(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が導入される導入孔と、その導入孔に連通する加圧室と、その加圧室に連通し流体が吐出される吐出孔と、を有する流路が、複数、形成された流路部、及び、
天板と、その天板の両端に設けられた一対の支持壁と、前記天板に吊着されるとともに前記一対の支持壁を架け渡して互いに独立して並設され前記流路と対をなす複数の圧電素子と、を有し、前記天板、前記一対の支持壁、及び前記複数の圧電素子が、セラミック材料で形成され、焼成一体化されているアクチュエータ部、を具備し、
前記流路部の流路を構成する前記加圧室の天井壁が、他の部分より相対的に薄い薄壁であり、その天井壁に、前記アクチュエータ部の天板に吊着された前記圧電素子の先端面を当接させるように、前記アクチュエータ部と前記流路部とが結合され、
前記支持壁の近傍において、前記圧電素子を構成する前記電極が前記圧電体を挟んで存在せず、
前記圧電素子の変位によって前記天井壁を屈曲させて前記加圧室の容積を変化させ、前記流体を加圧して、前記吐出孔から流体を吐出する吐出デバイス。
【請求項２】
並設される前記複数の圧電素子の両方の外側で、前記圧電素子と並んで前記天板に吊着されて設けられる桟壁を有し、その桟壁が、セラミック材料で形成され、前記天板と焼成一体化されている請求項１に記載の吐出デバイス。
【請求項３】
前記アクチュエータ部に備わる複数の前記圧電素子の各々が、交互に積層をされた層状の圧電体と電極とを有し、縦効果によって前記変位を発生する請求項１又は２に記載の吐出デバイス。
【請求項４】
前記交互に積層をされた層状の圧電体と電極のそれぞれの積層断面によって形成される、前記圧電素子の側面が、焼成面で構成されている請求項３に記載の吐出デバイス。
【請求項５】
前記流路部に、引き下がり段差の存在しない請求項１〜４の何れか一項に記載の吐出デバイス。
【請求項６】
前記流路部が、セラミック材料で形成されている請求項１〜５の何れか一項に記載の吐出デバイス。
【請求項７】
前記アクチュエータ部と前記流路部とが、圧電セラミック材料で形成され、焼成一体化されている請求項１〜６の何れか一項に記載の吐出デバイス。
【請求項８】
請求項３〜７の何れか一項に記載の吐出デバイスを製造する方法であって、
セラミック材料を主成分とする複数のグリーンシートＡを用意し、積層した際に前記流路を構成する孔部ａを、各グリーンシートＡに開ける第１ａの工程と、
圧電セラミック材料を主成分とする複数のグリーンシートＢを用意し、のちに前記電極となる導体膜をのちに前記電極が支持壁の近傍において圧電体を挟んで存在しないように各グリーンシートＢに形成した後、のちに前記互いに独立して並設される複数の圧電素子の間の空間となる孔部ｂを、各グリーンシートＢに開ける第１ｂの工程と、
セラミック材料を主成分とし、のちに前記天板となるグリーンシートＣを用意する第１ｃの工程と、
前記孔部ａを開けたグリーンシートＡを前記流路が形成されるように積層し、その上に、前記導体膜を形成し前記孔部ｂを開けた前記グリーンシートＢを前記圧電素子が形成されるように積層し、その上に、前記グリーンシートＣを積層し、全体を圧着してグリーン積層体を形成し、そのグリーン積層体を焼成して一体化し、焼成積層体を得る第２の工程と、
を有する吐出デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界によって誘起される歪みを利用して加圧室に容積の変化を生じさせ、その加圧室から流体を吐出する吐出デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、コピー機等の印刷を行う機器における印刷方式は、近時では殆どがノンインパクト型のレーザー又はインクジェットヘッドによるものである。特に小型のプリンタでは高性能なインクジェットヘッドが多用され、何人でも手軽に銀塩写真の如く鮮明な画像を紙の上に再現することが出来るようになったことは周知の通りである。インクジェットヘッドには、インクを吐出するしくみの違いによって、主に圧電方式とサーマルジェット（バブルジェット（登録商標）等）方式とがある。このうち圧電方式のインクジェットヘッドは、駆動源として圧電素子が用いられるインクジェットヘッドであり、主に、ノズルと、インク供給路に連通するインク室と、そのインク室に容積の変化を生じさせる圧電素子と、から構成される。圧電方式のインクジェットヘッドを採用したプリンタ（インクジェットプリンタ）では、圧電素子に駆動電圧を印加してその変位によってインク室に容積の変化を発生させ、インク室のノズルからインクを吐出させることによって、印字、印刷がなされる。この圧電方式のインクジェットヘッドは、サーマルジェット方式がインクを加熱するに比してそれを行わないため、インク選択の自由度が高く、制御性が優れる、という長所を有するものである。
【０００３】
このような圧電方式のインクジェットヘッドには、より緻密でより高速な印刷と、扱えるインク性状の範囲が広いこと、即ち、高粘度な液体（インク）が使えたり溶媒として有機溶剤を用いた溶剤系液体（インク）が使えること、を実現するため、主として、３つの観点から改善が求められている。
【０００４】
（１）先ず、圧電素子及びインク室の配置密度の更なる向上と、インク吐出力の更なる向上である。配置密度の更なる向上は、直接的に、緻密で高速な印刷の実現に関わる基本的な技術課題として位置づけられる。又、インク吐出力の更なる向上は、顔料を含んだインクや高粘度なインク等、幅広い液体（インク）の吐出を実現するために、達成すべき課題である。
【０００５】
（２）次に、クロストーク発生の抑制である。圧電素子を高密度に配置すると、隣接する圧電素子の間で、互いの変位によって互いの干渉（即ち、クロストーク）が生じ易く、それがインク吐出力を低下させたりインクの吐出方向にばらつきを生じさせるおそれがあるため、クロストークを生じ難くすることは、重要な問題となり得る。
【０００６】
（３）更には、圧電素子とインク室の高密度な配置によって、製造工程が複雑になったり、圧電素子とインク室とが位置ずれを起こして歩留まりが低下するおそれがあるため、これらを回避するための製造方法や、精度よく製造し易い構造が、重要な技術テーマとなる。
【０００７】
尚、これらのような改善要求に応えるため、従来より提案がなされている。先行文献としては、例えば、特許文献１〜６を挙げることが出来る。
【特許文献１】特許第３２９８７５５号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８７１６号公報
【特許文献３】特許第３２２７２８５号公報
【特許文献４】特開２００５−１９９７１号公報
【特許文献５】特許第３２３１５２３号公報
【特許文献６】特許第３４８０４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、先行文献で提案された従来技術には、それぞれ課題があると考えられた。特許文献１で開示されたインクジェットヘッドは、上記（２）の観点から、実際にインク室を加圧するために供される駆動する圧電素子は１つおきに配置され、その間に駆動しない固定した圧電素子を配置する（特許文献２の図４を参照）態様を採り、クロストークの発生を抑えているものである。そのため、機械加工（スリット加工）によって形成した圧電素子の半分のピッチでしかインク吐出口であるノズルを配置することが出来ない構造を有するものといえ、基本的な課題である上記（１）の観点から、限界があるものといえる。特許文献２に開示されたインクジェットヘッドも、同様の問題を抱えるものである。
【０００９】
特許文献３に開示されたインクジェットヘッド、及び本願出願人が先に提案した特許文献４にかかるセル駆動型圧電／電歪アクチュエータ又はマイクロポンプは、駆動しない圧電素子は存在しないものの、上記（２）の観点から、他のインク室とは共有しない２つの圧電素子によってインク室を形成する態様を採り、クロストークの発生を抑制しているものである。そのため、２つの圧電素子毎に１つのノズルが設けられる構造となっており、特許文献１で開示されたインクジェットヘッドと同様に、圧電素子の配設にかかるピッチの半分のピッチでしか、ノズルを配置することが出来ない。従って、基本的な課題である上記（１）の観点から、必ずしも好ましいものではない。
【００１０】
特許文献５には、圧電材料と電極材料とを複数組積層してなる圧電素子を１列に配列したアクチュエータユニットと、そのアクチュエータユニットに対して複数列設けられた液室ユニットと、その液室ユニットに連通させたノズルユニットとを有するオンデマンド型インクジェットヘッドが提案されている。このオンデマンド型インクジェットヘッドは、圧電素子と液室（インク室）とが１対１で対応しており高集積化が図り易く、上記（１）の観点から、好ましいものといえる。又、高集積化しても液室形状が制約されないから高いインク吐出効率を実現することが可能なものである。しかし、この特許文献５のオンデマンド型インクジェットヘッドでは、アクチュエータユニットにおいて配列された圧電素子の周りにフレームが設けられ、このフレーム部分で、アクチュエータユニットがインク液室を備える液室ユニットと接合され一体化される構造を有しており、このような構造によって剛性が確保されクロストークが生じ難くなる（上記（２）の観点）と考えられる。そのため、圧電素子と液室を高集積化出来ても、インクジェットヘッド全体としては大きくなってしまう。又、別体の各ユニットを接合する必要があることから、その接合にかかる強度や、接合する際の各ユニットの位置精度の確保等を考慮すると、上記（３）の観点から、多数の不安要素を抱えているものといえ、必ずしも好ましいものではない。液室（ユニット）の位置に対して圧電素子の位置がずれると、隔壁部材の振動板領域における変形の大きさや態様（当該変形にかかる形状）が変化し、液室の変位にばらつきが生じ、高品質の印刷が出来なくなるからである。
【００１１】
特許文献６に開示されたインクジェットヘッド式記録ヘッドも、圧電振動子（圧電素子）と圧力発生室（インク室）とを１対１で対応させているものであり、この点で、上記（１）の観点から好ましい態様であるといえる。しかし、このインクジェットヘッド式記録ヘッドは、フレームに圧電振動子を挿入し、圧電振動子を固定基板を介してフレームで固定して剛性を確保しクロストークの発生を抑えている（上記（２）の観点）ものと考えられ、加工し易いプラスチック等からなるフレームを採用しているので、構造体としての強度を確保するために、圧電振動子及び圧力発生室の大きさに比して、フレームが大変大きくなってしまっている（特許文献６の図１及び図２を参照）。又、プラスチック等からなるフレームの採用に起因して生じる熱膨張率にかかる問題を解決するため、製造にかかりフレームの溝に接着剤を注入する等の工程を経る必要がある。従って、圧電振動子（圧電素子）と圧力発生室（インク室）を高集積化することが出来ても、インクジェット式記録ヘッド全体としては小型化が図れず、製造工程等を考慮すると、上記（３）の観点からも、必ずしも好ましいものではない。又、圧電振動子の先端を把持していないことから、圧力発生室の位置に対して圧電振動子の位置がずれ易く、そのために圧力発生室の変位のばらつきが生じ、高品質の印刷を実現出来ないおそれがある。
【００１２】
本発明は、上記した従来技術の抱える課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、近時の印刷機器に求められる高解像度、高速、多様なインクの吐出という要望に応え得るインクジェットヘッドを提供することである。具体的には、大きな変位量と高いインク吐出発生力を発現し得る圧電素子を、インク室及びノズルとともに高密度に配置することが可能であり、且つ、圧電素子を、インク室に対して精度よく位置決めして配置することが出来、更には、クロストークの発生が抑制された、小型で薄型の、生産性に優れるインクジェットヘッドを提供することである。又、溶媒として有機溶剤を用いたインクも吐出することが出来るインクジェットヘッドを提供することである。検討が重ねられた結果、以下に示す吐出デバイスをインクジェットヘッドとして適用することによって、上記目的が達成されることが見出された。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
即ち、本発明によれば、流体が導入される導入孔と、その導入孔に連通する加圧室と、その加圧室に連通し流体が吐出される吐出孔と、を有する流路が、複数、形成された流路部、及び、天板と、その天板の両端に設けられた一対の支持壁と、天板に吊着されるとともに前記一対の支持壁を架け渡して互いに独立して並設され流路と対をなす複数の圧電素子と、を有し、天板、一対の支持壁、及び複数の圧電素子が、セラミック材料で形成され、焼成一体化されているアクチュエータ部、を具備し、流路部の流路を構成する加圧室の天井壁が、他の部分より相対的に薄い薄壁であり、その天井壁（薄壁）に、アクチュエータ部の天板に吊着された圧電素子の先端面を当接させるように、アクチュエータ部と流路部とが結合され、圧電素子の変位によって上記天井壁（薄壁）を屈曲させて加圧室の容積を変化させ、流体を加圧して、吐出孔から流体を吐出する吐出デバイスが提供される。
【００１４】
本発明に係る吐出デバイスにおいては、並設される複数の圧電素子の両方の外側で、圧電素子と並んで天板に吊着されて設けられる桟壁を有し、その桟壁が、セラミック材料で形成され、天板と焼成一体化されていることが好ましい。
【００１５】
本明細書において、発明特定事項が天板、天井壁の語で表現されるが、天、の語は、アクチュエータ部を上に、流路部を下に、配設した場合における上方に位置するもの、を意味し、この、天、の語は絶対的な位置関係を示すものではない。例えば、必ずしも重力方向と反対の上側に位置する壁部が天井壁であるわけではない。流路部とは、空間である流路と、それを形成した壁部（実体部分）と、で構成されるものである。流路の導入孔には導入口が含まれ、吐出孔には吐出口が含まれる。他の部分とは、加圧室（空間）を形成する壁部のうち天井壁以外の部分（側壁）である。天井壁（薄壁）は、一般的な圧電デバイスにおける、振動板、に相当する薄板である。この天井壁に当接させる圧電素子の先端面とは、圧電素子を吊着する天板の側とは反対側の先端面である。加圧室は、一般的なインクジェットヘッドにおける、インク室、に相当する空間である。
【００１６】
圧電素子は、天板に吊着され且つ一対の支持壁を架け渡して設けられるものであり、天板及び一対の支持壁と焼成一体化されている。これは、換言すれば、本発明に係る吐出デバイスにおいては、圧電素子は、その（天板に吊着される側とは反対側の）先端面及び（後述する）側面以外の部分は、天板又は支持壁と一体化しそれらによって固定されていることを意味する。
【００１７】
本発明に係る吐出デバイスは、その好ましい態様において、並設される複数の圧電素子の両方の外側に、圧電素子と並んで、天板に吊着されて設けられる桟壁を有する。この桟壁は不活性の壁部（実体部分）であり、天板と焼成一体化されているものである。天板、一対の支持壁、及び複数の圧電素子は焼成一体化されているので、桟壁を有する態様では、天板、一対の支持壁、桟壁、及び複数の圧電素子が焼成一体化されることになる。この態様では、桟壁が天板を補強し、アクチュエータ部の剛性が更に高められる。又、桟壁が一対の支持壁と接続されて枠を形成する態様であれば、尚好ましい。桟壁も一対の支持壁も天板と焼成一体化されるものであるから、その枠と天板とが一体化することによって、アクチュエータ部全体の剛性が、尚更に高められるからである。
【００１８】
但し、複数の圧電素子は、互いに独立して並設されるものであり、一の圧電素子が、天板又は支持壁を経ずに、直接、他の圧電素子と接続されることはない。本発明に係る吐出デバイスでは、一の圧電素子が、他の圧電作素子から、完全に独立して存在しているのである。
【００１９】
本発明に係る吐出デバイスは、アクチュエータ部に備わる複数の圧電素子の各々が、交互に積層をされた層状の圧電体と電極とを有し、縦効果によって変位を発生するものであることが好ましい。この場合においては、交互に積層をされた層状の圧電体と電極のそれぞれの積層断面によって形成される、圧電素子の側面が、焼成面で構成されていることが好ましい。更に、この場合において、支持壁の近傍において、圧電素子を構成する電極が圧電体を挟んで存在しないことが好ましい。
【００２０】
縦効果による圧電素子の変位は、圧電体及び電極の積層方向の伸縮変位である。振動子として捉えた場合、縦振動（長さ振動）モードの振動子になる。積層方向とは、層状の圧電体又は電極の面に垂直な方向をいう。
【００２１】
本発明に係る吐出デバイスでは、加圧室の天井壁に圧電素子の先端面を当接させるが、これは、圧電素子が縦効果によって変位を発生するものである場合には、圧電素子が伸長したとき又は収縮したときの何れか又は両方において当接していることを意味する。加圧室の天井壁に圧電素子の先端面が直接に当接していてもよいが、その他に、間に突起部等を挟んで、加圧室の天井壁に圧電素子の先端面が間接的に当接する態様も、本明細書にいう加圧室の天井壁に圧電素子の先端面を当接させることに含まれるものとする。但し、圧電素子の先端面は、天井壁に固着させても、させなくてもよい。即ち、本発明に係る吐出デバイスでは、伸縮変位によって加圧室の天井壁を屈曲させてその容積を変化させるが、圧電素子の先端面を天井壁に固着させない場合には、伸長変位で天井壁を突いて屈曲させ加圧室の容積を減少させ、収縮変位で天井壁を平面状態に（元に）戻し加圧室の容積を復元させることが出来る。一方、圧電素子の先端面を天井壁に固着させる場合には、それに加えて、収縮変位で天井壁を引っ張って屈曲させ加圧室の容積を増大させ、伸長変位で天井壁を平面状態に（元に）戻し加圧室の容積を通常の状態に戻すことが可能である。
【００２２】
焼成面とは、少なくとも焼成した後に加工が施されていない面（焼成後未加工面）を指す。即ち、本発明に係る吐出デバイスにおける圧電素子は、先行技術（例えば特許文献１を参照）のインクジェットヘッドの圧電素子のように、圧電材料からなる基体に機械加工を施しスリットを形成して得られるものではない。又、圧電素子を構成する電極は、圧電体を挟んで正極（駆動（信号）電極）及び負極（共通電極）で構成される。
【００２３】
層状の圧電体の数は限定されず、１乃至複数であってよい。圧電素子の最小構成は、１層の圧電体を挟んで一対の電極が形成される態様である。層状の圧電体、と表現されるが、圧電体の厚さを限定するわけではない。変位効率を向上させるためには、圧電体は、厚いものより薄く、多層であることが好ましい。一方、圧電体を厚くすることによって、電極間の短絡が起き難くなるから、薄い場合より高い電圧を印加することが可能となり、より高い電圧の印加によって、より変位を大きくすることが出来る。好ましい圧電体の厚さは、１層あたり１０〜３００μｍであり、より好ましくは４０〜１００μｍである。更に、本明細書において、限定はされないが、好ましい電極は、薄い膜状の電極である。好ましい電極の厚さは、１層あたり１〜２０μｍであり、より好ましくは３〜１０μｍである。
【００２４】
電極が圧電体を挟んで存在しない部分では変位が生じないから、圧電素子を構成する電極が圧電体を挟んで存在しないとは、そこが不活性であることを意味する。そして、圧電素子は、一対の支持壁を架け渡して並設されるものであるから、支持壁の近傍において圧電素子を構成する電極が圧電体を挟んで存在しないとは、圧電素子の全部が活性部で構成されるのではなく、支持壁の近傍（支持壁との接合部分に近い部分）が不活性部分で構成されることを指す。
【００２５】
本発明に係る吐出デバイスにおいては、流路部に、引き下がり段差の存在しないことが好ましい。
【００２６】
引き下がり段差とは、流路（空間）を形成する流路部の壁部（実体部分）にみられる凹んだ段差である。先行技術（例えば特許文献５を参照）のインクジェットヘッドでは、流路部（に相当する部分）は、高分子樹脂の射出成形又は金属プレートの貼合で作製される。このうち後者の方法では貼合に接着剤又は接着シートが使用され、それが流路に飛び出ないように、貼り合わせる金属プレートの端面ぎりぎりの部分では、接着剤又は接着シートが存在しない。そうすると、作製された流路部では、接着剤又は接着シートが存在しない部分が、凹んで段差を形成してしまう。本発明に係る吐出デバイスは、このような引き下がり段差の存在しない流路部で構成されるところが、従来のインクジェットヘッドとは異なるものである。
【００２７】
本発明に係る吐出デバイスにおいては、流路部が、セラミック材料で形成されていることが好ましい。
【００２８】
本発明に係る吐出デバイスは、アクチュエータ部と流路部とが、圧電セラミック材料で形成され、焼成一体化されているものであることが好ましい。
【００２９】
次に、本発明によれば、上記した吐出デバイスのうち、アクチュエータ部に備わる複数の圧電素子の各々が、交互に積層をされた層状の圧電体と電極とを有し、縦効果によって変位を発生するものを製造する方法であって、セラミック材料を主成分とする複数のグリーンシートＡを用意し、積層した際に流路を構成する孔部ａを、各グリーンシートＡに開ける第１ａの工程と、圧電セラミック材料を主成分とする複数のグリーンシートＢを用意し、のちに電極となる導体膜を各グリーンシートＢに形成した後、のちに互いに独立して並設される複数の圧電素子の間の空間となる孔部ｂを、各グリーンシートＢに開ける第１ｂの工程と、セラミック材料を主成分とし、のちに天板となるグリーンシートＣを用意する第１ｃの工程と、孔部ａを開けたグリーンシートＡを流路が形成されるように積層し、その上に、導体膜を形成し孔部ｂを開けたグリーンシートＢを圧電素子が形成されるように積層し、その上に、グリーンシートＣを積層し、全体を圧着してグリーン積層体を形成し、そのグリーン積層体を焼成して一体化し、焼成積層体を得る第２の工程と、を有する吐出デバイスの製造方法が提供される。
【００３０】
第１ａの工程、第１ｂの工程、及び第１ｃの工程の工程の順序は問われない。これらの工程を終えた後に第２の工程が行われ、第２の工程後で得られる焼成積層体に、外部との配線処理、分極処理等を施せば、吐出デバイスが得られる。圧電セラミック材料はセラミック材料に含まれるものであり、全てのグリーンシートの主成分を圧電セラミック材料としてもよい。
【００３１】
尚、本明細書において、アクチュエータ部を構成する圧電素子は、圧電と称しているが、電界によって誘起される歪みを利用する素子であって、狭義の意味での、印加電界に概ね比例した歪み量を発生する逆圧電効果を利用する圧電素子に限定されるものではなく、印加電界の二乗に概ね比例した歪み量を発生する電歪効果、強誘電体材料全般にみられる分極反転、反強誘電体材料にみられる反強誘電相−強誘電相転移、等の現象を利用する素子も含まれる。従って、製造時に分極にかかる処理が行われるか否かについては、本発明に係る吐出デバイスを構成する圧電素子の圧電体に用いられる圧電セラミック材料の性質に基づいて、適宜、決定される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る吐出デバイスは、流路が複数形成され、その流路と対をなす圧電素子を有するものである。即ち、本発明に係る吐出デバイスでは、吐出孔及び加圧室と、圧電素子と、が１対１で設けられている。そのため、吐出孔を高密度に配置することが可能であり、本発明に係る吐出デバイスをインクジェットヘッドとして採用した場合に、高い解像度の印刷を実現することが可能である。
【００３３】
本発明に係る吐出デバイスでは、複数の圧電素子が、天板に吊着され且つ一対の支持壁を架け渡して連接され、その先端面及び側面以外の部分は天板又は支持壁と一体化しそれらによって固定されており、１つの圧電素子は３箇所（３方向）で固定され、圧電素子に対して機械加工が施されることもない。そのため、圧電素子の先端面の位置がずれ難く、加圧室に対する位置精度が優れており、加圧室に変位（変形）のばらつきが生じず、高い解像度の緻密で鮮明な印刷を実現することが可能である。例えば特許文献５及び特許文献６に示される従来のインクジェットヘッドでは、圧電素子の先端側が把持されていないため、圧電素子を製作する際の加工や組み付けにおいて生じるばらつきから、圧電素子（相当部分）の先端側とインク室（相当部分）との位置精度が低下するおそれがある。インク室の位置に対する圧電素子の位置の精度は、インク室の変位特性（変形特性）に大きな影響を与える。インク室の幅の中心と圧電素子の中心とが一致した位置にあれば、最も効率よく変位（変形）させることが可能になるが、これらの位置の精度が低下すると、変位特性（変形特性）が劣化し、又は、変位特性（変形特性）にばらつきが生じる。そうなると、高い解像度の緻密で鮮明な印刷を実現することが不可能になる。本発明に係る吐出デバイスによれば、圧電素子の加圧室に対する位置精度が優れているため、このような問題に直面することはない。
【００３４】
又、一般に、真っ直ぐな形状を持つ圧電素子が、その軸方向に変位を生じる際、この変位を拘束する力が発生すると、拘束する力が作用しないときとは、異なる振動モードを生じる。即ち、拘束する力が作用しないときの振動は、軸方向のみに伸縮するが、拘束する力が作用すると、これ以外の真っ直ぐではない方向の屈曲した振動モードが生じてしまう。そうなると、結果として、圧電素子（相当部分）の作動時に、インク室（相当部分）に対する力の大きさや方向がばらつくことになり、緻密な印刷を実現する上での阻害要因となり得る。本発明に係る吐出デバイスでは、１つの圧電素子を３箇所（３方向）で固定することによって、圧電素子の剛性を高め、曲がる振動モードの発生を抑制しているので、圧電素子の作動時に加圧室に対する位置がばらつくことはなく、高い解像度の緻密で鮮明な印刷を実現することが可能である。
【００３５】
更に、本発明に係る吐出デバイスでは、圧電素子の剛性が高まることによって、共振周波数が高くなるので吐出駆動周波数が上がり、高速な吐出が可能になる。従って、圧電素子を３箇所で固定しない場合に比して、より高速の印刷を実現することが可能である。
【００３６】
加えて、本発明に係る吐出デバイスでは、１つの圧電素子につき３箇所を固定する構造体として剛性が確保されるので、当該構造体の各構成要素である天板及び支持壁を、圧電素子を３箇所で固定しない場合に比して、より小さくすることが可能である。具体的には、本発明に係る吐出デバイスは、圧電素子、天板、及び支持壁が焼成一体化されたものであるため、これらを別々に製作して組み付けるための構造、及びそれを実現するエリアは必要ではない。又、焼成一体化され複数の部材を結合する界面を持たないことから、剛性も高まる。従って、本発明に係る吐出デバイスは、全体として小型化を図ることが容易に可能なものである。加えて、本発明に係る吐出デバイスは、その好ましい態様において、全体（アクチュエータ部と流路部）が、焼成一体化されているので、天板及び支持壁を大きく厚いものにしなくても、構造体としての強度を格段に高く保持することが出来る。この点においても、本発明に係る吐出デバイスは、吐出孔及び加圧室並びに圧電素子を高集積化し、且つ、吐出デバイス全体として小型にする上で、優位性を有するものであるといえる。例えば特許文献５及び特許文献６に示されるインクジェットヘッドでは、フレームが大きくなってしまい、インクジェットヘッド全体として小型化を図ることが困難であるが、本発明によれば、このような問題を回避することが出来る。
【００３７】
本発明に係る吐出デバイスは、複数の圧電素子が、天板に吊着され且つ一対の支持壁を架け渡して連接され、それぞれが互いに完全に独立しているので、一の圧電素子が生じた変位が他の圧電素子に伝搬せず、一の圧電素子が他の圧電素子に対して及ぼす干渉は抑制され、クロストークの問題が生じ難い。そのため、インクジェットヘッドとして採用した場合に、クロストークが生じ易いものより緻密でより鮮明な印刷を実現することが可能である。
【００３８】
本発明に係る吐出デバイスは、その好ましい態様において、並設される複数の圧電素子の両方の外側で、圧電素子と並んで設けられる桟壁を有するので、アクチュエータ部の剛性が大変高い。そのため、桟壁を有さない態様より安定した振動モードで、圧電素子を駆動する（圧電素子に変位を発生させる）ことが出来、流体の吐出安定性が非常に優れている。
【００３９】
本発明に係る吐出デバイスは、その好ましい態様において、アクチュエータ部に備わる複数の圧電素子の各々が、交互に積層をされた層状の圧電体と電極とを有する積層圧電素子であり、縦効果によって変位を発生するものであるので、圧電素子の変位特性は、横効果の圧電定数より縦効果の圧電定数の方が大きいことに起因して、圧電素子を、横効果によって変位を発生するものより薄く背の低いものにすることが可能である。従って、吐出デバイス全体として薄型にする上で、横効果を使ったもの（インクジェットヘッド）に比べて、優位性を有する。例えば特許文献６の図２に示されるインクジェット式記録ヘッドのように、横効果によって変位を生じる圧電素子（圧電振動子）を採用するものでは、変位量が圧電体の長さ（高さ）に比例するから、大きな変位量を得ようとすると背の低い圧電素子にはならず、必然的にインクジェット式記録ヘッド全体として薄型にすることが困難となるが、本発明によれば、このような問題を回避することが可能である。加えて、圧電体をより薄くすることで、横効果によって変位を生じる圧電素子より低い駆動電圧で動作させることが可能である。
【００４０】
本発明に係る吐出デバイスは、その好ましい態様において、縦効果に基づく圧電素子の変位によって加圧室の天井壁（薄壁）を屈曲させて、加圧室の容積を変化させ、流体を加圧して、吐出孔から流体を吐出するものである。即ち、本発明に係る吐出デバイスでは、逆圧電効果に基づく歪みを、直接、利用しているため、変位効率に優れ、且つ、変位の発生力が大きく、応答速度も速い。そのため、インクジェットヘッドとして採用した場合に、逆圧電効果に基づく歪みを直接に利用していないものより高速の印刷を実現することが可能である。
【００４１】
又、電極で挟まれた圧電体の積層数を増加させることによって、容易に、圧電素子の変位量及び変位発生力（駆動力）の向上させ得るので、流体として、より高粘度の液体を取り扱い、それを吐出することが可能である。
【００４２】
本発明に係る吐出デバイスは、その好ましい態様において、交互に積層をされた層状の圧電体と電極のそれぞれの積層断面によって形成される圧電素子の側面が、焼成面で構成され、機械加工によって形成された面ではないので、当該機械加工による残留応力が発生せず、安定した圧電特性（変位、応答性）が得られる。従来の機械加工によって得られる圧電素子では、その外周部（側面）に、当該機械加工のときに発生した応力が、微視的に、表面に、残留している。圧電素子は、電圧が印加されると材料内部の双極子が回転することによって応力が発生し、結果として変位を生じるものであるが、機械加工の際に生じた応力が残留していると、変位にかかる応力に狂いが生じ、圧電特性がばらつき、不安定になるという問題が生じ得る。本発明に係る吐出デバイスの好ましい態様によれば、このような問題を回避することが可能である。又、圧電体には、粒子内部で破壊を受けた結晶粒子が存在せず、その破壊に付随して生じるマイクロクラック等の欠陥も、殆ど内在しない。従って、電極間に駆動電圧を印加した際に圧電体に発生する歪みが結晶粒子全体から得られ、歪みの伝達ロスが少なく、圧電素子の変位量、変位発生力として大きな値を得ることが出来る。
【００４３】
本発明に係る吐出デバイスは、その好ましい態様において、支持壁の近傍において圧電素子を構成する電極が圧電体を挟んで存在せず、圧電素子のうち、不活性である支持壁に近い部分は、支持壁と同じく不活性になっている。そのため、圧電素子のうちの当該不活性部分が、不活性である支持壁と、変位を生じる圧電素子の活性部分と、の間で緩衝作用を奏し、クラックの発生を抑制する。本発明に係る吐出デバイスでは、圧電素子が、一対の支持壁を架け渡して設けられる態様を採ることから、圧電素子の全てが活性部分であると、不活性である支持壁との境界において応力が集中し、クラックが起き易くなるおそれがあるが、この好ましい態様によれば、このような問題が発生し難くなる。
【００４４】
本発明に係る吐出デバイスは、その好ましい態様において、流路部が、浸食され難い耐食性に優れるセラミック材料で形成されているので、吐出する流体の制限を受けず、多くの種類の流体を吐出することが可能である。金属プレートを接着剤で接合して得られる流路部を有する従来のインクジェットヘッドでは、水溶性液体以外の液体を吐出することは実現不可能であり、例えば、有機溶剤系、腐食性の液体等を吐出することは出来なかったが、本発明によれば、このような液体を取り扱い、吐出することが可能である。加えて、既述したように、本発明に係る吐出デバイスは、その好ましい態様において、高粘度の液体を取り扱うことが出来るものであるから、これらの特徴を併せ持つ態様を採ることによって、取り扱う流体への対応性及び許容性に優れた吐出デバイスを実現することが可能である。この液体（流体）の質を選ばないという本発明に係る吐出デバイスの特徴は、印刷物の長寿命化を図るために種々のインクが使用される近時のインクジェットヘッドに適したものといえる。又、流路部をセラミック材料で形成する場合には、流路部とアクチュエータ部とを、グリーンシート積層法によって一体的に作製することが出来、生産効率に優れたものとなり得る。
【００４５】
本発明に係る吐出デバイスは、その好ましい態様において、流路部に引き下がり段差が存在しないので、吐出すべき流体の溜りが起き難い。従って、本発明に係る吐出デバイスを、例えばインクジェットヘッドとして採用すると、高い品質の印刷を実現することが出来る。
【００４６】
又、近年、吐出デバイスには、複数の液体が混在してしまうと、特性が変化してしまう液体の吐出が要求されている。例えば、１つの液室及び流路を用いて、一の液体の吐出を行った後に、洗浄し、次に、他の液体を吐出する場合において、従来のインクジェットヘッド又はそれに準じた吐出デバイスでは、液室又は流路内に引き下がり段差が生じていることから、その引き下がり段差に、洗浄しても取りきれない前の（一の）液体が残存して、次に用いる他の液体との混合が避けられず、後の（他の）液体の特性が変化してしまうという問題を抱えていた。本発明に係る吐出デバイスの好ましい態様によれば、引き下がり段差がないので、液体の混合は起こらず、吐出する液体が変わっても、その液体の特性が変化してしまうといった問題が生じない。具体的な例を挙げると、ＤＮＡ液を吐出する際に、他のＤＮＡ液が混入すると、ＤＮＡ液の感度が落ちてしまうという問題が生じている。従って、本発明に係る吐出デバイスのこの好ましい態様は、ＤＮＡチップ製造装置における吐出デバイスとして好適に利用され得るものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明の要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明の実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報によって制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。
【００４８】
図１〜図５は、本発明に係る吐出デバイスの一の実施形態を示す図である。図１は外観を表した斜視図であり、図２は、図１に示される吐出デバイス１の内部を露わにした斜視図である。図３は、図１に示される吐出デバイス１を、切断線５２に沿って切断した場合の断面図である。図４は、圧電素子４の駆動状態（変位発生状態）とそれによって加圧室３が変形する様子を表した断面図であり、そのうち（ａ）は圧電素子４が変位を生じていないＯＦＦの状態（加圧室３の容積が通常の状態）を表し、（ｂ）は圧電素子４が伸長する変位を生じたＯＮの状態（加圧室３の容積が減少した状態）を表している。図５は、構造が理解し易くなるように、図１に示される吐出デバイス１のアクチュエータ部１１を、構成要素毎に分解して表した斜視図である。
【００４９】
図１〜図５に示される吐出デバイス１は、流路部１２とアクチュエータ部１１とを具備する。流路部１２には、流体として例えば液体が導入される導入孔６１と、その導入孔６１に連通する加圧室３と、その加圧室３に連通し液体が吐出される吐出孔６２と、を有する（例えば）５つの流路が形成されている。アクチュエータ部１１には、（例えば）５つの圧電素子４が、天板７１に吊着され、天板７１の両端に設けられた一対の支持壁７２を架け渡して並設されている。吐出デバイス１では、圧電素子４が、その先端面４１及び側面４２以外の部分は天板７１又は支持壁７２によって固定されており、且つ、図５に明示されるように、ぞれぞれの圧電素子４が、空間１５を挟んで互いに完全に独立して設けられている。桟壁７３は、圧電素子４の両方の外側で、圧電素子４と平行に、一対の支持壁７２と合わせて枠を構成するように設けられている、不活性の壁部（実体部分）である。
【００５０】
吐出デバイス１において圧電素子４は、５つの流路（導入孔６１、加圧室３、及び吐出孔６２）と１対１で設けられている。圧電素子４の数は流路の数と同じである。又、図５では、アクチュエータ部１１の構成要素が分離して表されているが、吐出デバイス１は、アクチュエータ部１１の全ての構成要素と流路部１２とが、電極等の電気回路部分を除いて、全て同じ圧電セラミック材料で形成され、後述するグリーンシート積層法に基づく製造方法によって、焼成一体化されて得られたものである。従って、流路部１２の作製に際し、接着剤又は接着シートは使用されず、流路部１２に引き下がり段差は存在していない。
【００５１】
圧電素子４は、図４に示されるように、（例えば）７層の層状の圧電体１４と、合わせて（例えば）８層の層状の電極１８，１９とを有する積層型圧電素子である。電極１８と電極１９は、圧電体１４に駆動電圧をかけ得るように、圧電体１４を挟んで交互に積層をされている。圧電素子４では、圧電体１４の分極方向Ｐと同じ方向に電界Ｅがかけられることによって、縦効果に基づき、圧電体１４及び電極１８，１９の積層方向（図４において縦方向、図３において矢印Ｓで示される方向）に伸縮変位を生じる。
【００５２】
吐出デバイス１では、流路部１２の流路を構成する加圧室３の天井壁７は、流路部１２の他の壁部より相対的に薄い薄壁になっており、その天井壁７に、アクチュエータ部１１に備わる圧電素子４の先端面４１（図２〜図５において下端面）を突起部４３を介して当接させ且つ固着させて、アクチュエータ部１１と流路部１２とが一体化されている。そして、圧電素子４が、ＯＦＦの状態（図４の（ａ）を参照）から、ＯＮの状態になって伸長する変位を生じると、圧電素子４の伸長変位で天井壁７が突かれて屈曲し、加圧室３の容積が減少する（図４の（ｂ）を参照）。この動作によって、加圧室３の中の液体が加圧されて、液滴６８となって吐出孔６２から吐出される。再度、圧電素子４が、ＯＦＦの状態になって収縮する（元へ戻る）と、天井壁７は平面状態に戻り加圧室３の容積が復元する（図４の（ａ）を参照）。この動作によって、液体が吸引されて導入孔６１から加圧室３の中へ導入される。
【００５３】
吐出デバイス１では、圧電素子４の側面４２が、機械加工を施した面ではなく、焼成面で構成されている。これは、後述するグリーンシート積層法に基づく製造方法によって、予め空間１５を形成したグリーン積層体を形成する工程を経ることによって実現される。
【００５４】
又、吐出デバイス１では、支持壁７２の近傍において、圧電素子４を構成する電極１８及び電極１９のうち一方が存在していない。具体的には、図２及び図５中における手前側（支持壁７２（７２ａ）の近傍）には、共通電極である４層の電極１９は存在していない。一方、信号電極である４層の電極１８は存在する。電極１８は、更に支持壁７２（７２ａ）の中まで延長して形成され、支持壁７２ａを貫通するビアホール２３によって互いに導通するとともに、天板７１に形成された信号端子２１に通じている。反対側の支持壁７２（７２ｂ）の近傍では、逆の態様になっている。即ち、圧電素子４の図２及び図５中における奥側では、支持壁７２（７２ｂ）の近傍に、信号電極である４層の電極１８は存在せず、一方、共通電極である４層の電極１９は存在する。電極１９は、更に支持壁７２（７２ｂ）の中まで延長して形成され、全ての電極１９が、アクチュエータ部１１の裏面（図２及び図５中において見えない面）に形成された共通端子２２に接続されている。支持壁７２ａ又は支持壁７２ｂの近傍においては、圧電体１４が電極１８及び電極１９で挟まれていないから、圧電素子４は、その部分では不活性であり、その不活性な部分を通じて支持壁７２ａ及び支持壁７２ｂと接続され、それら支持壁７２ａと支持壁７２ｂとを架け渡している。
【００５５】
以上、本発明に係る吐出デバイスについて一の実施形態を示して説明したが、次に、本発明に係る吐出デバイスの製造方法について、本発明に係る吐出デバイスを製造する方法として、説明する。尚、本明細書において、グリーンシートを単にシートとも記す。
【００５６】
本発明に係る吐出デバイスは、天板、支持壁、桟壁、及び圧電素子を別々に作製し、それらを貼り合わせながら組み立ててアクチュエータ部を得て、更に、方形状のセラミック基体に機械加工によって孔を開けて流路を形成して流路部を得て、それらアクチュエータ部及び流路部を接合した後に、焼成し一体化する、という工程で製造することが可能である。しかし、このような方法は、圧電素子単独のハンドリングが困難であり、アクチュエータ部の組み立てやアクチュエータ部と流路部との接合にかかる位置決めに精度を欠くおそれがあり、生産性にも劣る。そこで、本発明に係る吐出デバイスを製造するにあたっては、グリーンシート積層法に基づく本発明に係る吐出デバイスの製造方法を採用し、焼成前に、アクチュエータ部の構成要素である天板、支持壁、桟壁、及び圧電素子を一体的に形成するとともに、更に流路部も一体化したグリーン積層体を得て、その後、焼成して完全に一体化する工程を採用することが好ましい。
【００５７】
以下、作製対象を、既述の図１〜５に示される吐出デバイス１として、説明する。先ず、セラミック材料を主成分とする、所定の厚さ、所定枚数の、グリーンシートを用意する。グリーンシートは、従来知られたセラミック製造方法によって作製出来る。例えば、圧電セラミック材料粉末を用意し、これにバインダ、溶剤、分散剤、可塑剤等を望む組成に調合してスラリーを作製し、これを脱泡処理後、ドクターブレード法、リバースロールコーター法、リバースドクターロールコーター法等のシート成形法によって、シートを形成することが可能である。
【００５８】
次に、作製したグリーンシートのうち５枚のグリーンシート（グリーンシートＡ）を使用して、これらに対し、積層した際に、導入孔６１、加圧室３、及び吐出孔６２からなる流路を構成することになる孔部（孔部ａ）を開ける（第１ａの工程）。のちに加圧室３を形成する壁部のうち天井壁７以外の部分（他の部分）を構成するグリーンシートは、他より厚いものを使用することが好ましい。
【００５９】
又、作製したグリーンシートのうち７枚のグリーンシート（グリーンシートＢ）を使用して、電極１８，１９となる導体膜を各グリーンシートに形成する（第１ｂの工程）。次に、互いに独立して並設される５つの圧電素子４の間の空間１５となる孔部（孔部ｂ）を開ける。先に孔部を開けてから導体膜を形成してもよい。のちに支持壁７２ａを構成することになる部分には、のちにビアホール２３となる貫通孔を、のちに電極１８となる導体膜を形成した部分（延長した部分）に、開けておく。これらを、上記グリーンシートＡより短尺に切断する。
【００６０】
空間１５の間の、導体膜が形成されたシート実体部分が、のちに積層されて圧電素子４の圧電体１４及び電極１８，１９を構成することになる。そして、以降の工程でも、この圧電素子４部分に対しては、一切、加工は施されない。従って、焼成が施されて得られる吐出デバイス１では、圧電素子４の側面４２となる面は、焼成後未加工であり、焼成面そのままである。
【００６１】
更に、作製したグリーンシートのうち１０枚のグリーンシート（グリーンシートＣ）を使用し、のちに信号端子２１に通じるビアホール２３となる貫通孔を開け、のちに天板７１となるものとして準備する（第１ｃの工程）。天板７１となるものとしては、１枚の厚いグリーンシートを使用してもよい。これらを、グリーンシートＢに合わせてグリーンシートＡより短尺に切断する。
【００６２】
そして、導入孔６１、加圧室３、及び吐出孔６２からなる流路が形成されるように、孔部（孔部ａ）を開けたグリーンシート（グリーンシートＡ）を積層する。並行してその上に、圧電素子４が形成されるように、孔部（孔部ｂ）を開け導体膜を形成したグリーンシート（グリーンシートＢ）と、圧電素子４の先端面４１に突起部４３を形成するためのグリーンシートを積層する。並行してその上に、天板７１となるものとして準備したグリーンシート（グリーンシートＣ）を積層する。そして、これら３つの積層体を、更に積層及び圧着してグリーン積層体を形成する。そのグリーン積層体に対し、のちにビアホール２３となるように開けた貫通孔に導電材料を詰め、その詰めた導電材料に接続させて、のちに信号端子２１となる導体膜を形成する。又、のちに支持壁７２ｂとなる側には、のちにアクチュエータ部１１となる部分の側面に、のちに電極１９となる導体膜（その延長した部分）に接続するように、のちに共通電極となる導体膜を形成する。その後、これらの処理を施したグリーン積層体を、必要に応じ、乾燥し、焼成して一体化し、焼成積層体を得る（第２の工程）。そして、必要に応じて、外部との配線処理、分極処理、保護膜（絶縁膜）による被覆処理（シール）等を施せば、吐出デバイス１が得られる。
【００６３】
尚、導体膜は、スクリーン印刷等の手法によって所望のパターンで形成することが出来る。又、孔部は、例えばパンチとダイによる打抜加工によって形成することが可能である。更に、ビアホール２３は、上記の他に、各シートに開けられたのちにビアホール２３となる貫通孔の中に、各シート毎に、積層前に、スクリーン印刷によって、導電材料を充填することによっても形成することが出来る。加えて、圧電素子４の先端面４１に突起部４３を形成するための手段として、のちにアクチュエータ部１１となる側において突起部４３を形成するためのグリーンシートを予め積層するのではなく、のちに流路部１２の側の天井壁７になるグリーンシートとして、最終的な天井壁７の厚さより厚めに形成しておき、それをエッチング等で突起部４３を残して除去し薄くするように加工する方法を採用することも出来る。
【００６４】
次に、本発明に係る吐出デバイスに用いられる材料について説明する。先ず、圧電体の材料（圧電セラミック材料）について説明する。材料としては、圧電効果若しくは電歪効果等の電界誘起歪みを起こすセラミック材料であれば、問われるものではない。半導体セラミック、強誘電体セラミック、及び反強誘電体セラミックを用いることが可能であり、用途に応じて適宜選択し採用すればよい。又、分極処理が必要な材料であっても必要がない材料であってもよい。
【００６５】
具体的には、好ましい材料として、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、ニッケルタンタル酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛、マグネシウムタングステン酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビスマス、チタン酸ビスマスネオジウム（ＢＮＴ）、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス、銅タングステンバリウム、鉄酸ビスマス、あるいはこれらのうちの２種以上からなる複合酸化物を挙げることが出来る。又、これらの材料には、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、スズ、銅等の酸化物が固溶されていてもよい。更に、上記材料等に、ビスマス酸リチウム、ゲルマン酸鉛等を添加した材料、例えば、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、及びマグネシウムニオブ酸鉛の複合酸化物に、ビスマス酸リチウム乃至ゲルマン酸鉛を添加した材料は、圧電体の低温焼成を実現しつつ高い材料特性を発現出来るので好ましい。圧電セラミック材料の低温焼成化は、ガラス（例えば珪酸塩ガラス、硼酸塩ガラス、燐酸塩ガラス、ゲルマン酸鉛ガラス、又はそれらの混合物）の添加によっても実現させることが出来る。但し、過剰な添加は、材料特性の劣化を招くため、要求特性に応じて添加量を決めることが望ましい。
【００６６】
次に、電極の材料としては、導電性の金属が採用される。例えば、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、金、又は鉛等の金属単体又はこれら２種類以上からなる合金、例えば、銀−白金、白金−パラジウム、銀−パラジウム等を１種単独で又は２種類以上を組み合わせたものを用いることが好ましい。又、これらの材料と、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化セリウム、ガラス、又は圧電セラミック材料等との混合物、サーメットであってもよい。これらの材料の選定にあたっては、圧電セラミック材料の種類に応じて選択することが好ましい。
【００６７】
圧電体（圧電素子）及び支持壁以外の、天板及びセラミック材料で形成する場合の流路部の材料としては、上記した圧電セラミック材料を採用することが可能であり、その他に、コージェライト、ムライト、ジルコン、チタン酸アルミニウム、炭化珪素、ジルコニア、スピネル、インディアライト、サフィリン、コランダム、チタニア等のセラミック材料を使用することが出来る。流路部の加圧室を形成する壁部のうち天井壁は、屈曲変位を生じる薄壁（薄板）であり、他の流路部を形成するセラミック材料と同じセラミック材料で形成することが、最も望ましい。焼成時の収縮が同じになるため、歪が生じ難いからであり、加えて、グリーンシート積層法で作製した場合に、シートの積層部分における剥がれが生じ難いからである。但し、天井壁は屈曲するものであり、この天井壁の中心において、応力が最も大きく発生することになる。従って、天井壁の変形を大きくするために、弾性歪の大きい材料を選択することが望ましく、天井壁に、金属板や樹脂板を用いることも好ましい。又、天井壁に、セラミック材料ではない異質の材料を採用したり、天井壁を除く流路部とは異なるセラミック材料を採用し、天井壁を除く流路部を焼成した後、接着剤を用いて当該流路部と天井壁とを接着してもよい。
【００６８】
尚、吐出デバイスを、全体的に又は部分的に、保護膜でカバーする場合、その材料としては、二酸化珪素、窒化珪素、硼酸−燐酸−珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）、燐酸−珪酸ガラス（ＰＳＧ）等が用いられる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る吐出デバイスは、印刷機器に組み込まれる圧電式のインクジェットヘッドとして利用することが出来る。その他に、本発明に係る吐出デバイスは、ＤＮＡチップ製造装置、半導体製造用のコーティング装置、製薬分野における薬品合成装置、成膜装置、各種マイクロポンプ等として、好ましく採用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る吐出デバイスの一の実施形態を示す図であり、外観を表した斜視図である。
【図２】図１に示される吐出デバイスを、一の切断線に沿って切断し内部を露わにした斜視図である。
【図３】図１に示される吐出デバイスを、他の切断線に沿って切断し内部を露わにした断面図である。
【図４】本発明に係る吐出デバイスの一の実施形態を示す断面図であり、（ａ）は圧電素子が変位を生じていないＯＦＦの状態を表す図であり、（ｂ）は圧電素子が伸長する変位を生じたＯＮの状態を表す図である。
【図５】本発明に係る吐出デバイスの一の実施形態を示す図であり、構造が理解し易くなるように構成要素を分解して表した斜視図（説明図）である。
【符号の説明】
【００７１】
１  吐出デバイス
３  加圧室
４  圧電素子
７  天井壁
１１  アクチュエータ部
１２  流路部
１４  圧電体
１５  空間
１８，１９  電極
２１  信号端子
２２  共通端子
２３  ビアホール
４１  先端面
４２  側面
４３  突起部
５２  切断線
６１  導入孔
６２  吐出孔
６８  液滴
７１  天板
７２，７２ａ，７２ｂ  支持壁
７３  桟壁
【図１】
0004594262.tif 000002
【図２】
0004594262.tif 000003
【図３】
0004594262.tif 000004
【図４】
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【図５】
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