(57)【要約】【課題】安定したインクの吐出を可能とするノズルを有する液体吐出ヘッド用ノズルプレート及び液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法を提供する。【解決手段】貫通孔を有する基板からなり、前記貫通孔は、前記基板の一方の面側に開口する断面形状が一定の大径部と、前記基板の他方の面に開口し前記大径部の断面より小さな断面を有する断面形状が一定の小径部と、を有し、前記貫通孔の前記小径部の開口を液体が液滴として吐出する吐出孔とする液体吐出ヘッド用ノズルプレートにおいて、前記貫通孔は、前記大径部に連続して漸次径が減少し、前記小径部と接続するテーパ部を有する。【選択図】図３
2008110560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する基板からなり、
前記貫通孔は、前記基板の一方の面側に開口する断面形状が一定の大径部と、
前記基板の他方の面に開口し前記大径部の断面より小さな断面を有する断面形状が一定の小径部と、を有し、
前記貫通孔の前記小径部の開口を液体が液滴として吐出する吐出孔とする液体吐出ヘッド用ノズルプレートにおいて、
前記貫通孔は、前記大径部に連続して漸次径が減少し、前記小径部と接続する面の直径（Ｄｆ）が以下の条件式を満たすテーパ部を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
ｄ  ＜  Ｄｆ  ≦  ０．９Ｄ
但し、
ｄ：小径部の直径
Ｄ：大径部の直径
【請求項２】
前記大径部及び前記テーパ部を構成する基板の基材はＳｉであり、前記小径部を構成する基板の基材は前記大径部及び前記テーパ部を構成する基板に接するＳｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【請求項３】
前記Ｓｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材がＳｉＯ2であることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【請求項４】
前記基板の前記吐出孔が形成されている側の面に撥液層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【請求項５】
Ｓｉからなる第１の基材と、前記第１の基材の片側に接して設けられたＳｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材を含む第２の基材と、を備えた基板を準備する工程と、
前記第２の基材にフォトリソグラフィ処理及びエッチングを行って前記小径部の開口形状で前記第２の基材を貫通するまで穿孔を行い前記小径部を形成する工程と、
前記第１の基材の表面に第１のエッチングマスクとなる膜を形成する工程と、前記第１のエッチングマスクとなる膜にフォトリソグラフィ処理及びエッチングを行い前記大径部の開口形状を有する第１のエッチングマスクパターンを形成する工程と、前記第１の基材に下記の条件式を満足し、且つ、貫通するまでＳｉ異方性ドライエッチングを行う工程と、で構成される前記テーパ部を含む前記大径部を形成する工程と、をこの順で行うことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法。
ｄ  ＜  Ｄｆ  ≦  ０．９Ｄ
但し、
ｄ：小径部の直径
Ｄｆ：エッチング速度がＳｉより遅い基材と形成される大径部の先端部とが交わって成す形状の直径
Ｄ：大径部の直径
【請求項６】
Ｓｉからなる第１の基材と、前記第１の基材の片側に接して設けられたＳｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材を含む第２の基材と、を備えた基板を準備する工程と、
前記第１の基材の表面に第１のエッチングマスクとなる膜を形成する工程と、前記第１のエッチングマスクとなる膜にフォトリソグラフィ処理及びエッチングを行い前記大径部の開口形状を有する第１のエッチングマスクパターンを形成する工程と、前記第１の基材に下記の条件式を満足し、且つ、貫通するまでＳｉ異方性ドライエッチングを行う工程と、で構成される前記テーパ部を含む前記大径部を形成する工程と、
前記第２の基材にフォトリソグラフィ処理及びエッチングを行って前記小径部の開口形状で前記第２の基材を貫通するまで穿孔を行い前記小径部を形成する工程と、をこの順で行うことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法。
ｄ  ＜  Ｄｆ  ≦  ０．９Ｄ
但し、
ｄ：小径部の直径
Ｄｆ：エッチング速度がＳｉより遅い基材と形成される大径部の先端部とが交わって成す形状の直径
Ｄ：大径部の直径
【請求項７】
前記Ｓｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材がＳｉＯ2であることを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法。
【請求項８】
前記基板の前記吐出孔が形成されている側の面に撥液層を設ける工程を有することを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド用ノズルプレート及び液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット式プリンタは高速・高解像度な印刷が要求されている。このプリンタに用いられるインクジェット式記録ヘッドの構成部品の形成方法にマイクロマシン分野の微細加工技術であるシリコン基板等を対象とした半導体プロセスが用いられている。このため、シリコン基板にエッチングを施すことにより微細な構造体を形成する方法が数多く提案されている。
【０００３】
インクジェット式記録ヘッドに用いられるノズルを有しているノズルプレートは、金属や樹脂でできている場合、厚みが５０μｍから１００μｍ程度としている。こうしたノズルプレートをシリコン基板に置き換えようとすると、シリコン基板の脆弱性からは、取り扱い上厚くする必要がある。一方、高解像の記録ヘッドが強く要望されている状況下でインク滴を吐出する孔の直径はより微小な、例えば５μｍ〜１０μｍ程度が期待されている。このような微小な吐出孔からインク滴を吐出するには、吐出孔の長さを孔の直径と同程度とする必要がある。このような要求に対して、シリコン基板の厚みを確保しながら、微小なノズル径を形成する方法として、例えば、以下がある。
【０００４】
小断面のノズルをシリコン基板の一方の面からドライエッチングで形成し、大断面のノズルと、大断面のノズルに連通するインク室、圧力室、インク供給路等を備えたチャンバプレートのインク室断面の一部分をシリコン基板の他方の面からドライエッチングして、小断面のノズルと連通させてノズルを形成する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１０６１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のノズルプレートによれば、シリコン基板の一方の面から小断面のノズル径を形成し、他方の面から大断面のノズルをドライエッチングして小断面のノズルと連通させてノズルを形成しているが、小径部と大径部との間には、段差が形成される。インクが流れる時、インクの流れが円滑となりにくい段差部分、特に小径部が開口している大径部端部、にインクの中の気泡が滞留する。滞留する気泡が集まって大きくなると、吐出されるインクに十分な吐出力が伝達されにくくなったり、インクに代わって気泡のみがノズル孔から出てしまう等のインク吐出特性のバラツキを発生させる。特に複数のノズルを有するマルチノズルインクジェット式記録ヘッドにあっては、各ノズル間でのインク吐出特性のバラツキにつながり、画質を低下させるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、安定したインクの吐出を可能とするノズルを有する液体吐出ヘッド用ノズルプレート及び液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、以下の構成により解決される。
【０００８】
１．  貫通孔を有する基板からなり、
前記貫通孔は、前記基板の一方の面側に開口する断面形状が一定の大径部と、
前記基板の他方の面に開口し前記大径部の断面より小さな断面を有する断面形状が一定の小径部と、を有し、
前記貫通孔の前記小径部の開口を液体が液滴として吐出する吐出孔とする液体吐出ヘッド用ノズルプレートにおいて、
前記貫通孔は、前記大径部に連続して漸次径が減少し、前記小径部と接続する面の直径（Ｄｆ）が以下の条件式を満たすテーパ部を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
ｄ  ＜  Ｄｆ  ≦  ０．９Ｄ
但し、
ｄ：小径部の直径
Ｄ：大径部の直径
２．  前記大径部及び前記テーパ部を構成する基板の基材はＳｉであり、前記小径部を構成する基板の基材は前記大径部及び前記テーパ部を構成する基板に接するＳｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材を含むことを特徴とする１に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【０００９】
３．  前記Ｓｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材がＳｉＯ2であることを特徴とする２に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【００１０】
４．  前記基板の前記吐出孔が形成されている側の面に撥液層が設けられていることを特徴とする１乃至３の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【００１１】
５．  Ｓｉからなる第１の基材と、前記第１の基材の片側に接して設けられたＳｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材を含む第２の基材と、を備えた基板を準備する工程と、
前記第２の基材にフォトリソグラフィ処理及びエッチングを行って前記小径部の開口形状で前記第２の基材を貫通するまで穿孔を行い前記小径部を形成する工程と、
前記第１の基材の表面に第１のエッチングマスクとなる膜を形成する工程と、前記第１のエッチングマスクとなる膜にフォトリソグラフィ処理及びエッチングを行い前記大径部の開口形状を有する第１のエッチングマスクパターンを形成する工程と、前記第１の基材に下記の条件式を満足し、且つ、貫通するまでＳｉ異方性ドライエッチングを行う工程と、で構成される前記テーパ部を含む前記大径部を形成する工程と、をこの順で行うことを特徴とする１に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法。
ｄ  ＜  Ｄｆ  ≦  ０．９Ｄ
但し、
ｄ：小径部の直径
Ｄｆ：エッチング速度がＳｉより遅い基材と形成される大径部の先端部とが交わって成す形状の直径
Ｄ：大径部の直径
６．  Ｓｉからなる第１の基材と、前記第１の基材の片側に接して設けられたＳｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材を含む第２の基材と、を備えた基板を準備する工程と、
前記第１の基材の表面に第１のエッチングマスクとなる膜を形成する工程と、前記第１のエッチングマスクとなる膜にフォトリソグラフィ処理及びエッチングを行い前記大径部の開口形状を有する第１のエッチングマスクパターンを形成する工程と、前記第１の基材に下記の条件式を満足し、且つ、貫通するまでＳｉ異方性ドライエッチングを行う工程と、で構成される前記テーパ部を含む前記大径部を形成する工程と、
前記第２の基材にフォトリソグラフィ処理及びエッチングを行って前記小径部の開口形状で前記第２の基材を貫通するまで穿孔を行い前記小径部を形成する工程と、をこの順で行うことを特徴とする１に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法。
ｄ  ＜  Ｄｆ  ≦  ０．９Ｄ
但し、
ｄ：小径部の直径
Ｄｆ：エッチング速度がＳｉより遅い基材と形成される大径部の先端部とが交わって成す形状の直径
Ｄ：大径部の直径
７．  前記Ｓｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材がＳｉＯ2であることを特徴とする５又は６に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法。
【００１２】
８．  前記基板の前記吐出孔が形成されている側の面に撥液層を設ける工程を有することを特徴とする５乃至７の何れか一項に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液体吐出ヘッド用ノズルプレートは、貫通孔は、大径部に連続して漸次径が減少し、小径部と接続する面の直径（Ｄｆ）が以下の条件式を満たすテーパ部を有している。
ｄ  ＜  Ｄｆ  ≦  ０．９Ｄ
但し、
ｄ：小径部の直径
Ｄ：大径部の直径
よって、大径部と小径部との間に大径部の径が漸次減少するテーパ部分があり、このテーパ部により、液滴として吐出される液体の流れが円滑となり、液体が含む気泡が大径部と小径部との間に滞留することがなくなる。このため、液体を液滴として吐出する際の圧力が滞留した気泡で弱められることがなく、また、滞留して小さい気泡が集まって大きく成長した気泡が液滴に代わり吐出されることもない。
【００１４】
従って、安定したインクの吐出を可能とするノズルを有する液体吐出ヘッド用ノズルプレートを提供できる。
【００１５】
また、本発明の液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法によれば、Ｓｉからなる第１の基材と、第１の基材の片側に接して設けられたＳｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉより遅い基材を含む第２の基材とを備えた基板を用いて、第１の基材に以下の条件式を満足し、且つ、貫通するまでＳｉ異方性ドライエッチングを行ってテーパ部を含む大径部を形成する。また、第２の基材には小径部の開口形状で第２の基材を貫通するまで穿孔を行い小径部を形成する。
ｄ  ＜  Ｄｆ  ≦  ０．９Ｄ
但し、
ｄ：小径部の直径
Ｄｆ：エッチング速度がＳｉより遅い基材と形成される大径部の先端部とが交わって成す形状の直径
Ｄ：大径部の直径
よって、大径部と小径部との間に大径部の径が漸次減少するテーパ部分が形成され、このテーパ部により、液滴として吐出される液体の流れが円滑となり、液体が含む気泡が大径部と小径部との間に滞留することがなくなる。このため、液体を液滴として吐出する際の圧力が滞留した気泡で弱められることがなく、また、滞留して小さい気泡が集まって大きく成長した気泡が液滴に代わり吐出されることもない。
【００１６】
従って、安定したインクの吐出を可能とするノズルを有する液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。
【００１８】
図１は液体吐出ヘッドの例であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドと称する。）Ａを構成している、ノズルプレート１、ボディプレート２、圧電素子３を模式的に示している。
【００１９】
ノズルプレート１には、インク吐出のためのノズル１１を複数配列してある。また、ボディプレート２には、ノズルプレート１を貼り合わせることで、圧力室となる圧力室溝２４、インク供給路となるインク供給路溝２３及び共通インク室となる共通インク室溝２２、並びにインク供給口２１が形成されている。
【００２０】
そして、ノズルプレート１のノズル１１とボディプレート２の圧力室溝２４とが一対一で対応するようにノズルプレート１とボディプレート２とを貼り合わせることで流路ユニットＭを形成する。ここで、以後、上記で説明に使用した圧力室溝、供給路溝、共通インク室溝の各符号はそれぞれ圧力室、供給路、共通インク室にも使用する。
【００２１】
ここで、図２は、この記録ヘッドＡにおけるノズルプレート１のＹ−Ｙ、及びボディプレート２のＸ−Ｘの位置での断面を模式的に示している。図２が示しているように、流路ユニットＭに圧電素子３をインク吐出用アクチュエータとしてボディプレート２のノズルプレート１を接着する面と反対の各圧力室２４の底部２５の面に接着することで、記録ヘッドＡが完成する。この記録ヘッドＡの各圧電素子３に駆動パルス電圧が印加され、圧電素子３から発生する振動が圧力室２４の底部２５に伝えられ、この底部２５の振動により圧力室２４内の圧力を変動させることでノズル１１からインク滴を吐出させる。
【００２２】
図３にノズルプレート１の例としてノズル１１の周辺部を示す。図３のノズルプレート１は、Ｓｉ基板３０、エッチング停止層３１、Ｓｉ層３２の３層構造としており、これに撥液層４５を設けてある。ノズル１１は、大径部１５、小径部１４及び大径部に連続して漸次径が減少し、小径部と接続する部分１８（以後、テーパ部１８と称する。）から構成されている。
【００２３】
図３に示す、大径部１５、小径部１４及びテーパ部１８の構成において、ｄを小径部１４の直径、Ｄを大径部の直径、Ｄｆを大径部１５の側における小径部１４の開口端面を面内とする平面と交わるテーパ部１８の直径として以下の条件式（１）を満足している。
ｄ  ＜  Ｄｆ  ≦  ０．９Ｄ      ・・・・・（１）
テーパ部１８の直径Ｄｆが小径部１４の直径ｄ未満である場合は、大径部１５と小径部１４とが貫通はしているものの、大径部１５がエッチング停止層３１に達してなく、小径部１４が一定の断面形状で開口してなく、更に小径部１４の長さが所定の長さより長い状態である。この場合、開口が十分でなく小径部１４が所定の長さより長いため、小径部１４の流路抵抗が大きくなるため、液滴の吐出性能が悪くなる。
【００２４】
また、テーパ部１８の直径Ｄｆが大径部の直径Ｄの０．９倍を超えると、テーパ部１８がエッチング停止層３１と交わる周辺である角部に吐出液に含まれる気泡の滞留が生じる。気泡が滞留すると、気泡が蓄積されて次第に大きく成長し、ついには液滴を吐出するための圧力を吸収するようになる。この結果、十分に吐出液に圧力が伝達できなくなったり、成長した気泡が吐出孔から出てしまうことで、形成される画質が低下してしまう。
【００２５】
ここで、ノズルプレート１の製造に関して説明する。図４、図５は図１のノズルプレート１を製造する工程の概略を断面図でもって模式的に示した図であり、完成したノズルプレート１は図５（ｇ）に示している。図５（ｈ）は、撥液層４５を備えた、より好ましいノズルプレートを示している。
【００２６】
ノズルプレート１を製造する基板Ｃ（図４（ａ））は、第１の基材とするＳｉ基板３０にＳｉよりエッチング速度の遅い材料による所謂エッチング停止層３１を設け、さらにＳｉ層３２を備えている。エッチング停止層３１とＳｉ層３２とで第２の基材としている。このＳｉ基板３０には、後述する大径部を設け、エッチング停止層３１及びＳｉ層３２には小径部を設ける。Ｓｉ基板３０の厚みは大径部の長さ、エッチング停止層３１及びＳｉ層３２の厚みはノズル長となる小径部の長さにより適宜決める。この時、エッチング停止層３１の厚みは使用する材料によるＳｉとのエッチング速度との関係で適宜決めれば良い。
【００２７】
上記の３層構成の基板Ｃは、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）として市販されており、材料と厚みを指定することで入手可能であるが、例えば以下のようにして製造することができる。
【００２８】
まず、Ｓｉ基板３０の上にエッチング停止層３１を設ける。エッチング停止層３１の材料は、Ｓｉ異方性ドライエッチングにおけるエッチング速度がＳｉのエッチング速度より小さい必要がある。また、エッチング処理にて、小径部を構成できる、例えば、１μｍから１０μｍ程度の孔が形成可能な材料とする。この様な材料として、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁材料、Ｎｉ、Ｃｒ等の金属、フォトレジスト等の樹脂が挙げられる。
【００２９】
Ｓｉに比較したエッチング速度は、Ｓｉを１とすると、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3は１／３００から１／２００程度、Ｎｉ、Ｃｒは１／５００程度、フォトレジスト等の樹脂は１／５０程度である。ここで、このＳｉを１とするエッチング速度比をエッチング選択比とする。これらのエッチング選択比は、エッチング装置やエッチングレート等のエッチング条件により前後するためおおよその値で示している。
【００３０】
エッチング停止層３１の厚みは、ノズル長の一部となるので、この後、このエッチング停止層３１の上に設けるＳｉ層３２と併せて厚みを決めれば良い。エッチング停止層３１の形成方法は特に限定されることはなく、公知の方法で良く、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等が挙げられ、使用する材料に応じて適宜選択すれば良い。
【００３１】
この後、Ｓｉ層３２を設ける。形成する方法は特に限定されることはなく、公知の方法で良く、例えば反応ガスをシラン（ＳｉＨ4）ガスとしてＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相成長）法を用いることができる。
【００３２】
次に、大径部１５の形成に関して図４に沿って説明する。大径部１５の形成は、基板Ｃを用いる。複数の大径部１５を設ける場合の大径部１５の配列に際し、隣接する大径部１５の例えばノズル内の液体への加圧力の干渉等が問題とならないような隔壁の強度が確保される厚みを持つことができる径とするのが良い。また、小径部１４の間隔のピッチも考慮して適宜決めるのが良い。
【００３３】
まず、基板ＣのＳｉ基板３０の上に、公知のフォトリソグラフィ処理により大径部１５を設けるためのエッチングマスクとなる膜４０を設ける。この膜４０は、Ｓｉ基板３０をＳｉ異方性ドライエッチングする上でのエッチングマスクとなるものであれば特に限定されることはなく、例えば、ＳｉＯ2膜がある。この膜４０にマスクパターンを形成するためにフォトレジストパターン４２ａを形成する（図４（ｂ））。次に、フォトレジストパターン４２ａをマスクとして、ＣＦ4ガスを用いた公知の反応性ドライエッチング法を用いて、ＳｉＯ2のエッチングマスク４０ａを形成する（図４（ｃ））。フォトレジストパターン４２ａは、酸素プラズマによるアッシング等により除去する。
【００３４】
次に、Ｓｉ異方性ドライエッチング法を用いて小径部１４と貫通し、条件式（１）を満足するように大径部１５を形成する。このとき、エッチング停止層３１の材料は、エッチング選択比が小さい。このため、大径部１５を加工するに際して、エッチング停止層３１が露出した部分における深さ方向のエッチング速度が低下する。
【００３５】
例として、エッチング停止層３１であるＳｉＯ2のエッチング選択比を１／２００とすると、Ｓｉ基板３０を１０μｍエッチングするエッチング量の場合、エッチング停止層３１のエッチング量は０．０５μｍとなる。従って、エッチング停止層３１にエッチング処理が達してエッチング停止層３１が露出した部分の深さ（長さ）方向のエッチングはほとんど進まない。
【００３６】
また、エッチング処理により形成されていく大径部の形状は、その先端までがエッチングマスクの形状としている円形状と同じではなく、先端に近づくに従って断面形状の円の直径が大径部の直径より小さくなっている。エッチング停止層３１に達した大径部１５の先端部は、エッチング処理が進みに従って以下に示す順に小径部１４との接続状態が変化していく。
（１）小径部１４の直径ｄより小さい孔で小径部１４と貫通する。
（２）次第に小径部１４の開口径が大きく成りついには小径部１４の全域が開口する。
（３）更に、エッチングが進むとエッチング停止層３１の露出面が小径部１４の開口から外側に向かって広がる。
（４）最後には大径部１５と同じ径に達する。
ここで、（２）と（３）に示す状態が大径部と小径部とを大径部の径から小さくなって小径部に通じるテーパ部を備えていることになる。（２）と（３）に示す状態において、大径部側における小径部の開口端面を面内とする平面と交わるテーパ部の直径、又は、エッチング速度がＳｉより遅い基材であるエッチング停止層３１と形成される大径部の先端部とが交わって成す形状の直径をＤｆとして条件式（１）及びより好ましくは後述の条件式（２）を適用する。従って、大径部１５を形成するエッチング量を予め実験等を行って決めておくことで、大径部１５の形状を条件式（１）、より好ましくは後述の条件式（２）を満足することができる。
【００３７】
Ｓｉ異方性ドライエッチングとしては、例えば、ボッシュプロセスに対応したＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｐｌａｓｍａ）型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置であるのが好ましい。
【００３８】
次に、図５に沿って上記の様にして大径部１５が形成された基板Ｃ（図５（ａ））を用いて、小径部１４の形成に関して説明する。
【００３９】
まず、Ｓｉ層３２の上に、公知のフォトリソグラフィ処理により小径部１４を設けるためのエッチングマスクとなる膜３４を設ける（図５（ｂ））。この膜３４は、Ｓｉ層３２をＳｉ異方性ドライエッチングする上でのエッチングマスクとなるものであれば特に限定されることはなく、例えば、ＳｉＯ2膜がある。この膜３４にマスクパターンを形成するためにフォトレジストパターン３６ａを形成する（図５（ｃ））。次に、フォトレジストパターン３６ａをマスクとして、ＣＦ4ガスを用いた公知の反応性ドライエッチング法を用いて、ＳｉＯ2のエッチングマスク３４ａを形成する（図５（ｄ））。この後、酸素プラズマによるアッシング等によりフォトレジストパターン３６ａを除去する（図５（ｅ））。
【００４０】
次に、Ｓｉ異方性ドライエッチング法を用いてエッチング停止層３１が露出するまでエッチングする（図５（ｆ））。このとき、小径部１４を形成する断面全域においてエッチング停止層３１が露出した状態とするのが好ましい。こうすることにより、小径部にインクの流れを妨げる突起等が形成されない。また、エッチング停止層３１は、エッチング選択比が小さい。このため、エッチング停止層３１にエッチング処理が達した後は、小径部１４を長さ方向に加工する速度が低下する。この結果、エッチング量の制御が容易となると伴に、オーバーエッチングによる上記の小径部１４の断面全域においてエッチング停止層３１が露出した状態とすることが容易となる。
【００４１】
次に、エッチング停止層３１を除去する（図５（ｇ））。除去方法は、エッチング停止層３１の材料により適宜選択すれば良く、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ等の金属であればウエットエッチング、ＳｉＯ2であればＣＦ4ガスを用いた公知の反応性ドライエッチング法がある。エッチング停止層３１を除去することで、小径部１４が大径部１５に貫通しノズルが完成する。
【００４２】
上記のようにして、例えば、一枚のＳｉ基板に複数のノズルプレートを形成しているのであれば、ダイシングソー等により個々のノズルプレートに分離すればよい。
【００４３】
上記の例では、基板Ｃにまず大径部１５を形成し次に小径部１４を形成しているが、この順序を逆として、まず小径部１４を形成し次に大径部１５を形成することもできる。
【００４４】
また、小径部１４を構成する基板の基材を、例えば、図６に示す様にエッチング停止層３１を構成する素材、例えばＳｉＯ2のみで小径部１４を構成するができる。図６の小径部１４の形成方法は、例えば、上述のエッチングマスク３４ａと同様とすることができる。すなわち小径部１４を形成するためのフォトレジストパターンを設け、その後、例えば、ＣＦ4ガスを用いた公知の反応性ドライエッチング法により大径部１５に貫通する小径部１４を形成する。
【００４５】
大径部１５及び小径部１４を基板Ｃに実際に形成する場合、基板Ｃの両面からフォトリソグラフィ処理を行いエッチングする必要がある。この場合、マスクアライナーを用いて基板Ｃの両面にエッチングマスクパターンを形成するためのフォトマスクの位置決めを行う必要がある。従って、両側のパターンの位置決めを行う場合に、使用するマスクアライナーの精度に依存する位置ズレが生じる。この位置ズレにより、大径部１５と小径部１４との中心がずれる場合が生じる場合がある。このズレが生じる場合、条件式（１）のテーパ部１８の直径Ｄｆが小径部１４の直径ｄと近い場合においては、小径部１４の長さが一定とならなくなってしまう。小径部１４の長さが一定とならないと、小径部１４の流路抵抗が一様でなくなる。この結果、吐出される液滴が傾いて吐出されてしまい、形成さえる画質が低下してしまう。こうした理由から、以下の条件式（２）を満足するのがより好ましい。
２ｄ  ≦  Ｄｆ  ≦  ０．９Ｄ      ・・・・・（２）
また、これまでの例ではノズルを小径部１４及び大径部１５の２段構成としているが、図７に示す様な３段及び３段以上の構成としてもよい。３段の場合、図７に示す７１を小径部、７３を大径部、７５をテーパ部として、それぞれの径に条件式（１）を適用することができる。尚、最も大きな最大径部７７の直径は、大径部７３の直径Ｄより大きい径であれば良く、条件式（１）に影響しない。
【００４６】
撥液層４７に関して説明する。図１に示すノズルプレート１１の吐出孔１３が存在する面に撥液層４５を設けるのが好ましい。撥液層４５を設けることで、吐出孔１３から液体が吐出面１２に馴染むことでの染み出しや広がりを抑制することができる。具体的には、例えば液体が水性であれば撥水性を有する材料が用いられ、液体が油性であれば撥油性を有する材料が用いられるが、一般に、ＦＥＰ（四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）、フッ素シロキサン、フルオロアルキルシラン、アモルファスパーフルオロ樹脂等のフッ素樹脂等が用いられることが多く、塗布や蒸着等の方法で吐出面１２に成膜されている。膜厚の厚みは、特に限定されるものではないが、概ね０．１μｍから３μｍとするのが好ましい。
【００４７】
なお、撥液層４５は、ノズルプレート１の吐出面１２に直接成膜してもよいし、撥液層４５の密着性を向上させるために中間層を介して成膜することも可能である。
【実施例】
【００４８】
図４、図５を用いてノズルプレート１を製造する実施例を説明する。まず図４に沿って大径部１４の形成を説明する。厚み２００μｍのＳｉ基板３０の一方の面にエッチング停止層３１として厚み０．５μｍのＳｉＯ2膜を形成し、更に重ねて４．５μｍのＳｉ層３２を形成した（図４（ａ））。形成する方法は、ＣＶＤ法を用いた。これを基板Ｃとした。
【００４９】
上記の基板Ｃに小径部１４の直径を５μｍ、大径部１５の直径を６０μｍとしたノズルを形成した。
【００５０】
Ｓｉ基板３０の他方の面にＣＶＤ法で膜４０である厚み１．２μｍのＳｉＯ2膜を形成した。このＳｉＯ2膜の上にフォトレジストパターン４２ａを形成する（図４（ｂ））。このフォトレジストパターン４２ａを用いてエッチング処理を行うことでＳｉＯ2からなるエッチングマスク４０ａを得る（図４（ｃ））。尚、フォトレジストパターン４２ａは、酸素プラズマによるアッシング法にて除去している。
【００５１】
エッチングマスク４０ａを用いて、Ｓｉ異方性ドライエッチングによりＳｉ基板３０をエッチングして大径部１５を形成した（図４（ｄ））。大径部１５を形成するエッチング量は、予め実験等により、テーパ部１８の直径Ｄｆが後述に示すように設定した。
【００５２】
Ｓｉ異方性ドライエッチングの具体的な方法は、ボッシュプロセスを用いた。エッチングガスとして６フッ化硫黄（ＳＦ6）、デポジションガスとしてフッ化炭素（Ｃ4Ｆ8）を交互に使用した。エッチング装置であるＩＣＰ型ＲＩＥ装置の設定は、以下の表１に示す。
【００５３】
【表１】
2008110560.tif 000003
【００５４】
表１に示すエッチング条件によれば、エッチング速度は、１μｍ／サイクルとなる。このサイクル数を調整することでエッチング量を決めた。尚、エッチング量をより細かく調整する必要がある場合は、エッチング電力とプラテン電力を調整することで対応できる。
【００５５】
大径部１５を形成後、エッチングマスク４０ａとしたＳｉＯ2膜を反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）により除去した（図４（ｅ））。
【００５６】
次、エッチングマスク３４ａとなる膜３４である厚み０．３μｍのＳｉＯ2膜をスパッタリング法により成膜した（図５（ｂ））。ＳｉＯ2膜の上にフォトリソグラフィ処理によりフォトレジストパターン３６ａを形成した（図５（ｃ））。この後、エッチングにより吐出孔を開口とする直径５μｍの小径部１４を基材ＣのＳｉ膜３２に形成するためのエッチングマスク３４ａであるＳｉＯ2膜パターンを形成した（図５（ｄ））。その後、フォトレジストパターン３６ａを除去した。
【００５７】
エッチングマスク３４ａを用いて、ＣＦ4を反応ガスとするドライエッチングによりＳｉ層３２をエッチングして小径部１４を形成した（図５（ｆ））。この後、エッチング停止層３１をＣＨＦ3ガスを用いた公知の反応性ドライエッチング法により除去して小径部１４と大径部１５とを貫通させた。
【００５８】
上記の手順により形成したノズル孔を有するＳｉ基板３０をダイシングソーにて分離することでノズル孔を有するノズルプレート１を作製した。
【００５９】
次に図１に示すボディプレート２を製造した。Ｓｉ基板を用いて、公知のフォトリソグラフィ処理（レジスト塗布、露光、現像）及びＳｉ異方性ドライエッチング技術を用いて、ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室となる圧力室溝、この圧力室にそれぞれ連通する複数のインク供給路となるインク供給溝及びこのインク供給に連通する共通インク室となる共通インク室溝、並びにインク供給口を形成した。
【００６０】
次に、図１に示すように、これまでに用意したノズルプレート１とボディプレート２とを接着剤を用いて貼り合わせ、更にボディプレート２の各圧力室２４の背面に圧力発生手段であるピエゾ素子３を取り付けて液滴吐出ヘッドＡとした。
【００６１】
テーパ部１８の直径Ｄｆを次の通りになるようにエッチング量を変化させて作成したノズルプレートを用いて液滴吐出ヘッドＡを作成して液滴の吐出実験を行った結果を以下に示す。
【００６２】
テーパ部１８の直径Ｄｆは、大径部１５の開口側から光学顕微鏡にて観察、測定した。径の測定にはガラススケールを用いた。光学顕微鏡で観察される大径部１５において、露出しているエッチング停止層３１であるＳｉＯ2膜は光沢があり、またエッチングされているＳｉ部分はざらつきがあるためこの２つの境界は良好に判断できる。
【００６３】
【表２】
2008110560.tif 000004
【００６４】
表２の吐出実験結果で示す各記号は以下を意味している。
○：良好
△：吐出ムラが生じた場合があった
×：不良
実施例２から実施例５においては、液滴吐出ヘッドＡより良好に液滴が吐出された。実施例１においては、小径部の半径分程度の位置ずれが生じる場合があった。これを用いた液滴吐出ヘッドＡでは、液滴の吐出量にムラが見られ、吐出方向が傾いている現象が見られた。位置ずれが認められない場合では、液滴吐出ヘッドＡより良好に液滴が吐出された。
【００６５】
比較例１においては、小径部が一定の開口形状で貫通されていない。これを用いた液滴吐出ヘッドＡでは吐出不良が生じた。比較例２においては、液滴吐出ヘッドＡより液滴の吐出が時折なされない場合があって記録ムラが生じた。比較例３においては、液滴吐出ヘッドＡより液滴の吐出が頻繁になされない場合があって記録ムラが生じた。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】インクジェット式記録ヘッドの例を示す図である。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの断面を示す図である。
【図３】ノズルプレートの吐出孔周辺の例を示す図である。
【図４】大径部を形成する工程を示す図である。
【図５】小径部を形成する工程を示す図である。
【図６】ノズルプレートの吐出孔周辺の例を示す図である。
【図７】ノズルプレートの吐出孔周辺の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  ノズルプレート
２  ボディプレート
３  圧電素子
１１  ノズル
１２  吐出面
１３  吐出孔
１４  小径部
１５  大径部
１８  テーパ部
２１  インク供給口
２２  共通インク室（溝）
２３  インク供給路（溝）
２４  圧力室（溝）
３０  Ｓｉ基板
３２  Ｓｉ層
３４、４０  膜
４０ａ、３４ａ  エッチングマスク
４２ａ、３６ａ  フォトレジストパターン
４５  撥液層
Ａ  インクジェット式記録ヘッド
Ｃ  基板
【図１】
2008110560.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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