JP7848799B2

JP7848799B2 - Nozzle plate, droplet dispensing head, droplet dispensing device, and method for manufacturing the nozzle plate

Info

Publication number: JP7848799B2
Application number: JP2023529752A
Authority: JP
Inventors: 大士梶田; 幸一鮫島
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2026-04-21
Anticipated expiration: 2042-05-30
Also published as: CN117529407A; WO2022270237A1; JPWO2022270237A1

Description

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。This invention relates to a nozzle plate, a droplet dispensing head, a droplet dispensing device, and a method for manufacturing a nozzle plate.

従来、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドにおいて、ノズル開口部にインク等の液体を供給するノズル流路から、共通流路へと液体を戻す循環流路を設けることで、ノズル開口部近傍の気泡を液体とともに回収することができるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。Conventionally, in droplet dispensing heads of droplet dispensing devices, a circulation channel is provided that returns the liquid from the nozzle channel, which supplies liquid such as ink to the nozzle opening, to a common channel, thereby enabling the recovery of air bubbles near the nozzle opening along with the liquid (see, for example, Patent Document 1).

特許第４８７５９９７号Patent No. 4875997

しかしながら、上記した液滴吐出ヘッドにおいては、ノズルプレートの液滴吐出面に対して略垂直なストレート形状のノズル流路に循環流路が形成されている。このような構造の場合、特に大液滴の液滴吐出や高速駆動を行った際に、液体のメニスカスの引き込みが大きくなってメニスカスの形状が不安定になりやすく、射出が不安定になることがあった。However, in the droplet ejection head described above, a circulation channel is formed in a straight nozzle channel that is approximately perpendicular to the droplet ejection surface of the nozzle plate. In such a structure, especially when ejecting large droplets or performing high-speed operation, the meniscus of the liquid is drawn in significantly, which can easily destabilize the shape of the meniscus and lead to unstable ejection.

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、液滴量や射出速度についてより広範囲な条件で射出が安定するノズルプレート、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。The present invention has been made in view of these circumstances, and its object is to provide a nozzle plate, a droplet ejection head, a droplet ejection device, and a method for manufacturing a nozzle plate that stabilizes ejection under a wider range of conditions regarding droplet volume and ejection speed.

上記課題を解決する本発明の一態様は、単結晶シリコンからなる基板と、前記基板を貫通して設けられ、液滴を吐出するノズル開口部を備えるノズル流路と、前記ノズル流路から液体を排出する排出流路と、を備えるノズルプレートであって、
前記ノズル流路は、前記基板の液滴が吐出される吐出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狭くなるノズルテーパー部と、前記ノズルテーパー部における前記吐出面と反対側の端部と連続するストレート連通部と、を備え、
前記ノズルテーパー部は、４つの｛１１１｝面で形成され、その形状は、角錐状、円錐状又は楕円錐状のいずれかであり、
前記ストレート連通部は、４つの｛１００｝面で形成され、
前記排出流路は、前記吐出面側から見て前記ノズルテーパー部の途中に設けられている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のノズルプレートであって、
前記排出流路は、前記ストレート連通部の２つの｛１００｝面が交わる角に位置するように形成されている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のノズルプレートであって、
前記排出流路は、隣接する前記ノズルテーパー部の境界に位置するように形成されている。
また、請求項４に記載の発明は、基板と、前記基板を貫通して設けられ、液滴を吐出するノズル開口部を備えるノズル流路と、前記ノズル流路から液体を排出する排出流路と、を備えるノズルプレートであって、
前記ノズル流路は、前記基板の液滴が吐出される吐出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狭くなる一又は複数のノズルテーパー部を備え、
前記排出流路は、前記吐出面側から見て一の前記ノズルテーパー部の途中に設けられている。 One aspect of the present invention that solves the above problems is a nozzle plate comprising a substrate made of single-crystal silicon , a nozzle channel provided through the substrate and having a nozzle opening for ejecting droplets, and a discharge channel for discharging liquid from the nozzle channel,
The nozzle flow path comprises a nozzle tapered section in which the flow path area, which is a cross-sectional area perpendicular to the droplet discharge direction, gradually narrows as it approaches the discharge surface from which the droplets of the substrate are discharged, and a straight connecting section that is continuous with the end of the nozzle tapered section opposite to the discharge surface .
The nozzle tapered portion is formed by four {111} surfaces, and its shape is either pyramidal, conical, or elliptical.
The straight connecting portion is formed by four {100} surfaces,
The aforementioned discharge channel is located in the middle of the nozzle tapered section when viewed from the discharge surface side.
Furthermore, the invention described in claim 2 is the nozzle plate described in claim 1,
The discharge channel is formed to be located at the corner where the two {100} surfaces of the straight connecting section intersect.
Furthermore, the invention described in claim 3 is the nozzle plate described in claim 1,
The discharge channel is formed to be located at the boundary of the adjacent nozzle tapered portion.
Furthermore, the invention described in claim 4 is a nozzle plate comprising a substrate, a nozzle channel provided through the substrate and having a nozzle opening for ejecting droplets, and a discharge channel for discharging liquid from the nozzle channel,
The nozzle flow path comprises one or more nozzle tapered sections, the flow path area, which is a cross-sectional area perpendicular to the droplet discharge direction, gradually narrows as it approaches the discharge surface from which the droplet is discharged from the substrate.
The aforementioned discharge channel is provided in the middle of one of the nozzle tapered sections when viewed from the discharge surface side.

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の形状は、角錐状、円錐状又は楕円錐状のいずれかである。 Furthermore, the invention described in claim 5 is a nozzle plate according to any one of claims 1 to 4 ,
The shape of the nozzle tapered portion is either pyramidal, conical, or elliptical.

また、請求項６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、
前記ノズル流路は、前記ノズルテーパー部の前記吐出面側の端部と連続したノズルストレート部を備える。 Furthermore, the invention described in claim 6 is a nozzle plate according to any one of claims 1 to 4 ,
The nozzle flow path includes a nozzle straight section that is continuous with the end of the nozzle tapered section on the discharge surface side.

また、請求項７に記載の発明は、請求項６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吐出面側の端部の前記流路面積以下である。 Furthermore, the invention described in claim 7 is the nozzle plate described in claim 6 ,
The nozzle straight section has a maximum flow path area that is less than or equal to the flow path area at the end of the nozzle tapered section on the discharge surface side.

また、請求項８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、
前記吐出面から前記排出流路までの距離が、５μｍ以上２００μｍ以下である。 Furthermore, the invention described in claim 8 is a nozzle plate according to any one of claims 1 to 4 ,
The distance from the discharge surface to the discharge channel is 5 μm or more and 200 μm or less.

また、請求項９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の斜面と、ノズル中心軸に平行な軸との角度であるテーパー角度が、１５°以上７５°以下である。 Furthermore, the invention described in claim 9 is a nozzle plate according to any one of claims 1 to 4 ,
The taper angle, which is the angle between the inclined surface of the nozzle taper portion and the axis parallel to the nozzle central axis, is 15° or more and 75° or less.

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、
前記テーパー角度が、３０°以上６０°以下である。 Furthermore, the invention described in claim 10 is the nozzle plate described in claim 9 ,
The aforementioned taper angle is 30° or more and 60° or less.

また、請求項１１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、
前記ノズル流路は、前記テーパー角度の異なる連続した複数のノズルテーパー部を備える。 Furthermore, the invention described in claim 11 is the nozzle plate described in claim 9 ,
The nozzle flow path comprises a plurality of continuous nozzle tapered sections having different taper angles.

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４のいずれか一項に記載のノズルプレートを備える。 Furthermore, the invention described in claim 12 is a droplet dispensing head mounted on a droplet dispensing device,
The nozzle plate is provided according to any one of claims 1 to 4 .

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。 Furthermore, the invention described in claim 13 is a droplet dispensing device,
The device is equipped with the droplet dispensing head described in claim 12.

また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の液滴吐出装置であって、
駆動周波数が３０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下である。 Furthermore, the invention described in claim 14 is a droplet dispensing device described in claim 13,
The drive frequency is between 30 kHz and 100 kHz.

また、請求項１５に記載の発明は、請求項１３に記載の液滴吐出装置であって、
前記ノズル開口部から吐出される液滴量が３０ｐＬ以上３００ｐＬ以下である。 Furthermore, the invention described in claim 15 is a droplet dispensing device described in claim 13 ,
The amount of liquid droplets discharged from the nozzle opening is 30 pL or more and 300 pL or less.

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の基板の第一面に表面マスク層を一様に形成する第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を形成する第２工程と、
前記開口パターン下にある前記基板を、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３工程と、
前記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、ノズルテーパー部を形成する第４工程と、
前記ノズルテーパー部の途中までドライエッチングにより深掘り加工を行うことで、排出流路を形成する第５工程と、を含む。 Furthermore, the invention described in claim 16 is a method for manufacturing a nozzle plate of a droplet dispensing head,
A first step involves uniformly forming a surface mask layer on the first surface of a single-crystal silicon substrate whose surface crystal orientation is {100} plane,
A second step involves forming a circular or polygonal opening pattern, which will serve as a nozzle opening, on the surface mask layer.
A third step involves forming a through-hole in the substrate located beneath the opening pattern by dry etching from the surface,
A fourth step involves enlarging the through-hole by anisotropic wet etching of the substrate to form a nozzle tapered portion,
The method includes a fifth step of forming a discharge channel by performing deep etching by dry etching up to the middle of the nozzle tapered portion.

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、
前記第２工程は、前記開口パターン下にある前記基板を、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し、
前記ノズルストレート部の側面部にマスク層を形成する。 Furthermore, the invention described in claim 17 is a method for manufacturing a nozzle plate as described in claim 16,
The second step involves forming a nozzle straight section by dry etching partway through the substrate beneath the opening pattern from the surface.
A mask layer is formed on the side surface of the nozzle straight section.

また、請求項１８に記載の発明は、請求項１６又は１７に記載のノズルプレートの製造方法であって、
前記第４工程は、前記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、前記ノズルテーパー部及びストレート連通部を形成する。 Furthermore, the invention described in claim 18 is a method for manufacturing a nozzle plate as described in claim 16 or 17,
The fourth step involves enlarging the through-hole by anisotropic wet etching of the substrate, thereby forming the nozzle tapered portion and the straight connecting portion.

また、請求項１９に記載の発明は、請求項１６又は１７に記載のノズルプレートの製造方法であって、
前記第１工程は、前記基板の第一面と、前記第一面に対向する面である第二面に一様に前記表面マスク層を形成し、
前記第５工程は、前記排出流路の側面及び底面の排出流路マスク層を除去し、
前記第二面上の表面マスク層に、前記排出流路となる排出流路パターンを形成する第６工程と、
前記排出流路パターン下にある基板を、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、前記排出流路を形成する第７工程と、
前記排出流路の側面及び底面に前記排出流路マスク層を形成する第８工程と、を前記第１工程及び前記第２工程の間に行う。 Furthermore, the invention described in claim 19 is a method for manufacturing a nozzle plate as described in claim 16 or 17 ,
The first step involves uniformly forming the surface mask layer on the first surface of the substrate and on the second surface which is opposite to the first surface.
The fifth step involves removing the discharge channel mask layer from the side and bottom surfaces of the discharge channel.
A sixth step involves forming a discharge channel pattern on the surface mask layer on the second surface, which will serve as the discharge channel.
A seventh step involves forming the discharge channel by dry etching partway through the substrate beneath the discharge channel pattern from the surface,
An eighth step of forming the discharge channel mask layer on the side and bottom surfaces of the discharge channel is performed between the first and second steps.

本発明によれば、液滴量や射出速度についてより広範囲な条件で射出が安定するノズルプレート、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ができる。According to the present invention, it is possible to provide a nozzle plate, a droplet ejection head, a droplet ejection device, and a method for manufacturing a nozzle plate that stabilizes ejection under a wider range of conditions regarding droplet volume and ejection speed.

本実施形態に係る液滴吐出装置の概略斜視図である。This is a schematic perspective view of the droplet dispensing device according to this embodiment. 本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの概略側断面図である。This is a schematic side cross-sectional view of the droplet dispensing head according to this embodiment. 本実施形態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。This is an enlarged plan view showing the nozzle flow path of the nozzle plate according to this embodiment. 図３ＡのIIIB-IIIB線によるノズルプレートの断面図である。Figure 3A is a cross-sectional view of the nozzle plate along the line IIIB-IIIB. 変形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。This is an enlarged plan view showing the nozzle flow path of a modified nozzle plate. 図４ＡのIVB-IVB線によるノズルプレートの断面図である。Figure 4A is a cross-sectional view of the nozzle plate along the IVB-IVB line. 変形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。This is an enlarged plan view showing the nozzle flow path of a modified nozzle plate. 変形例に係るノズルプレートの断面図である。This is a cross-sectional view of a modified nozzle plate. 変形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。This is an enlarged plan view showing the nozzle flow path of a modified nozzle plate. 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。This is a cross-sectional view of a nozzle plate showing the main steps of the manufacturing method of the nozzle plate according to the first embodiment. 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。This is a cross-sectional view of a nozzle plate showing the main steps of the manufacturing method of the nozzle plate according to the second embodiment. 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。This is a cross-sectional view of a nozzle plate showing the main steps of the manufacturing method of the nozzle plate according to the third embodiment. ノズルストレート部を形成する工程を含む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。This is a cross-sectional view of a nozzle plate showing the main steps of a method for manufacturing a nozzle plate, including the step of forming a straight section of the nozzle.

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。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated examples. In the following description, components having the same function and configuration will be denoted by the same reference numerals, and their descriptions will be omitted.

〔液滴吐出装置〕
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。
ここで、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。 [Droplet discharge device]
First, as a droplet ejection device according to this embodiment, we disclose an example configuration of an inkjet recording device 1 equipped with an inkjet head 10, which is a droplet ejection head.
In the following explanation, as shown in each figure, the transport direction of the recording medium P in the inkjet recording device 1 will be described as the front-to-back direction, the direction perpendicular to the transport direction on the transport surface of the recording medium P will be described as the left-to-right direction, and the direction perpendicular to the front-to-back and left-to-right directions (the ink ejection direction) will be described as the up-and-down direction. The inkjet head 10 will also be described in terms of the direction relative to its state when mounted in the inkjet recording device 1.

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。
本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、１０ｋＨｚから１００ｋＨｚという比較的広範囲の駆動周波数であっても安定的な液滴射出を行うことができる。また、本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、１０ｐＬから３００ｐＬという比較的広範囲の液滴量であっても安定的な液滴射出を行うことができる。 Figure 1 is a schematic perspective view showing an inkjet recording apparatus 1 according to this embodiment. The inkjet recording apparatus 1 transports a recording medium P, such as paper, in the front-to-back direction by a transport unit T, which includes, for example, a transport belt T1 and transport rollers T2, passing through a plurality of units U. Each unit U is equipped with a plurality of inkjet heads 10, and ink of each color is ejected from each inkjet head 10 to print on the recording medium P.
The inkjet recording apparatus 1 according to this embodiment can perform stable droplet ejection even with a relatively wide drive frequency range of 10 kHz to 100 kHz. Furthermore, the inkjet recording apparatus 1 according to this embodiment can perform stable droplet ejection even with a relatively wide droplet volume range of 10 pL to 300 pL.

［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を側面側から見た概略側断面図である。インクジェットヘッド１０は、ヘッドチップ１１と、共通インク室１２と、支持基板１３と、配線部材１４と、駆動部１５等から構成されている。なお、図２は、４つのノズル開口部Ｎを含む面でのインクジェットヘッド１０の断面を示しているが、後述するようなノズル流路１１１に係る詳細な記載は省略してある。 [Inkjet head]
Figure 2 is a schematic side cross-sectional view of one inkjet head 10 as seen from the side. The inkjet head 10 consists of a head chip 11, a common ink chamber 12, a support substrate 13, a wiring member 14, a drive unit 15, etc. Although Figure 2 shows a cross-section of the inkjet head 10 in a plane including the four nozzle openings N, detailed descriptions related to the nozzle flow path 111, which will be described later, have been omitted.

［ヘッドチップ］
ヘッドチップ１１は、ノズル開口部Ｎからインクを吐出させるための構成である。ヘッドチップ１１には、複数（図２では４枚）の板状の基板が積層形成されている。ヘッドチップ１１における最下方のプレートは、ノズルプレート１１０である。
ノズルプレート１１０には本発明に係る構造を有する複数のノズル流路１１１（図３Ｂ参照）が設けられている。そして、当該ノズル流路１１１の開口部であるノズル開口部Ｎからノズルプレート１１０の露出面である吐出面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の吐出面Ｂａと対向する面である接着面Ｂｂ（図３Ｂ参照）には、上方に向けて順番に、例えば圧電体プレート１２０、振動板１３０、スペーサー基板１４０及び配線基板１５０が接着されて積層されている。 [Head Tip]
The head chip 11 is configured to eject ink from the nozzle opening N. Multiple (four in Figure 2) plate-shaped substrates are stacked on the head chip 11. The lowest plate on the head chip 11 is the nozzle plate 110.
The nozzle plate 110 is provided with a plurality of nozzle channels 111 (see Figure 3B) having the structure according to the present invention. Ink is ejected from the nozzle opening N, which is the opening of the nozzle channel 111, substantially perpendicular to the ejection surface Ba, which is the exposed surface of the nozzle plate 110. On the adhesive surface Bb (see Figure 3B), which is the surface of the nozzle plate 110 facing the ejection surface Ba, for example, a piezoelectric plate 120, a diaphragm 130, a spacer substrate 140, and a wiring substrate 150 are bonded and stacked in order toward upward.

圧電体プレート１２０、振動板１３０、スペーサー基板１４０及び配線基板１５０には、ノズル開口部Ｎに連通するインク流路が設けられており、配線基板１５０の露出される側（上方向側）の面で開口されている。この配線基板１５０の露出面上には、全ての開口を覆うように共通インク室１２が設けられている。共通インク室１２のインク室形成部材（不図示）内に貯留されるインクは、配線基板１５０の開口部からインク流路を介して各ノズル開口部Ｎへ供給される。そして、圧電体プレート１２０を貫通するように設けられた圧力室が、当該圧力室と隣接する格納部内の圧電素子の変位（変形）によって、振動板１３０と共に変形して圧力変化が付与されることで、ノズル開口部Ｎからインクが液滴として下方向に吐出される。The piezoelectric plate 120, the diaphragm 130, the spacer substrate 140, and the wiring board 150 are provided with ink channels that communicate with the nozzle openings N, and these channels are opened on the exposed side (upper side) of the wiring board 150. A common ink chamber 12 is provided on the exposed surface of the wiring board 150 so as to cover all the openings. The ink stored in the ink chamber forming member (not shown) of the common ink chamber 12 is supplied to each nozzle opening N through the ink channels from the opening in the wiring board 150. Then, a pressure chamber provided so as to penetrate the piezoelectric plate 120 deforms together with the diaphragm 130 due to the displacement (deformation) of the piezoelectric element in the storage section adjacent to the pressure chamber, and a pressure change is applied, causing the ink to be ejected downward as droplets from the nozzle openings N.

［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。また、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。
図３Ｂに示すように、ノズルプレート１１０は、基板Ｂに、ノズル開口部Ｎを備えるノズル流路１１１と、ノズル流路１１１と連続した排出流路Ｃが設けられている。 [Nozzle Plate]
Figure 3A is an enlarged plan view showing one nozzle channel 111 as seen from the adhesive surface Bb side of the nozzle plate 110. Figure 3B is a cross-sectional view showing one nozzle channel 111 along the line IIIB-IIIB in Figure 3A.
As shown in Figure 3B, the nozzle plate 110 is provided on a substrate B with a nozzle channel 111 having a nozzle opening N and a discharge channel C that is continuous with the nozzle channel 111.

（基板）
基板Ｂは、例えば、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。
基板Ｂとして、単結晶シリコンを用いることで、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。 (substrate)
Substrate B is, for example, a plate-shaped member made of single-crystal silicon (Si) with a thickness of about 100 μm to 725 μm.
By using single-crystal silicon as substrate B, the nozzle channel 111 can be processed with high precision during the manufacturing process. As a result, nozzle channels 111 with minimal positional errors and shape variations can be formed.

（ノズル流路）
ノズル流路１１１は、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。ノズル流路１１１は、例えば図３Ｂに示すように、吐出面Ｂａから接着面Ｂｂに向けて、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。 (Nozzle flow path)
The nozzle channel 111 is a through-hole that penetrates from the discharge surface Ba to the adhesive surface Bb of the substrate B. As shown in Figure 3B, for example, the nozzle channel 111 comprises a nozzle opening N, a nozzle straight section 1111, a nozzle tapered section 1112, and a straight connecting section 1113, extending from the discharge surface Ba to the adhesive surface Bb.

＜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、基板Ｂの吐出面Ｂａ側にマトリクス状に配置され、吐出面Ｂａと反対側がノズルストレート部１１１１に連通している。
ノズル開口部Ｎの形状は円形でも多角形でも構わない。ノズル開口部Ｎの形状が例えば円形である場合、直径は１５μｍ～４５μｍ程度とすることができる。 <Nozzle opening>
The nozzle opening N is a circular or polygonal hole. The nozzle openings N are arranged in a matrix on the discharge surface Ba side of the substrate B, and the side opposite the discharge surface Ba communicates with the nozzle straight section 1111.
The shape of the nozzle opening N can be circular or polygonal. If the shape of the nozzle opening N is circular, for example, the diameter can be approximately 15 μm to 45 μm.

＜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。 <Nozzle straight section>
As shown in Figure 3B, the nozzle straight section 1111 is formed continuously with the end of the nozzle tapered section 1112 on the discharge surface Ba side.
The presence of the nozzle straight section 1111 increases the resistance when ejecting ink from the nozzle opening N, suppressing vibration of the meniscus and thus stabilizing the meniscus shape.

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って、その最大部が、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となるように形成されている場合を例示しているが、これに限らない。
すなわち、ノズルストレート部１１１１を構成する面と、ノズル中心軸に平行な軸Ｌとの角度は０°でなくても構わない。また、ノズルストレート部１１１１は、ノズル中心軸に平行な軸Ｌとなす角度がそれぞれ異なる複数の面によって構成されてもよい。ただし、ノズルストレート部１１１１の流路面積の最大部が、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と、ノズルストレート部１１１１を設けることによる、メニスカス安定性の向上効果がより高まるため好ましい。 In Figure 3B, the flow path area, which is the cross-sectional area in the direction perpendicular to the ink discharge direction (left-right direction in Figure 3B) of the nozzle straight section 1111, is shown as an example where it is formed such that the maximum portion is less than or equal to the flow path area at the end of the nozzle tapered section 1112 on the discharge surface Ba side. However, the invention is not limited to this example.
In other words, the angle between the surface constituting the nozzle straight section 1111 and the axis L parallel to the nozzle central axis does not have to be 0°. Also, the nozzle straight section 1111 may be composed of multiple surfaces, each having a different angle with the axis L parallel to the nozzle central axis. However, it is preferable that the maximum flow path area of the nozzle straight section 1111 is less than or equal to the flow path area of the end of the nozzle tapered section 1112 on the discharge surface Ba side, as this further enhances the effect of improving meniscus stability by providing the nozzle straight section 1111.

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。Furthermore, the vertical length of the nozzle straight section 1111 (the height of the nozzle straight section 1111) is preferably about 5 μm to 50 μm. Having the height of the nozzle straight section 1111 within this range ensures that appropriate resistance is applied when ejecting the ink.

＜ノズルテーパー部＞
ノズルテーパー部１１１２は、接着面Ｂｂから吐出面Ｂａに向かうにつれて流路面積が漸次狭くなるような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。 <Nozzle tapered section>
The nozzle tapered section 1112 has a taper at a substantially constant angle such that the flow path area gradually narrows from the bonding surface Bb towards the discharge surface Ba. By providing the nozzle tapered section 1112 in the nozzle flow path 111, the meniscus shape and ink ejection can be stabilized even when the ink meniscus retracts to the back of the nozzle flow path 111 due to high-speed driving.

図３Ｂに示す、ノズルテーパー部１１１２の斜面と、ノズル中心軸に平行な軸Ｌとの角度であるテーパー角度θは、１５°以上７５°以下であるのが好ましく、より好ましくは３０°以上６０°以下である。テーパー角度θがこのような範囲内であれば、インクのメニスカス形状が安定し、気泡を沈降したインク顔料とともに容易に排出することができる。As shown in Figure 3B, the taper angle θ, which is the angle between the inclined surface of the nozzle taper portion 1112 and the axis L parallel to the nozzle central axis, is preferably 15° to 75°, and more preferably 30° to 60°. When the taper angle θ is within this range, the ink meniscus shape is stable, and air bubbles can be easily discharged together with the settled ink pigment.

＜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、吐出面Ｂａに対して略垂直になるように形成される。 <Straight connection section>
The straight connecting portion 1113 is continuous with the end of the nozzle tapered portion 1112 on the adhesive surface Bb side and is formed to be substantially perpendicular to the discharge surface Ba.

（排出流路）
排出流路Ｃは、ノズル流路１１１に対して連通するように設けられた、ノズル開口部Ｎから吐出されずに破棄される気泡を沈降したインク顔料とともに導く流路である。排出流路Ｃは、図３Ｂに示すように、吐出面Ｂａから見てノズルテーパー部１１１２の途中に、吐出面Ｂａに対して略平行となるように形成されている。 (Discharge channel)
The discharge channel C is a channel provided to communicate with the nozzle channel 111, and guides air bubbles that are discarded without being discharged from the nozzle opening N together with the settled ink pigment. As shown in Figure 3B, the discharge channel C is formed in the middle of the nozzle tapered portion 1112 when viewed from the discharge surface Ba, and is substantially parallel to the discharge surface Ba.

ノズルプレート１１０について、より具体的な構成を説明する。基板Ｂは、ノズルテーパー部１１１２が基板Ｂの４つの｛１１１｝面に形成され、ストレート連通部１１１３が基板Ｂの４つの｛１００｝面に形成されている。また、図３Ａに示すように、排出流路Ｃは、ストレート連通部１１１３の２つの｛１００｝面が交わる角に位置するように形成されている。ノズルプレート１１０をこのように形成すると、ストレート連通部１１１３の端のインクの流れが排出流路Ｃに向かいやすくなり、ストレート連通部１１１３の端に溜まって浮上した気泡を沈降したインク顔料とともに排出しやすくなる。Let's describe the nozzle plate 110 in more detail. The substrate B has nozzle tapered portions 1112 formed on four {111} surfaces of the substrate B, and straight communication portions 1113 formed on four {100} surfaces of the substrate B. Also, as shown in Figure 3A, the discharge channel C is formed to be located at the corner where two {100} surfaces of the straight communication portion 1113 intersect. When the nozzle plate 110 is formed in this way, the ink flow at the end of the straight communication portion 1113 is more likely to be directed towards the discharge channel C, and air bubbles that have accumulated and risen to the surface at the end of the straight communication portion 1113 are more easily discharged together with the settled ink pigment.

また、排出流路Ｃは、例えば図５に示すように、隣接するノズルテーパー部１１１２の境界に位置するように形成するのも好ましい。ノズルテーパー部１１１２同士の境界部分には沈降したインク顔料が溜まりやすいからである。Furthermore, it is preferable that the discharge channel C be formed to be located at the boundary between adjacent nozzle tapered sections 1112, as shown in Figure 5, for example. This is because settled ink pigment tends to accumulate at the boundary between the nozzle tapered sections 1112.

また、図３Ｂに示すように、吐出面Ｂａと平行な面から、排出流路Ｃまでの距離であるテーパー高さｈが、５μｍ～２００μｍとなるような箇所に排出流路Ｃを連通させるのが好ましく、２０μｍ～１００μｍとなるような箇所に排出流路Ｃを連通させるのがより好ましい。テーパー高さｈがこのような範囲であれば、インクのメニスカス形状が安定するようになる。また、気泡を沈降したインク顔料とともに容易に排出することができるようになる。
なお、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。 Furthermore, as shown in Figure 3B, it is preferable to connect the discharge channel C to a location where the taper height h, which is the distance from the plane parallel to the discharge surface Ba to the discharge channel C, is between 5 μm and 200 μm, and more preferably to connect the discharge channel C to a location where the taper height h is between 20 μm and 100 μm. When the taper height h is within this range, the meniscus shape of the ink becomes stable. In addition, air bubbles can be easily discharged together with the settled ink pigment.
Furthermore, if the nozzle flow path 111 includes a nozzle straight section 1111, the taper height h includes the height of the nozzle straight section 1111.

なお、図２に示すように、ノズルプレート１１０を他のプレートと接着させてインクジェットヘッド１０とする場合は、当該他のプレートに、複数の排出流路Ｃと連通する不図示の共通排出流路を設け、当該共通排出流路が、不図示のポンプを介して共通インク室１２と連通するようにすることで、共通インク室１２とノズル流路１１１でインクが循環するようにしてもよい。Furthermore, as shown in Figure 2, when the nozzle plate 110 is bonded to another plate to form an inkjet head 10, a common discharge channel (not shown) that communicates with a plurality of discharge channels C may be provided on the other plate, and this common discharge channel may communicate with a common ink chamber 12 via a pump (not shown), thereby allowing ink to circulate between the common ink chamber 12 and the nozzle channel 111.

また、上記においては、ノズルプレート１１０は圧電体プレート１２０と接着するものとしたがこれに限られない。すなわち、ノズルプレート１１０と圧電体プレート１２０との間に他のプレートを設けるようにしても構わない。また、ノズルプレート１１０と他のプレートを合わせる方法は接着でも接合でもよく、限定されるものではない。Furthermore, although the nozzle plate 110 is assumed to be bonded to the piezoelectric plate 120 in the above description, this is not the only option. That is, another plate may be provided between the nozzle plate 110 and the piezoelectric plate 120. Also, the method of joining the nozzle plate 110 to the other plate may be either bonding or joining, and is not limited to this method.

また、上記においては、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、を備えるノズル流路１１１を例示したが、これに限られない。図６に示すように、ノズル流路１１１は、少なくともノズル開口部Ｎとノズルテーパー部１１１２を備えていればよい。Furthermore, while the above example illustrates a nozzle flow path 111 comprising a nozzle opening N, a nozzle straight section 1111, a nozzle tapered section 1112, and a straight connecting section 1113, the example is not limited to this. As shown in Figure 6, the nozzle flow path 111 only needs to include at least a nozzle opening N and a nozzle tapered section 1112.

また、基板Ｂは単結晶シリコンに限られず、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）やポリイミド等を用いても構わない。Furthermore, substrate B is not limited to single-crystal silicon; SUS (Steel Use Stainless) or polyimide may also be used.

また、ノズルテーパー部１１１２は、図３Ａにおいては角錐状である場合を図示しているが、これに限られない。すなわち、ノズルテーパー部１１１２は、図４Ａに示すように円錐状、あるいは楕円錐状であっても構わなく、図３Ｂに示すように側断面の形状がテーパー状となっていればよい。Furthermore, although Figure 3A shows the nozzle tapered portion 1112 as being pyramidal, it is not limited to this. That is, the nozzle tapered portion 1112 may be conical or elliptical cone, as shown in Figure 4A, and it is sufficient that the shape of the side cross-section is tapered, as shown in Figure 3B.

また、図３Ｂにおいては、１つのノズルテーパー部１１１２の両端が、ノズルストレート部１１１１及びストレート連通部１１１３の端部とそれぞれ連続するようなノズル流路１１１を図示したがこれに限られない。
例えば、図４Ｂに示すように、テーパー角度θの異なる複数のノズルテーパー部１１１２の端部同士を連続させるように設けても構わない。
このようなノズル流路１１１とすることで、メニスカス形状及びインク射出をより安定させることができる。 Furthermore, Figure 3B illustrates a nozzle flow path 111 in which both ends of one nozzle tapered section 1112 are continuous with the ends of the nozzle straight section 1111 and the straight connecting section 1113, respectively, but the invention is not limited to this configuration.
For example, as shown in Figure 4B, the ends of multiple nozzle tapered portions 1112 with different taper angles θ may be arranged to be continuous with each other.
By using such a nozzle flow path 111, the meniscus shape and ink ejection can be made more stable.

また、排出流路Ｃはノズルテーパー部１１１２の途中に形成するものとしたが、これは１つのノズルテーパー部１１１２と他の流路との境界は段差ができ、メニスカスが不安定になりやすい部分であるからである。したがって、上記したように、１つのノズル流路１１１において、テーパー角度θの異なる複数のノズルテーパー部１１１２の端部同士が連続するように設ける場合は、連続したノズルテーパー部１１１２の境界部分に排出流路Ｃを設けるのは避けるのが好ましい。Furthermore, although the discharge channel C is formed in the middle of the nozzle tapered section 1112, this is because a step is created at the boundary between one nozzle tapered section 1112 and another channel, making the meniscus prone to instability. Therefore, as described above, when multiple nozzle tapered sections 1112 with different taper angles θ are arranged to be continuous within a single nozzle channel 111, it is preferable to avoid providing the discharge channel C at the boundary portion of the continuous nozzle tapered sections 1112.

また、排出流路Ｃは、ノズルテーパー部１１１２の接着面Ｂｂ側の端部と連続して形成されていればよい。Furthermore, the discharge channel C only needs to be formed continuously with the end of the nozzle tapered portion 1112 on the adhesive surface Bb side.

また、１つのノズル流路１１１に連通させる排出流路Ｃの個数は１つに限られず、図７に示すように、複数連通させてもよい。複数の排出流路Ｃを１つのノズル流路１１１に連通させた場合は、気泡を沈降したインク顔料とともに排出するのがより容易になる。排出流路Ｃの形状も、図３Ａ等に示されるような直線状に限られず、曲線状や斜線状としてもよい。また、途中で複数の排出流路Ｃに分岐する、あるいは複数の排出流路Ｃが途中で合流するようにしても構わない。Furthermore, the number of discharge channels C connected to a single nozzle channel 111 is not limited to one; as shown in Figure 7, multiple channels may be connected. When multiple discharge channels C are connected to a single nozzle channel 111, it becomes easier to discharge air bubbles along with the settled ink pigment. The shape of the discharge channel C is not limited to a straight line as shown in Figure 3A, etc.; it may also be curved or diagonal. Additionally, it may branch into multiple discharge channels C along the way, or multiple discharge channels C may merge along the way.

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。Furthermore, although the above example illustrates a nozzle plate 110 attached to the inkjet head 10 that ejects ink, the liquid ejected from the nozzle plate 110 is not limited to ink.

〔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、基板Ｂと、基板Ｂを貫通して設けられ、液滴を吐出するノズル開口部Ｎを備えるノズル流路１１１と、ノズル流路１１１から液体を排出する排出流路Ｃと、を備えるノズルプレート１１０であって、ノズル流路１１１は、基板Ｂの液滴が吐出される吐出面Ｂａ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狭くなるノズルテーパー部１１１２を備え、排出流路Ｃは、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中に設けられている。
当該構成によれば、大液滴の液滴吐出や高速駆動を行う場合であっても、ノズルテーパー部１１１２によりメニスカス形状が安定しやすくなる。結果、射出安定性を向上させることができる。また、ノズルテーパー部１１１２の途中に排出流路Ｃを設けることで、略垂直状のインク流路の途中に排出流路を設けた場合に比べて、沈降したインク顔料を上昇させやすくなり、気泡とともに容易に排出することができる。 [Effects of the invention]
As described above, the nozzle plate 110 according to this embodiment comprises a substrate B, a nozzle channel 111 that penetrates the substrate B and has a nozzle opening N for ejecting droplets, and a discharge channel C for discharging liquid from the nozzle channel 111. The nozzle channel 111 has a nozzle tapered section 1112 in which the channel area, which is a cross-sectional area perpendicular to the direction of droplet ejection, gradually narrows as it approaches the discharge surface Ba on the substrate B, and the discharge channel C is provided in the middle of the nozzle tapered section 1112 when viewed from the discharge surface Ba side.
With this configuration, even when ejecting large droplets or performing high-speed operation, the meniscus shape is more easily stabilized by the nozzle tapered section 1112. As a result, injection stability can be improved. In addition, by providing a discharge channel C in the middle of the nozzle tapered section 1112, the settled ink pigment can be more easily raised compared to when the discharge channel is provided in the middle of a nearly vertical ink channel, and can be easily discharged together with air bubbles.

また、ノズル流路１１１は、ノズルテーパー部１１１２の吐出面Ｂａ側の端部と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してメニスカス安定性が向上するため、射出性能を向上させることができる。 Furthermore, the nozzle flow path 111 includes a nozzle straight section 1111 that is continuous with the end of the nozzle tapered section 1112 on the discharge surface Ba side.
This configuration increases resistance during droplet ejection, suppresses meniscus vibration, and improves meniscus stability, thereby improving injection performance.

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の吐出面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。 Furthermore, the maximum flow area of the nozzle straight section 1111 is less than or equal to the flow area of the end of the nozzle tapered section 1112 on the discharge surface Ba side.
According to this configuration, the effect of improving meniscus stability by providing the nozzle straight section 1111 can be further enhanced.

また、本実施形態に係るノズルプレート１１０は、吐出面Ｂａから排出流路Ｃまでの距離が、５μｍ以上２００μｍ以下である。
当該構成によれば、メニスカス安定性が向上するため、射出性能を向上させることができる。また、気泡を沈降したインク顔料とともに排出するのがより容易になる。 Furthermore, in this embodiment, the nozzle plate 110 has a distance from the discharge surface Ba to the discharge channel C of 5 μm or more and 200 μm or less.
This configuration improves meniscus stability, thereby enhancing injection performance. Furthermore, it becomes easier to expel air bubbles along with the settled ink pigment.

また、本実施形態に係るノズルプレート１１０は、ノズルテーパー部１１１２の斜面と、ノズル中心軸に平行な軸Ｌとの角度であるテーパー角度θが、１５°以上７５°以下であり、更に好ましくは３０°以上６０°以下である。
当該構成によれば、メニスカス安定性が向上するため、射出性能を向上させることができる。また、気泡を沈降したインク顔料とともに排出するのがより容易になる。 Furthermore, in the nozzle plate 110 according to this embodiment, the taper angle θ, which is the angle between the inclined surface of the nozzle tapered portion 1112 and the axis L parallel to the nozzle central axis, is 15° or more and 75° or less, and more preferably 30° or more and 60° or less.
This configuration improves meniscus stability, thereby enhancing injection performance. Furthermore, it becomes easier to expel air bubbles along with the settled ink pigment.

また、本実施形態に係るノズルプレート１１０のノズル流路１１１は、テーパー角度θの異なる連続した複数のノズルテーパー部１１１２を備える。
当該構成によれば、メニスカス安定性をより高めることができ、射出安定性が更に向上する。 Furthermore, the nozzle flow path 111 of the nozzle plate 110 according to this embodiment includes a plurality of continuous nozzle tapered sections 1112 with different taper angles θ.
This configuration allows for greater meniscus stability and further improves injection stability.

また、本実施形態に係るノズルプレート１１０は、基板Ｂは単結晶シリコンからなり、ノズル流路１１１は、ノズルテーパー部１１１２における吐出面Ｂａと反対側の端部と連続するストレート連通部１１１３を備え、ノズルテーパー部１１１２は、４つの｛１１１｝面で形成され、ストレート連通部１１１３は、４つの｛１００｝面で形成されている。
当該構成によれば、ノズルプレート１１０の製造時において、高精度に加工を行うことができ、位置の誤差や形状のばらつきが少なくなるため、射出安定性を向上させることができる。 Furthermore, in this embodiment, the nozzle plate 110 has a substrate B made of single-crystal silicon, and the nozzle channel 111 has a straight communication portion 1113 that is continuous with the end of the nozzle tapered portion 1112 opposite to the discharge surface Ba, the nozzle tapered portion 1112 is formed of four {111} surfaces, and the straight communication portion 1113 is formed of four {100} surfaces.
According to this configuration, the nozzle plate 110 can be manufactured with high precision, reducing positional errors and shape variations, thereby improving injection stability.

また、本実施形態に係る排出流路Ｃは、ストレート連通部１１１３の２つの｛１００｝面が交わる角に位置するように形成されている。
当該構成によれば、ストレート連通部１１１３の端に溜まって浮上した気泡を回収しやすくなる。 Furthermore, the discharge channel C according to this embodiment is formed to be located at the corner where the two {100} surfaces of the straight connecting section 1113 intersect.
This configuration makes it easier to collect air bubbles that accumulate at the end of the straight connecting section 1113 and rise to the surface.

また、排出流路Ｃは、隣接するノズルテーパー部１１１２の境界に位置するように形成されている。
当該構成によれば、隣接するノズルテーパー部１１１２の境界に溜まる液体を回収しやすくなる。 Furthermore, the discharge channel C is formed to be located at the boundary of the adjacent nozzle tapered section 1112.
This configuration makes it easier to collect the liquid that accumulates at the boundary of adjacent nozzle tapered sections 1112.

〔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、少なくともノズル開口部Ｎ及びノズルテーパー部１１１２が形成されたノズル流路１１１と、排出流路Ｃとを備える、ノズルプレート１１０の製造方法である。第１実施形態に係るノズルプレートの製造方法としては、図８及び以下に示す第１工程（Ｓ－１）から第５工程（Ｓ－５）を経る。 [Manufacturing method for nozzle plates]
[First Embodiment]
Next, a manufacturing method for the nozzle plate 110 according to the first embodiment described above will be explained.
The method for manufacturing a nozzle plate according to the first embodiment is a method for manufacturing a nozzle plate 110 that includes a nozzle channel 111 in which at least a nozzle opening N and a nozzle tapered portion 1112 are formed, and a discharge channel C. The method for manufacturing a nozzle plate according to the first embodiment proceeds through the first step (S-1) to the fifth step (S-5) shown in Figure 8 and below.

（第１工程）
初めに、第１工程（図８Ｓ－１）として、表面の結晶方位が｛１００｝面である単結晶シリコンの基板Ｂの第一面（吐出面Ｂａ）に、表面マスク層１１２を一様に形成する。 (1st step)
First, as the first step (Figure 8 S-1), a surface mask layer 112 is uniformly formed on the first surface (extrusion surface Ba) of a single-crystal silicon substrate B whose surface crystal orientation is {100} plane.

＜表面マスク層＞
表面マスク層１１２を形成する材料としては、特に制限はない。表面マスク層１１２を形成する材料としては、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。 <Surface mask layer>
There are no particular restrictions on the material used to form the surface mask layer 112. For example, oxides such as _SiO₂ (silicon oxide), metal plating with Al (aluminum) or Cr (chromium), or resins can be used to form the surface mask layer 112.

表面マスク層１１２の形成方法としては、例えば、ＳｉＯ₂から構成される表面マスク層１１２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Ｓｉとの密着性が良く、後述する異方性ウェットエッチングの際にサイドエッチングを防ぐ効果があるからである。 As for the method of forming the surface mask layer 112, for example, a thermal oxidation method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method can be applied to form the surface mask layer 112 composed of _SiO2 . Preferably, _SiO2 is formed by thermal oxidation. This is because _SiO2 has good adhesion to Si and has the effect of preventing side etching during anisotropic wet etching, which will be described later.

なお、表面マスク層１１２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。The surface mask layer 112 may be a single layer as shown in Figure 8, or it may be a multilayer structure.

（第２工程）
次に、第２工程（図８Ｓ－２）として、表面マスク層１１２に、ノズル開口部Ｎとなる円形又は多角形の開口パターン１１３を形成する。 (Second process)
Next, in the second step (Figure 8 S-2), a circular or polygonal opening pattern 113, which will become the nozzle opening N, is formed on the surface mask layer 112.

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１１２の上にレジストパターンを形成する。Specifically, a resist pattern is first formed on the surface mask layer 112 using a well-known photolithography technique.

＜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。 <Resistance Pattern>
Positive or negative photoresists can be used to form the resist pattern. Known materials can be used as positive and negative photoresists. For example, 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 positive photoresists.

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。The resist layer is formed by coating it to a predetermined thickness using a spin coater or similar device. Afterward, a pre-bake treatment is performed under conditions such as 110°C for 90 seconds.

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。To improve adhesion, HMDS (hexamethyldisilazane) treatment may be applied before resist coating. HMDS treatment involves an organic material called hexamethyldisilazane; for example, OAP (hexamethyldisilazane, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) can be used. Similar to resist coating, it can be applied using a spin coater, or exposure to hexamethyldisilazane vapor can also be expected to improve adhesion.

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１１２の上に、レジストパターンを形成する。 After the resist layer is formed, the resist layer is exposed using a predetermined mask and an aligner or the like. For example, in the case of a contact aligner, this is done with a light intensity of approximately 50 mJ/ ^cm² . Then, it is immersed in a developer (for example, NMD-3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. for 60 to 90 seconds) to remove the photosensitive portion of the resist layer, thereby forming a resist pattern on the surface mask layer 112.

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１１２をドライエッチング（ＤＥ１）することにより開口パターン１１３を形成する。開口パターン１１３の形成後、レジストパターンは除去する。After the resist pattern is formed, the surface mask layer 112 is dry-etched (DE1) using the resist pattern as a mask to form an opening pattern 113. After the opening pattern 113 is formed, the resist pattern is removed.

＜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。 <Dry etching>
Dry etching (DE1) can be performed using dry etching equipment such as RIE (Reactive Ion Etching) equipment or ICP (Inductively Coupled Plasma)-RIE etching equipment, which employs an inductively coupled discharge method. Process gases such as _CHF3 (trifluoromethane) and _CF4 (tetrafluoride methane) can also be used.

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、スリットパターンを形成することができる。 For example, using the RIE-100C dry etching system manufactured by Samco Corporation, a slit pattern can be formed by etching for a predetermined time under the conditions of a _CHF3 gas flow rate of 80 sccm, a pressure of 3 Pa, and an RF power of 90 W.

＜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。 <Removal of resist pattern>
Furthermore, the resist pattern can be removed by methods such as a wet process using acetone or an acid solution, or a dry process using oxygen plasma.

（第３工程）
次に、第３工程（図８Ｓ－３）として、開口パターン１１３下にある基板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。 (3rd step)
Next, in the third step (Figure 8 S-3), a through-hole is formed in the substrate B located beneath the opening pattern 113 by dry etching (DE2) from the surface.

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。In this case, dry etching (DE2) can be performed using an ICP-RIE etching apparatus employing an inductively coupled plasma discharge method.

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、高精度で垂直な貫通孔を形成することができる。 Furthermore, by using the Bosch process, _which involves cyclically repeating film deposition and etching using process gases such as _SF6 (sulfur hexafluoride), _C4F8 (cyclobutane octafluoride), and _O2 (oxygen), it is possible to form highly accurate, vertical through-holes.

（第４工程）
次に、第４工程（図８Ｓ－４）として、異方性ウェットエッチング（ＷＥ１）によって貫通孔を拡大することで、ノズルテーパー部１１１２を形成する。 (4th step)
Next, in the fourth step (Figure 8 S-4), the through hole is enlarged by anisotropic wet etching (WE1) to form the nozzle tapered portion 1112.

＜異方性ウェットエッチング＞
第４工程の異方性ウェットエッチング（ＷＥ１）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。基板Ｂは単結晶シリコンであるため、ノズルテーパー部１１１２が、エッチング速度が極端に遅い｛１１１｝面となり、テーパー角度θが３５．３°のノズルテーパー部１１１２が形成される。 <Anisotropic Wet Etching>
In the fourth step, anisotropic wet etching (WE1), an alkaline aqueous solution such as KOH (potassium hydroxide), TMAH (tetramethylammonium hydroxide), or EDP (ethylenediamine pyrocatechol) is used. Since the substrate B is single-crystal silicon, the nozzle tapered portion 1112 becomes a {111} plane with an extremely slow etching rate, and a nozzle tapered portion 1112 with a taper angle θ of 35.3° is formed.

（第５工程）
最後に、第５工程（図８Ｓ－５）として、ノズルテーパー部１１１２の途中の所定の箇所にマスク層を形成する。次いで、当該マスク層に排出流路Ｃとなる排出流路パターンを形成する。さらに、当該排出流路パターン下にある基板Ｂをドライエッチング（ＤＥ２）することで深掘り加工を行い、排出流路Ｃを形成する。
マスク層は、スプレー塗布や電着レジストで形成することができる。また、上記第２工程（図８Ｓ－２）と同様に、フォトリソグラフィ技法によりマスク層に排出流路パターンのパターニングができる。 (5th step)
Finally, in the fifth step (Figure 8 S-5), a mask layer is formed at a predetermined location in the middle of the nozzle tapered section 1112. Next, a discharge channel pattern, which will become the discharge channel C, is formed on the mask layer. Furthermore, the substrate B beneath the discharge channel pattern is dry-etched (DE2) to perform deep etching and form the discharge channel C.
The mask layer can be formed by spray coating or electrodeposition resist. Furthermore, similar to the second step (Figure 8 S-2) described above, the discharge channel pattern can be patterned onto the mask layer using photolithography techniques.

〔発明の効果〕
以上に示すような、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、単結晶シリコンの基板Ｂを異方性ウェットエッチングすることでノズルテーパー部１１１２を形成している。そのため、ボッシュプロセスによりノズルテーパー部１１１２を形成する場合に比べて、スキャロップが形成されず、表面粗さが小さいノズルプレート１１０を製造することができる。結果、メニスカス安定性に優れ、射出安定性の高いノズルプレート１１０を製造することができる。 [Effects of the invention]
As described above, according to the manufacturing method of the nozzle plate 110 of the first embodiment, the nozzle tapered portion 1112 is formed by anisotropic wet etching of the single-crystal silicon substrate B. Therefore, compared to the case in which the nozzle tapered portion 1112 is formed by the Bosch process, a nozzle plate 110 can be manufactured without scallop formation and with a smaller surface roughness. As a result, a nozzle plate 110 with excellent meniscus stability and high injection stability can be manufactured.

また、基板Ｂは単結晶シリコンであるため、ドライエッチングやフォトリソグラフィ技法により、μｍオーダーでの微細加工を行うことができる。Furthermore, since substrate B is single-crystal silicon, microfabrication on the micrometer order can be performed using dry etching and photolithography techniques.

また、単結晶シリコンの｛１１１｝面でエッチングが停止するため、テーパー角度θが３５．３°で安定し、１つのノズルプレート１１０における複数のノズル流路１１１の間で形状のばらつきが生まれにくくなる。Furthermore, since etching stops at the {111} plane of the single-crystal silicon, the taper angle θ stabilizes at 35.3°, making it less likely for variations in shape to occur among the multiple nozzle channels 111 in a single nozzle plate 110.

［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。
なお、第１実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法と重複する第１工程から第３工程及び第５工程については、詳細な説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, a method for manufacturing the nozzle plate 110 according to the second embodiment will be explained with reference to Figure 9.
Detailed explanations of the first to third and fifth steps, which overlap with the manufacturing method of the nozzle plate 110 according to the first embodiment, will be omitted.

（第４工程）
第３工程（図９Ｓ－３）でドライエッチング（ＤＥ２）によって貫通孔を形成した後、第４工程（図９Ｓ－４）として、異方性ウェットエッチング（ＷＥ２）により、貫通孔を拡大してノズルテーパー部１１１２とストレート連通部１１１３を形成する。 (4th step)
In the third step (Figure 9 S-3), a through hole is formed by dry etching (DE2). Then, in the fourth step (Figure 9 S-4), the through hole is enlarged by anisotropic wet etching (WE2) to form the nozzle tapered portion 1112 and the straight connecting portion 1113.

具体的には、異方性ウェットエッチング（ＷＥ１）を行った場合、ストレート連通部１１１３が残る形でエッチングが進行し、時間が経過するにつれて当該ストレート連通部１１１３が左右方向に後退してノズルテーパー部１１１２が形成される。そのため、第２実施形態に係る第４工程においては、第１実施形態に係る異方性ウェットエッチング（ＷＥ１）よりも早く止めるように時間制御して異方性ウェットエッチング（ＷＥ２）を行うことで、ノズル流路１１１にストレート連通部１１１３を形成することができる。Specifically, when anisotropic wet etching (WE1) is performed, the etching proceeds with the straight connecting portion 1113 remaining, and as time passes, the straight connecting portion 1113 recedes in the left-right direction, forming the nozzle tapered portion 1112. Therefore, in the fourth step of the second embodiment, by performing anisotropic wet etching (WE2) with time control so that it stops earlier than the anisotropic wet etching (WE1) of the first embodiment, the straight connecting portion 1113 can be formed in the nozzle flow path 111.

〔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の製造方法によれば、１つのノズル流路１１１につき、１つの開口パターン１１３から形成した貫通孔を拡大してノズルテーパー部１１１２及びストレート連通部１１１３を形成する。そのためノズルテーパー部１１１２とストレート連通部１１１３とが位置ズレなく連続したノズル流路１１１を有したノズルプレート１１０を製造することができる。
このようなノズルプレート１１０は、インクの流れが対称性を保ち、射出角度が安定する。更に、ノズル流路１１１内に淀みが発生しにくく、泡抜け性も良好となる。 [Effects of the invention]
As described above, according to the manufacturing method of the nozzle plate 110 according to the second embodiment, for each nozzle flow path 111, a through hole formed from one opening pattern 113 is enlarged to form a nozzle tapered portion 1112 and a straight connecting portion 1113. Therefore, a nozzle plate 110 can be manufactured having a nozzle flow path 111 in which the nozzle tapered portion 1112 and the straight connecting portion 1113 are continuous without misalignment.
Such a nozzle plate 110 ensures that the ink flow maintains symmetry and the injection angle is stable. Furthermore, it reduces the likelihood of stagnation in the nozzle flow path 111 and improves bubble removal.

［第３実施形態］
次に、第３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１０を元に説明する。
なお、第１実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法と重複する第２工程から第４工程については、詳細な説明を省略する。 [Third Embodiment]
Next, a method for manufacturing the nozzle plate 110 according to the third embodiment will be explained with reference to Figure 10.
Detailed explanations of steps 2 through 4, which overlap with the manufacturing method of the nozzle plate 110 according to the first embodiment, will be omitted.

（第１工程）
初めに、第１工程（図１０Ｓ－１）として、表面の結晶方位が｛１００｝面である単結晶シリコンの基板Ｂの第一面と、第一面に対向する第二面（すなわち、吐出面Ｂａ及び接着面Ｂｂ）に、表面マスク層１１２を一様に形成する。 (1st step)
First, as the first step (Figure 10 S-1), a surface mask layer 112 is uniformly formed on the first surface of a single-crystal silicon substrate B whose surface crystal orientation is {100} plane, and on the second surface opposite the first surface (i.e., the ejection surface Ba and the bonding surface Bb).

（第６工程）
次に、第６工程（図１０Ｓ－６）として、接着面Ｂｂの表面マスク層１１２に、排出流路パターン１１４を形成する。排出流路パターン１１４としては、第１実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法の第２工程における開口パターン１１３と、同様の素材及び方法により形成することができる。 (6th step)
Next, in the sixth step (Figure 10 S-6), a discharge channel pattern 114 is formed on the surface mask layer 112 of the adhesive surface Bb. The discharge channel pattern 114 can be formed using the same material and method as the opening pattern 113 in the second step of the manufacturing method of the nozzle plate 110 according to the first embodiment.

（第７工程、第８工程）
次に、第７工程（図１０Ｓ－７）として、排出流路パターン１１４下の基板Ｂを、ドライエッチング（ＤＥ２）により深掘り加工することで排出流路Ｃを形成する。そして、第８工程（図１０Ｓ－８）として、排出流路Ｃの側面及び底面に排出流路マスク層１１５を形成し、接着面Ｂｂに形成された表面マスク層１１２を除去する。
排出流路マスク層１１５としては、表面マスク層１１２と同様の素材及び方法により形成することができる。また、表面マスク層１１２の除去方法としては、ＲＩＥ装置等により、表面マスク層１１２が除去されるまでエッチングを行えばよい。この時、排出流路マスク層１１５は側壁や底面にある為、表面マスク層１１２よりも除去され難い。 (7th process, 8th process)
Next, in the seventh step (Figure 10 S-7), the substrate B beneath the discharge channel pattern 114 is deep-etched by dry etching (DE2) to form the discharge channel C. Then, in the eighth step (Figure 10 S-8), a discharge channel mask layer 115 is formed on the side and bottom surfaces of the discharge channel C, and the surface mask layer 112 formed on the adhesive surface Bb is removed.
The discharge channel mask layer 115 can be formed using the same material and method as the surface mask layer 112. The surface mask layer 112 can be removed by etching using an RIE apparatus or the like until it is completely removed. However, because the discharge channel mask layer 115 is located on the side walls and bottom, it is more difficult to remove than the surface mask layer 112.

（第２工程、第３工程、第４工程）
次に、上記第１実施形態と同様に第２工程（図１０Ｓ－２）から第４工程（図１０Ｓ－４）を実施する。第２工程（図１０Ｓ－２）では、吐出面Ｂａ側の表面マスク層１１２にドライエッチング（ＤＥ１）することで開口パターン１１３を形成する。
第３工程（図１０Ｓ－３）では、開口パターン１１３下の基板Ｂをドライエッチング（ＤＥ２）することで貫通孔を形成する。
第４工程（図１０Ｓ－４）では、異方性ウェットエッチング（ＷＥ１）することで貫通孔を拡大し、ノズルテーパー部１１１２を形成する。このとき、排出流路マスク層１１５においては異方性ウェットエッチング（ＷＥ１）の進行が抑制されるため、第７工程（図１０Ｓ－７）で形成した排出流路Ｃがエッチングされずに残存することとなる。 (2nd process, 3rd process, 4th process)
Next, the second step (Figure 10 S-2) to the fourth step (Figure 10 S-4) are carried out in the same manner as in the first embodiment described above. In the second step (Figure 10 S-2), an opening pattern 113 is formed by dry etching (DE1) on the surface mask layer 112 on the discharge surface Ba side.
In the third step (Figure 10 S-3), through holes are formed by dry etching (DE2) the substrate B beneath the opening pattern 113.
In the fourth step (Figure 10 S-4), the through-hole is enlarged by anisotropic wet etching (WE1) to form the nozzle tapered portion 1112. At this time, the progress of anisotropic wet etching (WE1) is suppressed in the discharge channel mask layer 115, so the discharge channel C formed in the seventh step (Figure 10 S-7) remains unetched.

（第５工程）
最後に、第５工程（図１０Ｓ－５）として、排出流路Ｃに残存する排出流路マスク層１１５を除去し、ノズルテーパー部１１１２と排出流路Ｃとを連通させる。 (5th step)
Finally, in the fifth step (Figure 10 S-5), the remaining discharge channel mask layer 115 in the discharge channel C is removed, and the nozzle tapered portion 1112 and the discharge channel C are connected.

〔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、平面である基板Ｂの接着面Ｂｂに、排出流路パターン１１４の形成及びドライエッチング（ＤＥ２）を行うことで排出流路Ｃを形成することができる。そのため、ノズルテーパー部１１１２にマスク層を形成し、ドライエッチング（ＤＥ２）を行う場合に比べて、加工が容易となり、寸法精度良くノズルプレート１１０を製造することができる。また、排出流路Ｃと吐出面Ｂａとの平行が保ちやすくなる。 [Effects of the invention]
As described above, according to the manufacturing method of the nozzle plate 110 according to the third embodiment, the discharge channel C can be formed on the adhesive surface Bb of the flat substrate B by forming the discharge channel pattern 114 and performing dry etching (DE2). Therefore, compared to the case where a mask layer is formed on the nozzle tapered portion 1112 and dry etching (DE2) is performed, processing becomes easier and the nozzle plate 110 can be manufactured with good dimensional accuracy. In addition, it becomes easier to maintain parallelism between the discharge channel C and the discharge surface Ba.

なお、図１０においてはその記載を省略したが、第３実施形態に係るノズルプレート１１０の製造方法の第４工程（図１０Ｓ－４）においても、第２実施形態に係る第４工程（図９Ｓ－４）と同様に、時間制御して異方性ウェットエッチング（ＷＥ２）を行うことで、ノズル流路１１１にストレート連通部１１１３を形成するようにしても構わない。Although not shown in Figure 10, in the fourth step (Figure 10 S-4) of the manufacturing method for the nozzle plate 110 according to the third embodiment, the straight communication portion 1113 may be formed in the nozzle channel 111 by performing anisotropic wet etching (WE2) with time control, similar to the fourth step (Figure 9 S-4) according to the second embodiment.

また、第１実施形態から第３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その記載を省略したが、図１１に示すように、第２工程（図１１Ｓ－２）において、開口パターン１１３下の基板Ｂをドライエッチング（ＤＥ２）により途中まで深掘り加工を行ってノズルストレート部１１１１を形成し、当該ノズルストレート部１１１１の側面部にマスク層を設けるようにしても良い。このようにすることで、第４工程（図１１Ｓ－４）における異方性ウェットエッチング（ＷＥ１又はＷＥ２）の際に、ノズルストレート部１１１１がエッチングされずに残存することとなり、ノズルストレート部１１１１を備えるノズル流路１１１を形成することができる。Furthermore, although this is not described in the manufacturing method of the nozzle plate 110 according to the first to third embodiments, as shown in Figure 11, in the second step (Figure 11 S-2), the substrate B below the opening pattern 113 may be partially deep-etched by dry etching (DE2) to form the nozzle straight portion 1111, and a mask layer may be provided on the side surface of the nozzle straight portion 1111. By doing so, during the anisotropic wet etching (WE1 or WE2) in the fourth step (Figure 11 S-4), the nozzle straight portion 1111 will remain unetched, and a nozzle channel 111 with the nozzle straight portion 1111 can be formed.

なお、この時、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Ｌとなす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。Furthermore, by performing dry etching (DE2) while changing the processing conditions (e.g., time, power, pressure, gas flow rate, etc.), it is possible to create a nozzle straight section 1111 composed of multiple surfaces, each having a different angle with an axis L parallel to the nozzle's central axis.

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。
この場合第５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。 Furthermore, a protective film may be formed on the nozzle plate 110 for long-term use in ink ejection.
In this case, after the fifth step, a step is performed to form a protective film that covers the surface, including the inside of the nozzle channel 111.

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を用いればよい。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。 As a protective film, any material that does not dissolve upon contact with the ink should be used. For example, metal oxide films (tantalum pentoxide, hafnium oxide, niobium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, etc.), metal silicate films containing silicon in the metal oxide film (tantalum silicate, hafnium silicate, niobium silicate, titanium silicate, zirconium silicate, etc.), or the materials used to form the mask layer can be selected and used. Alternatively, organic films such as polyimide, polyamide, and parylene may be used as the protective film.
The thickness of the protective film is not particularly limited, but can be, for example, 0.05 μm to 20 μm.

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。Next, the results of evaluating preferred configurations for examples and comparative examples of the present invention will be described. The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

［サンプル作成］
以下の各実施例、比較例の条件を満たすノズル流路１１１を１０００個有する厚み３００μｍのノズルプレート１１０を、他のプレート等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。 [Create a sample]
A nozzle plate 110 with a thickness of 300 μm and having 1000 nozzle channels 111 that satisfy the conditions of each of the following embodiments and comparative examples is joined with other plates to form an inkjet head 10, and the inkjet head 10 is mounted on an inkjet recording device 1.

（実施例１）
ＳＵＳである基板Ｂに、レーザーを用いてテーパー角度θが４５°である円錐状のノズルテーパー部１１１２を形成した。そして、テーパー高さｈが１００μｍとなるような、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に排出流路Ｃを形成した。なお、ノズル開口部Ｎは円形で直径４０μｍとなるように形成した。 (Example 1)
A conical nozzle tapered section 1112 with a taper angle θ of 45° was formed on a SUS substrate B using a laser. Then, a discharge channel C was formed at a point in the middle of the nozzle tapered section 1112, as viewed from the discharge surface Ba, such that the taper height h is 100 μm. The nozzle opening N was formed to be circular with a diameter of 40 μm.

（実施例２）
高さ１０μｍかつ直径４０μｍのノズルストレート部１１１１を、ノズルテーパー部１１１２の吐出面Ｂａ側の端部に連続するように形成した。
その他の条件は実施例１と同様である。 (Example 2)
A nozzle straight section 1111, with a height of 10 μm and a diameter of 40 μm, is formed to be continuous with the end of the nozzle tapered section 1112 on the discharge surface Ba side.
Other conditions are the same as in Example 1.

（実施例３）
テーパー高さｈが４μｍとなるような、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に排出流路Ｃ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４）
テーパー高さｈが５μｍとなるような、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に排出流路Ｃ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５）
テーパー高さｈが１９μｍとなるような、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に排出流路Ｃ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６）
テーパー高さｈが２０μｍとなるような、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に排出流路Ｃ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７）
テーパー高さｈが１００μｍとなるような、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に排出流路Ｃ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８）
テーパー高さｈが１０１μｍとなるような、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に排出流路Ｃ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９）
テーパー高さｈが２００μｍとなるような、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に排出流路Ｃ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１０）
テーパー高さｈが２０１μｍとなるような、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に排出流路Ｃ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１１）
テーパー角度θが７６°となるようにノズルテーパー部１１１２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１２）
テーパー角度θが７５°となるようにノズルテーパー部１１１２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１３）
テーパー角度θが６１°となるようにノズルテーパー部１１１２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１４）
テーパー角度θが６０°となるようにノズルテーパー部１１１２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１５）
テーパー角度θが３０°となるようにノズルテーパー部１１１２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１６）
テーパー角度θが２９°となるようにノズルテーパー部１１１２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１７）
テーパー角度θが１５°となるようにノズルテーパー部１１１２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１８）
テーパー角度θが１４°となるようにノズルテーパー部１１１２を形成した。
その他の条件は実施例１と同様である。 (Example 3)
A discharge channel C was formed at a point in the middle of the nozzle tapered section 1112, as viewed from the discharge surface Ba side, such that the taper height h is 4 μm.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 4)
A discharge channel C was formed at a point in the middle of the nozzle tapered section 1112, as viewed from the discharge surface Ba side, such that the taper height h is 5 μm.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 5)
A discharge channel C was formed at a point in the middle of the nozzle tapered section 1112, as viewed from the discharge surface Ba side, such that the taper height h is 19 μm.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 6)
A discharge channel C was formed at a point in the middle of the nozzle tapered section 1112, as viewed from the discharge surface Ba side, such that the taper height h is 20 μm.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 7)
A discharge channel C was formed at a point in the middle of the nozzle tapered section 1112, as viewed from the discharge surface Ba side, such that the taper height h is 100 μm.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 8)
A discharge channel C was formed at a point in the middle of the nozzle tapered section 1112, as viewed from the discharge surface Ba side, such that the taper height h is 101 μm.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 9)
A discharge channel C was formed at a point in the middle of the nozzle tapered section 1112, as viewed from the discharge surface Ba side, such that the taper height h is 200 μm.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 10)
A discharge channel C was formed at a point in the middle of the nozzle tapered section 1112, as viewed from the discharge surface Ba side, such that the taper height h is 201 μm.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 11)
The nozzle tapered portion 1112 was formed so that the taper angle θ was 76°.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 12)
The nozzle tapered portion 1112 was formed such that the taper angle θ was 75°.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 13)
The nozzle tapered portion 1112 was formed such that the taper angle θ was 61°.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 14)
The nozzle tapered portion 1112 was formed such that the taper angle θ was 60°.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 15)
The nozzle tapered portion 1112 was formed such that the taper angle θ was 30°.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 16)
The nozzle tapered portion 1112 was formed so that the taper angle θ was 29°.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 17)
The nozzle tapered portion 1112 was formed so that the taper angle θ was 15°.
Other conditions are the same as in Example 1.
(Example 18)
The nozzle tapered portion 1112 was formed such that the taper angle θ was 14°.
Other conditions are the same as in Example 1.

（実施例１９）
単結晶シリコンである基板Ｂに、異方性ウェットエッチングによりテーパー角度θが３５．３°であり、４つの｛１１１｝面で形成される四角錐状のノズルテーパー部１１１２と、４つの｛１００｝面で形成されるストレート連通部１１１３を形成した。そして、テーパー高さｈが１００μｍとなるような、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に排出流路Ｃを形成した。なお、ノズル開口部Ｎは１辺４０μｍの正方形状となるように形成した。 (Example 19)
On a single-crystal silicon substrate B, a square pyramidal nozzle tapered section 1112 with a taper angle θ of 35.3° and formed by four {111} faces, and a straight connecting section 1113 formed by four {100} faces were formed by anisotropic wet etching. Then, a discharge channel C was formed at a point in the middle of the nozzle tapered section 1112 as viewed from the discharge surface Ba side, such that the taper height h is 100 μm. The nozzle opening N was formed to be a square shape with sides of 40 μm.

また、本実施例１９においては、図３Ａに示すような、ストレート連通部１１１３の２つの｛１００｝面の角に位置するように排出流路Ｃを形成したノズルプレート１１０と、図５に示すような、隣接するノズルテーパー部１１１２の境界に位置するように排出流路Ｃを形成したノズルプレート１１０の２つを用意した。Furthermore, in this embodiment 19, two nozzle plates 110 were prepared: one with a discharge channel C formed at the corner of the two {100} faces of the straight communication section 1113, as shown in Figure 3A, and another with a discharge channel C formed at the boundary of the adjacent nozzle tapered section 1112, as shown in Figure 5.

（比較例１）
レーザーを用いて長さ１０μｍのストレート連通部１１１３を形成したＳＵＳである基板Ｂに、排出流路Ｃが形成された他のプレートを接着した。
すなわち、比較例１のノズルプレート１１０は、ノズル流路１１１がノズルテーパー部１１１２を備えない。また、排出流路Ｃがノズルプレート１１０ではなく他のプレートに形成されている。
（比較例２）
レーザーを用いてテーパー角度θが４５°である円錐状のノズルテーパー部１１１２を形成したＳＵＳである基板Ｂに、排出流路Ｃが形成された他のプレートを接着した。
すなわち、比較例２のノズルプレート１１０は、ノズル流路１１１にノズルテーパー部１１１２が形成されているが、排出流路Ｃは、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中の箇所に形成されておらず、境界部分に形成されている。 (Comparative Example 1)
A stainless steel substrate B, on which a 10 μm long straight communication section 1113 was formed using a laser, was bonded to another plate on which a discharge channel C was formed.
In other words, the nozzle plate 110 of Comparative Example 1 does not have a nozzle tapered portion 1112 in the nozzle flow path 111. Also, the discharge flow path C is formed in a plate other than the nozzle plate 110.
(Comparative Example 2)
A stainless steel substrate B, on which a conical nozzle taper portion 1112 with a taper angle θ of 45° was formed using a laser, was bonded to another plate on which a discharge channel C was formed.
In other words, in Comparative Example 2, the nozzle plate 110 has a nozzle tapered portion 1112 formed in the nozzle flow path 111, but the discharge flow path C is not formed in the middle of the nozzle tapered portion 1112 when viewed from the discharge surface Ba side, but is formed at the boundary portion.

上記実施例１～１９及び比較例１～２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。The following tests 1-2 were performed using an inkjet recording device 1 equipped with an inkjet head 10 having the nozzle plates 110 of Examples 1-19 and Comparative Examples 1-2 described above.

［試験１．メニスカス安定性の上限速度試験］
常温で粘度が約５ｃＰの水系インクをインクジェットヘッド１０に充填し、駆動周波数４０ｋＨｚかつノズル開口部Ｎから吐出されるインクの液滴量が１０ｐＬとなるように、射出速度を５ｍ／ｓから上昇させながら射出させる。そして、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でメニスカスが不安定になり射出欠が生じる射出速度を測定した。なお評価は、当該射出速度が１２ｍ／ｓ以上である場合を「◎◎」、１２ｍ／ｓ未満かつ１１ｍ／ｓ以上である場合を「◎」、１１ｍ／ｓ未満かつ１０ｍ／ｓ以上である場合を「〇」、１０ｍ／ｓ未満かつ９ｍ／ｓ以上である場合を「△」、９ｍ／ｓ未満７ｍ／ｓ以上である場合を「×」とした。 [Test 1. Upper limit speed test for meniscus stability]
A water-based ink with a viscosity of approximately 5 cP at room temperature was filled into the inkjet head 10, and the ink was ejected from a drive frequency of 40 kHz while increasing the ejection speed from 5 m/s so that the amount of ink droplet ejected from the nozzle opening N was 10 pL. The ejection speed at which the meniscus became unstable and ejection failures occurred in 5 or more of the 100 nozzle openings N was measured. The evaluation was as follows: "◎◎" if the ejection speed was 12 m/s or higher, "◎" if it was less than 12 m/s and 11 m/s or higher, "〇" if it was less than 11 m/s and 10 m/s or higher, "△" if it was less than 10 m/s and 9 m/s or higher, and "×" if it was less than 9 m/s and 7 m/s or higher.

［試験２．循環時のノズル詰まり試験］
常温で粘度が約５ｃＰの、比重が大きく沈降・凝集が発生しやすい水系白色インクをインクジェットヘッド１０で循環させながら、駆動周波数１０ｋＨｚかつノズル開口部Ｎから吐出されるインクの液滴量が１０ｐＬとなるように、射出速度を６ｍ／ｓで射出させる射出検査を６０分間行う。そして、１０００個のノズル開口部Ｎのうち、何個のノズル開口部Ｎにインク詰まりによる射出欠が生じるかを測定した。なお評価は、射出欠が生じるノズル開口部Ｎの数が０である場合は「◎」、１である場合は「〇」、２又は３である場合は「△」、４以上である場合を「×」とした。 [Test 2. Nozzle clogging test during circulation]
A water-based white ink with a viscosity of approximately 5 cP at room temperature and a high specific gravity that makes it prone to sedimentation and aggregation is circulated through the inkjet head 10. An injection test is performed for 60 minutes at an injection speed of 6 m/s, with a drive frequency of 10 kHz and an ink droplet volume of 10 pL ejected from the nozzle opening N. The number of nozzle openings N out of 1000 that experienced injection failure due to ink clogging is then measured. The evaluation is as follows: "◎" if the number of nozzle openings N with injection failure is 0, "〇" if it is 1, "△" if it is 2 or 3, and "×" if it is 4 or more.

試験１－２の結果を表Iに示す。The results of Test 1-2 are shown in Table I.

試験２において、実施例１９のうちストレート連通部１１１３の２つの｛１００｝面が交わる角に位置するように排出流路Ｃを形成した場合は「〇」であったが、浮上した気泡はよく排出されていた。また、実施例１９のうち隣接するノズルテーパー部１１１２の境界に位置するように排出流路Ｃを形成した場合は「◎」であった。In Test 2, when the discharge channel C was formed at the corner where the two {100} surfaces of the straight connecting section 1113 intersect in Example 19, the result was "○", and the floating bubbles were well discharged. Furthermore, when the discharge channel C was formed at the boundary of the adjacent nozzle tapered section 1112 in Example 19, the result was "◎".

［評価］
実施例１－１９と比較例１を比較すると、ノズルプレート１１０のノズル流路１１１にノズルテーパー部１１１２を設けることで、メニスカス安定性を高めることができるため、射出上限速度も高められることがわかる。
また、実施例１－１９と比較例２を比較すると、吐出面Ｂａ側から見てノズルテーパー部１１１２の途中に排出流路Ｃを設けることで、気泡を沈降したインク顔料とともに容易にノズル流路１１１から排出することができるようになり、ノズル開口部Ｎにおけるインク詰まりが発生しにくくなることがわかる。 [evaluation]
Comparing Example 1-19 with Comparative Example 1, it can be seen that by providing a nozzle tapered portion 1112 in the nozzle flow path 111 of the nozzle plate 110, meniscus stability can be improved, and therefore the upper limit injection speed can also be increased.
Furthermore, comparing Example 1-19 with Comparative Example 2, it can be seen that by providing a discharge channel C in the middle of the nozzle tapered section 1112 when viewed from the discharge surface Ba side, air bubbles can be easily discharged from the nozzle channel 111 along with the settled ink pigment, making ink clogging at the nozzle opening N less likely to occur.

特に、実施例１と実施例２を比較すると、ノズル流路１１１にノズルストレート部１１１１を設けることで、よりメニスカス安定性を高めることができ、射出上限速度も高められることがわかる。これは、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からである。In particular, comparing Example 1 and Example 2, it can be seen that by providing a nozzle straight section 1111 in the nozzle flow path 111, meniscus stability can be further improved and the upper limit of injection speed can also be increased. This is because the resistance applied when ejecting ink from the nozzle opening N increases, suppressing meniscus vibration.

また、実施例３－１０を比較すると、好ましいテーパー高さｈは、５μｍ～２００μｍであり、より好ましくいテーパー高さｈは、２０μｍ～１００μｍである。テーパー高さｈがこのような範囲内であることで、より射出上限速度を高めることができることがわかる。Furthermore, comparing Examples 3-10, the preferred taper height h is 5 μm to 200 μm, and the more preferred taper height h is 20 μm to 100 μm. It can be seen that having the taper height h within this range allows for a higher injection limit speed.

また、実施例１１－１８を比較すると、好ましいテーパー角度θは、１５°以上７５°以下であり、より好ましくいテーパー角度θは３０°以上６０°以下である。テーパー角度θがこのような範囲内であることで、より射出上限速度を高めることができることがわかる。また、気泡を沈降したインク顔料とともに循環させるのが容易になり、ノズル詰まりを起こしにくくできることがわかる。Furthermore, comparing Examples 11-18, the preferred taper angle θ is 15° to 75°, and the more preferred taper angle θ is 30° to 60°. It can be seen that having the taper angle θ within this range allows for a higher injection limit speed. Additionally, it becomes easier to circulate air bubbles along with the settled ink pigment, reducing the likelihood of nozzle clogging.

また、実施例１と実施例１９を比較すると、基板Ｂは単結晶シリコンであってもＳＵＳであってもよいことがわかる。また、ノズルテーパー部１１１２の断面の形状やノズル開口部Ｎの形状は特に限定されないことがわかる。Furthermore, comparing Example 1 and Example 19, it can be seen that the substrate B may be single-crystal silicon or SUS. It can also be seen that the cross-sectional shape of the nozzle tapered portion 1112 and the shape of the nozzle opening N are not particularly limited.

次に、上記実施例１及び比較例１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３－４を行った。Next, the following tests 3-4 were performed using an inkjet recording device 1 equipped with an inkjet head 10 having the nozzle plate 110 of Example 1 and Comparative Example 1.

［試験３．好適な駆動周波数試験］
インクジェット記録装置１の駆動周波数を１０ｋＨｚから１００ｋＨｚまで変化させながら試験１に示すメニスカス安定性の上限速度試験を行った。
なお、評価基準は試験１と同一である。 [Test 3. Test of suitable drive frequency]
The upper limit speed test for meniscus stability shown in Test 1 was performed while varying the drive frequency of the inkjet recording device 1 from 10 kHz to 100 kHz.
The evaluation criteria are the same as for Test 1.

［試験４．好適な液滴量試験］
ノズル開口部Ｎから吐出される液滴量を１０ｐＬから３００ｐＬまで変化させながら試験１に示すメニスカス安定性の上限速度試験を行った。
なお、評価基準は試験１と同一である。 [Test 4. Test for suitable droplet volume]
The upper limit speed test for meniscus stability shown in Test 1 was performed while varying the amount of liquid droplets discharged from the nozzle opening N from 10 pL to 300 pL.
The evaluation criteria are the same as for Test 1.

試験３、試験４の結果をそれぞれ表II、表IIIに示す。The results of Test 3 and Test 4 are shown in Tables II and III, respectively.

［評価］
表IIに示されるように、従来のノズルプレート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は、駆動周波数が２０ｋＨｚ以下となるように設定しなければ有効な液滴射出を行えなかった。しかし、本実施形態に係るノズルプレート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は、少なくとも１００ｋＨｚまで駆動周波数を高めても有効な液滴射出を行えることがわかる。 [evaluation]
As shown in Table II, an inkjet recording device 1 equipped with a conventional inkjet head 10 having a nozzle plate 110 could not effectively eject droplets unless the drive frequency was set to 20 kHz or less. However, it can be seen that an inkjet recording device 1 equipped with an inkjet head 10 having a nozzle plate 110 according to this embodiment can effectively eject droplets even when the drive frequency is increased to at least 100 kHz.

また、表IIIに示されるように、従来のノズルプレート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は、ノズル開口部Ｎから吐出される液滴量が２０ｐＬ以下となるように設定しなければ有効な液滴射出を行えなかった。しかし、本実施形態に係るノズルプレート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は、ノズル開口部Ｎから吐出される液滴量を３００ｐＬまで高めても有効な液滴射出を行えることがわかる。Furthermore, as shown in Table III, an inkjet recording device 1 equipped with a conventional inkjet head 10 having a nozzle plate 110 could not perform effective droplet ejection unless the amount of droplet ejected from the nozzle opening N was set to 20 pL or less. However, it can be seen that an inkjet recording device 1 equipped with an inkjet head 10 having a nozzle plate 110 according to this embodiment can perform effective droplet ejection even when the amount of droplet ejected from the nozzle opening N is increased to 300 pL.

本発明は、液滴量や射出速度についてより広範囲な条件で射出が安定するノズルプレート、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。The present invention can be used in a nozzle plate, droplet ejection head, droplet ejection device, and a method for manufacturing a nozzle plate, which provide stable ejection under a wider range of conditions regarding droplet volume and ejection speed.

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表面マスク層
１１３開口パターン
１１４排出流路パターン
１１５排出流路マスク層
Ｂ基板
Ｂａ第一面（吐出面）
Ｂｂ第二面（接着面）
Ｃ排出流路
Ｎノズル開口部
Ｌノズル中心軸に平行な軸
θ テーパー角度
ＤＥ１、ＤＥ２ドライエッチング
ＷＥ１、ＷＥ２異方性ウェットエッチング 1. Droplet ejection device (inkjet recording device)
10. Droplet ejection head (inkjet head)
110 Nozzle plate 111 Nozzle flow path 1111 Nozzle straight section 1112 Nozzle tapered section 1113 Straight connecting section 112 Surface mask layer 113 Opening pattern 114 Discharge flow path pattern 115 Discharge flow path mask layer B Substrate Ba First surface (discharge surface)
Bb Second side (adhesive side)
C Discharge channel N Nozzle opening L Axis θ parallel to the nozzle central axis Taper angles DE1, DE2 Dry etching WE1, WE2 Anisotropic wet etching

Claims

A nozzle plate comprising a substrate made of single-crystal silicon , a nozzle channel provided through the substrate and having a nozzle opening for ejecting droplets, and a discharge channel for discharging liquid from the nozzle channel,
The nozzle flow path comprises a nozzle tapered section in which the flow path area, which is a cross-sectional area perpendicular to the droplet discharge direction, gradually narrows as it approaches the discharge surface from which the droplets of the substrate are discharged, and a straight connecting section that is continuous with the end of the nozzle tapered section opposite to the discharge surface .
The nozzle tapered portion is formed by four {111} surfaces, and its shape is either pyramidal, conical, or elliptical.
The straight connecting portion is formed by four {100} surfaces,
The nozzle plate is characterized in that the discharge channel is provided in the middle of the nozzle tapered portion when viewed from the discharge surface side.

The nozzle plate according to claim 1 , wherein the discharge channel is formed to be located at the corner where the two {100} surfaces of the straight connecting portion intersect.

The nozzle plate according to claim 1 , wherein the discharge channel is formed to be located at the boundary of the adjacent nozzle tapered portion.

A nozzle plate comprising a substrate, a nozzle channel provided through the substrate and having a nozzle opening for ejecting droplets, and a discharge channel for discharging liquid from the nozzle channel,
The nozzle flow path comprises one or more nozzle tapered sections, the flow path area, which is a cross-sectional area perpendicular to the droplet discharge direction, gradually narrows as it approaches the discharge surface from which the droplet is discharged from the substrate.
The discharge channel is a nozzle plate provided in the middle of one of the nozzle tapered sections when viewed from the discharge surface side.

The nozzle plate according to any one of claims 1 to 4 , wherein the shape of the nozzle tapered portion is pyramidal, conical, or elliptical cone.

The nozzle plate according to any one of claims 1 to 4 , wherein the nozzle flow path comprises a nozzle straight portion continuous with the end of the nozzle tapered portion on the discharge surface side.

The nozzle plate according to claim 6 , wherein the nozzle straight portion has a maximum flow path area that is less than or equal to the flow path area at the end of the nozzle tapered portion on the discharge surface side.

The nozzle plate according to any one of claims 1 to 4 , wherein the distance from the discharge surface to the discharge channel is 5 μm or more and 200 μm or less.

The nozzle plate according to any one of claims 1 to 4, wherein the taper angle, which is the angle between the inclined surface of the nozzle taper portion and the axis parallel to the nozzle central axis, is 15° or more and 75° or less.

The nozzle plate according to claim 9 , wherein the taper angle is 30° or more and 60° or less.

The nozzle plate according to claim 9 , wherein the nozzle flow path comprises a plurality of continuous nozzle tapered portions having different taper angles.

A droplet dispensing head mounted on a droplet dispensing device,
A droplet dispensing head comprising a nozzle plate according to any one of claims 1 to 4 .

A droplet dispensing device,
A droplet dispensing device comprising the droplet dispensing head described in claim 12.

The droplet dispensing device according to claim 13, wherein the driving frequency is 30 kHz or more and 100 kHz or less.

The droplet dispensing device according to claim 13, wherein the amount of droplets discharged from the nozzle opening is 30 pL or more and 300 pL or less.

A method for manufacturing a nozzle plate of a droplet dispensing head,
A first step involves uniformly forming a surface mask layer on the first surface of a single-crystal silicon substrate whose surface crystal orientation is {100} plane,
A second step involves forming a circular or polygonal opening pattern, which will serve as a nozzle opening, on the surface mask layer.
A third step involves forming a through-hole in the substrate located beneath the opening pattern by dry etching from the surface,
A fourth step involves enlarging the through-hole by anisotropic wet etching of the substrate to form a nozzle tapered portion,
A method for manufacturing a nozzle plate, comprising a fifth step of forming a discharge channel by performing deep etching by dry etching up to the middle of the nozzle tapered portion.

The second step involves forming a nozzle straight section by dry etching partway through the substrate beneath the opening pattern from the surface.
The method for manufacturing a nozzle plate according to claim 16, wherein a mask layer is formed on the side surface of the nozzle straight portion.

The method for manufacturing a nozzle plate according to claim 16 or 17, wherein the fourth step involves enlarging the through-hole by anisotropic wet etching of the substrate, thereby forming the nozzle tapered portion and the straight connecting portion.

The first step involves uniformly forming the surface mask layer on the first surface of the substrate and on the second surface which is opposite to the first surface.
The fifth step involves removing the discharge channel mask layer from the side and bottom surfaces of the discharge channel.
A sixth step involves forming a discharge channel pattern on the surface mask layer on the second surface, which will serve as the discharge channel.
A seventh step involves forming the discharge channel by dry etching partway through the substrate beneath the discharge channel pattern from the surface,
A method for manufacturing a nozzle plate according to claim 16 or 17, wherein an eighth step of forming the discharge channel mask layer on the side surface and bottom surface of the discharge channel is performed between the first step and the second step.