JP5645863B2 - ノズルプレートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ストレート部とテーパ部とを有するノズルを備えるノズルプレートの製造方法に関する。

一般に、インクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、複数のノズル（ノズル孔ともいう）が形成されたノズルプレートを備えている。インクジェットヘッドは、例えば圧電素子や発熱素子などから与えられる吐出エネルギーを利用して圧力室内のインクを加圧することで、圧力室に連通するノズルからインク滴をそれぞれ吐出して記録媒体上に記録を行う。

ノズルプレート（ノズル形成基板ともいう）には、ノズル開口と、ノズル開口から垂直方向に延びて形成されたストレート部と、このストレート部のノズル開口とは反対側に形成され、ストレート部に対して傾斜した略漏斗状のテーパ部と、を含むノズルが形成されているものが良く知られている。ストレート部とテーパ部との間に略直角の段差が形成されていないので、インクに気泡が残留している場合であってもこの気泡が段差部に残留して吐出性能を低下させることが防止される。これにより、スムーズなインク液滴の吐出が可能となる。

このようなノズルプレートは、例えば特許文献１に記載されているように、積層基板形成工程と、エッチング窓形成工程と、第１エッチング工程と、第２エッチング工程とを経て形成される。積層基板形成工程では、面方位が（１１０）のシリコン基板（以下、（１１０）基板と略す）上に、面方位が（１００）のシリコン基板（以下、（１００）基板と略す）を接合して積層基板を形成する。エッチング窓形成工程では、（１００）基板上においてノズルを形成すべき位置にエッチング窓を形成する。なお、ノズルを形成すべき位置以外の領域はマスクで覆われる。

第１エッチング工程では、エッチング窓を介して（１００）基板を結晶異方性エッチングする。結晶異方性エッチングにより、（１００）基板の（１１１）面と、（１１０）基板の四角形の上面（以下、四角形上面という）とが露呈することで、（１００）基板から（１１０）基板に向かって次第に先細り形状となるエッチング穴が形成される。このエッチング穴を形成している（１００）基板の（１１１）面によって、（１００）基板にノズルのテーパ部が略四角錐形状に形成される。

第２エッチング工程では、結晶異方性エッチングにより露呈された（１１０）基板の四角形上面から（１１０）基板を結晶異方性エッチングする。結晶異方性エッチングにより（１１０）基板の（１１１）面が露呈することで、（１１０）基板にテーパ部と連通する四角孔形状のノズルのストレート部が形成される。

このように（１００）基板に形成されたエッチング穴を介して（１１０）基板をエッチングしてストレート部を形成している、すなわち、１回のフォトリソグラフィ（エッチング窓形成工程）でノズルのテーパ部とストレート部の位置を規定することで、テーパ部とストレート部とは同軸に形成される。その結果、テーパ部とストレート部との位置ずれが防止される。

また、面方位の異なる両基板にテーパ部とストレート部とをそれぞれ形成しているので、両基板の厚みを調整することにより、テーパ部とストレート部の長さ（ノズルプレートの厚み方向の長さ）を決定することができる。その結果、テーパ部及びストレート部の長さを高精度に管理することができる。

特開平７−２０１８０６号公報（図２９〜図３１参照）

特許文献１記載のノズルプレートの製造方法では、面方位の異なる両基板にストレート部とテーパ部とをそれぞれ形成することで、テーパ部及びストレート部の位置ずれ防止と高精度な長さの管理とを可能にしている。しかしながら、特許文献１記載のノズルの製造方法では、エッチング窓の大きさが同じであっても、（１００）基板の厚みに応じて第１エッチング工程で露呈される（１１０）基板の四角形上面の大きさが変わるので、ノズルのストレート部の孔径も変化してしまう（特許文献１の段落１１０参照）。従って、ストレート部の孔径は、エッチング窓の大きさと（１００）基板の厚みとの計２つのパラメータで決定される。エッチング窓の大きさと（１００）基板の厚みとはそれぞれ高精度に管理することができるものの、パラメータが複数ある場合にはストレート部（その開口の大きさ）を高精度に形成するのには限界がある。

また、積層基板が（１００）基板と（１１０）基板の２層構造である場合には、積層基板の厚みが薄くなるので、ハンドリング性が悪く破損するおそれがある。さらに、（１１１）基板にストレート部を形成しているので、ストレート部は四角孔形状に限定されてしまう。ストレート部が四角孔形状であると、液滴吐出時に四角形の角の部分と他の部分との流速が異なってしまうので、ゴミの付着や固化の原因となり好ましくない。

本発明の目的は、面方位が異なるシリコン基板にノズルのストレート部とテーパ部とをそれぞれ形成する際における、ストレート部の高精度な形成と、積層基板の破損防止と、ストレート部の孔形状の調整とが可能なノズルプレートの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するためのノズルプレートの製造方法は、酸化膜の一面側に面方位が（１１１）の第１シリコン基板と、面方位が（１００）の第２シリコン基板とを順番に積層してなる積層基板の第２シリコン基板上においてノズルを形成すべき位置に、第１開口部を有する枠形状のマスクパターン層を形成するマスクパターン層形成工程と、第１開口部から第２シリコン基板と第１シリコン基板とを貫通して酸化膜の一面まで達する非貫通穴を形成することで、第１シリコン基板にノズルのストレート部を形成する非貫通穴形成工程と、第２シリコン基板上のマスクパターン層で覆われていない第１の部分と、非貫通穴を形成する第１及び第２シリコン基板の内面とにそれぞれ保護膜を形成する保護膜形成工程と、第２シリコン基板上からマスクパターン層を除去することで、第２シリコン基板上のマスクパターン層で覆われていた第２の部分を露呈させるマスクパターン層除去工程と、保護膜をマスクとして、第２シリコン基板を第２の部分から第１シリコン基板に達するまで結晶異方性エッチングする結晶異方性エッチング工程であって、結晶異方性エッチングにより露呈された第２シリコン基板の（１１１）面により、ストレート部に連通しかつこのストレート部に近づくのに従って次第に先細りとなるノズルのテーパ部を形成する結晶異方性エッチング工程と、保護膜を除去する保護膜除去工程と、ストレート部の酸化膜側の開口を露呈させる開口露呈工程と、を有し、第１シリコン基板の厚みを調整することにより、ストレート部の長さを決定することを特徴とする。

本発明によれば、第１及び第２シリコン基板にノズルのストレート部とテーパ部とをそれぞれ形成する際に、１つのパラメータ（第１開口部）に基づきストレート部の孔径の大きさが決定される。また、ストレート部の長さを高精度に制御することができる。

マスクパターン層形成工程では第１開口部を円形状に形成し、非貫通穴形成工程では非貫通穴を丸孔形状に形成することで、ストレート部を丸孔形状に形成することが好ましい。これにより、ノズルの吐出性能を安定させることができる。

マスクパターン層形成工程では、マスクパターン層の外形を四角形状に形成することが好ましい。この場合には、マスクパターン層の外形とテーパ部の開口の形状とが等しくなるので、マスクパターン層の外形の大きさを調整することによりテーパ部の開口の大きさを容易に調整することができる。

第２シリコン基板の厚みを調整することにより、テーパ部の長さを決定することが好ましい。これにより、テーパ部の長さを高精度に制御することができる。

結晶異方性エッチング工程では、第１シリコン基板が第２シリコン基板を結晶異方性エッチングする際のエッチングストッパとして機能することが好ましい。これにより、第２シリコン基板のみにテーパ部を形成することができる。

マスクパターン層形成工程は、第２シリコン基板上にマスク層を形成するマスク層形成工程と、マスク層上のノズルを形成すべき位置に対応する位置に、マスクパターン層に対応する形状の第１レジストパターン層を形成する第１レジストパターン層形成工程と、第１レジストパターン層をマスクとしてマスク層をエッチングすることで、マスクパターン層を形成するマスク層エッチング工程と、第１レジストパターン層を除去する第１レジストパターン層除去工程と、を有することが好ましい。これにより、第２シリコン基板上にマスクパターン層を形成することができる。

非貫通穴形成工程は、第２シリコン基板及びマスクパターン層上に、第１開口部を露呈させる第２開口部を有する第２レジストパターン層を形成する第２レジストパターン層形成工程と、第２レジストパターン層をマスクとして第２シリコン基板及び第１シリコン基板を順番にエッチングして、非貫通穴を形成するシリコン基板エッチング工程と、第２レジストパターン層を除去する第２レジストパターン層除去工程と、を有することが好ましい。これにより、積層基板に非貫通穴を形成することができる。

マスクパターン層は耐熱酸化性を有する材料で形成されており、保護膜形成工程は、第２シリコン基板上の第１の部分と、非貫通穴を形成する第１及び第２シリコン基板の内面とにそれぞれ保護膜として熱酸化膜を形成することが好ましい。これにより、結晶異方性エッチング工程において、第２シリコン基板上の第１の部分と、非貫通穴を形成する第１及び第２シリコン基板の内面とをマスクすることができる。

開口露呈工程は、酸化膜を除去することにより、ストレート部の酸化膜側の開口を露呈させることが好ましい。

保護膜形成工程は、第２シリコン基板の第１の部分上と、マスクパターン層上と、非貫通穴の内部とに保護膜を形成する保護膜全面形成工程と、第１の部分上に形成された保護膜を覆う第３レジストパターン層を形成する第３レジストパターン層形成工程と、第３レジストパターン層をマスクとして、マスクパターン層上に形成された保護膜と、非貫通穴の底部に形成された保護膜とをエッチングにより除去する保護膜エッチング工程と、を有することが好ましい。これにより、結晶異方性エッチング工程において、第２シリコン基板上の第１の部分と、非貫通穴を形成する第１及び第２シリコン基板の内面とをマスクすることができる。

酸化膜の他面側には面方位が（１１０）の第３シリコン基板が設けられており、マスクパターン層除去工程では、非貫通穴を通して酸化膜をエッチングすることで酸化膜に非貫通穴と同軸の第３開口部を形成して、第３シリコン基板の酸化膜と対向する対向面の一部を露呈させることが好ましい。これにより、第１及び第２シリコン基板の厚みが薄い場合でもハンドリング性が悪化することが防止される。また、結晶異方性エッチング工程において、第３シリコン基板にザグリ穴を形成することができる。

結晶異方性エッチング工程では、非貫通穴及び第３開口部を通して第３シリコン基板を対向面の一部から対向面とは反対側の反対面に向かって結晶異方性エッチングすることで、第３シリコン基板の対向面側にザグリ穴を形成することが好ましい。ザグリ穴を形成することで、記録紙の搬送不良（ジャムなど）が発生して記録紙がインクジェットヘッドに接触したとしても、この記録紙がノズルプレートのノズル面に直接接触することが防止される。

開口露呈工程では、第３シリコン基板を反対面側から研磨または研削してザグリ穴を露呈させることが好ましい。

積層基板は、第３シリコン基板上に酸化膜及び第１シリコン基板を順番に積層してなるＳＯＩ基板と、第１シリコン基板上に積層された第２シリコン基板とを有するものであり、開口露呈工程では、第３シリコン基板と酸化膜とを順番に除去することが好ましい。これにより、ＳＯＩ基板を用いてノズルプレートを製造することができる。

積層基板は、面方位が（１１０）の第３シリコン基板上に酸化膜及び第１シリコン基板を順番に積層してなるＳＯＩ基板と、第１シリコン基板上に積層された第２シリコン基板とを有することが好ましい。これにより、ＳＯＩ基板を用いてノズルプレートを製造することができる。

マスクパターン層形成工程の前に、積層基板を準備する積層基板準備工程を有することが好ましい。

本発明のノズルプレートの製造方法は、酸化膜上に第１及び第２シリコン基板を積層してなる積層基板上に枠形状のマスクパターン層を形成し、このマスクパターン層の第１開口部を基準として第１シリコン基板にノズルのストレート部を形成するとともに、マスクパターン層を基準として第２シリコン基板にノズルのテーパ部を形成するので、ストレート部の孔径の大きさを第１開口部に基づき決定することができる。これにより、第１及び第２シリコン基板にノズルのストレート部とテーパ部とをそれぞれ形成する際に、１つのパラメータでストレート部の孔径の大きさが決定される。その結果、ストレート部及びテーパ部の長さの高精度な管理と両者の位置ずれ防止とを図りつつ、ストレート部を高精度に形成することができる。

また、第１シリコン基板として面方位（１１１）のシリコン基板を用いて、さらにマスクパターン層の第１開口部の形状を調整することで、ストレート部の形状を自由に決定することができる。ストレート部をゴミの付着や固化が発生しやすい四角孔形状ではなく、丸孔形状とすることでノズルの吐出性能を安定させることができる。さらに、酸化膜上に第１及び第２シリコン基板を積層してなる積層基板を用いてノズルプレートを製造しているので、ノズルプレート（第１及び第２シリコン基板）の厚みが薄い場合に、ノズルプレートのハンドリング性が悪化して破損することが防止される。

第１実施形態のインクジェットヘッドの断面図である。 インクジェットの製造工程の工程フローである。 マスクパターン層形成工程の工程フローである。 非貫通穴形成工程の工程フローである。 積層基板準備工程を説明するための説明図である。 マスク層形成工程を説明するための説明図である。 第１レジストパターン層形成工程を説明するための説明図である。 図７の積層基板を上面側から見た上面図である。 マスク層エッチング工程を説明するための説明図である。 第１レジストパターン層除去工程を説明するための説明図である。 第２レジストパターン層形成工程を説明するための説明図である。 活性層エッチング工程を説明するための説明図である。 第２レジストパターン層除去工程を説明するための説明図である。 熱酸化膜形成工程を説明するための説明図である。 マスクパターン層除去工程を説明するための説明図である。 結晶異方性エッチング工程を説明するための説明図である。 結晶異方性エッチング処理後のテーパ部の正面図である。 結晶異方性エッチング処理後のテーパ部の斜視図である。 熱酸化膜除去工程を説明するための説明図である。 流路基板貼付工程を説明するための説明図である。 圧電素子形成工程を説明するための説明図である。 ハンドル層除去工程を説明するための説明図である。 ＢＯＸ層除去工程を説明するための説明図である。 撥液膜形成工程を説明するための説明図である。 第２実施形態のインクジェットヘッドの断面図である。 インクジェットヘッドのザグリ穴の斜視図である。 インクジェットの製造工程の工程フローである。 保護膜全面形成工程を説明するための説明図である。 第３レジストパターン層形成工程を説明するための説明図である。 保護膜エッチング工程を説明するための説明図である。 第３レジストパターン層除去工程を説明するための説明図である。 マスクパターン層除去工程を説明するための説明図である。 結晶異方性エッチング工程を説明するための説明図である。 保護膜除去工程を説明するための説明図である。 ハンドル層研磨工程を説明するための説明図である。 インクジェット記録装置の概略図である。 印字部を上面側から見た上面図である。 インクジェットヘッドのノズル面の概略図である。 インクジェットヘッドへのインクの供給系を示す概略図である。 インクジェット記録装置の電気的構成を示すブロック図である。

［第１実施形態のインクジェットヘッドの全体構成］
インクジェットヘッド１０の断面を示す図１において、インクジェットヘッド１０は、複数のノズル１２が形成されたノズルプレート１３と、圧力室１４や共通流路（図示せず）等の流路が形成された流路基板１５と、振動板１６と、圧電素子１７と、を含んで構成されている。

ノズル１２は、ノズル開口１９と、ストレート部２０と、テーパ部２１とを含んで構成されている。ノズル開口１９は、ノズルプレート１３（インクジェットヘッド１０）のノズル面１３ａ側に開口している。ストレート部２０は、ノズル開口１９から垂直方向（ノズルプレート１３の厚み方向）に延びた丸孔形状を有している。テーパ部２１は、ストレート部２０におけるノズル開口１９とは反対側に形成されており、略漏斗形状（略四角錐形状）を有している（図１６〜図１８参照）。このテーパ部２１は、ストレート部２０に連通しており、ストレート部２０に近づくのに従って次第に先細りとなる。

ノズルプレート１３は、第１活性層（第１シリコン基板）２３と、第２活性層（第２シリコン基板）２４とを含んで構成されている。第１活性層２３はストレート部２０を有している。第２活性層２４は、ノズル開口１９が開口したノズル面１３ａと、テーパ部２１と有している。また、ノズル面１３ａには、インク液滴の吐出方向の安定化や吐出性能の向上のために撥液膜２５が形成されている。

流路基板１５は、例えばシリコンで形成されており、圧力室１４の側壁部を構成している。また、流路基板１５は、共通流路（図示せず）から圧力室１４にインクを導く個別供給路の絞り部（最狭窄部）としての供給口（図示せず）を形成している。なお、説明の便宜上、図１では流路基板１５を簡略的に図示しているが、流路基板１５は一枚又は複数の基板を積層した構造である。共通流路（図示せず）は、インク供給源たるインクタンク（図示せず）と連通している。インクタンクから供給されるインクは共通流路を介して各圧力室１４に供給される。

振動板１６は、圧力室１４の天面（図１中の上面）を構成している。振動板１６上には圧電素子１７が形成されている。圧電素子１７は、下部電極２６と圧電膜２７と上部電極２８とを含んで構成されており、駆動電圧の印加により変形する。圧電素子１７の変形に伴い振動板１６が変形して圧力室１４の容積が減少することで、圧力室１４内のインクに圧力が加わる。これにより、ノズル１２からインクが吐出される。

［第１実施形態のインクジェットヘッドの製造工程］
次に、図２から図４の工程フロー及び図５から図２４の説明図を用いて、本発明のノズルプレートの製造工程を含むインクジェットヘッド１０の製造工程（以下、単にヘッド製造工程という）３０について説明を行う。なお、図５から図２４では、図面の煩雑化を防止するために、インクジェットヘッド１０の記録素子の単位となる１チャンネル分のインク噴射素子のみの製造過程を図示している。

図２に示すように、ヘッド製造工程３０では、積層基板準備工程３１と、マスクパターン層形成工程３２と、非貫通穴形成工程３３と、熱酸化膜形成工程（保護膜形成工程）３４と、マスクパターン層除去工程３５と、結晶異方性エッチング工程３６と、熱酸化膜除去工程（保護膜除去工程）３７と、流路基板貼付工程３８と、圧電素子形成工程３９と、ハンドル層除去工程４０と、ＢＯＸ層除去工程４１と、撥液膜形成工程４２とが順番に実行される。なお、ハンドル層除去工程４０及びＢＯＸ層除去工程４１は、本発明の開口露呈工程に相当する。

ヘッド製造工程３０では、ＢＯＸ層除去工程４１まで完了すると、図１に示したノズルプレート１３が完成する。

図５（Ａ）に示すように、ノズルプレート１３は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板４８を用いて製造する。ＳＯＩ基板４８は、ハンドル層（支持層ともいう、本発明の第３シリコン基板に相当）５０上に、ＢＯＸ層（埋め込み酸化膜層ともいう、本発明の酸化膜に相当）５１、第１活性層２３を順番に積層してなる。なお、「〜上とは」は図中上方側を指し、ここではハンドル層５０から第２活性層２４に向かう方向（積層方向）側を指す。

ハンドル層５０は、面方位が（１００）、すなわち両面が（１００）面である単結晶シリコン基板である。なお、ハンドル層５０の面方位は特に限定はされない。ハンドル層５０の厚みは１００〜１０００μｍに調整される。この際に、ハンドル層５０が４００μｍ未満であるとハンドリング性が悪く基板が破損する可能性が高くなる。また、５００μｍを上回ると後工程（ハンドル層除去工程４０）でハンドル層５０の除去に要する時間が長くなり、コストアップにつながる。このため、本実施形態ではハンドル層５０の厚みを５００μｍとしたが、４００μｍ程度がより好ましい。

ＢＯＸ層５１は、例えばＳｉＯ_２で形成されている。このＢＯＸ層５１の厚みは０．１μｍ〜１０μｍに調整されるが、本実施形態では１μｍとしている。

第１活性層２３は、面方位が（１１１）、すなわち両面が（１１１）面である単結晶シリコン基板である。この第１活性層２３の厚みは、ノズルプレート１３の厚み方向におけるストレート部２０の長さ（以下、単に「ノズルプレート１３の長さ」と略す）に応じて決定される。ストレート部２０の長さは、吐出性能から決めればよく、吐出する液滴（インク）の性質、相性、吐出される液滴の方向性から決定される。ストレート部２０の長さは、例えば０．５〜５００μｍに調整されるが、本実施形態では５μｍとしている。

＜積層基板準備工程＞
積層基板準備工程３１では、図５（Ｂ）に示すように、例えばシリコン基板をスライスするなどして予め形成された第２活性層２４を第１活性層２３上に積層する（貼り合せる又は接合）ことで、積層基板５３を形成する。これにより、ＢＯＸ層５１の一面側（図中では上面側）には、第１活性層２３と第２活性層２４とが順番に積層される。また、第２活性層２４を第１活性層２３上に積層（貼りあわせる）した後に研削、研磨し所定の厚さにすればよい。第２活性層が薄い場合は、基板のハンドリング性が悪く破損の可能性が高いので、積層後、研削、研磨した方が良い。なお、積層基板５３は、メーカで製造されたものを購入してもよい。

第２活性層２４は、面方位が（１００）、すなわち両面が（１００）面である単結晶シリコン基板である。この第２活性層２４の厚みは、ノズルプレート１３の厚み方向におけるテーパ部２１の長さ（以下、単に「テーパ部２１の長さ」と略す）に応じて決定される。テーパ部２１の長さは、吐出性能から決めればよく、吐出する液滴（インク）の性質や相性から決定される。テーパ部２１の長さは、例えば０．５〜５００μｍに調整されるが、本実施形態ではインクの吐出効率などから５０μｍとしている。

このように第１及び第２活性層２３，２４の厚みに応じてストレート部２０、テーパ部２１の長さが決定される。第１及び第２活性層２３，２４の厚みは、積層基板５３（ＳＯＩ基板４８）の製造時に高精度に管理することができるので、ストレート部２０及びテーパ部２１の長さも高精度に管理することができる。

また、第１及び第２活性層２３，２４をシリコンで形成している理由は、シリコン以外の材料を用いると熱膨張係数の違いなどの材料物性値が異なることで、ヘッド製造工程３０の各工程で加熱処理が実施されたときにノズルプレート１３に反りが生じるためである。ノズルプレート１３に反りが生じると、ストレート部２０が直線状にならずに曲がったり、非対称に変形したりするなどの問題が発生する。このため、第１及び第２活性層２３，２４をシリコンで形成している。

＜マスクパターン層形成工程＞
図３に示すように、マスクパターン層形成工程３２では、マスク層形成工程５５、第１レジストパターン層形成工程５６、マスク層エッチング工程５７、第１レジストパターン層除去工程５８が順番に実行される。

（マスク層形成工程）
図６に示すように、マスク層形成工程５５では、第２活性層２４上にマスク層６０を形成する。マスク層６０はＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３などで形成される。ここでマスク層６０は、後工程の熱酸化膜形成工程３４で熱酸化を行うので、熱酸化膜であるＳｉＯ_２（シリコン酸化膜）以外で形成する必要がある。これは熱酸化膜形成工程３４で選択的にシリコン（第１及び第２活性層２３，２４）を酸化させてＳｉＯ_２を形成するためである。このため、マスク層６０を例えばＳｉＮで形成すれば、熱酸化膜形成工程３４でＳｉＮ以外の部分（第１及び第２活性層２３，２４）を選択的に酸化することができる（図１４参照）。従って、本実施形態ではＳｉＮでマスク層６０を形成した。なお、マスク層６０は、ＳｉＮ以外の耐熱酸化性を有する材料で形成してもよい。

マスク層６０（ＳｉＮ膜）は、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法などで形成される。例えばＣＶＤ法を用いてマスク層６０（ＳｉＮ膜）を形成する場合には、ＬＰＣＶＤ（減圧化学気相成長）法や熱ＣＶＤ法を選択することができる。熱ＣＶＤ法を選択した場合には、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２（ジクロルシラン）とＮＨ_３（アンモニア）の熱反応でＳｉＮ膜を生成する。この際の反応圧力は２０〜２００Ｐａとし、加熱温度は６５０〜８００℃とすればよい。

マスク層６０の膜厚は、０．１〜５．０μｍ程度に調整されるが、本実施形態では０．５μｍに形成した。このマスク層６０の膜厚は、後工程の結晶異方性エッチング工程３６で用いられるＫＯＨなどのエッチャントとの選択比から必要な膜厚を決めれば良い。また、エッチャントとしてＫＯＨを用いた場合に、ＳｉＮは選択比が高いので必要なマスク層６０の膜厚を薄くすることができる。

（第１レジストパターン層形成工程）
図７及び図８に示すように、第１レジストパターン層形成工程５６は、大別して、レジスト層形成ステップと、フォトリソグラフィーステップ（以下、フォトリソステップという）と、ポストベークステップとを経て、マスク層６０上に第１レジストパターン層６２（図７中では単にレジストパターン層と表示）を形成する。なお、図８では、図７との対応関係を明確にするために、マスク層６０及び第１レジストパターン層６２をハッチングで表示している。

レジスト層形成ステップでは、汎用品の東京応化工業社製のＯＦＰＲシリーズやＴＳＭＲシリーズを用いて、スピンコート法やスプレーコート法などによりマスク層６０上にレジスト層（次のステップで第１レジストパターン層６２となる層）を形成する。このレジスト層の膜厚は０．１〜１０μｍに調整されるが、本実施形態では２μｍとした。次いで、レジスト層中の溶剤成分を揮発させるため、プリベークが行われる。このプリベークには、ホットプレートやオーブンを用いれば良く、本実施形態ではホットプレートを用いて１００度で２分間行った。

フォトリソステップでは、ステッパーやアライナーなどの露光装置によりマスクパターンをレジスト層に転写する、いわゆる露光を行う。この際の露光時間及び／又は露光量は、レジスト層に用いるレジストの種類、レジスト層の膜厚などから最適な値が選択される。この露光後に、専用の現像液（例えば東京応化工業のＮＭＤ−３（ＴＭＡＨ ２．３８％））を用いてレジスト層を現像する。本実施形態では現像時間を１分に設定した。これにより、マスク層６０上においてノズル１２を形成すべき位置に枠形状の第１レジストパターン層６２が形成される。

第１レジストパターン層６２は、その外形が四角形状（略四角形状を含む）に形成されており、その中央部（略中央部を含む）に第１レジスト開口部６２ａが形成されている。第１レジスト開口部６２ａは、ストレート部２０の孔形状及び孔径を規定するものであり、本実施形態ではφ２０μｍの円形に形成されている。

また、第１レジストパターン層６２の外形は、図１に示したテーパ部２１の圧力室１４側の開口（以下、単にテーパ部２１の開口という）の大きさを規定するものである。テーパ部２１の開口の大きさは、ストレート部２０の孔径と、テーパ部２１の角度と、第２活性層２４の厚みとに基づいて決定される。例えば、ストレート部２０の孔径をＸ、テーパ部２１の開口の大きさをＹとし、第２活性層２４の厚みをｄとし、テーパ部２１の角度をθとしたときに、以下の（式１）が成り立つ。
（式１）Ｙ＝Ｘ＋（ｄ／tanθ）×２
従って、ストレート部２０の孔径Ｘを２０μｍ、第１活性層２３の厚みｄを５０μｍ、テーパ部２１の角度θを５４．７４度としたときに、上記（式１）に基づきテーパ部２１の開口の大きさＹは約９０．６μｍとなる。このため、第１レジストパターン層６２の外形の大きさは９０．６μｍに形成される。

このようにノズル１２のストレート部２０及びテーパ部２１を、第１レジストパターン層６２により一括で形成することができるので、ストレート部２０及びテーパ部２１のアラインメントが不要となり、高精度のノズル形成が可能となる。

ポストベークステップでは、ホットプレートやオーブンなどを用いて現像処理後の第１レジストパターン層６２をポストベークする。本実施形態では、ホットプレートにより１２０度で３分間のポストベークを行った。以上で第１レジストパターン層形成工程５６が完了する。

（マスク層エッチング工程）
図９に示すように、マスク層エッチング工程５７では、周知のドライエッチング装置により、第１レジストパターン層６２をマスクとしてマスク層６０に対してドライエッチング処理を施す。ドライエッチング処理にはフッ素系のガスが用いられる。なお、ドライエッチングの代わりに、各種の異方性エッチングを行ってもよい。

ドライエッチング処理により、マスク層６０の第１レジストパターン層６２で覆われていない部分が除去されることで、マスク層６０に第１レジストパターン層６２の形状が転写される。これにより、第２活性層２４上においてノズル１２を形成すべき位置に、マスクパターン層６０ａが形成される。

マスクパターン層６０ａは、第１レジストパターン層６２と同様に、その外形が四角形状に形成され、かつその中央部に円形のマスク開口部（第１開口部）６０ｂを有する枠形状のパターンとなる。マスクパターン層６０ａ及びマスク開口部６０ｂの形状・大きさは、それぞれ第１レジストパターン層６２及び第１レジスト開口部６２ａの形状・大きさと等しくなる。マスクパターン層６０ａは第２活性層２４上においてテーパ部２１を形成すべき位置を覆い、マスク開口部６０ｂは第２活性層２４上においてストレート部２０を形成すべき位置を露呈させている。

（第１レジストパターン層除去工程）
図１０に示すように、第１レジストパターン層除去工程５８では、アッシングや専用の剥離液を用いてマスクパターン層６０ａ上から第１レジストパターン層６２を剥離する。以上でマスクパターン層形成工程３２が完了する。

＜非貫通穴形成工程＞
図４に示すように、非貫通穴形成工程３３では、第２レジストパターン層形成工程６４と、活性層エッチング工程（シリコン基板エッチング工程）６５と、第２レジストパターン層除去工程６６とが順番に実行される。

（第２レジストパターン層形成工程）
図１１に示すように、第２レジストパターン層形成工程６４では、第２活性層２４及びマスクパターン層６０ａ上に、第２レジストパターン層６８を形成する。第２レジストパターン層６８は、マスク開口部６０ｂを露呈させる第２レジスト開口部（第２開口部）６８ａを有しており、第２活性層２４及びマスクパターン層６０ａをマスクする。この第２レジストパターン層６８は、例えば前述の第１レジストパターン層６２と同様の方法（レジスト層形成ステップ、フォトリソステップなど）で形成される。

なお、マスク開口部６０ｂに対する第２レジスト開口部６８ａのアライメントの精度は低くてもよい。これは、１回目のフォトリソ（マスクパターン層形成工程３２）でノズルのテーパ部２１とストレート部２０の吐出孔の位置がマスクパターン層６０ａにより決定されているため、今回は第２活性層２４及びマスクパターン層６０ａ上に第２レジストパターン層６８（マスク）があればよいからである。

（活性層エッチング工程）
図１２に示すように、活性層エッチング工程６５では、周知のドライエッチング装置により、第２レジストパターン層６８をマスクとして第２活性層２４、第１活性層２３に順番にドライエッチング処理を施す。なお、ドライエッチングの代わりに、各種の異方性エッチングを行ってもよい。

第１及び第２活性層２３，２４（すなわち、面方位（１１１）、（１００）の単結晶シリコン基板）は、ドライエッチング法を用いれば面方位に関係なくエッチング加工が可能である。ドライエッチングは、例えばボッシュプロセスを用いてもよい。また、ＳＦ６などのフッ素ガスによるエッチング工程と、Ｃ４Ｆ８などのフッ素ガスによるポリマー堆積工程とを交互に繰り返して行うことで垂直な孔加工を行うことが出来る。なお、この場合には、いわゆるスキャロップと言われる規則的な凹凸が形成されるので、エッチング及びポリマー堆積のそれぞれの工程の時間を短くするなどの工夫が必要となる。

また、ドライエッチングには、ＳＦ_６、ＣＦ_４ＣＨＦ_３、Ｃ_４Ｆ_８などのフッ素系ガスのうちの少なくとも１種類以上のガスと、酸素とをエッチングガスとして用いることもできる。さらに、不活性ガスとしてＡｒ、Ｎ_２、Ｈｅなどを添加してもよい。この方法を用いればスキャロップの問題は無いが、エッチングガスに酸素を用いるため、マスクとして使用するレジスト（第２レジストパターン層６８）との選択比を考慮して、予め厚めな第２レジストパターン層６８を形成する必要がある。ＳＦ_６と酸素を１：１で混合するエッチング条件によりドライエッチングを行うことで、垂直な孔加工が可能である。

このようなドライエッチング処理により、第２レジスト開口部６８ａ及びマスク開口部６０ｂと同形状［円形状（丸孔形状）］の穴がＢＯＸ層５１の一面側（図中では上面側）に向けて垂直に掘り下げられる。このドライエッチングは、ＳｉＯ_２膜であるＢＯＸ層５１によりストップされる。すなわち、ＢＯＸ層５１がドライエッチングのエッチングストッパとして機能する。こうして、積層基板５３のノズル１２を形成すべき位置に、第２活性層２４及び第１活性層２３を貫通してＢＯＸ層５１の一面に達する非貫通穴７０が形成される。ここで第１及び第２活性層２３，２４は共にシリコンであるので一括で加工が可能である。

非貫通穴７０を形成することで、この非貫通穴７０の一部としてストレート部２０が第１活性層２３に形成される。非貫通穴７０は丸孔形状に形成されるので、ストレート部２０も丸孔形状（断面円形状）に形成される。ここで、第１活性層２３として面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を用いた場合は、四角孔形状（断面四角形状）のストレート部が形成される。ストレート部が四角孔形状であると、液滴吐出時に四角形の角の部分と他の部分との流速が異なってしまうので、ゴミの付着や固化の原因となり好ましくない。

これに対して、本実施形態のように第１活性層２３として面方位（１１１）の単結晶シリコン基板を用い、さらにフォトリソグラフィにより第２レジスト開口部６８ａ及びマスク開口部６０ｂの形状を調整することで、ストレート部２０の形状を自由に決定することができる。従って、ストレート部２０を丸孔形状以外の形状とすることも可能であるが、特にストレート部２０を丸孔形状とすることでノズル１２の吐出性能を安定させることができる。なお、ここでいう丸孔形状には断面楕円形状も含まれる。

また、ストレート部２０の孔径は、第１レジスト開口部６２ａ（マスク開口部６０ｂ）の大きさ（開口径）に基づき決定される。さらに、ストレート部２０の長さは第１活性層２３の厚みに応じて決定される。

（第２レジストパターン層除去工程）
図１３に示すように、第２レジストパターン層除去工程６６では、アッシングや専用の剥離液を用いて第２活性層２４及びマスクパターン層６０ａ上から第２レジストパターン層６８を剥離する。以上で非貫通穴形成工程３３が完了する。

＜熱酸化膜形成工程＞
図１４に示すように、熱酸化膜形成工程３４では、例えばウエット酸化やドライ酸化などの熱酸化膜形成方法を用いて、積層基板５３のマスクパターン層６０ａでマスクされていない部分に熱酸化処理を行って、本発明の保護膜に相当する熱酸化膜７２（本実施形態ではＳｉＯ_２）を形成する。熱酸化膜７２は、第２活性層２４上のマスクパターン層６０ａで覆われていない非マスク部分（第１の部分、図１３参照）２４ａと、非貫通穴７０を形成する第１及び第２活性層２３，２４の内面（以下、単に「非貫通穴７０の内側面」という）とに形成される。

例えばウエット酸化を行う場合には、８００〜１２００℃に加熱したチューブ内に酸素と水蒸気を流してシリコンと反応させてシリコン酸化膜であるＳｉＯ_２を形成する。

＜マスクパターン層除去工程＞
図１５に示すように、マスクパターン層除去工程３５では、第２活性層２４上からマスクパターン層６０ａを除去する。本実施形態では、マスクパターン層６０ａをウェットエッチング（ウェットエッチング以外でも可）により除去する。このウェットエッチングには１００〜１５０℃に加熱した燐酸が用いられる。これにより、第２活性層２４上のマスクパターン層６０ａで覆われていた部分が露呈される。以下、この露呈された部分を露呈部分（第２の部分）２４ｂという。

＜結晶異方性エッチング工程＞
結晶異方性エッチング工程３６では、熱酸化膜７２をマスクとして、ウェットエッチング装置により第２活性層２４を結晶異方性エッチングする。第２活性層２４の非マスク部分２４ａ（図１３参照）及び非貫通穴７０の内側面は熱酸化膜７２よりマスクされており、非貫通穴７０の底部にはＢＯＸ層（ＳｉＯ_２）が露呈しているので、第２活性層２４は露呈部分２４ｂから結晶異方性エッチングされる。

結晶異方性エッチングに用いられるエッチング液としてはＫＯＨやＴＭＡＨなどが用いられるが、本実施形態ではＫＯＨ、例えば三菱ガス化学社製のシリコンエッチング液“ＥＬＭ−ＳｉＭ”を用いた。ＥＬＭ−ＳｉＭは、ＫＯＨベースのエッチング液であり、ＫＯＨベース液とヒドロキシルアミン含有液とを重量比で１：１に混合した混合液を５０〜９０℃に加熱（本実施形態では８０℃に加熱）して使用される。また、結晶異方性エッチングを行う際には、積層基板５３を回転（例えば本実施形態では４５ｒｐｍ）させることでエッチングの均一性の向上を図った。

第２活性層２４の面方位は（１００）であるので、第２活性層２４はその表面に対して４５°の角度を有する（１１１）面を有している。ここで、単結晶シリコンは面方位（結晶方位）によりエッチングレートが大きく異なっている。このため、（１００）面と（１１１）面とのエッチングレートが１０〜１０００倍異なる。例えば、（１００）面のエッチングレートが１μｍ／ｍｉｎだとすると（１１１）面のエッチングレート１〜１００ｎｍ／ｍｉｎであり、（１１１）面はエッチングがほとんど進行しない。

一方、第１活性層２３の面方位は（１１１）であるので、第１活性層２３の第２活性層２４と対向する対向面（（１１１）面）も同様にエッチングがほとんど進行しない。このため、第１活性層２３は、第２活性層２４の結晶異方性エッチングをストップさせるエッチングストッパとして機能する。

図１６から図１８に示すように、エッチング液により、第２活性層２４は露呈部分２４ｂから第１活性層２３側に向けて結晶異方性エッチングされる。第２活性層２４を第１活性層２３に達するまで結晶異方性エッチングすると、第１活性層２３の（１１１）面により、第２活性層２４から第１活性層２３に向かう方向（図１６の下方向）側への結晶異方性エッチングのエッチングレートが大きく低下する。従って、図１６中の下方向側への結晶異方性エッチングがストップされる。

また、結晶異方性エッチングにより第２活性層２３の４つの（１１１）面７３が露呈されると、結晶異方性エッチングのエッチングレートが大きく低下するので、第２活性層２４内における結晶異方性エッチングもストップされる。これにより、第２活性層２４には、４つの（１１１）面７３により構成される略四角錐状（略漏斗状）のテーパ部２１が形成される。テーパ部２１は、ストレート部２０に連通（熱酸化膜７２は後工程で除去）し、かつストレート部２０に近づくのに従って次第に先細りとなる。

テーパ部２１の四角形状の開口の大きさは、露呈部分２４ｂの大きさ、すなわち第１レジストパターン層６２（マスクパターン層６０ａ）の外形に基づき決定される。このため、第１レジストパターン層６２（マスクパターン層６０ａ）の外形の大きさを調整することにより、テーパ部２１の開口の大きさを容易に調整することができる。また、テーパ部２１の長さは第２活性層２４の厚みに応じて決定される。

このようにノズル１２のストレート部２０及びテーパ部２１の長さを、第１活性層２３及び第２活性層２４の厚みで決定することができる。これら両活性層２３，２４の厚みは、積層基板５３（ＳＯＩ基板４８）の製造時に高精度に管理することができるので、ストレート部２０及びテーパ部２１の長さも高精度に管理することができる。

また、ストレート部２０及びテーパ部２１は、第１レジストパターン層６２（マスクパターン層６０ａ）を基準として形成されるので、ストレート部２０及びテーパ部２１の形状や形成位置を規定するためのフォトリソグラフィは１回しか行われない。このため、テーパ部２１とストレート部２０（非貫通穴７０）とが同軸に形成されて、両者の位置ずれが防止される。その結果、高精度のノズル形成が可能となる。

さらに、ストレート部２０とテーパ部２１との間に略直角の段差を有さないので、インクに気泡が残留している場合であってもこの気泡が段差部に残留して吐出性能を低下させることが防止される。これにより、スムーズなインク液滴の吐出が可能となる。

＜熱酸化膜除去工程＞
図１９に示すように、熱酸化膜除去工程３７では、例えばＨＦやＢＨＦを用いたウェットエッチングなどを行うことで熱酸化膜７２を積層基板５３から除去する。ＢＨＦとして１０：１のものを用いると、熱酸化膜７２が１μｍであれば１５分程度のエッチングで除去することができる。これにより、ハンドル層５０及びＢＯＸ層５１上に積層された状態でノズルプレート１３が形成される。ここでハンドル層５０及びＢＯＸ層５１を除去すればノズルプレート１３が完成する。ノズルプレート１３には、上述の各工程を経てストレート部２０とテーパ部２１と含むノズル１２が形成される。

＜流路基板貼付工程＞
図２０に示すように、流路基板貼付工程３８では、振動板１６が接合された流路基板１５を第２活性層２４上に貼り付けて両者を接合する。第２活性層２４及び流路基板１５は共にシリコンで形成されているので、両者は直接接合される。

＜圧電素子形成工程＞
図２１に示すように、圧電素子形成工程３９では、振動板１６の圧力室１４に対向する面側とは反対面側に、下部電極２６と、圧電膜２７と、上部電極２８とを形成することで、圧電素子１７を形成する。圧電素子１７の形成方法は公知であるので、ここでは具体的な説明は省略する。

＜ハンドル層除去工程＞
図２２に示すように、ハンドル層除去工程４０では、ハンドル層５０を膜厚が数〜数十μｍになるまで研削・研磨を行い薄板化する。例えばドライポリッシュによるハンドル層５０の研削を行う。残りのハンドル層５０はドライエッチングにより除去する。フッ素プラズマなどを用いてドライエッチングを行うことで、例えばハンドル層５０のみをエッチング除去可能である。なお、ハンドル層５０を除去する方法はドライポリッシュ、ドライエッチングに限定されるものではなく、公知の各種研磨、研削、エッチングを行ってもよい。

＜ＢＯＸ層除去工程＞
図２３に示すように、ＢＯＸ層除去工程４１では、ＢＯＸ層５１（ＳｉＯ_２）を例えばドライエッチングにより除去する。例えばフッ素系プラズマを用いることでＢＯＸ層５１を選択的に除去することができる。これにより、ノズルプレート１３のノズル面１３ａ及び各ノズル１２のノズル開口１９が露呈される。なお、ハンドル層５０を除去する方法はドライエッチングに限定されるものではなく、公知の各種研磨、研削、エッチングを行ってもよい。

＜撥液膜形成工程＞
図２４に示すように、撥液膜形成工程４２では、ノズル面１３ａに撥液膜２５をスピンコート、ディップコート、蒸着、ＣＶＤ法で形成する。撥液膜２５は、例えばサイトップ（登録商標）やオプツール（登録商標）を用いて形成される。以上でヘッド製造工程３０の全て完了して、インクジェットヘッド１０が完成する。

＜インクジェットヘッドの製造工程の効果＞
上述のヘッド製造工程３０では、第１及び第２活性層２３，２４にノズル１２のストレート部２０とテーパ部２１とをそれぞれ形成する際に、ストレート部２０の孔径（ノズル開口１９の開口径）を、第１レジスト開口部６２ａ（マスク開口部６０ｂ）に基づき決定することができる。すなわち、１つのパラメータでストレート部２０の孔径が決定される。その結果、ストレート部２０及びテーパ部２１の長さの高精度な管理と両者の位置ずれ防止とを図りつつ、ストレート部２０を高精度に形成することができる。

また、第１活性層２３として面方位（１１１）の単結晶シリコン基板を用いて、さらに第２レジスト開口部６８ａ（マスク開口部６０ｂ）の形状を調整することで、ストレート部２０の形状を自由に決定することができる。ストレート部２０をゴミの付着や固化が発生しやすい四角孔形状ではなく、丸孔形状とすることでノズル１２の吐出性能を安定させることができる。さらに、ＳＯＩ基板４８上に第２活性層２４を積層してなる積層基板５３を用いてノズルプレート１３を製造しているので、ノズルプレート１３（第１及び第２活性層２３，２４）の厚みが薄い場合に、ノズルプレート１３のハンドリング性が悪化して破損することが防止される。

［第２実施形態のインクジェットヘッドの全体構成］
次に、図２５及び図２６を用いて本発明の第２実施形態のインクジェットヘッド８０について説明を行う。上記第１実施形態のインクジェットヘッド１０では、ノズルプレート１３のノズル面１３ａからハンドル層５０及びＢＯＸ層５１を全て除去している。これに対して、インクジェットヘッド８０は、ＢＯＸ層５１と、面方位が（１１０）のハンドル層８２と、ハンドル層８２に形成された四角孔形状のザグリ穴８３とを有している。なお、第２実施形態では、図面の煩雑化を防止するために撥液膜２５は図示を省略している。

インクジェットヘッド８０は、ＢＯＸ層５１、ハンドル層８２、及びザグリ穴８３を有する点を除けば、第１実施形態のインクジェットヘッド１０と基本的に同じ構成であり、上記第１実施形態と機能・構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

ザグリ穴８３は、各ノズル１２のノズル開口１９に対向する位置に設けられている。このザグリ穴８３を通してノズル開口１９が露呈する。図２６中に示すザグリ穴８３は、ノズルプレート１３の表裏面に平行な方向に沿う断面が四角形状であるが、断面が四角形以外の他の形状であってもよい。

［第２実施形態のインクジェットヘッドの製造工程］
次に、図２７の工程フロー及び図２８から図３５の説明図を用いて、本発明のノズルプレートの製造工程を含むインクジェットヘッド８０の製造工程（以下、単にヘッド製造工程という）８４について説明を行う。なお、図２８から図３５では、第１実施形態と同様に、インクジェットヘッド８０の記録素子の単位となる１チャンネル分のインク噴射素子のみの製造過程を図示している。

図２７に示すように、ヘッド製造工程８４では、積層基板準備工程３１と、マスクパターン層形成工程３２と、非貫通穴形成工程３３と、保護膜全面形成工程８５と、第３レジストパターン層形成工程８６と、保護膜エッチング工程８７と、第３レジストパターン層除去工程８８と、マスクパターン層除去工程８９と、結晶異方性エッチング工程９０と、保護膜除去工程９１と、ハンドル層研磨工程９２とが順番に実行される。なお、保護膜全面形成工程８５から第３レジストパターン層除去工程８８までが、本発明の保護膜形成工程に相当する。また、ハンドル層研磨工程９２が本発明の開口露呈工程に相当する。

＜積層基板準備工程〜非貫通穴形成工程＞
積層基板準備工程３１から非貫通穴形成工程３３までは、第１実施形態（図２〜図１３）と基本的に同じであるので具体的な説明は省略する。ただし、ヘッド製造工程８４では、ハンドル層５０の代わりに面方位が（１１０）のハンドル層８２を有するＳＯＩ基板４８が用いられる。図１３に示したように、積層基板５３にマスクパターン層６０ａ及び非貫通穴７０が形成される。

＜保護膜全面形成工程＞
図２８に示すように、保護膜全面形成工程８５では、非貫通穴７０の内部を含む第２活性層２４及びマスクパターン層６０ａの全面上に保護膜９４を形成する。保護膜９４はａ−Ｓｉ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ、Ｃｕなどで形成することができるが、本実施形態ではＳｉＮで保護膜９４を形成した。この保護膜９４、すなわちＳｉＮ膜は、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法などで形成される。

例えば熱ＣＶＤ法を用いて保護膜９４（ＳｉＮ膜）を形成する場合には、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２（ジクロルシラン）とＮＨ_３（アンモニア）の熱反応でＳｉＮ膜を生成する。この際の反応圧力は２０〜２００Ｐａとし、加熱温度は６５０〜８００℃とすればよい。保護膜９４の膜厚は、０．１〜５．０μｍ程度に調整されるが、本実施形態では０．５μｍに形成した。保護膜９４をＳｉＮで形成する理由は、後工程でＨＦガスなどを用いてＢＯＸ層５１（ＳｉＯ_２膜）の一部を除去する必要があり、ＳｉＯ_２膜以外の保護膜を選択する必要があるからである。なお、ＳｉＮ膜以外に、ＢＯＸ層５１（ＳｉＯ_２膜）を除去する時に用いるエッチャントに耐性がある材料を用いてもよい。

＜第３レジストパターン層形成工程＞
図２９に示すように、第３レジストパターン層形成工程８６では、第２活性層２４の非マスク部分２４ａ（図１３参照）上に形成された保護膜９４を覆う第３レジストパターン層９５を形成する。第３レジストパターン層９５は、マスクパターン層６０ａ上に形成された保護膜９４及び非貫通穴７０の内部に形成された保護膜９４を露呈させる第３レジスト開口部９５ａを有している。第３レジストパターン層９５は、例えば第１実施形態の第１レジストパターン層６２と同様の方法（レジスト層形成ステップ、フォトリソステップなど）で形成される。

＜保護膜エッチング工程＞
図３０に示すように、保護膜エッチング工程８７では、第３レジストパターン層９５をマスクとして、周知のドライエッチング装置により保護膜９４にドライエッチング処理を施す。このドライエッチング処理には、例えばフッ素系のガスが用いられる。これにより、マスクパターン層６０ａ上の保護膜９４と、非貫通穴７０の底部の保護膜９４とが選択的に除去される。その結果、マスクパターン層６０ａと非貫通穴７０の底部にあるＢＯＸ層５１とが露呈される。

なお、ドライエッチングのよう所謂異方性エッチングでは、非貫通穴７０の内側面に形成された保護膜９４が除去されることはない。また、ドライエッチング以外の各種異方性エッチングを行ってもよい。

＜第３レジストパターン層除去工程＞
図３１に示すように、第３レジストパターン層除去工程８８では、アッシングや専用の剥離液を用いて保護膜９４上から第３レジストパターン層９５を剥離する。これにより、第２活性層２４上の非マスク部分２４ａ（図１３参照）と、非貫通穴７０の内側面とが保護膜９４で覆われた状態となる。これより、非マスク部分２４ａ及び非貫通穴７０の内側面を覆う保護膜の種類が異なるものの、図１４に示した熱酸化膜形成工程３４の終了後と同じ状態になる。

＜マスクパターン層除去工程＞
マスクパターン層除去工程８９では、保護膜９４をマスクとして、ＨＦやＢＨＦを用いるウェットエッチング装置あるいはＨＦベーパーエッチング装置などにより、第２活性層２４上のマスクパターン層６０ａをウェットエッチングまたはベーパエッチングする。なお、ウェットエッチングまたはベーパエッチング以外の各種等方性エッチングを行ってもよい。

図３２に示すように、ウェットエッチングまたはベーパエッチングにより、第２活性層２４上からマスクパターン層６０ａが除去されて、第１実施形態と同様に第２活性層２４上に露呈部分２４ｂが形成される。なお、第２活性層２４の非マスク部分２４ａ（図１３参照））は保護膜９４で保護されているのでエッチングされることはない。

また、マスクパターン層除去工程８９では、マスクパターン層６０ａの除去と同時に、非貫通穴７０を通してその底部に露呈しているＢＯＸ層５１をウェットエッチングまたはベーパエッチングする。この際に、非貫通穴７０の内側面は、保護膜９４でマスクされているのでエッチングされることはない。ウェットエッチング及びベーパエッチングはいわゆる等方性エッチングであるので、ＢＯＸ層５１には非貫通穴７０と同軸の丸孔形状のＢＯＸ層開口部（第３開口部）５１ａが形成される。

ＢＯＸ層開口部５１ａの大きさ（開口径）は、ウェットエッチングまたはベーパエッチングのエッチング時間の増加に伴って増加する。従って、ウェットエッチングまたはベーパエッチングが実施されると、非貫通穴７０の底に露呈しているＢＯＸ層５１の露呈部分が最初に除去され、次いでこの露呈部分の周辺部分が除去される。これにより、ＢＯＸ層開口部５１ａ内（非貫通穴７０の奥）に、ハンドル層８２のＢＯＸ層５１と対向する対向面８２ａの一部が露呈される。

この際に、ＢＯＸ層開口部５１ａの開口径は、後述の結晶異方性エッチング工程９０で形成されるザグリ穴８３の開口の大きさを決定するものである。このため、ウェットエッチングまたはベーパエッチングのエッチング時間とエッチング量との関係を予め求めておき、この関係に基づき、ザグリ穴８３の開口の大きさに応じたエッチング時間を決定することで、ウェットエッチングまたはベーパエッチングのエッチングストップを行う。なお、エッチング量は、例えば積層基板５３をＩＲ顕微鏡で観察することで測定することができる。

＜結晶異方性エッチング工程＞
図３３に示すように、結晶異方性エッチング工程９０では、保護膜９４をマスクとして、ウェットエッチング装置により第２活性層２４を結晶異方性エッチングする。第１実施形態と同様に、エッチング液により第２活性層２４が露呈部分２４ｂから第１活性層２３側に向けて結晶異方性エッチングされることで、４つの（１１１）面７３（図１８参照）により構成される略四角錐状のテーパ部２１が形成される。

また、結晶異方性エッチング工程９０では、非貫通穴７０及びＢＯＸ層開口部５１ａを通して、ＢＯＸ層開口部５１ａ内に露呈しているハンドル層８２を結晶異方性エッチングする。具体的に、ハンドル層８２は、エッチング液により対向面８２ａの一部（図３２参照）から対向面８２ａとは反対側の反対面８２ｂ側に向けて結晶異方性エッチングされる。この際に、ハンドル層８２の面方位は（１１０）であるので、結晶異方性エッチングによりハンドル層８２の４つの（１１１）面８２ｃが露呈する。これにより、ハンドル層８２の対向面８２ａ側に４つの（１１１）面８２ｃを含んで構成される四角孔形状のザグリ穴８３が形成される。結晶異方性エッチングのエッチング時間を調整することで、ザグリ穴８３の深さを適宜調整することができる。

＜保護膜除去工程＞
図３４に示すように、保護膜除去工程９１では、例えば熱燐酸を用いたウェットエッチングなどを行うことで積層基板５３から保護膜９４を除去する。これにより、ハンドル層５０及びＢＯＸ層５１上に積層された状態でノズルプレート１３が形成される。ノズルプレート１３には、上述の各工程を経てストレート部２０とテーパ部２１と含むノズル１２が形成されている。

＜ハンドル層研磨工程＞
図３５に示すように、ハンドル層研磨工程９２では、ハンドル層８２を反対面８２ｂ側から研磨してザグリ穴８３を露呈させる。これにより、ノズルプレート１３のノズル面１３ａ及び各ノズル１２のノズル開口１９が露呈される。ハンドル層８２の反対面８２ｂを研磨する代わりに研削してもよく、あるいはドライエッチングしてもよい。

＜その他の工程＞
以下、図示は省略するが、第１実施形態で説明した流路基板貼付工程３８や圧電素子形成工程３９などが実行される。これにより、ヘッド製造工程８４の全てが完了して、インクジェットヘッド８０が完成する。

＜第２実施形態のインクジェットヘッドの製造工程の効果＞
上述のヘッド製造工程８４は、第２活性層２４の非マスク部分２４ａ及び非貫通穴７０の内側面をマスクする方法が異なる点と、ノズルプレート１３にザグリ穴８３を形成する点とを除けば、第１実施形態のヘッド製造工程３０と基本的に同じである。このため、上記第１実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。

また、ノズルプレート１３にザグリ穴８３を形成することで、インクジェットヘッド８０をインクジェット記録装置に装着して記録紙に画像を記録する際に、記録紙の搬送不良（ジャムなど）が発生して記録紙がインクジェットヘッド８０に接触したとしても、この記録紙がノズルプレート１３のノズル面１３ａに直接接触することが防止される。その結果、ノズル面１３ａに形成された撥液膜２５など各種膜が剥がれたり、ノズル１２が破壊されたりすることなどが防止される。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図３６は、本発明の製造方法で製造されたノズルプレート１３を有するインクジェットヘッド１０（インクジェットヘッド８０でも可）を備えたインクジェット記録装置１１０の概略を示す全体構成図である。図３６に示すように、インクジェット記録装置１１０は、インクの色ごとに設けられた複数のインクジェットヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙ（上述のインクジェットヘッド１０にそれぞれ対応）を有する印字部１１２と、各インクジェットヘッド（以下、単にヘッドと略す）１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、ヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙのノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送する吸着ベルト搬送部１２２と印字部１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６を備えている。

図３６では、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する場合には、裁断用のカッター１２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター１２８は、記録紙１１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃１２８Ａと、この固定刃１２８Ａに沿って移動する丸刃１２８Ｂとから構成されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター１２８は不要である。

給紙部１１８から送り出される記録紙１１６は、マガジンに装填されていたことによる巻き癖が残るため、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、吸着ベルト搬送部１２２へと送られる。吸着ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１，１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有しており、少なくともヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙのノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。ローラ１３１，１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側には、印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置に吸着チャンバー１３４が設けられている。この吸着チャンバー１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト１３３上の記録紙１１６が吸着保持される。

ベルト１３３が巻かれているローラ１３１，１３２の少なくとも一方にモータ１８８（図４０参照）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図中時計回り方向に駆動される。これにより、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は、図中の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。ベルト清掃部１３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部１２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

図３７に示すように、印字部１１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドを有している。印字部１１２を構成する各ヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙは、本インクジェット記録装置１１０が対象とする最大サイズの記録紙１１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１１６の搬送方向に沿って上流側（図３６の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙが配置されている。記録紙１１６を搬送しつつ各ヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色ごとに設けられてなる印字部１１２によれば、紙送り方向について記録紙１１６と印字部１１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち、１回の副走査で）記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、ヘッドが紙送り方向と直交する主走査方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するヘッドを追加する構成も可能である。

図３６に戻って、インク貯蔵／装填部１１４は、各ヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各ヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する機能を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部１２４は、印字部１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、このイメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする機能を有する。

本実施形態の印字検出部１２４は、少なくとも各ヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が２次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部１２４は、各色のヘッド１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部１２４の後段には後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、例えば加熱ファンが用いられており、印字された画像面を乾燥させる。なお、印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいため、後乾燥部１４２は熱風を吹きつける方式が好ましい。

後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は画像表面の光沢度を制御する。加熱・加圧部１４４は、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で加圧して、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別部（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター１４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター１４８は、排紙部１２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断する。カッター１４８の構造は前述した第１のカッター１２８と同様であり、固定刃１４８Ａと丸刃１４８Ｂとから構成されている。

〔インクジェットヘッドの構成〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１２
Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号１５０によってヘッドを示すものとする。

図３８（ａ）はヘッド１５０の構造例を示す平面透視図であり、図３８（ｂ）はその一部の拡大図である。また、図３８（ｃ）はヘッド１５０の他の構造例を示す平面透視図で
ある。

記録紙１１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド１５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド１５０は、インク滴の吐出孔であるノズル１５１（前述のノズル１２に対応）と、各ノズル１５１に対応する圧力室１５２（前述の圧力室１４に対応）、供給口１５４等からなる複数のインク室ユニット１５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有している。これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する主走査方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）を狭め、高密度化を達成している。

紙送り方向と略直交する主走査方向に記録紙１１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３８（ａ）の構成に代えて、図３８（ｃ）に示すように、複数のノズル１５１が２次元状に配列された短尺のヘッドブロック１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。

なお、本例では圧力室１５２の平面形状が略正方形である態様を示したが、圧力室１５２の平面形状は略正方形に限定されず、略円形状、略だ円形状、略平行四辺形（ひし形）など様々な形状を適用することができる。また、ノズル１５１や供給口１５４の配置も図３８（ａ）〜（ｃ）に示す配置に限定されず、圧力室１５２の略中央部にノズル１５１を配置してもよいし、圧力室１５２の側壁側に供給口１５４を配置してもよい。

図３８（ｂ）に示すように、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×ｃｏｓθとなり、主走査方向については、各ノズル１５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に１列のノズル列を有する配置構造や、２列の千鳥配置されたノズル列を有する構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、記録媒体の幅方向（主走査方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図３８（ａ）〜（ｃ）に示すようなマトリクス状に配置されたノズル１５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙１１６とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

なお、本実施形態ではフルラインヘッドを例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、記録紙１１６の幅よりも短い長さのノズル列を有する短尺のヘッドを記録紙１１６の幅方向に走査させながら、記録紙１１６の幅方向の印字を行うシリアル型ヘッドにも適用可能である。

なお、図３８（ａ）〜（ｃ）に示すように、各ノズル１５１に対応して設けられている圧力室１５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部に形成されたノズル１５１と供給口１５４が設けられている。各圧力室１５２は不図示の共通流路（共通液室）と連通されている。この共通流路は不図示のインク供給タンクと連通している。インク供給タンクから供給されるインクは、共通流路を介して各圧力室１５２に分配供給される。

〔吐出回復装置〕
図３９は、インクジェット記録装置１１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク１９０は、図３６に示したインク貯蔵／装填部１１４に設置されており、ヘッド１５０にインクを供給する。インクタンク１９０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、補充口（図示省略）からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を替える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。なお、インクタンク１９０は、先に記載した図３６のインク貯蔵／装填部１１４と等価のものである。

インクタンク１９０とヘッド１５０を繋ぐ管路の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ１９２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズはヘッド１５０のノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。

なお、図３９には示さないが、印字ヘッド１５０の近傍又はヘッド１５０と一体にサブタンクを設けてもよい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１１０には、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するキャップ１９４と、ノズル面１５０Ａを清掃するためのクリーニングブレード１９６とが設けられている。

これらキャップ１９４及びクリーニングブレード１９６を含むメンテナンスユニットは、図示を省略した移動機構によって印字ヘッド１５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド１５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ１９４は、図示しない昇降機構によって印字ヘッド１５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ１９４を所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド１５０に密着させることにより、ノズル面１５０Ａのノズル領域をキャップ１９４で覆う。

クリーニングブレード１９６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示を省略したブレード移動機構によりヘッド１５０のインク吐出面（ノズル面１５０Ａ）に摺動可能である。ノズル面１５０Ａにインク液滴又は異物が付着した場合は、クリーニングブレード１９６をノズル面１５０Ａに摺動させることでノズル面１５０Ａを拭き取り、ノズル面１５０Ａを清浄化する。

印字中又は待機中において、特定のノズル１５１の使用頻度が低くなり、そのノズル１５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排出すべく、キャップ１９４に向かって予備吐出が行われる。

すなわち、ヘッド１５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用のアクチュエータ（圧電素子）が動作してもノズル１５１からインクが吐出しなくなる。従って、このような状態になる手前で（圧電素子の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって圧電素子を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、クリーニングブレード１９６等のワイパーによってノズル面１５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル１５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。

また、ヘッド１５０内のインク（圧力室１５２内のインク）に気泡が混入した場合、印字ヘッド１５０にキャップ１９４を当て、吸引ポンプ１９７で圧力室１５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク１９８へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、あるいは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。

具体的には、ノズル１５１や圧力室１５２内に気泡が混入したり、ノズル１５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、圧電素子を動作させる予備吐出ではノズル１５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド１５０のノズル面１５０Ａに、キャップ１９４を当てて圧力室１５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクをポンプ１９７で吸引する動作が行われる。

ただし、上記の吸引動作は、圧力室１５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。従って、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図３９で説明したキャップ１９４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。

また、好ましくは、キャップ１９４の内側が仕切壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とする。

〔制御系の説明〕
図４０はインクジェット記録装置１１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１１０は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４等を備えている。

通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース１７０にはＵＳＢ（Universal serial bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１１０に取り込まれ、一旦メモリ１７４に記憶される。メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を一旦格納する。このメモリ１７４は、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。なお、メモリ１７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ１７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等で構成されており、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、メモリ１７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従ってモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従って後乾燥部１４２（図３６に図示）等のヒータ１８９を駆動するドライバである。

プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、メモリ１７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有しており、生成した印字制御信号をヘッドドライバ１８４に供給する。プリント制御部１８０において所要の信号処理が施され、画像データに基づいてヘッドドライバ１８４を介してヘッド１５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御（打滴制御）が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ１８２に一時的に格納される。なお、図中では、画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、メモリ１７４と兼用することも可能である。

ヘッドドライバ１８４はプリント制御部１８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ（ヘッド１５０）の圧電素子を駆動する。ヘッドドライバ１８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系が含まれていてもよい。

印字検出部１２４は、図３６に示したようにラインセンサを含むブロックであり、記録紙１１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出して、その検出結果をプリント制御部１８０に提供する。プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１２４から得られる情報に基づいてヘッド１５０に対する各種補正を行う。

なお、システムコントローラ１７２及びプリント制御部１８０は、１つのプロセッサで構成されていてもよい。また、システムコントローラ１７２とモータドライバ１７６とヒータドライバ１７８とを一体に構成したデバイスや、プリント制御部１８０とヘッドドライバとを一体に構成したデバイスを用いてもよい。

＜インクジェット記録装置の作用効果＞
各ヘッド１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ（ヘッド１５０）のノズル１５１（前述のノズル１２のストレート部２０やテーパ部２１）が高精度に形成されており、吐出性能が安定しているので、良質な記録画像が得られる。

＜装置応用例＞
なお、上記各実施形態のインクジェットヘッド１０，８０では、各ノズルから液滴を吐出させるための吐出用の圧力（吐出エネルギー）を圧電素子から発生させているが、静電アクチュエータ、サーマル方式（ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させる方式）におけるヒータ（加熱素子）や他の方式による各種アクチュエータなど様々な圧力発生素子（吐出エネルギー発生素子）を適用し得る。ヘッドの吐出方式に応じて、相応のエネルギー発生素子が流路構造体に設けられる。

上記実施形態では、グラフィック印刷用のインクジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法について説明したが、電子回路の配線パターンを描画する配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、カラーフィルター製造装置、マテリアルデポジション用の材料を用いて微細構造物を形成する微細構造物形成装置など、液状機能性材料を用いて様々な形状やパターンを描画する各種インクジェット記録装置に用いられるノズルプレートの製造方法に本発明を適用することができる。

上記実施形態ではＳＯＩ基板４８の第１活性層２３上に第２活性層２４を積層してなる積層基板５３を用いてノズルプレート１３を製造したが、ＳＯＩ基板４８を用いずに、ＳｉＯ_２膜などの酸化膜上に第１及び第２活性層２３，２４を積層してなる積層基板を用いてノズルプレートの製造を行ってもよい。

上記第１実施形態では、ハンドル層５０として面方位（１００）の単結晶シリコン基板を用いたが、ハンドル層５０の面方位は特に（１００）に限定されるものない。さらに、ハンドル層５０としてシリコン以外の材料を用いてもよい。ただし、この場合には、ヘッド製造工程３０の各工程での加熱処理により積層基板に反りなどが発生しない、あるいは反りが低減するような材料の種類や厚みなどを選択することが好ましい。また、上記各実施形態では、ＢＯＸ層５１としてＳｉＯ２膜を例に挙げて説明したが、加熱処理により積層基板に反りなどが発生しない範囲内で各種の酸化膜を用いてもよい。

さらに、本発明は上述した各実施形態（例えば各層及び各膜の形成方法、エッチング方法など）に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１０，８０…インクジェットヘッド，１２…ノズル，１３…ノズルプレート，２０…ストレート部，２１…テーパ部，２３…第１活性層，２４…第２活性層，３０，８４…インクジェットヘッドの製造工程，３１…積層基板準備工程，３２…マスクパターン層形成工程，３３…非貫通穴形成工程，３４…熱酸化膜形成工程，３５，８９…マスクパターン層除去工程，３６，９０…結晶異方性エッチング工程，４８…ＳＯＩ基板，５０…ハンドル層，５１…ＢＯＸ層，５３…積層基板，５３…積層基板，６０ａ…マスクパターン層，７０…非貫通穴

Claims (16)

1. 酸化膜の一面側に面方位が（１１１）の第１シリコン基板と、面方位が（１００）の第２シリコン基板とを順番に積層してなる積層基板の前記第２シリコン基板上においてノズルを形成すべき位置に、第１開口部を有する枠形状のマスクパターン層を形成するマスクパターン層形成工程と、
   前記第１開口部から前記第２シリコン基板と前記第１シリコン基板とを貫通して前記酸化膜の一面まで達する非貫通穴を形成することで、前記第１シリコン基板に前記ノズルのストレート部を形成する非貫通穴形成工程と、
   前記第２シリコン基板上の前記マスクパターン層で覆われていない第１の部分と、前記非貫通穴を形成する前記第１及び第２シリコン基板の内面とにそれぞれ保護膜を形成する保護膜形成工程と、
   前記第２シリコン基板上から前記マスクパターン層を除去することで、前記第２シリコン基板上の前記マスクパターン層で覆われていた第２の部分を露呈させるマスクパターン層除去工程と、
   前記保護膜をマスクとして、前記第２シリコン基板を前記第２の部分から前記第１シリコン基板に達するまで結晶異方性エッチングする結晶異方性エッチング工程であって、前記結晶異方性エッチングにより露呈された前記第２シリコン基板の（１１１）面により、前記ストレート部に連通しかつ当該ストレート部に近づくのに従って次第に先細りとなる前記ノズルのテーパ部を形成する結晶異方性エッチング工程と、
   前記保護膜を除去する保護膜除去工程と、
   前記ストレート部の前記酸化膜側の開口を露呈させる開口露呈工程と、を有し、
   前記第１シリコン基板の厚みを調整することにより、前記ストレート部の長さを決定するノズルプレートの製造方法。
2. 前記マスクパターン層形成工程では前記第１開口部を円形状に形成し、前記非貫通穴形成工程では前記非貫通穴を丸孔形状に形成することで、前記ストレート部を丸孔形状に形成する請求項１記載のノズルプレートの製造方法。
3. 前記マスクパターン層形成工程では、前記マスクパターン層の外形を四角形状に形成する請求項１または２記載のノズルプレートの製造方法。
4. 前記第２シリコン基板の厚みを調整することにより、前記テーパ部の長さを決定する請求項１から３のいずれか１項記載のノズルプレートの製造方法。
5. 前記結晶異方性エッチング工程では、前記第１シリコン基板が前記第２シリコン基板を結晶異方性エッチングする際のエッチングストッパとして機能する請求項１から４のいずれか１項記載のノズルプレートの製造方法。
6. 前記マスクパターン層形成工程は、
   前記第２シリコン基板上にマスク層を形成するマスク層形成工程と、
   前記マスク層上の前記ノズルを形成すべき位置に対応する位置に、前記マスクパターン層に対応する形状の第１レジストパターン層を形成する第１レジストパターン層形成工程と、
   前記第１レジストパターン層をマスクとして前記マスク層をエッチングすることで、前記マスクパターン層を形成するマスク層エッチング工程と、
   前記第１レジストパターン層を除去する第１レジストパターン層除去工程と、
   を有する請求項１から５のいずれか１項記載のノズルプレートの製造方法。
7. 前記非貫通穴形成工程は、
   前記第２シリコン基板及び前記マスクパターン層上に、前記第１開口部を露呈させる第２開口部を有する第２レジストパターン層を形成する第２レジストパターン層形成工程と、
   前記第２レジストパターン層をマスクとして前記第２シリコン基板及び前記第１シリコン基板を順番にエッチングして、前記非貫通穴を形成するシリコン基板エッチング工程と、
   前記第２レジストパターン層を除去する第２レジストパターン層除去工程と、
   を有する請求項１から６のいずれか１項記載のノズルプレートの製造方法。
8. 前記マスクパターン層は耐熱酸化性を有する材料で形成されており、
   前記保護膜形成工程は、前記第２シリコン基板上の前記第１の部分と、前記非貫通穴を形成する前記第１及び第２シリコン基板の内面とにそれぞれ前記保護膜として熱酸化膜を形成する請求項１から７のいずれか１項記載のノズルプレートの製造方法。
9. 前記開口露呈工程は、前記酸化膜を除去することにより、前記ストレート部の前記酸化膜側の開口を露呈させる請求項１から８のいずれか１項記載のノズルプレートの製造方法。
10. 前記保護膜形成工程は、
    前記第２シリコン基板の前記第１の部分上と、前記マスクパターン層上と、前記非貫通穴の内部とに前記保護膜を形成する保護膜全面形成工程と、
    前記第１の部分上に形成された前記保護膜を覆う第３レジストパターン層を形成する第３レジストパターン層形成工程と、
    前記第３レジストパターン層をマスクとして、前記マスクパターン層上に形成された前記保護膜と、前記非貫通穴の底部に形成された前記保護膜とをエッチングにより除去する保護膜エッチング工程と、
    を有する請求項１から７のいずれか１項記載のノズルプレートの製造方法。
11. 前記酸化膜の他面側には面方位が（１１０）の第３シリコン基板が設けられており、
    前記マスクパターン層除去工程では、前記非貫通穴を通して前記酸化膜をエッチングすることで前記酸化膜に前記非貫通穴と同軸の第３開口部を形成して、前記第３シリコン基板の前記酸化膜と対向する対向面の一部を露呈させる請求項１０記載のノズルプレートの製造方法。
12. 前記結晶異方性エッチング工程では、前記非貫通穴及び前記第３開口部を通して前記第３シリコン基板を前記対向面の一部から前記対向面とは反対側の反対面に向かって結晶異方性エッチングすることで、前記第３シリコン基板の前記対向面側にザグリ穴を形成する請求項１１記載のノズルプレートの製造方法。
13. 前記開口露呈工程では、前記第３シリコン基板を前記反対面側から研磨または研削して前記ザグリ穴を露呈させる請求項１２記載のノズルプレートの製造方法。
14. 前記積層基板は、第３シリコン基板上に前記酸化膜及び前記第１シリコン基板を順番に積層してなるＳＯＩ基板と、前記第１シリコン基板上に積層された前記第２シリコン基板とを有するものであり、
    前記開口露呈工程では、前記第３シリコン基板と前記酸化膜とを順番に除去する請求項１から９のいずれか１項記載のノズルプレートの製造方法。
15. 前記積層基板は、面方位が（１１０）の第３シリコン基板上に前記酸化膜及び前記第１シリコン基板を順番に積層してなるＳＯＩ基板と、前記第１シリコン基板上に積層された前記第２シリコン基板とを有する請求項１０から１３のいずれか１項記載のノズルプレートの製造方法。
16. 前記マスクパターン層形成工程の前に、前記積層基板を準備する積層基板準備工程を有する請求項１から１５のいずれか１項記載のノズルプレートの製造方法。

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