JP2016510375A - 射出成形工程を含む、ノズルを製造する方法 - Google Patents

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Abstract

燃料ノズルを製造する方法を説明する。より具体的には、射出成形工程を含む燃料ノズルを製造する方法を説明する。射出成形工程は、ポリマー射出成形、粉末射出成形、又は微細金属射出成形が含まれる微細粉末射出成形を含み得る。記載した方法での微細構造の形成は、多光子反応を受けることができる材料の選択的な露光を用いる場合がある。【選択図】図３Ｅ

Description

本開示は、ノズルを製造する方法に関する。より具体的には、本開示は、燃料噴射器又は燃料噴射システムの構成要素として使用することができるノズルを製造する方法に関する。
多くの燃焼エンジンにおいて、燃料と空気の混合を正確に制御し最小限の残留炭化水素で効率的な燃焼を確保するために、噴射器は重要である。効率を最大限にし、排出ガスを最小限にするために、燃焼噴射システムの慎重な設計により、未燃焼の炭化水素を減少することができる。
燃料噴射システムの設計及び全体効率の中心は、１つ以上の燃料噴射ノズルの構成であり、これがエンジンの燃焼部分への燃料の噴霧を方向付け、制御し、形成する。燃料噴射ノズルは、通常は複数のプロセスにより形成されるが、薄いゲージの金属スタンピングのような精密な設計要素又は複雑な構成をそれらのプロセスに高い信頼度で組み入れることは困難である。逆画像ノズルツールを形成するなど、その他の方法は、通常はコスト（経費及び時間の両方において）を要する複数の製造工程を必要とし、例えば、貫通穴を得るために、工具でスタンピングされた各ポリマープレフォームを電鋳し、更に各プレフォームを研削又は平坦化するなどしなくてはならない。ノズルの形状及び寸法の精密な制御を可能にしながらもコストのかかる製造工程を少なくするプロセスが必要とされている。
一態様において、本開示は燃料噴射ノズルを製造する方法を説明する。より具体的には、本開示は、多光子反応を受けることができる第１の材料を準備する工程、多光子プロセスを用いて第１の材料に第１の微細構造化パターンを形成する工程、第１の微細構造化パターンを第１の材料と異なる第２の材料に複製して、第２の材料の第２の微細構造化パターンを含む第１の鋳型を作製する工程、及び第２の微細構造化パターンを第３の材料に複製して、第３の材料に複数の微細構造を含む第３の微細構造化パターンを含む第２の鋳型を作製する工程を含む方法を説明する。更に、本開示は、第３の材料の複数の微細構造のピークに近接して第２の鋳型の上にプレートを位置づける工程、第３の微細構造化パターンの周囲の第２の鋳型の上、かつプレートの下の区域に、第４の材料を射出成形する工程、及びプレート及び第２の鋳型を取り除いて、第４の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に含む、燃料噴射ノズルを得る工程を説明する。
実施形態によっては、第３の材料は第１及び第２の材料と異なっていてよい。他の実施形態では、第３の材料は第２の材料と同じ材料であってよい。第４の材料は第３の材料と同じでもよく、又は第１、第２及び第３の材料と異なっていてもよい。実施形態によっては、第２の材料に第１の微細構造化パターンを複製する工程は、第１の微細構造化パターンを電鋳する工程を含む。そのような実施形態では、第２の材料はニッケル又はニッケル合金であり得る。実施形態によっては、第４の材料はポリマー、金属又はセラミックで構成され得る。第１の材料はポリ（メチルメタクリレート）で構成されてもよく、及び／又は２光子反応を受けることができる（同時に２つの光子を吸収する可能性がある）材料であってもよい。記載の微細構造は、いくつかの実施形態では、三次元直線体、又は三次元曲線体であり得る。
加えて、記載の方法は、複数の貫通穴を開けるために、燃料噴射ノズルの第４の材料の残っている部分を取り除く工程を更に含む場合がある。そのような工程は、裏面研削又はＥＤＭにより達成され得る。プロセスの更なる工程として、燃料噴射器のデポンディング、燃料噴射器の焼結、及び燃料噴射ノズルの表面への金属の適用が含まれ得る。
別の態様では、本開示は、多光子反応を受けることができる第１の材料を準備する工程、及び多光子プロセスを用いて第１の材料に第１の微細構造化パターンを形成する工程を含む、燃料噴射ノズルを製造する方法を説明する。更に、本方法は、第１の微細構造化パターンを第１の材料と異なる第２の材料に複製して、第２の材料の複数の微細構造を含む第２の微細構造化パターンを含む鋳型を作製する工程、第２の材料の複数の微細構造のピークに近接して鋳型の上にプレートを位置づける工程、第２の微細構造化パターンの周囲の鋳型の上、かつプレートの下の区域に、第３の材料を射出成形する工程、並びにプレート及び鋳型を取り除いて、第３の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に含む、燃料噴射ノズルを得る工程を含む。
実施形態によっては、第３の材料は、第１及び第２の材料と異なっていてよい。他の実施形態では、第３の材料は、第２の材料と同じ材料であってよい。記載の方法は、複数の貫通穴を開けるために、燃料噴射ノズルの第３の材料の残っている部分を取り除く工程を更に含み得る。そのような工程は、裏面研削又はＥＤＭにより達成され得る。プロセスの更なる工程として、燃料噴射器のデポンディング、燃料噴射器の焼結、及び燃料噴射ノズルの表面への金属の適用が含まれ得る。また別の態様では、本開示は、第１の材料に微細構造化パターンを生成することにより鋳型を形成する工程であって、第１の微細構造化パターンが複数の微細構造を含んでいる、工程、及び鋳型内の複数の微細構造のピークに近接して第１の鋳型の上にプレートを位置づける工程を含む、燃料噴射ノズルを製造する方法を説明する。更に、本方法は、微細構造化パターンの周囲の鋳型の上かつプレートの下の区域に、第１の材料と異なる第２の材料を射出成形する工程、並びにプレート及び鋳型を取り除いて、第２の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に含む、燃料噴射ノズルを得る工程を含む。
実施形態によっては、微細構造化パターンの生成は、末端ミリングにより行われ得る。他の実施形態では、微細構造化パターンの生成は、裏面研削又はＥＤＭにより行われ得る。記載の方法は、複数の貫通穴を開けるために、燃料噴射ノズルの第２の材料の残っている部分を取り除く工程を更に含み得る。そのような工程は、裏面研削又はＥＤＭにより達成され得る。プロセスの更なる工程として、燃料噴射器のデポンディング、燃料噴射器の焼結、及び燃料噴射ノズルの表面への金属の適用が含まれ得る。
また更に別の態様では、本開示は、この方法は、多光子反応を受けることができる第１の材料を準備する工程、及び多光子プロセスを用いて第１の材料に第１の微細構造化パターンを形成する工程を含む、燃料噴射ノズルを製造する方法を説明する。本方法は、第１の微細構造化パターンを第１の材料と異なる第２の材料に複製して、第２の材料の第２の微細構造化パターンを含む工具を作製する工程、この工具を用いて、第２の微細構造化パターンの反転である複数の微細構造を含む第３の微細構造化パターンを金属基材に形成して、鋳型を作る工程、金属基材の複数の微細構造のピークに近接して鋳型の上にプレートを位置づける工程、第３の微細構造化パターンの周囲の鋳型の上、かつプレートの下の区域に、第３の材料を射出成形する工程、並びにプレート及び鋳型を取り除いて、第４の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に含む、燃料噴射ノズルを得る工程も含む。
実施形態によっては、その工具は電極であり得る。この工具は、ＥＤＭにより金属基材に微細構造化パターンを形成することができる。記載の方法は、複数の貫通穴を開けるために、燃料噴射ノズルの第３の材料の残っている部分を取り除く工程を更に含み得る。そのような工程は、裏面研削又はＥＤＭにより達成され得る。プロセスの更なる工程として、燃料噴射器のデポンディング、燃料噴射器の焼結、及び燃料噴射ノズルの表面への金属の適用が含まれ得る。
ノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 ノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 ノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 ノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 ノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 ノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 ノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 ノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 ノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 ノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。 別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。
「ノズル」なる用語は、当該技術分野では多くの異なる意味を有し得る点を理解されたい。一部の特定の参考文献では、ノズルなる用語は幅広い定義を有している。例えば、米国特許公開第２００９／０３０８９５３ Ａ１号（Ｐａｌｅｓｔｒａｎｔら）には、閉塞チャンバー５０などの多くの要素を含む「噴霧ノズル」が開示されている。このノズルは、本明細書で提案するノズルの解釈及び定義とは異なるものである。例えば、この説明のノズルは、Ｐａｌｅｓｔｒａｎｔらのオリフリィスインサート２４に概ね相当するであろう。一般に、この説明におけるノズルは、噴霧噴射システムのうちの、噴霧が最終的に排出される最後の先細部分として理解され得るものであり、例えば、Ｍｅｒｒｉａｍ Ｗｅｂｓｔｅｒ辞典のノズルの定義（「流体の流れを高速化又は案内するために（ホースなどで）用いられる先細り又は絞りを有する短い管」）を参照されたい。米国特許第５，７１６，００９号（Ｏｇｉｈａｒａら）を参照することにより、更なる理解が得られよう。この文献においても、流体噴射「ノズル」は、組立型弁要素１０として広義に定義されている（第４段落、第２６〜２７行「流体噴射ノズルとして機能する燃料噴射弁１０．．．」を参照）。本明細書で用いる「ノズル」という用語のここでの定義及び解釈は、第１及び第２のオリフィスプレート１３０及び１３２に、また場合によってはスリーブ１３８（Ｏｇｉｈａｒａらの図１４及び１５を参照）に関するものであり、例えば、これは燃料噴霧にすぐ近接して位置する。本明細書で説明するものと似た、「ノズル」という用語の解釈が、米国特許第５，１２７，１５６号（Ｙｏｋｏｙａｍａら）で用いられている。そこでは、ノズル１０は、「旋回翼」１２（図１（ＩＩ）を参照）など、取り付けられ組み込まれた構造の要素とは別に定義されている。残りの説明及び特許請求の範囲全体を通して「ノズル」という用語が言及されるとき、上記に定義した解釈を念頭に置くべきである。ノズルはまた、単一の部品の貫通穴の集合としてノズルプレート又はアレイとも呼ばれることもある。同様に、一式のノズル、ノズルアレイ、又はノズルプレートが一緒に製造され後に切断ないしは別の方法で分離されたものもまた、このノズルの定義の範疇に入る場合がある。
図１Ａは、材料１００の一部分の断面の概略立面図である。材料１００は任意の好適な化合物又は物質であってよい。実施形態によっては、材料１００の１つ以上の部分が多光子反応を受けることができる場合がある。「多光子反応を受けることができる」という表現は、その材料が同時に複数の光子を吸収することにより多光子反応を受けることができることを意味すると理解されるべきである。例えば、材料１００は、２つの光子を同時に吸収することによって２光子反応を受けることが可能である。多光子反応を受けることができる好適な材料及び材料系は、例えば、米国特許第７，５８３，４４４号（ＤｅＶｏｅら）、米国特許第７，９４１，０１３号（Ｍａｒｔｔｉｌａら）、及び国際特許公開第ＷＯ２００９／０４８７０５ Ａ１号（「Ｈｉｇｈｌｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍｕｌｔｉｐｈｏｔｏｎ Ｃｕｒａｂｌｅ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｓｐｅｃｉｅｓ」と題する）に説明されている。
場合によっては、材料１００は、酸又はラジカル開始化学反応を受けることが可能な少なくとも１つの反応種と、少なくとも１つの多光子光開始剤系と、を含む、光反応性組成物であってもよい。光反応組成物で使用するのに好適な反応種としては、硬化性及び非硬化性の化学種の両方が挙げられる。例示的な硬化性の化学種には、付加重合性モノマー及びオリゴマー、並びに付加架橋性ポリマー（例えば、アクリレート、メタクリレート、ポリ（メチルメタクリレート）、及びスチレンなどの特定のビニル化合物を含む、フリーラジカル重合性又は架橋性のエチレン不飽和性の化学種）、更には、カチオン重合性モノマー及びオリゴマー、並びにカチオン架橋性ポリマー（それらは最も一般的には酸開始されており、例えばエポキシ、ビニルエーテル、シアネートエステルなどが含まれる）、その他同種のもの、並びにそれらの混合物が挙げられる。例示的な非硬化性の化学種には、酸又はラジカル誘起反応の際に溶解度が増大し得る反応性ポリマーが挙げられる。そのような反応性ポリマーには、例えば、光生成した酸によって可溶性の酸基へと変換され得るエステル基を持つ非水溶性ポリマー（例えば、ポリ（４−ｔ−ブトキシカルボニルオキシスチレン））が挙げられる。また、非硬化性の化学種には化学増幅フォトレジストが挙げられる。
多光子光開始剤系により、第１の材料を露光させるために用いる光の集束ビームの焦点領域に重合化を制限又は限定することが可能となる。このような系は、好ましくは、少なくとも１つの多光子光増感剤、少なくとも１つの光開始剤（又は電子受容体）、及び場合によっては、少なくとも１つの電子供与体を含む２成分又は３成分系である。
材料１００は、基材１０２上に位置づけられ得る。材料１００は、その特定の用途に好適な任意のコーティング法により基材１０２にコーティングすることができる。例えば、材料１００はフラッドコーティングにより基材１０２にコーティングすることができる。他の例示的な方法には、ナイフコーティング、ノッチコーティング、リバースロールコーティング、グラビアコーティング、スプレーコーティング、バーコーティング、スピンコーティング、及びディップコーティングが挙げられる。
基材１０２は、種々様々なフィルム、シート、及びその他の表面材（シリコンウェハ及びガラスプレートを含む）から、特定の用途及び用いる露光方法に応じて選定され得る。場合によっては、基材１０２は、材料１００が均一な厚さを有するように十分に平坦である。場合によっては、材料１００は大きい塊の形態で露光されてもよい。そのような場合、基材１０２は製作プロセスから除外されてもよい。プロセスが１つ以上の電鋳工程を含む場合などでは、基材１０２は導電性又は半導電性であってよい。
次に、材料１００は、露光領域内の第１の材料による多光子の同時吸収を生じさせるのに十分な強度を有する入射光に、選択的に露光される。この露光は、十分な強度の光を供給することが可能な任意の方法で達成させることができる。代表的な露光法は、同一出願人が所有する、２００７年３月２３日出願の「Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅｓ，Ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅ Ａｒｒａｙｓ，Ｍａｓｔｅｒｓ，Ａｎｄ Ｒｅｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｔｏｏｌｓ」と題する、同一出願人による米国特許出願公開第２００９／００９９５３７号に記載されている。
材料１００を選択的に露光した後、露光した材料１００を溶媒に入れて、溶媒への溶解度がより高い領域を溶解する。露光した第１の材料を現像するために使用され得る代表的な溶媒には、水（例えば、１〜１２の範囲のｐＨを有する）及び水と有機溶媒との混和性配合物（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドンなど、及びそれらの混合物）などの水性溶媒、並びに有機溶媒が挙げられる。代表的な有用な有機溶媒としては、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、及びプロパノール）、ケトン類（例えば、アセトン、シクロペンタノン、及びメチルエチルケトン）、芳香族化合物類（例えば、トルエン）、ハロカーボン類（例えば、塩化メチレン、及びクロロホルム）、ニトリル類（例えば、アセトニトリル）、エステル類（例えば、ジエチルエーテル、及びテトラヒドロフラン）、アミド類（例えば、Ｎ−メチルピロリドン）など、及びこれらの混合物が挙げられる。
図１Ｂは、露光及び溶解後の材料１００に相当する多光子マスター１１０の断面概略立面図である。多光子マスター１１０は、少なくとも１つの第１の微細構造１１４を含む第１の微細構造化パターン１１４を含む。多光子マスター１１０の全体の寸法及び厚さに対する第１の微細構造１１４の寸法は、必ずしも縮尺通りではなく、例示を容易にするために割合で図１Ｂで示されている。第１の微細構造化パターン１１２は、任意のピッチ、形状及び寸法を含む任意の好適な微細構造の構成を有し得る。実施形態によっては、微細構造１１４は三次元直線形を有してもよく、又はそれらは三次元曲線形を有してもよい。各微細構造１１４は同じでもよく、あるいは、それらはランダム若しくは擬似ランダムに変えられてもよく、又は１つ以上の軸に沿った勾配で変えられてもよい。図１Ａ〜１Ｊに示されるように、仕上がったノズルの最終的な形状の一部にとって微細構造１１４は重要であるので、多光子マスター１１０の形成は精密な制御を必要とし得る。
実施形態によっては、図１Ａ〜１Ｊには示されていないが、多光子マスター１１０は、薄い導電性のシード層で第１の微細構造化パターン１１４の上面をコーティングすることにより、金属塗装される、ないしは別の方法で導電性に作られる。導電性シード層は、例えば、銀、クロム、金、チタン等の任意の導電材を含むことができる。場合によっては、シード層は、約５０ｎｍ未満、又は約４０ｎｍ未満、又は約３０ｎｍ未満、又は約２０ｎｍ未満の厚さを有することができる。
次に、シード層を用いて、多光子マスター１１０、より具体的には第１の微細構造化パターン１１２を電鋳して、図１Ｃに示すように、多光子マスター１１０の上に堆積材料１２０を形成する。電鋳には、電鋳溶液の組成、電流密度、メッキ時間、及び基材速度などの、任意の好適なプロセス変数を用いることができる。実施形態によっては、電鋳溶液は、例えば、硫化ヒドロカルビル化合物、アリルスルホン酸、種々のポリエチレングリコール、及びバイチオカルバメート又はチオ尿素を含むチオカルバメート、並びにそれらの誘導体等、有機レベラーを含有してもよい。堆積材料１２０は、銀、不動態化銀、金、ロジウム、アルミニウム、高反射率アルミニウム、銅、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、錫、並びにこれらの合金及びこれらの組合せなどの任意の好適な材料でよい。堆積材料１２０は、一般には材料１００と異なる材料である。
電鋳処理の結果、堆積材料１２０の片面に粗い又は均一ではない電鋳表面１２２を得る場合がある。所望により、電鋳した表面１２２を研削又は研磨して、図１Ｄに示すような平滑な表面１２４の堆積材料１２０を得てもよい。好適な研削方法には、表面研削及びメカニカルミリングを挙げることができる。
実施形態によっては、シード層で第１の微細構造化パターン１１２を最初にコーティングせずに、堆積材料１２０を多光子マスター１１０に直接に堆積してもよい。この工程を排除する好適なプロセスとしては、例えば、スパッタリング及び化学蒸着が挙げられる。換言すれば、堆積材料１２０は電鋳されなくてもよい。
図１Ｅは、多光子マスター１１０から取り除かれた又は取り外された鋳型１３０（図１Ｄの堆積材料１２０に本質的に相当する）を示す。鋳型１３０の取り除き又は取り外しは、実施形態によっては手作業で行うことができる。用途によっては、鋳型１３０が多光子マスター１１０から取り除かれた後に、代わりに研削又は研磨工程（図では、図１Ｃと図１Ｄとの間で行われる）を行うことが望ましい場合がある。多光子マスター１１０は、第２の微細構造化パターン１３２を形成する鋳型１３０に刻み込みを入れる。第２の微細構造化パターンは、第１の微細構造化パターン１１２の陰複製におおむね対応する。実施形態によっては、鋳型１３０が電鋳処理により形成されるので、鋳型１３０は、使用した金属の耐久性及び耐磨耗性を引き継いだ望ましい物理的特性を有することができる。
図１Ｆは、下プレート１４０の形成に使用される鋳型１３０を示す。下プレート１４０は、金属、セラミック、又は高分子の基材などの任意の好適な材料で形成されてよく、後の処理工程中に耐えかつ形状を維持するように、耐久性及び高い融点又はガラス転移温度といった物理的特性を得るように選択することができる。下プレートの材料は、材料１００及び堆積材料１２０の両方と異なっていてよい。他の実施形態では、下プレートの材料は堆積材料１２０と同じであってよい。
下プレート１４０は、例えば鋳造及び硬化法又は射出成形といった任意の好適な方法により鋳型１３０のパターン化された表面（図１Ｅの第２の微細構造化パターン１３２に対応する）とぴったり一致するようにインプリント法ないしは別の方法で刻まれる。実施形態によっては、鋳型１３０は、放電加工（ＥＤＭ）により下プレート１４０に第２の微細構造化パターン１３２を複製するために工具又は電極として機能することができる。鋳型１３０を複数回使用して、例えば、下プレート１４０を鋳型１３０の２倍の長さにしたい場合は、鋳型１３０を２回使用して、２つの隣接した微細構造化パターンを形成することができ、更にそれを繰り返すことにより、下プレート１４０全体を形成することができる。同様に、下プレート１４０の一部分にパターンを形成するためだけに鋳型１３０を使用してもよく、換言すると、用途によっては、下プレート１４０の全体に満たない部分に微細構造化パターンを形成することが望ましい場合がある。
図１Ｇは、鋳型１３０から取り除かれた、ないしは別の方法で取り外された後の下プレート１４０を示す。下プレートは、第１の微細構造化パターン１１２と実質的に同じであり実質的に第２の微細構造化パターン１３２のネガティブであるべきである第３の微細構造化パターン１４２を含む。第３の微細構造化パターン１４２は、図１Ｂの多光子マスター１１０に生成された第１の微細構造化パターン１１２の微細構造１１４と実質的に同じであり得るピーク１４４を１つ以上含む。実際には、製造プロセスによって微細構造１１４とピーク１４４との間にわずかな変化が導入されてもよい。
図１Ｈは、下プレート１４０及び上プレート１５０を示す。上プレート１５０は、任意の好適な材料であってよく、任意の好適な形状又はサイズであってよい。実施形態によっては、上プレート１５０は下プレート１４０と同じ材料であってよい。上プレート１５０もまた、例えば鋼など金属又は金属合金で形成され得る。実施形態によっては、プレートが繰り返しの使用に対して耐摩耗性及び耐久性を有するように上プレート１５０の寸法が選択されてもよい。上プレート１５０は、下プレート１４０のピークに近接して位置づけられることができ、実施形態によってはそれら２つのプレートは接触している場合がある。実施形態によっては、上プレート１５０は、形状化、構造化、又は微細パターン化された表面を有し得る。下プレート１４０を鋳型インサートと呼ぶ場合がある。
図１Ｉは、射出成形工程を示す。射出された材料１６０は、下プレート１４０と上プレート１５０との間の空洞を充填する。図１Ｉの二次元表現が図解の簡易さを目的としており、下プレート１４０と上プレート１５０との間の区域が三次元の体積を表現し得ることは、当業者には明白であろう。言い換えれば、下プレート１４０のピークとピークとの間の中間空洞が単離されているように見えても、二次元では見えないチャネルが存在し得、単離しているかのように見える空間を射出された材料１６０が満たすことが可能である。
図１Ｉは、あくまで射出成形工程を表現する概略図であり、適切な流れ特性を樹脂から得るために必要な、例えば、側壁、射出ゲート、適した入力ライン、及び加熱要素といった、このプロセスに必要な他の構成要素が含まれ得る。射出された材料１６０は、射出された材料１６０が十分に剛性の部品を形成する温度以下に維持され得る、下プレート１４０と上プレート１５０との間に形成された空洞内に流れ込む。圧力を慎重に制御することは、プレート間の容積を完全に満たすための射出成形プロセスの好適なパラメータである。
射出された材料１６０は任意の材料でよく、材料の射出とともに使用されるプロセスによって異なり得る。例えば、射出成形工程は、ポリマー射出成形であり得る。したがって、射出材料１６０は、部分的に又は完全にポリマー、高分子樹脂、又はフッ素化ポリマーであり得る。材料は、ガラス転移温度及び融点などの、そのレオロジー特性のために選定することができる。
実施形態によっては、射出成形工程は、金属射出成形（ＭＩＭ）のような粉末射出成形工程を含むことがある。このプロセスでは、射出材料１６０は金属粉末及びバインダーの両方の化合物であり得、いくつかの高分子物質を含み得る。金属粉末及びバインダーを均質化し、次いで加熱し、標準的なポリマー射出成形で行われるようにダイ又は鋳型の中に射出し、その化合物を冷却して望みの形状にする。これで、いわゆる「グリーン」部品が作られる。バインダーは射出成形工程には必要であるが、成形後の完成部品には望ましくない場合がある。その場合は、熱劣化によりバインダーを除去するために、特定の慎重に制御された温度プロファイルにしたがって、成形されたグリーン部品を加熱するデボンディング工程が必要である。実施形態によっては、デボンディングは、有機溶媒でバインダーを溶解することにより行われてもよいし、又は触媒含有雰囲気を提供することにより行われてもよい。バインダーを除去した後、部品を焼結する。焼結工程では、原子の拡散により成形部品の密度を増大させるために、金属の融点未満ではあるが加熱する必要がある。場合によっては、焼結は、理論上の最大密度の９０％、９５％、９７％、又は９９％を超える密度を達成することができる。
実施形態によっては、射出成形工程は、微細金属射出成形（μＭＩＭ）を含む場合がある。微細金属射出成形は従来の金属射出成形と概ね同様であるが、特徴の寸法がより小さい（一般には数十ミクロン又は数百ミクロン単位）ために、鋳型形成プロセスのより精密な制御とともに、より小さい粒径の金属粉末が必要とされる。本明細書に記載した、精密な特徴の制御による鋳型形成のためのいくつかの技法は、例えば、多光子露光プロセスのような微細金属成形射出プロセスとともに有利に使用されることができる。これと関連した技法である微細セラミック射出成形（μＣＩＭ）（金属粉末の代わりにセラミック粉末を使用する）は、特に、より小さい粉末粒径を実現できるので、用途によっては有利であり得る。粉末の粒径が小さいと、忠実度の高い非常に精緻な特徴を再製する能力を高めることができる。μＭＩＭ及びμＣＩＭの一般的名称は、微粉末射出成形（μＰＩＭ）である。
射出材料１６０は、下プレートの材料と同じ又は類似のものでよい。しかしながら、実施形態によっては、射出材料１６０は、材料１００、堆積材料１２０、及び下プレート１４０の材料と異なる材料である。
完成部品を図１Ｊに示す。下プレート１４０及び上プレート１５０の形状のために、ノズルアレイ１７０は１つ以上の貫通穴１７２を含んでよい。図１Ｊもまた、三次元部品の二次元断面図であり、図でノズルアレイ１７０が３つの部品であるように見えていても、他の断面ではアレイはおそらく結合されている。貫通穴１７２は、多光子マスター１１０の第１の微細構造化パターン１１２を含む、プロセスのどこかで使用される微細構造化パターンと関係しているので、貫通穴１７２の形状及び輪郭の正確な制御は、各微細構造１１４の正確な制御により達成され得る。実施形態によっては、例えば貫通穴１７２を開くために裏面研削又はＥＤＭを行う、又は化学抵抗性、耐摩擦性、若しくは付着汚れ防止といった望ましい特性を組み込むために任意の好適なプロセスによってノズルアレイ１７０の表面を金属で被覆若しくは塗装するなど、形成後の処理が望ましい場合がある。
注目すべきこととして、射出成形工程を迅速に、かつ高い信頼性で繰り返すことができ、高容量の工程（すなわち、各部品に行う必要のある工程）を、より時間のかからない作業と調整することができるので、部品を高容量で製造することが問題とならない。更に、本明細書に記載の方法は、各部品につきいくつかの工程が行われなければならない従来のプロセスと異なり、１つの高容量工程のみを含む場合がある。この記載の方法の効率は、従来のプロセスよりも時間及び費用を節約することができる。例えば、各部品を電鋳するのでなく、電鋳工程を１回行うだけで多くの部品を得ることが可能であり、高容量、時間、及びコストの節約がもたらされる。同様に、実施形態によっては、各部品を研削する必要のある従来のプロセスと異なり、射出成形された部品を更に研削して貫通穴を開ける必要がない。
図２Ａ〜２Ｈは、別のノズル製造方法の中間体の概略断面立面図である。冗長を避けるため、図１Ａ〜１Ｊに関しての説明を図２Ａ〜２Ｈに関して繰り返さないが、それらに対応する説明は、対応する工程に適用するものと想定することができる。図２Ａは図１Ａに対応し、それには材料２００（図１Ａの材料１００に当たる）及び基材２０２（図１Ａの基材１０２に対応する）が含まれる。材料及び基材は、前述の方法と同じく、多光子反応を受けることができる材料を含む任意の材料を含むことができる。
材料２００を好適な放射線に選択的に露光して溶解した後、図２Ｂに示すように、微細構造化パターン２１２を含む多光子マスター２１０が生成される。第１の微細構造化パターン２１２は本質的に図１Ｂの第１の微細構造化パターン１１２のネガティブであることに注意されたい。
次いで、多光子マスター２１０をシードし、堆積材料２２０で電鋳すると、図２Ｃに示すように粗い表面２２２が形成され得る。堆積材料２２０は、図１Ｃに関して上述したプロセス条件を含む任意のプロセス条件下で適用される任意の材料でよい。粗い表面２２２を研削又は研磨して、図２Ｄに示すように堆積材料２２０の平滑な表面２２４を形成することができる。
図２Ｅは、下プレート２３０を示す（多光子マスター２１０から取り外された図２Ｄの平滑な表面２２４を有する堆積材料２２０に本質的に対応する）。下プレート２３０は、第１の微細構造化パターン２１２の実質的にネガティブである第２の微細構造化パターン２３２を含む。第２の微細構造化パターン２３２は微細構造２３４を含む。図２Ａ〜２Ｈに図示するネガティブプロセス（最初の多光子マスターは完成プレートのネガティブであるので、このように呼ぶ）は堆積材料から下プレートを生成し、一方、図１Ａ〜１Ｊに図示するポジティブプロセス（最初の多光子マスターは実質的に完成プレートと同じであるので、このように呼ぶ）は中間体鋳型を用いて下プレートを生成することに注意されたい。関係する用途及び製造プロセスに依存して、各アプローチが有利であり得る。
図２Ｆは、下プレート２３０のピークに近接して位置づけられた上プレート２４０を示す。上プレートもまた、任意の好適な材料（鋼が挙げられる）でよく、任意の好適な大きさ又は寸法でよい。上及び下という用語は、本明細書では例示及び説明の便宜上使用されており、２つのプレートの特徴を限定する意味はなく、それらのプレートは用途に応じて異なる配向で置かれ得る。
図２Ｇが図示する射出成形工程は、図１Ｉに対応する記述で説明されている工程と同じであってもよいし異なっていてもよい。前述の方法に関しては、射出材料２５０は、任意の好適なポリマー、金属粉末、セラミック、又はそれらのブレンドを含んでよく、その射出成形工程には、従来の射出成形又は粉末射出成形、例えば金属射出成形、微細金属射出成形若しくは微細セラミック射出成形が含まれ得る。
完成したノズルアレイ２６０が図２Ｈに示されており、貫通穴２６２を含んでいる。ノズルアレイ２６０は、図１Ｊのノズルアレイ１７０に対応するものであり、いずれの方法でも同一の、実質的に同一の、又は少なくとも類似の部品が製造され得ることを示している。
図３Ａ〜３Ｅは、燃料噴射ノズルの更に別の作製方法の中間体の概略断面図を示す。図２Ａ〜２Ｈの場合と同じく、既に説明した類似した処理工程の詳細な説明を全て繰り返すことはしないが、特に記載がない限り、それらの説明が適用することを想定することができる。
図３Ａは、基材３０２の上に位置づけられた材料３００の一部分を示す。材料３００は、任意の好適な材料又は材料の組み合わせであり得る。しかしながら、材料３００は、多光子反応を受けられる能力のために選択されるのではなく、したがって、選択的に露光されない。その代わりに、材料３００は、射出成形ダイの下プレートとしての使用に好適であり得る物質であるべきである。図３Ａと３Ｂとの間で、材料３００は、例えば末端ミリング、ＥＤＭ、研削、エンボス等のような従来法のいずれかで形状化又は形成されて、図３Ｂに示すような下プレート３１０をもたらすことができる。実施形態によっては、下プレート３１０は、３Ｄ印刷のようなプロセスから直接に生成することができ、その場合、材料層が堆積されて所望の部品を形成する。
下プレート３１０は、微細構造３１４を含む微細構造化パターン３１２を片面上に有する。微細構造のこのパターン及び一式は、任意の好適な大きさ、形状、及びピッチ又は構成であり得る。図３Ｃは、上プレート３１４が下プレートのピークに近接して置かれた下プレート３１０を示す。
図３Ｄは、図２Ｇ又は図１Ｉのいずれかに対応する記述で説明されたのと同じ又は類似の工程であり得る射出成形工程を示す。それらの場合と同じく、この射出成形工程には、従来のポリマー射出成形、粉末射出成形、又は微細金属射出成形及び微細セラミック射出成形などの微細粉末射出成形が含まれ得る。
図３Ｅは、射出成形ダイから取り外された後の完成部品を示す。ノズルアレイ３４０は、燃料噴霧を適切に方向付け制御するために任意の好適な外形を有し得る貫通穴３４２を含む。ノズルアレイ３４０は、図２Ｈのノズルアレイ２６０及び図１Ｊのノズルアレイ１７０の両方に対応するものであり、この方法は、本明細書に記載の他の２つの一般的方法と実質的に同じ完成部品をもたらすことができることを実証している。
様々な代表的実施形態
１．
多光子反応を受けることができる第１の材料を準備する工程、
多光子プロセスを用いて前記第１の材料に第１の微細構造化パターンを形成する工程、
前記第１の微細構造化パターンを前記第１の材料と異なる第２の材料に複製して、第２の材料の第２の微細構造化パターンを含む第１の鋳型を作製する工程、
前記第２の微細構造化パターンを第３の材料に複製して、前記第３の材料に複数の微細構造を含む第３の微細構造化パターンを含む第２の鋳型を作製する工程、
前記第３の材料の複数の微細構造のピークに近接して前記第２の鋳型の上にプレートを位置づける工程、
前記第３の微細構造化パターンの周囲の前記第２の鋳型の上、かつ前記プレートの下の区域に、第４の材料を射出成形する工程、及び
前記プレート及び第２の鋳型を取り除いて、前記第４の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に備える、燃料噴射ノズルを得る工程、を含む、燃料噴射ノズルを製造する方法。
２．前記第３の材料が前記第１及び第２の材料と異なる、実施形態１に記載の方法。
３．前記第３の材料が前記第２の材料と同じ材料である、実施形態１に記載の方法。
４．前記第４の材料が前記第３の材料と同じ材料である、実施形態１に記載の方法。
５．前記第４の材料が前記第１、第２及び第３の材料と異なる、実施形態１に記載の方法。
６．第２の材料に前記第１の微細構造化パターンを複製する工程が、前記第１の微細構造化パターンを電鋳する工程を含む、実施形態１〜５のいずれか一項に記載の方法。
７．前記第２の材料がニッケル又はニッケル合金を含む、実施形態６に記載の方法。
８．前記第４の材料がポリマーを含む、実施形態１〜７のいずれか一項に記載の方法。
９．前記第４の材料が金属を含む、実施形態１〜７のいずれか一項に記載の方法。
１０．前記第４の材料がセラミックを含む、実施形態１〜７のいずれか一項に記載の方法。
１１．前記第１の材料がポリ（メチルメタクリレート）を含む、実施形態１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
１２．前記第１の材料が２光子反応を受けることができる、実施形態１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
１３．前記２光子反応が、同時に２つの光子を吸収することを含む、実施形態１２に記載の方法。
１４．前記微細構造が三次元直線体を含む、実施形態１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
１５．前記微細構造が三次元曲線体を含む、実施形態１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
１６．前記複数の貫通穴を開けるために、前記燃料噴射ノズルの残っている前記第４の材料の部分を取り除く工程を更に含む、実施形態１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
１７．前記残っている部分を取り除く工程が裏面研削により行われる、実施形態１６に記載の方法。
１８．前記残っている部分を取り除く工程がＥＤＭにより行われる、実施形態１６に記載の方法。
１９．前記燃料噴射ノズルのデボンディングを更に含む、実施形態１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
２０．前記燃料噴射ノズルの焼結を更に含む、実施形態１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
２１．前記燃料噴射ノズルの表面への金属の適用を更に含む、実施形態１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
２２．
多光子反応を受けることができる第１の材料を準備する工程、
多光子プロセスを用いて前記第１の材料に第１の微細構造化パターンを形成する工程、
前記第１の微細構造化パターンを前記第１の材料と異なる第２の材料に複製して、前記第２の材料の複数の微細構造を含む第２の微細構造化パターンを含む鋳型を作製する工程、
前記第２の材料の複数の微細構造のピークに近接して前記鋳型の上にプレートを位置づける工程、
前記第２の微細構造化パターンの周囲の前記鋳型の上、かつ前記プレートの下の区域に、第３の材料を射出成形する工程、及び
前記プレート及び鋳型を取り除いて、前記第３の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に備える、燃料噴射ノズルを得る工程、を含む、燃料噴射ノズルを製造する方法。
２３．前記第３の材料が前記第１及び第２の材料と異なる、実施形態２２に記載の方法。
２４．前記第３の材料が前記第２の材料と同じ材料である、実施形態２２に記載の方法。
２５．前記複数の貫通穴を開けるために、前記燃料噴射ノズルの残っている前記第３の材料の部分を取り除く工程を更に含む、実施形態２２に記載の方法。
２６．前記残っている部分を取り除く工程が裏面研削により行われる、実施形態２５に記載の方法。
２７．前記残っている部分を取り除く工程がＥＤＭにより行われる、実施形態２５に記載の方法。
２８．前記燃料噴射ノズルのデボンディングを更に含む、実施形態２２〜２７のいずれか一項に記載の方法。
２９．前記燃料噴射ノズルの焼結を更に含む、実施形態２２〜２８のいずれか一項に記載の方法。
３０．前記燃料噴射ノズルの表面への金属の適用を更に含む、実施形態２２〜２９のいずれか一項に記載の方法。
３１．燃料噴射ノズルの製造方法であって、
第１の材料に微細構造化パターンを生成することにより鋳型を形成する工程であって、前記第１の微細構造化パターンが複数の微細構造を含んでいる、工程、
前記第１の材料の複数の微細構造のピークに近接して前記鋳型の上にプレートを位置づける工程、
前記微細構造化パターンの周囲の前記鋳型の上かつ前記プレートの下の区域に、前記第１の材料と異なる第２の材料を射出成形する工程、及び
前記プレート及び鋳型を取り除いて、前記第２の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に備える、燃料噴射ノズルを得る工程、を含む、方法。
３２．微細構造化パターンを生成する工程が末端ミリングにより行われる、実施形態３１に記載の方法。
３３．微細構造化パターンを生成する工程が研削により行われる、実施形態３１又は３２のいずれか一項に記載の方法。
３４．微細構造化パターンを生成する工程がＥＤＭによって行われる、実施形態３１〜３３のいずれか一項に記載の方法。
３５．前記複数の貫通穴を開けるために、前記燃料噴射ノズルの前記第２の材料の残っている部分を取り除く工程を更に含む、実施形態３１〜３４のいずれか一項に記載の方法。
３６．前記残っている部分を取り除く工程が裏面研削により行われる、実施形態３５に記載の方法。
３７．前記残っている部分を取り除く工程がＥＤＭにより行われる、実施形態３５に記載の方法。
３８．前記燃料噴射ノズルのデボンディングを更に含む、実施形態３１〜３７のいずれか一項に記載の方法。
３９．前記燃料噴射ノズルの焼結を更に含む、実施形態３１〜３８のいずれか一項に記載の方法。
４０．前記燃料噴射ノズルの表面への金属の適用を更に含む、実施形態３１〜３９のいずれか一項に記載の方法。
４１．
多光子反応を受けることができる第１の材料を準備する工程、
多光子プロセスを用いて前記第１の材料に第１の微細構造化パターンを形成する工程、
前記第１の微細構造化パターンを前記第１の材料と異なる第２の材料に複製して、前記第２の材料の第２の微細構造化パターンを含む第１の工具を作製する工程、
前記工具を用いて、前記第２の微細構造化パターンの反転である複数の微細構造を含む第３の微細構造化パターンを金属基材に形成して鋳型を作る工程、
前記金属基材の複数の微細構造のピークに近接して前記第２の鋳型の上にプレートを位置づける工程、
前記第３の微細構造化パターンの周囲の前記鋳型の上、かつ前記プレートの下の区域に、第３の材料を射出成形する工程、及び
前記プレート及び鋳型を取り除いて、前記第３の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に備える、燃料噴射ノズルを得る工程、を含む、燃料噴射ノズルを製造する方法。
４２．前記工具が電極である、実施形態４１に記載の方法。
４３．前記工具が、ＥＤＭにより金属基材に第３の微細構造化パターンを形成する、実施形態４１又は４２に記載の方法。
４４．前記複数の貫通穴を開けるために、前記燃料噴射ノズルの残っている前記第３の材料の部分を取り除く工程を更に含む、実施形態４１〜４３のいずれか一項に記載の方法。
４５．前記残っている部分を取り除く工程が裏面研削により行われる、実施形態４４に記載の方法。
４６．前記残っている部分を取り除く工程がＥＤＭにより行われる、実施形態４４に記載の方法。
４７．前記燃料噴射ノズルのデボンディングを更に含む、実施形態４１〜４６のいずれか一項に記載の方法。
４８．前記燃料噴射ノズルの焼結を更に含む、実施形態４１〜４７のいずれか一項に記載の方法。
４９．前記燃料噴射ノズルの表面への金属の適用を更に含む、実施形態４１〜４８のいずれか一項に記載の方法。
本明細書に記載されている米国特許及び特許出願の全ては（本明細書で使用されるノズルの定義を明確にするために引用されている場合を除き）、あたかもそれらの全容が記載されているかのように、参照により組み込まれる。本発明は、先に記載された特定の実施例及び実施形態に限定されると考慮すべきではなく、このような実施形態は、本発明の様々な態様の説明を容易にするために詳細に記載される。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその等価物によって定義されるような本発明の範囲内に包含される様々な修正、同等のプロセス、及び代替的装置を含む、本発明のすべての態様を網羅するものと理解すべきである。

Claims (22)

  1. 多光子反応を受けることができる第１の材料を準備する工程、
    多光子プロセスを用いて前記第１の材料に第１の微細構造化パターンを形成する工程、
    前記第１の微細構造化パターンを前記第１の材料と異なる第２の材料に複製して、第２の材料の第２の微細構造化パターンを含む第１の鋳型を作製する工程、
    前記第２の微細構造化パターンを第３の材料に複製して、前記第３の材料に複数の微細構造を含む第３の微細構造化パターンを含む第２の鋳型を作製する工程、
    前記第３の材料の複数の微細構造のピークに近接して前記第２の鋳型の上にプレートを位置づける工程、
    前記第３の微細構造化パターンの周囲の前記第２の鋳型の上、かつ前記プレートの下の区域に、第４の材料を射出成形する工程、並びに
    前記プレート及び前記第２の鋳型を取り除いて、前記第４の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に備える、燃料噴射ノズルを得る工程、
    を含む、燃料噴射ノズルを製造する方法。
  2. 前記第４の材料が前記第３の材料と同じ材料である、又は前記第４の材料が前記第１、第２及び第３の材料と異なる、請求項１に記載の方法。
  3. 第２の材料に前記第１の微細構造化パターンを複製する前記工程が、前記第１の微細構造化パターンを電鋳する工程を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記第２の材料がニッケル又はニッケル合金を含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記第４の材料がポリマー、金属、セラミック、又はその任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記第１の材料がポリ（メチルメタクリレート）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第１の材料が２光子反応を受けることができる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記２光子反応が、同時に２つの光子を吸収することを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記微細構造が、三次元直線体か、三次元曲線体か、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記複数の貫通穴を開けるために、前記燃料噴射ノズルの前記第４の材料の残っている部分を取り除く工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
  11. 多光子反応を受けることができる第１の材料を準備する工程、
    多光子プロセスを用いて前記第１の材料に第１の微細構造化パターンを形成する工程、
    前記第１の微細構造化パターンを前記第１の材料と異なる第２の材料に複製して、前記第２の材料の複数の微細構造を含む第２の微細構造化パターンを含む鋳型を作製する工程、
    前記第２の材料の前記複数の微細構造のピークに近接して前記鋳型の上にプレートを位置づける工程、
    前記第２の微細構造化パターンの周囲の前記鋳型の上、かつ前記プレートの下の区域に、第３の材料を射出成形する工程、並びに
    前記プレート及び鋳型を取り除いて、前記第３の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に備える、燃料噴射ノズルを得る工程、を含む、燃料噴射ノズルを製造する方法。
  12. 前記第３の材料が前記第１及び第２の材料と異なる、又は前記第３の材料が前記第２の材料と同じ材料である、請求項１又は１１に記載の方法。
  13. 前記複数の貫通穴を開けるために、前記燃料噴射ノズルの前記第３の材料の残っている部分を取り除く工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
  14. 第１の材料に微細構造化パターンを生成することにより鋳型を形成する工程であって、前記第１の微細構造化パターンが複数の微細構造を含んでいる、工程、
    前記第１の材料の前記複数の微細構造のピークに近接して前記鋳型の上にプレートを位置づける工程、
    前記微細構造化パターンの周囲の前記鋳型の上かつ前記プレートの下の区域に、前記第１の材料と異なる第２の材料を射出成形する工程、並びに
    前記プレート及び鋳型を取り除いて、前記第２の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に備える、燃料噴射ノズルを得る工程、を含む、燃料噴射ノズルを製造する方法。
  15. 微細構造化パターンの作製が、末端ミリング、研削、ＥＤＭ、又はそれらの任意の組み合わせにより実現される、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記複数の貫通穴を開けるために、前記燃料噴射ノズルの前記第２の材料の残っている部分を取り除く工程を更に含む、請求項１４に記載の方法。
  17. 多光子反応を受けることができる第１の材料を準備する工程、
    多光子プロセスを用いて前記第１の材料に第１の微細構造化パターンを形成する工程、
    前記第１の微細構造化パターンを前記第１の材料と異なる第２の材料に複製して、前記第２の材料の第２の微細構造化パターンを含む第１の工具を作製する工程、
    前記工具を用いて、前記第２の微細構造化パターンの反転である複数の微細構造を含む第３の微細構造化パターンを金属基材に形成して鋳型を作る工程、
    前記金属基材の複数の微細構造のピークに近接して前記第２の鋳型の上にプレートを位置づける工程、
    前記第３の微細構造化パターンの周囲の前記鋳型の上、かつ前記プレートの下の区域に、第３の材料を射出成形する工程、並びに
    前記プレート及び鋳型を取り除いて、前記第３の材料を含み、かつ複数の貫通穴を更に備える、燃料噴射ノズルを得る工程、を含む、燃料噴射ノズルを製造する方法。
  18. 前記工具が電極である、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記工具が、ＥＤＭにより金属基材に第３の微細構造化パターンを形成する、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記複数の貫通穴を開けるために、前記燃料噴射ノズルの前記第３の材料の残っている部分を取り除く工程を更に含む、請求項１７に記載の方法。
  21. 前記残っている部分を取り除く工程が、裏面研削、ＥＤＭ、又はそれらの組み合わせにより行われる、請求項１０、１３、１６、及び２０のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記燃料噴射ノズルのデボンディング、前記燃料噴射ノズルの焼結、前記燃料噴射ノズルの表面への金属の適用、又はそれらの任意の組み合わせを更に含む、請求項１、１１、１４、及び１７のいずれか一項に記載の方法。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104736836B (zh) 2012-08-01 2019-01-11 3M创新有限公司 具有改善的燃料排放系数的燃料喷射器
JP5294287B1 (ja) * 2012-10-30 2013-09-18 株式会社Ｌｅａｐ コイル素子の製造方法
CN104756211A (zh) * 2012-10-30 2015-07-01 株式会社Ｌｅａｐ 使用树脂基板,通过电铸来制造线圈元件的方法
DE102019200212A1 (de) * 2019-01-10 2020-07-16 Lechler Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Negativform für eine Spiraldüse, Spiralgrundformpositiv und Spiraldüse

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0710471B2 (ja) 1989-09-25 1995-02-08 株式会社日立製作所 複数部材からなる精密部品の同心結合方法、及びこれを利用した燃料噴射弁のノズル組立方法
DE4404021A1 (de) * 1994-02-09 1995-08-10 Bosch Gmbh Robert Düsenplatte, insbesondere für Einspritzventile und Verfahren zur Herstellung einer Düsenplatte
JPH07289953A (ja) 1994-03-03 1995-11-07 Nippondenso Co Ltd 流体噴射ノズル
US6824378B2 (en) * 2002-05-31 2004-11-30 3M Innovative Properties Company Microreplication tool with gas release features
US7583444B1 (en) 2005-12-21 2009-09-01 3M Innovative Properties Company Process for making microlens arrays and masterforms
WO2007112309A2 (en) 2006-03-24 2007-10-04 3M Innovative Properties Company Process for making microneedles, microneedle arrays, masters, and replication tools
JP2009537870A (ja) 2006-05-18 2009-10-29 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 抽出構造体を備えた導光体の製造方法及びその方法で製造された導光体
US20100227272A1 (en) 2007-10-11 2010-09-09 Innovative Properties Company Highly Functional Multiphoton Curable Reactive Species
US20090308953A1 (en) 2008-06-16 2009-12-17 Amfog Nozzle Technology, Inc. Atomizing nozzle
EP2450557B1 (en) * 2009-06-30 2016-11-30 Nippon Piston Ring Co., Ltd. Fuel injection nozzle for internal combustion engine, nozzle blank and manufacturing method thereof
EP2657510A1 (en) * 2009-07-30 2013-10-30 3M Innovative Properties Company Nozzle and method of making same
CA2826443A1 (en) * 2011-02-02 2012-08-09 3M Innovative Properties Company Nozzle and method of making same

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