(57)【要約】【課題】圧電素子に関する構成を簡素化する。【解決手段】複数のノズルの何れかに連通する圧力室の壁面を構成する振動部と、前記振動部を振動させる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドであって、前記圧電素子は、前記振動部に積層された第１電極と、前記第１電極に積層された第１圧電体層と、前記第１圧電体層に積層された第２電極と、前記第２電極に積層された第２圧電体層と、前記第２圧電体層に積層された第３電極とを含み、平面視で前記圧力室に対して前記複数のノズルの配列方向に位置する領域において前記第１電極と前記第３電極とが相互に接触する液体噴射ヘッド。【選択図】図４
2018176589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルの何れかに連通する圧力室の壁面を構成する振動部と、
前記振動部を振動させる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドであって、
前記圧電素子は、
前記振動部に積層された第１電極と、
前記第１電極に積層された第１圧電体層と、
前記第１圧電体層に積層された第２電極と、
前記第２電極に積層された第２圧電体層と、
前記第２圧電体層に積層された第３電極とを含み、
平面視で前記圧力室に対して前記複数のノズルの配列方向に位置する領域において前記第１電極と前記第３電極とが相互に接触する
液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記第１電極および前記第３電極の各々は、複数の圧電素子にわたり連続し、
前記第１圧電体層および前記第２電極の各々は、前記複数の圧電素子の各々について個別に形成される
請求項１の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記第１電極と前記第３電極とは、平面視で前記圧力室の内側および外側の領域において相互に接触する
請求項１または請求項２の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記第２電極と前記第３電極とが前記第２圧電体層を挟んで対向する領域は、平面視で前記圧力室の内側に位置する
請求項１から請求項３の何れかの液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記圧力室は、平面視で長尺状であり、
前記圧力室の長手方向に沿う縦断面内における前記振動部および前記圧電素子の変形における曲率中心が前記振動部からみて前記圧電素子側に位置する範囲内に、前記第３電極の周縁が位置する
請求項１から請求項４の何れかの液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記圧力室は、平面視で長尺状であり、
前記第２電極は、前記圧力室の長手方向に沿って延在し、前記長手方向における前記第２電極の第１端部は、平面視で前記圧力室の外側に位置し、前記第１端部とは反対側の第２端部は、平面視で前記圧力室の内側に位置する
請求項１から請求項５の何れかの液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記第１電極の内部と前記第３電極の内部とには、相互に逆方向の残留応力がある
請求項１から請求項６の何れかの液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記振動部および前記圧電素子が変形したときの中立面は、前記振動部または前記第１電極の内部に位置する
請求項１から請求項７の何れかの液体噴射ヘッド。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れかの液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置。
【請求項１０】
第１電極と、
前記第１電極に積層された第１圧電体層と、
前記第１圧電体層に積層された長尺状の第２電極と、
前記第２電極に積層された第２圧電体層と、
前記第２圧電体層に積層された第３電極とを含み、
平面視で前記第２電極に対して当該第２電極の短手方向に位置する領域において前記第１電極と前記第３電極とが相互に接触する
圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の圧力室の各々の壁面を構成する振動板を圧電素子により振動させることで圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射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、第１共通電極と第１圧電体層と個別電極と第２圧電体層と第２共通電極とがこの順番で積層された構造の圧電素子が開示されている。圧電素子は、長尺状に形成された圧力室に平面視で重なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５６１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成では、第１共通電極および第２共通電極の各々が、圧力室の長手方向に延在し、平面視で圧力室の外側の領域に到達した端部同士が相互に接続される。したがって、第１共通電極および第２共通電極の各々を平面視で圧力室の外側の領域まで延在させる必要があり、結果的に構造が複雑化するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明の好適な態様は、圧電素子に関する構成を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
＜態様１＞
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様（態様１）に係る液体噴射ヘッドは、複数のノズルの何れかに連通する圧力室の壁面を構成する振動部と、前記振動部を振動させる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドであって、前記圧電素子は、前記振動部に積層された第１電極と、前記第１電極に積層された第１圧電体層と、前記第１圧電体層に積層された第２電極と、前記第２電極に積層された第２圧電体層と、前記第２圧電体層に積層された第３電極とを含み、平面視で前記圧力室に対して前記複数のノズルの配列方向に位置する領域において前記第１電極と前記第３電極とが相互に接触する。以上の態様では、平面視で（すなわち圧電素子を構成する複数層の積層の方向からみて）圧力室に対して複数のノズルの配列方向に位置する領域において第１電極と第３電極とが相互に接触する。したがって、第１電極および第３電極の各々を外部回路に接続するための引出配線を第１電極および第３電極の各々について個別に形成する必要がない。すなわち、圧電素子に関する構成が簡素化されるという利点がある。
＜態様２＞
態様１の好適例（態様２）において、前記第１電極および前記第３電極の各々は、複数の圧電素子にわたり連続し、前記第１圧電体層および前記第２電極の各々は、前記複数の圧電素子の各々について個別に形成される。以上の態様では、第３電極が複数の圧電素子にわたり連続するから、第１圧電体層および第２圧電体層を湿気から保護するための保護膜を形成する必要がないという利点がある。また、第１電極および第３電極の各々が複数の圧電素子にわたり連続するから、第１電極と第３電極とを簡便な構成で相互に接触させることが可能である。
＜態様３＞
態様１または態様２の好適例（態様３）において、前記第１電極と前記第３電極とは、平面視で前記圧力室の内側および外側の領域において相互に接触する。以上の態様では、平面視で圧力室の内側および外側の双方の領域において第１電極と第３電極とが相互に接触する。したがって、第１電極と第３電極との間に全域にわたり圧電体層が介在する構成と比較して振動部の変位量を確保しながら、振動部の破損の可能性を低減することが可能である。
＜態様４＞
態様１から態様３の何れかの好適例（態様４）において、前記第２電極と前記第３電極とが前記第２圧電体層を挟んで対向する領域は、平面視で前記圧力室の内側に位置する。以上の態様では、第２電極と第３電極とが第２圧電体層を挟んで対向する領域（すなわち第２電極と第３電極との間の電圧に応じて第２圧電体層が変位する能動部）が平面視で圧力室の内側に位置する。したがって、当該領域が圧力室の外側に位置する構成と比較して、圧電素子の変位に対する拘束が低減され、結果的に第２圧電体層の破損（例えば静電破壊に起因した焼損）を抑制することが可能である。
＜態様５＞
態様１から態様４の何れかの好適例（態様５）において、前記圧力室は、平面視で長尺状であり、前記圧力室の長手方向に平行な縦断面内における前記振動部および前記圧電素子の変形における曲率中心が前記振動部からみて前記圧電素子側に位置する範囲内に、前記第３電極の周縁が位置する。圧電体層等の焼結体（セラミック）は、圧縮強度と比較して引張強度が高い。振動部および圧電素子の変形における曲率中心が振動部からみて圧電素子とは反対側に位置する構成では、第２圧電体層に引張応力が作用し易いから、第２圧電体層が引張応力により破損する可能性がある。他方、振動部および圧電素子の変形における曲率中心が振動部からみて圧電素子側に位置する前述の態様では、第２圧電体層に圧縮応力が作用し易い。したがって、引張応力に起因した第２圧電体層の破損を抑制することが可能である。
＜態様６＞
態様１から態様５の何れかの好適例（態様６）において、前記圧力室は、平面視で長尺状であり、前記第２電極は、前記圧力室の長手方向に沿って延在し、前記長手方向における前記第２電極の第１端部は、平面視で前記圧力室の外側に位置し、前記第１端部とは反対側の第２端部は、平面視で前記圧力室の内側に位置する。以上の態様によれば、第１電極および第３電極とは別個の電圧を第２電極の第１端部に印加することが可能である。
＜態様７＞
態様１から態様６の何れかの好適例（態様７）において、前記第１電極の内部と前記第３電極の内部とには、相互に逆方向の残留応力がある。第１電極の内部と第３電極の内部とに同方向の残留応力がある構成では、圧電素子に電圧が印加されていない状態における圧電素子および振動部の変位量が大きい。他方、第１電極の内部と第３電極の内部とに逆方向の残留応力がある前述の態様によれば、圧電素子に電圧が印加されていない状態における圧電素子および振動部の変位が低減されるという利点がある。
＜態様８＞
態様１から態様７の何れかの好適例（態様８）において、前記振動部および前記圧電素子が変形したときの中立面は、前記振動部または前記第１電極の内部に位置する。以上の態様では、振動部および圧電素子の変形時の中立面（圧縮歪および引張歪の何れも発生しない仮想的な面）が振動部または第１電極の内部に位置するから、例えば第２電極と第３電極との間に中立面が存在する構成と比較して、第１電極と第１圧電体層と第２電極とが積層された部分の応力が低減される。したがって、第１電極と第１圧電体層と第２電極とが積層された部分の破損を抑制することが可能である。
＜態様９＞
本発明の好適な態様（態様９）に係る液体噴射装置は、以上に例示した各態様に係る液体噴射ヘッドを具備する。液体噴射装置の好例は、インクを噴射する印刷装置であるが、本発明に係る液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。
＜態様１０＞
本発明の好適な態様に係る圧電素子は、第１電極と、前記第１電極に積層された第１圧電体層と、前記第１圧電体層に積層された長尺状の第２電極と、前記第２電極に積層された第２圧電体層と、前記第２圧電体層に積層された第３電極とを含み、平面視で前記第２電極に対して当該第２電極の短手方向に位置する領域において前記第１電極と前記第３電極とが相互に接触する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る液体噴射装置の構成図である。
【図２】液体噴射ヘッドの分解斜視図である。
【図３】液体噴射ヘッドの断面図（図２のIII-III線の断面図）である。
【図４】複数の圧電素子の平面図である。
【図５】図４におけるＶ-Ｖ線の断面図である。
【図６】図４におけるVI-VI線の断面図である。
【図７】縦断面内における圧電構造体の変形の説明図である。
【図８】圧電素子と封止体との関係を例示する説明図である。
【図９】第２実施形態における複数の圧電素子の断面図である。
【図１０】変形例における第２圧電体層の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体噴射装置１００を例示する構成図である。第１実施形態の液体噴射装置１００は、液体の例示であるインクを媒体（噴射対象）１２に噴射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材質の印刷対象が媒体１２として利用され得る。図１に例示される通り、液体噴射装置１００には、インクを貯留する液体容器１４が設置される。例えば液体噴射装置１００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。
【０００８】
図１に例示される通り、液体噴射装置１００は、制御ユニット２０と搬送機構２２と移動機構２４と液体噴射ヘッド２６とを具備する。制御ユニット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含み、液体噴射装置１００の各要素を統括的に制御する。搬送機構２２は、制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。
【０００９】
移動機構２４は、制御ユニット２０による制御のもとで液体噴射ヘッド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。第１実施形態の移動機構２４は、液体噴射ヘッド２６を収容する略箱型の搬送体２４２（キャリッジ）と、搬送体２４２が固定された搬送ベルト２４４とを具備する。なお、複数の液体噴射ヘッド２６を搬送体２４２に搭載した構成や、液体容器１４を液体噴射ヘッド２６とともに搬送体２４２に搭載した構成も採用され得る。
【００１０】
液体噴射ヘッド２６は、液体容器１４から供給されるインクを制御ユニット２０による制御のもとで複数のノズル（噴射孔）から媒体１２に噴射する。搬送機構２２による媒体１２の搬送と搬送体２４２の反復的な往復とに並行して各液体噴射ヘッド２６が媒体１２にインクを噴射することで、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。各液体噴射ヘッド２６によるインクの噴射方向（典型的には鉛直方向）がＺ方向に相当する。
【００１１】
図２は、液体噴射ヘッド２６の分解斜視図であり、図３は、図２におけるIII-III線の断面図（Ｘ-Ｚ平面に平行な断面）である。図２および図３に例示される通り、液体噴射ヘッド２６は、Ｙ方向に長尺な略矩形状の流路基板３２を具備する。流路基板３２のうちＺ方向の負側の面上には、圧力室基板３４と振動板３６と複数の圧電素子３８と筐体部４２と封止体４４とが設置される。他方、流路基板３２のうちＺ方向の正側の面上には、ノズル板４６と吸振体４８とが設置される。液体噴射ヘッド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。
【００１２】
図２に例示される通り、ノズル板４６は、Ｙ方向に配列する複数のノズルＮが形成された板状部材である。各ノズルＮは、インクが通過する貫通孔である。なお、流路基板３２と圧力室基板３４とノズル板４６とは、例えばシリコン（Ｓi）の単結晶基板をエッチング等の半導体製造技術により加工することで形成される。ただし、液体噴射ヘッド２６の各要素の材料や製法は任意である。Ｙ方向は、複数のノズルＮが配列する方向とも換言され得る。
【００１３】
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に例示される通り、流路基板３２には、開口部３２２と供給流路３２４と連通流路３２６とが形成される。開口部３２２は、複数のノズルＮにわたり連続するように平面視で（すなわちＺ方向からみて）Ｙ方向に沿う長尺状に形成された貫通孔である。他方、供給流路３２４および連通流路３２６は、ノズルＮ毎に個別に形成された貫通孔である。また、図３に例示される通り、流路基板３２のうちＺ方向の正側の表面には、複数の供給流路３２４にわたる中継流路３２８が形成される。中継流路３２８は、開口部３２２と複数の供給流路３２４とを連通させる流路である。
【００１４】
筐体部４２は、例えば樹脂材料の射出成形で製造された構造体であり、流路基板３２のうちＺ方向の負側の表面に固定される。図３に例示される通り、筐体部４２には収容部４２２と導入口４２４とが形成される。収容部４２２は、流路基板３２の開口部３２２に対応した外形の凹部であり、導入口４２４は、収容部４２２に連通する貫通孔である。図３から理解される通り、流路基板３２の開口部３２２と筐体部４２の収容部４２２とを相互に連通させた空間が液体貯留室（リザーバー）Ｒとして機能する。液体容器１４から供給されて導入口４２４を通過したインクが液体貯留室Ｒに貯留される。
【００１５】
吸振体４８は、液体貯留室Ｒ内の圧力変動を吸収するための要素であり、例えば弾性変形が可能な可撓性のシート部材（コンプライアンス基板）を含んで構成される。具体的には、流路基板３２の開口部３２２と中継流路３２８と複数の供給流路３２４とを閉塞して液体貯留室Ｒの底面を構成するように、流路基板３２のうちＺ方向の正側の表面に吸振体４８が設置される。
【００１６】
図２および図３に例示される通り、圧力室基板３４は、相異なるノズルＮに対応する複数の圧力室Ｃが形成された板状部材である。複数の圧力室Ｃは、Ｙ方向に沿って配列する。各圧力室Ｃ（キャビティ）は、平面視でＸ方向に沿う長尺状の開口部である。Ｘ方向の正側における圧力室Ｃの端部は平面視で流路基板３２の１個の供給流路３２４に重なり、Ｘ方向の負側における圧力室Ｃの端部は平面視で流路基板３２の１個の連通流路３２６に重なる。
【００１７】
圧力室基板３４のうち流路基板３２とは反対側の表面には振動板３６（振動部の例示）が設置される。振動板３６は、弾性的に振動可能な板状部材である。図３に例示される通り、第１実施形態の振動板３６は、第１層３６１と第２層３６２との積層で構成される。第２層３６２は、第１層３６１からみて圧力室基板３４とは反対側に位置する。第１層３６１は、酸化シリコン（ＳiＯ２）等の弾性材料で形成された弾性膜であり、第２層３６２は、酸化ジルコニウム（ＺrＯ２）等の絶縁材料で形成された絶縁膜である。なお、所定の板厚の板状部材のうち圧力室Ｃに対応する領域について板厚方向の一部を選択的に除去することで、圧力室基板３４と振動板３６の一部または全部とを一体に形成することも可能である。
【００１８】
図３から理解される通り、流路基板３２と振動板３６とは、各圧力室Ｃの内側で相互に間隔をあけて対向する。圧力室Ｃは、流路基板３２と振動板３６との間に位置し、当該圧力室Ｃ内に充填されたインクに圧力を付与するための空間である。液体貯留室Ｒに貯留されたインクは、中継流路３２８から各供給流路３２４に分岐して複数の圧力室Ｃに並列に供給および充填される。以上の説明から理解される通り、振動板３６は、圧力室Ｃの壁面（具体的には、圧力室Ｃの一面である上面）を構成する。
【００１９】
図２および図３に例示される通り、振動板３６のうち圧力室Ｃとは反対側の表面（すなわち第２層３６２の表面）には、相異なるノズルＮ（または圧力室Ｃ）に対応する複数の圧電素子３８が設置される。各圧電素子３８は、駆動信号の供給により変形する受動素子であり、平面視でＸ方向に沿う長尺状に形成される。複数の圧電素子３８は、複数の圧力室Ｃに対応するようにＹ方向に配列する。圧電素子３８の変形に連動して振動板３６が振動すると、圧力室Ｃ内の圧力が変動することで、圧力室Ｃに充填されたインクが連通流路３２６とノズルＮとを通過して噴射される。なお、以下の説明では、振動板３６と圧電素子３８とを含む構造体を「圧電構造体」と表記する場合がある。圧電構造体は、圧力室Ｃの内部圧力を変化させるアクチュエーター（圧電デバイス）である。
【００２０】
図２および図３の封止体４４は、複数の圧電素子３８を保護するとともに圧力室基板３４および振動板３６の機械的な強度を補強する構造体であり、振動板３６の表面に例えば接着剤で固定される。封止体４４のうち振動板３６との対向面に形成された凹部の内側に複数の圧電素子３８が収容される。
【００２１】
図３に例示される通り、振動板３６の表面（または圧力室基板３４の表面）には、例えば配線基板５０が接合される。配線基板５０は、制御ユニット２０または電源回路（図示略）と液体噴射ヘッド２６とを電気的に接続するための複数の配線（図示略）が形成された実装部品である。例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の可撓性の配線基板５０が好適に採用される。
【００２２】
複数の圧電素子３８の具体的な構成を以下に詳述する。図４は、複数の圧電素子３８の平面図である。なお、図４では、任意の１個の要素の奥側に位置する要素の周縁（本来は手前側の要素に隠れる部位）も便宜的に図示されている。また、図５は、図４におけるＶ-Ｖ線の断面図であり、図６は、図４におけるVI-VI線の断面図である。圧電素子３８の縦断面（すなわち圧電素子３８の長手方向に沿う断面）が図５に相当し、圧電素子３８の横断面（すなわち圧電素子３８の長手方向に垂直な断面）が図６に相当する。
【００２３】
図４から図６に例示される通り、各圧電素子３８は、第１電極５１と第１圧電体層５２と第２電極５３と第２圧電体層５４と第３電極５５との積層で構成される。Ｚ方向は、圧電素子３８を構成する複数層が積層された方向とも換言され得る。なお、本明細書において「要素Ａが要素Ｂに積層される」という表現は、要素Ａと要素Ｂとが直接的に接触することまでは必ずしも必要ではない。例えば圧電素子３８の積層構造に着目した場合、例えば圧電素子３８として機能する限りにおいて、要素Ａと要素Ｂとの間に他の層が介在してもよい。
【００２４】
第１電極５１は、振動板３６の表面（具体的には第２層３６２の表面）に形成される。具体的には、第１電極５１は、複数の圧電素子３８（または複数の圧力室Ｃ）にわたり連続するようにＹ方向に沿って帯状に延在する共通電極である。図４および図５に例示される通り、第１電極５１におけるＸ方向の負側の周縁Ｅa1は、圧力室ＣにおけるＸ方向の負側の端部ｃ1からみてＸ方向の負側に位置する。また、第１電極５１におけるＸ方向の正側の周縁Ｅa2は、圧力室ＣにおけるＸ方向の正側の端部ｃ2からみてＸ方向の正側に位置する。すなわち、複数の圧力室Ｃは、第１電極５１が形成された範囲に平面視で内包される。
【００２５】
第１圧電体層５２は、第１電極５１に積層される。第１圧電体層５２は、圧電素子３８毎（または圧力室Ｃ毎）に個別に形成されて平面視で圧力室Ｃに重なる。すなわち、Ｘ方向に延在する複数の第１圧電体層５２が、相互に間隔をあけてＹ方向に配列する。第１圧電体層５２の材料または製法は任意である。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電材料の薄膜をスパッタリング等の公知の成膜技術により形成し、フォトリソグラフィ等の公知の加工技術により当該薄膜を選択的に除去することで、第１圧電体層５２を形成することが可能である。
【００２６】
図４および図５に例示される通り、第１圧電体層５２におけるＸ方向の負側の端部Ｅb1は、圧力室Ｃの端部ｃ1からみてＸ方向の負側に位置する。また、第１圧電体層５２におけるＸ方向の正側の端部Ｅb2は、圧力室Ｃの端部ｃ2からみてＸ方向の負側に位置する。すなわち、第１圧電体層５２は、平面視したときに、圧力室Ｃの内側に位置する端部Ｅb2から圧力室Ｃの外側（端部Ｅb1）まで到達するようにＸ方向に延在する。
【００２７】
第２電極５３は、第１圧電体層５２に積層される。第２電極５３は、圧電素子３８毎（または圧力室Ｃ毎）に個別に形成された個別電極である。第２電極５３は、平面視で圧力室Ｃに重なる。具体的には、Ｘ方向に延在する複数の第２電極５３が、相互に間隔をあけてＹ方向に配列する。第２電極５３の材料または製法は任意である。例えば、白金またはイリジウム等の導電材料の薄膜をスパッタリング等の公知の成膜技術により形成し、フォトリソグラフィ等の公知の加工技術により当該薄膜を選択的に除去することで、第２電極５３を形成することが可能である。
【００２８】
第２電極５３は、平面視で第１圧電体層５２と略同形状に形成される。具体的には、図４および図５に例示される通り、第２電極５３におけるＸ方向の負側の端部Ｅc1（第１端部の例示）は、圧力室Ｃの端部ｃ1からみてＸ方向の負側（平面視で圧力室Ｃの外側）に位置する。また、第２電極５３におけるＸ方向の正側の端部Ｅc2（第２端部の例示）は、圧力室Ｃの端部ｃ2からみてＸ方向の負側（平面視で圧力室Ｃの内側）に位置する。すなわち、第２電極５３は、平面視したときに、圧力室Ｃの内側に位置する端部Ｅc2から圧力室Ｃの外側（端部Ｅc1）まで到達するようにＸ方向に延在する。
【００２９】
第１圧電体層５２のうち第１電極５１と第２電極５３とで挟まれた部分（以下「能動部」という）６１は、第１電極５１と第２電極５３との間の電圧に応じた圧電歪みを発生させ、これにより振動部３６が変位する。図５に例示される通り、第１実施形態の能動部６１は、平面視でＸ方向に長尺な部分である。具体的には、能動部６１におけるＸ方向の正側の端部は平面視で圧力室Ｃの内側に位置し、能動部６１におけるＸ方向の負側の端部は平面視で圧力室Ｃの外側（端部ｃ1からみてＸ方向の負側）に位置する。
【００３０】
第２圧電体層５４は、第２電極５３に積層される。具体的には、第１圧電体層５２と第２電極５３とを被覆するように第２圧電体層５４が形成される。すなわち、図６から理解される通り、第２圧電体層５４は、第１圧電体層５２の側面と第２電極５３の側面および上面とを被覆する。第１実施形態の第２圧電体層５４は、圧電素子３８毎（または圧力室Ｃ毎）に個別に形成されて平面視で圧力室Ｃに重なる。すなわち、Ｘ方向に延在する複数の第２圧電体層５４が、相互に間隔をあけてＹ方向に配列する。第２圧電体層５４の材料または製法は任意である。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電材料の薄膜をスパッタリング等の公知の成膜技術により形成し、フォトリソグラフィ等の公知の加工技術により当該薄膜を選択的に除去することで、第２圧電体層５４を形成することが可能である。図４および図５に例示される通り、第２圧電体層５４におけるＸ方向の負側の端部Ｅd1は、圧力室Ｃの端部ｃ1からみてＸ方向の負側に位置する。また、第２圧電体層５４におけるＸ方向の正側の端部Ｅd2は、圧力室Ｃの端部ｃ2からみてＸ方向の正側に位置する。
【００３１】
第３電極５５は、第２圧電体層５４に積層される。具体的には、第３電極５５は、複数の圧電素子３８（または複数の圧力室Ｃ）にわたり連続するようにＹ方向に沿って帯状に延在する共通電極である。図４および図５に例示される通り、第３電極５５におけるＸ方向の負側の周縁Ｅe1は、圧力室Ｃの端部ｃ1からみてＸ方向の正側に位置する。また、第３電極５５におけるＸ方向の正側の周縁Ｅe2は、圧力室Ｃの端部ｃ2からみてＸ方向の正側に位置する。
【００３２】
第２圧電体層５４のうち第２電極５３と第３電極５５とで挟まれた部分（以下「能動部」という）６２は、第２電極５３と第３電極５５との間の電圧に応じた圧電歪みを発生させ、これにより変位する。図５に例示される通り、第１実施形態の能動部６２は、平面視でＸ方向に長尺な部分である。具体的には、能動部６２におけるＸ方向の正側の端部とＸ方向の負側の端部との双方が平面視で圧力室Ｃの内側に位置する。すなわち、能動部６２は平面視で圧力室Ｃの内側に位置する。以上の説明から理解される通り、第１実施形態の圧電素子３８は、能動部６１と能動部６２とがＺ方向に積層された構造である。第２電極５３を挟む第１圧電体層５２と第２圧電体層５４とが、第１電極５１と第３電極５５とで包囲された構造とも表現され得る。
【００３３】
図４および図６から理解される通り、第１圧電体層５２と第２電極５３と第２圧電体層５４とは、Ｙ方向において圧力室Ｃの範囲内（すなわち横幅の範囲内）に位置する。したがって、Ｙ方向に相互に隣合う２個の圧電素子３８の間隙には、第１圧電体層５２と第２電極５３と第２圧電体層５４とは形成されず、第１電極５１と第３電極５５とが相互に接触する。すなわち、第１実施形態においては、平面視で圧力室ＣからみてＹ方向に位置する領域Ａ（各圧電素子３８の間隙）において第１電極５１と第３電極５５とが相互に接触する。図４および図６に例示される通り、第１電極５１と第３電極５５とは、平面視で圧力室Ｃの内側および外側の双方の領域において相互に接触する。第２電極５３の短手方向（すなわちＹ方向）に着目すると、平面視で第２電極５３に対して当該第２電極５３の短手方向に位置する領域Ａにおいて第１電極５１と第３電極５５とが相互に接触する構成とも換言され得る。
【００３４】
以上に説明した通り、第１実施形態では、平面視で圧力室Ｃに対してＹ方向（すなわち複数のノズルＮの配列方向）に位置する領域Ａにおいて第１電極５１と第３電極５５とが相互に接触する。したがって、第１電極５１および第３電極５５の各々を配線基板５０の配線に電気的に接続するための配線を第１電極５１および第３電極５５の各々について個別に形成する必要がない。すなわち、圧電素子３８に関する構造が簡素化されるという利点がある。
【００３５】
なお、第３電極５５が圧電素子３８毎に個別に形成された構成（以下「対比例１」という）では、第２圧電体層５４の表面が第３電極５５の間隙から露出する。第２圧電体層５４は湿気（水分）の付着により特性が劣化するから、対比例１では、第２電極５３のうち第３電極５５から露出した部位を被覆する保護膜を形成する必要がある。対比例１とは対照的に、第１実施形態では、第３電極５５が複数の圧電素子３８にわたり連続する。すなわち、第２圧電体層５４が第３電極５５により被覆される。したがって、第１圧電体層５２および第２圧電体層５４を湿気から保護するための保護膜を別途に形成する必要がないという利点がある。また、第１電極５１および第３電極５５の各々が複数の圧電素子３８にわたり連続するから、第１電極５１と第３電極５５とを簡便な構成で相互に接触させることが可能である。
【００３６】
第１実施形態では、平面視で圧力室Ｃの内側および外側の双方の領域において第１電極５１と第３電極５５とが相互に接触する。すなわち、相互に隣合う２個の圧力室Ｃの間の領域Ａには第１圧電体層５２や第２圧電体層５４が形成されない。したがって、第１電極５１と第３電極５５との間に全域にわたり圧電体層が介在する構成と比較して振動板３６の変位量を確保し易いという利点がある。
【００３７】
ところで、圧電素子３８を構成する各層には成膜時の残留応力が存在し得る。残留応力の方向（引張応力／圧縮応力）は、成膜材料の種類に応じて確定する。第１実施形態では、第１電極５１と第３電極５５とで残留応力が相互に逆方向となるように、第１電極５１および第３電極５５の各々の材料が選定されている。具体的には、第１電極５１は、白金（Ｐt）を主成分とする導電材料で形成され、引張応力が内部に残留する。例えば、白金（Ｐt）とチタン（Ｔi）とイリジウム（Ｉr）とを含有する導電材料で第１電極５１は形成される。他方、第３電極５５は、例えばイリジウム（Ｉr）等の導電材料で形成され、圧縮応力が内部に残留する。
【００３８】
第１電極５１と第３電極５５とに同方向の残留応力が存在する構成（以下「対比例２」という）では、圧電素子３８に電圧が印加されていない状態における圧電構造体（すなわち圧電素子３８および振動板３６）の変形量が大きいという傾向がある。以上に例示した対比例２とは対照的に、第１実施形態では、第１電極５１と第３電極５５とに逆方向の残留応力が存在する。すなわち、第１電極５１の残留応力と第３電極５５の残留応力とが相殺される。したがって、第１実施形態によれば、圧電素子３８に電圧が印加されていない状態における圧電構造体の変形量（すなわち初期的な変形量）が対比例２と比較して低減される。したがって、電圧を印加したときの圧電構造体の変形量（ひいてはインクの噴射量）を対比例２と比較して確保し易いという利点がある。なお、前述の例示とは反対に、第１電極５１に圧縮応力が残留するとともに第３電極５５に引張応力が残留するように、第１電極５１および第３電極５５の各々の材料を選定することも可能である。
【００３９】
次に、図７は、圧力室Ｃを圧縮するように圧電構造体８０が変形した状態の模式図である。圧電素子３８の縦断面内（すなわち圧力室Ｃの長手方向に沿う断面内）における圧電構造体８０の概形が図７には図示されている。図７に例示される通り、圧力室Ｃを加圧するように圧電構造体８０が変形した状態における縦断面内の曲率中心の位置に応じて、圧電構造体８０は、Ｘ方向に沿って範囲Ｇ1と範囲Ｇ2とに区画される。範囲Ｇ1は、圧電構造体８０の変形の曲率中心が振動板３６からみて圧電素子３８とは反対側（Ｚ方向の正側）に位置する領域である。他方、範囲Ｇ2は、圧電構造体の変形の曲率中心が振動板３６からみて圧電素子３８側（Ｚ方向の負側）に位置する領域である。図７から理解される通り、圧電構造体８０が圧力室Ｃを圧縮する状態において、圧電構造体８０の変曲点Ｂからみて圧電構造体８０が上に凸の形状となる区間が範囲Ｇ1であり、変曲点Ｂからみて圧電構造体８０が下に凸の形状となる区間が範囲Ｇ2である。第３電極５５の周縁Ｅe1は、範囲Ｇ2内に位置する。
【００４０】
圧電体等の焼結体（セラミック）は、圧縮強度と比較して引張強度が低いという傾向がある。以上の傾向を前提として、第１実施形態との対比のために、第３電極５５の周縁Ｅe1が範囲Ｇ1内に位置する構成（以下「対比例３」という）を想定する。対比例３では、第２圧電体層５４のうち第３電極５５の周縁Ｅe1の近傍に引張応力が作用し易い。したがって、圧電構造体８０の変形時に発生する引張応力により第２圧電体層５４が破損する可能性がある。対比例３とは対照的に、第１実施形態では、縦断面内における圧電構造体８０の曲率中心が振動板３６からみて圧電素子３８側に位置する範囲Ｇ2内に、第３電極５５の周縁Ｅe1が位置するから、第２圧電体層５４には圧縮応力が作用し易い。したがって、圧電構造体８０の変形時における引張応力に起因して第２圧電体層５４が破損する可能性を低減することが可能である。
【００４１】
以上に説明した通り、第１実施形態では、第２電極５３と第２圧電体層５４と第３電極５５との積層で構成される能動部６２が平面視で圧力室Ｃの内側（すなわち振動板３６により拘束されない位置）に位置する。いま、第１実施形態との対比のために、能動部６２のうちＸ方向の負側の端部が平面視で圧力室Ｃの外側に位置する構成（以下「対比例４」という）を想定する。すなわち、第３電極５５の周縁Ｅe1が圧力室Ｃの端部ｃ1からみてＸ方向の負側に位置する。対比例４では、能動部６２のうち圧力室Ｃの外側に位置する部分が、振動板３６により拘束された状態で変位しようとするから、第２圧電体層５４の内部に顕著な応力が発生する。したがって、第２圧電体層５４のうち圧力室Ｃの端部ｃ1の近傍の部分（すなわち振動板３６により拘束される部分と拘束されない部分との境界）が破損する可能性がある。対比例４とは対照的に、第１実施形態では、第２電極５３と第２圧電体層５４と第３電極５５との積層で構成される能動部６２が平面視で圧力室Ｃの内側（すなわち振動板３６により拘束されない位置）に位置する。したがって、圧電素子３８の変位に対する拘束が対比例４と比較して低減され、結果的に第２圧電体層５４の破損（例えば静電破壊に起因した焼損）を抑制することが可能である。
【００４２】
ところで、能動部６２は平面視で圧力室Ｃの内側に位置する一方、能動部６１におけるＸ方向の負側の端部は圧力室Ｃの外側に位置する。したがって、能動部６１のうち当該端部では振動板３６により変位が拘束される。第１実施形態では、振動板３６および圧電素子３８の変形における中立面が、振動板３６（例えば第２層３６２）および第１電極５１の内部に位置する。具体的には、図５に例示される通り、振動板３６における第１層３６１と第２層３６２との境界から第１電極５１の表面までの範囲Ｗ内に中立面が位置する。中立面は、圧縮歪および引張歪の何れも発生しない仮想的な面である。図５から理解される通り、能動部６１は、能動部６２と比較して中立面に近い。したがって、例えば第２電極５３と第３電極５５との間に中立面が存在する構成と比較して能動部６１の内部（特に第１圧電体層５２の内部）に発生する応力が低減される。したがって、能動部６１についてはＸ方向の負側の端部の変形が振動板３６により拘束される構成にも関わらず、振動板３６の拘束に起因した第１圧電体層５２の破損を抑制できるという利点がある。
【００４３】
図４および図５に例示される通り、振動板３６の面上には複数の接続端子７１と補助配線７２とが形成される。複数の接続端子７１と補助配線７２とは、金（Ａu）等の低抵抗な導電材料を利用して同層から形成される。すなわち、単体の導電層の選択的な除去（パターニング）により複数の接続端子７１と補助配線７２とが一括的に形成される。
【００４４】
複数の接続端子７１の各々は、圧電素子３８毎に形成されて配線基板５０の配線に接続される。任意の１個の圧電素子３８に対応する接続端子７１は、当該圧電素子３８のうち第１圧電体層５２および第２電極５３の端部（Ｅb1，Ｅc1）に重なる。すなわち、接続端子７１は、第２電極５３に電気的に接続される。したがって、配線基板５０から各接続端子７１に供給される駆動信号は第２電極５３に印加される。すなわち、複数の圧電素子３８の各々の第２電極５３に対して個別の駆動信号が並列に供給される。他方、複数の圧電素子３８にわたり連続する第１電極５１および第３電極５５には、駆動信号の電圧の基準となる所定の電圧（以下「基準電圧」という）が共通に供給される。以上に説明した通り、第１実施形態では、第１電極５１および第３電極５５とは別個の電圧（駆動信号）を第２電極５３の端部に印加することが可能である。
【００４５】
図４および図５に例示される通り、補助配線７２は、第３電極５５に積層される。図４に例示される通り、補助配線７２は、第３電極５５の表面と第２圧電体層５４の表面とにわたり形成され、第３電極５５の周縁Ｅe2に沿ってＹ方向に延在する。補助配線７２は、第１電極５１および第３電極５５よりも低抵抗な導電材料で形成されて第３電極５５（さらには第３電極５５）に電気的に接続される。以上の構成によれば、第１電極５１および第３電極５５における基準電圧の電圧降下が低減される。したがって、基準電圧の相違に起因した各ノズルＮの噴射特性（噴射量，噴射速度または噴射方向）の誤差を低減することが可能である。
【００４６】
図８は、圧電素子３８と封止体４４との関係の説明図であり、図５に例示した縦断面に相当する。図８に例示される通り、封止体４４の底面が接続端子７１の表面と第２圧電体層５４の表面とに接触した状態で、振動板３６の表面に封止体４４が接合される。封止体４４の固定には、例えば樹脂材料で形成された接着剤が好適に利用される。
【００４７】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下に例示する各構成において作用または機能が第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。
【００４８】
図９は、第２実施形態における複数の圧電素子３８の断面図であり、前掲の図４に対応する断面図である。図９に例示される通り、第２実施形態の圧電素子３８は、第１実施形態と同様の要素（第１電極５１，第１圧電体層５２，第２電極５３，第２圧電体層５４，第３電極５５）に加えて第４電極５６を具備する。第４電極５６は、第２圧電体層５４に積層された低抵抗な導電膜であり、圧電素子３８毎（または圧力室Ｃ毎）に個別に形成された個別電極である。具体的には、第２圧電体層５４の上面の全域を覆うように第４電極５６が形成される。第３電極５５は、第２圧電体層５４と第４電極５６とを被覆する。すなわち、第２圧電体層５４と第３電極５５との間に第４電極５６が介在する。
【００４９】
第２圧電体層５４に対するポストアニールの工程では、第２圧電体層５４が酸化する可能性がある。第２実施形態では、第２圧電体層５４の上面を覆う第４電極５６が形成されるから、第４電極５６の形成後に第２圧電体層５４に対するポストアニールを実行することで第２圧電体層５４の酸化を抑制できるという利点がある。第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。
【００５０】
＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。前述の各形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示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。
【００５１】
（１）前述の各形態では、第２圧電体層５４を圧電素子３８毎に個別に形成した構成を例示したが、図１０に例示される通り、複数の圧電素子３８にわたり連続するように第２圧電体層５４を形成することも可能である。Ｙ方向に延在する帯状の第２圧電体層５４が図１０には例示されている。図１０に例示される通り、第２圧電体層５４のうちＹ方向に隣合う各第１圧電体層５２（または第２電極５３）の間隙には、Ｘ方向に長尺な切欠部（スリット）５４２が形成される。以上の構成によれば、第２圧電体層５４は圧力室Ｃ毎に個別に変形し得る。
【００５２】
（２）圧力室Ｃまたは圧電素子３８の平面形状は前述の各形態の例示（長方形状）に限定されない。例えば、シリコン（Ｓi）の単結晶基板を圧力室基板３４として利用した構成では、実際には、圧力室Ｃの平面形状に結晶面が反映される。
【００５３】
（３）前述の各形態では、液体噴射ヘッド２６を搭載した搬送体２４２を往復させるシリアル方式の液体噴射装置１００を例示したが、複数のノズルＮが媒体１２の全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本発明を適用することが可能である。
【００５４】
（４）前述の各形態で例示した液体噴射装置１００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、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、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。
【符号の説明】
【００５５】
１００…液体噴射装置、１２…媒体、１４…液体容器、２０…制御ユニット、２２…搬送機構、２４…移動機構、２６…液体噴射ヘッド、３２……流路基板、３４……圧力室基板、３４２…除去部、３６……振動板、３８……圧電素子、４２……筐体部、４４……封止体、４６……ノズル板、Ｎ……ノズル、４８……吸振体、５０……配線基板、５１…第１電極、５２…第１圧電体層、５３…第２電極、５４…第２圧電体層、５５…第３電極、Ｃ…圧力室、Ｒ…液体貯留室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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