(57)【要約】【課題】好適な高高度インクジェット印刷を提供すること。【解決手段】システムは、プリントヘッドの底面に形成される複数のノズルを含む、プリントヘッドを含む。ノズルは、基板上に液体を放出するように構成される。本システムは、プリントヘッドの底面と基板との間の間隙を通してガス流を提供するように構成される、ガス流モジュールを含む。ガス流モジュールは、間隙にガスを注入するように構成される、１つまたはそれを上回るガスノズルを含むことができる。ガス流モジュールは、吸引を間隙に印加するように構成されることができる。【選択図】図９
2018012343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、前記システムは、
プリントヘッドであって、前記プリントヘッドは、前記プリントヘッドの底面に形成される複数のノズルを含み、前記ノズルは、基板上に液体を放出するように構成される、プリントヘッドと、
前記プリントヘッドに対する前記基板の運動に対応する方向に前記プリントヘッドの前記底面と前記基板との間の間隙を通してガス流を提供するように構成されるガス流モジュールと
を備え、前記プリントヘッドの下の流体抵抗は、前記ガス流モジュールの下の流体抵抗よりも小さい、システム。
【請求項２】
前記ガス流モジュールを通る空気流路は、前記プリントヘッドと前記基板との間の空気流路よりも低い、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ガス流モジュールを通る前記空気流路は、前記プリントヘッドと前記基板との間の前記空気流路より１ｍｍ〜５ｍｍ低い、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ガス流モジュールは、前記基板の運動に対して垂直な方向において前記プリントヘッドよりも幅が広い、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ガス流モジュールの入口の幅は、前記プリントヘッドの幅よりも少なくとも４ｍｍ大きい、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ガス流モジュールの入口の幅は、前記プリントヘッドの幅よりも最大４０ｍｍ大きい、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記プリントヘッドの幅は、６ｍｍ〜６０ｍｍであり、前記ガス流モジュールの幅は、１０ｍｍ〜１００ｍｍである、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記ガス流モジュールは、吸引を前記間隙に印加するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
空気流を低減させるように構成される構成要素を備え、前記構成要素は、前記プリントヘッドから下流の空気流路に位置付けられる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記空気流を低減させるように構成される構成要素は、ブラシおよびエアナイフのうちの１つ以上を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記間隙を通るガス流の速度および一様性のうちの１つ以上を制御するように構成される流量制御デバイスを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記流量制御デバイスは、プレナムおよびバッフルのうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記間隙の外側縁が、前記プリントヘッドの少なくとも一部に沿って密閉される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プリントヘッドの前記底面と前記基板との間の前記間隙は、少なくとも３ｍｍである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ガス流モジュールは、前記プリントヘッドの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
ガス流モジュールは、実質的に前記プリントヘッドの前記底面と前記基板との間の中間点における前記間隙の領域中で約０．２５ｍ／秒〜約１．５ｍ／秒の速度においてガス流を提供するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
システムであって、前記システムは、
複数のプリントヘッドを受容するように構成されるプリントバーであって、前記プリントヘッドは、基板上に液体を印刷するように構成される、プリントバーと、
前記プリントヘッドに対する前記基板の運動に対応する方向に各プリントヘッドの底面と前記基板との間の間隙を通してガス流を提供するように構成されるガス流モジュールと
を備え、
前記プリントバーの下の流体抵抗は、前記ガス流モジュールの下の流体抵抗よりも小さい、システム。
【請求項１８】
前記ガス流モジュールを通る空気流路は、前記プリントヘッドと前記基板との間の空気流路よりも低い、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ガス流モジュールを通る前記空気流路は、前記プリントヘッドと前記基板との間の前記空気流路より１ｍｍ〜５ｍｍ低い、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ガス流モジュールは、前記基板の運動に対して垂直な方向において前記プリントバーよりも幅が広い、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ガス流モジュールは、吸引を前記間隙に印加するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
空気流を低減させるように構成される構成要素を備え、前記構成要素は、前記プリントバーから下流の空気流路に位置付けられる、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記空気流を低減させるように構成される構成要素は、ブラシおよびエアナイフのうちの１つ以上を含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記間隙を通るガス流の速度および一様性のうちの１つ以上を制御するように構成される流量制御デバイスを備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２５】
前記流量制御デバイスは、プレナムおよびバッフルのうちの１つ以上を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２６】
前記プリントヘッドの前記底面と前記基板との間の前記間隙は、少なくとも３ｍｍである、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ガス流モジュールは、前記プリントバーの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ガス流モジュールが、前記プリントバーの中に形成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記システムは、
複数のプリントバーと、
複数のガス流モジュールと
を含み、各ガス流モジュールが、前記複数のプリントバーのうちの１つに対応する、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（優先権主張）
本願は、２０１５年１月２０日に出願された米国仮出願第６２／１０５，４１３号、２０１４年１１月５日に出願された米国仮出願第６２／０７５，４７０号、および２０１４年６月２７日に出願された米国仮出願第６２／０１８，２４４号に対する優先権を主張するものであり、これらの全ての内容は、全体的に参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
（背景）
インクジェット印刷は、複数のノズルを含むインクジェットプリントヘッドを使用して行われることができる。インクは、インクジェットプリントヘッドに導入され、起動されたとき、ノズルは、基板上に画像を形成するようにインクの液滴を放出する。基板の上方の上昇した高度におけるインクジェット印刷は、高度の大きな変動を伴って基板上に印刷するために使用されることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一般的側面では、システムは、プリントヘッドの底面に形成される複数のノズルを含む、プリントヘッドを含む。ノズルは、基板上に液体を放出するように構成される。本システムは、プリントヘッドに対する基板の運動に対応する方向にプリントヘッドの底面と基板との間の間隙を通してガス流を提供するように構成される、ガス流モジュールを含む。
【０００４】
実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。
【０００５】
ガス流モジュールは、間隙にガスを注入するように構成される、１つまたはそれを上回るガスノズルを含む。ある場合には、１つまたはそれを上回るガス流ノズルは、ノズルと交互配置される。ある場合には、１つまたはそれを上回るガス流ノズルは、伸長ノズルを含む。ある場合には、伸長ノズルは、ノズルプレートに対して約０〜４５°または基板の運動の方向と垂直である方向に対して約４５〜９０°の角度で配置される。ある場合には、伸長ノズルの幅は、約１〜８ｍｍである。ある場合には、各伸長ノズルは、プリントヘッドの底面に形成されるノズルの列と実質的に平行に配列される。ある場合には、ガス流ノズルのうちの少なくとも１つは、複数の孔を含む。
【０００６】
ガス流モジュールは、第１のガス流モジュールである。本システムは、第２のガス流モジュールを含む。第１のガス流モジュールは、第１の方向に間隙を通してガス流を提供するように構成され、第２のガス流モジュールは、第１の方向と反対の第２の方向に間隙を通してガス流を提供するように構成される。本システムは、第１のガス流モジュールが間隙を通してガス流を提供することを可能にするように構成される、第１の弁と、第２のガス流モジュールが間隙を通してガス流を提供することを可能にするように構成される、第２の弁とを含む。第１のガス流モジュールは、プリントヘッドの第１の側面上に位置付けられ、吸引を間隙に印加するように構成される、第１の吸引モジュールを含む。第２のガス流モジュールは、第１の側面と反対のプリントヘッドの第２の側面上に位置付けられ、吸引を間隙に印加するように構成される、第２の吸引モジュールを含む。
【０００７】
ガス流モジュールは、ノズルが基板上に液体を放出する方向に実質的に対応する方向にガス流を提供するように位置付けられる。
【０００８】
ガス流モジュールは、複数のプリントヘッドのそれぞれのためのガス流を提供するように構成される。
【０００９】
ガス流モジュールは、ガス源からガスを受容するように構成されるコネクタを含む。
【００１０】
ガス流モジュールは、間隙を通して低密度ガス流を提供するように構成される。ある場合には、低密度ガスは、ヘリウムを含む。
【００１１】
ガス流モジュールは、ノズルの上流に位置付けられる。
【００１２】
ガス流モジュールは、吸引を間隙に印加するように構成される。
【００１３】
ガス流モジュールは、ノズルの下流に位置付けられる。ある場合には、ガス流モジュールは、ガス流モジュールを通したガス流路が間隙を通したガス流路より低いように位置付けられる。ある場合には、ガス流モジュールは、プリントヘッドの底面より幅が広い。ある場合には、間隙の外側縁は、プリントヘッドの少なくとも一部に沿って密閉される。
【００１４】
ガス流モジュールは、ノズルの上流に位置付けられる、第１のガス流モジュールである。本システムは、ノズルの下流に位置付けられる、第２のガス流モジュールを含む。
【００１５】
第１のガス流モジュールは、間隙にガスを注入するように構成される、第１のガス流モジュールである。本システムは、吸引を間隙に印加するように構成される、第２のガス流モジュールを含む。
【００１６】
プリントヘッドの底面と基板との間の間隙は、少なくとも約５ｍｍ等の少なくとも約３ｍｍである。
【００１７】
本システムは、間隙への入口に配置される入口バッフルもしくは間隙からの出口に配置される出口バッフルのうちの１つまたはそれを上回るものを含む。ある場合には、入口バッフル、出口バッフル、または両方の長さは、プリントヘッドの底面と基板との間の間隙の高度より少なくとも５倍大きい。
【００１８】
本システムは、吸引を基板の裏面に印加するように構成される吸引発生器を含む。
【００１９】
ガス流モジュールは、実質的にプリントヘッドの底面と基板との間の中間点における間隙の領域中で約０．２５ｍ／秒〜約１．５ｍ／秒の速度においてガス流を提供するように構成される。
【００２０】
ガス流モジュールは、プリントヘッドの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するように構成される。
【００２１】
ガス流モジュールは、間隙に進入することに先立って、それを通ってガスが流動する、拡散器を備える。ある場合には、拡散器は、蛇行チャネルまたは多孔質材料を含む。
【００２２】
一般的側面では、システムは、複数のプリントヘッドを受容するように構成される、プリントバーを含む。プリントヘッドは、基板上に液体を印刷するように構成される。本システムは、プリントヘッドに対する基板の運動に対応する方向に各プリントヘッドの底面と基板との間の間隙を通してガス流を提供するように構成される、ガス流モジュールを含む。
【００２３】
実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。
【００２４】
本システムは、プリントバーに取り付けられた複数のプリントヘッドを含む。
【００２５】
プリントバーは、プリントバーの縁と最外プリントヘッドを受容するように構成されるプリントバー上の場所との間に非印刷領域を含む。
【００２６】
ガス流モジュールは、伸長ノズルを含む。
【００２７】
ガス流モジュールは、プリントバーの中に形成される。
【００２８】
ガス流モジュールは、間隙にガスを注入するように構成される。
【００２９】
ガス流モジュールは、吸引を間隙に印加するように構成される。
【００３０】
ガス流モジュールは、プリントヘッドの上流に位置付けられる、第１のガス流モジュールである。本システムは、プリントヘッドの下流に位置付けられる、第２のガス流モジュールを含む。
【００３１】
ガス流モジュールは、間隙にガスを注入するように構成される、第１のガス流モジュールである。本システムは、吸引を間隙に印加するように構成される、第２のガス流モジュールを含む。
【００３２】
ガス流モジュールは、プリントバーの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するように構成される。
【００３３】
ガス流モジュールは、ガス流モジュールを通したガス流路が間隙を通したガス流路より低いように位置付けられる。
【００３４】
ガス流モジュールは、プリントバーの底面より幅が広い。
【００３５】
間隙の外側縁は、プリントバーの少なくとも一部に沿って密閉される。
【００３６】
本システムは、複数のプリントバーと、各ガス流モジュールが、複数のプリントバーのうちの１つに対応する、複数のガス流モジュールとを含む。
【００３７】
一般的側面では、方法は、プリントヘッドの底面と基板との間の間隙を通して低密度ガス流を提供するステップと、プリントヘッドの底面に形成される複数のノズルから、間隙を通して基板上に液体を放出するステップとを含む。
【００３８】
実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。
【００３９】
低密度ガスは、ヘリウムを含む。
【００４０】
低密度ガスを提供するステップは、間隙を通して低密度ガスを流動させるステップを含む。ある場合には、本方法は、プリントヘッドに対する基板の運動に対応する方向に低密度ガスを流動させるステップを含む。ある場合には、本方法は、間隙への入口に配置される入口バッフルもしくは間隙からの出口に配置される出口バッフルのうちの１つまたはそれを上回るものを通して、低密度ガスを流動させるステップを含む。
【００４１】
低密度ガスを提供するステップは、１つまたはそれを上回るガスノズルから間隙に低密度ガスを注入するステップを含む。
【００４２】
低密度ガスを提供するステップは、低密度ガスを含有する環境内にプリントヘッドの底面を配置するステップを含む。
【００４３】
本方法は、吸引を間隙に印加するステップを含む。
【００４４】
本方法は、吸引を基板の裏面に印加するステップを含む。
【００４５】
ガス流を提供するステップは、実質的にプリントヘッドの底面と基板との間の中間点における間隙の領域中で約０．２５ｍ／秒〜約１．５ｍ／秒の速度においてガス流を提供するステップを含む。
【００４６】
ガス流を提供するステップは、プリントヘッドの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するステップを含む。
【００４７】
間隙を通してガス流を提供するステップは、プリントヘッドが基板に対して第１の方向に移動するときに、間隙を通して第１の方向にガス流を提供するステップと、プリントヘッドが、基板に対して第２の方向であって、第１の方向と反対の第２の方向に移動するときに、間隙を通して第２の方向にガス流を提供するステップとを含む。
【００４８】
本明細書で説明されるアプローチは、以下の利点のうちの１つまたはそれを上回るものを有することができる。プリントヘッドの下の非定常空気流によって引き起こされる画像欠陥の発生（例えば、木目欠陥）が、低減させられることができる。ノズルプレート上のインクの蓄積に起因する持続可能性欠陥の発生が、低減させられることができる。定常印刷条件に到達する時間が、短縮されることができる。
【００４９】
他の特徴および利点が、以下の説明から、および請求項から明白である。
本明細書は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
プリントヘッドの底面に形成される複数のノズルを含むプリントヘッドであって、上記ノズルは、基板上に液体を放出するように構成される、プリントヘッドと、
上記プリントヘッドに対する上記基板の運動に対応する方向に上記プリントヘッドの上記底面と上記基板との間の間隙を通してガス流を提供するように構成される、ガス流モジュールと、
を備える、システム。
（項目２）
上記ガス流モジュールは、上記間隙にガスを注入するように構成される、１つまたはそれを上回るガスノズルを備える、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記１つまたはそれを上回るガスノズルのそれぞれは、上記プリントヘッドの上記底面に対して約０〜４５°の角度で配置される、項目２に記載のシステム。
（項目４）
上記ガス流モジュールは、第１のガス流モジュールであり、さらに第２のガス流モジュールを備え、
上記第１のガス流モジュールは、第１の方向に上記間隙を通してガス流を提供するように構成され、上記第２のガス流モジュールは、上記第１の方向と反対の第２の方向に上記間隙を通してガス流を提供するように構成される、
項目１に記載のシステム。
（項目５）
上記第１のガス流モジュールが上記間隙を通してガス流を提供することを可能にするように構成される、第１の弁と、
上記第２のガス流モジュールが上記間隙を通してガス流を提供することを可能にするように構成される、第２の弁と、
を備える、項目４に記載のシステム。
（項目６）
上記第１のガス流モジュールは、上記プリントヘッドの第１の側面上に位置付けられ、吸引を上記間隙に印加するように構成される、第１の吸引モジュールを備え、
上記第２のガス流モジュールは、上記第１の側面と反対の上記プリントヘッドの第２の側面上に位置付けられ、吸引を上記間隙に印加するように構成される、第２の吸引モジュールを備える、
項目４に記載のシステム。
（項目７）
上記ガス流モジュールは、上記間隙を通して低密度ガス流を提供するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目８）
上記ガス流モジュールは、上記ノズルの上流に位置付けられる、項目１に記載のシステム。
（項目９）
上記ガス流モジュールは、吸引を上記間隙に印加するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
上記ガス流モジュールは、上記ノズルの下流に位置付けられる、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
上記間隙の外側縁は、上記プリントヘッドの少なくとも一部に沿って密閉される、項目１０に記載のシステム。
（項目１２）
上記ガス流モジュールは、上記ノズルの上流に位置付けられる、第１のガス流モジュールであり、
上記ノズルの下流に位置付けられる、第２のガス流モジュールをさらに備える、
項目１に記載のシステム。
（項目１３）
上記第１のガス流モジュールは、上記間隙にガスを注入するように構成される、第１のガス流モジュールであり、
吸引を上記間隙に印加するように構成される、第２のガス流モジュールをさらに備える、
項目１に記載のシステム。
（項目１４）
上記プリントヘッドの上記底面と上記基板との間の上記間隙は、少なくとも約３ｍｍである、項目１に記載のシステム。
（項目１５）
上記ガス流モジュールは、実質的に上記プリントヘッドの上記底面と上記基板との間の中間点における上記間隙の領域中で約０．２５ｍ／秒〜約１．５ｍ／秒の速度においてガス流を提供するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目１６）
上記ガス流モジュールは、上記プリントヘッドの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目１７）
上記ガス流モジュールは、上記間隙に進入することに先立って、それを通って上記ガスが流動する、拡散器を備える、項目１に記載のシステム。
（項目１８）
複数のプリントヘッドを受容するように構成されるプリントバーであって、上記プリントヘッドは、基板上に液体を印刷するように構成される、プリントバーと、
上記プリントヘッドに対する上記基板の運動に対応する方向に各プリントヘッドの底面と上記基板との間の間隙を通してガス流を提供するように構成される、ガス流モジュールと、
を備える、システム。
（項目１９）
上記プリントバーは、上記プリントバーの縁と最外プリントヘッドを受容するように構成される上記プリントバー上の場所との間に非印刷領域を含む、項目１８に記載のシステム。
（項目２０）
上記ガス流モジュールは、上記プリントバーの中に形成される、項目１８に記載のシステム。
（項目２１）
上記ガス流モジュールは、上記間隙にガスを注入するように構成される、項目１８に記載のシステム。
（項目２２）
上記ガス流モジュールは、吸引を上記間隙に印加するように構成される、項目１８に記載のシステム。
（項目２３）
上記ガス流モジュールは、上記プリントヘッドの上流に位置付けられる、第１のガス流モジュールであり、
上記プリントヘッドの下流に位置付けられる、第２のガス流モジュールをさらに備える、
項目１８に記載のシステム。
（項目２４）
上記ガス流モジュールは、上記間隙にガスを注入するように構成される、第１のガス流モジュールであり、
吸引を上記間隙に印加するように構成される、第２のガス流モジュールをさらに備える、
項目１８に記載のシステム。
（項目２５）
上記ガス流モジュールは、上記プリントバーの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するように構成される、項目１８に記載のシステム。
（項目２６）
上記システムは、
複数のプリントバーと、
各ガス流モジュールが、上記複数のプリントバーのうちの１つに対応する、複数のガス流モジュールと、
を備える、項目１８に記載のシステム。
（項目２７）
プリントヘッドの底面と基板との間の間隙を通して低密度ガス流を提供するステップと、
上記プリントヘッドの上記底面に形成される複数のノズルから、上記間隙を通して上記基板上に液体を放出するステップと、
を含む、方法。
（項目２８）
上記プリントヘッドに対する上記基板の運動に対応する方向に上記低密度ガスを流動させるステップを含む、項目２７に記載の方法。
（項目２９）
上記間隙への入口に配置される入口バッフルもしくは上記間隙からの出口に配置される出口バッフルのうちの１つまたはそれを上回るものを通して、上記低密度ガスを流動させるステップを含む、項目２７に記載の方法。
（項目３０）
上記低密度ガスを提供するステップは、上記１つまたはそれを上回るガスノズルから上記間隙に上記低密度ガスを注入するステップを含む、項目２７に記載の方法。
（項目３１）
吸引を上記間隙に印加するステップを含む、項目２７に記載の方法。
（項目３２）
ガス流を提供するステップは、実質的に上記プリントヘッドの上記底面と上記基板との間の中間点における上記間隙の領域中で約０．２５ｍ／秒〜約１．５ｍ／秒の速度においてガス流を提供するステップを含む、項目２７に記載の方法。
（項目３３）
ガス流を提供するステップは、上記プリントヘッドの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するステップを含む、項目２７に記載の方法。
（項目３４）
上記間隙を通してガス流を提供するステップは、
上記プリントヘッドが上記基板に対して第１の方向に移動するときに、上記間隙を通して上記第１の方向にガス流を提供するステップと、
上記プリントヘッドが、上記基板に対して第２の方向に移動するときに、上記間隙を通して上記第２の方向にガス流を提供するステップであって、上記第２の方向は、上記第１の方向と反対である、ステップと、
を含む、項目２７に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、インクジェット印刷システムの略図である。
【図２】図２は、ノズルプレートの略図である。
【図３】図３は、例示的サテライト液滴木目欠陥である。
【図４】図４は、例示的天然液滴木目欠陥である。
【図５】図５は、インクジェット印刷システムの略図である。
【図６】図６は、プリントヘッドの下方の距離の関数としての液滴速度のプロットである。
【図７】図７は、空気およびヘリウムの種々の流速を使用して印刷された画像のセットである。
【図８】図８−１０は、インクジェット印刷システムの略図である。
【図９】図８−１０は、インクジェット印刷システムの略図である。
【図１０】図８−１０は、インクジェット印刷システムの略図である。
【図１１】図１１Ａ、１１Ｂ、および１１Ｃは、それぞれ、バッフルを伴わずに、入口バッフルを伴って、ならびに入口バッフルおよび出口バッフルを伴って、強制空気を用いて印刷された画像である。
【図１２Ａ】図１２Ａおよび１２Ｂは、インクジェット印刷システムの略図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａおよび１２Ｂは、インクジェット印刷システムの略図である。
【図１３】図１３は、空気流速度に対する拡散器構造の影響のプロットである。
【図１４】図１４は、空気流速度に対するプレナム幅の影響のプロットである。
【図１５】図１５Ａおよび１５Ｂは、実験設定の略図である。
【図１６】図１６は、印刷プロセスのビデオからの画像である。
【図１７】図１７は、実験設定の略図である。
【図１８】図１８は、印刷プロセスのビデオからの画像である。
【図１９】図１９は、ノズルプレート湿潤の略図である。
【図２０】図２０Ａおよび２０Ｂは、プリントヘッドの下のサテライト液滴を示す、画像である。
【図２１】図２１は、強制空気を用いて印刷するときのプリントヘッドの下のサテライト液滴を示す画像である。
【図２２】図２２は、時間の関数としての閉塞ノズルのプロットである。
【図２３】図２３−２５は、４分持続可能性試験の結果を示す。
【図２４】図２３−２５は、４分持続可能性試験の結果を示す。
【図２５】図２３−２５は、４分持続可能性試験の結果を示す。
【図２６】図２６は、飛行時間のプロットである。
【図２７】図２７は、プリントバーアセンブリの略図である。
【図２８】図２８は、インクジェット印刷システムの略図である。
【図２９】図２９および３０は、吸引モジュールを伴うインクジェット印刷システムの略図である。
【図３０】図２９および３０は、吸引モジュールを伴うインクジェット印刷システムの略図である。
【図３１】図３１は、プリントバーの一部の略図である。
【図３２】図３２は、プリントバーの下の空気流プロファイルに対するプリントバーの下の間隙を密閉することの影響のプロットである。
【図３３】図３３は、インクジェット印刷システムの略図である。
【図３４】図３４Ａおよび３４Ｂは、それぞれ、層流スロットを伴うプリントヘッドの上面および側面図である。
【図３５】図３５Ａおよび３５Ｂは、それぞれ、層流スロットを伴うプリントヘッドの上面および側面図である。
【図３６】図３６は、複数の層流スロットを伴うプリントヘッドの上面図である。
【図３７】図３７は、複数の層流スロットを伴うプリントヘッドの側面図である。
【図３８】図３８、３９Ａ、および３９Ｂは、計算流体動力学シミュレーションの結果を示す。
【図３９】図３８、３９Ａ、および３９Ｂは、計算流体動力学シミュレーションの結果を示す。
【図４０】図４０は、インクジェット印刷システムの略図である。
【図４１】図４１は、種々のノズル間隔を使用して印刷された画像のセットである。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
我々は本明細書で、インクジェットプリントヘッドと基板との間に大きな分離を伴って印刷するときに生じる、種々の印刷欠陥を軽減することができる、インクジェット印刷へのアプローチ（高高度インクジェット印刷と称される）を説明する。例えば、種々のタイプの欠陥の発生は、プリントヘッドと基板との間の間隙の中で、下流吸引、または空気もしくはヘリウム等の低密度ガス等の上流ガス流を提供することによって、低減させられることができる。本吸引または強制ガス流は、間隙の中でガス流のパターンを安定させることに役立ち、したがって、プリントヘッドから放出される液滴の変位を制御することに役立つことができる。
【００５２】
図１および２は、基板１１０上に画像を印刷することが可能なインクジェットプリントヘッド１００を含む、インクジェット印刷システム１０の実施例を示す。プリントヘッド１１０は、プリントヘッド１００の底面上でノズルプレート１０４に配列される、複数のノズル１０２を含む。例えば、ノズル１０２は、ノズルプレート１０４の中で複数の列１０６に配列されることができる。インク液滴１０８は、基板１１０上に印刷画像を形成するように、ノズル１０２のうちの１つまたはそれを上回るものから、ノズルプレート１０４と基板１１０との間の間隙１１２を通して、基板１１０上に噴出される。ある場合には、基板１１０は、プリントヘッド１００が静止したままである間に、例えば、矢印１０９によって示されるように、印刷プロセス中にプリントヘッド１００に対して移動する。ある場合には、基板１１０は、静止したままであり、プリントヘッド１００は、基板１１０に対して移動する。ある場合には、基板１１０およびプリントヘッド１００が両方とも移動する。
【００５３】
基板１１０またはプリントヘッド１００が印刷中に移動する方向である、プロセス方向へのインクジェット印刷システム１０の解像度は、噴出周波数、プリントヘッドに対する基板の速度、およびプロセス方向への距離の単位あたりのノズルの数のうちの１つまたはそれを上回るもの等の要因、もしくは他の要因による影響を受け得る。プロセス方向に対して直角であるクロスプロセス方向では、解像度は、クロスプロセス方向への距離の単位あたりのノズルの数である。例えば、図２は、ノズルプレート１０４の底面の図を示す。図２の実施例では、プロセス方向（矢印２００によって示される）は、ノズル１０２の列１０６に対して直角であり、クロスプロセス方向（矢印２０２によって示される）は、列１０６と平行である。いくつかの実施例では、プロセス方向およびクロスプロセス方向は、ノズル１０２の列１０６に対して異なる配向を有することができる。プロセス方向２００は、矢印１０９（図１）の方向と平行であり、クロスプロセス方向２０２は、矢印１０９の方向と垂直であり、また、図１のページの面とも垂直である。
【００５４】
インクジェット印刷は、基板１１０の上方の高い高度に位置付けられるプリントヘッド１００を用いて行われることができる。例えば、間隙１１２の高度ｈは、約２ｍｍを上回り、約３ｍｍを上回り、約５ｍｍを上回り、または別の高度にあり得る。間隙１１２の高度ｈは、ノズルプレート１０４の底面と基板１１０の頂面との間の垂直距離である。我々は、本アプローチを「高高度インクジェット印刷」と称することもあり、高度ｈは、「スタンドオフ」と称されることもある。高高度インクジェット印刷は、種々の技術的用途を有することができる。いくつかの実施例では、高高度インクジェット印刷は、その表面上に有意な高度変動を有する基板上に印刷するために使用されることができる。いくつかの実施例では、高高度インクジェット印刷は、織物上の印刷中の緩い繊維からの衝打等のプリントヘッドに衝打する物体からプリントヘッドを保護するために使用されることができる。
【００５５】
高高度インクジェット印刷では、基板上に印刷される画像の質は、ノズルプレート１０４と基板１１０との間の間隙１１２の中のガス流のパターンによる影響を受け得る。例えば、ガス流パターンは、基板１１０上に印刷される画像に欠陥を生じさせ得る。ガス流のパターンは、間隙１１２の中のガスのクエット流による、ノズル１０２からのインク液滴流の高周波数噴出の効果による、またはこれら２つの要因の間の相互作用による、影響を受け得る。クエット流は、プリントヘッド１００と基板１１０との間の速度差によって引き起こされる、間隙１１２の中のガスの層流である。例えば、基板が印刷プロセス中に矢印１０９の方向に沿って移動するとき、矢印１１４のセットによって示されるように、ガスの層流が確立される。基板１１０との界面におけるガスが、基板の速度と実質的に等しい速度で移動し、静止プリントヘッド１００との界面におけるガスが、ゼロ速度を有し、実質的に線形の速度勾配が、プリントヘッド１００と基板１１０との間に存在する。ガス流のパターンはまた、液滴が間隙１１２を通って基板１１０上に進行すると、プリントヘッド１００から放出されるインクの連続液滴１０８への抗力による影響も受け得る。
【００５６】
１つまたはそれを上回るサテライト液滴は、放出されたインク液滴１０８の後尾部が飛行中にちぎれるときに形成されることができる。サテライト液滴は、低い質量、したがって、低い運動量を有し、それらが飛行中に抗力を受けると、速度を急速に減少させる。サテライト液滴の速度が減少すると、サテライト液滴の運動量が減少し続け、サテライト液滴を、間隙１１２の中のガス流による変位の影響をより受けやすくする。ある場合には、サテライト液滴の変位は、印刷画像の欠陥につながり得る。サテライト液滴がちぎれた後に残留する大型インク液滴は、天然液滴と称される（主要液滴と呼ばれることもある）。天然液滴は、サテライト液滴より大きい質量および高い速度を有し、したがって、間隙１１２の中のガス流による変位の影響をあまり受けにくくあり得る。ある場合には、天然液滴の変位は、印刷画像の欠陥につながり得る。
【００５７】
高高度インクジェット印刷では、間隙１１２の中のガス流パターンは、ある時は、基板１１０上に印刷される画像に木目欠陥を誘発し得る。理論によって拘束されることなく、木目欠陥は、基板１１０またはプリントヘッド１００の運動によって同伴されるクエット流とインク１０８の連続液滴への抗力によって引き起こされる空気流との間の相互作用により、間隙１１２の中で発生する非定常層ガス流によって引き起こされると考えられる。これら２つの流動の間の相互作用は、液滴１０８の上流の渦につながることが観察されている。渦の回転運動は、渦が間隙１１０の中で液滴流に沿って容易に移動し、局所的なより大きい渦に発展することを可能にする。これらの非定常流および局所的な渦は、わずかな濃縮液滴配置誤差、例えば、インク液滴が木目のように見えるパターンを形成するように印刷画像のある領域中でともにグループ化する、典型的には約１０ミクロンから約２ｍｍに及ぶ誤差を引き起こし得る。印刷線のアレイにおけるサテライト液滴木目欠陥の実施例が、図３に示される。低いクロスプロセス解像度（例えば、１００ｄｐｉ未満またはそれと等しい）で低い高度（例えば、約６ｍｍ未満のｈ）において印刷するとき、木目欠陥は、主にサテライト液滴の変位によって引き起こされると考えられる。より高い高度（例えば、約７ｍｍを上回るｈ）において低いクロスプロセス解像度で印刷するとき、木目欠陥は、サテライト液滴および天然液滴の両方の変位によって引き起こされると考えられる。天然液滴木目がサテライト木目よりも視覚的に優勢になるであろう高度は、液滴質量による影響を受け得る。より低い質量で放出される天然液滴は、間隙１１０の中で空気流によって飛行中により容易に変位させられ、したがって、より大きい天然液滴よりも容易に木目画像欠陥をもたらし得る。
【００５８】
クロスプロセス解像度が増加すると、または放出されたインク液滴１０８のサイズが増加すると、基板上の隣接する液滴の間の非印刷面積が減少する。本非印刷面積の減少は、配置誤差がより容易に観察されることを可能にし、より低い高度（例えば、約６ｍｍ未満のｈ）において、天然液滴木目欠陥をサテライト木目欠陥よりも視覚的に優勢にさせ得る。天然液滴木目欠陥の実施例が、図４に示される。
【００５９】
木目欠陥および他のタイプの高高度印刷欠陥が生じる高度ｈは、天然液滴サイズ、サテライト液滴サイズ、液滴速度、印刷周波数、ノズル間隔、もしくは他のパラメータ等の１つまたはそれを上回るパラメータに基づいて変動し得る。例えば、高高度印刷欠陥の開始は、小さい液滴（例えば、約１０ｎｇ未満）を用いて印刷するときに、より大きい液滴（例えば、１０ｎｇより大きい）を用いて印刷するときよりも低い高度で起こり得る。高高度印刷欠陥の開始は、各列（例えば、約１００ノズル毎インチ）内の小さい間隙を用いて印刷するときに、より大きいノズル間隔（例えば、約５０ノズル毎インチ）を用いて印刷するときよりも低い高度で起こり得る。
【００６０】
図５を参照すると、いくつかの実施形態では、強制ガスモジュール５００は、クエット流の方向に（例えば、矢印１１４の方向に）間隙１１２を通って流動するように、空気、ヘリウム、または別のガス（例えば、水素もしくはメタンガス）等のガスを注入する。いくつかの実施例では、強制ガスモジュール５００は、プリントヘッド１００の一部である。いくつかの実施例では、強制ガスモジュール５００は、例えば、強制ガスモジュール５００をプリントヘッドに取り付けること、またはプリントヘッドに隣接して強制ガスモジュール５００を配置することによって、プリントヘッド１００と組み合わせて使用されることができる、別個のモジュールである。理論によって拘束されることなく、間隙１１２を通してガスを強制的に流動させることにより、木目欠陥および他の印刷欠陥を引き起こし得る非定常流を安定させることに役立ち得ると考えられる。
【００６１】
強制ガスモジュール５００は、ガス源に接続されるガス供給ポート５０２を含む。ある場合には、ガス源は、環境であり得る。例えば、印刷システム１０が通常大気中で操作される場合、ガス源は、空気であり得る。印刷システム１０がヘリウム等のガスの環境内で操作される場合、ガス源は、（以下でさらに詳細に議論される）環境内のヘリウムであり得る。ある場合には、ガス源は、圧縮空気のキャニスタ、ヘリウム等の低密度ガスのキャスタ、または別のタイプのガス供給等のガス供給５０４であり得る。ガス供給ポート５０２は、間隙１１２にガスを注入する１つまたはそれを上回るガスノズル５０８にガスを分配する、マニホールド５０６にガスを供給する。
【００６２】
ある場合には、各ガスノズル５０８は、単一の孔として実装されることができる。ある場合には、各ガスノズル５０８は、小さい孔のメッシュとして実装されることができる。少なくとも５つのインクジェットノズル１０２毎に、例えば、少なくとも２０個のノズル毎に、少なくとも１００個のノズル毎に、またはより多数のノズルに、１つのガスノズル５０８（例えば、単一の孔として、または小さい孔のメッシュとして実装される）があり得る。いくつかの実施例では、何千ものインクジェットノズル１０２のためにガスを供給する、１つのガスノズル５０８があり得る。ある場合には、強制ガスモジュール５００はまた、フィルタ、スクリーン、またはガス流を調整するための他の構成要素等の他の構成要素を含むこともできる。
【００６３】
ある場合には、ガスノズル５０８は、ガスノズル５０８によって注入されるガスが、基板１１０またはプリントヘッド１００の運動によってプリントヘッド１００の下に同伴されるように、インクジェットノズル１０２の上流に位置付けられることができる。ある場合には、ガスノズル５０８は、プリントヘッド１００の下で発生する渦を含有することを支援するように、インクジェットノズル１０２に向かって角度を付けられる（例えば、下流に角度を付けられる）ことができる。ある場合には、ガスノズル５０８は、インクジェットノズル１０２と実質的に平行であり得、またはインクジェットノズル１０２から離れて角度を付けられることができる。
【００６４】
理論によって拘束されることなく、ヘリウム等の低密度ガスを注入することにより、間隙１１２の中の非定常流を低減させることに役立ち得ると考えられる。低密度ガスとは、標準周囲温度および圧力（ＳＡＴＰ）（例えば、約２℃および約１ａｔｍ）において、空気より低い密度を有するガスを意味する。例えば、ＳＡＴＰにおけるヘリウムは、空気より低い密度を有する。空気で充填される低圧環境（例えば、０．８ａｔｍ、０．５ａｔｍ、０．３ａｔｍ、または別の圧力における環境）は、ＳＡＴＰにおける空気より低い密度を有する。強制ヘリウム流は、間隙の中の非定常流を安定させ、したがって、強制空気が流動を安定させ得るのとほぼ同一の方法で、渦が不安定になることを制約することができる。加えて、低密度環境は、液滴抗力によって同伴される空気を低減させ、したがって、より小さい低速の渦をもたらすことができる。低密度環境は、ノズルプレートから基板への液滴飛行中に垂直抗力を低減させ、したがって、液滴速度の低減を低減させ、液滴がより高い運動量を維持することを可能にし得る。低密度環境は、プリントヘッドの下の直交流に、より低い水平抗力をインクへ及ぼさせることができ、順に、液滴上の配置誤差を低減させる。
【００６５】
層クエット流の途絶および乱流の開始は、以下のように求められる無次元数である、レイノルズ数Ｒｅによって予測されることができ、
【化１】
2018012343.tif 000003
式中、ρは、ガスの密度であり、Ｖは、ガスの速度であり、Ｌは、特徴的な長さであり、μは、ガスの動的粘度である。プリントヘッドの下の流動の場合、特徴的な長さＬは、典型的には、間隙１１２の高度ｈとして定義される。
【００６６】
約２３００を下回るレイノルズ数が、典型的には、層流を示す一方で、約４０００を上回るレイノルズ数は、乱流を示す。概して、インクジェット印刷用途では一般的ではないが、ある条件（例えば、高高度または高速流）下で乱流が起こる可能性がある。レイノルズ数は、ガスの動的粘度に対する間隙の中のガスの密度の比を減少させることによって、減少させられることができる。本比の逆数は、動粘性率として定義される。
【化２】
2018012343.tif 000004
【００６７】
したがって、間隙のレイノルズ数は、高い動粘性率を有するガスを間隙に注入することによって、減少させられることができる。例えば、ヘリウムは、空気より７倍高い動粘性率を有し、したがって、間隙にヘリウムを注入することにより、間隙のレイノルズ数を約７倍低減させることができる。間隙に低減したレイノルズ数があると、印刷間隙の中の乱流の可能性を依然として低減させながら、より高い高度において印刷が実行されることができる。
【００６８】
ある場合には、高い高度において印刷するとき、小さい液滴およびサテライト液滴の運動は、間隙の中のガスによる液滴への抗力による影響を受け得る。小さいインク液滴が、それらの低い質量による低い初期運動量でプリントヘッド１００から放出され、したがって、飛行中に速度を急速に減少させることができる。同様に、サテライト液滴は、それらが作成されるときに低い質量および低い速度を有し、したがって、低い初期運動量も有する。液滴速度が減少すると、液滴は、付加的運動量を失い、液滴を、間隙１１２の中のガス流パターンによる変位の影響を受けやすくさせる。
【００６９】
間隙を通した層流を仮定すると、飛行中の液滴への抗力は、以下から計算されることができ、
【化３】
2018012343.tif 000005
式中、Ａは、球体として概算された液滴の断面積であり、ＣＤは、シラー・ナウマン抗力係数である。
【化４】
2018012343.tif 000006
重力は、ごくわずかと見なされることができ、ニュートンの第２法則から、減速率は、以下のように簡略化されることができる。
【化５】
2018012343.tif 000007
【００７０】
図６を参照すると、これらの方程式を使用して、空気中の印刷に関して、約１０ｎｇ未満の質量を伴う液滴には特定の急速減少を伴って、液滴速度がプリントヘッドの下方の距離とともに急速に減少することが分かる。図６のグラフを計算する際に、抗力係数ＣＤは、インク液滴流を噴出するとき、間隙の中で生成されるスリップストリームによる抗力の低減に対処するように、１５％だけ低減させられた。本１５％抗力低減は、５〜１０ｎｇ液滴について飛行中の速度低減を実験的に監視し、測定された液滴速度を計算された液滴速度と比較することによって、実験的に検証された。
【００７１】
これらの計算は、低密度環境内の印刷が、インクの液滴に対する抗力の係数を低下させる、より低いレイノルズ数をもたらすことを実証する。より低い抗力係数は、順に、液滴によって被られる抗力（例えば、垂直抗力、水平抗力、または両方）を低下させる。小さい液滴およびサテライト液滴に対する抗力の影響は、木目および持続可能性欠陥に寄与する、液滴変位に寄与し得る。間隙を通してヘリウム等の低密度ガスを押進させることにより、以下で議論される図７に示されるように、これらの欠陥を軽減することができる。低密度ガスは、ガスが各液滴により低い抗力を及ぼすことを意味する、低いレイノルズ数を有する。低減した抗力は、順に、小さい液滴およびサテライト液滴の変位を低減させ、より高い印刷の質につながる、より高い噴出速度につながり得る。
【００７２】
いくつかの実施例では、ガスノズル５０８は、間隙の中で乱流または空気流速度の大きな変動等の擾乱を生成することなく、間隙１１２の中の非定常流を安定させるために十分なガスの速度を提供するように、サイズ、数、または両方が十分であり得る。ガスノズル５０８のサイズまたは数もまた、インク液滴への抗力を低減させ、したがって、液滴が速度を失うことを防止し、飛行中に液滴に及ぼされる側方抗力を低減させる、低密度印刷環境を提供するために十分であり得る。いくつかの実施例では、ガスノズル５０８のサイズ、数、または両方は、約０．５ｍ／秒未満のガスが非定常流を安定させることができるようなものである。いくつかの実施例では、間隙１１２の中間点またはその周囲で（例えば、プリントヘッド１００と基板１１０との中間で）非噴出条件中に測定されるガスの速度は、約０．２５ｍ／秒〜約１．５ｍ／秒、例えば、約０．２５ｍ／秒〜約１．０ｍ／秒、例えば、約０．５ｍ／秒である。
【００７３】
木目欠陥の発生に対する間隙の中へガスを押進させることの影響は、プリントヘッド１００と移動基板１１０との間の間隙１１２に空気またはヘリウムを注入することによって試験された。ガス流は、質量流コントローラ（Ａａｌｂｏｒｇ（登録商標）  ＧＦＣ  Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，  Ｏｒａｎｇｅｂｕｒｇ，  ＮＹ）によって制御された。クロスプロセス方向に１００ドット毎インチ（ｄｐｉ）およびプロセス方向に４００ｄｐｉで離間され、長さ２４００ピクセル（６インチ）である２５６本の線の画像パターンが、種々のスタンドオフ高度（ｈ）において空気およびヘリウムの種々の流速を使用して印刷された。画像は、ＱＥ−３０プリントヘッド（Ｆｕｊｉｆｉｌｍ  Ｄｉｍａｔｉｘ，  Ｌｅｂａｎｏｎ，  ＮＨ）を使用し、黒いセラミックインクを使用して印刷された。これらの強制ガス実験の主要試験パラメータは、以下の通りであった。
クロスプロセス印刷解像度：１００ｄｐｉ
液滴放出速度：７ｍ／秒
周波数：８ｋＨｚ
基板速度：０．５ｍ／秒
波形：単一７μｓパルス
スタンドオフ（ｈ）：３．８ｍｍ；５．１ｍｍ
ガス流速：０Ｌ／分（ｌｐｍ）；４０ｌｐｍ；６０ｌｐｍ；８０ｌｐｍ
液滴質量：３３〜４３ｎｇ
【００７４】
これらの強制ガス実験で使用されるガス流速は、例えば、周囲環境に浪費される過剰なヘリウムにより、工業用途で使用され得るガス流速より有意に高い。
【００７５】
図７は、空気およびヘリウムの種々の流速を使用して、５．１ｍｍの高度から印刷されたパターンを示す。空気またはヘリウムのいずれか一方の中の印刷に関して、木目欠陥は、より高い流速において低減させられ、間隙の中への強制ガスの注入が、木目欠陥につながり得る間隙の中の非定常層流を安定させ得ることを示す。強制空気を用いて印刷するとき、木目欠陥が完全に排除される前に、霧化欠陥が高い流速（８０ｌｐｍ）において見られ、強制空気の速度が、プロセス方向への重度液滴抗力による大きな液滴配置誤差を引き起こすために十分に高かったことを示した。強制ヘリウムを用いて印刷するとき、木目欠陥は、空気中で印刷するときよりも大きい程度まで、有意に低減または排除された。類似動向が、３．８ｍｍスタンドオフにおいて強制空気および強制ヘリウム印刷に観察された。これらの結果は、例えば、間隙の中で生じ得る非定常流を制御することによって、間隙１１２を通してガスを押進させることが、木目欠陥を低減させることに役立ち得ることを示す。
【００７６】
図８を参照すると、いくつかの実施形態では、下流空気流モジュール８００は、例えば、吸引ノズル８０２を通して吸引を印加することによって、間隙１１２から空気を引き出す。例えば、吸引ノズル８０２に吸引を印加させるために、真空発生器が使用されることができる。いくつかの実施例では、下流空気流モジュール８００は、プリントヘッド１００の一部である。いくつかの実施例では、下流空気流モジュール８００は、例えば、下流空気流モジュール８００をプリントヘッドに取り付けること、またはプリントヘッドに隣接して下流空気流モジュール８００を配置することによって、プリントヘッド１００と組み合わせて使用されることができる、別個のモジュールである。実験は、間隙１１２の下流に吸引を印加することにより、木目欠陥および他の印刷欠陥を引き起こし得る非定常流を安定させることに役立ち得ることを示している。加えて、下流吸引を印加することにより、間隙１１２の下流でサテライト液滴を引き出し、したがって、霧化等の欠陥の発生を低減させることができる。
【００７７】
図９を参照すると、いくつかの実施形態では、強制空気モジュール５００および下流空気流モジュール８００は、強制空気モジュール５００からの上流空気供給および下流吸引または真空が、間隙を通して堅調な空気流を誘発するように、ともに使用されることができる。図９の実施例では、強制空気モジュール５００および下流空気流モジュール８００は、１つまたはそれを上回るプリントヘッド１００を含むプリントバー１２０の下方の間隙の中で空気流を提供するために使用される。ある場合には、下流空気流モジュール８００によって提供される吸引は、強制空気モジュール５００からの上流強制空気注入によって支援される、間隙１１２の中の空気流の一次決定因子であり得る。各プリントバーのための供給および帰還ダクト（例えば、強制空気モジュール５００および下流空気流モジュール８００）を使用することは、複数のプリントバー１２０が相互に近接近して配置されるときに有利であり得る。いくつかの実施例では、専用供給および帰還ダクトは、各プリントバー１２０の下の空気流が別個に制御されることを確実にすることができ、１つのプリントバー１２０の下の空気流が、隣接プリントバーの下の空気流に影響を及ぼすことを防止することに役立ち得る。いくつかの実施例では、１つのプリントバー１２０の下の空気流は、少なくとも約１０ｍｍ、少なくとも約１５ｍｍ、少なくとも約２０ｍｍ、約２０ｍｍ、または別の距離の距離によって等、空気がプリントバーの間で通気することを可能にするために十分な距離によって、２つのプリントバーを分離することによって、隣接プリントバーの下の空気流に影響を及ぼすことを妨げられ得る。モジュール５００、８００のいずれか一方または両方は、プリントヘッド１００の一部であり得、もしくは別個のモジュールであり得る。
【００７８】
図１０を参照すると、いくつかの実施形態では、バッフルが、間隙１１２への上流入口、間隙１１２からの下流出口において、または間隙の側面に沿って提供されることができる。例えば、図１０の実施例では、入口バッフル１７０が、間隙への入口において提供され、出口バッフル１７２が、間隙からの出口において提供される。ある場合には、入口バッフル１７０、出口バッフル１７２、または両方は、ノズルプレート１０４の表面と平面的であり、例えば、ノズルプレート１０４の表面の±０．５ｍｍ以内である。バッフル１７０、１７２の長さＬは、間隙１１２の高度ｈより大きく、例えば、間隙１１２の高度より少なくとも５倍大きく、少なくとも１０倍大きく、または１０倍を上回って大きくあり得る。バッフル１７０、１７２は、間隙１１２の高度ｈより大きい、例えば、間隙１１２の高度より少なくとも２倍大きい、少なくとも５倍大きい、または５倍を上回って大きい量Ｅだけ、プリントヘッド１００上の最後のノズル１０２を越えて延在することができる。いくつかの実施例では、バッフル１７０、１７２は、間隙の高度ｈとほぼ等しいまたは上回る、半径もしくは面取りｒを有することができる。バッフルは、間隙の中のガス流を効率化し、したがって、間隙の中の非定常層流または乱流の可能性を低減させることに役立ち得る。
【００７９】
図１１Ａ−１１Ｃは、バッフルを伴わずに（図１１Ａ）、入口バッフル１７２を伴って（図１１Ｂ）、ならびに入口バッフル１７２および出口１７４バッフル（図１１Ｃ）を伴って、３．８ｍｍのスタンドオフにおいて強制空気を用いて印刷されたパターンを示す。木目欠陥は、単一の入口バッフルの使用によってわずかに低減させられ、入口および出口バッフルの両方の使用によってさらに低減させられた。これらの結果は、バッフルの存在が間隙の中のガス流を安定させ、したがって、木目欠陥を低減させることに寄与し得ることを示す。
【００８０】
図１２Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、強制ガスモジュール５００は、プリントヘッド１００と基板１１０との間の間隙１１２に進入する前に、それを通って注入されたガスが流動する、拡散器５２０を含む。拡散器５２０の存在は、ガスの速度をプリントバー１２０の長さに沿って実質的に一様にすることに役立つ。例えば、ガス速度の一様性は、例えば、プリントバー１２０の長さに沿って約２０％以内であり得る。拡散器５２０は、強制ガスモジュール５００のガス供給マニホールドプレート５２２の入口端に向かって形成されることができる。例えば、強制ガスモジュール５００からの空気流は、１つまたはそれを上回る入口孔５２４を通って拡散器５２０まで流動することができる。いくつかの実施例では、拡散器５２０は、例えば、図１２Ａに示されるように、蛇行チャネル等のチャネルであり得る。いくつかの実施例では、拡散器５２０は、多孔質アルミニウムまたは金属発泡体等の多孔質材料であり得る。ガスが蛇行チャネルに沿って、または多孔質材料を通って流動すると、ガス流が広がって拡散し、したがって、間隙の中のガス流の一様性を向上させることに役立つ。間隙内の空気流の任意の変動が、空気流にいくつかの液滴を他の液滴よりも変位させ得る。したがって、間隙内のガス流の高度な一様性が、印刷の質を向上させ、液滴配置誤差を低減させることができる。
【００８１】
図１２Ｂも参照すると、いくつかの実施例では、拡散器５２０の中への入口孔５２４は、約５０〜２００ｍｍの距離によって離間されることができる。拡散器５２０の中への入口チャネル５２６は、約０．５〜２ｍｍ、例えば、約１ｍｍの高度を有する。拡散器５２０は、約４〜１５ｍｍ、例えば、約６ｍｍの幅を有することができる。蛇行チャネル拡散器５２０は、２〜３０枚のフィン、例えば、６枚のフィンまたは１２枚のフィン等の複数のフィン５２８を含むことができる。各フィン５２８は、幅が約０．２５〜１．５ｍｍ、例えば、幅が約０．７ｍｍであり得、拡散器５２０を通した空気流チャネル５３０は、約０．２５〜２ｍｍ、例えば、約０．６５ｍｍの高度を有することができる。
【００８２】
図１３を参照すると、空気流速度に対する拡散器の中のフィンの数（６枚または１２枚のフィン）の影響が、２０ｌｐｍ、４０ｌｐｍ、および６０ｌｐｍにおいて５０ｍｍ入口孔間隔について測定された。
【００８３】
再度、図１２Ａおよび１２Ｂを参照すると、強制ガスモジュール５５０は、プリントヘッド１００と基板１１０との間の間隙にガスを注入する、単一の伸長スロット５５２（プレナムと称することもある）を含むことができる。伸長スロット５５２は、長方形のスロット、丸みを帯びた長方形のスロット、卵形または楕円形のスロット、もしくは別の伸長形状を伴うスロットであり得る。伸長スロット５５２の出口は、強制ガスモジュールのいかなる構成要素もノズルプレート１０４の底面の下方に突出しないように、ノズルプレート１０４と同一平面であり得る。伸長スロット５５２の寸法および位置は、プリントヘッド１００と基板１１０との間の間隙１１２の中の空気流の速度ベクトルを制御することに寄与し得る。例えば、伸長スロット５５２は、間隙の中の空気流が基板１１０と実質的に平行であるように、定寸されて位置付けられることができる。伸長スロットの幅ｗは、約１〜８ｍｍ、例えば、約１〜６ｍｍ、例えば、約１〜４ｍｍ、例えば、約２ｍｍであり得る。いくつかの実施例では、幅が広いスロット（例えば、約４ｍｍを上回る）が、ガス流を周囲環境に浪費させ得る。いくつかの実施例では、狭いスロット（例えば、約１ｍｍ未満）が、流動の非一様性を増加させ得る。伸長スロット５５２は、約０〜４５°、例えば、約１０〜２０°、例えば、約１５°のノズルプレートに対する角度θで位置付けられることができる。伸長スロット５５２は、基板１１０の運動の方向と垂直である方向に対して約４５〜９０°の角度で位置付けられることができる。伸長スロットは、最も近いノズルから約２０ｍｍ未満離れて位置付けられることができる。いくつかの実施例では、スロット５５２と最も近いノズルとの間の距離は、例えば、狭いプリントバー幅を維持するように、短縮され、または最小限にされることができる。
【００８４】
図１４を参照すると、空気流速度に対するプレナム幅（１ｍｍ幅、２ｍｍ幅、および４ｍｍ幅）の影響が、５ｍｍの高度において長さ３００ｍｍのプレナムを使用して、６０ｌｐｍにおける５０ｍｍ入口孔間隔について測定された。
【００８５】
図１２Ａおよび１２Ｂに示される例示的実施形態では、拡散器５２０およびプレナム５５２は、ともに使用される。いくつかの実施例では、拡散器５２０またはプレナム５５２のいずれか一方が、独立して使用されることができる。いくつかの実施例では、拡散器またはプレナムもしくは両方が、例えば、下流空気流モジュール８００の一部として、間隙１１２の出口端に位置付けられることができる。例えば、図１２Ｂの実施例では、下流空気流モジュール８００は、間隙１１２の下流端におけるガスの指向性を向上させ、したがって、ガス消費量を低減させ、間隙１１２の中の空気流が隣接プリントバーの下の間隙の中の空気流に影響を及ぼす潜在性を低減させることに役立ち得る、下流プレナム５５４を含む。加えて、下流空気流モジュール８００によって提供される空気流は、サテライト液滴を収集し、したがって、霧化または他の欠陥を低減させることに役立ち得る。
【００８６】
いくつかの実施例では、基板速度は、木目欠陥の発生に影響を及ぼし得る。例えば、高速で基板を移動させることにより、間隙の中でより強いクエット流を誘発し、したがって、間隙の中の非定常流を低減させ、より少ない木目欠陥をもたらし得る。
【００８７】
図１５Ａ（上面図）および１５Ｂ（端面図）を参照すると、高速ビデオ撮像が、木目欠陥を引き起こし得る非定常流の発生を分析するために利用された。インク液滴２２が基板２８へ進行するにつれて、プリントヘッド２６の中のノズル２４から放出されたインク液滴２２の位置を撮像するために、Ｐｈｏｔｒｏｎ（Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，  ＣＡ）ＳＡ５高速カメラ２０が使用された。インク液滴２２は、撮像目的で光源３０によって裏から照射された。プリントヘッド２６と基板２８との間の間隙の中のクエット流に脱イオン水の液滴３４を播種するために噴霧器３２を使用して、流動視覚化が達成された。ノズル２４は、１００ｄｐｉで離間され、印刷は、７ｍ／秒の放出速度および８ｋＨｚにおいて実行された。プリントヘッド２６と基板２８との間のスタンドオフｈは、５ｍｍであって、基板は、０．５ｍ／秒の速度で移動させられた。撮像中に取得された位置データは、印刷中の瞬間液滴速度および加速度を導出するために使用された。
【００８８】
図１６を参照すると、高速ビデオからの画像は、主要液滴の流れ５０および主要液滴流５０の上流で発生する大きい渦５２の流線形を示す。画像は、プリントヘッドの下の流動に脱イオン水液滴を播種することによって得られた。画像内の線は、各流線経路上で測定された最大速度の輪郭を示す。渦は、プリントヘッド２６と基板２８との間の飛行時間の半分を上回って、高速ガス流を流れ５０の中のインク液滴と相互作用させ、有意な液滴配置誤差につながり得る。理論によって拘束されることなく、基板またはプリントヘッド運動によって同伴されるクエット空気流および液滴抗力によって同伴される空気流の相互作用により、渦が発生すると考えられる。液滴空気流が基板に衝突すると、クエット流に対して流動する方向を変更し、したがって、渦の形成を引き起こす。
【００８９】
図１７を参照すると、高速ビデオ撮像はまた、基板２８上の木目欠陥の発生中にサテライト液滴の経路を追跡するためにも使用された。カメラ２０は、プリントヘッド２６と基板２８との間の飛行中にインク液滴の経路を捕捉するために、プリントヘッド２６に垂直な視野角に再配置されることができる。本カメラ構成は、木目欠陥の飛行中発生についての洞察を与え得る、印刷中の天然液滴およびサテライト液滴の水平変位の監視を可能にする。
【００９０】
図１８を参照すると、高速ビデオからの画像は、画像の右側のサテライト液滴が天然液滴と整合させられていることを示す。（線５４によって示される）画像の左側のサテライト液滴は、直交流によって天然液滴から変位させられ、サテライト液滴に印刷されないことを意図している領域を占有させる。ビデオの後続のフレームは、画像を横断して左から右に移動し、約５〜１０Ｈｚの反復周波数で周期的に繰り返す、サテライト液滴変位を示す。本周期的挙動は、印刷された基板上の木目欠陥の出現と相関させられることができる。
【００９１】
ある場合には、高い高度において印刷するとき、ノズルプレートは、放出されたインクによって湿潤させられることができ、大きな軌道誤差を伴って、インク液滴を部分的閉塞ノズルから放出させ、もしくは１つまたはそれを上回るノズルがインク液滴を完全に放出することを防止する。放出されたインクによるノズルプレート上の１つまたはそれを上回るノズルの本部分もしくは完全閉塞に起因する印刷欠陥は、持続可能性欠陥と称される。図１９を参照すると、約０．５ｎｇ未満の質量を伴う非常に小さいサテライト液滴が豊富にあるときに、ノズルプレート湿潤が起こる。非常に小さいサテライトは、概して、１０ｎｇ未満の主要液滴を噴出するプロセスにとって、より一般的であるが、いくつかのインクまたは噴出プロセスを用いてより大きい液滴を噴出するときにも起こり得る。非常に小さいサテライト液滴は、プリントヘッドの下の流動渦の中へ容易に捕捉されることができ、ノズルプレート１０４上に堆積させられる。ノズルプレート１０４上の堆積液滴は、ノズルプレート１０４上の１つまたはそれを上回る液溜まり８０に融合することができる。液溜まり８０は、部分的もしくは完全に、ノズル１０２のうちの１つまたはそれを上回るものを覆い隠すことができる。
【００９２】
理論によって拘束されることなく、ノズルプレート湿潤は、小さいサテライト液滴がそれらの飛行経路の第１の部分において（例えば、最初の数ミリメートルにおいて）速度を急速に失い、したがって、運動量を失うときに、生じると考えられる。低運動量液滴は、液滴が堆積させられる、ノズルプレート１０４に戻るよう液滴を運搬する、間隙１１２の中の渦によって捕捉されることができる。図２０Ａを参照すると、サテライト液滴の渦４０の発生は、主要液滴４２の連続列の中に示されている。図２０Ｂでは、ノズル噴出が停止しており、矢印４４によって示されるように、渦が（画像の最上部における）ノズルプレートに向かってサテライト液滴を上に運搬することを可能にする。サテライト液滴は、ノズルプレート上に堆積させられ、そこで、ノズル１０２のうちの１つまたはそれを上回るものを閉鎖する液溜まり８０に融合し、したがって、印刷の質を劣化させ、持続可能性欠陥を引き起こし得る。
【００９３】
間隙１１２を通したガス流、例えば、強制ガスモジュール５００（図５）によって提供される上流強制ガス、または下流空気流モジュール８００によって提供される下流吸引は、これらの持続可能性欠陥を軽減することに役立ち得る。理論によって拘束されることなく、間隙１１２を通したガス流は、上記で議論されるように、間隙１１２の中の非定常空気流を安定させ、したがって、ノズルプレートに戻るよう小さい液滴およびサテライト液滴を運搬することができる渦の形成を防止することに役立ち得ると考えられる。さらに、小さいサテライト液滴は、低い運動量を有し、したがって、強制ガスまたは下流吸引によって提供されるもの等の付加的下流によって、下流に運搬されることができる。これらの液滴が下流に運搬されるとき、より少ないインクがノズルプレート上に堆積させられ、したがって、プリントヘッドの持続可能性が向上させられることができる。図２１を参照すると、実施例では、強制空気が間隙に注入されるとき、いかなる渦も観察されない。むしろ、サテライト液滴４６の集合が、強制空気によって下流に吹かれる。
【００９４】
図２２を参照すると、（合計２０４８個のノズルのうちの）部分または完全閉塞ノズルの数が、強制空気を伴う、および伴わない、種々のスタンドオフ高度について、時間の関数として示されている。高いスタンドオフ高度（３ｍｍおよび５ｍｍ）において、有意により多くのノズルが、強制空気を伴わずに部分的または完全に閉塞される。対照的に、４０Ｌ／分の強制空気の使用が、低いスタンドオフ高度（１．５ｍｍ）のものに相当する閉塞ノズルの数を削減する。印刷後のノズルプレートの画像が、強制空気を伴わない印刷後のノズルプレート上のインクの有意な溜まりを示す一方で、強制空気を伴う印刷後には、ノズルプレート上にインクがほぼ存在しない。これらの結果は、プリントヘッド１００とノズルプレート１０２との間の間隙を通してガスを押進させることが、例えば、渦形成を低減させ、サテライト液滴を下流に運搬することによって、持続可能性欠陥を軽減することに役立ち得ることを示す。
【００９５】
図２３−２５は、例えば、下流空気流モジュール８００によって提供されるような（基板運動の方向への）真空速度と、例えば、強制空気モジュール５００によって提供されるような（基板運動の方向への）空気供給速度との種々の組み合わせについて実行される、実験の結果を示す。これらの実験は、プリントヘッドの上流に供給される空気またはプリントヘッドの下流に供給される真空が、小さいサテライト液滴（例えば、＜１ｎｇ）の放出により生じ得る湿潤欠陥等の印刷欠陥を低減させ得ることを示す。
【００９６】
図２３−２５は、高い噴出周波数における長さ４分の持続可能性試験後の結果を示す。これらの実験は、蛇行拡散器を有する印刷システム、ならびに図１２Ｂに示される寸法および配向を有する入口プレナムを使用して、実行された。空気供給および真空速度は、非印刷条件でプリントヘッドの下の測定された中間間隙速度を表す。これらの実験の試験パラメータは、以下の通りであった。
プリントヘッドスタンドオフ：６ｍｍ
液滴質量：６．４ｎｇ
噴出周波数：５０ｋＨｚ
印刷デューティサイクル：８０％
液滴放出速度：９ｍ／秒
基板速度：１ｍ／秒
印刷解像度：１２００×１２００ｄｐｉ
【００９７】
図２３を参照すると、各ノズルの１本の線のパターンが、単一の画像内でプリントヘッドの中の２０４８個のノズルの全てを示すように印刷された。欠落した線は、長さ４分の試験後にノズルがもはや印刷していないことを示す。図２４を参照すると、４分の試験後のノズルプレートの湿潤が示されている。図２５を参照すると、各試験の開始（ｔ＝０分）および終了（ｔ＝４分）時の噴出の割合が示されている。印刷の質、ノズル湿潤、および噴出の割合は、空気流速度が増加すると向上し、真空は、噴出を防止することにより効果的であることが示されている。
【００９８】
ある場合には、高い高度において印刷するときのインク液滴への抗力は、インク液滴を静止流動場の中へ噴出するとき、例えば、印刷が始動しているときに、インクジェット印刷システムの過渡応答に影響を及ぼし得る。スリップストリームは、プリントヘッドの中のノズルによる液滴流の一定の定常噴出によって確立される、間隙の中のガス流パターンである。スリップストリームが発生させられる前に、印刷が開始されるときに、最初のいくつかのインク液滴（例えば、最初の１０〜２０個のインク液滴）の速度の低減につながる、初期抗力が、これらの初期液滴に及ぼされ、初期液滴に変位誤差を受けさせる。スリップストリームが完全に発生させられた後、放出された液滴への抗力が、低減させられて安定させられ、後続の液滴が、実質的に一貫した速度で進行する。我々は、スリップストリームが発生する前の初期印刷周期を始動周期と称することもある。
【００９９】
図２６は、液滴質量および放出速度の種々の組み合わせについて、ノズルから放出される最初の５０個の液滴の５ｍｍ間隙を横断する実験的飛行時間を示す。データは、例えば、図１７に示される構成で、高速カメラを使用して得られ、印刷は、１０ｋＨｚにおいてＳＡＭＢＡ  ３ｐｌプリントヘッドを使用して行われた。約２０個の液滴がノズルから放出された後に、定常状態速度に到達した。６．６ｍ／秒のより遅い初期速度で放出された液滴は、基板におけるそれらの低い最終速度（２．５ｍ／秒）により、定常状態に達するまでより長くかかった。逆に、より大きい質量（１０．７ｎｇ）を伴って放出された液滴は、飛行中の速度のより少ない減少により、より速く定常状態に到達することが観察された。２０ｋＨｚおよび４０ｋＨｚにおいて行われた付加的実験（図示せず）は、類似結果を生じさせた。
【０１００】
スリップストリームが確立される前に初期液滴によって被られる抗力は、低密度環境内、例えば、ヘリウム環境内で印刷することによって低減させられることができる。例えば、強制ガスモジュール５００（図５）を使用して、例えば、間隙にヘリウムを注入することによって、初期液滴への抗力が低減させられることができ、したがって、定常状態液滴速度に達する時間を短縮する。
【０１０１】
図２７を参照すると、いくつかの実施形態では、プリントバーアセンブリ１５０は、例えば、広い面積にわたって基板上で印刷を可能にするように、複数のプリントヘッド１００を受容する。単一の強制ガスモジュール１５２は、各プリントヘッド１００と基板との間の間隙を通って流動するように、空気、ヘリウム、または別のガス等のガスを注入し、したがって、プリントヘッド１００のうちの１つまたはそれを上回るものの下で生じ得る非定常空気流を安定させることに役立つ。強制ガスモジュール１５２は、各プリントヘッドの下方の間隙にガスを注入する、１つまたはそれを上回るガスノズル１５４にガスを分配する、マニホールドにガスを供給する、ガス供給ポートを含むことができる。いくつかの実施例では、ガスノズルは、（例えば、図２７に示されるように）単一の伸長スロットである。いくつかの実施例では、ガスノズルは、間隙の中へ空気流を集合的に提供することができる、小さい孔の１つまたはそれを上回る列で形成されたフィルタスクリーンもしくはメッシュマトリクスとして実装される。
【０１０２】
いくつかの実施例では、強制ガスモジュール１５２は、例えば、スタンピングプロセス、３次元印刷プロセス、射出成形プロセス、または別の加工プロセスによって、プリントバーアセンブリ１５０と一体的に形成されることができる。いくつかの実施例では、強制ガスモジュール１５２は、印刷中にプリントバーアセンブリ１５０に隣接して位置付けられ、またはプリントバーアセンブリ１５０に接続されることができる、別個のユニットであり得る。
【０１０３】
図２８を参照すると、いくつかの実施形態では、各プリントバー２５２が基板１１０上に異なるカラーインクを印刷することが可能である、複数のプリントバー２５２を含む、印刷アセンブリ２５０を使用して、多色印刷が達成されることができる。例えば、各プリントバー２５２は、幅が約５〜２０ｃｍ、例えば、幅が約５〜６ｃｍであり得る。各プリントバー２５２は、対応する強制空気モジュール５００から上流空気流２５６、対応する下流空気流モジュール８００から下流吸引または真空２５８を提供することができる、専用空気流システムを提供される。いくつかの実施例では、隣接するプリントバー２５２の間の空間は、狭く、例えば、約５０〜２００ｍｍである。例えば、隣接するプリントバー２５２の間の空間は、整合誤差等の他の誤差に対する印刷アセンブリの感受性を低減させるために、可能な限り小さく作製されることができる。本狭間隔に適合するために、各プリントバー２５２のための空気流システムは、ガスノズル（例えば、ガスノズル５０８）、スロット２５２、または吸引ノズル（例えば、吸引ノズル８０２）、もしくは両方等の空気流システムの構成要素が、隣接するプリントバー２５２の間の空間の中に嵌合することを可能にする寸法等の小さい寸法を有することができる。いくつかの実施例では、非機能的プリントヘッドが、空気流の悪影響を防止するように、印刷アセンブリ２５０の一方または両方の端部において提供されることができる。
【０１０４】
図２９を参照すると、いくつかの実施例では、印刷アセンブリ３５０は、複数のプリントヘッド１００を有する、プリントバー３５２を含む。印刷アセンブリ３５０はまた、吸引を各プリントヘッド１００と基板（図示せず）との間の間隙に印加し、したがって、プリントヘッド１００のうちの１つまたはそれを上回るものの下で生じ得る非定常空気流を安定させることに役立つ、単一の下流空気流モジュール３６０（吸引モジュールと称されることもある）も含む。いくつかの実施例では、１つのプリントヘッド１００の下の空気流が、隣接プリントヘッド１００の下の空気流に影響を及ぼすことを防止するために、プリントヘッドは、例えば、少なくとも約１０ｍｍ、少なくとも約１５ｍｍ、少なくとも約２０ｍｍ、約２０ｍｍの距離、または別の距離によって、プロセス方向に沿って分離される。
【０１０５】
図３０も参照すると、吸引モジュール３６０は、１つまたはそれを上回る出口ポート３６６を通して吸引源（図示せず）に接続される、真空マニホールド３６２を含むことができる。実施例では、吸引モジュール３６０は、それぞれ２５ｍｍの内径を伴う２つの出口ポート３６６を含むことができる。真空マニホールド３６２を通した流路は、流動入口３７０を介して各プリントヘッド１００の下の間隙に接続される、流動チャンバ３６８を含むことができる。流路は、流動等化器３７２、入口プレナム３７４、または他の特徴等の流路に沿って空気流を制御、修正、もしくは成形する構成要素を含むことができる。吸引モジュール３６０は、カバープレート３７６によって完全または部分的に封入されることができ、流動入口３７０は、入口カバープレート３７８によって完全または部分的に封入されることができる。吸引モジュール３６０は、過剰なインクが吸引モジュール３６０から除去されることを可能にするように、１つまたはそれを上回るインク排出ポート３８０を含むことができる。
【０１０６】
いくつかの実施例では、吸引モジュール３６０は、真空マニホールド３６２の下で流動する空気の流動抵抗が、各プリントヘッド１００と基板との間の間隙を通した流動抵抗より大きいように構成されることができる。本構成は、真空マニホールド３６２の中への空気流の大部分が上流方向から（例えば、プリントヘッド１００の下から）引かれることを確実にすることに役立つ。ある場合には、真空マニホールド３６２の下の空気流路がプリントヘッド１００の下の間隙より低い高度にあるように、吸引モジュールを位置付けることによって、真空マニホールド３６２の下の高い流動抵抗が達成されることができる。例えば、真空マニホールド３６２の下の空気流路は、プリントヘッド１００の下の間隙の位置より約１ｍｍ〜約５ｍｍ低く、例えば、約２ｍｍ低くあり得る。ある場合には、例えば、真空マニホールド３６２がプリントヘッド１００の幅より広いように、真空マニホールド３６２の幅を増加させることによって、真空マニホールド３６２の下の高い流動抵抗が達成されることができる。例えば、真空マニホールド３６２は、（約６ｍｍ〜約６０ｍｍの幅を有するプリントヘッドについて）幅約１０ｍｍ〜幅約１００ｍｍ、例えば、幅約６０ｍｍであり得る。ある場合には、下流空気流を低減させることができる空気流路内の１つまたはそれを上回る構成要素、例えば、ブラシ、エアナイフ、もしくは別の構成要素を含むことによって、真空マニホールド３６２の下の高い流動抵抗が達成されることができる。
【０１０７】
いくつかの実施例では、印刷アセンブリ３５０は、吸引モジュール３６０および上流強制ガスモジュールの両方を含むことができる。間隙の中の上流強制ガスの存在は、間隙の中の流体抵抗を低減させ、したがって、印刷システム３５０がより狭い真空マニホールド３６２を伴って実装されることを可能にし得る。
【０１０８】
表１を参照すると、印刷アセンブリ３５０の計算流体動力学（ＣＦＤ）シミュレーションの結果が、プリントヘッド１００の下方の間隙に対して真空マニホールド３６２の下の空気流路を陥凹させる役割と、真空マニホールド３６２の幅の役割とを実証する。「同一平面上」とは、真空マニホールドおよびプリントヘッドが基板からほぼ同一の距離にあることを意味する。これらのＣＦＤ結果は、真空マニホールド３６２の下の空気流路を陥凹させ、真空マニホールド３６２の幅を増加させることが、プリントヘッドの下から吸引モジュール３６０に引き込まれる空気流の割合に影響を及ぼし得ることを示す。
【０１０９】
依然として図２９を参照すると、いくつかの実施例では、印刷アセンブリ３５０は、プリントバー３５０の各端部上に非印刷区分３９０を含むように、プリントヘッド１００を越えて延在する。非印刷区分３９０は、例えば、各端部上で長さ約１５０ｍｍであり得る。非印刷区分３９０の存在は、プリントヘッド１００の下の間隙の中の流動パターンに悪影響を及ぼし得る、端流効果を最小限にすることに役立ち得る。印刷アセンブリ３５０が吸引モジュール３６０および上流強制ガスモジュールの両方を伴って実装されるとき、間隙の中の低減した流体抵抗は、非印刷領域の長さが短縮されることを可能にすることができる。
【表１】
2018012343.tif 000008
【０１１０】
図３０を参照すると、いくつかの実施例では、印刷アセンブリ３５０は、間隙と流動入口３７０との間の接続を除いて、印刷アセンブリ３５０の長さに沿ってプリントヘッド１００と基板との間の間隙を密閉する、シール３９２を含むことができる。シール３９２の存在は、プリントヘッド１００の下の間隙の中の流動パターンに悪影響を及ぼし得る、端流効果を最小限にすることに役立ち得る。
【０１１１】
図３１を参照すると、いくつかの実施例では、印刷アセンブリ３５０は、プリントバーの端部から空気流出を防止する、シール３９４を含むことができる。シール３９４は、プリントバーの端部に近いベクトルの空気速度の一様性を維持することによって、非印刷区分３９０の長さが短縮されることを可能にする。
【０１１２】
図３２を参照すると、ＣＦＤシミュレーションの結果は、プリントバーの端部において、およびプリントバーの中心に向かっての両方で、プリントヘッドの下方の間隙の中の流動プロファイルに対するプリントヘッド１００の下方の間隙を密閉することの影響を示す。
【０１１３】
図３３を参照すると、いくつかの実施形態では、走査印刷アセンブリ７００が、固定基板７０２上に印刷するために構成される。走査印刷アセンブリ７００は、１つまたはそれを上回るプリントヘッドを含み、（走査と称されることもある）前後に移動することによって、固定基板７０２上に印刷することができる。走査印刷アセンブリ７００が第１の方向に走査するとき（例えば、印刷アセンブリが図３３に示されるように右に走査するとき）、間隙１１２の中の空気流は、第１の方向に対して間隙１１２の上流に位置付けられる第１の強制ガスモジュール７０４によって、および間隙１１２の下流に位置付けられる第１の吸引モジュール７０６によって提供される。走査印刷アセンブリ７００が方向を逆転するとき（例えば、印刷アセンブリが左に走査するとき）、間隙１１２の中の空気流は、第２の方向に対して間隙１１２の上流に位置付けられる第２の強制ガスモジュール７０８によって、および間隙１１２の下流に位置付けられる第２の吸引モジュール７１０によって提供される。
【０１１４】
印刷方向が変更されるときに、定常状態空気流が迅速に達成されることを可能にするために、ソレノイド弁等の弁のセットが、ガスおよび吸引モジュールに連結される。走査印刷アセンブリ７００が右に走査することから左に走査することへ切り替わるとき、第１の強制ガスモジュール７０４は、弁７１４を閉鎖することによって無効にされ、第１の吸引モジュール７０６は、弁７１６を閉鎖することによって無効にされ、第２の強制ガスモジュール７０８は、弁７１８を開放することによって有効にされ、第２の吸引モジュール７１０は、弁７２０を開放することによって有効にされる。右に走査することから左に走査することへ方向を切り替えるためには、反対のことが起こる。本弁制御型切替は、間隙１１２の中の空気流パターンが迅速に定常状態に達することに役立ち、したがって、印刷アセンブリ７００の走査方向が迅速に変更されることを可能にする。
【０１１５】
図３３の実施例では、強制空気および吸引が両方とも、間隙１１２に印加される。強制空気および吸引の両方の存在は、２つの真空マニホールドおよび２つのノズルの存在によるものである、プリントヘッドの下の高い流体抵抗を克服することに役立ち得る。いくつかの実施例では、強制空気のみまたは吸引のみが、間隙１１２に印加されることができる。
【０１１６】
図３４Ａおよび３４Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、空気または低密度ガスの層流が、液滴運動の方向に一貫した流動を提供するように、噴出の方向に確立されることができる。例えば、伸長孔として実装される層流スロット９０が、ノズルプレート１０４の中のノズル１０２の１つまたはそれを上回る列１０６に隣接して提供されることができる。各層流スロット９０は、噴出運動の方向への空気９１の低速層流を提供し、したがって、最初に印刷された液滴への抗力を低減させ、定常状態液滴速度に達する時間を短縮することができる。例えば、層流スロット９０は、環境または圧縮空気もしくはヘリウムのキャニスタ等のガス供給等のガス源に接続される、ガス供給ポート９２によって供給されることができる。層流スロット９０は、例えば、約２〜１０ｍｍの距離だけ、各列１０６の端部におけるノズル１０２を越えて延在することができる。
【０１１７】
図３５Ａおよび３５Ｂを参照すると、いくつかの実施例では、各層流スロット９０は、実質的に噴出運動の方向に空気の層流を集合的に提供し得る、小さい孔９４の１つまたはそれを上回る列で形成される、フィルタスクリーンもしくはメッシュマトリクスとして実装されることができる。
【０１１８】
例えば、図３４Ａおよび３４Ｂに示されるような、いくつかの実施例では、単一の層流スロット９０が、ノズルの複数の列１０６のために、例えば、ノズルの最大２０列のために提供される。例えば、図３６に示されるような、いくつかの実施例では、層流スロット９６が、ノズルの各列１０６のために、例えば、ノズルの各列の上流に提供される。例えば、層流スロット９６は、各層流スロット９６がノズルの対応する列１０６の上流にあるように、ノズルの列１０６の間に交互配置されることができる。
【０１１９】
層流スロット９０、９６は、例えば、ノズル１０２の約１ｍｍ以内に、インク液滴の飛行経路に沿って流動場を確立するために、ノズル１０２の列１０６に十分近く配置されることができる。空気または低密度ガスは、非定常流の発生を誘発することなく、噴出が生じる領域中で速度を増加させるために十分な速度において、層流スロット９０、９６を通して提供されることができる。例えば、空気またはガスは、約０．５ｍ／秒〜約５ｍ／秒の速度において提供されることができる。
【０１２０】
図３７を参照すると、いくつかの実施形態では、吸引が、織物等の多孔質基板１１０の裏面に印加されることができる。基板の裏面に印加される吸引は、例えば、層流スロット９６から下流に空気流を垂直に引き込むことに役立つように、基板を通して垂直に空気流を発生させることに役立ち得る。例えば、基板１１０は、真空チャック上に配置されることができる。基板の裏面に印加される吸引は、層流スロット９６から注入されるガスによって確立される流動場を増進することができる。図３７の実施例では、層流スロット９６が、ノズルの各列のために提供される。いくつかの実施例では、単一の層流スロット９０によって提供される垂直流動場を増進するように、吸引が印加されることができる。垂直方向への流動場は、飛行中に液滴への抗力を低減させ、液滴速度の有意な損失を伴わずに、より高い高度から液滴の印刷を可能にする。
【０１２１】
どのようにして噴出条件がプリントヘッドの下のガス流に影響を及ぼすかを調査するために、高高度インクジェット印刷の計算流体動力学（ＣＦＤ）シミュレーションが行われた。シミュレーションは、流体動力学シミュレーションプログラムであるＡＮＳＹＳ（登録商標）  ＣＦＸ（ＡＮＳＹＳ，  Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ，  ＰＡ）を使用して、行われた。シミュレーションは、一列に位置付けられたノズルを伴う２５６ジェット静止プリントヘッドの半対称モデルとしてモデル化された。液滴流によって発生させられるインク液滴の噴出は、５ｍｍ間隙を横断して７ｍ／秒および８ｋＨｚにおける４０ｎｇインク液滴の放出をシミュレートするように、粒子追跡モデルを使用してシミュレートされた。シミュレーションを行うために、メッシュが、流体領域を複数の長方形本体に細分することによって生成され、ＡＮＳＹＳ（登録商標）ｍｕｌｔｉ−ｚｏｎｅメッシュ化法およびｈｅｘ  ｄｏｍｉｎａｎｔメッシュ化法の組み合わせを用いてメッシュ化された。メッシュは、液滴経路を囲繞する領域中で５０μｍのサイズに精緻化され、２ｍｍのサイズまで徐々に増大させられた。結果として生じるメッシュは、２．６Ｍモードおよび３．０Ｍ要素を生じさせた。
【０１２２】
モデルは、最初に、プリントヘッドの下にクエット流を発生させるように、定常状態分析として解かれた。基板が、０．５ｍ／秒において移動する壁としてシミュレートされ、静止壁が、プリントヘッド表面に適用され、非壁表面が、１ａｔｍにおいて開口部としてモデル化された。これらの模擬条件を用いて、かつ５ｍｍの間隙高度を用いて計算されたレイノルズ数は、乱流の開始を有意に下回る１６７であった。したがって、層流モデルが適用された。
【０１２３】
クエット流解の収束後、粒子注入が、各ノズル場所で追加され、７ｍ／秒および８ｋＨｚにおいて４２μｍならびに４０ｎｇ液滴を放出するように設定された。基板は、粒子が壁から跳ね返り、流動に付加的擾乱を引き起こすことを防止するために、全ての粒子を吸収するように構成された。実験的および計算的の両方で、流動が層流体制にあると判定されたため、シラー・ナウマン抗力モデルが粒子に適用された。過渡シミュレーションは、１Ｅ−５秒の時間ステップを使用して、１００ミリ秒の合計持続時間にわたって解かれた。
【０１２４】
図３８は、渦６０が約５０ミリ秒で実質的に完全に発生させられることを示す、ｔ＝５０ミリ秒におけるＣＦＤ結果を示す。基板は、左から右に移動するにつれてシミュレートされる。過渡シミュレーションの結果は、概して、上記で説明される実験結果を確認した。図３９Ａおよび３９Ｂも参照すると、渦が液滴カーテンの長さに沿って転回し始めると、直交流が、クロスプロセス方向に液滴への（ＣＦＤ結果において速度ベクトルとして視覚化される）力を開始し始める。これらの力は、上記で説明されるもの等の画像欠陥をもたらし得る、液滴配置誤差につながり得る。図３９Ａは、ｔ＝５０ミリ秒におけるプリントヘッドの３ｍｍ下方のＣＦＤ結果を示し、図３９Ｂは、時間ｔ＝１ミリ秒、２５ミリ秒、５０ミリ秒、７５ミリ秒、および１００ミリ秒におけるプリントヘッドの３ｍｍ下方の流動の過渡応答を示す。
【０１２５】
図４０を参照すると、いくつかの実施形態では、高高度インクジェット印刷が、ヘリウム環境、低圧環境、または真空等の低密度ガス環境内で行われることができる。例えば、プリントヘッド１００のうちのいくつかまたは全ては、真空、ヘリウム、もしくは別の低密度ガス、またはガスの組み合わせをその中に伴ってチャンバ７０に封入されることができる。例えば、チャンバ７０は、基板、プリントヘッド自体１００、またはインクジェット印刷システムの別の部分を保持する、プレート７１を封入することができる。低密度ガス環境内の印刷は、強制低密度ガスによって供給される利点の多くを提供し、さらに、低密度ガスのより少ない無駄をもたらす。
【０１２６】
図４０の実施例では、ノズルプレート１０４の底面が、チャンバ７０内のヘリウム環境に含有される。ヘリウムが、ガスキャニスタ等のガス源７２からチャンバ７０の内部に提供され、チャンバの中へのヘリウム流は、弁または質量流量コントローラ等のコントローラ７４によって制御される。例えば、ヘリウム流は、チャンバ７０内で標的圧力を維持するように制御されることができる。いくつかの実施例では、チャンバ７０内の圧力は、周囲環境に対してわずかな陽圧でチャンバ７０を維持するように、差圧測定を用いて制御されることができる。いくつかの実施例では、基板の周囲の低密度環境からガスを再生利用し、再生利用ガスをガス源７２からのヘリウムと混合して、空気に対するヘリウムの所望の質量分率、例えば、少なくとも約０．５の質量分率を達成するために、圧縮機が使用されることができる。ヘリウム・空気混合物は、ガス供給ポート５０２を通して間隙１１２に供給されることができる。
【０１２７】
ある場合には、基板がプリントヘッド１００の下の印刷面積に連続的に進入し、そこから退出することを依然として可能にしながら、基板１１０が、漏出を軽減するようにチャンバ７０の中へ進入し、そこから退出する場所に、ブラシまたは可撓性ワイパ等の流量制限器７６ａ、７６ｂが位置することができる。
【０１２８】
いくつかの実施例では、ガス流モジュール５００は、間隙１１２内のクエット流を増強するように、プリントヘッド１００と基板１１０との間の間隙１１２に低密度ガス流を注入することができる。流量制御デバイス５００は、間隙の中へ制御されたガス流を提供するように、ファン、ダクト、フィルタ、またはスクリーン等の構成要素を含むことができる。ガス流モジュール５００は、無駄を低減させるために、チャンバ７０内の低密度ガス環境からの再生利用ガスを使用することができる。いくつかの実施例では、いかなる低密度ガス流も間隙の中で提供されない。
【０１２９】
再度、図２を参照すると、いくつかの実施形態では、木目欠陥、霧化欠陥、または両方の発生は、列１０６の中の隣接するノズル１０２の間の間隔ｄ、隣接する列１０６の間の間隔ｗ、もしくは両方を調節することによって、低減させられることができる。具体的には、一貫した天然印刷解像度を維持しながら、ノズル間隔ｄを縮小することにより、木目欠陥の発生を低減させることができる。理論によって拘束されることなく、ノズル間隔が増加すると、ノズルを通り過ぎる流動に対する抵抗が減少すると考えられる。本低減した抵抗は、順に、クエット流と液滴の運動によって同伴される流動との間の相互作用を低減させ、クエット流が、プリントヘッドと基板との間の間隙の中で発生し得る渦をより容易に安定させることを可能にする。
【０１３０】
木目欠陥の発生に対するノズル間隔および列間隔の影響を評価するために、線形モータスレッドプリンタを使用して、試験画像が印刷された。クロスプロセス方向に１００ドット毎インチ（ｄｐｉ）およびプロセス方向に４００ｄｐｉで離間され、長さ２４００ピクセル（６インチ）である２５６本の線の画像パターンが、種々のノズル間隔、印刷速度、および印刷周波数を使用して印刷された。画像は、１０ミルフォトベース基板上に黒いセラミックインクを使用して印刷された。実験は、概して、Ｆｕｊｉｆｉｌｍ  Ｄｉｍａｔｉｘ（Ｌｅｂａｎｏｎ，  ＮＨ）ＱＥ−３０、ＰＱ−Ｍ、またはＱＳ−４０プリントヘッドを使用し、ある実験は、ＳＧ−１０２４−ＭＣまたはＳＡＭＢＡ  ３ｐｌプリントヘッドを使用した。ノズル間隔実験の主要試験パラメータは、以下の通りであった。
クロスプロセスノズル間隔（ｄ）：０．２５ｍｍ；０．５ｍｍ
クロスプロセス印刷解像度：１００ｄｐｉ；２００ｄｐｉ；４００ｄｐｉ
プロセス印刷解像度：４００ｄｐｉ
スタンドオフ（ｈ）：２．５ｍｍ〜５．１ｍｍ
液滴放出速度：７ｍ／秒
周波数：４〜２４ｋＨｚ
基板速度：０．２５〜１．５１ｍ／秒
液滴質量：３３〜４３ｎｇ（天然液滴）；９５〜１１０ｎｇ（マルチパルス）
【０１３１】
７ｍ／秒において噴出するための駆動電圧が、各プリントヘッドについて判定され、液滴質量が記録された。各プリントヘッドが７ｍ／秒において噴出していることを確実にするために、正規化液滴質量が、試験の全体を通して使用された。マルチパルス噴出では、ノズルからの液滴放出を制御する、プリントヘッドの中のアクチュエータが、インクのより大きい液滴の放出をもたらす、急速な一連の電気パルスを受ける。マルチパルス噴出は、単一のノズル直径からの異なる液滴サイズの噴出を可能にする。
【０１３２】
図４１は、５．１ｍｍのスタンドオフｈについての木目欠陥の発生および重大性に対するクロスプロセスノズル間隔（ｄ）の影響を示す。（０．２５ｍｍノズル間隔において、軽微な木目欠陥も３．５ｍｍのスタンドオフｈに観察された。結果は示されていない。）各ノズル間隔（０．２５ｍｍおよび０．５ｍｍ）に関して、噴出周波数および基板速度の組み合わせが、４〜２４ｋＨｚにおいて試験され、各組み合わせは、４００ｄｐｉのプロセス解像度を達成した（全ての結果が示されているわけではない）。図４１に示される画像は、ＱＥ−３０（１００ノズル毎インチ（ｎｐｉ））およびＰＱＲ−Ｍ（５０ｎｐｉ）プリントヘッドを使用して印刷され、結果は、ＱＳＲ−４０（１００ｎｐｉ）およびＳＧ１０２４−ＭＣ（５０ｎｐｉ）プリントヘッドを使用して検証された。図４１に示される画像は、同一の天然解像度に関して、隣接するノズルの間の間隔が増加させることが木目欠陥を軽減することに役立ち得ることを実証する。
【０１３３】
図４１の画像は、基板速度および印刷周波数が増加させられると、木目欠陥の発生が減少することを示す。例えば、１ｍ／秒の基板速度および１６ｋＨｚの周波数において、木目欠陥の発生は、有意に低減させられた。理論によって拘束されることなく、より高い基板速度および印刷周波数における木目欠陥の本低減は、主に、より速い基板速度によって間隙の中に同伴されるガスの増加したクエット流によるものであると考えられる。液滴抗力は、噴出周波数が８ｋＨｚから１６ｋＨｚまで増加すると、実質的に変化することが測定されず、したがって、噴出の周波数が木目欠陥の低減に有意な影響を及ぼさない場合があることを示す。
【０１３４】
例えば、いくつかの実施例では、木目欠陥は、列内の隣接するノズルの間に約０．５およびノズルの隣接する列の間に約１ｍｍのノズル間隔を有することによって、低減させられ、または最小限にされることができる。木目欠陥はまた、例えば、流動方向の約１０度以内に、流動方向に対して直角にノズルの列を位置付けることによって、低減させられることもできる。
【０１３５】
実施形態１は、プリントヘッドの底面に形成される複数のノズルであって、基板上に液体を放出するように構成されるノズルを含む、プリントヘッドと、プリントヘッドに対する基板の運動に対応する方向にプリントヘッドの底面と基板との間の間隙を通してガス流を提供するように構成される、ガス流モジュールとを備える、システムを対象とする。
【０１３６】
実施形態２は、ガス流モジュールが、間隙にガスを注入するように構成される、１つまたはそれを上回るガスノズルを備える、実施形態１を対象とする。
【０１３７】
実施形態３は、１つまたはそれを上回るガス流ノズルが、ノズルと交互配置される、実施形態２を対象とする。
【０１３８】
実施形態４は、１つまたはそれを上回るガス流ノズルが、伸長ノズルを備える、実施形態２または３を対象とする。
【０１３９】
実施形態５は、伸長ガスノズルが、プリントヘッドの底面に対して約０〜４５°の角度で配置される、実施形態４を対象とする。
【０１４０】
実施形態６は、伸長ガスノズルが、基板の運動の方向と垂直である方向に対して約４５〜９０°の角度で配置される、実施形態４または５を対象とする。
【０１４１】
実施形態７は、伸長ノズルの幅が、約１〜８ｍｍである、実施形態４〜６のうちのいずれかを対象とする。
【０１４２】
実施形態８は、各伸長ノズルが、プリントヘッドの底面に形成されるノズルの列と実質的に平行に配列される、実施形態４〜７のうちのいずれかを対象とする。
【０１４３】
実施形態９は、ガス流ノズルのうちの少なくとも１つが、複数の孔を備える、実施形態２〜８のうちのいずれかを対象とする。
【０１４４】
実施形態１０は、各ガスノズルが、プリントヘッドの底面に対して約０〜４５°の角度で配置される、実施形態２〜９のうちのいずれかを対象とする。
【０１４５】
実施形態１１は、各ガスノズルの幅が、約１〜８ｍｍである、実施形態２〜１０のうちのいずれかを対象とする。
【０１４６】
実施形態１２は、ガス流モジュールが、第１のガス流モジュールであり、さらに、第２のガス流モジュールを備え、第１のガス流モジュールは、第１の方向に間隙を通してガス流を提供するように構成され、第２のガス流モジュールは、第１の方向と反対の第２の方向に間隙を通してガス流を提供するように構成される、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１４７】
実施形態１３は、第１のガス流モジュールが間隙を通してガス流を提供することを可能にするように構成される、第１の弁と、第２のガス流モジュールが間隙を通してガス流を提供することを可能にするように構成される、第２の弁とを備える、実施形態１２を対象とする。
【０１４８】
実施形態１４は、第１のガス流モジュールが、プリントヘッドの第１の側面上に位置付けられ、吸引を間隙に印加するように構成される、第１の吸引モジュールを備え、第２のガス流モジュールが、第１の側面と反対のプリントヘッドの第２の側面上に位置付けられ、吸引を間隙に印加するように構成される、第２の吸引モジュールを備える、実施形態１２または１３を対象とする。
【０１４９】
実施形態１５は、第１のガス流モジュールが、プリントヘッドの第２の側面上に位置付けられ、間隙にガスを注入するように構成される、１つまたはそれを上回る第１のガス流ノズルを備え、第２のガス流モジュールが、プリントヘッドの第１の側面上に位置付けられ、間隙にガスを注入するように構成される、１つまたはそれを上回る第２のガス流ノズルを備える、実施形態１４を対象とする。
【０１５０】
実施形態１６は、ガス流モジュールが、ノズルが基板上に液体を放出する方向に実質的に対応する方向にガス流を提供するように位置付けられる、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１５１】
実施形態１７は、ガス流モジュールが、複数のプリントヘッドのそれぞれのためのガス流を提供するように構成される、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１５２】
実施形態１８は、ガス流モジュールが、ガス源からガスを受容するように構成されるコネクタを備える、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１５３】
実施形態１９は、ガス流モジュールが、間隙を通して低密度ガス流を提供するように構成される、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１５４】
実施形態２０は、低密度ガスが、ヘリウムを含む、実施形態１９を対象とする。
【０１５５】
実施形態２１は、ガス流モジュールが、ノズルの上流に位置付けられる、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１５６】
実施形態２２は、ガス流モジュールが、吸引を間隙に印加するように構成される、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１５７】
実施形態２３は、ガス流モジュールが、ノズルの下流に位置付けられる、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１５８】
実施形態２４は、ガス流モジュールを通したガス流路が、間隙を通したガス流路より低いように、ガス流モジュールが位置付けられる、実施形態２３を対象とする。
【０１５９】
実施形態２５は、ガス流モジュールが、プリントヘッドの底面より幅が広い、実施形態２３または２４を対象とする。
【０１６０】
実施形態２６は、間隙の外側縁が、プリントヘッドの少なくとも一部に沿って密閉される、実施形態２３〜２５のうちのいずれかを対象とする。
【０１６１】
実施形態２７は、ガス流モジュールが、ノズルの上流に位置付けられる第１のガス流モジュールであり、システムが、ノズルの下流に位置付けられる第２のガス流モジュールを含む、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１６２】
実施形態２８は、ガス流モジュールが、間隙にガスを注入するように構成される、第１のガス流モジュールであり、システムが、吸引を間隙に印加するように構成される、第２のガス流モジュールを含む、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１６３】
実施形態２９は、プリントヘッドの底面と基板との間の間隙が、少なくとも約３ｍｍである、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１６４】
実施形態３０は、プリントヘッドの底面と基板との間の間隙が、少なくとも約５ｍｍである、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１６５】
実施形態３１は、間隙への入口に配置される入口バッフルもしくは間隙からの出口に配置される出口バッフルのうちの１つまたはそれを上回るものを備える、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１６６】
実施形態３２は、入口バッフル、出口バッフル、または両方の長さが、プリントヘッドの底面と基板との間の間隙の高度より少なくとも５倍大きい、実施形態３１を対象とする。
【０１６７】
実施形態３３は、吸引を基板の裏面に印加するように構成される吸引発生器を備える、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１６８】
実施形態３４４４は、ガス流モジュールが、実質的にプリントヘッドの底面と基板との間の中間点における間隙の領域中で約０．２５ｍ／秒〜約１．５ｍ／秒の速度においてガス流を提供するように構成される、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１６９】
実施形態３５は、ガス流モジュールが、プリントヘッドの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するように構成される、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１７０】
実施形態３６は、ガス流モジュールが、間隙に進入することに先立って、それを通ってガスが流動する、拡散器を備える、先述の実施形態のうちのいずれかを対象とする。
【０１７１】
実施形態３７は、拡散器が、蛇行チャネルを備える、実施形態３６を対象とする。
【０１７２】
実施形態３８は、拡散器が、多孔質材料を含む、実施形態３６または３７を対象とする。
【０１７３】
実施形態３９は、複数のプリントヘッドであって、基板上に液体を印刷するように構成されるプリントヘッドを受容するように構成される、プリントバーと、プリントヘッドに対する基板の運動に対応する方向に各プリントヘッドの底面と基板との間の間隙を通してガス流を提供するように構成される、ガス流モジュールとを備える、システムを対象とする。
【０１７４】
実施形態４０は、プリントバーに取り付けられた複数のプリントヘッドを備える、実施形態３９を対象とする。
【０１７５】
実施形態４１は、プリントバーが、プリントバーの縁と最外プリントヘッドを受容するように構成されるプリントバー上の場所との間に非印刷領域を含む、実施形態４０を対象とする。
【０１７６】
実施形態４２は、ガス流モジュールが、伸長ノズルを備える、実施形態３９〜４１のうちのいずれかを対象とする。
【０１７７】
実施形態４３は、ガス流モジュールが、プリントバーの中に形成される、実施形態３９〜４２のうちのいずれかを対象とする。
【０１７８】
実施形態４４は、ガス流モジュールが、間隙にガスを注入するように構成される、実施形態３９〜４３のうちのいずれかを対象とする。
【０１７９】
実施形態４５は、ガス流モジュールが、吸引を間隙に印加するように構成される、実施形態３９〜４４のうちのいずれかを対象とする。
【０１８０】
実施形態４６は、ガス流モジュールが、プリントヘッドの上流に位置付けられる、第１のガス流モジュールであり、システムが、プリントヘッドの下流に位置付けられる、第２のガス流モジュールを含む、実施形態３９〜４５のうちのいずれかを対象とする。
【０１８１】
実施形態４７は、ガス流モジュールが、間隙にガスを注入するように構成される、第１のガス流モジュールであり、システムが、吸引を間隙に印加するように構成される、第２のガス流モジュールを含む、実施形態３９〜４６のうちのいずれかを対象とする。
【０１８２】
実施形態４８は、ガス流モジュールが、プリントバーの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するように構成される、実施形態３９〜４７のうちのいずれかを対象とする。
【０１８３】
実施形態４９は、ガス流モジュールを通したガス流路が、間隙を通したガス流路より低いように、ガス流モジュールが位置付けられる、実施形態３９〜４８のうちのいずれかを対象とする。
【０１８４】
実施形態５０は、ガス流モジュールが、プリントバーの底面より幅が広い、実施形態３９〜４９のうちのいずれかを対象とする。
【０１８５】
実施形態５１は、間隙の外側縁が、プリントバーの少なくとも一部に沿って密閉される、実施形態３９〜５０のうちのいずれかを対象とする。
【０１８６】
実施形態５２は、システムが、複数のプリントバーと、各ガス流モジュールが複数のプリントバーのうちの１つに対応する、複数のガス流モジュールとを備える、実施形態３９〜５１のうちのいずれかを対象とする。
【０１８７】
実施形態５３は、プリントヘッドの底面と基板との間の間隙を通して低密度ガス流を提供するステップと、プリントヘッドの底面に形成される複数のノズルから、間隙を通して基板上に液体を放出するステップとを含む、方法を対象とする。
【０１８８】
実施形態５４は、低密度ガスが、ヘリウムを含む、実施形態５３を対象とする。
【０１８９】
実施形態５５は、低密度ガスを提供するステップが、間隙を通して低密度ガスを流動させるステップを含む、実施形態５３または５４を対象とする。
【０１９０】
実施形態５６は、プリントヘッドに対する基板の運動に対応する方向に低密度ガスを流動させるステップを含む、実施形態５５を対象とする。
【０１９１】
実施形態５７は、間隙への入口に配置される入口バッフルもしくは間隙からの出口に配置される出口バッフルのうちの１つまたはそれを上回るものを通して、低密度ガスを流動させるステップを含む、実施形態５５または５６を対象とする。
【０１９２】
実施形態５８は、低密度ガスを提供するステップが、１つまたはそれを上回るガスノズルから間隙に低密度ガスを注入するステップを含む、実施形態５３〜５７のうちのいずれかを対象とする。
【０１９３】
実施形態５９は、低密度ガスを提供するステップが、低密度ガスを含有する環境内にプリントヘッドの底面を配置するステップを含む、実施形態５３〜５８のうちのいずれかを対象とする。
【０１９４】
実施形態６０は、吸引を間隙に印加するステップを含む、実施形態５３〜５９のうちのいずれかを対象とする。
【０１９５】
実施形態６１は、吸引を基板の裏面に印加するステップを含む、実施形態５３〜６０のうちのいずれかを対象とする。
【０１９６】
実施形態６２は、ガス流を提供するステップが、実質的にプリントヘッドの底面と基板との間の中間点における間隙の領域中で約０．２５ｍ／秒〜約１．５ｍ／秒の速度においてガス流を提供するステップを含む、実施形態５３〜６１のうちのいずれかを対象とする。
【０１９７】
実施形態６３は、ガス流を提供するステップが、プリントヘッドの長さに沿って２０％以内の一様性を有する速度においてガス流を提供するステップを含む、実施形態５３〜６２のうちのいずれかを対象とする。
【０１９８】
実施形態６４は、間隙を通してガス流を提供するステップが、プリントヘッドが基板に対して第１の方向に移動するときに、間隙を通して第１の方向にガス流を提供するステップと、プリントヘッドが、基板に対して第２の方向であって、第１の方向と反対の第２の方向に移動するときに、間隙を通して第２の方向にガス流を提供するステップとを含む、実施形態５３〜６３のうちのいずれかを対象とする。
【０１９９】
前述の説明は、添付の請求項の範囲によって定義される、本発明の範囲を限定するのではなく、例証することを意図していると理解されたい。他の実装もまた、以下の請求項の範囲内である。
【図１】
2018012343.tif 000009
【図２】
2018012343.tif 000010
【図３】
2018012343.tif 000011
【図４】
2018012343.tif 000012
【図５】
2018012343.tif 000013
【図６】
2018012343.tif 000014
【図７】
2018012343.tif 000015
【図８】
2018012343.tif 000016
【図９】
2018012343.tif 000017
【図１０】
2018012343.tif 000018
【図１１】
2018012343.tif 000019
【図１２Ａ】
2018012343.tif 000020
【図１２Ｂ】
2018012343.tif 000021
【図１３】
2018012343.tif 000022
【図１４】
2018012343.tif 000023
【図１５】
2018012343.tif 000024
【図１６】
2018012343.tif 000025
【図１７】
2018012343.tif 000026
【図１８】
2018012343.tif 000027
【図１９】
2018012343.tif 000028
【図２０】
2018012343.tif 000029
【図２１】
2018012343.tif 000030
【図２２】
2018012343.tif 000031
【図２３】
2018012343.tif 000032
【図２４】
2018012343.tif 000033
【図２５】
2018012343.tif 000034
【図２６】
2018012343.tif 000035
【図２７】
2018012343.tif 000036
【図２８】
2018012343.tif 000037
【図２９】
2018012343.tif 000038
【図３０】
2018012343.tif 000039
【図３１】
2018012343.tif 000040
【図３２】
2018012343.tif 000041
【図３３】
2018012343.tif 000042
【図３４】
2018012343.tif 000043
【図３５】
2018012343.tif 000044
【図３６】
2018012343.tif 000045
【図３７】
2018012343.tif 000046
【図３８】
2018012343.tif 000047
【図３９】
2018012343.tif 000048
【図４０】
2018012343.tif 000049
【図４１】
2018012343.tif 000050