[发明专利]液滴喷出头、转换元件、压电装置、机电系统结构、执行机构、压电传感器、压电电动机

说明书

技术领域

本发明涉及液滴喷出头、能量转换元件、压电装置、MEMS(Micro-electromechanical Systems，微型机电系统)结构、悬臂型执行机构、压电传感器、以及压电直线电动机。

背景技术

为了实现从喷墨打印机输出的打印物的高精细化及提高印刷的速度，而不断推进实现提高液滴喷出头的实装密度的高密度。而且，也研究将液滴喷出头应用于印刷以外的领域，希望实现液滴喷出头的高集成化。为提高液滴喷出头的集成度，公开有例如，专利文献1及专利文献2中的以下技术：通过在液滴喷出头的配置上下工夫，从而提高液滴喷出头的实装密度。此外，也公开有例如，专利文献3中的技术：控制压电薄膜的取向性和粒径，从而推进压电薄膜的细微化。

而且，近年来，也在不断推进将实际应用的库仑力用于驱动力的喷墨头、以及使用压电元件的超声波电动机等的开发。而且，并不仅限于通过附加电力而进行驱动的装置，通过电压(由于电阻高，所以不通过电流而通过电压进行检测)的形式输出由应力引起的挠曲的压力传感器等也被广泛普及。这样，公知有以下两种能量转换元件：利用挠曲与电压(电力)之间的相互关系，将挠曲作为输入能量，将电压(电力)作为输出能量进行转换的能量转换元件、和将电压(电力)作为输入能量，将挠曲作为输出能量进行转换的能量转换元件。此外，也并不局限于喷墨头，例如，可根据附加电压(电力)而控制移位量的压电装置、以及具有可动部的MEMS结构等也逐渐被大家所认识。

专利文献1：日本特开2005-111982号公报

专利文献2：日本特开平11-34360号公报

专利文献3：日本特开2005-268549号公报

非专利文献1：J.Appl.Phys.93 4756(2003)

当采用在上述专利文献1、专利文献2中公开的技术时，将集成多个液滴喷出头的打印头实现大型，从而重量增加。由于重量增加，从而难以使打印头高速且高精度地移动，且存在印字速度及印字品质下降这样的问题。而且，也会产生如下问题：大型化的打印头的生产成本变高，从价格方面考虑也不具有优势。

此外，当采用在上述专利文献3所公开的技术时，产生如下等问题：如非专利文献1中所述，随着细微化，集中于压电薄膜端部的剪应力增大，液滴喷出头的寿命特性降低。

而且，对于能量转换元件、压电装置、以及具有可动部的MEMS结构，同样地也会产生如下等问题：集中于能量转换部端部、压电装置的压电薄膜端部、以及MEMS结构的可动部端部的剪应力增大，从而能量转换元件、压电装置、以及具有可动部的MEMS结构的寿命特性降低。

发明内容

本发明鉴于上述问题而提出，目的在于提供液滴喷出头、能量转换元件、压电装置、MEMS结构、悬臂型执行机构、压电传感器、以及压电直线电动机。在本发明中，将“上”定义为从基板的第一面朝向第二面的相反侧的方向。而且，将“上侧”定义为从基板的第二面的相反侧朝向基板的第一面的方向。

本发明旨在解决上述问题中的至少部分问题，本发明通过以下形态和方面被加以实现。

本发明例涉及的液滴喷出头包括：基板；腔部，位于上述基板的第一面侧；压电薄膜，位于上述基板的第二面侧，并配置在与上述腔部对置的区域上；盖部，位于上述基板的上述第一面侧，具有贯穿孔，且配置成覆盖上述腔部；以及槽，位于上述基板的上述第二面侧，并配置在沿上述压电薄膜的端部的方向上。

据此，在对压电薄膜施以电压(电力)并使其压缩/伸长时，由于在沿上述压电薄膜的端部的方向上设置有槽，所以由于该槽的变形，随压电薄膜的压缩/伸长而产生的应力、尤其是剪应力被缓和，所以可以提供一种实现卓越寿命特性的喷墨(液滴喷出)头。

在上述方面涉及的液滴喷出头中，在将上述压电薄膜的靠近上述槽侧的端部、与上述槽的靠近上述压电薄膜的端部之间的距离设定为x(单位：μm)，并将上述槽的深度设定为d(单位：μm)的情况下，上述槽满足关系式1：0.2d(-4.6x+42.8)≥1...(关系式1)。

该关系式1是假设作用于物质的剪应力以精密级在深度方向上均一，且加工深度与压电性能成比例，代入通过实验获得数值而得到的式子。该关系式1表示压电性能(位移量/附加电压(电力))提高1％以上的条件。

根据上述方面，能够提供一种可将与压电薄膜相关的剪应力的缓和效果作为具有显著性的量进行检测的液滴喷出头。