(57)【要約】【課題】各位置における変位量の向上と変位量のばらつきの抑制とが両立される圧電素子及び駆動デバイスを提供する。【解決手段】第一素体部２１は、第二方向Ｄ２に延在しており、第三方向Ｄ３に配列されている。複数の第二素体部２２は、第三方向Ｄ３に延在していると共に第二方向Ｄ２に配列されている。複数の第二素体部２２は、第一方向Ｄ１で複数の第一素体部２１それぞれと対向している。複数の第三素体部２３は、第一方向Ｄ１から見て、複数の第一素体部２１と複数の第二素体部２２とに重なるように二次元配列されている。複数の第三素体部２３には、少なくとも一層の圧電体層１８を挟んで第一方向Ｄ１で対向している第一及び第二内部電極１２,１３がそれぞれ配置されている。複数の第三素体部２３それぞれは、第二方向Ｄ２で隣り合う第三素体部２３と対向する第一側面２３ａと、第一側面２３ａと反対側の第二側面２３ｂとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一方向に積層されている複数の圧電体層を有する素体と、前記素体に配置されている第一及び第二外部電極と、を備えている圧電素子であって、
前記素体は、
前記第一方向に直交する第二方向に延在しており、前記第一及び第二方向に直交する第三方向に配列されている複数の第一素体部と、
前記第三方向に延在していると共に前記第二方向に配列されており、前記第一方向で前記複数の第一素体部それぞれと対向している複数の第二素体部と、
前記第一方向から見て、前記複数の第一素体部と前記複数の第二素体部とに重なるように前記第二及び第三方向に二次元配列されており、前記複数の圧電体層のうち少なくとも一層の圧電体層を挟んで前記第一方向で対向している第一及び第二内部電極がそれぞれ配置されている複数の第三素体部と、を含み、
複数の第三素体部それぞれは、前記第二方向で隣り合う前記第三素体部と対向する第一側面と、前記第一側面と反対側の第二側面と、を有し、
前記第一外部電極は、前記複数の第三素体部の前記第二側面にそれぞれ配置されていると共に前記第一内部電極と接続されている複数の第一電極部分を含み、
前記第二外部電極は、前記複数の第三素体部の前記第一側面にそれぞれ配置されていると共に前記第二内部電極と接続されている複数の第二電極部分を含む、圧電素子。
【請求項２】
前記複数の第一素体部は、前記第一方向から見て前記第三素体部と重なっていないと共に前記第二方向で隣り合う前記第三素体部の前記第一側面と連続している第三側面をそれぞれ有し、
前記第三側面は、前記第一方向での前記第一素体部の厚みが前記第二方向で隣り合う前記第三素体部から前記第二方向で離れるにしたがって小さくなるように湾曲している、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
前記複数の第二素体部は、前記複数の第一素体部と対向する側とは反対側に位置している主面と、前記第一側面及び前記主面と連続している傾斜面とをそれぞれ有する、請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記複数の第一素体部は、前記第一方向から見て前記第三素体部と重なっていないと共に前記第二方向で隣り合う前記第三素体部の前記第一側面と連続している第三側面をそれぞれ有し、
前記第二外部電極は、前記第三側面のそれぞれに配置されており、前記第二方向で隣り合う前記第三素体部の前記第一側面に配置されている前記第二電極部分と接続されている複数の第三電極部分を有する、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記複数の第二素体部は、前記複数の第一素体部と対向する側とは反対側に位置している主面をそれぞれ有し、
前記第二外部電極は、前記主面のそれぞれに配置されている第四電極部分を有し、
前記第四電極部分は、前記第三方向に配列されている前記複数の第三素体部の前記第一側面にそれぞれ配置されている複数の前記第二電極部分を電気的に接続している、請求項４に記載の圧電素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電素子と、
前記第二外部電極に電気的に接続されているベース基板と、
前記第一外部電極に電気的に接続されているフレキシブルプリント基板と、を備える、駆動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子及び駆動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の駆動部が配列された圧電素子が知られている（たとえば特許文献１及び特許文献２）。これらの圧電素子では、各駆動部が第一方向に積層された複数の圧電体層を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９８４２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−９８７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した圧電素子は、駆動デバイスとして利用されている。昨今、駆動デバイスでは、駆動部の変位量を向上することが求められている。たとえば、特許文献２の印刷機では、駆動部の変位量を向上するために、２つの圧電素子が振動板に接続されている。２つの圧電素子は、第一方向と直交する第二方向で互いに隣り合うように平行に配列されている。各圧電素子が有する複数の駆動部は、第一方向及び第二方向と直交する第三方向に配列されている。この場合、当該振動板の変位に応じて、第三方向に配列された吐出口からインクが吐出される。第三方向の各位置におけるインクの吐出量は、当該各位置における振動板の変位量に依存する。このため、各位置における変位量が向上されることで、インクの吐出量が向上する。しかしながら、第三方向において振動板の変位量がばらつくと、第三方向の各位置におけるインクの吐出量もばらつくと考えられる。
【０００５】
複数の圧電素子が振動板に第二方向で互いに隣り合うように平行に配置された場合、１つの圧電素子のみが振動板に配置される場合よりも、圧電素子間の個体差に起因して第三方向における振動板の変位量のばらつきが大きくなる。このため、たとえば上記印刷機では、１つの圧電素子が振動板に配置された場合よりも、第三方向の各位置におけるインクの吐出量のばらつきが大きいと考えられる。そこで、各位置における変位量の向上と変位量のばらつきの抑制とが両立される圧電素子及び駆動デバイスが求められている。
【０００６】
本発明は、各位置における変位量の向上と変位量のばらつきの抑制とが両立される圧電素子及び駆動デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る圧電素子は、第一方向に積層されている複数の圧電体層を有する素体と、素体に配置されている第一及び第二外部電極と、を備えている。素体は、複数の第一素体部と、複数の第二素体部と、複数の第三素体部とを含む。第一素体部は、第一方向に直交する第二方向に延在しており、第一及び第二方向に直交する第三方向に配列されている。複数の第二素体部は、第三方向に延在していると共に第二方向に配列されている。複数の第二素体部は、第一方向で複数の第一素体部それぞれと対向している。複数の第三素体部は、第一方向から見て、複数の第一素体部と複数の第二素体部とに重なるように第二及び第三方向に二次元配列されている。複数の第三素体部には、複数の圧電体層のうち少なくとも一層の圧電体層を挟んで第一方向で対向している第一及び第二内部電極がそれぞれ配置されている。複数の第三素体部それぞれは、第二方向で隣り合う第三素体部と対向する第一側面と、第一側面と反対側の第二側面とを有する。第一外部電極は、複数の第一電極部分を含む。複数の第一電極部分は、複数の第三素体部の第二側面にそれぞれ配置されていると共に第一内部電極と接続されている。第二外部電極は、複数の第二電極部分を含む。複数の第二電極部分は、複数の第三素体部の第一側面にそれぞれ配置されていると共に第二内部電極と接続されている。
【０００８】
本発明の一側面に係る圧電素子では、複数の第一素体部は、第二方向に延在しており、第三方向に配列されている。複数の第二素体部は、第三方向に延在していると共に第二方向に配列されている。複数の第三素体部は、第一方向から見て、複数の第一素体部と複数の第二素体部とに重なるように第二及び第三方向に二次元配列されている。当該複数の第三素体部には、少なくとも一層の圧電体層を挟んで第一方向で対向している第一及び第二内部電極がそれぞれ配置されている。この構成では、圧電素子の各位置における変位量が向上し得ると共に、第三素体部ごとの変位量のばらつきが第一素体部と第二素体部とで抑制される。このため、当該圧電素子の各位置における変位量の向上と変位量のばらつきの抑制とが両立される。
【０００９】
複数の第一素体部は、第三側面をそれぞれ有してもよい。第三側面は、第一方向から見て第三素体部と重なっていないと共に第二方向で隣り合う第三素体部の第一側面と連続していてもよい。第三側面は、第一方向での第一素体部の厚みが第二方向で隣り合う第三素体部から第二方向で離れるにしたがって小さくなるように湾曲していてもよい。この場合、第三側面が平面である場合よりも、第二方向における力に対する素子の強度が高い。このため、素体にクラックが生じ難い。
【００１０】
複数の第二素体部は、主面と傾斜面とをそれぞれ有してもよい。主面は、複数の第一素体部と対向する側とは反対側に位置していてもよい。傾斜面は、第一側面及び主面と連続していてもよい。この場合、傾斜面が設けられていない場合に比べて、変位分布が第一側面側に位置する。この結果、圧電素子の変位量が向上する。
【００１１】
複数の第一素体部は、第三側面をそれぞれ有してもよい。第三側面は、第一方向から見て第三素体部と重なっていないと共に第二方向で隣り合う第三素体部の第一側面と連続していてもよい。第二外部電極は、第三側面のそれぞれに配置されている第三電極部分を有してもよい。第三電極部分は、第二方向で隣り合う第三素体部の第一側面に配置されている第二電極部分と接続されていてもよい。この場合、第二方向で互いに隣り合う第三素体部に配置されている第二内部電極は、第二及び第三電極部分を通して互いに電気的に接続される。このため、第二内部電極間の電位のばらつきが抑制される。
【００１２】
複数の第二素体部は、複数の第一素体部と対向する側とは反対側に位置している主面をそれぞれ有してもよい。第二外部電極は、上記主面のそれぞれに配置されている第四電極部分を有してもよい。第四電極部分は、第三方向に配列されている複数の第三素体部の第一側面にそれぞれ配置されている複数の第二電極部分と電気的に接続されていてもよい。この場合、複数の第三素体部に配置されている第二内部電極が各電極部分を通して電気的に接続されている。このため、第二内部電極間の電位のばらつきが一層抑制される。
【００１３】
本発明の一側面に係る駆動デバイスは、ベース基板と、上記圧電素子と、フレキシブルプリント基板とを備える。上記圧電素子は、第二外部電極に電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板は、第一外部電極に電気的に接続されている。
【００１４】
本発明の一側面に係る駆動デバイスでは、第二及び第三方向に二次元配列された複数の第三素体部が１つの素体に含まれている。このため、ベース基板に対して、第二及び第三方向における複数の駆動部の位置決めが容易である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一側面によれば、各位置における変位量の向上と変位量のばらつきの抑制とが両立される圧電素子及び駆動デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る駆動デバイスを示す概略断面図である。
【図２】圧電素子の斜視図である。
【図３】圧電素子の斜視図である。
【図４】本実施形態の変形例に係る駆動デバイスを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。
【００１８】
図１〜図３を参照して、実施形態に係る駆動デバイスの構成を説明する。図１〜図３では、圧電素子２の座標軸がＸＹＺ軸で示されている。図１は、実施形態に係る駆動デバイスの断面図である。駆動デバイス１は、たとえば、印刷機におけるインクの吐出機構に用いられる。この場合、駆動デバイス１が駆動することでインクが吐出される。
【００１９】
図１に示されているように、駆動デバイス１は、圧電素子２と、ベース基板３と、複数一対のフレキシブルプリント基板４,５と、を備える。圧電素子２には、ベース基板３及び一対のフレキシブルプリント基板４,５が電気的に接続されている。駆動デバイス１では、ベース基板３と一対のフレキシブルプリント基板４,５との間に電位差を生じさせることで圧電素子２が駆動される。図２及び図３は、圧電素子２の概略斜視図である。
【００２０】
圧電素子２は、駆動部８と非駆動部９とを有している。駆動部８は、ベース基板３と一対のフレキシブルプリント基板４,５との間に電位差が生じた場合に駆動する部分である。非駆動部９は、ベース基板３と一対のフレキシブルプリント基板４,５との間に電位差が生じた場合に駆動しない部分である。駆動部８及び非駆動部９は、Ｘ軸方向に配列されている。本実施形態では、圧電素子２は、１０個の駆動部８と２個の非駆動部９とを有している。Ｘ軸方向において、２個の非駆動部９の間に、１０個の駆動部８が配列されている。
【００２１】
圧電素子２は、圧電素体１１と、複数の内部電極１２，１３と、複数の外部電極１４，１５とを備えている。圧電素体１１は、第一方向Ｄ１に積層されている複数の圧電体層１８を有する。圧電素体１１の内部において、複数の内部電極１２,１３と圧電体層１８とは、交互に配置されている。第一方向Ｄ１は、Ｚ軸方向と平行である。
【００２２】
本実施形態では、圧電素体１１は、圧電セラミック材料からなる。この圧電セラミック材料は、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒｘ,Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）を主成分とする。各圧電体層１８は、たとえば、上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の圧電素体１１では、各圧電体層１８は、各圧電体層１８の間の境界が認識できない程度に一体化されている。
【００２３】
圧電素体１１は、複数の素体部２１,２２,２３,２４,２５を含む。各素体部２１,２２,２３,２４,２５において、複数の圧電体層１８が積層されている。圧電素子２の駆動部８は、複数の素体部２１,２２,２３を含む。圧電素子２の非駆動部９は、複数の素体部２２,２４,２５を含む。本実施形態では、各駆動部８に１個の素体部２１と２個の素体部２３が設けられており、各非駆動部９に１個の素体部２４と２個の素体部２５とが設けられている。圧電素体１１は、１０個の素体部２１、２個の素体部２２、２０個の素体部２３、２個の素体部２４、及び４個の素体部２５とを含む。
【００２４】
各素体部２１は、第一方向Ｄ１に直交する第二方向Ｄ２に延在している。複数の素体部２１は、第一方向Ｄ１及び第二方向Ｄ２に直交する第三方向Ｄ３に配列されている。各素体部２２は、第三方向Ｄ３に延在している。複数の素体部２２は、第二方向Ｄ２に配列されている。複数の素体部２２は、複数の素体部２１のそれぞれと、複数の素体部２３を挟んで第一方向Ｄ１で対向している。本実施形態では、「直交」は、製造誤差の範囲を含み、厳密に直角に交わっていない場合も含む。
【００２５】
各素体部２３は、第一方向Ｄ１から見て、素体部２１と素体部２２とに重なるように配置されている。各素体部２３は、素体部２１と素体部２２とに挟まれている。各素体部２３は、第一方向Ｄ１において素体部２１と素体部２２とに接続されている。複数の素体部２３は、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に二次元配列されている。複数の素体部２３は、第三方向Ｄ３に平行な２列で配列されている。第二方向Ｄ２には、一対の素体部２３が隣り合って配置されている。
【００２６】
第二方向Ｄ２において隣り合う一対の素体部２３は、同一の素体部２１に接続されている。第三方向Ｄ３において異なる位置に配置されている素体部２３は、異なる素体部２１に接続されている。各素体部２１は、第二方向Ｄ２で隣り合う一対の素体部２３と第一方向Ｄ１から見て重なる一対の部分３１ａと、当該一対の部分３１ａを連結している部分３１ｂと、を有している。
【００２７】
第三方向Ｄ３に配列された同一列の素体部２３は、同一の素体部２２に接続されている。第二方向Ｄ２において異なる位置に配置されている素体部２３は、異なる素体部２２に接続されている。各素体部２２は、第三方向Ｄ３に配列されている素体部２３それぞれと第一方向Ｄ１から見て重なる複数の部分３２ａと、複数の部分３２ａのうち第三方向Ｄ３で隣り合う部分３２ａを連結している複数の部分３２ｂと、を有している。
【００２８】
各素体部２３の第二方向Ｄ２の長さは、たとえば、２０ｍｍである。各素体部２３の第三方向Ｄ３の長さは、たとえば、０．０５ｍｍである。第二方向Ｄ２において互いに隣り合う素体部２３の最短距離は、たとえば、０．５ｍｍである。第三方向Ｄ３において互いに隣り合う素体部２３の最短距離は、たとえば、０．０５ｍｍである。
【００２９】
各素体部２４は、複数の素体部２１が第二方向Ｄ２において連続して配置された構造を有する。各素体部２５は、複数の素体部２３が第二方向Ｄ２において連続して配置された構造を有する。複数の素体部２４は、複数の素体部２２のそれぞれと、複数の素体部２５を挟んで対向している。
【００３０】
各素体部２５は、第一方向Ｄ１から見て、素体部２４と素体部２２とに重なるように配置されている。各素体部２５は、素体部２４と素体部２２とに挟まれている。各素体部２５は、第一方向Ｄ１において素体部２４と素体部２２とに接続されている。複数の素体部２５は、第三方向Ｄ３に平行な２列で配列されている。第二方向Ｄ２には、一対の素体部２５が隣り合って配置されている。
【００３１】
第二方向Ｄ２において隣り合う一対の素体部２５は、同一の素体部２４に接続されている。換言すれば、第三方向Ｄ３において異なる位置に配置されている素体部２５は、異なる素体部２４に接続されている。第三方向Ｄ３に配列された同一列の素体部２５は、同一の素体部２４に接続されている。換言すれば、第二方向Ｄ２において異なる位置に配置されている素体部２５は、異なる素体部２４に接続されている。
【００３２】
各素体部２１は、主面２１ａ、湾曲面２１ｂ、一対の側面２１ｃ、及び端面２１ｄ,２１ｅを含む。主面２１ａは、第一方向Ｄ１に直交する。湾曲面２１ｂは、第一方向Ｄ１において主面２１ａの反対側に位置する。湾曲面２１ｂは、素体部２１の部分３１ｂに設けられている。一対の側面２１ｃは、第二方向Ｄ２に直交する。端面２１ｄ,２１ｅは、第三方向Ｄ３に直交する。本実施形態において、主面２１ａ、一対の側面２１ｃ、及び端面２１ｄ,２１ｅは、それぞれ平面である。
【００３３】
主面２１ａは、第二方向Ｄ２に延在しており、矩形状を呈している。本実施形態において、「矩形状」には、角及び辺が丸められている形状も含まれる。一対の側面２１ｃは、第二方向Ｄ２で互いに反対側に位置しており、主面２１ａに連続している。端面２１ｄ,２１ｅは、第三方向Ｄ３で互いに反対側に位置している。端面２１ｄ,２１ｅは、それぞれ主面２１ａ及び一対の側面２１ｃに連続している。
【００３４】
湾曲面２１ｂは、端面２１ｄ,２１ｅに連続している。湾曲面２１ｂは、第一方向Ｄ１から見て素体部２２及び素体部２３と重なっていない。湾曲面２１ｂは、第一方向Ｄ１から見て、第二方向Ｄ２において主面２１ａの中央に位置している。湾曲面２１ｂは、素体部２１の第一方向Ｄ１での厚みが第二方向Ｄ２で隣り合う２つの素体部２３から第二方向Ｄ２で離れるにしたがって小さくなるように湾曲している。換言すれば、素体部２１の部分３１ｂの第一方向Ｄ１における厚みは、第三方向Ｄ３から見て中央に近づくにしたがって小さくなっている。湾曲面２１ｂは、第三方向Ｄ３から見て、主面２１ａ側に凸のＵ字形状である。湾曲面２１ｂは、第三方向Ｄ３に平行である。
【００３５】
各素体部２２は、主面２２ａ、複数の主面２２ｂ、側面２２ｃ、傾斜面２２ｄ、及び端面２２ｅ,２２ｆを含む。主面２２ａは、第一方向Ｄ１に直交する。複数の主面２２ｂは、第一方向Ｄ１において主面２２ｂの反対側に位置する。側面２２ｃは、第二方向Ｄ２に直交する。傾斜面２２ｄは、第二方向Ｄ２において側面２２ｃの反対側に位置する。端面２２ｅ,２２ｆは、それぞれ第三方向Ｄ３に直交する。本実施形態において、主面２２ａ、複数の主面２２ｂ、側面２２ｃ、傾斜面２２ｄ、及び端面２２ｅ,２２ｆは、それぞれ平面である。
【００３６】
主面２２ａは、第三方向Ｄ３に延在しており、矩形状を呈している。主面２２ａは、素体部２１と対向する側とは反対側に位置している。複数の主面２２ｂは、第三方向Ｄ３で互いに離間して配列されている。複数の主面２２ｂは、第一方向Ｄ１から見て、複数の素体部２２の間に配置されている。各主面２２ｂは、矩形状を呈している。各主面２２ｂは、素体部２２の部分３２ｂに設けられている。側面２２ｃは、第三方向Ｄ３に延在しており、主面２２ａ及び複数の主面２２ｂに連続している。各素体部２２の側面２２ｃは、第二方向Ｄ２で隣り合う素体部２２の側面２２ｃと対向する。
【００３７】
傾斜面２２ｄは、第三方向Ｄ３に延在しており、主面２２ａ及び複数の主面２２ｂに接連続している。傾斜面２２ｄは、主面２２ａ、複数の主面２２ｂ、及び側面２２ｃに対して傾斜している。端面２２ｅ及び端面２２ｆは、第三方向Ｄ３で互いに反対側に位置しており、主面２２ａ、側面２２ｃ、及び傾斜面２２ｄに連続している。
【００３８】
各素体部２３は、側面２３ａ,２３ｂ及び端面２３ｃ,２３ｄを含む。側面２３ａ,２３ｂは、第二方向Ｄ２に直交する。端面２３ｃ,２３ｄは、第三方向Ｄ３に直交する。本実施形態において、側面２３ａ,２３ｂ及び端面２３ｃ,２３ｄは、それぞれ平面である。
【００３９】
側面２３ａ,２３ｂは、第二方向Ｄ２で互いに反対側に位置している。側面２３ａは、１つの素体部２１の湾曲面２１ｂ、及び１つの素体部２２の側面２２ｃに連続している。各素体部２３の側面２３ａは、第二方向Ｄ２で隣り合う素体部２３の側面２３ａと対向する。第二方向Ｄ２で互いに隣り合う素体部２３の側面２３ａは、１つの素体部２１の湾曲面２１ｂに接続されている。側面２３ａと当該側面２３ａに連続している側面２２ｃとは、面一で構成されている。
【００４０】
側面２３ｂは、１つの素体部２１の一方の側面２１ｃ、及び１つの素体部２２の傾斜面２２ｄに連続している。側面２３ｂと当該側面２３ｂに連続している側面２１ｃとは、面一で構成されている。端面２３ｃ,２３ｄは、第三方向Ｄ３で互いに反対側に位置している。端面２３ｃ,２３ｄは、それぞれ側面２３ａ,２３ｂに接続されている。
【００４１】
複数の内部電極１２,１３は、各素体部２３の内部に配置されている。本実施形態では、各素体部２３の内部において、複数の内部電極１２,１３が第一方向Ｄ１で配列されている。各素体部２３の内部における各内部電極１２と各内部電極１３とは、少なくとも一層の圧電体層１８を挟んで第一方向Ｄ１で互いに対向している。圧電素子２は、第一方向Ｄ１から見て、内部電極１２と内部電極１３と圧電体層１８とが重なる活性領域を有する。各内部電極１２は、当該内部電極１２が配置されている素体部２３の側面２３ｂに露出している。各内部電極１３は、当該内部電極１３が配置されている素体部２３の側面２３ａに露出している。
【００４２】
複数の外部電極１４は、複数の素体部２１,２３,２４,２５に設けられている。複数の外部電極１４は、それぞれ物理的且つ電気的に独立している。本実施形態では、圧電素子２は、２４個の外部電極１４を備えている。２０個の外部電極１４が素体部２３に設けられており、４個の外部電極１４が素体部２５に設けられている。
【００４３】
複数の外部電極１４は、各素体部２１の一方の側面２１ｃに配置されている電極部分２４ａと、各素体部２３の側面２３ｂに配置されている電極部分２４ｂとを有する。互いに接続された素体部２１と素体部２３とにそれぞれ配置されている電極部分２４ａと電極部分２４ｂとは、互いに接続されている。各電極部分２４ｂは、側面２３ｂに露出している複数の内部電極１２に接続されている。
【００４４】
外部電極１５は、複数の素体部２１,２２,２３,２４,２５に設けられている。本実施形態では、圧電素子２は、第三方向Ｄ３に延在する２個の外部電極１５を備えている。外部電極１５は、複数の外部電極１４と離間しており、複数の外部電極１４に対して電気的に独立している。外部電極１５は、各素体部２１の湾曲面２１ｂに配置されている電極部分２５ａと、各素体部２３の側面２３ａに配置されている電極部分２５ｂと、各素体部２２の側面２２ｃに配置されている電極部分２５ｃと、各素体部２２の主面２２ａに配置されている電極部分２５ｄとを有する。
【００４５】
電極部分２５ａは、第二方向Ｄ２で互いに隣り合う素体部２３のそれぞれに配置されている電極部分２５ｂに接続されている。各電極部分２５ｂは、側面２３ａに露出している複数の内部電極１３に接続されている。電極部分２５ｂは、電極部分２５ａと反対側で電極部分２５ｃに接続されている。電極部分２５ｃは、電極部分２５ｂと反対側で電極部分２５ｄに接続されている。すなわち、電極部分２５ｄには、複数の素体部２３に配置された複数の電極部分２５ｂが電気的に接続されている。電極部分２５ｄは、ベース基板３に対する圧電素子２の実装面を含む。
【００４６】
本実施形態では、複数の内部電極１２，１３は、たとえば、銀（Ａｇ）及びパラジウム（Ｐｄ）を主成分とする導電材料からなり、いずれも導体である。導体材料として、銅（Ｃｕ）が用いられてもよい。これらの導体は、導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。複数の外部電極１４,１５は、たとえば、クロム（Ｃｒ）、銅／ニッケル（Ｃｕ／Ｎｉ）、及び金（Ａｕ）の３層の金属膜からなる。金（Ａｕ）の金属膜の代わりに、たとえば、銀（Ａｇ）、銀−パラジウム合金（Ａｇ−Ｐｄ）、銀−スズ合金（Ａｇ−Ｓｎ）などが用いられてもよい。
【００４７】
ベース基板３は、外部電極１５と電気的に接続されている。具体的には、ベース基板３に設けられた不図示の電極パッドと、各素体部２２の主面２２ａに配置されている電極部分２５ｄとが電気的に接続されている。
【００４８】
一対のフレキシブルプリント基板４,５は、複数の外部電極１４と電気的に接続されている。一対のフレキシブルプリント基板４,５のそれぞれは、互いに接続された電極部分２４ａ及び電極部分２４ｂに電気的に接続されている。第二方向Ｄ２から見て、フレキシブルプリント基板４とフレキシブルプリント基板５とは互いに異なる位置に配置されている。フレキシブルプリント基板４,５は、それぞれ第二方向Ｄ２において異なる列に配列された素体部２３の側面２３ｂに、電極部分２４ｂを介して設けられている。
【００４９】
次に、駆動デバイス１の動作について説明する。上述したように、圧電素子２は、第一方向Ｄ１から見て、内部電極１２と内部電極１３と圧電体層１８とが重なる活性領域を有する。複数の内部電極１２と複数の外部電極１４とは互いに電気的に接続され、複数の内部電極１３と外部電極１５とは互いに電気的に接続されている。各外部電極１４はフレキシブルプリント基板４,５に電気的に接続されており、各外部電極１５はベース基板３に電気的に接続されている。
【００５０】
この場合、ベース基板３及びフレキシブルプリント基板４,５を通して、複数の外部電極１４と外部電極１５とに極性が互いに異なる電圧が印加されると、活性領域に電界が発生する。活性領域に位置する複数の圧電体層１８に電界が発生した場合、素体部２３が変位する。素体部２３の変位に応じて、素体部２１の主面２１ａも変位する。すなわち、複数の外部電極１４と外部電極１５とに電位差を発生させることで、各駆動部８が変位する。複数の外部電極１４と外部電極１５とに交流電圧が印加されれば、素体部２３が振動し、素体部２３の振動に応じて各駆動部８が振動する。
【００５１】
以上説明したように、圧電素子２では、複数の素体部２１は、第二方向Ｄ２に延在しており、第三方向Ｄ３に配列されている。複数の素体部２２は、第三方向Ｄ３に延在していると共に第二方向Ｄ２に配列されている。複数の素体部２３は、第一方向Ｄ１から見て、複数の素体部２１と複数の素体部２２とに重なるように第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に二次元配列されている。当該複数の素体部２３には、少なくとも一層の圧電体層１８を挟んで第一方向Ｄ１で対向している内部電極１２,１３がそれぞれ配置されている。このような構成では、圧電素子２の各位置における変位量が向上し得ると共に、素体部２３ごとの変位量のばらつきが素体部２１と素体部２２とで抑制される。換言すれば、各駆動部８において変位量が確保されつつ、第三方向Ｄ３に配列された複数の駆動部８の間における変位量のばらつきが抑制される。すなわち、当該圧電素子２の各位置における変位量の向上と変位量のばらつきの抑制とが両立される。
【００５２】
第二方向Ｄ２において配列されている複数の素体部２３は、素体部２１を介して互いに接続されている。第三方向Ｄ３において配列されている複数の素体部２３は、素体部２２を介して互いに接続されている。第二方向Ｄ２と第三方向Ｄ３とは、互いに直交する方向である。このため、複数の素体部２３が第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３のいずれか一方のみで接続されている場合よりも、圧電素体１１の第二方向Ｄ２又は第三方向Ｄ３における反りの発生が、抑制されている。
【００５３】
各素体部２１の湾曲面２１ｂは、第一方向Ｄ１での素体部２１の厚みが第二方向Ｄ２で隣り合う素体部２３から第二方向Ｄ２で離れるにしたがって小さくなっている。このため、第二方向Ｄ２における力に対する圧電素体１１の強度が確保されている。したがって、圧電素体１１にクラックが生じ難い。たとえば、フレキシブルプリント基板４,５を外部電極１４に設ける際には、圧電素体１１に対して第二方向Ｄ２に力が加わる。この場合においても、圧電素体１１に生じるクラックが抑制される。
【００５４】
各外部電極１５は、湾曲面２１ｂに配置されている電極部分２５ａを有する。電極部分２５ａは、第二方向Ｄ２で隣り合う素体部２３の側面２３ａに配置されている電極部分２５ｂと接続されている。このため、第二方向Ｄ２で互いに隣り合う素体部２３に配置されている内部電極１３は、電極部分２５ａ,２５ｂを通して互いに電気的に接続される。したがって、内部電極１３間の電位のばらつきが抑制される。
【００５５】
外部電極１５の電極部分２５ｄは、第三方向Ｄ３に配列されている複数の素体部２３の側面２３ａにそれぞれ配置されている複数の電極部分２５ｂを電気的に接続されている。このため、複数の素体部２３に配置されている複数の内部電極１３が電極部分２５ｂ,２５ｄを通して互いに電気的に接続される。したがって、内部電極１３間の電位のばらつきが一層抑制される。
【００５６】
駆動デバイス１では、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３に二次元配列された複数の素体部２３が１つの圧電素体１１に含まれている。このため、ベース基板３に対して、第二方向Ｄ２及び第三方向Ｄ３における複数の駆動部８の位置決めが容易である。
【００５７】
次に、図４を参照して、本実施形態の変形例に係る駆動デバイスの構成を説明する。図４でも、圧電素子２の座標軸がＸＹＺ軸で示されている。図４は、駆動デバイスの変形例に係る断面構成を説明するための図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例は、複数の素体部２２がそれぞれ側面２２ｃに代えて傾斜面２２ｇを含む点、及び、外部電極１５が電極部分２５ｃに代えて各素体部２２の傾斜面２２ｇに配置されている電極部分２５ｅを含む点に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。
【００５８】
上述したように本変形例では、複数の素体部２２はそれぞれ、側面２２ｃに代えて傾斜面２２ｇを含む。すなわち、本変形例において、各素体部２２は、主面２２ａ、複数の主面２２ｂ、傾斜面２２ｄ、端面２２ｅ,２２ｆ、及び傾斜面２２ｇを有する。本変形例において、傾斜面２２ｇは、平面である。傾斜面２２ｇは、第三方向Ｄ３に延在しており、主面２２ａ、複数の主面２２ｂ、端面２２ｅ,２２ｆ、及び素体部２３の側面２３ａに連続している。傾斜面２２ｇは、主面２２ａ、複数の主面２２ｂ、及び側面２２ｃに対して傾斜している。
【００５９】
本変形例では、外部電極１５は、各素体部２２の側面２２ｃに配置されている電極部分２５ｃに代えて、各素体部２２の傾斜面２２ｇに配置されている電極部分２５ｅを含む。本変形例では、電極部分２５ｂは、電極部分２５ａと反対側で電極部分２５ｅに接続されている。電極部分２５ｅは、電極部分２５ｂと反対側で電極部分２５ｄに接続されている。
【００６０】
図４に示されている構成の場合、図１に示されている構成のように側面２２ｃと主面２２ａとが直角に接続されている場合に比べて、変位分布が側面２３ａ側に位置する。具体的には、このような構成とすることで、隣り合う素体部２３のそれぞれで生じる変位が素体部２１の主面２１ａの中央に寄る。この結果、圧電素子の変位量が向上する。
【００６１】
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００６２】
たとえば、圧電素体１１に含まれる各素体部２１,２２,２３，２４，２５の数は、上述した実施形態及び変形例に示された数に限定されない。
【００６３】
本実施形態及び変形例では、１つの素体部２３の内部に複数の内部電極１２と複数の内部電極１３とが配置されている構成を示した。しかし、１つの素体部２３の内部には、内部電極１２と内部電極１３とが１つずつ配置されていてもよい。
【００６４】
本実施形態及び変形例では、素体部２１の部分３１ｂに湾曲面２１ｂが設けられている構成について説明した。しかし、湾曲面２１ｂの位置に設けられる面は、湾曲していなくてもよい。換言すれば、部分３１ｂにおいて、第一方向Ｄ１で主面２１ａの反対側に位置する面は、湾曲していなくてもよい。この場合、第一方向Ｄ１で主面２１ａの反対側に位置する上記面は、一つの平面で構成されていてもよく、複数の平面で構成されていてもよい。当該面が一つの平面で構成される場合、第一方向Ｄ１における素体部２１の部分３１ｂの厚みは一定であってもよい。当該面が複数の平面で構成される場合、第一方向Ｄ１における部分３１ｂの厚みが変化する部分と、部分３１ｂの厚みが一定である部分とを含んでいてもよい。
【００６５】
駆動デバイス１は、インクの吐出機構に用いられてもよいし、それ以外の駆動機構に用いられてもよい。駆動デバイス１は、印刷機以外の機器に用いられてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…駆動デバイス、２…圧電素子、３…ベース基板、４,５…フレキシブルプリント基板、１１…圧電素体、１２,１３…内部電極、１４,１５…外部電極、１８…圧電体層、２１,２２,２３…素体部、２１ｂ…湾曲面、２２ｇ…傾斜面、２２ａ…主面、２３ａ,２３ｂ…側面、２４ｂ,２５ａ,２５ｂ,２５ｄ…電極部分、Ｄ１…第一方向、Ｄ２…第二方向、Ｄ３…第三方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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