに、導電性材料107を介して支持部材110の上面の配線18に接続される。尚、この場合は、溝104と孔108とが本発明に係る第1電極露出部であり、溝106と孔109とが本発明に係る第2電極露出部である。
図16に示すように、支持部材48の表面に図17に示すようなフレキシブルプリント配線板120(FPC)を貼り付けた構造であってもよい。この場合、個別電極42は、導電性材料45を介して、圧電素子26の振動板25と反対側の面、つまり、支持部材48の上面において、FPC120の配線121の接点部121aに接続され、接点部121bを介して駆動回路に接続される。共通電極43は、導電性材料47を介して、圧電素子26の振動板25と反対側の面、つまり、支持部材48上面においてFPC120の配線122の接点部122aに接続され、接点部122bを介して駆動回路に接続されてグランド電位に保持される。ここで、配線121、122が、夫々、本発明に係る第1配線、第2配線に相当する。この場合でも、個別電極42及び共通電極43とFPC120の配線121、122とは、導電性材料45、47を介して、支持部材48の上面において接続されるので、個別電極42及び共通電極43の電気的接続の構成が簡単になる。また、この接続を、一表面において容易に行うことができるので、接続の信頼性が高くなる。
図18A,Bに示すように、各個別電極142が、電極本体部142a及び電極端子142bを有する構造であって、同様に各共通電極143が、電極本体部143a及び電極端子143bを有する構造であってもよい。電極本体部142a、143aは、同一の大きさ、形状である。電極本体部142a、143aは、平面視で略矩形の形状であり、且つ、圧電層41よりも一回り小さい。電極端子142b、143bはそれぞれ、電極本体部142a、142bの右上、左上に形成されている。この場合、個別電極142の電極本体部142aと、共通電極143の電極本体部143aとを、平面視で圧力室10の中央と重なるように揃えて配置しても、電極端子142b、143bは、平面視で互いに重ならない位置に配置することができる。スルーホール44、46は、圧電層41の平面視で電極端子142b、143bと重なる領域にそれぞれ形成される。従って、積層する圧電層41の間に個別電極142及び共通電極143を形成する際に、個別電極142及び共通電極143を互いにずらして形成する必要がなく、これらの電極の形成が容易となる。
3 圧電アクチュエータ
17、18 配線
31 振動板
32 圧電素子
41 圧電層
42 個別電極
43 共通電極
44、46 スルーホール
45、47 導電性材料
48a 基部
104、106 溝
108、109 孔
Claims (19)
- 平面に沿って配置された複数の圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットの一表面に配置される、液体移送装置の圧電アクチュエータであって、
前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室を覆う振動板と、前記振動板の前記圧力室と反対側の面において前記圧力室と対向する位置に夫々配置された圧電素子とを備え、
前記各圧電素子は、積層された複数の圧電層と、所定の駆動電圧が印加される複数の第1電極と、共通の基準電位に保持される複数の第2電極とを備え、
第1電極及び第2電極は、前記積層された複数の圧電層の間に交互に配置され、
前記各圧電素子は、前記平面に直交する方向から見て、第1電極と第2電極とが互いに重ならない非重複領域を有し、
前記圧電素子の前記非重複領域には、前記複数の圧電層の積層方向である厚み方向に延び、且つ、第1電極のみが露出する第1電極露出部によって画成された孔又は溝と、前記厚み方向に振動板まで延び、且つ、第2電極のみが露出する第2電極露出部によって画成された孔又は溝とが形成され、
前記圧電素子の第1電極露出部によって画成された孔又は溝には、複数の第1電極を互いに導通させる第1導電性材料が充填され、前記圧電素子の第2電極露出部によって画成された孔又は溝には、前記振動板と接触し、且つ、複数の第2電極を互いに導通させる第2導電性材料が充填され、
前記圧電素子の第1電極は、第1導電性材料を介して、前記圧電素子の前記振動板と反対側において第1配線に接続されており、
前記各圧電素子は連結部材によって互いに連結され、前記各圧電素子及び前記連結部材の前記振動板と反対側の面は、ほぼ面一であり、
第1配線は、前記各圧電素子及び前記連結部材の前記振動板と反対側の面上に形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 前記振動板が導電性材料で形成されてい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。
- 第1配線は、前記圧電素子の前記振動板と反対側の面上に形成されてい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。
- 第2電極は、第2導電性材料を介して、前記圧電素子の前記振動板と反対側において第2配線に接続されてい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。
- 第2配線は、前記圧電素子の前記振動板と反対側の面上に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記圧電素子の第1電極露出部及び第2電極露出部によって画成された孔は、前記圧電素子の前記振動板と反対側の面から、前記複数の圧電層に亙って前記厚み方向に直線的に延びてい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。
- 第1電極及び第2電極は、前記圧電素子の側面に露出していない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。
- 前記圧電素子の、第1電極露出部及び第2電極露出部によって画成される溝は、前記圧電素子の側面において、前記複数の圧電層に亙って前記厚み方向に直線的に延びてい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。
- 前記振動板の少なくとも一部分は絶縁材料で形成され、前記圧電素子の第1電極露出部が、前記圧電素子の前記振動板と反対側の面から、前記振動板の絶縁材料で形成された部分まで延びてい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。
- 前記振動板の少なくとも一部分は絶縁材料で形成され、前記圧電素子の第1電極露出部が、前記圧電素子の前記振動板と反対側の面から前記振動板の絶縁材料で形成された部分まで延びていることを特徴とする請求項8に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記振動板は導電性材料で形成され、前記圧電素子の第1電極露出部が、前記振動板まで延びていない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。
- 前記振動板は導電性材料で形成され、前記圧電素子の第1電極露出部が、前記振動板まで延びていないことを特徴とする請求項8に記載の圧電アクチュエータ。
- 平面に沿って配置された複数の圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットの一表面に配置される圧電アクチュエータとを備えた液体移送装置であって、
前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室を覆う振動板と、前記振動板の前記圧力室と反対側の面において前記圧力室と対向する位置に夫々配置された圧電素子とを備え、
前記各圧電素子は、積層された複数の圧電層と、所定の駆動電圧が印加される複数の第1電極と、共通の基準電位に保持される複数の第2電極とを備え、
第1電極及び第2電極は、前記積層された複数の圧電層の間に交互に配置され、
前記各圧電素子は、前記平面に直交する方向から見て、第1電極と第2電極とが互いに重ならない非重複領域を有し、
前記圧電素子の前記非重複領域には、前記複数の圧電層の積層方向である厚み方向に延び、且つ、第1電極のみが露出する第1電極露出部によって画成された孔又は溝と、前記厚み方向に振動板まで延び、且つ、第2電極のみが露出する第2電極露出部によって画成された孔又は溝とが形成され、
前記圧電素子の第1電極露出部によって画成された孔又は溝には、複数の第1電極を互いに導通させる第1導電性材料が充填され、前記圧電素子の第2電極露出部によって画成された孔又は溝には、前記振動板と接触し、且つ、複数の第2電極を互いに導通させる第2導電性材料が充填され、
前記圧電素子の第1電極は、第1導電性材料を介して、前記圧電素子の前記振動板と反対側において第1配線に接続されており、
前記各圧電素子は連結部材によって互いに連結され、前記各圧電素子及び前記連結部材の前記振動板と反対側の面は、ほぼ面一であり、
第1配線は、前記各圧電素子及び前記連結部材の前記振動板と反対側の面上に形成されていることを特徴とする液体移送装置。 - 前記振動板は導電性材料で形成されていることを特徴とする請求項13に記載の液体移送装置。
- 第1配線は、前記各圧電素子の前記振動板と反対側の面上に形成されていることを特徴とする請求項13に記載の液体移送装置。
- 前記圧電素子の第2電極は、第2導電性材料を介して、前記圧電素子の前記振動板と反対側において第2配線に接続されていることを特徴とする請求項13に記載の液体移送装置。
- 第2配線は、前記圧電素子の前記振動板と反対側の面上に形成されていることを特徴とする請求項13に記載の液体移送装置。
- 平面に沿って配置された複数の圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットの一表面に配置される、液体移送装置の圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記平面に直交する方向から見て、所定の駆動電圧が印加される複数の第1電極と共通の基準電位に保持される複数の第2電極とが互いに重ならない領域を有し、且つ、複数の圧電層の間に交互に配置されるように、前記複数の圧電層を積層して積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を分割して、前記複数の圧力室に夫々対応する複数の圧電素子を形成する分割工程と、
第1電極のみが露出する第1電極露出部によって画成され、前記各圧電素子の一表面から前記圧電層の積層方向である厚み方向に直線的に延びる孔又は溝と、第2電極のみが露出する第2電極露出部によって画成され、前記各圧電素子の前記一表面から前記厚み方向に直線的に延びる孔又は溝とを形成する露出部形成工程と、
第1電極露出部によって画成された孔又は溝に複数の第1電極を互いに導通させる第1導電性材料を充填するとともに、第2電極露出部によって画成された孔又は溝に第2電極を互いに導通させる第2導電性材料を充填する充填工程と、
前記各圧電素子の前記一表面に、第1電極露出部によって画成された孔又は溝に充填された第1導電性材料と接続される第1配線を配置する配線形成工程と、を含み、
前記積層工程において、前記複数の圧電層の前記流路ユニットと反対側に基材をさらに積層し、
前記分割工程において、前記基材を残しつつ、積層された前記複数の圧電層を分割することによって、前記複数の圧電素子を形成するとともに、前記基材の前記複数の圧電素子の間の部分を、前記複数の圧電素子を互いに連結する連結部材とし、
前記配線形成工程において、前記圧電素子及び前記連結部材の前記流路ユニットと反対側の、ほぼ面一となった面に、前記第1配線を配置することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。 - 平面に沿って配置された複数の圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットの一表面に配置される、液体移送装置の圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記平面に直交する方向から見て、所定の駆動電圧が印加される複数の第1電極と共通の基準電位に保持される複数の第2電極とが互いに重ならない領域を有し、且つ、複数の圧電層の間に交互に配置されるように、前記複数の圧電層を積層して積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を分割して、前記複数の圧力室に夫々対応する複数の圧電素子を形成するとともに、同時に、前記各圧電素子の側面において、前記圧電層の積層方向である厚み方向に直線的に延び、第1電極のみが露出する第1電極露出溝、及び、前記各圧電素子の側面において、前記厚み方向に直線的に延び、第2電極のみが露出する第2電極露出溝を形成する分割工程と、
第1電極露出溝に露出する複数の第1電極を互いに導通させる第1導電性材料を、第1露出溝に充填するとともに、第2電極露出溝に露出する複数の第2電極を互いに導通させる第2導電性材料を、第2露出溝に充填する充填工程と、
前記各圧電素子の前記一表面に、第1電極露出溝に充填された第1導電性材料と接続される第1配線を形成する配線形成工程と、
を含み、
前記積層工程において、前記複数の圧電層の前記流路ユニットと反対側に基材をさらに積層し、
前記分割工程において、前記基材を残しつつ、積層された前記複数の圧電層を分割することによって、前記複数の圧電素子を形成するとともに、前記基材の前記複数の圧電素子の間の部分を、前記複数の圧電素子を互いに連結する連結部材とし、
前記配線形成工程において、前記圧電素子及び前記連結部材の前記流路ユニットと反対側の、ほぼ面一となった面に、前記第1配線を配置することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
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