JP5285782B2 - 高温を有する流体の液体を噴射する装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶融金属又は溶融半導体のような高温を有する流体の液滴を噴射得するための装置に関する。

ＵＳ５３７７９６１から、ローレンツ力として周知の力を使用してハンダのような溶融金属を比較的小さな液滴で噴射し得ることが既知である。ローレンツ力は、磁場内に配置される間に金属を通じて流れる電流に起因する。結果として得られる力の方向及び大きさは、電流及び磁場ベクトルのクロス乗積、即ち、

である。

しかしながら、ＵＳ５３７７９６１に開示される装置は、比較的低い溶融温度（約５００Ｋ）を有するハンダの液滴を噴射することに関してのみ記載されている。金、銀、銅、チタン等のような、より高い（例えば、約１２００Ｋよりも高い）溶融温度を有する金属の液滴を噴射するために、装置はそのような高温で動作し得るよう特別に構成される必要がある。

更に、溶融金属は噴射装置（ジェッティング装置）のオリフィスを通じて流れ得ず、溶融金属をオリフィス内に押し込み、溶融金属が噴射されるのを可能にするために、一定の力を必要とし得る。既知の噴射装置では、そのような力は、実質的に一定のガス圧を溶融金属に対して加えることによってもたらされる。しかしながら、そのような力を加えることは、更なる（高価な）装備を必要とし、組立体を複雑にする。

更に、ＵＳ５８７６６１５から、流体チャンバ本体が単一の交換可能なユニットであり得ること、例えば、使い捨て可能又は再充填可能であることが既知である。ＵＳ５８７６６１５に開示されるような流体チャンバ本体は、ガラス張り（溶融ガラス）で封止されたセラミック材料から成る。そのようなシールは、金、銀、銅等の金属を印刷するために、比較的低い溶融温度を有するハンダを印刷するのに適し得るが、ガラス張りは適さない。何故ならば、その溶融温度は同じ温度であり、それはガラスの溶融を引き起こし、それによって、流体チャンバ壁を非湿潤にし、それによって、噴射装置は上述のように動作不能にする。

経済的に実施可能な噴射装置を提供するために、そのような交換可能な流体チャンバ本体は費用効率的であるべきである。従って、交換可能な流体チャンバ本体を有し且つ比較的高温を有する流体の液滴を噴射するよう構成される単純な流体噴射装置を提供することが本発明の目的である。

上記目的は請求項１に従った装置において達成される。

本発明に従った装置は、流体チャンバを定め且つ流体チャンバから流体チャンバ素子の外表面に延びるオリフィスを有する、交換可能に配置される流体チャンバ本体を含む。オリフィスを通じて流体の液滴を流体チャンバから放出し得る。流体チャンバからオリフィスを通じて流体の液滴を噴射するよう流体内に圧力の力を生成するために作動手段が提供される。本発明によれば、流体チャンバ本体は耐熱材料で作製され、耐熱材料は、噴射されるべき流体によって湿潤可能である。

高温流体の液滴を噴射するための装置の要件から明らかであるように、流体チャンバを形成し且つ高温流体を保持する本体は、耐熱性である必要があり、特に溶融金属の熱に対して耐性である必要がある。好ましくは、本体は３０００Ｋまでの温度に対して耐性があり、それは大きい範囲の金属を取り扱うことを可能にする。更に、材料は、好ましくは、費用効率的に加工可能である。また、材料が溶融金属による腐食に対して耐性であることが好ましくあり得る。更に、流体チャンバの材料は、特にオリフィスで、流体によって湿潤可能である。流体が材料に対して湿潤でないならば、流体それ自体が収縮し、玉（ビード）になり、結果的に、（外）力が流体に対して加えられないと、オリフィスを通じて流れない。流体チャンバ本体が流体によって湿潤可能であることを保証することによって、流体は追加的な力を必要とせずにオリフィス内に流入する。その上、ある実施態様では、オリフィスの寸法の故に、毛管力がオリフィスを通じるオリフィス内への流れを刺激する。

以後、装置から噴射されるべき流体は、溶融金属であるとして記載されることが付記される。しかしながら、他の比較的温かい流体を噴射するためにも請求されるような装置を利用し得る。他の種類の流体が使用されるならば、もちろん、装置はそのような流体のために適合される必要がある。例えば、以後、流体は流体内で生成され且つ流体に対して加えられるローレンツ力を使用して噴射される。しかしながら、流体が導電性を有さない場合には、ローレンツ力を生成し得ないので、他の種類の作動が使用されるべきである。

流体チャンバ本体は、本発明によれば、交換可能に配置される。よって、流体チャンバから噴射されるべき流体に適した特性を有する単純な費用効率的な流体チャンバ本体を提供し得る。流体チャンバ本体は交換可能であるので、流体供給組立体を省略し得る。何故ならば、（可能であれば固体状態にある）流体を噴射装置の外側で流体チャンバ内に提供し得るからである。その場合には、例えば、固体金属を保持する流体チャンバ本体を噴射装置内に配置し得るし、噴射装置内で、金属を噴射し得るよう、流体になるよう金属を加熱し得る。流体供給組立体の省略は有利であり得る。何故ならば、流体金属は比較的高い温度を有し、比較的高価な供給組立体を必要とするからである。

交換可能な流体チャンバ本体は、多数の異なる金属を印刷するために噴射装置を使用することを更に可能にする。第二金属を保持する流体チャンバ本体によって第一金属を保持する流体チャンバ本体を単に交換することによって、異なる金属及び／又は異なる材料を噴射得するために噴射装置を利用し得る。その上、各々の異なる材料のために良好な流れ及び噴射特性を提供するために、流体チャンバ本体内に保持される特定の金属又は他の流体専用に流体チャンバ本体を選択し得る。

ある実施態様では、流体チャンバ本体は導電性材料を含み、導電性材料を噴射されるべき金属の誘導加熱と共に有利に利用し得る。何故ならば、流体チャンバ本体の材料は加熱され、より効率的な加熱をもたらすからである。具体的な実施態様において、材料はグラファイトを含み、グラファイトは費用効率的に加工可能であり、高い溶融温度を有し、例えば、アルカリ金属、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、及び、チタン（Ｔｉ）によって湿潤可能である。

他の実施態様では、流体チャンバ本体の材料は導電性ではない。これは電気作用電流が流体チャンバ本体内に流入するのを防止するために有利であり得る。何故ならば、本体材料内へのそのような流れは、生成される作用力を減少し得るからである。具体的な実施態様において、流体チャンバ本体は、窒化ボロン（ＢＮ）を含む。

ある実施態様では、少なくとも、流体チャンバ本体の内表面、即ち、流体チャンバを定める内表面は、湿潤性塗膜を備える。湿潤性塗膜は、流体のために湿潤可能である。好ましくは、塗膜は、比較的大きな範囲の流体材料によって湿潤可能である。溶融金属を噴射するためのある実施態様では、湿潤塗膜は、モノ−タングステンカーバイド、ジ−タングステンカーバイド、及び、トリ−タングステンカーバイド（ＷＣ、Ｗ_２Ｃ、Ｗ_３Ｃ）のうちの少なくとも１つを含み得る。好適実施態様では、トリ−タングステンカーバイド（Ｗ_３Ｃ）が湿潤性塗膜内に含まれる。タングステンカーバイドは、金、銀、銅（それぞれ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ）のような金属を含む比較的多数の金属によって湿潤可能である。他の実施態様では、内表面は金属性塗膜を備える。多くの溶融金属が金属性表面上で湿潤であることが既知である。結果的に、金属性塗膜は適切な塗膜であり得る。塗膜、例えば、タングステンカーバイドを含む塗膜又は金属性塗膜を化学蒸着（ＣＶＤ）によって提供し得る。

ある実施態様では、流体チャンバ本体の外表面に、具体的には、オリフィスの開口を直接的に取り囲む外表面の一部に湿潤性塗膜は設けられない。オリフィス開口の周りに残るある量の流体は、液滴噴射を妨害し得る。湿潤性塗膜を省略することは、外表面を非湿潤にし、それによって、ある量の流体がオリフィス開口付近の外表面に残り得ることを防止する。具体的な実施態様では、非湿潤性塗膜がオリフィスの開口を直接的に取り囲む外表面に設けられる。

ある実施態様では、作動手段は、少なくとも２つの導電性電極を含み、各電極は、各電極の一端部が流体チャンバ内の流体と電気的に接触するよう配置される。よって、流体内に電流を生成し得る。磁場内に配置される流体内で生成される電流は、力を引き起こす。適切に配置される磁場は、適切に生成される電流との組み合わせで、その力を方向付けさせ、オリフィスを通じて流体の液滴を押し出すのに十分な大きさを有させる。

具体的な実施態様では、電極はピン形状であり、電極は流体チャンバ本体内の貫通孔を通じて配置され、貫通孔は外表面から流体チャンバ内に延びる。これは流体と電気接触する電極を有するための単純で効果的な構成をもたらす。

具体的な実施態様では、貫通孔を通じて延びる電極の端部は円錐形状であり、電極と流体チャンバ本体との間の流体密な接続が得られるよう、弾性力がピン形状電極に加えられる。貫通孔内に押し込まれる円錐形状は気密な接続をもたらし、電極を収容する孔を通じた流体チャンバからの流体の漏れを防止する。その上、電極上に弾性力を加えるならば、流体チャンバ本体及び／又は電極が比較的大きな温度変化の故に拡張／収縮するとき、緊密な接続が維持される。更に、そのように弾性的に配置される電極は、漏れのない結合が得られるよう、流体チャンバ本体を交換し且つ電極を他の流体チャンバ本体に接続するために、流体チャンバ本体から電極を容易に分離することを可能にする。

ある実施態様では、弾性力はバネによってもたらされ、バネは、硝酸アルミニウム（ＡＩＮ）のような電気絶縁性で熱伝導性の材料の層によって電気的に絶縁される。バネ力は、装置の他の部分への電流漏れを防止するために電気的に絶縁されるが、バネが比較的温かくなるのを防止するために、熱伝導性は重要である。何故ならば、バネのそのような高温の故に、バネ力が減少するからである。

ある実施態様では、永久的に磁化される磁石によって磁場がもたらされ、磁場は、鉄のような磁場案内材料から成る磁性集中器を使用して流体チャンバで集中される。具体的には、磁性材料は、ＮｄＦｅＢであり、材料の過剰（高温）に起因する部分的な或いは全体的な磁性の損失を防止するために、磁性材料を熱的に隔離し且つ／或いは冷却し得る。

ある実施態様では、装置は支持フレームを更に含む。この実施態様では、流体チャンバ本体は支持板によって支持フレームによって支持される。支持板は少なくとも一次元において剛的であってよく、窒化ボロン（ＢＮ）及び／又はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）のような熱絶縁性及び電気絶縁性の材料を含む。よって、流体チャンバ本体は、装置の残余の部分から熱的及び電気的の両方で隔離される。使用中に発生し得る比較的高温に鑑みると、他の部分が高温になり過ぎることが防止され、且つ、熱エネルギが加熱を必要としない装置の部分に失われることが防止される。類似の考察が電気絶縁に適用可能であり、電流の損失を防止し、装置の他の部分を荷電することを防止する。

ある実施態様では、流体の材料は、金属を含み、流体チャンバ本体は、コイルの中心に配置され、コイルは、流体の材料を加熱するために、流体の材料及び／又は流体チャンバ本体の材料内で誘導性電流を誘導するために電流を運ぶよう構成される。電流運搬コイル内に配置される金属は、金属の誘電加熱をもたらす。これは流体を加熱する効果的且つ迅速な方法である。

湿潤及び湿潤可能は、ここで使用されるとき、流体が湿潤可能材料と比較的小さい接触角度を有することを意味することが意図されることが付記される。

本発明に従った装置の実施態様の一部を示す斜視図である。 図１の実施態様の一部を示す断面図である。 図１の実施態様の一部を示す断面図である。 図１の実施態様の一部を示す断面図である。 図１の実施態様の一部を示す斜視図である。 図１の実施態様の一部を示す斜視図及び一部断面図である。 図１の実施態様の一部を示す斜視図である。

図面中、同じ参照番号は、同じ素子を示す。図１は、比較的高温の流体、具体的には、銅、銀、金等のような溶融金属の液滴を噴射するための噴射装置１の一部を示している。噴射装置１は、耐熱性、好ましくは、熱伝導性金属から成る支持フレーム２を含む。以下に記載されるように、支持フレーム２は、冷却液によって冷却される。十分な熱伝導性が支持フレーム２を通じる熱分配を向上し、それによって、熱の拡散を増大する。更に、支持フレーム２は、好ましくは、噴射装置１の加熱部分のいずれからも比較的少量の熱のみを吸収するよう構成される。例えば、アルミニウムが噴射装置１の加熱部分のいずれかの部分から来る比較的多量、例えば、９５％の熱放射をも、或いは、それよりも多くの熱放射さえも反射するよう、支持フレーム２をアルミニウムで作製し且つ研磨し得る。

噴射装置１は噴射ノズル４を備え、噴射ノズルを通じて流体の液滴を噴射し得る。ノズル又はオリフィス４は、流体チャンバ本体６の壁を通じて延びる貫通孔である。流体チャンバ本体６内には、流体チャンバが配置される。流体チャンバは流体を保持するよう構成される。結果的に、流体チャンバ本体６は耐熱的である必要がある。更に、流体チャンバ本体６は、溶融金属のような流体が表面、具体的には、流体チャンバ本体６の内表面、即ち、流体チャンバの壁を形成する内表面の上を流れることが可能にされるよう作製される。また、流体がオリフィス４を通じて流れるのを可能にするよう、オリフィス４を形成する貫通孔の内壁は流体のために湿潤である必要がある。インクジェット装置のような既知の流体ジェット装置に比較して、これはより一層関連することが付記される。何故ならば、溶融金属は概ね比較的高い表面張力を有するからであり、その故に、溶融金属はビードを形成する傾向を有する。概して、そのようなビードはオリフィス４のような小孔を通じて流れない。流体チャンバ本体６の表面が流体に対して湿潤であるならば、流体はビードを形成しない傾向を有するが、容易に広がり、表面の上に流れ、よって、オリフィス４内に並びにオリフィス４を通じて流されることが可能にされる。

例えば、図２ｂ及び４により詳細に示され、以下に記載されるように、流体チャンバ本体６は交換可能に配置される。更に、交換可能な流体チャンバ本体６が経済的に実現可能であるよう、流体チャンバ本体６は、好ましくは、費用効率的に作製されることが付記される。更に、例えば、溶融金属は酸素と化学的に反応する傾向を有するので、溶融金属が流体チャンバ本体６から噴射された後、流体チャンバ本体６が空気中に残されると、流体チャンバ本体６は再使用不能であり得る。何故ならば、流体チャンバ内に残る金属は酸素と反応する可能性が高いからである。酸化金属はオリフィス４を遮断し且つ／或いは流体チャンバ壁の湿潤特性を変更する傾向を有し、それによって、噴射装置を更なる噴射のために使用不能にする。

溶融金属の液滴を噴射するために、噴射装置１は２つの永久磁石８ａ，８ｂ（以下、磁石８とも呼ぶ）を備える。磁石８は、鉄のような磁場案内金属から成る２つの磁場集中素子１０ａ，１０ｂ（以下、集中器１０とも呼ぶ）の間に配置される。噴射装置１は、２つの電極１２ａ，１２ｂ（以下、電極１２とも呼ぶ）を更に備え、両方の電極は、少なくとも電極１２の各々の先端部が流体チャンバ内に存在する溶融金属と直接的に電気的に接触するよう、適切な貫通孔を通じて流体チャンバ本体６内に延びる。電極１２は適切な電極支持体１４によって支持され、電極と電極１２の先端部間に存在する溶融金属とを通じて適切な電流を生成し得るよう、適切な電流生成器（図示せず）に各々動作的に接続される。

磁石８及び集中器１０は、オリフィス４及びオリフィス４付近で、より具体的には、２つの電極１２ａ，１２ｂの２つの夫々の先端部の間の場所にある溶融金属内で、比較的高い磁場が得られるよう構成され且つ配置される。本明細書の導入部分に示されるように、電流及び磁場の組み合わせは、溶融金属に対して加えられる力をもたらし、その結果、溶融金属はオリフィス４を通じて押し出され、それによって、液滴を噴射する。

少なくとも磁石８の温度が所定の閾温度を超えない程度まで、永久磁石８は流体チャンバ本体６から熱的に隔離される。この閾温度は、磁石８が磁性を部分的に或いは完全に失う温度に基づき予め決定される。例えば、ＮｄＦｅＢから成る永久磁石を使用するならば、そのような閾温度は約８０℃であり得る。そのような低温を達成するために、ある実施態様では、例えば、冷却液のような適切な冷却手段を使用して、磁石８を積極的に冷却し得る。

電極１２は比較的高い電流を運ぶのに適すると同時に、高温に対して耐性のある材料から作製される。電極をタングステン（Ｗ）で適切に作製し得るが、他の適切な材料も考えられる。

図２ａ−２ｃは、内部空間として流体チャンバ１６を有する流体チャンバ本体６を更に例証している。図２ａは、図１に例証される実施態様の断面を示しており、その断面は、線ａ−ａに沿って取られている（図１）。図２ｂ−２ｃは、図１に示される実施態様の断面を示しており、その断面は、線ｂ−ｂに沿って取られている（図１）。図２ａには、流体チャンバ１６が示されている。流体チャンバ１６を定める流体チャンバ本体６の内壁は、本発明に従って、オリフィス４を通じて噴射されるべき流体に対して湿潤である。例えば、流体チャンバ本体６はグラファイトで作製され、噴射されるべき流体は、溶融チタン（Ｔｉ）である。他の実施態様において、噴射されるべき流体は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、又は、銅（Ｃｕ）である。これらの金属はグラファイト上で湿潤でなく、従って、ビードを形成しがちである。ガス圧のような追加的な力の適用がなれければ、オリフィス４を通じてそのようなビードを噴射し得ない。従って、本発明によれば、流体チャンバ１６を形成する内壁は適切に塗工される。具体的な実施態様において、塗膜は、タングステンカーバイド（ＷＣ、Ｗ_２Ｃ、Ｗ_３Ｃ）を含む。例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）によって塗膜を設け得る。タングステンカーバイドを含む塗膜は、多数の溶融金属にとって湿潤であり、従って、極めて適している。塗膜の他の適切な材料は、クロムカーバイド（ＣｒｘＣｙ）を含む。クロムカーバイドは、銅（Ｃｕ）にとって湿潤であり、比較的低い溶融温度を有する。よって、本発明に従った塗膜の適切な実施態様であるが、それは限定的な数の金属との使用にのみ適する。

ある実施態様では、オリフィス４の周りに存在する流体に起因する噴射外乱を防止するために、外表面で、具体的には、オリフィス４の周りで、その表面は、噴射されるべき流体にとって非湿潤である。上述の湿潤塗膜が外表面にも設けられるならば、オリフィス４の周りから湿潤塗膜を除去するのが好ましくあり得る。

更に、図２ａ及び図１を参照すると、例証される実施態様では、集中器１０ａ，１０ｂが、各々、少なくとも２つの部分から成ることが示されている。例えば、集中器１０ａは、第一部分１１ａと、第二部分１１ｂとを含む。第一部分１１ａは、実質的に線ａ−ａの方向に延びている。第一部分１１ａは、磁場がオリフィス４付近に集中されるような形態及び形状を有する。第二部分１１ｂは、実質的に線ｂ−ｂの方向に延び、磁石８の磁場を第一部分１１ａに案内するよう構成され、その結果、磁石８の磁場はオリフィス４に案内され且つオリフィス４で集中される。もちろん、第一部分及び第二部分１１ａ，１１ｂは別個の素子であり得るし、各々が単一素子の一部であってもよい。

図２ｂ及び２ｃを今や参照すると、支持フレーム２及び磁石８が示されている。例証される実施態様において、支持フレーム２は冷却通路３４を備え、冷却液は、支持フレーム２及び磁石８を積極的に冷却するために、冷却通路を通じて流れ得る。誘導コイル１８が示されている。誘導コイル１８を通じて流れる電流が流体チャンバ１６内に配置される金属の加熱をもたらすよう、流体チャンバ本体６は誘導コイル１８の中心に配置される。そのような加熱の故に、金属は溶融し、よって、流体になり得る。そのような誘導加熱は、電力効率的な加熱及びあらゆる加熱素子と流体との間の非接触を保証し、噴射装置１と流体との間の多数の（可能な）相互作用を制限する。

ある実施態様では、流体チャンバ本体６は、誘導加熱によって加熱される材料で作製される。上述のように、これは加熱効率を増大し、具体的には、固体状態で流体チャンバ内に存在する金属を溶融するのに必要な時間の期間を削減する。

図２ｂには、流体チャンバ本体６が第一隆起部２６ａと、第二隆起部２６ｂとを備えることが示されている。これらの隆起部２６ａ，２６ｂは、図４により詳細に示されるように、流体チャンバ本体６を容易に交換するのに適した支持結合を可能にするために設けられている。

図２ｂ及び２ｃは、２つの電極１２ａ，１２ｂを更に示しており、各電極は円錐形の端部を有する。これらの円錐形の端部は、適切な電極通路３６ａ，３６ｂを通じて流体チャンバ１６内にそれぞれ延びている。具体的には、図２ｃを参照すると、流体チャンバ１６は、流体貯槽１６ａと、流体通路１６ｂと、作動チャンバ１６ｃとに分割される。電極１２の端部は、それらの端部が作動チャンバ１６ｃ内の金属流体と直接的に電気的に接触するよう配置される。図２ｃから明らかであるように、各電極１２ａ，１２ｂの円錐形の先端部は、それぞれの電極通路３６ａ，３６ｂよりも小さい直径を有するが、電極１２ａ，１２ｂの直径は、それぞれの電極１２ａ，１２ｂによって各電極通路３６ａ，３６ｂを液密に閉塞し得るよう、電極１２ａ，１２ｂの先端部を電極通路３６ａ，３６ｂ内に配置し得るよう、それぞれの電極通路３６ａ，３６ｂの直径よりも実質的に大きい直径に増大するのに対し、電極１２ａ，１２ｂの端部は、流体とそれぞれ接触する。当業者に明らかであるように、電極端部が互いに接触しないが、電極通路３６ａ，３６ｂの液密閉塞が得られ且つ動作中に維持されるよう、電極１２ａ，１２ｂ及び電極通路３６ａ，３６ｂの直径を適切に選択し得る。

電極通路３６ａ，３６ｂの液密な閉塞を維持するために、ある実施態様では、ばね力が電極１２に対して加えられ、電極１２を流体チャンバ１６内に押し入れる。流体チャンバ本体６及び電極１２の温度が動作中に増大するとき、異なる材料で作製される異なる部分の寸法が変化する。例えば、バネによってもたらされる弾性力を使用するならば、電極通路３６ａ，３６ｂの直径の如何なる変化、及び、電極１２の直径の如何なる変化も、電極通路３６ａ，３６ｂを通じる流体の漏れを引き起こし得ることが防止される。そのような漏れは、動作によって生成される圧力の減少を招き、よって、動作効率の減少を招くことが付記される。

図３ａは、バネ２０を使用して弾性力が電極１２に対して加えられる実施態様を例証している。バネ２０は支持フレーム２によって支持されているのに対し、電極１２ｂからの電流がバネ２０を通じて支持フレーム２に流れることが可能にされることを防止するために、電気絶縁本体２４がバネ２０と支持フレーム２との間に配置される。更に、比較的冷たい支持フレーム２との良好な熱接触によってバネ２０を低温に維持するために、本体２４は熱伝導的である。バネ２０の温度を比較的冷たく維持することは重要であり得る。何故ならば、当該技術分野において周知であるように、温度が所定温度よりも上になるならば、バネ２０のバネ力は減少し得るからである。電気絶縁的であり且つ熱伝導的な本体２４に適した材料は、硝酸アルミニウム（ＡＩＮ）である。

バネ２０は結合素子３８に接続され、結合素子３８は更に電極１２ｂに接続される。よって、バネ２０は結合素子３８を通じてそのバネ力を電極１２ｂに対して加えることが可能にされる。例えば、導電性ワイヤ２２を使用して、定電流源に適切な電気結合をもたらすために結合素子３８を更に利用し得る。

図３ｂは、多数の部分が取り除かれ且つ流体チャンバ本体６が断面で示されており、それによって、流体チャンバ１６を示す点を除き、図３ａに示されるのに実質的に類似する斜視図を示している。

図４は、流体チャンバ本体６を支持する支持フレーム２の斜視上面図を示している。流体チャンバ１６を定める流体チャンバ本体６の周りには、誘電コイル１８が配置されている。流体チャンバ本体６は、３つの支持素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃによって支持されている。支持素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、流体チャンバ本体６の第一隆起部２６ａと第二隆起部２６ｂとの間の距離と実質的に等しい寸法を有する。３つの支持素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、剛的な支持板としてそれぞれ具現されている。３つの支持素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、互いに実質的に６０°の角度で流体チャンバ本体６の周りに配置される。よって、流体チャンバ本体６を支持素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃの間に締め付け得る。支持素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、支持フレーム２とそれぞれのクランプ３０ａ，３０ｂ，３０ｃとの間に締め付けられ、クランプは、オリフィス４が磁場集中器１０の間に位置付けられるよう、支持素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃが流体チャンバ本体６を容易に取り外すこと及び流体チャンバ本体６を容易に導入し且つ位置決めすることの両方のために解放されることを可能にする。支持素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、好ましくは、電気的及び熱的の両方のために、流体チャンバ本体６を支持フレーム２から隔離する。従って、支持素子２８ａ，２８ｂ，２８ｃをアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）又は窒化ボロン（ＢＮ）で適切に作製し得る。

図４は、流体チャンバ本体６の壁にある孔３２を更に示しており、孔３２は、流体及び／又は流体チャンバ本体６の加熱を制御するために流体チャンバ本体６の実際の温度を決定することを可能にするのに適した熱電対（又は任意の他の適切な温度感知素子）を導入するのに適した大きさを有する。

本発明の詳細な実施態様がここに開示されるが、開示される実施態様は様々な態様で具現し得る本発明の実施例であるに過ぎないことが理解されるべきである。従って、ここに開示される具体的な構造的及び機能的な詳細は限定的であるとして解釈されてはならず、請求項のための基礎及び本発明を実質的に如何なる詳細な構造にも様々に利用するよう当業者に教示するための代表的な基礎としてのみ解釈されるべきである。具体的には、別個の従属項に提示され且つ記載される機能を組み合わせにおいて適用し得るし、それによって、そのような請求項のあらゆる組み合わせが開示される。

更に、ここに使用される用語及び言回しは限定的であることは意図されず、むしろ本発明の理解可能な記載を提供することが意図される。ここで使用されるとき、不定冠詞で示される用語は、１又は１よりも多くとして定められる。ここで使用されるとき、複数という用語は、２又はよりも多くとして定められる。ここで使用されるとき、他という用語は、少なくとも２又はそれよりも多くとして定められる。ここで使用されるとき、含む及び／又は有するという用語は、含む（即ち、開放言語）として定められる。個々で使用されるとき、結合されるという用語は、必ずしも直接的ではないが、接続されることとして定められる。

Claims (17)

1. 流体の液滴を噴射するための装置であって、
   流体は高温を有し、当該装置は、
   − 流体チャンバを定め且つ該流体チャンバから前記流体チャンバ素子の外表面に延びるオリフィスを有する、交換可能に配置される流体チャンバ本体と、
   − 前記流体の液滴を前記オリフィスを通じて前記流体チャンバから噴射するための作動手段とを含み、
   前記流体チャンバ本体は、耐熱性の材料で作製され、該耐熱性の材料は、前記流体によって湿潤可能であり、
   少なくとも、前記流体チャンバ本体の内表面は、湿潤性塗膜を備え、該湿潤性塗膜は、前記流体のために湿潤可能である、
   装置。
2. 前記耐熱性の湿潤可能な材料は、実質的に導電性である、請求項１に記載の装置。
3. 前記耐熱性の湿潤可能な材料は、グラファイト及び金属のうちの少なくとも１つを含み、具体的には、金属は、タングステンであり得る、請求項２に記載の装置。
4. 前記耐熱性の湿潤可能な材料は、実質的に導電性ではない、請求項１に記載の装置。
5. 前記耐熱性の湿潤可能な材料は、窒化ボロン（ＢＮ）を含む、請求項４に記載の装置。
6. 前記流体は、溶融金属であり、前記湿潤性塗膜は、モノ−タングステンカーバイド、ジ−タングステンカーバイド、トリ−タングステンカーバイド（ＷＣ、Ｗ_２Ｃ、及び、Ｗ_３Ｃ）のうちの少なくとも１つ、好ましくは、トリ−タングステンカーバイド（Ｗ_３Ｃ）を含む、請求項１に記載の装置。
7. タングステンカーバイド（ＷＣ、Ｗ_２Ｃ、及び、Ｗ_３Ｃ）を含む前記湿潤性塗膜は、化学蒸着（ＣＶＤ）によって提供される、請求項６に記載の装置。
8. 前記オリフィスの周りの前記流体チャンバ本体の前記外表面に湿潤性塗膜が存在しない、請求項５乃至７のうちのいずれか１項に記載の装置。
9. 前記作動手段は、少なくとも２つの導電性の電極を含み、各電極は、各電極の一端部が前記流体チャンバ内の前記流体と電気的に接触するよう配置される、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の装置。
10. 前記電極は、ピン形状であり、電極が前記流体チャンバ本体にある貫通孔内に配置され、該貫通孔は、外表面から前記流体チャンバ内に延びる、請求項９に記載の装置。
11. 前記貫通孔を通じて延びる前記電極の一端部は円錐形状であり、前記電極と前記流体チャンバ本体との間の流体密な接続が得られるよう、弾性力が前記ピン形状電極に加えられる、請求項１０に記載の装置。
12. 前記弾性力は、バネによってもたらされ、該バネは、硝酸アルミニウム（ＡＩＮ）のような電気絶縁性で熱伝導性の材料の層によって隔離される、請求項１１に記載の装置。
13. 前記流体チャンバは、少なくとも部分的に磁場内に配置され、該磁場は、磁性材料から得られ、且つ、鉄製の集中器素子を使用して前記流体チャンバで集中される、請求項１乃至１２のうちのいずれか１項に記載の装置。
14. 前記磁性材料は、ＮｄＦｅＢであり、前記磁性材料は、適切に冷却され且つ熱的に絶縁される、請求項１３に記載の装置。
15. 当該装置は、支持フレームを更に含み、前記流体チャンバ本体は、支持板によって前記支持フレームによって支持され、前記支持板は、少なくとも一次元において剛的であり、窒化ボロン（ＢＮ）及び／又はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）のような熱絶縁性及び電気絶縁性の材料を含む、請求項１乃至１４のうちのいずれか１項に記載の装置。
16. 前記流体チャンバは、少なくとも部分的に磁場内に配置され、該磁場は、磁性材料から得られ、鉄製の集中器素子を使用して前記流体チャンバで集中され、多数の支持板が前記流体チャンバ本体を支持し、前記支持板は、前記流体チャンバが前記集中される磁場内に位置付けられるよう、前記流体チャンバ本体を位置付けるために配置される、請求項１５に記載の装置。
17. 前記流体の前記材料は、金属を含み、前記流体チャンバ本体は、コイルの中心に配置され、該コイルは、前記流体の前記材料を加熱するために、前記流体の前記材料内に誘導電流を導入するために電流を運ぶよう構成される、請求項１乃至１６のうちのいずれか１項に記載の装置。
    
    
    

Images