(57)【要約】  【課題】  耐久性に優れ、さらに、駆動効率がより向上した圧電アクチュエータを備えた液体移送装置を提供すること。  【解決手段】  インクジェットヘッドの圧電アクチュエータは、圧力室１４を覆い且つ共通電極を兼ねる振動板３０と、この振動板３０の圧力室１４と反対側に配置された圧電層３１と、この圧電層３１の振動板３０と反対側の面において、複数の圧力室１４が配置された平面に直交する方向から見て、複数の圧力室１４の中心部以外の領域である縁部と夫々重なる領域に配置された複数の個別電極３２とを有し、個別電極３２は、前記平面に直交する方向から見て、圧力室１４の外側の領域まで延びている。【選択図】  図６
2006150948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面に沿って配置された複数の圧力室を有する流路ユニットと、前記圧力室の容積を変化させて圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータとを備えた液体移送装置であって、
前記圧電アクチュエータは、
前記圧力室を覆う振動板と、
この振動板の前記圧力室と反対側に配置された圧電層と、
この圧電層の一方の面の、前記平面に直交する方向から見て、前記複数の圧力室の、中心部以外の領域である縁部と夫々重なる領域に配置された複数の個別電極と、
前記圧電層の他方の面に配置された共通電極とを有し、
前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、前記圧力室の外側の領域まで延びていることを特徴とする液体移送装置。
【請求項２】
前記流路ユニットは、前記振動板と接合される面において、前記振動板側に開口した前記複数の圧力室と、これら複数の圧力室の間に位置して前記振動板を支持する桁部とを有し、
前記個別電極の前記圧力室の外側の領域まで延びる部分は、前記平面に直交する方向から見て、前記桁部に重なっ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。
【請求項３】
前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、この個別電極に対応する圧力室とこの圧力室に隣接する他の圧力室との間のほぼ中間の位置まで延び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。
【請求項４】
前記振動板は金属材料からなり、前記共通電極を兼ねていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体移送装置。
【請求項５】
前記振動板は、少なくとも前記圧力室と反対側の面において絶縁性を有し、
この振動板の前記圧力室と反対側の面に前記共通電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体移送装置。
【請求項６】
前記振動板は、少なくとも前記圧力室と反対側の面において絶縁性を有し、
この振動板の前記圧力室と反対側の面に前記複数の個別電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体移送装置。
【請求項７】
前記圧電層は、前記複数の圧力室を全面的に覆うように形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液体移送装置。
【請求項８】
前記圧電層は、前記平面に直交する方向から見て、前記圧力室の前記中心部と重なる領域以外の領域に形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液体移送装置。
【請求項９】
前記個別電極の前記圧力室の外側の領域における長さが、前記圧電層の厚さ以上であることを特徴とする請求項１に記載の液体移送装置。
【請求項１０】
前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、圧力室の長手方向に交差する方向において、前記圧力室の外側の領域まで延び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。
【請求項１１】
前記個別電極の圧力室の外側の領域まで延びている部分は、圧力室の長手方向に平行な圧力室の中心軸に対して対称に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。
【請求項１２】
前記圧力室が楕円形であり、前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、楕円形の短軸方向において、前記圧力室の外側の領域まで延び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。
【請求項１３】
前記圧力室が楕円形であり、前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、楕円形の短軸方向及び長軸方向の双方において、前記圧力室の外側の領域まで延び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
【請求項１４】
前記個別電極の前記圧力室の外側の領域まで延びる部分は、圧力室の全周にわた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。
【請求項１５】
インクジェットプリンタであることを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載の液体移送装置。
【請求項１６】
前記圧電アクチュエータは、個別電極への電圧の印加を受けると、対応する圧力室の容積を一旦増大させる方向に凸状に変位して圧力室内に液体を引き込んだ後、前記個別電極への電圧印加を解除することで圧力室の容積を元に戻し、その際に圧力室から外部へ液体を移送させることを特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載の液体移送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を移送する液体移送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体に圧力を付与して所定の位置へ移送する液体移送装置としては種々のものがあるが、例えば、インクをノズルへ移送して、このノズルから記録用紙等の被噴射体に対して吐出するインクジェットヘッドが知られている。その中でも、例えば、特許文献１に記載のインクジェットヘッドは、ノズルに連通し且つ一方向に細長い形状を有する圧力室が複数形成された流路ユニット（キャビティプレート）と、圧力室の容積を変化させることにより圧力室内のインクにノズルから吐出させるための圧力を付与する圧電アクチュエータとを備えている。
【０００３】
さらに、このインクジェットヘッドの圧電アクチュエータは、圧力室を覆うように配設された、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる複数枚の圧電シートと、これら複数枚の圧電シートの間に交互に配置された、個別電極（駆動電極）及び共通電極（コモン電極）とを有する。個別電極と共通電極は、圧電シートの面に直交する方向から見て圧力室と重なる領域において、圧力室の周縁に沿うように環状に形成されている。そして、この圧電アクチュエータは、圧力室の容積を一旦増加させて圧力室内にインクを引き込んだ後、圧力室の容積を減少させることによりインクに大きな圧力を付与する、いわゆる、引き打ちが可能に構成されている。
【０００４】
即ち、共通電極がグランド電位に保持された状態で、個別電極に駆動電圧が印加されると、個別電極と共通電極との間に挟まれた、圧力室の周縁に沿った環状である圧電シートの部分がその面に平行な方向に縮む。その結果、複数枚の圧電シートが圧力室と反対側に凸となるように変形し、圧力室内の容積が増加して、圧力室内に圧力波が発生する。さらに、この圧力波が圧力室内で正に転じるタイミングで、個別電極への駆動電圧の印加が停止されると、複数枚の圧電シートが元の形状に戻って圧力室内の容積が減少するが、このとき、前述の圧力室の容積増大に伴う圧力波と、圧電シートの復元に伴い生じる圧力波とが合成されて、インクに大きな圧力が付与される。そのため、このインクジェットヘッドの圧電アクチュエータは、比較的低い駆動電圧でインクに大きな圧力を付与することができ、圧電アクチュエータの駆動効率が高くなる。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に駆動電圧を印加して圧電層に電界を作用させるように構成されており、インクの吐出タイミング以外では圧電層に電界が付与されず、圧電層に分極劣化が生じにくいため、アクチュエータの耐久性が高い。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６６４６３号公報（図５〜図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、前記特許文献１のインクジェットヘッドでは、個別電極と共通電極が、平面視で圧力室と重なる領域において、圧力室の周縁に沿うように環状に形成されているが、その後の発明者等の検討によれば、これらの電極は圧力室と重なる領域にのみ形成されているため、振動板の変形が拘束されている圧力室の外側の領域に近い、圧力室の縁のすぐ内側の領域において圧電層が変形しにくく、その分、圧力室の中央部と重なる位置の振動板の変形量が小さくなっていることがわかってきた。そのため、振動板の変形量を大きくしてアクチュエータの駆動効率をさらに向上させるために、圧力室の縁のすぐ内側の領域における圧電層をより大きく変形させることが望ましく、この点においてさらに改良する余地があった。
【０００７】
本発明の目的は、耐久性に優れ、さらに、駆動効率がより向上した圧電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】
【０００８】
本発明によれば、平面に沿って配置された複数の圧力室を有する流路ユニットと、前記圧力室の容積を変化させて圧力室内の液体に圧力を付与する圧電アクチュエータとを備えた液体移送装置であって、前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆う振動板と、この振動板の前記圧力室と反対側に配置された圧電層と、この圧電層の一方の面の、前記平面に直交する方向から見て、前記複数の圧力室の、中心部以外の領域である縁部と夫々重なる領域に配置された複数の個別電極と、前記圧電層の他方の面に配置された共通電極とを有し、前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、前記圧力室の外側の領域まで延びている液体移送装置が提供される。
【０００９】
この液体移送装置において、圧電アクチュエータの個別電極は、圧力室の縁部と重なる領域に配置されている。そのため、個別電極に駆動電圧が印加されると、個別電極と共通電極との間に挟まれた、圧力室の縁部に沿う圧電層の部分がその面に平行な方向に縮む。その結果、振動板が圧力室の中心部と重なる部分を頂点として圧力室と反対側に凸となるように変形するため、圧力室の容積が増加して、圧力室内に圧力波が発生する。さらに、この圧力波が圧力室内で正に転じるタイミングで、個別電極への駆動電圧の印加が停止されると、振動板が元の形状に戻って圧力室内の容積が減少するが、前述の圧力室の容積増大に伴う圧力波と、振動板の復元に伴い生じる圧力波とが合成され、圧力室内の液体に大きな圧力が付与される。従って、比較的低い駆動電圧で液体に高い圧力を付与することが可能になり、圧電アクチュエータの駆動効率が高くなる。また、液体を移送するタイミングにおいてのみ個別電極が駆動電圧を印加されて圧電層に電界が作用するため、圧電層に分極劣化が生じにくく、耐久性に優れる。
【００１０】
さらに、個別電極は、圧力室の縁部から圧力室の外側の領域まで延びている。そのため、個別電極に駆動電圧が印加されたときに、この圧力室の外側の領域においても圧電層が面に平行な方向に縮むため、この領域に連なる、圧力室の縁のすぐ内側に重なる領域の圧電層が変形しやすくなり、振動板の変形量が大きくなる。このように、個別電極を圧力室の外側の領域にまで形成するだけで、振動板をより大きく変形させることができ、製造コストをほとんど増加させることなく、アクチュエータの駆動効率を向上させることが可能になる。
【００１１】
本発明の液体移送装置において、前記流路ユニットは、前記振動板と接合される面において、前記振動板側に開口した前記複数の圧力室と、これら複数の圧力室の間に位置して前記振動板を支持する桁部とを有し、前記個別電極の前記圧力室の外側の領域まで延びる部分は、前記平面に直交する方向から見て、前記桁部に重なっていてもよい。このように、個別電極が、桁部に重なる領域まで延びていることから、個別電極に駆動電圧が印加されたときに、振動板の変形が拘束される桁部においても、圧電層がその面と平行な方向に縮むことになり、圧力室の縁のすぐ内側の領域の圧電層の部分が変形しやすくなる。従って、振動板の変形量が大きくなり、圧電アクチュエータの駆動効率が向上する。
【００１２】
本発明の液体移送装置において、前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、この個別電極に対応する圧力室とこの圧力室に隣接する他の圧力室との間のほぼ中間の位置まで延び得る。個別電極は、隣接する圧力室に対応する個別電極と重ならない範囲で、圧力室の外側の領域に最大限延びているため、圧力室の縁のすぐ内側の領域の圧電層の部分が変形しやすくなり、振動板をより大きく変形させることができる。
【００１３】
本発明の液体移送装置において、さらに、前記振動板は金属材料からなり、前記共通電極を兼ねていてもよい。この場合には、振動板とは別に共通電極を設ける必要がない。または、前記振動板は、少なくとも前記圧力室と反対側の面において絶縁性を有し、この振動板の前記圧力室と反対側の面に前記共通電極が形成されていてもよい。あるいは、前記振動板は、少なくとも前記圧力室と反対側の面において絶縁性を有し、この振動板の前記圧力室と反対側の面に前記複数の個別電極が形成されていてもよい。
【００１４】
さらに、本発明の液体移送装置において、前記圧電層は、前記複数の圧力室を全面的に覆うように形成されていてもよい。あるいは、前記圧電層は、前記平面に直交する方向から見て、前記圧力室の前記中心部と重なる領域以外の領域に形成されていてもよい。
【００１５】
本発明の液体移送装置において、前記個別電極の前記圧力室の外側の領域における長さは、前記圧電層の厚さ以上にし得る。個別電極の前記圧力室の外側の領域における長さ（延在部の長さ）をこの様に調整することにより、圧電層の剛性に打ち勝って確実に圧電層を変形させることができる。
【００１６】
前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、圧力室の長手方向に交差する方向において、前記圧力室の外側の領域まで延び得る。通常、圧電層及び振動板は圧力室の長手方向と交差する方向に大きく変形する。それゆえ、その様な方向の変形量をより大きくするためには、その様な方向の個別電極の延在部を確保すればよい。また、前記個別電極の圧力室の外側の領域まで延びている部分は、圧力室の長手方向に平行な圧力室の中心軸に対して対称に形成され得る。なお、圧力室の長手方向と交差方向とは、圧力室の長手方向に直交する方向のみならず、長手方向と斜め交わる方向を含む。例えば、前記圧力室が楕円形である場合には、前記個別電極は、前記平面に直交する方向から見て、楕円形の短軸方向のみまたは楕円形の短軸方向及び長軸方向の両方において、前記圧力室の外側の領域まで延び得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について説明する。本実施形態はノズルからインクを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。
【００１８】
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に対してインクを吐出するシリアル式のインクジェットヘッド１（液体移送装置）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、その下面のインク吐出面に形成されたノズル２０（図２〜図５参照）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。
【００１９】
次に、インクジェットヘッド１について説明する。図２〜図５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の上面に配置された圧電アクチュエータ３とを有する。
【００２０】
まず、流路ユニット２について説明する。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。
【００２１】
図２、図３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は上方へ開口しており、複数の圧力室１４はキャビティプレート１０の上面に接合される後述の振動板３０により覆われている。各圧力室１４は、平面視、即ち、圧力室１４が形成された平面に直交する方向から見て、走査方向（図２の左右方向）に長い、略長円形状に形成されている。
【００２２】
ベースプレート１１の平面視で圧力室１４の長手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、紙送り方向（図２の上下方向）に２列に延び、平面視で圧力室１４の連通孔１５側の部分（図２における圧力室１４の右側部分）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のマニホールド１７と反対側の端部（図２における圧力室１４の左側部分）と重なる位置には、連通孔１６に連なる連通孔１９も形成されている。さらに、図３から分かるように、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、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。
【００２３】
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２１が形成されている。
【００２４】
次に、圧電アクチュエータ３について説明する。
【００２５】
図２〜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の上面（圧力室１４と反対側の面）に形成された圧電層３１と、この圧電層３１の上面において、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。圧電層３１は、少なくとも個別電極３２で上部が覆われた領域においては、その厚み方向であって且つ個別電極３２から振動板３０へ向かう方向に分極されている。
【００２６】
振動板３０は、金属材料（例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、あるいは、チタン合金等）からなる、平面視で略矩形状の板であり、この振動板３０は、複数の圧力室１４を覆うようにキャビティプレート１０に接合されている。また、この振動板３０は、複数の個別電極３２と対向して個別電極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おり、振動板３０は常にグランド電位に保持された状態となっている。
【００２７】
圧電層３１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）からなり、振動板３０の上面において、複数の圧力室１４を全面的に覆うように形成されている。この圧電層３１は、例えば、圧電材料の粒子を層形成面に噴射して堆積させるエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）により形成することができる。また、スパッタ法、ＣＶＤ（化学蒸着）法、ゾル・ゲル法、水熱合成法等の、他の既知の方法で圧電層３１を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。
【００２８】
個別電極３２は、その中央部に穴３２ａが形成されて走査方向（図２の左右方向）に長い環状の形状を有し、さらに、個別電極３２は、平面視で圧力室１４の中心部以外の縁部と重なる領域に、圧力室１４の中心部を取り囲むように形成されている。尚、個別電極３２は、導電性材料（例えば、金、銅、銀、パラジウム、白金、あるいは、チタン等）で形成されている。また、個別電極３２は、平面視で、その全周に亙って圧力室１４の外側の領域まで延びており、この圧力室１４の外側まで延びた個別電極３２の部分は、キャビティプレート１０に形成された複数の圧力室１４の間に位置して振動板３０を支持する桁部１０ａに重なっている。さらに、複数の個別電極３２の例えば図２における右端部からは、夫々複数の端子部３５が走査方向に延びている。そして、これら複数の端子部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）を介して、ドライバＩＣ（図示省略）が接続されており、このドライバＩＣから複数の端子部３５を介して複数の個別電極３２に対して選択的に駆動電圧が印加される。尚、個別電極３２及び端子部３５は、スクリーン印刷、スパッタ法、あるいは、蒸着法等により形成することができる。
【００２９】
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。
【００３０】
複数の個別電極３２に対してドライバＩＣから選択的に駆動電圧が印加されると、駆動電圧が印加された圧電層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の部分に上下方向の電界が付与される。すると、駆動電圧が印加された個別電極３２の直下の圧電層３１の部分が、分極方向である厚み方向に伸びて、分極方向と直交する、面と平行な方向に収縮する。
【００３１】
ここで、前述したように、個別電極３２は、平面視で、圧電層３１の圧力室１４の縁部と重なる領域に形成されているため、図６に示すように、圧電アクチュエータ３の、圧力室１４の縁部と重なる領域が、圧電層３１が自発的に変形する駆動領域Ａ１となり、圧力室１４の中央部と重なる領域が、駆動領域Ａ１の圧電層３１の変形に伴って変形する従動領域Ａ２となる。また、圧力室１４の外側の、振動板３０がキャビティプレート１０に接合された領域は、振動板３０の変形が拘束された被拘束領域Ａ３となる。そして、図６における両側に位置する駆動領域Ａ１の圧電層３１は面と平行な方向に収縮する一方で、この駆動領域Ａ１における振動板３０は面と平行な方向に収縮しないことから、駆動領域Ａ１の間に挟まれた従動領域Ａ２の圧電層３１及び振動板３０が変形する。振動板３０が従動領域Ａ２の中央を頂点として圧力室１４と反対側に凸となるように変形する。すると、圧力室１４内の容積が増大して、圧力室１４内に圧力波が発生する。
【００３２】
ここで、従来から知られているように、この圧力室１４の容積増大に伴う圧力波が圧力室１４の長手方向に片道伝搬する時間が経過したときに、圧力室１４内の圧力は正に転じる。そこで、ドライバＩＣは、この圧力室１４内の圧力が正に転じるタイミングで、ドライバＩＣによる個別電極３２への駆動電圧の印加を停止する。すると、個別電極３２の電位がグランド電位になり、振動板３０が元の形状に戻って圧力室１４内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、圧力室１４内のインクに大きな圧力が付与されて、インクがノズル２０から吐出される。従って、低い駆動電圧でインクに高い圧力を付与することが可能になり、圧電アクチュエータ３の駆動効率が高くなる。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に駆動電圧を印加して圧電層３１に電界を作用させるため、圧電層３１に分極劣化が生じにくく、耐久性に優れる。
【００３３】
さらに、本実施形態の圧電アクチュエータ３においては、図２〜図５に示すように、個別電極３２は、平面視で、その全周に亙って圧力室１４の外側の領域まで延びており、この圧力室１４の外側まで延びた個別電極３２の部分は、キャビティプレート１０に形成された複数の圧力室１４の間に位置して振動板３０を支持する桁部１０ａに重なっている。従って、図６に示すように、駆動領域Ａ１が、振動板３０の変形が拘束された被拘束領域Ａ３まで延びて重なることになり、圧力室１４の外側の領域に位置する圧電層３１の部分３１ａも、その面と平行な方向に収縮する。そのため、図７に示す、個別電極３２が圧力室１４と重なる領域にのみ形成されている場合（例えば、前述の特許文献１参照）と比べて、駆動領域Ａ１において圧力室１４の縁のすぐ内側の振動板の変形が大きくなり、それに伴って、従動領域Ａ２の振動板３０の変形量も大きくなる。つまり、個別電極３２を圧力室１４の外側の領域にまで形成するだけで、同じ駆動電圧で振動板３０をより大きく変形させることができるようになり、製造コストをほとんど増加させることなく、圧電アクチュエータ３の駆動効率を向上させることが可能になる。
【００３４】
個別電極３２の圧力室１４の外側の領域の長さ（延在部の長さ）は、圧電層の厚さが増すと圧電層を変形させるのに要する力も大きくなることから、絶対的に決定することは困難であるが、少なくとも圧電層の厚み以上の長さが望ましい。また、振動板の厚さが増すと振動板を変形させるのに要する力も大きくなることから、振動板が圧電層より厚い場合には、個別電極３２の延在部の長さは振動板の厚さ以上であることが望ましい。特には、個別電極３２の延在部の長さは圧電層と振動板の厚さの和以上であることが望ましい。尚、振動板３０の変形量をできる限り大きくするという観点からは、隣接する個別電極３２と重ならない範囲内で、個別電極３２は、圧力室１４の外側へできるだけ広く（長く）延びていることが好ましい。従って、桁部１０ａにおいて、個別電極３２が、平面視でこの個別電極３２に対応する圧力室１４とこの圧力室１４に隣接する他の圧力室１４との間のほぼ中間の位置（図５における点Ｃの位置）まで延びていることが特に好ましい。
【００３５】
なお、図２に示したように、個別電極３２が走査方向に圧力室の外側に至るように延在して端子部３５を形成している場合がある。この様な配線部を形成する目的でのみ圧力室の外側まで延びている個別電極は、本発明でいう「前記平面に直交する方向から見て、前記圧力室の外側の領域まで延びている」個別電極に含めないこととする。そのような配線部を形成する目的のみで圧力室の外側の領域まで延びていても振動板の変形量を実質的に増大することができないからである。
【００３６】
ここで、個別電極３２が圧力室１４の外側の領域まで形成されている場合には、そうでない場合に比べて、振動板３０の変形量が大きくなることを検証するために、有限要素法（Finite Element Method：ＦＥＭ）による構造解析を行った。ここで、図５に示す、圧力室１４の短手方向（幅方向）の長さＢを４１９μｍ、ステンレス鋼製の振動板３０の厚さＴｖを２０μｍ、ＰＺＴからなる圧電層３１の厚さＴｐを１０μｍ、個別電極３２に印加される駆動電圧を２０Ｖとした。そして、個別電極３２の圧力室１４と重なる領域における、圧力室１４の短手方向（幅方向）の長さＬ１の値と、圧力室１４の外側の領域における長さＬ２の値の組み合わせが互いに異なる４つの解析モデル（モデル１〜モデル４）について解析を行った。この解析結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2006150948.tif 000003
表１より、個別電極３２が圧力室１４の外側の領域まで延びているモデル（モデル２、モデル４）では、個別電極３２の圧力室１４と重なる領域における長さＬ１が同じで、個別電極３２が圧力室１４の内側にしか形成されていない、Ｌ２＝０のモデル（モデル１、モデル３）と比較して、それぞれ、振動板３０の最大変位量（圧力室１４の面積中心に対向する位置の変位量）が１．３倍程度になっており、個別電極３２が圧力室１４の外側の領域まで形成されている場合には、そうでない場合と比較して、振動板３０の変形量がより大きくなることがわかる。なお、表１から分かるように、圧力室１４の外側の領域における長さＬ２＝３０μｍは、圧電層Ｔｐと振動層Ｔｖの厚さの和に等しい。
【００３８】
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。
＜第１変更形態＞
振動板が、絶縁材料（例えば、表面が酸化されたシリコン材料、ＰＺＴ、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス材料、あるいは、ポリイミド等の合成樹脂材料など）からなるものであってもよい。但し、この場合には、図８に示すように、圧電アクチュエータ３Ａにおいて、絶縁性の振動板３０Ａの、圧力室１４と反対側の面に、個別電極３２と対向してその間の圧電層３１に電界を付与するための、共通電極３４が必要になる。
＜第２変更形態＞
前記実施形態では、圧電層３１の振動板３０と反対側に個別電極が形成されているが、圧電層３１の振動板３０側に個別電極が配置され、圧電層３１の振動板３０と反対側に共通電極が配置されていてもよい。但し、振動板が金属材料からなる場合には、図９に示すように、圧電アクチュエータ３Ｂにおいて、複数の個別電極３２Ｂの間を絶縁するために、金属製の振動板３０の上面（圧力室１４と反対側の面）には絶縁材料層４０が形成されるなどして、個別電極３２Ｂが配置される振動板３０の面が絶縁性を有する必要がある。この絶縁材料層４０は、例えば、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス材料で、ＡＤ法、スパッタ法、ＣＶＤ法、あるいは、ゾル・ゲル法等により形成することができる。
＜第３変更形態＞
振動板が、シリコン材料、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、図１０に示すように、圧電アクチュエータ３Ｃにおいて、振動板３０Ｃの上面に直接個別電極３２Ｃが配置されていればよく、絶縁性を有する振動板３０Ｃにより複数の個別電極３２Ｃの間が絶縁される。
＜第４変更形態＞
図１１に示すように、圧電アクチュエータ３Ｄにおいて、圧電層３１Ｄが、平面視で、圧力室１４の中心部と重なる領域には形成されておらず、この中心部と重なる領域以外の領域に形成されていてもよい。この場合には、圧力室１４の中央部と重なる従動領域が振動板３０のみで構成されるため、従動領域の剛性が小さくなり、前記実施形態の圧電アクチュエータ３（図５参照）と比較して、駆動領域の圧電層３１が収縮したときの振動板３０の変形量が大きくなる。この変更形態１における、ＦＥＭによる構造解析結果を表２に示す。尚、この構造解析における、圧力室１４の短手方向の長さＢ、振動板３０の厚さＴｖ及び圧電層３１Ｄの厚さＴｐ、駆動電圧等の解析条件は、前記実施形態におけるＦＥＭによる構造解析と同じである。
【００３９】
【表２】
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表２より、個別電極３２が圧力室１４の外側の領域まで延びているモデル（モデル６、モデル８）では、個別電極３２の圧力室１４と重なる領域における長さＬ１が同じで、個別電極３２が圧力室１４の内側の領域にしか形成されていない、Ｌ２＝０のモデル（モデル５、モデル７）と比較して、振動板３０の最大変位量が１．２５倍程度となっており、この変更形態１においても、個別電極３２が圧力室１４の外側の領域まで形成されている場合には、そうでない場合と比較して、振動板３０の変形量がより大きくなることがわかる。
＜第５変更形態＞
前記実施形態のように、個別電極３２が圧力室１４の中心部を取り囲む環状に形成されている必要は必ずしもなく、例えば、図１２に示すように、個別電極３２Ｅが圧力室１４の中心部を完全に取り囲んでいなくてもよい。さらには、少なくとも、圧力室１４の中心部を挟んで両側に位置する縁部に重なる領域に個別電極が形成されていればよい。図１２に示した例では、圧力室１４の長手方向と交差する（直交する）方向においてのみ圧力室１４の外側に個別電極３２が延在している。特に、圧力室１４の長手方向と交差する（直交する）方向において振動板の変形量が大きくなるために、この方向において個別電極３２を圧力室１４の外側まで延在させることが振動板の変形量を増大させる上で有効である。それゆえ、この変形形態のように、圧力室１４の長手方向と交差する（直交する）方向においてのみ個別電極３２を圧力室１４の外側まで延在させてもよい。なお、個別電極３２の延在部は、圧力室の長手方向に平行な圧力室の中心軸に対して対称に形成されていると見ることもできる。
【００４０】
圧力室の形状は、前記実施形態における略長円形状に限られるものではなく、圧力室が、円形、菱形、矩形等の他の形状に形成されたものであってもよい。但し、図１２に示すように、圧力室１４が一方向に長い形状を有する場合には、前述のように、短手方向（図１２の上下方向）の個別電極の長さ（幅）が振動板３０の変形量に大きく影響する。それゆえ、少なくとも、圧力室１４の長手方向（図１２の左右方向）に延びる２つの縁部と重なる領域に個別電極が形成されていることが好ましい。このことを図１３〜図１６を用いて具体的に説明する。
【００４１】
図１３は、図１２に示したような楕円形の圧力室１４ａを示し、個別電極は圧力室１４ａの長手方向と直交する方向に圧力室１４ａの外側に延在する延在部（はみ出し部）３２ａを有する。図１４は、ひし形の圧力室１４ｂを示し、個別電極は圧力室１４ｂの長手方向と交差する方向に圧力室１４ｂの外側に延在する延在部（はみ出し部）３２ｂをそれぞれのひし形の４辺上に有する。図１５は、ブーメラン形の圧力室１４ｃを示し、個別電極は圧力室１４ｃの長手方向と交差する方向に圧力室１４ｃの外側に延在する延在部（はみ出し部）３２ｃをそれぞれのブーメラン形の長辺及び短辺上に有する。図１６は、円形の圧力室１４ｄを示し、個別電極は圧力室１４ｄの直径方向に圧力室１４ｄの外側に延在する一対の延在部（はみ出し部）３２ｄを対向して有する。すなわち、圧力室が長手方向を持たない場合には、少なく一方向に対向するように個別電極は圧力室の外側に延在する一対の延在部（はみ出し部）を対向して有していればよい。
【００４２】
前述した実施形態及びその変更形態は、インクを移送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が、本発明を適用可能な液体移送装置はインクジェットヘッドに限られない。例えば、マイクロ総合分析システム（μＴＡＳ）内部で薬液や生化学溶液等の液体を移送する液体移送装置、マイクロ化学システム内部で溶媒や化学溶液等の液体を移送する液体移送装置等、インク以外の液体を移送する液体移送装置、例えば、血液やその特定成分を移送する医療機器にも本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの平面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図３のIV-IV線断面図である。
【図５】図４のV-V線断面図である。
【図６】本実施形態の圧電アクチュエータにおける、振動板の変形状態を示す図である。
【図７】従来の圧電アクチュエータにおける、振動板の変形状態を示す図である。
【図８】変更形態１の図５相当の断面図である。
【図９】変更形態２の図５相当の断面図である。
【図１０】変更形態３の図５相当の断面図である。
【図１１】変更形態４の図５相当の断面図である。
【図１２】変更形態５の図３相当の一部拡大平面図である。
【図１３】本発明を適用した楕円形の圧力室と個別電極の延在部を示す概略図である。
【図１４】本発明を適用したひし形の圧力室と個別電極の延在部を示す概略図である。
【図１５】本発明を適用したブーメラン形の圧力室と個別電極の延在部を示す概略図である。
【図１６】本発明を適用した円形の圧力室と個別電極の延在部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  インクジェットヘッド２  流路ユニット３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  圧電アクチュエータ１０ａ  桁部１４  圧力室２０  ノズル３０，３０Ａ，３０Ｃ  振動板３１，３１Ｄ  圧電層３２，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｅ  個別電極３４  共通電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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