JP4120588B2 - 液組成物、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 - Google Patents

Description

本発明は、所定の流路を流れる液組成物、対象物に記録を行うための記録液、この記録液が収容される液体カートリッジ、この液体カートリッジに収容された記録液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。

液組成物を、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。

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。

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。

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。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に気泡を発生させ、この気泡が割れて消えるときのエネルギー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。

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。

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。

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。特に、ｐＨが７より大きい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。

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。

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。

シリコンウエハが液室や流路を形成している場合、シリコンウエハの熔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。

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。

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。

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って、その周囲で加熱されたインク中で溶解度が大きくなって過剰に溶解し、吐出後の急冷によって発熱抵抗体上に析出する、いわゆるコゲーションを起こしてしまうこともある。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。

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。

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。

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、換言するとアルカリ性を示すインクの流れる流路内にケイ素含有材料が露出している場合、発生してしまう。

特開平９−８５９４９号公報

本発明は、液中にケイ素が溶出することを抑制し、液中にケイ素含有物が析出して流路や吐出口が目詰まりすることを防止できる液組成物、記録液、この記録液が収容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に収容された記録液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。

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、従来の紙等の対象物に記録を行うためのインク等においては不純物として極力含有されないようにされていた疎水性コロイドを含有、具体的には液体の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、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。

すなわち、本発明に係る液組成物は、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を流れ、溶媒と、当該液組成物の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３ｐｐｍ以上含有していることを特徴としている。

本発明に係る記録液は、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導かれ、この吐出口より液滴の状態で吐出され、対象物に付着することで記録を行い、色素と、色素を分散させる溶媒と、当該記録液の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とを含有し、疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であることを特徴としている。

本発明に係る液体カートリッジは、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導かれた記録液を、吐出口より液滴の状態で吐出させる吐出手段を有し、液滴を対象物に付着させることで記録を行う液体吐出装置の吐出手段に着脱自在に装着され、吐出手段に対し、記録液の供給源となり、記録液が、色素と、色素を分散させる溶媒と、記録液の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とを含有し、疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であることを特徴としている。

本発明に係る液体吐出カートリッジは、記録液を吐出し、対象物に付着させることで記録を行う液体吐出装置に着脱自在に装着され、記録液が収容される液体収容部と、記録液を、液体収容部より、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導き、吐出口より液滴にして吐出する吐出手段とを有し、記録液が、色素と、色素を分散させる溶媒と、記録液の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とを含有し、疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であることを特徴としている。

本発明に係る液体吐出カートリッジは、記録液が収容される液体収容部と、この液体収容部より、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導かれた記録液を、吐出口より液滴にして吐出させる吐出手段とを有し、液滴を対象物に付着させることで記録を行う液体吐出装置に着脱自在に装着され、記録液が、色素と、色素を分散させる溶媒と、記録液の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とを含有し、疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であることを特徴としている。

本発明に係る液体吐出装置は、記録液を対象物に付着させることで記録を行い、記録液を、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導き、吐出口より液滴の状態にして吐出する吐出手段と、吐出手段に対する記録液の供給源になる液体カートリッジとを有し、記録液が、色素と、色素を分散させる溶媒と、記録液の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とを含有し、疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であることを特徴としている。

本発明に係る液体吐出方法は、記録液を対象物に付着させることで記録を行う液体吐出装置の液体吐出方法であって、記録液に、色素と、色素を分散させる溶媒と、記録液の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とを含有させ、疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であり、記録液を、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導き、この吐出口より液滴の状態にして吐出することを特徴としている。

本発明によれば、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する流路を流れる液体に、少なくとも液体の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で、ケイ素含有材料の切り出した面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。

本発明によれば、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する流路を流れる液体に、少なくとも液体の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３ｐｐｍ以上含有させることで、ケイ素含有材料の切り出した面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。

また、液体が記録液の場合、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、液室内等にケイ素やケイ素化合物が析出することを防止できることから、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。

以下、本発明が適用された液組成物、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。

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。

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。

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を収容する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。

このプリンタ装置１では、イエロー系のインク２あ収容されたインクカートリッジ１１ｙ、マゼンタ系のインク２が収容されたインクカートリッジ１１ｍ、シアン系のインク２が収容されたインクカートリッジ１１ｃ、ブラック系のインク２が収容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。

このようなプリンタ装置１は、記録紙Ｐを積層して収納するトレイ５５ａをプリンタ本体４の前面底面側に設けられたトレイ装着部５に装着することにより、トレイ５５ａに収納されている記録紙Ｐをプリンタ本体４内に給紙できる。トレイ５５ａは、プリンタ本体４の前面のトレイ装着部５に装着されると、給排紙機構５４により記録紙Ｐが給紙口５５からプリンタ本体４の背面側に給紙される。プリンタ本体４の背面側に送られた記録紙Ｐは、反転ローラ７３により走行方向が反転され、往路の上側をプリンタ本体４の背面側から前面側に送られる。プリンタ本体４の背面側から前面側に送られる記録紙Ｐは、プリンタ本体４の前面に設けられた排紙口５６より排紙されるまでに、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置６９より入力された文字データや画像データに応じた印刷データが文字や画像として印刷される。

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、インク２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とを混合させた混合液である。なお、インク２は、後述するヘッドチップ４３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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

上述した染料等を分散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。

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。

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。

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。

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。

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４４ａが目詰まりを起こすことを抑えることが可能になる。

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。

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。

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。

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。

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、インク２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も含有されている。

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。

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。

具体的に、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。

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４３の回路基板４４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。

具体的には、例えば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に付着し、シリコンウエハ等からこれ以上、ケイ素やケイ素化合物が溶出することを抑制させる。

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_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）、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_２）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。

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。

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は困難である。

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のものの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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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、分散させることで調製できる。

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。

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、あるいは遠心分離機を用いて遠心分離処理を少なくとも１回、あるいはそれらを組み合わせた処理が施される。

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４２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。

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に収容され、マゼンタを呈するものがインクカートリッジ１１ｍに収容され、シアンを呈するものがインクカートリッジ１１ｃに収容され、ブラックを呈するものがインクカートリッジ１１ｋに収容される。

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。

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。

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液滴状態にしたインク２を吹き付ける。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を吐出する場合を例に挙げて説明する。

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。

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、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るカートリッジ容器１２を有している。このカートリッジ容器１２は、長手方向を使用する記録紙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、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。

具体的に、インクカートリッジ１１を構成するカートリッジ容器１２には、インク２を収容するインク収容部１３と、インク収容部１３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１４と、外部よりインク収容部１３内に空気を取り込む外部連通孔１５と、外部連通孔１５より取り込まれた空気をインク収容部１３内に導入する空気導入路１６と、外部連通孔１５と空気導入路１６との間でインク２を一時的に貯留する貯留部１７と、インクカートリッジ１１をカートリッジ本体２１に係止するための係止突部１８及び係合段部１９とが設けられている。

インク収容部１３は、気密性の高い材料によりインク２を収容するための空間を形成している。インク収容部１３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。

インク供給部１４は、インク収容部１３の下側略中央部に設けられている。このインク供給部１４は、インク収容部１３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２６に嵌合されることにより、インクカートリッジ２のカートリッジ容器１２とヘッドカートリッジ３のカートリッジ本体２１を接続する。そして、インク２は、インク供給部１４を介してインク収容部である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。

外部連通孔１５は、図３に示すように、インクカートリッジ１１外部からインク収容部１３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カートリッジ容器１２の上面、ここでは上面略中央に設けられている。

外部連通孔１５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収容部１３からカートリッジ本体２１側にインク２が流下した際に、インク収容部１３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。

空気導入路１６は、インク収容部１３と外部連通孔１５とを連通し、外部連通孔１５より取り込まれた空気をインク収容部１３内に導入する。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収容部１３内のインク２が減少し内部が減圧状態となっても、インク収容部１３には、空気導入路１６によりインク収容部１３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。

貯留部１７は、外部連通孔１５と空気導入路１６との間に設けられ、インク収容部１３に連通する空気導入路１６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。この貯留部１７は、長い方の対角線をインク収容部１３の長手方向とした略菱形に形成され、インク収容部１３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１６を設けるようにし、インク収容部１３より進入したインク２を再度インク収容部１３に戻すことができるようにしている。また、貯留部１７は、短い方の対角線上の最も下側の頂部に外部連通孔１５を設けるようにし、インク収容部１３より進入したインク２が外部連通孔１５より外部に漏れにくくする。

係止突部１８は、インクカートリッジ１１の短辺の一方の側面に設けられた突部であり、ヘッドカートリッジ３のカートリッジ本体２１のラッチレバー２４に形成された係合孔２４ａと係合する。この係止突部１８は、上面がインク収容部１３の側面に対して略直交するような平面で形成されると共に、下面は側面から上面に向かって傾斜するように形成されている。

係合段部１９は、インクカートリッジ１１の係止突部１８が設けられた側面の反対側の側面の上部に設けられている。係合段部１９は、カートリッジ容器１２の上面と一端を接する傾斜面１９ａと、この傾斜面１９ａの他端と他方の側面と連続し、上面と略平行な平面１９ｂとからなる。インクカートリッジ１１は、係合段部１９が設けられていることで、平面１９ｂが設けられた側面の高さがカートリッジ容器１２の上面より１段低くなるように形成され、この段部でカートリッジ本体２１の係合片２３と係合する。係合段部１９は、ヘッドカートリッジ３の装着部２２に挿入されるとき、挿入端側の側面に設けられ、ヘッドカートリッジ３の装着部２２側の係合片２３に係合することで、インクカートリッジ１１を装着部２２に装着する際の回動支点部となる。

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、例えばインク収容部１３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。

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。

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、インクカートリッジ１１を固定する係合片２３及びラッチレバー２４と、インクカートリッジ１１を取り出し方向に付勢する付勢部材２５と、インク供給部１４と接続されてインク２が供給される接続部２６と、インク２を吐出するインク吐出ヘッド２７と、インク吐出ヘッド２７を保護するヘッドキャップ２８とを有している。

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。

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。

また、係合片２３は、図３に示すように、装着部２２の長手方向の一端縁に設けられており、インクカートリッジ１１の係合段部１９と係合する。インクカートリッジ１１は、インクカートリッジ１１の係合段部１９側を挿入端として斜めに装着部２２内に挿入し、係合段部１９と係合片２３との係合位置を回動支点として、インクカートリッジ１１の係合段部１９が設けられていない側を装着部２２側に回動させるようにして装着部２２に装着することができる。これによって、インクカートリッジ１１は、装着部２２に容易に装着することができる。

ラッチレバー２４は、板バネを折曲して形成されるものであり、装着部２２の係合片２３に対して反対側の側面、すなわち長手方向の他端の側面に設けられている。ラッチレバー２４は、基端部が装着部２２を構成する長手方向の他端の側面の底面側に一体的に設けられ、先端側がこの側面に対して近接離間する方向に弾性変位するように形成され、先端側に係合孔２４ａが形成されている。ラッチレバー２４は、インクカートリッジ１１が装着部２２に装着されると同時に、弾性変位し、係合孔２４ａがインクカートリッジ１１の係止突部１８と係合し、装着部２２に装着されたインクカートリッジ１１が装着部２２より脱落しないようにする。

付勢部材２５は、インクカートリッジ１１の係合段部１９に対応する側面側の底面上にインクカートリッジ１１を取り外す方向に付勢する板バネを折曲して設けられる。付勢部材２５は、折曲することにより形成された頂部を有し、底面に対して近接離間する方向に弾性変位し、頂部でインクカートリッジ１１の底面を押圧し、装着部２２に装着されているインクカートリッジ１１を装着部２２より取り外す方向に付勢するイジェクト部材である。付勢部材２５は、ラッチレバー２４の係合孔２４ａと係止突部１８との係合状態が解除されたとき、装着部２３よりインクカートリッジ１１を排出する。

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１４が接続される接続部２６が設けられている。

この接続部２６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１４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２７にインク２を供給するインク供給路となる。

具体的に、接続部２６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３１と、接続部２６に連結されるインク供給部１４をシールするシール部材３２と、インク２内の不純物を除去するフィルタ３３と、インク吐出ヘッド２７側への供給路を開閉する弁機構３４とを有している。

インク溜め部３１は、インク供給部１４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。

シール部材３２は、インク溜め部３１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１４が接続部２６のインク溜め部３１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３１とインク供給部１４との間を密閉する。

フィルタ３３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３１よりも下流に設けられている。

弁機構３４は、インク吐出ヘッド２７からインク２が吐出されてインク吐出ヘッド２７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２７側にインク２が供給させてインク吐出ヘッド２７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２７側にインク２が供給されてインク吐出ヘッド２７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２７側にインク２が供給されないようにする。

また、このような構成の接続部２６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２７に供給されると、インク収容部１３内のインク２が減少するが、このとき、空気導入路１６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４５ａ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１６内にインク２がほとんどない状態で平衡状態となる。

インク吐出ヘッド２７は、図５に示すように、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２６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４５ａ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。

ヘッドキャップ２８は、図２に示すように、インク吐出ヘッド２７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２７より退避する。ヘッドキャップ２８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２８ａと、長手方向に設けられインク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａ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２８ｂとを有している。ヘッドキャップ２８は、係合突部２８ａがインク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａ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２７ｂに係合され、この一対の係合溝２７ｂ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。そして、ヘッドキャップ２８においては、開閉動作時に、クリーニングローラ２８ｂがインク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａ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２７の吐出面２７ａをクリーニングする。このクリーニングローラ２８ｂ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２８は、印刷動作しないときにはインク吐出ヘッド２７内のインク２が乾燥しないように吐出面２７ａを閉塞する。

インク吐出ヘッド２７は、図５に示すように、吐出面２７ａよりも上方に位置して、上述したインク供給部１４からインク２が供給されるインク供給口４１と、このインク供給口４１から供給されたインク２を各ノズル４５ａへと導くインク流路４２とを有している。

インク供給口４１は、インク流路４２の上面中央部に設けられ、上述した弁機構３４と連通されている。

インク流路４２は、後述する各色ノズル４５ａ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。

インク吐出ヘッド２７には、後述するノズル４５ａを所定数で一組とするヘッドチップ４３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４３は、図６に示すように、色毎に、インク流路４２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。

ヘッドチップ４３は、図７に示すように、ベースとなる回路基板４４と、複数のノズル４５ａが形成されたノズルシート４５と、回路基板４４とノズルシート４５との間をノズル４５ａ毎に区画するフィルム４６と、インク流路４２を通して供給されたインク２を加圧するインク液室４７と、インク液室４７に供給されたインク２を加熱する発熱抵抗体４８とを有している。

回路基板４４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４７の上面部や、その縁端側面４４ａがインク流路４２の一部を形成している。すなわち、回路基板４４は、半導体回路基板である。

ノズルシート４５は、吐出面２７ａに向かって縮径されたノズル４５ａが穿設されると共に、回路基板４４とフィルム４６を挟んで対向配置されることで、インク液室４７の下面部を形成している。

フィルム４６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４２と連通される部分を除いて各ノズル４５ａの周囲を囲むように形成されている。また、このフィルム４６は、回路基板４４とノズルシート４５との間に介在されることによって、インク液室４７の側面部を形成している。

インク液室４７は、上述した回路基板４４、ノズルシート４５及びフィルム４６により囲まれることで、ノズル４５ａ毎にインク流路４２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。

発熱抵抗体４８は、インク液室４７に臨む回路基板４４上に配置されると共に、この回路基板４４の制御回路と電気的に接続されている。そして、この発熱抵抗体４８は、制御回路により制御されながら、インク液室４７内のインク２を加熱する。

そして、このヘッドチップ４３では、回路基板４４の制御回路が発熱抵抗体４８を制御し、選択された発熱抵抗体４８に対して、例えば１〜３マイクロ秒程度の間だけパルス電流を供給する。

これにより、発熱抵抗体４８が急速に加熱される。すると、発熱抵抗体４８と接するインク液室４７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４５ａ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４７にインク流路４２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。

具体的には、発熱抵抗体４８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４８上に蒸すのインク気泡ｂが発生する。そして、インク液室４７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。

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４７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４５ａ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４５ａ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４５ａより外に伸びた尾が切れる、すなわちノズル４５ａよりインク２がインク液滴ｉの状態で吐出される。

そして、インク液室４７内のインク気泡ｂは、発熱抵抗体４８上で崩壊する。そして、インク液室４７には、元のメニスカス（ノズル４５ａの液面）に戻ろうとするノズル４５ａの毛細管力によってノズル４５ａより吐出された量と同量のインク２が、インク流路４２から供給される。このようにして、ヘッドチップ４３では、インク液滴ｉをノズル４５ａより吐出する。

なお、上述したヘッドチップ４３は、回路基板４４の一主面上にフィルム４６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４６をインク液室４７に対応した形状に成形した後に、この上にノズルシート４５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４３は、発熱抵抗体４８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。

そして、上述した各色に対応したインク供給部１４の下方には、それぞれインク吐出ヘッド２７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２７の吐出面２７ａ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２７ａを形成している。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２７が一体化されて連続した吐出面２７ａ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２７には、色毎に、ノズル４５ａを１００個〜５０００個程度備え、全体では吐出面２７ａに４００個〜２００００個程度のノズル４５ａが設けられている。また、このインク吐出ヘッド２７においては、各ノズル４５ａ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。

以上のような構成のインク吐出ヘッド２７おいて、ヘッドチップ４３では、回路基板４４の発熱抵抗体４８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４４の主面が曝されても回路基板４４よりケイ素等が溶出することはないが、インク流路４２の一部を構成する回路基板４４の縁端側面４４ａ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、インク２がアルカリ性を示す場合は回路基板４４の縁端側面４４ａ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。

しかしながら、このヘッドチップ４３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４４の縁端側面４４ａよりケイ素等の溶出が始まり、回路基板４４の周囲でインク２が酸性を示すようになったときに、疎水性コロイドがゼータ電位を正に帯電させ、負に帯電する回路基板４４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４４の縁端側面４４ａに付着し、回路基板４４からのケイ素やケイ素化合物の溶出が抑えられる。なお、図１０では、正に帯電した疎水性コロイドをCで示している。

したがって、このヘッドチップ４３では、アルカリ性のインク２をインク流路４２やインク液室４７等に収容した状態で長期間放置しても、回路基板４４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４８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４５ａ内やインク流路４２内等で析出して起こる目詰まりも防止できる。

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２７から弱アルカリ性を示すインク２を吐出するときに、インク２内に、回路基板４４からケイ素やケイ素化合物等が溶出することが抑制され、発熱抵抗体４８上にコゲーションが発生することや、ケイ素やケイ素化合物が析出してノズル４５ａを目詰まりさせることを防ぐことから、吐出特性の劣化やインク不吐出を防止できる。

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。

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。

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、走行する記録紙にデータ通り印刷を行うため、インク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａ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。そして、ヘッドカートリッジ３は、インク吐出ヘッド２７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。

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。

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２８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２８を開放してインク吐出ヘッド２７の吐出面２７ａ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２８を閉塞してインク吐出ヘッド２７を保護する。

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２７まで搬送し、ノズル４５ａ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。

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。

次に、以上のように構成されたプリンタ装置１による印刷を制御する図１２に示す制御回路６１について図面を参照して説明する。

制御回路６１は、上述したプリンタ本体４の各駆動機構５３，５４の駆動制御するプリンタ駆動部６２と、各色のインク２に対応するヘッドチップ２７に供給される電流等を制御する吐出制御部６３と、各色のインク２の残量を警告する警告部６４と、外部装置と信号の入出力を行う入出力端子６５と、制御プログラム等が記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）６６と、読み出された制御プログラム等を一旦格納し、必要に応じて読み出されるＲＡＭ（Random Access Memory）６７と、各部の制御を行う制御部６８とを有している。

プリンタ駆動部６２は、制御部６８からの制御信号に基づき、ヘッドキャップ開閉機構５３を構成する駆動モータを駆動させてヘッドキャップ２８を開閉するように、ヘッドキャップ開閉機構を制御する。また、プリンタ駆動部６２は、制御部６８からの制御信号に基づき、給排紙機構５４を構成する駆動モータを駆動させてプリンタ本体４の給紙口５５から記録紙Ｐを給紙し、印刷後に排紙口５６から記録紙Ｐを排出するように、給排紙機構を制御する。

吐出制御部６３は、インク吐出ヘッド２７に備わる発熱抵抗体４８にパルス電流を供給する外部電源との電気的な接続をオン／オフするスイッチング素子や、発熱抵抗体４８に供給されるパルス電流値を調整する抵抗体や、スイッチング素子等のオン／オフの切り替えを制御する制御回路部等を有する電気回路である。

そして、吐出制御部６３は、制御部６８からの制御信号に基づき、インク吐出ヘッド２７に備わる発熱抵抗体４８に供給されるパルス電流等を調整し、ノズル４５ａよりインク液滴ｉを吐出するインク吐出ヘッド２７を制御する。

警告部６４は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示手段であり、印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を表示する。また、警告部６４は、例えばスピーカ等の音声出力手段であってもよく、この場合は、印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を音声で出力する。なお、警告部６４は、表示手段及び音声出力手段をともに有するように構成してもよい。また、この警告は、情報処理装置６９のモニタやスピーカ等で行うようにしてもよい。

入出力端子６５は、上述した印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報をインタフェースを介して外部の情報処理装置６９等に送信する。また、入出力端子６５は、外部の情報処理装置６９等から、上述した印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を出力する制御信号や、印刷データ等が入力される。ここで、上述した情報処理装置６９は、例えば、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の電子機器である。

情報処理装置６９等と接続される入出力端子６５は、インタフェースとして例えばシリアルインタフェースやパラレルインタフェース等を用いることができ、具体的にＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＲＳ（Recommended Standard）２３２Ｃ、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４等の規格に準拠したものである。また、入出力端子６５は、情報処理装置６９との間で有線通信又は無線通信の何れ形式でデータ通信を行うようにしてもよい。なお、この無線通信規格としては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ，８０２．１１ｂ，８０２．１１ｇ等がある。

入出力端子６５と情報処理装置６９との間には、例えばインターネット等のネットワークが介在していてもよく、この場合、入出力端子６５は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）、ｘＤＳＬ（Digital Subscriber Line）、ＦＴＨＰ（Fiber To The Home）、ＣＡＴＶ（Community Antenna TeleVision）、ＢＳ（Broadcasting Satellite）等のネットワーク網に接続され、データ通信は、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）等の各種プロトコルにより行われる。

ＲＯＭ６６は、例えばＥＰ−ＲＯＭ（Erasable Programmable Read-Only Memory）等のメモリであり、制御部６８が行う各処理のプログラムが格納されている。この格納されているプログラムは、制御部６８によりＲＡＭ６７にロードされる。ＲＡＭ６７は、制御部６８によりＲＯＭ６６から読み出されたプログラムや、プリンタ装置１の各種状態を記憶する。

制御部６８は、入出力端子６５から入力された印刷データ、ヘッドカートリッジ３から入力されがインク２の残量データ等に基づき、各部を制御する。制御部６８は、入力された制御信号等に基づいて各部を制御する処理プログラムをＲＯＭ６６から読み出してＲＡＭ６７に記憶し、この処理プログラムに基づき各部の制御や処理を行う。

なお、以上のように構成された制御回路６１においては、ＲＯＭ６６に処理プログラムを格納するようにしたが、処理プログラムを格納する媒体としては、ＲＯＭ６６に限定されるものでなく、例えば処理プログラムが記録された光ディスクや、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の各種記録媒体を用いることができる。この場合に制御回路６１は、各種記録媒体を駆動するドライブと直接又は情報処理装置６９を介して接続されてこれら記録媒体から処理プログラムを読み出すように構成する。

ここで、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図１３に示すフローチャートを参照にして説明する。なお、本動作はＲＯＭ６６等の記憶手段に格納された処理プログラムに基づいて制御部６８内の図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算処理等により実行されるものである。

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パネル等を操作して命令する。

次に、制御部６８は、ステップＳ１において、各装着部２２に所定の色のインクカートリッジ１１が装着されているかどうかを判断する。そして、制御部８８は、全ての装着部２２に所定の色のインクカートリッジ１１が適切に装着されているときはステップＳ２に進み、装着部２２においてインクカートリッジ１１が適切に装着されていないときはステップＳ７に進み、印刷動作を禁止する。

制御部６８は、ステップＳ２において、インクカートリッジ１１内のインク２が所定量以下、すなわちインク無し状態であるか否かを判断し、インク無し状態であると判断されたときは、警告部６４でその旨を警告し、ステップＳ７において、印刷動作を禁止する。一方、制御部６８は、インクカートリッジ１１内のインク２が所定量以上であるとき、すなわちインク２が満たされているとき、ステップＳ３において、印刷動作を許可する。

インク２を高速吐出させて印刷を行う際は、ステップＳ４において、制御部８８がプリンタ駆動部６２によって各駆動機構５３，５４を駆動制御して記録紙Ｐを印刷可能な位置まで移動させる。具体的に、制御部６８は、図１４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を駆動させてヘッドキャップ２８をヘッドカートリッジ３に対してトレイ５５ａ側に移動させ、インク吐出ヘッド２７のノズル４５ａを露出させる。

そして、制御部６８は、給排紙機構５４を構成する駆動モータを駆動させて記録紙Ｐを走行させる。具体的に、制御部６８は、トレイ５５ａから給紙ローラ７１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７２ａ，７２ｂによって引き出された記録紙Ｐの一枚を反転ローラ７３に搬送して搬送方向を反転させた後に搬送ベルト７４に記録紙Ｐを搬送し、搬送ベルト７４に搬送された記録紙Ｐを押さえ手段７５が所定の位置で保持させることでインク２が着弾される位置が決定されるように給排紙機構５４を制御する。

次に、制御部６８は、ステップＳ５において、吐出制御部６３によってヘッドチップ４３の発熱抵抗体４８に所定の間隔でパルス電流が供給されるようにインク吐出ヘッド２７を制御し、印刷位置に搬送された記録紙Ｐに対して各ノズル４５ａより所定の間隔でインク液滴ｉを吐出、着弾させ、インクドットからなる画像や文字等を記録させる。

このとき、インク吐出ヘッド２７においては、インク流路４２やインク液室４７等に収容されるインク２に、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４２やインク液室４７を構成する回路基板４４がインク２に、具体的には回路基板４４の縁端側面４４ａがインク２に曝されても、回路基板４４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る。

したがって、このインク吐出ヘッド２７では、回路基板４４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４８上に析出してコゲーションになったり、インク流路４２内やノズル４５ａ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。

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、ステップＳ６において、給排紙機構５４によって排紙口５６より排出される。

以上で説明したプリンタ装置１では、インク２に、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４４がインク２に曝されても、回路基板４４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。

これにより、このプリンタ装置１では、回路基板４４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４８上に析出してコゲーションになったり、インク流路４２内やノズル４５ａ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。

したがって、このプリンタ装置１では、発熱抵抗体４８上のコゲーションや、ノズル４５ａの目詰まりが防止され、ノズル４５ａよりインク液滴ｉが適切に吐出されることから、画質の優れた印刷を行える。

また、このプリンタ装置１では、例えばインク２に回路基板４４が長時間曝され続けても、回路基板４４からケイ素等の溶出が抑えられていることから、回路基板４４の溶解やノズル４５ａの目詰まり等によってインク吐出ヘッド２７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。

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。

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。

以上では、１つの発熱抵抗体４８がインク２を加熱して吐出するインク吐出ヘッド２７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。

以上では、１つの発熱抵抗体４８によってインク２を加熱しながらノズル４５ａ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。

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。

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。

〈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、インク前駆体を調整した。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（Ａｌ_２Ｏ_３）が１０ｐｐｍ含有されるように酸化アルミニウムを適量添加して、ｐＨが７を示す中性にされたイエロー系のインクを調製した。

〈サンプル２〉
サンプル２では、インク全体量に対して酸化アルミニウムが１００ｐｐｍ含有されるように酸化アルミニウムを適量添加させたこと以外は、サンプル１と同様にしてイエロー系のインクを調製した。

〈サンプル３〉
サンプル３では、インク全体量に対して酸化アルミニウムが１０００ｐｐｍ含有されるように酸化アルミニウムを適量添加させたこと以外は、サンプル１と同様にしてイエロー系のインクを調製した。

〈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、インク前駆体を調整した。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が１０ｐｐｍ含有されるように酸化アルミニウムを適量添加して、ｐＨが９を示す弱アルカリ瀬のシアン系のインクを調製した。

〈サンプル５〉
サンプル５では、インク全体量に対して酸化アルミニウムが１００ｐｐｍ含有されるように酸化アルミニウムを適量添加させたこと以外は、サンプル４と同様にしてシアン系のインクを調製した。

〈サンプル６〉
サンプル６では、インク全体量に対して酸化アルミニウムが１０００ｐｐｍ含有されるように酸化アルミニウムを適量添加させたこと以外は、サンプル４と同様にしてシアン系のインクを調製した。

〈サンプル７〉
サンプル７では、疎水性コロイドとして硫酸バリウム（ＢａＳＯ_４）を用い、この硫酸バリウムがインク全体量に対して３ｐｐｍ含有されるように硫酸バリウムを適量添加させたこと以外は、サンプル１と同様にしてイエロー系のインクを調製した。

〈サンプル８〉
サンプル８では、疎水性コロイドとして硫酸バリウムを用い、この硫酸バリウムがインク全体量に対して３ｐｐｍ含有されるように硫酸バリウムを適量添加させたこと以外は、サンプル４と同様にしてシアン系のインクを調製した。

〈サンプル９〉
サンプル９では、疎水性コロイドとして酸化セリウム（ＣｅＯ）を用い、この酸化セリウムがインク全体量に対して１０ｐｐｍ含有されるように酸化セリウムを適量添加させたこと以外は、サンプル１と同様にしてイエロー系のインクを調製した。

〈サンプル１０〉
サンプル１０では、疎水性コロイドとして酸化セリウムを用い、この酸化セリウムがインク全体量に対して１０ｐｐｍ含有されるように酸化セリウムを適量添加させたこと以外は、サンプル４と同様にしてシアン系のインクを調製した。

〈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１と同様にしてイエロー系のインクを調製した。

〈サンプル１２〉
サンプル１２では、ｐＨ調整剤となるトリエタノールアミンの添加量を調整してｐＨを９にし、弱アルカリ性にしたこと以外は、サンプル１１と同様にしてイエロー系のインクを調製した。

〈サンプル１３〉
サンプル１３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と同様にしてシアン系のインクを調製した。

〈サンプル１４〉
サンプル１４では、ｐＨ調整剤となるトリエタノールアミンの添加量を調整してｐＨを７にし、中性にしたこと以外は、サンプル１３と同様にしてブルー系のインクを調製した。

〈サンプル１５〉
サンプル１５では、疎水性コロイドとしてシリカ（ＳｉＯ_２）を用い、このシリカがインク全体量に対して１０ｐｐｍ含有されるようにシリカを適量添加させたこと以外は、サンプル１と同様にしてイエロー系のインクを調製した。

〈サンプル１６〉
サンプル１６では、ｐＨ調整剤となるトリエタノールアミンの添加量を調整してｐＨを９にし、弱アルカリ性にしたこと以外は、サンプル１５と同様にしてイエロー系のインクを調製した。

〈サンプル１７〉
サンプル１７では、インク全体量に対して酸化アルミニウムが１ｐｐｍ含有されるように酸化アルミニウムを適量添加させたこと以外は、サンプル１と同様にしてイエロー系のインクを調製した。

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。

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^２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。

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。

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２億回以上不具合なく、吐出した場合を○印で示し、１つでも２億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を目視で観察し、ケイ素含有物が析出してない場合を○印で示し、ケイ素含有物が析出している場合を×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。

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１０では、疎水性コロイドを含有していないサンプル１１〜サンプル１４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。

サンプル１１〜サンプル１４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。

これらのサンプルに対し、サンプル１〜サンプル１０では、疎水性コロイドとして含有された酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウムはインクの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すようになったときに、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。

これにより、サンプル１〜サンプル１０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。したがって、サンプル１〜サンプル１０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。

また、表１に示す評価結果から、疎水性コロイドとして酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウムを含有させたサンプル１〜サンプル１０では、疎水性コロイドとしてシリカを含有するサンプル１５及びサンプル１６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。

サンプル１５及びサンプル１６では、上述した図４に示す特性結果からわかるように、シリカはインクの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、シリカ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。

これらに対し、サンプル１〜サンプル１０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酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウムは、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１０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。

また、表１に示す評価結果から、サンプル１〜サンプル１０では、疎水性コロイドとして酸化アルミニウムを１ｐｐｍ含有させたサンプル１７に比べ、連続吐出試験が優れていることがわかる。

サンプル１７では、疎水性コロイドとして１ｐｐｍ含有させた酸化アルミニウムの量が少なすぎて、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、負に帯電する回路基板の縁端側面に付着する酸化アルミニウムが少なく、１億回程度連続吐出すると、発熱抵抗体上のコゲーションやノズルの目詰まり等が発生してインク不吐出を起こしてしまう。

これに対し、サンプル１〜サンプル１０では、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疎水性コロイドが１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの範囲で含有されており、疎水性コロイドの量が適量であることから、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たときに、負に帯電する回路基板の縁端側面に疎水性コロイドが適切に付着し、発熱抵抗体上のコゲーションや、ノズルの目詰まりを適切に防ぎ、２億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。

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酸化アルミニウム、酸化セリウム、硫酸バリウムを１０ｐｐｍ〜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、２億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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 同インクジェットプリンタ装置の制御回路を模式的に示すブロック図である。 同インクジェットプリンタ装置の印刷動作を説明するフローチャートである。 同インクジェットプリンタ装置において、ヘッドキャップ開閉機構が開いている状態を一部透視して模式的に示す側面図である。

符号の説明

１ 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、２７ インク吐出ヘッド、２７ａ 吐出面、４２ インク流路、４３ ヘッドチップ、４４ 回路基板、４４ａ 縁端側面、４５ ノズルシート、４５ａ ノズル、４６ フィルム、４７ インク液室、４８ 発熱抵抗体、４３ フィルム、４４ ノズルシート、４４ａ ノズル、４５ インク液室、４６ インク流路、６１ 制御回路、６２ プリンタ駆動部、６３ 吐出制御部、６６ ＲＯＭ、６７ ＲＡＭ、６８ 制御部

Claims (14)

1. ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を流れる液組成物において、
   当該液組成物の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３ｐｐｍ以上含有していることを特徴とする液組成物。
2. 上記疎水性コロイドが、アルミナ、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記載の液組成物。
3. ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導かれ、この吐出口より液滴の状態で吐出され、対象物に付着することで記録を行う記録液において、
   色素と、上記色素を分散させる溶媒と、当該記録液の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とを含有し、
   上記疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であることを特徴とする記録液。
4. 上記疎水性コロイドが、アルミナ、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３記載の記録液。
5. ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導かれた記録液を、上記吐出口より液滴の状態で吐出させる吐出手段を有し、上記液滴を対象物に付着させることで記録を行う液体吐出装置の上記吐出手段に着脱自在に装着され、上記吐出手段に対し、上記記録液の供給源となる液体カートリッジにおいて、
   上記記録液は、色素と、上記色素を分散させる溶媒と、上記記録液の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とを含有し、上記疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であることを特徴とする液体カートリッジ。
6. 上記疎水性コロイドが、アルミナ、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５記載の液体カートリッジ。
7. 記録液を吐出し、対象物に付着させることで記録を行う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、
   上記記録液が収容される液体収容部と、
   上記記録液を、上記液体収容部より、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導き、上記吐出口より液滴にして吐出する吐出手段とを有し、
   上記記録液は、色素と、上記色素を分散させる溶媒と、上記記録液の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とを含有し、上記疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であることを特徴とする液体吐出カートリッジ。
8. 上記疎水性コロイドが、アルミナ、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。
9. 上記吐出口が、略直線状に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。
10. 記録液を対象物に付着させることで記録を行う液体吐出装置において、
    上記記録液を、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導き、上記吐出口より液滴の状態にして吐出する吐出手段と、
    上記吐出手段に対する上記記録液の供給源になる液体カートリッジとを有し、
    上記記録液は、色素と、上記色素を分散させる溶媒と、上記記録液の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とを含有し、上記疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であることを特徴とする液体吐出装置。
11. 上記疎水性コロイドが、アルミナ、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１０記載の液体吐出装置。
12. 上記吐出口が、略直線状に並んで設けられていることを特徴とする請求項１０記載の液体吐出装置。
13. 記録液を対象物に付着させることで記録を行う液体吐出装置の液体吐出方法であって、
    上記記録液に、色素と、上記色素を分散させる溶媒と、上記記録液の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とを含有させ、
    上記疎水性コロイドの含有量が３ｐｐｍ以上であり、
    上記記録液を、ケイ素含有材料の切り出した面が露出する液流路を経て吐出口まで導き、この吐出口より液滴の状態にして吐出することを特徴とする液体吐出方法。
14. 上記疎水性コロイドに、アルミナ、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１３記載の液体吐出方法。

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