JP5082219B2 - アクチュエータ及びこのアクチュエータを備えた液体移送装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電式のアクチュエータ及びこのアクチュエータを備えた液体移送装置に関する。

圧電アクチュエータは、圧電体とこの圧電体に設けられた電極を有し、電極に所定の電圧が印加されて圧電体の分極方向に平行な電界が作用したときの圧電体の変形（電歪効果）を利用して対象物を駆動するように構成されている。このような圧電アクチュエータとしては、種々の構成を有するものが知られているが、例えば、特許文献１に記載のアクチュエータにおいては、圧電体の一方の面に所定の一方向（Ｙ₁−Ｙ₂方向）に平行に延びる櫛歯状の２種類の電極（個別電極及び共通電極）が交互に（互い違いに）配置され、さらに、圧電体はその面に平行でＹ₁−Ｙ₂方向と直交する方向（Ｘ₁−Ｘ₂方向）に分極されている。そして、個別電極に所定の電圧が印加されると、個別電極が配置された領域と共通電極が配置された領域の間において、圧電体に分極方向であるＸ₁−Ｘ₂方向と平行な電界が生じるため、圧電体の表面部がＸ₁−Ｘ₂方向に一様に伸長し、圧電体全体が湾曲変形する。

特開平１１−１５７０６５号公報（図１）

前述の特許文献１の圧電アクチュエータでは、全ての個別電極及び共通電極が全てＹ₁−Ｙ₂方向に延びているため、圧電体の変形方向がＸ₁−Ｘ₂方向に一様に伸長するが、このような変形の仕方では圧電体全体として十分な湾曲変形を実現できないことも多く、その場合には、所望の変形量を得るには駆動電圧をさらに高くする必要があり、駆動効率が低くなる。

本発明の目的は、より駆動効率の高いアクチュエータ、及び、このようなアクチュエータを備えた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の発明のアクチュエータは、厚み方向への変形が規制された外側領域、及び、前記外側領域に挟まれ且つ厚み方向に変形可能な内側領域が画定された圧電層と、前記圧電層に一体に形成された第１電極と、前記圧電層に一体に形成された第２電極とを備えており、前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１電極と前記第２電極とが互いに異なる電位であるときに、前記内側領域内の前記内側領域の中心を含む第１区域に、前記圧電層の表面に平行な面内成分を有する第１電界が形成されると共に、前記内側領域内において前記第１区域と異なる第２区域であって、前記内側領域と前記外側領域との境界と前記第１区域の外縁との間に設けられた第２区域に、前記第１電界が有する前記面内成分とは交差する方向を向いた前記面内成分を有する第２電界が形成されるように配置されており、前記圧電層は、前記第１区域内において、前記第１電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、前記第２区域内において、前記第２電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、前記内側領域は、一方向に関する長さが前記一方向と直交する方向に関する長さよりも長い細長形状を有しており、前記第１電界の面内成分が、前記一方向と直交する方向を向いており、前記第１電極及び前記第２電極が、前記第１区域において前記一方向に延在した一又は複数の長手方向突起と、前記第２区域において前記一方向と交差する方向に延在した複数の幅方向突起とを有するパターンにそれぞれ形成されており、前記第１電極の前記長手方向突起と前記第２電極の前記長手方向突起とが交互に配置され、且つ、前記第１電極の前記幅方向突起と前記第２電極の前記幅方向突起とが交互に配置されていることを特徴とするものである。
第２の発明のアクチュエータは、厚み方向への変形が規制された外側領域、及び、前記外側領域に挟まれ且つ厚み方向に変形可能な内側領域が画定された圧電層と、前記圧電層に一体に形成された第１電極と、前記圧電層に一体に形成された第２電極とを備えており、前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１電極と前記第２電極とが互いに異なる電位であるときに、前記内側領域内の前記内側領域の中心を含む第１区域に、前記圧電層の表面に平行な面内成分を有する第１電界が形成されると共に、前記内側領域内において前記第１区域と異なる第２区域であって、前記内側領域と前記外側領域との境界と前記第１区域の外縁との間に設けられた第２区域に、前記第１電界が有する前記面内成分とは交差する方向を向いた前記面内成分を有する第２電界が形成されるように配置されており、前記圧電層は、前記第１区域内において、前記第１電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、前記第２区域内において、前記第２電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、前記内側領域は、一方向に関する長さが前記一方向と直交する方向に関する長さよりも長い細長形状を有しており、前記第１電界の面内成分が、前記一方向を向いており、前記第１電極及び前記第２電極が、前記第１区域において前記一方向と交差する方向に延在した複数の幅方向突起と、前記第２区域において前記一方向に延在した一又は複数の長手方向突起とを有するパターンにそれぞれ形成されており、前記第１電極の前記幅方向突起と前記第２電極の前記幅方向突起とが交互に配置され、且つ、前記第１電極の前記長手方向突起と前記第２電極の前記長手方向突起とが交互に配置されていることを特徴とするものである。
第３の発明のアクチュエータは、厚み方向への変形が規制された外側領域、及び、前記外側領域に挟まれ且つ厚み方向に変形可能な内側領域が画定された圧電層と、前記圧電層に一体に形成された第１電極と、前記圧電層に一体に形成された第２電極とを備えており、前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１電極と前記第２電極とが互いに異なる電位であるときに、前記内側領域内の前記内側領域の中心を含む第１区域に、前記圧電層の表面に平行な面内成分を有する第１電界が形成されると共に、前記内側領域内において前記第１区域と異なる第２区域であって、前記内側領域と前記外側領域との境界と前記第１区域の外縁との間に設けられた第２区域に、前記第１電界が有する前記面内成分とは交差する方向を向いた前記面内成分を有する第２電界が形成されるように配置されており、前記圧電層は、前記第１区域内において、前記第１電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、前記第２区域内において、前記第２電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、前記内側領域は、円形形状を有しており、前記第１電界の面内成分が、前記内側領域の径方向を向いていることを特徴とするものである。

前記第１、第２、及び第３の発明のアクチュエータにおいて、第１電極の電位と第２電極の電位とが異なる電位になると、厚み方向に変形可能な圧電層の内側領域内の第１区域に、圧電層の表面に平行な面内成分を有する第１電界が形成されると共に、内側領域内の第２区域に、第１電界が有する面内成分とは交差する方向を向いた面内成分を有する第２電界が形成される。ここで、圧電層は、第１区域内においては第１電界の面内成分と同じ方向を向いた面内成分を有するように分極し、第２区域内においては第２電界の面内成分と同じ方向を向いた面内成分を有するように分極している。そのため、圧電層に第１電界及び第２電界が作用すると、圧電層は、第１区域では第１電界の面内成分の方向に伸び、第２区域では第２電界の面内成分の方向に伸びることになるが、第１電界の面内成分と第２電界の面内成分は互いに交差していることから、第１区域と第２区域とで、圧電層が伸長する方向が異なることになる。従って、内側領域の圧電層を大きく湾曲変形させることが可能になり、駆動効率の向上が期待できる。
さらに、前記第１、第２、及び第３の発明のアクチュエータでは、内側領域の中心を含む第１区域とその外側の第２区域とで、圧電層の伸長方向が異なるため、中心部の内側領域における圧電層の厚み方向の変形量がより大きくなる。
加えて、前記第１、第２の発明のアクチュエータでは、前記第１電極及び前記第２電極が、複数の突起を有するパターンにそれぞれ形成されており、前記第１電極の前記突起と前記第２電極の前記突起とが交互に配置されているので、第１区域及び第２区域において、交互に配置された複数の突起により、第１電界及び第２電界を圧電層に確実に作用させることができる。
また、第３の発明において、前記第１電極及び前記第２電極が、前記第１区域において円周方向に沿って延在した一又は複数の円周方向突起と、前記第２区域において前記径方向に延在した複数の径方向突起とを有するパターンにそれぞれ形成されており、前記第１電極の前記円周方向突起と前記第２電極の前記円周方向突起とが交互に配置され、且つ、前記第１電極の前記径方向突起と前記第２電極の前記径方向突起とが交互に配置されていてもよい（第４の発明）。

第５の発明のアクチュエータは、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記第１電極と前記第２電極とが、前記圧電層の厚さ方向に関して同じ位置に形成されており、前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１電極と前記第２電極とが互いに異なる電位であるときに、前記内側領域内の前記第１区域に、前記面内成分だけを有する前記第１電界が形成されると共に、前記第２区域に、前記面内成分だけを有し且つ前記第１電界とは交差する方向を向いた前記第２電界が形成されるように配置されており、前記圧電層は、前記第１区域内において、前記第１電界と同じ方向に分極しており、前記第２区域内において、前記第２電界と同じ方向に分極していることを特徴とするものである。この構成によれば、第１電界と第２電界が、共に、圧電層の表面に平行な方向の変形に寄与する面内成分だけを有することから、第１区域及び第２区域における圧電層の変形がそれぞれ大きくなり、内側領域における圧電層の厚み方向の変形量（湾曲変形量）も大きくなる。

第６の発明のアクチュエータは、前記第５の発明において、前記第１電極及び前記第２電極が、共に前記圧電層の一方の面に設けられていることを特徴とするものである。この構成では、第１電極及び第２電極を容易に形成することができる。

第７の発明のアクチュエータは、前記第６の発明において、前記第１電極及び前記第２電極が、前記圧電層内に埋め込まれた導電性材料からなる複数の柱状部とそれぞれ接続されていることを特徴とするものである。この構成では、圧電層の一方の面側の柱状部が埋め込まれた部分に、第１電界及び第２電界を確実に作用させることができるため、圧電層の厚み方向の変形量をより大きくすることができる。

第８の発明のアクチュエータは、前記第６又は第７の発明において、前記圧電層が積層される振動板をさらに備えていることを特徴とするものである。この構成では、第１電極及び第２電極が形成された圧電層の一方の面側部分がその表面に平行な方向に変形したときに、振動板は面方向に変形せずに圧電層の変形に抵抗するため、振動板と圧電層を確実に湾曲変形させることができる。

第９の発明のアクチュエータは、前記第８の発明において、前記圧電層の前記一方の面が、前記振動板と対向した面とは反対側の面であることを特徴とするものである。この構成では、第１電極及び第２電極に配線を接続することが容易になる。

第１０の発明のアクチュエータは、前記第８又は第９の発明において、前記振動板には、弾性率が周囲よりも小さい低弾性率部が形成されていることを特徴とするものである。この構成では、低弾性率部において剛性が部分的に低下して振動板全体が変形しやすくなるため、振動板の変形量が大きくなる。

第１１の発明のアクチュエータは、前記第１〜第１０の何れかの発明において、前記圧電層には、弾性率が周囲よりも小さい低弾性率部が形成されていることを特徴とするものである。この構成では、低弾性率部において剛性が部分的に低下して圧電層全体が変形しやすくなるため、圧電層の変形量が大きくなる。

第１２の発明のアクチュエータは、前述の第１又は第２の発明において、前記圧電層が積層される振動板をさらに備えており、前記振動板には、弾性率が周囲よりも小さい低弾性率部が形成されており、前記内側領域は、一方向に関する長さが前記一方向と直交する方向に関する長さよりも長い細長形状を有しており、前記低弾性率部が前記一方向と交差する方向に延在した溝であることを特徴とするものである。
第１３の発明のアクチュエータは、前述の第１又は第２の発明において、前記圧電層には、弾性率が周囲よりも小さい低弾性率部が形成されており、前記内側領域は、一方向に関する長さが前記一方向と直交する方向に関する長さよりも長い細長形状を有しており、前記低弾性率部が前記一方向と交差する方向に延在した溝であることを特徴とするものである。
これらの構成では、内側領域の前記一方向に関する曲げ剛性が低下するため、圧電層がより変形しやすくなる。

第１４の発明のアクチュエータは、前記第１〜第１３の何れかの発明において、前記第１電界の前記面内成分の向いている方向が、前記第２電界の前記面内成分の向いている方向と直交していることを特徴とするものである。この構成によれば、第１区域と第２区域とで圧電層が電界の面内成分に沿って伸長する方向が互いに直交することになり、圧電層の変形量をより大きくすることが可能になる。

第１５の発明のアクチュエータは、前記第１〜第１４の何れかの発明において、前記外側領域が前記内側領域を包囲していることを特徴とするものである。このように、厚み方向に変形可能な内側領域が、厚み方向の変形が規制された外側領域により包囲されていると、内側領域の厚み方向の変形量がより大きくなる。

第１６の発明のアクチュエータは、前記第１〜第１５の何れかの発明において、前記第２区域が前記第１区域を包囲していることを特徴とするものである。この構成によれば、第１区域の中心を通るどの断面で見ても、第１区域が、この第１区域と圧電層の伸長方向が異なる第２区域に両側から挟まれるため、中心部の内側領域における圧電層の厚み方向の変形量がさらに大きくなる。

第１７の発明のアクチュエータは、隔壁によって画定されることによって表面の凹部として形成された圧力室を有する流路部材と、前記圧電層の前記表面と直交する方向に関して、前記圧電層の前記外側領域が前記隔壁に重なり且つ前記圧電層の前記内側領域が前記圧力室に重なるように、前記流路部材に固定された前記第１〜第１６の何れかの発明のアクチュエータとを備えていることを特徴とするものである。この構成によれば、圧電層の湾曲変形量が大きく駆動効率の高いアクチュエータにより、圧力室内の液体に、この液体を移動させるための圧力を効率よく付与することができる。

次に、本発明の第１実施形態について説明する。この第１実施形態は、液体移送装置として、インクをノズルへ移送して記録用紙へ吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した一例である。

まず、インクジェットヘッド１を備えたインクジェットプリンタ１００について簡単に説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１００は、図１の左右方向に移動可能なキャリッジ１０１と、このキャリッジ１０１に設けられて記録用紙Ｐに対してインクを噴射するシリアル式のインクジェットヘッド１と、記録用紙Ｐを図１の前方へ搬送する搬送ローラ１０２等を備えている。インクジェットヘッド１は、キャリッジ１０１と一体的に左右方向（走査方向）へ移動して、その下面に形成されたノズル２０（図２〜図６参照）の出射口から記録用紙Ｐに対してインクを吐出する。そして、インクジェットヘッド１により記録された記録用紙Ｐは、搬送ローラ１０２により前方（紙送り方向）へ排出される。

次に、インクジェットヘッド１について図２〜図６を参照して詳細に説明する。
図２〜図６に示すように、インクジェットヘッド１は、ノズル２０及び圧力室１４を含むインク流路が形成された流路ユニット２（流路部材）と、この流路ユニット２の上面に配置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５、図６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が積層状態で接合されている。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はステンレス鋼製の板であり、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〜図６に示すように、最も上方に位置する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（例えば、１０個）が、隔壁１０ａにより画定されることによってキャビティプレート１０の表面の凹部としてそれぞれ形成されており、これら複数の圧力室１４は、上方へ開口している。また、複数の圧力室１４は、紙送り方向（図２の上下方向）に２列に配列されている。各圧力室１４は、平面視で走査方向（図２の左右方向）に長い、略楕円形状に形成されている。

ベースプレート１１の、平面視で圧力室１４の両端部と重なる位置には、それぞれ連通孔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、紙送り方向（図２の上下方向）に延びるマニホールド１７が形成されている。また、図２に示すように、マニホールド１７は、平面視で、左側に配列された圧力室１４の左半分、及び、右側に配列された圧力室１４の右半分とそれぞれ重なるように配置されている。さらに、このマニホールド１７は、後述の振動板３０に形成されたインク供給口１８に連通しており、インクタンク（図示省略）からインク供給口１８を介してマニホールド１７へインクが供給される。また、マニホールドプレート１２の、平面視で複数の圧力室１４のマニホールド１７と反対側の端部と重なる位置には、それぞれ、複数の連通孔１６に連なる複数の連通孔１９も形成されている。

さらに、ノズルプレート１３の、平面視で複数の連通孔１９にそれぞれ重なる位置には、複数のノズル２０が形成されている。図２、図３に示すように、複数のノズル２０は、２列に配列された複数の圧力室１４のマニホールド１７と反対側の端部と重なっており、インクジェットヘッド１の左右方向略中央部において、紙送り方向（図２の上下方向）に等間隔のピッチで２列に配列されている。尚、ノズルプレート１３が合成樹脂材料からなる場合には、ノズル２０は、エキシマレーザー加工などにより形成することができる。また、ノズルプレート１３が金属材料からなる場合には、プレス加工などにより形成することができる。

そして、図５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に至るインク流路が複数形成されている。

次に、圧電アクチュエータ３について説明する。図２〜図６に示すように、圧電アクチュエータ３は、流路ユニット２の上面に配置された振動板３０と、この振動板３０の上面に形成された圧電層３１と、複数の圧力室１４にそれぞれ対応して圧電層３１の上面に一体に形成された複数の個別電極３２（第１電極）のパターンと、同じく圧電層３１の上面に一体に形成された共通電極３４（第２電極）のパターンとを備えている。

振動板３０は、平面視で略矩形状の金属材料からなる板であり、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。この振動板３０は、キャビティプレート１０の上面に複数の圧力室１４を覆うように配設され、キャビティプレート１０の上面に接合されている。

振動板３０の上面には、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が配置されている。図２、図３に示すように、この圧電層３１は、複数の圧力室１４に亙って連続的に形成されている。そして、図３、図４に示すように、圧電層３１の全領域は、圧力室１４と対向する平面視略楕円形状の領域（内側領域４０）と、圧力室１４外の領域と対向し且つ内側領域４０を包囲する領域（外側領域４１）に画定されている。ここで、圧力室１４と対向する内側領域４０においては、その下側の振動板３０は上下に自由に変形できるようになっていることから、圧電層３１は厚み方向（上下方向）に変形可能となっている。一方、圧力室１４外の領域と対向する外側領域４１においては、その下側の振動板３０がキャビティプレート１０に固定されていることから、圧電層３１の厚み方向への変形が規制されている。このように、厚み方向に変形可能な内側領域４０が、厚み方向への変形が規制されている外側領域４１に包囲されていると、内側領域４０の圧電層３１は厚み方向に変形しやすくなり、変形量が大きくなる。

尚、圧電層３１は、例えば、非常に小さな圧電材料の粒子を基板に吹き付けて高速で衝突させ、基板に堆積させるエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）を用いて形成することができる。また、スパッタ法、化学蒸着法（ＣＶＤ法）、ゾルゲル法、水熱合成法などにより形成することもできる。あるいは、ＰＺＴのグリーンシートを焼成することにより生成された圧電シートを所定の大きさに切断し、この切断された圧電シートを振動板３０に貼り付けることにより圧電層３１を形成してもよい。

図３に示すように、複数の個別電極３２は、複数の圧力室１４とそれぞれ対向する複数の内側領域４０の上面に形成されている。各個別電極３２のパターンは、圧力室１４（内側領域４０）の長手方向に延在した３つの長手方向突起４５と、圧力室１４の幅方向外側に位置する２つの長手方向突起４５からそれぞれ幅方向外側へ延在した複数の幅方向突起４６とを含んでいる。３つの長手方向突起４５は、略楕円形の内側領域４０の中心を含みその長手方向（図３の左右方向）に細長い第１区域４２の上面に、幅方向に等間隔空けて配置されている。一方、複数の幅方向突起４６は、その長手方向に平行に延びる圧力室１４の２本の縁（内側領域４０と外側領域４１との境界）と第１区域４２の外縁との間に位置して圧力室１４の縁の近傍部と対向する第２区域４３の上面に、長手方向に等間隔空けて配置されている。

３つの長手方向突起４５はそれらの一端部（図３の右端部）において互いに導通しており、この導通部からは外側領域４１へ接点部３５が引き出されている。図２に示すように、複数の個別電極３２にそれぞれ対応する複数の接点部３５は、インクジェットヘッド１の走査方向に関する両端部においてそれぞれ紙送り方向に配列されている。さらに、複数の接点部３５には、フレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）等の可撓性を有する配線部材（図示省略）が接合され、この配線部材を介して接点部３５は駆動回路（図示省略）と電気的に接続されている。そして、第１区域４２の３つの長手方向突起４５、第２区域４３の複数の幅方向突起４６、及び、接点部３５は互いに導通していることから、駆動回路から配線部材及び接点部３５を介して３つの長手方向突起４５及び複数の幅方向突起４６に同時に駆動電圧が印加されるようになっている。

共通電極３４のパターンは、各第１区域４２の個別電極３２の３つの長手方向突起４５の間において圧力室１４の長手方向にそれぞれ延在した２つの長手方向突起４７と、各第２区域４３の個別電極３２の複数の幅方向突起４６の間において圧力室１４の幅方向（短手方向）にそれぞれ延在した複数の幅方向突起４８を含んでいる。図３に示すように、第１区域４２において、個別電極３２の３つの長手方向突起４５と共通電極３４の２つの長手方向突起４７は、等間隔空けて交互に配置されている。また、第２区域４３において、個別電極３２の複数の幅方向突起４６と共通電極３４の複数の幅方向突起４８は等間隔空けて交互に配置されている。

また、図２、図３に示すように、左右２列の圧力室１４の列にそれぞれ対応する第１区域４２の長手方向突起４７は、接点部３５と反対側の端部（図３の左端部）において、圧力室１４の配列方向（図２の上下方向）に延びる導電部４９により全て導通している。また、第２区域４３の幅方向突起４８は、隣接する２つの圧力室１４の間において、その長手方向（図２の左右方向）に延びる導電部５０により接続され、導電部５０は導電部４９に接続されている。つまり、導電部４９，５０を介して、共通電極３４の長手方向突起４７と幅方向突起４８とが互いに導通している。また、幅方向突起４８は、導通部５０から圧力室１４の幅方向一方側（図２の上側）に向けて延在する第１幅方向突起４８ａと、幅方向他方側（図２の下側）へ向けて延在する第２幅方向突起４８ｂとを有しており、第１幅方向突起４８ａと第２幅方向突起４８ｂは、隣接する２つの圧力室１４を駆動するための共通電極３４としてそれぞれ作用している。つまり、異なる圧力室１４の駆動にそれぞれ寄与する第１幅方向突起４８ａと第２幅方向突起４８ｂが１つの導通部５０から派生した構造となっており、共通電極３４が、限られたスペースに効率よく配されたパターンとなっている。さらに、図２に示すように、左右２つの導電部４９からはインクジェットヘッド１の走査方向に関する両端部（走査方向に関して個別電極３２の接点部３５と同じ位置）までそれぞれ２つの接点部３６が引き出され、これら２つの接点部３６には、個別電極３２の接点部３５と同様に、配線部材が接合されている。そして、共通電極３４の全ての長手方向突起４７と幅方向突起４８は、接点部３６及び配線部材を介して常にグランド電位に保持されている。

このように、個別電極３２のパターンと共通電極３４のパターンが共に圧電層３１の上面に形成されているため、ある個別電極３２に駆動電圧が印加されたときには、内側領域４０の圧電層３１（特に、上面部）にはその表面に平行な方向（以下、面方向と記載する場合もある）に向いた電界が生じる。図３に示すように、第１区域４２においては、個別電極３２の長手方向突起４５と共通電極３４の長手方向突起４７との間には、矢印で示すように、圧力室１４の幅方向に向いた面内成分からなる第１電界Ｅ１が生じる。一方、第２区域４３においては、個別電極３２の幅方向突起４６と共通電極３４の幅方向突起４８との間に、矢印で示すように、第１電界Ｅ１と直交する圧力室１４の長手方向に向いた面内成分からなる第２電界Ｅ２が生じる。

さらに、圧電層３１の内側領域４０は、予め個別電極３２に前述の駆動電圧よりも高い分極用の電圧を印加して高い電界が作用させることにより、その表面に平行な方向に分極処理されている。そして、第１区域４２においては第１電界Ｅ１と同じ方向（圧力室１４の幅方向）に分極され、第２区域４３においては第２電界Ｅ２と同じ方向（圧力室１４の長手方向）に分極されている。従って、圧電層３１の分極方向は、個別電極３２に電圧が印加されたときに生じる電界の方向と同じである。

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。駆動回路から複数の個別電極３２に対して選択的に駆動電圧が印加されると、個別電極３２と共通電極３４が互いに異なる電位となる。すると、図３に示すように、駆動電圧が印加された個別電極３２の下側の圧電層３１の内側領域４０において、第１区域４２の圧電層３１に圧力室１４の幅方向に向かう第１電界Ｅ１が生じるとともに、第２区域４３の圧電層３１に圧力室１４の長手方向に向かう第２電界Ｅ２が生じる。

ここで、前述したように、圧電層３１は、第１区域４２においては第１電界Ｅ１と同じ方向に分極され、第２区域４３においては第２電界Ｅ２と同じ方向に分極されている。従って、図４、図６に矢印で示すように、第１区域４２においては、圧電層３１は第１電界Ｅ１の方向である圧力室１４の幅方向に伸びて、圧力室１４の長手方向に縮む。一方、第２区域４３においては、圧電層３１は第２電界Ｅ２の方向である圧力室１４の長手方向に伸びて、圧力室１４の幅方向に縮む。即ち、図６に示すように、圧力室１４の幅方向に見ると、圧電層３１は、第１区域４２においては伸長し、その両側の第２区域４３においては収縮する。このとき、内側領域４０の圧電層３１の下側に位置する振動板３０は面方向に伸縮せず、内側領域４０の圧電層３１が面方向に伸縮変形するのに抵抗する。さらに、内側領域４０を包囲する外側領域４１の圧電層３１及びその下側の振動板３０は厚み方向の変形が規制されている。そのため、図５、図６の破線で示すように、圧電層３１と振動板３０は、上方（圧力室１４と反対側）に凸となるように大きく湾曲変形する。このように振動板３０が湾曲すると、圧力室１４の容積が増大して圧力室１４内に負の圧力波が発生し、マニホールド１７から圧力室１４内にインクが流入する。

その後、圧力室１４内で生じた負の圧力波が正に反転するタイミングで、個別電極３２への駆動電圧の印加を停止する。すると、圧電層３１及び振動板３０が元の水平な形状に戻り、圧力室１４の容積が減少するが、このとき、前述の圧力室１４の容積増大に伴う圧力波と、振動板３０の復元に伴い生じる圧力波とが合成されるため、インクに大きな圧力が付与され、ノズル２０からインクが吐出される。

この圧電アクチュエータ３においては、図６に示すように、内側領域４０の中心部である第１区域４２において、圧電層３１が圧力室１４の幅方向に伸びるとともに、この第１区域４２を圧力室１４の幅方向両側から挟むように圧力室１４の縁に沿って配置された第２区域４３において、圧電層３１が圧力室１４の長手方向に伸びて幅方向に縮むため、内側領域４０の全体が一様に同じ方向に伸びる場合に比べて、内側領域４０（特に、第１区域４２）における圧電層３１の厚み方向の変形量（上方への変位量）が大きくなる。従って、より低い駆動電圧で圧電層３１及び振動板３０に所望量の変形を生じさせることができることになり、駆動効率が向上する。

また、個別電極３２と共通電極３４は、共に、平坦な圧電層３１の上面（圧力室１４と対向した面と反対側の面）に形成されているため、スクリーン印刷等の方法により同時に形成することができるなど、電極形成が容易になる。また、ＦＰＣ等の配線部材をそれぞれに対応する接点部３５，３６に接続することも容易になり、製造コスト面で有利である。また、圧電層３１の厚さ方向に関して個別電極３２と共通電極３４の位置が同じであることから、第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２はそれぞれ圧電層３１の表面に平行な面内成分だけを有することになり、圧電層３１の面方向の変形に寄与する第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２の面内成分が大きくなるため、圧電層３１の厚み方向の変形量がより大きくなる。

尚、この第１実施形態の圧電アクチュエータ３は、圧力室１４内の容積を一旦増大させ、この容積増大に伴う負の圧力波が正に反転するタイミングで圧力室１４内の容積を減少させる、いわゆる、引き打ちにより圧力室１４内のインクに圧力を付与するように構成されている。そのため、比較的低い駆動電圧でインクに効率よく圧力を付与することができる。また、インクを吐出するタイミングにおいてのみ個別電極３２に駆動電圧が印加されて圧電層３１に電界が作用し、インクの吐出タイミング以外では圧電層３１に電界が付与されないため、圧電層３１に分極劣化が生じにくくなり、アクチュエータの耐久性が高くなる。

また、第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２の強さは、個別電極３２に印加される駆動電圧の大きさはもちろんのこと、第１区域４２の長手方向突起４５，４７の間隔及び第２区域４３の幅方向突起４６，４８の間隔にも依存しており、これらの間隔が狭いほど第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２は強くなる。そのため、第１区域４２の長手方向突起４５，４７と第２区域４３の幅方向突起４６，４８の数及び間隔は任意に設定することができるものであるが、圧電層３１及び振動板３０の変形量をより大きくするためには、第１区域４２の長手方向突起４５，４７の間隔及び第２区域４３の幅方向突起４６，４８の間隔はできるだけ狭いことが好ましい。

次に、前記第１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、前記第１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］前記第１実施形態では、第１区域４２に作用する第１電界Ｅ１が圧力室１４（内側領域４０）の幅方向に向き、第２区域４３に作用する第２電界Ｅ２が圧力室１４の長手方向に向いているが、互いに直交する第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２の向きが逆であってもよい（変更形態１）。例えば、図７〜図９に示す形態では、各個別電極３２Ａは、内側領域４０の第１区域４２において圧力室１４の幅方向に延在した複数の幅方向突起４５Ａと、第１区域４２を圧力室１４の幅方向両側から挟む第２区域４３においてそれぞれ圧力室１４の長手方向に延在する２つの長手方向突起４６Ａとを含んでいる。これら複数の幅方向突起４５Ａと２つの長手方向突起４６Ａは互いに導通しており、さらに、これら突起４５Ａ，４６Ａには外側領域４１へ引き出された接点部３５が接続されている。

また、共通電極３４Ａは、第１区域４２に配置された個別電極３２Ａの複数の幅方向突起４５Ａの間において圧力室１４の幅方向に延在した複数の幅方向突起４７Ａと、第２区域４３に配置された個別電極３２Ａの２つの長手方向突起４６Ａよりもそれぞれ内側において圧力室１４の長手方向に延在した２つの長手方向突起４８Ａを含んでいる。これらの突起４７Ａ、４８Ａは全て互いに導通しており、グランド電位に保持されている。そして、第１区域４２においては、個別電極３２Ａの幅方向突起４５Ａと共通電極３４Ａの幅方向突起４７Ａが交互に配置されている。また、第２区域４３においては、個別電極３２Ａの長手方向突起４６Ａと共通電極３４Ａの長手方向突起４８Ａが近接して互いに平行に配置されている。

そして、駆動回路から接点部３５を介してある個別電極３２Ａに駆動電圧が印加されたときには、図７に示すように、その個別電極３２Ａの幅方向突起４５Ａと共通電極３４Ａの幅方向突起４７Ａとの間に、矢印で示すように、圧力室１４の長手方向に向かう面内成分からなる第１電界Ｅ１が生じる。一方、第２区域４３においては、個別電極３２Ａの長手方向突起４６Ａと共通電極３４Ａの長手方向突起４８Ａとの間に、矢印で示すように、第１電界Ｅ１と直交する圧力室１４の幅方向に向かう面内成分からなる第２電界Ｅ２が生じる。また、圧電層３１は、第１区域４２においては第１電界Ｅ１と同じ方向（圧力室１４の長手方向）に分極され、第２区域４３においては第２電界Ｅ２と同じ方向（圧力室１４の幅方向）に分極されており、圧電層３１の分極方向は、個別電極３２Ａに電圧が印加されたときに生じる電界の方向と同じとなっている。

そのため、図８、図９に矢印で示すように、第１区域４２においては、圧電層３１は第１電界Ｅ１の方向である圧力室１４の長手方向に伸びて、圧力室１４の幅方向に縮む。一方、第２区域４３においては、圧電層３１は第２電界Ｅ２の方向である圧力室１４の幅方向に伸びて、圧力室１４の長手方向に縮む。そのため、図９に破線で示すように、圧電層３１及び振動板３０が、下方（圧力室１４側）に凸となるように湾曲変形する。この形態でも、第１区域４２と第２区域４３とで圧電層３１が伸びる方向が直交していることから、内側領域４０の全体が一様に同じ方向に伸びる場合に比べて、圧電層３１全体の変形量（下方への変位量）が大きくなる。

２］第１電界Ｅ１の方向と第２電界Ｅ２の方向とが直交している必要は必ずしもなく、９０度以外の角度で交差していてもよい（変更形態２）。例えば、図１０、図１１に示すように、第１区域４２の個別電極３２Ｂ及び共通電極３４Ｂの長手方向突起４５Ｂ，４７Ｂは圧力室１４の長手方向に延在する一方で、第２区域４３の個別電極３２Ｂ及び共通電極３４Ｂの幅方向突起４６Ｂ，４８Ｂが圧力室１４の幅方向に対して９０度未満の所定角度だけ傾いていてもよい。このときには、個別電極３２Ｂに駆動電圧が印加されたときには、図１０に矢印で示すように、第１区域４２においては圧力室１４の幅方向に向かう第１電界Ｅ１が作用し、一方、第２区域４３においては圧力室１４の長手方向に対して前記所定角度だけ傾いた方向に向かう第２電界Ｅ２が作用し、第１電界Ｅ１と第２電界Ｅ２は９０度以外の角度で交差する。このとき、図１１に矢印で示すように、第１区域４２の圧電層３１は圧力室１４の幅方向に伸びて、圧力室１４の長手方向に縮む。一方、第２区域４３の圧電層３１は圧力室１４の長手方向から前記所定角度傾いた方向に伸びて、圧力室１４の幅方向から前記所定角度傾いた方向に縮む。この形態でも、第１区域４２と第２区域４３とで圧電層３１が伸びる方向が異なるため、内側領域４０の圧電層３１の厚み方向の変形量は大きくなる。但し、第１電界Ｅ１と第２電界Ｅ２のなす角度は９０度に近いほうが圧電層３１の変形量は大きくなるため、この観点からは、前記第１実施形態のように第１電界Ｅ１と第２電界Ｅ２とが直交していることが最も好ましい。

３］図１２に示すように、振動板３０の上面（圧電層３１の下面）に個別電極３２及び共通電極３４が配置されていてもよい（変更形態３）。振動板３０が導電性の金属材料からなる場合には、この振動板３０の上面に絶縁材料層が形成されるなどして、振動板３０の上面が絶縁性を有する必要がある。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の上面に直接個別電極３２及び共通電極３４が形成される。

４］前記第１実施形態では、流路ユニット２の上面に圧力室１４を覆うように振動板３０が配置され、その上面に圧電層３１が形成されているが（図５参照）、図１３に示すように、振動板３０が省略されて、圧電層３１が流路ユニット２の上面に直接配置されていてもよい（変更形態４）。但し、圧電層３１の上面部が面方向に変形したときに、圧電層３１の下面部が、上面部の変形に抵抗する振動板３０の役割を果たすことができるように、圧電層３１はある程度の厚さを有することが好ましい。

５］圧電層内に導電性材料からなる複数の柱状部が埋め込まれ、これら複数の柱状部が個別電極及び共通電極とそれぞれ接続されていてもよい（変更形態５）。例えば、図１４〜図１６に示すように、圧電層３１Ｅの上面から厚み方向に延びる複数の柱状部６０が圧電層３１Ｅの上面部に埋め込まれ、圧電層３１Ｅの上面に形成された個別電極３２の突起４５，４６及び共通電極３４の突起４７，４８と複数の柱状部６０がそれぞれ接続されていてもよい。この構成によれば、圧電層３１Ｅの上面部の複数の柱状部６０が埋め込まれた部分に、これら柱状部６０を介して第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２を確実に作用させることができるため、圧電層３１Ｅの上面部を面方向に確実に変形させて、圧電層３１Ｅの変形量をより大きくすることができる。

６］振動板や圧電層に、弾性率が周囲よりも小さい低弾性率部が形成されていてもよい。例えば、図１７に示すように、圧力室１４に対向する振動板３０Ｆの下面に、この低弾性率部として、圧力室１４（内側領域４０）の長手方向と直交する方向（圧力室１４の幅方向：図１７の紙面垂直方向）に延在した複数の溝６１が形成されていてもよい（変更形態６）。また、図１８に示すように、振動板３０Ｇに、低弾性率部として、圧力室１４の幅方向に延在した貫通穴６２が形成され、さらに、圧電層３１Ｇの下面にも、低弾性率部として、複数の貫通穴６２に連なる複数の溝６３が形成されていてもよい（変更形態７）。さらに、振動板が省略されている場合では、図１９に示すように、圧力室１４に対向する圧電層３１Ｈの下面に複数の溝６４が形成されていてもよい（変更形態８）。振動板や圧電層に、このような溝などからなる低弾性率部が形成されていると、振動板や圧電層の圧力室１４の長手方向に関する曲げ剛性が低くなり、振動板や圧電層が湾曲変形しやすくなる。尚、このような溝や貫通穴は圧力室１４の長手方向と直交している必要は必ずしもなく、交差しているだけでもよい。また、このような溝の代わりに、凹部等を低弾性率部として形成してもよい。

７］前記第１実施形態及びその変更形態においては、上下方向（圧電層の厚さ方向）に関して個別電極と共通電極が同じ位置にあるが、個別電極と共通電極の上下方向位置が異なっていてもよい（変更形態９）。例えば、図２０に示すように、圧電層３１の上面に個別電極３２が形成され、圧電層３１の下面（振動板３０の上面）に共通電極３４が形成されていてもよい。この形態では、個別電極３２に駆動電圧が印加されたときに第１区域４２及び第２区域４３にそれぞれ生じる第１電界Ｅ１及び第２電界Ｅ２は圧電層３１の面方向に平行ではなく、面方向に対して所定角度傾いた方向に向く。しかし、この形態でも、２つの電界の、圧電層３１の表面に平行な面内成分だけを考えてみると、これら２つの電界の面内成分は互いに直交（または交差）しているため、図２０に示すように、圧力室１４の幅方向中央部の第１区域４２では圧電層３１が伸長するのに対して、その両側の第２区域４３では圧電層３１が収縮することになり、圧電層３１の厚み方向の変形量が大きくなる。

８］前記第１実施形態及びその変更形態においては、第２区域４３は、第１区域４２の圧力室１４の幅方向に関して両側にのみ配置されているが、第２区域４３が第１区域４２を包囲するように配置されていてもよい。この構成では、第１区域４２の中心を通るどの断面で見ても、第１区域４２が、この第１区域４２と圧電層が伸びる方向が異なる第２区域４３に両側から挟まれることになるため、さらに圧電層の厚み方向の変形量が大きくなる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、液体移送装置として、液体を下流へ圧送するポンプに本発明を適用した一例である。
図２１〜図２３に示すように、この第２実施形態のポンプ７０は、液体貯留部７３を有するポンプ本体部７１と、このポンプ本体部７１の上面に配置された圧電アクチュエータ７２とを備えている。

図２１に示すように、ポンプ本体部７１は、略円筒形状に形成されており、その内部に上方開放状に形成された液体貯留部７３と、この液体貯留部７３にそれぞれ連通する流入口７４及び流出口７５とを有する。流入口７４の液体貯留部７３側（下流側）には、この流入口７４を開閉する弁部材７６が設けられている。また、流出口７５の液体貯留部７３と反対側（下流側）にも、流出口７５を開閉する弁部材７７が設けられている。尚、これら弁部材７６，７７は、合成樹脂材料等の可撓性を有する材料で形成されており、このポンプ７０は、上流側の液体の圧力が下流側の液体の圧力よりも大きくなったときにその圧力差により弁部材７６，７７が下流側へ撓んで流入口７４又は流出口７５が開放されて、上流側から下流側へ液体が流れるように構成されている（図２４、図２５参照）。

図２１〜図２３に示すように、圧電アクチュエータ７２は、液体貯留部７３の上方を覆うようにポンプ本体部７１の上面に配置された振動板８０と、この振動板８０の上面に形成された圧電層８１と、圧電層８１の上面にそれぞれ形成された第１電極８２のパターンと第２電極８４のパターンを備えている。

振動板８０は平面視で円形形状に形成されており、その外周部においてポンプ本体部７１の上面に接合されている。また、圧電層８１も振動板８０と同じく円形形状に形成され、振動板８０の上面全域を覆っている。そして、圧電層８１の全領域は、液体貯留部７３と対向する平面視円形形状の領域（内側領域９０）と、ポンプ本体部７１の側壁と対向し且つ内側領域９０を包囲する環状の領域（外側領域９１）に画定されている。ここで、液体貯留部７３に対向する内側領域９０においては、その下側の振動板８０は上下に自由に変形できるようになっていることから、圧電層８１は厚み方向に変形可能となっている。一方、外側領域９１においては、その下側の振動板８０がポンプ本体部７１に固定されていることから、圧電層８１の厚み方向への変形が規制されている。

図２２、図２３に示すように、第１電極８２は円形形状の内側領域９０の上面に形成されており、円周方向に沿って延在した２つの円周方向突起９５と、径方向に延在した複数の径方向突起９６とを含んでいる。２つの円周方向突起９５は、共に同じ周方向位置で分断された平面視で略Ｃ字の円弧状に形成され、内側領域９０の中心を含む第１区域９２において、円形の振動板８０（内側領域９０）と同心となるように配置されている。また、複数の径方向突起９６は、液体貯留部７３の縁（内側領域９０と外側領域９１との境界）と第１区域９２の外縁との間に位置する縁近傍部の第２区域９３において、径方向外側に位置する円周方向突起９５から径方向外側へ延在しており、これら複数の径方向突起９６は、周方向に関して等間隔の位置にそれぞれ配置されている。

２つの円周方向突起９５は、径方向に延びる導電部８６にそれぞれ導通している。従って、２つの円周方向突起９５及び複数の径方向突起９６は互いに導通している。また、導電部８６の径方向内側の端部には接点部８５が形成され、この接点部８５は圧電層８１の中心部に配置されている。そして、接点部８５にはＦＰＣ等の配線部材（図示省略）が接合され、駆動回路（図示省略）から配線部材及び接点部８５を介して、２つの円周方向突起９５及び複数の径方向突起９６に同時に駆動電圧が印加されるようになっている。

図２２、図２３に示すように、第２電極８４も、円周方向に沿って延在した２つの円周方向突起９７と、径方向に延在した複数の径方向突起９８とを含んでいる。２つの円周方向突起９７は、導電部８６により共に同じ周方向位置で分断された平面視で略Ｃ字の円弧状に形成され、第１区域９２において、第１電極８２の２つの円周方向突起９５と接点部８５との間に配置されている。そして、第１電極８２の２つの円周方向突起９５と第２電極８４の２つの円周方向突起９７が、径方向に等間隔を空けて交互に配置されている。また、複数の径方向突起９８は、第２区域９３において、第１電極８２の複数の径方向突起９６の間に配置されている。そして、第１電極８２の複数の径方向突起９６と第２電極８４の複数の径方向突起９８が、周方向に等間隔空けて交互に配置されている。

また、外側領域９１には、第１電極８２の導電部８６により分断された平面視で略Ｃ字状の導電部９９が形成されている。そして、２つの円周方向突起９７は、第１電極８２の２つの円周方向突起９５の分断位置を通って径方向へ延びる導電部８７を介して導電部９９と導通している。さらに、複数の径方向突起９８は導電部９９からそれぞれ径方向内側へ延びている。従って、２つの円周方向突起９７及び複数の径方向突起９８は互いに導通しており、これらの突起９７，９８は常にグランド電位に保持されている。

このように、第１電極８２のパターンと第２電極８４のパターンが共に圧電層８１の上面に配置されているため、接点部８５を介して第１電極８２に駆動電圧が印加されたときには、内側領域９０には面方向に向いた電界が生じる。即ち、図３に示すように、内側領域９０の中心部である第１区域９２においては、第１電極８２と第２電極８４の円周方向突起９５，９７の間に、径方向に向かう面内成分からなる第１電界Ｅ１が生じる。一方、第１区域９２と外側領域９１との間に位置する第２区域９３においては、第１電極８２と第２電極８４の径方向突起９６，９８の間に、第１電界Ｅ１と直交する円周方向に向かう面内成分からなる第２電界Ｅ２が生じる。

さらに、圧電層８１の内側領域９０は、予め第１電極８２に前述の駆動電圧よりも高い分極用の電圧を印加して高い電界が作用させることにより、その表面に平行な方向に分極処理されている。そして、第１区域９２においては第１電界Ｅ１と同じ方向（径方向）に分極され、第２区域９３においては第２電界Ｅ２と同じ方向（円周方向）に分極されている。従って、圧電層８１の分極方向は、第１電極８２に電圧が印加されたときに生じる電界の方向と同じである。

次に、ポンプ７０の液体圧送動作について説明する。駆動回路から接点部８５を介して第１電極８２の円周方向突起９５と径方向突起９６に駆動電圧が同時に印加されると、図２２に示すように、第１区域９２の圧電層８１に径方向に向かう第１電界Ｅ１が生じるとともに、第２区域９３の圧電層８１の円周方向に向かう第２電界Ｅ２が生じる。また、圧電層８１は、第１区域９２においては第１電界Ｅ１と同じ方向に分極され、第２区域９３においては第２電界Ｅ２と同じ方向に分極されている。従って、図２３に示すように、第１区域９２においては、圧電層８１は第１電界Ｅ１の方向である径方向に伸びて、円周方向に縮む。一方、第２区域９３においては、圧電層８１は第２電界Ｅ２の方向である円周方向に伸びて、径方向に縮む。

このとき、圧電層８１の下側に位置する振動板８０は、内側領域９０の圧電層８１がその面方向に変形するのに抵抗する。また、外側領域９１の圧電層８１及びその下側の振動板８０は厚み方向の変形は規制されている。そのため、図２４に示すように、圧電層８１と振動板８０は、上方（液体貯留部７３と反対側）に凸となるように大きく湾曲変形する。すると、液体貯留部７３の容積が増大してその内部の圧力が減少し、流入口７４に設けられた弁部材７６を挟んで上流側と下流側で圧力差が発生するため、その圧力差により弁部材７６が液体貯留部７３側へ撓んで流入口７４が開放され、液体貯留部７３内に液体Ｆが流入する。

その後、第１電極８２への駆動電圧の印加を停止すると、図２５に示すように、圧電層８１及び振動板８０が元の水平な形状に戻る。このとき、液体貯留部７３の容積が減少してその内部の圧力が増加し、流出口７５に設けられた弁部材７７を挟んで上流側と下流側で圧力差が発生するため、その圧力差により弁部材７７が液体貯留部７３と反対側へ撓んで流入口７４が開放され、液体貯留部７３内で加圧された液体Ｆが下流へ送り出される。

この第２実施形態の圧電アクチュエータ７２においては、内側領域９０の中心部である第１区域９２において、圧電層８１が径方向に伸びるとともに、この第１区域９２を包囲する第２区域９３において、圧電層８１が円周方向に伸びて径方向に縮むため、内側領域９０の全体が一様に同じ方向に伸びる場合に比べて、内側領域９０における圧電層８１の厚み方向の変形量が大きくなる。また、第２区域９３が第１区域９２を包囲しているため、第１区域９２の中心を通るどの断面で見ても、第１区域９２が圧電層８１の変形方向の異なる第２区域９３に両側から挟まれていることから、圧電層８１の変形量はさらに大きくなる。

また、本実施形態のポンプ７０の構成は、主に、ポンプ本体部７１とその上面に配置された圧電アクチュエータ７２からなる簡単な構成である。そのため、従来から様々な用途に用いられているチューブポンプやシリンダポンプ等の機械式液体移送ポンプと比べて、部品点数や組み立て工数を減らして製造コストを低減でき、また、小型化も可能になる。さらに、機械式ポンプと比べて動作音も小さい。

尚、第１区域９２の円周方向突起９５，９７と第２区域９３の径方向突起９６，９８の数及び間隔は、任意に設定することができるものであるが、圧電層８１及び振動板８０の変形量をより大きくするためには、第１区域９２の円周方向突起９５，９７の間隔及び第２区域９３の径方向突起９６，９８の間隔はできるだけ狭いことが好ましい。

また、この第２実施形態においても、前記第１実施形態に対するものと同様の変更を加えることができる。例えば、第１区域９２に円周方向に沿って延在する円周方向突起が配置され、第２区域９３に径方向に沿って延在する径方向突起が配置され、第１電界Ｅ１と第２電界Ｅ２の向きが、前記第２実施形態とは逆であってもよい。また、圧電層８１の下面（振動板８０の上面）に第１電極８２及び第２電極８４が配置されていてもよい。さらに、振動板８０が省略されて、圧電層８１がポンプ本体部７１の上面に直接接合されていてもよい。

本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 圧電層に作用する電界の方向を示す図２の一部拡大図である。 圧電層の変形の方向を示す図２の一部拡大図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 変更形態１のインクジェットヘッドの、圧電層に作用する電界の方向を示す一部拡大図である。 変更形態１のインクジェットヘッドの、圧電層の変形の方向を示す一部拡大図である。 図８のＣ−Ｃ線断面図である。 変更形態２のインクジェットヘッドの、圧電層に作用する電界の方向を示す一部拡大図である。 変更形態２のインクジェットヘッドの、圧電層の変形の方向を示す一部拡大図である。 変更形態３の図６相当の断面図である。 変更形態４の図５相当の断面図である。 変更形態５のインクジェットヘッドの一部拡大図である。 図１５のＤ−Ｄ線断面図である。 図１５のＥ−Ｅ線断面図である。 変更形態６の図５相当の断面図である。 変更形態７の図５相当の断面図である。 変更形態８の図５相当の断面図である。 変更形態９の図６相当の断面図である。 第２実施形態のポンプの縦断面図である。 圧電層に作用する電界の方向を示すポンプの平面図である。 圧電層の変形の方向を示すポンプの平面図である。 液体貯留部への液体流入状態を示す図である。 液体貯留部からの液体流出状態を示す図である。

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
１０ａ 隔壁
１４ 圧力室
２０ ノズル
３０，３０Ｆ，３０Ｇ 振動板
３１，３１Ｅ，３１Ｇ，３１Ｈ 圧電層
３２，３２Ａ，３２Ｂ 個別電極
３４，３４Ａ，３４Ｂ 共通電極
４０ 内側領域
４１ 外側領域
４２ 第１区域
４３ 第２区域
４５，４５Ｂ 長手方向突起
４５Ａ 幅方向突起
４６，４６Ｂ 幅方向突起
４６Ａ 長手方向突起
４７，４７Ｂ 長手方向突起
４７Ａ 幅方向突起
４８，４８Ｂ 幅方向突起
４８Ａ 長手方向突起
６０ 柱状部
６１ 溝
６２ 貫通穴
６３ 溝
６４ 溝
７０ ポンプ
７２ 圧電アクチュエータ
８０ 振動板
８１ 圧電層
８２ 第１電極
８４ 第２電極
９０ 内側領域
９１ 外側領域
９２ 第１区域
９３ 第２区域
９５ 円周方向突起
９６ 径方向突起
９７ 円周方向突起
９８ 径方向突起
Ｅ１ 第１電界
Ｅ２ 第２電界

Claims (17)

1. 厚み方向への変形が規制された外側領域、及び、前記外側領域に挟まれ且つ厚み方向に変形可能な内側領域が画定された圧電層と、
   前記圧電層に一体に形成された第１電極と、
   前記圧電層に一体に形成された第２電極とを備えており、
   前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１電極と前記第２電極とが互いに異なる電位であるときに、前記内側領域内の前記内側領域の中心を含む第１区域に、前記圧電層の表面に平行な面内成分を有する第１電界が形成されると共に、前記内側領域内において前記第１区域と異なる第２区域であって、前記内側領域と前記外側領域との境界と前記第１区域の外縁との間に設けられた第２区域に、前記第１電界が有する前記面内成分とは交差する方向を向いた前記面内成分を有する第２電界が形成されるように配置されており、
   前記圧電層は、前記第１区域内において、前記第１電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、前記第２区域内において、前記第２電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、
   前記内側領域は、一方向に関する長さが前記一方向と直交する方向に関する長さよりも長い細長形状を有しており、
   前記第１電界の面内成分が、前記一方向と直交する方向を向いており、
   前記第１電極及び前記第２電極が、前記第１区域において前記一方向に延在した一又は複数の長手方向突起と、前記第２区域において前記一方向と交差する方向に延在した複数の幅方向突起とを有するパターンにそれぞれ形成されており、
   前記第１電極の前記長手方向突起と前記第２電極の前記長手方向突起とが交互に配置され、且つ、前記第１電極の前記幅方向突起と前記第２電極の前記幅方向突起とが交互に配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 厚み方向への変形が規制された外側領域、及び、前記外側領域に挟まれ且つ厚み方向に変形可能な内側領域が画定された圧電層と、
   前記圧電層に一体に形成された第１電極と、
   前記圧電層に一体に形成された第２電極とを備えており、
   前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１電極と前記第２電極とが互いに異なる電位であるときに、前記内側領域内の前記内側領域の中心を含む第１区域に、前記圧電層の表面に平行な面内成分を有する第１電界が形成されると共に、前記内側領域内において前記第１区域と異なる第２区域であって、前記内側領域と前記外側領域との境界と前記第１区域の外縁との間に設けられた第２区域に、前記第１電界が有する前記面内成分とは交差する方向を向いた前記面内成分を有する第２電界が形成されるように配置されており、
   前記圧電層は、前記第１区域内において、前記第１電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、前記第２区域内において、前記第２電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、
   前記内側領域は、一方向に関する長さが前記一方向と直交する方向に関する長さよりも長い細長形状を有しており、
   前記第１電界の面内成分が、前記一方向を向いており、
   前記第１電極及び前記第２電極が、前記第１区域において前記一方向と交差する方向に延在した複数の幅方向突起と、前記第２区域において前記一方向に延在した一又は複数の長手方向突起とを有するパターンにそれぞれ形成されており、
   前記第１電極の前記幅方向突起と前記第２電極の前記幅方向突起とが交互に配置され、且つ、前記第１電極の前記長手方向突起と前記第２電極の前記長手方向突起とが交互に配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
3. 厚み方向への変形が規制された外側領域、及び、前記外側領域に挟まれ且つ厚み方向に変形可能な内側領域が画定された圧電層と、
   前記圧電層に一体に形成された第１電極と、
   前記圧電層に一体に形成された第２電極とを備えており、
   前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１電極と前記第２電極とが互いに異なる電位であるときに、前記内側領域内の前記内側領域の中心を含む第１区域に、前記圧電層の表面に平行な面内成分を有する第１電界が形成されると共に、前記内側領域内において前記第１区域と異なる第２区域であって、前記内側領域と前記外側領域との境界と前記第１区域の外縁との間に設けられた第２区域に、前記第１電界が有する前記面内成分とは交差する方向を向いた前記面内成分を有する第２電界が形成されるように配置されており、
   前記圧電層は、前記第１区域内において、前記第１電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、前記第２区域内において、前記第２電界の前記面内成分と同じ方向を向いた前記面内成分を有するように分極しており、
   前記内側領域は、円形形状を有しており、
   前記第１電界の面内成分が、前記内側領域の径方向を向いていることを特徴とするアクチュエータ。
4. 前記第１電極及び前記第２電極が、前記第１区域において円周方向に沿って延在した一又は複数の円周方向突起と、前記第２区域において前記径方向に延在した複数の径方向突起とを有するパターンにそれぞれ形成されており、
   前記第１電極の前記円周方向突起と前記第２電極の前記円周方向突起とが交互に配置され、且つ、前記第１電極の前記径方向突起と前記第２電極の前記径方向突起とが交互に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記第１電極と前記第２電極とが、前記圧電層の厚さ方向に関して同じ位置に形成されており、
   前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１電極と前記第２電極とが互いに異なる電位であるときに、前記内側領域内の前記第１区域に、前記面内成分だけを有する前記第１電界が形成されると共に、前記第２区域に、前記面内成分だけを有し且つ前記第１電界とは交差する方向を向いた前記第２電界が形成されるように配置されており、
   前記圧電層は、前記第１区域内において、前記第１電界と同じ方向に分極しており、前記第２区域内において、前記第２電界と同じ方向に分極していることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のアクチュエータ。
6. 前記第１電極及び前記第２電極が、共に前記圧電層の一方の面に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 前記第１電極及び前記第２電極が、前記圧電層内に埋め込まれた導電性材料からなる複数の柱状部とそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。
8. 前記圧電層が積層される振動板をさらに備えていることを特徴とする請求項６又は７に記載のアクチュエータ。
9. 前記圧電層の前記一方の面が、前記振動板と対向した面とは反対側の面であることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ。
10. 前記振動板には、弾性率が周囲よりも小さい低弾性率部が形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のアクチュエータ。
11. 前記圧電層には、弾性率が周囲よりも小さい低弾性率部が形成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のアクチュエータ。
12. 前記圧電層が積層される振動板をさらに備えており、
    前記振動板には、弾性率が周囲よりも小さい低弾性率部が形成されており、
    前記内側領域は、一方向に関する長さが前記一方向と直交する方向に関する長さよりも長い細長形状を有しており、
    前記低弾性率部が前記一方向と交差する方向に延在した溝であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
13. 前記圧電層には、弾性率が周囲よりも小さい低弾性率部が形成されており、
    前記内側領域は、一方向に関する長さが前記一方向と直交する方向に関する長さよりも長い細長形状を有しており、
    前記低弾性率部が前記一方向と交差する方向に延在した溝であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
14. 前記第１電界の前記面内成分の向いている方向が、前記第２電界の前記面内成分の向いている方向と直交していることを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載のアクチュエータ。
15. 前記外側領域が前記内側領域を包囲していることを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載のアクチュエータ。
16. 前記第２区域が前記第１区域を包囲していることを特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載のアクチュエータ。
17. 隔壁によって画定されることによって表面の凹部として形成された圧力室を有する流路部材と、
    前記圧電層の前記表面と直交する方向に関して、前記圧電層の前記外側領域が前記隔壁に重なり且つ前記圧電層の前記内側領域が前記圧力室に重なるように、前記流路部材に固定された請求項１〜１６の何れかに記載のアクチュエータとを備えていることを特徴とする液体移送装置。

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