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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-04-16
(54)【発明の名称】ノズル、ノズル組立体、及び関連の方法
(51)【国際特許分類】
B29C 64/209 20170101AFI20240409BHJP
B05B 1/06 20060101ALI20240409BHJP
B29C 64/106 20170101ALI20240409BHJP
B29C 64/321 20170101ALI20240409BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240409BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240409BHJP
B22F 12/53 20210101ALI20240409BHJP
B22F 10/20 20210101ALI20240409BHJP
B28B 1/30 20060101ALI20240409BHJP
【ＦＩ】
B29C64/209
B05B1/06
B29C64/106
B29C64/321
B33Y10/00
B33Y30/00
B22F12/53
B22F10/20
B28B1/30
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023562182
(86)(22)【出願日】2022-04-04
(85)【翻訳文提出日】2023-11-29
(86)【国際出願番号】 US2022023234
(87)【国際公開番号】W WO2022216572
(87)【国際公開日】2022-10-13
(31)【優先権主張番号】63/171,718
(32)【優先日】2021-04-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】501328511
【氏名又は名称】ユー．エス．シンセティック コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】テイラー、ハリス
(72)【発明者】
【氏名】クロケット、ジェイコブ
(72)【発明者】
【氏名】マイヤー、ジャレット
(72)【発明者】
【氏名】シュミット、スコット
(72)【発明者】
【氏名】グリーソン、マイケル ジェイムズ
(72)【発明者】
【氏名】シェイ、ブライアン
【テーマコード（参考）】
4F033
4F213
4G052
4K018
【Ｆターム（参考）】
4F033BA03
4F033DA01
4F033EA01
4F033FA00
4F033NA01
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL32
4F213WL74
4G052DA02
4G052DB12
4G052DC06
4K018AB02
4K018CA33
4K018EA51
4K018EA60
(57)【要約】
実施例が、３次元印刷のためのノズル、並びに、関連のノズル組立体及び方法を対象とする。例示のノズルが、少なくとも１つの頂面と、少なくとも１つの底面と、頂面から又はその近くから底面まで又はその近くまで延在する少なくとも１つのノズル側面と、を有する。ノズルが、導管を画定する少なくとも１つの導管面を有する。導管面が頂面から又はその近くから底面まで又はその近くまで延在する。実施例では、頂面の近くの導管面の少なくとも一部分が非垂直である（例えば、非円筒形形状又は非長方形形状を画定する）。非垂直の導管面が、頂面から底面まで延在するノズルの中心軸と非平行となるように、配置され得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
３次元印刷のためのノズルであって、前記ノズルが、少なくとも１つの頂面と、
前記少なくとも１つの頂面の反対側にある少なくとも１つの底面と、
少なくとも１つの側面と、
前記少なくとも１つの頂面から前記少なくとも１つの底面まで延在する少なくとも１つの導管面であって、前記少なくとも１つの導管面が前記ノズルを通る導管を画定する、少なくとも１つの導管面と、
を備え、
前記少なくとも１つの頂面の近くの前記少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分が非垂直であり、
前記少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分が少なくとも１つの超硬材料を含む、
ノズル。
【請求項2】
非垂直である前記少なくとも１つの導管面の前記少なくとも一部分が、前記ノズルの中心軸に対して横向きである軸に沿って延在する、請求項１に記載のノズル。
【請求項3】
前記少なくとも１つの導管面が凸形曲面又は凹形曲面を呈する、請求項１に記載のノズル。
【請求項4】
前記少なくとも１つの導管面が第１の導管面及び第２の導管面を呈し、前記第１の導管面が前記少なくとも１つの頂面から前記第２の導管面まで延在し、前記第２の導管面が前記第１の導管面から前記少なくとも１つの底面の方に向かって延在し、前記第１の導管面が前記ノズルの中心軸に対して角度θで延在し、前記第２の導管面が前記中心軸に対して角度φで延在し、前記角度φが前記角度θより大きく、前記角度θ及び前記角度φが非ゼロ度の角度である、請求項１に記載のノズル。
【請求項5】
前記角度θが約４°から約１０°である、請求項４に記載のノズル。
【請求項6】
前記第１の導管面と前記第２の導管面との間の縁部が湾曲している、請求項４に記載のノズル。
【請求項7】
前記少なくとも１つの導管面が、前記第２の導管面から前記少なくとも１つの底面まで延在する１つ又は複数の追加の導管面をさらに有する、請求項４に記載のノズル。
【請求項8】
前記少なくとも１つの導管面がオリフィスを画定し、前記オリフィスが非円形形状を呈する、請求項１から７までのいずれか一項に記載のノズル。
【請求項9】
前記少なくとも１つの導管面がオリフィスを画定し、前記オリフィスが約１ｍｍ未満の最大横寸法を呈する、請求項１から７までのいずれか一項に記載のノズル。
【請求項10】
前記ノズルが７．５ｍｍ３より大きい容量を呈する、請求項１から７までのいずれか一項に記載のノズル。
【請求項11】
前記少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分が多結晶ダイヤモンド又は多結晶立方晶窒化ホウ素の少なくとも一方を含む、請求項１から７までのいずれか一項に記載のノズル。
【請求項12】
前記ノズルの全体が、多結晶ダイヤモンド、多結晶立方晶窒化ホウ素、又は多結晶ダイヤモンドに接合された接合炭化物のサブストレート、のうちの少なくとも１つから形成される、請求項１から７までのいずれか一項に記載のノズル。
【請求項13】
前記少なくとも１つの頂面から内側に延在する１つ又は複数の凹部をさらに備える、請求項１から７までのいずれか一項に記載のノズル。
【請求項14】
前記少なくとも１つの頂面から外側に延在する１つ又は複数の突出部をさらに備える、請求項１から７までのいずれか一項に記載のノズル。
【請求項15】
前記少なくとも１つの頂面から前記少なくとも１つの底面まで延在する少なくとも１つの外側面取りをさらに備える、請求項１から７までのいずれか一項に記載のノズル。
【請求項16】
前記少なくとも１つの頂面が第１の表面積を呈し、前記少なくとも１つの外側面取りが、前記第１の表面積と等しいか又はそれより大きい第２の表面積を呈する、請求項１５に記載のノズル。
【請求項17】
前記少なくとも１つの頂面から前記少なくとも１つの導管面まで延在する少なくとも１つの内側面取りをさらに備える、請求項１から７までのいずれか一項に記載のノズル。
【請求項18】
３次元印刷のためのノズル組立体であって、プリンティング・デバイスに取り付けられるように構成された取り付け部分を有する基部と、
前記基部に取り付けられたノズルであって、前記基部が、
少なくとも１つの頂面、
前記少なくとも１つの頂面の反対側にある少なくとも１つの底面、
少なくとも１つの側面、及び
前記少なくとも１つの頂面から前記少なくとも１つの底面まで延在する少なくとも１つの導管面であって、前記少なくとも１つの導管面が導管を画定する、少なくとも１つの導管面
を有し、
前記少なくとも１つの頂面の近くの前記少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分が、前記ノズルの中心軸に対して横向きである方向に延在し、
前記少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分が少なくとも１つの超硬材料を含む、
ノズルと、
を備える、ノズル組立体。
【請求項19】
前記ノズルが第１の最大横寸法を呈し、前記基部が第２の最大横寸法を呈し、前記第１の最大横寸法が前記第２の最大横寸法と等しいか又はそれより大きい、請求項１８に記載のノズル組立体。
【請求項20】
３次元印刷プロセスでノズルを使用する方法であって、前記方法が、少なくとも１つの超硬材料を含む導管面によって画定されたノズルの導管を通して印刷材料を流すステップと、
前記ノズルの中心軸に対して横向きである方向において前記導管面の少なくとも一部分を備える前記導管を通して前記印刷材料の流れを誘導するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれている、２０２１年４月７日に出願した「ＮＯＺＺＬＥＳ， ＮＯＺＺＬＥ ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ， ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ」と題される米国仮特許出願第６３／１７１，７１８号の出願日の利益を主張するものである。
【背景技術】
【0002】
３次元（「３Ｄ」）印刷は、材料の第１の層をノズルからプラットフォームの上に計量分配することを含む方法である。加えて、物体が形成されるまで、材料の層がノズルから第１の及び次の層の上に計量分配され得る。しかし、従来のノズル及びこのようなノズルを有する従来のノズル組立体には、計量分配される材料が不適切にリークすること及びノズルが過度に摩耗することなどのいくつかの問題が存在する。
【0003】
したがって、新しい改善されたノズル及びこのようなノズルを有するノズル組立体が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国仮特許出願第６３／１７１，７０８号
【特許文献2】米国仮特許出願第６３／１５４，２７７号
【特許文献3】米国特許第６，３３８，７５４号
【特許文献4】米国特許第８，２３６，０７４号
【特許文献5】米国特許出願第１６／０８４，４６９号
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】Ｇ．Ｒｏｕｓｓｅ、Ｓ．Ｋｌｏｔｚ、Ａ．Ｍ．Ｓａｉｔｔａ、Ｊ．Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ－Ｃａｒｖａｊａｌ、Ｍ．Ｉ．ＭｃＭａｈｏｎ、Ｂ．Ｃｏｕｚｉｎｅ、及びＭ．Ｍｅｚｏｕａｒ、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｐｈａｓｅ ｏｆ ＰｂＴｅ ａｔ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ：Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｈｙｓｉｃｓ、７１、２２４１１６（２００５年）
【非特許文献2】Ｄ．Ｌ．Ｄｅｃｋｅｒ、Ｗ．Ａ．Ｂａｓｓｅｔｔ、Ｌ．Ｍｅｒｒｉｌｌ、Ｈ．Ｔ．Ｈａｌｌ、及びＪ．Ｄ．Ｂａｒｎｅｔｔ、「Ｈｉｇｈ－Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ： Ａ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｆ．Ｄａｔａ、１、３（１９７２年）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施例が、３次元印刷のためのノズル及び関連のノズル組立体、並びに、ノズルを形成して使用する方法を対象とする。実施例では、３次元印刷のためのノズルが開示される。ノズルが、少なくとも１つの頂面と、少なくとも１つの頂面の反対側にある少なくとも１つの底面と、少なくとも１つの側面と、少なくとも１つの頂面から少なくとも１つの底面まで延在する少なくとも１つの導管面と、を有することができる。少なくとも１つの導管面が導管を画定する。いくつかの実施例では、少なくとも１つの頂面の近くの少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分が非垂直である。少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分が少なくとも１つの超硬材料を含む。
【0007】
実施例では、３次元印刷のためのノズル組立体が開示される。ノズル組立体が、プリンティング・デバイスに取り付けられるように構成された取り付け部分を有する基部と、基部に取り付けられたノズルと、を有する。ノズルが、少なくとも１つの頂面と、少なくとも１つの頂面の反対側にある少なくとも１つの底面と、少なくとも１つの側面と、少なくとも１つの頂面から少なくとも１つの底面まで延在する少なくとも１つの導管面と、を有することができる。少なくとも１つの導管面が導管を画定する。いくつかの実施例では、少なくとも１つの頂面の近くの少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分が非垂直である。少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分が少なくとも１つの超硬材料を含む。
【0008】
いくつかの実施例が、ノズル及びノズル組立体を形成する及び／又は使用する方法を含むことができる。
【0009】
例えば、ノズルを形成する方法が、ノズルを通って延在する少なくとも１つの導管面を画定することと、少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分をノズルの中心軸に対して横向きである方向に延在させることと、少なくとも１つの超硬材料を用いて少なくとも１つの導管面の少なくとも一部分を形成することと、を含むことができる。
【0010】
いくつかの実施例では、３次元印刷プロセスでノズルを使用する方法が、少なくとも１つの超硬材料を含む導管面によって画定されたノズルの導管を通して流体（例えば、印刷材料）を流すことと、ノズルの中心軸に対して横向きである方向において導管面の少なくとも一部分を備える導管を通して流体流れを誘導することと、を含むことができる。
【0011】
開示される実施例のうちの任意の実施例からの特徴が、限定しないが、互いに組み合わされて使用され得る。加えて、以下の詳細な説明及び添付図面の考察から当業者には本開示の他の特徴及び利点が明らかとなろう。
【0012】
図面は本開示のいくつかの実施例を示しており、ここでは、等しい参照符号が異なる図の又は図面に示される異なる実施例の等しい又は同様の要素又は特徴を示している。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1A】実施例による、ノズルを示す等角図である。
【図2】実施例による、ノズルを示す断面概略図である。
【図3】異なる実施例による、湾曲導管面を有する異なるノズルを示す断面概略図である。
【図4】異なる実施例による、湾曲導管面を有する異なるノズルを示す断面概略図である。
【図5】異なる実施例による、非円形断面形状を呈するオリフィスを各々が有するノズルを示す上面図である。
【図6】異なる実施例による、非円形断面形状を呈するオリフィスを各々が有するノズルを示す上面図である。
【図7】異なる実施例による、その頂面からその側面又は導管面まで延在する面取りを各々が有する異なるノズルの断面概略図である。
【図8】異なる実施例による、その頂面からその側面又は導管面まで延在する面取りを各々が有する異なるノズルの断面概略図である。
【図9A】実施例による、ノズルによって形成された印刷済み材料の表面積を増大させるように構成されたノズルを示す断面概略図である。
【図9C】異なる実施例による、凹部を有するノズルの部分を示す拡大断面概略図である。
【図9D】異なる実施例による、凹部を有するノズルの部分を示す拡大断面概略図である。
【図10】実施例による、ノズルによって形成された印刷済み材料の表面積を増大させるように構成されたノズルを示す断面概略図である。
【図11】実施例による、基部に取り付けられたノズルを有するノズル組立体を示す断面概略図である。
【図12】実施例による、基部に取り付けられたノズルを有するノズル組立体を示す断面概略図であり、ここでは、最大横寸法が基部の最大横寸法と等しいか又はそれより大きい。
【図13】実施例による、ノズルを有して基部を有さないノズル組立体を示す断面概略図である。
【図14】実施例による、多結晶ダイヤモンドからノズルを作製するための方法の実施例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本開示は、３次元印刷のためのノズル及び関連のノズル組立体、並びに、ノズルを形成して使用する方法に関連する。例示のノズルが、少なくとも１つの頂面と、少なくとも１つの底面と、頂面から又はその近くから底面まで又はその近くまで延在する少なくとも１つの側面と、を有する。ノズルが、導管を画定する少なくとも１つの導管面をさらに有する。導管面が、頂面から又はその近くから底面まで又はその近くまで延在する。実施例では、頂面の最も近くにある導管面の少なくとも一部分が非垂直であり（例えば、非円筒形形状又は非長方形形状を形成し、ノズルの中心軸に対して横向きである軸に沿って延在する）。このような実施例では、導管面が、頂面から底面まで延在するノズルの中心軸に対して導管面が非平行（例えば、横向き）である場合、非垂直である。
【0015】
本明細書で開示されるノズルの特徴は、例えば、導管を通して印刷材料を押すのに必要である力を低減するように、その後で導管を通って流れることができる第２の異なる印刷材料の汚染を防止するために第１の印刷材料を除去するのを支援するように、導管の詰まりを防止するように、ノズルを通って流れる印刷材料を加熱するのを改善するように、印刷済み材料の解像度を向上させるように、及び／又は、印刷済み材料の異なる層の付着性を向上させるように、構成され得る。これらの特徴は導管を通して任意の印刷材料を流す場合に有用となり得るが、ノズルを通って摩耗性印刷材料が流れる場合に特に有用となり得る。摩耗性印刷材料は、真鍮、鋼鉄、又はノズルを形成するのに一般に使用される他の材料と同等であるか又はそれらより高い硬さを呈する印刷材料を含むことができる。摩耗性印刷材料の例は、中に配設された１つ又は複数の粒子（例えば、セラミック粒子、金属粒子、炭素繊維など）を有するポリマー、セラミック、金属、複合材、又はこれらの組み合わせを含む。本明細書で使用される場合の「印刷材料」は、導管を通って流れる材料（例えば、流体又は別の流動可能材料）を意味し、対して「印刷済み材料」は、ノズルから計量分配された材料を意味する、ことに留意されたい。
【0016】
本明細書で開示されるノズルの特徴は、導管を通って摩耗性印刷材料が流れるときに磨滅する可能性が高い構造部を形成する可能性があり、それにより本明細書で開示される構造部の利益を低減する。したがって、いくつかの実施例では、本明細書で開示されるノズルが、少なくとも部分的に、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ：ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｄｉａｍｏｎｄ）又は多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰｃＢＮ：ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｃｕｂｉｃ ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）の少なくとも一方、炭化タングステンと等しいか又はそれより高い硬さを呈する別の超硬材料、並びに／或いは、上記のうちの任意の組み合わせ、を含むことができる（又は、それらから形成され得る）。例えば、ノズルは、本明細書で開示されるノズルの構造部を、ＰＣＤ、ＰｃＢＮ、又は別の超硬材料によって画定及び／又は形成するのを可能にするように、形成され得る。さらに、本明細書で開示されるノズルの少なくとも一部分をＰＣＤ又はＰｃＢＮの少なくとも一方から形成することにより、ノズルの熱伝導性を向上させることができ、それにより、別の超硬材料からノズルを形成する場合よりも印刷材料の加熱を改善することができる、ことに留意されたい。
【0017】
本明細書で使用される場合の「第１」、「第２」、「頂部」、「底部」などの関係を示す用語は、一般に、明瞭さのために、並びに、本開示及び添付図面を理解する際の便宜さのために、使用されるものであり、文脈により明確に示されない限り、任意の特定の優先傾向、向き、又は順序を含意したり又はこれらに依存したりしない。
【0018】
本明細書で使用される場合の「及び／又は」という用語は、関連付けられた列記されるアイテムのうちの１つ又は複数のアイテムの任意の及びすべての組み合わせを意味して含む。
【0019】
本明細書で使用される場合の「垂直」、「上側」、「下側」、及び「側方」という用語は、図に描かれる向きを意味する。
【0020】
図１Ａが、実施例による、ノズル１００の等角図である。図１Ｂが、実施例による、図１Ａに示される平面１Ｂ－１Ｂに沿うノズル１００の断面概略図である。ノズル１００が、少なくとも１つの頂面１０２と、頂面１０２の反対側にある少なくとも１つの底面１０４と、少なくとも１つの側面１０６と、任意選択の少なくとも１つの面取り（例えば、面取り１０８）と、を有する。示される実施例では、側面１０６が、頂面１０２から、底面１０４の近くの位置まで、延在する（例えば、底面１０４と側面１０６との間を延在する面取り１０８まで延在する）。しかし、側面１０６は、ノズル１０が頂面１０２と側面１０６との間を延在する外側面取りを有する場合には頂面１０２の近くの位置から延在すること、面取り１０８を排除する場合には底面１０４まで延在すること、のうちの少なくとも一方が可能である。ノズル１００が、導管１１２を画定する少なくとも１つの導管面１１０をさらに有する。導管面１１０の少なくとも一部分が、炭化タングステンと等しいか又はそれより高い硬さを呈する少なくとも１つの超硬材料を含むことができる。このような構成は、導管面１１０の摩耗を制限することができる。実施例では、示されるように、導管面１１０が頂面１０２から底面１０４まで延在する。しかし、ノズル１００が、頂面１０２又は底面１０４の少なくとも一方から導管面１１０まで延在する少なくとも１つの面取りを有することができる。頂面１０２及び／又は導管面１１０がオリフィス１１４を画定し、印刷材料がオリフィス１１４を通してノズル１００から計量分配され、底面１０４及び／又は導管面１１０が開口部１１６を画定し、導管１１２が開口部１１６を通して印刷材料を受けることができる。
【0021】
既に考察したように、ノズルの頂面１０２がオリフィス１１４を画定する。オリフィス１１４が、約０．２５ｍｍ、約０．４ｍｍ、約０．６ｍｍ、約０．８ｍｍ、約１．０ｍｍ、約０．１ｍｍ以上、約０．２ｍｍ以上、約０．４ｍｍ以上、約０．６ｍｍ以上、約０．８ｍｍ以上、約１ｍｍ以上、約１．５ｍｍ以上、約２ｍｍ以上、約３ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約０．７５ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、或いは、約０．１ｍｍから約０．３ｍｍ、約０．２ｍｍから約０．４ｍｍ、約０．３ｍｍから約０．５ｍｍ、約０．４ｍｍから約０．６ｍｍ、約０．５ｍｍから約０．７ｍｍ、約０．６ｍｍから約０．８ｍｍ、約０．７ｍｍから約０．９ｍｍ、約０．８ｍｍから約１ｍｍ、約０．９ｍｍから約１．５ｍｍ、約１ｍｍから約２ｍｍ、又は約１．５ｍｍから約３ｍｍの範囲である最大横寸法（例えば、直径）を呈することができる。オリフィス１１４の最大横寸法が、印刷済み材料の達成可能な解像度、及び、ノズル１００により印刷材料を計量分配することが可能であるレートに影響を与えることができる。例えば、ノズル１１４の最大横寸法を増大させることにより、ノズル１００により印刷材料を計量分配することが可能であるレートを上げることができるが、印刷材料の達成可能な解像度を低下させる可能性がある。
【0022】
頂面１０２が、約０．０７５ｍｍ２以上、約０．１ｍｍ２以上、約０．２ｍｍ２以上、約０．３ｍｍ２以上、約０．５ｍｍ２以上、約０．７ｍｍ２以上、約１ｍｍ２以上、約１．２５ｍｍ２以上、約１．５ｍｍ２以上、約２ｍｍ２以上、約３ｍｍ２以上、約４ｍｍ２以上、或いは、約０．０７５ｍｍ２から約０．２ｍｍ２、約０．１ｍｍ２から約０．３ｍｍ２、約０．２ｍｍ２から約０．４ｍｍ２、約０．３ｍｍ２から約０．５ｍｍ２、約０．４ｍｍ２から約０．６ｍｍ２、約０．５ｍｍ２から約０．７ｍｍ２、約０．６ｍｍ２から約０．８ｍｍ２、約０．７ｍｍ２から約０．９ｍｍ２、約１ｍｍ２から約１．２５ｍｍ２、約１ｍｍ２から約１．５ｍｍ２、約１．２５ｍｍ２から約１．７５ｍｍ２、約１．５ｍｍ２から約２ｍｍ２、約１．７５ｍｍ２から約３ｍｍ２、又は約２ｍｍ２から約４ｍｍ２の範囲である表面積を呈することができる。実例では、頂面１０２の表面積がオリフィス１１４の最大横寸法に基づいて選定され得る。その理由は、オリフィス１１４の最大横寸法を増大させることにより頂面１０２の表面積を増大させることになり得るからである。実例では、頂面１０２の表面積が比較的小さくなるように選定され得、使用中に頂面１０２が印刷済み材料に接触する可能性を低下させ、及び／又は、印刷済み材料に接触する頂面１０２の悪影響（例えば、不鮮明化（ｓｍｕｄｇｉｎｇ）、ドラッギング、又は平坦化）を低減し得る。
【0023】
実施例では、示されるように、頂面１０２が概略平坦であってよい。実施例では、頂面１０２の少なくとも一部分が、湾曲又は先細などの非平坦であってもよい。少なくとも部分的に湾曲又は先細である頂面１０２は、使用中に頂面１０２が印刷済み材料に接触する可能性を低下させることができる。例えば、ノズル組立体が（図１１～１３に示されるように）、印刷済み材料に対して垂直に延在しない可能性もある。印刷済み材料に対してのプリンティング・システムの非垂直角度により、頂面１０２の湾曲部分又は先細部分が、頂面１０２が平坦である場合には突出するか又は印刷済み材料に接触する可能性の高い頂面１０２の一部分が印刷済み材料に接触することを防止することができる。
【0024】
底面１０４が、基部の１つ又は複数の表面（「基部接触面」）に接触するように構成される。基部接触面の１つの例が、図１１の基部接触面１１４２である。底面１０４が、基部接触面に概して対応する表面トポグラフィを呈することができる。例えば、底面１０４は、基部接触面も概略平坦である場合に、概略平坦なトポグラフィを呈することができる。基部接触面に概して対応する表面トポグラフィを呈するように底面１０４を選定することにより、底面１０４と基部接触面との間に存在する隙間のサイズを縮小することができる。底面１０４と基部接触面との間に存在する隙間が、底面１０４と基部接触面との間で印刷材料がリークするのを可能にし得る。底面１０４と基部接触面の間でリークする印刷材料は、オリフィス１１４以外のノズル組立体の部分から材料を排出させ得る。底面１０４と基部接触面との間で印刷材料がリークすることにより、さらに、印刷材料が汚染され得る。例えば、リークした印刷材料は硬化する可能性があるか、又は、その後導管１１２を通って流れることになる印刷材料とは組成的に異なる可能性があり、これらのいずれかが導管１１２を通って流れる印刷材料と混合することにより印刷上の欠陥が発生し得る。実施例では、底面１０４が頂面１０２に概して平行であってよい。
【0025】
側面１０６の少なくとも一部分が非垂直である（例えば、ノズル１００の中心軸１１８と交差する平面内を延在する）。例えば側面１０６がノズル１００の中心軸１１８（頂面１０２の中心から底面１０４の中心まで延在する軸）に非平行（例えば、横向き）である場合、側面１０６が非垂直となり得る。例えば、側面１０６の、少なくとも約５５％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約１００％（示されるように）、或いは、約５５％から約７０％の範囲、約６０％から約８０％の範囲、約７０％から約９０％の範囲、又は約８０％から約１００％の範囲が、非垂直である。非垂直である側面１０６のパーセンテージは、表面積のうちの少なくとも１つの表面積のパーセンテージ、側面１０６が非垂直であるところのノズル１００の長さＬＮのパーセンテージ、又は、非垂直である側面１０６の外側部分に沿って延在する、頂面１０２から底面１０４までの最短経路（任意の面取りを含むか又は排除する）に沿って測定される側面１０６の長さに関連し得る。非垂直である側面１０６のパーセンテージを５５％超となるように選定すること及びさらには非垂直である側面１０６のパーセンテージを増大させることにより、ノズル１００を基部に取り付けることを支援することができる。例えば、後でより詳細に考察するように、ノズル１００が基部内に画定された凹部内に配置され得、基部に取り付けられ得る。凹部が、ノズル１００の１つ又は複数の寸法より小さい（例えば、最大横寸法ＤＮより小さい）凹部開口部を画定することができ（例えば、スエージ加工の後に）、それによりノズル１００が凹部から離れることを防止し、ノズル１００を基部に固定する。非垂直である側面１０６のパーセンテージを増大させることにより、凹部を画定する基部の表面により側面１０６のより多くの部分を接触させるのを可能にすることができ、それによりノズル１００を凹部により良好に固定することができる。さらに、底面１０４により近いノズル１００の部分などの、非垂直であるノズル１００のパーセンテージを増大させることにより、基部から頂面１０２が突出することが可能となる距離が増大する。中心軸１１８に対して側面１０６が延在することができる角度の例が、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれている、２０２１年４月７日に出願した米国仮特許出願第６３／１７１，７０８号に開示されている。
【0026】
実施例では、側面１０６が、概略円錐形状の表面を有する。しかし、側面１０６は、限定しないが、複数の表面又は非円錐表面を有することもできる。実例では、側面１０６が複数の表面を有することができ、ここでは、中心軸１１８に対して側面１０６の各表面が延在する角度を多様にすることができる。複数の側面１０６がノズル１００を基部に取り付けるのを支援することができ、基部の上方でノズル１００の頂面１０２が延在することが可能である距離を増大させることができる。実例では、側面１０６の少なくとも一部分が、概略角柱形状、概略錐台形状、概略円筒形状、又は任意適切な他の形状を呈することができる。
【0027】
既に考察したように、ノズル１００が、底面１０４からノズル側面１０６まで延在する面取り１０８を有する。本明細書で開示される面取りのうちの任意の面取りは２つの他の表面の間にある１つ又は複数の移行面を有し、本明細書で別途開示されない限り、１つ又は複数の曲線表面（例えば、約０．０２５ｍｍより大きい、約０．０５ｍｍより大きい、約０．１ｍｍより大きい、又は約０．２ｍｍより大きい平均曲率半径を呈する曲線表面）、並びに／或いは、１つ又は複数の平坦表面を有することができる。面取り１０８が、ノズル１００が底面１０４と側面１０６との間にある鋭利な角部（例えば、０．２ｍｍ未満である平均曲率半径を呈する表面）を有する場合のノズル１００の挿入と比較して、ノズル１００をそこに取り付けるところである基部によって画定された凹部の中にノズル１００を挿入するのをより容易にすることができる。
【0028】
ノズル１００の頂面１０２、底面１０４、側面、又は任意の他の外部表面（例えば、面取り１０８）、のうちの少なくとも１つの少なくとも一部分が、約３μｍ以下、約２μｍ以下、約１．５μｍ以下、約１μｍ以下、約７５０ｎｍ以下、約５００ｎｍ以下、約３００ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、約１５ｎｍ以下、或いは、約１５ｎｍから約５０ｎｍ、約３０ｎｍから約７５ｎｍ、約５０ｎｍから約１００ｎｍ、約７５ｎｍから約２００ｎｍ、約１００ｎｍから約３００ｎｍ、約２００ｎｍから約５００ｎｍ、約３００ｎｍから約７５０ｎｍ、約５００ｎｍから約１μｍ、約７５０ｎｍから約１．５μｍ、約１μｍから約２μｍ、約１．５μｍから約３μｍの二乗平均平方根（ＲＭＳ：ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）表面粗さを呈するように研磨され得る。実例では、頂面１０２の少なくとも一部分のＲＭＳ表面粗さを低下させることが、頂面１０２の研磨部分と印刷済み材料との間の摩擦係数を低下させることができる。したがって、頂面１０２の研磨部分は、頂面１０２が印刷済み材料に接触するときにノズル１００が印刷済み材料に対して移動する方向において印刷済み材料の一部分を引っ張る可能性を低下させることができる。実例では、印刷済み材料に対して頂面１０２の研磨部分を接触させることにより、頂面１０２により印刷材料に滑らかな表面を与えることができ、この滑らかな表面は、既に印刷された材料の上に印刷済み材料の次の層を付着させることに影響を与えるのに（例えば、改善するのに）使用され得、及び／又は、印刷済み材料に所望の形状を与えることができる。実例では、底面１０４及び／又は側面１０６を、上で考察したＲＭＳ表面粗さのうちの任意のＲＭＳ表面粗さまで研磨することにより、これを行わない場合に形成されることになるような底面１０４及び／又は側面１０６と基部との間の隙間を縮小することができる。底面１０４及び／又は側面１０６と基部との間の隙間を縮小することにより、ノズル１００と基部との間で印刷材料がリークするのを防止することができるか又は妨げることができる。
【0029】
図１Ｂを参照すると、導管面１１０が、頂面１０２に最も近い部分（「導管面の頂部」）を有する。導管面１１０の頂部が、頂面１０２から非ゼロ距離で延在する導管面１１０の部分（例えば、第１の導管面１１０ａ）、及び／又は、頂面１０２と導管面１１０との間を延在する面取り（例えば、図７及び８に示される面取り７２４又は８２４）を有する。例えば、導管面１１０の頂部が延在する距離は、少なくとも０．２５ｍｍ、少なくとも約０．５ｍｍ、又は少なくとも１ｍｍであってよい。
【0030】
導管面１１０の一部分（例えば、オリフィス１１４の近くにある頂部又は上側部分）が非垂直となり得る（例えば、ノズル１００の中心軸１１８と交差する平面内を延在することができる）。例えば、導管面１１０の頂部の断面がノズル１００の中心軸１１８に非平行である（例えば、横向きに設定される）。別の言い方をすると、導管面１１０のこの部分が、中心軸１１８に対して側方内向きに又は径方向内向きに並びに／或いは側方外向きに又は径方向外向きに延在することができる。中心軸１１８に対して１つ又は複数の斜めの角度に設定されて延在する導管面１１０のこのような部分が、オリフィス１１４の断面ボリューム（ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ｖｏｌｕｍｅ）を徐々に拡大するか又は収縮させる表面を画定することができる。
【0031】
したがって、導管面１１０の頂部が概略円筒形形状又は概略長方形形状を呈さない可能性がある。その理由は、これらの形状が垂直表面（例えば、中心軸１１８に位置合わせされた）を有するからである。驚くべきこととして、導管面１１０の頂部の非垂直性は、導管面１１０の頂部が垂直である場合に導管を通して印刷材料を押すのに必要となる力と比較して、導管１１２を通して印刷材料を押すのに必要である力を低下させることができることが分かっている。導管面１１０の頂部の非垂直性は、導管面１１０の頂部が垂直である場合の導管１１２の幅（例えば、中心軸１１８に対して垂直に測定される）をより段階的に縮小させるのを可能にすることができる。導管１１２の幅を少なくとも部分的に段階的に縮小させることにより、導管１１２を通して印刷材料を移動させるのに必要となる力を低減することができる、と現在考えられている。導管１１２を通して印刷材料を押すのに必要となる力を低減することにより、さらに、ノズル１００と基部との間で印刷材料がリークする可能性を低下させることができる。さらに、驚くべきこととして、導管１１２の非垂直性が、導管１１２を通して印刷材料を流しているときに導管１１２が詰まる可能性を低下させることができる、ことが分かっている。
【0032】
さらに、予想外なこととして、導管面１１０の頂部の非垂直性が、導管１１２から印刷材料をより完全に除去するのを可能にすることができる、ことが分かっている。例えば、ノズル１００のさらなる使用を妨げるように、導管１１２内に残る印刷材料が乾燥したり、固化したり、又は導管１１２を詰まらせたりするのを防止するために、印刷プロセスの完了後に印刷材料が導管１１２から除去され得る。別法として又は加えて、第１の材料をノズル１００から印刷した後で又は第１の材料とは異なる第２の印刷材料をノズル１００から印刷する前に、印刷材料が導管１１２から除去され得、それにより第１の印刷材料が第２の材料を汚染するのを防止することができる。導管面１１０の頂部が垂直である場合、導管１１２から印刷材料を除去することにより、導管１１２内に存在するか又は導管１１２から延在する印刷材料のストリングが形成されることになる、ことが分かっている。印刷材料の残りを除去した後に印刷材料のストリングの少なくとも一部が導管１１２内に残る可能性があり、導管１１２内に残る印刷材料のストリングは導管１１２から完全に除去することが困難である可能性がある。しかし、意外なこととして、導管面１１０の頂部の非垂直性が印刷材料のストリングの形成を防止するか、又は、少なくとも、導管面１１０の頂部が垂直である場合に形成される印刷材料のストリングの量と比較して、形成される印刷材料のストリングの量を低減することができる、ことが分かっている。印刷材料を除去するときに印刷材料のストリングが形成される場合、導管面１１０の頂部の非垂直性が、導管面１１０の頂部が垂直である場合よりも多くのストリングを導管１１２から除去するのを可能にする。理論に束縛されるものではないが、導管面１１０が複数の導管面を含む場合、導管面１１０の異なる表面の間の交差位置（すなわち、角部又は縁部）がストリングの形成を引き起こすと現在考えられている。導管面１１０の頂部の非垂直性が、導管面１１０の頂部が垂直である場合と比較して、導管面１１０の異なる表面の間の交差位置をより目立たないものとすることができる（例えば、角度θと角度φとの間の差がより小さい）。導管面１１０の頂部の非垂直性により形成されるより目立たない交差位置によりストリングの形成が低減され、導管面１１０の頂部が垂直である場合と比較して、印刷材料をより完全に除去するのを可能にする、と考えられる。より目立たない交差位置がさらに、導管１１２を通して印刷材料を押すのに必要となる力を低減することができ、さらには、動作中に印刷材料が詰まる可能性を低減することができる。
【0033】
図１Ｂに示されるように、導管面１１０が第１の導管面１１０ａ及び第２の導管面１１０ｂを有する。第１の導管面１１０ａが（示されるように）頂面１０２から延在するか、又は（図７及び８に示されるように）頂面１０２と導管面１１０ａとの間を延在する面取りから第２の導管面１１０ｂまで延在することもできる。第２の導管面１１０ｂが（示されるように）第１の導管面１１０ａから底面１０４の方に向かって（例えば、底面１０４まで）延在する。複数の表面を有するように導管面１１０を構成することにより、これらの表面の間に形成される縁部をより目立たなくする。導管面が、導管面１１０と底面１０４との間に形成される縁部をより目立たなくする。したがって、複数の導管面１１０は以下の利点のうちの１つ又は複数を提供することができる：導管１１２を通して印刷材料を押すのに必要となる力を低減すること、動作中に印刷材料が詰まる可能性を低下させること、並びに／或いは、導管１１２から印刷材料を除去するときに印刷材料のストリングが形成されるのを防止するか、又は、導管面１１０が単一の導管面のみを有する場合に印刷材料のストリングが形成される可能性と比較してその可能性を低下させること。
【0034】
示される実施例では、第１の導管面１１０ａが、導管面１１０の頂部を少なくとも部分的に形成することができる。したがって、第１の導管面１１０ａが非垂直となり得る。実例では、示されるように、第１の導管面１１０ａが概略円錐台形形状を形成することができる。このような実例では、第１の導管面１１０ａが中心軸１１８に対して角度θで延在することができる。実例では、第１の導管面１１０ａが、概略収束形状（例えば、断面で見て凹形形状又は凸形形状を形成する側壁などの、湾曲側壁を有する概略先細形状）、切頭された概略多面体形状（例えば、切頭された概略多面体形状の壁が、中心軸１１８に対して角度θで延在することができる）、又は任意適切な他の形状を呈することができる。第１の導管面１１０ａが有することができるような概して切頭された概略多面体形状及び他の形状は、第１の導管面１１０ａが円錐台形形状又は概略収束形状などの交差する表面を呈する場合と比較して印刷材料を除去するときに形成される印刷材料のストリングを増大させる可能性がある交差する表面を含む可能性がある、ことに留意されたい。しかし、このような形状のこのような縁部は、第１の導管面１１０ａが概略円筒形形状又は別の形状を呈する場合と比較して印刷材料を除去するときに印刷材料のストリングが形成される可能性を低下させることができる。
【0035】
いくつかの実施例では、第１の導管面１１０ａが、切頭された概略三角柱形状などの、非垂直表面及び垂直表面を含む形状を呈することができることに留意されたい。このような形状は、（垂直表面のみを含む形状と比較して）導管１１２を通して印刷材料を押すのに必要となる力を増大させる可能性があり、（垂直表面を含まない形状と比較して）このような力を低下させる可能性があり、（垂直表面のみを含む形状と比較して）印刷材料を詰まらせる可能性を上げる可能性があり、（垂直表面を含まない形状と比較して）この可能性を低下させる可能性があり、並びに／或いは、（垂直表面のみを含む形状と比較して）導管１１２から印刷材料を除去するときに印刷材料のストリングが形成される可能性を上げる可能性があり、（垂直表面を含まない形状と比較して）この可能性を低下させる可能性がある。
【0036】
第１の導管面１１０ａが中心軸１１８に対して角度θで延在する場合（例えば、第１の導管面１１０ａが切頭された概略円錐形状又は多面体形状を呈する場合）、角度θが、約１°以上、約２°以上、約３°以上、約４°以上、約５°以上、約６°以上、約７°以上、約８°以上、約９°以上、約１０°以上、約１２°以上、約１４°以上、約１８°以上、約２０°以上、約２５°以上、約３０°以上、約３５°以上、約４０°以上、約４５°以上、或いは、約１°から約３°、約２°から約４°、約３°から約５°、約４°から約６°、約５°から約７°、約６°から約８°、約７°から約９°、約８°から約１０°、約９°から約１２°、約１０°から約１４°、約１２°から約１６°、約１４°から約１８°、約１６°から約２０°、約１８°から約２５°、約２０°から約３０°、約２５°から約３５°、約３０°から約４０°、又は約３５°から約４５°の範囲となるように選定され得る。角度θは１つ又は複数のファクタに基づいて選定され得る。実例では、角度θは約４°より大きくなるように選定され得る。その理由は、第１の導管面１１０ａが、角度θが４°未満である場合の垂直導管面と同様に挙動し始める可能性があるからである。本明細書で使用される場合の「垂直」という用語は角度θが０°から１°の間であることを意味する。実例では、角度θが導管１１２を形成するのに使用される方法に基づいて選定され得る。その理由は、導管１１２を形成するいくつかの方法のみが、中心軸１１８に対して特定の角度θで第１の導管面１１０ａを形成することができるからである。実施例では、角度θは、中心軸１１８に対して第２の導管面１１０ｂが延在する角度φに基づいて選定され得る。その理由は、一般に、角度φは角度θより大きくなるように選定され得、それにより導管１１２を通して印刷材料を押すのに必要となる力を低減することができる、からである。
【0037】
第２の導管面１１０ｂが非垂直であってもよく、それにより開口部１１６からオリフィス１１４までの導管１１２の経路に沿って導管１１２の幅を概して縮小させるのを可能にする。実例では、第２の導管面１１０ｂの非垂直性が切頭された概略円錐形状を形成することができる。このような実例では、第２の導管面１１０ｂが中心軸１１８に対して角度φで延在することができる。実例では、第２の導管面１１０ｂが、概略収束形状、切頭された概略多面体形状、概略円錐台形形状、又は任意適切な他の形状を呈することができる。第２の導管面１１０ｂは、第１の導管面１１０ａと同じ形状又は異なる形状を形成することができる。
【0038】
第２の導管面１１０ｂが中心軸１１８に対して角度φで延在する場合（例えば、第２の導管面１１０ｂが切頭された概略円錐形状又は概略多面体形状を呈する場合）、角度φが、約５°以上、約６°以上、約７°以上、約８°以上、約９°以上、約１０°以上、約１２°以上、約１４°以上、約１８°以上、約２０°以上、約２５°以上、約３０°以上、約３５°以上、約４０°以上、約４５°以上、約５０°以上、約５５°以上、約６０°以上、約６５°以上、約７０°以上、或いは、約５°から約７°、約６から約８°、約７°から約９°、約８°から約１０°、約９°から約１２°、約１０°から約１４°、約１２°から約１６°、約１４°から約１８°、約１６°から約２０°、約１８°から約２５°、約２０°から約３０°、約２５°から約３５°、約３０°から約４０°、約３５°から約４５°、約４０°から約５０°、約４５°から約５５°、約５０°から約６０°、約５５°から約６５°、又は約６０°から約７０°の範囲となるように選定され得る。角度φは１つ又は複数のファクタに基づいて選定され得る。実例では、角度φは第１の導管面１１０ａの角度θに依存することができる。その理由は、既に考察したように、角度φが角度θより大きくなるように選定される、からである。実例では、角度φが、開口部１１６が基部の通路（例えば、図１１の通路１１５８）のサイズと同等のサイズを呈することになるように、選定され得る。このような実例では、角度φは、ノズル１００の長さＬＮ、及び、中心軸１１８に沿って第１の導管面１１０ａが延在する長さに基づいて選定されてもよい。その理由は、これらのファクタが、基部の通路のサイズと同等のサイズを呈する開口部１１６を形成するのに必要となる角度φに影響を及ぼし得るからである。
【0039】
図１Ｃが、実施例による、図１Ｂに示される円１Ｃ内のノズル１００の部分の拡大図である。図１Ｃに示されるように、第１の導管面１１０ａ及び第２の導管面１１０ｂが交差位置１２０で交差することができる。既に考察したように、交差位置１２０が、導管１１２から印刷材料を除去するときに印刷材料のストリングの形成を引き起こす可能性がある。交差位置１２０が曲線であってよく、それにより交差位置１２０をより目立たなくすることができ、交差位置１２０が非曲線である場合と比較して、導管１１２から印刷材料を除去するときに交差位置１２０により印刷材料のストリングを形成させる可能性を低下させることができる。交差位置１２０が約０．１ｍｍ以上、約０．１５ｍｍ以上、約０．２ｍｍ以上、約０．３ｍｍ以上、約０．４ｍｍ以上、約０．５ｍｍ以上、約０．６ｍｍ以上、約０．７ｍｍ以上、約０．８ｍｍ以上、約０．９ｍｍ以上、約１ｍｍ以上、或いは、約０．１ｍｍから約０．２ｍｍ、約０．１５ｍｍから約０．３ｍｍ、約０．２ｍｍから約０．４ｍｍ、約０．３ｍｍから約０．５ｍｍ、約０．４ｍｍから約０．６ｍｍ、約０．５ｍｍから約０．７ｍｍ、約０．６ｍｍから約０．８ｍｍ、約０．７ｍｍから約０．９ｍｍ、又は約０．８ｍｍから約１ｍｍの範囲である曲率半径を呈する場合、交差位置１２０が曲線となり得る。一般に、交差位置１２０の平均曲率半径を増大させることにより、交差位置１２０により印刷材料のストリングが形成される可能性を低下させることができる。
【0040】
図１Ｄが、別の実施例による、図１Ｂに示される円１Ｃ内のノズル１００の部分の拡大図である。図１Ｄに示されるように、第１の導管面１１０ａ及び第２の導管面１１０ｂが曲線ではない交差位置１２０’のところで交差する。交差位置１２０’が０．１ｍｍ未満である平均曲率半径を呈する場合、交差位置１２０’が非曲線である。非曲線の交差位置１２０’は、図１Ｃに示される交差位置１２０と比較して、導管１１２から印刷材料を除去するときに交差位置１２０’により印刷材料のストリングが形成される可能性を上げる可能性がある。しかし、交差位置１２０’を形成することにより、図１Ｃに示される交差位置１２０を形成する場合と比較して、ノズル１００を形成するのに必要となる製造労力を低減することができる。さらに、交差位置１２０’は、導管１１２を通って印刷材料が流れるときにノズル１００の残りの部分と比較してより高いレートで交差位置１２０’を摩耗させる可能性を上げるような構造部を形成する。交差位置１２０’の摩耗は、交差位置１２０’により印刷済み材料のストリングの形成を引き起こす可能性を低下させるように交差位置１２０’を比較的迅速に曲線にすることができる。
【0041】
本明細書で開示される導管面が、第１の導管面、第２の導管面、及び少なくとも１つの追加の導管面（例えば、第３の導管面）などの、３つ以上の導管面を有することができる。第１の導管面がノズルの頂面から又はその近くから第２の導管面まで延在することができ、第２の導管面が第１の導管面と少なくとも１つの追加の導管面との間を延在することができ、少なくとも１つの追加の導管面が第２の導管面から底面まで又はその近くまで延在することができる。図２が、実施例による、ノズル２００の断面概略図である。本明細書で別途開示されない限り、ノズル２００が、限定しないが、本明細書で開示される他のノズルの実施例の１つ又は複数の構造部のうちの任意の構造部と等しいか又は実質的に同様である１つ又は複数の構造部を有することができる。例えば、ノズル２００が、頂面２０２、底面２０４、少なくとも１つの側面２０６、及び導管１１２を画定する複数の導管面２１０を有することができる。
【0042】
ノズル２００の導管面２１０が、第１の導管面２１０ａ、第２の導管面２１０ｂ、及び第３の導管面２１０ｃを有する。第３の導管面２１０ｃを有することにより、さらに、導管面２１０の間に形成される縁部をより目立たなくし、それにより、印刷材料を除去するときに形成される材料のストリングの量を減少させ、さらには、導管２１２を通して印刷材料を押すのに必要となる力を低下させる。
【0043】
第１の導管面２１０ａが、中心軸２１８に対して角度θで頂面２０２から又はその近くから延在する。第２の導管面２１０ｂが、角度θより大きい中心軸２１８に対しての角度φで第１の導管面２１０ａと第３の導管面２１０ｃとの間を延在する。第３の導管面２１０ｃが、角度φより大きい中心軸２１８に対しての角度αで第２の導管面２１０ｃから底面２０４の方に向かって（例えば、底面２０４まで又はその近くまで）延在する。角度θ、φ、及びαは、上で考察した角度のうちの任意の角度を含むことができる。
【0044】
ノズル２００が、第１の導管面２１０ａ、第２の導管面２１０ｂ、及び第３の導管面２１０ｃに加えて、１つ又は複数の追加の導管面を有することもできることに留意されたい。追加の導管面が、第３の導管面２１０ｃから底面２０４の方に向かって（例えば、底面２０４まで又はその近くまで）延在することができる。追加の導管面が導管面２１０の間に形成される縁部をさらに減少させることができ、印刷材料を除去するときに形成される材料のストリングの量を減少させることができ、さらには、導管２１２を通して印刷材料を押すのに必要となる力を低減することができる。
【0045】
既に考察したように、本明細書で開示される導管面が、凸形の及び凹形の湾曲表面などの、湾曲表面を有することができる。図３及び４が各々、湾曲導管面を各々有する異なるノズルの実施例の断面図を示している。本明細書で別途開示されない限り、図３及び４に示されるノズルは、限定しないが、本明細書で開示されるノズルの１つ又は複数の構造部のうちの任意の構造部と等しいか又は実質的に同様である１つ又は複数の構造部を有することができる。例えば、ノズルが、頂面、底面、側面、及び導管を画定する導管面を有することができる。
【0046】
図３を参照すると、ノズル３００が、凸形の曲率を呈する導管面３１０を有することができる。導管面３１０の凸形の曲率が、導管面３１０が導管面３１０の頂部のところで非垂直表面のみを有するのを可能にするように構成され得る。したがって、導管面３１０は以下のうちの１つ又は複数を実現することができる：印刷材料が導管３１２を詰まらせる可能性を低下させること、導管３１２を通して印刷材料を押すのに必要となる圧力を低下させること、又は、導管面３１０が垂直表面を有する場合と比較して導管３１２から印刷材料を除去するときに印刷材料のストリングが形成される可能性を低下させること。いくつかの実施例では、開口部３１６のところの及びその近くの横寸法が、図１Ｂ及び２に示されるように導管面３１０が切頭された円錐形状を呈する場合よりも高い変化率で縮小する。開口部３１６のところの及びその近くの横寸法がより大きく変化することにより、導管面３１０が切頭された円錐形状を呈する場合と比較して開口部３１６の近くで導管３１２を通して印刷材料を移動させるのに必要となる力を増大させる可能性がある。
【0047】
図４を参照すると、ノズル４００が、凹形の曲率を呈する導管面４１０を有することができる。導管面４１０の凹形の曲率が、導管面４１０が導管面４１０の頂部のところで非垂直表面のみを有するのを可能にするように構成され得る。したがって、導管面４１０は以下のうちの１つ又は複数を実現することができる：印刷材料が導管４１２を詰まらせる可能性を低下させること、導管４１２を通して印刷材料を押すのに必要となる圧力を低下させること、又は、導管面４１０が垂直表面を有する場合と比較して導管４１２から印刷材料を除去するときに印刷材料のストリングが形成される可能性を低下させること。いくつかの実施例では、オリフィス４１４のところの及びその近くの横寸法が、図１Ｂ及び２に示されるように導管面４１０が切頭された円錐形状を呈する場合よりも高い変化率で縮小する。オリフィス４１４のところの及びその近くの横寸法の変化の率が大きいことにより、導管面４１０が切頭された円錐形状を呈する場合と比較してオリフィス４１４の近くで導管４１２を通して印刷材料を移動させるのに必要となる力を増大させる可能性がある。
【0048】
本明細書で開示されるノズルのうちの任意のノズルの動作中、印刷材料が、印刷材料を流体状態（例えば、流動可能状態）で維持するために及び印刷材料の粘度を制御するために、加熱され得る。ノズルを加熱してさらには熱を印刷材料に伝達することにより、印刷材料が加熱され得る。ノズルを通って流れる印刷材料を加熱することにおけるノズルの効果（例えば、印刷材料内の温度勾配を最小にすること）が、少なくとも部分的に、導管の容量に対しての印刷材料に直接に接触するノズルの表面積（オリフィス及び導管面の表面積）の比によって決定される、ことが分かっている。実例では、導管の容量に対してノズルの表面積を増大させることにより印刷材料の加熱をより効果的なものとすることができる（例えば、ノズルをそこまで加熱することが必要である温度を低減する、及び／又は、印刷材料内の温度勾配を低減する）。実例では、導管の容量に対してノズルの表面積を減少させることにより、印刷材料の加熱をより効果的ではないものにする可能性がある。このような実例では、印刷材料の全体が少なくとも特定の温度を呈するようになるのを保証するためには、ノズル１００がより高い温度まで加熱される必要がある可能性がある。
【0049】
図１Ａに示されるように、オリフィス１１４が、頂部１０２のところで又はその近くで概略円形形状を呈することができる。ノズル１００の導管１１２がさらに、中心軸１１８に対して垂直となるように方向付けられた基準平面と交差するときに概略円形形状（「面内形状」）を呈することができる。その理由は、等しい概略形状を呈することになるように導管１１２及びオリフィス１１４を形成することによりノズル１００の製造を容易にすることができるからである。ノズル１００のオリフィス１１４及び導管１１２の概略円形面内形状は、非円形面内形状と比較して、導管１１２の容量に対しての印刷材料に接触するノズル１００の表面積を減少させることができる。したがって、いくつかの実施例では、本明細書で開示されるノズルが、導管の容量に対しての印刷材料に接触するノズルの表面積の比を増大させるために、非円形面内形状を呈するオリフィス及び／又は導管を有することができる。例えば、図５及び６が、異なる実施例による、非円形の面内形状を呈するオリフィスを各々が有する、それぞれ、ノズル５００及びノズル６００の上面図である。例えば、ノズル５００は、中心軸５１８に対して概略六点星面内形状を呈するオリフィス５１４を有するものとして示されており、ノズル６００は、中心軸６１８に対して概略五角形面内形状を呈するオリフィス６１４を有するものとして示されている。示されないが、ノズル５００の導管５１２及びノズル６００の導管６１２のいずれも、製造を容易にするためにそれぞれそのオリフィスの形状と実質的に同様である面内形状などの、任意の非円形面内形状を呈することができる。ノズル５００、６００のオリフィス５１４、６１４及び導管５１２、６１２の非円形面内形状が、図１Ａに示されるノズル１００と比較して、ノズルを通って流れる印刷材料の加熱することにおけるノズル５００、６００の効果を向上させることができる。本明細書で開示されるノズルのうちの任意のノズルのオリフィス及び／又は導管のうちの任意のものが、限定しないが、概略縦長（例えば、楕円）の面内形状、概略多角形の面内形状、概略半円の面内形状、概略三角形の面内形状、概略長方形（例えば、正方形）の面内形状、概略六角形の面内形状、概略七角形の面内形状、概略八角形の面内形状、概略四点星の面内形状、概略五点星の面内形状、又は任意適切な他の非円形の面内形状などの、任意の非円形面内形状（概略六点星面内形状又は概略五角形面内形状を除く）を呈することができる。
【0050】
既に考察したように、本明細書で開示されるノズルが、頂面から側面又は導管の少なくとも一方まで延在する１つ又は複数の面取りを有することができる。図７及び８が、異なる実施例による、その頂面からその側面又は導管面まで延在する面取りを各々が有する異なるノズルの断面概略図である。本明細書で別途開示される場合を除いて、図７及び８に示されるノズルは、限定しないが、本明細書で開示される他のノズルの実施例の構造部のうちの任意の構造部と等しいか又は実質的に同様である１つ又は複数の構造部を有することができる。
【0051】
図７を参照すると、ノズル７００が、頂面７０２から側面７０６まで延在する少なくとも１つの外側面取り７２２を有する。外側面取り７２２が、ノズル７００が印刷材料に干渉するのを防止することができるか、又は、少なくとも、ノズル７００が外側面取り７２２を有さない場合と比較してその可能性を低下させることができる。例えば、ノズル７００の頂面７０２は、印刷済み材料に対してノズル７００が完全に平行には延在するわけではないようなノズル組立体であること又は印刷済み材料の厚さが変化することなど、種々の理由で、印刷済み材料と完全に平行には方向付けられない可能性がある。外側面取りを有さない実質的に同様のノズルの場合、その頂面の一部分が、印刷済み材料に対してこのようなノズルの頂面が完全には平行ではない場合のそのオリフィスよりも印刷済み材料のより近くで終端することができる。オリフィスと比較して印刷済み材料により近い頂面の部分は印刷済み材料に接触しやすいか又は干渉しやすい。その理由は、ノズルのオリフィスが印刷済み材料の解像度を向上させるために印刷済み材料の近くに配置されるように構成され得るからである。ノズルの頂部面を印刷済み材料に接触させることにより、印刷済み材料を変形させてしまうこと（例えば、擦り落とすか又は引っ掻き落とす）、印刷済み材料の上に形成された１つ又は複数の付着用の構造部（ａｄｈｅｓｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅ）（例えば、研磨された表面、１つ又は複数の溝、或いは１つ又は複数の突出部）を取り除くか又は減少させてしまうこと、ノズルの移動する方向に印刷済み材料を（印刷済み材料に対して）引っ張ってしまうことが可能であること、のうちの少なくとも１つを引き起こし得る。しかし、ノズル７００の外側面取り７２２は、頂面７０２が印刷済み材料に対して完全には平行ではない場合にノズル７００のオリフィス７１４を通過してノズル７００の頂面７０２が延在することが可能である最大距離を減少させる。オリフィス７１４を通過して頂面７０２が延在する最大距離が減少することにより、頂面７０２が印刷済み材料に接触したり又は干渉したりするのを防止することができるか或いは少なくともその可能性を低下させることができる。
【0052】
外側面取り７２２が、ノズルの中心軸７１８に対して垂直に測定される幅ＷＣと、中心軸７１８に対して平行に測定される長さＬＣと、を呈することができる。幅ＷＣ及び長さＬＣは、独立して、約０．０５ｍｍ以上、約０．０７５ｍｍ以上、約０．１ｍｍ以上、約０．１２５ｍｍ以上、約０．１５ｍｍ以上、約０．２ｍｍ以上、約０．２５ｍｍ以上、約０．３ｍｍ以上、約０．４ｍｍ以上、約０．５ｍｍ以上、約０．６ｍｍ以上、約０．７ｍｍ以上、約０．８ｍｍ以上、約０．９ｍｍ以上、約１ｍｍ以上、或いは、約０．０５ｍｍから約０．１ｍｍ、約０．０７５ｍｍから約０．１２５ｍｍ、約０．１ｍｍから約０．１５ｍｍ、約０．１２５ｍｍから約０．２ｍｍ、約０．１５ｍｍから約０．２５ｍｍ、約０．２ｍｍから約０．３ｍｍ、約０．２５ｍｍから約０．４ｍｍ、約０．３ｍｍから約０．５ｍｍ、約０．４ｍｍから約０．６ｍｍ、約０．５ｍｍから約０．７ｍｍ、約０．６ｍｍから約０．８ｍｍ、約０．７ｍｍから約０．９ｍｍ、又は約０．８ｍｍから約１ｍｍの範囲となるように選定され得る。
【0053】
幅ＷＣ及び長さＬＣは１つ又は複数のファクタに基づいて選定され得る。実例では、幅ＷＣ及び長さＬＣが、それぞれ幅ＷＣ及び長さＬＣに対して垂直に測定されるノズル７００の全幅及び全長に基づいて選定され得る。実例では、幅ＷＣ及び長さＬＣが、中心軸７１８に対して延在する側面７０６の角度に基づいて選定され得る。その理由は、この角度が、中心軸７１８に対して延在する外側面取り７２２の角度に影響を及ぼす可能性があるからである。実例では、幅ＷＣ及び長さＬＣがノズル７００の硬さに基づいて選定され得、より具体的には、ノズル７００を成形、研削、又は機械加工するときの困難さに基づいて、選定され得る。例えば、ノズル７００は、ＰＣＤ、ＰｃＢＮ、或いは、成形、研削、又は機械加工することが困難である別の超硬材料から形成され得る。したがって、幅ＷＣ及び長さＬＣは、過度の製造時間、工具の使用（ｔｏｏｌｉｎｇ）、及び／又は付随のコストを回避するために、必要に応じた大きさとなることのみのために選定され得る。
【0054】
頂面７０２が第１の表面積を呈することができ、外側面取り７２２が第２の表面積を呈することができる。実施例では、外側面取り７２２の第２の表面積が、頂面７０２の第１の表面積より有意に小さくなるように選定され得る（例えば、約１％から約１０％、約５％から約１５％、約１０％から約２０％、又は約１５％から約２５％）（例えば、ノズル７００の機械加工を低減するために）。実施例では、外側面取り７２２の第２の表面積が、頂面７０２の第１の表面積と同等であるか又はそれより大きくなるように選定され得る（例えば、約８０％から約１００％、約９０％から約１２０％、約１００％から約１５０％、又は１５０％超）。このような構成は、ノズル７００が印刷済み材料に接触する可能性を有意に低下させることができる。実施例では、外側面取り７２２の第２の表面積が頂面７０２の第１の表面積の約２５％から約８０％であってよい。
【0055】
ノズル７００が、頂面７０２から導管面７１０まで延在する内側面取り７２４を有することができる。内側面取り７２４が、オリフィス１１４のところでの導管７１２の最大横寸法（例えば、直径）を拡大することができる。内側面取り７２４を用いてオリフィス７１４のところで導管７１２の最大横寸法を拡大することにより、ノズル７００から計量分配された印刷済み材料のコンシステンシーを向上させることができ（例えば、印刷材料の横寸法のばらつきを低減する）、それにより印刷済み材料の解像度を向上させることができる。内側面取り７２４が、幅ＷＣ及びＬＣに関連して上で考察した範囲のうちの任意の範囲内にある、それぞれ中心軸７１８に対して垂直に及び平行に測定される幅及び長さを呈することができる。
【0056】
外側面取り７２２及び内側面取り７２４が概略円錐表面として示される。しかし、本明細書で開示されるノズルは、概して湾曲した表面、ドーム形の表面、凸形表面、凹形表面、卵形表面、環状体表面、又は回転楕円体表面を呈する内側面取り及び外側面取りを有することができる。例えば、図８を参照すると、ノズル８００が、頂面８０２から側面８０６まで延在する外側面取り８２２と、頂面８０２から導管面８１０まで延在する内側面取り８２４と、を有する。外側面取り８２２及び内側面取り８２４が、図７に示される外側面取り７２２及び内側面取り７２４の１つ又は複数の構造部と等しいか又は実質的に同様である１つ又は複数の構造部を呈することができるが、外側面取り８２２及び内側面取り８２４が凸形の湾曲表面（例えば、断面図で見て）を有することを除く。
【0057】
概略円錐形の外側面取り７２２が、湾曲している又は環状体の外側面取り８２２と比較してノズル７００が印刷済み材料に接触する可能性を低下させることができると現在考えられている。その理由は、頂面７０２に隣接する円錐形の外側面取り７２２の勾配が、頂面８０２に隣接する湾曲する外側面取り８２２の勾配より大きいからである。図８に示される湾曲する内側面取り８２４が、図７に示される円錐形の内側面取り７２４と比較してノズル８００から計量分配された印刷済み材料のコンシステンシーを向上させることができると現在考えられている。その理由は、内側面取り７２４と導管面７１０との間の縁部が、内側面取りが円錐形である場合により目立つからである。
【0058】
図７及び８のノズル７００及び８００は、その頂面から延在する円錐形の又は湾曲する面取りのみを有するものとして示されている。しかし、本明細書で開示されるノズルは、湾曲する外側面取り及び円錐形の内側面取りを有することもできるか、又は円錐形の外側面取り及び湾曲する内側面取りを有することもできることに留意されたい。さらに、本明細書で開示されるノズルが、外側面取り又は内側面取りの一方のみを有することもできるか又はいずれも有さない可能性もあることに留意されたい。
【0059】
既に考察したように、本明細書で開示されるノズルが、このようなノズルを使用して形成された印刷済み材料に対して１つ又は複数の付着性向上構造部を与えるように構成され得る。実施例では、既に考察したように、ノズルの１つ又は複数の研磨表面が、印刷済み材料に滑らかな表面を与えるために印刷済み材料に接触するように構成され得、それにより一部の環境下ではその上に付着される次の層の付着性を向上させることができる。他の実施例では、本明細書で開示されるノズルが、ノズルによって形成された印刷済み材料の表面積を増大させるように構成され得、それにより一部の環境下ではその上に付着される次の層の付着性を向上させることができる。図９Ａ及び１０が、異なる実施例による、ノズルによって形成された印刷済み材料の表面積を増大させるように構成されたノズル９００、１０００の断面概略図である。本明細書で別途開示される場合を除いて、図９Ａ及び１０に示されるノズル９００、１０００は、本明細書で開示されるノズルのうちの任意のノズルと等しいか又は実質的に同様である。
【0060】
図９Ａを参照すると、ノズル９００が、少なくとも１つの頂面９０２と、少なくとも１つの側面９０６と、少なくとも１つの導管面９１０と、を有する。ノズル９００が、頂面９０２から内側に延在する１つ又は複数の通路９２６を有する（例えば、画定する）。通路９２６が印刷済み材料内に１つ又は複数の突出部を形成するように構成され、それにより印刷済み材料の表面積を拡大し、それにより、既に考察したように、その上に付着される印刷済み材料の次の層との付着性を向上させることができる。通路９２６が、印刷済み材料のうちの少なくとも１つの印刷済み材料がノズル９００からの計量分配時に通路９２６に擦れる場合に印刷済み材料内に突出部を形成することができるか、又は印刷済み材料の付着後に頂面９０２が印刷済み材料に接触することができる。
【0061】
ノズル９００が、その上に形成される任意の数の通路９２６を有することができる。例えば、ノズル９００が、その上に形成される、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個の、又は１０個を超える通路９２６を有することができる。通路９２６の数は、印刷済み材料の上に形成される突出部の数、印刷済み材料の上に形成される突出部のサイズを決定することになるノズル９００の上に形成される通路９２６のサイズ、又は、印刷済み材料に対してノズル９００が移動することができる方向の数、のうちの少なくとも１つに影響を及ぼすことができる。
【0062】
実施例では、示されるように、通路９２６が、導管面９１０から側面９０６まで延在する径方向に延在する通路９２６であってよい。このような実施例では、動作中にノズル９００が移動する方向に実質的に平行に延在する通路９２６のみが、印刷材料内に突出部を形成することができる。別の実施例では（図示せず）、通路が複数の実質的に平行である通路を有することができる。このような実施例では、実質的に平行である通路が、動作中のノズル９００と印刷済み材料との間の相対移動の方向に実質的に平行に方向付けられ得、それにより、各々の通路が径方向に延在する通路９２６である場合と比較して印刷済み材料内により多くの突出部を形成するのを可能にする。別の実施例では、ノズル９００をそこに取り付ける（例えば、基部を介して）ところであるプリンティング・デバイスがノズル９００を回転させるように構成され得、その結果、通路が、ノズル９００と印刷済み材料との間の相対移動の予期される方向に対して選定された向きに方向付けられ得るようになる。ノズル９００を回転させることにより、径方向に延在する通路９２６又は複数の実質的に平行である通路（図示せず）のうちの１つ又は複数を、動作中のノズル９００と印刷済み材料との間の相対移動の予期される方向に対して概して平行にするのを可能にすることができる。プリンティング・デバイスが、ノズル９００と印刷済み材料との間の移動の方向に対して概して平行にするように通路９２６のうちの１つ又は複数を方向付けるように、ノズル９００を回転させるように構成され得る。
【0063】
図９Ｂが、実施例による、図９Ａに示される円９Ｂからの、通路９２６を有するノズル９００の部分の拡大断面概略図である。図９Ｂに示されるように、通路９２６が、通路９２６を画定する頂面９０２の対向する部分の間で測定される幅ＷＲと、幅ＷＲに対して垂直に測定される最大深さＤと、を呈することができる。幅ＷＲ及び最大深さＤは、独立して、約０．０５ｍｍ以上、約０．０７５ｍｍ以上、約０．１ｍｍ以上、約０．１２５ｍｍ以上、約０．１５ｍｍ以上、約０．２ｍｍ以上、約０．２５ｍｍ以上、約０．３ｍｍ以上、約０．４ｍｍ以上、約０．５ｍｍ以上、約０．６ｍｍ以上、約０．７ｍｍ以上、約０．８ｍｍ以上、約０．９ｍｍ以上、約１ｍｍ以上、或いは、約０．０５ｍｍから約０．１ｍｍ、約０．０７５ｍｍから約０．１２５ｍｍ、約０．１ｍｍから約０．１５ｍｍ、約０．１２５ｍｍから約０．２ｍｍ、約０．１５ｍｍから約０．２５ｍｍ、約０．２ｍｍから約０．３ｍｍ、約０．２５ｍｍから約０．４ｍｍ、約０．３ｍｍから約０．５ｍｍ、約０．４ｍｍから約０．６ｍｍ、約０．５ｍｍから約０．７ｍｍ、約０．６ｍｍから約０．８ｍｍ、約０．７ｍｍから約０．９ｍｍ、又は約０．８ｍｍから約１ｍｍの範囲となるように選定され得る。幅ＷＲ及び深さＤは、印刷済み材料内に形成される突出部の所望のサイズに基づいて選定され得る。その理由は、このような突出部が、通路９２６のサイズに対応するサイズを呈することができるからである。突出部の所望のサイズは、印刷済み材料を形成する材料に基づいて選定され得る。例えば、通路９２６の幅ＷＲ又は深さＤの１つ又は複数が突出部の表面積を増大させるように選定され得、これが、印刷済み材料を形成する材料が低質の付着性を呈する場合に有利となり得る。
【0064】
通路９２６が、１つ又は複数の通路表面９２８によって画定され得る。実例では、通路９２６が、概略長方形（例えば、正方形）の断面形状を呈することができる。このような実例では、通路９２６を画定する通路表面９２８が、頂面９０２から内側に延在する２つの概略垂直の通路表面と、垂直表面の間を延在する概略水平の通路表面と、を有することができる。本明細書で開示されるノズルのうちの任意のノズル内に形成される通路が非長方形の断面形状を呈することができることに留意されたい。例えば、図９Ｃ及び９Ｄが、異なる実施例による、それぞれ通路９２６ｃ、９２６ｄを有するノズル９００ｃ、９００ｄの一部分の拡大断面概略図である。本明細書で別途開示される場合を除いて、ノズル９００ｃ又はノズル９００ｄの１つ又は複数の構造部は、ノズル９００の１つ又は複数の構造部と等しくてよいか又は実質的に同様であってよい。示されるように、ノズル９００ｃが、概略三角形の断面形状を呈する、頂面９０２ｃから内側に延在する通路９２６ｃを有し、ノズル９００ｄが、概略半円の断面形状を呈する、頂面９０２ｄから内側に延在する通路９２６ｄを有する。通路の断面形状は、例えば、印刷済み材料を形成する材料に基づいて選定され得る。例えば、通路の多様な断面形状が印刷済み材料の表面積に影響を及ぼすことができ、及び／又は、通路の特定の断面形状が他の断面形状よりも材料間の付着性を向上させることができる。
【0065】
図１０を参照すると、ノズル１０００が、その頂面１００２から上方に延在する１つ又は複数の突出部１０３０を有する。任意選択で、突出部１０３０が印刷済み材料内に１つ又は複数の凹部を形成するように構成され得、それにより印刷済み材料の表面積を増大させることができ、それにより、既に考察したように、その上に付着される印刷済み材料の次の層との付着性を向上させることができる。例えば、突出部１０３０が、以下のうちの少なくとも１つが起こる場合に印刷済み材料内に凹部を形成することができる：１）印刷済み材料がノズル１０００からの計量分配時に突出部１０３０に擦れること、又は、印刷済み材料の付着後に頂面１００２が印刷済み材料に接触すること。
【0066】
突出部１０３０が、通路９２６の１つ又は複数の構造部と等しいか又は実質的に同様である１つ又は複数の構図部を有することができ、突出部１０３０が内側ではなく頂面１００２から外側に延在することを除く。実例では、ノズル１０００が、その上に形成される、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個の、又は１０個を超える突出部１０３０を有することができる。実例では、突出部１０３０が、複数の径方向に延在する突出部１０３０又は複数の平行な突出部１０３０を有することができる。いずれの実施例でも、ノズル１０００をそこに取り付ける（例えば、基部を介して）ところであるプリンティング・デバイスがノズル１０００を回転させるように構成され得る。実例では、突出部１０３０が、上で考察した通路９２６の幅ＷＲ及び最大深さＤの範囲のうちの任意の範囲から独立して選定される幅及び最大高さを呈することができる。突出部１０３０の幅及び最大高さは、印刷済み材料内に形成される凹部の所望のサイズに基づいて選定され得る。その理由は、このような凹部が突出部１０３０のサイズに対応するサイズを呈することができるからである。実例では、突出部１０３０が、概略長方形（例えば、正方形）の断面形状、概略三角形の断面形状、概略半円の断面形状、又は任意適切な他の断面形状を呈することができる。突出部１０３０の断面形状は印刷済み材料を形成する材料に基づいて選定され得る。その理由は、突出部１０３０の多様な断面形状が印刷済み材料の表面積に影響を及ぼすことができ、及び／又は、突出部の特定の断面形状が他の断面形状よりも材料間の付着性を向上させることができる、からである。
【0067】
既に考察したように、本明細書で開示されるノズルが、プリンティング・デバイスに取り付けられるように構成されたノズル組立体を形成するために、基部に取り付けられ得る。図１１が、実施例による、基部１１３４に取り付けられたノズル１１００を有するノズル組立体１１３２の断面概略図である。本明細書で別途開示される場合を除いて、ノズル１１００は、限定しないが、本明細書で開示されるノズルのうちの任意のノズルの１つ又は複数の特徴と等しいか又は実質的に同様である１つ又は複数の特徴を有することができる。
【0068】
基部１１３４が、そこに取り付けられるノズル１１００を有するように構成されたノズル部分１１３６と、基部１１３４をプリンティング・デバイス（図示せず）に取り付けるように構成された取り付け部分１１３８と、を有する。基部１１３４が、任意選択で、ノズル部分１１３６と取り付け部分１１３８との間にある中間部分１１４０を有することができる。
【0069】
基部１１３４のノズル部分１１３６が、ノズル１１００を受けるように構成された凹部（参照符号を付されない）（ノズル１１００によって占有される）を画定する。凹部が、ノズル１１００の底面１１０４に当接されるように構成された基部接触面１１４２により部分的に画定される。基部接触面１１４２が、ノズル１１００の底面１１０４の表面トポグラフィに概して対応する表面トポグラフィを呈することができる。基部接触面１１４２及び底面１１０４の対応する表面トポグラフィが、ノズル１１００と基部１１３４との間の印刷材料のリークを防止するか又は少なくとも妨げるように構成され得る。凹部がさらに、少なくとも１つの凹部側面１１４４により部分的に画定される。凹部側面１１４４が、ノズル１１００のオリフィス１１１４を露出する（例えば、基部１１３４で覆われないようにする）のを可能にする凹部開口部１１４６を画定することができ、さらには、基部１１３４の端面を越えてノズル１１００の一部分を延在させるのを可能にすることができる。言い換えると、凹部側面１１４４が、ノズル１１００の頂面１１０２の少なくとも一部分（例えば、全体）に当接されたり又は覆ったりすることがないように構成され得る。凹部側面１１４４がノズル１１００の側面１１０６の形状に対応する形状を呈することができ、それにより凹部側面１１４４とノズル１１００の側面１１０６との間での印刷材料のリークを防止するか又は少なくとも妨げる。凹部が、任意選択で、ノズル１１００の底面１１０４と側面１１０６との間を延在するノズル１１００の任意選択の面取り（図示せず）に当接されるようにサイズ決めされて構成された、基部接触面１１４２と凹部側面１１４４との間を延在する少なくとも１つの面取り面（図示せず）を有することができる。
【0070】
ノズル部分１１３６が、ノズル部分１１３６の残りの部分（例えば、先細表面１１５０又は握持構造部）から延在する少なくとも１つの壁１１４８を有することができる。壁１１４８が凹部側面１１４４の少なくとも一部分を形成する。一実施例では、壁１１４８が、スエージ加工を介して基部１１３４によりノズル１１００をそこに固定するのを可能にするように構成され得る。例えば、壁１１４８が初期状態において垂直であってよいか又は他のかたちで方向付けられ得（図示せず）、その結果、凹部開口部１１４６の横寸法がノズル１１００を凹部内に適切に配置するのに十分な幅となる（例えば、ノズル１１００の底面１１０４が基部接触面１１４２に当接される）。壁１１４８が内側に変形させられるように構成され得、それにより凹部開口部１１４６の横寸法を縮小させることができ、その結果、凹部開口部１１４６の横寸法が凹部開口部１１４６を通ってノズル１１００を通過させるのに十分な幅とならない。したがって、壁１１４８を内側に変形させることにより基部１１３４に対してノズル１１００を固定及び／又は配置することができる。壁１１４８はさらに、凹部側面１１４４をノズル１１００の側面１１０６に当接させるように、内側に変形させられ得る。
【0071】
ノズル部分１１３６が、凹部開口部１１４６及び／又は壁１１４８から外側に延在する先細表面１１５０を有することができる。先細表面１１５０が、１つ又は複数の平坦表面及び／又は曲線の表面を有することができる。図１１に示されるように、先細表面１１５０が、基部１１３４の長手方向軸に対して垂直ではなく（例えば、示されない中心軸に対して）、代わりに、基部１１３４の取り付け部分１１３８の方に向かうように角度を付けられており、及び／又は湾曲している。先細形状１１５０が印刷済み材料に対して基部１１３４が接触するのを防止することができるか、又は、少なくとも、基部１１３４が非先細表面を有する場合と比較してその可能性を低下させることができる。
【0072】
ノズル部分１１３６が、基部１１３４をプリンティング・デバイスに取り付けたり脱着したりするのを支援するように構成された１つ又は複数の握持構造部を有することができる。実施例では、後で説明するように、ノズル部分１１３６が、プリンティング・デバイス（図示せず）にねじ式に取り付けられるように構成され得、レンチによりノズル組立体を回転させるのを可能にするようにサイズ決めされて構成された「レンチ・フラット（ｗｒｅｎｃｈ ｆｌａｔ）」を有することができる。いくつかの実施例では、握持構造部が、概略正方形、六角形（示されるように）、他の適切なレンチ・フラット形状、或いは、フィンガ、プライヤー、レンチ、ソケット、又は他の工具を用いてノズル部分１１３６の一部分を握持して捻じるのを可能にする他の適切な形状を有することができる。いくつかの実施例では、握持構造部が、同様にフィンガ、プライヤー、又は他の工具を用いてノズル部分１１３６を握持するのを可能にする１つ又は複数のテクスチャード加工された表面（円筒形、レンチ・フラット、又は他の適切な形状）又は高摩擦材料を有することができる。
【0073】
既に考察したように、基部１１３４が取り付け部分１１３８を有する。取り付け部分１１３８が、基部１１３４をプリンティング・デバイスに取り付けるように構成される。実施例では、示されるように、取り付け部分１１３８が、プリンティング・デバイスにねじ式に取り付けられるように構成される。このような実施例では、取り付け部分１１３８が、１つ又は複数の螺旋ねじ山１１５４を画定することができる。実施例では、取り付け部分１１３８が磁石を有することができるか、ピンを受けるように構成された凹部を有することができるか、プリンティング・デバイスに圧入されるように、プリンティング・デバイスにろう付けされるように、プリンティング・デバイスにはんだ付けされるように、プリンティング・デバイスに接着剤により取り付けられるように、又は、任意適切な他の手法を使用してプリンティング・デバイスに取り付けられるように、構成され得る。実施例では、基部１１３４が、選択的に、それぞれプリンティング・デバイスに取り付けられるように及びこのようなプリンティング・デバイスから取り外されるように構成され得る。このような実施例では、基部１１３４が、基部１１３４又はプリンティング・デバイスを実質的に損傷させることなくプリンティング・デバイスに取り付けられたり脱着されたりされ得る。基部１１３４をプリンティング・デバイスに選択的に取り付けることにより、多様なノズル組立体（例えば、多様なサイズのオリフィスを有するノズル組立体）と共にプリンティング・デバイスを使用するのを可能にするか、又は摩耗したノズル組立体を交換するのを可能にする。実施例では、基部１１３４が基部１１３４に選択的に取り付けられるように構成され得る。
【0074】
基部１１３４が、通路１１５８を画定する少なくとも１つの通路表面１１５６を有する。通路１１５８が、ノズル１１００の導管（例えば、導管の開口部）から基部の外側部分まで延在するように構成される。通路１１５８が、プリンティング・デバイスに対して基部１１３４が取り付けられている場合に、プリンティング・デバイスの印刷材料源（例えば、別の導管又はタンク）に流体連通され得る。したがって、印刷材料源からの印刷材料が、印刷材料源から通路１１５８を通ってノズル１１００の導管１１１２まで流れることができる。実施例では、通路１１５８が基部１１３４内の中心に位置し、基部接触面１１４２から取り付け部分１１３８の対向する表面まで延在する。しかし、通路１１５８が以下のうちの１つ又は複数を呈しない可能性もあることに留意されたい：中央に位置すること、基部接触面から延在すること、又は、取り付け部分１１３８の対向する表面まで延在すること（例えば、印刷材料源の位置及び／又はノズル１１００の導管の開口部の位置に応じて）。
【0075】
既に考察したように、ノズル１１００が、スエージ加工を介して、又は、ノズル１１００の保持を達成するための基部１１３４の他の適切な変形を介して、基部１１３４に固定され得る。しかし、ノズル１１００が、ろう付け、はんだ付け、接着取り付け、圧入、ねじ式の取り付け、又は基部１１３４に対してのノズル１１００の他のかたちの取り付けなどの、１つ又は複数の他の手法を使用して基部１１３４に固定され得る。ノズル１００を基部１１３４に取り付けるのに使用される１つ又は複数の方法に応じて、凹部が基部１１３４から排除されてもよく、ノズル１１００が単に基部１１３４の外側表面に取り付けられてもよい。ノズル１１００を基部１１３４に取り付けることの別の例が、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれている、２０２１年４月７日に出願した米国仮特許出願第６３／１７１，７０８号に開示されている。ノズル１１００がＰＣＤを含む場合、ノズル１１００を基部１１３４に取り付けるのに使用される１つ又は複数の方法が、１つ又は複数の非熱的取り付け手法（つまり、ノズル１１００を加熱することを必要とする取り付け手法）又は最大７００℃の温度までノズル１１００を加熱する取り付け手法を含むように選定され得る。その理由は、ＰＣＤは７００℃を超える温度に露出する場合に劣化し始める可能性があるからである。
【0076】
既に考察したように、ノズル１１００の頂面１１０２が基部１１３４の上方で距離ｄで延在することができる。頂面１１０２を基部１１３４の上方で延在させることにより、基部１１３４が印刷済み材料に接触して、印刷済み材料を不鮮明にするか、変位させるか、又は他のかたちで悪影響を及ぼす可能性が低下する。実施例では、距離ｄが、約０．１ｍｍ超、約０．５ｍｍ超、約１ｍｍ超、約１．５ｍｍ超、約２ｍｍ超、約２．５ｍｍ超、約３ｍｍ超、約３．５ｍｍ超、約４ｍｍ超、約５ｍｍ超、或いは、約０．１ｍｍから約０．５ｍｍ、約０．２５ｍｍから約０．７５ｍｍ、約０．５ｍｍから約１ｍｍ、約０．７５ｍｍから約１．２５ｍｍ、約１ｍｍから約１．５ｍｍ、約１．２５ｍｍから約１．７５ｍｍ、約１．５ｍｍから約２ｍｍ、約１．７５ｍｍから約２．２５ｍｍ、約２ｍｍから約２．５ｍｍ、約２．２５ｍｍから約２．７５ｍｍ、約２．５ｍｍから約３ｍｍ、約２．７５ｍｍから約３．２５ｍｍ、約３ｍｍから約３．５ｍｍ、約３．２５ｍｍから約３．７５ｍｍ、約３．５ｍｍから約４ｍｍ、約３．７５ｍｍから約４．５ｍｍ、又は約４ｍｍから約５ｍｍの範囲となるように選定され得る。実施例では、式ｄ／（最大長さ）を使用して計算される、ノズル１１００の最大長さに対しての距離ｄの比が、約０．１から約０．３、約０．２から約０．４、約０．３から約０．５、約０．４から約０．６、約０．５から約０．７、約０．６から約０．８、又は約０．７から約０．９である。距離ｄ、及び、最大長さに対しての距離ｄの比は、ノズル１１００の最大長さ、非垂直である側面１１０６のパーセンテージ、ノズル１１００の中心軸に対してのノズル１１００の非垂直部分の角度、及び印刷済み材料の所望の解像度に基づいて選定され得る。
【0077】
既に考察したように、ノズル１１００が、印刷材料の温度を制御するために（例えば、印刷材料を流体状態で維持するために、及び／又は印刷材料の粘度を制御するために）動作中に加熱され得る。一般に、ノズル１１００を加熱することは、プリンティング・デバイスを用いて基部１１３４を加熱すること、基部１１３４に入る熱をノズル１１００に伝達すること、及び、ノズル１１００に入る熱を印刷材料に伝達することを含む。ノズル１１００及び基部１１３４の熱伝導性が、印刷材料を加熱するときの効果及び一貫性に影響を及ぼす。例えば、ノズル１１００及び基部１１３４の熱伝導性を低下させることにより、プリンティング・デバイスの加熱装置に最も近いノズル１１００及び基部１１３４の部分が、加熱デバイスから離間されるノズル１１００及び基部１１３４の部分より高い温度を呈することになる。この温度勾配により、印刷材料がそこを通って流れているところのノズル組立体１１３２の部分に応じた多様な温度まで印刷材料が加熱されることになる。この多様な温度により、印刷材料を流体状態で維持するには又は印刷材料の粘度を維持するには低すぎる温度までしか印刷材料の一部分が加熱されない可能性があり、並びに／或いは、印刷材料の一部分を過度に高い温度まで加熱することが必要となる可能性がある（それにより印刷材料が燃焼する可能性がある）。したがって、そのいかなる温度勾配も低減するためにその熱伝導性を向上させるようにノズル１１００及び基部１１３４の材料を選定することが有益である。
【0078】
実施例では、ノズル１１００が、異常に高い熱伝導性又は耐摩耗性を呈する材料であるＰＣＤ又はＰｃＢＮから形成され得る。このような実施例では、基部１１３４が、ＰＣＤ及びＰｃＢＮより低い熱伝導性を呈する、真鍮又は鋼鉄などの材料から形成され得る。ノズル１１００の容量が、基部１１３４の低い熱伝導性の影響を軽減するために増大され得る。例えば、少なくとも一部の従来の超硬ノズルは約６．５ｍｍ３以下の容量を呈する。ノズル１１００（及び、本明細書で開示されるノズルのうちの任意のノズル）が、約７．５ｍｍ３以上、約８ｍｍ３以上、約９ｍｍ３以上、約１０ｍｍ３以上、約１１ｍｍ３以上、約１２ｍｍ３以上、約１３ｍｍ３以上、約１５ｍｍ３以上、約１７．５ｍｍ３以上、約２０ｍｍ３以上、約２２．５ｍｍ３以上、約２５ｍｍ３以上、約３０ｍｍ３以上、約３５ｍｍ３以上、約４０ｍｍ３以上、約４０ｍｍ３以上、約４５ｍｍ３以上、約５０ｍｍ３以上、約６０ｍｍ３以上、約７０ｍｍ３以上、約８０ｍｍ３以上、約９０ｍｍ３以上、約１００ｍｍ３以上、約２５０ｍｍ３以上、約５００ｍｍ３以上、約７５０ｍｍ３以上、約１，０００ｍｍ３以上、約２，５００ｍｍ３以上、約５，０００ｍｍ３以上、約７，５００ｍｍ３以上、或いは、約７．５ｍｍ３から約９ｍｍ３、約８ｍｍ３から約１０ｍｍ３、約９ｍｍ３から約１１ｍｍ３、約１０ｍｍ３から約１２ｍｍ３、約１１ｍｍ３から約１３ｍｍ３、約１２ｍｍ３から約１４ｍｍ３、約１３ｍｍ３から約１５ｍｍ３、約１４ｍｍ３から約１７．５ｍｍ３、約１５ｍｍ３から約２０ｍｍ３、約１７．５ｍｍ３から約２２．５ｍｍ３、約２０ｍｍ３から約２５ｍｍ３、約２２．５ｍｍ３から約３０ｍｍ３、約２５ｍｍ３から約３５ｍｍ３、約３０ｍｍ３から約４０ｍｍ３、約３５ｍｍ３から約４５ｍｍ３、約４０ｍｍ３から約５０ｍｍ３、約４５ｍｍ３から約６０ｍｍ３、約５０ｍｍ３から約７０ｍｍ３、約６０ｍｍ３から約８０ｍｍ３、約７０ｍｍ３から約９０ｍｍ３、約８０ｍｍ３から約１００ｍｍ３、約９０ｍｍ３から約２５０ｍｍ３、約１００ｍｍ３から約５００ｍｍ３、約２５０ｍｍ３から約７５０ｍｍ３、約５００ｍｍ３から約１，０００ｍｍ３、約７５０ｍｍ３から約２，５００ｍｍ３、約１，０００ｍｍ３から約５，０００ｍｍ３，又は約２，５００ｍｍ３から約７，５００ｍｍ３の範囲の容量を呈することができる。
【0079】
実施例では、ノズル１１００が基部１１３４の最大横寸法ＤＢより小さい最大横寸法ＤＮを呈することができ、それにより、スエージ加工を利用して、又は、基部１１３４によって画定された凹部を使用して、ノズル１１００を基部１１３４に取り付けるのを支援することができる。しかし、このような実施例では、ノズル１１００のより小さい最大横寸法ＤＮが、ノズル１１００の呈する容量を制限する。言い換えると、ノズル１１００のより小さい最大横寸法ＤＮが、ＰＣＤ又はＰｃＢＮからノズル１１００が形成される場合のノズル１１００の高い熱伝導性の影響を低減することができる。実施例では、本明細書で開示されるノズルが、ノズルをそこに取り付けるとこである基部の最大横寸法と等しいか又はそれより大きい最大横寸法を呈することができる。このような実施例では、ノズルをそこに取り付けるところである基部の最大横寸法と等しいか又はそれより大きい最大横寸法を呈するノズルが、ノズルの容量を増大させるのを可能にする。例えば、図１２が、実施例による、基部１２３４に取り付けられたノズル１２００を有するノズル組立体１２３２の断面概略図であり、ここでは、最大横寸法ＤＮが基部１２３４の最大横寸法ＤＢと等しいか又はそれより大きい。本明細書で別途開示される場合を除いて、ノズル１２００又は基部１２３４の１つ又は複数の構造部は、それぞれ、本明細書で開示されるノズル及び基部のうちの任意のノズル及び基部の１つ又は複数の構造部と等しくてよいか又は実質的に同様であってよい。
【0080】
ノズル１２００の最大横寸法ＤＮが、特定の取り付け手法（例えば、スエージ加工）を利用しての及び／又は凹部を使用しての基部１２３４に対してノズルの取り付けを阻害するか又は複雑にする可能性がある。代わりに、実施例では、ノズル１２００が、基部１２３４に、ろう付けされ得るか、はんだ付けされ得るか、接着剤により取り付けられ得るか、又は任意適切な手法を使用して他のかたちで取り付けられ得る。実施例では、ノズル１２００が、基部１２３４によって画定された凹部内に配置されるように構成された、その底面から延在する突出部を有することができる。ＰＣＤ本体の底面から延在する突出部の例が、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれている、２０２１年２月２６日に出願した米国仮特許出願第６３／１５４，２７７号に開示されている。
【0081】
ノズル１２００が、図１１に示されるノズル１１００に関連して上で考察した容量のうちの任意の容量を呈することができる。しかし、ノズル１２００が、約１５０ｍｍ３以上、約２００ｍｍ３以上、約３００ｍｍ３以上、約４００ｍｍ３以上、約５００ｍｍ３以上、約７５０ｍｍ３以上、約１ｃｍ３以上、約１．２５ｃｍ３以上、約１．５ｃｍ３以上、約１．７５ｃｍ３以上、約２ｃｍ３以上、約２．２５ｃｍ３以上、約２．５ｃｍ３以上、約３ｃｍ３以上、約４ｃｍ３以上、約５ｃｍ３以上、或いは、約１００ｍｍ３から約２００ｍｍ３、約１５０ｍｍ３から約３００ｍｍ３、約２００ｍｍ３から約４００ｍｍ３、約３００ｍｍ３から約５００ｍｍ３、約４００ｍｍ３から約７５０ｍｍ３、約５００ｍｍ３から約１ｃｍ３、約７５０ｍｍ３から約１．２５ｃｍ３、約１ｃｍ３から約１．５ｃｍ３、約１．２５ｃｍ３から約１．７５ｃｍ３、約１．５ｃｍ３から約２ｃｍ３、約１．７５ｃｍ３から約２．５ｃｍ３、約２ｃｍ３から約３ｃｍ３、約２．５ｃｍ３から約４ｃｍ３、又は、約３ｃｍ３から約５ｃｍ３の範囲である容量を呈することもできることに留意されたい。
【0082】
いくつかの実施例では、本明細書で開示されるノズルがノズル組立体の全体を形成することができる。例えば、図１３が、実施例による、ノズル１３００を有して基部を有さないノズル組立体１３３２の断面概略図である。ノズル１３００がノズル組立体１３３２の全体（又は、大部分又は実質的に全体）を形成することを理由として、ノズル１３００の熱伝導性が印刷材料の加熱を制御することができる。このような構成では、ノズル１３００が、限定しないが、１つ又は複数の超硬材料を含むことができる。一実施例では、ノズル１３００がＰＣＤ又はＰｃＢＮから形成される場合、このような材料の高い熱伝導性が、ノズル１３００の少なくとも一部分を実質的に等しい温度まで加熱するようにすることができる（例えば、ノズル１３００内の任意の温度勾配が、１℃未満、２℃未満、又は５℃未満であってよい）。超硬材料（例えば、ＰＣＤ、シリコン、カーバイド、又はＰｃＢＮ）が製造サイズの制限を有する可能性があることに留意されたい。したがって、ノズル１３００の容量及び寸法は、超硬材料の製造サイズの制限によって制限される可能性がある。したがって、いくつかの実施例では、ノズル１３００は、ノズル１３００を形成するように、複数の超硬本体（例えば、ＰＣＤ及び／又はＰｃＢＮの本体）を一体にろう付けするか、冶金学的に接着するか、又は他のかたちで取り付けることにより、形成され得、それによりノズル１３００が、特定の超硬材料の製造制限より大きい容量又は寸法のうちの少なくとも一方を呈することが可能となる。
【0083】
既に考察したように、本明細書で開示されるノズルのうちの任意のノズルがＰＣＤから形成され得る。図１４が、実施例による、ＰＣＤからノズル１４００を作製するための方法の実施例の概略図である。ノズル１４００が本明細書で開示されるノズルのうちの任意のノズルであり得ることに留意されたい。図１４を参照すると、集団のダイヤモンド粒子１４６０が提供される。ダイヤモンド粒子１４６０が、約４０μｍ以下、約３０μｍ以下、約２０μｍ以下、約１０μｍから約１８μｍ、又は約１５μｍから約１８μｍなどの、約５０μｍ以下の平均粒径を呈することができる。いくつかの実施例では、ダイヤモンド粒子１４６０の平均粒径が、約２μｍから約５μｍ又はサブミクロンなどの、約１０μｍ以下であってよい。ダイヤモンド粒子１４６０の平均粒径は、それにより形成されるノズルの容積減少を最小にするように選定され得る。例えば、ノズルの導管を通って流れる印刷材料によりダイヤモンド砥粒の一部が外れる可能性があり、それによりノズルの容積減少（つまり、摩耗）が生じることが分かっている。容積減少を最小にするために、ダイヤモンド粒子１４６０が、１つの又はいくつかのダイヤモンド砥粒が外れることでノズルのボリュームに対して無視できる程度の影響しか与えないようにするために、４０μｍ未満の平均粒径を呈するように選定され得る。しかし、ダイヤモンド粒子１４６０の平均粒径を縮小することが容積減少をさらに制限することができ、したがって、ダイヤモンド粒子１４６０が、２０μｍ未満又は１０μｍ未満などの、有意に４０μｍ未満である平均粒径を呈するように選定され得る、ことに留意されたい。
【0084】
実施例では、ダイヤモンド粒子１４６０が、比較的大きいサイズ及び少なくとも１つの比較的小さいサイズを含むことができる。本明細書で使用される場合の「比較的大きい」及び「比較的小さい」は、少なくとも２倍で異なる粒径（例えば、３０μｍ及び１５μｍ）を意味する（任意の適切な方法による）。種々の実施例によると、集団のダイヤモンド粒子１４６０が比較的大きいサイズ（例えば、３０μｍ、２０μｍ、１５μｍ、１２μｍ、１０μｍ、８μｍ）を呈する部分、及び、少なくとも１つの比較的小さいサイズ（例えば、６μｍ、５μｍ、４μｍ、３μｍ、２μｍ、１μｍ、０．５μｍ、０．５μｍ未満、０．１μｍ、０．１μｍ未満）を呈する別の部分を含むことができる。一実施例では、集団のダイヤモンド粒子１４６０が、約１０μｍから約４０μｍの間の比較的大きいサイズを呈する部分、及び、約１μｍから約４μｍの間の比較的小さいサイズを呈する別の部分を含むことができる。いくつかの実施例では、集団のダイヤモンド粒子１４６０が、限定しないが、３つ以上の異なるサイズ（例えば、１つのサイズが比較的大きいサイズであり、２つ以上のサイズが比較的小さいサイズである）を含むことができる。焼結後（ａｓ－ｓｉｎｔｅｒｅｄ）のダイヤモンド砥粒サイズが、粒成長、ダイヤモンド粒子破砕（ｄｉａｍｏｎｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ）、などの様々な異なる物理的プロセスのために、別の炭素源から提供される炭素（例えば、金属溶媒触媒中の溶解炭素）のために、又は上記の組み合わせのために、焼結前の集団のダイヤモンド粒子の平均粒径とは異なる可能性があることに留意されたい。
【0085】
集団のダイヤモンド粒子１４６０が、組立体１４６６を形成するためにサブストレート１４６４の界面１４６２に隣接するように配置される。サブストレート１４６４が、限定しないが、鉄、ニッケル、コバルト、又はその合金と接合された、炭化タングステン、炭化チタン、炭化クロム、炭化ニオブ、炭化タンタル、炭化バナジウム、或いは、その組み合わせなどの、接合炭化物を含むことができる。例えば、一実施例では、サブストレート１４６４がコバルト接合炭化タングステンを含む。サブストレート１４６４が、限定しないが、概略円筒形構成又は別の１４６２構成であってよい。図１４が実質的に平坦であるサブストレート１４６４の界面１４６２を示すが、界面１４６２は、溝付き界面、山付き界面、又は他の非平坦界面などの、選択された非平坦トポグラフィを呈することもできる。
【0086】
組立体１４６６が、集団のダイヤモンド粒子１４６０を焼結するように構成された触媒をさらに有する。触媒が、集団のダイヤモンド粒子１４６０に隣接して配置される薄いホイル又はプレートとして、集団のダイヤモンド粒子１４６０と混合される特定の形態で提供され得るか、サブストレート１４６４から提供され得るか（例えば、サブストレート１４６４が、金属溶媒触媒を含む接合炭化物のサブストレートである）、或いは、これらの組み合わせとして提供され得る。実施例では、触媒が金属溶媒触媒（例えば、鉄、ニッケル、コバルト、又はその合金）を含む。実施例では、触媒が、アルカリ金属炭酸塩（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫの１つ又は複数の炭酸塩）、１つ又は複数のアルカリ土類金属炭酸塩（例えば、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａの１つ又は複数の炭酸塩）、硫酸塩（例えば、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａの１つ又は複数の硫酸塩）、水酸化物（例えば、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａの１つ又は複数の水酸化物）、リン元素及び／又はその誘導体、塩化物（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、及びＫの１つ又は複数の塩化物）、元素硫黄及び／又はその誘導体、多環芳香族炭化水素（例えば、ナフタレン、アントラセン、ペンタセン、ペレリン、コロネン、又は上記の組み合わせ）及び／又はその誘導体、塩素化炭化水素及び／又はその誘導体、半導体物質（例えば、ゲルマニウム又はゼラニウム合金）、並びに上記の組み合わせ、のうちの１つ又は複数から選択された少なくとも１つの非金属触媒を含む。実例では、触媒が、１つ又は複数の金属溶媒触媒及び１つ又は複数の非金属触媒を含む。
【0087】
集団のダイヤモンド粒子１４６０を効率的に焼結するために、組立体１４６６が、耐熱金属缶、グラファイト構造、パイロフィライト、及び／又は、セル組立体を形成するための他の適切な圧力伝達構造などの、圧力伝達媒体の中に封入され得る。ＰＣＤを製造するのに使用されるための適切なガスケット材料及びセル構造の例が、参照により各々のその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６，３３８，７５４号及び米国特許第８，２３６，０７４号に開示されている。適切な圧力伝達材料の別の例が、南アフリカ共和国のＷｏｎｄｅｒｓｔｏｎｅ Ｌｔｄ．から市販されているパイロフィライトである。
【0088】
圧力伝達媒体及び集団のダイヤモンド粒子１４６０を中に含むセル組立体１４６６が、触媒存在下でダイヤモンド粒子１４６０を一度に焼結するのに、及び、触媒によって占有される間質性領域を画定する接合ダイヤモンド砥粒（ｂｏｎｄｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ ｇｒａｉｎ）を含むＰＣＤテーブル１４６８を形成するのに十分である時間にわたって、少なくとも約１０００℃（例えば、約１１００℃から約２２００℃、又は約１２００℃から約１４５０℃）の温度で、及び、少なくとも約５ＧＰａ（例えば、約７．５ＧＰａから約１５ＧＰａ、少なくとも約８．０ＧＰａ、少なくとも約９．０ＧＰａ、少なくとも約１０．０ＧＰａ、少なくとも約１１．０ＧＰａ、少なくとも約１２．０ＧＰａ、又は少なくとも約１４ＧＰａ）の圧力伝達媒体内での圧力で、超高圧プレスを使用するＨＰＨＴプロセスを受ける。ＨＰＨＴプロセスが、ＨＰＨＴプロセス中、サブストレートに接着したＰＣＤテーブル１４６８を有するＰＣＤコンパクト１４７０を形成することができ、触媒が液化することができ、触媒がダイヤモンド粒子１４６０の外側に配設される場合には触媒が集団のダイヤモンド粒子１４６０に浸入することができる。触媒が集団のダイヤモンド粒子１４６０の隣接するダイヤモンド粒子の間での成長を促進し、それにより、接合ダイヤモンド砥粒の間に間質的に配設された浸入触媒を有する一塊の接合ダイヤモンド砥粒からなるＰＣＤテーブル１４６８を形成する。例えば、サブストレート１４６４がコバルト接合炭化タングステンのサブストレートである場合、サブストレート１４６４からのコバルトが液化されて集団のダイヤモンド粒子１４６０に浸入することができ、ＰＣＤテーブル１４６８の形成に触媒作用を及ぼす。
【0089】
本明細書で開示されるＨＰＨＴプロセスで採用される圧力値は、セル組立体１４６６の外側部分には圧力を加えずに、超高圧プレスを使用する圧力の適用での室温（例えば、約２５℃）における圧力伝達媒体の中の圧力を意味する。焼結温度での圧力伝達媒体の中の実際の圧力はわずかに高い可能性がある。超高圧プレスは、ＰｂＴｅ、タリウム、バリウム、又はビスマスなどの、既知の圧力で構造を変化させる少なくとも１つの較正物質を圧力伝達媒体内に埋め込むことにより、室温で較正され得る。さらに、任意選択で、その相変化のために少なくとも１つの較正物質の両端で抵抗値の変化が測定され得る。例えば、ＰｂＴｅは室温において約６．０ＧＰａで相変化を呈し、ビスマスは室温において約７．７ＧＰａで相変化を呈する。適切な圧力較正手法の例が、Ｇ．Ｒｏｕｓｓｅ、Ｓ．Ｋｌｏｔｚ、Ａ．Ｍ．Ｓａｉｔｔａ、Ｊ．Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ－Ｃａｒｖａｊａｌ、Ｍ．Ｉ．ＭｃＭａｈｏｎ、Ｂ．Ｃｏｕｚｉｎｅ、及びＭ．Ｍｅｚｏｕａｒ、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｐｈａｓｅ ｏｆ ＰｂＴｅ ａｔ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ」、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ：Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｈｙｓｉｃｓ、７１、２２４１１６（２００５年）、並びに、Ｄ．Ｌ．Ｄｅｃｋｅｒ、Ｗ．Ａ．Ｂａｓｓｅｔｔ、Ｌ．Ｍｅｒｒｉｌｌ、Ｈ．Ｔ．Ｈａｌｌ、及びＪ．Ｄ．Ｂａｒｎｅｔｔ、「Ｈｉｇｈ－Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ： Ａ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ」、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｆ．Ｄａｔａ、１、３（１９７２年）に開示されている。
【0090】
他の実施例では、実施例によるＰＣＤテーブル１４６８が、ＨＰＨＴ焼結プロセスを使用して別個に形成され得、その後で、限定しないが、ろう付け、別個のＨＰＨＴ接着プロセスを使用すること、又は任意適切な他の接合手法により、サブストレート１４６４の界面１４６２に接着され得る。別の実施例では、サブストレート１４６４が、別個に形成されたＰＣＤテーブル１４６８の上での化学蒸着を介してバインダーレスカーバイド（例えば、炭化タングステン）を付着させることにより、形成され得る。
【0091】
本明細書で開示される実施例のうちの任意の実施例で、触媒（例えば、金属溶媒触媒）の実質的にすべて又は選択される一部がＰＣＤテーブル１４６８から除去され得る（例えば、洗脱を介して）。実施例では、ＰＣＤテーブル１４６８の中の金属溶媒触媒が少なくとも１つの外側作業面（例えば、ＰＣＤテーブル１４６８の作業面及び／又は側壁作業面）から選択される深さまでにおいて除去され得、その結果、間質性領域の一部分のみが金属溶媒触媒によって占有される。例えば、金属溶媒触媒の実質的にすべて又は選択される一部が、作業面から選択される深さまでにおいて、ＰＣＤコンパクト１４７０内のこのようにして形成されたＰＣＤテーブル１４６８から除去され得る。ＰＣＤテーブル１４６８から触媒を洗脱することにより、ＰＣＤテーブル１４６８から形成されたノズル１４００の熱的安定性を向上させることができる。例えば、ＰＣＤテーブル１４６８から触媒を洗脱することにより、ＰＣＤテーブルを基部にろう付けすることが可能となり得、及び／又は、実質的に熱劣化なしでＰＣＤテーブルを約７００℃の温度又は７００℃を超える温度まで加熱することが可能となり得る。いくつかの実施例では、触媒がＰＣＤテーブル１４６８から洗脱されない可能性がある。いくつかの実施例では、触媒がＰＣＤテーブルの一部分のみから洗脱され得、それによりＰＣＤテーブルから形成されるノズル１４００の熱的安定性を向上させることができる。
【0092】
別の実施例では、ＰＣＤテーブル１４６８が、第１のＨＰＨＴプロセスにおいて開示された実施例のうちの任意の実施例に従って作製され得、接合ダイヤモンド砥粒の間の間質性領域から金属溶媒触媒の実質的にすべてを除去するために洗脱を施され、次いで、第２のＨＰＨＴプロセスにおいてサブストレートに接着され得る。第２のＨＰＨＴプロセスでは、例えば接合炭化物のサブストレートなどからの溶浸材が、金属溶媒触媒を取り除いたところである間質性領域の中に浸入することができる。例えば、溶浸材は、コバルト接合炭化タングステンのサブストレートから流れるコバルトであってよい。一実施例では、第１及び／又は第２のＨＰＨＴプロセスが少なくとも約７．５ＧＰａの圧力で実施され得る。一実施例では、溶浸材が、第２のＨＰＨＴプロセスの後で行われる第２の酸洗脱プロセスを使用して、浸入したところのＰＣＤテーブル１４６８から洗脱され得る。
【0093】
実施例では、ＰＣＤテーブル１４６８がバインダーレスＰＣＤテーブルであってよい。バインダーレスＰＣＤテーブルは、触媒などの添加物を有するか又は有さない集団のダイヤモンド粒子をプレス加工することによって形成され得る。ダイヤモンド粒子は、金属溶媒触媒を一切存在させずにプレス加工される。例えば、集団のダイヤモンド粒子はコバルト接合炭化タングステンのサブストレートの上に配設されない可能性がある。バインダーレスＰＣＤテーブルは、本明細書で開示される圧力及び温度のうちの任意の圧力及び温度を使用してプレス加工され得る。
【0094】
実施例では、示されるように、サブストレート１４６４がＰＣＤテーブル１４６８から除去され得るか又は他のかたちで脱着され得る。例えば、サブストレート１４６４は、サブストレート１４６４を研削するか又はサブストレート１４６４を酸で溶解させることにより、ＰＣＤテーブル１４６８から除去され得る。示されない実施例では、サブストレート１４６４の少なくとも一部分がＰＣＤテーブル１４６８から除去されなくてよいか又は他のかたちで脱着されなくてよい。このような実施例では、サブストレート１４６４が、ＰＣＤテーブル１４６８から形成されたノズルの一部を形成することができる。
【0095】
ＰＣＤテーブル１４６８及び任意選択のサブストレート１４６４の一部分が１つ又は複数のノズル１４００を形成するために除去され得る。例えば、ＰＣＤテーブル１４６８及び任意選択のサブストレート１４６４の一部分が、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個の、又は２０個より多いノズル１４００を形成するために、（例えば、レーザー・アブレーションを介して）除去され得る。ＰＣＤテーブル１４６８及び任意選択のサブストレート１４６４から形成されるノズル１４００の数は、ＰＣＤテーブル１４６８のサイズ（例えば、最大横寸法、厚さ、及び容積）、ＰＣＤテーブル１４６８の形状、サブストレート１４６４によりノズル１４００の一部を形成するか否か、ノズル１４００のサイズ、及びノズル１４００の形状、に基づいて決定され得る。ＰＣＤテーブル１４６８及び任意選択のサブストレート１４６４から形成されるノズル１４００は、限定しないが、本明細書で開示されるノズルの１つ又は複数の構造部の任意の構造部と等しいか又は実質的に同様である１つ又は複数の構造部を有することができる。
【0096】
実施例では、ＰＣＤテーブル１４６８及び任意選択のサブストレート１４６４のこれらの一部分がレーザーを使用して除去され得る。このような実施例では、レーザーが、ＰＣＤテーブル１４６８及び任意選択のサブストレート１４６４の１つ又は複数の表面に向かって複数のレーザーパルスを放射することができる。レーザーパルスは、１つ又は複数の層においてＰＣＤテーブル１４６８を除去するように選定され得る。このレーザー・アブレーション・プロセスは以下のうちの少なくとも１つを達成することができる：ＰＣＤテーブル１４６８から複数のノズル１４００を形成すること（例えば、同時に又は実質的に同時に）、外側構造部（例えば、頂面、底面、側面など）を形成すること、ノズル１４００の内部構造部（例えば、導管）を形成すること、又は、ノズル１４００の表面を研磨すること。ＰＣＤテーブル１４６８の一部分を除去するのに使用され得るレージング方法の例が、参照によりその開示の全体が本明細書に組み込まれている２０１８年１月１０日に出願した米国特許出願第１６／０８４，４６９号に開示されている。
【0097】
実施例では、ＰＣＤテーブル１４６８及び任意選択のサブストレート１４６４のこれらの一部分が、研削、ラッピング、放電加工（例えば、ワイヤ放電加工）、又は、任意の他の機械加工手法、のうちの１つ又は複数を使用して除去され得る。レージングとは異なり、研削、ラッピング、及び放電加工などのいくつかの機械加工手法は、ダイヤモンドの硬さにより高い耐摩耗性（ｈｉｇｈ ｗｅａｒ）を呈すること、ノズル１４００のすべての一体に形成することが不可能であること（例えば、単一のプロセスで）、ノズル１４００の外部構造部及び内部構造部の両方を形成することは不可能であること、又は、ノズル１４００の表面を研磨することが不可能であること、のうちの少なく１つの可能性がある。実施例では、ＰＣＤテーブル１４６８及び任意選択のサブストレート１４６４のこれらの一部分が、レージングを使用して、及び、研削、ラッピング、放電加工、又は任意の他の機械加工手法、のうちの１つ又は複数を使用して、除去され得る。
【0098】
既に考察したように、本明細書で開示されるノズルが、ＰＣＤの代わりに又はＰＣＤに加えて、ＰｃＢＮから少なくとも部分的に形成され得る。より一般的には、本明細書で開示されるノズルが、限定しないが、１つ又は複数の超硬材料（例えば、ＰＣＤ、ＰＣＢＮ、シリコンカーバイド、又は炭化タングステンの硬さを超える硬さを有する任意の材料）を含むことができる。例えば、ノズルが、ＰＣＤの硬さ及び熱伝導性と同等であるＰｃＢＮの硬さ及び熱伝導性のために、ＰｃＢＮから少なくとも部分的に形成されてもよい。ＰｃＢＮから形成されるノズルはノズルの摩耗を低減することができ、ノズルの寿命を延ばすことができ、摩耗性印刷材料と共にノズルを使用するのを可能にすることができ、ノズルを使用して形成された印刷材料のコンシステンシーを向上させることができる。ＰｃＢＮはＰＣＤより高い熱的安定性を呈することができ、それにより、ノズルがＰＣＤを含む場合よりも高い温度まで、ＰｃＢＮから形成されたノズルを加熱することが可能となる。例えば、ＰＣＤは、ＰＣＤが金属溶媒触媒を含む場合に７００℃を超える温度まで加熱されるときに熱劣化を呈する可能性があり、ＰｃＢＮは、実質的に劣化することなく７００℃を超える温度まで加熱され得る。
【0099】
実施例では、ノズルのすべてがＰｃＢＮから形成され得る。ノズルのすべてをＰｃＢＮから形成することによりノズルの製造をより容易なものとすることができる。その理由は、ＰｃＢＮを別の材料に取り付けること及びノズルの摩耗特性を改善することの必要性がないからである。別の実施例では、ノズルの一部分のみがＰｃＢＮから形成される。ノズルの一部分のみをＰｃＢＮから形成することによりノズルの成形及び機械加工をより容易なものとすることができる。その理由は、ノズルの他の材料がＰｃＢＮより低い硬さを有する可能性があるからである。しかし、ノズルの一部分のみをＰｃＢＮから形成することは、ＰｃＢＮを別の材料に接着することが必要となる可能性があり、それによりノズルの製造の複雑さが増す。さらに、ノズルの一部分がＰｃＢＮより低い硬さの材料から形成されるという事実により、このより低い硬さの材料から形成されるノズルの部分の摩耗が増大する可能性があり、それによりノズルの寿命が短くなる。実例では、ノズルの一部分のみがＰｃＢＮを含む場合、導管面１１０の少なくとも一部分、また特には、導管面１１０のこの一部分及びオリフィス１１４に隣接するノズルの任意の他の内部表面がＰｃＢＮによって画定され得る。このような実例では、ＰｃＢＮがより低い硬さの材料と比較してオリフィス１１４の摩耗を低減し、それにより、ノズルの全体をより低い硬さの材料から形成する場合と比較して、ノズルから計量分配される印刷材料のコンシステンシーを維持することができる。
【0100】
ＰｃＢＮは、約１０００℃から約１４５０℃の温度及び約５ＧＰａから約１４ＧＰａの圧力などの、上で考察したものと同じ温度及び圧力のうちの任意の温度及び圧力で窒化ホウ素を加熱することによって形成され得る。ＰｃＢＮのための触媒は、例えば、アルカリ金属、アンチモン、鉛、錫、リチウム、マグネシウム、及び窒化物を含む。ＰｃＢＮを形成した後、ＰＣＤに関連して上で考察したものと同じ手法を使用して、１つ又は複数のノズルがそこから形成され得る。例えば、ノズルが、レージング、研削、ラッピング、放電加工、又は任意適切な他の機械加工手法によって形成され得る。
【0101】
本明細書では種々の態様及び実施例が開示されるが、他の態様及び実施例も企図される。本明細書で開示される種々の態様及び実施例は説明を目的とし、限定的であることを意図されない。
【0102】
程度を示す用語（例えば、「約」、「実質的に」、「概して」など）は、構造的な又は機能的な非有意の変化量を示す。実例では、量を示す用語に程度を示す用語が含まれる場合、この程度を示す用語は、量を示す用語の±１０％、±５％、又は±２％を意味するものとして解釈される。実例では、程度を示す用語が形状を修飾するのに使用される場合、この程度を示す用語は、この程度を示す用語によって修飾される形状が開示される形状の外観を有することを示している。例えば、程度を示す用語は、形状が、鋭利な角度の代わりに曲線の角部を有することができ、直線の縁部の代わりに湾曲している縁部を有することができ、そこから延在する１つ又は複数の突出部を有することができ、縦長であり、開示される形状と等しい、などを示すのに使用され得る。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【国際調査報告】