(57)【要約】  マイクロバルブは、オリフィスを備えるオリフィスプレートを備える。マイクロバルブは、第一の端部および第二の端部を有する作動ビームをさらに備える。作動ビームはまた、ベース層と、ベース層上に配置される圧電材料の層と、底部電極層と、上部電極層とを備える。作動ビームの電気接続部において、圧電材料の層は、第一のビアと、第一のビア内に配置される上部電極層の一部と、第一のビアの下に配置される下部電極の一部とを備える。作動ビームは、電気接続部から延在するベース部と、ベース部から延在する片持ち梁部とを備える。片持ち梁部は、下部電極層と上部電極層との間の差動電気信号の印加に応答して、マイクロバルブの開閉のうちの一方に移動可能である。【選択図】図１
2021523332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロバルブは、
オリフィスを備えるオリフィスプレートと、
第一の端部および第二の端部を備える作動ビームと、を備え、前記作動ビームは、
ベース層と、
前記ベース層上に配置され、前記第一の端部と前記第二の端部との間の距離の少なくとも一部を延在する圧電材料の層であって、前記圧電材料の層は、その電気接続部においてそれを通るビアを画成する、圧電材料の層と、
前記圧電材料の層の第一の面上にその前記電気接続部において配置される下部電極層であって、前記下部電極層の一部は前記ビアの下に配置される、下部電極層と、
前記圧電材料の層の第二の面上にその前記電気接続部において配置される上部電極層であって、前記上部電極層の一部は前記ビアを通って配置される、上部電極層と、をさらに備え、
前記作動ビームは、前記電気接続部から前記第一の端部に向かって延在するベース部と、前記ベース部から前記第二の端部に向かって延在する片持ち梁部と、を備え、前記片持ち梁部は、前記下部電極層と前記上部電極層との間の差動電気信号の印加に応答して、前記マイクロバルブの開閉のうちの一方に移動可能である、マイクロバルブ。
【請求項２】
前記オリフィスプレート上に配置されるバルブシートをさらに備え、前記バルブシートは、オリフィスおよび流体プレナムと流体連通する開口部を画成する、請求項１に記載のマイクロバルブ。
【請求項３】
前記ビアは第一のビアであり、前記作動ビームの前記電気接続部において、前記圧電材料の層はそれを通り前記ベース層まで画成される第二のビアを備え、前記マイクロバルブはボンディングパッドをさらに備え、前記ボンディングパッドの少なくとも一部は、前記ベース層上の前記第二のビアを通って配置される、請求項１に記載のマイクロバルブ。
【請求項４】
前記ボンディングパッドは、前記第一のビアにおいて前記下部電極層の前記一部または前記上部電極層の前記一部のうちの少なくとも一つに電気的に接続するボンディングパッドリードを備える、請求項３に記載のマイクロバルブ。
【請求項５】
前記電気接続部の第一の位置において、下に配置される前記下部電極層の前記一部は不活性であり、および、前記上部電極層の前記一部は前記上部電極を形成するように活性であり、前記上部電極は前記電気接続部から前記片持ち梁部に向かって延在し、ボンディングパッドリードの一部は上部電極層の前記一部上に第一のビアにおいて配置され、それに電気的に接続する、請求項４に記載のマイクロバルブ。
【請求項６】
前記電気接続部の第二の位置において、前記上部電極層の前記一部は不活性であり、および、前記下部電極層の前記一部は下部電極を形成するように活性であり、前記下部電極は前記電気接続部から前記片持ち梁部に向かって延在し、前記ボンディングパッドリードの一部は、前記上部電極層の前記不活性部を介して前記活性下部電極に電気的に接続するように、前記上部電極層の前記不活性部上に前記第一のビアにおいて配置される、請求項４に記載のマイクロバルブ。
【請求項７】
前記ベース層は、チューニング層およびバリア層を備え、その少なくとも一部は、前記チューニング層と前記圧電材料の層との間に挿入され、前記第二のビアは、前記ボンディングパッドが前記チューニング層に接触するように、前記バリア層を通って延在する、請求項３に記載のマイクロバルブ。
【請求項８】
前記作動ビームは、前記圧電材料の層上に配置されるパッシベーション構造体をさらに備え、前記パッシベーション構造体は、前記上部電極および前記圧電材料の層を完全に覆う、請求項１に記載のマイクロバルブ。
【請求項９】
前記下部電極層は、前記電気接続部から前記作動ビームの前記ベース部にわたって連続的に延在し、前記下部電極層は、前記片持ち梁部上に配置される延長部を備える、請求項１に記載のマイクロバルブ。
【請求項１０】
前記圧電材料の層は、前記圧電材料が前記下部電極層の少なくとも一部を取り囲むように、下部電極層の横方向の端部と重なり合い、それを越えて延在する、請求項９に記載のマイクロバルブ。
【請求項１１】
前記片持ち梁部の重なり合う部分は前記オリフィスと重なり合い、前記マイクロバルブは前記重なり合う部分から前記オリフィスに向かって延在する封止部材をさらに備え、前記電気信号がない場合、前記封止部材は前記バルブシートに接触して前記マイクロバルブを閉じる、請求項２に記載のマイクロバルブ。
【請求項１２】
前記片持ち梁部は、前記ベース部から延在する第一の部分と、前記第一の部分から延在する第二の部分とを備え、前記第二の部分は、前記第一の部分とは異なる形状である、請求項１に記載のマイクロバルブ。
【請求項１３】
マイクロバルブは、
オリフィスを備えるオリフィスプレートと、
第一の端部および第二の端部を備える作動ビームと、を備え、前記作動ビームは、
ベース層と、
前記ベース層上に配置され、前記第一の端部と前記第二の端部との間の距離の少なくとも一部を延在する圧電材料の層であって、前記圧電材料の層は、その電気接続部においてそれを通りベース層までのビアを画成する、圧電材料の層と、
前記圧電材料の層の第一の面上にその前記電気接続部において配置される下部電極層と、
前記圧電材料の層の第二の面上にその前記電気接続部において配置される上部電極層と、
ボンディングパッドであって、前記ボンディングパッドの少なくとも一部は、前記ベース層上の前記ビアを通って配置され、前記ボンディングパッドは前記下部電極層または前記上部電極層のうちの少なくとも一つに電気的に接続するボンディングパッドリードを備える、ボンディングパッドと、をさらに備え、
前記作動ビームは、前記電気接続部から前記第一の端部に向かって延在するベース部と、前記ベース部から前記第二の端部に向かって延在する片持ち梁部と、を備え、前記片持ち梁部は、前記下部電極と前記上部電極との間の差動電気信号の印加に応答して、前記マイクロバルブの開閉のうちの一方に移動可能である、マイクロバルブ。
【請求項１４】
噴射アセンブリであって、
オリフィスプレートを備えるバルブ本体であって、前記オリフィスプレートはそれを通って延在する複数のオリフィスを備える、バルブ本体と、
複数のマイクロバルブであって、前記複数のマイクロバルブのそれぞれは、
第一の端部および第二の端部を備える作動ビームであって、前記作動ビームは、
ベース層と、
前記ベース層上に配置され、前記第一の端部と前記第二の端部との間の距離の少なくとも一部を延在する圧電材料の層であって、前記圧電材料の層は、その電気接続部においてそれを通るビアを画成する、圧電材料の層と、
前記圧電材料の層の第一の面上にその前記電気接続部において配置される下部電極層であって、前記下部電極層の一部は前記ビアの下に配置される、下部電極層と、
前記圧電材料の層の第二の面上にその前記電気接続部において配置される上部電極層であって、前記上部電極層の一部は前記ビアを通って配置される、上部電極層と、をさらに備え、
前記作動ビームは、前記電気接続部から前記第一の端部に向かって延在するベース部と、前記ベース部から前記第二の端部に向かって延在する片持ち梁部と、を備え、前記片持ち梁部は、前記下部電極層と前記上部電極層との間の差動電気信号の印加に応答して、前記マイクロバルブの開閉のうちの一方に移動可能である、作動ビームを備える、複数のマイクロバルブと、
前記複数のマイクロバルブのそれぞれに連結し、前記複数のマイクロバルブのそれぞれの流体貯留部を画成する、流体マニホールドと、を備える、噴射アセンブリ。
【請求項１５】
前記複数のマイクロバルブのそれぞれは、前記オリフィスプレート上に配置されるバルブシートをさらに備え、前記バルブシートは、オリフィスおよび流体プレナムと流体連通する開口部を画成する、請求項１４に記載の噴射アセンブリ。
【請求項１６】
前記ビアは第一のビアであり、前記作動ビームの前記電気接続部において、前記圧電材料の層はそれを通り前記ベース層まで画成される第二のビアを備え、前記マイクロバルブはボンディングパッドをさらに備え、前記ボンディングパッドの少なくとも一部は、前記ベース層上の前記第二のビアを通って配置され、ワイヤボンドを受けるように構成される、請求項１４に記載の噴射アセンブリ。
【請求項１７】
前記流体マニホールドは、前記複数のマイクロバルブとキャリアとの間に配置され、前記キャリアは、前記流体マニホールドおよび前記複数のマイクロバルブが配置される体積を実質的に囲む、請求項１４に記載の噴射アセンブリ。
【請求項１８】
前記流体マニホールドと前記キャリアとの間に配置されるインターポーザをさらに備える、請求項１７に記載の噴射アセンブリ。
【請求項１９】
前記流体マニホールドと前記インターポーザとの間に配置されるフレックス回路と、前記キャリアの側面に取り付けられる回路基板とをさらに備え、前記フレックス回路は、前記複数のマイクロバルブの前記作動ビームを、前記電気接続部において前記作動ビームに接続するワイヤボンドを介して回路基板に電気的に接続する、請求項１８に記載の噴射アセンブリ。
【請求項２０】
前記マイクロバルブのそれぞれは、前記オリフィスプレート上に配置されるスペーサー部材をさらに備え、前記電気接続部および前記ベース部は前記スペーサー部材上に配置される、請求項１４に記載の噴射アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年５月１１日に出願された米国仮出願第６２／６７０，２８６号の優先権および利益を主張し、その開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、概ね、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を使用して製造されるマイクロバルブの分野に関する。さらに詳細には、本開示は、工業用マーキングおよびコーディングに使用されるマイクロバルブを備える噴射アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の印刷技術にはいくつかの欠点がある。例えば、連続インクジェットプリンタには、排除するのが難しい特定の欠陥がある。インクの供給部から液滴を生成するプロセスは、例えば、望ましくない方向に（例えば、対象物から離れて）インクが滴下する原因となり、保守要件になる可能性がある。さらに、補給液は蒸発の結果として経時的に失われ、継続的な補充を必要とする。その他の保守費用、例えば劣化によるオリフィスプレートの修理も必要となる。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態は、マイクロバルブに関する。マイクロバルブは、オリフィスを備えるオリフィスプレートを備える。マイクロバルブは、第一の端部および第二の端部を有する作動ビームをさらに備える。作動ビームはまた、ベース層を備える。圧電材料の層は、ベース層上に配置され、第一の端部と第二の端部との間の距離の少なくとも一部を延在する。圧電材料の層は、その電気接続部においてそれを通るビアを画成する。下部電極層は、圧電材料の層の第一の面上にその電気接続部において配置され、下部電極層の一部は、ビアの下に配置される。上部電極層は、圧電材料の層の第二の面上にその電気接続部において配置され、上部電極層の一部は、ビアを通って配置される。作動ビームは、電気接続部から第一の端部に向かって延在するベース部と、ベース部から第二の端部に延在する片持ち梁部と、を備える。片持ち梁部は、下部電極層と上部電極層との間の差動電気信号の印加に応答して、マイクロバルブの開閉のうちの一方に移動可能である。
【０００５】
別の実施形態は、マイクロバルブに関する。マイクロバルブは、オリフィスを備えるオリフィスプレートを備える。マイクロバルブは、第一の端部および第二の端部を有する作動ビームをさらに備える。作動ビームはまた、ベース層を備える。圧電材料の層は、ベース層上に配置され、第一の端部と第二の端部との間の距離の少なくとも一部を延在する。圧電材料の層は、その電気接続部においてそれを通りベース層までのビアを画成する。下部電極層は、圧電材料の層の第一の面上にその電気接続部において配置され、上部電極層は、圧電材料の層の第二の面上にその電気接続部において配置される。マイクロバルブはまた、ボンディングパッドを備える。ボンディングパッドのうちの少なくとも一部は、ベース層上のビアを通って配置される。ボンディングパッドは、下部電極層または上部電極層のうちの少なくとも一つに電気的に接続するボンディングパッドリードを備える。作動ビームは、電気接続部から第一の端部に向かって延在するベース部と、ベース部から第二の端部に延在する片持ち梁部と、を備える。片持ち梁部は、下部電極層と上部電極層との間の差動電気信号の印加に応答して、マイクロバルブの開閉のうちの一方に移動可能である。
【０００６】
さらに別の実施形態は、噴射アセンブリに関する。噴射アセンブリは、オリフィスプレートを有するバルブ本体を備え、オリフィスプレートはそれを通って延在する複数のオリフィスを備える。噴射アセンブリは、複数のマイクロバルブをさらに備える。複数のマイクロバルブのそれぞれは、第一の端部および第二の端部を有する作動ビームを備える。作動ビームはまた、ベース層を備える。圧電材料の層は、ベース層上に配置され、第一の端部と第二の端部との間の距離の少なくとも一部を延在する。圧電材料の層は、その電気接続部においてそれを通るビアを画成する。下部電極層は、圧電材料の層の第一の面上にその電気接続部において配置され、下部電極層の一部は、ビアの下に配置される。上部電極層は、圧電材料の層の第二の面上にその電気接続部において配置され、上部電極層の一部は、ビアを通って配置される。作動ビームは、電気接続部から第一の端部に向かって延在するベース部と、ベース部から第二の端部に延在する片持ち梁部と、を備える。片持ち梁部は、下部電極層と上部電極層との間の差動電気信号の印加に応答して、マイクロバルブの開閉のうちの一方に移動可能である。噴射アセンブリは、複数のマイクロバルブのそれぞれに連結する流体マニホールドをさらに備え、複数のマイクロバルブのそれぞれのための流体貯留部を画成する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示は、添付の図と併せて以下の詳細な説明からより詳細に理解されるであろう。
【０００８】
【図１】図１は、例示的な実施形態による、ホルダー内に配置される噴射アセンブリの斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す噴射アセンブリの分解立体図である。
【図３】図３は、図１に示す噴射アセンブリの概略断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１に示す噴射アセンブリの平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、例示的な実施形態による、図１の噴射アセンブリで使用されることができる接着構造の概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、例示的な実施形態による、マイクロバルブを備える噴射アセンブリの断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、別の例示的な実施形態による、マイクロバルブを備える噴射アセンブリの断面図である。
【図６】図６は、図５Ａに示す噴射アセンブリのより詳細な図を提供する断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、例示的な実施形態による、マイクロバルブの作動ビームの断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、別の例示的な実施形態による、図７Ａの作動ビームの正面断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、例示的な実施形態による、マイクロバルブの作動ビームの第一の電気接続部の断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、例示的な実施形態による、マイクロバルブの作動ビームの第二の電気接続部の断面図である。
【図９】図９は、例示的な実施形態による、マイクロバルブの作動ビームの端部の断面図である。
【図１０】図１０は、例示的な実施形態による、マイクロバルブの作動ビームの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
例示的な実施形態を詳細に例示する図を見る前に、本出願は、発明を実施するための形態に記載される、または図に例示される、詳細にも方法にも限定されないことを理解されたい。また、用語は、説明のみを目的としており、限定するものとしてはみなされないことも理解されたい。
【００１０】
概ね、図を参照して、複数のマイクロバルブを備える噴射アセンブリを本明細書で説明する。本明細書に記載のマイクロバルブは、圧電材料の層を備える作動ビームを用いる。作動ビームは、その電気接続部において回路基板に電気的に接続する。電気接続部において、ワイヤボンドパッド（またはボンディングパッド）が作動ビーム上に配置される。ワイヤボンドパッドは、圧電材料の層に送られる電気信号（例えば、電荷、電圧、電流等）のための経路を提供するように、圧電材料の層に近接して配置される少なくとも一つの電極に導電的に接続する。作動ビームは、電気接続部から延在するベース部と、ベース部から延在する片持ち梁部とをさらに備えてもよい。片持ち梁部は、片持ち梁部が電気接続部を介して電気信号を受信することに応答して移動する余地を有するように、体積内に延在してもよい。経路を通って送られる電気信号に応答して、片持ち梁部は、その上に配置される封止部材がバルブシートに接触して流体プレナムを閉じる閉位置から、流体が流体プレナムから出てインクを対象物上に分注する開位置へと移動してもよい。
【００１１】
本明細書に記載のように、作動ビームの様々な態様は、マイクロバルブの性能および耐久性を最大化するように設計されている。例えば、様々な実施形態では、作動ビームは、圧電材料の層の第一の（例えば、底部または下部）面に配置される下部電極層（本明細書では「第一の電極層」とも呼ばれる）と、圧電材料の層の第二の（例えば、トップまたは上部）面に配置される上部電極層（本明細書では「第二の電極層」とも呼ばれる）とを備える。電気接続部において、圧電材料の層内に第一のビアが存在してもよい。下部電極層の一部は、圧電材料の層の第一の面上の第一のビアの下に配置されてもよく、上部電極層の一部は、第一のビアを通って配置されてもよく、例えば、下部電極層の部分の上方に位置してもよい。有利なことに、このようなビアは、電極層によって形成される電極間の信号伝達速度を上げ、電気信号に対する作動ビームの応答の速さを上げる。さらに、いくつかの実施形態では、第二のビアは、電気接続部において圧電層が配置されるベース層まで圧電材料の層に透設される。ボンディングパッドの少なくとも一部は、第二のビアを通ってベース層上に配置され、ワイヤボンドを受けるように構成されてもよい。本明細書に記載のように、このような構造は、電極のいずれかと接触する場合、圧電層の層を（例えば、その堆積中に）硬化させる必要性を排除する。これにより、片持ち梁部が電気信号のない場合に所望の初期位置を有するように、電極の所望の引張状態の維持を確実にする。さらに、ボンディングパッドは、圧電層よりも非常に剛性が高くかつ堅牢な表面であり、ワイヤボンドを受け入れるためのボンディングパッドに十分な強度の表面を提供するベース層上に配置される。
【００１２】
別の態様では、作動ビームの電極は、電極および圧電材料の層のパッシベーション化し易いように構成される。本明細書に記載のように、複数のマイクロバルブは、流体マニホールドまたは入力流体マニホールドに取り付けられて、対象表面上に堆積される流体（例えば、インク）を保持するための貯留部を画成してもよい。入力流体マニホールドは、ガラス、シリカ、シリコン、セラミック、プラスチック等から形成されてもよく、作動ビームに取り付けられる構造体のアーム間に画成される開口部を有する構造体を備える。いくつかの実施形態では、このようなアームのうちの一つは、片持ち梁部が貯留部を画成する開口部のうちの一つに延在するように、作動ビームのベース部に取り付けられる。つまり、片持ち梁部は、流体が配置される体積内に延在する。作動ビームの電極を流体から分離するために、パッシベーション構造体を圧電材料の層上に配置してもよい。様々な実施形態では、下部電極の範囲を定める境界（例えば、外周縁）は、作動ビームの範囲を定める境界の内側に配置される。パッシベーション構造体は、第二の電極を完全に覆うように、第二の電極上に配置されてもよい。例えば、パッシベーション構造体は、作動ビームの範囲を定める境界において、パッシベーション構造が圧電材料の層に直接接触するように、第二の電極を完全に覆ってもよい。有利なことに、このような構造は、電極の全体を流体から分離し、それによって腐食の発生を防止し、マイクロバルブ構造の高い耐久性を確実にもたらす。さらに、圧電材料の層は、上部電極層に近接する下部電極層の少なくとも一部を取り囲むように、下部電極層の横方向縁部を越えて延在し、重なり合ってもよい。これにより、下部電極層と上部電極層との間で漏れ電流が流れるのを防ぎ、これにより短絡や性能劣化を防ぐ。
【００１３】
本明細書に記載のように、用語「初期位置」は、マイクロバルブの作動ビームを説明する際に使用される場合、作動ビームへの制御信号（例えば、電荷も、電流も電圧も）を印加することなく、マイクロバルブの様々な他の構成要素に対する作動ビームの位置を記述する。言い換えれば、作動ビームが受動的な状態にある場合、初期位置は作動ビーム（およびそれに取り付けられた任意の構成要素）の位置である。当然のことながら、初期位置が作動ビームの開位置である別の実施形態が想定される。
【００１４】
ここで図１を参照すると、例示的な実施形態による、ホルダー１５０内に配置される噴射アセンブリ１００の斜視図が示されている。噴射アセンブリ１００は、キャリア１０８に取り付けられたバルブ本体１０２を備える。ホルダー１５０は、噴射アセンブリ１００を受け入れるように構成される、その中に格納された開口部を有する実質的に円形の本体を備える。ホルダー１５０の本体は、マーキングデバイスへのホルダー１５０の取り付けを容易にするために、その周縁部から延在する切欠き１１８を備えてもよい。バルブ本体１０２は、マーキングデバイスの構成要素であってもよい。例示的な一実施形態では、バルブ本体１０２は、加圧インク供給部を備える工業用マーキングデバイスで用いられる。別の実施形態では、バルブ本体１０２または本明細書に記載のマイクロバルブのいずれかは、流体がガス（例えば、空気、窒素、酸素等）を含む空気圧用途で使用されてもよい。
【００１５】
本明細書に記載のように、バルブ本体１０２は、複数のマイクロバルブに取り付けられた入力流体マニホールドを備える。マイクロバルブおよび入力流体マニホールドは、外部流体供給部から受け入れる流体を保持するように構成される流体貯留部を形成する。別の実施形態では、バルブ本体１０２は、複数の流体貯留部を画成してもよく、各流体貯留部は、複数のマイクロバルブのうちの少なくとも一部分に対応する。このような実施形態では、各流体貯留部は、多色可能な噴射アセンブリまたは多流体堆積アセンブリを提供するために、異なる色のインク（例えば、黒色、緑色、黄色、シアン等）または異なる流体で充填されてもよい。様々な実施形態では、マイクロバルブは、そこに印加される電圧に応答して移動（例えば、屈曲、湾曲、ねじれ等）し、オリフィスプレートのオリフィスにおいて流体出口を一時的に開くように構成される作動ビームを備える。結果として、液滴は、流体出口から対象物上に放出され、対象物上に所望のマーキングパターンを生成する。
【００１６】
示すように、回路基板１０４は、キャリア１０８の側面に取り付けられる。回路基板１０４は、複数の電気経路を備えてもよく、バルブ本体１０２と電気コントローラとの間の接続点を（例えば、ワイヤハーネスを介して）提供してもよい。電気コントローラは、電気経路を介して制御信号を供給し、バルブ本体１０２に備えられる複数のマイクロバルブの作動ビームの動作を制御してもよい。このようなマイクロバルブの構造および機能を、本明細書により詳細に説明する。いくつかの実施形態では、回路基板１０４自体は、マイクロバルブを作動させる制御信号を生成し、提供するマイクロコントローラを備える。
【００１７】
識別タグ１０６は、噴射アセンブリ１００に取り付けられる。いくつかの実施形態では、識別タグ１０６は、噴射アセンブリ１００に関する様々な形態の情報（例えば、製造情報、シリアル番号、バルブ較正情報、設定等）を格納するように構成される内部メモリを備える。例えば、一実施形態では、識別タグ１０６は、外部装置から所定の識別子を受信することに応答して、格納された情報を受信可能な方法で送信するよう構成される無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグである。このように、噴射アセンブリ１００に関する情報は、迅速かつ効率的に取得されてもよい。
【００１８】
ここで図２を参照すると、例示的実施形態による、噴射アセンブリ１００の立体分解図が示されている。キャリア１０８は、前面１１０、背面１１２、および側面１２４を備える。様々な実施形態では、バルブ本体１０２は、接着剤で前面１１０に取り付けられる。背面１１２は、その上に配置されるカバー１１６を有する。カバー１１６は、バルブ本体１０２を介して対象物上に堆積するための流体（例えば、インク）用の供給ポートを提供する開口部１２０を備える。例えば、いくつかの実施形態では、流体（例えば、インク）は、開口部１２０の第一の開口部を介して（例えば、入力供給ラインまたはホースを介して）バルブ本体１０２に供給され、バルブ本体１０２を通って循環され、開口部１２０の第二の開口部を介してバルブ本体１０２から吐出される。言い換えれば、流体は、流体プレナムを通って再循環される。隔壁は、開口部１２０のそれぞれに配置され、そこを通る流体送達または流体戻り針の挿入を可能にするように構成されてもよく、噴射アセンブリ１００の流体封止を維持しながら流体プレナム内へ流体の連通を可能にする。特定の実施形態では、隔壁は、開口部の第一開口部および第二の開口部のそれぞれの下に延在する単一の隔壁シートを備えてもよい。図示されていないが、いくつかの実施形態では、発熱体（例えば、抵抗素子）は、バルブ本体１０２またはキャリア１０８に近接して（例えば、その側壁の周りに、またはその側壁に連結して）配置されてもよい。発熱体を用いて、流体を所望の温度に維持するために、流体プレナム内に収容される流体（例えば、インク）を選択的に加熱してもよい。さらに、例えば、温度センサー（図示せず）、例えば熱感知抵抗器は、例えば、噴射アセンブリ１００を通って流れる流体の温度を測定するために、キャリア１０８内に設けられてもよい。
【００１９】
前面１１０は、バルブ本体１０２が前面１１０に（例えば、接着剤により）堅固に取り付けられるように、バルブ本体１０２を受け入れるように構成される空洞を備える。回路基板１０４は、側面１２４を介してキャリア１０８に取り付けられる。示すように、側面１２４は取付ペグ１２６を備える。様々な実施形態では、回路基板１０４は、取付ペグ１２６の配置に対応するように配置される開口部を備え、回路基板１０４をキャリア１０８に位置合わせするために取付ペグ１２６を受け入れるように構成される。
【００２０】
示すように、回路基板１０４は、それに取り付けられたフレックス回路１１４を有する。フレックス回路１１４は、回路基板１０４からある角度で延在し、前面１１０に近接してキャリア１０８に取り付けられる。バルブ本体１０２および回路基板１０４は、フレックス回路１１４が前面１１０の角境界の近傍に延在する場合、互いに垂直に配置される。回路基板１０４はまた、マーキングシステムコントローラから制御信号を受信するように構成される電気接続部材（例えば、ピン）を備えるコントローラインターフェース１２２を備える。
【００２１】
本明細書に記載のように、様々な実施形態では、フレックス回路１１４は流体マニホールドとキャリア１０８との間に配置されてもよく、またはインターポーザがキャリア１０８とバルブ本体１０２との間に配置されて、フレックス回路１１４と、バルブ本体１０２に備えられる複数のマイクロバルブの電極との間の電気接続の形成を容易にしてもよい。いくつかの実施形態では、フレックス回路１１４は、取付部材１４８によって前面１１０に取り付けられる。フレックス回路１１４の開口部は、キャリア１０８の隔壁と位置合わせされ、バルブ本体１０２を介して形成される流体プレナムへの流体入口を提供する。
【００２２】
ここで図３を参照すると、例示的な実施形態による、噴射アセンブリ１００の様々な構成要素の概略図が示されている。例えば、図３は、図１に示す噴射アセンブリ１００の線Ｉ−Ｉにおける断面図を示すことができる。示すように、バルブ本体１０２は、インターポーザ１７０を介してキャリア１０８の前面１１０から延在する。インターポーザ１７０は、バルブ本体１０２内で様々な構成要素の最大の性能を確実にもたらす構造支持体を提供する。示していないが、いくつかの実施形態では、適合層（例えば、シリコーンまたはゴム層）はまた、応力を緩和させるために、インターポーザ１７０の上方もしく下方に、またはスタック内の他の任意の位置に配置されてもよい。
【００２３】
バルブ本体１０２は、入力流体マニホールド１６２、および入力流体マニホールド１６２に取り付けられた複数のマイクロバルブ１６４を備える。マイクロバルブ１６４および入力流体マニホールド１６２は、加圧流体供給部から（例えば、背面１１２に取り付けられたカバー１１６内の開口部１２０を介して）受け入れた流体（例えば、インクとメイクアップ流体との組み合わせ）のための流体貯留部１６６を形成する。様々な実施形態では、流体供給部は、流体貯留部、およびキャリア１０８に連結する供給ラインを介して噴射アセンブリ１００に加圧流体を供給するように構成されるポンプを備える。様々な実施形態では、流体供給部は、マイクロバルブ１６４のうちの一つまたは複数が開いている場合、７〜１５ＰＳＩに加圧された流体を供給する。例えば、一実施形態では、流体は、約１０ＰＳＩの圧力を有する。キャリア１０８は、加圧流体を受け入れ、流体を流体貯留部１６６に供給するように構成される内部空洞を備えてもよい。様々な実施形態では、圧力差は、流体貯留部１６６と流体供給部との間で、流体をバルブ本体１０２から追い出すように維持されてもよい。
【００２４】
入力流体マニホールド１６２は、流体貯留部１６６を形成するチャネルを備えるガラス構造体を備えてもよい。一般的に、マイクロバルブ１６４は、前面１１０のオリフィスプレート上のオリフィスに対して間隔を置いて保持される作動ビームを備える。作動ビームは、制御信号（例えば、回路基板１０４上のコントローラインターフェース１２２を介して提供される電圧波形）の受信に応答して撓むように構成される圧電材料の少なくとも一つの層を備えてもよい。本明細書に記載のように、このような電気信号の印加は、マイクロバルブ１６４を開放させ、それによりオリフィスプレートで液滴が放出される。液滴は基材１９０上に噴出距離１９２噴出され、基材１９０上に所望のパターンを生成する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のマイクロバルブ１６４または任意の他のマイクロバルブによって分注される単一の流体液滴の重量は、２００ナノグラム〜３００ナノグラムの範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、分注される単一の液滴の体積は、２００ピコリットル〜３００ピコリットルの範囲であってもよい。マイクロバルブ１６４の様々な構成要素の構造および機能を、本明細書でより詳細に説明する。別の実施形態では、作動ビームは、（例えば約１ｍｍの長さを有する）ステンレススチール作動ビームを備えてもよい。さらに別の実施形態では、作動ビームは、ベース層（例えば、ベースシリコンステンレス鋼層）のいずれかの面上に配置される圧電材料の二つの層を有するバイモルフビームを備えてもよい。電気信号（例えば、電圧）は、作動ビームを対応する圧電層に向かって屈曲させるために、圧電層のいずれか一つに印加されてもよい。二つの圧電層は、同一の圧電材料または異なる圧電材料を備えてもよい。特定の実施形態では、オリフィスに向かってまたはオリフィスから離れる所定の距離に作動ビームを屈曲または湾曲させるように、異なる電気信号を圧電層のそれぞれに印加してもよい。
【００２５】
本明細書に記載の実施形態は、圧電材料を含む作動ビームを一般的に説明するが、別の実施形態では、任意の別の作動機構が使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、作動ビームは、作動ビームを移動させるための容量性カップリングを備えてもよい。別の実施形態では、作動ビームは、静電カップリングを備えてもよい。さらに別の実施形態では、作動ビームは、ビームを移動させるための磁気カップリング（例えば、電磁石によって作動させる電磁構造）を備えてもよい。さらに別の実施形態では、作動ビームは、温度変化に応答して移動するように構成される温度感受性のバイメタル板を備えてもよい。
【００２６】
インターポーザ１７０は、一般的にバルブ本体１０２の様々な部分に剛性を付加する。例えば、インターポーザ１７０を、バルブ本体１０２の構成要素（例えば、オリフィスプレート、作動ビーム等）よりも剛性が高いように構成し、このような構成要素を互いに取り付けることによって、誘発される応力を相殺してもよい。例えば、インターポーザ１７０は、キャリア１０８をバルブ本体１０２に取り付けるために使用される接着剤によって誘発される応力を相殺するために、バルブ本体１０２に取り付けられてもよい。さらに、インターポーザ１７０は、入力流体マニホールド１６２とマイクロバルブ１６４との間の界面で応力を相殺してもよい。
【００２７】
ここで図４を参照すると、例示的実施形態による、噴射アセンブリ１００の平面図が示されている。図４Ａは、図２に示すバルブ本体１０２の線ＩＩにおける平面図を示している。つまり、図４Ａは、入力流体マニホールド１６２とオリフィスプレートとの間の界面における断面図を示す。入力流体マニホールド１６２は、第一の開口部１７２および第二の開口部１７４を備える。第一の開口部１７２は、複数のマイクロバルブ１６４を露出して流体供給部から受け入れる流体を保持するように構成される流体貯留部１６６を形成する。
【００２８】
示される実施例では、複数のマイクロバルブ１６４は、位置合わせされた複数の作動ビーム１７６を備える。複数の作動ビーム１７６のそれぞれは、その端に配置される封止部材１７８を有する。いくつかの実施形態では、封止部材１７８は、オリフィスプレート内のオリフィスに配置されるバルブシートと位置合わせされ、かつ接触し、いかなる電気信号も存在せずに流体貯留部１６６内に収容された流体が流体貯留部１６６から漏れ出るのを防止する。噴射アセンブリ１００は、５２個のマイクロバルブ１６４を形成する５２個の作動ビーム１７６を備えることが示されている。
【００２９】
様々な実施形態では、複数の作動ビーム１７６のそれぞれは、第一の開口部１７２と第二の開口部１７４との間の境界の下に配置される部材から延在する。前記部材のそれぞれは、第二の開口部１７４を介して露出する電気接続部を備えてもよい。接着パッド１８０（本明細書では「電気接触パッド１８０」とも呼ばれる）は、電気接続部のそれぞれに配置される。ワイヤは、電気接触パッド１８０を介して、電気接続部のそれぞれをコントローラインターフェース１２２に電気的に接続する。つまり、電気信号は、電気接触パッド１８０を介して作動ビーム１７６の各々によって受信されてもよい。別の実施形態では、テープ自動ボンディング（ＴＡＢ）を用いて、電気接触パッド１８０を介して電気接続部のそれぞれをコントローラインターフェース１２２に電気的に接続してもよい。
【００３０】
第一の開口部１７２と第二の開口部１７４との間の境界は、電気接触パッド１８０を、流体開口部１７２によって形成される貯留部内に収容される流体から分離する。また有利なことに、電気接触パッド１８０は、入力流体マニホールド１６２の下に配置される。これは、作動ビーム１７６間の電気接続がキャリア１０８の内部に配置され、劣化および外部汚染から保護されることを意味する。
【００３１】
電気接触パッド１８０を流体貯留部１６６に収容される流体から分離するために、接着構造体１８２は、入力流体マニホールド１６２上に配置される。接着構造体１８２は、入力流体マニホールド１６２をオリフィスプレートに連結する。図４Ａに示すように、接着構造体１８２は、第一の開口部１７２および第二の開口部１７４のそれぞれの周りに「レーストラック」を形成する。レーストラックは、入力流体マニホールド１６２とオリフィスプレートとの間に漏れ出る流体のためのバリアを提供し、および粒子が入力流体マニホールドに入るのを防止する。レーストラック型接着構造体１８２は、入力流体マニホールド１６２側またはオリフィスプレート側のうちの一方または両方に存在してもよい。例えば、レーストラックは、第一の開口部１７２および第二の開口部１７４のそれぞれの周りに、接着剤材料（例えば、ネガ型フォトレジスト、例えば、商品名ＳＵ−８で市販のビスフェノールＡノバラクグリシジルエーテル系フォトレジスト、またはポリメチルメタクリレート、ポリジメチルシロキサン、シリコーンゴム等）のいくつかの同心矩形ループで構成されてもよい。接着材料のセグメントは、矩形ループの複数のセグメントを横切って切断し、漏れ出る流体を受け入れる区画を形成してもよい。このような接着構造体１８２は、マイクロバルブ１６４と電気接触パッド１８０との間の流体分離を容易にする。別の実施形態では、接着構造体１８２は、シリコンから形成され、融着、レーザーボンディング、接着剤、スティクション等により、入力流体マニホールド１６２をオリフィスプレートに接合するために使用される。接着構造体１８２は、入力流体マニホールド１６２およびそれに連結するバルブ本体１０２上に配置されてもよく、バルブ本体１０２およびそれに連結する入力流体マニホールド１６２上に配置されてもよく、または入力流体マニホールド１６２およびバルブ本体１０２のそれぞれの上に二つを連結する前に配置されてもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態では、接着構造体１８２は、通気されてもよい。例えば、図４Ｂは、接着構造体１８２ｂの概略図を示す。接着構造体１８２ｂは、ＳＵ−８、シリコン、または任意の他の好適な材料から形成されてもよく、接着構造体がレーストラック形状を有するように、複数のループ１８９ｂを備える。入力流体マニホールド１６２を取り囲む接着構造体１８２ｂの複数のループ１８９ｂのうちの最も内側のループは、閉ループを形成する。これに対して、最も内側のループの半径方向外側に配置される複数のループ１８９ｂの残りの部分は、通気孔１８３ｂ、例えばその中に画成されるスロットまたは開口部を備える。通気孔１８３ｂは、接着構造体１８２ｂの複数のループ１８９ｂの間に閉じ込められる場合がある空気が通気孔１８３ｂを通って漏れ出ることを可能にすることによって、入力流体マニホールド１６２のオリフィスプレートへ接合し易くしてもよい。図４Ｂは、通気孔１８３ｂが互いに半径方向に位置合わせされ、各ループの角に位置することを示す。別の実施形態では、一つのループの１または複数の通気孔１８３ｂは、隣接するループに画成される通気孔から放射状にオフセットされてもよい。
【００３３】
図４Ｂに示すように、接着構造体１８２ｂの各ループの角は、丸みを帯びてもよい。さらに、噴射アセンブリ１００に備えられる入力流体マニホールド１６２の角部、インターポーザ１７０、フレックス回路１１４、または任意の別の層もしくは構成要素は、例えば、鋭利な角部で生じる可能性がある応力集中を低減するために、丸みを帯びてもよい。
【００３４】
ここで図５Ａを参照すると、例示的な実施形態による、マイクロバルブ２３０を備える噴射アセンブリ２００の断面図が示されている。いくつかの実施形態では、噴射アセンブリ２００は、図１、２、３、および４Ａ−Ｂに関して説明した噴射アセンブリ１００の例示的実施形態である。示すように、噴射アセンブリ２００は、構造層２２２を介してバルブ本体２９８に取り付けられたキャリア２０２を備える。いくつかの実施形態では、キャリア２０２は、構造層２２２を備えてもよい。
【００３５】
キャリア２０２は、上部２０４、および上部２０４の縁から延在するハウジング部２０６を備える。上部２０４は、加圧インクが供給される隔壁２０８を備える。ハウジング部２０６は、バルブ本体２９８が中に配置される空洞を画成する。バルブ本体２９８は、入力流体マニホールド２１０およびマイクロバルブ２３０を備える。示すように、入力流体マニホールド２１０およびマイクロバルブ２３０は、隔壁２０８を介して外部流体供給部から受け入れる加圧流体の体積を保持するように構成される貯留部３００を画成する。様々な実施形態では、貯留部３００内に保持される加圧流体は、液体状態にあるインクおよび別の流体の組み合わせである。
【００３６】
キャリア２０２は、プラスチック、セラミック、または任意の他の好適な材料で形成されてもよい。キャリア２０２は、バルブ本体２９８に構造支持体を設けることによって、噴射アセンブリ２００を動作し易くする。例えば、いくつかの実施形態では、バルブ本体２９８の周縁部は、ハウジング部２０６の内面に配置される接着剤の層３０２によりハウジング部２０６に取り付けられる。このような接着剤は、マイクロバルブ２３０と入力流体マニホールド２１０との間の所望の相対的位置決めを維持し易くする。
【００３７】
様々な実施形態では、入力流体マニホールド２１０は、噴射アセンブリ２００の別の構成要素への取り付け前に予め形成される。入力流体マニホールド２１０は、（例えば、ガラス、シリコン、シリカ等から形成される）任意の好適な厚さ（例えば、５００ミクロン）を有する本体３１０によって形成される。示すように、入力流体マニホールド２１０は、第一のアーム３３０、第二のアーム３３２、および第三のアーム３３４を備えるように予め形成されている。本明細書で使用する用語「アーム」は、入力流体マニホールド２１０を記載するために使用される場合、入力流体マニホールド２１０に含まれる開口部を分離する構造を説明するために使用される。したがって、アーム３３０、３３２、および３３４は、任意の好適な形状を有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、アーム３３０、３３２、および３３４は、実質的に平面の側面を有する実質的に矩形形状である。別の実施形態では、側面は、アーム３３０、３３２、および３３４は、実質的に台形形状であるように角度付けられてもよい。アーム３３０、３３２、および３３４は、任意の好適な方法（例えば、ウェットエッチングまたはドライエッチング、例えばディープ反応性イオンエッチング）を用いて、構造体（例えば、シリコンまたはガラス構造体）内に開口部を作製することによって形成されてもよい。
【００３８】
示すように、第一のチャネル２１２はアーム３３０と３３２とを互いに分離し、第二のチャネル２１４はアーム３３２と３３４とを互いに分離する。示す実施形態では、第一のチャネル２１２と第二のチャネル２１４は、実質的に直線状で互いに平行であるが、入力流体マニホールド２１０は、その上に配置されるマイクロバルブの配置のために必要に応じて配置されてもよい。第一のチャネル２１２は、マイクロバルブ２３０の作動ビーム２４０の片持ち梁部３０８の長さ３１２と所定の関係を有する幅３０４、例えば約５００〜１，０００ミクロンの範囲、を有するように形成される。例えば、第一のチャネル２１２は、片持ち梁部３０８の所望の長さ３１２よりも閾値量だけ大きい幅３０４を有するように形成されてもよい。第二のチャネル２１４は、作動ビーム２４０とフレックス回路２１６との間に、その間に延在するワイヤボンド２２０を介して形成される電気接続のための手段を提供する。有利なことに、このような配置を用いて、作動ビーム２４０とフレックス回路２１６との間の電気接続を内部に取り込む。言い換えると、このような構成要素間の電気接続は、キャリア２０２の外部ではなく、したがって劣化に対して脆弱性が低い。様々な実施形態では、第一のチャネル２１２および／または第二のチャネル２１４は、傾斜した側壁を有してもよい。
【００３９】
示すように、第二のチャネル２１４は、封入剤２１８で実質的に充填される。封入剤２１８は、エポキシタイプまたは任意の他の好適な材料を含んでもよい。封入剤２１８は、ワイヤボンド２２０とフレックス回路２１６と作動ビーム２４０との間に形成される電気接続を覆い、ワイヤボンド２２０を物理的損傷、湿気、および腐食から保護するように構成される。したがって、封入剤２１８は、フレックス回路２１６と作動ビーム２４０との間の適切な電気接続の維持を確実にして、作動ビーム２４０にそれを動かすために電気制御信号を提供し易くし、マイクロバルブ２３０を開閉させる。
【００４０】
第二のアーム３３２は、貯留部３００に収容される流体が電気接続部に到達するのを防止するバリアとして機能する。つまり、入力流体マニホールド２１０は、外部流体供給部から受け入れる加圧流体用の貯留部３００と、加圧流体と噴射アセンブリ２００内に収容される任意の電気接続部との間の絶縁バリアとの両方の機能をする。第一チャネル２１２および第二のチャネル２１４は、（例えば、サンドブラスト、物理的または化学的エッチング、ドリル加工等による）任意の好適なプロセスを用いて形成されてもよい。いくつかの実施形態では、入力流体マニホールド２１０は、ガラスで構成されるよりもむしろ、シリコン、シリカ、セラミック、または任意の他の好適な材料で構成される。いくつかの実施形態では、入力流体マニホールド２１０は、ガラスフリット、はんだ、または任意の他の好適な接着剤によりマイクロバルブ２３０に接合してもよい。
【００４１】
図５Ａを引き続き参照すると、マイクロバルブ２３０は、作動ビーム２４０に取り付けられたオリフィスプレート２５０を備える。オリフィスプレート２５０は、任意の好適な材料、例えば、ガラス、ステンレス鋼、ニッケル、電気めっきされた金属（例えば、ステンレス鋼）の別の層を有するニッケル、ポリイミド（例えば、カプトン）、またはネガ型フォトレジスト（例えば、ＳＵ−８、ポリメチルメタクリレート等）から形成されてもよい。いくつかの実施形態では、オリフィスプレート２５０は実質的に平坦であってもよく、例えば、オリフィスプレート２５０が実質的に撓みもねじれも無いように、少なくとも１５ｍｍのオリフィスプレート２５０の長さおよび幅にわたって３ミクロン未満の変動係数の平坦性を有してもよい。さらに、オリフィスプレート２５０は、任意の好適な厚さを有してもよい。いくつかの実施形態では、オリフィスプレート２５０は、３０ミクロン〜６０ミクロンの範囲（３０、４０、５０、または６０ミクロン）の厚さを有してもよい。別の実施形態では、オリフィスプレート２５０は、１００ミクロン〜４００ミクロンの範囲（例えば、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、または４００ミクロン）の厚さを有してもよい。より厚いオリフィスプレート２５０は、より平坦なオリフィスプレートを実現し易くしてもよい。
【００４２】
オリフィスプレート２５０は、実質的に平面状であり、その表面の間に延在するオリフィス２６０を備える。様々な実施形態では、オリフィス２６０は、実質的に円筒形であり、オリフィスプレート２５０の表面に垂直または実質的に垂直である中心軸を有する。バルブシート２７０は、オリフィス２６０に近接するオリフィスプレート２５０の内面３１６上に配置される。様々な実施形態では、バルブシート２７０は、オリフィス２６０を囲むまたは実質的に囲む適合材料からなる。いくつかの実施形態では、バルブシート２７０は、エポキシ系接着剤、例えばＳＵ−８フォトレジストで構成される。別の実施形態では、バルブシートは、成形可能なポリマー、例えばポリジメチルシロキサンまたはシリコーンゴムから形成されてもよい。さらに別の実施形態では、バルブシート２７０は、非適合材料、例えばシリコンから形成されてもよい。いくつかの実施形態では、適合層、例えば金層は、作動ビーム２４０が接触するバルブシート２７０の表面上に配置されてもよい。バルブシート２７０は、オリフィス２６０と実質的に位置合わせされた内部開口部３１８を画成し、貯留部３００内に収容される加圧流体のための出口を形成する。特定の実施形態では、バルブシート２７０は除外される場合がある。
【００４３】
示すように、作動ビーム２４０は、第一の端部３３６と第二の端部３３８との間の長さで延在する。作動ビーム２４０は、第一の端部３３６から第二のチャネル２１４の境界まで延在する末端部３２８を備える。示すように、末端部３２８は、第一のアーム３３０の表面を介して（例えば、接着層により）入力流体マニホールド２１０に取り付けられる。末端部３２８は、スペーサー部材２８０上に配置される。つまり、末端部３２８は、スペーサー部材２８０と第一のアーム３３０との間に挟まれる。様々な実施形態では、末端部３２８は、それを通って連続的に延在する、図７Ａ〜Ｂに関して説明する層のそれぞれを備える。しかし、別の実施形態では、図７Ａ〜Ｂに関して説明する層のいずれかは、末端部３２８内に任意の数の不連続部を備えてもよく、または備えなくてもよい。
【００４４】
作動ビーム２４０は、末端部３２８から延在する電気接続部２９４をさらに備える。示すように、電気接続部２９４は、第二のチャネル２１４に対応する領域内に延在する。言い換えると、電気接続部２９４は、スペーサー部材２８０とチャネル２１４との間に位置する。示すように、ワイヤボンド２２０は、電気接続部２９４を介して作動ビーム２４０に接続する。本明細書に記載のように、作動ビーム２４０は、その上に電気接続部２９４において配置され、電気接続を形成するボンディングパッドを有する。電気接続部を経由して、外部コントローラから生じる電気信号は、フレックス回路２１６およびワイヤボンド２２０を通って作動ビーム２４０へ伝達される。本明細書に記載のように、電気信号は、作動ビーム２４０の片持ち梁部３０８を初期位置から移動させることができる。このような動きにより、貯留部３００に収容される流体がバルブ本体２９８から所望の表面上に吐出されるように、オリフィス２６０に画成される流体出口を開けてもよい。電気接続部２９４の様々な態様は、電気信号に応答してマイクロバルブ２３０が動作し易いように構成される。このような態様を、図８Ａ〜Ｂに関してより詳細に説明する。
【００４５】
作動ビーム２４０は、電気接続部２９４から第二のアーム３３２の境界まで延在するベース部３０６をさらに備える。つまり、入力流体マニホールド２１０は、ベース部３０６と第二のアーム３３２との間に配置される接着剤により作動ビーム２４０に取り付けられる。いくつかの実施形態では、図７Ａ〜Ｂに関して説明する層のそれぞれは、ベース部３０６を通って連続的に延在する。別の実施形態では、図７Ａ〜Ｂに関して説明する層のうちの一つまたは複数は、ベース部３０６内に存在しなくてもよい。例えば、一実施形態では、パッシベーション構造体４０６および第二の電極部４０４は、ベース部３０６内に存在しない。このような実施形態では、作動ビーム２４０を第二のアーム３３２に取り付ける接着剤は、ベース部３０６内の圧電材料の層に直接接触する。代替的にまたは追加的に、図７Ａ〜Ｂに関して説明する層のいずれかは、ベース部３０６内に一つまたは複数の不連続部（例えば、ビア）を備えてもよい。
【００４６】
片持ち梁部３０８は、ベース部３０６から貯留部３００内に延在する。ベース部３０６は、スペーサー部材２８０上に配置されるため、片持ち梁部３０８は、オリフィスプレート２５０から空間的に分離される。したがって、片持ち梁部３０８は貯留部３００内に延在するので、電気接続部２９４を介して電気信号が片持ち梁部に印加された結果として、オリフィスプレート２５０に向かって曲がって、および／またはオリフィスプレート２５０から離れてもよいように、片持ち梁部３０８の両側に空間がある。スペーサー部材２８０は、作動ビームのスクイーズフィルムダンピングを防止するように構成される。
【００４７】
片持ち梁部３０８は、片持ち梁部３０８が貯留部３００の境界から所定の距離だけ延在するように、長さ３１２を有する。様々な実施形態では、所定の距離は、特に片持ち梁部３０８の一部２９２がバルブシート２７０およびオリフィス２６０と重なり合うように選択される。封止部材２９０は、オリフィス２６０と重なり合う作動ビーム２４０の一部２９２から延在する。いくつかの実施形態では、封止部材２９０は、オリフィス２６０の形状に実質的に対応する形状を有するように構成される。例えば、一実施形態では、オリフィス２６０および封止部材２９０の両方が実質的に円筒形であり、封止部材２９０がより大きい外径を有する。このような構成は、封止部材２９０とバルブシート２７０との間に封止を形成することを可能にするために、封止部材２９０が、オリフィス２６０の全体を覆い易くする。別の実施形態では、オリフィス２６０は、任意の他の形状、例えば、星形、正方形、矩形、多角形、楕円形、または非対称形状を有してもよい。特定の実施形態では、バルブシート２７０は、封止部材２９０を受けるように凹部のサイズおよび形状を画成してもよい。様々な実施形態では、オリフィスプレート２５０およびしたがってオリフィス２６０は、非湿潤（例えば、疎水性）材料、例えば、シリコンまたはテフロン（登録商標）から形成されてもよい。別の実施形態では、非湿潤（例えば、疎水性）コーティングは、オリフィス２６０の内壁上に配置されてもよい。このようなコーティングとしては、例えば、テフロン（登録商標）、ナノ粒子、親油性コーティング、または任意の他の好適なコーティングを挙げることができる。
【００４８】
様々な実施形態では、スペーサー部材２８０および封止部材２９０は、同一の材料から構成され、同等または実質的に同等の厚さ３２０および３２２（例えば、シリコン、ＳＵ−８、シリコンゴム、ポリメチルメタクリレート等）を有する。このような実施形態では、作動ビーム２４０がオリフィスプレート２５０に平行に延在する場合、スペーサー部材２８０の下面と封止部材２９０の下面は互いに位置合わせされている。作動ビーム２４０が（本明細書に記載のように）閉位置に配置される場合、封止部材２９０の表面はバルブシート２７０に接触して、オリフィス２６０に形成される流体出口を閉じる（例えば、封止部材２９０の封止面は、バルブシート２７０が存在しない場合、スペーサー部材２８０の下面の下に約２ミクロン延在するように構成されてもよい）。バルブシート２７０および封止部材２９０は、作動ビーム２４０が閉位置に配置される場合（例えば、ワイヤボンド２２０を介して電気信号が作動ビーム２４０から除去されるか、または作動ビーム２４０に印加される場合）、封止部材２９０の十分な表面積がバルブシート２７０に接触し、流体が貯留部３００からオリフィス２６０に移動するのを防止するように寸法設定されてもよい。例えば、封止部材２９０は、バルブシート２７０よりも大きい直径あるいは断面を有してもよい。いくつかの実施形態では、適合材料（例えば、金層）は、バルブシート２７０に接触するように構成される封止部材２９０の表面上に配置されてもよい。
【００４９】
片持ち梁部３０８の構造体の様々な態様は、マイクロバルブ２３０の耐久性を最大化するよう構成される。いくつかの実施形態では、図７Ａ〜Ｂに関して説明する第二の電極部４０４は、片持ち梁部３０８の実質的に全体を通って連続的に延在する。このような構造は、電気信号が実質的に片持ち梁部の全体に印加されて圧電応答を最大化できるように、片持ち梁部３０８内の上部電極と圧電材料の層との間に最大の重なり合いをもたらす。片持ち梁部３０８は貯留部３００内に延在するため、貯留部３００内に収容される流体は作動ビーム２４０に接触する。貯蔵部３００内に収容される流体（例えば、インクおよびメイクアップ流体の任意の好適な組み合わせ）は、作動ビーム２４０が構成される様々な材料を腐食する可能性がある。例えば、いくつかの実施形態では、作動ビームに含まれる電極（例えば、図７Ａ〜Ｂに関して説明する第二の電極部４０４の上部電極（以下、「第二の電極」と呼ぶ））は、流体との接触に応答して腐食する材料（例えば、白金）で構成されてもよい。したがって、マイクロバルブの耐久性を確実にするために、電極を流体から分離するための工程が実施される。例えば、図７Ａ〜Ｂに関して説明するパッシベーション構造体４０６は、パッシベーション構造体４０６が第二の電極を完全に覆うように、第二の電極上に配置されてもよい。
【００５０】
これが可能になるために、作動ビーム２４０は、第二の電極の範囲を定める（例えば、外周の）境界が、作動ビーム２４０の範囲を定める境界の内側に配置されるように構成されてもよい。例えば、作動ビーム２４０内に収容される圧電材料の層は第二の電極の外側に向かって延在してもよく、パッシベーション構造体４０６は、パッシベーション構造体４０６が第二の電極を完全に覆うように第二の電極上に配置されてもよい。言い換えると、片持ち梁部３０８の端部３４０は、作動ビーム２４０の完全なパッシベーションを促進するために第二の電極層を備えなくてもよい。こうした構造は、図７Ｂ、９、および１０に関してより詳細に説明される。
【００５１】
噴射アセンブリ２００の様々な態様は、バルブシート２７０と封止部材２９０との間の適切な封止を確実に形成するように設計される。例えば、入力流体マニホールド２１０上に配置される構造層２２２は、マイクロバルブ２３０の構成要素を互いに連結し、およびマイクロバルブ２３０をハウジング部２０６に連結する接着剤によりその上に誘起される応力から生じるオリフィスプレート２５０の撓みを防止する。様々な実施形態では、構造層２２２は、この機能を実行するためにオリフィスプレート２５０よりも高い剛性を有するように構成される。構造層２２２は、シリコンまたは任意の他の好適な材料で構成されてもよい。示すように、構造層２２２は、その主要部分から延在する突起部２２４を備える。突起部２２４は、入力流体マニホールド２１０の上面に（例えば、第一のチャネル２１２と第二のチャネル２１４の境界に）取り付けられる。特定の実施形態では、突起部２２４は省略される。封止は、例えば、構造層２２２とフレックス回路２１６との間に配置される接着剤によって突起部２２４で形成される。突起部２２４は、入力流体マニホールド２１０の上方にクリアランスを提供する。このようなクリアランスは、ワイヤボンド２２０とフレックス回路２１６との間の全ての接触点を完全に覆う封入剤２１８を配置し易くする。いくつかの実施形態では、剛性がキャリア２０２によってもたらされるように、キャリア２０２は構造層２２２を備えてもよい。
【００５２】
別の態様では、作動ビーム２４０は、閉位置にある場合、バルブシート２７０と封止部材２９０との間の界面に密封が形成されるように構成される。作動ビーム２４０は、圧電材料の少なくとも一つの層を備えてもよい。圧電材料の層は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）または任意の好適な材料を含んでもよい。圧電材料の層は、それに電気的に接続する電極を有する。様々な実施形態では、ワイヤボンド２２０は、フレックス回路２１６からの電気信号が電極を介して圧電材料の層に提供されるように、前記電極に取り付けられる。電気信号は、作動ビーム２４０をその初期位置に対して移動（例えば、屈曲、回転、湾曲等）させる。他の実施形態では、作動ビーム２４０は、（例えば、約１ｍｍの長さを有する）ステンレス鋼作動ビームを備えてもよい。さらに別の実施形態では、作動ビーム２４０は、ベース層（例えば、ベースシリコン層）のいずれかの面上に配置される圧電材料の二つの層を有するバイモルフビームを備えてもよい。電気信号（例えば、電圧）は、作動ビームを対応する圧電層に向かって屈曲させるために、圧電層のいずれか一つに印加されてもよい。二つの圧電層は、同一の圧電材料または異なる圧電材料を備えてもよい。特定の実施形態では、所定の距離に作動ビームを屈曲または湾曲させるように、異なる電気信号を圧電層のそれぞれに印加してもよい。
【００５３】
示すように、ワイヤボンド２２０は、その電気接続部２９４において作動ビーム２４０に取り付けられる。電気接続部２９４は、作動ビーム２４０内の少なくとも一つの電極に導電的に接続するボンディングパッド（例えば、金、白金、ルビジウム等から構成される）を備える。有利には、電気接続部２９４は、作動ビーム２４０の片持ち梁部から離される。言い換えると、電気接続部２９４は、入力流体マニホールド２１０と作動ビーム２４０との間の接続点に形成される封止により、噴射アセンブリ２００に収容される流体から分離される。いくつかの実施形態では、ワイヤボンド２２０および／または封入剤２１８は、オリフィスプレート２５０内に設けられる開口部を通って経路から出されてもよい。
【００５４】
様々な実施形態では、作動ビーム２４０は、閉位置がその初期位置であるように構成される。言い換えると、作動ビーム２４０内の様々な層は、貯留部内に収容される加圧流体により印加される力の結果として、オリフィス２６０に向かって作動ビームが曲がるように構成される。作動ビーム２４０内のチューニング層は、オリフィスに向かって作動ビームに湾曲を生じさせるために圧縮応力状態になるように構成されてもよい。このような湾曲の結果として、封止部材２９０は、例えば、流体出口を閉じるために作動ビーム２４０に印加される電気信号が全く存在しないで、バルブシート２７０に接触する。湾曲度は、作動ビーム２４０が初期位置にある状態で、封止部材２９０とバルブシート２７０との間の界面において密封を形成するように、特に選択されてもよい。有利なことに、このような初期封止は、噴射アセンブリ２００に収容される流体の蒸発を防止し、それは詰まりおよび他の欠陥を防止する。
【００５５】
図５Ａに示すように、作動ビーム２４０は、オリフィスプレート２５０から離れる方向に屈曲される。このような屈曲の達成は、フレックス回路２１６を介して電気信号を作動ビーム２４０へ印加することに起因する。例えば、フレックス回路２１６は、作動ビーム２４０に伝えられる電気信号を供給する外部コントローラに電気的に接続していてもよい。
【００５６】
図５Ａに例示のように、電気信号の印加は、作動ビーム２４０をその初期位置から一時的に離す。例えば、様々な実施形態では、作動ビーム２４０は、封止部材２９０の封止部材表面の一部分がバルブシート２７０の上面から少なくとも１０ミクロンであるように、オリフィス２６０から離れる方向に上方に移動する。一実施形態では、封止部材表面の中心部は、その振動パターンのピークでバルブシート２７０から約１５ミクロンである。結果として、バルブシート２７０と封止部材２９０との間に開口部が一時的に形成される。開口部は、流体体積がオリフィス２６０に入り、オリフィスプレート２５０の外表面において液滴を形成する経路を提供する。液滴は基材上に堆積され、噴射アセンブリ２００のマイクロバルブ２３０のそれぞれの作動ビーム２４０のそれぞれに送られる制御信号によって決定されるパターンを形成する。理解されるように、周波数であって、周波数により作動ビーム２４０がその初期位置からある位置、例えば図５Ａに示す位置へ移動する、周波数は、実装に応じて変化してもよい。例えば、一実施形態では、作動ビーム２４０は、約１２ｋＨｚの周波数で振動する。しかし別の実装では、作動ビーム２４０は、より低い周波数（例えば、１０ｋＨｚ）またはより高い周波数（例えば、２０ｋＨｚ）で発振してもよい。
【００５７】
ここで図５Ｂを参照すると、例示的な実施形態による、マイクロバルブ２３０ｂを備える噴射アセンブリ２００ｂの断面図が示されている。いくつかの実施形態では、噴射アセンブリ２００ｂは、図１、２、３、および４Ａ〜４Ｂに関して説明した噴射アセンブリ１００の例示的実施形態である。示すように、噴射アセンブリ２００ｂは、インターポーザ２２２ｂを介してバルブ本体２９８ｂに取り付けられるキャリア２０２ｂを備える。
【００５８】
キャリア２０２ｂは、上部２０４ｂ、および上部２０４ｂの縁から延在するハウジング部２０６ｂを備える。流体チャネル２１１ｂは、上部２０４ｂに設けられる。隔壁２０８ｂ（例えば、ゴムまたは発泡体隔壁）は流体チャネル２１１ｂの入口に配置され、フィルター２１３ｂは流体チャネル２１１ｂの出口に配置される。カバー２０３ｂ（例えば、プラスチックまたはガラスカバー）は、隔壁２０８ｂがキャリア２０２ｂとカバー２０３ｂとの間に配置され、その間に固定されるように、キャリア２０２ｂ上に配置される。開口部２０９ｂは、カバー２０３ｂ内に画成されてもよく、流体チャネル２１１ｂの入口に対応する。流体コネクター１０ｂは、カバー２０３ｂまたは流体チャネル２１１ｂの入口に連結する。流体コネクター１０ｂは、挿入針１２ｂを備え、挿入針１２ｂは、隔壁２０８ｂを貫通し、それを通って流体チャネル２１１ｂ内に配置されるように構成される。流体コネクター１０ｂは、加圧流体（例えば、インク）を、挿入針１２ｂを通して噴射アセンブリ２００ｂの入力流体マニホールド２１０ｂに注入するように構成される。さらに、フィルター２１３ｂは、流体が貯留部３００ｂ内に連通する前に、流体から粒子を濾過するように構成される。いくつかの実施形態では、挿入針１２ｂは、非湿潤（例えば、疎水性材料、例えばテフロン（登録商標））から形成されてもよく、または非湿潤でコーティングされてもよい。別の実施形態では、挿入針１２ｂは発熱体を備えてもよく、または挿入針１２ｂを加熱するように電流が挿入針１２ｂに提供されてもよく、それによってそれを通って流体が貯留部３００ｂ内に流れる。さらに別の実施形態では、金属針または任意の他の発熱体は、中に収容する流体を加熱するために、入力流体マニホールド２１０ｂ内に設けられてもよい。流体チャネル２１１ｂのみを備えると示されているが、いくつかの実施形態では、キャリア２０２ｂはまた、流体がキャリア２０２ｂから引き出されるように、すなわち、流体がキャリア２０２ｂを通って循環されるように第二の流体チャネルを画成してもよい。
【００５９】
ハウジング部２０６ｂは、バルブ本体２９８ｂが中に配置される空洞または境界を画成する。バルブ本体２９８ｂは、入力流体マニホールド２１０ｂおよびマイクロバルブ２３０ｂを備える。示すように、入力流体マニホールド２１０ｂおよびマイクロバルブ２３０ｂは、隔壁２０８ｂを介して外部流体供給部から受け入れる加圧流体の体積を保持するように構成される貯留部３００ｂを画成する。様々な実施形態では、貯留部３００ｂ内に保持される加圧流体は、液体状態にあるインクおよび別の流体の組み合わせである。
【００６０】
様々な実施形態では、入力流体マニホールド２１０ｂは、噴射アセンブリ２００ｂの別の構成要素への取り付け前に予め形成される。流体マニホールド２１０ｂは、任意の好適な厚さ（例えば、５００ミクロン）を有するガラス本体３１０ｂによって形成されてもよい。示すように、入力流体マニホールド２１０ｂは、第一のチャネル２１２ｂおよび第二のチャネル２１４ｂを備えるように予め形成されている。第一のチャネル２１２ｂは、マイクロバルブ２３０ｂの作動ビーム２４０ｂの片持ち梁部３０８ｂの長さ３１２ｂと所定の関係を有する幅３０４ｂを有するように形成される。第二のチャネル２１４ｂは、作動ビーム２４０ｂとフレックス回路２１６ｂとの間に、間に延在するワイヤボンド２２０ｂを介して形成される電気接続のための経路を提供する。
【００６１】
示すように、第二のチャネル２１４ｂは、封入剤２１８ｂで実質的に充填される。封入剤２１８は、フレックス回路２１６ｂと作動ビーム２４０ｂとの間の適切な電気接続の維持を確実にして、作動ビーム２４０ｂにそれを動かすために電気制御信号を送り易くし、マイクロバルブ２３０ｂを開閉させ、本明細書に前述したように、ワイヤボンド２２０ｂを物理的損傷または湿気から保護する。
【００６２】
第一のチャネル２１２ｂと第二のチャネル２１４ｂを分離する入力流体マニホールド２１０ｂの部分３１４ｂは、貯留部３００ｂに収容される流体が電気接続部に到達するのを防止するバリアとして機能する。つまり、入力流体マニホールド２１０ｂは、外部流体供給部から受け入れる加圧流体用の貯留部３００ｂと、加圧流体と噴射アセンブリ２００ｂ内に収容される任意の電気接続部との間の絶縁バリアとの両方の機能をする。
【００６３】
マイクロバルブ２３０ｂは、作動ビーム２４０ｂに取り付けられたオリフィスプレート２５０ｂを備える。オリフィスプレート２５０ｂは、実質的に平面状であり、その表面の間に延在するオリフィス２６０ｂを備える。バルブシート２７０ｂは、オリフィス２６０ｂに近接するオリフィスプレート２５０ｂの内面３１６ｂ上に配置される。バルブシート２７０ｂは、オリフィス２６０ｂと実質的に位置合わせされた内部開口部３１８ｂを画成し、貯留部３００ｂ内に収容される加圧流体のための出口を形成する。特定の実施形態では、バルブシート２７０ｂは除外される場合がある。いくつかの実施形態では、オリフィスプレート２５０ｂまたは本明細書に記載の任意の他のオリフィスプレートも接地されてもよい。例えば、電気接地コネクター２９５ｂ（例えば、ボンディングパッド、例えば金ボンドパッド）は、オリフィスプレート２５０ｂ上に設けられ、オリフィスプレート２５０ｂが（例えば、システム接地への電気結合を介して）電気的に接地されることができるように構成されてもよい。
【００６４】
作動ビーム２４０ｂは、ベース部３０６ｂおよび片持ち梁部３０８ｂを備える。ベース部３０６ｂは、第一のチャネル２１２ｂと第二のチャネル２１４ｂを分離する入力流体マニホールド２１０ｂの部分３１４ｂの下に延在する。示すように、ベース部３０６は、第二のチャネル２１４ｂと重なり合う領域に電気接続部２９４ｂを備える。電気接続部２９４ｂは、電極を備え、その電極を通って、ワイヤボンド２２０ｂを介してフレックス回路２１６ｂと電気的接続が形成される。片持ち梁部３０８ｂは、入力流体マニホールド２１０ｂの部分３１４ｂから貯留部３００ｂ内に延在する。示すように、片持ち梁部３０８ｂは、スペーサー部材２８０ｂ上に配置され、結果として、オリフィスプレート２５０ｂから空間的に分離される。
【００６５】
片持ち梁部３０８ｂは、片持ち梁部が貯留部３００ｂの境界から所定の距離だけ延在するように、長さ３１２ｂを有する。様々な実施形態では、所定の距離は、特に片持ち梁部３０８ｂの一部２９２ｂがバルブシート２７０ｂおよびオリフィス２６０ｂと重なり合うように選択される。封止部材２９０ｂは、オリフィス２６０ｂと重なり合う作動ビーム２４０ｂの一部２９２ｂから延在する。いくつかの実施形態では、封止部材２９０ｂは、オリフィス２６０ｂの形状に実質的に対応する形状を有するように構成される。
【００６６】
フレックス回路２１６ｂは、ガラス本体３１０ｂおよび入力流体マニホールド２１０ｂの部分３１４ｂ上に配置され、第一の接着層（例えば、ＳＵ−８、シリコーンゴム、接着剤、エポキシ等）を介してそれに連結する。インターポーザ２２２ｂは、上部２０４ｂと入力流体マニホールド２１０ｂとの間に間隙を形成するように、キャリア２０２ｂの上部２０４ｂと入力流体マニホールド２１０ｂとの間に配置される。これにより、封入剤２１８ｂを配置するための空間が十分となり、入力流体マニホールド２１０ｂの体積が増加する。図５Ｂに示すように、インターポーザ２２２ｂは、第二接着層２２３ｂ（例えば、ＳＵ−８、シリコーン、または任意の他の接着剤）を介して、フレックス回路２１６ｂの一部上に配置され、それに連結する。さらに、インターポーザ２２２ｂは、マイクロバルブ２３０ｂに近接するキャリア２０２ｂの上部２０４ｂの側壁に、第三の接着層２２５ｂ（例えば、ＳＵ−８、シリコーン、または任意の他の接着剤）を介して連結する。
【００６７】
インターポーザ２２２ｂは、強力で剛性のある材料（例えば、プラスチック、シリコン、ガラス、セラミック等）から形成され、入力流体マニホールド２１０ｂ上に配置されてもよく、マイクロバルブ２３０ｂの構成要素を互いに連結し、マイクロバルブ２３０ｂをハウジング部２０６ｂに連結する接着剤を介してその上に誘起される応力から生じるオリフィスプレート２５０ｂの撓みを防止する。様々な実施形態では、インターポーザ２２２ｂは、この機能を実施するためにオリフィスプレート２５０ｂよりも高い剛性を有するように構成される。
【００６８】
別の態様では、作動ビーム２４０ｂは、閉位置にある場合、バルブシート２７０ｂと封止部材２９０ｂとの間の界面に密封が形成されるように構成される。作動ビーム２４０ｂは、圧電材料（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）または任意の好適な材料）のうちの少なくとも一つの層を備えてもよい。圧電材料の層は、それに電気的に接続する電極を有し、ワイヤボンド２２０ｂは、フレックス回路２１６ｂからの電気信号が電極を介して圧電材料の層に提供されるように、前記電極に取り付けられる。電気信号は、作動ビーム２４０ｂをその初期位置に対して移動（例えば、屈曲、回転等）させる。
【００６９】
示すように、ワイヤボンド２２０ｂは、その電気接続部２９４ｂにおいて作動ビーム２４０ｂに取り付けられ、図５Ａの噴射アセンブリ２００に関して説明したワイヤボンド２２０と実質的に同様である。様々な実施形態では、作動ビーム２４０ｂは、図５Ａの作動ビーム２４０に関して詳細に記載のように、閉位置がその初期位置であるように構成される。
【００７０】
図５Ｂに示すように、作動ビーム２４０ｂは、オリフィスプレート２５０ｂから離れる方向に屈曲される。このような屈曲の達成は、フレックス回路２１６ｂを介して電気信号を作動ビーム２４０ｂへ印加することに起因する。例えば、フレックス回路２１６ｂは、キャリア２０２ｂの側壁に沿って作動ビーム２４０ｂの長手方向軸に垂直に延在する回路基板２１５ｂ（例えば、プリント回路基板）に電気的に接続してもよい。識別タグ２１７ｂ（例えば、識別タグ１０６）は、回路基板２１５ｂとキャリア２０２ｂの側壁との間に配置されてもよい。電気コネクター２１９ｂは、回路基板２１５ｂに電気的に結合し、回路基板２１５ｂを介して作動ビーム２４０ｂに伝えられる電気信号を供給する外部コントローラに、フレックス回路２１６ｂを電気的に接続するように構成される。
【００７１】
図５Ｂに例示のように、電気信号の印加は、作動ビーム２４０Ｂをその初期位置から一時的に離す。図５Ａの作動ビーム２４０に関して詳細に記載のように、例えば、様々な実施形態では、作動ビーム２４０ｂは、封止部材２９０ｂの封止部材表面の一部分がバルブシート２７０ｂの上面から少なくとも１０ミクロンであるように、オリフィス２６０ｂから離れる方向に上方に移動する。
【００７２】
ここで図６を参照すると、例示的な実施形態による、図５Ａ〜Ｂに関して説明した噴射アセンブリ２００の様々な構成要素を示すより詳細な図が示されている。示すように、作動ビーム２４０は、作動部２４２、チューニング層２４４、および不活性層２４６を備える。不活性層２４６は、チューニング層２４４および作動部２４２のベースとして機能する。作動部２４２およびチューニング層２４４の構造は、図７に関してより詳細に記載されている。いくつかの実施形態では、不活性層２４６は、シリコンまたは他の好適な材料で構成される。いくつかの実施形態では、不活性層２４６、スペーサー部材２８０、および封止部材２９０は全て同一の材料（例えば、シリコンウェーハからモノリシックに形成される）で構成される。例示的実施形態では、不活性層２４６、スペーサー部材２８０、および封止部材２９０は、二重シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェーハから形成される。ＳＯＩウェーハは、第一の二酸化ケイ素層二酸化ケイ素と第二の二酸化ケイ素層との間に位置する第一のシリコン層と、第二の二酸化ケイ素層と第三の二酸化ケイ素層との間に位置する第二のシリコン層と、第三の二酸化ケイ素層の下に位置するベース層とを備えてもよい。
【００７３】
スペーサー部材２８０は、二つの周辺層の間に挿入される中間層を備えることが示されている。例示的な実施形態では、中間層および不活性層２４６は、二重ＳＯＩウェーハの二つのシリコン層を備え、周辺層はシリコン酸化物層を含む中間層の両側に配置される。この実施例では、封止部材２９０およびスペーサー部材２８０は、作動部２４２の反対側の二重ＳＯＩウェーハの表面をエッチングすることによって形成される。酸化物層は、エッチングプロセスを一度制御または停止する役割をし、例えば、スペーシング部材２８０を形成する中間層の全体が、スペーシング部材２８０と封止部材２９０を分離する領域内で除去される。このようなプロセスは、スペーシング部材２８０および封止部材２９０の幅および厚さの両方に対する正確な制御を提供する。
【００７４】
理解されるように、封止部材２９０のサイズは、作動ビーム２４０の共振周波数に寄与してもよい。作動ビーム２４０の端部に、またはその近くに配置される材料の量が多いと、一般的に作動ビームの共振周波数が低くなる。さらに、このようなより大きな量の材料は、作動ビーム２４０に接触する加圧流体から誘導される作動ビーム２４０の初期湾曲に影響を与えるであろう。したがって、封止部材２９０の所望のサイズは、作動ビーム２４０の様々な他の設計の選択に影響を与える。このような設計の選択は、図７Ａに関してより詳細に記載されている。いくつかの実施形態では、封止部材２９０は、オリフィス２６０の寸法に基づいてサイズ決めされる。いくつかの実施形態では、封止部材２９０は、実質的に円筒形であり、オリフィス２６０の直径の約１．５倍の直径を有する。例えば、一実施形態では、封止部材２９０は、オリフィス２６０が約６０ミクロンの直径を有する場合、約９０ミクロンの直径を有する。このような構成は、封止部材２９０がバルブシート２７０に接触するとオリフィス２６０を完全に覆うように、封止部材２９０とオリフィス２６０との間の位置合わせを容易にする。別の実施形態では、封止部材２９０は、オリフィス２６０の表面積の約２倍の表面積を有するようにサイズ決めされる（例えば、スペーサー部材２８０は約１５０ミクロンの直径を有してもよく、オリフィス２６０は直径約７５ミクロンである）。このような実施形態は、封止部材２９０とオリフィス２６０との位置合わせに、より大きな許容差を提供し、バルブシート２７０と封止部材２９０との間の封止を生成し易くする。別の実施形態では、封止部材２９０の直径は、オリフィス２６０の直径の２倍、２．５倍、３倍、３．５倍、または４倍であってもよい。様々な実施形態では、オリフィス２６０の長さの直径に対する比は、１：１〜１５：１の範囲内であってもよい。比率は、オリフィスを通して吐出される流体液滴の形状、サイズ、および／または体積に影響を与えている可能性があり、特定の用途に基づいて変化してもよい。
【００７５】
有利なことに、スペーシング部材２８０と封止部材２９０との間のビア３２４は、作動ビーム２４０とオリフィスプレート２５０との間の分離体積３２６を生成する。分離体積３２６は、作動ビーム２４０の振動のスクイーズフィルムダンピングを防止する。言い換えると、オリフィスプレート２５０と作動ビーム２４０との間の不十分な分離は、作動ビーム２４０がオリフィス２６０を開閉するにつれて、分離体積３２６に出入りしなければならない流体から生じる抗力につながる。スペーサー部材２８０を介して生成されるより大きな分離体積を有することにより、このような抗力は低減され、したがって作動ビーム２４０はより速い周波数で振動し易い。
【００７６】
引き続き図６を参照すると、オリフィスプレート２５０は、ベース層２５２および中間層２５４を備える。例えば、一実施形態では、ベース層２５２はシリコン層を備え、中間層２５４はシリコン酸化物層を備える。示す実施形態では、オリフィス２６０に近接する中間層２５４の一部分が取り除かれ、バルブシート２７０の第一の部分がベース層２５２上に直接配置され、バルブシート２７０の第二の部分が中間層２５４上に配置される。別の実施形態では、中間層２５４はオリフィス２６０の境界までずっと延在し、バルブシート２７０は中間層２５４上に配置されることを理解されたい。さらに別の実施形態では、中間層２５４の除去される部分は、バルブシート２７０がベース層２５２上に完全に配置されるように、バルブシート２７０の断面と等しいか、またはそれよりも大きい断面を有してもよい。
【００７７】
スペーサー部材２８０とバルブシート２７０との間の空間的関係の重要度により、スペーサー部材２８０のオリフィスプレート２５０への取付けは、作動ビーム２４０とオリフィスプレート２５０との間の結果として生じる距離を正確に制御できる方法で実施されてもよい。示すように、接着層２５６を使用して、スペーサー部材２８０をオリフィスプレート２５０に取り付ける。様々な実施形態では、エポキシ系接着剤（例えば、ＳＵ−８、ポリメチルメタクリレート、シリコーン等）の正確な量が中間層２５４に塗布され、その後、その上にスペーサー部材２８０と作動ビーム２４０との組み合わせが配置される。次に接着剤を硬化させて、正確に制御された厚さを有する接着層２５６を形成する。例えば、いくつかの実施形態では、スペーサー部材２８０の最下層表面は、バルブシート２７０の上面と実質的に位置合わせされる。作動ビーム２４０が初期位置にある場合、このような表面間の任意の所望の関係を取得して、封止部材２９０とバルブシート２７０との間の適切な封止を生成することができる。様々な実施形態では、接着層２５６およびバルブシート２７０は、単一のフォトリソグラフィープロセスにおいて同一の材料（例えば、ＳＵ−８）から形成されてもよい。
【００７８】
様々な実施形態では、作動ビーム２４０とオリフィスプレート２５０が接着剤層２５６を介して（例えば、マイクロバルブ２３０を形成するために）互いに取り付けられると、別の接着剤層２４８が作動ビーム２４０の周辺部に適用される。別の接着層２４８を使用して、入力流体マニホールド２１０を作動ビーム２４０に取り付ける。構造層２２２（またはインターポーザ２２２ｂ）は、入力流体マニホールド２１０上に配置され、第二の接着層２２５を介してそれに連結してもよい。いくつかの実施形態では、別の接着層２４８および第二の接着層２２５は、接着層２５６と同じ材料を含んでもよい。
【００７９】
図６に関して示す実施例では、マイクロバルブ２３０は、様々な構成要素を備える封止構造５００を備え、それにより封止が形成されてオリフィス２６０を作動ビーム２４０に近接する体積から分離する。示す実施例では、封止構造５００は、封止部材２９０およびバルブシート２７０を備える。本明細書に記載のように、作動ビーム２４０は、封止部材２９０のオリフィスに面する表面が、バルブシート２７０の上面と接触して、バルブシート２７０と封止部材２９０との間のインターフェースで封止を形成するように構成される。封止は、オリフィス２６０をチャネル２１２から分離し、作動ビーム２４０に電気信号が印加されない場合、最小限の流体が噴射アセンブリ２００から漏れ出るようにする。別の実施形態では、オリフィス２６０を流体的に封止するために、封止構造５００のオリフィスに面する表面がオリフィスプレート２５０に接触するように、バルブシート２７０は除外されてもよい。
【００８０】
ここで図７Ａを参照すると、例示的な実施形態にしたがって作動ビーム２４０のより詳細な図が示され、図は縮尺通りではない。示すように、作動ビーム２４０は、不活性層２４６、チューニング層２４４およびバリア層４００、第一の電極部４０２、作動部２４２、第二の電極部４０４、ならびにパッシベーション構造体４０６を備えるベース層を備えてもよい。理解されるように、様々な別の実施形態では、作動ビーム２４０は、より多くの層またはより少ない層を備えてもよい。
【００８１】
いくつかの実施形態では、チューニング層２４４は、不活性層２４６上に直接配置される。チューニング層２４４は、一般的に本明細書に記載の別の層を堆積し易くするために接着層として機能する。さらに、本明細書に記載のように、チューニング層２４４の厚さは、その初期位置にある場合に作動ビーム２４０の全体の湾曲を決定する上で重要な役割を果たす場合がある。一般的に言えば、チューニング層２４４は、閉位置において、オリフィス２６０を流体的に封止するために、作動ビーム２４０の封止部材２９０がバルブシート２７０に接触し、力を加えるように、所定の調整応力を有するように構成される。いくつかの実施形態では、バルブシート２７０がない場合、封止部材２９０の封止部材表面が、スペーサー部材２８０の下面の下に所定の距離（例えば、２ミクロン）に配置されるように、電気信号がない場合には、所定の調整応力は、作動ビーム２４０をオリフィス２６０に向かって湾曲させるように構成される。例えば、チューニング層２４４は、本明細書に記載の別の層の堆積の結果として圧縮応力の状態に置かれてもよい。したがって、より厚いチューニング層２４４は、その初期位置にある場合、オリフィス２６０に向かって作動ビーム２４０をより大きく湾曲させる。例示的な一実施形態では、チューニング層２４４は二酸化ケイ素で構成される。
【００８２】
バリア層４００は、第一の電極部４０２に含まれる材料のチューニング層２４４への拡散に対するバリアとして機能する。チェックをしないままにしておくと、このようなマイグレーションは、層内の構成材料間の有害な混合効果をもたらし、性能に悪影響を与える。様々な実施形態では、バリア層４００は、例えば、二酸化ジルコニウムから構成される。示すように、第一の電極部４０２は、接着層４０８および第一の電極４１０を備える。接着層４０８は、バリア層４００上に第一の電極４１０を堆積し易くし、第一の電極４１０内の物質の他の層への拡散を防止する。様々な実施形態では、接着層４０８は、二酸化チタンから構成される。第一の電極４１０は、作動部２４２に送られる電気信号のための導電性経路を提供するために、白金、金、ルビジウム、または任意の他の好適な導電性材料から構成されてもよい。いくつかの実施形態では、第一の電極部４０２は、作動ビーム２４０の選択部分にのみ備えられる。例えば、第一の電極部４０２は、電気接続部２９４に近接して、および／または電気接続部２９４内にのみ備えられてもよい。
【００８３】
作動部２４２は、任意の好適な圧電材料の単一または複数の層から形成されてもよい。示す実施例では、活性部分は、成長テンプレート層４１２および圧電層４１４を備える。成長テンプレート層４１２は、最大限の圧電応答を確実にするために、所望のテクスチャー（例えば、｛００１｝テクスチャー結晶構造および対応するテクスチャー）を有する圧電層４１４の成長を促進するシード層として機能する。いくつかの実施形態では、成長テンプレート層４１２は、チタン酸鉛で構成される。圧電層４１４は、任意の好適な材料、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で構成されてもよい。
【００８４】
圧電層４１４を、任意の方法を使用して、例えば、真空堆積またはゾル−ゲル堆積技術を利用して堆積してもよい。いくつかの実施形態では、圧電層４１４は、約１〜６ミクロン（例えば、１、２、３、４、５、または６ミクロンを含む）の範囲の厚さを有してもよく、電気信号がそれに印加される場合、作動ビーム２４０の端部で約１０ミクロンの撓みを生成するように構成される。１０ミクロンの撓みは（例えば、封止部材２９０の表面がバルブシート２７０からその量よりもわずかに少ない量だけ離れるように）、所望のサイズを有するオリフィス２６０に液滴を生成するのに十分であってもよい。いくつかの実施形態では、圧電層４１４は、約１４０〜１６０ｐｍ／Ｖの圧電定数（ｄ３１値）の大きさを有する。この値は、作動ビーム２４０の適切な撓みが、第一の電極部４０２および第二の電極部４０４に送られる電気信号により生成されることを可能にしてもよい。
【００８５】
示すように、第二の電極部４０４は、作動部２４２上に配置される。様々な実施形態では、第二の電極部４０４は、本明細書に記載の第一の電極部４０２と同様に構成される。したがって第一の電極部４０２および／または第二の電極部４０４への電圧の印加は、圧電層４１４内の歪みを誘導し、片持ち梁部３０８をオリフィスプレート２５０から離れる方向に屈曲させる。第一の電極部４０２および第二の電極部４０４に周期制御信号を印加することにより、作動ビーム２４０の周期サイクルは、所望の周波数でオリフィス２６０から吐出される液滴を生成する。図７Ａは、第一の電極部４０２と第二の電極部４０４とが互いに重なり合うことを示すが、他の場所では、第一の電極部４０２と第二の電極部４０４とが重なり合っていなくてもよい。これは、圧電層４１４を損傷する、または電気短絡を引き起こす可能性がある、第一の電極部４０２と第二の電極部４０４との間の電子漏れを制限または防止することができる。
【００８６】
様々な実施形態では、第一の電極部４０２および第二の電極部４０４に含まれる電極は、非アニーリング状態で堆積される。結果として、電極は実質的に圧縮状態で堆積され、これは初期位置にある場合、作動ビーム２４０の全体的な湾曲に影響を与える。圧電層４１４の堆積モードは、電極の圧縮状態に影響を与える可能性がある。例えば、圧電層４１４が（例えば、気相堆積技術により）堆積され、その後、所定の温度（例えば、約７００℃）で硬化されるいくつかの状況では、硬化により電極４１０をアニールし、圧縮状態が除去されてもよい。このような除去は、作動ビーム２４０における応力の全体的バランスに影響を与え、これがその初期湾曲を変える。したがって、圧電層４１４のための低温堆積プロセス（例えば、低温ゾルゲル堆積プロセスまたはプラズマ増強化学気相堆積プロセス）を使用して、電極内の応力の反転を防止することが有益であってもよい。様々な実施形態では、第二の電極部４０４を、例えば、チューニング層２４４に所定の調整応力を生成するために、第一の電極部４０２よりも高い温度でアニールしてもよい。
【００８７】
図７Ａに示す材料は、作動ビーム２４０の長さに実質的に全体にわたって延在してもよい。したがって、電極部４０２および４０４と、マイクロバルブ２３０により形成される貯留部との間に重なり合いがある。様々な実施形態では、貯留部内に収容される流体は、第一の電極部４０２および第二の電極部４０４を形成する材料に対して導電性および／または腐食性である。したがって、電極部４０２および４０４を貯留部から分離して、貯留部内に収容される流体が電極部４０２および４０４と接触するのを防止することが好ましい。
【００８８】
これに関して、パッシベーション構造体４０６は、このような分離を行うように構成される。示す実施例では、パッシベーション構造体４０６は、誘電体層４１６、絶縁体層４１８、およびバリア層４２０を備える。バリア層４２０は窒化ケイ素で構成されてもよく、電極部４０２および４０４の腐食を防止するために、流体中に含まれる水分子およびイオンに対する拡散バリアとして機能する。いくつかの実施形態では、絶縁体層４１８は、バリア層４２０内の引張応力とほぼ釣り合う、圧縮応力を有する二酸化ケイ素層を備える。誘電体層４１６は、作動ビーム２４０内に含まれる別の層の酸化を防止するために酸化アルミニウムで構成されてもよい。いくつかの実施形態では、別の金属層はバリア層４２０上に配置される。例えば、金属層は、パッシベーション構造体４０６の保護特性をさらに強化するために、酸化タリナム（Ｔａｌｉｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ）または任意の他の好適な耐薬品性金属で構成されてもよい。特定の実施形態では、バリア層４２０は、テフロン（登録商標）またはパリレンで形成されてもよい。別の実施形態では、作動ビーム２４０の少なくとも一部分、すなわち、図７Ａに示す層により形成される構造体は、テフロン（登録商標）層またはパリレン層によって覆われるか、またはオーバーコートされてもよい。このようなオーバーコートは、マイクロクラックが作動ビーム２４０の層内に形成されるのを防止することができる。さらに別の実施形態では、オーバーコートは、金属層、例えば、タンタル層またはパラジウム層を備えてもよい。
【００８９】
パッシベーション構造体４０６の追加は、作動ビーム２４０の初期位置決めに著しく影響する場合がある。これは、パッシベーション構造体４０６が作動ビーム２４０の圧縮の中立軸４２２からずれるためである。示すように、中立軸４２２は、不活性層２４６内であり、これは、電極部４０４およびパッシベーション構造体４０６が、作動ビーム２４０内でそこから最も遠くにあることを意味する。こうであるとすれば、このような層で誘発される引張応力または圧縮応力は、作動ビーム２４０の初期湾曲に大きく影響するであろう。したがって、チューニング層２４４の厚さは、パッシベーション構造体４０６の様々な構成層の構造体に基づいて選択される。
【００９０】
図７Ｂは、例示的な実施形態による、および縮尺通りではない、作動ビーム２４０に備わる層のそれぞれの配置を示す、作動ビーム２４０の正面断面図である。示すように、作動ビーム２４０は、図７Ａに関して説明したように、不活性層２４６、チューニング層２４４、およびバリア層４００を備える。第一の電極部４０２は、バリア層４００上に配置される接着層４０８（例えば、チタン）、およびその上に配置される導電層または電極４１０（例えば、白金、金、ルビジウム）を備える。第一の電極部４０２は、作動ビーム２４０の長手方向軸に垂直方向の電極部４０２の端部が、同じ方向にバリア層４００の端部の内側に位置するように、バリア層４００の幅よりも小さい幅を有するように構成される。
【００９１】
シード層４１２および圧電層４１４を備える作動部２４２は、第一の電極部４０２の横方向の端部を越えて延在してバリア層４００に接触するように、第一の電極部４０２上に共形に配置される。このようにして、圧電層は、第二の電極部４０４と重なり合う、または近接する第一の電極部４０２の少なくとも部分を完全に取り囲む、または囲む。第二の電極部４０４は、接着層４０３（例えば、チタン）および導電層４０５（例えば、白金、金、またはルビジウム）を備える。いくつかの実施形態では、第二電極部４０４は、圧電層４１４上に直接配置される導電層４０５のみを備えてもよい（すなわち、接着層４０３は省略される）。作動部２４２は、第一の電極部４０２の端部と重なり合い、またその端部を越えて延在するので、作動ビーム２４０の性能に有害な可能性のある電子漏れおよび電流マイグレーションを防止するように、作動部は、第一の電極部４０２を第二の電極部４０４から効果的に電気的に絶縁する。
【００９２】
パッシベーション構造体４０６は、他の層２４６、２４４、４００、４０２、２４２、および４０４のそれぞれの露出部分を共形にコーティングする。しかし、不活性層２４６の底面は、パッシベーション構造体４０６でコーティングされなくてもよい。パッシベーション構造体４０６は、誘電体層４１６、絶縁体層４１８、バリア層４２０、およびトップパッシベーション層４２４を備えてもよい。バリア層４２０は窒化ケイ素で構成されてもよく、電極部４０２および４０４の腐食を防止するために、流体中に含まれる水分子およびイオンに対する拡散バリアとして機能する。しかし、窒化ケイ素は、一般的に、残りの層上に一旦堆積されると、引張応力状態にある。絶縁体層４１８は、このような引張応力に釣り合うように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、絶縁体層４１８は、バリア層４２０内の引張応力とほぼ釣り合う圧縮応力を有する二酸化ケイ素層を備える。様々な実施形態では、バリア層４２０は、絶縁体層４１８の下に配置される。誘電体層４１６は、作動ビーム２４０内に含まれる別の層の酸化を防止するために、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、または酸化亜鉛で構成されてもよい。したがって、パッシベーション構造体４０６は、作動ビーム２４０において、腐食および酸化−流体の存在によって引き起こされる二つの主要な欠陥源−の両方を防止する働きをし、したがって、マイクロバルブ２３０の長期性能を確保する。さらに、トップパッシベーション層４２４は、バリア層４２０上に配置され、テフロン（登録商標）またはパリレン層を備えてもよい。このようなオーバーコートは、マイクロクラックが作動ビーム２４０の層内に形成されるのを防止することができ、また下にある層がプラズマ放電するのを防止することができる（例えば、埋込層は、その後の製造作業において露出されてもよい）。特定の実施形態では、トップパッシベーション層４２４は、金属層、例えば、タンタル層またはパラジウム層を備えてもよい。いくつかの実施形態では、別の金属層はバリア層４２０上に配置される。例えば、金属層は、パッシベーション構造体４０６の保護特性をさらに強化するために、酸化タリナム（Ｔａｌｉｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ）または任意の他の好適な耐薬品性金属で構成されてもよい。
【００９３】
ここで図８Ａを参照すると、例示的な実施形態による、図５Ａ〜Ｂに関して説明した第二のチャネル２１４または２１４ｂ内の第一の電気接続部２９４の断面図が示されている。第一の断面は、上部電極層４０４（本明細書では「第二の電極層４０４」とも呼ばれる）の一部が活性である、すなわち、ワイヤボンド２２０に電気的に結合する上部電極を形成するように、作動ビーム２４０の作動に関与する、マイクロバルブ２３０の第一の位置に沿って切り取られている。活性上部電極は、電気接続部２９４から片持ち梁部３０８に向かって延在する。示すように、電気接続部２９４は、スペーサー部材２８０上に配置される。スペーサー部材２８０は、図５Ａ〜Ｂおよび６に関して説明したオリフィスプレート２５０上に配置されている。示す実施例では、作動ビーム２４０は、第一の端部および第二の端部を備える。作動ビーム２４０は、電気接続部２９４の全体を通して連続的に延在する不活性層２４６およびチューニング層２４４を備えるベース層２４５、およびバリア層４００を備える。このような配置は、それが二重ＳＯＩウェーハからの作動ビームを形成し易くするので、マイクロバルブ２３０の構成を単純化する。しかし、別の実施形態が想定される。例えば、いくつかの代替的な実施形態では、ビアは、チューニング層２４４および／または不活性層２４６内に形成されてもよい。圧電材料の層４１４は、ベース層２４５上に配置され、第一の端部と第二の端部との間の距離の一部を延在する。第一のビア８０２および第二のビア８０４は、電気接続部２９４において、層４１４および成長テンプレートまたはシード層４１２に透設される。
【００９４】
図示した実施形態では、作動ビーム２４０の特定の層は、電気接続部２９４の特定の領域に含まれない。例えば、示すように、第二の電極層４０４は、電気接続部２９４の電極領域８００にのみ備えられる。様々な実施形態では、電極領域８００は、作動ビーム２４０の末端部３２８よりもベース部３０６に近接して配置される。したがって、末端部３２８に近接する電気接続部２９４の領域は、第二の電極層４０４を含まない。示す実施例では、下部電極層４０２（以下、「第一の電極層４０２」と呼ぶ）は、電極領域８００の限定されたセグメントにのみ配置される。図８Ａに示す第一の位置において、第一のビア８０２の下に配置される下部電極層４０２の一部は不活性であり、すなわち、作動ビーム２４０の作動において何の役割も果たさない。以下でさらに詳細に説明するように、例えば、製造プロセス中に、第一の位置で第一のビア８０２の下に配置される下部電極層４０２の部分は、物理的に切断されるように構成されてもよく、それにより、下部電極層４０２が片持ち梁部３０８内に延在する下部電極を形成する、マイクロバルブ２３０の第二の位置に位置する下部電極層４０２の活性部分から電気的に切断される。したがって、この限定されたセグメント内で、作動ビーム２４０は、作動ビーム２４０の他のいずれのセグメントよりも多くの層を備える。結果として、作動ビーム２４０は、電極領域８００内の最大厚さを有してもよい。
【００９５】
示すように、電気接続部２９４内に、圧電層４１４は、第一のビア８０２および第二のビア８０４を備える。示す実施例では、作動ビーム２４０の別の層はまた、第一のビア８０２および第二のビア８０４と同一時空間に広がるビアも備えてもよい。例えば、示すように、成長テンプレート層４１２はまた、圧電層内の第一のビア８０２に対応するビアを備える。そのようなビアは、例えば、圧電層４１４が成長テンプレート層４１２上に形成された後に形成されてもよい。例えば、エッチングマスクを圧電層４１４上に配置することができ、層４１２および４１４の一部が第一のビア８０２に対応する位置で除去されるように、エッチャントを圧電層４１４に塗布してもよい。本明細書に前記のように、下部電極層４０２の部分は、第一のビア８０２の下に配置される。上部電極層４０４の一部は、第一のビア８０２を介して配置され、下部電極部４０２の不活性部分の上に配置される。
【００９６】
第二のビア８０４は、ベース層２４５まで圧電材料４１４の層に透設される。ボンディングパッド８０６は、ボンディングパッド８０６の少なくとも一部がベース層２４５上の第二のビア８０４を通って配置されるように、作動ビーム２４０上に配置される。ボンディングパッド８０６は、ワイヤボンド２２０を受け入れるように構成される。いくつかの実施形態では、第二のビア８０４は、ボンディングパッド８０６がチューニング層２４４上に堆積されるように、バリア層４００に透設されてもよい。チューニング層２４４は、圧電材料層４１４およびバリア層４００のよりも実質的に剛性がより高くてもよく、ボンディングパッド８０６がその上にワイヤボンド２２０を受け入れるように、非常により高い剛性かつより高い堅牢な表面を提供することができる。図８Ａに示すように、ボンディングパッド８０６は、第一のビア８０２内に配置される主要部８０８と、圧電層４１４の上面に配置されるボンディングパッドリード８１０とを備える。例えば、第一のビア８０２および第二のビア８０４が形成された後、ボンディングパッド８０６は、任意の好適な技術を使用して、圧電層４１４上および第二のビア８０４上に堆積されてもよい。様々な実施形態では、ワイヤボンドパッド８０６は、好適な堆積方法（例えば、スパッタリング、熱蒸発、電子ビーム蒸発、ゾルゲルコーティング等）を使用して金で構成される。主部分８０８は第二のビア８０４内のベース層２４５上に堆積され、一方、ボンディングパッドリード８１０は圧電材料４１４の層上に配置される。ボンディングパッドリード８１０の一部は、それに電気的に接続するように、上部電極部４０４上に第一のビア８０２で配置される。
【００９７】
第一の電極層４０２および第二の電極層４０４の一部が電極領域８００内に含まれる（または第一のビア８０２の境界を越えて延在しない）結果として、第一の電極層４０２の一部も第二の電極４０４の一部も、主要部８０８とは重なり合わない。有利なことに、このような構造は、ワイヤボンドパッド８０６の堆積およびワイヤボンド２２０のワイヤボンドパッド８０６への接続の結果として電極層４０２、４０４に加えられるひずみを低減する。図７Ａ〜Ｂに関して説明したように、電極部４０２および４０４に含まれる電極層は、圧縮応力を有する非アニール状態で堆積されてもよい。その上へのワイヤボンドパッド８０６の主要部８０８の堆積は、電極層４０２、４０４の圧縮状態を変えることができ、作動ビーム２４０内の応力のバランスを変更し、それによってその初期位置に影響を与えてもよい。第一のビア８０２は、電極層４０２、４０４からの主要部８０８の分離を容易にし、それによってこの効果を低減し、したがって、作動ビーム２４０が所望の初期位置を有することを確実にする。
【００９８】
示す実施例では、作動ビーム２４０の別の層は、第二のビア８０４に対応する位置にビアを備える。成長テンプレート層４１２は、図示の実施形態ではこのようなビアを備える。したがって、（例えば、第一のビア８０２および第二のビア８０４に対応する位置の）作動ビーム内のビアは、作動ビーム２４０の異なる数の構成層を通って延在してもよい。例えば、第二のビア８０４では、成長テンプレート層４１２およびバリア層４００の両方が、対応するビアを備える。しかし、第一のビア８０２には、成長テンプレートレイヤーのみがこのような対応するビアを備える。
【００９９】
第一の電極層４０２の一部は、第一のビア８０２の下に配置される。示すように、第一の電極層４０２の部分は、第二のビア８０４に対して実質的に中心にあり、第二のビア８０４よりもわずかに大きい。したがって、層４１２および４１４の一部、およびその上に配置されるすべての層（例えば、第二の電極層４０４、ワイヤボンドパッド８０６、およびパッシベーション構造体４０６など）は、第一の電極層４０２の円周方向境界で傾斜してもよい。図８Ａの第一の断面が切り取られる第一の位置において、第一の電極層４０２の部分は、片持ち梁部３０８まで延在せず、したがって、第一の位置で圧電層４１４にバイアスをかけることに何の役割も果たさない（すなわち、電気的に不活性である）。
【０１００】
第二の電極層４０４は、第二の電極部４０４の一部が第一のビア８０２内に配置されるように、第一のビア８０２を横切って延在する。言い換えると、第一のビア８０２では、第一の電極層４０２と第二の電極層４０４は、電気接続部２９４内の別の位置よりも互いに近い。例えば、第一のビア８０２の外側の位置で、第一の電極層は、圧電層４１４の第一の（例えば、下）面に配置され、第二の電極層は、圧電層４１４の第二の（例えば、上）面に配置される。図示の実施形態では、第一のビア８０２内で、第一電極層４０２および第二の電極層４０４は、（図７Ａ〜Ｂに関して説明した接着層４０８と同様に）第二の電極層４０４の接着層のみによって分離されている。前記のように、第一の位置で、上部電極層の部分は活性であり、上部電極を形成する。上部電極の延長部４０７は、第二の電極層４０４の一部から片持ち梁部３０８上に外向きに延在し、主要部８０８から片持ち梁部３０８上に配置される圧電層４１４の一部に電気信号を伝達するように構成される。
【０１０１】
ワイヤボンディングパッドのボンディングパッドリード８１０は、圧電層４１４の上面を越えて、第一のビア８０２を横切って延在する。示す実施例では、ボンディングパッドリード８１０は、第一のビア８０２を横切って第二の電極層４０４の一部を越えて延在する。ボンディングパッドリード８１０と第二の電極層４０４の一部との間の接触領域は、電気接続を形成し、それを通して、電気信号はワイヤボンド２２０を介して圧電層４１４に送られてもよい。本明細書に記載のように、第二の電極層４０４は、電極領域８００から作動ビーム２４０のベース部（例えば、図５Ａ〜Ｂに関して説明したベース部３０６等）、および実質的に全ての片持ち梁部（例えば、図５Ａ〜Ｂに関して説明した片持ち梁部３０８等）を横切って延在してもよい。したがって、ボンディングパッドリード８１０での電気接続部を介して提供される電気信号は、電気信号が片持ち梁部の実質的に全体に容易に送達され、したがって、効率的な圧電応答を促進する。
【０１０２】
示すように、パッシベーション構造体４０６は、圧電層４１４上に配置される。様々な実施形態では、ボンディングパッド８０６が形成された後（例えば、第一のビア８０２および第二のビア８０４の形成後）、パッシベーション構造体は、任意の好適な堆積技術により作動ビーム２４０上に配置される。示すように、パッシベーション構造体４０６は、第一のビア８０２とほぼ対応するように配置されるビアを備える。パッシベーション構造体４０６内のこのようなビアは、ワイヤボンド２２０のための場所を提供する。パッシベーション構造体４０６内のビアは、パッシベーション構造体４０６が（例えば、エッチングまたは他のいずれの好適な切断技術によって）電気接続部２９４を完全に覆うように、パッシベーション構造体４０６が配置された後に形成さることができる。示すように、パッシベーション構造体４０６は、腐食を防止するために第二の電極層４０４を完全に覆う。
【０１０３】
図８Ｂは、例示的な実施形態による、第二の電気接続部２９４ｂの断面図であり、これはまた、図５Ａ〜Ｂに関して説明される第二のチャネル２１４内のマイクロバルブアセンブリ内に備えられてもよい。断面は、（本明細書では「第一の電極層４０２」とも呼ばれる）下部電極層４０２の一部が第二のワイヤボンド２２０ｂに電気的に結合するマイクロバルブ２３０の第二の位置に沿って切り取られている。示すように、電気接続部２９４ｂは、スペーサー部材２８０上に配置される。
【０１０４】
示すように、第二の電気接続部２９４ｂ内に、圧電層４１４は、第一のビア８０２ｂおよび第二のビア８０４ｂを備える。第二のボンディングパッド８０６ｂは、作動ビーム２４０上に配置されている。第二のボンディングパッド８０６ｂは、第二の電気接続部２９４ｂに配置される第一の電極部４０２の一部に電気信号（例えば、電流または電圧）を提供するように構成される。示すように、第二のボンディングパッド８０６ｂは、第一のビア８０２ｂ内に配置される主要部８０８ｂと、圧電層４１４の上面上に配置されるボンディングパッドリード８１０とを備える。さらに拡大すると、第二の位置で、第一のビア８０２の下に配置される下部電極層４０２の部分は、下部電極を形成するように活性である。さらに、下部電極層４０２の活性部分の上の第一のビア８０２ｂ内に配置される第二の電極層４０４の部分は、不活性であり、すなわち、作動ビーム２４０の作動に関与しない。例えば、本明細書で前記のように、製造プロセス中に、第一のビア８０２ｂ内に配置される上部電極層４０４の部分は、物理的に切断されるように構成されてもよく、それにより、上部電極層４０４が片持ち梁部内に延在するマイクロバルブ２３０の第一の位置に位置する上部電極層４０４の活性部分から電気的に切断される。ボンディングパッドリード８１０ｂの一部は、上部電極層４０４の不活性部分上に第一のビア８０２ｂで配置され、上部電極層４０４の不活性部分を介して、およびいくつかの実施形態では第一の電極層４０２の部分と第二の電極層４０４の部分との間に挿入される第二の接着層を介しても、下部電極層４０２の活性部分に電気的に接続される。
【０１０５】
電極層４０２および４０４の部分が電極領域８００内に含まれる（または第一のビア８０２の境界を越えて延在しない）結果として、第一の電極層４０２も第二の電極４０４も、主要部８０８ｂとは重なり合わない。第一の電極層４０２の一部は、第一のビア８０２ｂの下に配置される。示すように、第一の電極層４０２の部分は、第一のビア８０２ｂに対して実質的に中心にあり、第一のビア８０２ｂよりもわずかに大きい。したがって、層４１２および４１４の一部、およびその上に配置されるすべての層（例えば、第二の電極層４０４および第二のボンディングパッド８０６ｂ、ならびにパッシベーション構造体４０６ｂ）は、第一の電極層４０２の円周方向境界で傾斜してもよい。第二の電気接続部２９４ｂは、以下の違いを除いて、電気接続部２９４と同様である。図８Ｂの第二の断面が切り取られる第二の位置で、第二の電極層４０４は片持ち梁部３０８まで延在せず、したがって、第二の位置で圧電層４１４にバイアスをかける役割を果たさない。しかし、第一の電極延長部４０３ｂは、第一の電極層４０２の一部から片持ち梁部３０８上に外向きに延在し、電気信号を第二の主要部８０８ｂから片持ち梁部３０８上に配置される圧電層４１４の一部に伝達するように構成される。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、マイクロバルブを開閉するために、差動電気信号（例えば、差動電圧）を第一の電極層４０２の活性部分と第二の電極層４０４との間に印加してもよい。例えば、本明細書で前述したように、第一の電極層４０２および第二の電極層４０４の活性部分に電気信号が印加されていない場合（すなわち、初期位置にある場合）、作動ビーム２４０は、オリフィスプレート２６２のオリフィス２６０を閉じるように構成されてもよい。電気信号の印加に、圧電層４１４にバイアスをかけ、作動ビーム２４０に、片持ち梁部３０８がオリフィス２６０から離れるように屈曲し、それによってマイクロバルブを開くようにさせてもよい。電気信号は、第一の電極層４０２または第二の電極層４０４のいずれか一つ、および電気的接地（例えば、共通接地）に電気的に結合する第一の電極層４０２および第二の電極層４０４のいずれか一つに印加されてもよい。
【０１０７】
ここで図９を参照すると、例示的な実施形態による、作動ビーム２４０の片持ち梁部３０８の端部３４０の断面図が示されている。示すように、第二の電極部４０４は、作動ビーム２４０のほぼ第二の端部３３８まで延在する。しかし、電極部４０４の円周方向境界９００は、第二の端部３３８の内側にある。結果として、パッシベーション構造体４０６が第二の電極部４０４上に配置されると、パッシベーション構造体４０６の傾斜部９０２が第二の端部３３８に形成される。別の実施形態では、パッシベーション構造体４０６は、第二の端部３３８で作動ビーム２４０の構成層上に共形にコーティングされてもよい。示すように、第二の電極部４０４の端部３４０は、傾斜部９０２により貯留部３００から流体的に分離される。第二の電極部４０４が第二の端部１３８までずっと延在する場合、円周方向境界９００を定める面は貯留部３００に露出され、第二の電極部４０４の腐食が生じるであろう。理解されるように、傾斜部９０２は、第二の端部３３８に限定されないが、片持ち梁部３０８の外周の実質的に全体に延在してもよい。
【０１０８】
傾斜部９０２は、図９に示されるものとは別の形態をとってもよいことを理解されたい。傾斜部９０２は実質的に直線的に傾斜しているとして示されているが、当然のことながら別の実施形態では、傾斜部９０２は湾曲した形態または丸みを帯びた形態を有してもよい。一般的に、傾斜部９０２は、第二の電極部４０２の周りを包み込むパッシベーション構造体４０６の末端部として記載されてもよい。
【０１０９】
ここで図１０を参照すると、例示的な実施形態による、マイクロバルブの作動ビーム１０００の平面図が示されている。作動ビーム１０００は、本明細書に記載の作動ビーム２４０と同様の様式で構成されてもよい。示すように、作動ビーム１０００は、末端部１００２、末端部１００２から延在する電気接続部１００４、電気接続部１００４から延在するベース部１００６、およびベース部から延在する片持ち梁部１００８を備える。一実施例では、マイクロバルブ内に配置される場合、末端部１００２およびベース部１００６は、接着剤により入力流体マニホールドに取り付けられる。電気接続部１００４は、作動ビームを外部回路基板に接続するためのワイヤボンドのための空間を提供するために、入力流体マニホールドの開口部と位置合わせされてもよい。電気接続部１００４は、本明細書に記載の電気接続部２９４と同様に構成されてもよい。片持ち梁部１００８は、入力流体マニホールドとマイクロバルブとによって画成される貯留部内に延在してもよく、電気接続部１００４を介して受信される電気信号に応答して移動してもよい。
【０１１０】
片持ち梁部１００８は、延長部１０１０および封止部１０１２を備えることが示されている。延長部１０１０は、ベース部１００６から延在し、実質的に台形形状である。このような台形形状は、流体抵抗の減少に起因して、組み込みマイクロバルブの動作周波数を改善する場合がある。本明細書に記載のように、封止部１０１２は、実質的に円形であり、バルブシートに封止を形成するためにその上に配置される封止部材を有してもよい。
【０１１１】
示すように、作動ビーム１０００は、圧電材料の層１０２０および電極１０１４を備える。電極１０１４は、圧電材料の層１０２０上に（例えば、図８Ａ−Ｂおよび９に記載の第二の電極部４０４に関して記載したのと同様の方法で）配置される。示すように、電極１０１４は、片持ち梁部１００８上に配置される延長部１０２２を備える。延長部１０２２は、作動ビーム１０００の円周方向境界１０１８の内側に配置される円周方向境界１０１６を有する。このような構造は、作動ビーム１０００の境界におけるパッシベーション構造体の末端部を形成し易くし、片持ち梁部１００８が接触する可能性がある任意の流体から電極１０１４の外面を完全に分離する。このような構造は、電極の腐食を低減し、組み込みマイクロバルブの耐久性を向上させる。さらに、電極１０１４は、可動であるが、作動ビーム１０００の不動のベース部１００６上に配置される圧電材料１０２０の第二の部分に連結しない、片持ち梁部１００８上に配置される圧電材料１０２０の第一の部分に通信可能に結合されてもよい。これは、活性化信号（例えば、差動電圧）が電極１０１４を介して圧電材料１０２０に送られる場合、圧電材料１０２０の第二の部分が作動するのを防止してもよい。圧電材料１０２０の第二の部分は不動であるため、活性化信号の印加は、圧電材料１０２０を割る可能性がある。したがって、電極１０１４が圧電材料１０２０の可動性第一の部分とのみ接触するように設計することは、圧電層の偶発的な故障を防止する。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、マイクロバルブは、オリフィスを備えるオリフィスプレートと、第一の端部および第二の端部を備える作動ビームと、を備え、作動ビームは、ベース層と、ベース層上に配置され、第一の端部と第二の端部との間の距離の少なくとも一部を延在する圧電材料の層であって、圧電材料の層は、その電気接続部においてそれを通るビアを画成する、圧電材料の層と、圧電材料の層の第一の面上にその電気接続部おいて配置される下部電極層であって、下部電極層の一部はビアの下に配置される、下部電極層と、圧電材料の層の第二の面上にその電気接続部において配置される上部電極層であって、上部電極層の一部はビアを通って配置される、上部電極層と、をさらに備え、作動ビームは、電気接続部から第一の端部に向かって延在するベース部と、ベース部から第二の端部に向かって延在する片持ち梁部と、を備え、片持ち梁部は、下部電極層と上部電極層との間の差動電気信号の印加に応答して、マイクロバルブの開閉のうちの一方に移動可能である。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、マイクロバルブは、オリフィスプレート上に配置されるバルブシートをさらに備え、バルブシートは、オリフィスおよび流体プレナムと流体連通する開口部を画成する。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、ビアは第一のビアであり、作動ビームの電気接続部において、圧電材料の層はそれを通りベース層まで画成される第二のビアを備え、マイクロバルブはボンディングパッドをさらに備え、ボンディングパッドの少なくとも一部は、ベース層上の第二のビアを通って配置され、ワイヤボンドを受けるように構成される。いくつかの実施形態では、ボンディングパッドは、第一のビアで下部電極層の部分または上部電極層の部分の少なくとも一つに電気的に接続するボンディングパッドリードを備える。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、電気接続部の第一の位置において、下に配置される下部電極層の部分は不活性であり、および、上部電極層の部分は上部電極を形成するように活性であり、上部電極は電気接続部から片持ち梁部に向かって延在し、ボンディングパッドリードの一部は上部電極層の部分上に第一のビアにおいて配置され、それに電気的に接続する。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、電気接続部の第二の位置において、上部電極層の部分は不活性であり、および、下部電極層の部分は下部電極を形成するように活性であり、下部電極は電気接続部から片持ち梁部に向かって延在し、ボンディングパッドリードの一部は、第一のビアにおいて上部電極層の不活性部分上に配置され、上部電極層の不活性部分を介して活性下部電極に電気的に接続する。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、マイクロバルブは、オリフィスプレート上に配置されるスペーサー部材をさらに備え、電気接続部およびベース部はスペーサー部材上に配置される。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、ベース層は、チューニング層およびバリア層を備え、その少なくとも一部は、チューニング層と圧電材料の層との間に挿入され、第二のビアは、ボンディングパッドがチューニング層に接触するように、バリア層を通って延在する。いくつかの実施形態では、ボンディングパッドは金で構成されている。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、電気接続部において、作動ビームは、下部電極の下に配置される第一の接着層と、上部電極の下に配置される第二の接着層とを備え、第一の接着層は下部電極と同一の広がりを持ち、第二の接着層は上部電極と同一の広がりを持つ。いくつかの実施形態では、第一のビア、下部電極層、および上部電極は、第二の接着層のみによって分離される。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、作動ビームは、圧電材料の層上に配置されるパッシベーション構造体をさらに備え、パッシベーション構造体は、上部電極および圧電材料の層を完全に覆う。いくつかの実施形態では、パッシベーション構造体は、酸化アルミニウム層と、酸化アルミニウム層上に配置される二酸化ケイ素層と、二酸化ケイ素層上に配置される窒化ケイ素層とを備える。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、上部電極層は、電気接続部から作動ビームのベース部にわたって連続的に延在し、上部電極層は、片持ち梁部上に配置される延長部を備える。いくつかの実施形態では、パッシベーション構造体が延長部の周縁の外側で圧電材料の層と直接接触するように、上部電極層の延長部の周縁は、圧電材料の層の周縁の内側にある。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、下部電極層は、電気接続部から作動ビームのベース部にわたって連続的に延在し、下部電極層は、片持ち梁部上に配置される延長部を備える。いくつかの実施形態では、圧電材料の層は、圧電材料が下部電極層の少なくとも一部を取り囲むように、下部電極層の横方向の端部と重なり合い、それを越えて延在する。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、片持ち梁部の重なり合う部分はオリフィスと重なり合い、マイクロバルブは重なり合う部分からオリフィスに向かって延在する封止部材をさらに備え、電気信号がない場合、封止部材はバルブシートに接触してマイクロバルブを閉じる。いくつかの実施形態では、オリフィスおよび封止部材は実質的に円筒形であり、電気信号がない場合に、封止部材がオリフィスを完全に覆うように、封止部材は、オリフィスに対して実質的に中心にあり、オリフィスの直径よりも大きい直径を有する。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、片持ち梁部は、ベース部からオリフィスに向かって５００〜１，０００ミクロンの長さで延在する。いくつかの実施形態では、片持ち梁部は、ベース部から延在する第一の部分と、第一の部分から延在する第二の部分とを備え、第二の部分は、第一の部分とは異なる形状である。いくつかの実施形態では、第一の部分の断面は台形形状であり、第二の部分の断面は円筒形状である。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、マイクロバルブは、オリフィスを備えるオリフィスプレートと、第一の端部および第二の端部を備える作動ビームと、を備え、作動ビームは、ベース層と、ベース層上に配置され、第一の端部と第二の端部との間の距離の少なくとも一部を延在する圧電材料の層であって、圧電材料の層は、その電気接続部においてそれを通りベース層までのビアを画成する、圧電材料の層と、圧電材料の層の第一の面上にその電気接続部において配置される、下部電極層と、圧電材料の層の第二の面上にその電気接続部において配置される、上部電極層と、ボンディングパッドであって、ボンディングパッドの少なくとも一部は、ベース層上のビアを通って配置され、ワイヤボンドを受けるように構成され、ボンディングパッドは下部電極層または上部電極層のうちの少なくとも一つに電気的に接続するボンディングパッドリードを備える、ボンディングパッドと、を備え、作動ビームは、電気接続部から第一の端部に向かって延在するベース部と、ベース部から第二の端部に向かって延在する片持ち梁部と、を備え、片持ち梁部は、下部電極と上部電極との間の差動電気信号の印加に応答して、マイクロバルブの開閉のうちの一方に移動可能である。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、噴射アセンブリは、オリフィスプレートを備えるバルブ本体であって、オリフィスプレートはそれを通って延在する複数のオリフィスを備える、バルブ本体と、複数のマイクロバルブであって、複数のマイクロバルブのそれぞれは、第一の端部および第二の端部を備える作動ビームであって、作動ビームは、さらに、ベース層と、ベース層上に配置され、第一の端部と第二の端部との間の距離の少なくとも一部を延在する圧電材料の層であって、圧電材料の層は、その電気接続部においてそれを通るビアを画成する、圧電材料の層と、圧電材料の層の第一の面上にその電気接続部において配置される下部電極層であって、下部電極層の一部はビアの下に配置される、下部電極層と、圧電材料の層の第二の面上にその電気接続部において配置される上部電極層であって、上部電極層の一部はビアを通って配置される、上部電極層と、を備え、作動ビームは、電気接続部から第一の端部に向かって延在するベース部と、ベース部から第二の端部に向かって延在する片持ち梁部と、を備え、片持ち梁部は、下部電極層と上部電極層との間の差動電気信号の印加に応答して、マイクロバルブの開閉のうちの一方に移動可能である、作動ビームを備える、複数のマイクロバルブと、複数のマイクロバルブのそれぞれに連結し、複数のマイクロバルブのそれぞれの流体貯留部を画成する、流体マニホールドと、を備える。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、複数のマイクロバルブのそれぞれは、オリフィスプレート上に配置されるバルブシートをさらに備え、バルブシートは、オリフィスおよび流体プレナムと流体連通する開口部を画成する。いくつかの実施形態では、ビアは第一のビアであり、作動ビームの電気接続部において、圧電材料の層はそれを通りベース層まで画成される第二のビアを備え、マイクロバルブはボンディングパッドをさらに備え、ボンディングパッドの少なくとも一部は、ベース層上の第二のビアを通って配置され、ワイヤボンドを受けるように構成される。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、ボンディングパッドは金で構成されている。いくつかの実施形態では、ボンディングパッドは、第一のビアで下部電極層の部分または上部電極層の部分の少なくとも一つに電気的に接続するボンディングパッドリードを備える。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、電気接続部の第一の位置で、下部電極層の部分は不活性であり、および、上部電極層の部分は上部電極を形成するように活性であり、上部電極は電気接続部から片持ち梁部に向かって延在し、ワイヤボンディングリードの一部は第一のビアで上部電極層の部分上に配置され、それに電気的に接続する。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、電気接続部の第二の位置で、上部電極層の部分は不活性であり、そして、下部電極層の部分は下部電極を形成するように活性であり、下部電極は電気接続部から片持ち梁部に向かって延在し、ワイヤボンディングリードの一部は、上部電極層の不活性部分を通って活性下部電極に電気的に接続するように、第一のビアで上部電極層の不活性部分上に配置される。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、流体マニホールドの少なくとも一部は、作動ビームの末端部上に配置される。いくつかの実施形態では、流体マニホールドは、複数のマイクロバルブとキャリアとの間に配置され、キャリアは、流体マニホールドおよび複数のマイクロバルブが配置される体積を実質的に囲む。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、噴射アセンブリは、流体マニホールドとキャリアとの間に配置されるインターポーザをさらに備える。いくつかの実施形態では、噴射アセンブリは、流体マニホールドとインターポーザとの間に配置されるフレックス回路と、キャリアの側面に取り付けられる回路基板とをさらに備え、フレックス回路は、複数のマイクロバルブの作動ビームを、電気接続部において作動ビームに連結するワイヤボンドを介して回路基板に電気的に接続する。
【０１３３】
いくつかの実施形態では、マイクロバルブのそれぞれは、オリフィスプレート上に配置されるスペーサー部材をさらに備え、電気接続部およびベース部はスペーサー部材上に配置される。  
【０１３４】
いくつかの実施形態では、電気接続部において、作動ビームは、下部電極層の下に配置される第一の接着層と、上部電極層の下に配置される第二の接着層とを備え、第一の接着層は下部電極層と同一の広がりを持ち、第二の接着層は上部電極層と同一の広がりを持つ。
【０１３５】
いくつかの実施形態では、第一のビアで、下部電極層、および上部電極層は、第二の接着層だけによって分離される。いくつかの実施形態では、作動ビームは、作動ビーム上に配置されるパッシベーション構造体をさらに備え、パッシベーション構造体は、上部電極層を完全に覆う。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、パッシベーション構造体は、酸化アルミニウム層と、酸化アルミニウム層上に配置される二酸化ケイ素層と、二酸化ケイ素層上に配置される窒化ケイ素層とを備える。いくつかの実施形態では、上部電極層は、電気接続部から作動ビームのベース部にわたって連続的に延在し、上部電極層は、片持ち梁部上に配置される延長部を備える。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、パッシベーション構造体が延長部の周縁の外側で圧電材料の層と直接接触するように、上部電極層の延長部の周縁は、パッシベーション構造体の層の周縁の内側にある。
【０１３８】
いくつかの実施形態では、下部電極層は、電気接続部から作動ビームのベース部にわたって連続的に延在し、下部電極層は、片持ち梁部上に配置される延長部を備える。いくつかの実施形態では、圧電材料の層は、圧電材料の層が下部電極層の少なくとも一部を取り囲むように、下部電極層の横方向の端部と重なり合い、それを越えて延在する。
【０１３９】
本明細書で使用する用語「約」は、概ね所定値の±１０％を意味する。例えば、約０．５は０．４５および０．５５を含み、約１０は９〜１１を含み、約１０００は９００〜１１００を含む。
【０１４０】
本明細書で使用する用語「連結する」、「接続する」等は、二つの部材が直接的または間接的に互いに結合することを意味する。こうした結合は、固定（例えば、永久的）または可動（例えば、取り外し可能または開放可能）としてもよい。このような結合は、二つの部材、または二つの部材と任意の別の介在部材が互いに単一の単一体として一体的に形成されるか、または二つの部材、もしくは二つの部材と任意の別の介在部材が互いに取り付けられることで達成されてもよい。
【０１４１】
本明細書の要素の位置（例えば、「上」、「下」、「上に」、「下に」など）への言及は、単に、図中の様々な要素の方向を説明するために使用される。様々な要素の方向は、別の例示的な実施形態に従って異なってもよく、このような変形は本開示によって包含されることが意図されていることに留意されたい。
【０１４２】
例示的な実施形態に示す要素の構成および配置は、例示にすぎない。本開示のいくつかの実施形態のみが詳細に説明されているが、本開示のレビューを行う当業者であれば、列挙された主題の新規の教示および利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状および比率の変形、パラメータの値、取付け配置、材料の用途、色、向き等）が可能であることを容易に理解するであろう。例えば、一体的に形成されたものとして示される要素は、複数の部品または要素から構成されてもよく、要素の位置は逆転されても、または別の方法で変化されてもよく、個別の要素の性質もしくは数または位置は、変更されても、または変化されてもよい。
【０１４３】
さらに、「例示的」という語は、実施例、例、または図として機能することを意味するために使用される。「例示的」または「実施例」として本明細書に記載の任意の実施形態または設計は、必ずしも他の実施形態または設計よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない（および、このような用語は、このような実施形態が必然的に並外れたまたは最上の例であると暗示することを意図するものではない）。むしろ、「例示的」という言の使用は、概念を具体的に示すことを目的としている。したがって、このような全ての修正は、本開示の範囲内に包含されることが意図される。添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、他の置換、修正、変更、および省略は、好ましい実施形態および他の例示的な実施形態の設計、動作条件、および配置においてなされてもよい。
【０１４４】
本発明の範囲から逸脱することなく、様々な例示的な実施形態の設計、動作条件、および配置において、他の置換、修正、変更、および省略を行うこともできる。例えば、一実施形態で開示される任意の要素は、本明細書で開示される任意の他の実施形態に組み込まれてもよく、または利用されてもよい。また、例えば、任意のプロセスまたは方法の工程の順序またはシークエンスは、別の実施形態に従って変更または再度順序付けされてもよい。任意の手段と機能の条項は、記載された機能を実行するものとして本明細書に記載された構造、ならびに構造的同等物だけでなく同等の構造も包含することを意図している。添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、他の置換、修正、変更、および省略は、好ましい実施形態および他の例示的な実施形態の設計、動作構成、および配置において行ってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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