JP2018199292A - 圧電デバイス、液体吐出ヘッド、液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させる。【解決手段】圧力室と、圧電素子と、圧力室と圧電素子との間に配置される振動板と、を具備し、振動板は、単結晶シリコン基材の結晶面｛１００｝を有し、圧電素子は、圧力室の内周に平面視で重なるように振動板に配置され、平面視において圧力室の内周を挟んで、圧力室の中心側に内縁を有し、圧電素子の内縁の形状は、内縁を平面視で内包する最小の第１矩形において、第１矩形の各辺の中央部で内縁が辺よりも内側にあり、圧力室の内周の形状は、内周を平面視で内包する最小の第２矩形において、第２矩形の各辺の中央部で内周が辺よりも内側にあり、第１矩形と第２矩形のうちの一辺の方向は、結晶面内の結晶方位〈０１０〉に沿っている圧電デバイス。【選択図】図４

Description

本発明は、圧電デバイスによって圧力変動を発生させる技術に関する。

圧電デバイスによって圧力室に圧力変動を発生させることで、圧力室に供給されるインク等の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドが従来から提案されている。例えば特許文献１には、圧力室（ポンピングチャンバ）の壁面（上面）を構成する振動板（メンブラン）と振動板を振動させる圧電素子とを備えた圧電デバイスを圧力室毎に設ける技術が開示されている。この圧電素子は円形の圧力室の周縁部に配置され、単層のシリコン基材で構成される振動板のうち圧力室に平面視で重なる振動領域の周囲を圧電素子によって撓ませることで、振動板を圧力室側に変形させる。

特開２０１２−５３２７７２号公報

しかしながら、特許文献１の振動板は単層のシリコン基材で構成されているので、使用するシリコン基材の結晶面によっては、結晶面内の方向に応じてヤング率が変化する場合がある。このようなシリコン基材で振動板を構成する場合、例えばヤング率が大きい結晶方位は、ヤング率が小さい結晶方位よりも振動板が撓み難いので、全体として振動板の変位が阻害される虞がある。他方、ヤング率が小さい結晶方位は、振動板が撓み易いので、撓み過ぎると振動板や圧電素子にクラック（亀裂）が入り易くなってしまう。ところが、特許文献１の圧力室や圧電素子の形状には、結晶方位が考慮されていないので、振動板の周囲にヤング率が異なる方位があると、全体として振動板の変位が阻害されたり、クラックが入り易くなったりする虞がある。以上の事情を考慮して、本発明は、クラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の圧電デバイスは、圧力室と、圧電素子と、圧力室と圧電素子との間に配置される振動板と、を具備し、振動板は、単結晶シリコン基材の結晶面｛１００｝を有し、圧電素子は、圧力室の内周に平面視で重なるように振動板に配置され、平面視において圧力室の内周を挟んで、圧力室の中心側に内縁を有し、圧電素子の内縁の形状は、内縁を平面視で内包する最小の第１矩形において、第１矩形の各辺の中央部で内縁が辺よりも内側にあり、圧力室の内周の形状は、内周を平面視で内包する最小の第２矩形において、第２矩形の各辺の中央部で内周が辺よりも内側にあり、第１矩形と第２矩形のうちの一辺の方向は、結晶面内の結晶方位〈０１０〉に沿っている。以上の態様によれば、振動板が単結晶シリコン基材の結晶面｛１００｝を有する場合に、圧電素子の内縁の形状と振動板の振動領域を画定する圧力室の内周の形状が、振動板の結晶方位によって異なるヤング率の大きさに応じた形状になる。このため、振動板の振動領域に発生する歪みを、周方向で均一化させることができる。これにより、ヤング率の小さい方位における振動板の撓み過ぎを抑制できるので、振動板や圧電素子に対するクラックの発生を抑制できる。他方、ヤング率の大きい方位では撓み易くできるので、振動板全体の変位の阻害を抑制できる。したがって、クラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる。

本発明の好適な態様において、第１矩形の各辺の中央部において、第１方向に沿う圧電素子の内縁と第１矩形の辺との間の距離は、第１方向に直交する第２方向に沿う圧電素子の内縁と第１矩形の辺との間の距離に対して０．７９倍以上１倍以下である第２矩形の各辺の中央部において、第１方向に沿う圧力室の内周と第２矩形の辺との間の距離は、第２方向に沿う圧力室の内周と第２矩形の辺との間の距離に対して０．７９倍以上１倍以下である。以上の態様によれば、振動板を単結晶シリコン基材の結晶面｛１００｝で構成する場合に、単結晶シリコン基材の面方位オフセット角度にある程度のマージン（例えば±３５度程度）を確保することができ、この範囲においても、振動板や圧電素子のクラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる。

以上の課題を解決するために、本発明の圧電デバイスは、圧力室と、圧電素子と、圧力室と圧電素子との間に配置される振動板と、を具備し、振動板は、単結晶シリコン基材の結晶面｛１１０｝を有し、圧電素子は、圧力室の内周に平面視で重なるように振動板に配置され、平面視において圧力室の内周を挟んで、圧力室の中心側に内縁を有し、圧電素子の内縁の形状は、内縁を平面視で内包する最小の第１矩形において、第１矩形の各辺の中央部で内縁が辺よりも内側にあり、圧力室の内周の形状は、内周を平面視で内包する最小の第２矩形において、第２矩形の各辺の中央部で内周が辺よりも内側にあり、第１矩形と第２矩形のうちの一辺の方向が結晶面内の結晶方位〈−１１０〉に沿っている場合に結晶方位〈−１１１〉に沿う方向が、結晶方位〈−１１１〉に対して±２５度の範囲にある。以上の態様によれば、振動板が単結晶シリコン基材の結晶面｛１１０｝を有する場合に、圧電素子の内縁の形状と圧力室の内周の形状が、結晶方位によって異なる振動板の結晶面｛１１０｝のヤング率に応じた形状になる。このため、圧力室の内周に平面視で重なる振動板の振動領域に発生する歪みを、周方向で均一化させることができる。これにより、ヤング率の小さい方位における振動板の撓み過ぎを抑制できるので、振動板や圧電素子に対するクラックの発生を抑制できる。他方、ヤング率の大きい方位では撓み易くできるので、振動板全体の変位の阻害を抑制できる。したがって、クラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる。

本発明の好適な態様において、第１矩形と第２矩形の一辺の方向が、結晶面内の結晶方位〈−１１０〉に沿っている場合には、第１矩形と第２矩形の長辺に対する短辺の比率が１より小さく、第１矩形と第２矩形の一辺の方向と、結晶面内の結晶方位〈−１１０〉との角度が大きくなるほど、第１矩形と第２矩形の長辺に対する短辺の比率が１に近づく。以上の態様によれば、振動板を単結晶シリコン基材の結晶面｛１１０｝で構成する場合に、単結晶シリコン基材の面方位オフセット角度にある程度のマージン（例えば±３５度程度）を確保することができ、この範囲においても、振動板や圧電素子のクラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる。

本発明の好適な態様において、圧電素子の内縁の形状は、内縁の四隅が第１矩形の四隅よりも内側にあり、圧力室の内周の形状は、内周の四隅が第２矩形の四隅よりも内側にある。以上の態様によれば、ヤング率が大きくなる方位に相当する部分（四隅）において、圧電素子の幅と圧力室の幅が大きくなり過ぎないようにできる。これにより、四隅の方位において振動板が過度に撓むことを抑制できるから、振動板や圧電素子のクラックの発生を抑えることができる。

本発明の好適な態様において、圧電素子の四隅と圧力室の四隅はそれぞれ曲線状である。以上の態様によれば、圧電素子の四隅と圧力室の四隅の方位の近傍における歪みの変化を緩和できる。

本発明の好適な態様において、圧電素子の内縁の形状と圧力室の内周の形状とは、平面視で相似形である。以上の態様によれば、振動領域の周方向において、圧電素子の幅のうち圧力室の内周から圧電素子の内縁までの幅を一定にすることができる。これにより、振動板全体に均等な歪みを発生させ易くなるので、振動板全体の変位効率を向上させることができる。

以上の課題を解決するために、本発明の圧電デバイスは、圧力室と、圧電素子と、圧力室と圧電素子との間に配置される振動板と、を具備し、圧電素子は、圧力室の内周に平面視で重なるように振動板に配置され、平面視において圧力室の内周を挟んで、圧力室の中心側に内縁を有し、振動板は、結晶面内の方向によってヤング率が異なる異方性の単結晶シリコン基材の結晶面を有し、圧電素子の内縁の形状は、内縁を平面視で内包する最小の第１矩形において、第１矩形の各辺の中央部で内縁が辺よりも内側にあり、圧力室の中心と圧電素子の内縁との間の距離のうち所定の方位の距離をｒ１とすると共に任意の方位の距離をｒとし、シリコン基材の所定の方位のヤング率をＹ１とすると共に任意の方位のヤング率をＹとすると、距離ｒは、ｒ＝ｒ１×（Ｙ／Ｙ１）の関係を有する。以上の態様によれば、圧電素子の内縁の形状と振動板の振動領域を画定する圧力室の内周の形状を、結晶方位によって異なる振動板のヤング率に応じた形状にすることができる。これにより、振動領域の周方向の任意の方向で圧電素子の内周部の歪みを均一化させることができる。したがって、ヤング率の小さい方位における振動板の撓み過ぎを抑制できるので、振動板や圧電素子のクラックの発生を抑制できる。他方、ヤング率の大きい方位では撓み易くできるので、振動板全体の変位の阻害を抑制できる。したがって、クラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる。

以上の課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドは、上述した各態様の何れかに記載の圧電デバイスを備え、圧電素子によって振動板を振動させることで圧力室の圧力を変動することよって、圧力室に充填された液体をノズルから吐出する。以上の態様によれば、クラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる圧電デバイスを備えた液体吐出ヘッドを提供できる。

以上の課題を解決するために、本発明の液体吐出装置は、上述した各態様の何れかに記載の圧電デバイスを備え、圧電素子によって振動板を振動させることで圧力室の圧力を変動することよって、圧力室に充填された液体をノズルから吐出する。以上の態様によれば、クラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる圧電デバイスを備えた液体吐出装置を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置の構成図である。 液体吐出ヘッドの分解斜視図である。 図２に示す液体吐出ヘッドのＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 圧電デバイスの断面図および平面図である。 図４に示す圧電デバイスのＶ−Ｖ断面図である。 単結晶シリコン基材の（１００）面内におけるヤング率の異方性の例を示すグラフである。 図４の圧電素子の内縁の形状を拡大した図である。 第１実施形態の第１変形例に係る圧電素子の内縁の形状を示す平面図である。 第１実施形態の第２変形例に係る圧電素子の内縁の形状を示す平面図である。 単結晶シリコン基材の（１１０）面内におけるヤング率の異方性の例を示すグラフである。 第２実施形態に係る圧電素子の内縁の形状を拡大した図である。 第２実施形態の第１変形例に係る圧電素子の内縁の形状を示す平面図である。 第２実施形態の第２変形例に係る圧電素子の内縁の形状を示す平面図である。 第３実施形態の圧電デバイスの平面図である。 第３実施形態の変形例に係る圧電デバイスの平面図である。 圧電デバイスの断面図および平面図である。 図１５に示す圧電デバイスのＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ断面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置１０を例示する構成図である。第１実施形態の液体吐出装置１０は、液体の例示であるインクを媒体１２に吐出するインクジェット方式の印刷装置である。媒体１２は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の印刷対象が媒体１２として利用され得る。図１に示すように、液体吐出装置１０には、インクを貯留する液体容器１４が固定される。例えば液体吐出装置１０に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、またはインクを補充可能なインクタンクが液体容器１４として利用される。色彩が相違する複数種のインクが液体容器１４には貯留される。

図１に示すように、液体吐出装置１０は、制御装置２０と搬送機構２２と移動機構２４と複数の液体吐出ヘッド２６とを具備する。制御装置２０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを包含し、液体吐出装置１０の各要素を統括的に制御する。搬送機構２２は、制御装置２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。

移動機構２４は、制御装置２０による制御のもとで複数の液体吐出ヘッド２６をＸ方向に往復させる。Ｘ方向は、媒体１２が搬送されるＹ方向に交差（典型的には直交）する方向である。移動機構２４は、複数の液体吐出ヘッド２６を搭載するキャリッジ２４２と、キャリッジ２４２が固定された無端ベルト２４４とを具備する。なお、液体容器１４を液体吐出ヘッド２６とともにキャリッジ２４２に搭載することも可能である。

複数の液体吐出ヘッド２６の各々は、液体容器１４から供給されるインクを制御装置２０による制御のもとで複数のノズル（吐出孔）Ｎから媒体１２に吐出する。搬送機構２２による媒体１２の搬送とキャリッジ２４２の反復的な往復とに並行して各液体吐出ヘッド２６が媒体１２にインクを吐出することで媒体１２の表面に所望の画像が形成される。なお、Ｘ−Ｙ平面（例えば媒体１２の表面に平行な平面）に垂直な方向を以下では、Ｚ方向と表記する。各液体吐出ヘッド２６によるインクの吐出方向（典型的には鉛直方向）がＺ方向に相当する。

（液体吐出ヘッド）
図２は、任意の１個の液体吐出ヘッド２６の分解斜視図であり、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図２に示すように、液体吐出ヘッド２６は、Ｙ方向に配列された複数のノズルＮを具備する。第１実施形態の複数のノズルＮは、第１列Ｌ１と第２列Ｌ２とに区分される。第１列Ｌ１と第２列Ｌ２との間でノズルＮのＹ方向の位置を相違させること（すなわち千鳥配置またはスタガ配置）も可能であるが、第１列Ｌ１と第２列Ｌ２とでノズルＮのＹ方向の位置を一致させた構成が図３では便宜的に例示されている。図２に示すように液体吐出ヘッド２６は、第１列Ｌ１の複数のノズルＮに関連する要素と第２列Ｌ２の複数のノズルＮに関連する要素とが略線対称に配置された構造である。

図２および図３に示すように、液体吐出ヘッド２６は流路基板３２を具備する。流路基板３２は、表面Ｆ１と表面Ｆ２とを含む板状部材である。表面Ｆ１はＺ方向の正側の表面（媒体１２側の表面）であり、表面Ｆ２は表面Ｆ１とは反対側（Ｚ方向の負側）の表面である。流路基板３２の表面Ｆ２には、圧力発生部３５とケース部材４０とが設置され、表面Ｆ１にはノズル板５２とコンプライアンス基板５４とが設置される。液体吐出ヘッド２６の各要素は、概略的には流路基板３２と同様にＹ方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。なお、流路基板３２と圧力室基板３４とが積層される方向をＺ方向として把握することも可能である。

圧力発生部３５は、ノズルＮからインクを吐出するための圧力変動を発生させる要素である。本実施形態の圧力発生部３５は、圧力室基板３４と圧電デバイス３９とを含む第１基板Ａと、配線接続基板（保護基板）３８を含む第２基板Ｂと、駆動ＩＣ６２とを接合して構成される。圧電デバイス３９は、圧力室基板３４に形成される後述の圧力室Ｃと、圧電素子３７と、圧力室Ｃと圧電素子３７との間に配置される振動板３６とからなり、振動による圧力変動を圧力室Ｃ内に発生させる要素である。なお、圧力発生部３５および圧電デバイス３９についての詳細は後述する。

ノズル板５２は、複数のノズルＮが形成された板状部材であり、例えば接着剤を利用して流路基板３２の表面Ｆ１に設置される。各ノズルＮはインクが通過する貫通孔である。第１実施形態のノズル板５２は、単結晶シリコン（Ｓｉ）基材（シリコン基板）を、半導体製造技術を利用して加工することで製造される。ただし、ノズル板５２の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。

流路基板３２は、インクの流路を形成するための板状部材である。図２および図３に示すように、流路基板３２には、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２の各々について、空間ＲＡと複数の供給流路３２２と複数の連通流路３２４とが形成される。空間ＲＡは、平面視で（すなわちＺ方向からみて）Ｙ方向に沿う長尺状の開口であり、供給流路３２２および連通流路３２４は、ノズルＮ毎に形成された貫通孔である。複数の供給流路３２２はＹ方向に配列され、複数の連通流路３２４も同様にＹ方向に配列される。また、図３に示すように、流路基板３２の表面Ｆ１には、複数の供給流路３２２にわたる中間流路３２６が形成される。中間流路３２６は、空間ＲＡと複数の供給流路３２２とを連結する流路である。他方、連通流路３２４はノズルＮに連通する。

図２および図３の配線接続基板３８は、複数の圧電素子３７を保護するための板状部材であり、振動板３６の表面（圧力室Ｃとは反対側の表面）に設置される。配線接続基板３８の材料や製法は任意であるが、流路基板３２や圧力室基板３４と同様に、単結晶シリコン（Ｓｉ）基材（シリコン基板）を、半導体製造技術を利用して加工することで、配線接続基板３８は形成され得る。図２および図３に示すように、配線接続基板３８のうち振動板３６側の表面（以下「接合面」という）とは反対側の表面（以下「実装面」という）には駆動ＩＣ６２が設置される。駆動ＩＣ６２は、制御装置２０による制御のもとで駆動信号を生成および供給することで各圧電素子３７を駆動する駆動回路が搭載された略矩形状のＩＣチップである。配線接続基板３８の実装面には、駆動ＩＣ６２の駆動信号（駆動電圧）の出力端子に接続される配線３８４が圧電素子３７毎に形成される。また配線接続基板３８の実装面には、駆動ＩＣ６２のベース電圧（圧電素子３７の駆動信号のベース電圧）の出力端子に接続される配線３８５が圧電素子３７の配置に沿ってＹ方向に連続して形成される。

図２および図３に示すケース部材４０は、複数の圧力室Ｃ（さらには複数のノズルＮ）に供給されるインクを貯留するためのケースである。ケース部材４０のうちＺ方向の正側の表面が例えば接着剤で流路基板３２の表面Ｆ２に固定される。図２および図３に示すように、ケース部材４０のうちＺ方向の正側の表面にはＹ方向に延在する溝状の凹部４２が形成される。配線接続基板３８および駆動ＩＣ６２は凹部４２の内側に収容される。ケース部材４０は、流路基板３２や圧力室基板３４とは別個の材料で形成される。例えば樹脂材料の射出成形でケース部材４０を製造することが可能である。ただし、ケース部材４０の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。ケース部材４０の材料としては、例えば合成繊維や樹脂材料が好適である。

図３に示すように、ケース部材４０には、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２の各々について空間ＲＢが形成される。ケース部材４０の空間ＲＢと流路基板３２の空間ＲＡとは相互に連通する。空間ＲＡと空間ＲＢとで構成される空間は、複数の圧力室Ｃに供給されるインクを貯留する液体貯留室（リザーバー）Ｒとして機能する。液体貯留室Ｒは、複数のノズルＮにわたる共通液室である。ケース部材４０のうち流路基板３２とは反対側の表面には、液体容器１４から供給されるインクを液体貯留室Ｒに導入するための導入口４３が第１列Ｌ１および第２列Ｌ２の各々について形成される。

液体容器１４から導入口４３に供給されたインクは、液体貯留室Ｒの空間ＲＢと空間ＲＡに貯留される。液体貯留室Ｒに貯留されたインクは、中間流路３２６から複数の供給流路３２２に分岐して各圧力室Ｃに並列に供給および充填される。

図２に示すように、表面Ｆ１にはコンプライアンス基板５４が設置される。コンプライアンス基板５４は、液体貯留室Ｒ内のインクの圧力変動を吸収する可撓性のフィルムである。図３に示すように、コンプライアンス基板５４は、流路基板３２の空間ＲＡと中間流路３２６と複数の供給流路３２２とを閉塞するように流路基板３２の表面Ｆ１に設置されて液体貯留室Ｒの壁面（具体的には底面）を構成する。

図３に示す圧力発生部３５は、第１基板Ａと第２基板Ｂと駆動ＩＣ６２とを積層して構成される。第１基板Ａは圧力室基板３４と振動板３６と複数の圧電素子３７とを含む基板であり、第２基板Ｂは配線接続基板３８を含む基板である。

圧力室基板３４は、圧力室Ｃを構成する複数の開口３４２が第１列Ｌ１および第２列Ｌ２の各々について形成された板状部材であり、例えば接着剤を利用して流路基板３２の表面Ｆ２に設置される。複数の開口３４２は、Ｙ方向に配列される。各開口３４２は、ノズルＮ毎に形成されて平面視でＸ方向に沿う長尺状の貫通孔である。流路基板３２および圧力室基板３４は、前述のノズル板５２と同様に、単結晶シリコン（Ｓｉ）基材（シリコン基板）を、半導体製造技術を利用して加工することで製造される。ただし、流路基板３２および圧力室基板３４の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。圧力室基板３４のうち流路基板３２とは反対側の表面に、圧電デバイス３９が設置される。

（圧電デバイス）
図４は、圧電デバイス３９を拡大した断面図および平面図である。図４の断面図（図４の上側の図）は、圧電デバイス３９をＸ−Ｚ平面で切断したものであり、図４の平面図（図４の下側の図）は、圧電デバイス３９をＺ方向から見たものである。図５は、図４に示す圧電デバイス３９のＶ−Ｖ断面図である。図４および図５のＷ方向は、Ｘ方向から反時計回りに４５度の角度をなす方向であり、軸Ｇｗ１に沿う方向である。図５は、軸Ｇｗ１に沿う方向で切断した圧電デバイス３９の断面図である。

図４および図５に示すように、圧電デバイス３９は、圧力室Ｃと圧電素子３７と振動板３６とからなり、圧電素子３７によって振動板３６を振動させることで、各圧力室Ｃに圧力変動を発生させる。図４の圧力室Ｃの内周３４５の形状は、平面視において略矩形である。圧力室Ｃの内周３４５の形状は、Ｚ方向から平面視したときの圧力室Ｃの側壁３４４の内周３４５の形状であり、振動板３６の振動領域Ｐを画定する。振動板３６の振動領域Ｐは、振動板３６のうち圧力室Ｃに平面視で重なる領域であり、圧力室Ｃの壁面（上面）を構成する領域である。

図４の圧電素子３７は、圧力室Ｃの周縁部に配置されて、振動板３６の振動領域Ｐの周囲を撓ませることによって、振動板３６をＺ方向に変位させる。具体的には、圧電素子３７は、平面視で圧力室Ｃの内周３４５に重なるように振動板３６に配置され、圧力室Ｃの内周３４５を挟んで、圧力室Ｃの中心Ｏ側に内縁３７Ａを有し、圧力室Ｃの側壁３４４側に外縁３７Ｂを有する。図４では、圧電素子３７の全周が、圧力室Ｃの内周３４５の全周に平面視で重なるように、環状に形成された場合を例示する。ただし、圧電素子３７が、圧力室Ｃの内周３４５の全周ではなく、内周３４５の一部に重なる構成であってもよい。

図４の圧電素子３７は、平面視において（Ｚ方向から見て）内縁３７Ａと外縁３７Ｂの形状が略矩形である。圧電素子３７の内縁３７Ａと外縁３７Ｂの形状は、圧力室Ｃの内周３４５の形状（振動領域Ｐの形状）と相似形である。図４では、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と外縁３７Ｂの形状も相似形である場合を例示する。

図２および図３に示すように、流路基板３２の表面Ｆ２と振動板３６とは、各開口３４２の内側で相互に間隔をあけて対向する。開口３４２の内側で流路基板３２の表面Ｆ２と振動板３６との間に位置する空間が、当該空間に充填されたインクに圧力を付与するための圧力室Ｃとして機能する。圧力室ＣはノズルＮ毎に個別に形成される。図２に示すように、第１列Ｌ１および第２列Ｌ２の各々について、複数の圧力室Ｃ（開口３４２）がＹ方向に配列される。任意の１個の圧力室Ｃは、供給流路３２２と中間流路３２６とを介して空間ＲＡに連通するとともに、連通流路３２４を介してノズルＮに連通する。

図２および図３に示すように、振動板３６のうち圧力室Ｃとは反対側の表面には、相異なるノズルＮに対応する複数の圧電素子３７が第１列Ｌ１および第２列Ｌ２の各々について設置される。圧電素子３７は、駆動信号の供給により変形して圧力室Ｃに圧力を発生させる圧力発生素子である。複数の圧電素子３７は、各圧力室Ｃに対応するようにＹ方向に配列する。

圧電素子３７は、相互に対向する第１電極と第２電極との間に圧電体層を介在させた積層体である。第１電極と第２電極との間に電圧を印加することで、第１電極と第２電極とで挟まれる圧電体層に圧電歪みが生じて変位する。したがって、圧電素子３７は、第１電極と第２電極と圧電体層が重なる部分である。この圧電体層３７３の圧電歪みに連動して振動板３６が振動することで、圧力室Ｃ内の圧力が変動する。なお、圧電素子３７と振動板３６との間に、密着力を確保するための密着層が設けられていてもよい。すなわち、圧電素子３７は、振動板３６の表面上に直接設けられている必要はなく、振動板３６の表面に密着層を介して設けられていてもよい。密着層としては、ジルコニウム、酸化ジルコニウム、チタン、酸化チタン、酸化シリコンなどを用いることができる。

図４および図５に示すように、振動板３６は、弾性的に振動可能な板状部材である。本実施形態の振動板３６は、結晶面内の方向によってヤング率が異なる異方性の単結晶シリコン基材で構成されており、振動板３６の表面は、単結晶シリコン基材の結晶面で構成される。ただし、上記単結晶シリコン基材の結晶は、振動板３６の表面にあることに限られず、少なくとも振動板３６が有していればよい。例えば振動板３６が複数の材料を積層して成る場合には、積層される材料に単結晶シリコン基材の結晶が含まれていればよい。振動板３６は、圧力室Ｃの側壁３４４（圧力室基板３４）に積層して接合され、圧力室Ｃの側壁３４４に交差する壁面（具体的には上面）を構成する。上述したように、振動板３６の振動領域Ｐは、振動板３６のうち圧力室Ｃに平面視で重なる領域（圧力室Ｃの上面を構成する領域）であり、圧電素子３７によって撓み、Ｚ方向に変位する。

本実施形態の圧電素子３７は、平面視で（Ｚ方向から見て）重なる内周部３７２ａと、圧力室Ｃの側壁３４４に平面視で重なる外周部３７２ｂと、を備える。内周部３７２ａは、圧電体層３７３の圧電歪みに連動して、振動板３６と共にＺ方向に変位する部分である。外周部３７２ｂは、圧力室Ｃの側壁３４４によってＺ方向の変位が規制される部分（Ｚ方向には変位しない部分）である。圧電素子３７は、Ｚ方向に縦歪みが発生すると、Ｚ方向に直交する方向（Ｘ−Ｙ平面内の方向）には横歪みが発生する。すなわち、Ｚ方向に伸び歪みが発生すると、Ｘ−Ｙ平面内の方向には縮み歪みが発生し、Ｚ方向に縮み歪みが発生すると、Ｘ−Ｙ平面内の方向には伸び歪みが発生する。したがって、圧電素子３７がＺ方向に圧電歪みが発生すると、外周部３７２ｂはＺ方向の変位には変位しないが、Ｘ−Ｙ平面の方向には歪みが発生する。このため、後述するように、内周部３７２ａの幅だけなく、外周部３７２ｂの幅を変えることでも、振動領域Ｐの変位Ｈを向上させることができる。

本実施形態の振動領域Ｐは、平面視において圧力室Ｃと同じ略矩形であり、Ｘ方向に沿って中心Ｏを通る軸Ｇｘと、Ｙ方向に沿って中心Ｏを通る軸Ｇｙを有する。なお、振動領域Ｐが、軸Ｇｙの方向の長さと軸Ｇｘの方向の長さが異なる形状の場合には、振動領域Ｐを内包する最小の長方形の短軸を振動領域Ｐの軸Ｇｙとし、振動領域Ｐを内包する最小の長方形の長軸を振動領域Ｐの軸Ｇｘとする。図４に示す軸Ｇｗは、軸Ｇｘから反時計回りに４５度の方向に沿う軸である。

このような構成の圧電デバイス３９においては、図４および図５の点線に示すように、圧電素子３７の圧電歪みによって振動板３６の振動領域ＰにＺ方向への変位Ｈが生じる。この場合、例えばシリコン基材の結晶面によっては、結晶面内の方向に応じてヤング率が変化する。

図６は、結晶面が（１００）面（結晶面に垂直な結晶面方位が［１００］）の単結晶シリコン基材の（１００）面内におけるヤング率の異方性の例を示すグラフである。図６は、極座標であり、中心から離れるほどヤング率が大きくなる。結晶面が（１００）面の単結晶シリコン基材の（１００）面内におけるヤング率は、略正方形の異方性を有している。図６において、ヤング率が最小値となるのは、４つの結晶方位［０１０］、［００１］、［０−１０］、［００−１］であり、これらの方位をＤｍとすると、方位Ｄｍから例えば反時計回りに４５度の方位Ｄｎでヤング率が最大値となる。

このようなシリコン基材で振動板３６を構成する場合、ヤング率が大きい方位Ｄｎは、ヤング率が小さい方位Ｄｍよりも振動板３６が撓み難いので、全体として振動板３６の変位が阻害される虞がある。他方、ヤング率が小さい方位Ｄｍは、振動板３６が撓み易いので、撓み過ぎると振動板３６にクラック（亀裂）が入り易くなってしまう。クラックが発生すると、圧電素子３７や圧力室Ｃが破壊される場合もある。このように、結晶面が（１００）面の単結晶シリコン基材で振動板３６を製造する場合には、振動板３６の周囲において、方向によってヤング率が異なる方位があるので、仮に結晶方位を考慮しない形状で圧力室Ｃや圧電素子３７を構成すると、全体として振動板３６の変位が阻害されたり、クラックが発生し易くなったりする虞がある。

そこで、第１実施形態では、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と圧力室Ｃの内周３４５の形状を、結晶方位によって異なる振動板３６のヤング率に応じた形状にする。例えば図４では、軸Ｇｘの方向を図６のヤング率の小さい方位Ｄｍに沿うようにすると、軸Ｇｗ１の方向がヤング率の大きい方位Ｄｎに沿う方向になるので、このようなヤング率の周方向の変化に応じた形状を例示している。このような形状によれば、圧力室Ｃの内周３４５に平面視で重なる振動板３６の振動領域Ｐに発生する歪みを、周方向で均一化させることができる。したがって、振動板３６全体を変位させ易くなり、振動板３６の変位効率を向上させることができる。

以下、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と圧力室Ｃの内周３４５の形状とヤング率の方位と振動板３６の振動領域Ｐの変位との関係について説明する。図４の断面図に示すように、圧力室Ｃの中心（振動板３６の振動領域Ｐの中心）Ｏと圧電素子３７の内縁３７Ａとの間の距離をｒ、圧電素子３７の厚みをｈ、内周部３７２ａの幅をＴａとし、圧電素子３７に撓みモーメントＭが発生したときの圧電素子３７の周縁部の微小領域δｂの撓み角（振動領域Ｐの周縁部の撓み角）をαとすると共に、中心Ｏの変位をＨとし、振動板３６の径方向のヤング率をＹとする。すると、振動領域Ｐの撓み角をαは、下記数式（１）で表すことができ、振動領域Ｐの変位Ｈは、下記数式（２）で表すことができる。

α＝｛６Ｗ／（δｂ×Ｔａ^２）｝×Ｍ×（１／Ｙ） ・・・（１）

Ｈ＝ｒｃｏｓα ・・・（２）

ここで、圧電素子３７の内縁３７Ａと中心Ｏとの間の所定の方位の距離をｒ１とすると共に任意方位の距離をｒとし、シリコン基材の所定の方位のヤング率をＹ１とすると共に任意方位のヤング率をＹとし、振動領域Ｐの撓み角がα１のときの変位をＨ１、撓み角がαのときの変位をＨとすれば、下記数式（３）の関係があるときに、振動領域Ｐの周方向で歪みが均一化される。

Ｈ＝ｒｃｏｓα＝ｒ１ｃｏｓα１＝Ｈ１ ・・・（３）

ｒ＝ｒ１×（ｔａｎα１／ｔａｎα） ・・・（４）

上記数式（３）からｒは数式（４）で表すことができ、αとα１は微小であるから、ｔａｎα１はα１、ｔａｎαはαと見なすことができるので、上記数式（１）と上記数式（４）により、下記数式（５）を導き出すことができる。なお、上記所定の方位としては、例えば［−１１１］の結晶方位を選択できるが、これに限られず、別の結晶方位を選択してもよい。

ｒ＝ｒ１×（α１／α）＝ｒ１×（Ｙ／Ｙ１）・・・（５）

したがって、圧電素子３７の内縁３７Ａを、上記数式（５）の関係を有する形状にすることで、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と圧力室Ｃの内周３４５の形状を、結晶方位によって異なる振動板３６のヤング率に応じた形状にすることができる。これにより、振動領域Ｐの周方向で圧電素子３７の内周部３７２ａの歪みを均一化させることができる。また、図４の平面図に示すように、圧力室Ｃの内周３４５の形状（振動領域Ｐの形状）も、上記圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と相似形にすることで、振動領域Ｐの周方向で、振動板３７の歪みも均一化させることができる。

以上の構成によれば、ヤング率の小さい方位における振動板３６の撓み過ぎを抑制できるので、振動板３６や圧電素子３７のクラックの発生を抑制できる。他方、ヤング率の大きい方位では撓み易くできるので、振動板３６全体の変位の阻害を抑制できる。したがって、振動板３６や圧電素子３７のクラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる。

図７は、図４の圧電素子３７の内縁３７Ａの形状を拡大した図である。図７は、単結晶シリコン基材の結晶面（１００）で振動板３６の表面を構成した場合に、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状を、上記数式（５）の関係を有する形状にしたものである。図７の圧電素子３７の内縁３７Ａの形状は、図６のヤング率の異方性とほぼ一致している。

例えば図７の圧電素子３７の内縁３７Ａの形状は、内縁３７Ａを平面視で内包する最小の第１矩形Ｑ１（ここでは正方形）において、第１矩形Ｑ１の４つ辺ｑ１のうち各辺ｑ１の中央部ｑ１’で内縁３７Ａが辺ｑ１よりも内側にある。また圧力室Ｃの内周３４５の形状は、内周３４５を平面視で内包する最小の第２矩形Ｑ２（ここでは正方形）において、第２矩形Ｑ２の４つの辺ｑ２のうち各辺ｑ２の中央部ｑ２’で内周３４５が辺ｑ２よりも内側にある。これらの中央部ｑ１’、ｑ２’はそれぞれ、辺ｑ１、ｑ２のうち軸Ｇｘに沿う方向では軸Ｇｘに重なる部分であり、軸Ｇｙに沿う方向では軸Ｇｙに重なる部分である。この中央部ｑ１’、ｑ２’の方位（軸Ｇｘの方向と軸Ｇｙの方向）は、ヤング率が最小値となる結晶方位Ｄｍと一致している。また、第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２の一辺の方向（軸Ｇｘの方向）は、結晶面内の結晶方位［０１０］に沿っている。ただし、第１実施形態では第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２とが正方形であるから、軸Ｇｙの方向が、結晶面内の結晶方位［０１０］に沿うようにしてもよい。

このような形状によれば、ヤング率が最小値となる結晶方位Ｄｍにおいて、圧力室Ｃの幅（振動領域Ｐの幅）と圧電素子３７の幅を小さくできるので、振動板３７にクラック（亀裂）が入り難くなる。他方、ヤング率が最大値となる結晶方位Ｄｎは、ヤング率が最小値となる結晶方位Ｄｍよりも、圧力室Ｃの幅（振動領域Ｐの幅）と圧電素子３７の幅が大きくなるので、振動領域Ｐが撓み易くなり、振動板３７全体の変位効率を向上させることができる。

また、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と圧力室Ｃの内周３４５の形状とは、平面視で相似形であるから、振動領域Ｐの周方向において、圧電素子３７の幅Ｔのうち圧力室Ｃの内周３４５から圧電素子３７の内縁３７Ａまでの幅（圧力室Ｃと平面視で重なる幅）Ｔａを一定にすることができる。これにより、振動板３６全体に均等な歪みを発生させ易くなるので、振動板３７全体の変位効率を向上させることができる。

また、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状は、内縁３７Ａの四隅３７Ａ’が第１矩形Ｑ１の四隅ｑ１’’よりも内側にあり、圧力室Ｃの内周３４５の形状は、内周３４５の四隅３４５’が第２矩形Ｑ２の四隅ｑ２’’よりも内側にある。これによれば、ヤング率が大きくなる方位Ｄｎに相当する部分（図６のヤング率のグラフの四隅）において、圧電素子３７の幅と圧力室Ｃの幅が大きくなり過ぎないようにできる。これにより、四隅の方位Ｄｎにおいて振動板３６が過度に撓むことを抑制できるから、振動板３６や圧電素子３７のクラックの発生を抑えることができる。圧電素子３７の四隅３７Ａ’と圧力室Ｃの四隅３４５’はそれぞれ曲線状である。この構成によれば、圧電素子３７の四隅３７Ａ’と圧力室Ｃの四隅３４５’の方位の近傍における歪みの変化を緩和できる。

ところで、圧力室Ｃと圧電素子３７の形状は、上記数式（５）を満たす形状（最適形状）に限られず、上記数式（５）を満たす形状に近い形状であってもよい。本実施形態の振動板３６を製造する場合には、シリコン基材（シリコンウエハー）の結晶方位に、振動板３６の方向を合わせて製造し、振動板３６を切り出す。本実施形態では、結晶面が（１００）面の単結晶シリコン基材からなるシリコンウエハーを用いて、例えば振動領域Ｐの軸Ｇｘの方向が結晶面内の結晶方位［０１０］になるように振動板３６を形成して、シリコンウエハーから切り出す。このとき、圧力室Ｃと圧電素子３７の形状にも、ある程度のマージンを確保することで、使用するシリコンウエハーの面方位オフセット角度にある程度のマージン（例えば±３５度程度）を確保することができる。ここでは、図６の結晶方位［０１０］から結晶方位［０１−１］に向かう角度（時計回りの角度）を負（−）とし、結晶方位［０１０］から結晶方位［０１１］に向かう角度（反時計回りの角度）を正（＋）とする。

具体的には図７に示す第１矩形Ｑ１の各辺ｑ１の中央部ｑ１’において、第１方向に沿う圧電素子３７の内縁３７Ａと第１矩形Ｑ１の辺ｑ１との間の距離は、第１方向に直交する第２方向に沿う圧電素子３７の内縁３７Ａと第１矩形Ｑ１の辺との間の距離に対して０．７９倍以上１倍以下である。また第２矩形Ｑ２の各辺ｑ２の中央部ｑ２’において、第１方向に沿う圧力室Ｃの内周３４５と第２矩形Ｑ２の辺ｑ２との間の距離は、第１方向に直交する第２方向に沿う圧力室Ｃの内周３４５と第２矩形Ｑ２の辺ｑ２との間の距離に対して０．７９倍以上１倍以下である。また、第１方向の長さに対する第２方向の長さの比率（アスペクト比）は、０．８倍以上１倍以下が好ましい。

例えば図８に示す第１実施形態の第１変形例は、軸Ｇｘを第１方向とし、軸Ｇｙを第２方向とした場合の圧電素子３７の内縁３７Ａの形状である。図８の形状において、軸Ｇｘに沿う方向の距離ｔｘは、軸Ｇｙに沿う方向の距離ｔｙに対して０．７９８倍の長さである。なお、図８のように、形状全体において、軸Ｇｙの方向の長さに対する軸Ｇｘの方向の長さの比率（アスペクト比）が略０．８倍である。また、図９に示す第１実施形態の第２変形例は、軸Ｇｘを第２方向とし、軸Ｇｙを第１方向とした場合の圧電素子３７の内縁３７Ａの形状である。図９の形状において、軸Ｇｙに沿う方向の距離ｔｙは、軸Ｇｘに沿う方向の距離ｔｘに対して０．７９８倍の長さである。なお、図９では、形状全体において、軸Ｇｘの方向の長さに対する軸Ｇｙの方向の長さの比率（アスペクト比）が略０．８倍である。図８、図９が内縁３７Ａの形状の許容範囲である。

このような構成によれば、使用するシリコン基材の面方位オフセット角度に±３５度程度（例えば（１００）基板が（１１２）基板と表記されない範囲）のマージンを確保することができ、この範囲においても振動板３６や圧電素子３７のクラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる。なお、図８と図９では、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状を例示したが、圧力室Ｃの内周３４５の形状でも同様である。

なお、本実施形態では、単結晶シリコン基材の結晶面（１００）を振動板３６の表面（上面）にする場合を例示したが、単結晶シリコンは立方晶系であるため、結晶面（１００）と等価の結晶面である（０１０）面または（００１）面を振動板３６の表面（上面）にする場合にも、本実施形態の構成を適用可能である。結晶面が（０１０）面または（００１）面であっても、ヤング率は、図６のような形状になる。ただし、結晶面が（０１０）面の場合は、図６で基準となる３つの結晶方位［０１０］、［０１１］、［００１］をそれぞれ、結晶方位［−１００］、［−１０１］、［００１］と読み替えて適用する。また、結晶面が（００１）面の場合は、図６の結晶方位［０１０］、［０１１］、［００１］をそれぞれ、結晶方位［０１０］、［−１１０］、［−１００］と読み替えて適用する。このように、結晶面（１００）、（０１０）、（００１）は、いずれも等価であり、これらの面群を結晶面｛１００｝と包括的に表記できる。また、（１００）面内の結晶方位［０１０］、（０１０）面内の［−１００］、（００１）面内の［０１０］は、いずれも等価であるから、［０１０］およびこれと等価の方向群を結晶方位〈０１０〉と包括的に表記できる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について説明する。以下に例示する各形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。第１実施形態では、結晶面が（１００）面の単結晶シリコン基材で振動板３６を形成する場合を例示したが、第２実施形態では、結晶面が（１１０）面（結晶面に垂直な結晶面方位が［１１０］）の単結晶シリコン基材で振動板３６を形成する場合を例示する。

図１０は、結晶面が（１１０）面の単結晶シリコン基材の（１１０）面内におけるヤング率の異方性の例を示すグラフである。図１０では、図１０は、極座標であり、中心から離れるほどヤング率が大きくなる。図１０に示すように、単結晶シリコン基材の（１１０）面内におけるヤング率は、略長方形の異方性を有している。図１０において、（１１０）面内では、例えば結晶方位［００１］でヤング率が最小となり、結晶方位［００１］から例えば反時計回りに５５度の結晶方位［１−１１］でヤング率が最大値となる。

したがって、ヤング率が最小値となる方位をＤｍとし、ヤング率が最大値となる方位をＤｎとすると、このようなシリコン基材で振動板３６を構成する場合、ヤング率が大きい方位Ｄｎは、ヤング率が小さい方位Ｄｍよりも、振動板３６が変位し難くなる。したがって、結晶面が（１１０）面の単結晶シリコン基材で振動板３６を製造する場合においても、振動板３６の周囲には、方向によってヤング率が異なる方位があるので、仮に結晶方位を考慮しない形状で圧力室Ｃや圧電素子３７を構成すると、全体として振動板３６の変位が阻害されたり、クラックが発生し易くなったりする虞がある。

そこで、第２実施形態においても、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と圧力室Ｃの内周３４５の形状を、結晶方位によって異なる振動板３６のヤング率に応じた形状にする。これにより、圧力室Ｃの内周３４５に平面視で重なる振動板３６の振動領域Ｐに発生する歪みを、周方向で均一化させることができる。したがって、振動板３６全体を変位させ易くなり、振動板３６の変位効率を向上させることができる。

第２実施形態の場合においても、第１実施形態と同様に、圧電素子３７の内縁３７Ａを、上記数式（５）の関係を有する形状にすることで、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と圧力室Ｃの内周３４５の形状を、結晶方位によって異なる振動板３６のヤング率に応じた形状にすることができる。これにより、振動領域Ｐの周方向で圧電素子３７の内周部３７２ａの歪みを均一化させることができる。また、図４の平面図に示すように、圧力室Ｃの内周３４５の形状（振動領域Ｐの形状）も、上記圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と相似形にすることで、振動領域Ｐの周方向で、振動板３７の歪みも均一化させることができる。

以上の構成によれば、第２実施形態においても、ヤング率の小さい方位における振動板３６の撓み過ぎを抑制できるので、振動板３６や圧電素子３７のクラックの発生を抑制できる。他方、ヤング率の大きい方位では撓み易くできるので、振動板３６全体の変位の阻害を抑制できる。したがって、クラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる。

ただし、図１０のヤング率の異方性は、図６のヤング率の異方性と異なるため、第２実施形態の圧力室Ｃと圧電素子３７の形状も、第１実施形態とは異なる。これにより、振動領域Ｐの周方向で圧電素子３７の内周部３７２ａの歪みを均一化させることができる。

以下、第２実施形態の圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と圧力室Ｃの内周３４５の形状について説明する。図１１は、第２実施形態に係る圧電素子３７の内縁３７Ａの形状を拡大した図であり、図７に対応する。図１１は、単結晶シリコン基材の結晶面（１１０）で振動板３６の表面を構成した場合に、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状を、上記数式（５）の関係を有する形状にしたものである。図１１の圧電素子３７の内縁３７Ａの形状は、図１０のヤング率の異方性とほぼ一致している。

例えば図１１の圧電素子３７の内縁３７Ａの形状は、内縁３７Ａを平面視で内包する最小の第１矩形Ｑ１（ここでは長方形）において、第１矩形Ｑ１の４つ辺ｑ１のうち各辺ｑ１の中央部ｑ１’で内縁３７Ａが辺ｑ１よりも内側にある。また圧力室Ｃの内周３４５の形状は、内周３４５を平面視で内包する最小の第２矩形Ｑ２（ここでは長方形）において、第２矩形Ｑ２の４つの辺ｑ２のうち各辺ｑ２の中央部ｑ２’で内周３４５が辺ｑ２よりも内側にある。これらの中央部ｑ１’、ｑ２’はそれぞれ、辺ｑ１、ｑ２のうち軸Ｇｘに沿う方向では軸Ｇｘに重なる部分であり、軸Ｇｙに沿う方向では軸Ｇｙに重なる部分である。この中央部ｑ１’、ｑ２’の方位（軸Ｇｘの方向と軸Ｇｙの方向）は、ヤング率が最小値となる結晶方位Ｄｍと一致している。また、第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２の一辺の方向（軸Ｇｘの方向）は、結晶面内の結晶方位［−１１０］に沿っている。

このような形状によれば、ヤング率が最小値となる結晶方位Ｄｍにおいて、圧力室Ｃの幅（振動領域Ｐの幅）と圧電素子３７の幅を小さくできるので、振動板３７にクラック（亀裂）が入り難くなる。他方、ヤング率が最大値となる結晶方位Ｄｎは、ヤング率が最小値となる結晶方位Ｄｍよりも、圧力室Ｃの幅（振動領域Ｐの幅）と圧電素子３７の幅が大きくなるので、振動領域Ｐが撓み易くなり、振動板３７全体の変位効率を向上させることができる。

また、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状と圧力室Ｃの内周３４５の形状とは、平面視で相似形であるから、振動領域Ｐの周方向において、圧電素子３７の幅Ｔのうち圧力室Ｃの内周３４５から圧電素子３７の内縁３７Ａまでの幅（圧力室Ｃと平面視で重なる幅）Ｔａを一定にすることができる。これにより、振動板３６全体に均等な歪みを発生させ易くなるので、振動板３７全体の変位効率を向上させることができる。

また、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状は、内縁３７Ａの四隅３７Ａ’が第１矩形Ｑ１の四隅ｑ１’’よりも内側にあり、圧力室Ｃの内周３４５の形状は、内周３４５の四隅３４５’が第２矩形Ｑ２の四隅ｑ２’’よりも内側にある。これによれば、ヤング率が大きくなる方位Ｄｎに相当する部分（図６のヤング率のグラフの四隅）において、圧電素子３７の幅と圧力室Ｃの幅が大きくなり過ぎないようにできる。これにより、四隅の方位Ｄｎにおいて振動板３６が過度に撓むことを抑制できるから、振動板３６や圧電素子３７のクラックの発生を抑えることができる。圧電素子３７の四隅３７Ａ’と圧力室Ｃの四隅３４５’はそれぞれ曲線状である。この構成によれば、圧電素子３７の四隅３７Ａ’と圧力室Ｃの四隅３４５’の方位の近傍における歪みの変化を緩和できる。

ところで、圧力室Ｃと圧電素子３７の形状は、上記数式（５）を満たす形状（最適形状）に限られず、上記数式（５）を満たす形状に近い形状であってもよい。本実施形態では、結晶面が（１１０）面の単結晶シリコン基材からなるシリコンウエハーを用いて、例えば振動領域Ｐの軸Ｇｘの方向が結晶面内の結晶方位［−１１０］になるように振動板３６を形成して、シリコンウエハーから切り出す。このとき、圧力室Ｃと圧電素子３７の形状にも、ある程度のマージンを確保することで、使用するシリコンウエハーの面方位オフセット角度にある程度のマージン（例えば±３５度程度）を確保することができる。ここでは、図１０の結晶方位［−１１０］から結晶方位［−１１−１］に向かう角度（時計回りの角度）を負（−）とし、結晶方位［−１１０］から結晶方位［−１１１］に向かう角度（反時計回りの角度）を正（＋）とする。

具体的には図１１に示す第１矩形Ｑ１の各辺ｑ１の中央部ｑ１’において、第１方向に沿う圧電素子３７の内縁３７Ａと第１矩形Ｑ１の辺ｑ１との間の距離は、第１方向に直交する第２方向に沿う圧電素子３７の内縁３７Ａと第１矩形Ｑ１の辺との間の距離に対して０．７９倍以上１倍以下である。また第２矩形Ｑ２の各辺ｑ２の中央部ｑ２’において、第１方向に沿う圧力室Ｃの内周３４５と第２矩形Ｑ２の辺ｑ２との間の距離は、第１方向に直交する第２方向に沿う圧力室Ｃの内周３４５と第２矩形Ｑ２の辺ｑ２との間の距離に対して０．７９倍以上１倍以下である。第２実施形態では、図１１の軸Ｇｘに沿う方向、すなわち第１矩形Ｑ１または第２矩形Ｑ２の長辺の方向が第１方向に相当し、軸Ｇｙに沿う方向、すなわち第１矩形Ｑ１または第２矩形Ｑ２の短辺の方向が第２方向に相当する。

また、図１１に示すように、第２実施形態では、第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２の一辺の方向（軸Ｇｘに沿う方向）が、結晶面内の結晶方位［−１１０］に沿っている場合には、第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２の軸Ｇｘに沿う長辺に対する軸Ｇｙに沿う短辺の比率が１より小さい。第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２のうちの一辺の方向（軸Ｇｘに沿う方向）が結晶面内の結晶方位［−１１０］に沿っている場合に結晶方位［−１１１］に沿っている方向Ｇｗ２が、結晶方位［−１１１］に対して±２５度の範囲が良好な範囲である。軸Ｇｗ２は、軸Ｇｘから反時計回りに５５度の角度をなす方向に沿う軸である。そして、第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２の一辺の方向（軸Ｇｘに沿う方向）と、結晶面内の結晶方位［−１１０］との角度が大きくなるほど、第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２の長辺に対する短辺の比率が１に近づくことが好ましい。

例えば図１２に示す第２実施形態の第１変形例は、軸Ｇｗ２が結晶面内の結晶方位［−１１１］に対して＋２５度の場合の圧電素子３７の内縁３７Ａの形状である。図１２の形状において、第１矩形Ｑ１と差異２矩形Ｑ２の長辺に対する短辺の比率は、図１１の形状（図１２の一点鎖線の形状）よりも１に近い（正方形に近い）。また図１３に示す第２実施形態の第２変形例は、軸Ｇｗ２が結晶面内の結晶方位［−１１１］に対して−２５度の場合の圧電素子３７の内縁３７Ａの形状である。図１３の形状において、第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２の長辺に対する短辺の比率は、図１１の形状（図１３の一点鎖線の形状）よりも１に近い（正方形に近い）。

ここで、第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２の長辺に対する短辺の比率は、各辺ｑ１のうち長辺の中央部ｑ１’よりも内側にある圧電素子３７の内縁３７Ａと中心Ｏとの距離（軸Ｇｘの方向に沿う距離）に対する、各辺ｑ１のうち短辺の中央部ｑ１’よりも内側にある圧電素子３７の内縁３７Ａと中心Ｏとの距離（軸Ｇｙの方向に沿う距離）の比率で算出できる。このように計算した場合、図１１に示すように軸Ｇｗ２が結晶面内の結晶方位［−１１１］に沿う場合は、長辺に対する短辺の比率が０．６９４であることが最良である。また図１２に示すように軸Ｇｗ２が結晶面内の結晶方位［−１１１］に対して＋２５度の場合には、長辺に対する短辺の比率が０．８８０倍であることが好ましい。また図１３に示すように軸Ｇｗ２が結晶面内の結晶方位［−１１１］に対して−２５度の場合には、長辺に対する短辺の比率が０．９１４倍であることが好ましい。なお、長辺に対する短辺の比率は、圧電素子３７の内縁３７Ａを利用して算出した場合を例示したが、これに限られず、第１矩形Ｑ１と第２矩形Ｑ２を利用して算出してもよい。例えば軸Ｇｘの方向の長さ（長辺の長さ）に対する軸Ｇｙ方向の長さ（短辺の長さ）の比率を、長辺に対する短辺の比率としてもよい。

このような構成によれば、使用するシリコン基材の面方位オフセット角度に±３５度程度（例えば（１１０）基板が（１１１）基板と表記されない範囲）のマージンを確保することができ、この範囲においても振動板３６や圧電素子３７のクラックの発生を抑制しつつ、変位効率を向上させることができる。なお、図１２と図１３では、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状を例示したが、圧力室Ｃの内周３４５の形状でも同様である。

なお、本実施形態では、単結晶シリコン基材の結晶面（１１０）を振動板３６の表面（上面）にする場合を例示したが、単結晶シリコンは立方晶系であるため、結晶面（１１０）と等価の結晶面である（０１１）面または（１０１）面を振動板３６の表面（上面）にする場合にも、本実施形態の構成を適用可能である。結晶面が（０１１）面または（１０１）面であっても、ヤング率は、図１０のような形状になる。ただし、結晶面が（０１１）面の場合は、図１０で基準となる７つの結晶方位［−１１１］，［−１１２］，［００１］，［１−１２］，［１−１１］，［１−１０］，［１−１−１］をそれぞれ、結晶方位［１−１１］，［１−１２］，［１００］，［２１−１］，［１１−１］，［０１−１］，［−１１−１］と読み替えて適用する。また、結晶面が（１０１）面の場合は、図１０の結晶方位［−１１１］，［−１１２］，［００１］，［１−１２］，［１−１１］，［１−１０］，［１−１−１］をそれぞれ、結晶方位［１１−１］，［１２−１］，［０１０］，［−１２１］，［−１−１１］，［−１０１］，［−１−１１］と読み替えて適用する。このように、結晶面（１１０）、（０１１）、（１０１）は、いずれも等価であり、これらの面群を結晶面｛１１０｝と包括的に表記できる。また、結晶方位［−１１１］、［１−１１］、［１１−１］は、いずれも等価であるから、結晶方位［−１１１］およびこれと等価の方向群を結晶方位〈−１１１〉と包括的に表記できる。同様に、結晶方向［−１１０］およびこれと等価の方向郡を結晶方位〈−１１０〉と包括的に表記できる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態について説明する。第１実施形態と第２実施形態では、圧電素子３７の外縁３７Ｂが、内縁３７Ａの形状と相似形の場合を例示したが、第３実施形態では、圧電素子３７の外縁３７Ｂの形状が、内縁３７Ａの形状と相似形でない場合を例示する。

圧電素子３７の幅Ｔは、内縁３７Ａと外縁３７Ｂとの間の幅である。例えば図４に示すように、圧電素子３７の幅Ｔは、上述した圧力室Ｃに平面視で重なる部分の幅Ｔａと、圧力室Ｃの側壁３４４に平面視で重なる部分の幅Ｔｂとに分けることができる。圧電素子３７の幅Ｔａは内周部３７２ａの幅であり、幅Ｔｂは外周部３７２ｂの幅である。

圧電素子３７の外縁３７Ｂの形状によって、結晶面内のヤング率の大きい方向の方がヤング率の小さい方向よりも、圧電素子３７のうち圧力室Ｃの側壁３４４に平面視で重なる部分の幅Ｔｂを大きくなるようにすることができる。このように構成することで、振動板３６のうち圧力室Ｃの側壁３４４に近い振動領域Ｐの面内方向の歪み量を増やすことができるので、振動板３６全体を変位させ易くすることができる。

図１４は、第３実施形態に係る圧電デバイス３９の平面図である。図１４は、振動板３６が単結晶シリコン基材の結晶面（１００）を有する場合（第１実施形態の場合）に、圧電素子３７の外縁３７Ｂの形状を結晶面内のヤング率の大きさに応じて変えた場合を例示する。圧電素子３７の外縁３７Ｂの形状によって、結晶面内のヤング率の大きい方向の方がヤング率の小さい方向よりも、圧電素子３７のうち圧力室Ｃの側壁３４４に平面視で重なる部分の幅Ｔｂが大きくなるようにしている。例えば図６のヤング率が最小値となる方位Ｄｍの圧電素子３７の幅、すなわち軸Ｇｘに沿う方向の幅をＴｘとし、軸Ｇｙに沿う方向の幅をＴｙとする。また図６のヤング率が最大値となる方位Ｄｎの圧電素子３７の幅、すなわち軸Ｇｗ１に沿う方向の幅をＴｗとし、軸Ｇｗ１に直交する軸Ｇｗ１’に沿う方向の幅をＴｗ’とする。圧電素子３７の外縁３７Ｂの形状を図１４に示す形状にすることで、ヤング率が大きい方位Ｄｎの圧電素子３７の幅Ｔｗ、Ｔｗ’を、ヤング率が小さい方位Ｄｍの圧電素子３７の幅Ｔｘ、Ｔｙよりも大きくすることができる。これにより、ヤング率が大きくて撓み難い方向において、振動領域Ｐの面内方向の歪み量を増やすことができるので、その方向にも変位し易くすることができるので、振動板３６全体を変位させ易くすることができる。

図１５は、第３実施形態の変形例に係る圧電デバイス３９の平面図である。図１５は、振動板３６が単結晶シリコン基材の結晶面（１１０）を有する場合（第２実施形態の場合）に、圧電素子３７の外縁３７Ｂの形状を結晶面内のヤング率の大きさに応じて変えた場合を例示する。図１５においても、圧電素子３７の外縁３７Ｂの形状によって、結晶面内のヤング率の大きい方向の方がヤング率の小さい方向よりも、圧電素子３７のうち圧力室Ｃの側壁３４４に平面視で重なる部分の幅Ｔｂが大きくなるようにしている。例えば図７のヤング率が最小値となる方位Ｄｍの圧電素子３７の幅、すなわち軸Ｇｘに沿う方向の幅をＴｘとし、軸Ｇｙに沿う方向の幅をＴｙとする。また図７のヤング率が最大値となる方位Ｄｎの圧電素子３７の幅、すなわち軸Ｇｗ２に沿う方向の幅をＴｗとし、軸Ｇｗ２’に沿う方向の幅をＴｗ’とする。軸Ｇｗ２’は、軸Ｇｘから時計回りに５５度であり、図７のヤング率が最大値となる方位Ｄｎに沿う軸である。圧電素子３７の外縁３７Ｂの形状を図１５に示す形状にすることで、ヤング率が大きい方位Ｄｎの圧電素子３７の幅Ｔｗ、Ｔｗ’を、ヤング率が小さい方位Ｄｍの圧電素子３７の幅Ｔｘ、Ｔｙよりも大きくすることができる。これにより、ヤング率が大きくて撓み難い方向において、振動領域Ｐの面内方向の歪み量を増やすことができるので、その方向にも変位し易くすることができるので、振動板３６全体を変位させ易くすることができる。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態では、第１実施形態に係る圧電デバイス３９の圧電素子３７についての具体的な構成例を説明する。図１６および図１７は、図４の圧電素子３７の具体的な構成例である。図１６は、第４実施形態に係る圧電デバイス３９をＺ方向から見た場合の平面図である。図１７は、図１６に示す圧電デバイス３９のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ断面図である。

図１６および図１７に示すように、第４実施形態の圧電素子３７は、平面視で圧力室Ｃの内周３４５に重なるように振動板３６に配置され、平面視において圧力室Ｃの内周３４５を挟んで、圧力室Ｃの中心Ｏ側に内縁３７Ａを有すると共に、圧力室Ｃの側壁３４４側に外縁３７Ｂを有する。

図１６の圧電素子３７は、相互に対向する第１電極３７１と第２電極３７２との間に圧電体層３７３を介在させた積層体である。この圧電素子３７は、第１電極３７１と第２電極３７２との間に電圧を印加することで、第１電極３７１と第２電極３７２とで挟まれる圧電体層３７３に圧電歪みが生じて変位する。したがって、図１６の構成では、第１電極３７１と第２電極３７２と圧電体層３７３とが平面視で重なる部分が、圧電素子３７に相当する。

図１６に示す第１電極３７１と圧電体層３７３は、各圧力室Ｃの部分においては、各圧力室Ｃの内周３４５の全周に平面視で重なるように、振動板３６の表面に形成される。第１電極３７１と圧電体層３７３は、圧力室Ｃの中心Ｏには形成されない。第１電極３７１と圧電体層３７３は、各圧力室Ｃの部分においては、振動板３６の表面全面に形成されている。ただし、各圧力室Ｃの部分以外においては、第１電極３７１と圧電体層３７３が形成されないようにしてもよい。平面視において第１電極３７１と圧電体層３７３の内周の形状は正方形である。

第１電極３７１には、圧電体層３７３の外側に引き出されたリード電極３７１Ａを介して駆動ＩＣ６２に接続される。第１電極３７１は複数の圧電素子３７の共通電極になっている。第１電極３７１の材料は、圧電体層３７３を成膜する際に酸化せず、導電性を維持できる材料が好ましく、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）等の貴金属、またはランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）などに代表される導電性酸化物が好適に用いられる。

圧電体層３７３は、例えばペロブスカイト構造の結晶膜（ペロブスカイト型結晶）などの電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料である。なお、圧電体層３７３の材料としては、上述したものに限られず、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの他、鉛を含む鉛系の圧電材料に限定されず、鉛を含まない非鉛系の圧電材料を用いることができる。

第２電極３７２は、圧電素子３７毎（ノズルＮ毎）に個別に、第１電極３７１に対して振動板３６とは反対側に積層され、複数の圧電素子３７に対応する個別電極を構成する。各第２電極３７２には、圧電体層３７３の外側に引き出されたリード電極３７２Ａを介して駆動ＩＣ６２に個別に接続される。なお、第２電極３７２は、圧電体層３７３に直接設けられていてもよく、また圧電体層３７３と第２電極３７２との間に他の部材が介在していてもよい。第２電極３７２としては、圧電体層３７３との界面を良好に形成でき、絶縁性及び圧電特性を発揮できる材料が望ましく、例えばイリジウム（Ｉｒ）、白金 （Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等の貴金属材料、及びランタンニッケル酸化物（ＬＮＯ）に代表される導電性酸化物が好適に用いられる。また、第２電極３７２は、複数材料を積層したものであってもよい。

第２電極３７２は、各圧力室Ｃの内周３４５の全周に平面視で重なるように配置される。平面視において、各第２電極３７２の内周と外周の形状は正方形である。本実施形態の構成では、第２電極３７２の内周から外周までが、第１電極３７１と圧電体層３７３に重なる。したがって、第２電極３７２の内周の形状が、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状に相当し、第２電極３７２の外周の形状が、圧電素子３７の内縁３７Ａの形状に相当する。第１実施形態では、圧力室基板３４と振動板３６とを別体で構成した場合を例示したが、これに限られず、本実施形態のように、圧力室基板３４と振動板３６とを一体にして、圧力室Ｃと振動板３６を一度に形成してもよい。この構成では、所定の厚みの単結晶シリコン基材のうち圧力室Ｃに対応する領域について厚み方向の一部を、上記結晶方位に合わせて選択的に除去することで、圧力室Ｃと振動板３６とを一度に形成することができる。

なお、本実施形態の圧電素子３７は、第１電極３７１を複数の圧電素子３７の共通電極にして、第２電極３７２を複数の圧電素子３７に対応する個別電極にした場合を例示したが、この構成に限られず、第２電極３７２を複数の圧電素子３７の共通電極にして、第１電極３７１を複数の圧電素子３７に対応する個別電極にしてもよい。また、上記実施形態では、振動板３６を単一層で構成した場合を例示したが、これに限られず、複数層で構成してもよい。

このような構成の第４実施形態の圧電デバイス３９によれば、第１電極３７１と第２電極３７２との間に電圧を印加することで、第１電極３７１と第２電極３７２とで挟まれる圧電体層３７３に圧電歪みが生じて変位する。この圧電体層３７３の圧電歪みに連動して振動板３６が振動することで、圧力室Ｃ内の圧力が変動する。振動板３６のうち圧力室Ｃに重なる部分が振動領域Ｐとなる。図１６の振動板３６の表面は、図６の単結晶シリコン基板の結晶面で構成される。図１６の圧電素子３７と圧力室Ｃは、図４と同様の形状であるから、図４と同様の作用効果を奏することができる。なお、第２実施形態の圧電素子３７も本実施形態と同様に構成することができる。

＜変形例＞
以上に例示した態様および実施形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示や上述の態様から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

（１）上述した実施形態では、液体吐出ヘッド２６を搭載したキャリッジ２４２をＸ方向に沿って反復的に往復させるシリアルヘッドを例示したが、液体吐出ヘッド２６を媒体１２の全幅にわたり配列したラインヘッドにも本発明を適用可能である。

（２）上述した実施形態では、圧力室に機械的な振動を付与する圧電素子を利用した圧電方式の液体吐出ヘッド２６を例示したが、加熱により圧力室の内部に気泡を発生させる発熱素子を利用した熱方式の液体吐出ヘッドを採用することも可能である。

（３）上述した実施形態で例示した液体吐出装置１０は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体吐出装置１０の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する液体吐出装置は、液晶表示装置のカラーフィルターや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等を形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を吐出する液体吐出装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、液体の一種として生体有機物の溶液を吐出するチップ製造装置としても利用される。

１０…液体吐出装置、１２…媒体、１４…液体容器、２０…制御装置、２２…搬送機構、２４…移動機構、２４２…キャリッジ、２４４…無端ベルト、２６…液体吐出ヘッド、３２…流路基板、３２２…供給流路、３２４…連通流路、３２６…中間流路、３４…圧力室基板、３４２…開口、３４４…側壁、３４５…内周、３４５’…四隅、３５…圧力発生部、３６…振動板、３７…圧電素子、３７…振動板、３７Ａ…内縁、３７Ａ’…四隅、３７Ｂ…外縁、３７１…第１電極、３７１Ａ…リード電極、３７２…第２電極、３７２ａ…内周部、３７２ｂ…外周部、３７２Ａ…リード電極、３７３…圧電体層、３８…配線接続基板、３８４…配線、３８５…配線、３９…圧電デバイス、４０…ケース部材、４２…凹部、４３…導入口、４５…反時計回りに、５２…ノズル板、５４…コンプライアンス基板、 ６２…駆動ＩＣ、ｑ１、ｑ２…辺、ｑ１’、ｑ２’…中央部、ｑ１’’、ｑ２’’…四隅、Ａ…第１基板、Ｂ…第２基板、Ｃ…圧力室、Ｆ１…表面、Ｆ２…表面、Ｈ…変位、Ｌ１…第１列、Ｌ２…第２列、Ｎ…ノズル、Ｏ…中心、Ｐ…振動領域、Ｑ１…第１矩形、Ｑ２…第２矩形、Ｒ…液体貯留室、ＲＡ…空間、ＲＢ…空間、Ｔ（Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｗ、Ｔｗ’）…圧電素子の幅。

Claims (10)

1. 圧力室と、
   圧電素子と、
   前記圧力室と前記圧電素子との間に配置される振動板と、を具備し、
   前記振動板は、単結晶シリコン基材の結晶面｛１００｝を有し、
   前記圧電素子は、前記圧力室の内周に平面視で重なるように前記振動板に配置され、平面視において前記圧力室の内周を挟んで、前記圧力室の中心側に内縁を有し、
   前記圧電素子の内縁の形状は、前記内縁を平面視で内包する最小の第１矩形において、前記第１矩形の各辺の中央部で前記内縁が前記辺よりも内側にあり、
   前記圧力室の内周の形状は、前記内周を平面視で内包する最小の第２矩形において、前記第２矩形の各辺の中央部で前記内周が前記辺よりも内側にあり、
   前記第１矩形と前記第２矩形のうちの一辺の方向は、前記結晶面内の結晶方位〈０１０〉に沿っている
   圧電デバイス。
2. 前記第１矩形の各辺の中央部において、第１方向に沿う前記圧電素子の内縁と前記第１矩形の辺との間の距離は、前記第１方向に直交する第２方向に沿う前記圧電素子の内縁と前記第１矩形の辺との間の距離に対して０．７９倍以上１倍以下である
   前記第２矩形の各辺の中央部において、前記第１方向に沿う前記圧力室の内周と前記第２矩形の辺との間の距離は、前記第２方向に沿う前記圧力室の内周と前記第２矩形の辺との間の距離に対して０．７９倍以上１倍以下である
   請求項１に記載の圧電デバイス。
3. 圧力室と、
   圧電素子と、
   前記圧力室と前記圧電素子との間に配置される振動板と、を具備し、
   前記振動板は、単結晶シリコン基材の結晶面｛１１０｝を有し、
   前記圧電素子は、前記圧力室の内周に平面視で重なるように前記振動板に配置され、平面視において前記圧力室の内周を挟んで、前記圧力室の中心側に内縁を有し、
   前記圧電素子の内縁の形状は、前記内縁を平面視で内包する最小の第１矩形において、前記第１矩形の各辺の中央部で前記内縁が前記辺よりも内側にあり、
   前記圧力室の内周の形状は、前記内周を平面視で内包する最小の第２矩形において、前記第２矩形の各辺の中央部で前記内周が前記辺よりも内側にあり、
   前記第１矩形と前記第２矩形のうちの一辺の方向が前記結晶面内の結晶方位〈−１１０〉に沿っている場合に結晶方位〈−１１１〉に沿う方向が、前記結晶方位〈−１１１〉に対して±２５度の範囲にある
   圧電デバイス。
4. 前記第１矩形と前記第２矩形の一辺の方向が、前記結晶面内の結晶方位〈−１１０〉に沿っている場合には、前記第１矩形と前記第２矩形の長辺に対する短辺の比率が１より小さく、
   前記第１矩形と前記第２矩形の一辺の方向と、前記結晶面内の結晶方位〈−１１０〉との角度が大きくなるほど、前記第１矩形と前記第２矩形の長辺に対する短辺の比率が１に近づく
   請求項３に記載の圧電デバイス。
5. 前記圧電素子の内縁の形状は、前記内縁の四隅が前記第１矩形の四隅よりも内側にあり、
   前記圧力室の内周の形状は、前記内周の四隅が前記第２矩形の四隅よりも内側にある
   請求項１から請求項４の何れかに記載の圧電デバイス。
6. 前記圧電素子の四隅と前記圧力室の四隅はそれぞれ曲線状である
   請求項５に記載の圧電デバイス。
7. 前記圧電素子の内縁の形状と前記圧力室の内周の形状とは、平面視で相似形である
   請求項１から請求項６の何れかに記載の圧電デバイス。
8. 圧力室と、
   圧電素子と、
   前記圧力室と前記圧電素子との間に配置される振動板と、を具備し、
   前記圧電素子は、前記圧力室の内周に平面視で重なるように前記振動板に配置され、平面視において前記圧力室の内周を挟んで、前記圧力室の中心側に内縁を有し、
   前記振動板は、結晶面内の方向によってヤング率が異なる異方性の単結晶シリコン基材の結晶面を有し、
   前記圧電素子の内縁の形状は、前記内縁を平面視で内包する最小の第１矩形において、前記第１矩形の各辺の中央部で前記内縁が前記辺よりも内側にあり、
   前記圧力室の中心と前記圧電素子の内縁との間の距離のうち所定の方位の距離をｒ１とすると共に任意の方位の距離をｒとし、前記シリコン基材の前記所定の方位のヤング率をＹ１とすると共に前記任意の方位のヤング率をＹとすると、前記距離ｒは、ｒ＝ｒ１×（Ｙ／Ｙ１）の関係を有する
   圧電デバイス。
9. 請求項１から請求項８の何れかに記載の圧電デバイスを備え、
   前記圧電素子によって前記振動板を振動させることで前記圧力室の圧力を変動することよって、前記圧力室に充填された前記液体をノズルから吐出する
   液体吐出ヘッド。
10. 請求項１から請求項８の何れかに記載の圧電デバイスを備え、
    前記圧電素子によって前記振動板を振動させることで前記圧力室の圧力を変動することよって、前記圧力室に充填された前記液体をノズルから吐出する
    液体吐出装置。
    

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