(57)【要約】【課題】圧電素子の電極の絶縁性を確保しつつ、振動板の変位量を確保する。【解決手段】液体を吐出するノズルに連通する圧力室と、第１電極と圧電体層と第２電極とがこの順番に積層される積層構造の圧電素子と、圧電素子の第１電極と圧力室との間に設置される振動板と、圧電素子が収容される内部空間が形成される保護基板と、第２電極に接続される引出配線と、を具備し、保護基板の内部空間には、平面視で圧電素子に重なる位置に柱部が設けられ、引出配線は、柱部の壁面に設けられる液体吐出ヘッド。【選択図】図４
2019162734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するノズルに連通する圧力室と、
第１電極と圧電体層と第２電極とがこの順番に積層される積層構造の圧電素子と、
前記圧電素子の第１電極と前記圧力室との間に設置される振動板と、
前記圧電素子が収容される内部空間が形成される保護基板と、
前記第２電極に接続される引出配線と、を具備し、
前記保護基板の内部空間には、平面視で前記圧電素子に重なる位置に柱部が設けられ、
前記引出配線は、前記柱部の壁面に設けられる
液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第２電極の引出配線は、前記第２電極から前記柱部の壁面と前記内部空間の壁面を経由して前記保護基板の外側へ引き回される
請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記柱部は、前記圧力室に平面視で重なる
請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記圧電体層の端部は、平面視で前記圧力室の端部よりも前記圧力室の外側にあり、
前記柱部は、平面視で前記圧電体層の端部と前記圧力室の端部との間の領域に重なる
請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記引出配線と前記第２電極との電気的な接点が、平面視で前記柱部に重なる
請求項１から請求項４の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第２電極の引出配線の幅は、前記柱部の幅よりも小さい
請求項１から請求項５の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第２電極の引出配線の幅は、前記柱部の幅よりも大きい
請求項１から請求項５の何れかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れかに記載の液体吐出ヘッドを備える
液体吐出装置。
【請求項９】
振動板に第１電極と圧電体層と第２電極とがこの順番に積層される積層構造の圧電素子と、
前記第２電極に接続される引出配線と、を具備し、
前記圧電素子は、保護基板の内部空間に収容され、
前記保護基板の内部空間には、平面視で前記圧電素子に重なる位置に柱部が設けられ、
前記引出配線は、前記柱部の壁面に設けられる
圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液体を吐出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室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のヘッドでは、第１電極（下部電極）と第２電極（上部電極）との間に圧電体層を介在させた積層構造の圧電素子が保護基板の内部空間に設置される。長尺状の圧電素子における一方の端部側に張り出した第１電極の上面に第２電極の引出配線（引出電極層）が形成される。引出配線は、圧電素子から第１電極の上面を経由して引き出され、引出配線を介して駆動信号が第２電極に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０４９１１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のように、第２電極の引出配線が第１電極の上面を経由して引き出される構成では、引出配線と第１電極との間に絶縁層を設けて、引出配線と第１電極とがリークしないように絶縁する必要がある。ところが、このような特許文献１の構成では、引出配線と第１電極との間の絶縁層の厚みが厚いほど、引出配線と第１電極との絶縁性を高めることができる反面、振動板が動き難くなるため、振動板の変位量が低減してしまう。他方、絶縁層の厚みが薄いほど、振動板の変位量の低減を抑制できる反面、引出配線と第１電極とがリークし易くなってしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルに連通する圧力室と、第１電極と圧電体層と第２電極とがこの順番に積層される積層構造の圧電素子と、圧電素子の第１電極と圧力室との間に設置される振動板と、圧電素子が収容される内部空間が形成される保護基板と、第２電極に接続される引出配線と、を具備し、保護基板の内部空間には、平面視で圧電素子に重なる位置に柱部が設けられ、引出配線は、柱部の壁面に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】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。
【図２】液体吐出ヘッドの平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面で切断した液体吐出ヘッドの断面図である。
【図４】圧電デバイスの一部の構成を示す断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面で切断した圧電デバイスの断面図である。
【図６】比較例に係る圧電デバイスの構成を示す断面図である。
【図７】第１実施形態の変形例に係る圧電デバイスの構成を示す断面図である。
【図８】第２実施形態に係る圧電デバイスの構成を示す断面図である。
【図９】第２実施形態の変形例に係る圧電デバイスの構成を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態に係る圧電デバイスの構成を示す断面図である。
【図１１】第３実施形態の変形例係る圧電デバイスの構成を示す断面図である。
【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吐出装置１００の部分的な構成図である。第１実施形態の液体吐出装置１００は、液体の例示であるインクを印刷用紙等の媒体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材質の印刷対象を媒体１２とすることもできる。図１に示す液体吐出装置１００は、制御ユニット２０と搬送機構２２と移動機構２４と液体吐出ヘッド２６とを具備する。液体吐出装置１００にはインクを貯留する液体容器１４が装着される。
【０００８】
液体容器１４は、液体吐出装置１００の本体に着脱可能な箱状の容器からなるインクタンクタイプのカートリッジである。なお、液体容器１４は、箱状の容器に限られず、袋状の容器からなるインクパックタイプのカートリッジであってもよい。またやインクを補充可能なインクタンクを液体容器１４とすることもできる。液体容器１４には、インクが貯留される。インクは、色材として染料が含まれる染料インクでも、色材として顔料が含まれる顔料インクでもよい。またインクは、黒色インクであってもよく、カラーインクであってもよい。液体容器１４に貯留されるインクは、液体吐出ヘッド２６にポンプ（図示略）で圧送される。
【０００９】
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、液体吐出装置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。
【００１０】
移動機構２４は、制御ユニット２０による制御のもとで液体吐出ヘッド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。第１実施形態の移動機構２４は、液体吐出ヘッド２６を収容する略箱型のキャリッジ２４２（搬送体）と、キャリッジ２４２が固定された搬送ベルト２４４とを具備する。なお、複数の液体吐出ヘッド２６をキャリッジ２４２に搭載した構成や、液体容器１４を液体吐出ヘッド２６とともにキャリッジ２４２に搭載した構成にしてもよい。
【００１１】
液体吐出ヘッド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Ｎ（吐出孔）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。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。
【００１２】
（液体吐出ヘッド）
図２は、液体吐出ヘッド２６をＺ方向から見た平面図であり、図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ断面で液体吐出ヘッド２６を切断した場合の断面図である。図２では、保護基板４４と筐体部４２とを点線で示しており、接続配線基板５０を省略している。図２および図３に示すように、液体吐出ヘッド２６は、ノズル板４６と流路基板３２と振動板３６と圧電素子Ｐを備える圧電デバイス３８と保護基板４４と筐体部４２とを具備する。
【００１３】
図３に示すように、流路基板３２のうちＺ方向の負側の表面Ｆａには、振動板３６と複数の圧電デバイス３８と筐体部４２と保護基板４４とが設置される。他方、流路基板３２のうちＺ方向の正側の表面Ｆｂには、ノズル板４６が設置される。液体吐出ヘッド２６の各要素は、概略的にはＹ方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤により相互に接合される。
【００１４】
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、液体吐出ヘッド２６の各要素の材料や製法は任意である。本実施形態のＹ方向は、複数のノズルＮが配列する方向でもある。
【００１５】
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、圧力室Ｃ（キャビティ）と開口部３２２と供給流路３２４とがノズルＮ毎に形成される。圧力室Ｃと開口部３２２との間に供給流路３２４が位置する。圧力室Ｃと供給流路３２４とはそれぞれ、平面視で（Ｚ方向から見て）Ｘ方向に沿う長尺状の空間である。平面視において、開口部３２２の長さ（Ｘ方向の寸法）は圧力室Ｃの長さ（Ｘ方向の寸法）よりも短い。
【００１６】
供給流路３２４は、圧力室Ｃよりも流路幅が狭窄された絞り流路である。供給流路３２４を絞り流路にすることで所定の流路抵抗が付加される。本実施形態では、図２に示すように平面視において、供給流路３２４の幅（Ｙ方向の寸法）が圧力室Ｃの幅（Ｘ方向の寸法）よりも狭く、開口部３２２の幅よりも狭い絞り流路で供給流路３２４を構成した場合を例示する。圧力室ＣはノズルＮに連通し、開口部３２２は供給流路３２４を介して圧力室Ｃに連通する。なお、流路基板３２における各要素である圧力室Ｃと開口部３２２と供給流路３２４との形状は任意である。
【００１７】
圧力室Ｃと開口部３２２と供給流路３２４とはそれぞれ、流路基板３２の表面Ｆａから反対側の表面Ｆｂまで貫通して形成される開口によって構成される。これらの各開口のうち流路基板３２の表面Ｆａ側は振動板３６によって閉じられ、流路基板３２の表面Ｆｂ側はノズル板４６によって閉じられる。
【００１８】
本実施形態の振動板３６は、平面視で圧力室Ｃと供給流路３２４と開口部３２２とに重なる。振動板３６は、弾性的に変形可能な板状部材である。図３は、振動板３６を１層で構成する場合を例示する。振動板３６は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成される。なお、振動板３６を複数層で構成してもよい。振動板３６を複数層で構成する場合には、例えば圧力室Ｃ側の第１層と、第１層から見て圧力室Ｃとは反対側に積層される第２層で構成する。第１層は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の弾性材料で形成された弾性膜とし、第２層は、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の絶縁材料で形成された絶縁膜とする。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、流路基板３２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。
【００１９】
本実施形態の振動板３６とノズル板４６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、振動板３６とノズル板４６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。
【００２０】
振動板３６のうち開口部３２２とは反対側に筐体部４２が設置される。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、振動板３６のＺ方向の負側の表面に固定される。筐体部４２には液体貯留室Ｒが形成される。液体貯留室Ｒは、液体容器１４から供給されたインクを貯留し、複数の圧力室Ｃに液体を供給する共通液室である。液体貯留室Ｒは、Ｙ方向に配列する複数の圧力室ＣにわたってＹ方向に延在する。図２に示すように、液体貯留室Ｒは、平面視で複数の開口部３２２に重なる。
【００２１】
図２および図３に示すように、振動板３６のうち開口部３２２に重なる部分には、貫通孔Ｈが形成される。貫通孔Ｈは、液体貯留室Ｒと開口部３２２とを連通する。液体貯留室Ｒに貯留されたインクが貫通孔Ｈを通過して開口部３２２に供給される。なお、本実施形態では、１個の貫通孔Ｈを形成した場合を例示するが、これに限られず、複数の貫通孔Ｈを形成してもよい。また、振動板３６のうち開口部３２２に重なる部分には、複数の貫通孔Ｈが形成されるフィルターを設置してもよい。このようなフィルターを設置する場合には、フィルターの複数の貫通孔Ｈの径（直径）を、例えばノズルＮの径よりも小さくすることで、インクに含まれる気泡や異物がフィルターで捕集され易くすることができる。
【００２２】
開口部３２２は、圧力室Ｃにインクを供給するための空間であり、液体貯留室Ｒから供給されたインクを貯留する。開口部３２２に貯留されたインクは、供給流路３２４を介して圧力室Ｃに供給される。供給流路３２４は、流路抵抗を確保するための空間であり、開口部３２２から圧力室Ｃにインクを流す流路として機能する。開口部３２２と供給流路３２４とで、圧力室Ｃにインクを供給する液供給室３２５として機能する。液供給室３２５は圧力室Ｃに連通する。液体貯留室Ｒに貯留されたインクは、各液供給室３２５を介して複数の圧力室Ｃに並列に供給および充填される。
【００２３】
上述したとおり、振動板３６は、流路基板３２に設置され、圧力室Ｃと液供給室３２５（供給流路３２４および開口部３２２）とに重なる。したがって、以下の説明では、振動板３６のうち圧力室Ｃに重なる部分を「振動部分Ｒ１」と表記し、振動板３６のうち液供給室３２５に重なる部分を「固定部分Ｒ２」と表記する。振動部分Ｒ１には圧電デバイス３８が設置され、固定部分Ｒ２（具体的には開口部３２２に重なる部分）には貫通孔Ｈが形成される。振動板３６の振動部分Ｒ１は、圧力室ＣのＺ方向の負側の壁面（上面）を構成し、圧電デバイス３８の駆動によって変形する部分である。振動板３６の固定部分Ｒ２は、流路基板３２の表面Ｆａに固定される部分である。
【００２４】
振動板３６の振動部分Ｒ１には、圧力室Ｃとは反対側の表面（Ｚ方向の負側の表面）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デバイス３８が設置される。各圧電デバイス３８は、駆動信号の供給により変形するアクチュエーターであり、Ｘ方向に長尺である。複数の圧電デバイス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。圧電デバイス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とを通過して吐出される。
【００２５】
図２および図３の保護基板４４は、複数の圧電デバイス３８を保護するとともに流路基板３２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。保護基板４４のうち振動板３６との対向面に形成された凹部と、振動板３６の表面とで囲まれる内部空間Ｇに複数の圧電デバイス３８が収容される。
【００２６】
図３に示すように、振動板３６の表面（または流路基板３２の表面）には、例えば接続配線基板５０が接合される。具体的には、圧電デバイス３８から引き出される引出配線５５に接続配線基板５０が電気的に接続される。引出配線５５は、導電層であり、圧電デバイス３８毎（または圧力室Ｃ毎）に個別に形成される。
【００２７】
接続配線基板５０は、制御ユニット２０または電源回路（図示略）と液体吐出ヘッド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）等の可撓性の接続配線基板５０が好適に採用される。接続配線基板５０には、複数の圧電デバイス３８を駆動するための駆動回路５０２が実装されている。駆動回路５０２は、制御ユニット２０に電気的に接続される。駆動回路５０２は、制御ユニット２０による制御のもとで複数の圧電デバイス３８に供給する駆動信号（電圧信号）を生成する。
【００２８】
後述の図４に示すように圧電デバイス３８は、第１電極５１と圧電体層５２と第２電極５３とが積層された圧電素子Ｐを備え、駆動回路５０２からの駆動信号は、接続配線基板５０と引出配線５５を介して各第２電極５３にそれぞれ印加される。また、駆動回路５０２からは、接続配線基板５０と引出配線（図示略）を介して共通の基準電圧が第１電極５１に印加される。これにより、圧電デバイス３８が駆動信号の電圧と共通の基準電圧との電位差に応じて変形することで、振動板３６を振動させることができる。なお、本実施形態では、接続配線基板５０を介して圧電デバイス３８に、駆動回路５０２を電気的に接続する場合を例示したが、これに限られず、例えば駆動回路５０２を略矩形状のＩＣチップで構成した駆動ＩＣを保護基板４４に積層し、駆動ＩＣに引出配線５５を電気的に接続するようにしてもよい。
【００２９】
（圧電デバイス）
以下、圧電デバイス３８の具体的な構成について詳述する。図４は、任意の１個の圧電デバイス３８の一部の構成を示す断面図であり、図３に示すＱ部の拡大図である。図５は、図４に示すＶ−Ｖ断面で圧電デバイス３８を切断した場合の断面図である。図４に示すように、圧電デバイス３８は、圧電素子Ｐと引出配線５５とを備える。
【００３０】
圧電素子Ｐは、第１電極５１と圧電体層５２と第２電極５３とがこの順番に積層される積層構造の積層体である。振動板３６のうち圧力室Ｃとは反対側の表面に、第１電極５１と圧電体層５２と第２電極５３とがＺ方向に積層される。このように本実施形態のＺ方向は、圧電素子Ｐを構成する複数層が積層される方向でもある。なお、本明細書において「要素Ａと要素Ｂとが積層される」という表現は、要素Ａと要素Ｂとが直接的に接触する構成には限定されない。すなわち、要素Ａと要素Ｂとの間に他の要素Ｃが介在する構成も、「要素Ａと要素Ｂとが積層される」という概念に包含される。
【００３１】
圧電素子Ｐは、圧力室Ｃ毎（またはノズルＮ毎）に個別に形成される。具体的には、Ｘ方向に長尺な複数の圧電素子Ｐが、相互に間隔をあけてＹ方向に配列する。圧電体層５２のうち第１電極５１と第２電極５３とで挟まれて圧電歪みが生じる部分（以下、「能動部」と称する）が、第１電極５１に印加される基準電圧と第２電極５３に供給される駆動信号との電圧差に応じて変形する。なお、以下では、第１電極５１に圧電体層５２または第２電極５３が積層されない部分を「非能動部」と称する。
【００３２】
圧電素子Ｐの第１電極５１は、振動板３６のＺ方向の負側の表面に形成される。具体的には、第１電極５１は、複数の圧電デバイス３８（または複数の圧力室Ｃ）にわたり連続するようにＹ方向に延在する帯状の共通電極である。第１電極５１におけるＹ方向の端部（図示略）には、例えば接続配線基板５０から所定の基準電圧が印加される。
【００３３】
圧電体層５２は、第１電極５１のうち振動板３６とは反対側の表面に形成される。圧電体層５２は、圧電デバイス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方向に長尺な複数の圧電体層５２が相互に間隔をあけてＹ方向に配列する。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、圧電体層５２を形成することが可能である。
【００３４】
第２電極５３は、圧電体層５２に積層される。第２電極５３は、圧電デバイス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、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。
【００３５】
本実施形態の圧電素子Ｐは、第１電極５１と圧電体層５２と第２電極５３のＸ方向の長さがそれぞれ異なる。Ｘ方向の長さは、第１電極５１が最も長く、次いで圧電体層５２、第２電極５３の順に短くなる。したがって、本実施形態の圧電素子ＰのＸ方向の端部には、非能動部がある。具体的には、圧電体層５２のＸ方向の負側の端部Ｅｂは、第２電極５３のＸ方向の負側の端部Ｅｃから見てＸ方向の負側にある。したがって、圧電体層５２の端部Ｅｂから第２電極５３の端部Ｅｃまでの領域は、第２電極５３が存在せずに、圧電体層５２が張り出す領域であるから、非能動部である。また、第１電極５１のＸ方向の負側の端部Ｅａは、圧電体層５２のＸ方向の負側の端部Ｅｂから見てＸ方向の負側にある。したがって、第１電極５１の端部Ｅａから圧電体層５２の端部Ｅｂまでの領域は、第２電極５３および圧電体層５２が存在せずに、第１電極５１が張り出す領域であるから、非能動部である。
【００３６】
第１実施形態の引出配線５５は、圧電素子ＰからＺ方向の負側に引き出され、保護基板４４の内部空間Ｇの壁面を経由して保護基板４４の外側に引き回される。本実施形態の引出配線５５は、後述の圧電素子Ｐを構成する第２電極５３の引出配線である。圧電素子Ｐを構成する第１電極５１も引出配線で接続配線基板５０に接合されるが、第１電極５１の引出配線は図示を省略している。
【００３７】
図４および図５に示すように、本実施形態の保護基板４４は、平面視で（Ｚ方向から見て）圧電素子Ｐに重なる位置に柱部４４２が設けられる。本実施形態の柱部４４２は、Ｘ−Ｙ平面に沿う断面が矩形である。ただし、柱部４４２の断面は、矩形である場合に限られず、円形や楕円の形状であってもよい。すなわち角柱であっても、円柱であってもよい。図５に示すように柱部４４２は、複数の圧電素子Ｐ毎に個別に形成される。ただし、柱部４４２は、複数の圧電素子Ｐにわたって形成するようにしてもよい。
【００３８】
本実施形態の柱部４４２は、保護基板４４の内部空間Ｇを構成する壁面のうちＺ方向の負側の壁面から圧電素子Ｐの上面までＺ方向に沿って延在する。ただし、柱部４４２は、Ｚ方向に対して傾斜する部分を含んでいてもよい。
【００３９】
図４に示すように、本実施形態の柱部４４２は、平面視で第２電極５３のＸ方向の負側の端部Ｅｃと圧電体層５２のＸ方向の負側の端部Ｅｂとの間、すなわち圧電体層５２が第２電極５３の端部ＥｃからＸ方向の負側に張り出す領域にある。具体的には柱部４４２のうちＸ方向の負側の壁面ＤｃおよびＸ方向の正側の壁面Ｄｄが、平面視で第２電極５３の端部Ｅｃと圧電体層５２の端部Ｅｂとの間にある。
【００４０】
図４および図５に示すように、引出配線５５は、柱部４４２の壁面Ｄｃに沿って設けられ、第２電極５３に接続される。したがって、引出配線５５は、第２電極５３から柱部４４２の壁面Ｄｃに沿ってＺ方向の負側に引き出される。このような構成によれば、第２電極５３の引出配線５５が第１電極５１の上面を経由せずに引き出されるようにすることができる。
【００４１】
図６は、比較例に係る圧電デバイス３８’の構成を示す断面図である。図６では、圧電素子Ｐの構成は本実施形態と同様であるが、保護基板４４’と第２電極５３の引出配線５５’の構成が異なる。図６では、第１電極５１が第２電極５３の端部Ｅｂ１よりもＸ方向の負側に張り出す領域Ｔにおいて、第２電極５３の引出配線５５’が第１電極５１の上面を経由して保護基板４４’の外側に引き出される。図６の比較例に示すように、第２電極５３の引出配線５５’が第１電極５１の上面を経由して引き出される構成では、第２電極５３の引出配線５５’と第１電極５１との間に絶縁層Ｋを設けて、第２電極５３の引出配線５５’と第１電極５１とがリークしないように絶縁する必要がある。
【００４２】
ところが、このような比較例の構成では、第２電極５３の引出配線５５’と第１電極５１との間の絶縁層Ｋの厚みが厚いほど、第２電極５３の引出配線５５’と第１電極５１との絶縁性を高めることができる反面、振動板３６が動き難くなるため、振動板３６の変位量が低減してしまう。他方、絶縁層Ｋの厚みが薄いほど、振動板３６の変位量の低減を抑制できる反面、第２電極５３の引出配線５５’と第１電極５１とがリークし易くなってしまうという問題がある。図６の構成では、第１電極５１の端部Ｅａが圧電体層５２の端部ＥｂよりもＸ方向の負側に張り出す領域Ｔにおいて、引出配線５５’と第１電極５１とが最も近づくので、領域Ｔでリークが発生し易い。
【００４３】
この点、第１実施形態では、保護基板４４の内部空間Ｇに設けた柱部４４２の壁面Ｄｃに、第２電極５３の引出配線５５を設けることで、第２電極５３の引出配線５５が第１電極５１の上面を経由せずに引き出されるようにすることができる。したがって、第２電極５３の引出配線５５を第１電極５１から絶縁するための絶縁層がなくても、第２電極５３の引出配線５５と第１電極５１との絶縁性を確保できる。しかも、その絶縁層の厚みによって振動板３６が動き難くなることで、振動板３６の変位量が低減することも抑制できる。このように本実施形態によれば、圧電素子Ｐの各電極５１、５３の絶縁性を確保しつつ、振動板３６の変位量を確保することができる。
【００４４】
このように、本実施形態の引出配線５５は、保護基板４４の柱部４４２の壁面Ｄｃにより圧電素子Ｐの延在するＸ方向に交差するＺ方向に引き出されるため、図６の比較例のように引出配線５５が第１電極５１に重なるように引き出される場合に比較して、引出配線５５と第１電極５１との間の寄生容量を極めて小さくすることができる。したがって、消費電力を抑制できる。また、駆動回路５０２の負担を軽減できるので、圧電素子Ｐの駆動信号の波形が劣化（例えばオーバーシュートなど）する電気的なクロストークの発生を低減できる。
【００４５】
本実施形態の引出配線５５は、互いに電気的に接続される複数の配線５５２、５５４、５５５、５５６、５５８で構成される。配線５５２は、第２電極５３と接続するための配線であり、平面視で第２電極５３に重なる位置から柱部４４２に重なる位置までＸ方向に沿って延在する。例えば図３に示すように、圧電体層５２および第２電極５３の表面に形成される保護膜５６上に配線５５２が形成される場合には、保護膜５６を貫通する貫通孔Ｈ（コンタクトホール）内に形成される接続端子５５１によって配線５５２が第２電極５３に接続される。接続端子５５１と第２電極５３とが接触する部分は、第２電極５３と引出配線５５との電気的な接点ｔ０となる。なお、保護膜５６が形成されない場合には、突起状の接続端子５５１で配線５５２を第２電極５３に接続するようにしてもよい。
【００４６】
配線５５４は、柱部４４２のＸ方向の負側の壁面Ｄｃに沿ってＺ方向に延在する。配線５５４のＺ方向の正側の端部に配線５５２が接続され、Ｚ方向の負側の端部に配線５５５が接続される。配線５５５は、保護基板４４の内部空間Ｇの壁面のうちＺ方向の負側の壁面Ｄｅ（上面）に沿ってＸ方向に形成され、配線５５６に接続される。配線５５６は、保護基板４４の内部空間Ｇの壁面のうちＸ方向の正側の壁面Ｄｂ（側面）に沿ってＺ方向に形成される。
【００４７】
配線５５８は、保護基板４４のＸ方向の負側の壁部４４４と振動板３６との間に設置される。配線５５８は、平面視で壁部４４４の内側の壁面Ｄｂよりも内側の位置から外側の壁面Ｄａよりも外側の位置まで延在する。配線５５８は、壁部４４４の内側の壁面Ｄｂで配線５５６に接続され、壁部４４４の外側で図３に示す接続配線基板５０に接続される。
【００４８】
このような構成によれば、第２電極５３の引出配線５５は、保護基板４４の柱部４４２と内部空間Ｇの壁面を経由して保護基板４４の外側まで引き回される。これにより、第２電極５３の引出配線５５を第１電極５１から絶縁するための絶縁層を不要とすることができる。具体的には図４に示すように、引出配線５５は、平面視で柱部４４２の壁面Ｄｃから壁面Ｄｂまでの領域Ｓ１において、柱部４４２の壁面Ｄｃと内部空間Ｇの壁面Ｄｅ、Ｄｂとを経由して引き出される。このように引出配線５５が引き出される領域Ｓ１には、平面視で第１電極５１が圧電体層５２から張り出す領域Ｔが含まれるので、第１電極５１の領域Ｔに引出配線５５が接触しないようにすることができる。したがって、本実施形態では、第１電極５１と第２電極５３の引出配線５５とを絶縁するための絶縁層が不要となる。
【００４９】
なお、図４に示すように第１電極５１と圧電体層５２と第２電極５３が空気に露出する表面に保護膜５６を形成してもよい。保護膜５６は、絶縁材料で構成される。保護膜５６は、例えば耐湿等のためであり、空気に触れない程度の厚みで足りるため、第１電極５１と引出配線５５とを絶縁するほど厚くする必要がない。したがって、保護膜５６を形成する場合であっても、保護膜５６を極めて薄くできるから、振動板３６の動きを妨げることもないため、振動板３６の変位量を十分に確保できる。
【００５０】
また、図５に示すように、１個の圧電素子Ｐが設置される内部空間Ｇにおいて、引出配線５５のうち配線５５４の幅Ｗ２（Ｙ方向の寸法）は、柱部４４２の壁面Ｄｃの幅Ｗ１（Ｙ方向の寸法）よりも小さい。このように、引出配線５５の幅Ｗ２を柱部４４２の壁面Ｄｃの幅Ｗ１よりも小さくすることで、柱部４４２に配線を形成しやすくすることができる。なお、第２電極５３の引出配線５５の幅Ｗ２は、柱部４４２の壁面Ｄｃの幅Ｗ１よりも大きくしてもよい。第２電極５３の引出配線５５の幅Ｗ２を柱部４４２の壁面Ｄｃの幅Ｗ２よりも大きくすることで、配線面積が増えるので、配線抵抗を下げることができる。
【００５１】
また、図５に示すように、本実施形態では、１個の圧電素子Ｐが設置される内部空間Ｇにおいて、Ｘ方向における柱部４４２の壁面Ｄｃの幅Ｗ１が、Ｘ方向における内部空間Ｇの幅Ｗ０よりも小さい場合を例示したが、Ｘ方向における柱部４４２の幅Ｗ１がＸ方向における内部空間Ｇの幅Ｗ０と同等であってもよい。すなわち、複数の圧電素子Ｐにわたって柱部４４２を形成するようにしてもよい。このように構成することで、保護基板４４の強度を向上させることができる。また、本実施形態では、柱部４４２の壁面Ｄｃの高さＨ１（Ｚ方向の寸法）がＹ方向の壁面の高さＨ０（Ｚ方向の寸法）よりも低い場合を例示したが、柱部４４２の高さＨ１（Ｚ方向の寸法）がＹ方向の負側の壁面の高さＨ０（Ｚ方向の寸法）と同等になるようにしてもよい。例えば保護基板４４の側壁と振動板３６との間に別の部材を設置して、保護基板４４の側壁の高さＨ０を調整するようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施形態の保護基板４４の柱部４４２は、平面視で圧力室Ｃに重ならない領域にある。具体的には図４に示すように、圧電体層５２の端部Ｅｂは、平面視で圧力室Ｃの端部ｃ１よりも圧力室Ｃの外側にあり、柱部４４２は、平面視で圧電体層５２の端部Ｅｂと圧力室Ｃの端部ｃ１との間の領域Ｓ２に重なる。領域Ｓ２には、流路基板３２に圧力室Ｃが形成されていないため、柱部４４２が振動板３６の振動の影響を受けにくい。すなわち、柱部４４２が振動板３６の振動領域（振動板３６が圧力室Ｃに平面視で重なる領域）から離れた位置に形成される。したがって、圧電素子Ｐへの柱部４４２の密着性を向上させることができる。また、平面視で柱部４４２が流路基板３２に重なる領域（柱部４４２の下方の領域）に圧力室Ｃがないため、保護基板４４の固定強度を確保できる。
【００５３】
また、図４に示すように、第２電極５３の引出配線５５の接続端子５５１と第２電極５３との電気的な接点ｔ０は、平面視で圧力室Ｃに重なる。したがって、第２電極５３のＸ方向の負側の端部Ｅｃが平面視で圧力室Ｃに重なる位置に設置されるようにすることができる。すなわち平面視で圧力室Ｃの端部ｃ１よりも圧力室Ｃの内側（Ｘ方向の正側）に接点ｔ０が設置されるようにすることで、圧力室Ｃの端部ｃ１よりも圧力室Ｃの内側に第２電極５３の端部Ｅｃが設置されるようにすることができる。このように、第２電極５３のＸ方向の長さを短くできるから、圧電素子Ｐの静電容量を低減できる。したがって、この構成によっても、消費電力を抑制できると共に、電気的なクロストークの発生を低減できる。
【００５４】
なお、第１実施形態では、平面視で圧力室Ｃに重ならない領域に、柱部４４２を設置する場合を例示したが、これに限られず、例えば図７に示すように、平面視で圧力室Ｃに重なる領域に柱部４４２を設置するようにしてもよい。図７は、第１実施形態の変形例に係る圧電デバイス３８の構成を示す断面図であり、図４に対応する。図７の構成では、平面視で保護基板４４の柱部４４２が圧力室Ｃの端部ｃ１から見てＸ方向の正側（圧力室Ｃの内側）にある。したがって、平面視で圧力室Ｃの端部ｃ１から見てＸ方向の負側に柱部４４２が設置される場合に比較して、第２電極５３をＸ方向に短くできる。これにより、Ｚ方向から見た圧電素子Ｐの能動部における電極面積を小さくできるので、消費電力を抑制できると共に、電気的なクロストークの発生を低減できる。
【００５５】
また、図７の構成によれば、圧電素子Ｐの能動部に近い位置で柱部４４２に引出配線５５を形成できるので、圧電素子Ｐの非能動部における第１電極５１と第２電極５３の引出配線５５との間の静電容量を低減できる。したがって、このことによっても、消費電力を抑制できると共に、電気的なクロストークの発生を低減できる。
【００５６】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下に例示する各形態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。図８は、第２実施形態に係る圧電デバイス３８の構成を示す断面図であり、図４に対応する。図８では、第２電極５３と引出配線５５との電気的な接点ｔ０が、平面視で保護基板４４の柱部４４２に重ならない場合を例示した。第２実施形態では、第２電極５３と引出配線５５との電気的な接点ｔ０が、平面視で柱部４４２に重なる場合を例示する。
【００５７】
図８の構成では、第１実施形態と同様に、保護基板４４の内部空間Ｇに設けた柱部４４２の壁面Ｄｃに、第２電極５３の引出配線５５を設けることで、第２電極５３の引出配線５５が第１電極５１の上面を経由せずに引き出されるようにすることができる。したがって、圧電素子Ｐの各電極５１、５３の絶縁性を確保しつつ、振動板３６の変位量を確保することができる。
【００５８】
また、図８の構成では、引出配線５５のうち配線５５２が、平面視で柱部４４２の壁面ＤｃよりもＸ方向の負側の位置から、柱部４４２の壁面ＤｄよりもＸ方向の正側の位置まで延在する。第２電極５３の端部Ｅｃは、平面視で柱部４４２の壁面Ｄｃから見てＸ方向の負側にある。したがって、配線５５２の接続端子５５１と第２電極５３の接点ｔ０が、平面視で保護基板４４の柱部４４２に重なるように、接続端子５５１と第２電極５３とを接続できる。
【００５９】
このような構成によれば、第２電極５３と引出配線５５との電気的な接点ｔ０が、平面視で柱部４４２よりもＸ方向の正側（圧力室Ｃの内側）にある場合に比較して、中間配線である配線５５２をＸ方向に短くできる。したがって、圧電素子Ｐの非能動部における第２電極５３の配線５５２と第１電極５１との間の静電容量を低減できる。これにより、消費電力を抑制できると共に、電気的なクロストークの発生を低減できる。
【００６０】
図８の構成では、図４の構成と同様に、平面視で保護基板４４の柱部４４２が領域Ｓ２に重なっている。領域Ｓ２には、流路基板３２に圧力室Ｃが形成されていないため、柱部４４２が振動板３６の振動の影響を受けにくいから、圧電素子Ｐへの柱部４４２の密着性を向上させることができる。また、平面視で柱部４４２が流路基板３２に重なる領域（柱部４４２の下方の領域）に圧力室Ｃがないため、保護基板４４の固定強度を確保できる。
【００６１】
なお、第２実施形態では、平面視で圧力室Ｃに重ならない領域に、柱部４４２を設置する場合を例示したが、これに限られず、例えば図９に示すように、平面視で圧力室Ｃに重なる領域に柱部４４２を設置するようにしてもよい。図９は、第２実施形態の変形例に係る圧電デバイス３８の構成を示す断面図であり、図８に対応する。図９の構成では、平面視で保護基板４４の柱部４４２が圧力室Ｃの端部ｃ１から見てＸ方向の正側（圧力室Ｃの内側）にある。したがって、平面視で圧力室Ｃの端部ｃ１から見てＸ方向の負側に柱部４４２が設置される場合に比較して、第２電極５３をＸ方向に短くできる。これにより、Ｚ方向から見た圧電素子Ｐの能動部における電極面積を小さくできるので、消費電力を抑制できると共に、電気的なクロストークの発生を低減できる。
【００６２】
また、図９の構成によれば、圧電素子Ｐの能動部に近い位置で柱部４４２に引出配線５５を形成できるので、圧電素子Ｐの非能動部における第１電極５１と第２電極５３の引出配線５５との間の静電容量を低減できる。したがって、このことによっても、消費電力を抑制できると共に、電気的なクロストークの発生を低減できる。
【００６３】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を説明する。図１０は、第３実施形態に係る圧電デバイス３８の構成を示す断面図であり、図４に対応する。図４では、第２電極５３の引出配線５５の接続端子５５１で第２電極５３に接続する場合を例示した。図１０では、第２電極５３の引出配線５５のうち柱部４４２の壁面Ｄｃに形成される配線５５４に、中間配線（配線５５２）を介さずに第２電極５３が接続される場合を例示する。したがって、図１０の構成では、引出配線５５のうち配線５５４が第２電極５３に接続される部分が、引出配線５５と第２電極５３との接点ｔ０になる。
【００６４】
図１０の構成では、第１実施形態と同様に、保護基板４４の内部空間Ｇに設けた柱部４４２の壁面Ｄｃに、第２電極５３の引出配線５５を設けることで、第２電極５３の引出配線５５が第１電極５１の上面を経由せずに引き出されるようにすることができる。したがって、圧電素子Ｐの各電極５１、５３の絶縁性を確保しつつ、振動板３６の変位量を確保することができる。
【００６５】
また、図１０の構成では、引出配線５５のうち配線５５４のＺ方向の正側の端部（下方の端部）が第２電極５３の上面に接合される。この構成によれば、引出配線５５の中間配線（配線５５２）を介さずに、引出配線５５の配線５５４が第２電極５３に直接接続される。したがって、図８の構成のように中間配線（配線５５２）を短くする場合に比較して、圧電素子Ｐの非能動部における第２電極５３の配線５５２と第１電極５１との間の静電容量をさらに低減できる。これにより、消費電力を抑制できると共に、電気的なクロストークの発生を低減できる。また、第２電極５３の端部Ｅｃが柱部４４２よりもＸ方向の負側まで延在するから、図４の構成よりも第２電極５３のＸ方向の長さを長くすることができる。これにより、振動板３６の振動範囲をＸ方向に長くすることができる。
【００６６】
なお、第３実施形態では、平面視で圧力室Ｃに重ならない領域に、柱部４４２を設置する場合を例示したが、これに限られず、例えば図１１に示すように、平面視で圧力室Ｃに重なる領域に柱部４４２を設置するようにしてもよい。図１１は、第３実施形態の変形例に係る圧電デバイス３８の構成を示す断面図であり、図１０に対応する。図１１の構成では、平面視で保護基板４４の柱部４４２が圧力室Ｃの端部ｃ１から見てＸ方向の正側（圧力室Ｃの内側）にある。したがって、平面視で圧力室Ｃの端部ｃ１から見てＸ方向の負側に柱部４４２が設置される場合に比較して、第２電極５３をＸ方向に短くできる。これにより、Ｚ方向から見た圧電素子Ｐの能動部における電極面積を小さくできるので、消費電力を抑制できると共に、電気的なクロストークの発生を低減できる。
【００６７】
また、図１１の構成によれば、圧電素子Ｐの能動部に近い位置で柱部４４２に引出配線５５を形成できるので、圧電素子Ｐの非能動部における第１電極５１と第２電極５３の引出配線５５との間の静電容量を低減できる。したがって、このことによっても、消費電力を抑制できると共に、電気的なクロストークの発生を低減できる。
【００６８】
＜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。
【００６９】
（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。
【００７０】
（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圧力発生部と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圧力発生部と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。
【００７１】
（３）上述した実施形態で例示した液体吐出装置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、本発明の液体吐出装置１００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。
【符号の説明】
【００７２】
１００…液体吐出装置、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、２４２…キャリッジ、２４４…搬送ベルト、２６…液体吐出ヘッド、３２…流路基板、３２２…開口部、３２４…供給流路、３２５…液供給室、３２６…連通流路、３６…振動板、３８…圧電デバイス、４２…筐体部、４４…保護基板、４４２…柱部、４４４…壁部、４６…ノズル板、５０…接続配線基板、５０２…駆動回路、５１…第１電極、５５１…接続端子、５５２、５５４、５５５、５５６、５５８…配線、５２…圧電体層、５３…第２電極、５５…引出配線、５６…保護膜、ｃ１…端部、ｔ０…接点、Ｃ…圧力室、Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ…壁面、Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ…端部、Ｆａ…表面、Ｆｂ…表面、Ｇ…内部空間、Ｈ…貫通孔、Ｈ０…高さ、Ｈ１…高さ、Ｋ…絶縁層、Ｎ…ノズル、Ｐ…圧電素子、Ｒ…液体貯留室、Ｒ１…振動部分、Ｒ２…固定部分、Ｓ１、Ｓ２…領域、Ｔ…領域、Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２…幅。
【図１】
2019162734.tif 000003
【図２】
2019162734.tif 000004
【図３】
2019162734.tif 000005
【図４】
2019162734.tif 000006
【図５】
2019162734.tif 000007
【図６】
2019162734.tif 000008
【図７】
2019162734.tif 000009
【図８】
2019162734.tif 000010
【図９】
2019162734.tif 000011
【図１０】
2019162734.tif 000012
【図１１】
2019162734.tif 000013