JP2017527433A - インクジェット印刷方法及びこの方法を実行するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、インクジェット印刷方法に関する。１つのインクジェット印刷装置の１つの印刷ヘッドが、印刷すべき１つの基板の方向に整合されていて、インク液滴が、前記インクジェット印刷装置の前記印刷ヘッド内で生成され、前記インク液滴が、前記印刷ヘッドのノズルからの吐出後に局所的に上昇した温度を有する区域内に到達される結果、前記液滴の体積が、前記基板へ向かう飛翔中に能動的に減少される。当該方法を実行するための装置が開示されている。

Description

本発明は、インクジェット印刷方法及びこの方法を実行するための装置に関する。

インクジェット印刷（ｉｎｋ−ｊｅｔ）中に、通常は、個々の液滴であるインクが、印刷ヘッドのノズル内に生成される。図１ａは、このことに関する従来の技術を示す。

液滴は、気泡を用いた熱処理によって（サーマルインクジェット）、又は圧電結晶（ピエゾインクジェット）によって若しくは静電式に生成される（Ｓｕｐｅｒ−Ｆｉｎｅ Ｉｎｋ−ｊｅｔ（登録商標））。

ＣＩＪ印刷装置（英語名：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｉｎｋ Ｊｅｔ）は、ＤＯＤ印刷装置（英語名：Ｄｒｏｐ ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ）と区別される。ＣＩＪ印刷装置の場合、インクジェットが、ノズルを通じて印刷ヘッドから吐出する。このインクジェットが、このノズルの下に存在する圧電変換器によって変調されるので、個々の液滴への均一な分解が達成される。こうして形成された液滴が、荷電電極によって或る程度まで静電的に荷電される。引き続き、１０〜４０ｍ／ｓの当該複数の高速液滴が、より大きい偏向電極を飛翔して通過し、これらの高速液滴が、当該偏向電極で−それらの特定の電荷に応じて−横へ偏向される。装置の種類に応じて、荷電された液滴又は荷電されていない液滴が、基板上に到達する。不要な液滴が、印刷ヘッドで再び捕捉され、インク循環部に新たに供給される。ＤＯＤ式の方法では、ＣＩＪ印刷装置とは違って、実際に使用されるインク液滴だけがノズルから吐出される。これらの装置は、インク液滴がどのような技術によって吐出されるかに応じてさらに区別される。ａ）バブルジェット方式の印刷は、インク中の水又は媒体を加熱する加熱要素によって微小なインク液滴を生成する。この場合、微小な蒸気泡が、爆発するように発生する。当該蒸気泡は、その圧力によってインク液滴をノズルから押し出す。ｂ）ピエゾ方式の印刷装置は、細いノズルを通じて印刷インクを押し出すために圧電効果を利用する。この場合、セラミック素子が、電圧の下で変形する。当該印刷インクが、液滴を形成する。当該液滴の体積が、印加される電気インパルスの大きさによって制御され得る。ｃ）圧力弁方式の印刷装置の場合、個々の弁が、複数のノズルに取り付けられている。液滴が、当該ノズルから吐出されなければならないときに、当該ノズルが開く。

どんな場合においても、液滴が、ノズルから吐出され、噴射され、基板上に着弾する。当該基板上に着弾する噴射された複数の液滴が、印刷パターンを形成する。

当該印刷パターンの解像度は、個々の液滴の大きさと個々の液滴間の間隔とによって決定される。一般に、個々の液滴が小さい程、印刷時の解像度がより大きいことが成立する。それ故に、より小さい液滴を発生させることが試みられている。

一般に、液滴の大きさは、ノズルの構成で影響される。例えば、小さい直径を有するノズルが、印刷ヘッド内で使用される場合、印刷ヘッド内のより大きいノズルによる印刷時よりも小さい液滴が生成される。圧電印刷ヘッドの場合、印加される電圧波形及び時間又は印刷ヘッドの温度並びにインク自体が、大きな役割を果たす。液滴の大きさが、当該電圧波形及び当該温度を変更することによって著しく減少され得る。このことは、Ｍｅｉｅｒ等（Ｐｈｙｓ． Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄ Ａ （２００９）． Ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｅｄ， ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ， ２５μｍ ｗｉｄｅ ｓｉｌｖｅｒ ｔｒａｃｋｓ ｏｎ ｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ． Ｖｏｌ． ２０６， １６２６−１６３０）から既知である。

さらに、液滴と基板との間の相互作用が、非常に重要である。例えば、疎水性のインクが印刷される場合、基板を親水性に変更すると、この基板上の液滴の大きさが、著しく減少する。このことは、より大きい解像度に関連する液滴のより密な定着を可能にする。

Ｐｅｒｅｌａｅｒ等の刊行物（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ （２００９）． Ｄｒｏｐｌｅｔ ｔａｉｌｏｒｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ． Ｖｏｌ． ２１０， ３８７−３９３）から、インク媒体が、印刷ヘッド（又はノズル）と基板との間のより大きい間隔によって部分的に気化することが既知である。これにより、液滴が、適切により小さくなる。この場合、この方法は、当該間隔に加えてインクの組成も考慮に入れる。個々の液滴の拡散が、当該より大きい間隔によって不利に発生する。これにより、個々の液滴の定着時に、誤差が発生する。このことは、印刷パターンの解像度を低下させる。

刊行物の国際公開第２０１３／１６６２１９号パンフレットから、インク液滴の飛翔中の乾燥を可能にする装置が既知である。このため、異なる温度の複数の領域の環境が、印刷ヘッドと印刷すべき基板との間に生成される。この装置は、熱シールドを印刷ヘッドから分離するスペーサ、熱シールドを凝結シールドから分離する別のスペーサ、及び凝結シールドのエネルギー源のような、複数の構造体から構成される。基板から上昇する蒸気が、印刷ヘッドに到達しないように、印刷ヘッドの温度は低くなければならず、熱シールドと凝結シールドとの間の温度と、凝結シールドと基板との間の温度とは高くなければならない。蒸気の凝結を回避するため、当該凝結シールドは、当該工程中にインクのキャリア液体の凝縮温度よりも高い温度に加熱される。この配置は、不利に複雑に構成されている。

刊行物の国際公開第２０１０／１３４０７２号パンフレットから、加熱された基板と印刷ヘッドとの間の熱の移動を回避するため、基板の方向に熱シールドを有するインクジェット印刷装置用の印刷ヘッドが既知である。この場合、上昇する蒸気及び熱が、印刷ヘッドから遠ざけられることによって、この配置も、印刷ヘッドを腐食から保護するために使用される。

任意の方法又は上記の装置によって、液滴の体積を著しく減少させることを達成することが不可能であることが欠点である。

国際公開第２０１３／１６６２１９号パンフレット 国際公開第２０１０／１３４０７２号パンフレット

Ｐｈｙｓ． Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄ Ａ （２００９）． Ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｅｄ， ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ， ２５μｍ ｗｉｄｅ ｓｉｌｖｅｒ ｔｒａｃｋｓ ｏｎ ｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ． Ｖｏｌ． ２０６， １６２６−１６３０ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ （２００９）． Ｄｒｏｐｌｅｔ ｔａｉｌｏｒｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ． Ｖｏｌ． ２１０， ３８７−３９３

本発明の課題は、液滴の体積の著しい縮小、すなわちインクジェット印刷時のより高い解像度が達成され得る方法及び装置を提供又は供給することにある。

この課題は、請求項１に記載の方法及び装置又は追加の請求項に記載の装置にしたがって解決される。これに対する好適な構成はそれぞれ、従属請求項に記載されている。

本発明のインクジェット印刷方法の場合、インクジェット印刷の印刷ヘッドが、印刷すべき基板の方向に整列されている。インク液滴が、インクジェット印刷装置の印刷ヘッド内で生成される。当該液滴が、この印刷ヘッドのノズルからの当該液滴の吐出後に局所的に上昇した温度を有する区域内に到達する。その結果、当該液滴の体積が、基板へ向かう飛翔段階中に能動的に減少される。

本発明の方法及び装置は、「飛翔中」にインクジェット印刷方法で個々の液滴を縮小することを可能にする。当該縮小は、液滴の局所的に速い加熱、すなわち液滴の体積の著しい縮小を短期間中に引き起こす増大した蒸発速度によって実行される。当該加熱は、エネルギーを液滴に局所的に供給することによって実現される。当該エネルギー供給は、例えば、液滴と光又は少なくとも１つの電熱線との相互作用によって実現され得る。

本発明によれば、当該光及び当該１つ又は複数の電熱線は、インクジェット印刷装置の放射路中に局所的に上昇した温度を有する区域を発生させる。本発明によれば、液滴が、基板上に衝突する前に、当該液滴が、印刷ヘッドのノズルからの当該液滴の吐出後に、最初に第１低温領域を通過し、その後に局所的に上昇した温度を有する区域を通過し、引き続き第２低温領域を通過する。本発明によれば、この印刷ヘッド及びこの基板は、当該局所的に上昇した温度を有する区域の影響を受けない。それ故に、本発明によれば、液滴に対する局所的に限定されたエネルギー供給が、本発明の方法及び装置、すなわち局所的に上昇した温度を有する当該生成された領域によって実行される。この液滴に対する局所的に限定されたエネルギー供給は、液滴の体積を能動的に縮小させ、したがって印刷工程中の解像度を改善する。

インク液滴が、例えば、少なくとも１つ又は複数の電熱線を有する小さい導電性格子を通過され得る。電流が、当該電熱線に通電する結果、局所的な温度上昇が発生する。すなわち、局所的に上昇した温度を有する区域を発生させる１つ又は複数の電熱線が使用され得る。当然に、当該通過する液滴は、当該１つ又は複数の電熱線に接触しない。

この代わりに又は当該格子と組み合わせて、液滴が、印刷ヘッドのノズルから噴射された後に、適切な波長を有する光が、当該液滴上に照射されてもよい。当該液滴中の液体が、当該液滴のインク構成要素を通じて光学エネルギー又は熱エネルギーを吸収することによって加熱され、その一部又はその大部分が蒸発される。これにより、当該蒸発は、能動的に増大される。その結果、印刷ヘッドのノズルからの吐出時の液滴の体積に比べて、液滴の体積が、希望通りに縮小する。液滴の形、液滴の速度、粘度、表面張力及び／又は密度のような液滴の別の特性も、適切に変更され得る。

例えば光学的又は熱的な方法によって実現されるようなエネルギー供給の目的は、体積の縮小、すなわち基板上の印刷（画素）としてのより小さいインク液滴である。このことは、本発明のインクジェット印刷方法によって生成されるパターンの望ましいより高い解像度を可能にする。

少なくとも１０％、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８又は１９％だけの液滴の体積の著しい減少が、本発明のインクジェット印刷方法によって有益に達成される。例えば１ｐＬを有する液滴が、局所的に上昇した温度を有する区域を通過した後に依然として最大で約９００ｆＬの体積を有する。

少なくとも２０％だけの、特に好ましくは少なくとも２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０％だけの、さらに好ましくは少なくとも３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９若しくはさらに９９％だけの、又は任意の中間値の液滴の体積の減少が、本発明のインクジェット印刷方法によって非常に有益に達成される。

これにより、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９又はさらに少なくとも１０％だけの、特に好ましくは少なくとも１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０％だけの、さらに好ましくは少なくとも３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９．１、９９．２、９９．３、９９．４、９９．５、９９．６、９９．７、９９．８、９９．９若しくはさらに９９．９９％だけの、又はこれらの任意の中間値の解像度の向上が、提唱されたインクジェット印刷方法によって有益に達成される。

本発明の１つの構成では、特定の波長と、直径、形、出力のような放射特性とを有する光源が、パルス化されて又は連続して使用される。当該光源が、印刷ヘッド（サーマル印刷ヘッド、圧電式印刷ヘッド、又はスーパーファインインクジェット（登録商標）及びエアロゾルジェット（登録商標）式の印刷ヘッド）と基板との間で局所的に放射するように、当該光源は設置される。このため、当該光源は、印刷ヘッドの隣に直接に有益に設置され得るか、又は、光が、放射導体、例えば光ファイバによって又は偏向ミラーを介して印刷ヘッドに誘導され得る。当然に、これらの印刷ヘッドは、１つの電熱線又は複数の電熱線を有する取り付け部材としての本発明の格子と一緒に使用されてもよい。

この代わりに、光源及び／又は光導体が印刷ヘッド内に組み込まれている当該印刷ヘッドが設置されてもよい。その結果、光が、印刷ヘッドと基板との間の空間内で局所的に放射する。例えば、１つの光源のビームを複数の光ファイバに分配することによって、又は同じ若しくは異なる光学特性を有する２つ若しくは複数の光源を使用することによって、当該光源は、ただ１つのビーム又は複数のビームを生成し得る。これにより、液滴を複数のノズルから同時に放射するか、又は液滴を１つのノズルから異なる色で放射することが有益に達成される。

ノズルから吐出する液滴が、光ビームとの十分な接触面積を有し、これにより当該光ビームとの十分な接触時間を有するように、第１の別の実施の形態としての光源が、十分に大きいビームを発生させなければならない。インクの印刷特性が、飛翔段階前に影響されないように、又は、印刷パターンとの相互作用が発生しないように、当該光ビームは、印刷ヘッドと基板とに接触しない。

特に好ましくは、コヒーレントな光源のコリメートされた光が使用される。これにより、光ビームの直径が、より長い間隔にわたって一定に維持され、拡散され得ないことが有益に達成される。より長い相互作用時間が、液滴とビームとの間で望まれる場合は、代わりに、拡散する光源が使用されてもよい。当該拡散する光源は、より大きい面積を照射し、これにより、液滴が照射領域内に存在する時間が長くなる。これにより、液滴の体積のさらなる縮小が有益に達成される。

液滴を透過するビームの遮断が、例えば、ビームトラップを光源の出射口に存在する印刷ヘッドの対向側に固定することによって実現され得る。

当該光源は、パルスで又は連続して作動するレーザでもよい。発光ダイオード又は光を生成する別のシステムが、同様に使用され得る。当該光源の波長が、印刷インクの１つの媒体又は複数の媒体によって、又は当該媒体中に溶解された内容物によって良好に吸収されるように、当該１つの光源又は複数の光源が選択されなければならない。

液滴の速度は、一般にかなり高いので、当該液滴と光又は電熱線との間の相互作用時間は、非常に短くなる。一般に、液滴の速度は、１００ｍ／ｓ〜０．０１ｍ／ｓの範囲内にある。このことは、光ビームを透過するか又は電熱線の近くを通過する液滴の飛翔時間、すなわち相互作用時間が、１ｎｓ〜１０ｍｓにあり、したがって液滴の大きさ及びビーム幅又は温度に左右されることを意味する。それ故に、インクの媒体を１ｎｓ〜１０ｍｓの短い相互作用時間内に能動的に十分に蒸発させるため、光源及び１つ又は複数の電熱線は、十分な出力を有しなければならないが、他方では高温すぎてはならず、特に印刷インク又は基板の温度に影響を及ぼしてはならない。

当該光源及び電熱線は、インクの機能性材料と相互に作用してはならない。当該光源及び当該１つ又は複数の電熱線は、金属ナノ粒子の「飛翔中の焼結」又はインク中の重合体の「飛翔中の架橋結合」を引き起こし得る。

様々なインクのために、様々なシステムが、局所的に上昇した温度を有する区域を発生させるために使用され得る。

水性インクのためには、例えば赤外線の近くで放射する光源が非常に適している。何故なら、水は、この波長領域内で非常に良好に吸収するからである。

局所的に上昇した温度を有する区域は、基板と印刷ヘッドとの間で発生される。インク液滴が、印刷ヘッドのノズルから吐出され、当該インク液滴が、基板上に着弾する前に、当該インク液滴は、この領域を通過する。当該液滴は、光ビームによって及び／又は１つの電熱線若しくは複数の電熱線によって局所的に加熱され、こうして当該液滴中の媒体が、少なくとも部分的に又は完全に能動的に気化又は気化される。その結果、当該液滴の体積が縮小するか、又は、当該液滴の形、速度、粘度、表面張力、密度のような、当該液滴のその他の特性が変化する。

本発明によれば、当該方法は、個々の液滴の相互のより密な位置決めと、これに応じてより高い解像度及びより小さい最小パターンとをも有益に可能にする。

蒸発速度、すなわち発生する液滴の大きさが調整され得るように、局所的に上昇した温度を有する区域を発生させるための第１の別の実施の形態としての光ビームが、調整可能な出力を有益に有する。この代わりに、１つ又は複数の電熱線が使用される場合、電流が、調整可能な電流源又は電圧源から当該電熱線に通電されなければならない。

光が、必要に応じてオン・オフされ得るように、光源が、スイッチを有しなければならない。本発明によれば、光ビームが、当該光ビームの位置をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に調整し得る機構を有しなければならない。このことは、当該光ビームを液滴により良好に当て得るために必要になる。

液滴を局所的に加熱するための１つ若しくは複数の光源の代わりに又は当該光源と組み合わせて、特に金属から成るか又はその他の導電性の材料から成る導電性格子が、特に有益に使用される。個々の液滴が、複数の電熱線間の中間空間を通過し得るように、当該格子は、十分に大きい複数の開口部を有する。１つの格子が、１つの電熱線だけを有してもよい。このとき、液滴が、この電熱線のすぐ近くと、この電熱線によって発生した局所的に上昇した温度を有する区域とを通過する。

当該導電性格子は、特に、例えば双方が互いに電気絶縁されていて、１つの基板上に配置されている導電性材料から成る２つの導電板を有する。この基板は、熱シールドとして使用される。少なくとも１つの電熱線が、当該２つの導電板間に張られていて、当該２つの電導性板を互いに結合する。この場合、当該１つの電熱線又は複数の電熱線中の電気抵抗は、当該給電板中の電気抵抗よりも少なくとも１０倍、特に２０倍、３０倍、４０倍、５０倍、６０倍、７０倍、８０倍、９０倍若しくは１００倍だけ高い範囲内にあるか、又はさらに１０００倍まで若しくは特にさらに１００００倍までの範囲内にあるか、又はこれらのうちの任意の中間値の範囲内にある。これにより、当該１つの電熱線又は複数の電熱線だけが、エネルギー供給によって加熱されるが、当該給電板自体は加熱されないことが有益に達成される。これにより、局所的に上昇した温度を有する区域が、当該１つの電熱線又は複数の電熱線のすぐ周囲に生成されるが、当該給電板中には生成されない。当該１つの電熱線又は複数の電熱線と当該給電板との間の抵抗比が大きい程、より良好である。当該抵抗比は、主に当該給電板の材料及び幾何構造と当該１つの電熱線又は複数の電熱線とによって影響される。

適切な電流が、この格子又はこの格子の電熱線に通電されるときに、当該１つの電熱線又は複数の電熱線が加熱される結果、局所的な温度上昇が、この格子の１つの電熱線又は複数の電熱線のすぐ周囲で生成される。液滴が、当該１つの電熱線又は複数の電熱線に接触することなしに当該１つの電熱線又は複数の電熱線に沿って飛翔するときに、当該液滴は、そこで発生する上昇した温度によって加熱され、こうして、インクの特に媒体の蒸発速度が、能動的に増大する。その結果、当該液滴の体積が、この能動的な気化によってより小さくなる。

当該液滴の温度が、局所的に上昇した温度を有する区域の通過時に当該液滴又は当該液滴の構成要素の沸点を超えない程度に、エネルギーが供給される。インクの媒体を１ｎｓ〜１０ｍｓだけの短い相互作用時間又は通過飛翔時間内に十分に気化させるため、当該１つの電熱線又は複数の電熱線又は光ビームの温度は、十分に高くなければならない。しかし、他方では、当該温度は、高すぎてはならず、印刷ヘッドと基板との温度にも影響を及ぼしてはならない。

このため、本発明の装置は、インクの特に媒体を熱的に気化させるために少なくとも１つ又は複数の電熱線を有する取り付け部材を備えてもよい。印刷ヘッドからの液滴が、局所的な温度勾配によって加熱され気化される。当該局所的な温度勾配は、格子を加熱することによって、又は例えば互いに平行に延在する２つの電熱線を加熱することによって、又はこの代わりに１つ若しくは複数の光源によって、又は当該光源と組み合わせることによって生成される。

このため、本発明の装置は、インクの特に媒体を熱的に気化させるために少なくとも１つ又は複数の光源を有する取り付け部材を備えてもよい。印刷ヘッドからの液滴が、局所的な温度勾配によって加熱され気化される。当該局所的な温度勾配は、１つの光源の光ビーム中のインクを加熱することによって、又はこの代わりに１つ若しくは複数の電熱線によって、又は当該電熱線と組み合わせることによって生成される。

このため、本発明の取り付け部材は、既存の印刷ヘッドシステムのために提供される。

当該局所的な温度勾配を発生させるための取り付け部材は、２つの部材から構成されてもよい。一方の部材は、不動に且つ印刷ヘッド若しくは印刷ヘッドホルダに又は印刷ヘッド若しくは印刷ヘッドホルダ上に固定されている。他方の部材は、例えば接着剤によって又は磁気機構によって当該第１部材に不動に又はリバーシブルに固定される。

インクジェット印刷装置のインクヘッド用の本発明の取り付け部材は、特に、
・基板に整合すべきインク用の１つの開口部を有する１つの熱シールドと、
・当該熱シールドに直接に配置され、当該基板に整合され、複数の給電線を有し、１つの中間空間によって互いに別々に電気絶縁されている２つの導電板と、
・当該２つの導電板に結合している少なくとも１つの電熱線とを有し、
・この場合、当該中間空間は、当該電熱線の当該開口部の下のこれらの導電板間に配置されていて、
・この場合、当該給電線は、局所的に上昇した温度を有する区域を生成するために当該導電板を通じて少なくとも１つの電熱線中に電流を通電する。

この場合、当該１つの電熱線又は複数の電熱線中の電気抵抗は、当該給電板中の電気抵抗よりも少なくとも１０倍、特に２０倍、３０倍、４０倍、５０倍、６０倍、７０倍、８０倍、９０倍若しくは１００倍だけ高い範囲内にあるか、又はさらに１０００倍まで若しくは特にさらに１００００倍までの範囲内にあるか、又はこれらのうちの任意の中間値の範囲内にある。これにより、当該局所的に上昇した温度を有する区域が、当該電熱線だけで生成されるが、当該給電板では生成されないことが有益に達成される。

したがって、印刷ヘッドホルダ用の本発明の取り付け部材が、特に熱シールドを有する。当該熱シールドは、例えばアルマイトから成るような電気及び熱絶縁性の材料から形成される。当該熱シールドは、インク液滴用の小さい１つの開口部を有する。当該熱シールドは、印刷ヘッドを上昇した温度から有効に保護する。

当該熱シールド上に直接に、すなわち当該熱シールドに対するさらなるスペーサなしに、薄い２つの導電板が、当該熱シールドに配置されている。これらの導電板は、導電体、例えば薄い金属板又は鋼から成る薄膜である。当該２つの導電板は、当該熱シールド上に接着され得るか又は他の方法で当該熱シールド上に直接に配置され得る。当該熱シールド上の２つの導電板は、互いに別々に電気絶縁されている。すなわち、当該２つの導電板は、これらの導電板の間に１つの中間空間を有するので、これらの導電板は、互いに物理的に接触していない。この中間空間は、当該熱シールド内の開口部に直接に対向して配置されているので、ノズルから吐出する液滴が、当該熱シールド、当該導電板又はこれらの導電板の間に張られた電熱線に接触することなしに基板の方向に取り付け部材を貫通する。

明らかに、別の材料が、当該熱シールド及び／又は当該導電板のために使用されてもよい。限定されないものの、例えば、ガラス、石英及びセラミックが、当該熱シールド用の材料として考慮される。これらの材料は、有益に良好に加工可能であり、低コストである。当該熱シールド内の開口部は、例えば０．５ｍｍ幅を成し得る。

上記の鋼のほかに、限定されないものの、例えば、炭素及び銅並びに、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）も、当該導電板用の材料として考慮される。

当業者は、印刷ヘッド用の本発明の取り付け部材を作製するためにこれらの材料を自由に組み合わせし得る。

例えば、０．５ｍｍの開口部を有するガラスが、熱シールドとして使用され得る。０．５ｍｍの厚さの複数の鋼板が、当該ガラス上に直接に接着されている。電熱線が、説明されているように導電性の銀接着剤によってこれらの鋼板間に接着され乾燥される。

例えば、０．５ｍｍの開口部を有するガラスが、熱シールドとして使用され得る。例えば０．１ｍｍの厚さの複数の炭素板が、この熱シールド上に直接に接着されている。電熱線が、導電性の炭素ペーストによってこれらの炭素板に接着される。

例えば、０．５ｍｍの開口部を有するセラミックが、熱シールドとして使用され得る。例えば０．１ｍｍの厚さの複数の銅板が、この熱シールド上に直接に接着されている。電熱線が、導電性の銀接着剤によってこれらの銅板に接着される。

ガラス又は石英が、光学リソグラフィーの方法によって加工されてもよい。当該ガラス又は石英は、熱シールドとして使用され、０．５ｍｍの開口部を有する。２つのＩＴＯ板（酸化インジウムスズ）が、当該熱シールド上に１μｍの厚さで析出され、光学リソグラフィーによってパターン化される。タングステンから成る電熱線又は格子が、当該ガラス又は石英上で且つこれらのＩＴＯ板間に１０μｍの幅で析出され、光学リソグラフィーによってパターン化される。その結果、当該２つのＩＴＯ板が、タングステン電熱線によってブリッジされる。

当業者が、本発明の取り付け部材を作製するために光学リソグラフィーとは違う析出方法を使用してもよい。

細い少なくとも１つの電熱線が、接続部材として２つの導電板間に配置されている。

このとき、当該取り付け部材は、熱シールドと、この熱シールド上に配置された導電板と、これらの導電板間に配置された電熱線と、当該２つの導電板に接続する給電線とを有する。その結果、これらの給電線は、電熱線を加熱する電流源又は電圧源に接続され得る。

追加の間隔が、当該熱シールドと当該導電板との間に存在しない。したがって、熱シールド及び導電板としての取り付け部材が、有益に非常に薄く、印刷ヘッドのノズルと基板との間に設置技術的に容易に配置され得る。熱シールドと電熱線を有する導電板とから構成される当該装置は、全体で特に０．５〜５ｍｍの厚さである。また、当該取り付け部材を当該印刷ヘッドに固定することは、インクの放射方向にさらなるスペースを必要としない。また、このことは、当該装置が、印刷ヘッドと基板との間に問題なく配置又は固定され得ることを保証する。

本発明の取り付け部材は、例えば、接着、挟持装置又は印刷ヘッド内に嵌入されたスリットによってこの印刷ヘッドに固定される。熱シールドと導電板とを有する当該装置が、当該スリットに沿って摺動され得る。明らかに、当業者の知識の範囲内にある当該固定の方式は、別の方式によっても実行され得る、例えば、取り付け部材が、例えば上記の鋼板ような磁性材を含むならば、印刷ヘッドの材料中に埋め込み可能な１つ又は複数の磁石によって実行され得る。当該取り付け部材は、ねじ止め又は他の方法で印刷ヘッドに固定され得る。当該固定の方式は、当該取り付け部材の厚さに影響しない。電熱線が、当該固定後に基板の非常に近くに配置されている。

したがって、インクジェット印刷装置の印刷ヘッド用の本発明の第２の取り付け部材は、
・基板に整合すべきインク用の１つの開口部を有する１つの熱シールドと、
・当該熱シールドの開口部の下のビーム路中に放射し、局所的に上昇した温度を有する区域をインク液滴のために発生させる少なくとも１つの光源とを有する。

この取り付け部材も相応して非常に薄い。

本発明の取り付け部材は、微調整が実行し得るように印刷ヘッドに固定されなければならない。当該調整は、平面内で実行されるので、液滴が、光ビームを透過するか又は１つ若しくは複数の電熱線に沿って飛翔し、局所的に上昇した温度を有する区域を貫通しなければならない。

任意の印刷ヘッド、特に工業用印刷装置の印刷ヘッドが、本発明の取り付け部材によって改造され得る。

例えば、本発明の取り付け部材の複数の金属板を熱シールドにわたって被覆し、固く保持する収納可能な小さい複数の磁石が、印刷ヘッドに配置されていることによって、このような本発明の取り付け部材は、ノズルを有する印刷ヘッドから構成される本発明の装置内に配置され得る。別の方式の固定も可能である。この場合、留意すべきは、ビーム路中のスペースの確保が一般に制限されている点である。当該固定手段が、当該制限に適合されていた。すなわち、当該固定手段は、インクジェットの方向にさらなるスペースを要求することはなかった。

本発明の取り付け部材が、印刷ヘッドへのその固定後に依然として平面内で整合されるように、当該方式の固定が実行される。その結果、液滴が、１つ又は複数の電熱線に接触することなしに当該電熱線の近くに沿って通過して基板上に噴射されるか、又は光ビームを透過して飛翔する。調整ねじが、当該取り付け部材を整合するために使用される。

当該取り付け部材の厚さが、固定手段によって有益に増大されないように、当該取り付け部材が固定される。何故なら、基板と印刷ヘッドとの間のスペースの確保が一般に非常に制限されているからである。

当該取り付け部材は、相応して熱シールドとこの熱シールド上に配置された光源とから構成されてもよい。当該光源は、印刷ヘッドと基板との間の空間内に放射し、局所的に上昇した温度を有する区域を発生させる。

印刷ヘッドのノズルからの液滴が、基板の方向に取り付け部材を貫通して飛翔する。このため、当該液滴が、熱シールドと２つの導電板との間の中間空間をさらに通過する必要なしに、当該液滴が、ノズルからのその吐出後に初めてこの熱シールド内の開口部を通過し、その直後に１つ又は複数の電熱線の横を飛翔するか又は光ビームを透過する。

好ましくは、熱シールドと特に１つの電熱線若しくは複数の電熱線を有する金属板又は光源とから構成されるこの取り付け部材は、全体で非常に薄く、例えば０．５，０．６，０．７，０．８，０．９若しくは１ｍｍにすぎず、又は２、３、４、５、６、７、８、９若しくは１０ｍｍであるか、又は中間値をとる値の薄さである。その結果、局所的に上昇した温度を有する区域が、印刷ヘッドと基板との間に有益に発生するので、１つの低温領域が、当該印刷ヘッドで印刷装置のビーム路中に生成され、その後に局所的に上昇した温度を有する区域が生成され、そして第２の低温領域が、基板で生成される。

このとき、当該印刷ヘッドにおけるビーム路は、ノズルを有するこの印刷ヘッドと、この印刷ヘッド用の本発明の取り付け部材と、印刷すべき基板とから構成される。当該取り付け部材が、印刷ヘッドとノズルとインクとを保護するための熱シールドを印刷方向又は飛翔方向に有する。別の実施の形態では、１つ又は複数の電熱線を支持する２つの導電板、特に金属板及び／又はその代わりに光を発生させるための手段が、熱シールドの下に配置されている。

完全に等しい複数の開口部が、基板に向かって飛翔する液滴を通過させるために取り付け部材の熱シールドと場合によっては導電板とに配置されている。

ただ１つの電熱線又は複数の電熱線を有する別の実施の形態では、印刷装置のビーム路が、ノズルを有する印刷ヘッドと、特に開口部を有する熱シールドと、基板の方向にこの熱シールドに配置され、局所的に上昇した温度を有する区域を発生させる１つ又は複数の電熱線を有する導電板とを備える。

したがって、当該２つの金属板が、１つ又は複数の細い電熱線によって互いに電気接続されている、すなわちその直径が、例えば、１μｍ、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８，９９、１００、１０１．．．、３９８、３９９若しくは４００μｍの太さ又は任意の中間値をとる、例えば金、タングステン、銅、アルミニウム、炭素、コンスタンタン、マンガン、クロム、チタンのような金属導体又はその他の金属化合物から成る電熱線によって互いに電気接続されている。これらの導電板は、１つ又は複数の電熱線がないときは互いに電気絶縁されている。

印加された電流が、１つ又は複数の電熱線に通電する。当該電流が、温度勾配だけを発生させる限り、例えば、当該電流は、１μＡ、１ｍＡ〜１５０Ａ又は任意の中間値の電流の強さを有する。当該電流は、１つ又は複数の電熱線のジュール熱を発生させる。本発明によれば、当該１つ又は複数の電熱線の電気抵抗は、２つの導電（金属）板に比べて大きい。これにより、当該電熱線は、当該電流によって当該導電（金属）板自体よりも遥かに強く加熱される。こうして、温度分布が、局所的に加熱され、さらに印刷ヘッド及び基板が、当該温度から有効に保護される。

それ故に、印刷ヘッドの周囲の残りの空間に対する温度勾配が、専ら電熱線で生成され、電熱線と電熱線との間で生成されるか又は光源によって生成される。２つの電熱線間の温度勾配は、これらの電熱線の間隔によって決まる。特に、当該勾配が最も強いように、及び、液滴が、これらの電熱線に接触することなしに、これらの電熱線を横切って飛翔し得るように、これらの電熱線の間隔が調整される。当該間隔は、例えば１０μｍ〜１ｍｍに、最適には５０μｍ〜１００μｍに調整される。当該温度勾配又は高い温度分布が、生成された液滴の飛翔のために利用される。この場合、印刷ヘッドのノズルから吐出された液滴が、基板に向かう途中にこれらの電熱線によって加速される。当該飛翔時に当該液滴が加熱され、そのインクの媒体が、部分的に又は完全に気化される。当該液滴の大きさが、この飛翔によって当該飛翔後に当該飛翔前の大きさに比べて劇的に縮小される。このことは、基板上へのより小さい液滴の定着を可能にし、これにより、インクジェット印刷方法でのより高い解像度を達成可能にする。

上記の２つの実施の形態、すなわち１つ若しくは複数の光源又は１つ若しくは複数の電熱線の使用では、排気部が、媒体蒸気を排気するために印刷ヘッドの周りに特に有益に設けられ得るか又は使用される。この排気部は、例えば、印刷ヘッド用の取り付け部材として実現され得且つ使用される。このため、金属又は合成樹脂又はインク媒体に対して不活性なその他の材料から成る複数の排気管が、印刷ヘッドに沿って両側から付加配置される。こうして、当該選択された材料が、当該媒体に対する当該取り付け部材に対する良好な腐食保護を達成し得る。当該複数の排気管が、負圧を発生させるために複数のチューブによってポンプ、排気部又はその他の手段に連結される。当該負圧によって発声する気流が、気化した媒体を印刷領域から除去するために十分に強くなければならないものの、吐出された液滴の飛翔経路が影響を受けないような強さでなければならない。したがって、当該排気部は、気化された媒体を印刷領域から除去するためだけに使用され、後続する液滴又は当該液滴の物理特性が影響を受けない。当該排気部は、既存の印刷ヘッド内に組み込まれてもよく、又は、当該排気部は、新規の印刷ヘッド用の構造の一部として使用されてもよい。この代わりに、印刷装置の全体が、保護された又は排気された雰囲気内に存在してもよい。

局所的に上昇した温度を有する区域内では、媒体又は媒体とインクとの混合物の沸点未満にある液滴の温度が生成される。さもなければ、当該液滴がおそらく破裂するので、基板上の印刷形成をもはや制御することができない。

望ましい印刷形成が生成され、同時に、インク液滴の温度上昇による体積の能動的な縮小なしに、解像度が、標準的なインクジェット印刷方法に比べて著しく向上されるように、使用されるインクの構成要素、特に媒体に応じて、局所的に上昇した温度を有する区域内の温度が、当業者によって電熱線又は光源を用いて上昇される。

インクの媒体が、光又は温度を非常に強く吸収し、これによって、液滴がその飛翔中に少ないエネルギーで短期間に蒸発し縮小する当該インクが、本発明の方法のために有益に使用され得る。このとき、当該インクの１つの媒体又は全ての媒体が、当該光の波長の場合に強い吸収を呈さなければならない。

当該使用される加熱機構自体は、印刷ヘッドを加熱してならず、またインクの物理特性を変えてはならず、ノズルからの当該インクの吐出挙動に影響を及ぼす。このため、熱シールドが、印刷ヘッドと局所的に上昇した温度を有する区域との間に配置されることが有益に提唱され得る。

本発明のインクジェット印刷方法のためには、インクヘッドが、熱シールドによって局所的に上昇した温度を有する区域から有益に保護されなければならない。これにより、インクの物理特性が、ノズルからの吐出前に増大する温度上昇によっても変化しないことが特に有益に達成される。さらに、これにより、印刷ヘッドのノズルの詰まりも、非常に適切に回避される。

本発明の装置は、１つのノズルを有する１つのインクジェット印刷ヘッドを有する。さらに、当該装置は、電流を通電すべき少なくとも１つの電熱線若しくは１つの金属格子を有するか、又はこの代わりに若しくはこれと組み合わせて、当該インクジェット印刷ヘッドのノズルと印刷すべき基板との間にビームを発生させるために１つの光源を有する。

当該１つの電熱線若しくは複数の電熱線又は当該光源は、局所的に上昇した温度を有する区域を発生させるために、又は印刷ヘッドのノズルから吐出するインクを局所的に加熱するために使用される。これにより、基板に向かう途中の領域を通過する液滴の体積が、能動的に縮小する。

この実施の形態に対しては、１つの電熱線の両端が、例えば金属格子としての２つの金属導体に固定され得る。

特に好ましくは、当該２つの金属導体、例えば金属板が、印刷ヘッドに整合された１つの熱シールドに直接に配置される。電流が、当該２つの金属導体、例えば金属板によって電熱線に通電される。すなわち、スペーサが、これらの金属板とこの熱シールドとの間に存在しない。

本発明の装置又は取り付け部材の種類に関係なく、すなわち少なくとも１つの電熱線若しくは複数の電熱線によって、又は少なくとも１つの光源によって、温度勾配を有する上昇した温度の区域が、印刷ヘッドと基板との間に特に有益に生成される。

電熱線又は光源を有する本発明の取り付け部材又は本発明の装置は、局所的に上昇した温度を有する区域を発生させる。約１ｍｍの経路長上に、少なくとも１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０℃の温度差、さらに好ましくは少なくとも３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９又はさらに９０℃だけの温度差、同様に好ましくは少なくとも９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３０、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１３８、１３９、１４０、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７、１４８、１４９、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９、１６０、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７８、１７９、１８０、１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６、１８７、１８８、１８９、１９０、１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８、１９９又は２００℃の温度差、又は任意の中間値の温度差を有する温度勾配が、当該領域内で生成される。

局所的に上昇した温度を有する区域内の、本発明の装置又は取り付け部材によって生成された当該温度勾配は、異なる温度の複数の領域を有する。

これらの領域は、当該区域の周囲領域内の約２５℃と当該１つ若しくは複数の電熱線の直近又は当該光源の点での２２５℃との間に存在する。

印刷ビームのｙ軸に沿った自由経路長上、すなわち印刷装置のビーム路中では、１５０℃までの温度差が、当該１つ若しくは複数の電熱線又は光源が位置決めされている０ｍｍから約０．５ｍｍまでに、１５０℃までの温度差が生成される。０ｍｍ〜１ｍｍのｙ軸に沿った経路長上では、場合によっては約２００℃までの温度差が生成される。

本発明の方法中に発生した温度勾配は、非対称な形態の熱シールドに起因して特に有益である。このことは、印刷ヘッドが冷却されている一方で、液滴が低温の基板に着弾する前に、当該液滴が高温の区域を通過することを意味する。

しかし、以下のインクは、例えば非排他的に、本発明のインクジェット印刷方法中に使用され得る。当該インクは、異なる沸点及び蒸気圧並びにオプションとして異なる粘度及び表面張力を有する特に少なくとも２つの媒体から成る。当該インクは、特に少なくとも１つの活性物質から成り得る。すなわち、当該インクは、重合体、金属ナノ粒子、カーボンナノ粒子又は等々を含有しなければならない。しかし、当該インクは、例えば、界面活性剤、接着剤、消泡剤のような追加の構成要素を含有してはならない。低い沸点及び蒸気圧を有する第１媒体が、飛翔中の加熱によってその他の媒体よりも遥かに激しく気化される。こうして、その結果、基板上に印刷する場合、当該液滴が、主により高い沸点とより低い蒸気圧とを有する媒体から組成される。当該残留している媒体が、より高い粘度を有する場合、当該液滴の全体の粘度は、従前よりも高い。その結果、当該液滴は、基板上でほとんど流れ広がらず、より低い粘度を有する液滴の場合よりも小さく残留する。当該液滴中に残留している媒体が、より高い表面張力を有する場合、当該液滴の全体の表面張力は、より高い。その結果、当該液滴は、基板と大きい接触角度を成し、全体として、より低い表面張力を有する液滴よりも小さい点を当該基板上に形成する。しかしながら、本発明によれば、基板上での液滴の再収集と印刷パターンの汚れを回避するため、当該表面張力は、４０〜５０ｍＮ／ｍよりも高くてはならない。例えば、重合体、金属ナノ粒子、カーボンナノ粒子又はその他の材料のような活性物質の濃度は、従来の技術によるインクジェット印刷方法に比べて低く維持されてもよい。当該液滴中の活性物質の重量比が、飛翔中の媒体の気化によって上昇される。このことは、インクの生産時に当該活性物質をより少なく添加することを可能にする。さらに、当該活性物質のより小さい濃度は、活性物質のより高い濃度を有するインクに比べて基板上の印刷パターン及び層のより薄い厚さを可能にする。いわゆるコーヒーリング効果又はコーヒーステイン効果が、当該活性物質のより大きい濃度によって減少される。より高い沸点を有する媒体の粘度もより高い場合、このことは、当該コーヒーリング効果又はコーヒーステイン効果の減少をさらにいっそう支援する。

さらに、本発明を限定することなしに、本発明を幾つかの実施の形態と添付図面とに基づいて詳しく説明する。むしろ、当業者は、明らかに本発明に属する対象に到達するためにこれらの実施の形態を理解して検討する場合にこれらの実施の形態を互いに組み合わせてもよい。

特に指摘しない限り、図面中の同じ符号は、同じ対象を示す。

従来の技術（Ａ）の概略図である。 本発明の方法及び装置（Ｂ）の概略図である。 本発明の方法及び装置（Ｃ）の概略図である。 本発明の方法及び装置（Ｄ）の概略図である。 本発明の方法及び装置（Ｅ）の概略図である。 本発明の方法及び装置の概略図である。 局所的に上昇した温度及び温度勾配を有する領域を示す。

以下のインクの組成が使用され得る。当該インクは、２〜１０ｎｍの直径を有するチオール安定化金ナノ粒子を含有する。当該金粒子は、２ｗｔ％の重量分率のインクを有する。当該インクは、９０％ｖ／ｖ％のトルエン、すなわち９０％の体積分率を有する。１０％ｖ／ｖは、テルピネオールである（１０％の体積分率）。液滴中の当該金ナノ粒子の体積は、その高い密度に起因して問題にならない。それ故に、このインクの液滴の１ｐＬの体積は、ほぼ媒体の体積から成る。当該液滴の重量は、９８％の媒体と２％の金ナノ粒子とから成る。
Ｖトルエン＝０．９０ｐＬ；Ｖａ−テルピネオール＝０．１０ｐＬ；
ｍトルエン＝Ｖトルエン＊ρトルエン＝０．９０ｐＬ＊８７０ｇ／Ｌ＝７８３ｐｇ
ｍａ−テルピネオール＝Ｖａ−テルピネオール＊ρａ−テルピネオール＝０．１０ｐＬ＊９３０ｇ／Ｌ＝９３ｐｇ
ｍ金ナノ粒子＝１８ｐｇ
ｍ液滴＝７８３＋９３＋１８＝８９４ｐｇ

このようなインクは、ノズルからの吐出後の飛翔中の加熱と、局所的に上昇した温度を有する区域の通過とによってその媒体の９０％までを消失する。すなわち、１ｐＬの液滴体積が、１００ｆＬに減少され得る。トルエン（沸点＝１１１℃）とａ−テルピネオール（沸点＝２１８℃）との間の沸点の差に起因して、主にトルエンが気化される。すなわち、印刷された液滴の塊が、ａ−テルピネオールと金ナノ粒子との塊だけから成る。
ｍ′液滴＝９３＋１８＝１１１ｐｇ

このとき、当該液滴中の金ナノ粒子の新たに発生した濃度は、
Ｃ金ナノ粒子＝１８／１１１＊１００％＝１６．２ｗｔ％
になる。

球形の液滴が、その媒体の約９０％の気化によって６．２μｍ（１ｐＬの液滴）から２．９μｍ（１００ｆＬの液滴）になる場合、当該液滴の直径が減少する。

ａ−テルピネオールのより高い粘度及び表面張力に起因して、縮小した液滴が、ほとんど流れ広がらず、これによって基板上に遥かにより小さく印刷される。その結果、より大きい解像度が、印刷時に達成される。これにより、２倍以上の解像度の向上が、実際に達成される。

これらのインク又はその他のインクが、本発明のインクジェット印刷方法中に容易に使用され得る。

図面に示された発生する媒体蒸気を吸い取るための排気部又は蒸気トラップが、例えばアルミニウムから作製され、取り付け部材の一部として印刷ヘッドに周設される。このため、簡単な磁気パッドが使用され得る。基本的に、当該排気部又は当該蒸気トラップは、１つのスリットとしてアルミニウムハウジング内の印刷ヘッドに沿ってその２つの側面又はその全ての４つの側面に作製される。このスリットは、当該取り付け部材内の中空溝に連結され、１つのチューブを経由して外部に導き出される。通風機又は小型の真空ポンプが、このチューブの端部に配置され得る。当該通風機又は小型の真空ポンプは、負圧を発生させ、これによって当該印刷ヘッドの下に発生する媒体蒸気を外部に流出させる。この流出は、吐出された液滴を直線の飛翔軌道から偏向させないために高くしてはならない。しかし、当該流出は、媒体蒸気を外部に向けて吸い取るのに十分な強さにしなければならない。当該排気部は、オプションとしてより少ない印刷頻度の場合、すなわち媒体蒸気の体積が全体として非常に小さい場合は、必ずしも必要でない。何故なら、当該液滴が、空気中の拡散及び対流によって外部に、すなわち印刷ヘッドから離れるように流出されるからである。当該印刷ヘッドは、もちろん、ここでの実施の形態に対しては部分的に例示されている。

当該実施の形態に対しては、Ｄｉａｍａｔｉｘ（商標）（富士フィルム）の印刷ヘッド、例えばＤＭＣ及びＤＭＣＬＣＰの１及び１０ｐＬが、印刷ヘッドとして使用される。当該印刷ヘッドは、ＵｎｉＪｅｔ社のインクジェット印刷装置ＯＪ３００に取り付けられる。アルマイトが、取り付け部材用とビームトラップ用と蒸気トラップ用との材料として使用される。

第１の実施の形態
第１の実施の形態は、１μｓ〜１ｆｓのパルス期間で７８０〜５０００ｎｍの波長と１ｍＷ〜１０Ｗの出力とを有するパルス化された赤外線レーザに関する。この赤外線レーザは、上記のように印刷ヘッドに取り付けられ、光源として局所的に上昇した温度を有する区域を生成する。

第２の実施の形態
第２の実施の形態は、インクの媒体の熱気化用の２つの電熱線を備える別の取り付け部材に関する。印刷ヘッドからの液滴が、局所的な温度勾配によって加熱され気化される。当該局所的な温度勾配は、１つの格子を加熱することによって、又は互いに平行に延在する２つの電熱線を加熱することによって生成される。局所的な温度勾配を生成するための当該取り付け部材は、２つの部材から構成されている。一方の部材は、不動であり、印刷ヘッド又は印刷ホルダ上に固定される。他方の部材は、当該第１部材上に固定されるが、離間されてもよい。当該第２部材は、互いに絶縁されている広い面積の２つの金属板から構成される。当該２つの金属板は、薄い、すなわち、例えば、１μｍ、１２．５μｍ、２５μｍ、５０μｍ〜２００μｍの太さの直径の、若しくはそれらの中間値をとる、例えば金、タングステン、銅、アルミニウム、炭素、コンスタンタン、マンガン、クロム、チタンから成る複数の電熱線によって、又はその他の複数の金属接続部材によって互いに電気接続されている。電流が、これらの２つの電熱線に通電する。例えば、当該電流は、１μＡ、１ｍＡ〜１００Ａの電流の強さを有し得る。当該電流は、これらの電熱線のジュール熱を発生させる。これらの電熱線は、当該２つの金属板に比べて遥かにより高い抵抗を有するので、これらの電熱線は、これらの金属板自体よりも遥かに強く加熱される。こうして、当該温度勾配が、局所的に生成される。

それ故に、印刷ヘッドの周囲の残りの空間に対する温度勾配が、これらの電熱線の間に生成される。当該２つの電熱線間の温度勾配は、これらの２つの電熱線の相互の間隔によって決まる。当該勾配が、最も強いように、及び、液滴が、これらの２つの電熱線に接触することなしにこれらの電熱線を通過するように、これらの電熱線の間隔が調整される。当該間隔は、１０μｍ〜１ｍｍ、最適には５０μｍ〜１００μｍに調整される。当該温度勾配又は高い温度分布は、生成された液滴の飛翔のために利用される。この場合、印刷ヘッドのノズルから吐出された液滴が、基板に向かう途中にこれらの電熱線によって加速される。当該飛翔時に、当該液滴が加熱され、インクの媒体が、部分的に又は完全に気化される。当該液滴の大きさが、この気化によって当該飛翔後に当該飛翔前の大きさに比べて劇的に縮小される。このことは、基板上へのより小さい液滴の定着を可能にし、これにより、インクジェット印刷方法でのより高い解像度を達成可能にする。

第３の実施の形態
第３の実施の形態によれば、印刷ヘッド内のインクからの液滴が、ピエゾ素子によって生成され、飛翔段階後に妨害されずに基板に到達する。液滴を「飛翔中」に光源によって気化するための取り付け部材が、当該印刷ヘッドに取り付けられる。当該取り付け部材は、光源からの細いビームによってノズルから吐出後に生成された液滴に放射する当該光源を有する。当該液滴の媒体が、当該局所的な加熱によって部分的に気化される。より小さい液滴が、当該ビームとの相互作用後に基板上に着弾する。

ビームトラップが、当該取り付け部材内の光用の光源に対向して配置されている。当該ビームトラップは、光を遮断し、望まない散乱を抑制する。この場合、当該ビームトラップは、アルマイトから成る。

さらに、当該取り付け部材は、媒体蒸気を吸い取るための蒸気トラップも有する。当該発生した液滴が、光源からの細いビームによって放射される。当該液滴の媒体が、当該ビーム中の局所的な加熱によって部分的に気化される。当該媒体蒸気が、当該蒸気トラップ内で小さい負圧によって吸い取られる。より小さい液滴が、当該ビームとの相互作用後に基板上に着弾する。

第４の実施の形態
図１は、本発明の電熱線が局所的に上昇した温度を有する区域を生成するために配置されているインクジェット印刷ヘッドの概略図である。

液滴７が、ピエゾ素子によって印刷ヘッド５中のインクから生成され、ノズル１から吐出した後に、飛翔段階を経て妨害されずに基板４上に到達する。この工程は、従来の技術として図１Ａに示されている。

図１Ｂは、複数の電熱線を用いた液滴の加熱による液滴７の「飛翔中」の気化用の取り付け部材８を有するインクジェット印刷ヘッド５の側面図である。発生した液滴７が、ノズルから吐出し、２つの金属板間に固定されている（図１に示されていない）これらの電熱線間を飛翔して通過する。電流が、一方の金属板から他方の金属板に２つの細い電熱線を通じて通電される。当該電流は、必要なジュール熱をこれらの電熱線中に生成するが、金属板３中には生成しない。何故なら、これらの金属板３の面積のほうが大きく、これらの金属板３の電気抵抗のほうが小さいからである。当該加熱は、これらの電熱線の周囲と印刷ヘッドの周りの残りの空間との間に温度勾配を発生させる。これらの金属板は、印刷ヘッドに向かって指向されている（図示されていない）熱シールドに配置されている。

液滴７が、当該１つ又は複数の電熱線を通過し、気化する。上記７′が、取り付け部材８内の（図示されていない）蒸気トラップによって吸引される。

その結果、当該液滴の体積が小さくなり、液滴７″が、基板上に印刷される。

図１Ｃは、１つの電熱線６を用いた加熱による局所的な気化によって液滴を能動的な「飛翔中」に気化させるための、取り付け部材８を有するこのようなインクジェット印刷ヘッド５の下面を概略的に示す。２つの金属板３ａ，３ｂが図示されている。これらの金属板は、熱シールドと、当該下面図に起因して示されていない印刷ヘッド用の取り付け部材８の構成要素とに配置されている。当然に、これらの金属板は、電流を通電するための手段を有する（図示せず）。それ故に、直流又は交流が、これらの金属板に通電され得る。この直流又はこの交流は、ノズル１の下側の細い電熱線６を加熱する。水平な２つのスリット９が、気化媒体７′用の蒸気トラップとして当該取り付け部材内に設けられている。小さい負圧が、蒸気トラップ９に存在する。当該小さい負圧は、印刷ヘッドと基板との間の臨界領域から蒸気７′を吸引する。

図１Ｄは、図１Ｂに対して９０°だけ回転されている側面図である。蒸気トラップ９が、取り付け部材８の縁領域内に配置されている周設溝として実現されている。媒体蒸気が、小さい負圧によって当該蒸気トラップ内に吸引される。小体積の液滴７″が、電熱線との相互作用後に基板４上に着弾する。

図１Ｅは、別の２つの電熱線６ａ、６ｂを用いた加熱による局所的な気化によって液滴を「飛翔中」に気化させるための取り付け部材８の第２部材の下面を概略的に示す。当該取り付け部材の第２部材は、細い２つの電熱線６ａ及び６ｂによって互いに電気接続されている２つの金属板３ａ及び３ｂを有する。この場合、それぞれ２つの銀点７ａ及び７ｃ又は７ｂ及び７ｃが、これらの電熱線をこれらの金属板に固定するために設けられている。これらの金属板は、これらの金属板同士の間に中間空間を有するので、これらの金属板は、これらの電熱線がないときは互いに電気絶縁されている。

電流が、２つの電熱線６ａ及び６ｂに通電し、電熱線６ａ及び６ｂを加熱させる結果、基板に向けられた印刷ヘッドの下側と、当該印刷ヘッドのその他の周囲とに望ましい温度勾配を発生させる。生成された液滴が、印刷ヘッドノズル１から飛翔し、電熱線６ａと電熱線６ｂとの間を通り抜ける結果、当該温度勾配によって部分的に気化される。より小さい液滴が、これらの電熱線との相互作用後に基板４上に着弾する。

符号９は、これらの電熱線が張られているこれらの金属板間の開口部を示す。

図１を拡大したものでは、図２は、その上側の部分Ａに本発明の方法を実行するための装置又は取り付け部材を横断面で示す。この装置は、印刷ヘッド２５のノズル２１の地点で切断されていて、熱シールド２２内の開口部と金属板２３ａ、２３ｂ内の開口部との上側のこの装置の方向を示す。

この場合、本発明の取り付け部材は、熱シールドと２つの金属板２３ａ、２３ｂを有する。

熱シールド２２は、その表面を非導電性のアルマイトから成り、１００×０．５×２０ｍｍの寸法Ｂ×Ｈ×Ｔを有する。この熱シールドの下に配置された２つの金属板は、互いに電気絶縁されていて（図２Ｂ参照）、符号２３ａ及び２３ｂを有する。これらの金属板２３ａ、２３ｂは、鋼から成る。これらの金属板２３ａ、２３ｂはそれぞれ、４５×０．５×２０ｍｍ（Ｂ×Ｈ×Ｔ）の寸法を有する。これに応じて、熱シールド２２と金属板２３とから成る全高は、好ましくは約１ｍｍにすぎない。当該２つの金属板２３ａ、２３ｂは、電流を通電するために給電線を有する。このことは、図２の下側の部分の図Ｂに示されている。開口部が、対応する寸法を有するので、２つの電熱線２６ａ、２６ｂがそれぞれ、２５〜８０μｍの直径と約５ｍｍの長さとを有する。これらの電熱線は、それぞれ２つの銀接着剤液滴２７ａ、２７ｂによって金属板２３ａ及び２３ｂに固定されている。左側の金属板上の銀接着剤液滴だけが、符号を有する。しかし、その他については、当該配置は、図１Ｅの配置に一致する。

熱シールド２２と金属板２３とから成る本発明の取り付け部材は、１つの電熱線又は複数の電熱線及び給電線と共に、当該電熱線を不動に固定するために約１５０℃で約１／２時間にわたって乾燥される。その後に、当該２つの電熱線２６ａ、２６ｂが、それらの相互の位置決めに応じて５０〜２００マイクロメートルの間隔を成す。

当該取り付け部材は、特に、印刷ヘッドに埋め込まれた磁石を介して、１つ又は複数のノズルを有する存在する印刷ヘッドシステム内に嵌入される。複数の金属製の鋼板が、この取り付け部材を印刷ヘッド２５に固定するために基板に向けて整列され、これに応じて熱シールドが、この印刷ヘッドに向けて整列される。この取り付け部材が、この印刷ヘッドの材料中に埋め込まれた複数の磁石（図示せず）によって非常に簡単に配置される。これらの磁石は、この取り付け部材をこの印刷ヘッドに固定するので、この取り付け部材は、さらに調整され得る。

図３は、プログラムＣｏｍｓｏｌ（Ｃｏｍｓｏｌ Ｉｎｃ．，米国）を用いてシミュレートして、本発明にしたがって生成された温度勾配を示す。

当該２次元シミュレーション（横断面図）では、２５μｍの直径を有する２つの銅線が、１００μｍの間隔を成して配置されている。これらの電熱線から５００μｍ離れて、１つの開口部を有するアルミニウムから成る熱シールド３２が、ノズルの下側に配置されている。この開口部は、５００μｍの長さを有する。熱シールドが、同様に約５００μｍの厚さを有する。これらの電熱線のジュール熱を発生させるため、１５０ｍＡの強さを有する電流が、これらの電熱線に通電される。室温が、２０℃に設定され、当該ジュール熱によって発生した温度勾配が、異なる複数の白黒濃淡によって図３上に２次元温度勾配として表示される。

熱シールド３２及びノズル３１が、概略的に示されている。これらは、基板３４と同様に、局所的な温度上昇によって、当該シミュレーションのように白抜きに示されている。

明らかに、本発明の方法が、印刷ヘッドと熱シールドとから成る本発明の装置によって実行され、局所的に上昇した温度が、異なる複数の温度領域内で発生し、細分され得る。

それ故に、図３に示された温度勾配は、例えば、異なる温度の複数の領域を有する。これらの領域は、周辺領域での約２５℃と電熱線の直近の約１０５℃との間にあり、シミュレーションのために使用される２つの電熱線によって１５０ｍＡの電流の強さで生成される。

この場合、当該温度分布は、約３ｍｍの自由経路長上に表示される。この状況では、約６８〜１０５℃の温度差が、０ｍｍ（電熱線の位置決め）から約０．５ｍｍまでのｙ軸の自由経路長上で得られる。その結果、約４０℃の温度差が発生する。さらに、約８０℃の温度差が、０ｍｍと１ｍｍとの間のＹ軸の経路長上で発生する。この場合、当該温度勾配は、熱シールド３２に起因して非対称な態様である。このことは、印刷ヘッドは、冷却されている一方で、液滴は、高温領域を通過し、低温の基板上に落下することを意味する。

図１Ｂ〜１Ｅ及び図２に示されているように、本発明の装置又は本発明の取り付け部材によれば、熱シールドの開口部と金属板の開口部とを通過するインク液滴を局所的に加熱すること、及び最初の体積の少なくとも１０％を有する当該液滴の体積減少を達成することが可能である。

このシミュレーションが例示であることは、明らかである。本発明の範囲内では、別の温度勾配を発生させることが可能である。このため、当業者が、電熱線と金属板と熱シールドとの材料を印刷ヘッドの状態に適合させ、液滴の望ましい体積の減少を達成する。

さらに、当業者が当該材料を自由に選択し、互いに組み合わせることは明らかである。したがって、当該材料を以下のように組み合わせることが可能である。

第５〜９の実施の形態
例えば、０．５ｍｍの開口部を有するガラスが、熱シールドとして使用され得る。０．５ｍｍの厚さの２つの鋼板が、このガラス上に直接に接着されている。電熱線が、説明されているように導電性の銀接着剤によってこれらの鋼板に接着され乾燥される。

例えば、０．５ｍｍの開口部を有するガラスが、熱シールドとして使用され得る。０．１ｍｍの厚さの２つの炭素板が、このガラス上に直接に接着されている。電熱線が、導電性の炭素ペーストによってこれらの炭素板に接着される。

例えば、０．５ｍｍの開口部を有するセラミックが、熱シールドとして使用され得る。例えば、０．１ｍｍの厚さの複数の銅板が、このセラミック上に直接に接着されている。電熱線が、導電性の銀接着剤によってこれらの銅板に接着される。

当業者が、取り付け部材を形成するためにリソグラフィー法を使用してもよい。

したがって、ガラス又は石英が、熱シールドとして光学リソグラフィー法によって形成され得る。ガラス又は石英は、熱シールドとして使用され、０．５ｍｍの開口部を有する。２つのＩＴＯ板（酸化インジウムスズ）が、１μｍの厚さでガラス又は石英上に析出され、光学リソグラフィーによって形成される。これらの板の間には、タングステンから成る電熱線又は格子が、１０μｍの幅で当該ガラス又は石英上に且つこれらのＩＴＯ板間に析出され、光学リソグラフィーによって形成される。その結果、当該２つのＩＴＯ板が、当該タングステン電熱線によってブリッジされる。

本発明の取り付け部材を作製するため、光学リソグラフィーとは違う析出方法が使用されてもよい。

１ ノズル
３ 金属板
３ａ 金属板
３ｂ 金属板
４ 基板
５ 印刷ヘッド
６ 電熱線
６ａ 電熱線
６ｂ 電熱線
７ 液滴
７′ 蒸気、気化媒体
７″ より小体積の液滴
８ 取り付け部材
９ スリット、蒸気トラップ
２１ ノズル
２２ 熱シールド
２３ａ 金属板
２３ｂ 金属板
２４ 基板
２５ 印刷ヘッド
２６ａ 電熱線
２６ｂ 電熱線
２７ａ 銀接着剤液滴
２７ｂ 銀接着剤液滴
３１ ノズル
３２ 熱シールド
３４ 基板

Claims (14)

1. インクジェット印刷方法において、
   １つのインクジェット印刷装置の１つの印刷ヘッド（５）が、印刷すべき１つの基板（４）の方向に整合されていて、インク液滴（７）が、前記インクジェット印刷装置の前記印刷ヘッド内で生成され、前記インク液滴（７）が、前記印刷ヘッドのノズルからの吐出後に局所的に上昇した温度を有する区域内に到達される結果、前記液滴の体積が、前記基板へ向かう飛翔中に能動的に減少される当該インクジェット印刷方法。
2. 前記液滴の体積は、少なくとも１０％だけ著しく減少することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット印刷方法。
3. 前記液滴の体積は、少なくとも２０％だけ、さらに好ましくは少なくとも３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％だけ若しくは９９．９９％まで又はこれらの任意の中間値だけ減少することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット印刷方法。
4. 局所的に上昇した温度の前記区域は、少なくとも１つの電熱線によって、又は少なくとも１つの光源によって生成される請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット印刷方法。
5. 局所的に上昇した温度の前記区域は、少なくとも２つの電熱線から成る層値によって生成され、前記液滴が、これらの電熱線間に到達される請求項４に記載のインクジェット印刷方法。
6. 前記液滴（７）は、局所的に上昇した温度の区域を通過して案内され、この区域は、１ｍｍの経路上で少なくとも１０℃、特に２００℃の温度差を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェット印刷方法。
7. 前記印刷ヘッド（５）は、受動的又は能動的に冷却された１つの熱シールド（２）によって局所的に上昇した温度の前記区域から保護されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェット印刷方法。
8. 装置が、１つのノズル（１，２１）と、局所的に上昇した温度を有する区域を発生させ、印刷ヘッドのノズルから発生するインク（７）を加熱するために当該インクジェット印刷ヘッドのノズルと印刷すべき１つの基板（４，２４）との間に電流を通電すべき少なくとも１つの電熱線（２６ａ，２６ｂ）又は１つの光源とを有する前記インクジェット印刷ヘッド（５，２５）から構成される当該装置。
9. 少なくとも２つの電熱線が設けられていて、前記インクが、１つの基板の方向にこれらの電熱線間に到達されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記電熱線の端部（７ａ，７ｃ）が、互いに電気絶縁された２つの板（３ａ，３ｂ；２３ａ，２３ｂ）に固定されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記２つの板（３ａ，３ｂ；２３ａ，２３ｂ）は、前記印刷ヘッド（２５）に整合され、受動的又は能動的に冷却された１つの熱シールド（２２）に直接に配置されている請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. １つ若しくは複数の前記電熱線又は前記光源は、前記印刷ヘッドと前記基板との間に温度勾配を有する上昇した温度の区域を生成でき、この温度勾配は、１ｍｍの経路長上で少なくとも１０℃の温度差を有することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. インクジェット印刷装置の印刷ヘッド用の取り付け部材において、当該取り付け部材は、
    ・１つの開口部を有する１つの熱シールドと、
    ・前記熱シールドに直接に配置され、基板に整合され、複数の給電線を有し、１つの中間空間によって互いに絶縁されている２つの導電板と、
    ・前記２つの導電板に結合している少なくとも１つの電熱線とを有し、
    ・前記中間空間は、前記電熱線の前記開口部の下のこれらの導電板間に配置されていて、
    ・前記給電線は、局所的に上昇した温度を有する区域を生成するために前記導電板を通じて少なくとも１つの電熱線中に電流を通電する当該取り付け部材。
14. 請求項１３に記載の取り付け部材を固定するための手段を有する印刷ヘッド。

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