JP2001038916A - ノズルプレート及びその製造方法並びにインクジェット式記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク吐出特性の安定化を図ることのできる
ノズルプレート及びその製造方法並びにインクジェット
式記録ヘッドを提供する。 【解決手段】 シリコン単結晶基板からなるノズル基板
１１と、該ノズル基板１１の一方面側に形成されると共
に貫通孔であるノズル開口１２が形成されるノズル形成
部１３とを有し、該ノズル形成部１３が前記ノズル基板
１１に電鋳により一体的に形成されていることにより、
ノズルプレート接合後の基板の反り量が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出す
るノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構
成し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子
の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記
録ヘッドに用いられるノズルプレート及びその製造方法
並びにインクジェット式記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写
装置等に用いられるインクジェット式記録装置の一部を
構成するインクジェット式記録ヘッドとしては、流路形
成基板に設けられた圧力発生室内に圧電素子や発熱素子
によって圧力を発生させ、その圧力によりノズル開口か
らインク滴を吐出させるものが知られている。

【０００３】また、このようなタイプのインクジェット
式記録ヘッドには、圧力発生手段として圧力発生室内に
駆動信号によりジュール熱を発生する抵抗線を設けたバ
ブルジェット式のものと、圧力発生室の一部を振動板で
構成し、この振動板を圧電素子により変形させてノズル
開口からインク滴を吐出させる圧電振動式の２種類のも
のに大別される。さらに、圧電振動式のインクジェット
式記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する
縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、
たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したもの
の２種類が実用化されている。

【０００４】また、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドでは、インク滴を吐出するための複数のノズル開口
を、例えば、ステンレス鋼等の基板に機械的にあるいは
レーザ等によって形成したノズルプレートが用いられ、
このノズルプレートがノズル開口と圧力発生室とを連通
するように流路形基板に接合されている。

【０００５】このような従来のノズルプレートは、機械
的あるいはレーザ等によって形成していたので、ノズル
開口の形状が直線的であり、インク滴の吐出量、吐出速
度等のインク吐出性能が低いという問題があった。そこ
で、インク吐出特性を向上するために、ノズル開口の圧
力発生室側の径が漸大する形状としたものが提案されて
いる。

【０００６】しかし、ノズル開口の寸法は非常に小さい
ため、所望の形状にするのが困難であった。このような
問題を解決するために、例えば、特開平１１−１０８９
２号公報に見られるように、ノズルプレートを電鋳によ
って複数層で形成することにより、比較的容易に所望の
形状が得られるノズルプレートの製造方法が提案されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなノズルプレートの製造方法では、ノズルプレート
が電鋳メッキ層で形成されているため、単結晶シリコン
からなるアクチュエータ基板上に薄膜からなる圧電素子
を有するアクチュエータ装置では、アクチュエータ基板
とノズルプレートとを接着すると、これらの線膨張係数
の差によってアクチュエータ基板に反りが生じ、各圧電
素子毎のインク吐出特性にばらつきが発生してしまうと
いう問題がある。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑み、インク
吐出特性の安定化を図ることのできるノズルプレート及
びその製造方法並びにインクジェット式記録ヘッドを提
供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、シリコン単結晶基板からなるノズル
基板と、該ノズル基板の一方面側に形成されると共に貫
通孔であるノズル開口が形成されるノズル形成部とを有
し、該ノズル形成部が前記ノズル基板に電鋳により一体
的に形成されていることを特徴とするノズルプレートに
ある。

【００１０】かかる第１の態様では、ノズルプレートを
シリコン単結晶基板からなる基板に接合する際、接合後
の基板の反り量が抑えられ、インク吐出特性の安定化を
図ることができる。

【００１１】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記ノズル基板の前記ノズル開口に対応する領域に
は当該ノズル開口を露出する開口部が形成されているこ
とを特徴とするノズルプレートにある。

【００１２】かかる第２の態様では、インク滴がノズル
開口からノズル基板の開口部を介して吐出され、ノズル
基板によってノズル開口の周縁部が保護される。

【００１３】本発明の第３の態様は、第２の態様におい
て、前記ノズル基板に形成された前記開口部が前記複数
のノズル開口に対応する領域に亘って連続的に設けられ
ていることを特徴とするノズルプレートにある。

【００１４】かかる第３の態様では、各ノズル開口の間
に対応する領域にノズル基板が存在しないため、ノズル
開口をより高密度に配設することができる。

【００１５】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様のノズルプレートと、シリコン単結晶基板からな
ると共に前記ノズルプレートの前記ノズル開口に連通す
る圧力発生室を有する流路形成基板と、該流路形成基板
の一方面側に前記圧力発生室にインクを吐出するための
圧力を発生させる圧力発生手段とを有し、前記ノズルプ
レートの前記ノズル形成部と前記流路形成基板とが接合
されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ドにある。

【００１６】かかる第４の態様では、流路形成基板のノ
ズルプレートとの接合後の反り量が抑えられ、インク吐
出特性が安定したインクジェット式記録ヘッドを実現す
ることができる。

【００１７】本発明の第５の態様は、ノズル基板の両面
に絶縁膜を形成する工程と、前記ノズル基板の一方面側
の第１の絶縁膜上に、少なくとも前記ノズル開口のノズ
ル径より大きい直径を有する貫通部を有する電鋳用種電
極を前記ノズル開口が形成される領域に形成する工程
と、前記貫通部内の前記第１の絶縁膜上に前記ノズル径
と同一直径の柱状レジストを形成する工程と、前記第１
の絶縁膜及び前記電鋳用種電極上に電鋳によってノズル
形成部を形成する工程と、前記柱状レジストを除去する
工程と、前記ノズル基板を他方面側からエッチングして
前記第１の絶縁膜の裏面を露出する開口部を形成する工
程と、前記電鋳用電極の前記貫通部に対応する領域の前
記第１の絶縁膜を除去する工程とを有することを特徴と
するノズルプレートの製造方法にある。

【００１８】かかる第５の態様では、電鋳によってノズ
ル形成部を形成することにより、ノズル基板に比較的容
易に一体的に形成することができ、製造コストが低減さ
れる。

【００１９】本発明の第６の態様は、第５の態様におい
て、前記ノズル基板が、単結晶シリコンからなることを
特徴とするノズルプレートの製造方法にある。

【００２０】かかる第６の態様では、ノズル基板を特定
の材料で形成することにより、ノズル形成部及び開口部
を比較的容易に形成できる。

【００２１】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記ノズル基板に開口部を形成する工程は、前記ノ
ズル基板の他方面側に設けられた第２の絶縁膜に形成さ
れたパターンをマスクとして当該ノズル基板をエッチン
グすることを特徴とするノズルプレートの製造方法にあ
る。

【００２２】かかる第７の態様では、第２の絶縁膜をマ
スクとしてノズル基板を容易にパターニングすることが
できる。

【００２３】本発明の第８の態様は、第５の態様におい
て、前記ノズル基板が絶縁体層の両面に単結晶シリコン
からなるシリコン層を有するＳＯＩ基板の一部で形成さ
れていることを特徴とするノズルプレートの製造方法に
ある。

【００２４】かかる第８の態様では、ノズル基板を特定
の材料で形成することにより、所望の厚さのノズル基板
を容易に形成することができる。

【００２５】本発明の第９の態様は、第８の態様におい
て、前記ノズル基板に開口部を形成する工程は、前記ノ
ズル基板の他方面側に設けられた第２の絶縁膜及び該第
２の絶縁膜が形成された一方のシリコン層を除去する工
程と、前記ＳＯＩ基板の前記絶縁体層を所定の形状にパ
ターニングする工程と、前記パターニングされた絶縁体
層をマスクとして他方のシリコン層をエッチングする工
程とを含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法
にある。

【００２６】かかる第９の態様では、絶縁体層をマスク
としてシリコン層をパターニングすることにより、ノズ
ル基板を比較的容易に形成できる。

【００２７】本発明の第１０の態様は、第７〜９の何れ
かの態様において、前記絶縁膜が酸化シリコン膜である
ことを特徴とするノズルプレートの製造方法にある。

【００２８】かかる第１０の態様では、絶縁膜を比較的
容易に形成することができる。

【００２９】本発明の第１１の態様は、第５〜１０の何
れかの態様において、前記柱状レジストが略円柱形状で
あることを特徴とするノズルプレートの製造方法にあ
る。

【００３０】かかる第１１の態様では、断面が略円形の
ノズル開口を比較的容易に形成することができる。

【００３１】本発明の第１２の態様は、第５〜１１の何
れかの態様において、インク滴吐出側表面の少なくとも
前記ノズル開口の周囲に撥水膜を形成する工程をさらに
有することを特徴とするノズルプレートの製造方法にあ
る。

【００３２】かかる第１２の態様では、ノズル開口の周
囲に、撥水膜を比較的容易に形成できる。

【００３３】本発明の第１３の態様は、第６〜１２の何
れかの態様において、前記単結晶シリコンの主面が（１
００）方位であり、前記開口部を異方性エッチングによ
って形成することを特徴とするノズルプレートの製造方
法にある。

【００３４】かかる第１３の態様では、ノズル基板に開
口部を容易且つ高精度に形成することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。

【００３６】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係る製造方法によって製造されるノズルプレートの
斜視図及び断面図である。

【００３７】図１に示すように、本発明のノズルプレー
ト１０は、ノズル基板１１とこのノズル基板１１の一方
面側に一体的に設けらると共にノズル開口１２が設けら
れたノズル形成部１３とを有する。

【００３８】ノズル形成部１３は、電鋳用種電極１４
と、詳しくは後述するが、この電鋳用種電極１４上に電
鋳により形成したノズル基体１５とからなり、所定位置
に複数のノズル開口１２が配設されている。また、これ
らのノズル開口１２は、基本的には略直線的に形成され
ているが、インク導入側の端部近傍では、径が漸大する
ように形成されている。すなわち、本実施形態のノズル
開口１２は、略直線形状の直線部１２ａと、径が漸大し
てテーパ状となる曲線部１２ｂとからなる。

【００３９】一方、ノズル基板１１は、本実施形態で
は、単結晶シリコンからなり、その両面には表面を酸化
することにより、酸化シリコンからなる絶縁膜１６，１
７が設けられている。また、このノズル基板１１には、
ノズル開口１２に対応する領域、例えば、本実施形態で
は、複数のノズル開口１２に対応する領域に、連続的に
開口部１８が形成されている。

【００４０】ここで、このようなノズルプレート１０を
製造する本実施形態の製造方法について説明する。な
お、図２は、本実施形態に係るノズルプレートの製造工
程を示す断面図である。

【００４１】本実施形態では、まず、図２（ａ）に示す
ように、シリコン単結晶からなるノズル基板１１となる
ウェハを約１１００℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリ
コンからなる絶縁膜１６，１７を形成すると共に、この
一方の絶縁膜１６上に電鋳用種電極１４を形成する。す
なわち、絶縁膜１６上の全面に電鋳電極層１９を形成
後、パターニングにより各ノズル開口１２を形成する領
域にノズル開口１２のノズル径よりも大径を有し、絶縁
膜１６を露出する貫通部２０を形成し、後述する電鋳の
際の電極となる電鋳用種電極１４とする。

【００４２】この電鋳用種電極１４、すなわち電鋳電極
層１９の材質も、特に限定されないが、例えば、二層構
造とし、絶縁膜１６側にこの絶縁膜１６との密着性の高
いチタン（Ｔｉ）又はクロム（Ｃｒ）等を用い、表面層
にニッケル（Ｎｉ）等を用いることが好ましい。なお、
本実施形態では、絶縁膜１６上に、チタン（Ｔｉ）及び
ニッケル（Ｎｉ）を順次積層して電鋳電極層１９とし
た。

【００４３】なお、本実施形態では、単結晶シリコンか
らなるノズル基板１１の表面を酸化することにより絶縁
膜１６，１７を形成するようにしたが、これに限定され
ず、例えば、ノズル基板として、予め、表面に二酸化シ
リコン膜が形成された基板等を用いてもよいことは言う
までもない。

【００４４】また、本実施形態では、このようにノズル
基板１１の一方の絶縁膜１６上に電鋳電極層１９をパタ
ーニングして電鋳用種電極１４を形成する際に、他方の
絶縁膜１７をエッチングすることにより複数のノズル開
口１２に対応する領域に連続的に絶縁膜除去部２１を形
成している。なお、このようにパターニングされた絶縁
膜１７は、後述する工程で、ノズル基板１１のマスクパ
ターンの役割を果たすものであるため、絶縁膜１７のエ
ッチングは、ノズル基板１１のパターニング工程の前で
あれば、何れの工程で行ってもよい。

【００４５】次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１
６の各貫通部２０に対向する領域の略中央部に柱状レジ
スト２２を形成する。例えば、本実施形態では、スピン
コート法によりフォトレジスト膜２３を絶縁膜１６及び
電鋳用種電極１４上全面に形成後、パターニングするこ
とにより柱状レジスト２２とした。この柱状レジスト２
２は最終的に除去され、この除去された部分がノズル開
口１２となる。したがって、柱状レジスト２２は、ノズ
ル開口１２のノズル径、すなわち、直線部１２ａの直径
と同一直径の円柱形状にパターニングされている。

【００４６】なお、フォトレジスト膜２３は、スピンコ
ート法による形成に限定されず、例えば、フィルム状の
フォトレジスト膜（ドライフィルムフォトレジスト）で
あってもよい。

【００４７】次に、図２（ｃ）に示すように、ニッケル
電鋳によりノズル基体１５を形成する。例えば、本実施
形態では、スルファミン酸ニッケル電鋳液を用いて電鋳
することによりノズル基体１５を形成した。なお、この
ノズル基体１５の材質としては、特に限定されないが、
例えば、銅、ニッケル、ニッケル−コバルト合金、ニッ
ケル−燐合金、ニッケル−硼酸合金等を用いることが好
ましい。

【００４８】ここで、電鋳によりノズル基体１５を形成
する際、ノズル基体１５は電鋳用種電極１４の表面から
各方向に略同一速度で形成されていくため、貫通部２０
の周縁部である電鋳用種電極１４の開口縁部１４ａに対
応する部分のノズル基体１５の開口縁部１５ａが略Ｒ形
状に形成される。

【００４９】なお、このノズル基体１５の厚さは、電極
に印加する電流の大きさ、あるいは印加時間等を制御す
ることにより調整することができる。また、開口縁部１
５ａの半径は、貫通部２０を構成する電鋳用種電極１４
の端面と柱状レジスト２２との距離によって調整するこ
とができる。

【００５０】次いで、図２（ｄ）に示すように、柱状レ
ジスト２２を除去することにより、直線部１２ａ及び曲
線部１２ｂからなるノズル開口１２が形成される。

【００５１】次に、図３（ａ）に示すように、ノズル基
板１１をパターニングして開口部１８を形成する。すな
わち、ノズル基板１１の表面に設けられた絶縁膜１７を
マスクとして、絶縁膜除去部２１に対向する領域のノズ
ル基板１１を、例えば、本実施形態では、異方性エッチ
ングにより絶縁膜１６の裏面側に達するまで除去するこ
とにより開口部１８を形成した。

【００５２】その後、図３（ｂ）に示すように、絶縁膜
１６の各ノズル開口１２に対応する領域にエッチングに
より貫通孔２４を形成することによって、本実施形態に
係るノズルプレート１０が形成される。なお、この貫通
孔２４の形成は、ドライエッチング又はウェットエッチ
ングの何れで行ってもよい。

【００５３】さらに、例えば、図４に示すように、ノズ
ルプレート１０の表面、すなわち、ノズルプレート１０
の少なくともノズル開口１２の周囲に撥水膜９０を設け
るようにしてもよい。これにより、ノズル開口１２の周
囲へのインクの付着が抑えられ、ノズル開口１２の詰ま
り等の故障を抑えることができる。

【００５４】この撥水膜９０の材質は、特に限定され
ず、例えば、弗素系樹脂、例えば、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリパーフルオロアルコキシブタジエン、ポ
リフルオロビニリデン、ポリフルオロビニル、ポリジパ
ーフルオロアルキルフマレート、又はそれらの何れかと
ニッケルの共析メッキ、あるいはシリコン系樹脂等を用
いることができる。

【００５５】このように形成されたノズルプレート１０
は、例えば、インクジェット式記録ヘッド等の圧電素子
を有するアクチュエータ装置に用いられる。すなわち、
圧電素子が設けられたアクチュエータ基板等に接合され
て使用される。

【００５６】また、以上説明したように、本実施形態で
は、単結晶シリコンからなるノズル基板１１にノズル開
口１２を有するノズル形成部１３を電鋳によって一体的
に形成することによりノズルプレート１０とした。これ
により、ノズルプレートとアクチュエータ基板とを接合
する際、アクチュエータ基板が単結晶シリコンで形成さ
れていれば、ノズルプレート接合後のアクチュエータ基
板の反り量が低減される。したがって、ノズル開口から
吐出されるインク滴の吐出特性が安定し、信頼性を向上
したアクチュエータ装置が実現される。

【００５７】以下に、このような本実施形態のノズルプ
レート１０が用いられるアクチュエータ装置の一例とし
て、インクジェット式記録ヘッドについて説明する。な
お、図５は、インクジェット式記録ヘッドの一例を示す
分解視図であり、図６は、その断面図である。

【００５８】図示するように、ノズルプレート１０が接
合される流路形成基板３０は、例えば、面方位（１１
０）のシリコン単結晶基板からなる。流路形成基板３０
としては、通常、１５０〜３００μｍ程度の厚さのもの
が用いられ、望ましくは１８０〜２８０μｍ程度、より
望ましくは２２０μｍ程度の厚さのものが好適である。
これは、隣接する圧力発生室間の隔壁の剛性を保ちつ
つ、配列密度を高くできるからである。

【００５９】流路形成基板３０の一方の面は開口面とな
り、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリ
コンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成され
ている。

【００６０】一方、流路形成基板３０の開口面には、シ
リコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより、
複数の隔壁３１によって区画された圧力発生室３２が幅
方向に並設され、各圧力発生室３２の長手方向一端部側
には、後述するリザーバ形成基板のリザーバ部に連通し
て各圧力発生室３２の共通のインク室となるリザーバ１
００の一部を構成する連通部３３が形成され、各圧力発
生室３２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路３４
を介して連通されている。

【００６１】そして、このような流路形成基板３０の開
口面側には、上述したように、各圧力発生室３２のイン
ク供給路３４とは反対側で連通するノズル開口１２が形
成されたノズルプレート１０が接着剤や熱溶着フィルム
等を介して固着されている。

【００６２】ここで、インク滴の吐出圧力をインクに与
える圧力発生室３２の大きさと、インク滴を吐出するノ
ズル開口１２の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐
出スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例え
ば、本実施形態では、ノズル開口１２を数十μｍ程度の
直径で精度よく形成した。

【００６３】なお、このようなノズルプレート１０は、
一方の面で流路形成基板３０の一面を全面的に覆い、シ
リコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役
目も果たしている。

【００６４】また、流路形成基板３０のノズルプレート
１０とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、
約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μ
ｍの圧電体膜７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上
電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、
圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３０
０は、下電極膜６０、圧電体膜７０及び上電極膜８０を
含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか
一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体膜７
０を各圧力発生室３２毎にパターニングして構成する。
そして、ここではパターニングされた何れか一方の電
極、圧電体膜７０及び他方の電極から構成され、両電極
への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能
動部３２０という。本実施形態では、下電極膜６０は圧
電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子
３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合
でこれを逆にしても支障はない。何れの場合において
も、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されているこ
とになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電
素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせ
て圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例で
は、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板として作用す
るが、下電極膜が弾性膜を兼ねるようにしてもよい。

【００６５】さらに、流路形成基板３０の圧電素子３０
０側には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成する
リザーバ部３６を有するリザーバ形成基板３５が接合さ
れている。このリザーバ部３６は、基本的には、リザー
バ形成基板３５を厚さ方向に貫通して圧力発生室３２の
幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成
基板３０の連通部３３と連通されて各圧力発生室３２の
共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。

【００６６】また、リザーバ形成基板３５の圧電素子３
００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害
しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可
能な圧電素子保持部３７が設けられ、圧電素子３００の
少なくとも圧電体能動部３２０は、この圧電素子保持部
３７内に密封されている。

【００６７】また、このようなリザーバ形成基板３５に
は、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライア
ンス基板４０が接合されている。封止膜４１は、剛性が
低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリ
フェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からな
り、この封止膜４１によってリザーバ部３６の一方面が
封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の
材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ部３
６に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口
部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可
撓性を有する封止膜４１のみで封止され、内部圧力の変
化によって変形可能となっている。

【００６８】また、このリザーバ部３６の長手方向略中
央部外側のコンプライアンス基板４０上には、インクカ
ートリッジ等のインク供給手段からインクを供給するた
めのインク導入口３８が形成されており、リザーバ形成
基板３５にはインク導入口３８とリザーバ部３６の側壁
とを連通するインク導入路３９が設けられている。そし
て、これらインク導入口３８及びインク導入路３９を介
してインク供給手段からリザーバ部３６にインクが供給
される。

【００６９】（実施形態２）図７は、実施形態２に係る
ノズルプレートの要部断面図であり、図８及び図９は、
その製造工程を示す断面図である。

【００７０】本実施形態のノズルプレート１０Ａは、図
７に示すように、ノズル基板の厚さｔを薄くした例であ
り、詳しくは後述するが、ノズル基板１１ＡがＳＯＩ基
板の一部で形成されている以外は、実施形態１と同様で
ある。

【００７１】以下に本実施形態に係るノズルプレートの
製造方法を説明する。

【００７２】本実施形態では、ノズル基板１１Ａとなる
ウェハとして、例えば、酸化シリコンからなる絶縁体層
１１０の両面に単結晶シリコンからなるシリコン層１１
１，１１２を有するＳＯＩ基板を用いている以外、ノズ
ル開口１２の製造工程は実施形態１と同様である。

【００７３】すなわち、図８（ａ）に示すように、ま
ず、ＳＯＩ基板からなるノズル基板１１Ａのウェハの両
面に、絶縁膜１６，１７を形成する。ここで、本実施形
態で用いられるＳＯＩ基板は、以下の工程で形成される
ノズル基体１５側のシリコン層１１１は比較的薄く形成
されているが、これはノズル基体１５に付属して残るシ
リコン層１１１、すなわちノズル基板１１Ａを薄くし
て、ワイピング等が容易にできるようにするためであ
る。

【００７４】次いで、図８（ｂ）に示すように、絶縁膜
１６の表面に電鋳電極層１９を形成後、パターニングし
て貫通部２０を形成することにより電鋳用種電極１４を
形成する。次に、図８（ｃ）に示すように、フォトレジ
スト膜２３を全面に形成後、パターニングすることによ
り貫通部２０の略中央部に柱状レジスト２２を形成す
る。

【００７５】次いで、図８（ｄ）に示すように、電鋳に
よってノズル基体１５を形成後、図８（ｅ）に示すよう
に、柱状レジスト２２を除去することにより、ノズル開
口１２が形成される。

【００７６】次に、本実施形態では、図９（ａ）に示す
ように、ノズル基体１５とは反対側の絶縁膜１７及びＳ
ＯＩ基板のシリコン層１１２をエッチングにより除去す
る。

【００７７】次いで、図９（ｂ）に示すように、絶縁体
層１１０の複数のノズル開口１２に対応する領域に連続
的に絶縁膜除去部２１Ａを形成する。次いで、図９
（ｃ）に示すように、このパターニングされた絶縁体層
１１０をマスクとして、絶縁膜除去部２１Ａに対向する
領域のノズル基板１１Ａ、すなわち、本実施形態ではシ
リコン層１１１を、例えば、異方性エッチングにより絶
縁膜１６の裏面側に達するまで除去することにより開口
部１８Ａを形成する。

【００７８】その後、図９（ｄ）に示すように、絶縁膜
１６の各ノズル開口１２に対応する領域にエッチングに
より貫通孔２４を形成することによって、本実施形態に
係るノズルプレート１０Ａが形成される。

【００７９】このように、本実施形態では、ノズル基板
１１ＡをＳＯＩ基板の一部であるシリコン層１１１で形
成するようにしたので、ノズル基板１１Ａの厚みを容易
に薄くすることができる。これにより、ノズル基板１１
Ａに形成される開口部１８Ａの深さも浅くなるため、ノ
ズルプレート１０Ａのインク吐出面のワイピングが容易
に可能となり、インク吐出特性が安定する。また、ノズ
ル開口１２を形成する際には、比較的厚さの厚いシリコ
ン層１１２が残っているため、製造時の取り扱いが容易
となる。

【００８０】なお、本実施形態の構成であっても、勿
論、実施形態１と同様の効果が得られる。

【００８１】（他の実施形態）以上、本発明の各実施形
態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的
構成は上述したものに限定されるものではない。

【００８２】例えば、上述の各実施形態では、ノズル基
板１１（１１Ａ）の開口部１８（１８Ａ）を複数のノズ
ル開口１２に対応して連続的に設けるようにしたが、こ
れに限定されず、勿論、各ノズル開口１２毎に開口部を
独立して設けてもよい。

【００８３】また、例えば、上述の各実施形態では、絶
縁膜１６の各ノズル開口１２に対応する領域にエッチン
グにより貫通孔２４を形成したが、これに限定されず、
勿論、開口部１８に面する絶縁膜１６を全面エッチング
により除去してもよい。

【００８４】また、例えば、上述の各実施形態では、成
膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜
型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論こ
れに限定されるものではなく、例えば、グリーンシート
を貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジ
ェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができ
る。

【００８５】また、上述の実施形態では、たわみ変位型
の圧電素子を有するインクジェット式記録ヘッドについ
て説明したが、例えば、圧電材料と電極形成材料とをサ
ンドイッチ状に交互に挟んで積層した構造の縦振動モー
ドの圧電素子を有するインクジェット式記録ヘッドに応
用することができる。

【００８６】さらに、上述した圧電振動式のインクジェ
ット式記録ヘッドに限定されず、例えば、バブルジェッ
ト式のインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のイ
ンクジェット式記録ヘッドに応用することができること
はいうまでもない。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のノズルプレ
ートは、ノズル開口を有するノズル形成部が電鋳によ
り、単結晶シリコンからなるノズル基板に一体的に形成
されているため、ノズルプレートを単結晶シリコン等か
らなる基板に接合する際、接合後の基板の反り量が低減
され、インク吐出特性を安定させることができる。

【００８８】また、ＳＯＩ基板を用いてノズル基板を形
成することにより、比較的厚さの薄いノズル基板を容易
に形成することができると共に、製造時の取り扱いが容
易となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る製造方法によって製
造したノズルプレートの斜視図及び断面図である。

【図２】本発明の実施形態１に係るノズルプレートの製
造工程を示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係るノズルプレートの製
造工程を示す断面図である。

【図４】本発明の実施形態１に係る製造方法によって製
造したノズルプレートの他の例を示す断面図である。

【図５】本発明の実施形態１に係るノズルプレートを具
備するインクジェット式記録ヘッドの一例を示す斜視図
である。

【図６】本発明の実施形態１に係るノズルプレートを具
備するインクジェット式記録ヘッドの一例を示す断面図
である。

【図７】本発明の実施形態２に係るノズルプレートの断
面図である。

【図８】本発明の実施形態２に係るノズルプレートの製
造工程を示す断面図である。

【図９】本発明の実施形態２に係るノズルプレートの製
造工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ ノズルプレート １１ ノズル基板 １２ ノズル開口 １３ ノズル形成部 ３０ 流路形成基板 ３２ 圧力発生室 ５０ 弾性膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極膜 ３００ 圧電素子 ３２０ 圧電体能動部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン単結晶基板からなるノズル基板
   と、該ノズル基板の一方面側に形成されると共に貫通孔
   であるノズル開口が形成されるノズル形成部とを有し、
   該ノズル形成部が前記ノズル基板に電鋳により一体的に
   形成されていることを特徴とするノズルプレート。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ノズル基板の前
   記ノズル開口に対応する領域には当該ノズル開口を露出
   する開口部が形成されていることを特徴とするノズルプ
   レート。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記ノズル基板に形
   成された前記開口部が前記複数のノズル開口に対応する
   領域に亘って連続的に設けられていることを特徴とする
   ノズルプレート。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかのノズルプレート
   と、シリコン単結晶基板からなると共に前記ノズルプレ
   ートの前記ノズル開口に連通する圧力発生室を有する流
   路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に前記圧力発
   生室にインクを吐出するための圧力を発生させる圧力発
   生手段とを有し、前記ノズルプレートの前記ノズル形成
   部と前記流路形成基板とが接合されていることを特徴と
   するインクジェット式記録ヘッド。
5. 【請求項５】 ノズル基板の両面に絶縁膜を形成する工
   程と、前記ノズル基板の一方面側の第１の絶縁膜上に、
   少なくとも前記ノズル開口のノズル径より大きい直径を
   有する貫通部を有する電鋳用種電極を前記ノズル開口が
   形成される領域に形成する工程と、前記貫通部内の前記
   第１の絶縁膜上に前記ノズル径と同一直径の柱状レジス
   トを形成する工程と、前記第１の絶縁膜及び前記電鋳用
   種電極上に電鋳によってノズル形成部を形成する工程
   と、前記柱状レジストを除去する工程と、前記ノズル基
   板を他方面側からエッチングして前記第１の絶縁膜の裏
   面を露出する開口部を形成する工程と、前記電鋳用電極
   の前記貫通部に対応する領域の前記第１の絶縁膜を除去
   する工程とを有することを特徴とするノズルプレートの
   製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記ノズル基板が、
   単結晶シリコンからなることを特徴とするノズルプレー
   トの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記ノズル基板に開
   口部を形成する工程は、前記ノズル基板の他方面側に設
   けられた第２の絶縁膜に形成されたパターンをマスクと
   して当該ノズル基板をエッチングすることを特徴とする
   ノズルプレートの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項５において、前記ノズル基板が絶
   縁体層の両面に単結晶シリコンからなるシリコン層を有
   するＳＯＩ基板の一部で形成されていることを特徴とす
   るノズルプレートの製造方法。
9. 【請求項９】 請求項８において、前記ノズル基板に開
   口部を形成する工程は、前記ノズル基板の他方面側に設
   けられた第２の絶縁膜及び該第２の絶縁膜が形成された
   一方のシリコン層を除去する工程と、前記ＳＯＩ基板の
   前記絶縁体層を所定の形状にパターニングする工程と、
   前記パターニングされた絶縁体層をマスクとして他方の
   シリコン層をエッチングする工程とを含むことを特徴と
   するノズルプレートの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項７〜９の何れかにおいて、前記
    絶縁膜が酸化シリコン膜であることを特徴とするノズル
    プレートの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項５〜１０の何れかにおいて、前
    記柱状レジストが略円柱形状であることを特徴とするノ
    ズルプレートの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項５〜１１の何れかにおいて、イ
    ンク滴吐出側表面の少なくとも前記ノズル開口の周囲に
    撥水膜を形成する工程をさらに有することを特徴とする
    ノズルプレートの製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項６〜１２の何れかにおいて、前
    記単結晶シリコンの主面が（１００）方位であり、前記
    開口部を異方性エッチングによって形成することを特徴
    とするノズルプレートの製造方法。