液滴喷射头及其制造方法以及液滴喷射装置的制作方法

专利名称：液滴喷射头及其制造方法以及液滴喷射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液滴喷射头及其制造方法以及液滴喷射装置。
背景技术：
目前，作为高精细、高速印刷手法，喷墨法已被实用化。使用以电极夹住压电体层的结构的压电致动器的方法，对喷出油墨液滴有用。作为代表性的压电体层的材料可举出属于钙钛矿型氧化物的锆钛酸铅(Pb (&，Ti) O3:PZT)(例如参照专利文献1)。而且，对在喷墨打印机为代表的液体喷射装置中使用的压电致动器，正在寻求位移特性以及耐电压特性的进一步提高。另外，还指出了在所述结构的压电致动器中，下电极的材料向PZT中进行扩散，对压电元件带来不良影响。例如，专利文献2中，作为通过煅烧来防止电极和压电膜间发生材料的相互扩散的方法，记载了控制电极组分的技术。专利文献专利文献1 日本特开2001-223404号公报专利文献2 日本特开2007-300071号公报

发明内容
本发明涉及的若干形态将提供能得到良好的位移特性及耐电压特性的液滴喷射头及其制造方法，以及具有所述液滴喷射头的液滴喷射装置。本发明的一个形态所涉及的液滴喷射头的特征在于，具备具有压力室的基板，压电元件，其形成于所述基板上，具有第1电极、第2电极和配置在所述第1电极与所述第2电极之间的由锆钛酸铅系的铁电体(強誘電体)形成的压电体层，以及喷嘴板，其具有与所述压力室连通的喷嘴孔；其中，所述第1电极至少在所述压电体层侧具有以镍酸镧为主成分的镍酸镧层，所述压电体层具有镧及镍从所述镍酸镧层与所述压电体层的界面向所述第2电极减少的分布，所述镧分布于所述压电体层的一部分，所述镍以在所述压电体层的整体中具有多个峰的方式分布，且至少一个所述峰具有被分割的状态。本发明中，“分布”是指通过二次离子质谱法(Secondary Ion Mass Spectroscopy SIMS)检测出的膜的深度方向(膜厚方向)上的组分分布。根据本形态所述的液滴喷射头，通过在压电体层中含有具有特定分布的镧及镍， 从而能够具有良好的位移特性及耐电压特性。本发明的一个形态的所涉及的液滴喷射头的制造方法的特征在于，包括准备基板的工序，
在所述基板上形成第1电极的工序，在所述第1电极上形成压电体层的工序，在所述压电体层上形成第2电极的工序，在所述基板形成压力室的工序，和形成具有与所述压力室连通的喷嘴孔的喷嘴板的工序；其中，所述形成第1电极的工序具有在所述压电体层侧形成以镍酸镧为主成分的镍酸镧层的工序，所述形成压电体层的工序是使用溶液法进行的，在该溶液法中使用的原料中的铅相对于锆和钛的总量以摩尔比计为1. 04 1. 08，并且，所述形成压电体层的工序中，用于结晶化的热处理是在700°C以上进行的。根据本形态所述的液滴喷射头的制造方法，可以得到所述的液滴喷射头。本发明的一个形态所涉及的液滴喷射头的制造方法，在所述形成压电体层的工序中，用于结晶化的热处理可以在750°C 850°C进行。本发明的一个形态所涉及的液滴喷射装置含有所述液滴喷射头。


图1是模式性表示本实施方式的液滴喷射头的剖面图。图2是模式性表示本实施方式的液滴喷射头的分解立体图。图3A是表示在实验例中得到的La的SIMS的结果的图。图;3B是表示在实验例中得到的58Ni的SIMS的结果的图。图3C是表示在实验例中得到的60Ni的SIMS的结果的图。图4A是表示在实验例中得到的La的SIMS的结果的图。图4B是表示在实验例中得到的58Ni的SIMS的结果的图。图4C是表示在实验例中得到的60Ni的SIMS的结果的图。图5是表示在实验例中得到的位移下降率的图。图6是表示在实验例中得到的漏电流特性的图。图7是表示在实验例中得到的漏电流特性的图。图8是模式性表示本实施方式的液滴喷射头的变形例的图。图9是模式性表示本实施方式的液滴喷射装置的图。符号说明10第1电极、IOa低电阻层、IOb镍酸镧层、12压电体层、14第2电极、20压力室基板、20a压力室、22蚀刻阻挡层、M弹性层J6弹性板、观喷嘴板、30压电元件、1000液滴喷射头、523储集部、5M供给口、531贯通孔、600液滴喷射装置、610头部单元驱动部、620装置主体、621托盘、622喷出口、630头部单元、631墨盒、632托架、641托架电机、642往返运动机构、643同步带、644托架导轴、650给纸部、651给纸电机、652给纸辊、660控制部、670 操作板
具体实施例方式1.液滴喷射头
图1是模式性表示本实施方式的液滴喷射头1000的剖面图。图2是模式性表示液滴喷射头1000的分解立体图，是与通常使用的状态上下颠倒地表示的。此外，图2中为了方便简化表示压电元件30。图3A至图3C是表示将压电体层用SIMS分析的结果的图。液滴喷射头1000具有具有压力室的基板(以下称为“压力室基板”)20、弹性板 26、喷嘴板洲和压电元件30。作为压力室基板20，例如可以使用单晶体(110)硅基板(晶向<110>)。压力室基板20具有由开口部形成的压力室20a。弹性板沈形成于压力室基板20上。弹性板沈例如可以具有蚀刻阻挡层22和形成于蚀刻阻挡层22上的弹性层M。蚀刻阻挡层22例如由氧化硅(SiO2)形成。蚀刻阻挡层22的厚度例如为500nm 2000nm。弹性层M例如由氧化锆(ZrO2)形成。弹性层M的厚度例如为50nm 500nm。此外，虽然未图示，但弹性板沈也可以不具有蚀刻阻挡层22。 另外，弹性板沈也可以在弹性层M上具有未图示的密合层。作为密合层例如可以使用氧化钛。所述密合层的厚度例如为20nm 50nm。压电元件30形成在弹性板沈上。压电元件30可以使弹性板沈弯曲。压电元件 30具有形成在弹性板沈(图示的例子中为弹性层24)上的第1电极10、形成在第1电极 10上的压电体层12和形成在压电体层12上的第2电极14。第1电极10是用于对压电体层12施加电压的一侧电极。第1电极10具有低电阻层IOa和形成于低电阻层IOa上的镍酸镧层10b。第1电极10也可以不具有低电阻层 10a。低电阻层IOa是由与镍酸镧相比电阻率低的导电材料形成的。该导电材料例如可以含有金属、该金属的氧化物、及由该金属形成的合金中的至少一种。在此，作为金属例如可以使用Pt、Ir、Ru、Ag、Au、Cu、Al及Ni中的至少1种。作为金属氧化物例如可举出IrO2, RuO2等。作为由金属形成的合金例如可举出Pt-Ir, Ir-Al, Ir-Ti, Pt-Ir-Al, Pt-Ir-Ti, Pt-Ir-Al-Ti等。在本实施方式中不特别地限定结晶取向，例如可以是(111)取向。低电阻层IOa的膜厚例如可以为IOnm 150nm。镍酸镧层IOb与压电体层12连接。镍酸镧层IOb以镍酸镧为主成分。此处，以镍酸镧作为主成分，不仅是指镍酸镧单体的情况，也可以包括例如以其他的金属置换镍酸镧的镍的一部分的固溶体。作为所述其他的金属，可以举出选自铁、铝、锰及钴中的至少1种。 镍酸镧由式LaNiOyQ彡y彡4)表示，优选为LaNi03。另外，La,Ni组分也可以是非化学计算组分。镍酸镧易于优先地自取向为(100)，具有控制压电体层12的取向的作用。因此，形成于镍酸镧层IOb上的压电体层12的晶体受镍酸镧的取向的影响，优先地取向为(100)。 镍酸镧层IOb的膜厚例如为IOnm 140nm。压电体层12由锆钛酸铅系的铁电体形成。作为所述锆钛酸铅系铁电体，例如可举出锆钛酸铅(Pb (&，Ti) O3:PZT)、锆钛酸铅固溶体等。作为锆钛酸铅固溶体例如可举出铌锆钛酸铅(Pb (Zr, Ti, Nb) 03:PZTN)等。锆钛酸铅可以掺杂Ca、La等元素。当压电体层例如由锆钛酸铅(PbarxTi1JO3)形成时，X可以是优选为0.35 0. 55，更优选0.4 0. 55。χ在上述范围的情况下，易于将压电体层12控制为单斜结构。但是，压电体层12的结晶结构并不是由上述χ的值完全决定，也根据膜中应力及晶格缺陷、晶体错位等因素而变化。压电体层12的膜厚没有特别的限定，例如可以为300nm 1500nm。本实施方式的特征在于，如图3A至图3C所示，在压电体层12中以特定的分布含有镧及镍。图3A至图3C表示在后述的实验例中得到的SIMS的结果。此外，图3A表示镧的分布，图3B表示镍的同位素58M的分布，图3C表示镍的同位素60M的分布。如图3A所示，压电体层12中，镧的浓度具有从镍酸镧层IOb与压电体层12的界面向第2电极14减少的分布。而且，镧的浓度从镍酸镧层IOb与压电体层12的界面向第 2电极，在压电体层12的一部分中分布。另外，如图:3B及图3C所示，压电体层12在比镧的分布范围更广的范围中具有镍从镍酸镧层IOb与压电体层12的界面向第2电极14减少的分布。如图3B、图3C所示，镍分布在压电体层12的整体中(参照用符号b、c表示的实施例的线)。进而，镍的分布在压电体层12中具有多个峰，至少一个该峰具有所谓的分裂(分割)的状态(参照用符号b、c 表示的实施例的线)。即，例如，如图3B所示地具有将峰断开似的深沟SP。镍峰的位置相当于形成压电体层12时进行多次煅烧时的层界面的区域。所以推测镧及镍由于具有上述的分布而具有以下的作用效果。S卩，由于在镍酸镧层IOb与压电体层12的界面附近的压电体层12中存在镧，因此可以抑制在上述界面附近的铅的扩散。其结果，抑制起因于铅的扩散的压电体层12的氧缺失，改善漏电流特性(耐电压特性)，最终改善老化特性、位移特性。另外，由于在镍酸镧层IOb与压电体层12的界面附近的压电体层12和压电体层 12的整体中存在镍，因此，Ni以Ni2+(2价)至Ni3+(3价)的状态被添加至锆钛酸铅系的铁电体B位(Zr4+或Ti4+)。其结果，在锆钛酸铅系铁电体上形成氧空洞(氧缺陷)，由此，限制畴壁的移动，提高矫顽磁场，使锆钛酸铅系铁电体变硬。由于来自基板的应力、压电体层12的内部的应力集中在粒界、层界面，因此，具有在驱动元件时在粒界、层界面处发生破坏的课题。而如本实施方式，通过使镍分布在压电体层12内的上述层界面，可以将发生破坏的主要因素之一的压电体层12的柔软的部分变硬， 因此，推测为由此不使压电位移量降低就改善了破坏电压(耐电压特性)。另外，推测为由于镍的峰具有被分割的状态，所以在深度方向上的镍的分布的局部存在化被缓解，抑制了漏电流。第2电极14是用于对压电体层12施加电压的另一侧电极。作为第2电极14例如可以使用铱(Ir)层等。第2电极14的膜厚没有特别的限定，可以为20nm 200nm。本实施例中，压电元件30的压电体层12及第2电极14形成于压力室20a的上面， 压电元件30的第1电极10例如还形成在压力室基板20上，可以作为共用电极发挥作用。喷嘴板观具有与压力室20a相通的喷嘴孔^a。由喷嘴孔喷出油墨等的液滴。喷嘴板观上例如多个喷嘴孔28a被设成一列。作为喷嘴板观，例如可以使用不锈钢 (SUS)制的轧制板、硅基板等。喷嘴板观以通常使用的状态被固定在压力室基板20之下 (图2中为上)。如图2所示，框体56可以收容液滴喷射头1000。框体56例如用各种树脂材料、各种金属材料等形成。如图2所示，压力室基板20通过分割喷嘴板28与弹性板沈之间的空间，设置储集部(液体储存部)523、供给口 5M及多个腔室(压力室)20a。在弹性板沈上设有厚度方向上贯通的贯通孔531。储集部523暂时储存从外部(例如墨盒)通过贯通孔531被供给的油墨等的液体或分散体(以下称为“油墨”。)。通过供给口 5M从储集部523向各压力室20a供给油墨。对于各喷嘴孔^a，每个都配设了压力室20a。通过弹性板沈的变形，压力室20a 的容积可变。通过该容积变化，油墨从压力室20a喷出。压电元件30与压电元件驱动电路(未图示)电连接，能够基于该压电元件驱动电路的信号进行工作(振动、变形)。弹性板26由于压电元件30的变形而变形，能够瞬间提高压力室20a的内部压力。根据本实施方式的液滴喷射头1000，则因为具有压电元件30，所以，如后述的实验例中也表示的那样，位移下降量的减少很小，具有优异的位移特性，并且具有良好的耐电压特性。该特征在下述的变形例中也是相同的。图8表示本实施方式的液滴喷射头1000的变形例。对与图1表示的构件实质上相同的部分，标注相同的符号并省略了其说明。主要说明与图1所示的液滴喷射头1000不同的地方。在图8所示的液滴喷射头1000中，构成压电元件30的电极的构成与图1所示的不同。具体而言，第1电极10和第2压电体层12b只位于压力室20a上。从平面看，压电体层12和第2电极14形成于比压力室20a更为外侧。并且，位于第1电极10的形成范围以外处的压电体层，形成为薄于构成压电元件30的压电体层的膜厚。该变形例中，第2电极14可以作为共用电极发挥作用。另外，图8所示的例子中，通过在第1电极10的形成范围以外处设压电体层12，可以调整弹性板沈的固有振动数。2.液滴喷射头的制造方法接着，参照图1及图2，对本实施方式的液滴喷射头1000的制造方法进行说明。首先，作为压力室基板20的基材准备(110)取向的硅基板。接着，在基材的上面形成蚀刻阻挡层22。蚀刻阻挡层22例如可以利用加热氧化法、CVD法等形成。接着，在蚀刻阻挡层22上形成弹性层M。弹性层22例如可以利用CVD法、溅镀法、蒸镀法等形成。接着，在弹性层M上形成低电阻层10a。如上所述，在本实施方式中，没有特别地限定构成低电阻层IOa的导电材料的晶体取向，所以可以适当选择低电阻层IOa的制造条件、制造方法。例如，可以利用溅镀法、真空蒸镀法等形成低电阻层10a。并且，进行低电阻层IOa的形成时温度例如可以是室温 600°C。接着，在低电阻层IOa上形成镍酸镧层10b。例如可以利用溅镀法形成镍酸镧层 IOb0作为在溅镀法中使用的靶，例如可以使用将La2O3粉末和NiOx粉末混合，使其烧结的物质。在靶中的相对于镍的镧的比例，例如可以通过调整La2O3粉末和NiOx粉末的混合比而得到所需的值。例如通过RF磁控溅镀法形成镍镧酸层IOb的情况下，例如可以将RF功率设为500W 3kW，将基板温度设为150°C 300°C。另外，例如氩及氧中的氧的比例(O2/ (Ar+02))可以设为例如0% 50%。通过以上的工序，形成第1电极10。接着，在镍酸镧层IOb上形成压电体层12。例如，可以利用溶胶凝胶法、MOD法等形成压电体层12。
作为压电体层12使用锆钛酸铅(PZT)的情况下，可以如下地形成压电体层12。首先，利用旋涂法等的方法，将PZT的溶胶凝胶原料涂布在镍酸镧层IOb上 (涂布工序)。此时，作为溶胶凝胶原料，考虑到煅烧时的蒸发，铅含量可以是含有多于 PZT(PbZrxTi1^xO3)的化学计算组分比。溶胶凝胶原料中的铅含量为，相对于钛和锆的总量， 以摩尔比计是1. 04 1. 08，优选1. 04 1. 06。铅的摩尔比若超过1. 08，则存在如下的倾向过剩的铅在PZT表面析出，引起降低破坏电压(击穿电压)这样的问题。接着，在100°C 200°C的温度下，用加热板等将溶胶硅胶原料的涂膜干燥3分钟到5分钟左右(干燥工序)。该干燥工序也可以改变温度进行多次。随后，在350°C 450°C 下，用加热板将涂膜热处理3分钟到5分钟左右，除去涂膜中的有机成分(脱脂工序)。将以上的涂布工序、干燥工序及脱脂工序重复3到5次，制成所希望的膜厚。接着，在700°C以上、优选750°C以上、850°C以下的温度下，通过使用RTA(Rapid Thermal Annealing)、扩散炉的热处理进行结晶化(煅烧工序)。进而，将上述涂布工序、干燥工序、脱脂工序及煅烧工序进行重复，形成所需膜厚的压电体层12。已确认如此地通过将PZT的溶胶凝胶原料的铅过剩量控制成比通常少且提高煅烧温度而能得到良好的压电特性，特别是耐压电特性。接着，在压电体层12上形成第2电极14。第2电极14例如可以通过溅镀法、真空蒸镀法等形成。接着，将第2电极14、压电体层12及第1电极10形成图案，对应于在随后工序中形成的压力室20a的位置，形成压电元件30。接着，将基材形成图案，在与压电元件30对应的位置形成分别成为压力室20a的凹部，另外，在规定位置形成成为储集部523及供给口 5 的凹部。本实施方式中，作为压力室基板20的基材使用(110)取向的硅基板，因此，适合采用使用高浓度碱水溶液的湿蚀刻(各向异性蚀刻)。利用高浓度碱水溶液进行湿蚀刻时，如前所述可以使蚀刻阻挡层22作为蚀刻停止膜发挥作用，可以容易地进行压力室基板20的形成。如此地将基材在其厚度方向进行蚀刻去除而形成压力室基板20。此时未被蚀刻的残留的部分将成为侧壁522。接着，将形成有多个喷嘴孔^a的喷嘴板28，以各压力室20a与成为各喷嘴孔28a 的凹部对应的方式进行定位，以该状态粘接。由此，形成多个压力室20a、储集部523及多个供给口 524。关于喷嘴板观的粘接，例如可以使用利用粘接剂的粘接法、熔接法等。然后， 将压力室基板20安装在框体56上。可以通过以上的工序制造本实施方式的液滴喷射头1000。3.实验例(1)样品的形成依次在(110)单晶体硅基板上，以IOOOnm的膜厚形成氧化硅层，以400nm的膜厚
形成氧化锆层。氧化硅层是通过加热氧化硅基板而形成的。另外，氧化锆层是将锆利用溅镀法成膜后，加热氧化而形成的。然后，在氧化锆层上，通过反应性溅镀法以40nm的膜厚形成氧化钛层。进而，在氧化钛层上，通过溅镀法形成50nm膜厚的铱层。然后，在铱层上，通过RF溅镀法形成40nm膜厚的镍酸镧层。镍酸镧层的成膜条件为RF功率lkW，基板温度 ^O0C。接着，在镍酸镧层上，通过旋涂涂布PZT的溶胶凝胶原料。溶胶凝胶中的各原料的下料组成为Pb Zr Ti = 1.06 0.5 0.5。利用加热板在100°C加热涂膜5分钟后， 进而在150°C加热5分钟。接着，利用加热板在400°C加热涂膜5分钟。将以上的涂布工序及加热工序重复3次后，将涂膜在氧气氛中通过RTA在750°C下热处理5分钟，对涂膜进行了煅烧。进而，将上述的涂布工序、加热工序及煅烧工序重复5次，形成膜厚1350nm的PZT层。进而，在PZT层上，通过溅镀法形成50nm膜厚的铱层。如上地形成了样品lc。另外，除将煅烧温度定为650°C、70(TC以外，与样品Ic同样地制作了样品la、样品lb。样品 Ia是比较用样品，样品lb、lc是实施例的样品。另外，除将溶胶凝胶中的各原料的下料组成改为1 Zr Ti = 1. 12 0.5 0.5以外，与样品1同样地形成了比较用样品2c。另外，除将煅烧温度改为 650°C、700°C以外，与样品2c同样地制作了样品加、样品2b。(2)样品的评价(A)SIMS使用形成样品的第2电极的铱层前的样品，通过SIMS进行关于PZT层及镍酸镧层(LN0层)的组分分析。其结果如图3A至图3C所示。此外，图3A中表示了镧的结果，图 :3B及图3C中表示了 58Ni、60Ni的结果。另外，图3A至图3C中表示了使煅烧温度变化为 650°C、700°C及750°C时的样品la、lb、Ic的SIMS的结果。SIMS的条件是作为一次离子使用氧，加速电压为lkV。从图3A至图3C明确了镧和镍分布的不同。即，镧分布在LNO层侧的一部分，具有向PZT层的表面大致直线地倾斜的分布。镍分布在PZT层的整体，具有坡度小于镧地倾斜的分布。进而还发现在在形成PZT 层时进行煅烧的层的表面附近，镍具有峰。另外，还确认到在实施例的样品lb、lc中，镍分布在PZT层的整体，而且具有多个峰。并且还确认到多个峰具有所谓的分裂(分割)状态， 如图;3B所示，具有将峰断开似的深沟SP。进而，从图3A至图3C中明确了镧及镍的分布对煅烧温度的依赖性。即，从镧来看， 煅烧温度越高，镧的分布范围越广。另外，从镍来看，煅烧温度越高，分布的范围越广，其量也增加。而且还发现煅烧温度为650°C的比较用样品Ia的时候，镍未分布于PZT层的整体。接着，图4A至图4C中表示了关于比较用样品加至2c进行SIMS的结果。从图4A至图4C可确认在溶胶凝胶原料中的铅的含量为1. 12的情况下第一、即使是煅烧温度为650°C的样品2a，镍也分布于PZT层的整体；第二、镧的分布范围基本不依赖于溶胶凝胶原料中的铅的含量；第三、镍的峰与样品Ia至Ic相比是较大的；第四、不具有如样品lb、lc那样的将峰断开似的深沟。(B)位移下降率图5中表示使用样品Ic及比较用样品3测定的位移下降率。比较用样品3是在样品Ic中不形成镍酸镧层，且作为第一电极使用钼之外，与样品Ic相同。
位移下降率，反复施加油墨喷出信号(ink ejection signal)，用多普勒激光振动计测定了从初期开始到190亿为止的位移量。从图5，与样品Ic进行比较发现比较用样品3的挠曲的变化大，位移下降率大。 相对于此，实施例的样品lc，由于镍的分布而PZT硬化，因此，挠曲量很难变化，位移下降率小。具体而言，实施例所述的样品lc，即使在190亿冲击(shot)时位移下降率也约为2%。 相对于此，比较用样品3中，在初期时位移下降率大幅下降，190亿冲击时位移下降率约为 15%。(C)耐电压特性图6中表示了使用实施例的样品及比较例的样品求出的施加电压和漏电流之间的关系。各样品是在样品Ic的溶胶凝胶原料的下料组成中改变铅的摩尔比以外，其他同样地制成的。在图6中，表示以符号a表示的线是1 = 1. 04 (样品a)、以符号b表示的线是1 =1. 06 (样品b (与样品1相同))、以符号c表示的线是1 = 1.08(样品c)、以符号d表示的线是1 = 1.10(样品d)、以符号e表示的线是1 = 1.12(样品e)、以符号f表示的线是1 =1.15(样品f)、以符号g表示的线是1 = 1.18(样品g)时的结果。从图6可看出，实施例的样品a至样品c中，耐压约为80V以上，比较例的样品d 至样品g中，耐压约为50V以下。由此认为，若溶胶凝胶原料中铅的下料量按摩尔比在1. 10 以上，则在PZT层整体中镍的扩散量变得过量、漏电流增大，并且PZT变得过硬而容易被破坏。图7表示煅烧温度为700°C的样品的漏电流。在图7中，以符号a表示的线是除将煅烧温度为700°C以外，与样品Ic同样地制成的样品a的结果。在图7中，以符号e表示的线是除将煅烧温度为700°C、Pb = 1. 12以外，其他与样品Ic同样地制成的比较用的样品e 的结果。从图7中也可以看到与图6相同的倾向。即，实施例的样品a的耐压约80V以上， 比较例中的样品e的耐压约25V以下。4.液滴喷射装置接着，对具有上述液滴喷射头1000的液滴喷射装置进行说明。此处，关于本实施方式的液滴喷射装置600为喷墨液滴喷射装置的情况进行说明。图9是模式性表示本实施方式的液滴喷射装置600的立体图。液滴喷射装置600含有头部单元630、头部单元驱动部610和控制部660。另外， 液滴喷射装置600还可以含有装置主体620、给纸部650、设置记录用纸P的托盘621、喷出记录用纸P的喷出口 622和配置于装置主体620上面的操作板670。头部单元630具有上述的液滴喷射头1000。头部单元630还具备向液滴喷射头 1000供给油墨的墨盒631、装载了液滴喷射头1000及墨盒631的搬运部(托架)632。头部单元驱动部610可以使头部单元630往返运动。头部单元驱动部610具有成为头部单元630的驱动源的托架电机641、受到托架电机641的旋转而使头部单元630往返运动的往返运动机构642。往返运动结构642具备其两端被机架(未图示)支撑的托架导轴644、与托架导轴644平行地延设的同步带643。托架导轴644使托架632可以自由地往返运动地支撑托架632。而且，托架632被固定在同步带643的一部分上。通过托架电机641的运转而使同步带643移动，则头部单元630被托架导轴644引导而进行往返运动。在进行该往返运动时，从液滴喷射头1000喷出适当的墨水，向记录用纸P进行印刷。控制部660可以控制头部单元630、头部驱动部610及给纸部650。给纸部650可以将记录用纸P从托盘621向头部单元630侧送入。给纸部650具备作为其驱动源的给纸电机651和通过给纸电机651的工作而旋转的给纸辊652。给纸辊 652具备夹着记录用纸P的送入路径而上下对峙的从动辊65 及驱动辊65 。驱动辊65 与给纸电机651连接。在装置主体620的内部设有头部单元630、头部驱动部610、控制部660及给纸部 650。此外，上述的例子中对液滴喷射装置600为喷墨液滴喷射装置的情况进行了说明，但本发明的液滴喷射装置也可作为工业液滴喷出装置使用。这种情况下，作为被喷出的液体(液状材料)，可以使用利用溶剂或分散剂将各种功能性材料调整到适当的粘度的液体。如上所述地对本发明的实施方式进行了详细的说明，但本领域技术人员自然容易地理解到可以存在实质上未脱离本发明的新的事项及效果的多种变形。因而，这种变形例也均属于本发明的范围。
权利要求
1.一种液滴喷射头，其特征在于，具备 具有压力室的基板，压电元件，其形成于所述基板上，具有第1电极、第2电极和配置在所述第1电极与所述第2电极之间的由锆钛酸铅系的铁电体形成的压电体层，以及喷嘴板，其具有与所述压力室连通的喷嘴孔；其中，所述第1电极至少在所述压电体层侧具有以镍酸镧为主成分的镍酸镧层， 所述压电体层具有镧浓度及镍浓度从所述镍酸镧层与所述压电体层的界面向所述第2 电极减少的分布，所述镧浓度分布于所述压电体层的一部分，所述镍浓度以在所述压电体层的整体中具有多个峰的方式分布且至少一个所述峰具有被分割的状态。
2.一种液滴喷射头的制造方法，其特征在于，包括 准备基板的工序，在所述基板上形成第1电极的工序，在所述第1电极上形成压电体层的工序，在所述压电体层上形成第2电极的工序，在所述基板形成压力室的工序，和形成具有与所述压力室连通的喷嘴孔的喷嘴板的工序；其中，所述形成第1电极的工序，具有在所述压电体层侧形成以镍酸镧为主成分的镍酸镧层的工序，所述形成压电体层的工序是使用溶液法进行的，在该溶液法中使用的原料中的铅相对于锆和钛的总量以摩尔比计为1.04 1.08，并且，所述形成压电体层的工序中，用于结晶化的热处理是在700°C以上进行的。
3.如权利要求2所述的液滴喷射头的制造方法，其中，在所述形成压电体层的工序中， 用于结晶化的热处理是在750V 850°C进行的。
4.一种液体喷射装置，其特征在于，含有权利要求1所述的液滴喷射头。
全文摘要
本发明提供能得到良好的位移量的液滴喷射头及其制造方法以及液滴喷射装置。液滴喷射头(1000)具备具有压力室(20a)的基板(20)；压电元件(30)，其形成在基板(20)上，具有第1电极(10)、第2电极(14)以及配置在第1电极(10)与第2电极(14)之间的由锆钛酸铅系铁电体形成的压电体层(12)；和喷嘴板(28)，其具有与压力室(20a)连通的喷嘴孔(28a)；其中，第1电极(10)至少在压电体层侧具有以镍酸镧为主成分的镍酸镧层，压电体层(12)具有镧及镍从镍酸镧层(10b)与压电体层(12)的界面向第2电极(14)减少的分布，镧分布于压电体层(12)的一部分，镍以在压电体层(12)的整体中具有多个峰的方式分布且至少一个所述峰具有被分割的状态。
文档编号B41J2/045GK102218914SQ201110069668
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月17日 优先权日2010年3月18日
发明者大桥幸司 申请人:精工爱普生株式会社