金属合金化方法
【課題】ボンドプレス部品及び連続ベルト炉部品が不要な金属合金化方法を提供する。
【解決手段】複数の可溶部を固定具上に積層し、固定具に固定されたピンを介して可溶部を位置合わせし、拡散炉の反応チャンバ内に前記位置合わせされた可溶部を有する固定具を配置し、所定のドウェル時間にわたり所定のドウェル温度で第一レベルの合金化を実施し、所定のろう付け時間にわたり所定のろう付け温度で第二レベルの合金化を実施する、ことを含む、拡散炉を利用する一体化された金属合金化方法。
【解決手段】複数の可溶部を固定具上に積層し、固定具に固定されたピンを介して可溶部を位置合わせし、拡散炉の反応チャンバ内に前記位置合わせされた可溶部を有する固定具を配置し、所定のドウェル時間にわたり所定のドウェル温度で第一レベルの合金化を実施し、所定のろう付け時間にわたり所定のろう付け温度で第二レベルの合金化を実施する、ことを含む、拡散炉を利用する一体化された金属合金化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散炉を利用する一体化された金属合金化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造工場の床面積は限られている。製造装置の各部品は床面積を占領するのみならず、装置のカスタマイゼーションやメンテナンスのために、装置購入費用、装置の動作のための電力、装置の動作のための専門的知識、装置のメンテナンスのための専門的知識などを含むリソースを必要とする。従来、プリンタジェットスタックの製造においては、高圧ボンドプレスや連続ベルト炉など多数の製造装置を使用する必要があった。
【０００３】
プリンタジェットスタックの製造はいくつかのステップを含む。一般的に、ジェットスタックプレートはプレート接合用の高圧ボンドプレスを利用して接合される。ボンドプレスは、ジェットスタックプレートに対して約３０００ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）を適用可能な大規模装置である。ジェットスタックプレートが接合されると、操作者、エンジニア又は他の有資格技術者がボンドプレスからジェットスタックプレートを取り外し、連続ベルト炉などの他の大規模な装置にジェットスタックプレートを搬送する。連続ベルト炉においてジェットスタックプレートがろう付けされ、単一の、溶融・密閉されたプレートとなる。溶融プレートから、プリンタで使用されるろう付けされたジェットスタックが得られる。ろう付けされたジェットスタックは、溶融プレート内に、インクを噴出させるための位置合わせされたチャネルを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４８８３２１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基本的には機械的な工程を利用し、ボンドプレスはジェットスタックプレートの材料を軟化させ、その表面積を増大させる。ボンドプレスは高圧低温環境を利用し、ジェットスタックプレートを（合金化するのではなく）相互に接合させる。この処理により、基本的に位置合わせされたジェットスタックプレートが得られる。得られたジェットスタックプレートは連続ベルト炉へ挿入され、別のろう付け処理に供することができる。しかし、ボンドプレスは容積が大きく、操作に費用を要し、また金属汚染源として知られるなどの問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様によれば、拡散炉を利用する一体化された金属合金化方法であって、前記方法は、複数の可溶部を固定具上に積層し、前記固定具に固定されたピンを介して前記可溶部を位置合わせし、前記拡散炉の反応チャンバ内に前記位置合わせされた可溶部を有する前記固定具を配置し、所定のドウェル時間にわたり所定のドウェル温度で第一レベルの合金化を実施し、所定のろう付け時間にわたり所定のろう付け温度で第二レベルの合金化を実施する、ことを含む金属合金化方法、が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に従った、拡散炉における一体化された金属合金化に備えてジェットスタックプレートなどの可溶部を積層するための例示的固定具を示す斜視図である。
【図２】ジェットスタックプレートとセラミックプレートが図１に示す固定具に固定されたピンを介して位置合わせされるように、ジェットスタックプレートを配列してキットを形成すること、キット間にセラミックプレートを配置すること、更に図１に示す固定具の表面上にこれらを積層することを示す、本発明の別の実施形態に従った概略図である。
【図３】本発明の更に別の実施形態に従った、図２に示す２枚の積層されたジェットスタックプレートの一部を示す正面図である。
【図４】セラミックピンを利用して積層され位置合わせされた図２に示すジェットスタックプレート及びセラミックプレートを縦列（カラム）と共に示す図１の例示的固定具の斜視図である。
【図５】セラミックピンを利用して積層され位置合わせされた図２に示すジェットスタックプレート及びセラミックプレートを縦列と共に示す図１の例示的固定具の正面図である。
【図６】カバー、反応チャンバ、移動可能な炉加熱要素、及び図２から図５に示されるジェットスタック及びセラミックプレートを保持する固定具を含む拡散炉の一例、及び反応チャンバに固定具を挿入するためのロードアームを示す図である。
【図７】図６に示す反応チャンバに挿入された図２から図５に示されるジェットスタック及びセラミックプレートを保持する固定具の一例、及び拡散炉の反応チャンバから離間された位置に配置された移動可能な炉加熱要素を示す図である。
【図８】拡散炉の反応チャンバに略近接する位置における移動可能な炉加熱要素の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に従った、ジェットスタックの製造において実施可能なステップを示すフローチャートを示す。
【図１０】本発明の実施形態に従った、ジェットスタックの製造において実施可能な別のステップを示すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態により、装置のボンドプレス部品及び装置の連続ベルト炉部品の両方の利用が不要となり、代わりに拡散炉を利用する一体化された金属合金化工程が実施される。一体化された金属合金化工程により、可溶部はボンドプレス及び連続ベルト炉を必要とせずに位置合わせされ、融合されることができる。例えば、一体化された金属合金化工程により、従来方式と概ね同じ時間で、容積が小さく、コストが安く、より清潔な装置を利用して、融合された密閉されたジェットスタックを製造できる。上記及び他の本発明の態様は以下に示す図面の詳細な説明から更に容易に理解される。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に従った、拡散炉における一体化された金属合金化に備えてジェットスタックプレートなどの可溶部を積層するための例示的固定具１０５を示す斜視図である。
【００１０】
固定具１０５は、表面１０８から突出する位置決めピン１１０を含んでもよい。位置決めピン１１０はセラミックを含んでもよく、固定具１０５はステンレス鋼を含んでもよい。位置決めピン１１０にセラミックス材料を使用する目的を、図２から図５を参照しながら以下に説明する。固定具１０５にステンレス鋼を使用することに関して、固定具１０５はステンレス鋼ではなく石英を含んでもよい。しかし、ステンレス鋼を使用することは熱移動特性の向上の面で望ましい。以下に説明されるように、一体化された金属合金化工程は温度の急激な上昇を含み、石英製の固定具はこうした環境においてはステンレス鋼ほど剛性が高くない。更に、ステンレス鋼製固定具を使用することで許容可能なジェットスタックが高歩留まりで得られる。ステンレス鋼、石英及びセラミック以外の材料を固定具１０５及び位置決めピン１１０の構造中に使用してもよいが、固定具１０５がステンレス鋼からなり、位置決めピン１１０がセラミックからなる場合、歩留まりが向上する。
【００１１】
固定具１０５は、積層可能領域１１５、１２０及び１２５を定義する少なくとも３つの領域を含んでもよい。各領域は、図１に示されるように、相互に十分に離間されて配置される２つの位置決めピン１１０を含んでもよい。以下に記載されるように、操作者、エンジニア又は他の有資格技術者は、ジェットスタックプレートなどの可溶部又はセラミックプレートなどの他のプレートを積層可能領域１１５、１２０、又は１２５上に積層し、位置決めピン１１０に位置合わせしてもよい。固定具１０５は積層可能領域を定義する３つの領域を示しているが、固定具１０５は、積層可能領域を定義する領域数は増減可能である。
【００１２】
固定具１０５は、一体化された金属合金化工程における均等な熱分布を促進するための開口部１３０及び１３５を含んでもよい。更に、固定具１０５は、固定具１０５及び可溶部（図示せず）を構造的に支持するために固定具１０５の表面１０８の下に支持要素１４０を含んでもよい。以下に更に詳細に説明されるように、固定具１０５は可溶部（図示せず）を合金化し少なくとも１つの合金化部品を形成すべく拡散炉へ挿入することが可能である。
【００１３】
図２は、ジェットスタックプレート２１０とセラミックプレート２２０が図１に示す固定具１０５に固定された位置決めピン１１０を介して位置合わせされるように、ジェットスタックプレート２１０を配列して（最終的にはジェットスタック２０５となる）キット２０５を形成すること、キット２０５間にセラミックプレート２２０を配置すること、更に図１に示す固定具１０５の表面１０８上にこれらを積層することを示す、本発明の別の実施形態に従った概略図である。
【００１４】
本実施形態において、操作者、エンジニア又は他の有資格技術者は、固定具１０５に固定された位置決めピン１１０を介して可溶部２１０を位置合わせしながら固定具１０５上に可溶部２１０を積層してもよい。可溶部２１０は例えばジェットスタックプレートであってもよい。各ジェットスタックプレートは、第二の金属でめっきされた第一の金属を有する。ジェットスタックプレートの第一の金属は第二の金属でめっきされたステンレス鋼を含んでもよい。第二の金属として、例えば金が挙げられる。あるいは、可溶部２１０は、ハードディスクドライブや回路基板などの他のタイプの装置の構成要素であってもよく、又は一体化された金属合金化工程で溶融する必要があり得る他のタイプの構成要素であってもよい。参照を容易にするため、本願明細書では可溶部２１０を一般にジェットスタックプレート２１０と呼ぶものとする。
【００１５】
操作者又は他の有資格技術者はジェットスタックプレート２１０を配置してキット２０５を形成してもよい。各キット２０５は、約１６から２２枚のジェットスタックプレート２１０を含み、１つのジェットスタック２０５に相当する。キット２０５の積層に当たり、操作者又は他の有資格技術者は所定の厚さを有する分離プレート２２０をキット２０５の間に配置してもよい。更にキット２０５上に天板２１５を配置してもよい。天板２１５は分離プレート２２０よりも厚い所定の厚さを有していてもよい。
【００１６】
分離プレート２２０及び天板２１５はセラミックからなることが望ましい。これは、ステンレス鋼、窒化チタン又は他の同様の材料で作られるプレートは、ジェットスタックプレート２１０間で露出した少量の金（図示せず）又はジェットスタックプレート２１０の他の部分に付着する傾向があるためである。この付着の結果、ジェットスタックプレート２１０とプレート２２０又は天板２１５との間に不都合な溶融が発生することがある。このような不測の溶融が発生した場合、分離することは可能である。しかし、分離のための作業によりジェットスタックに損傷を生じ、ジェットスタックが使用不可能となる可能性がある。位置決めピン１１０も、同様の理由で（例えばジェットスタックプレート２１０が位置決めピン１１０に付着することを防止する）セラミックで構成されてもよい。
【００１７】
セラミックプレート２２０、セラミック天板２１５及びセラミック位置決めピン１１０のセラミック純度は約９６％以下であることが望ましい。セラミックは一般的に酸化アルミニウムからなっている。高純度のセラミック、例えば純度９９％のセラミックを使用した場合、セラミックプレート２２０、セラミック天板２１５及びセラミック位置決めピン１１０の耐用期間は大幅に短縮される。従って、一体化された金属合金化工程の高温水素環境においては低純度のセラミックのほうが高純度のセラミックよりも耐用期間が長い。耐用期間が長いことで、部品交換の頻度が著しく低減し、ひいてはジェットスタック２０５の製造にかかるコストが全面的に削減される。
【００１８】
更に、セラミックプレート２２０及びセラミック天板２１５は、位置決めピン１１０に沿ったプレートの位置決めを容易にするための溝１１２を含んでもよい。すなわち、溝１１２によって、一体化された合金化工程においてジェットスタックプレート２１０間で位置合わせされた状態に維持されるように、セラミックプレート２２０とセラミック天板２１５とがジェットスタックプレート２１０上であるいはジェットスタックプレート間で容易に摺動できる構成であってもよい。
【００１９】
図３は、本発明の別の実施形態に従って、図２の２枚の積層されるジェットスタックプレートの一部を正面図で示す。ジェットスタックプレート２１０の金属３０５及び３１５はステンレス鋼からなっていてもよく、またジェットスタックプレート２１０のめっき金属３１０及び３２０は、金からなっていてもよい。一体化された金属合金化工程は所定のドウェル時間（好ましくは約２０分）にわたり所定のドウェル温度（好ましくは摂氏約６００度）で拡散炉中で第一レベルの合金化を行うことを含んでもよい。好ましいドウェル温度は摂氏約６００度であるが、ステンレス鋼及び金の１つ以上の成分間の最初のボンドを形成するに足る他のドウェル温度も採用できる。
【００２０】
例えば、第一レベルの合金化によりステンレス鋼３１５の少なくとも１つの成分が金３１０と合金化されてもよい。第一レベルの合金化は、ボンドプレスを使用せずにステンレス鋼３１５と金３１０とのボンドを形成する。すなわち、ボンドプレスは不要となり、代わりにジェットスタックプレート２１０は相互にボンドを形成する。この場合、高圧の、主として機械的なボンディング工程によってではなく低レベルの合金化ドウェルによりボンドが形成される。具体的には、ステンレス鋼３１５は、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）及びシリコン（Ｓｉ）などの各種成分を含んでいてもよい。第一レベルの合金化ではステンレス鋼３１５から金３１０に対しシリコン（Ｓｉ）を合金化してもよい。一方、ステンレス鋼３１５の他の成分は合金化されない。このステップは、本質的にはジェットスタックプレート２１０の第二レベルの合金化を行う前にジェットスタックプレート２１０を好適に位置合わせして相互に付着させるための準備段階である。
【００２１】
ジェットスタックプレート２１０の第二レベルの合金化は、所定のろう付け時間（好ましくは約４分）にわたり所定のろう付け温度（好ましくは摂氏約１１００度）で合金化することを含んでいてもよい。例えば、第二レベルの合金化では、ジェットスタックプレート２１０が相互にろう付けされてジェットスタックを形成するように、ステンレス鋼３１５から金３１０に対し、他の可能な成分の中から、鉄（Ｆｅ）及びマンガン（Ｍｎ）を合金化してもよい。
【００２２】
図４は、セラミックピン１１０を利用して位置合わせされ積層された、配置されキット２０５を形成したジェットスタックプレート２１０の縦列１１５、１２０及び１２５、セラミックプレート２２０及びセラミック天板２１５と共に示す、図１の例示的固定具の斜視図である。操作者又は他の有資格技術者は、ジェットスタックプレート２１０、セラミックプレート２２０及びセラミック天板２１５を固定具１０５の表面１０８と平行となるように水平に積層してもよい。
【００２３】
図４に示されるように、セラミックピン１１０はジェットスタックプレート２２０、セラミックプレート２２０、及びセラミック天板２１５を固定具１０５の表面１０８に形成された縦列１１５、１２０及び１２５と位置合わせすべく構成されてもよい。ジェットスタックプレートの各縦列は、少なくとも３つの領域１１５、１２０及び１２５のうちの１つに相当してもよい。ジェットスタックプレートの縦列を形成可能な領域の数は３に限られず、下にある固定具１０５の構成あるいは配置に応じて増減されてもよい。各縦列１１５、１２０、１２５は、１つ以上のキット２０５を含んでもよい。各キット２０５は１つのジェットスタックに相当する複数のジェットスタックプレート２１０を含む。各縦列１１５、１２０、１２５はジェットスタックプレート２１０の約１０のジェットスタックキット２０５を含むことが望ましい。
【００２４】
既述の如く、セラミックプレート２２０はキット２０５間に配置されてもよく、またセラミック天板２１５はキット２０５間に配置されてもよい。セラミック天板２１５は、一体化された金属合金化工程における熱保護レベルを高め、ジェットスタックプレート２１０にエネルギーを保持する。拡散炉（図６から図８に関連して後述する）は、複数のジェットスタックプレートの表面の損傷を低減すべく、ジェットスタックプレート２１０、セラミックプレート２２０及びセラミック天板２１５の重量に対応する比較的低い圧力にて第一レベルの合金化及び第二レベルの合金化を行う。すなわち、３０００ｐｓｉ以上の圧力を加えるボンドプレスと比較して、一体化された金属合金化工程では数グラムという少ない重量に対応する圧力で第一レベルの合金化及び第二レベルの合金化の両方を行う。
【００２５】
図５は、セラミックピン１１０を使用して積層され位置合わせされた、図２に示すキット２０５としてグループ化されたジェットスタックプレート２１０の縦列１１５、１２０及び１２５及びセラミックプレートの２２０／２１５と共に示す図１の例示的固定具の正面図である。更に、図５は、固定具１０５及びジェットスタックプレート２１０などの可溶部を構造的に支持し、かつ一体化された金属合金化工程の間にジェットスタックプレート２１０の周囲に均等に熱分配が行われるよう固定具１０５を上昇させるために固定具１０５の表面１０８の下に設けられる支持要素１４０を正面図で示す。
【００２６】
図６は、カバー６０１、反応チャンバ６０３、移動可能な炉加熱要素６０９、図２から図５に示すようにジェットスタック及びセラミックプレートを保持する固定具１０５、及び反応チャンバ６０３に固定具を挿入するためのロードアーム６２３を含む拡散炉６００の一例を示す。反応チャンバ６０３は石英チューブであってもよい。操作者、エンジニア、あるいは拡散炉６００の利用に関して訓練を受けた他の有資格技術者は、ジェットスタックプレート２１０を積層してキット２０５を形成するためにクリーンルームの他の場所へ、セラミックプレート２２０及び２１５と共に固定具１０５を搬送してもよい。これらの部品は全て位置決めピン１１０により固定具１０５上に位置決めされてもよい。操作者又は他の有資格技術者は、固定具１０５上にジェットスタックプレート及びセラミックプレートを組み立てると、戻って固定具１０５をロードアーム６２３上に配置し、ロードアーム６２３を利用して、一体化された金属合金化工程に備えて拡散炉６００のカバー６０１内に位置する反応チャンバ６０３に固定具１０５を挿入してもよい。次いで、操作者又は他の有資格技術者は、エンドキャップ６２６を使用して、拡散炉６００の反応チャンバ６０３を密閉してもよい。
【００２７】
拡散炉６００は、各種気体が反応チャンバ６０３に対し流入及び流出するように構成される。反応チャンバ６０３が概ね固定された位置に保持される一方で、移動可能な炉加熱要素６０９は、反応チャンバ６０３から離間された場所から反応チャンバ６０３に略近接する場所へ移動可能である。拡散炉６００が反応チャンバ６０３に向けて炉加熱要素６０９を移動させる際に、反応チャンバ６０３内の空気が急激に昇温されてもよい。逆に、拡散炉６００が反応チャンバ６０３から離間する方向へ炉加熱要素６０９を移動させる際に、反応チャンバ６０３内の空気を降温させてもよい。
【００２８】
移動可能な炉加熱要素６０９は、大部分の時間は反応チャンバ６０３から離間された位置に配置され、拡散炉６００が一体化された金属合金化工程の所定の状態に応じて反応チャンバ６０３内の空気を調節した後においてのみ、反応チャンバ６０３に接近するのが一般的である。拡散炉６００は反応チャンバ６０３から離間された位置にあるとき移動可能な炉加熱要素６０９を予熱してもよい。また、移動可能な炉加熱要素６０９を所定の温度に保持してもよく、所定のドウェル温度又は所定のろう付け温度に応じて炉加熱要素６０９を昇温させてもよい。
【００２９】
固定具１０５が反応チャンバ６０３内に配置されると、後述するように、ジェットスタック２０５が形成されるように、拡散炉６００は一連の動作を生ずるべく前進してもよい。
【００３０】
図７は、図６に示す反応チャンバ６０３に挿入された図２から図５に示されるジェットスタック及びセラミックプレートを支持する固定具１０５の一例、及び拡散炉６００の反応チャンバ６０３から離間された位置に配置された移動可能な炉加熱要素６０９を示す図である。操作者又は他の有資格技術者が反応チャンバ６０３に固定具１０５を挿入し、エンドキャップ６２３を使用して反応チャンバ６０３を密閉した後、一体化された金属合金化工程が開始されてもよい。例えば、拡散炉６００は、反応チャンバ６０３から略全ての酸素（Ｏ2）をパージし、反応チャンバ６０３を水素（Ｈ2）で略満たしてもよい。概ねこのときに、拡散炉６００は、反応チャンバ６０３内の空気を所定のドウェル温度（摂氏約６００度）まで昇温させるべく、移動可能な炉加熱要素６０９を反応チャンバ６０３に向けて移動させ始めてもよい。次いで、拡散炉６００は、低減水素（Ｈ2）気体環境で第一レベルの合金化を行ってもよい。あるいは、炉６００は、低減水素（Ｈ2）／窒素（Ｎ2）混合気体環境で第一レベルの合金化を行ってもよい。
【００３１】
図８は、拡散炉６００の反応チャンバ６０３に略近接する位置における移動可能な炉加熱要素６０９の一例を示す。移動可能な炉加熱要素６０９が反応チャンバ６０３に接近して位置する場合、既述の如く、反応チャンバ６０３内の空気は好ましくは摂氏約６００度まで昇温される。拡散炉６００は、所定のドウェル時間（約２０分）にわたり第一レベルの合金化を行ってもよい。次いで、炉加熱要素６０９は、所定のろう付け時間（約４分）にわたり反応チャンバ６０３の温度を所定のろう付け温度（摂氏約１１００度）まで上昇させてもよい。第二レベルの合金化は、ジェットスタック２０５内に位置決めされた開口穴周囲においてジェットスタック２０５の個々のジェットスタックプレート２１０を完全に溶融させてもよい。
【００３２】
拡散炉６００がジェットスタック２０５に対し第一レベルの合金化及び第二レベルの合金化を適用し終え、拡散炉６００が、反応チャンバ６０３内の温度を概ね室温まで下げるべく炉加熱要素６０９を反応チャンバ６０３から離間させる方向に移動させる際、操作者又は他の有資格エンジニアは、反応チャンバ６０３の内部を開放し、反応チャンバ６０３内からジェットスタック２０５を含む固定具１０５を取り除いてもよい。従って、ジェットスタック２０５は、ボンドプレスを使用せず、また連続ベルト駆動炉を使用せず、単一のバッチとして形成されてもよい。
【００３３】
図９は、本発明の諸実施形態に従った、ジェットスタックの製造において実施可能なステップを示すフローチャートを示す。ステップ９０５で、操作者、エンジニア又は他の有資格技術者は、固定具（例えば１０５）上にジェットスタックプレート（例えば２１０）を水平に積層してもよい。ステップ９１０で、操作者は位置決めピン（例えば１１０）を介して固定具（例えば１０５）に対しジェットスタックプレート（例えば２１０）を位置決めしてもよい。位置決めは積層と略同時に行われてもよい。次いで、ステップ９１５で、操作者は、ジェットスタックプレート（例えば２１０）が位置合わせされた固定具（例えば１０５）を拡散炉（例えば６００）の反応チャンバ（例えば６０３）内に配置してもよい。
【００３４】
ステップ９２０で、拡散炉（例えば６００）は反応チャンバ（例えば６０３）内の空気を昇温させてもよい。ステップ９２５で、拡散炉（例えば６００）は空気が所定のドウェル温度（摂氏約６００度）まで昇温されたか否かを決定してもよい。到達していなければ、ドウェル温度に到達するまで、ステップ９２０で継続して昇温してもよい。反応チャンバ（例えば６０３）内の空気が所定のドウェル温度に到達したら、拡散炉（例えば６００）は、所定のドウェル時間（約２０分）にわたり所定のドウェル温度で第一レベルの合金化を行ってもよい。
【００３５】
ステップ９３５で、拡散炉（例えば６００）は、再び反応チャンバ（例えば６０３）内の空気を昇温させてもよい。この場合、温度が更に上昇している一方で、移動可能な炉加熱要素（例えば６０９）は反応チャンバ（例えば６０３）に略近接する位置に保持されてもよい。ステップ９４０で、拡散炉（例えば６００）は反応チャンバ（例えば６０３）内の空気が所定のろう付け温度（摂氏約１１００度）まで昇温されたか否かを決定してもよい。到達していなければ、ろう付け温度に到達するまで、ステップ９３５で継続して昇温してもよい。反応チャンバ（例えば６０３）内の空気が所定のろう付け温度に到達したら、拡散炉（例えば６００）は、所定のろう付け時間（約４分）にわたり所定のろう付け温度で第二レベルの合金化を行ってもよい。
【００３６】
図１０は、本発明の諸実施形態に従った、ジェットスタックの製造において実施可能な別のステップを示すフローチャートを示す。ステップ１００５で、操作者、エンジニア又は他の有資格技術者はジェットスタックプレート（例えば２１０）を配列してキット（例えば２０５）を形成してもよい。各キットは１つのジェットスタック（例えば２０５）に相当する。ステップ１２１０で、操作者又は他の有資格技術者は、第一の厚さを有するセラミックプレート（例えば２２０）をキット（例えば２０５）間に配置してもよい。操作者は、ステンレス鋼製固定具（例えば１０５）上にキット（例えば２０５）及びセラミックプレート（例えば２２０）を水平に積層してもよい。実際には、ジェットスタックプレート（例えば２１０）を配置してキット（例えば２０５）を形成することは、キット（例えば２０５）間にセラミックプレート（例えば２２０）を配置すること、及び、ステンレス鋼製固定具（例えば１０５）上にキット（例えば２０５）及びセラミックプレート（例えば２２０）を積層することと同時に行なわれてもよい。
【００３７】
ステップ１０２０で、操作者はキット（例えば２０５）上に第一の厚さよりも厚いセラミック天板（例えば２１５）を配置してもよい。ステップ１０２５で、キット（例えば２０５）とセラミックプレート（例えば２１０）とを位置合わせすべく、ステンレス鋼製固定具（例えば１０５）に固定された位置決めピン（例えば１１０）を使用してもよい。ステップ１０３０で、操作者はロードアーム（例えば６２３）上に固定具（例えば１０５）を配置し、拡散炉（例えば６００）の反応チャンバ（例えば６０３）に固定具（例えば１０５）をロードしてもよい。次いで、ステップ１０３５で、拡散炉（例えば６００）は所定のドウェル時間（約２０分）にわたり所定のドウェル温度（摂氏約６００度）で第一レベルの合金化を行ってもよい。最後に、拡散炉（例えば６００）は所定のろう付け時間（約４分）にわたり所定のろう付け温度（摂氏約１１００度）で第二レベルの合金化を行ってもよい。
【００３８】
上記及び他の特徴、機能あるいはその代替物が好適に組み合わされ、多くの異なるシステム又は用途に応用できることは明白である。現時点で予測されない代替、修正、変更あるいは改良が当業者によって今後実施されることがありうる。これらの代替、修正、変更あるいは改良は以下の特許請求の範囲に含まれるものとする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散炉を利用する一体化された金属合金化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造工場の床面積は限られている。製造装置の各部品は床面積を占領するのみならず、装置のカスタマイゼーションやメンテナンスのために、装置購入費用、装置の動作のための電力、装置の動作のための専門的知識、装置のメンテナンスのための専門的知識などを含むリソースを必要とする。従来、プリンタジェットスタックの製造においては、高圧ボンドプレスや連続ベルト炉など多数の製造装置を使用する必要があった。
【０００３】
プリンタジェットスタックの製造はいくつかのステップを含む。一般的に、ジェットスタックプレートはプレート接合用の高圧ボンドプレスを利用して接合される。ボンドプレスは、ジェットスタックプレートに対して約３０００ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）を適用可能な大規模装置である。ジェットスタックプレートが接合されると、操作者、エンジニア又は他の有資格技術者がボンドプレスからジェットスタックプレートを取り外し、連続ベルト炉などの他の大規模な装置にジェットスタックプレートを搬送する。連続ベルト炉においてジェットスタックプレートがろう付けされ、単一の、溶融・密閉されたプレートとなる。溶融プレートから、プリンタで使用されるろう付けされたジェットスタックが得られる。ろう付けされたジェットスタックは、溶融プレート内に、インクを噴出させるための位置合わせされたチャネルを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４８８３２１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基本的には機械的な工程を利用し、ボンドプレスはジェットスタックプレートの材料を軟化させ、その表面積を増大させる。ボンドプレスは高圧低温環境を利用し、ジェットスタックプレートを（合金化するのではなく）相互に接合させる。この処理により、基本的に位置合わせされたジェットスタックプレートが得られる。得られたジェットスタックプレートは連続ベルト炉へ挿入され、別のろう付け処理に供することができる。しかし、ボンドプレスは容積が大きく、操作に費用を要し、また金属汚染源として知られるなどの問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様によれば、拡散炉を利用する一体化された金属合金化方法であって、前記方法は、複数の可溶部を固定具上に積層し、前記固定具に固定されたピンを介して前記可溶部を位置合わせし、前記拡散炉の反応チャンバ内に前記位置合わせされた可溶部を有する前記固定具を配置し、所定のドウェル時間にわたり所定のドウェル温度で第一レベルの合金化を実施し、所定のろう付け時間にわたり所定のろう付け温度で第二レベルの合金化を実施する、ことを含む金属合金化方法、が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に従った、拡散炉における一体化された金属合金化に備えてジェットスタックプレートなどの可溶部を積層するための例示的固定具を示す斜視図である。
【図２】ジェットスタックプレートとセラミックプレートが図１に示す固定具に固定されたピンを介して位置合わせされるように、ジェットスタックプレートを配列してキットを形成すること、キット間にセラミックプレートを配置すること、更に図１に示す固定具の表面上にこれらを積層することを示す、本発明の別の実施形態に従った概略図である。
【図３】本発明の更に別の実施形態に従った、図２に示す２枚の積層されたジェットスタックプレートの一部を示す正面図である。
【図４】セラミックピンを利用して積層され位置合わせされた図２に示すジェットスタックプレート及びセラミックプレートを縦列（カラム）と共に示す図１の例示的固定具の斜視図である。
【図５】セラミックピンを利用して積層され位置合わせされた図２に示すジェットスタックプレート及びセラミックプレートを縦列と共に示す図１の例示的固定具の正面図である。
【図６】カバー、反応チャンバ、移動可能な炉加熱要素、及び図２から図５に示されるジェットスタック及びセラミックプレートを保持する固定具を含む拡散炉の一例、及び反応チャンバに固定具を挿入するためのロードアームを示す図である。
【図７】図６に示す反応チャンバに挿入された図２から図５に示されるジェットスタック及びセラミックプレートを保持する固定具の一例、及び拡散炉の反応チャンバから離間された位置に配置された移動可能な炉加熱要素を示す図である。
【図８】拡散炉の反応チャンバに略近接する位置における移動可能な炉加熱要素の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に従った、ジェットスタックの製造において実施可能なステップを示すフローチャートを示す。
【図１０】本発明の実施形態に従った、ジェットスタックの製造において実施可能な別のステップを示すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態により、装置のボンドプレス部品及び装置の連続ベルト炉部品の両方の利用が不要となり、代わりに拡散炉を利用する一体化された金属合金化工程が実施される。一体化された金属合金化工程により、可溶部はボンドプレス及び連続ベルト炉を必要とせずに位置合わせされ、融合されることができる。例えば、一体化された金属合金化工程により、従来方式と概ね同じ時間で、容積が小さく、コストが安く、より清潔な装置を利用して、融合された密閉されたジェットスタックを製造できる。上記及び他の本発明の態様は以下に示す図面の詳細な説明から更に容易に理解される。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に従った、拡散炉における一体化された金属合金化に備えてジェットスタックプレートなどの可溶部を積層するための例示的固定具１０５を示す斜視図である。
【００１０】
固定具１０５は、表面１０８から突出する位置決めピン１１０を含んでもよい。位置決めピン１１０はセラミックを含んでもよく、固定具１０５はステンレス鋼を含んでもよい。位置決めピン１１０にセラミックス材料を使用する目的を、図２から図５を参照しながら以下に説明する。固定具１０５にステンレス鋼を使用することに関して、固定具１０５はステンレス鋼ではなく石英を含んでもよい。しかし、ステンレス鋼を使用することは熱移動特性の向上の面で望ましい。以下に説明されるように、一体化された金属合金化工程は温度の急激な上昇を含み、石英製の固定具はこうした環境においてはステンレス鋼ほど剛性が高くない。更に、ステンレス鋼製固定具を使用することで許容可能なジェットスタックが高歩留まりで得られる。ステンレス鋼、石英及びセラミック以外の材料を固定具１０５及び位置決めピン１１０の構造中に使用してもよいが、固定具１０５がステンレス鋼からなり、位置決めピン１１０がセラミックからなる場合、歩留まりが向上する。
【００１１】
固定具１０５は、積層可能領域１１５、１２０及び１２５を定義する少なくとも３つの領域を含んでもよい。各領域は、図１に示されるように、相互に十分に離間されて配置される２つの位置決めピン１１０を含んでもよい。以下に記載されるように、操作者、エンジニア又は他の有資格技術者は、ジェットスタックプレートなどの可溶部又はセラミックプレートなどの他のプレートを積層可能領域１１５、１２０、又は１２５上に積層し、位置決めピン１１０に位置合わせしてもよい。固定具１０５は積層可能領域を定義する３つの領域を示しているが、固定具１０５は、積層可能領域を定義する領域数は増減可能である。
【００１２】
固定具１０５は、一体化された金属合金化工程における均等な熱分布を促進するための開口部１３０及び１３５を含んでもよい。更に、固定具１０５は、固定具１０５及び可溶部（図示せず）を構造的に支持するために固定具１０５の表面１０８の下に支持要素１４０を含んでもよい。以下に更に詳細に説明されるように、固定具１０５は可溶部（図示せず）を合金化し少なくとも１つの合金化部品を形成すべく拡散炉へ挿入することが可能である。
【００１３】
図２は、ジェットスタックプレート２１０とセラミックプレート２２０が図１に示す固定具１０５に固定された位置決めピン１１０を介して位置合わせされるように、ジェットスタックプレート２１０を配列して（最終的にはジェットスタック２０５となる）キット２０５を形成すること、キット２０５間にセラミックプレート２２０を配置すること、更に図１に示す固定具１０５の表面１０８上にこれらを積層することを示す、本発明の別の実施形態に従った概略図である。
【００１４】
本実施形態において、操作者、エンジニア又は他の有資格技術者は、固定具１０５に固定された位置決めピン１１０を介して可溶部２１０を位置合わせしながら固定具１０５上に可溶部２１０を積層してもよい。可溶部２１０は例えばジェットスタックプレートであってもよい。各ジェットスタックプレートは、第二の金属でめっきされた第一の金属を有する。ジェットスタックプレートの第一の金属は第二の金属でめっきされたステンレス鋼を含んでもよい。第二の金属として、例えば金が挙げられる。あるいは、可溶部２１０は、ハードディスクドライブや回路基板などの他のタイプの装置の構成要素であってもよく、又は一体化された金属合金化工程で溶融する必要があり得る他のタイプの構成要素であってもよい。参照を容易にするため、本願明細書では可溶部２１０を一般にジェットスタックプレート２１０と呼ぶものとする。
【００１５】
操作者又は他の有資格技術者はジェットスタックプレート２１０を配置してキット２０５を形成してもよい。各キット２０５は、約１６から２２枚のジェットスタックプレート２１０を含み、１つのジェットスタック２０５に相当する。キット２０５の積層に当たり、操作者又は他の有資格技術者は所定の厚さを有する分離プレート２２０をキット２０５の間に配置してもよい。更にキット２０５上に天板２１５を配置してもよい。天板２１５は分離プレート２２０よりも厚い所定の厚さを有していてもよい。
【００１６】
分離プレート２２０及び天板２１５はセラミックからなることが望ましい。これは、ステンレス鋼、窒化チタン又は他の同様の材料で作られるプレートは、ジェットスタックプレート２１０間で露出した少量の金（図示せず）又はジェットスタックプレート２１０の他の部分に付着する傾向があるためである。この付着の結果、ジェットスタックプレート２１０とプレート２２０又は天板２１５との間に不都合な溶融が発生することがある。このような不測の溶融が発生した場合、分離することは可能である。しかし、分離のための作業によりジェットスタックに損傷を生じ、ジェットスタックが使用不可能となる可能性がある。位置決めピン１１０も、同様の理由で（例えばジェットスタックプレート２１０が位置決めピン１１０に付着することを防止する）セラミックで構成されてもよい。
【００１７】
セラミックプレート２２０、セラミック天板２１５及びセラミック位置決めピン１１０のセラミック純度は約９６％以下であることが望ましい。セラミックは一般的に酸化アルミニウムからなっている。高純度のセラミック、例えば純度９９％のセラミックを使用した場合、セラミックプレート２２０、セラミック天板２１５及びセラミック位置決めピン１１０の耐用期間は大幅に短縮される。従って、一体化された金属合金化工程の高温水素環境においては低純度のセラミックのほうが高純度のセラミックよりも耐用期間が長い。耐用期間が長いことで、部品交換の頻度が著しく低減し、ひいてはジェットスタック２０５の製造にかかるコストが全面的に削減される。
【００１８】
更に、セラミックプレート２２０及びセラミック天板２１５は、位置決めピン１１０に沿ったプレートの位置決めを容易にするための溝１１２を含んでもよい。すなわち、溝１１２によって、一体化された合金化工程においてジェットスタックプレート２１０間で位置合わせされた状態に維持されるように、セラミックプレート２２０とセラミック天板２１５とがジェットスタックプレート２１０上であるいはジェットスタックプレート間で容易に摺動できる構成であってもよい。
【００１９】
図３は、本発明の別の実施形態に従って、図２の２枚の積層されるジェットスタックプレートの一部を正面図で示す。ジェットスタックプレート２１０の金属３０５及び３１５はステンレス鋼からなっていてもよく、またジェットスタックプレート２１０のめっき金属３１０及び３２０は、金からなっていてもよい。一体化された金属合金化工程は所定のドウェル時間（好ましくは約２０分）にわたり所定のドウェル温度（好ましくは摂氏約６００度）で拡散炉中で第一レベルの合金化を行うことを含んでもよい。好ましいドウェル温度は摂氏約６００度であるが、ステンレス鋼及び金の１つ以上の成分間の最初のボンドを形成するに足る他のドウェル温度も採用できる。
【００２０】
例えば、第一レベルの合金化によりステンレス鋼３１５の少なくとも１つの成分が金３１０と合金化されてもよい。第一レベルの合金化は、ボンドプレスを使用せずにステンレス鋼３１５と金３１０とのボンドを形成する。すなわち、ボンドプレスは不要となり、代わりにジェットスタックプレート２１０は相互にボンドを形成する。この場合、高圧の、主として機械的なボンディング工程によってではなく低レベルの合金化ドウェルによりボンドが形成される。具体的には、ステンレス鋼３１５は、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）及びシリコン（Ｓｉ）などの各種成分を含んでいてもよい。第一レベルの合金化ではステンレス鋼３１５から金３１０に対しシリコン（Ｓｉ）を合金化してもよい。一方、ステンレス鋼３１５の他の成分は合金化されない。このステップは、本質的にはジェットスタックプレート２１０の第二レベルの合金化を行う前にジェットスタックプレート２１０を好適に位置合わせして相互に付着させるための準備段階である。
【００２１】
ジェットスタックプレート２１０の第二レベルの合金化は、所定のろう付け時間（好ましくは約４分）にわたり所定のろう付け温度（好ましくは摂氏約１１００度）で合金化することを含んでいてもよい。例えば、第二レベルの合金化では、ジェットスタックプレート２１０が相互にろう付けされてジェットスタックを形成するように、ステンレス鋼３１５から金３１０に対し、他の可能な成分の中から、鉄（Ｆｅ）及びマンガン（Ｍｎ）を合金化してもよい。
【００２２】
図４は、セラミックピン１１０を利用して位置合わせされ積層された、配置されキット２０５を形成したジェットスタックプレート２１０の縦列１１５、１２０及び１２５、セラミックプレート２２０及びセラミック天板２１５と共に示す、図１の例示的固定具の斜視図である。操作者又は他の有資格技術者は、ジェットスタックプレート２１０、セラミックプレート２２０及びセラミック天板２１５を固定具１０５の表面１０８と平行となるように水平に積層してもよい。
【００２３】
図４に示されるように、セラミックピン１１０はジェットスタックプレート２２０、セラミックプレート２２０、及びセラミック天板２１５を固定具１０５の表面１０８に形成された縦列１１５、１２０及び１２５と位置合わせすべく構成されてもよい。ジェットスタックプレートの各縦列は、少なくとも３つの領域１１５、１２０及び１２５のうちの１つに相当してもよい。ジェットスタックプレートの縦列を形成可能な領域の数は３に限られず、下にある固定具１０５の構成あるいは配置に応じて増減されてもよい。各縦列１１５、１２０、１２５は、１つ以上のキット２０５を含んでもよい。各キット２０５は１つのジェットスタックに相当する複数のジェットスタックプレート２１０を含む。各縦列１１５、１２０、１２５はジェットスタックプレート２１０の約１０のジェットスタックキット２０５を含むことが望ましい。
【００２４】
既述の如く、セラミックプレート２２０はキット２０５間に配置されてもよく、またセラミック天板２１５はキット２０５間に配置されてもよい。セラミック天板２１５は、一体化された金属合金化工程における熱保護レベルを高め、ジェットスタックプレート２１０にエネルギーを保持する。拡散炉（図６から図８に関連して後述する）は、複数のジェットスタックプレートの表面の損傷を低減すべく、ジェットスタックプレート２１０、セラミックプレート２２０及びセラミック天板２１５の重量に対応する比較的低い圧力にて第一レベルの合金化及び第二レベルの合金化を行う。すなわち、３０００ｐｓｉ以上の圧力を加えるボンドプレスと比較して、一体化された金属合金化工程では数グラムという少ない重量に対応する圧力で第一レベルの合金化及び第二レベルの合金化の両方を行う。
【００２５】
図５は、セラミックピン１１０を使用して積層され位置合わせされた、図２に示すキット２０５としてグループ化されたジェットスタックプレート２１０の縦列１１５、１２０及び１２５及びセラミックプレートの２２０／２１５と共に示す図１の例示的固定具の正面図である。更に、図５は、固定具１０５及びジェットスタックプレート２１０などの可溶部を構造的に支持し、かつ一体化された金属合金化工程の間にジェットスタックプレート２１０の周囲に均等に熱分配が行われるよう固定具１０５を上昇させるために固定具１０５の表面１０８の下に設けられる支持要素１４０を正面図で示す。
【００２６】
図６は、カバー６０１、反応チャンバ６０３、移動可能な炉加熱要素６０９、図２から図５に示すようにジェットスタック及びセラミックプレートを保持する固定具１０５、及び反応チャンバ６０３に固定具を挿入するためのロードアーム６２３を含む拡散炉６００の一例を示す。反応チャンバ６０３は石英チューブであってもよい。操作者、エンジニア、あるいは拡散炉６００の利用に関して訓練を受けた他の有資格技術者は、ジェットスタックプレート２１０を積層してキット２０５を形成するためにクリーンルームの他の場所へ、セラミックプレート２２０及び２１５と共に固定具１０５を搬送してもよい。これらの部品は全て位置決めピン１１０により固定具１０５上に位置決めされてもよい。操作者又は他の有資格技術者は、固定具１０５上にジェットスタックプレート及びセラミックプレートを組み立てると、戻って固定具１０５をロードアーム６２３上に配置し、ロードアーム６２３を利用して、一体化された金属合金化工程に備えて拡散炉６００のカバー６０１内に位置する反応チャンバ６０３に固定具１０５を挿入してもよい。次いで、操作者又は他の有資格技術者は、エンドキャップ６２６を使用して、拡散炉６００の反応チャンバ６０３を密閉してもよい。
【００２７】
拡散炉６００は、各種気体が反応チャンバ６０３に対し流入及び流出するように構成される。反応チャンバ６０３が概ね固定された位置に保持される一方で、移動可能な炉加熱要素６０９は、反応チャンバ６０３から離間された場所から反応チャンバ６０３に略近接する場所へ移動可能である。拡散炉６００が反応チャンバ６０３に向けて炉加熱要素６０９を移動させる際に、反応チャンバ６０３内の空気が急激に昇温されてもよい。逆に、拡散炉６００が反応チャンバ６０３から離間する方向へ炉加熱要素６０９を移動させる際に、反応チャンバ６０３内の空気を降温させてもよい。
【００２８】
移動可能な炉加熱要素６０９は、大部分の時間は反応チャンバ６０３から離間された位置に配置され、拡散炉６００が一体化された金属合金化工程の所定の状態に応じて反応チャンバ６０３内の空気を調節した後においてのみ、反応チャンバ６０３に接近するのが一般的である。拡散炉６００は反応チャンバ６０３から離間された位置にあるとき移動可能な炉加熱要素６０９を予熱してもよい。また、移動可能な炉加熱要素６０９を所定の温度に保持してもよく、所定のドウェル温度又は所定のろう付け温度に応じて炉加熱要素６０９を昇温させてもよい。
【００２９】
固定具１０５が反応チャンバ６０３内に配置されると、後述するように、ジェットスタック２０５が形成されるように、拡散炉６００は一連の動作を生ずるべく前進してもよい。
【００３０】
図７は、図６に示す反応チャンバ６０３に挿入された図２から図５に示されるジェットスタック及びセラミックプレートを支持する固定具１０５の一例、及び拡散炉６００の反応チャンバ６０３から離間された位置に配置された移動可能な炉加熱要素６０９を示す図である。操作者又は他の有資格技術者が反応チャンバ６０３に固定具１０５を挿入し、エンドキャップ６２３を使用して反応チャンバ６０３を密閉した後、一体化された金属合金化工程が開始されてもよい。例えば、拡散炉６００は、反応チャンバ６０３から略全ての酸素（Ｏ2）をパージし、反応チャンバ６０３を水素（Ｈ2）で略満たしてもよい。概ねこのときに、拡散炉６００は、反応チャンバ６０３内の空気を所定のドウェル温度（摂氏約６００度）まで昇温させるべく、移動可能な炉加熱要素６０９を反応チャンバ６０３に向けて移動させ始めてもよい。次いで、拡散炉６００は、低減水素（Ｈ2）気体環境で第一レベルの合金化を行ってもよい。あるいは、炉６００は、低減水素（Ｈ2）／窒素（Ｎ2）混合気体環境で第一レベルの合金化を行ってもよい。
【００３１】
図８は、拡散炉６００の反応チャンバ６０３に略近接する位置における移動可能な炉加熱要素６０９の一例を示す。移動可能な炉加熱要素６０９が反応チャンバ６０３に接近して位置する場合、既述の如く、反応チャンバ６０３内の空気は好ましくは摂氏約６００度まで昇温される。拡散炉６００は、所定のドウェル時間（約２０分）にわたり第一レベルの合金化を行ってもよい。次いで、炉加熱要素６０９は、所定のろう付け時間（約４分）にわたり反応チャンバ６０３の温度を所定のろう付け温度（摂氏約１１００度）まで上昇させてもよい。第二レベルの合金化は、ジェットスタック２０５内に位置決めされた開口穴周囲においてジェットスタック２０５の個々のジェットスタックプレート２１０を完全に溶融させてもよい。
【００３２】
拡散炉６００がジェットスタック２０５に対し第一レベルの合金化及び第二レベルの合金化を適用し終え、拡散炉６００が、反応チャンバ６０３内の温度を概ね室温まで下げるべく炉加熱要素６０９を反応チャンバ６０３から離間させる方向に移動させる際、操作者又は他の有資格エンジニアは、反応チャンバ６０３の内部を開放し、反応チャンバ６０３内からジェットスタック２０５を含む固定具１０５を取り除いてもよい。従って、ジェットスタック２０５は、ボンドプレスを使用せず、また連続ベルト駆動炉を使用せず、単一のバッチとして形成されてもよい。
【００３３】
図９は、本発明の諸実施形態に従った、ジェットスタックの製造において実施可能なステップを示すフローチャートを示す。ステップ９０５で、操作者、エンジニア又は他の有資格技術者は、固定具（例えば１０５）上にジェットスタックプレート（例えば２１０）を水平に積層してもよい。ステップ９１０で、操作者は位置決めピン（例えば１１０）を介して固定具（例えば１０５）に対しジェットスタックプレート（例えば２１０）を位置決めしてもよい。位置決めは積層と略同時に行われてもよい。次いで、ステップ９１５で、操作者は、ジェットスタックプレート（例えば２１０）が位置合わせされた固定具（例えば１０５）を拡散炉（例えば６００）の反応チャンバ（例えば６０３）内に配置してもよい。
【００３４】
ステップ９２０で、拡散炉（例えば６００）は反応チャンバ（例えば６０３）内の空気を昇温させてもよい。ステップ９２５で、拡散炉（例えば６００）は空気が所定のドウェル温度（摂氏約６００度）まで昇温されたか否かを決定してもよい。到達していなければ、ドウェル温度に到達するまで、ステップ９２０で継続して昇温してもよい。反応チャンバ（例えば６０３）内の空気が所定のドウェル温度に到達したら、拡散炉（例えば６００）は、所定のドウェル時間（約２０分）にわたり所定のドウェル温度で第一レベルの合金化を行ってもよい。
【００３５】
ステップ９３５で、拡散炉（例えば６００）は、再び反応チャンバ（例えば６０３）内の空気を昇温させてもよい。この場合、温度が更に上昇している一方で、移動可能な炉加熱要素（例えば６０９）は反応チャンバ（例えば６０３）に略近接する位置に保持されてもよい。ステップ９４０で、拡散炉（例えば６００）は反応チャンバ（例えば６０３）内の空気が所定のろう付け温度（摂氏約１１００度）まで昇温されたか否かを決定してもよい。到達していなければ、ろう付け温度に到達するまで、ステップ９３５で継続して昇温してもよい。反応チャンバ（例えば６０３）内の空気が所定のろう付け温度に到達したら、拡散炉（例えば６００）は、所定のろう付け時間（約４分）にわたり所定のろう付け温度で第二レベルの合金化を行ってもよい。
【００３６】
図１０は、本発明の諸実施形態に従った、ジェットスタックの製造において実施可能な別のステップを示すフローチャートを示す。ステップ１００５で、操作者、エンジニア又は他の有資格技術者はジェットスタックプレート（例えば２１０）を配列してキット（例えば２０５）を形成してもよい。各キットは１つのジェットスタック（例えば２０５）に相当する。ステップ１２１０で、操作者又は他の有資格技術者は、第一の厚さを有するセラミックプレート（例えば２２０）をキット（例えば２０５）間に配置してもよい。操作者は、ステンレス鋼製固定具（例えば１０５）上にキット（例えば２０５）及びセラミックプレート（例えば２２０）を水平に積層してもよい。実際には、ジェットスタックプレート（例えば２１０）を配置してキット（例えば２０５）を形成することは、キット（例えば２０５）間にセラミックプレート（例えば２２０）を配置すること、及び、ステンレス鋼製固定具（例えば１０５）上にキット（例えば２０５）及びセラミックプレート（例えば２２０）を積層することと同時に行なわれてもよい。
【００３７】
ステップ１０２０で、操作者はキット（例えば２０５）上に第一の厚さよりも厚いセラミック天板（例えば２１５）を配置してもよい。ステップ１０２５で、キット（例えば２０５）とセラミックプレート（例えば２１０）とを位置合わせすべく、ステンレス鋼製固定具（例えば１０５）に固定された位置決めピン（例えば１１０）を使用してもよい。ステップ１０３０で、操作者はロードアーム（例えば６２３）上に固定具（例えば１０５）を配置し、拡散炉（例えば６００）の反応チャンバ（例えば６０３）に固定具（例えば１０５）をロードしてもよい。次いで、ステップ１０３５で、拡散炉（例えば６００）は所定のドウェル時間（約２０分）にわたり所定のドウェル温度（摂氏約６００度）で第一レベルの合金化を行ってもよい。最後に、拡散炉（例えば６００）は所定のろう付け時間（約４分）にわたり所定のろう付け温度（摂氏約１１００度）で第二レベルの合金化を行ってもよい。
【００３８】
上記及び他の特徴、機能あるいはその代替物が好適に組み合わされ、多くの異なるシステム又は用途に応用できることは明白である。現時点で予測されない代替、修正、変更あるいは改良が当業者によって今後実施されることがありうる。これらの代替、修正、変更あるいは改良は以下の特許請求の範囲に含まれるものとする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散炉を利用する一体化された金属合金化方法であって、前記方法は、
複数の可溶部を固定具上に積層し、
前記固定具に固定されたピンを介して前記可溶部を位置合わせし、
前記拡散炉の反応チャンバ内に前記位置合わせされた可溶部を有する前記固定具を配置し、
所定のドウェル時間にわたり所定のドウェル温度で第一レベルの合金化を実施し、
所定のろう付け時間にわたり所定のろう付け温度で第二レベルの合金化を実施する、
ことを含む金属合金化方法。
【請求項２】
前記可溶部は、各々が第二の金属でめっきされた第一の金属を有する複数のジェットスタックプレートを含み、
前記第一レベルの合金化を実施することは、１枚のジェットスタックプレートの前記第一の金属の少なくとも１つの要素を別のジェットスタックプレートの前記第二の金属で合金化することと、前記第一の金属の前記少なくとも１つの要素と、前記第二の金属との間に、ボンドプレスを使用せずにボンドを形成することと、を含み、
前記第二レベルの合金化を実施することは、前記１枚のジェットスタックプレートの前記第一の金属の少なくとも１つの別の要素を前記別のジェットスタックプレートの前記第二の金属で合金化することを含む、
請求項１記載の金属合金化方法。
【請求項３】
前記第一レベルの合金化を実施することは、前記第一の金属の前記少なくとも１つの要素と、前記第二の金属の間にボンドプレスを使用せずにボンドを形成することを含む、
請求項２記載の金属合金化方法。
【請求項４】
積層することは、更に、
前記複数のジェットスタックプレートを配置して、各々が１つのジェットスタックに相当するキットを形成し、
第一の厚さを有する分離プレートをキット間に配置し、
前記第一の厚さよりも厚い第二の厚さを有するセラミック天板を前記キットの上に配置する、
ことを含み、
前記第一レベルの合金化及び前記第二レベルの合金化を実施することは、前記複数のジェットスタックプレートの表面の損傷を低減すべく、前記ジェットスタックプレート、前記セラミックプレート及び前記セラミック天板の重量に対応する比較的低い圧力にて合金化を実施することを含む、
請求項２記載の金属合金化方法。
【請求項５】
前記所定のドウェル温度は摂氏約６００度であり、
前記所定のドウェル時間は約２０分であり、
前記所定のろう付け温度は摂氏約１１００度であり、
前記所定のろう付け時間は約４分である、
請求項１記載の金属合金化方法。
【請求項６】
前記拡散炉の前記反応チャンバから略全ての酸素（Ｏ2）をパージし、
前記反応チャンバを水素（Ｈ2）で略満たし、
低減水素（Ｈ2）気体環境で前記第一レベルの合金化及び前記第二レベルの合金化を行うことを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項１】
拡散炉を利用する一体化された金属合金化方法であって、前記方法は、
複数の可溶部を固定具上に積層し、
前記固定具に固定されたピンを介して前記可溶部を位置合わせし、
前記拡散炉の反応チャンバ内に前記位置合わせされた可溶部を有する前記固定具を配置し、
所定のドウェル時間にわたり所定のドウェル温度で第一レベルの合金化を実施し、
所定のろう付け時間にわたり所定のろう付け温度で第二レベルの合金化を実施する、
ことを含む金属合金化方法。
【請求項２】
前記可溶部は、各々が第二の金属でめっきされた第一の金属を有する複数のジェットスタックプレートを含み、
前記第一レベルの合金化を実施することは、１枚のジェットスタックプレートの前記第一の金属の少なくとも１つの要素を別のジェットスタックプレートの前記第二の金属で合金化することと、前記第一の金属の前記少なくとも１つの要素と、前記第二の金属との間に、ボンドプレスを使用せずにボンドを形成することと、を含み、
前記第二レベルの合金化を実施することは、前記１枚のジェットスタックプレートの前記第一の金属の少なくとも１つの別の要素を前記別のジェットスタックプレートの前記第二の金属で合金化することを含む、
請求項１記載の金属合金化方法。
【請求項３】
前記第一レベルの合金化を実施することは、前記第一の金属の前記少なくとも１つの要素と、前記第二の金属の間にボンドプレスを使用せずにボンドを形成することを含む、
請求項２記載の金属合金化方法。
【請求項４】
積層することは、更に、
前記複数のジェットスタックプレートを配置して、各々が１つのジェットスタックに相当するキットを形成し、
第一の厚さを有する分離プレートをキット間に配置し、
前記第一の厚さよりも厚い第二の厚さを有するセラミック天板を前記キットの上に配置する、
ことを含み、
前記第一レベルの合金化及び前記第二レベルの合金化を実施することは、前記複数のジェットスタックプレートの表面の損傷を低減すべく、前記ジェットスタックプレート、前記セラミックプレート及び前記セラミック天板の重量に対応する比較的低い圧力にて合金化を実施することを含む、
請求項２記載の金属合金化方法。
【請求項５】
前記所定のドウェル温度は摂氏約６００度であり、
前記所定のドウェル時間は約２０分であり、
前記所定のろう付け温度は摂氏約１１００度であり、
前記所定のろう付け時間は約４分である、
請求項１記載の金属合金化方法。
【請求項６】
前記拡散炉の前記反応チャンバから略全ての酸素（Ｏ2）をパージし、
前記反応チャンバを水素（Ｈ2）で略満たし、
低減水素（Ｈ2）気体環境で前記第一レベルの合金化及び前記第二レベルの合金化を行うことを含む、
請求項１記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１２５５２５（Ｐ２０１０−１２５５２５Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６９８３６（Ｐ２００９−２６９８３６）
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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