(57)【要約】      （修正有）【課題】ダイヤフラムの耐性を強化することができるインクジェットプリンタの静電気アクチュエータ用ダイヤフラムおよびその製造方法を提供する。【解決手段】第１の層をマンドレルに電気めっきすること、およびフォトレジストを第１の層に塗布することを含む。第２の層を第１の層にフォトレジストに隣接して電気めっきすることであって、したがって第１および第２の層が実質的に均質な層を形成する電気めっきすること、およびフォトレジストが配置された１つ以上の屈曲凹部を露出するように第１および第２の層からフォトレジストを分離することであって、ダイヤフラムは屈曲凹部の近位に減少した鋼性を有する分離すること、をさらに含む。【選択図】図１
2014031009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリンタのジェットスタックのアクチュエータを製造する方法であって、
材料の１つ以上の層をマンドレルに電気めっきすることによって、屈曲凹部を備えるダイヤフラムを形成すること、
前記マンドレルから前記ダイヤフラムを分離すること、および、
電極層と実質的に平行な前記ダイヤフラムを配置することを含む方法であって、
前記配置により、前記ダイヤフラムと前記電極層との間に隙間が形成され、前記ダイヤフラムは電流が前記電極層の少なくとも一部に印加されると、前記電極層と相対的に動くよう構成される、
方法。
【請求項２】
前記ダイヤフラムの前記１つ以上の層の第１の層を電気めっきする前に、第１のフォトレジストを前記マンドレルに配置することをさらに含み、前記第１の層を電気めっきすることは、前記第１のフォトレジストに少なくとも隣接して電気めっきすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２のフォトレジストを前記第１の層、前記第１のフォトレジスト、または両方に配置すること、
前記ダイヤフラムの前記１つ以上の層の第２の層を前記第１の層に前記第２のフォトレジストに少なくとも隣接して電気めっきすることであって、前記第２の層を電気めっきすることは前記第２の層を前記第１の層と実質的に均質な層として形成することを含む、電気めっきすること、および、
前記第２のフォトレジストを、前記第２のフォトレジストが配置されていたダイヤフラムにおける屈曲凹部を暴露するように、前記第１および第２の層から分離すること、
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ダイヤフラムは、前記屈曲凹部で屈曲し、前記屈曲凹部と隣接して規定される前記ダイヤフラムの全厚部分が、前記電極層と相対的に動き、かつ実質的に平行に維持されるよう構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記隙間の少なくとも一部を隙間スタンドオフ誘電材料で埋めることをさらに含み、前記隙間スタンドオフ誘電材料は前記ダイヤフラムの全厚部分と少なくとも部分的に連携される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記マンドレルに前記ダイヤフラムを形成する前に、約１００ｎｍ未満の所定の滑らかさまで前記マンドレルを磨くことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
プリンタのジェットスタックのアクチュエータ装置であって、
導電トレースおよび電極を備える電極層であって、前記電極は前記導電トレースと電気的に結合される電極層、および、
隙間によって前記電極層からオフセットされるダイヤフラムであって、
前記電極層と実質的に平行に配置され、かつ前記電極と連携されるピストン部分、および、
前記ピストン部分を少なくとも部分的に取り囲む屈曲凹部、
を備えるダイヤフラムを備え、
前記ダイヤフラムは電流が前記電極へ印加されると、前記屈曲凹部の近位で曲がるよう構成され、これにより、前記ピストン部分は前記電極層と相対的に動き、かつ実質的に平行に維持される、アクチュエータ装置。
【請求項８】
前記ダイヤフラムは第１の電気めっき層および第２の電気めっき層を備え、前記ピストン部分は前記第１の電気めっき層の一部および前記第２の電気めっき層の少なくとも一部の組み合わせによって規定され、かつ前記屈曲凹部は前記屈曲凹部の底部の前記第１の電気めっき層、および前記屈曲凹部の側部の前記第２の電気めっき層によって規定される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１および第２の電気めっき層は実質的に均質な構造を形成する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ダイヤフラムは、前記屈曲凹部が規定される前記ダイヤフラムの厚さより大きい厚さを有するノード部分をさらに備え、前記ノード部分は前記ダイヤフラムと前記電極層との間に配置される隙間スタンドオフ誘電体と結合され、前記ノード部分は一般的に前記電極層に対して固定されている、請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的にはインクジェットプリンタの静電気アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
インク排出装置、すなわち「ジェットスタック」は、通常はインクジェットプリンタにおいて見られ、印刷が施される媒体（例えば、紙）の上へのインクの沈着を制御することができる。ジェットスタックは、通常は一連のろう付けされた鋼プレートによって提供され、鋼プレートは、インク容器から受けたインクをインクが排出されるノズルの配列へ送るために１つ以上のマニホルドを含む。ジェットスタックは、例えば電源回路と接続された圧電変換器などのアクチュエータをさらに含んでもよい。アクチュエータは、選択的に励起可能である。励起されるとアクチュエータは歪み、それにより多量のインクがノズルを通って媒体の上へと進んでいく。このように、インクの沈着はアクチュエータの選択的な励起を介して電気的に制御され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
より高い解像度の印刷が望まれると、ジェットスタックにおけるアクチュエータの密度は大きくなるため、一般的により小さいアクチュエータが要求される。しかしながら、小型化され変換器の数が増えた圧電変換器は、設計および電源の多様な課題をもたらす可能性がある。例えば、細くて小さい圧電変換器は壊れやすく、製造費用が高くなる可能性がある。さらに、当該の圧電変換器の配列用の費用効果が高い電気接続は、アクチュエータの実際の密度を制限する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、一般的には、インクジェットプリンタのアクチュエータおよびアクチュエータを製造する方法に関する。例えば、１つの当該の方法は、材料の１つ以上の層をマンドレルに電気めっきすることによって屈曲凹部を含むダイヤフラムを形成すること、およびダイヤフラムをマンドレルから分離することを含む。本方法は、電極層と実質的に平行にダイヤフラムを配置することをさらに含み、この配置により、ダイヤフラムと電極層との間に隙間が形成される。ダイヤフラムは、電流が電極層の少なくとも一部に印加されると、電極層と相対的に動くよう構成される。
【発明の効果】
【０００５】
加えて、装置は導電トレースおよび電極を含む電極層を含み、電極は導電トレースと電気的に結合される。装置は、隙間によって電極層からオフセットされたダイヤフラムをさらに含む。ダイヤフラムは、電極層と実質的に平行に配置され、かつ電極と連携されるピストン部分、およびピストン部分を少なくとも部分的に取り囲む屈曲凹部を含む。ダイヤフラムは、電流が電極に印加されると、屈曲凹部の近位で曲がるよう構成され、ピストン部分は電極層と相対的に動き、かつ電極層と実質的に平行に維持される。
【０００６】
前述の一般的な説明および後述の詳細な説明はいずれも、例示かつ説明のためのものに過ぎず、請求項などの本教示を制限するものではないことが理解されよう。
【０００７】
添付の図面は、本開示の実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に従って、印字ヘッドの静電気アクチュエータの概略的な側面図を示す。
【図２】実施形態に従って、静電気アクチュエータの拡大した概略図を示す。
【図３】実施形態に従って、ノード、屈曲凹部、および２つの隣接したアクチュエータの一部を形成する２つのピストン領域の概略図を示す。
【図４】実施形態に従って、アクチュエータの配列の概略的な正面斜視図を示す。
【図５Ａ】実施形態に従って、形成される最中のダイヤフラムの概略的な側面図を示す。
【図５Ｂ】実施形態に従って、形成される最中のダイヤフラムの概略的な側面図を示す。
【図５Ｃ】実施形態に従って、形成される最中のダイヤフラムの概略的な側面図を示す。
【図５Ｄ】実施形態に従って、形成される最中のダイヤフラムの概略的な側面図を示す。
【図５Ｅ】実施形態に従って、形成される最中のダイヤフラムの概略的な側面図を示す。
【図５Ｆ】実施形態に従って、形成される最中のダイヤフラムの概略的な側面図を示す。
【図６】実施形態に従って、静電気アクチュエータを製造する方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで本教示の実施形態を詳細に説明し、その例を添付の図面に示す。図を一般的に参照すると、本開示の実施形態はダイヤフラムおよび静電気アクチュエータのダイヤフラムを作成する方法を提供する。ダイヤフラムは、一般的に、固定された「ノード」部分および可動の「ピストン」部分を含み得る１つ以上の全厚部分、および１つ以上の減厚された屈曲凹部を含む。ノード部分は基板と接合されてもよく、ピストン部分は基板と接合された電極層の電極と連携されてよく、かつ屈曲凹部は電極層によって提供される１つ以上のトレースと連携されてよい。トレースは電極と結合されてもよく、これによりダイヤフラム上に静電気力を印加するよう構成される。
【００１０】
ダイヤフラムにおける当該の全厚および減厚部分の組み合わせは、所望の行程容積にアクチュエータを提供するために使用される電流の量を削減することができ、一方でダイヤフラムの強度および構造安定性を維持する。より具体的には、屈曲凹部はダイヤフラムにおいて鋼性が減少した領域を提供し得るため、トレースを介する電極への電流の印加によって起こるダイヤフラムの「曲げ」動作を特定する役目を果たす。屈曲凹部と一般的には連携されるか、または隣接するダイヤフラムの領域において特定された曲げ動作により、ピストン部分は電極層と一般的には平行に維持され、一方で屈曲凹部でのダイヤフラムの曲げにより一般的には線形経路に沿って動かされ得る。強度および力の要件を最適化することに加えて、いくつかの実施形態において、この構成はさらに、一般的には平面で維持されるピストン部分により、関連する多量のインクへのより均一な圧力ヘッドを提供し得る。
【００１１】
本開示の実施形態は、当該のアクチュエータの変厚ダイヤフラムを製造する方法をさらに提供する。本方法は、正確な材料沈着を制御するために１つ以上のフォトレジストを使用して、例えばニッケル（または、以下で説明するような別の材料）などの任意の適切な材料の１つ以上の層を電気めっきすることを含み得る。マンドレルは電気めっきの基部として使用されてもよく、これはめっきガラスであるか、または研磨された金属であってもよく、したがってマンドレルはダイヤフラムの底部へ移動され得る適度に小さいレベルの非平面「欠陥」を有する。当該の電気めっきはダイヤフラムの耐性を強化することができ、一方でローリングおよびエッチングプロセスと関連する場合が多い障害を回避する。
【００１２】
ここで図示される実施形態に戻ると、図１は、実施形態に従って、静電気アクチュエータ（以降、「アクチュエータ」とする）１００の概略的な側面図を示し、これはインクジェットプリンタのジェットスタックの一部を形成し得る。アクチュエータ１００は基板１０２に搭載されてもよく、基板はガラス基板であってよいが、他の材料が利用されてもよい。さらに、アクチュエータ１００は、ガラス基板１０２に搭載されたアクチュエータの配列の１つであり得る。配列における他のアクチュエータは、本明細書で説明されるアクチュエータ１００と同じであってよく、または異なっていてもよいことに留意されたい。
【００１３】
アクチュエータ１００は、ガラス基板１０２と結合される電極層１０４を含み得る。例えば、電極層１０４は当技術分野で知られるような薄膜メタライゼーションであるか、またはこれを含んでいてもよく、これによって金属層がガラス基板１０２の上にめっきされる。さらに、電極層１０４は、以下でより詳細に説明するように、１つ以上の電極、導電トレースなどをその中に含み得る。アクチュエータ１００は集積回路１０６をさらに含んでもよく、これは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってよく、電極層１０４と結合されてもよい。単一の集積回路１０６は、複数のアクチュエータ１００を制御するように複数の入力および出力ポート（例えば、２５６個以上）を含み得ることに留意されたい。
【００１４】
アクチュエータ１００はダイヤフラム１０８をさらに含んでもよく、これは導電性材料の薄層であってよい。ダイヤフラム１０８は、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、銅、銀、それらの組み合わせ、その他、および／またはそれらの合金などの導電性金属から形成され得る。ダイヤフラム１０８の構造のさらなる詳細は、以下で説明される。
【００１５】
ダイヤフラム１０８は、電極層１０４と実質的に平行に延びるよう配置されてよいが、その間の隙間１１０によってそこからオフセットされる。隙間１１０は、少なくともダイヤフラム１０８が屈曲するまで実質的に均一な厚さを有してよく、例えば、約０．１μｍ〜約１０μｍの間、約０．５μｍ〜約５μｍの間、約０．７５μｍ〜約２μｍの間であってよい。少なくとも１つの特定の実施形態において、隙間１１０は、ダイヤフラム１０８と電極層１０４との間に約１μｍ延びてよい。
【００１６】
隙間１１０は、１つ以上の隙間スタンドオフ層１１２、１１４によって維持されてもよく、いくつかの実施形態において、ダイヤフラム１０８を電極層１０４と接合する役目を果たし得る。他の実施形態において、ダイヤフラム１０８は隙間スタンドオフ層１１２、１１４と接合されるか、またはそうでない場合は留められていてもよい。さらに、隙間スタンドオフ層１１２、１１４は誘電性であってよい。他の実施形態において、他の非導電デバイス、プロセス、および／または構造は、ダイヤフラム１０８を電極層１０４と結合および／または隙間１１０を提供するために利用され得る。
【００１７】
さらに、隙間スタンドオフ層１１２、１１４は、ダイヤフラム１０８のノード部分１１６、１１８の近位に配置され得る。ノード部分１１６、１１８は、ダイヤフラム１０８が、例えば隙間スタンドオフ層１１２、１１４を介して固定されることにより、ガラス基板１０２と相対的に動くことを一般的に制約する領域を規定し得る。ダイヤフラム１０８は、以下でより詳細に説明するように、ノード部分１１６、１１８の間で屈曲し得る。したがって、様々な実施形態において、隙間スタンドオフ層１１２、１１４は以下に挙げる機能のうちの１つまたは複数を提供することができ、その機能とはすなわち、電極層１０４からノード部分１１６、１１８への電気伝導を防ぐこと、ダイヤフラム１０８を電極層１０４および／またはガラス基板１０２に固定すること、およびダイヤフラム１０８と基板１０２との間の隙間１１０を埋めて、ダイヤフラム１０８上で起こり得る任意の力が基板１０２へ伝わるようにすることである。
【００１８】
アクチュエータ１００は１つ以上のボディスペーサ１２０、１２２をさらに含んでもよく、これはアクチュエータ１００と、例えばジェットスタックのプレート、マニホルドなどの隣接する構造との間にスタンドオフを提供し得る。ボディスペーサ１２０、１２２は、その上で起こり得る任意の衝撃力の基板１０２への伝達を促すよう、ノード部分１１６、１１８と連携されてもよく、それによってノード部分１１６、１１８の間にダイヤフラム１０８の一時停止領域を保護する。
【００１９】
例示的な動作において、アクチュエータ１００はジェットスタックのインクチャネルに配置されてもよく、したがってアクチュエータ１００の作動は、インクをガラス基板１０２を通って切断、エッチング、またはそうでない場合は形成された穴を通るか、またはガラス基板１０２から離れて、例えば隣接して配置されたノズルプレートへ送り込むために利用され得る。当該のインクの制御された排出は、印刷可能媒体上へのインクの沈着を制御するために利用され得る。「上へ」などの方向を示す用語は本来は相対的であり、多く考慮された中の１つの方向性を指すことに留意されたい。
【００２０】
図示された実施形態において、集積回路１０６は、特定の極性の電流を電極層１０４の少なくとも一部にわたって印加させ得る。電流は静電気力を発生させることができ、これはダイヤフラム１０８に印加され、ダイヤフラム１０８を電極層１０４へ引き込み得る。電極層１０４は、安定的にガラス基板１０２に固定されてよく、一方でダイヤフラム１０８はそのノード部分１１６、１１８で電極層１０４および／またはガラス基板１０２へ隙間スタンドオフ層１１２、１１４を介して固定される。したがって、静電気力は、ノード部分１１６、１１８の間でダイヤフラム１０８の部分を電極層１０４の方へ屈曲させることができ、これによってダイヤフラム１０８の歪みによる位置エネルギーを保存する。
【００２１】
電流が除去および／またはその極性が反転される場合、静電気力は除去されるか、または方向が反転され得る。ダイヤフラム１０８は、電極層１０４と平行な位置、および／または平行を超えて電極層１０４から離れる位置に弾性的に戻って進み得る。追加的な溶融されたインク、またはそうでない場合は流体のインクは、アクチュエータ１００へ伝達されてもよく、それによりダイヤフラム１０８の動きによって様々なノズルを通って移動されたインクを置き換える。したがって、アクチュエータ１００は次の作動の準備が整い得る。
【００２２】
図２は、実施形態に従って、アクチュエータ１００の拡大した概略的な側面図を示す。図示された実施形態において、ダイヤフラム１０８は、ノード部分１１６、１１８に隣接する２つの細い屈曲凹部２０２、２０４、およびその間に延びるより厚いピストン部分２０５を含む。したがって、ダイヤフラム１０８は、屈曲凹部２０２、２０４における「減」厚ｔ、およびピストン部分２０５の「全」厚Ｔの少なくとも２つの厚さを有し得る。したがって、様々な実施形態において、屈曲凹部２０２、２０４は、肩部、溝、および／または同様のものとしてさらに説明され得る。
【００２３】
１つの実施形態において、減厚の屈曲凹部２０２、２０４および全厚のピストン部分２０５の両方を含むダイヤフラム１０８は、ダイヤフラム１０８を屈曲するために必要な電流とダイヤフラム１０８の強度との間の所望の交換を提供し得る。すなわち、屈曲凹部２０２、２０４での減厚ｔは、ダイヤフラム１０８の屈曲を容易にすることができ、一方でピストン部分２０５はダイヤフラム１０８に強度を提供するため、したがってダイヤフラム１０８は容易には損傷しにくくなり得る。さらに、屈曲凹部２０２、２０４は、いくつかの実施形態において、示したように隙間スタンドオフ層１１２、１１４にわたって延びてもよいが、他の実施形態において、図３に示され以下で説明されるように、ダイヤフラム１０８の全厚領域はノード部分１１６、１１８を提供してもよく、これは隙間スタンドオフ層１１２、１１４にわたって延び、一方で屈曲凹部２０２、２０４はノード部分１１６、１１８から離れて延びる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、屈曲凹部２０２、２０４は、ダイヤフラム１０８をエッチングすることによって形成されてもよく、一方でマスク（例えば、フォトレジスト）はピストン部分２０５が減厚されないよう塗布される。ピストン部分２０５は厚さが削減されない場合があるため、「全」厚を有すると見なされ得るが、ピストン部分２０５はエッチングされてもよく、一方でダイヤフラム１０８の相対的に厚い部分をなお提供するため、「全」厚を有すると見なされ得ることに留意されたい。さらに、結果として得られる屈曲凹部２０２、２０４は、全体的に均一な減厚ｔを有さない可場合がある。少なくとも１つの実施形態において、減厚ｔは全厚Ｔの約２０％〜約７０％の間であってよく、例えば平均的には、全厚Ｔの約４０％〜５０％の間であってよい。少なくとも１つの実施形態において、減厚はダイヤフラム１０８において全厚Ｔの１０％まで変化し得る。
【００２５】
様々な実施形態において、ダイヤフラム１０８は、約１μｍ〜約１００μｍの間、約１０μｍ〜約５０μｍの間、または約１２μｍ〜約２５μｍの間の全厚Ｔを有してよい。１つの特定の実施形態において、全厚Ｔは約１２μｍであってよく、別の実施形態においては約２０μｍであってよい。他の実施形態において、ダイヤフラム１０８は、約３８μｍの全厚Ｔを有してもよく、これはエッチングされたステンレス鋼で一般的である。
【００２６】
図３は、実施形態に従って、２つの隣接するアクチュエータ１００Ａ、１００Ｂの一部の概略的な側面図を示す。示されるように、ダイヤフラム１０８は、屈曲凹部３０２、３０４、それらの間に延びるノード部分３０５、および第１および第２のピストン部分３０６、３０８を含む。各屈曲凹部３０２、３０４および各ピストン部分３０６、３０８は、それぞれ異なるアクチュエータ１００Ａ、１００Ｂによって提供されてよく、かつノード部分３０５は、２つのアクチュエータ１００Ａ、１００Ｂの間で共有されてよく、したがって両方のアクチュエータ１００Ａ、１００Ｂはノード部分３０５を含むよう特徴づけられ得る。アクチュエータ１００Ａ、１００Ｂの分離は、ノード部分３０５の中央を通る破線によって示されるが、少なくともいくつかの実施形態において、この分離は物理的というより概念的であり得ることに留意されたい。
【００２７】
屈曲凹部３０２、３０４でのダイヤフラム１０８は、ピストン部分３０６、３０８での全厚Ｔと比較して、減厚ｔを有し得る。さらに、ノード部分３０５も全厚Ｔを有することができ、隙間スタンドオフ層１１２によってガラス基板１０２と相対的に動くことを一般的に制約され得る。上述したように、隙間スタンドオフ層１１２は、ノード部分３０５をガラス基板１０２に接着し得るが、他の実施形態において、一般的に十分な接着特性に欠ける場合があり、したがってノード部分３０５は隙間スタンドオフ層１１２に固定され、これは例えば１つ以上の追加の接着剤層、留め具などによってガラス基板１０２に固定される。
【００２８】
電極層１０４は、複数の導電トレース３１０および電極３０９、３１１を含んでもよく、トレース３１０の少なくとも一部は電極３０９、３１１と電気的に結合される。電極３０９はピストン部分３０６と連携されてよく、かつ電極３１１はピストン部分３０８と連携されてよいため、したがって電流の電極３０９、３１１への接続トレース３１０を介する印加としては、静電気力をピストン部分３０６、３０８へとそれぞれ印加させる。導電トレース３１０の少なくとも一部は、隙間スタンドオフ層１１２において配置されるか、または一列に配置されてもよく、一方でそれ以外が隙間スタンドオフ層１１２の外側および／または列から外れて配置されてもよい。さらに、トレース３１０は、電流を電極３０９、３１１へ独立して送ることが可能であってよく、したがって例えばアクチュエータ１００Ａ、１００Ｂは独立して作動可能である。
【００２９】
屈曲凹部３０２、３０４は、例えばピストン部分３０６、３０８の当該の動きを、ダイヤフラム１０８において鋼性が減少した領域を提供することによって容易にし得る。したがって、ダイヤフラム１０８の曲げ動作は、屈曲凹部３０２、３０４に隣接するダイヤフラム１０８の実質的に局部にとどめることができ、したがってピストン部分３０６、３０８は実質的に曲がらずにガラス基板１０２に向かうか、または離れる方向へ動き得る。さらに、ノード領域３０５は、一般的に、ガラス基板１０２との固体構造を、隙間スタンドオフ層１１２との接続を介して、電極層１０４、および隙間スタンドオフ層１１２により形成し得る。したがって、全厚Ｔを有するノード領域３０５では、アクチュエータ１００はノード領域３０５で最大強度を有し得る。
【００３０】
図４はアクチュエータ配列４００の概略図を示し、一般的にはダイヤフラム１０８を表しており、これは配列４００のアクチュエータ１００の一部、またはすべてにわたっても利用され得る。示されるように、配列４００は４つのアクチュエータ１００（１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄと表示）を含み得るが、配列４００の４つのアクチュエータ１００の描写は単に例示的な目的に過ぎず、実際には１０、１００、１０００、またはそれ以上の当該のアクチュエータ１００が個々の配列４００において利用され得ることに留意されたい。
【００３１】
したがって、ダイヤフラム１０８は、アクチュエータ１００Ａに対してピストン部分３０６を含み、アクチュエータ１００Ｂに対してピストン部分３０８を含み得る。屈曲凹部３０２は、ピストン部分３０８の少なくとも一部を包み、外接し、またはそうでない場合は取り囲んでもよい。同様に、屈曲凹部３０４は、ピストン部分３０８の少なくとも一部を包み、外接し、またはそうでない場合は取り囲んでもよい。ノード部分３０５は、例えば屈曲凹部３０２、３０４の隣接した側部の間と同様に、ピストン部分３０６、３０８の間で規定され得る。
【００３２】
図４において、電極層１０４（図１および図２）は、ダイヤフラム１０８の「裏」と見なされ得る。したがって、トレース３１０は、示されるように、ノード部分３０５と一般的に平行かつ連携して延びてよい。追加的なトレース４１０、４１２が電極層１０４においてさらに提供されてもよく、トレース３１０と一般的に平行に延びる。
【００３３】
１つの実施形態において、配列４００のアクチュエータ１００Ａ〜１００Ｄは一般的に格子状に配置されてよく、したがってノード部分３０５が延びてアクチュエータ１００の隣接する縦列４０２、４０４と共通する。より具体的には、少なくとも１つの実施形態において、示されるように、アクチュエータ１００Ａ〜１００Ｄは一般的にそれぞれ平行四辺形であってよく、したがって格子状も一般的に平行四辺形であり得るため、交差および／または隣接する構成要素間の非正方な角度により特徴づけられる。しかしながら、他の実施形態において、当該の非正方な角度に加えて、またはその代わりに直角が採用され得る。トレース３１０は、ノード部分３０５に沿って延びてもよく、そのため隣接する縦列４０２、４０４に整列したアクチュエータ１００であってもよい。さらに、第２のノード部分４０５は、ノード部分３０５に対して斜めに延びてもよく、配列４００の隣接する横列４０６、４０８におけるアクチュエータ１００に共通してもよい。
【００３４】
トレース４１０、４１２は、屈曲凹部３０２、３０４と少なくとも部分的に連携されてよく、したがってトレース３１０と協働して電極層１０４の電極へ電流を供給することができ、それによってダイヤフラム１０８へ静電気力を選択的に印加する。いくつかの実施形態において、トレース４１０、４１２は、トレース３１０と平行に延び得るが、他の実施形態において、トレース４１０、４１２の１つ以上の配列は、例えばノード部分４０５と連携し、かつ平行に延びるトレース３１０と垂直に配置され得る。
【００３５】
作動中、電流は１つ以上のトレース３１０、４１０、４１２を通って選択的に印加され得るので、電流をピストン部分３０６、３０８と連携された電極へ提供することができ、ダイヤフラム１０８の１つ以上の領域に静電気力を発生させることができる。印加されると、例えば屈曲凹部３０２、３０４における、あるいは隣接するダイヤフラム１０８を曲げる力が働き得る。これにより、屈曲凹部３０２、３０４により少なくとも部分的に取り囲まれるピストン部分３０６、３０８が、それぞれピストン部分３０６、３０８の最小の（例えば、まったくないか、または実質的にない）曲がりでガラス基板１０２の方へ順番に引き込まれ得る。電流が停止されるか、またはその極性が反転されると、屈曲凹部３０２、３０４の静電気力は除去または反転され得るので、移動されたピストン部分３０６、３０８に保存されたエネルギーが放出され得る。これにより、例えばノズルプレートのノズルを通して、マニホルドを通して、または同様の方法でインクを送り出すアクチュエータ１００Ａ〜１００Ｄと近接して配置された相当量の液体インクが移動され得る。
【００３６】
ピストン部分３０６、３０８を取り囲む屈曲凹部３０２、３０４はそれぞれ、多く検討された中の１つの実施形態に過ぎないことに留意されたい。いくつかの実施形態において、屈曲凹部３０２、３０４は連続的でなくてよく、かつ／またはピストン部分３０６、３０８を取り囲まなくてもよい。例えば、屈曲凹部３０２は、１つ以上の直線的または曲線的な部分に仕切られてもよい。当該の部分はお互いと平行に延びてもよく（例えば、ピストン部分３０６の反対側で）、交差または直面してもよく（例えば、ピストン部分３０６の隣接する側で）、またはピストン部分３０８の周囲に円形、多角形、または他の形の少なくとも一部分を協働して形成するよう連携されてもよい。
【００３７】
さらに、配列４００が整列する格子状もまた、多くの中の１つの実施形態に過ぎないことに留意されたい。他の実施形態において、配列４００のアクチュエータ１００は、横列および／または縦列によるオフセット構成であってよく、したがってノード領域３０５またはノード領域４０５のいずれかは直線を形成しない。
【００３８】
ここで、図５Ａ〜図５Ｆおよび図６を参照する。図５Ａ〜図５Ｆは、実施形態に従って、製造の様々な段階でのダイヤフラム１０８を概略的に示し、図６は、実施形態に従って、ダイヤフラム１０８を製造する方法６００のフローチャートを示す。方法６００は、図５Ａで示されるように、マンドレル５０４を提供することによって６０２で開始される。マンドレル５０４は、電気めっきするのに適した金属導体であってよい。さらに、マンドレル５０４は磨かれていてよく、そのため一般的に滑らかな表面を有する。いくつかの実施形態において、マンドレル５０４は、金属めっきされたガラス構造である可能性がある。様々な実施形態において、マンドレル５０４は、非平面エリアまたは「欠陥」（すなわち、表面の突端または窪み）の頻度および大きさを最小にするよう製造および／または仕上げが行われてよく、したがって欠陥は約１００ｎｍ未満の高さを有する。
【００３９】
その後、方法６００は６０８へ進んでよく、図５Ｂで示されるように、第１のフォトレジスト５０６をマンドレル５０４へ塗布することを含む。第１のフォトレジスト５０６はパターンであってよく、電気めっきに抵抗し得る２つ（図示されるように）、３つ、４つ、１００以下、またはそれより多いエリアを提供する。多様なフォトレジスト材料が知られており、第１のフォトレジスト５０６は、１つ以上の適切なフォトレジスト材料を含み得る。さらに、第１のフォトレジスト５０６は、上述された減厚ｔと比較してほぼ同等またはわずかに大きい厚みを有し得る。第１のフォトレジスト５０６は、例えばピン穴または他の特性がダイヤフラム１０８の中へ、または中を通って延びることが望まれ得る型として塗布され得る。
【００４０】
その後、方法６００は６１２へ進んでよく、図５Ｃで示されるように、第１の層５１０をマンドレル５０４に、例えば第１のフォトレジスト５０６と少なくとも隣接して電気めっきする。第１の層５１０はダイヤフラム１０８の基部として提供されてよく、減厚ｔを有し得る。第１のフォトレジスト５０６が減厚ｔよりわずかに厚い場合、第１のフォトレジスト５０６は所定の領域内に第１の層５１０の一部を包含し、第１の層５１０の塗布を制限するなどの役目を果たしてよく、したがって第１の層５１０は第１のフォトレジスト５０６によって占有されるエリアを覆わない。さらに、第１の層５１０は、ニッケル、金、銀、スズ、カドミウム、亜鉛、プラチナ、パラジウム、任意の合金鋼（例えば、ステンレス鋼合金）、またはマンドレル５０４上に電気めっきするのに適した任意の他の合金または要素で形成され得る。
【００４１】
次に、６１６で、方法６００は、図５Ｄで示されるように、第２のフォトレジスト５１４を第１の層５１０へ塗布することを含んでよい。第２のフォトレジスト５１４は、屈曲凹部３０２、３０４が所望される場所、すなわちダイヤフラム１０８が減厚ｔを有する場所に配置され得る。第２のフォトレジスト５１４は第１のフォトレジスト５０６へ塗布されてもよく、そのためダイヤフラム１０８を通って延びることが望まれる特性を保持するが、いくつかの実施形態において、第１のフォトレジスト５０６は省略されてよく、したがって第２のフォトレジスト５１４は第１のフォトレジスト５０６なしで塗布される。
【００４２】
その後、方法６００は６２０へ進んでよく、図５Ｅに示されるように、第２の層５１８を第１の層５１０に第２のフォトレジスト５１４に少なくとも隣接して電気めっきすることを含む。第２の層５１８は第１の層５１０と同じ材料であってよく、したがって第２の層５１８を第１の層５１０に対して電気めっきすると、均質な構造が生成される。本明細書で使用される「均質な構造」という用語は、一般的には第１および第２の層５１０、５１８の微細構造が実質的な境界を示さないことを意味するよう規定され、すなわち、ろう付け、溶接、接着などによって形成され得る、２つの別個の層であるが単一の連続的な構造として動作する継ぎ目を示さない。
【００４３】
第２の層５１８は、実質的に全厚Ｔと減厚ｔとの間の差である厚みを有し得る。したがって、第２の層５１８が第１の層５１０へ塗布される領域は、その部分のダイヤフラム１０８に対して全厚Ｔという結果をもたらし得る。例えば、第２のフォトレジスト５１４の中間の２つの部分は、ピストン部分３０６、ノード部分３０５、およびピストン部分３０８の一部で見られ得る。フォトレジストを塗布して層を電気めっきするプロセスは、例えば上述したダイヤフラム１０８の形状のような所望の形状に達するまで、要望に応じて１回または複数回繰り返されてよい。
【００４４】
所望の形状に達すると、方法６００は６２２へ進んでよく、図５Ｆに示されるように、ダイヤフラム１０８はマンドレル５０４、第１のフォトレジスト５０６、および第２のフォトレジスト５１４から分離され得る。マンドレルおよびフォトレジストから電気めっきされた構造を分離する様々な方法が知られており、例えば異なる材料の異種熱膨張率を利用して加熱および／または冷却する方法がある。当該の分離または「除去」の任意の方法は、本開示の範囲から逸脱することなく適用され得る。
【００４５】
したがって、結果として得られるダイヤフラム１０８は二層構造であってよく、実質的に均質であり得る。したがって、第１の層５１０は屈曲凹部３０２、３０４の底部５２４を規定してもよく、一方で第２の層５１８は屈曲凹部３０２、３０４の側部５２６、５２８を規定する。したがって、第２のフォトレジスト５１４を除去することは、屈曲凹部３０２、３０４を露出させ得る。さらに、ピストン部分３０６、３０８およびノード部分３０５は、第１および第２の層５１０、５１８の組み合わせによって規定され、これにより全厚Ｔを提供するが、所望の厚みに達するために第１の層５１０または第２の層５１８のいずれか（または、両方）に１つ以上のさらなる層を追加し得ることに留意されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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