JP2006044242A - 液体移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧電アクチュエータの圧電層及び振動板を効率よく変形させることが可能なインクジェットヘッドを提供すること。
【解決手段】 圧電アクチュエータ３は、複数の圧力室１４に夫々対応する複数の個別電極３２、及び、これら複数の個別電極３２に対向する振動板３０と、複数の個別電極３２と振動板３０との間に挟まれて、複数の圧力室１４に跨って連続的に形成された圧電層３１とを有し、圧力室１４が形成され且つ個別電極３２と重ならない領域に、この領域における圧電アクチュエータ３の剛性を低下させる絶縁材料層３４（剛性低下部）が設けられている
【選択図】 図４

Description

本発明は、記録媒体に対してインクを吐出して記録するインクジェットヘッドに代表される液体移送装置に関する。

従来から、圧電層に電界を作用させることによりこの圧電層を変形させる圧電アクチュエータを有し、この圧電アクチュエータにより圧力室内のインクに圧力を付加してインクを吐出するインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のインクジェットヘッドの圧電アクチュエータは、下部電極（共通電極）を兼ねる振動板と、この振動板の表面に形成されたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電層と、この圧電層の表面に複数の圧力室に夫々対応して形成された複数の上部電極（個別電極）とを有するユニモルフ型の圧電アクチュエータである。この圧電アクチュエータにおいて、複数の上部電極に対して選択的に駆動電圧が供給されたときには、両電極間に挟まれた圧電層の部分（駆動部）に対してその厚み方向に電界が作用して伸縮し、この駆動部の伸縮変形に伴って圧力室と対向する領域の圧電層及び振動板が変形して、圧力室内のインクに圧力が印加される。ここで、圧電層は、振動板の表面に、ゾルゲル法、反応性スパッタリング法、蒸着法等により、複数の圧力室に跨って連続的に形成され、複数の圧力室に夫々対応する圧電層が一括して形成されるようになっている。また、圧電層に電界を作用させる上部電極は圧力室よりも小さく形成されて、駆動部が圧力室よりも小さな形状になっており、駆動部に電界が作用して伸縮したときに、この駆動部の伸縮変形に伴って駆動部の周辺の部分をも変形させることにより、圧力室に対向する領域全体の圧電層及び振動板を変形させるようになっている。

特開平１１−３３４０８７号公報（図３参照）

しかし、圧電層が複数の圧力室に跨って同じ厚さで連続的に形成されていると、圧力室に対向する領域（特に、駆動部の周辺の領域）における圧電アクチュエータの剛性が高く、圧力室に対向する領域全体の圧電層及び振動板が変形しにくくなるため、圧電アクチュエータの変形効率が低下する。そのために、圧力室内のインクに圧力を付加するためには個別電極に高い電圧を印加する必要があり、インクを吐出する際の消費電力が高くなる。

本発明の目的は、圧電アクチュエータの圧電層及び振動板を効率よく変形させることが可能な液体移送装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明の液体移送装置は、液体流出口に連通する複数の圧力室が平面上に配置された流路ユニットと、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、前記複数の圧力室に夫々対応する複数の個別電極、及び、これら複数の個別電極に対向する共通電極と、前記複数の個別電極と前記共通電極との間に挟まれた圧電層とを有し、前記平面に直交する方向から見て、少なくとも前記圧力室が形成され且つ前記個別電極と重ならない領域に、前記圧電アクチュエータの剛性を低下させる剛性低下部が設けられていることを特徴とするものである。

この液体移送装置において、圧電アクチュエータの複数の個別電極に選択的に駆動電圧が供給されたときには、その個別電極と共通電極とに挟まれた圧電層の部分（以下、駆動部という）に電界が作用してこの駆動部が伸長又は収縮する。すると、この駆動部の伸縮変形に伴って圧力室に対向する領域全体の圧電層及び振動板が変形し、圧力室の容積が変化して圧力室内のインクが加圧され、圧力室に連通する液体流出口からインクが吐出される。

ここで、圧力室が配置された平面に直交する方向から見て、圧力室が形成され且つ個別電極と重ならない領域（つまり、駆動部の周辺の領域）には剛性低下部が設けられており、この剛性低下部により駆動部の周辺の領域の圧電アクチュエータの剛性が部分的に低下しているため、駆動部の圧電層が伸縮変形したときに、この変形に伴って圧力室に対向する領域の圧電層及び振動板が変形しやすくなり、圧電アクチュエータを低い電圧で効率よく変形させることが可能になる。

第２の発明の液体移送装置は、前記第１の発明において、前記圧電層は、複数の圧力室に跨って形成されていることを特徴とするものである。

従って、圧電層を複数の圧力室に対応する１つの層として形成することができるため、容易に形成することができる。

第３の発明の液体移送装置は、前記第１又は第２の発明において、前記圧電アクチュエータは、その表面に前記複数の個別電極又は前記共通電極が形成され、あるいは、それ自身が前記共通電極である振動板を有し、この振動板と前記圧電層の間に前記剛性低下部が設けられていることを特徴とするものである。

従って、剛性低下部が設けられている駆動部の周囲の領域では、振動板と圧電層が直接密着しない状態となり、この部分においては振動板と圧電層が一体的な層としてではなく、別々の２つの層として存在することになる。ここで、板材の曲げ剛性は板厚の３乗に比例するため、振動板と圧電層が一体的な層を構成している場合に比べて、駆動部の周辺の領域の圧電アクチュエータの剛性が低下し、圧力室と対向する領域の圧電層及び振動板が変形しやすくなる。

第４の発明の液体移送装置は、前記第３の発明において、前記剛性低下部は、前記振動板と前記圧電層の間に形成された空隙であることを特徴とするものである。

従って、空隙が形成されている駆動部の周辺の領域では振動板と圧電層が離間した状態となるため、その領域の圧電アクチュエータの剛性が低下し、圧力室と対向する領域全体の圧電層及び振動板が変形しやすくなる。また、空隙が設けられた領域の圧電層には電界が作用しなくなるため、個別電極や個別電極に駆動電圧を供給する配線部等と共通電極との間に不必要な静電容量が生じるのを防止することができる。

第５の発明の液体移送装置は、前記第４の発明において、前記空隙は、前記振動板に形成された凹部と前記圧電層の面とによって区画されていることを特徴とするものである。

従って、振動板に形成された凹部の大きさによって、剛性低下部となる空隙の体積が決定されることから、剛性低下部における剛性の大きさの設定を容易に行うことができる。

第６の発明の液体移送装置は、前記第３の発明において、前記剛性低下部は、前記振動板と前記圧電層の間に介装され、その弾性率が前記振動板と前記圧電層の両方の弾性率よりも低い低弾性材であることを特徴とするものである。

従って、低弾性材が設けられている駆動部の周辺の領域では振動板と圧電層が直接密着しない状態となるため、その領域の圧電アクチュエータの剛性が低下し、圧力室と対向する領域全体の圧電層及び振動板が変形しやすくなる。

前記第７の発明の液体移送装置は、前記第３の発明において、前記振動板に形成された凹部と前記圧電層の面とによって区画された空隙に、その弾性率が前記振動板と前記圧電層の両方の弾性率よりも低い低弾性材を充填して形成されることを特徴とするものである。従って、空隙に低弾性材を充填することでその体積を変化させないように維持することができ、信頼性を向上されることができる。

第８の発明の液体移送装置は、前記第６又は第７の発明において、前記低弾性材は、絶縁材料であることを特徴とするものである。

このように、低弾性材が絶縁材料である場合には、低弾性材が設けられた領域の圧電層に電界が作用しなくなるため、個別電極や個別電極に駆動電圧を供給する配線部等と共通電極との間に不必要な静電容量が生じるのを防止することができる。

第９の発明の液体移送装置は、前記第３〜第８の何れかの発明において、前記剛性低下部は、前記平面に直交する方向から見て前記圧力室が形成されていない領域まで跨って形成されており、前記平面に直交する方向から見て、前記剛性低下部と重なる領域に、前記複数の個別電極とこれら複数の個別電極に駆動電圧を供給する配線部材とを、電気的に接続する為の接点部が形成されていることを特徴とするものである。

このように、剛性低下部が設けられた領域に接点部が形成されているため、接点部にフレキシブルプリント配線板等の配線部材を押しつけて配線部材と接点部とを電気的に接続する際に、剛性低下部により圧電層の応力集中が緩和されるため、圧電層が損傷するのを極力防止できる。

第１０の発明の液体移送装置は、前記第１〜第９の何れかの発明において、前記平面に直交する方向から見て、前記個別電極が前記剛性低下部と部分的に重なっていることを特徴とするものである。

従って、個別電極のパターンが圧力室に対して多少位置ずれして形成された場合でも、個別電極と共通電極に挟まれる駆動部の位置が圧力室に対してずれてしまうのを極力防止できるため、複数のノズルからの噴射速度がばらつかず、噴射速度をほぼ一定に保つことができる。

第１１の発明の液体移送装置は、前記第２〜第１０の何れかの発明において、前記圧電層は、エアロゾルデポジション法又はスパッタ法により形成されることを特徴とするものである。

従って、振動板の表面に剛性低下部が設けられているために、振動板の表面が凹凸状に形成されている場合でも、超微粒子材料を高速で衝突させて堆積させるエアロゾルデポジション法、又は、原子や分子を基板に堆積させるスパッタ法により圧電層が振動板の表面に密着した状態で形成される。

第１２の発明の液体移送装置は、前記第１の発明において、前記圧電層と前記振動板とが部分的に接着剤で接着され、前記接着剤で接着されていない前記圧電層および前記振動板の箇所が前記剛性低下部として機能することを特徴とするものである。これによれば、圧電層と振動板に加工を施すことなく簡易に剛性低下部を形成することができるため、製造コストを低減させることが可能となる。

本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、インクジェットヘッドに用いられる圧電アクチュエータに本発明を適用した一例である。

図１に示すように、インクジェットヘッド１は、内部にインク流路が形成された流路ユニット２と、この流路ユニット２の上面に積層された圧電アクチュエータ３とを備えている。

まず、流路ユニット２について説明する。図２は、図１のインクジェットヘッド１の右半分の概略平面図である。また、図３は図２の一部拡大図、図４は図３のIV-IV線断面図、図５は図３のV-V線断面図である。図２〜図４に示すように、流路ユニット２はキャビティプレート１０、ベースプレート１１、マニホールドプレート１２、及びノズルプレート１３を備えており、これら４枚のプレート１０〜１３が積層状態で接着されている。このうち、キャビティプレート１０、ベースプレート１１及びマニホールドプレート１２は略矩形のステンレス鋼製の板である。そのため、これら３枚のプレート１０〜１２に、後述するマニホールド１７や圧力室１４等のインク流路をエッチングにより容易に形成することができるようになっている。また、ノズルプレート１３は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート１２の下面に接着される。あるいは、このノズルプレート１３も、３枚のプレート１０〜１２と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。

図２に示すように、キャビティプレート１０には、平面に沿って配列された複数の圧力室１４が形成されている。これら複数の圧力室１４は、流路ユニット２の表面（後述する振動板３０が接合されるキャビティプレート１０の上面）において開口している。尚、図２には、複数の圧力室１４のうちの一部（８つ）が示されている。各圧力室１４は、平面視で略楕円形状に形成されており、その長軸方向がキャビティプレート１０の長手方向に平行になるように配置されている。

ベースプレート１１の平面視で圧力室１４の長軸方向両端部に重なる位置には、夫々連通孔１５，１６が形成されている。また、マニホールドプレート１２には、マニホールドプレートの短手方向（図２の上下方向）に２列に延び、平面視で圧力室１４の図２における右半分と重なるマニホールド１７が形成されている。このマニホールド１７には、キャビティプレート１０に形成されたインク供給口１８を介してインクタンク（図示省略）からインクが供給される。また、平面視で圧力室１４の図２における左端部と重なる位置には、連通孔１９も形成されている。さらに、ノズルプレート１３には、平面視で複数の圧力室１４の左端部に重なる位置に、液体流出口を構成する複数のノズル２０が夫々形成されている。ノズル２０は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂の基板にエキシマレーザー加工を施すことにより形成される。

そして、図４に示すように、マニホールド１７は連通孔１５を介して圧力室１４に連通し、さらに、圧力室１４は、連通孔１６，１９を介してノズル２０に連通している。このように、流路ユニット２内には、マニホールド１７から圧力室１４を経てノズル２０に至る個別インク流路が形成されている。

次に、圧電アクチュエータ３について説明する。図１〜図５に示すように、圧電アクチュエータ３は、流路ユニット２の表面に配置された導電性を有する振動板３０と、この振動板３０の表面に複数の圧力室１４に跨って連続的に形成された圧電層３１と、この圧電層３１の表面に複数の圧力室１４に夫々対応して形成された複数の個別電極３２とを備えている。そして、この圧電アクチュエータ３は、複数の圧力室１４の容積を選択的に変化させることにより圧力室１４内のインクに圧力を付加する。

振動板３０は、平面視で略矩形状のステンレス鋼製の板であり、複数の圧力室１４の開口を塞ぐ状態でキャビティプレート１０の上面に積層された状態で接合されている。また、この振動板３０は、複数の個別電極３２に対向して個別電極３２と振動板３０との間の圧電層３１に電界を作用させる共通電極を兼ねている。ここで、振動板３０が比較的弾性率の高いステンレス鋼で形成されているため、後述するようにインクの吐出動作の際に圧電層３１が変形したときに、振動板３０の剛性の高さによって、圧電アクチュエータ３の応答性が高くなる。また、この振動板３０は、同じくステンレス鋼で形成されたキャビティプレート１０の表面に接合される。そのため、振動板３０とキャビティプレート１０の熱膨張係数が等しくなり、両者の接合強度が向上する。さらに、流路ユニット２内のインクは、インクに対する耐食性に優れるステンレス鋼で形成された振動板３０と流路ユニット２に接触する。そのため、どのようなインクを選択しても流路ユニット２内あるいは振動板３０に局部電池が形成される虞がなく、インクの選択が腐食面で制約されることがないため、インク選択の自由度が大きくなる。

振動板３０の表面には、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層３１が形成されている。この圧電層３１は、複数の圧力室１４に跨って隙間なく連続的に形成されている。そのため、圧電層３１を全ての圧力室１４に対して一度に形成することができ、圧電層３１の形成が容易になる。ここで、圧電層３１は、例えば、超微粒子材料を高速で衝突させて堆積させるエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）を用いて形成できる。その他、ゾルゲル法、スパッタ法、水熱合成法、あるいは、ＣＶＤ（化学蒸着）法を用いることもできる。さらに、ＰＺＴのグリーンシートを焼成することにより得られた圧電シートを振動板３０の表面に貼り付けて圧電層３１を形成することもできる。また、図３〜図５に示すように、平面視で、圧力室１４が形成され且つ個別電極３２と重ならない領域、すなわち、圧力室１４が形成され且つ個別電極３２の近傍の領域において、振動板３０と圧電層３１との間には絶縁材料層３４が形成されている。この絶縁材料層３４については後ほど詳述する。

圧電層３１の表面には、圧力室１４よりも一回り小さい楕円形の平面形状を有する複数の個別電極３２が形成されている。これら個別電極３２は、平面視で対応する圧力室１４の中央部に重なる位置に夫々形成されている。また、個別電極３２は金などの導電性材料からなる。さらに、圧電層３１の表面において、複数の個別電極３２の一端部（図２における右端部）からは、夫々、個別電極３２の長軸方向に平行に複数の配線部３５が延びており、これら複数の配線部３５の端部には夫々端子部３６が形成されている。尚、前述したように、圧電層３１は、複数の圧力室１４に跨って連続的に形成されているため、この圧電層３１の表面に導電性ペーストを印刷するなどして、複数の個別電極３２及びこれら複数の個別電極３２に夫々接続された複数の配線部３５を一度に形成することが可能になる。複数の個別電極３２に夫々対応する複数の端子部３６には、複数の個別電極３２に対して選択的に駆動電圧を供給するドライバＩＣ３７が電気的に接続され、ドライバＩＣ３７は図示しない絶縁材料層を介して振動板３０の表面に配置されている。さらに、振動板３０上には、複数の接続端子４０も形成されており、ドライバＩＣ３７とこのドライバＩＣ３７を制御する制御装置（図示省略）とが接続端子４０を介して接続されている。

次に、インク吐出時における圧電アクチュエータ３の作用について説明する。

ドライバＩＣ３７に複数の配線部３５を介して夫々接続された複数の個別電極３２に対して、ドライバＩＣ３７から選択的に駆動電圧が供給されると、駆動電圧が供給された圧電層３１上側の個別電極３２とグランド電位に保持されている圧電層３１下側の共通電極としての振動板３０の電位が異なる状態となり、個別電極３２と振動板３０の間に挟まれた圧電層３１の部分（駆動部３１ａ）に上下方向の電界が生じる。すると、圧電層３１のうち、駆動電圧が印加された個別電極３２の直下の駆動部３１ａが分極方向である上下方向と直交する水平方向に縮む。そして、駆動部３１ａの収縮に伴って周辺部３１ｂも変形し、図５の鎖線で示すように、圧力室１４に対向する領域の圧電層３１及び振動板３０が圧力室１４側に凸となるように変形する。すると、圧力室１４内の容積が減少するためにインク圧力が上昇し、圧力室１４に連通するノズル２０からインクが吐出される。

ところで、駆動部３１ａの収縮に伴って、電界が作用しない周辺部３１ｂ及びこの周辺部３１ｂに対応する振動板３０の部分も変形するが、圧電層３１は複数の圧力室１４に跨って隙間なく同じ厚さで形成されている場合には、駆動部３１ａの周囲の領域における圧電アクチュエータ３の剛性が高く、圧力室１４に対向する圧電層３１及び振動板３０が変形しにくい。そこで、本実施形態の圧電アクチュエータ３においては、平面視で、圧力室１４が形成され且つ個別電極３２と重ならない領域において、振動板３０と圧電層３１との間には個別電極３２を囲うように絶縁材料層３４（剛性低下部）が形成されている。この絶縁材料層３４は、その弾性率が振動板３０と圧電層３１の両方の弾性率よりも低い（例えば、弾性率が振動板３０の１／２０、圧電層３１の１／１０程度）、ポリイミド等の合成樹脂からなる。尚、この絶縁材料層３４は、スクリーン印刷等により振動板３０の表面に一度に形成することができる。

このように、振動板３０と圧電層３１の周辺部３１ｂとの間に、振動板３０及び圧電層３１よりも弾性率が低い絶縁材料層３４が設けられおり、この領域において振動板３０と圧電層３１とが直接密着しない状態となっている。そのため、この絶縁材料層３４が設けられた領域においては振動板３０と圧電層３１が一体的な層としてではなく、別々の２つの層として存在することになる。ここで、板材の曲げ剛性は板厚の３乗に比例するため、振動板３０と圧電層３１が一体的な層を構成している場合に比べて、駆動部３１ａの周辺の領域の圧電アクチュエータ３の剛性が低下する。従って、駆動部３１ａが伸縮変形したときに圧力室１４に対向する領域の圧電層３１及び振動板３０が変形しやすくなり、低い電圧で効率よく変形させることができる。

尚、前述したように、圧電層３１は、ＡＤ法やゾルゲル法、スパッタ法、水熱合成法、ＣＶＤ法、あるいは、圧電シートを貼り付ける方法など種々の方法により形成することが可能であるが、振動板３０の表面に絶縁材料層３４が形成された状態では、振動板３０の表面が凹凸状になっている。そのため、圧電層３１を振動板３０の表面に密着させるためには、超微粒子材料を高速で衝突させて堆積させることにより、層を形成することが可能なＡＤ法により圧電層３１を形成することが最も好ましい。また、ターゲットに不活性ガスを衝突させて、このターゲットからはじき出された原子・分子を堆積させることにより層を形成することが可能なスパッタ法により圧電層３１を形成することも好ましい。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］図６に示すように、個別電極３２Ａが絶縁材料層３４と部分的に重なって形成されていてもよい。この場合には、個別電極３２Ａのパターンが、圧電層３１の表面において複数の圧力室１４に対して多少位置ずれして形成された場合でも、個別電極３２と振動板３０に挟まれる圧電層３１の駆動部３１ａの圧力室１４に対する位置がずれてしまうのを防止できる。

２］図７に示すように、絶縁材料層３４Ｂが、配線部３５の下方の、圧力室１４が形成されていない領域まで跨って形成されていてもよい。この場合には、個別電極３２に駆動電圧が供給されるときに、この個別電極３２に接続された配線部３５と振動板３０との間に静電容量が生じるのを防止することができる。また、この絶縁材料層３４Ｂは、上述した、ドライバＩＣ３７（図２参照）と振動板３０との間に介在する絶縁材料層（図示せず）と連続して形成されていてもよい。

さらに、図８に示すように、複数の個別電極３２とドライバＩＣ３７（図２参照）とをフレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）等の配線部材５０を介して接続することもできる。この場合、絶縁材料層３４Ｂと重なる領域に配置された配線部３５に、個別電極３２と配線部材５０と電気的に接続するバンプ４５（接点部）が形成されていると、バンプ４５に配線部材５０を押しつけて配線部材５０とバンプ４５とを電気的に接続する際に、剛性の低い絶縁材料層３４Ｂにより圧電層３１の応力集中が緩和されるため、圧電層３１が損傷してしまうのを極力防止できる。

３］絶縁材料層は、個別電極の周囲を囲うように形成されている必要は必ずしもなく、例えば、図９に示すように、個別電極３２の両側の領域に、夫々個別電極３２の長軸方向に延びる２つの絶縁材料層３４Ｃが形成されていてもよい。

４］前記実施形態及びその変更形態における絶縁材料層３４，３４Ｂ，３４Ｃの代わりに、振動板３０と圧電層３１の間に空隙が形成されていてもよい。例えば、図１０、図１１に示すように、平面視で、圧力室１４が形成され且つ個別電極３２と重ならない領域において、振動板３０と圧電層３１との間には個別電極３２を囲うように空隙５１が形成されていてもよい。ここで、振動板３０と圧電層３１との間に空隙５１を形成するには、例えば、空隙５１が形成される振動板３０上の領域にレジストを塗布し、その表面に圧電層３１を形成した後に、溶剤によりレジストを溶解させる方法などを採用できる。そして、空隙５１が形成されている駆動部３１ａの周辺の領域では振動板３０と圧電層３１が離間した状態となるため、駆動部３１ａの周辺の領域の圧電アクチュエータの剛性が低下し、圧力室１４に対向する圧電層３１及び振動板３０が変形しやすくなる。さらに、空隙５１が設けられた領域の圧電層３１には電界が作用しなくなるため、個別電極３２や個別電極３２に接続された配線部３５と振動板３０との間に不必要な静電容量が生じるのを防止することもできる。

５］前記実施形態では、個別電極３２は、平面視で圧力室１４が形成された領域の中央部に形成されているが、例えば、図１２〜図１４に示すように、個別電極３２Ｄが圧力室１４が形成された領域の縁部に楕円環状に形成され、この個別電極３２Ｄの内側の領域に絶縁材料層又は空隙からなる楕円形の剛性低下部５２が形成されていてもよい。この場合でも、圧力室１４が形成された領域の中央部の、剛性低下部５２が形成された領域における、圧電アクチュエータの剛性が低下するため、圧力室１４に対向する圧電層３１及び振動板３０が変形しやすくなる。

６］前記実施形態では、導電性を有する振動板３０が共通電極を兼ねているが、ガラス材料等の非導電性の振動板の表面に共通電極が形成されていてもよい。さらには、振動板の上側に複数の個別電極が形成され、逆に共通電極が圧電層の表面に形成されていてもよい。但し、導電性の振動板の上側に複数の個別電極が形成される場合には、振動板と個別電極との間に、複数の個別電極間を絶縁する絶縁層が介装されている必要がある。

７〕前記実施形態では、絶縁材料層３４が振動板３０と圧電層３１の周辺部３１ｂとの間に設けられているが、図１５に示すように、絶縁材料層３４Ｄが、配線部の下方を除く圧力室１４が形成されていない領域まで跨って形成されていてもよい。さらに、絶縁材料層３４Ｄは、配線部の下方の領域を含む圧力室１４が形成されていない領域まで跨って形成されていてもよい。

８〕また、図１６に示すように、振動板３０Ｂに凹部を形成して、その凹部により振動板３０Ｂと圧電層３１との間に空隙５１Ｂを形成してもよい。この凹部は、振動板３０Ｂの表面に凹部に対応した開口を有するレジスト層をパターニングし、エッチング液に浸すことによって容易に形成することができる。従って、エッチング液の浸水時間を調整することにより、形成される凹部の大きさを調整できるため、圧電アクチュエータの剛性を所望の大きさに容易に設定することができる。例えば、振動板３０Ｂが２０〜３０μｍである場合、凹部の深さは８〜１０μｍ程度に設定することができる。また、空隙５１Ｂに、弾性率が振動板３０Ｂと圧電層３１の弾性率よりも低い絶縁材料を充填してもよい。

９〕また、図１７に示すように、圧電層３１Ｂが、振動板３０の表面上で途切れていてもよい。例えば、一つの圧力室１４の上の圧電層３１Ｂと隣の圧力室１４の上の圧電層３１Ｂとの間に、振動板３０を外部に露呈するような溝３１ｃが形成されていてもよい。例えば、圧電層３１Ｂの厚みが１０μｍ程度である場合、溝３１ｃの幅は２０μｍ程度に設定することができる。溝３１ｃは、レーザカットにより形成することが好ましいが、これに限られることはなく、例えば、振動板３０の表面の溝３１ｃを形成する箇所にレジストを堆積した状態で、レジストが堆積された以外の箇所に圧電層３１Ｂを堆積し、その後レジストを取り除くことで、溝３１ｃを形成してもよい。

１０〕また、図１８に示すように、圧電層３１と振動板３０とを部分的に接着剤６０で接着し、接着剤６０で接着されていない箇所を、剛性低下部３４Ｅとして機能させてもよい。接着剤６０は、スクリーン印刷によって振動板３０の表面上にパターニングして塗付され、その上に焼成した圧電層３１を載せることで、圧電層３１と振動板３０を部分的に接着することができる。接着剤６０は例えばエポキシ系接着剤を用いることができる。非接着部に僅かな隙間が形成されるように、接着剤６０の厚みは、例えば１μｍ程度に設定することが望ましい。

１１］また、図１９に示すように、剛性低下部３４の端部と個別電極３２の端部との振動板３０の表面に沿った方向における間隔ｔ２（平面視における剛性低下部３４と個別電極３２との間隔）は、圧電層３１の厚みｔ１より小さいことが好ましい。

１２］前記実施形態では、インクジェットヘッドに本発明を適用したが、これに限られることはなく、例えば、図２０に示すように、液体流入口１０１と、液体流出口１０２と、ポンプ本体１０３とを備えるポンプ１００にも適用できる。ポンプ本外１０３内には、流路ユニットと、圧力室の容積を変化させる圧電アクチュエータとが設けられている。圧電アクチュエータの構成は、前記実施形態と同様とすることができる。このポンプ１００によって、例えば生体溶液を移送することができる。

本発明の液体移送装置によって移送可能な液体としては、上述のインク、生体溶液のほかに、薬液、配線材料としての導電性溶液、有機ＥＬ樹脂などを用いることができる。

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。 図１におけるインクジェットヘッドの右半部の平面図である。 図２の一部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 図３のV-V線断面図である。 変更形態の図５相当図である。 別の変更形態の図４相当図である。 別の変更形態の配線部材が接続された状態の図４相当図である。 さらに別の変更形態の図３相当図である。 空隙が形成された変更形態の図４相当図である。 空隙が形成された変更形態の図５相当図である。 中央に剛性低下部が形成された変更形態の図３相当図である。 図１２のXIII-XIII線断面図である。 図１２のXIV-XIV線断面図である。 絶縁材料層に関する変更形態の図５相当図である。 振動板に凹部を形成した変更形態の図５相当図である。 圧電層をカットした変更形態の図５相当図である。 接着剤を用いる変更形態の図５相当図である。 剛性低下部と個別電極の間隔を示す図５相当図である。 本発明をポンプに適用した形態を示す図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２ 流路ユニット
３ 圧電アクチュエータ
１４ 圧力室
２０ ノズル
３０, ３０Ｂ，振動板
３１ 圧電層
３２，３２Ａ，３２Ｄ 個別電極
３４，３４Ｂ，３４Ｃ、３４Ｄ 絶縁材料層
３５ 配線部４５ バンプ
５０ 配線部材
５１ 空隙
３４，５２ 剛性低下部
６０ 接着剤

Claims (12)

1. 液体流出口に連通する複数の圧力室が平面上に配置された流路ユニットと、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、
   前記複数の圧力室に夫々対応する複数の個別電極、及び、これら複数の個別電極に対向する共通電極と、
   前記複数の個別電極と前記共通電極との間に挟まれた圧電層とを有し、
   前記平面に直交する方向から見て、少なくとも前記圧力室が形成され且つ前記個別電極と重ならない領域に、前記圧電アクチュエータの剛性を低下させる剛性低下部が設けられていることを特徴とする液体移送装置。
2. 前記圧電層は、複数の圧力室に跨って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体移送装置。
3. 前記圧電アクチュエータは、その表面に前記複数の個別電極又は前記共通電極が形成され、あるいは、それ自身が前記共通電極である振動板を有し、
   この振動板と前記圧電層の間に前記剛性低下部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体移送装置。
4. 前記剛性低下部は、前記振動板と前記圧電層の間に形成された空隙であることを特徴とする請求項３に記載の液体移送装置。
5. 前記空隙は、前記振動板に形成された凹部と前記圧電層の面とによって区画されていることを特徴とする請求項４に記載の液体移送装置。
6. 前記剛性低下部は、前記振動板と前記圧電層の間に介装され、その弾性率が前記振動板と前記圧電層の両方の弾性率よりも低い低弾性材であることを特徴とする請求項３に記載の液体移送装置。
7. 前記剛性低下部は、前記振動板に形成された凹部と前記圧電層の面とによって区画された空隙に、その弾性率が前記振動板と前記圧電層の両方の弾性率よりも低い低弾性材を充填して形成されることを特徴とする請求項３に記載の液体移送装置。
8. 前記低弾性材は、絶縁材料であることを特徴とする請求項６又は７に記載の液体移送装置。
9. 前記剛性低下部は、前記平面に直交する方向から見て前記圧力室が形成されていない領域まで跨って形成されており、前記平面に直交する方向から見て、前記剛性低下部と重なる領域に、前記複数の個別電極とこれら複数の個別電極に駆動電圧を供給する配線部材とを、電気的に接続する為の接点部が形成されていることを特徴とする請求項３〜８の何れかに記載の液体移送装置。
10. 前記平面に直交する方向から見て、前記個別電極が前記剛性低下部と部分的に重なっ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液体移送装置。
11. 前記圧電層は、エアロゾルデポジション法又はスパッタ法により形成されることを特徴とする請求項２〜１０の何れかに記載の液体移送装置。
12. 前記圧電層と前記振動板とが部分的に接着剤で接着され、前記接着剤で接着されていない前記圧電層および前記振動板の箇所が前記剛性低下部として機能することを特徴とする請求項１に記載の液体移送装置。
    

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