JP2002205404A

JP2002205404A - ノズルプレートの製造方法及びインクジェット式記録ヘッド並びにインクジェット式記録装置。

Info

Publication number: JP2002205404A
Application number: JP2001003075A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Shimada; 勝人島田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2002-07-23
Anticipated expiration: 2021-01-10
Also published as: JP3800317B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズル開口の形成精度及び高密度化を計るこ
とができるノズルプレートの製造方法及びインクジェッ
ト式記録ヘッド並びにインクジェット式記録装置を提供
する。【解決手段】圧電素子の設けられた流路形成基板に接
合されるノズルプレートにおいて、シリコン単結晶基板
の一方面側からドライエッチングすることにより、深さ
方向に径が略同一のノズル開口２１の同径部２１ａを当
該シリコン単結晶基板を貫通することなく形成する第１
の工程と、前記シリコン単結晶基板の他方面側から前記
同径部２１ａの底部までウェットエッチングすることに
より開口面積が開口に向かって漸大する前記ノズル開口
２１のテーパ部２１ｂを形成する第２の工程とによりノ
ズルプレート２０を製造する。

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
録ヘッド等に用いられるノズルプレートの製造方法及び
インクジェット式記録ヘッド並びにインクジェット式記
録装置に関する。

【０００２】

【従来技術】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、この振動板を圧電
素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノ
ズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記
録ヘッドには、圧電素子が軸方向に伸長、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。

【０００３】前者は圧電素子の端面を振動板に当接させ
ることにより圧力発生室の容積を変化させることができ
て、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛
歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた
圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。

【０００４】これに対して後者は、圧電材料のグリーン
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作
り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関
係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。

【０００５】一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消す
べく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるよう
に、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧
電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法に
より圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生
室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案さ
れている。

【０００６】これによれば圧電素子を振動板に貼付ける
作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、か
つ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばか
りでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能
になるという利点がある。

【０００７】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
するように流路形成基板に接合されている。

【０００８】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、吐出側の径が略
同一の同径部と、圧力発生室側の開口面積が開口に向か
って漸大するテーパ部とを有するノズル開口を形成した
ノズルプレートが提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノズル
開口の寸法は非常に小さいため、所望の形状に精度良く
形成するのは困難であるという問題がある。

【００１０】また、このようなノズルプレートを用いた
インクジェット式記録ヘッドでは、ノズル開口を高密度
で配置できないと、圧力発生室及び圧電素子が高密度で
配置できず、一つのチップサイズが大きくなってしまう
という問題がある。

【００１１】さらに、このようなノズル開口を精度よく
形成するには、製造工程が多くなってしまい、製造コス
トがかかってしまうという問題がある。

【００１２】本発明はこのような事情に鑑み、ノズル開
口の形成精度及び高密度化を図ることができるノズルプ
レートの製造方法及びインクジェット式記録ヘッド並び
にインクジェット式記録装置を提供することを課題とす
る。

【００１３】

【発明が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、圧電素子の設けられた流路形成基板
に接合されるノズルプレートにおいて、シリコン単結晶
基板の一方面側からドライエッチングすることにより、
深さ方向に径が略同一のノズル開口の同径部を当該シリ
コン単結晶基板を貫通することなく形成する第１の工程
と、前記シリコン単結晶基板の他方面側から前記同径部
の底部までウェットエッチングすることにより開口面積
が開口に向かって漸大する前記ノズル開口のテーパ部を
形成する第２の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。

【００１４】かかる第１の態様では、容易にテーパ部の
形状を形成でき、高精度のノズル開口を形成することが
できる。

【００１５】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記第２の工程では、前記圧電素子の運動を阻害し
ない程度の空間を確保する圧電素子保持部と前記テーパ
部とを同時にウェットエッチングすることにより形成す
ることを特徴とするノズルプレートの製造方法にある。

【００１６】かかる第２の態様では、圧電素子保持部を
容易に形成することができると共にテーパ部と圧電素子
保持部とを同時に形成することで製造工程を簡略化する
ことができる。

【００１７】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記第２の工程では、前記流路形成基板との
接合領域に接着剤の逃げ孔である複数の凹部と前記テー
パ部とを同時にウェットエッチングすることにより形成
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。

【００１８】かかる第３の態様では、凹部を容易に形成
することができると共にテーパ部と凹部とを同時に形成
することで製造工程を簡略化することができる。

【００１９】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記シリコン単結晶基板の主面が（１
００）方位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。

【００２０】かかる第４の態様では、テーパ部をウェッ
トエッチングにより容易且つ高精度に形成することがで
きる。

【００２１】本発明の第５の態様は、ノズル開口が穿設
されたノズルプレートと、前記ノズル開口に連通する圧
力発生室が複数の隔壁により画成される流路形成基板
と、前記圧力発生室の一部を構成する振動板を介して前
記圧力発生室に対向する領域に設けられて前記圧力発生
室内に圧力変化を生じさせる圧電素子とを具備するイン
クジェット式記録ヘッドにおいて、前記ノズルプレート
が前記流路形成基板の圧電素子側に接着剤を介して接合
されると共に前記ノズルプレートは、前記流路形成基板
に接合される面に、前記圧電素子に対向する領域に設け
られて当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確
保した状態で当該空間を密封可能な圧電素子保持部と、
前記流路形成基板に接合される領域に前記接着剤の逃げ
孔である複数の凹部とを有す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。

【００２２】かかる第５の態様では、ノズルプレートと
流路形成基板とを接着する際に、無駄な接着剤が凹部に
流れ込むため、流路への流れ込みが防止される。

【００２３】本発明の第６の態様は、第５の態様におい
て、前記ノズル開口が、厚さ方向に径が略同一に設けら
れた同径部と、該同径部に連通して径が開口に向かって
漸大するテーパ部とを有す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。

【００２４】かかる第６の態様では、インク吐出特性を
向上することができる。

【００２５】本発明の第７の態様は、第５又は６の態様
において、前記ノズルプレートがシリコン単結晶基板か
らな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。

【００２６】かかる第７の態様では、ノズルプレートを
容易且つ高精度に形成することができる。

【００２７】本発明の第８の態様は、第７の態様におい
て、シリコン単結晶基板の主面が（１００）方位である
と共に前記圧電素子保持部、前記凹部及び前記ノズル開
口の前記テーパ部がウェットエッチングにより形成され
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。

【００２８】かかる第８の態様では、容易に且つ高精度
でノズル開口のテーパ部及び凹部を形成することができ
る。

【００２９】本発明の第９の態様は、第５〜８の何れか
の態様において、前記流路形成基板がシリコン単結晶基
板からなり、前記圧力発生室が異方性エッチングにより
形成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。

【００３０】かかる第９の態様では、異方性エッチング
によって圧力発生室をより容易且つ高精度に形成するこ
とができる。

【００３１】本発明の第１０の態様は、第５〜９の何れ
かの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備すること
を特徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００３２】かかる第１０の態様では、インク吐出特性
を向上したインクジェット式記録装置を実現できる。

【００３３】

【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。

【００３４】（実施形態）図１は、本発明の実施形態に
係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であ
り、図２は、図１の断面図であり、（ａ）は圧力発生室
の長手方向断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図で
あり、図３は、ノズルプレートの斜視図である。

【００３５】図示するように、圧力発生室１２が形成さ
れる流路形成基板１０は、例えば、１５０μｍ〜１ｍｍ
の厚さを有し、面方位（１００）のシリコン単結晶基板
からなり、その一方面側の表層部分には、異方性エッチ
ングにより複数の隔壁１１によって区画された圧力発生
室１２が形成されている。

【００３６】また、各圧力発生室１２の長手方向一端部
には、後述するリザーバ１５と圧力発生室１２とを接続
するための中継室であるインク連通部１３が圧力発生室
１２よりも幅の狭い狭隘部１４を介して連通されてい
る。また、これらインク連通部１３及び狭隘部１４は、
圧力発生室１２と共に異方性エッチングによって形成さ
れている。なお、狭隘部１４は、圧力発生室１２のイン
クの流出入を制御するためのものである。

【００３７】この異方性エッチングは、ウェットエッチ
ング又はドライエッチングの何れの方法を用いてもよい
が、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中までエッチン
グ（ハーフエッチング）することにより圧力発生室１２
は浅く形成されており、その深さは、ハーフエッチング
のエッチング時間によって調整することができる。

【００３８】一方、流路形成基板１０の他方面側には、
各インク連通部１３に連通し、各圧力発生室１２にイン
クを供給するリザーバ１５が形成されている。このリザ
ーバ１５は、流路形成基板１０の他方面側から、所定の
マスク５６を用いて異方性エッチング、本実施形態で
は、ウェットエッチングによって形成されている。この
リザーバ１５は、本実施形態では、ウェットエッチング
によって形成されているため、流路形成基板１０の他方
面側ほど開口面積が大きくなる形状を有し、インクを供
給するすべての圧力発生室１２の容積に対して、それよ
りも十分に大きい容積となっている。

【００３９】このような流路形成基板１０上には、例え
ば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）等の絶縁層からな
る、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が設けられている。こ
の弾性膜５０は、その一方の面で圧力発生室１２の一壁
面を構成している。

【００４０】このような弾性膜５０上の各圧力発生室１
２に相対向する領域には、厚さが例えば、約０．５μｍ
の下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層
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３０
０を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極
膜６０、圧電体層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層７０を各圧力
発生室１２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及び圧電体
層７０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という。本実施形態で
は、下電極膜６０を圧電素子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
る弾性膜とを合わせて圧電アクチュエータと称する。

【００４１】また、各圧電素子３００の個別電極である
上電極膜８０は、圧電素子３００の長手方向一端部近傍
から弾成膜５０上に円設されたリード電極９０を介して
図示しない外部配線と接続されている。

【００４２】さらに、圧力発生室１２の長手方向のイン
ク連通部１３とは反対側の端部近傍には、弾性膜５０及
び下電極膜６０を除去することにより、後述するノズル
開口２１に連通するノズル連通孔５２が、各圧力発生室
１２毎に設けられている。

【００４３】また、圧電素子３００が形成された弾性膜
５０及び下電極膜６０上には、図１及び図２に示すよう
に、各圧力発生室１２にノズル連通孔５２を介して連通
するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が
接着剤５５を介して接合されている。このノズルプレー
ト２０は、面方位（１００）の単結晶シリコン基板から
なり、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３０
０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２２が設けられてお
り、圧電素子３００は、この圧電素子保持部２２内に密
封されている。

【００４４】この圧電素子保持部２２は、圧電素子３０
０のそれぞれに個別に設けてもよいし、並設された圧電
素子３００に亘って設けるようにしてもよい。本実施形
態では、圧電素子保持部２２を並設された圧電素子３０
０に亘って設けるようにした。

【００４５】また、図３に示すように、ノズルプレート
２０に設けられたノズル開口２１は、吐出側の面から厚
さ方向に貫通することなく径が略同一に設けられた円筒
形状の同径部２１ａと、この同径部２１ａに連通して開
口面積が圧力発生室１２側に向かって漸大する四角錐形
状のテーパ部２１ｂとを有する。

【００４６】このノズル開口２１は、詳しくは後述する
が、ノズルプレート２０の一方面からドライエッチング
することにより、同径部２１ａが形成され、他方面から
ウェットエッチングすることによりテーパ部２１ｂが形
成されている。

【００４７】このテーパ部２１ｂによって、インク滴の
吐出量、吐出速度等のインク吐出性能が向上される。

【００４８】ここで、インク滴吐出圧力をインクに与え
る圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズ
ル開口２１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、
１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノ
ズル開口２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要
がある。

【００４９】本実施形態では、ノズルプレート２０の厚
みを６０〜８０μｍとし、ノズル開口２１の同径部２１
ａの直径を２０〜３０μｍ、同径部２１ａの深さを２５
〜３０μｍとした。

【００５０】また、本実施形態のノズルプレート２０
は、流路形成基板１０との接着部分、例えば、ノズル開
口２１及び圧電素子保持部２２の周囲に対応する領域
に、各圧力発生室１２の周縁に沿って複数の凹部２３が
設けられている。このような凹部２３を設けることによ
り、詳しくは後述するが、ノズルプレート２０と流路形
成基板１０とを接着剤を介して接着する際に、無駄な接
着剤がこの凹部２３に流れ込むため、接着剤がノズル開
口２１及びノズル連通孔５２内へ過度に流れ込むのを防
止することができる。

【００５１】さらに、ノズルプレート２０は、流路形成
基板１０と同一材料で形成されているため、流路形成基
板１０との接着時の熱工程や実装時の後工程の熱工程
で、反りや反応の発生がなく、流路形成基板１０あるい
はノズルプレート２０に割れが発生することがない。ま
た、ノズルプレート２０がシリコン単結晶基板からなる
ため、ノズルプレート２０側から赤外線反射等によっ
て、凹部２３と圧力発生室１２との位置合わせを容易且
つ高精度に行うことができる。

【００５２】ここで、このようなノズルプレート２０の
形成方法について詳細に説明する。なお、図４及び図５
は、ノズルプレートの製造方法を示す断面図である。

【００５３】まず、図４（ａ）に示すように、ノズルプ
レートとなる面方位（１００）のシリコン単結晶基板２
００の一方面に、例えば、熱酸化により形成した酸化シ
リコンからなるマスク２１０を形成すると共にマスク２
１０のノズル開口２１の同径部２１ａとなる領域に、例
えば、フッ酸（ＨＦ）等でエッチングして所定形状の開
口２２０を形成する。

【００５４】次いで、図４（ｂ）に示すように、シリコ
ン単結晶基板２１０の一方面に設けられたマスク２１０
をマスクパターンとしてドライエッチングすることによ
り、円筒形状の同径部２１ａを形成する。この同径部２
１ａを形成するドライエッチングでは、シリコン単結晶
基板２００を厚さ方向に途中までハーフエッチングする
ことにより同径部２１ａを所定の深さ、本実施形態で
は、２５〜３５μｍで形成した。

【００５５】次いで、図４（ｃ）に示すように、シリコ
ン単結晶基板２００のマスク２１０を例えば、フッ酸
（ＨＦ）等で剥離し、シリコン単結晶基板２００の露出
する全面にマスク２１１を形成すると共にシリコン単結
晶基板２００の他方面側に設けられたマスク２１１のテ
ーパ部２１ｂ、圧電素子保持部２２及び凹部２３となる
領域のそれぞれに矩形の開口２２１、２２２、２２３を
エッチングにより形成する。

【００５６】なお、本実施形態では、マスク２１０を剥
離した後、マスク２１１をシリコン単結晶基板２１０の
露出する全面に設けることにより、膜厚の均一なマスク
２１１を形成するようにしたが、これに限定されず、例
えば、シリコン単結晶基板２１０の他方面側及び同径部
２１ａの内面などの露出する面のみにマスク２１１を形
成するようにしてもよい。

【００５７】次いで、図４（ｄ）に示すように、開口２
２１、２２２及び２２３の形成されたマスク２１１をマ
スクパターンとして、シリコン単結晶基板２１０を異方
性エッチング（ウェットエッチング）することによりテ
ーパ部２１ｂ、圧電素子保持部２２及び凹部２３を形成
する。このウェットエッチングでは、面方位（１００）
のシリコン単結晶基板２００をＫＯＨ等のアルカリ溶液
に浸漬すると、シリコン単結晶基板２００の面方向に対
して５４度の（１１１）面が露出されて、この（１１
１）面の交差する点でエッチングが自動的に終了する。

【００５８】また、テーパ部２１ｂを形成する開口２２
１のエッチングでは、シリコン単結晶基板２００の（１
１１）面が同径部２１ａの底面側縁部となり、形成され
たテーパ部２１ｂが同径部２１ａの底面で連通するよう
に開口２２１の大きさを適宜決定する必要がある。な
お、このテーパ部２１ｂを形成するウェットエッチング
では、同径部２１の内面に設けられたマスク２１１によ
り（１１１）面が交差する点までエッチングされること
なく、同径部２１ａの底面で終了される。

【００５９】また、本実施形態では、圧電素子保持部２
２を並設された圧電素子３００の全てを覆うように形成
するため、開口２２２からのエッチングはハーフエッチ
ングとなる。そのため、テーパ部２１ｂの形成が自動的
に終了する時間よりも若干長めの時間で圧電素子保持部
２２を形成しなくてはならず、圧電素子保持部２２を形
成する開口２２２の大きさも適宜決定する必要がある。

【００６０】なお、本実施形態では、テーパ部２１ｂと
圧電素子保持部２２とを同時にウェットエッチングによ
り形成するようにしたが、勿論、別途形成するようにし
てもよい。

【００６１】さらに、本実施形態の圧電素子保持部２２
は、並設された圧電素子３００の全てを覆うものである
ため、圧電素子保持部２２の形状は、断面が台形状とす
るためにハーフエッチングにより形成される。この圧電
素子保持部２２のハーフエッチングでは、テーパ部２１
ｂの形成が終了するよりも長い時間行われるため、その
時間に合った大きさで形成される。

【００６２】次いで、図５に示すように、シリコン単結
晶基板２００の両面側及び同径部２１ａの内面に設けら
れたマスク２１１を剥離して、同径部２１ａとテーパ部
２１ｂとを連通すると共に、シリコン単結晶基板２００
の露出する全面に亘ってマスク２１２を形成することで
ノズルプレート２０が形成される。

【００６３】このマスク２１２は、ノズルプレート２０
の傷を防止すると共に親水性、接着性を向上するための
ものである。

【００６４】その後、ノズルプレート２０を流路形成基
板１０の圧電素子３００側に接着剤により接合する。こ
のとき、本実施形態では、ノズルプレート２０の流路形
成基板１０との接着部分に複数の凹部２３が形成されて
いるため、無駄な接着剤２５がこの凹部２３に流れ込
み、接着剤２５がノズル開口２１のテーパ部２１ｂ、ノ
ズル連通孔５２及び圧電素子保持部２２等に過度に流れ
込むことがない。これにより、流路形成基板１０とノズ
ルプレート２０とを良好に接合することができ、接着に
よる特性劣化を防止することができる。

【００６５】このように、本実施形態では、ノズル開口
２１の同径部２１ａをドライエッチングで形成すると共
にテーパ部２１ｂをウェットエッチングで形成するよう
にしたため、ノズル開口２１を精度よく形成することが
できる。

【００６６】また、ノズル開口２１のテーパ部２１ｂと
同時に、圧電素子保持部２２及び凹部２３を異方性エッ
チング（ウェットエッチング）により形成するようにし
たため、製造工程を簡略化することができ、製造時間の
短縮及び製造コストの低減を図ることができる。

【００６７】さらに、本実施形態では、ノズル開口２１
が穿設されたノズルプレート２０を流路形成基板１０の
圧電素子３００側に設けるようにしたので、圧力発生室
１２は流路形成基板１０を貫通することなく形成されて
いてもよい。したがって、圧力発生室１２を比較的薄く
形成して各圧力発生室１２を区画する隔壁１１の剛性を
高めることができ、複数の圧力発生室１２を高密度に配
列することができる。さらに、隔壁１１のコンプライア
ンスが小さくなり、インクの吐出特性が向上する。

【００６８】また、流路形成基板１０の厚さを比較的厚
くできるため、大きなサイズのウェハとしても取り扱い
が容易となる。したがって、ウェハ一枚当たりのチップ
の取り数を増加することができ、製造コストを低減する
ことができる。また、チップサイズを大きくできるの
で、長尺のヘッドも製造することができる。さらには、
流路形成基板の反りの発生も抑えられ、他の部材と接合
する際に位置合わせが容易となり、接合後も、圧電素子
の特性変化が抑えられてインク吐出特性が安定する。

【００６９】（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。

【００７０】上述した実施形態では、圧電素子保持部２
２を並設された圧電素子３００に亘って設けるようにし
たが、これに限定されず、例えば、圧電素子保持部を各
圧電素子３００毎に設けるようにしてもよい。このよう
な圧電素子３００毎に設けられる圧電素子保持部とする
ときに、圧電素子保持部の形状は、ハーフエッチングに
より断面が略台形状になるようにな形状としてもよい
し、ウェットエッチングが自動的に終了されるように、
断面が略三角形状となる形状としてもよい。

【００７１】また、上述の実施形態で説明した本発明の
ノズルプレートの用途は、インクジェット式記録ヘッド
に限定されず、ノズル開口から液滴を吐出する他の液体
噴射装置に適用することができることは言うまでもな
い。

【００７２】また、上述した実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成し
て、インクジェット式記録装置に搭載される。図６は、
そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図であ
る。

【００７３】図６に示すように、インクジェット式記録
ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、イ
ンク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着
脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１
Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けら
れたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられてい
る。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、
それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。

【００７４】そして、駆動モータ６の駆動力が図示しな
い複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリ
ッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿っ
て移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ３に沿
ってプラテン８が設けられている。このプラテン８は図
示しない紙送りモータの駆動力により回転できるように
なっており、給紙ローラなどにより給紙された紙等の記
録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられ
て搬送されるようになっている。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、ノズル
プレートのノズル開口の同径部をドライエッチングによ
り形成し、テーパ部をウェットエッチングにより形成す
るようにしたため、ノズル開口を精度よく形成すること
ができる。また、ノズルプレートに面方位（１００）の
シリコン単結晶基板を用いることによりテーパ部のテー
パ角が他の結晶方位を用いる場合よりも小さくできるた
め、テーパ部の開口を小さくでき、このようなノズルプ
レートを用いたインクジェット式記録ヘッドでは圧電素
子を高密度で配置できると共に一つのチップサイズを小
さくすることができる。

【００７６】また、ノズルプレートの流路形成基板との
接合面に凹部を設け、流路形成基板との接着時に無駄な
接着剤がこの凹部内に流れ込むようにしたので、ノズル
開口と連通する圧力発生室等のインク流路内に接着剤が
流れ出るのを防止することができる。したがって、この
ようなノズルプレートをインクジェット式記録ヘッド等
に用いれば、接着による特性劣化を防止して信頼性を向
上することができる。

【００７７】また、ノズルプレートを形成する際に、ノ
ズル開口のテーパ部と圧電素子保持部と凹部とを同時に
ウェットエッチングにより形成することで、製造工程を
簡略化することができ、コストを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録ヘッドの斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録ヘッドの断面図であり、（ａ）は圧力発生室の長手方
向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るノズルプレートの斜
視図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るノズルプレートの製
造方法を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施形態に係るノズルプレートの製
造方法を示す断面図である。

【図６】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録装置の概略図である。

【符号の説明】

１０流路形成基板１１隔壁１２圧力発生室２０ノズルプレート２１ノズル開口２１ａ同径部２１ｂテーパ部２２圧電素子保持部２３凹部５０弾性膜６０下電極膜７０圧電体層８０上電極膜９０リード電極３００圧電素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子の設けられた流路形成基板に接
合されるノズルプレートにおいて、シリコン単結晶基板の一方面側からドライエッチングす
ることにより、深さ方向に径が略同一のノズル開口の同
径部を当該シリコン単結晶基板を貫通することなく形成
する第１の工程と、前記シリコン単結晶基板の他方面側
から前記同径部の底部までウェットエッチングすること
により開口面積が開口に向かって漸大する前記ノズル開
口のテーパ部を形成する第２の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。
【請求項２】請求項１において、前記第２の工程で
は、前記圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保
する圧電素子保持部と前記テーパ部とを同時にウェット
エッチングすることにより形成することを特徴とするノ
ズルプレートの製造方法。
【請求項３】請求項１又は２において、前記第２の工
程では、前記流路形成基板との接合領域に接着剤の逃げ
孔である複数の凹部と前記テーパ部とを同時にウェット
エッチングすることにより形成することを特徴とするノ
ズルプレートの製造方法。
【請求項４】請求項１〜３の何れかにおいて、前記シ
リコン単結晶基板の主面が（１００）方位であることを
特徴とするノズルプレートの製造方法。
【請求項５】ノズル開口が穿設されたノズルプレート
と、前記ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁
により画成される流路形成基板と、前記圧力発生室の一
部を構成する振動板を介して前記圧力発生室に対向する
領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさ
せる圧電素子とを具備するインクジェット式記録ヘッド
において、前記ノズルプレートが前記流路形成基板の圧電素子側に
接着剤を介して接合されると共に前記ノズルプレート
は、前記流路形成基板に接合される面に、前記圧電素子
に対向する領域に設けられて当該圧電素子の運動を阻害
しない程度の空間を確保した状態で当該空間を密封可能
な圧電素子保持部と、前記流路形成基板に接合される領
域に前記接着剤の逃げ孔である複数の凹部とを有するこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】請求項５において、前記ノズル開口が、
厚さ方向に径が略同一に設けられた同径部と、該同径部
に連通して径が開口に向かって漸大するテーパ部とを有
することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】請求項５又は６において、前記ノズルプ
レートがシリコン単結晶基板からなることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッド。
【請求項８】請求項７において、シリコン単結晶基板
の主面が（１００）方位であると共に前記圧電素子保持
部、前記凹部及び前記ノズル開口の前記テーパ部がウェ
ットエッチングにより形成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。
【請求項９】請求項５〜８の何れかにおいて、前記流
路形成基板がシリコン単結晶基板からなり、前記圧力発
生室が異方性エッチングにより形成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。
【請求項１０】請求項５〜９の何れかのインクジェッ
ト式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェ
ット式記録装置。