JP2013168397A - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの形成方法、およびインクジェット記録装置。 - Google Patents
液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの形成方法、およびインクジェット記録装置。 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】振動板105を変形させることにより液室101内の液滴を液室101から吐出させる液滴吐出ヘッド2A,2Bであって、振動板105上に設けられた絶縁層12と、絶縁層12上に設けられた第1電極層15と、第1電極層15上に塗布されたゾルゲル層をレーザ照射により変化させて形成されてなる電気−機械変換膜30と、電気−機械変換膜30上に設けられた第2電極層16と、を備え、絶縁層12の熱伝導率は第1電極層15の熱伝導率よりも低く、絶縁層12の熱伝導率が第1電極層15から振動板105に向けて下がるように熱伝導率に傾斜をもたせる。
【選択図】図1
Description
本発明に係る液滴吐出ヘッド2A,2Bは、振動板105を変形させることにより液室101内の液滴を液室から吐出させる液滴吐出ヘッドである。液体吐出ヘッド2A、2Bのそれぞれは、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置もしくは画像形成装置として使用されるインクジェット記録装置の液体吐出ヘッドである。
図2は、基板上へのPZT膜形成の一例を説明する断面模式図である。
図2に示す工程では、基板に対するPZT前駆体溶液の濡れ性を制御して、基板上でPZT前駆体溶液の塗り分けをしている。
図3は、薄膜形成方法を説明するための断面模式図である。
図4は、時間とガス流量比との関係を説明する図である。
図5および図6は、薄膜形成方法を説明するための断面模式図である。
図5には、基板の表面改質の方法が示されている。
図7の横軸は、積層体中の絶縁体付近の深さに対応している。左から右に向かい基板/SiO2層もしくはSiON層/Pt層/PZT前駆体溶液に対応している。縦軸は、温度である。基板は、Si層、振動板が該当する。
また、絶縁層12の熱伝導率に傾斜をもたせる例として、例えば、膜中の組成を同一として成膜時の基板の温度を低温としてポーラスな構造を持つ膜として、成膜時間と共に基板の温度を連続的に上昇させて膜の表面側ほど緻密にする方法がある。
PZT前駆体溶液の出発材料としては、酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、ノルマルブトキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。PZT前駆体溶液では、PZTの化学量論組成に対し鉛量を10モル%過剰にした。これは熱処理中のいわゆる鉛抜けによるPZT膜の結晶性低下を防ぐためである。
電気−機械変換膜30がPZT膜(膜厚:1080nm)であるときの分極量(Polarization)と膜への印加電界(Applied field)の関係は、図8のようなヒステリシスを持ったP−E曲線となった。図8から、残留分極(曲線と縦軸との交点)は19.3μC/cm2であり、抗電界(曲線と横軸との交点)は36.5kV/cmであることが分かった。また、PZT膜の比誘電率は1220であり、誘電損失は0.02であった。形成したPZT膜は、通常のセラミック焼結体と同等の特性を有することが分かった。
図9は、レーザ照射を説明する斜視模式図である。
レーザ源93から発せられるレーザスポットの形状をゾルゲル層31のパターンと同等の形状にすることにより、PZT結晶化の際の昇温レートが高まり、PZT膜の膜質が向上する。例えば、ゾルゲル層31の平面形状は、0.05mm×1mmとする。さらにレーザスポットをゾルゲル層31が配列する移動させながらシャッタ(図示しない)の開閉によってゾルゲル層31のパターンのみにレーザを照射する。これにより、PZT膜形成の高速処理が実現できた。
図10は、インクジェット塗布装置を説明するための斜視図である。
インクジェット塗布装置3では、架台200の上に、Y軸駆動手段201が設置してありその上に基板202を搭載するステージ203がY軸方向に駆動できるように設置されている。なおステージ203には図示されていない真空、静電気などの吸着手段が付随しており基板202が固定されている。
図11は、インクジェット記録装置を説明する模式図であり、(a)は、インクジェット記録装置の斜視模式図、(b)は、インクジェット記録装置の機構部分の側面模式図である。
3 インクジェット塗布装置
4 インクジェット記録装置
10 基板
11、12 絶縁層
15 電極層(第1電極層)
16 電極層(第2電極層)
20 SAM膜
30 電気−機械変換膜(PZT膜)
31 ゾルゲル層
90 マスクパターン
91 プラズマ
92 レーザ光
93 レーザ源
101 液室
102 ノズル
103 ノズル板
104 圧力室基板(シリコン基板)
105 振動板
109 電気−機械変換素子
Claims (8)
- 振動板を変形させることにより液室内の液滴を前記液室から吐出させる液滴吐出ヘッドであって、
前記振動板上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられた第1電極層と、
前記第1電極層上に塗布されたゾルゲル層をレーザ照射により変化させて形成されてなる電気−機械変換膜と、
前記電気−機械変換膜上に設けられた第2電極層と、
を備え、
前記絶縁層の熱伝導率は前記第1電極層の熱伝導率よりも低く、
前記絶縁層の熱伝導率が前記第1電極層から前記振動板に向けて下がるように該熱伝導率に傾斜をもたせたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記絶縁層の組成を変化させることにより、該熱伝導率に傾斜をもたせたことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記電気−機械変換膜の外周において、前記絶縁層の表面が露出していることを特徴とする請求項1または2に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記絶縁層は、半導体もしくは金属のいずれかと、酸素と、窒素と、を含み、
前記振動板側の絶縁層は、窒素を含まず酸素を含み、
前記第1電極層側の絶縁層は、酸素を含まず窒素を含み、
前記絶縁層の膜厚方向において、前記振動板側から前記第1電極層側に向かって酸素が減少しつつ窒素が増加することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記半導体はSiであり、前記金属はAlもしくはZrのいずれかであることを特徴とする請求項4に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記振動板側の絶縁層の熱伝導率は、前記第1電極層側の絶縁層の熱伝導率の1/2以下であることを特徴とする請求項4または5に記載の液滴吐出ヘッド。
- 振動板を変形させることにより液室内の液滴を前記液室から吐出させる液滴吐出ヘッドの形成方法であって、
前記振動板上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に第1電極層を形成する工程と、
前記第1電極層上にゾルゲル層を形成し、前記ゾルゲル層をレーザ照射により変化させて電気−機械変換膜を形成する工程と、を有し、
前記絶縁層を形成する工程においては、前記絶縁層の熱伝導率が前記第1電極層の熱伝導率よりも低く、前記絶縁層の熱伝導率が前記第1電極層から前記振動板に向けて下がるように該熱伝導率が傾斜をもつように形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの形成方法。 - 請求項1〜6のいずれかの1項の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
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-
2012
- 2012-02-14 JP JP2012029108A patent/JP2013168397A/ja active Pending
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