(57)【要約】【課題】微小構造体の圧電デバイスにおいて、単純な構造で高変位、高トルクを発生可能な機構を備える。【解決手段】  圧力媒介物質２が充填されてなる圧力媒介室３と、圧力媒介室３の壁面の一部を構成する第１の変位面４ａと、電圧の印加により駆動され、第１の変位面４ａを変位させる圧電素子５と、圧力媒介室３の壁面の他の一部を構成する、第１の変位面４ａの変位に応じて変位する第２の変位面６ａとを備える。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力媒介物質が充填されてなる圧力媒介室と、
該圧力媒介室の壁面の一部を構成する第１の変位面と、
電圧の印加により駆動され、前記第１の変位面を変位させる圧電素子と、
前記圧力媒介室の壁面の他の一部を構成する、前記第１の変位面の変位に応じて変位する第２の変位面とを備えたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記第１の変位面の面積が前記第２の変位面の面積より小さく、かつ、前記第１の変位面の数が前記第２の変位面の数よりも多いことを特徴とする請求項１記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記第１の変位面の前記圧力媒介室に面する総面積が、前記第２の変位面の前記圧力媒介室に面する総面積よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記第１の変位面と前記第２の変位面とが、前記圧力媒介室の同一の壁面に設けられていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の圧電デバイス。
【請求項５】
請求項１から４いずれか１項記載の圧電デバイスと、
液体が貯留され、前記圧電デバイスの前記第２の変位面により壁面の一部が構成され、該第２の変位面の変位により加圧される加圧液室および該加圧液室から外部に前記液体が吐出される液体吐出口を有する液体加圧吐出部材とを備えたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項６】
請求項１から４いずれか１項記載の圧電デバイスと、
前記圧電デバイスの前記第２の変位面により壁面の一部が構成され、該第２の変位面の変位により液体が流入する流入口および該液体が流出する流出口を備えたポンプ室とを備えたことを特徴とするマイクロポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical system:マイクロエレクトロメカニカルシステム）圧電デバイス、該圧電デバイスを備えた液体吐出装置およびマイクロポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳと呼ばれる微細構造体を作製する技術が大いに発展し、多様多種のマイクロセンサー、マイクロアクチュエータが開発されている。ＭＥＭＳによるアクチュエータは、駆動原理として静電力、電磁力、圧電効果、熱歪み等を利用したものがあり、これらを利用したインクジェットヘッド、ＤＭＤ(デジタル・ミラー・デバイス)プロジェクター等が開発され実用化されている。
【０００３】
しかしながら、ＭＥＭＳアクチュエータの開発は、ＭＥＭＳセンサーに比べ困難であると言われており、その理由の１つに微小構造体で高トルク、高変位の構造を作ることが原理的に難しい点が挙げられる。静電力の大きさは静電を発生する電極面積に比例し、高変位を得る為には二電極間の距離を大きくとる必要があるが、そうすると駆動の為に高電圧が必要になる。また、逆圧電効果による力は構造体が微小でも大きいが、大きな変位を出すためには構造体を大きくする必要がある。
【０００４】
近年、ＭＥＭＳアクチュエータにおいて変位を拡大する機構の開発が進められており、例えば、非特許文献１には積層型圧電アクチュエータを平行に２本ならべ変位を拡大する方法が提案されており、また、非特許文献２にはテコの原理を使うような構造が提案されている。
【０００５】
一方、圧電アクチュエータにおける圧電素子自体の圧電性能を向上させることにより高い変位を得る構成とすることが考えられる。例えば、基板上にスパッタ法により成膜された圧電体膜を備えたものが知られており、スパッタ法により成膜された圧電体膜は、分極処理を行うことなく、成膜直後の状態で基板側から膜表面に向かう自発分極を有し、高い圧電特性が得られることが知られており、これを用いた圧電アクチュエータの開発も進められている。
【非特許文献１】Sensors and Actuators A 122 (2005) 301-306
【非特許文献２】2007年電子情報通信学会総合大会論文集C-5-10
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、変位を大きくするための非特許文献１や非特許文献２で提案されている構造は複雑であり、製造プロセスが複雑で製造が困難である。
【０００７】
既述のように、基板上にスパッタ法により成膜される圧電体膜を圧電素子として利用すれば、大きな変位量が得られるが、既述のような基板側から膜表面に向かう（下部電極層側から上部電極層側に向かう）自発分極を有する圧電体膜を備えた圧電素子構造体を実用化する場合、駆動時の電界の向きを自発分極の向きと一致させるために、上部電極を下部電極より高い電位とする必要がある。したがって、上部電極側を接地電位とし、下部電極側をアドレス電極として正電位とするために基板側の電極である下部電極を個別電極とする、あるいは、下部電極側を接地電位とし、上部電極側をアドレス電極として負電位として駆動させる必要がある。
【０００８】
しかしながら、下部電極を個別電極とする場合、製造プロセスが複雑になるという問題があり、負電圧駆動を行うための負電圧駆動用ＩＣは正電圧駆動用ＩＣと比較してサイズが大きく、負電圧駆動用ＩＣを備えるためにこれを備える装置全体のサイズが大きくなってしまう、また１枚のウェハから製造可能な素子数をＩＣサイズに合わせて減らす必要が生じること、さらには、負電圧駆動用ＩＣ自体も正電圧用と比較して高価であることからコスト高となるという問題がある。
【０００９】
本発明は、本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、ＭＥＭＳのような微小構造体においても単純な構造で高変位、高トルクを発生可能な機構を備えた圧電デバイスを提供することを目的とするものである。また、本発明はその圧電デバイスを備えた液体吐出装置およびマイクロポンプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の圧電デバイスは、圧力媒介物質が充填されてなる圧力媒介室と、
該圧力媒介室の壁面の一部を構成する第１の変位面と、
電圧の印加により駆動され、前記第１の変位面を変位させる圧電素子と、
前記圧力媒介室の壁面の他の一部を構成する、前記第１の変位面の変位に応じて変位する第２の変位面とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
変位面は、例えば、ダイアフラム構造のダイアフラム、あるいは、ピストン構造のピストン部などにより構成することができる。圧力媒介物質は、液体（ゾル、ゲルを含む）、気体など、圧力を加えることにより容易に形状が変化する物質であればよいが、特に油などの非圧縮性流体が圧力を効果的に媒介でき好ましい。
【００１２】
前記第１の変位面の面積が前記第２の変位面の面積より小さく、かつ、第１の変位面の数が第２の変位面の数よりも多いことが望ましい。
【００１３】
前記第１の変位面の前記圧力媒介室に面する総面積が、前記第２の変位面の前記圧力媒介室に面する総面積よりも大きいことが望ましい。「総面積」は変位面の数が複数であれば、それらの変位面の面積の総和である。
【００１４】
第１の変位面と前記第２の変位面とは、圧力媒介室の互いに異なる壁面に設けられていてもよいし、前記圧力媒介室の同一の壁面に設けられていてもよい。
【００１５】
本発明の液体吐出装置は、請求項１から４いずれか１項記載の圧電デバイスと、
液体が貯留され、前記圧電デバイスの前記第２の変位面により壁面の一部が構成され、該第２の変位面の変位により加圧される加圧液室および該加圧液室から外部に前記液体が吐出される液体吐出口を有する液体加圧吐出部材とを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明のマイクロポンプは、請求項１から４いずれか１項記載の圧電デバイスと、
前記圧電デバイスの前記第２の変位面により壁面の一部が構成され、該第２の変位面の変位により液体が流入する流入口および該液体が流出する流出口を備えたポンプ室とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の圧電デバイスは、圧電素子により駆動される第１の変位面の変位を圧力媒体物質を介して第２の変位面に伝達する構成となっていることから、複数の第１の変位面による変位を第２の変位面に集約することにより大トルクの変位を実現したり、第１の変位面による変位を第１の変位面より小さい面積の第２の変位面に集約することにより高ストロークの変位を実現したり、第２の変位面の変位の方向や向きを第１の変位面の変位の方向や向きと異ならせて、圧電膜の性質を良好に保ったままの利用を実現したりするなどが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
＜圧電デバイス＞
本発明の第１の実施形態のＭＥＭＳ圧電デバイスである、ダイアフラム型油圧式圧電アクチュエータ１について説明する。図１Ａは本発明に係る第１の実施形態の圧電アクチュエータの平面図、図１Ｂは圧電アクチュエータ非駆動時の要部概略を示す断面図、図１Ｃは圧電デバイス駆動時の状態を模式的に示す断面図、図２Ａ〜図２Ｅは圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図である。
【００２０】
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、本実施形態の圧電アクチュエータ１は、非圧縮性流体であるオイル（圧力媒介物質）２が充填されてなる圧力媒介室３と、圧力媒介室３の壁面の一部を構成する複数の第１の変位面４ａと、電圧の印加により駆動され、第１の変位面４ａを変位させる、それぞれの第１の変位面４ａに対応して設けられた圧電素子５と、圧力媒介室３の壁面の他の一部を構成する、第１の変位面４ａの変位に応じて変位する第２の変位面６ａとを備えている。
【００２１】
圧力媒介室３は複数の第１のダイアフラム構造が作りこまれた基板１０と、第２のダイアフラム構造を構成する基板２０とが上下に貼り合わされて形成されており、第１の変位面４ａおよび第２の変位面６ａは、それぞれ第１のダイアフラム４と第２のダイアフラム６の圧力媒介室３に面する面に相当する。
【００２２】
圧電素子５は、複数設けられている第１の変位面４ａ（ダイアフラム４）上にそれぞれ対応して設けられており、ダイアフラム４上に下部電極５１、圧電体５２および上部電極５３が順次積層されてなる。ここでは、複数設けられている第１のダイアフラム４は共通の構造板１５から構成され、下部電極５１および圧電体５２はこの構造板１５の上に順次一様に形成され、上部電極５３は各ダイアフラム４に対応して個々に分離形成されている。この第１のダイアフラム４とそれに対応して設けられている圧電素子５は１組で１つの微小圧電アクチュエータを構成し、本圧電アクチュエータ１は微小圧電アクチュエータを１６個備えている。
【００２３】
圧力媒介室３内の上部（基板１０のダイアフラム構造部）は、上壁面から圧力媒介室３内部に延びる壁部により１６の筒状部３ｂに区画され、各区画の上壁面が第１のダイアフラム４により構成されている。
【００２４】
圧力媒介室３の下壁面は、１つの大径の筒状開口２６を有する基板２０に支持された構造板２５により構成されており、構造板２５の筒状開口２６に対応する部分が第２のダイアフラム６を構成するものとなっている。
【００２５】
このように、本実施形態の圧電アクチュエータ１は、第２の変位面６ａの面積よりも小さい面積の第１の変位面４ａを複数備えており、駆動時には図１Ｃに示すように、各圧電素子５が駆動され第１のダイアフラム４が変位することに伴い第２のダイアフラム６が変位する。第１のダイアフラム４の変位面４ａが媒介室３内側へ変位すると媒介室３内のオイル２が圧力を受け、このオイル２が圧力を第２のダイアフラム６の変位面６ａへ伝達し、該第２のダイアフラム６を媒介室外側へ変位させる。第１のダイアフラム４と圧電素子５からなる微小圧電アクチュエータの変位体積の総和が第２のダイアフラム６の変位体積となることから微小圧電アクチュエータの駆動により高トルク、高変位を得ることができる。
【００２６】
本実施形態の圧電アクチュエータ１の製造方法の一例を説明する。  
図２Ａに示すように、まず、Ｓｉハンドル層１１、ＳｉＯ2層１２、Ｓｉ活性層１３からなるＳＯＩ基板１６のＳｉ活性層１３表面にさらにＳｉＯ2膜１４を設けた基板１０を用意する。ＳＯＩ基板１６のＳｉ活性層１３の厚みは１０μｍ、Ｓｉハンドル層１１の厚みは３００μｍ、ＳＯＩ基板１６のＳｉＯ2層１２および表面に設けられたＳｉＯ2膜１４の厚みはそれぞれ５００ｎｍである。
【００２７】
ＳｉＯ2膜１４上にスパッタ法により下部電極５１としてＴｉ（１０ｎｍ）／Ｐｔ（２００ｎｍ）を成膜した後、スパッタ法により成膜温度５００℃でＰＺＴ圧電膜５２を５μｍ成膜する。
【００２８】
続いて、上部電極５３として、Ｃｒ（１０ｎｍ）／Ａｕ（２００ｎｍ）をスパッタ法により成膜し、通常のフォトリソグラフィとウェットエッチングにより上部電極５３をパターン化する。
【００２９】
次に、図２Ｂに示すように、基板１０の裏面に大開口部３ａを形成するためのレジストパターンをリソグラフィにより作製し、ボッシュ法によるドライエッチングでＳｉハンドル層１１裏面から垂直に２００μｍエッチングして大開口部３ａを形成し、その後、レジストを除去する。
【００３０】
先のエッチングにより開口された大開口部３ａのエッチング面にレジストパターンをリソグラフィにより作製し、ボッシュ法によるドライエッチングで垂直にＳｉＯ2層１２に到達するまでエッチングし、図２Ｃに示すように直径５００μｍの小開口部３ｂを複数形成する。ＳｉＯ2層１２、Ｓｉ活性層１３およびＳｉＯ2膜１４が構造板１５を構成するものであり、この構造板１５の各開口部３ｂに対応する部分がそれぞれ第１のダイアフラム４を構成している。
【００３１】
図２Ｄに示すように、Ｓｉハンドル層２１、ＳｉＯ2層２２、Ｓｉ活性層２３からなるＳＯＩ基板の表面にＳｉＯ2膜２４が形成されてなる第２の基板２０のＳｉハンドル層２１裏面から垂直にＳｉＯ2層２２までエッチングして直径１５００μｍの開口２６を形成し、この基板２０と、先の工程で得た図２Ｃに示す基板１０とを貼り合わせる。この際貼り合わせる時にはエポキシを用いる。この２枚の基板１０、２０を貼り合わせることにより、圧力媒介室３が形成される。基板２０のＳｉＯ2層２２、Ｓｉ活性層２３およびＳｉＯ2膜２４が構造板２５を構成するものであり、その開口２６に対応する部分が第２のダイアフラム６を構成している。
【００３２】
最後に、図２Ｅに示すように、上部から液体を注入できる孔を形成し、空気が入らぬように圧力媒介室３にオイル２を注入し、その後、孔をエポキシで封止する。
【００３３】
以上のようにして本実施形態のダイアフラム型油圧式圧電アクチュエータ１を作製することができる。本圧電アクチュエータ１において、１つのダイアフラム４と圧電素子５とからなる微小圧電アクチュエータは、開口径が小さく剛性が高い為、高い圧力を発生することができるが、変位体積が小さい。しかし、このように微小圧電アクチュエータを複数作り、それらの変位体積を上記のような機構で総計することによって、高圧力かつ高変位体積のアクチュエータを実現することができる。
【００３４】
本発明の第２の実施形態のＭＥＭＳ圧電デバイスである、ダイアフラム型油圧式圧電アクチュエータ１０１について説明する。図３Ａは本発明に係る第２の実施形態の圧電アクチュエータ１０１の断面図を示すものであり、図３Ｂは圧電アクチュエータ駆動時の状態を示す断面図、図３Ｃは図３ＡにおけるIIIＣ―IIIＣ断面図である。
【００３５】
本実施形態の圧電アクチュエータ１０１は、非圧縮性流体であるオイル（圧力媒介物質）１０２が充填されてなる圧力媒介室１０３と、圧力媒介室１０３の壁面の一部を構成する複数の第１の変位面１０４ａと、電圧の印加により駆動され、第１の変位面１０４ａを変位させる、それぞれの第１の変位面１０４aに対応して設けられた圧電素子１０５と、圧力媒介室１０３の壁面の他の一部を構成する、第１の変位面１０４ａの変位に応じて変位する第２の変位面１０６ａとを備えている。
【００３６】
本圧電アクチュエータ１０１は、複数のダイアフラム１０４が作り込まれ、複数の圧電素子１０５が形成された基板１００と、圧電素子１０５を覆う凹部を有する基板１２０とが上下に貼り合わされて形成されており、圧電素子１０５が圧力媒介室１０３内部に備えられている。
【００３７】
圧電素子１０５は、各ダイアフラム１０４上にそれぞれ対応して設けられており、ダイアフラム１０４上に下部電極１５１、圧電体１５２および上部電極１５３が順次積層されてなる。
【００３８】
第１のダイアフラム１０４の変位面１０４ａは圧電素子１０５の駆動により圧力媒介室内側へ変位（図中凸状に変位）するよう構成されている。他方、第２のダイアフラム１０６は第１のダイアフラム１０４と同一の構造体１１５から構成されており、第２のダイアフラム１０６の第２の変位面１０６ａは、第１の変位面１０４ａの変位により圧力を受けたオイル１０２から圧力受け、圧力媒介室外側へ変位（図中凹状に変位）する。
【００３９】
上述の第１の実施形態の圧電アクチュエータ１との大きな違いは、本実施形態においては、第１の変位面１０４ａと第２の変位面１０６ａが圧力媒介室１０３の同一の壁面に設けられており、第１の変位面１０４aと第２の変位面１０６ａが互いに逆向き変形するよう構成されている点である。つまりこの構造をとることによって、微小アクチュエータによる変位の向きを逆転させて利用できる構成となっている。スパッタ法により基板上に圧電体膜を成膜すると、圧電体膜の自発分極の分極方向が基板側から膜表面に向かう向きとなる場合があり、このような自発分極の圧電体膜を備えた圧電素子を、圧電体膜の上面に設けられる上部電極側をアクティブ電極として正電圧駆動をすると、本実施形態のように、ダイアフラム１０４が凸に変形する。スパッタ法で成膜された圧電体膜の分極方向を逆転させることは材料的に困難であり、また駆動電源の極性を逆転することも容易でない場合が多い。本実施形態の圧電アクチュエータの構造は、このような場合に圧電体膜を分極処理することなく、正電圧駆動するための駆動方向の転換方法の一例でもある。
【００４０】
本実施形態の圧電アクチュエータ１０１の製造方法の一例を説明する。  
図４Ａに示すように、まず、厚み３００μｍのＳｉ基板１００を用意する。
【００４１】
図４Ｂに示すように、複数のピストン開口（開口幅５００μｍ）１１８をリソグラフィとボッシュ法によるドライエッチングにより形成する。エッチングの深さは２０μｍ程度で良い。
【００４２】
図４Ｃに示すように、ピストン開口１１８に囲まれた中央部に、基板１００を貫通するマスター開口(直径１５００μｍ)１１９をリソグラフィとボッシュ法によるドライエッチングによって形成する。この時の基板１００の平面形状は図３Ｃに示すようなものとなる。
【００４３】
次に、図４Ｄに示すように、３００μｍ厚のＳｉハンドル層１１１、１μｍのＳｉＯ２層１１２、１０μｍ厚のＳｉ活性層１１３からなるＳＩＯ基板のＳｉ活性層１１３表面が熱酸化されＳｉＯ2膜１１４が形成されてなる第２の基板１１０を用意し、この第２の基板１０１のＳｉＯ2膜１１４の面を、ピストン開口１１８とマスター開口１１９が形成されたＳｉ基板１００のピストン開口１１８が形成された面と陽極接合により貼り合わせる。
【００４４】
さらに、図４Ｅに示すように、ＳＯＩ基板のＳｉハンドル層１１１を、研磨と後に続くドライエッチングにより除去し、第２の基板１１０からＳｉＯ２層１１２、Ｓｉ活性層１１３、ＳｉＯ2膜１１４からなる積層構造板１１５のみを残す。
【００４５】
図４Ｆに示すように、Ｓｉハンドル層１１１の除去により露出したＳｉＯ2層１１２上に下部電極１５１としてＴｉ／Ｐｔをスパッタ法により成膜した後、スパッタ法によりＰＺＴ圧電膜１５２を５μｍ成膜する。
【００４６】
図４Ｇに示すように、上部電極１５３として、Ｃｒ／Ａｕをスパッタ法により成膜した後、リソグラフィとウェットエッチングによりパターニングする。ピストン開口１１８に対応する部分にのみ上部電極１５３が形成されたパターンとなる。
【００４７】
引き続き、上部電極１５３が形成されている部分のみ圧電体膜１５２が残るように圧電体膜１５２のパターニングを行う。これにより、ピストン開口１１８の上方に圧電素子１０５が形成される。圧電体子１０５とピストン開口１１８との間の積層構造板１１５が第１のダイアフラム１０４を構成するものとなる。
【００４８】
さらに、図４Ｈに示すように、別途工程により凹部が形成されたＳｉ基板１２０の凹部で圧電素子１０５を覆うようにＳｉ基板１２０と基板１００をエポキシにより貼り合わせる。
【００４９】
図４Ｉに示すように、上部から液体を注入できる孔を形成し、空気が入らぬように圧力媒介室１０３にオイル１０２を注入し、その後、孔をエポキシで封止する。
【００５０】
以上のようにして本実施形態のダイアフラム方油圧式圧電アクチュエータ１０１を作製することができる。
【００５１】
本発明の第３の実施形態のＭＥＭＳ圧電デバイスである、高ストローク型の油圧式圧電アクチュエータ２０１について説明する。図５は圧電アクチュエータ２０１の要部を模式的に示す断面図である。
【００５２】
本実施形態の圧電アクチュエータ２０１は、圧力媒介室２０３の壁面の一部を構成する第１の変位面２０４ａと、電圧の印加により駆動され、第１の変位面２０４ａを変位させる、それぞれの第１の変位面２０４ａに対応して設けられた圧電素子２０５と、圧力媒介室２０３の壁面の他の一部を構成する、第１の変位面２０４ａの変位に応じて変位する第２の変位面２０６ａとを備えている。
【００５３】
圧力媒介室２０３はダイアフラム構造が作りこまれた基板２１０と、ダイアフラム２０４の変位面２０４aの面積より小さい開口面積の貫通孔にピストン２０６を備えた基板２３０とを貼り合わせて形成されており、第２の変位面はピストン２０６の面により構成されている。
【００５４】
圧電素子２０５は、構造板２１５上に設けられた、下部電極２２１、圧電体２２２、ダイアフラムに対応させた大きさに形成された上部電極２２３が順次積層されてなる。
【００５５】
第２の変位面２０６ａの面積が第１の変位面２０４ａの面積と比較して小さく構成されており、両者の変位体積は同一であるが、第２の変位面２０６の変位距離は第１の変位面２０４の変位距離より大きくなる高ストロークの変位を得ることができる。
【００５６】
＜液体吐出装置＞
本発明にかかる液体吐出装置の実施形態として、第２の実施形態の圧電アクチュエータを備えたインクジェット式記録ヘッドについて説明する。
【００５７】
図６は本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの要部を模式的に示す断面図である。
【００５８】
本実施形態のインクジェット式記録ヘッド２５０は、吐出孔２５１を備えた薄板２５２を、第２の実施形態の圧電アクチュエータ１０１の下面に、該圧電アクチュエータ１０１のマスター開口１１９に吐出孔２５１が対応するように貼り合わせて構成されたものである。圧電アクチュエータ１０１のマスター開口１１９と薄板２５２とに囲まれた部屋はインクが貯留され、インク吐出のために加圧される加圧液室である。
【００５９】
本実施形態のヘッド２５０においては、圧電素子１０５を駆動させることにより、ダイアフラム１０４が圧電アクチュエータ１０１の圧力媒介室１０３内側に変位し、その変位によりダイアフラム１０６が圧力媒介室１０３外側のマスター開口１１９向きに変位し、ダイアフラム１０６の変位により加圧液室内が加圧され、該加圧液室内のインクが吐出孔２５１から吐出される。
【００６０】
＜マイクロポンプ＞
本発明にかかるマイクロポンプの実施形態として、第１の実施形態の圧電アクチュエータを備えた高トルク出力マイクロポンプについて説明する。
【００６１】
図７Ａ〜７Ｃは本実施形態のマイクロポンプを説明するための図である。図７Ａは流路が形成される基板の平面図、図７Ｂは基板の一部の断面を示す断面図、図７Ｃは、マイクロポンプの要部の概略構成を示す断面図である。
【００６２】
本実施形態のマイクロポンプ２６０は、流路基板２６１上に第１の実施形態の圧電アクチュエータ１を備えてなる。流路基板２６１の表面には流路とポンプ室相当部分に凹部２６２が設けられており、ポンプ室相当部分には液体が流入する流入口２６３、液体が流出する流出口２６４が備えられており、流入口２６３および流出口２６４にはそれぞれ固定型整流バルブ２６５が設けられている。流路基板２６１は例えば、Ｓｉ基板であり、ドライエッチングにより深さ１００μｍ程度の溝が形成されたものを用いればよい。
【００６３】
なお、圧電アクチュエータ１の筒状開口２６の形状と基板２６１上に設けられる凹部の形状を同一形状とし、一致させて貼り合わせる。筒状開口２６、第２のダイアフラム６および基板２６１で囲まれた空間がポンプ室である。圧電素子５を駆動して第１のダイアフラム４を変位させ、これに伴い第２のダイアフラム６を変位させることにより、流入口から液体をポンプ室内に流入させ、ポンプ室内の液体を流出口から流出させることができる。
【００６４】
このように、上述のような本発明の実施形態の圧電アクチュエータ１を備えたことにより、高トルクで高変位体積出力可能なマイクロポンプを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１Ａ】第１の実施形態の圧電アクチュエータ（圧電デバイス）の平面図
【図１Ｂ】第１の実施形態の圧電アクチュエータの要部概略を示す断面図
【図１Ｃ】第１の実施形態の圧電アクチュエータの駆動時の様子を示す断面図
【図２Ａ】第１の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その１）
【図２Ｂ】第１の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その２）
【図２Ｃ】第１の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その３）
【図２Ｄ】第１の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その４）
【図２Ｅ】第１の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その５）
【図３Ａ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの要部概略を示す断面図
【図３Ｂ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの駆動時の状態を示す断面図
【図３Ｃ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの基板１００の開口を示す断面図
【図４Ａ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その１）
【図４Ｂ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その２）
【図４Ｃ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その３）
【図４Ｄ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その４）
【図４Ｅ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その５）
【図４Ｆ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その６）
【図４Ｇ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その７）
【図４Ｈ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その８）
【図４Ｉ】第２の実施形態の圧電アクチュエータの製造工程を示す断面図（その９）
【図５】第３の実施形態の圧電アクチュエータの要部を示す断面図
【図６】本発明に係る実施形態のインクジェット式記録ヘッド（液体吐出装置）の構造を示す要部断面図
【図７Ａ】本発明に係る実施形態のマイクロポンプの流路基板を示す平面図
【図７Ｂ】本発明に係る実施形態のマイクロポンプの流路基板の一部断面図
【図７Ｃ】本発明に係る実施形態のマイクロポンプの構造を示す要部断面図
【符号の説明】
【００６６】
１、１０１、２０１    圧電アクチュエータ
２、１０２、２０２    非圧縮性流体（圧力媒介物質）
３、１０３、２０３    圧力媒介室
４、１０４、２０４    第１のダイアフラム（第１の変位面）
５、１０５、２０５    圧電体素子
６、１０６    第２のダイアフラム（第２の変位面）
２０６    ピストン（第２の変位面）
２５０    インクジェット式記録ヘッド
２６０    マイクロポンプ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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