JPH01109781A - Piezoelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明、は、圧電素子に関し、特に耐水性ないし耐湿性
が請求される圧電素子に適用して有効な技術に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a piezoelectric element, and particularly to a technique that is effective when applied to a piezoelectric element that is required to be water resistant or moisture resistant.
圧電素子が耐水性ないし防湿性に劣ると、たとえば内部
電極間等の絶縁特性が劣化して漏れ電流の増大や絶縁破
壊が生じ、また電界の強さが低下して変位量の減少が生
じる。If the piezoelectric element has poor water resistance or moisture resistance, for example, the insulation properties between internal electrodes will deteriorate, causing an increase in leakage current and dielectric breakdown, and the strength of the electric field will decrease, resulting in a decrease in displacement.
そこで、耐水性ないし防湿性の向上を図るために、電気
泳動法によってガラス粉末等の無機粉末を塗布した後に
この無機粉末を焼き付けて被覆層を形成した圧電素子が
ある（たとえば、特開昭５９−１１５５１２号公開公報
記載）。Therefore, in order to improve water resistance or moisture resistance, there are piezoelectric elements in which a coating layer is formed by applying an inorganic powder such as glass powder by electrophoresis and then baking this inorganic powder (for example, JP-A-59 -115512 Publication Publication)).
また、フッ素樹・脂を塗布した圧電素子もある。There are also piezoelectric elements coated with fluororesin/resin.
しかしながら、前記した構造の圧電素子は、無機粉末や
フッ素樹脂が塗布されて被覆層が形成されているため、
その塗布むらにより被覆層の肉厚が不均一となり、耐水
性ないし防水性が不安定であるという問題点がある。特
に、圧電素子の外周角部の塗布が薄くなるため、該外周
角部の耐水性ないし防湿性が不安定であるという問題点
がある。However, since the piezoelectric element with the above structure has a coating layer coated with inorganic powder or fluororesin,
There is a problem in that the thickness of the coating layer is uneven due to the uneven coating, and the water resistance or waterproof property is unstable. In particular, since the coating on the outer peripheral corners of the piezoelectric element becomes thinner, there is a problem that the water resistance or moisture resistance of the outer peripheral corners is unstable.
本発明の目的は、耐水性ないし防湿性の向上を図ること
ができる圧電素子を提供することにある。An object of the present invention is to provide a piezoelectric element that can improve water resistance or moisture resistance.
本発明の圧電素子は、金属層と樹脂層との積層膜により
該樹脂層を内側として被覆され、この積層膜が前記樹脂
層によって圧電素子の外面に密着されている構造とした
ものである。The piezoelectric element of the present invention has a structure in which the piezoelectric element is covered with a laminated film of a metal layer and a resin layer, with the resin layer on the inside, and this laminated film is closely attached to the outer surface of the piezoelectric element by the resin layer.
前記した手段によれば、金属層と樹脂層との積層膜によ
って密着被覆されていることにより、被覆層が塗布工程
を要することなく形成されているので、被覆層の肉厚の
均一化を図ることができ、耐水性ないし防湿性の向上を
図ることができる。According to the above-mentioned means, since the coating layer is formed without requiring a coating process due to the close contact coating with the laminated film of the metal layer and the resin layer, the thickness of the coating layer can be made uniform. It is possible to improve water resistance or moisture resistance.
また、積層膜がその内側の樹脂層によって密着されてい
るので、積層膜と圧電素子本体等との結合強度の安定化
を図ることができ、たとえば圧電素子を所定の個所に固
定する場合等に安定した状態で固定することができる。In addition, since the laminated film is tightly adhered by the inner resin layer, it is possible to stabilize the bonding strength between the laminated film and the piezoelectric element body. It can be fixed in a stable state.
更に、積層膜の樹脂層は、絶縁機能の他に、積層膜の圧
電素子本体等への密着機能をも果たして・いるので、被
覆層の薄肉化や軽量化を図ることができる。Further, the resin layer of the laminated film not only has an insulating function but also has a function of adhering the laminated film to the piezoelectric element body, etc., so that the coating layer can be made thinner and lighter.
第１図は本発明の一実施例である圧電素子を示す正面図
、第２図は第１図の■−■線における拡大断面図である
。FIG. 1 is a front view showing a piezoelectric element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line ■--■ in FIG.
本実施例の圧電素子はバイモルフ形とされ、たとえばそ
の機械的変位を利用した弁体駆動用等の圧電素子として
適用されるようになっている。The piezoelectric element of this embodiment is of a bimorph type, and is adapted to be used, for example, as a piezoelectric element for driving a valve body using its mechanical displacement.
圧電素子本体１は、第２図に示すように金属板１ａと、
この金属板１ａの両面に貼着された圧電セラミック層１
ｂとを備えている。圧電素子本体ｌには、電極板等から
なる電極２が設けられ、この電極２からは、リード線３
が外部に向かって延びている。As shown in FIG. 2, the piezoelectric element main body 1 includes a metal plate 1a,
Piezoelectric ceramic layer 1 adhered to both sides of this metal plate 1a
b. The piezoelectric element main body l is provided with an electrode 2 made of an electrode plate or the like, and a lead wire 3 is connected from this electrode 2.
extends outward.
圧電素子本体ｌと電極２と該電極２側のリード線３との
外周囲の全体は、外側の金属層４ａと内側の樹脂層４ｂ
との積層膜４により該樹脂層４ｂを内側として密着され
て被覆されている。The entire outer periphery of the piezoelectric element body l, the electrode 2, and the lead wire 3 on the side of the electrode 2 is made up of an outer metal layer 4a and an inner resin layer 4b.
It is covered with a laminated film 4 with the resin layer 4b in close contact with the inside.
金属層４ａは、たとえばアルミニウム、アルミニウム合
金、銅、銅合金等の材質により形成され、この金属層４
ａは圧電素子の耐水層ないし防湿層として機能するもの
である。The metal layer 4a is formed of a material such as aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, etc.
a functions as a water-proof layer or a moisture-proof layer of the piezoelectric element.
他方、樹脂層４ｂは、たとえばポリエチレン。On the other hand, the resin layer 4b is made of polyethylene, for example.
ポリプリピレン等の熱可塑性樹脂材により形成され、こ
の樹脂層４ｂは圧電素子の絶縁層および積層膜４の接着
層として機能するものである。The resin layer 4b is formed of a thermoplastic resin material such as polypropylene, and functions as an insulating layer of the piezoelectric element and an adhesive layer of the laminated film 4.
ここで、金属１４ａと樹脂層４ｂとをラミネートして形
成された積層膜４は、圧電素子本体１等の被覆前の状態
においてはシート状とされている。Here, the laminated film 4 formed by laminating the metal 14a and the resin layer 4b is in the form of a sheet before covering the piezoelectric element body 1 and the like.
この被覆前のシート状の積層膜４は、樹脂層４ｂを内側
にし、圧電素子本体１等を包み込むようにして中央で折
り返され、第１図における積層膜４の右端側どうしおよ
び上下端側どうしが夫々重合される。その後に、その重
合部位が加熱、加圧されることにより該重合部位の樹脂
層４ｂどうしが溶着され、その境界部が渾然融合して一
体的に結合され、また該樹脂層４ｂが電極２側のリード
線３に溶着されて密着されている。また、圧電素子本体
１およびその電極２の外周囲を被包している積層膜４が
加熱、加圧されることにより、その加熱、加圧部位の積
層膜４の樹脂層４ｂが圧電素子本体１およびその電極２
の外周面に溶着されて密着されている。The sheet-like laminated film 4 before coating is folded back at the center with the resin layer 4b on the inside so as to wrap around the piezoelectric element main body 1, etc., and the right end sides and the upper and lower ends of the laminated film 4 in FIG. are polymerized respectively. Thereafter, the polymerized portions are heated and pressurized to weld the resin layers 4b of the polymerized portions to each other, and their boundaries are fused together and integrally bonded, and the resin layers 4b are attached to the electrode 2 side. It is welded and tightly attached to the lead wire 3 of. Furthermore, by heating and pressurizing the laminated film 4 enclosing the outer periphery of the piezoelectric element body 1 and its electrodes 2, the resin layer 4b of the laminated film 4 at the heated and pressurized area is heated and pressurized. 1 and its electrode 2
It is welded and tightly attached to the outer peripheral surface of.
次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
本実施例の圧電素子は、たとえば以下のようにして製造
される。The piezoelectric element of this example is manufactured, for example, as follows.
先ず、金属層４ａの肉厚が３５μｍ樹脂層４ｂの肉厚が
１５μｍの積層膜４のシート地（図示せず）を圧電素子
本体ｌの表面積より大きい表面積に切断する。First, a sheet material (not shown) of the laminated film 4 in which the metal layer 4a has a thickness of 35 μm and the resin layer 4b has a thickness of 15 μm is cut into a surface area larger than that of the piezoelectric element main body l.
このシート地（図示せず）の切断後に、切断されたシー
ト状の積層膜４により、圧電素子本体１と電極２と該電
極２側のリード線３との外周囲の全体を包み込む。この
圧電素子本体１等の包み込みに際しては、樹脂層４ｂを
内側にし、積層膜４をその中央で折り返すようにして包
み込み、第１図における積層膜４の右端側どうしおよび
上下端側どうしを夫々重合させる。After this sheet fabric (not shown) is cut, the cut sheet-like laminated film 4 wraps the entire outer periphery of the piezoelectric element main body 1, the electrode 2, and the lead wire 3 on the side of the electrode 2. When wrapping the piezoelectric element body 1, etc., the resin layer 4b is turned inside, the laminated film 4 is folded back at the center, and the right end sides and the upper and lower ends of the laminated film 4 in FIG. 1 are polymerized. let
次いで、その積層膜４の右端側どうしおよび下端側どう
しの各重合部位を加熱、加圧して該重合部位の樹脂層４
ｂどうしを溶着して、その境界部が渾然融合されるよう
に一体的に結合する。この結合に際しては、所定温度に
加熱された圧着用金属台（図示せず）に積層膜４０重合
部位を載せ、所定温度に加熱された圧着用コテ（図示せ
ず）で該重合部位を押圧しながら該圧着用コテを移動さ
せて行う。Next, the polymerized parts on the right end sides and the lower end sides of the laminated film 4 are heated and pressurized to form the resin layer 4 at the polymerized parts.
b are welded together and integrally joined so that their boundaries are harmoniously fused. For this bonding, the polymerized portion of the laminated film 40 is placed on a metal crimping base (not shown) heated to a predetermined temperature, and the polymerized portion is pressed with a crimping iron (not shown) heated to a predetermined temperature. While moving the crimping iron.
次いで、圧電素子本体１およびその電極２の外周囲を被
包している積層膜４を加熱、加圧して、該加熱、加圧部
位の積層膜４の樹脂層４ｂを圧電素子本体１およびその
電極２の外周面に溶着させて密着する。Next, the laminated film 4 covering the outer periphery of the piezoelectric element body 1 and its electrodes 2 is heated and pressurized, and the resin layer 4b of the laminated membrane 4 at the heated and pressurized area is covered with the piezoelectric element body 1 and its electrodes. It is welded and closely attached to the outer peripheral surface of the electrode 2.
このような密着は、たとえば積層膜４で被包されている
圧電素子本体１を前記圧着用金属台（図示せず）に載せ
、そして、所定温度に加熱された前記圧着用コテ（図示
せず）で該圧電素子本体１の上面側の積層膜４を押圧し
ながら該圧着用コテを移動させた後に、該圧電素子本体
１を裏返して該圧電素子本体１の反対側の積層膜４を前
記と同様に圧着用コテ（図示せず）で押圧しながら移動
させて行う。Such close contact can be achieved, for example, by placing the piezoelectric element body 1 covered with the laminated film 4 on the metal crimping stand (not shown), and then using the crimping iron (not shown) heated to a predetermined temperature. ), move the crimping iron while pressing the laminated film 4 on the upper surface side of the piezoelectric element main body 1, then turn over the piezoelectric element main body 1 and press the laminated film 4 on the opposite side of the piezoelectric element main body 1 as described above. This is done by moving while pressing with a crimping iron (not shown) in the same manner as in .
最後に、リード線３の部位、すなわち積層膜４の上端側
の重合部位の樹脂層４ｂどうしを溶着して、その境界部
が渾然融合されるように一体的に結合する。このような
結合は、たとえば前記した該積層膜４の右端側どうしや
下端側どうしの重合部位の結合と、同様な方法により行
う。Finally, the resin layers 4b at the lead wire 3 portion, that is, the overlapping portion on the upper end side of the laminated film 4, are welded to each other and integrally bonded so that the boundary portions are harmoniously fused. Such bonding is performed, for example, in the same manner as the bonding of the overlapping sites between the right ends and the bottom ends of the laminated film 4 described above.
このようにして、本実施例における圧電素子は製造され
る。In this way, the piezoelectric element in this example is manufactured.
この場合に、本実施例の圧電素子は、金属層４ａと樹脂
層４ｂとの積層膜４によって密着被覆されていることに
より、被覆層が塗布工程を要することな（形成されてい
るので、被覆層の肉厚の均一化、特に金属層４ｂの肉厚
の均一化を図ることができ、耐水性ないし防湿性の向上
を図ることができる。In this case, since the piezoelectric element of this embodiment is tightly coated with the laminated film 4 of the metal layer 4a and the resin layer 4b, the coating layer does not require a coating process (because it is formed, It is possible to make the thickness of the layers uniform, especially the thickness of the metal layer 4b, and it is possible to improve water resistance or moisture resistance.
たとえば、本発明者の実験例によれば、圧電素子本体等
にフッ素樹脂を塗布して被覆した従来の圧電素子の場合
には、水中に７２時間浸漬した後の漏れ電流が浸漬前に
比べ約２倍増加された。しかし、本実施例の圧電素子の
場合には、水中に７２時間浸漬した後においても漏れ電
流は増加されなかった。したがって、この実験例からし
ても本実施例の圧電素子は耐水性ないし防湿性に優れて
いるということができる。For example, according to experiments conducted by the present inventors, in the case of a conventional piezoelectric element whose main body is coated with fluororesin, the leakage current after immersed in water for 72 hours is approximately 100% lower than that before immersion. Increased by 2 times. However, in the case of the piezoelectric element of this example, the leakage current did not increase even after being immersed in water for 72 hours. Therefore, it can be said from this experimental example that the piezoelectric element of this example has excellent water resistance or moisture resistance.
また、本実施例の圧電素子は、積層膜４がその内側の樹
脂層４ｂの溶着によって密着されているので、積層膜４
と圧電素子本体１等との結合強度の安定化を図ることが
でき、たとえば圧電素子を所定の個所に固定する場合等
に安定した状態で固定することができる。Further, in the piezoelectric element of this embodiment, since the laminated film 4 is closely attached by welding the inner resin layer 4b, the laminated film 4
It is possible to stabilize the bonding strength between the piezoelectric element body 1 and the like, and for example, when fixing the piezoelectric element to a predetermined location, the piezoelectric element can be fixed in a stable state.
更に、積層膜４の樹脂層４ｂは、絶縁機能の他に、積層
膜４の圧電素子本体１等への密着機能をも果たしている
ので、被覆層の薄肉化や軽量化を図ることができる。ま
た樹脂層４ｂの溶着にょうて積層膜４が圧電素子本体１
等に密着されていることにより、接着剤の塗布工程が不
要とされるので、製造工程の容易化や製造コストの低廉
化を図ることができる。Further, the resin layer 4b of the laminated film 4 not only has an insulating function but also has a function of adhering the laminated film 4 to the piezoelectric element main body 1, etc., so that the coating layer can be made thinner and lighter. Also, due to the welding of the resin layer 4b, the laminated film 4 is attached to the piezoelectric element body 1.
Since the adhesive coating process is not required, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
以上のように、本発明を実施例に基づき具体的に説明し
たが、本発明は前記した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるこ
とはいうまでもない。As mentioned above, the present invention has been specifically explained based on examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.
たとえば、本実施例における圧電素子は、バイモルフ形
の圧電素子に適用されているが、本発明における圧電素
子はバイモルフ形の圧電素子に限定されるものではなく
、たとえばユニモルフ形や積層形の圧電素子に適用する
ことが可能である。For example, the piezoelectric element in this embodiment is applied to a bimorph type piezoelectric element, but the piezoelectric element in the present invention is not limited to a bimorph type piezoelectric element, and can be used, for example, as a unimorph type or a laminated type piezoelectric element. It is possible to apply it to
また、本実施例においては、圧電素子本体１等がシート
状の積層膜４により包み込まれて密着被覆されているが
、たとえば本発明においては、積層膜４を予め袋状に形
成し、この積層膜４による袋内に圧電素子本体１等を収
容し、その後にその開口部や圧電素子本体１等の両面側
等の積層膜４を加熱、加圧することにより、該積層膜４
によって密着被覆されるようにしても良い。Furthermore, in this embodiment, the piezoelectric element main body 1 and the like are wrapped and closely covered by the sheet-like laminated film 4, but in the present invention, for example, the laminated film 4 is formed into a bag shape in advance, and the laminated film 4 is The piezoelectric element main body 1 and the like are housed in a bag made of the membrane 4, and then the laminated film 4 on the opening and both sides of the piezoelectric element main body 1 and the like is heated and pressurized.
It may also be tightly coated with.
更に、本実施例における圧電素子の製造方法において、
所定部位の加熱手段として圧着用金属台と圧着用コテと
が適用されているが、たとえば超音波等による加熱手段
を適用することも可能である。Furthermore, in the method for manufacturing a piezoelectric element in this example,
Although a metal base for crimping and a crimping iron are used as heating means for a predetermined portion, it is also possible to use a heating means using ultrasonic waves or the like, for example.
本発明によれば、金属層と樹脂層との積層膜により該樹
脂層を内側として被覆され、この積層膜が前記樹脂層に
よって密着されている構造とされていることにより、以
下の効果を得ることができる。According to the present invention, the following effects can be obtained by having a structure in which the metal layer and the resin layer are coated with a laminated film with the resin layer on the inside, and this laminated film is tightly adhered by the resin layer. be able to.
（１）、金属層と樹脂層との積層膜によって密着被覆さ
れていることにより、被覆層が塗布工程を要することな
く形成されているので、被覆層の肉厚の均一化を図るこ
とができ、耐水性ないし防湿性の向上を図ることができ
る。(1) Because the metal layer and the resin layer are closely coated with a laminated film, the coating layer is formed without requiring a coating process, so the thickness of the coating layer can be made uniform. , it is possible to improve water resistance or moisture resistance.
（２）、積層膜がその内側の樹脂層によって密着されて
いるので、積層膜と圧電素子本体等との結合強度の安定
化を図ることができ、たとえば圧電素子を所定の個所に
固定する場合等に安定した状態で固定することができる
。(2) Since the laminated film is tightly adhered by the inner resin layer, it is possible to stabilize the bonding strength between the laminated film and the piezoelectric element body, etc., for example when fixing the piezoelectric element at a predetermined location. It can be fixed in a stable state.
（３）、積層膜の樹脂層は、絶縁機能の他に、積層膜の
圧電素子本体等への密着機能をも果たしているので、被
覆層の薄肉化や軽量化を図ることができる。(3) The resin layer of the laminated film not only has an insulating function but also has the function of adhering the laminated film to the piezoelectric element body, etc., so that the coating layer can be made thinner and lighter.
（４）、 （１）の効果により、電極間等の絶縁特性の
劣化に起因する漏れ電流の増大や絶縁破壊、電界の強さ
の低下等を確実に防止することが″できる。With the effects of (4) and (1), it is possible to reliably prevent an increase in leakage current, dielectric breakdown, a decrease in electric field strength, etc. caused by deterioration of insulation properties between electrodes, etc.
（５）、 （１）と（４）の効果により、圧電素子の信
頼性や耐久性の向上を図ることができる。(5), The effects of (1) and (4) can improve the reliability and durability of the piezoelectric element.
第１図は本発明の一実施例である圧電素子を示す正面図
、第２図は第１図の■−■線における拡大断面図である
。
ｌ・・・・圧電素子本体、
１ａ・・・金属板、
１ｂ・・・圧電セラミック層、
２・・・・電極、
３・ ・ ・ ・リード線、
４・・・・積層膜、
４ａ・・・金属層、
４ｂ・・・樹脂層。
特 許 出 願 人 株式会社 小金井製作折代 理
人 弁理士 筒 井 大 相同 弁理士 松
倉 秀 実
間 弁理士 中 野 敏 夫
第１図
第２図FIG. 1 is a front view showing a piezoelectric element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line ■--■ in FIG. l... Piezoelectric element body, 1a... Metal plate, 1b... Piezoelectric ceramic layer, 2... Electrode, 3... Lead wire, 4... Laminated film, 4a... - Metal layer, 4b...resin layer. Patent applicant: Koganei Seisakusho Co., Ltd. Patent attorney: Dai Tsutsui Sodo Patent attorney: Hide Matsukura Mima Patent attorney: Toshio Nakano Figure 1 Figure 2
Claims (5)
側として被覆され、この積層膜が前記樹脂層によって、
圧電素子の外面と密着されていることを特徴とする圧電
素子。(1). It is covered with a laminated film of a metal layer and a resin layer with the resin layer inside, and this laminated film is covered with the resin layer,
A piezoelectric element characterized by being in close contact with the outer surface of the piezoelectric element.
塑性樹脂層の溶着によって前記積層膜が密着されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧電素子
。(2). 2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the resin layer is a thermoplastic resin layer, and the laminated film is adhered by welding the thermoplastic resin layer.
プロピレン層であることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の圧電素子。(3). 3. The piezoelectric element according to claim 2, wherein the thermoplastic resin layer is a polyethylene or polypropylene layer.
合金層であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の圧電素子。(4). 2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the metal layer is an aluminum or aluminum alloy layer.
徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧電素子。(5). 2. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the metal layer is a copper or copper alloy layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62267452A JPH01109781A (en) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | Piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62267452A JPH01109781A (en) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | Piezoelectric element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01109781A true JPH01109781A (en) | 1989-04-26 |
Family
ID=17445043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62267452A Pending JPH01109781A (en) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | Piezoelectric element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01109781A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001523052A (en) * | 1997-11-12 | 2001-11-20 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | Piezoelectric actuator operable in electrolytic solution |
| WO2012001901A1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-05 | 日本電気株式会社 | Vibration device |
| JP2017157691A (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | Piezoelectric device, mems device, liquid injection head and liquid injection device |
-
1987
- 1987-10-22 JP JP62267452A patent/JPH01109781A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9095880B2 (en) | 2010-06-30 | 2015-08-04 | Nec Corporation | Oscillator |
| JP2017157691A (en) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | セイコーエプソン株式会社 | Piezoelectric device, mems device, liquid injection head and liquid injection device |
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