JP2005239974A - Recording liquid, liquid cartridge, and cartridge, device and method for discharging liquid - Google Patents

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敏生 福田
Masato Nakamura
正人 中村
Takaaki Miyamoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a recording liquid for use in record on an object, liquid cartridge of filling the liquid, liquid-discharging cartridge for discharging the liquid onto the object, device and method for discharging the liquid, preventing an ink from non-discharge. <P>SOLUTION: The ink 2 contains a hydrophobic colloid which normally has zeta potential of at most +10 mV, and when the pH of the ink 2 becomes 4-6, the zeta potential is charged to positive. Thereby elusion of silicon, silicon compounds, etc. into the ink 2 from a circuit board 42 composed of a silicon wafer etc., and deposition of the colloid onto a heating resistor 46 of negatively being charged, are suppressed, preventing causing of kogetion on the heating resistor 46 and non-discharge of the ink by clogging resulting from precipitation thereof in an ink passage 32 and in a nozzle 43a. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、対象物に記録を行うための記録液、液体が充填される液体カートリッジ、液体を対象物に吐出する液体吐出カートリッジ、液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。   The present invention relates to a recording liquid for recording on an object, a liquid cartridge filled with liquid, a liquid ejection cartridge for ejecting liquid onto an object, a liquid ejection apparatus, and a liquid ejection method.

液体を、微細構造な流路を経て、圧電素子や発熱抵抗素子等のエネルギー発生手段等を備えた液室に供給し、そのエネルギー発生手段が発生したエネルギーによって加圧して液室に設けられた吐出口より液滴にして吐出させることが様々な分野で行われている。   The liquid is supplied to a liquid chamber provided with energy generating means such as a piezoelectric element and a heating resistance element through a fine flow path, and is pressurized by the energy generated by the energy generating means and provided in the liquid chamber. In various fields, droplets are discharged from the discharge port.

このような技術を応用した例として、例えば対象物となる記録紙に対してヘッドチップよりインクを吐出させて、画像や文字を記録するインクジェット方式のプリンタ装置がある。   As an example to which such a technique is applied, there is an ink jet printer apparatus that records an image or a character by ejecting ink from a head chip onto a recording paper as an object.

このインクジェット方式を用いたプリンタ装置は、低ランニングコスト、装置の小型化、印刷画像のカラー化が容易という利点がある。インクジェット方式を用いたプリンタ装置では、例えばイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック等のように複数の色のインクがそれぞれ充填されたインクカートリッジからヘッドチップのインク液室等に供給される。   A printer device using this ink jet system has advantages such as low running cost, small device size, and easy colorization of printed images. In a printer apparatus using an ink jet system, for example, ink of a plurality of colors such as yellow, magenta, cyan, and black is supplied to an ink liquid chamber of a head chip or the like.

そして、このプリンタ装置は、インク液室等に供給されたインクを、インク液室内に配置された発熱抵抗体等の圧力発生素子でインク内のインクを押圧してヘッドチップに設けられた微小なインク吐出口、いわゆるノズルより吐出させる。   In this printer apparatus, the ink supplied to the ink liquid chamber or the like is pressed against the ink in the ink by a pressure generating element such as a heating resistor disposed in the ink liquid chamber, and the minute amount provided on the head chip. The ink is ejected from an ink ejection port, so-called nozzle.

具体的には、インク液室内に配置された発熱抵抗体でインク室内のインクを加熱し、発熱抵抗体上のインク中に気泡を発生させ、この気泡による押圧力によりインクをノズルから吐出させ、吐出させたインクを対象物となる記録紙等に着弾させて画像や文字を印刷する。   Specifically, the ink in the ink chamber is heated by a heating resistor disposed in the ink liquid chamber, bubbles are generated in the ink on the heating resistor, and the ink is ejected from the nozzles by the pressing force of the bubbles, The ejected ink is landed on a recording paper or the like as an object to print an image or a character.

このインクジェット方式のプリンタ装置では、ヘッドチップのノズルよりインクを吐出するときの吐出特性が画像品質に大きく影響することから、加工精度を高めることが可能な例えばシリコンやシリコン酸化物等からなるシリコンウエハに発熱抵抗体を作り込んだヘッドチップが注目されている。   In this ink jet printer device, since the ejection characteristics when ejecting ink from the nozzles of the head chip greatly affect the image quality, the processing accuracy can be improved, for example, a silicon wafer made of silicon or silicon oxide Attention has been focused on head chips that incorporate heating resistors.

具体的には、シリコンウエハ上に発熱抵抗体を形成し、シリコンウエハの端面を液室にインクを導入するための流路としているヘッドチップ等がある。   Specifically, there is a head chip or the like in which a heating resistor is formed on a silicon wafer and an end surface of the silicon wafer is used as a flow path for introducing ink into a liquid chamber.

このようなヘッドチップでは、シリコンウエハの発熱抵抗体が形成されている面は酸化処理等が施され、例えばインクに曝されてもシリコンやシリコン酸化物等がインク中に溶出することはないが、シリコンウエハの端面においては製造工程上、酸化処理等を施すことは困難であり、インクに曝されるとシリコンやシリコン酸化物等がインク中に溶出することがある。   In such a head chip, the surface of the silicon wafer on which the heating resistor is formed is subjected to an oxidation treatment or the like. For example, silicon or silicon oxide does not elute into the ink even when exposed to ink. In the manufacturing process, it is difficult to subject the end face of the silicon wafer to oxidation treatment, and silicon or silicon oxide may be eluted into the ink when exposed to ink.

特に、pHが7より大きくアルカリ性を示すインクの場合、シリコンウエハからのケイ素の溶出が顕著になる。なお、紙に印刷するインクは、ヘッドチップの金属材料等を使用している部位が酸化しないように一般的に弱アルカリ性にされている。   In particular, in the case of an ink having a pH higher than 7 and showing alkalinity, the elution of silicon from the silicon wafer becomes remarkable. The ink printed on the paper is generally made weakly alkaline so that the portion of the head chip using the metal material or the like is not oxidized.

この場合、シリコンウエハの溶解によってヘッドチップの寸法精度が低下して、インクの吐出特性が劣化し、印刷して画像の品質低下や、インクの不吐出といった不具合等を起こすことがある。   In this case, the dimensional accuracy of the head chip is lowered due to melting of the silicon wafer, ink ejection characteristics are deteriorated, and printing may cause problems such as degradation of image quality and non-ejection of ink.

また、シリコンウエハが溶解すると、シリコンウエハと、シリコンウエハに接合された他の部品との接合箇所の接合強度が低下し、シリコンウエハから他の部品が剥がれてヘッドチップが損傷する虞がある。   Further, when the silicon wafer is melted, the bonding strength of the bonding portion between the silicon wafer and other components bonded to the silicon wafer is lowered, and there is a possibility that other components are peeled off from the silicon wafer and the head chip is damaged.

シリコンウエハが液室や流路を形成している場合、シリコンウエハの溶解によって液室や流路の寸法精度が低下し、吐出特性が低下する虞がある。   When the silicon wafer forms a liquid chamber or a flow path, the dimensional accuracy of the liquid chamber or the flow path may decrease due to dissolution of the silicon wafer, and the discharge characteristics may decrease.

シリコンやシリコン酸化物が溶出したインクでは、色素の分散安定性が低下して液中に色素が析出してノズルを目詰まりさせることがある。   Ink from which silicon or silicon oxide has been eluted may cause the dispersion stability of the dye to decrease and the dye to precipitate in the liquid, thereby clogging the nozzle.

そして、インク中に溶出したシリコンやシリコン酸化物は、インク溶媒の揮発によってインク中で過飽和状態になり、インク中に析出してノズルを目詰まりさせ、インク不吐出等を起こす原因になることがある。   The silicon or silicon oxide eluted in the ink becomes supersaturated in the ink due to volatilization of the ink solvent, and precipitates in the ink, clogs the nozzles, and may cause non-ejection of the ink. is there.

また、インク中に溶出したシリコンやシリコン酸化物は、例えば発熱抵抗体によりインクが加熱されることで、シリコンやシリコン酸化物のインク中への溶解度が大きくなり、シリコンやシリコン酸化物がインク中へ過剰に溶解し、吐出後の急冷によって発熱抵抗体上に析出することもある。すなわち、いわゆるコゲーションを起こしてしまうことがある。このように発熱抵抗体上にコゲーションが発生したヘッドチップでは、インクを適切に加熱することが困難になり、インク不吐出を起こしてしまう虞がある。   In addition, silicon or silicon oxide eluted in the ink increases the solubility of the silicon or silicon oxide in the ink when the ink is heated by, for example, a heating resistor, and the silicon or silicon oxide is contained in the ink. May be dissolved excessively and deposited on the heating resistor by rapid cooling after discharge. That is, so-called kogation may occur. As described above, in a head chip in which kogation has occurred on the heating resistor, it becomes difficult to heat the ink properly, and there is a risk of causing non-ejection of ink.

以上のような問題を解決するために、例えばヘッドチップを構成するシリコンウエハがインクに曝されないような構造にしたり、シリコンウエハからシリコンやシリコン酸化物が溶出しないようにシリコンウエハに表面処理等を施したりすることが提案されている。具体的には、特許文献1等に、例えばシリコンウエハ表面にSiN、TiN、TiO等からなる層を設けること等が提案されている。   In order to solve the above problems, for example, the silicon wafer constituting the head chip is not exposed to ink, or the silicon wafer is subjected to surface treatment so that silicon and silicon oxide are not eluted from the silicon wafer. It has been proposed to apply. Specifically, for example, Patent Document 1 proposes to provide a layer made of SiN, TiN, TiO or the like on the surface of a silicon wafer, for example.

しかしながら、このような提案では、シリコンウエハからシリコンやシリコン酸化物がインク中に溶出することは防止できるものの、例えばヘッドチップの製造工程が増えて製造コストが高くなったり、製造歩留まりが悪くなったりするといった問題が生じ、非常に高価なプリンタ装置になってしまう。また、シリコンウエハ表面に上述した層を設ける場合、ピンホールが無く、且つ略均一な厚みの層に形成することは困難であり、やはり製造歩留まりが悪くなるといった不具合が起きる。   However, although such a proposal can prevent silicon and silicon oxide from eluting from the silicon wafer into the ink, for example, the manufacturing cost of the head chip is increased and the manufacturing cost is increased, or the manufacturing yield is decreased. Problem arises, and the printer device becomes very expensive. In addition, when the above-described layer is provided on the surface of the silicon wafer, it is difficult to form a layer having no pinhole and a substantially uniform thickness, which causes a problem that the manufacturing yield is deteriorated.

以上に説明した不具合は、例えばヘッドチップにシリコンウエハを用いた場合だけでなく、ガラス基板等のケイ素含有材料が露出するヘッドチップがインクに曝される場合、換言するとケイ素含有材料が露出している流路内でインクがアルカリ性を示した場合、発生してしまう。   The above-described defects are not only caused when, for example, a silicon wafer is used for the head chip, but also when the head chip where the silicon-containing material such as a glass substrate is exposed is exposed to ink, in other words, the silicon-containing material is exposed. This occurs when the ink is alkaline in the flow path.

特開平9−85949号公報JP-A-9-85949

本発明は、液中にケイ素含有物や疎水性コロイドが析出して圧力発生素子上にコゲーションが発生することや吐出口が目詰まりすることを防止できる記録液、この記録液が充填された液体カートリッジ、この液体カートリッジが装着される液体吐出カートリッジ、この液体吐出カートリッジを用いて高画質な印刷が可能な液体吐出装置及び液体吐出方法を提供するものである。   The present invention relates to a recording liquid that can prevent silicon-containing materials and hydrophobic colloids from depositing in the liquid and thereby causing kogation to occur on the pressure generating element and clogging of the discharge port, and the recording liquid is filled. The present invention provides a liquid cartridge, a liquid discharge cartridge to which the liquid cartridge is mounted, a liquid discharge apparatus and a liquid discharge method capable of printing with high image quality using the liquid discharge cartridge.

本発明者らは、ケイ素含有材料が露出流路を流れる液体に、従来のインク等においては不純物として極力含有させないようにしていた疎水性コロイドを含有させる、具体的には、液体が通常状態、すなわち液体を弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すように調製したときにゼータ電位が+10mV以下に帯電し、液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときにゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドを含有させることにより、圧力発生素子が負に帯電したときに圧力発生素子上に疎水性コロイドが析出することや、ケイ素含有材料よりケイ素やケイ素化合物が液中に溶出することを防ぐことができることを見出し、上述した課題を解決できる本発明を完成させた。   The present inventors include a hydrophobic colloid that has been prevented from being contained as much as an impurity in a conventional ink or the like in a liquid in which the silicon-containing material flows through the exposed flow path. Specifically, the liquid is in a normal state. That is, a hydrophobic colloid in which the zeta potential is charged to +10 mV or less when the liquid is prepared to exhibit weak alkalinity or alkalinity, and the zeta potential is positively charged when the pH of the liquid is in the range of 4 to 6 By containing, it is possible to prevent the hydrophobic colloid from depositing on the pressure generating element when the pressure generating element is negatively charged, and to prevent silicon and silicon compounds from eluting from the silicon-containing material into the liquid. The present invention that can solve the above-described problems has been completed.

すなわち、本発明に係る記録液は、ケイ素含有材料が露出する液流路を経て吐出口まで導かれ、吐出口に対応して設けられた圧力発生素子が生じた圧力で押圧されることによって吐出口より吐出されて対象物に付着し、色素と、色素を分散若しくは溶解させる溶媒と、記録液が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにゼータ電位が+10mV以下に帯電し、記録液のpHが4以上、6以下の範囲にされたときにはゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとを含有していることを特徴としている。   That is, the recording liquid according to the present invention is discharged to the discharge port through the liquid flow path where the silicon-containing material is exposed, and pressed by the pressure generated by the pressure generating element provided corresponding to the discharge port. When the recording liquid is weakly alkaline or alkaline, the zeta potential is charged to +10 mV or less, and the pH of the recording liquid is 4 or more. , And a hydrophobic colloid in which the zeta potential is positively charged when it is in the range of 6 or less.

本発明に係る液体カートリッジは、ケイ素含有材料が露出する液流路を経て吐出口まで導かれた液体を、吐出口に対応して設けられた圧力発生素子が生じた圧力で押圧させて吐出口より吐出させる吐出手段を有する液体吐出装置に着脱自在に装着され、吐出手段に対する液体の供給源となり、液体が充填された液体充填部を有し、液体が、色素と、色素を分散若しくは溶解させる溶媒と、液体が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにゼータ電位が+10mV以下に帯電し、液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときにはゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとを含有していることを特徴としている。   In the liquid cartridge according to the present invention, the liquid guided to the discharge port through the liquid flow path exposing the silicon-containing material is pressed by the pressure generated by the pressure generating element provided corresponding to the discharge port. It is detachably attached to a liquid ejection apparatus having ejection means for ejecting more, serves as a liquid supply source for the ejection means, has a liquid filling portion filled with liquid, and the liquid disperses or dissolves the dye and the dye. Contains a solvent and a hydrophobic colloid in which the zeta potential is charged to +10 mV or less when the liquid is weakly alkaline or alkaline, and the zeta potential is positively charged when the pH of the liquid is in the range of 4 to 6 It is characterized by that.

本発明に係る液体吐出カートリッジは、液体を吐出して対象物に付着させる液体吐出装置に着脱自在に装着され、液体が充填された液体充填部と、液体充填部よりケイ素含有材料が露出する液流路を経て吐出口まで導かれた液体を、吐出口に対応して設けられた圧力発生素子が生じた圧力で押圧させることによって吐出口より吐出する吐出手段とを有し、液体が、色素と、色素を分散若しくは溶解させる溶媒と、液体が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにゼータ電位が+10mV以下に帯電し、液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときにはゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとを含有していることを特徴としている。   A liquid discharge cartridge according to the present invention is detachably attached to a liquid discharge device that discharges liquid and adheres to an object, and a liquid filling portion filled with liquid and a liquid from which the silicon-containing material is exposed from the liquid filling portion Discharge means for discharging from the discharge port by pressing the liquid guided to the discharge port through the flow path with the pressure generated by the pressure generating element provided corresponding to the discharge port, and the liquid is a dye And a solvent for dispersing or dissolving the dye, and when the liquid is weakly alkaline or alkaline, the zeta potential is charged to +10 mV or less, and when the pH of the liquid is in the range of 4 to 6, the zeta potential is positive. It is characterized by containing a charged hydrophobic colloid.

本発明に係る液体吐出装置は、液体を吐出して対象物に付着させ、ケイ素含有材料が露出する液流路を経て吐出口まで導かれた液体を、吐出口に対応して設けられた圧力発生素子が生じた圧力で押圧することによって吐出口より吐出する吐出手段と、液体が充填され、吐出手段に対する液体の供給源になる液体カートリッジとを有し、液体が、色素と、色素を分散若しくは溶解させる溶媒と、液体が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにゼータ電位が+10mV以下に帯電する帯電し、液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときにはゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとを含有していることを特徴としている。   The liquid discharge apparatus according to the present invention discharges a liquid and adheres it to an object, and a liquid that is guided to the discharge port through a liquid channel in which the silicon-containing material is exposed is provided corresponding to the discharge port. A discharge unit that discharges from a discharge port by pressing with a pressure generated by the generating element, and a liquid cartridge that is filled with liquid and serves as a supply source of liquid to the discharge unit. The liquid disperses the dye and the dye. Alternatively, the solvent to be dissolved is charged so that the zeta potential is charged to +10 mV or less when the liquid is weakly alkaline or alkaline, and the zeta potential is charged positively when the pH of the liquid is in the range of 4 to 6 It is characterized by containing a sex colloid.

本発明に係る液体吐出方法は、液体を対象物に付着させるために、液体を上記対象物に向かって吐出するに際して、色素と、色素を分散若しくは分散させる溶媒と、液体が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにゼータ電位が+10mV以下に帯電する帯電し、液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときにはゼータ電位が少なくとも正に帯電する疎水性コロイドとを含有させた液体を、ケイ素含有材料が露出する液流路を経て吐出口まで導き、この吐出口に対応して設けられた圧力発生素子が生じた圧力で押圧することによって吐出口より吐出させることを特徴としている。   In the liquid discharge method according to the present invention, when the liquid is discharged toward the object in order to adhere the liquid to the object, the dye, the solvent for dispersing or dispersing the dye, and the liquid are weakly alkaline or alkaline. A liquid containing a hydrophobic colloid charged with a zeta potential of +10 mV or less when the pH of the liquid is in the range of 4 or more and 6 or less when the pH of the liquid is at least positively charged. It is characterized in that it is guided to the discharge port through the liquid flow path where the material is exposed, and discharged from the discharge port by pressing with the pressure generated by the pressure generating element provided corresponding to the discharge port.

本発明によれば、ケイ素含有材料が露出する流路を経て吐出口まで導かれ、圧力発生素子により押圧されて吐出口より吐出する液体に、液体が通常状態、すなわち液体が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにはゼータ電位が+10mV以下に帯電し、液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときにはゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドを含有させることで、圧力発生素子が負に帯電したときに圧力発生素子に疎水性コロイドが付着して析出することや、ケイ素含有材料から液中にケイ素やケイ素化合物が溶出することを防止する。   According to the present invention, the liquid that is guided to the discharge port through the flow path in which the silicon-containing material is exposed and is pressed by the pressure generating element and discharged from the discharge port is in a normal state, that is, the liquid is weakly alkaline or alkaline. When the zeta potential is charged to +10 mV or less, the pressure generating element is negatively charged by including a hydrophobic colloid in which the zeta potential is positively charged when the pH of the liquid is in the range of 4 or more and 6 or less. Occasionally, hydrophobic colloids adhere to the pressure generating element and precipitate, and silicon and silicon compounds are prevented from eluting from the silicon-containing material into the liquid.

本発明によれば、ケイ素含有材料が露出する流路を経て吐出口まで導かれ、圧力発生素子により押圧されて吐出口より吐出する液体に、液体が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにはゼータ電位が+10mV以下に帯電し、液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときにはゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドを含有させることで、ケイ素含有材料から液中にケイ素やケイ素化合物が溶出することを防止させることから、液体に溶出したケイ素やケイ素化合物が液中に析出して流路等を目詰まりさせることを防止できる。   According to the present invention, when the liquid is weakly alkaline or alkaline, the zeta potential is +10 mV when the liquid is guided to the discharge port through the flow path in which the silicon-containing material is exposed and pressed by the pressure generating element and discharged from the discharge port. Silicon and silicon compounds are eluted from the silicon-containing material into the liquid by containing a hydrophobic colloid that is charged below and the pH of the liquid is in the range of 4 or more and 6 or less, and the zeta potential is positively charged. Therefore, it is possible to prevent silicon and silicon compounds eluted in the liquid from being deposited in the liquid and clogging the flow path and the like.

また、本発明によれば、ケイ素含有材料から液中にケイ素やケイ素化合物が溶出することを防ぐために含有させた疎水性コロイドが、負に帯電した圧力発生素子上に析出してコゲーションとなることを防止できることから、圧力発生素子上にコゲーションが発生して起こる吐出特性の劣化を防ぐことができる。   Further, according to the present invention, the hydrophobic colloid that is contained to prevent the elution of silicon or silicon compounds from the silicon-containing material into the liquid is deposited on the negatively charged pressure generating element, resulting in kogation. Since this can be prevented, it is possible to prevent the deterioration of the discharge characteristics caused by the occurrence of kogation on the pressure generating element.

また、液体が記録液の場合、圧力発生素子上にコゲーションや液中にケイ素やケイ素化合物が溶出することが抑えられ、液中、流路、圧力発生素子等に疎水性コロイド、ケイ素、ケイ素化合物等が析出することが防止されることから、流路や吐出口の目詰まりを防ぐことができ、記録液の不吐出や、吐出特性の劣化による画像の品質劣化を防止できる。   In addition, when the liquid is a recording liquid, kogation on the pressure generating element and elution of silicon and silicon compounds in the liquid can be suppressed, and hydrophobic colloid, silicon, silicon can be used in the liquid, flow path, pressure generating element, etc. Since the precipitation of the compound or the like is prevented, clogging of the flow path and the discharge port can be prevented, and the quality of the image due to the non-discharge of the recording liquid and the deterioration of the discharge characteristics can be prevented.

以下、本発明が適用された記録液、液体カートリッジ、液体吐出カートリッジ、液体吐出装置及び液体吐出方法について、図1に示すインクジェットプリンタ装置(以下、プリンタ装置と記す。)1を参照にして説明する。このプリンタ装置1は、所定の方向に走行する記録紙Pに対してインク等を吐出して画像や文字を印刷するものである。   Hereinafter, a recording liquid, a liquid cartridge, a liquid discharge cartridge, a liquid discharge apparatus, and a liquid discharge method to which the present invention is applied will be described with reference to an ink jet printer apparatus (hereinafter referred to as a printer apparatus) 1 shown in FIG. . The printer apparatus 1 prints images and characters by ejecting ink or the like onto a recording paper P traveling in a predetermined direction.

また、このプリンタ装置1は、記録紙Pの印刷幅に合わせて、記録紙Pの幅方向、すなわち図1中矢印W方向にインク吐出口(ノズル)を略ライン状に並設した、いわゆるライン型のプリンタ装置である。   In addition, the printer device 1 is a so-called line in which ink discharge ports (nozzles) are arranged in a substantially line shape in the width direction of the recording paper P, that is, in the direction of the arrow W in FIG. Type printer device.

このプリンタ装置1は、図2及び図3に示すように、記録紙Pに対して画像や文字等を記録する記録液であるインク2を吐出するインクジェットプリントヘッドカートリッジ(以下、ヘッドカートリッジと記す。)3と、このヘッドカートリッジ3を装着するプリンタ本体4とを備える。   As shown in FIGS. 2 and 3, the printer apparatus 1 is an ink jet print head cartridge (hereinafter referred to as a head cartridge) that ejects ink 2 that is a recording liquid for recording images, characters, and the like on a recording paper P. 3) and a printer body 4 to which the head cartridge 3 is mounted.

プリンタ装置1は、ヘッドカートリッジ3がプリンタ本体4に対して着脱可能であり、さらにヘッドカートリッジ3に対するインク2の供給源であり、且つインク2が充填された液体カートリッジであるインクカートリッジ11y,11m,11c,11kがヘッドカートリッジ3に対して着脱可能となっている。   The printer apparatus 1 includes an ink cartridge 11y, 11m, which is a liquid cartridge filled with the ink 2, and the head cartridge 3 is detachable from the printer main body 4 and is a supply source of the ink 2 to the head cartridge 3. 11c and 11k are attachable to and detachable from the head cartridge 3.

このプリンタ装置1では、イエロー系のインク2が充填されたインクカートリッジ11y、マゼンタ系のインク2が充填されたインクカートリッジ11m、シアン系のインク2が充填されたインクカートリッジ11c、ブラック系のインク2が充填されたインクカートリッジ11kが使用可能となっており、また、プリンタ本体4に対して着脱可能なヘッドカートリッジ3と、ヘッドカートリッジ3に対して着脱可能なインクカートリッジ11y,11m,11c,11kとが消耗品として交換可能になっている。   In this printer apparatus 1, an ink cartridge 11 y filled with yellow ink 2, an ink cartridge 11 m filled with magenta ink 2, an ink cartridge 11 c filled with cyan ink 2, and a black ink 2 The ink cartridge 11k filled with the ink can be used, the head cartridge 3 can be attached to and detached from the printer body 4, and the ink cartridges 11y, 11m, 11c, and 11k that can be attached to and detached from the head cartridge 3. Can be replaced as a consumable.

先ず、記録紙Pに着弾させることで印刷が行われるインク2について説明する。インク2は、ヘッドカートリッジ3に備わるインクカートリッジ11に収納され、インクカートリッジ11より後述するインク吐出ヘッド24に供給され、このインク吐出ヘッド24に複数備わる後述するヘッドチップ41のノズル43aより記録紙Pに吐出される。   First, the ink 2 that is printed by landing on the recording paper P will be described. The ink 2 is stored in the ink cartridge 11 provided in the head cartridge 3, supplied from the ink cartridge 11 to the ink discharge head 24 described later, and the recording paper P from the nozzles 43 a of the head chips 41 described later provided in the ink discharge head 24. Discharged.

印刷するときに記録液となるインク2は、例えば色素となる水溶性染料、各種顔料等といった着色剤と、この着色剤を分散若しくは溶解させる溶媒と、着色剤等の分散性を高めるための界面活性剤と、通常状態、すなわちインク2を弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すように調製したときにはゼータ電位が+10mV以下に帯電し、インク2のpHが4以上、6以下の範囲にされたときにはゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとを混合させた混合液である。   The ink 2 that becomes a recording liquid when printing is a colorant such as a water-soluble dye that becomes a pigment, various pigments, a solvent that disperses or dissolves the colorant, and an interface for improving the dispersibility of the colorant and the like. When the zeta potential is charged to +10 mV or less when the activator and the normal state, that is, the ink 2 is prepared so as to exhibit weak alkalinity or alkalinity, and when the pH of the ink 2 is in the range of 4 or more and 6 or less, the zeta potential is It is a mixed liquid in which a positively charged hydrophobic colloid is mixed.

なお、インク2は、後述するヘッドチップ41の金属材料等を使用している部位が酸化しないように、通常状態で弱アルカリ性若しくはアルカリ性にされている。すなわち、インク2に含有される疎水性コロイドは、通常、+10mV以下に帯電している。   The ink 2 is made weakly alkaline or alkaline in a normal state so that a portion using a metal material or the like of the head chip 41 described later is not oxidized. That is, the hydrophobic colloid contained in the ink 2 is usually charged to +10 mV or less.

着色剤としては、以下に示す直接染料、酸性染料、塩基性染料、反応性染料、分散染料、建染染料、可溶性建染染料等といった、通常インクジェット方式を用いた記録に用いられる各種染料を用いることができる。   As the colorant, various dyes that are usually used for recording using an ink jet method, such as the following direct dyes, acid dyes, basic dyes, reactive dyes, disperse dyes, vat dyes, and soluble vat dyes are used. be able to.

具体的に、イエロー系の染料としては、例えばC.I.アシッドイエロー1、同3、同11、同17、同19、同23、同25、同29、同36、同38、同40、同42、同44、同49、同59、同61、同70、同72、同75、同76、同78、同79、同98、同99、同110、同111、同127、同131、同135、同142、同162、同164、同165、C.I.ダイレクトイエロー1、同8、同11、同12、同24、同26、同27、同33、同39、同44、同50、同58、同85、同86、同87、同88、同89、同98、同110、同132、同142、同144、C.I.リアクティブイエロー1、同2、同3、同4、同6、同7、同11、同12、同13、同14、同15、同16、同17、同18、同22、同23、同24、同25、同26、同27、同37、同42、C.I.フードイエロー3、同4等を挙げることができ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。   Specifically, examples of yellow dyes include C.I. I. Acid Yellow 1, 3, 11, 17, 19, 23, 25, 29, 36, 38, 40, 42, 44, 49, 59, 61, 70, 72, 75, 76, 78, 79, 98, 99, 110, 111, 127, 131, 135, 142, 162, 164, 165, C. I. Direct Yellow 1, 8, 11, 11, 24, 26, 27, 33, 39, 44, 50, 58, 85, 86, 87, 88, 89, 98, 110, 132, 142, 144, C.I. I. Reactive Yellow 1, 2, 3, 4, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 37, 42, C.I. I. Food Yellow 3, 4 and the like can be mentioned, and any one or a combination of these may be used.

マゼンタ系の染料としては、例えばC.I.アシッドレッド1、同6、同8、同9、同13、同14、同18、同26、同27、同32、同35、同37、同42、同51、同52、同57、同75、同77、同80、同82、同85、同87、同88、同89、同92、同94、同97、同106、同111、同114、同115、同117、同118、同119、同129、同130、同131、同133、同134、同138、同143、同145、同154、同155、同158、同168、同180、同183、同184、同186、同194、同198、同209、同211、同215、同219、同249、同252、同254、同262、同265、同274、同282、同289、同303、同317、同320、同321、同322、C.I.ダイレクトレッド1、同2、同4、同9、同11、同13、同17、同20、同23、同24、同28、同31、同33、同37、同39、同44、同46、同62、同63、同75、同79、同80、同81、同83、同84、同89、同95、同99、同113、同197、同201、同218、同220、同224、同225、同226、同227、同228、同229、同230、同321、C.I.リアクティブレッド1、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同8、同11、同12、同13、同15、同16、同17、同19、同20、同21、同22、同23、同24、同28、同29、同31、同32、同33、同34、同35、同36、同37、同38、同39、同40、同41、同42、同43、同45、同46、同49、同50、同58、同59、同63、同64、フードレッド7、同9、同14等を挙げることができ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。   Examples of magenta dyes include C.I. I. Acid Red 1, 6, 8, 9, 13, 14, 18, 26, 27, 32, 35, 37, 42, 51, 52, 57, 75, 77, 80, 82, 85, 87, 88, 89, 92, 94, 97, 106, 111, 114, 115, 117, 118, 119, 129, 130, 131, 133, 134, 138, 143, 145, 154, 155, 158, 168, 180, 183, 184, 186 194, 198, 209, 209, 211, 215, 219, 249, 252, 254, 262, 265, 274, 282, 289, 303, 317, 320, 321 and 322, C.I. I. Direct Red 1, 2, 2, 4, 9, 13, 17, 20, 23, 24, 28, 31, 31, 33, 37, 39, 44, the same 46, 62, 63, 75, 79, 80, 81, 83, 84, 89, 95, 99, 113, 197, 201, 218, 220, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 230, 321, C.I. I. Reactive Red 1, 2, 3, 4, 4, 6, 7, 8, 11, 11, 12, 13, 16, 17, 17, 19, 20, 21, 21, 23, 24, 28, 29, 31, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 42, 43, 45, 46, 49, 50, 58, 59, 63, 64, Food Red 7, 9, 14, etc. Any one kind or a plurality of kinds are mixed and used.

シアン系の染料としては、例えばC.I.アシッドブルー1、同7、同9、同15、同22、同23、同25、同27、同29、同40、同41、同43、同45、同54、同59、同60、同62、同72、同74、同78、同80、同82、同83、同90、同92、同93、同100、同102、同103、同104、同112、同113、同117、同120、同126、同127、同129、同130、同131、同138、同140、同142、同143、同151、同154、同158、同161、同166、同167、同168、同170、同171、同182、同183、同184、同187、同192、同199、同203、同204、同205、同229、同234、同236、同249、C.I.ダイレクトブルー1、同2、同6、同15、同22、同25、同41、同71、同76、同77、同78、同80、同86、同87、同90、同98、同106、同108、同120、同123、同158、同160、同163、同165、同168、同192、同193、同194、同195、同196、同199、同200、同201、同202、同203、同207、同225、同226、同236、同237、同246、同248、同249、C.I.リアクティブブルー1、同2、同3、同4、同5、同7、同8、同9、同13、同14、同15、同17、同18、同19、同20、同21、同25、同26、同27、同28、同29、同31、同32、同33、同34、同37、同38、同39、同40、同41、同43、同44、同46、C.I.フードブルー1、同2等を挙げることができ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。   Examples of cyan dyes include C.I. I. Acid Blue 1, 7, 9, 15, 22, 23, 25, 27, 29, 40, 41, 43, 45, 54, 59, 60, 62, 72, 74, 78, 80, 82, 83, 90, 92, 93, 100, 102, 103, 104, 112, 113, 117, 120, 126, 127, 129, 130, 131, 138, 140, 142, 143, 151, 154, 158, 161, 166, 167, 168 170, 171, 182, 183, 183, 184, 187, 192, 199, 203, 204, 205, 229, 234, 236, 249, C.I. I. Direct Blue 1, 2, 6, 15, 25, 41, 71, 76, 77, 78, 80, 86, 87, 90, 98, the same 106, 108, 120, 123, 158, 160, 163, 165, 168, 192, 193, 194, 195, 196, 199, 200, 201, 202, 203, 207, 225, 226, 236, 237, 246, 248, 249, C.I. I. Reactive Blue 1, 2, 2, 3, 4, 7, 7, 9, 13, 13, 15, 15, 17, 18, 19, 20, 20, 21 25, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 33, 34, 37, 38, 39, 40, 41, 43, 44, 46 , C.I. I. Food Blue 1, 2 and the like can be mentioned, and any one or a combination of these can be used.

ブラック系の染料としては、例えばC.I.アシッドブラック1、同2、同7、同24、同26、同29、同31、同48、同50、同51、同52、同58、同60、同62、同63、同64、同67、同72、同76、同77、同94、同107、同108、同109、同110、同112、同115、同118、同119、同121、同122、同131、同132、同139、同140、同155、同156、同157、同158、同159、同191、C.I.ダイレクトブラック17、同19、同22、同32、同38、同51、同56、同62、同71、同74、同75、同77、同94、同105、同106、同107、同108、同112、同113、同117、同118、同132、同133、同146、同154、同168、C.I.リアクティブブラック1、同3、同4、同5、同6、同8、同9、同10、同12、同13、同14、同18、C.I.フードブラック2等を挙げることができ、これらのうちの何れか一種又は複数種を用いる。   Examples of black dyes include C.I. I. Acid Black 1, 2, 2, 7, 26, 29, 31, 31, 48, 50, 51, 52, 58, 60, 62, 63, 64, 67, 72, 76, 77, 94, 107, 108, 109, 110, 112, 115, 118, 119, 121, 122, 131, 132, 139, 140, 155, 156, 157, 158, 159, 191; I. Direct Black 17, 19, 22, 32, 38, 51, 56, 62, 71, 74, 75, 77, 94, 105, 106, 107, 108, 112, 113, 117, 118, 132, 133, 146, 154, 168, C.I. I. Reactive Black 1, 3, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 10, 12, 13, 14, 18, C.I. I. Food black 2 etc. can be mentioned and any 1 type or multiple types of these are used.

インク2においては、上述した着色剤の添加量は0.5重量%〜15重量%であり、好ましくは0.7重量%〜10重量%であり、印刷対象物となるものの種類や、吐出方法等によって着色剤の濃度を決定する。なお、インク2においては、着色剤の濃度が低いほど粘度調整や長期保存したときの信頼性が優位である。   In the ink 2, the amount of the colorant described above is 0.5% to 15% by weight, and preferably 0.7% to 10% by weight. The concentration of the colorant is determined by such as. In addition, in the ink 2, the lower the colorant concentration, the more the viscosity is adjusted and the reliability when stored for a long time is superior.

また、着色剤として顔料等も使用可能である。しかしながら、着色剤に顔料を用いた場合、後述する疎水性コロイドのゼータ電位に影響を及ぼす虞があるので、疎水性コロイドのゼータ電位に影響を及ぼさないものを用いる。   A pigment or the like can also be used as a colorant. However, when a pigment is used as the colorant, there is a possibility that the zeta potential of the hydrophobic colloid described later may be affected. Therefore, a pigment that does not affect the zeta potential of the hydrophobic colloid is used.

上述した染料等を分散若しくは溶解させる溶媒としては、例えば低粘度、取り扱いが容易、低コスト、無臭等といった特性を満たす水等を用いる。また、インク2の溶媒としては、インク2中に不要なイオンの混入を防止するために、例えばイオン交換水等を用いることもできる。   As the solvent for dispersing or dissolving the above-described dye or the like, for example, water satisfying characteristics such as low viscosity, easy handling, low cost, and odorlessness is used. In addition, as the solvent of the ink 2, for example, ion-exchanged water or the like can be used in order to prevent unnecessary ions from being mixed into the ink 2.

インク2には、水やイオン交換水等といった溶媒の他に、例えば脂肪族一価アルコール、脂肪族多価アルコール、脂肪族多価アルコールの誘導体等といった水溶性有機溶剤も溶媒として含有させる。   The ink 2 contains a water-soluble organic solvent such as an aliphatic monohydric alcohol, an aliphatic polyhydric alcohol, an aliphatic polyhydric alcohol derivative, or the like as a solvent in addition to a solvent such as water or ion exchange water.

具体的に、脂肪族一価アルコールとしては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、s−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール等の低級アルコールが挙げられ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。   Specifically, examples of the aliphatic monohydric alcohol include lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, s-butyl alcohol, and t-butyl alcohol. Any one or a combination of these may be used.

以上に挙げた脂肪族一価アルコールを溶媒として用いた場合、インク2の表面張力を適切にでき、記録紙P等に対する浸透性、ドット形成性、印刷された画像の乾燥性に優れたインク2が得られる。そして、この場合、脂肪族一価アルコールのうち、エチルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール等をインク2の溶媒として用いることで、上述した特性の優れたインク2が得られる。   When the aliphatic monohydric alcohol listed above is used as a solvent, the ink 2 can have an appropriate surface tension, and has excellent penetrability with respect to the recording paper P and the like, dot formation, and drying of printed images. Is obtained. In this case, by using ethyl alcohol, i-propyl alcohol, n-butyl alcohol, or the like among the aliphatic monohydric alcohols as the solvent of the ink 2, the ink 2 having excellent characteristics described above can be obtained.

脂肪族多価アルコールとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセロール等のアルキレングリコール類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類、チオジグリコール等が挙げられ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。   Examples of the aliphatic polyhydric alcohol include alkylene glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol and glycerol, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, and thiodiglycol. Any one or a combination of these may be used.

脂肪族多価アルコールの誘導体としては、例えばエチレングリコールジメチルエーテル等の上述した脂肪族多価アルコールの低級アルキルエーテル類、エチレングリコールジアセテート等の上述した脂肪族多価アルコールの低級カルボン酸エステル類等を挙げることができる。以上に挙げた脂肪族多価アルコール及びその誘導体をインク2の溶媒として用いた場合、インク2を乾きにくくさせ、インク2の氷点を低くできることから、インク2を長期保存したときの物性の変化を抑え、且つ乾いたインク2でノズル43aが目詰まりを起こすことを抑えることが可能になる。   Examples of the aliphatic polyhydric alcohol derivatives include lower alkyl ethers of the above-described aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol dimethyl ether, and lower carboxylic acid esters of the above-mentioned aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol diacetate. Can be mentioned. When the aliphatic polyhydric alcohols and derivatives thereof listed above are used as the solvent of the ink 2, the ink 2 can be made difficult to dry and the freezing point of the ink 2 can be lowered. In addition, the nozzle 43a can be prevented from being clogged with the dried ink 2.

したがって、染料等を分散させる溶媒として、水等の他に、それぞれが特有の性質を有する脂肪族一価アルコール、脂肪族多価アルコール、脂肪族多価アルコールの誘導体等のうちの一種又は複数種を混合して用いることで、目的や用途にあったインク2を得ることができる。   Therefore, as a solvent for dispersing the dye or the like, in addition to water, etc., one or more of aliphatic monohydric alcohol, aliphatic polyhydric alcohol, aliphatic polyhydric alcohol derivatives, etc. each having specific properties By mixing and using, the ink 2 suitable for the purpose and application can be obtained.

また、インク2には、脂肪族一価アルコール、脂肪族多価アルコール及びその誘導体等の他に、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン類、ケトアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、γ―ブチルラクトン、グリセリン、1.2.6−ヘキサントリオール等の3価アルコール類、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、スルホラン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1.3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等の含窒素複素環化合物等のうち一種又は複数種を混合して添加してもよい。これにより、インク2では、上述した諸特性の向上を図ることが可能になる。   The ink 2 includes aliphatic monohydric alcohols, aliphatic polyhydric alcohols and derivatives thereof, amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide, ketones such as acetone and diacetone alcohol, and keto alcohols. , Tetrahydrofuran, dioxane, γ-butyllactone, glycerin, 1.2.6-hexanetriol and other trihydric alcohols, diethanolamine, triethanolamine, sulfolane, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, 1.3 -You may mix and add 1 type or multiple types among nitrogen-containing heterocyclic compounds, such as a dimethyl-2- imidazolidinone. As a result, the ink 2 can improve the above-described characteristics.

インク2には、表面張力の調整、着色剤を略均一に分散させるための分散助剤として界面活性剤を含有させる。インク2に含有させる界面活性剤としては、例えば非イオン性界面活性剤が好ましいが、陰イオン界面活性剤等も用いることも可能である。   The ink 2 contains a surfactant as a dispersion aid for adjusting the surface tension and dispersing the colorant substantially uniformly. As the surfactant contained in the ink 2, for example, a nonionic surfactant is preferable, but an anionic surfactant or the like can also be used.

非イオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミドや、アセチレングリコール系の界面活性剤等が挙げられ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。   Nonionic surfactants include, for example, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl amines, polyoxyethylene alkyl amides, and acetylenes. Examples thereof include glycol-based surfactants, and any one or a combination of these is used.

また、インク2には、上述した着色剤、溶媒、界面活性剤の他に、通常状態、すなわちインク2が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示しているときにはゼータ電池が+10mV以下に帯電し、インク2のpHが4以上、6以下の範囲にされたときにはゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドも含有されている。   In addition to the colorant, solvent, and surfactant described above, the ink 2 is charged in a normal state, that is, when the ink 2 is weakly alkaline or alkaline, the zeta battery is charged to +10 mV or less, and the pH of the ink 2 Also included is a hydrophobic colloid in which the zeta potential is positively charged when is in the range of 4 or more and 6 or less.

なお、ここでのゼータ電位とは、例えば固体と液体との界面における電位差のうち、界面動電現象に有効に作用する部分である。具体的には、固体−液体界面には電気二重層が形成され、インク2内の電位分布は液体と固体との間に相対運動が起こるときに、固着層は固体と一緒に移動することから、このときの界面動電現象を支配するのが固着層と液体との電位差であり、この電位差をゼータ電位という。   Here, the zeta potential is a portion that effectively acts on the electrokinetic phenomenon, for example, of the potential difference at the interface between the solid and the liquid. Specifically, an electric double layer is formed at the solid-liquid interface, and the potential distribution in the ink 2 is that when the relative movement occurs between the liquid and the solid, the fixing layer moves together with the solid. The potential difference between the pinned layer and the liquid dominates the electrokinetic phenomenon at this time, and this potential difference is called a zeta potential.

また、ここでの疎水性コロイドとは、水を分散媒とするゾル等であり、具体的には水との親和性が小さく、金属、金属硫化物、金属水酸化物等の無機化合物を分散粒子とするゾルである。   In addition, the hydrophobic colloid here is a sol or the like using water as a dispersion medium. Specifically, the hydrophobic colloid has a low affinity with water and disperses inorganic compounds such as metals, metal sulfides and metal hydroxides. It is a sol as particles.

具体的に、通常状態のインク2ではゼータ電池が+10mV以下に帯電し、インク2のpHが4以上、6以下の範囲になったときにはゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとしては、例えば酸化アルミニウム、酸化セリウム等の金属酸化物、硫酸バリウム等の金属硫化物、水酸化鉄等の金属水酸化物等が挙げられ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。   Specifically, in the ink 2 in the normal state, the zeta battery is charged to +10 mV or less, and when the pH of the ink 2 is in the range of 4 to 6, the zeta potential is positively charged. Examples thereof include metal oxides such as aluminum and cerium oxide, metal sulfides such as barium sulfate, metal hydroxides such as iron hydroxide, and the like, and any one or a combination of these is used.

このように、所定の疎水性コロイドを含有するインク2では、例えばシリコンウエハ等のケイ素含有材料によって形成される後述するヘッドチップ41の回路基板42に接触しても、インク2のpHが4以上、6以下の範囲になったときにゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドが、負に帯電するシリコンウエハ等といったケイ素含有材料の表面に付着することから、ケイ素含有材料よりケイ素やケイ素化合物が溶出することを抑えることができる。   Thus, in the ink 2 containing a predetermined hydrophobic colloid, the pH of the ink 2 is 4 or more even when it comes into contact with the circuit board 42 of the head chip 41 described later formed of a silicon-containing material such as a silicon wafer. Since the hydrophobic colloid, whose zeta potential is positively charged when it falls within the range of 6 or less, adheres to the surface of a silicon-containing material such as a negatively charged silicon wafer, silicon and silicon compounds are more likely to adhere to the silicon-containing material. Elution can be suppressed.

具体的には、例えば通常では弱アルカリ性を示すインク2であっても、ケイ素やケイ素化合物が溶出したシリコンウエハ等の周囲ではインク2が酸性を示すことから、インク2のpHが4以上、6以下の範囲になる。この場合に、シリコンウエハの周囲ではインク2中の疎水性コロイドがゼータ電位を正に帯電させることになり、正に帯電した疎水性コロイドが負に帯電するシリコンウエハに付着し、シリコンウエハからこれ以上、ケイ素やケイ素化合物が溶出することを抑制させる。   Specifically, for example, even if the ink 2 normally shows weak alkalinity, the ink 2 shows acidity around a silicon wafer or the like from which silicon or a silicon compound is eluted. Therefore, the pH of the ink 2 is 4 or more, 6 The range is as follows. In this case, the hydrophobic colloid in the ink 2 is positively charged around the silicon wafer, and the positively charged hydrophobic colloid adheres to the negatively charged silicon wafer. As described above, the elution of silicon and silicon compounds is suppressed.

ここで、図4に、インク2のpHが4以上、6以下の範囲になったときにゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとして上述した酸化アルミニウム(Al)、酸化セリウム(CeO)、硫酸バリウム(BaSO)、及びケイ素含有材料からケイ素やケイ素化合物が溶出することを抑制することが困難な疎水性コロイドとしてシリカ(SiO)を例に挙げ、これら疎水性コロイドを、水を分散媒にして分散させたときのゼータ電位と分散媒のpHとの関係を示す特性図を示す。 Here, in FIG. 4, the above-described aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and cerium oxide (CeO) as hydrophobic colloids in which the zeta potential is positively charged when the pH of the ink 2 is in the range of 4 or more and 6 or less. ), Barium sulfate (BaSO 4 ), and silica (SiO 2 ) as an example of a hydrophobic colloid that is difficult to suppress the elution of silicon and silicon compounds from silicon-containing materials. The characteristic view which shows the relationship between the zeta potential when making it disperse | distribute in a dispersion medium and pH of a dispersion medium is shown.

図4に示す結果より、酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウムは、分散媒のpHが6以下でゼータ電位が正に帯電することがわかる。また、シリカは、分散媒のpHが4以上、6以下の範囲でゼータ電位が正に帯電していないことがわかる。   From the results shown in FIG. 4, it can be seen that aluminum oxide, cerium oxide, and barium sulfate are positively charged with a zeta potential when the pH of the dispersion medium is 6 or less. It can also be seen that silica is not positively charged with a zeta potential when the pH of the dispersion medium is 4 or more and 6 or less.

このことから、シリカでは、例えば弱アルカリ性のインク2に曝されたシリコンウエハからケイ素等の溶出が始まり、シリコンウエハの周囲でインク2が酸性を示すようになっても、負に帯電するシリコンウエハに付着することはなく、シリコンウエハからケイ素やケイ素化合物が溶出し続け、シリコンウエハからケイ素やケイ素化合物の溶出を抑制することが困難となる。   Therefore, in silica, for example, elution of silicon or the like starts from a silicon wafer exposed to the weakly alkaline ink 2, and the silicon wafer that is negatively charged even if the ink 2 becomes acidic around the silicon wafer. The silicon and silicon compound continue to elute from the silicon wafer and it becomes difficult to suppress the elution of silicon and silicon compound from the silicon wafer.

これに対し、酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウムでは、例えば弱アルカリ性のインク2に曝されたシリコンウエハからケイ素等の溶出が始まり、シリコンウエハの周囲でインク2が酸性を示すようになったときに、シリコンウエハの周囲でゼータ電位が適切に正に帯電することから、負に帯電するシリコンウエハに適宜付着し、シリコンウエハからケイ素やケイ素化合物が溶出することを適切に抑制させる。   On the other hand, in aluminum oxide, cerium oxide, and barium sulfate, for example, when elution of silicon or the like starts from a silicon wafer exposed to the weakly alkaline ink 2, the ink 2 becomes acidic around the silicon wafer. In addition, since the zeta potential is appropriately positively charged around the silicon wafer, it appropriately adheres to the negatively charged silicon wafer and appropriately suppresses the elution of silicon and silicon compounds from the silicon wafer.

また、疎水性コロイドは、インク2が通常状態、すなわちインク2が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示しているときにゼータ電位が+10mV以下に帯電するようにされている。具体的に、インク2においては、そのpHを後述するpH調整剤等を用いて調整することで、疎水性コロイドをゼータ電位+10mV以下で帯電するようにさせる。   In addition, the hydrophobic colloid is charged to a zeta potential of +10 mV or less when the ink 2 is in a normal state, that is, when the ink 2 is weakly alkaline or alkaline. Specifically, in the ink 2, the pH is adjusted using a pH adjusting agent or the like, which will be described later, so that the hydrophobic colloid is charged at a zeta potential of +10 mV or less.

すなわち、インク2においては、図4からわかるように、疎水性コロイドとして酸化アルミニウムを用いたときはpHを8.5より大、疎水性コロイドとして酸化セリウムを用いたときはpHを7より大、疎水性コロイドとして硫酸バリウムを用いたときはpHを6より大となるようにpH調整剤等でpHを調整すれば、疎水性コロイドをゼータ電位+10mV以下で帯電させることが可能である。   That is, in ink 2, as can be seen from FIG. 4, when aluminum oxide is used as the hydrophobic colloid, the pH is greater than 8.5, and when cerium oxide is used as the hydrophobic colloid, the pH is greater than 7. When barium sulfate is used as the hydrophobic colloid, the hydrophobic colloid can be charged at a zeta potential of +10 mV or less by adjusting the pH with a pH adjusting agent or the like so that the pH is higher than 6.

これにより、インク2では、例えばノズル43aより吐出するための圧力を発生させる後述する発熱抵抗体46が負に帯電しても、負に帯電した発熱抵抗体46に疎水性コロイドが付着して析出することを抑えることができ、発熱抵抗体46上に疎水性コロイドを主成分とするコゲーションが発生することを防止できる。したがって、インク2では、後述する発熱抵抗体46にコゲーションが発生することで起こる吐出特性の劣化を抑えることができる。   As a result, in the ink 2, for example, even if a heating resistor 46 (described later) that generates pressure for discharging from the nozzle 43a is negatively charged, the hydrophobic colloid adheres to the negatively charged heating resistor 46 and precipitates. It is possible to prevent the occurrence of kogation mainly composed of a hydrophobic colloid on the heating resistor 46. Therefore, in the ink 2, it is possible to suppress the deterioration of the ejection characteristics caused by the occurrence of kogation in the heating resistor 46 described later.

そして、インク2に含有される上述した疎水性コロイドは、インク2に対し、3ppm以上、10000ppm以下の範囲、より好ましくは10ppm以上、1000ppm以下の範囲で含有させる。インク2に対する疎水性コロイドの含有量が3ppmよりも少ない場合、疎水性コロイドの含有量が少なすぎて、弱アルカリ性を示すインク2にシリコンウエハ等といったケイ素含有材料が曝されたときに、ケイ素含有材料よりケイ素やケイ素化合物が溶出することを抑制することが困難になる。   The above-described hydrophobic colloid contained in the ink 2 is contained in the ink 2 in the range of 3 ppm to 10000 ppm, more preferably in the range of 10 ppm to 1000 ppm. When the content of the hydrophobic colloid relative to the ink 2 is less than 3 ppm, the content of the hydrophobic colloid is too low, and the silicon-containing material such as a silicon wafer is exposed to the ink 2 exhibiting weak alkalinity. It becomes difficult to suppress the elution of silicon and silicon compounds from the material.

インク2においては、上述した着色剤、溶媒、界面活性剤、所定の疎水性コロイドの他に、例えば粘度調整剤、表面張力調整剤、pH調整剤、防腐剤、防かび剤等を添加させることもできる。   In the ink 2, in addition to the above-described colorant, solvent, surfactant, and predetermined hydrophobic colloid, for example, a viscosity adjuster, a surface tension adjuster, a pH adjuster, an antiseptic, an antifungal agent, and the like are added. You can also.

粘度調整剤、表面張力調整剤としては、例えばゼラチン、カゼイン等のタンパク質、アラビアゴム等の天然ゴム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、リグニンスルホン酸塩、セラック等の天然高分子、ポリアルリル酸塩、スチレン−アクリル酸共重合塩、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。   Examples of viscosity modifiers and surface tension modifiers include proteins such as gelatin and casein, natural rubbers such as gum arabic, cellulose derivatives such as methylcellulose and carboxymethylcellulose, natural polymers such as lignin sulfonate and shellac, and polyallylates. , Styrene-acrylic acid copolymer salt, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone and the like, and any one or a combination of these may be used.

pH調整剤としては、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノメチルプロパノール等のアルカリ金属の水酸化物或いはアミン類等が挙げられる。そして、インク2においては、以上に挙げたpH調製剤を用いて疎水性コロイドがゼータ電位+10mV以下で帯電するようにpHを調製する。   Examples of the pH adjusting agent include alkali metal hydroxides or amines such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, triethanolamine, diethanolamine, and aminomethylpropanol. In the ink 2, the pH is prepared using the above-described pH adjusting agent so that the hydrophobic colloid is charged at a zeta potential of +10 mV or less.

防腐剤、防かび剤としては、例えば安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、アビシア社製の1,2−ジベンゾチアゾリン−3−オン(製品名プロキセルCRL、プロキセルBND、プロキセルGXL、プロキセルXL−2、プロキセルTN)等が挙げられ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。   Examples of antiseptics and fungicides include sodium benzoate, sodium pentachlorophenol, sodium 2-pyridinethiol-1-oxide, sodium sorbate, sodium dehydroacetate, and 1,2-dibenzothiazoline-3- ON (product names Proxel CRL, Proxel BND, Proxel GXL, Proxel XL-2, Proxel TN) and the like are used, and any one or a combination of these is used.

以上のような構成のインク2は、次のようにして調製される。着色剤に染料等を用いた溶解系のインク2を調製する場合、インク2は、上述した染料からなる着色剤と、溶媒と、界面活性剤と、所定の疎水性コロイドとを混合し、40℃〜80℃に加熱ながらスクリュー等で攪拌し、分散することで得られる。そして、得られたインク2は、必要に応じ、疎水性コロイドがゼータ電位+10mV以下で帯電するpHとなるようにpH調整剤等を適宜加えてpH調整をおこなう。   The ink 2 having the above configuration is prepared as follows. When preparing a dissolving ink 2 using a dye or the like as a colorant, the ink 2 is prepared by mixing a colorant composed of the above-described dye, a solvent, a surfactant, and a predetermined hydrophobic colloid. It is obtained by stirring and dispersing with a screw or the like while heating at -80 ° C. Then, the obtained ink 2 is adjusted for pH by appropriately adding a pH adjusting agent or the like so that the hydrophobic colloid is charged at a zeta potential of +10 mV or less as necessary.

また、着色剤に顔料などを用いた分散系のインク2の場合、従来から用いられている顔料微細分散法、例えばボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテータ、ヘンシュルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジライザー、パールミル、湿式ジェットミル等といった分散装置等を用い、顔料を、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、アンモニア水、トリエタトールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン、アミノメチルプロパノール等でアルカリ性にした水中に上述した所定の疎水性コロイドと一緒に分散させることで調製できる。なお、この場合も、必要に応じ、疎水性コロイドがゼータ電位+10mV以下で帯電するpHとなるようにpH調整剤等でpH調整をおこなう。   In addition, in the case of the dispersion type ink 2 using a pigment or the like as a colorant, conventionally used pigment fine dispersion methods such as ball mill, sand mill, attritor, roll mill, agitator, Henshur mixer, colloid mill, ultrasonic wave Using a dispersing device such as a homogenizer, a pearl mill, a wet jet mill, etc., the pigment is, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, aqueous ammonia, trietamine amine, diethanolamine, triethylamine, It can be prepared by dispersing together with the above-mentioned predetermined hydrophobic colloid in water made alkaline with aminomethylpropanol or the like. Also in this case, if necessary, the pH is adjusted with a pH adjusting agent or the like so that the hydrophobic colloid has a pH charged at a zeta potential of +10 mV or less.

そして、このようにして調製されたインク2は、例えばゴミ、粗大粒子、混裁物を除去するために、フィルタを用いて加圧濾過処理、または減圧濾過処理を少なくとも1回、或いは遠心分離機等を用いて遠心分離処理を少なくとも1回、或いはそれらを組み合わせた処理が施される。   The ink 2 thus prepared is subjected to at least one pressure filtration treatment or vacuum filtration treatment using a filter, for example, in order to remove dust, coarse particles, and mixed materials, or a centrifuge. Etc., the centrifugal separation treatment is performed at least once or a combination thereof.

このようにしてインク2を調製する際には、高速印字に対応させるために、具体的には後述する発熱抵抗体46を周波数が1kHz以上、好ましくは3kHz以上、より好ましくは5kHz以上のパルス電流で駆動可能にさせるために、25℃でのインク2の表面張力が30〜60mN/m、より好ましくは30〜40mN/mになるように調製する。また、インク2においては、その粘度が好ましくは15mPa・s以下、より好ましくは5mPa・s以下の低粘度タイプになるように調整する。   When the ink 2 is prepared in this way, in order to cope with high-speed printing, specifically, a heating resistor 46 described later is provided with a pulse current having a frequency of 1 kHz or more, preferably 3 kHz or more, more preferably 5 kHz or more. In order to enable driving, the surface tension of ink 2 at 25 ° C. is adjusted to 30 to 60 mN / m, more preferably 30 to 40 mN / m. Further, the ink 2 is adjusted so as to be a low viscosity type having a viscosity of preferably 15 mPa · s or less, more preferably 5 mPa · s or less.

そして、以上で説明したインク2は、図2及び図3に示すように、イエローを呈するものがインクカートリッジ11yに充填され、マゼンタを呈するものがインクカートリッジ11mに充填され、シアンを呈するものがインクカートリッジ11cに充填され、ブラックを呈するものがインクカートリッジ11kに充填される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the ink 2 described above is filled with the ink cartridge 11y in the yellow, the ink cartridge 11m in the magenta, and the ink in the cyan. A cartridge that fills the cartridge 11c and exhibits black is filled into the ink cartridge 11k.

次に、上述したプリンタ装置1を構成するプリンタ本体4に対して着脱可能なヘッドカートリッジ3と、このヘッドカートリッジ3に着脱可能にされたインクカートリッジ11y,11m,11c,11kとについて図面を参照して説明する。   Next, referring to the drawings, the head cartridge 3 that can be attached to and detached from the printer main body 4 constituting the printer apparatus 1 and the ink cartridges 11y, 11m, 11c, and 11k that can be attached to and detached from the head cartridge 3 will be described. I will explain.

記録紙Pに印刷を行うヘッドカートリッジ3は、図1に示すように、プリンタ本体4の上面側から、すなわち図1中矢印A方向から装着され、給排紙機構54により走行する記録紙Pに対してインク2を吐出して印刷を行う。   As shown in FIG. 1, the head cartridge 3 that prints on the recording paper P is mounted on the recording paper P that is mounted from the upper surface side of the printer body 4, that is, from the direction of arrow A in FIG. On the other hand, printing is performed by ejecting ink 2.

ヘッドカートリッジ3は、上述したインク2を、例えば電気熱変換式又は電気機械変換式等を用いた圧力発生手段が発生した圧力により微細に粒子化して吐出し、記録紙P等といった対象物の主面に向かって液滴状態にしたインク2を吐出する。ここでは、圧力発生手段として電気熱交換式を用いてインク2を液滴状態にして吐出する場合を例に挙げて説明する。   The head cartridge 3 discharges the ink 2 described above into fine particles by the pressure generated by the pressure generating means using, for example, an electrothermal conversion type or an electromechanical conversion type. The ink 2 in a droplet state is ejected toward the surface. Here, the case where the ink 2 is ejected in a droplet state using an electric heat exchange type as the pressure generating means will be described as an example.

ヘッドカートリッジ3は、図2及び図3に示すように、カートリッジ本体21を有し、このカートリッジ本体21には、インク2が充填された容器であるインクカートリッジ11y,11m,11c,11kが装着される。なお、以下では、インクカートリッジ11y,11m,11c,11kを単にインクカートリッジ11ともいう。   As shown in FIGS. 2 and 3, the head cartridge 3 includes a cartridge main body 21, and ink cartridges 11 y, 11 m, 11 c, and 11 k that are containers filled with the ink 2 are attached to the cartridge main body 21. The Hereinafter, the ink cartridges 11y, 11m, 11c, and 11k are also simply referred to as the ink cartridge 11.

ヘッドカートリッジ3に着脱可能なインクカートリッジ11は、インク2が充填されたインク充填部12と、インク充填部12からヘッドカートリッジ3のカートリッジ本体21にインク2を供給するインク供給部13と、外部よりインク充填部12内に空気を取り込む外部連通孔14と、外部連通孔14より取り込まれた空気をインク充填部12内に導入する空気導入路15と、外部連通孔14と空気導入路15との間でインク2を一時的に貯留する貯留部16とを有している。そして、インクカートリッジ11は、例えば強度や耐インク性を有するポリプロピレン等の樹脂材料等を射出成形することにより成形され、長手方向が記録紙Pの幅方向の寸法と略同じ寸法となす略矩形状に形成されることで内部に貯留するインク容量を最大限に増やす構成となっている。   The ink cartridge 11 that can be attached to and detached from the head cartridge 3 includes an ink filling unit 12 filled with the ink 2, an ink supply unit 13 that supplies the ink 2 from the ink filling unit 12 to the cartridge body 21 of the head cartridge 3, and an external device. An external communication hole 14 for taking air into the ink filling part 12, an air introduction path 15 for introducing the air taken in from the external communication hole 14 into the ink filling part 12, and the external communication hole 14 and the air introduction path 15. And a storage section 16 for temporarily storing the ink 2 therebetween. The ink cartridge 11 is formed by, for example, injection molding a resin material such as polypropylene having strength and ink resistance, and has a substantially rectangular shape whose longitudinal direction is substantially the same as the width direction of the recording paper P. Thus, the ink capacity stored inside is maximized.

インク充填部12は、気密性の高い材料によりインク2が充填される空間部である。そして、インク充填部12は、略矩形に形成され、長手方向の寸法が使用する記録紙Pの幅方向、すなわち図3中に示す記録紙Pの幅方向Wの寸法と略同じ寸法となるように形成されている。   The ink filling part 12 is a space part in which the ink 2 is filled with a highly airtight material. The ink filling unit 12 is formed in a substantially rectangular shape, and its longitudinal dimension is substantially the same as the width direction of the recording paper P used, that is, the width direction W of the recording paper P shown in FIG. Is formed.

インク供給部13は、インク充填部12の下側略中央部に設けられている。このインク供給部13は、インク充填部12と連通した略突形状のノズルであり、このノズルの先端が後述するヘッドカートリッジ3の接続部23に嵌合されることにより、インクカートリッジ11とヘッドカートリッジ3のカートリッジ本体21とを接続する。そして、インク2は、インク供給部13を介してインクが充填されたインクカートリッジ11からカートリッジ本体21に供給される。   The ink supply unit 13 is provided in a substantially central portion below the ink filling unit 12. The ink supply unit 13 is a substantially protruding nozzle that communicates with the ink filling unit 12, and the tip of the nozzle is fitted into a connection unit 23 of the head cartridge 3 described later, whereby the ink cartridge 11 and the head cartridge are connected. 3 cartridge body 21 is connected. The ink 2 is supplied from the ink cartridge 11 filled with ink to the cartridge body 21 via the ink supply unit 13.

外部連通孔14は、図3に示すように、インクカートリッジ11外部からインク充填部12に空気を取り込む通気口であり、ヘッドカートリッジ3の装着部22に装着されたときも、外部に臨み外気を取り込むことができるように、装着部22への装着時に外部に臨む位置であるインクカートリッジ11の上面、ここでは上面略中央部付近に設けられている。   As shown in FIG. 3, the external communication hole 14 is a vent for taking in air from the outside of the ink cartridge 11 to the ink filling unit 12, and even when mounted on the mounting unit 22 of the head cartridge 3, the external communication hole 14 is exposed to the outside. In order to be able to take in, it is provided on the upper surface of the ink cartridge 11, which is the position facing the outside when mounted on the mounting portion 22, here, in the vicinity of the substantially upper central portion here.

外部連通孔14は、インクカートリッジ11がカートリッジ本体21に装着されてインク充填部12からカートリッジ本体21側にインク2が流下した際に、インク充填部12内のインク2が減少した分に相当する分の空気を外部よりインクカートリッジ11内に取り込む。   The external communication hole 14 corresponds to a decrease in the ink 2 in the ink filling unit 12 when the ink cartridge 11 is mounted on the cartridge main body 21 and the ink 2 flows down from the ink filling unit 12 to the cartridge main body 21 side. Minute air is taken into the ink cartridge 11 from the outside.

空気導入路15は、インク充填部12と外部連通孔14とを連通し、外部連通孔14より取り込まれた空気をインク充填部12内に導入する。   The air introduction path 15 communicates the ink filling part 12 and the external communication hole 14, and introduces air taken in from the external communication hole 14 into the ink filling part 12.

これにより、このインクカートリッジ11がカートリッジ本体21に装着された際に、ヘッドカートリッジ3のカートリッジ本体21にインク2が供給されてインク充填部12内のインク2が減少し内部が減圧状態となっても、インク充填部12には、空気導入路15によりインク充填部12に空気が導入されることから、内部の圧力が平衡状態に保たれてインク2をカートリッジ本体21に適切に供給することができる。   Thus, when the ink cartridge 11 is mounted on the cartridge main body 21, the ink 2 is supplied to the cartridge main body 21 of the head cartridge 3, the ink 2 in the ink filling unit 12 is reduced, and the inside is in a decompressed state. In addition, since air is introduced into the ink filling unit 12 through the air introduction path 15 in the ink filling unit 12, the internal pressure is maintained in an equilibrium state, and the ink 2 can be appropriately supplied to the cartridge body 21. it can.

貯留部16は、外部連通孔14と空気導入路15との間に設けられ、インク充填部12に連通する空気導入路15よりインク2が漏れ出た際に、いきなり外部に流出することがないようにインク2を一時的に貯留する。   The storage section 16 is provided between the external communication hole 14 and the air introduction path 15, and when the ink 2 leaks from the air introduction path 15 communicating with the ink filling section 12, it does not suddenly flow out to the outside. Thus, the ink 2 is temporarily stored.

この貯留部16は、長い方の対角線をインク充填部12の長手方向とした略菱形に形成され、インク充填部12の最も下側に位置する頂部に、すなわち短い方の対角線上の下側に空気導入路15を設けるようにし、インク充填部12より進入したインク2を再度インク充填部12に戻すことができるようにしている。また、貯留部16は、短い方の対角線上の最も下側の頂部に外部連通孔14を設けるようにし、インク充填部12より進入したインク2が外部連通孔14より外部に漏れにくくする。   The storage portion 16 is formed in a substantially rhombus with the longer diagonal line in the longitudinal direction of the ink filling portion 12, and is located at the top of the lowermost portion of the ink filling portion 12, that is, on the lower side of the shorter diagonal line. An air introduction path 15 is provided so that the ink 2 that has entered from the ink filling unit 12 can be returned to the ink filling unit 12 again. Further, the reservoir 16 is provided with an external communication hole 14 at the lowest top on the shorter diagonal line so that the ink 2 that has entered from the ink filling unit 12 is less likely to leak to the outside through the external communication hole 14.

以上のような構成のインクカートリッジ11は、上述した構成の他に、例えばインク充填部12内のインク2の残量を検出するための残量検出部や、インクカートリッジ11y,11m,11c,11kを識別するための識別部等を備えている。   In addition to the above-described configuration, the ink cartridge 11 configured as described above includes, for example, a remaining amount detection unit for detecting the remaining amount of the ink 2 in the ink filling unit 12, and the ink cartridges 11y, 11m, 11c, and 11k. And an identification unit for identifying.

次に、以上のように構成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインク2を収納したインクカートリッジ11y,11m,11c,11kが装着されるヘッドカートリッジ3について説明する。   Next, the head cartridge 3 to which the ink cartridges 11y, 11m, 11c, and 11k containing the yellow, magenta, cyan, and black inks 2 configured as described above are mounted will be described.

ヘッドカートリッジ3は、図2及び図3に示すように、上述したインクカートリッジ11とカートリッジ本体21とによって構成され、カートリッジ本体21には、インクカートリッジ11が装着される装着部22y,22m,22c,22k(以下、全体を示すときには単に装着部22ともいう。)と、インク供給部13と接続されてインク2が供給される接続部23と、インク2をインク液滴iの状態にして吐出するインク吐出ヘッド24と、インク吐出ヘッド24を保護するヘッドキャップ25とを有している。   As shown in FIGS. 2 and 3, the head cartridge 3 includes the ink cartridge 11 and the cartridge main body 21 described above. The cartridge main body 21 has mounting portions 22y, 22m, 22c, to which the ink cartridge 11 is mounted. 22k (hereinafter, also simply referred to as a mounting portion 22), a connection portion 23 connected to the ink supply portion 13 and supplied with the ink 2, and the ink 2 being ejected in the state of an ink droplet i. An ink discharge head 24 and a head cap 25 that protects the ink discharge head 24 are provided.

インクカートリッジ11が装着される装着部22は、インクカートリッジ11が装着されるように上面をインクカートリッジ11の挿脱口として略凹形状に形成され、ここでは4本のインクカートリッジ11が記録紙Pの幅方向と略直交方向、すなわち記録紙Pの走行方向に並んで収納されている。装着部22は、インクカートリッジ11が収納されることから、インクカートリッジ11と同様に印刷幅の方向に長く設けられている。カートリッジ本体21には、インクカートリッジ11が収納装着される。   The mounting portion 22 to which the ink cartridge 11 is mounted is formed in a substantially concave shape with the upper surface as an insertion / removal opening of the ink cartridge 11 so that the ink cartridge 11 is mounted. Here, four ink cartridges 11 are formed on the recording paper P. They are stored side by side in a direction substantially perpendicular to the width direction, that is, in the running direction of the recording paper P. Since the ink cartridge 11 is accommodated in the mounting portion 22, the mounting portion 22 is provided long in the direction of the printing width in the same manner as the ink cartridge 11. The ink cartridge 11 is housed in the cartridge body 21.

装着部22は、図2に示すように、インクカートリッジ11が装着される部分であり、イエロー用のインクカートリッジ11yが装着される部分を装着部22yとし、マゼンタ用のインクカートリッジ11mが装着される部分を装着部22mとし、シアン用のインクカートリッジ11cが装着される部分を装着部22cとし、ブラック用のインクカートリッジ11kが装着される部分を装着部22kとし、各装着部22y,22m,22c,22kは、隔壁22aによりそれぞれ区画されている。   As shown in FIG. 2, the mounting portion 22 is a portion where the ink cartridge 11 is mounted. The portion where the yellow ink cartridge 11y is mounted is the mounting portion 22y, and the magenta ink cartridge 11m is mounted. The portion is the mounting portion 22m, the portion where the cyan ink cartridge 11c is mounted is the mounting portion 22c, the portion where the black ink cartridge 11k is mounted is the mounting portion 22k, and each mounting portion 22y, 22m, 22c, Each of 22k is partitioned by a partition wall 22a.

各装着部22y,22m,22c,22kの長手方向略中央には、各インクカートリッジ11y,11m,11c,11kが装着部22y,22m,22c,22kに装着されたとき、各インクカートリッジ11y,11m,11c,11kのインク供給部13が接続される接続部23が設けられている。   The ink cartridges 11y, 11m, 11c, and 11k are mounted on the mounting portions 22y, 22m, 22c, and 22k at the center in the longitudinal direction of the mounting portions 22y, 22m, 22c, and 22k. , 11c, and 11k are provided with connection portions 23 to which the ink supply portions 13 are connected.

この接続部23は、装着部22に装着されたインクカートリッジ11のインク供給部13からカートリッジ本体21の底面に設けられたインク2を吐出するインク吐出ヘッド24にインク2を供給するインク供給路となる。   The connection portion 23 is an ink supply path that supplies the ink 2 to the ink discharge head 24 that discharges the ink 2 provided on the bottom surface of the cartridge main body 21 from the ink supply portion 13 of the ink cartridge 11 attached to the attachment portion 22. Become.

具体的に、接続部23は、図5に示すように、インクカートリッジ11から供給されるインク2を溜めるインク溜め部23aと、接続部23に連結されるインク供給部13をシールするシール部材23bと、インク2内の不純物を除去するフィルタ23cと、インク吐出ヘッド24側への供給路を開閉する弁機構23dとを有している。   Specifically, as shown in FIG. 5, the connection portion 23 includes an ink reservoir portion 23 a that stores the ink 2 supplied from the ink cartridge 11 and a seal member 23 b that seals the ink supply portion 13 connected to the connection portion 23. And a filter 23c for removing impurities in the ink 2 and a valve mechanism 23d for opening and closing the supply path to the ink discharge head 24 side.

インク溜め部23aは、インク供給部13と接続されインクカートリッジ11から供給されるインク2を溜める空間部である。   The ink reservoir 23 a is a space that is connected to the ink supply unit 13 and stores the ink 2 supplied from the ink cartridge 11.

シール部材23bは、インク溜め部23aの上端に設けられた部材であり、インクカートリッジ11のインク供給部13が接続部23のインク溜め部23aに接続されるとき、インク2が外部に漏れないようインク溜め部23aとインク供給部13との間を密閉する。   The seal member 23b is a member provided at the upper end of the ink reservoir 23a. When the ink supply part 13 of the ink cartridge 11 is connected to the ink reservoir 23a of the connection part 23, the ink 2 does not leak to the outside. The space between the ink reservoir 23a and the ink supply unit 13 is sealed.

フィルタ23cは、インクカートリッジ11の着脱時等にインク2に混入してしまった塵や埃等のごみを取り除くものであり、インク溜め部23aよりも下流に設けられている。   The filter 23c removes dust such as dust and dirt mixed in the ink 2 when the ink cartridge 11 is attached and detached, and is provided downstream of the ink reservoir 23a.

弁機構23dは、インク吐出ヘッド24からインク2が吐出されてインク吐出ヘッド24内のインク2の圧力が減圧状態になると開口し、インクカートリッジ11からインク吐出ヘッド24側にインク2が供給させてインク吐出ヘッド24内のインク2の圧力が略一定に保たれるようにする。そして、インクカートリッジ11側からインク吐出ヘッド24側にインク2が供給されてインク吐出ヘッド24内のインク2の圧力が略一定になったら閉塞し、これ以上、インクカートリッジ11からインク吐出ヘッド24側にインク2が供給されないようにする。   The valve mechanism 23d opens when the ink 2 is discharged from the ink discharge head 24 and the pressure of the ink 2 in the ink discharge head 24 is reduced, and the ink 2 is supplied from the ink cartridge 11 to the ink discharge head 24 side. The pressure of the ink 2 in the ink discharge head 24 is kept substantially constant. Then, when the ink 2 is supplied from the ink cartridge 11 side to the ink ejection head 24 side and the pressure of the ink 2 in the ink ejection head 24 becomes substantially constant, the ink 2 is closed, and further from the ink cartridge 11 to the ink ejection head 24 side. So that the ink 2 is not supplied.

また、このような構成の接続部23では、インクカートリッジ11内のインク2がインク吐出ヘッド24に供給されると、インク充填部12内のインク2が減少するが、このとき、空気導入路15から外気がインクカートリッジ11内に入り込む。インクカートリッジ11内に入り込んだ空気は、インクカートリッジ11の上方に送られる。これにより、インク液滴iが後述するノズル43aから吐出される前の状態に戻り、平衡状態となる。このとき、空気導入路15内にインク2がほとんどない状態で平衡状態となる。   Further, in the connection portion 23 having such a configuration, when the ink 2 in the ink cartridge 11 is supplied to the ink discharge head 24, the ink 2 in the ink filling portion 12 decreases. From outside enters the ink cartridge 11. The air that has entered the ink cartridge 11 is sent above the ink cartridge 11. As a result, the ink droplet i returns to a state before being ejected from a nozzle 43a, which will be described later, and is in an equilibrium state. At this time, an equilibrium state is reached with almost no ink 2 in the air introduction path 15.

インク吐出ヘッド24は、カートリッジ本体21の底面に沿って配設されており、接続部23から供給されるインク2をインク液滴iの状態にして吐出するインク吐出口である後述するノズル43aが色毎に、記録紙Pの幅方向、すなわち図5中矢印W方向に略直線状に並んで設けられている。   The ink discharge head 24 is disposed along the bottom surface of the cartridge main body 21, and a nozzle 43 a, which will be described later, is an ink discharge port that discharges the ink 2 supplied from the connection portion 23 in the state of the ink droplet i. For each color, the recording paper P is arranged in a substantially straight line in the width direction of the recording paper P, that is, in the direction of the arrow W in FIG.

ヘッドキャップ25は、図2に示すように、インク吐出ヘッド24を保護するために設けられたカバーであり、印刷動作するときにはインク吐出ヘッド24より退避する。ヘッドキャップ25は、図2中矢印W方向の両端に開閉方向に設けられた一対の係合突部25aと、長手方向に設けられインク吐出ヘッド24の吐出面24aに付着した余分なインク2を吸い取るクリーニングローラ25bとを有している。   As shown in FIG. 2, the head cap 25 is a cover provided to protect the ink discharge head 24, and is retracted from the ink discharge head 24 during a printing operation. The head cap 25 is provided with a pair of engaging protrusions 25a provided in the opening / closing direction at both ends in the direction of arrow W in FIG. 2 and excess ink 2 attached to the ejection surface 24a of the ink ejection head 24 provided in the longitudinal direction. And a cleaning roller 25b for sucking.

ヘッドキャップ25は、係合突部25aがインク吐出ヘッド24の吐出面24aに図2中矢印W方向とは略直交方向に亘って設けられたに一対の係合溝25bに係合され、この一対の係合溝25bに沿ってインクカートリッジ11の短手方向、すなわち図2中矢印W方向とは略直交方向に開閉するようにされている。   The head cap 25 is engaged with a pair of engagement grooves 25b in which the engagement protrusion 25a is provided on the discharge surface 24a of the ink discharge head 24 in a direction substantially orthogonal to the arrow W direction in FIG. The ink cartridge 11 is opened and closed in a direction substantially perpendicular to the short direction of the ink cartridge 11, that is, the arrow W direction in FIG. 2, along the pair of engaging grooves 25b.

そして、ヘッドキャップ25においては、開閉動作時に、クリーニングローラ25bがインク吐出ヘッド24の吐出面24aに当接しながら回転することで、余分なインク2を吸い取り、インク吐出ヘッド24の吐出面24aをクリーニングする。このクリーニングローラ25bには、例えば吸湿性の高い部材、具体的にはスポンジ、不織布、織布等が用いられる。また、ヘッドキャップ25は、印刷動作しないときにはインク吐出ヘッド24内のインク2が乾燥しないように吐出面24aを閉塞する。   In the head cap 25, during the opening / closing operation, the cleaning roller 25 b rotates while contacting the ejection surface 24 a of the ink ejection head 24, so that excess ink 2 is sucked and the ejection surface 24 a of the ink ejection head 24 is cleaned. To do. For the cleaning roller 25b, for example, a highly hygroscopic member, specifically, a sponge, a nonwoven fabric, a woven fabric, or the like is used. The head cap 25 closes the ejection surface 24a so that the ink 2 in the ink ejection head 24 is not dried when the printing operation is not performed.

インク吐出ヘッド24は、図5に示すように、吐出面24aよりも上方に位置して、上述したインク供給部13からインク2が供給されるインク供給口31と、このインク供給口31から供給されたインク2を各ノズル43aへと導くインク流路32とを有している。   As shown in FIG. 5, the ink discharge head 24 is positioned above the discharge surface 24 a, the ink supply port 31 to which the ink 2 is supplied from the ink supply unit 13, and the supply from the ink supply port 31. And an ink flow path 32 for guiding the ink 2 to the nozzles 43a.

インク供給口31は、インク流路32の上面中央部に設けられ、上述した弁機構23dと連通されている。   The ink supply port 31 is provided at the center of the upper surface of the ink flow path 32 and communicates with the valve mechanism 23d described above.

インク流路32は、後述する各色ノズル43aにインク2が供給されるように記録紙の幅に相当する長さに亘って略直線状を成すように設けられている。   The ink flow path 32 is provided so as to be substantially linear over a length corresponding to the width of the recording paper so that the ink 2 is supplied to each color nozzle 43a described later.

インク吐出ヘッド24には、後述するノズル43aを所定数で一組とするヘッドチップ41が、色毎に千鳥状に配置されている。すなわち、このヘッドチップ41は、図6に示すように、色毎に、インク流路32を挟んで記録紙Pの幅方向に互い違いに並ぶように配置されている。   In the ink discharge head 24, head chips 41 each having a predetermined number of nozzles 43a, which will be described later, are arranged in a staggered manner for each color. That is, as shown in FIG. 6, the head chips 41 are arranged so as to be alternately arranged in the width direction of the recording paper P across the ink flow path 32 for each color.

ヘッドチップ41は、図7に示すように、ベースとなる回路基板42と、複数のノズル43aが形成されたノズルシート43と、回路基板42とノズルシート43との間をノズル43a毎に区画するフィルム44と、インク流路32を通して供給されたインク2を加圧するインク液室45と、インク液室45に供給されたインク2を加熱する発熱抵抗体46とを有している。   As shown in FIG. 7, the head chip 41 divides the circuit board 42 as a base, the nozzle sheet 43 formed with a plurality of nozzles 43a, and the circuit board 42 and the nozzle sheet 43 for each nozzle 43a. It has a film 44, an ink liquid chamber 45 that pressurizes the ink 2 supplied through the ink flow path 32, and a heating resistor 46 that heats the ink 2 supplied to the ink liquid chamber 45.

回路基板42は、例えばシリコンウエハ、ガラス基板等といったケイ素含有材料等からなる基板上に、ロジックIC(Integrated Circuit)やドライバートランジスタ等からなる制御回路が形成されると共に、インク液室45の上面部や、その縁端側面42aがインク流路32の一部を形成している。すなわち、回路基板42は、半導体回路基板等である。   The circuit board 42 is formed with a control circuit made up of a logic IC (Integrated Circuit), a driver transistor, etc. on a board made of a silicon-containing material or the like such as a silicon wafer or a glass substrate, and an upper surface portion of the ink liquid chamber 45. In addition, the edge side surface 42 a forms part of the ink flow path 32. That is, the circuit board 42 is a semiconductor circuit board or the like.

ノズルシート43は、吐出面24aに向かって縮径されたノズル43aが穿設されると共に、回路基板42とフィルム44を挟んで対向配置されることで、インク液室45の下面部を形成している。   The nozzle sheet 43 is formed with a nozzle 43a having a reduced diameter toward the ejection surface 24a, and is disposed to face the circuit board 42 and the film 44 so as to form a lower surface portion of the ink liquid chamber 45. ing.

フィルム44は、例えば露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、上述したインク流路32と連通される部分を除いて各ノズル43aの周囲を囲むように形成されている。また、このフィルム44は、回路基板42とノズルシート43との間に介在されることによって、インク液室45の側面部を形成している。   The film 44 is made of, for example, an exposure curable dry film resist, and is formed so as to surround each nozzle 43a except for the portion communicating with the ink flow path 32 described above. Further, the film 44 is interposed between the circuit board 42 and the nozzle sheet 43, thereby forming a side surface portion of the ink liquid chamber 45.

インク液室45は、上述した回路基板42、ノズルシート43及びフィルム44により囲まれることで、ノズル43a毎にインク流路32から供給されたインク2を加圧する加圧空間を形成している。   The ink liquid chamber 45 is surrounded by the circuit board 42, the nozzle sheet 43, and the film 44 described above, thereby forming a pressurizing space that pressurizes the ink 2 supplied from the ink flow path 32 for each nozzle 43a.

発熱抵抗体46は、インク液室45に臨む回路基板42上に配置されると共に、この回路基板42の制御回路と電気的に接続されている。具体的に、発熱抵抗体46は、回路基板42上に制御回路と電気的に接続されるタンタル等からなる厚み80nm〜200nm程度の抵抗体膜が所定の形状にパターニングされ、この抵抗体膜上に、シリコン窒化膜等からなり、抵抗体膜を保護、絶縁する厚み数10nm〜数100nm程度の絶縁保護膜と、β−タンタル等からなり、発熱抵抗体46をキャビテーション等から保護する厚み10分の数nm〜数nm程度の耐キャビテーション膜とが順次積層形成されたものである。   The heating resistor 46 is disposed on the circuit board 42 facing the ink liquid chamber 45 and is electrically connected to the control circuit of the circuit board 42. Specifically, the heating resistor 46 is formed by patterning a resistor film having a thickness of about 80 nm to 200 nm made of tantalum or the like electrically connected to the control circuit on the circuit board 42 into a predetermined shape. Further, it is made of a silicon nitride film or the like, and is made of an insulating protective film having a thickness of about several tens to several hundreds of nanometers for protecting and insulating the resistor film, and β-tantalum or the like, and has a thickness of 10 minutes for protecting the heating resistor 46 from cavitation or the like. And a cavitation-resistant film having a thickness of about several nm to several nm are sequentially stacked.

なお、キャビテーションとは、発熱抵抗体46がインク2を加熱してインク2に気泡が発生し、発生した気泡の押圧によってノズル43aからインク液滴iが吐出され、気泡が消滅するといった発泡、消泡を繰り返す毎に発熱抵抗体46が受ける機械的な衝撃のことをいう。そして、耐キャビテーション層となるβ−タンタルは、正方晶構造をなし、発熱抵抗体46が受けるキャビテーションによる機械的な衝撃を適切に緩和させる優れた材料である。   Note that cavitation refers to foaming and extinction in which the heating resistor 46 heats the ink 2 and bubbles are generated in the ink 2, and the ink droplets i are ejected from the nozzles 43 a by pressing the generated bubbles and the bubbles disappear. This refers to a mechanical impact that the heating resistor 46 receives each time the bubble is repeated. Β-tantalum serving as a cavitation-resistant layer has a tetragonal structure and is an excellent material that can appropriately mitigate mechanical shock due to cavitation that the heating resistor 46 receives.

このような構成の発熱抵抗体46は、制御回路等の制御によってパルス電流が供給された抵抗体膜が発熱し、インク液室45内のインク2を加熱する。   In the heating resistor 46 having such a configuration, the resistor film to which the pulse current is supplied is heated by the control of the control circuit or the like, and the ink 2 in the ink liquid chamber 45 is heated.

そして、発熱抵抗体46は、回路基板42に形成された制御回路等を流れるパルス電流等の影響を受けて負に帯電することがある。このため、インク2においては、上述したように、通常状態で疎水性コロイドをゼータ電位+10mV以下で帯電させ、負に帯電する発熱抵抗体46に疎水性コロイドが付着することを抑えるようにしている。これにより、発熱抵抗体46においては、その表面に、疎水性コロイドが付着し、コゲーションになることが抑制され、インク2を適切に加熱することができる。   The heating resistor 46 may be negatively charged under the influence of a pulse current flowing through a control circuit or the like formed on the circuit board 42. For this reason, in the ink 2, as described above, the hydrophobic colloid is charged at a zeta potential of +10 mV or lower in a normal state, and the negatively charged heating resistor 46 is prevented from adhering to the hydrophobic colloid. . Thereby, in the heat generating resistor 46, it is suppressed that a hydrophobic colloid adheres to the surface and it becomes a kogation, and the ink 2 can be heated appropriately.

抵抗発熱体46の表面電位測定には、その表面となる耐キャビテーション層表面の電位測定が可能な測定装置を用いる。具体的に、抵抗発熱体46の表面電位を測定する測定器としては、例えばプローブ顕微鏡等、好ましくはケルビン法を用いたPSI社製の走査プローブ顕微鏡(AutoprobeCP)を挙げることができる。この走査プローブ顕微鏡にEFM/SCMオプションを付加することによってKFM測定を行なった。   For measuring the surface potential of the resistance heating element 46, a measuring device capable of measuring the potential of the surface of the anti-cavitation layer that is the surface thereof is used. Specifically, examples of the measuring instrument for measuring the surface potential of the resistance heating element 46 include a probe microscope, preferably a scanning probe microscope (AutoprobeCP) manufactured by PSI using the Kelvin method. KFM measurements were performed by adding the EFM / SCM option to the scanning probe microscope.

ここでの、KFM測定とは、接地された導電性探針(カンチレバー)と試料表面とで構成されるコンデンサの両極に誘起される誘導電荷間の静電気力(引力)をキャンセルするように測定試料にオフセット電圧を印加し、その値から試料電位を求めるものである。   Here, the KFM measurement is a measurement sample so as to cancel the electrostatic force (attraction) between induced charges induced on both poles of a capacitor composed of a grounded conductive probe (cantilever) and the sample surface. An offset voltage is applied to and the sample potential is obtained from the value.

KFM測定は、非接触モードAFMの導電性探針にDC及びAC電圧を印加して静電気力を測定するといったEFM(Electro-static Force Microscope)測定と基本的な構成は同じであるが、DC電圧によるフィードバック回路が付加されていることが特徴である。   The KFM measurement has the same basic configuration as the EFM (Electro-static Force Microscope) measurement in which the electrostatic force is measured by applying DC and AC voltages to the conductive probe of the non-contact mode AFM, but the DC voltage is the same. It is characterized in that a feedback circuit is added.

そして、以上のような構成のヘッドチップ41では、回路基板42の制御回路が発熱抵抗体46に供給されるパルス電流を制御し、選択された発熱抵抗体46に対し、例えば1〜3マイクロ秒程度の間だけパルス電流が供給される。   In the head chip 41 configured as described above, the control circuit of the circuit board 42 controls the pulse current supplied to the heating resistor 46, and for example 1 to 3 microseconds for the selected heating resistor 46. A pulse current is supplied only for a certain degree.

これにより、発熱抵抗体46が急速に加熱される。すると、発熱抵抗体46と接するインク液室45内のインク2に気泡が発生する。そして、このイン加圧室47内において、気泡が膨張しながらインク2を加圧し、押し退けられたインク2の液滴がノズル43aから吐出される。また、インク2の液滴が吐出された後は、インク液室45にインク流路32を通してインク2が供給されることによって、再び吐出前の状態へと戻る。   Thereby, the heating resistor 46 is rapidly heated. As a result, bubbles are generated in the ink 2 in the ink liquid chamber 45 in contact with the heating resistor 46. Then, in the in-pressurization chamber 47, the ink 2 is pressurized while the bubbles expand, and the ejected ink 2 droplets are ejected from the nozzle 43a. Further, after the ink 2 droplets are ejected, the ink 2 is supplied to the ink liquid chamber 45 through the ink flow path 32, thereby returning to the state before ejection again.

具体的には、発熱抵抗体46によってインク2が急速に加熱されると、インク2の温度は急速に沸点を超えて上昇する。そして、インク温度が300℃程度に熱せられて自発核生成温度に達すると、瞬間的に発熱抵抗体46上に無数のインク気泡bが発生する。そして、インク液室45内では、図8に示すように、インク2中の過剰エネルギーが一気に放出されてインク気泡bの内圧が上昇する。   Specifically, when the ink 2 is rapidly heated by the heating resistor 46, the temperature of the ink 2 rapidly exceeds the boiling point. Then, when the ink temperature is heated to about 300 ° C. and reaches the spontaneous nucleation temperature, an infinite number of ink bubbles b are instantaneously generated on the heating resistor 46. Then, in the ink liquid chamber 45, as shown in FIG. 8, excess energy in the ink 2 is released at once, and the internal pressure of the ink bubble b rises.

そして、インク気泡bは、急激に成長する。そして、インク液室45内のインク2は、図9に示すように、インク気泡bの成長の勢いでノズル43aから飛び出し、インク気泡bはその膨張に伴い減圧されて収縮する。ノズル43aより飛び出したインク2は、その慣性とインク気泡bの収縮によってノズル43aより外に伸びた尾が切れる、すなわちノズル43aよりインク2がインク液滴iの状態で吐出される。   The ink bubbles b grow rapidly. Then, as shown in FIG. 9, the ink 2 in the ink liquid chamber 45 jumps out of the nozzle 43a with the momentum of the growth of the ink bubble b, and the ink bubble b is depressurized and contracts with the expansion. The ink 2 that has ejected from the nozzle 43a has its tail extended outside the nozzle 43a due to its inertia and the contraction of the ink bubbles b, that is, the ink 2 is ejected from the nozzle 43a in the state of an ink droplet i.

そして、インク液室45内のインク気泡bは、発熱抵抗体46上で崩壊する。そして、ノズル43a内には、元のメニスカス(ノズル43aの液面)に戻ろうとする毛細管力が働き、吐出された量と同量のインク2がインク流路32からインク液室45を介して供給される。このようにして、ヘッドチップ41では、インク液滴iをノズル43aより吐出する。   The ink bubbles b in the ink liquid chamber 45 collapse on the heating resistor 46. In the nozzle 43 a, a capillary force that tries to return to the original meniscus (the liquid level of the nozzle 43 a) works, and the same amount of ink 2 is discharged from the ink flow path 32 through the ink liquid chamber 45. Supplied. Thus, in the head chip 41, the ink droplet i is discharged from the nozzle 43a.

なお、上述したヘッドチップ41は、回路基板42の一主面上にフィルム44を全面に亘って形成し、フォトリソグラフィ技術を用いてフィルム44をインク液室45に対応した形状に成形した後に、この上にノズルシート43を積層することで形成される。また、上述したヘッドチップ41は、発熱抵抗体46によってインク2を加熱しながら吐出させる電気熱変換方式を採用しているが、このような方式に限定されず、例えば圧電素子等の電気機械変換素子によってインク2の液滴を電気機械的に吐出させる電気機械変換方式を採用したものであってもよい。   In the head chip 41 described above, the film 44 is formed over the entire main surface of the circuit board 42, and the film 44 is formed into a shape corresponding to the ink liquid chamber 45 by using a photolithography technique. It is formed by laminating a nozzle sheet 43 thereon. Further, the above-described head chip 41 employs an electrothermal conversion method in which the ink 2 is ejected while being heated by the heating resistor 46, but is not limited to such a method, for example, an electromechanical conversion such as a piezoelectric element. An electromechanical conversion method in which droplets of ink 2 are ejected electromechanically by an element may be employed.

そして、上述した各色に対応したインク供給部13の下方には、それぞれインク吐出ヘッド24が設けられている。そして、カートリッジ本体21の底面部には、各色のインク吐出ヘッド24の吐出面24aが、それぞれカートリッジ本体21の短尺方向に並んで設けられており、これらは連続した吐出面24aを形成している。   An ink discharge head 24 is provided below the ink supply unit 13 corresponding to each color described above. The bottom surface of the cartridge main body 21 is provided with discharge surfaces 24a of the ink discharge heads 24 of the respective colors side by side in the short direction of the cartridge main body 21, and these form a continuous discharge surface 24a. .

すなわち、ヘッドカートリッジ3は、各色に対応するインク吐出ヘッド24が一体化されて連続した吐出面24aを形成する、いわゆるマルチラインヘッドを有している。そして、このインク吐出ヘッド24には、色毎にノズル43aを100個〜5000個程度備え、全体では吐出面24aに400個〜20000個程度のノズル43aが設けられている。また、このインク吐出ヘッド24においては、各ノズル43aより約7000分の1秒毎にインク2を吐出する、高速吐出を行うことが可能になっている。   That is, the head cartridge 3 has a so-called multi-line head in which the ink discharge heads 24 corresponding to the respective colors are integrated to form a continuous discharge surface 24a. The ink discharge head 24 is provided with about 100 to 5000 nozzles 43a for each color, and the entire discharge surface 24a is provided with about 400 to 20000 nozzles 43a. In addition, in the ink discharge head 24, it is possible to perform high-speed discharge in which the ink 2 is discharged from the nozzles 43a about every 1/7000 second.

以上のような構成のインク吐出ヘッド24おいて、ヘッドチップ41では、回路基板42の発熱抵抗体46等が設けられている主面等は例えば酸化処理等といった表面処理が施すことが容易であり、このような表面処理によってアルカリ性を示すインク2に回路基板42の主面が曝されても回路基板42よりケイ素等が溶出することはないが、インク流路32の一部を構成する回路基板42の縁端側面42a等ではダイシング等によって切り出されたシリコンウエハ等のケイ素含有材料が剥き出しの状態でインク2に曝されることから、アルカリ性を示すインク2に曝された回路基板42の縁端側面42aよりケイ素やケイ素化合物等がインク2中に溶出する虞がある。   In the ink ejection head 24 configured as described above, in the head chip 41, the main surface of the circuit board 42 on which the heating resistor 46 and the like are provided can be easily subjected to a surface treatment such as an oxidation treatment. Even if the main surface of the circuit board 42 is exposed to the alkaline ink 2 by such surface treatment, silicon or the like does not elute from the circuit board 42, but the circuit board constituting a part of the ink flow path 32. Since the silicon-containing material such as a silicon wafer cut out by dicing or the like is exposed to the ink 2 on the edge side surface 42a or the like of the edge 42, the edge of the circuit board 42 exposed to the ink 2 showing alkalinity is exposed. There is a possibility that silicon, a silicon compound, or the like may elute into the ink 2 from the side surface 42a.

しかしながら、このヘッドチップ41では、図10に示すように、インク2にpHが4以上、6以下の範囲になったときにゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドが含有されていることから、例えば弱アルカリ性のインク2に曝された回路基板42の縁端側面42aよりケイ素等の溶出が始まり、回路基板42の周囲でインク2が酸性を示すようになったときに、回路基板42の周囲のインク2に含有される疎水性コロイドのゼータ電位が正に帯電する。   However, in this head chip 41, as shown in FIG. 10, since the ink 2 contains a hydrophobic colloid in which the zeta potential is positively charged when the pH is in the range of 4 or more and 6 or less, For example, when elution of silicon or the like starts from the edge side surface 42a of the circuit board 42 exposed to the weakly alkaline ink 2 and the ink 2 becomes acidic around the circuit board 42, the periphery of the circuit board 42 The zeta potential of the hydrophobic colloid contained in the ink 2 is positively charged.

これにより、ヘッドチップ41では、負に帯電する回路基板42のケイ素含有材料が剥き出しになっている部分、すなわち回路基板42の縁端側面42aにゼータ電位が正に帯電した疎水性コロイドが付着し、回路基板42からのケイ素やケイ素化合物が溶出することが抑えられる。なお、図10においては、正に帯電した疎水性コロイドをCで示している。   As a result, in the head chip 41, the hydrophobic colloid having a positively charged zeta potential adheres to the negatively charged portion of the circuit board 42 where the silicon-containing material is exposed, that is, the edge side surface 42a of the circuit board 42. The elution of silicon and silicon compounds from the circuit board 42 is suppressed. In FIG. 10, a positively charged hydrophobic colloid is indicated by C.

したがって、このヘッドチップ41では、アルカリ性を示すインク2をインク流路32やインク液室45等に収容した状態で長期間放置しても、回路基板42からケイ素等が溶出することなく、溶出したケイ素やケイ素化合物が発熱抵抗体46上に析出する、いわゆるコゲーションを防止できる。また、回路基板より溶出したケイ素やケイ素化合物がノズル43a内やインク流路32内等で析出して起こる目詰まりも防止できる。   Therefore, in the head chip 41, even if the ink 2 showing alkalinity is left in the ink flow path 32, the ink liquid chamber 45, etc. for a long period of time, silicon or the like is eluted from the circuit board 42 without being eluted. So-called kogation in which silicon or a silicon compound is deposited on the heating resistor 46 can be prevented. Further, clogging caused by precipitation of silicon or silicon compound eluted from the circuit board in the nozzle 43a or the ink flow path 32 can be prevented.

すなわち、以上で説明したヘッドカートリッジ3では、例えばインク吐出ヘッド24からアルカリ性を示すインク2を吐出するときに、発熱抵抗体46上にケイ素化合物等からなるコゲーションが生ずることや、インク2中にケイ素やケイ素化合物が析出してノズル43aを目詰まりさせることを防止できることから吐出特性の劣化やインク不吐出を防止できる。   That is, in the head cartridge 3 described above, for example, when ink 2 showing alkalinity is ejected from the ink ejection head 24, kogation made of a silicon compound or the like occurs on the heating resistor 46, or in the ink 2. Since it is possible to prevent silicon and silicon compounds from being deposited and clogging the nozzles 43a, it is possible to prevent deterioration in ejection characteristics and non-ejection of ink.

また、このヘッドカートリッジ3では、上述したように、ケイ素等の溶出を防ぐために含有させた疎水性コロイドが発熱抵抗体46上でコゲーションになることが抑えられていることから、吐出特性の劣化を防止できる。   Further, in the head cartridge 3, since the hydrophobic colloid contained in order to prevent elution of silicon or the like is suppressed from being kogated on the heating resistor 46 as described above, the discharge characteristics are deteriorated. Can be prevented.

次に、以上で説明したヘッドカートリッジ3が装着されるプリンタ装置1を構成するプリンタ本体4について図面を参照して説明する。   Next, the printer main body 4 constituting the printer apparatus 1 to which the head cartridge 3 described above is mounted will be described with reference to the drawings.

プリンタ本体4は、図1及び図11に示すように、ヘッドカートリッジ3が装着されるヘッドカートリッジ装着部51と、ヘッドカートリッジ3をヘッドカートリッジ装着部51に保持、固定するためのヘッドカートリッジ保持機構52と、ヘッドキャップを開閉するヘッドキャップ開閉機構53と、記録紙Pを給排紙する給排紙機構54と、給排紙機構54に記録紙Pを供給する給紙口55と、給排紙機構54から記録紙Pが出力される排紙口56とを有する。   As shown in FIGS. 1 and 11, the printer main body 4 includes a head cartridge mounting portion 51 to which the head cartridge 3 is mounted, and a head cartridge holding mechanism 52 for holding and fixing the head cartridge 3 to the head cartridge mounting portion 51. A head cap opening / closing mechanism 53 for opening / closing the head cap, a paper supply / discharge mechanism 54 for supplying / discharging the recording paper P, a paper feed port 55 for supplying the recording paper P to the paper supply / discharge mechanism 54, and a paper supply / discharge And a paper discharge port 56 from which the recording paper P is output from the mechanism 54.

ヘッドカートリッジ装着部51は、ヘッドカートリッジ3が装着される凹部であり、走行する記録紙Pにデータ通り印刷を行うため、インク吐出ヘッド24の吐出面24aと走行する記録紙Pの紙面とが互いに略平行となるようにヘッドカートリッジ3が装着される。   The head cartridge mounting portion 51 is a recess in which the head cartridge 3 is mounted, and performs printing according to data on the traveling recording paper P, so that the ejection surface 24a of the ink ejection head 24 and the paper surface of the traveling recording paper P are mutually connected. The head cartridge 3 is mounted so as to be substantially parallel.

そして、ヘッドカートリッジ3は、インク吐出ヘッド24内のインク詰まり等で交換する必要が生じる場合等があり、インクカートリッジ11程の頻度はないが消耗品であるため、ヘッドカートリッジ装着部51に対して着脱可能にヘッドカートリッジ保持機構52によって保持される。   The head cartridge 3 may need to be replaced due to ink clogging or the like in the ink ejection head 24. The head cartridge 3 is a consumable item that is not as frequent as the ink cartridge 11, but the head cartridge 3 is not used. The head cartridge holding mechanism 52 is detachably held.

ヘッドカートリッジ保持機構52は、ヘッドカートリッジ装着部51にヘッドカートリッジ3を着脱可能に保持するための機構であり、ヘッドカートリッジ3に設けられたつまみ52aをプリンタ本体4の係止孔52b内に設けられた図示しないバネ等の付勢部材に係止することによってプリンタ本体4に設けられた基準面4aに圧着するようにしてヘッドカートリッジ3を位置決めして保持、固定できるようにする。   The head cartridge holding mechanism 52 is a mechanism for detachably holding the head cartridge 3 on the head cartridge mounting portion 51, and a knob 52 a provided on the head cartridge 3 is provided in the locking hole 52 b of the printer main body 4. The head cartridge 3 can be positioned, held and fixed by being pressed against a reference surface 4a provided in the printer main body 4 by being engaged with a biasing member such as a spring (not shown).

ヘッドキャップ開閉機構53は、ヘッドカートリッジ3のヘッドキャップ25を開閉する駆動部を有しており、印刷を行うときにヘッドキャップ25を開放してインク吐出ヘッド24の吐出面24aが記録紙Pに対して露出するようにし、印刷が終了したときにヘッドキャップ25を閉塞してインク吐出ヘッド24を保護する。   The head cap opening / closing mechanism 53 has a drive unit that opens and closes the head cap 25 of the head cartridge 3. When performing printing, the head cap 25 is opened and the discharge surface 24 a of the ink discharge head 24 is placed on the recording paper P. The head cap 25 is closed when printing is finished to protect the ink discharge head 24.

給排紙機構54は、記録紙Pを搬送する駆動部を有しており、給紙口55から供給される記録紙Pをヘッドカートリッジ3のインク吐出ヘッド24まで搬送し、ノズル43aより吐出されたインク液滴iが着弾し、印刷された記録紙Pを排紙口56に搬送して装置外部へ排出する。   The paper supply / discharge mechanism 54 has a drive unit for transporting the recording paper P, transports the recording paper P supplied from the paper feed port 55 to the ink ejection head 24 of the head cartridge 3, and is ejected from the nozzle 43a. The ink droplet i has landed, and the printed recording paper P is conveyed to the paper discharge port 56 and discharged outside the apparatus.

給紙口55は、給排紙機構54に記録紙Pを供給する開口部であり、トレイ55a等に複数枚の記録紙Pを積層してストックすることができる。排紙口56は、インク液滴iが着弾し、印刷された記録紙Pを排出する開口部である。   The paper supply port 55 is an opening for supplying the recording paper P to the paper supply / discharge mechanism 54, and a plurality of recording papers P can be stacked and stocked on the tray 55a or the like. The paper discharge port 56 is an opening through which ink droplets i land and discharge the printed recording paper P.

次に、以上のように構成されるプリンタ装置1の印刷動作について説明する。なお、本動作は、例えば装置内に備わる図示しないROM(Read Only Memory)等といった記憶手段に格納された処理プログラム等に基づいて図示しないCPU(Central Processing Unit)の演算処理等により実行されるものである。   Next, the printing operation of the printer apparatus 1 configured as described above will be described. This operation is executed by arithmetic processing of a CPU (Central Processing Unit) (not shown) based on a processing program stored in a storage means such as a ROM (Read Only Memory) (not shown) provided in the apparatus. It is.

先ず、ユーザが、印刷動作をプリンタ装置1が実行するように、プリンタ本体4に設けられている操作ボタン等を操作して命令する。   First, the user operates an operation button or the like provided on the printer body 4 to instruct the printer device 1 to execute a printing operation.

そして、印刷動作を行う際は、各駆動機構53,54を駆動させて記録紙Pを印刷可能な位置まで移動させる。具体的には、図12に示すように、ヘッドキャップ開閉機構53を構成する駆動モータ等を駆動させてヘッドキャップ25をヘッドカートリッジ3に対してプリンタ装置1の前面側、すなわちトレイ55a側に移動させ、インク吐出ヘッド24のノズル43aを露出させる。   When performing the printing operation, the drive mechanisms 53 and 54 are driven to move the recording paper P to a printable position. Specifically, as shown in FIG. 12, a drive motor or the like constituting the head cap opening / closing mechanism 53 is driven to move the head cap 25 to the front side of the printer apparatus 1, that is, the tray 55a side with respect to the head cartridge 3. The nozzle 43a of the ink discharge head 24 is exposed.

また、給排紙機構54では、図示しない駆動モータ等を駆動させ、記録紙Pを搬送させる。具体的に、給排紙機構54では、図12に示すように、トレイ55aから給紙ローラー61によって記録紙Pを引き出し、同一方向に回転する一対の分離ローラー62a,62bによって引き出された記録紙Pの一枚を反転ローラー63に搬送して搬送方向を反転させた後に搬送ベルト64に記録紙Pを搬送し、搬送ベルト64に搬送された記録紙Pをプラテン板65が所定の位置で保持させる。このようにして、給排紙機構54では、インク2が着弾される位置まで記録紙Pを搬送させる。   Further, the paper supply / discharge mechanism 54 drives a drive motor (not shown) to convey the recording paper P. Specifically, in the paper feeding / discharging mechanism 54, as shown in FIG. 12, the recording paper P is pulled out from the tray 55a by the paper feeding roller 61 and pulled out by a pair of separation rollers 62a and 62b rotating in the same direction. After one sheet of P is conveyed to the reverse roller 63 and the conveying direction is reversed, the recording paper P is conveyed to the conveying belt 64, and the platen plate 65 holds the recording paper P conveyed to the conveying belt 64 at a predetermined position. Let In this way, the paper supply / discharge mechanism 54 transports the recording paper P to the position where the ink 2 is landed.

次に、印刷位置まで搬送された記録紙Pには、ヘッドチップ41の発熱抵抗体46に所定の間隔でパルス電流が供給されることでインク吐出ヘッド24の各ノズル43aより所定の間隔で吐出されたインク液滴iが着弾され、インクドットからなる画像や文字等が記録される。   Next, the recording paper P conveyed to the printing position is discharged at a predetermined interval from each nozzle 43a of the ink discharge head 24 by supplying a pulse current to the heating resistor 46 of the head chip 41 at a predetermined interval. The ink droplet i thus formed is landed, and an image, characters, and the like composed of ink dots are recorded.

このとき、インク吐出ヘッド24においては、インク流路32やインク液室45等に収容されるインク2に、インク2のpHが弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示しているときにはゼータ電位が+10mV以下に帯電する疎水性コロイドが含有されていることから、例えばヘッドチップ41の発熱抵抗体46が負に帯電しても、疎水性コロイドが負に帯電する発熱抵抗体46に付着してコゲーションになることがなく、吐出特性の劣化を防止できる。   At this time, in the ink discharge head 24, the zeta potential is charged to +10 mV or less when the pH of the ink 2 is weakly alkaline or alkaline in the ink 2 accommodated in the ink flow path 32, the ink liquid chamber 45, or the like. Since the hydrophobic colloid is contained, for example, even if the heating resistor 46 of the head chip 41 is negatively charged, the hydrophobic colloid may adhere to the negatively charged heating resistor 46 and become kogation. Therefore, it is possible to prevent deterioration of the discharge characteristics.

また、インク吐出ヘッド24においては、インク2のpHが4〜6になったときにゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドがインク2に含有されていることから、例えばシリコンウエハ等からなり、インク流路32やインク液室45を構成する回路基板42が、具体的には回路基板42の縁端側面42aがインク2に曝されても、回路基板42よりインク2中にケイ素やケイ素化合物等が溶出することを抑制できる。   In addition, in the ink ejection head 24, since the ink 2 contains a hydrophobic colloid in which the zeta potential is positively charged when the pH of the ink 2 becomes 4 to 6, the ink 2 is made of, for example, a silicon wafer. Even when the circuit board 42 constituting the ink flow path 32 and the ink liquid chamber 45 is exposed to the ink 2, specifically, the edge side surface 42 a of the circuit board 42 is exposed to silicon or a silicon compound in the ink 2 from the circuit board 42. And the like can be prevented from eluting.

すなわち、インク吐出ヘッド24において、回路基板41の周囲の疎水性コロイドは、インク2が酸性を示すことでゼータ電位が正に帯電して負に帯電する回路基板41に付着し、回路基板41からケイ素等が溶出することを抑え、一方、回路基板41の周囲以外の疎水性コロイドは、インク2が弱アルカリ性を示すことでゼータ電位が+10mV以下に帯電して負に帯電する発熱抵抗体46に付着することを抑える。   That is, in the ink ejection head 24, the hydrophobic colloid around the circuit board 41 adheres to the circuit board 41 that is negatively charged due to the zeta potential being positively charged due to the acidity of the ink 2. On the other hand, the hydrophobic colloid other than the periphery of the circuit board 41 suppresses elution of silicon or the like, and the ink 2 exhibits weak alkalinity, so that the zeta potential is charged to +10 mV or less and is negatively charged. Suppresses adhesion.

したがって、このインク吐出ヘッド24では、回路基板42よりインク2中にケイ素やケイ素化合物等が溶出することが抑制され、且つ発熱抵抗体46に疎水性コロイドが付着することが抑制されていることから、インク2中に溶出したケイ素やケイ素化合物、インク中に含有される疎水性コロイド等が発熱抵抗体46上に析出してコゲーションになったり、インク流路32内やノズル43a内で析出して目詰まりさせたりして起こる不吐出や吐出特性の劣化を防止できる。   Therefore, in this ink discharge head 24, the elution of silicon and silicon compounds from the circuit board 42 into the ink 2 is suppressed, and the adhesion of the hydrophobic colloid to the heating resistor 46 is suppressed. Silicon and silicon compounds eluted in the ink 2 and hydrophobic colloids contained in the ink are deposited on the heating resistor 46 to cause kogation, or deposited in the ink flow path 32 and the nozzle 43a. Therefore, it is possible to prevent non-ejection and deterioration of ejection characteristics caused by clogging.

このようにして、給排紙機構54によって走行している記録紙Pには、インク液滴iが適切に吐出、着弾され、印刷データに応じた文字や画像が優れた画質で印刷されることになる。そして、印刷が終了した記録紙Pは、給排紙機構54によって排紙口56まで搬送され、排出される。   In this way, ink droplets i are appropriately ejected and landed on the recording paper P running by the paper supply / discharge mechanism 54, and characters and images corresponding to the print data are printed with excellent image quality. become. Then, the recording paper P that has been printed is transported to the paper discharge port 56 by the paper supply / discharge mechanism 54 and discharged.

以上で説明したプリンタ装置1では、インク2が通常状態のとき、すなわちインク2のpHが弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示しているときには疎水性コロイドのゼータ電位が+10mV以下に帯電するようにされていることから、例えばヘッドチップ41の発熱抵抗体46が負に帯電しても、疎水性コロイドが負に帯電する発熱抵抗体46に付着して疎水性コロイドを主成分とするコゲーションが生じることが抑制され、吐出特性の劣化を防止できる。   In the printer apparatus 1 described above, when the ink 2 is in a normal state, that is, when the pH of the ink 2 is weakly alkaline or alkaline, the zeta potential of the hydrophobic colloid is charged to +10 mV or less. For example, even if the heating resistor 46 of the head chip 41 is negatively charged, the hydrophobic colloid is prevented from adhering to the negatively charged heating resistor 46 and causing kogation mainly composed of the hydrophobic colloid. Thus, it is possible to prevent deterioration of the discharge characteristics.

また、このプリンタ装置1では、インク2のpHが4〜6になったときにゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドがインク2に含有されていることから、例えばシリコンウエハ等といったケイ素含有材料からなる回路基板42がインク2に曝されても、回路基板42よりインク2中にケイ素やケイ素化合物等が溶出することを抑制できる。   Further, in this printer apparatus 1, since the ink 2 contains a hydrophobic colloid in which the zeta potential is positively charged when the pH of the ink 2 becomes 4 to 6, a silicon-containing material such as a silicon wafer is used. Even if the circuit board 42 made of is exposed to the ink 2, it is possible to suppress the elution of silicon, silicon compounds, and the like from the circuit board 42 into the ink 2.

これにより、このプリンタ装置1では、回路基板42よりインク2中にケイ素やケイ素化合物等が溶出することが抑えられていることから、インク2中に溶出したケイ素やケイ素化合物等が、例えば発熱抵抗体46上に析出してコゲーションになったり、インク流路32内やノズル43a内で析出して目詰まりさせたりして起こる不吐出や吐出特性の劣化を防止できる。   As a result, in this printer apparatus 1, silicon, silicon compounds, and the like that are eluted from the circuit board 42 into the ink 2 are suppressed. It is possible to prevent non-ejection and deterioration of ejection characteristics caused by depositing on the body 46 to cause kogation, or depositing in the ink flow path 32 and the nozzle 43a and causing clogging.

したがって、このプリンタ装置1では、発熱抵抗体46上に疎水性コロイドやケイ素化合物等からなるコゲーションの発生や、ノズル43aの目詰まりが防止され、ノズル43aよりインク液滴iが適切に吐出されることから、優れた画質で印刷できる。   Therefore, in this printer apparatus 1, the occurrence of kogation made of a hydrophobic colloid, a silicon compound, or the like on the heating resistor 46 or clogging of the nozzle 43a is prevented, and the ink droplet i is appropriately discharged from the nozzle 43a. Therefore, it is possible to print with excellent image quality.

さらに、このプリンタ装置1では、例えばインク2に回路基板42が長時間曝され続けても、発熱抵抗体43上に疎水性コロイドが析出することや回路基板42からケイ素等が溶出することが抑えられていることから、回路基板42の溶解やノズル43aの目詰まり等によってインク吐出ヘッド24等が短時間で損傷したり、使用不能になったりすることが無く、装置寿命を長くできる。   Further, in this printer apparatus 1, for example, even when the circuit board 42 is continuously exposed to the ink 2, it is possible to suppress the deposition of hydrophobic colloid on the heating resistor 43 and the elution of silicon or the like from the circuit board 42. Therefore, the ink discharge head 24 and the like are not damaged or become unusable in a short time due to the dissolution of the circuit board 42 or the clogging of the nozzle 43a, and the life of the apparatus can be extended.

以上では、プリンタ本体4に対してヘッドカートリッジ3が着脱可能であり、更に、ヘッドカートリッジ3に対してインクカートリッジ11が着脱可能なプリンタ装置1を例に取り説明したが、プリンタ本体4とヘッドカートリッジ3とが一体化されたプリンタ装置にも適用可能である。   The head cartridge 3 can be attached to and detached from the printer main body 4 and the printer apparatus 1 can be attached to and detached from the ink cartridge 11 as an example. 3 can also be applied to a printer device in which 3 is integrated.

以上は、本発明をプリンタ装置に適用した例について説明したが、本発明は、以上の例に限定されるものではなく、ケイ素含有材料が露出する流路を液体が流れる部位を備える装置や、液体を吐出する他の液体吐出装置に広く適用することが可能である。例えばファクシミリやコピー機、液体中のDNAチップ用吐出装置(特開2002−253200号公報)、プリンタ配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出したりする液体吐出装置等にも適用可能である。   The above is an example in which the present invention is applied to a printer device, but the present invention is not limited to the above example, and an apparatus including a portion through which a liquid flows through a flow path in which a silicon-containing material is exposed, The present invention can be widely applied to other liquid ejecting apparatuses that eject liquid. For example, a facsimile, a copying machine, a discharge device for a DNA chip in liquid (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-253200), a liquid discharge device that discharges a liquid containing conductive particles for forming a wiring pattern of a printer wiring board, and the like It is also applicable to.

以上では、1つの発熱抵抗体46がインク2を加熱して吐出するインク吐出ヘッド24を例に挙げて説明したが、このような構造に限定されることはなく、複数の圧力発生素子を備え、各圧力発生素子に異なるエネルギー又は異なるタイミングでエネルギーを供給することで吐出方向を制御することが可能な吐出手段を備える液体吐出装置にも適用可能である。   In the above description, the ink discharge head 24 that heats and discharges the ink 2 by one heating resistor 46 has been described as an example. However, the present invention is not limited to such a structure, and includes a plurality of pressure generating elements. The present invention can also be applied to a liquid ejection apparatus including ejection means that can control the ejection direction by supplying different energy to each pressure generating element or energy at different timings.

以上では、1つの発熱抵抗体46によってインク2を加熱しながらノズル43aから吐出させる電気熱変換方式を採用しているが、このような方式に限定されず、例えばピエゾ素子といった圧電素子等の電気機械変換素子等によってインクを電気機械的にノズルより吐出させる電気機械変換方式(特開昭55−65559号公報、特開昭62−160243号公報、特開平2−270561号公報)を採用したものであってもよい。   In the above description, the electrothermal conversion method in which the ink 2 is heated from one nozzle 43a while being heated by one heating resistor 46 is adopted. However, the present invention is not limited to this method. An electromechanical conversion method in which ink is electromechanically ejected from a nozzle by a mechanical conversion element or the like (JP 55-65559 A, JP 62-160243 A, JP 2-270561 A). It may be.

以上では、ライン型のプリンタ装置1を例に挙げて説明したが、このことに限定されることはなく、例えばインクヘッドが記録紙Pの走行方向と略直交する方向に移動するシリアル型の液体吐出装置にも適用可能である。   In the above, the line type printer apparatus 1 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a serial type liquid in which the ink head moves in a direction substantially orthogonal to the running direction of the recording paper P is described. The present invention can also be applied to a discharge device.

以下、本発明を適用した記録液としてインクを実際に調製したサンプルについて説明する。   Hereinafter, samples in which ink is actually prepared as a recording liquid to which the present invention is applied will be described.

〈サンプル1〉
サンプル1では、イエロー系のインクを調製した。イエロー系のインクを調製する際は、着色剤となる染料としてC.I.ダイレクトイエロー132を3重量部と、溶媒として水76.7重量部と、その他の溶媒として2−ピロリドン10重量部と、グリセリン10重量部と、界面活性剤としてエアプロダクツ社製のアセチレングリコール(商品名:サーフィノール465)を0.3重量部と、pH調整剤としてトリエタノールアミンを適量とを混合し、pH7を示すインク前駆体を調整した。
<Sample 1>
In sample 1, yellow ink was prepared. When preparing a yellow ink, C.I. I. 3 parts by weight of direct yellow 132, 76.7 parts by weight of water as a solvent, 10 parts by weight of 2-pyrrolidone as another solvent, 10 parts by weight of glycerin, and acetylene glycol manufactured by Air Products as a surfactant (product) Name: Surfinol 465) 0.3 parts by weight and a suitable amount of triethanolamine as a pH adjuster were mixed to prepare an ink precursor exhibiting pH 7.

そして、インク全体量に対し、疎水性コロイドとして酸化セリウム(以下、CeOと記す。)が3ppm含有されるようにCeOを適量添加した。このようにして、pH7を示し、疎水性コロイドとなるCeOのゼータ電位が+10mV程度にされたイエロー系のインクを調製した。   Then, an appropriate amount of CeO was added so that 3 ppm of cerium oxide (hereinafter referred to as CeO) was contained as a hydrophobic colloid with respect to the total amount of the ink. Thus, a yellow ink having a pH of 7 and having a zeta potential of CeO as a hydrophobic colloid of about +10 mV was prepared.

〈サンプル2〉
サンプル2では、インク全体量に対してCeOを適量添加して15ppm含有させるようにしたこと、及びトリエタノールアミンの添加量を調整してpH8を示すようにしたこと以外は、サンプル1と同様にしてpH8を示し、疎水性コロイドとなるCeOのゼータ電位が−5mV程度にされたイエロー系のインクを調製した。
<Sample 2>
Sample 2 was the same as Sample 1, except that an appropriate amount of CeO was added to the total amount of ink to contain 15 ppm, and the amount of triethanolamine added was adjusted to show pH 8. A yellow ink having a pH of 8 and a hydrophobic colloid of CeO having a zeta potential of about −5 mV was prepared.

〈サンプル3〉
サンプル3では、インク全体量に対してCeOを適量添加して1000ppm含有させるようにしたこと以外は、サンプル2と同様にしてpH8を示し、疎水性コロイドとなるCeOのゼータ電位が−5mV程度にされたイエロー系のインクを調製した。
<Sample 3>
In sample 3, except that an appropriate amount of CeO was added to the total amount of ink so as to contain 1000 ppm, pH was 8 as in sample 2, and the zeta potential of CeO serving as a hydrophobic colloid was about −5 mV. A yellow ink was prepared.

〈サンプル4〉
サンプル4では、シアン系のインクを調製した。シアン系のインクを調製する際は、着色剤となる染料としてC.I.ダイレクトブルー199を3重量部と、溶媒として水76.7重量部と、その他の溶媒として2−ピロリドン10重量部と、グリセリン10重量部と、界面活性剤としてエアプロダクツ社製のアセチレングリコール(商品名:サーフィノール465)を0.3重量部と、pH調整剤としてトリエタノールアミンを適量とを混合し、pH9を示すインク前駆体を調整した。
<Sample 4>
In sample 4, cyan ink was prepared. When preparing a cyan-based ink, C.I. I. 3 parts by weight of Direct Blue 199, 76.7 parts by weight of water as a solvent, 10 parts by weight of 2-pyrrolidone as another solvent, 10 parts by weight of glycerin, and acetylene glycol manufactured by Air Products as a surfactant (product) Name: Surfinol 465) 0.3 parts by weight and a suitable amount of triethanolamine as a pH adjuster were mixed to prepare an ink precursor exhibiting pH 9.

そして、インク全体量に対し、疎水性コロイドとして酸化アルミニウム(以下、Alと記す。)が3ppm含有されるようにAlを適量添加した。このようにして、pHが9を示し、疎水性コロイドとなるAlのゼータ電位が+3mV程度にされたシアン系のインクを調製した。 Then, an appropriate amount of Al 2 O 3 was added so that 3 ppm of aluminum oxide (hereinafter referred to as Al 2 O 3 ) was contained as a hydrophobic colloid with respect to the total amount of ink. In this way, a cyan ink having a pH of 9 and having a zeta potential of Al 2 O 3 as a hydrophobic colloid of about +3 mV was prepared.

〈サンプル5〉
サンプル5では、インク全体量に対してAlを適量添加して15ppm含有させるようにしたこと以外は、サンプル4と同様にしてpHが9を示し、疎水性コロイドとなるAlのゼータ電位が+3mV程度にされたシアン系のインクを調製した。
<Sample 5>
In Sample 5, except that the Al 2 O 3 so as to 15ppm contained in appropriate amounts added to total amount ink, pH in the same manner as in Sample 4 represents 9, Al 2 O 3 as a hydrophobic colloid A cyan ink having a zeta potential of about +3 mV was prepared.

〈サンプル6〉
サンプル6では、インク全体量に対し、疎水性コロイドとして硫酸バリウム(以下、BaSOと記す。)を用い、このBaSOを適量添加して3ppm含有させるようにしたこと、及びトリエタノールアミンの添加量を調整してpH6.5を示すようにしたこと以外は、サンプル1と同様にしてpH6.5を示し、疎水性コロイドとなるBaSOのゼータ電位が0mV程度にされたイエロー系のインクを調製した。
<Sample 6>
In sample 6, barium sulfate (hereinafter referred to as BaSO 4 ) was used as a hydrophobic colloid with respect to the total amount of ink, and an appropriate amount of this BaSO 4 was added to contain 3 ppm, and addition of triethanolamine Except for adjusting the amount to show pH 6.5, a yellow ink showing pH 6.5 in the same manner as Sample 1 and having a zeta potential of BaSO 4 as a hydrophobic colloid of about 0 mV was obtained. Prepared.

〈サンプル7〉
サンプル7では、インク全体量に対し、疎水性コロイドとしてBaSOを用い、このBaSOを適量添加して15ppm含有させるようにしたこと、及びトリエタノールアミンの添加量を調整してpH7を示すようにしたこと以外は、サンプル4と同様にしてpH7を示し、疎水性コロイドとなるBaSOのゼータ電位が−10mV程度にされたシアン系のインクを調製した。
<Sample 7>
In the sample 7, BaSO 4 was used as a hydrophobic colloid with respect to the total amount of the ink, and an appropriate amount of this BaSO 4 was added so as to contain 15 ppm, and the addition amount of triethanolamine was adjusted to show pH 7. Except for the above, a cyan ink having a pH of 7 and having a zeta potential of BaSO 4 as a hydrophobic colloid of about −10 mV was prepared in the same manner as Sample 4.

〈サンプル8〉
サンプル8では、疎水性コロイドを含有させなかったこと以外は、サンプル1と同様にしてpH7を示すイエロー系のインクを調製した。
<Sample 8>
For sample 8, a yellow ink showing pH 7 was prepared in the same manner as sample 1 except that no hydrophobic colloid was contained.

〈サンプル9〉
サンプル9では、トリエタノールアミンの添加量を調整してpH9を示すようにしたこと以外は、サンプル8と同様にしてpH9を示すイエロー系のインクを調製した。
<Sample 9>
For Sample 9, a yellow ink showing pH 9 was prepared in the same manner as Sample 8, except that the amount of triethanolamine added was adjusted to show pH 9.

〈サンプル10〉
サンプル10では、疎水性コロイドを含有させないこと、及びトリエタノールアミンの添加量を調整してpH7を示すようにしたこと以外は、サンプル4と同様にしてpH7を示すシアン系のインクを調製した。
<Sample 10>
In Sample 10, a cyan ink having a pH of 7 was prepared in the same manner as Sample 4, except that no hydrophobic colloid was contained and that the amount of triethanolamine added was adjusted to show a pH of 7.

〈サンプル11〉
サンプル11では、疎水性コロイドを含有させなかったこと以外は、サンプル4と同様にしてpH9を示すシアン系のインクを調製した。
<Sample 11>
For sample 11, a cyan ink having a pH of 9 was prepared in the same manner as sample 4 except that no hydrophobic colloid was contained.

〈サンプル12〉
サンプル12では、インク全体量に対し、疎水性コロイドとしてシリカ(以下、SiOと記す。)を用い、このSiOを適量添加して10ppm含有させるようにしたこと、及びトリエタノールアミンの添加量を調整してpH7を示すようにしたこと以外は、サンプル1と同様にしてpH7を示し、疎水性コロイドとなるSiOのゼータ電位が−20mV程度にされたイエロー系のインクを調製した。
<Sample 12>
In sample 12, silica (hereinafter referred to as SiO 2 ) was used as a hydrophobic colloid with respect to the total amount of ink, and an appropriate amount of this SiO 2 was added to contain 10 ppm, and the amount of triethanolamine added The yellow ink was prepared in the same manner as Sample 1 except that the pH was adjusted to show pH 7 and the zeta potential of SiO 2 serving as a hydrophobic colloid was adjusted to about −20 mV.

〈サンプル13〉
サンプル13では、トリエタノールアミンの添加量を調整してpH9を示すようにしたこと以外は、サンプル12と同様にしてpH9を示し、疎水性コロイドとなるSiOのゼータ電位が−30mV程度にされたイエロー系のインクを調製した。
<Sample 13>
In sample 13, except that the amount of triethanolamine added was adjusted to show pH 9, it showed pH 9 in the same manner as sample 12, and the zeta potential of SiO 2 serving as a hydrophobic colloid was set to about −30 mV. A yellow ink was prepared.

〈サンプル14〉
サンプル14では、トリエタノールアミンの添加量を調整してpH6を示すようにしたこと以外は、サンプル5と同様にしてpHが6を示し、疎水性コロイドとなるAlのゼータ電位が+40mV程度にされたシアン系のインクを調製した。
<Sample 14>
Sample 14 had a pH of 6 in the same manner as Sample 5 except that the amount of triethanolamine added was adjusted to show pH 6, and the zeta potential of Al 2 O 3 serving as a hydrophobic colloid was +40 mV. Cyan-based ink was prepared to a degree.

〈サンプル15〉
サンプル15では、トリエタノールアミンの添加量を調整してpH6.5を示すようにしたこと以外は、サンプル2と同様にしてpH6.5を示し、疎水性コロイドとなるCeOのゼータ電位が+20mV程度にされたイエロー系のインクを調製した。
<Sample 15>
Sample 15 has a pH of 6.5 in the same manner as Sample 2 except that the amount of triethanolamine added is adjusted to show pH 6.5, and the zeta potential of CeO as a hydrophobic colloid is about +20 mV. A yellow ink was prepared.

次に、各サンプルを充填したインクカートリッジを、ノズル径が20μm、シリコンウエハからなる回路基板上に、縦横の長さがそれぞれ20μm、厚みが0.2μmのTa系の抵抗体膜からなる発熱抵抗体(ヒーター抵抗100Ω)が設けられ、ノズル数が24個のヘッドチップを複数備えるヘッドカートリッジに装着し、このヘッドカートリッジが装着可能なインクジェットプリント装置を用い、インク吐出ヘッドを駆動させてヘッドチップのノズルよりインクを吐出させ、連続吐出試験、流路等でのケイ素含有物が析出の有無、6ヶ月保存後の不吐出ノズルの有無を確認する評価を行った。   Next, the ink cartridge filled with each sample is formed on a circuit board made of a silicon wafer with a nozzle diameter of 20 μm and a heating resistor made of a Ta-based resistor film having a length and width of 20 μm and a thickness of 0.2 μm, respectively. A head cartridge having a body (heater resistance of 100 Ω) and having a plurality of head chips with 24 nozzles is mounted, and an ink jet printing apparatus capable of mounting the head cartridge is used to drive the ink ejection head to drive the head chip. Ink was ejected from the nozzles, and a continuous ejection test was conducted to evaluate the presence or absence of deposition of silicon-containing materials in the flow path or the like and the presence or absence of non-ejection nozzles after storage for 6 months.

このとき、発熱抵抗体の表面電位を測定した。この測定には、PSI社製の走査プローブ顕微鏡(AutoprobeCP)を用い、EFM/SCMオプションを付加することによってKFM測定を行なった。測定の結果、発熱抵抗体の表面電位は、−120mVであった。   At this time, the surface potential of the heating resistor was measured. For this measurement, a scanning probe microscope (AutoprobeCP) manufactured by PSI was used, and KFM measurement was performed by adding the EFM / SCM option. As a result of the measurement, the surface potential of the heating resistor was -120 mV.

なお、ヘッドチップにおける回路基板は、インク流路を構成し、且つ何も表面処理がされていない縁端側面がインク1mlに対して10cmの面積でインクに曝されるようにした。また、インク吐出ヘッドは、パルス幅1.5μsec、周波数10kHzのパルス電流で、0.8Wの電力を印加させて駆動させた。具体的には、1つのノズルよりインク液滴を1秒間に10000回程度吐出する吐出間隔で駆動させた。 The circuit board in the head chip constitutes the ink flow path, and the edge side surface that is not subjected to any surface treatment is exposed to the ink in an area of 10 cm 2 with respect to 1 ml of the ink. The ink ejection head was driven by applying 0.8 W of power at a pulse current of 1.5 μsec and a frequency of 10 kHz. Specifically, it was driven at a discharge interval at which ink droplets were discharged from a single nozzle about 10,000 times per second.

以下、表1に各サンプルにおける連続吐出試験、ケイ素含有物の有無、不吐出ノズルの有無の評価結果を示す。   Table 1 shows the results of evaluation of continuous discharge test, presence / absence of silicon-containing material, and presence / absence of non-discharge nozzle in each sample.

Figure 2005239974
Figure 2005239974

なお、表1中の連続吐出試験は、インクをヘッドカートリッジごと60℃で1週間保存した後に、上述した吐出間隔でインク液滴の吐出を行い、全てのノズルで連続5億回以上不具合なく、吐出した場合を○印で示し、1つでも5億回より少ない回数でインク不吐出が生じた場合を×印で示しており、インク不吐出が生じた回数も一緒に表1中に記す。ケイ素含有物の有無は、インクをヘッドカートリッジごと60℃で6ヶ月間保存した後に、接続部のフィルタ、インク流路、インク液室等にケイ素含有物が析出しているかどうか、発熱抵抗体にコゲーションが生じているかどうかを目視で観察し、ケイ素含有物の析出がなく、コゲーションが生じていない場合を○印で示し、ケイ素含有物の析出、若しくはコゲーションが生じている場合を×印で示している。不吐出ノズルの有無は、インクをヘッドカートリッジごと60℃で6ヶ月間保存した後に、上述した吐出間隔でインク液滴の吐出を行い、全てのノズルより不具合なく、インク液滴の吐出ができた場合を○印で示し、1つでもインク不吐出が生じたノズルがあった場合を×印で示している。   In the continuous discharge test in Table 1, the ink was stored with the head cartridge at 60 ° C. for 1 week, and then the ink droplets were discharged at the discharge interval described above. The case where the ink is ejected is indicated by a circle, and the case where even one ink is not ejected in less than 500 million times is indicated by an X, and the number of times the ink is not ejected is also shown in Table 1. The presence or absence of silicon-containing substances is determined by checking whether the silicon-containing substances are deposited in the filter, ink flow path, ink liquid chamber, etc. of the connection part after the ink is stored for 6 months at 60 ° C. with the head cartridge. Whether or not kogation has occurred is visually observed. When no silicon-containing material is precipitated and no kogation has occurred, a circle indicates, and when silicon-containing material is precipitated or kogation has occurred, × This is indicated by a mark. The presence or absence of non-ejecting nozzles was as follows: After the ink was stored for 6 months at 60 ° C. with the head cartridge, ink droplets were ejected at the above-described ejection interval, and ink droplets could be ejected without any problems from all nozzles. The case is indicated by a circle, and the case where there is even one nozzle that has failed to eject ink is indicated by a cross.

表1に示す評価結果から、インクのpHが4〜6になったときにゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドを3ppm以上、1000ppm以下の範囲で含有するサンプル1〜サンプル7では、疎水性コロイドを含有していないサンプル8〜サンプル11に比べ、連続吐出試験、ケイ素含有物の有無、不吐出ノズルの有無の評価、全てが優れていることがわかる。   From the evaluation results shown in Table 1, Samples 1 to 7 containing a hydrophobic colloid in which the zeta potential is positively charged in the range of 3 ppm to 1000 ppm when the pH of the ink is 4 to 6 are hydrophobic. It can be seen that the continuous discharge test, the presence / absence of a silicon-containing material, and the evaluation of the presence / absence of a non-discharge nozzle are all superior to those of Samples 8 to 11 that do not contain a colloid.

サンプル8〜サンプル11では、疎水性コロイドが含有されていないことから、長時間の使用や長時間の保存でインク中にケイ素含有物が析出し、発熱抵抗体上のコゲーションや、ノズルの目詰まりが発生して、インク不吐出が生じたり、吐出特性が劣化したりしてしまう。   Since Sample 8 to Sample 11 do not contain hydrophobic colloids, silicon-containing materials are deposited in the ink after a long period of use or storage for a long time. Clogging may occur, resulting in non-ejection of ink or deterioration of ejection characteristics.

これらのサンプルに対し、サンプル1〜サンプル7では、疎水性コロイドとして含有されたCeO、Al、BaSOはインクのpHが4〜6になったときにゼータ電位が正に帯電することから、中性若しくは弱アルカリ性のインクに曝された回路基板の縁端側面よりケイ素等の溶出が始まり、回路基板の周囲でインクが酸性を示したときに、疎水性コロイドがゼータ電位を正に帯電させて回路基板の縁端側面に付着し、回路基板からのケイ素やケイ素化合物が溶出することを抑制させる。 In contrast to these samples, in samples 1 to 7, CeO, Al 2 O 3 , and BaSO 4 contained as hydrophobic colloids are positively charged when the pH of the ink is 4 to 6. From the edge of the circuit board exposed to neutral or weakly alkaline ink, elution of silicon and the like begins, and when the ink shows acidity around the circuit board, the hydrophobic colloid positively increases the zeta potential. It is charged and adhered to the edge side surface of the circuit board, and the elution of silicon and silicon compounds from the circuit board is suppressed.

これにより、サンプル1〜サンプル7では、長時間使用されたり、長時間保存されたりしても、回路基板からケイ素等が溶出することなく、溶出したケイ素やケイ素化合物がケイ素含有物として発熱抵抗体上に析出するコゲーションを防止できる。また、回路基板より溶出したケイ素等がノズル内やインク流路内等でケイ素含有物として析出して起こる目詰まりも防止できる。   As a result, in Samples 1 to 7, even when used for a long time or stored for a long time, the silicon or silicon compound eluted does not elute from the circuit board, and the exothermic resistor is a silicon-containing material. Kogation deposited on the top can be prevented. In addition, clogging caused by precipitation of silicon or the like eluted from the circuit board as a silicon-containing material in the nozzle or the ink flow path can be prevented.

したがって、サンプル1〜サンプル7では、インク不吐出や、吐出特性の劣化を防ぐことができる。   Therefore, Sample 1 to Sample 7 can prevent ink non-ejection and deterioration of ejection characteristics.

また、表1に示す評価結果から、疎水性コロイドとしてCeO、Al、BaSOを含有させたサンプル1〜サンプル7では、疎水性コロイドとしてSiOを含有するサンプル12及びサンプル13に比べ、連続吐出試験、ケイ素含有物の有無、不吐出ノズルの有無の評価、全てが優れていることがわかる。 Further, from the evaluation results shown in Table 1, Samples 1 to 7 containing CeO, Al 2 O 3 , and BaSO 4 as hydrophobic colloids are compared with Samples 12 and 13 containing SiO 2 as a hydrophobic colloid. It can be seen that the continuous discharge test, the presence / absence of a silicon-containing material, and the evaluation of the presence / absence of a non-discharge nozzle are all excellent.

サンプル12及びサンプル13では、上述した図4に示す特性結果からわかるように、SiOはインクのpH4〜6でゼータ電位が正に帯電しないことから、例えば中性若しくは弱アルカリ性のインクに曝された回路基板の縁端側面からケイ素等の溶出が始まり、回路基板の周囲でインクが酸性を示すようになっても、SiOが負に帯電する回路基板の縁端側面に付着することはなく、回路基板の縁端側面からケイ素等が溶出し続け、発熱抵抗体上のコゲーションや、ノズルの目詰まりが発生して、インク不吐出や吐出特性の劣化が起こる。 Sample 12 and sample 13, as can be seen from the characteristic results shown in FIG. 4 described above, SiO 2 is exposed from the zeta potential is not positively charged at pH4~6 ink, for example neutral or alkalescent ink Even if elution of silicon or the like starts from the edge side surface of the circuit board and the ink becomes acidic around the circuit board, SiO 2 does not adhere to the edge side surface of the circuit board that is negatively charged. Silicon and the like continue to elute from the edge side surface of the circuit board, causing kogation on the heating resistor and clogging of the nozzles, resulting in ink non-ejection and deterioration of ejection characteristics.

これらに対し、サンプル1〜サンプル7では、上述した図4に示す特性結果からわかるように、疎水性コロイドとして含有させたCeO、Al、BaSOは、例えば中性若しくは弱アルカリ性のインクに曝された回路基板の縁端側面からケイ素等の溶出が始まり、回路基板の周囲でインクが酸性を示すようになったときに、ゼータ電位が適切に正に帯電することから、負に帯電する回路基板の縁端側面に適宜付着し、回路基板からケイ素やケイ素化合物等が溶出することを適切に抑制させる。したがって、サンプル1〜サンプル7では、インク不吐出や、吐出特性の劣化を防ぐことができる。 On the other hand, in Sample 1 to Sample 7, as can be seen from the characteristic results shown in FIG. 4 described above, CeO, Al 2 O 3 and BaSO 4 contained as a hydrophobic colloid are neutral or weakly alkaline inks, for example. When the elution of silicon or the like starts from the edge side surface of the circuit board exposed to the ink, and the ink becomes acidic around the circuit board, the zeta potential is appropriately positively charged. It adheres appropriately to the edge side surface of the circuit board to be performed, and appropriately suppresses elution of silicon, silicon compounds, etc. from the circuit board. Therefore, Sample 1 to Sample 7 can prevent ink non-ejection and deterioration of ejection characteristics.

以上のことから、インクを調製する際に、疎水性コロイドとして、インクのpHが4〜6になったときにゼータ電位が正に帯電するCeO、Al、BaSOを3ppm〜1000ppmの範囲で含有させることは、回路基板からのケイ素やケイ素化合物の溶出が抑制されることから、5億回以上の連続吐出が可能であり、且つ長時間使用されたり、長時間保存されたりしてもケイ素含有物によってノズルやインク流路等に目詰まりが生じることのない優れたインクを調製する上で大変重要であることがわかる。 From the above, when preparing the ink, as a hydrophobic colloid, CeO, Al 2 O 3 , and BaSO 4 that have a positive zeta potential when the pH of the ink is 4 to 6 are 3 ppm to 1000 ppm. Containing in the range suppresses elution of silicon and silicon compounds from the circuit board, so continuous discharge of 500 million times or more is possible, and it is used for a long time or stored for a long time. It can also be seen that it is very important in preparing an excellent ink in which the silicon-containing material does not cause clogging in the nozzles and the ink flow paths.

さらに、表1に示す評価結果から、インクのpHを調整して疎水性コロイドのゼータ電位を+10mV以下に帯電させたサンプル1〜サンプル7では、疎水性コロイドのゼータ電位を+40mVに帯電させたサンプル14及びゼータ電位を+30mVに帯電させたサンプル15に比べ、連続吐出試験が優れていることがわかる。   Furthermore, from the evaluation results shown in Table 1, in Samples 1 to 7, in which the pH of the ink was adjusted and the zeta potential of the hydrophobic colloid was charged to +10 mV or less, the samples in which the zeta potential of the hydrophobic colloid was charged to +40 mV 14 and the sample 15 charged with a zeta potential of +30 mV show that the continuous discharge test is superior.

サンプル14及びサンプル15では、疎水性コロイドとしてCeO、Alを含有させているので、サンプル1〜サンプル7と同様、ケイ素の溶出やケイ素含有物が発熱抵抗体上でコゲーションになることを防ぐことができる。 Since Sample 14 and Sample 15 contain CeO and Al 2 O 3 as hydrophobic colloids, as in Samples 1 to 7, elution of silicon and silicon-containing materials become kogation on the heating resistor. Can be prevented.

しかしながら、これらのサンプルでは、連続吐出しているうちに、インク中に含有されるゼータ電位を+40mVとするAlや+30mVとするCeOが、具体的には回路基板の周囲以外で正に帯電する疎水性コロイドが表面電位−120mVと負に帯電する発熱抵抗体に付着することから、2億回程度連続吐出すると、発熱抵抗体上に疎水性コロイドを主成分とするコゲーションが発生してインク不吐出を起こしてしまう。 However, in these samples, while continuously ejecting, Al 2 O 3 that makes the zeta potential contained in the ink +40 mV or CeO that makes +30 mV positive, specifically, except for the periphery of the circuit board, Since the charged hydrophobic colloid adheres to the negatively charged heating resistor with a surface potential of -120 mV, kogation with the hydrophobic colloid as the main component occurs on the heating resistor when continuously ejected about 200 million times. Cause non-ejection of ink.

これに対し、サンプル1〜サンプル7では、インク中に含有される疎水性コロイドのゼータ電位が+10mV以下で帯電させており、回路基板の周囲以外で+10mV以下に帯電する疎水性コロイドが負に帯電する発熱抵抗体に付着することが抑制されていることから、発熱抵抗体上に疎水性コロイドを主成分とするコゲーションが発生することを防ぐことができ、5億回以上連続してインク液滴を吐出し続けることができる。   On the other hand, in samples 1 to 7, the zeta potential of the hydrophobic colloid contained in the ink is charged at +10 mV or less, and the hydrophobic colloid charged to +10 mV or less other than around the circuit board is negatively charged. As a result, it is possible to prevent the occurrence of kogation mainly composed of a hydrophobic colloid on the heating resistor. Drops can be continuously discharged.

以上のことから、インクを調製する際に、インクのpHを調整して疎水性コロイドのゼータ電位を+10mV以下に帯電させることは、負に帯電する発熱抵抗体に疎水性コロイドが付着してコゲーションになることを抑制でき、5億回以上の連続吐出が可能となる優れたインクを調製する上で大変重要であることがわかる。   From the above, when preparing the ink, adjusting the pH of the ink to charge the zeta potential of the hydrophobic colloid to +10 mV or less means that the hydrophobic colloid adheres to the negatively charged heating resistor and the coagulation is performed. It can be seen that it is very important in preparing an excellent ink that can suppress gating and can continuously eject 500 million times or more.

本発明が適用されたインクジェットプリンタ装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an ink jet printer apparatus to which the present invention is applied. 同インクジェットプリンタ装置に備わるインクジェットプリントヘッドカートリッジを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the inkjet print head cartridge with which the inkjet printer apparatus is equipped. 同インクジェットプリントヘッドカートリッジを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the same inkjet print head cartridge. 疎水性コロイドのpHとゼータ電位との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between pH of a hydrophobic colloid, and a zeta potential. 同インクジェットプリントヘッドカートリッジにおけるインクカートリッジとカートリッジ本体との関係を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a relationship between an ink cartridge and a cartridge body in the inkjet printhead cartridge. 同インクジェットプリントヘッドカートリッジの吐出面を示す平面図である。It is a top view which shows the discharge surface of the same inkjet print head cartridge. 同インクジェットプリントヘッドカートリッジのヘッドチップを模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the head chip of the same inkjet print head cartridge. 同ヘッドチップがインク液滴を吐出する状態を説明しており、インク気泡がインク液室内に形成された状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a state in which the head chip discharges ink droplets and ink bubbles are formed in the ink liquid chamber. 同ヘッドチップがインク液滴を吐出する状態を説明しており、インク気泡によってノズルからインク液滴が吐出された状態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a state in which the head chip ejects ink droplets, and illustrates a state in which ink droplets are ejected from nozzles by ink bubbles. 同ヘッドチップにおける回路基板の縁端側面に疎水性コロイドが付着した状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state in which the hydrophobic colloid adhered to the edge side surface of the circuit board in the head chip. 同インクジェットプリンタ装置の一部を透視して模式的に示す側面図である。FIG. 2 is a side view schematically showing a part of the ink jet printer apparatus. 同インクジェットプリンタ装置の一部を透視して模式的に示す側面図である。FIG. 2 is a side view schematically showing a part of the ink jet printer apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 インクジェットプリンタ装置、2 インク、3 インクジェットプリントヘッドカートリッジ、4 プリンタ本体、11 インクカートリッジ、21 カートリッジ本体、24 インク吐出ヘッド、24a 吐出面、32 インク流路、41 ヘッドチップ、42 回路基板、42a 縁端側面、43 ノズルシート、43a ノズル、44 フィルム、45 インク液室、46 発熱抵抗体   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet printer apparatus, 2 ink, 3 inkjet print head cartridge, 4 printer main body, 11 ink cartridge, 21 cartridge main body, 24 ink discharge head, 24a discharge surface, 32 ink flow path, 41 head chip, 42 circuit board, 42a edge End side, 43 nozzle sheet, 43a nozzle, 44 film, 45 ink chamber, 46 heating resistor

Claims (21)

ケイ素含有材料が露出する液流路を経て吐出口まで導かれ、上記吐出口に対応して設けられた圧力発生素子が生じた圧力で押圧されることによって上記吐出口より吐出されて対象物に付着する記録液において、
色素と、上記色素を分散若しくは溶解させる溶媒と、当該記録液が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにゼータ電位が+10mV以下に帯電し、当該記録液のpHが4以上、6以下の範囲にされたときには上記ゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとを含有していることを特徴とする記録液。
The silicon-containing material is guided to the discharge port through the liquid flow path where the silicon-containing material is exposed, and is discharged from the discharge port to the object by being pressed with the pressure generated by the pressure generating element provided corresponding to the discharge port. In the adhering recording liquid,
The dye, the solvent for dispersing or dissolving the dye, and the zeta potential is charged to +10 mV or less when the recording liquid exhibits weak alkalinity or alkalinity, and the pH of the recording liquid is in the range of 4 to 6. A recording liquid characterized by containing a hydrophobic colloid sometimes having a positive zeta potential.
上記疎水性コロイドとして、酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウム、水酸化鉄のうちの何れか一種又は複数種を含有していることを特徴とする請求項1記載の記録液。   The recording liquid according to claim 1, wherein the hydrophobic colloid contains one or more of aluminum oxide, cerium oxide, barium sulfate, and iron hydroxide. 上記疎水性コロイドを3ppm以上含有していることを特徴とする請求項1記載の記録液。   2. The recording liquid according to claim 1, wherein the recording liquid contains 3 ppm or more of the hydrophobic colloid. ケイ素含有材料が露出する液流路を経て吐出口まで導かれた液体を、上記吐出口に対応して設けられた圧力発生素子が生じた圧力で押圧させて上記吐出口より吐出させる吐出手段を有する液体吐出装置に着脱自在に装着され、上記吐出手段に対する上記液体の供給源となる液体カートリッジにおいて、
上記液体が充填された液体充填部を有し、
上記液体は、色素と、上記色素を分散若しくは溶解させる溶媒と、上記液体が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにゼータ電位が+10mV以下に帯電し、上記液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときには上記ゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとを含有していることを特徴とする液体カートリッジ。
Discharging means for discharging the liquid guided to the discharge port through the liquid flow path exposing the silicon-containing material by the pressure generated by the pressure generating element provided corresponding to the discharge port and discharging from the discharge port. In a liquid cartridge that is detachably mounted on a liquid ejection device having a liquid supply source for the ejection means,
A liquid filling part filled with the liquid;
The liquid is a dye, a solvent that disperses or dissolves the dye, and when the liquid exhibits weak alkalinity or alkalinity, the zeta potential is charged to +10 mV or less, and the pH of the liquid is in the range of 4 or more and 6 or less. A liquid cartridge comprising: a hydrophobic colloid having a positive zeta potential when the zeta potential is positively charged.
上記液体は、上記疎水性コロイドとして、酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウム、水酸化鉄のうちの何れか一種又は複数種を含有していることを特徴とする請求項4記載の液体カートリッジ。   5. The liquid cartridge according to claim 4, wherein the liquid contains one or more of aluminum oxide, cerium oxide, barium sulfate, and iron hydroxide as the hydrophobic colloid. 上記液体は、上記疎水性コロイドを3ppm以上含有していることを特徴とする請求項4記載の液体カートリッジ。   5. The liquid cartridge according to claim 4, wherein the liquid contains 3 ppm or more of the hydrophobic colloid. 液体を吐出して対象物に付着させる液体吐出装置に着脱自在に装着される液体吐出カートリッジにおいて、
上記液体が充填された液体充填部と、
上記液体充填部よりケイ素含有材料が露出する液流路を経て吐出口まで導かれた上記液体を、上記吐出口に対応して設けられた圧力発生素子が生じた圧力で押圧させることによって上記吐出口より吐出する吐出手段とを有し、
上記液体は、色素と、上記色素を分散若しくは溶解させる溶媒と、上記液体が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにゼータ電位が+10mV以下に帯電し、上記液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときには上記ゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとを含有していることを特徴とする液体吐出カートリッジ。
In a liquid ejection cartridge that is detachably attached to a liquid ejection device that ejects liquid and adheres to an object,
A liquid filling portion filled with the liquid;
The liquid discharged from the liquid filling portion through the liquid flow path where the silicon-containing material is exposed to the discharge port is pressed by the pressure generated by the pressure generating element provided corresponding to the discharge port. Discharge means for discharging from the outlet,
The liquid is a dye, a solvent that disperses or dissolves the dye, and when the liquid exhibits weak alkalinity or alkalinity, the zeta potential is charged to +10 mV or less, and the pH of the liquid is in the range of 4 or more and 6 or less. And a hydrophobic colloid that positively charges the zeta potential when the liquid discharge cartridge is used.
上記液体は、上記疎水性コロイドとして酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウム、水酸化鉄のうちの何れか一種又は複数種を含有していることを特徴とする請求項7記載の液体吐出カートリッジ。   8. The liquid discharge cartridge according to claim 7, wherein the liquid contains one or more of aluminum oxide, cerium oxide, barium sulfate, and iron hydroxide as the hydrophobic colloid. 上記液体は、上記疎水性コロイドを3ppm以上含有していることを特徴とする請求項7記載の液体吐出カートリッジ。   8. The liquid ejection cartridge according to claim 7, wherein the liquid contains 3 ppm or more of the hydrophobic colloid. 上記ケイ素含有材料が、シリコンウエハであることを特徴とする請求項7記載の液体吐出カートリッジ。   8. The liquid ejection cartridge according to claim 7, wherein the silicon-containing material is a silicon wafer. 上記圧力発生素子が、負に帯電していることを特徴とする請求項7記載の液体吐出カートリッジ。   The liquid discharge cartridge according to claim 7, wherein the pressure generating element is negatively charged. 上記吐出口が、略直線状に複数並んで設けられていることを特徴とする請求項7記載の液体吐出カートリッジ。   The liquid discharge cartridge according to claim 7, wherein a plurality of the discharge ports are provided in a substantially straight line. 液体を吐出して対象物に付着させる液体吐出装置において、
ケイ素含有材料が露出する液流路を経て吐出口まで導かれた上記液体を、上記吐出口に対応して設けられた圧力発生素子が生じた圧力で押圧することによって上記吐出口より吐出する吐出手段と、
上記液体が充填され、上記吐出手段に対する上記液体の供給源になる液体カートリッジとを有し、
上記液体は、色素と、上記色素を分散若しくは溶解させる溶媒と、上記液体が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにゼータ電位が+10mV以下に帯電する帯電し、上記液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときには上記ゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとを含有していることを特徴とする液体吐出装置。
In a liquid ejection device that ejects liquid and adheres to an object,
Discharge discharged from the discharge port by pressing the liquid guided to the discharge port through the liquid flow path exposing the silicon-containing material with the pressure generated by the pressure generating element provided corresponding to the discharge port. Means,
A liquid cartridge filled with the liquid and serving as a supply source of the liquid to the discharge means;
The liquid is charged with a dye, a solvent for dispersing or dissolving the dye, and charged with a zeta potential of +10 mV or less when the liquid exhibits weak alkalinity or alkalinity, and the pH of the liquid is 4 or more and 6 or less. A liquid ejecting apparatus comprising a hydrophobic colloid in which the zeta potential is positively charged when set to a range.
上記液体は、上記疎水性コロイドとして酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウム、水酸化鉄のうちの何れか一種又は複数種を含有していることを特徴とする請求項13記載の液体吐出装置。   14. The liquid ejection apparatus according to claim 13, wherein the liquid contains one or more of aluminum oxide, cerium oxide, barium sulfate, and iron hydroxide as the hydrophobic colloid. 上記液体は、上記疎水性コロイドを3ppm以上含有していることを特徴とする請求項13記載の液体吐出装置。   14. The liquid ejection apparatus according to claim 13, wherein the liquid contains 3 ppm or more of the hydrophobic colloid. 上記ケイ素含有材料が、シリコンウエハであることを特徴とする請求項13記載の液体吐出装置。   The liquid ejection apparatus according to claim 13, wherein the silicon-containing material is a silicon wafer. 上記発熱抵抗体が、負に帯電していることを特徴とする請求項13記載の液体吐出装置。   The liquid ejection apparatus according to claim 13, wherein the heating resistor is negatively charged. 上記吐出口が、略直線状に複数並んで設けられていることを特徴とする請求項13記載の液体吐出装置。   The liquid discharge apparatus according to claim 13, wherein a plurality of the discharge ports are provided in a substantially straight line. 液体を対象物に付着させるために、上記液体を上記対象物に向かって吐出するときの液体吐出方法であって、
上記液体に、色素と、上記色素を分散若しくは分散させる溶媒と、上記液体が弱アルカリ性若しくはアルカリ性を示すときにゼータ電位が+10mV以下に帯電し、上記液体のpHが4以上、6以下の範囲にされたときには上記ゼータ電位が少なくとも正に帯電する疎水性コロイドとを含有させ、
上記液体を、ケイ素含有材料が露出する液流路を経て吐出口まで導き、この吐出口に対応して設けられた圧力発生素子が生じた圧力で押圧することによって上記吐出口より吐出することを特徴とする液体吐出方法。
A liquid ejection method for ejecting the liquid toward the object in order to attach the liquid to the object,
In the liquid, a dye, a solvent for dispersing or dispersing the dye, and when the liquid exhibits weak alkalinity or alkalinity, the zeta potential is charged to +10 mV or less, and the pH of the liquid is in the range of 4 or more and 6 or less. When the zeta potential is at least positively charged with a hydrophobic colloid,
The liquid is discharged from the discharge port by being guided to the discharge port through the liquid flow path where the silicon-containing material is exposed, and pressed by the pressure generated by the pressure generating element provided corresponding to the discharge port. A liquid discharge method.
上記液体に、上記疎水性コロイドとして酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウム、水酸化鉄のうちの何れか一種又は複数種を含有させることを特徴とする請求項19記載の液体吐出方法。   20. The liquid discharging method according to claim 19, wherein the liquid contains at least one of aluminum oxide, cerium oxide, barium sulfate, and iron hydroxide as the hydrophobic colloid. 上記液体に、上記疎水性コロイドを3ppm以上含有させることを特徴とする請求項19記載の液体吐出方法。   The liquid discharging method according to claim 19, wherein the liquid contains 3 ppm or more of the hydrophobic colloid.
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