压电器件、液体喷出头、液体喷出装置制造方法及图纸

本发明专利技术可在抑制裂纹的产生的同时，提高位移效率。本发明专利技术的压电器件具备：压力室；压电元件；振动板，其被配置在压力室与压电元件之间，振动板具有单晶硅基材的晶面{100}，压电元件以在俯视观察时与压力室的内周重叠的方式被配置在振动板上，并在俯视观察时夹着压力室的内周而在压力室的中心侧处具有内边缘，在压电元件的内边缘的形状中，在俯视观察时内含内边缘的最小的第一矩形中，在第一矩形的各边的中央部处内边缘与边相比位于内侧，在压力室的内周的形状中，在俯视观察时内含内周的最小的第二矩形中，在第二矩形的各边的中央部处内周与边相比位于内侧，第一矩形与第二矩形中的一边的方向沿着晶面内的晶体取向＜010＞。

Piezoelectric device, liquid ejector, liquid ejector

The invention can restrain the generation of cracks and improve the displacement efficiency. The piezoelectric device of the invention includes: pressure chamber; piezoelectric element; vibration plate, which is arranged between pressure chamber and piezoelectric element. The vibration plate has crystal plane {100} of single crystal silicon substrate. The piezoelectric element is arranged on the vibration plate in the way of overlapping with the inner circumference of the pressure chamber during overlooking observation, and clamps the pressure chamber during overlooking observation. In the shape of the inner edge of the piezoelectric element, in the first rectangle with the smallest inner edge when looking down, in the inner edge of the pressure chamber, in the central part of the first rectangle, the inner edge is in the inner side when compared with the edge. In the shape of the inner circumference of the pressure chamber, it is included in the overlooking observation. In the second rectangle with the smallest inner circumference, the inner circumference is located in the inner side of the second rectangle at the central part of each side, and the orientation of the first rectangle and one side of the second rectangle along the crystal plane is less than 010.

【技术实现步骤摘要】
压电器件、液体喷出头、液体喷出装置
本专利技术涉及一种通过压电器件来发生压力变动的技术。
技术介绍
一直以来，提出了一种通过利用压电器件而使压力室发生压力变动，从而使被供给至压力室的油墨等液体从喷嘴喷出的液体喷出头。例如，在专利文献1中，公开了一种针对每个压力室而设置具备构成压力室(增压腔室)的壁面(上表面)的振动板(膜片)与使振动板振动的压电元件的压电器件的技术。该压电元件被配置在圆形的压力室的周缘部上，并通过利用压电元件而使由单层的硅基材构成的振动板中的在俯视观察时与压力室重叠的振动区域的周围进行挠曲，从而使振动板向压力室侧发生变形。但是，由于专利文献1的振动板由单层的硅基材构成，因此存在如下情况，即，依据所使用的硅基材的晶面，杨氏模量会根据晶面内的方向而发生变化。在由这样的硅基材构成振动板的情况下，由于例如杨氏模量较大的晶体取向与杨氏模量较小的晶体取向相比振动板不易发生挠曲，因此有可能妨碍整体上振动板的位移。另一方面，由于在杨氏模量较小的晶体取向上，振动板易于挠曲，因此当过度挠曲时，容易在振动板或压电元件上出现裂纹(龟裂)。可是，由于在专利文献1的压力室或压电元件的形状中并未考虑到晶体取向，因此当在振动板的周围存在杨氏模量不同的取向时，则有可能妨碍整体上振动板的位移，或者容易出现裂纹。专利文献1：日本特表2012-532772号公报
技术实现思路
考虑到以上的实际情况，本专利技术的目的在于，在抑制裂纹的产生的同时，提高位移效率。为了解决以上的课题，本专利技术的压电器件具备：压力室；压电元件；振动板，其被配置在压力室与压电元件之间，振动板具有单晶硅基材的晶面{100}，压电元件以在俯视观察时与压力室的内周重叠的方式被配置在振动板上，并在俯视观察时夹着压力室的内周而在压力室的中心侧处具有内边缘，在压电元件的内边缘的形状中，在俯视观察时内含内边缘的最小的第一矩形中，在第一矩形的各边的中央部处内边缘与边相比位于内侧，在压力室的内周的形状中，在俯视观察时内含内周的最小的第二矩形中，在第二矩形的各边的中央部处内周与边相比位于内侧，第一矩形与第二矩形中的一边的方向沿着晶面内的晶体取向＜010＞。根据以上的方式，在振动板具有单晶硅基材的晶面{100}的情况下，压电元件的内边缘的形状和对振动板的振动区域进行划定的压力室的内周的形状成为与根据振动板的晶体取向而不同的杨氏模量的大小相对应的形状。因此，能够使振动板的振动区域中所产生的形变在圆周方向上均匀化。由此，由于能够抑制在杨氏模量较小的取向上的振动板的过度挠曲，因此能够抑制针对振动板或压电元件的裂纹的产生。另一方面，由于在杨氏模量较大的取向上能够易于挠曲，因此能够抑制妨碍振动板整体的位移的情况。因此，能够在抑制裂纹的产生的同时，提高位移效率。在本专利技术的优选的方式中，在第一矩形的各边的中央部处，沿着第一方向的压电元件的内边缘和第一矩形的边之间的距离，相对于沿着与第一方向正交的第二方向的压电元件的内边缘和第一矩形的边之间的距离而在0.79倍以上且1倍以下，在第二矩形的各边的中央部处，沿着第一方向的压力室的内周和第二矩形的边之间的距离，相对于沿着第二方向的压力室的内周和第二矩形的边之间的距离而在0.79倍以上且1倍以下。根据以上的方式，在由单晶硅基材的晶面{100}构成振动板的情况下，能够在单晶硅基材的面取向偏移角度上确保某种程度的余量(例如±35度左右)，即使在该范围内，也能够在抑制振动板或压电元件的裂纹的产生的同时，提高位移效率。为了解决以上的课题，本专利技术的压电器件具备：压力室；压电元件；振动板，其被配置在压力室与压电元件之间，振动板具有单晶硅基材的晶面{110}，压电元件以在俯视观察时与压力室的内周重叠的方式被配置在振动板上，并在俯视观察时夹着压力室的内周而在压力室的中心侧处具有内边缘，在压电元件的内边缘的形状中，在俯视观察时内含内边缘的最小的第一矩形中，在第一矩形的各边的中央部处内边缘与边相比位于内侧，在压力室的内周的形状中，在俯视观察时内含内周的最小的第二矩形中，在第二矩形的各边的中央部处内周与边相比位于内侧，在第一矩形和第二矩形中的一边的方向沿着晶面内的晶体取向＜-110＞的情况下，沿着晶体取向＜-111＞的方向相对于晶体取向＜-111＞而在±25度的范围内。根据以上的方式，在振动板具有单晶硅基材的晶面{110}的情况下，压电元件的内边缘的形状和压力室的内周的形状成为与根据晶体取向而不同的振动板的晶面{110}的杨氏模量相对应的形状。因此，能够使在俯视观察时与压力室的内周重叠的振动板的振动区域中所产生的形变在圆周方向上均匀化。由此，由于能够抑制杨氏模量较小的取向上的振动板的过度挠曲，因此能够抑制针对振动板或压电元件的裂纹的产生。另一方面，由于能够在杨氏模量较大的取向上易于挠曲，因此能够抑制妨碍振动板整体的位移的情况。因此，能够在抑制裂纹的产生的同时，提高位移效率。在本专利技术的优选的方式中，在第一矩形和第二矩形的一边的方向沿着晶面内的晶体取向＜-110＞的情况下，第一矩形和第二矩形的短边相对于长边的比率小于1，在第一矩形和第二矩形的一边的方向与晶面内的晶体取向＜-110＞之间的角度越大，则第一矩形和第二矩形的短边相对于长边的比率越接近于1。根据以上的方式，在由单晶硅基材的晶面{110}构成振动板的情况下，能够在单晶硅基材的面取向偏移角度上确保某种程度的余量(例如±35度左右度)，即使在该范围内，也能够在抑制振动板或压电元件的裂纹的产生的同时，提高位移效率。在本专利技术的优选的方式中，在压电元件的内边缘的形状中，内边缘的四角与第一矩形的四角相比位于内侧，在压力室的内周的形状中，内周的四角与第二矩形的四角相比位于内侧。根据以上的方式，在相当于杨氏模量变大的取向的部分(四角)处，能够使压电元件的宽度和压力室的宽度不会变得过大。由此，由于能够抑制在四角的取向上振动板过度挠曲的情况，因此能够抑制振动板或压电元件的裂纹的产生。在本专利技术的优选的方式中，压电元件的四角和压力室的四角分别为曲线状。根据以上的方式，能够缓和压电元件的四角和压力室的四角的取向的附近的形变的变化。在本专利技术的优选的方式中，压电元件的内边缘的形状和压力室的内周的形状在俯视观察时为相似的形状。根据以上的方式，能够在振动区域的圆周方向上，将压电元件的宽度中的从压力室的内周至压电元件的内边缘为止的宽度设为固定。由此，由于使得振动板整体易于发生均等的形变，因此能够提高振动板整体的位移效率。为了解决以上的课题，本专利技术的压电器件具备：压力室；压电元件；振动板，其被配置在压力室与压电元件之间，压电元件以在俯视观察时与压力室的内周重叠的方式被配置在振动板上，并在俯视观察时夹着压力室的内周而在压力室的中心侧处具有内边缘，振动板具有杨氏模量根据晶面内的方向而不同的各向异性的单晶硅基材的晶面，在压电元件的内边缘的形状中，在俯视观察时内含内边缘的最小的第一矩形中，在第一矩形的各边的中央部处内边缘与边相比位于内侧，在将压力室的中心和压电元件的内边缘之间的距离中的预定的取向的距离设为r1且将任意的取向的距离设为r，并将硅基材的预定的取向的杨氏模量设为Y1且将任意的取向的杨氏模量设为Y时，距离r具有r＝r1×(Y/Y1)的关系。根据以上的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电器件，具备：压力室；压电元件；振动板，其被配置在所述压力室与所述压电元件之间，所述振动板具有单晶硅基材的晶面{100}，所述压电元件以在俯视观察时与所述压力室的内周重叠的方式被配置在所述振动板上，并在俯视观察时夹着所述压力室的内周而在所述压力室的中心侧处具有内边缘，在所述压电元件的内边缘的形状中，在俯视观察时内含所述内边缘的最小的第一矩形中，在所述第一矩形的各边的中央部处所述内边缘与所述边相比位于内侧，在所述压力室的内周的形状中，在俯视观察时内含所述内周的最小的第二矩形中，在所述第二矩形的各边的中央部处所述内周与所述边相比位于内侧，所述第一矩形与所述第二矩形中的一边的方向沿着所述晶面内的晶体取向＜010＞。

【技术特征摘要】
2017.05.29 JP 2017-1055931.一种压电器件，具备：压力室；压电元件；振动板，其被配置在所述压力室与所述压电元件之间，所述振动板具有单晶硅基材的晶面{100}，所述压电元件以在俯视观察时与所述压力室的内周重叠的方式被配置在所述振动板上，并在俯视观察时夹着所述压力室的内周而在所述压力室的中心侧处具有内边缘，在所述压电元件的内边缘的形状中，在俯视观察时内含所述内边缘的最小的第一矩形中，在所述第一矩形的各边的中央部处所述内边缘与所述边相比位于内侧，在所述压力室的内周的形状中，在俯视观察时内含所述内周的最小的第二矩形中，在所述第二矩形的各边的中央部处所述内周与所述边相比位于内侧，所述第一矩形与所述第二矩形中的一边的方向沿着所述晶面内的晶体取向＜010＞。2.如权利要求1所述的压电器件，其中，在所述第一矩形的各边的中央部处，沿着第一方向的所述压电元件的内边缘和所述第一矩形的边之间的距离，相对于沿着与所述第一方向正交的第二方向的所述压电元件的内边缘和所述第一矩形的边之间的距离而在0.79倍以上且1倍以下，在所述第二矩形的各边的中央部处，沿着所述第一方向的所述压力室的内周和所述第二矩形的边之间的距离，相对于沿着所述第二方向的所述压力室的内周和所述第二矩形的边之间的距离而在0.79倍以上且1倍以下。3.一种压电器件，具备：压力室；压电元件；振动板，其被配置在所述压力室与所述压电元件之间，所述振动板具有单晶硅基材的晶面{110}，所述压电元件以在俯视观察时与所述压力室的内周重叠的方式被配置在所述振动板上，并在俯视观察时夹着所述压力室的内周而在所述压力室的中心侧处具有内边缘，在所述压电元件的内边缘的形状中，在俯视观察时内含所述内边缘的最小的第一矩形中，在所述第一矩形的各边的中央部处所述内边缘与所述边相比位于内侧，在所述压力室的内周的形状中，在俯视观察时内含所述内周的最小的第二矩形中，在所述第二矩形的各边的中央部处所述内周与所述边相比位于内侧，在所述第一矩形和所述第二矩形中的一边的方向沿着所述晶面内的晶体取向＜-110＞的情况下，沿着晶体取向＜-111＞的方向相对于所述晶体取向＜-111＞而在±25度...

【专利技术属性】
技术研发人员：田村博明，山崎清夏，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP