[發(fā)明專利]液體噴出頭、液體噴出裝置、壓電設(shè)備以及超聲波傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811041580.3
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109484029B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 西脅學(xué);加藤洋;淺川勉
• 申請（專利權(quán)）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: B41J2/14
• 分類號: B41J2/14;B41J2/01;G01D5/48;H01L41/08
• 代理公司: 北京金信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 蘇萌萌;權(quán)太白

本發(fā)明提供液體噴出頭、液體噴出裝置、壓電設(shè)備以及超聲波傳感器。即使在于高溫下對壓電元件進行燒成的情況下，也能夠抑制振動板與壓電元件的剝離。振動板(36)包括氮氧化硅層361。氮氧化硅層(361)為以含有氮氧化硅的方式而形成的層。氧的含量越多則氮氧化硅層(361)的線膨脹系數(shù)越減小，而氮的含量越多則氮氧化硅層(361)的線膨脹系數(shù)越增大。氮氧化硅層(361)的線膨脹系數(shù)大于氧化硅的線膨脹系數(shù)＝0.5×10^?6/K，并且接近于第一電極(51)的線膨脹系數(shù)＝8.9×10^?6/K。因此，與在振動板(36)的材料中采用氧化硅的情況相比，通過使用包含氮氧化硅層(361)的振動板(36)，從而即使在于高溫條件下燒成壓電元件(38)的情況下，也能夠抑制壓電元件(38)與振動板(36)的剝離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明例如涉及一種適合被利用于液體噴出頭中的壓電設(shè)備的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

一直以來，提出了一種液體噴出頭，所述液體噴出頭通過由壓電元件來使形成壓力室的壁面的振動板進行振動，從而從噴嘴噴出壓力室內(nèi)的液體。壓電元件包括通過燒成而結(jié)晶化的壓電體層。在例如專利文獻1中，公開了一種具有通過層壓多晶硅層、氧化硅層及氮化硅層而被形成的振動板的液體噴出頭。

然而，在專利文獻1的結(jié)構(gòu)中，由于將壓電體層設(shè)為致密的結(jié)晶體，因此當(dāng)在高溫下燒成壓電元件時，會變得易于產(chǎn)生壓電元件與振動板的剝離。具體而言，由于壓電元件所包括的電極的線膨脹系數(shù)與振動板的線膨脹系數(shù)的差較大，因此當(dāng)在高溫下進行燒成時，在電極與振動板之間會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，從而由于該熱應(yīng)力，而使得壓電元件與振動板變得易于剝離。

專利文獻1：日本特開2016-150471號公報

發(fā)明內(nèi)容

考慮到以上的情況，本發(fā)明的優(yōu)選的方式的目的在于，即使在高溫下對壓電元件進行燒成的情況下，也能夠抑制振動板與壓電元件的剝離。

方式1

為了解決以上的課題，本發(fā)明的優(yōu)選的方式所涉及的液體噴出頭具備收納液體的壓力室、形成所述壓力室的壁面的振動板、以及隔著所述振動板而被設(shè)置于與所述壓力室相反的一側(cè)處并且使所述振動板進行振動的壓電元件，所述振動板包括以含有氮氧化硅的方式而被形成的氮氧化硅層。與氧化硅相比，氮氧化硅的線膨脹系數(shù)更接近于壓電元件的電極的線膨脹系數(shù)。因此，在以上的方式中，由于燒成時的膨脹程度在線膨脹系數(shù)接近的量上接近，因此熱應(yīng)力減弱，從而能夠抑制壓電元件與振動板的剝離。此外，氮氧化硅層可以為氮氧化硅、氮化硅、及氧化硅的固溶體。

方式2

在方式1的優(yōu)選例(方式2)中，所述振動板包括被層壓在所述氮氧化硅層上的由氮化硅形成的氮化硅層。氮化硅的楊氏模量高于氮氧化硅的楊氏模量。而且，振動板的材料力學(xué)的中立面(以下僅稱為“中立面”)的位置及楊氏模量根據(jù)振動板所具有的多個層的各層的楊氏模量及厚度來決定。因此，在以上的方式中，通過對楊氏模量較高的氮化硅層與楊氏模量較低的氮氧化硅層進行組合，并且調(diào)節(jié)多個層的各層的厚度，從而能夠適當(dāng)?shù)貙χ辛⒚娴奈恢眉皸钍夏Ａ窟M行設(shè)定。因此，液體噴出裝置的設(shè)計者能夠容易地實施振動板的中立面的位置及楊氏模量的調(diào)節(jié)。

方式3

在方式2的優(yōu)選例(方式3)中，所述氮氧化硅層被層壓在由多晶硅形成的多晶硅層與所述氮化硅層之間。在以上的方式中，通過對多晶硅層所產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力、與氮化硅層所產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力進行組合，從而液體噴出頭的設(shè)計者能夠容易地實施振動板內(nèi)的殘留應(yīng)力的調(diào)節(jié)。

方式4

在方式1至方式3中任一項的優(yōu)選例(方式4)中，所述振動板包括位于所述壓電元件側(cè)的最表層的緊貼層，所述緊貼層被形成于氮氧化硅層的表面上，所述氮氧化硅層以含有所述振動板所含有的氮氧化硅的方式而被形成。在以上的方式中，對于具有緊貼層的振動板來說，即使在于高溫下燒成壓電元件的情況下，也能夠抑制壓電元件與振動板的剝離。