JP2003211654A - マーキング物質を受信体に放出するプリントヘッドおよび印刷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶剤を含まないマーキング物質を受信体に放
出する印刷装置を提供する。 【解決手段】 この印刷装置は、流体とマーキング物質
とを混合した熱力学的に安定した混合体の加圧されたソ
ースを有する。プリントヘッドの一部は、加圧ソースと
接続する分配パスに沿って配設される。プリントヘッド
は、出口を有する排出装置を有する。排出装置の一部
は、分配パスに沿って配設される。排出装置は、マーキ
ング物質の形成ビームを形成するような形状を有する。
流体は排出装置の出口を過ぎた位置においてガス状態と
なる。作動機構は分配パスに沿って配設され、分配パス
から少なくとも部分的に離れた開位置を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印刷に関し、特
に、溶剤を含まない物質を使用する印刷に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、デジタル制御による印刷は、次の
２つの技術のいずれかを用いて行なった。一方の技術は
一般的に「継続的な流れ」または「継続的な」インクジ
ェット印刷（荷電制御型インクジェット）と呼ばれ、こ
の方法では、加圧したインクソースから（通常、染料ま
たは染料の混合物を含有する）インク小滴の流れを継続
的に供給する。斯かる従来の継続的インクジェットプリ
ンタは静電気充電装置を使用する。この装置を、作業流
体のフィラメントが個々のインク小滴に割り込む場所の
近辺に配設する。すると、インク小滴が帯電し、大きな
電位差を有する偏向電極によって適切な方向に偏向され
る。インクが必要ない場合、インク小滴を偏向してイン
ク収集構造体（キャッチャ、インターセプタ、溝等）に
集め、再使用するか、廃棄する。印刷処理をする場合、
インク小滴を偏向せず、印刷媒体に衝突させる。あるい
は、偏向したインク小滴を印刷媒体に衝突させ、偏向し
ないインク小滴をインク収集構造体に集めても良い。

【０００３】他方の技術は、通常「ドロップオンデマン
ド」インクジェット印刷と呼ばれ、加圧アクチュエータ
（熱、圧電等）を用いて（通常、染料または染料の混合
物を含有する）インク小滴を記録面に衝突させる。アク
チュエータを選択的に稼動してインク小滴を形成し、プ
リントヘッドから噴射する。噴射されたインク小滴は、
プリントヘッドと印刷媒体との間の空間を飛び、印刷媒
体に衝突する。この時、所望の画像を作成するために必
要となる個々のインク小滴の形成を制御することで印刷
画像を製作できる。通常、各チャネルの内部が僅かに負
の圧力を有することで、インクが不用意にノズルから排
出されることを防止する。また、これによってノズルに
僅かな凹状のメニスカスが形成され、ノズルを清潔に保
ち易くする。

【０００４】従来の「ドロップオンデマンド」インクジ
ェットプリンタは、加圧アクチュエータを使ってプリン
トヘッドの開口部にインクジェットの小滴を形成する。
通常、熱アクチュエータおよび圧電アクチュエータとい
った２種類のアクチュエータのいずれかを用いる。熱ア
クチュエータを用いる場合、ヒーターを適切な位置に配
置してインクを加熱し、大量のインクをガス状の蒸気泡
にフェーズ変換する。この蒸気泡によって内部のインク
圧が上昇し、インク小滴が放出される。一方、圧電アク
チュエータを用する場合、物質内に機械的なストレスを
生じる圧電物質処理特性に電場を適用してインク小滴を
放出させる。最も一般的に製造される圧電物質は、ジル
コネートチタネート鉛、バリウムチタネート、チタネー
ト鉛、メタニオブ酸塩鉛等といったセラミックである。

【０００５】

【特許文献１】米国特許第６，１１６，７１８号

【特許文献２】米国特許第４，７３４，２２７号

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のインクジェット
プリンタは幾つかの問題がある。例えば、解像度が９０
０ドット／インチに近い非常に高品質の画像を、許容で
きる速度で印刷するためには、プリントヘッドに設けら
れた多数の排出装置を頻繁に作動させてインク小滴を作
らねばならない。しかし、頻繁な作動はプリントヘッド
の信頼性を損なうし、このようなプリンタに使用できる
インクの粘着性の範囲は制限される。通常、インクの粘
着性は水等の溶剤を加えると低くなる。液体の含有量が
増えると、インクを受信体に堆積した後の乾燥が遅くな
り、全体的な生産性が損なわれる。また、溶剤の含有量
を増やすと、乾燥中にインクが滲み易くなる。これは画
像のシャープネスを損ねるので、画像の解像度や画質に
関するその他の計量に悪影響を及ぼす。

【０００７】従来のインクジェットプリンタが有する別
の問題点は、プリントヘッドの排出装置がインクによっ
て部分的または全体的に妨害される可能性があることで
ある。この問題を軽減するためにグリコールやグリセロ
ール等の溶剤をインク調剤に添加すると、画質に悪影響
を及ぼす可能性がある。排出装置を定期的な間隔で清掃
することでもこの問題を軽減できるが、これはプリンタ
をより複雑にしてしまう。

【０００８】さらに、斯かる従来のインクジェットプリ
ンタは本当のグレースケールが印刷できないという問題
点もある。従来のインクジェットプリンタは、小滴を一
定の大きさに保ちながら密度を変えることでグレースケ
ールを作る。しかし、本当のグレースケールを印刷する
ためには、小滴の大きさを変えられることが望ましい。

【０００９】ガス状の噴霧体を用いて受信体上に染料を
堆積する技術が周知である。例えば、ピータ等は、米国
特許第６，１１６，７１８号（２０００年９月１２日発
効）にて、導管に噴霧体を注入するマーキング装置に用
いるプリントヘッドを開示している。ここでは、噴霧体
の流れの中に制御可能にマーキング物質を導入して衝撃
性エアゾルを作り、非コロイド状の固体または半固体の
粒子または液体を十分な動的エネルギーによって受信体
に向けて押し出して、マーキング物質を受信体に融着す
る。この技術では、マーキング物質と噴霧体流とが２個
の別個の存在であって、噴霧体を使ってマーキング物質
に動的エネルギーを与える点に問題がある。マーキング
物質を導管内の噴霧体流に加えると、プリントヘッドか
ら排出される前に非コロイド状の衝撃性エアゾルが形成
される。マーキング物質と噴霧体流との混合体である非
コロイド状の衝撃性エアゾルは熱力学的に安定、また
は、準安定していないので、マーキング物質が噴霧体流
の中で凝固し易く、塊となる可能性がある。これがノズ
ル内で障害になり、マーキング物質の堆積を制御し難く
なる。

【００１０】超臨界溶剤を用いて薄膜を作る技術も周知
である。例えば、例えば、アール・ディ・スミスは、米
国特許第４，７３４，２２７号（１９８８年３月２９日
発効）において、固体フィルムの堆積または微粒粉の作
成方法を開示している。この方法では、固体物質を溶か
した超臨界溶剤を素早く拡散して、微粒粉または細長繊
維であるマーキング物質の粒子を形成し、これを用いて
フィルムを製造する。しかし、この方法は、超臨界溶剤
のフリージェット拡散では平行または一点に集束する噴
霧ができないので受信体上に高解像度のパターンを作成
できない、という問題がある。さらに、集束噴霧ができ
ないのでマーキング物質を浪費する。

【００１１】したがって、マーキング物質を高速かつ正
確に受信体上に放出して高解像度の画像を作成できる技
術が必要である。また、様々な大きさの超小型（ナノ単
位）マーキング物質粒子を放出してグレースケールを表
現できる技術も必要である。さらに、溶剤を含まないマ
ーキング物質を受信体に放出できる技術も必要である。
また、物質が塊になる特性を軽減し、高速かつ正確に受
信体上に画像を形成できる技術も必要である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様による
と、溶剤を含まないマーキング物質を受信体に放出する
プリントヘッドを提供する。このプリントヘッドは排出
装置を有する。排出装置は入口と出口とを備え、排出装
置の一部は分配パスを規定する。さらに、排出装置の一
部は、入口において、流体とマーキング物質とを混合し
た熱力学的に安定した混合体の加圧されたソースと解除
可能に接続することができる。排出装置はマーキング物
質の成形ビームを生成するような形状を有し、流体は前
記排出装置の前記出口を過ぎた位置においてガス状態と
なる。作動機構が分配パスに沿って配設され、これは、
分配パスから離れた第１の位置と、前記分配パス上の第
２の位置とを有する。

【００１３】本発明の別の態様によると、印刷方法を提
供する。この印刷方法は、溶剤とマーキング物質とを混
合した熱力学的に安定した混合体の加圧されたソースを
提供し、前記溶剤と前記マーキング物質とを混合した熱
力学的に安定した混合体の前記加圧されたソースをプリ
ントヘッドに接続し、受信体を前記プリントヘッドから
所定の距離の位置に配設し、溶剤を含まないマーキング
部材が前記受信体に接触するように前記マーキング部材
が前記溶剤を含まないようにする。

【００１４】本発明の別の態様によると、印刷装置を提
供する。この印刷装置は、流体とマーキング物質とを混
合した熱力学的に安定した混合体の加圧されたソース
と、プリントヘッドとを有する。プリントヘッドの一部
は分配パスを規定し、プリントヘッドの分配パスは加圧
されたソースに接続する。プリントヘッドは排出装置を
含む。排出装置は出口を有し、排出装置の一部は分配パ
スに沿って配設される。排出装置はマーキング物質の成
形ビームを生成するような形状を有し、流体は排出装置
の前記出口を超えた位置においてガス状態となる。作動
機構が分配パスに沿って配設され、少なくとも一部が分
配パスから離れた開位置を有する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本明細書は、特に、本発明に係る
装置の一部を形成する構成要素または、斯かる装置とよ
り直接的に協働する構成要素について説明する。特に図
示または説明しない構成要素は、当業者に周知である多
様な形状であっても良いことが分かるだろう。さらに、
本発明の多様な側面において適切であると明示した物
質、例えばマーキング物質、溶剤、装置等は一例にすぎ
ず、本発明の範囲を制限するものではない。

【００１６】図１〜図６を参照する。これらの図は印刷
装置２０を示す。印刷装置２０は、マーキング物質分配
システム２２と、受信体保持装置２４とを有する。マー
キング物質分配システム２２は、流体とマーキング物質
とを混合した熱力学的に安定した混合体のソース（以
下、調剤リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと称す
る）を有する。このソースは加圧されており、分配パス
２６と流体が連通するように接続されている。分配パス
２６の少なくとも一部はプリントヘッド１０３上に形成
されるか、これに内蔵されている。プリントヘッド１０
３は排出装置１０５を有する。排出装置１０５は分配パ
ス２６に沿って配設され、（以下で詳述するように）マ
ーキング物質による成形ビームを作るような形状を有す
る。作動機構１０４も分配パス２６に沿って配設されて
おり、プリントヘッド１０３を通して行われるマーキン
グ物質の分配を制御するように動作する。

【００１７】調剤リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、１０２
ｃは、流体ソース１００およびマーキング物質ソース２
８と流体が連通するように接続されている（図１の調剤
リザーバ１０２ｃ）。あるいは、マーキング物質をポー
ト３０から調剤リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ
に追加することもできる（図１の調剤リザーバ１０２
ａ）。

【００１８】単色印刷をしたい場合、調剤リザーバ１０
２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの内の１個を用いることがで
きる。また、多色印刷をしたい場合は、調剤リザーバ１
０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの内の幾つかを用いること
ができる。調剤リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ
を２個以上用いる場合、調剤リザーバ１２０ａ、１０２
ｂ、１０２ｃの各々を、分配パス２６を介して流体が連
通するように専用の排出装置１０５に接続する。この一
例として、第１の列の排出装置１０５を調剤リザーバ１
０２ａの専用とし、第２の列の排出装置１０５を調剤リ
ザーバ１０２ｂの専用とし、第３の列の排出装置１０５
を調剤リザーバ１０２ｃの専用とする。印刷の具体的な
適用に応じて、調剤リザーバと排出装置との上記以外の
組み合わせも考えられる。

【００１９】次に、上述した構成要素と同様の構成要素
を有する例示的な実施形態について説明する。上記と同
じ構成要素については、上記と同じ参照番号で示す。

【００２０】図１は、第１の実施形態を示す。プリント
ヘッド１０３は少なくとも１個の排出装置１０５と、少
なくとも１個の作動機構１０４とを有し、動作中は静止
している。しかし、画像をディザする必要があるので、
（通常は長さ方向に１〜２個のピクセル分の）制限付き
の移動ができる機能を有する。受信体１０６は受信体ホ
ルダ１０７上に置かれ、第１の方向３２および第2の方
向３4に動く。通常、第2の方向３4は第１の方向３２に
対して実質的に垂直である。受信体１０６の２方向の移
動は、第２の電動移動ステージ１０９上に置かれた第１
の電動移動ステージ１０８を有する受信体保持装置２４
によって実現できる。

【００２１】この実施形態において、プリントヘッド１
０３は、本質的に硬質である不可撓性チューブ１０１に
よって調剤リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに接
続される。マーキング物質分配システムは、通常、超臨
界流体ソース１００からチューブ１０１や調剤リザーバ
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを通って作動機構１０４
に伝達される。その間、強い圧力に曝されているので、
チューブ１０１の壁厚を厚くして、マーキング物質分配
システム２２全体にかかる圧力を一定に維持し易くでき
る。

【００２２】図２は、第２の実施形態を示す。この実施
形態において、受信体保持装置２４はローラ１１２であ
り、これによって受信体１１は第１の方向３６に移動で
きる。この時、プリントヘッド１０３が第２の方向３８
に移動する。超臨界流体ソース１００と調剤リザーバ１
０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとは硬質チューブ１０１に
よって接続されるが、プリントヘッド１０３と調剤リザ
ーバ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとは可撓性高圧チュ
ーブ１１０によって接続される。適切な可撓性ホースと
しては、例えば、Ｔｉｔｅｆｌｅ×超高圧ホースＰ／Ｎ
Ｒ１５７−３（内径０．１１０、２インチのベンド半
径の場合４０００ｐｓｉ）であり、これは、Ｋｏｒｄ
Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ， Ｗｉ×ｏｍ， ＭＩから販売
されている。超臨界流体ソース１００は、プリントヘッ
ド１０３に対して離れた場所に配設される。

【００２３】例えば、シアン、マゼンダ、イエロー等を
使う多色印刷の場合、プリントヘッド１０３が第２の方
向３８に移動する際に、それぞれの色をプリントヘッド
１０３の作動機構１０４および排出装置１０５を通して
制御しながら適用する。プリントヘッド１０３は、所定
の各色に対して少なくとも１個の専用の排出装置１０５
を有する。次に、ローラ１１２によって可撓性受信体１
１１を第１の方向３６に僅かに進める。さらに、プリン
トヘッド１０３が第２の方向３８に沿って元の位置に戻
る際に次のラインを印刷する。プリントヘッドの位置を
適切に正確に保つために、印刷装置２０は通常フィード
バック信号を有する。この信号は、大抵の場合、例え
ば、リニア光学エンコーダ（図示せず）によって作られ
る。

【００２４】図３は、第３の実施形態を示す。この実施
形態においてマーキング物質分配システム２２は、プリ
ントヘッド１０３上に配設された超臨界流体ソース１１
５を含む。超臨界流体ソース１１５は、プリントヘッド
１０３上に形成されるか、これに内蔵される分配パス４
０を通って調剤リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ
と流体が連通する状態にある。調剤リザーバ１０２ａ、
１０２ｂ、１０２ｃは、プリントヘッド１０２上に配置
されるか、これに内蔵される分配パス２６を通って、排
出装置１０５と流体が連通するように接続される。

【００２５】超臨界流体ソース１００は結合ステーショ
ン１１３と接続し、結合ステーション１１３は、プリン
トヘッド１０３上に設けられた超臨界流体ソース１１５
の補充ポート１１４と係合する。これによって、印刷中
に必要であれば、プリントヘッド１０３上に配設された
超臨界流体ソース１１５に超臨界流体を補充できる。補
充は様々な状況下で行なうことができる。例えば、超臨
界流体ソース１１５の所定の残留圧力や重量を検出した
場合、周知の量の超臨界流体を排出した後、印刷処理中
の任意の時、等々である。結合ステーション１１３に
は、超臨界流体ソース１００から硬質チューブ１０１を
通って超臨界流体が供給される。この時、可撓チューブ
１１０を用いても良い。

【００２６】マーキング物質ソース２８も、調剤リザー
バ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの補充ポート１１４と
係合する結合ステーション１１３に接続できる（図３の
点線）。これにより、印刷中に必要であれば、プリント
ヘッド１０３上に配設された調剤リザーバ１０２ａ、１
０２ｂ、１０２ｃにマーキング物質を補充できる。調剤
リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの数に応じて、
複数の結合ステーション１１３や補充ポート１１４を設
けることができる。

【００２７】図４を参照する。受信体保持装置２４は回
転ドラム１１６を有する。通常、回転ドラム１１６によ
ればローラ１１２（図２）を用いた場合よりも早い移動
が行なえるので、印刷装置２０の全体的な印刷速度を高
めることができる。超臨界流体ソース１００、硬質チュ
ーブ１０１、調剤リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、１０２
ｃ、可撓チューブ１１０、プリントヘッド１０３、作動
機構１０４、排出装置１０５は、図２と同様に動作す
る。

【００２８】動作を説明する。通常、回転ドラム１１６
は、プリントヘッド１０３を第２の方向３８に移動する
前に、少なくとも第１の方向３６に１回転し終わる。し
たがって、プリントヘッド１０３は、印刷処理中に、第
２の方向３８に沿って往復移動する必要がない。つまり
この実施形態では、印刷処理中、プリントヘッド１０３
は、通常、第２の方向３８に沿って１回移動するだけな
ので、受信体１１７とプリントヘッド１０３との間に高
速の相対移動を維持できる。

【００２９】図４では、受信体１１７が回転ドラム１１
６の外側の面４２の上に置かれており、図５では、受信
体１１８は回転ドラム１１６の内側の面４４の上に置か
れている。この実施形態では、プリントヘッド１０３
は、回転ドラム１１６の長さ方向に沿って第２の方向３
８に低速で移動する。

【００３０】また、プリントヘッド１０３の第２の方向
３８への移動は、通常、（回転ドラム１１６の回転速度
と比較すると）低速なので、図３において説明したマー
キング物質分配システム２２を、図４および図５におい
て説明したマーキング物質分配システム２２の代用とす
ることができる。 また、プリントヘッド１０３を静止
したまま回転ドラム１１６を第２の方向３８に移動でき
る適用もある。これも、回転ドラム１１６の回転速度と
比べて第２の方向への移動が比較的低速なためである。
この適用の場合、図１において説明したマーキング物質
分配システムを、図４および図５において説明したマー
キング物質分配システム２２の代用とすることもでき
る。

【００３１】これらの実施形態は、プリントヘッド１０
３と受信体１０６、１０７、１０８とを所望通りに相対
的に移動させることができる方法の幾つかの例として説
明したに過ぎず、これら以外の方法によっても、プリン
トヘッド１０３と受信体１０６、１０７、１０８とを所
望通りに相対的に移動できることが分かる。

【００３２】図６（Ａ）〜図７（Ｂ）を参照する。プリ
ントヘッド１０３の排出装置１０５は、第１の可変領域
１１９と、それに続く第１の不変領域１２０とを有す
る。さらに、第２の可変領域１２２が、第１の不変領域
１２０から排出装置１０５の先端１２４に向けて分岐し
ている。第１の可変領域１１９は第１の不変領域１２０
に向けて収束する。第１の不変領域１２０は、第１の可
変領域１１９の出口側の直径とほぼ等しい直径を有す
る。また、排出装置１０５は、可変領域１２２の後に位
置する第２の不変領域１２５を更に有しても良い。第２
の不変領域１２５は可変領域１２２の出口側の直径とほ
ぼ等しい直径を有する。この種類の排出装置１０５は、
ニューヨーク州のＭｏｏｇ，Ｅａｓｔ Ａｕｒｏｒａ
や、カリフォルニア州Ｓａｎ ＲａｍｏｎのＶｉｎｄｕ
ｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｃ．，等から販売さ
れている。

【００３３】作動機構１０４は排出装置１０５に内蔵さ
れ、開位置１２６と閉位置１２８との間を移動でき、密
封機構１３０を有する。閉位置１２８では、作動機構１
０４内の密封機構１３０は第１の不変領域１２０と接触
して、超臨界流体とマーキング物質とを混合した熱力学
的に安定した混合体が排出されないようにする。一方、
開位置１２６では、超臨界流体とマーキング物質とを混
合した熱力学的に安定した混合体を排出装置１０５から
排出できる。

【００３４】作動機構１０４は、特定の印刷適用や、流
体とマーキング物質とを混合した熱力学的に安定した混
合体の量に応じて、部分的に開いた多様な位置に配置で
きる。あるいは、作動機構１０４は、開閉位置を有する
ソレノイドバルブでも良い。この場合、位置を制御でき
る追加的な作動機構を設けて、流体とマーキング物質と
を混合した熱力学的に安定した混合体のマスフロー率を
制御することが好適である。

【００３５】排出装置１０５の好適な実施形態では、排
出装置１０５の第１の不変領域１２０の直径は約２０ミ
クロン〜約２，０００ミクロンであり、約１０ミクロン
〜約２０ミクロンであれば、より好適である。また、第
１の不変領域１２０は、印刷の適用に応じて、第１の不
変領域１２０の直径の約０．１〜約１０倍である所定の
長さを有する。密封機構１３０は、円錐形、円盤状等で
あっても良い。

【００３６】再び図１〜図５を参照する。マーキング物
質分配システム２２は、選んだ溶剤および所定のマーキ
ング物質を、圧縮流体および超臨界流体の中に溶解し、
マーキング物質またはマーキング物質と圧縮流体、また
は、それらと超臨界流体との組み合わせの溶液または分
散液を作り、マーキング物質を平行ビームまたは集束ビ
ームとして、制御された方法で、受信体１０６に向けて
放出する。好適な印刷適用では、所定のマーキング物質
は、シアン、イエロー、マゼンダの各色の染料または顔
料を含む。

【００３７】この場合、選ばれて圧縮流体および超臨界
流体状態にされた物質は、周囲の気圧および気温ではガ
スとなる。この場合、周囲条件は、気温−１００℃〜＋
１００℃、気圧１×１０^-8〜１０００ａｔｍであること
が好適である。

【００３８】超臨界流体ソース１００に含まれる超臨界
流体キャリアは、マーキング物質を溶解・分散する任意
の物質である。超臨界流体ソース１００は、超臨界流体
キャリアを、所定の気圧、温度、流速により、超臨界流
体または圧縮流体として排出する。臨界温度および臨界
気圧によって規定される臨界点より上の物質は超臨界流
体として周知である。臨界温度および臨界気圧は、通
常、流体または物質が超臨界状態になってガスや流体の
ような特性を示す熱力学的な状態を規定する。また、臨
界点以下であるが十分に高温、高圧である物質は圧縮流
体として周知である。ここでは、超臨界流体または圧縮
流体状態にあって周囲条件においてガスとして放出され
る物質を適用できる。この物質は、圧縮流体または超臨
界状態にある場合に、話題となるマーキング物質を溶解
または分散できるという特有の性質を有するためであ
る。

【００３９】流体キャリアは、二酸化炭素、一酸化二窒
素、アンモニア、キセノン、エタン、エチレン、プロパ
ン、プロピレン、ブタン、イソブタン、塩化フッ化メタ
ン、モノフルオロメタン、サルファヘキサフルオライド
および、これらの混合物を含むが、これらに限定される
ものではない。好適な実施形態では、二酸化炭素が多く
の適用に好適に用いられる。低コストであり、入手し易
いといった特性のためである。

【００４０】図１に示す調剤リザーバ１０２ａ、１０２
ｂ、１０２ｃを用いて、温度、圧力、量、濃度等に関す
る所望の調剤条件下で、所定のマーキング物質を圧縮流
体または超臨界流体に溶解・分散させる。この時、分散
剤または界面活性剤を使用しても、しなくても良い。マ
ーキング物質と圧縮流体または超臨界流体との組み合わ
せは、通常、混合体、調剤と呼ばれる。

【００４１】図１の調剤リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、
１０２ｃは、この調剤条件下で安全に機能する適切な任
意の物質で作られなければならない。動作範囲として
は、０．００１気圧（１．０１３ × １０² Ｐａ）
〜 １０００気圧（１．０１３× １０⁸ Ｐａ）、−２
５℃〜１０００℃が通常、好適である。一般的に、好適
な物質としては様々な品質の高圧ステンレススチールが
あるが、ある適用における堆積や腐食が極端な温度の条
件を示さなければ、これ以外の物質を用いても良い。

【００４２】図１の調剤リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、
１０２ｃについて、その動作条件（気圧、温度、量）を
適切に制御しなければならない。マーキング物質の可溶
性や分散性は調剤リザーバ１０２ａ、１０２ｂ、１０２
ｃ内の条件によって異なる。したがって、調剤リザーバ
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ内の動作条件が僅かでも
変化すれば、マーキング物質の可溶性や分散性に望まし
くない影響を与える可能性がある。

【００４３】さらに、特定の適用のためにマーキング物
質を圧縮流体または超臨界流体中に溶解・分散できる適
切な任意の界面活性剤または分散剤を、マーキング物質
と圧縮流体または超臨界流体との混合体に含めることが
できる。このような物質は、ペルフルオロポリエーテ
ル、 シロキサン化合物等といったフッ化処理されたポ
リマ等を含むが、これに限定されるものではない。

【００４４】マーキング物質を制御可能に調剤リザーバ
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ内に導入できる。圧縮流
体または超臨界流体も制御可能に調剤リザーバ１０２
ａ、１０２ｂ、１０２ｃ内に導入できる。調剤リザーバ
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの内容物を混合装置によ
って適切に混合して、所定の画像形成マーキング物質と
圧縮流体または超臨界流体とを確実に密接に接触させ
る。混合処理を進めると、マーキング物質は圧縮流体ま
たは超臨界流体中に溶解または分散される。マーキング
物質の量や混合速度等を含む溶解・分散の処理は、マー
キング物質自身、（マーキング物質が固体であれば）マ
ーキング物質の粒子の大きさや大きさのバラツキの範
囲、使用する圧縮流体・超臨界流体、温度、調剤リザー
バ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ内の圧力等によって異
なる。混合処理を終えると、調剤室内の温度および圧力
が一定に維持される限り同じ状態で不明確に含有される
ようにマーキング物質が圧縮流体・超臨界流体中に溶解
または分散されているという点で、マーキング物質と圧
縮流体・超臨界流体との混合体または調剤は熱力学的に
安定または準安定する。この状態は、リザーバ内の温度
や圧力といった熱力学条件が変わらない限り調剤室内に
マーキング物質分子の澱、沈殿物または塊が生じないと
いう点で、他の物理的な混合体とは区別される。したが
って、本発明に係るマーキング物質と圧縮流体または超
臨界流体との混合体または調剤は熱力学的に安定または
準安定していると言える。この熱力学的に安定または準
安定した混合体または調剤を調剤リザーバ１０２ａ、１
０２ｂ、１０２ｃから制御可能に排出装置１０５および
作動機構１０４を通して放出する。

【００４５】排出処理中、温度または圧力の状態が変わ
ると、圧縮流体または超臨界流体に含有されているマー
キング物質が沈殿する。沈殿したマーキング物質は、排
出装置１０５によって作動機構１０４を通って集束また
は平行ビームとして受信体１０６に向けられることが好
適である。本発明は、第１の不変領域１２０の直径やプ
リントヘッド１０３から受信体１０６までの距離が適当
に短い場合、非平行ビームや非集束ビームを用いて実現
することもできる。例えば、第１の不変領域１２０の直
径が１０ｕｍである排出装置１０５では、約６０ｕｍの
印刷ドット（多くの印刷適用において一般的な印刷ドッ
トの大きさ）を作るために、受信体１０６に衝突する前
にビームを分岐させることができる。これらの大きさの
直径を有する排出装置１０５は、集束イオンビーム加工
処理、ＭＥＭＳ処理等といった現代の製造技術によって
製作できる。

【００４６】排出装置１０５上に堆積されたマーキング
物質の粒子の大きさは、通常、１００ナノメータ〜１０
００ナノメータである。粒子サイズの分布範囲が均質に
なるように制御しても良い。この制御は、排出装置１０
５内の温度または圧力の変化率や、排出装置１０５に対
する受信体１０６の位置や、排出装置１０５の外側の周
囲条件等を制御する。

【００４７】プリントヘッド１０３は、調剤の温度や圧
力を適切に変化させてマーキング物質の、制御された沈
殿物または塊を作るように、設計されている。通常、圧
力は段階的に下がるので、調剤流体フローは自己増力的
である。続いて調剤条件が変化すると（圧力や温度等に
おける変化）マーキング物質が沈殿または塊となり、超
臨界流体または圧縮流体が蒸発する。こうして得られ
た、マーキング物質の沈殿物または塊が受信体１０６上
に正確な仕方で堆積する。超臨界流体または圧縮流体の
蒸発は、排出装置１０５の外の領域で生じる可能性があ
る。あるいは、排出装置１０５の内部から始まって排出
装置１０５の外の領域に続いて生じる可能性もある。ま
た、排出装置１０５の内部で生じる可能性もある。

【００４８】マーキング物質と超臨界流体または圧縮流
体とのビーム（流れ等）は、調剤が排出装置１０５を通
って移動する際に形成される。マーキング物質の沈殿物
または塊の大きさが排出装置１０５の出口部の直径とほ
ぼ等しい場合、これらは排出装置１０５によって平行に
される。一方、マーキング物質の沈殿物または塊の大き
さが排出装置１０５の出口部の直径より小さい場合、こ
れらは排出装置１０５によって集束される。

【００４９】受信体１０６は、沈殿または塊となった所
定のマーキング物質が受信体１０６上に堆積されるよう
に、パスに沿って配設される。排出装置１０５から受信
体１０６までの距離は、超臨界流体または圧縮流体が受
信体１０６に到着する前に蒸発して流体または超臨界フ
ェーズからガスフェーズになるように、決定される。し
たがって、受信体を乾燥する処理を続けて行なう必要が
ない。また、受信体１０６に電気または静電気を帯電さ
せて、受信体１０６上のマーキング物質の位置を制御す
ることができる。

【００５０】マーキング物質の個々の粒子が排出装置１
０５から排出される速度を制御することも望まれる。プ
リントヘッド１０３の内部から動作環境にかけてかなり
大きな圧力低下があるので、圧力の差異によってプリン
トヘッド１０３の潜在的なエネルギーを動的エネルギー
に変換し、この動的エネルギーによっての粒子を受信体
１０６に向けて押し出す。これらの粒子の速度は、作動
機構１０４を有する適切な排出装置１０５によって制御
できる。排出装置１０５の設計や受信体１０６に対する
位置によってもマーキング物質の堆積パターンが決ま
る。

【００５１】排出装置１０５の温度も制御できる。排出
装置の温度制御を、必要なように、特定な適用によって
行い、排出装置１０５の開口部が確実に所望の流体フロ
ー特性を維持するようにしても良い。

【００５２】受信体１０６は、有機体、無機体、有機金
属、金属、合金、セラミック、合成または天然重合体、
ジェル、ガラス、複合物等といった任意の固体物質でも
良い。受信体１０６は多孔性であっても、なくても良
い。さらに、受信体１０６は複数の層を有しても良い
し、所定の大きさのシートでも良い。または、連続的な
ウェブでも良い。

【００５３】図１〜図５を参照する。多色印刷に加えて
追加的なマーキング物質をプリントヘッド１０３から分
散することで、色領域の改善や保護的なオーバコートの
形成等ができる。追加的なマーキング物質を設ける場
合、チェックバルブやプリントヘッドの設計を工夫する
ことで、マーキング物質の混入を軽減する一助とする。

【００５４】図８を参照する。事前に混合された所定の
マーキング物質と超臨界流体または圧縮流体を収容する
事前混合タンク１２４ａ、１２４ｂ，１２４ｃは、流体
がチューブ１１０を通って連通するようにプリントヘッ
ド１０３に接続される。事前混合タンク１２４ａ、１２
４ｂ、１２４ｃはセット１２５で供給、交換することが
できる。また、あるタンクの内容物が他のタンクの内容
物より早く消費される場合には個々に供給、交換するこ
ともできる。事前混合タンク１２４ａ、１２４ｂ、１２
４ｃの大きさは、内容物の想定される使用目的によって
違えることができる。事前混合タンク１２４ａ、１２４
ｂ、１２４ｃは分配パス２６を介して排出装置１０５に
接続される。多色印刷をしたい場合、排出装置１０５お
よび分配パス２６を特定の事前混合タンク１２４ａ、１
２４ｂ、１２４ｃの専用とする。

【００５５】図９（Ａ）および（Ｂ）は、所定のマーキ
ング物質を収容する事前混合缶の実施形態を示す。事前
混合缶１３７ａ、１３７ｂ、１３７ｃをプリントヘッド
１０３上に配設する。交換が必要な場合、事前混合缶１
３７ａ、１３７ｂ、１３７ｃをプリントヘッド１０３か
ら取り外して、別の事前混合缶１３７ａ、１３７ｂ、１
３７ｃと交換する。

【００５６】上記実施形態の各々を印刷ネットワークに
内蔵し、ネットワークによって供給される超臨界流体お
よびマーキング物質に対して追加的な印刷装置を追加す
ることで、より大きな規模の印刷作業を行なうことがで
きる。プリンタのネットワークを適切な任意のコントロ
ーラを用いて制御できる。さらに、蓄積タンクをネット
ワーク内の多様な場所に設けて、ネットワーク全体の圧
力レベルを位置できる。

【００５７】本発明を特定の実施形態に言及しながら説
明したが、本発明の範囲内で多様な変形は変更を行なえ
ることが分かるだろう。

【００５８】

【発明の効果】印刷処理中、プリントヘッドは、通常、
第２の方向に沿って１回移動するだけなので、受信体と
プリントヘッドとの間に高速の相対移動を維持できる。
これにより、高速な印刷処理が可能となる。また、様々
な大きさの超小型（ナノ単位）マーキング物質粒子を放
出してグレースケールを表現することもできる。

【００５９】マーキング物質は、圧縮流体・超臨界流体
中に溶解または分散され、熱力学的に安定または準安定
した状態となるため、マーキング物質分子の澱、沈殿物
または塊が生じず、高速かつ正確に受信体上に画像を形
成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１の実施形態の概略図であ
る。

【図２】 本発明に係る別の実施形態の概略図である。

【図３】 本発明に係る別の実施形態の概略図である。

【図４】 本発明に係る別の実施形態の概略図である。

【図５】 本発明に係る別の実施形態の概略図である。

【図６】 本発明に係る排出装置と作動機構とを示す概
略図である。

【図７】 本発明に係る排出装置と作動機構とを示す概
略図である。

【図８】 本発明に係る代替的な実施形態を示す概略図
である。

【図９】 本発明に係る代替的な実施形態を示す概略図
である。

【符号の説明】

２０ 印刷装置、２２ マーキング物質分配システム、
２４ 受信体保持装置、１０２ａ，１０２ｂ，１０３ｃ
調剤リザーバ、２６ 分配パス、１００ 超臨界流体
ソース、１０３ プリントヘッド、１０４ 作動機構、
１０５ 排出装置、１０６ 受信体、１０１ 硬質チュ
ーブ、１１９ 第１の可変領域、１２０第１の不変領
域、１２６ 開位置、１２８ 閉位置、１３０ 密封機
構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラメッシュ ジャガナサン アメリカ合衆国 ニューヨーク ロチェス ター アレンズ クリーク ロード 290 (72)発明者 シシャドリ ジャガナサン アメリカ合衆国 ニューヨーク ピッツフ ォード ブリタニー レーン 183 (72)発明者 グレン シー アーヴィン ジュニア アメリカ合衆国 ニューヨーク ロチェス ター アニー レーン 168 (72)発明者 スレッシュ サンダラジャン アメリカ合衆国 ニューヨーク ロチェス ター ウォリントン ドライブ 120 (72)発明者 ジョン イー ルーピング アメリカ合衆国 ニューヨーク スペンサ ーポート ブロックポート−スペンサーポ ート ロード 3279 (72)発明者 グレイ イー メルツ アメリカ合衆国 ニューヨーク ロチェス ター ウィンダミア ロード 240 Ｆターム(参考） 2C056 EC17 FA02 FA10 FA14 FB04 FC02 FD20 KC22 KC30 2C057 AF72 AG80 AH20 AJ04 AN01 AN06 BF04 4D073 AA02 BB03 CA04 CA16 DB02 DB18 DB21

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶剤を含まないマーキング物質を受信体
   に放出するプリントヘッドにおいて、 前記プリントヘッドは、入口と出口とを有する排出装置
   を有し、 前記排出装置の一部は、分配パスを規定し、 前記排出装置の一部は、前記入口において、流体とマー
   キング物質とを混合した熱力学的に安定した混合体の加
   圧されたソースと解除可能に接続することができ、 前記排出装置は、前記マーキング物質の成形ビームを生
   成するような形状を有し、 前記流体は、前記排出装置の前記出口を過ぎた位置にお
   いてガス状態となり、 前記プリントヘッドは、前記分配パスに沿って配設され
   た作動機構を更に有し、 前記作動機構は、前記分配パスから離れた第１の位置
   と、前記分配パス上の第２の位置とを有する、プリント
   ヘッド。
2. 【請求項２】 印刷装置において、 前記印刷装置は、流体とマーキング物質とを混合した熱
   力学的に安定した混合体の加圧されたソースと、プリン
   トヘッドと、を有し、 前記プリントヘッドの一部は、分配パスを規定し、 前記プリントヘッドの分配パスは、前記加圧されたソー
   スと接続し、前記プリントヘッドは排出装置を含み、 前記排出装置は、出口を有し、 前記排出装置の一部は、前記分配パスに沿って配設さ
   れ、 前記排出装置は、前記マーキング物質の成形ビームを生
   成するような形状を有し、 前記流体は、前記排出装置の前記出口を超えた位置にお
   いてガス状態となり、 前記印刷装置は、前記分配パスに沿って配設された作動
   機構を更に有し、 前記作動機構は、少なくとも一部が前記分配パスから離
   れた開位置を有する、印刷装置。
3. 【請求項３】 印刷方法において、 溶剤とマーキング物質とを混合した熱力学的に安定した
   混合体の加圧されたソースを提供し、 前記溶剤と前記マーキング物質を混合した熱力学的に安
   定した混合体の前記加圧されたソースをプリントヘッド
   に接続し、 受信体を、前記プリントヘッドから所定の距離の位置に
   配設し、 溶剤を含まないマーキング部材が前記受信体に接触する
   ように、前記マーキング部材が前記溶剤を含まないよう
   にする、印刷方法。