(57)【要約】      （修正有）【課題】外部電界による影響に対するヘッドの感度を減少させる。【解決手段】液体から物質を放出する装置は、電極（3）を有する放出位置（1）を備える。放出位置の電極に電位を与えて、その位置に一緒に電界を形成し、放出位置から放出されるべき粒子状物質を含む液体を放出位置へ供給する。２次電極（5,8）を放出位置近傍に配置し、放出位置の電極の電圧を制御可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体から物質を放出する装置において、
線形アレイ状に配置された複数の放出位置であって、各放出位置は対応する放出電極を有し、放出電極が列状に配置されて面を規定する放出位置と、
放出電極に電位を与えて放出位置に電界を生じさせる手段と、
粒子状物質を含む液体を放出位置に供給する手段と、及び
放出電極の面に対して横方向に配置された２次電極と、を備える装置。
【請求項２】
放出電極の面に対して横方向に配置された前記複数の放出電極に対応する数の複数の２次電極を備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の放出位置に対して共通な一つの２次電極を備える請求項１に記載の装置。
【請求項４】
放出電極の電圧に対する２次電極の電圧を制御可能として、外部電界による影響に対するヘッドの感度を減少させる請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
２次電極の電圧を制御可能として、放出位置と、その上に粒子が放出される基板との間の距離変動に対するヘッドの感度を減少させる請求項１に記載の装置。
【請求項６】
２次電極は放出位置の前方に配置される請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
２次電極は放出位置の後方に配置される請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
２次電極は放出位置に並んで配置される請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
２次電極のすぐ近傍に配置される少なくとも一つの３次電極をさらに備える請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置を操作して物質を基板上に放出する方法において、
放出電極に選択的に第１電圧を供給する工程と、
２次電極に選択的に第２電圧を供給する工程と、を有する方法。
【請求項１１】
放出電極の電圧に対する２次電極の電圧を制御して、外部電界による影響に対するヘッドの感度を減少させる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
２次電極の電圧を制御して、放出位置と、その上に粒子が放出される基板との間の距離変動に対するヘッドの感度を減少させる請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
２次電極の電圧を制御し、放出電極に印加されるパルス電圧を低下させて制御された放出を実現する請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体から物質を放出する方法及び装置に関する。特に、使用されるその方法及び装置は、大体においてWO-A-93-11866、PCT/GB95/01215及びWO-A-94-18011に記載されたタイプのものである。これらの特許明細書に記載された方法では、放出位置において粒子の集塊又は濃縮が達成され、次に、例えば印刷の目的のために、粒子が放出位置から基板上へ放出される。アレイプリンタの場合、複数のセルが１又はそれ以上の列に配列される。
【背景技術】
【０００２】
静電界を利用して粒子を生成及び放出する方法が従来技術において知られているが、この種の放出には、例えば、（ａ）放出される小滴又は粒子の移動方向の制御、それが放出電極近傍での静電界の近接制御に依存すること、（ｂ）スイッチングの困難性及び電気的接地が遠隔位置であること、（ｃ）放出電極と基板との間隔に対する放出の依存性、並びに、（ｄ）静電界の印加中における、空気により運ばれる粒子の放出器への吸引、などの問題が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明によれば、液体から物質を放出する装置において、電極を有する放出位置と、放出位置の電極に電位を与えて放出位置に電界を生じさせる手段と、粒子状物質を含む液体を放出位置に供給する手段と、及び、放出位置近傍に配置された２次電極と、を備え、放出位置の電極の電圧に対する２次電極の電圧を制御可能として、外部電界による影響に対するヘッドの感度を減少させる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
２次電極の電圧を制御可能として、放出位置と、その上に粒子が放出される基板との間の距離変動に対してヘッドの感度を減少させることもできる。
【０００５】
また、本発明はそのような装置を操作して粒子の集塊を基板上に放出させる方法を含む。
【０００６】
使用時には、放出電極の電圧に対する２次電極の電圧が適当な電気的制御回路により制御される。
【０００７】
また、２次電極の使用は、列状の複数のセルを有するアレイシステムにおいて特に有益である。そのような装置では、放出位置の電極と２次電極のために必要な接続数を各々減少させることができる。例えば、電極位置の隣接する電極をペアに接続し、２次電極も同様とすることにより、電極の各セットについて必要となる接続数を半分にすることができる。次に、接続されたペアの各放出位置の電極は別の接続されたペアの２次電極に対向して配置される、即ち、対向する２次電極は電気的に接続されないので、２次電極の接続されたペアを放出位置の電極の接続されたペアに対してオフセットを有するように配置することにより、放出の制御、及びそれによる印刷の制御を、放出位置における電極及び“マトリクス・アドレッシングモード”における２次電極への電圧の選択的印加によって達成することができる。こうして、１つのペアの放出位置の電極へ放出電圧を印加することができ、対向する２次電極への異なる電圧の印加により、個々のセル各々から放出を個別に制御することができる。望まれれば、更なる複合化が実現される。
【０００８】
好ましくは、２次電極は絶縁され、放出電極は絶縁されないが、ある設計においては両者を絶縁せず、又は両者を絶縁し、若しくは放出電極を絶縁して２次電極を絶縁しないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１及び２はプリントヘッドを図式的に示し、そのプリントヘッドは、絶縁壁２により分離され、各々が放出電極３を有する複数のセル１を備える。WO-A-93-11866に記載されるように、各セル内において液体により運ばれる粒子の集塊は、図１の矢印により示されるように個々の電極３への電圧印加により、セルから放出させることができる。図２は、基板４を示し、例えば印刷のための粒子の集塊がセル１からその基板４上へ放出される。セルと基板４との間の距離の変化に対するヘッドの感度を減少させるために、放出セルの前方に２次電極５が設けられ、その２次電極５は、個々のセル３に対向して配置された複数の開口６を有する。図示のように、電極５は支持体７の第１側面上に配置され、さらに２次電極８がその逆側面上に配置される。セル１から放出された荷電粒子の集塊は、電極５及び８を通過し、接地された基板４上へ至る。
【００１０】
例えば、一つの方法では、電極に印加される電圧は、放出の目的のために放出電極上で１ｋＶとし、２次電極５上では５００Ｖ、更なる２次電極８上では０Ｖとすることができる。電極支持体７は１５０ミクロンの厚さのガラススリップとすることができ、それは電極５、８を設けるために両面がクロムめっきされ、４５度の面取りがされた面を有し、５０ミクロンの幅である開口６を有する。２次電極８は、放出セルの最外端部から２００ミクロンの距離だけ離隔させることができる。一般的に、２次電極構造が放出セルに近いほど、それらの間の領域内の静電界は大きくなるが、これはまたメニスカス全体に渡る静電圧力の増加を生じさせることが分かっている。望ましい圧力分布は、２次電極５上の電位を増加させることにより復元することができる。
【００１１】
その代わりに、以下に述べるように、電極上の電圧を我々の英国特許出願9601232.3に記載されたようにすることができる。
【００１２】
代替的実施形態においては、例えば図１及び２に示すのと同様の方法で形成された複数の２次電極を設けることができるが、２次電極各々を個々の開口６の周りに別個に設ける。もちろん、所定の応用において適当であるならば、全く異なる構成を形成することができる。
【００１３】
図３は、１次電極３と２次電極５とがどのように相互にオフセットを有し、また先に述べたように、ペアＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆなどにどのように接続されるかを示す。こうして電極の各セットに要求される接続数が半分になる。接続されたペアの各放出位置の電極３は別の接続されたペアの２次電極に対向して配置される、即ち、対向する２次電極は電気的に接続されないので、２次電極５の接続されたペアを放出位置の電極３の接続されたペアに対してオフセットを有するように配置することにより、放出の制御、及びそれによる印刷の制御を、放出位置における電極及び“アドレッシングモード”における２次電極への電圧の選択的印加によって達成することができる。こうして、１つのペアの放出位置の電極３へ放出電圧を印加することができ、対向する２次電極への異なる電圧の印加により、個々のセル各々から放出を個別に制御することができる。
【００１４】
図４に示す配置もまた異なる。この配置は、装置を駆動するためにマトリクス・アドレッシング・スキーム（matrix addressing scheme）の使用を可能とする。このアドレッシングスキームは、例えばフラットパネルディスプレイ技術において使用されるものと同様であり、２Ｎ本のアドレス線でＮ2個の放出電極をアドレッシングするために使用することができる。図示の実施形態では、１６（４2）個のエレメントアレイを８（２×４）本のアドレス線で駆動する。複合的な利点は電極数の増加と共に特に顕著となり、それにより例えば、１６（２×８）本のアドレス線（１次８本、２次８本）により２５６（２8）個の電極を有するヘッドをアドレッシングすることが可能であろう。もちろん、望まれれば１次及び２次電極の詳細な接続配置を逆転させることができる。
【００１５】
我々の英国特許出願9601232.3に記載されるように、放出位置に発振電圧を印加し、その電圧の大きさを放出位置からの粒子の放出を生じさせるために必要な電圧より低くし、及び、必要ならば、個々の２次電極上の放出電圧に対して付加的にその発振電圧を印加して、放出位置の総電圧が放出に必要な閾値を超えるようにすることが可能である。
【００１６】
他の例を図５乃至７に示す。図５は、アレイタイプのプリントヘッド１の一部を示し、そのプリントヘッドは、合成プラスチック材料又はセラミックなどの誘電体材料の本体２を有する。一連の溝３が機械加工により本体２に設けられ、介在する板状のランド４を残している。溝３の各々は、該溝３の逆の端部に配置されたインク入口及びインク出口（図示はしないが、矢印I及びOで示す）を有し、それにより、（我々の先の出願に記載されるように）放出されるべき物質を運ぶ液体インクが溝内を通過し、使用後の液体が排出される。
【００１７】
隣接する溝３の各ペアはセル５を規定し、溝３のペアの間の板状ランド又は分離体４は物質の放出位置を規定すると共に放出直立部６、６’を有する。図面では２つのセル５が示され、左側のセル５は略三角形状の放出直立部６を有し、右側のセル５は円錐形状の放出直立部を有する。各セル５は、板状ランド４の一つにより形成されるセル分離体７により分離され、各分離体７の角は図示のように形成され又は面取りされ、面取りされた面８により規定されるセルの外側を超えて放出直立部がセルの外側へ突き出るように面８を設ける。円錐形状の放出直立部６’は端部セル５内で使用されて電界により生じる末端効果（end effect）を減少させ、その電界は、放出直立部６、６’（即ち、各セル分離体の内面）に対向する板状ランド４の面上の金属面として提供される放出電極９に印加される電圧により生じる。図７から分かるように、放出電極９はランド４の側面及び溝３の底面１０を覆うように延在する。放出電極９の正確な範囲は、プリンタの特有の設計及び目的に依存する。
【００１８】
図６は、プリンタのサイドカバーの２つの代替的形状を示し、その第１は単純な直線端部のカバー１１であり、図の上部に示されように直線に沿って溝３の側部を閉鎖する。第２のタイプのカバー１２が図の下部に示され、そのカバーも溝３を閉鎖しているが、溝に対して整列した一連の端部スロット１３を有する。このタイプのカバーの構造は、使用時に形成される液体メニスカス位置の規定を促進するために使用することができ、どのような形状であれ、そのカバーを使用して、放出プロセスを促進するために放出電極及び／又は第２又は付加的電極を設けることができる面を提供する。
【００１９】
また、図６は、代替的形状の放出電極９を示し、それは、放出直立部６、６’を支持するランド４の面上に付加的な金属面を有する。これは、電荷の放出を助け、電界の前方成分を改善する。
【００２０】
図７は、図５のセル５の一つの一側面からの部分的断面を示し、第２電極１９がセル分離体ランド４の面取り面８上に配置され、それゆえ実質的に放出直立部に並んで配置された状態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】放出セル及び対応する２次電極の列を有するプリントヘッドの一部を示す図である。
【図２】図１のプリントヘッドを示す側面図である。
【図３】対になった個々の放出電極のアドレッシングを可能とするための電極の配置を図式的に示す図である。
【図４】マトリクスアドレッシングモードの動作について２次電極をどのように使用するかを図式的に示す図である。
【図５】本発明による放出装置を組み込んだ別のプリントヘッドの一部を示す部分的斜視図である。
【図６】放出装置の別の代替的態様を示す、図５と類似の図である。
【図７】図５のセルの部分的断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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