JP2012015388A - 圧電素子、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、および液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い圧電素子を提供する。
【解決手段】本発明に係る圧電素子１００は、第１電極２０と、第１電極２０の上方に形成された圧電体３０と、圧電体３０の上方に形成された第２電極４０と、圧電体３０を構成する少なくとも一つの金属元素を含有する多孔質体５０と、を含み、圧電体３０は、第１電極２０と第２電極４０との間の距離を厚さとして有し、第１電極２０と第２電極４０とで挟まれた第１部分３２と、第１部分３２とは、第１部分３２の膜厚方向と直交する方向において連続し、第１部分３２の厚さより小さい厚さを有する第２部分３４と、を有し、多孔質体５０は、第２部分３４と第２電極４０との間に形成され、多孔質体５０は、第１部分３２に近づくにつれて、厚さが小さくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子、圧電アクチュエーター、液体噴射ヘッド、および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体噴射ヘッド部分や、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。

このような圧電素子として、例えば、下部電極の短手方向（下部電極の併設方向）に沿った断面において、圧電体を上部電極で覆う構造が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−１７２８７８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、例えば、下部電極の長手方向（下部電極の併設方向と直交する方向）に沿った断面において、上部電極の端部近傍の圧電体に応力が集中し、信頼性が低下することがあった。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、信頼性の高い圧電素子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、および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圧電体と、
前記圧電体の上方に形成された第２電極と、
前記圧電体を構成する少なくとも一つの金属元素を含有する多孔質体と、
を含み、
前記第１電極と前記第２電極との間の距離を厚さとして有し、前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた第１部分と、
前記第１部分とは、前記第１部分の膜厚方向と直交する方向において連続し、前記第１部分の厚さより小さい厚さを有する第２部分と、
を有し、
前記多孔質体は、前記第２部分と前記第２電極との間に形成され、
前記多孔質体は、前記第１部分に近づくにつれて、厚さが小さくなる。

このような圧電素子によれば、多孔質体は、圧電体の第２部分と第２電極との間に形成され、圧電体の第１部分に近づくについて、厚さが小さくなる。そのため、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、
前記多孔質体は、前記第１部分に近づくにつれて、密度が大きくなることができる。

このような圧電素子によれば、よりいっそう高い信頼性を有することができる。

本発明に係る圧電素子において、
前記多孔質体は、前記第２部分の側面を覆っていることができる。

このような圧電素子によれば、多孔質体は、保護膜として機能することができる。

本発明に係る圧電素子において、
前記第１電極、前記圧電体、および前記第２電極は、積層体をなし、
前記積層体は、複数設けられ、
前記第１電極は、複数の前記積層体において個別電極であり、
前記第２電極は、複数の前記積層体において共通電極であることができる。

このような圧電素子によれば、第２電極によって、例えば、圧電体と水分とが接触することを抑制することができる。

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。

このような圧電悪チューターによれば、本発明に係る圧電素子を含むため、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によれば、本発明に係る圧電アクチュエーターを含むため、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によれば、本発明に係る液体噴射ヘッドを含むため、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を模式的に示す平面図。 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。 本実施形態に係る実験例のＳＥＭ観察結果。 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について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る圧電素子１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る圧電素子１００を模式的に示す平面図である。なお、図１（ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図１（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。

圧電素子１００は、図１および図２に示すように、基板１上に形成され、積層体１０と、多孔質体５０と、配線層４２と、を含むことができる。積層体１０は、第１電極２０と、圧電体３０と、第２電極４０と、を含むことができる。

基板１は、例えば、半導体、絶縁体で形成された平板である。基板１は、単層であっても、複数の層が積層された構造であってもよい。基板１は、上面が平面的な形状であれば内部の構造は限定されず、例えば、内部に空間等が形成された構造であってもよい。例えば、後述する液体噴射ヘッドのように、基板１の下方に圧力室等が形成されているような場合においては、基板１より下方に形成される複数の構成をまとめて一つの基板１とみなしてもよい。

基板１は、例えば、可撓性を有し、圧電体３０の動作によって変形（屈曲）することのできる振動板を有していてもよい。この場合、圧電素子１００は、振動板を含む圧電アクチュエーター１０２となる。圧電アクチュエーター１０２を液体噴射ヘッドに使用する場合、基板１（振動板）のたわみによって、圧力室の容積を変化させることができる。基板１が振動板を有する場合は、振動板の材質としては、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、窒化シリコン、酸化シリコンなどの無機酸化物、ステンレス鋼などの合金が挙げられる。振動板は、これら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。

なお、基板１が振動板を有しておらず、第１電極２０が振動板であってもよい。すなわち、第１電極２０は、圧電体３０に電圧を印加するための一方の電極としての機能と、圧電体３０の動作によって変形することのできる振動板としての機能と、を有していてもよい。この場合においても、圧電素子１００は、圧電アクチュエーター１０２となることができる。

積層体１０は、基板１上に形成されている。積層体１０は、例えば複数設けられており、図１（ａ）および図２に示す例では３つ設けられているが、その数は特に限定されない。複数の積層体１０は、互いに離間して設けられており、図２に示すように平面視して、第１方向（例えば、第１電極２０の短手方向）に並んで配置されていてもよい。例えば、第１方向を、第１電極２０の併設方向ということもできる。

第１電極２０は、基板１上に形成されている。図示はしないが、第１電極２０と基板１との間には、例えば、両者の密着性を付与する層や、強度や導電性を付与する層が形成されてもよい。このような層の例としては、例えば、チタン、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属からなる層や、それらの酸化物からなる層を例示することができる。

第１電極２０の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第１電極２０の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第１電極２０の平面形状は、第２電極４０が対向して配置されたときに両者の間に圧電体３０を配置できる形状であれば、特に限定されないが、図２に示す例では長辺と短辺とを有する長方形である。したがって、図１（ａ）は、第１電極２０の短手方向に沿った断面図ともいえ、図１（ｂ）は、第１電極２０の長手方向に沿った断面図ともいえる。

第１電極２０の材質としては、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムとの複合酸化物（ＳｒＲｕＯ_ｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルとの複合酸化物（ＬａＮｉＯ_ｘ：ＬＮＯ）などを例示することができる。第１電極２０は、これら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の機能の一つとしては、第２電極４０と一対になって、圧電体３０に電圧を印加するための一方の電極（例えば、圧電体３０の下方に形成された下部電極）となることが挙げられる。第１電極２０は、図１（ａ）および図２に示すように、複数の積層体１０において個別電極であってもよい。より具体的には、複数の積層体１０のうちの第１積層体１２の第１電極２０と、複数の積層体１０のうちの第２積層体１４の第１電極２０とは、電気的に分離していてもよい。

圧電体３０は、図１に示すように、第１電極２０上に形成されている。圧電体３０の厚さは、例えば、３００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。

圧電体３０は、圧電材料によって形成される。そのため圧電体３０は、第１電極２０および第２電極４０によって電圧が印加されることで変形することができる。圧電素子１００が圧電アクチュエーター１０２である場合は、この変形により振動板は変形（屈曲）することができる。

圧電体３０の材質としては、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト型酸化物（たとえば、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉを含む。）が好適である。このような材料の具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３：ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３）などが挙げられる。

圧電体３０は、図１（ｂ）に示すように、第１部分３２と、第２部分３４と、を有する。第１部分３２は、第１電極２０と第２電極４０とに挟まれている。第１部分３２は、圧電体３０のうち第２電極４０と接している部ともいえる。第１部分３２の上面３３は、例えば、平坦な面である。第１部分３２は、第１電極２０と第２電極４０との間の距離を、厚さとして有することができる。

第２部分３４は、図１（ｂ）に示すように長手方向の断面において、第１部分３２を挟んで第１部分３２の両側に形成されている。図示はしないが、第２部分３４は、第１部分３２の一方側にのみ形成されていてもよい。第２部分３４は、第１部分３２と、第１部分３２の膜厚方向と直交する方向において連続し、第１部分３２と一体的に形成されている。第２部分３４は、圧電体３０のうち第２電極４０と離間している部分ともいえる。第２部分３４の厚さは、第１部分３２の厚さより小さい。第２部分３４は、第１部分３２に近づくについて、厚さが大きくなる。図示の例では、第２部分３４の厚さは、第１部分３２に近づくにつれて、徐々に大きくなっているが、例えば、階段状に大きくなってもよい。

第１部分３２と第２部分３４との境界をなす側面３１は、図１（ｂ）に示すように長手方向の断面において、例えば、第２電極４０の端４１（側面４１ともいえる）より内側（圧電体４０の中心側）に位置している。第１部分３２と第２部分３４との境界をなす側面３１は、図２示すように平面視において、例えば、第２電極４０と重なっているともいえる。

多孔質体５０は、図１（ｂ）に示すように長手方向の断面において、第２部分３４と第２電極４０との間に形成されている。図示の例では、多孔質体５０は、第２部分３４および第２電極４０と接している。したがって、第２部分３４は、圧電体３０のうち多孔質体５０と接している部分ともいえる。第１部分３２は、圧電体３０のうち多孔質体５０と離間している部分ともいえる。第２部分３４と第２電極４０との間に形成された多孔質体５０は、第１部分３２に近づくにつれて、厚さが小さくなる。図示の例では、多孔質体５０の厚さは、第１部分３２に近づくにつれて、徐々に小さくなっているが、例えば、階段状に小さくなってもよい。多孔質体５０は、図１（ｂ）に示すように、第２部分３４の側面３５（圧電体４０における露出された側面）を覆って形成されていてもよい。また、多孔質体５０の上面５２と第１部分３２の上面３３とは、面一でもあってもよい。

多孔質体５０は、図２に示すように、さらに、圧電体３０を囲んで形成されていてもよい。また、図１（ａ）には、図示していないが、短手方向の断面において、圧電体３０は、第１部分３２を両側から挟む第２部分３４を有し、該第２部分３４の側面を覆って多孔質体５０が形成されていてもよい。そして、多孔質体５０を覆うように、第２電極４０が共通電極として形成されていてもよい。

多孔質体５０の材質は、圧電体３０を構成する少なくとも一つの金属元素を含有する。圧電体３０の材質がチタン酸ジルコン酸鉛である場合、多孔質体５０の材質は、例えば、鉛を主成分とする金属元素を含んだ酸化物である。多孔質体５０は、多数の微細な孔を有することができる。そのため、多孔質体５０の密度は、圧電体３０の密度より小さい。多孔質体５０は、積層体１０に近づくにつれて、その密度が大きくなってもよい。

第２電極４０は、図１（ｂ）に示すように、圧電体３０および多孔質体５０上に形成されている。第２電極４０は、第１電極２０と対向して配置されている。第２電極４０の形状は、例えば、層状または薄膜状の形状である。第２電極４０の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。第２電極４０の平面形状は、第１電極２０に対向して配置されたときに両者の間に圧電体３０を配置できる形状であれば、特に限定されない。

第２電極４０の材質は、例えば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（例えば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムとの複合酸化物（ＳｒＲｕＯ_ｘ：ＳＲＯ）、ランタンとニッケルとの複合酸化物（ＬａＮｉＯ_ｘ：ＬＮＯ）などを例示することができる。第２電極４０は、これら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２電極４０の機能の一つとしては、第１電極２０と一対になって、圧電体３０に電圧を印加するための他方の電極（例えば、圧電体３０の上方に形成された上部電極）となることが挙げられる。第２電極４０は、図１（ａ）および図２に示すように、複数の積層体１０において共通電極であってもよい。より具体的には、第１積層体１２の第２電極４０と、第２積層体１４の第２電極４０とは、電気的に接続されていてもよい。図１に示す例では、第１積層体１２の第２電極４０と、第２積層体１４の第２電極４０とは、共通電極として一体的に形成されている。

配線層４２は、図１（ｂ）に示すように、多孔質体５０（より具体的には、電極２０，４０に挟まれていない部分の多孔質体５０）に設けられたコンタクトホール５４内に形成されている。配線層４２は、例えば、第１電極２０と電気的に接続されている。これにより、配線層４２を介して、第１電極２０に電界を印加することができる。配線層４２の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。配線層４２の材質は、導電性であれば、特に限定されない。

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、多孔質体５０は、圧電体３０の第２部分３４と第２電極４０との間に形成され、圧電体３０の第１部分３２に近づくについて、厚さが小さくなる。そのため、第１部分３２から離れるにつれて、圧電体３０にかかる電圧は小さくなる。これにより、例えば基板１が振動板を有する場合（または、第１電極２０が振動板である場合）、振動板の変位しやすさは、第１部分３２から離れるにつれて徐々に変化することができる。仮に、多孔質体の変わりに圧電体が形成されている場合は、第１電極および第２電極に挟まれている圧電体の下に位置する振動板と、電極に挟まれていない圧電体の下に位置する振動板と、で変位のしやすさに大きな差が生じてしまう場合がある。その結果、振動板に応力が集中し、クラックが発生するなど信頼性が低下する場合がある。圧電素子１００では、このような問題を回避することができ、高い信頼性を有することができる。

圧電素子１００によれば、多孔質体５０は、第１部分３０に近づくにつれて密度が大きくなることができる。そのため、例えば基板１が振動板を有する場合（または、第１電極２０が振動板である場合）、振動板の変位しやすさは、第１部分３２から離れるにつれて徐々に変化することができる。仮に、多孔質体の密度は均一であり圧電体の密度より小さいとすると、多孔質体と圧電体とに密度の差が生じ、多孔質体の下に位置する振動板と、圧電体の下に位置する振動板と、で変位のしやすさに差が生じてしまう。その結果、振動板（基板）に応力が集中する場合がある。圧電素子１００では、このような問題を回避することができ、よりいっそう高い信頼性を有することができる。

圧電素子１００によれば、多孔質体５０は、第２部分３４の側面３５を覆っていることができる。したがって、多孔質体５０は、保護膜として機能することができる。より具体的には、多孔質体５０は、水分から第２部分３４を保護する機能を有していてもよい。これにより、第２部分３４を保護するための保護膜を別途形成しなくてもよく、工程を削減することができる。

圧電素子１００によれば、第１電極２０を個別電極とし、第２電極４０を共通電極とすることができる。これにより、第２電極４０によって、例えば、圧電体３０と水分とが接触することを抑制することができる。

２． 圧電素子の製造方法
次に、本実施形態に係る圧電素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図３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。なお、図３（ａ）は図１（ａ）に対応するものであり、図３（ｂ）は図１（ｂ）に対応するものである。

図３に示すように、基板１上に、第１電極２０、圧電体層３０ａ、および第２電極４０を、この順で形成する。第１電極２０および第２電極４０は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法により形成される。圧電体層３０ａ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により形成される。

次に、図３（ｂ）に示すように、圧電体層３０ａをパターニングして、コンタクトホール５４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。

図１に示すように、第２電極４０をマスクとして、露出している圧電体層３０ａを例えばウェットエッチングし、多孔質体５０を形成する。該ウェットエッチングによって、圧電体３０の形状が決定される。エッチング液は、少なくとも圧電体層３０ａを形成する一部の材料しか溶かさない溶液を用いることができる。また、結晶粒界のように、圧電体層３０ａの結晶になっていない部分を選択的に溶かす溶液を用いることができる。このため、圧電体層３０ａは全て除去されず、溶解しない元素を含んだ酸化物やエッチング溶液の成分と反応した反応物が残り、これによって多孔質体５０が形成される。具体的にはエッチング液としては、例えば、１０％フッ酸水溶液を用いることができる。さらに、１０％フッ酸水溶液に塩酸を１％加えると、第２電極４０との界面に、多孔質体５０を形成しやすくなる。

次に、図１（ｂ）に示すように、コンタクトホール５４内に、配線層４２を形成する。配線層４２は、例えば、スパッタ法、めっき法、真空蒸着法により形成される。

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、上記のとおり信頼性の高い圧電素子１００を得ることができる。

３． 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によってなんら限定されるものではない。

３．１． 試料の作製
シリコン基板上に、スパッタ法により、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）をこの順で成膜し、基板を形成した。次に、スパッタ法によりイリジウムを成膜し、第１電極を形成した。次に、ＭＯＤ法によりＰＺＴを成膜し、圧電体層を形成した。次に、スパッタ法によりイリジウムを成膜し、第２電極を形成した。そして、第２電極をマスクとして、ＰＺＴをウェットエッチングして、多孔質体および圧電体を形成した。ウェットエッチングは、塩酸を１％加えた１０％フッ酸水溶液を用いて、２分で行った。

３．２． ＳＥＭ観察結果
図４は、上記のように作製した試料のＳＥＭ観察結果である。図４より、圧電体と第２電極との間に、多孔質体が形成されていることがわかる。さらに、多孔質体は、圧電体に近づくにつれて、その密度が大きくなっていることがわかる。

４．液体噴射ヘッド
次に、本実施形態にかかる圧電素子（圧電アクチュエーター）の用途の一例として、これらを有する液体噴射ヘッド６００について、図面を参照しながら説明する。図５は、液体噴射ヘッド６００の要部を模式的に示す断面図であって、図１（ａ）に対応するものである。図６は、液体噴射ヘッド６００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６００は、上述の圧電素子（圧電アクチュエーター）を有することができる。以下では、基板１（上部に振動板１ａを含む構造体）の上に圧電素子１００が形成
され、圧電素子１００と振動板１ａとが圧電アクチュエーター１０２を構成している液体
噴射ヘッド６００を例示して説明する。

液体噴射ヘッド６００は、図５および図６に示すように、ノズル孔６１２を有するノズル板６１０と、圧力室６２２を形成するための圧力室基板６２０と、圧電素子１００と、を含む。さらに、液体噴射ヘッド６００は、図６に示すように、筐体６３０を有することができる。なお、図６では、圧電素子１００を簡略化して図示している。

ノズル板６１０は、図５および図６に示すように、ノズル孔６１２を有する。ノズル孔６１２からは、インクが吐出されることができる。ノズル板６１０には、例えば、多数のノズル孔６１２が一列に設けられている。ノズル板６２０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを挙げることができる。

圧力室基板６２０は、ノズル板６１０上（図６の例では下）に設けられている。圧力室基板６２０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。圧力室基板６２０がノズル板６１０と振動板１ａとの間の空間を区画することにより、図６に示すように、リザーバー（液体貯留部）６２４と、リザーバー６２４と連通する供給口６２６と、供給口６２６と連通する圧力室６２２と、が設けられている。この例では、リザーバー６２４と、供給口６２６と、圧力室６２２とを区別して説明するが、これらはいずれも液体の流路であって、このような流路はどのように設計されても構わない。また例えば、供給口６２６は、図示の例では流路の一部が狭窄された形状を有しているが、設計にしたがって任意に形成することができ、必ずしも必須の構成ではない。リザーバー６２４、供給口６２６および圧力室６２２は、ノズル板６１０と圧力室基板６２０と振動板１ａとによって区画されている。

リザーバー６２４は、外部（例えばインクカートリッジ）から、基板１に設けられた貫通孔６２８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。リザーバー６２４内のインクは、供給口６２６を介して、圧力室６２２に供給されることができる。圧力室６２２は、振動板１ａの変形により容積が変化する。圧力室６２２はノズル孔６１２と連通しており、圧力室６２２の容積が変化することによって、ノズル孔６１２からインク等が吐出される。なお、リザーバー６２４を、マニホールドと呼ぶこともできる。

圧電素子１００は、圧力室基板６２０上（図６の例では下）に設けられている。圧電素子１００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。振動板１ａは、圧電体３０の動作によって変形し、圧力室６２２の内部圧力を適宜変化させることができる。

図５に示す例では、第１電極３０の短手方向に沿う圧力室６２２の幅は、第１電極３０の短手方向に沿う圧電体４０の幅よりも大きい。すなわち、圧電体４０の側面は、圧力室６２２の側面（圧力室６２２を区画する圧力室基板６２０の側面ともいえる）よりも内側に位置している。これにより、効果的に圧力室６２２の内部圧力を変化させることができる。

筐体６３０は、図６に示すように、ノズル板６１０、圧力室基板６２０、および圧電素子１００を収納することができる。筐体６３０の材質としては、例えば、樹脂、金属を挙げることができる。

液体噴射ヘッド６００は、上述した信頼性の高い圧電素子１００を有する。したがって液体噴射ヘッド６００は、高い信頼性を有することができる。

なお、ここでは、液体噴射ヘッド６００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、本実施形態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。

５．液体噴射装置
次に、本実施形態にかかる液体噴射装置について、図面を参照しながら説明する。液体噴射装置は、上述の液体噴射ヘッドを有する。以下では、液体噴射装置が上述の液体噴射ヘッド６００を有する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。図７は、本実施形態にかかる液体噴射装置７００を模式的に示す斜視図である。

液体噴射装置７００は、図７に示すように、ヘッドユニット７３０と、駆動部７１０と、制御部７６０と、を含む。液体噴射装置７００は、さらに、装置本体７２０と、給紙部７５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ７２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口７２２と、装置本体７２０の上面に配置された操作パネル７７０と、を含むことができる。

ヘッドユニット７３０は、上述した液体噴射ヘッド６００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７３０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７３１と、ヘッドおよびインクカートリッジ７３１を搭載した運搬部（キャリッジ）７３２と、を備える。

駆動部７１０は、ヘッドユニット７３０を往復動させることができる。駆動部７１０は、ヘッドユニット７３０の駆動源となるキャリッジモーター７４１と、キャリッジモーター７４１の回転を受けて、ヘッドユニット７３０を往復動させる往復動機構７４２と、を有する。

往復動機構７４２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７４４と、キャリッジガイド軸７４４と平行に延在するタイミングベルト７４３と、を備える。キャリッジガイド軸７４４は、キャリッジ７３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ７３２を支持している。さらに、キャリッジ７３２は、タイミングベルト７４３の一部に固定されている。キャリッジモーター７４１の作動により、タイミングベルト７４３を走行させると、キャリッジガイド軸７４４に導かれて、ヘッドユニット７３０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６００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液体噴射装置の例を示しているが、本発明の液体噴射装置は、液体噴射ヘッド６００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ればよい。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７６０は、ヘッドユニット７３０、駆動部７１０および給紙部７５０を制御することができる。

給紙部７５０は、記録用紙Ｐをトレイ７２１からヘッドユニット７３０側へ送り込むことができる。給紙部７５０は、その駆動源となる給紙モーター７５１と、給紙モーター７５１の作動により回転する給紙ローラー７５２と、を備える。給紙ローラー７５２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７５２ａおよび駆動ローラー７５２ｂを備える。駆動ローラー７５２ｂは、給紙モーター７５１に連結されている。制御部７６０によって供紙部７５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット７３０の下方を通過するように送られる。

ヘッドユニット７３０、駆動部７１０、制御部７６０および給紙部７５０は、装置本体７２０の内部に設けられている。

液体噴射装置７００は、信頼性の高い液体噴射ヘッド６００を有する。したがって、液体噴射装置７００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７００は、１つの液体噴射ヘッド６００を有し、この液体噴射ヘッド６００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液体噴射装置７００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。

１ 基板、１ａ 振動板、１０ 積層体、１２ 第１積層体、１４ 第２積層体、
２０ 第１電極、３０ 圧電体、３０ａ 圧電体層、３２ 第１部分、
３３ 第１部分の上面、３４ 第２部分、３５ 第２部分の側面、４０ 第２電極、
４２ 配線層、５０ 多孔質体、５２ 多孔質体の上面、５４ コンタクトホール、
１００ 圧電素子、１０２ 圧電アクチュエーター、６００ 液体噴射ヘッド、
６１０ ノズル板、６１２ ノズル孔、６２０ 圧力室基板、６２２ 圧力室、
６２４ リザーバー、６２６ 供給口、６２８ 貫通孔、６３０ 筐体、
７００ 液体噴射装置、７１０ 駆動部、７２０ 装置本体、７２１ トレイ、
７２２ 排出口、７３０ ヘッドユニット、７３１ インクカートリッジ、
７３２ キャリッジ、７４１ キャリッジモーター、７４２ 往復動機構、
７４３ タイミングベルト、７４４ キャリッジガイド軸、７５０ 給紙部、
７５１ 給紙モーター、７５２ 給紙ローラー、７５２ａ 従動ローラー、
７５２ｂ 駆動ローラー、７６０ 制御部、７７０ 操作パネル

Claims (7)

1. 第１電極と、
   前記第１電極の上方に形成された圧電体と、
   前記圧電体の上方に形成された第２電極と、
   前記圧電体を構成する少なくとも一つの金属元素を含有する多孔質体と、
   を含み、
   前記圧電体は、
   前記第１電極と前記第２電極との間の距離を厚さとして有し、前記第１電極と前記第２電極とで挟まれた第１部分と、
   前記第１部分とは、前記第１部分の膜厚方向と直交する方向において連続し、前記第１部分の厚さより小さい厚さを有する第２部分と、
   を有し、
   前記多孔質体は、前記第２部分と前記第２電極との間に形成され、
   前記多孔質体は、前記第１部分に近づくにつれて、厚さが小さくなる、圧電素子。
2. 請求項１において、
   前記多孔質体は、前記第１部分に近づくにつれて、密度が大きくなる、圧電素子。
3. 請求項１または２において、
   前記多孔質体は、前記第２部分の側面を覆っている、圧電素子。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記第１電極、前記圧電体、および前記第２電極は、積層体をなし、
   前記積層体は、複数設けられ、
   前記第１電極は、複数の前記積層体において個別電極であり、
   前記第２電極は、複数の前記積層体において共通電極である、圧電素子。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の圧電素子を含む、圧電アクチュエーター。
6. 請求項５に記載の圧電アクチュエーターを含む、液体噴射ヘッド。
7. 請求項６に記載の液体噴射ヘッドを含む、液体噴射装置。