JP2007013009A

JP2007013009A - Piezoelectric element, electronic device and electronic apparatus

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Publication number: JP2007013009A
Application number: JP2005194283A
Authority: JP
Inventors: Osamu Fujimori; 修藤森
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2007-01-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric element capable of developing excellent characteristics for a long period, an electronic device equipped with the piezoelectric element, and an electronic apparatus equipped with the electronic device. <P>SOLUTION: The piezoelectric element 4 is provided with a piezoelectric body 41 constituted principally of a piezoelectric material, and a pair of electrodes 42, 43 connected to the piezoelectric body 41 while the pair of electrodes 42, 43 are constituted so as to displace or deform the piezoelectric body 41 by impressing a voltage on the pair of electrodes 42, 43. In this case, at least part of the piezoelectric body 41 with the electrodes 42, 43 connected thereto is covered by a protective film 44 constituted principally of an inorganic material, and water-repellent treatment is applied on at least one part of the protective film 44. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電素子、電子デバイスおよび電子機器に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric element, an electronic device, and an electronic apparatus.

例えば、インクジェットヘッドのような電子デバイスには、その駆動力を得るために、圧電素子が備えられている（例えば、特許文献１参照。）。
このような圧電素子は、例えば、１対の電極の間に、圧電材料を主材料として構成された圧電体を介在させてなるものである。圧電体は、湿気や製造工程に用いる薬液等の水分により、その特性が劣化しやすいため、例えば、特許文献１では、圧電体を覆うように保護膜が形成されている。 For example, an electronic device such as an inkjet head is provided with a piezoelectric element in order to obtain the driving force (see, for example, Patent Document 1).
Such a piezoelectric element is formed, for example, by interposing a piezoelectric body composed mainly of a piezoelectric material between a pair of electrodes. Since the characteristics of the piezoelectric body are likely to deteriorate due to moisture or moisture such as a chemical solution used in the manufacturing process, for example, in Patent Document 1, a protective film is formed so as to cover the piezoelectric body.

この保護膜は、耐久性および水バリア性を優れたものとするために、無機材料で構成されている。また、この保護膜は、圧電体の変位を阻害しないように、できるだけ薄くする必要がある。
しかしながら、このように無機材料で構成された保護膜を薄く成膜すると、ピンホールやクラックなどの欠損部を生じて、保護膜の水バリア性を損ねてしまう場合がある。その結果、特許文献１にかかる圧電素子は、欠損部からの水分の浸入により、長期にわたり優れた特性を発揮することが難しい。 This protective film is made of an inorganic material in order to have excellent durability and water barrier properties. Further, the protective film needs to be as thin as possible so as not to hinder the displacement of the piezoelectric body.
However, when a protective film made of an inorganic material is thinly formed as described above, a defective portion such as a pinhole or a crack is generated, and the water barrier property of the protective film may be impaired. As a result, it is difficult for the piezoelectric element according to Patent Document 1 to exhibit excellent characteristics over a long period of time due to the penetration of moisture from the defect portion.

特開平１１−２３５８１８号公報JP-A-11-235818

本発明の目的は、長期にわたり優れた特性を発揮することができる圧電素子、この圧電素子を備える電子デバイス、および、この電子デバイスを備える電子機器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric element that can exhibit excellent characteristics over a long period of time, an electronic device including the piezoelectric element, and an electronic apparatus including the electronic device.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の圧電素子は、主として圧電材料で構成された圧電体と、
前記圧電体に接合された１対の電極とを有し、
前記１対の電極に電圧を印加することにより、前記圧電体を変位または変形させるよう構成された圧電素子であって、
前記電極が付された前記圧電体の少なくとも一部が、主として無機材料で構成された保護膜で覆われ、
前記保護膜の少なくとも一部に、撥水処理が施されていることを特徴とする。 Such an object is achieved by the present invention described below.
The piezoelectric element of the present invention includes a piezoelectric body mainly composed of a piezoelectric material,
A pair of electrodes joined to the piezoelectric body;
A piezoelectric element configured to displace or deform the piezoelectric body by applying a voltage to the pair of electrodes,
At least a part of the piezoelectric body provided with the electrode is covered with a protective film mainly composed of an inorganic material,
A water repellent treatment is performed on at least a part of the protective film.

これにより、保護膜にピンホールやクラックなどの欠損部が生じていても、湿気や製造工程に用いる薬液などの水分が欠損部を通じて侵入するのを防止することができる。その結果、水分による圧電体の特性の劣化を防止し、圧電素子の特性を長期にわたり優れたものとすることができる。
言い換えすれば、ピンホールやクラックなどの欠損部が生じやすい薄い保護膜であっても、水分による圧電体の特性の劣化を確実に防止し、圧電素子の特性を長期にわたり優れたものとすることができる。このような薄い保護膜は、圧電体の変位を阻害するのを最小限に抑えることができるので、圧電素子の特性を優れたものとすることができる。 Thereby, even if a defect part such as a pinhole or a crack occurs in the protective film, moisture such as a chemical solution used in the manufacturing process can be prevented from entering through the defect part. As a result, deterioration of the characteristics of the piezoelectric body due to moisture can be prevented, and the characteristics of the piezoelectric element can be made excellent over a long period of time.
In other words, even with a thin protective film that is prone to defects such as pinholes and cracks, the deterioration of the piezoelectric characteristics due to moisture should be reliably prevented, and the characteristics of the piezoelectric element should be excellent over a long period of time. Can do. Such a thin protective film can minimize the hindrance to displacement of the piezoelectric body, so that the characteristics of the piezoelectric element can be improved.

本発明の圧電素子では、前記圧電体は、前記１対の電極の間に介在していることが好ましい。
これにより、本発明の圧電素子をピエゾ素子に適用することができる。本発明は、ピエゾ素子のように圧電体の変位量の大きい場合であっても、水分による圧電体の劣化を防止しつつ、保護膜の厚さを薄くして圧電体の変位の応答性を優れたものとすることができる。このように、本発明は、ピエゾ素子のように圧電体の変位量が大きく保護膜にクラックが生じやすい場合に特に効果的である。 In the piezoelectric element of the present invention, it is preferable that the piezoelectric body is interposed between the pair of electrodes.
Thereby, the piezoelectric element of the present invention can be applied to a piezoelectric element. The present invention reduces the thickness of the protective film and reduces the responsiveness of the displacement of the piezoelectric body while preventing the deterioration of the piezoelectric body due to moisture even when the displacement amount of the piezoelectric body is large, such as a piezo element. It can be excellent. Thus, the present invention is particularly effective when the displacement of the piezoelectric body is large and cracks are likely to occur in the protective film, such as a piezo element.

本発明の圧電素子では、前記撥水処理は、撥水性を付与し得るイオンを前記保護膜に注入することであることが好ましい。
これにより、保護膜の厚さを抑えつつ、保護膜に撥水処理を施すことができる。この場合、保護膜の厚さが薄いので、圧電体の変位の応答性をより優れたものとすることができる。
本発明の圧電素子では、前記撥水処理は、撥水性を有する材料で構成された撥水膜を前記保護膜の外表面に形成することであることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、保護膜に撥水処理を施すことができる。 In the piezoelectric element of the present invention, it is preferable that the water repellent treatment is to inject ions that can impart water repellency into the protective film.
Thereby, water repellent treatment can be performed on the protective film while suppressing the thickness of the protective film. In this case, since the protective film is thin, the response of displacement of the piezoelectric body can be further improved.
In the piezoelectric element of the present invention, it is preferable that the water repellent treatment is to form a water repellent film made of a water repellent material on the outer surface of the protective film.
Thereby, the water-repellent treatment can be performed on the protective film relatively easily.

本発明の圧電素子では、前記圧電体は層状をなしており、前記圧電体の厚さをＡ［ｎｍ］とし、前記撥水膜の厚さをＢ［ｎｍ］としたときに、Ｂ／Ａが１／５０００〜１／１０であることが好ましい。
これにより、撥水膜が圧電体の変位を阻害するのを防止しつつ、保護膜の水バリア性をより優れたものとすることができる。
本発明の圧電素子では、前記撥水膜の厚さをＢ［ｎｍ］とし、前記保護膜の厚さをＣ［ｎｍ］としたときに、Ｂ／Ｃが１／１００〜１／１０であることが好ましい。
これにより、撥水膜が圧電体の変位を阻害するのを防止しつつ、保護膜の水バリア性をより優れたものとすることができる。 In the piezoelectric element of the present invention, the piezoelectric body has a layered shape, and when the thickness of the piezoelectric body is A [nm] and the thickness of the water repellent film is B [nm], B / A Is preferably 1/5000 to 1/10.
Accordingly, the water barrier property of the protective film can be further improved while preventing the water repellent film from inhibiting the displacement of the piezoelectric body.
In the piezoelectric element of the present invention, when the thickness of the water repellent film is B [nm] and the thickness of the protective film is C [nm], B / C is 1/100 to 1/10. It is preferable.
Accordingly, the water barrier property of the protective film can be further improved while preventing the water repellent film from inhibiting the displacement of the piezoelectric body.

本発明の圧電素子では、前記圧電体は層状をなしており、前記圧電体の厚さをＡ［ｎｍ］とし、前記保護膜の厚さをＣ［ｎｍ］としたときに、Ｃ／Ａが１／５００〜１／１０であることが好ましい。
これにより、保護膜が圧電体の変位を阻害するのを防止しつつ、保護膜の水バリア性をより優れたものとすることができる。 In the piezoelectric element of the present invention, the piezoelectric body has a layered shape, and when the thickness of the piezoelectric body is A [nm] and the thickness of the protective film is C [nm], C / A is It is preferably 1/500 to 1/10.
Thereby, it is possible to further improve the water barrier property of the protective film while preventing the protective film from inhibiting the displacement of the piezoelectric body.

本発明の圧電素子では、前記撥水処理による撥水性の程度は、水の接触角７０〜１２０°であることが好ましい。
これにより、より確実に、湿気や製造工程に用いる薬液などの水分が欠損部を通じて侵入するのを防止することができる。
本発明の圧電素子では、前記撥水処理は、前記保護膜の外表面全域に施されていることが好ましい。
これにより、より確実に、水分による圧電体の劣化を防止するとともに、水分による電極の劣化も防止することができる。 In the piezoelectric element of the present invention, the degree of water repellency by the water repellency treatment is preferably a water contact angle of 70 to 120 °.
Thereby, it can prevent more reliably moisture | moisture content, such as a chemical | medical solution used for humidity and a manufacturing process, to penetrate | invade through a defect | deletion part.
In the piezoelectric element according to the aspect of the invention, it is preferable that the water repellent treatment is performed on the entire outer surface of the protective film.
As a result, it is possible to more reliably prevent deterioration of the piezoelectric body due to moisture and also prevent deterioration of the electrode due to moisture.

本発明の電子デバイスは、本発明の圧電素子を備えることを特徴とする。
これにより、長期にわたり優れた特性を有する電子デバイスを提供することができる。
本発明の電子デバイスでは、前記圧電素子は、基板に接合されており、前記保護膜は、前記圧電素子の外表面のうち前記基板に覆われていない部分を覆うことが好ましい。
これにより、アクチュエータのような電子デバイスの特性を長期にわたり優れたものとすることができる。 The electronic device of the present invention includes the piezoelectric element of the present invention.
Thereby, an electronic device having excellent characteristics over a long period of time can be provided.
In the electronic device according to the aspect of the invention, it is preferable that the piezoelectric element is bonded to a substrate, and the protective film covers a portion of the outer surface of the piezoelectric element that is not covered with the substrate.
Thereby, the characteristics of an electronic device such as an actuator can be made excellent over a long period of time.

本発明の電子デバイスでは、前記基板は、エッチング処理により形成されたものであり、前記保護膜は、前記エッチングに用いられる薬液から保護する機能も有することが好ましい。
これにより、電子デバイスの製造工程を簡略化するとともに、歩留まりの低下を防止することができる。
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、長期にわたり優れた特性を有する電子機器を提供することができる。 In the electronic device of the present invention, it is preferable that the substrate is formed by an etching process, and the protective film also has a function of protecting from a chemical solution used for the etching.
Thereby, the manufacturing process of the electronic device can be simplified and the yield can be prevented from decreasing.
An electronic apparatus according to the present invention includes the electronic device according to the present invention.
Thereby, an electronic device having excellent characteristics over a long period of time can be provided.

以下、本発明の圧電素子、電子デバイスおよび電子機器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
なお、以下の説明では、本発明の圧電素子としてピエゾ素子、本発明の電子デバイスとしてインクジェットヘッド、本発明の電子機器としてインクジェットプリンタを一例に説明する。 Hereinafter, a piezoelectric element, an electronic device, and an electronic apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
In the following description, a piezoelectric element will be described as an example of the piezoelectric element of the present invention, an inkjet head as an electronic device of the present invention, and an inkjet printer as an electronic apparatus of the present invention.

＜インクジェットプリンタ（電子機器）＞
まず、本発明の電子機器、すなわち本発明の電子デバイスを備える電子機器の一例として、インクジェットプリンタを説明する。
図１は、本発明の電子機器の一例であるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図１中、上側を「上部」、下側を「下部」という。 <Inkjet printer (electronic equipment)>
First, an inkjet printer will be described as an example of the electronic apparatus of the present invention, that is, an electronic apparatus including the electronic device of the present invention.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an ink jet printer as an example of the electronic apparatus of the present invention. In the following description, in FIG. 1, the upper side is referred to as “upper part” and the lower side is referred to as “lower part”.

図１に示すインクジェットプリンタ３００は、装置本体３０２を備えており、上部後方に記録用紙（記録媒体）Ｐを設置するトレイ３２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排紙口３２２と、上部面に操作パネル３０７とが設けられている。
操作パネル３０７は、例えば、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
また、装置本体３０２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット３０３を備える印刷装置（印刷手段）３０４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置３０４に送り込む給紙装置（給紙手段）３０５と、印刷装置３０４および給紙装置３０５を制御する制御部（制御手段）３０６と、各部に電力を供給する電源部（図示せず）とを有している。 An ink jet printer 300 shown in FIG. 1 includes an apparatus main body 302, a tray 321 on which recording paper (recording medium) P is installed at the upper rear side, a paper discharge port 322 for discharging the recording paper P on the lower front side, and an upper part. An operation panel 307 is provided on the surface.
The operation panel 307 includes, for example, an organic EL display, a liquid crystal display, an LED lamp, and the like, and a display unit (not shown) that displays an error message and the like, and an operation unit (not shown) that includes various switches and the like. And.
Further, inside the apparatus main body 302, a printing apparatus (printing means) 304 mainly including a reciprocating head unit 303 and a paper feeding apparatus (paper feeding means) for feeding recording paper P to the printing apparatus 304 one by one. 305, a control unit (control unit) 306 that controls the printing device 304 and the paper feeding device 305, and a power source unit (not shown) that supplies power to each unit.

制御部３０６の制御により、給紙装置３０５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット３０３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット３０３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット３０３の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
印刷装置３０４は、ヘッドユニット３０３と、ヘッドユニット３０３の駆動源となるキャリッジモータ３４１と、キャリッジモータ３４１の回転を受けて、ヘッドユニット３０３を往復動させる往復動機構３４２とを備えている。 Under the control of the control unit 306, the paper feeding device 305 intermittently feeds the recording paper P one by one. The recording paper P passes near the lower part of the head unit 303. At this time, the head unit 303 reciprocates in a direction substantially perpendicular to the feeding direction of the recording paper P, and printing on the recording paper P is performed. That is, the reciprocating motion of the head unit 303 and the intermittent feeding of the recording paper P are the main scanning and sub-scanning in printing, and ink jet printing is performed.
The printing apparatus 304 includes a head unit 303, a carriage motor 341 that serves as a drive source for the head unit 303, and a reciprocating mechanism 342 that reciprocates the head unit 303 in response to the rotation of the carriage motor 341.

ヘッドユニット３０３は、その下部に、本発明の電子デバイスであるインクジェットヘッド１と、インクジェットヘッド１にインクを供給するインクカートリッジ３３１と、インクジェットヘッド１およびインクカートリッジ３３１を搭載したキャリッジ３３２とを有している。
なお、インクカートリッジ３３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。この場合、ヘッドユニット３０３には、各色にそれぞれ対応したインクジェットヘッド１が設けられることになる。 The head unit 303 has an ink jet head 1 which is an electronic device of the present invention, an ink cartridge 331 for supplying ink to the ink jet head 1, and a carriage 332 on which the ink jet head 1 and the ink cartridge 331 are mounted at the lower part thereof. ing.
Note that full-color printing is possible by using an ink cartridge 331 that is filled with ink of four colors, yellow, cyan, magenta, and black (black). In this case, the head unit 303 is provided with the inkjet head 1 corresponding to each color.

往復動機構３４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸３４２Ａと、キャリッジガイド軸３４２Ａと平行に延在するタイミングベルト３４２Ｂとを有している。
キャリッジ３３２は、キャリッジガイド軸３４２Ａに往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト３４２Ｂの一部に固定されている。
キャリッジモータ３４１の動作により、プーリ（図示せず）を介してタイミングベルト３４２Ｂを正逆走行させると、キャリッジガイド軸３４２Ａに案内されて、ヘッドユニット３０３が往復動する。そして、この往復動の際に、インクジェットヘッド１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。 The reciprocating mechanism 342 has a carriage guide shaft 342A supported at both ends by a frame (not shown), and a timing belt 342B extending in parallel with the carriage guide shaft 342A.
The carriage 332 is supported by the carriage guide shaft 342A so as to be reciprocally movable, and is fixed to a part of the timing belt 342B.
When the timing belt 342B travels forward and backward via a pulley (not shown) by the operation of the carriage motor 341, the head unit 303 reciprocates while being guided by the carriage guide shaft 342A. During this reciprocation, ink is appropriately discharged from the inkjet head 1 and printing on the recording paper P is performed.

給紙装置３０５は、その駆動源となる給紙モータ３５１と、給紙モータ３５１の作動により回転する給紙ローラ３５２とを有している。
給紙ローラ３５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ３５２ａと駆動ローラ３５２ｂとで構成され、駆動ローラ３５２ｂは給紙モータ３５１に連結されている。これにより、給紙ローラ３５２は、トレイ３２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置３０４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ３２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。 The sheet feeding device 305 includes a sheet feeding motor 351 serving as a driving source thereof, and a sheet feeding roller 352 that is rotated by the operation of the sheet feeding motor 351.
The paper feed roller 352 includes a driven roller 352a and a drive roller 352b that are vertically opposed to each other with a feeding path (recording paper P) of the recording paper P interposed therebetween. The drive roller 352b is connected to the paper feed motor 351. As a result, the paper feed roller 352 can feed a large number of recording sheets P set on the tray 321 one by one toward the printing apparatus 304. Instead of the tray 321, a configuration may be adopted in which a paper feed cassette that accommodates the recording paper P can be detachably mounted.

制御部３０６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置３０４や給紙装置３０５等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部３０６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、後述する本発明の圧電素子（振動源）を駆動する圧電素子駆動回路、印刷装置３０４（キャリッジモータ３４１）を駆動する駆動回路、給紙装置３０５（給紙モータ３５１）を駆動する駆動回路、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路、および、印刷データを処理するデータ処理回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。
また、ＣＰＵには、例えば、インクジェットヘッド１の周囲の環境条件（例えば、温度、湿度等）、インクの吐出状況、記録用紙（記録媒体）Ｐ上の印刷状況、記録用紙Ｐの供給状態、記録用紙Ｐの印刷部位付近の雰囲気のインク溶媒濃度等を検出可能な各種センサが、それぞれ電気的に接続されている。 The control unit 306 performs printing by controlling the printing device 304, the paper feeding device 305, and the like based on print data input from a host computer such as a personal computer or a digital camera.
Although not shown, the control unit 306 mainly includes a memory for storing a control program for controlling each unit, a piezoelectric element driving circuit for driving a piezoelectric element (vibration source) of the present invention, which will be described later, and a printing device 304 (carriage). A driving circuit for driving the motor 341), a driving circuit for driving the paper feeding device 305 (paper feeding motor 351), a communication circuit for obtaining print data from the host computer, and a data processing circuit for processing the print data, And a CPU that is electrically connected to each unit and performs various controls in each unit.
Further, the CPU includes, for example, environmental conditions (for example, temperature, humidity, etc.) around the ink jet head 1, ink ejection status, printing status on the recording paper (recording medium) P, supply status of the recording paper P, recording Various sensors capable of detecting the ink solvent concentration and the like in the atmosphere in the vicinity of the printing portion of the paper P are electrically connected to each other.

このようなインクジェットプリンタ３００では、まず、ＣＰＵが、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。次いで、データ処理回路は、この印刷データを処理する。次いで、ＣＰＵは、この処理データおよび各種センサの検出データに基づいて、各駆動回路にそれぞれ駆動信号を出力する。この駆動信号により印刷装置３０４および給紙装置３０５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。 In such an ink jet printer 300, first, the CPU obtains print data via a communication circuit and stores it in a memory. Next, the data processing circuit processes this print data. Next, the CPU outputs a drive signal to each drive circuit based on the processing data and detection data of various sensors. The printing device 304 and the paper feeding device 305 are operated by this drive signal. As a result, printing is performed on the recording paper P.

＜インクジェットヘッド（電子デバイス）＞
次に、本発明の電子デバイス、すなわち本発明の圧電素子を備える電子デバイスの一例として、前述したインクジェットヘッド１を詳細に説明する。
図２は、インクジェットヘッド１を示す部分断面分解斜視図、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中、上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」、紙面手前側を「左」、紙面奥側を「右」と言い、図３中、上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」、左側を「左」、右側を「右」と言う。 <Inkjet head (electronic device)>
Next, the above-described inkjet head 1 will be described in detail as an example of the electronic device of the present invention, that is, the electronic device including the piezoelectric element of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional exploded perspective view showing the inkjet head 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In the following, for convenience of explanation, in FIG. 2, the upper side is “upper” or “upper”, the lower side is “lower” or “lower”, the front side of the page is “left”, and the rear side of the page is “right”. In FIG. 3, the upper side is referred to as “upper” or “upper”, the lower side as “lower” or “lower”, the left side as “left”, and the right side as “right”.

図２および図３に示すインクジェットヘッド１にあっては、キャビティ基板２の上面に、複数のノズル孔３２を有するノズル基板３が接合され、キャビティ基板２とノズル基板３との間に、複数のノズル孔３２に対応するように複数のインク吐出室２２が区画形成されている。そして、複数のインク吐出室２２に対応するように、前記キャビティ基板２の下面には、インク吐出の駆動源である複数の圧電素子４が接合されている。 In the inkjet head 1 shown in FIGS. 2 and 3, a nozzle substrate 3 having a plurality of nozzle holes 32 is bonded to the upper surface of the cavity substrate 2, and a plurality of nozzle substrates 3 are interposed between the cavity substrate 2 and the nozzle substrate 3. A plurality of ink discharge chambers 22 are defined so as to correspond to the nozzle holes 32. A plurality of piezoelectric elements 4 serving as ink ejection drive sources are bonded to the lower surface of the cavity substrate 2 so as to correspond to the plurality of ink ejection chambers 22.

より具体的に説明すると、キャビティ基板２には、１つの共有インク室２１と複数のインク吐出室２２とを形成するための溝が形成され、ノズル基板３には、１つの共通インク室２１と複数のインク吐出室２２とを連通させる複数のインクオリフィス３１を形成するための溝が形成されている。そして、キャビティ基板２とノズル基板３とが接合されることにより、これらの間に、共通インク室２１と、インクオリフィス３１、複数のインク吐出室２２が区画形成されている。このようなキャビティ基板２およびノズル基板３は、それぞれ、例えば、シリコンを主材料として構成されている。
ノズル基板３には、各インク吐出室２２の先端側の部分に対応する位置に、ノズル孔３２が形成されており、ノズル孔３２はインク吐出室２２に連通している。 More specifically, the cavity substrate 2 is provided with a groove for forming one shared ink chamber 21 and a plurality of ink discharge chambers 22, and the nozzle substrate 3 has one common ink chamber 21 and Grooves for forming a plurality of ink orifices 31 that communicate with the plurality of ink discharge chambers 22 are formed. The cavity substrate 2 and the nozzle substrate 3 are joined to each other, so that a common ink chamber 21, an ink orifice 31, and a plurality of ink discharge chambers 22 are defined between them. Each of the cavity substrate 2 and the nozzle substrate 3 is made of, for example, silicon as a main material.
A nozzle hole 32 is formed in the nozzle substrate 3 at a position corresponding to the tip side portion of each ink discharge chamber 22, and the nozzle hole 32 communicates with the ink discharge chamber 22.

キャビティ基板２の各インク吐出室２２の下壁部分は、薄肉とされており、面外方向、すなわち図２において上下方向に弾性変位可能な振動板２３として機能するようになっている。
また、キャビティ基板２は、共通インク室２１の下壁部分に、外部から共通インク室２１内にインクを供給するためのインク供給口２４が形成されている。インクは、外部の図示しないインクタンクから、インク供給口２４を通って共通インク室２１に供給される。共通インク室２１に供給されたインクは、各インクオリフィス３１を通って、各インク吐出室２２に供給される。 The lower wall portion of each ink discharge chamber 22 of the cavity substrate 2 is thin and functions as a vibration plate 23 that can be elastically displaced in the out-of-plane direction, that is, in the vertical direction in FIG.
In the cavity substrate 2, an ink supply port 24 for supplying ink from the outside into the common ink chamber 21 is formed in the lower wall portion of the common ink chamber 21. Ink is supplied from an external ink tank (not shown) to the common ink chamber 21 through the ink supply port 24. The ink supplied to the common ink chamber 21 is supplied to each ink discharge chamber 22 through each ink orifice 31.

キャビティ基板２の各振動板２３の下面に、圧電素子４が接合されている。すなわち、複数の圧電素子４が、複数の振動板２３に対応して、キャビティ基板２の下面に接合されている。各圧電素子４は、図示しない電圧印加手段に接続されており、電圧が印加されることにより、キャビティ基板２の振動板２３を振動（変位）させるようになっている。なお、圧電素子４については後に詳述する。 The piezoelectric element 4 is bonded to the lower surface of each diaphragm 23 of the cavity substrate 2. That is, the plurality of piezoelectric elements 4 are bonded to the lower surface of the cavity substrate 2 so as to correspond to the plurality of diaphragms 23. Each piezoelectric element 4 is connected to a voltage application means (not shown), and is adapted to vibrate (displace) the diaphragm 23 of the cavity substrate 2 when a voltage is applied. The piezoelectric element 4 will be described in detail later.

以上のようなインクジェットヘッド１では、図示しない電圧印加手段が圧電素子４に駆動電圧を印加すると、振動板２３がノズル基板３と逆側へ撓んで変位し、インク吐出室２２の容積が拡大する。次に、駆動電圧を解除すると、振動板２３はその弾性復帰力によって復帰し、インク吐出室２２の容積が急激に収縮する。このときに発生するインク圧力により、インク吐出室２２を満たすインクの一部が、このインク吐出室２２に連通しているノズル孔３２からインク滴として吐出される。 In the ink jet head 1 as described above, when a voltage applying unit (not shown) applies a driving voltage to the piezoelectric element 4, the vibration plate 23 is deflected and displaced to the opposite side of the nozzle substrate 3, and the volume of the ink discharge chamber 22 is increased. . Next, when the drive voltage is released, the diaphragm 23 is restored by its elastic restoring force, and the volume of the ink discharge chamber 22 is rapidly contracted. Due to the ink pressure generated at this time, a part of the ink filling the ink discharge chamber 22 is discharged as an ink droplet from the nozzle hole 32 communicating with the ink discharge chamber 22.

＜圧電素子＞
次に、本発明の圧電素子の一例として、前述した圧電素子４（ピエゾ素子）を詳細に説明する。
各圧電素子４は、圧電材料を主材料として構成された圧電体（圧電体層）４１と、この圧電体４１を挟持する１対の電極４２、４３とを有している。そして、上側に位置する電極４２が振動板２３の下面に接合されているとともに、下側に位置する電極４３が付された圧電体４１を覆うように保護膜４４が設けられている。
このような圧電素子４にあっては、電極４２と電極４３との間に電圧を印加することにより、圧電体４１を変位（変形）させて駆動する。これにより、振動板２３を振動させる。このような圧電素子４は、圧電体４１が１対の電極４２、４３の間に介在していて、ピエゾ素子を構成している。 <Piezoelectric element>
Next, the piezoelectric element 4 (piezo element) described above will be described in detail as an example of the piezoelectric element of the present invention.
Each piezoelectric element 4 includes a piezoelectric body (piezoelectric layer) 41 composed of a piezoelectric material as a main material, and a pair of electrodes 42 and 43 that sandwich the piezoelectric body 41. The upper electrode 42 is joined to the lower surface of the diaphragm 23, and a protective film 44 is provided so as to cover the piezoelectric body 41 to which the lower electrode 43 is attached.
In such a piezoelectric element 4, the piezoelectric body 41 is driven by being displaced (deformed) by applying a voltage between the electrode 42 and the electrode 43. Thereby, the diaphragm 23 is vibrated. In such a piezoelectric element 4, the piezoelectric body 41 is interposed between the pair of electrodes 42 and 43, and constitutes a piezoelectric element.

圧電体４１は、振動板２３の下面全体をほぼ覆うように形成されている。なお、圧電体４１の形状、大きさは、振動板２３を振動可能であれば、これに限定されない。
圧電体４１を構成する圧電材料としては、例えば、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）、チタン酸バリウム、水晶、その他、各種のものが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウムおよびチタン酸ジルコン酸鉛のうちの少なくとも１種を主とするものが好ましい。このような材料で圧電体４１を構成することにより、より高い周波数で圧電素子４を駆動することができる。 The piezoelectric body 41 is formed so as to substantially cover the entire lower surface of the diaphragm 23. The shape and size of the piezoelectric body 41 are not limited to this as long as the diaphragm 23 can vibrate.
Examples of the piezoelectric material constituting the piezoelectric body 41 include zinc oxide, aluminum nitride, lithium tantalate, lithium niobate, potassium niobate, lead zirconate titanate (PZT), barium titanate, crystal, and various other types. Among these, one or more of these can be used in combination, and in particular, zinc oxide, aluminum nitride, lithium tantalate, lithium niobate, potassium niobate and lead zirconate titanate Those mainly comprising at least one of them are preferred. By configuring the piezoelectric body 41 with such a material, the piezoelectric element 4 can be driven at a higher frequency.

電極４２は、圧電体４１よりも長尺となっていて、キャビティ基板２の下面上で電源（図示せず）との接続が可能となっている。
一方、電極４３は、圧電体４１の長さよりも長尺で、かつ、電極４２の長さよりも短尺になっている。したがって、電極４３は、電極４２上で電源（図示せず）との接続が可能となっている。
なお、電極４２と電極４３との間には、圧電体４１のほかに、絶縁層４５が介在していて、これらの間の短絡を防止している。 The electrode 42 is longer than the piezoelectric body 41 and can be connected to a power source (not shown) on the lower surface of the cavity substrate 2.
On the other hand, the electrode 43 is longer than the length of the piezoelectric body 41 and shorter than the length of the electrode 42. Therefore, the electrode 43 can be connected to a power source (not shown) on the electrode 42.
In addition to the piezoelectric body 41, an insulating layer 45 is interposed between the electrode 42 and the electrode 43 to prevent a short circuit therebetween.

電極４２、４３の構成材料としては、それぞれ、導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等の導電性材料、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ_２等の導電性酸化物、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の導電性高分子材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、前記導電性高分子材料は、通常、酸化鉄、ヨウ素、無機酸、有機酸、ポリスチレンサルフォニック酸などの高分子でドープされ導電性を付与された状態で用いられる。これらの中でも、電極の構成材料としては、それぞれ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ａｌまたはこれらを含む合金を主とするものが好適に用いられる。 The constituent materials of the electrodes 42 and 43 are not particularly limited as long as they have conductivity. For example, Pd, Pt, Au, Ag, W, Ta, Mo, Al, Cr, Ti, Ir, Cu Or conductive materials such as alloys containing these, conductive oxides such as ITO, FTO, ATO, SnO ₂ , carbon-based materials such as carbon black, carbon nanotubes, fullerenes, polyacetylene, polypyrrole, PEDOT (poly-ethylene dioxythiophene) Examples thereof include conductive polymer materials such as polythiophene, polyaniline, poly (p-phenylene), polyfluorene, polycarbazole, polysilane or derivatives thereof, and one or more of these are used in combination. be able to. The conductive polymer material is usually used in a state of being doped with a polymer such as iron oxide, iodine, inorganic acid, organic acid, polystyrene sulphonic acid and imparted with conductivity. Among these, as materials for the electrodes, those mainly composed of Pt, Ni, Cu, Co, Au, Pd, Ag, Cr, Ti, Ir, Al or alloys containing these are preferably used.

保護膜４４は、複数の圧電素子４を覆うように形成されている。本実施形態では、複数の圧電素子４は、１つの保護膜４４によって覆われている。
より具体的には、保護膜４４は、キャビティ基板２と反対側で、圧電体４１を覆うように設けられている。
また、保護膜４４は、電源との接続部を除いて、電極４３の一部も覆っている。これにより、電極４３の劣化を防止するとともに、水分による圧電体４１の劣化をより確実に防止することができる。 The protective film 44 is formed so as to cover the plurality of piezoelectric elements 4. In the present embodiment, the plurality of piezoelectric elements 4 are covered with one protective film 44.
More specifically, the protective film 44 is provided on the side opposite to the cavity substrate 2 so as to cover the piezoelectric body 41.
The protective film 44 also covers a part of the electrode 43 except for the connection portion with the power source. Thereby, deterioration of the electrode 43 can be prevented, and deterioration of the piezoelectric body 41 due to moisture can be more reliably prevented.

保護膜４４は、主として無機材料で構成されていて、水バリア性を有し、水分による圧電体４１の劣化を防止する機能を有する。
この無機材料としては、保護膜４４を水バリア性を有するものとすることができるものであれば、特に限定されず、各種無機材料を用いることができる。例えば、前記無機材料としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｉｒ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｚｎまたはこれらを含む合金、酸化物、窒化物、酸窒化物等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。 The protective film 44 is mainly composed of an inorganic material, has a water barrier property, and has a function of preventing deterioration of the piezoelectric body 41 due to moisture.
The inorganic material is not particularly limited as long as the protective film 44 can have a water barrier property, and various inorganic materials can be used. For example, the inorganic material includes Al, Si, Ta, Nb, Ti, Ir, Zr, Ni, Pd, Pt, Au, Ag, Cu, W, Mo, Cr, Zn, or an alloy, oxide, A nitride, an oxynitride, etc. are mentioned, Among these, it can use 1 type or in combination of 2 or more types.

そして、この保護膜４４の少なくとも一部には、撥水処理が施されている。これにより、保護膜４４にピンホールやクラックなどの欠損部が生じていても、湿気や製造工程に用いる薬液などの水分が欠損部を通じて侵入するのを防止することができる。その結果、水分による圧電体４１の特性の劣化を防止し、圧電素子４の特性を長期にわたり優れたものとすることができる。 At least a part of the protective film 44 is subjected to water repellent treatment. Thereby, even if a defect portion such as a pinhole or a crack is generated in the protective film 44, it is possible to prevent moisture or moisture such as a chemical solution used in the manufacturing process from entering through the defect portion. As a result, deterioration of the characteristics of the piezoelectric body 41 due to moisture can be prevented, and the characteristics of the piezoelectric element 4 can be made excellent over a long period of time.

言い換えすれば、ピンホールやクラックなどの欠損部が生じやすい薄い保護膜４４であっても、水分による圧電体４１の特性の劣化を確実に防止し、圧電素子４の特性を長期にわたり優れたものとすることができる。このような薄い保護膜４４は、圧電体４１の変位を阻害するのを最小限に抑えることができるので、圧電素子４の特性を優れたものとすることができる。 In other words, even the thin protective film 44 in which a defect such as a pinhole or a crack is likely to occur can surely prevent the deterioration of the characteristics of the piezoelectric body 41 due to moisture, and have excellent characteristics of the piezoelectric element 4 over a long period of time. It can be. Such a thin protective film 44 can suppress the displacement of the piezoelectric body 41 to a minimum, so that the characteristics of the piezoelectric element 4 can be made excellent.

また、本実施形態では、前述したように圧電素子４がピエゾ素子を構成しているが、本発明は、ピエゾ素子のように圧電体４１の変位量の大きい場合であっても、水分による圧電体４１の劣化を防止しつつ、保護膜４４の厚さを薄くして圧電体４１の変位の応答性を優れたものとすることができる。このように、本発明は、ピエゾ素子のように圧電体４１の変位量が大きく保護膜４４にクラックが生じやすい場合に特に効果的である。 In this embodiment, as described above, the piezoelectric element 4 constitutes a piezoelectric element. However, the present invention is not limited to piezoelectricity caused by moisture even when the displacement of the piezoelectric body 41 is large as in the piezoelectric element. While preventing the body 41 from being deteriorated, the thickness of the protective film 44 can be reduced, and the displacement response of the piezoelectric body 41 can be made excellent. As described above, the present invention is particularly effective when the displacement amount of the piezoelectric body 41 is large and a crack is likely to occur in the protective film 44 as in a piezo element.

この撥水処理としては、保護膜４４の外表面に撥水性を付与することができるものであれば、特に限定されず、例えば、フッ素イオン等の撥水性を付与し得るイオンを注入（打ち込む）方法、撥水性を有する撥水膜を保護膜４４の外表面に形成する方法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、この撥水処理については、後に詳述する。
なお、各圧電素子４の圧電体４１を覆う保護膜は、それぞれ別体として形成されていてもよい。また、保護膜は、圧電素子４の圧電体４１の少なくとも一部を覆うように形成されていれば、本発明の効果を得ることができる。 The water repellent treatment is not particularly limited as long as it can impart water repellency to the outer surface of the protective film 44. For example, ions that can impart water repellency such as fluorine ions are implanted (implanted). One or a combination of two or more methods, a method of forming a water-repellent film having water repellency on the outer surface of the protective film 44, and the like can be used. This water repellent treatment will be described in detail later.
The protective film covering the piezoelectric body 41 of each piezoelectric element 4 may be formed as a separate body. Further, if the protective film is formed so as to cover at least a part of the piezoelectric body 41 of the piezoelectric element 4, the effect of the present invention can be obtained.

ここで、前述した圧電素子４（ピエゾ素子）の製造方法の一例（第１の例）を詳細に説明する。
（第１の例）
図４は、本実施形態のピエゾ素子４の製造方法の第１の例を説明するための図（縦断面図）である。なお、図４は、図２におけるＡ−Ａ線断面に対応する断面を示している。また、以下では、説明の便宜上、図４中の上側を「上」、下側を「下」と言う。 Here, an example (first example) of a method for manufacturing the piezoelectric element 4 (piezo element) described above will be described in detail.
(First example)
FIG. 4 is a view (longitudinal sectional view) for explaining a first example of the method for manufacturing the piezo element 4 of the present embodiment. 4 shows a cross section corresponding to the cross section taken along the line AA in FIG. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 4 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

第１の例における圧電素子４の製造方法は、［１Ａ］キャビティ基板２を製造するための基板２ａを用意する工程と、［１Ｂ］電極４２を形成する工程と、［１Ｃ］圧電体４１を形成する工程と、［１Ｄ］絶縁層４５を形成する工程と、［１Ｅ］電極４３を形成する工程と、［１Ｆ］保護膜４４のための処理前保護膜を形成する工程と、［１Ｇ］処理前保護膜に撥水処理を施して保護膜４４を形成する工程とを有する。以下、各工程を順次詳細に説明する。
［１Ａ］
まず、キャビティ基板２を製造するための基板として、図４（ａ）に示すように、例えば、シリコンを主材料として構成された基板２ａを用意する。 The manufacturing method of the piezoelectric element 4 in the first example includes [1A] a step of preparing a substrate 2a for manufacturing the cavity substrate 2, a [1B] step of forming an electrode 42, and [1C] a piezoelectric body 41. Forming, [1D] forming the insulating layer 45, [1E] forming the electrode 43, [1F] forming a pre-treatment protective film for the protective film 44, [1G] Forming a protective film 44 by subjecting the protective film before treatment to a water repellent treatment. Hereinafter, each process will be described in detail.
[1A]
First, as a substrate for manufacturing the cavity substrate 2, as shown in FIG. 4A, for example, a substrate 2a made of silicon as a main material is prepared.

［１Ｂ］
次に、図４（ｂ）に示すように、基板２ａの一方の面上に、電極４２を形成する。
より具体的には、基板２ａの一方の面上に導電膜を形成した後、この導電膜の不要部分を除去することにより、電極４２を形成する。
導電膜の構成材料としては、前述したような電極４２、４３の構成材料と同様のものを用いることができる。 [1B]
Next, as shown in FIG. 4B, an electrode 42 is formed on one surface of the substrate 2a.
More specifically, after forming a conductive film on one surface of the substrate 2a, an unnecessary portion of the conductive film is removed to form the electrode 42.
As the constituent material of the conductive film, the same constituent materials as those of the electrodes 42 and 43 as described above can be used.

導電膜の形成方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、金属箔の接合等が挙げられる。
導電膜の不要部分の除去に際しては、例えば、導電膜上に、フォトリソグラフィ法によって、電極４２に対応する平面形状のフォトレジストを形成する。そして、このフォトレジストをマスクとして、導電膜をエッチングした後、フォトレジストを剥離除去する。これにより、図４（ｂ）に示すように、基板２ａの一方の面上に電極４２が形成される。
この導電膜のエッチング方法としては、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the method for forming the conductive film include chemical vapor deposition (CVD) such as plasma CVD, thermal CVD, and laser CVD, vacuum deposition, sputtering (low temperature sputtering), dry plating methods such as ion plating, electrolytic plating, and immersion. Examples thereof include wet plating methods such as plating and electroless plating, thermal spraying methods, sol-gel methods, MOD methods, and metal foil bonding.
When removing the unnecessary portion of the conductive film, for example, a planar photoresist corresponding to the electrode 42 is formed on the conductive film by photolithography. Then, after etching the conductive film using this photoresist as a mask, the photoresist is peeled and removed. Thereby, as shown in FIG.4 (b), the electrode 42 is formed on one surface of the board | substrate 2a.
As an etching method of this conductive film, for example, one or more of physical etching methods such as plasma etching, reactive ion etching, beam etching, and light assist etching, and chemical etching methods such as wet etching are used. Can be used in combination.

［１Ｃ］
次に、図４（ｃ）に示すように、電極４２上に、圧電体４１を形成する。
圧電体４１の形成方法としては、前述した電極４２の形成方法と同様のものを用いることができる。
［１Ｄ］
次に、図４（ｄ）に示すように、電極４２上に、圧電体４１の隣接するように、絶縁層４５を形成する。
絶縁層４５の形成方法としては、前述した電極４２の形成方法と同様のものを用いることができる。 [1C]
Next, as shown in FIG. 4C, the piezoelectric body 41 is formed on the electrode 42.
As a method of forming the piezoelectric body 41, the same method as the method of forming the electrode 42 described above can be used.
[1D]
Next, as illustrated in FIG. 4D, an insulating layer 45 is formed on the electrode 42 so as to be adjacent to the piezoelectric body 41.
As a method for forming the insulating layer 45, the same method as the method for forming the electrode 42 described above can be used.

［１Ｅ］
次に、図４（ｅ）に示すように、圧電体４１上および絶縁層４５上に、電極４３を形成する。
電極４３の形成方法としては、前述した電極４２の形成方法と同様のものを用いることができる。 [1E]
Next, as shown in FIG. 4E, the electrode 43 is formed on the piezoelectric body 41 and the insulating layer 45.
As a method for forming the electrode 43, the same method as the method for forming the electrode 42 described above can be used.

［１Ｆ］
次に、図４（ｆ）に示すように、電極４３上および圧電体４１の側面を覆うように、保護膜４４のための処理前保護膜４４ａを形成する。
より具体的には、前述した電極４２の形成方法と同様にして、主として無機材料で構成された処理前保護膜４４ａを形成する。 [1F]
Next, as shown in FIG. 4F, a pre-treatment protective film 44 a for the protective film 44 is formed so as to cover the electrode 43 and the side surface of the piezoelectric body 41.
More specifically, the pre-treatment protective film 44a mainly made of an inorganic material is formed in the same manner as the method for forming the electrode 42 described above.

［１Ｇ］
次に、図４（ｇ）に示すように、処理前保護膜４４ａに、フッ素イオン等の撥水性を付与し得るイオンを注入して（打ち込んで）、保護膜４４を形成する。これにより、圧電素子４が形成される。その後、図４（ｇ）に示すように、このように圧電素子４の形成された基板２ａの他方の面（圧電素子４が形成されている面と反対側の面）に、共通インク室２１のための溝２１ａとインク吐出室２２のための溝２２ａを形成して、キャビティ基板２を得る。 [1G]
Next, as shown in FIG. 4G, ions that can impart water repellency such as fluorine ions are implanted (implanted) into the pre-treatment protective film 44a to form the protective film 44. Thereby, the piezoelectric element 4 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 4G, the common ink chamber 21 is formed on the other surface (the surface opposite to the surface on which the piezoelectric element 4 is formed) of the substrate 2a on which the piezoelectric element 4 is thus formed. The cavity substrate 2 is obtained by forming the groove 21 a for the ink discharge and the groove 22 a for the ink discharge chamber 22.

処理前保護膜４４ａに施す撥水処理として、フッ素イオン等の撥水性を付与し得るイオンを注入（打ち込む）方法を用いる場合、具体的には、主として無機材料で構成された処理前保護膜４４ａが形成された基板２ａをチャンバー内にセット（設置）した状態で、ガス状のフッ素化合物を供給しつつ電界を付与する。これにより、ガス状のフッ素化合物がプラズマ化されてフッ素プラズマが発生する。このフッ素プラズマが処理前保護膜４４ａの外表面に照射され、処理前保護膜４４ａの外表面に、例えば、吸着、結合等する。その結果、処理前保護膜４４ａの外表面付近がフッ素化されて、少なくとも外表面（全体または外表面付近のみ）に撥水性を有する保護膜４４が得られる。
かかる方法によれば、処理前保護膜４４ａの外表面をほぼ全体にわたって均一にフッ素化することができ、外表面に均一に（ムラなく）撥水性を有する保護膜４４を得ることができる。 When a method of implanting (implanting) ions capable of imparting water repellency such as fluorine ions is used as the water repellent treatment applied to the pretreatment protective film 44a, specifically, the pretreatment protective film 44a mainly composed of an inorganic material. An electric field is applied while supplying a gaseous fluorine compound in a state where the substrate 2a on which is formed is set (installed) in the chamber. As a result, the gaseous fluorine compound is turned into plasma and fluorine plasma is generated. The fluorine plasma is irradiated on the outer surface of the pre-treatment protective film 44a, and is adsorbed, bonded, etc. to the outer surface of the pre-treatment protective film 44a. As a result, the vicinity of the outer surface of the pre-treatment protective film 44a is fluorinated, and the protective film 44 having water repellency at least on the outer surface (only the whole or only near the outer surface) is obtained.
According to this method, the outer surface of the pre-treatment protective film 44a can be fluorinated uniformly over the entire surface, and the protective film 44 having water repellency uniformly (without unevenness) can be obtained on the outer surface.

処理前保護膜４４ａの構成材料としては、前述した保護膜４４の構成材料と同様のものを用いることができる。
圧電体４１の厚さをＡ［ｎｍ］とし、保護膜４４または処理前保護膜４４ａの厚さをＣ［ｎｍ］としたときに、Ｃ／Ａが１／５００〜１／１０であるのが好ましく、Ｃ／Ａが１／５００〜1／２０であるのがより好ましい。これにより、保護膜４４が圧電体４１の変位を阻害するのを防止しつつ、保護膜４４の水バリア性をより優れたものとすることができる。 As the constituent material of the pretreatment protective film 44a, the same constituent material as that of the protective film 44 described above can be used.
When the thickness of the piezoelectric body 41 is A [nm] and the thickness of the protective film 44 or the protective film 44a before processing is C [nm], C / A is 1/500 to 1/10. Preferably, C / A is more preferably 1/500 to 1/20. Thereby, it is possible to make the water barrier property of the protective film 44 more excellent while preventing the protective film 44 from inhibiting the displacement of the piezoelectric body 41.

なお、本実施形態では、圧電体４１が１層で構成されているが、圧電体４１が複数層を積層して構成されていてもよい。この場合、圧電体４１の厚さとは、積層されたものの合計の厚さをいう。
また、保護膜４４または処理前保護膜４４ａの厚さは、１０〜１５０ｎｍであるのが好ましく、２０〜１００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、保護膜４４が圧電体４１の変位を阻害するのを防止しつつ、保護膜４４の水バリア性をより優れたものとすることができる。 In the present embodiment, the piezoelectric body 41 is configured by one layer, but the piezoelectric body 41 may be configured by stacking a plurality of layers. In this case, the thickness of the piezoelectric body 41 refers to the total thickness of the stacked layers.
In addition, the thickness of the protective film 44 or the pre-treatment protective film 44a is preferably 10 to 150 nm, and more preferably 20 to 100 nm. Thereby, it is possible to make the water barrier property of the protective film 44 more excellent while preventing the protective film 44 from inhibiting the displacement of the piezoelectric body 41.

また、ガス状のフッ素化合物としては、特に限定されないが、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ_４）、四フッ化エチレン（Ｃ_２Ｆ_４）、六フッ化プロピレン（Ｃ_３Ｆ_６）、八フッ化ブチレン（Ｃ_４Ｆ_８）、ＳＦ_６等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなガス状のフッ素化合物は、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス等の不活性ガスとともに、供給するようにしてもよい。これにより、比較的高い圧力下（例えば、大気圧下）において、フッ素プラズマを発生させることができるようになり、フッ素プラズマ処理をより簡便に行うことが可能になる。 Further, the gaseous fluorine compound is not particularly limited. For example, tetrafluoromethane (CF ₄ ), tetrafluoroethylene (C ₂ F ₄ ), propylene hexafluoride (C ₃ F ₆ ), eight fluorine Butylene chloride (C ₄ F ₈ ), SF _{6 and the} like can be mentioned, and one or more of these can be used in combination.
Such a gaseous fluorine compound may be supplied together with an inert gas such as helium gas, argon gas, or neon gas. As a result, fluorine plasma can be generated under a relatively high pressure (for example, under atmospheric pressure), and the fluorine plasma treatment can be performed more easily.

このガス状のフッ素化合物を供給する際の流量は、１０〜５００ｍｌ／ｍｉｎ程度であるのが好ましく、１０〜３００ｍｌ／ｍｉｎ程度であるのがより好ましい。
放電電力は、１００〜１５００Ｗ程度であるのが好ましく、３００〜５００Ｗ程度であるのがより好ましい。
処理温度は、１０〜２００℃程度であるのが好ましく、５０〜１００℃程度であるのがより好ましい。
より具体的には、例えば、ガス状のフッ素化合物としてヘリウムおよび四フッ化メタンを使用し、大気圧プラズマによりフッ素プラズマを生じさせる場合、ヘリウムの流量と四フッ化メタンの流量は、それぞれ、１０〜１００ｍｌ／ｍｉｎとし、放電電力を７００Ｗ程度とするのが好適である。 The flow rate when supplying the gaseous fluorine compound is preferably about 10 to 500 ml / min, and more preferably about 10 to 300 ml / min.
The discharge power is preferably about 100 to 1500 W, and more preferably about 300 to 500 W.
The treatment temperature is preferably about 10 to 200 ° C, more preferably about 50 to 100 ° C.
More specifically, for example, when helium and tetrafluoromethane are used as gaseous fluorine compounds and fluorine plasma is generated by atmospheric pressure plasma, the flow rate of helium and the flow rate of tetrafluoromethane are 10 respectively. It is preferable that the discharge power is about 700 W / min.

また、例えば、ガス状のフッ素化合物として四フッ化メタンまたはＳＦ_６を使用し、真空プラズマによりフッ素プラズマを生じさせる場合、真空度を１〜１００Ｐａとし、四フッ化メタンまたはＳＦ_６の流量は、１０〜５００ｍｌ／ｍｉｎとし、放電電力を８００〜１５００Ｗ程度とするのが好適である。
ガス状のフッ素化合物の流量、放電電力および処理温度を、それぞれ、前記範囲とすることにより、処理前保護膜の少なくとも外表面付近に、より容易かつ確実に撥水性を付与することができる。 For example, when tetrafluoride methane or SF ₆ is used as a gaseous fluorine compound and fluorine plasma is generated by vacuum plasma, the degree of vacuum is 1 to 100 Pa, and the flow rate of tetrafluoromethane or SF ₆ is It is preferable to set the discharge power to about 10 to 500 ml / min and the discharge power to about 800 to 1500 W.
By setting the flow rate, discharge power, and treatment temperature of the gaseous fluorine compound within the above ranges, water repellency can be more easily and reliably imparted to at least the vicinity of the outer surface of the protective film before treatment.

以上説明したように、撥水処理として、撥水性を付与し得るイオンを処理前保護膜の外表面に注入する方法を用いると、保護膜４４の厚さを抑えつつ、処理前保護膜４４ａに撥水処理を施すことができる。この場合、保護膜４４の厚さが薄いので、圧電体４１の変位の応答性をより優れたものとすることができる。
また、前述したような撥水処理は、保護膜４４の外表面全域に施されているのが好ましい。これにより、より確実に、水分による圧電体４１の劣化を防止することができる。
以上のようにして、圧電素子４を得ることができる。 As described above, when the method of injecting ions capable of imparting water repellency to the outer surface of the pre-treatment protective film is used as the water repellent treatment, the thickness of the protective film 44 is suppressed and the pre-treatment protective film 44a is formed. Water repellent treatment can be performed. In this case, since the thickness of the protective film 44 is thin, the displacement responsiveness of the piezoelectric body 41 can be further improved.
The water repellent treatment as described above is preferably performed on the entire outer surface of the protective film 44. Thereby, the deterioration of the piezoelectric body 41 due to moisture can be prevented more reliably.
The piezoelectric element 4 can be obtained as described above.

このように圧電素子４が形成された後に、基板２ａの他方の面（圧電素子４が形成されている面と反対側の面）に、図４（ｇ）に示すように、共通インク室２１のための溝２１ａとインク吐出室２２のための溝２２ａを形成して、キャビティ基板２を得る。
溝２１ａ、２２ａの形成方法としては、特に限定されず、例えば、ウェットエッチングやドライエッチングを用いることができる。溝２１ａ、２２ａの形成に際し、撥水処理された保護膜４４により圧電体４１が覆われているので、エッチングの際に、現像液、エッチング液、洗浄液等の水分による圧電体４１の劣化を防止することができる。すなわち、保護膜４４は、このエッチングに用いられるエッチング液等の薬液から保護する機能も有する。これにより、電子デバイスの製造工程を簡略化するとともに、歩留まりの低下を防止することができる。 After the piezoelectric element 4 is thus formed, the common ink chamber 21 is formed on the other surface of the substrate 2a (the surface opposite to the surface on which the piezoelectric element 4 is formed) as shown in FIG. The cavity substrate 2 is obtained by forming the groove 21 a for the ink discharge and the groove 22 a for the ink discharge chamber 22.
The method for forming the grooves 21a and 22a is not particularly limited, and for example, wet etching or dry etching can be used. When the grooves 21a and 22a are formed, the piezoelectric body 41 is covered with the water-repellent protective film 44, so that deterioration of the piezoelectric body 41 due to moisture such as a developing solution, an etching solution, and a cleaning solution is prevented during etching. can do. That is, the protective film 44 also has a function of protecting from a chemical solution such as an etching solution used for this etching. Thereby, the manufacturing process of the electronic device can be simplified and the yield can be prevented from decreasing.

このようにして得られたキャビティ基板２に、ノズル基板３を接合することにより、インクジェットヘッド１を得ることができる。
なお、前述した圧電素子４の製造方法では、電極４２、圧電体４１、絶縁層４５、電極４３、保護膜４４を順次形成したが、これらを形成するための層を予め積層し、この積層体の一部を除去することにより、電極４２、圧電体４１、絶縁層４５、電極４３、保護膜４４を一括して形成することもできる。 The ink jet head 1 can be obtained by bonding the nozzle substrate 3 to the cavity substrate 2 thus obtained.
In the manufacturing method of the piezoelectric element 4 described above, the electrode 42, the piezoelectric body 41, the insulating layer 45, the electrode 43, and the protective film 44 are sequentially formed. By removing a part of the electrode 42, the electrode 42, the piezoelectric body 41, the insulating layer 45, the electrode 43, and the protective film 44 can be collectively formed.

次に、前述した圧電素子４（ピエゾ素子）の製造方法の他の例（第２の例）を詳細に説明する。
（第２の例）
図５は、本実施形態のピエゾ素子４の製造方法の第２の例を説明するための図（縦断面図）である。なお、図５は、図２におけるＡ−Ａ線断面に対応する断面を示している。また、以下では、説明の便宜上、図４中の上側を「上」、下側を「下」と言う。 Next, another example (second example) of the method for manufacturing the piezoelectric element 4 (piezo element) described above will be described in detail.
(Second example)
FIG. 5 is a diagram (longitudinal sectional view) for explaining a second example of the manufacturing method of the piezo element 4 of the present embodiment. 5 shows a cross section corresponding to the cross section taken along the line AA in FIG. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 4 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

以下、圧電素子４の製造方法の第２の例について、前述した圧電素子４の製造方法の第１の例との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２の例における圧電素子４の製造方法は、［２Ａ］キャビティ基板２を製造するための基板２ａを用意する工程と、［２Ｂ］電極４２を形成する工程と、［２Ｃ］圧電体４１を形成する工程と、［２Ｄ］絶縁層４５を形成する工程と、［２Ｅ］電極４３を形成する工程と、［２Ｆ］保護膜４４のための処理前保護膜を形成する工程と、［２Ｇ］処理前保護膜に撥水処理を施して保護膜４４を形成する工程とを有する。
第２の例においては、工程［２Ｇ］以外は、第１の例と同様である。すなわち、第２の例における工程［２Ａ］〜［２Ｆ］は、第１の例における工程［２Ａ］〜［２Ｆ］と同様である。 Hereinafter, the second example of the method for manufacturing the piezoelectric element 4 will be described focusing on the differences from the first example of the method for manufacturing the piezoelectric element 4 described above, and the description of the same matters will be omitted.
The method of manufacturing the piezoelectric element 4 in the second example includes [2A] a step of preparing a substrate 2a for manufacturing the cavity substrate 2, [2B] a step of forming an electrode 42, and [2C] a piezoelectric body 41. Forming, [2D] insulating layer 45, [2E] forming electrode 43, [2F] forming a pre-treatment protective film for protective film 44, [2G] Forming a protective film 44 by subjecting the protective film before treatment to a water repellent treatment.
The second example is the same as the first example except for the step [2G]. That is, steps [2A] to [2F] in the second example are the same as steps [2A] to [2F] in the first example.

［２Ｇ］
図５（ｇ）に示すように、処理前保護膜４４ａの外表面に、撥水性を有する撥水膜４４ｂを形成して、保護膜４４を形成する。これにより、圧電素子４が形成される。その後、図５（ｇ）に示すように、このように圧電素子４の形成された基板２ａの他方の面（圧電素子４が形成されている面と反対側の面）に、共通インク室２１のための溝２１ａとインク吐出室２２のための溝２２ａを形成して、キャビティ基板２を得る。 [2G]
As shown in FIG. 5G, a protective film 44 is formed by forming a water-repellent water-repellent film 44b on the outer surface of the pre-treatment protective film 44a. Thereby, the piezoelectric element 4 is formed. After that, as shown in FIG. 5G, the common ink chamber 21 is formed on the other surface (the surface opposite to the surface on which the piezoelectric element 4 is formed) of the substrate 2a on which the piezoelectric element 4 is thus formed. The cavity substrate 2 is obtained by forming the groove 21 a for the ink discharge and the groove 22 a for the ink discharge chamber 22.

処理前保護膜４４ａに施す撥水処理として、撥水性を有する撥水膜４４ｂを処理前保護膜４４ａの外表面に形成する方法を用いる場合、より具体的には、例えば、処理前保護膜４４ａの外表面に、撥水膜形成用材料を供給した後、これを必要に応じて乾燥すること等により形成することができる。この場合、撥水膜４４ｂは、基板２ａの一方の面全体を覆うように形成した後、不要部分を除去するようにして形成してもよいし、基板２ａの一方の面側の必要部分のみに選択的に形成してもよい。 When using a method of forming a water-repellent water-repellent film 44b on the outer surface of the pre-treatment protective film 44a as the water-repellent treatment applied to the pre-treatment protective film 44a, more specifically, for example, the pre-treatment protective film 44a After the water repellent film-forming material is supplied to the outer surface, it can be formed by drying it as necessary. In this case, the water repellent film 44b may be formed so as to cover one whole surface of the substrate 2a and then remove unnecessary portions, or only a necessary portion on one surface side of the substrate 2a. Alternatively, it may be formed selectively.

処理前保護膜４４ａの外表面に撥水膜形成用材料を選択的に供給する方法としては、例えば、撥水膜形成用材料を含浸させたパッドまたはスタンパ等を、処理前保護膜４４ａの外表面に接触させる方法、撥水膜形成用材料をインクジェット法により処理前保護膜４４ａの外表面に吐出する方法等が挙げられるが、前者の方法を用いるのが好ましい。かかる方法によれば、比較的容易かつ確実に、処理前保護膜４４ａの外表面に撥水膜を選択的に形成することができる。 As a method for selectively supplying the water-repellent film forming material to the outer surface of the pre-treatment protective film 44a, for example, a pad or stamper impregnated with the water-repellent film-forming material may be used. Examples thereof include a method of contacting the surface and a method of discharging a water repellent film forming material onto the outer surface of the pre-treatment protective film 44a by an ink jet method, and the former method is preferably used. According to such a method, the water repellent film can be selectively formed on the outer surface of the pre-treatment protective film 44a relatively easily and reliably.

撥水膜４４ｂの構成材料としては、例えば、撥水性を示す官能基を有するカップリング剤や、撥水性の有機材料等が挙げられる。
また、撥水膜形成用材料には、これらを溶媒または分散媒に混合して調製した溶液または分散液を用いることができる。
カップリング剤としては、例えば、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、有機リン酸系カップリング剤、シリルパーオキサイド系カップリング剤等を用いることができる。 Examples of the constituent material of the water repellent film 44b include a coupling agent having a functional group exhibiting water repellency, a water repellent organic material, and the like.
As the water repellent film forming material, a solution or dispersion prepared by mixing these with a solvent or dispersion medium can be used.
As the coupling agent, for example, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, an aluminum coupling agent, a zirconium coupling agent, an organic phosphate coupling agent, a silyl peroxide coupling agent, or the like is used. be able to.

撥水性を示す官能基としては、例えば、フルオロアルキル基、アルキル基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基等が挙げられる。
カップリング剤の具体例としては、例えば、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。 Examples of the functional group exhibiting water repellency include a fluoroalkyl group, an alkyl group, a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, and a methacryloxy group.
Specific examples of the coupling agent include, for example, tridecafluoro-1,1,2,2 tetrahydrooctyltriethoxysilane, tridecafluoro-1,1,2,2 tetrahydrooctyltrimethoxysilane, and tridecafluoro-1 , 1,2,2 tetrahydrooctyltrichlorosilane, octadecyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane and the like.

一方、撥水性の有機材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、パーフルオロエチレン−プロペン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）のようなフッ素系樹脂等が挙げられる。 On the other hand, examples of the water repellent organic material include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), and perfluoroethylene. -Fluorine resin such as propene copolymer (FEP) and ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE).

また、溶媒または分散媒としては、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰＫ）、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、ジエチレングリコールエチルエーテル（カルビトール）等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等が挙げられる。 Examples of the solvent or dispersion medium include inorganic solvents such as nitric acid, sulfuric acid, ammonia, hydrogen peroxide, water, carbon disulfide, carbon tetrachloride, and ethylene carbonate, methyl ethyl ketone (MEK), acetone, diethyl ketone, and methyl. Ketone solvents such as isobutyl ketone (MIBK), methyl isopropyl ketone (MIPK), cyclohexanone, alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol, diethylene glycol (DEG), glycerin, diethyl ether, diisopropyl ether, 1, 2 -Dimethoxyethane (DME), 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF), tetrahydropyran (THP), anisole, diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), diethylene glyco Ether solvents such as ruethyl ether (carbitol), cellosolv solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, phenyl cellosolve, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, pentane, heptane, cyclohexane, toluene, xylene, benzene, trimethyl Aromatic hydrocarbon solvents such as benzene and tetramethylbenzene, aromatic heterocyclic solvents such as pyridine, pyrazine, furan, pyrrole, thiophene and methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide (DMF), N, N- Amide solvents such as dimethylacetamide (DMA), halogen compound solvents such as dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, ester solvents such as ethyl acetate, methyl acetate, ethyl formate, dimethyl sulfoxide (DMSO), sulfolane, etc. Various organic solvents such as sulfur compound solvents, nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile, acrylonitrile, organic acid solvents such as formic acid, acetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, or mixed solvents containing these Can be mentioned.

撥水膜形成用材料における撥水膜４４ｂの構成材料の濃度は、構成材料の種類等に応じて、例えば、次のようにするのが好ましい。
カップリング剤の場合、０．０１〜０．５ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．１〜０．３ｗｔ％程度であるのがより好ましい。また、有機材料の場合、０．０１〜０．５ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．１〜０．３ｗｔ％程度であるのがより好ましい。 The concentration of the constituent material of the water-repellent film 44b in the water-repellent film forming material is preferably as follows, for example, depending on the type of constituent material.
In the case of a coupling agent, the amount is preferably about 0.01 to 0.5 wt%, more preferably about 0.1 to 0.3 wt%. Moreover, in the case of an organic material, it is preferable that it is about 0.01-0.5 wt%, and it is more preferable that it is about 0.1-0.3 wt%.

撥水膜形成用材料としてカップリング剤の溶液を用いる場合、カップリング剤の溶液に浸漬させて処理前保護膜４４ａの外表面にカップリング剤を付与するに際しては、浸漬時間は１〜６０ｍｉｎであるのが好ましく、液温は２０〜６０℃であるのが好ましく、濃度（溶媒としてエタノールまたは純水を用いる場合）は０．１〜１０％であるのが好ましい。 When a solution of a coupling agent is used as the material for forming the water repellent film, when the coupling agent is applied to the outer surface of the protective film 44a before treatment by immersing in the solution of the coupling agent, the immersion time is 1 to 60 minutes. It is preferable that the liquid temperature is 20 to 60 ° C., and the concentration (when ethanol or pure water is used as a solvent) is preferably 0.1 to 10%.

また、処理前保護膜４４ａの外表面に付与されたカップリング剤の溶液を乾燥するに際しては、ホットプレートを用いる場合、乾燥温度５０〜１５０℃、乾燥時間３〜６ｍｉｎとするのが好ましく、また、オーブンを用いる場合、乾燥温度５０〜２００℃（特に水蒸気雰囲気の場合は１００〜２００℃）、乾燥時間１０〜６０ｍｉｎとするのが好ましく、ランプアニール（真空雰囲気）を用いる場合、光の強度１〜５０Ｗ、真空度１００Ｐａ程度（なお、常圧またはＮ_２パージでも可能）とし、発熱源としてＰｔ（波長２５７ｎｍ）、Ａｕ（波長２００〜５００ｎｍ）、Ｓｉ（波長２００〜１０００ｎｍ）を用いるのが好ましい。 Further, when drying the solution of the coupling agent applied to the outer surface of the pre-treatment protective film 44a, when using a hot plate, it is preferable that the drying temperature is 50 to 150 ° C. and the drying time is 3 to 6 minutes. When an oven is used, the drying temperature is preferably 50 to 200 ° C. (especially 100 to 200 ° C. in the case of a steam atmosphere), and the drying time is preferably 10 to 60 minutes. When lamp annealing (vacuum atmosphere) is used, the light intensity is 1 ～50W, about vacuum 100 Pa (also available in normal or _{N 2} purge) and, Pt (wavelength 257 nm) as a heat source, Au (wavelength 200 to 500 nm), preferably used Si (wavelength 200 to 1000 nm) .

以上説明したように、撥水処理として、撥水性を有する材料で構成された撥水膜４４ｂを処理前保護膜４４ａの外表面に形成する方法を用いると、比較的簡単に、処理前保護膜４４ａに撥水処理を施すことができる。
この場合、圧電体４１の厚さをＡ［ｎｍ］とし、処理前保護膜４４ａの厚さをＢ［ｎｍ］としたときに、Ｂ／Ａが１／５００〜１／１０であるのが好ましく、Ｂ／Ａが１／５００〜１／５０であるのがより好ましい。これにより、撥水膜４４ｂが圧電体４１の変位を阻害するのを防止しつつ、保護膜４４の水バリア性をより優れたものとすることができる。 As described above, when the method of forming the water repellent film 44b made of a material having water repellency on the outer surface of the pre-treatment protective film 44a is used as the water repellent treatment, the pre-treatment protective film can be relatively easily performed. 44a can be subjected to water repellent treatment.
In this case, when the thickness of the piezoelectric body 41 is A [nm] and the thickness of the pre-treatment protective film 44a is B [nm], B / A is preferably 1/500 to 1/10. B / A is more preferably 1/500 to 1/50. Thereby, the water barrier property of the protective film 44 can be further improved while preventing the water repellent film 44 b from inhibiting the displacement of the piezoelectric body 41.

また、撥水膜４４ｂの厚さをＢ［ｎｍ］とし、処理前保護膜４４ａの厚さをＣ［ｎｍ］としたときに、Ｂ／Ｃが１／１００〜１／１０であるのが好ましく、Ｂ／Ｃが１／１００〜１／１０であるのがより好ましい。これにより、保護膜４４が圧電体４１の変位を阻害するのを防止しつつ、保護膜４４の水バリア性をより優れたものとすることができる。
また、撥水膜４４ｂの厚さは、１〜１０ｎｍであるのが好ましく、１〜５ｎｍであるのがより好ましい。これにより、撥水膜４４ｂが圧電体４１の変位を阻害するのを防止しつつ、保護膜４４の水バリア性をより優れたものとすることができる。 Further, when the thickness of the water repellent film 44b is B [nm] and the thickness of the pre-treatment protective film 44a is C [nm], B / C is preferably 1/100 to 1/10. B / C is more preferably 1/100 to 1/10. Thereby, it is possible to make the water barrier property of the protective film 44 more excellent while preventing the protective film 44 from inhibiting the displacement of the piezoelectric body 41.
Further, the thickness of the water repellent film 44b is preferably 1 to 10 nm, and more preferably 1 to 5 nm. Thereby, the water barrier property of the protective film 44 can be further improved while preventing the water repellent film 44 b from inhibiting the displacement of the piezoelectric body 41.

また、撥水処理による撥水性の程度は、水の接触角７０〜１２０°であるのが好ましく、水の接触角９０〜１２０°であるのがより好ましい。これにより、より確実に、湿気や製造工程に用いる薬液などの水分が保護膜４４の欠損部を通じて侵入するのを防止することができる。
以上のようにしても、圧電素子４を得ることができる。 The degree of water repellency by the water repellent treatment is preferably a water contact angle of 70 to 120 °, more preferably a water contact angle of 90 to 120 °. Thereby, it is possible to prevent moisture and moisture such as a chemical solution used in the manufacturing process from entering through the defect portion of the protective film 44 with more certainty.
Even in the above manner, the piezoelectric element 4 can be obtained.

このように圧電素子４が形成された後に、基板２ａの他方の面（圧電素子４が形成されている面と反対側の面）に、図５（ｇ）に示すように、共通インク室２１のための溝２１ａとインク吐出室２２のための溝２２ａを形成して、キャビティ基板２を得る。
この場合も、溝２１ａ、２２ａの形成に際し、撥水処理された保護膜４４により圧電体４１が覆われているので、エッチングの際に、現像液、エッチング液、洗浄液等の水分による圧電体４１の劣化を防止することができる。すなわち、保護膜４４は、このエッチングに用いられるエッチング液等の薬液から保護する機能も有する。これにより、電子デバイスの製造工程を簡略化するとともに、歩留まりの低下を防止することができる。
このようにして得られたキャビティ基板２に、ノズル基板３を接合することにより、インクジェットヘッド１を得ることができる。 After the piezoelectric element 4 is thus formed, the common ink chamber 21 is formed on the other surface of the substrate 2a (the surface opposite to the surface on which the piezoelectric element 4 is formed) as shown in FIG. The cavity substrate 2 is obtained by forming the groove 21 a for the ink discharge and the groove 22 a for the ink discharge chamber 22.
Also in this case, since the piezoelectric body 41 is covered with the water-repellent protective film 44 when the grooves 21a and 22a are formed, the piezoelectric body 41 due to moisture such as a developing solution, an etching solution, and a cleaning solution is used during the etching. Can be prevented. That is, the protective film 44 also has a function of protecting from a chemical solution such as an etching solution used for this etching. Thereby, the manufacturing process of the electronic device can be simplified and the yield can be prevented from decreasing.
The ink jet head 1 can be obtained by bonding the nozzle substrate 3 to the cavity substrate 2 thus obtained.

以上、本発明の圧電素子、電子デバイス、および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の圧電素子は、主として圧電材料で構成された圧電体と、圧電体に接合された１対の電極とを有し、１対の電極に電圧を印加することにより、圧電体を変位または変形させるよう構成されたものであれば、特に限定されず、ピエゾ素子のほかに、例えば、特開２００４−３１２１９８号公報に開示されているような弾性表面波素子に適用することができる。 As described above, the piezoelectric element, the electronic device, and the electronic apparatus of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is an arbitrary function having the same function. It can be replaced with the configuration of In addition, any other component may be added to the present invention.
The piezoelectric element of the present invention includes a piezoelectric body mainly composed of a piezoelectric material and a pair of electrodes joined to the piezoelectric body, and applying a voltage to the pair of electrodes allows the piezoelectric body to be As long as it is configured to be displaced or deformed, it is not particularly limited and can be applied to a surface acoustic wave element as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-312198, in addition to a piezoelectric element. .

また、本発明の電子デバイスは、本発明の圧電素子を備えるものであれば特に限定されず、インクジェットヘッドのほかに、例えば、圧電素子により駆動される光スイッチ、光アッテネータ等のアクチュエータや、圧電素子により駆動される振動子等に適用することができる。
また、前述した実施形態におけるインクジェットヘッドは、インクジェットプリンタに限らず、他の液滴吐出装置に用いることができる。例えば、他の液滴吐出装置としては、プロテインチップやＤＮＡチップの作製、有機ＥＬ製造装置や液晶表示装置のカラーフィルタの製造、インクジェット法による配線基板の作製などに用いるものが挙げられる。 The electronic device of the present invention is not particularly limited as long as it includes the piezoelectric element of the present invention. In addition to the inkjet head, for example, an actuator such as an optical switch or an optical attenuator driven by the piezoelectric element, or a piezoelectric The present invention can be applied to a vibrator driven by an element.
Further, the ink jet head in the above-described embodiment is not limited to the ink jet printer, and can be used for other liquid droplet ejection apparatuses. For example, other droplet discharge devices include those used for the production of protein chips and DNA chips, the production of color filters for organic EL production devices and liquid crystal display devices, and the production of wiring boards by the ink jet method.

また、本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えるものであれば特に限定されず、インクジェットプリンタのほかに、例えば、パーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器（例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機）、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。 The electronic apparatus of the present invention is not particularly limited as long as it includes the electronic device of the present invention. In addition to an inkjet printer, for example, a personal computer (mobile personal computer), a mobile phone, a digital still camera, a television Video cameras, viewfinder type, monitor direct-view type video tape recorders, laptop personal computers, car navigation devices, pagers, electronic notebooks (including those with communication functions), electronic dictionaries, calculators, electronic game machines, word processors, Workstations, videophones, crime prevention TV monitors, electronic binoculars, POS terminals, devices with touch panels (for example, cash dispensers and ticket vending machines at financial institutions), medical devices (for example, electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiographs) Display device, Sound wave diagnostic device, endoscope display device), fish detector, various measuring instruments, instruments (for example, vehicle, aircraft, ship instruments), flight simulator, other various monitors, projection display devices such as projectors Etc. can be applied.

本発明にかかる電子機器の実施形態の一例であるインクジェットプリンタの概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an ink jet printer that is an example of an embodiment of an electronic apparatus according to the invention. 図１のインクジェットプリンタに備えられたインクジェットヘッド（電子デバイス）を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the inkjet head (electronic device) with which the inkjet printer of FIG. 1 was equipped. 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図３に示す圧電素子の製造工程の第１の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st example of the manufacturing process of the piezoelectric element shown in FIG. 図３に示す圧電素子の製造工程の第２の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd example of the manufacturing process of the piezoelectric element shown in FIG.

Explanation of symbols

１……インクジェットヘッド２……キャビティ基板２ａ……基板２１……共通インク室２２……インク吐出室２３……振動板２４……インク供給口３……ノズル基板３００……インクジェットプリンタ３０２……装置本体３０３……ヘッドユニット３０４……印刷装置３０５……給紙装置３０６……制御部（制御手段）３０７……操作パネル３１……インクオリフィス３２……ノズル孔３２１……トレイ３２２……排紙口３３１……インクカートリッジ３３２……キャリッジ３４１……キャリッジモータ３４２……往復動機構３４２Ａ……キャリッジガイド軸３４２Ｂ……タイミングベルト３５１……給紙モータ３５２……給紙ローラ３５２ａ……従動ローラ３５２ｂ……駆動ローラ４……圧電素子４１……圧電体４２、４３……電極４４……保護膜４４ａ……処理前保護膜４４ｂ……撥水膜４５……絶縁層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet head 2 ... Cavity substrate 2a ... Substrate 21 ... Common ink chamber 22 ... Ink discharge chamber 23 ... Vibration plate 24 ... Ink supply port 3 ... Nozzle substrate 300 ... Inkjet printer 302 ... Main body 303 …… Head unit 304 …… Printing device 305 …… Feeding device 306 …… Control unit (control means) 307 …… Operation panel 31 …… Ink orifice 32 …… Nozzle hole 321 …… Tray 322 …… Discharge Paper mouth 331 ... Ink cartridge 332 ... Carriage 341 ... Carriage motor 342 ... Reciprocating mechanism 342A ... Carriage guide shaft 342B ... Timing belt 351 ... Paper feed motor 352 ... Paper feed roller 352a ... Driven roller 352b …… Drive roller 4 …… Piezoelectric element 41 …… Piezoelectric body 42, 43 …… Electrode 44 …… Protective film 44a …… Pre-treatment protective film 44b …… Water-repellent film 45 …… Insulating layer

Claims

A piezoelectric body mainly composed of a piezoelectric material;
A pair of electrodes joined to the piezoelectric body;
A piezoelectric element configured to displace or deform the piezoelectric body by applying a voltage to the pair of electrodes,
At least a part of the piezoelectric body provided with the electrode is covered with a protective film mainly composed of an inorganic material,
A piezoelectric element, wherein a water repellent treatment is applied to at least a part of the protective film.

The piezoelectric element according to claim 1, wherein the piezoelectric body is interposed between the pair of electrodes.

3. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the water repellent treatment is to inject ions capable of imparting water repellency into the protective film.

3. The piezoelectric element according to claim 1, wherein the water repellent treatment is to form a water repellent film made of a water repellent material on an outer surface of the protective film.

The piezoelectric body is layered, and when the thickness of the piezoelectric body is A [nm] and the thickness of the water repellent film is B [nm], B / A is 1 / 5000-1 / The piezoelectric element according to claim 4, wherein the piezoelectric element is 10.

6. The B / C is 1/100 to 1/10 when the thickness of the water repellent film is B [nm] and the thickness of the protective film is C [nm]. Piezoelectric element.

The piezoelectric body is layered, and when the thickness of the piezoelectric body is A [nm] and the thickness of the protective film is C [nm], C / A is 1/500 to 1/10. The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 6.

The piezoelectric element according to claim 1, wherein the degree of water repellency by the water repellency treatment is a water contact angle of 70 to 120 °.

The piezoelectric element according to claim 1, wherein the water repellent treatment is applied to the entire outer surface of the protective film.

An electronic device comprising the piezoelectric element according to claim 1.

The electronic device according to claim 10, wherein the piezoelectric element is bonded to a substrate, and the protective film covers a portion of the outer surface of the piezoelectric element that is not covered with the substrate.

The electronic device according to claim 11, wherein the substrate is formed by an etching process, and the protective film also has a function of protecting from a chemical solution used for the etching.

An electronic apparatus comprising the electronic device according to claim 10.