WO2023008375A1 - ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法 - Google Patents

ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023008375A1
WO2023008375A1 PCT/JP2022/028634 JP2022028634W WO2023008375A1 WO 2023008375 A1 WO2023008375 A1 WO 2023008375A1 JP 2022028634 W JP2022028634 W JP 2022028634W WO 2023008375 A1 WO2023008375 A1 WO 2023008375A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nozzle
mask layer
forming
straight
planes
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/028634
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大士 梶田
幸一 鮫島
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コニカミノルタ株式会社 filed Critical コニカミノルタ株式会社
Priority to CN202280052282.2A priority Critical patent/CN117769495A/zh
Priority to JP2023538522A priority patent/JPWO2023008375A1/ja
Publication of WO2023008375A1 publication Critical patent/WO2023008375A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a nozzle plate, a droplet ejection head, a droplet ejection device, and a method for manufacturing a nozzle plate.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a nozzle plate, a droplet ejection head, a droplet ejection device, and a nozzle capable of achieving both high density nozzle openings and suitable ejection characteristics. To provide a method of manufacturing a plate.
  • a nozzle plate having a plurality of nozzle flow paths formed with nozzle openings for ejecting liquid droplets on a first surface of a single crystal silicon substrate,
  • the nozzle channel has a nozzle tapered portion in which a channel area, which is a cross-sectional area perpendicular to a droplet ejection direction, gradually widens from the first surface toward a second surface facing the first surface.
  • a straight communicating portion that is continuous with the end of the nozzle taper portion on the second surface side and has a pair of opposing surfaces that are substantially parallel; Among the sides where the surfaces forming the straight communication portion intersect with the second surface, the length of the side of the pair of opposing surfaces is longer than the length of the sides of the other surfaces,
  • the nozzle taper portion includes four planes whose crystal planes are substantially ⁇ 111 ⁇ planes.
  • a nozzle plate having a plurality of nozzle flow paths formed with nozzle openings for ejecting liquid droplets on a first surface of a single crystal silicon substrate,
  • the nozzle channel has a nozzle tapered portion in which a channel area, which is a cross-sectional area perpendicular to a droplet ejection direction, gradually widens from the first surface toward a second surface facing the first surface.
  • a straight communicating portion that is continuous with the end of the nozzle taper portion on the second surface side and has a pair of opposing surfaces that are substantially parallel; Among the sides where the surfaces forming the straight communication portion intersect with the second surface, the length of the side of the pair of opposing surfaces is longer than the length of the sides of the other surfaces,
  • the nozzle taper portion is composed of four crystal planes that are substantially ⁇ 111 ⁇ planes.
  • the invention according to claim 3 is the nozzle plate according to claim 1 or 2, Of the sides where the planes forming the straight communication portion intersect with the second plane, the crystal plane of the plane in which the length of the side of the pair of opposing planes is longer than the length of the sides of the other planes is approximately ⁇ 101 ⁇ plane.
  • the invention according to claim 4 is the nozzle plate according to claim 1 or 2, Of the sides where the planes forming the straight communication portion intersect with the second plane, the crystal plane of the plane in which the length of the side of the pair of opposing planes is longer than the length of the sides of the other planes is approximately ⁇ 100 ⁇ plane.
  • the invention according to claim 5 is the nozzle plate according to any one of claims 1 to 4,
  • a sidewall mask layer is provided on at least a portion between the portion where the nozzle taper portion and the straight communication portion intersect and the first surface.
  • a nozzle plate having a plurality of nozzle flow paths formed with nozzle openings for ejecting liquid droplets on a first surface of a single crystal silicon substrate,
  • the nozzle channel has a nozzle tapered portion in which a channel area, which is a cross-sectional area perpendicular to a droplet ejection direction, gradually widens from the first surface toward a second surface facing the first surface.
  • a straight communication portion provided continuously from the end of the nozzle taper portion on the second surface side to the second surface
  • a side wall mask layer is provided on at least a portion between a portion where the nozzle taper portion and the straight communication portion intersect and the first surface
  • the nozzle taper portion includes four planes whose crystal planes are substantially ⁇ 111 ⁇ planes.
  • a nozzle plate having a plurality of nozzle flow paths formed with nozzle openings for ejecting liquid droplets on a first surface of a single crystal silicon substrate,
  • the nozzle channel has a nozzle tapered portion in which a channel area, which is a cross-sectional area perpendicular to a droplet ejection direction, gradually widens from the first surface toward a second surface facing the first surface.
  • a straight communication portion provided continuously from the end of the nozzle taper portion on the second surface side to the second surface
  • a side wall mask layer is provided on at least a portion between a portion where the nozzle taper portion and the straight communication portion intersect and the first surface
  • the nozzle taper portion is composed of four crystal planes that are substantially ⁇ 111 ⁇ planes.
  • the invention according to claim 8 is the nozzle plate according to any one of claims 5 to 7,
  • the sidewall mask layer has a shape that gradually narrows from the first surface to the second surface or from the second surface to the first surface.
  • the invention according to claim 9 is the nozzle plate according to any one of claims 1 to 8,
  • the nozzle flow path includes a nozzle straight portion that is continuous with an end portion of the nozzle taper portion on the first surface side.
  • the invention according to claim 10 is the nozzle plate according to claim 9, In the nozzle straight portion, the maximum portion of the flow passage area is equal to or less than the flow passage area of the end portion of the nozzle taper portion on the first surface side.
  • the invention according to claim 11 is the nozzle plate according to any one of claims 1 to 10,
  • the maximum length of the taper height from the first surface to the end of the nozzle taper portion on the second surface side is 20 ⁇ m or more.
  • a droplet ejection head mounted in a droplet ejection device, A nozzle plate according to any one of claims 1 to 11 is provided.
  • a droplet ejection device A droplet ejection head according to claim 12 is provided.
  • a method for manufacturing a nozzle plate of a droplet ejection head comprising: a first step of forming a surface mask layer on a first surface of a single crystal silicon substrate having a ⁇ 100 ⁇ surface crystal orientation; a second step of forming a slit pattern to be a slit in the surface mask layer; a third step of forming the slits by penetrating the single crystal silicon substrate under the slit pattern from the surface by dry etching or deep digging halfway; a fourth step of forming a sidewall mask layer in the slit; a fifth step of forming a circular or polygonal opening pattern to be nozzle openings in the surface mask layer; a sixth step of forming a through-hole by dry-etching the surface of the single-crystal silicon substrate located under the opening pattern through the substrate; By enlarging the through-hole by anisotropic wet etching of the single-crystal silicon substrate, a straight communication is continuously formed between the
  • the invention according to claim 15 is the method for manufacturing the nozzle plate according to claim 14, an eighth step of forming a nozzle straight portion by deep-etching the single crystal silicon substrate under the opening pattern from the surface to the middle by dry etching; A ninth step of forming a nozzle mask layer along the inner surface of the nozzle straight portion is performed between the fifth step and the sixth step.
  • a method for manufacturing a nozzle plate of a droplet ejection head comprising: a first step of forming a surface mask layer on a first surface of a single crystal silicon substrate having a ⁇ 100 ⁇ surface crystal orientation; a second step of simultaneously forming a circular or polygonal opening pattern serving as nozzle openings and a slit pattern serving as slits in the surface mask layer; a third step of forming slits by penetrating or deep-cutting the single crystal silicon substrate under the slit pattern from the surface by dry etching; a fourth step of forming a sidewall mask layer in the slit; a fifth step of forming a through-hole by dry-etching the surface of the single-crystal silicon substrate located under the opening pattern through the substrate; By enlarging the through-hole by anisotropic wet etching of the single-crystal silicon substrate, a straight communication is continuously formed between the nozzle taper portion and the end portion of the end portion of the surface mask layer;
  • the invention according to claim 17 is the method for manufacturing the nozzle plate according to claim 16, a seventh step of forming a nozzle straight portion by deep-etching the single crystal silicon substrate under the opening pattern from the surface to the middle by dry etching; An eighth step of forming a nozzle mask layer along the inner surface of the nozzle straight portion is performed between the third step and the fifth step.
  • the nozzle plate According to the nozzle plate, the droplet ejection head, the droplet ejection device, and the method of manufacturing the nozzle plate according to the present invention, it is possible to achieve both high density nozzle openings and favorable ejection characteristics.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a droplet ejection device according to this embodiment
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the main part of the droplet ejection head according to the embodiment
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of a nozzle plate showing nozzle flow paths according to the embodiment
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the nozzle plate taken along line IIIB-IIIB of FIG. 3A
  • FIG. It is a sectional view of a nozzle plate concerning a modification.
  • FIG. 8 is an enlarged plan view of a nozzle plate showing nozzle flow paths according to another embodiment
  • FIG. 8 is an enlarged plan view of a nozzle plate showing nozzle flow paths according to another embodiment;
  • FIG. 8 is an enlarged plan view of a nozzle plate showing nozzle flow paths according to another embodiment;
  • FIG. 8 is an enlarged plan view of a nozzle plate showing nozzle flow paths according to another embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a nozzle plate showing nozzle flow paths according to another embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a nozzle plate showing nozzle flow paths according to another embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the nozzle plate showing main steps of the method of manufacturing the nozzle plate according to the first embodiment
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a nozzle plate showing main steps of a method of manufacturing a nozzle plate according to the second embodiment
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a nozzle plate showing main steps of a method of manufacturing a nozzle plate according to the third embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a nozzle plate showing a modification of main steps of a method for manufacturing a nozzle plate according to the third embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a nozzle plate showing a modification of main steps of a method for manufacturing a nozzle plate according to the third embodiment; It is sectional drawing of the nozzle plate which shows the manufacturing process of the nozzle plate which concerns on a modification. It is sectional drawing of the nozzle plate which shows the manufacturing process of the nozzle plate which concerns on a modification.
  • 4 is an enlarged plan view showing one ink channel of the piezoelectric plate;
  • FIG. FIG. 5 is an enlarged plan view showing nozzle flow paths of a nozzle plate according to a comparative example;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a surface perpendicular to the front-rear direction of an inkjet head to which a nozzle plate according to a comparative example is joined;
  • FIG. 5 is an enlarged plan view showing nozzle flow paths of a nozzle plate according to a comparative example;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a surface perpendicular to the front-rear direction of an inkjet head to which a nozzle plate according to a comparative example is joined;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the left-right direction of an inkjet head to which a nozzle plate according to a comparative example is joined;
  • FIG. 5 is an enlarged plan view showing nozzle flow paths of a nozzle plate according to a comparative example
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a surface perpendicular to the front-rear direction of an inkjet head to which a nozzle plate according to a comparative example is joined
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a plane perpendicular to the left-right direction of an inkjet head to which a nozzle plate according to a comparative example is joined;
  • an inkjet recording apparatus 1 including an inkjet head 10, which is a droplet ejection head will be disclosed as a droplet ejection apparatus according to the present embodiment.
  • the transport direction of the recording medium P in the inkjet recording apparatus 1 is the front-rear direction
  • the direction perpendicular to the transport direction on the transport surface of the recording medium P is the left-right direction.
  • a direction perpendicular to the direction (ink ejection direction) will be described as a vertical direction.
  • the inkjet head 10 will be described with reference to the state in which it is attached to the inkjet recording apparatus 1 .
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an inkjet recording apparatus 1 according to this embodiment.
  • the inkjet recording apparatus 1 conveys a recording medium P such as paper in the front-rear direction through a plurality of units U by a conveying section T including, for example, a conveying belt T1 and conveying rollers T2.
  • a plurality of inkjet heads 10 are arranged in each unit U, and the ink of each color is ejected from each inkjet head 10 to perform printing on the recording medium P. As shown in FIG.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the main configuration of one inkjet head 10.
  • FIG. 2 shows a head chip 100 having a nozzle plate 110, a channel plate 120, a piezoelectric plate 130, and a wiring plate 140.
  • FIG. 2 also shows an FPC 200 (Flexible Printed Circuit).
  • FPC 200 is electrically connected to wiring plate 140 .
  • the nozzle opening portion N is drawn upward, that is, it is drawn upside down with respect to FIG.
  • the head chip 100 has a structure in which each plate is laminated.
  • the nozzle plate 110, the flow path plate 120, the piezoelectric plate 130, and the wiring plate 140 are all plate-like members elongated in the left-right direction and in the shape of a substantially quadrangular prism.
  • the nozzle plate 110 is a substrate on which nozzle flow paths 111 (see FIG. 3A), which are holes penetrating in the vertical direction, are arranged in rows along the horizontal direction.
  • a nozzle opening portion N that is an opening portion of the nozzle flow path 111 is provided on the lower surface side of the nozzle plate 110 . That is, the lower surface side of the nozzle plate 110 forms the ejection surface (first surface) Ba of the inkjet head 10 . Then, ink is ejected from the nozzle openings N substantially perpendicularly to the ejection surface Ba. Details of the nozzle plate 110 and the nozzle channel 111 will be described later.
  • the flow path plate 120 is a rectangular parallelepiped plate-like member that has substantially the same shape as the nozzle plate 110 when viewed in the vertical direction.
  • the channel plate 120 is provided with a through channel 121 and an individual discharge channel 122 .
  • the through channel 121 is a channel communicating with the nozzle channel 111 .
  • the individual discharge channel 122 is a channel branched from the through channel 121 .
  • An adhesion surface (second surface) Bb (see FIG. 3A), which is a surface facing the ejection surface Ba of the nozzle plate 110, is adhered (fixed) to the lower surface of the flow path plate 120 via an adhesive.
  • the lower surface of the piezoelectric plate 130 is adhered (fixed) to the upper surface of the flow path plate 120 with an adhesive.
  • the channel plate 120 is made of, for example, a silicon substrate.
  • the piezoelectric plate 130 is a rectangular parallelepiped plate-like member that has substantially the same shape as the nozzle plate 110 when viewed from above.
  • the piezoelectric plate 130 is provided with a pressure chamber 131 , a common discharge channel 132 and a vertical discharge channel 133 .
  • the pressure chamber 131 communicates with the through channel 121 .
  • the common discharge channel 132 communicates with the individual discharge channel 122 .
  • the vertical discharge channel 133 communicates with the common discharge channel 132 .
  • the material of the piezoelectric plate 130 is a ceramic piezoelectric body (a member that deforms according to voltage application).
  • Examples of such piezoelectric materials include PZT (lead zirconate titanate), lithium niobate, barium titanate, lead titanate, and lead metaniobate.
  • the wiring plate 140 is a flat substrate having an area larger than that of the piezoelectric plate 130 .
  • the wiring plate 140 is provided with an ink supply channel 141 and a discharge hole 142 .
  • the ink supply channel 141 communicates with an ink chamber (not shown) through a first opening 1411 that is an opening on the upper surface side.
  • the ink supply channel 141 communicates with the pressure chamber 131 through the second opening 1412 on the lower surface side.
  • the discharge hole 142 communicates with the vertical discharge channel 133 .
  • the wiring plate 140 has its lower surface adhered to the upper surface of the piezoelectric plate 130 via an adhesive.
  • a substrate of glass, ceramics, silicon, plastic, or the like can be used as the wiring plate 140.
  • the bonding surface of the wiring plate 140 with the piezoelectric plate 130 is provided with a plurality of wirings that are connected to the electrodes of the ink channels, which will be described later. Further, the FPC 200 is connected to the end of the wiring plate 140 where the wiring is provided via, for example, an ACF (Anisotropic Conductive Film). Drive signals output from a drive circuit (not shown) are supplied to ink channel electrodes via wiring 210 on the FPC 200 and wiring on the wiring plate 140 .
  • the through channels 121, the pressure chambers 131, and the ink supply channels 141 are connected to form an ink channel.
  • the ink channel is provided at a position overlapping the nozzle flow path 111 when viewed from the top and bottom direction, and communicates with the nozzle flow path 111 . In this manner, the ink channels and the nozzle flow paths 111 each constitute an ink flow path.
  • An electrode (not shown) is formed on the inner wall surface of the ink channel.
  • the portion of the wall surface between the ink channels, which is made of the piezoelectric material of the piezoelectric plate 130, is displaced according to the potential difference between the driving signals applied to the electrodes of the adjacent ink channels.
  • the pressure of the ink in the ink channel fluctuates as the wall surface repeats the displacement of the shear mode type (shear mode type).
  • the volume of the pressure chamber 131 changes according to this pressure variation, and the ink in the ink channel is ejected from the nozzle opening portion N. That is, the inkjet head 10 of the present embodiment performs shear mode type ink ejection.
  • the individual discharge channel 122, the common discharge channel 132, the vertical discharge channel 133 and the discharge holes 142 constitute an ink discharge channel.
  • a part of the ink supplied from the ink chamber to the ink channel can be discharged to the outside of the inkjet head 10 through the ink discharge channel.
  • air bubbles and foreign matter in the ink channel can be discharged to the outside of the head chip 100 together with the ink.
  • the flow path plate 120 is not an essential component in the inkjet head 10 according to the present invention. That is, the nozzle plate 110 and the piezoelectric plate 130 may be directly bonded together.
  • the head chip 100 preferably has a shape similar to that of the openings of the ink flow paths on the bonding surfaces of the plates, and more preferably has the same shape.
  • FIG. 2 shows the nozzle plate 110 in which only one row of nozzle openings N is arranged in the left-right direction, but the present invention is not limited to this. That is, a plurality of rows of nozzle openings N may be provided in the front-rear direction.
  • FIG. 3A is an enlarged plan view showing one nozzle flow path 111 when the nozzle plate 110 is viewed from the bonding surface Bb side.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view showing one nozzle channel 111 along line IIIB-IIIB of FIG. 3A.
  • the nozzle plate 110 is composed of a single crystal silicon substrate B. As shown in FIG.
  • the single crystal silicon substrate B is a plate-shaped member made of single crystal silicon (Si) and having a thickness of about 100 ⁇ m to 725 ⁇ m.
  • the nozzle flow path 111 is a through hole penetrating from the discharge surface Ba of the single crystal silicon substrate B to the bonding surface Bb. As shown in FIG. 3B, for example, a nozzle opening portion N, a nozzle straight portion 1111, a nozzle taper portion 1112, and a straight communication portion 1113 are provided from the discharge surface Ba toward the adhesion surface Bb.
  • the nozzle openings N are holes that are circular or polygonal in shape.
  • the nozzle openings N are arranged in a matrix on the ejection surface Ba side of the single-crystal silicon substrate B, and communicate with the nozzle straight portion 1111 on the bonding surface Bb side.
  • the diameter can be about 15 ⁇ m to 45 ⁇ m.
  • the nozzle straight portion 1111 is formed continuously with the end portion of the nozzle tapered portion 1112 on the ejection surface Ba side.
  • the resistance applied when ink is ejected from the nozzle opening portion N increases, suppressing vibration of the meniscus, so that the shape of the meniscus can be further stabilized.
  • FIG. 3B illustrates a case where the flow passage area, which is the cross-sectional area in the direction perpendicular to the ink ejection direction (horizontal direction in FIG. 3B), in the nozzle straight portion 1111 is substantially constant in the vertical direction.
  • the flow passage area which is the cross-sectional area in the direction perpendicular to the ink ejection direction (horizontal direction in FIG. 3B)
  • the nozzle straight portion 1111 is substantially constant in the vertical direction.
  • the angle that the nozzle straight portion 1111 forms with the axis parallel to the nozzle central axis is not limited to 0°, and may be tapered as long as the angle is smaller than 15°.
  • a nozzle straight portion 1111 may be provided with a plurality of surfaces 1111a and 1111b having different angles with respect to an axis parallel to the nozzle central axis.
  • the maximum flow path area of the nozzle straight portion 1111 is preferably equal to or less than the flow path area of the end portion of the nozzle taper portion 1112 on the side of the discharge surface Ba.
  • the vertical length of the nozzle straight portion 1111 (height of the nozzle straight portion 1111) is about 5 ⁇ m to 50 ⁇ m. Since the height of the nozzle straight portion 1111 is within this range, an appropriate resistance is applied when ink is ejected.
  • the nozzle taper portion 1112 includes four ⁇ 111 ⁇ crystal faces. It has a substantially constant angular taper of greater than or equal to .
  • the nozzle flow path 111 has at least a portion where the taper height h, which is the height from the discharge surface Ba to the end of the nozzle taper portion 1112 on the adhesive surface Bb side, shown in FIG. 3B, is 20 ⁇ m or more. That is, it is preferable that the maximum length of the taper height h is 20 ⁇ m or more. When the maximum length of the taper height h is 20 ⁇ m or more, the effect of stabilizing the ink meniscus shape of the nozzle taper portion 1112 can be sufficiently obtained. In addition, as shown in FIG. 3B, when the nozzle flow path 111 is provided with the nozzle straight portion 1111, the height of the nozzle straight portion 1111 is included in the taper height h.
  • the nozzle taper portion 1112 only needs to include four ⁇ 111 ⁇ crystal planes.
  • the nozzle taper portion 1112 may include, for example, other planes whose crystal planes are different from the ⁇ 111 ⁇ planes and whose angles with respect to the axes parallel to the nozzle central axis are different.
  • the nozzle taper portion 1112 may be composed of only four ⁇ 111 ⁇ crystal planes. Specifically, when there is a surface (terrace plane) substantially parallel to the ejection surface Ba at the connecting portion between the nozzle taper portion 1112 and the straight communication portion 1113, the nozzle taper portion 1112 has a crystal plane of ⁇ 111 ⁇ and the configuration of the straight communication portion 1113, which will be described later, can both be satisfied.
  • the straight communication portion 1113 is continuous with the end portion of the nozzle taper portion 1112 on the bonding surface Bb side, and is provided up to the bonding surface Bb.
  • the straight communication portion 1113 has a pair of opposing surfaces that are substantially parallel. Further, the surfaces forming the straight communication portion 1113 are configured such that, of the sides intersecting the bonding surface Bb, the length of the sides of a pair of opposing surfaces is longer than the sides of the other surfaces.
  • the shape of the opening in the bonding surface Bb is elongated. Since the cross section of the straight communication portion 1113 perpendicular to the vertical direction is elongated in this way, the density of the nozzle openings N in the nozzle plate 110 can be further increased.
  • the sidewall mask layer 112 closes through holes (slits S, which will be described later) formed adjacent to the nozzle flow paths 111 in the process of forming the nozzle flow paths 111, which will be described later. It also serves to prevent ink from flowing out from the through holes when the nozzle plate 110 is used. As shown in FIG. 3B, the sidewall mask layer 112 is provided along the inner surface of the straight communication portion 1113 at the intersection of the nozzle taper portion 1112 and the straight communication portion 1113 .
  • a material for forming the sidewall mask layer 112 is not particularly limited.
  • an oxide such as SiO 2 (silicon oxide), a metal plating such as Al (aluminum) or Cr (chromium), or a resin can be used.
  • the width of the sidewall mask layer 112 is preferably 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m. Moreover, it is particularly preferable that the width of the sidewall mask layer 112 is 0.5 ⁇ m to 20 ⁇ m. If the width of the sidewall mask layer 112 is 0.5 ⁇ m or more, the effect of stopping the progress of anisotropic wet etching (WE) in the step of forming the straight communication portion 1113 described later increases. Also, if the width of the sidewall mask layer 112 is 20 ⁇ m or less, the formation is facilitated. In particular, when the sidewall mask layer 112 is made of oxide, its width is preferably 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m. This is because if the sidewall mask layer 112 has a width of 5 ⁇ m or less, it can be formed by thermal oxidation in a short time and at low cost.
  • WE anisotropic wet etching
  • the sidewall mask layer 112 is formed such that the width thereof gradually narrows from one of the discharge surface Ba and the bonding surface Bb to the other surface.
  • the width of the tip on the other surface side is narrower by 20% or more than the width of the tip on the one surface side. Since the sidewall mask layer 112 has such a shape, the sidewall mask layer 112 can be easily filled without voids in the step of forming the sidewall mask layer 112 to be described later.
  • the nozzle taper portion 1112 is bilaterally symmetrical.
  • the straight communication portion 1113 is not limited to the configuration in which the crystal plane is the substantially ⁇ 101 ⁇ plane or the substantially ⁇ 100 ⁇ plane of the single crystal silicon substrate B.
  • a pair of opposing substantially ⁇ 101 ⁇ planes of straight communication portion 1113 are substantially parallel, and a cross-sectional shape of a plane perpendicular to the vertical direction of straight communication portion 1113 is elongated.
  • a cross-sectional shape of a plane perpendicular to the vertical direction of straight communication portion 1113 is elongated.
  • the opposing surfaces may be substantially parallel to each other, and the cross section of the surface perpendicular to the vertical direction of the straight communication portion 1113 may be rectangular.
  • the side wall mask layer 112 in the portion adjacent to the straight communication portion 1113 may be removed. If the sidewall mask layer 112 remains at least partially between the intersection of the nozzle taper portion 1112 and the straight communication portion 1113 and the ejection surface Ba, ink leakage can be suppressed.
  • 3B and 4 illustrate the case where the sidewall mask layer 112 is formed so as to penetrate the single crystal silicon substrate B, but the present invention is not limited to this.
  • FIGS. 5A to 5C illustrate the case where the nozzle opening portion N has a substantially square shape, but it is not limited to this.
  • the nozzle opening portion N may have any shape such as a circular shape or a polygonal shape.
  • the nozzle flow path 111 may include at least a nozzle opening portion N, a nozzle taper portion 1112, and a straight communication portion 1113.
  • the nozzle plate 110 attached to the inkjet head 10 and ejecting ink is illustrated, but the liquid ejected from the nozzle plate 110 is not limited to ink.
  • the nozzle plate 110 includes a plurality of nozzle flow paths 111 formed with nozzle openings N for ejecting droplets on the first surface Ba of the single crystal silicon substrate B.
  • the nozzle channel 111 has a channel area that is a cross-sectional area orthogonal to the droplet ejection direction from the first surface Ba toward the second surface Bb facing the first surface Ba.
  • the nozzle taper portion 1112 has a substantially crystal plane. It contains four planes of ⁇ 111 ⁇ planes. According to this configuration, the cross section of the straight communication portion 1113 perpendicular to the vertical direction has an elongated shape, and the density of the nozzle openings N in the nozzle plate 110 can be increased. Further, when joined to another plate having an ink flow channel whose cross-sectional shape of a plane perpendicular to the vertical direction is rectangular, the shape of the joint between the ink flow channel and the nozzle flow channel 111 substantially matches. Ejection characteristics are improved.
  • the length of the side of one pair of opposing planes is longer than the length of the sides of the other planes. It is composed of ⁇ 101 ⁇ planes or approximately ⁇ 100 ⁇ planes. According to this configuration, the nozzle taper portion 1112 is left-right symmetrical, and the symmetry of the liquid flow is maintained, so the injection angle is more stable.
  • the nozzle plate 110 is a nozzle plate 110 having a plurality of nozzle flow paths 111 formed with nozzle openings N for ejecting droplets on the first surface Ba of the single crystal silicon substrate B.
  • the channel area which is a cross-sectional area perpendicular to the droplet ejection direction, gradually widens from the first surface Ba toward the second surface Bb facing the first surface Ba.
  • a nozzle taper portion 1112 and a straight communication portion 1113 provided continuously from the end of the nozzle taper portion 1112 on the second surface Bb side to the second surface Bb, and the nozzle taper portion 1112 and the straight communication portion 1113 intersect.
  • a sidewall mask layer 112 is provided on at least a portion between the portion and the first surface Ba, and the nozzle taper portion 1112 includes four planes whose crystal planes are substantially ⁇ 111 ⁇ planes. According to this configuration, the through hole formed adjacent to the nozzle channel 111 can be blocked, and the liquid can be prevented from flowing out from the through hole.
  • the sidewall mask layer 112 has a shape that gradually narrows from the first surface Ba to the second surface Bb or from the second surface Bb to the first surface Ba. According to this configuration, since the side wall mask layer 112 is easily filled without voids, it is possible to further prevent the liquid from flowing out from the through holes formed adjacent to the nozzle flow paths 111 .
  • the nozzle flow path 111 also includes a nozzle straight portion 1111 that is continuous with the end portion of the nozzle taper portion 1112 on the first surface side Ba. According to this configuration, the resistance at the time of droplet ejection is increased, the vibration of the meniscus can be suppressed, the shape of the meniscus can be stabilized, and the ejection stability can be improved.
  • the nozzle straight portion 1111 has a maximum flow passage area that is equal to or less than the flow passage area of the end portion of the nozzle taper portion 1112 on the first surface Ba side. According to this configuration, it is possible to further enhance the effect of improving the meniscus stability by providing the nozzle straight portion 1111 .
  • the maximum length of the taper height h from the first surface Ba to the end of the nozzle taper portion 1112 on the second surface side Bb is 20 ⁇ m or more. According to this configuration, the resistance at the time of droplet ejection is increased, the vibration of the meniscus can be suppressed, the shape of the meniscus can be stabilized, and the ejection stability can be improved.
  • the method for manufacturing the nozzle plate according to the first embodiment is a method for manufacturing the nozzle plate 110 of the droplet discharge head 10, and includes steps A-1 to A-7 shown in FIG. Then, the nozzle plate 110 in which the nozzle flow path 111 including at least the nozzle opening portion N, the nozzle taper portion 1112 and the straight communication portion 1113 is formed is manufactured.
  • A-1 step First, as the A-1 step (first step), a surface mask layer 113 is uniformly formed on the ejection surface (first surface) Ba of the single crystal silicon substrate B whose surface crystal orientation is the ⁇ 100 ⁇ plane. do.
  • ⁇ Surface mask layer> As a material for forming the surface mask layer 113, for example, SiO 2 , Al, Cr, resin, or the like can be used, like the sidewall mask layer 112 .
  • a thermal oxidation method or a CVD method can be applied to form a mask layer made of SiO 2 .
  • a thermal oxidation method or a CVD method can be applied to form a mask layer made of SiO 2 .
  • SiO 2 by thermal oxidation is preferred. This is because SiO 2 has good adhesion to the single-crystal silicon substrate B and has the effect of preventing side etching during anisotropic wet etching (WE), which will be described later.
  • the surface mask layer 113 may have a single layer structure as shown in FIG. 8, or may have a multilayer structure.
  • a slit pattern 115 that will become a slit S described later is formed in the surface mask layer 113 .
  • a resist pattern is formed on the surface mask layer 113 by a well-known photolithographic technique.
  • a positive photoresist or a negative photoresist can be used to form the resist pattern.
  • Known materials can be used as the positive photoresist and the negative photoresist.
  • ZPN-1150-90 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. can be used as a negative photoresist.
  • OFPR-800LB and OEBR-CAP112PM manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. can be used as a positive photoresist.
  • the resist layer is formed by applying it to a predetermined thickness using a spin coater or the like. After that, a pre-baking process is performed under conditions such as 110° C. for 90 seconds.
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • the HMDS treatment is an organic material called hexamethyldisilazane, and for example, OAP (hexamethyldisilazane, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) can be used.
  • OAP hexamethyldisilazane, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
  • the coating may be performed using a spin coater, or exposure to hexamethyldisilazane vapor can be expected to improve adhesion.
  • a predetermined mask is used to expose the resist layer with an aligner or the like.
  • the amount of light is about 50 mJ/cm 2 .
  • a developing solution for example, NMD-3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. for 60 to 90 seconds
  • a slit pattern 115 is formed by dry etching (DE1) the surface mask layer 113 using the resist pattern as a mask. After forming the slit pattern 115, the resist pattern is removed.
  • Dry etching is performed using a dry etching device such as a RIE (Reactive Ion Etching) device or an ICP (Inductively Coupled Plasma)-RIE etching device, which is a dry etching device that employs an inductive coupling method for the discharge method.
  • a dry etching device such as a RIE (Reactive Ion Etching) device or an ICP (Inductively Coupled Plasma)-RIE etching device, which is a dry etching device that employs an inductive coupling method for the discharge method.
  • RIE Reactive Ion Etching
  • ICP Inductively Coupled Plasma
  • CHF 3 trifluoromethane
  • CF 4 tetrafluoromethane
  • etching is performed for a predetermined time under the conditions of a CHF 3 gas flow rate of 80 sccm, a pressure of 3 Pa, and an RF power of 90 W to obtain a slit pattern. 115 can be formed.
  • ⁇ Removal of resist pattern> As a method for removing the resist pattern, for example, a wet process using acetone or an acid solution or a dry process using oxygen plasma can be used.
  • step A-3 (third step), the single crystal silicon substrate B under the slit pattern 115 is through-processed by dry etching (DE2) from the surface to form slits S.
  • step A-4 (fourth step)
  • the sidewall mask layer 112 is formed in the slit S.
  • the dry etching (DE2) can be performed using an ICP-RIE etching apparatus that employs an inductively coupled plasma discharge method.
  • the slit S may be formed so that the width of the cross section of the plane perpendicular to the vertical direction is equal at any location.
  • the slit S is likely to be blocked by the mask on the near side, and there is a possibility that voids are formed on the far side. Therefore, as shown in FIG. 8, forming the slit S so as to gradually narrow from one surface to the other surface of the single crystal silicon substrate B facilitates formation of the sidewall mask layer 112 without voids.
  • the straight communication portion 1113 can be formed with higher accuracy in the anisotropic wet etching (WE) in the step A-7 described later.
  • a thermal oxidation method using SiO 2 can be applied as a method for forming the sidewall mask layer 112 as a method for forming the sidewall mask layer 112
  • a thermal oxidation method using SiO 2 can be applied as a method for forming the sidewall mask layer 112
  • step A-5 Next, as a step A-5 (fifth step), a circular or polygonal opening pattern 114 that becomes the nozzle opening portion N is formed in the surface mask layer 113 .
  • the method of forming the opening pattern 114 is the same as the method of forming the slit pattern 115 in step A-2.
  • step A-6 (sixth step), the single-crystal silicon substrate B under the opening pattern 114 is through-processed from the surface by dry etching (DE2) to form through-holes.
  • DE2 dry etching
  • step A-7 (seventh step), the through hole is enlarged by anisotropic wet etching (WE). Then, a nozzle taper portion 1112 and a straight communication portion 1113 communicating with the nozzle taper portion 1112 are formed.
  • WE anisotropic wet etching
  • nozzle taper portion 1112 is the ⁇ 111 ⁇ plane with an extremely slow etching rate. Therefore, a nozzle tapered portion 1112 having an angle of 35.3° with an axis parallel to the nozzle central axis is formed.
  • a straight communication portion 1113 is formed on the inner surface F2 along the sidewall mask layer 112 from the portion where the surface F1 contacts the sidewall mask layer 112 .
  • the sidewall mask layer 112 formed in the slit S performs anisotropic wet etching (WE) on the single crystal silicon substrate B. expansion of the nozzle channel 111 can be controlled. That is, the shape of the cross section of the straight communication portion 1113 perpendicular to the vertical direction can be set to any shape depending on the formation locations of the slits S and the side wall mask layers 112 .
  • the surface forming the straight communication portion 1113 is the adhesive surface (second surface).
  • the nozzle flow path 111 is adhered.
  • the shape of the opening on the surface Bb side can be made elongated. Therefore, when it is adhered to another plate, it is possible to prevent deterioration of ejection characteristics due to shape mismatch between the ink flow paths of the other plate and the nozzle flow paths 111 of the nozzle plate 110 . Also, the density of the nozzle openings N in the nozzle plate 110 can be increased.
  • the manufacturing method of the nozzle plate 110 according to the second embodiment includes steps B-1 to B-6 shown in FIG. It should be noted that in the following description, detailed descriptions of the content that overlaps with the manufacturing process of the nozzle plate according to the first embodiment will be omitted.
  • step B-1 (first step), a surface mask layer 113 is uniformly formed on the surface of the single crystal silicon substrate B whose surface crystal orientation is the ⁇ 100 ⁇ plane.
  • an opening pattern 114 and a slit pattern 115 are simultaneously formed in the surface mask layer 113 as a B-2 step (second step).
  • the method of forming the opening pattern 114 and the slit pattern 115 is the same as the steps A-2 and A-5.
  • the patterning for the nozzle openings N and the patterning for the slits S are performed at the same time, so that the positional relationship between the nozzle openings N and the slits S can be easily maintained.
  • step B-3 Next, a slit S is formed in step B-3 (third step).
  • the method of forming the slit S is the same as in step A-3.
  • the single crystal silicon substrate B under the slit pattern 115 is dry-etched (DE2) from the surface, there is a possibility that the single crystal silicon substrate B under the opening pattern 114 is also etched. Therefore, it is preferable to protect the opening pattern 114 with a resist layer or the like in advance and remove the resist layer after the slits S are formed.
  • step B-4 (fourth step), sidewall mask layers 112 are formed in the slits S.
  • the material and formation method of the sidewall mask layer 112 are the same as those in step A-4. If a mask layer is also formed on the opening pattern 114 during the formation of the sidewall mask layer 112, it is removed by etching using an RIE apparatus or the like.
  • step B-5 in step B-5 (fifth step), the single crystal silicon substrate B below the opening pattern 114 is dry-etched (DE2) to form a through-hole.
  • step A-7 in step B-6 (sixth step), the through-hole is subjected to anisotropic wet etching (WE) to remove the nozzle opening portion N, the nozzle taper portion 1112, and the surface.
  • WE anisotropic wet etching
  • a nozzle flow path 111 having a straight communicating portion 1113 is formed on an inner surface F2 along the side wall mask layer 112 from a portion where F1 abuts on the side wall mask layer 112 .
  • the opening pattern 114 and the slit pattern 115 are simultaneously formed in step B-2. Therefore, the symmetry of the nozzle opening portion N and the slit S can be easily maintained, and the nozzle flow path 111 with a more stable injection angle can be formed.
  • FIG. 10 shows main steps of a method for manufacturing a nozzle plate according to the third embodiment. After forming the opening pattern 114 in the A-5 step, in the A-8 step (eighth step), the single crystal silicon substrate B under the opening pattern 114 is removed from the front surface by the length of the expected nozzle straight portion 1111. A nozzle straight portion 1111 is formed by dry etching (DE2).
  • step A-9 (the ninth step), a nozzle mask layer 116 is formed along the inner surface of the nozzle straight portion 1111 .
  • the material and formation method of the nozzle mask layer 116 are the same as those of the surface mask layer 113 in step A-1.
  • the nozzle mask layer 116 formed on the bottom of the nozzle straight portion 1111 is removed.
  • the nozzle mask layer 116 on the bottom of the nozzle straight portion 1111 can be removed by etching using an RIE apparatus or the like.
  • the nozzle mask layer 116 on the bottom is etched first. It is also possible to make etching of the nozzle mask layer 116 on the side wall more difficult by using a low pressure and a high bias as dry etching conditions.
  • step A-6 the single crystal silicon substrate B under the nozzle straight portion 1111 is dry-etched (DE2) from the surface to form a through hole.
  • step A-7 the through hole is enlarged by anisotropic wet etching (WE).
  • WE anisotropic wet etching
  • the nozzle mask layer 116 formed in the nozzle flow path 111 prevents the progress of etching during anisotropic wet etching (WE). Suppress. Therefore, the nozzle straight portion 1111 having a desired length can be formed in the nozzle channel 111 .
  • step A-8 dry etching (DE2) is performed by changing the processing conditions (for example, time, power, pressure, gas flow rate, etc.) so that the axis parallel to the nozzle central axis It is possible to provide a nozzle straight portion 1111 composed of a plurality of surfaces having different angles.
  • processing conditions for example, time, power, pressure, gas flow rate, etc.
  • the nozzle channel 111 having the nozzle straight portion 1111 is formed by performing the steps A-8 and A-9 between the steps A-5 and A-6. It is not limited to this.
  • the nozzle straight portion 1111 is formed by dry etching (DE2) by the length of the nozzle straight portion 1111 to be planned between the steps B-4 and B-5.
  • -7 step (seventh step) and B-8 step (eighth step) of forming the nozzle mask layer 116 along the inner surface of the nozzle straight portion 1111 are performed to form the nozzle channel 111 having the nozzle straight portion 1111. You may
  • step B-7 may be performed between steps B-3 and B-4.
  • the sidewall mask layer 112 and the nozzle mask layer 116 can be formed simultaneously in the step B-4, and the step B-8 can be simplified.
  • the dry etching (DE2) in the step B-7 has an adverse effect on the shape of the slit S, the slit S is thermally oxidized to a thickness of 0.1 ⁇ m after the step B-3. You can go through the process.
  • the slit S is provided by penetrating the single crystal silicon substrate B under the slit pattern 115 by dry etching (DE2), but it is not limited to this.
  • the slit S may be a long hole formed by deep digging halfway.
  • the time is controlled so that the anisotropic wet etching (WE) is stopped halfway, so that the nozzle taper portion 1112 and the straight communication can be achieved.
  • a portion 1113 may be formed.
  • only the nozzle taper portion 1112 may be formed by continuing the anisotropic wet etching (WE) to the end.
  • a step of removing the mask layers including the sidewall mask layer 112 and the nozzle mask layer 116 in the nozzle flow path 111 may be performed.
  • the mask layer is made of SiO2 , it can be removed with hydrofluoric acid.
  • the mask layer is removed, all of the sidewall mask layer 112 adjacent to the inner surface of the straight communication portion 1113 is removed.
  • only the surface portion of the side wall mask layer 112 between the portion where the straight communication portion 1113 and the nozzle taper portion 1112 intersect and the ejection surface Ba is removed. Therefore, even if the mask layer is removed, the ink will not flow out from the slit S, which is a through hole.
  • the slit S is formed from the ejection surface Ba side, but the present invention is not limited to this.
  • the slit S may be formed from the adhesive surface Bb side.
  • the slit S is formed by deep engraving instead of penetrating, dry etching (DE2) is performed up to the portion where the straight communication portion 1113 is desired to be formed, and the anisotropic wet etching (WE) is performed to the portion where the side wall is to be stopped.
  • a mask layer 112 must be formed. This is the same regardless of which side of the single crystal silicon substrate B, the ejection surface Ba or the bonding surface Bb, the slit S is formed.
  • the method of forming the slit S by piercing is not limited to the method of piercing from the ejection surface Ba side or the adhesive surface Bb side at once.
  • a slit S as a through hole is formed by performing deep etching from the discharge surface Ba side and also performing deep etching from the bonding surface Bb side.
  • Layer 112 may be formed.
  • a portion to be the straight communication portion 1113 may be processed in advance on the bonding surface Bb side.
  • a protective film may be formed on the nozzle plate 110 for long-term use of ink ejection.
  • a step of forming a protective film covering the surface including the inside of the nozzle channel 111 is performed.
  • the protective film is made of a material that does not dissolve upon contact with the ink, such as a metal oxide film (tantalum pentoxide, hafnium oxide, niobium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, etc.), or a metal oxide film containing silicon.
  • a metal oxide film tantalum pentoxide, hafnium oxide, niobium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, etc.
  • a metal oxide film containing silicon such as a metal oxide film (tantalum pentoxide, hafnium oxide, niobium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, etc.), or a metal oxide film containing silicon.
  • Materials used for forming metal silicate films tantalum silicate, hafnium silicate, niobium silicate, titanium silicate, zirconium silicate, etc.
  • an organic film such as polyimide, polyamide, or parylene may be used as the protective film.
  • the thickness of the protective film is not particularly limited
  • Example creation A nozzle plate 110 having 1000 nozzle flow paths 111 formed according to the following examples and comparative examples was manufactured. Then, each nozzle plate 110 was ground to a thickness of 175 ⁇ m. Then, as shown in FIG. 15, the inkjet head 10 is formed by bonding to a piezoelectric plate 130 having a rectangular cross-sectional shape of 50 ⁇ m ⁇ 250 ⁇ m on a plane perpendicular to the vertical direction of the ink flow path. The head 10 was mounted on the inkjet recording apparatus 1 .
  • a nozzle channel 111 was formed by the following steps A-1 to A-7.
  • Step A-1 A surface mask layer 113 was formed by thermal oxidation on the discharge surface Ba of a single crystal silicon substrate B having a crystal orientation of ⁇ 100 ⁇ and a thickness of 400 ⁇ m.
  • Step A-2 A slit pattern 115 was formed on the surface mask layer 113 .
  • Step A-3 A slit S was formed by dry etching (DE2) the single crystal silicon substrate B under the slit pattern 115 .
  • Step A-4 A side wall mask layer 112 was formed in the slit S.
  • the straight communication portion 1113 was formed with a width of 2 ⁇ m so that the cross section of the surface perpendicular to the vertical direction had an elongated shape of 50 ⁇ m ⁇ 250 ⁇ m as shown in FIG. 3A.
  • Two parallel sidewall mask layers 112 were formed.
  • the slit S was formed by the Bosch process using a Si deep digging device.
  • Step A-5 The single-crystal silicon substrate B under the surface mask layer 113 was dry-etched (DE1) from the surface by an RIE apparatus to form a square opening pattern 114 of 30 ⁇ m ⁇ 30 ⁇ m. CHF 3 was used as an etching gas.
  • Step A-6 Through-holes were formed by dry-etching (DE2) from the surface of the single-crystal silicon substrate B under the opening pattern 114 using a Si deep etching device.
  • A-7 step Anisotropic wet etching (WE) with a KOH solution is performed on the through-holes to form four nozzle taper portions 1112 whose crystal planes are ⁇ 111 ⁇ planes and the nozzle taper portions 1112 whose crystal planes are.
  • a straight communicating portion 1113 composed of a ⁇ 101 ⁇ plane continuous with the end portion on the adhesive surface Bb side of is formed.
  • Example 2 In steps A-2 to A-4, as shown in FIG. 5C, the slit S and the side wall mask are formed so that the cross section of the straight communication portion 1113 perpendicular to the vertical direction has a rectangular shape of 50 ⁇ m ⁇ 250 ⁇ m. A layer 112 was formed. Other conditions are the same as in Example 1.
  • Example 3 The following steps A-8 and A-9 were performed between steps A-5 and A-6 to form a nozzle flow path 111 having a nozzle straight portion 1111 .
  • Other conditions are the same as in Example 2.
  • Step A-8 A nozzle straight portion 1111 having a depth of 20 ⁇ m was formed by dry etching (DE2) from the surface of the single crystal silicon substrate B under the opening pattern 114 using a Si deep etching device.
  • Step A-9 After thermally oxidizing the single crystal silicon substrate B, only the oxide film on the bottom of the nozzle straight portion 1111 was removed by the RIE apparatus.
  • Example 4 In steps A-2 to A-4, the single crystal silicon substrate B is rotated by 45° while the ejection surface Ba and the bonding surface Bb are fixed, and then the slit S and the side wall mask layer 112 are formed. As shown, a straight communicating portion 1113 composed of ⁇ 100 ⁇ planes was formed. Other conditions are the same as in Example 2.
  • step A-3 and A-4 the slit S and the side wall mask layer 112 were formed so that the width gradually narrowed from the discharge surface Ba toward the bonding surface Bb. Specifically, when the slit S was formed, dry etching (DE2) was performed so that the width on the discharge surface Ba side was 3 ⁇ m and the width on the bonding surface Bb side was 1 ⁇ m. Other conditions are the same as in Example 2.
  • Example 6 In the step A-7, the nozzle channel 111 is arranged so that the crystal plane of the straight communicating portion 1113 is neither the ⁇ 100 ⁇ plane nor the ⁇ 101 ⁇ plane of the single crystal silicon substrate B, and the nozzle taper portion 1112 is left-right asymmetrical. formed. Other conditions are the same as in Example 2.
  • Example 7 A nozzle channel 111 was formed by the following steps B-1 to B-6. Other conditions are the same as in Example 2.
  • Step B-1 A surface mask layer 113 was formed on the surface of the single crystal silicon substrate B by thermal oxidation.
  • Step B-2 Single-crystal silicon substrate B under surface mask layer 113 was dry-etched (DE1) from the surface using an RIE apparatus to simultaneously form opening pattern 114 and slit pattern 115 .
  • Step B-4 The sidewall mask layer 112 was formed by thermally oxidizing the slit S. At this time, although an oxide film was also formed on the opening pattern 114, it was removed by etching with an RIE apparatus.
  • Step B-5 The single-crystal silicon substrate B under the opening pattern 114 was dry-etched (DE2) from the surface to form a through-hole.
  • Step B-6 Anisotropic wet etching (WE) with a KOH solution is performed on the through-holes to form four nozzle taper portions 1112 whose crystal planes are ⁇ 111 ⁇ planes and the nozzle taper portions 1112 whose crystal planes are.
  • a straight communicating portion 1113 composed of a ⁇ 101 ⁇ plane continuous with the end portion on the side of the bonding surface Bb of is formed.
  • Example 8-1 The following steps B-7 and B-8 were performed between the steps B-4 and B-5 to form the nozzle channel 111 having the nozzle straight portion 1111 .
  • Other conditions are the same as in Example 7.
  • Step B-7 A nozzle straight portion 1111 was formed by subjecting the single crystal silicon substrate B under the opening pattern 114 to dry etching (DE2) from the surface to a depth of 20 ⁇ m using a Si deep etching device.
  • Step B-8 By thermally oxidizing the single crystal silicon substrate B, the nozzle mask layer 116 was formed on the nozzle straight portion 1111, and only the oxide film on the bottom surface of the nozzle straight portion 1111 was removed by the RIE apparatus.
  • Example 8-2 By performing the following B-7 step between the B-3 step and the B-4 step, and the following B-8 step between the B-4 step and the B-5 step, respectively, the sidewall mask layer 112 is formed in the B-4 step. and the nozzle mask layer 116 were simultaneously formed to form the nozzle channel 111 having the nozzle straight portion 1111 .
  • Other conditions are the same as in Example 7.
  • Step B-7 A nozzle straight portion 1111 was formed by subjecting the single crystal silicon substrate B under the opening pattern 114 to dry etching (DE2) from the surface to a depth of 20 ⁇ m using a Si deep etching device.
  • Step B-8 Only the oxide film on the bottom surface of the nozzle straight portion 1111 was removed by an RIE apparatus.
  • Example 9 After the A-7 step, the thickness of the single crystal silicon substrate B was reduced from 400 ⁇ m to 175 ⁇ m by anisotropic wet etching (WE) with KOH without grinding. After that, as shown in FIG. 6, the sidewall mask layer 112 provided adjacent to the inner surface of the straight communication portion 1113 was removed with hydrofluoric acid. Other conditions are the same as in Example 4.
  • step A-2 to A-4 the sidewall mask layer 112 was formed so that the cross-sectional shape of the straight communication portion 1113 perpendicular to the vertical direction was 50 ⁇ m ⁇ 59 ⁇ m. Then, a nozzle flow path 111 having a taper height h with a maximum length of 20 ⁇ m was formed. Other conditions are the same as in Example 2.
  • FIG. 16A shows an enlarged plan view of a nozzle plate 110 having nozzle flow paths 111 in this modified example.
  • 16B shows a cross-sectional view of a plane perpendicular to the front-rear direction of the inkjet head 10 in which the nozzle plate 110 according to this modification is joined to the piezoelectric plate 130 of FIG. 15. As shown in FIG.
  • FIG. 17A shows an enlarged plan view of a nozzle plate 110 having nozzle flow paths 111 in this modified example.
  • 17B shows a cross-sectional view of a plane perpendicular to the front-rear direction of the inkjet head 10 in which the nozzle plate 110 according to this modification is joined to the piezoelectric plate 130 of FIG. 15.
  • FIG. 17C shows a cross-sectional view of a plane perpendicular to the left-right direction.
  • FIG. 18A shows an enlarged plan view of a nozzle plate 110 having nozzle flow paths 111 in this modified example.
  • FIG. 18B shows a cross-sectional view of a surface perpendicular to the front-rear direction of the inkjet head 10 in which the nozzle plate 110 according to this modification is joined to the piezoelectric plate 130 of FIG. 15 .
  • FIG. 18C shows a cross-sectional view of a plane perpendicular to the left-right direction.
  • test 1-2 was performed using the inkjet recording apparatus 1 equipped with the inkjet head 10 having the nozzle plate 110 of Examples 1-9 and Comparative Examples 1-3.
  • Test 1-2 The results of Test 1-2 are shown in Table I.
  • Comparative Example 1 the meniscus shape became unstable, and ejection failure occurred to the extent that normal ejection could not be performed.
  • Comparative Example 2 the resistance at the time of ejecting the ink was increased, air bubbles were likely to be generated, and the ink could not be ejected unless the drive voltage was increased to 30V.
  • Comparative Example 3 the maximum length of the taper height h was reduced, and the meniscus stability was deteriorated. In addition, the resistance at the time of ejecting the ink was increased, so that air bubbles were likely to be generated.
  • the side wall mask layer 112 is formed when the nozzle channel 111 is manufactured, and the shape of the cross section of the straight communicating portion 1113 perpendicular to the vertical direction is the piezoelectric plate. It can be seen that by matching the shape of the cross section of the surface perpendicular to the vertical direction of the ink flow path 130, the meniscus shape becomes stable and suitable ejection characteristics can be obtained.
  • Example 3 Example 8-1, and Example 8-2 are compared with other examples, the formation of the nozzle straight portion 1111 in the nozzle channel 111 increases the resistance during ink ejection, The driving voltage increased slightly. However, partly because the maximum length of the taper height h increased, the meniscus shape became more stable.
  • the shape of the cross section of the surface of the straight communication portion 1113 perpendicular to the vertical direction is the same as the shape of the cross section of the surface of the piezoelectric plate 130 perpendicular to the vertical direction of the ink flow path. Matching. Therefore, a suitable exit angle and meniscus stability could be achieved.
  • Example 2 all the ink came to enter the nozzle channel 111 from the piezoelectric plate 130, and the resistance was further reduced, so the drive voltage was slightly reduced.
  • the slits S and the sidewall mask layers 112 are formed so as to gradually narrow from the first surface toward the second surface facing the first surface. By doing so, it can be seen that the injection angle is more stable. This is because the sidewall mask layer 112 can be easily filled without voids, and the precision of the straight communication portion 1113 can be improved.
  • Example 2 and Example 7, or Example 3 and Example 8-1 and Example 8-2 by simultaneously forming the opening pattern 114 and the slit pattern 115, the emission angle becomes more stable. I know it will be like this. This is because it becomes easier to align the nozzle openings N and the slits S, and the nozzle flow paths 111 with higher symmetry can be formed.
  • Example 4 when comparing Example 4 and Example 9, the single crystal silicon substrate B is removed by anisotropic wet etching (WE) to reduce the thickness, and the side wall provided adjacent to the straight communication portion 1113 is removed. It can be seen that the ejection characteristics are not affected even if the mask layer 112 is removed.
  • WE anisotropic wet etching
  • the ink jet recording apparatus 1 can be used if the nozzle flow path 111 has a drive voltage of 29 V or less at which the droplet velocity becomes about 6 m/s on average. It can be seen that it has a meniscus stability that withstands .
  • the maximum length of the taper height h is 20 ⁇ m or more as in Example 10, the cross-sectional area of the surface of the straight communication portion 1113 perpendicular to the vertical direction becomes larger than that in Comparative Examples 2 and 3, and the ink is ejected. resistance becomes smaller.
  • the present invention can be used for a nozzle plate, a droplet discharge head, a droplet discharge device, and a method for manufacturing a nozzle plate that can achieve both high density nozzle openings and suitable ejection characteristics.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

単結晶シリコン基板Ｂの第１面Ｂａに、液滴を吐出するためのノズル開口部Ｎが形成されたノズル流路１１１を複数備えるノズルプレート１１０であって、ノズル流路１１１は、第１面Ｂａから第１面Ｂａに対向する第２面Ｂｂに向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部１１１２と、ノズルテーパー部１１１２の第２面Ｂｂ側の端部に連続し、対向する１組の面が略平行であるストレート連通部１１１３と、を備え、ストレート連通部１１１３を構成する面が第２面Ｂｂと交わる辺のうち、対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長く、ノズルテーパー部１１１２は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面を含む。

Description

ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法
　本発明は、ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法に関する。
　従来、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドのノズルプレートの製造方法として、単結晶シリコン基板に対して異方性ウェットエッチングを行うことでノズル流路を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第５５１９２６３号
　ところで、表面の結晶方位が｛１００｝面である単結晶シリコン基板に対して異方性ウェットエッチングを行う場合、腐食作用が一定方向に進む。そのため、液滴吐出面と対向する面の開口部が正方形状となるようなノズル流路しか形成することができない。このようなノズルプレートを、インク流路の断面形状が例えば長方形状である他のプレートと接合すると、インク流路とノズル流路の接合部の形状不一致により、インク射出時の抵抗が強くなってしまう。そのため、駆動電圧を上昇させる必要があったり、メニスカスが不安定になって射出欠が生じたりするなど、射出特性が悪化してしまう。また、液滴吐出面と対向する面の開口部が正方形状であると、単結晶シリコン基板に設けられるノズル流路の数が少なくなってしまう。
　本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズル開口部の高密度化と好適な射出特性を両立させることができるノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法を提供することである。
　上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
　単結晶シリコン基板の第１面に、液滴を吐出するためのノズル開口部が形成されたノズル流路を複数備えるノズルプレートであって、
　前記ノズル流路は、前記第１面から前記第１面に対向する第２面に向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部と、
　前記ノズルテーパー部の前記第２面側の端部に連続し、対向する１組の面が略平行であるストレート連通部と、を備え、
　前記ストレート連通部を構成する面が前記第２面と交わる辺のうち、前記対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長く、
　前記ノズルテーパー部は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面を含む。
　また、上記課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、
　単結晶シリコン基板の第１面に、液滴を吐出するためのノズル開口部が形成されたノズル流路を複数備えるノズルプレートであって、
　前記ノズル流路は、前記第１面から前記第１面に対向する第２面に向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部と、
　前記ノズルテーパー部の前記第２面側の端部に連続し、対向する１組の面が略平行であるストレート連通部と、を備え、
　前記ストレート連通部を構成する面が前記第２面と交わる辺のうち、前記対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長く、
　前記ノズルテーパー部は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面で構成されている。
　また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のノズルプレートであって、
　前記ストレート連通部を構成する面が前記第２面と交わる辺のうち、前記対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長い面の結晶面が略｛１０１｝面により構成されている。
　また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のノズルプレートであって、
　前記ストレート連通部を構成する面が前記第２面と交わる辺のうち、前記対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長い面の結晶面が略｛１００｝面により構成されている。
　また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のノズルプレートであって、
　前記ノズルテーパー部と前記ストレート連通部が交わる部分から前記第１面の間の少なくとも一部に側壁マスク層を備える。
　また、上記課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、
　単結晶シリコン基板の第１面に、液滴を吐出するためのノズル開口部が形成されたノズル流路を複数備えるノズルプレートであって、
　前記ノズル流路は、前記第１面から前記第１面に対向する第２面に向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部と、
　前記ノズルテーパー部の前記第２面側の端部に連続して前記第２面まで設けられるストレート連通部と、を備え、
　前記ノズルテーパー部と前記ストレート連通部が交わる部分から前記第１面の間の少なくとも一部に側壁マスク層を備え、
　前記ノズルテーパー部は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面を含む。
　また、上記課題を解決するために、請求項７に記載の発明は、
　単結晶シリコン基板の第１面に、液滴を吐出するためのノズル開口部が形成されたノズル流路を複数備えるノズルプレートであって、
　前記ノズル流路は、前記第１面から前記第１面に対向する第２面に向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部と、
　前記ノズルテーパー部の前記第２面側の端部に連続して前記第２面まで設けられるストレート連通部と、を備え、
　前記ノズルテーパー部と前記ストレート連通部が交わる部分から前記第１面の間の少なくとも一部に側壁マスク層を備え、
　前記ノズルテーパー部は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面で構成されている。
　また、請求項８に記載の発明は、請求項５から７のいずれか一項に記載のノズルプレートであって、
　前記側壁マスク層は、前記第１面から前記第２面または前記第２面から前記第１面に向かうにつれて徐々に幅狭となるような形状である。
　また、請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載のノズルプレートであって、
　前記ノズル流路は、前記ノズルテーパー部の前記第１面側の端部に連続したノズルストレート部を備える。
　また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のノズルプレートであって、
　前記ノズルストレート部は、前記流路面積の最大部が、前記ノズルテーパー部の前記第１面側の端部の前記流路面積以下である。
　また、請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載のノズルプレートであって、
　前記第１面から、前記ノズルテーパー部の前記第２面側の端部までのテーパー高さの最大長が２０μｍ以上である。
　また、請求項１２に記載の発明は、
　液滴吐出装置に搭載される液滴吐出ヘッドであって、
　請求項１から１１のいずれか一項に記載のノズルプレートを備える。
　また、請求項１３に記載の発明は、
　液滴吐出装置であって、
　請求項１２に記載の液滴吐出ヘッドを備える。
　また、請求項１４に記載の発明は、
　液滴吐出ヘッドのノズルプレートの製造方法であって、
　表面の結晶方位が｛１００｝面である単結晶シリコン基板の第１面に表面マスク層を形成する第１工程と、
　前記表面マスク層に、スリットとなるスリットパターンを形成する第２工程と、
　前記スリットパターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより貫通加工又は途中まで深掘り加工することで前記スリットを形成する第３工程と、
　前記スリットに、側壁マスク層を形成する第４工程と、
　前記表面マスク層に、ノズル開口部となる円形若しくは多角形の開口パターンを形成する第５工程と、
　前記開口パターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより貫通加工することで、貫通孔を形成する第６工程と、
　前記単結晶シリコン基板に対する異方性ウェットエッチングにより前記貫通孔を拡大することで、ノズルテーパー部と、当該ノズルテーパー部の前記第１面と対向する第２面側の端部に連続するストレート連通部と、を形成する第７工程と、を含む。
　また、請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載のノズルプレートの製造方法であって、
　前記開口パターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより途中まで深掘り加工することで、ノズルストレート部を形成する第８工程と、
　前記ノズルストレート部の内面に沿ってノズルマスク層を形成する第９工程と、を前記第５工程と前記第６工程の間に行う。
　また、請求項１６に記載の発明は、
　液滴吐出ヘッドのノズルプレートの製造方法であって、
　表面の結晶方位が｛１００｝面である単結晶シリコン基板の第１面に表面マスク層を形成する第１工程と、
　前記表面マスク層に、ノズル開口部となる円形若しくは多角形の開口パターンと、スリットとなるスリットパターンと、を同時に形成する第２工程と、
　前記スリットパターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより貫通加工又は途中まで深掘り加工することで、スリットを形成する第３工程と、
　前記スリットに側壁マスク層を形成する第４工程と、
　前記開口パターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより貫通加工することで、貫通孔を形成する第５工程と、
　前記単結晶シリコン基板に対する異方性ウェットエッチングにより前記貫通孔を拡大することで、ノズルテーパー部と、当該ノズルテーパー部の前記第１面と対向する第２面側の端部に連続するストレート連通部と、を形成する第６工程と、を含む。
　また、請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載のノズルプレートの製造方法であって、
　前記開口パターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより途中まで深掘り加工することで、ノズルストレート部を形成する第７工程と、
　前記ノズルストレート部の内面に沿ってノズルマスク層を形成する第８工程と、を前記第３工程と前記第５工程の間に行う。
　本発明に係るノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法によれば、ノズル開口部の高密度化と好適な射出特性を両立させることができる。
本実施形態に係る液滴吐出装置の概略斜視図である。 本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの主要部を示す分解斜視図である。 本実施形態に係るノズル流路を示すノズルプレートの拡大平面図である。 図３ＡのIIIB-IIIB線によるノズルプレートの断面図である。 変形例に係るノズルプレートの断面図である。 他の実施形態に係るノズル流路を示すノズルプレートの拡大平面図である。 他の実施形態に係るノズル流路を示すノズルプレートの拡大平面図である。 他の実施形態に係るノズル流路を示すノズルプレートの拡大平面図である。 他の実施形態に係るノズル流路を示すノズルプレートの断面図である。 他の実施形態に係るノズル流路を示すノズルプレートの断面図である。 第１実施形態に係るノズルプレートの製造方法の主要ステップを示すノズルプレートの断面図である。 第２実施形態に係るノズルプレートの製造方法の主要ステップを示すノズルプレートの断面図である。 第３実施形態に係るノズルプレートの製造方法の主要ステップを示すノズルプレートの断面図である。 第３実施形態に係るノズルプレートの製造方法の主要ステップの変形例を示すノズルプレートの断面図である。 第３実施形態に係るノズルプレートの製造方法の主要ステップの変形例を示すノズルプレートの断面図である。 変形例に係るノズルプレートの製造過程を示すノズルプレートの断面図である。 変形例に係るノズルプレートの製造過程を示すノズルプレートの断面図である。 圧電体プレートの１つのインク流路を示す拡大平面図である。 比較例に係るノズルプレートのノズル流路を示す拡大平面図である。 比較例に係るノズルプレートが接合されたインクジェットヘッドの前後方向に垂直な面の断面図である。 比較例に係るノズルプレートのノズル流路を示す拡大平面図である。 比較例に係るノズルプレートが接合されたインクジェットヘッドの前後方向に垂直な面の断面図である。 比較例に係るノズルプレートが接合されたインクジェットヘッドの左右方向に垂直な面の断面図である。 比較例に係るノズルプレートのノズル流路を示す拡大平面図である。 比較例に係るノズルプレートが接合されたインクジェットヘッドの前後方向に垂直な面の断面図である。 比較例に係るノズルプレートが接合されたインクジェットヘッドの左右方向に垂直な面の断面図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。また、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
〔インクジェット記録装置〕
　初めに、本実施形態に係る液滴吐出装置として、液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１０を備えるインクジェット記録装置１の構成例を開示する。
　以下の説明では、各図に示すように、インクジェット記録装置１における記録媒体Ｐの搬送方向を前後方向、記録媒体Ｐの搬送面において当該搬送方向に直行する方向を左右方向とし、前後方向及び左右方向に垂直な方向（インクの射出方向）を上下方向として説明する。また、インクジェットヘッド１０についても、インクジェット記録装置１に装着された状態を基準とした方向で説明する。
　図１は本実施形態に係るインクジェット記録装置１を示す概略斜視図である。インクジェット記録装置１は、紙などの記録媒体Ｐを、例えば搬送ベルトＴ１及び搬送ローラＴ２を備える搬送部Ｔにより、複数のユニットＵを通過して前後方向に搬送する。各ユニットＵには、複数のインクジェットヘッド１０が配置されており、それぞれのインクジェットヘッド１０から各色のインクが吐出されて記録媒体Ｐに印画を行う。
［インクジェットヘッド］
　図２は、１つのインクジェットヘッド１０の主要な構成を示す分解斜視図である。具体的には、図２には、ノズルプレート１１０と、流路プレート１２０と、圧電体プレート１３０と、配線プレート１４０とを有するヘッドチップ１００が示されている。また、図２には、ＦＰＣ２００（Flexible Printed Circuit；フレキシブルプリント基板）が示されている。ＦＰＣ２００は、配線プレート１４０と電気的に接続されている。
　なお、図２においては、ノズル開口部Ｎが上方となるように、すなわち、図１とは上下が反転するように描かれている。
［ヘッドチップ］
　図２に示されるように、ヘッドチップ１００は、各プレートが積層された構造を有している。
　ノズルプレート１１０、流路プレート１２０、圧電体プレート１３０及び配線プレート１４０は、いずれも左右方向に長尺な略四角柱状の板状部材である。
（ノズルプレート）
　ノズルプレート１１０は、上下方向に貫通する穴であるノズル流路１１１（図３Ａ参照）が左右方向に沿って列をなすように設けられた基板である。
　ノズルプレート１１０の下面側には、ノズル流路１１１の開口部であるノズル開口部Ｎが設けられている。すなわち、ノズルプレート１１０の下面側は、インクジェットヘッド１０の吐出面（第１面）Ｂａをなす。そして、当該ノズル開口部Ｎから、当該吐出面Ｂａに対して略垂直にインクが吐出される。
　ノズルプレート１１０及びノズル流路１１１の詳細については後述する。
（流路プレート）
　流路プレート１２０は、上下方向から見た形状がノズルプレート１１０とほぼ同一である直方体形状の板状部材である。
　流路プレート１２０には、貫通流路１２１と、個別排出流路１２２が設けられている。
　貫通流路１２１は、ノズル流路１１１に連通する流路である。また、個別排出流路１２２は、貫通流路１２１から分岐する流路である。
　流路プレート１２０の下方側の面にはノズルプレート１１０の吐出面Ｂａと対向する面である接着面（第２面）Ｂｂ（図３Ａ参照）が、接着剤を介して接着（固着）されている。また、流路プレート１２０の上方側の面には圧電体プレート１３０の下面が、接着剤を介して接着（固着）されている。
　流路プレート１２０は、例えばシリコン基板からなる。
（圧電体プレート）
　圧電体プレート１３０は、上下方向から見た形状がノズルプレート１１０とほぼ同一である直方体形状の板状部材である。
　圧電体プレート１３０には、圧力室１３１と、共通排出流路１３２と、垂直排出流路１３３が設けられている。
　圧力室１３１は、貫通流路１２１に連通する。また、共通排出流路１３２は、個別排出流路１２２に連通する。また、垂直排出流路１３３は、共通排出流路１３２に連通する。
　圧電体プレート１３０の材質は、セラミックスの圧電体（電圧の印加に応じて変形する部材）である。このような圧電体の例としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛などが挙げられる。
（配線プレート）
　配線プレート１４０は、圧電体プレート１３０の面積よりも大きな面積を有する平板状の基板である。
　配線プレート１４０には、インク供給流路１４１と、排出孔１４２が設けられている。
　インク供給流路１４１は、上面側の開口部である第１開口部１４１１を介して不図示のインク室と連通している。また、インク供給流路１４１は、下面側の第２開口部１４１２を介して圧力室１３１に連通する。また、排出孔１４２は、垂直排出流路１３３に連通する。
　配線プレート１４０は、その下方側の面が接着剤を介して圧電体プレート１３０の上方側の面に接着されている。
　配線プレート１４０としては、例えばガラス、セラミックス、シリコン、プラスチックなどの基板を用いることができる。
　配線プレート１４０の圧電体プレート１３０との接着面には、後述するインクチャネルの電極にそれぞれ接続される複数の配線が設けられている。また、配線プレート１４０のうち配線が設けられている端部には、ＦＰＣ２００が、例えばＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film；異方性導電フィルム）を介して接続される。
　不図示の駆動回路から出力された駆動信号は、ＦＰＣ２００上の配線２１０と、配線プレート１４０の配線を介して、インクチャネルの電極に供給される。
｛インクチャネル｝
　流路プレート１２０、圧電体プレート１３０及び配線プレート１４０が接合された状態では、貫通流路１２１、圧力室１３１及びインク供給流路１４１が一繋がりとなって、インクチャネルを構成する。インクチャネルは、上下方向から見てノズル流路１１１と重なる位置に設けられており、ノズル流路１１１に連通している。このように、インクチャネル及びノズル流路１１１は、それぞれインク流路を構成する。
　インクチャネルの内壁面には、不図示の電極が形成されている。隣り合うインクチャネルの電極に印加される駆動信号の電位差に応じて、インクチャネル間の壁面のうち圧電体プレート１３０の圧電体からなる部分が変位する。この壁面がせん断モード型（シアモード型）の変位を繰り返すことで、インクチャネル内のインクの圧力が変動する。そして、この圧力の変動に応じて圧力室１３１の容積が変化し、インクチャネル内のインクがノズル開口部Ｎから吐出される。すなわち、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、せん断モード型のインク吐出を行う。
｛インク排出流路｝
　また、個別排出流路１２２、共通排出流路１３２、垂直排出流路１３３及び排出孔１４２により、インク排出流路が構成される。インク室からインクチャネルに供給されたインクの一部は、当該インク排出流路を介してインクジェットヘッド１０の外部に排出させることができる。これにより、インクチャネル内の気泡や異物をインクとともにヘッドチップ１００の外部に排出することができる。
　なお、本発明に係るインクジェットヘッド１０において、流路プレート１２０は必須の構成ではない。すなわち、ノズルプレート１１０と圧電体プレート１３０とが直接接着される構成でも構わない。
　また、ヘッドチップ１００としては、上記したように、各プレートの接着面におけるインク流路の開口部が、互いに類似した形状であるのが好ましく、同一の形状であるのがなお好ましい。
　また、図２においては、左右方向に並んだノズル開口部Ｎの列が１列だけ設けられたノズルプレート１１０を示したが、これに限られない。すなわち、ノズル開口部Ｎの列は、前後方向に複数設けられていてもよい。
［ノズルプレート］
　図３Ａは、ノズルプレート１１０を接着面Ｂｂ側から見た、１つのノズル流路１１１を示す拡大平面図である。図３Ｂは、図３ＡのIIIB-IIIB線による、１つのノズル流路１１１を示す断面図である。
　ノズルプレート１１０は、単結晶シリコン基板Ｂによって構成される。
（単結晶シリコン基板）
　単結晶シリコン基板Ｂは、厚さが１００μｍ～７２５μｍ程度の単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる板状部材である。ノズルプレート１１０の基材として単結晶シリコン基板Ｂを用いることで、製造工程において高精度にノズル流路１１１の加工を行うことができる。そのため、位置の誤差や形状のばらつきの少ないノズル流路１１１を形成することができる。
（ノズル流路）
　ノズル流路１１１は、単結晶シリコン基板Ｂの吐出面Ｂａから接着面Ｂｂにかけて貫通した貫通孔である。図３Ｂに示すように、吐出面Ｂａから接着面Ｂｂに向けて、例えば、ノズル開口部Ｎと、ノズルストレート部１１１１と、ノズルテーパー部１１１２と、ストレート連通部１１１３と、を備える。
＜ノズル開口部＞
　ノズル開口部Ｎは、その形状が円形又は多角形の孔である。ノズル開口部Ｎは、単結晶シリコン基板Ｂの吐出面Ｂａ側にマトリクス状に配置され、接着面Ｂｂ側がノズルストレート部１１１１に連通している。
　例えばノズル開口部Ｎの形状が円形である場合、その直径は１５μｍ～４５μｍ程度とすることができる。
＜ノズルストレート部＞
　ノズルストレート部１１１１は、図３Ｂに示すように、ノズルテーパー部１１１２の吐出面Ｂａ側の端部と連続して形成されている。
　ノズルストレート部１１１１が設けられていると、ノズル開口部Ｎからインクを射出する際にかかる抵抗が大きくなり、メニスカスの振動が抑制されるため、メニスカス形状をより安定させることができる。
　なお、図３Ｂにおいては、ノズルストレート部１１１１における、インクの吐出方向に対して直交する方向（図３Ｂにおける左右方向）の断面積である流路面積が、上下方向に略一定である場合を例示しているが、これに限られない。
　例えば、ノズルストレート部１１１１が、ノズル中心軸に平行な軸となす角度は０°に限られず、当該角度が１５°よりも小さければ、テーパー状であってもよい。また、図４に示すように、ノズル中心軸に平行な軸となす角度がそれぞれ異なる複数の面１１１１ａ、１１１１ｂを備えるノズルストレート部１１１１としてもよい。ただし、メニスカス安定性の向上効果をより高める観点から、ノズルストレート部１１１１の流路面積の最大部は、ノズルテーパー部１１１２の吐出面Ｂａ側の端部の流路面積以下であるのが好ましい。
　また、ノズルストレート部１１１１の上下方向の長さ（ノズルストレート部１１１１の高さ）は５μｍ～５０μｍ程度であるのが望ましい。ノズルストレート部１１１１の高さが当該範囲内であることで、インクを射出する際に適切な抵抗が加わるようになる。
＜ノズルテーパー部＞
　ノズルテーパー部１１１２は、結晶面が｛１１１｝面の４つの面を含み、吐出面Ｂａから接着面Ｂｂに向かうにつれて流路面積が漸次広くなり、ノズル中心軸に平行な軸となす角度が１５°以上である、略一定の角度のテーパーを有する。ノズル流路１１１にノズルテーパー部１１１２を設けることで、高速駆動によりインクのメニスカスがノズル流路１１１の奥まで後退した際にも、メニスカス形状及びインク射出を安定させることができる。
　ノズル流路１１１においては、図３Ｂに示す、吐出面Ｂａからノズルテーパー部１１１２の接着面Ｂｂ側の端部までの高さであるテーパー高さｈが２０μｍ以上となるような箇所を少なくとも備えている、すなわち、テーパー高さｈの最大長が２０μｍ以上であるのが好ましい。テーパー高さｈの最大長が２０μｍ以上であることで、ノズルテーパー部１１１２のインクのメニスカス形状を安定させる効果が十分に得ることができる。
　なお、図３Ｂに示すように、ノズル流路１１１がノズルストレート部１１１１を備える場合、テーパー高さｈにはノズルストレート部１１１１の高さを含む。
　また、ノズルテーパー部１１１２は、あくまで結晶面が｛１１１｝面の４つの面を含んでいればよい。ノズルテーパー部１１１２は、例えば結晶面が｛１１１｝面とは異なる面であり、ノズル中心軸に平行な軸との角度が異なる他の面を含んでも構わない。
　また一方で、ノズルテーパー部１１１２は、結晶面が｛１１１｝面の４つの面のみで構成されていてもよい。具体的には、ノズルテーパー部１１１２とストレート連通部１１１３の接続部に、吐出面Ｂａと略平行な面（テラス平面）が存在している場合は、ノズルテーパー部１１１２が、結晶面が｛１１１｝面の４つの面のみで構成されるという構成と、後述するストレート連通部１１１３の構成を共に満たすことができる。
＜ストレート連通部＞
　ストレート連通部１１１３は、ノズルテーパー部１１１２の接着面Ｂｂ側の端部と連続し、接着面Ｂｂまで設けられる。
　図３Ａに示すように、ストレート連通部１１１３は、対向する１組の面が略平行である。また、ストレート連通部１１１３を構成する面は、接着面Ｂｂと交わる辺のうち、対向する１組の面の辺の長さが他の面の辺よりも長くなるように構成されている。そして、接着面Ｂｂにおける開口部の形状は細長状となっている。
　このように、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状が細長状であることで、ノズルプレート１１０におけるノズル開口部Ｎの密度をより高めることができる。
（側壁マスク層）
　側壁マスク層１１２は、後述するノズル流路１１１の形成工程において、ノズル流路１１１に隣接して形成される貫通孔（後述するスリットＳ）を塞ぐ。そして、ノズルプレート１１０の使用時に、当該貫通孔からインクが流出してしまうのを防ぐ役割を果たす。
　側壁マスク層１１２は、図３Ｂに示すように、ノズルテーパー部１１１２とストレート連通部１１１３が交わる部分に、ストレート連通部１１１３の内面に沿うように設けられる。
　側壁マスク層１１２を形成する材料としては、特に制限は無い。例えばＳｉＯ2（酸化ケイ素）等の酸化物や、Ａｌ（アルミニウム）やＣｒ（クロム）等による金属メッキあるいは樹脂等を用いることができる。
　また、側壁マスク層１１２の幅は０．１μｍ～５０μｍであるのが好ましい。また、側壁マスク層１１２の幅は、０．５μｍ～２０μｍであるのが特に好ましい。側壁マスク層１１２の幅が０．５μｍ以上であれば、後述するストレート連通部１１１３の形成工程において、異方性ウェットエッチング（ＷＥ）の進行をストップさせる効果が高まる。また、側壁マスク層１１２の幅が２０μｍ以下であれば、形成が容易になるからである。
　特に、側壁マスク層１１２が酸化物からなる場合は、その幅は０．５μｍ～５μｍであるのが好ましい。側壁マスク層１１２の幅が５μｍ以下であれば、熱酸化法による形成を短時間かつ低コストに行うことができるからである。
　また、側壁マスク層１１２としては、図３Ｂに示すように、その幅が吐出面Ｂａ及び接着面Ｂｂのうち一方の面から他方の面にかけて徐々に幅狭となるように形成されているのが好ましい。具体的には、一方の面の側の先端の幅よりも、他方の面の側の先端の幅が２０％以上細くなっているのが好ましい。
　側壁マスク層１１２がこのような形状であることで、後述する側壁マスク層１１２の形成工程において、側壁マスク層１１２がボイドなく埋まりやすくなる。
　また、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状が細長状をなす場合、ストレート連通部１１１３を構成する面が接着面Ｂｂと交わる辺のうち、対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長い面の結晶面は、図３Ａに示すように単結晶シリコン基板Ｂの略｛１０１｝面で構成される、あるいは図５Ａに示すように、単結晶シリコン基板Ｂの略｛１００｝面で構成されるのが好ましい。
　当該構成とすると、図３Ａ及び図５Ａに示すように、ノズルテーパー部１１１２が左右対称となる。結果、ノズル流路１１１におけるインクの流れの対称性が保たれ、射出角度がより安定するようになる。
　なお、ストレート連通部１１１３は、結晶面が単結晶シリコン基板Ｂの略｛１０１｝面又は略｛１００｝面で構成される構成に限られない。
　また、図３Ａにおいては、ストレート連通部１１１３の対向する１組の略｛１０１｝面が略平行であり、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状が細長状となる構成を図示したが、これに限られない。例えば、図５Ｂに示すように、対向するいずれの面も略平行とせず、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状を円状としても構わない。また、図５Ｃに示すように、対向する面同士を全て略平行として、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状を長方形状としても構わない。
　また、図６に示すように、ノズルプレート１１０としては、ストレート連通部１１１３に隣接した部分の側壁マスク層１１２は除去されていても構わない。少なくともノズルテーパー部１１１２とストレート連通部１１１３とが交わる部分から吐出面Ｂａの間の少なくとも一部に側壁マスク層１１２が残存していれば、インク漏れを抑制することが可能である。
　また、図３Ｂ及び図４においては側壁マスク層１１２が単結晶シリコン基板Ｂを貫通するように形成されている場合を図示したが、これに限られない。
　また、図３Ａと図５Ａから図５Ｃにおいては、ノズル開口部Ｎが略正方形状である場合を図示したが、これに限られない。ノズル流路１１１がノズルストレート部１１１１を備える場合は、ノズル開口部Ｎは円形状や多角形状など任意の形状としてもよい。
　また、図７に示すように、ノズル流路１１１としては、少なくとも、ノズル開口部Ｎと、ノズルテーパー部１１１２と、ストレート連通部１１１３と、を備えていればよい。
　また、上記においてはインクジェットヘッド１０に取り付けられ、インクを吐出するノズルプレート１１０を例示したが、当該ノズルプレート１１０から吐出する液体はインクに限られない。
〔発明の効果〕
　以上に示すように、本実施形態に係るノズルプレート１１０は、単結晶シリコン基板Ｂの第１面Ｂａに、液滴を吐出するためのノズル開口部Ｎが形成されたノズル流路１１１を複数備えるノズルプレート１１０であって、ノズル流路１１１は、第１面Ｂａから第１面Ｂａに対向する第２面Ｂｂに向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部１１１２と、ノズルテーパー部１１１２の第２面Ｂｂ側の端部に連続し、対向する１組の面が略平行であるストレート連通部１１１３と、を備え、ストレート連通部１１１３を構成する面が第２面Ｂｂと交わる辺のうち、対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長く、ノズルテーパー部１１１２は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面を含む。
　当該構成によれば、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状が細長状となり、ノズルプレート１１０におけるノズル開口部Ｎの密度を高めることができる。また、上下方向に垂直な面の断面の形状が長方形状であるインク流路を有する他のプレートと接合した際に、インク流路とノズル流路１１１の接合部の形状が略一致するため、射出特性が向上する。
　また、ストレート連通部１１１３を構成する面が第２面Ｂｂと交わる辺のうち、対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長い面の結晶面が略｛１０１｝面または略｛１００｝面により構成されている。
　当該構成によれば、ノズルテーパー部１１１２が左右対称となり、液体の流れの対称性が保たれるため、射出角度がより安定する。
　また、本実施形態に係るノズルプレート１１０は、単結晶シリコン基板Ｂの第１面Ｂａに、液滴を吐出するためのノズル開口部Ｎが形成されたノズル流路１１１を複数備えるノズルプレート１１０であって、ノズル流路１１１は、第１面Ｂａから第１面Ｂａに対向する第２面Ｂｂに向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部１１１２と、ノズルテーパー部１１１２の第２面Ｂｂ側の端部に連続して第２面Ｂｂまで設けられるストレート連通部１１１３と、を備え、ノズルテーパー部１１１２とストレート連通部１１１３が交わる部分から第１面Ｂａの間の少なくとも一部に側壁マスク層１１２を備え、ノズルテーパー部１１１２は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面を含む。
　当該構成によれば、ノズル流路１１１に隣接して形成される貫通孔を塞ぎ、当該貫通孔から液体が流出するのを防ぐことができる。
　また、側壁マスク層１１２は、第１面Ｂａから第２面Ｂｂまたは第２面Ｂｂから第１面Ｂａに向かうにつれて徐々に幅狭となるような形状である。
　当該構成によれば、側壁マスク層１１２がボイドなく埋まりやすい為、ノズル流路１１１に隣接して形成される貫通孔から液体が流出するのをより防ぐことができるようになる。
　また、ノズル流路１１１は、ノズルテーパー部１１１２の第１面側Ｂａの端部に連続したノズルストレート部１１１１を備える。
　当該構成によれば、液滴吐出の際の抵抗が大きくなり、メニスカスの振動を抑制させてメニスカス形状をより安定させることができ、射出安定性を向上させることができる。
　また、ノズルストレート部１１１１は、流路面積の最大部が、ノズルテーパー部１１１２の第１面Ｂａ側の端部の流路面積以下である。
　当該構成によれば、ノズルストレート部１１１１を備えることによる、メニスカス安定性の向上効果をより高めることができる。
　また、第１面Ｂａから、ノズルテーパー部１１１２の第２面側Ｂｂの端部までのテーパー高さｈの最大長は２０μｍ以上である。
　当該構成によれば、液滴吐出の際の抵抗が大きくなり、メニスカスの振動を抑制させてメニスカス形状をより安定させることができ、射出安定性を向上させることができる。
〔ノズルプレートの製造方法〕
［第１実施形態］
　次いで、上記したようなノズルプレート１１０の第１実施形態に係る製造方法について、図８を元に説明する。
　第１実施形態に係るノズルプレートの製造方法は、液滴吐出ヘッド１０のノズルプレート１１０の製造方法であり、図８に示すＡ－１工程からＡ－７工程を含む。そして、少なくともノズル開口部Ｎと、ノズルテーパー部１１１２及びストレート連通部１１１３を備えるノズル流路１１１が形成されたノズルプレート１１０を製造する。
（Ａ－１工程）
　初めに、Ａ－１工程（第１工程）として、表面の結晶方位が｛１００｝面である単結晶シリコン基板Ｂの吐出面（第１面）Ｂａに、表面マスク層１１３を一様に形成する。
＜表面マスク層＞
　表面マスク層１１３を形成する材料としては、側壁マスク層１１２と同様に、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ、Ｃｒあるいは樹脂等を用いることができる。
　表面マスク層１１３の形成方法としては、例えば、ＳｉＯ2から構成されるマスク層の形成に関しては、熱酸化法やＣＶＤ法（Chemical　Vaper  Deposition（化学蒸着、化学気相成長法））を適用することができる。好ましくは、熱酸化法によるＳｉＯ2である。ＳｉＯ2は単結晶シリコン基板Ｂとの密着性が良く、後述する異方性ウェットエッチング（ＷＥ）の際にサイドエッチングを防ぐ効果があるからである。
　なお、表面マスク層１１３は、図８に示すような単層構成であってもよく、多層構成であってもよい。
（Ａ－２工程）
　次に、Ａ－２工程（第２工程）として、表面マスク層１１３に、後述するスリットＳとなるスリットパターン１１５を形成する。
　具体的には、初めに周知のフォトリソグラフィ技法により表面マスク層１１３の上にレジストパターンを形成する。
＜レジストパターン＞
　レジストパターンの形成には、ポジ型フォトレジスト又はネガ型フォトレジストを用いることができる。ポジ型フォトレジスト及びネガ型フォトレジストとしては、公知の材料を用いることができる。例えば、ネガ型フォトレジストとしては、日本ゼオン社製のZPN-1150-90を用いることができる。また、ポジ型フォトレジストとしては、東京応化工業社製のOFPR-800LB、同OEBR-CAP112PMを用いることができる。
　レジスト層はスピンコーター等を用いて、所定の厚みになるように塗布して形成する。その後、１１０℃で９０秒等の条件でプリベーク処理を行う。
　密着性向上のため、レジスト塗布の前に、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）処理を施してもよい。ＨＭＤＳ処理とは、ヘキサメチルジシラザンと呼ばれる有機材料で、例えば、ＯＡＰ（ヘキサメチルジシラザン、東京応化工業株式会社製）などが使用できる。レジスト塗布と同様に、スピンコーターで塗布しても良いし、ヘキサメチルジシラザン蒸気に曝しても密着性向上の効果が期待できる。
　レジスト層の形成後、所定のマスクを使用し、アライナー等でレジスト層を露光する。例えば、コンタクトアライナーの場合、約５０ｍＪ／ｃｍ2の光量で行う。その後、現像液（例えば、東京応化工業株式会社製　NMD-3に６０秒～９０秒）に浸漬し、上記レジスト層の感光部を除去することにより、表面マスク層１１３の上に、レジストパターンを形成する。
　レジストパターンの形成後、当該レジストパターンをマスクとして表面マスク層１１３をドライエッチング（ＤＥ１）することによりスリットパターン１１５を形成する。スリットパターン１１５の形成後、レジストパターンは除去する。
＜ドライエッチング＞
　ドライエッチング（ＤＥ１）としては、ＲＩＥ（Reactive　Ion  Etching）装置や、放電形式に誘導結合方式を採用したドライエッチング装置であるＩＣＰ（Inductively  Coupled　Plasma）－ＲＩＥエッチング装置等のドライエッチング装置を用いて行うことができる。また、プロセスガスとして、ＣＨＦ3（トリフルオロメタン）やＣＦ4（四フッ化メタン）等を用いることができる。
　一例としては、サムコ株式会社製のドライエッチング装置であるRIE-100Cを用い、ＣＨＦ3ガス流量を８０ｓｃｃｍ、圧力を３Ｐａ、ＲＦパワーを９０Ｗの条件で、所定の時間でエッチングすることにより、スリットパターン１１５を形成することができる。
＜レジストパターンの除去＞
　また、レジストパターンの除去方法としては、例えば、アセトンや酸溶液を用いたウェットプロセスや、酸素プラズマを用いたドライプロセスにより除去することができる。
（Ａ－３工程、Ａ―４工程）
　次に、Ａ－３工程（第３工程）として、スリットパターン１１５下にある単結晶シリコン基板Ｂを、表面からドライエッチング（ＤＥ２）により貫通加工することで、スリットＳを形成する。そして、Ａ－４工程（第４工程）として、当該スリットＳに側壁マスク層１１２を形成する。
　このとき、ドライエッチング（ＤＥ２）は、放電形式に誘導結合方式（Inductively  Coupled　Plasma）を採用したＩＣＰ－ＲＩＥエッチング装置を用いて行うことができる。
＜ボッシュプロセス＞
　また、プロセスガスには、ＳＦ6（六フッ化硫黄）、Ｃ4Ｆ8（八フッ化シクロブタン）、Ｏ2（酸素）などを用い、成膜とエッチングをサイクル的に繰り返す、ボッシュプロセスを使用することで、高精度で垂直なスリットＳを形成することができる。
　なお、スリットＳとしては、いずれの箇所においても上下方向に垂直な面の断面の幅が等しくなるようにスリットＳを形成してもよい。しかしこの場合、側壁マスク層１１２の形成にあたって、手前側のマスクでスリットＳが塞がりやすくなり、奥側にボイドが形成されるおそれを有する。そこで、図８に示すように、単結晶シリコン基板Ｂの一面から他面にかけて徐々に幅狭となるようにスリットＳを形成すると、ボイドの無い側壁マスク層１１２を形成しやすくなる。そして、後述するＡ－７工程における異方性ウェットエッチング（ＷＥ）の際に、より精度の高いストレート連通部１１１３を形成することができるので好ましい。
　また、側壁マスク層１１２の形成方法としては、例えば、ＳｉＯ2から構成される熱酸化法を適用することができる。
（Ａ－５工程）
　次に、Ａ－５工程（第５工程）として、表面マスク層１１３に、ノズル開口部Ｎとなる円形若しくは多角形の開口パターン１１４を形成する。
　開口パターン１１４の形成方法は、Ａ－２工程におけるスリットパターン１１５の形成方法と同様である。
（Ａ－６工程）
　次に、Ａ－６工程（第６工程）として、開口パターン１１４下にある単結晶シリコン基板Ｂを、表面からドライエッチング（ＤＥ２）により貫通加工することで、貫通孔を形成する。
（Ａ－７工程）
　最後に、Ａ－７工程（第７工程）として、異方性ウェットエッチング（ＷＥ）によって当該貫通孔を拡大する。そして、ノズルテーパー部１１１２と、当該ノズルテーパー部１１１２に連通するストレート連通部１１１３とを形成する。
＜異方性ウェットエッチング＞
　異方性ウェットエッチング（ＷＥ）においては、ＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）等のアルカリ性水溶液を用いる。単結晶シリコン基板Ｂにおいては、ノズルテーパー部１１１２が、エッチング速度が極端に遅い｛１１１｝面となる。そのため、ノズル中心軸に平行な軸となす角度が３５．３°のノズルテーパー部１１１２が形成される。
　そして、エッチングが進行して、ノズルテーパー部１１１２が側壁マスク層１１２と当接する箇所まで形成されると、側壁マスク層１１２がエッチングの進行を制御し、ノズル流路１１１の拡大を抑制する。そのため、面Ｆ１が側壁マスク層１１２と当接した箇所から、側壁マスク層１１２に沿った内面Ｆ２にストレート連通部１１１３が形成される。
〔発明の効果〕
　以上に示すような本発明の第１実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法によれば、スリットＳに形成した側壁マスク層１１２により、単結晶シリコン基板Ｂへの異方性ウェットエッチング（ＷＥ）によるノズル流路１１１の拡大を制御することができる。すなわち、スリットＳ及び側壁マスク層１１２の形成箇所に応じて、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状を任意の形状とすることができる。
　そのため、例えば流路プレート１２０のインク流路の上下方向に垂直な面の断面の形状が長方形状である場合、これに合わせて、ストレート連通部１１１３を構成する面が接着面（第２面）Ｂｂと交わる辺のうち、対向する１組の面の長さが他の面の辺の長さよりも長くなるように、スリットＳ及び側壁マスク層１１２を形成することで、ノズル流路１１１の接着面Ｂｂ側の開口部の形状を細長状とすることができる。
　したがって、他のプレートに接着した際に、他のプレートのインク流路とノズルプレート１１０のノズル流路１１１の接合部の形状不一致による射出特性の悪化を防ぐことができる。また、ノズルプレート１１０におけるノズル開口部Ｎの密度を高めることができる。
［第２実施形態］
　次に、第２実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法について、図９を元に説明する。
　第２実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法は、図９に示すＢ－１工程からＢ－６工程を含む。なお、以下の説明において、第１実施形態に係るノズルプレートの製造工程と重複する内容については、詳細な説明を省略する。
（Ｂ－１工程、Ｂ－２工程）
　Ｂ－１工程（第１工程）で表面の結晶方位が｛１００｝面である単結晶シリコン基板Ｂの表面に表面マスク層１１３を一様に形成する。Ｂ－１工程後、Ｂ－２工程（第２工程）として、表面マスク層１１３に、開口パターン１１４及びスリットパターン１１５を同時に形成する。
　開口パターン１１４及びスリットパターン１１５の形成方法はＡ－２工程及びＡ－５工程と同様である。
　当該Ｂ－２工程において、ノズル開口部Ｎ用のパターニングとスリットＳ用のパターニングを同時に行うことで、ノズル開口部ＮとスリットＳの位置関係を保ちやすくすることができる。
（Ｂ－３工程）
　次に、Ｂ－３工程（第３工程）として、スリットＳを形成する。スリットＳの形成方法は、Ａ－３工程と同様である。
　ただし、スリットパターン１１５下の単結晶シリコン基板Ｂを、表面からドライエッチング（ＤＥ２）する際に、開口パターン１１４下の単結晶シリコン基板Ｂにもエッチングが行われてしまうおそれがある。そこで、予めレジスト層等によって開口パターン１１４を保護し、スリットＳの形成後に当該レジスト層を除去するのが好ましい。
（Ｂ－４工程）
　次に、Ｂ－４工程（第４工程）として、スリットＳに側壁マスク層１１２を形成する。側壁マスク層１１２の材料及び形成方法はＡ－４工程と同様である。
　なお、側壁マスク層１１２の形成に際して、開口パターン１１４にもマスク層が形成されてしまった場合は、ＲＩＥ装置等によってエッチングを行うことで、これを除去する。
（Ｂ－５工程、Ｂ－６工程）
　次に、Ａ－６工程と同様に、Ｂ－５工程（第５工程）として、開口パターン１１４下の単結晶シリコン基板Ｂをドライエッチング（ＤＥ２）により貫通加工することで貫通孔を形成する。そして、Ａ－７工程と同様に、Ｂ－６工程（第６工程）として、当該貫通孔を異方性ウェットエッチング（ＷＥ）することで、ノズル開口部Ｎと、ノズルテーパー部１１１２と、面Ｆ１が側壁マスク層１１２と当接した箇所から、側壁マスク層１１２に沿った内面Ｆ２にストレート連通部１１１３が形成されたノズル流路１１１を形成する。
〔発明の効果〕
　以上に示すような、第２実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法においては、Ｂ－２工程において開口パターン１１４及びスリットパターン１１５を同時に形成する。そのため、ノズル開口部ＮとスリットＳが対称性を保ちやすくなり、より射出角度の安定するノズル流路１１１を形成することができるようになる。
［第３実施形態］
　次に本発明の第３実施形態に係るノズルプレートの製造方法及びこれにより製造されるノズルプレートについて、図１０を元に説明する。
　第３実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法は、第１実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法のＡ－５工程とＡ－６工程の間にＡ－８工程及びＡ－９工程を行う。したがって、Ａ－１工程からＡ－７工程については、その詳細な説明を省略する。
（Ａ－８工程）
　第３実施形態に係るノズルプレートの製造方法の主要ステップを図１０に示す。
　Ａ－５工程で開口パターン１１４を形成した後、Ａ―８工程（第８工程）として、予定するノズルストレート部１１１１の長さ分だけ、開口パターン１１４下の単結晶シリコン基板Ｂを、表面からドライエッチング（ＤＥ２）することで、ノズルストレート部１１１１を形成する。
（Ａ－９工程）
　次に、Ａ－９工程（第９工程）として、ノズルストレート部１１１１の内面に沿ってノズルマスク層１１６を形成する。ノズルマスク層１１６の材料及び形成方法は、Ａ－１工程における表面マスク層１１３の材料及び形成方法と同様である。
　その後、ノズルストレート部１１１１の底部に形成されたノズルマスク層１１６を除去する。ノズルストレート部１１１１の底部のノズルマスク層１１６は、ＲＩＥ装置等によるエッチングを行うことで除去することができる。この時、ノズルストレート部１１１１の側壁のノズルマスク層１１６はドライエッチングでは除去し難い為、底部のノズルマスク層１１６が先行してエッチングされる。
　なお、ドライエッチング条件として低圧力や高バイアスとすることで、より側壁のノズルマスク層１１６がエッチングされ難くすることも可能である。
（Ａ－６工程、Ａ－７工程）
　そして、上記第１実施形態と同様にＡ－６工程及びＡ－７工程を実施する。
　Ａ－６工程ではノズルストレート部１１１１下の単結晶シリコン基板Ｂを、表面からドライエッチング（ＤＥ２）することで、貫通孔を形成する。
　Ａ－７工程では、当該貫通孔を異方性ウェットエッチング（ＷＥ）により拡大する。このとき、ノズルストレート部１１１１は、ノズルマスク層１１６で護られてエッチングの進行が抑制される。そのため、ノズルストレート部１１１１はエッチングされずに残存し、ノズルストレート部１１１１を備えるノズル流路１１１が形成される。
〔発明の効果〕
　以上に示すような、第３実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法によれば、ノズル流路１１１に形成したノズルマスク層１１６が、異方性ウェットエッチング（ＷＥ）の際にエッチングの進行を抑制する。そのため、ノズル流路１１１に所望の長さのノズルストレート部１１１１を形成することができる。
　なお、第３実施形態においては、Ａ－８工程において、加工条件（例えば時間、パワー、圧力、ガス流量等）を変えてドライエッチング（ＤＥ２）を行うことで、ノズル中心軸に平行な軸との角度がそれぞれ異なる複数の面によって構成されるノズルストレート部１１１１を設けることができる。
　また、第３実施形態においては、Ａ－５工程とＡ－６工程の間にＡ－８工程とＡ－９工程を行うことで、ノズルストレート部１１１１を備えるノズル流路１１１を形成したが、これに限られない。
　例えば、図１１に示すように、Ｂ－４工程とＢ－５工程の間に、予定するノズルストレート部１１１１の長さ分だけドライエッチング（ＤＥ２）することで、ノズルストレート部１１１１を形成するＢ－７工程（第７工程）と、ノズルストレート部１１１１の内面に沿ってノズルマスク層１１６を形成するＢ－８工程（第８工程）を行い、ノズルストレート部１１１１を備えるノズル流路１１１を形成してもよい。
　またこのとき、図１２に示すように、Ｂ－７工程は、Ｂ－３工程とＢ－４工程の間に行ってもよい。このようにすることで、Ｂ－４工程において側壁マスク層１１２とノズルマスク層１１６を同時に形成することができ、Ｂ－８工程を簡略化することが出来る。
　なお、Ｂ－７工程のドライエッチング（ＤＥ２）において、スリットＳの形状に悪影響がある場合には、Ｂ－３工程の後にスリットＳに厚み０．１μｍの熱酸化を行い、その後、Ｂ－７工程を行っても良い。
　また、上記の各実施形態においては、スリットＳはスリットパターン１１５下の単結晶シリコン基板Ｂをドライエッチング（ＤＥ２）により貫通加工することで設けるものとしたが、これに限られない。スリットＳは途中まで深掘り加工することによる長穴であっても構わない。
　また、ノズル流路１１１のうち、側壁マスク層１１２を形成していない側においては、途中で異方性ウェットエッチング（ＷＥ）を停止するように時間制御することで、ノズルテーパー部１１１２とストレート連通部１１１３を形成してもよい。あるいは、最後まで異方性ウェットエッチング（ＷＥ）を継続することでノズルテーパー部１１１２のみを形成してもよい。
　また、異方性ウェットエッチング（ＷＥ）によりストレート連通部１１１３を形成した後、ノズル流路１１１内の側壁マスク層１１２及びノズルマスク層１１６を含むマスク層を除去する工程を行ってもよい。例えばマスク層がＳｉＯ2で形成されている場合はフッ酸により除去することができる。
　なお、マスク層を除去した場合、側壁マスク層１１２のうち、ストレート連通部１１１３の内面に隣接した部分の側壁マスク層１１２は全て除去される。しかし、ストレート連通部１１１３とノズルテーパー部１１１２とが交わる部分から吐出面Ｂａの間の側壁マスク層１１２は、表面部分のみが除去されるにとどまる。したがって、マスク層の除去工程を行っても、例えば貫通孔であるスリットＳからインクが流出することはない。
　また、図８から図１１においては、スリットＳを吐出面Ｂａ側から形成する場合を図示したが、これに限られない。スリットＳは、接着面Ｂｂ側から形成するようにしても構わない。
　ただし、貫通加工ではなく深掘り加工によりスリットＳを形成する場合は、ストレート連通部１１１３を形成したい部分までドライエッチング（ＤＥ２）を行い、異方性ウェットエッチング（ＷＥ）をストップさせたい部分まで側壁マスク層１１２を形成しておく必要がある。これは、単結晶シリコン基板Ｂの吐出面Ｂａと接着面Ｂｂのうち、どちら側からスリットＳを形成する場合であっても同様である。
　また、貫通加工によりスリットＳを形成する方法としては、吐出面Ｂａ側又は接着面Ｂｂ側から一気に貫通加工をする方法に限られない。例えば図１３に示すように、吐出面Ｂａ側から深掘り加工を行い、接着面Ｂｂ側からも深掘り加工を行うことで、貫通孔であるスリットＳを形成し、その後当該スリットＳに側壁マスク層１１２を形成しても良い。またこのとき、図１４に示すように、接着面Ｂｂ側で予めストレート連通部１１１３となる部分を加工しておいても良い。
　また、インク吐出に長期使用するため、ノズルプレート１１０に保護膜を形成してもよい。
　この場合、Ａ－７工程又はＢ－６工程の後に、ノズル流路１１１内を含む表面を被覆する保護膜を形成する工程を行う。
　保護膜としては、インクとの接触により溶解しない材質のもの、例えば、金属酸化膜（五酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム等）や、金属酸化膜にシリコンを含有させた金属シリケート膜（タンタルシリケート、ハフニウムシリケート、ニオブシリケート、チタンシリケート、ジルコニウムシリケート等）やマスク層の形成に用いた材料を選択して用いることができる。また、保護膜として、ポリイミド、ポリアミド、パリレン等の有機膜を用いても良い。
　保護膜の厚さは、特には限られないが、例えば０．０５μｍ～２０μｍとすることができる。
　次に、本発明の実施例及び比較例について、好ましい構成を評価した結果を説明する。以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［サンプル作成］
　以下の各実施例、比較例の通りに形成したノズル流路１１１を１０００個有するノズルプレート１１０を製造した。そして、各ノズルプレート１１０を厚み１７５μｍまで研削した。そして、図１５に示すような、インク流路の上下方向に垂直な面の断面の形状が、５０μｍ×２５０μｍの長方形状である圧電体プレート１３０と接合させてインクジェットヘッド１０を形成し、当該インクジェットヘッド１０をインクジェット記録装置１に搭載した。
（実施例１）
　下記のＡ－１工程からＡ－７工程によりノズル流路１１１を形成した。
　Ａ－１工程：表面の結晶方位が｛１００｝面で、厚み４００μｍである単結晶シリコン基板Ｂの吐出面Ｂａに、熱酸化により表面マスク層１１３を形成した。
　Ａ－２工程：表面マスク層１１３上にスリットパターン１１５を形成した。
　Ａ－３工程：スリットパターン１１５下の単結晶シリコン基板Ｂをドライエッチング（ＤＥ２）することでスリットＳを形成した。
　Ａ－４工程：スリットＳに側壁マスク層１１２を形成した。
　なお、Ａ－２工程からＡ－４工程においては、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状が図３Ａに示すような５０μｍ×２５０μｍの細長状となるように、幅２μｍの平行な２つの側壁マスク層１１２を形成した。また、スリットＳはＳｉ深掘り装置によるボッシュプロセスで形成した。
　Ａ－５工程：表面マスク層１１３下の単結晶シリコン基板Ｂを、ＲＩＥ装置によって表面からドライエッチング（ＤＥ１）することで、３０μｍ×３０μｍの正方形状の開口パターン１１４を形成した。なお、エッチングガスにはＣＨＦ3を用いた。
　Ａ－６工程：開口パターン１１４下の単結晶シリコン基板Ｂを、Ｓｉ深掘り装置によって表面からドライエッチング（ＤＥ２）することで貫通孔を形成した。
　Ａ－７工程：貫通孔に対してＫＯＨ溶液による異方性ウェットエッチング（ＷＥ）を行って、結晶面が｛１１１｝面である４つのノズルテーパー部１１１２と、結晶面が当該ノズルテーパー部１１１２の接着面Ｂｂ側の端部と連続した｛１０１｝面により構成されるストレート連通部１１１３を形成した。
（実施例２）
　Ａ－２工程からＡ－４工程において、図５Ｃに示すように、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状が５０μｍ×２５０μｍの長方形状となるように、スリットＳ及び側壁マスク層１１２を形成した。
　その他の条件は実施例１と同様である。
（実施例３）
　Ａ－５工程とＡ－６工程の間に下記Ａ－８工程及びＡ－９工程を行って、ノズルストレート部１１１１を備えるノズル流路１１１を形成した。その他の条件は実施例２と同様である。
　Ａ－８工程：開口パターン１１４下の単結晶シリコン基板Ｂを、Ｓｉ深掘り装置によって表面からドライエッチング（ＤＥ２）することで、深さ２０μｍのノズルストレート部１１１１を形成した。
　Ａ－９工程：単結晶シリコン基板Ｂに熱酸化を行った後、ＲＩＥ装置によりノズルストレート部１１１１の底部の酸化膜のみ除去した。
（実施例４）
　Ａ－２工程からＡ－４工程において、吐出面Ｂａと接着面Ｂｂを固定させた状態で単結晶シリコン基板Ｂを４５°回転させてからスリットＳ及び側壁マスク層１１２を形成し、図５Ａに示すように、｛１００｝面により構成されるストレート連通部１１１３を形成した。
　その他の条件は実施例２と同様である。
（実施例５）
　Ａ－３工程及びＡ－４工程において、吐出面Ｂａから接着面Ｂｂに向かうにつれて徐々に幅狭となるようにスリットＳ及び側壁マスク層１１２を形成した。
　具体的には、スリットＳの形成時に、吐出面Ｂａ側の幅が３μｍ、接着面Ｂｂ側の幅が１μｍとなるように、ドライエッチング（ＤＥ２）を行った。
　その他の条件は実施例２と同様である。
（実施例６）
　Ａ－７工程において、ストレート連通部１１１３の結晶面を単結晶シリコン基板Ｂの｛１００｝面にも｛１０１｝面にもせず、ノズルテーパー部１１１２が左右非対称となるようにノズル流路１１１を形成した。
　その他の条件は実施例２と同様である。
（実施例７）
　下記Ｂ－１工程からＢ－６工程によってノズル流路１１１を形成した。その他の条件は実施例２と同様である。
　Ｂ－１工程：単結晶シリコン基板Ｂの表面に、熱酸化により表面マスク層１１３を形成した。
　Ｂ－２工程：表面マスク層１１３下の単結晶シリコン基板Ｂを、ＲＩＥ装置によって表面からドライエッチング（ＤＥ１）することで、開口パターン１１４とスリットパターン１１５を同時に形成した。
　Ｂ－３工程：開口パターン１１４をレジスト層で覆った上で、スリットパターン１１５下の単結晶シリコン基板Ｂを、Ｓｉ深掘り装置によって表面からドライエッチング（ＤＥ２）することで、深さ１８０μｍまで深掘り加工を行い、スリットＳを形成した。その後開口パターン１１４を覆ったレジスト層を除去した。
　Ｂ－４工程：スリットＳを熱酸化することで側壁マスク層１１２を形成した。このとき、開口パターン１１４にも酸化膜が形成されたが、ＲＩＥ装置でエッチングすることで除去した。
　Ｂ－５工程：開口パターン１１４下の単結晶シリコン基板Ｂを、表面からドライエッチング（ＤＥ２）することで貫通加工を行い、貫通孔を形成した。
　Ｂ－６工程：貫通孔に対してＫＯＨ溶液による異方性ウェットエッチング（ＷＥ）を行って、結晶面が｛１１１｝面である４つのノズルテーパー部１１１２と、結晶面が当該ノズルテーパー部１１１２の接着面Ｂｂ側の端部と連続した｛１０１｝面により構成されるストレート連通部１１１３を形成した。
（実施例８－１）
　Ｂ－４工程とＢ－５工程の間に下記Ｂ－７工程及びＢ－８工程を行って、ノズルストレート部１１１１を備えるノズル流路１１１を形成した。その他の条件は実施例７と同様である。
　Ｂ－７工程：開口パターン１１４下の単結晶シリコン基板Ｂを、Ｓｉ深掘り装置によって表面からドライエッチング（ＤＥ２）により２０μｍ深掘り加工することで、ノズルストレート部１１１１を形成した。
　Ｂ－８工程：単結晶シリコン基板Ｂを熱酸化することで、ノズルストレート部１１１１にノズルマスク層１１６を形成し、ＲＩＥ装置によって、ノズルストレート部１１１１の底面の酸化膜のみ除去した。
（実施例８－２）
　Ｂ－３工程とＢ－４工程の間に下記Ｂ－７工程、Ｂ－４工程とＢ－５工程の間に下記Ｂ－８工程をそれぞれ行うことで、Ｂ－４工程において側壁マスク層１１２とノズルマスク層１１６を同時に形成し、ノズルストレート部１１１１を備えるノズル流路１１１を形成した。その他の条件は実施例７と同様である。
　Ｂ－７工程：開口パターン１１４下の単結晶シリコン基板Ｂを、Ｓｉ深掘り装置によって表面からドライエッチング（ＤＥ２）により２０μｍ深掘り加工することで、ノズルストレート部１１１１を形成した。
　Ｂ－８工程：ＲＩＥ装置によって、ノズルストレート部１１１１の底面の酸化膜のみを除去した。
（実施例９）
　Ａ－７工程の後に、研削を行わずに、ＫＯＨによる異方性ウェットエッチング（ＷＥ）によって単結晶シリコン基板Ｂの厚みを４００μｍから１７５μｍまで薄くした。その後、図６に示すように、ストレート連通部１１１３の内面に隣接して設けられている側壁マスク層１１２をフッ酸で除去した。
　その他の条件は実施例４と同様である。
（実施例１０）
　Ａ－２工程からＡ－４工程において、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状が５０μｍ×５９μｍとなるように、側壁マスク層１１２を形成した。そして、テーパー高さｈの最大長が２０μｍであるノズル流路１１１を形成した。
　その他の条件は実施例２と同様である。
（比較例１）
　表面の結晶方位が｛１００｝面で、厚み４００μｍである単結晶シリコン基板Ｂに対して、異方性ウェットエッチング（ＷＥ）を行い、上下方向に垂直な面の断面の形状が２５０μｍ×２５０μｍの正方形状となるようなノズル流路１１１を形成した。又、比較例１についてはノズルプレート１１０の厚みを４００μｍから２５０μｍまで研削した。
　図１６Ａに、本変形例におけるノズル流路１１１を備えるノズルプレート１１０の拡大平面図を示す。また、図１６Ｂに、本変形例に係るノズルプレート１１０を図１５の圧電体プレート１３０と接合させたインクジェットヘッド１０の前後方向に垂直な面の断面図を示す。
（比較例２）
　表面の結晶方位が｛１００｝面で、厚み４００μｍである単結晶シリコン基板Ｂに対して異方性ウェットエッチング（ＷＥ）を行い、上下方向に垂直な面の断面の形状が５０μｍ×５０μｍの正方形状となるようなノズル流路１１１を形成した。
　図１７Ａに、本変形例におけるノズル流路１１１を備えるノズルプレート１１０の拡大平面図を示す。また、図１７Ｂに、本変形例に係るノズルプレート１１０を図１５の圧電体プレート１３０と接合させたインクジェットヘッド１０の前後方向に垂直な面の断面図を示す。また、図１７Ｃには左右方向に垂直な面の断面図を示す。
（比較例３）
　表面の結晶方位が｛１００｝面で、厚み４００μｍである単結晶シリコン基板Ｂに対して、異方性ウェットエッチング（ＷＥ）を行い、上下方向に垂直な面の断面の形状が５０μｍ×５０μｍの対角線を備えるひし形状となるようなノズル流路１１１を形成した。
　図１８Ａに、本変形例におけるノズル流路１１１を備えるノズルプレート１１０の拡大平面図を示す。また、図１８Ｂに、本変形例に係るノズルプレート１１０を図１５の圧電体プレート１３０と接合させたインクジェットヘッド１０の前後方向に垂直な面の断面図を示す。また、図１８Ｃには左右方向に垂直な面の断面図を示す。
　上記実施例１～９及び比較例１～３のノズルプレート１１０を備えるインクジェットヘッド１０が搭載されたインクジェット記録装置１を用いて、以下の試験１－２を行った。
［試験１．射出角度試験］
　液滴速度が平均約６ｍ／ｓとなる駆動電圧にて、粘度８ｃＰとなるように加温したＵＶインクを射出した際に、射出角度が±何°以内となるかを、１０００個のノズル開口部Ｎに対して評価した。なお、ここで射出角度とは、射出されたＵＶインクのノズル中心軸に対する角度を指す。
［試験２．上限速度試験］
　駆動周波数４０ｋＨｚで、粘度８ｃＰとなるように加温したＵＶインクの射出速度を５ｍ／ｓから上昇させて、１００個のノズル開口部Ｎのうち、５個以上のノズル開口部Ｎで射出欠が発生する射出速度を測定した。なお、当該射出速度が１１ｍ／ｓ以上である場合を「◎」、９ｍ／ｓ以上である場合を「〇」、８ｍ／ｓ以上である場合を「△」、７ｍ／ｓ以下である場合を「×」として評価した。
　試験１－２の結果を表Iに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　比較例１においては、メニスカス形状が不安定になり、正常射出ができないほど射出欠が発生した。
　比較例２においては、インク射出時の抵抗が大きくなってしまい、気泡が発生しやすく、また、駆動電圧を３０Ｖまで高めないとインクを射出することができなかった。
　比較例３においては、テーパー高さｈの最大長が低くなってしまい、メニスカス安定性が悪化した。また、インク射出時の抵抗が大きくなってしまい、気泡が発生しやすく、また、駆動電圧を３０Ｖまで高めないとインクを射出することができなかった。
［評価］
　実施例１－１０と比較例１－３を比較すると、ノズル流路１１１の作製時に側壁マスク層１１２を形成し、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状を、圧電体プレート１３０のインク流路の上下方向に垂直な面の断面の形状に合わせることで、メニスカス形状が安定するようになり、好適な射出特性を得られるようになることが分かる。
　特に、実施例３、実施例８－１及び実施例８－２と他の実施例を比較すると、ノズル流路１１１にノズルストレート部１１１１を形成したことで、インク射出時の抵抗が大きくなり、僅かに駆動電圧が上昇した。しかし、テーパー高さｈの最大長が上昇したこともあり、よりメニスカス形状が安定するようになった。
　また、実施例１と実施例２においては、共にストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面の形状が、圧電体プレート１３０のインク流路の上下方向に垂直な面の断面の形状と合っている。そのため、好適な射出角度及びメニスカス安定性とすることができた。特に、実施例２の場合は、全てのインクが圧電体プレート１３０からノズル流路１１１へ入るようになり、より抵抗が少なくなったため、駆動電圧が僅かに小さくなった。
　また、実施例２及び実施例４と実施例６を比較すると、結晶面が単結晶シリコン基板Ｂの｛１００｝面又は｛１０１｝面で構成されるストレート連通部１１１３を形成することで、射出角度がより安定することがわかる。これは、ノズルテーパー部１１１２が左右対称となってインクの流れが対称性を有するようになるからである。
　また、実施例５と他の実施例を比較すると、スリットＳ及び側壁マスク層１１２を第１の面から第１の面と対向する第２の面に向けて徐々に幅狭となるように形成することで、射出角度がより安定することがわかる。これは、側壁マスク層１１２がボイドなく埋まりやすくなり、ストレート連通部１１１３の精度を高めることができるからである。
　また、実施例２と実施例７、あるいは実施例３と実施例８－１及び実施例８－２を比較すると、開口パターン１１４とスリットパターン１１５を同時に形成することで、射出角度がより安定するようになることがわかる。これは、ノズル開口部ＮとスリットＳの位置合わせを行いやすくなり、より対称性の高いノズル流路１１１を形成することができるからである。
　また、実施例４と実施例９を比較すると、異方性ウェットエッチング（ＷＥ）によって単結晶シリコン基板Ｂを除去して厚みを薄くしたり、ストレート連通部１１１３に隣接して設けられている側壁マスク層１１２を除去したりしても、射出特性には影響を与えないことがわかる。
　また、実施例８－１と実施例８－２を比較すると、側壁マスク層１１２とノズルマスク層１１６を同時に形成しても、別々に形成しても、射出特性には影響を与えないことがわかる。
　また、実施例１０と比較例２及び３を比較すると、液滴速度が平均約６ｍ／ｓになる駆動電圧が２９Ｖ以下となるようなノズル流路１１１であると、インクジェット記録装置１としての使用に耐えるメニスカス安定性を有することがわかる。
　実施例１０のように、テーパー高さｈの最大長が２０μｍ以上であると、ストレート連通部１１１３の上下方向に垂直な面の断面積が比較例２及び３のそれより大きくなり、インク射出時の抵抗が小さくなる。
　本発明は、ノズル開口部の高密度化と好適な射出特性を両立させることができるノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法に利用することができる。
１　　　　　　　液滴吐出装置（インクジェット記録装置）
１０　　　　　　液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）
１１０　　　　　ノズルプレート
１１１　　　　　ノズル流路
１１１１　　　　ノズルストレート部
１１１２　　　　ノズルテーパー部
１１１３　　　　ストレート連通部
１１２　　　　　側壁マスク層
１１３　　　　　表面マスク層
１１４　　　　　開口パターン
１１５　　　　　スリットパターン
１１６　　　　　ノズルマスク層
Ｂ　　　　　　　単結晶シリコン基板
Ｂａ　　　　　　吐出面（第１面）
Ｂｂ　　　　　　接着面（第２面）
ｈ　　　　　　　テーパー高さ
Ｎ　　　　　　　ノズル開口部
Ｓ　　　　　　　スリット
ＤＥ１、ＤＥ２　ドライエッチング
ＷＥ　　　　　　異方性ウェットエッチング

Claims (17)

  1. 　単結晶シリコン基板の第１面に、液滴を吐出するためのノズル開口部が形成されたノズル流路を複数備えるノズルプレートであって、
    　前記ノズル流路は、前記第１面から前記第１面に対向する第２面に向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部と、
    　前記ノズルテーパー部の前記第２面側の端部に連続し、対向する１組の面が略平行であるストレート連通部と、を備え、
    　前記ストレート連通部を構成する面が前記第２面と交わる辺のうち、前記対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長く、
    　前記ノズルテーパー部は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面を含むノズルプレート。
  2. 　単結晶シリコン基板の第１面に、液滴を吐出するためのノズル開口部が形成されたノズル流路を複数備えるノズルプレートであって、
    　前記ノズル流路は、前記第１面から前記第１面に対向する第２面に向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部と、
    　前記ノズルテーパー部の前記第２面側の端部に連続し、対向する１組の面が略平行であるストレート連通部と、を備え、
    　前記ストレート連通部を構成する面が前記第２面と交わる辺のうち、前記対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長く、
    　前記ノズルテーパー部は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面で構成されているノズルプレート。
  3. 　前記ストレート連通部を構成する面が前記第２面と交わる辺のうち、前記対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長い面の結晶面が略｛１０１｝面により構成されている請求項１又は２に記載のノズルプレート。
  4. 　前記ストレート連通部を構成する面が前記第２面と交わる辺のうち、前記対向する１組の面の辺の長さが、他の面の辺の長さよりも長い面の結晶面が略｛１００｝面により構成されている請求項１又は２に記載のノズルプレート。
  5. 　前記ノズルテーパー部と前記ストレート連通部が交わる部分から前記第１面の間の少なくとも一部に側壁マスク層を備える請求項１から４のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  6. 　単結晶シリコン基板の第１面に、液滴を吐出するためのノズル開口部が形成されたノズル流路を複数備えるノズルプレートであって、
    　前記ノズル流路は、前記第１面から前記第１面に対向する第２面に向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部と、
    　前記ノズルテーパー部の前記第２面側の端部に連続して前記第２面まで設けられるストレート連通部と、を備え、
    　前記ノズルテーパー部と前記ストレート連通部が交わる部分から前記第１面の間の少なくとも一部に側壁マスク層を備え、
    　前記ノズルテーパー部は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面を含むノズルプレート。
  7. 　単結晶シリコン基板の第１面に、液滴を吐出するためのノズル開口部が形成されたノズル流路を複数備えるノズルプレートであって、
    　前記ノズル流路は、前記第１面から前記第１面に対向する第２面に向かうにつれて、液滴の吐出方向に対して直交する断面積である流路面積が漸次広くなるノズルテーパー部と、
    　前記ノズルテーパー部の前記第２面側の端部に連続して前記第２面まで設けられるストレート連通部と、を備え、
    　前記ノズルテーパー部と前記ストレート連通部が交わる部分から前記第１面の間の少なくとも一部に側壁マスク層を備え、
    　前記ノズルテーパー部は、結晶面が略｛１１１｝面の４つの面で構成されているノズルプレート。
  8. 　前記側壁マスク層は、前記第１面から前記第２面または前記第２面から前記第１面に向かうにつれて徐々に幅狭となるような形状である請求項５から７のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  9. 　前記ノズル流路は、前記ノズルテーパー部の前記第１面側の端部に連続したノズルストレート部を備える請求項１から８のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  10. 　前記ノズルストレート部は、前記流路面積の最大部が、前記ノズルテーパー部の前記第１面側の端部の前記流路面積以下である請求項９に記載のノズルプレート。
  11. 　前記第１面から、前記ノズルテーパー部の前記第２面側の端部までのテーパー高さの最大長が２０μｍ以上である請求項１から１０のいずれか一項に記載のノズルプレート。
  12. 　液滴吐出装置に搭載される液滴吐出ヘッドであって、
    　請求項１から１１のいずれか一項に記載のノズルプレートを備える液滴吐出ヘッド。
  13. 　液滴吐出装置であって、
    　請求項１２に記載の液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置。
  14. 　液滴吐出ヘッドのノズルプレートの製造方法であって、
    　表面の結晶方位が｛１００｝面である単結晶シリコン基板の第１面に表面マスク層を形成する第１工程と、
    　前記表面マスク層に、スリットとなるスリットパターンを形成する第２工程と、
    　前記スリットパターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより貫通加工又は途中まで深掘り加工することで前記スリットを形成する第３工程と、
    　前記スリットに、側壁マスク層を形成する第４工程と、
    　前記表面マスク層に、ノズル開口部となる円形若しくは多角形の開口パターンを形成する第５工程と、
    　前記開口パターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより貫通加工することで、貫通孔を形成する第６工程と、
    　前記単結晶シリコン基板に対する異方性ウェットエッチングにより前記貫通孔を拡大することで、ノズルテーパー部と、当該ノズルテーパー部の前記第１面と対向する第２面側の端部に連続するストレート連通部と、を形成する第７工程と、を含むノズルプレートの製造方法。
  15. 　前記開口パターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより途中まで深掘り加工することで、ノズルストレート部を形成する第８工程と、
    　前記ノズルストレート部の内面に沿ってノズルマスク層を形成する第９工程と、を前記第５工程と前記第６工程の間に行う請求項１４に記載のノズルプレートの製造方法。
  16. 　液滴吐出ヘッドのノズルプレートの製造方法であって、
    　表面の結晶方位が｛１００｝面である単結晶シリコン基板の第１面に表面マスク層を形成する第１工程と、
    　前記表面マスク層に、ノズル開口部となる円形若しくは多角形の開口パターンと、スリットとなるスリットパターンと、を同時に形成する第２工程と、
    　前記スリットパターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより貫通加工又は途中まで深掘り加工することで、スリットを形成する第３工程と、
    　前記スリットに側壁マスク層を形成する第４工程と、
    　前記開口パターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより貫通加工することで、貫通孔を形成する第５工程と、
    　前記単結晶シリコン基板に対する異方性ウェットエッチングにより前記貫通孔を拡大することで、ノズルテーパー部と、当該ノズルテーパー部の前記第１面と対向する第２面側の端部に連続するストレート連通部と、を形成する第６工程と、を含むノズルプレートの製造方法。
  17. 　前記開口パターン下にある前記単結晶シリコン基板を、表面からドライエッチングにより途中まで深掘り加工することで、ノズルストレート部を形成する第７工程と、
    　前記ノズルストレート部の内面に沿ってノズルマスク層を形成する第８工程と、を前記第３工程と前記第５工程の間に行う請求項１６に記載のノズルプレートの製造方法。
PCT/JP2022/028634 2021-07-27 2022-07-25 ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法 WO2023008375A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280052282.2A CN117769495A (zh) 2021-07-27 2022-07-25 喷嘴板、液滴排出头、液滴排出装置及喷嘴板的制造方法
JP2023538522A JPWO2023008375A1 (ja) 2021-07-27 2022-07-25

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021122408 2021-07-27
JP2021-122408 2021-07-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023008375A1 true WO2023008375A1 (ja) 2023-02-02

Family

ID=85086971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/028634 WO2023008375A1 (ja) 2021-07-27 2022-07-25 ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2023008375A1 (ja)
CN (1) CN117769495A (ja)
WO (1) WO2023008375A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024063031A1 (ja) * 2022-09-22 2024-03-28 コニカミノルタ株式会社 ノズルプレート、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
WO2024063030A1 (ja) * 2022-09-22 2024-03-28 コニカミノルタ株式会社 ノズルプレートの製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6425654B1 (en) * 1999-01-15 2002-07-30 Silverbrook Research Pty Ltd Ink jet print head with tapered nozzle chambers
JP2008307838A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Seiko Epson Corp ノズル基板、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法並びに液滴吐出装置
JP2020082503A (ja) * 2018-11-26 2020-06-04 コニカミノルタ株式会社 ノズルプレートの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6425654B1 (en) * 1999-01-15 2002-07-30 Silverbrook Research Pty Ltd Ink jet print head with tapered nozzle chambers
JP2008307838A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Seiko Epson Corp ノズル基板、液滴吐出ヘッド及びそれらの製造方法並びに液滴吐出装置
JP2020082503A (ja) * 2018-11-26 2020-06-04 コニカミノルタ株式会社 ノズルプレートの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024063031A1 (ja) * 2022-09-22 2024-03-28 コニカミノルタ株式会社 ノズルプレート、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
WO2024063030A1 (ja) * 2022-09-22 2024-03-28 コニカミノルタ株式会社 ノズルプレートの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117769495A (zh) 2024-03-26
JPWO2023008375A1 (ja) 2023-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2023008375A1 (ja) ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法
KR100471793B1 (ko) 잉크제트기록장치와그제조방법
JP2011121218A (ja) ノズルプレート、吐出ヘッド及びそれらの製造方法並びに吐出装置
JP2007152621A (ja) 液滴吐出ヘッド及びその製造方法
JP4660683B2 (ja) ノズルプレートの製造方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法
JPH06297719A (ja) 液滴噴射装置及びその製造方法
JP7119943B2 (ja) ノズルプレートの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法
US6290341B1 (en) Ink jet printing head which prevents the stagnation of ink in the vicinity of the nozzle orifices
JP2008273001A (ja) 流路基板の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出装置の製造方法
JP2007175992A (ja) ノズルプレートの製造方法及びノズルプレート、液滴吐出ヘッドの製造方法及び液滴吐出ヘッド、並びに液滴吐出装置の製造方法及び液滴吐出装置
US9669628B2 (en) Liquid ejection head substrate, method of manufacturing the same, and method of processing silicon substrate
JP2008087371A (ja) 液体吐出ヘッドの製造方法および液体吐出ヘッド
KR100773566B1 (ko) 잉크젯 헤드의 댐퍼와 그 형성 방법
JPS5840509B2 (ja) インクジエツトガン
WO2016158917A1 (ja) 液体吐出ヘッド用ノズルプレートの製造方法、液体吐出ヘッド用ノズルプレート及び液体吐出ヘッド
WO2022270237A1 (ja) ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法
KR20080098158A (ko) 잉크 젯 프린트 헤드
WO2023175817A1 (ja) ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及びノズルプレートの製造方法
KR100519760B1 (ko) 압전 방식 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
WO2022208701A1 (ja) ノズルプレートの製造方法、ノズルプレート及び流体吐出ヘッド
US11345150B2 (en) Electronic device, liquid ejecting head, and manufacturing method of liquid ejecting head
WO2024063031A1 (ja) ノズルプレート、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
WO2024063030A1 (ja) ノズルプレートの製造方法
US10807363B2 (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
JP2009006536A (ja) 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22849436

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023538522

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280052282.2

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE