(57)【要約】【課題】清掃が容易で小型の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製造方法を提供する。【解決手段】貫通孔を複数個有するＳｉ基板からなり、前記貫通孔の一方の開口が液滴を吐出する吐出口である液体吐出ヘッド用ノズルプレートにおいて、前記吐出口の開口形状は、長方形であって、複数個の前記吐出口は、互いに平行移動の関係に配置している。【選択図】図３
2009119773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を複数個有するＳｉ基板からなり、前記貫通孔の一方の開口が液滴を吐出する吐出口である液体吐出ヘッド用ノズルプレートにおいて、
前記吐出口の開口形状は、長方形であって、
複数個の前記吐出口は、互いに平行移動の関係に配置していることを特徴とする液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【請求項２】
前記吐出口は、等間隔で配列している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】
前記貫通孔は、前記Ｓｉ基板の一方の面に長方形を開口形状とする大径部と、前記Ｓｉ基板の他方の面に長方形を開口形状とし、前記大径部の断面積より小さい断面積の前記吐出口を開口とする小径部とからなり、
前記大径部の開口形状を成す互いに直交する２つの辺と、前記吐出口の開口形状を成す互いに直交する２つの辺とは、２組の平行関係を成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【請求項４】
前記吐出口の開口形状の前記長方形は、正方形であ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】
前記Ｓｉ基板の前記吐出口を有する面に撥液層を有することを特徴とする請求項１乃至４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６】
請求項４に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレートを製造する液体吐出ヘッド用ノズルプレート製造方法であって、
厚み方向の結晶方位が（１００）、且つ厚み方向と垂直な面内の結晶方位が（１１０）とするＳｉ基板の表面にエッチングマスクとなる膜を備えた基板を準備する工程と、
前記（１１０）の結晶方位に対する平行方向及び垂直方向に、それぞれ平行な２つの辺を含む正方形を前記吐出口の形状として形成するマスクパターンが円形である前記エッチングマスクを前記膜に形成する工程と、
前記エッチングマスクを用いて、フォトリソグラフィー処理及びエッチング処理を行い、前記Ｓｉ基板に前記エッチングマスクに基づいて開口形状が円形の貫通孔を形成する工程と、
前記円形の貫通孔を形成した前記Ｓｉ基板をアルカリ溶液に浸漬して前記Ｓｉ基板を選択エッチングし、前記貫通孔の開口形状が正方形である前記吐出口を形成する工程と、
正方形の前記吐出口を形成した後、前記エッチングマスクを前記Ｓｉ基板より除去する工程と、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製造方法。
【請求項７】
前記エッチング処理は、エッチングと側壁保護膜の形成とを交互に繰り返すＳｉ異方性ドライエッチング処理であることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート製造方法。
【請求項８】
前記Ｓｉ基板の前記吐出口を有する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６又は７に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート製造方法。
【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、例えば直径が５μｍから１０μｍといった微小な開口のノズルが複数個配列した厚みが数百μｍ程度の板状の部材である。このノズルプレートに、別途用意する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ボディプレートを貼り合わせ、更に圧力室を変形させる圧電素子等のアクチュエータを設けて液体吐出ヘッドを構成する。液体吐出ヘッドは、アクチュエータにより圧力室を変形させ、この変形により圧力室内の液体に圧力を加え、圧力室内の液体をノズルの開口（吐出口）から液滴として吐出する。この時、液体を記録用インクとし、記録信号に基づいて記録ヘッドを記録用紙に対して相対移動させ、適宜インク滴を吐出することにより記録紙に記録を行う。
【０００４】
このようにして、吐出口よりインク滴の吐出を続けていると、例えば液体吐出ヘッドが稼動していない時に、吐出口の周囲に付着したインクが乾燥して、徐々にノズルに目詰まりが生じ、適量のインクが記録紙に十分に到達しないといった不具合が生じる。こうした印字品質が低下したり、印字不可能な状態に陥るといった不具合が生じないように、ノズルプレートの液滴を吐出する吐出口のある面（吐出面）に対して拭き取りを行うブレード（クリーニングブレード）を押し当てた状態で、クリーニングブレードを移動して目詰まりを生じるインク溜まりの拭き取りを行う清掃方法がある。拭き取りを行う例として、以下がある。
【０００５】
クリーニングブレードは、液体吐出ヘッドの洗浄時にノズルプレートに圧接して残存した洗浄液を払拭する吸液性部と、インク充填時並びにクリーニング時にノズルプレートを圧接して残存したインク並びに異物を払拭する圧接部とをそれぞれ個別に備えている。ブレードの吸液性部と圧接部との切り替えをキャリッジ移動方向に対して垂直方向に移動させて行い、拭き取りをキャリッジ移動方向に移動して行っている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３７６２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者らは、特許文献１のノズルプレートとクリーニングブレードのように拭き取りを一方向に行う方法で、液滴を吐出する吐出口の清掃実験を行った。具体的には、図１０に示すように、吐出口が円形のノズルを有しているノズルプレートの吐出面９０を一方向（図中の→方向）にクリーニングブレード９２を移動して拭き取りを行い、その開口９４を観察した。その結果、開口９４のＡで示す部分に拭き残りが生じてしまう問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問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、清掃が容易で小型の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】
【０００８】
上記の課題は、以下の構成により解決される。
【０００９】
１．  貫通孔を複数個有するＳｉ基板からなり、前記貫通孔の一方の開口が液滴を吐出する吐出口である液体吐出ヘッド用ノズルプレートにおいて、
前記吐出口の開口形状は、長方形であって、
複数個の前記吐出口は、互いに平行移動の関係に配置していることを特徴とする液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【００１０】
２．  前記吐出口は、等間隔で配列していることを特徴とする１に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【００１１】
３．  前記貫通孔は、前記Ｓｉ基板の一方の面に長方形を開口形状とする大径部と、前記Ｓｉ基板の他方の面に長方形を開口形状とし、前記大径部の断面積より小さい断面積の前記吐出口を開口とする小径部とからなり、
前記大径部の開口形状を成す互いに直交する２つの辺と、前記吐出口の開口形状を成す互いに直交する２つの辺とは、２組の平行関係を成していることを特徴とする１又は２に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート。
【００１２】
４．  前記吐出口の開口形状の前記長方形は、正方形であ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。
【００１３】
５．  前記Ｓｉ基板の前記吐出口を有する面に撥液層を有することを特徴とする１乃至４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。
【００１４】
６．  ４に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレートを製造する液体吐出ヘッド用ノズルプレート製造方法であって、
厚み方向の結晶方位が（１００）、且つ厚み方向と垂直な面内の結晶方位が（１１０）とするＳｉ基板の表面にエッチングマスクとなる膜を備えた基板を準備する工程と、
前記（１１０）の結晶方位に対する平行方向及び垂直方向に、それぞれ平行な２つの辺を含む正方形を前記吐出口の形状として形成するマスクパターンが円形である前記エッチングマスクを前記膜に形成する工程と、
前記エッチングマスクを用いて、フォトリソグラフィー処理及びエッチング処理を行い、前記Ｓｉ基板に前記エッチングマスクに基づいて開口形状が円形の貫通孔を形成する工程と、
前記円形の貫通孔を形成した前記Ｓｉ基板をアルカリ溶液に浸漬して前記Ｓｉ基板を選択エッチングし、前記貫通孔の開口形状が正方形である前記吐出口を形成する工程と、
正方形の前記吐出口を形成した後、前記エッチングマスクを前記Ｓｉ基板より除去する工程と、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製造方法。
【００１５】
７．  前記エッチング処理は、エッチングと側壁保護膜の形成とを交互に繰り返すＳｉ異方性ドライエッチング処理であることを特徴とする６に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート製造方法。
【００１６】
８．  前記Ｓｉ基板の前記吐出口を有する面に撥液層を設ける工程を有することを特徴とする６又は７に記載の液体吐出ヘッド用ノズルプレート製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の液体吐出ヘッド用ノズルプレートによれば、複数個ある液滴を吐出する吐出口の開口形状は長方形であり、複数個の吐出口は互いに平行移動の関係に配列している。このため、吐出口の長方形を成す互いに直交する２つの辺方向に沿って拭き取りを行うと、吐出口に吐出液の拭き残りがほとんどない状態とすることができる。また、例えば、長方形を正方形とすると、正方形の開口は、開口の断面積が同じ円形と比較して円の直径より正方形の１辺の長さの方が短いため、同じ吐出量を得る開口を複数個配列する周期をより小さくすることができる。
【００１８】
また、液体吐出ヘッド用ノズルプレート製造方法によれば、特定の結晶方位を備えているＳｉ基板に液滴を吐出する吐出口の開口形状が正方形である貫通孔を効率よく製造することができる。
【００１９】
従って、清掃が容易で小型の液体吐出ヘッド用ノズルプレート及びこの液体吐出ヘッド用ノズルプレートを効率良く製造する液体吐出ヘッド用ノズルプレート製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。液体吐出ヘッド用ノズルプレートにおいて、吐出口の形状が円形状のノズルの吐出面をクリーニングブレードで一方向に拭き取りを行うと、図１０の開口９４のＡで示す位置に拭き残り生じる。発明者らは、更に図１１に示すように、拭き取り方向を上記で行った方向に加えて、直交する方向にも拭き取りを行った。その結果、図１１の開口９４のＢで示す位置に拭き残りが生じた。更に、同じ開口９４に対して、例えば斜め４５°方向等、方向を変えて拭き取りを行ったが、拭き残り量は減少するものの、拭き残りは依然としてあることが分かった。
【００２１】
発明者らは、拭き取り方向と図１０、図１１に示すような拭き残り状態を検討した結果、ノズルの開口形状を円形でなく、長方形（正方形を含む）にすることに着目した。図９に示すように、ノズルの開口８４の形状を正方形として、最初に吐出面８０の開口８４の直交する２辺の一方の辺に平行な方向に沿ってクリーニングブレード８２を移動させて拭き取りを行うと、図９（ａ）のＣで示す位置に拭き残りがある。引き続いて、図９（ｂ）に示すように、直交する２辺の他方の辺に平行な方向に沿ってクリーニングブレード８２を移動させて拭き取りを行うと、拭き残りがほとんど生じないことが分かった。図９では開口８４を正方形で説明したが、長方形としても同じである。
【００２２】
これより、吐出面に開口形状が長方形の複数の吐出口が平行移動の関係に配列しているノズルプレートにおいて、開口形状の長方形の互いに直交する２辺の方向にクリーニングブレードを移動させることにより、吐出口を拭き残りがほとんど無い状態で良好に清掃することができる。以下、ノズルの開口形状を正方形とするノズルプレートに関して説明する。
【００２３】
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。）Ｈ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。
【００２４】
ノズルプレート１には、インク吐出のため吐出口（吐出面１２における開口）の開口形状が正方形のノズル１１を複数個配列してある。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。
【００２５】
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。
【００２６】
ここで、図２は、この記録ヘッドＨ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Ｈが完成する。この記録ヘッドＨ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。
【００２７】
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（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図で、ノズル１１が複数個配列している様子を示している。図３のノズルプレート１は、Ｓｉ基板３０にノズル１１が形成してあり、ノズル１１の吐出面１２に撥液層４５が設けてある。ノズル１１は、大径部１５及び小径部１４から構成され、大径部１５、小径部１４は、共に断面形状が正方形となっており、それぞれの断面積は、大径部１５の方が小径部１４より大きい。又、大径部１５の開口形状の中心と小径部１４の開口形状の中心は同心としている。小径部１４の吐出面１２の開口は吐出口である。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、ノズル１１の吐出口の開口形状は正方形であり、複数のノズル１１は、互いに平行移動の関係を維持して等間隔で一列に配列している。また、大径部１５の開口形状を成す互いに直交する２つの辺と、小径部１４の開口形状を成す互いに直交する２つの辺とは、２組の平行関係を成している。従って、この例では、大径部１５は、小径部１４と同様に、互いに平行移動の関係を維持して等間隔で一列に配列している。
【００２９】
図３（ｃ）に示すように、ノズル１１を千鳥状に２列の配列としてもよい。この場合も、図３（ｂ）と同様に、ノズル１１の吐出口の開口形状は正方形であり、複数のノズル１１は、互いに平行移動の関係を維持し、等間隔で２列に配列している。また、大径部１５の開口形状を成す互いに直交する２つの辺と、小径部１４の開口形状を成す互いに直交する２つの辺とは、２組の平行関係を成している。
【００３０】
ここで、小径部１４を例にして、小径部１４の吐出口の開口形状を円形、正方形とした場合、吐出口の断面積を同じとして等間隔Ｌで一列にＮ個配列した状態を図４に示す。円の直径ｄは、正方形の１辺の長さａの２／π1/2倍（約１．１３倍）となる。このため、図４に示すように、小径部１４を等間隔Ｌで一列にＮ個並べた場合、円形の小径部１４は、正方形の小径部１４と比較して、１個当たりΔｈ（＝（２／π1/2−１）×ｄ）だけ長いことから、Ｎ×Δｈだけ配列方向に長くなる。小径部１４の開口形状を円形の場合と正方形の場合とを比較すると、開口形状を正方形とする方がより密に小径部１４を配列することができる。従って、ノズルプレート１を小型にすることができる。尚、上記は小径部１４を例にして説明したが、大径部１５としても同じであることは勿論である。
【００３１】
Ｓｉからなるノズルプレート１を製造することに関して図５、図６に沿って説明する。大径部１５及び小径部１４は、それぞれＳｉ基板３０の対向する面から形成する。
【００３２】
Ｓｉ基板３０の厚み方向の結晶方位は（１００）であり、厚み方向に対して垂直な面内に結晶方位（１１０）を有している。ノズルプレートの製造時の結晶方位の判別を容易とするため、Ｓｉ基板３０の結晶方位（１１０）の方向に位置合わせ用の切り欠きであるオリフラＯＦ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｆｌａｔ）を設けるのが好ましい（図７参照）。
【００３３】
まず大径部１５の形成に関して図５に沿って説明する。Ｓｉ基板３０に大径部１５を形成する方法は、特に限定されないが、後述する小径部１４と同じくエッチングとコーティングとを交互に繰り返すＳｉ異方性ドライエッチング方法を用いることができる。このＳｉ異方性ドライエッチング方法によるエッチングを行う際のエッチングマスクとなるＳｉＯ2からなる熱酸化膜３２、３１を両面に設けてあるＳｉ基板３０を準備する（図５（ａ））。尚、エッチングマスクとなる膜は、上記の熱酸化膜に限定されることはなく、Ｓｉのドライエッチング及び後述のアルカリ溶液のエッチングに対してエッチングマスクとなる膜であればよく、例えば感光性ポリイミド膜が挙げられる。熱酸化膜３２、３１の厚みは、以降で行うＳｉ異方性ドライエッチング、アルカリ溶液によるエッチングに対してもマスクとして機能する厚みとしておく。
【００３４】
次に大径部１５を形成する側の熱酸化膜３２の面にフォトレジスト３４を塗布（図５（ｂ））後、大径部１５を形成するためのフォトレジストパターン３４ａを形成する（図５（ｃ））。Ｓｉ基板３０におけるフォトレジストパターン３４ａの様子を示す上面図を図７に模式的に示す。図７の拡大部Ｋは、後述の大径部１５を形成する円形状のエッチングマスクを形成するための円形レジストパターン部Ｍ１５を拡大して示している。Ｓｉ基板３０のオリフラＯＦに対して、ノズルプレート１の大径部１５を形成するための円形レジストパターン部Ｍ１５は円形状とし、その配列方向（矢印Ｆ）は、オリフラの方向（矢印Ｇ）と平行とする。このようにすると、大径部１５は、結晶方位（１１０）の方向に並ぶことになり、後述のアルカリ溶液によるウエットエッチングで形成される大径部１５の開口形状である正方形の直交する２辺が結晶方位（１１０）方向及びこれに垂直な方向と同じ方向とすることができる。
【００３５】
フォトレジストパターン３４ａをエッチングマスクとして、例えばＣＨＦ3を用いたドライエッチングにより熱酸化膜パターン３２ａを形成し（図５（ｄ））、これをＳｉ異方性ドライエッチング方法におけるエッチングマスクとする。
【００３６】
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３４ａを除去後（図５（ｅ））、エッチングとコーティングとを交互に繰り返すＳｉ異方性ドライエッチング方法より大径部１５を形成する（図５（ｆ））。異方性エッチング方法を行うエッチング装置は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｐｌａｓｍａ）を用いるＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置が好ましく、例えば、エッチング時のエッチングガスとして、６フッ化硫黄（ＳＦ6）、コーティング時のデポジションガスとしてフッ化炭素（Ｃ4Ｆ8）を交互に使用する。熱酸化膜パターン３２ａは、以降のアルカリ溶液によるエッチングマスクとして使用する。尚、大径部１５を形成する方法を上記ではエッチングとコーティングとを交互に繰り返す異方性エッチング方法としたが、これに限定されない。また、大径部１５の深さ（長さ）は、所定の深さとなるように、予め大径部１５を形成する方法、装置を用いて実験等を行うことで形成条件を決めればよい。
【００３７】
次に、小径部１４の形成に関して図６に沿って説明する。小径部１４はエッチングとコーティングとを交互に繰り返すＳｉ異方性ドライエッチング方法を用いて形成する。形成方法は、上記の大径部１５の場合と同様であり、以下に説明する。
【００３８】
図６（ａ）に示す大径部１５が形成されたＳｉ基板３０において、小径部１４が形成される側の熱酸化膜３１の面にフォトレジスト４４を塗布（図６（ｂ））後、小径部１４を形成するためのフォトレジストパターン４４ａを形成する（図６（ｃ））。小径部１４の吐出口の開口形状の中心は、大径部１５の開口形状の中心と同心とし、大径部１５と連通するように形成するため、小径部１４が配列する方向は、大径部の場合と同様にオリフラの方向と平行となり、また小径部１４の形成するためのマスク形状は、円形である。
【００３９】
フォトレジストパターン４４ａをエッチングマスクとして、熱酸化膜パターン３１ａを形成し（図６（ｄ））、これをＳｉ異方性ドライエッチング方法におけるエッチングマスクとする。フォトレジストパターン４４ａを除去後（図６（ｅ））、エッチングとコーティングとを交互に繰り返すＳｉ異方性ドライエッチング方法により小径部１４を大径部１５に貫通するまで形成する（図６（ｆ））。小径部１４の形成終了後の熱酸化膜パターン３１ａは、以降のアルカリ溶液によるエッチングマスクとして使用する。
【００４０】
次に、Ｓｉ基板３０をアルカリ溶液に浸漬してウエットエッチングを行う。Ｓｉ基板３０は、その結晶方位によりアルカリ溶液のエッチング速度が大きく異なる選択エッチングが可能である。つまり、結晶方位（１１１）方向のエッチング速度が（１００）方向や（１１０）方向のエッチング速度に比べて１００倍以上遅く、エッチングが進行して（１１１）面が露出するとあたかもエッチングが停止したように振舞う。このエッチング性質を利用して、Ｓｉ基板３０をアルカリ溶液で選択エッチングすると、開口形状を円形から正方形に加工できる。エッチングマスクが円形であることで、アルカリ溶液によるエッチング作用が制限される中、開口形状が全体に大きくなりながらも、選択エッチング作用の働きが強い方向があるため正方形となる。このエッチングは、緩やかに進むため、形状の制御が容易であるため加工精度が極めてよく、所望の形状を得ることができる。
【００４１】
Ｓｉ基板を選択エッチングするアルカリ溶液は、選択性（異方性ともいう）を示す、例えばＫＯＨ、ＮａＯＨ等が挙げられるが、これらに限定されることはなく、公知のＳｉ対応の選択エッチング液を用いることができ、これらのエッチング液を所望のエッチング速度により濃度、温度を適宜設定すればよい。
【００４２】
ノズルの開口形状を正方形にするには、正方形のマスクを設けて、Ｓｉ異方性ドライエッチングを行っても可能であるが、加工時間が上記のドライエッチングとアルカリ溶液によるウエットエッチングを組み合わせる方法に比較して長くなってしまう。また、アルカリ溶液によるウエットエッチングを行うと、ノズルの開口形状の正方形の角部が適度に丸みをおびるようにできるため、Ｓｉ異方性ドライエッチングの切れのよい加工状態により生じやすい角部の欠けや角部周辺でのインク留りを抑えることができる。よって、本例の様にドライエッチングとアルカリ溶液によるウエットエッチングを組み合わせることで、効率よく製造できると共に良好な吐出性能を得ることができる。
【００４３】
尚、ノズルの開口形状を正方形を除く長方形とする場合、長方形のマスクを設けて、Ｓｉ異方性ドライエッチングを行って形成することができるが、これに限定されない。また、大径部の開口形状を正方形を除く長方形とする場合も上記と同じく、長方形のマスクを設けて、Ｓｉ異方性ドライエッチングを行って形成することができるが、これに限定されない。
【００４４】
図８にアルカリ溶液のウエットエッチングによるノズルの開口の大きさの変化の例を示している。横軸は、アルカリ溶液への浸漬時間（エッチング時間）、縦軸はノズルの開口の大きさを示している。ノズルの開口の大きさは、開口形状が、エッチングの経過と共に円形から正方形に変化するため、外接円径で示している。図８においては、エッチング開始時は、直径約φ３．７μｍの開口形状が円形のノズルが、エッチングが進行するに従い、次第に開口が大きくなることを示している。この例のアルカリ溶液（水溶液）の条件を、以下に示す。
（１）アルカリ液：クリンクＡ−２７−ａ（商品名、吉村油化学（株）、主成分：メタケイ酸ナトリウム  １９質量％、ｐＨ＝１２〜１３）
（２）濃度（水溶液）：４体積％
（３）温度：８０℃
この例では、エッチング開始から６０分経過した辺りから、開口形状が正方形と認められる状態になる。例えば、対角線長が約７μｍ（辺の長さが約５μｍ）の正方形の開口形状を形成するのであれば、まず、直径約φ３．７μｍの円形の開口形状を有するノズルを形成し、その後、上記の条件のアルカリ溶液に１２０分浸漬してエッチングすれば得られることが分かる。
【００４５】
上記の様にアルカリ溶液に浸漬して所望の大きさの正方形の開口形状を吐出口とする小径部１４を得た後、熱酸化膜パターン３１ａ、３２ａを除去し、図７に示すように、一枚のＳｉ基板３０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ることによりノズルプレート１が完成する（図６（ｇ））。
【００４６】
これまで説明した例では、Ｓｉ基板３０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。
【００４７】
好ましいノズルプレート１として、図１に示す様に吐出面１２に撥液層４５を設ける。これに関して説明する。吐出面１２に撥液層４５を設けることで、ノズル１１から吐出される液体が吐出面１２に馴染むことによる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。
【００４８】
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】
【００４９】
（実施例）
図５、図６を用いてノズルプレート１を製造する例を説明する。厚み２００μｍのＳｉ基板３０を用意した。Ｓｉ基板３０におけるＳｉの結晶方位は、厚み方向が（１００）であり、厚み方向と垂直な面内が（１１０）としている。面内の結晶方位は、表裏面同じ方向である。Ｓｉ基板３０の面内の結晶方位（１１０）の方向が分かるように、図７に示すような、結晶方位（１１０）の方向に平行なオリフラＯＦ（切り欠き）を設けた。
【００５０】
まず、上記のＳｉ基板３０に、ノズルプレート１の開口形状が正方形のノズルとなる、小径部１４の直径を３．５μｍ、大径部１５の直径を６０μｍとした円形ノズルを１２８個を作製した。Ｓｉ基板３０の両面には、予めエッチングマスクとなる厚み１．２μｍの熱酸化膜３１、３２が設けてある。
【００５１】
この熱酸化膜３２の上にフォトレジスト３４を塗布し（図５（ｂ））、フォトリソグラフィー処理により、フォトレジストパターン３４ａを形成する（図５（ｃ））。このフォトレジストパターン３４ａを用いてエッチング処理を行うことでエッチングマスクである熱酸化膜パターン３２ａを得る（図５（ｄ））。尚、フォトレジストパターン３４ａは、酸素プラズマによるアッシング法にて除去している。
【００５２】
熱酸化膜パターン３２ａを用いて、Ｓｉ異方性ドライエッチングにより深さ１９５μｍまでＳｉ基板３０をエッチングして大径部１５を形成した（図５（ｄ））。
【００５３】
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（側壁保護膜の形成）ガスとしてフッ化炭素（Ｃ4Ｆ8）を交互に使用した。
【００５４】
次、ＳｉＯ2膜である熱酸化膜３１の上に両面マスクアライナーを用いたフォトリソグラフィー処理により、先に作製したＳｉ基板３０の大径部１５の穴と同心となるように小径部１４を形成するためのフォトレジストパターン４４ａを形成した（図６（ｃ））。
【００５５】
この後、エッチングにより吐出面のノズルの開口とする直径３．５μｍの小径部１４をＳｉ基板３０に形成するためのエッチングマスクである熱酸化膜パターン３１ａを形成した（図６（ｄ））。その後、フォトレジストパターン３６ａを除去した。
【００５６】
熱酸化膜パターン３１ａを用いて、Ｓｉ異方性ドライエッチングにより大径部１５に貫通するまでＳｉ基板３０をエッチングして小径部１４を形成した（図６（ｆ））。
【００５７】
この状態で、小径部１４及び大径部１５の開口形状を顕微鏡にて観察したところ、小径部１４の開口形状は直径約φ３．７μｍ、大径部１５の開口形状は直径約φ６０μｍのほぼ円形であった。
【００５８】
次に、ノズルである小径部１４、大径部１５を形成した上記のＳｉ基板３０を以下のアルカリ溶液に浸漬して選択エッチングを行った。アルカリ溶液は、アルカリ液（商品名：クリンクＡ−２７−ａ（吉村油化学（株）、主成分：メタケイ酸ナトリウム  １９質量％））の４体積％水溶液を８０℃に加熱した状態で、Ｓｉ基板３０を１２０分間浸漬した。
【００５９】
この後、両面のエッチングマスク３４ａ、４０ａを反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ）により除去した。
【００６０】
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個々に分離してノズル孔を有するノズルプレート１を作製した。
【００６１】
この後、洗浄後、小径部１４の開口形状を顕微鏡にて観察したところ、１辺がほぼ５μｍの正方形となっていることを確認した。また、大径部１５の開口形状も顕微鏡にて観察したところ、小径部１４の開口形状と同じ方向の四隅が角張った１辺が約６１μｍの正方形になっていることを確認した。
【００６２】
次に図１に示す様なボディプレート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ー処理（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１１にそれぞれ連通する複数の圧力室となる圧力室溝２４、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２３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２２、並びにインク供給口２１を形成した。
【００６３】
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を取り付けて液体吐出ヘッドとした。
【００６４】
上記と同様にして、小径部１４をＳｉ基板３０に形成するエッチングマスクである熱酸化膜パターン３１ａにおける開口の大きさや、アルカリ溶液への浸漬時間を適宜調整して、上記とは別に、１辺をそれぞれ３．５μｍ、７μｍ、９μｍの正方形を開口形状とする小径部１４を備えたノズルプレートを作製した。大径部１５は、上記とほぼ同じ１辺が約６１μｍの正方形とした。この後、上記と同様にして、これらのノズルプレートを備えた液体吐出ヘッドを作製した。
【００６５】
開口が上記４種類の大きさの小径部１４を形成したノズルプレートを備えた液体吐出ヘッドを用いて、それぞれインクの吐出を行った後、吐出面のクリーニングを行い、吐出面の観察を行った。クリーニング方法と観察は以下とした。
（１）１０分間連続吐出を行った後、クリーニングブレードをノズルが一列に並んでいる方向（Ｘ方向とする）に１回移動させて全てのノズルを清掃した後吐出面を顕微鏡で観察した。
（２）１０分間連続吐出を行った後、クリーニングブレードをノズルが一列に並んでいる方向に対して垂直な方向（Ｙ方向とする）に１回移動させて全てのノズルを清掃した後吐出面を顕微鏡で観察した。
（３）１０分間連続吐出を行った後、クリーニングブレードをＸ方向に１回移動させて全てのノズルを清掃し、引き続いて、クリーニングブレードをＹ方向に対して垂直な方向に１回移動させて全てのノズルを清掃した後吐出面を顕微鏡で観察した。
（４）１０分間連続吐出を行った後、クリーニングブレードをＸ方向に５回移動させて全てのノズルを清掃し、引き続いて、クリーニングブレードをＹ方向に対して垂直な方向に５回移動させて全てのノズルを清掃した後吐出面を顕微鏡で観察した。
【００６６】
この結果を以下の表１に示す。表に示す記号は以下を示している。
◎：ほぼ完全に拭き取りがなされている。
○：実用レベルに拭き取りがなされている。
×：拭き取り状態が実用レベルに到達していない。
【００６７】
（比較例）
アルカリ溶液によるエッチング行わないで、ドライエッチングにて小径部１４の開口形状を直径φ３．５μｍ、φ５μｍ、φ７μｍ、φ９μｍの円形とした以外は、実施例１と同じとして、ノズルプレート及びこのノズルプレートを備えた液体吐出ヘッドを作製した。
【００６８】
この後、実施例と同じく、開口が上記４種類の大きさの小径部１４を形成したノズルプレートを備えた液体吐出ヘッドを用いて、それぞれインクの吐出を行った後、吐出面のクリーニングを行い、吐出面の観察を行った。クリーニング方法と観察は上記の（１）、（２）、（３）、（４）とした。この結果を実施例の結果と合わせて表１に示す。
【００６９】
【表１】
2009119773.tif 000003
【００７０】
表１が示す通り、ノズルが一列に並んでいる方向と、これに垂直な方向にクリーニングを行うことにより、ノズルの開口形状が円形より正方形のノズルの方が、インクの拭き取りが良好であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】インクジェット式記録ヘッドの構成の例を示す図である。
【図２】インクジェット式記録ヘッドにおける断面を模式的に示す図である。
【図３】ノズルプレートの周辺部の一例を示す図である。（ａ）は断面図、（ｂ）は吐出口が配列している例を示す上面図、（ｃ）は吐出口が配列している別の例を示す上面図を示している。
【図４】小径部の開口形状が円の場合と正方形の場合の配列密度を説明する図である。
【図５】ノズルプレートのノズル孔を形成する工程を説明する図である。
【図６】ノズルプレートのノズル孔を形成する工程を説明する図である。
【図７】Ｓｉ基板のオリフラとマスクパターンを形成するためのフォトレジストパターンとの配置の関係及び拡大された円形レジストパターン部を示す図である。
【図８】アルカリ溶液への浸漬時間（エッチング時間）とノズル孔の大きさとの関係を示す図である。
【図９】吐出口が正方形状であるノズルの吐出面をクリーニングブレードで清掃した場合の拭き残りの例を説明する図である。（ａ）は、吐出口が並んだ方向に拭き取りを行った場合の拭き残りの様子、（ｂ）は、更に、吐出口が並んだ方向に垂直な方向に拭き取りを行った場合の拭き残りの様子を説明する図である。
【図１０】従来例として、吐出口が円形状であるノズルの吐出面をクリーニングブレードで清掃した場合の拭き残りの例を説明する図である。
【図１１】従来例として、吐出口が円形状であるノズルの吐出面をクリーニングブレードで清掃した場合の拭き残りの例を説明する図である。
【符号の説明】
【００７２】
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、８０、９０  吐出面
１４  小径部
１５  大径部
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
３１、３２  熱酸化膜
３１ａ、３２ａ  熱酸化膜パターン
３４ａ、４４ａ  フォトレジストパターン
４５  撥液層
ＯＦ  オリフラ
Ｈ  記録ヘッド
Ｍ１５  円形レジストパターン部
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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