JP5637197B2 - 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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Description
また、本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記導電性材料の弾性率は、前記絶縁層の弾性率よりも小さいので、第1貫通孔内に充填された導電性材料の方が絶縁層よりも変形しやすい。つまり、絶縁層に複数の貫通孔が形成され、それらの内部に導電性材料が充填されることによって、絶縁層が変形しやすくなるため、この絶縁層により圧電層の変形が阻害されにくくなる。
前記第1実施形態では、絶縁層33の上面のドライバIC37に接続された配線部40と共通電極としての振動板30とが、貫通孔33b,31a内の導電性材料39により接続されているが(図7参照)、図9に示すように、絶縁層33及び圧電層31の側面に、これら絶縁層33と圧電層31とに跨ってそれらの積層方向に延びる配線部51(導通部)が形成され、この配線部51により、絶縁層33の上面の配線部50と振動板30とが接続されていてもよい。尚、この配線部51は、例えば、絶縁層33及び圧電層31の側面に導電性ペーストを塗布することにより形成することができる。
振動板30の上面が共通電極を兼ねている必要は必ずしもなく、図10に示すように、共通電極34が振動板30とは別に設けられていてもよい。但し、振動板30が金属板である場合には、共通電極34が形成される振動板30の上面に、絶縁材料層が形成されるなどして、振動板30の上面が絶縁性を備えている必要がある。振動板30がシリコン材料からなる場合には、振動板30の上面に酸化処理を施して絶縁性を有するようにしてもよい。また、振動板30が、セラミックス材料、あるいは、合成樹脂材料等の絶縁材料からなる場合には、振動板30の上面に直接共通電極34が形成される。
前記第2実施形態では、絶縁層73の、配線部75の幅広の端部75aと対向する領域にのみ複数の貫通孔73a(第1貫通孔)が形成されているが、図15、図16に示すように、絶縁層73Aの、圧力室14と対向するが配線部75とは対向しない領域にも、複数の貫通孔73b(第2貫通孔)が形成されていてもよい。このように、配線部75と対向しない領域にも複数の貫通孔73bが形成されることにより、絶縁層73Aがさらに変形しやすくなり、この絶縁層73Aにより圧電層31の変形が阻害されにくくなる。尚、当然ながら、配線部75と対向する領域に形成された貫通孔73aとは異なり、配線部75と対向しない領域に形成された複数の貫通孔73bには導電性材料76は充填されない。
図17、図18に示すように、絶縁層73Bの、配線部75の幅広の端部75aと対向する領域に、この端部75aの面積に略等しい開口面積を有する大径の貫通孔73cが1つ形成され、この大径の貫通孔73cに導電性材料76Bが充填されていてもよい。この場合には、前記第2実施形態よりも導電性材料76Bと圧電層31との接触面積が広くなるため、圧電層31に対してさらに確実に電圧を印加することができる。
また、この第2実施形態に対しても、前述した前記第1実施形態に対する変更(ドライバIC37と振動板30の導通部が絶縁層及び圧電層の側面に形成された形態(図9参照)や、共通電極34が振動板30とは別に設けられた形態(図10参照))と同様の変更を加えることが可能である。
2 流路ユニット
3 圧電アクチュエータ
14 圧力室
30 振動板
31 圧電層
32 個別電極
33 絶縁層
33a 貫通孔
34 共通電極
35 配線部
36 導電性材料
39 導電性材料(導電部)
51 配線部(導電部)
61 インクジェットヘッド
63 圧電アクチュエータ
73,73A,73B 絶縁層
73a 貫通孔(第1貫通孔)
73b 貫通孔(第2貫通孔)
73c 貫通孔75 配線部
75a 端部
76,76B 導電性材料
Claims (22)
- 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設けられて、制御装置からの指令に基づき供給される駆動電圧に応じて前記複数の圧力室の容積を選択的に変化させる液体移送装置の圧電アクチュエータであって、
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形成された共通電極と、
前記共通電極の前記圧力室と反対側の面に、前記複数の圧力室に跨って連続的に配置された圧電層と、
前記圧電層の前記圧力室と反対側に形成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記圧力室と反対側の面に、前記圧力室に対応して形成されて前記駆動電圧を供給するための配線部と、
前記絶縁層の前記圧力室と反対側の面に形成され、前記制御装置と電気的に接続される端子と、
前記圧電層の前記圧力室と反対側の面と、前記絶縁層との間に設けられた、前記圧力室に対応する個別電極と、
を備え、
前記絶縁層の、前記個別電極と少なくとも一部が重なる領域には、第1貫通孔が形成され、
前記第1貫通孔には、前記配線部に接続された導電性材料が充填され、
前記配線部と前記第1貫通孔に充填される前記導電性材料とは同じ材料であって、
前記絶縁層上には、平坦な領域が形成され、前記平坦な領域上には前記配線部が形成されており、
前記導電性材料の弾性率は、前記絶縁層の弾性率よりも小さい
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 前記配線部は、対応する前記圧力室と少なくとも一部が前記圧力室と前記圧電層とが重なる積層方向に重なるように位置し、第1貫通孔は、前記絶縁層の、前記配線部と前記圧力室の両方と対向する領域に形成され、第1貫通孔に充填された前記導電性材料は、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面まで達し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。
- 前記配線部は、対応する前記個別電極と少なくとも一部が対向し、第1貫通孔は、前記絶縁層の、前記配線部と前記個別電極の両方と対向する領域に形成され、第1貫通孔に充填された前記導電性材料により前記配線部と前記個別電極とが接続し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。
- 前記配線部は対応する前記圧力室と対向する端部を有し、前記端部は前記配線部の他の部分よりも幅広に形成されており、第1貫通孔は、前記絶縁層の、幅広の前記端部と対向する領域に複数形成されていることを特徴とする請求項2に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記絶縁層の、前記圧力室と対向し且つ前記配線部とは対向しない領域に、第2貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記絶縁層の前記圧力室と反対側の面に、前記複数の配線部と接続された駆動装置が配置されていることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の圧電アクチュエータ。
- 前記駆動装置と前記共通電極が、前記圧電層と前記絶縁層とに跨ってこれらの積層方向に延びる導通部を介して接続され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。
- 前記絶縁層は、アルミナを含むセラミックス材料であることを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載の圧電アクチュエータ。
- 前記振動板は、酸化シリコンを含むことを特徴とする請求項1〜8いずれかに記載の圧電アクチュエータ。
- 前記共通電極と前記貫通孔とは、少なくとも一部が前記圧力室と前記圧電層とが重なる積層方向に重なることを特徴とする請求項1〜9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設けられて、制御装置からの指令に基づき供給される駆動電圧に応じて前記複数の圧力室の容積を選択的に変化させる圧電アクチュエータとを備え、
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形成された共通電極と、
前記共通電極の前記圧力室と反対側の面に、前記複数の圧力室に跨って連続的に配置された圧電層と、
前記圧電層の前記圧力室と反対側の面に形成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記圧力室と反対側の面に、前記圧力室に対応して形成されて前記駆動電圧を供給するための配線部と、
前記絶縁層の前記圧力室と反対側の面に形成され、前記制御装置と電気的に接続される端子と、
前記圧電層の前記圧力室と反対側の面と、前記絶縁層との間に設けられた、前記圧力室に対応する個別電極と、
を有し、
前記絶縁層の、前記個別電極と少なくとも一部が重なる領域には、第1貫通孔が形成され、
前記第1貫通孔には、前記配線部に接続された導電性材料が充填され、
前記配線部と前記第1貫通孔に充填される前記導電性材料とは同じ材料であって、
前記絶縁層上には、平坦な領域が形成され、前記平坦な領域上には前記配線部が形成されており、
前記導電性材料の弾性率は、前記絶縁層の弾性率よりも小さいことを特徴とする液体移送装置。 - 前記配線部は、対応する前記圧力室と少なくとも一部が前記圧力室と前記圧電層とが重なる積層方向に重なるように位置し、第1貫通孔は、前記絶縁層の、前記配線部と前記圧力室の両方と対向する領域に形成され、第1貫通孔に充填された前記導電性材料は、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面まで達していることを特徴とする請求項11に記載の液体移送装置。
- 前記圧電アクチュエータは、さらに、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面と、前記絶縁層との間に、前記圧力室に対応する個別電極を備え、前記配線部は、対応する前記個別電極と少なくとも一部が対向し、第1貫通孔は、前記絶縁層の、前記配線部と前記個別電極の両方と対向する領域に形成され、第1貫通孔に充填された前記導電性材料により前記配線部と前記個別電極とが接続していることを特徴とする請求項11に記載の液体移送装置。
- 前記配線部は対応する前記圧力室と対向する端部を有し、前記端部は前記配線部の他の部分よりも幅広に形成されており、第1貫通孔は、前記絶縁層の、幅広の前記端部と対向する領域に複数形成されていることを特徴とする請求項12に記載の液体移送装置。
- 前記絶縁層の、前記圧力室と対向し且つ前記配線部とは対向しない領域に、第2貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項12に記載の液体移送装置。
- 前記絶縁層の前記圧力室と反対側の面に、前記複数の配線部と接続された駆動装置が配置されていることを特徴とする請求項12〜15に記載の液体移送装置。
- 前記駆動装置と前記共通電極が、前記圧電層と前記絶縁層とに跨ってこれらの積層方向に延びる導通部を介して接続されていることを特徴とする請求項16に記載の液体移送装置。
- 前記絶縁層は、アルミナを含むセラミックス材料であることを特徴とする請求項11〜17いずれかに記載の液体移送装置。
- 前記振動板は、酸化シリコンを含むことを特徴とする請求項11〜18いずれかに記載の液体移送装置。
- 前記共通電極と前記貫通孔とは、少なくとも一部が前記圧力室と前記圧電層とが重なる積層方向に重なることを特徴とする請求項11〜19に記載の液体移送装置。
- 請求項2に記載の圧電アクチュエータを製造する方法であって、
前記圧電層の前記振動板と反対側の面に、前記絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層の前記圧力室に対向する領域に、第1貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記第1貫通孔に、前記導電性材料を前記圧電層に達するように充填する充填工程と、
前記圧電層の前記振動板と反対側の面に、前記導電性材料に接続される前記配線部を形成する配線部形成工程と、
を備えることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。 - 前記充填工程と前記配線部形成工程とを同時に行うことを特徴とする請求項21に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
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