KR20050095616A

KR20050095616A - 액 조성물, 기록액, 액체 카트리지, 액체 토출 카트리지,액체 토출장치 및 액체 토출방법

Info

Publication number: KR20050095616A
Application number: KR1020057013353A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 타나카; 토시오 후쿠다; 마사토 나카무라
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-09-29
Also published as: EP1586608B1; EP1586608A1; EP1586608A4; JP4120588B2; US20080129811A1; US20080129806A1; US20080129787A1; US7771037B2; US8075124B2; WO2004065500A1; US20080136884A1; US20080129786A1; US8075125B2; DE602004017696D1; US20060164484A1; JP2004244620A

Abstract

잉크(2)의 pH가 4 내지 6일 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드가 잉크(2)에 함유되어 있다. 따라서, 실리콘 웨이퍼 등으로 이루어진 회로기판(44)으로부터 잉크(2) 속으로 규소나 규소화합물 등이 용출하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 잉크(2) 속으로 용출한 규소나 규소화합물이 발열 저항체(48) 상에 석출하여 코게이션이 되거나, 잉크 유로(42) 내부나 노즐 45a 내부에서 석출하여 막힘을 일으키거나 하여 발생하는 잉크 불토출을 방지할 수 있다.

Description

액 조성물, 기록액, 액체 카트리지, 액체 토출 카트리지, 액체 토출장치 및 액체 토출방법{LIQUID COMPOSITION, RECORDING LIQUID, LIQUID CARTRIDGE, LIQUID EJECTION CARTRIDGE, LIQUID EJECTION UNIT AND METHOD OF LIQUID EJECTION}

본 발명은 소정의 유로를 흐르는 액 조성물, 대상물에 기록을 행하기 위한 기록액, 이 기록액이 수용되는 액체 카트리지, 이 액체 카트리지에 수용된 기록액을 대상물에 토출하는 액체 토출 카트리지, 액체 토출장치 및 액체 토출방법에 관한 것이다.

본 출원은, 일본에서 2003년 1월 24일에 출원된 일본특허출원 제2003-15979호 및 2004년 1월 8일에 출원된 일본특허출원 제2004-3447호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것으로, 이들 출원을 참조함에 의해 본 출원에 원용된다.

액 조성물을, 미세 구조의 유로를 통과하여 압전소자나 발열저항소자 등의 에너지 발생수단 등을 구비한 액실에 공급하고, 그 에너지 발생수단이 발생한 에너지에 의해 가압하여 액실에 설치한 토출구로부터 액체방울로 하여 토출시키는 것이 여러 분야에서 행해지고 있다.

이러한 기술을 응용한 예로서, 예를 들어, 대상물이 되는 기록지에 대하여 헤드 칩으로부터 잉크를 토출시켜서, 화상이나 문자를 기록하는 잉크젯 방식의 프린터장치가 있다.

이 잉크젯 방식을 사용한 프린터장치는, 낮은 운영 비용, 장치의 소형화, 인쇄 화상의 컬러화가 용이하다는 이점이 있다. 잉크젯 방식을 사용한 프린터장치에서는, 예를 들어, 옐로우(yellow), 마젠더(magenta), 시안(cyan), 블랙(black) 등과 같이 복수 색의 잉크가 각각 충전된 잉크 카트리지로부터 헤드 칩의 잉크 액실 등에 공급된다.

그리고, 이 프린터장치는, 잉크 액실 등에 공급된 잉크를 잉크 액실 내에 배치된 발열 저항체 등의 압력 발생소자에서 잉크 내의 잉크를 눌러서 헤드 칩에 설치된 아주 작은 잉크 토출구, 소위 노즐로부터 토출시킨다. 구체적으로는, 잉크 액실 내에 배치된 발열 저항체로 잉크 액실 내의 잉크를 가열하여, 발열 저항체 상의 잉크에 기포를 발생시키며, 이 기포가 깨져서 소멸될 때의 에너지에 의해 잉크를 노즐로부터 토출시켜며, 토출시킨 잉크를 대상물이 되는 기록지 등에 착탄시켜서 화상이나 문자를 인쇄한다.

이 잉크젯 방식의 프린터장치에서는, 헤드 칩의 노즐로부터 잉크를 토출할 때의 토출 특성이 화상 품질에 크게 영향을 주는 점으로부터, 가공 정밀도를 높이는 것이 가능한 예를 들어, 실리콘이나 실리콘 산화물 등으로 이루어진 실리콘 웨이퍼에 발열 저항체를 형성한 헤드 칩이 주목받고 있다.

구체적으로는, 실리콘 웨이퍼 상에 발열 저항체를 형성하고, 실리콘 웨이퍼의 단면을 액실에 잉크를 유입하기 위한 유로로 하고 있는 헤드 칩 등이 있다.

이러한 헤드 칩에서는, 실리콘 웨이퍼의 발열 저항체가 형성되어 있는 면은 산화처리 등이 시행되어, 예를 들어, 잉크에 노출되어도 실리콘이나 실리콘 산화물 등이 잉크 속으로 용출하는 일은 없지만, 실리콘 웨이퍼의 단면에서는 제조 공정상, 산화처리 등을 시행하는 것은 곤란하고, 잉크에 노출되면 실리콘이나 실리콘 산화물 등이 잉크 속으로 용출하는 일이 있다. 특히, pH가 7보다 큰 알칼리성을 나타내는 잉크인 경우, 실리콘 웨이퍼로부터의 규소의 용출이 현저해진다. 이 때, 종이에 인쇄하는 잉크는 헤드 칩의 금속재료 등을 사용하고 있는 부위가 산화하지 않도록 일반적으로 약 알칼리성으로 되어 있다.

이 경우, 실리콘 웨이퍼의 용해에 의해 헤드 칩의 치수정밀도가 저하하여, 잉크의 토출 특성이 열화하고, 인쇄화상의 품질 저하나, 잉크의 불토출이라는 부적당을 일으키는 일이 있다.

또한, 실리콘 웨이퍼가 용해하면, 실리콘 웨이퍼와, 실리콘 웨이퍼에 접합된 다른 부품과의 접합 부위의 접합 강도가 저하하고, 실리콘 웨이퍼로부터 다른 부품이 벗겨져서 헤드 칩이 손상할 우려가 있다.

실리콘 웨이퍼가 액실이나 유로를 형성하고 있을 경우, 실리콘 웨이퍼의 용해에 의해 액실이나 유로의 치수정밀도가 저하하고, 토출 특성이 저하할 우려가 있다.

실리콘이나 실리콘 산화물이 용출한 잉크에서는, 색소의 분산 안정성이 저하하여 액 속에 색소가 석출하여 노즐을 막히게 할 수가 있다.

잉크 속으로 용출한 실리콘이나 실리콘 산화물은, 잉크 용매의 휘발에 의해 잉크 속에서 과포화상태가 되고, 잉크 속으로 석출하여 노즐을 막히게 하며, 잉크 불토출 등을 일으키는 원인이 될 수가 있다.

또한, 잉크 속에 용출한 실리콘이나 실리콘 산화물은, 예를 들어, 발열 저항체에 의해, 그 주위에서 가열된 잉크 속에서 용해도가 커져서 과잉으로 용해하고, 토출 후의 급랭에 의해 발열 저항체 상에 석출하는 소위, 코게이션을 일으켜 버릴 수도 있다. 이와 같이 발열 저항체 상에 코게이션이 발생한 헤드 칩에서는, 잉크를 적절하게 가열하는 것이 곤란하여 잉크 불토출을 일으켜버릴 우려가 있다.

이상과 같은 문제를 해결하기 위하여, 예를 들어, 헤드 칩을 구성하는 실리콘 웨이퍼가 잉크에 쪼이지 않도록 하는 구조로 하거나, 실리콘 웨이퍼로부터 실리콘이나 실리콘 산화물이 용출하지 않도록 실리콘 웨이퍼에 표면처리 등을 시행하거나 하는 것이 제안되어 있다. 구체적으로는, 특개평9-85949호 공보 등에, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 표면이 SiN, TiN, TiO 등으로 이루어진 층을 설치하는 것 등이 제안되어 있다.

그러나, 이러한 제안에서는, 실리콘 웨이퍼로부터 실리콘이나 실리콘 산화물이 잉크 속에 용출하는 것은 방지할 수 있지만, 예를 들어, 헤드 칩의 제조공정이 증가하여 제조 비용이 높아지거나, 제조 수율이 나빠지거나 하는 문제가 생기고, 매우 고가인 프린터장치가 되어버린다. 또한, 실리콘 웨이퍼 표면에 전술한 층을 설치할 경우, 핀 홀이 없고, 또한, 대략 균일한 두께의 층에 형성하는 것은 곤란하며, 역시 제조 수율이 나빠진다고 하는 부적합이 발생한다.

이상으로 설명한 부적합은 예를 들어, 헤드 칩에 실리콘 웨이퍼를 사용한 경우 뿐만 아니라, 유리 기판 등의 규소함유 재료가 노출하는 헤드 칩이 잉크에 쪼일 경우, 바꾸어 말하면, 알칼리성을 나타내는 잉크가 흐르는 유로 내에 규소함유 재료가 노출하고 있을 경우, 발생해 버린다.

도 1은 본 발명이 적용된 잉크젯 프린터장치를 도시하는 사시도이고,

도 2는 동 잉크젯 프린터장치에 구비되는 잉크젯 프린트헤드 카트리지를 도시하는 사시도이고,

도 3은 동 잉크젯 프린트헤드 카트리지를 도시하는 단면도이고,

도 4는 소수성 콜로이드의 pH와 제타전위의 관계를 도시하는 특성도이고,

도 5는 동 잉크젯 프린트헤드 카트리지에서의 잉크 카트리지와 카트리지 본체의 관계를 도시하는 모식도이고,

도 6은 동 잉크젯 프린트헤드 카트리지의 토출면을 도시하는 평면도이고,

도 7은 동 잉크젯 프린트헤드 카트리지의 헤드 칩을 모식적으로 도시하는 단면도이고,

도 8은 동 헤드 칩이 잉크 액체방울을 토출하는 상태를 설명하고 있고, 잉크 기포가 잉크 액실 내에 형성된 상태를 도시하는 단면도이고,

도 9는 동 헤드 칩이 잉크 액체방울을 토출하는 상태를 설명하고 있고, 잉크 기포에 의해 노즐로부터 잉크 액체방울이 토출된 상태를 도시하는 단면도이고,

도 10은 동 헤드 칩에 있어서의 회로기판의 가장자리 단부 측면에 소수성 콜로이드가 부착된 상태를 모식적으로 도시하는 단면도이고,

도 11은 동 잉크젯 프린터장치의 일부를 투시하여 모식적으로 도시하는 측면도이고,

도 12는 동 잉크젯 프린터장치의 제어회로를 모식적으로 도시하는 블록도이고,

도 13은 동 잉크젯 프린터장치의 인쇄동작을 설명하는 순서도이고,

도 14는 동 잉크젯 프린터장치에서 헤드 캡 개폐기구가 열려 있는 상태를 일부 투시하여 모식적으로 도시하는 측면도이다.

본 발명의 목적은, 액 속에 규소가 용출하는 것을 억제하고, 액 속에 규소함유물이 석출하여 유로나 토출구가 막히는 것을 방지할 수 있는 액 조성물, 기록액, 이 기록액이 수용된 액체 카트리지, 이 액체 카트리지가 장착되는 액체 토출 카트리지, 이 액체 토출 카트리지에 수용된 기록액을 이용하여 고화질의 인쇄가 가능한 액체 토출장치 및 액체 토출방법을 제공하는 것에 있다.

그리고, 본 발명자들은, 규소함유 재료가 노출 유로를 흐르는 액체에, 종래의 종이 등의 대상물에 기록을 행하기 위한 잉크 등에서는 불순물로서 절대로 함유되지 않도록 되어 있었던 소수성 콜로이드를 함유, 구체적으로는 액체의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양(+)으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유시킴으로써, 규소함유 재료보다 규소나 규소화합물이 액 속에 용출하는 것을 막을 수 있는 것을 찾아내어, 전술한 과제를 해결할 수 있는 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명에 따른 액 조성물은, 규소함유 재료가 노출된 액 유로를 흐르는 용매와, 이 액 조성물의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 기록액은, 규소함유 재료가 노출된 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내되어, 이 토출구로부터 액체방울의 상태로 토출되며, 대상물에 부착됨으로써 기록을 행하고, 색소와, 색소를 분산시키는 용매와, 이 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액체 카트리지는, 규소함유 재료가 노출된 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내된 기록액을, 토출구로부터 액체방울의 상태에서 토출시키는 토출수단을 가지고, 액체방울을 대상물에 부착시킴으로써 기록을 행하는 액체 토출장치의 토출수단에 착탈 가능하게 장착되어, 토출수단에 대하여, 기록액의 공급원이 되고, 기록액이, 색소와, 색소를 분산시키는 용매와, 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액체 토출 카트리지는, 기록액을 토출하여 대상물에 부착시킴으로써 기록을 행하는 액체 토출장치에 착탈 가능하게 장착되고, 기록액이 수용되는 액체 수용부와, 기록액을, 액체 수용부로부터 규소함유 재료가 노출된 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내하여, 토출구로부터 액체방울로 하여 토출하는 토출수단을 가지고, 기록액이, 색소와, 색소를 분산시키는 용매와, 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따른 액체 토출 카트리지는, 기록액이 수용되는 액체 수용부와, 이 액체 수용부로부터 규소함유 재료가 노출된 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내된 기록액을, 토출구로부터 액체방울로 하여 토출시키는 토출수단을 가지고, 액체방울을 대상물에 부착시킴으로써 기록을 행하는 액체 토출장치에 착탈 가능하게 장착되고, 기록액이, 색소와, 색소를 분산시키는 용매와, 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액체 토출장치는, 기록액을 대상물에 부착시킴으로써 기록을 행하고, 기록액을, 규소함유 재료가 노출된 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내하며, 토출구로부터 액체방울의 상태로 하여 토출하는 토출수단과, 토출수단에 대한 기록액의 공급원이 되는 액체 카트리지를 가지고, 기록액이, 색소와, 색소를 분산시키는 용매와, 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액체 토출방법은, 기록액을 대상물에 부착시킴으로써 기록을 행하는 액체 토출장치의 액체 토출방법으로서, 기록액에, 색소와, 색소를 분산시키는 용매와, 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유시키고, 기록액을, 규소함유 재료가 노출된 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내하며, 이 토출구로부터 액체방울의 상태로 하여 토출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 규소함유 재료가 노출하는 유로를 흐르는 액체에, 적어도 액체의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유시킴으로써, 규소함유 재료로부터 액 속으로 규소나 규소화합물이 용출하는 것을 방지한다.

본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해 얻어지는 구체적인 이점은 이하에서 도면을 참조하여 설명되는 실시예의 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

이하, 본 발명이 적용된 액 조성물, 기록액, 액체 카트리지, 액체 토출 카트리지, 액체 토출장치 및 액체 토출방법에 대하여, 도 1에 도시한 잉크젯 프린터장치(이하, "프린터장치"라 함)(1)를 참조하여 설명한다. 이 프린터장치(1)는 소정의 방향으로 주행하는 기록지 P에 대하여 잉크 등을 토출하여 화상이나 문자를 인쇄하는 것이다.

또한, 이 프린터장치(1)는 기록지 P의 인자범위에 맞춰서 기록지 P의 폭방향, 즉, 도 1 중의 화살표 W 방향으로 잉크 토출구(노즐)를 대략 라인 형상으로 나란히 설치한, 소위 라인형 프린터장치이다.

이 프린터장치(1)는 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이, 기록지 P에 대하여 화상이나 문자 등을 기록하는 기록액인 잉크(2)를 토출하는 잉크젯 프린트헤드 카트리지(이하, "헤드 카트리지"라 함)(3)와, 이 헤드 카트리지(3)를 장착하는 프린터 본체(4)를 구비한다.

프린터장치(1)는 헤드 카트리지(3)가 프린터 본체(4)에 대하여 착탈 가능하며, 또한, 헤드 카트리지(3)에 대한 잉크(2)의 공급원이며, 동시에 잉크(2)를 수용하는 액체 카트리지인 잉크 카트리지 11y, 11m, 11c, 11k가 헤드 카트리지(3)에 대하여 착탈 가능하게 되어 있다.

이 프린터장치(1)에서는, 옐로우 계의 잉크(2)가 수용된 잉크 카트리지 11y, 마젠더 계의 잉크(2)가 수용된 잉크 카트리지 11m, 시안 계의 잉크(2)가 수용된 잉크 카트리지 11c, 블랙 계의 잉크(2)가 수용된 잉크 카트리지 11k가 사용 가능해지고 있고, 또한, 프린터 본체(4)에 대하여 착탈 가능한 헤드 카트리지(3)와, 헤드 카트리지(3)에 대하여 착탈 가능한 잉크 카트리지 11y, 11m, 11c, 11k가 소모품으로서 교환 가능하게 되어 있다.

이러한 프린터장치(1)는 기록지 P를 적층하여 수납하는 트레이 55a를 프린터 본체(4)의 전면 바닥면 측에 설치된 트레이 장착부(5)에 장착함으로써, 트레이 55a에 수납되어 있는 기록지 P를 프린터 본체(4) 내에 급지할 수 있다. 트레이 55a는 프린터 본체(4) 전면의 트레이 장착부(5)에 장착되면, 급배지 기구(54)에 의해 기록지 P가 급지구(55)로부터 프린터 본체(4)의 배면 측에 급지된다. 프린터 본체(4)의 배면측에 보내진 기록지 P는 반전 롤러(73)에 의해 주행방향이 반전되어, 가는 경로의 상측을 프린터 본체(4)의 배면측에서 전면측으로 보내진다. 프린터 본체(4)의 배면측에서 전면측에 보내지는 기록지 P는 프린터 본체(4)의 전면에 설치된 배지구(56)로부터 배지될 때까지, 퍼스널 컴퓨터 등의 정보처리장치(69)로부터 입력된 문자 데이터나 화상 데이터에 따른 인쇄 데이터가 문자나 화상으로서 인쇄된다.

인쇄할 때에 기록액이 되는 잉크(2)는 예를 들어, 색소가 되는 수용성 염료, 각종 안료 등의 착색제와, 이 착색제를 분산시키는 용매와, 착색제 등의 분산성을 높이기 위한 계면활성제와, 잉크(2)의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 혼합시킨 혼합액이다. 여기서, 잉크(2)는 후술하는 헤드 칩(43)의 금속재료 등을 사용하고 있는 부위가 산화하지 않도록 일반적으로 약 알칼리성으로 되어 있다.

착색제로서는, 이하에 도시하는 직접 염료, 산성 염료, 알칼리성 염료, 반응성 염료, 분산 염료, 건염 염료, 가용성 건염 염료 등이라는, 보통 잉크젯 방식을 사용한 기록에 사용할 수 있는 각종 염료를 사용할 수 있다.

구체적으로, 옐로우 계의 염료로서는, 예를 들어, C. I. 아시드 옐로우1, 동 3, 동 11, 동 17, 동 19, 동 23, 동 25, 동 29, 동 36, 동 38, 동 40, 동 42, 동 44, 동 49, 동 59, 동 61, 동 70, 동 72, 동 75, 동 76, 동 78, 동 79, 동 98, 동 99, 동 110, 동 111, 동 127, 동 131, 동 135, 동 142, 동 162, 동 164, 동 165, C. I. 다이렉트 옐로우-1, 동 8, 동 11, 동 12, 동 24, 동 26, 동 27, 동 33, 동 39, 동 44, 동 50, 동 58, 동 85, 동 86, 동 87, 동 88, 동 89, 동 98, 동 110, 동 132, 동 142, 동 144, C. I. 리액티브 옐로우1, 동 2, 동 3, 동 4, 동 6, 동 7, 동 11, 동 12, 동 13, 동 14, 동 15, 동 16, 동 17, 동 18, 동 22, 동 23, 동 24, 동 25, 동 26, 동 27, 동 37, 동 42, C. I. 푸드 옐로우3, 동 4 등을 들 수 있고, 이들 중의 어느 한 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 사용한다.

마젠더 계의 염료로서는, 예를 들어, C. I. 아시드 레드1, 동 6, 동 8, 동 9, 동 13, 동 14, 동 18, 동 26, 동 27, 동 32, 동 35, 동 37, 동 42, 동 51, 동 52, 동 57, 동 75, 동 77, 동 80, 동 82, 동 85, 동 87, 동 88, 동 89, 동 92, 동 94, 동 97, 동 106, 동 111, 동 114, 동 115, 동 117, 동 118, 동 119, 동 129, 동 130, 동 131, 동 133, 동 134, 동 138, 동 143, 동 145, 동 154, 동 155, 동 158, 동 168, 동 180, 동 183, 동 184, 동 186, 동 194, 동 198, 동 209, 동 211, 동 215, 동 219, 동 249, 동 252, 동 254, 동 262, 동 265, 동 274, 동 282, 동 289, 동 303, 동 317, 동 320, 동 321, 동 322, C. I. 다이렉트 레드1, 동 2, 동 4, 동 9, 동 11, 동 13, 동 17, 동 20, 동 23, 동 24, 동 28, 동 31, 동 33, 동 37, 동 39, 동 44, 동 46, 동 62, 동 63, 동 75, 동 79, 동 80, 동 81, 동 83, 동 84, 동 89, 동 95, 동 99, 동 113, 동 197, 동 201, 동 218, 동 220, 동 224, 동 225, 동 226, 동 227, 동 228, 동 229, 동 230, 동 321, C. I. 리액티브 레드1, 동 2, 동 3, 동 4, 동 5, 동 6, 동 7, 동 8, 동 11, 동 12, 동 13, 동 15, 동 16, 동 17, 동 19, 동 20, 동 21, 동 22, 동 23, 동 24, 동 28, 동 29, 동 31, 동 32, 동 33, 동 34, 동 35, 동 36, 동 37, 동 38, 동 39, 동 40, 동 41, 동 42, 동 43, 동 45, 동 46, 동 49, 동 50, 동 58, 동 59, 동 63, 동 64, 푸드 레드7, 동 9, 동 14 등을 들 수 있고, 이들 중의 어느 한 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 사용한다.

시안 계의 염료로서는, 예를 들어, C. I. 아시드 블루1, 동 7, 동 9, 동 15, 동 22, 동 23, 동 25, 동 27, 동 29, 동 40, 동 41, 동 43, 동 45, 동 54, 동 59, 동 60, 동 62, 동 72, 동 74, 동 78, 동 80, 동 82, 동 83, 동 90, 동 92, 동 93, 동 100, 동 102, 동 103, 동 104, 동 112, 동 113, 동 117, 동 120, 동 126, 동 127, 동 129, 동 130, 동 131, 동 138, 동 140, 동 142, 동 143, 동 151, 동 154, 동 158, 동 161, 동 166, 동 167, 동 168, 동 170, 동 171, 동 182, 동 183, 동 184, 동 187, 동 192, 동 199, 동 203, 동 204, 동 205, 동 229, 동 234, 동 236, 동 249, C. I. 다이렉트 블루1, 동 2, 동 6, 동 15, 동 22, 동 25, 동 41, 동 71, 동 76, 동 77, 동 78, 동 80, 동 86, 동 87, 동 90, 동 98, 동 106, 동 108, 동 120, 동 123, 동 158, 동 160, 동 163, 동 165, 동 168, 동 192, 동 193, 동 194, 동 195, 동 196, 동 199, 동 200, 동 201, 동 202, 동 203, 동 207, 동 225, 동 226, 동 236, 동 237, 동 246, 동 248, 동 249, C. I. 리액티브 블루1, 동 2, 동 3, 동 4, 동 5, 동 7, 동 8, 동 9, 동 13, 동 14, 동 15, 동 17, 동 18, 동 19, 동 20, 동 21, 동 25, 동 26, 동 27, 동 28, 동 29, 동 31, 동 32, 동 33, 동 34, 동 37, 동 38, 동 39, 동 40, 동 41, 동 43, 동 44, 동 46, C. I. 푸드 블루1, 동 2 등을 들수 있고, 이들 중의 어느 한 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 사용한다.

블랙 계의 염료로서는, 예를 들어, C. I. 아시드 블랙1, 동 2, 동 7, 동 24, 동 26, 동 29, 동 31, 동 48, 동 50, 동 51, 동 52, 동 58, 동 60, 동 62, 동 63, 동 64, 동 67, 동 72, 동 76, 동 77, 동 94, 동 107, 동 108, 동 109, 동 110, 동 112, 동 115, 동 118, 동 119, 동 121, 동 122, 동 131, 동 132, 동 139, 동 140, 동 155, 동 156, 동 157, 동 158, 동 159, 동 191, C. I. 다이렉트 블랙17, 동 19, 동 22, 동 32, 동 38, 동 51, 동 56, 동 62, 동 71, 동 74, 동 75, 동 77, 동 94, 동 105, 동 106, 동 107, 동 108, 동 112, 동 113, 동 117, 동 118, 동 132, 동 133, 동 146, 동 154, 동 168, C. I. 리액티브 블랙1, 동 3, 동 4, 동 5 , 동 6, 동 8, 동 9, 동 10, 동 12, 동 13, 동 14, 동 18, C. I. 푸드 블랙2 등을 들 수 있고, 이들 중의 어느 한 종류 또는 복수 종류를 사용한다.

잉크(2)에서는, 전술한 착색제의 첨가량은 0.5중량%∼15중량%이며, 바람직하게는 0.7중량%∼10중량%이며, 인쇄 대상물이 되는 것의 종류나, 토출방법에 의해 착색제의 농도를 결정한다. 이 때, 잉크(2)에서는, 착색제의 농도가 낮을수록 점도조정이나 장기 보존하였을 때의 신뢰성이 우위에 있다.

또한, 착색제로서 안료 등도 사용 가능하다. 그러나, 착색제에 안료를 사용한 경우, 후술하는 소수성 콜로이드의 제타전위에 영향을 미칠 우려가 있으므로, 소수성 콜로이드의 제타전위에 영향을 미치지 않는 것을 사용한다.

전술한 염료 등을 분산시킨 용매로서는, 예를 들어, 저점도, 취급의 용이함, 저비용, 무취 등의 특성을 만족시키는 물 등을 사용한다. 또한, 잉크(2)의 용매로서는, 잉크(2) 속에 불필요한 이온의 혼입을 방지하기 위하여, 예를 들어, 이온 교환수 등을 사용할 수도 있다.

잉크(2)에는, 물이나 이온 교환수 등의 용매 이외에, 예를 들어, 지방족 1가 알콜, 지방족 다가 알콜, 지방족 다가 알콜의 유도체 등의 수용성 유기용제도 용매로서 함유시킨다.

구체적으로, 지방족 1가 알콜로서는, 예를 들어, 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로필 알콜, i-프로필알콜, n-부틸알콜, s-부틸알콜, t-부틸알콜 등의 저급 알콜을 들 수 있고, 이들 중의 어느 한 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 사용한다.

이상으로 열거한 지방족 1가 알콜을 용매로서 사용한 경우, 잉크(2)의 표면장력을 적절하게 할 수 있고, 기록지 P 등에 대한 침투성, 도트 형성성, 인쇄된 화상의 건조성에 뛰어난 잉크(2)를 얻을 수 있다. 그리고, 이 경우, 지방족 1가 알콜 중, 에틸알콜, i-프로필알콜, n-부틸알콜 등을 잉크(2)의 용매로서 사용함으로써, 전술한 특성이 뛰어난 잉크(2)를 얻을 수 있다.

지방족 다가 알콜로서는, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 제틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 글리세롤 등의 알킬렌 글리콜류, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜류, 티오지글리콜 등을 들 수 있고, 이들 중의 어느 한 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 사용한다.

지방족 다가 알콜의 유도체로서는, 예를 들어, 에틸렌글리콜지메틸에테르 등의 전술한 지방족 다가 알콜의 저급 알킬에테르류, 에틸렌글리콜지아세테이트 등의 전술한 지방족 다가 알콜의 저급 칼폰산 에스테르류 등을 들 수 있다. 이상으로 열거한 지방족 다가 알콜 및 그 유도체를 잉크(2)의 용매로서 사용한 경우, 잉크(2)를 건조하기 어렵게 하여, 잉크(2)의 빙점을 낮출 수 있는 점으로부터, 잉크(2)를 장기 보존하였을 때의 물성의 변화를 억제하고, 동시에 건조한 잉크(2)로 노즐 44a가 막힘을 일으키는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.

따라서, 염료 등을 분산시키는 용매로서, 물 등 외에, 각각이 특유한 성질을 가지는 지방족 1가 알콜, 지방족 다가 알콜, 지방족 다가 알콜의 유도체 등 중에서 하나의 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 사용함으로써, 목적이나 용도에 맞는 잉크(2)를 얻을 수 있다.

또한, 잉크(2)에는, 지방족 1가 알콜, 지방족 다가 알콜 및 그 유도체 등 이외에, 예를 들어, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류, 아세톤, 디아세톤알콜 등의 케톤류, 케토알콜류, 테트라히드로푸란, 디옥산, 감마-부틸락톤, 글리세린, 1. 2. 6-헥산토리올 등의 3가 알콜류, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 술포란, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 1. 3.-디메틸-2-이미다조리디논 등의 질소함유 복소환화합물 등 중에서 한 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 첨가하여도 좋다. 이에 따라, 잉크(2)에서는, 전술한 제특성의 향상을 꾀하는 것이 가능하게 된다.

잉크(2)에는, 표면장력의 조정, 착색제를 대략 균일하게 분산시키기 위한 분산 제조로서 계면활성제를 함유시킨다. 잉크(2)에 함유시키는 계면활성제로서는, 예를 들어, 비이온성 계면활성제가 바람직하지만, 음이온 계면활성제 등도 사용하는 것도 가능하다.

비이온성 계면활성제로서는, 예를 들어, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌알킬아미드나, 아세틸렌글리콜 계의 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들 중의 어느 한 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 사용한다.

또한, 잉크(2)에는, 전술한 착색제, 용매, 계면활성제 이외에, 잉크(2)의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드도 함유되어 있다.

이 때, 여기에서의 제타전위는, 예를 들어, 고체와 액체의 계면에 있어서의 전위차 중에서, 계면동전 현상에 유효하게 작용하는 부분이다. 구체적으로, 고체-액체 계면에는 전기이중층이 형성되고, 잉크(2)내의 전위분포는 액체와 고체 사이에 상대운동이 발생할 때에, 고착층은 고체와 함께 이동함으로써, 이 때의 계면동전 현상을 지배하는 것이 고착층과 액체의 전위차이며, 이 전위차를 제타전위라 한다.

또한, 여기에서의 소수성 콜로이드는, 물을 분산매로 하는 졸 등이며, 구체적으로는 물과의 친화성이 작고, 금속, 금속황화물, 금속수산화물 등의 무기화합물을 분산입자로 하는 졸이다.

구체적으로, 잉크(2)의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드로서는, 예를 들어, 산화알루미늄, 산화세륨 등의 금속산화물, 황산바륨 등의 금속황화물 등을 들 수 있고, 이들 중의 어느 한 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 사용한다.

이와 같이, 소정의 소수성 콜로이드를 함유하는 잉크(2)에서는, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 등의 규소함유 재료에 의해 형성되는 후술하는 헤드 칩(43)의 회로기판(44)에 접촉하여도, 잉크(2)의 pH가 4이상, 6이하의 범위가 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드가, 음(-)으로 대전하는 실리콘 웨이퍼 등이라고 하는 규소함유 재료의 표면에 부착되는 점으로부터, 규소함유 재료로부터 규소나 규소화합물이 용출하는 것을 억제할 수 있다.

구체적으로, 예를 들어, 약 알칼리성을 나타내는 잉크(2)이어도, 규소나 규소화합물이 용출한 실리콘 웨이퍼 등의 주위에서는 잉크(2)가 산성을 나타내는 점으로부터, 잉크(2)의 pH가 4이상, 6이하의 범위가 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드가, 음으로 대전하는 실리콘 웨이퍼에 부착되고, 실리콘 웨이퍼 등으로부터 더 이상 규소나 규소화합물이 용출하는 것을 억제시킨다.

여기서, 도 4에 잉크(2)의 pH가 4이상, 6이하의 범위가 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드로서 전술한 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화세륨(CeO), 황산바륨(BaSO₄) 및 규소함유 재료로부터 규소나 규소화합물이 용출하는 것을 억제하는 것이 곤란한 소수성 콜로이드로서 실리카(Si0₂)를 예로 들고, 이들 소수성 콜로이드를, 물을 분산매로 하여 분산시킨 때의 제타전위와 분산매의 pH와의 관계를 나타내는 특성도를 도시한다.

도 4에 도시한 결과로부터, 산화알루미늄, 산화세륨, 황산바륨은, 분산매의 pH가 6이하로 제타전위가 양으로 대전하는 것을 알 수 있다. 또한, 실리카는, 분산매의 pH가 4이상, 6이하의 범위에서 제타전위가 양으로 대전하고 있지 않음을 알 수 있다.

이것으로부터, 실리카에서는, 예를 들어, 약 알칼리성의 잉크(2)에 노출된 실리콘 웨이퍼로부터 규소 등의 용출이 시작되고, 실리콘 웨이퍼의 주위에서 잉크(2)가 산성을 나타내도록 되어도, 음으로 대전하는 실리콘 웨이퍼에 부착되지는 않고, 실리콘 웨이퍼로부터 규소나 규소화합물이 계속 용출하여, 실리콘 웨이퍼로부터 규소나 규소화합물의 용출을 억제하는 것은 곤란하다.

이에 대하여, 산화알루미늄, 산화세륨, 황산바륨에서는, 예를 들어, 약 알칼리성의 잉크(2)에 노출된 실리콘 웨이퍼로부터 규소 등의 용출이 시작되고, 실리콘 웨이퍼의 주위에서 잉크(2)가 산성을 나타내도록 되었을 때에, 실리콘 웨이퍼의 주위의 것의 제타전위가 적절하게 양으로 대전하는 점으로부터, 음으로 대전하는 실리콘 웨이퍼에 적절하게 부착되어, 실리콘 웨이퍼로부터 규소나 규소화합물이 용출하는 것을 적절하게 억제시킨다.

잉크(2)에 함유되는 전술한 소수성 콜로이드는, 잉크(2)에 대하여, 3ppm 이상, 10000ppm 이하의 범위, 보다 바람직하게는 10ppm 이상, 1000ppm 이하의 범위로 함유시킨다. 잉크(2)에 대한 소수성 콜로이드의 함유량이 3ppm보다도 적을 경우, 소수성 콜로이드의 함유량이 지나치게 적어서, 약 알칼리성을 나타내는 잉크(2)에 실리콘 웨이퍼 등의 규소함유 재료가 노출되었을 때에, 규소함유 재료로부터 규소나 규소화합물이 용출하는 것을 억제하는 것이 곤란해진다.

잉크(2)에서는, 전술한 착색제, 용매, 계면활성제, 소정의 소수성 콜로이드 이외에, 예를 들어, 점도 조정제, 표면장력 조정제, pH 조정제, 방부제, 방곰팡이제 등을 첨가시킬 수도 있다.

점도 조정제, 표면장력 조정제로서는, 예를 들어, 젤라틴, 카제인 등의 단백질, 아라비안 고무 등의 천연고무, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 등의 셀룰로우스 유도체, 리구닌슬혼산염, 세락 등의 천연고분자, 폴리알릴산염, 스틸렌-아크릴산공중합염, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 등을 들 수 있고, 이들 중의 어느 한 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 사용한다.

pH 조정제로서는, 예를 들어, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 아미노메틸프로판올 등의 알칼리금속의 수산화물 또는 아민류 등을 들 수 있다.

방부제, 방곰팡이제로서는, 예를 들어, 벤조산나트륨, 펜타클로로페놀나트륨, 2-필리딘티올-1-옥사이드나트륨, 소르빈산나트륨, 디히드로초산나트륨, 아비시아사 제품의 1, 2-디벤조티아조린-3-온(제품명 프록셀 CRL, 프록셀 BND, 프록셀 GXL, 프록셀 XL-2, 프록셀 TN) 등을 들 수 있고, 이들 중의 어느 한 종류 또는 복수 종류를 혼합하여 사용한다.

이상과 같은 구성의 잉크(2)는 다음과 같이 하여 제조된다. 착색제에 염료 등을 사용한 용해계의 잉크(2)를 제조할 경우, 전술한 염료로 이루어진 착색제와, 용매와, 계면활성제와, 소정의 소수성 콜로이드를 혼합하고, 40℃∼80℃로 가열하면서 나사 등으로 접사, 분산시킴으로써 제조할 수 있다.

또한, 착색제에 안료 등을 사용한 분산계의 잉크(2)의 경우, 종래부터 사용하고 있는 안료 미세분산법, 예를 들어, 볼밀, 샌드밀, 아토라이터, 롤밀, 아디테이터, 헨슐믹서, 콜로이드밀, 초음파 호모지라이저, 팔밀, 습식 제트밀 등의 분산장치 등을 사용하고, 안료를, 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 암모니아수, 트리에타톨아민, 디에탄올아민, 트리에틸아민, 아미노메탈프로판올 등으로 알칼리성으로 한 물 속에 전술한 소정의 소수성 콜로이드와 함께 분산시킴으로써 제조할 수 있다.

그리고, 이와 같이 하여 제조된 잉크(2)는, 예를 들어, 먼지, 거친 대립자, 혼재물을 제거하기 위하여, 필터를 이용하여 가압여과처리, 또는 감압여과처리를 적어도 1회, 또는 원심분리기를 이용하여 원심 분리처리를 적어도 1회, 또는 그들을 조합한 처리가 시행된다.

이와 같이 하여 잉크(2)를 제조할 때에는, 고속인자에 대응시키기 위하여, 구체적으로는 후술하는 발열 저항체(42)를 주파수가 1kHz 이상, 바람직하게는 3kHz 이상, 보다 바람직하게는 5kHz 이상의 펄스 전류에서 구동 가능하게 하기 위하여, 25℃에서의 잉크(2)의 표면장력이 30∼60mN/m, 보다 바람직하게는 30∼40mN/m이 되도록 제조한다. 또한, 잉크(2)에서는, 그 점도가 바람직하게는 15mPa·s 이하, 보다 바람직하게는 5mPa·s 이하의 저점도 타입이 되도록 조정한다.

그리고, 이상에서 설명한 잉크(2)는 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이, 옐로우를 나타내는 것이 잉크 카트리지 11y에 수용되고, 마젠더를 나타내는 것이 잉크 카트리지 11m에 수용되며, 시안을 나타내는 것이 잉크 카트리지 11c에 수용되며, 블랙을 나타내는 것이 잉크 카트리지 11k에 수용된다.

다음으로, 전술한 프린터장치(1)를 구성하는 프린터 본체(4)에 대하여 착탈 가능한 헤드 카트리지(3)와, 이 헤드 카트리지(3)에 착탈 가능하게 된 잉크 카트리지 11y, 11m, 11c, 11k에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

기록지 P에 인쇄를 행하는 헤드 카트리지(3)는 도 1에 도시한 것과 같이, 프린터 본체(4)의 상면측에서, 즉, 도 1 중의 화살표 A방향으로부터 장착되어, 급배지 기구(54)에 의해 주행하는 기록지 P에 대하여 잉크(2)를 토출하여 인쇄를 행한다.

헤드 카트리지(3)는 전술한 잉크(2)를, 예를 들어, 전기열 변환식 또는 전기기계 변환식 등을 사용한 압력발생수단이 발생한 압력에 의해 미세하게 입자화하여 토출하고, 기록지 P 등의 대상물의 주표면에 액체 방울 상태로 한 잉크(2)를 세차게 분다. 여기서는, 압력발생수단으로서 전기열 교환식을 이용하여 잉크(2)를 토출할 경우를 예로 들어 설명한다.

헤드 카트리지(3)는 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이, 카트리지 본체(21)를 가지며, 이 카트리지 본체(21)에는, 잉크(2)가 충전된 용기인 잉크 카트리지 11y, 11m, 11c, 11k가 장착된다. 여기서, 이하에서는, 잉크 카트리지 11y, 11m, 11c, 11k를 간단하게 잉크 카트리지(11)라고도 한다.

헤드 카트리지(3)에 착탈 가능한 잉크 카트리지(11)는, 강도나 내잉크성을 가지는 폴리프로필렌 등의 수지재료 등을 사출성형함에 의해 성형되는 카트리지 용기(12)를 가지고 있다. 이 카트리지 용기(12)는 장방향을 사용하는 기록지 P의 폭방향의 치수와 대략 동일한 치수로 하는 대략 구형형상으로 형성되어, 내부에 저류하는 잉크 용량을 최대한으로 증설하는 구성으로 되어 있다.

구체적으로, 잉크 카트리지(11)를 구성하는 카트리지 용기(12)에는, 잉크(2)를 수용하는 잉크 수용부(13)와, 잉크 수용부(13)로부터 헤드 카트리지(3)의 카트리지 본체(21)에 잉크(2)를 공급하는 잉크 공급부(14)와, 외부로부터 잉크 수용부(13) 내에 공기를 받아들이는 외부 연통구멍(15)과, 외부 연통구멍(15)으로부터 유입된 공기를 잉크 수용부(13) 내에 유입하는 공기 유입로(16)와, 외부 연통구멍(15)과 공기 유입로(16)의 사이에서 잉크(2)를 일시적으로 저류하는 저류부(17)와, 잉크 카트리지(11)를 카트리지 본체(21)에 걸리기 위한 걸림 돌출부(18) 및 계합 단부(19)가 설치되어 있다.

잉크 수용부(13)는 기밀성이 높은 재료에 의해 잉크(2)를 수용하기 위한 공간을 형성하고 있다. 잉크 수용부(13)는 대략 구형으로 형성되고, 장방향의 치수가 사용하는 기록지 P의 폭방향, 즉, 도 3 중에 도시한 기록지 P의 폭방향 W의 치수와 대략 동일한 치수가 되도록 형성되어 있다.

잉크 공급부(14)는 잉크 수용부(13)의 하측 대략 중앙부에 설치된다. 이 잉크 공급부(14)는 잉크 수용부(13)와 연통한 대략 동기 형상의 노즐이며, 이 노즐의 선단이 후술하는 헤드 카트리지(3)의 접속부(26)에 끼워맞춤 됨으로써, 잉크 카트리지(2)의 카트리지 용기(12)와 헤드 카트리지(3)의 카트리지 본체(21)를 접속한다. 그리고, 잉크(2)는 잉크 공급부(14)를 통해 잉크 수용부인 잉크 카트리지(11)로부터 카트리지 본체(21)에 공급된다.

외부 연통구멍(15)은 도 3에 도시한 것과 같이, 잉크 카트리지(11) 외부로부터 잉크 수용부(13)에 공기를 받아들이는 통기구이며, 헤드 카트리지(3)의 장착부(22)에 장착되었을 때에도, 외부에서 외기를 받아들일 수 있도록 장착부(22)로의 장착시에 외부의 위치에 있는 카트리지 용기(12)의 상면, 여기서는 상면 대략 중앙에 설치되어 있다.

외부 연통구멍(15)은 잉크 카트리지(11)가 카트리지 본체(21)에 장착되어 잉크 수용부(13)로부터 카트리지 본체(21) 측에 잉크(2)가 아래로 흐를 때에, 잉크 수용부(13) 내의 잉크(2)가 감소한 분량에 해당하는 분량의 공기를 외부로부터 잉크 카트리지(11) 내에 받아들인다.

공기 유입로(16)는 잉크 수용부(13)와 외부 연통구멍(15)을 연통하고, 외부 연통구멍(15)으로부터 받아들인 공기를 잉크 수용부(13) 내에 유입한다. 이에 따라, 이 잉크 카트리지(11)가 카트리지 본체(21)에 장착되었을 때에, 헤드 카트리지(3)의 카트리지 본체(21)에 잉크(2)가 공급되어 잉크 수용부(13) 내의 잉크(2)가 감소하여 내부가 감압상태로 되어도, 잉크 수용부(13)에는, 공기 유입로(16)에 의해 잉크 수용부(13)에 공기가 유입되는 점으로부터, 내부의 압력이 평형상태로 유지되어 잉크(2)를 카트리지 본체(21)에 적절하게 공급할 수 있다.

저류부(17)는 외부 연통구멍(15)과 공기 유입로(16)의 사이에 설치되고, 잉크 수용부(13)에 연통하는 공기 유입로(16)로부터 잉크(2)가 새어 나왔을 때, 갑자기 외부에 유출하는 일이 없도록 잉크(2)를 일시적으로 저류한다. 이 저류부(17)는 긴 쪽 대각선을 잉크 수용부(13)의 장방향으로 한 대략 다이아몬드형으로 형성되고, 잉크 수용부(13)의 가장 하측에 위치하는 정수리 부분에, 즉 짧은 쪽 대각선상의 하측에 공기 유입로(16)를 설치하도록 하여, 잉크 수용부(13)로부터 진입한 잉크(2)를 다시 잉크 수용부(13)에 되돌릴 수 있도록 하고 있다. 또한, 저류부(17)는 짧은 쪽 대각선상의 가장 하측의 정수리 부분에 외부 연통구멍(15)을 설치하도록 하여, 잉크 수용부(13)로부터 진입한 잉크(2)가 외부 연통구멍(15)으로부터 외부로 새기 어렵게 한다.

걸림 돌출부(18)는 잉크 카트리지(11)의 짧은 변의 한 쪽 측면에 설정된 돌출부이며, 헤드 카트리지(3)의 카트리지 본체(21)의 래치 레버(24)에 형성된 계합 구멍 24a와 계합한다. 이 걸림 돌출부(18)는 상면이 잉크 수용부(13)의 측면에 대하여 대략 직교하는 평면에서 형성됨과 동시에, 하면은 측면으로부터 상면을 향하여 경사지도록 형성되어 있다.

계합 단부(19)는 잉크 카트리지(11)의 걸림 돌출부(18)가 설치된 측면의 반대측 측면의 상부에 설치되어 있다. 계합 단부(19)는 카트리지 용기(12)의 상면과 일단을 접하는 경사면 19a와, 이 경사면 19a의 타단과 타 방향의 측면과 연속하고, 상면과 대략 평행한 평면 19b로 이루어진다. 잉크 카트리지(11)는 계합 단부(19)가 설치되어 있음으로써, 평면 19b가 설치된 측면의 높이가 카트리지 용기(12)의 상면보다 1단 낮게 되도록 형성되며, 이 단부에서 카트리지 본체(21)의 계합편(23)과 계합한다. 계합 단부(19)는 헤드 카트리지(3)의 장착부(22)에 삽입될 때, 삽입단 측의 측면에 설치되고, 헤드 카트리지(3)의 장착부(22) 측의 계합편(23)에 계합함으로써, 잉크 카트리지(11)를 장착부(22)에 장착할 때의 회동 지점부가 된다.

이상과 같은 구성의 잉크 카트리지(11)는 전술한 구성 이외에, 예를 들어, 잉크 수용부(13) 내의 잉크(2)의 잔량을 검출하기 위한 잔량 검출부나, 잉크 카트리지 11y, 11m, 11c, 11k를 식별하기 위한 식별부 등을 구비하고 있다.

다음으로, 이상과 같이 구성된 옐로우, 마젠더, 시안, 블랙의 잉크(2)를 수납한 잉크 카트리지 11y, 11m, 11c, 11k가 장착되는 헤드 카트리지(3)에 대하여 설명한다.

헤드 카트리지(3)는 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이, 전술한 잉크 카트리지(11)와 카트리지 본체(21)로 구성되고, 카트리지 본체(21)에는, 잉크 카트리지(11)가 장착되는 장착부 22y, 22m, 22c, 22k(이하, 전체를 나타낼 때에는 간단히 장착부(22)라고도 함)와, 잉크 카트리지(11)를 고정하는 계합편(23) 및 래치 레버(24)와, 잉크 카트리지(11)를 추출 방향으로 가압하는 가압부재(25)와, 잉크 공급부(14)와 접속되어 잉크(2)가 공급되는 접속부(26)와, 잉크(2)를 토출하는 잉크 토출 헤드(27)와, 잉크 토출 헤드(27)를 보호하는 헤드 캡(28)을 가지고 있다.

잉크 카트리지(11)가 장착되는 장착부(22)는 잉크 카트리지(11)가 장착되도록 상면을 잉크 카트리지(11)의 삽입 이탈구로서 대략 오목 형상으로 형성되며, 여기서는 4개의 잉크 카트리지(11)가 기록지 P의 폭방향과 대략 직교방향, 즉, 기록지 P의 주행방향과 나란히 수납되어 있다. 장착부(22)는 잉크 카트리지(11)가 수납되는 점으로부터, 잉크 카트리지(11)와 마찬가지로 인쇄 폭 방향으로 길게 설치되어 있다. 카트리지 본체(21)에는 잉크 카트리지(11)가 수납 장착된다.

장착부(22)는 도 2에 도시한 것과 같이, 잉크 카트리지(11)가 장착되는 부분이며, 옐로우용의 잉크 카트리지 11y가 장착되는 부분을 장착부 22y라고 하고, 마젠더용의 잉크 카트리지 11m이 장착되는 부분을 장착부 22m이라고 하며, 시안용의 잉크 카트리지 11c가 장착되는 부분을 장착부 22c라고 하며, 블랙용의 잉크 카트리지 11k가 장착되는 부분을 장착부 22k라고 하며, 각 장착부 22y, 22m, 22c, 22k는 격벽 22a에 의해 각각 구획되어 있다.

또한, 계합편(23)은 도 3에 도시한 것과 같이, 장착부(22)의 장방향의 일단부 가장자리에 설치되어 있고, 잉크 카트리지(11)의 계합 단부(19)와 계합한다. 잉크 카트리지(11)는 잉크 카트리지(11)의 계합 단부(19)측을 삽입단으로 하여 비스듬하게 장착부(22) 내에 삽입하고, 계합 단부(19)와 계합편(23)의 계합 위치를 회동 지점으로 하여, 잉크 카트리지(11)의 계합 단부(19)가 설치되어 있지 않은 측을 장착부(22)측에 회동시키도록 하여 장착부(22)에 장착할 수 있다. 이것에 의해, 잉크 카트리지(11)는 장착부(22)에 용이하게 장착할 수 있다.

래치 레버(24)는 판 스프링을 절곡하여 형성되는 것으로, 장착부(22)의 계합편(23)에 대하여 반대측의 측면, 즉, 장방향의 타단의 측면에 설치되어 있다. 래치 레버(24)는 기단부가 장착부(22)를 구성하는 장방향의 타단의 측면의 바닥면측에 일체로 설치되고, 선단측이 이 측면에 대하여 근접 이격하는 방향으로 탄성 변위하도록 형성되며, 선단측에 계합 구멍 24a가 형성되어 있다. 래치 레버(24)는 잉크 카트리지(11)가 장착부(22)에 장착됨과 동시에, 탄성 변위하여, 계합 구멍 24a가 잉크 카트리지(11)의 걸림 돌출부(18)와 계합하고, 장착부(22)에 장착된 잉크 카트리지(11)가 장착부(22)로부터 빠져 떨어지지 않도록 한다.

가압부재(25)는 잉크 카트리지(11)의 계합 단부(19)에 대응하는 측면측의 바닥면 상에 잉크 카트리지(11)를 제거하는 방향으로 가압하는 판 스프링을 절곡하여 설치된다. 가압부재(25)는 절곡함에 의해 형성된 정수리 부분을 가지며, 바닥면에 대하여 근접 이격하는 방향으로 탄성 변위하여, 정수리 부분에서 잉크 카트리지(11)의 바닥면을 누르며, 장착부(22)에 장착되어 있는 잉크 카트리지(11)를 장착부(22)로부터 제거하는 방향으로 가압하는 토출부재이다. 가압부재(25)는 래치 레버(24)의 계합 구멍 24a와 걸림 돌출부(18)의 계합 상태가 해제되었을 때, 장착부(22)로부터 잉크 카트리지(11)를 배출한다.

각 장착부 22y, 22m, 22c, 22k의 장방향 대략 중앙에는, 각 잉크 카트리지 11y, 11m, 11c, 11k가 장착부 22y, 22m, 22c, 22k에 장착되었을 때, 각 잉크 카트리지 11y, 11m, 11c, 11k의 잉크 공급부(14)가 접속되는 접속부(26)가 설치되어 있다.

이 접속부(26)는 장착부(22)에 장착된 잉크 카트리지(11)의 잉크 공급부(14)로부터 카트리지 본체(21)의 바닥면에 설치된 잉크(2)를 토출하는 잉크 토출 헤드(27)에 잉크(2)를 공급하는 잉크 공급로가 된다.

구체적으로, 접속부(26)는 도 5에 도시한 것과 같이, 잉크 카트리지(11)로부터 공급되는 잉크(2)를 잔류시키는 잔류부(31)와, 접속부(26)에 연결되는 잉크 공급부(14)를 밀봉하는 밀봉부재(32)와, 잉크(2) 내의 불순물을 제거하는 필터(33)와, 잉크 토출 헤드(27) 측으로의 공급로를 개폐하는 판기구(34)를 가지고 있다.

잉크 잔류부(31)는 잉크 공급부(14)와 접속되어 잉크 카트리지(11)로부터 공급되는 잉크(2)를 잔류시키는 공간부이다.

밀봉부재(32)는 잉크 잔류부(31)의 상단에 설치된 부재이며, 잉크 카트리지(11)의 잉크 공급부(14)가 접속부(26)의 잉크 잔류부(31)에 접속될 때, 잉크(2)가 외부에 새지 않도록 잉크 잔류부(31)와 잉크 공급부(14) 사이를 밀폐한다.

필터(33)는 잉크 카트리지(11)의 착탈시 등에 잉크(2)에 혼입해 버린 불순물이나 오염물 등의 먼지를 제거하는 것이며, 잉크 잔류부(31)보다도 하류에 설치되어 있다.

밸브기구(34)는 잉크 토출 헤드(27)로부터 잉크(2)가 토출되어 잉크 토출 헤드(27) 내의 잉크(2)의 압력이 감압 상태가 되면 개구되고, 잉크 카트리지(11)로부터 잉크 토출 헤드(27) 측에 잉크(2)가 공급되어 잉크 토출 헤드(27) 내의 잉크(2)의 압력이 대략 일정하게 유지되도록 한다. 그리고, 잉크 카트리지(11) 측으로부터 잉크 토출 헤드(27) 측으로 잉크(2)가 공급되어 잉크 토출 헤드(27) 내의 잉크(2)의 압력이 대략 일정해지면 폐쇄되고, 더 이상, 잉크 카트리지(11)로부터 잉크 토출 헤드(27) 측으로 잉크(2)가 공급되지 않도록 한다.

또한, 이러한 구성의 접속부(26)에서는, 잉크 카트리지(11) 내의 잉크(2)가 잉크 토출 헤드(27)에 공급되면, 잉크 수용부(13) 내의 잉크(2)가 감소하지만, 이 때, 공기 유입로(16)로부터 외기가 잉크 카트리지(11) 내에 들어온다. 잉크 카트리지(11) 내에 들어온 공기는, 잉크 카트리지(11)의 상방으로 보내진다. 이에 따라, 잉크 액체방울 i가 후술하는 노즐 45a로부터 토출되기 전의 상태로 되돌아와서, 평형 상태가 된다. 이 때, 공기 유입로(16) 내에 잉크(2)가 거의 없는 상태에서 평형 상태가 된다.

잉크 토출 헤드(27)는 도 5에 도시한 것과 같이, 카트리지 본체(21)의 바닥면을 따라 배치되어 있고, 접속부(26)로부터 공급되는 잉크(2)를 잉크 액체방울 i의 형태로 하여 토출하는 잉크 토출구인 후술하는 노즐 45a가 색마다 기록지 P의 폭 방향, 즉, 도 5 중의 화살표 W 방향으로 대략 직선 형상으로 나란히 설치되어 있다.

헤드 캡(28)은 도 2에 도시한 것과 같이, 잉크 토출 헤드(27)를 보호하기 위하여 설치된 커버이며, 인쇄 동작시에는 잉크 토출 헤드(27)로부터 대피한다. 헤드 캡(28)은 도 2 중의 화살표 W 방향의 양단으로 개폐 방향이 설치된 한 쌍의 계합 돌출부 28a와, 길이 방향으로 설치되어 잉크 토출 헤드(27)의 토출면 27a에 부착된 여분의 잉크(2)를 흡수하는 클리닝 롤러 28b를 가지고 있다. 헤드 캡(28)은 계합 돌출부 28a가 잉크 토출 헤드(27)의 토출면 27a에 도 2 중의 화살표 W 방향과는 대략 직교하는 방향에 걸쳐 설치된 한 쌍의 계합 홈 27b에 계합되고, 이 한 쌍의 계합 홈 27b에 따라 잉크 카트리지(11)의 단방향 즉, 도 2 중의 화살표 W 방향과는 대략 직교하는 방향으로 개폐하도록 되어 있다. 그리고, 헤드 캡(28)에서는, 개폐 동작시에, 클리닝 롤러 28b가 잉크 토출 헤드(27)의 토출면 27a에 접촉하면서 회전함으로써, 여분의 잉크(2)를 흡수하고, 잉크 토출 헤드(27)의 토출면 27a를 클리닝한다. 이 클리닝 롤러 28b에는, 예를 들어, 흡습성이 높은 부재, 구체적으로는 스폰지, 부직포, 직포 등을 사용할 수 있다. 또한, 헤드 캡(28)은 인쇄 동작하지 않을 때에는 잉크 토출 헤드(27) 내의 잉크(2)가 건조하지 않도록 토출면 27a를 폐쇄한다.

잉크 토출 헤드(27)는 도 5에 도시한 것과 같이, 토출면 27a보다도 상방에 위치하고, 전술한 잉크 공급부(14)로부터 잉크(2)가 공급되는 잉크 공급구(41)와, 이 잉크 공급구(41)로부터 공급된 잉크(2)를 각 노즐 45a에 안내하는 잉크 유로(42)를 가지고 있다.

잉크 공급구(41)는 잉크 유로(42)의 상면중앙부에 설치되어 전술한 판기구(34)와 연통되어 있다.

잉크 유로(42)는 후술하는 각 색 노즐 45a에 잉크(2)가 공급되도록 기록지의 폭에 해당하는 길이에 걸쳐 대략 직선 모양을 이루도록 설치되어 있다.

잉크 토출 헤드(27)에는, 후술하는 노즐 45a를 소정 수를 1조로 하는 헤드 칩(43)이 색마다 지그재그 형상으로 배치되어 있다. 즉, 이 헤드 칩(43)은 도 6에 도시한 것과 같이, 색마다, 잉크 유로(42)를 끼워서 기록지 P의 폭방향으로 서로 번갈아 나열되도록 배치되어 있다.

헤드 칩(43)은 도 7에 도시한 것과 같이, 베이스가 되는 회로기판(44)과, 복수의 노즐 45a가 형성된 노즐시트(45)와, 회로기판(44)과 노즐시트(45)의 사이를 노즐 45a마다 구획하는 필름(46)과, 잉크 유로(42)를 통하여 공급된 잉크(2)를 가압하는 잉크 액실(47)과, 잉크 액실(47)에 공급된 잉크(2)를 가열하는 발열 저항체(48)를 가지고 있다.

회로기판(44)은 예를 들어, 실리콘 웨이퍼, 유리 기판 등의 규소함유 재료 등으로 이루어진 기판 상에, 로직 IC(Integrated Circuit)나 드라이버 트랜지스터 등으로 이루어진 제어회로가 형성됨과 동시에, 잉크 액실(47)의 상면부나, 그 가장자리 단부 측면 44a가 잉크 유로(42)의 일부를 형성하고 있다. 즉, 회로기판(44)은 반도체 회로기판이다.

노즐시트(45)는 토출면 27a를 향하여 지름이 축속된 노즐 45a가 뚫림과 동시에, 회로기판(44)과 필름(46)을 끼워서 대향 배치됨으로써, 잉크 액실(47)의 하면부를 형성하고 있다.

필름(46)은 예를 들어, 노광 경화형의 드라이필름 레지스트로 이루어지고, 전술한 잉크 유로(42)와 연통되는 부분을 제외하여 각 노즐 45a의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있다. 또한, 이 필름(46)은 회로기판(44)과 노즐시트(45)의 사이에 끼워짐으로써, 잉크 액실(47)의 측면부를 형성하고 있다.

잉크 액실(47)은 전술한 회로기판(44), 노즐시트(45) 및 필름(46)에 의해 둘러싸여짐으로써, 노즐 45a마다 잉크 유로(42)로부터 공급된 잉크(2)를 가압하는 가압공간을 형성하고 있다.

발열 저항체(48)는 잉크 액실(47)에 위치하는 회로기판(44) 상에 배치됨과 동시에, 이 회로기판(44)의 제어회로와 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 이 발열 저항체(48)는 제어회로에 의해 제어되면서, 잉크 액실(47) 내의 잉크(2)를 가열한다.

그리고, 이 헤드 칩(43)에서는, 회로기판(44)의 제어회로가 발열 저항체(48)를 제어하고, 선택된 발열 저항체(48)에 대하여, 예를 들어, 1∼3마이크로초 정도의 사이만큼 펄스 전류를 공급한다.

이에 따라, 발열 저항체(48)가 급속하게 가열된다. 그러면, 발열 저항체(48)와 접하는 잉크 액실(47) 내의 잉크(2)에 기포가 발생한다. 그리고, 이 잉크 액실(47) 내에서, 기포가 팽창하면서 잉크(2)를 가압하고, 밀어낸 잉크(2)의 액체 방울이 노즐 45a로부터 토출된다. 또한, 잉크(2)의 액체 방울이 토출된 후에는, 잉크 액실(47)에 잉크 유로(42)를 통하여 잉크(2)가 공급됨으로써, 다시 토출 전의 상태로 되돌아간다.

구체적으로, 발열 저항체(48)에 의해 잉크(2)가 급속하게 가열되면, 잉크(2)의 온도는 급속하게 비점을 넘어서 상승한다. 그리고, 잉크 온도가 300℃ 정도로 가열되어 자발핵 생성온도에 도달하면, 순간적으로 발열 저항체(48) 상에 증발하는 잉크 기포 b가 발생한다. 그리고, 잉크 액실(47) 내에서는, 도 8에 도시한 것과 같이, 잉크(2) 속의 과잉 에너지가 단숨에 방출되어 잉크 기포 b의 내압이 상승한다.

그리고, 잉크 기포 b는 급격하게 성장한다. 그리고, 잉크 액실(47) 내의 잉크(2)는 도 9에 도시한 것과 같이, 잉크 기포 b의 성장의 기세로 노즐 45a로부터 튀어나오고, 잉크 기포 b는 그 팽창에 따라 감압되어 수축한다. 노즐 45a로부터 튀어나온 잉크(2)는 그 관성과 잉크 기포 b의 수축에 의해 노즐 45a로부터 밖으로 연장된 꼬리가 끊어지는, 즉, 노즐 45a로부터 잉크(2)가 잉크 액체방울 i의 상태로 토출된다.

그리고, 잉크 액실(47) 내의 잉크 기포 b는 발열 저항체(48) 상에서 붕괴된다.

그리고, 잉크 액실(47)에는, 원래의 메니스커스(노즐 45a의 액체 표면)로 되돌아오려고 하는 노즐 45a의 모세관력에 의해 노즐 45a로부터 토출된 양과 동일한 양의 잉크(2)가 잉크 유로(42)로부터 공급된다. 이와 같이 하여, 헤드 칩(43)에서는 잉크 액체방울 i를 노즐 45a로부터 토출한다.

이 때, 전술한 헤드 칩(43)은 회로기판(44)의 일주면 상에 필름(46)을 전면에 걸쳐 형성하고, 포토리소그래피 기술을 이용하여 필름(46)을 잉크 액실(47)에 대응한 형상으로 성형한 후에, 이 위에 노즐시트(45)를 적층함으로써 형성된다. 또한, 전술한 헤드 칩(43)은 발열 저항체(48)에 의해 잉크(2)를 가열하면서 토출 시키는 전기열 변환방식을 채용하고 있지만, 이러한 방식에 한정되지 않고, 예를 들어, 압전소자 등의 전기기계 변환소자에 의해 잉크(2)의 액체방울을 전기기계적으로 토출시키는 전기기계 변환방식을 채용한 것이어도 좋다.

그리고, 전술한 각 색에 대응한 잉크 공급부(14)의 하방으로는, 각각 잉크 토출 헤드(27)가 설치되어 있다. 그리고, 카트리지 본체(21)의 바닥면부에는, 각 색의 잉크 토출 헤드(27)의 토출면 27a가, 각각 카트리지 본체(21)의 단방향으로 나란히 설치되어 있고, 이들은 연속한 토출면 27a를 형성하고 있다. 즉, 헤드 카트리지(3)는 각 색에 대응하는 잉크 토출 헤드(27)가 일체화되어 연속한 토출면 27a를 형성하는, 소위 멀티라인 헤드를 가지고 있다. 그리고, 이 잉크 토출 헤드(27)에는, 색마다, 노즐 45a를 100개∼5000개 정도 구비하고, 전체에서는 토출면 27a에 400개∼20000개 정도의 노즐 45a가 설치된다. 또한, 이 잉크 토출 헤드(27)에서는, 각 노즐 45a로부터 약 7000분의 1초마다 잉크(2)를 토출하는, 고속토출을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.

이상과 같은 구성의 잉크 토출 헤드(27)에 있어서, 헤드 칩(43)에서는, 회로기판(44)의 발열 저항체(48) 등이 설치되어 있는 주표면 등은 예를 들어, 산화처리 등의 표면처리를 시행하는 것이 용이하고, 이러한 표면처리에 의해 알칼리성을 나타내는 잉크(2)에 회로기판(44)의 주표면이 노출되어도 회로기판(44)으로부터 규소 등이 용출하는 일은 없지만, 잉크 유로(42)의 일부를 구성하는 회로기판(44)의 가장자리 단부 측면 44a등에서는 다이싱 등에 의해 절출된 실리콘 웨이퍼 등의 규소함유 재료가 드러난 상태에서 잉크(2)에 노출되는 점으로부터, 잉크(2)가 알칼리성을 나타내는 경우에는 회로기판(44)의 가장자리 단부 측면 44a로부터 규소나 규소화합물 등이 잉크(2) 속으로 용출할 우려가 있다.

그러나, 이 헤드 칩(43)에서는, 도 10에 도시한 것과 같이, 잉크(2)에 pH가 4이상, 6이하의 범위가 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드가 함유되어 있는 점으로부터, 예를 들어, 약 알칼리성의 잉크(2)에 노출된 회로기판(44)의 가장자리 단부 측면 44a로부터 규소 등의 용출이 시작되고, 회로기판(44)의 주위에서 잉크(2)가 산성을 나타내도록 되었을 때, 소수성 콜로이드가 제타전위를 양으로 대전시켜서, 음으로 대전하는 회로기판(44)의 규소함유 재료가 떨어져 나와 있는 부분, 즉 회로기판(44)의 가장자리 단부 측면 44a에 부착되어, 회로기판(44)으로부터의 규소나 규소화합물의 용출이 억제된다. 이 때, 도 10에서는, 양으로 대전한 소수성 콜로이드를 C로 도시하고 있다.

따라서, 이 헤드 칩(43)에서는, 알칼리성의 잉크(2)를 잉크 유로(42)나 잉크 액실(47) 등에 수용한 상태에서 장기간 방치하여도, 회로기판(44)으로부터 규소 등이 용출하지 않고, 용출한 규소나 규소화합물이 발열 저항체(48) 상에 석출하는, 소위 코게이션을 방지할 수 있다. 또한, 회로기판으로부터 용출한 규소나 규소화합물이 노즐 45a 내부나 잉크 유로(42) 내부 등에서 석출하여 발생하는 막힘도 방지할 수 있다.

즉, 이상으로 설명한 헤드 카트리지(3)에서는, 예를 들어, 잉크 토출 헤드(27)로부터 약 알칼리성을 나타내는 잉크(2)를 토출할 때, 잉크(2) 내에, 회로기판(44)으로부터 규소나 규소화합물 등이 용출하는 것이 억제되고, 발열 저항체(48) 상에 코게이션이 발생하는 것이나, 규소나 규소화합물이 석출하여 노즐 45a를 막히게 하는 것을 방지하는 점으로부터, 토출특성의 열화나 잉크 불토출을 방지할 수 있다.

다음으로, 이상에서 설명한 헤드 카트리지(3)가 장착되는 프린터장치(1)를 구성하는 프린터 본체(4)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

프린터 본체(4)는 도 1 및 도 11에 도시한 것과 같이, 헤드 카트리지(3)가 장착되는 헤드 카트리지 장착부(51)와, 헤드 카트리지(3)를 헤드 카트리지 장착부(51)에 유지, 고정하기 위한 헤드 카트리지 유지기구(52)와, 헤드 캡을 개폐하는 헤드 캡 개폐기구(53)와, 기록지 P를 급배지 하는 급배지 기구(54)와, 급배지 기구(54)에 기록지 P를 공급하는 급지구(55)와, 급배지 기구(54)로부터 기록지 P가 출력되는 배지구(56)를 가진다.

헤드 카트리지 장착부(51)는 헤드 카트리지(3)가 장착되는 오목부이며, 주행하는 기록지에 데이터에 따라 인쇄를 행하기 위하여, 잉크 토출 헤드(27)의 토출면 27a와 주행하는 기록지 P의 지면이 서로 대략 평행이 되도록 헤드 카트리지(3)가 장착된다. 그리고, 헤드 카트리지(3)는 잉크 토출 헤드(27) 내의 잉크 막힘 등으로 교환할 필요가 생길 경우 등이 있고, 잉크 카트리지(11) 정도의 빈도는 아니지만 소모품이기 때문에, 헤드 카트리지 장착부(51)에 대하여 착탈 가능하게 헤드 카트리지 유지기구(52)에 의해 유지된다.

헤드 카트리지 유지기구(52)는 헤드 카트리지 장착부(51)에 헤드 카트리지(3)를 착탈 가능하게 유지하기 위한 기구이며, 헤드 카트리지(3)에 설정된 손잡이 52a를 프린터 본체(4)의 걸림 구멍 52b 내에 설치된 도시하지 않은 스프링 등의 가압부재에 걸리도록 함으로써 프린터 본체(4)에 설치된 기준면 4a에 압착하도록 하여 헤드 카트리지(3)를 위치결정 하여 유지, 고정할 수 있도록 한다.

헤드 캡 개폐기구(53)는 헤드 카트리지(3)의 헤드 캡(28)을 개폐하는 구동부를 가지고 있고, 인쇄를 행할 때에 헤드 캡(28)을 개방하여 잉크 토출 헤드(27)의 토출면 27a가 기록지 P에 대하여 노출하도록 하고, 인쇄가 종료하였을 때에 헤드 캡(28)을 폐쇄하여 잉크 토출 헤드(27)를 보호한다.

급배지 기구(54)는 기록지 P을 반송하는 구동부를 가지고 있고, 급지구(55)로부터 공급되는 기록지 P를 헤드 카트리지(3)의 잉크 토출 헤드(27)까지 반송하고, 노즐 45a로부터 토출된 잉크 액체방울 i가 착탄하여, 인쇄된 기록지 P를 배지구(56)에 반송하여 장치 외부에 배출한다.

급지구(55)는 급배지 기구(54)에 기록지 P를 공급하는 개구부이며, 트레이 55a 등에 복수 매의 기록지 P를 적층하여 스톡할 수 있다. 배지구(56)는 잉크 액체방울 i가 착탄하여 인쇄된 기록지 P를 배출하는 개구부이다.

다음으로, 이상과 같이 구성된 프린터장치(1)에 의한 인쇄를 제어하는 도 12에 도시한 제어회로(61)에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제어회로(61)는 전술한 프린터 본체(4)의 각 구동기구 53, 54의 구동을 제어하는 프린터 구동부(62)와, 각 색의 잉크(2)에 대응하는 헤드 칩(27)에 공급되는 전류 등을 제어하는 토출 제어부(63)와, 각 색의 잉크(2)의 잔량을 경고하는 경고부(64)와, 외부장치와 신호의 입출력을 행하는 입출력단자(65)와, 제어 프로그램 등이 기록된 ROM(Read Only Memory)(66)과, 판독된 제어 프로그램 등을 일단 저장하고, 필요에 따라 판독되는 RAM(Random Access Memory)(67)과, 각 부의 제어를 행하는 제어부(68)를 가지고 있다.

프린터 구동부(62)는 제어부(68)로부터의 제어신호에 의거하여, 헤드 캡 개폐기구(53)를 구성하는 구동 모터를 구동시켜서 헤드 캡(28)을 개폐하도록, 헤드 캡 개폐기구를 제어한다. 또한, 프린터 구동부(62)는 제어부(68)로부터의 제어신호에 의거하여, 급배지 기구(54)를 구성하는 구동 모터를 구동시켜서 프린터 본체(4)의 급지구(55)로부터 기록지 P를 급지하고, 인쇄 후에 배지구(56)로부터 기록지 P를 배출하도록 급배지 기구를 제어한다.

토출 제어부(63)는 잉크 토출 헤드(27)에 구비되는 발열 저항체(48)에 펄스 전류를 공급하는 외부전원과의 전기적인 접속을 온/오프하는 스위칭소자나, 발열 저항체(48)에 공급되는 펄스 전류값을 조정하는 저항체나, 스위칭소자 등의 온/오프의 전환을 제어하는 제어 회로부 등을 가지는 전기회로이다.

그리고, 토출 제어부(63)는 제어부(68)로부터의 제어신호에 의거하여, 잉크 토출 헤드(27)에 구비되는 발열 저항체(48)에 공급되는 펄스 전류 등을 조정하고, 노즐 45a로부터 잉크 액체방울 i를 토출하는 잉크 토출 헤드(27)를 제어한다.

경고부(64)는 예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display) 등의 표시수단이며, 인쇄조건, 인쇄상태, 잉크잔량 등의 정보를 표시한다. 또한, 경고부(64)는 예를 들어, 스피커 등의 음성 출력수단이어도 좋고, 이 경우에는, 인쇄조건, 인쇄상태, 잉크잔량 등의 정보를 음성으로 출력한다. 여기서, 경고부(64)는 표시수단 및 음성 출력수단을 함께 가지도록 구성하여도 좋다. 또한, 이 경고는 정보처리장치(69)의 모니터나 스피커 등으로 행하도록 하여도 좋다.

입출력단자(65)는 전술한 인쇄조건, 인쇄상태, 잉크잔량 등의 정보를 인터페이스를 통해 외부의 정보처리장치(69) 등에 송신한다. 또한, 입출력단자(65)는 외부의 정보처리장치(69) 등으로부터, 전술한 인쇄조건, 인쇄상태, 잉크잔량 등의 정보를 출력하는 제어신호나, 인쇄 데이터 등이 입력된다. 여기서, 전술한 정보처리장치(69)는 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터나 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 전자기기이다.

정보처리장치(69) 등과 접속되는 입출력단자(65)는 인터페이스로서 예를 들어, 직렬 인터페이스나 병렬 인터페이스 등을 사용할 수 있고, 구체적으로 USB(Universal Serial Bus), RS(Recommended Standard) 232C, IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 1394 등의 규격에 준거한 것이다. 또한, 입출력단자(65)는 정보처리장치(69)와의 사이에서 유선통신 또는 무선통신의 어느 형식으로 데이터 통신을 행하도록 하여도 좋다. 이 때, 이 무선통신 규격으로서는, IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g 등이 있다.

입출력단자(65)와 정보처리장치(69) 사이에는, 예를 들어, 인터넷 등의 네트워크가 사이에 놓여져 있어도 좋고, 이 경우, 입출력단자(65)는 예를 들어, 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) 등의 네트워크 망에 접속되고, 데이터통신은 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 등의 각종 프로토콜에 의해 행해진다.

ROM(66)은 예를 들어, EP-ROM(Erasable Programmable Read-Only Memory) 등의 메모리이며, 제어부(68)가 행하는 각 처리 프로그램이 저장되어 있다. 이 저장되어 있는 프로그램은 제어부(68)에 의해 RAM(67)에 로드된다. RAM(67)은 제어부(68)에 의해 ROM(66)으로부터 판독된 프로그램이나, 프린터장치(1)의 각종 상태를 기억한다.

제어부(68)는 입출력단자(65)로부터 입력된 인쇄 데이터, 헤드 카트리지(3)로부터 입력되는 잉크(2)의 잔량 데이터 등에 의거하여 각 부를 제어한다. 제어부(68)는 입력된 제어신호 등에 의거하여 각 부를 제어하는 처리 프로그램을 ROM(66)으로부터 판독하여 RAM(67)에 기억하고, 이 처리 프로그램에 의거하여 각 부의 제어나 처리를 행한다.

이 때, 이상과 같이 구성된 제어회로(61)에서는, ROM(66)에 처리 프로그램을 저장하도록 하였지만, 처리 프로그램을 저장한 매체로서는, ROM(66)에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어, 처리 프로그램이 기록된 광 디스크나, 자기 디스크, 광자기 디스크, IC 카드 등의 각종 기록매체를 사용할 수 있다. 이 경우에 제어회로(61)는 각종 기록매체를 구동하는 드라이브와 직접 또는 정보처리장치(69)를 통해 접속되어 이들 기록매체로부터 처리 프로그램을 판독하도록 구성한다.

여기서, 이상과 같이 구성되는 프린터장치(1)의 인쇄동작에 대하여 도 13에 도시한 순서도를 참조하여 설명한다. 이 때, 본 동작은 ROM(66) 등의 기억수단에 저장된 처리 프로그램에 의거하여 제어부(68) 내의 도시하지 않은 CPU(Central Processing Unit)의 연산처리 등에 의해 실행되는 것이다.

우선, 사용자가 인쇄 동작을 프린터장치(1)가 실행하도록 프린터 본체(4)에 설치되어 있는 조작패널 등을 조작하여 명령한다.

다음으로, 제어부(68)는 단계 S1에서, 각 장착부(22)에 소정 색의 잉크 카트리지(11)가 장착되어 있는 것인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 제어부(88)는 모든 장착부(22)에 소정 색의 잉크 카트리지(11)가 적절하게 장착되어 있을 때에는 단계 S2로 진행하고, 장착부(22)에서 잉크 카트리지(11)가 적절하게 장착되어 있지 않을 때에는 단계 S7로 진행하여 인쇄 동작을 금지한다.

제어부(68)는 단계 S2에서, 잉크 카트리지(11) 내의 잉크(2)가 소정량 이하, 즉, 잉크 없음 상태인지 아닌지를 판단하고, 잉크 없음 상태라고 판단되었을 때에는, 경고부(64)에서 그 취지를 경고하고, 단계 S7에서, 인쇄 동작을 금지한다. 한편, 제어부(68)는 잉크 카트리지(11) 내의 잉크(2)가 소정량 이상일 때, 즉 잉크(2)가 가득 차있을 때, 단계 S3에서, 인쇄 동작을 허가한다.

잉크(2)를 고속 토출시켜서 인쇄를 행할 때에는, 단계 S4에서, 제어부(88)가 프린터 구동부(62)에 의해 각 구동기구 53, 54를 구동 제어하여 기록지 P를 인쇄 가능한 위치까지 이동시킨다. 구체적으로, 제어부(68)는 도 14에 도시한 것과 같이, 헤드 캡 개폐기구(53)를 구성하는 구동 모터를 구동시켜서 헤드 캡(28)을 헤드 카트리지(3)에 대하여 트레이 55a 측으로 이동시키고, 잉크 토출 헤드(27)의 노즐 45a를 노출시킨다.

그리고, 제어부(68)는 급배지 기구(54)를 구성하는 구동 모터를 구동시켜서 기록지 P를 주행시킨다. 구체적으로, 제어부(68)는 트레이 55a로부터 급지 롤러(71)에 의해 기록지 P를 인출하고, 동일 방향으로 회전하는 한 쌍의 분리 롤러 72a, 72b에 의해 인출된 기록지 P의 한 장을 반전 롤러(73)에 반송하여 반송 방향을 반전시킨 후에 반송 벨트(74)에 의해 기록지 P를 반송하고, 반송 벨트(74)에 의해 반송된 기록지 P를 누름수단(75)이 소정의 위치에서 유지시킴으로써 잉크(2)가 착탄되는 위치가 결정되도록 급배지 기구(54)를 제어한다.

다음으로, 제어부(68)는 단계 S5에서, 토출 제어부(63)에 의해 헤드 칩(43)의 발열 저항체(48)에 소정의 간격으로 펄스 전류가 공급되도록 잉크 토출 헤드(27)를 제어하고, 인쇄 위치에 반송된 기록지 P에 대하여 각 노즐 45a로부터 소정의 간격으로 잉크 액체방울 i를 토출, 착탄시켜서, 잉크 도트로 이루어진 화상이나 문자 등을 기록시킨다.

이 때, 잉크 토출 헤드(27)에서는, 잉크 유로(42)나 잉크 액실(47) 등에 수용되는 잉크(2)에, 잉크(2)의 pH가 4∼6이 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드가 함유되어 있는 점으로부터, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 등으로 이루어지며, 잉크 유로(42)나 잉크 액실(47)을 구성하는 회로기판(44)이 잉크(2)에, 구체적으로는 회로기판(44)의 가장자리 단부 측면 44a가 잉크(2)에 노출되어도, 회로기판(44)으로부터 잉크(2) 속으로 규소나 규소화합물 등이 용출하는 것이 억제될 수 있다.

따라서, 이 잉크 토출 헤드(27)에서는, 회로기판(44)으로부터 잉크(2) 속으로 규소나 규소화합물 등이 용출하는 것이 억제되될 수 있는 점으로부터, 잉크(2) 속에 용출한 규소나 규소화합물 등이, 예를 들어, 발열 저항체(48) 상에 석출하여 코게이션이 되거나, 잉크 유로(42) 내부나 노즐 45a 내에서 석출하여 막히게 되거나 하여 발생하는 불토출이나 토출특성의 열화를 방지할 수 있다.

이와 같이 하여, 급배지 기구(54)에 의해 주행하고 있는 기록지 P에는, 잉크 액체방울 i가 적절하게 토출, 착탄되어, 인쇄 데이터에 따른 문자나 화상이 뛰어난 화질로 인쇄될 수 있게 된다. 그리고, 인쇄가 종료한 기록지 P는 단계 S6에서, 급배지 기구(54)에 의해 배지구(56)로부터 배출된다.

이상으로 설명한 프린터장치(1)에서는, 잉크(2)에, 잉크(2)의 pH가 4∼6이 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드가 함유되어 있는 점으로부터, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 등의 규소함유 재료로 이루어진 회로기판(44)이 잉크(2)에 노출되어도, 회로기판(44)으로부터 잉크(2) 속으로 규소나 규소화합물 등이 용출하는 것을 억제할 수 있다.

이에 따라, 이 프린터장치(1)에서는, 회로기판(44)으로부터 잉크(2) 속으로 규소나 규소화합물 등이 용출하는 것이 억제될 수 있는 점으로부터, 잉크(2) 속에 용출한 규소나 규소화합물 등이, 예를 들어, 발열 저항체(48) 상에 석출하여 코게이션이 되거나, 잉크 유로(42) 내부나 노즐 45a 내에서 석출하여 막히게 되거나 하여 발생하는 불토출이나 토출특성의 열화를 방지할 수 있다.

따라서, 이 프린터장치(1)에서는, 발열 저항체(48) 상의 코게이션이나, 노즐 45a의 막힘이 방지되고, 노즐 45a로부터 잉크 액체방울 i가 적절하게 토출되는 점으로부터, 화질이 우수한 인쇄를 행할 수 있다.

또한, 이 프린터장치(1)에서는, 예를 들어, 잉크(2)에 회로기판(44)이 장시간 계속 노출되어도, 회로기판(44)으로부터 규소 등의 용출이 억제될 수 있는 점으로부터, 회로기판(44)의 용해나 노즐 45a의 막힘 등에 의해 잉크 토출 헤드(27) 등이 단시간에 손상되거나, 사용 불능이 되거나 할 수가 없고, 장치수명을 길게 할 수 있다.

이상으로, 프린터 본체(4)에 대하여 헤드 카트리지(3)가 착탈 가능하고, 또한, 헤드 카트리지(3)에 대하여 잉크 카트리지(11)가 착탈 가능한 프린터장치(1)를 예로 들어 설명하였지만, 프린터 본체(4)와 헤드 카트리지(3)가 일체화된 프린터장치에도 적용 가능하다.

이상은 본 발명을 프린터장치에 적용한 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이상의 예에 한정되는 것이 아니라, 규소함유 재료가 노출하는 유로를 액체가 흐르는 부위를 구비하는 장치나, 액체를 토출하는 다른 액체 토출장치에 널리 적용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 팩시밀리나 복사기, 액체 중의 DNA칩용 토출장치(일본 특허출원공개 제2002-253200호 공보), 프린터 배선기판의 배선패턴을 형성하기 위한 도전성 입자를 포함하는 액체를 토출하거나 하는 액체 토출장치 등에도 적용 가능하다.

이상으로, 하나의 발열 저항체(48)가 잉크(2)를 가열하여 토출하는 잉크 토출 헤드(27)를 예로 들어 설명하였지만, 이러한 구조에 한정되지 않고, 복수의 압력 발생소자를 구비하고, 각 압력발생 소자에 다른 에너지 또는 다른 타이밍으로 에너지를 공급함으로써 토출방향을 제어하는 것이 가능한 토출수단을 구비하는 액체 토출장치에도 적용 가능하다.

이상에서는, 하나의 발열 저항체(48)에 의해 잉크(2)를 가열하면서 노즐 45a로부터 토출시키는 전기열 변환방식을 채용하고 있지만, 이러한 방식에 한정되지 않고, 예를 들어, 피에조소자라는 압전소자 등의 전기기계 변환소자 등에 의해 잉크를 전기기계적으로 노즐로부터 토출시키는 전기기계 변환방식(일본 특개소55-65559호 공보, 동 특개소62-160243호 공보, 동 특개평2-270561호 공보)을 채용한 것이어도 좋다.

이상에서는, 라인형의 프린터장치(1)를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 잉크 헤드가 기록지 P의 주행방향과 대략 직교하는 방향으로 이동하는 직렬형의 액체 토출장치에도 적용 가능하다.

[실시예]

이하, 본 발명을 적용한 기록액으로서 잉크를 실제로 제조한 샘플에 대하여 설명한다.

<샘플 1>

샘플 1에서는, 옐로우 계의 잉크를 제조하였다. 옐로우 계의 잉크를 제조할 때에는, 착색제가 되는 염료로서 C. I. 다이렉트 옐로우132를 3중량부와, 용매로서 물 76.7중량부와, 그 밖의 용매로서 2-피롤리돈 10중량부와, 글리세린 10중량부와, 계면활성제로서 에어 프로덕트사 제품의 아세틸렌 글리콜(상품명 : 사피놀 465)을 0.3중량부와, pH조정제로서 트리에탄올아민을 적당량을 혼합하여, 잉크 전구체를 조정하였다. 그리고, 잉크 전체량에 대하여, 소수성 콜로이드로서 산화알루미늄(Al₂O₃)이 10ppm 함유되도록 산화알루미늄을 적당량 첨가하여, pH가 7을 나타내는 중성으로 된 옐로우 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 2>

샘플 2에서는, 잉크 전체량에 대하여 산화알루미늄이 100ppm 함유되도록 산화알루미늄을 적당량 첨가시킨 것 이외에는, 샘플 1과 마찬가지로 하여 옐로우 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 3>

샘플 3에서는, 잉크 전체량에 대하여 산화알루미늄이 1000ppm 함유되도록 산화알루미늄을 적당량 첨가시킨 것 이외에는, 샘플 1과 마찬가지로 하여 옐로우 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 4>

샘플 4에서는, 시안 계의 잉크를 제조하였다. 시안 계의 잉크를 제조할 때에는, 착색제가 되는 염료로서 C. I. 다이렉트 블루199를 3중량부와, 용매로서 물 76.7중량부와, 그 밖의 용매로서 2-피롤리돈 10중량부와, 글리세린 10중량부와, 계면활성제로서 에어 프로덕트사 제품의 아세틸렌 글리콜(상품명 : 사피놀465)을 0.3 중량부와, pH조정제로서 트리에탄올아민을 적당량 혼합하고, 잉크 전구체를 조정하였다. 그리고, 잉크 전체량에 대하여, 소수성 콜로이드로서 산화알루미늄이 10ppm 함유되도록 산화알루미늄을 적당량 첨가하여, pH가 9를 나타내는 약 알칼리성의 시안 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 5>

샘플 5에서는, 잉크 전체량에 대하여 산화알루미늄이 100ppm 함유되도록 산화알루미늄을 적당량 첨가시킨 것 외에는, 샘플 4와 마찬가지로 하여 시안 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 6>

샘플 6에서는, 잉크 전체량에 대하여 산화알루미늄이 1000ppm 함유되도록 산화알루미늄을 적당량 첨가시킨 것 외에는, 샘플 4와 마찬가지로 하여 시안 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 7>

샘플 7에서는, 소수성 콜로이드로서 황산바륨(BaS0₄)을 사용하고, 이 황산바륨이 잉크 전체량에 대하여 3ppm 함유되도록 황산바륨을 적당량 첨가시킨 것 외에는, 샘플 1과 마찬가지로 하여 옐로우 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 8>

샘플 8에서는, 소수성 콜로이드로서 황산바륨을 사용하고, 이 황산바륨이 잉크 전체량에 대하여 3ppm 함유되도록 황산바륨을 적당량 첨가시킨 것 외에는, 샘플 4와 마찬가지로 하여 시안 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 9>

샘플 9에서는, 소수성 콜로이드로서 산화세륨(CeO)을 사용하고, 이 산화세륨이 잉크 전체량에 대하여 10ppm 함유되도록 산화세륨을 적당량 첨가시킨 것 외에는, 샘플 1과 마찬가지로 하여 옐로우 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 10>

샘플 10에서는, 소수성 콜로이드로서 산화세륨을 사용하고, 이 산화세륨이 잉크 전체량에 대하여 10ppm 함유되도록 산화세륨을 적당량 첨가시킨 것 외에는, 샘플 4와 마찬가지로 하여 시안 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 11>

샘플 11에서는, 소수성 콜로이드를 함유시키지 않은 것 외에는, 샘플 1과 마찬가지로 하여 옐로우 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 12>

샘플 12에서는, pH조정제가 되는 트리에탄올아민의 첨가량을 조정하여 pH를 9로 하고, 약 알칼리성으로 한 것 외에는, 샘플 11과 마찬가지로 하여 옐로우 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 13>

샘플 13에서는, 소수성 콜로이드를 함유시키지 않은 것 외에는, 샘플 4와 마찬가지로 하여 시안 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 14>

샘플 14에서는, pH조정제가 되는 트리에탄올아민의 첨가량을 조정하여 pH를 7로 하고, 중성으로 한 것 외에는, 샘플 13과 마찬가지로 하여 블루 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 15>

샘플 15에서는, 소수성 콜로이드로서 실리카(SiO₂)를 사용하고, 이 실리카가 잉크 전체량에 대하여 10ppm 함유되도록 실리카를 적당량 첨가시킨 것 외에는, 샘플 1과 마찬가지로 하여 옐로우 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 16>

샘플 16에서는, pH조정제가 되는 트리에탄올아민의 첨가량을 조정하여 pH를 9로 하고, 약 알칼리성으로 한 것 외에는, 샘플 15와 마찬가지로 하여 옐로우 계의 잉크를 제조하였다.

<샘플 17>

샘플 17에서는, 잉크 전체량에 대하여 산화알루미늄이 1ppm 함유되도록 산화알루미늄을 적당량 첨가시킨 것 외에는, 샘플 1과 마찬가지로 하여 옐로우 계의 잉크를 제조하였다.

다음으로, 각 샘플을 충전한 잉크 카트리지를, 노즐 지름이 20㎛, 실리콘 웨이퍼로 이루어진 회로기판 상에, 종횡의 길이가 각각 20㎛, 두께가 0.2㎛인 Ta 계의 저항체로 이루어진 발열 저항체(히터 저항 100Ω)가 설치되고, 노즐수가 24개인 헤드 칩을 복수 구비하는 헤드 카트리지에 장착하고, 이 헤드 카트리지가 장착 가능한 잉크젯 프린트장치를 사용하여, 잉크 토출 헤드를 구동시켜서 헤드 칩의 노즐로부터 잉크를 토출시켜서, 연속 토출시험, 유로 등에서의 규소함유물의 석출 유무, 6개월 보존후의 불토출 노즐의 유무를 확인하는 평가를 행하였다.

이 때, 헤드 칩에서의 회로기판은 잉크 유로를 구성하고, 또한 어느 것도 표면처리가 되어 있지 않은 가장자리 단부 측면이 잉크 1ml에 대하여 10cm²의 면적에서 잉크에 노출되도록 하였다. 또한, 잉크 토출 헤드는 펄스폭 1.5㎲, 주파수 10kHz의 펄스 전류로, 0.8W의 전력을 인가시켜서 구동하였다. 구체적으로, 1개의 노즐로부터 잉크 액체방울을 1초간에 10000회 정도 토출하는 토출간격으로 구동하였다.

이하, 표 1에 각 샘플에서의 연속 토출시험, 규소함유물의 유무, 불토출 노즐의 유무의 평가 결과를 나타낸다.

	소수성 콜로이드			잉크의pH	연속토출시험	규소함유물의유무	불토출 노즐의유무
	종류	함유물(ppm)	잉크의 pH가 4~6인 때의 제타전위	잉크의pH	연속토출시험	규소함유물의유무	불토출 노즐의유무
샘플 1	Al₂O₃	10	양	7	○	○	○
샘플 2	Al₂O₃	100	양	7	○	○	○
샘플 3	Al₂O₃	1000	양	7	○	○	○
샘플 4	Al₂O₃	10	양	9	○	○	○
샘플 5	Al₂O₃	100	양	9	○	○	○
샘플 6	Al₂O₃	1000	양	9	○	○	○
샘플 7	BaSO₄	3	양	7	○	○	○
샘플 8	BaSO₄	3	양	9	○	○	○
샘플 9	CeO	10	양	7	○	○	○
샘플 10	CeO	10	양	9	○	○	○
샘플 11	-	-	-	7	×/1000만회	×	×
샘플 12	-	-	-	9	×/100만회	×	×
샘플 13	-	-	-	9	×/100만회	×	×
샘플 14	-	-	-	7	×/1000만회	×	×
샘플 15	SiO₂	10	음	7	×/2000만회	×	×
샘플 16	SiO₂	10	음	9	×/1000만회	×	×
샘플 17	Al₂O₃	1	양	7	×/1억회	○	○

여기서, 표 1 중의 연속 토출시험은 잉크를 헤드 카트리지마다 60℃에서 1주간 보존한 후에, 전술한 토출간격으로 잉크 액체방울의 토출을 행하고, 모든 노즐에서 연속 2억회 이상 부적합이 없이 투출한 경우를 O표시로 나타내고, 하나라도 2억회보다 적은 횟수로 잉크 불토출이 생긴 경우를 X표시로 나타내고 있으며, 잉크 불토출이 생긴 횟수도 함께 표 1 중에 기입한다. 규소함유물의 유무는 잉크를 헤드 카트리지마다 60℃에서 6개월간 보존한 후에, 접속부의 필터, 잉크 유로, 잉크 액실 등에 규소함유물이 석출하고 있는지 아닌지를 눈으로 관찰하고, 규소함유물이 석출되지 않는 경우를 O표시로 나타내고, 규소함유물이 석출되고 있을 경우를 X표시로 나타내고 있다. 불토출 노즐의 유무는 잉크를 헤드 카트리지마다 60℃에서 6개월간 보존한 후에, 전술한 토출간격으로 잉크 액체방울의 토출을 행하고, 모든 노즐에서 부적합함이 없이, 잉크 액체방울의 토출을 할 수 있었던 경우를 O표시로 나타내며, 하나라도 잉크 불토출이 생긴 노즐이 있었을 경우를 X표시로 나타내고 있다.

표 1에 나타낸 평가 결과로부터, 잉크의 pH가 4∼6이 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 3ppm 이상, 1000ppm 이하의 범위로 함유하는 샘플 1 내지 샘플 10에서는, 소수성 콜로이드를 함유하지 않는 샘플 11 내지 샘플 14에 비해, 연속 토출시험, 규소함유물의 유무, 불토출 노즐 유무의 평가, 모두가 우수함을 알 수 있다.

샘플 11 내지 샘플 14에서는, 소수성 콜로이드가 함유되어 있지 않은 점으로부터, 장시간 사용이나 장시간 보존으로 잉크 중에 규소함유물이 석출하여, 발열 저항체 상의 코게이션이나, 노즐의 막힘이 발생하여, 잉크 불토출이 생기거나, 토출특성이 열화하거나 해 버린다.

이들 샘플에 대하여, 샘플 1 내지 샘플 10에서는, 소수성 콜로이드로서 함유된 산화알루미늄, 산화세륨, 황산바륨은 잉크의 pH가 4∼6이 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 점으로부터, 중성 또는 약 알칼리성의 잉크에 노출된 회로기판의 가장자리 단부 측면으로부터 규소 등의 용출이 시작되고, 회로기판의 주위에서 잉크가 산성을 나타내게 되었을 때, 소수성 콜로이드가 제타전위를 양으로 대전시켜서 회로기판의 가장자리 단부 측면에 부착되고, 회로기판으로부터의 규소나 규소화합물이 용출하는 것을 억제시킨다.

이에 따라, 샘플 1 내지 샘플 10에서는, 장시간 사용되거나, 장시간 보존되거나 하여도, 회로기판으로부터 규소 등이 용출하지 않고, 용출한 규소나 규소화합물이 규소함유물로서 발열 저항체 상에 석출하는 코게이션을 방지할 수 있다. 또한, 회로기판으로부터 용출한 규소 등이 노즐 내부나, 잉크 유로 내부 등에서 규소함유물로서 석출하여 발생하는 막힘도 방지할 수 있다. 따라서, 샘플 1 내지 샘플 10에서는, 잉크 불토출이나, 토출특성의 열화를 방지할 수 있다.

또한, 표 1에 나타낸 평가 결과로부터, 소수성 콜로이드로서 산화알루미늄, 산화세륨, 황산바륨을 함유시킨 샘플 1 내지 샘플 10에서는, 소수성 콜로이드로서 실리카를 함유한 샘플 15 및 샘플 16에 비해, 연속 토출시험, 규소함유물의 유무, 불토출 노즐 유무의 평가, 모두가 우수함을 알 수 있다.

샘플 15 및 샘플 16에서는, 전술한 도 4에 도시한 특성결과로부터 알 수 있는 것과 같이, 실리카는 잉크의 pH4∼6에서 제타전위가 양으로 대전하지 않는 점으로부터, 예를 들어, 중성 또는 약 알칼리성의 잉크에 노출된 회로기판의 가장자리 단부 측면으로부터 규소 등의 용출이 시작되고, 회로기판의 주위에서 잉크가 산성을 나타나도록 되어도, 실리카가 음으로 대전하는 회로기판의 가장자리 단부 측면에 부착될 수가 없고, 회로기판의 가장자리 단부 측면으로부터 규소 등이 계속 용출하여, 발열 저항체 상의 코게이션이나, 노즐의 막힘이 발생하고, 잉크 불토출이나 토출특성의 열화가 발생한다.

이들에 대하여, 샘플 1 내지 샘플 10에서는, 전술한 도 4에 도시한 특성결과로부터 알 수 있는 것과 같이, 소수성 콜로이드로서 함유시킨 산화알루미늄, 산화세륨, 황산바륨은, 예를 들어, 중성 또는 약 알칼리성의 잉크에 노출된 회로기판의 가장자리 단부 측면으로부터 규소 등의 용출이 시작되고, 회로기판의 주위에서 잉크가 산성을 나타내도록 되었을 때, 제타전위가 적절하게 양으로 대전하는 점으로부터, 음으로 대전하는 회로기판의 가장자리 단부 측면에 적절하게 부착되고, 회로기판으로부터 규소나 규소화합물 등이 용출하는 것을 적절하게 억제시킨다. 따라서, 샘플 1 내지 샘플 10에서는, 잉크 불토출이나, 토출특성의 열화를 막을 수 있다.

또한, 표 1에 나타낸 평가 결과로부터, 샘플 1 내지 샘플 10에서는, 소수성 콜로이드로서 산화알루미늄을 1ppm 함유시킨 샘플 17에 비해, 연속 토출시험이 우수함을 알 수 있다.

샘플 17에서는, 소수성 콜로이드로서 1ppm 함유시킨 산화알루미늄의 양이 지나치게 적어서, 예를 들어, 중성 또는 약 알칼리성의 잉크에 노출된 회로기판의 가장자리 단부 측면으로부터 규소 등의 용출이 시작되고, 회로기판의 주위에서 잉크가 산성을 나타내도록 되었을 때, 음으로 대전하는 회로기판의 가장자리 단부 측면에 부착되는 산화알루미늄이 적고, 1억회 정도 연속 토출하면, 발열 저항체 상의 코게이션이나 노즐의 막힘 등이 발생하여 잉크 불토출을 일으키게 된다.

이에 대하여, 샘플 1 내지 샘플 10에서는, 잉크의 pH가 4∼6이 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드가 10ppm∼1000ppm의 범위에서 함유되어 있고, 소수성 콜로이드의 양이 적당량인 점으로부터, 예를 들어, 중성 또는 약 알칼리성의 잉크에 노출된 회로기판의 가장자리 단부 측면으로부터 규소 등의 용출이 시작되고, 회로기판의 주위에서 잉크가 산성을 나타내도록 되었을 때에, 음으로 대전하는 회로기판의 가장자리 단부 측면에 소수성 콜로이드가 적절하게 부착되고, 발열 저항체 상의 코게이션이나, 노즐의 막힘을 적절하게 방지하여, 2억회 이상 연속하여 잉크 액체방울을 계속 토출할 수 있다.

이상의 사항으로부터, 잉크를 제조할 때, 소수성 콜로이드로서, 잉크의 pH가 4∼6이 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 산화알루미늄, 산화세륨, 황산바륨을 10ppm∼1000ppm의 범위에서 함유시키는 것은, 회로기판으로부터의 규소나 규소화합물의 용출이 억제되는 점으로부터, 2억회 이상의 연속 토출이 가능하고, 동시에 장시간 사용되거나, 장시간 보존되거나 하여도 규소함유물에 의해 노즐이나 잉크 유로 등에 막힘이 생기지 않는 우수한 잉크를 제조하는 것 이상으로 대단히 중요하다는 것을 알 수 있다.

이 때, 본 발명은 도면을 참조하여 설명한 전술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부한 청구범위 및 그 주요 요지를 벗어나지 않고, 여러 변경, 치환 또는 그와 동등한 것을 행할 수 있다는 점은 당업자에게 명확하다.

상기한 것과 같이, 본 발명에 의하면, 규소함유 재료가 노출하는 유로를 흐르는 액체에, 적어도 액체의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유시킴으로써, 규소함유 재료로부터 액 속으로 규소나 규소화합물이 용출하는 것을 방지시키는 점으로부터, 액체에 용출한 규소나 규소화합물이 액 속으로 석출하여 유로 등을 막히게 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 액체가 기록액인 경우, 액 속에 규소나 규소화합물이 용출하는 것을 방지할 수 있고, 액 속에서 유로, 액실 내부 등에 규소나 규소화합물이 석출하는 것을 방지할 수 있는 점으로부터, 유로나 토출구의 막힘을 막을 수 있고, 기록액의 불토출이나, 토출특성의 열화에 의한 화상의 품질열화를 방지할 수 있다.

Claims

규소함유 재료가 노출하는 액 유로를 흐르는 액 조성물에 있어서,

상기 액 조성물의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액 조성물.
제1항에 있어서,

상기 소수성 콜로이드가 알루미나, 산화세륨, 황산바륨, 수산화철 중에서 어느 한 종류 또는 복수 종류를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액 조성물.
제1항에 있어서,

상기 소수성 콜로이드를 3ppm 이상 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액 조성물.
규소함유 재료가 노출하는 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내되며 이 토출구로부터 액체방울 상태에서 토출되어, 대상물에 부착됨으로써 기록을 행하는 기록액에 있어서,

색소와, 상기 색소를 분산시키는 용매와, 상기 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 기록액.
제4항에 있어서,

상기 소수성 콜로이드가 알루미나, 산화세륨, 황산바륨, 수산화철 중에서 어느 한 종류 또는 복수 종류를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 기록액.
제4항에 있어서,

상기 소수성 콜로이드를 3ppm 이상 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 기록액.
규소함유 재료가 노출하는 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내된 기록액을, 상기 토출구로부터 액체방울 상태에서 토출시키는 토출수단을 가지고, 상기 액체방울을 대상물에 부착시킴으로써 기록을 행하는 액체 토출장치의 상기 토출수단에 착탈 가능하게 장착되며, 상기 토출수단에 대하여, 상기 기록액의 공급원이 되는 액체 카트리지에 있어서,

상기 기록액은, 색소와, 상기 색소를 분산시키는 용매와, 상기 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
제7항에 있어서,

상기 소수성 콜로이드가 알루미나, 산화세륨, 황산바륨, 수산화철 중에서 어느 한 종류 또는 복수 종류를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
제7항에 있어서,

상기 기록액은 상기 소수성 콜로이드를 3ppm 이상 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 카트리지.
기록액을 토출하여 대상물에 부착시킴으로써 기록을 행하는 액체 토출장치에 착탈 가능하게 장착되는 액체 토출 카트리지에 있어서,

상기 기록액이 수용되는 액체 수용부와,

상기 기록액을, 상기 액체 수용부에서 규소함유 재료가 노출하는 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내하며, 상기 토출구로부터 액체방울로 하여 토출하는 토출수단을 가지고,

상기 기록액은, 색소와, 상기 색소를 분산시키는 용매와, 상기 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 카트리지.
제10항에 있어서,

상기 소수성 콜로이드가 알루미나, 산화세륨, 황산바륨, 수산화철 중에서 어느 한 종류 또는 복수 종류를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 카트리지.
제10항에 있어서,

상기 기록액은 상기 소수성 콜로이드를 3ppm 이상 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 카트리지.
제10항에 있어서,

상기 규소함유 재료가 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 액체 토출 카트리지.
제10항에 있어서,

상기 토출구가 대략 직선 형상으로 나란히 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 카트리지.
기록액을 대상물에 부착시킴으로써 기록을 행하는 액체 토출장치에 있어서,

상기 기록액을, 규소함유 재료가 노출하는 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내하여, 상기 토출구로부터 액체방울의 상태로 하여 토출하는 토출수단과,

상기 토출수단에 대한 상기 기록액의 공급원이 되는 액체 카트리지를 가지고,

상기 기록액은, 색소와, 상기 색소를 분산시키는 용매와, 상기 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출장치.
제15항에 있어서,

상기 소수성 콜로이드가 알루미나, 산화세륨, 황산바륨, 수산화철 중에서 어느 한 종류 또는 복수 종류를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출장치.
제15항에 있어서,

상기 기록액은 상기 소수성 콜로이드를 3ppm 이상 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출장치.
제15항에 있어서,

상기 규소함유 재료가 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 액체 토출장치.
제15항에 있어서,

상기 토출구가 대략 직선 형상으로 나란히 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출장치.
기록액을 대상물에 부착시킴으로써 기록을 행하는 액체 토출장치의 액체 토출방법에 있어서,

상기 기록액에, 색소와, 상기 색소를 분산시키는 용매와, 상기 기록액의 pH가 4이상, 6이하의 범위로 되었을 때에 제타전위가 양으로 대전하는 소수성 콜로이드를 함유시키고,

상기 기록액을, 규소함유 재료가 노출하는 액 유로를 경과하여 토출구까지 안내하여, 이 토출구로부터 액체방울의 상태로 하여 토출하는 것을 특징으로 하는 액체 토출방법.
제20항에 있어서,

상기 소수성 콜로이드에 알루미나, 산화세륨, 황산바륨, 수산화철 중에서 어느 한 종류 또는 복수 종류를 함유시키는 것을 특징으로 하는 액체 토출방법.
제20항에 있어서,

상기 기록액에 상기 소수성 콜로이드를 3ppm 이상 함유시키는 것을 특징으로 하는 액체 토출방법.