WO2012128275A1

WO2012128275A1 - 液体輸送アクチュエータ及びその製造方法

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Publication number: WO2012128275A1
Application number: PCT/JP2012/057132
Authority: WO
Inventors: 間瀬　淳; 清水　秀樹
Original assignee: 日本碍子株式会社
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2012-09-27
Also published as: JPWO2012128275A1

Abstract

本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータ１０は、加圧室２１と、液体流出用通路２２と、液体流入用通路２３と、を含む。加圧室２１の上部及び液体流入用通路２３の上部は、一枚の薄板状振動板３０により構成される。駆動素子（圧電素子）４０は薄板状振動板３０のうちの加圧室２１の上部に位置する第１の部分を変形させる。更に、補強板５０が、薄板状振動板３０のうちの液体流入用通路２３の上部に位置する第２の部分を覆うように形成される。液体輸送アクチュエータ１０を製造する際、補強板５０の前駆体を除く部分（液体輸送アクチュエータの前駆体）を基台上に形成しておく。一方、ＰＥＴフィルムの上に補強板５０の前駆体を印刷により形成しておく。そして、「液体輸送アクチュエータの前駆体」の上に「補強板５０の前駆体が形成されたＰＥＴフィルム」を載置して、液体輸送アクチュエータの前駆体の上に補強板５０の前駆体を載置する。

Description

液体輸送アクチュエータ及びその製造方法

　本発明は、種々の液体（液体原料、液体燃料及びＤＮＡを含む液体等）を輸送する液体輸送アクチュエータ、及び、その液体輸送アクチュエータの製造方法に関する。

　従来から、「液体を加圧するための加圧室を有するセラミック焼成体」からなる液体輸送アクチュエータが知られている。そのアクチュエータは、加圧室に接続された液体流入用通路と、加圧室に接続された液体流出用通路と、を備える。加圧室の上部は容易に変形可能な薄板状振動板により構成されている。薄板状振動板は圧電素子等の駆動素子により変形させられる。この変形により加圧室の容積が変化することに伴い、液体は、液体流入用通路を通して加圧室内に流入させられるともに、液体流出用通路を通して加圧室から流出させられる（特許文献１を参照。）。

　このような液体輸送アクチュエータは、例えば、ＤＮＡチップを製造するためのアクチュエータ、燃料噴射装置等の「流体噴射用アクチュエータ」、燃料電池（ＳＯＦＣ）、スイッチング素子、及び、センサ等として広い分野において使用されている。

特開２００３－２１４３０２号公報

　ところで、発明者は、液体輸送アクチュエータの構造及び製造工程を簡素化することを目的として、加圧室の上部壁面と液体流入用通路の上部壁面とを一枚の薄板状振動板により構成することを検討している。しかしながら、この構造においては、液体を液体流出用通路を通して加圧室から流出させるために薄板状振動板を変形させて液体を加圧すると、液体流入用通路の上部壁面を構成している薄板状振動板の部分も変形し、それにより液体が加圧室から液体流入用通路を通って流出（逆流）するという問題がある。

　本発明は、上述した問題に対処するためになされた。即ち、本発明の液体輸送アクチュエータは、液体を加圧するための加圧室と、前記加圧室に接続されるとともに前記液体を前記加圧室に流入させるための液体流入用通路と、前記加圧室に接続されるとともに前記加圧室において加圧された液体を前記加圧室から流出させるための液体流出用通路と、を備えるセラミック焼成体であり、前記加圧室の上部及び前記液体流入用通路の上部がセラミックからなる一枚の薄板状振動板により構成された液体輸送アクチュエータにおいて、
　前記薄板状振動板のうちの前記加圧室の上部に位置する第１の部分を変形させることにより前記加圧室内の液体を加圧する駆動素子と、
　前記薄板状振動板のうちの前記液体流入用通路の上部に位置する第２の部分を覆うように同第２の部分の上面に形成された補強板と、
　を備えた液体輸送アクチュエータである。

　これによれば、液体流入用通路の上部に位置する薄板状振動板の第２の部分が補強板により覆われているので、その第２の部分は変形し難くなっている。従って、液体を加圧室から流出させるために駆動素子によって薄板状振動板の第１の部分を変形させた場合（液体を加圧室において加圧した場合）、液体流入用通路の上部に位置する薄板状振動板の第２の部分が変形しない。その結果、液体が加圧室から液体流入用通路を通って流出（逆流）することがなく、液体は加圧室から液体流出用通路を通って確実に流出させられる。

　ところで、前述した補強板を「薄板状振動板の第２の部分」の上に配設する方法として、種々の方法が考えられる。

　例えば、図１３の（Ａ）に示した「加圧室Ｐに連通した液体流入用通路Ｔ」の上部に補強板を形成する場合、図１３の（Ｂ）に示したように、セラミックグリーンシートからなる補強板の前駆体３２０をナイフにより切り出す。次いで、図１３の（Ｃ）に示したように、補強板の前駆体３２０を「薄板状振動板の第２の部分（液体流入用通路Ｔの上部に位置する部分）」の上に位置合わせを行いながら載置し、その後、補強板の前駆体３２０を液体輸送アクチュエータの前駆体３１０の上面に加熱・圧着する。

　しかしながら、この方法によると、補強板の前駆体３２０を液体輸送アクチュエータの前駆体３１０の上面に載置する際の位置合わせを画像認識装置等によって行う必要があるので、製造設備が大型化し、且つ、工程が複雑化するという問題がある。更に、「薄板状振動板の第２の部分」は極めて幅が小さく、且つ、その幅に対して長さが長くなることがあるので、補強板の前駆体３２０の形状が極めて幅の狭い帯状となることがある。このため、補強板の前駆体３２０を「薄板状振動板の第２の部分」の上に載置する際、補強板の前駆体３２０の取り扱いが困難である。

　これに対し、例えば、図１４の（Ａ）に示した液体流入用通路Ｔの上部に補強板を形成する場合、図１４の（Ｂ）に示したように、補強板の前駆体４１０を支持する構造を有する「セラミックグリーンシートからなる構造部材４００」を金型及びパンチを用いた打ち抜き加工により作成する。

　次に、構造部材４００を「基台３００の上に形成された液体輸送アクチュエータの前駆体３３０」の上に載置する（図１４の（Ｃ）の部分拡大図を参照。）。このとき、図示しない共通のピンを「基台３００に設けられている貫通孔Ｈ及び構造部材４００に設けられている貫通孔Ｈ」に貫通させ、構造部材４００と基台３００との位置合わせを行い、それにより、補強板の前駆体４１０と液体輸送アクチュエータの前駆体３３０との位置合わせを行う。

　しかしながら、この方法によると、液体輸送アクチュエータ３３０の形状が変更される毎に構造部材４００用の金型を設計変更しなければならず、製造コストが高くなるという問題がある。更に、補強板の前駆体４１０は極めて幅の狭い帯状となる場合があり、その場合、構造部材４００を扱う際に補強板の前駆体４１０の部分が変形する虞がある。

　本発明の製造方法は、このような問題に対処するためになされたものである。本発明の製造方法によれば、本発明の液体輸送アクチュエータは、
　前記液体輸送アクチュエータの前駆体であって且つ前記補強板の前駆体が形成される前の焼成前のセラミック成形体を基台上に形成するアクチュエータ前駆体形成工程と、
　前記補強板の前駆体である焼成前のセラミック板体を可撓性フィルムの上に印刷により形成する印刷工程と、
　前記セラミック成形体の上面に前記セラミック板体の露呈面が接するように前記セラミック板体が形成された前記可撓性フィルムを前記セラミック成形体が形成された前記基台の上に載置し、前記セラミック板体を前記セラミック成形体に接合させる接合工程と、
　前記可撓性フィルムを前記セラミック板体から剥離する剥離工程と、
　を含む製造方法により製造することができる。

　これによれば、補強板の前駆体（セラミックの板体）が可撓性フィルム（例えば、ＰＥＴフィルム等）の上に印刷により形成される。この印刷には印刷用マスクが用いられてもよい。印刷マスクの変更は金型の変更に比べて極めて安価に行うことができるので、液体輸送アクチュエータの形状が変更されたとしても製造コストが高くなることを出来るだけ回避することができる。

　更に、補強板の前駆体が形成された可撓性フィルムを扱うことによって補強板の前駆体を「液体輸送アクチュエータの前駆体であるセラミック成形体」の上に載置することができる。よって、補強板の前駆体が幅の狭い帯状であったとしても、その補強板の前駆体を「薄板状振動板の第２の部分」の上に容易に載置し接合することができる。

　この場合、前記接合工程は、前記基台に設けられた位置基準部（例えば、ピン又は貫通孔）と、前記可撓性フィルムに設けられた位置基準部（例えば、ピン又は貫通孔）と、の位置を合わせながら、前記セラミック板体が形成された前記可撓性フィルムを前記セラミック成形体が形成された前記基台の上に載置する工程を含むことが望ましい。これによれば、補強板の前駆体を「薄板状振動板の第２の部分」の上の適切な位置に正確且つ容易に載置することができる。

図１の（Ａ）は、本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法により作成される液体輸送アクチュエータの平面図であり、図１の（Ｂ）はその液体輸送アクチュエータの断面図である。図２の（Ａ）は、本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法において使用される型の所定平面による縦断面図、図２の（Ｂ）は前記型の別の平面による縦断面図、図２の（Ｃ）は前記型の部分斜視図である。図３は本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図４は本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図５は本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図６は本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図７は本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図８は本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図９は本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図１０は本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図１１は本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図１２は本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図１３は第１の比較例に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。図１４は第２の比較例に係る液体輸送アクチュエータの製造方法を説明するための図である。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る「液体輸送アクチュエータ及びその製造方法」について説明する。

＜構造＞
　先ず、本発明の実施形態に係る液体輸送アクチュエータ１０の概略構造について説明する。図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、液体輸送アクチュエータ１０は、本体部２０、薄板状振動板３０、複数の圧電素子４０、及び、補強板５０、を備えている。なお、図１の（Ａ）は、薄板状振動板３０、複数の圧電素子４０、及び、補強板５０を取り外した状態にある液体輸送アクチュエータ１０の平面図である。図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）の１－１線に沿った平面にて液体輸送アクチュエータ１０を切断した断面図である。

　本体部２０はセラミックからなる。本体部２０は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な辺を有する直方体形状（四角柱形状）を備える。即ち、図１の（Ａ）に示したように、本体部２０の平面視（Ｚ軸正方向からＺ軸に沿って本体部２０を見た場合）における形状は長方形である。本体部２０の厚み（高さ）方向はＺ軸に平行である。なお、以下において、説明の便宜上、Ｚ軸正方向を上方向と定義し、Ｚ軸負方向を下方向と定義する。また、ある部材又は部分をＺ軸正方向からＺ軸に沿って見た場合（上方から下方に向けて見た場合）のその部材又は部分の形状を、その部材又は部分の平面視における形状（平面形状）と言う。

　本体部２０には、複数の溝部２１ａが形成されている。溝部２１ａは後述するように薄板状振動板３０とともに加圧室２１を構成している。複数の溝部２１ａは互いに同一形状を有している。各溝部２１ａは略四角柱形状を有する。

　より具体的に述べると、溝部２１ａは、平面視において「Ｘ軸に沿って伸びる長辺、及び、Ｙ軸に沿って伸びる短辺」を備える。溝部２１ａの底面は、平面をなし、本体部２０の厚み方向の略中央部に存在している。即ち、溝部２１ａの深さ（高さ）は、本体部２０の厚み（高さ）の半分程度である。

　本体部２０には液体流出用通路２２が形成されている。液体流出用通路２２は、溝部２１ａの底面のＸ軸負方向端部近傍に設けられている。液体流出用通路２２は四角柱形状を有する空間である。液体流出用通路２２は、溝部２１ａの底面と本体部２０の下面とを連通している。従って、液体流出用通路２２は加圧室２１と接続されている。なお、液体流出用通路２２の形状は、３角柱形状及び６角柱形状等の多角柱形状でもよく、円柱形状であってもよい。即ち、液体流出用通路２２の形状は特に限定されない。

　本体部２０には複数の貫通孔２３ａが形成されている。貫通孔２３ａは後述するように、薄板状振動板３０とともに液体流入用通路２３を構成している。複数の貫通孔２３ａは互いに同一形状を有している。各貫通孔２３ａは、本体部２０を、その厚み（高さ）方向に貫通した略四角柱形状を有する空間である。一つの貫通孔２３ａは一つの溝部２１ａに対応するように設けられている。

　より具体的に述べると、貫通孔２３ａは、平面視において「Ｘ軸に沿って伸びる長辺、及び、Ｙ軸に沿って伸びる短辺」を備える。一つの貫通孔２３ａのＸ軸に沿って伸びる長辺の一端は、一つの溝部２１ａのＸ軸正方向端部に位置する「Ｙ軸に沿って伸びる短辺」にまで伸びている。即ち、貫通孔２３ａは、溝部２１ａと接続されている。貫通孔２３ａのＸ軸に沿って伸びる長辺の他端は、本体部２０のＸ軸正方向端部近傍にまで伸びている。貫通孔２３ａのＹ軸に沿って伸びる短辺の長さは、溝部２１ａのＹ軸に沿って伸びる短辺の長さよりも小さい。

　薄板状振動板３０は、Ｚ軸方向に小さな厚み（高さ）を有するセラミックの薄板である。薄板状振動板３０は容易に変形可能である。薄板状振動板３０の平面視における形状は、本体部２０の平面視における形状と同一の長方形である。薄板状振動板３０は、本体部２０の上面と接するように配設されている。従って、薄板状振動板３０は、総ての溝部２１ａの上部及び総ての貫通孔２３ａの上部を覆っている。

　このように、溝部２１ａの底面及び側面と、薄板状振動板３０の下面と、により加圧室２１が形成されている。また、貫通孔２３ａの側面と、薄板状振動板３０の下面と、により液体流入用通路２３が形成されている。薄板状振動板３０のうち加圧室２１（溝部２１ａ）の上部に相当する部分は第１の部分とも称呼され、薄板状振動板３０のうち液体流入用通路２３（貫通孔２３ａ）の上部に相当する部分は第２の部分とも称呼される。

　複数の圧電素子４０のそれぞれは、平面視において「Ｘ軸に沿って伸びる長辺、及び、Ｙ軸に沿って伸びる短辺」を備える略長方形状を有している。圧電素子４０の平面視における形状は、溝部２１ａ（従って、加圧室２１）の平面視における形状と略一致している。複数の圧電素子４０のそれぞれは、薄板状振動板３０を挟んで複数の加圧室２１のそれぞれと対向するように形成されている。

　補強板５０は、Ｚ軸方向に小さな厚みを有するセラミックの板体である。補強板５０は、薄板状振動板３０の上面に配置されている。補強板５０は、平面視において「Ｘ軸に沿って伸びる短辺、及び、Ｙ軸に沿って伸びる長辺」を備える長方形状を有している。補強板５０のＸ軸負方向端部は圧電素子４０のＸ軸正方向端部に接している。補強板５０のＸ軸正方向端部は、液体流入用通路２３（貫通孔２３ａ）のＸ軸正方向端部と本体部２０（薄板状振動板３０）のＸ軸正方向端部との間に達している。補強板５０のＹ軸正方向端部は、液体流入用通路２３のうちの最もＹ軸正方向側に位置するものと本体部２０（薄板状振動板３０）のＹ軸正方向端部との間に位置している。補強板５０のＹ軸負方向端部は、液体流入用通路２３のうちの最もＹ軸負方向側に位置するものと本体部２０（薄板状振動板３０）のＹ軸負方向端部との間に位置している。即ち、補強板５０は、薄板状振動板３０によって覆われた総ての液体流入用通路２３（貫通孔２３ａ）の上部開口を覆うように（平面視において総ての液体流入用通路２３と重なるように）形成されている。換言すると、補強板５０は、薄板状振動板３０のうち液体流入用通路２３の上部に相当する部分（第２の部分）を更に覆うように形成されている。

　このように構成された液体輸送アクチュエータ１０において、液体は液体流入用通路２３を通して液体輸送アクチュエータ１０の外部から加圧室２１へと供給される。圧電素子４０が、図示しない駆動源からの電力により変形させられると、薄板状振動板３０の第１の部分が変形する。この結果、加圧室２１内の液体は加圧され、加圧された液体は液体流出用通路２２を通して液体輸送アクチュエータ１０の下面から流出させられる。

　このとき（即ち、圧電素子４０によって薄板状振動板３０が変形させられるとき）、薄板状振動板３０のうち液体流入用通路２３の上部に相当する部分（第２の部分）は補強板５０により覆われているから、強度が高く、それ故に、変形しない。その結果、加圧室２１内の液体が液体流入用通路２３に逆流することがない。よって、液体は液体流出用通路２２を通して本体部２０の外部へと確実に吐出（輸送）される。

＜製造方法＞
　次に、液体輸送アクチュエータ１０の製造方法について説明する。なお、以下に述べる工程の実施順序は、矛盾が生じない範囲において入れ替えることができる。

（スラリー準備工程）
　先ず、スラリーＳＬを準備する。スラリーＳＬは、主原料の粒子としてのセラミック粉末、セラミック粉末の溶剤、有機材料及び可塑剤からなっている。これらの重量比率は、例えば、セラミック粉末：溶剤：有機材料：可塑剤＝１００：５０～１００：５～１０：２～５である。本例において、セラミック粉末はアルミナ及びジルコニア等からなり、溶剤はトルエン及びイソプロピルアルコール等からなる。有機材料はポリビニルブチラール等からなる。可塑剤はフタル酸系ブチルである。各材料及び重量比率は、これらに限定されるものではない。更に、このスラリーの粘性は、例えば、０．１～１００Ｐａ・secであることが望ましい。

（型準備工程）
　図２の（Ａ）乃至（Ｃ）に示した型（押し型・スタンパ）１００を準備する。図２の（Ａ）は型１００をＸ－Ｚ平面にて切断した型１００の断面図である。図２の（Ｂ）は型１００を「型１００のＸ軸中央部よりもＸ軸負方向側の所定位置において」Ｙ－Ｚ平面により切断した型１００の断面図である。図２の（Ｃ）は型１００の部分斜視図である。型１００は、基部１０１、加圧室形成用凸部１０２、液体流出用通路形成用凸部１０３、及び、枠部１０４、を備えている。

　基部１０１は平板状である。従って、基部１０１は少なくとも一つの平面１０１ｕを備えている。

　加圧室形成用凸部１０２は平面１０１ｕから立設している凸状部である。加圧室形成用凸部１０２は、前述した「複数の加圧室２１及び複数の液体流入用通路２３」と実質的に同一の形状を有している。

　液体流出用通路形成用凸部１０３は、加圧室形成用凸部１０２の「Ｘ軸負方向端部近傍の頂面１０２ａ」から立設している。液体流出用通路形成用凸部１０３は、液体流出用通路２２と実質的に同一の形状を有している。

　枠部１０４は、基部１０１の外周部の全体に渡り平面１０１ｕから立設している。枠部１０４の内側面のなす形状は、本体部２０の外周面のなす形状と同一である。枠部１０４の頂面１０４ａ及び液体流出用通路形成用凸部１０３の頂面１０３ａは、平面１０１ｕと平行な一つの平面ＰＬ内に存在している。

　型１００の成形面は、基部１０１の平面１０１ｕのうち「加圧室形成用凸部１０２及び枠部１０４が存在していない部分（表面）」と、加圧室形成用凸部１０２の表面のうち液体流出用通路形成用凸部１０３が存在していない部分（表面）と、液体流出用通路形成用凸部１０３の表面と、枠部１０４の内側の側面と、により構成されている。

　型１００の成形面は離型剤により被覆されていることが好ましい。この場合、型１００と離型剤との密着力を向上させるために、離型剤を型１００（型１００の成形面、即ち、離型面）に塗布する前に型１００の洗浄を行っておくことが望ましい。この洗浄は、超音波洗浄、酸洗浄、アルカリ洗浄及び紫外線オゾン洗浄等により行うことができる。この洗浄により、離型剤が塗布される予定の成形面（洗浄表面）が原子レベルにまで清浄されることが好ましい。離型剤の一例は、ダイキン工業株式会社製の「オプツールＤＳＸ」等のフッ素系離型剤である。離型剤は、シリコン系又はワックス系の離型剤であってもよい。離型剤は、ディッピング、スプレー塗布、及び、刷毛塗り等により塗布された後、乾燥及び洗浄の各工程を通して型の表面に膜状に形成される。型の表面を、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）コーティングによる無機膜処理によって被覆してもよい。加えて、型の表面を、「ＤＬＣコーティングによる無機膜処理」と「離型剤による被覆処理」との組み合わせにより被覆してもよい。

（多孔質板準備工程）
　気体が通過可能な多孔質板１２０を準備する（図３を参照。）。多孔質板１２０の少なくとも一つの面１２０ｕ（実際には両面）は平面である。このような多孔質板１２０の代表例は、樹脂からなる多孔質フィルムである。多孔質板１２０の細孔径（平均細孔径、目開き）は、スラリーＳＬのセラミック粉末の粒径（平均粒子径）よりも小さく、溶剤の分子径よりも大きい。より具体的には、多孔質板１２０は、その細孔径が１μｍ以下（更に、望ましくは０．５μｍ以下）の「ポリプロピレン及びポリオレフィン等」からなる多孔質フィルムである。なお、多孔質板１２０は、多孔質セラミック基板、及び、多孔質金属（例えば、焼結金属）基板等であってもよい。

（成形体作成工程、アクチュエータ前駆体形成工程）
　図３に示したように、型１００の枠部１０４の内部にスラリーＳＬを充填する。スラリーＳＬの充填は塗布により行われる。この工程は「スラリー充填（塗布）工程」とも称呼される。スラリーＳＬは、塗布以外の適当な方法（例えば、ディッピング、スキージ、刷毛塗り、及び、ディスペンサーによる充填等）により充填されてもよい。更に、スラリー充填率を向上させために、スラリーＳＬを第１枠部１０４の内部に充填させる際、型１００に超音波振動を加えても良く、或いは、真空脱気して型１００内に残存している気泡を除去してもよい。また、スラリーＳＬを型１００と別途準備される平板との間に存在させた状態において型１００を平板に押しつけることにより、スラリーＳＬを型１００内に充填させてもよい。その平板には、スラリーＳＬが転写しないように（即ち、型１００を平板から離す際、型１００内に充填されたスラリーＳＬが平板に残存することがないように）、離型処理されたＰＥＴフィルム等を用いることができる。

　一方、図３に示したように、多孔質板１２０を「多孔質の焼結金属１３０の上面（焼結金属１３０の両方の面のうちの一方の面）」に載置する。焼結金属１３０は、「緻密で熱伝導性のある材質」からなる枠体１４０内に収容されている。即ち、焼結金属１３０は、その上面を除く周囲（側面及び下面）が枠体１４０により覆われている。枠体１４０の側部には吸引用連通管１４１が挿入されている。吸引用連通管１４１は図示しない真空ポンプに接続されている。

　枠体１４０は、ホットプレート（加熱装置）１５０の上に載置されている。ホットプレート１５０は通電されたときに発熱し、枠体１４０及び焼結金属１３０を介して多孔質板１２０の下面（多孔質板１２０の一部）を加熱するようになっている。

　次に、図４に示したように、スラリーＳＬを「多孔質板１２０の平面１２０ｕと型１００の成形面との間」に存在させた状態において、多孔質板１２０と型１００（型１００の成形面）とが対向するように、多孔質板１２０と型１００とを配置する。即ち、スラリーＳＬが充填された型１００を多孔質板１２０の平面１２０ｕの上に搭載する。このとき、型１００を多孔質板１２０に対して適当な力で押圧する。

　この結果、図４に矢印により示したように、「型１００の内部に保持されているスラリーＳＬ」に含まれる溶剤が、毛細管現象によって、多孔質板１２０の平面１２０ｕ（スラリーＳＬと多孔質板１２０との接触面）近傍の細孔内に浸み込むとともに気化（蒸発）する。これにより、スラリーＳＬが乾燥して行く。

　更に、この工程において、前述した真空ポンプを駆動する。この真空ポンプの駆動により、多孔質板１２０内に存在するガスが排出される（白抜きの矢印Ａを参照。）。従って、多孔質板１２０の内部の圧力は、大気圧よりも低圧（例えば、大気圧よりも８０ｋＰａ低い圧力）になる。これによって、スラリーＳＬに含まれている溶剤が、多孔質板１２０の細孔（特に、多孔質板１２０の表面近傍の細孔）内に効率的に吸引される（浸み込みながら気化して行く）。この場合、真空度（多孔質板１２０内部圧力）は、０～－１００ｋＰａであることが好ましく、－８０～－１００ｋＰａであることが更に好ましい。

　なお、真空ポンプの駆動により多孔質板１２０の細孔内を低圧化する場合、「焼結金属１３０の露呈面、及び、多孔質板１２０の露呈面」を、気密性の高いフィルムなどで覆うことにより、焼結金属１３０及び多孔質板１２０を密閉することがより好ましい。

　加えて、この工程において、ホットプレート１５０に通電する。従って、多孔質板１２０の温度が上昇するので、多孔質板１２０の細孔内に浸み込んだ溶剤は容易に蒸発（拡散）する。この結果、スラリーＳＬは乾燥され固化し、乾燥後の成形体１１０が「型１００と多孔質板１２０との間」に作成される。

　なお、この工程において、ホットプレート１５０を最も上方に位置させ、そのホットプレート１５０の下方に枠体１４０、焼結金属１３０及び多孔質板１２０を保持し、その多孔質板１２０に向けて「スラリーＳＬを充填した型１００」を押圧してもよい。即ち、図４に示した構成の上下を逆転してもよい。これにより、気化した溶剤は垂直上方へと蒸発（拡散）する。従って、比重の小さい気化した溶剤が蒸発（拡散）し易くなるので、スラリーＳＬ内に気孔が発生し難い。

　また、真空ポンプの駆動による多孔質板１２０の細孔内の低圧化は任意である。従って、焼結金属１３０及び枠体１４０は、単なる基台に置換されてもよい。更に、ホットプレート１５０による多孔質板１２０の加熱も任意である。従って、ホットプレート１５０は省略されてもよい。更に、本例においては、型１００を多孔質板１２０に対向配置する際には型１００を多孔質板１２０に対して適当な力で押圧するが、その後の「真空ポンプの駆動による多孔質板１２０の細孔内の低圧化中、及び、ホットプレート１５０による多孔質板１２０の加熱中」には、型１００には何らの押圧力を加えないか、或いは、多孔質板１２０の密度が局所的に変化することのない程度の適正な押圧力を加える。

　その後、スラリーＳＬが乾燥して「乾燥後成形体１１０」が形成されると、「型１００、乾燥後成形体１１０及び多孔質板１２０」は冷却される。

　次いで、図５に示したように、「型１００及び乾燥後成形体１１０」を、枠部１０４の頂面１０４ａが上方となるように（即ち、乾燥後成形体１１０が上方に露出するように）、第１基台Ｂ１の上に載置する。このとき、第１基台Ｂ１に立設された４本のピンＰ１を、型１００の枠部１０４であって型１００の四隅に形成されている位置合わせ用の貫通孔Ｈ１に挿入する。

　更に、図５に示したように、第２基台Ｂ２を「型１００及び乾燥後成形体１１０」の上方に載置する。このとき、第１基台Ｂ１に立設された４本のピンＰ１を、第２基台Ｂ２の四隅に形成されている位置合わせ用の貫通孔Ｈ２に挿入する。これにより、第２基台Ｂ２と乾燥後成形体１１０との位置合わせが行われる。なお、この第２基台Ｂ２には、温度により又は紫外線の照射量により、「粘着性を発したり、粘着性を消失したり、する」粘着フィルム等が使用されることが望ましい。

　次に、図６に示したように、「型１００、乾燥後の成形体１１０及び第２基台Ｂ２」を第１基台Ｂ１から取り外すとともに、更に、型１００を「乾燥後の成形体１１０及び第２基台Ｂ２」から取り外す。すなわち、離型工程が実施される。

　次に、図７に示したように、薄板状振動板３０の前駆体１１１（焼成前のセラミックグリーンシート）を乾燥後の成形体１１０に上に搭載し、薄板状振動板３０の前駆体１１１を加熱しながら成形体１１０の上面に圧着する。薄板状振動板３０の前駆体１１１と成形体１１０とからなる焼成前のセラミック成形体は「液体輸送アクチュエータの前駆体１１２」とも称呼される。図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、この「液体輸送アクチュエータの前駆体１１２及び第２基台Ｂ２」の全体の平面図及び正面図である。なお、図８の（Ａ）の円Ｃ内に示された図は、薄板状振動板３０の前駆体１１１がないとした場合における「液体輸送アクチュエータの前駆体１１２の部分拡大平面図」である。

　以上の工程までが、液体輸送アクチュエータ１０の前駆体であって且つ補強板５０の前駆体が形成される前の焼成前のセラミック成形体１１２を基台（第２基台Ｂ２）上に形成するアクチュエータ前駆体形成工程である。

（印刷工程）
　次に、図９に示したように、可撓性のフィルムであるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムＢ３を準備する。このＰＥＴフィルムＢ３は、便宜上、第３基台Ｂ３とも称呼される。ＰＥＴフィルムＢ３の平面視における形状は第２基台Ｂ２と同じ長方形である。更に、ＰＥＴフィルムＢ３には、第２基台Ｂ２の四隅に形成されている位置合わせ用の貫通孔Ｈ２と同様、その四隅に位置合わせ用の貫通孔Ｈ３が形成されている。

　更に、図示しない所定の印刷マスクを用いてＰＥＴフィルムＢ３の所定の位置に「補強板５０の前駆体である焼成前のセラミック板体１１３」を印刷により形成する。このとき、ＰＥＴフィルムＢ３には、片面（焼成前のセラミック板体１１３が形成される面）が剥離処理されているものを使用することが望ましい。また、印刷される材料（焼成前のセラミック板体１１３の材料）は、成形体１１０を構成しているスラリーＳＬと同じスラリーであることが望ましい。

（載置・接合工程）
　次に、図１０に示したように、「第２基台Ｂ２及び液体輸送アクチュエータの前駆体１１２」を、液体輸送アクチュエータの前駆体１１２が上方に露出するように、第４基台Ｂ４の上に載置する。このとき、第４基台Ｂ４に立設された４本のピンＰ４を、第２基台Ｂ２の位置合わせ用の貫通孔Ｈ２に挿入する。

　更に、図１０に示したように、「ＰＥＴフィルムＢ３及び補強板５０の前駆体（焼成前のセラミック板体）１１３」を、その補強板５０の前駆体１１３の露呈面が液体輸送アクチュエータの前駆体１１２の上面に接するように、「第２基台Ｂ２及び液体輸送アクチュエータの前駆体１１２」の上方に載置し、補強板５０の前駆体１１３を液体輸送アクチュエータの前駆体１１２に転写する。即ち、前駆体１１３を液体輸送アクチュエータの前駆体１１２に接合（積層）させる。このとき、第４基台Ｂ４に立設された４本のピンＰ４を、ＰＥＴフィルムＢ３の位置合わせ用の貫通孔Ｈ３に挿入する。これにより、補強板５０の前駆体１１３と、液体輸送アクチュエータの前駆体１１２と、の位置合わせが行われる。なお、補強板５０の前駆体１１３と、液体輸送アクチュエータの前駆体１１２と、の間に接着剤を介在させたり、これらの温度を調節したり、これらを密着させる圧力を加えたり、等の処理（加熱・圧着処理等）を行うことによって、これらの接合度合いを向上させることが望ましい。

（剥離工程）
　次いで、図１１に示したように、ＰＥＴフィルムＢ３を補強板５０の前駆体１１３から剥離する。この結果、図１２に示したように、補強板５０の前駆体１１３が、「薄板状振動板３０の前駆体によって覆われた、液体流入用通路２３（貫通孔２３ａ）に相当する部分」の上部を覆うように形成される。即ち、補強板５０の前駆体１１３が薄板状振動板３０の第２の部分に相当する位置に配設される。

（焼成工程）
　次いで、このようにして得られたセラミックの成形体（液体輸送アクチュエータ１０の前駆体）を脱脂した後に焼成する。これにより、圧電素子４０が形成される前の液体輸送アクチュエータ１０が完成する。

（圧電素子形成工程）
　その後、周知の手法に従って、所定の位置に圧電素子４０を形成する。例えば、圧電素子４０が形成される前の液体輸送アクチュエータ１０と、焼成された圧電体膜を含む圧電素子と、を接合する。その後、圧電素子の上にマスクを形成し、微粒子（砥粒）を噴射してマスクが存在していない部分の圧電素子を除去する。即ち、所謂「ブラスト加工」により圧電素子４０を形成する（例えば、特許第３３４００４３号を参照。）。これにより、液体輸送アクチュエータ１０が完成する。なお、焼成前の圧電素子を薄板状振動板３０の上部の所定位置に形成し、その後、圧電素子を焼成してもよい。

　以上、説明したように、本発明の実施形態に係る製造方法によれば、
　液体輸送アクチュエータ１０の前駆体であって且つ補強板５０の前駆体が形成される前の「焼成前のセラミック成形体１１２」を基台Ｂ２の上に形成するアクチュエータ前駆体形成工程（図２乃至図８を参照。）と、
　補強板５０の前駆体である焼成前のセラミック板体１１３を可撓性フィルムＢ３の上に印刷により形成する印刷工程（図９を参照。）と、
　セラミック成形体１１２の上面にセラミック板体１１３の露呈面が接するように、「セラミック板体１１３が形成された可撓性フィルムＢ３」を「セラミック成形体１１２が形成された基台Ｂ２」の上に載置し、前記セラミック板体を前記セラミック成形体に接合させる接合工程（図１０を参照。）と、
　可撓性フィルムＢ３をセラミック板体１１３から剥離する剥離工程（図１１を参照。）と、
　を含む。

　これによれば、補強板５０の前駆体であるセラミックの板体１１３が可撓性フィルムＢ３の上に印刷マスクを用いた印刷により形成される。この印刷マスクの変更は金型の変更に比べて極めて安価に行うことができるので、液体輸送アクチュエータの形状が変更されたとしても製造コストが高くなることを回避することができる。

　更に、「補強板５０の前駆体１１３が形成された可撓性フィルムＢ３」を扱うことによって補強板５０の前駆体１１３を「液体輸送アクチュエータの前駆体であるセラミック成形体１１２」の上に載置することができる。よって、補強板５０の前駆体１１３が幅の狭い帯状であったとしても、その補強板５０の前駆体１１３を容易に適切な位置に載置することができる。

　更に、本発明の実施形態に係る製造方法における前記アクチュエータ前駆体形成工程は、
　加圧室２１と、加圧室２１に連通する液体流出用通路２２と、加圧室２１に連通する液体流入用通路２３と、を備える液体輸送アクチュエータ１０の製造工程であって、
　セラミック粉末と、前記セラミック粉末の溶剤と、有機材料と、を含むスラリーＳＬを準備するスラリー準備工程と、
　少なくとも一つの面が平面１０１ｕである基部１０１と、前記基部の前記平面から立設するとともに前記加圧室２１、前記液体流出用通路２２及び液体流入用通路２３を含む液体室と実質的に同一形状の凸部を含む凸状部（１０２、１０３）と、を有し、前記基部の平面のうち前記凸状部が存在していない部分と前記凸状部の表面とが成形面を構成する型１００を準備する型準備工程と、
　少なくとも一つの面が平面であり且つ気体が通過可能な多孔質板１２０を準備する多孔質板準備工程と、
　前記スラリーＳＬを前記多孔質板１２０の平面と前記型１００の成形面との間に存在させた状態において前記多孔質板１２０と前記型１００とを対向配置し、前記スラリーＳＬに含まれる溶剤を前記多孔質板１２０の細孔内に浸み込ませて同スラリーを乾燥させることにより、焼成前の液体輸送アクチュエータ（アクチュエータ前駆体）を作成する焼成前成形体作成工程と、
　を含むと表現することができる。

　これによれば、加圧室２１が、スラリーＳＬを型１００によって成形することに基いて作成される。従って、加圧室２１が微細化した場合及び隣接する加圧室間の距離が短い場合等においても、高い形状精度を有する液体輸送アクチュエータ１０を製造することができる。更に、液体流出用通路２２が、スラリーＳＬを型１００によって成形することに基いて作成される。従って、液体流出用通路２２の表面が滑らかであり、且つ、金型及びパンチを用いた打ち抜き加工によらないので液体流出用通路２２にバリ等が発生しない。その結果、液体を安定して吐出することができる液体輸送アクチュエータが提供される。

　本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、焼成前のセラミック成形体１１２を、複数のセラミックグリーンシートを積層することによって形成してもよい。液体流入用通路２３は、貫通孔２３ａを備えている必要はない。液体流出用通路２２は、溝部２１ａの底面と本体部２０の下面とを連通していたが、溝部２１ａの側面と本体部２０の側面（外側側面）とを連通するように、Ｘ軸方向に延設されていてもよい。

　また、第３基台Ｂ３は、ＰＥＴフィルムの他、汎用プラスチックフィルム（ポリエチレンナフタレート、ナイロン、ポリプロピレン）であってもよい。更に、電歪素子や他の電気機械変換素子を圧電素子４０に代えて「駆動素子」として採用してもよい。

Claims

　液体を加圧するための加圧室と、前記加圧室に接続されるとともに前記液体を前記加圧室に流入させるための液体流入用通路と、前記加圧室に接続されるとともに前記加圧室において加圧された液体を前記加圧室から流出させるための液体流出用通路と、を形成するように構成されたセラミック焼成体であり、前記加圧室の上部及び前記液体流入用通路の上部が一枚の薄板状振動板により構成された液体輸送アクチュエータであって、
　前記薄板状振動板のうちの前記加圧室の上部に位置する第１の部分を変形させることにより前記加圧室内の液体を加圧する駆動素子と、
　前記薄板状振動板のうちの前記液体流入用通路の上部に位置する第２の部分を覆うように同第２の部分の上面に形成された補強板と、
　を備えた液体輸送アクチュエータ。
　請求項１に記載の液体輸送アクチュエータの製造方法であって、
　前記液体輸送アクチュエータの前駆体であって且つ前記補強板の前駆体が形成される前の焼成前のセラミック成形体を基台上に形成するアクチュエータ前駆体形成工程と、
　前記補強板の前駆体である焼成前のセラミック板体を可撓性フィルムの上に印刷により形成する印刷工程と、
　前記セラミック成形体の上面に前記セラミック板体の露呈面が接するように前記セラミック板体が形成された前記可撓性フィルムを前記セラミック成形体が形成された前記基台の上に載置し、前記セラミック板体を前記セラミック成形体に接合させる接合工程と、
　前記可撓性フィルムを前記セラミック板体から剥離する剥離工程と、
　を含む液体輸送アクチュエータの製造方法。
　請求項２に記載の液体輸送アクチュエータの製造方法において、
　前記接合工程は、前記基台に設けられた位置基準部と、前記可撓性フィルムに設けられた位置基準部と、の位置を合わせながら、前記セラミック板体が形成された前記可撓性フィルムを前記セラミック成形体が形成された前記基台の上に載置する工程を含む液体輸送アクチュエータの製造方法。
　請求項２又は請求項３に記載の液体輸送アクチュエータの製造方法であって、更に、
　前記剥離工程の後に前記セラミック成形体及び前記セラミック板体を焼成する焼成工程を含む、液体輸送アクチュエータの製造方法。