(57)【要約】【課題】溶融球の大きさを均一にして噴出させることができる放電式金属ドット噴射装置を提供する。【解決手段】放電式金属ドット噴射装置は、金属材料の線材を送出するガイドパイプ１３と、ガイドパイプ１３を内部に有して当該ガイドパイプ１３に沿ってガス１６を送出する細孔１１と、ガス１６を供給するガス供給部１２と、線材２０を供給する材料供給部３０と、細孔１１の先端の近い位置に配した第１電極４１と、この先端から遠い位置に第１電極４１と並配した第２電極４２と、線材２０と両電極間で放電させる放電電源部５０とを備えて、線材２０の端部を先端から送出し突出させた状態で、第１電極と第２電極との間で放電し、両電極間の線材２０を溶融させて形成した溶融球を細孔１１から送出されるガス流で飛翔させるものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料の線材を送出するガイドパイプと、前記ガイドパイプを内部に有して当該ガイドパイプに沿ってガスを送出する細孔と、前記細孔の先端の近い位置に配した第１電極と、前記先端から遠い位置に前記第１電極と並配した第２電極とを設け、前記線材の端部を前記先端から送出し突出させた状態で、前記第１電極と前記第２電極との間で前記線材を介して放電させ、前記線材端部を溶融させて形成した溶融球を、前記細孔から送出されるガス流で飛翔させることを特徴とする放電式金属ドット噴射装置。
【請求項２】
前記ガス流を間欠流とする手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の放電式金属ドット噴射装置。
【請求項３】
前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくとも前記第１電極の放電を安定化する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の放電式金属ドット噴射装置。
【請求項４】
前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくとも前記第１電極から前記線材に向かう方向に放電誘導性ガスを放出させる手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の放電式金属ドット噴射装置。
【請求項５】
前記第１電極及び前記第２電極を櫛状に形成し、前記線材と前記両電極間のそれぞれの放電間隔を保持しながら徐々に移動させる手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の放電式金属ドット噴射装置。
【請求項６】
金属材料の線材を細孔から送出して該線材の端部を突出させ、前記線材端部に並設した２個の電極の間で線材を介して放電させることで、前記線材端部を溶融して溶融球を形成し、該溶融球をガス流により前記線材から切り離して飛翔させることを特徴とする金属噴射方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属を噴出させて、回路の接合を行う実装や三次元構造体を制作する装置などに用いられる放電式金属ドット噴射装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属をドット状にして噴出させ、コンピュータ制御で基板上を走査して二次元画像を描画させ、これを積層することにより任意の三次元構造体を制作する従来技術の金属噴射装置としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。その技術内容は、図８に示すように、線材６５及びガスを通すための細孔６１、細孔６１内にガスを供給するガス供給部６２、及び細孔６１内に線材６５を供給する孔６３を備える転移装置本体６０と、転移装置本体６０に線材６５を供給する供給部７０と、細孔６１の近傍に配置した電極８０と、供給部７０と電極８０に給電する電源部９０とを設け、線材６５を細孔６１の先端から突出させた状態で、電極８０との間で放電して該線材６５の端部を溶融させ、形成された溶融球をガス流で飛翔させるものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２４８３５３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放電を電極と線材の間で行わせると、放電の不安定さによって溶融する線材長にバラツキが生じる。このバラツキは溶融長すなわち溶融球の大きさが不均一となる。また、ドット状の溶融金属を連続噴出させるには、溶融線長だけ線材を送り込む必要から、噴出一回当たりの線材の送り込み量を溶融長に合わせ制御する必要があるなどの課題がある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、溶融する線材長のバラツキを回避し、また線材の送り込みに制御を行わずピッチ送りで済ませることができる放電式金属ドット噴射装置およびその方法を提供することにある。
また、本発明は、放電にともなって生じる電極の消耗による放電の不安定を補償する電極を設ける方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の放電式金属ドット噴射装置は、金属材料の線材を送出するガイドパイプと、前記ガイドパイプを内部に有して当該ガイドパイプに沿ってガスを送出する細孔と、前記細孔の先端の近い位置に配した第１電極と、前記先端から遠い位置に前記第１電極と並配した第２電極とを設け、前記線材の端部を前記先端から送出し突出させた状態で、前記第１電極と前記第２電極との間で前記線材を介して放電させ、前記線材端部を溶融させて形成した溶融球を、前記細孔から送出されるガス流で飛翔させることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の放電式金属ドット噴射装置において、前記ガス流を間欠流とする手段を設けたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の放電式金属ドット噴射装置において、前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくとも前記第１電極の放電を安定化する手段を設けたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の放電式金属ドット噴射装置において、前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくとも前記第１電極から前記線材に向かう方向に放電誘導性ガスを放出させる手段を設けたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の放電式金属ドット噴射装置において、前記第１電極及び前記第２電極を櫛状に形成し、前記線材と前記両電極間のそれぞれの放電間隔を保持しながら徐々に移動させる手段を設けたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明の金属噴射方法は、金属材料の線材を細孔から送出して該線材の端部を突出させ、前記線材端部に並設した２個の電極の間で線材を介して放電させることで、前記線材端部を溶融して溶融球を形成し、当該溶融球をガス流により前記線材から切り離して飛翔させることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による放電式金属ドット噴射装置は、金属材料の線材を送出するガイドパイプと、前記ガイドパイプを内部に有して当該ガイドパイプに沿ってガスを送出する細孔と、この細孔の先端の近い位置に配した第１電極と、先端から遠い位置に第１電極と並配した第２電極とを設け、線材の端部を先端から送出し突出させた状態で、前記第１電極と前記第２電極との間で前記線材を介して放電させ、該線材端部を溶融させて形成した溶融球を、細孔から送出されるガス流で飛翔させるものである。本実施の形態によれば、第１電極と第２電極間で溶融する線材長を定めることができる。従って、本実施の形態によれば、溶融する線材長のバラツキを回避し、溶融球の大きさを均一にできる。
また、本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による放電式金属ドット噴射装置において、ガス流を間欠流とする手段を設けたものである。本実施の形態によれば、放電終了直後に、ガス流を噴出することによって、溶融球を確実に吹き飛ばすことができる。従って、本実施の形態によれば、溶融する線材長のバラツキを回避し、溶融球の大きさを均一にできる。
また、本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による放電式金属ドット噴射装置において、第１電極及び第２電極のうち少なくとも第１電極の放電を安定化する手段を設けたものである。
また、本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による放電式金属ドット噴射装置において、第１電極及び第２電極のうち少なくとも第１電極から線材に向かう方向に放電誘導性ガスを放出させる手段を設けたものである。本実施の形態によれば、放電を誘導して放電方向を定めることができるために、溶融する線材長のバラツキを回避し、溶融球の大きさを均一にできる。
また、本発明の第５の実施の形態は、第１から第４の実施の形態による放電式金属ドット噴射装置において、第１電極及び第２電極を櫛状に形成し、線材と両電極間のそれぞれの放電間隔を保持しながら徐々に移動させる手段を設けたものである。本実施の形態によれば、線材と両電極間の各放電間隔を保持して徐々に移動させることによって、電極の消耗による放電ミスなどの不安定さを無くすことができる。
また、本発明の第６の実施の形態による金属噴射方法は、金属材料の線材を細孔から送出してその線材の端部を突出させ、線材端部に並設した２個の電極の間で線材を介して放電させることで、線材端部を溶融して溶融球を形成し、その溶融球をガス流により線材から切り離して飛翔させるものである。本実施の形態によれば、線材を並設した２個の電極の放電で溶融して切断するために、両電極間で溶融する線材長を定めることができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明による一実施例の放電式金属ドット噴射装置を説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明による第１実施例の放電式金属ドット噴射装置の構成を示す概念図である。
図１に示す放電式金属ドット噴射装置は、噴射装置本体１０と、線材２０を供給する材料供給部３０と、第１電極４１と、第２電極４２と、放電電源部５０とから構成される。
ノズル等を形成する噴射装置本体１０は、ガス１６を送出する所定長さの細孔１１と、細孔１１内にガス１６を供給するガス供給部１２と、細孔１１内に線材２０を通すためのガイドパイプ１３とを備えている。ガイドパイプ１３は、細孔１１の軸線と一致する位置に設けている。更に、ガス供給部１２から供給するガス１６は、空気等でもよいが、金属の酸化を防止するために不活性ガス（例えば、窒素、ヘリウムガスなど）を用いることができる。
【０００９】
線材２０は、例えば金やニッケル等の高融点の金属材料からなるものである。材料供給部３０は、ガイドパイプ１３を通して噴射装置本体１０に金属材料からなる線材２０を供給するものであり、例えばステッピングモータ等を用いて構成され、一回の噴出に当たり、所定の送り込み量の線材２０を供給することができるように構成される。
第１電極４１及び第２電極４２は、例えばタングステン等で構成され、第１電極４１は、細孔１１の先端近くに配設され、第２電極４２は、線材２０の延長方向の先端近くに設けられる。
また、放電電源部５０は、第１電極４１及び第２電極４２とに所定電源（即ち所定の電圧、電流、通電時間等から成る電源）を給電し、線材２０を介して両電極間で放電させるものであり、例えば高電圧放電装置から構成される。
【００１０】
次に、上記放電式金属ドット噴射装置の動作について説明する。
線材２０は、図中の破線矢印で示す方向に、材料供給部３０によりガイドパイプ１３を経由して細孔１１内を貫通させられ、その端部が細孔１１の先端から突き出すように送り出される。
この細孔１１の先端から所定長さの線材端部を送出して突出させた状態で、放電電源部５０から、第１電極４１及び第２電極４２と線材２０とに所定の電圧等を印加する。この給電によって、両電極と細孔１１から突出した線材２０の端部との間で放電が生じ、線材２０の端部が溶融し球状となる。そして、この球状となった瞬間にタイミングを合わせてガス開閉手段（弁）１４を開閉し、細孔１１から高速でガス流を噴出させて溶融球を飛翔させる。
溶融球が飛翔すると、材料供給部３０から次の所定量の線材２０が送り出される。ここで、ガス開閉手段１４は、細孔１１とガス供給部１２との間に設けられて、ガス供給部１２のガス供給を断続し、ガス１６の間欠流を作るもので、例えば開閉機構を有する弁から構成される。制御手段５１は、放電電源部５０から放電信号を入力し、ガス開閉手段１４の開閉を制御してガス流を間欠流とするものであり、例えばコンピュータ電子回路から構成される。この状態で再度放電電源部５０によって電圧等が印加される。この動作を繰り返すことで、連続的に溶融球を飛翔させることができる。
【００１１】
次に、図２から図４を参照して、本実施例の溶融球が形成され飛翔するまでの動作について説明する。
図１に示すように、線材２０の端部が細孔１１から突出した状態で、第１電極４１と第２電極４２との間で放電が行われる。この放電によって、図２に示すように、線材端部の突端から溶融し始め、図３に示すように、第１電極４１の先端に近い位置で大きな溶融球２２を形成する。そして、図４に示すように、溶融球２２は、細孔１１から噴出するガス流によって切り離され飛翔する。
【００１２】
以上のように、第１電極４１を細孔１１の先端の近い位置に配設し、第２電極４２を先端から遠い位置に第１電極４１と並設し、第１電極４１と第２電極４２との間で、線材２０を介して放電することによって、溶融する線材２０の長さを第１電極４１と第２電極４２間の線材長として定めることが可能になる。従って、溶融する線材長のバラツキを回避し、線材２０のピッチ送りを可能とした放電式金属ドット噴射装置およびその方法を提供することができる。
【００１３】
（第２実施例）
図５は、本発明による第２実施例の放電式金属ドット噴射装置の構成を示す概念図である。
放電の安定化手段５２は、第１電極４１の放電を安定化するものであり、例えば放電電源部５０に交流放電装置を用いた場合であれば、コンデンサ等を用いて構成され、図に示すように第１電極４１の放電回路に並列接続されて構成される。この安定化手段５２によって、第１電極４１と第２電極４２との間の放電開始を瞬間的に２段階に分けて開始する。すなわち、第２電極４２と線材２０との間での放電を、線材２０と第１電極４１との間での放電より、若干早く放電させる。
【００１４】
次に動作について説明する。図３及び図４に示すように、溶融球２２をガス流で線材２０から切り離して飛翔させている。そこで、制御手段５１は、放電電源部５０の放電信号から放電の終了時点を計り、ガス開閉手段１４の開閉を制御してガス１６の間欠流を作り出して細孔１１から噴出させる。即ち、制御手段５１は、放電を終了させた直後に、溶融球２２にジェット噴流が当たるようにして、溶融球２２を確実に吹き飛ばすものである。
このように、ガス流を間欠流とすることによって、所定の位置で、例えば分離点２４で、溶融球２２を確実に吹き飛ばすことが可能になる。従って、溶融する線材長のバラツキを回避し、溶融球の大きさを均一にすることができる。
【００１５】
一方、放電電極を２個設けると、放電性が不安定になり、ミス放電になる場合があるが、上記構成により確実に放電を行わせることができる。
また、図５に示す放電式金属ドット噴射装置は、第１実施例の電極４１の構成に、ガス誘導手段４３を追設した構成である。
ガス誘導手段４３は、アークの誘導性を有するガス（即ち放電誘導性ガス）を第１電極４１から線材２０に向けて所定の方向に放出させるものであり、例えば第１電極４１を包囲する筒体から構成される。なお、第１電極４１の内部に放出孔を設け、その放出孔から電極先端を包囲するようにガスを放出させる構成でもよい。
【００１６】
次に、図６を参照して動作について説明する。図６に示すように、ガス誘導手段４３は、ガス供給手段４４から来たガス１６を、第１電極４１の周囲を包むようにして線材２０に向かって放出すると共に、Ｐ矢視図に示すように、線材２０を越えて包囲するようにして放出する。即ち、第１電極４１からの放電を放電誘導性ガスで包むようにして、その放電アーク４５（二点鎖線）をガス放出方向に誘導するものである。
以上のように、第１電極４１から線材２０に向かう方向に放電誘導性ガスを放出させることによって、第１電極４１の放電を誘導して放電方向を定めることが可能になる。例えば図４に示す線材２０の分離点２４方向に定めることができる。従って、第１電極による線材の溶融及び溶融球の分離点での切り離しが確実になり、溶融する線材長のバラツキを回避し、溶融球の大きさを均一にすることができる。
【００１７】
なお、第２電極４２に関しても、上記と同様にガス誘導手段（図示省略）とガス供給手段（図示省略）とを設け、第２電極４２の放電を線材２０に向かう所定の方向に誘導することによって、線材２０に対する第２電極４２の放電を安定化することが可能である。従って、第２電極から線材に向かう方向に放電誘導性ガスを放出させる手段を設けることによって、第２電極による線材の溶融が確実になり、溶融する線材長のバラツキを回避し、溶融球の大きさを均一にすることができる。
【００１８】
（第３実施例）
図７は、本発明による第３実施例の放電式金属ドット噴射装置の一部構成を示す斜視図である。図に示す第３実施例の放電式金属ドット噴射装置は、第１実施例の構成において、第１電極４１の先端を櫛状（櫛のピッチが極小になったものとしてナイフエッジ状を含む）に形成した櫛状第１電極４１ａと、第２電極４１の先端を櫛状に形成した櫛状第２電極４２ａとを設け、この櫛状の両電極を移動させる電極駆動手段（図示省略）を設ける。そして、櫛状第１電極４１ａ及び櫛状第２電極４２ａの各先端と線材２０間のそれぞれの距離が、即ちそれぞれの放電間隔が、電極移動中に保持されるように配設される構成である。他は第１実施例の構成と同じであり、同じ構成の説明を省略する。
また、時間の経過と共に生じる電極の消耗による放電性の低下を回避するために、電極駆動手段により、線材２０と両電極先端間のそれぞれの放電間隔を保持しながら、櫛状第１電極４１ａ及び櫛状第２電極４２ａを、図中の矢印の方向に、徐々に移動させるものである。なお、櫛状第１電極４１ａと櫛状第２電極４２ａとの移動方向は、同一方向でも対向する方向でもよい。
【００１９】
以上のように、第１電極及び第２電極の先端を櫛状に形成し、線材と両電極先端間のそれぞれの放電間隔を保持して徐々に移動させることにより、電極の消耗による放電性の低下を防止し、放電の不安定さを回避することが可能となる。
また、放電用電極を長時間にわたって交換せずに使用できることになり、放電式金属ドット噴射装置の長寿命化やサービス性の向上が図られるという効果が得られる。
ところで、本第３実施例の構成は、第２実施例の放電式金属ドット噴射装置にも適用することができ、本第３実施例と同じの効果が得られる。また、第１実施例から第３実施例までの構成をいくつか組み合わせた構成の放電式金属ドット噴射装置であってもよく、それぞれの相乗効果が得られることは明らかである。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、第１電極と第２電極間で溶融する線材長を定めることができる。従って、線材長の溶融バラツキを回避する効果がある。これによって、溶融球の大きさを均一にして噴出させることができ、また細線の送り量を制御することなく、ピッチ送りなどで装置を簡単にする方法を提供することができる。
また、放電終了直後に、ガス流を噴出することによって、溶融球を確実に吹き飛ばすことが可能になる。従って、溶融する線材長のバラツキを回避し、溶融球の大きさを均一にすることができる。
また、電極の放電を安定化することによって、線材の溶融及び溶融球の切り離しが確実に行われ、両電極間の線材長を一定にすることが可能になる。従って、線材長の溶融バラツキを回避し、溶融球の大きさを均一にすることができる。
また、電極から線材に向かう方向に放電誘導性ガスを放出させることによって、放電を誘導してその方向に定めることが可能になる。従って、線材の溶融や溶融球の切り離しが確実になり、溶融する線材長のバラツキを回避し、溶融球の大きさを均一にすることができる。
そして、両電極を櫛状に形成し、線材と両電極間の各放電間隔を保持して徐々に移動させることによって、電極の消耗による放電の不安定さを無くすことができる。さらに放電用電極を長時間にわたって使用でき、長寿命化やサービス性向上が図られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施例の放電式金属ドット噴射装置の構成を示す概念図
【図２】図１に示す放電式金属ドット噴射装置によって溶融球が形成され飛翔するまでの動作説明図
【図３】図１に示す放電式金属ドット噴射装置によって溶融球が形成され飛翔するまでの動作説明図。
【図４】図１に示す放電式金属ドット噴射装置によって溶融球が形成され飛翔するまでの動作説明図。
【図５】本発明による第２実施例の放電式金属ドット噴射装置の構成を示す概念図。
【図６】図５に示す放電式金属ドット噴射装置の電極部を示す断面図。
【図７】本発明による第３実施例の放電式金属ドット噴射装置の一部構成を示す斜視図
【図８】従来技術の金属噴射装置の構成を示す概念図
【符号の説明】
１０    噴射装置本体
１１    細孔
１２    ガス供給部
１３    ガイドパイプ
１４    開閉手段
１６    ガス
２０    線材
２２    溶融球
２４    分離点
３０    材料供給部
４１    第１電極
４１ａ  櫛状第１電極
４２    第２電極
４２ａ  櫛状第２電極
４３    ガス誘導手段
４４    ガス供給手段
４５    放電アーク
５０    放電電源部
５１    制御手段
５２    安定化手段
６０    転移装置本体
６１    細孔
６２    ガス供給部
６３    孔
６５    線材
７０    供給部
８０    電極
９０    電源部
【図１】
2004292940.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004292940.tif 000007
【図６】
2004292940.tif 000008
【図７】
2004292940.tif 000009
【図８】
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