JP7247556B2 - 圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの製造方法 - Google Patents
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Description
に関する。
以下、本発明の好適な第1実施形態について説明する。
図1に示すように、第1実施形態に係るプリンタ1は、2つのインクジェットヘッド2A、2Bと、プラテン3と、搬送ローラ4、5とを備えている。インクジェットヘッド2Aとインクジェットヘッド2Bとは、記録用紙Pが搬送される搬送方向に並んでおり、インクジェットヘッド2Bがインクジェットヘッド2Aよりも、搬送方向の下流側に位置している。インクジェットヘッド2A、2Bは、それぞれ、4つのヘッドユニット11と、保持部材12とを備えている。
次に、ヘッドユニット11について説明する。図2~図4に示すように、ヘッドユニット11は、ノズルプレート31と、流路基板32と、2つの圧電アクチュエータ33と、保護基板34とを備えている。
次に、圧電アクチュエータ33を有するヘッドユニット11の製造方法について説明する。なお、ヘッドユニット11の製造段階においては、ヘッドユニット11は、プリンタ1に組み付けられていないが、ここでは便宜上、製造時におけるヘッドユニット11の「紙幅方向」、「搬送方向」及び「上下方向」に対応する方向を、それぞれ、「紙幅方向」、「搬送方向」及び「上下方向」として説明を行う。
次に、ゾルゲル法による第1層102及び第2層103の形成について説明する。第1実施形態では、ゾルゲル法により圧電材料の層を形成するときに、スピンコート法により圧電材料を塗布することによって、圧電材料の薄膜を形成する。そして、このような圧電材料の薄膜の形成を繰り返し行うことで、圧電材料の薄膜を複数積層させて第1層102や第2層103を形成する。
第1実施形態では、紙幅方向において、第2圧電体44の両端の位置が、第1圧電体42の間の位置である。したがって、第2圧電体44に、第1圧電体42の紙幅方向の端面42aを覆う部分が存在しない。これにより、第2圧電体に、第1圧電体42の紙幅方向の端面42aを覆う部分が存在する場合と比較して、圧電アクチュエータ33を紙幅方向に小型化することができる。
次に、本発明の好適な第2実施形態について説明する。第2実施形態では、圧電アクチュエータ150の構成が、第1実施形態の圧電アクチュエータ33と異なっている。以下では、主に圧電アクチュエータ150について説明する。また、以下の説明においては、第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同じ符号を用いて説明することがある。
第2実施形態でも、第2圧電体154が、第1圧電体42の紙幅方向の両側の端面42aを覆う部分がないため、圧電アクチュエータ150の変形効率を高くすることができる。また、第1圧電体42の端面42aは、第2圧電体154に覆われないが、上電極155によって覆われるため、第1圧電体42を上電極155で保護することができる。
以上、本発明の好適な第1、第2実施形態について説明したが、本発明は、第1、第2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の限りにおいて様々な変更が可能である。
40 振動板
41 下電極
42 第1圧電体
42a、42b 端面
43 中間電極
43a 第1部分、
43b 第2部分
44 第2圧電体
44a、44b 端面
45 上電極
102 第1層
103 第2層
111、112 積層境界
150 圧電アクチュエータ
153 中間電極
153a 基部
153a 幅広部
154 第2圧電体
154a、154b 端面
155 上電極
Claims (12)
- 振動板と、
前記振動板の、厚み方向における一方側に配置された第1圧電体と、
前記厚み方向において、前記第1圧電体の前記振動板と反対側に配置された第2圧電体と、
前記厚み方向において、前記振動板と前記第1圧電体との間に配置された第1電極と、
前記厚み方向において前記第1圧電体と前記第2圧電体との間に配置され、前記第1電極と前記厚み方向に重なる第2電極と、
前記厚み方向において前記第2圧電体の前記第1圧電体と反対側に配置され、前記第2電極と前記厚み方向に重なる第3電極と、を備え、
前記厚み方向と直交する第1方向において、前記第2圧電体の両端の位置が、前記第1圧電体の両端と同じ位置、又は、前記第1圧電体の両端の間の位置であり、
前記第3電極が、前記第1方向に延び、前記第1圧電体及び前記第2圧電体の、前記第1方向における端面を覆っており、
前記第1圧電体及び前記第2圧電体は、前記厚み方向及び前記第1方向のいずれとも直交する第2方向の長さが、前記第1方向の長さよりも長く、
前記第2電極が、前記第2方向の一方側に引き出され、
前記第3電極が、前記第2方向の他方側に引き出されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 振動板と、
前記振動板の、厚み方向における一方側に配置された第1圧電体と、
前記厚み方向において、前記第1圧電体の前記振動板と反対側に配置された第2圧電体と、
前記厚み方向において、前記振動板と前記第1圧電体との間に配置された第1電極と、
前記厚み方向において前記第1圧電体と前記第2圧電体との間に配置され、前記第1電極と前記厚み方向に重なる第2電極と、
前記厚み方向において前記第2圧電体の前記第1圧電体と反対側に配置され、前記第2電極と前記厚み方向に重なる第3電極と、を備え、
前記厚み方向と直交する第1方向において、前記第2圧電体の両端の位置が、前記第1圧電体の両端と同じ位置、又は、前記第1圧電体の両端の間の位置であり、
前記第3電極が、前記第1方向に延び、前記第1圧電体及び前記第2圧電体の、前記第1方向における端面を覆っており、
前記第1圧電体及び前記第2圧電体は、前記厚み方向及び前記第1方向のいずれとも直交する第2方向の長さが、前記第1方向の長さよりも長く、
前記第2圧電体は、前記第1圧電体よりも前記第2方向の長さが長く、前記第1圧電体の前記第2方向の両側の端面を覆っていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 振動板と、
前記振動板の、厚み方向における一方側に配置された第1圧電体と、
前記厚み方向において、前記第1圧電体の前記振動板と反対側に配置された第2圧電体と、
前記厚み方向において、前記振動板と前記第1圧電体との間に配置された第1電極と、
前記厚み方向において前記第1圧電体と前記第2圧電体との間に配置され、前記第1電極と前記厚み方向に重なる第2電極と、
前記厚み方向において前記第2圧電体の前記第1圧電体と反対側に配置され、前記第2電極と前記厚み方向に重なる第3電極と、を備え、
前記厚み方向と直交する第1方向において、前記第2圧電体の両端の位置が、前記第1圧電体の両端と同じ位置、又は、前記第1圧電体の両端の間の位置であり、
前記第3電極が、前記第1方向に延び、前記第1圧電体及び前記第2圧電体の、前記第1方向における端面を覆っており、
前記第1圧電体は、前記第2圧電体よりも、前記第1方向の長さが長く、
前記第1方向において、前記第1圧電体の一方側の端と前記第2圧電体の前記一方側の端、及び、前記第1圧電体の他方側の端と前記第2圧電体の前記他方側の端が、それぞれ、前記第1圧電体及び前記第2圧電体の前記厚み方向の長さのうち、短いほうの長さ以上離れていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 振動板と、
前記振動板の、厚み方向における一方側に配置され、前記厚み方向と直交する第1方向に配列された複数の第1圧電体と、
前記厚み方向において、前記第1圧電体の前記振動板と反対側に配置された第2圧電体と、
前記厚み方向において、前記振動板と前記第1圧電体との間に配置された第1電極と、
前記厚み方向において前記第1圧電体と前記第2圧電体との間に配置され、前記第1電極と前記厚み方向に重なる第2電極と、
前記厚み方向において前記第2圧電体の前記第1圧電体と反対側に配置され、前記第2電極と前記厚み方向に重なる第3電極と、を備え、
前記第1方向において、前記第2圧電体の両端の位置が、前記第1圧電体の両端と同じ位置、又は、前記第1圧電体の両端の間の位置であり、
前記第3電極が、前記第1方向に延び、前記第1圧電体及び前記第2圧電体の、前記第1方向における端面を覆っており、
前記第1電極が、複数の前記第1圧電体にまたがって連続的に延びていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 前記第2方向において、前記第1圧電体の前記他方側の端及び前記第2圧電体の前記他方側の端が、前記第2電極の前記他方側の端よりもさらに前記他方側に位置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。
- 前記第1圧電体及び前記第2圧電体は、ゾルゲル法によって形成されたものであり、
前記第1圧電体の、ゾルゲル法における焼成時に生じる、圧電材料の薄膜間の積層境界が、前記第2方向に延び、
前記第2圧電体の、ゾルゲル法における焼成時に生じる、圧電材料の薄膜間の積層境界は、
前記第1圧電体の前記振動板と反対側の面を覆う部分では、前記第2方向に延び、
前記第1圧電体の前記第2方向の端面を覆う部分では、前記第2方向において前記第1圧電体の内側に向かうほど、前記厚み方向において前記振動板から離れるように、前記第2方向に対して傾いた方向に延び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。 - 前記第1圧電体の、前記厚み方向における前記振動板と反対側の面に前記第2圧電体が配置され、
前記第1圧電体の前記第2方向の端面と、前記第2圧電体の前記第2方向の端面とが、連続的につながっていることを特徴とする請求項1又は5に記載の圧電アクチュエータ。 - 前記第2電極は、前記第1圧電体と前記第2圧電体との境界部分の、前記第2方向の前記一方側の端において露出し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。
- 前記第2電極は、前記第1圧電体と前記第2圧電体との境界部分の、前記第2方向の前記一方側の端において露出している部分が、前記第1方向の長さが部分的に長くなった幅広部であ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。
- 前記第1圧電体の前記第1方向の端面は、前記厚み方向において前記振動板から離れるほど、前記第1方向において前記第1圧電体の内側に向かうように、前記厚み方向に対して傾いており、
前記第2圧電体の前記第1方向の端面は、前記厚み方向において前記第1圧電体から離れるほど、前記第1方向において前記第2圧電体の内側に向かうように、前記厚み方向に対して傾いていることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 - 振動板の、厚み方向における一方側に、第1電極を形成する第1電極形成工程と、
前記振動板及び前記第1電極の前記厚み方向における前記一方側に、圧電材料からなり、前記振動板及び前記第1電極を覆う第1層を形成する第1層形成工程と、
前記第1層の、前記厚み方向における前記振動板と反対側に、前記第1電極と前記厚み方向に重なる第2電極を形成する第2電極形成工程と、
前記第1層及び前記第2電極の、前記厚み方向における前記一方側に、圧電材料からなり、前記第1層及び前記第2電極を覆う第2層を形成する第2層形成工程と、
前記第1層及び前記第2層に対して一度にエッチングを行うことによって、前記第1層の一部からなる第1圧電体、及び、前記第2層の一部からなり、前記第1圧電体の前記厚み方向における前記振動板と反対側に配置される第2圧電体を形成するエッチング工程と、
前記第2圧電体の、前記厚み方向における前記第1圧電体と反対側に、前記第2電極と前記厚み方向に重なる第3電極を形成する第3電極形成工程と、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。 - 振動板の、厚み方向における一方側に、第1電極を形成する第1電極形成工程と、
前記振動板及び前記第1電極の、前記厚み方向における前記一方側に、圧電材料からなり、前記振動板及び前記第1電極を覆う第1層を形成する第1層形成工程と、
前記第1層の、前記厚み方向における前記振動板と反対側に、前記第1電極と前記厚み方向に重なる第2電極を形成する第2電極形成工程と、
前記第1層に対してエッチングを行うことによって、前記第1層の一部からなる第1圧電体を形成する第1エッチング工程と、
前記振動板、前記第1電極、前記第1圧電体及び前記第2電極の、前記厚み方向における前記一方側に、圧電材料からなり、前記振動板、前記第1電極、前記第1圧電体及び前記第2電極を覆う第2層を形成する第2層形成工程と、
前記第2層に対してエッチングを行うことによって、前記第2層の一部からなり前記第1圧電体の、前記厚み方向における前記振動板と反対側に配置される第2圧電体を形成する第2エッチング工程と、
前記第2圧電体の、前記厚み方向における前記第1圧電体と反対側に、前記第2電極と前記厚み方向に重なる第3電極を形成する第3電極形成工程と、を備え、
前記第2エッチング工程において、前記厚み方向と直交する第1方向において、前記第2圧電体の両端の位置が、前記第1圧電体の両端と同じ位置、又は、前記第1圧電体の両端の間の位置となるように、前記第2層に対してエッチングを行う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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