JP2011124308A - 圧電素子およびその製造方法、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、並びに、液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】応力を緩和することができる信頼性の高い圧電素子を提供する。
【解決手段】圧電素子１００は、第１電極２０と、第１電極２０の上に形成された第１圧電体３０と、第１電極２０および第１圧電体３０の側方に形成され、第１圧電体３０の密度より小さい密度を有する低密度領域４０と、第１圧電体３０および低密度領域４０を覆って形成された第２圧電体５０と、第２圧電体５０の上に形成された第２電極６０と、を含み、第１圧電体３０および第２圧電体５０の少なくとも一方は、低密度領域４０に近づくにつれてシリコンの濃度が大きくなる分布を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子およびその製造方法、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、並びに、液体噴射装置に関する。

圧電素子は、電圧印加によりその形状を変化させる特性を有する素子であり、圧電体を電極で挟んだ構造を有する。圧電素子は、例えばインクジェットプリンターの液滴吐出ヘッド部分や、各種アクチュエーターなど多様な用途に用いられている。

圧電素子は、例えば、下部電極上に第１圧電体を形成し、下部電極および第１圧電体を覆うように第２圧電体を形成して得ることができる。このような圧電素子では、第１圧電体の側面近傍に応力が集中し、圧電体にクラックが生じてしまうことがある。例えば特許文献１には、応力集中を緩和するため、圧電体にイオンを注入して低活性部を形成する技術が開示されている。

特開２００７−１９５３１６号公報

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、応力を緩和することができる信頼性の高い圧電素子およびその製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記圧電素子を含む圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、並びに、液体噴射装置を提供することにある。

本発明に係る圧電素子は、
第１電極と、
前記第１電極の上方に形成された第１圧電体と、
前記第１電極および前記第１圧電体の側方に形成され、前記第１圧電体の密度より小さい密度を有する低密度領域と、
前記第１圧電体および前記低密度領域を覆って形成された第２圧電体と、
前記第２圧電体の上方に形成された第２電極と、
を含み、
前記第１圧電体および前記第２圧電体の少なくとも一方は、前記低密度領域に近づくにつれてシリコンの濃度が大きくなる分布を有する。

このような圧電素子によれば、前記低密度領域によって、前記第１圧電体の側面近傍の応力を緩和することができ、高い信頼性を有することができる。

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。

本発明に係る圧電素子において、
前記低密度領域は、空隙を有することができる。

このような圧電素子によれば、確実に前記低密度領域の密度を前記第１圧電体の密度より小さくすることができ、いっそう応力を緩和することができる。

本発明に係る圧電素子の製造方法は、
第１電極層を成膜する工程と、
前記第１電極層の上方に第１前駆体層を成膜する工程と、
前記第１前駆体層および前記第１電極層をパターニングして、第１前駆体および第１電極を形成する工程と、
前記第１電極および前記第１前駆体を覆うように、酸化シリコン層を成膜する工程と、
前記酸化シリコン層をエッチングして、前記第１電極および前記第１前駆体の側方に酸化シリコン部を形成する工程と、
前記第１前駆体および前記酸化シリコン部を覆うように、第２前駆体層を成膜する工程と、
熱処理を行い、前記第１前駆体を結晶化させて第１圧電体とし、前記第２前駆体層を結晶化させて第２圧電体層とする工程と、
前記第２圧電体層の上方に第２電極層を成膜する工程と、
前記第２圧電体層および前記第２電極層をパターニングして、前記第１圧電体および前記第１電極を覆う第２圧電体および第２電極を形成する工程と、
を含む。

このような圧電素子の製造方法によれば、前記第１電極および第１圧電体の側方に低密度領域が形成され、前記第１圧電体の側面近傍の応力を緩和することができる信頼性の高い圧電素子を得ることができる。

本発明に係る圧電素子の製造方法において、
前記熱処理によって、前記酸化シリコン部の少なくとも一部は、前記第１圧電体および前記第２圧電体層の少なくとも一方に拡散することができる。

このような圧電素子の製造方法によれば、低密度領域が形成されることにより、信頼性の高い圧電素子を得ることができる。

本発明に係る圧電素子の製造方法において、
前記酸化シリコン部が拡散することにより、前記第１電極および前記第１圧電体の側方には、前記第１圧電体の密度より小さい密度を有する低密度領域が形成されることができる。

このような圧電素子の製造方法によれば、前記低密度領域が形成されることにより、信頼性の高い圧電素子を得ることができる。

本発明に係る圧電アクチュエーターは、
本発明に係る圧電素子を含む。

このような圧電アクチュエーターによれば、高い信頼性を有することができる。

本発明に係る液体噴射ヘッドは、
本発明に係る圧電アクチュエーターを含む。

このような液体噴射ヘッドは、高い信頼性を有することができる。

本発明に係る液体噴射装置は、
本発明に係る液体噴射ヘッドを含む。

このような液体噴射装置は、高い信頼性を有することができる。

本実施形態に係る圧電素子を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る圧電素子の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。 本実施形態に係る液体噴射ヘッドを模式的に示す分解斜視図。 本実施形態に係る液体噴射装置を模式的に示す斜視図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１． 圧電素子
まず、本実施形態に係る圧電素子１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、圧電素子１００を模式的に示す断面図である。

圧電素子１００は、図１に示すように、基板１０と、第１電極２０と、第１圧電体３０と、低密度領域４０と、第２圧電体５０と、第２電極６０と、を含む。

基板１０の材質としては、例えば、導電体、半導体、絶縁体などを例示することができる。ただし、少なくとも基板１０の上面１２は、基板１０の上面１２に第１電極２０を形成することから、絶縁体であることが好ましい。より具体的には、基板１０としては、例えば、単結晶シリコン基板を用いることができる。

基板１０は、例えば、可撓性を有し、圧電体３０，５０の動作によって変形（屈曲）する振動板であってもよい。この場合、圧電素子１００は、振動板と、第１電極２０と、第１圧電体３０と、低密度領域４０と、第２圧電体５０と、第２電極６０と、を含む圧電アクチュエーター１０２となる。したがって、以下の説明においては、圧電素子１００を圧電アクチュエーター１０２と読み替えることもできる。基板１０が振動板である場合は、基板１０の材質としては、例えば、単結晶シリコン上に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）とを積層したものを用いることができる。

第１電極２０は、基板１０上に形成されている。第１電極２０の材質としては、例えば、白金、イリジウム、それらの導電性酸化物、ランタンニッケル酸化物（ＬａＮｉＯ_３：ＬＮＯ）などを例示することができる。第１電極２０は、前述の例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。第１電極２０の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍである。第１電極２０は、圧電体３０，５０に電圧を印加するための一方の電極である。

なお、図示はしないが、第１電極２０と基板１０との間には、例えば、第１中間層が形成されていてもよい。第１中間層としては、例えば、チタン層などを用いることができる。第１中間層によって、第１電極２０と基板１０との密着性を向上させることができる。すなわち、第１中間層は、密着層ともいえる。

第１圧電体３０は、第１電極２０上に形成されている。図１に示すように、第１圧電体３０の側面３２は、第１電極２０の側面２２と、面一であってもよい。側面２２，３２は、基板１０の上面１２に対して、傾いていてもよい。第１圧電体３０としては、ペロブスカイト型酸化物の圧電材料を用いることができる。より具体的には、第１圧電体３０としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：ＰＺＴ）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ_３：ＰＺＴＮ）などを用いることができる。第１圧電体３０の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍである。

低密度領域４０は、基板１０上であって、第１電極２０および第１圧電体３０の側方に形成されている。図示の例では、低密度領域４０は、第１電極２０の側面２２および第１圧電体３０の側面３２に接して形成されている。低密度領域４０の形状は特に限定されないが、図示の例では、低密度領域４０は、第１圧電体３０から離れるにつれて、高さが小さくなる形状を有している。

低密度領域４０は、後述するように、酸化シリコン部が、第１圧電体３０および第２圧電体５０の少なくとも一方に拡散することによって形成される。そのため、低密度領域４０近傍の圧電体３０，５０の少なくとも一方は、シリコンを含有している。すなわち、圧電体３０，５０は、シリコンの濃度分布を有し、低密度領域４０に近づくにつれてシリコンの濃度が大きくなる。

低密度領域４０の密度は、第１圧電体３０および第２圧電体５０の密度より小さい。低密度領域４０の材質は、特に限定されない。例えば、酸化シリコン部が圧電体層３０，５０に拡散することにより、低密度領域４０は、空隙（ボイド）を有し、そのために、圧電体３０，５０の密度より小さい密度を有していてもよい。低密度領域４０は、アモルファス状であってもよい。低密度領域４０は、多孔質性（ポーラス状）であってもよい。低密度領域４０の誘電率は、圧電体３０，５０の誘電率より小さくてもよい。

第２圧電体５０は、第１圧電体３０および低密度領域４０を覆って形成されている。第２圧電体５０の幅（厚み方向と直交する方向の長さ）は、少なくとも、第１圧電体３０の幅より大きい。第２圧電体５０は、例えば、第１圧電体３０と同じ材質であってもよい。第２圧電体５０の厚さは、例えば、第１圧電体３０の厚さより大きく、３００〜３０００ｎｍである。

圧電体３０，５０は、電極２０，６０によって電界が印加されることで変形（駆動）することができる。基板１０として振動板を用いる場合、この変形により基板１０は、振動することができる。圧電体３０，５０のうち、第１電極２０と第２電極６０とに挟まれている領域（平面視において、第１電極２０と第２電極６０とが重複している領域）は、圧電体３０，５０の実質的な駆動部といえる。したがって、第１圧電体３０の側面３２は、駆動部の端部ともいえる。

なお、図示はしないが、第２圧電体５０と、第１圧電体３０、第１電極２０および基板１０と、の間には、例えば、第２中間層が形成されていてもよい。第２中間層としては、例えば、チタン層などを用いることができる。第２中間層によって、その上に形成される第２圧電体５０の結晶の配向を制御することができる。すなわち、第２中間層は、配向制御層ともいえる。

第２電極６０は、第２圧電体５０上に形成されている。図示の例では、第２電極６０は、第２圧電体５０の上面に形成されているが、さらに、第２圧電体５０の側面および基板１０の上面１２に形成されていてもよい。第２電極６０の材質としては、例えば、上述の第１電極３０として例示した材質を用いることができる。第２電極６０の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍである。第２電極６０は、圧電体３０，５０に電圧を印加するための他方の電極である。

本実施形態に係る圧電素子１００は、例えば、以下の特徴を有する。

圧電素子１００によれば、第１圧電体３０の側方には、低密度領域４０が形成されている。低密度領域４０の密度は、圧電体３０，５０の密度より小さい。これにより、第１圧電体３０の側面３２近傍の応力を緩和することができる。すなわち、低密度領域４０が形成されない場合は、例えば、実質的な駆動部の端部となる電極２０，６０に挟まれた圧電体３０，５０と、電極２０，６０に挟まれていない第２圧電体５０と、の間で応力が集中し、圧電体３０，５０にクラックが発生することがあるが、本実施形態によれば、低密度領域４０によって、この応力を緩和することができる。したがって、圧電素子１００では、クラックの発生を抑制でき、高い信頼性を有することができる。

さらに、圧電素子１００では、低密度領域４０近傍の圧電体３０，５０の少なくとも一方は、シリコンを含有している。このため、この部分の圧電体は、駆動量が小さくなる。すなわち、駆動部の端部となる電極２０，６０に挟まれた低密度領域４０近傍の圧電体３０，５０と、電極２０，６０に挟まれていない第２圧電体５０と、の間の応力集中が緩和される。したがって、クラックの発生を抑制できる。

圧電素子１００によれば、低密度領域４０は、空隙を有することができる。これにより、確実に低密度領域４０の密度を圧電体３０，５０の密度より小さくすることができ、いっそう応力を緩和することができる。

２． 圧電素子の製造方法
次に、本実施形態に係る圧電素子１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図２〜図７は、本実施形態に係る圧電素子１００の製造工程を模式的に示す断面図である。

図２に示すように、基板１０上に、第１電極層２０ａを成膜する。第１電極層２０ａは、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法などにより形成される。次に、第１電極層２０ａ上に、第１圧電体３０となる第１前駆体層３４ａを成膜する。第１前駆体層３４ａは、例えば、ゾルゲル法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法、レーザーアブレーション法などにより形成される。

図３に示すように、第１前駆体層３４ａおよび第１電極層２０ａをパターニングして、第１前駆体３４および第１電極２０を形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。エッチングは、例えば、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）のような高密度プラズマ装置を用いたドライエッチングにより行うことができる。該高密度プラズマ装置（ドライエッチング装置）において、１．０Ｐａ以下の圧力に設定すると良好にエッチングを行うことができる。エッチングガスとしては、例えば、塩素系ガスとアルゴンガスとの混合ガスを用いることができる。第１前駆体層３４ａと第１電極層２０ａとのパターニングは、一括で行われてもよいし、個別に行われてもよい。

図４に示すように、第１前駆体３４および第１電極２０を覆うように、酸化シリコン層４２ａ（例えばＳｉＯ_２層）を成膜する。酸化シリコン層４２ａは、例えば、ＣＶＤ法のように、カバレッジの良い成膜方法で形成される。酸化シリコン層４２ａの厚さは、第１前駆体３４を覆っていれば特に限定されず、例えば、５００ｎｍ程度である。

図５に示すように、酸化シリコン層４２ａをエッチング（エッチバック）して、第１前駆体３４および第１電極２０の側方に、酸化シリコン部４２を形成する。エッチングは、第１前駆体３４および基板１０が露出するように行われる。エッチングガスとしては、例えば、ＣＦ_４などのフロン系ガスにアルゴンや酸素を添加した混合ガスを用いることができる。また、圧力を１．０Ｐａ以上で行うと、第１前駆体３４の表面の削れ量を少なくできる。

図６に示すように、第１前駆体３４および酸化シリコン部４２を覆うように、第２圧電体５０となる第２前駆体層５２ａを成膜する。第２前駆体層５２ａは、例えば、第１前駆体層３４ａと同じ方法で成膜される。

図７に示すように、第１前駆体３４および第２前駆体層５２ａを結晶化させるために、熱処理を行う。熱処理は、例えば、酸素雰囲気中において、５００〜８００度で行われる。これにより、第１前駆体３４は、結晶化して第１圧電体３０となり、第２前駆体層５２ａは、結晶化して第２圧電体層５０ａとなる。当該熱処理によって、酸化シリコン部４２は、第１前駆体３４（第１圧電体３０）および第２前駆体層５２ａ（第２圧電体層５０ａ）の少なくとも一方に拡散する。これにより、第１電極２０および第１圧電体３０の側方には、低密度領域４０が形成される。また、低密度領域４０近傍の圧電体３０，５０の少なくとも一方は、シリコンを含有する。

次に、図示はしないが、第２圧電体層５０ａ上に第２電極層を形成する。第２電極層は、例えば、第１電極２０ａと同じ方法で形成される。

図１に示すように、第２電極層および第２圧電体層５０ａをパターニングして、第２電極６０および第２圧電体５０を形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。エッチングは、例えば、第１前駆体層３４ａおよび第１電極層２０ａのエッチングと同じ方法で行われる。第２電極層および第２圧電体層５０ａのパターニングは、一括で行われてもよいし、個別に行われてもよい。

なお、第１前駆体３４および第２前駆体層５２ａを結晶化させるために熱処理を行う工程は、第２電極層を成膜する工程の後に行うこともできる。また、第２電極層および第２前駆体層５２ａをパターニングした後に行ってもよい。さらに、第１前駆体３４の結晶化のための熱処理を行う工程と、第２前駆体層５２ａの結晶化のための熱処理を行う工程とは、別々に行うこともでき、第１前駆体３４の結晶化のための熱処理を行う工程は、酸化シリコン層４２ａを成膜する工程の前に、行うことも可能である。

以上の工程により、圧電素子１００を製造することができる。

圧電素子１００の製造方法によれば、上述のとおり、低密度領域４０によって、応力を緩和することができる信頼性の高い圧電素子を得ることができる。

３． 液体噴射ヘッド
次に、本発明に係る圧電素子が圧電アクチュエーターとして機能している液体噴射ヘッド２００について、図面を参照しながら説明する。図８は、液体噴射ヘッド２００の要部を模式的に示す断面図である。図９は、液体噴射ヘッド２００の分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下を逆に示したものである。

液体噴射ヘッド２００は、本発明に係る圧電素子を有する。以下の例では、本発明に係る圧電素子として圧電素子１００を有する液体噴射ヘッド２００について説明する。なお、上述のとおり、圧電素子１００が圧電アクチュエーター１０２として機能する場合、基板１０は、可撓性を有し、圧電体３０，５０の動作によって変形する振動板となることができる。

液体噴射ヘッド２００は、図８および図９に示すように、ノズル孔２１２が形成されたノズル板２１０と、流路２２２を形成するための流路基板２２０と、圧電素子１００（圧電アクチュエーター１０２）と、を含む。さらに、液体噴射ヘッド２００は、図９に示すように、筐体２３０を有することができる。なお、図９では、圧電素子１００の積層体１１０（第１電極２０、第１圧電体３０、低密度領域４０、第２圧電体５０および第２電極６０を含む積層体１１０）を簡略化して図示している。

ノズル板２１０には、図８および図９に示すように、ノズル孔２１２が形成されている。ノズル孔２１２からは、インクが吐出されることができる。ノズル板２１０には、例えば、多数のノズル孔２１２が一列に設けられている。ノズル板２２０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを列挙することができる。

流路基板２２０は、ノズル板２１０上（図９の例では下）に設けられている。流路基板２２０の材質としては、例えば、シリコンなどを例示することができる。流路基板２２０がノズル板２１０と基板１０との間の空間を区画することにより、図９に示すように、マニホールド（例えば液体貯留部ともいえる）２２４と、マニホールドと連通する流路２２２（例えば圧力室ともいえる）と、が設けられている。すなわち、マニホールド２２４および流路２２２は、ノズル板２１０と流路基板２２０と基板１０とによって区画されている。例えば、図９に示すように、マニホールド２２４と流路２２２とは、供給口２２６を介して、連通していてもよい。マニホールド２２４は、外部（例えばインクカートリッジ）から、基板１０に設けられた貫通孔２２８を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。マニホールド２２４内のインクは、流路２２２に供給されることができる。流路２２２は、基板１０の変形により容積が変化する。流路２２２はノズル孔２１２と連通しており、圧力室２２２の容積変化によって、ノズル孔２１２からインクが吐出される。流路２２２は、圧電素子１００に対応して設けられていることができる。

圧電素子１００は、流路基板２２０上（図９の例では下）に設けられている。積層体１１０は、圧電素子駆動回路（図示せず）に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて動作（振動、変形）することができる。基板１０は、積層体１１０（圧電体３０，５０）の動作によって変形し、流路２２２の内部圧力を瞬間的に高めることができる。

筐体２３０は、図９に示すように、ノズル板２１０、流路基板２２０および圧電素子１００を収納することができる。筐体２３０の材質としては、例えば、樹脂、金属などを列挙することができる。

液体噴射ヘッド２００によれば、圧電素子１００を有することができる。そのため、液体噴射ヘッド２００は、高い信頼性を有することができる。

なお、上述した例では、液体噴射ヘッド２００がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明した。しかしながら、本発明の液体噴射ヘッドは、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。

４． 液体噴射装置
次に、本実施形態に係る液体噴射装置３００について、図面を参照しながら説明する。図１０は、液体噴射装置３００を模式的に示す斜視図である。液体噴射装置３００は、本発明に係る液体噴射ヘッドを有する。以下では、液体噴射装置３００がインクジェットプリンターである場合について説明する。

液体噴射装置３００は、図１０に示すように、ヘッドユニット３３０と、駆動部３１０と、制御部３６０と、を含む。さらに、液体噴射装置３００は、装置本体３２０と、給紙部３５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ３２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口３２２と、装置本体３２０の上面に配置された操作パネル３７０と、を含むことができる。

ヘッドユニット３３０は、例えば、上述した液体噴射ヘッド２００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット３３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ３３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ３３１を搭載した運搬部（キャリッジ）３３２と、を備える。

駆動部３１０は、ヘッドユニット３３０を往復動させることができる。駆動部３１０は、ヘッドユニット３３０の駆動源となるキャリッジモーター３４１と、キャリッジモーター３４１の回転を受けて、ヘッドユニット３３０を往復動させる往復動機構３４２と、を有する。

往復動機構３４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸３４４と、キャリッジガイド軸３４４と平行に延在するタイミングベルト３４３と、を備える。キャリッジガイド軸３４４は、キャリッジ３３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ３３２を支持している。さらに、キャリッジ３３２は、タイミングベルト３４３の一部に固定されている。キャリッジモーター３４１の作動により、タイミングベルト３４３を走行させると、キャリッジガイド軸３４４に導かれて、ヘッドユニット３３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。

なお、本実施形態では、液体噴射ヘッド２００および記録用紙Ｐがいずれも移動しながら印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド２００および記録用紙Ｐが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Ｐに印刷される機構であってもよい。また、本実施形態では、記録用紙Ｐに印刷が行われる例を示しているが、本発明の液体噴射装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など、広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。

制御部３６０は、ヘッドユニット３３０、駆動部３１０および給紙部３５０を制御することができる。

給紙部３５０は、記録用紙Ｐをトレイ３２１からヘッドユニット３３０側へ送り込むことができる。給紙部３５０は、その駆動源となる給紙モーター３５１と、給紙モーター３５１の作動により回転する給紙ローラー３５２と、を備える。給紙ローラー３５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー３５２ａおよび駆動ローラー３５２ｂを備える。駆動ローラー３５２ｂは、給紙モーター３５１に連結されている。制御部３６０によって供紙部３５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット３３０の下方を通過するように送られる。

ヘッドユニット３３０、駆動部３１０、制御部３６０および給紙部３５０は、装置本体３２０の内部に設けられている。

液体噴射装置３００によれば、液体噴射ヘッド２００を有することができる。そのため、液体噴射装置３００は、高い信頼性を有することができる。

なお、上記例示した液体噴射装置は、１つの液体噴射ヘッドを有し、この液体噴射ヘッドによって、記録媒体に印刷を行うことができるものであるが、複数の液体噴射ヘッドを有してもよい。液体噴射装置が複数の液体噴射ヘッドを有する場合には、複数の液体噴射ヘッドは、それぞれ独立して上述のように動作されてもよいし、複数の液体噴射ヘッドが互いに連結されて、１つの集合したヘッドとなっていてもよい。このような集合となったヘッドとしては、例えば、複数のヘッドのそれぞれのノズル孔が全体として均一な間隔を有するような、ライン型のヘッドを挙げることができる。

以上、本発明にかかる液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンターとしてのインクジェット記録装置を説明したが、本発明にかかる液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明の液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。

上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

１０ 基板、１２ 基板の上面、２０ 第１電極、２０ａ 第１電極層、
２２ 第１電極の側面、３０ 第１圧電体、３２ 第１圧電体の側面、
３４ 第１前駆体、３４ａ 第１前駆体層、４０ 低密度領域、４２ 酸化シリコン部、
４２ａ 酸化シリコン層、５０ 第２圧電体、５０ａ 第２圧電体層、
５２ａ 第２前駆体層、６０ 第２電極、１００ 圧電素子、
１０２ 圧電アクチュエーター、１１０ 積層体、２００ 液体噴射ヘッド、
２１０ ノズル板、２１２ ノズル孔、２２０ 流路基板、２２２ 流路、
２２４ マニホールド、２２６ 供給口、２２８ 貫通孔、２３０ 筐体、
３００ 液体噴射装置、３１０ 駆動部、３２０ 装置本体、３２１ トレイ、
３２２ 排出口、３３０ ヘッドユニット、３３１ インクカートリッジ、
３３２ キャリッジ、３４１ キャリッジモーター、３４２ 往復動機構、
３４３ タイミングベルト、３４４ キャリッジガイド軸、３５０ 給紙部、
３５１ 給紙モーター、３５２ 給紙ローラー、３５２ａ 従動ローラー、
３５２ｂ 駆動ローラー、３６０ 制御部、３７０ 操作パネル

Claims (8)

1. 第１電極と、
   前記第１電極の上方に形成された第１圧電体と、
   前記第１電極および前記第１圧電体の側方に形成され、前記第１圧電体の密度より小さい密度を有する低密度領域と、
   前記第１圧電体および前記低密度領域を覆って形成された第２圧電体と、
   前記第２圧電体の上方に形成された第２電極と、
   を含み、
   前記第１圧電体および前記第２圧電体の少なくとも一方は、前記低密度領域に近づくにつれてシリコンの濃度が大きくなる分布を有する、圧電素子。
2. 請求項１において、
   前記低密度領域は、空隙を有する、圧電素子。
3. 第１電極層を成膜する工程と、
   前記第１電極層の上方に第１前駆体層を成膜する工程と、
   前記第１前駆体層および前記第１電極層をパターニングして、第１前駆体および第１電極を形成する工程と、
   前記第１電極および前記第１前駆体を覆うように、酸化シリコン層を成膜する工程と、
   前記酸化シリコン層をエッチングして、前記第１電極および前記第１前駆体の側方に酸化シリコン部を形成する工程と、
   前記第１前駆体および前記酸化シリコン部を覆うように、第２前駆体層を成膜する工程と、
   熱処理を行い、前記第１前駆体を結晶化させて第１圧電体とし、前記第２前駆体層を結晶化させて第２圧電体層とする工程と、
   前記第２圧電体層の上方に第２電極層を成膜する工程と、
   前記第２圧電体層および前記第２電極層をパターニングして、前記第１圧電体および前記第１電極を覆う第２圧電体および第２電極を形成する工程と、
   を含む、圧電素子の製造方法。
4. 請求項３において、
   前記熱処理によって、前記酸化シリコン部の少なくとも一部は、前記第１圧電体および前記第２圧電体層の少なくとも一方に拡散する、圧電素子の製造方法。
5. 請求項４において、
   前記酸化シリコン部が拡散することにより、前記第１電極および前記第１圧電体の側方には、前記第１圧電体の密度より小さい密度を有する低密度領域が形成される、圧電素子の製造方法。
6. 請求項１または２に記載の圧電素子を含む、圧電アクチュエーター。
7. 請求項６に記載の圧電アクチュエーターを含む、液体噴射ヘッド。
8. 請求項７に記載の液体噴射ヘッドを含む、液体噴射装置。

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