JP3951997B2

JP3951997B2 - 液体移送装置

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Publication number: JP3951997B2
Application number: JP2003333977A
Authority: JP
Inventors: 宏人菅原
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2007-08-01
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Also published as: JP2005098234A; US7317276B2; US20050069429A1

Description

本発明は、液体移送装置に関し、特に、圧電材料素子により駆動する液体移送装置に関する。

液体を収容した複数の圧力室を閉じる振動板を、これに接合された圧電素子によって撓ませて、ノズルから液滴として噴射する噴射装置が従来よりあった（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、圧電素子を駆動させて振動板を撓ませ、任意の圧力室から液滴を噴射させる場合、振動板の撓みが周囲に影響して隣接した圧力室内にも圧力変動が発生し、その後、隣接した圧力室から液滴を噴射する場合に、その液滴の噴射速度や体積がばらつくという、いわゆるクロストークが生ずることがあった。
特開昭５８−１０８１６３号公報（第１図）

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、クロストークを低減する液体移送装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、電界の印加によって変形する圧電材料層とその変形に伴って撓み変形する撓み層とを積層してなる圧電アクチュエータプレートを、複数のキャビティを配列してなるキャビティプレートに重ね合わせ、前記圧電アクチュエータプレートのうちの前記キャビティに対応する部分の前記圧電材料層に選択的に電界を印加して前記撓み層を撓み変形させることによって所要のキャビティ内に充填されている液体を移送させる液体移送装置において、前記キャビティプレートとの間で前記圧電アクチュエータプレートを挟むようにしてバックアッププレートが配置され、前記撓み層および前記バックアッププレートは、熱膨張率が互いに同一の材料にて形成されていて、前記バックアッププレートは、少なくとも前記キャビティの周縁部に対応する部分で前記圧電アクチュエータプレートに接合されていることを特徴とする液体移送装置とした。

請求項２の発明は、前記撓み層の前記キャビティに対応する部分に薄肉部が形成され、前記圧電材料層は前記薄肉部に積層されて前記バックアッププレートとの間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体移送装置とした。

請求項３の発明は、前記バックアッププレートは前記圧電アクチュエータプレート側が全面に亘って平坦面であることを特徴とする請求項２記載の液体移送装置とした。

請求項４の発明は、前記バックアッププレートには、前記キャビティに対応する部分に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の液体移送装置とした。

請求項５の発明は、前記バックアッププレートの前記圧電材料層へ接合される側の端面の内で、前記キャビティに対応する部分に窪み部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の液体移送装置とした。

請求項６の発明は、前記撓み層および前記バックアッププレートは互いに同一の材質によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液体移送装置とした。

請求項７の発明は、前記撓み層は導電性材料にて形成され、前記圧電材料層に電界を印加させるための一方の電極としても利用されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の液体移送装置とした。

請求項８の発明は、前記圧電材料層はエアロゾルデポジション法によって前記撓み層上に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体移送装置とした。

請求項９の発明は、前記圧電材料層は、溶液の塗布および加熱による圧電体膜形成工程によって前記撓み層上に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体移送装置とした。

請求項１０の発明は、前記圧電材料層は、スパッタリングによって前記撓み層上に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体移送装置とした。

請求項１１の発明は、前記圧電材料層は導電性接着剤によって前記撓み層に接合されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体移送装置とした。

＜請求項１の発明＞
キャビティプレートとの間で圧電アクチュエータプレートを挟むようにしてバックアッププレートが配置され、バックアッププレートは少なくともキャビティ間に位置する部分であるキャビティの周縁部に対応する部分で圧電アクチュエータプレートに接合されていることにより、キャビティ間に位置する部分における、圧電アクチュエータプレートの剛性を増大させて、撓み層がキャビティ間に位置する部分において撓むことを防ぐことができ、クロストークを低減することができる。しかも、撓み層およびバックアッププレートは、熱膨張率が互いに同一の材料にて形成されていることにより、温度変化によってこれらに接合された圧電材料層に応力が発生することを防ぐことができる。

＜請求項２の発明＞
撓み層のキャビティに対応する部分に薄肉部が形成され、圧電材料層が薄肉部に積層されてバックアッププレートとの間に隙間が設けられていることにより、バックアッププレートが圧電アクチュエータプレートのキャビティに対応する部分を拘束することがなく、キャビティに対応する部分の撓みが妨げられることがない。また、撓み層のキャビティに対応する部分に薄肉部が形成されているため、撓み層の剛性が低下し、キャビティに対応する部分における撓み量を増加させることができる。

＜請求項３の発明＞
バックアッププレートは圧電アクチュエータプレート側が全面に亘って平坦面であることにより、その製造が容易で製造コストを低減できる。また、バックアッププレートを圧電材料層に接合する場合に、正確な位置決めを行う必要がない。また、バックアッププレートの剛性が高いため、クロストークを防ぐ効果を大きくすることができる。更に、バックアッププレートにより圧電材料層の全面を覆っているため、作業者あるいは異物が、運搬時等に圧電材料層に触れて、これを劣化させることがない。

＜請求項４の発明＞
バックアッププレートには、キャビティに対応する部分に貫通孔が形成されていることにより、バックアッププレートのキャビティに対応する部分の剛性を増加させることがなく、キャビティに対応する部分の撓みが妨げられることがない。また、バックアッププレートに形成された貫通孔により、液体移送装置の完成後において、装置内部の目視検査を行い易くなる。

＜請求項５の発明＞
バックアッププレートの圧電材料層へ接合される側の端面の内で、キャビティに対応する部分に窪み部が形成されていることにより、圧電材料層に凹部を形成しなくとも、バックアッププレートとの間に隙間を形成することができる。また、窪み部の形成により、圧電アクチュエータプレートのキャビティに対応する部分を拘束することがなく、キャビティに対応する部分の撓みが妨げられることがない。更に、バックアッププレートにより圧電材料層の全面を覆っているため、作業者あるいは異物が、運搬時等に圧電材料層に触れて、これを劣化させることがない。

＜請求項６の発明＞
撓み層およびバックアッププレートは互いに同一の材質によって形成されていることにより、撓み層およびバックアッププレートの互いの熱膨張率を等しくすることができ、温度変化があっても、双方に接合された圧電材料層に応力が発生することを防ぐことができる。

＜請求項７の発明＞
撓み層は導電性材料にて形成され、圧電材料層に電界を印加させるための一方の電極としても利用されていることにより、一方の電極を特別に設ける必要がなく、製造コストの面で有利となる。

＜請求項８の発明＞
圧電材料層はエアロゾルデポジション法によって撓み層上に形成されることにより、短時間で形成することができる。

＜請求項９の発明＞
圧電材料層は、溶液の塗布および加熱による圧電体膜形成工程によって撓み層上に形成されることにより、均一に形成することができる。

＜請求項１０の発明＞
圧電材料層は、スパッタリングによって撓み層上に形成されることにより、均一に形成することができる。

＜請求項１１の発明＞
圧電材料層は導電性接着剤によって撓み層に接合されることにより、撓み層を導電性材料にして、一方の電極として使用することができる。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。以下の説明において、図１における上方を上方とし、他の実施形態においても同様とする。また、図３の左半分は図２の平面図を示し、右半分は図２の圧力室２１ａの高さにおいて切断した横断面図を示している。図１および図２において、液体移送装置１は噴射される液体が収容される複数の圧力室２１ａ（本発明のキャビティに該当する）が配列される流路ユニット２０（本発明のキャビティプレートに該当する）と、流路ユニット２０上に圧力室２１ａを閉じるように重ね合わせて接合された圧電アクチュエータプレート１０とによって構成されている。

流路ユニット２０は多層構造をしており、複数のノズル２４ａが並設されたノズルプレート２４、ノズルプレート２４上に形成されたマニホールドプレート２３、マニホールドプレート２３上に形成された流路プレート２２および流路プレート２２上に形成された圧力室プレート２１を有している。圧力室プレート２１、流路プレート２２、マニホールドプレート２３およびノズルプレート２４は、それぞれ概ね平板状をしており、互いにエポキシ系の熱硬化性の接着剤にて接合されている。

圧力室プレート２１はステンレス等の金属材料にて形成され、複数の圧力室２１ａが内部に並置されている。流路プレート２２は、同じくステンレス等の金属材料にて形成されており、内部にそれぞれ圧力室２１ａの両端に連通したプレッシャ流路２２ａとマニホールド流路２２ｂとが形成されている。マニホールドプレート２３は、やはりステンレス等の金属材料にて形成され、その内部には液体タンク（図示せず）に連通するマニホールド２３ａとプレッシャ流路２２ａに接続したノズル流路２３ｂとが形成されている。

更に、ノズルプレート２４は、ポリイミド系の合成樹脂材料にて形成され、図１に示すようにノズル流路２３ｂへと接続された複数のノズル２４ａが形成されている。上述した構成から、液体タンクに貯蔵された液体は、マニホールド２３ａ、マニホールド流路２２ｂ、圧力室２１ａ、プレッシャ流路２２ａおよびノズル流路２３ｂを介してノズル２４ａへと供給される。

圧電アクチュエータプレート１０は、ステンレス等の導電性の金属材料にて概ね平板状に形成され、本発明の撓み層に該当する振動板１３を有している。本実施形態において、圧力室２１ａを閉じる振動板１３は下部電極としても使用されており、図示しない駆動回路のグランドに接続されている。振動板１３の圧力室２１ａに対応する部分には、圧力室２１ａと反対側を窪ませた薄肉部１３ａが形成されているため、振動板１３の薄肉部１３ａが形成された部分は、他の部分に比べてその上面が一段低く形成されている。薄肉部１３ａは、機械加工あるいはエッチングによって振動板１３上に形成される。図３の右方に示すように、圧力室２１ａは上方から見て略小判状をしており、振動板１３の薄肉部１３ａも同様に略小判状をしている。また、薄肉部１３ａは振動板１３の他の領域と斜面１３ｂにて連結されている。

振動板１３の上面（圧力室２１ａと反対側）には圧電材料層１２が積層され接合されている。本実施形態において圧電材料層１２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電セラミックス材料によって形成されているが、これに限られるものではなく、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ロッシェル塩等のあらゆる圧電材料が使用できる。圧電材料層１２は振動板１３上に均等な厚みにて層状に形成されることにより、振動板１３の薄肉部１３ａ上に位置する部分においては、その上面が他の部分に比べて一段低く形成されている。従って、圧電材料層１２の圧力室２１ａに対応する部分には、圧力室２１ａと反対側に凹部１２ａが形成されている。

凹部１２ａは圧電材料層１２の他の部分と斜面１２ａ１にて連結されており、圧電材料層１２の圧力室２１ａに対応する部分は、凹部１２ａにより全体として皿状に形成されている。圧電材料層１２は、振動板１３上にエアロゾルデポジション（ＡＤ）法によって形成されてもよいし、あるいは、あらかじめ層状に形成されたものを、導電性の接着剤によって振動板１３に接合してもよいし、更に、溶液の塗布および加熱による圧電体膜形成工程（ゾルゲル法）またはスパッタリングを用いて振動板１３上に形成してもよい。。圧電材料層１２の凹部１２ａには、図示しないスイッチ素子を介して、駆動回路のプラス（＋）電源と電気的に接続された上部電極１１が形成されている。上部電極１１は、薄いフィルム状の導体で圧電材料層１２上に貼付あるいはプリントされている。

圧電材料層１２の上面にはバックアッププレート２が配設され、流路ユニット２０との間で圧電アクチュエータプレート１０を挟んでいる。バックアッププレート２は図に示すように所定の厚みを備えた平板状をしており、例えばステンレス等の金属材料によって形成され、本発明のキャビティの周縁部に対応する部分に該当するところの、圧電材料層１２の圧力室２１ａの側壁に対応する部分Ｒ（圧力室２１ａの間に位置する部分）に接合されている。

バックアッププレート２は、その圧電アクチュエータプレート１０側が全面に亘って平坦面とされているが、図１および図２に示すように、圧電材料層１２の上面に凹部１２ａが形成されているため、圧電材料層１２の圧力室２１ａに対応する部分とバックアッププレート２との間には隙間が形成される。バックアッププレート２は所定の剛性を備えており、圧電材料層１２の内、圧力室２１ａの側壁に対応する部分Ｒに接合されることで、圧電アクチュエータプレート１０の内、圧力室２１ａの側壁に対応する部分が撓むことを防止する。バックアッププレート２は、あらかじめ圧電材料層１２の上面に配設される形状に形成されたものを、接着剤によって圧電材料層１２の内、圧力室２１ａの側壁に対応する部分Ｒに接合する。

バックアッププレート２を形成する材質は金属に限られたものではなく、合成樹脂あるいはセラミックス等といった、圧電材料層１２に接合が可能で、所定の剛性を備えた材質であれば適用可能である。また、振動板１３を形成する材質と、バックアッププレート２を形成する材質とを互いに同一にすることにより、双方の熱膨張率を等しくして、温度変化があっても、双方に接合された圧電材料層１２に応力が発生しないようにすることができる。あるいは、双方の材質を同一にしなくても、互いに熱膨張率が同一の材料を使用することでも、同様の作用効果が得られる。

本実施形態による液体移送装置１は、常時は電極間に電圧が印加されておらず、図２に示すように圧電アクチュエータプレート１０に撓みは発生していない。液体移送装置１の１つのノズル２４ａから液滴を噴射する必要がある場合、それに対応するスイッチ素子を切換えて、上部電極１１に選択的に電源電圧が印加される。これにより、上部電極１１と振動板１３との間に電位差が発生し、選択された圧電材料層１２の圧力室２１ａに対応する部分に電界が印加され、圧電材料層１２の圧力室２１ａに対応する部分は、その厚み方向（図２において上下方向）に膨らむとともに、面方向（図１および図２において左右方向）に収縮する。

圧電材料層１２の圧力室２１ａに対応する部分には、その下面に所定の剛性を備えた振動板１３の薄肉部１３ａが形成されているため、圧電材料層１２の面方向への収縮により、図４の左方に示すように圧電材料層１２の圧力室２１ａに対応する部分は、振動板１３とともに圧力室２１ａ側（図４において下方）に撓む。圧電アクチュエータプレート１０の圧力室２１ａに対応する部分の圧力室２１ａ側への撓みにより、圧力室２１ａの容積が減少して圧力室２１ａ内の圧力が上昇し、液滴がプレッシャ流路２２ａおよびノズル流路２３ｂを介してノズル２４ａから噴射される。一方、圧電材料層１２の内、圧力室２１ａの側壁に対応する部分Ｒには、その上面に剛性を備えたバックアッププレート２が接合されているため、圧電材料層１２の面方向への収縮による撓みは発生しない。

次に、ノズル２４ａから液滴が噴射された後に、再びスイッチ素子を切換えることにより、駆動回路から上部電極１１への電源電圧の印加が停止されると、圧電材料層１２の面方向への収縮がなくなり、図２に示すように、再び、圧電アクチュエータプレート１０が撓みの無い位置に復帰する。これにより、圧力室２１ａの容積が増大して圧力室２１ａ内の圧力が低下し、連通するマニホールド２３ａおよびマニホールド流路２２ｂを介して液体タンクから液体が圧力室２１ａ内に補填される。

本実施形態によれば、流路ユニット２０との間で圧電アクチュエータプレート１０を挟むようにしてバックアッププレート２が配置され、バックアッププレート２が圧力室２１ａの側壁に対応する部分で圧電アクチュエータプレート１０に接合されていることにより、圧力室２１ａの側壁に対応する部分における剛性を増大させて、振動板１３が圧力室２１ａの側壁に対応する部分において圧力室２１ａ側へ撓むことを防ぐことができ、クロストークを低減することができる。

また、振動板１３の圧力室２１ａに対応する部分に薄肉部１３ａが形成され、圧電材料層１２が薄肉部１３ａ上に配設されて凹部１２ａが形成され、バックアッププレート２との間に隙間が設けられていることにより、バックアッププレート２が圧電アクチュエータプレート１０の圧力室２１ａに対応する部分を拘束することがなく、圧力室２１ａ側への撓みが妨げられることがない。また、振動板１３の圧力室２１ａに対応する部分に薄肉部１３ａが形成されているため、振動板１３の剛性が低下し、圧力室２１ａに対応する部分における撓み量を増加させることができる。

バックアッププレート２は圧電アクチュエータプレート１０側が全面に亘って平坦面であることにより、その製造が容易で製造コストを低減できる。また、バックアッププレート２を圧電材料層１２に接合する場合に、正確な位置決めを行う必要がない。更に、バックアッププレート２の剛性が高いため、クロストークを防ぐ効果を大きくすることができる。また、バックアッププレート２により圧電材料層１２の全面を覆っているため、作業者あるいは異物が、運搬時等に上部電極１１および圧電材料層１２に触れて、これらを劣化させることがない。

更に、圧電材料層１２をエアロゾルデポジション法によって振動板１３上に形成すれば、短時間で形成することができる。また、振動板１３を導電性材料にて形成するとともに、圧電材料層１２を導電性接着剤によって振動板１３に接合すれば、振動板１３を圧電材料層に電界を印加させるための下部電極としても使用でき、下部電極を特別に設ける必要がなく、製造コストの面で有利となる。また、圧電材料層１２をゾルゲル法またはスパッタリングを用いて振動板１３上に形成すれば、均一な圧電材料層１２が形成できる。

＜第２実施形態＞
次に図５および図６に基づいて、本発明の第２実施形態による液体移送装置１Ａついて、その第１実施形態によるものとの相違点を中心に説明する。本実施形態においては、圧電材料層１２上に接合されたバックアッププレート４の、圧力室２１ａに対応する部分に貫通孔４ａが形成されている。図６に示すように、貫通孔４ａは上方から見て、圧力室２１ａよりも一回り大きい略小判状をしている。第１実施形態によるバックアッププレート２と同様に、バックアッププレート４は、本発明のキャビティの周縁部に対応する部分に該当するところの、圧電材料層１２の圧力室２１ａの側壁に対応する部分Ｒ（圧力室２１ａの間に位置する部分）に接合され、流路ユニット２０との間で圧電アクチュエータプレート１０を挟んでいる。バックアッププレート４の貫通孔４ａは、機械加工あるいはエッチングによって形成される。

バックアッププレート４は、例えばステンレス等の金属材料によって形成され、所定の剛性を備えており、圧電材料層１２の内、圧力室２１ａの側壁に対応する部分Ｒに接合されることで、圧電アクチュエータプレート１０の内、圧力室２１ａの側壁に対応する部分が撓むことを防止する。また、第１実施形態によるバックアッププレート２と同様に、バックアッププレート４を形成する材料は金属に限られたものではなく、合成樹脂あるいはセラミックス等といった、圧電材料層１２に接合が可能で、所定の剛性を備えた材料であれば適用可能である。

また、振動板１３を形成する材質と、バックアッププレート４を形成する材質とを互いに同一にすることにより、双方の熱膨張率を等しくして、温度変化があっても、双方に接合された圧電材料層１２に応力が発生しないようにすることができる。あるいは、双方の材質を同一にしなくても、互いに熱膨張率が同一の材料を使用することでも、同様の作用効果が得られる。本実施形態による圧電アクチュエータプレート１０の作動方法は、第１実施形態のものと同様であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態によれば、流路ユニット２０との間で圧電アクチュエータプレート１０を挟むようにしてバックアッププレート４が配置され、バックアッププレート４が圧力室２１ａの側壁に対応する部分で圧電アクチュエータプレート１０に接合されていることにより、圧力室２１ａの側壁に対応する部分における剛性を増大させて、振動板１３が圧力室２１ａの側壁に対応する部分において圧力室２１ａ側へ撓むことを防ぐことができ、クロストークを低減することができる。

また、バックアッププレート４の圧力室２１ａに対応する部分に貫通孔４ａが形成されていることにより、バックアッププレート４が圧電アクチュエータプレート１０の圧力室２１ａに対応する部分の、圧力室２１ａの反対側における剛性を増加させることがなく、圧力室２１ａ側への撓みが妨げられることがない。更に、バックアッププレート４に貫通孔４ａが形成されていることにより、製造工程において液体移送装置１Ａの完成後に、装置内部の目視検査を行い易い。

＜第３実施形態＞
次に図７に基づいて、本発明の第３実施形態による液体移送装置１Ｂについて、その第１実施形態によるものとの相違点を中心に説明する。本実施形態において、流路ユニット２０に圧力室２１ａを閉じるように接合された振動板３３は、第１実施形態による振動板１３のように圧力室２１ａに対応する部分に薄肉部１３ａを備えたものではなく、一定の厚みを持った完全な平板状をしたものである。

また、振動板３３上に接合されて層状に形成された圧電材料層３２も、第１実施形態による圧電材料層１２のように圧力室２１ａに対応する部分に凹部１２ａを備えたものではなく、一定の厚みを持った完全な平板状に形成されている。圧電材料層３２上の圧力室２１ａに対応する部分には、第１実施形態による上部電極１１と同様な上部電極３１が形成されている。尚、本実施形態においても第１実施形態と同様に、上部電極３１に図示しない駆動回路のプラス電源がスイッチ素子を介して接続され、振動板３３はステンレス等の導電性の金属材料にて形成され、駆動回路のグランドに接続されている。

本実施形態においては、概ね平板状のバックアッププレート６が圧電材料層３２上に接合されている。バックアッププレート６の圧電材料層３２に接合される側の端面の内、圧力室２１ａに対応する部分には窪み部６ａが形成されている。窪み部６ａは、第２実施形態によるバックアッププレート４の貫通孔４ａと同様に、上方から見て圧力室２１ａと同等、またはそれよりも一回り大きい略小判状をしている。

第１実施形態によるバックアッププレート２と同様に、バックアッププレート６は、本発明のキャビティの周縁部に対応する部分に該当するところの、圧電材料層３２の圧力室２１ａの側壁に対応する部分Ｒ（圧力室２１ａの間に位置する部分）に接合され、流路ユニット２０との間で圧電アクチュエータプレート３０を挟んでいる。本実施形態においては、バックアッププレート６に形成された窪み部６ａにより、圧電材料層３２に凹部を形成しなくとも、バックアッププレート６との間に隙間を形成することができる。尚、バックアッププレート６の窪み部６ａは、機械加工あるいはエッチングによって形成される。

バックアッププレート６は、例えばステンレス等の金属材料によって形成され、所定の剛性を備えており、圧電材料層３２の内、圧力室２１ａの側壁に対応する部分Ｒに接合されることで、圧電アクチュエータプレート３０の内、圧力室２１ａの側壁に対応する部分が撓むことを防止する。また、第１実施形態によるバックアッププレート２と同様に、本実施形態のバックアッププレート６を形成する材料は金属に限られたものではなく、合成樹脂あるいはセラミックス等といった、圧電材料層３２に接合が可能で、所定の剛性を備えた材料であれば適用可能である。

また、振動板３３を形成する材質と、バックアッププレート６を形成する材質とを互いに同一にすることにより、双方の熱膨張率を等しくして、温度変化があっても、双方に接合された圧電材料層３２に応力が発生しないようにすることができる。あるいは、双方の材質を同一にしなくても、互いに熱膨張率が同一の材料を使用することでも、同様の作用効果が得られる。本実施形態による圧電アクチュエータプレート３０の作動方法は、第１実施形態のものと同様であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態によれば、流路ユニット２０との間で圧電アクチュエータプレート３０を挟むようにしてバックアッププレート６が配置され、バックアッププレート６が圧力室２１ａの側壁に対応する部分で圧電アクチュエータプレート３０に接合されていることにより、圧電アクチュエータプレート３０の圧力室２１ａと反対側の端面の剛性を増大させて、圧電アクチュエータプレート３０が圧力室２１ａの側壁に対応する部分において圧力室２１ａ側へ撓むことを防ぐことができ、クロストークを低減することができる。

また、バックアッププレート６の圧電材料層３２へ接合される側の端面の内、圧力室２１ａに対応する部分に窪み部６ａが形成されていることにより、圧電材料層３２に凹部を形成しなくとも、バックアッププレート６との間に隙間を形成することができ、バックアッププレート６が圧電アクチュエータプレート３０の圧力室２１ａに対応する部分を拘束することがなく、圧力室２１ａ側への撓みが妨げられることがない。更に、バックアッププレート６により圧電材料層３２の全面を覆っているため、異物が触れたりすることがなく、また、運搬時等に上部電極３１および圧電材料層３２に触れて、これらを劣化させることがない。

図８は、本発明による液体移送装置１をマイクロポンプ１００に適用した実施形態を示している。マイクロポンプ１００は、本発明の第１実施形態による液体移送装置１の下面に、ポンプアダプタＡＰを接合して構成されており、ポンプアダプタＡＰはその下方部を液源に浸らせている。液体移送装置１の圧電アクチュエータプレート１０を、圧力室２１ａ側に撓ませることにより、圧力室２１ａ中の液体をアウトレットＯＰから外部へと移送し、その後、圧電アクチュエータプレート１０を撓みの無い位置に復帰させることにより、圧力室２１ａの容積を増大させて、液源からインレットＩＰを介して液体を吸引する。

＜他の実施形態＞
本発明は上述した記載および図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、以下の記載以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上部電極を駆動回路のグランドに接続し、振動板を駆動回路のプラス(＋）電源に接続してもよい。
（２）本発明による液体移送装置は、圧力室に連なる開孔から、滴状、霧状等を含むあらゆる状態の液体を外部に移送するものを含み、また、液体の移送形態は吐出、噴出、噴射等のあらゆる形態を含むものとする。
（３）バックアッププレートが接合される圧電材料層の部分は、クロストークを低減する効果が維持されるならば、圧力室の側壁に対応する部分のみでなく、圧力室の外周部に対応する部分を含んでいてもよい。
（４）本発明に使用する圧電アクチュエータプレートは、圧電材料層への電界の印加によって、圧力室と反対側に撓むものであってもよい。
（５）本発明に使用する圧電材料層は、電界の印加によって、どのような方向へ変形するものであってもよい。
（６）本発明はプリンタのインク吐出用のヘッド、検査試薬の噴射装置など、あらゆる種類の液体の移送装置に利用できる。
（７）電極として使用しない場合、振動板には金属材料のみでなく、圧電アクチュエータプレートが撓み可能な材料であれば、合成樹脂材料、セラミックス材料等のあらゆる材料が使用可能である。

第１実施形態による液体移送装置の圧力室の長手方向に沿って切断した場合の縦断面図である。図１に示した液体移送装置の複数の圧力室の配列方向に沿って切断した場合の縦断面図である。図２に示した液体移送装置の平面図および横断面図である。図２に示した液体移送装置の作動状態を示した断面図である。第２実施形態による液体移送装置の複数の圧力室の配列方向に沿って切断した場合の縦断面図である。図５に示した液体移送装置の平面図である。第３実施形態による液体移送装置の複数の圧力室の配列方向に沿って切断した場合の縦断面図である。図１に示した液体移送装置をマイクロポンプに適用した実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ…液体移送装置
２、４、６…バックアッププレート
４ａ…貫通孔
６ａ…窪み部
１０、３０…圧電アクチュエータプレート
１２、３２…圧電材料層
１２ａ…凹部
１３、３３…振動板
１３ａ…薄肉部
２０…流路ユニット
２１ａ…圧力室
Ｒ…圧力室の側壁に対応する部分

Claims

電界の印加によって変形する圧電材料層とその変形に伴って撓み変形する撓み層とを積層してなる圧電アクチュエータプレートを、複数のキャビティを配列してなるキャビティプレートに重ね合わせ、前記圧電アクチュエータプレートのうちの前記キャビティに対応する部分の前記圧電材料層に選択的に電界を印加して前記撓み層を撓み変形させることによって所要のキャビティ内に充填されている液体を移送させる液体移送装置において、
前記キャビティプレートとの間で前記圧電アクチュエータプレートを挟むようにしてバックアッププレートが配置され、前記撓み層および前記バックアッププレートは、熱膨張率が互いに同一の材料にて形成され、前記バックアッププレートは、少なくとも前記キャビティの周縁部に対応する部分で前記圧電アクチュエータプレートに接合されていることを特徴とする液体移送装置。
前記撓み層の前記キャビティに対応する部分に薄肉部が形成され、前記圧電材料層は前記薄肉部に積層されて前記バックアッププレートとの間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体移送装置。
前記バックアッププレートは前記圧電アクチュエータプレート側が全面に亘って平坦面であることを特徴とする請求項２記載の液体移送装置。
前記バックアッププレートには、前記キャビティに対応する部分に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の液体移送装置。
前記バックアッププレートの前記圧電材料層へ接合される側の端面の内で、前記キャビティに対応する部分に窪み部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の液体移送装置。
前記撓み層および前記バックアッププレートは互いに同一の材質によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液体移送装置。
前記撓み層は導電性材料にて形成され、前記圧電材料層に電界を印加させるための一方の電極としても利用されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の液体移送装置。
前記圧電材料層はエアロゾルデポジション法によって前記撓み層上に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体移送装置。
前記圧電材料層は、溶液の塗布および加熱による圧電体膜形成工程によって前記撓み層上に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体移送装置。
前記圧電材料層は、スパッタリングによって前記撓み層上に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体移送装置。
前記圧電材料層は導電性接着剤によって前記撓み層に接合されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の液体移送装置。