[发明专利]喷墨头及其制造方法、以及喷墨记录装置

说明书

一种喷出喷墨油墨的喷墨头，喷墨头具有由薄膜构成的压电体层和振动板，压电体层的压电常数d₃₁和压电体层的杨氏模量之积的绝对值为10[C/m²]以上15[C/m²]以下。即使在喷出高粘度油墨的情况下，喷墨头也能够抑制喷出时的驱动电压产生偏差。

技术领域

本发明涉及一种喷墨头及其制造方法、以及喷墨记录装置。

背景技术

如(日本)特开2007－049025号公报(专利文献1)所公开，已知有一种具备喷墨头并能输出二维图像的喷墨记录装置。喷墨头具备喷出喷墨油墨(下面，也简称为“油墨”)的多个通道。多个通道在相对于纸或布等记录介质移动的同时喷出油墨。作为喷出油墨的方式，已知由压电致动器、静电致动器或利用热变形的致动器等各种致动器实现的压力式、或通过热产生气泡的热式等。

在这些方式中，压电致动器方式具有可大幅调制输出，响应性高，不限油墨等优点。作为压电致动器，知道以往使用锆钛酸铅系化合物(PZT)等压电体的致动器。近年，使用硅(Si)基板的MEMS(微机电系统，Micro Electro Mechanical Systems)元件的采用增加。即，在压电致动器的制作中应用MEMS技术，通过使压电体薄膜化，能够由薄膜压电元件构成压电致动器。

在由薄膜压电元件构成压电致动器的情况下，可以实施利用成膜或光刻等半导体工艺技术的高精度加工，能够实现小型化及高密度化。也能够对大面积的晶片进行统一加工，因此，生产效率高，可以预期成本降低。而且，还具有机械能和电能之间的转换效率提高，可获得高性能的优点。因此，可以说薄膜压电元件适合实现高分辨率、小型、低成本的喷墨头。

在此，由薄膜压电元件构成压电致动器时，一般而言，在硅(Si)等的基板上形成电极，在该电极上成膜由薄膜构成的压电体层。此时，由于压电体层具有与电极的结晶不同的晶格常数，因此，形成由多个结晶的集合体构成的多晶。根据制法，该多晶(多晶膜)有具有粒状结晶形状的情况和具有柱状结晶形状的情况。

在粒状结晶的情况下，多晶膜形成具有数百[nm]粒径的粒状结晶。另一方面，在柱状结晶的情况下，多晶膜形成具有数百[nm]的宽度并在膜厚方向上聚集成一个细长柱形状的结晶粒。在柱状结晶的情况下，已知在位于膜厚方向上的相同位置的结晶面生长的结晶越多(即，取向性越高)，多晶膜的压电特性越高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2007－049025号公报

发明内容

发明要解决的课题

近年来，作为喷墨记录装置(喷墨打印机)，要求能够以更高的速度形成高清晰度的图像。为了实现该装置，作为喷墨头，正在寻求例如能够稳定地喷出具有10[cp]以上的高粘度的油墨。为了能喷出高粘度油墨，需要具有高输出特性的压电致动器。

如在开头说明，已知有将薄膜压电元件作为压电致动器的喷墨头。然而，现有的喷墨头即使在具备具有高输出特性的压电致动器的情况下，在喷出10[cp]以上高粘度的油墨时，驱动电压会产生偏差，导致油墨的喷出速度产生偏差，进而不能实现高清晰度的图像形成。

具体而言，弯曲式压电致动器的输出特性与压电体层(压电材料)的压电常数d₃₁和压电体层的杨氏模量之积成比例。为了提高压电致动器的输出特性，理想的是，将压电体层的压电常数和压电体层的杨氏模量都增大。为了增大压电体层的压电常数，例如在压电材料(PZT等)中添加La或Nb等的施主离子。