(57)【要約】  いくつかのパターン化された層からなる液滴堆積ヘッドのためのＭＥＭＳアクチュエータ構成要素であって、各層が積層方向に対する法線の平面に延在し、層が先述の積層方向において互いに重なっている、ＭＥＭＳアクチュエータ構成要素。流体チャンバの列が層内で形成され、列が積層方向に実質的に垂直である列方向に延在する。各流体チャンバはそれぞれのノズル及びそれぞれの作動素子を備え、ノズルの対応する一つを通して対象のチャンバからの流体の吐出を引き起こすよう作動可能である。入口通路の列もまたチュエータ構成要素の層内で形成され、列が列方向に延在する。各入口通路は、先述の流体チャンバのそれぞれの一つに流体を供給するように流体接続される。一部の実施形態において、出口通路の列又は入口通路の第二の列のいずれかが、さらに層内で形成され、どちらかの場合に、かかる列は列方向に延在する。出口通路が存在する場合、それぞれが先述の流体チャンバのそれぞれの一つから流体を受け取るように流体接続される。通路の列の少なくとも一つが、互い違いに配置され、それにより、対象の互い違いに配置された列のメンバーの少なくともいくつかが、列方向に垂直である対象の互い違いに配置された列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる。流体チャンバの列も互い違いに配置され得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素であって、
複数のパターン化された層であって、各層が積層方向において法線を有する平面に延在し、前記層が前記積層方向において互いに重なる、複数のパターン化された層と、
前記複数の層内に形成された流体チャンバの列であって、前記列は、前記積層方向に実質的に垂直である列方向に延在し、各流体チャンバがそれぞれのノズル及びそれぞれの作動素子を備え、前記ノズルの前記対応する一つを通り対象の前記チャンバからの流体の吐出を引き起こすよう作動可能である、流体チャンバの列と、
前記複数の層内に形成された入口通路の列であって、前記列が前記列方向に延在し、各入口通路が前記流体チャンバのそれぞれの一つに流体を供給するために流体接続される、入口通路の列と、
前記複数の層内に形成された出口通路の列であって、前記列が前記列方向に延在し、各出口通路が前記流体チャンバのそれぞれの一つから流体を受け取るために流体接続される、出口通路の列と、を備え、
入口通路の前記列及び出口通路の前記列の少なくとも一つが互い違いに配置されており、それにより対象の前記互い違いに配置された列のメンバーの少なくともいくつかが、前記列方向に垂直である対象の前記互い違いに配置された列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる、液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素。
【請求項２】
前記流体チャンバの前記列が互い違いに配置され、それにより前記列の前記チャンバの少なくともいくつかが、前記列方向に垂直である流体チャンバの前記列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる、請求項１に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３】
全てのチャンバが、実質的に同じ形状を有し、その対応するチャンバに関して各ノズルの前記位置が、全てのチャンバについて実質的に同じである、請求項２に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４】
流体チャンバの前記列に対する前記ノズルが、前記列方向に延在する列に配置され、
ノズルの前記列が互い違いに配置され、それにより前記列の前記ノズルの少なくともいくつかが、前記列方向に垂直であるノズルの前記列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる、請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項５】
請求項２に従属する場合、ノズルの前記列に対する前記オフセット方向が、流体チャンバの前記列に対する前記オフセット方向と実質的に同じである、請求項４に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６】
ノズルの前記列に対する前記オフセット方向が、前記吐出方向に実質的に垂直である、請求項４又は５に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７】
前記複数の列内に形成された複数の流量制限器通路をさらに備え、各流量制限器通路が第一及び第二の端を有し、前記第一の端が流体チャンバの前記列のそれぞれの一つの端に流体接続され、前記第二の端が前記入口通路又は前記出口通路のそれぞれの一つの端に流体接続される、請求項１又は２に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８】
前記層内に形成された一つ以上の入口ポートをさらに備え、各入口ポートが、それによりそこから流体を受け取るように第一の端で前記複数の層の外側に、およびそこに流体を供給するように第二の端で前記列内のいくつかの前記入口通路に流体接続される、請求項１〜７のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９】
前記各入口ポートが、前記列方向に細長い、請求項８に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１０】
その第二の端が、そこに流体を供給するように、前記列内の前記入口通路の実質的に全てに流体接続される単一の入口ポートを備える、請求項８又は９に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１１】
前記層内に形成された一つ以上の出口ポートをさらに備え、前記各出口ポートが、そこから流体を受け取るように第一の端で前記列内のいくつかの前記出口通路に、およびそこに流体を供給するように第二の端で前記複数の層の外側に流体接続される、請求項１〜１０に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１２】
前記各出口ポートが、前記列方向に細長い、請求項１１に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１３】
その第一の端が、そこから流体を受け取るように、前記列内の前記入口通路の実質的に全てに流体接続される単一の出口ポートを備える、請求項１１又は１２に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１４】
前記オフセット方向が、前記互い違いに配置された列の全てについて同じである、請求項１〜１３のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１５】
前記列内の各流体チャンバが、チャンバ長さ方向に細長く、前記列方向に垂直である、請求項１〜１４のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１６】
前記互い違いに配置された列の少なくとも一つに対する前記オフセット方向が、前記チャンバ長さ方向に平行であり、好ましくは、各互い違いに配置された列に対する前記オフセット方向が、前記チャンバ長さ方向に平行である、請求項１５に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１７】
各ノズルが、前記列内の前記対応する流体チャンバの縦方向の側に提供される、請求項１５又は１６に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１８】
前記互い違いに配置された列の各々の前記メンバーが、繰り返しパターンにより、対象の前記互い違いに配置された列に対応する二つ以上の群に割り当てられ、
各互い違いに配置された列について、前記同じ群内のメンバーが対象の前記互い違いに配置された列に対する前記オフセット方向に整列され、異なる群内のメンバーが、対象の前記互い違いに配置された列に対する前記オフセット方向にある距離だけオフセットされる、請求項１〜１７のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１９】
全ての互い違いに配置された列のメンバーが、前記同じ二つ以上の群に割り当てられ、前記同じ流体チャンバに対応する異なる列のメンバーが前記同じ群に割り当てられる、請求項１８に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項２０】
全ての互い違いに配置される列のメンバーが、前記同じ二つの群に代わりに割り当てられ、直列に流体接続される異なる列のメンバーが前記同じ群に割り当てられる、請求項１８又は１９に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項２１】
各群の前記メンバーが前記層のサブセットに形成され、前記互い違いに配置された列の少なくとも一つについて、その列の一つの群についての層の前記サブセットがその列の別の群についての前記サブセット層と異なる、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項２２】
入口通路の前記列及び出口通路の前記列が、互い違いに配置される、請求項２１に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項２３】
前記互い違いに配置された列の各々について、その列の一つの群についての層の前記サブセットが、その列の別の群についての前記サブセット層と異なる、請求項２１又は２２に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項２４】
列の各群についての層の前記サブセットが固有である、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項２５】
前記入口通路の各々が入口通路長さ方向に細長い、請求項１〜２４のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項２６】
前記入口通路長さ方向が前記列方向に垂直である、請求項２５に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項２７】
入口通路の前記列が互い違いに配置され、そのオフセット方向が前記入口通路長さ方向に垂直である、請求項２５又は２６に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項２８】
前記入口通路長さ方向が、前記積層方向に略平行である、請求項２５〜２７のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項２９】
各入口通路が、対応する入口通路壁により画定され、
前記入口通路の少なくとも一群について、各入口通路壁が、前記入口通路長さ方向に略平行に延在する少なくとも一つの補強リブを含む、請求項２５〜２８のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３０】
補強リブを有する各入口通路について、前記補強リブが対で配置され、各対のメンバーが対象の前記入口通路の対向する両側上に位置する、請求項２９に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３１】
前記入口通路長さ方向に垂直に切り取られた、補強リブを有する各入口通路の断面が、第一の方向に細長であり、
補強リブを有する各入口通路について、二つの補強リブが前記第一の方向に垂直な方向に離間し、前記入口通路の対向する両側上に位置し、
好ましくは、前記第一の方向が前記列方向に垂直である、請求項２９又は３０に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３２】
前記列内の各入口通路が、前記層の一つ以上を貫通する、請求項１〜３１のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３３】
前記出口通路の各々が出口通路長さ方向に細長い、請求項１〜３２のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３４】
前記出口通路長さ方向が前記列方向に垂直である、請求項３３に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３５】
出口通路の前記列が互い違いに配置され、そのオフセット方向が前記出口通路長さ方向に垂直である、請求項３３に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３６】
前記出口通路長さ方向が、前記積層方向に略平行である、請求項３３〜３５のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３７】
各出口通路が、対応する出口通路壁により画定され、
前記出口通路の少なくとも一群について、各出口通路壁が、前記出口通路長さ方向に略平行に延在する少なくとも一つの補強リブを含む、請求項３３〜３６のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３８】
補強リブを有する各出口通路について、前記補強リブが対で配置され、各対のメンバーが対象の前記出口通路の対向する両側上に位置する、請求項３７に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３９】
前記出口通路長さ方向に垂直に切り取られた、補強リブを有する各出口通路の断面が、第一の方向に細長であり、
補強リブを有する各出口通路について、二つの補強リブが前記第一の方向に垂直な方向に離間し、前記出口通路の対向する両側上に位置し、
好ましくは、前記第一の方向が前記列方向に垂直である、請求項３７又は３８に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４０】
前記列内の各出口通路が、前記層の二つ以上を貫通する、請求項１〜３９のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４１】
請求項１７に従属する場合、前記入口通路長さ方向が、前記出口通路長さ方向に実質的に平行である、請求項３３〜４０のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４２】
前記積層方向に法線を有する平面に延在し、前記複数の層の一つの上に提供される、複数の導電トレースをさらに備え、
前記導電トレースが、前記作動素子と駆動回路との間の電気的接続の少なくとも一部を提供する、請求項１〜４１のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４３】
入口通路の前記列の各々が、前記導電トレースを備える平面を横断し、前記導電トレース間を通過する、請求項４２のアクチュエータ構成要素。
【請求項４４】
少なくとも一つの導電トレースが、隣接する入口通路の各対の間を通る、請求項４３に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４５】
出口通路の前記列の各々が、前記導電トレースを備える平面を横断し、前記導電トレース間を通過する、請求項４２〜４４のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４６】
少なくとも一つの導電トレースが、隣接する出口通路の各対の間を通る、請求項４５に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４７】
前記作動素子の各々が、対象の前記チャンバを囲む壁を変形することにより、前記ノズルの前記対応する一つを通る対象の前記チャンバからの流体の前記吐出を引き起こすように作動可能である電気機械作動素子である、請求項１〜４６のいずれか記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４８】
前記電気機械作動素子の各々が、圧電性作動素子である、請求項４７に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４９】
前記圧電性作動素子の作動により変形される前記チャンバ壁の各々が、変形可能な膜により提供される、請求項４８に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項５０】
前記複数の層の少なくとも一つが膜層であり、各チャンバについて前記変形可能な膜を提供する、請求項４９に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項５１】
前記複数の層の一つがノズル層であり、前記ノズルの各々を提供する、請求項１〜５０のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項５２】
各入口通路が１００μｍより大きい長さ、好ましくは２００μｍより大きい長さを有する、請求項１〜５１のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項５３】
各出口通路が１００μｍより大きい長さ、好ましくは２００μｍより大きい長さを有する、請求項１〜５１のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項５４】
請求項１〜５３のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素を備える、液滴堆積ヘッド。
【請求項５５】
液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素であって、
複数のパターン化された層であって、各層が積層方向に法線を有する平面に延在し、前記層が前記積層方向に互いに重なる、複数のパターン化された層と、
前記複数の層内に形成された流体チャンバの列であって、前記列は、前記積層方向に実質的に垂直である列方向に延在し、各流体チャンバがそれぞれのノズル及びそれぞれの作動素子を備え、前記ノズルの前記対応する一つを通り対象の前記チャンバからの流体の吐出を引き起こすよう作動可能である、流体チャンバの列と、
前記複数の層内に形成された入口通路の少なくとも第一の列であって、前記第一の列が前記列方向に延在し、各入口通路が前記流体チャンバのそれぞれの一つに流体を供給するように流体接続される、入口通路の少なくとも第一の列と、を備え、
入口通路の前記第一の列が互い違いに配置され、それにより入口通路の前記第一の列のメンバーの少なくともいくつかが、前記列方向に垂直である入口通路の前記第一の列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる、液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素。
【請求項５６】
前記流体チャンバの前記列が互い違いに配置され、それにより前記列の前記チャンバの少なくともいくつかが、前記列方向に垂直である流体チャンバの前記列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる、請求項５５に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項５７】
全てのチャンバが、実質的に同じ形状を有し、その対応するチャンバに関して各ノズルの前記位置が、全てのチャンバについて実質的に同じである、請求項５６に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項５８】
流体チャンバの前記列についての前記ノズルが、前記列方向に延在する列に配列され、
ノズルの前記列が互い違いに配置され、それにより前記列の前記ノズルの少なくともいくつかが、前記列方向に垂直であるノズルの前記列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる、請求項５５〜５７のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項５９】
請求項５６に従属する場合、ノズルの前記列に対する前記オフセット方向が、流体チャンバの前記列に対する前記オフセット方向と実質的に同じである、請求項５８に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６０】
ノズルの前記列に対する前記オフセット方向が、前記吐出方向に実質的に垂直である、請求項５８又は５９に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６１】
各流体チャンバが細長く、それが流体を受け取るために流体接続される第一の端、及び前記ノズルに流体接続される第二の端を有し、好ましくは、前記ノズルの前記対応する一つが、前記第二の端に位置する、請求項５５〜６０のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６２】
各流体チャンバが、チャンバ長さ方向に細長く、前記列方向に垂直である、請求項６１に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６３】
前記互い違いに配置された列の少なくとも一つに対する前記オフセット方向が、前記チャンバ長さ方向に平行であり、好ましくは、各互い違いに配置された列に対する前記オフセット方向が、前記チャンバ長さ方向に平行である、請求項６１または請求項６２に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６４】
前記複数の層内に形成された入口通路の第二の列をさらに備え、前記第二の列は前記列方向に延在し、前記第二の列内の各入口通路は前記流体チャンバのそれぞれの一つに流体を供給するように流体接続され、各流体チャンバは入口通路の前記第一の列の一つ及び前記第二の列の一つへの別々の接続を有する、請求項５５に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６５】
入口通路の前記第二の列が互い違いに配置され、それにより入口通路の前記第二の列のメンバーの少なくともいくつかが、前記列方向に垂直である入口通路の前記第二の列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる、請求項６４に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６６】
前記複数の列内に形成された複数の流量制限器通路をさらに備え、各流量制限器通路が第一及び第二の端を有し、前記第一の端が流体チャンバの前記列のそれぞれの一つの端に流体接続され、前記第二の端が前記入口通路のそれぞれの一つの端に流体接続される、請求項５５〜６５のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６７】
前記層内に形成された一つ以上の入口ポートをさらに備え、各入口ポートが、それによりそこから流体を受け取るように第一の端で前記複数の層の外側に、およびそこに流体を供給するように第二の端で前記列または前記同じ列内のいくつかの前記入口通路に流体接続される、請求項５５〜６６のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６８】
前記各入口ポートが、前記列方向に細長い、請求項６７に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６９】
その第二の端が、そこに流体を供給するように、前記列または前記同じ列内の前記入口通路の実質的に全てに流体接続される単一の入口ポートを備える、請求項６７又は６８に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７０】
請求項２または請求項３に従属する場合、前記オフセット方向が、前記互い違いに配置された列の全てについて同じである、請求項５５〜６９のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７１】
前記列内の各流体チャンバが、チャンバ長さ方向に細長く、前記列方向に垂直である、請求項５５〜７０のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７２】
請求項５６または請求項６２に従属する場合、前記互い違いに配置された列の少なくとも一つに対する前記オフセット方向が、前記チャンバ長さ方向に平行であり、好ましくは、各互い違いに配置された列に対する前記オフセット方向が、前記チャンバ長さ方向に平行である、請求項７１に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７３】
各ノズルが、前記列内の前記対応する流体チャンバの縦方向の側に提供される、請求項７１又は７２に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７４】
前記互い違いに配置された列の各々の前記メンバーが、繰り返しパターンにより、対象の前記互い違いに配置された列に対応する二つ以上の群に割り当てられ、
各互い違いに配置された列について、前記同じ群内のメンバーが対象の前記互い違いに配置された列に対する前記オフセット方向に整列され、異なる群内のメンバーが、対象の前記互い違いに配置された列に対する前記オフセット方向にある距離だけオフセットされる、請求項５５〜７３のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７５】
全ての互い違いに配置された列のメンバーが、前記同じ二つ以上の群に割り当てられ、前記同じ流体チャンバに対応する異なる列のメンバーが前記同じ群に割り当てられる、請求項７４に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７６】
全ての互い違いに配置される列のメンバーが、前記同じ二つの群に代わりに割り当てられ、直列に流体接続される異なる列のメンバーが前記同じ群に割り当てられる、請求項７４又は７５に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７７】
各群の前記メンバーが前記層のサブセットに形成され、前記互い違いに配置された列の少なくとも一つについて、その列の一つの群についての層の前記サブセットがその列の別の群についての前記サブセット層と異なる、請求項７４〜７６のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７８】
入口通路の前記列及び出口通路の前記列が、互い違いに配置される、請求項７７に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７９】
前記互い違いに配置された列の各々について、その列の一つの群についての層の前記サブセットが、その列の別の群についての前記サブセット層と異なる、請求項７７又は７８に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８０】
列の各群についての層の前記サブセットが固有である、請求項７７〜７９のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８１】
前記入口通路の各々が入口通路長さ方向に平行な方向に細長い、請求項５５〜８０のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８２】
前記入口通路長さ方向が前記列方向に垂直である、請求項８１に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８３】
入口通路の前記第一の列が互い違いに配置され、そのオフセット方向が前記入口通路長さ方向に垂直である、請求項８１又は請求項８２に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８４】
前記入口通路長さ方向が、前記積層方向に略平行である、請求項８１〜８３のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８５】
各入口通路が、対応する入口通路壁により画定され、
前記入口通路の少なくとも一群について、各入口通路壁が、前記入口通路長さ方向に略平行に延在する少なくとも一つの補強リブを含む、請求項８１〜８４のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８６】
補強リブを有する各入口通路について、前記補強リブが対で配置され、各対のメンバーが対象の前記入口通路の対向する両側上に位置する、請求項８５に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８７】
前記入口通路長さ方向に垂直に切り取られた、補強リブを有する各入口通路の断面が、第一の方向に細長であり、
補強リブを有する各入口通路について、二つの補強リブが前記第一の方向に垂直な方向に離間し、前記入口通路の対向する両側上に位置し、
好ましくは、前記第一の方向が前記列方向に垂直である、請求項８５又は８６に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８８】
前記列内の各入口通路が、前記層の一つ以上を貫通する、請求項５５〜８７のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８９】
前記積層方向に法線を有する平面に延在し、前記複数の層の一つの上に提供される、複数の導電トレースをさらに備え、
前記導電トレースが、前記作動素子と駆動回路との間の電気的接続の少なくとも一部を提供する、請求項５５〜８８のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９０】
各入口通路が、前記導電トレースを備える平面を横断し、前記導電トレース間を通過する、請求項８９に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９１】
少なくとも一つの導電トレースが、隣接する入口通路の各対の間を通る、請求項９０に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９２】
前記作動素子の各々が、対象の前記チャンバを囲む壁を変形することにより、前記ノズルの前記対応する一つを通る対象の前記チャンバからの流体の前記吐出を引き起こすように作動可能である電気機械作動素子である、請求項５５〜９１のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９３】
前記電気機械作動素子の各々が、圧電性作動素子である、請求項９２に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９４】
前記圧電性作動素子の作動により変形される前記チャンバ壁の各々が、変形可能な膜により提供される、請求項９３に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９５】
前記複数の層の少なくとも一つが膜層であり、各チャンバについて前記変形可能な膜を提供する、請求項９４に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９６】
前記複数の層の一つがノズル層であり、前記ノズルの各々を提供する、請求項５５〜９５のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９７】
各入口通路が１００μｍより大きい長さ、好ましくは２００μｍより大きい長さを有する、請求項５５〜９６のいずれか一項に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９８】
請求項１〜９７のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素を備える、液滴堆積ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴堆積ヘッド及びそのためのアクチュエータ構成要素に関する。これは、インクジェットプリントヘッド等のプリントヘッド及びそのためのアクチュエータ構成要素に特に有益な用途を見出し得る。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷等のより伝統的な用途、又は３Ｄ印刷、又は他の材料堆積若しくは迅速なプロトタイピング技法にかかわらず、液滴堆積ヘッドが現在広く使用されている。したがって、流体は、新たな基板に付着し、かつ堆積した材料の機能性を増加させる新規の化学特性を有し得る。
【０００３】
近年、高い信頼性及びスループットでインクをセラミックタイルに直接堆積させることができるインクジェットプリントヘッドが開発されている。これは、タイル上のパターンが顧客の正確な仕様になるようにカスタマイズされることを可能にし、全てのタイルを在庫する必要性を低減することも可能にする。
【０００４】
他の用途では、インクを織物に直接堆積させることができるインクジェットプリントヘッドが開発されている。セラミック用途と同様に、これは、織物上のパターンが顧客の正確な仕様になるようにカスタマイズされることを可能にし、全ての印刷された織物を在庫する必要性を低減することも可能にする。
【０００５】
さらに他の用途では、液滴堆積ヘッドは、フラットスクリーンテレビ製造で使用されるＬＣＤ又はＯＬＥＤ素子ディスプレイにおける色フィルタ等の素子を形成するために使用され得る。
【０００６】
新たな及び／又はますます困難な堆積用途に好適になるように、液滴堆積ヘッドが進化及び特殊化し続けている。しかしながら、数々の開発が行われてきたが、液滴堆積ヘッドの分野における改善の余地が依然として存在する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様が、添付の特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
ここで図面を参照する。
【図１Ａ】図１Ａは、出願人による最初の設計によるアクチュエータ構成要素の流体チャンバの長さに沿って取られた平面断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示されるアクチュエータ構成要素を通るそこに示される平面１Ｂにおいて取られた断面である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、電気トレースの実例となる構成を明確に示すためにキャッピング層を取り除いた、キャッピング層が取り付けられた側からの図１Ａに示されるアクチュエータ構成要素の平面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ａに示されるアクチュエータ構成要素の変形バージョンの流体チャンバの長さに沿って取られた平面断面図である。
【図２】図２は、入口通路、出口通路及び流体チャンバの互い違いに配置された列を有する、第一の例示的実施形態による液滴堆積ヘッドのアクチュエータ構成要素を通り取られた断面である。
【図３】図３は、流体チャンバの列が整列される、さらなる例示的実施形態による液滴堆積ヘッドのアクチュエータ構成要素を通り取られた断面である。
【図４】図４は、入口通路、出口通路及び流体チャンバの互い違いに配置された列を有し、入口通路、出口通路及び流体チャンバが、三つの群に割り当てられている、なおさらなる例示的実施形態による液滴堆積ヘッドのアクチュエータ構成要素を通り取られた断面である。
【図５】図５は、入口通路の列に対するオフセット方向が、出口通路の列に対するオフセット方向と逆である、なお別の例示的実施形態による液滴堆積ヘッドのアクチュエータ構成要素を通り取られた断面である。
【図６】図６Ａは、各チャンバに入口通路のみが提供されている、なおさらなる例示的実施形態によるアクチュエータ構成要素の流体チャンバの長さに沿って取られた平面断面図である。図６Ｂは、流体チャンバが図６Ａのアクチュエータ構成要素を通り形成される平面で取られた断面である。
【図７】図７Ａは、図６Ａ〜６Ｂの例示的実施形態と概して類似するが、互い違いに配置された列に対するオフセット方向が積層方向に平行である、なお別の例示的実施形態によるアクチュエータ構成要素の流体チャンバの長さに沿って取られた平面断面図である。図７Ｂは、図７Ｂに示される流体チャンバが、図７Ａに示される流体チャンバと異なる群に属する、図７Ａに示されるアクチュエータ構成要素の別の流体チャンバの長さに沿って取られた平面断面図である。図７Ｃは、電気トレースの実例となる構成を明確に示すためにキャッピング層を取り除いた、キャッピング層が取り付けられた側からの図７Ａ及び７Ｂに示されるアクチュエータ構成要素の平面図である。
【図８】図８Ａは、図２〜６Ｂの例示的実施形態と概して類似するが、互い違いに配置された列に対するオフセット方向が積層方向に平行である、なお別の例示的実施形態によるアクチュエータ構成要素の流体チャンバの長さに沿って取られた平面断面図である。図８Ｂは、図８Ｂに示される流体チャンバが、図８Ａに示される流体チャンバと異なる群に属する、図８Ａに示されるアクチュエータ構成要素の別の流体チャンバの長さに沿って取られた平面断面図である。図８Ｃは、電気トレースの実例となる構成を明確に示すためにキャッピング層を取り除いた、キャッピング層が取り付けられた側からの図８Ａ及び８Ｂに示されるアクチュエータ構成要素の平面図である。
【図９】図９Ａ、図９Ｂ、および図９Ｃは、入口通路が、列方向に平行する軸について対称性を有するように形作られている、それぞれの一例設計によるいくつかの入口通路を通り取られた、平面断面図である。
【図１０】図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃは、入口通路が、自己対称性となるように形作られている、それぞれの一例設計による対応する入口通路を通り取られた、平面断面図である。
【図１１】図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃは、入口通路の長さの補強リブを含む、それぞれ、図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃに示される入口通路の変形バージョンを通り取られた平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の開示は、液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素であって、複数のパターン化された層であって、各層が積層方向に法線を有する平面に延在し、層が先述の積層方向に互いに重なる、複数のパターン化された層と、先述の複数の層内で形成された流体チャンバの列であって、列が列方向に延在し、先述の積層方向に実質的に垂直であり、各流体チャンバがそれぞれのノズル及びそれぞれの作動素子を備え、それによりノズルの対応する一つを通り対象のチャンバからの流体の吐出を引き起こすように作動可能である、流体チャンバの列と、先述の複数の層内に形成された入口通路の列であって、先述の列は先述の列方向に延在し、各入口通路は先述の流体チャンバのそれぞれ一つに流体を供給するように流体接続される、入口通路の列と、先述の複数の層内で形成された出口通路の列であって、先述の列が先述の列方向に延在し、各出口通路が先述の流体チャンバのそれぞれの一つから流体を受け取るように流体接続される、出口通路の列と、を備える、液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素について記載する。入口通路の先述の列及び出口通路の先述の列の少なくとも一つが、互い違いに配置され、それにより、対象の互い違いに配置された列のメンバーの少なくともいくつかが、先述の列方向に垂直である対象の互い違いに配置された列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる。
【００１０】
実施形態において、入口通路の実質的に全てが、同じ向きを有してもよい。加えて、又は代わりに、出口通路の実質的に全てが、同じ向きを有してもよい。加えて、又は代わりに、流体チャンバの実質的に全てが、同じ向きを有してもよい。
【００１１】
以下の開示は、かかるアクチュエータ構成要素を備えた液滴堆積ヘッドも説明する。かかる液滴堆積ヘッドは、アクチュエータ構成要素に取り付けられている一つ以上のマニホールド構成要素をさらに備えてもよい。マニホールド構成要素は、入口通路の列に流体を運び得、出口通路の列から流体を受け取り得る。かかる液滴堆積ヘッドは、加えて、又は代わりに、例えば、アクチュエータ構成要素により提供される電気トレースによって作動素子に電気的に接続されている駆動回路を含んでもよい。かかる駆動回路は、選択されたチャンバ群からの液滴の吐出を引き起こす駆動電圧信号を作動素子に供給することができ、選択されたチャンバ群は、液滴堆積ヘッドによって受信された入力データの変化によって変化する。
【００１２】
以下の開示はまた、液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素であって、複数のパターン化された層であって、各層が積層方向に法線を有する平面に延在し、層が先述の積層方向に互いに重なる、複数のパターン化された層と、先述の複数の層内で形成された流体チャンバの列であって、列が列方向に延在し、先述の積層方向に実質的に垂直であり、各流体チャンバがそれぞれのノズル及びそれぞれの作動素子を備え、それによりノズルの対応する一つを通り対象のチャンバからの流体の吐出を引き起こすように作動可能である、流体チャンバの列と、先述の複数の層内で形成された入口通路の少なくとも一つの第一の列であって、先述の第一の列が先述の列方向に延在し、各入口通路が先述の流体チャンバのそれぞれの一つに流体を供給するように流体接続される、入口通路の少なくとも一つの第一の列と、を備える、液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素についても記載する。入口通路の先述の第一の列は、互い違いに配置され、それにより、入口通路の第一の列のメンバーの少なくともいくつかが、入口通路の第一の列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされ、先述の列方向に垂直である。
【００１３】
実施形態において、入口通路の実質的に全てが、同じ向きを有してもよい。加えて、又は代わりに、流体チャンバの実質的に全てが、同じ向きを有してもよい。
【００１４】
以下の開示は、かかるアクチュエータ構成要素を備えた液滴堆積ヘッドも説明する。かかる液滴堆積ヘッドは、アクチュエータ構成要素に取り付けられている一つ以上のマニホールド構成要素をさらに備えてもよい。マニホールド構成要素は、入口通路の列に流体を運び得る。かかる液滴堆積ヘッドは、加えて、又は代わりに、例えば、アクチュエータ構成要素により提供される電気トレースによって作動素子に電気的に接続されている駆動回路を含んでもよい。かかる駆動回路は、選択されたチャンバ群からの液滴の吐出を引き起こす駆動電圧信号を作動素子に供給することができ、選択されたチャンバ群は、液滴堆積ヘッドによって受信された入力データの変化によって変化する。
【００１５】
多様な用途の材料要求に合致させるために、広範囲の代替流体が、本明細書に記載される液滴堆積ヘッドにより堆積され得る。例えば、液滴堆積ヘッドは、一枚の紙若しくはカード、又は他の受容媒体、例えば、織物若しくは箔若しくは成形物品（例えば、缶、ボトル等）に移動し得るインクの液滴を吐出して、（液滴堆積ヘッドがインクジェットプリントヘッドであり得、より具体的には、ドロップオンデマンドのインクジェットプリントヘッドであり得る）インクジェット印刷用途の場合と同様に、画像を形成し得る。
【００１６】
代わりに、構造を構築するために、流体の液滴が使用され得、例えば、電気的に活性の流体は、電気デバイスのプロトタイピングを可能にするように、回路基板等の受容媒体上に堆積され得る。
【００１７】
別の例では、（３Ｄ印刷の場合のように）物体のプロトタイプモデルを生成するように、ポリマー含有流体又は溶融ポリマーを、連続した層で堆積し得る。
【００１８】
更に他の用途では、液滴堆積ヘッドは、生体物質又は化学物質を含有する溶液の液滴をマイクロアレイ等の受容媒体上に堆積させるように適合され得る。
【００１９】
かかる代替流体に適した液滴堆積ヘッドは、一般に、プリントヘッドに関して対象の特定の流体を取り扱うためになされるいくつかの適合と構造が概して類似し得る。
【００２０】
以下の開示に記載される液滴堆積ヘッドは、ドロップオンデマンド液滴堆積ヘッドでありうる。かかるヘッドにおいて、吐出された液滴のパターンは、ヘッドに提供される入力データによって異なる。
【００２１】
出願人による最初の設計による液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素１の流体チャンバ１０の長さに沿って取られた平面断面図である図１Ａをここで参照する。
【００２２】
図１Ａから見られ得る通り、一例アクチュエータ構成要素１は、積層方向Ｌ（図１Ａにおいて、垂直方向である）において重ねられたいくつかのパターン化された層を含む。図１Ａにおいても示される通り、パターン化された層の各々は、積層方向Ｌに垂直な平面に延在する。
【００２３】
図１Ａに示される特定のアクチュエータ構成要素１において、パターン化された層は、ノズル層４、流体チャンバ基板層２、膜層２０、配線及びパッシベーション層３０、並びにキャッピング層４０を含む（この順）。しかしながら、層のこの特定の組み合わせは、決して必須ではなく、以下でさらに詳細に説明される通り、さらなる層が、含まれてもよく、及び／又はある種の層が、除外されてもよい。
【００２４】
流体チャンバ基板層２を通る図１Ａに示される平面１Ｂにおいて取られた断面である、図１Ｂから見られ得る通り、流体チャンバ１０の列は、アクチュエータ構成要素１の層内で形成され、この列は、列方向Ｒに延在し、積層方向に実質的に垂直である。列方向Ｒは、図１Ａにおけるページ内にである。
【００２５】
図１Ｂからも見られ得る通り、図１Ａ〜１Ｃの特定のアクチュエータ構成要素１において、列内の隣接のチャンバは、チャンバ壁１１により隔てられる。図面に示される通り、チャンバ１０は、列方向Ｒに垂直な方向に細長くてもよい。
【００２６】
入口通路１２及び出口通路１６のそれぞれの列も、アクチュエータ構成要素１の列内で形成され、これらの列の各々が、流体チャンバ１０の列と同じ列方向Ｒに延在する。したがって、入口通路１２、出口通路１６及び流体チャンバ１０の列全ては、互いに平行に延在する。
【００２７】
各入口通路１２は、流体チャンバ１０の列のそれぞれ一つに流体を供給するように流体接続されている。逆に、各出口通路１６は、流体チャンバ１０の列のそれぞれ一つから流体を受け取るように流体接続されている。
【００２８】
図１Ａ〜１Ｃの特定のアクチュエータ構成要素１において、各入口通路１２は、流体チャンバ１０の対応する一つの一端に液滴流体を供給するように流体接続されており、一方、各出口通路１６は、その流体チャンバ１０の他端から流体を受け取るように流体接続されている。
【００２９】
より詳細には、図１Ａから明らかである通り、入口及び出口通路１２は、それぞれの流量制限器通路１４ａ、１４ｂを介して流体チャンバ１０のそれらの対応する端に流体接続されている。
【００３０】
図１Ａに示される通り、流体チャンバ１０の各々に、それぞれのノズル１８及びそれぞれの作動素子２２が提供されている。図１Ａ〜１Ｃに示される具体的な例では、作動素子２２は、圧電性作動素子であり、それ故、圧電部材２４を含み、しかしながら、そのチャンバに対応するノズル１８を通りチャンバからの流体の吐出を引き起こすように作動可能である任意のタイプの作動素子を利用することができる。例えば、他のタイプの静電作動素子等の電気機械的作動素子を利用することができる。実際、作動素子は、電気機械的である必要はなく、それらは、例えば、抵抗素子等の熱性作動素子であってもよい。
【００３１】
図１Ａ〜１Ｃの例での通り、電気機械作動素子２２が利用される場合、これは、チャンバの対応する一つを囲む壁を変形させることにより、機能し得る。かかる変形は、順に、チャンバ内の流体の圧力を増加させ、それにより、ノズルからの流体の液滴の吐出を引き起こし得る。図１Ａ〜１Ｃに示される特定の例では、圧電性作動素子２２は、膜層２０を変形させることにより、機能する。
【００３２】
変形可能な壁が使用される場合、壁の最初の変形と吐出を引き起こす圧力の増加の間にタイムラグが存在してもよい。例えば、壁は、外見上まず変形し得、圧力の実質的な即時低下を引き起こし、次に、その後直ぐに、その未変形の位置に戻り、圧力の実質的な即時増加を引き起こす。ある場合では、このリターン動作は、壁の最初の外への移動によりチャンバ内で生じた音波のノズル付近への到達と一致するように好適に時間を合わせられ得る。したがって、音波は、チャンバ壁をその未変形の位置まで戻すことにより引き起こされる圧力の増加の効果を増強し得る。
【００３３】
さらなる例では、変形可能な壁は、それがチャンバに向かって内部にまず変形するように、単に作動され得、これにより、液滴の吐出を引き起こす圧力の実質的な即時増加を引き起こす。
【００３４】
入口通路１２及び出口通路１６の供給の結果として、図１Ａ〜１Ｃに示されるもの等のアクチュエータ構成要素１を含む液滴堆積ヘッドは、再循環モードで作動するよう構成され得、それにより、ヘッドを通った流体の連続流動が、使用中に確立される。例えば、生じた液滴堆積ヘッドに、流体供給システムへの接続のための一つ以上の流体入口ポート及び一つ以上の流体出口ポートが提供されてもよい。
【００３５】
ヘッドを通り生じた流体の流れは、継続し得る。より具体的には、列におけるチャンバ１０の各々を通る確立された連続的な流体の流れが存在し得る。この流れは、流体供給システムの構成（例えば、流体入口及び流体出口で適用される流体圧力）に応じて、潜在的にはより低い流速であるにもかかわらず、液滴吐出の間でさえ継続し得る。
【００３６】
より詳細には、かかる流体供給システムは、例えば、流体入口ポートでの流体への陽圧、及び流体出口ポートでの流体への陰圧を適用するように構成され、それにより、ヘッドを通る流体を引いてもよい。
【００３７】
流体供給システムの特定の構成にも関わらず、再循環モードでは、流体は、流体入口通路１２の各々を通り平行して流れ、次に、（流量制限器通路１４ａの対応する一つを介して）流体チャンバ１０の対応する一つを通り、ノズル１８のそれぞれの一つを通り、次に、流体出口通路１６の対応する一つを通る（流量制限器通路１４ｂの対応する一つを介して）。
【００３８】
図１Ａ〜１Ｃのアクチュエータ構成要素１は、出口通路１６が、さらなる入口通路として機能し、これにより、各チャンバ１０が二つのそれぞれの入口通路により流体とともに供給されるようなまっすぐな方法で変形されてもよいことは、さらに理解されるべきである。これが必要とし得るアクチュエータ構成要素への変形が、比較的マイナーであり得る一方、マニホールド構成要素等の液滴堆積ヘッドの他の流体供給構成要素は、一般に、ヘッドが再循環モードで作動するように設計された場合と比較して、より有意に異なる。
【００３９】
ここで図１Ｂに戻ると、各流量制限器通路１４ａ、１４ｂが、それにすぐ隣接する通路と比較して、流れに対するより狭い断面積を提示することを描くことから明らかである。示される特定の例では、これは、それと直ぐ隣接する通路と比較して、積層方向Ｌに垂直なより狭い幅を有する各流量制限器通路１４ａ、１４ｂにより達成される。低減した断面を提供するこのアプローチは、パターン化された層を形成する多くの技法が、層の平面において形成された特徴部に渡りより良好な制御をもたらすので、特に好適であり得る。
【００４０】
図１Ａにおいて説明される通り、図１Ａ〜１Ｃのアクチュエータ構成要素１の特定の設計では、各入口通路１２は、キャッピング層４０、配線及びパッシベーション層３０、膜層２０、並びに流体チャンバ基板層２を含む、アクチュエータ構成要素１内のいくつかの層を貫通する。同様に、各出口通路１６は、キャッピング層４０、配線及びパッシベーション層３０、膜層２０、並びに流体チャンバ基板層２を貫通する。
【００４１】
それ故、膜層２０は、各入口通路１２をより上及び下の部分（より上の部分は、ノズル層４から最も遠く、より下の部分は、ノズル層４から最も近い）に、各出口通路１６を、より上及び下のそれぞれの部分（再度、より上の部分１６は、ノズル層４から最も遠く、より下の部分１６は、ノズル層４から最も近い）に分けるとみなされ得る。
【００４２】
図１Ａに示される通り、図１Ａ〜１Ｃのアクチュエータ構成要素１の特定の設計では、各入口通路１２は、積層方向Ｌに略平行である方向において細長い。同様に、各出口通路１６は、積層方向Ｌに一般に平行な方向において細長い。
【００４３】
しかしながら、これは必須ではなく、他の設計では、入口及び／又は出口通路は、他の方向において細長くあり得、例えば、それらは、積層方向に垂直に細長くてもよい（図７Ａ〜７Ｃを参照して以下に記載される）。
【００４４】
より一般的には、入口及び／又は出口通路が、列方向Ｒに垂直である方向において細長い場合、それらの列方向Ｒにおける細長さは短く、それにより、チャンバが列方向Ｒでも密接に間をあけられることを可能にするので、密集した構造を提供することが可能であり得る。
【００４５】
ある場合では、アクチュエータ構成要素１の様々な特徴部の表面は、例えば、好適なパッシベーション又は湿潤材料等の保護又は機能材料でコーティングされてもよい。例えば、かかる材料は、入口通路１２、出口通路１６、流体チャンバ１０及び／又はノズル１８の内面等の、使用の間に流体と接触するそれらの特徴部の表面に適用されてもよい。
【００４６】
図１Ａ〜１Ｃに示される流体チャンバ基板層２は、ケイ素（Ｓｉ）から形成されてもよく、例えば、シリコンウエハーから製造されてもよく、一方、流体チャンバ１０、入口通路１２（ｂ）のより下の部分、出口通路１６（ｂ）のより下の部分、及び流量制限器通路１４ａ、１４ｂを含む、流体チャンバ基板２において提供される特徴部は、任意の好適な製作プロセス、例えば、ディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）又は化学エッチング等のエッチングプロセスを使用して形成され得る。ある場合では、流体チャンバ基板層２の特徴部は、追加のプロセス、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）技法（例えば、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ））、原子層堆積（ＡＬＤ）から形成され得、又は特徴部は、エッチング及び／若しくは追加のプロセスの組み合わせを使用して形成され得る。
【００４７】
ノズル層４は、例えば、金属（例えば、電気めっきＮｉ）、半導体（例えば、ケイ素）、合金（例えば、ステンレス）、ガラス（例えば、ＳｉＯ２）、樹脂材料又はポリマー材料（例えば、ポリイミド、ＳＵ８）を含んでもよい。ある場合では、ノズル層４は、流体チャンバ基板層２と同じ材料から形成され得る。さらに、ある場合では、ノズル１８を含むノズル層の特徴部は、流体チャンバ基板層２により提供され得、ノズル層及び流体チャンバ基板層２が、事実上、単一層に合わされている。
【００４８】
ノズル層４は、例えば、１０μｍ〜２００μｍの厚さを有してもよい（しかし、いくつかの用途について、この範囲外の厚さが適切であり得る）。
【００４９】
ノズル１８は、化学エッチング、ＤＲＩＥ、又はレーザーアブレーション等の任意の好適なプロセスを使用してノズル層４において形成され得る。
【００５０】
図１Ａに説明される設計では、ノズル１８は、その直径が、その入口からその出口に小さくなるように、先細にされる。ノズル出口の直径は、例えば、１５μｍ〜１００μｍであってもよい（しかし、いくつかの用途では、この範囲外の直径が適切であり得る）。
【００５１】
ノズル１８のテーパ角度は、図１Ａに示される通り、実質的に一定であり得るか、又は入口と出口の間で変動し得る。例えば、ノズル１８は、その出口においてよりその入口においてより大きなテーパ角度を有してもよい（又は逆も真なり）。
【００５２】
上に示された通り、各作動素子２２は、ノズル１８の対応する一つを通りチャンバ１０の対応する一つからの流体の吐出を引き起こすよう作動可能である。図１Ａ〜１Ｃに示される特定の例では、各作動素子２２は、膜層２０を変形させることにより、機能する。
【００５３】
膜層２０は、例えば、金属、合金、誘電材料及び／又は半導体材料等の任意の好適な材料を含んでもよい。好適な材料の例としては、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、ケイ素（Ｓｉ）、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）が挙げられる。膜層２０は、例えば、ＡＬＤ、スパッタリング、電気化学プロセス及び／又はＣＶＤ技術等の任意の好適な技法を使用して形成され得る。入口及び出口通路１２、１６に対応する開口は、例えば、次に、開口を、エッチング若しくは切断して、パターン化膜層２０を形成する膜２０において材料の最初の層を形成することにより、又はパターニング／マスキング技法を使用して、膜層２０と同時に開口（場合により、他のパターニング）を形成することにより、提供され得る。
【００５４】
膜２０は、０．３μｍ〜１０μｍ等の用途により必要とされる任意の好適な厚さであり得る。好適な厚さの選択は、ある種の量の膜の変形を得るために必要とされる駆動電圧と釣り合い得（一般に、より厚く、それ故、より硬い膜が、特定量の変形を達成するためにより大きな駆動電圧を必要とするため）、他方、装置の信頼性及び性能パラメーターと釣り合い得る（より薄い膜は、例えば、それらが、クラッキングにより影響されやすくあり得るので、より短い寿命を有し得る）。
【００５５】
ただ一つの膜層が、図１Ａ〜１Ｃに説明される一方、複数の膜層が、他の設計で利用され得ることは注意されるべきである。様々な膜層は、例えば、膜に疲労に対する機械的堅牢性をもたらすように、異なる材料から形成されてもよい。最も単純な場合では、膜は、二重層構造を有し得るが、異なる材料の任意の好適な数の層が利用され得る。
【００５６】
膜層２０がノズル層４と対面し、液滴が、膜層２０の平面に対する法線方向において、すなわち、積層方向Ｌに平行な方向において、吐出される。
【００５７】
かかる発動は、作動素子２２への駆動波形の適用に応じて生じ得る。図１Ａ〜１Ｃに示される例では、かかる駆動波形は、各作動素子２２についての二つのそれぞれの電極により受信される。
【００５８】
より詳細には、図１Ａ及び１Ｂに示される作動素子２２は、圧電部材２４、下部電極２６及び上部電極２８を含む。
【００５９】
圧電部材２４は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含み得るが、任意の好適な圧電性材料が使用されてもよい。
【００６０】
圧電部材２４は、積層方向Ｌに対して垂直に延在する逆の表面を有する略平面であり、上部電極２８は、これらの表面の一つ上に提供され、下部電極２６は、他方上に提供される。図１Ａから見られ得る通り、下部電極２６は、圧電部材２４と膜層２０の間に配置され、一方、上部電極２８は、圧電部材を覆い、キャッピング層４０内に画定される陥凹４２に対面する。
【００６１】
キャッピング層４０は、作動素子の群、または全てについて単一の陥凹４２を画定し得るか、又は各作動素子２２についてそれぞれの陥凹４２を決め得る。かかる陥凹４２は、流体チャンバ１０、入口通路１２及び出口通路１６内の流体が流入するのを防ぐように流体密封方法で封入され得る。
【００６２】
図１Ａ〜１Ｃに示されるキャッピング層４０は、ケイ素（Ｓｉ）から形成されてもよく、例えば、シリコンウエハーから製造されてもよく、一方、陥凹４２並びに入口通路１２のより上の部分及び出口通路１６のより上の部分を含む、キャッピング層４０において提供される特徴部は、任意の好適な製作プロセス、例えば、ディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）又は化学エッチング等のエッチングプロセスを使用して形成されてもよい。ある場合では、キャッピング層４０の特徴部の少なくとも一つのサブセットは、追加プロセス、例えば、ＣＶＤ技術（例えば、ＰＥＣＶＤ）、ＡＬＤ等から形成されてもよい。さらに他の場合では、特徴部は、エッチング及び／又は追加プロセスの組み合わせを使用して形成されてもよい。
【００６３】
圧電部材２４は、任意の好適な製作技法を使用して下部電極２６上に提供され得る。例えば、ゾルゲル堆積技法、スパッタリング及び／又はＡＬＤを使用して、下部電極２６上に圧電材料の連続層を堆積させて、圧電性素子２４を形成し得る。
【００６４】
下部電極２６及び上部電極２８は、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、酸化イリジウム（Ｉｒ２Ｏ３）、Ｉｒ２Ｏ３／Ｉｒ、アルミニウム（Ａｌ）及び／又は金（Ａｕ）等の任意の好適な材料を含み得る。下部電極２６及び上部電極２８は、例えば、スパッタリング技法等の任意の好適な技法を使用して形成され得る。
【００６５】
作動素子２２に駆動波形をもたらすために、アクチュエータ構成要素１は、いくつかの電気トレース３２ａ、３２ｂを含む。かかるトレースは、上部電極２８及び／又は下部電極２６を駆動回路（示されていない）に電気的に接続し、例えば、積層方向Ｌでの法線を有する平面に延在し得る。
【００６６】
図１Ａ〜１Ｃのアクチュエータ構成要素１において、これらのトレースは、配線及びパッシベーション層３０の一部として提供され、膜層２０上に提供される。しかしながら、他の設計では、トレースは、アクチュエータ構成要素内の他の層上に提供され得る。
【００６７】
図１Ａに説明される特定の設計では、上部電極２８は、電気トレース３２ａに電気的に接続され、一方、下部電極２６は、電気トレース３２ｂに電気的に接続される。
【００６８】
電気トレース３２ａ／３２ｂは、例えば、０．０１μｍ〜１０μｍ、好ましくは、０．１μｍ〜２μｍ、より好ましくは、０．３μｍ〜０．７μｍの厚さを有し得る。
【００６９】
電気トレース３２ａ／３２ｂは、銅（Ｃｕ）、金（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、又は窒化チタン（ＴｉＮ）等の任意の好適な導電材料から形成され得る。
【００７０】
少なくとも一つのパッシベーション層３３ｂは、下部電極２６についてのトレース３２ｂを、上部電極２８についてのトレース３２ａから電気的に単離する。少なくとも一つの追加パッシベーション層３３ａは、上部電極２８についてのトレース３２を超えて延在し、下部電極２６についてのトレース３２ｂを超えて延在し得る。
【００７１】
かかるパッシベーション層は、電気トレース３２ａ／３２ｂを環境から保護して、電気トレースの酸化を低減し得る。加えて、又は代わりに、それらは、トレースと流体の接触は、短絡が生じるのを引き起こし得、及び／又はトレースを低下させ得るので、ヘッドの操作中に液滴流体から電気トレース３２ａ／３２ｂを保護する。
【００７２】
パッシベーション層３３ａ／３３ｂは、互いからトレース３２ａ／３２ｂを電気的に覆う際に補助するように誘電材料を含み得る。
【００７３】
パッシベーション層３３ａ／３３ｂは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｚｒ０２、ＳｉＮ、ＨｆＯ２等の任意の好適な材料を含んでもよい。
【００７４】
トレース３２ａ／３２ｂ及びパッシベーション層３３ａ／３３ｂの特定の構成に応じ、配線及びパッシベーション層３０は、電気ビア（示されていない）等の電気的接続をさらに含んで、電気トレース３２ａ／３２ｂを電極２６／２８とパッシベーション層３３ａ／３３ｂを通じて電気的に接続し得る。
【００７５】
配線及びパッシベーション層３０は、接着材料（示されていない）を含んで、例えば、電気トレース３２ａ／３２ｂ、パッシベーション層３３ａ／３３ｂ、電極２６、２８及び膜２０のいずれかの間で改善された結合ももたらし得る。
【００７６】
配線及びパッシベーション層３０（例えば、電気トレース／パッシベーション材料／接着材料等）は、例えば、堆積／機械技法、例えば、スパッタリング、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、レーザーアブレーション等の任意の好適な製作技法を使用して提供され得る。更に、フォトリソグラフィ技法（例えば、スパッタリング及び／又はエッチングの間にマスクをもたらすこと）等の任意の好適なパターニング技法が、必要に応じて使用されてもよい。
【００７７】
膜層２０上の電気トレース３２の実例となる構成を明確に示すためにキャッピング層４０を取り除いた、キャッピング層４０が取り付けられた側からのアクチュエータ構成要素１の平面図である図１Ｃをここで参照する。図１Ｃに示される実例となる構成において、各作動素子２２は、二つのトレース３２に電気的に接続される。図１Ｃにおいて、図１Ｃの観点で膜２０の遠い側に位置する、流体チャンバ１０、流量制限器通路１４ａ、１４ｂ及びノズル１８は、トレース３２、入口及び出口通路１２、１６並びに作動素子２２に関するそれらの向きを明確に示すために破線で描かれる。
【００７８】
図１Ｃから見られ得る通り、トレース３２は、積層方向Ｌでの法線を有する平面に延在する。図１Ａの図１Ｃとの比較から明らかである通り、入口通路１２はこの平面を横断し、各入口通路１２が、導電トレース３２間を通過する。図１Ｃが示す通り、一つのトレースが、隣接する入口通路１２の各々の対の間を通過する（対象のトレースは、入口通路１２の列の一つの側から他の側に通過する）。同様に、出口通路１６はこの平面を横断し、各出口通路１６が、導電トレース間を通過する。図１Ｃが示す通り、一つのトレース３２は、隣接する出口通路１６の各対の間を通過する（対象のトレースは、出口通路１６の列の一つの側から他の側に通過する）。
【００７９】
図１Ａ〜１Ｃに示されるアクチュエータ構成要素１は、例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）のため構造を製作するために典型的に使用されるプロセスを使用して製作されてもよい。かかる場合では、アクチュエータ構成要素１は、ＭＥＭＳアクチュエータ構成要素であると説明され得る（これは、使用される作動素子のタイプに応じて密接な関係なくそれと共に伝わる：例えば、熱性作動素子を有するアクチュエータ構成要素は、それらが電気機械的作動素子を含まないという事実にかかわらず、ＭＥＭＳアクチュエータ構成要素として当該技術分野において言及されることに注意する）。
【００８０】
図１Ｄは、図１Ａ〜１Ｃに示されるアクチュエータ構成要素１の変形バージョン１’を説明する。より具体的には、図１Ｄは、変形アクチュエータ構成要素１’のチャンバ１０の一つの長さに沿って取られた平面断面図である。図１Ｄの図１Ａとの比較から明らかである通り、図１Ａ〜１Ｃのアクチュエータ構成要素１の流体構造が変形されている。
【００８１】
より詳細には、図１Ａ〜１Ｃのアクチュエータ構成要素１、入口通路１２の各々の端は、アクチュエータ構成要素１の外部に開放する。したがって、各入口通路１２は、アクチュエータ構成要素の外側から、例えば、液滴堆積ヘッドの一部を形成するアクチュエータ構成要素に取り付けられたマニホールド構成要素から流体を受け取り、それを流体チャンバ１０に運び得る。出口通路１６の各々の端は、同様に、アクチュエータ構成要素１の外部に開放する。したがって、各出口通路１６は、チャンバ１０から受け取られた流体を、アクチュエータ構成要素の外部に、例えば、液滴堆積ヘッドの一部を形成するアクチュエータ構成要素１に取り付けられた同じ（又は追加）マニホールド構成要素に運び得る。
【００８２】
対照的に、図１Ｄに示されるアクチュエータ構成要素１’では、流体をそれから受け取るように、アクチュエータ構成要素１’の層の外部に第一の端にて、及び列内の入口通路１２の各々に第二の端にて、流体接続されている、形成された入口ポート１５が存在する。それ故、入口ポート１５は、列方向Ｒ（図１Ｄにおけるページ内に）において細長い。
【００８３】
図１Ｄからも見られ得る通り、それから流体を受け取るために列内の出口通路１６の各々の第一の端にて、及びそれに流体を供給するためにアクチュエータ構成要素１’の層の外部に第二の端にて流体接続されている、アクチュエータ構成要素１’において、形成された出口ポート１９が存在する。同様に、出口ポート１９は、列方向Ｒ（図１Ｄにおけるページ内に）において細長い。
【００８４】
図１Ｄに示される特定の設計では、入口ポート１５及び出口ポート１９が、キャッピング層４０において形成される一方、それらは、任意の好適な層で形成され得る。例えば、キャッピング層４０を覆う追加層を提供することができ、入口ポート１５及び出口ポート１９が、実質的にこの追加層内で提供される。
【００８５】
さらに、図１Ｄは、入口ポート１５及び出口ポート１９を、積層方向Ｌにおいてキャッピング層４０に途中まで延在すると説明する一方、他の例の実施形態において、入口ポート１５及び出口ポート１９のいずれか又は両方が、キャッピング層４０の全体、例えば、膜層２０への全てを貫通し得る。
【００８６】
ただ一つの入口ポート１５が、図１Ｄに示されるアクチュエータ構成要素１’において提供され、この入口ポート１５が、全入口通路１２と共通する一方、他の設計では、いくつかの入口ポート１５を提供することができ、それぞれが、流体をそれに供給するために入口通路１２の対応する群に接続されている。
【００８７】
加えて、又は代わりに、いくつかの出口ポート１９を提供することができ（図１Ｄにおいてと同様に、丁度一つの共通の出口ポート１９よりむしろ）、それぞれが、流体をそれから受け取るために出口通路１６の対応する群に接続されている。
【００８８】
図２は、第一の例示的実施形態による液滴堆積ヘッドのアクチュエータ構成要素１０１を通り取られた断面である。第一の例示的実施形態のアクチュエータ構成要素は、図１Ａ〜１Ｃを参照して、上で詳述されたアクチュエータ構成要素の最初の設計の変形である。したがって、第一の例示的実施形態のアクチュエータ構成要素１０１は、以下に示される場合を除き、図１Ａ〜１Ｃに示される最初の設計のアクチュエータ構成要素１とほぼ同じ構造及び機能を一般に有すると理解されるべきである。同様の特徴部は、図１Ａ〜１Ｃと同じ参照数を使用してだが、１００のインクリメントと共に示される。
【００８９】
第一の例示的実施形態のアクチュエータ構成要素１０１は、積層方向Ｌにおいて重なる複数のパターン化された層を含み、図２のページ内に延在する。流体チャンバ１１０の列、入口通路１１２の列、及び出口通路１１６の列は、アクチュエータ構成要素１０１の層内で形成され、これらの列の各々が、積層方向Ｌに垂直である、列方向Ｒに延在する。
【００９０】
図２の断面は、アクチュエータ構成要素１０１の流体チャンバ基板層２０２を通り取られ、流体チャンバ１１０、入口通路１１２、及び出口通路１１６の相対的位置を示す。
【００９１】
図面から見られ得る通り、入口通路１１２の列は、互い違いに配置され、いくつかの入口通路１１２が、入口通路オフセット方向Ｄｉにおいてそれらの隣接部からオフセットである。出口通路１１６の列は、同様に、互い違いに配置され、いくつかの出口通路１１６が、出口通路オフセット向Ｄｏにおいてそれらの隣接部からオフセットである。
【００９２】
流体チャンバ１１０の列も互い違いに配置され、いくつかの流体チャンバ１１０が、チャンバオフセット方向Ｄｃにおいてそれらの隣接部からのオフセットである。
【００９３】
図２の例示的実施形態において、流体チャンバ１１０の全てが、実質的に同じ形を有すること、及びその対応するチャンバ１１０に関する各ノズル１１８の位置が、全てのチャンバについて実質的に同じであることが、さらに示され得る。図２から明らかである通り、これは、ある種の実施形態において、流体チャンバ１１０の列と実質的に同じ方法で互い違いに配置されているノズル１１８の対応する列をもたらし得る。例えば、図２において示される通り、ノズル１１８の列に対するオフセット方向は、流体チャンバ１１０の列に対するオフセット方向Ｄｃと同じであってもよい。図２からも明らかである通り、ノズル１１８の列に対するオフセット方向は、ノズルが液滴を吐出する（図２におけるページ内に）方向に垂直である。
【００９４】
図２における入口通路１１２の配列をここで考慮すると、入口通路１１２が、群「ａ」（かかる通路は、図面において１１２ａにより示されている）及び群「ｂ」（かかる通路は、図面において１１２ｂにより示されている）に交互に割り当てられ、特定の群１１２ａ、１１２ｂ内の入口通路が、入口通路オフセット方向Ｄｉにおいて整列されることが、明らかである。
【００９５】
図２からも見られる通り、出口通路１１６は、流体チャンバ１１０であるのと同じ群「ａ」及び「ｂ」に割り当てられる（群のメンバーシップは、接尾辞「ａ」又は「ｂ」により示されている）。特定の群１１６ａ、１１６ｂ内の出口通路は、出口通路オフセット方向Ｄｏにおいて整列される。図面からも見られ得る通り、同じチャンバ２１０に対応する入口通路２１２及び出口通路２１６は、群「ａ」及び「ｂ」の同じものに割当られる。
【００９６】
図１Ａ〜１Ｃのアクチュエータ構成要素１と同様に、各入口通路１１２は、各出口通路１１６である、積層方向Ｌに略平行である方向において細長い。図２から見られ得る通り、入口通路オフセット方向Ｄｉは、各入口通路１１２の長さ方向に垂直である。結果として、図２における入口通路オフセット方向Ｄｉは、列方向Ｒと積層方向Ｌの両方に垂直である。
【００９７】
出口通路オフセット方向Ｄｏは、同様に、各出口通路１１６の長さ方向に垂直である。結果として、図２における出口通路オフセット方向Ｄｏは、列方向Ｒと積層方向Ｌの両方に垂直である。
【００９８】
図１Ａ〜１Ｃのアクチュエータ構成要素とのさらなる類似性は、各入口通路１１２が、流体チャンバ１１０の列のそれぞれ一つに流体を供給するために流体接続されていることである。逆に、各出口通路１１６は、流体チャンバ１１０の列のそれぞれ一つから流体を受け取るように流体接続されている。
【００９９】
さらに、入口通路１１２の各々の端は、対象の入口通路１１２が、アクチュエータ構成要素の外部から（例えば、液滴堆積ヘッドの一部を形成するアクチュエータ構成要素１０１に取り付けられたマニホールド構成要素から）流体を受け取り、それを流体チャンバ１１０に運び得るように、アクチュエータ構成要素１０１の外部に開放し得る。出口通路１１６の各々の端は、対象の出口通路１１６が、チャンバ１１０から受け取られた流体をアクチュエータ構成要素１０１の外部に（例えば、液滴堆積ヘッドの一部を形成するアクチュエータ構成要素１０１に取り付けられた同じ又は追加マニホールド構成要素に）運び得るように、アクチュエータ構成要素１０１の外部に同様に開放し得る。
【０１００】
代わりに、アクチュエータ構成要素１０１は、図１Ｄを参照して上で説明された通り、入口及び出口ポートを含み得、これらは、それぞれ、アクチュエータ構成要素１０１の外部から流体を受け取り、そこに流体を運ぶ。かかる入口及び出口ポートは、列方向Ｒに（及び積層方向Ｌに）垂直な十分な幅を有して、入口通路１１２及び出口通路１１６の互い違いの配置を説明し得るか、又は例えば、ジグザグ若しくは曲がりくねった形を有する入口通路１１２及び出口通路１１６の互い違いの配置に対応するように形作られ得る。
【０１０１】
図１Ａ〜１Ｃを参照して上で考察された通り、作動素子がもたらされるとき、圧力波は、ノズル１１８からの液滴の吐出を引き起こすチャンバ１１０内で生じる。作動しているチャンバ１１０内の流体内の残りの圧力波は、チャンバ１１０から離れて対応する入口通路１１２及び出口通路１１６に沿って運ばれ得る。したがって、入口通路１１２及び出口通路１１６は、作動しているチャンバ１１０から離れて残りのエネルギーを先導するよう作動し得る。
【０１０２】
出願人は、チャンバ１１０に密に近接するマニホールドチャンバを有する代替のアクチュエータ構成要素設計において計算モデリングを実行した。かかるモデリングは、液滴流体内の圧力波が、有意な量のエネルギーを作動したチャンバからその隣接部に移動し得ることを示す。この移動されたエネルギーは、「混線」として知られたプロセスで、隣接するチャンバからの液滴吐出と干渉し得る。かかる混線は、例えば、隣接するチャンバ間のかかる干渉のせいで、速度のより高い変動性（高さ及び／若しくは方向に関して）、並びに／又はヘッドにより吐出された液滴のより大きな体積ををもたらし得る。
【０１０３】
対照的に、かかるモデリングは、作動しているチャンバ１１０から離れた残りのエネルギーを先導し得る各チャンバについて個々の入口及び／又は出口通路１１２／１１６を有する、図２において示されるもののようなアクチュエータ構成要素設計が、隣接するチャンバ間の干渉又は混線をより少なく経験し得ることを示す。これは、特に、各入口及び／又は出口通路１１２／１１６の長さが、少なくとも１００μｍである場合であることが見出されており、各入口及び／又は出口通路１１２／１１６の長さが、少なくとも２００μｍである場合、さらなる利点が潜在的にもたらされる。
【０１０４】
しかしながら、かかるモデリングは、図１Ａ〜１Ｃに説明されるアクチュエータ構成要素１が、入口（又は出口）通路内の圧力波からの有意な量のエネルギー（流体チャンバ内の圧力波から生じる）の隣接する入口（又は出口）通路への移動を、それらの通路を隔てる壁１３、１７の横への移動によって、経験し得ることも示す。隔てる壁１３、１７のかかる横への移動は、隣接する入口（又は出口）通路内の流体において圧力波を生じ、次に、それらが接続されている流体チャンバに移動され得る。結果として、混線は、図１Ａ〜１Ｃに説明されるアクチュエータ構成要素設計においてある程度まで問題のままである。
【０１０５】
この問題を処理する一つの方法は、列方向Ｒにおけるチャンバ及び入口／出口通路の間隔を増加させることである。しかしながら、これは、必然的に、アクチュエータ構成要素についてより低い解決をもたらす（他のものが等しい）。
【０１０６】
図２のアクチュエータ構成要素は、異なる方法で混線問題を処理する。具体的には、入口及び出口通路１１２、１１６の列を互い違いに配置することにより、隣接する入口通路と隣接する出口通路の間のより少ない重複が存在し、隣接する通路間の壁１１３、１１７を通って移動するとき、有意に高い抵抗性と合致するアクチュエータ構成要素内の構造上の振動をもたらす。異なって置くと、壁１１３、１１７は、構造上硬い。
【０１０７】
さらに、列方向Ｒから見られるとき、隣接する入口通路１１２又は出口通路１１６間の重複の範囲が考慮されるなら、これは、図２の例示的実施形態において特に狭いことは理解されるべきである。これは、各入口通路１１２の長さ方向に垂直である入口通路オフセット方向Ｄｉ、及び同様に、各出口通路１１６の長さ方向に垂直である出口通路オフセット方向Ｄｏの結果である。したがって、オフセット方向が、入口又は出口通路の長さ方向に垂直であるとき、少量のオフセットでさえ、隣接するチャンバ間で、列方向から見られる、重複の範囲の有意な増加をもたらす。可能性のある結果は、その隣接部における振動から一つの通路１１２／１１６の防護は、特に有効であることである。
【０１０８】
さらに、図２の例示的実施形態により提供される混線の低減が、実験的に示された。具体的には、概して図１Ａ〜１Ｃ及び図２に図示された設計のように製造されたアクチュエータ構成要素が試験されるとき、後者が、吐出された液滴の速度においてより少ない大きさのオーダーの変動性を経験することが見出された。具体的には、各アクチュエータ構成要素は、特定のチャンバが、第一に、その二つの隣接するチャンバの一つが、液滴を同時に吐出するとき液滴を吐出し、第二に、隣接するチャンバのどちらも、液滴を同時に吐出しないとき、液滴を吐出するように作動するように操作された。次に、二つの場合での特定のチャンバにより吐出された液滴の速度が比較されて、特定のチャンバとその隣接するチャンバの間の混線の測定値をもたらす。
【０１０９】
一般に、概して図１Ａ〜１Ｃにおいて図示された設計のように製造されたアクチュエータ構成要素で、隣接するチャンバが作動したとき、速度の２．６％の変化を経験した。対照的に、概して図２に図示された設計のように製造されたアクチュエータ構成要素で、変化は０．２３％のみであり、これは、混線の大きさの低減のオーダーを示している。
【０１１０】
上で示された通り、図２の例示的実施形態において、流体チャンバ１１０の列は、互い違いに配置される。これは、隣接するチャンバ１１０が重複する壁１１１の長さの部分ｌｗを低らす。さらに、図２に示されるもののような実施形態において、流体チャンバ１１０の列に対するオフセット方向Ｄｃが、各チャンバが伸長される方向と同じである場合、隣接するチャンバ１１０が重複する壁１１１の長さのこの部分ｌｗが、結果として、チャンバ１１０の長さより短い。より具体的には、壁１１１の重複部分の長さｌｗは、チャンバ１１０の音響長さｌａより短くてもよい。したがって、これは、アクチュエータ構成要素１０１における混線を低減するのに寄与し得る。
【０１１１】
さらに、壁１１１の重複部分ｌｗは、隣接するチャンバ１１０の中心に割り当てられない。多くの場合では、チャンバの壁の振動の基本モードは、チャンバの中心にあるか、又は近くである。したがって、隣接するチャンバの中心に割り当てられていない壁１１１の重複部分ｌｗの可能性のある結果は、振動が、壁１１１のこの重複部分を通り一つのチャンバ１１０からその隣接部にあまり有効に移されないか、及び／又はそれらが移動される場合、吐出に対してあまり効果を有しないことである。したがって、これは、アクチュエータ構成要素１０１における混線を低減するのに寄与し得る。
【０１１２】
上で示された通り、図２の例示的実施形態において、ノズル１１８の列は、互い違いに配置される。ノズルの列が互い違いに配置されている、図２に示されるもののようなアクチュエータ構成要素を含む液滴堆積ヘッドにおいて、異なる群に属する流体チャンバ１１０の発動が、異なる回数生じ得ることが予想され、異なる群の発動の一時的なオフセットが存在し得る。これは、例えば、ノズル１１８の列の互い違いの配置に関わらず、基板上の一本線上に堆積した液滴を形成するチャンバ１１０ａ、１１０ｂの異なる群により吐出された液滴を生じ得る。この一時的なオフセットの可能性のある結果は、隣接するチャンバにおいて生じた振動は、かかる振動が、流体チャンバ１１１を隔てる壁内、入口若しくは出口通路１１３、１１７を隔てる壁内、又は入口及び出口通路１１２、１１６の端に隣接するマニホールドにおける流体内であるかどうかで、恐らく構造的にあまり干渉しないことである。したがって、これは、アクチュエータ構成要素１０１における混線を低減するのに寄与し得る。
【０１１３】
図２の例示的実施形態において、互い違いに配置されている入口及び出口通路１１２、１１６の列に加えて、流体チャンバ１１０の列も互い違いに配置されるが、これは、必ずしも必須ではなく（特に、流体チャンバの列を互い違いに配置することは、ある場合では、混線に対してあまり有意な影響を有しないので）、他の実施形態において、流体チャンバは、対照的に、整列されてもよい。図３は、図２と同じ方法で、かかる実施形態によるアクチュエータ構成要素２０１を説明する。図３において、２００のインクリメント以外は、図１Ａ〜１Ｃにおけるのと同じ参照番号が使用される。
【０１１４】
図３のアクチュエータ構成要素２０１は、入口通路２１２の互い違いに配置された列及び出口通路２１６の互い違いに配置された列を含むが、流体チャンバ２１０、具体的には、流体チャンバ２１０の直線的に整列された列が、列方向Ｒに延在する直線に沿って整列される。チャンバ２１０のノズル２１８は、同様に、列方向Ｒに延在する直線に沿って整列される。
【０１１５】
図２の例示的実施形態においての通り、入口通路２１２が、群「ａ」（かかる通路は、図面において２１２ａにより示されている）及び群「ｂ」（かかる通路は、図面において２１２ｂにより示されている）と交互に割り当てられ、特定の群２１２ａ、２１２ｂ内の入口通路は、入口通路オフセット方向Ｄｉにおいて整列されている。同様に、出口通路２１６は、同じ群「ａ」及び「ｂ」に（先述の通り、群のメンバーシップは、接尾辞「ａ」又は「ｂ」により示されている）割り当てられ、特定の群２１６ａ、２１６ｂ内の出口通路は、出口通路オフセット方向Ｄｏにおいて整列される。同じチャンバ２１０に対応する入口通路２１２及び出口通路２１６は、群「ａ」及び「ｂ」の同じ一つに割り当てられる。
【０１１６】
図面から明らかである通り、流体チャンバ２１０の列の整列（図２の例示的実施形態と対照的に）、並びに入口通路２１２及び出口通路２１６の列の互い違いの配置の結果として、隣接の通路についての流量制限器通路２１４は、等しい長さのものではない。しかしながら、流量制限器通路２１４の他の特徴は、流量制限器通路２１４が、それにも関わらず、同じ抵抗及び慣性抵抗をもたらすように変動する。例えば、それらの断面積は、例えば、それらの幅及び／又は高さを変えることにより変動され得る。
【０１１７】
図２を参照して上で考察された通り、入口通路２１２及び出口通路２１６の各々の端は、それぞれ、アクチュエータ構成要素の外部から流体を受け取り、流体を運ぶように、アクチュエータ構成要素２０１の外部に開放し得る。代わりに、アクチュエータ構成要素２０１は、図１Ｄを参照して上で説明された入口及び出口ポートを含み得、これらは、それぞれ、アクチュエータ構成要素２０１の外部から流体を受け取り、そこに流体を運ぶ。先述の通り、かかる入口及び出口ポートは、列方向Ｒに（及び積層方向Ｌに）垂直な十分な幅を有して、入口通路２１２及び出口通路２１６の互い違いの配置を説明し得るか、又は例えば、ジグザグ若しくは曲がりくねった形を有する入口通路２１２及び出口通路２１６の互い違いの配置に対応するように形作られ得る。
【０１１８】
図３の例示的実施形態において、同様の方法で整列されているチャンバ２１０及びノズル２１８が、説明される一方、他の実施形態において、ノズルの列は、互い違いに配置され、チャンバの列が整列されている。
【０１１９】
図２及び３の例示的実施形態において、入口通路１１２、２１２及び出口通路１１６、２１６が、二つの群のみに割り当てられる一方、他の実施形態において、任意の好適な数の群が利用され得る。図４は、図２及び３と類似の方法で、三つの群が利用されるかかる実施形態によるアクチュエータ構成要素３０１を説明する。図４において、３００のインクリメント以外は、図１Ａ〜１Ｃにおけるのと同じ参照番号が使用される。
【０１２０】
図面からも見られ得る通り、入口通路３１２、出口通路３１６、及び流体チャンバ３１０は、全て、互い違いに配置されている。
【０１２１】
図４からも見られる通り、流体チャンバ３１０の全ては、実質的に同じ形を有し、その対応するチャンバ３１０に関する各ノズル３１８の位置が、全チャンバについて実質的に同じである。図４からもから明らかである通り、ノズル３１８の列は、流体チャンバ３１０の列と実質的に同じ方法で互い違いに配置され、流体チャンバ３１０の列と同じオフセット方向（すなわち、チャンバオフセット方向Ｄｃ）を有する。
【０１２２】
全てのこれらの三つの互い違いに配置された列のメンバーは、繰り返しパターンにより、同じ三つの群、すなわち、群「ａ」、群「ｂ」、及び群「ｃ」に割り当てられ、同じチャンバ３１０に対応する入口通路３１２及び出口通路３１６が、これらの三つの群の同じ一つに割り当てられる。より具体的には、繰り返しパターンは、群「ａ」、次に、群「ｂ」、次に、群「ｃ」への周期的割り当てである。入口通路オフセット方向Ｄｉ、出口通路オフセット方向Ｄｏ、及びチャンバオフセット方向Ｄｃは、全て、図面において示されるのと同じである。
【０１２３】
図２及び３を参照して上で考察された通り、入口通路３１２及び出口通路３１６の各々の端は、それぞれ、アクチュエータ構成要素の外部から流体を受け取り、そこに流体を運ぶようにアクチュエータ構成要素３０１の外部に開放し得る。代わりに、アクチュエータ構成要素３０１は、図１Ｄを参照して上で説明された入口及び出口ポートを含み得、これらは、それぞれ、アクチュエータ構成要素３０１の外部から流体を受け取り、そこに流体を運ぶ。先述の通り、かかる入口及び出口ポートは、列方向Ｒに（及び積層方向Ｌに）垂直な十分な幅を有して、入口通路３１２及び出口通路３１６の列の互い違いの配置を説明し得るか、又は例えば、ジグザグ若しくは曲がりくねった形を有する入口通路３１２及び出口通路３１６の列の互い違いの配置に対応するように形作られ得る。
【０１２４】
図２〜４の実施形態の各々において、全ての互い違いに配置された列に対するオフセット方向は、同じであり、これは必須ではない。これは、図５の例示的実施形態において示され、図３の例示的実施形態と概して類似し、入口通路４１２及び出口通路４１６の互い違いに配置された列、並びに流体チャンバ４１０の直線的に整列された列を有する。図５において、４００のインクリメント以外は、図１Ａ〜１Ｃにおけるのと同じ参照番号が使用される。
【０１２５】
流体チャンバ基板層４０２を通る平面の平面断面図である図５の考察から、図３の例示的実施形態と同様に、入口通路４１２の互い違いに配置された列及び出口通路４１６の互い違いに配置された列が提供されるが、流体チャンバ４１０の直線的に整列された列（流体チャンバ４１０が、列方向Ｒに延在する直線に沿って整列されている）を提供しないことは明らかである。チャンバ４１０についてのノズル４１８は、同様に、列方向Ｒに延在する直線に沿って整列される。
【０１２６】
図２〜３の例示的実施形態においての通り、入口通路４１２は、群「ａ」（かかる通路は、図面におい４１２ａにより示されている）及び群「ｂ」（かかる通路は、図面におい４１２ｂにより示されている）に交互に割り当てられ、特定の群４１２ａ、４１２ｂ内の入口通路が、入口通路オフセット方向Ｄｉにおいて整列されている。同様に、出口通路４１６は、同じ群「ａ」及び「ｂ」に（先述の通り、群のメンバーシップは、接尾辞「ａ」又は「ｂ」により示されている）割り当てられ、特定の群４１６ａ、４１６ｂ内の出口通路は、出口通路オフセット方向Ｄｏにおいて整列される。同じチャンバ４１０に対応する入口通路４１２及び出口通路４１６は、群「ａ」及び「ｂ」の同じ一つに割り当てられる。
【０１２７】
しかしながら、図３の例示的実施形態と対照的に、図５Ａ及び５Ｂにおける入口通路オフセット方向Ｄｉは、出口通路オフセット方向Ｄｏと逆である。したがって、入口通路４１２の配列は、列方向Ｒに延在する軸について出口通路４１６の配列と本質的に対称である。
【０１２８】
図面から明らかである通り、流体チャンバ４１０の列の整列（図２の例示的実施形態と対照的に）、並びに入口通路４１２及び出口通路４１６の列の互い違いの配置の結果として、隣接の通路についての流量制限器通路４１４は、等しい長さのものではない。しかしながら、全流量制限器通路が、同じ抵抗及び慣性抵抗をもたらすように、それらの断面積等の流量制限器通路４１４の他の特徴が、（例えば、それらの幅及び／又は高さを変えることにより）変動する。
【０１２９】
図２〜４を参照して上で考察された通り、入口通路４１２及び出口通路４１６の各々の端は、それぞれ、アクチュエータ構成要素の外部から流体を受け取り、そこに流体を運ぶように、アクチュエータ構成要素４０１の外部に開放し得る。代わりに、アクチュエータ構成要素４０１は、図１Ｄを参照して上で説明された通り、入口及び出口ポートを含み得、これらは、それぞれ、アクチュエータ構成要素４０１の外部から流体を受け取り、そこに流体を運ぶ。先述の通り、かかる入口及び出口ポートは、列方向Ｒに（及び積層方向Ｌに）垂直な十分な幅を有して、入口通路４１２及び出口通路４１６の互い違いの配置を説明し得るか、又は例えば、ジグザグ若しくは曲がりくねった形を有する入口通路４１２及び出口通路４１６の互い違いの配置に対応するように形作られ得る。
【０１３０】
図５の例示的実施形態において、同様の方法で整列されているチャンバ４１０及びノズル４１８が説明される一方、他の実施形態において、ノズルの列は、互い違いに配置され、チャンバの列が整列されている。
【０１３１】
図２〜５の例示的実施形態において、各チャンバについて入口通路と出口通路の両方が存在する（例えば、アクチュエータ構成要素が、再循環モードでの使用のため構成された液滴堆積ヘッドに取り込まれることを可能にする）一方、これは決して必須ではない。他の実施形態において、各チャンバについての入口通路（及び出口通路ではない）のみが存在し得る。図６Ａは、図１Ａ及び５Ａと同じ方法で、かかる実施形態によるアクチュエータ構成要素５０１を説明する。図６Ａ６Ｂにおいて、図１Ａ〜１Ｃにおいてと同じ参照数が使用されるが、５００のインクリメントが使用される。
【０１３２】
図６Ａから見られ得る通り、アクチュエータ構成要素５０１は、積層方向Ｌにおいて重なるいくつかのパターン化された層を含み、各層は、この積層方向Ｌに垂直な平面に延在する。
【０１３３】
図６Ａに示される特定のアクチュエータ構成要素５０１において、パターン化された層は、ノズル層５０４、流体チャンバ基板層５０２、膜層５２０、配線及びパッシベーション層５３０、並びにキャッピング層５４０を含む（この順）。
【０１３４】
流体チャンバ基板層５０２を通り図６Ａにおいて示される平面６Ｂで取られた断面である図６Ｂから見られる通り、流体チャンバ５１０の列及び入口通路５１２の列は、アクチュエータ構成要素５０１の層内で形成され、これらの列が、積層方向に実質的に垂直である、列方向Ｒに延在する。
【０１３５】
図６Ａにおいて示される通り、各入口通路５１２は、流体チャンバ５１０の列のそれぞれ一つの一端に流体を供給するように流体接続されている。具体的には、各入口通路５１２は、それぞれの流量制限器通路５１４を介して対応する流体チャンバ５１０の問題となる端に流体を供給する。チャンバ５１８のためのノズルは、チャンバ５１０の対向する端の近位に位置する。図６Ａに示される特定の配列において、チャンバ５１０は、一つの縦方向の端の近位に位置するノズル及び逆の縦方向の端に流体接続している入口通路と一緒に細長い。
【０１３６】
図６Ａにおいても示される通り、各入口通路５１２は、積層方向Ｌにおいて細長い。図面に示される例示的実施形態において、入口通路５１２は、膜層５２０を通り、並びに配線及びパッシベーション層５３０を貫通する。
【０１３７】
図６Ｂから見られる通り、流体チャンバ５１０の列と入口通路５１２の列の両方が、互い違いに配置され、いくつかの流体チャンバ５１０は、チャンバオフセット方向Ｄｃにおいてそれらの隣接するものからオフセットされ、一方、いくつかの入口通路５１２は、入口通路オフセット方向Ｄｉにおいてそれらの隣接するものからオフセットされる。
【０１３８】
図６Ｂから明らかである通り、流体チャンバ５１０の全てが、実質的に同じ形を有し、その対応するチャンバ５１０に関する各ノズル５１８の位置が、全チャンバについて実質的に同じである。図６Ｂからもから明らかである通り、ノズル５１８の列が、流体チャンバ５１０の列と実質的に同じ方法で互い違いに配置され、流体チャンバ５１０の列と同じオフセット方向（すなわち、チャンバオフセット方向Ｄｃ）を有する。
【０１３９】
図２、３及び５の例示的実施形態においての通り、入口通路５１２が、群「ａ」（かかる通路は、図面において５１２ａにより示されている）及び群「ｂ」（かかる通路は、図面において５１２ｂにより示されている）に交互に割り当てられ、特定の群５１２ａ、５１２ｂ内の入口通路が、入口通路オフセット方向Ｄｉに整列されている。同様に、流体チャンバ５１０は、同じ群「ａ」及び「ｂ」に（先述の通り、群のメンバーシップは、接尾辞「ａ」又は「ｂ」により示されている）割り当てられる。具体的には、各流体チャンバ５１０は、群「ａ」及び「ｂ」の、その対応する入口通路５１２と同じ一つに割り当てられる。
【０１４０】
図２〜５を参照して上で考察された通り、入口通路５１２の各々の端は、アクチュエータ構成要素の外部から流体を受け取るようにアクチュエータ構成要素５０１の外部に開放し得る。代わりに、アクチュエータ構成要素５０１は、図１Ｄを参照して上で説明された通り、一つ以上の入口ポートトを含み得、これらは、アクチュエータ構成要素５０１の外部から流体を受け取る。先述の通り、かかる入口及び出口ポートは、列方向Ｒに（及び積層方向Ｌに）垂直な十分な幅を有して、入口通路４１２の互い違いの配置を説明し得るか、又は例えば、ジグザグ若しくは曲がりくねった形を有する入口通路４１２の列の互い違いの配置に対応するように形作られ得る。
【０１４１】
図２〜６の例示的実施形態において、互い違いに配置された列に対するオフセット方向は、積層方向Ｌに垂直である一方、他の実施形態において、互い違いに配置された列に対するオフセット方向は、積層方向Ｌに平行であり得る。図７Ａ〜７Ｃは、かかる実施形態によるアクチュエータ構成要素６０１を説明する。図７Ａ〜７Ｃにおいて、図１Ａ〜１Ｃにおいてと同じ参照数が使用されるが、６００のインクリメントが使用される。
【０１４２】
図７Ａ〜７Ｃの例示的実施形態のアクチュエータ構成要素６０１は、図６Ａ〜６Ｂの例示的実施形態の変形であり、それ故に、以下で示される場合を除き、その例示的実施形態，のアクチュエータ構成要素５０１とほぼ同じ構造及び機能を一般に有すると解されるべきである。
【０１４３】
それぞれのチャンバ６１０の長さに沿った平面断面図である図７Ａ及び７Ｂから見られ得る通り、アクチュエータ構成要素６０１は、積層方向Ｌにおいて重なるいくつかのパターン化された層を含み、各層は、この積層方向Ｌに垂直な平面に延在する。
【０１４４】
図７Ａに示される特定のアクチュエータ構成要素６０１において、パターン化された層は、ノズル層６０４、流体チャンバ基板層６０２、膜層６２０、配線及びパッシベーション層６３０、並びにキャッピング層６４０を含む（この順）。
【０１４５】
図７Ａ及び７Ｂからも見られ得る通り、各チャンバ６１０に、入口通路６１２のみ（及び出口通路でない）が提供される。
【０１４６】
より詳細には、各入口通路６１２は、流体チャンバ６１０の列のそれぞれ一つの一端に流体を供給するように流体接続されている。具体的には、各入口通路６１２は、それぞれの流量制限器通路６１４を介して対応する流体チャンバ６１０の問題となる端に流体を供給する。チャンバ６１０についてのノズル６１８は、チャンバ６１０の逆の端に位置する。図７Ａ〜７Ｃに示される特定の配列において、チャンバ６１０は、一つの縦方向の端に位置するノズル６１８及び逆の縦方向の端に流体接続している入口通路と共に細長い。
【０１４７】
図６Ａ〜６Ｂの例示的実施形態と対照的に、各入口通路６１２は、一般に、流体チャンバ６１０の対応する一つの長さに略平行に延在する。
【０１４８】
図６Ａ〜６Ｂの例示的実施形態にさらに対照的に、入口通路６１２の列は、互い違いに配置される一方、流体チャンバ６１０の列は、直線的に整列される。具体的には、流体チャンバ６１０の列は、列方向Ｒ（図７Ａ及び７Ｂのページ内）に延在する直線に沿って整列される。これは、図７Ａの７Ｂとの比較から明らかであり、一方、図７Ｂに示される入口通路６１２ｂは、図７Ａに示される入口通路６１２ａから積層方向Ｌにおいてオフセットであり、対応する流体チャンバ６１０は、積層方向Ｌにおいて整列される。
【０１４９】
図２、３、５及び６の例示的実施形態においての通り、入口通路６１２が、群「ａ」（かかる通路は、図面において６１２ａにより示されている）及び群「ｂ」（かかる通路は、図面において６１２ｂにより示されている）に交互に割り当てられ、特定の群６１２ａ、６１２ｂ内の入口通路が、積層方向Ｌである、入口通路オフセット方向Ｄｉにおいて整列されていることに注意されるべきである。
【０１５０】
しかしながら、図２、３、５及び６の例示的実施形態と対照的に、特定の群に割り当てられた入口通路６１２は、層のそれぞれの異なるサブセットにおいて形成される。したがって、群「ａ」に割り当てられた入口通路６１２ａが形成される層のサブセットは、群「ｂ」の入口通路６１２が形成される層のサブセットと異なる。
【０１５１】
より具体的には、図７Ａ〜７Ｃから明らかである通り、群「ａ」に属する入口通路６１２ａは、流体チャンバ基板層６０２内で提供され、ここで、それらは、膜層６２０に平行に（及び図７Ａのページ内に、列方向Ｒに垂直に）延在する。
【０１５２】
図７Ｂにおいて示される通り、図７Ａ〜７Ｃの特定の例示的実施形態において、群「ｂ」に属する入口通路６１２ｂは、キャッピング層６４０ないで実質的に提供され、ここで、それらが、膜層６２０に平行に（及び図７Ｂのページ内に、列方向Ｒに垂直に）延在する。図７Ｂからも見られる通り、群「ｂ」の入口通路６１２ｂの各々は、流量制限器通路６１４の対応する一つと接続するように膜層６２０を通り一つの端にて延在する。
【０１５３】
膜層６２０に関して二つの群の入口通路の向きが、膜層６２０上の電気トレース６３２の実例となる構成を明確に示すためにキャッピング層６４０を取り除き、キャッピング層６４０が取り付けられた側からのアクチュエータ構成要素６０１の平面図である、図７Ｃによりさらに説明される。図７Ｃにおいて、図７Ｃの観点で膜６２０の遠い側に位置する、流体チャンバ６１０、流量制限器通路６１４及びノズル６１８は、トレース６３２、入口通路６１２、及び作動素子６２２に関するそれらの向きを明確に示すために破線で描かれる。
【０１５４】
図７Ｃに示される実例となる構成において、各作動素子６２２は、二つのトレース６３２に電気的に接続される。図７Ｃから明らかである通り、トレース６３２は、積層方向Ｌでの法線を有する平面に延在する。さらに、各作動素子６２２についての二つのトレース６３２は、作動素子６２２の逆の端にて開始する一方、それらは、同じ方向において、膜層６２０の同じ側に向かって延在する。これは、図１Ｃの最初の設計と対照をなし得る、ここで、作動素子２２についての二つのトレース３２は、膜層２０の逆側に向かって逆方向に延在する。
【０１５５】
図７Ａの図７Ｃとの比較から明らかである通り、群「ｂ」の入口通路６１２ｂが、この平面を横断するが、それらは、トレース３２が、膜層６２０の表面の逆側に決められるので、導電トレース３２の間を通過しない。
【０１５６】
図２〜６を参照して上で考察された通り、入口通路６１２の各々の端は、アクチュエータ構成要素の外部から流体を受け取るようにアクチュエータ構成要素６０１の外部に開放し得る。代わりに、アクチュエータ構成要素６０１は、図１Ｄに関して上で説明されたものと類似であるが、図１Ｄに示される入口ポート１５に対照的に、積層方向Ｌに関してアクチュエータ構成要素の側にて提供され得る、一つ以上の入口ポートを含み得る。入口ポートが、アクチュエータ構成要素６０１の側に提供される場合、それらは、積層方向において十分な幅を有して、入口通路６１２の列の互い違いの配置を説明し得るか、又は例えば、ジグザグ若しくは曲がりくねった形を有する入口通路６１２の列の互い違いの配置 に対応するように形作られ得る。それらの位置付けにも関わらず、かかる入口ポートは、アクチュエータ構成要素６０１の外部から流体を受け取るように構成される。
【０１５７】
図７Ａ〜７Ｃの例示的実施形態において、同様の方法で整列されているチャンバ６１０及びノズル６１８が説明される一方、他の実施形態において、ノズルの列は互い違いに配置され、チャンバの列は整列されている。
【０１５８】
図８Ａ〜８Ｃは、オフセット方向Ｄｉ、Ｄｏが、図７Ａ〜７Ｃの例示的実施形態においての通り、積層方向Ｌに平行である互い違いに配置された列を有するさらなる例示的実施形態を説明するが、しかしながら、図７Ａ〜７Ｃの例示的実施形態と対照的に、図８Ａ〜８Ｃの例示的実施形態において、各チャンバ７１０について入口通路７１２と出口通路７１６の両方が存在する（例えば、アクチュエータ構成要素７０１が、再循環モードでの使用のため構成された液滴堆積ヘッドにおいて取り込まれることが可能になる）。
【０１５９】
図８Ａ〜８Ｃにおいて、図１Ａ〜１Ｃにおいてと同じ参照数が使用されるが、７００のインクリメントが使用される。
【０１６０】
それぞれのチャンバ７１０の長さに沿った平面断面図である図８Ａ及び８Ｂから見られ得る通り、アクチュエータ構成要素７０１は、積層方向Ｌにおいて重なるいくつかのパターン化された層を含み、各層は、この積層方向Ｌに垂直な平面に延在する。
【０１６１】
流体チャンバ７１０の列、入口通路７１２の列、及び出口通路７１６の列は、アクチュエータ構成要素７０１の層内で形成され、これらの列の各々が、積層方向Ｌに垂直である、列方向Ｒに延在する。
【０１６２】
図８Ａ〜８Ｃに示される特定のアクチュエータ構成要素７０１において、パターン化された層は、ノズル層７０４、流体チャンバ基板層７０２、膜層７２０、配線及びパッシベーション層、並びにキャッピング層７４０を含む（この順）。
【０１６３】
図８Ａの図８Ｂとの比較から明らかである通り、入口通路７１２の列は、互い違いに配置され、いくつかの入口通路７１２は、積層方向Ｌと同じである、入口通路オフセット方向Ｄｉにおいてそれらの隣接部からオフセットである。出口通路７１６の列は、同様に互い違いに配置され、いくつかの出口通路７１６は、再度積層方向Ｌと同じである、出口通路オフセット方向Ｄｏにおいてそれらの隣接部からオフセットである。
【０１６４】
より具体的には、図２、３及び５の例示的実施形態においての通り、入口通路７１２は、群「ａ」（かかる通路は、図面において７１２ａにより示されている）及び群「ｂ」（かかる通路は、図面において７１２ｂにより示されている）の交互に割り当てられ、特定の群７１２ａ、７１２ｂ内の入口通路は、入口通路オフセット方向Ｄｉにおいて整列されている。同様に、出口通路７１６は、同じ群「ａ」及び「ｂ」に（先述の通り、群のメンバーシップは、接尾辞「ａ」又は「ｂ」により示されている）割り当てられ、特定の群７１６ａ、７１６ｂ内の出口通路は、出口通路オフセット方向Ｄｏにおいて整列される。同じチャンバ７１０に対応する入口通路７１２及び出口通路７１６は、群「ａ」及び「ｂ」の同じ一つに割り当てられる。
【０１６５】
しかしながら、図２、３、５及び６の例示的実施形態と対照的に、特定の群に割り当てられた入口通路７１２及び出口通路７１６は、層のそれぞれの異なるサブセットにおいて形成される。したがって、群「ａ」の入口及び出口通路７１２ａ、７１６ａが形成される層のサブセットが、群「ｂ」の入口及び出口通路７１２ｂ、７１６ｂが形成される層のサブセットと異なる。
【０１６６】
より詳細には、図８Ａ及び８Ｃから明らかである通り、図８Ａ〜８Ｃの特定の例示的実施形態において、群「ａ」に属する入口通路７１２ａは、流体チャンバ基板層７０２内で提供され、ここで、それらは、膜層７２０に平行に（及び図８Ａのページ内に、列方向Ｒに垂直に）延在する。
【０１６７】
群「ａ」に属する出口通路７１６ａは、同様に、流体チャンバ基板層７０２内で提供され、膜層７２０に平行に延在する。
【０１６８】
図８Ｂと８Ｃの比較から明らかである通り、図８Ａ〜８Ｃの特定の例示的実施形態において、群「ｂ」に属する入口通路７１２ｂは、キャッピング層７４０内で実質的に提供され、ここで、それらは、膜層７２０に平行に（及び図８Ｂのページ内に、列方向Ｒに垂直）延在する。それ故、群「ｂ」に属する入口通路７１２ｂは、膜層７２０とキャッピング層７４０の間で画定される。図８Ｂからも見られる通り、群「ｂ」の入口通路７１２ｂの各々は、流量制限器通路７１４ａの対応する一つと接続するように、膜層７２０を通り一端にて延在する。
【０１６９】
群「ｂ」に属する入口通路７１６ｂは、同様に、キャッピング層７４０内で実質的に提供され、同様に、膜層７２０に平行に（及び図８Ｂのページ内に、列方向Ｒに垂直に）延在する。それ故、群「ｂ」に属する出口通路７１６ｂは、膜層７２０とキャッピング層７４０の間に画定される。図８Ｂからも見られる通り、群「ｂ」の出口通路７１６ｂの各々は、流量制限器通路７１４ｂの対応する一つと接続するように、膜層７２０を通り一端にて延在する。
【０１７０】
膜層７２０に関して二つの群の入口通路７１２及び出口通路７１６の向きは、膜層７２０上の電気トレース７３２の実例となる構成を明確に示すためにキャッピング層７４０を取り除き、キャッピング層７４０が取り付けられた側からのアクチュエータ構成要素７０１の平面図である図８Ｃによりさらに説明される。図８Ｃにおいて、図８Ｃの観点で膜７２０の遠い側に位置する、流体チャンバ７１０、流量制限器通路７１４ａ、７１４ｂ及びノズル７１８は、トレース７３２、入口通路７１２、出口通路７１６、及び作動素子７２２に関するそれらの向きを明確に示すために破線で描かれる。
【０１７１】
図８Ｃに示される実例となる構成において、各作動素子７２２は、二つのトレース７３２に電気的に接続される。図８Ｃから明らかである通り、トレース７３２は、積層方向Ｌにおいて法線を有する平面に延在する。群「ｂ」の入口通路７１２ｂは、この平面を横断し、各かかる入口通路７１２ｂが、導電トレース７３２の間を通過する。図８Ｃが示す通り、一つのトレースは、群「ｂ」における隣接する入口通路７１２の各々の対の間を通過する（対象トレースが、入口通路７１２の列の一つの側から他方に通過する）。同様に、群「ｂ」における出口通路７１６ｂは、この平面を横断し、群「ｂ」における各出口通路７１６ｂは、導電トレース７３２間を通過する。図１Ｃが示す通り、一つのトレースは、群「ｂ」における隣接する出口通路７１６ｂの各対の間を通過する（対象のトレースは、出口通路７１６の列の一つの側から他方に通過する）。
【０１７２】
図８Ｃからも見られる通り、各作動素子７２２についての二つのトレース７３２は、作動素子７２２の逆の端にて開始し、膜層２０の逆側に向かって逆の方向に延在し、ここで、ボンドパッドが、駆動回路への電気的な接続のため提供され得る。これは、図７Ａ〜７Ｃの例示的実施形態と対照をなし得、ここで、作動素子６２２についての二つのトレース６３２は、膜層６２０の同じ側に向かって同じ方向に延在する。
【０１７３】
図８Ｃから明らかである通り、隣接するチャンバ７１０についてのトレース７３２は、それらが、積層方向Ｌにおいて、群「ａ」における入口通路７１２ａ又は出口通路７１６のいずれかを積載するように、走らされる。これは、トレース７３２が、群「ｂ」における入口通路７１２ｂ又は出口通路７１６ｂ内の流体に曝露される可能性を低減し得、そしてそれは、上で示された通り、配線７３２が提供される膜層７２０とキャッピング層７４０の間で画定される。
【０１７４】
図２〜７を参照して上で考察された通り、入口通路７１２及び出口通路７１６の各々の端は、それぞれ、アクチュエータ構成要素の外部から流体を受け取り、そこに流体を運ぶように、アクチュエータ構成要素７０１の外部に開放し得る。
【０１７５】
代わりに、アクチュエータ構成要素７０１は、図１Ｄに関して上で記載されたものと類似するが、図１Ｄに示される入口ポート１５及び出口ポート１９と対照的に、積層方向Ｌに関してアクチュエータ構成要素７０１の側にて提供され得る、入口及び出口ポートを含み得る。入口及び／又は出口ポートが、アクチュエータ構成要素７０１の側に提供される場合、それらは、積層方向Ｌにおいて十分な幅を有して、入口通路７１２及び出口通路７１６の列の互い違いの配置を説明し得るか、又は例えば、ジグザグ若しくは曲がりくねった形を有する入口通路７１２及び出口通路７１６の互い違いの配置に対応するように形作られ得る。
【０１７６】
それらの位置付けに関わらず、かかる入口及び出口ポートは、それぞれ、アクチュエータ構成要素７０１の外部から流体を受け取り、そこに流体を運ぶように構成される。
【０１７７】
図８Ａ〜８Ｃの例示的実施形態において、同様の方法で整列されているチャンバ７１０及びノズル７１８が説明される一方、他の実施形態において、ノズルの列は互い違いに配置され、チャンバの列は整列されている。
【０１７８】
図１〜８において、入口通路及び出口通路は、長方形の断面を有すると描かれ、断面（具体的には、入口／出口通路の長さに垂直に取られた断面）は、様々な形を取り得ることは、理解されるべきである。例えば、断面は、三角形に形作られるか、正方形に形作られるか、長方形に形作られるか、五角形に形作られるか、六角形に形作られるか、菱形に形作られるか、楕円形に形作られるか、又は円形に形作られてもよい。
【０１７９】
加えて、又は代わりに、断面は、列方向Ｒに平行の軸について対称性を有するように形作られてもよい。かかる断面の例は、図９Ａ〜９Ｃに説明される。
【０１８０】
図９Ａは、入口通路８１２が、図２、３、５、６、７及び８を参照して上で記載された二つのオフセット群、群「ａ」及び群「ｂ」に割り当てられた例を示す。図面から見られる通り、第一の群８１２ａからの各入口通路の断面の形は、列方向Ｒに平行な軸について第二の群８１２ｂからの各入口通路のものと対称である。結果として、隣接の入口通路８１２ａ、８１２ｂを隔てる壁８１３の量は、長方形の断面を有する入口通路と比較して増加する。
【０１８１】
図９Ｂは、入口通路９１２が、二つのオフセット群、群「ａ」及び群「ｂ」に同様に割り当てられるさらなる例を示す。図面から見られる通り、第一の群９１２ａからの各入口通路の断面の形は、列方向Ｒに平行な軸について第二の群９１２ｂからの各入口通路のものと対称性であるばかりでなく、かかる軸について自己対称性であもある。結果として、隣接の入口通路９１２ａ、９１２ｂを隔てる壁９１３の量は、図２に示されるもののような、長方形の断面を有する入口通路と比較して再度増加する。
【０１８２】
図９Ｃは、入口通路１０１２が、三つのオフセット群、群「ａ」、群「ｂ」、及び群「ｃ」に周期的に割り当てられた例を示す。図面から見られる通り、各入口通路の断面の形は、列方向Ｒに平行な軸について自己対称性である。結果として、長方形の断面を有する入口通路と比較して、群「ｂ」及び「ｃ」からの隣接の入口通路１０１２ｂ、１０１２ｃを隔てる壁１０１３の量である、群「ａ」及び「ｂ」からの隣接の入口通路１０１２ａ、１０１２ｂを隔てる壁１０１３の量は増加する。
【０１８３】
図１０Ａ〜１０Ｃは、流体入口及び／又は出口通路について適当な自己対称性断面の形のなおさらなる例を説明する。具体的には、図１０Ａ〜１０Ｃは、それぞれ、長方形に形作られた断面、（切頭）菱形に形作られた断面、及びスタジアムに形作られた断面を示す。
【０１８４】
次に、図１１Ａ〜１１Ｃは、それぞれ、図１０Ａ〜１０Ｃに示される断面の形への変形を説明する。より具体的には、図１１Ａ〜１１Ｃは、断面の形の各縦の側に追加の追加壁部分５０ａ、５０ｂの算入を説明する。各かかる追加部分５０ａ、５０ｂの算入は、入口通路の長さのいずれかの側での補強リブ、入口通路の長さに平行する延在する各補強リブの算入に等しい。かかる補強リブは、隣接のチャンバ間の混線をさらに低減し得る。
【０１８５】
他の実施形態において、二つより多く、又は一つのみのかかるリブが利用され得ることは、当然理解される。
【０１８６】
上の図２〜５に関して上で記載された実施形態において、入口通路の列と出口通路の列の両方が、互い違いに配置されていると記載されており、他の実施形態において、三つの列の一つのみが、互い違いに配置され得、少なくともいくつかのかかる実施形態は、それらの実施形態において両方の列を互い違いに配置することが、あまり混線をもたらし得ないが、混線のいくつかの変形を経験すると予想され得る。
【０１８７】
図２〜８に関して上で記載された実施形態において、各互い違いに割り当てられた列のメンバーが、同じ二つ以上の群に配置されるが、これは、決して必須ではない。したがって、他の実施形態において、入口通路は、例えば、三つの群に割り当てられ、出口通路が、二つの群のみに割り当てられる。さらに他の実施形態において、入口通路及び出口通路は、同じ数の群（例えば、三つ）に割り当てられ得るが、これらの群は、対象の互い違いに配置された列に特異的である。
【０１８８】
図２〜８に関して上で説明されたアクチュエータ構成要素は、例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）のため構造を製作するために典型的に使用されるプロセスを使用して製作されてもよい。かかる場合では、アクチュエータ構成要素は、ＭＥＭＳアクチュエータ構成要素であると説明され得る（これは、使用される作動素子のタイプに応じて密接な関係なくそれと共に伝わる：例えば、熱性作動素子を有するアクチュエータ構成要素は、それらが電気機械的作動素子を含まないという事実にかかわらず、ＭＥＭＳアクチュエータ構成要素として当該技術分野において言及されることに注意する）。
【０１８９】
先述の説明は、いくつかの例を提示したが、他の例及びバリエーションは、添付の請求の範囲内であると考えられることは理解されるべきである。
【０１９０】
先述の説明が、本発明の当業者の理解を支援し、かつ本発明がどのように実施され得るかを実証するいくつかの非限定的な例を提供するよう意図されていることに留意されたい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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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７】
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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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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月1日(2019.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素であって、
複数のパターン化された層であって、各層が積層方向において法線を有する平面に延在し、前記層が前記積層方向において互いに重なる、複数のパターン化された層と、
前記複数の層内に形成された流体チャンバの列であって、前記列は、前記積層方向に実質的に垂直である列方向に延在し、各流体チャンバがそれぞれのノズル及びそれぞれの作動素子を備え、前記ノズルの前記対応する一つを通り対象の前記チャンバからの流体の吐出を引き起こすよう作動可能である、流体チャンバの列と、
前記複数の層内に形成された入口通路の列であって、前記列が前記列方向に延在し、各入口通路が前記流体チャンバのそれぞれの一つに流体を供給するために流体接続される、入口通路の列と、
ａ）前記複数の層内に形成された出口通路の列であって、前記列が前記列方向に延在し、各出口通路が前記流体チャンバのそれぞれの一つから流体を受け取るために流体接続される、出口通路の列と、
ｂ）前記複数の層内に形成された入口通路の第二の列であって、前記列が前記列方向に延在し、各入口通路が前記流体チャンバのそれぞれの一つに流体を供給するために流体接続される、入口通路の列とのうち、ａ）又はｂ）のどちらかと、を備え、
入口通路の前記列及び／又は出口通路の前記列の少なくとも一つが互い違いに配置されており、それにより対象の前記互い違いに配置された列のメンバーの少なくともいくつかが、前記列方向に垂直である対象の前記互い違いに配置された列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる、液滴堆積ヘッドのためのアクチュエータ構成要素。
【請求項２】
前記流体チャンバの前記列が互い違いに配置され、それにより前記列の前記チャンバの少なくともいくつかが、前記列方向に垂直である流体チャンバの前記列に対するオフセット方向においてそれらの隣接するものからオフセットされる、請求項１に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項３】
前記層内に形成された一つ以上の入口ポートをさらに備え、各入口ポートが、それによりそこから流体を受け取るように第一の端で前記複数の層の外側に、およびそこに流体を供給するように第二の端で前記列内のいくつかの前記入口通路に流体接続される、請求項１又は２に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項４】
前記各入口ポートが、前記列方向に細長い、請求項３に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項５】
前記層内に形成された一つ以上の出口ポートをさらに備え、前記各出口ポートが、そこから流体を受け取るように第一の端で前記列内のいくつかの前記出口通路に、およびそこに流体を供給するように第二の端で前記複数の層の外側に流体接続される、請求項１〜４に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項６】
前記各出口ポートが、前記列方向に細長い、請求項５に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項７】
前記互い違いに配置された列の各々の前記メンバーが、繰り返しパターンにより、対象の前記互い違いに配置された列に対応する二つ以上の群に割り当てられ、
各互い違いに配置された列について、前記同じ群内のメンバーが対象の前記互い違いに配置された列に対する前記オフセット方向に整列され、異なる群内のメンバーが、対象の前記互い違いに配置された列に対する前記オフセット方向にある距離だけオフセットされる、請求項１〜６のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項８】
各群の前記メンバーが前記層のサブセットに形成され、前記互い違いに配置された列の少なくとも一つについて、その列の一つの群についての層の前記サブセットがその列の別の群についての前記サブセット層と異なる、請求項７に記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項９】
前記入口通路の各々が入口通路長さ方向に細長く、
前記入口通路長さ方向が前記積層方向に垂直であり、
各入口通路が、対応する入口通路壁により画定され、前記入口通路の少なくとも一群について、各入口通路壁が、前記入口通路長さ方向に略平行に延在する少なくとも一つの補強リブを含む、請求項１〜８のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１０】
前記入口通路の各々が入口通路長さ方向に細長く、
前記入口通路長さ方向が前記積層方向に平行であり、
各入口通路が、対応する入口通路壁により画定され、前記入口通路の少なくとも一群について、各入口通路壁が、前記入口通路長さ方向に略平行に延在する少なくとも一つの補強リブを含む、請求項１〜８のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１１】
前記出口通路の各々が出口通路長さ方向に細長く、
前記出口通路長さ方向が前記積層方向に垂直であり、
各出口通路が、対応する出口通路壁により画定され、前記出口通路の少なくとも一群について、各出口通路壁が、前記出口通路長さ方向に略平行に延在する少なくとも一つの補強リブを含む、請求項１〜８のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１２】
前記出口通路の各々が出口通路長さ方向に細長く、
前記出口通路長さ方向が前記積層方向に平行であり、
各出口通路が、対応する出口通路壁により画定され、前記出口通路の少なくとも一群について、各出口通路壁が、前記出口通路長さ方向に略平行に延在する少なくとも一つの補強リブを含む、請求項１〜８のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１３】
補強リブを有する各入口通路又は出口通路について、前記補強リブが対で配置され、各対のメンバーが対象の前記入口通路又は出口通路の対向する両側上に位置する、請求項９〜１２のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１４】
前記積層方向に法線を有する平面に延在し、前記複数の層の一つの上に提供される、複数の導電トレースをさらに備え、
前記導電トレースが、前記作動素子と駆動回路との間の電気的接続の少なくとも一部を提供し、
入口通路及び／又は出口通路の前記列の各々が、前記導電トレースを備える平面を横断し、前記導電トレース間を通過する、請求項１〜１３のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載のアクチュエータ構成要素を備える、液滴堆積ヘッド。
【国際調査報告】
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