JP5277663B2 - 液滴吐出装置 - Google Patents
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Description
ε:圧電素子の比誘電率
ε0:真空誘電率
t:圧電素子及び振動板の厚さ
tp:圧電素子の厚さ
υ:振動板のポアソン比
d31:圧電定数(横効果)
w:振動板の幅
l:振動板の長さ
振動板46Aの幅wが長さlに対して十分に小さい場合(w<<l(平面応力状態))、圧電素子52は、単純な2次元モデルとして、図8に示すような両端固定梁が等分布加重を受けるモデルに置き換えることができる。なお、図8の紙面横方向(x方向)の距離を圧電素子52の厚さwとし、紙面垂直方向(y方向)の距離を圧電素子52の長さlとする。
E:圧電素子のヤング率
p:等分布加重
これにより、圧力室46の体積変化量ΔQは以下の(3)式のように表わされる。
M=zσp・・・(7)
この(7)式に上記(6)式を代入すると、以下の(8)式のように表わされる。
投入エネルギーJは、圧電素子52の静電容量Cpにより、以下の(10)式のように表わされる。
この(1)式から解るように、必要な排除体積ΔQを得るための投入エネルギJを小さくするためには、第二項を小さくすればよく、そのためには、圧電素子52の比誘電率εを、圧電横効果の圧電定数d31の2乗で除した値を小さくすることが望ましい。
0.71≦2・σi・ti/d31・EP・tp≦0.86・・・(21)
の関係式が得られる。
0.35≦2・σi・ti/d31・EP・tp≦1.29・・・(21)
の関係式が得られる。
46 圧力室
46A 振動板
52 圧電素子
60 保護膜
62 アクチュエータ(圧電アクチュエータ)
Claims (8)
- 圧力室の一部を構成する振動板の表面に形成され、撓み変形可能な圧電素子と、
前記圧電素子の表面に設けられ該圧電素子を保護する保護膜と、
を備え、
前記保護膜の膜応力をσi[MPa]、膜厚をti[μm]、前記圧電素子の横効果の圧電定数をd31[pm/V]、ヤング率をEP[Gpa]、厚さをtp[μm]としたときに、
0.35≦2・σi・ti/d31・EP・tp≦1.29
の関係を満たすことを特徴とする液滴吐出装置。 - 前記保護膜の膜応力をσi[MPa]、膜厚をti[μm]、前記圧電素子の横効果の圧電定数をd31[pm/V]、ヤング率をEP[Gpa]、厚さをtp[μm]としたときに、
0.71≦2・σi・ti/d31・EP・tp≦0.86
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。 - 前記保護膜が、低透水性の耐湿保護膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴吐出装置。
- 前記圧電素子の厚さが、好ましくは1μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の液滴吐出装置。
- 前記保護膜は、無機系の材料で構成されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の液滴吐出装置。
- 前記保護膜は、Si(シリコン)をベースとした酸化膜、窒化膜、または酸窒化膜であることを特徴とする請求項5に記載の液滴吐出装置。
- 前記圧電素子は、真空堆積法で形成されたことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の液滴吐出装置。
- 前記圧電素子の作用により撓み変形する圧電アクチュエータの中立軸が、該圧電素子と前記振動板の接合部であることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の液滴吐出装置。
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