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公開番号2024056759
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-23
出願番号2024014549,2020563595
出願日2024-02-02,2019-05-09
発明の名称噴射アセンブリで使用する封止マイクロバルブのシステムおよび方法
出願人マシューズインターナショナルコーポレイション
代理人個人
主分類B05C 5/00 20060101AFI20240416BHJP(霧化または噴霧一般;液体または他の流動性材料の表面への適用一般)
要約【課題】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。
【解決手段】マイクロバルブ230は、第一の表面、第二の表面、および第一の表面から第二の表面へ延在するオリフィス260を有するオリフィスプレート250を備える。作動ビーム240は、オリフィスプレートに対して離間して配置される。作動ビームは、ベース部306および片持ち梁部308を備える。ベース部は、オリフィスプレートから所定の距離だけ離れる。片持ち梁部は、その重なり合う部分がオリフィスと重なり合うように、ベース部から延在する。作動ビームは、閉位置と開位置との間で移動可能である。マイクロバルブはまた、片持ち梁部の重なり合う部分に配置される封止部材290を備える封止構造を備える。作動ビームが閉位置にある場合、片持ち梁部は、封止構造がオリフィスを封止してマイクロバルブを閉じるように配置される。
【選択図】図5A
特許請求の範囲【請求項１】
マイクロバルブは、
第一の表面および第二の表面を備えるオリフィスプレートであって、前記オリフィスプレートは前記第一の表面から前記第二の表面へ延在するオリフィスを備える、オリフィスプレートと、
前記オリフィスプレートに対して離間して配置される作動ビームであって、前記作動ビームはベース部および片持ち梁部を備え、前記ベース部は前記オリフィスプレートから所定の距離だけ離れ、前記片持ち梁部は前記ベース部から前記オリフィスに向かって延在し、その重なり合う部分は前記オリフィスと重なり合い、前記作動ビームは閉位置と開位置との間で移動可能である、作動ビームと、
前記片持ち梁部の前記重なり合う部分に配置される封止部材を備える封止構造と、を備え、
前記作動ビームが閉位置にある場合、前記片持ち梁部は、前記封止構造が前記オリフィスを封止して前記マイクロバルブを閉じるように配置される、マイクロバルブ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記作動ビームは圧電材料の層を備え、前記作動ビームは、前記圧電材料に印加される電気信号に応答して、前記閉位置と前記開位置との間で移動可能である、請求項１に記載のマイクロバルブ。
【請求項３】
前記封止構造は、前記封止部材の表面上に配置されるストッパーを備え、前記ストッパーは、前記封止部材の表面に取り付けられる第一の部分と、前記第一の部分上に前記オリフィスプレートに近接して配置され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よりも大きな断面積を有する、請求項１に記載のマイクロバルブ。
【請求項４】
前記ストッパーは、ビスフェノールＡノボラックグリシジルエーテル系フォトレジストで構成される、請求項３に記載のマイクロバルブ。
【請求項５】
前記封止部材、前記第一の部分、および前記第二の部分のそれぞれは実質的に円筒形である、請求項３に記載のマイクロバルブ。
【請求項６】
前記封止構造は、前記オリフィスを取り囲むバルブシートをさらに備え、前記バルブシートは、前記オリフィスと重なり合って流体出口を画成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７】
前記封止部材は、
前記オリフィスに面する封止部材表面であって、前記封止部材表面は前記オリフィスプレートの上面に実質的に平行であり、前記封止部材表面は、前記作動ビームが前記閉位置にある場合に前記バルブシートからある距離だけ変位される、封止部材表面と、
前記封止部材表面から前記オリフィスプレートに向かう前記距離を伸ばす第一の封止ブレードであって、前記第一の封止ブレードは、前記オリフィスの周囲全体を取り囲む、第一の封止ブレードと、を備える、請求項６に記載のマイクロバルブ。
【請求項８】
前記封止部材および前記オリフィスプレートは実質的に円筒形であり、前記オリフィスは第一の直径の円筒形であり、前記封止部材は前記第一の直径よりも大きい第二の直径の円筒形である、請求項７に記載のマイクロバルブ。
【請求項９】
前記第一の封止ブレードは環状であり、前記第一の直径より大きく前記第二の直径より小さい第一の外径を備える、請求項８に記載のマイクロバルブ。
【請求項１０】
前記バルブシートの内面と前記オリフィスの内面は、互いに実質的に位置合わせされて流体出口を形成し、前記マイクロバルブは前記流体出口の内面上に配置されるコーティングをさらに備える、請求項６に記載のマイクロバルブ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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６２／６７０，２８０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。
続きを表示（約 3,000 文字）【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】
いくつかの実施形態では、マイクロバルブは、第一の表面および第二の表面を有するオリフィスプレートを備える。オリフィスプレートは、第一の表面から第二の表面へ延在するオリフィスを備える。マイクロバルブはまた、オリフィスプレートに対して離間して配置される作動ビームを備える。作動ビームは、ベース部および片持ち梁部を備える。ベース部は、オリフィスプレートから所定の距離だけ離れる。片持ち梁部は、その重なり合う部分がオリフィスと重なり合うように、ベース部から延在する。作動ビームは、閉位置と開位置との間で移動可能である。マイクロバルブはまた、片持ち梁部の重なり合う部分に配置される封止部材を備える封止構造を備える。作動ビームが閉位置にある場合、片持ち梁部は、封止構造がオリフィスを封止してマイクロバルブを閉じるように配置される。
【０００５】
別の実施形態は、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）マイクロバルブを構成する方法に関する。方法は、オリフィスを備えるオリフィスプレートを設けることを含む。方法はまた、作動ビームを設けることを含み、作動ビームはスペーサー部材およびそれに取り付けられた封止部材を有する。方法はまた、オリフィスプレートまたは封止部材のいずれかの上に封止構造の一部を形成することを含む。方法はまた、封止構造の部分を形成した後、作動ビームをオリフィスプレートに取り付け、封止部材がオリフィスプレートと位置合わせされて、封止構造は、オリフィスと作動ビームに近接する体積との間の封止を、作動ビームの閉位置で形成することを含む。
【０００６】
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、貫通して延在する複数のオリフィスを有するオリフィスプレートを備えるバルブ本体を備える。噴射アセンブリはまた、複数のマイクロバルブを備える。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、対応するオリフィスを変位させるスペーサー部材を備える。また、複数のマイクロバルブのそれぞれは、スペーサー部材上に配置されたベース部と、ベース部から対応するオリフィスに向かって延在する片持ち梁部とを備える作動ビームを備え、その重なり合う部分が対応するオリフィスと重なり合う。作動ビームは、片持ち梁部がオリフィスに向かって曲がる閉位置と、片持ち梁部がオリフィスから離れるように曲がる開位置との間で移動するように構成される。複数のマイクロバルブのそれぞれはまた、重なり合う部分に取り付けられ、対応するオリフィスに向かって延在する封止部材を備える封止構造を備える。噴射アセンブリはまた、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備え、それぞれのマイクロバルブのための流体貯留部を画成する。
【０００７】
いくつかの実施形態は、第一の表面および第二の表面を備えるオリフィスプレートを備えるマイクロバルブに関する。オリフィスプレートは、第一の表面から第二の表面へ延在するオリフィスを備える。作動ビームは、オリフィスプレートに対して離間して配置される。作動ビームはベース部および片持ち梁部を備え、ベース部はオリフィスプレートから所定の距離だけ離れ、片持ち梁部はベース部からオリフィスに向かって延在し、その重なり合う部分はオリフィスと重なり合う。作動ビームは、閉位置と開位置との間で移動可能である。封止構造は、作動ビーム上に配置される。封止構造は、片持ち梁部の重なり合う部分に配置される封止部材を備える。ストッパーは封止部材の表面上に配置される。ストッパーは、封止部材の表面に取り付けられた第一の部分と、オリフィスプレートに近接して第一の部分上に配置される第二の部分とを備える。第二の部分は、第一の部分よりも大きな断面積を有する。作動ビームが閉位置にある場合、片持ち梁部は、ストッパーがオリフィスを封止してマイクロバルブを閉じるように配置される。
【０００８】
別の実施形態は、第一の表面および第二の表面を備えるオリフィスプレートを備えるマイクロバルブに関する。オリフィスプレートは、第一の表面から第二の表面へ延在するオリフィスを備える。作動ビームは、オリフィスプレートに対して離間して配置される。作動ビームは、ベース部および片持ち梁部を備える。ベース部は、オリフィスプレートから所定の距離だけ離れる。片持ち梁部は、その重なり合う部分がオリフィスと重なり合うように、ベース部からオリフィスに向かって延在する。作動ビームは、閉位置と開位置との間で移動可能である。封止構造は、作動ビーム上に配置される。封止構造は、オリフィスを取り囲むバルブシートを備える。バルブシートは、オリフィスを取り囲んで流体出口を画成する開口部を画成する。封止構造は、片持ち梁部の重なり合う部分に配置される。第一の封止ブレードは、封止部材の封止部材表面からオリフィスプレートへの向かう距離を伸ばす。第一の封止ブレードは、オリフィスの周囲全体を取り囲む。封止ブレードは、流体出口を封止してマイクロバルブを閉じるために、閉位置でバルブシートに接触するように構成される。
【０００９】
さらに別の実施形態は、第一の表面および第二の表面を備えるオリフィスプレートを備えるマイクロバルブに関する。オリフィスプレートは、第一の表面から第二の表面へ延在するオリフィスを備える。作動ビームは、オリフィスプレートに対して離間して配置される。作動ビームはベース部および片持ち梁部を備え、ベース部はオリフィスプレートから所定の距離だけ離れ、片持ち梁部はベース部からオリフィスに向かって延在し、その重なり合う部分はオリフィスと重なり合う。作動ビームは、閉位置と開位置との間で移動可能である。封止構造は、作動ビーム上に配置される。封止構造は、片持ち梁部の重なり合う部分に配置される封止部材を備える。狭窄部は、封止部材の端部に配置される。狭窄部は、オリフィスに面する封止部材表面を画成する。封止フラップは、狭窄部から外側方向に延在し、作動ビームが閉位置にある場合、オリフィスを封止してマイクロバルブを閉じるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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。
（【００１１】以降は省略されています）

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