[發明專利]噴墨頭及其制造方法、以及噴墨記錄裝置

有效

• 申請號: 201680065821.0
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN108349249B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 馬渡健兒
• 申請（專利權）人: 柯尼卡美能達株式會社
• 主分類號: B41J2/14
• 分類號: B41J2/14;B41J2/16
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 樸淵

一種噴出噴墨油墨的噴墨頭，噴墨頭具有由薄膜構成的壓電體層和振動板，壓電體層的壓電常數d₃₁和壓電體層的楊氏模量之積的絕對值為10[C/m²]以上15[C/m²]以下。即使在噴出高粘度油墨的情況下，噴墨頭也能夠抑制噴出時的驅動電壓產生偏差。

技術領域

本發明涉及一種噴墨頭及其制造方法、以及噴墨記錄裝置。

背景技術

如(日本)特開2007－049025號公報(專利文獻1)所公開，已知有一種具備噴墨頭并能輸出二維圖像的噴墨記錄裝置。噴墨頭具備噴出噴墨油墨(下面，也簡稱為“油墨”)的多個通道。多個通道在相對于紙或布等記錄介質移動的同時噴出油墨。作為噴出油墨的方式，已知由壓電致動器、靜電致動器或利用熱變形的致動器等各種致動器實現的壓力式、或通過熱產生氣泡的熱式等。

在這些方式中，壓電致動器方式具有可大幅調制輸出，響應性高，不限油墨等優點。作為壓電致動器，知道以往使用鋯鈦酸鉛系化合物(PZT)等壓電體的致動器。近年，使用硅(Si)基板的MEMS(微機電系統，Micro Electro Mechanical Systems)元件的采用增加。即，在壓電致動器的制作中應用MEMS技術，通過使壓電體薄膜化，能夠由薄膜壓電元件構成壓電致動器。

在由薄膜壓電元件構成壓電致動器的情況下，可以實施利用成膜或光刻等半導體工藝技術的高精度加工，能夠實現小型化及高密度化。也能夠對大面積的晶片進行統一加工，因此，生產效率高，可以預期成本降低。而且，還具有機械能和電能之間的轉換效率提高，可獲得高性能的優點。因此，可以說薄膜壓電元件適合實現高分辨率、小型、低成本的噴墨頭。

在此，由薄膜壓電元件構成壓電致動器時，一般而言，在硅(Si)等的基板上形成電極，在該電極上成膜由薄膜構成的壓電體層。此時，由于壓電體層具有與電極的結晶不同的晶格常數，因此，形成由多個結晶的集合體構成的多晶。根據制法，該多晶(多晶膜)有具有粒狀結晶形狀的情況和具有柱狀結晶形狀的情況。

在粒狀結晶的情況下，多晶膜形成具有數百[nm]粒徑的粒狀結晶。另一方面，在柱狀結晶的情況下，多晶膜形成具有數百[nm]的寬度并在膜厚方向上聚集成一個細長柱形狀的結晶粒。在柱狀結晶的情況下，已知在位于膜厚方向上的相同位置的結晶面生長的結晶越多(即，取向性越高)，多晶膜的壓電特性越高。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：(日本)特開2007－049025號公報

發明內容

發明要解決的課題

近年來，作為噴墨記錄裝置(噴墨打印機)，要求能夠以更高的速度形成高清晰度的圖像。為了實現該裝置，作為噴墨頭，正在尋求例如能夠穩定地噴出具有10[cp]以上的高粘度的油墨。為了能噴出高粘度油墨，需要具有高輸出特性的壓電致動器。

如在開頭說明，已知有將薄膜壓電元件作為壓電致動器的噴墨頭。然而，現有的噴墨頭即使在具備具有高輸出特性的壓電致動器的情況下，在噴出10[cp]以上高粘度的油墨時，驅動電壓會產生偏差，導致油墨的噴出速度產生偏差，進而不能實現高清晰度的圖像形成。

具體而言，彎曲式壓電致動器的輸出特性與壓電體層(壓電材料)的壓電常數d₃₁和壓電體層的楊氏模量之積成比例。為了提高壓電致動器的輸出特性，理想的是，將壓電體層的壓電常數和壓電體層的楊氏模量都增大。為了增大壓電體層的壓電常數，例如在壓電材料(PZT等)中添加La或Nb等的施主離子。