JP2000108400A - Device and method for printing by trajectory aerosol - Google Patents

Device and method for printing by trajectory aerosol

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ビー ボルテ スティーブン
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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/02Air-assisted ejection

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a print head capable of high quality and high speed print ing. SOLUTION: There is disclosed a print head 34 used in a printer. In the print head 34, a propelling medium flows in a fluid passage toward a printing medium 38 and a printing material such as ink or toner is controlled to be introduced into the propelling medium flow such that sufficient energy for moving to the printing medium 38 is supplied to the them. A plurality of fluid passages for directing the propelling medium flow and printing material enable high quality and high resolution printing. The plurality of printing materials are introduced into the passage to be mixed in the fluid passage before printing on the printing medium 38. The printing materials are mixed and superposed on the printing medium 38 without executing aligning of a registor. One embodiment of a full-color printer having a single fluid passage is disclosed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、印刷装置の
分野、特に、印刷物質を高速の推進体流中に導入するこ
とにより、印刷物質を被印刷体に印刷できる装置の部品
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to the field of printing devices and, more particularly, to components of an apparatus that can print a printing material onto a substrate by introducing the printing material into a high velocity propellant stream. .

【0002】[0002]

【従来の技術】インキジェット法は、現在一般的な印刷
技術であり、サーマルインキジェット(TIJ)、圧電
インキジェットなど、様々なタイプのインキジェット印
刷法がある。この方法は一般に、液状インキの飛沫を、
流路の一方の端に設けたオリフィスより射出するもので
ある。例えばTIJプリンタでは、インキを輸送する流
路中で気泡を爆発的に発生させることにより飛沫を射出
する。気泡は、流路の一方の表面に設けた、抵抗器形の
ヒータによって発生させる。
2. Description of the Related Art Ink jet printing is a general printing technique at present, and there are various types of ink jet printing such as thermal ink jet (TIJ) and piezoelectric ink jet. This method generally removes droplets of liquid ink,
It is emitted from an orifice provided at one end of the flow path. For example, in a TIJ printer, droplets are ejected by explosively generating bubbles in a flow path for transporting ink. Bubbles are generated by a resistor-type heater provided on one surface of the flow path.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のTIJ及び他の
インキジェット装置には、幾つかの欠点が認められる。
300スポット/インチ(spi)のTIJ装置では、
インキ飛沫を射出する排出オリフィスは通常、幅約64
μm、流路間隔(ピッチ)約84μmであり、また60
0spiの装置では、幅約35μm、ピッチ約42μm
である。排出オリフィスの大きさは、その装置で用いる
液状インキの粘度により制限される。排出オリフィスの
幅を小さくするため、液体(例えば水)の量を多くして
インキを希釈し、その粘度を下げることもできるが、イ
ンキの液体含有率が高くなると、ウィッキング(毛管現
象によるインキのにじみ)や、紙のしわが多くなり、ま
た射出したインキ飛沫の乾燥時間が長くなり、解像度や
画質(例えば、最小スポットサイズ、色間の混合、スポ
ットの形)等に悪影響を及ぼす。スポットサイズは排出
オリフィス幅に関係し、また解像度はスポットサイズに
関係することから、このオリフイス幅の制限によって、
TIJ印刷の解像度は、例えば良くても900spiま
でである。
Several drawbacks have been identified with conventional TIJ and other ink jet devices.
For a 300 spot / inch (spi) TIJ device,
The discharge orifice for ejecting ink droplets is typically about 64
μm, the channel interval (pitch) is about 84 μm, and
0 spi device, width about 35 μm, pitch about 42 μm
It is. The size of the discharge orifice is limited by the viscosity of the liquid ink used in the device. In order to reduce the width of the discharge orifice, the amount of liquid (for example, water) can be increased to dilute the ink and lower its viscosity. However, when the liquid content of the ink increases, ink wicking (ink due to capillary action) occurs. Bleeding), wrinkling of paper, and drying time of ejected ink droplets are prolonged, which adversely affects resolution, image quality (for example, minimum spot size, mixing between colors, spot shape), and the like. The spot size is related to the discharge orifice width, and the resolution is related to the spot size.
The resolution of TIJ printing is, for example, up to 900 spi at best.

【0004】従来のインキジェット技術の別の欠点は、
グレースケール印刷が難しいことである。つまり、イン
キジェット装置では、被印刷体上に印刷されるスポット
の大きさを変えることは非常に困難である。小さな点を
生じさせるため、より少量のインキを射出しようと推進
力(TIJ装置では加熱)を小さくしたり、あるいは、
より多くのインキを射出して大きな点を生じさせようと
推進力を大きくすると、射出される飛沫の軌跡が変動し
てしまう。これは正確なドット配置を困難又は不可能に
し、単色グレースケール印刷が不鮮明になるだけでな
く、多色グレースケールインキジェット印刷は不可能と
なる。更に、望ましいグレースケール印刷を得るには、
TIJの場合と同様に、ドットサイズを変えるのではな
く、サイズは一定に保ったままその密度を変える。
Another disadvantage of the conventional ink jet technology is that
Grayscale printing is difficult. That is, it is very difficult to change the size of the spot printed on the printing medium with the ink jet apparatus. To generate small dots, reduce the propulsion force (heating in the TIJ device) to eject a smaller amount of ink, or
Increasing the propulsive force to eject more ink to generate a large dot will change the trajectory of the ejected droplets. This makes accurate dot placement difficult or impossible, and not only makes monochromatic grayscale printing unclear, but also makes multicolor grayscale ink jet printing impossible. Furthermore, to obtain the desired grayscale printing,
As in the case of TIJ, instead of changing the dot size, the density is changed while keeping the size constant.

【0005】一般的なインキジェット装置のもう一つの
欠点は印刷速度である。スポットの印刷に要する時間の
約80%は、インキジェット流路が毛管現象によりイン
キで補充されるのを待つことに費やされる。インキをよ
り希釈することにより、ある程度までは早く流すことが
できるが、前述のウィッキングや被印刷体のしわ、乾燥
時間等の問題が生じる。
[0005] Another disadvantage of common ink jet devices is the printing speed. Approximately 80% of the time required to print a spot is spent waiting for the ink jet channels to be refilled with ink by capillary action. By diluting the ink more, the ink can be flowed quickly to some extent, but the above-mentioned problems such as wicking, wrinkling of a printing medium, and drying time occur.

【0006】射出印刷装置によく見られる問題は、流路
の目詰まりである。水性インキ着色料を用いるTIJ装
置などではこの問題が生じ易く、作動の間、流路を掃除
するための非印刷サイクルを定期的に行う。作動中、通
常インキは射出されるのを待って射出器中に止まってお
り、この間に乾燥が始まって目詰まりが生じるためこの
操作が必要である。
A common problem encountered with injection printing devices is clogging of the flow path. This problem is liable to occur in a TIJ apparatus or the like that uses an aqueous ink colorant, and a non-printing cycle for cleaning the flow path is periodically performed during operation. In operation, this operation is necessary because the ink usually remains in the ejector waiting to be ejected, during which time drying begins and clogging occurs.

【0007】本発明の背景として関与する他の技術に
は、静電グリッド、静電射出(いわゆるトーンジェッ
ト)、音響インキ印刷、染料昇華などのある種のエーロ
ゾル及び噴霧装置などが含まれる。
Other techniques involved as background to the present invention include certain aerosol and spraying devices such as electrostatic grids, electrostatic ejection (so-called tone jets), acoustic ink printing, dye sublimation, and the like.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の欠点及
び本件で更に述べる他の欠点を解決した、印刷物質を被
印刷体に直接又は間接的に印刷する、新しい装置に用い
られる要素に関するものである。特に本発明は、流路を
流れる推進体と、流路へ調節しながら導入する(つま
り、使用中に変更できる)又は調量供給する印刷物質と
を用い、推進体のエネルギーによって印刷物質を被印刷
体に到達させる方式の装置に関するものである。推進体
は通常、印刷装置が作動状態(つまり、電源が投入され
ている又は同様な印刷待機状態)にある間、流路に常に
流れている乾燥気体である。この装置は本質的に、コロ
イド状ではない固体又は半固体微細粒子、あるいは液状
である印刷物質を被印刷体に射出することにより印刷を
行うことから、“弾道エーロゾル印刷”と呼ばれる。流
路は、推進体と印刷物質とを、平行に(又は収束させ
て)被印刷体へ飛ばせるような形をしている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an element for use in a new device for printing a printing substance directly or indirectly on a substrate, which overcomes the aforementioned disadvantages and other disadvantages further described herein. Things. In particular, the present invention uses a propellant flowing through the flow path and a printing substance that is introduced into the flow path in a regulated manner (that is, can be changed during use) or metered, and the printing substance is covered by the energy of the propellant. The present invention relates to an apparatus of a type that reaches a printed body. The propellant is typically a dry gas that is constantly flowing through the flow path while the printing device is in operation (ie, powered on or similar in a printing standby state). This device is called "ballistic aerosol printing" because it prints by injecting non-colloidal solid or semi-solid fine particles or a liquid printing substance onto a substrate. The flow path is shaped so that the propellant and the printing substance can be directed parallel (or converged) to the printing medium.

【0009】以下の概略及び詳細な説明において、弾道
エーロゾル印刷装置(ballistic aeros
ol marking apparatus)とその使
用法の一般的な特徴を多く述べるが、本発明は、その請
求の範囲から明らかなように、本件に含まれる全ての記
述を含むものである。
In the following summary and detailed description, a ballistic aerosol printing device is described.
Although many of the general features of ol marking apparatus and its use are described, the invention includes all statements contained herein, as is apparent from the appended claims.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】この装置では、推進体ポートより
推進体を流路に導入して推進体流を形成する。次に、印
刷物質を、一つ以上の印刷物質注入ポートより推進体流
に導入する。推進体は高速で流路に入るか、あるいは、
推進体を高圧で流路に導入し、流路に高圧の推進体を高
速に変換する構造(例えば、デ ラバル(de Lav
al)又は同様の収束/発散型ノズル)を設ける。この
場合、推進体は流路(収束部)の手前側の端に設けられ
たポートより導入し、印刷物質は流路の末端付近(発散
部又はその下流)に設けられた印刷物質ポートより推進
体流に導入する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In this apparatus, a propellant is introduced into a flow path from a propellant port to form a propellant flow. The printing substance is then introduced into the propellant stream through one or more printing substance injection ports. The propellant enters the channel at high speed, or
A structure in which a propellant is introduced into a flow path at high pressure and a high-pressure propellant is converted into the flow path at high speed (for example, de Laval (de Lav))
al) or similar convergent / divergent nozzles). In this case, the propelling body is introduced from a port provided at the front end of the flow path (converging section), and the printing substance is propelled from a printing substance port provided near the end of the flow path (diverging section or downstream thereof). Introduce into the body flow.

【0011】複数のポートを用いる場合、各ポートは、
異なる色(例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラ
ック)や、印刷前処理物質(印刷物質付着剤など)、印
刷後処理物質(例えばマット又は光沢コーティング等の
被印刷体表面仕上げ剤など)、肉眼では見えない印刷物
質(例えば、磁性粒子付着物質、紫外線蛍光物質等)、
あるいは被印刷体に塗布できるその他の印刷物質のため
に用いられる。印刷物質は推進体流より運動エネルギー
を与えられ、流路の末端に位置する排出オリフィスから
被印刷体に向けて射出される。
When using a plurality of ports, each port
Different colors (eg, cyan, magenta, yellow, black), pre-printing materials (eg, printing material adhesives), post-printing materials (eg, surface finishes for prints such as matte or glossy coatings), Invisible printing substances (eg, magnetic particle attached substances, ultraviolet fluorescent substances, etc.),
Alternatively, it is used for other printing substances that can be applied to a printing medium. The printing substance is provided with kinetic energy from the propellant stream and is ejected toward the printing substrate from a discharge orifice located at the end of the flow path.

【0012】実施の形態においてこのような流路を一つ
以上備えた構造体を、本件ではプリントヘッドと呼ぶ。
流路の排出(又は射出)オリフィスの幅は、通常250
μm以下、望ましくは100μm以下である。複数の流
路を用いる場合、隣合った流路の端から端(又は中心か
ら中心)のピッチ又は間隔も、250μm以下、望まし
くは100μm以下である。あるいは、流路の間隔を小
さくするため、流路をジグザグ配列にする。排出オリフ
ィス及び/又は各流路の一部又は全ては、推進体流の方
向(流路の前後軸)から見て、円形、半円形、楕円形、
正方形、矩形、三角形などの断面の形をしている。
In the embodiment, a structure provided with one or more such flow paths is referred to as a print head in the present case.
The width of the discharge (or injection) orifice of the channel is typically 250
μm or less, preferably 100 μm or less. When a plurality of flow paths are used, the pitch or interval between the adjacent flow paths from end to end (or from the center to the center) is also 250 μm or less, preferably 100 μm or less. Alternatively, the channels are arranged in a zigzag arrangement to reduce the interval between the channels. Part or all of the discharge orifice and / or each flow path may be circular, semicircular, elliptical,
It has a cross-sectional shape such as a square, rectangle, or triangle.

【0013】被印刷体に塗布する物質を、単なる重力送
り、流体力学、静電気、又は超音波輸送等の様々な方法
のいずれか、又はそれらを組み合わせて、ポートに輸送
する。またこの物質を、輸送装置の制御、又は圧力平
衡、静電気、音響エネルギー、インキジェット等の独立
した装置など、様々な方法によって、ポートから推進体
流に調量供給する。
The material to be applied to the substrate is transported to the port by any of various methods, such as simple gravity feed, hydrodynamics, static electricity, or ultrasonic transport, or a combination thereof. The substance is also metered into the propellant stream from the port by various means, such as control of a transport device or a stand-alone device such as pressure balancing, static electricity, acoustic energy, ink jet, and the like.

【0014】被印刷体に塗布する物質は、トナー又は色
の異なる様々なトナーなどの固体又は半固体微粒子、こ
のような印刷物質をキャリヤに懸濁させたもの、このよ
うな印刷物質を電荷ダイレクタ(director)、
相変化物質等と共にキャリヤに懸濁させたものなどであ
る。望ましい実施の形態では、乾燥した又は液状キャリ
ヤに懸濁した、固体又は半固体の微粒子である印刷物質
を用いる。このような印刷物質を、本件では微粒子印刷
物質と呼ぶ。この物質と、本件で一般に液状印刷物質と
述べられている、液状印刷物質、溶解した印刷物質、霧
化した印刷物質、又は同様な微粒子ではない物質とは区
別される。しかし、本件の他の部分で述べているよう
に、本発明のある応用例では、このような液状印刷物質
を用いることができる。
The substance to be applied to the substrate may be solid or semi-solid particles such as toner or various toners of different colors, a suspension of such a printing substance in a carrier, or a charge director for such a printing substance. (Director),
And those suspended in a carrier together with a phase-change substance. In a preferred embodiment, a printing substance that is solid or semi-solid particulate, dried or suspended in a liquid carrier, is used. Such printing substances are referred to in the present case as fine particle printing substances. A distinction is made between this substance and liquid printing substances, dissolved printing substances, atomized printing substances or similar non-particulate substances, which are generally referred to herein as liquid printing substances. However, as noted elsewhere in this application, certain applications of the present invention may employ such liquid printing materials.

【0015】更に、様々な印刷物質(例えば、水性印刷
物質に限定されない)が使用できることから、本発明で
は様々な被印刷体に印刷することが可能である。例え
ば、本発明では、ポリマー、プラスチック、金属、ガラ
ス、処理及び仕上げ処理を行った表面などの非多孔性被
印刷体上に直接印刷を行うことができる。ウィッキング
を小さくし、乾燥時間を無くすることにより、紙、繊維
製品、セラミックスなどの多孔性被印刷体への優れた印
刷が得られる。更に本発明は、例えば中間転写ローラ又
はベルトへの印刷、粘着性支持帯フィルムへの印刷、ニ
ップ転写装置などの、間接的印刷に用いることもでき
る。
Further, since various printing substances (for example, not limited to aqueous printing substances) can be used, it is possible to print on various substrates according to the present invention. For example, the present invention can print directly on non-porous substrates, such as polymers, plastics, metals, glass, treated and finished surfaces. By reducing wicking and eliminating drying time, excellent printing on porous substrates such as paper, textiles, and ceramics can be obtained. Further, the present invention can be used for indirect printing, for example, printing on an intermediate transfer roller or belt, printing on an adhesive backing film, nip transfer device, and the like.

【0016】被印刷体上に射出された物質には、例えば
定着又は乾燥、オーバーコート、硬化等の射出後処理を
行う。定着の場合、射出された物質自体が十分な運動エ
ネルギーを持ち、これにより被印刷体との衝突の際に効
果的に融解して被印刷体に融着する。これをより効果的
に行うため、被印刷体を加熱してもよい。印刷物質を被
印刷体に冷定着させるには、圧力ローラを用いる。ま
た、印刷物質が射出されてから被印刷体に到達するまで
の間(飛行中)の相変化(固−液−固)を用いることも
できる。最初の相変化を起こす手段として、粒子経路中
に加熱したワイヤを置く。あるいは推進体の温度を上げ
ることによっても同様な効果が得られる。ある実施の形
態では、レーザーを用いて飛行中の微粒子物質を加熱溶
融し、最初の相変化を起こす。溶融及び定着の際には、
静電気的な補助手段を用いてもよい。つまり、最終的な
所望の位置に溶融、定着させるのに十分な時間、微粒子
物質を所望の位置に保持する。また、微粒子の種類によ
っても、射出後処理は変わる。例えばUV硬化物質は、
飛行中又は物質を保持する被印刷体上に置いてから、U
V照射を行って硬化させる。
The substance injected onto the printing medium is subjected to post-injection processing such as fixing or drying, overcoating, and curing. In the case of fixing, the ejected substance itself has sufficient kinetic energy, so that upon collision with the printing medium, it is effectively melted and fused to the printing medium. In order to do this more effectively, the printing medium may be heated. A pressure roller is used to cool and fix the printing substance on the printing medium. It is also possible to use a phase change (solid-liquid-solid) between the time when the printing substance is ejected and the time when it reaches the printing medium (during flight). As a means of initiating the first phase change, a heated wire is placed in the particle path. Alternatively, a similar effect can be obtained by increasing the temperature of the propulsion body. In one embodiment, a laser is used to heat and melt the particulate matter in flight, causing an initial phase change. During melting and fixing,
Electrostatic auxiliary means may be used. That is, the particulate matter is held at the desired position for a time sufficient to melt and fix at the final desired position. Further, the post-injection processing also varies depending on the type of the fine particles. For example, UV curing substances
Place in flight or on a substrate that holds the substance
It is cured by performing V irradiation.

【0017】推進体は連続的に流路中を流れているた
め、効果的、連続的に流路を清掃して物質の沈着による
流路の目詰まりを減らし又は除去する。更に、装置を用
いない場合に外界から流路を遮断するため、閉鎖構造を
備える。あるいは、プリントヘッドと被印刷体支持体
(例えば、プラテン)とを物理的に接触させ、流路を閉
鎖する。流路の清掃を効率良く行うよう、印刷装置の作
動の開始時と終了時にクリーニングサイクルを組み込
む。装置から除去された廃棄物はクリーニング部に排出
される。一方、ポートを通って貯蔵部の中に流れ込むよ
う推進体流を切り替えて、オリフィスの目詰まりをポー
トから排出することも可能である。
Since the propellant is flowing continuously in the flow path, it effectively and continuously cleans the flow path to reduce or eliminate clogging of the flow path due to deposition of substances. Further, a closing structure is provided to shut off the flow path from the outside when the device is not used. Alternatively, the print head is brought into physical contact with the substrate to be printed (for example, a platen) to close the flow path. In order to efficiently clean the channel, a cleaning cycle is incorporated at the start and end of the operation of the printing apparatus. The waste removed from the device is discharged to a cleaning unit. On the other hand, the propulsion body flow can be switched to flow through the port and into the reservoir so that clogging of the orifice can be evacuated from the port.

【0018】このように、本発明及びその様々な実施の
形態は、前述の長所及び後に更に詳しく述べる多くの長
所を提供するものである。
Thus, the present invention and its various embodiments provide many of the advantages set forth above and in more detail below.

【0019】図1に、本発明の実施の形態による、弾道
エーロゾル印刷装置10の略図を示す。ここに示すよう
に、装置10は、推進体14が供給される一つ以上の射
出器12から成るものである。印刷物質16は、制御2
0の制御下、輸送機構18によって輸送され、射出器1
2に導入される。(任意の要素は点線で示す。)印刷物
質は、制御22の制御下、調量供給手段21により射出
器に調量供給(つまり調節されながら導入)される。射
出器12より射出された印刷物質は、必要に応じて装置
10に備えられた、射出後処理23で処理される。これ
らの各要素については、後に更に詳しく述べる。装置1
0は、例えばコンピュータネットワーク、パーソナルコ
ンピュータ等に一般的に接続されるタイプのプリンタ、
ファクシミリ装置、複写機、標識装置、あるいはその他
様々な印刷装置に用いられることは明らかである。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a ballistic aerosol printing device 10 according to an embodiment of the present invention. As shown, the apparatus 10 comprises one or more injectors 12 to which a propellant 14 is supplied. The printing substance 16 is the control 2
0, transported by the transport mechanism 18 under the control of
2 is introduced. (Arbitrary elements are indicated by dotted lines.) The printing substance is metered (i.e., introduced in a regulated manner) by the metering supply means 21 to the injector under the control of the control 22. The printing material ejected from the ejector 12 is processed in a post-injection process 23 provided in the device 10 as necessary. Each of these elements will be described in more detail later. Apparatus 1
0 is a printer of a type generally connected to, for example, a computer network, a personal computer, etc.
Obviously, it can be used in facsimile machines, copiers, marking machines, or various other printing machines.

【0020】図1に示す実施の形態は、図2の断面図に
示すタイプの、弾道エーロゾル印刷装置24により良く
理解されよう。この実施の形態によれば、印刷される物
質は、本件で更に述べるタイプの4色のトナー、例えば
シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラ
ック(K)であり、これらは混合し又は混合せずに、連
続的に、あるいは他の方法で同時に印刷される。図2及
びそれに関連する記述では、4色(一度に1色ずつ又は
それらを混合して)を印刷する装置を述べているが、そ
れより少ない又は多い色数、あるいは別の又は追加の物
質として、印刷物質粒子を接着するための表面を形成す
る物質(又は、その他の被印刷体表面前処理)、所望の
被印刷体の仕上げ品質(マット、サテン又は光沢仕上げ
あるいは他の被印刷体表面後処理など)、肉眼では見え
ない物質(磁性粒子、紫外蛍光粒子等)、若しくは印刷
された被印刷体に関連する他の物質などを印刷する装置
も、明らかに本件で企図されるものである。
The embodiment shown in FIG. 1 will be better understood by a ballistic aerosol printing device 24 of the type shown in the sectional view of FIG. According to this embodiment, the substance to be printed is a four-color toner of the type further described herein, for example cyan (C), magenta (M), yellow (Y), black (K), which are Printed continuously or otherwise simultaneously, with or without mixing. FIG. 2 and the associated description describe an apparatus for printing four colors (one color at a time or a mixture thereof), but with fewer or more colors, or as another or additional material. Surface-forming substance (or other substrate surface pretreatment) for adhering printing substance particles, desired substrate finish quality (matte, satin or glossy finish or other substrate surface after) Apparatus for printing materials that are invisible to the naked eye (such as magnetic particles, ultraviolet fluorescent particles, etc.), or other materials associated with a printed substrate, are clearly contemplated herein.

【0021】装置24は本体26から成り、この中に
は、印刷される物質を受ける複数のキャビティ28C、
28M、28Y、28K(これらを合わせてキャビティ
28と呼ぶ)が形成されている。本体26にはまた、推
進体キャビティ30が形成されている。取り付け部品3
2は、推進体キャビティ30と、コンプレッサ、推進体
貯蔵部等の推進体源33とを繋ぐものである。本体26
は、他の層に囲まれた、支持体36及び流路層37を含
む、プリントヘッド34に接続している。
The device 24 comprises a body 26, which includes a plurality of cavities 28C for receiving the substance to be printed.
28M, 28Y, and 28K (these are collectively referred to as a cavity 28) are formed. The body 26 also has a propulsion body cavity 30 formed therein. Mounting parts 3
Reference numeral 2 denotes a connection between the propulsion body cavity 30 and a propulsion body source 33 such as a compressor and a propulsion body storage unit. Body 26
Is connected to a print head 34, including a support 36 and a flow path layer 37, surrounded by other layers.

【0022】図3に、装置24の一部分の断面図を示
す。各キャビティ28には、断面が円形、楕円形、矩形
などの、ポート42C、42M、42Y、42K(これ
らを合わせてポート42と呼ぶ)がそれぞれあり、これ
らは前記キャビティと、本体26に隣接する流路46と
の間を繋ぐものである。ポート42の前後軸と、流路4
6の前後軸とはほぼ垂直に交わっているように示されて
いるが、本装置の特定の応用例で適しているように、こ
の角度は90度以外でもよい。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of a portion of the device 24. Each cavity 28 has a respective port 42C, 42M, 42Y, 42K (collectively referred to as port 42) having a circular, elliptical, rectangular, etc. cross section, which are adjacent to the cavity and the body 26. The connection with the flow path 46 is established. The longitudinal axis of the port 42 and the flow path 4
Although shown as intersecting substantially perpendicularly to the front-rear axis of 6, this angle may be other than 90 degrees, as is appropriate for certain applications of the device.

【0023】同様に、推進体キャビティ30にも、前記
キャビティと流路46の間に、円形、楕円形、矩形等の
断面であるポート44があり、推進体はこれを通って移
動する。あるいは、推進体を流路46に導入するため、
支持体36中にポート44’を、又は流路層37中にポ
ート44”を、あるいはその両方をプリントヘッド34
に備えることもできる。後に更に述べるように、印刷物
質は、ポート42を通ってキャビティ28から排出さ
れ、流路46を流れる推進体流に流入される。印刷物質
と推進体は、図2に示すように、プラテン40に支えら
れた、例えば紙である被印刷体38に向かって、矢印A
の方向に進む。
Similarly, the propellant body cavity 30 also has a port 44 having a circular, elliptical, rectangular, etc. cross section between the cavity and the flow passage 46, through which the propellant moves. Alternatively, to introduce the propulsion body into the flow channel 46,
Port 44 ′ in support 36, port 44 ″ in channel layer 37, or both, print head 34.
Can also be prepared. As will be described further below, the printing substance exits the cavity 28 through the port 42 and enters the propellant stream flowing through the flow path 46. As shown in FIG. 2, the printing substance and the propellant move toward an object 38, for example, paper, supported by a platen 40 by an arrow A.
Proceed in the direction of.

【0024】本件に述べる多くの特徴を備えたプリント
ヘッドからの推進体印刷物質流パターンは、10mmの
距離までほぼ平行を保ち、最適な印刷距離は1〜数mm
程度であることが実験的に明らかとなった。例えばプリ
ントヘッドからの印刷物質流は、排出オリフィスの幅の
少なくとも4倍の距離で、排出オリフィスの幅の20%
以上、望ましくは10%以上は逸脱しない。しかし、プ
リントヘッドと被印刷体との適当な間隔は、多くのパラ
メータにより決まるものであり、それ自体は本発明の一
部を成すものではない。
The propellant print material flow pattern from a printhead with many of the features described herein remains approximately parallel up to a distance of 10 mm, with optimal print distances of one to several mm.
It has been experimentally found that this is the case. For example, the printing substance stream from the printhead may be at least four times the width of the discharge orifice and at least 20% of the width of the discharge orifice.
As described above, desirably, 10% or more does not deviate. However, the proper spacing between the printhead and the substrate depends on a number of parameters and is not in itself a part of the present invention.

【0025】本発明のある実施の形態によれば、プリン
トヘッド34は、支持体36と、その中に流路46が形
成される流路層37とから成る。絶縁層、被覆層等(図
示されていない)の追加の層をプリントヘッド34の一
部に形成することもできる。支持体36はガラス、セラ
ミック等の適当な素材から成り、その上に(直接又は間
接的に)、厚い耐久性のあるフォトレジスト(例えば、
液状感光性エポキシ樹脂)及び/又はフィルムを基にし
た乾燥フォトレジストなどの、比較的厚い物質の層を形
成する。この層の中に、エッチング、機械加工、又は他
の方法で、後に述べる特徴を持つ流路を形成する。
According to one embodiment of the present invention, the print head 34 comprises a support 36 and a channel layer 37 in which a channel 46 is formed. Additional layers, such as insulating layers, cover layers, etc. (not shown), may be formed on portions of the printhead 34. The support 36 is made of any suitable material, such as glass, ceramic, etc., on which (directly or indirectly) a thick, durable photoresist (eg,
Form a relatively thick layer of material, such as liquid photosensitive epoxy resin) and / or dry photoresist based film. In this layer, a channel having the characteristics described below is formed by etching, machining, or other methods.

【0026】プリントヘッド34の横断面図である、図
4を参照するならば、ある実施の形態において、手前側
から、推進体受け部47、次に収束部48、発散部5
0、そして印刷物質注入部52となるよう流路46を形
成する。収束部48と発散部50との間の転移点をスロ
ート53と言い、収束部48と発散部50とスロート5
3とを合わせてノズルと呼ぶ。このような流路の一般的
な形は、デラバル膨張管とも呼ばれる。流路46の先端
には、排出オリフィス56を設ける。
Referring to FIG. 4, which is a cross-sectional view of the print head 34, in one embodiment, from the near side, the propulsion body receiving portion 47, then the converging portion 48, and the diverging portion 5
The channel 46 is formed so as to be 0 and the printing substance injection section 52. The transition point between the converging section 48 and the diverging section 50 is called a throat 53, and the converging section 48, the diverging section 50, and the throat 5
3 together with a nozzle. This general form of flow path is also called a DeLaval inflation tube. A discharge orifice 56 is provided at the tip of the flow path 46.

【0027】図3及び図4に示す本発明の実施の形態で
は、部分48は図3の面ではなく、図4の面で収束し、
同様に、部分50は図3の面ではなく、図4の面で発散
する。通常、これにより排出オリフィス56の断面の形
が決まる。例えば、図5(a)に示したオリフィス56
の形は、図3及び図4に示す装置に対応する。しかし、
本発明の装置の製造法及び応用例に従い、流路の収束/
発散部は図4の面ではなく図3の面であり(図5
(b))、又はその両方の面であり(図5(c))、あ
るいはその他の面又は面の組み合わせであり、若しくは
全ての面である(図6(a)〜6(c)に例示)よう製
造される。
In the embodiment of the invention shown in FIGS. 3 and 4, portion 48 converges in the plane of FIG. 4 instead of the plane of FIG.
Similarly, portion 50 diverges in the plane of FIG. 4 rather than in the plane of FIG. This usually determines the shape of the cross section of the discharge orifice 56. For example, the orifice 56 shown in FIG.
Corresponds to the device shown in FIGS. But,
According to the manufacturing method and application example of the device of the present invention, the convergence /
The diverging part is not the plane of FIG. 4 but the plane of FIG. 3 (FIG. 5).
(B)), or both surfaces (FIG. 5 (c)), or any other surface or combination of surfaces, or all surfaces (exemplified in FIGS. 6 (a) to 6 (c)). ) As manufactured.

【0028】図7に示す他の実施の形態では、流路46
には収束部及び発散部が無く、その軸に沿って断面は一
定である。この流路の断面は、本発明の装置の製造法及
び応用例に従って、矩形又は正方形(図8(a))、楕
円形又は円形(図8(b))、あるいはその他の形(図
8(c)、8(d)に例示)である。
In another embodiment shown in FIG.
Has no converging and diverging parts and has a constant cross section along its axis. The cross section of this channel may be rectangular or square (FIG. 8 (a)), elliptical or circular (FIG. 8 (b)) or other shapes (FIG. c) and 8 (d)).

【0029】再度図3を参照するなら、推進体は、流路
46の長軸に対してほぼ直角に、推進体キャビティ30
よりポート44を通って流路46へ入る。他の実施の形
態では、推進体は、例えば、ポート44’又はポート4
4”より、あるいは示されていない他の方法で、流路4
6の長軸に対して平行に(又は他の角度で)流路に入
る。推進体は印刷装置が作動状態にある(例えば、“パ
ワー・オン”又は同様な印刷待機状態)間、流路を連続
的に流れている。あるいは本発明の特定の応用例では、
その指定によって、印刷体が射出されるときにのみ推進
体が流路を流れるよう調整される。推進体の調節は、推
進体源33と流路46との間に設けたバルブ31により
行う。又は例えばコンプレッサのスイッチを入/切し、
あるいは推進体を発生する化学反応を選択的に起こし、
更にまた本件には示されていない他の手段により、推進
体の発生を制御することによって推進体の量を調節す
る。
Referring again to FIG. 3, the propellant is positioned approximately perpendicular to the long axis of the flow passage 46, with the propellant cavity 30.
The fluid enters the flow channel 46 through the port 44. In other embodiments, the propellant may be, for example, port 44 'or port 4
4 "or in another manner not shown, the flow path 4
6. Enter the flow path parallel (or at another angle) to the long axis of 6. The propellant is continuously flowing through the flow path while the printing device is active (e.g., "power on" or similar print standby state). Alternatively, in certain applications of the invention,
By the designation, adjustment is made so that the propulsion body flows through the flow path only when the print body is ejected. The adjustment of the propulsion body is performed by the valve 31 provided between the propulsion body source 33 and the flow path 46. Or for example switch on / off the compressor,
Alternatively, it selectively causes a chemical reaction that generates a propellant,
Furthermore, by other means not shown in the present case, the amount of the propellant is adjusted by controlling the generation of the propellant.

【0030】印刷物質は、印刷物質注入部52に設けた
一つ以上のポート42より、調節しながら流路へ注入す
る。つまり使用の間、推進体流に導入される印刷物質の
量は、スポット毎にゼロから最大まで調節される。推進
体と印刷物質とは、流路46の手前側の端から、排出オ
リフィス56を設けた先端へ移動する。
The printing substance is injected into the flow path while being adjusted through one or more ports 42 provided in the printing substance injection section 52. That is, during use, the amount of printing substance introduced into the propellant stream is adjusted from zero to a maximum for each spot. The propellant and the printing substance move from the front end of the flow path 46 to the front end where the discharge orifice 56 is provided.

【0031】プリントヘッド34は様々な方法で形成さ
れる。例えば、図41(a)〜(c)、図42(a)〜
(c)を参照とするならば、プリントヘッド34は次の
ように製造される。最初に、例えばガラスなどの絶縁性
支持体又はケイ素などの半絶縁性支持体、あるいは絶縁
層を塗布した任意の支持体である、支持体36を清浄に
し、また別途リソグラフィの準備を行う。一つ以上の金
属電極54を、流路46の底面となる支持体36の表面
に形成し(例えば、フォトリソグラフィにより)、又は
印刷する。これを図41(a)に示す。
The print head 34 is formed in various ways. For example, FIGS. 41 (a) to (c) and FIGS.
With reference to (c), the print head 34 is manufactured as follows. First, the support 36, which is an insulating support such as glass or a semi-insulating support such as silicon, or an arbitrary support coated with an insulating layer, is cleaned and separately prepared for lithography. One or more metal electrodes 54 are formed (eg, by photolithography) or printed on the surface of the support 36 that will be the bottom surface of the flow path 46. This is shown in FIG.

【0032】次に、支持体のほぼ全面に、通常スピン−
オン(spin−on)法によりフォトレジストを厚く
塗布する、あるいは層310を貼り合わせる。層310
は非常に厚く、例えば100μm以上である。これを図
41(b)に示す。次に、リソグラフィ、イオンミリン
グ等の、既知の方法を用いて、層310中に流路46
を、望ましくは収束部48、発散部50、スロート53
と共に形成する。この時点での構造を図41(c)の横
断面図に示す。
Next, almost all the surface of the support is usually spin-coated.
A thick photoresist is applied by a spin-on method, or the layer 310 is attached. Layer 310
Is very thick, for example, 100 μm or more. This is shown in FIG. Next, flow channels 46 are formed in layer 310 using known methods, such as lithography, ion milling, or the like.
Preferably, the converging section 48, the diverging section 50, the throat 53
Form with. The structure at this point is shown in the cross-sectional view of FIG.

【0033】この時、推進体受け部47の支持体中に、
推進体注入口44’(図3に示す)を加工してもよい。
これには、用いられる支持体の素材に応じて、ダイヤモ
ンドドリル、超音波ドリル、又はこの技術で既知の他の
方法を用いる。あるいは、層310中に推進体注入口4
4”(図3に示す)を形成してもよい。しかしここで
は、推進体注入口44は、以下に述べるように、次に被
覆される層の中に形成する。
At this time, in the support of the propulsion body receiving portion 47,
The propulsion body inlet 44 '(shown in FIG. 3) may be machined.
This uses a diamond drill, ultrasonic drill or other methods known in the art, depending on the material of the support used. Alternatively, the propellant inlet 4 in the layer 310
4 "(shown in FIG. 3), but here the propellant inlet 44 is formed in the next layer to be coated, as described below.

【0034】層310の上に直接、別の比較的厚いフォ
トレジスト又は同様な素材の層312を形成する。層3
12は、望ましくは100μm以上の厚さであり、望ま
しくは積層により被覆するが、スピン−オン又は他の方
法で被覆してもよい。あるいは、層312は、層310
と接着するガラス又は他の適当な素材でもよい。この時
点での構造を図42(a)に示す。
A layer 312 of another relatively thick photoresist or similar material is formed directly on layer 310. Layer 3
12 preferably has a thickness of 100 μm or more and is preferably coated by lamination, but may be coated by spin-on or other methods. Alternatively, layer 312 may be layer 310
Glass or other suitable material that adheres to the substrate. The structure at this point is shown in FIG.

【0035】次に、例えばフォトリソグラフィ、イオン
ミリング等により、層312にパターンを描き、ポート
42及び44を形成する。層312はまた、機械加工に
より、あるいは既知の他の方法によりパターン形成され
る。この時点での構造を図42(b)に示す。
Next, ports 42 and 44 are formed by drawing a pattern on the layer 312 by, for example, photolithography or ion milling. Layer 312 is also patterned by machining or other known methods. The structure at this point is shown in FIG.

【0036】別な方法として、例えばフォトリソグラフ
ィ、イオンミリング等により支持体中に直接流路46を
形成する。この場合もまた、上記と同様に層312を被
覆する。あるいは、プリントヘッドを、アクリル酸樹脂
又は同様な、型に取ることができ、及び/又は機械加工
のできる素材で作り、その中に流路46を型取り、又は
加工して作成する。この実施の形態では、これに更に、
同じ素材である層312を適当な手段で他の構造部分に
接着する。
As another method, the flow path 46 is formed directly in the support by, for example, photolithography, ion milling or the like. Again, the layer 312 is coated as described above. Alternatively, the printhead is made of an acrylic resin or similar, moldable and / or machineable material, into which the channel 46 is molded or machined. In this embodiment,
The same material layer 312 is bonded to other structural parts by a suitable means.

【0037】更に、層310上に層312を被覆する前
に、層312上に、矩形、輪状(記載)又は意図する他
の形である、電極314及び315を予め形成する。こ
の実施の形態では、ポート42、及び可能ならばポート
44もまた層312を被覆する前に形成する。電極31
4は、アルミニウム等の適当な金属であり、スパッタリ
ング、リフト−オフ又は他の手法で形成する。誘電層3
16は、電極314を保護し、平らな上側表面318と
するために被覆する。第2の誘電層(図示されていな
い)も同様に、電極315を保護し、平らな下側表面3
19とするため、層312の下に被覆する。この実施の
形態の構造を図42(c)に示す。
Further, before coating layer 312 on layer 310, electrodes 314 and 315, which are rectangular, ring-shaped (described), or other shapes as desired, are pre-formed on layer 312. In this embodiment, port 42 and possibly port 44 are also formed prior to coating layer 312. Electrode 31
4 is a suitable metal, such as aluminum, formed by sputtering, lift-off or other methods. Dielectric layer 3
16 is coated to protect the electrode 314 and provide a flat upper surface 318. A second dielectric layer (not shown) also protects the electrode 315 and provides a flat lower surface 3
In order to make it 19, it coats under the layer 312. FIG. 42C shows the structure of this embodiment.

【0038】図4〜8では一つの流路を持つプリントヘ
ッド34を示しているが、本発明によるプリントヘッド
は、任意の数の流路を持ち、その範囲は、一つ又は数個
の流路で幅が数百μmのものから、数千個の流路でペー
ジ幅(例えば、幅8.5インチ(21.59cm)以
上)のものまであることが理解されよう。各排出オリフ
ィス56の幅Wは、250μm以下、望ましくは100
μm以下である。隣接する排出オリフィス56間のピッ
チP、又は端から端(あるいは中心から中心)の間隔
は、図9(a)に端面図を示した非ジグザグ配列の場
合、250μm以下、望ましくは100μm以下であ
る。図9(b)に示すような、二次元のジグザグ配列の
場合のピッチは更に小さい。例えば、表1に、異なる解
像度における、非ジグザグ配列の典型的なピッチと幅を
示す。
Although the print head 34 having one flow path is shown in FIGS. 4 to 8, the print head according to the present invention has an arbitrary number of flow paths, and its range is one or several flow paths. It will be appreciated that the width of the channels can be from hundreds of micrometers to thousands of channels and page widths (eg, 8.5 inches (21.59 cm) or more). The width W of each discharge orifice 56 is 250 μm or less, preferably 100 μm.
μm or less. The pitch P between adjacent discharge orifices 56 or the distance from end to end (or from center to center) is 250 μm or less, preferably 100 μm or less in the non-zigzag arrangement whose end view is shown in FIG. . The pitch in the case of a two-dimensional zigzag arrangement as shown in FIG. 9B is even smaller. For example, Table 1 shows typical pitches and widths of non-zigzag arrangements at different resolutions.

【0039】[0039]

【表1】 図10に示すように、幅広いプリントヘッドの流路配列
には、各流路46に通じるポート42を持つ、連続キャ
ビティ28から印刷物質が供給される。同様に、連続推
進体キャビティ30からポート44を通って各流路46
に推進体が供給される。図11(a)に示すように、ポ
ート42はキャビティ中の個々の開口部であり、又は図
11(b)に示すように、全ての配列にわたる連続的な
開口部43(図では開口部43Cを示す)により形成さ
れる。
[Table 1] As shown in FIG. 10, a wide array of printhead channels is supplied with printing material from a continuous cavity 28 having ports 42 leading to each channel 46. Similarly, each channel 46 from the continuous propellant cavity 30 through the port 44
Is supplied with a propulsion body. The ports 42 are individual openings in the cavity, as shown in FIG. 11 (a), or a continuous opening 43 (opening 43C in the figure) over the entire array, as shown in FIG. 11 (b). Is shown).

【0040】流路46の配列では、流路を通る推進体速
度が全く同一又はほぼ同じとなるよう、各流路は同じ大
きさと断面形をしている。あるいは、特定の一つ以上の
流路46の大きさ及び/又は断面形を異なるものにして
(又は選択的にコーティング等を塗布するなどの手段に
より)、推進体速度の異なる流路とすることもできる。
これは、印刷物質類と他の被印刷体処理剤とを共に用い
る際に、非常に質量の違う異なった印刷物質を用いよう
とする場合、異なる印刷効果を得ようとする場合に有利
であり、また別な方法で、本発明の特定の応用例におい
て適当であることが明らかとなろう。
In the arrangement of channels 46, each channel has the same size and cross-section so that the propulsion velocity through the channels is identical or substantially the same. Alternatively, one or more specific flow paths 46 may have different sizes and / or cross-sectional shapes (or by means of selectively applying a coating or the like) so as to have different propulsion body speeds. You can also.
This is advantageous when trying to use different printing substances having very different masses or to obtain different printing effects when using printing substances and other printing material treating agents together. It will be apparent that, in other ways, it may be appropriate in certain applications of the invention.

【0041】図12(a)及び図12(b)に示される
実施の形態によれば、装置24は、クリップ、クラス
プ、留め金、又は既知の他の保持手段(図示されていな
い)などの可能な手段で装置24に取り付ける、取り外
し交換可能な本体60を含むものである。図12(a)
に示される実施の形態では、本体60はプリントヘッド
34及び装置24の他の部分から取り外せる。図12
(b)に示される実施の形態では、本体60とプリント
ヘッド34とは、装置24のマウント部64から取り外
し交換できるユニットを成す。図12(a)及び図12
(b)の実施の形態のいずれも、電極及び本体60中に
ある又は本体60と結合している他の装置を制御するた
め、本体60と装置24の間では電気的接触が保たれて
いる。
According to the embodiment shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), the device 24 may include a clip, clasp, clasp, or other known holding means (not shown). It includes a removable and replaceable body 60 that attaches to the device 24 by possible means. FIG. 12 (a)
In the embodiment shown in FIG. 2, the body 60 is removable from the printhead 34 and other parts of the device 24. FIG.
In the embodiment shown in (b), the main body 60 and the print head 34 form a unit that can be removed from the mount 64 of the device 24 and replaced. FIG. 12A and FIG.
In any of the embodiments of (b), electrical contact is maintained between the body 60 and the device 24 to control the electrodes and other devices within or associated with the body 60. .

【0042】いずれの場合も、本体60は、印刷物質と
推進体とを入れた使い捨てのカートリッジである。ある
いは、印刷物質及び/又は推進体キャビティ28、30
は補充可能である。例えば、開口部29C、29M、2
9Y、29K(これらを合わせて開口部29と呼ぶ)
は、印刷物質を各キャビティに導入するためのものであ
る。また、キャビティ30には、固体状二酸化炭素(C
2)、圧縮ガスカートリッジ(これもまた二酸化炭素
など)、化学反応物等の推進体源62があり、これは本
体60に恒久的、又は取り外し交換でき、あるいは補充
可能なものである。別な方法として、キャビティ30
に、加圧推進体を発生するための小型コンプレッサ又は
同様な手段(図示されていない)を備える。あるいは、
推進体源は、本体60と別々に、独立して、取り外し及
び交換可能なものである。更に、本体60にキャビティ
28とその関連部品しか搭載されていない場合は、装置
24に、コンプレッサ、化学反応容器等の推進体発生手
段を備える。
In each case, the body 60 is a disposable cartridge containing the printing substance and the propellant. Alternatively, the printing substance and / or propellant cavities 28, 30
Can be replenished. For example, the openings 29C, 29M, 2
9Y, 29K (collectively referred to as opening 29)
Is for introducing a printing substance into each cavity. The cavity 30 contains solid carbon dioxide (C
There is a propellant source 62 such as O 2 ), a compressed gas cartridge (again, such as carbon dioxide), a chemical reactant, etc., which can be permanent, removable, replaceable, or refillable with the body 60. Alternatively, the cavity 30
A small compressor or similar means (not shown) for generating a pressurized propellant. Or,
The propellant source is removable and replaceable separately and independently of body 60. Further, when only the cavity 28 and its related parts are mounted on the main body 60, the device 24 is provided with propulsion body generating means such as a compressor and a chemical reaction vessel.

【0043】本発明による、印刷物質で被印刷体に印刷
を行うプロセス70を、段階的に図13に示した。ステ
ップ72では、推進体が流路に供給される。次にステッ
プ74で、印刷物質が流路に調量供給される。複数の印
刷物質を被印刷体に射出する流路では、ステップ76で
印刷物質を流路中において混合し、被印刷体へ印刷物質
混合物を射出する。この方法では、色の見当合わせの必
要のない、単一流路カラー印刷が得られる。別の単一流
路カラー印刷では、プリントヘッド34と被印刷体38
の間で一定の見当合わせを保ちながら、複数の印刷物質
を連続的に導入する。全ての印刷で複数の印刷物質を用
いるとは限らないため、このステップは任意であり、点
線矢印78で示される。ステップ80では、印刷物質を
流路末端の排出オリフィスより、被印刷体に到達するの
に十分なエネルギーで被印刷体に向って射出する。矢印
83が示すように、以上のプロセスは、プリントヘッド
の再見当合わせと共に繰り返す。印刷物質の定着、乾燥
等の適当な射出後処理はステップ82で行うが、これも
点線矢印84で示すように任意である。これらのステッ
プについては、各々更に詳細に述べる。前述のように、
推進体の役割は、印刷物質が少なくとも被印刷体に衝突
するのに十分な運動エネルギーを印刷物質に与えること
である。推進体は、プリントヘッド、カートリッジ、又
は印刷装置24の他の要素と接続した又は独立した、コ
ンプレッサ、補充可能な又は不可能な貯蔵器、物質の相
変化(例えば、固体状から気体状CO2)、化学反応等
により供給される。いずれの場合も、推進体は、乾燥
し、汚染物質を含まず、まず第一に印刷物質による被印
刷体の印刷を阻害せず、また流路の目詰まりを生じない
又は誘発しないものでなければならない。このため、推
進体源と流路の間に、適当な乾燥機及び/又はフィルタ
(図示されていない)を設ける。
A process 70 for printing on a substrate with a printing substance according to the present invention is shown in a stepwise manner in FIG. In step 72, a propellant is supplied to the flow path. Next, at step 74, the printing substance is metered into the channel. In the flow path for injecting a plurality of printing substances to the printing medium, the printing substance is mixed in the flow path in step 76, and the printing substance mixture is injected to the printing medium. In this way, single pass color printing is obtained without the need for color registration. In another single pass color printing, print head 34 and substrate 38
The multiple printing substances are introduced continuously, maintaining a constant registration between the two. This step is optional, as indicated by the dashed arrow 78, since not all prints will use multiple print substances. In step 80, the printing substance is ejected from the discharge orifice at the end of the flow path toward the printing medium with energy sufficient to reach the printing medium. As indicated by arrow 83, the above process repeats with printhead reregistration. Appropriate post-injection processing, such as fixing and drying of the printing material, is performed in step 82, which is also optional, as indicated by dashed arrow 84. Each of these steps will be described in further detail. As aforementioned,
The role of the propellant is to provide the printing material with at least enough kinetic energy to impinge on the printing material. The propellant may be a compressor, a refillable or non-refillable reservoir, connected to or independent of a printhead, cartridge, or other element of the printing device 24, a phase change of material (eg, solid to gaseous CO 2). ), Supplied by a chemical reaction or the like. In each case, the propellant shall be dry, free of contaminants, and will not, first of all, impede the printing of the substrate by the printing substance and will not cause or induce flow path clogging. Must. For this purpose, a suitable dryer and / or filter (not shown) is provided between the propellant source and the flow path.

【0044】ある実施の形態では、よく知られた型のコ
ンプレッサで推進体を供給する。このコンプレッサは、
スイッチを入れるとすぐに安定した圧力の推進体を供給
するものが理想的であるが、作動圧力及び速度である推
進体だけが流路46に流入するよう、コンプレッサと流
路の間にバルブを用いると良い。
In one embodiment, the propulsion is provided by a compressor of a known type. This compressor
Ideally, a propellant at a stable pressure is provided as soon as the switch is turned on, but a valve is provided between the compressor and the flow path so that only the propellant at operating pressure and speed flows into the flow path 46. Good to use.

【0045】これらの実施の形態では、流路を外部コン
プレッサ又は同様な外部の推進体源と接続しているが、
装置24自体で推進体を発生する必要がある。更に、小
型のデスクトップ型の装置では、小さな推進体源を用い
なければならない。一つの方法は、一般的に入手でき
る、交換可能なCO2カートリッジを装置に用いること
である。しかし、このようなカートリッジは推進体の量
が比較的少なく、度々交換しなければならない。また、
より大きな加圧推進体容器を用いることもできるが、装
置の大きさ(例えば、小型のデスクトップ型プリンタ)
により推進体容器の大きさは制限される。このことか
ら、自給式で物理的に小さい推進体発生ユニットを用い
ることが望ましい。この実施の形態では、推進体と印刷
物質とを混合した、交換可能なカートリッジを用いるこ
ともできる。
In these embodiments, the flow path is connected to an external compressor or similar external propulsion source.
The propulsion body needs to be generated by the device 24 itself. In addition, small desktop devices require the use of small propellant sources. One method is generally available is to use a replaceable CO 2 cartridges in the apparatus. However, such cartridges have a relatively small amount of propellant and must be replaced frequently. Also,
Larger pressurized propellant containers can be used, but the size of the device (eg, a small desktop printer)
This limits the size of the propellant container. For this reason, it is desirable to use a self-contained physically small propulsion unit. In this embodiment, a replaceable cartridge in which the propellant and the printing substance are mixed can be used.

【0046】他の実施の形態では、反応により推進体を
供給する。この実施の形態の目的は、例えば推進体キャ
ビティ30中に入るような、小型の推進体源の提供であ
る。液状又は固体状の化学物質又は化合物は、様々な自
発的及び非自発的反応を起こして気体を発生し、またこ
の反応容器は固体又は液体を用いるため比較的小さい。
最も簡単には、反応物をその沸点以上に加熱し、気相の
物質を発生させる。密閉系で反応又は変化を起こすと圧
力変化が生じる。そこで、閉鎖系で一種類の反応が起こ
る場合には、
In another embodiment, the propellant is supplied by a reaction. The purpose of this embodiment is to provide a small propellant source, for example, into the propellant cavity 30. Liquid or solid chemicals or compounds undergo various spontaneous and involuntary reactions to generate gas, and the reaction vessels are relatively small because they use solids or liquids.
Most simply, the reactants are heated above their boiling point to generate gas phase material. When a reaction or change occurs in a closed system, a pressure change occurs. So, when one kind of reaction occurs in a closed system,

【数1】 このとき、Rは反応物、P1及びP2は圧力であり、P
2はP1より非常に大きい。この反応を起こすため、推
進体キャビティ30(又は他の反応物を含む容器)中に
加熱要素87(図3に示すフィラメントなど)を備え
る。
(Equation 1) At this time, R is a reactant, P1 and P2 are pressures, P
2 is much larger than P1. To effect this reaction, a heating element 87 (such as the filament shown in FIG. 3) is provided in the propellant cavity 30 (or a container containing other reactants).

【0047】これを変形し、非自発的な複数反応物系を
加熱活性化する場合を示すと、
This is modified to show a case where a non-spontaneous reactant system is activated by heating.

【数2】 このとき、R1 〜R...は反応物であり、P2はまた
P1より非常に大きい。
(Equation 2) At this time, R 1 to R. . . Is a reactant and P2 is also much larger than P1.

【0048】しかし、加熱した推進体による印刷物質へ
の影響(例えば、流路中での融解は流路の目詰まりを引
き起こし易い)を避けるため、加熱の必要のない(また
過度に発熱することのない)、次のような反応を用いる
ことがより望ましい。
However, in order to avoid the influence of the heated propellant on the printing substance (for example, melting in the flow path is likely to cause clogging of the flow path), heating is not required (and excessive heat is generated). ), It is more desirable to use the following reaction.

【0049】[0049]

【数3】 これは、室温における相変化(例えば、固体状から気体
状CO2)などである。あるいは次のような反応であ
る。
(Equation 3) This is a phase change at room temperature (eg, from solid to gaseous CO 2 ). Alternatively, the reaction is as follows.

【0050】[0050]

【数4】 このような反応は、この技術において多く知られ、気体
状推進体の発生に用いられる。
(Equation 4) Such reactions are well known in the art and are used to generate gaseous propellants.

【0051】装置を入/切するための手段と同様に、望
むときに反応を開始/終結できるよう、通常、反応を制
御する。あるいは、推進体流を調整するためのバルブを
経て流路46と繋がっている、推進体キャビティ中で反
応を起こす。通常、この実施の形態においては、推進体
を所定の操作圧力に調整するためのバルブも備える必要
がある。
As with the means for turning the device on and off, the reaction is usually controlled so that the reaction can be started / terminated when desired. Alternatively, the reaction takes place in the propellant cavity, which is connected to the flow path 46 via a valve for regulating the propellant flow. Normally, in this embodiment, it is necessary to provide a valve for adjusting the propulsion body to a predetermined operating pressure.

【0052】設定すべき推進体流速及び圧力は、以下に
述べる印刷装置の実施の形態に依る。一般に、適当な推
進体の例としては、CO2、清浄で乾燥した空気、N2
気体状反応生成物等が挙げられる。推進体は、無毒なも
のが望ましい(ある実施の形態では、装置を特別のチャ
ンバ等に密閉するなどして、より広範囲の推進体を用い
ることができる)。望ましくは、推進体は室温で気体状
であるが、適当な実施の形態では高温の気体を用いるこ
ともある。
The propellant flow velocity and pressure to be set depend on the embodiment of the printing apparatus described below. In general, examples of suitable propellants include CO 2 , clean and dry air, N 2 ,
Gaseous reaction products are exemplified. The propellant is preferably non-toxic (in some embodiments, a wider range of propellants can be used, such as by sealing the device in a special chamber or the like). Desirably, the propellant is gaseous at room temperature, but hot gas may be used in suitable embodiments.

【0053】発生させた又は供給した推進体は、いずれ
も流路46に入り、流路を前後軸方向に移動して排出オ
リフィス56から排出される。流路46は、排出オリフ
ィス56から排出される推進体流が被印刷体に向かって
進むよう指向している。
Any generated or supplied propulsion body enters the flow path 46, moves in the front-rear direction along the flow path, and is discharged from the discharge orifice 56. The flow path 46 is oriented so that the propellant stream discharged from the discharge orifice 56 proceeds toward the printing medium.

【0054】本発明のある実施の形態では、被印刷体の
印刷に、固体状、微粒子印刷物質を用いる。印刷物質粒
子の大きさは、0.5〜10.0μm、望ましくは1〜
5μmの範囲であるが、この範囲を超える大きさも、特
定の応用例(例えば、粒子が移動するポート及び流路が
より大きい又は小さい)において用いられる。
In one embodiment of the present invention, a solid, fine particle printing substance is used for printing on a printing medium. The size of the printing substance particles is 0.5 to 10.0 μm, preferably 1 to
Sizes in the 5 μm range, but beyond this range, are also used in certain applications (eg, larger or smaller ports and channels through which particles move).

【0055】固体状、微粒子印刷物質の使用にはいくつ
かの利点がある。まず、例えば液状インキと比べて流路
の目詰まりが少ない。次に、被印刷体上での印刷物質
(又はそのキャリヤ)のウィッキング及びにじみ、また
印刷物質/被印刷体相互作用が小さい、又は無い。第3
に、液状印刷物質に見られる、排出オリフィスでの表面
張力に起因するスポット位置の問題を回避する。第4
に、表面張力による気泡の付着によって生じる流路の閉
塞を回避する。第5に、次の印刷(例えばピクセル)の
ための流路の汚染を起こす危険なく、複数の印刷物質
(例えば、複数の着色トナー)を、単一流路複数物質
(例えば多色)印刷のための流路へ導入する際に混合す
ることができる。これにより見当合せにかかる経費(装
置、時間、関連する印刷部品等)を無くすことができ
る。第6に、デューティサイクルの流路の補充にかかる
部分(TIJではデューティサイクルの80%まで)を
無くすことができる。第7に、液状印刷物質の場合に
は、乾燥時間が必要なため処理速度に制限があったが、
これが不要となる。
The use of solid, particulate printing materials has several advantages. First, the clogging of the flow path is less than that of, for example, liquid ink. Secondly, the wicking and bleeding of the printing substance (or its carrier) on the substrate and small or no printing substance / substrate interaction. Third
In addition, the problem of spot position due to surface tension at the discharge orifice seen in liquid printing materials is avoided. 4th
In addition, it is possible to avoid blockage of the flow channel caused by attachment of bubbles due to surface tension. Fifth, multiple printing materials (eg, multiple colored toners) can be used to print a single channel multiple material (eg, multicolor) without risking contamination of the channel for subsequent printing (eg, pixels). Can be mixed at the time of introduction into the channel. This eliminates registration costs (e.g., equipment, time, associated print parts, etc.). Sixth, it is possible to eliminate a portion (up to 80% of the duty cycle in TIJ) related to replenishment of the flow path of the duty cycle. Seventh, in the case of a liquid printing substance, a processing time is limited because a drying time is required.
This becomes unnecessary.

【0056】乾燥微粒子印刷物質には多くの長所がある
が、液状印刷物質、又は液状と乾燥印刷物質とを組み合
わせて用いることが有利な応用例もある。このような例
では、単に固体状印刷物質の代わりに液状印刷物質を用
いる、又は例えば調量装置の変更など、この技術に精通
した者には自明の、あるいは本件に述べる適当な操作及
び装置の変更を行って本発明を用いる。
Although dry particulate printing materials have many advantages, in some applications it is advantageous to use liquid printing materials or a combination of liquid and dry printing materials. In such instances, liquid printing materials may be used instead of solid printing materials, or appropriate operations and equipment described herein or obvious to those skilled in the art, for example, changing metering equipment. Changes will be made to use the invention.

【0057】本発明のある応用例では、被印刷体表面に
印刷前処理を行うことが望ましい。例えば、微粒子印刷
物質が所望のスポット配置に定着するのを助けるため、
微粒子印刷物質を保持するよう調製した接着層で被印刷
体表面を予め被覆すると良い。このような物質の例とし
ては、ホモポリマー、ランダム共重合体、又はブロック
共重合体などの、透明及び/又は無色の重合物が挙げら
れ、これらは、低沸点の溶媒に溶解したポリマー溶液と
して被印刷体に塗布する。被印刷体に塗布する接着層の
厚さは、1〜10μm、望ましくは約5〜10μmであ
る。このような物質の例としては、直鎖又は分枝のポリ
エステル樹脂、ポリ(スチレン性)ホモポリマー、ポリ
(アクリル酸エステル)及びポリ(メタクリル酸エステ
ル)ホモポリマー及びそれらの混合物、あるいはスチレ
ン性モノマーとアクリル酸エステル、メタクリル酸エス
テル又はブタジエンモノマー及びそれらの混合物とのラ
ンダム共重合体、ポリビニルアセタール、ポリビニルア
ルコール、ビニルアルコール−ビニルアセタール共重合
体、ポリカーボネート及びそれらの混合物等が挙げられ
る。これらの表面前処理物質は、プリントヘッドの前縁
に設けられた、本件に述べられている型の流路より射出
し、これにより、単一流路で前処理物質と印刷物質の両
方を射出する。あるいは、被印刷体の全面に前処理物質
を塗布し、次に別途本件に述べられている印刷を行う。
更に、ある応用例では、更に述べられているように、飛
行中に印刷物質と前処理物質とを混合して、両者を同時
に印刷することが望ましい。
In some applications of the present invention, it is desirable to perform a pre-printing treatment on the surface of the substrate. For example, to help the particulate printing material settle in the desired spot arrangement,
It is preferred that the surface of the printing medium is coated in advance with an adhesive layer prepared to hold the fine particle printing substance. Examples of such materials include transparent and / or colorless polymers, such as homopolymers, random copolymers, or block copolymers, which are available as polymer solutions dissolved in low boiling solvents. Apply to print substrate. The thickness of the adhesive layer applied to the printing medium is 1 to 10 μm, preferably about 5 to 10 μm. Examples of such materials include linear or branched polyester resins, poly (styrenic) homopolymers, poly (acrylate) and poly (methacrylate) homopolymers and mixtures thereof, or styrenic monomers And acrylic acid esters, methacrylic acid esters or butadiene monomers and mixtures thereof, polyvinyl acetal, polyvinyl alcohol, vinyl alcohol-vinyl acetal copolymer, polycarbonate, and mixtures thereof. These surface pretreatment materials are ejected from channels of the type described herein provided at the leading edge of the printhead, thereby ejecting both the pretreatment material and the printing material in a single channel. . Alternatively, a pretreatment substance is applied to the entire surface of the printing medium, and then the printing described in the present application is performed separately.
Further, in some applications, as further described, it is desirable to mix the printing material and the pretreatment material in flight and print both simultaneously.

【0058】同様に、本発明のある応用例では、被印刷
体表面に印刷後処理を行うことが望ましい。例えば、印
刷を行った被印刷体の一部又は全てに光沢仕上げを行う
ことが望ましい。ある例では本件に述べた方法で、別
途、被印刷体に文字と図形の両方を含む印刷を行い、文
字部分を除いて図形部分だけに選択的に光沢仕上げを行
うことが必要とされる。これは、プリントヘッドの後縁
の流路から印刷後処理を行うことにより達成され、これ
により単一流路で印刷と印刷後処理を行うことができ
る。あるいは、被印刷体の全面に適当な印刷を行い、次
に本発明の印刷装置に通して印刷後処理を行う。更にあ
る応用例では、本件に更に述べるように、飛行中に印刷
物質と後処理物質とを混合するなどにより、両者を同時
に塗布することが望ましい。所望の表面仕上げを得るた
めの物質の例としては、直鎖又は分枝のポリエステル樹
脂、ポリ(スチレン性)ホモポリマー、ポリ(アクリル
酸エステル)及びポリ(メタクリル酸エステル)ホモポ
リマー及びそれらの混合物、あるいはスチレン性モノマ
ーとアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル又はブ
タジエンモノマー及びそれらの混合物とのランダム共重
合体、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルコール、
ビニルアルコール−ビニルアセタール共重合体、ポリカ
ーボネート及びそれらの混合物等が挙げられる。
Similarly, in certain applications of the present invention, it may be desirable to perform post-print processing on the surface of the substrate. For example, it is desirable to perform gloss finish on a part or all of the printed printing medium. In one example, it is necessary to separately perform printing including both a character and a graphic on a printing medium by using the method described in the present application, and selectively perform gloss finishing only on the graphic portion excluding the character portion. This is accomplished by performing post-print processing from the trailing edge flow path of the printhead, which allows for printing and post-print processing in a single flow path. Alternatively, appropriate printing is performed on the entire surface of the printing medium, and then post-printing processing is performed through the printing apparatus of the present invention. In some applications, it is desirable to apply the printing material and the post-treatment material simultaneously during flight, such as by mixing the printing material and the post-treatment material, as further described herein. Examples of materials to achieve the desired surface finish include linear or branched polyester resins, poly (styrenic) homopolymers, poly (acrylate) and poly (methacrylate) homopolymers and mixtures thereof. , Or a random copolymer of a styrenic monomer and an acrylate, methacrylate or butadiene monomer and a mixture thereof, polyvinyl acetal, polyvinyl alcohol,
Examples thereof include vinyl alcohol-vinyl acetal copolymer, polycarbonate, and mixtures thereof.

【0059】その他の印刷前及び印刷後処理には、肉眼
には見えない印刷物質での印刷の下書き/上書き、文書
の修正防止コーティング、例えば特別の解読器による特
定波長(例えば、赤外又は紫外範囲)でのみ検出でき
る、特有波長染料又は顔料を用いる防護暗号化、等が含
まれる。また別の印刷前及び印刷後処理には、被印刷体
又は表面地質コーティング(例えば、任意に粗い又は滑
らかな被印刷体となるようエンボス効果を与える)、被
印刷体上で物理的又は化学的反応を起こすような物質
(例えば、被印刷体上で混ざると、硬化又は他の方法で
印刷物質を被印刷体に定着する反応を起こす2種類の物
質)等が含まれる。別途記述がない限り、又はこの技術
に精通した者には明らかなように、本件で参照した、印
刷物質の輸送、調量供給、貯蔵などのための装置及び方
法は、印刷前及び印刷後処理物質(及び一般に、他の非
印刷物質)にも同様に用いることができる。
Other pre- and post-printing processes include drafting / overwriting of prints with invisible printing materials, anti-modification coatings on documents, eg, specific wavelengths (eg, infrared or ultraviolet) with a special decoder. Range), protective encryption using a specific wavelength dye or pigment, and the like. Other pre- and post-printing treatments include the substrate or surface geological coating (eg, optionally embossing to a rough or smooth substrate), physical or chemical on the substrate. Substances that cause a reaction (for example, two kinds of substances that, when mixed on a printing medium, cause a reaction to cure or otherwise fix the printing substance to the printing medium) are included. Unless otherwise stated, or as will be apparent to those skilled in the art, the devices and methods referred to in this application for transporting, metering, storing, etc. of printed materials include pre- and post-print processing. Substances (and, generally, other non-printing substances) can be used as well.

【0060】先に述べたように、印刷物質は、固体微粒
子物質又は液体のいずれでもよい。しかし、この組み合
わせには幾つかの選択肢がある。例えば、固体粒子の単
なる集合は別として、気体状キャリヤ(つまりエーロゾ
ル)又は液状キャリヤに懸濁した固体状印刷物質であ
る。他の例には、多相物質が含まれる。図34を参照に
するならば、この物質は、ある固体状印刷物質粒子28
6を液状キャリヤ媒体288の不連続な凝集中に懸濁し
たものである。粒子とそれを取り囲むキャリヤの混合物
は、キャリヤ媒体のプール290中にある。キャリヤ媒
体は無色の誘電体で、印刷物質に流動性を与える。固体
状印刷物質粒子286は1〜2μm程度の大きさで、実
効電荷を持つ。更に次に述べる方法により、荷電印刷物
質粒子286は、ポート294付近の適当な電極292
により生じる電界に引き付けられ、流路296に向か
う。補助電極298は印刷物質粒子286の排出を促
す。ポート294の流路側にメニスカス300が生じ
る。粒子286/キャリヤ288混合物が、メニスカス
300を通して引っぱられると、表面張力により粒子2
86は表面にキャリヤ媒体の薄いフィルムを残しただけ
で、キャリヤ媒体288より引き出される。この薄いフ
ィルムは、殆どの種類の被印刷体に粒子286を付着さ
せ、特に射出速度が遅い場合には、射出後処理(例えば
定着)前に粒子位置を保つのに有用である。
As mentioned above, the printing material may be either a solid particulate material or a liquid. However, there are several options for this combination. For example, apart from a mere aggregation of solid particles, a solid printing material suspended in a gaseous carrier (ie, an aerosol) or a liquid carrier. Other examples include multiphase materials. Referring to FIG. 34, this material is a solid printing material particle 28.
6 suspended in a discontinuous agglomeration of the liquid carrier medium 288. The mixture of particles and the surrounding carrier is in a pool 290 of carrier media. The carrier medium is a colorless dielectric that gives the printing substance fluidity. The solid printing material particles 286 have a size of about 1 to 2 μm and have an effective charge. In a manner further described below, the charged printed material particles 286 are applied to a suitable electrode 292 near port
And is directed to the channel 296. Auxiliary electrode 298 facilitates ejection of printing material particles 286. A meniscus 300 is formed on the flow path side of the port 294. As the particle 286 / carrier 288 mixture is pulled through the meniscus 300, the surface tension causes particles 2
86 is pulled out of the carrier medium 288, leaving only a thin film of the carrier medium on the surface. This thin film is useful for depositing particles 286 on most types of substrates and preserving the particle position prior to post-injection processing (eg, fusing), especially at low injection speeds.

【0061】印刷過程の次のステップは通常、印刷物質
を推進体流に調量供給することである。以下では特に印
刷物質の調量供給について述べるが、この記述には前述
の印刷前及び印刷後処理物質などの他の物質の調量供給
も含まれることは明らかであり、以下の参照では記述を
明快にするため、印刷物質についてのみ述べる。このよ
うに調量供給は、本発明の様々な実施の形態で行われ
る。
The next step in the printing process is usually to meter the printing substance into the propellant stream. In the following, the metering supply of printing substances will be described in particular, but it is clear that this description also includes metering supply of other substances such as the above-mentioned pre-printing and post-printing processing substances. For clarity, only the printed material is described. Thus, metering is provided in various embodiments of the present invention.

【0062】印刷物質の調量供給に関する最初の実施の
形態によれば、印刷物質には静電電荷を運ぶ物質が含ま
れる。例えば、印刷物質には、電荷ダイレクタと共にバ
インダ中に懸濁した顔料が含まれる。電荷ダイレクタ
は、例えば、図3に示す、キャビティ28中のコロナ6
6C、66M、66Y、66K(これらを合せてコロナ
66と呼ぶ)で荷電される。別な方法としては、例えば
キャビティ30中(又はポート44などの他の適当な位
置)にあるコロナ45により、推進体ガスを最初から荷
電する。荷電推進体は、流動床86C、86M、86
Y、86K(これらを合せて流動床86と呼び、これに
ついては更に後に述べる)を形成し、また印刷物質に電
荷を与えるという二つの目的で、ポート42を通ってキ
ャビティ28に注入される。また他の方法としては、キ
ャビティ28の外部にある他の手段又は他の装置による
摩擦荷電などがある。
According to a first embodiment for metering the printing substance, the printing substance comprises a substance which carries an electrostatic charge. For example, the printing material includes a pigment suspended in a binder with a charge director. The charge director is, for example, the corona 6 in the cavity 28 shown in FIG.
6C, 66M, 66Y, 66K (collectively referred to as corona 66). Alternatively, the propellant gas is initially charged, for example, by corona 45 in cavity 30 (or other suitable location such as port 44). The charged propellants are fluidized beds 86C, 86M, 86
Y, 86K (collectively referred to as fluidized beds 86, which will be described further below) and are injected into cavity 28 through port 42 for two purposes: to provide charge to the printing material. Other methods include frictional charging by other means or other devices outside the cavity 28.

【0063】再度図3を参照として、流路46の一方、
ポート42に対向する面にそれぞれ電極54C、54
M、54Y、54K(これらを合せて電極54と呼ぶ)
を形成する。キャビティ28中(又は、ポート44に又
はその中などの他の場所)に、対応する対電極55C、
55M、55Y、55K(これらを合せて対電極55と
呼ぶ)を形成する。電極54と対電極55により電界を
生じると、荷電印刷物質は電界に引き寄せられ、キャビ
ティ28から出てポート42を通り、流路46中の推進
体流へほぼ直角に排出される。電極の形状と位置、また
それに印加される電荷が電界の強度を決め、また印刷物
質を推進体流へ注入する力を決定する。一般に、推進体
流の力により印刷物質に与えられる運動量が注入力より
大きく、流路46中の推進体流に一旦入った印刷物質
が、推進体流と共に被印刷体に向って排出オリフィス5
6より射出されるよう、印刷物質を推進体流に注入する
力を調節する。
Referring again to FIG. 3, one of the flow paths 46
The electrodes 54C and 54 are provided on the surface facing the port 42, respectively.
M, 54Y, 54K (collectively referred to as electrode 54)
To form In the cavity 28 (or elsewhere, such as at or in the port 44), a corresponding counter electrode 55C,
55M, 55Y, and 55K (collectively referred to as a counter electrode 55) are formed. When an electric field is created by the electrode 54 and the counter electrode 55, the charged printed material is attracted to the electric field and exits the cavity 28, passes through the port 42, and exits at substantially right angles to the propellant flow in the flow path 46. The shape and position of the electrodes, and the charge applied thereto, determine the strength of the electric field and the force that injects the printing substance into the propellant stream. In general, the momentum imparted to the printing material by the force of the propellant flow is greater than the injection force, and the printing material once entering the propellant flow in the flow path 46 is discharged together with the propellant flow toward the printing medium by the discharge orifice 5.
Adjust the force for injecting the printing substance into the propellant stream so as to be ejected from 6.

【0064】電極54及び対電極55の代わりに又は補
助として、各ポート42に静電ゲートを備える。図14
(a)及び図14(b)を参照とするなら、このゲート
は、ポート42の直径を内径とする、二つの部分から成
る環状又は帯状電極90(a)、90(b)であり、接
触層91(a)及び91(b)を経て制御可能な切り替
えできる電源に接続している。環状電極により発生する
電界は、荷電印刷物質を引き寄せ又は反発する。層91
(a)及び91(b)は、フォトリソグラフィ、機械加
工又は他の方法でパターンを形成し、各々の電極90
(a)、90(b)のマトリックアドレス化を行う。
Instead of or in addition to electrode 54 and counter electrode 55, each port 42 is provided with an electrostatic gate. FIG.
Referring to (a) and FIG. 14 (b), the gate is a two-part annular or strip-shaped electrode 90 (a), 90 (b) having an inner diameter of the port 42, and It is connected to a controllable switchable power supply via layers 91 (a) and 91 (b). The electric field generated by the annular electrode attracts or repels the charged print material. Layer 91
(A) and 91 (b) form a pattern by photolithography, machining or other method, and each electrode 90
(A) and 90 (b) are converted into a matrix address.

【0065】また別の印刷物質の調量供給法の実施の形
態を図15に示す。この実施の形態は、流路46中の推
進体流の方向とほぼ平行に伸びた、一つ以上の流路部1
36から成る。各流路部136は、間にスペーシング層
として層140を挟んだ、本体26(又は適当な上の
層)と層138の間に形成する。各層は、適当な、厚
い、エッチングしたフォトレジスト、機械加工したプラ
スチック又は金属、あるいは本発明の特定の応用例によ
り規定される他の素材である。流路部136の長さ(印
刷物質の移動する方向に)は100μmまで又はそれ以
上である。流路部136の、本体26と層138の表面
に、ほぼ平行に向かい合った板状電極142及び144
をそれぞれ設ける。
FIG. 15 shows another embodiment of a method for metering and supplying a printing substance. This embodiment includes one or more flow path sections 1 extending substantially parallel to the direction of the propellant flow in flow path 46.
36. Each channel 136 is formed between the body 26 (or a suitable upper layer) and the layer 138 with the layer 140 interposed therebetween as a spacing layer. Each layer is a suitable, thick, etched photoresist, machined plastic or metal, or other material defined by the particular application of the present invention. The length of the flow path 136 (in the direction in which the printing substance moves) is up to 100 μm or more. The plate-like electrodes 142 and 144 facing the surface of the main body 26 and the layer 138 of the flow path portion 136 substantially in parallel.
Are provided.

【0066】このような開口部配列の場合、様々な電極
を行又は列のいずれかの線でアドレス化し、マトリック
アドレス化スキームを用いられるようにする。ある実施
の形態では、電極が、印刷物質の調量供給のための静電
ゲートを形成する。
With such an aperture arrangement, the various electrodes are addressed by lines, either rows or columns, so that a matrix addressing scheme can be used. In one embodiment, the electrodes form an electrostatic gate for metering of the printing substance.

【0067】通常、また特に図15に示すような平行板
状電極の場合には、荷電印刷物質又は非荷電印刷物質を
用いる。非荷電印刷物質を用いる場合、印刷物質は、空
気及び推進体の両者より相当高い誘電率を持つものであ
る。このような場合、電極対には反対の(+/−)の電
荷を与える。非荷電印刷物質は、本質的に二つの電極が
コンデンサを形成する、平行板状電極間の電界により分
極する。電極間に生じる電界により、印刷物質は選択的
にこの電界中に(つまり、電極間がエネルギー的により
有利な位置である)留まる。このようにして印刷物質の
ポートからの排出を防ぐ。電極に印加しないと、通常、
背圧、圧力バースト等により、印刷物質はポートを通っ
て推進体流中へ排出される。印刷物質の沈着を防止する
ため、電極には交流電流を流す。
Normally, and especially in the case of a parallel plate electrode as shown in FIG. 15, a charged printing material or an uncharged printing material is used. When using an uncharged printing material, the printing material has a significantly higher dielectric constant than both air and the propellant. In such a case, opposite (+/-) charges are applied to the electrode pair. Uncharged printing materials are polarized by the electric field between the parallel plate electrodes, essentially two electrodes forming a capacitor. Due to the electric field created between the electrodes, the printing substance selectively stays in this electric field (ie, a more energetically favorable position between the electrodes). In this way, discharge of the printing substance from the port is prevented. If not applied to the electrode,
Due to back pressure, pressure bursts, etc., the printing material is discharged through the port into the propellant stream. An alternating current is applied to the electrodes to prevent deposition of the printing material.

【0068】荷電印刷物質の場合、“オン”状態では一
方の電極が印刷物質を引き付け(他方は反発する)、印
刷物質が推進体流に入るのを防ぐ。“オフ”状態では、
電極は印刷物質を通過させ、例えば背圧、圧力バース
ト、又は印刷物質の電荷と反対の極性に印加した電極5
4などの第3の電極の作用によって、印刷物質は推進体
流に流入する。印刷物質の電荷は、どちらの極性(正又
は負)でもよい。
In the case of charged printing material, in the "on" state, one electrode attracts the printing material (the other repels), preventing the printing material from entering the propellant stream. In the “off” state,
The electrodes allow the printed material to pass through, for example, a back pressure, a pressure burst, or an electrode 5 applied to a polarity opposite to the charge of the printed material.
By the action of a third electrode, such as 4, the printing substance flows into the propellant stream. The charge on the printing material can be of either polarity (positive or negative).

【0069】本発明の他の実施の形態では、例えば音響
インキ射出器で、液状印刷物質をその源から推進体流へ
射出することにより調量供給を行う。図16に、この実
施の形態の略図を示す。図16の実施の形態154で
は、流路46は、例えば液状インキなどの液状印刷物質
である印刷物質のプール156の液面の上にある。実施
の形態154は、薄層フィルム状ZnOトランスデュー
サなどの、平面状圧電トランスデューサ158を含む。
これは水晶、ガラス、シリコン等の音響的に平坦な板な
どの適当な音響伝導性支持体の背面に被覆した、又は別
な方法で結合させたものである。支持体160の反対側
又は前面の、上又はその中に、フレネルレンズ、球面音
響レンズ、又はその他の収束手段162の同軸相の形を
形成する。トランスデューサ158にrf電圧をかける
ことにより音響ビームを発生し、これをプール156の
表面に焦点を合わせて飛沫164をプールから推進体流
へ射出する。グレースケール印刷をするには、飛沫16
4の大きさ(音響ビーム強度の調整により)、短時間に
射出される飛沫の数などを調整して、推進体流中に射出
される印刷物質の量を調節する。
In another embodiment of the invention, metering is performed by injecting a liquid printing substance from its source into a propellant stream, for example with an acoustic ink ejector. FIG. 16 shows a schematic diagram of this embodiment. In the embodiment 154 of FIG. 16, the flow path 46 is above the level of a pool 156 of printing material, which is a liquid printing material such as, for example, liquid ink. Embodiment 154 includes a planar piezoelectric transducer 158, such as a thin film ZnO transducer.
It is coated or otherwise bonded to the back of a suitable acoustically conductive support, such as an acoustically flat plate of quartz, glass, silicon or the like. On the opposite or front side of the support 160, on or in it, a coaxial phase shape of a Fresnel lens, spherical acoustic lens or other focusing means 162 is formed. Applying an rf voltage to the transducer 158 produces an acoustic beam that focuses on the surface of the pool 156 and ejects droplets 164 from the pool into the propellant stream. For grayscale printing, use splash 16
By adjusting the size of 4 (by adjusting the intensity of the acoustic beam), the number of droplets ejected in a short time, etc., the amount of printing substance ejected into the propellant stream is adjusted.

【0070】更に別の実施の形態166では、液状印刷
物質の推進体流への調量供給に、TIJ装置168など
のインキジェット装置を用いる。図17にこの実施の形
態の略図を示す。実施の形態166によれば、TIJ射
出器168を流路46に隣接して設置し、射出器168
からの印刷物質170は、流路46のポート172より
射出される。ここでもまた印刷物質170は、液状イン
キなどの液状物質であり、キャビティ174に貯蔵され
ている。印刷物質170を加熱要素176と接触させ
る。加熱すると加熱要素は泡177を生じ、この泡はT
IJ装置168中の流路178から押し出される。泡1
77の動きにより一定量の印刷物質が流路に押し出され
(既知の他の方法と同様に)、印刷物質の飛沫181の
形となって推進体流に入る。本発明の単一弾道エーロゾ
ル印刷流路と共に、複数のこのようなTIJ射出器を用
いることにより、印刷速度、グレースケールに優れ、ま
たその他の従来の技術を越えた長所を持つ、印刷装置及
び方法が得られる。
In yet another embodiment 166, an ink jet device such as a TIJ device 168 is used to meter the liquid printing material into the propellant stream. FIG. 17 shows a schematic diagram of this embodiment. According to the embodiment 166, the TIJ injector 168 is installed adjacent to the flow channel 46, and the injector 168 is installed.
Is ejected from the port 172 of the flow path 46. Here, too, the printing substance 170 is a liquid substance, such as a liquid ink, stored in the cavity 174. Printing substance 170 is brought into contact with heating element 176. Upon heating, the heating element produces a bubble 177 which has a T
It is extruded from the channel 178 in the IJ device 168. Foam 1
The movement of 77 pushes a certain amount of printing material into the channel (as in other known methods) and enters the propellant stream in the form of printing material droplets 181. The use of a plurality of such TIJ injectors in conjunction with the single ballistic aerosol printing channel of the present invention provides a printing apparatus and method that has superior printing speed, gray scale, and other advantages over the prior art. Is obtained.

【0071】液状印刷物質の射出には、他にも様々な可
能な実施の形態(加圧射出、機械的バルブ調節など)が
あるが、前述の実施の形態でもこのような印刷物質を用
いることができるのは明らかである。例えば図3に示す
装置では、印刷物質の粘度に合せてポート42の大きさ
を決め、ポート42に液体のメニスカスを形成させる
と、良好に作動する。このメニスカスと、対応する電極
54とは、本質的に平行なコンデンサのプレートを形成
する。電極54に適当な電荷を印加すると、飛沫がメニ
スカスから流路46へ押し出される。この方法は、イン
キ類、被印刷体前処理及び後処理物質等の伝導性(及び
ある程度までは非伝導性)の液体で、良好に作用する。
これは、トーンジェットとして知られる技術と同じで、
この技術も本発明の調量供給装置及び方法として用いる
ことができる。
There are various other possible embodiments for injection of the liquid printing substance (pressurized injection, mechanical valve adjustment, etc.). Obviously you can. For example, the apparatus shown in FIG. 3 works well when the size of the port 42 is determined according to the viscosity of the printing substance and a liquid meniscus is formed in the port 42. This meniscus and the corresponding electrode 54 form an essentially parallel capacitor plate. When an appropriate charge is applied to the electrode 54, the droplets are pushed out of the meniscus into the channel 46. This method works well with conductive (and, to some extent, non-conductive) liquids such as inks, printing material pre-treatment and post-treatment materials.
This is the same technology known as tone jet,
This technique can also be used as the metering supply device and method of the present invention.

【0072】本件に述べる実施の形態を更に効果的に行
うため、印刷物質をキャビティ28から排出して推進体
流に注入する、圧力の噴出又は一様な力を用いることが
望ましい。この圧力噴出は、図18に示すように、各キ
ャビティ28中に設けた、圧電トランスデューサ/振動
板68C、68M、68Y、68K(これらを合せてト
ランスデューサ/振動板68と呼ぶ)などの、様々な装
置により供給される。トランスデューサ/振動板68の
ひとつ以上は、補助調量供給装置と連動し又は独立し
て、アドレス化手段69C、69M、69Y、69K
(これらを合わせてアドレス化手段69と呼ぶ)により
個々にアドレスすることができる。ゲートで制御した推
進体源からの圧力など、様々な他の別の方法も用いるこ
とができる。
To make the embodiments described herein more effective, it is desirable to use a jet of pressure or a uniform force to eject the printing material from cavity 28 and into the propellant stream. As shown in FIG. 18, the pressure jets are generated in various cavities, such as piezoelectric transducers / vibration plates 68C, 68M, 68Y, 68K (collectively referred to as transducer / vibration plates 68). Supplied by equipment. One or more of the transducers / diaphragms 68 may be associated with or independently of the auxiliary metering device, addressing means 69C, 69M, 69Y, 69K.
(These are collectively referred to as addressing means 69). Various other alternatives may also be used, such as pressure from a propellant source controlled by a gate.

【0073】本発明の、推進体流への印刷物質の調量供
給には、また別の手法も用いることができる。例えば、
前述のトナージェットと呼ばれる技術を用いる。この技
術は、例えば公開特許出願WO 97 27 058
(A1)に述べられており、その内容は本件に援用され
る。あるいは、ミクロミスト装置を用いてもよい。
For metering the printing substance into the propellant stream according to the invention, other techniques can also be used. For example,
The above-described technique called toner jet is used. This technique is disclosed, for example, in published patent application WO 97 27 058.
It is described in (A1), the contents of which are incorporated herein. Alternatively, a micro mist device may be used.

【0074】本発明による印刷物質の調量供給に関する
多くの実施の形態では、可動部分は用いられていない。
このため調量供給は、例えば10kHz以上と、非常に
高い切り替え速度で行われる。更に機械的可動部分が無
いことにより、調量供給装置の信頼性はより高くなる。
In many embodiments relating to the metering of the printing substance according to the invention, no moving parts are used.
For this reason, metering supply is performed at a very high switching speed, for example, 10 kHz or more. Furthermore, the absence of mechanically moving parts makes the metering device more reliable.

【0075】用いられる調量供給装置の制御には、多く
の簡単なアドレス化スキームを用いることができる。そ
のスキームの一つを図19に示す。ここでは、印刷物質
を流路46に調量供給する、調量供給装置202C、2
02M、202Y、202K等(これらを合わせて調量
供給装置202と呼ぶ)の配列200の各“行”は、例
えば接地している共通線路206を経由して相互に結合
している。各“列”は、印刷物質の単一流路46への導
入を共に制御する調量供給装置202から成る。各列の
各調量供給装置は、例えば関連する調量供給装置をマル
チプレクサ210などの制御機構と接続する配線208
で、それぞれアドレス化する。例えば5μm程度の幅で
ある配線208を形成するために十分な広さを持つよ
う、各“列”の幅は、例えば84μm程度であることに
留意すべきである。図20に示す別の実施の形態では、
共通線路206の代わりに、調量供給装置202の各
“行”をそれぞれアドレス化するもの、例えばマルチプ
レクサ212を用いて、調量供給装置を完全にマトリッ
クスアドレス化する。
Many simple addressing schemes can be used to control the metering device used. One of the schemes is shown in FIG. Here, the metering supply devices 202C, 2C,
Each "row" of an array 200 of 02M, 202Y, 202K, etc. (collectively referred to as metering device 202) is coupled to each other via, for example, a grounded common line 206. Each "row" consists of a metering device 202 which together controls the introduction of printing substance into the single channel 46. Each metering device in each column is connected, for example, to wiring 208 that connects the associated metering device to a control mechanism such as multiplexer 210.
To address each. It should be noted that the width of each "column" is, for example, on the order of 84 μm so as to have a sufficient width to form the wiring 208 having a width of, for example, on the order of 5 μm. In another embodiment shown in FIG.
Instead of the common line 206, each "row" of the metering device 202 is individually addressed, for example a multiplexer 212, so that the metering device is completely matrix-addressed.

【0076】本発明のある実施の形態の実現には、いく
つかの機構が有用でありまた必要である。例えば、再度
図3を参照するなら、キャビティ28から流路46への
印刷物質の流れをスムーズにし、またポート42の目詰
まりを防止する必要がある。この解決法として、少量の
推進体をキャビティ28に逆流させる。そのためには、
キャビティ中の圧力が流路より僅かに低くなるよう、流
路とキャビティの圧力を釣り合わせなければならない。
圧力バランスを行うための配置を図21に示した。図2
1は、ある実施の形態のキャビティ214を示したもの
で、キャビティの一方の壁には、キャビティ214中の
印刷物質を流路46に(図示されていない、調量供給装
置の制御下)排出するための、流路46に通じたポート
42がある。キャビティ214の一方の壁には、印刷物
質が漏れない程度の粗さのフィルタ220を備えた開口
部がある。フィルタ220は、配管222を経て、回路
構成要素226で制御されるバルブ224と繋がってい
る。また回路構成要素226は、キャビティ214中の
圧力センサ228、及び流路46中の、例えばその収束
部(図示していない)直前に置かれた圧力センサ230
にも繋がっている。キャビティ214中の圧力を、圧力
センサ228で測定し、圧力センサ230で測定する流
路中の圧力と比較する。装置の作動開始時、流路46の
圧力が上昇するまで、バルブ224は閉じている。作動
圧力が定常状態に達すると、バルブ224は制御を受け
て開く。回路構成要素226は、制御可能な調節バルブ
224により、キャビティ214中の圧力を、流路46
よりわずかに低く保つ。この圧力差で、流路よりキャビ
ティに逆流する推進体量を調節する。
Several mechanisms are useful and necessary to implement certain embodiments of the present invention. For example, referring again to FIG. 3, it is necessary to smooth the flow of the printing substance from the cavity 28 to the flow path 46 and to prevent the port 42 from being clogged. As a solution, a small amount of propellant is flowed back into cavity 28. for that purpose,
The pressure in the flow path and the cavity must be balanced so that the pressure in the cavity is slightly lower than the flow path.
FIG. 21 shows an arrangement for performing pressure balancing. FIG.
Reference numeral 1 denotes a cavity 214 according to an embodiment, in which one wall of the cavity discharges the printing substance in the cavity 214 to a flow path 46 (under the control of a metering device (not shown)). There is a port 42 leading to a flow path 46 for communication. One wall of the cavity 214 has an opening with a filter 220 that is so coarse that the printed material does not leak. The filter 220 is connected via a pipe 222 to a valve 224 controlled by a circuit component 226. The circuit component 226 includes a pressure sensor 228 in the cavity 214 and a pressure sensor 230 in the channel 46, for example, immediately before the converging portion (not shown).
It is also connected to. The pressure in the cavity 214 is measured by the pressure sensor 228 and compared with the pressure in the flow path measured by the pressure sensor 230. At the start of operation of the device, the valve 224 is closed until the pressure in the flow path 46 increases. When the operating pressure reaches a steady state, the valve 224 opens under control. The circuit component 226 controls the pressure in the cavity 214 by a controllable regulating valve
Keep slightly lower. The amount of the propellant flowing backward from the flow channel to the cavity is adjusted by the pressure difference.

【0077】再び図3を参照として、前述のように(又
は他の手段により)ポート42を通ってキャビティ28
に入った推進体は、ポート42の近くで印刷物質の局所
的な混乱を生じる。適度な塑性、充填密度、磁性等であ
り、適当な大きさと形に成形された粒子である印刷物質
を用いた場合、擾乱(つまり、推進体が印刷物質を通り
抜けることによる)により粒子間の摩擦及び他の結合力
が十分小さくなり、印刷物質は擾乱部分で液体様の性質
を持つ。この状態で、印刷物質の流動化した部分86
C、86M、86Y、86K(これらを合せて流動床8
6と呼ぶ)が生じる。ここに述べた方法で流動床86を
生じることにより、印刷物質は均一な流れとなり、粘性
の少ない液体様の物質を生じ、また逆流する推進体でポ
ート42を、効果的、連続的にクリーニングする。これ
によって、正確なスポットサイズ、位置、色等が得られ
る。
Referring again to FIG. 3, cavity 28 through port 42 as previously described (or by other means).
The propellant that enters creates local disruption of the printing material near port 42. When using printing materials that are of moderate plasticity, packing density, magnetism, etc. and formed into particles of appropriate size and shape, the friction between the particles due to disturbances (ie, by the propellant passing through the printing material) And other binding forces become sufficiently small that the printing material has a liquid-like property in the disturbed part. In this state, the fluidized portion 86 of the printing substance
C, 86M, 86Y, 86K (these are combined and fluidized bed 8
6). By creating a fluidized bed 86 in the manner described herein, the printing material is in a uniform flow, producing a less viscous liquid-like material, and the port 42 is effectively and continuously cleaned with a countercurrent propellant. . Thereby, an accurate spot size, position, color and the like can be obtained.

【0078】図22を参照するならば、線240は、図
21のポート42付近の流路46における圧力を、時間
に対してプロットしたものである。線242は、図21
のセンサ230での圧力(P230)(つまり、流路46
のノズル部直前の圧力)を示す。線244は、キャビテ
ィ241が保たれる、設定圧力(Pset)を示す。流路
中の圧力が定常状態となり、流路46とキャビティ21
4の間が所望の圧力平衡に達するまでには多少時間がか
かるため、目詰まりや印刷物質の漏れなどを防止するに
は、より早く圧力を平衡させることが望ましい。このた
め、例えば、図21に示されるキャビティ214中の開
口部232より、推進体源からの加圧推進体をキャビテ
ィに導入する(又は他の方法で、キャビティ214を加
圧する)。
Referring to FIG. 22, line 240 is a plot of pressure in flow path 46 near port 42 of FIG. 21 versus time. Line 242 corresponds to FIG.
Pressure (P 230 ) at the sensor 230 (that is, the flow path 46)
(Pressure just before the nozzle portion). Line 244 indicates the set pressure (P set ) at which cavity 241 is maintained. When the pressure in the flow path becomes a steady state, the flow path 46 and the cavity 21
Since it takes some time to reach the desired pressure equilibrium between the four pressures, it is desirable to equilibrate the pressure earlier in order to prevent clogging and leakage of the printing substance. Thus, for example, a pressurized propellant from a propellant source is introduced into the cavity through the opening 232 in the cavity 214 shown in FIG. 21 (or the cavity 214 is pressurized by another method).

【0079】図23に、流動床を備えた別な配置260
を示す。この実施の形態では、電極及び印加装置は、流
動床を生じるだけでなく、調量供給にも用いられる。概
念的には、この実施の形態は3つの部分に分割でき、こ
れらは相補的に、印刷物質の“バウンド”、“調量供
給”、“射出”を行う。ドナーロール、ベルト、ドラム
等の印刷物質キャリヤ262(これには、従来の磁気ブ
ラシ283で印刷物質を供給する)が、本体266中に
形成されたキャビティ264からわずかに離れたところ
に置かれる。本体266の基部には、キャビティ264
と、流路46とを繋ぐ、例えば円筒形の開口部であるポ
ート268が形成される。本体266は、一体構造、又
は、例えば半導体層272(ケイ素など)と絶縁層27
4(プレキシグラスなど)から成る多層構造である。キ
ャビティ264の壁は、必要に応じて、絶縁境界を適度
に滑らかにするため、誘電体(テフロンなど)でコーテ
ィングする。むろん、このコーティングは、本件に述べ
る他の実施の形態にも用いることができる。
FIG. 23 shows another arrangement 260 with a fluidized bed.
Is shown. In this embodiment, the electrodes and applicator are used not only to create a fluidized bed, but also for metering. Conceptually, this embodiment can be divided into three parts, which complementarily perform the "bound", "metering" and "ejection" of the printing substance. A printing material carrier 262, such as a donor roll, belt, drum, etc., to which the printing material is supplied with a conventional magnetic brush 283, is placed slightly away from a cavity 264 formed in the body 266. At the base of the body 266 is a cavity 264
A port 268, which is, for example, a cylindrical opening, is formed to connect the flow path 46 with the flow path 46. The main body 266 may be a monolithic structure or, for example, a semiconductor layer 272 (such as silicon) and an insulating layer 27.
4 (such as Plexiglas). The walls of cavity 264 are optionally coated with a dielectric (such as Teflon) to provide a moderately smooth insulating boundary. Of course, this coating can be used in the other embodiments described herein.

【0080】ポート268のキャビティ側には、第1電
極276を形成する。これは構造内に置かれた連続的な
金属層、又はこのようなポート配列の各ポート268毎
に対応したパターンを形成したものである。ポート26
8の流路側には、第2電極278を形成する。これは通
常、ポート268と同心円の環状である。必要に応じ
て、キャビティ264からの印刷物質の排出を助けるた
め、流路中に補助電極54を形成する。
The first electrode 276 is formed on the cavity side of the port 268. This is a continuous metal layer placed in the structure, or a pattern corresponding to each port 268 of such a port arrangement. Port 26
The second electrode 278 is formed on the side of the channel 8. It is usually annular, concentric with port 268. If necessary, an auxiliary electrode 54 is formed in the flow path to help discharge the printing substance from the cavity 264.

【0081】配置260中の各点における電圧を適当に
選ぶことにより、所望の3つの機能を得ることができ
る。例えば表2に、可能な電圧の例を示す。
By properly selecting the voltage at each point in the arrangement 260, three desired functions can be obtained. For example, Table 2 shows examples of possible voltages.

【0082】[0082]

【表2】 配置260では、印刷物質282は、例えば摩擦帯電又
はイオン荷電により荷電され、このためキャリヤ262
に保持される。キャビティ264中のAC電圧のため、
荷電トナーはキャリヤと第1電極276の間で“バウン
ド”する。DCバイアスは、キャリヤ262と印刷物質
輸送ロール284の間に保たれる電位差であり、印刷物
質溜め287から印刷物質を連続的に供給する。粒径と
荷電−直径比(Q/d)分布の狭い印刷物質では、バウ
ンドはAC周波数に同期する。最適なAC周波数は、キ
ャリヤ262と第1電極276間の印刷物質の通過時間
により決まる。すなわち、周期Tは通過時間τの2倍で
ある。
[Table 2] In the arrangement 260, the printing substance 282 is charged, for example, by triboelectric or ionic charging, so that the carrier 262
Is held. Because of the AC voltage in cavity 264,
Charged toner "bounces" between the carrier and the first electrode 276. The DC bias is the potential difference maintained between the carrier 262 and the print material transport roll 284, and supplies the print material from the print material reservoir 287 continuously. For printed materials with a narrow particle size and charge-diameter ratio (Q / d) distribution, the bouncing is synchronized to the AC frequency. The optimum AC frequency depends on the transit time of the printing material between the carrier 262 and the first electrode 276. That is, the cycle T is twice the transit time τ.

【0083】ゲート調整電圧は、ポート268を開
(“オン”)及び閉(“オフ”)する。“オン”状態で
は、電圧の極性は荷電印刷物質の極性と正反対であり、
このため印刷物質は第1電極276と第2電極278間
の電界にそれぞれ引き寄せられる。最終的に、補助電極
54により射出電圧に達すると、荷電印刷物質粒子は流
路46に射出され、ここで推進体流により被印刷体へ向
けて運ばれる。
The gate adjustment voltage opens ("on") and closes ("off") the port 268. In the “on” state, the polarity of the voltage is the exact opposite of the polarity of the charged printed material,
Thus, the printing substance is attracted to the electric field between the first electrode 276 and the second electrode 278, respectively. Finally, when the ejection voltage is reached by the auxiliary electrode 54, the charged printing material particles are ejected into the channel 46, where they are carried by the propellant stream towards the printing substrate.

【0084】印刷物質をポート42へ、特に、速度、精
度及び正確なタイミングに制御して移動させることが必
要である。この過程を印刷物質輸送と呼び、様々な手法
で行うことができる。
It is necessary to move the printing substance to the port 42 in a controlled manner, in particular with speed, precision and precise timing. This process is called printing substance transport, and can be performed by various methods.

【0085】この手法の一つとして、静電輸送波を用い
て各々の印刷物質粒子を移動させる。図24を参照とす
るなら、この方法では、各ポート42の近くに設けた、
等間隔に置いた電極88のグリッド148に、同期した
DC高電圧波をかける。グリッド148は、フォトリソ
グラフィによりキャビティ内部にアルミニウムで形成す
る、又はキャビティ内に取り付けた、取り外しできるキ
ャリヤ上に形成する。
As one of the methods, each printing substance particle is moved by using an electrostatic transport wave. Referring to FIG. 24, in this method, each port 42 is provided near
A synchronized DC high voltage wave is applied to grids 148 of equally spaced electrodes 88. The grid 148 may be photolithographically formed of aluminum inside the cavity or on a removable carrier mounted within the cavity.

【0086】図25に、印刷物質を調量供給するため、
静電輸送波のための電極88を、電極142(記載され
ていない)と144と共に備えた実施の形態を示す。し
かし、様々な他の輸送及び調量供給法の組み合わせも、
本発明の範囲に含まれることは理解されよう。
In FIG. 25, to meter and supply the printing substance,
An embodiment is shown comprising an electrode 88 for electrostatic transport waves with electrodes 142 (not shown) and 144. However, various other combinations of transport and metering methods are also
It will be understood that it is within the scope of the present invention.

【0087】電極88の表面を保護し、また既知の時定
数で迅速に電荷を散逸させて、グリット148に沿い印
刷物質を移動させるため、電極88の上に防護層及び緩
和層を被覆する。また適当なコーティングは、印刷物質
の移動方向の制御を助け、電極間に捕えられる印刷物質
を減らし、電極の酸化及び腐食を小さくし、電極間のア
ーク放電を少なくする。
A protective layer and a moderating layer are applied over the electrode 88 to protect the surface of the electrode 88 and to dissipate the charge quickly with a known time constant to move the printing material along the grit 148. A suitable coating also helps control the direction of movement of the printing material, reduces the printing material trapped between the electrodes, reduces oxidation and corrosion of the electrodes, and reduces arcing between the electrodes.

【0088】本件に述べる輸送及び調量供給機能は、単
一の装置で行い、また単一ステップに集約されることが
明らかである。しかし、本発明による印刷物質の輸送及
び/又は調量供給法は、単独に又は共に用いても、従来
の技術に見られた多くの課題を解決するものである。例
えば、印刷物質はほぼ即時に推進体流に射出することが
できる。これはインキジェット装置に一般的な、流路の
充填に要する待ち時間の問題を解決する。更に、印刷物
質が推進体流に入ってから被印刷体上に印刷されるまで
の速度は、従来の技術で得られるものより格段に早く、
実際、いくつかの実施の形態では連続的に供給できる。
It is clear that the transport and metering functions described in the present case are performed in a single device and are integrated in a single step. However, the method of transporting and / or metering printing substances according to the present invention, alone or together, solves many of the problems encountered in the prior art. For example, the printing substance can be injected into the propellant stream almost immediately. This solves the problem of the waiting time required for filling the flow path, which is common in ink jet devices. Furthermore, the speed of the printing substance from entering the propellant stream to being printed on the substrate is significantly faster than that obtained with the prior art,
In fact, in some embodiments, it can be supplied continuously.

【0089】例として、600spiに配置した流路を
用いるページ幅(8.5インチ(21.59cm))配
列のプリントヘッドを考える。スポットサイズは排出オ
リフィスの直径の1.5倍であると仮定する(簡単にす
るため、排出オリフィスの断面は円形であるとする)。
このときスポット面積は、オリフィスの2.25倍とな
る。また印刷物質は、直径1μmの固体微粒子トナー
で、紙である被印刷体の全面を、単色で、粒子5個分の
厚さに覆うとする。これには、推進体中に、2.25×
10粒子×1μm、又は22.5μmの長さの印刷物質
を供給する必要があることを意味するが、余裕を見て、
長さを15μmとする。
As an example, consider a printhead with a page width (8.5 inches (21.59 cm)) array using channels arranged at 600 spi. It is assumed that the spot size is 1.5 times the diameter of the discharge orifice (for simplicity, the cross section of the discharge orifice is circular).
At this time, the spot area is 2.25 times the orifice. The printing material is a solid fine particle toner having a diameter of 1 μm, and covers the entire surface of the printing medium, which is paper, in a single color to a thickness of 5 particles. This includes 2.25 ×
It means that it is necessary to supply a printing material having a length of 10 particles × 1 μm or 22.5 μm.
The length is 15 μm.

【0090】目詰まりを防ぐため、更に印刷物質の供給
速度を、推進体速度よりひと桁以上低いと仮定する。推
進体速度が約300m/秒(m/s)の場合の印刷物質
の供給速度を1m/s(TIJ飛沫の射出速度はほぼ1
0m/s)とする。1m/sでは、15μmの長さの印
刷物質の供給に25μsかかる。言い換えれば、スポッ
ト印刷時間は、約25μs/スポットである。
To prevent clogging, it is further assumed that the feed rate of the printing material is an order of magnitude or more lower than the speed of the propellant. When the propellant speed is about 300 m / s (m / s), the supply speed of the printing substance is 1 m / s (the ejection speed of the TIJ droplet is approximately 1 m / s).
0 m / s). At 1 m / s, it takes 25 μs to feed a 15 μm long printing substance. In other words, the spot printing time is about 25 μs / spot.

【0091】この配列では、8.5×11インチ(2
1.59×27.94cm)の紙に完全に印刷を行うの
に、11インチ(27.94cm)×600spi×2
5μs/スポット、又は165ミリ秒(ms)かかる。
理論的には、これは約360ページ/分に相当する。T
IJ装置では、最大約20ページ/分であることと比較
されたい。処理量のこの向上の理由の一つは、印刷物質
の連続供給が可能なことである。つまり、TIJ装置で
は印刷時間(印刷物質射出時間)が、デューティサイク
ルのようやく20%(TIJデューティサイクルの80
%までが流路にインキを補充するための待ち時間に費や
される)であるのに比べ、この装置ではデューティサイ
クルにおける印刷時間の割合が100%に近い。
In this arrangement, 8.5 × 11 inches (2
It takes 11 inches (27.94 cm) x 600 spi x 2 to print completely on 1.59 x 27.94 cm) paper.
It takes 5 μs / spot, or 165 milliseconds (ms).
In theory, this corresponds to about 360 pages / minute. T
Compare with the IJ device for a maximum of about 20 pages / minute. One of the reasons for this increase in throughput is that a continuous supply of printing material is possible. That is, in the TIJ apparatus, the printing time (printing material ejection time) is only 20% (80% of the TIJ duty cycle) like the duty cycle.
% Of the time spent on replenishing the ink in the flow path), as compared to 100% of the printing time in the duty cycle in this device.

【0092】ある実施の形態では、キャビティ中に流動
床を生じるにもかかわらず、印刷物質がキャビティの隅
などの停滞部に集まる傾向があり、流動床を減衰させ、
印刷物質の流路への射出を妨害する恐れがある。その例
を図26(a)に示す。この問題を解決し、また更に印
刷物質の輸送を促すため、キャビティ中の塊状となった
印刷物質を激しく掻き混ぜる。図26(b)に、このよ
うな撹拌を行うための実施の形態250を示す。キャビ
ティ28の少なくとも一方の壁254に圧電物質256
を形成し、キャビティ28中に機械的及び圧力撹拌を生
じさせる。この撹拌により、キャビティ28中の印刷物
質を動的状態に保ち、停滞部の発生を防ぐ。
In one embodiment, despite the formation of a fluidized bed in the cavity, the print material tends to collect in stagnation areas, such as corners of the cavity, causing the fluidized bed to decay,
There is a risk that the ejection of the printing substance into the flow path may be hindered. An example is shown in FIG. In order to solve this problem and further facilitate the transport of the printing substance, the agglomerated printing substance in the cavity is vigorously stirred. FIG. 26B shows an embodiment 250 for performing such stirring. At least one wall 254 of the cavity 28 has a piezoelectric material 256
To create mechanical and pressure agitation in the cavity 28. This agitation keeps the printing material in the cavity 28 in a dynamic state and prevents stagnation.

【0093】フルカラー印刷機など、多数の印刷物質を
用いる装置では、2種以上の印刷物質を、被印刷体上に
射出する前に流路中で混合する。(以下の記述もまた、
印刷前処理及び印刷後処理物質などの他の物質を含むも
のである。)この場合、各印刷物質はそれぞれ流路に調
量供給する。これには各印刷物質の調量供給の独自な制
御が必要であり、また必要なアドレス化及び他の調量供
給により、処理速度が制限される。例えば図27に、各
流路46に1色以上の印刷物質を供給する多色印刷装置
を示す。流路46への印刷物質の流れを制御するため、
例えば前述の型の調量供給装置104を、前述のように
行アドレス導線106と列アドレス導線108により、
マトリックス型にアドレス化する。受動的にアドレス化
される行アドレス導線106の、8インチ(21.59
cm)長の組に関連するRC時定数により、これらの配
線の達成可能な最小シグナル立ち上がり時間は、数マイ
クロ秒に制限される。我々はこれを5kHzで2μsと
想定した。これより、調量供給装置の最小“オン”時間
は、約5μsとなる。nビットグレースケール印刷で
は、各色の全てをカバーするのに、2×5nμs/スポ
ットかかる。このため、600spiでのページ全面の
印刷には、11インチ(27.94cm)×600sp
i×(2×5n)μs/スポット、又は約33×2nms
を要する。これは、約1800×2-nページ/分に相当
する。流路当たり5ビットのグレースケール(n=5)
では、この装置は、フルカラーで56ページ/分まで処
理でき、フルカラー(CMYKスペクトルを用いる場
合)は、単一流路の各スポットに用いられる。例えば2
ビット以上のグレースケールで300spi以上と、比
較的高いスポット密度を提供し、スポットの大きさをあ
まり変えずに様々なレベルのグレースケールを得ること
が本発明の主眼であることに留意すべきである。つま
り、スポットサイズを、例えば120μmと一定にした
まま、印刷物質の濃度を変化させ、スポット毎に異なる
レベルのグレー又は色を得るものである。
In an apparatus using a large number of printing substances such as a full-color printing machine, two or more kinds of printing substances are mixed in a flow path before being injected onto a printing medium. (The following statement is also
It contains other substances such as pre-print processing and post-print processing substances. In this case, each printing substance is metered into the channel. This requires unique control of the metering of each printing substance, and the required addressing and other metering limits the processing speed. For example, FIG. 27 shows a multicolor printing apparatus that supplies one or more colors of a printing substance to each channel 46. In order to control the flow of the printing substance to the flow path 46,
For example, a metering supply device 104 of the type described above is provided by a row address line 106 and a column address line
Address in matrix form. Eight inches (21.59) of the passively addressed row address conductor 106
Due to the RC time constant associated with the cm) length set, the minimum achievable signal rise time for these wires is limited to a few microseconds. We assumed this to be 2 μs at 5 kHz. Thus, the minimum "on" time of the metering device is about 5 μs. In n-bit grayscale printing, it takes 2 × 5 n μs / spot to cover all of each color. For this reason, printing the entire page at 600 spi requires 11 inches (27.94 cm) × 600 sp.
i × (2 × 5 n ) μs / spot, or about 33 × 2 n ms
Cost. This corresponds to about 1800 × 2 −n pages / minute. Gray scale with 5 bits per channel (n = 5)
In this device, the device can process up to 56 pages per minute in full color, and full color (when using CMYK spectra) is used for each spot in a single flow path. For example, 2
It should be noted that it is the focus of the present invention to provide a relatively high spot density of 300 spi or more in gray scales of a bit or more, and to obtain various levels of gray scale without significantly changing the spot size. is there. That is, while keeping the spot size constant at, for example, 120 μm, the density of the printing substance is changed to obtain different levels of gray or color for each spot.

【0094】より早くアドレス化を行い、これによりよ
り迅速な印刷が可能となる他のアドレス化スキームが知
られている。例えば、平行アドレス化スキーム(つま
り、行アドレス線を持たない)を用いると、シグナル立
ち上がり時間はひと桁小さくなる。最小調量供給装置
“オン”時間が1μsである装置では、フルカラーグレ
ースケール印刷を、約280ページ/分行うことができ
る。
[0094] Other addressing schemes are known which provide faster addressing and thus faster printing. For example, using a parallel addressing scheme (ie, having no row address lines), the signal rise time is an order of magnitude smaller. With a minimum metering device "on" time of 1 μs, full color grayscale printing can be performed at about 280 pages / minute.

【0095】処理量と色深度/グレースケール間には兼
ね合いがあるため、これらの特性のいずれか又は両方が
最適となるよう装置を設定することができる。表3に、
上記の仮定に基づいた、処理量と色深度/グレースケー
ルマトリックス、及び必要な印刷物質供給速度をまとめ
た。
Since there is a trade-off between throughput and color depth / gray scale, the device can be set to optimize either or both of these characteristics. In Table 3,
Based on the above assumptions, the throughput and the color depth / grayscale matrix, and the required print material feed rates are summarized.

【0096】[0096]

【表3】 色深度と処理量が、装置により固定されないことは注目
に値する。これらの値は、ユーザにより、印刷装置の設
定時に調整できる。
[Table 3] It is worth noting that color depth and throughput are not fixed by the device. These values can be adjusted by the user when setting up the printing device.

【0097】また、印刷される色数は、スポットサイズ
/密度に対し、ほぼガウス分布に分布することが注目さ
れる。図28に、4色、2ビットグレースケール装置で
の値を示す。
It is also noted that the number of colors to be printed is substantially Gaussian distribution with respect to spot size / density. FIG. 28 shows values in a 4-color, 2-bit gray scale device.

【0098】印刷物質のスポット位置の正確な制御は、
推進体速度に影響される。スポットの大きさと形状もこ
の速度に関わる。一方、用いられる推進体速度は、印刷
物質粒子の大きさと質量によってある程度決まる。更
に、スポット位置、大きさ及び形状は、全開した推進体
がどの程度平行に保たれているか(つまり、排出オリフ
ィスの直径の何倍か)による。図29に、被印刷体のほ
ぼ真上から見た、推進体/被印刷体相互作用の概念図を
示す。流線110は、円筒形の推進体流が被印刷体の表
面で、印刷物質スポット112の円盤から離れる流れの
形となることを示している。
The precise control of the spot position of the printing substance is
Affected by propellant speed. The size and shape of the spot is also involved in this speed. On the other hand, the propellant speed used is determined in part by the size and mass of the printing substance particles. Furthermore, the spot location, size and shape depend on how parallel the fully open propulsion is kept (ie, multiple times the diameter of the discharge orifice). FIG. 29 shows a conceptual diagram of the propellant / printing medium interaction viewed from almost right above the printing medium. Streamline 110 shows that the cylindrical propellant flow is in the form of a flow away from the disk of printing substance spots 112 at the surface of the substrate.

【0099】通常、印刷物質粒子は、推進体より与えら
れた慣性力(垂直運動量)によって、被印刷体上に配置
される。しかし、その被印刷体上の位置は、図30に示
す、推進体/被印刷体界面に生じる、流体力学的力の横
方向へ成分によって、中心から逸らされる。より質量の
小さい粒子(推進体速度に関して)は推進体流の中心か
ら、また更にスポット中心から逸らされる。この結果、
スポットは、図30にも示す、ガウス密度分布114と
なる。
Usually, the printing material particles are arranged on the printing medium by the inertial force (vertical momentum) given by the propelling body. However, the location on the substrate is deviated from the center by the lateral component of the hydrodynamic force that occurs at the propellant / substrate interface, as shown in FIG. Particles of lower mass (in terms of propellant velocity) are deflected from the center of the propellant flow and even from the spot center. As a result,
The spot becomes a Gaussian density distribution 114 also shown in FIG.

【0100】図31を参照として、推進体/被印刷体界
面効果(いわゆる被印刷体表面での横方向への牽引)に
よる印刷物質粒子の偏向の最も甚だしい推定例を示す。
このとき、幅L/2の(つまり、図3に示す排出オリフ
ィス56の幅はL/2)推進体流118中で、密度ρp
の粒子116が、完全に平らな被印刷体38に、速度v
で垂直に向かうとする。被印刷体の表面には、厚さLの
横方向への推進体流120があり、またその速度は、被
印刷体に衝突した推進体によって、速度vであるとす
る。つまり最も甚だしい場合、推進体速度は被印刷体表
面で完全に横方向の流れに変換される。
Referring to FIG. 31, there is shown an example of the most severe estimation of the deflection of the printing material particles due to the propellant / printing medium interface effect (so-called lateral traction on the printing medium surface).
At this time, in the propellant stream 118 having a width L / 2 (that is, the width of the discharge orifice 56 shown in FIG. 3 is L / 2), the density ρ p
Particles 116 produce a perfectly flat substrate 38 at a velocity v
Let's say it goes vertically. On the surface of the printing material, there is a laterally propelling body flow 120 of thickness L, the speed of which is v due to the propelling material impinging on the printing material. That is, in the worst case, the propellant velocity is completely converted to a lateral flow at the substrate surface.

【0101】横方向への牽引力による印刷物質粒子11
6の横方向への偏位xを、異なる粒径Dについて計算す
る。レイノルズ数の方程式より、
Printing Material Particles 11 Due to Lateral Traction
6 is calculated for different particle diameters D. From the Reynolds number equation,

【数5】 このとき、ρg =1.3kg/m3 、μg =1.7×1
-5kg−s/m2 である。粒径3μm、流速v=30
0m/sでは、レイノルズ数は70である。これは牽引
定数(CD)2.8に相当する。牽引力FDは次の式で
与えられる。
(Equation 5) At this time, ρ g = 1.3 kg / m 3 , μ g = 1.7 × 1
0 is -5 kg-s / m 2. Particle size 3 μm, flow velocity v = 30
At 0 m / s, the Reynolds number is 70. This corresponds to a traction constant (CD) of 2.8. Traction force FD is given by the following equation.

【0102】[0102]

【数6】 この横方向への牽引力は、垂直に入射する粒子116の
軌線を逸らせ、慣性求心力Fiの式により決まる、曲率
Rの半径を持つ軌線を描かせる。
(Equation 6) This lateral traction deviates the trajectory of the normally incident particle 116, causing it to draw a trajectory with a radius of curvature R, determined by the equation for inertial centripetal force F i .

【0103】[0103]

【数7】 Rを得るには、(Equation 7) To get R

【数8】 得られる偏位xは、次の式で与えられる。(Equation 8) The resulting displacement x is given by:

【0104】[0104]

【数9】 又は、もし垂直推進体流の直径L/2を、配列ピッチの
半分とするなら、
(Equation 9) Or, if the diameter L / 2 of the vertical propulsion body flow is set to half the arrangement pitch,

【数10】 様々な条件での、流速v、粒径D、与えられた配列密
度、及び粒子密度1000kg/m3 で、得られる偏位
xを、表4に示す。
(Equation 10) Table 4 shows the deviation x obtained under various conditions at the flow velocity v, the particle diameter D, the given arrangement density, and the particle density of 1000 kg / m 3 .

【0105】[0105]

【表4】 以上より、流速300m/s、印刷物質粒径1μm、解
像度600spi、推進体流幅(つまり、排出オリフィ
スの大きさ)21μmでの、最も甚だしい場合のスポッ
トの大きさは次のとおりである。
[Table 4] From the above, the spot size in the worst case at a flow velocity of 300 m / s, a printing material particle size of 1 μm, a resolution of 600 spi, and a propellant flow width (that is, the size of the discharge orifice) of 21 μm is as follows.

【0106】[0106]

【数11】 スポットサイズの広がりは、推進体流/被印刷体界面で
の横方向への牽引により生じるものである。これは最も
甚だしい場合であることに留意されたい。つまり、
(1)停滞部がなく、完全に展開した横断流であり、
(2)摩擦損失と被印刷体の位相を無視し、横断流速度
は推進体流速度に完全に等しいとし、(3)牽引力は、
被印刷体からジェットの直径の2倍の距離まで減衰する
ことなく作用し、それ以上離れると消失するとする。ま
た、レイノルズ数は、特徴的な長さのスケールのため非
常に小さく、微小流体流理論によれば、乱流は発生でき
ないことにも注目すべきである。つまり、粒径が小さく
なるとRは増大し、ある点でRは厚さ2Lの横方向への
推進体流に近づく。こうなると印刷物質粒子はスポット
中心から大きく逸れ、遂には被印刷体に達しない。以上
のことから、これは(ここで行った仮定に基づき)10
0nm以下の粒径の印刷物質で起こることが示された。
これは、満足のいくスポットサイズと位置制御を示す
だけでなく、仮定された条件下では、推進体流から印刷
物質を抽出し、被印刷体上に配置するために、特別な機
構を必要としないことを例証するものである。
[Equation 11] The spread of the spot size is caused by lateral traction at the propellant flow / substrate interface. Note that this is the most severe case. That is,
(1) There is no stagnant part and the cross flow is fully developed,
(2) neglect friction loss and substrate phase, assume that the cross flow velocity is exactly equal to the propellant flow velocity, and (3) the traction force is
It works without attenuation to a distance of twice the diameter of the jet from the printing medium, and disappears when it is further away. It should also be noted that the Reynolds number is very small due to the characteristic length scale, and turbulence cannot occur according to microfluidic flow theory. That is, as the particle size decreases, R increases and at some point R approaches the 2 L thick lateral propellant flow. In this case, the printing material particles are largely deviated from the center of the spot and finally do not reach the printing medium. From the above, this is 10 (based on the assumptions made here).
It has been shown to occur with printed materials of particle size below 0 nm.
This not only shows satisfactory spot size and position control, but also requires special mechanisms to extract the printing substance from the propellant stream and place it on the substrate under the assumed conditions. This is an example of not doing so.

【0107】しかし、被印刷体表面における推進体流か
らの印刷物質粒子の抽出を更に高めたい場合(例えば、
流速/粒径が小さい等)には、静電気的に増強した粒子
抽出法を用いる。被印刷体又はプラテン(用いる場合)
を、印刷物質粒子の電荷と反対に荷電し、粒子と被印刷
体/プラテン間の引力により、粒子の抽出を増強する。
このような実施の形態178を図33に示す。ここで
は、実効電荷を受け、保持することのできるプラテン1
80の近くに、本体26を置く。プラテン180上の電
荷は、ベルト184又は他の手段でプラテン180と共
に動く、ドナーローラ182により、あるいは既知の他
の方法(摩擦帯電ブラシ、圧電コーティングなど)によ
り供給される。
However, if one wishes to further enhance the extraction of printing substance particles from the propellant stream on the surface of the substrate (eg,
For example, the flow rate / particle size is small), an electrostatically enhanced particle extraction method is used. Printed object or platen (if used)
To the opposite of the charge of the printing material particles and enhance the extraction of the particles by the attractive force between the particles and the substrate / platen.
Such an embodiment 178 is shown in FIG. Here, a platen 1 that can receive and hold an effective charge
Place body 26 near 80. The charge on platen 180 is supplied by donor roller 182, which moves with platen 180 by belt 184 or other means, or by other known methods (triboelectric brush, piezoelectric coating, etc.).

【0108】ある例では、ドナーローラ182よりプラ
テン180に、正の実効電荷を供給する。印刷物質粒子
188には、例えば図3に示す、コロナ、又は他の手段
で、負の実効電荷を与える。被印刷体(例えば紙)を、
印刷物質源とプラテン間のプラテン側に置く。印刷物質
188とプラテン間の引力により、印刷物質はプラテン
に向かって加速され、この引力が十分に強ければ、特に
推進体の速度が比較的遅い実施の形態では、横方向への
推進体の牽引による印刷物質のスポット中心からのずれ
に打ち勝つことができる。更にこの引力は、“跳ね返
り”と呼ばれる、被印刷体からのバウンドによる印刷物
質の飛散、及び、射出後処理(例えば、加熱及び/又は
圧力ロール186による定着)前の、被印刷体の目的と
しない部分への付着や被印刷体以外の場所への付着など
の問題の解決を助ける。これは特に、後述の運動エネル
ギー融着を用いることができない場合に有益である。
In one example, a positive effective charge is supplied from the donor roller 182 to the platen 180. The printing material particles 188 are provided with a negative net charge, for example, by corona or other means, as shown in FIG. Printed object (for example, paper)
Place on the platen side between the printing material source and the platen. Due to the attraction between the printing material 188 and the platen, the printing material is accelerated toward the platen, and if the attraction is strong enough, particularly in embodiments where the speed of the propellant is relatively slow, the traction of the propellant in the lateral direction The deviation of the printing substance from the center of the spot due to the above can be overcome. In addition, this attractive force can cause the printed material to bounce off the substrate, referred to as "bounce," and the purpose of the substrate prior to post-injection processing (eg, fixing by heating and / or pressure rolls 186). It helps to solve problems such as adhesion to non-printed parts and adhesion to places other than the printing medium. This is particularly beneficial when kinetic energy fusion, described below, cannot be used.

【0109】一旦被印刷体上に射出された印刷物質は、
被印刷体へ接着又は定着しなければならない。本発明に
よる定着法は多くあるが、一つの簡単な方法は、印刷物
質粒子の運動エネルギーを用いるものである。これに
は、印刷物質粒子が、被印刷体との衝突時、衝突の塑性
変形による運動エネルギーで粒子が融解するのに十分な
速度Vcでなければならない(被印刷体は無限に固いも
のと仮定する)。融解(液又はガラス相への完全な相変
化あるいは同様な、一時的な可逆的相変化)の後、粒子
は再固化し(又は他の方法で元の相に戻り)、これによ
り被印刷体に定着する。
The printing substance once injected onto the printing medium is
It must be adhered or fixed to the substrate. Although there are many fusing methods according to the present invention, one simple method uses the kinetic energy of the printing material particles. This includes printing material particles, upon impact with the medium to be printed, it must be sufficient speed V c for the particles to melt with kinetic energy by plastic deformation of the impact (the printing material is a infinitely hard objects Assume). After melting (complete phase change to a liquid or glass phase or similar temporary reversible phase change), the particles re-solidify (or otherwise return to their original phase), thereby causing the substrate Established in

【0110】運動エネルギー融着を行うには次の要件が
必要である。(1)粒子の運動エネルギーが、粒子の弾
性限界を超えるのに十分大きい。(2)運動エネルギー
が、粒子がその軟化点を越えて相変化を起こすのに必要
な熱より大きい。図35は、本発明の典型的な実施の形
態の、運動エネルギーに対する、印刷物質粒子数のプロ
ット190であり、運動エネルギー融着が起こる一般的
条件を示したものである。ある一定の運動エネルギー値
より下では、粒子は被印刷体に融着するには不十分なエ
ネルギーしか持たず、この値より上では、粒子は融着に
十分な運動エネルギーを持つ。このある一定の運動エネ
ルギー値を、運動エネルギー融着しきい値と呼び、図3
5では、境界線192で示す。本質的に、運動エネルギ
ーが194の部分にある粒子では加熱が不十分なため融
着せず、196の部分のエネルギーを持つ粒子は融着す
る。融着する印刷物質粒子の割合を上げるには二つの方
法がある。まず第1に、運動エネルギー融着のしきい値
を下げることである。これは本質的に印刷物質の質に関
係するものである。第2に、例えば、推進体速度を上げ
ることにより、運動エネルギー曲線全体をシフトさせ
る。
The following requirements are required for performing kinetic energy fusion. (1) The kinetic energy of the particle is large enough to exceed the elastic limit of the particle. (2) The kinetic energy is greater than the heat required for the particles to undergo a phase change beyond their softening point. FIG. 35 is a plot 190 of the number of printed matter particles versus kinetic energy for an exemplary embodiment of the present invention, illustrating the general conditions under which kinetic energy fusion occurs. Below a certain kinetic energy value, the particles have insufficient energy to fuse to the substrate, above which the particles have sufficient kinetic energy to fuse. This constant kinetic energy value is called a kinetic energy fusion threshold, and is shown in FIG.
5 is indicated by a boundary line 192. Essentially, particles having a kinetic energy of 194 will not fuse due to insufficient heating, and particles having an energy of 196 will fuse. There are two ways to increase the percentage of print material particles that fuse. The first is to lower the threshold for kinetic energy fusion. This is essentially related to the quality of the printing material. Second, the entire kinetic energy curve is shifted, for example, by increasing the propellant speed.

【0111】速度v、密度ρ、直径dである球状粒子の
運動エネルギーEkは、次の式で与えられる。
The kinetic energy E k of a spherical particle having a velocity v, a density ρ, and a diameter d is given by the following equation.

【0112】[0112]

【数12】 直径d、熱容量Cp、密度ρである球状粒子を、室温T0
からその軟化点Ts以上に加熱するのに必要なエネルギ
ーEmは、次の式で与えられる。
(Equation 12) Spherical particles having a diameter d, heat capacity C p , and density ρ are converted to room temperature T 0.
Energy E m necessary for heating to above its softening point T s of is given by the following equation.

【0113】[0113]

【数13】 直径d、ヤング率Eである粒子を、その弾性限界σe
越え、塑性変形領域に至るまで変形させるのに必要なエ
ネルギーEpは、次の式で与えられる。
(Equation 13) Diameter d, the particle is a Young's modulus E, beyond its elastic limit sigma e, energy E p required to deform up to the plastic deformation region is given by the following equation.

【0114】[0114]

【数14】 塑性変形を起こすための極限速度vcpは次の式で与えら
れる。
[Equation 14] The ultimate speed vcp for causing plastic deformation is given by the following equation.

【0115】[0115]

【数15】 つまり、運動エネルギー融着を生じるための極限速度v
cmは、次の式で与えられる。
(Equation 15) That is, the ultimate speed v for causing kinetic energy fusion
cm is given by the following equation.

【0116】[0116]

【数16】 p =1000J/kgK、Ts=60℃、To=20℃
である、熱可塑性物質の場合、運動エネルギー融着を生
じるのに必要な極限速度は、280m/sである。これ
は、先に行った仮定と一致する。この値が、粒径と密度
に依存しないことは注目すべきである。
(Equation 16) C p = 1000J / kgK, T s = 60 ℃, T o = 20 ℃
For a thermoplastic, the ultimate velocity required to produce kinetic energy fusion is 280 m / s. This is consistent with the assumption made earlier. It should be noted that this value does not depend on particle size and density.

【0117】推進体流を280m/s以上とするには、
幾つかの方法がある。一つは、装置の構造によって、比
較的高い圧力(例えば、ある例では、数大気圧程度)の
推進体を、収束部48と発散部50とを持つ流路、例え
ば図4に示す、いわゆるデ・ラバルノズルの収束部に供
給し、推進体圧力を速度に変換するものである。ある例
では、推進体は、流路の全ての部分で亜音速(例えば3
31m/s以下)である。他の例では、推進体は、収束
部48で亜音速であり、発散部50で超音速であり、収
束部と発散部との間のスロート53において音速又はそ
れに非常に近い速度である。
To make the propulsion body flow 280 m / s or more,
There are several ways. One is that, depending on the structure of the apparatus, a propelling body having a relatively high pressure (for example, about several atmospheric pressures in one example) is supplied to a flow path having a converging section 48 and a diverging section 50, for example, a so-called so-called FIG. The pressure is supplied to the converging section of the de Laval nozzle to convert the pressure of the propellant into velocity. In one example, the propulsion vehicle has subsonic (e.g., 3
31 m / s or less). In another example, the propulsion body is subsonic at the converging section 48, supersonic at the diverging section 50, and at or very close to the sonic speed at the throat 53 between the converging section and the diverging section.

【0118】図36は、断面が各辺84μmの正方形で
ある、流路46(約300スポット/インチに相当)で
の推進体圧力に対する、排出オリフィス56での推進体
速度vを示したものである。これから分かるように、ノ
ズルのある、又は無い流路のいずれでも、中程度の圧力
で、280m/sは容易に達成できる。
FIG. 36 shows the propellant velocity v at the discharge orifice 56 versus the propellant pressure in the flow path 46 (corresponding to about 300 spots / inch), the cross section of which is a square having a side length of 84 μm. is there. As can be seen, 280 m / s can easily be achieved at moderate pressures in either the flow path with or without the nozzle.

【0119】上記では、被印刷体を無限に堅いものと仮
定したが、多くの場合にはそうではない。被印刷体の弾
性効果は、物質の降伏強さを減じることなく、その見掛
けのE係数を小さくする(つまり、物質の降伏応力を得
るためにより多くのエネルギーが必要であり、塑性変形
を行うためにより多くのエネルギーが必要である、また
cpが増大する)。つまり、運動エネルギーが、粒子の
溶融に必要なエネルギーより大きいにもかかわらず、衝
突が弾性的であると、粒子をバウンドさせ、加熱が不十
分となる恐れがある。このように、ある装置では(被印
刷体の弾性による)、印刷物質粒子の衝突前速度をより
高くし、又は補助溶融装置を用いなければならない。
In the above, the printing medium is assumed to be infinitely stiff, but in many cases this is not the case. The elastic effect of the substrate reduces the apparent E coefficient without reducing the yield strength of the material (that is, more energy is needed to obtain the yield stress of the material, and Requires more energy and increases V cp ). That is, despite the kinetic energy being greater than the energy required to melt the particles, if the collision is elastic, the particles may bounce and the heating may be insufficient. Thus, in some devices (due to the elasticity of the substrate), the pre-impact velocity of the printing substance particles must be higher or an auxiliary melting device must be used.

【0120】補助溶融を必要とする場合(つまり、被印
刷体が弾性を持つ、印刷物質粒子の速度が小さい、等)
には、多くの手段を用いることができる。例えば、射出
ポート54(図4に示す)の付近に一つ以上の加熱した
フィラメント122を備える。これにより、印刷物質粒
子の溶融に必要な運動エネルギーを減らし、あるいは実
際、飛行中の印刷物質粒子の少なくとも一部を溶融す
る。同様な効果をもたらすため、フィラメント122の
代わりに、あるいはそれに加えて加熱したフィラメント
124を被印刷体38の近く(これも図4に示す)に設
置する。
When auxiliary melting is required (that is, the printing medium has elasticity, the speed of the printing substance particles is small, etc.)
Can use many means. For example, one or more heated filaments 122 may be provided near the injection port 54 (shown in FIG. 4). This reduces the kinetic energy required to melt the printing material particles, or indeed melts at least a portion of the printing material particles in flight. To provide a similar effect, a heated filament 124 is placed near the print substrate 38 (also shown in FIG. 4) instead of or in addition to the filament 122.

【0121】溶融過程を補助する他の方法は、印刷物質
をレーザービームなどの、強力で平行な光のビーム中を
通過させるものであり、これにより印刷物質粒子の溶融
に必要な運動エネルギーを減らし、あるいは飛行中の粒
子の少なくとも一部を溶融するのに十分なエネルギーを
粒子に与える。この実施の形態を図37に示す。これ
は、印刷物質粒子の流れ130が被印刷体37に向かう
途中、レーザー134より発したレーザービーム132
などの強力で平行な光の中を通過するものである。むろ
ん、レーザー134以外の光源でも、同様な結果が得ら
れる。
Another method of assisting the fusing process is to pass the printing material through a powerful, collimated beam of light, such as a laser beam, thereby reducing the kinetic energy required to melt the printing material particles. Or giving the particles sufficient energy to melt at least a portion of the particles in flight. This embodiment is shown in FIG. This is because the laser beam 132 emitted from the laser 134 is generated while the stream 130 of the printing material particles is traveling toward the printing medium 37.
It passes through powerful and parallel light such as. Of course, a similar result can be obtained with a light source other than the laser 134.

【0122】図32に示すように、密度ρ、質量m、直
径d、熱容量Cp、軟化点Tsである粒子が、速度vで、
幅L1、高さL2のレーザービーム中を通過すると仮定す
る。この粒子の、入熱ΔQによる温度変化ΔTは、次の
式で与えられる。
As shown in FIG. 32, a particle having a density ρ, a mass m, a diameter d, a heat capacity C p , and a softening point T s has a velocity v,
It is assumed that the laser beam passes through a laser beam having a width L 1 and a height L 2 . The temperature change ΔT of the particles due to the heat input ΔQ is given by the following equation.

【0123】[0123]

【数17】 レーザー出力密度pは、次のように、レーザー出力Pを
楕円の面積で割ることにより求められる。
[Equation 17] The laser output density p is obtained by dividing the laser output P by the area of the ellipse as follows.

【0124】[0124]

【数18】 単位時間当りに粒子に吸収されるエネルギーは、レーザ
ー出力密度×照射される粒子の面積(πd2/4)×吸
収係数αにより与えられる。
(Equation 18) Energy absorbed to the particles per unit time, the area of the laser power density × irradiation particles being (πd 2/4) is given by × absorption coefficient alpha.

【0125】[0125]

【数19】 粒子がビーム中を移動する間に粒子に吸収されるエネル
ギーは、次の式で与えられる。
[Equation 19] The energy absorbed by a particle as it travels through the beam is given by:

【0126】[0126]

【数20】 これにより、温度変化は次の式で与えられる。(Equation 20) Thus, the temperature change is given by the following equation.

【0127】[0127]

【数21】 粒子の初期温度をT0とした場合、粒子を、そのガラス
転移温度以上に加熱するのに必要なレーザー出力は、次
の式で与えられる。
(Equation 21) Assuming that the initial temperature of the particle is T 0 , the laser power required to heat the particle above its glass transition temperature is given by:

【0128】[0128]

【数22】 例として、次の値を仮定した。(Equation 22) As an example, assume the following values:

【0129】[0129]

【表5】 この例によれば、印刷物質粒子の溶融に必要なレーザー
出力は、1.9ワットである。これは、連続ビーム、フ
ァイバーで結合したレーザーダイオード配列などの、市
販のレーザー装置の通常の出力範囲である。
[Table 5] According to this example, the laser power required to melt the printing substance particles is 1.9 watts. This is the normal power range of commercially available laser devices, such as continuous beam, fiber-coupled laser diode arrays.

【0130】図38は、様々な粒子速度での、粒径に対
する粒子の溶融に必要な光源の出力をプロットしたもの
であり、例えば、レーザーダイオードによる飛行中溶融
が可能な粒径及び速度を示している。飛行中溶融が有利
であるのは、嵩のない物質が加熱されることである(嵩
のある印刷物質でも被印刷体でもない)。このため、飛
行中溶融は様々な印刷物質供給パッケージ(例えば、固
定設置及び取り外し可能な印刷物質容器等)に用いるこ
とができ、粒子温度が比較的高いにも関わらず、印刷物
質のエンタルピーが低い(つまり、熱質量が低い)た
め、様々な被印刷体に用いることができる。
FIG. 38 is a plot of the output of the light source required to melt the particles against the particle size at various particle velocities, for example, showing the particle size and speed at which in-flight melting by a laser diode is possible. ing. The advantage of in-flight melting is that the bulky substance is heated (not a bulky printing substance or a substrate). Thus, in-flight fusing can be used in a variety of printing material supply packages (eg, fixed installation and removable printing material containers, etc.), and the printing material has a low enthalpy despite the relatively high particle temperature. Because of its low thermal mass, it can be used for various printing media.

【0131】また、本発明の特定の応用例によれば、他
の融解過程を補助する方法も用いることができる。例え
ば、推進体自体を加熱する。推進体の熱が印刷物質粒子
を融解させると流路の汚染と目づまりを引き起こすた
め、結果的には望ましくないが、十分な熱エネルギーを
粒子に与えて溶融時間を短くし、衝突融着に要する運動
エネルギーを少なくする。被印刷体(又はプラテンなど
の被印刷体キャリヤ)は、運動エネルギー融着を補助す
るために、又は実際に印刷物質粒子を融解するために十
分加熱される。あるいは、現在の電子写真装置で用いる
定着法と同様に、熱、圧力、又はこの二つを組み合わ
せ、装置の分離部で定着を行う。印刷物質として、UV
硬化物質を用いる場合、飛行中又は被印刷体上でUV照
射を行い、定着又は硬化させる。
Also, depending on the particular application of the invention, other methods of assisting the melting process may be used. For example, the propulsion body itself is heated. Although the heat of the propellant melts the printing material particles and causes contamination and clogging of the flow path, it is not desirable as a result. However, sufficient heat energy is given to the particles to shorten the melting time, which is necessary for impact fusion. Reduce kinetic energy. The substrate (or the substrate carrier, such as a platen) is heated sufficiently to assist in kinetic energy fusing or to actually melt the printing material particles. Alternatively, similarly to the fixing method used in current electrophotographic apparatuses, heat, pressure, or a combination of the two is used to perform fixing in a separation section of the apparatus. UV as printing material
When a curable substance is used, UV irradiation is performed during flight or on a printing medium to fix or cure the substance.

【0132】本発明の重要な点は、ピクセル毎に相変化
及び定着を行えることであることは明らかである。つま
り、従来の技術の多くは、液状インキ又は液状キャリヤ
中のトナーなど、嵩のある液相の印刷物質に限られてい
た。本発明では、非常に解像度に優れた、ピクセル毎に
複数印刷物質又は複数の色を用いる単一流路印刷を行う
ことができる。
It is clear that an important point of the present invention is that phase change and fixation can be performed on a pixel-by-pixel basis. That is, much of the prior art has been limited to bulk liquid-phase printing materials, such as liquid inks or toners in liquid carriers. In the present invention, a single-pass printing using a plurality of printing substances or a plurality of colors per pixel, which is very excellent in resolution, can be performed.

【0133】本発明のある実施の形態では、印刷装置が
作動している間、推進体は連続的に流路を流れている。
これには、装置が被印刷体に印刷できる速度を最大に保
つ(一定の待機状態)、流路に蓄積する印刷物質を常に
取り除き、また流路への汚染物質(紙の繊維、埃、外界
の湿気からの水分等)の侵入を防ぐなど、いくつかの目
的がある。
In one embodiment of the present invention, the propellant is flowing continuously through the flow path while the printing apparatus is operating.
This includes maximizing the speed at which the device can print on the substrate (a constant stand-by state), constantly removing print material that accumulates in the flow path, and removing contaminants (paper fibers, dust, external There are several purposes, such as preventing the ingress of moisture from moisture.

【0134】装置の電源が切られているなどの非作動状
態では、推進体は流路中を流れていない。この状態での
汚染物質の侵入を防ぐため、図39に示す、閉鎖構造1
46を、プリントヘッド34の面、特に排出オリフィス
56と接触させる。閉鎖構造146は、ゴム板、又は他
の、流路を外界より密閉できる不浸透性の素材である。
あるいは、プリントヘッド34が印刷装置中で可動であ
る場合は、TIJ及び他の印刷装置中で一般的に用いら
れるように、印刷装置中の保守部へ移動させる。また、
プラテン、ローラ等で支えられているシート状媒体に印
刷を行う印刷装置で、更に、プラテン、ローラ等がゴム
などの適当な素材でできている場合には、プリントヘッ
ド34を、プラテン、ローラ等と接するまで移動して流
路を密閉する。あるいは図40に示すように、プラテ
ン、ローラ等を移動してプリントヘッド34と接触させ
る。
In a non-operating state such as when the power of the apparatus is turned off, the propulsion body does not flow in the flow path. In order to prevent intrusion of contaminants in this state, a closed structure 1 shown in FIG.
The 46 is brought into contact with the surface of the print head 34, in particular the discharge orifice 56. The closing structure 146 is a rubber plate or other impervious material capable of sealing the flow path from the outside.
Alternatively, if the print head 34 is movable in the printing device, it is moved to a maintenance section in the printing device, as commonly used in TIJs and other printing devices. Also,
A printing device that prints on a sheet-like medium supported by a platen, a roller, and the like. Further, when the platen, the roller, and the like are made of an appropriate material such as rubber, the print head 34 is connected to the platen, the roller, and the like. To close the flow path. Alternatively, as shown in FIG. 40, the platen, the roller, and the like are moved to make contact with the print head 34.

【0135】ポート42と、それに繋がる流路136、
及び電極142、144を、前述の流動床を形成する推
進体流により清掃する。あるいは、流路と印刷物質キャ
ビティとの間の圧力平衡を調整して、印刷物質が流路に
注入されないときに前記のポートなどに推進体を流すこ
とにより清掃を行う。
The port 42 and the flow path 136 connected to the port 42,
And the electrodes 142, 144 are cleaned by the propellant flow forming the fluidized bed described above. Alternatively, cleaning is performed by adjusting the pressure equilibrium between the flow path and the printing substance cavity and flowing a propellant through the port or the like when the printing substance is not injected into the flow path.

【0136】別な実施の形態320を図43に示す。実
施の形態320では、プリントヘッド322に推進体流
を逆流させることが不可欠である。流動床324を、バ
ルブ326又は同様な手段の制御下、推進体源33から
の推進体などの適当な気体によって形成する以外は、本
件での記述の多くはこの実施の形態にも同様に適用され
る。エーロゾル部328は流動床324の上に、流動床
324と同じく気体又は他の手段で形成する。エーロゾ
ル部328からの印刷物質は推進体流へ調量供給され
る。
Another embodiment 320 is shown in FIG. In the embodiment 320, it is indispensable to make the print head 322 reverse the propulsion body flow. Much of the description herein similarly applies to this embodiment, except that fluidized bed 324 is formed by a suitable gas, such as a propellant from propellant source 33, under the control of valve 326 or similar means. Is done. The aerosol section 328 is formed on the fluidized bed 324 by the same gas or other means as the fluidized bed 324. Print material from aerosol section 328 is metered into the propellant stream.

【0137】以上のように、本件では、弾道エーロゾル
印刷装置及びその部品の様々な実施の形態を開示してい
ることが明らかとなった。これらの実施例には、加圧推
進体を供給するための一体化した貯蔵部及びコンプレッ
サ、補充可能な又は同等の離れたところにある印刷物質
貯蔵部、運動エネルギー融着のための高い推進体速度
(超音速と同等)を持ち、一種又はそれ以上の幅広く様
々な被印刷体に、非常に高い処理量、又は非常に大きい
面積に迅速に印刷を行うよう設計された、大規模な装置
から、印刷物質と推進体を充填した交換可能なカートリ
ッジを備え、紙に高画質、高速の印刷(カラー又は単
色)ができるよう設計された、小規模な装置(例えば、
デスクトップ型、ホームオフィス用等)までが包含され
る。本件に述べられ、言及された実施の形態では、単一
印刷物質、単一流路フルカラー印刷物質の印刷、肉眼に
は見えない物質の印刷、印刷前処理物質、印刷後処理物
質等の印刷が可能であり、このとき実質的に全ての印刷
物質を、被印刷体上に印刷する前に装置の流路中で混合
することができ、あるいは再度見当合わせをすることな
く、被印刷体上で混合することができる。しかし、本件
の記述は単に例示であって、本発明の範囲やその請求の
範囲を制限しようとするものではないことも明らかであ
る。
As described above, it has become clear that the present invention discloses various embodiments of the ballistic aerosol printing apparatus and components thereof. These embodiments include an integrated reservoir and compressor for supplying a pressurized propellant, a replenishable or equivalent remotely located print material reservoir, a high propellant for kinetic energy fusion. From large-scale equipment with speed (equivalent to supersonic speed) designed to print very high throughput or very large areas quickly on one or more wide variety of substrates A small device (e.g., with high quality, high speed printing (color or single color) on paper, with replaceable cartridges filled with printing substance and propellant)
Desktop type, home office, etc.). The embodiments described and mentioned in the present case allow for printing of a single printing material, printing of a single channel full color printing material, printing of a material that is invisible to the naked eye, printing of a pre-printing material, a post-printing material, etc. In this case, substantially all of the printing substance can be mixed in the flow path of the apparatus before printing on the substrate, or can be mixed on the substrate without registering again. can do. However, it is clear that the description of the present application is merely an example and is not intended to limit the scope of the present invention and the scope of the claims thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による、被印刷体に印刷を行う装置の
略図である。
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for printing on a printing medium according to the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態による、印刷装置の断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a printing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態による、印刷装置の別の
断面図である。
FIG. 3 is another cross-sectional view of a printing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図4】 図3に示す印刷装置の、ノズルを持つ流路の
横断面図である。
4 is a cross-sectional view of a flow path having a nozzle of the printing apparatus shown in FIG.

【図5】 本発明による数例の流路の縦方向の断面図で
ある。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of several examples of flow paths according to the present invention.

【図6】 本発明による数例の流路の縦方向の断面図で
ある。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of several examples of flow paths according to the present invention.

【図7】 本発明による印刷装置の、ノズルを持たない
流路の横断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a flow path without a nozzle of the printing apparatus according to the present invention.

【図8】 本発明による別な数例の流路の、縦方向の断
面図である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of another example of a flow channel according to the present invention.

【図9】 本発明による、非ジグザグ配列及び2次元型
ジグザグ配列の流路の端面図である。
FIG. 9 is an end view of a non-zigzag array and a two-dimensional zigzag array channel according to the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態による装置の、流路配
列の平面図である。
FIG. 10 is a plan view of a channel arrangement of the device according to the embodiment of the present invention.

【図11】 本発明による二つの実施の形態におけるポ
ートの、図10に示す流路配列の一部を示す平面図であ
る。
FIG. 11 is a plan view showing a part of the flow channel arrangement shown in FIG. 10 of the port according to the two embodiments of the present invention.

【図12】 本発明の異なる二つの実施の形態による、
着脱可能な本体を持つ印刷装置を示す断面図である。
FIG. 12 shows two different embodiments of the invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a printing apparatus having a detachable main body.

【図13】 本発明による、被印刷物質の印刷に関する
工程系統図である。
FIG. 13 is a process flow diagram relating to printing of a material to be printed according to the present invention.

【図14】 本発明の実施の形態による、環状電極を用
いた印刷物質調量装置の断面図(図14(a))及び平
面図(図14(b))である。
FIG. 14 is a cross-sectional view (FIG. 14 (a)) and a plan view (FIG. 14 (b)) of a printing material metering device using an annular electrode according to an embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の別の実施の形態による、二つの電
極を用いた、印刷物質調量装置の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a printing substance metering device using two electrodes according to another embodiment of the present invention.

【図16】 本発明の更に別の実施の形態による、音響
インキ射出器を用いた、印刷物質調量装置の断面図であ
る。
FIG. 16 is a cross-sectional view of a printing material metering device using an acoustic ink ejector according to yet another embodiment of the present invention.

【図17】 本発明のまた別の実施の形態による、TI
J射出器を用いた、印刷物質調量装置の断面図である。
FIG. 17 illustrates a TI according to yet another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a printing material metering device using a J ejector.

【図18】 本発明の更にまた別の実施の形態による、
圧電トランスデューサ/振動板を用いた、印刷物質調量
装置の断面図である。
FIG. 18 shows a still further embodiment of the present invention.
1 is a cross-sectional view of a printing substance metering device using a piezoelectric transducer / vibrating plate.

【図19】 マトリックスアドレス化のために結合し
た、印刷物質調量装置の配列の略図である。
FIG. 19 is a schematic illustration of an array of printing substance metering devices coupled for matrix addressing.

【図20】 マトリックスアドレス化のために結合し
た、印刷物質調量装置の配列の別の略図である。
FIG. 20 is another schematic diagram of an array of printing substance metering devices coupled for matrix addressing.

【図21】 キャビティ中に印刷物質の流動床を発生さ
せる、実施の形態の断面図であ。
FIG. 21 is a cross-sectional view of an embodiment for generating a fluidized bed of printing material in a cavity.

【図22】 実施の形態の、圧力を平衡させたキャビテ
ィにおける、時間に対する圧力をプロットしたグラフで
ある。
FIG. 22 is a graph plotting pressure versus time in a pressure balanced cavity of an embodiment.

【図23】 別の印刷物質供給装置を用いた、本発明の
実施の形態を示す断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention using another printing substance supply device.

【図24】 本発明の実施の形態による、電極グリッド
及び静電進行波を用いた、印刷物質輸送装置の断面図で
ある。
FIG. 24 is a cross-sectional view of a printing substance transport device using an electrode grid and an electrostatic traveling wave according to an embodiment of the present invention.

【図25】 本発明の別の実施の形態による、印刷物質
輸送及び調量を共に行う組立品の断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view of an assembly for both printing substance transport and metering according to another embodiment of the present invention.

【図26】 本発明による、印刷物質の流動床で満たさ
れた実施の形態の断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view of an embodiment filled with a fluidized bed of printing material according to the present invention.

【図27】 本発明の実施の形態による、流路配列とア
ドレス化回路構成要素の平面図である。
FIG. 27 is a plan view of a channel arrangement and addressing circuit components according to an embodiment of the present invention.

【図28】 本発明の弾道エーロゾル印刷装置の実施の
形態により得た、スポットサイズ(又はスポット密度)
当たりの色数の分布を示すグラフである。
FIG. 28 shows spot size (or spot density) obtained by the embodiment of the ballistic aerosol printing apparatus of the present invention.
It is a graph which shows distribution of the number of colors per hit.

【図29】 被印刷体の真上から見た、被印刷体との界
面における、推進体流パターンの一例を示す平面図であ
る。
FIG. 29 is a plan view showing an example of a propulsion body flow pattern at an interface with the printing medium, as viewed from directly above the printing medium.

【図30】 図29の推進体流パターンの側面図と、推
進体流中における位置の関数としての、印刷物質粒子分
布を示すグラフである。
30 is a side view of the propellant flow pattern of FIG. 29 and a graph showing the print material particle distribution as a function of position in the propellant flow.

【図31】 最も極端な場合における、印刷物質のスポ
ット中心から横方向への偏りを算出するためのモデル図
である。
FIG. 31 is a model diagram for calculating a lateral deviation from a spot center of a printing substance in a most extreme case.

【図32】 補助溶融などの、レーザーによる射出後印
刷物質処理に必要なレーザー出力を算出するためのモデ
ル図である。
FIG. 32 is a model diagram for calculating a laser output required for post-laser injection printing material processing, such as auxiliary melting.

【図33】 印刷物質の抽出及び/又は定着前保持を静
電気的に補助する、弾道エーロゾル印刷装置の断面図で
ある。
FIG. 33 is a cross-sectional view of a ballistic aerosol printing device that electrostatically assists in extraction and / or pre-fixation retention of printing material.

【図34】 液状キャリヤ媒体中に懸濁した固体印刷物
質粒子を用いた、本発明の実施の形態の断面図である。
FIG. 34 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention using solid printing substance particles suspended in a liquid carrier medium.

【図35】 本発明の実施の形態における、運動エネル
ギー融着のしきい値を示す、運動エネルギーに対する粒
子数をプロットしたグラフである。
FIG. 35 is a graph showing a threshold value of kinetic energy fusion and plotting the number of particles with respect to kinetic energy in the embodiment of the present invention.

【図36】 本発明による、収束/発散部を持つ又は持
たない流路における、推進体圧力に対する排出オリフィ
スでの推進体速度をプロットしたグラフである。
FIG. 36 is a graph plotting propellant velocity at a discharge orifice versus propellant pressure in a flow path with or without convergence / divergence in accordance with the present invention.

【図37】 光補助射出後印刷物質処理を行うために配
置した、流路と光ビームを示す断面図である。
FIG. 37 is a cross-sectional view showing a flow path and a light beam arranged for performing a printing material process after the light-assisted emission.

【図38】 光補助射出後印刷物質処理の有効範囲を示
す、印刷物質粒径に対する光源の出力をプロットしたグ
ラフである。
FIG. 38 is a graph plotting the output of a light source versus print material particle size, showing the effective range of print material processing after light assisted ejection.

【図39】 本発明の実施の形態による、目詰まり、湿
気の影響等を減じる又は防ぐための閉鎖構造を用いた、
弾道エーロゾル印刷装置を示す断面図である。
FIG. 39 uses a closure structure to reduce or prevent clogging, moisture effects, etc., according to an embodiment of the present invention;
It is sectional drawing which shows a ballistic aerosol printing apparatus.

【図40】 本発明の実施の形態による、プラテンを移
動して排出オリフィスと接触させることによる、流路の
閉鎖を示す断面図である。
FIG. 40 is a cross-sectional view illustrating closing a flow path by moving a platen into contact with a discharge orifice according to an embodiment of the present invention.

【図41】 本発明によるプリントヘッドの製造過程を
示す断面図である。
FIG. 41 is a cross-sectional view showing the process of manufacturing the print head according to the present invention.

【図42】 本発明によるプリントヘッドの製造過程を
示す断面図である。
FIG. 42 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing a print head according to the present invention.

【図43】 本発明による、弾道エーロゾル印刷装置の
別の実施の形態の、特定部分を示す断面図である。
FIG. 43 is a cross-sectional view showing certain portions of another embodiment of a ballistic aerosol printing device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 弾道エーロゾル装置、12 射出器、14 推進
体、16 印刷物質、18 輸送機構、20,22 制
御、21 調量、23 射出後処理、24 弾道エーロ
ゾル装置、26 本体、28 キャビティ、29 開口
部、30 推進体キャビティ、31 バルブ、32 取
り付け部品、33 推進体源、34 プリントヘッド、
36 支持体、37 流路層、38 被印刷体、40
プラテン、42 ポート、43 開口部、44 ポー
ト、45 コロナ、46 流路、47 推進体受け部、
48 収束部、50 発散部、52 印刷物質注入部、
53スロート、54 電極、55 対電極、56 排出
オリフィス、60 本体、62 推進体源、64 マウ
ント部、66 コロナ、68 トランスデューサ/振動
板、69 アドレス化手段、86 流動床、87 加熱
要素、88,90電極、91 接触層、104 調量供
給装置、106 行アドレス導線、108列アドレス導
線、110 流線、112 印刷物質スポット、114
ガウス密度分布、116 粒子、118 推進体流、
120 横方向への推進体流、122,124 加熱し
たフィラメント、130 流れ、132 レーザービー
ム、134 レーザー、136 流路部、138 層、
140 スペーシング層、142,144 板状電極、
146 閉鎖構造、148 グリッド、154 実施の
形態、156 プール、158 トランスデューサ、1
60 支持体、162 収束手段、164 飛沫、16
8 TIJ射出器、170 印刷物質、172 ポー
ト、174 キャビティ、176 加熱要素、177
泡、178 流路、180 プラテン、181 飛沫、
182 ドナーローラ、184 ベルト、186 加熱
及び/又は圧力ロール、188 印刷物質粒子、190
プロット、192 境界線、194,196 部分、
200 配列、202 調量供給装置、206 共通線
路、208 配線、210,212 マルチプレクサ、
214 キャビティ、220 フィルタ、222 配
管、224 バルブ、226回路構成要素、228,2
30 圧力センサ、232 開口部、240,242,
244 線、250 実施の形態、254 壁、256
圧電物質、260配置、262 印刷物質キャリヤ、
264 キャビティ、266 本体、268 ポート、
272 半導体層、274 絶縁層、276 第1電
極、278第2電極、282 印刷物質、283 磁気
ブラシ、284 印刷物質輸送ロール、286 固体状
印刷物質粒子、287 印刷物質溜め、288 液状キ
ャリヤ媒体、290 プール、292 電極、294
ポート、296 流路、298 補助電極、300 メ
ニスカス、310,312 層、314,315 電
極、320 実施の形態、322 プリントヘッド、3
24 流動床、326バルブ、328 エーロゾル部。
Reference Signs List 10 ballistic aerosol device, 12 ejector, 14 propellant, 16 print substance, 18 transport mechanism, 20, 22 control, 21 metering, 23 post-injection processing, 24 ballistic aerosol device, 26 body, 28 cavity, 29 opening, 30 propellant cavity, 31 valve, 32 fittings, 33 propellant source, 34 printhead,
36 support, 37 flow path layer, 38 printing medium, 40
Platen, 42 port, 43 opening, 44 port, 45 corona, 46 flow path, 47 propulsion receiver,
48 converging section, 50 diverging section, 52 printing substance injection section,
53 throat, 54 electrodes, 55 counter electrode, 56 discharge orifice, 60 body, 62 propellant source, 64 mount, 66 corona, 68 transducer / diaphragm, 69 addressing means, 86 fluidized bed, 87 heating element, 88, 90 electrodes, 91 contact layers, 104 metering device, 106 row address conductors, 108 column address conductors, 110 streamlines, 112 print material spots, 114
Gaussian density distribution, 116 particles, 118 propellant flow,
120 lateral propellant flow, 122, 124 heated filament, 130 flow, 132 laser beam, 134 laser, 136 channel section, 138 layers,
140 spacing layer, 142, 144 plate electrode,
146 closed structure, 148 grid, 154 embodiment, 156 pool, 158 transducer, 1
60 support, 162 convergence means, 164 droplets, 16
8 TIJ injector, 170 print material, 172 port, 174 cavity, 176 heating element, 177
Foam, 178 channels, 180 platens, 181 droplets,
182 donor roller, 184 belt, 186 heating and / or pressure roll, 188 printing material particles, 190
Plot, 192 boundaries, 194, 196 parts,
200 arrangement, 202 metering supply device, 206 common line, 208 wiring, 210, 212 multiplexer,
214 cavity, 220 filter, 222 piping, 224 valve, 226 circuit components, 228, 2
30 pressure sensor, 232 opening, 240, 242
244 lines, 250 embodiments, 254 walls, 256
Piezoelectric material, 260 arrangement, 262 print material carrier,
264 cavity, 266 body, 268 port,
272 semiconductor layer, 274 insulating layer, 276 first electrode, 278 second electrode, 282 printing material, 283 magnetic brush, 284 printing material transport roll, 286 solid printing material particles, 287 printing material reservoir, 288 liquid carrier medium, 290 Pool, 292 electrodes, 294
Ports, 296 channels, 298 auxiliary electrodes, 300 meniscus, 310, 312 layers, 314, 315 electrodes, 320 embodiment, 322 print head, 3
24 Fluidized bed, 326 valve, 328 aerosol section.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 09/163924 (32)優先日 平成10年9月30日(1998.9.30) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 09/163954 (32)優先日 平成10年9月30日(1998.9.30) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 09/164104 (32)優先日 平成10年9月30日(1998.9.30) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 09/164124 (32)優先日 平成10年9月30日(1998.9.30) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 09/164250 (32)優先日 平成10年9月30日(1998.9.30) (33)優先権主張国 米国(US) (72)発明者 ジャーン ノーランディ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 マウ ンテン ビュー マウンテン ビュー ア ベニュー 957 (72)発明者 ラジュ ビー アプテ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 パロ アルト マタデロ アベニュー 210 (72)発明者 フィリップ ディ フロイド アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サニ ーベイル ヴィセント ドライブ 1251 アパーティメント 103 (72)発明者 ジョナサン エー スモール アメリカ合衆国 カリフォルニア州 ロス アルトス バン ビュラン ストリート 577 (72)発明者 グレゴリー ジェイ コヴァックス カナダ オンタリオ州 ミッシソーガ ソ ーミル バリー ドライブ 4155 (72)発明者 メング エイチ リーン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ブライ ヤークリフ マナー スリーピー ハロー ロード 353 (72)発明者 アーミン アール ヴォルケル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 パロ アルト アルマ ストリート 3351 #113 (72)発明者 スティーブン ビー ボルテ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ロチェ スター デノンビル リッジ 3 (72)発明者 アン−チャング シー カナダ オンタリオ州 ハミルトン デイ ルウッド クレセント 160 (72)発明者 フレデリック ジェイ エンディコット アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン カルロス ブリタン アベニュー 3336 #14 (72)発明者 グレゴリー ビー アンダーソン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 ウッ ドサイド カリフォルニア ウェイ 714 (72)発明者 ダン エー ヘイズ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 フェア ポート メーソン ロード 297 (72)発明者 ジョエル エー クバイ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ロチェ スター スプリング バリー ドライブ 63 (72)発明者 ウォーレン ビー ジャクソン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン フランシスコ キャステナダ アベニュー 160 (72)発明者 カレン エー モファット カナダ オンタリオ州 ブラントフォード マジェスティック コート 7 (72)発明者 ティ ブライアン マックアニネー カナダ オンタリオ州 バーリントン ウ ッドビュー ロード 581 (72)発明者 リチャード ピー エヌ ヴィアジン カナダ オンタリオ州 ミッシソーガ チ ェリングトン クレセント 3515 (72)発明者 マリア エヌ ヴィ マックダウゴール カナダ オンタリオ州 バーリントン サ レム ロード 5335 (72)発明者 ダニエル シー ボイルス カナダ オンタリオ州 ミッシソーガ ヨ ーヴィル ロード 2456 (72)発明者 ポール ディ サボー カナダ オンタリオ州 イズリングトン ポプラ ハイツ ドライブ 93 (72)発明者 アンドリュ エイ バーリン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サン ノゼ ダルトン プレイス 1789 (72)発明者 ジー エイ ネヴィル コネル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 キュ ーパーティーノ アンソン アベニュー 10386 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (31) Priority claim number 09/163924 (32) Priority date September 30, 1998 (September 30, 1998) (33) Priority claim country United States (US) (31) Priority claim number 09/163954 (32) Priority date September 30, 1998 (September 30, 1998) (33) Priority claim country United States (US) (31) Priority claim number 09/164104 (32) Priority date September 30, 1998 (September 30, 1998) (33) Priority claim country United States (US) (31) Priority claim number 09/164124 (32) Priority date September 30, 1998 ( (September 30, 1998) (33) Priority claim country United States (US) (31) Priority claim number 09/164250 (32) Priority date September 30, 1998 (September 30, 1998) (33) Priority Claimed Country United States (US) (72) Inventor Jern Nolandy United States Mountain View, California Mountain View Avenue 957 (72) Inventor Raju Be Apte United States of America Palo Alto Matadero Avenue 210 (72) Inventor Philip Di Floyd United States of America Sunnyvale Vicent Drive, California 1251 Partition 103 (72) Inventor Jonathan A. Small United States California Los Altos Van Buran Street 577 (72) Inventor Gregory Jay Kovacs Canada Ontario Mississauga Sawmill Valley Drive 4155 (72) Inventor Meng H. Lean United States New York Blair Cliff Manor Sleepy Hello Road 353 (72) Inventor Armin Earl Volker United States of America Palo Al, California To Alma Street 3351 # 113 (72) Inventor Stephen Bee Volte United States Rochester Denonville Ridge, NY 3 (72) Inventor Ann-Changsea Hamilton Day Lewood Crescent 160, Ontario 160 (72) Inventor Frederick Jay Endicott United States California San Carlos Britann Avenue, USA 3336 # 14 (72) Inventor Gregory Be Anderson United States Woodside California Way 714, California Inventor Dan A Hayes United States Fairport Mason Road, New York 297 (72) Inventor Joel A Kuby United States New York Rochester Spring Valley Drive 63 (72) Inventor Warren Be Jackson United States San Francisco Castenada Avenue, California 160 (72) Inventor Karen A. Moffat, Canada Brantford Majestic Court, Ontario 7 (72) Inventor, T Brian McAnnine, Canada Burlington Woodview Road, Ontario 581 (72) Inventor, Richard P. N. Viagin Canada, Ontario 3515 (72) Inventor Maria N.V.Macdawgall Canada Burlington Sarem Road 5335 (72) Inventor Daniel Sea Boyls Canada Mississauga Yoville Road 2456 (72) Inventor Paul Di Sabo Canada Ontario Islington Poplar Heights Drive 93 (72) Inventor Andrew A. Burlin United States of America California Near San Jose Dalton Place 1789 (72) inventor Gee Aye Neville Connell, California, USA queue party Roh Anson Avenue 10386

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微粒子状印刷物質の射出装置であって、
前記装置は、 少なくとも二つの隣接する流路を備え、前記流路には幅
が250μm以下である排出オリフィスを備える構造体
と、 前記流路と連結する印刷物質貯蔵部と、 少なくとも一つの前記流路と前記印刷物質貯蔵部との間
にあって両者を連結し、前記微粒子状印刷物質を前記貯
蔵部から少なくとも一つの前記流路に選択的に導入でき
る調量供給装置と、 を含むことを特徴とする装置。
An injection device for a particulate printing material, comprising:
The apparatus includes at least two adjacent flow paths, a structure including a discharge orifice having a width of 250 μm or less in the flow paths, a printing material storage unit connected to the flow paths, and at least one flow path. A metering supply device that is connected between a passage and the printing substance storage unit and connects the two, and that can selectively introduce the particulate printing substance from the storage unit to at least one of the flow paths. Equipment to do.
【請求項2】 微粒子状印刷物質の射出装置であって、
前記装置は、 推進体流を受けるための流路を備え、前記流路には前記
推進体流が通過する排出オリフィスを備える構造体と、 前記流路と連結する微粒子状印刷物質貯蔵部と、 前記流路と前記印刷物質貯蔵部との間にあって、微粒子
状印刷物質を前記貯蔵部から前記推進体流に選択的に導
入できる調量供給装置と、 を含むことを特徴とする装置。
2. An injection device for a particulate printing material, comprising:
The apparatus includes a flow path for receiving a propellant flow, the flow path having a discharge orifice through which the propellant flow passes, and a particulate printing material storage unit connected to the flow path. A metering supply device between the flow path and the printing material reservoir, the metering supply device being capable of selectively introducing particulate printing material from the reservoir to the propellant stream.
【請求項3】 微粒子状印刷物質を被印刷体上に配置す
る装置であって、前記装置は、 少なくとも二つの隣接する流路を備え、各前記流路には
幅が250μm以下である排出オリフィスを備えるプリ
ンヘッドと、 各前記流路と連結する推進体源であって、前記推進体源
により供給される推進体は前記流路中を流れる推進体流
を形成し、前記推進体流は運動エネルギーを持ち、各前
記流路は前記推進体流を、前記排出オリフィスを通って
前記被印刷体に向ける推進体源と、 各前記流路と連結する印刷物質貯蔵部であって、前記貯
蔵部からの微粒子状印刷物質を各前記流路中の前記推進
体流に制御しながら導入し、前記推進体流の運動エネル
ギーにより前記微粒子状印刷物質を前記被印刷体に衝突
させるものである印刷物質貯蔵部と、 を含むことを特徴とする印刷装置。
3. An apparatus for disposing a particulate printing material on a substrate, said apparatus comprising at least two adjacent channels, each of said channels having a width of 250 μm or less. A propellant source connected to each of the flow paths, wherein a propellant supplied by the propellant source forms a propellant flow flowing through the flow path, and wherein the propellant flow is in motion. A propellant source having energy, wherein each of said flow paths directs said propellant stream through said discharge orifice to said substrate; and a printing substance storage coupled to each of said flow paths, said storage comprising: A printing substance, wherein the fine particle printing substance is introduced into the flow of the propellant in each of the flow paths while being controlled, and the kinetic energy of the flow of the propellant causes the fine particle printing substance to collide with the printing medium. Including a reservoir and A printing device characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 請求項3の印刷装置であって、少なくと
も二つの隣接する前記流路は各々、他の隣接する流路と
250μm以上は離れていないことを特徴とする印刷装
置。
4. The printing apparatus according to claim 3, wherein at least two adjacent flow paths are not separated from other adjacent flow paths by 250 μm or more.
【請求項5】 請求項4の印刷装置であって、更に複数
の印刷物質貯蔵部を備え、各貯蔵部は少なくとも一つの
前記流路と連結し、各前記貯蔵部からの印刷物質を前記
推進体流に制御しながら導入することを特徴とする印刷
装置。
5. The printing apparatus according to claim 4, further comprising a plurality of printing substance storage sections, each storage section being connected to at least one of said flow paths, and propelling printing substance from each said storage section. A printing apparatus characterized in that it is introduced while being controlled in a body flow.
【請求項6】 印刷物質を被印刷体上に配置する方法で
あって、 推進体をヘッド構造体に供給する工程であり、前記ヘッ
ド構造体中には流路を備え、前記流路には前記推進体が
流れる幅が250μm以下である排出オリフィスを備
え、前記推進体は前記流路を流れ、これにより運動エネ
ルギーを持つ推進体流を形成し、前記流路は前記推進体
流を前記被印刷体に向けるものである工程と、 微粒子状印刷物質を前記流路中の前記推進体流に制御し
ながら導入する工程と、 前記推進体流の運動エネルギーにより前記微粒子状印刷
物質を前記被印刷体に衝突させる工程と、 を含むことを特徴とする方法。
6. A method for disposing a printing substance on a printing medium, comprising: supplying a propellant to a head structure, wherein the head structure has a flow path, and the flow path has A discharge orifice having a width of not more than 250 μm through which the propellant flows, the propellant flowing through the flow passage, thereby forming a propellant flow having kinetic energy, and the flow passage covers the propellant flow through the flow passage; A step of directing a particulate printing substance to the propellant stream in the flow path while controlling the same, and a step of printing the particulate printing substance by the kinetic energy of the propellant stream. Impacting the body.
【請求項7】 印刷装置に用いられる請求項6の方法で
あって、更に、前記印刷装置が作動状態にある間、前記
推進体流を前記流路中に連続的に流す工程を含むことを
特徴とする方法。
7. The method of claim 6, wherein the method further comprises the step of continuously flowing the propellant stream through the flow path while the printing device is in operation. Features method.
【請求項8】 請求項6の方法であって、更に複数の異
なる印刷物質を前記推進体流に制御しながら導入し、前
記推進体流のエネルギーにより前記の複数の異なる印刷
物質を前記被印刷体に衝突させる工程であって、このと
き前記印刷物質の少なくとも一つは微粒子状印刷物質で
ある工程を含むことを特徴とする方法。
8. The method of claim 6, further comprising the step of introducing a plurality of different printing substances into the propellant stream while controlling the plurality of different printing substances by the energy of the propellant stream. Impacting the body, wherein at least one of said printing substances is a particulate printing substance.
【請求項9】 請求項6の方法であって、更に前記複数
の印刷物質を、前記被印刷体に衝突させる前に、前記流
路中で混合する工程を含むことを特徴とする方法。
9. The method according to claim 6, further comprising the step of mixing the plurality of printing substances in the flow path before impinging the plurality of printing substances on the printing medium.
【請求項10】 被印刷体に印刷を行う方法であって、 推進体をヘッド構造体に供給する工程であって、前記ヘ
ッド構造体中には排出オリフィスを持つ流路を備え、前
記推進体は前記流路を流れ、これにより運動エネルギー
を持つ推進体流を形成し、前記流路は前記推進体流を前
記排出オリフィスより排出し、前記被印刷体に向ける工
程と、 印刷物質微粒子を前記流路中の前記推進体流に制御しな
がら導入する工程であって、前記推進体流の運動エネル
ギーにより、前記印刷物質微粒子を前記排出オリフィス
より排出し、速度VCで前記被印刷体に衝突させ、前記
速度は印刷物質微粒子が前記被印刷体と衝突する際、塑
性変形により印刷物質微粒子が溶融するのに十分な運動
エネルギーを持つ速度である工程と、 印刷物質微粒子を再固化し、これにより前記印刷物質を
前記被印刷体に定着する工程と、 を含むことを特徴とする印刷方法。
10. A method for performing printing on a printing medium, comprising: supplying a propelling body to a head structure, wherein the head structure includes a flow path having a discharge orifice. Flowing through the flow path, thereby forming a propellant flow having kinetic energy, the flow path discharging the propellant flow from the discharge orifice and directing the propellant flow toward the printing medium; A step of introducing the printing substance fine particles from the discharge orifice by controlling the kinetic energy of the propelling body flow and colliding with the printing medium at a speed V C. A step having a kinetic energy sufficient for the printing substance fine particles to melt by plastic deformation when the printing substance fine particles collide with the printing medium; and re-solidifying the printing substance fine particles, Printing method comprising the the steps of fixing the printing material to said printing substrate by Les.
【請求項11】 請求項10の印刷方法であって、前記
推進体流は前記印刷物質微粒子に運動エネルギーを与
え、 (a)前記印刷物質微粒子の前記被印刷体との衝突は前
記印刷物質粒子の弾性限界を越えるものであり、 (b)前記印刷物質微粒子の前記被印刷体との衝突によ
り前記印刷物質微粒子をその軟化点以上に加熱して相変
化を起こすことを特徴とする印刷方法。
11. The printing method according to claim 10, wherein the propellant stream imparts kinetic energy to the printing substance particles, and (a) the collision of the printing substance particles with the printing medium includes the printing substance particles. (B) a printing method wherein the printing substance fine particles are heated to a temperature higher than their softening point by a collision of the printing substance fine particles with the printing medium to cause a phase change.
【請求項12】 プリントヘッドに取り外し交換可能な
カートリッジであって、前記プリントヘッドには、 印刷物質を含む少なくとも一つの貯蔵部であり、少なく
とも一つの前記貯蔵部には前記貯蔵部に含まれる印刷物
質を通すためのポートを備える貯蔵部と、 少なくとも一つの流路を形成した流路部であり、前記流
路は推進体受け部から排出オリフィスまで至るものであ
り、前記流路には印刷物質受け部を備え、前記ポートは
前記貯蔵部と前記印刷物質受け部とを連結するものであ
る流路部と、 少なくとも一つの前記貯蔵部に含まれる印刷物質に作用
する、少なくとも一つの静電調量供給装置であって、少
なくとも一つの前記調量供給装置は少なくとも一つの前
記ポートと結合し、またその付近に設置され、前記印刷
物質に作用することにより前記印刷物質を前記貯蔵部か
ら前記印刷物質受け部へ制御しながら調量供給する静電
調量供給装置と、 を含むことを特徴とするプリントヘッド。
12. A cartridge that is removable and replaceable with a printhead, wherein the printhead includes at least one reservoir containing a printing substance, and at least one of the reservoirs includes a print included in the reservoir. A storage section having a port for passing a substance, a flow path section having at least one flow path formed therein, wherein the flow path extends from a propulsion body receiving section to a discharge orifice, and the flow path includes a printing substance. A receiving portion, wherein the port connects the storage portion and the printing material receiving portion with a flow channel portion; and at least one electrostatic control device acting on a printing material contained in at least one of the storage portions. A metering device, wherein the at least one metering device is coupled to and located near at least one of the ports and acts on the printing substance. An electrostatic metering supply device for metering the printing substance while controlling the printing substance from the storage section to the printing substance receiving section.
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