JP5929276B2 - ノズルプレートの製造方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルプレートの製造方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法に関するものである。

インクジェットプリンター等の液滴吐出装置は、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できること等、多くの利点を有する。また、インクジェット方式の中でも記録が必要なときにのみインク滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式は、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。かかるインク・オン・デマンド方式のインクジェットプリンターに用いられるインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）には、インク滴を吐出する方式として、駆動手段に静電気力を利用したものや、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用するバブルジェット（登録商標）方式等がある。

インクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出する複数のノズル孔が形成されたノズルプレートにキャビティプレートが接合された構造を有している。キャビティプレートには、ノズル孔に連通する吐出室やリザーバー等のインク流路が形成されており、駆動手段によって吐出室に圧力を加えることにより、選択されたノズル孔からインク滴が吐出される。

インクジェットヘッドにおいては、吐出特性を改善する方法として、ノズル孔の流路抵抗を調整するとともに最適なノズル長さになるように、基板の厚さを調整する方法が提案されている。また、ノズル孔を全体として一体の円筒状とするのではなく、小径の第１ノズル部（インク吐出側）と大径の第２ノズル部（インク供給側）とからなる２段ノズル形状とし、ノズルに加わるインク圧力の方向をノズル軸線方向に揃えることが提案されている（特許文献１、２参照）。

かかる多段構造のノズル孔を有するノズルプレートを製造する方法として、特許文献１では、基板の一方面側（インク供給側）を深くエッチングして第１ノズル部形成用の第１凹部を形成した後、基板の一方面側を浅くエッチングして第２ノズル部形成用の第２凹部を形成し、その後、基板の他方面側（インク吐出側）からの研磨により基板の薄板化を行い、第１凹部を貫通させて第１ノズル部を形成する方法が採用されている。

また、特許文献２では、基板の一方面側（インク吐出側）をエッチングして第１ノズル部形成用の第１凹部を形成した後、基板の他方面側（インク供給側）から基板の薄板化を行い、その後、基板の他方面側から基板をエッチングして、第２ノズル部形成用の第２凹部を形成するとともに、第１凹部を貫通させて第１ノズル部を形成する方法が採用されている。

特開２００７−１６８３４４号公報 特開２０１０−２４０８５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、基板の他方面側（インク吐出側）からの研磨によって基板の薄板化を行う際、第１ノズル部のインク吐出側の開口縁が欠けることがある。なお、基板の他方面側をエッチングして基板の薄板化を行う方法もあるが、このような方法の場合、第１ノズル部のインク吐出側の開口縁もエッチングされてしまう。その結果、特許文献１に記載の製造方法では、第１ノズル部のインク吐出側の開口径がばらつき、吐出特性が低下するという問題点がある。

また、特許文献２に記載の製造方法では、基板の一方面から第１ノズル部形成用の第１凹部をエッチングにより形成し、基板の他方面から第２ノズル部形成用の第２凹部をエッチングにより形成するため、フォトリソグラフィー技術によりエッチングマスクを形成する際、基板の一方面側での露光マスクのアライメント、および基板の他方面での露光マスクのアライメントを行うことになる。このため、第１凹部（第１ノズル部）と第２凹部（第２ノズル部）との相対位置等の精度が低く、その結果、吐出特性が低下するという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、小径の第１ノズル部と大径の第２ノズル部とが連通した多段構造のノズル孔を構成するにあたって、第１ノズル部のインク吐出側の開口径がばらつくことを防止することのできるノズルプレートの製造方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。

また、本発明の課題は、さらに、小径の第１ノズル部と大径の第２ノズル部とを高い位置精度で形成することができるノズルプレートの製造方法、および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るノズルプレートの製造方法では、平板状の基板の複数の主面をそれぞれ第１面と第２面とした場合、前記第１面に形成した第１エッチングマスクを伴って前記第１面をエッチングして第１ノズル部形成用の第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、前記第２面から前記第１面に向かって前記基板を薄板化して前記第１凹部を貫通孔とする薄板化工程と、前記第２面に形成した第２エッチングマスクを伴って前記第２面をエッチングして前記貫通孔と平面視的に重なる領域に前記貫通孔より大径の第２ノズル部形成用の第２凹部を形成する第２凹部形成工程と、を有することを特徴とする。

本発明では、第１凹部形成工程において、基板の第１面をエッチングして第１ノズル部形成用の第１凹部を形成した後、薄板化工程において、基板の第２面側から薄板化して第１凹部を貫通孔とする。次に、第２凹部形成工程において、基板の第２面をエッチングして貫通孔と平面視的に重なる領域に貫通孔より大径の第２ノズル部形成用の第２凹部を形成する。その結果、小径の第１ノズル部と大径の第２ノズル部とが連通したノズル孔を備えたノズルプレートを製造することができ、かかるノズルプレートは、第１面側がインク吐出側として用いられる。ここで、第１ノズル部はインク吐出側で開口するが、インク吐出側（第１面側）は、薄板化が施される側とは反対側に位置する。このため、第１ノズル部のインク吐出側の開口縁には、薄板化の際に欠けやエッチングによる溶解等が発生しないので、第１ノズル部のインク吐出側の開口径がばらつくことを防止することができる。それ故、吐出性能に優れたノズルプレートを実現することができる。

本発明では、前記第２凹部形成工程において、前記第２エッチングマスクを形成するフォトリソグラフィーでは、前記貫通孔または当該貫通孔と同時形成されたアライメント用貫通孔を基準に露光マスクの位置合わせを行うことが好ましい。かかる構成によれば、小径の第１ノズル部と大径の第２ノズル部とを高い位置精度で形成することができる。すなわち、本発明では、第１凹部形成工程において、基板の第１面をエッチングして第１ノズル部形成用の第１凹部を形成し、第２凹部形成工程において、基板の第２面をエッチングして第２ノズル部形成用の第２凹部を形成するが、第２凹部形成工程を行う際、第１凹部は貫通孔となって第２面側で開口している。従って、第２凹部形成工程において第２エッチングマスクを形成するためのフォトリソグラフィー工程では、貫通孔または貫通孔と同時形成されたアライメント用貫通孔を基準に露光マスクの位置合わせを行うことができる。従って、小径の第１ノズル部と大径の第２ノズル部とを高い位置精度で形成することができるので、吐出性能に優れたノズルプレートを実現することができる。

本発明では、前記第２凹部形成工程おいて、前記第１面と、支持部材の一方の主面と、を面接合し、当該支持部材の面接合していない他方の主面に冷却用気体を供給しながら前記第２面をドライエッチングすることが好ましい。かかる構成によれば、ドライエッチングの際、基板を冷却することができるので、第２凹部の形状が安定化する。また、基板に形成されている貫通孔の開口部が支持部材によって塞がれているので、ドライエッチングを行っている第２面側に冷却用気体が漏れない。それ故、ドライエッチングを好適に行うことができる。

本発明では、前記薄板化工程において、前記第２面から前記第１面に向かって前記基板を研削加工する、あるいは研磨加工することが好ましい。薄板化工程において、第２面側から基板に研削加工や研磨加工を行うと、貫通孔の開口縁に欠けが発生するおそれがあるが、本発明では、研削加工や研磨加工が第２面側（インク吐出側とは反対側）に対して行われるので、欠けが発生したとしても吐出性能に大きな影響が及ばない。

本発明に係るノズルプレートの製造方法は、液滴吐出ヘッドの製造方法に適用することができる。かかる構成によれば、吐出性能の優れた液滴吐出ヘッドを実現することができる。

本発明を適用した液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。 図１に示す液滴吐出ヘッドの要部の縦断面図である。 図１に示すノズルプレートの製造に用いた基板の平面図である。 図１に示すノズルプレートの製造方法を示す工程断面図である。 図４に続いて行うノズルプレートの製造方法を示す工程断面図である。 図５に続いて行うノズルプレートの製造方法を示す工程断面図である。 本発明を適用した液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の斜視図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では、本発明を適用した液滴吐出装置としてインクジェットプリンターを例示し、本発明を適用した液滴吐出ヘッドとして、インクジェットプリンターのインクジェットヘッドを例示し、本発明を適用したノズルプレートとして、インクジェットヘッド用のノズルプレートを例示する。

（液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドの構成）
図１は、本発明を適用した液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。図２は、図１に示す液滴吐出ヘッドの要部の縦断面図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの縦断面図、およびノズルプレートのノズル孔を拡大して示す縦断面図である。

図１および図２において、本形態の液滴吐出ヘッド１０は、インクジェットプリンターのインクジェットヘッドであり、複数のノズル孔１１が所定の間隔で直線状に設けられたノズルプレート１と、各ノズル孔１１に対して独立にインク供給路が設けられたキャビティプレート２と、キャビティプレート２の振動板２２に対峙する電極基板３とを貼り合わせた構成を有している。本形態において、ノズル孔１１は、直線状に２列配列されており、１列内には、ノズル孔１１が例えば３６０個形成されている。

本形態において、ノズルプレート１は、例えば、厚さが６５μｍ程度のシリコン基板から作製されており、ノズル孔１１は、径の異なる２段の円筒状に形成されたノズル部を有している。より具体的には、ノズル孔１１は、インク吐出面１ａ側に位置して先端がインク吐出面１ａで開口する小径の第１ノズル部（噴射口部分の小径孔）１１ａと、キャビティプレート２と接合する接合面１ｂ側に位置して導入口部分が接合面１ｂで開口する大径の第２ノズル部（導入口部分の大径孔）１１ｂとから構成され、第１ノズル部１１ａおよび第２ノズル部１１ｂは、基板面に対して垂直にかつ同軸上に設けられている。このため、インク滴の吐出方向をノズル孔１１の中心軸方向に揃えることができるので、安定したインク吐出特性を発揮する。その結果、インク滴の飛翔方向のばらつきやインク滴の飛び散りを防止することができる。本形態において、ノズルプレート１の表面には、ＳｉＯ₂膜等からなる耐液保護膜１８が形成されている。また、ノズルプレート１のインク吐出面１ａ側には、ノズル孔１１の周囲にインクに対する撥液性を有する撥液層１９が形成されている。本形態において、第１ノズル部１１ａの内径は、例えば１５〜３０μｍであり、第２ノズル部１１ｂの内径は、第１ノズル部１１ａの内径の約１．５倍である。

本形態において、キャビティプレート２は、シリコン基材から作製されている。キャビティプレート２には、圧力室２１を構成するための圧力室用凹部２１０、オリフィス２３を構成するためのオリフィス用凹部２３０、およびリザーバー２４を構成するためのリザーバー用凹部２４０が形成されている。圧力室用凹部２１０（圧力室２１）とリザーバー用凹部２４０（リザーバー２４）とは、オリフィス用凹部２３０（オリフィス２３）を介して連通している。リザーバー２４は、各圧力室２１に対して共通の共通インク室を構成し、それぞれオリフィス２３を介してそれぞれの圧力室２１に連通している。リザーバー２４の底部には、キャビティプレート２および電極基板３を貫通するインク供給孔２５が形成され、このインク供給孔２５を通じて、インクカートリッジ（図示せず）からインクが供給される。また、圧力室２１の底壁は、肉薄の振動板２２となっている。なお、キャビティプレート２の全面、若しくは少なくとも電極基板３と対向する面には、熱酸化やプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により形成されたシリコン酸化膜等の絶縁膜２６が形成されている。かかる絶縁膜２６は、液滴吐出ヘッド１０を駆動したときの絶縁破壊やショートを防止する。

本形態において、電極基板３は、ガラス基材から作製されている。電極基板３には、キャビティプレート２の各振動板２２に対向する位置にそれぞれ凹部３１０が設けられており、各凹部３１０の内側には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）等からなる個別電極３１がスパッタ法により形成されている。従って、振動板２２と個別電極３１との間に形成されるギャップは、凹部３１０の深さ、個別電極３１の厚さ、および振動板２２を覆う絶縁膜２６の厚さにより決定されることになる。

個別電極３１は、リード部３１ａと、フレキシブル配線基板（図示せず）に接続される端子部３１ｂとを備えている。端子部３１ｂは、配線のためにキャビティプレート２の端部から露出している電極取り出し部３１１に位置する。そして、各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティプレート２の共通電極２７とは、ＩＣドライバ等の駆動制御回路４に電気的に接続されている。

（液滴吐出ヘッド１０の動作）
液滴吐出ヘッド１０では、駆動制御回路４によって、液滴吐出ヘッド１０の個別電極３１に電荷を供給して正に帯電させると、振動板２２は負に帯電し、個別電極３１と振動板２２の間に静電気力が発生する。この静電気力によって、振動板２２は個別電極３１に引き寄せられて撓む。これによって、圧力室２１の容積が増大し、リザーバー２４の内部に溜まっていたインクがオリフィス２３を通じて圧力室２１に流れ込む。次に、個別電極３１への電荷の供給を停止すると、静電吸引力が消滅し、振動板２２はその弾性力により元に戻る。その際、圧力室２１の容積が急激に減少して、圧力室２１内の圧力が急激に上昇し、圧力室２１内のインクの一部がインク滴としてノズル孔１１より吐出される。以降、上記の動作が繰り返される。

（液滴吐出ヘッド１０の製造方法）
図３〜図６を参照して、図１に示す液滴吐出ヘッド１０の製造方法を説明する。図３は、図１に示すノズルプレート１の製造に用いた基板１００の平面図である。図４は、図１に示すノズルプレート１の製造方法を示す工程断面図である。図５は、図４に続いて行うノズルプレート１の製造方法を示す工程断面図である。図６は、図５に続いて行うノズルプレートの製造方法を示す工程断面図である。以下の説明では、平板状の基板１００の複数の主面をそれぞれ第１面１００ａと第２面１００ｂとする。また、図４および図６では、第１面１００ａおよび第２面１００ｂのうち、ノズルプレート１を形成した際にインク吐出面１ａとなる第１面１００ａを上向きに図示し、図５では、基板１００の第１面１００ａを下向きに図示してある。

図１に示す液滴吐出ヘッド１０のノズルプレート１を製造するには、まず、図３に示す基板１００を用意する。基板１００は、例えば、厚さが２８０μｍのシリコン基板であり、以下に説明する各工程を実施して、一点鎖線Ｌ１で示すダイシングラインで囲まれた複数の領域の各々にノズル孔１１等を形成した後、ダイシングラインに沿って基板１００を切断すると、複数のノズルプレート１が切り出される。

本形態では、まず、図４（ａ）、（ｂ）に示す第１凹部形成工程において、基板１００の第１面１００ａに形成した第１エッチングマスク４１を伴って基板１００の第１面１００ａをエッチングして第１ノズル部形成用の第１凹部１２ａを形成する。より具体的には、図４（ａ）に示すように、基板１００の第１面１００ａに感光性レジスト４０を塗布した後、フォトリソグラフィー工程において露光マスク４２を介して感光性レジスト４０を露光し、その後、現像する。その結果、レジストマスクからなる第１エッチングマスク４１が形成される。かかるフォトリソグラフィー工程において、露光マスク４２は、例えば、基板１００の第１面１００ａに形成されているアライメントマーク（図示せず）を基準に位置合わせが行われる。次に、図４（ｂ）に示すように、第１エッチングマスク４１の開孔部４１ａを介して基板１００の第１面１００ａにエッチングを行い、第１ノズル部形成用の第１凹部１２ａを深く形成する。かかるエッチングとして、本形態では、ＩＣＰドライエッチング装置（図示せず）により、基板１００の第１面１００ａに異方性ドライエッチングを行い、第１凹部１２ａを第１面１００ａに対して垂直に形成する。この場合のエッチングガスとしては、Ｃ₄Ｆ₈ガスおよびＳＦ₆ガスを使用し、これらのエッチングガスを交互に使用する。ここで、Ｃ₄Ｆ₈ガスは、第１凹部１２ａの側面にエッチングが進行しないように側面を保護するために使用し、ＳＦ₆ガスは、基板１００の垂直方向へのエッチングを促進させるために使用する。

また、本形態では、基板１００の第１面１００ａにドライエッチングを行う際、基板１００の第２面１００ｂの側を静電チャック装置７０で保持し、静電チャック装置７０の通気孔７１を介して、基板１００にヘリウムガス（Ｈｅガス）等の冷却用気体を供給することにより、基板１００を冷却しながらドライエッチングを行う。従って、第１凹部１２ａの形状が安定化する。

次に、図４（ｃ）に示すように、硫酸洗浄等により第１エッチングマスク４１を除去した後、図４（ｄ）に示すように、基板１００の全面に保護膜１３を形成する。より具体的には、基板１００を熱酸化装置（図示せず）にセットして酸化温度１０７５℃、酸化時間４時間、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で基板１００に熱酸化処理を行い、基板１００の表面全体に膜厚が１μｍのＳｉＯ₂膜からなる保護膜１３を形成する。

次に、図４（ｅ）に示すように、基板１００の第１面１００ａ側に支持部材５０の２つの主面のうちの一方を面接合する。本形態において、支持部材５０は、基板１００の第１面１００ａ側に接着材層を介して貼付される保護テープからなる。保護テープとして、例えば、接着剤層の表面に自己剥離層を備えたものを用いることができ、自己剥離層は紫外線または熱等の刺激によって接着力が低下する。従って、保護テープを剥離する際、紫外線や熱等の刺激を加えれば、保護テープを基板１００から容易に剥離することができる。

次に、図５（ｆ）に示す薄板化工程では、基板１００の第１面１００ａ側に支持部材５０の一方の主面を面接合した状態で、基板１００の第２面１００ｂ側から基板１００を薄板化して第１凹部１２ａを貫通孔１２ｂとする。かかる薄板化工程を行うにあたって、本形態では、基板１００の第２面１００ｂ側に研削加工や研磨加工を行った後、洗浄を行う。例えば、基板１００の第２面１００ｂにバックグラインダー（図示せず）によって研削加工し、第１凹部１２ａの底部が開口するまで基板１００を薄くする。なお、薄板化工程では、ポリッシャー、ＣＭＰ装置によって第２面１００ｂを研磨し、第１凹部１２ａの底部が開口するまで基板１００を薄くしてもよい。

次に、図５（ｇ）、（ｈ）に示す第２凹部形成工程において、基板１００の第２面１００ｂに形成した第２エッチングマスク６１を伴って基板１００の第２面１００ｂをエッチングして、貫通孔１２ｂに平面視的に重なる領域に貫通孔１２ｂより大径の第２ノズル部形成用の第２凹部１４ａを形成する。より具体的には、図５（ｇ）に示すように、基板１００の第２面１００ｂに感光性レジスト６０を塗布した後、フォトリソグラフィー工程において露光マスク６２を介して感光性レジスト６０を露光し、その後、現像する。その結果、レジストマスクからなる第２エッチングマスク６１が形成される。

かかるフォトリソグラフィー工程において、露光マスク６２は、貫通孔１２ｂにおいて基板１００の第２面１００ｂで開口している部分をアライメントマークとして利用して位置合わせが行われる。あるいは、第１凹部１２ａを形成する際、例えば、図３に示すように、ノズルプレート１として切り出される領域等にアライメント用凹部１７ａを同時形成し、薄板化工程によって、アライメント用凹部１７ａをアライメント用貫通孔１７ｂとして基板１００の第２面１００ｂで開口させてもよい。かかる構成によれば、アライメント用貫通孔１７ｂにおいて基板１００の第２面１００ｂで開口している部分をアライメントマークとして利用し、露光マスク６２の位置合わせを行うことができる。

次に、図５（ｈ）に示すように、第２エッチングマスク６１の開孔部６１ａを介して基板１００の第２面１００ｂにエッチングを行い、第２ノズル部形成用の第２凹部１４ａを浅く形成する。かかるエッチングとして、本形態では、第１凹部形成工程と同様、ＩＣＰドライエッチング装置（図示せず）により、基板１００の第２面１００ｂに異方性ドライエッチングを行い、第２凹部１４ａを第２面１００ｂに対して垂直に形成する。この場合のエッチングガスとしては、Ｃ₄Ｆ₈ガスおよびＳＦ₆ガスを使用し、これらのエッチングガスを交互に使用する。ここで、Ｃ₄Ｆ₈ガスは、第２凹部１４ａの側面にエッチングが進行しないように側面を保護するために使用し、ＳＦ₆ガスは、基板１００の垂直方向へのエッチングを促進させるために使用する。

また、本形態では、第２凹部形成工程において基板１００の第２面１００ｂにドライエッチングを行う際、基板１００の第１面１００ａの側（支持部材５０が貼付されている側）を静電チャック装置７０で保持し、静電チャック装置７０の通気孔７１を介して、支持部材５０において基板１００が接合されていない他方側の主面にヘリウムガス（Ｈｅガス）等の冷却用気体を供給することにより、基板１００を冷却しながらドライエッチングを行う。従って、第２凹部１４ａの形状が安定化する。

次に、図５（ｉ）に示すように、支持部材５０（保護テープ）に紫外線や熱等の刺激を加えて基板１００から支持部材５０を剥離するとともに、硫酸洗浄等により第２エッチングマスク６１を除去する。

次に、図５（ｊ）に示すように、例えば、フッ酸水溶液等により保護膜１３にウェットエッチングし、保護膜１３を除去する。その結果、基板１００には、小径の第１ノズル部１１ａと大径の第２ノズル部１１ｂとが連通したノズル孔１１が形成されることになる。

次に、図６（ｋ）に示すように、ノズル孔１１の内壁を含む基板１００の表面全体に、耐インク性を有する耐液保護膜１８を形成する。本形態では、基板１００を熱酸化炉に投入し、基板１００の表面全体に例えば膜厚が０．１μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ₂膜）を耐液保護膜１８として形成する。

次に、基板１００に対してインクに対する撥液性を持たせるための撥液処理を行う。具体的には、図６（ｌ）に示すように、フッ素原子を含むケイ素化合物を主成分とする撥液性材料を蒸着やディッピングで成膜し、基板１００の表面全体に撥液層１９を形成する。このとき、ノズル孔１１の内壁にも撥液層１９が形成される。そして、図６（ｍ）に示すように、基板１００のうち、撥液性を確保しておきたい部分、すなわち、第１面１００ａのノズル孔１１の吐出口周囲に保護テープ８０を貼付した状態で撥液層１９をＡｒスパッタやＯ₂プラズマ処理によって除去した後、図６（ｎ）に示すように、保護テープ８０を剥がす。

それ以降の工程については図示を省略するが、基板１００の第１面１００ａあるいは第２面１００ｂにダイシングテープを貼付した後、基板１００をダイシングにより個々のノズルプレート１に分離し、ノズルプレート１をダイシングテープから剥離してノズルプレート１を得る。

このようにして製造したノズルプレート１を用いての液滴吐出ヘッド１０を製造するには、図１に示すように、ノズルプレート１の接合面１ｂに、キャビティプレート２の接合面を貼り合せた後、キャビティプレート２の他の接合面に電極基板３の接合面を貼り付ける。その結果、ノズルプレート１、キャビティプレート２および電極基板３の接合体を備えた液滴吐出ヘッド１０が完成する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、第１凹部形成工程において、基板１００の第１面１００ａをエッチングして第１ノズル部形成用の第１凹部１２ａを形成した後、薄板化工程において、基板１００の第２面１００ｂ側から薄板化して第１凹部１２ａを貫通孔１２ｂとする。次に、第２凹部形成工程において、基板１００の第２面１００ｂをエッチングして貫通孔１２ｂと重なる領域に貫通孔１２ｂより大径の第２ノズル部形成用の第２凹部１４ａを形成すると、小径の第１ノズル部１１ａと大径の第２ノズル部１１ｂとが連通したノズル孔１１を備えたノズルプレート１を製造することができ、かかるノズルプレート１は、基板１００の第１面１００ａ側がインク吐出面１ａ側として用いられる。ここで、第１ノズル部１１ａはインク吐出面１ａ側で開口するが、インク吐出面１ａ側（第１面１００ａ側）は、薄板化が施される側とは反対側に位置する。このため、第１ノズル部１１ａのインク吐出側の開口縁には、研削や研磨による薄板化の際に欠け等が発生しないので、第１ノズル部１１ａのインク吐出側の開口径がばらつくことを防止することができる。それ故、吐出性能に優れたノズルプレート１を実現することができる。

また、第２凹部形成工程において第２エッチングマスク６１を形成するためのフォトリソグラフィー工程では、貫通孔１２ｂまたは貫通孔１２ｂと同時形成されたアライメント用貫通孔１７ｂを基準に露光マスク６２の位置合わせを行う。このため、小径の第１ノズル部１１ａと大径の第２ノズル部１１ｂとを高い位置精度で形成することができる。すなわち、第２凹部形成工程を行う際、第１凹部１２ａは貫通孔１２ｂとなって第２面１００ｂ側で開口している。従って、第２凹部形成工程において第２エッチングマスク６１を形成するためのフォトリソグラフィー工程では、貫通孔１２ｂまたは貫通孔１２ｂと同時形成されたアライメント用貫通孔１７ｂを基準に露光マスク６２の位置合わせを行うことができる。従って、小径の第１ノズル部１１ａと大径の第２ノズル部１１ｂとを高い位置精度で形成することができるので、吐出性能に優れたノズルプレート１を実現することができる。

例えば、本形態に係るノズルプレート１における第１ノズル部１１ａの開口径のばらつきＳ１、第１ノズル部１１ａと第２ノズル部１１ｂとの同軸度のばらつきＳ２、ノズル孔１１の位置のばらつきＳ３を電子顕微鏡写真により計測した結果、以下の値であった。
Ｓ１＝±０．１μｍ
Ｓ２＝±０．２μｍ
Ｓ３＝±０．１μｍ以下

これに対して、特許文献１に記載のように、基板の一方面側を深くエッチングして第１ノズル部形成用の第１凹部を形成した後、基板の一方面側を浅くエッチングして第２ノズル部形成用の第２凹部を形成し、その後、基板の他方面側からの薄板化により、第１凹部を貫通させる参考例１に係る製造方法を採用した場合における上記の値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は以下の値であった。
Ｓ１＝±０．３μｍ
Ｓ２＝±０．２μｍ
Ｓ３＝±０．３μｍ以下

また、特許文献２に記載のように、基板の一方面側をエッチングして第１ノズル部形成用の第１凹部を形成した後、基板の他方面側から基板の薄板化を行い、その後、基板の他方面側から基板をエッチングして、第２ノズル部形成用の第２凹部を形成するとともに、第１凹部を貫通させる参考例２に係る製造方法を採用した場合における上記の値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は以下の値であった。
Ｓ１＝±０．１μｍ
Ｓ２＝±０．４μｍ
Ｓ３＝±０．１μｍ以下

また、本形態では、第２凹部形成工程において、基板１００の第１面１００ａ側に支持部材５０を面接合した状態で、支持部材５０の側に対して基板１００とは反対側から冷却用気体を供給しながら第２面１００ｂ側にドライエッチングを行う。このため、ドライエッチングの際、基板１００を冷却することができるので、第２凹部１４ａの形状が安定化する。また、基板１００に形成されている貫通孔１２ｂの開口部が支持部材５０によって塞がれているので、ドライエッチングを行っている第２面１００ｂ側に冷却用気体が漏れない。それ故、ドライエッチングを好適に行うことができる。

さらに、本形態では、薄板化工程において第２面１００ｂ側から基板１００に研削加工あるいは研磨加工を行う。このような構成の場合、貫通孔１２ｂの開口縁に欠けが発生するおそれがあるが、本形態では、研削加工や研磨加工が第２面１００ｂ側（インク吐出側とは反対側）に対して行われるので、欠けが発生したとしても吐出性能に大きな影響が及ばない。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、研削加工や研磨加工により、基板１００の薄板化を行ったが、ドライエッチングを利用して、基板１００の薄板化を行ってもよい。例えば、図４（ｅ）に示す状態でＣＦ₄ガスやＣＨＦ₃ガス等のエッチングガスを用いたドライエッチングによってＳｉＯ₂膜からなる保護膜１３を基板１００の第２面１００ｂから除去した後、ＳＦ₆ガスをエッチングガスとするドライエッチングにより、第１凹部１２ａの底部が開口するまで基板１００の第２面１００ｂをエッチングしてもよい。

上記実施の形態では、異方性ドライエッチングにより第２凹部１４ａを形成したが、等方性ドライエッチングにより第２凹部１４ａを形成してもよい。

上記実施の形態では、静電力を駆動手段に用いたインクジェットヘッドのノズルプレート１の製造方法等を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができる。

例えば、駆動手段として、圧電素子や発熱素子等を利用した液滴吐出ヘッド１０のノズルプレート１に本発明を適用してもよい。また、ノズル孔１１より吐出される液状材料を変更することにより、図７に示すインクジェットプリンター２００の液滴吐出ヘッド１０の他、他の液滴吐出装置や、デバイスに適用することができる。

１・・ノズルプレート、２・・キャビティプレート、３・・電極基板、１ａ・・インク吐出面、１ｂ・・接合面、１０・・液滴吐出ヘッド、１１・・ノズル孔、１１ａ・・第１ノズル部、１１ｂ・・第２ノズル部、１２ａ・・第１凹部、１２ｂ・・貫通孔、１４ａ・・第２凹部、１７ａ・・アライメント用凹部、１７ｂ・・アライメント用貫通孔、１８・・耐液保護膜、１９・・撥液層、２１・・圧力室、２２・・振動板、２３・・オリフィス、２４・・リザーバー、２５・・インク供給孔、４１・・第１エッチングマスク、４２・・露光マスク、５０・・支持部材、６１・・第２エッチングマスク、６２・・露光マスク、７０・・静電チャック装置、７１・・通気孔、１００・・基板、１００ａ・・第１面、１００ｂ・・第２面、２００・・インクジェットプリンター

Claims (4)

1. 平板状の基板の複数の主面をそれぞれ第１面と第２面とした場合、
   前記第１面に形成した第１エッチングマスクを伴って前記第１面をエッチングして第１ノズル部形成用の第１凹部を形成する第１凹部形成工程と、
   前記第２面から前記第１面に向かって前記基板を薄板化して前記第１凹部を貫通孔とする薄板化工程と、
   前記第２面に形成した第２エッチングマスクを伴って前記第２面をエッチングして前記貫通孔と平面視的に重なる領域に前記貫通孔より大径の第２ノズル部形成用の第２凹部を形成する第２凹部形成工程と、
   を有し、
   前記第２凹部形成工程において、前記第２エッチングマスクを形成するフォトリソグラフィーでは、前記貫通孔または当該貫通孔と同時形成されたアライメント用貫通孔を基準に露光マスクの位置合わせを行うことを特徴とするノズルプレートの製造方法。
2. 前記第２凹部形成工程おいて、前記第１面と、支持部材の一方の主面と、を面接合し、
   当該支持部材の面接合していない他方の主面に冷却用気体を供給しながら前記第２面をドライエッチングすることを特徴とする請求項１に記載のノズルプレートの製造方法。
3. 前記薄板化工程において、前記第２面から前記第１面に向かって前記基板を研削加工する、あるいは研磨加工することを特徴とする請求項１または２に記載のノズルプレートの製造方法。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のノズルプレートの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。

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