JP5803528B2 - 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
本発明は、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に関する。
従来から、電界をかけて圧電変形させることによって対象を駆動する圧電アクチュエータが知られている。例えば、特許文献１に記載のインクジェットヘッド用の圧電アクチュエータにおいては、圧電材料からなる２枚の圧電層が積層されており、２枚の圧電層の間には共通電極が配置され、一方の圧電層の表面には複数の個別電極（第１電極）が配置されている。そして、一方の圧電層の個別電極と共通電極とに挟まれた部分は、その厚み方向に分極されて活性部を形成し、他方の圧電層は振動板として機能している。そして、個別電極と共通電極との間に電圧を印加することにより、一方の圧電層の活性部に厚み方向の電界が発生し、活性部がその面方向に収縮するように圧電変形する。
ところで、特許文献１に記載のインクジェットヘッド用の圧電アクチュエータでは、圧電アクチュエータの圧電層は、流路ユニットの金属材料からなるプレートに熱硬化性接着剤により加熱して接合されている。すると、加熱後、常温に戻したときに、両者の線膨張係数の違いから、圧電層にはその面方向の圧縮応力が残留することになる。そして、圧電層の活性部を圧電変形させようとしたときに変形量が小さくなってしまうことがある。そこで、圧電層の個別電極（第１電極）を取り囲む部分に電極（第２電極）を配置して、この電極に電圧を印加して厚み方向に分極させて、圧電層の活性部を取り囲む部分をその面方向に収縮させて、この収縮により活性部をその面方向に引っ張り、残留した圧縮応力を緩和している。
しかしながら、特許文献１に記載の圧電アクチュエータにおいては、圧電層の第１電極と対向する部分に電界を付与する（駆動する）ために第１電極に電圧を印加するための端子や配線などに加えて、圧電層の第２電極と対向する部分を面方向に収縮させるために第２電極に電圧を印加するための端子や配線などが必要となり、端子数や配線数が２倍になり、構成が煩雑になってしまう。また、端子や配線を共通化すると、圧電層の第２電極と対向する部分も圧電変形してしまう。
そこで、本発明の目的は、端子や配線を共通化しても問題なく、圧電層の第２電極と対向する部分を面方向に収縮させて、圧電層の第１電極と対向した部分に生じた圧縮応力を緩和させる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を提供することである。
本発明に係る圧電アクチュエータは、それ自身よりも線膨張係数の大きな部材に接合された圧電層と、前記圧電層の一方の面に配置された第１電極と、前記圧電層の前記一方の面における前記第１電極とは異なる部分に配置され、前記第１電極と導通する第２電極と、前記圧電層と前記第２電極との間に形成された、前記圧電層の比誘電率よりも比誘電率の低い低誘電層と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とは、絶縁材料に金属粒子を含有した材料により形成されており、前記第２電極は、前記第１電極よりも前記金属粒子の径が大きい材料で形成されている。
本発明の第１参考例に係る圧電アクチュエータは、それ自身よりも線膨張係数の大きな部材に接合された圧電層と、前記圧電層の一方の面に配置された第１電極と、前記圧電層の前記一方の面における前記第１電極とは異なる部分に配置され、前記第１電極と導通する第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とは、絶縁材料に金属粒子を含有した材料により形成されており、前記第２電極は、前記第１電極よりも前記金属粒子の配合比率が小さい材料で形成されている。
本発明の第１参考例に係る圧電アクチュエータは、それ自身よりも線膨張係数の大きな部材に接合された圧電層と、前記圧電層の一方の面に配置された第１電極と、前記圧電層の前記一方の面における前記第１電極とは異なる部分に配置され、前記第１電極と導通する第２電極と、を備え、前記第１電極と前記第２電極とは、絶縁材料に金属粒子を含有した材料により形成されており、前記第２電極は、前記第１電極よりも前記金属粒子の配合比率が小さい材料で形成されている。
上述したように、圧電層がそれ自身よりも線膨張係数の大きい部材に接合される場合、圧電層にはその面方向に圧縮応力が残留する。すると、第１電極に電圧を印加して、圧電層の第１電極と対向する部分（以下、第１部分と称す）に電界をかけて圧電変形させようとしたときに、圧電層の第１部分の変形量が小さくなってしまう。
そこで、本発明の圧電アクチュエータによると、圧電層の一方の面における第１電極とは異なる部分に第２電極を配置している。これにより、第２電極に分極電圧を印加して、圧電層の第２電極と対向する部分（以下、第２部分と称す）をその面方向に収縮させることで、圧電層の第１部分を面方向に引っ張り、圧電層の接合にともない圧電層の第１部分に生じた圧縮応力を緩和させて、変形量が低下してしまうのを抑制することができる。
また、第１電極と第２電極は導通しているため、圧電層の第１部分を圧電変形させようと第１電極に駆動電圧を印加すると、第２電極にも駆動電圧が印加される。
ここで、１つの金属粒子が圧電層と接触する面積は径によらずほぼ同じである。したがって、圧電層と接触する金属粒子の数が多いほど、圧電層と接触する面に露出した導電部分の面積は大きいことになる。そこで、本発明では第２電極を第１電極よりも金属粒子の径が大きい材料で形成することで、本発明の第１参考例では第２電極を第１電極よりも金属粒子の配合比率が小さい材料で形成することで、圧電層の一方の面と接触する金属粒子の数が少なく、絶縁材料や空気が圧電層の一方の面に多く接触することになり、第２電極と圧電層との間に、低誘電層を形成することができる。これにより、駆動電圧印加時には、低誘電層に電圧が集中するため、圧電層の第２部分には電圧がほとんどかからなくなる。その結果、圧電層の第２部分の圧電変形が小さくなり、圧電層の第１部分の圧電変形を阻害しにくい。
以上のように、駆動時には、第１部分にのみ電界を付与することができる。また、分極時には、第１部分と第２部分ともに電界を付与することができる。そして、仮に、第１電極と第２電極が導通していなければ、それぞれの電極に対して駆動時や分極時に電圧を印加するための端子や配線などが必要となる。しかしながら、第１電極と第２電極が導通していることで、端子数や配線数を共通化することができる。
ここで、１つの金属粒子が圧電層と接触する面積は径によらずほぼ同じである。したがって、圧電層と接触する金属粒子の数が多いほど、圧電層と接触する面に露出した導電部分の面積は大きいことになる。そこで、本発明では第２電極を第１電極よりも金属粒子の径が大きい材料で形成することで、本発明の第１参考例では第２電極を第１電極よりも金属粒子の配合比率が小さい材料で形成することで、圧電層の一方の面と接触する金属粒子の数が少なく、絶縁材料や空気が圧電層の一方の面に多く接触することになり、第２電極と圧電層との間に、低誘電層を形成することができる。これにより、駆動電圧印加時には、低誘電層に電圧が集中するため、圧電層の第２部分には電圧がほとんどかからなくなる。その結果、圧電層の第２部分の圧電変形が小さくなり、圧電層の第１部分の圧電変形を阻害しにくい。
以上のように、駆動時には、第１部分にのみ電界を付与することができる。また、分極時には、第１部分と第２部分ともに電界を付与することができる。そして、仮に、第１電極と第２電極が導通していなければ、それぞれの電極に対して駆動時や分極時に電圧を印加するための端子や配線などが必要となる。しかしながら、第１電極と第２電極が導通していることで、端子数や配線数を共通化することができる。
本発明の第２参考例に係る圧電アクチュエータは、圧電層と、前記圧電層の一方の面に配置された第１電極と、前記圧電層の前記一方の面における前記第１電極とは異なる部分に配置され、前記第１電極と導通する第２電極と、前記圧電層と前記第２電極との間に形成された、前記圧電層の比誘電率よりも比誘電率の低い低誘電層と、を備え、前記第２電極は、前記圧電層の面方向と平行な所定の一方向に関する前記第１電極の両側のそれぞれにおいて、前記第１電極と隙間なく接触しながら当該両側に沿って延在している。
本発明の第２参考例によると、圧電層と第２電極との間に低誘電層が形成されている。これにより、駆動電圧印加時には、低誘電層に電圧が集中するため、圧電層の第２部分には電圧がほとんどかからなくなる。その結果、圧電層の第２部分の圧電変形が小さくなり、圧電層の第１部分の圧電変形を阻害しにくい。さらに第２参考例では、圧電層の第２部分を面方向に収縮させると、圧電層の第１部分が所定の一方向の両側に引っ張られるので、圧電層の第１部分の圧縮応力を効率よく緩和することができる。
さらに、前記第２電極は、前記第１電極と隙間なく接触しながら前記第１電極を取り囲むように配置されていることが好ましい。
これによると、圧電層の第２部分を面方向に収縮させると、圧電層の第１部分がその面方向に平行な複数の異なる方向に引っ張られるので、圧電層の第１部分の圧縮応力をさらに効率よく緩和することができる。また、圧電層の面方向にクラックが生じたときに、このクラックが圧電層の第１部分に到達して、圧電層の第１部分の圧電特性が変動するのを抑制することができる。
本発明の第３参考例に係る圧電アクチュエータは、圧電層と、前記圧電層の一方の面に配置された第１電極と、前記圧電層の前記一方の面における前記第１電極とは異なる部分に配置され、前記第１電極と導通する第２電極と、前記圧電層と前記第２電極との間に形成された、前記圧電層の比誘電率よりも比誘電率の低い低誘電層と、前記圧電層と積層して配置され、基材の一表面に配置される振動板と、を備え、前記振動板は、前記圧電層の変形を許容する前記基材の変形許容部を覆った状態で、前記基材の前記変形許容部の周囲領域に接合されており、前記第１電極は、前記圧電層の前記一方の面における前記変形許容部と対向する領域内に配置され、前記第２電極は、前記変形許容部と対向する対向領域を有し、前記対向領域が、前記第１電極を連続的に取り囲んでいる。
本発明の第３参考例点によると、圧電層と第２電極との間に低誘電層が形成されている。これにより、駆動電圧印加時には、低誘電層に電圧が集中するため、圧電層の第２部分には電圧がほとんどかからなくなる。その結果、圧電層の第２部分の圧電変形が小さくなり、圧電層の第１部分の圧電変形を阻害しにくい。さらに第４観点では、圧電層の第２部分は、振動板の基材と接合されていない領域と対向して配置されており、第１部分に近い位置なので、圧電層の第１部分における圧縮応力を大きく緩和することができる。
また、本発明に係る圧電アクチュエータ並びに上記第１及び第２参考例に係る圧電アクチュエータは、前記圧電層と積層して配置され、基材の一表面に配置される振動板をさらに備え、前記振動板は、前記圧電層の変形を許容する前記基材の変形許容部を覆った状態で、前記基材の前記変形許容部の周囲領域に接合されており、前記第１電極は、前記圧電層の前記一方の面における前記変形許容部と対向する領域内に配置され、前記第２電極は、前記圧電層の前記一方の面における前記変形許容部と対向する領域を取り囲むように配置されていてもよい。
仮に、第２電極が変形許容部と対向する領域に配置されていると、第２電極の剛性で圧電層の第１部分の変形を阻害する要因となる。そこで、上記構成では、圧電層の第２部分は、第１部分を取り囲みつつ、振動板の基材と接合された領域と対向して配置されるため、圧電層の第１部分における圧縮応力を緩和しつつ、圧電層の第１部分の圧電変形を阻害しにくい。
そして、前記圧電アクチュエータは、前記圧電層の前記一方の面に配線部材が接続されるものであって、前記圧電層の前記一方の面に配置され、前記第１電極から引き出され、前記変形許容部と対向しない領域まで延在した引出電極と、前記引出電極の前記変形許容部と対向しない領域に形成され、前記配線部材と接続される接続端子と、をさらに備えていてもよい。
これによると、第１電極と第２電極は、材料は異なるが導通している。そこで、仮に第２電極に接続端子を形成して、接続端子から第２電極を介して第１電極に電圧を印加することも考えられるが、その場合に比べて、第１電極と同じ材料からなり、第１電極から引き出された引出電極に接続端子を形成することで、接続端子から第１電極に確実に電圧を印加することができる。また、接続端子を変形許容部と対向しない領域に形成することで、圧電層の、基材の変形許容部と対向する部分の圧電変形を阻害しにくい。
また、前記圧電アクチュエータは、前記圧電層の前記一方の面に配線部材が接続されるものであって、前記圧電層の前記一方の面と反対側の他方の面において、前記第１電極及び前記第２電極のそれぞれと共通に対向して配置された共通電極と、前記圧電層の一方の面の前記第１電極と前記第２電極と異なる部分において、前記共通電極と対向して配置され、前記第２電極と同じ材料で形成された表面電極と、前記圧電層の前記共通電極と前記表面電極とが対向する部分において前記厚み方向に貫通し、導電材料が充填されたスルーホールと、前記第２電極及び前記表面電極に形成され、前記配線部材と接続される接続端子と、をさらに備えていてもよい。
これによると、第１電極と第２電極は、材料は異なるが導通しているため、第２電極に形成された接続端子に電圧を印加すれば、第２電極を介して第１電極に電圧を印加することができる。また、第２電極と表面電極とを同じ材料で形成するため、第２電極と表面電極とを同一工程で形成することが可能であり、同一工程で形成すれば第２電極の高さと表面電極の高さを均一にすることができ、配線部材の接続不良を抑制することができる。
本発明の液体移送装置は、圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットに設けられて、前記圧力室内の液体に圧力を付与する、前記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、前記第１電極が、前記圧電層の一方の面における前記圧力室と対向する領域に配置され、前記第２電極が、前記第１電極とは異なる材料で形成されている。
上述したように、圧電層がそれ自身よりも線膨張係数の大きい部材に接合される場合、圧電層にはその面方向に圧縮応力が残留する。すると、第１電極に電圧を印加して、圧電層の第１電極と対向する部分（以下、第１部分と称す）に電界をかけて圧電変形させようとしたときに、圧電層の第１部分の変形量が小さくなってしまい、その結果、液体の移送量が低下してしまう。
そこで、本発明の液体移送装置によると、圧電層の一方の面における第１電極とは異なる部分に第２電極を配置している。これにより、第２電極に分極電圧を印加して、圧電層の第２電極と対向する部分（以下、第２部分と称す）をその面方向に収縮させることで、圧電層の第１部分を面方向に引っ張り、圧電層の接合にともない圧電層の第１部分に生じた圧縮応力を緩和させて、変形量が低下してしまうのを抑制し、液体の移送量が低下してしまうのを抑制することができる。
また、第１電極と第２電極は導通しているため、圧電層の第１部分を圧電変形させようと第１電極に駆動電圧を印加すると、第２電極にも駆動電圧が印加される。しかしながら、第２電極と圧電層との間に低誘電層が形成されており、駆動電圧印加時には、低誘電層に電圧が集中するため、圧電層の第２部分には電圧がほとんどかからなくなる。その結果、圧電層の第２部分の圧電変形が小さくなり、圧電層の第１部分の圧電変形を阻害しにくい。以上のように、駆動時には、第１部分にのみ電界を付与することができる。また、分極時には、第１部分と第２部分ともに電界を付与することができる。そして、仮に、第１電極と第２電極が導通していなければ、それぞれの電極に対して駆動時や分極時に電圧を印加するための端子や配線などが必要となるが、第１電極と第２電極が導通していることで、端子数や配線数を共通化することができる。
本発明の参考例に係る圧電アクチュエータの製造方法は、それ自身よりも線膨張係数の大きな部材に接合された圧電層と、前記圧電層の一方の面に配置された第１電極と、前記圧電層の前記一方の面における前記第１電極とは異なる部分に配置され、前記第１電極と導通する第２電極と、前記圧電層と前記第２電極との間に形成された、前記圧電層の比誘電率よりも比誘電率の低い低誘電層と、を備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、前記圧電層にそれ自身よりも線膨張係数の大きな部材を熱硬化性接着剤により加熱接合する接合工程と、前記圧電層の前記一方の面に前記第１電極を形成する第１電極形成工程と、前記圧電層の前記一方の面に前記第２電極を形成する第２電極形成工程と、前記接合工程、前記第１電極形成工程及び前記第２電極形成工程の後に、前記第１電極または前記第２電極に分極電圧を印加する分極工程と、を備えている。
本発明における圧電アクチュエータの製造方法によると、接合工程において圧電層に残留した面方向の圧縮応力を、分極工程において第２電極に電圧を印加させて、圧電層の第２電極と対向する部分を面方向に収縮させることで、圧電層の第１部分に生じた圧縮応力を緩和させることができる。また、第１電極と第２電極が導通しているため、第１電極と第２電極を形成した後に、第１電極または第２電極に分極電圧を印加すると、圧電層の第１電極と対向する部分と、圧電層の第２電極と対向する部分とを１度に分極することができ、製造工程を簡単化することができる。
また、別の観点では、本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、上述した圧電アクチュエータの製造方法であって、前記圧電層にそれ自身よりも線膨張係数の大きな部材を熱硬化性接着剤により加熱接合する接合工程と、前記圧電層の前記一方の面に、前記第２電極を形成する第２電極形成工程と、前記接合工程及び前記第２電極形成工程の後に、前記第２電極に分極電圧を印加する第１の分極工程と、前記第１の分極工程の後に、前記圧電層の前記一方の面に、前記第１電極を形成する第１電極形成工程と、前記第１電極形成工程の後に、前記第１電極に前記第１の分極工程時よりも小さな分極電圧を印加する第２の分極工程と、を備えている。
本発明における圧電アクチュエータの製造方法によると、接合工程において圧電層に残留した面方向の圧縮応力を、第１の分極工程において第２電極に電圧を印加させて、圧電層の第２電極と対向する部分を面方向に収縮させることで、圧電層の第１部分に生じた圧縮応力を緩和させることができる。また、圧電層の第２部分の分極電圧を、圧電層の第１部分の分極電圧よりも大きくすることができる。したがって、大きな分極電圧で分極させて圧電層の第２部分を形成することで、圧電層の第２部分が大きく収縮して、圧電層の第１部分を大きく引っ張ることができ、圧電層の第１部分に生じた圧縮応力を大きく緩和させることができる。また、小さな分極電圧で分極させて圧電層の第１部分を形成することで、圧電層の第１部分の圧電特性の経年変化の程度を小さくすることができる。
また、前記圧電アクチュエータは、前記圧電層の前記一方の面に配線部材が接続されるものであって、前記圧電層の前記一方の面と反対側の他方の面に配置され、前記第１電極及び前記第２電極と共通に対向する共通電極と、前記圧電層の一方の面の前記第１電極と前記第２電極と異なる部分において、前記共通電極と対向して配置され、前記第２電極と同じ材料で形成された表面電極と、前記圧電層の前記共通電極と前記表面電極とが対向する部分において前記厚み方向に貫通し、導電材料が充填されたスルーホールと、を備え、前記第２電極及び前記表面電極に、前記配線部材と接続される接続端子が設けられており、前記第２電極形成工程と同じ工程において、前記圧電層の前記一方の面に、前記表面電極を形成する表面電極形成工程をさらに備えていることが好ましい。
これによると、第１電極と第２電極は、材料は異なるが導通しているため、第２電極に形成された接続端子に電圧を印加すれば、第２電極を介して第１電極にも電圧を印加することができる。また、第２電極と表面電極とを同じ材料で同一工程で形成すれば、第２電極の高さと表面電極の高さを均一にすることができ、配線部材の接続不良を抑制することができる。
圧電層の第２電極と対向する部分を分極により面方向に収縮させて、圧電層の第１電極と対向する部分を面方向に引っ張り、圧電層の接合にともない圧電層の第１電極と対向する部分に生じた圧縮応力を緩和させて、変形量が低下してしまうのを抑制することができる。また、第２電極と圧電層との間に低誘電層が形成されており、駆動電圧印加時には、低誘電層に電圧が集中するため、圧電層の第２部分には電圧がほとんどかからなくなる。その結果、圧電層の第２部分の圧電変形が小さくなり、圧電層の第１部分の圧電変形を阻害しにくい。以上のように、駆動時には、第１部分にのみ電界を付与することができる。また、分極時には、第１部分と第２部分ともに電界を付与することができる。そして、仮に、第１電極と第２電極が導通していなければ、それぞれの電極に対して駆動時や分極時に電圧を印加するための端子や配線などが必要となる。しかしながら、第１電極と第２電極が導通していることで、端子数や配線数を共通化することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、記録用紙に対してインクを噴射するインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。
まず、本実施形態のインクジェットプリンタの概略構成について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略構成図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、キャリッジ２、インクジェットヘッド３（液体移送装置）、搬送ローラ４などを有している。
キャリッジ２は、走査方向（図１の左右方向）に往復移動する。インクジェットヘッド３は、キャリッジ２に搭載されており、その下面に形成されたノズル１５（図３、４参照）からインクを噴射する。搬送ローラ４は、記録用紙Ｐを紙送り方向（図１の手前方向）に搬送する。そして、インクジェットプリンタ１においては、搬送ローラ４により搬送される記録用紙Ｐに、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド３からインクが噴射されることにより、記録用紙Ｐに画像や文字などが記録される。
次に、インクジェットヘッド３について説明する。図２は、インクジェットヘッドの平面図である。図３は、図２の部分拡大図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線断面図であり、（ａ）は分極について説明する図であり、（ｂ）は応力緩和について説明する図である。なお、図２、図３においては、図面をわかりやすくするために、インクジェットヘッド３の上面を覆うように配置されるフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）４８を仮想線で示している。また、図５においては、ＦＰＣ４８、及び、流路ユニット６の一番上の圧力室１０が形成されたプレートを除く残りのプレートの図示を省略している。図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル１５や圧力室１０を含むインク流路が形成された流路ユニット６（基材）と、圧力室１０内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ７と、を有している。また、圧電アクチュエータ７の上面には、ＦＰＣ４８が接合される。
そして、図４に示すように、流路ユニット６は、複数枚（ここでは、４枚）のプレートが互いに積層されることによって形成されており、これらのプレートのうち、ノズル１５が形成された最下層のプレートを除くプレートは、例えば、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１６といったステンレス鋼などの導電性を有しているとともに後述する圧電層４１、４２を構成する圧電材料よりも線膨張係数の大きい材料からにより形成されている。また、ノズル１５が形成されたプレートはポリイミドなどの合成樹脂材料から形成されている。あるいは、ノズル１５が形成されたプレートも、他のプレートと同様の材料によって構成されていてもよい。なお、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１６の線膨張係数は、それぞれ、１０．４［１０−６／℃］、１６．０［１０−６／℃］程度である。
そして、流路ユニット６内において、インク供給口９に連なるマニホールド１１が圧力室１０に連通し、さらに、圧力室１０はノズル１５に連通している。つまり、流路ユニット６には、マニホールド１１から圧力室１０を経てノズル１５に至る個別インク流路１２が複数形成されている。
次に、圧電アクチュエータ７について説明する。圧電アクチュエータ７は、複数の圧力室１０を覆うように流路ユニット６の上面に積層された２枚の圧電層４１、４２と、上側の圧電層４１の上面に配置された複数の個別電極４４（第１電極）及び複数の外周電極４５（第２電極）と、２枚の圧電層４１、４２の間に配置された共通電極４３とを有している。
２枚の圧電層４１、４２は、共に、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなり、矩形の同一平面形状をそれぞれ有する。積層された２枚の圧電層４１、４２は、複数の圧力室１０を覆った状態で流路ユニット６の上面に接合されている。なお、上側の圧電層４２は、個別電極４４と共通電極４３との間に所定の分極電圧が印加されることによって、２種類の電極４４、４３に挟まれた圧電層部分（以下、活性部Ｒ１ともいう）が厚み方向下向きに分極されている。また、上側の圧電層４２は、外周電極４５と共通電極４３との間に所定の分極電圧が印加されることによって、２種類の電極４５、４３に挟まれた圧電層部分（以下、応力緩和部Ｒ２ともいう）も厚み方向下向きに分極されている。
また、圧電層４１は、複数の圧力室１０を覆うように、流路ユニット６の最上層のプレートの上面に熱硬化性の接着剤などにより接合されている。圧電層４１、４２を構成する圧電材料の線膨張係数は、５．５［１０−６／℃］程度であり、圧電層４１は、上述したように、自身よりも線膨張係数の大きい流路ユニット６（圧力室１０が形成されたプレート）に接合されている。なお、圧電層４１は、後述するように圧電アクチュエータ７を駆動させたときに、圧電層４１、４２をユニモルフ変形させるための振動板として動作する。
複数の個別電極４４は、ガラス材料に数１０〜数１００ｎｍのＡｇ−Ｐｄからなる金属粒子を含有した材料からなり、圧電層４２の上面に複数の圧力室１０に対応して配置されている。図２、図３に示すように、個別電極４４は、圧力室１０よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有しており、圧力室１０の略中央部と対向している。
複数の外周電極４５は、個別電極４４を形成する材料と比較してガラス材料と金属粒子との配合比率は同じであり、ガラス材料に個別電極４４よりも大径の数ミクロンの金属粒子を含有した材料からなり、圧電層４２の上面に複数の個別電極４４を取り囲んで配置されている。外周電極４５は、複数の個別電極４４の全周と接触して導通しつつ、圧力室１０よりも若干大きい略楕円の平面形状を有している。そして、外周電極４５の厚みは、個別電極４４よりも厚く形成されている。複数の外周電極４５の端部からは、複数の接続端子４５ａが楕円状の個別電極４４の長手方向にそれぞれ引き出されている。
共通電極４３は、個別電極４４と同様の導電性材料からなり、圧電層４１と圧電層４２との間にそのほぼ全域にわたって形成されており、複数の個別電極４４及び複数の外周電極４５と圧電層４２を挟んで対向している。
図４に示すように、複数の接続端子４５ａには、導電性接着剤からなるバンプ５２がそれぞれ配置され、各接続端子４５ａは、バンプ５２を介して、圧電アクチュエータ７の上面を覆うように配置されるＦＰＣ４８の第１接続電極部５７と接続される。なお、導電性接着剤は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に多数の金属粒子（例えば、銀（Ａｇ）粒子）を含有したものであり、加圧加熱によって硬化しつつ導電性を発現し、２つの接続対象を機械的に接合するとともに、両者を電気的に導通させるものである。そして、複数の個別電極４４のそれぞれには、ＦＰＣ４８に実装されたドライバＩＣ５０（図２参照）から複数の外周電極４５のそれぞれを介して、駆動電位（例えば２０Ｖ程度）及びグランド電位を組み合わせた数ｋＨｚの駆動周波数の駆動信号が付与される。
図２に示すように、圧電層４２の上面（圧電アクチュエータ７の上面）の、走査方向における両端部（縁部）には、縁に沿って紙送り方向に延びる２つの表面電極４６がそれぞれ形成されている。図４に示すように、表面電極４６が形成された領域において、圧電層４２にはスルーホール４２ａが形成されており、このスルーホール４２ａ内に導電性材料が充填されて、表面電極４６と２枚の圧電層４１、４２の間に配置された共通電極４３とが導通している。さらに、各表面電極４６には、その長手方向に沿って適当間隔を空けて、バンプ５２と同様の導電性接着剤からなる複数のバンプ５３が配置され、表面電極４６は、バンプ５３を介して、ＦＰＣ４８の第２接続電極部５９と接続される。また、共通電極４３は、ＦＰＣ４８に実装されたドライバＩＣ５０に接続され、常にグランド電位に保持されている。
ＦＰＣ４８は、一部が圧電アクチュエータ７の上面と対向するように配置された状態で圧電アクチュエータ７に接合されるとともに、この圧電アクチュエータ７からノズル１５の配列方向の一方（図２の上方）から水平に引き出され、さらに、曲げられて上方へ引き出されている。
図５（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ７において、圧電層４２の個別電極４４と共通電極４３とに挟まれた活性部Ｒ１は、製造段階において、高い分極電圧が長時間印加されることで、厚み方向の下向きに分極されている。また、圧電層４２の外周電極４５と共通電極４３とに挟まれた応力緩和部Ｒ２も、製造段階において、活性部Ｒ１に対する分極電圧と同じ、高い分極電圧が長時間印加されることで、厚み方向に分極されている。そして、応力緩和部Ｒ２は、分極されることによって、厚み方向と直交する面方向に収縮して、その収縮状態を保持している。
ここで、上述したように、圧電材料からなる圧電層４１、４２と流路ユニット６の圧力室１０が形成された、金属材料からなるプレートとを熱硬化性の接着剤により接合する場合には、接合の際にこれらを加熱する必要があるが、加熱後、常温に戻したときに、両者の線膨張係数の違いから、圧電層４１及び活性部Ｒ１を含む圧電層４２には、その面方向に圧縮応力が残留することになる。
そこで、本実施形態では、平面視で個別電極４４（活性部Ｒ１）を取り囲むように配置された応力緩和部Ｒ２がその面方向に収縮しているため、この収縮によって、圧電層４１、４２の活性部Ｒ１が、その面方向と平行に、活性部Ｒ１の外側に向かって複数の異なる方向に引っ張られ、これにより、活性部Ｒ１に残留した圧縮応力が緩和されている。
次に、圧電アクチュエータ７の駆動方法について説明する。圧電アクチュエータ７は、駆動前には、共通電極４３がドライバＩＣ５０と接続されてグランド電位に保持され、個別電極４４がドライバＩＣ５０と接続された外周電極４５を介して予めグランド電位に保持されている。
そして、圧電アクチュエータ７を駆動させる際には、個別電極４４の電位を所定の駆動電位（例えば、２０Ｖ程度）に切り替える。すると、個別電極４４と共通電極４３との間に電位差が生じ、この電位差によって活性部Ｒ１にはその厚み方向の電界が発生する。この電界の方向は活性部Ｒ１の分極方向と一致するため、活性部Ｒ１は分極方向と直交するその面方向に収縮し、圧電層４１、圧電層４２の圧力室１０と対向する部分が全体として圧力室１０に向かって凸となるように変形（いわゆるユニモルフ変形）する。これにより、圧力室１０の容積が低下して圧力室１０内のインクの圧力が上昇し（圧力室１０内のインクに圧力が付与され）、圧力室１０に連通するノズル１５からインクが噴射される。
ここで、上述したように、外周電極４５は、個別電極４４（共通電極４３）よりも金属粒子の径が大きい材料からなる。図６は、圧電層の外周電極と対向する部分の圧電変形について説明する図であり、（ａ）は圧電層の個別電極と共通電極とに挟まれた部分及び外周電極と共通電極とに挟まれた部分の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の等価回路図である。すると、図６（ａ）に示すように、１つの金属粒子６２が圧電層４２と接触する面積は径によらずほぼ同じである。したがって、圧電層４２と接触する金属粒子６２の数が多いほど、圧電層４２と接触する面に露出した導電部分の面積は大きいことになる。すなわち、外周電極４５を個別電極４４（共通電極４３）よりも金属粒子６２の径が大きい材料で形成することで、圧電層４２と接触する金属粒子６２の数が少なく、絶縁材料や空気が圧電層４２の一方の面に多く接触することになり、金属粒子６２の接触面積が小さくなる。そして、外周電極４５の圧電層４２と接触する部分には、絶縁材料や空気からなる低誘電層４７（図６参照）が存在することになる。なお、本発明における低誘電層４７の比誘電率は、圧電層４２の比誘電率よりも低ければよい。
そして、図６（ｂ）に示すように、圧電層４２の個別電極４４と共通電極４３とに挟まれた部分、及び、圧電層４２の外周電極４５と共通電極４３とに挟まれた部分を等価回路図として記載すると、外周電極４５と共通電極４３とに挟まれた部分については、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２からなるコンデンサＣ１と上述した低誘電層４７からなるコンデンサＣ２とが直列に接続された回路図となる。また、個別電極４４と共通電極４３とに挟まれた部分については、圧電層４２の活性部Ｒ１からなるコンデンサＣ３のみの回路図となる。
そして、本実施形態においては、圧電層４２の厚みが約２０μｍであり、低誘電層４７の厚みが約１μｍとなっている。また、圧電層４２の誘電率は約２０００であり、低誘電層４７の誘電率は約１〜１０となっている。したがって、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との合成容量は、コンデンサＣ３と比較して非常に小さくなる。したがって、数ｋＨｚの駆動周波数の駆動信号では、コンデンサＣ２に電圧が集中するため、コンデンサＣ１には電圧がほとんど印加されず、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２には微小な電界が短時間しかかからない。以上のことから、圧電アクチュエータ７を駆動させるために駆動信号を入力したときに、圧電層４２の活性部Ｒ１は圧電変形するが、応力緩和部Ｒ２は圧電変形しない。
一方、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２の分極時には、駆動周波数のようなｋＨｚオーダーの交流ではなく、上述したように、長時間直流の高い分極電圧を印加するため、低誘電層４７（コンデンサＣ２）が絶縁状態を保てず電荷リークして放電が生じる。したがって、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２（コンデンサＣ１）に電圧が印加される。そして、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２を分極することができる。なお、個別電極４４の圧電層４２と接触する部分についても、絶縁材料や空気からなり、圧電層４２よりも誘電率の低い層（以下、この層を第２低誘電層と称す。）が存在する場合も考えられる。しかしながら、上述した第２低誘電層は、低誘電層４７にくらべて厚みが薄い。そのため、第２低誘電層は、低誘電層４７に比べて静電容量が大きい。したがって、周波数の高い駆動信号を流した場合、第２低誘電層に加わる電圧は、低誘電層４７に加わる電圧に比べて低くなる。このため、圧電層４２の個別電極４４の下に位置する部分（以下、第１圧電部と称す）に加わる電圧は、圧電層４２の引出電極４５の下に位置する部分に加わる電圧よりも十分大きくなる。よって、駆動信号を流した場合に、所望量のインクを噴射させる十分な圧電変形を起こすための電界が、第１圧電部には印加される。このように、個別電極４４と圧電層４２との間に第２低誘電層が存在したとしても、第１圧電部には十分な電界が印加される。
本実施形態によると、圧電層４２の共通電極４３が配置された面と反対側の面に個別電極４４を取り囲んで、個別電極４４と導通して外周電極４５を配置している。これにより、圧電層４２の外周電極４５と共通電極４３とに挟まれた部分を厚み方向に分極させると、その面方向の収縮して保持され、圧電層４２の個別電極４４と共通電極４３とに挟まれた活性部Ｒ１を面方向に引っ張り、圧電層４１、４２の接合にともない圧電層４２の活性部Ｒ１圧縮応力を緩和させて、変形量が低下してしまうのを抑制し、インクの噴射量が低下してしまうのを抑制することができる。
また、個別電極４４と外周電極４５は導通しているため、圧電層４２の活性部Ｒ１を圧電変形させようと個別電極４４に駆動電圧を印加するときには、外周電極４５にも駆動電圧が印加される。しかしながら、外周電極４５と圧電層４２との間に低誘電層４７が形成されており、駆動電圧印加時には、低誘電層４７に電圧が集中するため、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２には電圧がほとんどかからなくなる。その結果、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２の圧電変形が小さくなり、圧電層４２の活性部Ｒ１の圧電変形を阻害しにくい。以上のように、駆動時には、活性部Ｒ１にのみ電界を付与することができる。また、分極時には、活性部Ｒ１と応力緩和部Ｒ２ともに電界を付与することができる。
さらに、仮に、個別電極４４と外周電極４５が導通していなければ、それぞれの電極に対して電圧を印加するための端子や配線などの構成が必要となり、外周電極４５が存在しない場合に比べて、例えば端子数や配線数については２倍になる。しかしながら、個別電極４４と外周電極４５は導通していることで、端子数や配線数を共通化することができる。
また、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２は、活性部Ｒ１を取り囲むように配置されているため、圧電層４２の活性部Ｒ１がその面方向に平行な複数の異なる方向に引っ張られるので、圧電層４２の活性部Ｒ１の圧縮応力をさらに効率よく緩和することができる。また、圧電層４２の面方向にクラックが生じたときに、このクラックが圧電層４２の活性部Ｒ１に到達して、圧電特性が変動するのを抑制することができる。さらに、接続端子４５ａの配置自由度が上がる。
さらに、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２は、圧力室１０と対向する領域において活性部Ｒ１を取り囲むように配置されているため、圧電層４２の活性部Ｒ１に近く、圧電層４２の活性部Ｒ１における圧縮応力を大きく緩和することができる。
また、個別電極４４に電圧を印加するためのバンプ５２と、共通電極４３に電圧を印加するためのバンプ５３とは、同じ材料により形成された外周電極４５と表面電極４６とに形成されているため、同一工程で形成すれば、外周電極４５の高さと表面電極４６の高さを均一にすることができ、ＦＰＣ４８の接続不良を抑制することができる。
また、外周電極４５は、個別電極４４と金属粒子の径は異なるが、ガラス材料との配合比率は同じであるため、低誘電層４７を形成しつつ、抵抗値を小さく維持することができる。
次に、圧電アクチュエータ７を製造し、ＦＰＣ４８と接続するまでの工程について説明する。図７は、圧電アクチュエータを製造しＦＰＣと接続するまでの工程図である。まず、上述したように熱硬化性の接着剤により圧電層４１に流路ユニット６を加熱接合する（接合工程）。そして、図７（ａ）に示すように、圧電層４１の一方の面に共通電極４３を形成し、共通電極４３を挟んで圧電層４１とスルーホール４２ａを形成した圧電層４２とを積層する。そして、スルーホール４２ａに導電材料を充填する。そして、図７（ｂ）に示すように、圧電層４１の表面に個別電極４４を形成した（第１電極形成工程）後、図７（ｃ）に示すように、外周電極４５及び表面電極４６を形成する（第２電極形成工程：表面電極形成工程）。なお、外周電極４５は、個別電極４４と確実に導通させるために乗り上げるように形成するのが好ましい。また、第１電極形成工程と第２電極形成工程（表面電極形成工程）の順序は問わない。
その後、図７（ｄ）に示すように、個別電極４４または外周電極４５と共通電極４３との間に分極電圧を印加して、圧電層４１の個別電極４４と共通電極４３とに挟まれた部分及び外周電極４５と共通電極４３とに挟まれた部分を分極させる（分極工程）。そして、図７（ｅ）に示すように、外周電極４５上にバンプ５２を形成するとともに、表面電極４６上にバンプ５３を形成する（バンプ形成工程）。そして、図７（ｆ）に示すように、圧電層４２の上面を覆うようにＦＰＣ４８を配置して、第１接続電極部５７とバンプ５２とを接合するとともに、第２接続電極部５９とバンプ５３とを接合する。
この圧電アクチュエータ７の製造方法によると、接合工程において圧電層４２に残留した面方向の圧縮応力を、分極工程において外周電極４５に電圧を印加させて、圧電層４２の外周電極４５と対向する部分を面方向に収縮させることで、圧電層４２の個別電極４４と対向する部分に生じた圧縮応力を緩和させることができる。
また、個別電極４４と個別電極４４に導通した外周電極４５を形成した後に、個別電極４４または外周電極４５と共通電極４３の間に分極電圧を印加している。そのため、圧電層の個別電極４４と対向する部分（活性部Ｒ１）と、圧電層の外周電極４５と対向する部分（応力緩和部Ｒ２）とを１度に分極することができ、製造工程を簡単化することができる。また、同一工程で、外周電極４５と表面電極４６を形成しているため、外周電極４５の高さと表面電極４６の高さを均一にすることができ、ＦＰＣ４８の接続不良を抑制することができる。
次に、本実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。
本実施形態においては、外周電極４５は、圧電層４２の圧力室１０と対向する領域において、個別電極４４の全周と接触して配置されていたが、外周電極４５は圧電層４２の個別電極４４とは異なる位置に配置されていればよい。以下、例を挙げて説明する。
図８（ａ）に示すように、外周電極１４５は、圧電層４２の圧力室１０と対向する領域を取り囲む領域に配置され、個別電極４４と連結部１５０を介して接続されて導通していてもよい（変形例１）。このとき、連結部１５０は、外周電極１４５と同じ材料により形成される。そして、外周電極１４５に接続端子１４５ａが形成されて、接続端子１４５ａ上にバンプ５２が形成される。仮に、外周電極１４５が圧力室１０と対向する領域に配置されていると、外周電極１４５の剛性で圧電層４２の活性部の変形を阻害する要因となる。そこで、本変形例では、圧電層４２の応力緩和部は、活性部を取り囲みつつ、圧電層４１の流路ユニット６と接合された領域と対向して配置されるため、圧電層４２の活性部における圧縮応力を緩和しつつ、圧電層４２の活性部の圧電変形を阻害しにくい。
また、図８（ｂ）に示すように、外周電極２４５は、個別電極４４の全周を取り囲まずに、紙送り方向の両側に配置されてもよい（変形例２）。そして、個別電極４４を紙送り方向に挟んだ外周電極２４５は、連結部２５０を介して連結されて導通している。そして、連結部２５０は、外周電極２４５と同じ材料により形成される。そして、連結部２５０に接続端子２５０ａが形成されて、接続端子２５０ａ上にバンプ５２が形成される。これによると、圧電層４２の外周電極２４５と対向した応力緩和部が、圧電層４２を面方向に収縮させると、圧電層４２の活性部Ｒ１が紙送り方向の両側に引っ張られるので、圧電層４２の活性部Ｒ１の圧縮応力を効率よく緩和することができる。なお、外周電極２４５は、個別電極４４の走査方向の両側に配置されてもよい。
さらに、本実施形態においては、バンプ５２は、外周電極４５と同じ材料からなる接続端子４５ａ上に形成されていたが、図９に示すように、個別電極４４から引き出され、圧力室１０と対向しない領域まで延在した引出電極３４４が形成され、引出電極３４４の圧力室１０と対向しない領域に接続端子３４４ａが形成され、接続端子３４４ａ上にバンプ５２が形成されてもよい（変形例３）。これによると、個別電極４４と外周電極４５は、材料は異なるが導通している。そこで、仮に外周電極４５にバンプ５２を形成して、バンプ５２から外周電極４５を介して個別電極４４に電圧を印加することも考えられるが、その場合に比べて、個別電極４４と同じ材料からなり、個別電極４４から引き出された引出電極３４４にバンプ５２を形成することで、バンプ５２から個別電極４４に確実に電圧を印加することができる。また、バンプ５２を圧力室１０と対向しない領域に形成することで、圧電層４２の圧力室１０と対向する部分の変形を阻害しにくい。なお、このとき、共通電極４３に電圧を印加するためのバンプ５３が形成される表面電極４６は、個別電極４４と同じ材料で同一工程で形成した方が、高さが均一になりやすく好ましい。
また、本実施形態においては、圧電層４２の活性部Ｒ１と応力緩和部Ｒ２を一度の分極工程で同時に分極させていたが、分極程度に差をつけた場合には以下の工程で行うことが好ましい。図１０は、変形例における圧電アクチュエータを製造しＦＰＣと接続するまでの工程図である。
まず、上述した実施形態と同様に、熱硬化性の接着剤により圧電層４１に流路ユニット６を加熱接合する（接合工程）。そして、図１０（ａ）に示すように、圧電層４２の一方の面に共通電極４３を形成し、共通電極４３を挟んで圧電層４１とスルーホール４２ａが形成された圧電層４２とを積層する。そして、スルーホール４２ａに導電材料を充填する。そして、図１０（ｂ）に示すように、圧電層４１の表面に外周電極４５及び表面電極４６を形成する（第２電極形成工程）。その後、図１０（ｃ）に示すように、外周電極４５と共通電極４３との間に分極電圧を印加して、圧電層４１の外周電極４５と共通電極４３とに挟まれた部分を分極させる（第１分極工程）。
続いて、図１０（ｄ）に示すように、圧電層４２の表面に個別電極４４を形成する（第１電極形成工程）。なお、個別電極４４は、外周電極４５と確実に導通させるために乗り上げるように形成するのが好ましい。そして、図１０（ｅ）に示すように、外周電極４５と共通電極４３との間に、第１分極工程時よりも小さな分極電圧を印加して、圧電層４１の個別電極４４と共通電極４３とに挟まれた部分及び外周電極４５と共通電極４３とに挟まれた部分を分極させる（第２分極工程）。そして、図１０（ｆ）に示すように、外周電極４５上にバンプ５２を形成するとともに、表面電極４６上にバンプ５３を形成する（バンプ形成工程）。そして、図１０（ｇ）に示すように、圧電層４２の上面を覆うようにＦＰＣ４８を配置して、第１接続電極部５７とバンプ５２とを接合するとともに、第２接続電極部５９とバンプ５３とを接合する。
この圧電アクチュエータ７の製造方法によると、接合工程において圧電層４２に残留した面方向の圧縮応力を、分極工程において外周電極４５に電圧を印加させて、圧電層４２の外周電極４５と対向する部分を面方向に収縮させることで、圧電層４２の個別電極４４と対向する部分に生じた圧縮応力を緩和させることができる。
また、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２の分極電圧を、圧電層４２の活性部Ｒ１の分極電圧よりも大きくすることができる。したがって、大きな分極電圧で分極させて圧電層４２の応力緩和部Ｒ２を形成することで、圧電層４２の応力緩和部Ｒ２が大きく収縮して、圧電層４２の活性部Ｒ１を大きく引っ張ることができ、圧電層４２の活性部Ｒ１に生じた圧縮応力を大きく緩和させることができる。また、小さな分極電圧で分極させて圧電層４２の活性部Ｒ１を形成することで、圧電層４２の活性部Ｒ１の圧電特性の経年変化の程度を小さくすることができる。さらに、個別電極４４と外周電極４５が導通しているため、先に大きな分極電圧を印加する外周電極４５に配線などを構成すれば、この外周電極４５に第２分極工程において小さな分極電圧を印加して、個別電極４４に分極電圧を印加することができ、端子や配線などの構成を簡単化することができる。
さらに、本実施形態においては、外周電極４５は、個別電極４４を形成する材料と比較してガラス材料と金属粒子との配合比率は同じであり、ガラス材料に個別電極４４よりも大径の数ミクロンの金属粒子を含有した材料からなり、圧電層４２と接触する低誘電層４７を有していたが、外周電極４５は、個別電極４４よりも金属粒子の配合比率が小さい材料で形成されてもよい。この場合においても、外周電極４５は、材料内における金属粒子の配合比率が小さいため、圧電層４２と接触する金属粒子の数が少なく、圧電層４２の外周電極４５との接触界面には、ガラス材料や空気が多く接触することになり、金属粒子の接触面積が小さくなり、圧電層４２に接触した低誘電層４７を形成することができる。
また、外周電極４５の圧電層４２との接触面の表面粗さを粗くすることでも、金属粒子と圧電層４２との接触面積が小さくなり、圧電層４２に接触した低誘電層４７を形成することができる。
さらに、本実施形態においては、圧電材料からなる圧電層４１、４２と流路ユニット６の圧力室１０が形成された金属材料からなるプレートを熱硬化性の接着剤により加熱接合する場合を例に挙げて説明したが、振動板として機能する圧電層４１は、圧電材料に限らず、金属材料からなる金属プレートにより形成されることがある。その場合、この金属プレートと圧電層４２を熱硬化性の接着剤により加熱接合するときに、上述したような圧電層４２に面方向の圧縮応力が残留することになる。したがって、本発明を適用することで、上述したような効果を奏することができる。
また、応力緩和部Ｒ２の分極方向は、圧電層４２の厚み方向であれば、下向きに限らず、上向きであってもよい。
また、以上では、ノズルからインクを噴射するインクジェットヘッドの圧電アクチュエータに本発明を適用した例について説明したが、これには限られず、インクジェットヘッド以外の種々の装置に用いられる、個別電極と外周電極とを有する圧電アクチュエータ、及び、このような圧電アクチュエータを有する液体移送装置に本発明を適用することも可能である。
１ インクジェットプリンタ
３ インクジェットヘッド
６ 流路ユニット
７ 圧電アクチュエータ
４１、４２ 圧電層
４３ 共通電極
４４ 個別電極
４５ 外周電極
４７ 低誘電層
３ インクジェットヘッド
６ 流路ユニット
７ 圧電アクチュエータ
４１、４２ 圧電層
４３ 共通電極
４４ 個別電極
４５ 外周電極
４７ 低誘電層
Claims (8)
- それ自身よりも線膨張係数の大きな部材に接合された圧電層と、
前記圧電層の一方の面に配置された第１電極と、
前記圧電層の前記一方の面における前記第１電極とは異なる部分に配置され、前記第１電極と導通する第２電極と、
前記圧電層と前記第２電極との間に形成された、前記圧電層の比誘電率よりも比誘電率の低い低誘電層と、を備え、
前記第１電極と前記第２電極とは、絶縁材料に金属粒子を含有した材料により形成されており、
前記第２電極は、前記第１電極よりも前記金属粒子の径が大きい材料で形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 前記第２電極は、前記第１電極と隙間なく接触しながら前記第１電極を取り囲むように配置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。
- 前記圧電層と積層して配置され、基材の一表面に配置される振動板をさらに備え、
前記振動板は、前記圧電層の変形を許容する前記基材の変形許容部を覆った状態で、前記基材の前記変形許容部の周囲領域に接合されており、
前記第１電極は、前記圧電層の前記一方の面における前記変形許容部と対向する領域内に配置され、
前記第２電極は、前記圧電層の前記一方の面における前記変形許容部と対向する領域を取り囲むように配置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。 - 前記圧電アクチュエータは、前記圧電層の前記一方の面に配線部材が接続されるものであって、
前記圧電層の前記一方の面に配置され、前記第１電極から引き出され、前記変形許容部と対向しない領域まで延在した引出電極と、
前記引出電極の前記変形許容部と対向しない領域に形成され、前記配線部材と接続される接続端子と、をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエ−タ。 - 前記圧電アクチュエータは、前記圧電層の前記一方の面に配線部材が接続されるものであって、
前記圧電層の前記一方の面と反対側の他方の面において、前記第１電極及び前記第２電極のそれぞれと共通に対向して配置された共通電極と、
前記圧電層の一方の面の前記第１電極と前記第２電極と異なる部分において、前記共通電極と対向して配置され、前記第２電極と同じ材料で形成された表面電極と、
前記圧電層の前記共通電極と前記表面電極とが対向する部分において前記厚み方向に貫通し、導電材料が充填されたスルーホールと、
前記第２電極及び前記表面電極に形成され、前記配線部材と接続される接続端子と、をさらに備えてい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。 - 圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記流路ユニットに設けられて、前記圧力室内の液体に圧力を付与する、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、
前記第１電極が、前記圧電層の一方の面における前記圧力室と対向する領域に配置され、
前記第２電極が、前記第１電極とは異なる材料で形成されていることを特徴とする液体移送装置。 - 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の製造方法であって、
前記圧電層にそれ自身よりも線膨張係数の大きな部材を熱硬化性接着剤により加熱接合する接合工程と、
前記圧電層の前記一方の面に、前記第２電極を形成する第２電極形成工程と、
前記接合工程及び前記第２電極形成工程の後に、前記第２電極に分極電圧を印加する第１の分極工程と、
前記第１の分極工程の後に、前記圧電層の前記一方の面に、前記第１電極を形成する第１電極形成工程と、
前記第１電極形成工程の後に、前記第１電極に前記第１の分極工程時よりも小さな分極電圧を印加する第２の分極工程と、を備えていることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。 - 前記圧電アクチュエータは、
前記圧電層の前記一方の面に配線部材が接続されるものであって、
前記圧電層の前記一方の面と反対側の他方の面に配置され、前記第１電極及び前記第２電極と共通に対向する共通電極と、
前記圧電層の一方の面の前記第１電極と前記第２電極と異なる部分において、前記共通電極と対向して配置され、前記第２電極と同じ材料で形成された表面電極と、
前記圧電層の前記共通電極と前記表面電極とが対向する部分において前記厚み方向に貫通し、導電材料が充填されたスルーホールと、を備え、
前記第２電極及び前記表面電極に、前記配線部材と接続される接続端子が設けられており、
前記第２電極形成工程と同じ工程において、前記圧電層の前記一方の面に、前記表面電極を形成する表面電極形成工程をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
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