JP2015208882A - Liquid discharge device, image formation apparatus and manufacturing method of liquid discharge device - Google Patents

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大西 晃二
Koji Onishi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid discharge device which can suppress deterioration in the displacement characteristics of a piezoelectric element due to damage in a function of a protective film of preventing the piezoelectric element from contacting moisture in the air.SOLUTION: A liquid discharge device comprises: a nozzle plate having a nozzle hole for discharging liquid such as ink; a compression liquid chamber 202 which communicates with the nozzle hole; a diaphragm 203 which constitutes a part of the compression liquid chamber; a piezoelectric element 201 which is coated with a protective film 204 and generates pressure change in the compression liquid chamber by applying vibration to the diaphragm; and a signal wiring 205 which transmits a drive signal from an external drive circuit to a prescribed site of the piezoelectric element. The protective film 204 coating the piezoelectric element includes: a moisture resistance layer 204a; and a protective layer 204b for moisture resistance layer which is formed on the upper layer than the moisture resistance layer and protects the moisture resistance layer against damage in a process of removing from the protective film the unnecessary portion of an insulator film 213 insulating the space between the signal wiring and a portion other than the prescribed site of the piezoelectric element.

Description

本発明は、液体吐出装置、画像形成装置及び液体吐出装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a liquid ejection apparatus, an image forming apparatus, and a method for manufacturing the liquid ejection apparatus.

この種の液体吐出装置としては、信号配線から伝送される駆動信号によって振動板に振動を付与する圧電素子を駆動して加圧液室に圧力変化を発生させ、加圧液室内の液体をノズル孔から吐出させるものが知られている。   In this type of liquid ejection device, a piezoelectric element that applies vibration to a diaphragm is driven by a drive signal transmitted from a signal wiring to generate a pressure change in the pressurized liquid chamber, and the liquid in the pressurized liquid chamber is What is discharged from a hole is known.

特許文献1には、湿気に起因する圧電素子の特性低下を防止する目的で圧電素子を被覆する保護膜を形成したインクジェットヘッド(液体吐出装置)が開示されている。この特許文献1には、保護膜によって圧電素子の変位が規制されることによる吐出性能の低下を抑制する目的で、圧電素子の上面を被覆する保護膜部分に、柔軟性の高い樹脂層を用いることが記載されている。   Patent Document 1 discloses an ink jet head (liquid ejecting apparatus) in which a protective film that covers a piezoelectric element is formed for the purpose of preventing deterioration of characteristics of the piezoelectric element due to moisture. In Patent Document 1, a highly flexible resin layer is used for a protective film portion that covers the upper surface of the piezoelectric element in order to suppress a decrease in ejection performance due to the displacement of the piezoelectric element being restricted by the protective film. It is described.

液体吐出装置の製造方法は、一般に、振動板上に、下部電極層、圧電体層、上部電極層からなる圧電素子を形成した後、その圧電素子を被覆するように保護膜を形成する。この保護膜は、圧電素子が空気中の水分に触れることで変位特性が劣化するのを防止するためのものである。この保護膜を形成した後、その保護膜上に絶縁膜を形成し、その後、保護膜及び絶縁膜の所定箇所を除去してコンタクトホールを形成し、圧電素子の上部電極層を露出させる。それから、コンタクトホールを通じて圧電素子の上部電極層に駆動信号を伝送するための信号配線を絶縁膜の上に形成する。これにより、圧電素子の上部電極層の所定箇所に対して駆動信号を印加することができる。   In a method for manufacturing a liquid ejection device, generally, a piezoelectric element including a lower electrode layer, a piezoelectric layer, and an upper electrode layer is formed on a vibration plate, and then a protective film is formed so as to cover the piezoelectric element. This protective film is for preventing the displacement characteristics from deteriorating when the piezoelectric element comes into contact with moisture in the air. After forming this protective film, an insulating film is formed on the protective film, and then a predetermined portion of the protective film and the insulating film is removed to form a contact hole to expose the upper electrode layer of the piezoelectric element. Then, a signal wiring for transmitting a drive signal to the upper electrode layer of the piezoelectric element through the contact hole is formed on the insulating film. Thereby, a drive signal can be applied to a predetermined portion of the upper electrode layer of the piezoelectric element.

このようにして形成される絶縁膜は、コンタクトホール以外の箇所で信号配線と圧電素子の上部電極層との間の絶縁性を確保するためのものであるため、信号配線と圧電素子の上部電極層との間の絶縁性に寄与しない部分については不要なものである。そればかりか、圧電素子上に絶縁膜が広い面積で存在すると、圧電素子の変位を阻害するという弊害を生む。そのため、この絶縁膜は、通常、ドライエッチング処理等による絶縁膜除去工程を行って、信号配線と圧電素子の上部電極層との間の絶縁性に寄与しない部分が圧電素子上の領域から除去される。   The insulating film formed in this way is for ensuring insulation between the signal wiring and the upper electrode layer of the piezoelectric element at a place other than the contact hole. The portion that does not contribute to the insulation between the layers is unnecessary. In addition, if the insulating film is present over a large area on the piezoelectric element, it causes a harmful effect of inhibiting the displacement of the piezoelectric element. For this reason, this insulating film is usually subjected to an insulating film removing process such as a dry etching process so that a portion not contributing to the insulation between the signal wiring and the upper electrode layer of the piezoelectric element is removed from the region on the piezoelectric element. The

ところが、この絶縁膜除去工程に用いられるエッチングガス等の媒体やその工程中に生じる放電等の現象によるプロセスダメージによって、圧電素子の保護膜が剥離したり欠損したりすることがあった。例えば、ドライエッチング処理により絶縁膜を除去する場合、ドライエッチング中の放電等の影響で保護膜にピンホール欠陥が発生することがある。このように保護膜が損傷すると、圧電素子が空気中の水分に触れることを防止するという保護膜の機能が損なわれ、圧電素子の変位特性が劣化しやすくなるという問題が発生する。   However, the protective film of the piezoelectric element may be peeled off or lost due to a process damage caused by a medium such as an etching gas used in the insulating film removing process or a phenomenon such as discharge generated in the process. For example, when the insulating film is removed by dry etching, pinhole defects may occur in the protective film due to the influence of discharge or the like during dry etching. When the protective film is damaged in this way, the function of the protective film for preventing the piezoelectric element from coming into contact with moisture in the air is impaired, and the displacement characteristic of the piezoelectric element is likely to deteriorate.

上述した課題を解決するために、本発明は、液体を吐出するノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔と連通する加圧液室と、前記加圧液室の一部を構成する振動板と、保護膜に被覆され、前記振動板に振動を付与して前記加圧液室に圧力変化を発生させる圧電素子と、前記圧電素子の保護膜上に形成され、該圧電素子の所定箇所に外部駆動回路からの駆動信号を伝送する信号配線とを備えた液体吐出装置において、前記圧電素子を被覆する保護膜は、耐湿層と、該耐湿層よりも上層に形成され、かつ、前記信号配線と前記圧電素子の前記所定箇所以外の部分との間を絶縁する絶縁膜の不要部分を当該保護膜上から除去する工程中に該耐湿層が損傷するのを保護する耐湿層用保護層とを含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a nozzle plate having a nozzle hole for discharging a liquid, a pressurized liquid chamber communicating with the nozzle hole, and a vibration plate constituting a part of the pressurized liquid chamber. And a piezoelectric element that is covered with a protective film and applies vibration to the diaphragm to generate a pressure change in the pressurized liquid chamber, and is formed on the protective film of the piezoelectric element, and is formed at a predetermined position of the piezoelectric element. In a liquid ejection apparatus including a signal wiring that transmits a driving signal from an external driving circuit, a protective film that covers the piezoelectric element is formed in a moisture resistant layer and an upper layer than the moisture resistant layer, and the signal wiring A protective layer for a moisture-resistant layer that protects the moisture-resistant layer from being damaged during the step of removing unnecessary portions of the insulating film that insulates the piezoelectric element from portions other than the predetermined portion from the protective film. It is characterized by including.

本発明によれば、圧電素子が空気中の水分に触れることを防止するという保護膜の機能が損なわれにくくなり、圧電素子の変位特性が劣化しにくいという優れた効果が奏される。   According to the present invention, it is difficult to impair the function of the protective film that prevents the piezoelectric element from coming into contact with moisture in the air, and an excellent effect is obtained that the displacement characteristics of the piezoelectric element are not easily deteriorated.

実施形態における液滴吐出ヘッドを構成するアクチュエータ基板を図2中A−A’の切断面で切断したときの部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the actuator substrate constituting the droplet discharge head in the embodiment when cut along the A-A ′ cut surface in FIG. 2. 同液滴吐出ヘッドの要部構成を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing a main configuration of the droplet discharge head. アクチュエータ基板のベースになるシリコン基板の断面図である。It is sectional drawing of the silicon substrate used as the base of an actuator substrate. 振動板の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of a diaphragm. 電極層及びPZT膜の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of an electrode layer and a PZT film | membrane. 電極層及びPZT膜のパターニング工程の説明図である。It is explanatory drawing of the patterning process of an electrode layer and a PZT film | membrane. 層間絶縁膜の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of an interlayer insulation film. コンタクトホールの形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of a contact hole. コンタクトホールの形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of a contact hole. 引き出し配線の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of extraction wiring. 引き出し配線の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of extraction wiring. パッシベーション保護膜の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of a passivation protective film. パッシベーション保護膜の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of a passivation protective film. 液室形成用の研磨工程の説明図である。It is explanatory drawing of the grinding | polishing process for liquid chamber formation. 液室の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of a liquid chamber. 液室の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process of a liquid chamber. 完成したアクチュエータ基板の断面図である。It is sectional drawing of the completed actuator board | substrate. 本実施形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す側面図である。1 is a side view illustrating an example of the overall configuration of an image forming apparatus according to an exemplary embodiment. 同画像形成装置の要部構成を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a main configuration of the image forming apparatus.

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図2は、本実施形態に係る液体吐出装置としての液滴吐出ヘッドの要部構成を示す分解斜視図である。
図1は、本実施形態における液滴吐出ヘッドを構成するアクチュエータ基板を図2中A−A’の切断面で切断したときの部分断面図である。
図2に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、サブフレーム基板100と、アクチュエータ基板200と、ノズル基板300とが、接着剤等によって接合されて形成される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a main configuration of a droplet discharge head as a liquid discharge apparatus according to the present embodiment.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the actuator substrate that constitutes the droplet discharge head in the present embodiment, taken along the line AA ′ in FIG.
As shown in FIG. 2, the droplet discharge head according to this embodiment is formed by joining a subframe substrate 100, an actuator substrate 200, and a nozzle substrate 300 with an adhesive or the like.

サブフレーム基板100は、アクチュエータ基板200側に、圧電素子を保護するための保護空間を形成する保護キャビティ191と、サブフレーム接合面192とが形成されている。また、図示を省略しているが、サブフレーム基板100は、外部よりインク等の液体を供給するための液体供給孔、外部への信号配線の取り回し用開口、アクチュエータ基板200とのアライメント用マーク等が形成されている。   The subframe substrate 100 is provided with a protective cavity 191 that forms a protective space for protecting the piezoelectric element and a subframe bonding surface 192 on the actuator substrate 200 side. Although not shown, the subframe substrate 100 includes a liquid supply hole for supplying a liquid such as ink from the outside, an opening for routing the signal wiring to the outside, an alignment mark with the actuator substrate 200, and the like. Is formed.

アクチュエータ基板200は、その一方の面(図中上面)側に、電気機械変換素子としてのアクチュエータ素子である圧電素子201が形成されている。圧電素子201は、下部電極としての下部電極層208と、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる圧電体層209と、上部電極としての上部電極層210とが積層された構成となっている。下部電極層208は、TiO膜(不図示)とPt膜208bとSRO(ルテニウム酸ストロンチウム、SrRuO)膜208cの3層で形成されている。圧電体層209はゾルゲル方式によって薄膜状に形成されている。上部電極層210は、SRO膜210aとPt膜210bとによって形成されている。 The actuator substrate 200 has a piezoelectric element 201 that is an actuator element as an electromechanical conversion element formed on one surface (upper surface in the drawing). The piezoelectric element 201 has a configuration in which a lower electrode layer 208 as a lower electrode, a piezoelectric layer 209 made of PZT (lead zirconate titanate), and an upper electrode layer 210 as an upper electrode are laminated. The lower electrode layer 208 is formed of three layers of a TiO 2 film (not shown), a Pt film 208b, and an SRO (strontium ruthenate, SrRuO 3 ) film 208c. The piezoelectric layer 209 is formed into a thin film by a sol-gel method. The upper electrode layer 210 is formed of an SRO film 210a and a Pt film 210b.

上部電極層210の上部には、圧電素子201の保護膜204が形成されている。本実施形態の保護膜204は、詳しくは後述するが、耐湿層としてのアルミナ層(Al層)204aと、耐湿層用保護層としてのポリシリコン層(多結晶シリコン層)204bとを含む複数層構成となっている。この保護膜204の上には、引き出し配線205と圧電素子201との間を絶縁する絶縁膜としてのシリコン酸化膜からなるシリコン酸化絶縁膜213が形成されている。ただし、圧電素子201が変形・変位する領域においては、不要部分としてシリコン酸化絶縁膜213が取り除かれている。 A protective film 204 for the piezoelectric element 201 is formed on the upper electrode layer 210. As will be described in detail later, the protective film 204 of the present embodiment includes an alumina layer (Al 2 O 3 layer) 204a as a moisture resistant layer and a polysilicon layer (polycrystalline silicon layer) 204b as a moisture resistant protective layer. It has a multi-layer structure. On this protective film 204, a silicon oxide insulating film 213 made of a silicon oxide film is formed as an insulating film for insulating between the lead-out wiring 205 and the piezoelectric element 201. However, in the region where the piezoelectric element 201 is deformed / displaced, the silicon oxide insulating film 213 is removed as an unnecessary portion.

また、外部駆動回路からの駆動信号を伝達するための導電性材料からなる引き出し配線205が、接続用貫通孔としてのコンタクトホール211を介して、上部電極層210と接している。また、引き出し配線205を保護するためのパッシベーション保護膜206も形成されている。   In addition, a lead-out wiring 205 made of a conductive material for transmitting a drive signal from the external drive circuit is in contact with the upper electrode layer 210 through a contact hole 211 as a connection through hole. Further, a passivation protective film 206 for protecting the lead wiring 205 is also formed.

アクチュエータ基板200の他方の面(図中下面)側には、振動板203を介して、加圧液室202及び隔壁207が形成されている。   A pressurized liquid chamber 202 and a partition wall 207 are formed on the other surface (lower surface in the drawing) side of the actuator substrate 200 via a vibration plate 203.

ノズル基板300には、プレス加工あるいはNi電鋳工法等によって形成される液滴吐出孔としてのノズル301が配列されており、アクチュエータ基板200の加圧液室側の表面と接着剤等によって接合されている。   In the nozzle substrate 300, nozzles 301 as droplet discharge holes formed by press working or Ni electroforming method are arranged and bonded to the surface of the actuator substrate 200 on the pressurized liquid chamber side by an adhesive or the like. ing.

上記構成の液滴吐出ヘッドは、図示しない外部駆動回路より入力される駆動信号(電気信号)が引き出し配線205よりコンタクトホール211を介して圧電素子201に伝達され印加される。この駆動信号により圧電素子201が変形し、それによって振動板203の表面に変位をもたらし、加圧液室202内の液体に圧力を発生させる。この加圧液室202内の液体に発生した圧力により、ノズル301より所望の液滴を吐出させることができる。   In the droplet discharge head configured as described above, a drive signal (electric signal) input from an external drive circuit (not shown) is transmitted from the lead-out wiring 205 to the piezoelectric element 201 through the contact hole 211 and applied. The piezoelectric element 201 is deformed by this drive signal, thereby causing displacement on the surface of the diaphragm 203 and generating pressure in the liquid in the pressurized liquid chamber 202. A desired droplet can be ejected from the nozzle 301 by the pressure generated in the liquid in the pressurized liquid chamber 202.

次に、図3〜図17に基づいて、本実施形態の液滴吐出ヘッドを構成するアクチュエータ基板200の作製方法の一例について説明する。
まず、図3及び図4に示すように、アクチュエータ基板200のベースになるシリコン基板200’に振動板203を形成する。振動板203は、熱酸化膜、LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法によるポリシリコン膜(多結晶シリコン)、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜が積層されたものであり、厚さが2.2[μm]となるように形成されている。
Next, an example of a method for producing the actuator substrate 200 constituting the droplet discharge head of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIGS. 3 and 4, the vibration plate 203 is formed on the silicon substrate 200 ′ serving as the base of the actuator substrate 200. The diaphragm 203 is a laminate of a thermal oxide film, a polysilicon film (polycrystalline silicon) by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition), a silicon nitride film, and a silicon oxide film, and has a thickness of 2.2 [ μm].

次に、図5に示すように、振動板203上に、下部電極層208として、TiO膜208aとPt膜208bとSRO膜208cとをスパッタ法によって順次積層する。次に、圧電体層209をゾルゲル法によるスピンコートと熱焼成の繰り返しによって形成する。さらに、上部電極層210として、SRO膜210aとPt膜210bとを順次形成する。 Next, as shown in FIG. 5, as the lower electrode layer 208, a TiO 2 film 208a, a Pt film 208b, and an SRO film 208c are sequentially stacked on the diaphragm 203 by a sputtering method. Next, the piezoelectric layer 209 is formed by repeating spin coating by sol-gel method and thermal baking. Further, as the upper electrode layer 210, an SRO film 210a and a Pt film 210b are sequentially formed.

次に、図6に示すように、積層で形成された上部電極層210と圧電体層209と下部電極層208とを、レジストパターン212を用いたフォトリソグラフィー法及びエッチング法によって所望のパターンに形成する。本実施形態では、300dpiの液滴吐出ヘッドを作成するため、約85[μm]ピッチで圧電素子201が形成されている。   Next, as shown in FIG. 6, the upper electrode layer 210, the piezoelectric layer 209, and the lower electrode layer 208 formed by lamination are formed into a desired pattern by a photolithography method and an etching method using a resist pattern 212. To do. In this embodiment, the piezoelectric elements 201 are formed at a pitch of about 85 [μm] in order to create a 300 dpi droplet discharge head.

次に、図7に示すように、所望のパターニングされた圧電素子201上に保護膜204を形成する。本実施形態における保護膜204は、耐湿層としてのアルミナ層204aと、耐湿層用保護層としてのポリシリコン層204bとが積層された二層構造となっているが、更に別の機能をもった層を追加してもよい。本実施形態においては、アルミナ層204aの厚さが50[nm]であり、ポリシリコン層204bの厚さが50[nm]であるが、これらの厚みは適宜設定される。ただし、これらの層204a,204bの層厚が厚すぎると圧電素子201の変位が阻害されて適切な変位特性が得られなくなる一方、これらの層204a,204bの層厚が薄すぎると各層の果たすべき役割、機能が十分に確保できなくなる。よって、これらを考慮して、アルミナ層204a及びポリシリコン層204bの層厚を決定することが望まれる。   Next, as shown in FIG. 7, a protective film 204 is formed on the desired patterned piezoelectric element 201. The protective film 204 in the present embodiment has a two-layer structure in which an alumina layer 204a as a moisture resistant layer and a polysilicon layer 204b as a moisture resistant protective layer are laminated, but has another function. Layers may be added. In the present embodiment, the alumina layer 204a has a thickness of 50 [nm] and the polysilicon layer 204b has a thickness of 50 [nm], but these thicknesses are appropriately set. However, if the layer thicknesses of these layers 204a and 204b are too thick, the displacement of the piezoelectric element 201 is hindered and an appropriate displacement characteristic cannot be obtained. It is not possible to secure sufficient roles and functions. Therefore, it is desirable to determine the layer thickness of the alumina layer 204a and the polysilicon layer 204b in consideration of these.

アルミナ層204aは、圧電素子201が空気中の水分に触れることで変位特性が劣化するのを防止するための保護層であり、耐水性、耐透過性に優れる層であれば、Alに限らず、他の材料からなる層であってもよい。 The alumina layer 204a is a protective layer for preventing the displacement characteristics from deteriorating when the piezoelectric element 201 is exposed to moisture in the air. If the layer is excellent in water resistance and permeation resistance, Al 2 O 3 is used. The layer is not limited to this, and may be a layer made of another material.

ポリシリコン層204bは、引き出し配線205と圧電素子201との間を絶縁するシリコン酸化絶縁膜213の不要部分を保護膜204上から除去する工程中にアルミナ層204aが損傷するのを保護するための保護層である。本実施形態では、後述するように、シリコン酸化絶縁膜213の不要部分をドライエッチング処理により除去するため、ポリシリコン層204bは、ドライエッチング処理の際のストップ層として機能する。したがって、耐湿層用保護層としては、シリコン酸化絶縁膜213とのエッチング選択比が高い材料が好適である。本実施形態では、耐湿層用保護層としてポリシリコン層204bを用いているが、アモルファスシリコン層などの他の材料も用いることが可能である。   The polysilicon layer 204b protects the alumina layer 204a from being damaged during the process of removing unnecessary portions of the silicon oxide insulating film 213 that insulates between the lead-out wiring 205 and the piezoelectric element 201 from the protective film 204. It is a protective layer. In this embodiment, as will be described later, since the unnecessary portion of the silicon oxide insulating film 213 is removed by dry etching, the polysilicon layer 204b functions as a stop layer in the dry etching process. Therefore, a material having a high etching selectivity with respect to the silicon oxide insulating film 213 is suitable for the moisture resistant protective layer. In the present embodiment, the polysilicon layer 204b is used as the moisture resistant protective layer, but other materials such as an amorphous silicon layer can also be used.

このようなポリシリコン層204bを設けることにより、ドライエッチング処理中のプロセスダメージ(放電ダメージ)によりアルミナ層204aにピンホール欠陥が発生するなどの損傷が生じるのを抑制できる。   By providing such a polysilicon layer 204b, it is possible to suppress the occurrence of damage such as the occurrence of pinhole defects in the alumina layer 204a due to process damage (discharge damage) during the dry etching process.

以上のようにして、圧電素子201上に保護膜204を形成したら、その保護膜204の上にシリコン酸化絶縁膜213を形成する。このシリコン酸化絶縁膜213は、圧電素子201の電極層と引き出し配線205との間の絶縁性を確保するための絶縁膜であり、本実施形態では厚さ1.0[μm]のシリコン酸化膜を用いているが、他の材料からなる絶縁膜であってもよい。   When the protective film 204 is formed on the piezoelectric element 201 as described above, the silicon oxide insulating film 213 is formed on the protective film 204. This silicon oxide insulating film 213 is an insulating film for ensuring insulation between the electrode layer of the piezoelectric element 201 and the lead-out wiring 205, and in this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 1.0 [μm]. However, an insulating film made of another material may be used.

次に、図8及び図9に示すように、上部電極層210および下部電極層208と引き出し配線205とがコンタクトするための接続用貫通孔としてのコンタクトホール211を形成する。なお、図9において、下部電極層208に対するコンタクトホールは図示を省略している。   Next, as shown in FIGS. 8 and 9, a contact hole 211 is formed as a connection through hole for contacting the upper electrode layer 210 and the lower electrode layer 208 with the lead-out wiring 205. In FIG. 9, contact holes for the lower electrode layer 208 are not shown.

次に、図10及び図11に示すように、レジストパターン212を用いて、所定パターンの引き出し配線205を形成する。引き出し配線205は、例えば、厚さ4[μm]のAl膜で形成される。この引き出し配線205の一部は、圧電素子201との電気的接続とともに、サブフレーム基板100のサブフレーム接合面192と接合されて隔壁を形成する。   Next, as shown in FIGS. 10 and 11, a lead-out wiring 205 having a predetermined pattern is formed using the resist pattern 212. The lead wiring 205 is formed of, for example, an Al film having a thickness of 4 [μm]. A part of the lead-out wiring 205 is joined to the subframe joining surface 192 of the subframe substrate 100 together with the electrical connection with the piezoelectric element 201 to form a partition wall.

次に、図12及び図13に示すように、レジストパターン212を用いて、引き出し配線205上にパッシベーション保護膜206を形成する。パッシベーション保護膜206は、CVD法によりシリコン窒化膜が形成されている。パッシベーション保護膜206の厚さは例えば800[nm]とする。   Next, as shown in FIGS. 12 and 13, a passivation protection film 206 is formed on the lead-out wiring 205 using the resist pattern 212. As the passivation protection film 206, a silicon nitride film is formed by a CVD method. The thickness of the passivation protective film 206 is set to 800 [nm], for example.

また、圧電素子201上のパッシベーション保護膜206およびシリコン酸化絶縁膜213は、圧電素子201の変位を阻害するため、フォトリソグラフィー法及びドライエッチング法によって取り除かれる。このとき、ドライエッチング処理によりシリコン酸化絶縁膜213がエッチングされることで、圧電素子201の保護膜204の表面が露出する。このとき、従来のように保護膜204が耐湿層(アルミナ層204a)だけで構成されている場合、その耐湿層がドライエッチング処理によるプロセスダメージを受けることになる。例えば、ドライエッチング処理中に発生する放電により耐湿層にピンホール欠陥が発生することがある。そのため、圧電素子が空気中の水分に触れることで変位特性が劣化するのを防止するという耐湿層の機能を適切に得られないおそれがある。   Further, the passivation protection film 206 and the silicon oxide insulating film 213 on the piezoelectric element 201 are removed by a photolithography method and a dry etching method in order to inhibit the displacement of the piezoelectric element 201. At this time, the surface of the protective film 204 of the piezoelectric element 201 is exposed by etching the silicon oxide insulating film 213 by dry etching. At this time, when the protective film 204 is composed of only a moisture resistant layer (alumina layer 204a) as in the prior art, the moisture resistant layer is subject to process damage due to the dry etching process. For example, pinhole defects may occur in the moisture-resistant layer due to discharge generated during the dry etching process. Therefore, there is a possibility that the function of the moisture-resistant layer that prevents the displacement characteristics from deteriorating when the piezoelectric element comes into contact with moisture in the air cannot be obtained appropriately.

本実施形態においては、圧電素子201の保護膜204が、耐湿層であるアルミナ層204aの上に、耐湿層用保護層としてのポリシリコン層204bを備えた二層構成となっている。そのため、ドライエッチング処理中にアルミナ層204aが受けるプロセスダメージが軽減され、アルミナ層204aが有する耐湿層としての機能が阻害されることはない。   In the present embodiment, the protective film 204 of the piezoelectric element 201 has a two-layer configuration in which a polysilicon layer 204b as a moisture resistant layer protective layer is provided on an alumina layer 204a that is a moisture resistant layer. Therefore, the process damage that the alumina layer 204a receives during the dry etching process is reduced, and the function of the alumina layer 204a as the moisture resistant layer is not hindered.

次に、図14に示すように、圧電素子201の反対面に加圧液室202を形成するために、研磨加工によって図中の不要な基板部分200’’を研磨して、基板200’を所望の厚さに加工する。図示の例では、加圧液室202の高さとして、75[μm]の厚さの基板200’を残している。   Next, as shown in FIG. 14, in order to form a pressurized liquid chamber 202 on the opposite surface of the piezoelectric element 201, an unnecessary substrate portion 200 '' in the drawing is polished by polishing to remove the substrate 200 ′. Process to desired thickness. In the illustrated example, the substrate 200 ′ having a thickness of 75 [μm] is left as the height of the pressurized liquid chamber 202.

次に、図15及び図16に示すように、加圧液室202を形成するためのレジストパターン212を形成し、ドライエッチングによって加圧液室202を形成する。
以上の工程によって、図17に示すようにアクチュエータ基板200が形成される。
Next, as shown in FIGS. 15 and 16, a resist pattern 212 for forming the pressurizing liquid chamber 202 is formed, and the pressurizing liquid chamber 202 is formed by dry etching.
Through the above steps, the actuator substrate 200 is formed as shown in FIG.

なお、本実施形態の液滴吐出ヘッドでは、外部から液体を導入するための液体供給孔等が必要であるが、それらの説明は省略する。   Note that the liquid droplet ejection head according to the present embodiment requires a liquid supply hole for introducing liquid from the outside, and the description thereof is omitted.

次に、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置の一例について説明する。
図18は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成の一例を示す側面図である。図19は、同画像形成装置の要部構成を示す平面図である。
本実施形態の画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド101とガイドレール102とでキャリッジ103を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ103は、主走査モータ104でタイミングベルト105を介して矢示方向(主走査方向)に移動走査される。
Next, an example of an image forming apparatus including the droplet discharge head according to the present embodiment will be described.
FIG. 18 is a side view showing an example of the overall configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment. FIG. 19 is a plan view showing the main configuration of the image forming apparatus.
In the image forming apparatus of this embodiment, a carriage 103 is slidably held in a main scanning direction by a guide rod 101 and a guide rail 102 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). The carriage 103 is moved and scanned in the direction indicated by the arrow (main scanning direction) via the timing belt 105 by the main scanning motor 104.

キャリッジ103には、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色の画像形成用の液滴を吐出する4個の液滴吐出ヘッド107が装着されている。液滴吐出ヘッド107は、複数の液滴吐出口であるノズルを主走査方向と交叉する方向に配列し液滴吐出方向を下方に向けるように装着されている。なお、液滴吐出ヘッド107としては、前述の圧電素子などのアクチュエータ素子を用いたものを使用している。   For example, four droplet ejection heads 107 that eject droplets for image formation of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) are mounted on the carriage 103. Yes. The droplet discharge head 107 is mounted such that a plurality of nozzles as droplet discharge ports are arranged in a direction crossing the main scanning direction and the droplet discharge direction is directed downward. As the droplet discharge head 107, one using an actuator element such as the aforementioned piezoelectric element is used.

キャリッジ103には、液滴吐出ヘッド107に各色の液体を供給するための各色のサブタンク108を搭載している。このサブタンク108には図示しない液体供給チューブを介してメインタンク(液体カートリッジ)から液体が補充供給される。なお、サブタンクを用いないで液体カートリッジを搭載する構成としてもよい。   The carriage 103 is equipped with a sub-tank 108 for each color for supplying each color liquid to the droplet discharge head 107. The sub tank 108 is replenished and supplied with liquid from a main tank (liquid cartridge) via a liquid supply tube (not shown). Note that the liquid cartridge may be mounted without using the sub tank.

また、本実施形態の画像形成装置は、給紙カセット110などの用紙積載部(圧板)111上に積載した記録媒体としての用紙112を給紙するための給紙部を備えている。給紙部は、用紙積載部111から用紙112を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙ローラ)113と、給紙ローラ113に対向し摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド114とを備えている。この分離パッド114は給紙ローラ113側に付勢されている。   In addition, the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment includes a paper feeding unit for feeding paper 112 as a recording medium stacked on a paper stacking unit (pressure plate) 111 such as a paper feeding cassette 110. The paper feed unit includes a half-moon roller (paper feed roller) 113 that separates and feeds paper 112 from the paper stacking unit 111 one by one, and a separation pad 114 that is opposed to the paper feed roller 113 and made of a material having a large friction coefficient. ing. The separation pad 114 is urged toward the paper feed roller 113 side.

また、上記給紙部から給紙された用紙112を液滴吐出ヘッド107の下方側で搬送するための搬送部を備えている。搬送部は、用紙112を静電吸着して搬送するための搬送ベルト121と、給紙部からガイド115を介して送られる用紙112を搬送ベルト121との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ122と、を備えてる。更に、搬送部は、略鉛直上方に送られる用紙112を略90°方向転換させて搬送ベルト121上に倣わせるための搬送ガイド123と、押さえ部材124で搬送ベルト121側に付勢された先端加圧コロ125とを備えている。また、搬送部は、搬送ベルト121表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ126を備えている。   In addition, a transport unit for transporting the paper 112 fed from the paper feed unit below the droplet discharge head 107 is provided. The transport unit includes a transport belt 121 for electrostatically attracting and transporting the paper 112 and a counter roller for transporting the paper 112 fed from the paper feed unit via the guide 115 with the transport belt 121 interposed therebetween. 122. Further, the transport unit is biased toward the transport belt 121 by a transport guide 123 for changing the direction of the sheet 112 sent substantially vertically upward by approximately 90 ° and following the transport belt 121 and the pressing member 124. A tip pressurizing roller 125. Further, the transport unit includes a charging roller 126 that is a charging unit for charging the surface of the transport belt 121.

搬送ベルト121は、無端状ベルトであり、搬送ローラ127とテンションローラ128との間に掛け渡されている。また、搬送ベルト121は、副走査モータ131からタイミングベルト132及びタイミングローラ133を介して搬送ローラ127が回転されることで、図19のベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。なお、搬送ベルト121の裏面側には、液滴吐出ヘッド107による画像形成領域に対応してガイド部材129を配置している。   The conveyor belt 121 is an endless belt and is stretched between the conveyor roller 127 and the tension roller 128. Further, the conveyance belt 121 is configured to circulate in the belt conveyance direction (sub-scanning direction) in FIG. 19 by rotating the conveyance roller 127 from the sub-scanning motor 131 via the timing belt 132 and the timing roller 133. ing. Note that a guide member 129 is disposed on the back side of the transport belt 121 corresponding to the image forming area formed by the droplet discharge head 107.

また、図19に示すように、搬送ローラ127の軸にはスリット円板134が取り付けられている。また、このスリット円板134のスリットを検知するセンサ135を備えている。これらのスリット円板134及びセンサ135によってエンコーダ136が構成されている。   As shown in FIG. 19, a slit disk 134 is attached to the shaft of the transport roller 127. Further, a sensor 135 for detecting the slit of the slit disk 134 is provided. These slit disk 134 and sensor 135 constitute an encoder 136.

帯電ローラ126は、搬送ベルト121の表層に接触し、搬送ベルト121の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各2.5[N]をかけている。   The charging roller 126 is disposed so as to contact the surface layer of the conveyor belt 121 and rotate following the rotation of the conveyor belt 121, and applies 2.5 [N] to both ends of the shaft as a pressing force.

また、キャリッジ103の前方側には、図18に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール142が設けられている。キャリッジ103の前面側には、エンコーダスケール142のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ143が設けられている。これらによって、キャリッジ103の主走査方向位置(ホーム位置に対する位置)を検知するためのエンコーダ144を構成している。   Further, an encoder scale 142 having slits is provided on the front side of the carriage 103 as shown in FIG. On the front surface side of the carriage 103, an encoder sensor 143 including a transmission type photosensor that detects a slit of the encoder scale 142 is provided. These components constitute an encoder 144 for detecting the position of the carriage 103 in the main scanning direction (position relative to the home position).

さらに、本実施形態の画像形成装置は、液滴吐出ヘッド107で画像が形成された用紙112を排紙するための排紙部を備えている。排紙部は、搬送ベルト121から用紙112を分離するための分離部と、排紙ローラ152及び排紙コロ153と、排紙される用紙112をストックする排紙トレイ154とを備えている。   Further, the image forming apparatus according to the present embodiment includes a paper discharge unit for discharging the paper 112 on which an image is formed by the droplet discharge head 107. The paper discharge unit includes a separation unit for separating the paper 112 from the transport belt 121, a paper discharge roller 152 and a paper discharge roller 153, and a paper discharge tray 154 that stocks the paper 112 to be discharged.

また、画像形成装置の背部には、両面給紙ユニット161が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット161は、搬送ベルト121の逆方向回転で戻される用紙112を取り込んで反転させて再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙する。   A double-sided paper feeding unit 161 is detachably attached to the back of the image forming apparatus. The double-sided paper feeding unit 161 takes in the paper 112 returned by the reverse rotation of the transport belt 121, reverses it, and feeds it again between the counter roller 122 and the transport belt 121.

上記構成の画像形成装置においては、給紙部から用紙112が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙112はガイド115で案内され、搬送ベルト121とカウンタローラ122との間に挟まれて搬送される。更に、用紙112は、その先端が搬送ガイド123で案内されて先端加圧コロ125で搬送ベルト121に押し付けられ、略90°搬送方向が転換される。   In the image forming apparatus having the above configuration, the sheets 112 are separated and fed one by one from the sheet feeding unit, and the sheet 112 fed substantially vertically upward is guided by the guide 115, and the conveyance belt 121 and the counter roller 122 It is sandwiched and conveyed. Further, the leading end of the paper 112 is guided by the transport guide 123 and pressed against the transport belt 121 by the front end pressure roller 125, and the transport direction is changed by approximately 90 °.

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ126に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加される。これにより、搬送ベルト121が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト121上に用紙112が給送されると、用紙112が搬送ベルト121に静電力で吸着され、搬送ベルト121の周回移動によって用紙112が副走査方向に搬送される。   At this time, a positive voltage and a negative output are alternately applied to the charging roller 126 from a high voltage power source by a control circuit (not shown), that is, an alternating voltage is applied. As a result, the charging voltage pattern in which the conveyor belt 121 alternates, that is, plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width in the sub-scanning direction that is the circumferential direction. When the paper 112 is fed onto the conveyance belt 121 charged alternately with plus and minus, the paper 112 is attracted to the conveyance belt 121 by electrostatic force, and the paper 112 is conveyed in the sub-scanning direction by the circular movement of the conveyance belt 121. Is done.

そこで、キャリッジ103を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド107を駆動する。これにより、停止している用紙112に液滴を吐出して1行分の画像を形成し、用紙112を所定量搬送後、次の行の画像を形成する。記録終了信号又は用紙112の後端が画像形成領域に到達した信号を受けることにより、画像形成動作を終了して、用紙112を排紙トレイ154に排紙する。   Therefore, the droplet discharge head 107 is driven according to the image signal while moving the carriage 103. Thereby, droplets are ejected onto the stopped paper 112 to form an image for one line, and after the paper 112 is conveyed by a predetermined amount, an image for the next line is formed. Upon receiving a recording end signal or a signal that the rear end of the paper 112 has reached the image forming area, the image forming operation is finished, and the paper 112 is discharged onto the paper discharge tray 154.

また、両面印刷の場合には、表面(最初に画像を形成する面)の画像形成が終了したときに、搬送ベルト121を逆回転させる。これにより、画像形成済みの用紙112を両面給紙ユニット161内に送り込み、用紙112を反転させて(裏面が画像形成面となる状態にして)再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙する。そして、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベルト121上に搬送して裏面に画像を形成した後、排紙トレイ154に排紙する。   In the case of duplex printing, when the image formation on the front surface (the surface on which an image is first formed) is completed, the conveyance belt 121 is reversely rotated. As a result, the image-formed paper 112 is fed into the double-sided paper feeding unit 161, and the paper 112 is reversed (with the back surface being the image-forming surface) and fed again between the counter roller 122 and the conveying belt 121. Make paper. Then, timing control is performed, and the sheet is conveyed onto the conveyance belt 121 in the same manner as described above to form an image on the back surface, and then discharged onto the discharge tray 154.

なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、これらの複合機などにも適用することができる。また、本発明は、画像形成用の液体(インク)以外の液体、例えばDNA試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液滴吐出ヘッド、及び、その液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置にも適用することができる。   Note that the image forming apparatus according to the present invention can also be applied to a printer, a facsimile machine, a copying machine, a multi-function machine thereof, and the like. The present invention also relates to a droplet discharge head that discharges a liquid other than an image-forming liquid (ink), such as a DNA sample, a resist, or a pattern material, and a droplet discharge device that includes the droplet discharge head. Can also be applied.

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
インク等の液体を吐出するノズル301等のノズル孔を有するノズル基板300等のノズル板と、前記ノズル孔と連通する加圧液室202と、前記加圧液室の一部を構成する振動板203と、保護膜204に被覆され、前記振動板に振動を付与して前記加圧液室に圧力変化を発生させる圧電素子201と、前記圧電素子の所定箇所に外部駆動回路からの駆動信号を伝送する引き出し配線205等の信号配線とを備えた液滴吐出ヘッド等の液体吐出装置において、前記圧電素子を被覆する保護膜204は、アルミナ層204a等の耐湿層と、該耐湿層よりも上層に形成され、かつ、前記信号配線と前記圧電素子の前記所定箇所以外の部分との間を絶縁するシリコン酸化絶縁膜213等の絶縁膜の不要部分を当該保護膜上から除去するドライエッチング等の工程中に該耐湿層が損傷するのを保護するポリシリコン層204b等の耐湿層用保護層とを含むことを特徴とする。
これによれば、前記絶縁膜の不要部分を保護膜上から除去する工程中に圧電素子の耐湿層が損傷することが耐湿層用保護層によって抑制される。よって、圧電素子が空気中の水分に触れることを防止するという耐湿層の機能が損なわれにくくなり、圧電素子の変位特性が劣化しにくいという効果が得られる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
A nozzle plate such as a nozzle substrate 300 having nozzle holes such as a nozzle 301 for discharging a liquid such as ink, a pressurized liquid chamber 202 communicating with the nozzle holes, and a vibration plate constituting a part of the pressurized liquid chamber 203, a piezoelectric element 201 that is covered with a protective film 204, applies vibration to the diaphragm and generates a pressure change in the pressurized liquid chamber, and a drive signal from an external drive circuit at a predetermined position of the piezoelectric element. In a liquid discharge apparatus such as a droplet discharge head provided with a signal wiring such as a lead-out wiring 205 for transmission, the protective film 204 covering the piezoelectric element includes a moisture resistant layer such as an alumina layer 204a and a layer higher than the moisture resistant layer. And a dry etching process for removing unnecessary portions of the insulating film such as a silicon oxide insulating film 213 that is formed on the protective film and insulates between the signal wiring and a portion other than the predetermined portion of the piezoelectric element. Characterized in that it comprises resistant stratification during the process, such as a ring is a moisture layer for the protective layer of the polysilicon layer 204b or the like to protect from being damaged.
According to this, the moisture-resistant layer protective layer prevents the moisture-resistant layer of the piezoelectric element from being damaged during the process of removing unnecessary portions of the insulating film from the protective film. Therefore, the function of the moisture-resistant layer that prevents the piezoelectric element from coming into contact with moisture in the air is less likely to be impaired, and the displacement characteristic of the piezoelectric element is hardly deteriorated.

(態様B)
前記態様Aにおいて、前記耐湿層用保護層は、前記絶縁膜の不要部分を除去するドライエッチング工程で生じる放電によって該耐湿層が損傷するのを保護するものであることを特徴とする。
これによれば、前記絶縁膜の不要部分をドライエッチング工程で除去する場合でも、そのドライエッチング工程中に生じる放電で耐湿層が損傷するのを抑制できる。
(Aspect B)
In the aspect A, the moisture resistant layer protective layer protects the moisture resistant layer from being damaged by a discharge generated in a dry etching process for removing unnecessary portions of the insulating film.
According to this, even when the unnecessary portion of the insulating film is removed by the dry etching process, it is possible to suppress the moisture-resistant layer from being damaged by the discharge generated during the dry etching process.

(態様C)
前記態様Bにおいて、前記耐湿層用保護層は、導電性層であることを特徴とする。
これによれば、ドライエッチング工程中に生じる放電から耐湿層を安定して保護することができる。
(Aspect C)
In the aspect B, the moisture-resistant layer protective layer is a conductive layer.
According to this, it is possible to stably protect the moisture resistant layer from electric discharge generated during the dry etching process.

(態様D)
前記態様B又はCにおいて、前記耐湿層用保護層は、多結晶シリコン層又はアモルファスシリコン層であることを特徴とする。
これによれば、ドライエッチング工程中に生じる放電から耐湿層を簡易かつ安定して保護することができる。
(Aspect D)
In the aspect B or C, the moisture-resistant layer protective layer is a polycrystalline silicon layer or an amorphous silicon layer.
According to this, it is possible to easily and stably protect the moisture resistant layer from electric discharge generated during the dry etching process.

(態様E)
前記態様A〜Dのいずれかの態様において、前記耐湿層の厚みは40[nm]以上70[nm]以下であり、前記耐湿層用保護層の厚みは20[nm]以上100[nm]以下であることを特徴とする。
これによれば、圧電素子201の変位特性を阻害しない範囲で、耐湿層及び耐湿層用保護層それぞれの機能を確保しやすい。
(Aspect E)
In any one of the aspects A to D, the thickness of the moisture resistant layer is 40 [nm] or more and 70 [nm] or less, and the thickness of the moisture resistant layer protective layer is 20 [nm] or more and 100 [nm] or less. It is characterized by being.
According to this, it is easy to ensure the functions of the moisture-resistant layer and the moisture-resistant layer protective layer as long as the displacement characteristics of the piezoelectric element 201 are not impaired.

(態様F)
前記態様A〜Eのいずれかの態様において、前記耐湿層は、酸化物層であることを特徴とする。
これによれば、圧電素子の絶縁耐性に有利となる。
(Aspect F)
In any one of the aspects A to E, the moisture-resistant layer is an oxide layer.
This is advantageous for the insulation resistance of the piezoelectric element.

液体吐出装置から記録材へ液体を吐出することで、該記録材に画像を形成する画像形成装置において、前記液体吐出装置として、前記態様A〜Fのいずれかの態様に係る液体吐出装置を用いることを特徴とする。
これによれば、圧電素子の変位特性が劣化しにくいので、安定して液体吐出特性を維持できる。
In an image forming apparatus that forms an image on a recording material by ejecting liquid onto the recording material from the liquid ejecting apparatus, the liquid ejecting apparatus according to any one of the aspects A to F is used as the liquid ejecting apparatus. It is characterized by that.
According to this, since the displacement characteristics of the piezoelectric element are not easily deteriorated, the liquid ejection characteristics can be stably maintained.

液体を吐出するノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔と連通する加圧液室と、前記加圧液室の一部を構成する振動板と、保護膜に被覆され、前記振動板に振動を付与して前記加圧液室に圧力変化を発生させる圧電素子と、前記圧電素子の所定箇所に外部駆動回路からの駆動信号を伝送する信号配線とを備えた液体吐出装置の製造方法において、耐湿層を含む保護膜を前記圧電素子上に形成する保護膜形成工程と、前記保護膜上に、前記信号配線と前記圧電素子の前記所定箇所以外の部分との間を絶縁する絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜が形成された圧電素子に対して前記信号配線を形成する信号配線形成工程と、前記信号配線を形成した後に前記絶縁膜の不要部分を除去する絶縁膜除去工程とを有し、前記保護膜形成工程では、前記絶縁膜除去工程中に前記耐湿層が損傷するのを保護する耐湿層用保護層を、該耐湿層よりも上層に形成することを特徴とする。
これによれば、絶縁膜除去工程中に圧電素子の耐湿層が損傷することが耐湿層用保護層によって抑制される。よって、圧電素子が空気中の水分に触れることを防止するという耐湿層の機能が損なわれにくくなり、圧電素子の変位特性が劣化しにくいという効果が得られる。
A nozzle plate having a nozzle hole for discharging liquid, a pressurized liquid chamber communicating with the nozzle hole, a vibrating plate constituting a part of the pressurized liquid chamber, and a protective film, and vibrating on the vibrating plate In a method for manufacturing a liquid ejection device, comprising: a piezoelectric element that generates a pressure change in the pressurized liquid chamber, and a signal wiring that transmits a drive signal from an external drive circuit to a predetermined location of the piezoelectric element. A protective film forming step for forming a protective film including a moisture resistant layer on the piezoelectric element, and an insulating film for insulating between the signal wiring and a portion other than the predetermined portion of the piezoelectric element are formed on the protective film. An insulating film forming step, a signal wiring forming step for forming the signal wiring for the piezoelectric element on which the insulating film is formed, and an insulating film removal for removing unnecessary portions of the insulating film after forming the signal wiring And forming the protective film Degree, the moisture layer protective layer for protecting the the moisture layer is damaged during the insulation film removing step, thereby forming in an upper layer than resistant Shimeso.
According to this, the moisture resistant layer of the piezoelectric element is prevented from being damaged by the protective layer for the moisture resistant layer during the insulating film removing step. Therefore, the function of the moisture-resistant layer that prevents the piezoelectric element from coming into contact with moisture in the air is less likely to be impaired, and the displacement characteristic of the piezoelectric element is hardly deteriorated.

100 サブフレーム基板
103 キャリッジ
107 液滴吐出ヘッド
200 アクチュエータ基板
201 圧電素子
202 加圧液室
203 振動板
204 保護膜
204a アルミナ層
204b ポリシリコン層
205 引き出し配線
206 パッシベーション保護膜
208 下部電極層
209 圧電体層
210 上部電極層
211 コンタクトホール
212 レジストパターン
213 シリコン酸化絶縁膜
300 ノズル基板
301 ノズル
100 Subframe substrate 103 Carriage 107 Droplet ejection head 200 Actuator substrate 201 Piezoelectric element 202 Pressurizing fluid chamber 203 Vibration plate 204 Protective film 204a Alumina layer 204b Polysilicon layer 205 Lead-out wiring 206 Passivation protective film 208 Lower electrode layer 209 Piezoelectric layer 210 Upper electrode layer 211 Contact hole 212 Resist pattern 213 Silicon oxide insulating film 300 Nozzle substrate 301 Nozzle

特開平11−077999号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-077999

Claims (8)

液体を吐出するノズル孔を有するノズル板と、
前記ノズル孔と連通する加圧液室と、
前記加圧液室の一部を構成する振動板と、
保護膜に被覆され、前記振動板に振動を付与して前記加圧液室に圧力変化を発生させる圧電素子と、
前記圧電素子の保護膜上に形成され、該圧電素子の所定箇所に外部駆動回路からの駆動信号を伝送する信号配線とを備えた液体吐出装置において、
前記圧電素子を被覆する保護膜は、耐湿層と、該耐湿層よりも上層に形成され、かつ、前記信号配線と前記圧電素子の前記所定箇所以外の部分との間を絶縁する絶縁膜の不要部分を当該保護膜上から除去する工程中に該耐湿層が損傷するのを保護する耐湿層用保護層とを含むことを特徴とする液体吐出装置。
A nozzle plate having nozzle holes for discharging liquid;
A pressurized liquid chamber communicating with the nozzle hole;
A diaphragm constituting a part of the pressurized liquid chamber;
A piezoelectric element that is covered with a protective film, applies vibration to the diaphragm, and generates a pressure change in the pressurized liquid chamber;
In a liquid ejection apparatus provided on a protective film of the piezoelectric element and including a signal wiring that transmits a drive signal from an external drive circuit to a predetermined portion of the piezoelectric element,
The protective film that covers the piezoelectric element is formed of a moisture-resistant layer and an insulating film that is formed above the moisture-resistant layer and that insulates between the signal wiring and a portion other than the predetermined portion of the piezoelectric element. A liquid ejection apparatus comprising: a protective layer for a moisture resistant layer that protects the moisture resistant layer from being damaged during the step of removing the portion from the protective film.
請求項1に記載の液体吐出装置において、
前記耐湿層用保護層は、前記絶縁膜の不要部分を除去するドライエッチング工程で生じる放電によって該耐湿層が損傷するのを保護するものであることを特徴とする液体吐出装置。
The liquid ejection apparatus according to claim 1,
The liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein the protective layer for the moisture resistant layer protects the moisture resistant layer from being damaged by a discharge generated in a dry etching process for removing an unnecessary portion of the insulating film.
請求項2に記載の液体吐出装置において、
前記耐湿層用保護層は、導電性層であることを特徴とする液体吐出装置。
The liquid ejection apparatus according to claim 2, wherein
The liquid ejection apparatus, wherein the moisture resistant protective layer is a conductive layer.
請求項2又は3に記載の液体吐出装置において、
前記耐湿層用保護層は、多結晶シリコン層又はアモルファスシリコン層であることを特徴とする液体吐出装置。
The liquid ejection device according to claim 2 or 3,
The liquid ejection apparatus, wherein the moisture-resistant protective layer is a polycrystalline silicon layer or an amorphous silicon layer.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液体吐出装置において、
前記耐湿層の厚みは40[nm]以上70[nm]以下であり、
前記耐湿層用保護層の厚みは20[nm]以上100[nm]以下であることを特徴とする液体吐出装置。
The liquid ejection apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The moisture-resistant layer has a thickness of 40 [nm] or more and 70 [nm] or less,
The liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein the moisture resistant protective layer has a thickness of 20 nm to 100 nm.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液体吐出装置において、
前記耐湿層は、酸化物層であることを特徴とする液体吐出装置。
The liquid ejection apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The liquid ejection apparatus, wherein the moisture resistant layer is an oxide layer.
液体吐出装置から記録材へ液体を吐出することで、該記録材に画像を形成する画像形成装置において、
前記液体吐出装置として、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液体吐出装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus for forming an image on a recording material by discharging liquid from the liquid discharging device to the recording material,
An image forming apparatus using the liquid discharge apparatus according to claim 1 as the liquid discharge apparatus.
液体を吐出するノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔と連通する加圧液室と、前記加圧液室の一部を構成する振動板と、前記振動板に振動を付与して前記加圧液室に圧力変化を発生させる圧電素子と、前記圧電素子の所定箇所に外部駆動回路からの駆動信号を伝送する信号配線とを備えた液体吐出装置の製造方法において、
耐湿層を含む保護膜を前記圧電素子上に形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜上に、前記信号配線と前記圧電素子の前記所定箇所以外の部分との間を絶縁するための絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜が形成された圧電素子に対して前記信号配線を形成する信号配線形成工程と、
前記信号配線を形成した後に前記絶縁膜の不要部分を除去する絶縁膜除去工程とを有し、
前記保護膜形成工程では、前記絶縁膜除去工程中に前記耐湿層が損傷するのを保護する耐湿層用保護層を、該耐湿層よりも上層に形成することを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
A nozzle plate having a nozzle hole for discharging liquid, a pressurized liquid chamber communicating with the nozzle hole, a diaphragm constituting a part of the pressurized liquid chamber, and applying vibration to the diaphragm to add the pressure In a method for manufacturing a liquid ejection apparatus, comprising: a piezoelectric element that generates a pressure change in a pressure fluid chamber; and a signal wiring that transmits a drive signal from an external drive circuit to a predetermined location of the piezoelectric element.
A protective film forming step of forming a protective film including a moisture resistant layer on the piezoelectric element;
An insulating film forming step of forming an insulating film on the protective film for insulating between the signal wiring and a portion other than the predetermined portion of the piezoelectric element;
A signal wiring forming step of forming the signal wiring with respect to the piezoelectric element on which the insulating film is formed;
An insulating film removing step of removing an unnecessary portion of the insulating film after forming the signal wiring,
In the protective film forming step, a protective layer for a moisture resistant layer that protects the moisture resistant layer from being damaged during the insulating film removing step is formed in a layer above the moisture resistant layer. Method.
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