压电器件、液体喷出头、液体喷出装置制造方法及图纸

本发明专利技术在抑制裂纹的产生的同时提高位移特性。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{110}，振动板具有在俯视观察时与压力室重叠的振动区域，压电元件在俯视观察时与振动区域重叠，当在周向上将振动区域分为从晶面内的晶体取向＜‑111＞至＜1‑12＞的第一区域、从＜1‑12＞至＜1‑1‑1＞的第二区域、从＜1‑1‑1＞至＜‑11‑2＞的第三区域、从＜‑11‑2＞至＜‑111＞的第四区域时，对于振动区域的形状，如果和将＜‑111＞的方向的直径与＜1‑12＞的方向的直径设为相同的假想的正圆形进行比较，则在第二区域和第四区域中与假想的正圆形相比位于内侧，在第一区域和第三区域中与假想的正圆形相比至少一部分位于外侧。

Piezoelectric device, liquid ejector, liquid ejector

The invention improves the displacement characteristics while suppressing the generation of cracks. The piezoelectric device of the present invention includes: pressure chamber; piezoelectric element; vibration plate, which is arranged between pressure chamber and piezoelectric element, vibration plate has crystal plane {110} of single crystal silicon substrate, vibration plate has vibration region overlapping with pressure chamber when looking down, piezoelectric element overlapping with vibration region when looking down, and when in the perimeter. Upward, the vibration region is divided into the first region from crystal orientation < 111 > to < 1 12 >, the second region from < 1 12 > to < 1 1, the third region from < 1 1 > to < 11 2 > and the fourth region from < 11 2 > to > for the shape of the vibration region, if and If the diameter of < 111> direction is compared with that of < 1 12> direction as the same hypothetical normal circle, then in the second and fourth regions it is in the inner side compared with the hypothetical normal circle, and in the first and third regions at least part of it is in the outer side compared with the hypothetical normal circle.

【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而产生压力变动的技术。
技术介绍
一直以来，提出了一种通过利用压电器件使压力室发生压力变动，从而使被供给至压力室的油墨等的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的壁面(上表面)的振动板与使振动板振动的压电元件的压电器件的技术。对于该振动板的活性层基板(通过振动而发生变形的部分)而言，是由杨氏模量根据晶面内的方向而变化的硅基材而构成振动板的活性层基板的。在专利文献1中，通过使振动板的短边方向与在所述晶面内使振动板的短边方向的杨氏模量小于长边方向的杨氏模量这样的方向相一致，从而使振动板的短边方向易于变形，并由此提高振动板的位移特性。但是，像专利文献1这样，在由杨氏模量根据晶面内的方向而变化的硅基材构成振动板的情况下，在振动板的周向上易于产生局部性的应力分布的不均匀的情况。这是因为，晶面内的杨氏模量的变化不仅在短边方向和长边方向这样的特定的两个取向上发生变化，而是跨及周向而连续地发生变化。因此，像专利文献1这样，如果仅仅通过短边方向和长边方向的杨氏模量而使振动板的方向一致，则有可能会因局部性的应力分布的不均匀而妨碍整体上振动板的位移，或者易于出现裂纹。专利文献1：日本特开2002-67307号
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，提高位移特性。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}，振动板具有在俯视观察时与压力室重叠的振动区域，压电元件在俯视观察时与振动区域重叠，当在周向上将振动区域分为从晶面内的晶体取向＜-111＞至＜1-12＞的第一区域、从＜1-12＞至＜1-1-1＞的第二区域、从＜1-1-1＞至＜-11-2＞的第三区域、从＜-11-2＞至＜-111＞的第四区域时，如果对振动区域的形状和将＜-111＞的方向上的直径与＜1-12＞的方向上的直径设为共同并使用的假想的正圆形进行比较，则在第二区域和第四区域中所述振动区域的形状与假想的正圆形相比位于内侧，在第一区域和第三区域中所述振动区域的形状与假想的正圆形相比至少一部分位于外侧。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，振动板的振动区域的形状成为与周向上的杨氏模量与泊松比的变化相对应的形状。因此，能够使在振动板的振动区域上产生的形变在周向上均匀化。由于能够使振动板整体易于进行位移，并能够抑制局部性地产生不均匀的应力集中的情况，因此能够在抑制裂纹的产生的同时提高振动板的位移特性。在本专利技术的优选的方式中，在第一区域中，在从晶体取向＜-111＞起至向＜1-12＞侧59度的取向为止的区域中，振动区域位于假想的正圆形的外侧，在第三区域中，在从晶体取向＜1-1-1＞起至向＜-11-2＞侧59度的取向为止的区域中，振动区域位于假想的正圆形的外侧。根据以上的方式，在晶面{110}的第一区域和第三区域中，泊松比的变化没有那么大，相对于此，具有杨氏模量的变化较大的区域和较小的区域，从而能够在杨氏模量的变化较大的区域中使振动区域的直径大于假想的正圆形的直径。在杨氏模量的变化较大的区域中，由于易于抑制振动板的挠曲量，因此通过使振动区域的直径大于正圆形的直径，从而能够易于使振动板挠曲在本专利技术的优选的方式中，振动区域的形状在第一区域和第三区域中相对于振动区域的中心而为点对称，且在第二区域和第四区域中相对于振动区域的中心而为点对称。根据以上的方式，能够将振动区域的形状设为与晶面{110}的杨氏模量和泊松比的对称性一致的形状。由此，能够提高使在振动板的振动区域上产生的形变在周向上均匀化的效果。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，振动板具有杨氏模量和泊松比根据晶体取向而不同的单晶硅基材的晶面，振动板具有在俯视观察时与压力室重叠的振动区域，压电元件在俯视观察时与振动区域重叠，如果将振动区域的预定的取向的直径设为d1，将预定的取向的杨氏模量设为Y1且将泊松比设为v1，并将振动区域的任意的取向的杨氏模量设为Y且将泊松比设为v，则振动区域的任意的取向的直径d具有d＝√{(d1)2×(1-v1)×Y/Y1×(1-v)}的关系。根据以上的方式，能够将振动板的振动区域的形状设为与周向上的杨氏模量和泊松比的变化相对应的形状。由此，能够使在振动区域的周向的任意的方向上产生的形变均匀化。因此，由于使振动板整体易于进行位移，且还能够抑制局部性地产生不均匀的应力集中的情况，因此能够在抑制裂纹的产生的同时提高振动板的位移特性。为了解决以上的课题，本专利技术的液体喷出头具备上述的各个方式中的任一个方式所述的压电器件，并且通过利用压电元件而使振动板进行振动从而使压力室的压力发生变动，进而使被填充在压力室内的液体从喷嘴喷出。根据以上的方式，能够提供一种具备可在抑制裂纹的产生的同时，提高位移效率的压电器件的液体喷出头。为了解决以上的课题，本专利技术的液体喷出装置具备上述的各个方式中的任一个方式所述的压电器件，并且通过利用压电元件而使振动板进行振动从而使压力室的压力发生变动，进而使被填充在压力室内的液体从喷嘴喷出。根据以上的方式，能能提供一种具备可在抑制裂纹的产生的同时，提高位移效率的压电器件的液体喷出装置。附图说明图1为本专利技术的第一实施方式所涉及的液体喷出装置的结构图。图2为液体喷出头的分解立体图。图3为图2所示的液体喷出头的III-III剖视图。图4为压电器件的剖视图以及俯视图。图5为图4所示的压电器件的V-V剖视图。图6为表示单晶硅基材的(100)面内的杨氏模量的各向异性的示例的曲线图。图7为表示单晶硅基材的(110)面内的杨氏模量的各向异性的示例的曲线图。图8为放大了图4的振动区域的形状的图。图9为第二实施方式的压电器件的俯视图。图10为图9所示的压电器件的X-X剖视图。图11为第二实施方式的改变例所涉及的压电器件的俯视图。具体实施方式第一实施方式图1为对本专利技术的第一实施方式所涉及的液体喷出装置10进行例示的结构图。第一实施方式的液体喷出装置10为，向介质12喷出作为液体的示例的油墨的喷墨方式的印刷装置。虽然介质12典型而言为印刷纸张，但是也能够利用树脂薄膜或布帛等的任意的印刷对象来作为介质12。如图1所示，在液体喷出装置10中固定有对油墨进行贮留的液体容器14。作为液体容器14而能够利用例如相对于液体喷出装置10而可拆装的墨盒、由挠性薄膜形成的袋状的油墨包、或者能够补充油墨的油墨罐。色彩不同的多种油墨被贮留于液体容器14中。如图1所示，液体喷出装置10具备：控制装置20、输送机构22、移动机构24和多个液体喷出头26。控制装置20例如包括CPU(CentralProcessingUnit：中央处理单元)或者FPGA(FieldProgrammableGateArray：现场可编程门阵列)等的处理电路和半导体存储器等的存储电路，并对液体喷出装置10的各个要素进行统一控制。输送机构22基于由控制装置20实施的控制而在Y方向上对介质12进行输送。移动机构24基于由控制装置20实施的控本文档来自技高网...

【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{110}，所述振动板具有在俯视观察时与所述压力室重叠的振动区域，所述压电元件在俯视观察时与所述振动区域重叠，当在周向上将所述振动区域分为从所述晶面内的晶体取向＜‑111＞至＜1‑12＞的第一区域、从所述＜1‑12＞至＜1‑1‑1＞的第二区域、从所述＜1‑1‑1＞至＜‑11‑2＞的第三区域、从所述＜‑11‑2＞至所述＜‑111＞的第四区域时，如果对所述振动区域的形状和将所述＜‑111＞的方向上的直径与所述＜1‑12＞的方向上的直径设为共同并使用的假想的正圆形进行比较，则在所述第二区域和所述第四区域中所述振动区域的形状与所述假想的正圆形相比位于内侧，在所述第一区域和所述第三区域中所述振动区域的形状与所述假想的正圆形相比至少一部分位于外侧。

【技术特征摘要】
2017.05.29 JP 2017-1055941.一种压电器件，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}，所述振动板具有在俯视观察时与所述压力室重叠的振动区域，所述压电元件在俯视观察时与所述振动区域重叠，当在周向上将所述振动区域分为从所述晶面内的晶体取向＜-111＞至＜1-12＞的第一区域、从所述＜1-12＞至＜1-1-1＞的第二区域、从所述＜1-1-1＞至＜-11-2＞的第三区域、从所述＜-11-2＞至所述＜-111＞的第四区域时，如果对所述振动区域的形状和将所述＜-111＞的方向上的直径与所述＜1-12＞的方向上的直径设为共同并使用的假想的正圆形进行比较，则在所述第二区域和所述第四区域中所述振动区域的形状与所述假想的正圆形相比位于内侧，在所述第一区域和所述第三区域中所述振动区域的形状与所述假想的正圆形相比至少一部分位于外侧。2.如权利要求1所述的压电器件，其中，在所述第一区域中，在从所述晶体取向＜-111＞起至向＜1-12＞侧59度的取向为止的区域中，所述振动区域位于所述假想的正圆形的外侧，在所述第三区域中，在从所述晶体取向＜1-1-1＞起至向＜-11-2＞侧59度的取向为止的区域中，所述振动区域位于所述假...

【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