(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのポンプ部を備えてなり、圧力の働きによって流体を送り得るマイクロポンプであって、
前記ポンプ部は、ポンプユニットから構成され、
前記ポンプユニットは、圧力の変動を起こす少なくとも１つのアクチュエータ部と、流体が流れる流路部と、から構成され、前記アクチュエータ部は、連通板上に、圧電／電歪体又は反強誘電体からなる２つの側壁を配列し、前記２つの側壁の間のスリット（Ａ）を、前記連通板と、前記連通板と対向させた蓋板と、で塞いでセルを形成してなり、前記側壁が伸縮して生じる前記セルの変位を通じて、前記流路部に圧力の変動を生じせしめ、流体の流路を選択的に形成し得るものであることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項２】
前記ポンプユニットにおいて、前記アクチュエータ部の側壁の両表面に電極膜を形成し、前記電極膜に電圧を印加することにより、駆動電界に応じて前記側壁が上下方向に伸縮する請求項１に記載のマイクロポンプ。
【請求項３】
前記ポンプユニットにおいて、前記アクチュエータ部の側壁を形成し得る圧電体の分極電界と駆動電界とが、電界方向同一である請求項１又は２に記載のマイクロポンプ。
【請求項４】
前記ポンプユニットにおいて、前記アクチュエータ部の側壁の表面の結晶粒子状態は、粒内破壊を受けている結晶粒子が１％以下である請求項１〜３の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項５】
前記ポンプユニットにおいて、前記アクチュエータ部のセルの面の輪郭度が、略８μｍ以下である請求項１〜４の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項６】
前記ポンプユニットにおいて、前記アクチュエータ部のセルの内幅と高さとの比が、略１：２〜１：４０である請求項１〜５の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項７】
前記ポンプユニットにおいて、前記アクチュエータ部のセルの内幅が、略６０μｍ以下である請求項１〜６の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項８】
前記ポンプユニットにおいて、前記アクチュエータ部の側壁の表面粗さＲｔが、略１０μｍ以下である請求項１〜７の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項９】
前記ポンプユニットのアクチュエータ部において、前記連通板が圧電／電歪体又は反強誘電体からなり、前記側壁と一体成形されている請求項１〜８の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１０】
前記ポンプユニットのアクチュエータ部において、前記蓋板が圧電／電歪体又は反強誘電体からなり、前記側壁と一体成形されている請求項１〜９の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１１】
前記ポンプユニットは、アクチュエータ部のセルにシステム流体が充填され、流路部に前記システム流体とは非溶性の流体が流れる流路が予め形成され、前記セルと前記流路とは連通孔を介して通じ、前記流路は、少なくとも前記連通孔が前記流路と通じるところにおいて前記連通孔の径と略同幅であり、前記セルを構成する側壁の上下方向の伸縮により、前記セルに充填された前記システム流体が前記連通孔から前記流路側へ侵入する体積を変化させて、流体の流路を選択的に形成し得るポンプユニット（Ａ）であり、
前記ポンプユニット（Ａ）をポンプ部として用い、少なくとも１つの前記ポンプ部を備えてなる請求項１〜１０の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１２】
前記ポンプユニットは、流路部が、アクチュエータ部のセルの蓋板と少なくとも一部を接着する変位伝達部と、前記変位伝達部の前記アクチュエータ部とは反対側の一部の面で流路を挟んで対面するケーシングと、からなり、前記セルを構成する側壁の上下方向の伸縮により、前記変位伝達部が対面する前記ケーシングの一部の面に対して接近・離反する変位を通じて、流体の流路を選択的に形成し得るポンプユニット（Ｂ）であり、
前記ポンプユニット（Ｂ）をポンプ部として用い、少なくとも１つの前記ポンプ部を備えてなる請求項１〜１０の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１３】
前記ポンプユニット（Ｂ）において、前記セル内とセル外とを通じる貫通孔が形成される請求項１２に記載のマイクロポンプ。
【請求項１４】
前記ポンプユニット（Ｂ）において、前記流路が潜在的に存在し、前記変位伝達部が対面する前記ケーシングの一部の面に対して最も接近したときには、前記変位伝達部と前記ケーシングとは接触する請求項１２又は１３に記載のマイクロポンプ。
【請求項１５】
前記ポンプユニット（Ｂ）において、前記流路部の変位伝達部に対応して複数のアクチュエータ部が割り当てられている請求項１２〜１４の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１６】
前記ポンプユニット（Ｂ）の複数のアクチュエータ部において、セルと隣接するセルとの間隔と、前記セルの高さとの比が、略１：２〜１：４０である請求項１５に記載のマイクロポンプ。
【請求項１７】
前記ポンプユニット（Ｂ）の複数のアクチュエータ部において、セルと隣接するセルとの間隔が、略５０μｍ以下である請求項１５又は１６に記載のマイクロポンプ。
【請求項１８】
前記ポンプユニット（Ｂ）の複数のアクチュエータ部において、セルの内幅、乃至、セルと隣接するセルとの間隔が、少なくとも２種類の長さを有する請求項１５〜１７の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項１９】
前記ポンプユニット（Ｂ）のアクチュエータ部において、前記セルの外側に前記流路部の変位伝達部と同じ材料が充填されてなり、前記アクチュエータ部と前記流路部とが一体化して形成される請求項１２〜１８の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項２０】
前記ポンプユニットは、アクチュエータ部のセルに流体導入開口部及び流体排出開口部が形成され、流路部に導入流路と排出流路とからなり流体が流れる流路が予め形成され、前記導入流路は前記セルの流体導入開口部に通じ、前記排出流路は前記セルの流体排出開口部に通じてなり、前記セルを構成する側壁の上下方向の伸縮により、前記セルの体積を変化させて前記セル内に圧力を生じせしめ、流体の流路を選択的に形成し得るポンプユニット（Ｃ）であり、前記ポンプユニット（Ｃ）をポンプ部として用い、少なくとも１つの前記ポンプ部を備えてなる請求項１〜１０の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項２１】
前記流路の導入側及び排出側に圧力損失形成部を有し、
導入側圧力損失形成部における、流体を導入する方向に流した時の圧力損失ΔＰ１と、流体を導入する方向とは反対方向へ流した時の圧力損失ΔＰ２と、
排出側圧力損失形成部における、流体を排出する方向に流した時の圧力損失ΔＰ３と、流体を排出する方向とは反対方向へ流した時の圧力損失ΔＰ４とが、次の２式、
ΔＰ１＜ΔＰ４
ΔＰ２＞ΔＰ３
を満足する請求項１〜２０の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項２２】
前記導入側圧力損失形成部が、流体を導入する方向に向けて連続的に断面積が小さくなるテーパー状であり、前記排出側圧力損失形成部が、流体を排出する方向に向けて連続的に小さくなるテーパー状である請求項２１に記載のマイクロポンプ。
【請求項２３】
前記導入側及び排出側の圧力損失形成部が、逆止弁である請求項２１に記載のマイクロポンプ。
【請求項２４】
前記ポンプ部が、複数備わり、少なくとも１組の直列接続を有する請求項１１〜２３の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項２５】
前記ポンプ部が、複数備わり、直列接続と並列接続とが任意に組み合わされて接続されている請求項１１〜２３の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項２６】
前記複数のポンプ部のうち、直列に隣接する２つのポンプ部の少なくとも１組が、流路部に生じせしめる圧力の変動の位相を互いにずらすことにより、流路部の流体の流れを制御し得る請求項２４又は２５に記載のマイクロポンプ。
【請求項２７】
前記複数のポンプ部のポンプユニットが、同種のポンプユニットである請求項２４〜２６の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項２８】
前記複数のポンプ部において、隣接する少なくとも１つのポンプ部間に、請求項１１〜２３に記載の前記ポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）のうち何れかのポンプユニットから構成される弁部が介在している請求項２４〜２７の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項２９】
前記ポンプ部のポンプユニットと、前記弁部のポンプユニットとが、同種のポンプユニットである請求項２８に記載のマイクロポンプ。
【請求項３０】
前記ポンプ部の導入側に、請求項１１〜２３に記載の前記ポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）のうち何れかのポンプユニットから構成される少なくとも１つの入力弁部を有する請求項１〜２９の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項３１】
前記ポンプ部のポンプユニットと、前記入力弁部のポンプユニットとが、同種のポンプユニットである請求項３０に記載のマイクロポンプ。
【請求項３２】
前記ポンプ部の排出側に、請求項１１〜２３に記載の前記ポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）のうち何れかのポンプユニットから構成される少なくとも１つの出力弁部を有する請求項１〜３１の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項３３】
前記ポンプ部のポンプユニットと、前記出力弁部のポンプユニットとが、同種のポンプユニットである請求項３２に記載のマイクロポンプ。
【請求項３４】
前記ポンプユニットのアクチュエータ部が、
圧電／電歪体又は反強誘電体からなり複数のスリット（Ａ）が形成されたスペーサ板と、前記スペーサ板の一方の側に重ね合わせ前記スリット（Ａ）を覆蓋する蓋板と、前記スペーサ板の他方の側に重ね合わせ前記スリット（Ａ）を覆蓋する連通板と、からなり、
前記スリット（Ａ）と隣接するスリット（Ａ）との間には、前記蓋板及び前記スペーサ板を貫通するスリット（Ｂ）が形成されている請求項１〜３３の何れか一項に記載のマイクロポンプ。
【請求項３５】
連通板上に、圧電／電歪体又は反強誘電体からなる２つの側壁を配列し、前記側壁の、前記連通板と対向する面を蓋板で塞いでセルを形成してなり、前記側壁が伸縮して前記セルに変位を生じるアクチュエータ部を有するマイクロポンプの、パンチとダイを用いた製造方法であって、
圧電／電歪材料又は反強誘電材料からなる複数のグリーンシートを用意し、
前記パンチにより、第一のグリーンシートに第一のスリット孔を開ける第一の工程と、前記第一のスリット孔から前記パンチを抜き取らない状態で、前記第一のグリーンシートをストリッパに密着させて引き上げる第二の工程と、前記パンチの先端部が引き上げた前記第一のグリーンシートの最下部より僅かに引き込む程度に、前記パンチを引き上げる第三の工程と、
前記パンチにより、第二のグリーンシートに第二のスリット孔を開ける第四の工程と、前記第二のスリット孔から前記パンチを抜き取らない状態で、前記第二のグリーンシートを前記第一のグリーンシートとともに引き上げる第五の工程と、前記パンチ先端部が引き上げた前記第二のグリーンシートの最下部より僅かに引き込む程度に、前記パンチを引き上げる第六の工程と、
以降、複数枚のグリーンシートを第四の工程から第六の工程を繰り返して積層し、複数のスリットを有する圧電／電歪体又は反強誘電体を形成する過程を含むことを特徴とするマイクロポンプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型、薄型に好適なマイクロポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコンに微細加工を施したマイクロマシンにおいて、静電気力で駆動する微小ポンプが提案されている。このような微小ポンプは、小型で低消費電力であるため、体内に埋め込んで微量の薬剤を投与する機器や、小型の化学分析装置に応用できるポンプである。
このような微小なポンプは、シリコン製のものが知られており、今後、医療や化学分析分野等に、益々応用されていくと思われる。この用途に用いられる場合、より小型、薄型であることが望ましく、更に、小型、薄型にもかかわらず、流体の排出量 （移動量）が多いことが望ましい。
【０００３】
しかしながら、このような微小なポンプにおいては、微弱な静電気力で駆動するために、ポンプ動作の高速化、流体の排出量（移動量）の増大化を図ることが困難であった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決すべく、特開２０００−３１４３８１号公報において、以下のようなポンプが提案されている。
図２は、小型、薄型であって、且つ、流体の排出量（移動量）の増大化を図ることが出来るポンプの断面図である。ポンプ１１０は、流体が供給されるケーシング１１４と、ケーシング１１４の裏面に対向して設けられた入力弁部１１８、ポンプ部１１６、及び、出力弁部１２０と、ケーシング１１４の裏面に対する入力弁部１１８、ポンプ部１１６、及び、出力弁部１２０の選択的な接近・離反方向の変位動作を通じてケーシング１１４の裏面に流路を選択的に形成するポンプ本体１１２とを具備して構成され、流路の選択的形成によって流体の流れを制御するように構成されている。
【０００５】
しかしながら、このようなポンプ１１０においては、次のような問題があった。
即ち、ポンプ部１１６の変位動作が、振動部１４２の屈曲運動により起こされているため、加圧力、及び、流体排出のためのストローク量に上限があり、小型、薄型であって、より高性能なポンプを作製する上で、限界があった。振動部の屈曲変形量の上限は、振動部１４２の破壊強度で制約されるため、より大きな加圧量を得るために、屈曲変形量ひいてはストローク量を増大させようとすると、振動部１４２の厚さを薄くするのが有効である。しかしながら、そうすると振動部１４２の剛性が低下し、高速応答性が損なわれる。振動部１４２の面積を大きくしてもよいが、そうすると、大型の振動部となってしまい、小型化、薄型化に反するポンプとなってしまう。一方、より優れた高速応答性を得るためには剛性を高める必要があり、ポンプ１１０の振動部１４２を厚くするのが有効であるが、そうすると変位が小さくなり、所望の加圧量が得られない。
即ち、ポンプ１１０においては、振動部１４２の屈曲変形によって、加圧力と高速応答性を両立させていくことは困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、より小型、薄型であって、且つ、流体の排出量（移動量）の増大化及び応答性の高速化を図ることが出来るマイクロポンプを提供することを目的とする。
微小なポンプについて、その構造や、変位動作を起こす部位、あるいは、変位動作の起こさせ方等について、検討が重ねられた結果、以下に示すマイクロポンプによって、上記目的が達成されることが見出された。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によれば、少なくとも１つのポンプ部を備えてなり、圧力の働きによって流体を送り得るマイクロポンプであって、ポンプ部は、ポンプユニットから構成され、ポンプユニットは、圧力の変動を起こす少なくとも１つのアクチュエータ部と、流体が流れる流路部と、から構成され、前記アクチュエータ部は、連通板上に、圧電／電歪体又は反強誘電体からなる２つの側壁を配列し、側壁の、連通板と対向する面を蓋板で塞いでセルを形成してなり、側壁が伸縮して生じるセルの変位を通じて、流路部に圧力の変動を生じせしめ、流体の流路を選択的に形成し得るものであることを特徴とするマイクロポンプが提供される。
【０００８】
このポンプユニットにおいては、アクチュエータ部の側壁の両表面に電極膜を形成し、電極膜に電圧を印加することにより、駆動電界に応じて側壁が上下方向に伸縮することが好ましく、そのためには、アクチュエータ部の側壁が圧電体で形成されるときには、その分極電界と駆動電界とが、電界方向同一であることが好ましい。又、アクチュエータ部の側壁の表面の結晶粒子状態は、粒内破壊を受けている結晶粒子が１％以下であることが好ましく、アクチュエータ部のセルの面の輪郭度が、概ね８μｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
更に、このポンプユニットにおいては、アクチュエータ部のセルの内幅と高さとの比が、概ね１：２〜１：４０であることが好ましく、アクチュエータ部のセルの内幅が、概ね６０μｍ以下であることが好ましく、アクチュエータ部の側壁の表面粗さＲｔが、概ね１０μｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
上記のポンプユニットのアクチュエータ部においては、連通板が圧電／電歪体又は反強誘電体からなり、側壁と一体成形されていることが好ましく、又、蓋板が圧電／電歪体又は反強誘電体からなり、前記側壁と一体成形されていることも好ましい。
【００１１】
本発明においては、上記したポンプユニットの、より詳細な形態として、例えば、以下に示すポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）を採用することが出来る。
ポンプユニット（Ａ）は、アクチュエータ部のセルにシステム流体が充填され、流路部にシステム流体とは非溶性の流体が流れる流路が予め形成され、セルと流路とは連通孔を介して通じ、流路は、少なくとも連通孔が流路と通じるところにおいて連通孔の径と概ね同幅であり、セルを構成する側壁の上下方向の伸縮により、セルに充填されたシステム流体が連通孔から流路側へ侵入する体積を変化させて、流体の流路を選択的に形成し得るものである。
【００１２】
ポンプユニット（Ｂ）は、流路部が、アクチュエータ部のセルの蓋板と少なくとも一部を接着する変位伝達部と、変位伝達部のアクチュエータ部とは反対側の一部の面で流路を挟んで対面するケーシングと、からなり、セルを構成する側壁の上下方向の伸縮により、変位伝達部が対面するケーシングの一部の面に対して接近・離反する変位を通じて、流体の流路を選択的に形成し得るものである。
【００１３】
このポンプユニット（Ｂ）においては、ポンプユニットのアクチュエータ部において、セル内とセル外とを通じる貫通孔が形成されることが好ましい。又、流路が潜在的に存在し、変位伝達部が対面するケーシングの一部の面に対して最も接近したときには、変位伝達部とケーシングとは接触することも好ましい。更に、流路部の変位伝達部に対応して複数のアクチュエータ部が割り当てられていることが好ましい。
【００１４】
ポンプユニット（Ｂ）において、流路部の変位伝達部に対応して複数のアクチュエータ部が割り当てられるときには、セルと隣接するセルとの間隔と、セルの高さとの比が、概ね１：２〜１：４０であることが好ましく、セルと隣接するセルとの間隔が、概ね５０μｍ以下であることが好ましい。又、セルの内幅、乃至、セルと隣接するセルとの間隔が、少なくとも２種類の長さを有することが好ましい。
【００１５】
上記したポンプユニット（Ｂ）のアクチュエータ部においては、セルの外側に、流路部の変位伝達部と同じ材料が充填されてなり、アクチュエータ部と流路部とが一体化して形成されることが好ましい。
【００１６】
ポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）に続くポンプユニット（Ｃ）は、アクチュエータ部のセルに流体導入開口部及び流体排出開口部が形成され、流路部に導入流路と排出流路とからなり流体が流れる流路が予め形成され、導入流路はセルの流体導入開口部に通じ、排出流路はセルの流体排出開口部に通じてなり、セルを構成する側壁の上下方向の伸縮により、セルの体積を変化させてセル内に圧力を生じせしめ、流体の流路を選択的に形成し得るものである。
本発明によれば、上記したポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）をポンプ部として用い、少なくとも１つのポンプ部を備えてなるマイクロポンプが提供される。
【００１７】
又、上記したポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）を含むポンプユニットを用いる本発明のマイクロポンプにおいては、流路の導入側及び排出側に圧力損失形成部を有し、導入側圧力損失形成部における、流体を導入する方向に流した時の圧力損失ΔＰ１と、流体を導入する方向とは反対方向へ流した時の圧力損失ΔＰ２と、排出側圧力損失形成部における、流体を排出する方向に流した時の圧力損失ΔＰ３と、流体を排出する方向とは反対方向へ流した時の圧力損失ΔＰ４とが、次の２式、ΔＰ１＜ΔＰ４、ΔＰ２＞ΔＰ３、を満足することが好ましい。このような条件を満足するためには、例えば、導入側圧力損失形成部を、流体を導入する方向に向けて連続的に断面積が小さくなるテーパー状とし、排出側圧力損失形成部を、流体を排出する方向に向けて連続的に小さくなるテーパー状とすることが挙げられる。又、導入側及び排出側の圧力損失形成部を、逆止弁としてもよい。
【００１８】
本発明においては、このようなポンプユニットから構成されるポンプ部が、複数備わり、少なくとも１組の直列接続を有することが好ましく、ポンプ部が、複数備わり、直列接続と並列接続とが任意に組み合わされて接続されていることも好ましい。このとき、複数のポンプ部のうち、直列に隣接する２つのポンプ部の少なくとも１組が、流路部に生じせしめる圧力の変動の位相を互いにずらすことにより、流路部の流体の流れを制御し得ることが好ましい。又、複数のポンプ部を備えるとき、ポンプ部を構成するポンプユニットが、例えばともにポンプユニット（Ａ）である等、同種のポンプユニットであることが好ましい。
【００１９】
複数のポンプ部を備えるときには、隣接する少なくとも１つのポンプ部間に、上記したポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）のうち何れかのポンプユニットを用いた弁部が介在していることも好ましい。このとき、ポンプ部のポンプユニットと、弁部のポンプユニットとが、例えばともにポンプユニット（Ｂ）である等、同種のポンプユニットであることが好ましい。
【００２０】
本発明においては、ポンプ部の導入側に、上記したポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）のうち何れかのポンプユニットから構成される少なくとも１つの入力弁部を有することが好ましい。このとき、ポンプ部のポンプユニットと、入力弁部のポンプユニットとが、例えばともにポンプユニット（Ｃ）である等、同種のポンプユニットであることが好ましい。
【００２１】
又、ポンプ部の排出側に、上記したポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）のうち何れかのポンプユニットから構成される少なくとも１つの出力弁部を有することが好ましい。このとき、ポンプ部のポンプユニットと、出力弁部のポンプユニットとが、例えばともにポンプユニット（Ａ）である等、同種のポンプユニットであることが好ましい。
【００２２】
本発明においては、ポンプ部あるいは弁部として用いられるポンプユニットのアクチュエータ部が、圧電／電歪体又は反強誘電体からなり複数のスリット（Ａ）が形成されたスペーサ板と、スペーサ板の一方の側に重ね合わせスリット（Ａ）を覆蓋する蓋板と、スペーサ板の他方の側に重ね合わせスリット（Ａ）を覆蓋する連通板と、からなり、スリット（Ａ）と隣接するスリット（Ａ）との間には、蓋板及びスペーサ板を貫通するスリット（Ｂ）が形成されていることが好ましい。
【００２３】
本発明によれば、以下に示すマイクロポンプの製造方法が提供される。即ち、連通板上に、圧電／電歪体又は反強誘電体からなる２つの側壁を配列し、側壁の、連通板と対向する面を蓋板で塞いでセルを形成してなり、側壁が伸縮してセルに変位を生じるアクチュエータ部を有するマイクロポンプの、パンチとダイを用いた製造方法であって、圧電／電歪材料又は反強誘電材料からなる複数のグリーンシートを用意し、パンチにより、第一のグリーンシートに第一のスリット孔を開ける第一の工程と、第一のスリット孔から前記パンチを抜き取らない状態で、第一のグリーンシートをストリッパに密着させて引き上げる第二の工程と、パンチの先端部が引き上げた第一のグリーンシートの最下部より僅かに引き込む程度に、パンチを引き上げる第三の工程と、パンチにより、第二のグリーンシートに第二のスリット孔を開ける第四の工程と、第二のスリット孔からパンチを抜き取らない状態で、第二のグリーンシートを第一のグリーンシートとともに引き上げる第五の工程と、パンチ先端部が引き上げた第二のグリーンシートの最下部より僅かに引き込む程度に、パンチを引き上げる第六の工程と、以降、複数枚のグリーンシートを第四の工程から第六の工程を繰り返して積層し、複数のスリットを有する圧電／電歪体又は反強誘電体を形成する過程を含むことを特徴とするマイクロポンプの製造方法である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のマイクロポンプについて、図面を参酌しながら、実施の形態を具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
本発明のマイクロポンプは、圧力の働きによって流体を送り得る、微小、薄型のポンプである。少なくとも１つのポンプ部を備え、そのポンプ部は、ポンプユニットから構成される。
そのポンプユニットは、圧力の変動を起こす少なくとも１つのアクチュエータ部と流体が流れる流路部とから構成される。そして、アクチュエータ部は、連通板上に、圧電／電歪体又は反強誘電体からなる２つの側壁を配列し、側壁の、連通板と対向する面を蓋板で塞いでセルを形成する。
【００２５】
本発明においては、ポンプユニットには後述するように種々の形態があるが、共通して、アクチュエータ部のセルの側壁が伸縮して生じる変位を通じて、流路部に圧力の変動を生じせしめ、流体の流路を選択的に形成し得るところに特徴がある。駆動部である側壁が伸縮という変形により圧力を生じせしめるので、大きな変位を得るために、駆動部を薄肉にする必要がなく、従って、剛性が低下しないため、応答性が鈍くなるという問題も生じない。大変位と高速応答性が相反せず両立し得る。
【００２６】
図１（ａ）、図１（ｂ）は、本発明に係るマイクロポンプの一実施形態を示す断面図である。図１（ａ）は、停止状態（ＯＦＦ）を示し、図１（ｂ）は、駆動状態（ＯＮ）を示している。
マイクロポンプ１０１は、１つのポンプ部８４からなり、ポンプユニット（Ａ）４４から構成される。ポンプユニット（Ａ）４４は、アクチュエータ部２と流路部４２とからなる。アクチュエータ部２内に備わるセル３を、圧電／電歪体又は反強誘電体からなる側壁６を用いて形成し、流路部４２には、ケーシング１４とノズル板９との間に流路１３が形成されている。セル３と流路１３とは、セル３の連通開口部７２とノズル８とが連通した連通孔７２を介して通じ、流路１３は、少なくとも連通孔７２が流路１３と通じるところにおいて連通孔７２の径と概ね同幅になるように形成されている。
【００２７】
マイクロポンプ１０１のポンプユニット（Ａ）４４においては、側壁６の上下方向の伸縮によりセル３の体積を変化させて、セル３内に充填されたシステム流体３１を、流路部４２に形成され、システム流体３１とは不溶性の流体３２が流れる流路１３に、突出させたり引っ込めたりすることが出来る。即ち、セル３に充填されたシステム流体３１が連通孔７３から流路１３側へ侵入する体積を変化させることが出来る。そして、この動作によって流体３２の流路１３を選択的に形成し得る。
【００２８】
以下に、図１（ａ）、図１（ｂ）に示されるポンプユニット（Ａ）４４を例にとって、ポンプユニットにおけるアクチュエータ部２の特徴、及び、好ましい態様を記す。
アクチュエータ部２は、例えば、スリット（Ａ）５が形成された圧電／電歪体又は反強誘電体からなるスペーサ板７０と、スペーサ板７０の一方の側に重ね合わせスリット（Ａ）５を覆蓋する蓋板７と、スペーサ板７０の他方の側に重ね合わせスリット（Ａ）５を覆蓋する連通板６８とから形成することが出来る。そして、アクチュエータ部２のスリット（Ａ）５の両側には、側壁６を挟んで、蓋板７及びスペーサ板７０を貫通するスリット（Ｂ）４５が形成されている。即ち、スリット（Ａ）５と蓋板７とによりセル３が形成されていて、スリット（Ｂ）４５が、周りのスペーサ板７０、あるいは、他のセル３から、セル３を独立せしめる。
【００２９】
このように、スリット（Ｂ）４５が形成され、セル３が独立して形成されている構造であるが故に、図示しないが、セル３が、例えば他のセル３から、全く独立して駆動し得、駆動部である側壁６の変位動作が妨げられることがない。図１（ａ）に示すように、駆動電界がＯＦＦの時には、駆動部である側壁６は変形しておらず、駆動電界をＯＮにすると、図１（ｂ）に示すように、側壁６が変形する。このとき、セル３は、アクチュエータ部２内において、スリット（Ｂ）４５に挟まれて形成されているため、側壁６の変位は制限されることなく行われ、同じ変位量を得るために、より電界強度は小さくて済む。
スリット（Ｂ）４５は、側壁６の変形を妨げない程度に形成されていればよい。例えば、少なくとも蓋板７が変形する部分と同程度の長さにスリット（Ｂ）４５が形成されていればよいが、より好ましくはセル３の長手方向の長さと同程度の長さにスリット（Ｂ）４５を形成する。
【００３０】
尚、ポンプユニット（Ａ）４４を含むポンプユニットとは、アクチュエータ部の変位により、流路部に流体の流路を選択的に形成し得るものであり、ポンプ部のみに用いられるものではなく、後述するように弁部としても用いることが出来るものである。
又、流路の選択的な形成とは、ポンプ部あるいは弁部における流路の任意の拡張・収縮、又は、開・閉動作を指す。
【００３１】
側壁を伸縮変形させるためには、図示しないが、例えば、アクチュエータ２部の側壁６の両表面に電極膜を形成し、電極膜に電圧を印加すればよい。そうすると電圧が印加されて生じる駆動電界に応じて側壁６が上下方向に伸縮する。
【００３２】
その側壁６が圧電体で形成されるときには、その圧電体の分極電界と駆動電界とは、電界方向同一であることが好ましい。圧電体の分極電界と駆動電界とが同一方向であれば、製造工程において、仮の分極用電極を作製し電界をかける必要がなく、スループットの向上が図れる。又、分極処理に関わりなく、キュリー温度以上の高い温度での加熱を伴う製造プロセスを適用することが可能である。従って、マイクロポンプを、例えば回路基板に固定・結線する際に、はんだリフロー等によるはんだ付けや、熱硬化型接着が実施可能であり、更に、スループットの向上が導かれ、製造コストの低減が図れる。そして、高い電界強度で駆動しても、分極状態が変化してしまうことがなく、むしろ、より好ましい分極状態となり得て、安定して高い歪み量を得ることが出来る。従って、よりコンパクトにすることが出来、マイクロポンプとして好ましい。
【００３３】
ポンプユニットにおいては、セル３を形成する側壁６の面の輪郭度が、概ね８μｍ以下であることが好ましく、又、セル３を形成する側壁６の壁面の凹凸量が、概ね１０μｍ以下であることが好ましく、更には、セル３を形成する側壁６の壁面の表面粗さＲｔが、概ね１０μｍ以下であることが好ましい。これらのうち、少なくとも何れか１つの条件に適うポンプユニットであれば、セル３を構成する側壁６の表面が平滑であるので、駆動時に電界集中や応力集中が生じ難く、安定した動作を実現することが出来る。
【００３４】
尚、面の輪郭度は、日本工業規格Ｂ０６２１「幾何偏差の定義及び表示」に示されている。面の輪郭とは機能上定められた形状をもつように指定した表面であって、面の輪郭度とは理論的に正確な寸法によって定められた幾何学的輪郭からの面の輪郭の狂いの大きさをいう。本発明において示すセルの面とは、上記したセルを構成する駆動部のセル内壁面を指す。
【００３５】
又、ポンプユニットにおいては、セル３の内幅Ｗ（短手方向の幅）と高さＨとの比が、換言すれば、セル３のアスペクト比Ｗ：Ｈが、概ね１：２〜１：４０であることが好ましく、セル３の内幅Ｗが、概ね６０μｍ以下であることが好ましい（内幅Ｗ、高さＨは、図１（ａ）に示す）。より好ましくは、セル３のアスペクト比Ｗ：Ｈが、１：１０〜１：２５、セル３の内幅Ｗが、５０μｍ以下である。これらのアスペクト比の値が好ましい理由は、アスペクト比が小さすぎると、十分な加圧力を得るために必要な電界が高くなりすぎて、絶縁破壊等の危険性が増す一方、アスペクト比が大きくなると、強度的に弱くなり、組み立て・ハンドリング中の不良発生が増えるからである。少なくとも何れか１つの条件に適うポンプユニットであれば、更に好ましくは２つの条件がともに適うポンプユニット、即ち、薄く背の高いセル３を備えるポンプユニットから構成されれば、マイクロポンプとして、より高出力化を図ることが容易であり、又、よりコンパクトなマイクロポンプを実現することが出来る。セル３の形状は限定されるものではないが、概ね直方体状のセル３であることが好ましい。
【００３６】
尚、上記したポンプユニットの特徴、あるいは、好ましい態様は、ポンプユニット（Ａ）４４を含めて、本発明のマイクロポンプを構成するポンプユニットに共通する。上記したポンプユニット（Ａ）４４から構成されるポンプ部を有するマイクロポンプ１０１は勿論のこと、後述する他のポンプユニットを備えるマイクロポンプにおいても、同じことがいえる。又、それは、ポンプユニットが、ポンプ部として使用される場合に限定されず、弁部として使用される場合にも有効である。
【００３７】
次に、ポンプユニット（Ａ）４４以外の他のポンプユニットを用いたマイクロポンプの実施形態を説明する。
図７（ａ）、図７（ｂ）は、本発明に係るマイクロポンプの他の実施形態を示す断面図である。図７（ａ）は、停止状態（ＯＦＦ）を示し、図７（ｂ）は、駆動状態（ＯＮ）を示している。
マイクロポンプ１０７は、１つのポンプ部９４からなり、ポンプユニット（Ｂ）５４から構成される。ポンプユニット（Ｂ）５４は、アクチュエータ部２と流路部５２とからなる。アクチュエータ部２は、連通板６８上に、圧電／電歪体又は反強誘電体からなる２つの側壁６を配列し、側壁６の、連通板６８と対向する面を蓋板７で塞いでセル３が形成されてなる。セル３にはセル外と通じる貫通孔７４が設けられ、側壁６の伸縮を容易にしている。流路部５２は、アクチュエータ部２のセル３の蓋板７と少なくとも一部を接着する変位伝達部２６と、変位伝達部２６のアクチュエータ部２とは反対側の一部の面で流路１３を挟んで対面するケーシング１４と、からなる。
【００３８】
マイクロポンプ１０７のポンプユニット（Ｂ）５４においては、セル３を構成する側壁６の上下方向の伸縮により、変位伝達部２６が、対面するケーシング１４の一部の面に対して接近・離反する。この接近・離反を通じて、流体３２の流路１３を選択的に形成し得る。
【００３９】
流路１３は導入側から排出側まで予め形成してもよい。こうすると、応答性の点で有利である。又、流路１３を潜在的に存在させ、変位伝達部２６が対面するケーシング１４の一部の面に対して最も接近したときには、変位伝達部２６とケーシング１４とは接触することも可能である。こうすると、流体３２の圧縮率や減圧率を高められ、又、よりコンパクトなマイクロポンプになり得る。ポンプユニット（Ｂ）５４においては、セル３の側壁６の変位による変位伝達部２６のケーシング１４の一部の面に対する接近・離反が及び難い導入側及び排出側に、それぞれ導入流路３３と排出流路３４を形成している。その間の部分は、図７（ａ）に示すように、停止状態では、変位伝達部２６とケーシング１４とが接触していて、流路１３は形成されていない。図７（ｂ）に示すように、駆動時に、変位伝達部２６のケーシング１４の一部の面に対する接近・離反を通じて流路１３が形成される。
【００４０】
又、ポンプユニット（Ｂ）５４においては、流路部５２の変位伝達部２６に対応して、図示しないが、複数のアクチュエータ部２を割り当てることも可能である。こうすることにより、高剛性、高速応答性を保ちつつ、大きな流体の排出量を実現出来る。このとき、複数のアクチュエータ部２は隣接することになるが、セル３と隣接するセル３との間隔と、セル３の高さとの比が、概ね１：２〜１：４０であることが好ましく、セル３と隣接するセル３との間隔が、概ね５０μｍ以下であることが好ましい。何れかの条件を満たせば、より好ましくは、両方の条件を満たせば、高密度にセル３を形成出来、よりコンパクトなマイクロポンプになるからである。
【００４１】
又、セル３の内幅、乃至、セル３と隣接するセル３との間隔としては、少なくとも２種類の長さがあることも好ましい。こうすると、流体３２の流路１３を選択的に形成する上で、より変位伝達部２６及びセル３の配置の自由度が増し、設計し易い。
【００４２】
更に、ポンプユニット（Ｂ）５４においては、図９に示すマイクロポンプ１０９のように、アクチュエータ部２のセル３の外側に、流路部５２の変位伝達部２６と同じ材料が充填されてなり、アクチュエータ部２と流路部５２とが一体化して形成されることが好ましい。アクチュエータ部２においてセル３の側壁６が伸縮する際に、変位伝達部２６がセル３の蓋板７とだけ接着されている場合に比べて、より、流路部５２が剥離し難くなるからである。
【００４３】
続いて、更に他のポンプユニットを用いたマイクロポンプの実施形態を説明する。
図８（ａ）、図８（ｂ）は、本発明に係るマイクロポンプの他の実施形態を示す断面図である。図８（ａ）は、停止状態（ＯＦＦ）を示し、図８（ｂ）は、駆動状態（ＯＮ）を示している。
マイクロポンプ１０８は、１つのポンプ部１０４からなり、ポンプユニット（Ｃ）６４から構成される。ポンプユニット（Ｃ）６４は、アクチュエータ部２と流路部６２とからなる。アクチュエータ部２は、連通板６８上に、圧電／電歪体又は反強誘電体からなる２つの側壁６を配列し、側壁６の、連通板６８と対向する面を蓋板７で塞いでセル３が形成されてなり、そのセル３に、流体導入開口部３５及び流体排出開口部３６が開いている。流路部６２には、導入流路３３と排出流路３４とからなり流体３２が流れる流路１３が予め形成される。導入流路３３は、セル３の流体導入開口部３５に通じ、排出流路３４はセル３の流体排出開口部３６に通じている。
【００４４】
マイクロポンプ１０８のポンプユニット（Ｃ）６４においては、図８（ｂ）に示すように、セル３を構成する側壁６の上下方向の伸縮により、セル３の体積を変化させてセル３内に圧力を生じせしめ、セル３自体が流路１３の一部となって、流体３２が流れる流路１３を選択的に形成し得る。
【００４５】
上記の例示された流体の流路の選択的形成方法が異なるマイクロポンプは、全て、圧力の変動を起こすアクチュエータ部の変位に応じ、流路部に圧力の変動を生じせしめるポンプである。これら本発明のマイクロポンプにおいて、この流路部に起きた圧力の働きにより、流体を導入側から排出側へ送り得るためには、次のようにポンプユニットを構成することが好ましい。
即ち、流路の導入側及び排出側に、それぞれ圧力損失形成部を形成し、導入側圧力損失形成部における、流体を導入する方向に流した時の圧力損失ΔＰ１と、流体を導入する方向とは反対方向へ流した時の圧力損失ΔＰ２と、排出側圧力損失形成部における、流体を排出する方向に流した時の圧力損失ΔＰ３と、流体を排出する方向とは反対方向へ流した時の圧力損失ΔＰ４とが、ΔＰ１＜ΔＰ４、ΔＰ２＞ΔＰ３、の２式を満足させる。
【００４６】
こうすると、アクチュエータ部の変位に応じ流路部に負圧が生じたときには、ΔＰ１がΔＰ４より小さいので流体が導入側から入り、アクチュエータ部の変位に応じ流路部に正圧が生じたときには、ΔＰ３がΔＰ２より小さいので流体が排出側から出ていく。こうして流体を導入側から排出側へ送ることが出来る。上記２式の条件を満足させるために、例えば、導入側圧力損失形成部を流体を導入する方向に向けて連続的に断面積が小さくなるテーパー状とし、排出側圧力損失形成部を流体を排出する方向に向けて連続的に小さくなるテーパー状として形成すればよい。又、導入側及び排出側の圧力損失形成部に逆止弁を設けても構わない。当然ながら、導入側及び排出側に独立した弁を設けると尚好ましい。
【００４７】
図１０〜図１２は、先に説明したマイクロポンプ１０１，１０７，１０８において、流路の導入側及び排出側に、それぞれ圧力損失形成部を形成し、上記２式の条件を満足させた一例である。
図１０に示すマイクロポンプ１０１では、圧力損失形成部３８として、流路１３の導入側及び排出側に逆止弁３７を設けている。
図１１は、図７（ａ）、図７（ｂ）に示したマイクロポンプ１０７において、流路１３面のレベルでの水平断面を表している。図１１に示すマイクロポンプ１０７では、導入流路３３と排出流路３４の間に、変位伝達部のケーシングに対する離反によって、図示するような流路１３が形成される。即ち、流路１３の導入側を、流体３２が導入される方向に向けて連続的に断面積が小さくなるテーパー状とし、流路１３の排出側を、流体３２が排出される方向に向けて連続的に小さくなるテーパー状として形成し、それぞれ圧力損失形成部３８としている。
図１２に示すマイクロポンプ１０８では、セル３に通じる流体導入開口部３５を、流体３２が導入される方向に向けて連続的に断面積が小さくなるテーパー状とし、セル３に通じる流体排出開口部３６を、流体３２が排出される方向に向けて連続的に小さくなるテーパー状として形成し、それぞれ圧力損失形成部３８としている。
【００４８】
以下に、本発明のマイクロポンプにおいて、ポンプユニットを複数用いる実施形態について記載する。
先ず、ポンプ部を複数備えるマイクロポンプが挙げられる。ポンプ部の接続方法は直列接続と並列接続とを任意に組合せることが可能である。こういった形態をとることによって、流体の加圧力を、より大きく増幅させることが出来たり、より大流量にも適応出来る。少なくとも１組の直列接続を有し、その直列に隣接する２つのポンプ部が、流路部に生じせしめる圧力の変動の位相を互いにずらすことにより、例え弁部がなくても、流路部の流体の流れを制御することが可能である。
【００４９】
尚、複数のポンプ部を有する場合に、それぞれのポンプ部のポンプユニットは、例えば上記したポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）等の異なるポンプユニットを採用しても構わないが、同種のポンプユニットにより複数のポンプ部を構成すれば、製造コストや、ポンプ特性の面から、より好ましい。
【００５０】
次いで、ポンプ部を１つ乃至複数備え、１つ乃至複数の弁部が混在したマイクロポンプが挙げられる。本発明に係るポンプユニットは、アクチュエータ部におけるセルの側壁の伸縮変位を用いて、ポンプ部のみならず弁部としても用いることが出来る。例えば、図１（ａ）、図１（ｂ）に示したマイクロポンプ１０１に用いられるポンプユニット（Ａ）４４、及び、図７（ａ）、図７（ｂ）に示したマイクロポンプ１０７に用いられるポンプユニット（Ｂ）５４は、そのままの形で、弁部としても用いることが可能である。即ち、ポンプユニット（Ａ）４４では、図１（ｂ）に示される駆動時において、システム流体３１が流路１３を塞ぐようにすれば、弁で流路を閉じた状態に等しい。又、ポンプユニット（Ｂ）５４では、図７（ａ）、図７（ｂ）に示されるように、停止状態で流路は通じておらず、駆動時において流路１３が形成されるが、これはポンプでもあり弁に等しい。
【００５１】
弁部は、例えば、複数のポンプ部の間に設けることが好ましい。こうすることによって、複数のポンプ部が直列接続あるいは並列接続された複雑な系をなすマイクロポンプであっても、流体の流れを制御することが容易となる。又、ポンプ部の導入側に入口弁部として設けることが好ましく、更には、ポンプ部の排出側に出口弁部として設けることが好ましい。入口弁部及び出口弁部は、流体の流れを制止する弁として機能するとともに、圧力損失形成部としても機能させることが出来、流体の流れを制御することが出来る。
【００５２】
ポンプ部間の弁部、あるいは、入口弁部、出口弁部として、何れのポンプユニットも採用することが出来る。例えば上記したポンプユニット（Ａ）、ポンプユニット（Ｂ）、ポンプユニット（Ｃ）等の異なるポンプユニットを混在させても構わないが、同種のポンプユニットによりポンプ部間の弁部、あるいは、入口弁部、出口弁部を構成すれば、製造コストや、弁特性の面から、より好ましい。
【００５３】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、本発明に係るマイクロポンプの複数のポンプユニットを備える一実施形態を示す断面図である。図１３（ａ）は、垂直断面を示し、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）におけるセル３レベルでの水平断面を示している。
マイクロポンプ１３０は、１つの入力弁部８３と、１つのポンプ部８４と、１つの出力弁部８５とを有して構成されている。これらポンプ部８４、入力弁部８３及び出力弁部８５は、それぞれ、流体３２が流れる流路１３とケーシング１４とノズル板９からなる流路部４２の一方の面にセル３が形成されたアクチュエータ部２を有する、同じポンプユニット（Ａ）４４により構成されている。
【００５４】
即ち、このマイクロポンプ１３０は、入力弁部８３、ポンプ部８４及び出力弁部８５それぞれにおいて、駆動部たる側壁６を伸縮変形させ、セル３内の体積を変化させシステム流体３１が流路１３側へ侵入する体積を変化させて、流体３２が流れる流路１３を、選択的に形成し、流体３２の流れを制御するように構成されている。
【００５５】
セル３の側壁６は伸縮変形するので、薄肉にする必要はなく、所望の強度を与えることが出来、応答性に優れる駆動部とすることが可能である。又、複数のセル３は隣接しているが、セル３と隣接するセル３との間隔と、セル３の高さとの比は、概ね１：２〜１：４０とすることが好ましく、セル３と隣接するセル３との間隔は、概ね５０μｍ以下とすることが好ましい。何れかの条件を満たせば、より好ましくは、両方の条件を満たせば、高密度にセル３を形成出来、入力弁部８３、ポンプ部８４、及び、出力弁部８５を備えていても、よりコンパクトなマイクロポンプになるからである。
【００５６】
マイクロポンプ１３０は、入力弁部８３、ポンプ部８４、及び、出力弁部８５の全てにおいて、アクチュエータ部２が、最下層である連通板６８と中間層であるスペーサ板７０と最上層である蓋板７の積層体として構成されている。スペーサ板７０には蓋板７で塞いでセル３となるスリット（Ａ）５が形成され、隣接するスリット（Ａ）５とスリット（Ａ）５との間にはスリット（Ｂ）４５が形成され、セル３を互いに独立させている。マイクロポンプ１３０は、このように、ポンプ部８４、入力弁部８３、及び、出力弁部８５に対応するところに、スリット（Ａ）５及びスリット（Ｂ）４５とが形成された、３層の一体構造体としても把握することが出来る。
【００５７】
尚、アクチュエータ部２は、一体同時焼成体であっても、ガラスや樹脂によって各層を接合一体化したものでも、後付けであってもよい。又、３層の構造体に限定されず、４層以上の構造体としてもよい。
【００５８】
マイクロポンプ１３０は、図示しないが、例えば、次のように動作する。先ず、自然状態においては、入力弁部８３、ポンプ部８４、出力弁部８５はＯＮになっていて、即ち、それぞれのアクチュエータ部２の例えば側壁に形成した電極に電圧が印加されていて、それぞれのシステム流体３１が流路１３を閉じている。この状態から、例えば入力弁部８３をＯＦＦにすれば、入力弁部８３のアクチュエータ部２の側壁が伸びシステム流体３１がセル３中に引っ込み、流路１３が開かれる。
【００５９】
その後、ポンプ部８４をＯＦＦにすることにより、ポンプ部８４のアクチュエータ部２の側壁が伸びシステム流体３１がセル３中に引っ込み、流路１３が更に開かれる。次いで、出力弁部８５もＯＦＦにして、流路１３を更に開く。
【００６０】
そして、ポンプ部８４と入力弁部８３をＯＮにすることにより、これらポンプ部８４や入力弁部８３に対応する部分でシステム流体３１が流路１３を閉じ、このときの加圧力で流体３２は排出側へ送られる。即ち、入力弁部８３やポンプ部８４及び出力弁部８５が有するアクチュエータ部２は、入力弁部８３やポンプ部８４及び出力弁部８５に対応した部分において、流路１３を選択的に形成するための手段として機能する。
【００６１】
好ましい態様としては、入力弁部８３や出力弁部８５は、流路を完全に閉じる程度にシステム流体３１を流路１３中に侵入させることが出来る変位量を確保しつつ、大きい剛性を得るように構成する。これによって、流体漏れをなくすことが可能となる。ポンプ部８４は、ある程度の剛性を維持しつつ、セル３の体積変化を大きくとれるように変位量を大きくするような構成が好ましい。これによって、加圧力を大きくすることが可能となる。これは、セル３の内幅、側壁６の厚さ、側壁６に形成する少なくとも一対の電極の面積によって設定することが出来る。
【００６２】
図１４（ａ）、図１４（ｂ）は、本発明に係るマイクロポンプの複数のポンプユニットを備える他の実施形態を示す断面図である。図１４（ａ）は、垂直断面を示し、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における流路１３レベルでの水平断面を示している。
マイクロポンプ１４０は、１つのポンプ部９４と、１つの入力弁部９３と、１つの出力弁部９５とを有している。これらポンプ部９４、入力弁部９３、及び、出力弁部９５は、それぞれ、アクチュエータ部２のセル３の蓋板７と少なくとも一部を接着する変位伝達部２６と、変位伝達部２６のアクチュエータ部２とは反対側の一部の面で、一部潜在的に存在する流路１３を挟んで対面するケーシング１４とからなる流路部５２と、流路部５２とは反対側の連通板６８に貫通孔７４が設けられ変形し易いセル３を有するアクチュエータ部２と、を有するポンプユニット（Ｂ）５４から構成されている。
【００６３】
即ち、このマイクロポンプ１４０は、入力弁部９３、ポンプ部９４、及び、出力弁部９５それぞれにおいて、セル３の側壁６の上下方向の伸縮により、ケーシング１４の一部の面に対して変位伝達部２６が行う選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて、ケーシング１４の一方の面に流路１３を選択的に形成し、流体３２の流れを制御するように構成されている。
【００６４】
入力弁部９３の入口側には導入流路３３がケーシング１４の外側と孔で通じて設けられ、流体３２が供給される。出力弁部９５の出口側には排出流路３４がケーシング１４の外側と孔で通じて設けられ、流体３２が他へ送られる。勿論、流体３２が供給され送るための孔はケーシング１４を貫通するものでなく、ケーシング１４に沿って（図中の横方向に）導入流路３３及び排出流路３４が形成されていても構わない。
図１４（ａ）に示すように、これら導入流路３３と排出流路３４との間に入力弁部９３、ポンプ部９４、及び、出力弁部９５が横方向に配列されている。
尚、ケーシング１４の外側と孔で通じる導入流路３３を入力弁部９３の入口側でなく入力弁部９３内（セル３の真上）に設け、ケーシング１４の外側と孔で通じる排出流路３４を出力弁部９５の出口側でなく出力弁部９５内（セル３の真上）に設けてもよい。こうすると、マイクロポンプのサイズを更に小型化することが出来る。
【００６５】
図１４（ｂ）において、アクチュエータ部２とケーシング１４の間の変位伝達部２６のうち、破線で囲んだ部分が、入力弁部９３、ポンプ部９４、及び、出力弁部９５として可動する部分、つまり、アクチュエータ部２の変位の伝達に関与し、変位伝達部２６がケーシング１４と離反したときに流路１３ａを形成する部分である。図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、アクチュエータ部２の変位の伝達が及び難い入力弁部９３とポンプ部９４の間、及び、ポンプ部９４と出力弁部９５の間には、予め凹んだ流路１３ｂが形成されている。この凹んだ流路１３ｂは、流路１３ａを通じるとともに、流体３２を移送する動作を行う際に、入力弁部９３とポンプ部９４間、及び、ポンプ部９４と出力弁部９５間の相互干渉を緩和する効果を発揮する。入力弁部９３とポンプ部９４間、及び、ポンプ部９４と出力弁部９５間の相互干渉を完全に遮断するために、変位伝達部２６にスリットを設け、変位伝達部２６を、入力弁部９３、ポンプ部９４、及び、出力弁部９５に対応する部分毎に分割してもよい。入力弁部９３、ポンプ部９４、及び、出力弁部９５に独立した動作をさせることが出来、好ましい。
【００６６】
凹んだ流路１３ｂを形成せず、アクチュエータ部２の変位により変位伝達部２６がケーシング１４と離反したときに形成される流路１３ａのみで構成してもよい。即ち、流路１３全体を潜在的に存在させてもよい。この場合には、不必要なときには流路空間がなくなるため、流体３２の圧縮率や減圧率を、より大きくすることが可能となり、その点で好ましい。
【００６７】
反対に、導入側から排出側までつながる凹んだ流路１３ｂを形成してもよい。即ち、流路１３全体を予め顕在的に存在させてもよい。この場合には、流体３２の圧縮率や減圧率は低下するが、応答性の点で有利となる。特に、流体として液体を用いた場合は、流路１３の体積変化が重要なため、予め導入側から排出側までつながる流路１３ｂを形成してもなんら問題は生じない。何れの場合にも、ケーシング１４の一部の面に対して変位伝達部２６が行う選択的な接近・離反方向の変位動作を通じて、ケーシング１４の一方の面に、停止状態の流路１３とは異なる新たな流路が選択的に形成され、流体３２の流れを制御し得る。
【００６８】
ポンプユニット（Ａ）を用いたマイクロポンプ１３０と同様に、ポンプユニット（Ｂ）を用いたマイクロポンプ１４０においても、セル３の側壁６は伸縮変形するので、薄肉にする必要はなく、所望の強度を与えることが出来、応答性に優れる駆動部とすることが可能である。又、複数のセル３は隣接しているが、セル３と隣接するセル３との間隔と、セル３の高さとの比は、概ね１：２〜１：４０とすることが好ましく、セル３と隣接するセル３との間隔は、概ね５０μｍ以下とすることが好ましい。何れかの条件を満たせば、より好ましくは、両方の条件を満たせば、高密度にセル３を形成出来、入力弁部９３、ポンプ部９４、及び、出力弁部９５を備えていても、よりコンパクトなマイクロポンプになるからである。
【００６９】
マイクロポンプ１４０は、入力弁部９３、ポンプ部９４、及び、出力弁部９５の全てにおいて、アクチュエータ部２が、最下層である連通板６８と中間層であるスペーサ板７０と最上層である蓋板７の積層体として構成されている。スペーサ板７０には蓋板７で塞いでセル３となるスリット（Ａ）５が形成され、隣接するスリット（Ａ）５とスリット（Ａ）５との間にはスリット（Ｂ）４５が形成され、セル３を互いに独立させている。このように、マイクロポンプ１４０において、アクチュエータ部２は、ポンプ部９４、入力弁部９３、及び、出力弁部９５に対応するところに、スリット（Ａ）５及びスリット（Ｂ）４５が形成された、３層の一体構造体としても把握することが出来る。
【００７０】
尚、各スリット（Ｂ）４５には、流路部５２の変位伝達部２６と同じ材料を充填することが好ましい。流路部５２とアクチュエータ部２とが一体化し、剥離が生じ難くなるからである。又、アクチュエータ部２は、一体同時焼成体であっても、ガラスや樹脂によって各層を接合一体化したものでも、後付けであってもよく、３層の構造体に限定されず、４層以上の構造体としてもよい。
【００７１】
マイクロポンプ１３０は、図１６（ａ）〜図１６（ｄ）に示すように、例えば、次のように動作する。先ず、自然状態においては、入力弁部９３、ポンプ部９４、出力弁部９５はＯＦＦになっていて、変位伝達部２６の端面がケーシング１４の一方の面に接触している。この状態から、例えば入力弁部９３の例えば側壁に形成した電極に電圧を印加し、ＯＮにすることにより、入力弁部９３のアクチュエータ部２のセル３の側壁６が伸縮変位し、入力弁部９３に対応する変位伝達部２６の端面がケーシング１４の一方の面から離反することで、入力弁部９３に対応した部分に導入流路３３と連通する流路が形成され、流体３２が導入される。
【００７２】
その後、図１６（ａ）に示すように、ポンプ部９４をＯＮにすることにより、ポンプ部９４のアクチュエータ部２のセル３の側壁６が伸縮変位し、ポンプ部９４に対応する変位伝達部２６の端面がケーシング１４の一方の面から離反することで、ポンプ部９４に対応した部分に、更に流路１３が形成され、流体３２が流れ込む。続いて、図１６（ｂ）に示すように、入力弁部９３をＯＦＦにすることにより、入力弁部９３に対応する変位伝達部２６の端面が、再びケーシング１４の一方の面に接触して、流路１３が閉塞される。この結果、流体３２は、ポンプ部９４に対応する部分の流路１３に密閉されて充填される。
【００７３】
更に、図１６（ｃ）に示すように、出力弁部９５をＯＮにすることにより、出力弁部９５に対応する変位伝達部２６の端面が、ケーシング１４の一方の面から離反して、更に流路１３が形成され、流体３２が流れ込む。そして、図１６（ｄ）に示すように、ポンプ部９４をＯＦＦにすることにより、ポンプ部９４に対応する変位伝達部２６の端面が、再びケーシング１４の一方の面に接触して、ポンプ部９４に対応する流路１３が閉塞される。この結果、流体３２は、出力弁部９５に対応する部分の流路１３に押し出される。そして、更に、出力弁部９５をＯＦＦにすることにより、出力弁部９５に対応する変位伝達部２６の端面がケーシング１４の一方の面に接触することで、出力弁部９５にあった流体３２が排出流路３４を経て、ケーシング１４外に排出されることになる。
【００７４】
上記したように、ポンプ部９４や入力弁部９３、及び、出力弁部９５において、例えばセル３の側壁６に形成された電極に電圧を印加したり、電圧の印加を停止することにより、これらポンプ部９４や入力弁部９３、及び、出力弁部９５に対応する変位伝達部２６の端面が、ケーシング１４の一方の面に離反・接触させて、流路１３の選択的形成手段として機能することが可能である。本発明のマイクロポンプ１４０は、より小型化及び薄型化され、電気的動作によって、簡単に流路の選択的な形成を行わせることが出来、導入側に対する減圧や排出側に対する加圧を容易に行うことが出来るので、様々な技術、例えば医療や化学分析等に応用することが容易である。
【００７５】
好ましい態様としては、入力弁部９３や出力弁部９５は、流路１３を確保できる程度の変位量を確保しつつ、大きい剛性を得るように構成する。これによって、流体３２の漏れをなくすことが可能となる。これに対して、ポンプ部９４は、ある程度の剛性を維持しつつ、アクチュエータ部２のセル３の体積変化を大きくとれるようにして、変位量を大きくするような構成が好ましい。これは、セル３の内幅、側壁６の厚さ、側壁６に形成する少なくとも一対の電極の面積によって設定することが出来る。
【００７６】
マイクロポンプ１４０においては、駆動部であるアクチュエータ部２のセル３の側壁６が伸縮変形するので、薄肉にする必要はなく剛性が高くなり、高速変位動作を達成させることが出来る。これは、変位の動作周波数の増大化につながり、流体の排出量（移動量）の増大化が達成される。即ち、マイクロポンプの小型化、軽量化を図ることが出来ると同時に、流体の排出量（移動量）の増大化も実現させることが出来る。又、マイクロポンプ１４０は、加圧ポンプや減圧ポンプとしても適用することが出来、到達圧力の増大化並びに到達圧力への迅速化を図ることが出来る。更には、系外の雰囲気が減圧下であっても、入力弁部９３、ポンプ部９４、及び、出力弁部９５を十分に動作させることが可能である。
【００７７】
マイクロポンプ１４０においては、アクチュエータ部２の変位を変位伝達部２６を介して伝達するようにしたので、特に、入力弁部９３及び出力弁部９５において、封止性（密着性）を向上させることが出来る。又、自然状態（初期状態）において、変位伝達部２６の端面をケーシング１４の一方の面に接触するようにした場合には、流路１３は潜在的に形成され、更なる小型化を図ることが出来る。
【００７８】
図１５（ａ）、図１５（ｂ）は、本発明に係るマイクロポンプの複数のポンプユニットを備える更に他の実施形態を示す断面図である。図１５（ａ）は、垂直断面を示し、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）におけるポンプ部１０４のセル３レベルでの水平断面を示している。
マイクロポンプ１５０は、１つのポンプ部１０４と、１つの入力弁部１０３と、１つの出力弁部１０５とを有している。マイクロポンプ１５０は、図８（ａ）、図８（ｂ）に示したマイクロポンプ１０８の流体導入開口部３５に入力弁部を、流体排出開口部３６に出力弁部を設けたポンプである。アクチュエータ部２ａと流路部６２とからなるポンプユニット（Ｃ）６４から構成され、ポンプユニット（Ｃ）６４の流路部６２中にアクチュエータ部２ｂが形成されている。アクチュエータ部２ａは、連通板６８上に、圧電／電歪体又は反強誘電体からなる２つの側壁６を配列し、側壁６の、連通板６８と対向する面を蓋板７で塞いでセル３が形成されてなり、そのセル３に、流体導入開口部３５及び流体排出開口部３６が開いている。流路部６２には、導入流路３３と排出流路３４とからなり流体３２が流れる流路１３が予め形成される。導入流路３３は、セル３の流体導入開口部３５に通じ、排出流路３４はセル３の流体排出開口部３６に通じている。尚、図１５（ｂ）から理解されるように、図１５（ａ）は、図８（ａ）と異なりスリット（Ｂ）４５と平行する垂直断面を示しているので、図１５（ａ）においてポンプ部１０４のスリット（Ｂ）４５は表示されない。
【００７９】
入力弁部１０３において、アクチュエータ部２におけるセル３の側壁６の上下方向の変位動作によって、蓋板７の上部に形成された円錐状の変位伝達部１２６が流体導入開口部３５を閉塞、開放する。又、出力弁部１０５において、アクチュエータ部２におけるセル３の側壁６の上下方向の変位動作によって、蓋板７の上部に形成された円錐状の変位伝達部１２６が流体排出開口部３６を閉塞、開放する。
【００８０】
その結果、導入流路３３を通じて導入された流体３２は、入力弁部１０３を介してポンプ部１０４のセル３内に導かれる。そして、ポンプ部１０４において、アクチュエータ部２におけるセル３の側壁６の上下方向の変位動作によって、セル３内の体積が変化し、セル３内の流体３２が出力弁部１０５及び流体排出開口部３６を介して排出される。
【００８１】
このマイクロポンプ１５０も、上記したマイクロポンプ１３０、マイクロポンプ１４０と同様に、小型化、薄型化を促進させることが出来、様々な技術、例えば医療や化学分析等に応用することが可能である。
【００８２】
以上において説明したマイクロポンプ１３０、マイクロポンプ１４０、マイクロポンプ１５０は、何れも１つずつの弁部−ポンプ部−弁部の直列接続であるが、本発明のマイクロポンプは、これらに限定されるものではない。１つ乃至複数のポンプ部と１つ乃至複数の弁部とが、直列接続あるいは並列接続、又は、２つ乃至３つ以上への分岐接続、２つ乃至３つ以上からの合流接続等を行う複雑系であってよい。又、ポンプ部と弁部の位置関係も限定されない。更には、ポンプ部と弁部を構成するポンプユニットも同種のものであることに限定されない。
【００８３】
次に、本発明に係るマイクロポンプの製造方法について、ポンプユニット（Ａ）を３つ備えるマイクロポンプ１３０を例にとって説明する。先ず、アクチュエータ部２を作製し、次いで、流路部４２と一体化させ、マイクロポンプ１３０を得る。
以下に、アクチュエータ部２の概略の製造工程の一例を、図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照しながら説明する。これは、パンチとダイを用いた製造方法であって、図３（ａ）で、圧電／電歪材料又は反強誘電体材料からなるグリーンシート１６に、積層してスリット（Ａ）５となるスリット孔２５、及び、積層してスリット（Ｂ）４５となるスリット孔１５を開けるとともに、積層を後述する打抜同時積層法により同時に行い、グリーンシート１６を積層していき、打ち抜きの終了とともに積層も完了させ、所定の厚さを有する圧電／電歪体又は反強誘電体を形成する過程を含む製造方法である。その後、例えば、図３（ｂ）で、焼成して一体化し所望のスリット（Ａ）５、スリット（Ｂ）４５が形成されたスペーサ板７０を得て、後にセルとなるスリット（Ａ）５内に電極を形成して、図３（ｃ）で、蓋板７、連通板６８を接合する。尚、グリーンシート１６は、ドクターブレード法等の周知のテープ形成手段によって形成することが出来る。又、電極の形成は、後にセルとなるスリット（Ａ）の大きさにもよるが、スクリーン印刷、スプレー、コーティング、ディッピング、塗布、電気泳動法等による各種厚膜形成手法から、実施可能な方法を選んで行えばよい。安価に形成できるという点で、スクリーン印刷法が特に好ましい。
【００８４】
尚、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、蓋板７及び連通板６８も同材料のグリーンシートで形成し、スペーサ板７０とともに積層し、焼成一体化してもよい。蓋板７と、駆動部を含むスペーサ板７０が同時焼成されて一体のセラミック体となるため、耐久性とセルの剛性が向上し、高速応答性に優れたマイクロポンプとなり得る。この場合には、電極の形成は、軟らかいグリーンシート上に電極ペーストを塗布することにより行われるが、グリーンシートを破損したり変形させないように注意を要する。又、焼成してセル構造が完成した後に、電極ペーストを流通させて塗布し電極を形成することも可能であるが、その場合には、マスキング作業が困難であり、形成可能な電極パターンが限定される。
【００８５】
上記の製造工程を経て、内部に、スリット（Ａ）５を蓋板７及び連通板６８で塞いでセルが形成されたアクチュエータ部２を得た後に、図示しないが、アクチュエータ部２においてセル３の側壁面に電極を形成し、駆動用の配線を設置する。そして、所定の位置に、流路１３が設けられた流路部４２を接合する（図１３（ａ）参照）。
次いで、セル３内をシステム流体３１に置換する。システム流体３１としては、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスや、シリコンオイル等を用いることが出来る。
このようにして作製されるマイクロポンプにおいては、所定の信号によりセル３の側壁６を伸縮させて、セル３内の体積を減少させたり戻したりして、流路１３を流れるシステム流体とは不溶性の流体３２中へ侵入するシステム流体３１の体積を変化させて、流体の流路を選択的に形成することが可能である。
【００８６】
図６（ａ）〜図６（ｅ）は、上記した打抜同時積層の具体的方法を示し、グリーンシート１６（以下、単にシートともいう）の積層操作をするストリッパ１１を配置したパンチ１０とダイ１２からなる金型を用いている。図６（ａ）は、ダイ１２上に最初のシート１６ａを載せた打ち抜き前の状態を示し、図６（ｂ）で、パンチ１０及びストリッパ１１を下降させて、シート１６を打ち抜いて、スリットを形成している（第一の工程）。
【００８７】
次に、２枚目のシート１６ｂの打ち抜き準備に入るが、このとき図６（ｃ）に示すように、最初のシート１６ａは、ストリッパ１１に密着させて上方に移動させてダイ１２から離す（第二の工程）。ストリッパ１１にシート１６を密着させる方法は、例えば、ストリッパ１１に吸引孔を形成して真空吸引すること等で実施出来る。
【００８８】
又、２枚目のシート１６ｂの打ち抜き準備に入るために、ダイ１２からパンチ１０及びストリッパ１１を引き上げるが、この引き上げている途中は、パンチ１０の先端部を、一緒に引き上げた最初のシート１６ａのスリット孔の中まで戻さないことが望ましく、又、止める際には、一緒に引き上げた最初のシート１６ａの最下部より僅かに引き込んだところで止めることが肝要である（第三の工程）。パンチ１０を最初のシート１６ａの孔まで戻したり、完全にストリッパ１１の中へ格納してしまうと、シート１６は軟質であるため形成した孔が変形してしまい、シート１６を積層して得られるスリットを形成した際に、その側面の平坦性が低下してしまう。
【００８９】
図６（ｄ）は、２枚目のシート１６ｂの打ち抜き工程を示し、最初のシート１６ａをストリッパ１１に密着させることで、ダイ１２上に、２枚目のシート１６ｂを容易に載置でき、図６（ｂ）の工程のように打ち抜き出来、同時に最初のシート１６ａに重ね合わせられる（第四の工程）。
【００９０】
そして、図６（ｃ）、図６（ｄ）の工程を繰り返して、打ち抜かれた最初のシート１６ａと２枚目のシート１６ｂとを重ね合わせて、ストリッパ１１により引き上げ（第五の工程）、３枚目のシート１６ｃの打ち抜き準備に入る。但し、このときも一緒に引き上げたシート１６の最下部より僅かに引き込んだところで止めることが肝要である（第六の工程）。その後、第四の工程から第六の工程を繰り返して必要積層数のシート１６の打ち抜き及び積層を繰り返す。
【００９１】
図６（ｅ）は、打ち抜きを終了した状態を示している。必要な枚数のシート１６の打ち抜き及び積層が終了したら、ストリッパ１１によるシート１６の保持を解除し、打ち抜き積層したシート１６をストリッパ１１から引き離して取り出し可能としている。ストリッパ１１からの引き離しは、図示するように、ストリッパ１１下面に引離治具１７を設けることで確実に行うことが出来る。
以上述べた操作は、特願２０００−２８０５７３並びに特願２００１−１３１４９０に記載の製造方法を適用したものであり、この操作により所定の厚さを有し所望のスリットが形成された積層体を得ることが出来る。
【００９２】
このように、パンチとダイを用いてグリーンシートにスリット孔を形成すると同時にグリーンシートの積層を行い、パンチ自体をグリーンシートの積層位置合わせ軸として使用して打抜加工を行えば、パンチにより打ち抜いたスリット孔の変形が防止され、スリット孔の変形が発生せず、グリーンシート積層間のズレ量を５μｍ未満に抑え、高い精度でグリーンシートを積層することが出来、凹凸の少ないスリット壁面を形成することが可能である。そのため、スリット幅が数十μｍ程度であっても、又、アスペクト比１０〜２５程度の、高アスペクト比な、後にセルを形成するスリットや、セル間のスリットを、容易に作成出来、優れた特性のアクチュエータ部を有するマイクロポンプを得ることが出来る。
【００９３】
更に、スリット加工後に焼成するので、スリット幅は、シート打ち抜き時点では、金型のパンチ加工幅とほぼ同等であるが、焼成時に収縮するので、薄肉加工スリットと焼成収縮の組み合わせで、幅が４０μｍ以下の微細スリットを形成することも可能であるし、金型の形状を変更する等の打ち抜き金型の設計次第で、スリットは直線以外であっても容易に形成出来、用途に応じた最適な形状を実現することが出来る。
【００９４】
図５（ａ）は、図６（ａ）〜図６（ｅ）に示される打抜同時積層方法によりスペーサ板７０を得る場合において、図３（ｂ）に示される焼成後のスペーサ板７０のＰ視端面図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すスリット（Ａ）５壁面のＭ部を拡大した断面模式図を示している。
【００９５】
上記したマイクロポンプの製造方法によれば、焼成前にスリット（Ａ）を形成するので、後にセルになり得るスリット（Ａ）の側壁面は焼成面で形成される。従って、マイクロクラックや粒内破壊が生じず、セルを形成する側壁の表面の結晶粒子状態は粒内破壊を受けている結晶粒子が１％以下となり実質上なしに等しく、アクチュエータ部として、圧縮残留応力による特性劣化が生じず、耐久性・信頼性を向上させることが出来る。
【００９６】
上記の製造方法によるグリーンシートの重ね合わせ精度の一例を掲げれば、厚さが５０μｍ、ヤング率が３９Ｎ／ｍｍ2のグリーンシートを、スリット（Ａ）幅５０μｍ、スリット（Ｂ）幅３０μｍ、となるように打ち抜きし、１０枚積層した場合に、焼成後の各層間のズレ量は、最大で４μｍ、表面粗さＲｔは概ね７μｍである。尚、焼成後のスリット（Ａ）幅は、焼成収縮により約４０μｍであった。
【００９７】
ポンプユニット（Ｂ）及びポンプユニット（Ｃ）を用いたマイクロポンプについても、マイクロポンプ１３０に準じて作製することが出来る。
例えば、ポンプユニット（Ｂ）を３つ備えるマイクロポンプ１４０においても、上記した図３（ａ）〜図３（ｃ）、及び、図６（ａ）〜図６（ｅ）に示される方法により、先ず、アクチュエータ部２を作製する。次いで、スクリーン印刷やディスペンサーで接着剤樹脂を塗布した上で、別途製作したシリコン樹脂の流路部５２を接着し一体化させた後に、図示しない必要な配線を接続することで、マイクロポンプ１４０を得る。
【００９８】
又、ポンプユニット（Ｃ）を３つ備えるマイクロポンプ１５０についても、同じように、先ず、アクチュエータ部２ａ，２ｂを各々作製する。その後、アクチュエータ部２ｂに変位伝達部１２６を接着し、その上に流体導入開口部３５並びに流体排出開口部３６を有するノズル板９を接着し流路１３を形成し、図示しない必要な配線を接続することで、マイクロポンプ１５０を得る。
【００９９】
以下に、本発明のマイクロポンプに用いられる材料について説明する。
先ず、駆動部であるアクチュエータ部のセルの側壁に用いられる圧電／電歪体又は反強誘電体の材料について説明する。
圧電／電歪体として用いられる材料としては、例えば、ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、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、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、マグネシウムタングステン酸鉛、又は、コバルトニオブ酸鉛等の１種又は２種以上を含有するセラミックスを挙げることが出来る。これらのセラミックスは、圧電／電歪体を構成するセラミックス成分中に５０重量％以上を占める主成分であることが好ましく、特に、ジルコン酸鉛を含有するセラミックスが主成分であることが好ましい。
【０１００】
又、これらのセラミックスに、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、マンガン等の酸化物の１種又は２種以上を含有させたものを用いてもよく、中でも、マグネシウムニオブ酸鉛と、ジルコン酸鉛と、チタン酸鉛とからなる成分を主成分とし、ランタン又はストロンチウムの少なくとも１種を含有するセラミックスが好ましい。
【０１０１】
反強誘電体の材料としては、ジルコン酸鉛を主成分とするセラミックス、ジルコン酸鉛とスズ酸鉛とからなる成分を主成分とするセラミックス、ジルコン酸鉛を主成分とし酸化ランタンを添加したセラミックス、又はジルコン酸鉛とスズ酸鉛とを主成分とし、ジルコン酸鉛又はニオブ酸鉛を添加したセラミックスが好ましい。
又、圧電／電歪体の他の材料としては、チタン酸バリウム、及び、チタン酸バリウムを主成分とするチタバリ系セラミックス強誘電体や、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）に代表される高分子圧電体、あるいは、（Ｂｉ0.5Ｎａ0.5）ＴｉＯ3に代表されるＢｉ系セラミックス圧電体、Ｂｉ層状セラミックスを挙げることが出来る。勿論、圧電／電歪特性を改善した上記材料の混合物や固溶体、及び、上記材料及び上記材料の混合物に添加物を添加せしめたものが用いられ得ることはいうまでもない。
尚、セルの側壁がセラミックスからなるとき、結晶粒の平均粒径は、駆動部たる側壁の機械的強度を重視する設計においては、０．０５〜２μｍであることが好ましい。駆動部たる側壁の機械的強度が高められるからである。駆動部たる側壁の伸縮特性を重視する設計においては、結晶粒の平均粒径は、１〜７μｍであることが好ましい。高い圧電／電歪特性を得られるからである。
【０１０２】
アクチュエータ部のセルの連通板及び蓋板については、側壁の材料と熱膨張率が近いことが好ましく、特にセラミックスからなり、積層焼成により側壁と一体化することが好ましいが、側壁の材料と同一のセラミックスでもよいし、異なっていてもよい。セルの連通板及び蓋板を構成するセラミックスとしては、例えば、安定化された酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、スピネル、ムライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、ガラス、これらの混合物等を用いることが出来る。
【０１０３】
側壁に形成する電極の材料としては、高温酸化雰囲気に耐えられる導体であれば、特に規制されるものではなく、例えば金属単体であっても、合金であってもよく、また、絶縁性セラミックスと金属単体、もしくはその合金との混合物であっても、何ら差し支えない。より好ましくは、白金、パラジウム、ロジウム等の高融点貴金属類、あるいは銀−パラジウム、銀−白金、白金−パラジウム等の合金を主成分とする電極材料、あるいは白金と基体材料や例えば圧電／電歪材料とのサーメット材料が好適に用いられる。
【０１０４】
ポンプユニット（Ｂ）に用いられる変位伝達部は、アクチュエータ部におけるセルの側壁の伸縮変位を直接伝達出来る程度の硬度を有するものが好ましい。例えば、ゴム、有機樹脂、有機接着フイルム、ガラス等が好ましいものとして挙げられるが、上述したセラミックスであってもかまわない。最も好ましくは、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系、ポリオレフィン系等の有機樹脂、これらの混合物又は有機接着フイルムがよい。更に、これらにフィラーを混ぜて硬化収縮を抑制したものも有効である。これらを用いれば、変位伝達部をセルの蓋板に接着させるのに、変位伝達部の材料そのものを接着剤として兼ねることが出来る。ポンプユニット（Ｃ）を用いる実施例として掲げたマイクロポンプ１５０の入力弁部、出力弁部を構成する変位伝達部も、同様である。
【０１０５】
ケーシングの構成材料としては、例えば、ガラス、石英、アクリル等のプラスチック、セラミックス等、あるいは、金属等が挙げられる。ケーシングは、接触する流体により腐食し難いものが好ましい。変位伝達部と接触する場合には、それによって変形しない程度の硬度を有することが好ましい。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るマイクロポンプによれば、小型、薄型であって、且つ、流体の排出量（移動量）の増大化及び応答性の高速化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るマイクロポンプの一実施形態を示す断面図であり、図１（ａ）は停止状態を示し、図１（ｂ）は駆動状態を示す。
【図２】  従来のポンプの一実施形態を示す断面図である。
【図３】  本発明に係るマイクロポンプの製造方法の一例を示す概略工程説明図である。
【図４】  本発明に係るマイクロポンプの製造方法の他の一例を示す概略工程説明図である。
【図５】  本発明に係る打抜同時積層を含むマイクロポンプの製造方法において、図５（ａ）は図３（ｂ）のＰ視端面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＭ部の断面拡大模式図である。
【図６】  図３（ａ）に示すグリーンシートのスリット孔打抜積層において、打抜同時積層を行う方法の一例を示す工程説明図であり、
図６（ａ）は、ダイに最初のグリーンシートを載せた１枚目準備工程を示し、
図６（ｂ）は、最初のグリーンシートの打ち抜き工程を示し、
図６（ｃ）は、２枚目のグリーンシートを載せた２枚目準備工程を示し、
図６（ｄ）は、２枚目のグリーンシートの打ち抜き工程を示し、
図６（ｅ）は、全シートの打ち抜き、積層を終えてストリッパにより積層したグリーンシートを離す打抜完了工程を示す図である。
【図７】  本発明に係るマイクロポンプの他の実施形態を示す断面図であり、図７（ａ）は停止状態を示し、図７（ｂ）は駆動状態を示す。
【図８】  本発明に係るマイクロポンプの更に他の実施形態を示す断面図であり、図８（ａ）は停止状態を示し、図８（ｂ）は駆動状態を示す。
【図９】  本発明に係るマイクロポンプの他の実施形態を示す断面図である。
【図１０】  本発明に係るマイクロポンプの一実施形態を示す断面図である。
【図１１】  本発明に係るマイクロポンプの他の実施形態を示す断面図である。
【図１２】  本発明に係るマイクロポンプの更に他の実施形態を示す断面図である。
【図１３】  本発明に係るマイクロポンプの一実施形態を示す断面図であり、図１３（ａ）は垂直断面を示し、図１３（ｂ）は水平断面を示す。
【図１４】  本発明に係るマイクロポンプの他の実施形態を示す断面図であり、図１４（ａ）は垂直断面を示し、図１４（ｂ）は水平断面を示す。
【図１５】  本発明に係るマイクロポンプの更に他の実施形態を示す断面図であり、図１５（ａ）は垂直断面を示し、図１５（ｂ）は水平断面を示す。
【図１６】  本発明に係るマイクロポンプの動作を示す説明図である。
【符号の説明】
２…アクチュエータ部、３…セル、５…スリット（Ａ）、６…側壁、７…蓋板、８…ノズル、９…ノズル板、１０…パンチ、１１…ストリッパ、１２…ダイ、１３，１３ａ，１３ｂ…流路、１４…ケーシング、１５…スリット孔、１６，１６ａ〜１６ｃ…グリーンシート、１７…引離治具、２５…スリット孔、２６…変位伝達部、３１…システム流体、３２…流体、３３…導入流路、３４…排出流路、３５…流体導入開口部、３６…流体排出開口部、３７…逆止弁、３８…圧力損失形成部、４２…流路部、４４…ポンプユニット（Ａ）、４５…スリット（Ｂ）、５２…流路部、５４…ポンプユニット（Ｂ）、６２…流路部、６４…ポンプユニット（Ｃ）、６８…連通板、７０…スペーサ板、７２…連通開口部、７３…連通孔、７４…貫通孔、８３…入力弁部、８４…ポンプ部、８５…出力弁部、９３…入力弁部、９４…ポンプ部、９５…出力弁部、１０１…マイクロポンプ、１０３…入力弁部、１０４…ポンプ部、１０５…出力弁部、１０７…マイクロポンプ、１０９…マイクロポンプ、１１０…ポンプ、１１２…ポンプ本体、１１４…ケーシング、１１６…ポンプ部、１１８…入力弁部、１２０…出力弁部、１２６…変位伝達部、１３０…マイクロポンプ、１４０…マイクロポンプ、１４２…振動部、１５０…マイクロポンプ。
【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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