(57)【要約】【課題】均一で微細な形状の流体構造を提供することにある。【解決手段】第１および第２のプレート状構造と、前記第１および第２のプレート状構造間を延びる光形成された第１の導管構造であって、前記第１のプレート状構造またはその近くから前記第１の導管構造が流体を受け取るときに前記流体が通る入口開口部と、前記第２のプレート状構造またはその近くに前記第１の導管構造が流体を供給するときに前記流体が通る出口開口部と、前記流体が前記入口開口部を通して受け取られてから前記出口開口部を通して供給されるまでの間に流れる導管と、を有する第１の導管構造と、を備える。【選択図】図１
2006167906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体構造において、
第１および第２のプレート状構造と、
前記第１および第２のプレート状構造間を延びる光形成された第１の導管構造であって、前記第１のプレート状構造またはその近くから前記第１の導管構造が流体を受け取るときに前記流体が通る入口開口部と、前記第２のプレート状構造またはその近くに前記第１の導管構造が流体を供給するときに前記流体が通る出口開口部と、前記流体が前記入口開口部を通して受け取られてから前記出口開口部を通して供給されるまでの間に流れる導管と、を有する第１の導管構造と、
を備えることを特徴とするマイクロ流体構造。
【請求項２】
マイクロ流体方法において、
第１のプレート状構造と第２のプレート状構造との間に延びる光形成された導管構造の入口開口部を通して前記第１のプレート状構造またはその近くから流体を受け取ることと、
前記導管構造内の導管に前記流体を流すことと、
前記導管構造の出口開口部を通して前記第２のプレート状構造に前記流体を供給することと、
を含むことを特徴とするマイクロ流体方法。
【請求項３】
流体装置において、
第１および第２のプレート状構造と、
各マイクロ構造が、前記第１のプレート状構造と第２のプレート状構造との間をそれぞれの長さにわたって延び、動作時に流体を含み、マイクロ構造の長さに垂直な方向に最大寸法を有するキャビティが形成されており、前記キャビティの最大寸法に対するマイクロ構造の長さの比が約２以上である２つ以上のマイクロ構造と、
を備えることを特徴とする流体装置。
【請求項４】
マイクロ流体構造を製造する方法において、
導管構造が流体を受け取れるようにする入口開口部、導管構造が流体を供給できるようにする出口開口部、流体が、前記入口開口部を通して受け取られてから前記出口開口部を通して供給されるまで流れることのできる導管を有する導管構造を光形成することと、
第１および第２のプレート状構造が組み込まれるマイクロ流体構造に前記導管構造を組み込むこと、を含み、
前記導管構造の入口開口部が前記第１のプレート状構造の上またはその近くに位置し、前記導管構造の出口開口部が前記第２のプレート状構造の上またはその近くに位置するように前記導管構造が位置させられること、
を特徴とするマイクロ流体構造を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、流体技術、すなわち、装置が流路内の流体の圧力および流量に作用するうえで依存する技術に関する。たとえば、流体技術は、流体が内部を流れることのできる導管構造を用いて実施することができる。
【背景技術】
【０００２】
印刷ヘッドおよびその他の用途向けの様々な構造を含む多数の流体構造が提案されている。たとえば、引用によって本明細書に組み込まれる特許文献１は、金属板から組み立てられる小形インクジェット印刷ヘッドを記載している。ノズル形成板を除くすべての部分において、各形状は、機械加工やその他の金属加工の必要なしに光パターン化プロセスおよびエッチングプロセスによって形成される。様々な入口流路はそれぞれの異なる構成に作られているが、与えられる流体インピーダンスは同じである。このような流体構造に他の流体技術を有すると有利である。特に、印刷ヘッドおよびその他の用途向けの他の流体構造を有すると有利である（例えば特許文献２〜１８参照）。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５，０８７，９３０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１２４，７１６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，１５５，４９８号明細書
【特許文献４】米国特許第５，１７０，１７７号明細書
【特許文献５】米国特許第５，４０６，３１８号明細書
【特許文献６】米国特許第５，５６５，１１３号明細書
【特許文献７】米国特許第６，１３４，２９１号明細書
【特許文献８】米国特許第６，１９３，３５９号明細書
【特許文献９】米国特許第６，１９９，９７０号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，３３４，８５６号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，４６４，３３７号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，６４４，７７４号明細書
【特許文献１３】米国特許第６，６６９，３３６号明細書
【特許文献１４】米国特許出願公開第２００４／０００８２４２  Ａ１号明細書
【特許文献１５】米国特許第６，７６２，０１２号明細書
【特許文献１６】米国特許第６，８００，８４９号明細書
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００５／０１３３１５４  Ａ１号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２００５／０１３６３５９  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、均一で微細な形状の流体構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の課題は、第１および第２のプレート状構造と、前記第１および第２のプレート状構造間を延びる光形成された第１の導管構造であって、前記第１のプレート状構造またはその近くから前記第１の導管構造が流体を受け取るときに前記流体が通る入口開口部と、前記第２のプレート状構造またはその近くに前記第１の導管構造が流体を供給するときに前記流体が通る出口開口部と、前記流体が前記入口開口部を通して受け取られてから前記出口開口部を通して供給されるまでの間に流れる導管と、を有する第１の導管構造と、を備えることを特徴とするマイクロ流体構造によって達成することができる。
【０００６】
本発明の課題は、第１のプレート状構造と第２のプレート状構造との間に延びる光形成された導管構造の入口開口部を通して前記第１のプレート状構造またはその近くから流体を受け取ることと、前記導管構造内の導管に前記流体を流すことと、前記導管構造の出口開口部を通して前記第２のプレート状構造に前記流体を供給することと、を含むことを特徴とするマイクロ流体方法によって達成することができる。
【０００７】
本発明の課題は、第１および第２のプレート状構造と、各マイクロ構造が、前記第１のプレート状構造と第２のプレート状構造との間をそれぞれの長さにわたって延び、動作時に流体を含み、マイクロ構造の長さに垂直な方向に最大寸法を有するキャビティが形成されており、前記キャビティの最大寸法に対するマイクロ構造の長さの比が約２以上である２つ以上のマイクロ構造と、を備えることを特徴とする流体装置によって達成することができる。 
【０００８】
本発明の課題は、導管構造が流体を受け取れるようにする入口開口部、導管構造が流体を供給できるようにする出口開口部、流体が、前記入口開口部を通して受け取られてから前記出口開口部を通して供給されるまで流れることのできる導管を有する導管構造を光形成することと、第１および第２のプレート状構造が組み込まれるマイクロ流体構造に前記導管構造組み込むこと、を含み、前記導管構造の入口開口部が前記第１のプレート状構造の上またはその近くに位置し、前記導管構造の出口開口部が前記第２のプレート状構造の上またはその近くに位置するように前記導管構造が位置させられること、を特徴とするマイクロ流体構造を製造する方法によって達成することができる。
【０００９】
本発明は、構造、方法、装置、および印刷ヘッドの様々な例示的な実施態様を提供する。一般に、各実施態様は、マイクロ構造のような少なくとも１つの導管構造を含む、導管構造はたとえば、入口開口部と、出口開口部と、流体が入口開口部を通して受け取られてから出口開口部を通して与えられるまで流れる導管とを有してよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、均一で微細な形状の流体構造を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、マイクロ流体構造１０を示している。構造１０は、駆動側アセンブリ１２と、液滴側アセンブリ１４と、マイクロチューブ１６、すなわち、アセンブリ１２とアセンブリ１４との間に延びるチューブ形マイクロ構造とを含み、動作時に流体が流れることのできる内側キャビティを有している。したがって、構造１０は、流体が、本明細書では「駆動側」と呼ぶ一方の側から部分構造を通して駆動され、次いで、本明細書では「液滴側」と呼ぶ別の側で液滴として吐出されるマイクロ流体構造の一例である。したがって、構造１０は、その駆動側に駆動側アセンブリ１２を有し、その液滴側に液滴側アセンブリ１４を有している。しかし、容易に理解されるように、本明細書で説明する技術は、複数の方向への流体流を有する例、流体が吐出されるのではなく受け取られる例、流体が液滴以外の形態で吐出される例、および流体流が流体構造の完全に内部を流れる例を含む、他の様々な種類の構造に適用することができる。
【００１２】
マイクロチューブ１６は、流体が一つの領域から他の領域に流れるときに通る構造または部分構造を意味する「導管構造」の一例である。領域間の流体用の流路を同様に「導管」と呼ぶこともある。図１の例では、マイクロチューブ１６は、アセンブリ１２の方に配置された入口開口部と、アセンブリ１４の方に配置された出口開口部とを有し、その内部キャビティは、開口部間を延びる導管として働く。
【００１３】
図示のように、アセンブリ１２および１４は、平坦な薄い材料に類似していることを意味する「プレート状構造」である。マイクロチューブ１６は、アセンブリ１２とアセンブリ１４の「間に支持されている」。このことは、マイクロチューブ１６がアセンブリ１２とアセンブリ１４の間の所定の位置に保持されるようにアセンブリ１２および１４の各々に支持されているかまたは取り付けられていることを意味する。マイクロチューブ１６はまた「自立型」であり、語「自立型」は、本明細書では、マイクロチューブ１６がアセンブリ１２とアセンブリ１４との間に延びる長さに沿った任意の点の所定の位置に保持するための他の支持体や取付け具を有さないことを意味する。言い換えれば、マイクロチューブ１６は、たとえばアセンブリ１２および１４の一方上に組み立てて接着するか、またはアセンブリ１２および１４の間に取り付けることができ、その長さ方向に沿って他の支持体や取付け具を有していない。
【００１４】
図１は、アセンブリ１２および１４がその間の空間をどのように囲んでいるかまたはこの空間にどのように隣接しているかを示しており、この空間を本明細書では、空間からマイクロチューブ１６のような１つまたは複数の導管構造に流れ込む流体で満たすことができる場合には「プレナム」と呼ぶことがある。しかし、特に明示しないかぎり、本明細書で説明する技術は、プレナムを使用するものに限らず、流体がプレナムを通すのではなく構造の外側から導管構造に流れ込む流体構造に適用することもできる。
【００１５】
図２は、図１の線２−２’に沿った概略断面図である。図１と図２は共に、アセンブリ１２および１４に隣接する空間内からの流体がマイクロチューブ１６の入口開口部にどのように流れ込むかを示している。具体的には、アセンブリ１２は、その表面に形成された凹部２０、２２、２４、および２６を有しており、流体は、マイクロチューブ１６の下部境界の下を流れ、かつ入口開口部を通って流れることができる。流体は、マイクロチューブ１６の下部境界の下を流れた後、マイクロチューブ１６内に形成された導管に入る。図１および２に示されている実施形態では、導管は直線状の円筒形キャビティであるが、導管は入口開口部と出口開口部との間で任意の適切な形成をとってよく、単一のマイクロ構造が複数のそのような導管を含んでよい。
【００１６】
流体は、入口開口部を通してアセンブリ１２からマイクロチューブ１６に受け取られた後、出口開口部を通してアセンブリ１４に供給されるまでマイクロチューブ１６内の導管を流れることができる。図示の実現形態では、液滴側アセンブリ１４には、流体の液滴を通過させアセンブリ１４から吐出することができるように開口２８が形成されている。
【００１７】
マイクロ流体構造１０はたとえば、マイクロチューブ１６の下に位置するアセンブリ１２内のアクチュエータ３０に応答して開口２８を通して流体の液滴を放出するように実施することができる。アクチュエータ３０は、流体をマイクロチューブ１６の導管を通って流し、開口２８を通して放出させ、図示のように液滴３２を生成するように制御することができる。アクチュエータ３０は、流体を上述のように流すかまたはその他の方法で移動させることのできる任意の機械的または電気機械的な装置であってよく、かつたとえば、薄膜圧電トランスジューサ、気泡発生器、または経時的に変化する機械的圧力を生成し、円形、方形、または他の任意の形状であってよい他の適切なアクチュエータとして実施することができる。
【００１８】
アクチュエータ３０およびプレート４０および４２の近傍領域は、ダイアフラム構造を形成している。プレート４０の近傍領域は、ダイアフラムの周りに境界を形成する支持体として働く。プレート４２の、境界の内側の領域、すなわち、エッチングによってプレート４０が除去された領域は、マイクロチューブ１６を通って延びる圧縮チャンバのベースの所でダイアフラムとして働く。図２の実施形態では、アクチュエータ３０は、振動エネルギーを供給してダイアフラムを駆動し、プレート４２の上記の領域をパルス状または周期的に上下運動させ、圧縮チャンバ内の流体に機械的圧力をかける。
【００１９】
マイクロチューブ１６は、図示のように、その全長にわたって延びる概ね一様な直径を持つ円形中央キャビティを有し、したがって、マイクロ構造の長さに垂直なキャビティの最大寸法はマイクロ構造の内径である。内径は、図示のように、長さよりもずっと小さい。図２では、長さは、直径の少なくとも約２倍であり、キャビティの直径の約４倍である。本明細書で説明するこの例およびその他の例は、２以上の長さ・直径比を選択できることによって設計の融通性がどのように向上するかを示している。言い換えれば、長さと長さに垂直な最大寸法との所望の比を持つ中央キャビティを有し、したがって、ある流体特性を有するマイクロ構造を得ることができる。この融通性によって様々な流体構造を得ることができる。
【００２０】
図３は、駆動側アセンブリ１２の一部５０を示し、アセンブリ１２をどのように組み立てることができるかを示している。部分５０は、反対側にアクチュエータ３０が位置するステンレススチールプレート４２の一部を含んでいる。部分５０は、一部も含んでいる。凹部２０、２２、２４、および２６と開放円形中央領域５６とを有する断面形状を形成するように化学的にエッチングされ、アクチュエータ３０と向かい合うプレート４２に隣接するステンレススチールプレート４０の一部も含んでいる。
【００２１】
駆動側アセンブリ１２を組み立てる場合、プレート４０を別個にエッチングすることができる。次いで、プレート４０とプレート４２を揃えるか、クランプ留めするか、ろう付けするか、またはその他の方法で接着して駆動側アセンブリ１２を形成することができる。次いで、アクチュエータ３０をプレート４２の露出した表面に運び、エポキシ樹脂またはその他の方法で取り付けることができる。図１および２に示されている入口流体経路は、凹部２０、２２、２４、および２６の寸法と、凹部の深さを決定するプレート４０の厚さと、凹部との重なり合いを決定するマイクロチューブ１６の半径によって決定される。プレート４０および４２は、約０．５〜１０．０ミル（１２．５〜２５０μｍ）のようなシムストックの厚さを有するステンレススチールまたは他の適切な金属材料あるいは非金属材料であってよい。これらの寸法としては、構造１０の動作を最適化し、さらに、公差および臨界フィーチャ問題を軽減するものを選択することができる。
【００２２】
図４は、図３の折れ曲り線４−４’に沿った、組立て後の部分５０の断面を示している。図示のように、アクチュエータ３０は、プレート４２の表面５８上に位置している。さらに、アクチュエータ３０はドライバ（図示せず）から電気信号を受信する。アクチュエータ３０はたとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のような従来のセラミック圧電材料（「圧電セラミック」）によって実施することができる。アクチュエータ３０は、圧電セラミックアクチュエータを駆動するのに用いられる従来の信号によって駆動することができる。したがって、図４に示されている構造は、圧縮チャンバの端部にダイアフラムポンプを形成している。図示の実施形態では、圧縮チャンバは、樽状であるが、他の任意の適切な形状を有してよい。アクチュエータ３０が適切な一定の周波数で振動するため、各振動周期によって開口２８を通して液滴が生成される。
【００２３】
図１〜４の実施形態では、駆動側アセンブリ１２は２枚のプレートを含んでいるが、他の構造を使用してよい。たとえば、プレート４２の、上下に移動できる領域の周りに境界を形成するダイアフラム構造を形成するようにエッチングされたプレート４０とプレート４２との間に追加の層またはプレートを追加することができる。さらに、所望のダイアフラム挙動が得られるようにプレート厚さおよびその他の寸法を調整し、かつ層を追加することができる。しかし、一般に、この実施形態およびその他の実施形態では、様々な層およびプレートの数を減らすことが望ましい。
【００２４】
図５は、液滴側アセンブリ１４の一部７０を示している。部分７０は、ステンレススチールプレート７２、７４、および７６の部分を含んでいる。プレート７２は、厳密なサイズに形成された開口８０を有するハイグレード開口板であってよい。プレート７４および７６は、それぞれ開口８２および８４がそれほど厳密ではなく形成される受板であってよい。開口８０と開口８２と開口８４は全体として、図１および２に示されているように開口２８を形成する。プレート７４および７６は、液滴側アセンブリ１４に剛性を付与している。
【００２５】
開口８０、８２、および８４は、エッチングまたは任意の適切な機械的技術によってそれぞれプレート７２、７４、および７６に形成することができる。各開口が形成された後、各プレートを揃えるか、クランプ留めするか、ろう付けするか、またはその他の方法で接着して液滴側アセンブリ１４を形成することができる。点線で示されているように、その後マイクロチューブ１６を、開口８４の周りの、プレート７６の露出された表面上に組み立てるかまたはこの表面に取り付けることができる。
【００２６】
図６は、各図が、液滴側アセンブリ１４上にマイクロチューブ１６を組み立てる際の工程を示すが、一例として、マイクロチューブ１６が、その長さと半径との非が約５になるように図２とは異なる寸法を有する、断面図のシーケンスを示している。マイクロチューブ１６は、一例として、フォトレジストの層からフォトリソグラフィによって形成されたマイクロチューブであり、この代わりに他の任意の適切な形状を有してよく、エンボシング、成形、レーザアブレーション、深シリコンエッチングなどによって、一般に任意の適切な材料から他の任意の適切な方法で形成することができる。他のいくつかの形状の例が以下の図１３に示されている。
【００２７】
図６の実施形態は、「光撮像可能な構造」から構造を「光形成」するにはどうすればよいかについての例を示している。「光撮像可能な構造」は、フォトレジスト、または適切な特性を有する放射に構造を選択的に露光し、次いで露光された領域または露光されない領域を除去することによってパターン化することのできる他の材料の、層、一連の層、または他の構造である。構造は、図６に示されているようにマスクを通して露光することや選択的に走査することを含む様々な方法で選択的に露光することができる。
【００２８】
本明細書では、構造は、放射を使用して構造の形状および寸法を形成するプロセスによって作製される場合に「光形成」される。たとえば、ある技術は、フォトレジストの層または他の光撮像可能な構造を選択的に露光し、次いで、露光された領域または露光されない領域を除去するように処理することができる。レーザアブレーションのように、レーザ光線または他の強い放射を用いて形状を作製することなどによって、光撮像可能な構造なしで構造を光形成することもできる。
【００２９】
断面１００では、液滴側アセンブリ１４上に光撮像可能なポリマーの層１０２が適切な深さに堆積させられ、光撮像可能な構造の例が形成されている。光撮像可能なポリマーはたとえば、ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ  Ｉｎｃ．から市販されているＳＵ−８または他の適切なネガ型フォトレジストであってよい。ＳＵ−８は、長さが１００μｍを超えるマイクロ構造に特に適している。これよりも短いマイクロ構造の場合、ＮＲ９−８０００（Ｆｕｔｕｒｅｒｅｘ，  Ｉｎｃ．製造）のような他のネガ型フォトレジストまたはＡＺＰＬＰ−１００（Ｃｌａｒｉａｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製造）のようなポジ型フォトレジストを使用することができる。
【００３０】
図示のように層１０２を堆積させる前に開口２８を形成する場合、開口２８を通した層１０２からの材料の漏れを防止する適切な手段を講じることができる。たとえば、両面接着テープのような適切な接着技術を用いて、ガラスのようなより剛性の担体基板上にアセンブリ１４を接着することができる。この場合、担体基板は開口２８の底部を密閉し、かつ担体基板は、層１０２を有するアセンブリ１４を剥離できるように紫外線を用いて接着剤を脆弱化することによって、さらに処理する前または後に引き剥がすことができる。あるいは、接着テープのみまたはアセンブリ１２に接着されたポリビニルアルコールもしくは他の高粘度水性接着材料のような他の材料は漏れを防止することができ、あるいは層１０２内の材料は十分な粘度を有してよく、開口２８が漏れを防止するのに十分な小ささであってよい。他に、層１０２と一緒には除去されないがその後除去することのできる架橋材料を開口２８に詰めることが可能である。さらに、層１０２は、開口２８を形成する前に堆積させることができる。
【００３１】
層１０２は、スピンオンプロセス、または液体押出し、ドクターナイフ、浸漬被覆のような他の任意の適切なプロセスによって堆積させることができる。加速度、最終スピン速度、スピン持続時間、および樹脂の粘度を調整して層１０２の所望の厚さを得ることができる。コーティング間にソフトベークを有する複数のコーティングを塗布してＳＵ−８のより厚い層を得ることができる。アセンブリ１４上に層１０２を堆積させた後、ソフトベークを行って溶媒を蒸発させ層１０２を硬化することができる。制御されたホットプレートを用いてベーク中の温度を変化させることができる。ソフトベーク時にＳＵ−８の良好な厚さの一様性を維持するためにホットプレートの厳密な平準化が重要になる場合がある。
【００３２】
断面１１０では、層１０２上にマスク１１２が位置しており、マスク１１２は環状開口部１１６を含んでいる。したがって、マスク１１２は、所望のマイクロ構造の形状を有する露光された領域である開口部１１６の下の領域１１４を除く層１０２内の光撮像可能なポリマーの露光を防止する。領域１１４は、図では環状であるが、他の適切な形状を有してよい。
【００３３】
層１０２内の光撮像可能なポリマーは、ｉ線（３６５ｎｍ）照明源を含む接点露光装置を用いて、マスク１１２を通して選択的に露光することができる。光撮像可能なポリマーがたとえばＳＵ−８である場合、露光によって光開始剤は光酸を生成する。次いで、露光後ベークを行い、光酸を露光された領域における架橋用の触媒として働かせることができる。
【００３４】
マスク１１２は、マスキング層を堆積させパターン化することによって形成されるか、または基板上に取外し可能に形成され層１０２の上面に機械的に貼り付けられた、標準的なクロムマスクのような任意の適切な構造であってよい。露光後、マスク１１２を選択的な溶媒などによって除去することができ、次いで層１０２を現像することができる。
【００３５】
断面１２０は、光撮像可能なポリマーがＳＵ−８または他のネガ型フォトレジストである層１０２を現像した結果を示している。図示のように、露光された環状領域１１４は、現像および露光されていない領域の除去後に残り、光形成された構造の一例が得られる。
【００３６】
ＳＵ−８の場合、たとえばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）やガンマブチロラクトン（ＧＢＬ）などの現像液を使用することができる。現像液は、露光されていない非架橋領域を溶解させ、露光された領域１１４のみを残す。層１０２がＳＵ−８の厚い層であり、マイクロチューブ１６が高いアスペクト比を有する場合、長い現像時間が必要になることがある。スプレー現像を用いて加速し、より高いアスペクト比を有するマイクロ構造を作製することができるが、このようなプロセスによって脆弱なマイクロ構造が破壊される恐れがある。同様のことが超音波槽での現像に当てはまる。現像後、イソプロパノールのような適切な溶媒によって残留物を洗い流すことができる。
【００３７】
現像後、使用される光撮像可能なポリマーに適切な他の処理を実行することができる。ＳＵ−８の場合、たとえば２００℃のような１００℃よりも高い温度での追加的なハードベークによって、結果として得られるマイクロ構造の、化学物質に対する抵抗を高めることができる。ハードベークを用いて現像後に通常起こるマイクロクラックを硬化によって無くすことができるが、架橋がより完全になるためＳＵ−８の収縮度も高くなる。
【００３８】
図６のようにマイクロチューブ１６を組み立てた後、駆動側アセンブリ１２をマイクロチューブ１６の頂端部に取り付け、図１および２のようにマイクロ流体構造１０を作製することができる。マイクロチューブ１６をＳＵ−８で作る場合、たとえば、マイクロチューブ１６の頂面上または駆動側アセンブリ１２の表面上にＳＵ−８または接着剤を慎重にロールコーティングまたはスタンピングすることなどによって堆積させることができる。次いで、駆動側アセンブリ１２をマイクロチューブ１６の頂端部上（またはマイクロ構造のアレイの頂端部上）に配置することができる。次いで、駆動側アセンブリ１２がマイクロチューブ１６内の硬化済みのＳＵ−８に付着するようにＳＵ−８または接着剤の薄い層を硬化させることができる。
【００３９】
以下に詳しく論じるように、マイクロチューブ１６は、印刷ヘッド用途などにおけるほぼ同一のマイクロ構造のアレイのうちの１つであってよい。図７は、液滴側アセンブリ１４と同様のステンレススチール基板上に、図６に示されている技術と同様に作製されたＳＵ−８フォトレジストのシリンダのアレイを示し、この種のマイクロ構造のアレイの作製が実現可能であることを示している。図示のシリンダはすべて長さが概ね等しく、６００μｍであり、外径は約３００μｍである。ＳＵ−８シリンダは、他の様々な寸法を有するように良好に作製され、たとえば、長さが８６２μｍ、基部の所の外径が２９４μｍ、頂部の所の外径が３２４μｍのシリンダや、長さが６２０μｍ、基部の所の外径が３４５μｍ、頂部の所の外径が３６７μｍのシリンダが得られた。
【００４０】
上述の技術とほぼ同じ技術を用い、適切な厚さの光撮像可能なポリマー層をパターン化する際にいくつかの異なるマスクを用いて、他の様々なマイクロ構造サイズおよび形状を作製することができる。構造またはキャビティは、たとえば、上記の例のように円形キャビティを有する円形構造ではなく、卵形、方形、矩形、または他の任意の多角形であってよい。さらに、ポリマー成分、メッキ成分、またはその両方を含んでよいマイクロ構造を作製する際に、ポリマーモールドに対するメッキを行うことができる。
【００４１】
ステンレススチールプレートをエッチングして流体をマイクロチューブ１６の端部開口部に流入させかつこの開口部から流出させる凹部または開口を設けるのではなく、流体流用の１つまたは複数の横方向開口部をマイクロ構造の壁に設けることができる。図８および９は、図１〜７に関して説明した実施形態の他の実施形態を示している。この実施形態では、マイクロ構造は、流体流が駆動側アセンブリからではなくその近くからマイクロ構造内部に流入するのを可能にする一対の溝またはスロットを有する。
【００４２】
図８は、この実施形態についてのマイクロ構造１４０と駆動側アセンブリの領域とを含む部分１３０を示している。図４のように、部分１３０は、プレート４２とアクチュエータ３０とを含んでおり、プレート４２は、動作時にアクチュエータ３０によって湾曲させられて上下に移動できるほど薄くなっている。しかし、この実施形態では、プレート４０（図３）は存在せず、マイクロ構造１４０はプレート４２に直接接触することができる。図８に示されているように、マイクロ構造１４０は、図示のようにその全長の約２分の１にわたって延びるスロットまたは溝１４２を有している。ただし、スロットまたは溝１４２は全長の任意の適切な部分にわたって延びてよい。マイクロ構造１４０内のスロット１４２の反対側に対称的に配置された対向スロットは図示されていない。
【００４３】
マイクロ構造１４０はまた、上述の図１〜６の形状とは別の形状の例を示している。図２のマイクロチューブ１６と同様に、マイクロ構造１４０は、その全長にわたって延びる中央キャビティを有しており、マイクロ構造の長さに垂直なキャビティの最大寸法は、長さよりもずっと小さい直径である。図８では、長さは直径の少なくとも約２倍であり、キャビティの直径の約３倍である。上述のように、直径に対する長さの比を２以上にすることができるため、設計面の融通性が向上し、より様々な流体構造を得ることが可能になる。
【００４４】
図９は、図８と同様の、マイクロ構造１４０の組立て時の断面のシーケンスを示しているが、マイクロ構造の内径に対する長さの比が約８になるようなそれぞれの異なる寸法を有している。上述の図６と同様に、マイクロ構造１４０は、すでに開口２８が形成されている液滴側アセンブリ１４上に組み立てられる。特に明示しないかぎり、図９の動作は概ね、上記に図６に関して説明したように実行することができる。
【００４５】
断面１５０は、光撮像可能なポリマーの光撮像可能な構造の層１５２が所望のマイクロ構造の長さの約２分の１程度であることを除いて、図６の断面１１０と同様である。断面１１０と同様に、層１５２上のマスク１５４は環状の開口部１５６を有している。したがって、マスク１５４による選択的な露光時には、層１５２内の管状領域１５８のみが露光される。
【００４６】
断面１６０では、ＳＵ−８のような光撮像可能なポリマーの層１６２が層１５２の表面上に適切な深さまで堆積しており、層１５２と層１６２は全体として、所望のマイクロ構造の全長に概ね等しい。層１５２と層１６２は全体として、すでに露光されている領域１５８を有する光撮像可能な構造を形成する。
【００４７】
断面１７０では、マスク１７２は、層１６２上に位置し、したがって、Ｃ字形開口部１７４および１７６を除いて層１５２および１６２内の光撮像可能なポリマーの露光を防止する。マスク１７２を選択的に露光する結果として、層１６２内のＣ字形領域１７８および１７９が露光され、層１５２内の領域１５８の一部が追加的な露光を受ける。
【００４８】
マスク１７２を除去し、現像およびその他の適切な処理を行った後、断面１８０に示されているようにマイクロ構造１４０が残り、光形成された構造の他の例が得られる。スロットまたは溝１４２はマイクロ構造１４０の長さの約２分の１にわたって延び、共に環状領域１５８上に位置するＣ字形領域１７８とＣ字形領域１７９を分離する。
【００４９】
図１〜７の実施形態と同様に、図８および９の実施形態は様々な方法で修正することができる。たとえば、所望のダイアフラム挙動が得られるように層を追加し寸法を調整することができる。レーザアブレーションやその他のエッチング技術のような他の方法で図８および９のような横方向開口部、スロット、または溝をマイクロチューブ１６（図６）に作製することができる。さらに、横方向開口部の数、形状、および寸法を変更することができ、流体流をマイクロ構造に流させするのではなく、プレート状構造の近くから流出させる横方向開口部を設けることができる。より一般的には、２つのプレート状構造の間を延びるマイクロ構造またはその他の導管構造は、一方のプレート状構造またはその近くからの開口部を通して流体を受けることができ、他方のプレート状構造またはその近くに至る開口部を通して流体を供給することができる。
【００５０】
図１および２と同様の駆動側アセンブリ１２の凹部を通って流れるか、それとも図８および９と同様のスロットまたは溝を通って流れるかにかかわらず、流体は、駆動側アセンブリ１２と液滴側アセンブリ１４との間の空間に戻り、流れが不均一になる。このようなリセスおよびスロットまたは溝は短すぎて逆止め弁としては働かない。図１０は、逆止め弁と同様に働き、流体がその順方向流を反転させて圧縮チャンバに入るのを防止する延長されたリセスを駆動側アセンブリが含む、他の実施形態の形状を示している。
【００５１】
図１０は、駆動側アセンブリの一部２００を示し、アセンブリをどのように組み立てるかを示している。部分２００は、ステンレススチールプレート２０２の一部を含み、ステンレススチールプレート２０２の裏側に、点線で示されたアクチュエータ２０４が位置している。アクチュエータ２０４は方形として示されているが、任意の適切な形状を有してよい。部分２００は、アクチュエータ２０４と向かい合うプレート２０２に隣接する方形の圧縮チャンバ２１２を形成するように化学的にエッチングされたステンレススチールプレート２１０の一部も含んでいる。プレート２０２は、ダイアフラムとして働き、流体を圧縮チャンバ２１２を通してポンピングする。チャンバ２１２の厚さは、やはり、ダイアフラムとして働くプレート２０２の領域の境界の所でダイアフラム支持体として働くのに十分な厚さを有する、プレート２１０と同じである。たとえば、プレート２０２は厚さが１ミル（１２．５μｍ）であってよく、プレート２１０はプレート２０２より薄くても厚くてもよい。
【００５２】
部分２００は、プレート２１０の隣に、圧縮チャンバ２１２に至る２つの開口部を有するように化学的にエッチングされたステンレススチールプレート２２０の一部を含んでいる。入口開口部２２２は、図ではチャンバ２１２の１つの隅部の近くに示されており、一方、出口開口部２２４は、図ではチャンバ２１２の対角方向に反対側の隅部の近くに示されている。図を見ると分かるように、出口開口部２２４はマイクロチューブ１６の中心に揃えられている。
【００５３】
部分２００は、プレート２２０の隣に、ステンレススチール、または表面上に形成しパターン化することができる、ＳＵ−８や他の光撮像可能なポリマーのような他の材料であってよい層２３０の一部を含んでいる。層２３０は、出口開口部２３２および導管２３８を有するように化学的にエッチングされるかまたは他の方法でパターン化されている。出口開口部２３２は、プレート２２０の出口開口部２２４に揃えられている。
【００５４】
入口導管２３８は、その寸法、形状、およびインピーダンスのために、逆止め弁と同様に働き、プレート２２０の入口開口部２２２への導管２３８を通して順方向流が確立された後で流体流が方向を反転するのを防止する。圧縮チャンバ２１２は、圧縮チャンバ２１２の二次元アレイのうちの１つであってよく、この場合、導管２３８は図示のように、概ね２つの隣接する圧縮チャンバを横切って延びる長さを有する。他のチャンバ用の出口開口部および入口導管の周りのを回ることによる重なり合いを避けるために、導管２３８は、長く幅の狭い形状を有しており、その長さに沿って広い幅と狭い幅が交互に現れる側面を有している。しかし、一般に、導管２３８は、流体流を制御する既知の技術に従って、使用すべき流体およびアクチュエータ周波数に適切な任意の適切な寸法および形状を有してよい。
【００５５】
部分２００は、プレート２３０の隣に、入口開口部２４２および出口開口部２５０を有するように化学的にエッチングされたステンレススチール層２４０の一部を含んでいる。出口開口部２５０は、層２３０の出口開口部２３２およびプレート２２０の出口開口部２２４に揃えられている。開口部２２４、２３２、および２５０は、最適な流体流が得られるように寸法を定めかつ揃えることができる。たとえば、開口部２２４および２３２は、位置合わせ公差を与えるように開口部２５０よりも大きくてよいが、３つの開口部すべてが、点線２５２によって示されているように位置させられたマイクロチューブ１６の突起内に位置してよい。同様に、入口開口部２４２は、入口導管２３８への流体流を形成するように揃えられかつ寸法を定められている。
【００５６】
動作時には、部分２００は、上述のように、マイクロチューブ１６を通って連続する、圧縮チャンバ２１２への上流側流体経路および圧縮チャンバ２１２からの下流側流体経路と、液滴側アセンブリの開口とを形成する。上流側経路は、開口部２４２、入口導管２３８、および開口部２２２を含んでいる。下流側経路は、開口部２２４、２３２、および２５０含む駆動側アセンブリ内のセグメントと、マイクロチューブ１６内の中央キャビティおよび液滴側アセンブリの開口とを含んでいる。これらの流体経路の各々の各部は全体として、抵抗成分と慣性成分の両方を含むそれぞれのインピーダンスを有している。上流側経路は、流体流が反転するのを防止するために、たとえば比が少なくとも約２：１になるように、下流側経路を超えるインピーダンスを有してよい。入口導管２３８は、上流側インピーダンスの大部分を生成するような形状および寸法を有してよく、アレイでは、入口導管は、アレイ内のそれぞれの異なる要素間の下流側インピーダンスのわずかな変動の影響を解消するのに十分な上流側インピーダンスを生成するように構成することができる。
【００５７】
駆動側アセンブリを組み立てる際、プレート２１０、２２０、および２４０ならびに層２３０を別々にエッチングすることができる。たとえば、層２３０は、別個にエッチングされたプレートであっても、プレート２２０またはプレート２４０上に堆積させられパターン化された層であってもよい。次いで、すべてのプレートおよび層を揃え、クランプ留めし、接着して駆動側アセンブリを形成することができる。たとえば、互いに隣接するプレートをろう付けすることができ、一方、プレートと隣接するポリマー層とを接着剤によって接着することができる。
【００５８】
駆動側アセンブリを組み立てた後、上記に図６に関して説明したようにマイクロチューブ１６の頂端部（または互いに類似したマイクロ構造のアレイの頂端部）に取り付けることができる。マイクロチューブ１６は、開口部２２４、２３２、および２５０がすべてマイクロチューブ１６の中心に揃うように出口開口部２５０の周りに点線２５８で示されているように位置させることができる。あるいは、プレート２４０の露光された表面上にマイクロチューブ１６を組み立てることができ、次いで液滴側アセンブリを取り付けることができる。
【００５９】
その後アクチュエータ２０４を層２０２の露出した表面まで移動させ、エポキシ樹脂またはその他の方法で取り付けることもできる。アクチュエータ２０４は同様に、同時に移動させられ取り付けられるアクチュエータのうちの１つであってよい。
【００６０】
部分２００を含む駆動側アセンブリを有するマイクロ流体構造の動作時には、流体が入口開口部２４２を通って導管２３８に流入し、導管２３８から出て入口開口部２２２を通って圧縮チャンバ２１２に入る。圧縮チャンバ２１２内で、アクチュエータ２０４は、流体を出口開口部２２４、２３２、および２５０を通して放出してマイクロチューブ１６に流入させるパルスを生成する。上述の導管２３８の寸法および形状以外の、駆動側アセンブリを通る流体流に作用する因子には、プレートおよび層の厚さ、入口開口部および出口開口部ならびに圧縮チャンバの寸法、流体およびアクチュエータ２０４の特性、マイクロチューブ１６の半径などが含まれ、これらの因子はすべて、所望の動作特性が得られるように選択しかつ調和させることができる。
【００６１】
上述のようなマイクロ流体構造は広範囲の用途を有する。後述の印刷ヘッド用途は、例示的なものであり、たとえば、バイオテクノロジー、産業処理、流体制御を含む他の様々な用途に使用できるこのような構造の特徴を示している。流体構造は、印刷およびその他の印刷ヘッド用途だけでなく、生物学的流体操作、マイクロ流体操作、流量計、流量コントローラ、医療機器、加工機器などに使用することができる。
【００６２】
図１１は、図１〜１０の実施形態のいずれかに関して説明したように作製することができ、かつ印刷ヘッドコアとして使用することができるマイクロ流体構造３００の分解図である。アレイ３１０内のすべてのマイクロ構造がほぼ同じ長さを有するマイクロ構造のアレイ３１０は、駆動側アセンブリ３１２と液滴側アセンブリ３１４の一方で同時に組み立てることができる。マイクロ構造の長さとほぼ同じ幅を有する壁状周囲シール（図示せず）をアレイ３１０の周囲に組み立てるかまたは取り付けることができる。次いで、他のアセンブリを各マイクロ構造の頂端部および周囲シール上に接着することができる。開口３２８によって示されているように、アセンブリ３１２および３１４はそれぞれ、他のプロセスの前または後に形成される開口、開口部、またはその他の形状を有してよい。したがって、アレイ３１０内の各マイクロ構造は、上述の方法のうちの１つでアセンブリ３１２と３１４との間のプレナムからインクまたは他の適切な流体を受け取り、液滴３３２によって示されているように、マイクロ構造が揃えられる液滴側アセンブリ３１４のそれぞれの開口３２８を通してインクまたはその他の流体を供給することによってエジェクタを構成する。
【００６３】
たとえば上述の図１および２を参照して検討すると、構造３００は流体流の２つの形態を構成する。各マイクロ構造の内側では、流体は、ダイアフラムを移動させる圧電素子などのアクチュエータの制御の下で流れる。ダイアフラムが移動すると、圧縮パルスが生じ、マイクロ構造の導管の他方の端部の所のそれぞれのアパーチャ３２８から液滴３３２が吐出される。マイクロ構造の外側では、流体は、周囲シールによって囲まれた、アセンブリ３１２とアセンブリ３１４の間のプレナム内で、小さな抵抗を受けながら比較的ゆっくりと流れ、マイクロ構造導管から吐出される流体を再供給する。
【００６４】
プレナムは、アレイ３１０内のマイクロ構造同士の間に実質的な開放空間がある場合に特に有効であり、この空間は、各マイクロ構造が自立型であり、図１１に示されているように周りに支持体もその他の閉塞部も有していない場合に可能になる。理想的には、流体はプレナム内に均等に分散され、その結果、印刷ヘッドコア全体にわたって均等に分散される。プレナムは、他の場合には、ステンレススチール印刷ヘッドにおいて問題になる、１つのアクチュエータから別のアクチュエータに伝わる可能性のある雑音またはクロストークを減衰させる体積コンプライアンスを構成することができる。
【００６５】
構造３００の図示の実現形態では、アレイ３１０内の各マイクロ構造はマイクロチューブである。マイクロチューブは上述のＳＵ−８で組み立てることができ、アセンブリ３１２および３１４はそれぞれ、上述のようにステンレススチールプレートを含んでよい。各マイクロチューブの圧電ダイアフラムアクチュエータ（図示せず）は、アセンブリ３１２の、マイクロチューブと向かい合う表面上に位置させることができ、マイクロチューブからアセンブリ３１４のそれぞれの開口３２８を通して流体を吐出するように駆動することができる。
【００６６】
アレイ３１０内のマイクロチューブの寸法は、使用される流体吐出技術および吐出効率や再充填時間のような所望の性能に適切な寸法であってよい。一般に、マイクロチューブの長さを長くすると、マイクロチューブの外側のプレナム領域の体積が増し、より多くの流体がマイクロチューブの周りを流れるのが可能になり、より多くの個々のエジェクタが得られる。しかし、長さを長くすると、各マイクロチューブの内側の流体キャパシタンスおよびインピーダンスも高くなる。同様に、各マイクロチューブの内径を小さくすると、流体の体積が減少し、したがって、通常、キャパシタンスが低下してインピーダンスが高くなる。ノズル密度（したがって、マイクロチューブ密度）を高くすると、プレナム領域の体積が減少する。
【００６７】
例示的なマイクロチューブ寸法は、長さが５００μｍ、外径が３００μｍ、内径が２００μｍ、１平方インチ当たりノズル数が９００個（１ｃｍ２当たり１３９．５個）であってよい。上述の技術を用いて概ねこれらの寸法を有するマイクロチューブが良好に作製されており、互いに隣接するマイクロチューブの中心間の距離を約８５０μｍにし、マイクロチューブの長さと両方のアセンブリ３１２および３１４の厚さとの両方を含む全体的な厚さを１２５０μｍにすることが可能であるようである。
【００６８】
用途によっては、印刷ヘッドの動作温度が約１５０℃である場合のように、ＳＵ−８が時間の経過と共に劣化する恐れがある。あるいは、ＳＵ−８ポリマーがステンレススチールプレートに付着しない場合や、ポリマーとスチールの熱膨張係数が異なる場合のように、構造破壊が起こることがある。このような用途では、図１１のようなＳＵ−８マイクロチューブをニッケルや金のような金属でメッキすることができる。ステンレススチール上の金属メッキされたマイクロチューブは、劣化に抵抗し、ポリマーマイクロチューブよりも良好に付着を維持するはずである。さらに、金属チューブとステンレススチール基板との熱膨張係数の差が小さくなるため、応力はそれほど問題にならなくなる。
【００６９】
さらに、構造３００を金属マイクロチューブによって実施することができる。
【００７０】
図１２は、図１１のマイクロ流体構造３００の例であるコアを有する印刷ヘッド３５０の分解図を示している。印刷ヘッド３５０は、インクまたは他の流体を多岐管によってプレナムに分散させるための構成要素と、アクチュエータと電気的に相互接続するための構成要素を含んでいる。
【００７１】
印刷ヘッドコア構造３６０は、マイクロ流体構造３００の駆動側アセンブリ３１２が上向きに示されており、したがって、液滴側アセンブリ３１４およびマイクロ構造のアレイ３１０がアセンブリ３１２の可能に位置し、したがって、図１２では見えない。流体の液滴は、コア構造３６０の下向き表面上のアパーチャを通して吐出される。
【００７２】
駆動側アセンブリ３１２には流体分散開口部３６４および３６６が形成されており、流体は、周辺シール（図示せず）に囲まれた、アセンブリ３１２とアセンブリ３１４との間のプレナムに流入することができる。駆動側アセンブリ３１２は、たとえば、電気的接続のための適切なトレースを有する薄膜圧電トランスジューサのアレイであってよいアクチュエータのアレイ３６８もその外面上に有している。
【００７３】
金属またはセラミックのチューブ３７２および３７４がクロスブレース３７６および３７８によって所定の位置に保持された流体分散構造３７０が、コア構造３６０上に位置している。図示のように、流体は、コネクタ３８０を通ってチューブ３７２に入り、チューブ３７２から開口部３６４に供給される。同様に、流体は、コネクタ３８２を通ってチューブ３７４に入り、チューブ３７４から開口部３６６に供給される。
【００７４】
ポリイミドや銅などの可とう性材料上に電気的構造３９０を形成することができ、外部回路との可とう性コネクタを設けることができる。構造３９０上に形成される回路は、アクチュエータ・アレイ３６８に信号を供給する下面上のコネクタ・アレイ３９２と、チューブ３７２および３７４内の流体を加熱するヒータ要素３９４と、コネクタアレイ３９２を通してアクチュエータアレイ３６８に信号を供給するドライバ３９６とを含む。たとえば、コネクタアレイ３９２は、電気的接触のためのはんだバンプまたは接点ばねを含んでよい。さらに、ドライバ３９６は、アレイ３６８内の各アクチュエータ用のそれぞれのドライバ回路を含んでよく、各ドライバ回路は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってよい。
【００７５】
構造３６０、３７０、および３９０は、従来の印刷ヘッド製造技術を含む任意の適切な技術を用いて印刷ヘッド３５０を形成するように連結することができる。
【００７６】
印刷ヘッド３５０は、本明細書に記載された技術によって得ることのできるいくつかの利点を例示したものである。エッチングされたプレートによって全体的に形成された印刷ヘッドとは異なり、印刷ヘッド３５０は、閉塞されないプレナムと、プレナムから駆動側アセンブリを通る比較的簡単な流路と、液滴側アセンブリへの導管構造とを含んでよい。プレナムは、流体を均等に分散させるだけでなく、体積キャパシタンスとして働き、他の場合にはクロストークを引き起こす可能性のある雑音を減衰させる。一方、液滴側アセンブリは単位面積当たりに高密度の吐出部位を有することができ、エッチングよりも微細な形状を得ることができ、所与の体積制約内で改善された性能を持つように印刷ヘッドを構成することが可能になる。導管構造は、フォトリソグラフィによって作製されるので、高さおよびその他の特性を一様にすることができ、ウェブ構造なしでも導管構造を支持できるように構造することもできる。印刷ヘッドの構成要素を減らすことが可能である。さらに、キャパシタンスや入口抵抗などの流体流特性を設計によって最適化することができ、音響エネルギーまたはその他の駆動エネルギーを対象とする領域に制約することができる。
【００７７】
上述の組立て技術は利点をもたらすこともできる。たとえば、これらの技術は、少数の工程で複雑な形状を持つ構造を作製するように実施することができ、時間が短縮されコストが削減される。これらの技術は、フィーチャの設計において融通性に富んでおり、性能を最適化することができる。
【００７８】
図１３は、上述のように作製することができ、かつ他の様々な用途に利用することができる他の様々な構造を示している。図示の都合上、すべての構造は、基板４００上にまとめて示されており、表面４０２上に支持されている。各構造はたとえば、ＳＵ−８のような光撮像可能なポリマー材料を含んでよい。
【００７９】
構造４１０は、他の構造を支持する表面４０２のある領域を密閉する密閉壁状構造である。印刷ヘッドまたは上述のような他のマイクロ流体用途では、構造４１０を用いて、図１２の実施形態における周囲シールなどのシールを形成することができ、頂部構造を構造４１０上に取り付け、流体を含むことのできる体積を密閉することができる。他の用途では、各構造をこのように組み合わせることによって、他の構造を囲みかつ保護するパッケージを形成することができる。
【００８０】
構造４１２および４１４も壁状構造であるが、密閉されていない。構造４１２および４１４は同様にマイクロ流体機能を有することも、包装におけるスペーサまたは他の機械的構成要素として機能することもできる。さらに、このような構造は、他の構造間を延び、かつ他の構造に連結され、追加的な機械的安定性をもたらすか、または流体流に影響を与えることができる。
【００８１】
構造４２０、４２２、および４２４は使用できる様々な形状を示している。構造４２０は矩形であり、構造４２２は卵形であり、構造４２４は六角形である。これらの構造はスペーサとして働くことができ、流体機能を有することもできる。構造４２２のような滑らかな形状は、構造４２０および４２４のような形状とは異なるマイクロ流体特性を有する。
【００８２】
構造４３０も矩形であるが、矩形の中央開口部を有している。構造４３２は、卵形の中央開口部を有する卵形である。構造４３４は多角形であるが円形の中央開口部を有し、中央開口部が外面と同じ形状を有する必要がないことを示している。中央開口部を有する構造４２０、４２２、および４２４は、上記にこれらの構造に関して説明した用途だけでなく、マイクロ流体用途におけるノズルまたはその他の導管構造として働くことができる。
【００８３】
図１３の構造は、マイクロ流体、包装、およびその他の機械的用途における潜在的な用途に加えて、導電材料でメッキした場合には有用な電気的用途を有することができる。たとえば、このような構造は、表面４０２および頂部構造（図示せず）上の構成要素間のような他の構成要素間の電気導体として働くことができる。さらに、このような構造上に電荷によって形成された電界は、流体内の近傍の荷電粒子に影響を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】自立型マイクロチューブが２つのプレート状アセンブリ間に支持されるマイクロ流体構造の各形状を示す斜視図である。
【図２】図１の線２−２’に沿った断面図である。
【図３】図１の構造の駆動側アセンブリの一部の分解斜視図である。
【図４】図３の線４−４’に沿った断面図である。
【図５】図１の構造の液滴側アセンブリの一部の分解斜視図である。
【図６】図１のような構造の液滴側アセンブリ上にマイクロ構造を作製する際の各工程を示す一連の断面図である。
【図７】図６に示されているのと同様に技術によって形成されたシリンダの写真画像である。
【図８】図３の線４−４’に沿った、図１の構造の変形実施形態の用の駆動側アセンブリの断面図である。
【図９】図８のような構造用の液滴側アセンブリ上にマイクロ構造を作製する際の各工程を示す一連の断面図である。
【図１０】図１の構造の他の変形実施形態用の駆動側アセンブリの一部の分解斜視図である。
【図１１】アレイ状のマイクロ構造がプレート状アセンブリ間に支持されるマイクロ流体構造の各形状を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１のマイクロ流体構造を含む印刷ヘッドの各構成要素の分解斜視図である。
【図１３】基板上のいくつかのポリマー構造の平面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０，３００  マイクロ流体構造、１２，３１２  駆動側アセンブリ、１４，３１４  液滴側アセンブリ、１６  マイクロチューブ、２０〜２６  凹部、２８，３２８  開口、３０  アクチュエータ、３２，３３２  液滴、４０，４２  プレート、５６  開放円形中央領域、７２，７４，７６  プレート、８０，８２，８４  開口、１４０  マイクロ構造、１４２  スロット、２１０，２２０  プレート、２１２  圧縮チャンバ、２２２，２４２  入口開口部、２２４,２３２，２５０  出口開口部、２３８  導管、３１０  アレイ、３５０  印刷ヘッド、３６０  印刷ヘッドコア構造、３６４，３６６  流体分散開口部、３６８  アクチュエータアレイ、３７０  流体分散構造、３７２，３７４  チューブ、３７６，３７８  クロスブレース、３８０，３８２  コネクタ、３９２  コネクタアレイ、３９４  ヒータ要素、３９６  ドライバ、４００  基板。
【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５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図７】
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