KR101979032B1 - 잉크젯 프린터의 정전구동기용 다이아프램 - Google Patents

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Abstract

잉크젯 프린터의 정전구동기용 다이아프램 및 제조방법이 제공된다. 본 방법은 맨드렐 상에 제1 층 전기도금 단계, 및 제1 층에 포토레지스트 도포 단계를 포함한다. 본 방법은 제1층 및 제2 층이 실질적으로 균질한 구조체를 형성하도록 포토레지스트에 인접한 제1 층에 제2 층 전기도금 단계, 및 제1 층 및 제2 층으로부터 포토레지스트 분리단계를 포함하여 포토레지스트가 위치한 지점에 하나 이상의 유연홈을 노출시키고 유연홈에 인접하게 강성도가 감소된 다이아프램을 형성한다.

Description

잉크젯 프린터의 정전구동기용 다이아프램{DIAPHRAGM FOR AN ELECTROSTATIC ACTUATOR IN AN INK JET PRINTER}
본 발명은 포괄적으로 잉크젯 프린터용 정전구동기 (electrostatic actuator)에 관한 것이다.
잉크젯 프린터에서 잉크 분사기 또는 “젯 스택 (jet stack)”은 인쇄 매체 (예를들면, 종이) 상에 잉크 증착을 제어한다. 전형적으로 젯 스택은 잉크 저장조로부터 수용되는 잉크를 잉크 분사가 이루어지는 배열 노즐들로 전송시키는 하나 이상의 분배기를 포함하는 일련의 접합강판들로 제공된다. 또한 젯 스택은 선택적으로 활성화되는 구동기, 예를들면, 전원회로에 연결된 압전 트랜스듀서를 포함한다. 활성화되면, 구동기는 편향되어, 잉크 정량이 노즐을 통하여 매체로 진행되도록 유도한다. 이러한 방식으로, 잉크 증착은 구동기의 선택적 활성화에 의해 전기적으로 제어된다.
고해상도 인쇄가 요구됨에 따라, 젯 스택에서 구동기 밀도가 높아지고, 전반적으로 더 작은 구동기가 요구된다. 그러나 압전 트랜스듀서 크기를 축소하고, 트랜스듀서 개수를 늘리는 것은 여러 설계상 및 전력상의 문제를 야기한다. 예를들면, 더욱 얇고, 더욱 압전 트랜스듀서는 부서지기 쉽게 제작 비용이 높아진다. 또한, 비용-효율이 높게 이러한 압전 트랜스듀서 배열을 전기적 연결하는 것은 구동기 밀도 구현에 제한적이다.
일반적으로 본 발명은 잉크젯 프린터용 구동기 및 구동기 제조방법에 관한 것이다. 예를들면, 이러한 방법 중 하나는 맨드렐 (mandrel)상에 하나 이상의 재료층을 전기 도금하여 유연 홈 (flexure recess)을 가지는 다이아프램을 형성하는 단계, 및 맨드렐로부터 다이아프램을 분리하는 단계를 포함한다. 또한 본 방법은 전극층과 간격 (gap)이 형성되고 전극층과 실질적으로 평행하게 다이아프램을 적층하는 단계를 포함한다. 본 다이아프램은 전극층의 최소한 일부에 전류가 인가될 때 전극층에 대하여 이동되도록 구성된다.
또한, 장치는, 도전성 통로 (conductive trace) 및 이와 전기적으로 연결되는 전극을 가지는 전극층을 포함한다. 또한 본 장치는 간격 (gap) 만큼 전극층과 이격된 (offset) 다이아프램을 포함한다. 본 다이아프램은 전극층과 실질적으로 평행하고 전극과 정렬되는 피스톤 영역 (piston section), 및 피스톤 영역을 최소한 부분적으로 둘러싸는 유연 홈을 포함한다.
전극에 전류가 인가될 때 본 다이아프램은 유연 홈에 근접하게 굽혀지도록 구성되어, 피스톤 영역은 전극층에 대하여 실질적으로 평행을 유지하면서도 전극층에 대하여 이동할 수 있다.
상기 포괄적 설명 및 하기 상세한 설명은 예시적이고 설명을 위한 것이며 청구범위에서와 같은 본 발명을 제한하지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
도면들은 본 발명의 실시태양을 도시한다:
도 1은 본 발명의 실시태양에 의한 프린터 헤드용 정전구동기의 개략적인 측면도이다.
도 2는 실시태양에 의한 정전구동기의 개략적인 확대도이다.
도 3은 실시태양에 의한 두 인접 구동기들의 일부를 형성하는 노드 (node), 유연 홈, 및 두 피스톤 영역에 대한 개략도이다.
도 4는 실시태양에 의한 개략적인 구동기 배열 전면 사시도이다.
도 5A-5F는 실시태양에 의해 형성되는 다이아프램의 개략적인 측면도들이다.
도 6은 실시태양에 의한 정전구동기 제조방법 흐름도이다.
본 발명의 실시태양 및 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 상세히 설명된다. 도면을 포괄적으로 참조하면, 본 발명의 실시태양은 정전구동기용 다이아프램 및 다이아프램 제조방법을 제공한다. 일반적으로 다이아프램은, 정적 “노드” 영역 및 동적 “피스톤” 영역을 포함하는 하나 이상의 완전-두께 영역 (full-thickness section), 및 하나 이상의 감소-두께 (reduced-thickness)를 가지는 유연 홈을 포함한다. 노드영역은 기판 (substrate)에 결합되고, 피스톤 영역은 기판에 결합된 전극층의 전극과 정렬되고, 유연홈은 전극층에 의해 제공되는 하나 이상의 통로 (traces)와 정렬된다. 통로는 전극과 결합되어, 다이아프램에 정전기력을 인가하도록 구성된다.
다이아프램에서 이렇게 완전 두께 및 감소 두께 영역을 조합함으로써 구동기에 의한 체적 변위 제공에 필요한 전류를 감소시키면서도, 다이아프램의 강도 및 견고성을 유지할 수 있다. 더욱 상세하게는, 유연홈은 다이아프램에서 강성도가 감소된 영역을 제공하여, 전류가 통로를 통하여 전극에 인가될 때 발생되는 다이아프램 "휨' 운동을 고립시키는 기능을 한다. 유연홈과 대략 정렬되거나 인접한 다이아프램 영역에서 휨 운동이 고립되면서, 피스톤 영역은 전극층과 대체로 평행하게 유지되고, 유연홈에서의 다이아프램 휨에 의해 대략 선형 경로를 따라 운동한다. 강도 및 전력 요구에 최적화 되는 것에 더하여, 일부 실시태양에서, 피스톤 영역이 대체로 평탄하게 유지되는 이러한 구성으로, 더욱 균일한 압력수두가 연관된 잉크 체적에 가해진다.
또한 본 발명의 실시태양은 구동기용 가변 두께의 다이아프램 제조방법을 제공한다. 본 방법은 정밀 재료 증착을 제어하기 위하여 하나 이상의 포토레지스트를 이용한 하나 이상의 임의의 적합한 재료 예를들면, 니켈 (또는 기타, 하기됨) 층을 전기 도금하는 단계를 포함한다. 맨드렐이 전기도금 기재 (base)로 사용되고, 판유리 또는 연마 금속일 수 있어, 맨드렐은 비-평탄 “결함”이 낮은 수준이며, 이것은 다이아프램 바닥으로 이행된다. 이러한 전기도금으로 다이아프램의 밀착 공차를 제공하여, 롤링 및 식각공정과 관련된 문제점들을 회피할 수 있다.
도시된 실시태양으로 돌아가서, 도 1은 잉크젯 프린터용 젯 스택 일부를 형성하는 본 실시태양에 의한 정전구동기(이하, “구동기”) (100)의 개략 측면도를 도시한다. 구동기 (100)는, 다른 재료가 사용될 수 도 있지만 유리 기판일 수 있는 기판 (102)에 장착된다. 또한, 구동기 (100)는 유리 기판 (102)에 장착되는 구동기 배열 중 하나일 수 있다. 구동기 배열 중 다른 구동기는 본원에 기재된 구동기 (100)와 동일하거나 다른 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
구동기 (100)는 유리기판 (102)과 결합되는 전극층 (104)을 포함한다. 예를들면, 전극층 (104)은 당업계에 공지된 바와 같이 박막금속을 포함할 수 있고, 이에 따라 금속층이 유리기판 (102)에 도금된다. 또한, 전극층 (104)은 하기 상세하게 설명되는 바와 같이 하나 이상의 전극, 도전 통로 (conductive trace) 등을 내부에 포함할 수 있다. 또한 구동기 (100)는 주문형반도체 (ASIC)일 수 있고 전극층 (104)에 결합되는 집적회로 (106)를 포함한다. 단일 집적회로 (106)는 다수의 입력 및 출력 포트 (예를들면, 256 또는 이상)를 포함하여 다중 구동기들 (100)을 제어할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
또한 구동기 (100)는 얇은 전도성 재료층인 다이아프램 (108)을 포함한다. 다이아프램 (108)은 전도성 금속 예컨대 니켈, 스테인리스강, 티타늄, 알루미늄, 구리, 은, 이들의 조합, 또는 기타 등, 및/또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 다이아프램 (108) 구성에 대한 추가적인 상세한 설명은 하기된다.
다이아프램 (108)은 전극층 (104)과 실질적으로 평행하게 연장되지만 되도록 간격 (110)만큼 이격되도록 (offset) 배치된다. 최소한 다이아프램 (108)이 굽혀질 때까지는 간격 (110)은 실질적으로 균일한 두께를 가지고, 예를들면, 약 0.1 μm 내지 약 10 μm, 약 0.5 μm 내지 약 5 μm, 약 0.75 μm 내지 약 2 μm일 수 있다. 최소한 하나의 특정 실시태양에서, 다이아프램 (108) 및 전극층 (104) 사이 간격 (110)은 약 1 μm 일 수 있다.
간격 (110)은, 일부 실시태양에서, 다이아프램 (108)을 전극층 (104)으로 연결하는 기능도 수행하는 하나 이상의 간격고립층 (gap standoff layer, 112, 114)으로 유지된다. 다른 실시태양에서, 다이아프램 (108)은 간격고립층 (112, 114)에 연결 또는 달리 고정된다. 또한, 간격고립층 (112, 114)은 유전체일 수 있다. 다른 실시태양에서, 기타 비-도전성 기구, 프로세스, 및/또는 구조체가 사용되어 다이아프램 (108)을 전극층 (104)에 결합 및/또는 간격 (110)을 제공할 수 있다.
또한, 간격고립층 (112, 114)은 다이아프램 (108)의 노드영역 (116, 118)에 근접하게 배치된다. 노드 영역 (116, 118)은 다이아프램 (108)이 예를들면, 간격고립층 (112, 114)에 의해 고정됨으로써 유리 기판 (102)에 대한 운동이 대체로 제한되는 영역이다. 다이아프램 (108)은 하기 더욱 설명되는 바와 같이 노드 영역 (116, 118) 사이에서 굽혀진다. 다양한 실시태양에서, 간격고립층 (112, 114)은 따라서 다음과 같은 하나 이상의 기능을 수행한다: 전극층 (104)에서 노드영역 (116, 118)으로의 전기 전도 방지; 다이아프램 (108)을 전극층 (104) 및/또는 유리기판 (102)으로 고정; 및 다이아프램 (108) 및 기판 (102) 사이 간격 (110) 유지하여 다이아프램 (108)에서 발생되는 임의의 힘을 기판 (102)으로 전달.
또는 구동기 (100)는 구동기 (100) 및 인접 구조체, 예를들면, 젯 스택의 판들, 분배기들, 기타 등 간의 간격을 유지하기 위한하나 이상의 몸체 간격자 (120, 122)을 포함한다. 몸체 간격자 (120, 122)는 노드영역 (116, 118)과 정렬되어, 발생되는 임의의 충격력을 기판 (102)으로 전달하여, 다이아프램 (108) 및 노드영역 (116, 118) 사이 걸친 영역을 보호한다.
예시적 동작에서, 구동기 (100)는 젯 스택 잉크 채널 내에 배치된다; 따라서, 구동기 (100) 작동으로 유리기판 (102)을 관통하여 절개, 식각 또는 달리 형성되는 구멍을 통과하도록, 또는 유리기판 (102)으로부터 멀어지도록, 예를들면, 인접한 노즐 판으로 잉크가 밀려진다. 이러한 잉크 분사를 조절하여 인쇄 가능한 매체에 잉크 증착을 조절할 수 있다. "상부"와 같은 방향을 나타내는 용어는 상대적인 것이고 여러 고려 가능한 것들 중 하나의 배향을 지칭하는 것이라는 것을 이해할 수 있다.
도시된 실시태양에서, 집적회로 (106)는 특정 극성의 전류를 전극층 (104) 최소한 일부에 걸쳐 인가한다. 전류는 정전기력을 발생시키고, 이것은 다이아프램 (108)에 인가되어, 다이아프램 (108)을 전극층 (104)으로 당긴다. 전극층 (104)은 유리 기판 (102)에 단단히 고정되고, 다이아프램 (108)은 노드영역 (116, 118)에서 전극층 (104) 및/또는 유리기판 (102)에 간격고립층 (112, 114)을 통하여 고정된다. 따라서, 정전기력은 노드영역 (116, 118) 사이의 다이아프램 (108) 구역이 전극층 (104)을 향하여 휘도록 하여, 다이아프램 (108) 휨으로 인한 위치에너지가 저장된다.
전류가 제거되거나 및/또는 극성이 바뀌면, 정전기력이 제거되거나 방향이 역전된다. 다이아프램 (108)은 전극층 (104)에서 탄성적으로 전극층 (104)과 평행하거나 및/또는 평행한 위치를 초과하여 반동된다. 추가적인 용융 또는 달리 유체 잉크가 구동기 (100)로 유통되어, 다이아프램 (108) 운동에 의해 여러 노즐을 통하여 잉크가 대체된다. 따라서, 구동기 (100)는 다음 작동에 대비한다.
도 2는 본 실시태양에 의한 구동기 (100)의 개략적인 확대 측면도이다. 도시된 실시태양에서, 다이아프램 (108)은 노드영역 (116, 118)에 근접하게 두 개의 더 얇은 유연홈(202, 204) 및, 이들 사이에 연장되는 더 두꺼운 피스톤 영역 (205)을 포함한다. 다이아프램 (108)은 따라서 최소한 두 종의 두께: 유연홈 (202, 204)의 “감소” 두께 t 및 피스톤 영역 (205)의 "완전” 두께 T를 포함한다. 따라서, 다양한 실시태양에서, 또한 유연홈 (202, 204)은 턱부, 홈부 및/또는 기타 등으로 기술될 수 있다.
실시태양에서, 감소-두께 유연홈 (202, 204) 및 완전-두께 피스톤 영역 (205) 모두를 포함하는 다이아프램 (108)은 다이아프램 (108) 굽힘에 필요한 전류 및 다이아프램 (108) 강도 간의 원하는 절충점을 제공한다. 즉, 유연홈 (202, 204)에서 감소 두께 t는 다이아프램 (108) 휨을 용이하게 하고, 피스톤 영역 (205)은 다이아프램 (108)에 강도를 제공하여, 다이아프램 (108)은 덜 손상될 수 있다. 또한, 유연홈 (202, 204)은, 일부 실시태양에서, 도시된 바와 같이 간격고립층 (112, 114)을 넘어 연장되고; 그러나, 다른 실시태양에서, 도 3에 도시되고 하기되는 바와 같이, 다이아프램 (108)의 완전-두께 구역은 노드영역 (116, 118)을 제공하고, 이는 간격고립층 (112, 114)을 넘어 연장되고, 한편 유연홈 (202, 204)은 노드영역 (116, 118)으로부터 멀어지게 연장된다.
일부 실시태양에서, 유연홈 (202, 204)은 다이아프램 (108) 식각으로 형성되고, 한편 피스톤 영역 (205)은 두께가 감소되지 않도록 마스크 (예를들면, 포토레지스트)가 적용된다. 피스톤 영역 (205) 두께가 감소되지 않으므로, 이를 “완전” 두께를 가진다고 칭하지만; 그러나, 피스톤 영역 (205)이 상대적으로 더 두꺼운 다이아프램 (108) 영역을 제공하면서도 식각 가능하다는 것을 이해할 수 있고, 따라서 "완전" 두께로 지칭될 수 있다. 또한, 형성된 유연홈 (202, 204)은 전체적으로 균일한 감소 두께 t를 가지지 않을 수 있다. 최소한 일 실시태양에서, 감소 두께 t는 완전 두께 T의 약 20% 내지 약 70%, 예를들면, 평균적으로, 약 40% 내지 약 50%이다. 최소한 일 실시태양에서, 감소 두께는 다이아프램 (108)의 완전 두께 T의 10%까지 일 수 있다.
다양한 실시태양에서, 다이아프램 (108)은 완전 두께 T가 약 1 μm 내지 약 100 μm, 약 10 μm 내지 약 50 μm, 또는 약 12 μm 내지 약 25 μm일 수 있다. 일 특정 실시태양에서, 완전 두께 T는 약 12 μm, 달리, 약 20 μm일 수 있다. 다른 실시태양에서, 다이아프램 (108)의 완전 두께 T는 약 38 μm일 수 있고, 이는 식각 스테인리스강에 대하여 전형적인 것이다.
도 3은 본 실시태양에 의한 두 인접 구동기 (100A, 100B) 일부 측면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 다이아프램 (108)은 유연홈 (302, 304), 이들 사이에 연장되는 노드영역 (305), 및 제1 및 제2 피스톤 영역 (306, 308)을 포함한다. 각각의 유연홈 (302, 304) 및 각각의 피스톤 영역 (306, 308)은 각각 다른 구동기 (100A, 100B)에 의해 제공되고, 노드영역 (305)은 두 개의 구동기 (100A, 100B)에 의해 공유되어, 양 구동기 (100A, 100B)는 노드영역 (305)를 포함한다. 구동기 (100A, 100B) 분리가 노드영역 (305) 중앙 점선으로 표기되지만; 그러나, 이러한 분리는 최소한 일부 실시태양들에서 물리적인 것이 아닌 개념적인 것이라는 것을 이해할 수 있다.
다이아프램 (108)은 유연홈 (302, 304)에서 감소 두께 t를 가지고, 피스톤 영역 (306, 308)에서 완전 두께 T와 대비된다. 또한, 노드영역 (305)도 완전 두께 T를 가지고 간격고립층 (12)으로 인해 유리기판 (102)에 대한 운동이 대체로 제한된다. 상기된 바와 같이, 또한 간격고립층 (12)은 노드영역 (305)을 유리기판 (102)에 부착시키지만, 다른 실시태양에서는, 충분한 부착 특성이 없어, 예를들면, 하나 이상의 추가 부착층, 파스너 등에 의해 노드영역 (305)은 간격고립층 (12)에 고정되고, 이는 유리기판 (102)에 고정된다.
전극층 (104)은 다수의 도전 통로 (310) 및 전극 (309, 311)를 포함하고, 통로 (310)의 최소한 일부는 전극 (309, 311)과 전기적으로 연결된다. 전극 (309)은 피스톤 영역 (306)과 정렬되고, 전극 (311)은 피스톤 영역 (308)과 정렬되어, 연결 통로 (310)를 통하여 전극 (309, 311)에 전류가 인가되면 피스톤 영역 (306, 308) 각각에 정전기력이 인가된다. 도전 통로 (310)의 최소한 일부는 간격고립층 (12) 내부 또는 정렬하여 배치되고, 나머지들은 간격고립층 (12) 외부 및/또는 정렬되지 않고 배치될 수 있다. 또한, 통로 (310)는 독립적으로 전류를 전극 (309, 311)에 제공할 수 있고, 따라서, 예를들면, 구동기 (100A, 100B)는 독립적으로 작동될 수 있다.
유연홈 (302, 304)은, 예를들면, 다이아프램 (108) 강성도 감소 영역을 제공함으로써 피스톤 영역 (306, 308) 운동을 용이하게 한다. 따라서, 다이아프램 (108) 굽힘 운동은 유연홈 (302, 304)을 경계로 다이아프램 (108)에서 실질적으로 국부적으로 발생하여, 피스톤 영역 (306, 308)은 실질적으로 굽힘 없이 유리기판 (102)을 향하거나 떨어지도록 운동한다. 또한, 노드영역 (305)은 간격고립층 (12) 연결을 통하여 유리기판 (102), 전극층 (104) 및 간격고립층 (12)과 대체로 경직 (solid) 구조체를 형성한다. 노드영역 (305)은 완전 두께 T를 가지므로, 따라서 구동기 (100)는 노드영역 (305)에서 최대 강도를 가질 수 있다.
도 4는 구동기 (100) 배열 (400) 모두 또는 일부에 적용될 수 있는 다이아프램 (108)을 포괄적으로 보이는 구동기 배열 (400)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 배열 (400)은 4종의 구동기 (100) (100A, 100B, 100C, 100D로 표기)를 포함하지만; 그러나, 배열 (400)상에4종의 구동기 (100)를 도시하는 것은 단지 설명 목적이고, 실제로는 수십, 수백, 수천 또는 그 이상의 이러한 구동기 (100)가 개별 배열 (400)에 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
따라서 다이아프램 (108)은 구동기 (100A)에 대한 피스톤 영역 (306), 및 구동기 (100B)에 대한 피스톤 영역 (308)을 포함한다. 유연홈 (302)은 피스톤 영역 (308)의 최소한 일부를 둘러싸고, 포위하고 또는 달리 주위에 배치된다. 유사하게, 유연홈 (304)은 피스톤 영역 (308)의 최소한 일부를 둘러싸고, 포위하고 또는 달리 주위에 배치된다. 노드영역 (305)은 피스톤 영역 (306, 308) 사이 또는, 예를들면, 유연홈 (302, 304) 인접 측면 사이에 형성된다.
도 4에서, 전극층 (104) (도 1 및 2)은 다이아프램 (108) "뒤에" 있는 것으로 간주된다. 따라서, 도시된 바와 같이 통로 (310)는 노드영역 (305)에 대체로 평행하고 정렬되어 연장된다. 통로 (310)와 대체로 평행하게 연장되는 추가 통로 (410, 412)가 전극층 (104)에 제공될 수 있다.
본 실시태양에서, 배열 (400) 상의 구동기 (100A-D)는 대체로 격자 패턴으로 배열되어, 노드영역 (305)은 인접 행들 (402, 404)의 구동기 (100)를 따라 연장되며 공유된다. 더욱 상세하게는, 최소한 일 실시태양에서, 도시된 바와 같이, 구동기 (100A-D)는 각각 평행사변 형상이며, 따라서 격자 패턴 역시 대체로 평행사변형이고, 교차 및/또는 인접 요소들 사이는 비-직각 (non-square angle)으로 형성된다. 그러나, 다른 실시태양에서, 이러한 비-직각과 더불어 또는 대신 직각이 적용될 수 있다. 통로 (310)는 노드영역 (305)을 따라 연장되고, 또한 인접한 행들 (402, 404)의 구동기 (100)와 정렬된다. 또한, 제2 노드영역 (405)이 노드영역 (305)과 유각을 이루며 연장될 수 있고 배열 (400)의 인접 열들 (406, 408)에 있는 구동기 (100)에 공유된다.
통로 (410, 412)는 최소한 부분적으로 유연홈 (302, 304)과 정렬되고 따라서 통로 (310)와 연동되어 전극층 (104) 전극에 전류를 제공함으로써, 다이아프램 (108)에 선택적으로 정전기력를 인가한다. 일부 실시태양에서, 통로 (410, 412)는 통로 (310)와 평행하게 연장되지만, 다른 실시태양에서, 하나 이상의 통로 (410, 412) 배열은 통로 (310)와 수직으로, 예를들면, 노드영역 (405)에 정렬되어 평행하게 연장된다.
작동에 있어서, 하나 이상의 통로 (310, 410, 412)를 통하여 전류가 선택적으로 인가되어, 피스톤 영역 (306, 308)과 정렬되는 전극에 전류를 제공하며, 다이아프램 (108)의 하나 이상의 구역에 정전기력를 발생시킨다. 정전기력이 인가되면, 예를들면, 유연홈 (302, 304)에서 또는 인접하게 다이아프램 (108)을 굽히도록 작용된다. 이것은, 다시, 유연홈 (302, 304) 각각에 의해 최소한 둘러싸인 피스톤 영역 (306, 308)을, 피스톤 영역 (306, 308)의 휨이 최소화 (예를들면, 휘지 않거나 실질적으로 휘지 않고)되어, 유리기판 (102)을 향하여 당긴다. 전류가 정지하거나 극성이 역전되면, 유연홈 (302, 304)에 작용한 정전기력이 없어지거나 역전되고, 따라서 변위된 피스톤 영역 (306, 308)에 저장된 에너지가 방출된다. 이것은 구동기 (100A-D)에 근접하게 위치하는 상응 체적의 액상 잉크를 밀어, 예를들면, 잉크를 노즐판의 노즐, 분배기 또는 기타 등을 통하여 잉크를 구동시킨다.
피스톤 영역 (306, 308) 각각을 둘러싸는 유연홈 (302, 304)은 여러 실시태양들 중 하나의 예시라는 것을 이해할 수 있다. 일부 실시태양에서, 유연홈 (302, 304)은 연속적이지 않거나 및/또는 피스톤 영역 (306, 308)을 포위하지 않을 수 있다. 예를들면, 유연홈 (302)은 하나 이상의 선형 또는 만곡 구역들로 분절화될 수 있다. 이러한 구역들은 (예를들면, 피스톤 영역 (306) 반대 측들에서)서로 평행하게 연장되고, (예를들면, 피스톤 영역 (306) 인접 측에서) 교차하거나 만나고, 또는 정렬되어 조합적으로 피스톤 영역 (306) 주위에서 원형, 다형 또는 기타 형상의 최소한 일부를 형성한다.
또한, 배열 (400)의 격자 패턴이 여러 실시태양들 중 하나의 예시라는 것을 이해할 수 있다. 다른 실시태양에서, 배열 (400) 중 구동기 (100)는 열 및/또는 행으로 엇갈린 구조일 수 있고, 따라서 노드영역 (305) 또는 노드영역 (405)는 직선을 형성하지 않을 수 있다.
이제 도 5A-5F 및 6을 참조한다. 도 5A-5F는 본 실시태양에 의한 다이아프램 (108) 제작의 여러 단계들을 개략적으로 도시하고, 도 6은 본 실시태양에 의한 다이아프램 (108) 제작 방법 (600)의 흐름도를 도시한 것이다. 방법 (600)은 도 5A에 도시된 바와 같이 맨드렐 (504) 제공단계 (602)로 시작된다. 맨드렐 (504)은 전기도금에 적합한 금속성 도체일 수 있다. 더욱이, 대체로 평활 표면을 가지도록 맨드렐 (504)은 연마된다. 일부 실시태양에서, 맨드렐 (504)은 금속-도금 (metal-plated) 유리 구조체이다. 다양한 실시태양에서, 맨드렐 (504)은 약 100 nm 미만의 높이를 가지도록 비-평탄 영역 또는 “결함” (즉 표면의 피크 또는 골)의 빈도 및 크기가 최소로 되도록 제작 및/또는 마무리된다.
이후 방법 (600)은 도 5B에 도시된 바와 같이 제1 포토레지스트 (506)를 맨드렐 (504)에 적용하는 단계 (608)로 넘어간다. 제1 포토레지스트 (506)는 2 (도시됨), 3, 4, 수백 또는 이상의 전기도금 저항 영역들을 제공하는 패턴일 수 있다. 다양한 포토레지스트 재료들이 알려져 있고, 제1 포토레지스트 (506)는 임의의 하나 이상의 적합한 포토레지스트 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 제1 포토레지스트 (506)는 상기된 감소 두께 t와 거의 같거나 약간 큰 두께를 가질 수 있다. 제1 포토레지스트 (506)는, 예를들면, 다이아프램 (108) 내부 및/또는 관통 연장되는 핀홀 또는 기타 특징부들을 위한 몰드로서 적용된다.
이후 방법 (600)은 도 5C에 도시된 바와 같이 맨드렐 (504) 상에, 예를들면, 최소한 제1 포토레지스트 (506)에 인접하게 제1 층 (510)을 전기 도금하는 단계 (612)로 진행된다. 제1 층 (510)은 다이아프램 (108) 기재로 기능하고 감소 두께 t를 가진다. 제1 포토레지스트 (506)가 감소 두께 t보다 약간 큰 경우, 제1 포토레지스트 (506)는 예정된 구역 내부에 제1 층 (510)의 일부를 담고, 제1 층 (510) 도포를 제한하는 등의 기능을 하여 제1 층 (510)은 제1 포토레지스트 (506)에 의해 점유된 영역을 덮지 않는다. 또한, 제1 층 (510)은 니켈, 금, 은, 주석, 카드뮴, 아연, 백금, 팔라듐, 임의의 합금강 (예를들면, 스테인리스강 합금), 또는 임의의 기타 합금 또는 맨드렐 (504) 상에 전기도금에 적합한 원소로 형성될 수 있다.
다음, 방법 (600)은 도 5D에 도시된 바와 같이 제1 층 (510)에 제2 포토레지스트 (514)를 적용하는 단계 (616)를 포함한다. 제2 포토레지스트 (514)는 유연홈 (302, 304)이 필요한 지점, 즉, 다이아프램 (108)이 감소 두께 t를 가지는 지점에 적층된다. 또한 제2 포토레지스트 (514)는 제1 포토레지스트 (506)에도 적용되어, 다이아프램 (108)을 관통 연장될 필요가 있는 특징부들을 보존한다; 그러나, 일부 실시태양에서, 제1 포토레지스트 (506)가 생략될 수 있어, 제2 포토레지스트 (514)는 제1 포토레지스트 (506) 없이 적용된다.
이후 방법 (600)은 도 5E에 도시된 바와 같이 제1 층 (510) 상에, 최소한 제2 포토레지스트 (514)에 인접하게 제2 층 (518)을 전기 도금하는 단계 (620)를 포함한다. 제2 층 (518)은 제1 층 (510)과 동일 재료일 수 있어, 제1 층 (510)에 제2 층 (518)을 전기 도금하면 균질 구조체가 형성된다. 본원에서 사용되는 "균질 구조체"는 포괄적으로 제1 층 및 제2 층 (510, 518)의 미세구조가 실질적인 경계를 보이지 않는, 즉, 브레이징, 용접, 접착, 기타 등에 의해 형성될 수 있는 것과 같은 접합을 보이지 않는, 두 종의 별개 층들이 함께 그러나 하나의 연속 구조와 같이 작용하는 구조를 의미한다.
제2 층 (518) 실질적으로 완전 두께 T 및 감소 두께 t 차이에 해당하는 두께를 가진다. 따라서, 제1 층 (510)에 도포되는 제2 층 (518) 구역은 다이아프램 (108)의 완전 두께 T 영역을 형성한다. 예를들면, 제2 포토레지스트 (514)의 두 영역들 사이는 피스톤 영역 (306), 노드영역 (305), 및 피스톤 영역 (308)이 형성된다. 포토레지스트 도포 및 층 전기도금 단계들은 필요한 경우 1회 이상 반복되어 원하는 구조, 예를들면, 상기된 다이아프램 (108) 구조를 획득한다.
원하는 구조가 일단 달성되면, 방법 (600)은 도 5F에 도시된 바와 같이 맨드렐 (504), 제1 포토레지스트 (506), 및 제2 포토레지스트 (514)로부터 다이아프램 (108)을 분리하는 단계 (622)로 진행된다. 맨드렐 및 포토레지스트로부터 전기도금 구조체를 분리하는 여러 방법들, 예컨대 상이한 재료들의 이질적 열팽창속도를 이용하기 위한 가열 및/또는 냉각방법들이 알려져 있다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 이러한 분리 또는 "스트리핑" 방법을 적용할 수 있다.
생성된 다이아프램 (108)은 따라서 실질적으로 균질한 2층 구조체이다. 따라서, 제1 층 (510)은 유연홈 (302, 304) 바닥 (524)을 형성하고, 제2 층 (518)은 유연홈 (302, 304) 측면들 (526, 528)을 형성한다. 따라서, 제2 포토레지스트 (514)를 제거하면 유연홈 (302, 304)이 나타난다. 또한, 피스톤 영역 (306, 308) 및 노드영역 (305)은 제1 층 및 제2 층 (510, 518)의 조합으로 형성되어 완전 두께 T를 제공하고; 그러나, 하나 이상의 추가적인 층들이 제1 층 (510) 또는 제2 층 (518) (또는 양자 모두)에 부가되어 원하는 두께들을 얻을 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (10)

  1. 프린터의 젯 스택용의 구동기 장치로서,
    도전 통로 (conductive trace) 및 전극을 포함하는 전극 층으로서, 상기 전극은 상기 도전 통로와 전기적으로 커플링되는, 상기 전극 층; 및
    간격에 의해 상기 전극 층으로부터 이격된 (offset) 다이아프램을 포함하고,
    상기 다이아프램은:
    상기 전극 층을 향해 마주보는 평탄한 제 1 표면;
    상기 제 1 표면에 대향하고 상기 전극 층으로부터 떨어져 마주보는 비-평탄한 제 2 표면으로서, 상기 비-평탄한 제 2 표면은 상기 전극 층에 실질적으로 평행하게 배치되고 상기 전극과 정렬되는 피스톤 영역을 포함하고, 상기 피스톤 영역은 상기 다이아프램의 상기 제 1 표면으로부터 떨어져 그리고 상기 전극 층으로부터 떨어져 연장되는 돌출부를 포함하는, 상기 비-평탄한 제 2 표면; 및
    상기 피스톤 영역을 적어도 부분적으로 둘러싸는 유연 홈을 포함하고,
    상기 다이아프램은 전류가 상기 전극에 인가될 때에 상기 유연 홈들 근처에서 휘도록 구성되어, 상기 피스톤 영역은 상기 전극 층에 대해 이동되고 상기 전극 층에 실질적으로 평행하게 유지되고,
    상기 전극 층과 상기 다이아프램의 상기 평탄한 제 1 표면 사이의 간격에 배치된 간격 고립 유전체 (gap standoff dielectric) 를 추가로 포함하고,
    상기 간격 고립 유전체는 상기 도전 통로 및 상기 다이아프램의 상기 평탄한 제 1 표면과 물리적으로 접촉하고,
    상기 유연 홈들이 규정되는 상기 다이아프램의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 노드 영역을 추가로 포함하고, 상기 노드 영역은 상기 간격 고립 유전체와 커플링되어, 상기 노드 영역은 상기 전극 층에 대해 일반적으로 정적인, 프린터의 젯 스택용의 구동기 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014205117A1 (de) * 2014-03-19 2015-09-24 Gemü Gebr. Müller Apparatebau Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft Membran und Verfahren zu deren Herstellung
US10488502B2 (en) * 2017-04-26 2019-11-26 General Electric Company Ultrasound probe with thin film flex circuit and methods of providing same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003053974A (ja) * 2001-08-08 2003-02-26 Nano Dynamics Inc 圧電式インクジェットプリンタヘッドとその製造方法
JP2007143342A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Seiko Epson Corp 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにそれらの製造方法
JP2008030337A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Ricoh Co Ltd 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4374707A (en) 1981-03-19 1983-02-22 Xerox Corporation Orifice plate for ink jet printing machines
US5534900A (en) * 1990-09-21 1996-07-09 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording apparatus
US5685491A (en) 1995-01-11 1997-11-11 Amtx, Inc. Electroformed multilayer spray director and a process for the preparation thereof
JPH10211697A (ja) * 1997-01-30 1998-08-11 Ricoh Co Ltd 記録ヘッド
US6100477A (en) * 1998-07-17 2000-08-08 Texas Instruments Incorporated Recessed etch RF micro-electro-mechanical switch
US6608268B1 (en) * 2002-02-05 2003-08-19 Memtronics, A Division Of Cogent Solutions, Inc. Proximity micro-electro-mechanical system
US7052117B2 (en) * 2002-07-03 2006-05-30 Dimatix, Inc. Printhead having a thin pre-fired piezoelectric layer
US7188931B2 (en) * 2004-11-22 2007-03-13 Eastman Kodak Company Doubly-anchored thermal actuator having varying flexural rigidity
JP5311579B2 (ja) * 2006-05-19 2013-10-09 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ インクジェットヘッド用静電アクチュエータ
US7630121B2 (en) * 2007-07-02 2009-12-08 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Electromechanical device with optical function separated from mechanical and electrical function
WO2010050982A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electrostatic liquid-ejection actuation mechanism

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003053974A (ja) * 2001-08-08 2003-02-26 Nano Dynamics Inc 圧電式インクジェットプリンタヘッドとその製造方法
JP2007143342A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Seiko Epson Corp 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにそれらの製造方法
JP2008030337A (ja) * 2006-07-31 2008-02-14 Ricoh Co Ltd 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置

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Publication number Publication date
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US8684500B2 (en) 2014-04-01
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US20140036005A1 (en) 2014-02-06

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