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公開番号2025009330
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112254
出願日2023-07-07
発明の名称圧力検出素子、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所
主分類B41J 2/14 20060101AFI20250110BHJP(印刷;線画機;タイプライター;スタンプ)
要約【課題】検出感度を高い圧力検出素子、液体吐出ヘッド、および液体吐出装置を提供すること。
【解決手段】圧力検出素子は、内部の圧力を検出するための圧力検出室と、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極の間に配置され、前記圧力検出室の圧力に応じて静電容量が変化する第1圧電体と、を有する圧力検出素子であって、前記第1圧電体は、前記第1電極側に位置する第1圧電体層と、前記第2電極側に位置する第2圧電体層と、を含み、前記第2圧電体層は、正方晶系、立方晶系、単斜晶系のいずれかであり、前記第1圧電体層は、菱面体晶系であり、前記第2圧電体層の厚みは、前記第1圧電体層の厚みよりも薄い。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
内部の圧力を検出するための圧力検出室と、
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極の間に配置され、前記圧力検出室の圧力に応じて静電容量が変化する第１圧電体と、を有する圧力検出素子であって、
前記第１圧電体は、前記第１電極側に位置する第１圧電体層と、前記第２電極側に位置する第２圧電体層と、を含み、
前記第２圧電体層は、正方晶系、立方晶系、単斜晶系のいずれかであり、
前記第１圧電体層は、菱面体晶系であり、
前記第２圧電体層の厚みは、前記第１圧電体層の厚みよりも薄いことを特徴とする圧力検出素子。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第２圧電体層のヤング率は、前記第１圧電体層のヤング率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の圧力検出素子。
【請求項３】
前記第２圧電体層の厚さは、前記第１圧電体層の厚さの１／１４分の１よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の圧力検出素子。
【請求項４】
前記第２圧電体層の厚さは、前記第１圧電体層の厚さの１／８分の１より薄いことを特徴とする請求項１に記載の圧力検出素子。
【請求項５】
前記第２圧電体層の厚み方向からみたときの断面積は、前記第１圧電体層の前記厚み方向からみたときの断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の圧力検出素子。
【請求項６】
前記第１電極は、前記第１圧電体の前記圧力検出室と反対側に位置し、
前記第２電極は、前記第１圧電体の前記圧力検出室側に位置することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出素子。
【請求項７】
前記第１圧電体の抗電界に対応する電圧を印可した際の静電容量の変化に基づいて前記圧力検出室の圧力を検出することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出素子。
【請求項８】
内部の圧力を検出するための圧力検出室と、
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極の間に配置され、前記圧力検出室の圧力に応じて静電容量が変化する第１圧電体と、
を有する圧力検出素子であって、
前記第１圧電体は、前記第１電極側に位置する第１圧電体層と、前記第２電極側に位置する第２圧電体層と、を含み、
前記第２圧電体層のヤング率は、前記第１圧電体層のヤング率よりも小さく、
前記第２圧電体層の厚みは、前記第１圧電体層の厚みよりも薄いことを特徴とする圧力検出素子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の圧力検出素子と、
液体を吐出するノズルが設けられたノズル基板と、
前記ノズルから液体を吐出するための圧力が液体に付与される圧力室と、前記圧力室に隣接する前記圧力検出室と、を有する圧力室基板と、
前記圧力室に対応して設けられ、電圧が印可されることで前記圧力室に圧力を付与する第２圧電体と、を備えた液体吐出ヘッドであって、
前記圧力検出素子は、前記圧力検出室に対応して設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記圧力検出室は、前記圧力室内の液体に圧力が付与された際に発生する液体の振動を吸収する機能を有することを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力検出素子、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
圧力、および加速度等の物理量の測定に用いられるセンサーが知られている。特許文献１には、金属箔上に、圧電性セラミックス単結晶薄膜を形成させ、その表面に電極を付設し、金属箔と電極間に検出手段を介して電気回路を形成してなるセラミックスセンサーが開示される。また、電極と金属箔との間に電気回路が形成される。かかるセラミックスセンサーでは、圧電性セラミックスに機械的刺激を加えたときに電流または電圧の変化が現れる。電気回路に電流計や電圧計を間挿しておくことで、センサーとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００２－５５１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の圧電性セラミックスは、単層である。圧電性セラミックスは大きな応力を加えても変形が小さい。このため、誘電率の変化が小さく、検出感度を高くすることが難しい。それゆえ、特許文献１に記載のような単層の圧電性セラミックスでは、検出感度を高くすることが難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の好適な態様に係る圧力検出素子は、内部の圧力を検出するための圧力検出室と、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に配置され、前記圧力検出室の圧力に応じて静電容量が変化する第１圧電体と、を有する圧力検出素子であって、前記第１圧電体は、前記第１電極側に位置する第１圧電体層と、前記第２電極側に位置する第２圧電体層と、を含み、前記第２圧電体層は、正方晶系、立方晶系、単斜晶系のいずれかであり、前記第１圧電体層は、菱面体晶系であり、前記第２圧電体層の厚みは、前記第１圧電体層の厚みよりも薄い。
【０００６】
本発明の好適な態様に係る圧力検出素子は、内部の圧力を検出するための圧力検出室と、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に配置され、前記圧力検出室の圧力に応じて静電容量が変化する第１圧電体と、を有する圧力検出素子であって、前記第１圧電体は、前記第１電極側に位置する第１圧電体層と、前記第２電極側に位置する第２圧電体層と、を含み、前記第２圧電体層のヤング率は、前記第１圧電体層のヤング率よりも小さく、前記第２圧電体層の厚みは、前記第１圧電体層の厚みよりも薄い。
【０００７】
本発明の好適な態様に係る液体吐出ヘッドは、圧力検出素子と、液体を吐出するノズルが設けられたノズル基板と、前記ノズルから液体を吐出するための圧力が液体に付与される圧力室と、前記圧力室に隣接する前記圧力検出室と、を有する圧力室基板と、前記圧力室に対応して設けられ、電圧が印可されることで前記圧力室に圧力を付与する第２圧電体と、を備えた液体吐出ヘッドであって、前記圧力検出素子は、前記圧力検出室に対応して設けられている。
【０００８】
本発明の好適な態様に係る液体吐出装置は、液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドからの吐出動作を制御する制御部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態に係る液体吐出装置の構成を例示する概略図である。
図１の液体吐出装置のブロック図である。
図１に示す液体吐出ヘッドの一部の断面図である。
図３の圧力室基板の一部を示す図である。
図３の封止基板の一部を示す図である。
図３の圧力検出素子の断面図である。
第１圧電体の静電容量と圧力との関係の一例を示すグラフである。
図２の圧力検出素子および第３圧電素子を示す図である。
変形例の圧力検出素子の断面図である。
変形例の圧力検出素子を示す平面図である。
変形例の圧力検出素子を示す平面図である。
変形例の第２圧電素子および圧力検出素子の断面図である。
変形例の第２圧電素子および圧力検出素子の断面図である。
変形例の液体吐出装置のブロック図である。
電圧と電荷との関係の一例を示す図である。
電圧と容量との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法または縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示す部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。また、「要素α上の要素β」とは、要素αと要素βとが直接的に接触する構成に限定されず、要素αと要素βとが直接的に接触していない構成も含まれる。また、「要素αと要素βとがほぼ等しい」とは、厳密に等しい場合のほか、製造誤差および測定誤差程度の差異を有する場合を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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