JP2008179090A - 噴射装置、溶液噴射方法及びこれを利用した電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】溶液の噴射停止時における溶液性状の変化に伴う、溶液噴射時の噴射不良を抑制する噴射装置および溶液噴射方法の提供。
【解決手段】噴射溶液を噴射する噴射装置であって、噴射ノズル部に熱電変換素子の冷却部を配置した噴射装置、及び噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の噴射液を熱電変換素子により、噴射ノズル部近傍の外気温度より低く、露点よりも高く保持する溶液噴射方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、噴射装置、溶液噴射方法及びこれを利用した電子機器に関する。

インクジェットプリンタに使用されているような、小粒径の水溶液等の液滴を噴射して記録用紙等に画像や文字を形成するための噴射装置は広く利用されている。例えば、インクジェットプリンタの他にも導電性の溶質を含む溶液滴を基板に付着させ、所望の導電膜パターンを形成する導線パターン形成用のインクジェット装置や、生化物質を含む生化学溶液の噴射装置などが知られている。この噴射装置の溶液噴射部であるヘッドには、溶液を充填した溶液充填部、および、溶液充填部から溶液を導く輸液経路が設けられている。この溶液は、圧電素子による、あるいは発熱素子による溶液充填部の圧縮または膨張により、輸液経路に導かれた溶液をヘッドの先端のノズルから噴射される。ノズル先端の溶液は、溶液の噴射動作が行われない時には、常に、溶液が噴射される外気の雰囲気中にさらされている。ノズル近辺の輸液経路内に存在する溶液は、噴射動作がある程度の時間内で連続して行われる場合その乾燥はほとんど生じないが、非吐出時間が長くなるにつれて、その乾燥が進行する。この溶液の乾燥が進行することで、溶液中の溶質が輸液経路内に付着し、これが輸液経路、特にノズル部を狭め、噴射すべき所望の溶液の体積を変化させたり、液滴の噴射されるべき方向を変えてしまったりするといった問題が生じていた。

このような噴射装置の噴射不良を、図５９〜図６４を参照にしながら説明する。図５９は、従来の噴射装置のヘッド部分の説明図である。この噴射装置のヘッド１はヘッド前板６、ヘッド後板７、ヘッド側板により囲まれた輸液経路８中にインク９が充填されている。そして、ヘッド前板６は、小孔のノズル２を備えている。インク９は、このノズル２から、輸液経路８中にある図示していない圧電素子等の押圧力によって液滴として噴射される。図６０は、このヘッド１からインクが噴射された状態を示す断面図である。この場合、図の右側の輸液経路８から押圧力が掛かることにより、インク９がノズル２から噴射されている。

インク９が連続的に噴射されている間は問題ないが、インク９の噴射を停止している間は、ノズル先端の液面１１は、外気に曝された状態である。この状態が長時間続くと、液面１１付近の溶液から揮発性物質、主に溶媒が外気中に蒸散してしまうことがある。インク９中の溶媒が蒸散すると、図６１に示すように、液面１１がノズル２の奥へ引っ込んでいったり、液面１１付近のインク９が溶媒不足により高粘度化したり、ノズル２の壁面に付着したり、固化したりすることがある。この現象は、インク温度が比較的高いとき、特に、溶媒が水の場合は外気の露点より高いときに顕著である。図６１はインク温度３０℃、外気温２５℃の場合のインクの蒸散の状況を模式的に示したものである。

ノズルから外気へインクの水分が蒸散する速度に比し、ノズルへのインクの流動が少ないと、ノズル近傍のインクの濃縮が進み粘度上昇が進行する。このような状態では、プリンタであれば、粘度が高いいため噴射が正常にできず、濃度ムラが生じて印刷画質は劣化してしまう。さらには、ノズルの詰まりが発生する恐れがある。また、インクの吐出が滑らかになり難いので、ノズル付近に液滴が飛散し、ノズル周辺に固着しノズルの二次的な詰まりの原因ともなる。このため、ノズル付近に飛散した液滴をふき取るクリーニングの必要も生じる。さらに、プリンタの画像形成においては、インク液滴形状が一定にならないので、画像の品質が低下する。このような場合、ノズルの詰まりを解消するための吐出圧を高める調整やフラッシング（カラ打ち）をする必要が出てくる。そのための保湿機構として乾燥を防ぐためのキャップが装着されているプリンタもあるが、機構部品も多く複雑である。非水溶性の溶剤を含んだインクでも、その揮発性溶剤の蒸発においては同様である。

一方、インク温度が極端に低く、外気の露点より低くなると、水分がノズルの液面付近でインク中に凝集してきて、インク９が水分で希釈される。そして、インクの粘度が下がり過ぎたり、ノズルからインクがあふれ出てきたりすることがある。図６２にその状況を模式的に表した。図６２では、外気の露点が２５℃に対し、インク温度が１５℃であるとした。更に、図６３にはインク温度は外気の露点と等しいが、ノズル２すなわち前板６が冷却されて外気の露点以下となっている状態を示した。ノズル付近の空気中の水分が冷却されて前板６に水分の凝縮が起こる。そうすると、ノズルのインク液面付近の水分がなくなり、この付近の湿度が下がり露点も下がる。露点が下がると液面からの水分の蒸散が起こり、インクの濃縮が起こってしまうことがある。図６４には、各部の温度を示している。Ｔｎは噴射ノズル部近辺のインクの温度、Ｔｉは噴射ノズル部近辺以外のインクの温度でこれはどの部分でもほぼ一定である。Ｔｈは噴射ノズル部近傍のヘッド前板の温度、Ｔａは噴射ノズル部近傍の外気の雰囲気温度、Ｔｄは噴射ノズル部近傍の外気の露点である。

このような問題に対して、例えば、特許文献１には、ノズル内のインクの乾燥を抑制するために、予備吐出を行うフラッシング技術が提案されている。この特許文献１では、溶液滴の塗布対象である基板への非吐出時間がある程度検出されると、インクジェットヘッドを基板の配置範囲外に設けた溶液収容部の真上に移動させ、この溶液収容部に向けて溶液滴を吐出してフラッシングする。

特許文献２には、インクジェットプリンタのノズルを常時冷却することにより乾燥を防止する技術が従来から存在するが、この方法では、常時冷却しておく必要があり、また冷却装置を付加する必要もあるので装置の大型化、運転費用の増大などの欠点があるとして、インクジェットプリンタには不向きであるとしている。そして、インクジェットプリンタの不使用時は、ノズルにキャッピングして、ノズル先端の溶液の一部を吸引しておく装置が開示されている。

特許文献３には、液滴吐出用の輸液経路であるヘツド全体をペルチェ素子で冷却して溶液の乾燥を防止する液滴吐出装置が提案されている。この発明では、ペルチェ素子により液滴吐出用のヘッドの側面から、間接的に、溶液充填部を冷却する。これにより輸液経路中のインク全体を冷却し、ノズルの液面からの溶媒の蒸散を抑制する。さらに、この液滴吐出装置は、溶液滴の吐出時および非吐出時の双方の動作中において液滴吐出用のヘッドの冷却を行っているので、ノズル内部に導かれた溶液中の溶媒の蒸発による粘度の上昇も抑制し、溶液滴の生成時においても役立つとしている。
特許文献４には、ヘッド内のインク溶液の加熱発泡による圧力上昇を利用したインクジェットプリンタにおいて、ヘッド内の加熱したインクを冷却するためにヘッド全体をペルチェ素子で冷却するインクジェットプリンタヘッドを提案している。
特開２００２−２６４３６６号公報 特開昭６２−２５０５４号公報 特開２００４−２２３９１４号公報 特公昭５６−９４２９号公報

上述のように噴射装置の噴射停止時の溶媒の乾燥に対する対策は、種々講じられて提案されている。しかし、それぞれ十分なものとはなっていない。特許文献１の方法では、固着が酷ければ、フラッシングができない場合があり、フラッシング用のインクの無駄も大きい。特許文献２に記載のキャッピングと吸引の組み合わせでは、装置が複雑となり、故障の原因となりやすい。また、キャッピング自体が固着してしまうこともある。なお、ノズルの冷却による方法は、詳細な記載はないが、ノズルへの結露の問題や液面が十分に冷却されていない恐れもあり、更に、特許文献２に記載のとおり、冷却に特別の工夫をしない限り冷却には大がかりな装置が必要と考えられる。特許文献３の方法では、ヘッド内のインク全体を冷却するのでインクの粘度が上がりすぎて噴射時の噴射エネルギーが増大する。また、休止時は常時ヘッド全体を冷却するためのエネルギーを必要とする。特許文献４に記載の噴射装置では、必ずしもインクのノズル部からの溶媒蒸散防止に有効とは限らない。このように、噴射装置の停止時におけるインクの乾燥をはじめとするトラブルに対しては、完全な解決策は見いだされていない。

本発明は上述の問題に鑑み、溶液の噴射停止時における溶液性状の変化に伴う、溶液噴射時の噴射不良を抑制する噴射装置および溶液の噴射方法を提供することを目的とする。また、この噴射装置を備えたインクジェットプリンタ、導線パターン形成装置、有機半導体形成装置、ＥＬ（エレクトロルミネッセント）材料製造装置、液晶およびプラズマディスプレー製造装置、レジスト製造装置、生化学溶液処理装置、及び光透過材料製造装置を提供することを目的とする

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記の手段により、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成した。

本発明は、噴射溶液を噴射する噴射装置であって、噴射ノズル部に熱電変換素子の冷却部を配置したことを特徴とする噴射装置を含む。

本発明は、熱電変換素子を噴射溶液中に配置したことを特徴とする前記噴射装置を含む。

本発明は、熱電変換素子の放熱部を冷却部よりも噴射ノズル部から離れた溶液噴射孔の壁面、または噴射溶液中のいずれかに配置したことを特徴とする前記噴射装置を含む。

本発明は、熱電変換素子を噴射溶液外に配置したことを特徴とする前記噴射装置を含む。

本発明は、熱電変換素子の放熱部を外気中に配置したことを特徴とする前記噴射装置を含む。

本発明は、噴射ノズル部を形成する溶液噴射孔の壁面の少なくとも一部を熱電変換素子の冷却部で形成したことを特徴とする前記噴射装置を含む。

本発明は、噴射ノズル部周辺の外気温度測定用のセンサを配置したことを特徴とする前記噴射装置を含む。

本発明は、噴射ノズル部周辺の外気温度湿度または露点測定用のセンサを備えたことを特徴とする前記噴射装置を含む。

本発明は、噴射ノズル部の温度測定用のセンサを備えたことを特徴とする前記噴射装置を含む。

本発明は、複数の噴射ノズル部を備えた噴射装置であって、複数の噴射ノズル部に共通の電力供給配線を備えた前記熱電変換素子を配置したことを特徴とする前記噴射装置を含む。

本発明は、複数の噴射ノズル部を備えた噴射装置であって、複数の噴射ノズル部に一つの熱電変換素子を配置したことを特徴とする前記噴射装置を含む。

本発明は、噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の噴射液を熱電変換素子により、噴射ノズル部近傍の外気温度より低く、露点よりも高く保持することを特徴とする溶液噴射方法を含む。

本発明は、噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の噴射液を熱電変換素子により冷却し、噴射ノズル部近傍の外気温度より低く、噴射装置における設計噴射可能最大粘度となる噴射液の温度以上に保持することを特徴とする溶液噴射方法を含む。

本発明は、噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、噴射ノズル部近傍の外気温度をＴａ、噴射ノズル部近傍の外気の露点をＴｄ、噴射ノズル部の外気に露出している部分の温度をＴｈ、噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度をＴｎ、溶液噴射装置における設計噴射可能最低粘度となる噴射液の温度をＴｍとしたとき、
噴射休止時においては、Ｔｈ、Ｔｎが、
式［Ｔａ≧Ｔｈ＞Ｔｎ＞Ｔｍ］及び式［Ｔｈ＞Ｔｄ］
を満足する温度範囲にあることを特徴とする溶液噴射方法を含む。

本発明は、噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の噴射液を、噴射ノズル部近傍の外気の露点温度の−３℃乃至３℃に保持することを特徴とする溶液噴射方法を含む。

本発明は、噴射ノズル部近傍の外気温度及び湿度を測定するセンサ、噴射ノズル部の外気に露出している部分の温度を測定するセンサ、噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度を測定するセンサ、及び噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、
噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の外気温度及び湿度、並びに噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度から、噴射ノズル部の噴射液中の水分の外気への放出、又は吸収量を算出し、その水分の放出、又は吸収量から噴射ノズル部での噴射液の容量の変化を算出し、噴射液の容量の変化に対応して噴射ノズル部での噴射液の液面レベルを推定し、
液面レベルが噴射装置の下限に達すると、噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度及び／又は噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度を露点より低くするように熱電変換素子に電力を供給し、
液面レベルが噴射装置の上限に達すると、熱電変換素子への電力供給を停止することを特徴とする溶液噴射方法を含む。

本発明は、噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、噴射休止後、噴射再開時においては、熱電変換素子により噴射ノズル部近傍を複数回の加温、冷却の繰り返し操作をしてから溶液噴射操作をすることを特徴とする溶液噴射方法を含む。

本発明は、噴射休止後、噴射再開時においては、熱電変換素子により噴射ノズル部近傍を冷却して、噴射ノズル部のインクの温度を噴射ノズル部近傍の外気の露点よりも低くして、噴射ノズル部のインクのノズル内での液面レベルを上限まで上昇させてから、噴射ノズル部近傍を複数回の加温、冷却の繰り返し操作をしてから溶液噴射操作をすることを特徴とする前記溶液噴射方法を含む。

本発明は、画像形成用のインクを噴射する、前記噴射装置を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタを含む。

本発明は、導電溶液を噴射する、前記噴射装置を備えたことを特徴とする導線パターン形成装置を含む。
本発明は、有機半導体溶液を噴射する、前記噴射装置を備えたことを特徴とする有機半導体形成装置を含む。

本発明は、ＥＬ（エレクトロルミネッセント）材料溶液を噴射する、前記噴射装置を備えたことを特徴とするＥＬ層形成装置を含む。
本発明は、液晶およびプラズマ方式の表示装置の材料溶液を噴射する、前記噴射装置を備えたことを特徴とする表示装置の製造装置を含む。

本発明は、レジスト溶液を噴射する、前記噴射装置を備えたことを特徴とするレジスト層形成装置を含む。

本発明は、生化学物質を含む生化学溶液を噴射する、前記噴射装置を備えたことを特徴とする生化学溶液処理装置を含む。

本発明は、マイクロレンズアレイ形成用の、前記噴射装置を備えたことを特徴とする光透過材料製造装置を含む。

本発明によれば、溶液の噴射停止時における溶液性状の変化に伴う、溶液噴射時の噴射不良を抑制する噴射装置および溶液の噴射方法を提供することを目的とする。また、この噴射装置を備えたインクジェットプリンタ、導線パターン形成装置、有機半導体形成装置、ＥＬ（エレクトロルミネッセント）材料製造装置、液晶およびプラズマ方式の表示装置の製造装置、レジスト製造装置、生化学溶液処理装置、及び光透過材料製造装置を提供することを目的とすることを提供できる。

本発明をいくつかの実施の形態によって説明するが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を踏まえて各種の変更、変形ができる。以下、本発明の噴射装置、溶液噴射方法、及び本発明の噴射装置を備えた各種の装置についてについて順に説明する。

［噴射装置の実施形態］
（実施形態１）
実施形態１の噴射装置を、噴射装置例（１）として図１〜４に示す。図１は、噴射装置例（１）の説明図であり、主にヘッド部分を表しており、インクタンク、押圧装置などは図から省略している。インクタンク、押圧装置などは従来の構造と同じであればよい。なお、ヘッド前板６、ヘッド後板７などで形成されたヘッド容器は、実用的には金属製であるが、内部構造が観察できるように透明素材で構成されていると仮定した。図１において、噴射溶液であるインク９は、ヘッド前板６、ヘッド後板７などで形成されたヘッド容器中の輸液経路８中に封入されており、ヘッド前板６に形成された小孔の噴射ノズルの周辺部である噴射ノズル部２（図中では、単にノズル２と記す。以下同じ）には、熱電変換素子であるペルチェ素子３が配置されている。このペルチェ素子３は、この実施形態ではＰ型半導体とＮ型半導体とを組み合わせたマイクロ熱電変換素子であり、電気配線１０によって電力供給される。図２は噴射装置例（１）のヘッドの平面図であり、図３は図２の中央部を左右方向に切断した断面図である。図３から判るように、ペルチェ素子３は、冷却部となる吸熱用接合電極板４がヘッド前板側に密着し、放熱用接合電極板５が大気側に露出するように配置されている。なお、この噴射装置例（１）では、電気配線１０によって供給される電力の電流方向を逆にすれば、吸熱用接合電極板４が放熱用接合電極板とし、放熱用接合電極板５が吸熱用接合電極板とすることもできる。

この噴射装置例（１）における吸熱用接合電極板４は、ヘッド前板６の噴射ノズル部２に密着しており、噴射ノズル孔内及び噴射ノズル部２近辺のインク９を噴射ノズル部２を介して冷却することができる。図４には、この噴射装置が噴射操作を休止して、ペルチェ素子が作動しているときの噴射ノズル部近辺の温度分布の例を示している。外気温及びヘッド内のインク温度が２５℃の場合に、ペルチェ素子３により噴射ノズル部２を冷却したときの温度分布を表示した。図中２０〜３０の数字は、その部分の摂氏温度を表している。ペルチェ素子３の吸熱用接合電極板４付近は、２０℃と最も温度が低く、そのすぐ近くの噴射ノズル孔内のインクは２３℃である。なお、輸液経路８内のペルチェ素子３の吸熱用接合電極板４からある程度の距離離れた部分のインク９は２５℃のままである。このように、噴射ノズル孔内のインク９の温度を低下させることにより、インクからの溶剤の蒸散を防止できる。冷却の程度は、インク中の溶剤の蒸散性状及び噴射ノズル孔中のインク９の温度により適宜調製すればよい。ペルチェ素子３による冷却は、非常に局所的な冷却が可能なので、ヘッドの輸液経路内の大部分のインクは冷却されない。このため、輸液経路内の大部分のインクは粘度上昇などを起こさず、噴射操作を再開する際に噴射不良やインク詰まりなどのトラブルを起こす恐れがない。なお、ペルチェ素子３の放熱用接合電極板５付近の空気は、加熱され３０℃近くになる。この影響は、噴射ノズル孔の周辺の空気までは及ばず、噴射ノズル孔中のインク９の液面１１に接している空気は２５℃になっている。このため、インク９の液面１１の温度が、液面１１に接している空気により特に加温されることはない。

ペルチェ素子は、大容量の吸熱装置ではないが、最近は、半導体製造技術の進歩により非常に小型でヘッド前板上に微細加工により１０〜２０μｍ程度の大きさに形成できるようになり、１０μｍ程度の噴射ノズル径の噴射ノズル孔内のインクを局部的に冷却する方法として適しているマイクロ熱電変換素子の一種である。なお、本発明においては、どのような熱電変換素子も使用することができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２につき、図５〜８を参照にしながら説明する。図５は、実施形態１の説明図１と同じように、実施形態２の噴射装置例（２）の説明図、図６，７，８は、その平面図、断面図及び温度分布の説明図である。噴射装置例（２）の噴射装置例（１）との違いは、ペルチェ素子３の吸熱用接合電極板４と放熱用接合電極板５の配置である。噴射装置例（２）では、吸熱用接合電極板４が噴射ノズル孔のすぐ上の外気部分も冷却する構造になっている。そして、対応する放熱用接合電極板５は、ヘッド前板６の噴射ノズル孔から離れた側に配置されている。すなわち、ペルチェ素子内で熱エネルギーがヘッド前板６と平行に放射状に外側へ移動する構造である。図６の平面図でいえば、噴射ノズル孔と吸熱用接合電極板４と放熱用接合電極板５とは、この順に内側から同心円を描くように配置されている。図７の断面図で説明すれば、ペルチェ素子３が噴射ノズル孔付近の熱を噴射ノズル部の噴射ノズル孔から離れた方向に熱を移動させるように配置されている。この場合、図８の温度分布図に示すように噴射ノズル孔内及びその近辺のインク９は、吸熱用接合電極板４の冷却効果により、例えば２３℃に冷却されている。そして、噴射ノズル孔内の近辺のインク９の液面１１に接する空気も２３℃程度に冷却されており、実施形態１以上にインク９中の溶媒の蒸散を抑制できる。噴射装置例（２）についても、実施形態１で説明したようなその他の作用効果も発揮できる。

一方、噴射ノズル孔内のインクを冷却すると同時に、ペルチェ素子３による放熱は噴射ノズル孔から離れた箇所に直接接合配置されていることから、ヘッド前板６への熱伝達を経て噴射ノズル孔から離れたヘッドの輸液経路内のインクを加熱することができる。このため、輸液経路内のインクの粘度低下を促進し流動性を向上させ、噴射操作を再開する際に印字開始時期を早くさせることができ、輸液能力を増大させられるので多量にインクを供給する高速印字に有効であり、インクを供給する程度に応じて印字中も加熱を継続しても良い。

（実施形態３）
実施形態３は、実施形態１で説明した噴射装置例（１）におけるペルチェ素子３の配置を、ヘッド前板６の輸液経路８の外側から輸液経路８の内側に変更したものである。そして、ペルチェ素子３の吸熱用接合電極板４をヘッド前板６に密着させて、放熱用接合電極板５は輸液経路８中とする。図９〜１２には、実施形態１と同じように噴射装置例（３）の説明図、その平面図、断面図及び温度分布の説明図を示した。この噴射装置例（３）もヘッド前板６の噴射ノズル部２を介して、効率よく噴射ノズル内のインク９を冷却することができる。噴射ノズル部２付近の冷却の状況を図１２に示す。この噴射装置例（３）においては、放熱用接合電極板５がインク９中にあるので、噴射ノズル部２付近を冷却した熱はすべてインク９中に放熱され、輸液経路８中のインク９全体の温度としては、低下することがない。このため、噴射装置のインク噴射を再開した際に、インク９の粘度上昇によるトラブルが特に起こり難い。噴射装置例（３）についても、実施形態１及び２で説明したようなその他の作用効果も発揮できる。

（実施形態４）
実施形態４は、実施形態２で説明した噴射装置例（２）におけるペルチェ素子３の配置を、ヘッド前板６の輸液経路８の外側から輸液経路８の内側に変更したものである。なお、実施形態４の噴射装置例（４）として断面図を図１３に、その温度分布を図１４に示した。図１４に示したように、輸液経路８中のインク９は、噴射ノズル孔２付近では低下しているが、全体としては温度低下していない。この場合も、実施形態３と同じように、噴射ノズル部２付近を冷却した熱はすべてインク９中に放熱され、輸液経路８中のインク９全体の温度としては、低下することがない。このため、噴射装置のインク噴射を再開した際に、インク９の粘度上昇によるトラブルが起こらない。噴射装置例（４）についても、実施形態３で説明したようなその他の作用効果も発揮できる。

（実施形態５）
実施形態５は、実施形態２及び実施形態４の中間的な変形であり、ペルチェ素子をヘッド前板の一部に埋め込んでしまったものである。図１５〜１７に噴射装置例（５）として上述と同じような平面図、断面図、温度分布説明図を示す。この場合、ペルチェ素子３はヘッド前板６と同じ厚さがあり、噴射ノズル部２のヘッド前板６部分の一部を兼ねている。この場合も、上述の実施形態１〜４と同じような作用効果が得られる。なお、図１５〜１７に示した噴射装置例（５）においては、噴射ノズル孔の側壁はヘッド前板６で覆われているが、噴射ノズル孔の側壁の全部又は一部をペルチェ素子３の吸熱用接合電極板４で直接覆っていてもよい。

（実施形態６）
実施形態６の噴射装置例（６）は、噴射装置例（３）に類似している。噴射装置例（３）では、放熱用接合電極板５は輸液経路８内のインク９中に配置されていたが、噴射装置例（６）では、図１８，１９，２０に示すように、ペルチェ素子３の放熱用接合電極板５はヘッド後板７に接続している。そして、噴射装置例（３）では噴射ノズル孔の周囲に中空円盤状にペルチェ素子３が配置されていたが、噴射装置例（６）では、図１８の水平断面図に示すように噴射ノズル孔の周囲の一部のみにペルチェ素子３が配置されている。このようにして輸液経路８から噴射ノズル孔へのインク９の流通路が確保されている。この場合も、噴射装置例（６）はすでに述べた噴射装置例と同じような作用効果を持つ。

（実施形態７）
実施形態７の噴射装置例（７）は、噴射装置例（４）及び噴射装置例（６）に類似している。噴射装置例（４）では、ペルチェ素子３は輸液経路８内のインク９中にぶら下がるように配置されていたが、噴射装置例（７）では、図２１，２２に示すように、ペルチェ素子３のヘッド前板６に接続している側面に対向する側面はヘッド後板７に接続している。そして、噴射装置例（７）では、噴射装置例（６）と同じように噴射ノズル孔の周囲の一部のみにペルチェ素子３が配置されており、輸液経路８から噴射ノズル孔へのインク９の流通路が確保されている。この場合も、噴射装置例（７）はすでに述べた噴射装置例と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを効率よく冷却できる。

（実施形態８）
実施形態８の噴射装置例（８）は、噴射装置例（３）の変形例である。噴射装置例（３）では、ペルチェ素子は輸液経路８内のヘッド前板６に配置されていたが、噴射装置例（８）では、図２３，２４に示すように、ペルチェ素子３がヘッド後板７に接続されている。この場合、ペルチェ素子３の放熱用接合電極板５がヘッド後板７に接続し、吸熱用接合電極板４が噴射ノズル孔近辺のインク９中に配置されている。このようにして輸液経路８の噴射ノズル孔近辺でインク９が冷却される。この場合も、噴射装置例（８）はすでに述べた噴射装置例と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを冷却できる。なお、図２３，２４では、ペルチェ素子３は噴射ノズル側から見ると中空円盤状になっているが、中央部を空間にせず円盤状の形状としてもよい。

（実施形態９）
実施形態９の噴射装置例（９）は、噴射装置例（８）の変形例である。噴射装置例（８）では、ペルチェ素子３がヘッド後板７に接続されていたが、噴射装置例（９）では、図２５に示すように、ペルチェ素子３がヘッド後板７に埋め込まれている。この場合、ペルチェ素子３の放熱用接合電極板５がヘッド後板７の外側に、吸熱用接合電極板４が輸液経路８側に配置されている。このようにして輸液経路８の噴射ノズル孔近辺でインク９が冷却される。この場合も、噴射装置例（９）はすでに述べた噴射装置例と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを冷却できる。

（実施形態１０）
実施形態１０の噴射装置例（１０）は、噴射装置例（９）のさらに変形例である。噴射装置例（９）では、ペルチェ素子３は噴射ノズル側から見ると中空円盤状になっているが、噴射装置例（１０）は中央部を空間にせず円盤状の形状となっている。噴射装置例（１０）では、図２６に示すように、ペルチェ素子３の外径は噴射装置例（９）より小さくてもよい。この場合も、噴射装置例（１０）はすでに述べた噴射装置例と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを冷却できる。

（実施形態１１）
実施形態１１の噴射装置例（１１）は、噴射装置例（８）の変形例である。噴射装置例（８）では、ペルチェ素子３の吸熱用接合電極板４が噴射ノズル孔を臨むように配置されていたが、図２７に示すように、噴射装置例（１１）は中空円盤状のペルチェ素子３の内側側面が吸熱用接合電極板４となり、外側側面が放熱用接合電極板５となっている。この場合も、噴射装置例（１１）はすでに述べた噴射装置例と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを冷却できる。

（実施形態１２）
実施形態１２の噴射装置例（１２）は、噴射装置例（１）の変形例である。噴射装置例（１２）は、噴射装置例（１）に噴射ノズル孔近辺の雰囲気の温度及び湿度を測定するセンサを配置した例である（図２８参照）。このセンサはどのようなものでもよいが、噴射ノズル孔近辺の空間は、噴射ノズルからインクが噴射される空間なので、インク噴射の妨げにならないよう、例えば光学的手段を利用したような非接触式のセンサ、雰囲気を計測する温度湿度検出素子あるいは露点検出素子としている。この噴射装置例（１２）はすでに述べた噴射装置例と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを冷却できるだけでなく、噴射ノズル孔内のインク９の温度を噴射ノズル孔近辺の温度湿度を勘案して制御することができる。温度は勿論、湿度も、インクが水溶性の場合に重要な制御ファクタとなる。

（実施形態１３）
実施形態１３の噴射装置例（１３）は、噴射装置例（１２）の変形例である。噴射装置例（１３）は、噴射装置例（１２）と同じように噴射ノズル孔近辺の雰囲気の温度及び湿度あるいは露点を測定するセンサを配置した例である（図２９，３０参照）。このセンサは、ヘッド前板６の噴射ノズル部周辺に設置してある。温度湿度の測定にはとくに制限はないが、温度測定にはサーミスタなどを使用し、湿度測定には感湿抵抗体、静電容量材料などを使用すればよい。あるいは、特開平０７−５５７４８号公報に記載されている雰囲気計などが利用できる。この噴射装置例（１３）もすでに述べた噴射装置例（１２）と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを冷却できるだけでなく、噴射ノズル孔内のインク９の温度を噴射ノズル孔近辺の温度湿度を勘案して、ペルチェ素子への電力供給を制御し、コントロールすることができる。

（実施形態１４）
実施形態１４の噴射装置例（１４）は、噴射装置例（２）の変形例である。噴射装置例（１４）は、噴射装置例（２）と同様にペルチェ素子３をヘッド前板６上に配置しているが、配置するペルチェ素子３を蒸着、ＣＶＤ、スパッタリング及びフォトリソグラフなどの薄層パターン形成方法によりＮ型、Ｐ型半導体を接合して形成した（図３１参照）。噴射装置例（１４）は、構造的には噴射装置例（２）と同じであるが、ペルチェ素子３はほとんどヘッド前板６と一体化している。この噴射装置例（１４）もすでに述べた噴射装置例（２）と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを冷却できる。

（実施形態１５）
実施形態１５の噴射装置例（１５）は、噴射装置例（１４）の変形例である。噴射装置例（１５）は、噴射装置例（１４）と同様にペルチェ素子３を蒸着、ＣＶＤ、スパッタリング及びフォトリソグラフなどの薄層パターン形成方法によりＮ型、Ｐ型半導体を接合して形成している。そして、噴射装置例（１５）は、ヘッド前板６上のペルチェ素子３の吸熱用接合電極板４の内側に噴射ノズル部の温度測定用の温度計である温度測定用抵抗パターン１４が設置してある（図３２参照）。温度測定用の温度計にとくに制限はないが、サーミスタなどを使用すればよい。ペルチェ素子３と温度測定用抵抗パターン１４はほとんどヘッド前板６と一体化している。この噴射装置例（１５）もすでに述べた噴射装置例（１４）と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを冷却でき、さらに、噴射ノズル部２の温度を勘案して噴射ノズル孔内のインク９の温度を制御できる。

図３３は、噴射装置例（１５）の断面図である。この噴射装置例（１５）は、ペルチェ素子３を蒸着、ＣＶＤ、スパッタリング及びフォトリソグラフなどの薄層パターン形成方法によりＮ型、Ｐ型半導体を接合して形成している。そして、ヘッド前板６上のペルチェ素子３の吸熱用接合電極板４の内側に噴射ノズル部の温度測定用の温度計である温度測定用抵抗パターン１４が設置してある。さらに、この噴射装置例は、ペルチェ素子３の電気配線１０と温度測定用抵抗パターン１４の温度測定用入出力信号配線１５も上述の薄層形成方法により形成している（図３３参照）。

この噴射装置例（１５）では、ペルチェ素子３と温度測定用抵抗パターン１４及び配線類もほとんどヘッド前板６と一体化している。この噴射装置例（１５）も上述の図３２の平面図に従って説明した噴射装置例（１５）と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを冷却でき、噴射ノズル部２の温度を勘案して噴射ノズル孔内のインク９の温度を制御できる。

（実施形態１７）
実施形態１７の噴射装置例（１７）は、噴射装置例（４）の変形例である。噴射装置例（１６）は、噴射装置例（４）と同じような構造であるが、噴射装置例（１６）と同様にペルチェ素子３を薄層パターン形成方法により形成し、さらに、ヘッド前板６上のペルチェ素子３の吸熱用接合電極板４の内側に噴射ノズル部のインク９の温度測定用の温度計である温度測定用抵抗パターン１４が薄層パターン形成方法により形成してある。ペルチェ素子３の電気配線１０と温度測定用抵抗パターン１４の温度測定用入出力信号配線１５も上述の薄層形成方法により形成している。噴射装置例（１７）では、ペルチェ素子３と温度測定用抵抗パターン１４及び配線類もほとんどヘッド前板６と一体化して輸液経路８内に収まっている（図３４参照）。この噴射装置例（１７）もすでに述べた噴射装置例（４）と同じように噴射ノズル孔近辺のインクのみを冷却でき、さらに、噴射ノズル部２のインク９の温度を勘案して噴射ノズル孔内のインク９の温度を制御できる。

（実施形態１８）
実施形態１８の噴射装置例（１８）は、噴射装置例（１６）及び噴射装置例（１７）の変形例である。噴射装置例（１８）は、噴射装置例（１６）及び噴射装置例（１７）におけるペルチェ素子３と温度測定用抵抗パターン１４及び配線類を両方とも備えている（図３５，３６参照）。すなわち、ヘッド前板６の外側と内側とにペルチェ素子３及び温度計が配置されている。これにより、噴射装置例（１６）及び噴射装置例（１７）の持つ機能は備えているだけでなく、噴射ノズル孔近辺のインク９の温度の、より精密で効果的な制御が行える。

（実施形態１９）
実施形態１９の噴射装置例（１９）は、噴射装置例（１７）の変形例である。噴射装置例（１９）は、噴射装置例（１７）と同じような構造であるが、図３７，３８に示すように、噴射ノズル部２周辺の雰囲気の温度湿度を測定するセンサ１３をヘッド前板６の噴射ノズル部２上に備えている。そして、センサ１３の近辺のヘッド前板６には空洞が設けてある。この空洞は、ヘッド前板６からセンサ１３への伝熱を最小限にしてセンサ１３の雰囲気温度湿度測定の精度を向上させるためのものである。この噴射装置例（１９）は、ヘッド前板６の輸液経路８側にもインク温度測定用の温度計１４が配置されているが、この温度計１４の温度測定精度向上のために、温度計１４の近辺のヘッド前板６には空洞が設けてある（図３７，３９参照）。この空洞には、インク９が侵入できる構造としてもよい。噴射装置例（１９）は、噴射ノズル孔内のインク９の温度を調節して溶媒の蒸散を防ぐことは勿論、外部雰囲気の温度湿度及び噴射ノズル孔周辺のインク９の温度を直接測定して、ペルチェ素子３の供給電力制御ができるので、より精密な噴射ノズル孔周辺のインク温度制御ができる。

（実施形態２０）
実施形態２０の噴射装置例（２０）は、噴射装置例（１９）の変形例である。噴射装置例（２０）は、噴射装置例（１９）と同じような機能を有しているが、図４０，４１に示すように、微細加工技術（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ＝ＭＥＭＳ技術）を用いて輸液経路８をヘッド前板６とヘッド後板７が一体化した基板内に形成している。噴射装置例（２０）は、原理的には、ペルチェ素子３はヘッド後板７の外側に配置されていることになる。しかし、微細加工技術により形成された噴射装置例（２０）では、ヘッド後板７の外側も噴射ノズル部近傍になっており、噴射ノズル孔周辺のインク９を十分に冷却することができる。微細加工技術を用いれば、非常に小型で一体化された噴射装置が製造できる。この場合もペルチェ素子３は噴射ノズル部２に配置されていることになる。

微細加工技術（ＭＥＭＳ技術）による噴射装置例（２０）の製造工程について説明する。図４２は、噴射装置例（２０）の製造工程を示した１例である。図４２に従って説明すると、まずシリコン、ガラス、金属、樹脂等の基板上に電気絶縁層を形成する（ａ）。次に、電気絶縁層上にＮｉＣｒ，Ｐｔ，ｐ−Ｓｉなどの電気抵抗材料層を製膜する（ｂ）。電気抵抗材料層のエッチングなどにより電気抵抗パターンを形成し、さらに、基材のエッチング用に電気絶縁層の所定箇所に窓を設ける（ｃ）。電気抵抗パターンへの電気配線となるＡｌ，Ａｕなどの配線パターンを形成する（ｄ）。基板をエッチングにより、ノズル部と電気抵抗パターン部の断熱用の空洞部とを形成する（ｅ）。これが電気抵抗パターンを備えたヘッド前板に相当する。一方、（ａ）と同様の基板に電気絶縁層を形成し、上述の（ｂ）〜（ｄ）と同様にして、電気絶縁層上にペルチェ素子、感温素子、圧電素子、及び電気入出力配線を形成する。そして、エッチングにより基板中に輸液経路を形成する（ｆ）。最後に、（ｅ）と（ｆ）で得られた素子を搭載した基板同士を接合する（ｇ）。このような微細加工技術により、非常に小型で一体化された噴射装置が製造できる。

図４３は、微細加工技術（ＭＥＭＳ技術）による噴射装置例（２０）の製造工程を示した他の例である。この場合は、上述と同様の基板の両面に電気絶縁層を形成しておき（ａ）、片面には上述の図４２の（ｂ）〜（ｄ）と同様に電気抵抗パターンを形成し、反対側面には上述の図４２の（ｆ）と同様にペルチェ素子、感温素子、圧電素子を形成する（ｃ）。そして、電気入出力配線を形成して、電気絶縁層の所定箇所に基板エッチング用の窓を設ける（ｄ）。最後に、基板の所定箇所にエッチングにより噴射ノズル部、輸液経路、及び断熱用の空洞部を設ける（ｅ）。このようにすれば、上述の製造方法同様、噴射装置例（２０）を容易に製造できる。

（実施形態２１）
実施形態２１の噴射装置例（２１）は、噴射装置例（４）の変形例である。噴射装置例（２１）は、噴射装置例（４）と違って、図４４，４５，４６に示すように噴射ノズル孔がヘッド前板６ではなくヘッドの側壁に配置されている。そして、ペルチェ素子３は、輸液経路８内に設置されている。この場合、ヘッドは薄く作られており、ペルチェ素子３の形状は２個の直方体の組み合わせからなっている。そして、ペルチェ素子３はヘッド側板の噴射ノズル部２の一部を兼ねており、吸熱用接合電極板４は、直接及びヘッド側板の噴射ノズル部２を介して噴射ノズル孔内のインク９を冷却する。図４４は、噴射装置例（４）の説明用斜視図であり、図４５は、この噴射装置例（４）の中央部付近をヘッド前板６に平行に切断してヘッド後板７側から見た断面図である。図４６は、この噴射装置例（４）の中央部付近をヘッド前板６に垂直に切断して図４４の手前側側面方向から見た断面図である。これらの図から判るように、吸熱用接合電極板４は、噴射ノズル孔内の出口に近い部分のインク９を冷却する。インク９の溶媒の蒸散は、インク９の液面１１のみから起こるので、この液面１１のインク９さえ冷却されていれば十分である。この噴射装置例（２１）は、ヘッド側壁からのインクの噴射が可能である点以外は、噴射装置例（４）と同じような作用効果が期待できる。

（実施形態２２）
実施形態２２の噴射装置例（２２）は、噴射装置例（２１）の変形例である。噴射装置例（２２）は、噴射装置例（２１）のペルチェ素子３の配置が変更されている（図４７，４８参照）。噴射装置例（２２）の横に切断した断面図である図４８を対応する図４５と比べれば判るように、ペルチェ素子３の吸熱用接合電極板４が噴射ノズル孔の側壁の一部を形成している。これにより、噴射装置例（２２）は、噴射装置例（２１）と同じような効果が発揮でき、噴射ノズル孔内のインク９の冷却効果は向上する。

（実施形態２３）
実施形態２３の噴射装置例（２３）は、噴射装置例（１５）の変形例である。噴射装置例（２３）は、複数の噴射ノズルを備えている。噴射ノズルは、ヘッド前板上に近接して配置されており（図４９では３個を例示している。）、それぞれの噴射ノズル部にはペルチェ素子及びノズル部の温度測定用の温度計が配置されている。これらのペルチェ素子の電力線は共通の配線となっており、複数のペルチェ素子は一括して電力供給できるようになっている。このようにすることにより、ペルチェ素子用の配線を大幅に簡略化できる。

（実施形態２４）
実施形態２４の噴射装置例（２４）は、噴射装置例（２３）の変形例である。噴射装置例（２４）は、噴射装置例（２３）同様、複数の噴射ノズルを備えており、噴射ノズルは、ヘッド前板上に近接して配置されており、それぞれの噴射ノズル部を一括して囲むように一つのペルチェ素子及びノズル部の温度測定用の温度計が配置されている。このようにすることにより、ペルチェ素子用の配線を大幅に簡略化できる。なお、通常のインクジェットプリンタの場合、噴射ノズル孔の径は１０ミクロン程度であり、噴射ノズル孔の間隔は１４ミクロン程度であるので、図５０に示すように、複数の噴射ノズル部を一括して冷却するように一つのペルチェ素子を設置することができる。このようにすれば、複数の噴射ノズルを備えた経済的で簡単な構造で、本発明の効果を発揮できる噴射装置が提供できる。

［溶液噴射方法］
本発明の溶液噴射方法について説明する。本発明の溶液噴射方法は、噴射装置における噴射溶液（インクともいう。）の噴射時ではなく、噴射を休止しているときの噴射装置内のインク温度を制御する方法に関するものである。更に詳しく述べれば、噴射装置において噴射を休止しているとき、噴射装置内のインク中の溶媒、特に水分が噴射ノズルの外気に触れている液面から蒸散して、インクの粘度が上昇したり、乾燥、固着してしまったりしてインクの噴射を再開しようとした際に、正常な噴射ができなくなるトラブルを解消するための溶液噴射方法である。

本発明の溶液噴射方法は、例えば上述の噴射装置例（１９）を用いて実施できる。図５１は、本発明の溶液噴射方法を実施するための噴射ノズル部周辺のインクの制御部のブロック図である。まず、計測部において噴射ノズル部周辺の温度、湿度の測定、噴射ノズル部周辺のインク温度の測定、ペルチェ素子への投入電力の計測などを行い、これらの計測データと基準情報記憶部に記憶している時刻、インク種別特性、ペルチェ素子性能特性などを基に条件算出部において最適な噴射ノズル部周辺のインク温度条件及びこれを達成するためのペルチェ素子への投入電力条件の算出などを行う。これを基に制御部でペルチェ素子への投入電力の制御や噴射ノズル部周辺のインク温度制御を行う。以下、噴射装置例（１９）を備えたインクジェットプリンタにおける、本発明の溶液噴射方法を実施形態例として説明する。

（実施形態２５）
実施形態２５は、本発明の溶液噴射方法の一例であり、図５２のフローチャート（１）に従って実行できる。インクジェットプリンタの電源をＯＮにして噴射装置の稼働が開始されると、ペルチェ素子に電源が入り噴射ノズル部付近のインク９が冷却される。そして、インク中の水分の蒸散が防がれている。そして、印刷開始の指令が入力されるとペルチェ素子への投入電力は停止され、噴射装置の噴射ノズルからインクが噴射される。この際、インクは水分の蒸散による固化や異常な粘度上昇が起こっていないので、正常な溶液噴射が行われ、正常なプリントができる。印刷が終了すれば、再びペルチェ素子に電源が入り噴射ノズル部付近のインク９が冷却される。そして、インク中の水分の蒸散が防がれて、次の印刷開始の指令に備えている。そして、インクジェットプリンタの電源停止に伴い終了する。

（実施形態２６）
実施形態２６は、本発明の溶液噴射方法の他の例であり、図５３のフローチャート（２）に従って実行できる。インクジェットプリンタの電源をＯＮにして噴射装置の稼働が開始される。噴射装置の稼働が開始されると、ペルチェ素子に電源が入り噴射ノズル部付近の
インク９が冷却され始める（ステップＳ１）。そして、印刷開始の指令が入力される（ステップＳ２）とペルチェ素子への投入電力は停止され（ステップＳ６）、噴射装置の噴射ノズルからインクが噴射される。この際、インクは水分の蒸散による固化や異常な粘度上昇が起こっていないので、正常な溶液噴射が行われ、正常なプリントができる。印刷が終了（ステップＳ７）すれば、再びペルチェ素子に電源が入り噴射ノズル部付近のインク９が冷却される（ステップＳ１）。そして、インク中の水分の蒸散が防がれている。次の印刷開始の指令に備えているところまでは、フローチャート（１）と同じである。そして、実施形態２６においては、噴射ノズル部付近の外気の雰囲気温度Ｔａ、湿度を測定しそのときの露点Ｔｄを算出する。一方、噴射ノズル周辺のインク温度Ｔｎを測定し（ステップＳ３）、［雰囲気温度Ｔａ＞インク温度Ｔｎ＞露点Ｔｄ］となるようにインク温度Ｔｎを制御する（ステップＳ４）。この制御の具体的方法としては、計測したインク温度Ｔｎを勘案して、ペルチェ素子への投入電力のオンオフ制御、又はペルチェ素子への投入電力量の変更により行えばよい。

（実施形態２７）
実施形態２７は、上記実施形態２６の変形例で、実施形態２６のステップＳ３において、噴射ノズル部付近の外気の雰囲気温度Ｔａ、湿度を測定しそのときの露点Ｔｄを算出する。さらに、噴射ノズル周辺のインク温度Ｔｎ及び噴射ノズル部の外気に露出している部分の噴射ノズル部温度Ｔｈを測定しておき、別途インクの特性として、溶液噴射装置における設計噴射可能最低粘度となる噴射液の温度Ｔｍを事前に記憶させておく。ステップＳ４において、［雰囲気温度Ｔａ≧噴射ノズル部温度Ｔｈ＞インク温度Ｔｎ＞噴射可能な粘度に対するインク温度Ｔｍ］、且つ式［噴射ノズル部温度Ｔｈ＞露点Ｔｄ］となるようにインク温度Ｔｎ、噴射ノズル部温度Ｔｈを制御する。あとは、実施形態２６と同様にすればよい。

（実施形態２８）
実施形態２８は、他の実施形態例である。実施形態２８は、噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の噴射液を、噴射ノズル部近傍の外気の露点に対し−３℃乃至３℃に保持するように、ペルチェ素子への供給電力量や電力供給時間を制御する。噴射ノズル部近傍の外気の温度は、水溶液であるインクを噴射液としている場合、インクの液面温度を常に露点と同じにしておけば、インクによる水分の放出と吸収はバランスがとれている。それ故、インクの液面温度を露点と同じに保つことが理想的である。しかし、外気の温度湿度は変化するので、これに正確に追随してインクの液面温度を露点と同じに保つことは実用的ではない。そこで、噴射装置の通常の使用条件範囲である通常の外気の温度を５〜４０℃、相対湿度を３０〜９０％ＲＨ程度と仮定すると、図５８からも判るように、気温の変化３℃に対し露点も約３℃変化し、相対湿度の変化１０〜２０％ＲＨに対し露点が約３℃変化する。通常、このような気温又は湿度の変化は、１時間以上を要すると考えられる。このような状態であれば、小型で実用的な温度湿度センサおよびペルチェ素子のような小型のインク温度制御装置によって、噴射ノズル部近傍の外気の温度湿度を測定し露点を算出して、インクの液面付近の温度を温度制御することができる。また、噴射ノズル部近傍のインクの温度が露点に対し−３℃乃至３℃程度の範囲であれば、図５８の相対湿度に対する露点の変化からも判るように噴射ノズル孔の液面からの水分の蒸散や吸収はほとんど無視できる。−５℃乃至５℃程度の範囲とすると、外気が長期間に渡って極端に乾燥または高湿になっている場合には、噴射ノズル孔の液面からの水分の蒸散や吸収が限度を越える場合もある。このため、噴射ノズル部近傍の外気の露点の−３℃乃至３℃に保持しておくことは、比較的粘性の高い通常のインクは実質的に問題になるほど水分の蒸散も吸収も起こらないので、系の熱容量に鑑みペルチェ素子の温度を簡便な制御方式と回路によって容易に制御できる範囲としても、実用性の高い噴射ノズル部近辺のインクの温度制御方法でもある。

（実施形態２９）
本発明の溶液噴射方法の他の例であり、図５４のフローチャート（３）に従って実行できる。インクジェットプリンタの電源をＯＮにして噴射装置の稼働が開始したら時刻を計測しておく。そして、印刷開始の指示（ステップＳ１２）があれば、そのまま印刷を開始する。そして、印刷終了したら（ステップＳ１１）の計時開始に戻る。印刷開始の指示がなければ、印刷開始準備として印刷の休止期間を計測し、予め記憶させておいたインクの単位時間あたりの乾燥量との関係からインク中の水分の減少量を推定する（ステップＳ１５）。そして、水分の減少量が所定値を超えたら、ペルチェ素子への電力供給量と供給時間とを予め記憶させておいた基準で算出して（ステップＳ１６）、ペルチェ素子をＯＮとし（ステップＳ１７）、インクを冷却して外気中から水分を吸収させ、設定した水分の供給時間に達したらペルチェ素子をＯＦＦとする（ステップＳ１８）。なお、水分供給のためのペルチェ素子への電力供給量は、噴射ノズル周辺のインクの温度が雰囲気の露点より低くなっていることが好ましい。また、噴射ノズル部の外気に曝されているヘッド前板の温度も、雰囲気の露点より低くなっていることが好ましい。これにより、ヘッド前板に結露した水分の一部もインク中に流入し、効果的に水分補給が可能となる。印刷を休止している間は、この操作を繰り返して行い、インク中の水分を所定範囲に保持する。

（実施形態３０）
実施形態２９は、実施形態２９の変形例であり、図５５のフローチャート（４）に従って実行できる。実施形態２９の場合は、ステップＳ１５において、インクの単位時間あたりの乾燥量との関係からインク中の水分の減少量を推定していたが、実施形態２９では、噴射ノズル部付近の外気の雰囲気温度Ｔａ及び湿度を測定し、そのときの露点Ｔｄを算出する。一方、噴射ノズル周辺のインク温度Ｔｎを測定しておく（ステップＳ３２）。そして、これらの雰囲気温度Ｔａ及び湿度、噴射ノズル周辺のインク温度Ｔｎからインク中の水分の蒸気圧が判るので、噴射ノズルの液面からのインクの乾燥量を推定する関係式を予め記憶させておき、乾燥水分量を算出する（ステップＳ３５）。所定量の乾燥が起こったらペルチェ素子に電力を供給して水分を補給する（ステップＳ３６）。ペルチェ素子への電力供給量と供給時間やこれ以降のステップは、実施形態２９と同じである。

（実施形態３１）
実施形態３１は、さらに実施形態３０の変形例であり、図５６のフローチャート（５）に従って実行できる。実施形態３０の場合は、ステップＳ３５において、インクの乾燥水分量を算出してこれを所定値と比較して、ペルチェ素子を作動させていたが、実施形態３０では、インクの乾燥水分量を算出（ステップＳ４３）してこれを噴射ノズル内の液面のレベル低下量として算出する。そして、所定の液面レベルとなる時刻を推定し（ステップＳ４４）、その液面レベルになる時間になったら（ステップＳ４５）、ペルチェ素子を作動させて液面付近のインクを外気の露点以下として、インク中に外気の水分を吸収させて水分補給をする（ステップＳ４６）。更に、予め記憶させておいた関係に従って、液面付近のインク温度、外気の露点から水分補給量を算出し、噴射ノズル内の液面のレベルが上昇して上限レベルに達する時間を推定する（ステップＳ４７）。そして、上限レベルに達する時間になったら（ステップＳ４９）ペルチェ素子をＯＦＦとする（ステップＳ５０）。その後は、実施形態３０と同じ工程である。

（実施形態３２）
実施形態３２は、他の実施形態例であり、図５７のフローチャート（６）に従って実行できる。実施形態３２の場合は、インクジェットプリンタの電源をＯＮにして噴射装置の稼働が開始される。噴射装置の稼働が開始されると、ペルチェ素子に電源が入り噴射ノズル部付近のインクの冷却が始まる（ステップＳ６０）。そして、印刷開始の指示が入力される（ステップＳ６１）と、噴射ノズル部付近の外気の雰囲気温度Ｔａ、湿度を測定しそのときの露点Ｔｄを算出する。一方、噴射ノズル部周辺のインク温度Ｔｎ及び噴射ノズル部から離れた位置のインク温度Ｔｉを測定する（ステップＳ６４）。インク温度Ｔｉは、ほぼ輸液経路内のインク全体の温度と考えられるものである。そして、印刷中は、ペルチェ素子への供給電力や供給時間を制御して、［雰囲気温度Ｔａ＞インク温度Ｔｎ＞露点Ｔｄ］、且つ［インク温度Ｔｉ＝所定の温度］となるようにインク温度Ｔｎ、Ｔｉを制御する（ステップＳ６５）。印刷を休止している場合は、噴射ノズル部付近の外気の雰囲気温度Ｔａ、湿度を測定しそのときの露点Ｔｄを算出する。一方、噴射ノズル部周辺のインク温度Ｔｎを測定する（ステップＳ６２）。そして、ペルチェ素子への供給電力や供給時間を制御して、印刷休止中は、［雰囲気温度Ｔａ＞インク温度Ｔｎ＞露点Ｔｄ］となるようにインク温度Ｔｎを制御しておく（ステップＳ６３）。

（実施形態３３）
実施形態３３の溶液噴射方法は、噴射ノズル部近傍の外気温度及び湿度を測定するセンサ、噴射ノズル部の外気に露出している部分の温度を測定するセンサ、噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度を測定するセンサ、及び噴射ノズル部近傍にペルチェ素子を備えた噴射装置を用いる。噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の外気温度及び湿度、並びに噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度から、噴射ノズル部の噴射液中の水分の外気への放出、又は吸収量を算出し、その水分の放出、又は吸収量から噴射ノズル部での噴射液の容量の変化を算出し、噴射液の容量の変化に対応して噴射ノズル部での噴射液の液面レベルを推定しておく。そして、液面レベルが噴射装置の下限に達すると、噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度及び／又は噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度を露点より低くするようにペルチェ素子に電力を供給し、噴射ノズル部での噴射液の液面から外気中の水分を吸収させて液面レベルの上昇を起こさせる。液面レベルが噴射装置の上限に達すると、ペルチェ素子への電力供給を停止しておく。そして、噴射液の温度が上昇して外気の露点より高くなり、噴射液中の水分がまた蒸散して、液面レベルが噴射装置の下限に達すると、噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度及び／又は噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度を露点より低くするようにペルチェ素子に電力を供給することを繰り返す。これにより、噴射液は常に所定の濃度範囲に収まり、濃縮されることがない。図６５は、噴射ノズル部の噴射液の適正な噴射における液面レベルの上限と下限を模式的に表している。また、図６６は、噴射液であるインクの蒸気圧差Ｐｗをパラメータとして、噴射休止期間とインク液面の変動の関係を示している。インクの蒸気圧差Ｐｗは、液面において露点と同じ温度であれば零であり、インク温度が高ければ蒸気圧差Ｐｗは正、低ければ負である。

（実施形態３４）
実施形態３４は、比較的短期間の噴射休止に対する噴射不良の防止方法あるいは上述の実施形態として説明した溶液噴射方法と兼用する方法であり、噴射ノズル部近傍にペルチェ素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する際、噴射休止後、噴射再開時においては、ペルチェ素子に印加する電流方向の逆転により噴射ノズル部近傍を複数回の加温、冷却の繰り返し操作をしてから溶液噴射操作をする。繰り返しサイクル時間は、数秒から数分が好ましい。この噴射ノズル部近傍の加温、冷却の繰り返しにより、固着しかかっていた噴射ノズル部のインクが熱衝撃や温度上昇による粘度の低下により流動できるようになる。この繰り返し操作のサイクルは、噴射ノズル部のインクの温度が所定の温度まで上がったり下がったりする時間であればよい。また、この場合、所謂インクの空打ちと併用してもよい。

（実施形態３５）
噴射休止時間が所定期間以上であった場合に、印刷開始前に、まずこの噴射ノズル部近傍を冷却して外気からの水分吸収をさせ、噴射ノズル部のインク液面レベルを上限近辺にしてから、噴射ノズル部近傍の加温、冷却の繰り返し操作をする噴射不良の防止方法であり、噴射ノズル部近傍にペルチェ素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する際、噴射休止後、噴射再開時においては、ペルチェ素子により、まず噴射ノズル部近傍の冷却をして外気の露点以下とし、外気中の水分をインクに吸収させ噴射ノズル部のインク液面レベルを上限近辺にしてから、噴射ノズル部近傍を複数回の加温、冷却の繰り返し操作をして、インクが熱衝撃や温度上昇による粘度の低下により流動できるようにしてから溶液噴射操作をする。この噴射ノズル部近傍のインク濃度が薄くなり、加温、冷却の繰り返しにより固着し係っていた噴射ノズル部のインクが濃度の均一化や熱衝撃、温度上昇による粘度の低下により流動できるようになる。

上述のどの溶液噴射方法においても印刷休止中のインクの乾燥による粘度増加や固着、あるいは噴射ノズル内でのインクの液面の異常な低下や上昇が防止できる。このため、溶液を分種する際には、常に正常な噴射ができる。

［本発明の噴射装置を備えた各種の装置］
本発明の噴射装置は、各種の用途に使用できるが、特に、画像形成用のインクを噴射するインクジェットプリンタ、導電溶液を噴射する導線パターン形成、有機半導体材料溶液を噴射する有機トランジスタ形成装置および回路描画装置、ＥＬ（エレクトロルミネッセント）表示装置用ＥＬ層形成材料、液晶表示装置用カラーフィルタ材料、プラズマ表示装置用セルならびに蛍光体材料などの溶液を噴射する表示素子形成装置、レジスト溶液を噴射するレジスト層形成装置、遺伝子やタンパク質の反応、解析、合成ならびに医薬品の合成などにおける生化学物質を含む生化学溶液を噴射する生化学溶液処理装置、及びマイクロレンズアレイ形成用の光透過材料製造装置等の各種の電子機器に好適に利用できる。

本発明の噴射装置例（１）の説明図 本発明の噴射装置例（１）の平面図 本発明の噴射装置例（１）の断面図 本発明の噴射装置例（１）の温度分布説明図 本発明の噴射装置例（２）の説明図 本発明の噴射装置例（２）の平面図 本発明の噴射装置例（２）の断面図 本発明の噴射装置例（２）の温度分布説明図 本発明の噴射装置例（３）の説明図 本発明の噴射装置例（３）の平面図 本発明の噴射装置例（３）の断面図 本発明の噴射装置例（３）の温度分布説明図 本発明の噴射装置例（４）の断面図 本発明の噴射装置例（４）の温度分布説明図 本発明の噴射装置例（５）の平面図 本発明の噴射装置例（５）の断面図 本発明の噴射装置例（５）の温度分布説明図 本発明の噴射装置例（６）の水平断面図 本発明の噴射装置例（６）の断面図 本発明の噴射装置例（６）の温度分布説明図 本発明の噴射装置例（７）の断面図 本発明の噴射装置例（７）の温度分布説明図 本発明の噴射装置例（８）の断面図 本発明の噴射装置例（８）の温度分布説明図 本発明の噴射装置例（９）の断面図 本発明の噴射装置例（１０）の断面図 本発明の噴射装置例（１１）の断面図 本発明の噴射装置例（１２）の断面図 本発明の噴射装置例（１３）の平面図 本発明の噴射装置例（１３）の断面図 本発明の噴射装置例（１４）の平面図 本発明の噴射装置例（１５）の平面図 本発明の噴射装置例（１５）の断面図 本発明の噴射装置例（１７）の断面図 本発明の噴射装置例（１８）の断面図 本発明の噴射装置例（１８）の温度分布説明図 本発明の噴射装置例（１９）の断面図 本発明の噴射装置例（１９）の平面図 本発明の噴射装置例（１９）のヘッド前板裏側の平面図 本発明の噴射装置例（２０）の断面図 本発明の噴射装置例（２０）の断面斜視図 本発明の噴射装置例（２０）の製造工程図（１） 本発明の噴射装置例（２０）の製造工程図（２） 本発明の噴射装置例（２１）の説明図 本発明の噴射装置例（２１）の横断面図 本発明の噴射装置例（２１）の縦断面図 本発明の噴射装置例（２２）の説明図 本発明の噴射装置例（２２）の断面図 本発明の噴射装置例（２３）の平面図 本発明の噴射装置例（２４）の平面図 本発明の噴射装置の制御ブロック図 本発明の噴射方法のフローチャート（１） 本発明の噴射方法のフローチャート（２） 本発明の噴射方法のフローチャート（３） 本発明の噴射方法のフローチャート（４） 本発明の噴射方法のフローチャート（５） 本発明の噴射方法のフローチャート（６） 各温度における相対湿度に対する露点 従来の噴射装置の説明図 噴射装置のインク噴射の断面図 ノズル付近のインクの乾燥説明図 ノズル付近のインクの水分吸収の説明図 ノズル付近のインクの乾燥説明図 ノズル付近の各部の温度説明図 ノズルのインクレベル インクレベルの変動グラフ

符号の説明

１：噴射装置 ２：噴射ノズル部
３：ペルチェ素子 ４：吸熱用接合電極板
５：吸熱用接合電極板 ６：ヘッド前板
７：ヘッド後板 ８：輸液経路
９：インク １０：電気配線
１１：液面 １２：吐出圧源
１３：センサ １４：温度測定用抵抗パターン
１５：温度測定用電器配線 １６：電気絶縁材料層
１７：吐出圧力を発生させるためのヒータ又は圧電素子

Claims (26)

1. 噴射溶液を噴射用する噴射装置であって、噴射ノズル部に熱電変換素子の冷却部を配置したことを特徴とする噴射装置。
2. 熱電変換素子を噴射溶液中に配置したことを特徴とする請求項１に記載の噴射装置。
3. 熱電変換素子の放熱部を冷却部よりも噴射ノズル部から離れた溶液噴射孔の壁面、または噴射溶液中のいずれかに配置したことを特徴とする請求項２に記載の噴射装置。
4. 熱電変換素子を噴射溶液外に配置したことを特徴とする請求項１に記載の噴射装置。
5. 熱電変換素子の放熱部を外気中に配置したことを特徴とする請求項３に記載の噴射装置。
6. 噴射ノズル部を形成する溶液噴射孔の壁面の少なくとも一部を熱電変換素子の冷却部で形成したことを特徴とする請求項１に記載の噴射装置。
7. 噴射ノズル部周辺の外気温度測定用のセンサを配置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の噴射装置。
8. 噴射ノズル部周辺の外気湿度または露点測定用のセンサを備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の噴射装置。
9. 噴射ノズル部の温度測定用のセンサを備えたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の噴射装置。
10. 複数の噴射ノズル部を備えた噴射装置であって、複数の噴射ノズル部に共通の電力供給配線を備えた前記熱電変換素子を配置したことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の噴射装置。
11. 複数の噴射ノズル部を備えた噴射装置であって、複数の噴射ノズル部に一つの熱電変換素子を配置したことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の噴射装置。
12. 噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、
    噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の噴射液を、熱電変換素子により、噴射ノズル部近傍の外気温度より低く、露点よりも高く保持することを特徴とする溶液噴射方法。
13. 噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、
    噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の噴射液を、熱電変換素子により冷却し、噴射ノズル部近傍の外気温度より低く、噴射装置における設計噴射可能最大粘度となる噴射液の温度以上に保持することを特徴とする溶液噴射方法。
14. 噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、
    噴射ノズル部近傍の外気温度をＴａ、噴射ノズル部近傍の外気の露点をＴｄ、噴射ノズル部の外気に露出している部分の温度をＴｈ、噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度をＴｎ、溶液噴射装置における設計噴射可能最低粘度となる噴射液の温度をＴｍとしたとき、
    噴射休止時においては、Ｔｈ、Ｔｎが、
    式［Ｔａ≧Ｔｈ＞Ｔｎ＞Ｔｍ］及び
    式［Ｔｈ＞Ｔｄ］
    を満足する温度範囲にあることを特徴とする溶液噴射方法。
15. 噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、
    噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の噴射液を、噴射ノズル部近傍の外気の露点に対し−３℃乃至３℃に保持することを特徴とする溶液噴射方法。
16. 噴射ノズル部近傍の外気温度及び湿度を測定するセンサ、噴射ノズル部の外気に露出している部分の温度を測定するセンサ、噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度を測定するセンサ、及び噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、
    噴射休止時においては、噴射ノズル部近傍の外気温度及び湿度、並びに噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度から、噴射ノズル部の噴射液中の水分の外気への放出、又は吸収量を算出し、その水分の放出、又は吸収量から噴射ノズル部での噴射液の容量の変化を算出し、噴射液の容量の変化に対応して噴射ノズル部での噴射液の液面レベルを推定し、
    液面レベルが噴射装置の下限に達すると、噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度及び／又は噴射ノズル部の噴射液の外気に露出している部分の温度を露点より低くするように熱電変換素子に電力を供給し、
    液面レベルが噴射装置の上限に達すると、熱電変換素子への電力供給を停止することを特徴とする溶液噴射方法
17. 噴射ノズル部近傍に熱電変換素子を備えた噴射装置により水溶性の噴射液を噴射する溶液噴射方法であって、
    噴射休止後、噴射再開時においては、熱電変換素子により噴射ノズル部近傍を複数回の加温、冷却の繰り返し操作をしてから溶液噴射操作をすることを特徴とする溶液噴射方法。
18. 噴射休止後、噴射再開時においては、熱電変換素子により噴射ノズル部近傍を冷却して、噴射ノズル部のインクの温度を噴射ノズル部近傍の外気の露点よりも低くして、噴射ノズル部のインクのノズル内での液面レベルを上限まで上昇させてから、噴射ノズル部近傍を複数回の加温、冷却の繰り返し操作をしてから溶液噴射操作をすることを特徴とする請求項１７に記載の溶液噴射方法。
19. 画像形成用のインクを噴射する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の噴射装置を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
20. 導電溶液を噴射する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の噴射装置を備えたことを特徴とする導線パターン形成装置。
21. 有機半導体溶液を噴射する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の噴射装置を備えたことを特徴とする有機半導体形成装置。
22. ＥＬ（エレクトロルミネッセント）材料溶液を噴射する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の噴射装置を備えたことを特徴とするＥＬ層形成装置。
23. 液晶およびプラズマ方式の表示装置の材料溶液を噴射する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の噴射装置を備えたことを特徴とする表示装置の製造装置。
24. レジスト溶液を噴射する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の噴射装置を備えたことを特徴とするレジスト層形成装置。
25. 生化学物質を含む生化学溶液を噴射する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の噴射装置を備えたことを特徴とする生化学溶液処理装置。
26. マイクロレンズアレイ形成用の、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の噴射装置を備えたことを特徴とする光透過材料製造装置。

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