特表 2022-541515 通気された印刷ヘッド

(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】2022-09-26

(54)【発明の名称】通気された印刷ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20220915BHJP

   B41J 2/065 20060101ALI20220915BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 501

B41J2/065

B41J2/14 611

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022502904

(86)(22)【出願日】2020-06-22

(85)【翻訳文提出日】2022-03-14

(86)【国際出願番号】 EP2020067327

(87)【国際公開番号】W WO2021008817

(87)【国際公開日】2021-01-21

(31)【優先権主張番号】PCT/EP2019/069212

(32)【優先日】2019-07-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522019524

【氏名又は名称】スクロナ アクチェンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(74)【代理人】

【識別番号】100126848

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 昭雄

(72)【発明者】

【氏名】パトリック ガリカー

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AF21

2C057AG01

2C057AG15

2C057AG29

2C057AG84

2C057AG93

2C057BD05

2C057BD12

2C057DB01

(57)【要約】

印刷ヘッドは、ターゲット（４）にインクを印刷するための複数のノズル（６）を備えたノズル層（２４）を具備する。それは、ノズル（６）とターゲット（４）との間の領域（１８）にガスを供給するための吹き出し開口（１４）を具備する、通気開口（１４、１６）、並びにガスをこの領域（１８）から離れるように供給するための吸引開口（１６）を更に具備する。これにより、印刷工程をより良好に制御するために、領域（１８）において所望の雰囲気を維持することを可能にする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上にインクを堆積するための印刷ヘッドであって、この印刷ヘッドが、ノズル層（２４）を具備しており、
前記ノズル層（２４）が、
ａ）複数のノズル（６）と、
ｂ）前記ノズル層（２４）を通じて伸びる、複数の通気開口（１４、１６）と、を具備する、印刷ヘッド。

【請求項2】

前記通気開口（１４、１６）は、前記ノズル（６）に隣接する領域（１８）から離れたところにガスを供給するための吸引開口（１６）と、ガスを前記領域（１８）に向かって供給するための吹き出し開口（１４）と、を具備する、請求項１に記載の印刷ヘッド。

【請求項3】

ノズル（６）の配列と、
前記配列内の各ノズル（６）について、少なくとも１つの通気開口（１４、１６）、特にノズル毎に正確に１つの通気開口（１４、１６）と、を具備する、請求項１又は２に記載の印刷ヘッド。

【請求項4】

前記配列内の各ノズル（６）について、少なくとも２つ、特にノズル毎に正確に２つの通気開口（１４、１６）を具備する、請求項３に記載の印刷ヘッド。

【請求項5】

前記配列は、複数の同一のユニットセル（２８）を有しており、各ユニットセル（２８）が、少なくとも１つのノズル（６）と、前記通気開口（１４、１６）の同じ配置と、を具備する、請求項３又は４に記載の印刷ヘッド。

【請求項6】

各ユニットセル（２８）は、吹き出し開口（１４）の少なくとも一部と、吸引開口（１６）の少なくとも一部と、を具備する、請求項２及び５に記載の印刷ヘッド。

【請求項7】

各ユニットセル（２８）は、１つの吹き出し開口（１４）と、１つの吸引開口（１６）と、前記吹き出し開口（１４）と前記吸引開口（１６）との間に、特に前記吹き出し開口（１４）と前記吸引開口（１６）との間の中心に、配置された１つのノズル（６）と、からなる、請求項６に記載の印刷ヘッド。

【請求項8】

各ユニットセル（２８）は、長方形（３２）の縁部の中心において交互に配置された吹き出し開口（１４）の半分２つ及び吸引開口（１６）の半分２つと、前記長方形（３２）の中心にある１つのノズル（６）と、からなり、特に、
前記長方形（３２）は正方形である、請求項６に記載の印刷ヘッド。

【請求項9】

各ユニットセル（２８）は、第１の長方形（３４）の角部にある４つの４分の１の吸引開口（１６）と、前記第１の長方形（３４）の縁部の中央にある４つの半分の吹き出し開口（１４）と、前記第１の長方形（３４）の中心にある１つの吸引開口（１６）と、第２の長方形（３６）の角部にある４つのノズル（６）と、からなり、
前記第１と第２の長方形（３４、３６）は、平行な縁部を有していて且つ同心であり、前記第１の長方形（３４）は、前記第２の長方形（３６）の２倍の直径を有しており、そして特には、前記長方形（３４、３６）は正方形である、請求項６に記載の印刷ヘッド。

【請求項10】

前記通気開口（１４、１６）に接続する通気ダクト（５８ａ、５８ｂ、５８ｃ）を具備する、請求項１から９のうちいずれか一項に記載の印刷ヘッド。

【請求項11】

前記通気ダクト（５８ａ、５８ｂ、５８ｃ）は、相互接続ダクト（５８ｂ、５８ｃ）を具備しており、各相互接続ダクト（５８ｂ、５８ｃ）が、複数の前記通気開口（１４、１６）を相互に接続しており、そして特には、前記相互接続ダクト（５８ｂ、５８ｃ）は、水平に伸びる、請求項１０に記載の印刷ヘッド。

【請求項12】

前記吹き出し開口（１４）を相互に接続する相互接続ダクトの第１のセット（５８ｂ）と、吸引開口（１６）を相互に接続する相互接続ダクトの第２のセット（５８ｃ）と、を具備する、請求項２及び１１に記載の印刷ヘッド。

【請求項13】

前記通気ダクト（５８ａ、５８ｂ、５８ｃ）の少なくとも一部を通過して伸びる、導電性ビアを具備する、請求項１０から１２のうちいずれか一項に記載の印刷ヘッド。

【請求項14】

前記ノズル層（２４）は、単一の一体型の主要部である、請求項１から１３のうちいずれか一項に記載の印刷ヘッド。

【請求項15】

前記印刷ヘッドは、各ノズル（６）において少なくとも１つのノズル電極（４４）を具備する、電気流体力学的印刷ヘッドである、請求項１から１４のうちいずれか一項に記載の印刷ヘッド。

【請求項16】

作動可能なノズル（６）と通気開口（１４、１６）とを備えた、コア領域（７４）と、前記コア領域（７４）を囲む通気開口（１４'、１６'）の最も外側の列と、を具備する前記印刷ヘッドにおいて、
前記印刷ヘッドは、前記コア領域（７４）の前記通気開口（１４、１６）を介して、に比べて、前記最も外側の列の前記通気開口（１４'、１６'）の少なくとも幾つかを通じて、より少ないガス流量を生成するように適合されて構成される、請求項１から１５のうちいずれか一項に記載の印刷ヘッド。

【請求項17】

作動可能なノズル（６）と通気開口（１４、１６）とを備えたコア領域（７４）と、
通気開口（１４、１６）を備えるが作動可能なノズル（６）を備えない縁部領域（７６）と、
前記コア領域（７４）と前記縁部領域（７６）との間において伸びる境界（７２）と、を具備する前記印刷ヘッドにおいて、
前記境界（７２）から前記縁部領域（７６）の最も外側の通気開口（１４、１６）までの距離（Ｗ）は、前記境界（７２）に垂直な方向に沿った前記コア領域（７４）における平均ノズル間距離（Ｄ）の少なくとも２倍、特には少なくとも５倍である、請求項１から１６のうちいずれか一項に記載の印刷ヘッド。

【請求項18】

請求項１から１７のいずれか一項に記載の印刷ヘッド（２）を具備する、印刷システム。

【請求項19】

ターゲット保持器（８）と、
前記印刷ヘッド（２）及び／又は前記ターゲット保持器（８）を加熱又は冷却するための、少なくとも１つの温度制御装置（１０）と、を具備する、請求項１８に記載の印刷システム。

【請求項20】

前記印刷ヘッドを冷却するための印刷ヘッド温度制御装置（１０）及び／又は、前記ターゲット保持器（８）を加熱するためのターゲット温度制御装置（１２）、を具備する、請求項１９に記載の印刷システム。

【請求項21】

前記印刷ヘッド（２）に接続する、インク循環ポンプ（１３）を更に具備する、請求項１８から２０のうちいずれか一項に記載の印刷システム。

【請求項22】

前記通気開口（１４、１６）及び／又はガスの流れを制御するための弁（２０ｂ、２２ｂ）を通過するガスの質量流量を調節するための少なくとも１つの質量流コントローラ（２０ａ）を具備する、請求項１８から２１のうちいずれか一項に記載の印刷システム。

【請求項23】

ターゲットに関係する、加速電極を更に具備する、前記印刷システムにおいて、
前記加速電極は、前記ターゲット（４）に向かって任意のノズルから噴射された液滴を加速するために、前記ターゲットと前記印刷ヘッド（２）との間において均一な電界を生成するためのものである、請求項１８から２２のうちいずれか一項に記載の印刷システム。

【請求項24】

請求項１から１７のいずれか一項に記載の前記印刷ヘッドを動作させるための方法であって、
前記ノズル（６）を用いてターゲット（４）にインクを印刷するステップと、
前記通気開口（１４、１６）を通じてガスを運ぶステップと、を具備する、方法。

【請求項25】

前記通気開口（１４、１６）の幾つかは、吹き出し開口（１４）であり、別の前記通気開口（１４、１６）は、吸引開口（１６）である、前記方法であって、この方法が、
前記ノズル（６）における領域（１８）から離れたところに前記吸引開口（１６）を通じてガスを供給するステップと、
前記吹き出し開口（１４）を通じて前記領域（１８）にガスを供給するステップと、を具備する方法において、
特に、ガスは、前記領域（１８）から離れたところに供給されると共に、同時に前記領域（１８）に供給される、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

前記吹き出し開口（１４）を通じて前記領域（１８）内に運ばれるガスの流量は、前記領域（１８）から前記吸引開口（１６）を通じて運ばれるガスの流量に等しい、請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

前記印刷ヘッドのノズル電極（４４）からの電界は、印刷中に前記ノズル（６）から前記インクを噴射するように使用される、請求項２４又は２５に記載の方法。

【請求項28】

前記印刷ヘッド（２）及び前記ターゲット（４）の内の少なくとも１つの温度を制御するステップを具備する、請求項２４から２７のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項29】

前記ターゲット（４）を前記印刷ヘッド（２）よりも高い温度に維持するステップであって、特に、前記ターゲット（４）と前記印刷ヘッド（２）との間の温度差が、少なくとも１０℃、特には少なくとも３０℃で維持するステップ、を具備する、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

前記ターゲット（４）を、特には少なくとも８０℃に加熱するステップを具備する、請求項２４から２９のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項31】

前記印刷ヘッド（２）の少なくとも１つの入口（２１）を通じて、前記印刷ヘッド（２）の複数の吹き出し開口（１４）にガスを供給するステップであって、前記少なくとも１つの入口（２１）と前記吹き出し開口（１４）との間の前記ガスの流動抵抗が、全ての前記吹き出し開口（１４）について２５％未満、特には５％未満で変化するステップと、
前記印刷ヘッドの吸引開口（１６）から、前記印刷ヘッド（２）の少なくとも１つの出口（２３）を通じてガスを供給するステップであって、前記吸引開口（１６）と前記少なくとも１つの出口（２３）との間の前記ガスの流動抵抗は、全ての前記吸引開口（１６）について、２５％未満、特には５％未満で変化するステップと、の内の少なくとも１つを具備する、請求項のうちいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板上にインクを堆積させるための印刷ヘッドに関する。本発明はまた、その様な印刷ヘッドを備えた印刷システム、及びその様な印刷ヘッドを動作させるための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、複数のノズルを具備するノズル層を有する、電気流体力学的印刷ヘッドを開示する。特許文献１に開示の発明は、ノズルが一方の側に配置されていて更に供給導管がもう一方の側の供給層を介して伸びる、構造に基づく。
ノズル電極は、インクがノズルからターゲットに向かって加速されるように使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１８／００９２２３号

【特許文献2】国際公開公報２０１６／１６９９５６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明により解決されるべき問題は、印刷品質が改善された上記のタイプの印刷ヘッドを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この問題は、請求項１に記載の印刷ヘッドにより解決される。従って、印刷ヘッドは、ノズル層を具備する。このノズル層は、少なくとも次の部分を順に具備する。
ａ）複数のノズル。これらのノズルは、インクをターゲットに噴射するように構成される。インクは、印刷可能な任意の液体であってもよい。
ｂ）ノズル層を介して伸びる複数の通気開口。

【0006】

通気開口は、印刷ヘッドとターゲットとの間の領域にガスを供給すること、及び／又はガスを該領域から運び去ることを可能にする。従って、印刷が行われる空間内のガスの組成を制御又は少なくとも変更することが可能になり、これにより、印刷処理工程を制御するための豊富な選択肢が提供される。これらの選択肢の幾つかは、以下に説明される。

【0007】

通気開口は、少なくとも２つのタイプの開口を具備することが有利である。第１のタイプは、ノズルに隣接する領域から離れたところにガスを供給するための吸引開口として設計される。第２のタイプは、ガスを該領域に向かって供給するための吹き出し開口として設計される。

【0008】

本発明は、目詰まりの問題に起因する悪影響を減少しつつ、改善された印刷品質を提供する。特には、平坦なマルチ（多数）ノズル印刷ヘッドにおいて多くのノズルを使用することにより、印刷ヘッドとその上に印刷されるターゲットとの間の領域において蒸発した液体が蓄積する結果を生じ得る。この問題は、印刷解像度が、１０μｍ未満、潜在的可能性として１μｍ未満の解像度にさえにもなり得る、特許文献１に開示されるような電気流体力学的マルチノズル印刷ヘッドにおいて特に顕著である。更に、その様な印刷ヘッドは、例えば、特許文献２に開示されるように、大きいノズルアレイに配置された数百万のノズルの使用を潜在的に可能にする。従来のインクジェット印刷ヘッドとは異なり、ノズルは、極めてより多数であり且つ両方の主配列軸線に沿って大部分がほぼ同じ寸法の長方形である配列の中に、配置される場合がある。

【0009】

比較すると、ほとんどのインクジェット印刷ヘッドは通常、ノズルが狭い長方形又は傾斜した長方形の区域内に配置されるように構築されており、そこでは高速の動きは、本質的に該長方形の区域の狭い寸法の方向において行われる。その様な動きの間に、画素位置は一般的に、単一又は非常に少数の液滴を得る。動きは一般的に、ターゲットの幅又は長さ全体を走査するので、単一の液滴の頂部上にある印刷ヘッドの滞留時間は非常に短く、従って、ターゲットの頂部上に印刷ヘッドがない間に、印刷された液滴は乾燥できる。印刷ヘッドは、一旦以前に印刷された液滴が完全に乾燥してしまうと、２回目の印刷サイクルのためだけに戻る場合がある。

【0010】

電気流体力学的印刷ヘッドを使用する場合において、高印刷解像度のために、移動速度は、インクジェット印刷ヘッドに使用される速度よりも小さいことが好ましい。更に、潜在的に全ての移動方向における印刷ヘッドの比較的大きな伸長部分は、ターゲット上の任意の同じくらいに広い範囲の上の印刷ヘッドの滞留時間が、印刷処理能力と比較して長いことを意味する。従って、印刷ヘッドは、単一の液滴が乾燥に必要とするであろう時間よりも、はるかにより長い時間の間、ターゲット上の所与の位置を覆っている場合がある。従って、ターゲット上へのノズルの印刷出力と同様に、印刷ヘッド及び液体で満たされた多数のノズルの存在は、堆積した液体の乾燥挙動に強く影響し得る。印刷ヘッドとターゲットとの間の距離が印刷ヘッドの横方向の寸法よりもはるかに小さいとすると、この状況は一般的に、印刷ヘッドとターゲットの間の雰囲気を蒸発した液体で飽和させることになる。これにより、縁部領域において蒸発した液体濃度が印刷ヘッドの中心位置よりも低くなるという事実により、液体の蒸発の妨げ、又は少なくとも不均一な蒸発を結果的に生じ得る。どちらの問題も、印刷の処理能力と均一性とに強く影響する。本発明は、長い滞留時間であっても、印刷ヘッドを動作させることを可能にするための解決策を提供する。

【0011】

前述のように、本発明は、大きな印刷ヘッド、即ち、全ての方向において１ｍｍ、特に１０ｍｍを超える直径を有する、ノズルの配列を有する、印刷ヘッドに特に有用である。

【0012】

印刷ヘッドは、ノズルの配列を具備することが有利である。該配列において、ノズル毎に少なくとも１つの通気開口が存在しており、特にはノズル毎に少なくとも２つの通気開口が存在する。これにより、各ノズルの制御された微小な雰囲気を維持できる。

【0013】

一実施形態において、配列は、複数の同一のユニットセルに分割可能であり、その際、各ユニットセルは、少なくとも１つのノズル及び通気開口の同じ配置を具備する。言い換えれば、ノズルと通気開口（単数又は複数）との相対的な配置は、各ユニットセルにおいて同じである。

【0014】

印刷ヘッドは、電気流体力学印刷ヘッドであることが有利であり、そして各ノズルにおいて少なくとも１つのノズル電極を具備する。ノズル電極は、電気流体力学的にノズルからインクを噴射するように配置できる。

【0015】

印刷ヘッドは、通気開口と少なくとも１つのガス源と少なくとも１つのガス溜めとの間においてガスを輸送するために、通気開口に接続する通気ダクトを更に具備してもよい。

【0016】

印刷ヘッドは、通気ダクトの少なくとも一部を介して伸びる、導電性ビア（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｖｉａｓ）を更に具備してもよく、これにより、ガスの輸送だけでなく電気を流すためにも通気ダクトを使用することを可能にする。

【0017】

本発明はまた、少なくとも以下を具備する、印刷ヘッドを動作させるための方法に関する:
該ノズルを用いてターゲットにインクを印刷し、該通気開口を介してガスを運ぶこと、である。

【0018】

印刷及び搬送が、印刷速度を上げるために、同時に行われることが有利である。

【0019】

前述のように、幾つかの開口は、吹き出し開口であってもよいが、他方で別の開口は、吸引開口であってもよい。この場合において、この方法は、
該吸引開口を介して該ノズルの領域から離れたところにガスを供給し、
該吹き出し開口を介して該領域にガスを供給すること、を具備することが有利である。

【0020】

これにより、ノズルにおいてガスを局所的に交換することを可能にする。ガスの安定した交換を維持するために、ガスは領域から離れて供給され、更に同時に、領域に供給されることが有利である。

【0021】

更に、印刷ヘッドとターゲットとの間に、温度差が導入されることが有利である。この温度差により、ターゲットに付着した液体と、印刷ヘッドのノズル内に含まれる液体と、の間に蒸気圧の差が存在する。この圧力差により、より高圧領域からより低圧領域に向う蒸発した液体の拡散運動を引き起こす。より高い圧力（即ち、より高い温度）領域が、ターゲット上にあり、且つより低い圧力（即ち、より低い温度）領域が印刷ヘッド上にあることが有利である。従って、蒸発した液体を基板から離れて印刷ヘッドに向かって移動させるために、その様な印刷ヘッドは、基板よりも低い温度にあることが有利である。

【0022】

但し、もし蒸発した液体がターゲットから印刷ヘッドに向かって移動する場合には、温度差により、このことは、直ちに、印刷ヘッド表面の雰囲気を過飽和にするので、従って印刷ヘッド上に液体を凝縮させ得る。特に、このことが原因になって、電気流体力学的印刷ヘッドは、完全に機能不能になる場合がある。但し、吹き出しタイプの通気開口から導入されたガスが、基板に事前に印刷された蒸発した液体を溶解させることができれば、凝縮を防止することができる。次に、その様な液体濃縮ガスは、吸引タイプの通気開口を介して除去されてもよい。

【0023】

従って、導入されたガスは、印刷に使用される少なくとも１つの液体の５０％未満の飽和状態であることが有利であり、２０％未満の飽和状態であることがより有利である。温度差及びガスの流れの適切な選択により、最小限の凝縮条件が維持されている場合であるにも係らず、この様にして、印刷ヘッドにおける液体の凝縮は、防止可能である。乾燥した表面上において、液体核、即ち成長中心、の形成に関連する熱力学的エネルギ障壁のために、過飽和条件においてさえも印刷ヘッド上で、凝縮が直ぐに発生しないので、これは実行可能である。比較すると、ノズル内に形成された液体への凝縮は、容易に生じ得る。従って、ノズルは、凝縮による少量の液体を吸収することにより、過飽和な雰囲気を補償することができる。

【0024】

印刷ヘッドの表面をテフロン（登録商標）又は別の撥液性材料で被覆することにより、乾燥部分上の凝縮開始が、更に低減されることが有利である。

【0025】

温度差とガス流量との組み合わせにより、ターゲットから液体を素早く除去することを可能にするので、それにより時間単位当りで、より多くのインクを印刷することを可能にする。

【0026】

ここで、「インク」という言葉は、有利には、液体媒体と堆積されるべき含まれる材料との組み合わせを表す。この材料は、液体中に分散、溶解、又はそうでなければ安定化することができる。インクの印刷及び液体媒体の蒸発において、堆積される材料だけが残る。

【0027】

一般的に、含まれる材料は、所与の寸法の構造、例えば特定の幅及び高さの線、に形成されるために用いられる。もしインクがその様な線に高い体積流量で堆積する場合には、これは、液体の蓄積により線の広がりを生じ得る。結果として、より低い体積流量が、選択されなければならない。体積流量を減少させる代わりに、通気開口の間にガス循環を導入することにより、有利には、且つターゲットにおける温度よりも低い温度を印刷ヘッドに追加的に導くことにより、蒸発速度を増大させてもよい。後者は更に、ノズルとターゲットとにおいて蒸発速度を特に制御することを可能にする。印刷ヘッドにおける蒸発は、ゼロに近いことが有利であり、又は僅かに負でさえもあることが有利であり（つまり、僅かな凝縮が発生する）、それは、ノズル位置におけるインク内の含まれる材料の濃度がほぼ一定のままであることを意味し、それにより、目詰まり又は最初の液滴効果に関連する問題を減少させる。

【0028】

重要なことに、もし各ノズルが少なくとも１つの通気開口に結合されている場合には、全てのノズルは、ガス－溶解液の濃度に関して非常に類似した雰囲気を有する。もし例えば、ガスが、印刷ヘッドの下で、幾つかのノズルにより分離された通気開口の間において、印刷ヘッドの一方の側からもう一方の側に向かって、吹き付けられる場合には、その様なガスは、入った場所に比べて、出る場所において、より高い濃度の液体を有するであろう（ガスが印刷ヘッドの下でその経路に沿って液体を連続的に吸収するためである）。従って、入口点と出口点とにおいて、ノズルの状況は、同じではなく、これにより、異なる乾燥速度と異なる目詰まりの脆弱性とを生じ、不均一な印刷結果を生じ得る。

【0029】

従って、本発明はまた、このタイプの印刷ヘッドと、同様にターゲット保持器と、印刷ヘッド及び／又はターゲット保持器を加熱又は冷却するための少なくとも１つの温度制御装置と、を具備する印刷システムに関する。特に、システムは、印刷ヘッドを冷却するための印刷ヘッド温度制御装置及び／又はターゲット保持器を加熱するためのターゲット温度制御装置を具備する。

【0030】

同様に、本発明の方法は、有利には、印刷ヘッド及びターゲット保持器の内の少なくとも１つの温度を制御するステップを具備してもよい。

【0031】

ターゲットは、有利には、印刷ヘッドよりも高い温度において、特にはターゲットと印刷ヘッドとの間の温度差が少なくとも１０℃、特に少なくとも３０℃で、保持される。

【0032】

また、堆積された材料の原位置における焼き戻しを支援するために、有利には、ターゲットの温度は、例えば、少なくとも８０℃に加熱される。

【0033】

印刷ヘッドは、有利には、電気流体力学印刷ヘッドとして動作すること、即ち、印刷ヘッドのノズル電極による電界が、印刷中にノズルからインクを噴射するように使用される。

【0034】

本発明は、以下の詳細な説明を考慮すると、より良好に理解され、上記のもの以外の目的が明らかになるであろう。この説明は、添付の図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】図１は、印刷ヘッドとターゲットとを備えた印刷機（プリンタ）の概略側面図である。

【図2】図２は、印刷ヘッドの底部から見た、ノズルと通気開口の第１の配置を示す。

【図3】図３は、印刷ヘッドの底部から見た、ノズルと通気開口の第２の配置を示す。

【図4】図４は、印刷ヘッドの底部から見た、ノズルと通気開口の第３の配置を示す。

【図5】図５は、印刷ヘッドの断面図である。

【図6】図６は、図５の線ＶＩ－ＶＩに沿った断面図である。

【図7】図７は、図５の線ＶＩＩ－ＶＩＩに沿った断面図である。

【図8】図８は、図５の線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩに沿った断面図である。

【図9】図９は、印刷ヘッドの底部から見た、ノズルと通気開口の第４の配置を示す。

【図10】図１０は、印刷ヘッドの底部から見た、ノズルと通気開口の第５の配置を示す。

【図11】図１１は、エッジフロー補償を備えた第１の実施形態を示す。

【図12】図１２は、エッジフロー補償を備えた第２の実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0036】

定義：
ノズルと通気口の配列の「ユニットセル（単位小区画）」は、配列の全体的な対称性を有していて且つそこから配列全体を二次元で繰り返すことにより構築できる、ノズルと通気開口との最小のグループである。

【0037】

「の上」、「の下」、「頂部」、「底部」等の用語は、下向きであるノズル噴射方向を有する、印刷ヘッドの底部側に、ノズル層が配置されるように理解されるべきである。
「水平」は、ノズル層の平面に平行な方向を示す。「垂直」は、ノズル層の平面に垂直な方向を示す。

【0038】

一般的な構成：
図１は、本発明の実施形態の一般的な構成を示す。図１は、ターゲット４にインクを印刷するために使用される、印刷ヘッド２を示す。

【0039】

印刷ヘッド２は、例えば特許文献１に記載されるような基本設計を有しており、且つインクを噴射するためのノズル６の配列を具備する。以下の実施形態において、より詳細に説明するように、ノズル６に配置されたノズル電極は、ノズル６からインク液滴を電気流体力学的に噴射するように使用されており、そして加速電極は、ノズルからターゲット４へインクを加速する。

【0040】

ターゲット保持器８は、印刷ヘッド２の下に配置され、例えば、印刷ヘッド２の下の０．１から２ｍｍの距離でターゲット４を保持するように適合される。ターゲット保持器８は、例えば、該加速電極を形成してもよい。

【0041】

この例において、均一な電気が、印刷ヘッド２とターゲット４との２つの平坦な表面の間において生じることができ、均一な電気が、任意のノズル６から印刷ヘッド２の表面に対して垂直な方向において噴射された液滴を、液滴が堆積するターゲット４に向かって加速するように、加速電極は、ターゲット４に関係する。

【0042】

印刷ヘッド２は、印刷ヘッド温度制御装置１０を具備してもよく、及び／又は印刷ヘッド温度制御装置１０に熱的に接続されてもよく、そしてターゲット保持器８は、印刷ヘッド２とターゲット４との間に温度勾配を導入することにより、基板８上においてインクの乾燥を促進するように、ターゲット温度制御装置１２を具備してもよく、及び／又はターゲット温度制御装置１２に熱的に接続してもよい。

【0043】

温度制御装置１０、１２は、抵抗加熱器、又はペルチェ素子を具備してもよく、あるいは、温度制御装置１０、１２を通過する液体を遠隔で加熱又は冷却してもよい。
いずれにせよ、受動的な加熱又は冷却もまた、例えば、印刷ヘッド又はターゲットの何れか、あるいはその両方を室温に戻すように利用してもよい。

【0044】

有利な実施形態において、印刷ヘッド温度制御装置１０は、インク自体を冷却又は加熱するように適合される。例えば、インクは、印刷ヘッド２の外側で冷却又は加熱されて、その後印刷ヘッド２に供給されてもよい。

【0045】

より良好な温度制御のために、印刷される前にインクは、再循環されてもよい。言い換えれば、そして図１に示されるように、印刷システムは、印刷ヘッド２を介してインクを循環させるために印刷ヘッド２に接続する循環ポンプ１３を具備してもよく、その際、有利には、インクは、印刷ヘッド温度制御装置１０により温度制御される。循環するインクの一部は、印刷のためにノズル６に分岐される。

【0046】

加熱及び／又は冷却のための技術の組み合わせもまた、使用されてもよい。例えば、金属の塊、又は窒化アルミニウム等の良好な熱伝導性を有する別の材料の塊が供給層２６に接触している状態で、前記塊を加熱又は冷却するために、ペルチェ素子を使用することができる。同時に、この塊は、インクが通過するものであってもよく、その場合、インクは、供給層２６に入る前に、塊の温度を吸収する。

【0047】

印刷ヘッド温度制御装置１０は、有利には、印刷ヘッド２の温度がターゲット温度制御装置１２によりターゲット４に設定された温度よりも低くなるように、印刷ヘッド２の温度を設定する。この様にして、より高い液体の蒸発速度が、印刷ヘッド２に比べて、ターゲット４において生成される。印刷ヘッド２及びターゲット４の両方の絶対温度は、室温より高くても又は低くてもよいが、他方で依然として、印刷ヘッド２は、比較すると、ターゲット４よりも低い温度であることが理解される。例えば、印刷ヘッド２の温度は、５０℃が選択されてもよいが、他方で、ターゲット４の温度は、１００℃が選択されてもよい。ターゲット４のその様な高温は、液滴衝突時の溶媒の蒸発を促進するだけではなく、更に加えて、ターゲットにおける温度は、原位置における、インク内に含まれる堆積材料のある種の焼結温度を導入するために選択されてもよい。更に、異なる蒸気圧の溶媒に合わせて調整することも、可能である。例えば、より低い沸点の液体は、より高い沸点の液体よりも低い中央温度にて処理してもよい。ここで、中央温度とは、ターゲット４と印刷ヘッド２との間の中間温度を意味する。

【0048】

以下でより詳細に説明するように、印刷ヘッド２は、吹き出し開口１４と吸引開口１６とを具備する、複数の通気開口を具備する。

【0049】

吹き出し開口１４は、ノズル６の下の領域１８にガスを供給するように使用される。吸引開口１６は、領域１８から離れたところにガスを供給するように使用される。

【0050】

ガス源２０は、ポンプ又は圧力貯蔵槽と、任意選択で、印刷ヘッドの入口２１に直列に接続する、質量流コントローラ２０ａと、を具備してもよい。これとは別に又はそれに加えて、ガス溜め２２は、真空ポンプ又は低圧貯蔵槽と、任意選択で、印刷ヘッドの出口２３に直列に接続する、質量流コントローラ２２ａと、を具備してもよい。

【0051】

質量流コントローラは、質量流センサと、圧力調整器と、直列に接続された高速切替ピエゾ弁２０ｂ、２２ｂと、を具備することが有利である。ピエゾ弁は、ガス源から入口へ、又はガス溜めから出口への高速オン（入）／オフ（切）切り替えに使用される。定常状態のガスの流れは、圧力調整器により制御され、質量流量センサをフィードバック装置として使用する。圧力調整器の圧力はまた、過渡特性を改善するように、定常状態の流れのための要件よりも重要視して設定されてもよい。

【0052】

結果的に、ピエゾ弁は、線形比例方式又はパルス幅変調方式において操作され、定常状態の流れを制限及び制御する。圧力調整器は、ハーフブリッジ構成の２つの高速切替ピエゾ弁と圧力センサとを使用して、前述の線形比例方式又はパルス幅変調駆動方式を適用することにより完全に省略できる。

【0053】

ガス流が、ターゲット４におけるインクの印刷流量及び乾燥速度に対して調整されることが有利であるので、印刷ヘッドのオン状態とアイドル（ｉｄｌｅ）状態との間におけるガス流の高速切り替えは，有益である。例えば、印刷の終了において、印刷流量は、急速にゼロになってもよく、その場合において、有利には、ノズルからの液体の蒸発を加速しないために、ガス流量は同様に、ゼロに減少することである。市販の質量流コントローラは、１００ミリ秒のオーダーで正確なガス流制御及び設定時間を可能にする。ピエゾ弁の使用により、１～１０ミリ秒のオーダーの又は１ミリ秒未満でさえも高速切替及び設定時間が、実現される。

【0054】

より一般的に言えば、本発明の印刷システムは、通気開口１４、１６を通過する、及び／又はガスの流れを制御するための弁２０ｂ、２２ｂを通過する、ガスの質量流量を調整する（即ち、所望のレベル（水準）において測定及び維持する）ための少なくとも１つの質量流量コントローラを具備してもよい。

【0055】

印刷ヘッド２は、ノズル６並びにノズル電極を具備する、ノズル層２４と、供給層２６と、を具備する。供給層２６は、ノズルにインクを供給するための供給ダクトと、同様に通気開口１４、１６をそれらのそれぞれのガス源２０及びガス溜め２２に接続する、通気ダクトと、を構成する。

【0056】

ノズルと通気開口の幾何学的形状：
ノズル６及び通気開口１４、１６の配置は、領域１８を通るインクの軌道、並びに基板及びノズルにおけるインクの乾燥挙動に影響を与えることができ、従って、ノズル６及び通気開口１４、１６の配置は、注意して設計される必要がある。

【0057】

図２は、図１に示される設計に対応する、第１の実施形態を示す。ここで、各ノズル６は、１つの吹き出し開口１４と１つの吸引開口１６との間に（即ち、吹き出し開口１４と吸引開口１６との間の接続線上）配置される。ノズル６は、有利には、これらの２つの通気開口１４、１６の間の中央に配置される。

【0058】

図２は、お互いに平行に伸びる、２列のノズル６及び通気開口１４、１６を示す。図２は、ノズル６の配列及び配列の通気開口１４、１６のごく一部のみを示す。

【0059】

図示されるように、配列は、複数のユニットセル２８に分割可能である。図２は、各々が点線の正方形で囲まれた、その様な２つのユニットセル２８を示す。
各ユニットセル２８は、少なくとも１つのノズル６と、制御された局所的なガス流をノズル６の周りに生成するために、吹き出し開口１４の少なくとも一部と、吸引開口１６の少なくとも一部と、を具備することが有利である。

【0060】

図２の実施形態において、各ユニットセル２８は、正確に１つのノズル６と、その隣接する吹き出し開口１４と、その隣接する吸引開口１６と、を含む。
通気開口１４、１６により生成されるガス流は、破線の矢印３０により示される。特に、ノズル６の出口を横切る基本的に線形のガス流が存在する。ガス流は、ノズルから出るインクを偏向させる傾向があるが、しかしガスの流れは全てのノズルにおいて同じであるので、ガスの流れにより引き起こされる偏向は、基板８に堆積した全てのインクの線形のオフセットを結果的にもたらすだけである。

【0061】

図３は、ノズル６及び通気開口１４、１６の配置の別の実施形態を示す。
ここで、各ユニットセル２８は、正方形３２の縁部の中心（縁部は、ユニットセル２８の境界と一致する）に交互に配置された、吹き出し開口１４の半分２つ及び吸引開口１６の半分２つと、正方形３２の中心における１つのノズル６と、からなる。

【0062】

この設計において、そして図３に示すように、ノズル６を横切る直接的なガス流１３は存在せず、それにより、ノズルにより噴射されるインクの偏向は減少する。図２の第１の実施形態において引き起こされるような均一な偏向力でさえも、例えば、もし印刷ヘッドと基板との間の距離が全てのノズルについて同じではない場合には、問題を引き起し得るので、これは有益である。この場合において、幾らかの液滴は、別の液滴よりも長時間の間偏向し、そのことは、基板上のそれらの幾らかの液滴の衝突位置において相対的なオフセットをもたらす。距離の変動は、印刷ヘッドと基板表面の間の不適切な整列により引き起こされる場合があるが、しかし基板に配置された表面トポグラフィの存在によっても潜在的に引き起こされる場合がある。従って図３の実施形態は、図２の実施形態よりも優れていると見なされてもよい。

【0063】

図４は、ノズル６及び通気開口１４、１６の配置の第３の実施形態を示す。
ここで、各ユニットセル２８は、第１の正方形３４の角部にある４つの４分の１の吸引開口１６と、第１の正方形３４の縁部の中央にある４つの半分の吹き出し開口と、第１の正方形３４の中心にある１つの吸引開口１６とからなる。更に、ユニットセルは、第２の正方形３６の角部にある４つのノズル６を具備する。第１と第２の正方形３４、３６は、平行な縁部を有しており、同心であり、第１の正方形３４は、第２の正方形３６の２倍の直径を有する。

【0064】

この場合に、隣接する２つのノズル６の周りのガス流は反対方向である。しかしながら、ノズル６を直接的に横切るガスの流れが存在しない（図３の実施形態と同様に）ので、この非対称性の影響は軽微である。

【0065】

図４の実施形態におけるユニットセル２８はまた、ノズル１個の間隔によりオフセットしてもよい（例えば、図において右側に向かって）ことが留意されなければならない。その場合において、各ユニットセル２８は、第１の正方形３４の角部にある４つの４分の１の吹き出し開口１４と、第１の正方形３４の縁部の中央にある４つの半分の吸引開口１６と、第１の正方形３４の中央にある１つの吹き出し開口１４とからなる。言い換えれば、ユニットセルは、複数の方法で表現することができ、その際、その表現は、ノズル８及び通気開口１４、１６の同じ物理的配置を表現するという点において、置き換えすることができる。

【0066】

このことは、その様なユニットセルを表現する方法が通常複数存在することを示しており、そしてクレームに記載されたユニットセルの類型を満たすためには、所与の物理的配置がクレームに記載されたユニットセルの類型のユニットセルに分割できれば十分である。
図２及び３の実施形態において、各ノズル８に対して２つの通気開口１４、１６が設けられるが、他方で、図４の実施形態において、各ノズル８に対して単一の通気開口１４、１６のみが設けられる。従って、図４の実施形態のノズルの密度は、図２及び３の実施形態よりも大きくすることができる。

【0067】

印刷ヘッドの設計：
図５～８は、印刷ヘッド２のノズル層２４及び供給層２６の可能な設計を示す。
ノズル層２４のノズル６の設計は、特許文献１に開示される装置の設計に実質的に対応する。

【0068】

特に、各ノズル６は、窪み４２に配置された噴出口４０を具備する。噴出口４０より下の高さにおいて、少なくとも１つのノズル電極４４が窪み４２を取り囲み、噴出口４０に形成された液体メニスカスからインクを取り出すように使用される。図示される実施形態において、ノズル電極４４は環状である（図８を参照）。

【0069】

図示される実施形態において、任意選択の遮蔽電極４６は、ノズル電極４４の下のレベルに配置される。遮蔽電極４６は、各ノズル６の位置の開口を除いてノズル６の配列を実質的に全て覆い、隣接するノズル６のノズル電極４４の影響を遮蔽し、領域１８内の均一な電界を維持するのに役立つ。

【0070】

ノズル層２４は、電極４４、４６の間において第１の誘電体副層４８と、ノズル電極４４の真上において第２の誘電体副層５０と、を具備してもよい。第３の誘電体副層５２は、噴出口４０を形成する。第４の誘電体副層５４は、各噴出口４０をその窪み４２の中心に配置及び保持するための噴出口４０の支持膜を形成する。

【0071】

供給層２６は、ノズル６にインクを供給するための供給ダクト５６ａ、５６ｂを構成する。図示される実施形態において、それらは、ノズル６から垂直に上方に伸びるビア部位（ｖｉａ ｓｅｃｔｉｏｎ）５６ａと、水平相互接続部位５６ｂとを具備する。後者は、例えば図５の断面に対して垂直に伸び、それらの各々は、複数のビア部位５６ａを相互に接続する。相互接続部位５６ｂは、印刷ヘッド２のより大きなインク末端部に接続してもよく、そこでは、インク貯蔵槽がインク末端部に接続してもよい。

【0072】

通気開口１４、１６は、通気ダクト５８ａ、５８ｂ、５８ｃに接続しており、これらの通気ダクト５８ａ、５８ｂ、５８ｃは、印刷ヘッド２を通って、ガス源２０及びガス溜め２２に接続可能な通気末端部６０まで伸びる。

【0073】

図示される実施形態において、通気ダクト５８ａ、５８ｂ、５８ｃは、通気開口１４、１６から印刷ヘッド２の少なくとも一部を通って、特に、ノズル層２４と供給層２６の少なくとも一部を通って垂直に伸長する、煙突状部５８ａを具備する。
更に、示された通気ダクト５８ａ、５８ｂ、５８ｃは、２セットの相互接続ダクト５８ｂ、５８ｃを具備しており、これらの相互接続ダクトのそれぞれは、複数又は全ての通気開口１４、１６を相互に接続する。
図示されるように、有利には、相互接続ダクト５８ｂ、５８ｃは、印刷ヘッド２を通って水平に伸びる。

【0074】

図示される実施形態において、相互接続ダクトの第１のセット５８ｂは、吹き出し開口１４を相互接続し、相互接続ダクトの第２のセット５８ｃは、吸引開口１６を相互に接続する（逆もまた同様）。２つのセットは、吹き出し開口１４にガスを供給するため、及び吸引開口１６から離れたところにガスを供給するための別個のダクトシステムを構成する。従って、この例において、図３に示されるものと本質的に等しい、通気開口の配置が示される。

【0075】

有利には、相互接続ダクト５８ｂ、５８ｃの第１と第２のセットは、印刷ヘッド内の異なる垂直の高さに設置されており、それにより第１と第２のセットを分離して保持することをより容易にする。何れの場合においても、相互接続ダクト５８ｂ、５８ｃを形成した後に、単一の垂直通気ダクトが、供給層２６の次のより高い水平面の高さへガス流を存続させるように形成されてもよい。この様にして、異なるガス圧の相互接続ダクト（即ち、吹き出しの吸引専用）又はインクを運ぶ水平方向の相互接続部位の形成のために空間が生成される。このことは、図３に示されるものとは別の実施形態にとって、重要であり得る。

【0076】

例えば、図４の実施形態によれば、吸引又は吹き出しタイプの何れかの通気ダクト５８ａの相互接続は、別のタイプ（即ち、吹き出し又は吸引）の通気ダクト５８ａの上又は供給ダクト５６ａの上を通過しなければ、可能ではないであろう。何れにしても、相互接続をうまく行うために、図５に示されるように、ビア部位５６ａを水平方向の相互接続部位５６ｂにより先ず相互接続することが可能である。多くのビア部位５６ａが以前に占めていた空間を解放することにより、したがって、供給層２６のより高い副層上の通気ダクト５８ａを相互接続できるであろう。

【0077】

供給層２６のより高い副層に向かう通気ダクト５８ａの数の減少は、最終的に、少なくとも１つの通気末端部６０に減少させる。

【0078】

しかしながら、その様な減少は、任意の２つの吹き出し開口１４又は吸引開口１６からそれぞれの入口２１又は出口２３（図１を参照）までの距離が個々の開口間で異なってもよいことを意味する。有利には、異なる吹き出し開口１４又は吸引開口１６を通る同等のガス流を得るために、圧力降下が、主に、吹き出し開口１４又は吸引開口１６の細い管路、又は印刷ヘッド２全体にわたって均一である任意の別の管路、によって、確実に生じるようにする。このため、図５の実施形態では、煙突状部５８ａを具備する。

【0079】

このことは例えば、不均一な対応物、例えば相互接続ダクト５８ｂ、５８ｃと比較して、均一な通気ダクト、例えば、煙突状部５８ａ等の平均断面積及び長さを調整することにより、成し得ることができる。所与の通気ダクトのより小さな断面及びより長い長さは、それにより、より高い圧力降下を意味する。従って、評価できる結果を達成する１つの方法は、通気ダクトの均一な部分にわたる圧力降下が平均して特定のパーセンテージ未満に変化するまで、吹き出し開口１４及び吸引開口１６の直径を小さくすることである。その様なパーセンテージは、全ての吹き出し開口１４及び吸引開口１６にわたって２５％未満であることが好ましく、５％未満であることがより好ましい。

【0080】

より一般的に言えば、印刷ヘッドの動作は、有利には、以下のステップのうちの少なくとも１つを具備する。
即ち、印刷ヘッド２の少なくとも１つの入口２１を介して、印刷ヘッド２の複数の吹き出し開口１４にガスを供給するステップであって、少なくとも１つの入口（２１）と吹き出し開口１４との間のガスの流動抵抗が、全ての該吹き出し開口１４にわたって（即ち、全ての該吹き出し開口１４について）、２５％未満、特には５％未満で変化する、ステップ、及び／又は、
印刷ヘッドの吸引開口１６から印刷ヘッド２の少なくとも１つの出口２３を介してガスを供給するステップであって、吸引開口１６と少なくとも１つの出口２３との間のガスの流動抵抗が、全ての該吸引開口１６にわたって（即ち、全ての該吸引開口１６について）２５％未満、特には５％未満で変化する、ステップ。

【0081】

供給ダクト５６ａ、５６ｂ及びノズル６の直径を設計する場合にも、有利には、同等の工程が実行される。この場合、関連する流量は、液体を噴射する時に、ノズル６を通る液体の流量である。

【0082】

図示される実施形態において、供給層２６は、供給層２６（以下に説明される）内の様々な導電性通路を絶縁するために、有利には誘電体材料である、幾つかの副層を具備する。
第１の副層６２ａは、ビア部位５６ａ並びに煙突状部５８ａの一部を構成する。
第２の副層６２ｂは、インク用のインク供給ダクトの相互接続部位５６ｂを構成する。煙突状部５８ａは、この第２の副層６２ｂを通り抜けて伸びる。

【0083】

第３の副層６２ｃは、第２の副層６２ｂを覆い、相互接続部位５６ｂを上から閉じる。煙突状部５８ａは、この第３の副層６２ｂを通り抜けて伸びる。
第３の副層６２ｂはまた、各相互接続部位５６ｂから少なくとも１つのビア部位を構成してもよい。同じビア部位はまた、インク末端部を介してインク源に通じることを可能にする開口が最上層に形成されるまで、より高い各副層内に上向きに伸びてもよい。この例において、１つのその様なビア部位５６ｃ及びそれぞれのインク口５６ｄは、点線で示される。これは、供給ダクトを相互接続した後に、ごく少数のビア部位だけが、完全に最上層までの全経路で有効に形成されることが必要であることを例示する。

【0084】

第４の副層６２ｄは、吹き出し開口１４へのガス用の相互接続ダクトの第１のセット５８ｂを構成する。吸引開口１６に関係する煙突状部５８ａは、この第４の副層６２ｄを通過して伸びる。
第５の副層６２ｅは、第４の副層６２ｄを覆い、相互接続ダクト５８ｂを上から閉じる。吸引開口１６に関係する煙突状部５８ａは、この第４の副層６２ｅを通過して伸びる。

【0085】

第６の副層６２ｆは、吸引開口１６からのガス用の相互接続ダクトの第２のセット５８ｃを形成する。
第６の副層６２ｆはまた、相互接続ダクトの第１のセット５８ｂの各相互接続ダクトからの少なくとも１つの煙突状部を形成してもよい。同じ煙突状部はまた、ガス末端部６０（図示せず）の形で最上層に開口が形成されるまで、その後に続く上部副層の各々の中へ伸びてもよい。

【0086】

第７の副層６２ｇは、第６の副層６２ｆを覆い、相互接続ダクトの第２のセット５８ｃを上から閉じる。第７の副層６２ｇは、また、１つ以上のガス末端部６０を形成してもよい。
前述のように、様々な電極を印刷機の１つ以上の電圧源に接続するために、幾つかの導電性通路が、印刷ヘッド２、及び特に、供給層２６に設けられる。
導電性通路は、印刷ヘッドの副層の幾つか又は全てを通過して伸びる、適切な電気ビア（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｖｉａｓ）を具備してもよい。

【0087】

１つの特に有利な実施形態において、印刷ヘッド２は、通気ダクト５８ａ、５８ｂ、５８ｃの少なくとも一部を通過して伸びる、導電性ビア６４を含んでもよい。特に、その様な導電性ビア６４は、煙突状部５８ａの少なくとも幾つかに沿って伸びてもよい。導電性ビアは例えば、それぞれの煙突状部５８ａの壁の少なくとも一部に沿って伸びる、導電性被覆により形成されてもよい。

【0088】

図８に示すように、導電性ビア６４は、ノズル電極４４に接続してもよい。異なるノズル電極４４を少なくとも２つの異なる電圧源に接続させるために、ビア６４の半分は、導電性の相互接続線の第１のセット６６ａに、例えば副層６２ｃの頂面において（図７を参照）接続する一方、ビア６４の残りの半分は、導電性の相互接続線の第２のセット６６ｂに、例えば副層６２ｅの頂面において、接続しても良い。

【0089】

煙突状部５８ａの導電性ビア６４はまた、上記の用途に加えて又はその代わりに、遮蔽電極４６等の印刷ヘッド２の任意の別の電極（単数又は複数）に電圧を供給するように使用されてもよいことが留意されなければならない。

【0090】

印刷ヘッドを特定の温度に設定するべき場合には、有利には、幾つかの電気ビア６４を、例えば、金属インクを空洞内に電気メッキするか、或いは金属インクを印刷することにより、金属で完全に満たされた別個のビアとして少なくとも形成する。特に、銅の様な熱伝導率の良い金属は、その様なビアを充填するように使用することができる。この様にして、冷却又は加熱装置により印刷ヘッドにもたらされる温度は、その名のとおり、あまり良好な熱伝導特性を有さない供給層の誘電体層を横切って、ノズル層に効率的に送られる。

【0091】

図示されるように、印刷ヘッド２のノズル層２４と共に供給層２６は、単一の一体型の主要部を形成する。ノズル層２４と供給層２６は、例えば、半導体技術で知られるように、マスキング及びエッチングの手段を使用して製造されてもよい。

【0092】

特に、供給層２６は、永久乾燥フィルムレジストの積み重ね及びパターニングにより、例えば、エポキシベースのドライフィルムレジスト、又は個々のパターニングされたガラスシート、特に、例えば接着剤の接着により共に接着される、レーザーパターニングされたガラスシートから、作製されてもよい。

【0093】

印刷ヘッドの動作：
印刷ヘッドは、ノズル６からターゲット４にインクを噴射するために、ノズル電極４４に適切な電圧パルスを印加することにより動作する。
同時に、又は実際の印刷ステップとは異なる時間において、ガスは通気開口１４、１６を介して運ばれる。
インクを印刷するステップ及びガスを運ぶステップは、また、以下の例で説明するように、断続的に行われてもよいにも係らず、有利には、同時に行われる。

【0094】

有利には、吹き出し開口１４を介して領域１８に運ばれるガスの流量（例えば、毎秒当りの領域１８に運ばれるガス量）は、領域１８から吸引開口１６を介して運ばれるガスの流量（例えば、毎秒当りの領域１８から運ばれるガス量）と等しい。これは、領域１８のガス組成を均一に保って、領域１８の縁部に向かう横方向のガスの流れを回避するために役立ち、横方向のガスの流れは、例えば、その横方向のガスの流れを通過する液滴の形態の、インク構成要素を偏向させる可能性がある。

【0095】

しかしながら、吹き出し開口１４と吸引開口１６を通る流量が等しい必要はないことが留意されなければならない。実際には、あるタイプの通気開口（吹き出し開口又は吸引開口のいずれか）は、やはり完全に省略されてもよいが、その一方で、領域１８の縁部における全体的な水平ガス交換に依存することにより、領域１８を通気することもやはり可能である。その場合において、例えば、領域１８は、吹き出し開口１４から新鮮なガスで溢れていてもよいか、又は、領域１８は、古いガスが吸引開口１６により除去されながら、領域１８の縁部から水平方向に引き込まれる新鮮なガスで溢れていてもよい。この実施形態において、領域１８におけるガス流により引き起こされる非対称な偏向を回避するために、有利には、ガス流を作動させる間に、印刷が、中断されてもよい。

【0096】

また、印刷が中断される場合に、印刷ヘッド２とターゲット４との間の温度差が維持されながら、ガスの流れが活性化されないことが有利である。印刷中止後もガスの流れが続く場合、ターゲットから印刷ヘッドに向かう拡散性のガスの流れがないため、ターゲット上に液体が無いことは、ガスの流れがノズルから液体を除去することを維持することを意味する。ノズルの耐目詰まり性を支えるために、ガスは、部分的な飽和状態のガスの種類から完全に飽和状態のガスの種類に切り替えられてもよい。

【0097】

吹き出し開口１４から領域１８に運ばれるガスは、以下の機能の内の１つ以上を満たしてもよい。
－ガスは、乾燥させるため、即ち、蒸発したインク溶媒又はインク媒体を領域１８から運び去るために、使用されてもよい。この場合において、インクは、ターゲット４上で気化する成分を有しており、該成分の濃度は、吹き出し開口１４から領域１８に供給されるガスにおける方が、吸引開口１６を介して排出されるガスよりも、低い。
－ガスは、空気とのインクの望ましくない化学反応を防ぐ不活性ガスであってもよい。例えば、ガスは、窒素又は希ガスを含有してもよい。
ガスはまた、乾燥を助けるため、及び化学的に不活性な雰囲気を導入するための両方の目的に使用可能であることが理解される。

【0098】

エッジフロー（Ｅｄｇｅ Ｆｌｏｗ）の制御：
図１１は、通気開口１４、１６を備えた印刷ヘッド２に関する別の有利な技術を示す。例として、図３のノズル６及び通気開口１４、１６の平面配置について示されるが、しかし、この平面配置は、本明細書に記載される実施形態のいずれかを用いて組み合わることができる。

【0099】

この図は、印刷ヘッドの縁部領域を示しており、ここで参照番号７０は、印刷ヘッドの２つの縁部を概略的に示す。簡略化のために、吹き出し開口１４は、プラス記号で示されており、吸引開口１６は、マイナス記号で示される。ノズル６は、小さな黒い点で表される。

【0100】

図１１は、作動中のノズル６の外側境界７２を更に示す。図において、境界７２の左側のノズル６は、印刷ヘッド２のコア領域７４において、印刷のために作動できるように構成される。印刷時には、ノズル６は、インクを噴射するように作動している。

【0101】

境界７２の外側の領域、即ち縁部領域７６において、作動可能なノズルは存在しないが、しかし複数の吹き出し開口１４及び／又は吸引開口１６が存在する。
図示されるように、縁部領域７６において、吹き出し開口１４及び／又は吸引開口１６は、有利には、境界７２に平行に、列に沿って、特に単一の列に沿って、伸びている。

【0102】

より一般的に言えば、印刷ヘッドは、作動可能ノズル６及び通気開口１４、１６を備えたコア領域７４と、コア領域７４を取り囲み且つ通気開口１４'、１６'を備える一方で、作動可能ノズル６を備えない縁部領域７６と、を具備しており、縁部領域７６とコア領域７４の間に（仮想）境界線７２を備えることが有利である。
図１１の実施形態において、コア領域７４を取り囲む通気開口１４’、１６’、１６”の１列が正確に設けられる。

【0103】

これらの通気開口１４’、１６’、１６”は、図１１の実施形態において、コア領域７４の通気開口１４、１６よりも小さい直径を有し、それにより、より少ないガス流量を生成する。この設計は、縁部に沿った通気開口１４'、１６'、１６”が、コア領域７４における通気開口よりも少ない数の隣接する通気開口を有することを考慮している。従って、それらを通るガス流を減らすことは、印刷ヘッドのフローパターンを、一番外側の作動ノズル６の位置において、より均一にする。

【0104】

一般的に、印刷ヘッドは、最外列の通気開口１４'、１６'、１６”の少なくとも幾つかを通じて、コア領域７４の通気開口１４、１６を通じるよりも少ないガス流量を生成するように適合し及び構成される。

【0105】

特に、コア領域７４の外側の縁部に沿った最も外側の通気開口１４'、１６'（但し、角部の通気開口１６”ではない）は、図１１の実施形態において、４つの隣接する通気開口の代わりに３つだけを有しており、従って、それらを通るガス流は、有利には、コア領域の通気開口１４、１６を通るガス流の約７５％である。同様に、コア領域７４の角部の外側の通気開口１６”を通るガス流は、有利には、コア領域７４の通気開口１４、１６を通るガス流の約５０％を有するように適合されるべきである。

【0106】

図１１において、ガス流量の減少は、前述のように、最も外側の通気開口１４’、１６’、１６”の直径の減少により実施される。直径の減少量は、通気開口と通気ダクトとの長さ及び形状に依存しており、数値シミュレーション及び／又は近似計算を使用して計算できる。

【0107】

通気開口１４‘、１６’、１６“の直径を縮小する代わりに、これらの通気開口に繋がる通気ダクトの直径が、縮小されてもよい。
更に別の実施形態において、別個のガス源及び／又はガス溜めが、コア領域７４と縁部領域７６に設けることが可能であって、後者は、前者より低いガス流量のためにより低い圧力を有する。

【0108】

図１２は、コア領域７４の縁部における不均一なガス流を低減するための別の設計を示す。
ここで、縁部領域７６は、奥行きがある通気開口の幾つかの列であるが、縁部領域７６の通気開口１４’、１６’は、有利には、コア領域７４の通気開口と同じガス流量（少なくとも境界７２に近く）を有する。

【0109】

境界７２から縁部領域７６の最も外側の通気開口１４'、１６'（即ち、境界７２から最も遠く離れる縁部領域７６のこれらの通気開口）までの距離Ｗは、境界７２に垂直な方向に沿ったコア領域７４における平均ノズル間距離Ｄの少なくとも２倍、特に、少なくとも５倍である。

【0110】

図１１及び１２の実施形態の場合において、並びに作動可能なノズルのない縁部領域を有する任意の別の実施形態において、印刷ヘッドを動作させるための方法は、有利には、縁部領域７６から全くインクを噴射しないことを具備する一方、当該方法は、コア領域７４のノズル６からインクを噴射することを具備する。

【0111】

その様な特別に設計された縁部領域７６を使用することは、通気開口により生成されるガス流パターンが、通気開口により覆われる区域の縁部において不均一になる傾向があること、即ち、蒸発したインクの不均一な分布と、異なるノズルにより噴射された液滴間の僅かな飛行経路の逸脱を引き起こす可能性のある、不均一な気流パターン、の原因になる傾向があること、を理解することに基づく。従って、均一な印刷結果のためには、縁部領域７６において作動可能なノズルがないことが有利である。

【0112】

前述のように、縁部領域７６において作動可能なノズルは、存在しない。これは、例えば、次の手段のうち１つ以上の手段により達成できる。
－縁部領域７６において全てのノズルをなくすこと。
－縁部領域７６においてノズルを設けるが、それらをインク源に接続しないこと、及び／又は
－ノズルにノズル電極４４を設けないこと、及び／又はノズル電極４４を電圧源に接続しないこと、及び／又は（動作中）これらのノズル電極に電圧を印加しないこと。

【0113】

印刷ヘッドは、コア領域７４の通気開口１４、１６を通じるよりも小さなガス流量を、縁部領域７６の通気開口１４’、１６’の少なくとも幾つかを通じて生成するように適合及び構成されることが有利である。これは例えば、図１１に示されるように、縁部領域７６の通気開口の少なくとも幾つかを、コア領域７４の通気開口１４、１６よりも小さい直径、特に、少なくとも５％小さい直径で設けることにより達成できる。

【0114】

縁部領域７６においてガス流通気開口が減少するような場合及び同様の場合において、印刷ヘッドを動作させる方法は、有利には、縁部領域７６の通気開口１４、１６の少なくとも幾つかから通すよりも、コア領域７４の少なくとも幾つかの通気開口１４、１６を通じて、より多くの量のガスを供給することを具備し、有利には、通気開口１４、１６からのガス流量が少なくとも２０％少ないことである。

【0115】

注記：
規則的な配列に配置されたノズル６とは別に、印刷ヘッド２は、該配列の外側に別のノズル、例えば特別な印刷作業専用のノズル、を具備してもよい。これらの別のノズルは、有利には、数がより少ない（例えば、全てのノズルの１０％以下）ことであり、これらの別のノズルは、それら自身の通気開口を備えてもよく、又は備えなくてもよい。

【0116】

上記の例において、ユニットセル２８は正方形である。但し、それらがまた、単なる長方形であってもよいことが留意されるべきである。ユニットセルの設計によっては、長方形よりも正方形の形状の方が、より高度な形状であり、ノズルの周囲の同一のガスの流れを維持するために有利な場合もあるが、２つの垂直な水平方向において等しいノズル間隔を厳密に設定する必要性は存在しない。

【0117】

同様に、ノズルは、正方形の様式において配置する必要はなく、しかしまた六角形の様式において配置されてもよい。例えば、これは、隣接する４つのノズル８の位置にその縁部が配置された正方形の中心を形成する、全てのそれらの位置において、図３の印刷ヘッド２にノズル８を追加することにより実現されるであろう。この様にして、印刷ヘッドのノズル８の数は、２倍になる一方、通気開口１４、１６の数は一定のままである、つまり、ノズル８毎に１つの通気開口１４、１６のみが存在するため、図４の状況と同様に、単一のノズルのレベルでは対称性はもはや存在しない。これは、図９に示される。

【0118】

最後に、図１０は、ノズルが３回対称に配置された設計を示す。
本発明の現在好適な実施形態が示され、説明されるが、本発明は、それに限定されないが、以下の特許請求の範囲内で別の方法で様々に具体化及び実施されてもよいことが明確に理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】