JPH11509774A - 基板に物質を供給する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 物質を基板（109）に供給する装置及び方法が記載される。装置は、複数の形状（8）を有する部材（3）を備え、その形状は使用時に、部材に供給された液体（1）のメニスカスを配置する。形状により配置された液体内にアクチュエータ（4）が機械的振動を誘導し、液体の小滴（7）を噴霧させる。液体（1）は部材に提供され、例えば電極（14）により電荷が液体に供給される。また、電荷又は電位は基板（109）にも提供され、小滴は基板に向かって方向付けられ、基板上に物質を析出させる。

Description

【発明の詳細な説明】 基板に物質を供給する装置及び方法 本発明は、液体小滴、及び／又は少なくとも当初は液体小滴により運ばれる固 体を供給する装置及び方法に関し、その小滴は電荷を有する。より詳細には、本 発明はガス状の環境内へ液体及び／又は固体を供給することに関する。 さらに、本発明は、面の上又は下に電荷又は電位を有する基板に液体及び／又 は固体を供給する装置及び方法に関し、それは、電荷又は電位が、基板により小 滴又は固体に提供される面領域内で空間的パターンの形態をとる場合を含む。 本明細書中では、我々は以下のものを“液体”と呼ぶ：純粋な液体、純粋な液 体の混合物、固体溶液、及び上記のいずれかにおける粒子状固体の縣濁液。同様 に、“液体小滴”の語は、混合物、溶液及び縣濁液並びに純粋な液体の小滴を含 むものと理解される。我々が特に溶質ではなく溶媒に言及したい場合、及び我々 が特に縣濁質ではなく縣濁する液体に言及したい場合、我々は“キャリア液体” と呼ぶ。 また、本明細書において、我々は液体の“導電性”にも言及する。これにより 、我々は、液体中に浸水され異なる電位の電極間で液体を通じて電流を流す能力 を意味する。これは、キャリア液体中の荷電溶質又は縣濁質の化学種（固体粒子 を含む）の移動を含み、その電流はそのような化学種が無ければ生じない。 液体及び／又は固体物質を基板上に析出させることが知られており、その液体 及び／又は固体物質は液体の小滴（本明細書中で定義したもの）又は粉末状の固 体の形態でそれら基板へ運ばれる。応用 は以下のものを含む：例えば接着テープなどの製品を製造するために基板材料の 移動シートをコーティングすること；他の点では環境に無防備な機能的基板上へ の保護層の析出；特定の性質を比較又は基板物質を変更すること、例えば、薬物 を含むマトリクスからのドラッグの解放を制御するコーティング、エレクトログ ラフィープロセス中のトナー物質の適用、など。 これらの技術の幾つか、例えばエレクトログラフィー及び電子写真の画像技術 においては、基板上へのそのような空気で運ばれる小滴（又は、基板へ到達する 以前にキャリア液体が蒸発した場合には粉末状の固体）の析出は、その基板面の 上又は下の電荷又は電位のパターンに対応することが望ましい。これを可能とす るために、一般的に小滴に電荷を与えることが要求される。また、基板の電荷又 は電位のパターンに従う忠実な析出のためには、一般的に、小滴の慣性が大きす ぎず（基板の電荷又は電位パターンにより小滴に働く静電力に関して）、その結 果、基板に向かう荷電小滴の運動が、基板と小滴との間の静電力に反応し、且つ 、主として小滴（又は粉末状固体）が基板近傍の領域に進入する際の運動量によ り制御されないことも要求される。（またこれは、重要度は落ちるが、小滴に対 して提供される基盤の面領域に渡って電荷又は電位が均一であるような基板上へ の析出の場合にも望ましい。）こうして、不透明な固体粒子又は染料を含む小滴 により事前に描かれた電荷パターンを可視化する、エレクトログラフィーのイメ ージング及び印刷において既知のいわゆる“画像方式現像（imagewise develop ment）”が達成される。特定の例は、米国特許明細書3,005,726(Olson)、2,690,3 94（Carlson）、3,532,495（Simm）、及び3,795,443（Heine-Geldern）に記載さ れている。他の技術においては、キャリア液体の蒸発後に残る固体のパターンに より可視的マークを作ることは目的ではない。 しかし、現在まで、既知の噴霧析出方法は電荷又は電位のパターンに従って小 滴を析出することができるが、多くの欠点が、それらをエレクトログラフィーの イメージング及び印刷技術におけるトナーへの適用、又は他の析出技術における 基板上の液体又は固体への適用に適合させることを制限していた。 多くの応用において、しばしば周囲のガス（通常は空気）中に高密度の小滴が 望まれ、それによりプロセスを迅速にすることができる。また、最大の適用可能 性を与えるために、広範囲の電気的導電性の液体を使用する自由も望まれる。一 般的に、装置は単純、小型及び低コストであり、広範囲の応用において商業的な 使用が可能であることが望ましい。最終的に、特にエレクトログラフィーのイメ ージング及び印刷の応用では、基板面上への到達を電荷画像の微細な詳細と一致 させるために微小滴（典型的に直径４０μｍ未満）を生成することが望まれる。 そのような応用においては、基板上の電荷はしばしば（常にというわけでは無い が）幾分制限され、有限量の電荷がコロトロンなどのソースにより絶縁性基板上 に析出される。相応して、小滴が、質量に対する電荷の十分に制御された比率を 有することが望まれる。従って、小滴サイズと電荷レベルに対する別個の制御が 望ましい。 そのような応用については、静電的噴霧化、連続的インク噴霧（ＣＩＪ）、超 音波霧化及び加圧噴霧ノズルを含む既存のエアロゾル生成方法は、種々の仕方に おいて不満足である。 静電的噴霧析出技術においては、小滴の形成プロセスと荷電プロセスとは分離 不可能に関連している。従って、そのように生成された小滴の荷電及びサイズ又 は慣性的動作を分離して制御することは困難又は不可能である。大きな静電界を 使用して小滴を生成した場合（一般的には液体メニスカスの前方の高電位電極に より）でさえ、 そのように生成された小滴の初期慣性は、それらが相当な保持慣性を有するこれ らの非常に高い静電界から逃避するような大きさである。これにより、基板上に 形成される電荷パターンの一般的に弱い静電界に対するそのような小滴の動的反 応は、かなり弱くなる。その結果、発明者が知るところの静電的噴霧析出は、こ れまでのところ、基板により小滴に提供される面領域内の電荷又は電位パターン 中に殆ど又は全く空間的変化を有しない基盤上への析出に制限されてきた。さら に、静電的小滴生成はキャリア液体の電気的導電性に対してかなり感度が高く、 よってその実際の有用性を制限する。静電的噴霧析出の一つの成功した応用はス プレーペインティングであるが、発明者等は、小型の装置で迅速な“画像方式” 析出のための高密度小滴を生成するための実際的な形状を知らず、静電的噴霧析 出はエレクトログラフィー印刷のような高解像度析出における一般的な応用を見 い出されてはいない。 連続的インク噴射（ＣＩＪ）装置は、多数のオリフィス各々から加圧液体の噴 射を発射し、その噴射は振動源の影響下で分解して小滴になる。小滴の分離は一 般的に“誘導電極”の近傍で生じる。そのような別個の誘導電極は、各オリフィ スの前方に配置され、電荷を誘導して各噴射中へ、またそれにより各形成中の小 滴中へ流入させる。従って、ＣＩＪ装置は小滴の形成プロセスと荷電プロセスと を分離し、より大きな制御を与える。しかし、それらは、別個の各噴射の荷電の 個別的な静電的制御を使用する。発明者等の知るところでは、小滴の荷電によっ て基板上に小滴を析出させるように設計されたそのような装置は、比較的低い周 波数（典型的には各オリフィス毎の小滴生成レートで１５０ｋＨｚ未満）で比較 的大きな（典型的には直径６０−１００μｍ）小滴を生成する。各荷電された個 別小滴の慣性は、ここでも、確実に“誘導電極”の静電的吸引を逃 れるのに十分である。基板（その面の上又は下に電位又は電荷のパターンを有す る）の近傍の領域に進入する時にも、基板へ向かう小滴の運動が、主として基板 により与えられる静電界パターンによって小滴に働く静電力により制御されるよ うにすることは困難である。もちろん、最終的には、空気の粘性抵抗は、小滴が そのような静電界パターンに応答できるように十分に小滴の速度を低下させるこ とができる。しかし、これは小滴の生成と基板との間に大きな距離を必要とし、 よって小型の装置を提供することができない。さらに、大きな小滴の慣性はそれ らの反応を遅くさせる。また、純粋な“画像方式現像”ではなく、比較的塊状の 小滴の重力による沈降が生じうることが分かった。さらには、基板に到達する時 に、大きな小滴のサイズに対応する大きな“マーク”が作られる。従って、発明 者等が知るところのＣＩＪ技術は、小型の装置で画像方式現像を可能とすること ができず、特に高い空間周波数の電荷又は電位パターンに従う析出を可能とする ことができない。 非拘束の液体面からの超音波霧化（例えば、総会により出版されたRozenberg による「超音波技術の物理的原理」に記載される）を電極と統合し、小滴が生成 される時又は生成された後に小滴に電荷を与えることができる(例えば、Carlson の米国特許US-A-2,690,394を参照)。これらの方法は、小滴の高い初期密度を作 り出し、微小滴を作ることができる。しかし、それらの広範な初期小滴サイズ分 布は、一般的に、所望のサイズの破片を選択する手段を必要とし、最後の基板及 び巨大な装置において低密度の小滴を生じさせる。これらの超音波霧化方法は、 一般的に、液体面の上方にほぼ静止した“霧”の形態の噴霧を作り(例えばHeine -GeldernのUS-A-3,795,443参照）、それにより、連続的インク噴霧印刷について 上述したような誘導電極による小滴の荷電は不満足である−液体の効率的な使用 のために誘導電極の静電界を逃れるために十分な慣性を有する小滴の数が不十分 である。一般的に、そのような“無駄にした”液体の電極からの回復も必要とな る。 加圧ノズルシステムも広範な小滴サイズ範囲及び過剰な小滴速度を作り出す。 これらの問題点の結果、排他的ではないが特にエレクトログラフィーイメージ ング及び印刷技術において、液体及び／又は固体を析出するためのエアロゾル方 法は多くは採用されていなかった。 本発明の目的は、従来技術の荷電小滴供給装置に付随する種々の問題点を克服 することにある。 更なる目的は、面の上又は下に電荷又は電位を有する基盤に対して、荷電小滴 の形態で、前記基板の電荷又は電位に対応して基板上へ析出する液体及び／又は 固体を供給可能な装置を提供することにある。基板上の電荷又は電位はパターン 状に配置することができる。 本発明の第１の観点によれば、物質を基板に供給する装置が提供され、前記装 置は、面を有する部材と、前記面の位置にあり、使用時に前記部材に供給された 液体のメニスカスを前記面に配置する複数の形状と、前記形状により配置された 液体内に機械的振動を誘導し、液体の小滴を前記部材から噴霧させるアクチュエ ータと、液体を前記部材に供給する液体供給手段と、液体に電荷を供給する手段 と、基板に電荷又は電位を提供する手段と、を備え、前記小滴は前記基板へ向け られ前記基板上に前記物質を析出させる。 本発明との関連においては、電荷又は電位を基板“に対して”提供することに 言及する時、これは基板面に直接に、又は基板の上に、若しくは基板の下に提供 することのいずれかを意味する。 また、本発明は、物質を基板に供給する方法を含み、その方法は、面を有する 部材に液体を供給する工程であって、前記面は前記液体 のメニスカスを前記面に配置する複数の形状を有する工程と、前記形状により配 置された液体内に機械的振動を誘導し、前記部材から液体の小滴を噴霧する工程 と、液体に電荷を供給する工程と、電荷又は電位を基板に提供する工程と、を有 し、前記小滴は前記基板に向けて方向付けられ、前記物質を基板上に析出させる 。 基板への液体の供給は“必要に応じて”、言い換えれば補充するために行うこ とができ、その結果、液体は部材からの小滴の噴霧に適合するように供給される 。 形状は、液体（ここに定義される）がそれらを通過することを可能とするオリ フィスの形態とすることができる。必須ではないが、便利には、部材は、有孔プ レート又は膜、オリフィス、又は等価的に孔とし、そのようなプレート又は膜の 実質的に平行な２つの面間に延在する形態とすることができる。オリフィスは、 液体がオリフィスを通過しない時（例えば、部材がゴム又は類似の膜である場合 ）、永久に開いたもの又は閉鎖可能なものとすることができる。液体は典型的に はそのプレート又は膜の一面に導かれる。 言及を容易にするためのみに、本発明を以下にそのようなプレート又は膜のみ に言及して説明し、それらプレート又は膜は発明者等の経験において最大の利点 を示唆する。オリフィス又は他の形状、例えばEP-A-0615470に記載される面解放 構成を有する部材の他の形態への応用が理解される。 電荷又は電位を液体に供給する手段は、液体を通じて自由電荷を小滴の生成前 又は生成時に供給することができる。その代りに、電荷を供給する手段は、小滴 が生成されてから自由電荷を供給することができ、両者についてさらに後述する 。さらに代替的に、液体自身が荷電化学種を含む場合、“要求に応じる”又は補 充的な液体の供給それ自身を使用してプレートの有孔領域近傍の液体にさらに電 荷を導き、それにより小滴に電荷を導くことができる。 使用時には、プレートの有孔領域は、一面（以後“背面”の語を使用する）で 大量の液体に接触し、逆の面（“前面”）でガス状媒体、通常は空気に接触する 。しかし、以下、“空気”の語を使用する場合には一般的にガスが含まれている と理解される。 特に超音波周波数では、アクチュエータによるエレメント又はプレートの振動 は、液体を誘導してオリフィスを通過させ、空気を通じてプレート又は膜から離 れるように移動する個々の小滴として前面から出現させる。特に、複数の小滴の 同時放出は、特に有孔プレートの直ぐ前の領域内（その領域内では任意的に“誘 導電極”を配置することができる）で協同的な小滴の運搬効果をもたらし、それ により、小滴が装置により荷電され、装置から“逃げてゆき”、更にそれらの小 滴は、その面の上又は下に電荷又は電位のパターンを有する基板によりそれらの 小滴に作用する静電力と関連する低い慣性を与える。 この望ましい効果は、毎秒５から１５メートルの初速で、典型的に２００−５ ００μｍの範囲内の初期間隔（放出の方向を横切る面内）で放出される微小滴（ 例えば４０μｍ未満の直径、より典型的な直径は５μｍ−２０μｍ）の場合に特 に顕著である。 本発明の装置及び方法の動作に関連するメカニズムは以下のようであると考え られる：最初の小滴の放出を考える。単一のオリフィス又は孔から放出された場 合、そのような典型的な微小滴は空気により迅速に減速され、放出孔の非常に近 く（一般的に数ミリメートル）でほぼ静止運動に至る。例えば、従来のＣＩＪ装 置と同様に、そのような微小滴と共に誘導電荷電極を使用することは、誘導電極 の強い静電界から小滴を高い確実性で逃げさせるとは予想されない。 しかし、全てが小滴を同時に放出する複数の近接したオリフィス 又は孔の使用は、空気による粘性の減速効果が大きく減少する小滴の流れを作る ことが分かっている。発明者等は、今では粘性抵抗は個々の小滴上にではなく、 小滴の流れ全体の外面上にのみ効果的に作用し、そのような小滴の流れは十分な 初期運動量を有し、空気流に小滴の流れを同伴すると考えている。こうして小滴 が経験する初期粘性抵抗は減少し、よってそれらの小さなサイズに拘わらず、そ れらを装置から離れるように運搬することができる。実際、誘導電極によりその ような小滴を荷電する場合、そのような小滴の流れ中のそのような小滴の非常に 多くは今では誘導電極を通って逃げることができ、他方、小滴が単一のオリフィ ス又は孔（しかしそれ以外は同一条件）から放出される場合、多くが誘導電極に より捕獲される。 次に、その面の上又は下に電荷又は電位のパターンを有する基盤上の小滴の析 出を考える。請求の範囲に記載された装置により作られる放出された小滴の流れ 中の荷電小滴は、その流れ中に最初はゆっくりと空気を取り込む。単一の符号の 電荷で荷電した場合、それは一般的に望ましく、それらはまた静電的に相互に反 発する。両方の効果により、小滴の流れは横道へ広がり（即ち、実質的にそれら の移動方向に垂直に）、それにより小滴の流れ中でさらに多くの空気と出会い、 それを取り込む。小滴はそれにより（また、それらの小さな質量により補助され て）迅速に減速し、小滴の密な“雲”の形態で有孔プレートから短い距離（典型 的実施形態では５から１５センチメートル）離れて非常に減少した速度を有する 。この状況で、小滴の雲の低い慣性は小滴の基板への移動を可能とし、それは基 板が小滴に与える静電界パターンに高度に対応するものである。これは、そのパ ターンに従う忠実な析出を可能とする。 電荷は、例えば、有孔プレートに導かれた導電性液体の放出小滴 上に、水の自由電子のソースとの電気的接触と共に、有孔プレートの位置、又は 有孔プレートの前方又は後方の接近した位置の空間（本出願では一般的に“ガス 空間”を意味するとされる）中に与えられた電界により与えることができる。 また、自由電荷は、それらをコロトロンのようなイオンソース又はUS-A-3,606 ,531に記載されるような“電気的気体反応”源に露出することにより、放出小滴 に導くことができる。そのような方法は、小滴自身の導電性と独立であり、よっ て電気的に絶縁性の液体小滴の荷電を可能とする。 第３の例として、小滴として放出された液体を置換する液体の補充供給により 電荷を導くことができる。その例は、水溶液及び懸濁液などの導電性液体と、内 部に別個の荷電化学種を保持する絶縁性液体の両方を含む。後者の例は、エレク トログラフィーイメージング及び印刷並びに印刷技術において知られ、使用され ている“液体トナー”である。イソパラフィンなどの絶縁性キャリア液体を一般 的に有するそのような液体は、懸濁液中に固体顔料粒子（“トナー粒子”）を運 び、いわゆる“電荷制御剤”などの更に任意的な物質を運ぶ。そのような液体の 一般的な電気的構成は、トナー粒子がキャリア液体に対する正味の電荷を獲得し 、液体全体は電気的に中性を保つようなものである。 最後に、絶縁性キャリア液体の場合、小滴は、プレートの孔を通じる、又は液 体のメニスカスを配置する他の面形状に対する液体の通過により摩擦電気的に荷 電させることができる。 それにより、本発明は、十分に低い慣性及び小さい小滴サイズを有する荷電小 滴を提供する長所を結合し、小滴は、そのパターンが、全て小型で単一の装置か ら生じる高い空間解像度を有する場合を含み、析出基板により与えられる静電界 パターンに従って析出する。 加えて、（i）本装置は液体の導電率に高感度ではなく、少なくとも他の手法 と比較して広範囲の表面張力及びある範囲の粘性の液体と共に動作することがで きる。（ii）ある実行においては、孔のサイズは放出される小滴のサイズに顕著 な影響を及ぼし、それゆえ均一なサイズの孔を有するプレートの製作が所望の狭 いサイズ分布を有する小滴の流れの生成に貢献し、この手段により小滴のサイズ と電荷についての別個の制御が可能となる。（iii）束縛を受けない自由面を有 する従来技術の超音波小滴生成装置と異なり、プレートの有孔構造により、小滴 のサイズと独立に制御可能な“小滴放出”点に小滴の放出を生じさせることがで きる。それゆえ、小滴間の衝突が抑制され、小滴がガス状媒体を通って移動する 時に比較的狭いサイズ分布を良好に維持することができる。しかし、基板への迅 速な析出のために、及び特に電子写真技術の電荷画像の迅速な画像方式現像のた めに、十分な高密度を依然として維持することができる。 特に、発明者等は、水性トナーを含む水性液体などの高導電性液体をそのよう な装置により荷電小滴として十分に放出することができ、その後それらを、基板 面の上又は下の電荷又は電位に従って基板上に析出することができることを見い 出した。 液体及び／又は固体が析出される基板面の上又は下の電荷又は電位パターンを 提供する手段は、エレクトログラフィーイメージング及び印刷技術の静電噴霧に おいて知られる従来のいずれの手段を使用することもできる。その例は、（i） 導電性基板の電位源への接続、（ii）液体及び／又は固体の析出が望まれるパタ ーン中の電気的絶縁性基板上の導電性層の析出、及びその後の前記導電性層の電 位源への接続又は前記層への電荷の印加、（iii）前記基板面上に析出する空気 中の自由イオンを供給するためのいわゆる“コロトロン”、“粒子線ヘッド”、 “電気的気体反応”のイオン生成器又は放射性 崩壊源の使用。これらが、電荷のパターンを直接的に描くことができず、パター ン化されていない電荷のみを析出できる場合、それらを光導電性又は光抵抗性物 質との関連において使用し、基板面の荷電前又は荷電後の光パターンへの露出が 対応するパターンを形成する析出された電荷をも生じさせるようにすることがで きる。 ここに記載する装置において適当であると考えられる有孔プレート小滴生成エ レメントの形態は、GB-B-2,240,494;GB-B-2,263,076；GB-A-2,272,389;EP-A-0,6 65,256;WO-A-92/11050;EP-A-0,480,615；EP-A-0,516,565;WO-A-93/10910;WO-A-9 5/15822;WO-A-94/22592；US-A-4,465,234;US-A-4,533,082;US-A-4,605,167;WO-A -90/12691；US-A-4,796,807；WO-A-90/01977；US-A-5,164,740；US-A-5,299,739 に記載されており、これらの記載全てをここに参考として取り込む。 本発明と共に使用する有孔プレート小滴生成器の現在の好適な形態として発明 者等が知っているものはWO-A-95/15822に記載されている。この装置は、比較的 小さい小滴を比較的大きな孔から運搬する能力を有し、キャリア液体中の固体粒 子の懸濁液を、非常に小さい直径の小滴（例えば直径１０μｍ未満）として運ぶ ことができ、それらの固体が孔の封鎖を生じさせることがない。これは、電子写 真イメージング及び印刷応用におけるトナー懸濁液の画像方式運搬などの応用に おいて有益である。また、これは、製作が比較的容易であり、それゆえ比較的安 価であるサイズの孔を有するプレート又は膜の使用を可能とする。 本発明の好適な実施形態を、例示のみの目的で、添付図面を参照して更に説明 する。 図１ａ、１ｂは、小滴処理及び荷電装置の断面及び平面図である。 図１ｃは、図１ａの部分的拡大図であり、有孔プレート又は膜のオリフィスに より装置から噴霧される液体のメニスカスの周囲を規 定する様子を示す。 図１ｄは、図１ａに示す基板に電荷又は電位を提供する手段の例を示す。 図２ａは、第２の小滴分配及び荷電装置の断面図である。 図２ｂは、図１乃至１３のいずれかの装置において振動を励起するのに適する 電気回路を示す。 図３は、誘電電極を有する小滴分配及び荷電装置の断面図である。 図４は、誘電電極を有する第２の小滴分配及び荷電装置の断面図である。 図５は、電荷化学種を運ぶがそれ以外では非導電性の液体の使用に適した小滴 分配及び荷電装置の概略的断面図である。 図６は、電荷化学種を運ぶがそれ以外では非導電性の液体の使用に適した第２ の小滴分配及び荷電装置の概略的断面図である。 図７は、電荷化学種を運ぶがそれ以外では非導電性の液体の使用に適した第３ の小滴分配及び荷電装置の概略的断面図である。 図８は、小滴分配及び荷電装置の概略的断面図であり、液体中に誘導される振 動の結果として小滴が生成されている。 図９は、第２の小滴分配及び荷電装置の概略的断面図であり、液体中に誘導さ れる振動の結果として小滴が生成されている。 図１０は、小滴の荷電が小滴の分配後に行われる小滴分配装置の模式的断面図 である。 図１１は、本発明による装置の更なる実施形態の模式的断面図である。 図１２は、上記の図に示される基板に電荷又は電位を提供する更なる実施形態 の概略的断面図である。 図１ａ乃至１ｃ、２ａ、３及び４は、導電性液体へ自由電荷の導電性供給を行 うために適する実施形態を示す。図５乃至８は、荷電 小滴が放出される際に液体自身の供給がさらに電荷を供給する実施形態を示す。 図１乃至８の場合、振動性有孔プレート又は膜の運動による小滴の生成が示され る。図９乃至１０は、図１乃至８から選択された形態に類似する実施形態を示す が、有孔プレート又は膜の振動を順番に、交互に誘導して液体の振動を誘導する のではなく、液体中で直接的に振動を誘導することにより小滴の生成が実行され る。 図１ａは、ほぼ円形の形状を有する第１の実施形態を示す。この例では、参照 符号１で示す導電性液体を、供給手段１６（概略的に注射器本体として示す）に より、少なくとも有孔プレート又は膜３の背面２の有孔領域と接触するように導 き、そこにおいて、円形圧電振動アクチュエータ４が交流電源５（交流電位Ｖ_{ac t} を供給する）の影響下でプレート又は膜３を矢印６で示す方向に振動させる。 振動により、液体はプレート又は膜の孔８から放出され、その放出は矢印９によ り示され、ほぼ基板１０９へ向かう方向への小滴７の形態となる。図１ａは、基 板１０９の面に実質的に垂直に放出される小滴を示すが、その放出は基板面に対 して実質的に平行にすることもできる。使用時においては、基板１０９の面の上 又は下の電荷又は電位により与えられる静電界（さらに後述する）は、依然とし て結局は小滴の運動を基板面へ向ける。 アクチュエータ４により提供される振動はプレート又は膜３へ直接的に結合さ れるが、その代わりに、中間結合要素を介してプレート又は膜３へ結合すること もできる。アクチュエータ４は、好ましくは約１０ｋＨｚの周波数範囲で動作す るように選択される。非常に小さな小滴、例えば直径が１０μｍ以下の小滴を生 成すべきである場合、アクチュエータ４は典型的に２００ｋＨｚから５ＭＨｚの 範囲で動作する。 自由電荷を液体１へ供給するための手段１０は、接地電位（参照符号１２で示 す）に対して電位Ｖ_chである自由電荷を、導線１３を通じて、液体に浸された“ 電荷寄付アセンブリ”１４の電極へ供給可能な電源１１を備える。それにより、 電荷は、液体と電気的に接触している他のあらゆる導体へ流れ、よって装置から 現れる小滴へ寄付される。この理由から、液体１と電気的接触下にあり、図示の 電極を含む電気的導体のアセンブリは“電荷寄付（donating）アセンブリ”と呼 ばれる。電位Ｖ_chをプレート又は膜３から短距離前方にある空間１５の電位と異 ならせる制御により、小滴は電荷と共に現れ、その電荷の符号及び大きさはＶ_ch の変化に対応する。空間１５の電位は、一般的に、放出された荷電小滴７により 導入されてその空間に存在する自由電荷密度により影響を受ける。 図１の実施形態では、液体１と接触する自由電荷供給手段１０以外の全ての材 料、即ち、有孔プレート又は膜３、プレート又は膜３とアクチュエータとの間の あらゆる中間振動結合手段（図示せず）、及び液体１のあらゆるエンクロージャ を電気的絶縁性を有するようにすることができる。 図１ｂは、図１ａに示す圧電アクチュエータ４、並びに有孔プレート又は膜３ の平面図である。アクチュエータ４の上面上に電極４ａが示されている。この環 状円形アクチュエータについては、アクチュエータ４の下面上に同様の電極があ る。（その第２の電極は典型的にはプレート又は膜３と分離した要素であり、そ れから電気的に絶縁することができる。） 図１ｃは、プレート又は膜３の孔又はオリフィス８から現れる液体１の小滴７ を拡大断面で示し、オリフィスが参照符号１７に位置し、液体のメニスカスがプ レート又は膜３から出現していることを示している（この場合、オリフィスはプ レート又は膜３の前方でメ ニスカスの境界を規定している）。オリフィスの間隔を制御して、そうして放出 される小滴の併合を制限することができる。非有孔性膜又はプレートの表面起伏 形状を含む他の表面形状も、この望ましいメニスカス配置効果を提供することが できる。 発明者等の理解では、電荷寄付アセンブリとその周辺との間の有限電気容量、 及びそれらの周囲との電位差の両方が存在するので、自由電荷は液体及び電極（ 並びに電荷寄付アセンブリ１４の他の要素）へ流れる。（“周囲”は、これらの 静電的目的においては、電荷寄付アセンブリから無限距離にあると考えられる。 容量は、電荷寄付アセンブリの形状により影響される。）相応して、メニスカス 面に垂直な電気変位Ｄ、及び、孔から出現する液体のメニスカスに渡る対応する 自由面電荷密度Ｓ（両者とも静電的技術において既知）の成分中に不連続が存在 する。その結果、出現しているメニスカスから小滴が壊れる時、それらはある程 度の電荷を持ち去る。液体が小滴としてアセンブリから失われる時、自由電荷を 連続的に供給する（この例では電気的供給手段１０により供給される）ことによ り、更なる電気的自由電荷が液体中へ流れ込み、放出された小滴により持ち去ら れた電荷を補充する。 図１ｄは、基板１０９上に電荷１２３の均一な領域を提供し、その代わりに又 はそれに加えて、電荷のパターン１２４を提供する一つの手段を示す。図示の例 では、基板１０９は、下面に導電性電極層１１２を有する光導電材料層１１０を 備える。電荷を受け取る前は、光導電材料層１１０は、一般的に、電子写真技術 において周知の“暗順応”状態となることが可能である。この例では、導電性電 極層１１２は導線１１４により接地電位（１１３で示す）に維持される。 また、コロトロンイオンソース１１５を設けることができ、それ は、電源１１７により電位Ｖ_Wに上昇した細いワイヤ１１６（図と垂直な方向に 細長い）と、任意的な導電性グリッドエレメント１１８と、スクリーンエレメン ト１１９とを有する。電位Ｖ_wは十分に高く選択され、ワイヤ１１６のすぐ近傍 の電界は十分に大きく、空気のイオン化を生じさせ、それにより、少なくとも部 分的に、１２０で示すように、基板１０９の面１２１へ方向付けられたイオンの 流れを作る。 グリッド及びスクリーンエレメント１１８及び１１９に適当な電位（図示せず ）を印加することにより、エレクトログラフィー技術で周知のように、１２０で 示すイオンの流れ、及び、それにより面１２１へのそれらイオンの析出の制御の 改善を得ることができる。典型的な実施形態では、基板１０９を１２２で示す方 向に移動させることができ、それによりコロトロン１１５の下方を通過する面１ ２１の領域上の参照符号１２３で示す電荷の均一な析出を提供することができる 。 析出された電荷中にパターンを形成するために、上述の電荷の受取り後、光導 電材料１１０を、層１１０の光誘導導電性によってある照明パターンで照明し、 層１１０が照明される領域１２４ａで放電を生じさせ、層１１０が照明されない 領域１２４ｂで放電を生じさせないようにすることができる。照明パターンのソ ースは、例えば走査式で時間的に変調された照明ソースとすることができる。そ のようなソースが走査レーザ源として参照符号１２５で模式的に示され、そのレ ーザ源は、図面と垂直な方向に基板１０９の面を横切る照明ビーム１２６を提供 する。 図１ｄの装置は、上記の図１ａ乃至１ｃを参照して説明した（さらに後述の代 替的実施形態を参照して説明する）装置と共に使用して、１２４ａ及び１２４ｂ で示す電荷パターンに従って基板１０９ の面上に荷電小滴７を析出するために適当であることが分かっている。同様に、 絶縁材料面上への荷電小滴７の析出は、そのような面の下に形成される電荷又は 電位パターンに従って実行されることが分かっている。更にまた、導電性材料上 の面上への荷電小滴７の析出も、そのような材料の電荷又は電位に従って実行さ れることが分かっている。 図２ａの例では、プレート又は膜３は電荷寄付アセンブリ１４（従って必然的 に電気的に導電性である）の部分を形成し、それにより図１ａの電極を除去する ことができ、よってプレート又は膜３は接点１８により導線１３を通じて電源１ １から自由電荷を受け取る。従って、プレート又は膜３は自由電荷を液体１へ寄 付する。この場合、交流電源５が接地面から電気的に絶縁されていなければ、プ レート又は膜３をアクチュエータ４から電気的に（しかし、機械的にではなく） 絶縁し、それにより電源５からの電気的絶縁を提供することが望ましい。圧電ア クチュエータについて与えれらた例では、これは、アクチュエータ４とプレート 又は膜３との間に薄く、機械的に硬い電気的絶縁層１９を介在させることにより 達成することができる。その代わりに、又はそれに加えて、図２ｂに示すように 代替的電源５を絶縁変圧器２０により接地電位から電気的に絶縁することができ る。 図３の例では、有孔プレート又は膜３の前に誘導電極２５が示され、その電位 又は電荷レベルは導線２１を通じて電源１１により維持されている。この場合、 誘導電極２５上の電位又は電荷に応じて、自由電荷が接地電位で電極を通じて液 体１（図示のように）へ供給される。ここでも、電荷寄付アセンブリ１４の電極 を、導電性プレート又は膜３への電気的接続１８（図示せず）により置き換える ことができる。同様に、適切に及び図１に関して議論したように、電 源５からのプレート又は膜３の機械的ではなく電気的な絶縁を選択することがで きる。 図３の例と関連して、発明者等は、誘導電極２５により、“電荷寄付アセンブ リ”とその周囲（及び、詳細には誘導電極２５まで）との間の容量が増加し、ま た、液体と空間１５との間の所定の電位差について、これが上述のメニスカスで の電気変位Ｄの不連続を許容し、それにより小滴がより大きな電荷を持ち去るこ とができることを理解している。その代わりに、小滴上の所定の電荷について、 電位差、及びそれゆえ典型的にはＶ_chの大きさを減少させ、より単純で廉価な電 源１１を許容する。 図４には代替的電気的構成が示され、そこでは、電源１１により自由電荷が電 位Ｖ_chで液体１に供給され、誘導電極２５が接地電位に接続されている。この実 行は、図３のそれに比べて、“電荷寄付アセンブリがアクセス不能であるが、誘 導電極２５が装置のユーザにアクセス可能である装置について電気的安全の改善 という利点を有する。 幾つかの小滴が、より“中央”のオリフィス及び誘導電極の小滴間に放出され るような複数のオリフィスが存在する全ての形状を参照すると、小滴を満足でき る荷電は驚くべきであり、ＣＩＪ誘導荷電についての状況と顕著に区別されるこ とを述べておく。特に図３及び４の円形形状を参照すると、放出された小滴の流 れの中央に向かう参照符号２６のそれら小滴の荷電は驚くべきであり、ＣＩＪ誘 導荷電についての状況とは顕著に区別され、そのＣＩＪ誘導荷電については各放 出オリフィスに一つの誘導電極が設けられる。単一の誘導電極及び複数の放出孔 を有するこの場合では、流れの中央へ向かう参照符号２６における小滴は、流れ の外側へ向かう参照符号２７の他の荷電小滴により取り囲まれる。これら後者は 、より中央の 小滴を誘導電極２５の影響から部分的に電気的に“スクリーン”し、それにより 電気変位Ｄの不連続性を減少させ、よって流れの中央における放出中の液体小滴 のメニスカス上の表面電荷密度を減少させることが理解される。しかし、本発明 の装置によれば、これは限定的では無いことが分かっている。これは、電荷の不 均質な分布が不均質性を減少させる方向に作用する静電圧力傾斜を作り、それに より全体的に電気的動作の良好な小滴の流れを作るからであると考えられる。ま た、図１及び２の荷電形状に関連しても類似の効果が生じると考えられる。 図２乃至４に示す各円形形状の形態において、適当な詳細な実施形態と共に、 複数の小滴の同時放出は協同的な小滴運搬効果を生じさせ、それにより、小滴を 誘導電極２５により荷電し、さらに誘導電極２５を超えて支配的に運搬すること を可能とする。小滴と空気同伴との間の静電的相互反発力のみが、後に小滴の流 れの実質的な減速及び分散を生じさせる。図１１を参照して更に説明される好適 な実施形態の特定の場合におけるその結果は、装置から数センチメートル離れた ほぼ静止した小滴の相当に密な雲となり、それは基板面の上又は下の電荷又は電 位パターンによる基板上への析出に適当である。 また、オリフィスが、一方向に別の方向より非常に長いパターンに形成される 形状においても、同様の協同的運搬効果が観察される。実際に、長い寸法のオリ フィスを装置と基板との間の相対運動を横切るように配置することにより、析出 （基板面の上又は下の電荷パターンに従って）の高度な均一性を生じさせること ができる場合、線形形状（オリフィスが一方向に、それと垂直な方向より大幅に 長く延在する場合）は、装置に対して移動する基板上への液体及び／又は固体の 析出について特に利点を有する。 図５乃至７には液体３０と共に使用することに適する装置が示され、その液体 ３０は正味の正電荷を有する化学種３１と、正味の負電荷を有する化学種３２と を含む。液体３０は補助電極２８及び有孔プレート又は膜３の背面の近傍に絶縁 性供給ダクト３６を通じて送られる。液体３０は例えば、荷電化学種３１が移動 可能なトナー粒子であり、荷電化学種３２が移動可能な対イオンであるような絶 縁性キャリアを含む液体とすることができる。我々はこの例を図５乃至７に示す 実施形態について使用し、トナー粒子を運ぶ正に荷電した小滴を放出することが 望まれる場合を示すが、当業者には他の例も明らかである。 図５に、液体３０と直接接触する補助電極２８を示し、補助電極２８は電位Ｖ_ch で電源１１から電気的自由電荷を受け取ることができ、その電位Ｖ_chはこの例 では、プレート又は膜３から短距離前方にある空間１５の電位に対して正電位と して得られる。導電性又は非導電性材料により形成することができる有孔プレー ト又は膜３は、参照符号６で示す方向に振動し、荷電小滴３７を参照符号９で示 す方向に空間１５内へ放出する。液体３０の補充供給は、液体がプレート又は膜 の孔から失われた時に、絶縁性ダクト３６により参照符号３４で示す供給方向に 提供される。液体３０が補助電極２８の近傍に近づくと、化学種３２は最初にそ の電極２８へ引き付けられ、トナー粒子の化学種３１はその電極２８から反発さ れる。その結果、補助電極２８の直ぐ近傍の領域内で、液体３０は密度が増加し た対イオン３２から正味の負の空間電荷を獲得する。少量の対イオンの化学種３ ２（及びトナー粒子３１の）、又は補助電極２８による対イオンへの化学種３２ への自由電荷の供給のいずれかにより、この領域内で構成される空間電荷は制限 され、トナー粒子３１は補助電極２８から有孔プレート又は膜３方向へ向かう反 発力を受ける。 従って、放出された小滴３７は、正味の正の電荷及び濃度の増加したトナー粒子 と共に形成される。また、この形状は、水自身を含む水溶液との使用に適し、そ の場合電極２８は図１ａの電荷寄付アセンブリ１４の電極と同様に作用する。 図６には、図５の構成の代替的構成が示され、そこでは、有孔プレート又は膜 ３が導電性であり、電源１１により例えば空間１５に対して負電位である電位Ｖ_ch にされ、そのプレート又は膜３は薄い誘電体層３８により液体３０から絶縁さ れている。この例では、液体と接触する補助電極２８は接地電位で自由電荷を受 け取ることができる。有孔プレート又は膜３へのトナー粒子の静電的引力により 有孔プレート又は膜３の直ぐ背後の領域には正の空間電荷密度が生じる。また、 有孔プレート又は膜３からの小滴としての液体の放出の際、小滴３７は正味の正 電荷及び濃度の増加したトナー粒子と共に形成される。また、この形状は水溶液 及び水と作用し、それは有孔プレート又は膜３の有孔領域内のフリンジ電界の効 果によると考えられる。 図７は、同様の装置を示すが、補助電極２８が液体から電気的に絶縁されてお り、よって、電極２８は対イオンの化学種３２に自由電荷を供給することができ ない。結果として、対イオンの化学種３２又はトナー粒子の総量が十分に制限さ れない限り、補助電極２８及び膜３に近接する空間電荷は、液体内の補助電極２ ８と有孔プレート又は膜３の間に生じる電界がトナー粒子３２を有孔プレート又 は膜３へ更に移動させることを防止する程度まで増加する。ダクト３６に沿い、 有孔プレート又は膜３及び補助電極２８を通過する液体３０の供給が補助電極２ ８に近い対イオンの空間電荷領域の少なくとも一部を押し流れるならば、それは 荷電した、多量のトナーを含む小滴の放出を妨げる必要は無いことを発明者等は 理解している。 しかし、閉鎖的又は再循環型液体供給システムが望まれる場合、図７の点線の導 線４１及び電極４２により示す液体への自由電荷の供給を可能とする“下流”電 極は、装置の不定の動作を可能とする。 この場合、この実施形態も水溶液及び水と共に動作することに適する。 使用時に液体と接触し、それらのメニスカスの周囲を規定するオリフィスを有 する有孔プレート又は膜３その他を振動させるアクチュエータ４の運動により小 滴を生成することは要求されない。その代わりに、プレート又は膜３に接触する 液体内でアクチュエータ４が振動（一般的には超音波振動）を誘導するようにす ることができ、それは今では有利に機械的に剛性のものとすることができる。図 ２の実施形態と類似するが、アクチュエータ４が液体内でそのような振動を誘導 する実施形態を図８に示す。誘導電極３８を使用する更なる実施形態を図９に示 す。図５の実施形態と類似し、荷電化学種の要素を運ぶ非導電性の液体と共に使 用することに適した実施形態は、従来技術の知識を有する読者には明白であろう 。 放出された小滴が既に電荷を保持していることは要求されない。電荷は、上述 のタイプの有孔プレート又は膜の小滴生成装置によって小滴が生成された後に小 滴上に与えることができる。図１０に一例を示す。 図１０に小滴生成装置を示し、それは一般的に上述のあらゆるタイプとするこ とができ、コロトロンイオンソース５０と共に使用される。コロトロンイオンソ ースは、電源１１により電位Ｖ_chまで電位が上昇した細いワイヤ５１を有し、そ の電位において、ワイヤ５１の直ぐ近傍の空気又は他のガス中の電界は空気（又 は他のガス）のイオン化を生じさせるのに十分に大きく、小滴７の方向に向けら れるイオンの流れ５２を作り出す。そのようなイオンの小滴との衝 突は小滴に自由電荷を与える。この応用で有利となるように使用可能なコロトロ ンの既知の改良は、図１ｄに、小滴７から最も遠いワイヤ５０の側の接地電極（ 図示せず）の基板１０９のコロトロン荷電の使用、並びにエレクトログラフィー 技術において既知である所謂“グリッド電極”を小滴７に最も近いワイヤ５０の 側に設けることを参照して既に説明したものを含む。 現在発明者等が知っている最良の実施形態は、現在係属中の出願WO-A-95/1582 2に液体の圧力制御と共に実質的に記載されている小滴処理装置の好適な実施形 態との関連で使用される、図４に示す一般的な構成を有する。 使用される詳細な装備を図１１に示す。この構成による一つの実験では、導電 率が１μＳ／ｍを超える生水１００を閉鎖及び絶縁されたリザーバ９０内に入れ た。現在係属中の出願に記載されタイプの有孔膜小滴装置をリザーバのベースに 取り付け、単純な重力による供給によって有孔膜３と水との間に直接的な電気的 接触が形成されるようにした。 圧電セラミックアクチュエータ４を電気的及び機械的に金属基板７０に接続し 、電気的及び機械的に有孔膜３に接続した。圧電セラミックエレメント４と基板 ７０の間には絶縁層１９は使用しなかった。その代わり、絶縁変圧器８０の２次 巻線の中央タップを介して電源１１により荷電電位Ｖ_chを直接的に基板７０（及 び、それにより圧電アクチュエータ４及び有孔膜３の一つの電極）に印加した。 この電位を士０ｋＶ及び±１．８ｋＶの間で変化させた。絶縁変圧器８０の１次 側を交流電源５に接続し、それはピークトゥーピークで７０ボルトの正弦波電圧 を２８０ｋＨｚの領域の周波数でアクチュエータ４に提供した。 有孔膜３は約５０μｍの厚さであり、電気的に成形されたニッケ ルからなり、最小の直径が３０μｍである孔８を有する。これらの孔は三角形に ２００μｍのピッチで配置され、孔のテーパーが外側へ空気中へ広がるようなテ ーパー状の孔である。全体の直径が６ｍｍであるこの有孔膜を、外径が２０ｍｍ である３００μｍの厚さの厚いステンレス鋼基板７０の４ｍｍの中央直径孔上に 接着した。このアセンブリの前面上に、２００面μｍの厚さであり、その主面上 に焼き付けられその上に延在する連続的な銀電極４ａ及び４ｂを有する圧電セラ ミック環状アクチュエータ４を電気的及び機械的に取り付けた。環状アクチュエ ータ４の外径は１４ｍｍであり、内径は９ｍｍである。それはHoechst Ceramtec からのＰ５１として知られるタイプのものである。 閉鎖型リザーバ９０に孔８を通じて進入した空気の圧力に近い負の圧力をリザ ーバ内の水に印加した。メッシュに誘導される参照符号６で示す振動は、平均流 速３．４μｌ／ｓで参照符号９の方向に水の小滴１０１を放出した。小滴の体積 平均直径は、商業的に入手可能なMalvern Mastersizer S計器を使用して、１０ ．１μｍと測定された。 直径８ｍｍの中央穴を有する接地された誘導電極構造７１を膜３の前方の４ｍ ｍの距離に配置し、それを通過するように水の小滴１０１が放出された。この形 状は、静電モデル化ソフトウェアを使用して、有孔膜の面上に誘導電極７１と基 板７０及び膜３との間の平均値電界からの２０％の広がりを作るようにモデル化 された。 電荷が小滴に分け与えられたことが分かった。小滴の電荷対小滴の質量（Ｑ／ Ｍ）を、導電性材料により作られ、質量天秤（図示せず）上に配置された収集ポ ット内に小滴の流れを方向付けることにより測定した。導電性ポットと電気的接 地との間に電位計を配置して収集された小滴の総電荷を測定し、質量天秤が同一 の小滴の総質 量を測定した。これにより電荷対質量比Ｑ／Ｍを決定し、キログラム及びボルト 当り３×１０^-6クーロンの比例定数で、電源１１により提供される電位Ｖ_chにほ ぼ比例することが分かった。 ５％の固体体積密度の顔料粒子の水性懸濁液を使用して、この装置及び非常に 類似する条件を利用した。高い空間解像度で電荷パターンを作るヒューレットパ ッカード（登録商標）社のレーザジェット４プリンタにより与えられた画像方式 荷電光導電性基板の近傍に、生成された小滴の噴射を導くと、小滴の流れは基板 の電荷領域上に忠実に析出し、非荷電領域にはほとんど又は全く析出は生じなか った。 本発明の第２の観点と共に使用される荷電手段の最良の実施形態は、光導電性 面上に電荷を析出させるために使用されるコロトロンの標準形であり、例えばFo cal Pressにより出版されたSchaffertの本“電気写真”に一般的に記載されてい る。 従って、本装置は、高いコントラストの画像マークを作るための、分離した基 板の上又は下に電荷パターンの画像方式現像に適した方法で、水性トナーの荷電 小滴の運搬を有利に可能とする。 図１２は、荷電小滴７が電荷パターンに応じて面上に析出するのに適した方法 で、基板１３０の面１３１の下の電荷又は電位（参照符号１３６で示す）のパタ ーンを提供する手段の更なる例を示す。 この場合の基板１３０は、典型的に厚さが５から１００ミクロンの範囲の材料 の薄い絶縁層を有し、その上面１３１は、上述の荷電小滴生成装置の実施形態の いずれかにより生成される電荷７ａを有する（例として負の電荷を有するように 示す）小滴に対して露出されている。基板１３０の下面１３２の近傍には、図中 に１３３ａ、１３３ｂ及び１３３ｃとして部分的に示す電極１３３のアセンブリ が配置される。各電極１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、．．．には 夫々導線１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ、．．．を通じて電源１３４ａ、１３４ ｂ、１３４ｃ、．．．により電位Ｖ_a、Ｖ_b、Ｖ_c、．．．（例としては接地電位 を超える電位）が印加される。その代わりに、電源１３４ａ、１３４ｂ、１３４ ｃ、．．．を、電極１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、．．．に固定電荷ｑ_a、ｑ_b 、ｑ_cを供給するように動作させることができる。 電位Ｖ_a、Ｖ_b、Ｖ_c、．．．又は電荷ｑ_a、ｑ_b、ｑ_c．．．により作られ、絶縁 基板１３０の面１３１の下（“下”は基板１３０の面上にあることが小滴７から より遠いという意味で使用される）に位置する静電界パターンは、上面（“上” は基板１３０の面上にあることが小滴７から遠くないという意味で使用される） １３１にわたって延在し、荷電小滴７がそれら電位又は電荷に応じて面１３１上 に析出する。例として、参照符号７ａで示す小滴７の電荷の符号のみを、参照符 号１３６で示す基板面の下に提供される電位又は電荷の符号と逆に示す。こうし て、小滴７は静電的に誘引され、参照符号１３８ａ及び１３８ｃに示すように、 電極１３３のより高い電荷又はより高い電位（適切に）上に優先的に析出する。 電極１３３を一定電位に維持すると、小滴７が面１３１に接近し、その上に析 出するときに、一般的に電荷がそれら電極に流れ込み又は流れ出す。そのような 電位の典型的な値は、１００から１０００ボルトの範囲内である。その代わりに 、電源１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、．．．により電極１３３に固定量の電荷 ｑ_a、ｑ_b、ｑ_c．．．を提供すると、小滴７がそれら面１３１に接近し、その上 に析出するときに、それら電極の電位が変化する。（また、これらの効果は、電 気的パターンが、基板１３０の面１３１の下と同様に面１３１の上に形成される 場合にも生じる。）

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年６月１９日 【補正内容】 のために誘導電極の静電界を逃れるために十分な慣性を有する小滴の数が不十分 である。一般的に、そのような“無駄にした”液体の電極からの回復も必要とな る。 加圧ノズルシステムも広範な小滴サイズ範囲及び過剰な小滴速度を作り出す。 これらの問題点の結果、排他的ではないが特にエレクトログラフィーイメージ ング及び印刷技術において、液体及び／又は固体を析出するためのエアロゾル方 法は多くは採用されていなかった。 本発明の目的は、従来技術の荷電小滴供給装置に付随する種々の問題点を克服 することにある。 更なる目的は、面の上又は下に電荷又は電位を有する基盤に対して、荷電小滴 の形態で、前記基板の電荷又は電位に対応して基板上へ析出する液体及び／又は 固体を供給可能な装置を提供することにある。基板上の電荷又は電位はパターン 状に配置することができる。 本発明の第１の観点によれば、物質を基板に供給する装置が提供され、前記装 置は、面を有する部材と、前記面の位置にあり、使用時に前記部材に供給された 液体のメニスカスを前記面に配置する複数の形状と、液体を前記部材に供給する 液体供給手段と、液体に電荷を供給する手段と、前記形状により配置された液体 内に機械的振動を誘導し、液体の荷電小滴を前記部材から噴霧させるアクチュエ ータと、基板に電荷又は電位を提供する手段と、を備え、前記荷電小滴は前記基 板へ向けられ前記基板上に前記物質を析出させる。 本発明との関連においては、電荷又は電位を基板“に対して”提供することに 言及する時、これは基板面に直接に、又は基板の上に、若しくは基板の下に提供 することのいずれかを意味する。 また、本発明は、物質を基板に供給する方法を含み、その方法は、面を有する 部材に液体を供給する工程であって、前記面は前記液体 請求の範囲 １．物質を基板に供給する装置において、 面を有する部材と、 前記面の位置にあり、使用時に前記部材に供給された液体のメニスカスを前記 面に配置する複数の形状と、 液体を前記部材に供給する液体供給手段と、 液体に電荷を供給する手段と、 前記形状により配置された液体内に機械的振動を誘導し、液体の荷電小滴を前 記部材から噴霧させるアクチュエータと、 基板に電荷又は電位を提供する手段と、を備え、前記荷電小滴は前記基板へ向 けられ前記基板上に前記物質を析出させる装置。 ２．前記部材はプレートである請求項１に記載の装置。 ３．前記部材は可撓性の膜である請求項１に記載の装置。 ４．前記面は平面である請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。 ５．前記形状は、前記部材を貫通するオリフィスを含む請求項１乃至４のいずれ かに記載の装置。 ６．前記アクチュエータは、前記部材に接続され、使用時に前記部材を振動させ ることにより前記液体を振動させて前記小滴を生成する圧電トランスデューサを 有する請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サント，アンドリュー，ジョナサン イギリス国，シービー１ ３エスエックス ケンブリッジ，チャーマーズ ロード 54 (72)発明者 ブレーキー，デイヴィッド，マーク イギリス国，シービー４ ２ディーエック ス ケンブリッジ，メットキャーブ ロー ド，ペントランド プレース ５ (72)発明者 テイラー，ピーター，ジョン イギリス国，シービー１ ４ティーワイ ケンブリッジ，マーシャル ロード 18 (72)発明者 ジャンス ヴァン レンスバーグ，リチャ ード，ウィヘルム イギリス国，シービー４ ５ビーダブリュ ケンブリッジ，ロングスタントン，コー レスフィールド 16

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．物質を基板に供給する装置において、 面を有する部材と、 前記面の位置にあり、使用時に前記部材に供給された液体のメニスカスを前記 面に配置する複数の形状と、 前記形状により配置された液体内に機械的振動を誘導し、液体の小滴を前記部 材から噴霧させるアクチュエータと、 液体を前記部材に供給する液体供給手段と、 液体に電荷を供給する手段と、 基板に電荷又は電位を提供する手段と、を備え、前記小滴は前記基板へ向けら れ前記基板上に前記物質を析出させる装置。 ２．前記部材はプレートである請求項１に記載の装置。 ３．前記部材は可撓性の膜である請求項１に記載の装置。 ４．前記面は平面である請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。 ５．前記形状は、前記部材を貫通するオリフィスを含む請求項１乃至４のいずれ かに記載の装置。 ６．前記アクチュエータは、前記部材に接続され、使用時に前記部材を振動させ ることにより前記液体を振動させて前記小滴を生成する圧電トランスデューサを 有する請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。 ７．前記アクチュエータは、前記液体を直接的に振動させて前記小滴を生成する ように配置された圧電トランスデューサを有する請求項１乃至５のいずれかに記 載の装置。 ８．前記液体供給手段は、大気圧以下で液体を供給する請求項１乃至７のいずれ かに記載の装置。 ９．前記電荷を液体に供給する手段は、前記部材の前記面とは逆の一側部に配置 され、供給された前記液体と接触するように配置された少なくとも一つの電極を 有し、前記電荷は液体を通じて導電的に印加される請求項１乃至８のいずれかに 記載の装置。 １０．前記電荷を液体に供給する手段は、前記部材上に配置された少なくとも一 つの電極を有し、前記電荷は液体を通じて導電的に印加される請求項１乃至８の いずれかに記載の装置。 １１．前記面に近接する前記部材の側部に配置され、前記小滴上に電荷を誘導す る誘導電極をさらに有する請求項９又は１０に記載の装置。 １２．前記電荷を液体に供給する手段は、小滴が前記部材から噴霧された後に前 記小滴に電荷を印加するように配置された手段を有する請求項１乃至８のいずれ かに記載の装置。 １３．前記電荷を液体に供給する手段は、前記面に近接する前記部材の側部上に 配置され、前記小滴に電荷を誘導する電荷放出電極を有する請求項１２に記載の 装置。 １４．前記電荷を液体に供給する手段は、コロトロンイオンソースである請求項 １２又は１３に記載の装置。 １５．前記電荷を液体に供給する手段は、電気的気体反応イオン生成器である請 求項１２又は１３に記載の装置。 １６．前記部材の前記面とは逆の一つの側部に配置される補助電極をさらに備え る請求項１乃至１５のいずれかに記載の装置。 １７．前記補助電極は、使用時に前記液体から補助電極を絶縁する絶縁層を有す る請求項１６に記載の装置。 １８．前記電荷又は電位を基板に提供する手段は、前記電荷又は前記電位を前記 基板上に供給する請求項１乃至１７のいずれかに記載の装置。 １９．前記電荷又は電位を基板に提供する手段は、前記電荷又は前記電位を、前 記基板の前記部材から離れた側部上に供給する請求項１乃至１７のいずれかに記 載の装置。 ２０．前記電荷又は電位を基板に提供する手段は、前記電荷又は前記電位を、前 記基板の前記部材に近接する側部上に供給する請求項１乃至１７のいずれかに記 載の装置。 ２１．前記電荷又は電位を基板に供給する手段は、コロトロンイオンソースであ る請求項１乃至１７のいずれかに記載の装置。 ２２．前記電荷又は電位を基板に供給する手段は、光導電性材料を有する基盤上 に照明パターンを提供する照明源をさらに有する請求項２１に記載の装置。 ２３．前記電荷又は電位を基板に供給する手段は、前記基板の前記部材から離れ た側部上に配置された複数の電極を有し、各電極は使用時に選択的に個々の電荷 又は電位の供給を受ける請求項１乃至１７のいずれかに記載の装置。 ２４．前記形状は２次元のアレイに構成される請求項１乃至２３のいずれかに記 載の装置。 ２５．前記形状は一つのラインに構成される請求項１乃至２３のいずれかに記載 の装置。 ２６．前記電荷又は電位を基板に供給する手段は、前記電荷又は電位を、前記基 板上又は前記基板の前記部材から離れた側部上にパターン状に提供する請求項１ に記載の装置。 ２７．物質を基板に供給する方法において、 面を有する部材に液体を供給する工程であって、前記面は前記液体のメニスカ スを前記面に配置する複数の形状を有する工程と、 前記形状により配置された液体内に機械的振動を誘導し、前記部材から液体の 小滴を噴霧させる工程と、 液体に電荷を供給する工程と、 電荷又は電位を基板に提供する工程と、を有し、前記小滴は前記 基板に向けて方向付けられ、前記物質を基板上に析出させる方法。 ２８．前記噴霧は、前記基板に実質的に平行に方向付けられる請求項２７に記載 の方法。 ２９．前記液体は、大気圧以下で前記部材に供給される請求項２７又は２８に記 載の方法。 ３０．前記電荷は、前記部材の前記面とは逆の側部の液体に導電的に供給される 請求項２７乃至２９のいずれかに記載の方法。 ３１．前記電荷は、前記部材を通じて液体に導電的に供給される請求項２７乃至 ２９のいずれかに記載の方法。 ３２．前記部材の前記面に近接する側部上に配置された誘導電極により前記小滴 上に電荷を誘導する工程をさらに有する請求項３０又は３１に記載の方法。 ３３．前記電荷は、前記小滴が前記部材から噴霧された後に液体の小滴に供給さ れる請求項２７乃至２９のいずれかに記載の方法。 ３４．前記部材の前記面に近接する側部上に配置された誘導電極により前記小滴 上に電荷を誘導する工程をさらに有する請求項３３に記載の方法。 ３５．電荷又は電位は、前記基板の面に提供される請求項２７乃至３４のいずれ かに記載の方法。 ３６．電荷又は電位は、前記基板の前記部材から離れた側部上に供給される請求 項２７乃至３４のいずれかに記載の方法。 ３７．前記電荷又は電位は、前記基板の前記部材に近接する側部に供給される請 求項２７乃至３４のいずれかに記載の方法。 ３８．前記電荷又は電位は、コロトロンイオンソースにより前記基板に供給され る請求項２７乃至３４のいずれかに記載の方法。 ３９．前記小滴の通路を横切る方向の前記小滴の間隔、前記小滴のサイズ及び前 記小滴の速度は、前記小滴の飛行中に前記小滴に空気を同伴し、流体の移動体を 形成する請求項２７乃至３８のいずれかに記載の方法。 ４０．物質を基板に供給する方法において、 液体の小滴を噴霧する工程を有し、前記小滴の通路を横切る方向の前記小滴の 間隔、前記小滴のサイズ及び前記小滴の速度は、前記小滴の飛行中に前記小滴に 空気を同伴し、流体の移動体を形成する方法。 ４１．実質的に所定の画像に従って、物質の化学種を基板上に析出させる画像形 成装置において、前記化学種は液体の小滴により運ばれ、前記装置は請求項１乃 至２６のいずれかに記載の装置を含む画像形成装置。 ４２．基板上に画像を提供する方法において、 液体の小滴により運ばれる物質の化学種から前記画像を形成する工程を有し、 前記物質の化学種は請求項２７乃至４０のいずれかに記載の方法により前記基板 に供給される方法。 ４３．前記化学種は、前記液体中に溶解又は懸濁している請求項４２に記載の方 法。 ４４．前記液体は、少なくとも部分的に水により構成される請求項４３に記載の 方法。 ４５．前記化学種は荷電した粒子又はイオンである請求項４３に記載の方法。