(57)【要約】  本発明は、噴射装置内の噴射安定性を維持および／または復元する方法に関し、その噴射装置は、開口部が中に配置された流体チャンバ本体を備え、ある量の導電性流体を備えるように構成される。この噴射装置は、動作中導電性流体に作動パルスを印加する、磁場発生手段と電流発生手段とを備える作動手段を備える。噴射安定性を維持および／または復元する方法は、導電性流体の少なくとも一部に維持パルスを印加することを備える。本発明はさらに前述の方法を使用する噴射装置にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性流体の液滴を噴射する噴射装置内の噴射安定性を維持する方法であって、噴射装置は、流体チャンバを画定し流体チャンバから流体チャンバ要素の外面に延在する開口部を有する流体チャンバ本体と作動手段とを備え、作動手段は、
流体チャンバの少なくとも一部内に磁場を発生させる磁場発生手段と、
磁場が設けられた流体チャンバの一部内の導電性流体内に電流を発生させる電流発生手段とを備え、
導電性流体の液滴を流体チャンバから開口部を通して放出する作動パルスを供給するように構成され、維持パルスを供給するようにさらに構成され、作動パルスおよび維持パルスはそれぞれ前記流体チャンバの一部内の導電性流体内にローレンツ力を発生させ、方法は
ａ）磁場が設けられたチャンバの一部内の導電性流体の少なくとも一部に維持パルスを印加するステップであって、維持パルスは導電性流体のメニスカスを流体チャンバの中へと引き込めるように構成された、ステップを備える方法。
【請求項２】
維持パルスが、磁場の設けられたチャンバの一部内の導電性流体に逆電流を発生させることによって供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
維持パルスが単一の負のパルスから成る、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ｂ）磁場内に位置決めされた導電性流体の一部内の残留力によって誘導される、結果として生じる電流を検出し、それによって検出信号を得るステップと
ｃ）検出信号に基づいて、噴射装置が作動状態にあるか否かを判定するステップとをさらに備え、
ステップｂ）およびｃ）は作動パルスを供給した後に実施され、噴射装置が作動状態にない場合にはステップａ）が実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
導電性流体の液滴を噴射する噴射装置であって、
流体チャンバを画定し、流体チャンバから流体チャンバ要素の外面に延在する開口部を有する流体チャンバ本体であって、流体チャンバはある量の導電性流体を保持するように構成された、流体チャンバ本体、ならびに、
導電性流体の液滴を流体チャンバから開口部を通して放出する作動パルスを供給するように構成された作動手段であって、
流体チャンバの少なくとも一部内に磁場を発生させる磁場発生手段と、
磁場が設けられた流体チャンバの一部内の導電性流体内に電流を発生させる電流発生手段とを備える、作動手段を備え、
作動手段は、導電性流体のメニスカスを流体チャンバの中へと引き込める維持パルスを供給するようにさらに構成された、噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性流体を噴射する方法および装置に関し、特に前記システムの噴射安定性を維持する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性流体、即ち溶融金属または溶融半導体などの液滴を噴射する噴射装置が知られている。導電性流体の液滴を噴射する噴射装置の一例が国際公開第２０１０／０６３５７６Ａ１号パンフレットに記載されている。このような印刷装置では、導電性流体内でローレンツ力が発生され、それによって液滴が印刷装置の開口ノズルを通して放出される。このような装置は、高温を有する流体、例えば高い溶融点を有する溶融金属などの液滴を噴射するのに使用されることができる。
【０００３】
溶融金属の直接印刷は、例えば電子回路を印刷するのに利用されることができる。このような用途では、全ての液滴が実際に精確に印刷されることが必要不可欠である。これは、そうでなければ、例えば液滴が欠けた結果生じる電子接続の障害のために電子回路が機能しない場合があることによる。したがって、全ての液滴が実際に生成されることが望ましい。このように、噴射安定性は維持されなければならない。しかし、例えば開口部の（部分的な）目詰まりなどによって噴射プロセス中に噴射安定性が低下する場合がある。例えば開口部内に溜まった不純物によって、または開口部付近の導電性流体の（部分的な）凝固によって開口部が目詰まりされる場合がある。開口部が目詰まりされると、開口部から流体の液滴を噴射することがより困難になり、または不可能にさえなる場合がある。その結果として、したがって噴射安定性の低下は液滴の欠けをもたらす場合がある。
【０００４】
したがって、噴射安定性を維持すること、または必要に応じて復元することが望ましい。噴射装置の噴射安定性を、開口部を洗浄することによって復元することが知られている。開口部は、洗浄パルスを印加することによって洗浄されることができる。米国特許第４，２４５，２２４号明細書が、洗浄パルスを印加することによって噴射安定性が復元されることができる、インクの液滴を噴射する圧電噴射装置を開示している。洗浄パルスは通常の作動パルスよりも大きな力を流体に印加することができ、かつ／または洗浄パルスは通常の作動パルスよりも長く維持されることができる。また、流体がローレンツ作用を使用して噴射される、導電性流体を噴射する噴射装置においては、洗浄パルスが印加されることもできる。しかし、正の洗浄パルスを印加することが常に導電性流体を噴射する装置内の噴射安定性の復元をもたらすとは限らないことが発見されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０６３５７６号
【特許文献２】米国特許第４２４５２２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、噴射装置の噴射安定性を維持する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的は、導電性流体の液滴を噴射する噴射装置内の噴射安定性を維持する方法であって、噴射装置は、流体チャンバを画定し流体チャンバから流体チャンバ要素の外面に延在する開口部を有する流体チャンバ本体と作動手段とを備え、作動手段は、
流体チャンバの少なくとも一部内に磁場を発生させる磁場発生手段と、
磁場が設けられた流体チャンバの一部内の導電性流体内に電流を発生させる電流発生手段とを備え、
導電性流体の液滴を流体チャンバから開口部を通して放出する作動パルスを供給するように構成され、維持パルスを供給するようにさらに構成され、作動パルスおよび維持パルスはそれぞれ前記流体チャンバの一部内の導電性流体内にローレンツ力を発生させ、方法は
ａ）磁場が設けられたチャンバの一部内の導電性流体の少なくとも一部に維持パルスを印加するステップであって、維持パルスは導電性流体のメニスカスを流体チャンバの中へと引き込めるように構成されたステップを備える方法において達成される。
【０００８】
導電性流体を印刷する、知られているシステムでは、前記導電性流体はローレンツ力によって開口部を通して放出される。この力は導電性流体内に動きを引き起こす。この動きは、流体の一部を流体チャンバから開口部を通して移動させ、それによって流体の液滴を生成することができる。ローレンツ力は電流と磁場のベクトル、
【０００９】
【数１】
2015501221.tif 000003
に関係している。電流と磁場から生じるローレンツ力は電流と磁場のいずれに対しても垂直な方向に発生される。電流の方向および大きさ、ならびに磁場の方向および大きさを適切に選択することによって、結果として生じるローレンツ力の方向および大きさが選択されることができる。本発明によるシステムでは、通常動作で、液滴を噴射するのに適した力が発生されるように導電性流体内に磁場が提供され、電流が提供される。
【００１０】
本発明による噴射装置は流体チャンバを備え、流体チャンバから流体チャンバ要素の外面に延在する開口部を有する。動作中、流体チャンバは導電性流体を備える。導電性流体は溶融金属または溶融半導体であることができる。さらに、流体は溶融金属同士の混合物、溶融半導体同士の混合物、あるいは少なくとも１つの溶融金属と少なくとも１つの溶融半導体との混合物であることができる。例えば、本発明による噴射装置を使用して溶融銀、溶融金、溶融銅、または溶融ハンダの液滴が噴射されることができる。導電性流体は基本的に溶媒不要であることができる。このように金属または半導体は溶解される必要はないが、基本的にその純粋な（溶融された）形態で噴射されることができる。流体が基本的に溶媒不要である場合、溶媒の蒸発による流体の組成の変化が起こらない。その結果、流体チャンバ内の流体の組成、ならびにその特性は経時変化することはない。
【００１１】
作動パルスを印加すると、流体内でローレンツ力が発生されて、流体を、開口部を通して流体チャンバから離れた方向に移動させる。作動パルスは、パルス磁場と連続電流、あるいは連続磁場内のパルス電流、あるいはそれらの組み合わせを印加することによって印加されることができる。代替え方法として、定磁場内の導電性流体に定電流を印加することによって流体内に定ローレンツ力が発生されることもできる。しかし、定ローレンツ力を導電性流体に印加すると、導電性流体の液滴の噴射ではなく、流れの噴射をもたらす場合がある。
【００１２】
電流のパルスまたは磁場のパルス、あるいはそれら両方によって供給される作動パルスは、噴射装置の通常動作で、流体の液滴を開口部に通して噴射するのに充分な力を導電性流体にもたらすのに適しているなら、任意の形状または大きさを有することができる。様々なタイプの作動パルスが当技術分野で知られている。任意選択で、作動パルスは複数のサブパルスを備えることができる。例えば、米国特許第５，３７７，９６１号明細書から、相互に入れ替わる正と負の作動パルスを導電性流体に印加することによって導電性流体を作動させることが知られている。正のパルスは流体の一部を、開口部を通して移動させる働きをし、負のパルスは流体の一部を流体リザーバの方に戻す働きをし、それによって液滴を形成することが述べられている。このように、複数のサブパルスから作動パルスを適切に構成することによって、適切な寸法の液滴が放出されることができる。さらに、作動パルスを適切に構成することによって付随液滴などの他の影響も防止されることができる。いずれの場合も、作動パルスは通常動作で導電性流体に、ノズルを通って流体チャンバから離れて移動する正味の力をもたらすように構成されるべきである。
【００１３】
維持パルスも、単一の負のパルスまたは複数のサブパルスなどから適切に構成されることができる。維持パルスを適切に構成することによって、磁場内に位置決めされた導電流体の移動、ならびに導電流体のメニスカスの移動が適切に制御されることができる。維持パルスは、導電流体のメニスカスが、維持パルスの印加時に引き込まれるように構成されることができる。維持パルスは、好ましくは、維持パルスの印加時に流体の液滴が放出されないように構成されることができる。
【００１４】
上述のように、噴射安定性は噴射プロセス中に低下する場合がある。このことは例えば、所望寸法を有さない液滴が噴射される、液滴が所望の噴射角度に噴射されない、またはさらに作動パルスの印加中に液滴が全く噴射されないということなどを招く場合がある。その場合、噴射安定性を復元することが望ましい場合がある。上述のように、噴射安定性を復元するために維持パルスが印加されることができる。維持パルスは、好ましくは、作動パルスを導電性流体に印加するのと同じ作動手段によって印加されることができる。代替え方法として、維持パルスを供給するように構成された別個の作動手段が設けられることもでき、これらの作動手段は、磁場の設けられたチャンバの一部内の導電性流体の少なくとも一部内に維持パルスを印加するように構成される。維持パルスは単一パルスであることもでき、または複数のサブパルスを備えることもできる。サブパルスは正のサブパルス、負のサブパルス、またはそれらの組み合わせであることができる。維持パルスは作動パルスの逆であることができるが、必ずしもそうでなくてよい。維持パルスは、作動パルスによって導電性流体内に発生された力に対して反対に向けられた力を導電性流体内に発生させる。したがって、維持パルスは、流体チャンバ本体の開口部から流体チャンバへの方向に向けられた力を導電性流体内に発生させる。維持パルスが導電性流体に印加されると、またこの流体が磁場内に位置決めされ、電流発生手段と導電性接触をすると、流体は、開口部から流体チャンバの中へと流体を移動させるローレンツ力を受ける。したがって、導電性流体のメニスカスは、維持パルスの印加時に流体チャンバの中へと引き込められることができる。
【００１５】
さらに、液滴が後続して放出されずに維持パルスが印加されることができる。さらに、導電性物質に印加された力によって、導電性流体などの導電性物質だけでなく、凝固した導電性流体の粒子も、ならびに開口部付近に存在する導電性汚染物も開口部から離して流体チャンバ本体へ移動されることができる。さらに、維持パルスの印加時に導電性流体と一緒に、開口部付近に存在する非導電性物質も開口部から離して流体チャンバ本体へと移動されることができる。その結果、導電性流体への維持パルスの印加は、噴射プロセスを妨害する開口部領域内の不純物を除去することができる。開口部付近に導電性流体の他に物質が何もないとき、噴射安定性は復元されることができる。このようにして、維持パルスの印加は噴射安定性を復元することができる。維持パルスは、噴射装置の噴射安定性を維持するように一定間隔で導電性流体に印加されてよい。代替え方法として、維持パルスは噴射装置の状態の検出時、例えば噴射装置の故障、例えば開口部の目詰まりなどの検出時に導電性流体に印加されることもできる。
【００１６】
単一の維持パルスが導電性流体に印加されることができ、または複数の維持パルスの一続きが導電性流体に印加されることができる。後者の場合、任意選択で毎維持パルス後に、または一連の維持パルスの後に噴射装置の状態をモニタすることができ、噴射装置の状態に依存して、より多くの維持パルスが印加されても、されなくてもよい。
【００１７】
流体チャンバ本体の設計に依存して、維持パルスの印加から生じる場合のある開口部と導電性流体との間の最大限の距離を制御することが可能である場合があることに留意されたい。導電性流体とおそらくは開口部のまわりに存在する他の導電性物質とが開口部から離れて流体チャンバの中へと移動すると、もはや電流発生手段と導電接触をしない、かつ／またはもはや磁場内に位置決めされない流体チャンバ本体内の位置に移動することができる。この時点で、流体の中で作用する維持パルスから生じるローレンツ力はもはやなくなり、流体を開口部から離して移動させる駆動力ももはやなくなる。したがって、流体は開口部からあまりかけ離れて移動することはない。
【００１８】
導電性流体のメニスカスを流体チャンバの中へと引き込めるように構成された維持パルスが導電性流体に印加され、メニスカスが引き込められると、メニスカスの引き込みが流体チャンバへの気泡の進入を招く場合がある。気泡の存在は、流体を作動させるための知られている方法、例えば圧電アクチュエータなどの噴射安定性に関する問題を招く場合がある。しかし、アクチュエータがローレンツアクチュエータである場合、気泡の存在は、圧電アクチュエータに関して述べられたのと同じ悪い影響を噴射プロセスに対して有することはない。ローレンツの作動を使用して導電性流体を噴射する装置では、流体が導電性流体であることを条件として、流体自体の中で力が動きの形で発生される。このように、ローレンツの作動では、圧力波が構成される必要なく、発生されたローレンツ力が流体に直接作用する。したがって、気泡が流体チャンバ内に形成される場合にも、例えば維持パルスを印加することによって流体はなおも噴射されることができる。さらに、例えば圧電アクチュエータなどのように流体の流量が制限される必要がないことから、液滴を噴射することが可能となるように、ローレンツアクチュエータは、例えば気泡が流体チャンバの外側の位置に向かって上方に浮けるようにすることによって、流体チャンバ内に進入した気泡が容易に逃げられるように構築されることができる。流体チャンバからの気泡の逃げは、維持パルスまたは一連の維持パルスを導電性流体に印加することによって促進されることができる。維持パルスの結果としての流体の開口部から離れる移動は、気泡の開口部から離れる移動を誘導することができる。
【００１９】
ローレンツの作動を使用して流体の液滴を噴射する噴射装置の噴射安定性を、正の洗浄パルスを印加することによって復元することも可能である。正の洗浄パルスは、作動パルスよりも高い振幅および／または長いパルス幅を有するパルスである。正の洗浄パルスは作動パルスよりも大きなローレンツ力を導電性流体にもたらす。したがって、開口部の付近から汚染物が押しのけられることができる。汚染物が除去されると噴射安定性が復元されることができる。しかし、洗浄パルスの印加が常に噴射安定性の復元をもたらすわけではない。
【００２０】
さらに、正の洗浄パルスを印加することは、汚染物および／または比較的大量の流体の噴射を招く場合があり、それが最後には受取り材料上に行き着く場合があり、それによって、印刷ジョブ中に正の洗浄パルスが印加される際に印刷の品質に悪影響を及ぼしてしまう。正の洗浄パルスは印刷ジョブ同士の間に印加されることができる。しかし、印刷ジョブ中に噴射安定性が低下する場合には、印刷ジョブが終了されるのを待つ必要なく噴射安定性を直ちに復元することが可能であることが望ましい。これらの欠点は、正の洗浄パルスではなく負の洗浄パルスなどの維持パルスを印加することによって緩和される。代替え方法として、正と負の洗浄パルスの組み合わせを印加することによって噴射装置の噴射安定性を復元することも可能である。
【００２１】
一実施形態では、磁場が設けられたチャンバの一部内の導電性流体内で逆電流を発生させることによって維持パルスが供給される。上述のように、結果として生じるローレンツ力の方向および大きさは、電流の方向および大きさ、ならびに磁場の方向および大きさを適切に選択することによって適切に選択されることができる。このように、導電性流体内で発生されたローレンツ力の方向は、導電性流体に印加された電流の方向を逆転させ、磁場の方向を不変にしておくことによって逆転されることができる。維持パルスをシステムに印加するために作動手段が使用されることができる。この実施形態では、電流発生手段によって発生される電流の方向を変更するなどによって電流が逆転されることができる。
【００２２】
一実施形態では、維持パルスは単一の負のパルスから成る。噴射安定性を復元するのに単一の負のパルスで充分であることができる。
【００２３】
一実施形態では、単一の負のパルスから１つ１つが成る一連の維持パルスが印加されることができる。
【００２４】
一実施形態では、方法は、
ｂ）磁場内に位置決めされた導電性流体の一部内の残留力によって誘導される、結果として生じる電流を検出し、それによって検出信号を得るステップと
ｃ）検出信号に基づいて、噴射装置が作動状態にあるか否かを判定するステップとをさらに備え、
ステップｂ）およびｃ）は作動パルスを供給した後に実施され、噴射装置が作動状態にない場合にはステップａ）が実施される。
【００２５】
本発明による導電性流体の液滴を噴射する噴射装置では、前記導電性流体の液滴はローレンツ力によって開口部を通して放出される。この力は導電性流体内に動きを引き起こす。ローレンツ力は電流と磁場のベクトル、
【００２６】
【数２】
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に関係付けられる。本発明によるシステムでは、液滴を噴射するのに適切な力が発生されるように磁場がもたらされ、電流が導電性流体内に供給される。流体の液滴が噴射される前に、ローレンツ力によって導電性流体内に動きが発生されている。慣性によって、液滴の噴射後の流体チャンバ内の流体の中の動きは、電流の印加が停止されるが否や直ぐに消失するわけではなく、時間と共に次第に薄れてゆく。時間に応じた流体チャンバ内の流体の残留性の動きは、なによりも流体チャンバの音響挙動に依存する。導電性流体内の動きは力を発生させる。このように、液滴の噴射後に流体内に力が発生される。導電性流体が磁場に位置決めされることから、関係式
【００２７】
【数３】
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によって流体内に誘導電流
【００２８】
【数４】
2015501221.tif 000006
が発生される。以下で結果として生じる電流と呼ばれるこの電流を測定することによって、検出信号が得られることができる。検出信号に基づいて、作動チャンバ内の音響特性をモニタすることができる。導電性流体の液滴を放出するように構成された噴射装置の遂行状況をモニタする方法が、国際公開第２０１１／１１３７０３Ａ１号パンフレットにより詳しく述べられている。
【００２９】
しかし、磁場の存在下で電流を供給することが液滴の噴射につながらない場合、または寸法または噴射角度などが正常な液滴から逸脱した液滴が生成される場合も、流体の音響挙動をモニタすることができる。上述のように、電流を磁場内の導電性流体に通して印加するとローレンツ力を発生させ、これが導電性流体内に残留性の動きをもたらし、それが時間と共に次第に薄れてゆく。時間に応じた残留性の動きは、なによりも流体チャンバの音響挙動に依存する。音響挙動にはとりわけ、流体チャンバの形状による共鳴と、流体の有無による共鳴と、開口部付近の個体粒子などの不純物の有無による共鳴とが含まれる。導電性流体に磁場が印加されることから、残留性の動きから生じる力は、
【００３０】
【数５】
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にしたがって、流体を通して電流を誘導し、それが適切な手段によって感知されることができる。この検出信号を測定することによって、作動チャンバの音響挙動をモニタすることができ、その結果、噴射装置が作動状態にあるか否かが判定されることができる。
【００３１】
噴射装置が（もはや）作動状態にない場合、噴射安定性を復元することが望ましい。噴射安定性の復元は、磁場が設けられたチャンバの一部内の導電性流体の少なくとも一部に維持パルスを印加することによって実施されることができる。維持パルスを印加することによって、噴射プロセスを妨害していた不純物を開口部付近から除去するなどによって噴射安定性が復元されることができる。
【００３２】
結果として生じる電流を検出し、それによって検出信号を得るステップと、検出信号に基づいて噴射装置が作動状態にあるか否かを判定するステップとは、作動パルスの印加後に実施されることができる。例えは、これらのステップは印刷ジョブ中に実施されることができる。上述のように、維持パルスの印加は液滴の噴射をもたらさない。したがって、印刷結果には悪影響が及ぼされることはない。さらに、噴射安定性をモニタすることによって、装置が故障し始める前に噴射安定性を復元することが可能である。その結果、印刷ジョブの全液滴が精確に印刷されることができて、優れた印刷品質をもたらす。
【００３３】
ステップｂ）およびｃ）は連続して実施されることができ、あるいは代替え方法として、それらは低頻度で、例えば印刷ジョブ同士の間または複数の印刷ジョブの後などに実施されることもできる。
【００３４】
本発明の一態様で、本発明は導電性流体の液滴を噴射する噴射装置であって、
流体チャンバを画定し、流体チャンバから流体チャンバ要素の外面に延在する開口部を有する流体チャンバ本体であって、流体チャンバはある量の導電性流体を保持するように構成された、流体チャンバ本体と、
導電性流体の液滴を流体チャンバから開口部を通して放出する作動パルスを供給するように構成された作動手段であって、
流体チャンバの少なくとも一部内で磁場を発生させる磁場発生手段と、
磁場が設けられた流体チャンバの一部内の導電性流体内に電流を発生させる電流発生手段とを備え、
導電性流体のメニスカスを流体チャンバの中へと引き込める維持パルスを供給するようにさらに構成された、作動手段とを備える噴射装置をさらに提供する。
【００３５】
本発明による噴射装置はこのように本発明による方法を実施するように構成される。
【００３６】
作動手段は、導電性流体の液滴を流体チャンバから開口部を通して放出する作動パルスと導電性流体のメニスカスを流体チャンバの中へと引き込める維持パルスとの両方を供給するように構成されたものとして効果的に具体化されることができる。代替え方法として、作動パルスを供給する手段と維持パルスを供給する手段とは一緒に具体化されることができない。この場合、作動手段と維持パルスを印加する手段との両方が電流発生手段と磁場発生手段とを備えることができる。
【００３７】
本発明のこれらおよびさらなる特色および利点について、以下に非制限的な実施形態を示す添付図面を参照して説明がなされる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】導電性流体の液滴を印刷する印刷装置の斜視図である。
【図２】図１に示された印刷装置の一部の断面図である。
【図３Ａ】作動パルスのいくつかの例を示す図である。
【図３Ｂ】作動パルスのいくつかの例を示す図である。
【図４Ａ】維持パルスのいくつかの例を示す図である。
【図４Ｂ】維持パルスのいくつかの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図面で、同じ参照符号は同じ要素を指す。
【００４０】
図１は、導電性流体、特に銅、銀、金、および類似物などの溶融金属の液滴を噴射する噴射装置１の一部を示す。噴射装置１は支持フレーム２を備える。銅、銀、金、および溶融半導体などの溶融金属は一般的に高い融点を有する物質である。したがって、溶融状態では、このような溶融金属また溶融半導体は比較的高温の流体である場合がある。したがって、支持フレーム２は耐熱性かつ熱伝導性の物質で製造されることが好ましい。
【００４１】
噴射装置１には流体の液滴が通って噴射されることができる噴射開口部４が設けられる。開口部またはノズル４は流体チャンバ本体６の壁を通って延在する貫通穴である。流体チャンバ本体６には流体チャンバが配置される。流体チャンバは導電性流体を保持するように構成される。
【００４２】
導電性流体の液滴を噴射するために、噴射装置１には２つの永久磁石８ａ、８ｂが設けられる（以下では磁石８とも呼ばれる）。磁石８は、鉄などの磁場誘導物質で製造された２つの磁場集中要素１０ａ、１０ｂ（以下では集中器１０とも呼ばれる）の間に配置される。噴射装置１には、２つの電極１２ａ、１２ｂ（以下では電極１２とも呼ばれる）がさらに設けられ、それらは両方とも、電極１２のそれぞれの少なくとも先端が流体チャンバ内に存在する溶融金属と直接電気接触するように、適切な貫通穴を通って流体チャンバ本体６の中に延在する。電極１２は適切な電極支持体１４によって支持され、適切な電流が電極１２と電極１２の先端同士の間に存在する溶融金属とを通して発生されることができるように、それぞれが適切な電流発生器（図示されず）に動作可能に接続可能である。電極１２は、磁場内に位置決めされた流体の一部内の残留圧力波によって誘導された、結果として生じた電流をモニタすることができるように、それぞれが電気信号検出ユニット（図示されず）に動作可能に接続可能であることができる。
【００４３】
図１に示された噴射装置１では、磁石８、集中器１０、および電極１２は作動パルスを導電性流体に印加するように、ならびに維持パルスを流体に供給するように構成される。
【００４４】
図２は、図１で示された実施形態の断面を示しており、その断面は線ｂ〜ｂ（図１）に沿ったものである。図２を参照すると、支持フレーム２および磁石８が示されている。ここに示された実施形態では、支持枠２には、支持フレーム２および磁石８を強制冷却する冷却液が通って流れることができる冷却チャネル３４が設けられている。誘導コイル２４も示されている。流体チャンバ本体６は、誘導コイル２４を通って流れる電流が流体チャンバ６内に配置された金属の加熱をもたらすように誘導コイル２４の中心に配置される。このような加熱によって、金属は溶解し、このように流体になることができる。このような誘導加熱は電力効率の良い加熱と、加熱要素と流体の間の無接触とを確実にして、噴射装置１の要素と流体の間のいくつかの（起こり得る）相互作用を制限する。それにもかかわらず、他の実施形態では、流体チャンバ内の金属または別の導電性流体を加熱する他の手段も適用されることができる。
【００４５】
図２で表される通りの噴射装置の流体チャンバ本体６は、流体チャンバ本体の上部に周囲環境への解放接続部３５を有する。この解放接続部によって、流体チャンバ２３に進入している場合のある気泡またはガス泡、例えば維持パルスの印加時に流体チャンバ２３に進入した空気またはガスの泡などが、流体チャンバ２３および流体チャンバ本体６から解放接続部３５を経て周囲環境へと退出することができる。
【００４６】
図３Ａ〜図３Ｂは、作動手段によって流体チャンバ本体内の導電性流体内で発生されることができる作動パルスのいくつかの例を示す。図３Ａは単一の正のパルスから成る作動パルスＰ１を示す。作動パルスは、パルス長の間の時間に応じた
【００４７】
【数６】
2015501221.tif 000008
の大きさである。作動パルスＰ１の総パルス長はΔｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３である。総パルス長Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３は２μｓから２５０μｓの範囲にあることができる。第１時間帯Δｔ１の間、パルスの振幅は徐々に拡大し、それによって徐々に増大する力
【００４８】
【数７】
2015501221.tif 000009
を導電性流体に印加し、最後に最大振幅Ａ１が達成される。第２時間帯Δｔ２の間、導電性流体に印加される力の大きさは一定であり、大きさＡ１を有する。第２時間帯Δｔ２の終了後は、第３時間帯Δｔ３があり、ここでは導電性流体に印加される力の大きさは徐々に減少し、最後にゼロになる。時間帯の長さΔｔ１、Δｔ２、Δｔ３は変えることがきる。代替え的実施形態では作動パルスは段階関数であることができる。その場合第１および第３時間帯Δｔ１、Δｔ３はゼロまたはほぼゼロである。
【００４９】
図３Ｂは複数のサブパルスから成る作動パルスＰ２を示す。時間帯Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３の間、第１サブパルスが導電性流体に印加される。この第１サブパルスは、正の力が導電性流体に印加される正のサブパルスである。この正の力は、開口部を通した流体の一部の噴射をもたらすことができる。第１サブパルスが流体に印加された後、第４時間帯Δｔ４の間に、作動手段によって流体に力が印加されない任意選択の休止が作動パルス内に存在する。しかし、導電性流体に印加されたローレンツ力から生じる残留力が存在することができ、これが第４時間帯Δｔ４の間に流体の中に動きを引き起こすことができる。作動パルス内の休止は任意選択による。したがって、第４時間帯は０である場合がある。時間帯Δｔ５の間に、第２サブパルスがシステムに印加される。第２サブパルスは、負の力が導電性流体に印加される負のサブパルスである。負のサブパルスは段形状のパルスとして示されている。しかし、負のサブパルスは任意の適切な形状を有することができる。例えば、流体に印加される力の減少および／または増大は漸進的であることができる。負のサブパルスは、正のサブパルスによって流体に印加された力に対して反対の方向を有する力を導電性流体内に発生させる。これは、流体（の一部）の流体チャンバの中への引き込みをもたらす。これは、噴射装置によって噴射される液滴の寸法を制御するなどに使用されることができる。
【００５０】
最後に、時間帯Δｔ６＋Δｔ７の間、第３サブパルスが流体に印加される。第３サブパルスは正のサブパルスである。図３Ｂ内に表されるように、第３サブパルスは、振幅Ａ３に対応する大きさを有するパルスへの瞬間的な勾配を示す。一定の力が流体に印加される第６時間帯Δｔ６の後、第７時間帯Δｔ７の間に力は徐々に０へと減少してゆく。例えば流体のメニスカスを安定させるために第３サブパルスが流体に印加されることができる。
【００５１】
図４Ａおよび図４Ｂは、作動手段によって流体チャンバ本体内の導電性流体内に発生される維持パルスのいくつかの例を示す。
【００５２】
図４Ａは、単一の負のパルスから成る維持パルスＰ３を示す。作動パルスＰ１の総パルス長はΔｔ１０＋Δｔ１１＋Δｔ１２である。総パルス長Δｔ１０＋Δｔ１１＋Δｔ１２は５μｓから２５０μｓの範囲内にあることができる。第１０時間帯Δｔ１０の間、パルスの振幅は徐々に拡大し、それによって徐々に増大する負の力
【００５３】
【数８】
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を導電性流体に印加し、最後に最大振幅Ａ１が達成される。第１１時間帯Δｔ１１の間、導電性流体に印加される力の大きさは一定であり、大きさＡ１１を有する。第２時間帯Δｔ１１の終了後は、第１２時間帯Δｔ１２がある。ここでは導電性流体に印加される力の大きさは徐々に減少し、最後にゼロになる。
【００５４】
時間帯Δｔ１０＋Δｔ１１＋Δｔ１２の長さは変えることができる。代替え的実施形態では、作動パルスは段階関数であることができる。その場合第１０および第１２時間帯Δｔ１０、Δｔ１２はゼロである。維持パルス中、流体内に、かつ任意選択で開口部付近に存在する導電性汚染物の中に力が発生される。したがって、パルスは、導電性流体および／または開口部付近に存在する導電性汚染物の開口部から流体チャンバの中への移動をもたらすことができる。このように、開口部およびその付近は汚染物を洗浄されることができ、噴射安定性が復元されることができる。
【００５５】
図４Ｂは複数のサブパルスから成る維持パルスＰ４を示す。時間帯Δｔ１０＋Δｔ１１＋Δｔ１２の間、第１サブパルスが逆転作動手段（図示されず）によって導電性流体に印加される。逆転作動手段は作動手段であることができる。この第１サブパルスは、負の力が導電性流体に印加される負のサブパルスである。この負の力は、流体（の一部）の開口部から流体チャンバの中への移動をもたらすことができる。任意選択で、汚染物、即ち導電性と非導電性の汚染物の両方、または気泡が流体と共に開口部から離れて流体チャンバの中へと移動することができる。第１サブパルスが流体に印加された後、第１３時間帯Δｔ１３の間に、逆転作動手段によって流体に力が印加されない任意選択の休止が作動パルス内に存在する。しかし、導電性流体に印加されたローレンツ力から生じる残留力が存在することができ、これが第１３時間帯Δｔ１３の間に流体の中に動きを引き起こすことができる。作動パルス内の休止は任意選択による。したがって、第１３時間帯は０である場合がある。
【００５６】
時間帯Δｔ１４＋Δｔ１５＋Δｔ１６の間、第２サブパルスがシステムに印加される。第２サブパルスは、正の力が導電性流体に印加される正のサブパルスである。正のサブパルスは振幅の漸進的な拡大と漸進的な縮小とを示すパルスとして示されている。しかし、正のサブパルスは任意の適切な形状を有することができる。例えば、サブパルスは段階関数の形状であることができる。正のサブパルスは、負のサブパルスによって流体に印加された力に対して反対の方向を有する力を導電性流体内に発生される。最後に、時間帯Δｔ１７の間、第３サブパルスが流体に印加される。第３サブパルスは負のサブパルスである。図４Ｂ内に表されるように、第３サブパルスは、振幅Ａ１７に対応する大きさを有するパルスへの瞬間的な勾配を示す。例えば流体のメニスカスを安定させるために第２および／または第３サブパルスが流体に印加されることができる。
【００５７】
本発明の詳しい実施形態が本明細書で開示されている。しかし、ここに開示された実施形態は単に本発明の例となるものにすぎず、様々な形態で具体化されることが可能であることが理解される。したがって、本明細書に開示された特定の構造および機能の詳細は制限するものとしてではなく、単に請求項のための基礎として、かつ当業者に本発明を実質的かつ適切な詳細構造で多様に使用するように教示するための典型基礎として解釈されるべきである。特に、個別の従属請求項で提示され、述べられる特色は組み合わせて適用されることができ、そのような請求項のいかなる組み合わせもここに開示される。さらに、本明細書で使用される用語および句は、制限することを目的としておらず、むしろ本発明についての理解可能な記述を提供することを目的としている。本明細書では用語「ａ」、「ａｎ」は１つ以上として規定される。本明細書で用語「複数」は２つ以上として規定される。本明細書で用語「別の」は少なくとも２つまたはそれ以上として規定される。本明細書で用語「含む」および／または「有する」は備える（即ちオープンな意味の言葉）として規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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