(57)【要約】【課題】不吐出を防止し、着弾位置ずれを補正する。【解決手段】シリコン基板２７上に複数の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが設けられ、複数の発熱抵抗体２８ａ，２８に対向した位置に吐出口３１ａが設けられた液室３２に、シリコン基板２７のシリコン材料が露出した端面２７ｂによって一部が構成された流路を介して供給され、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂを発熱させて吐出口３１ａから吐出される記録液に疎水性コロイドを含有し、疎水性コロイドの濃度を３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に複数の発熱抵抗体が設けられ、上記複数の発熱抵抗体に対向した位置に吐出口が設けられた液室に、上記シリコン基板のシリコン材料が露出した端面によって一部が構成された流路を介して供給され、上記発熱抵抗体を発熱させて上記吐出口から吐出される記録液において、
疎水性コロイドが含有され、上記疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする記録液。
【請求項２】
上記疎水性コロイドは、金属酸化物分散体，金属水酸化物分散体，金属硫化物分散体のうちいずれか１種又は複数種含有していることを特徴とする請求項１記載の記録液。
【請求項３】
上記金属酸化物分散体は、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項２記載の記録液。
【請求項４】
シリコン基板上に複数の発熱抵抗体が設けられ、上記複数の発熱抵抗体に対向した位置に記録液を吐出する吐出口が設けられた液室に、上記シリコン基板のシリコン材料が露出した端面によって一部が構成された流路を介して上記記録液が供給され、上記発熱抵抗体を発熱させて上記吐出口から吐出される上記記録液を収容した液体カートリッジにおいて、
上記記録液には、疎水性コロイドが含有され、上記疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項５】
上記疎水性コロイドは、金属酸化物分散体，金属水酸化物分散体，金属硫化物分散体のうちいずれか１種又は複数種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。
【請求項６】
上記金属酸化物分散体は、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項５記載の液体カートリッジ。
【請求項７】
シリコン基板上に複数の発熱抵抗体が設けられ、上記複数の発熱抵抗体に対向した位置に記録液を吐出する吐出口が設けられた液室に、上記シリコン基板のシリコン材料が露出した端面によって一部が構成された流路を介して上記記録液が供給され、上記発熱抵抗体を発熱させて上記吐出口から上記記録液を吐出する液体吐出カートリッジにおいて、
上記記録液には、疎水性コロイドが含有され、上記疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする液体吐出カートリッジ。
【請求項８】
上記疎水性コロイドは、金属酸化物分散体，金属水酸化物分散体，金属硫化物分散体のうちいずれか１種又は複数種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。
【請求項９】
上記金属酸化物分散体は、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項８記載の液体吐出カートリッジ。
【請求項１０】
装置本体に、シリコン基板上に複数の発熱抵抗体が設けられ、上記複数の発熱抵抗体に対向した位置に記録液を吐出する吐出口が設けられた液室に、上記シリコン基板のシリコン材料が露出した端面によって一部が構成された流路を介して上記記録液が供給され、上記発熱抵抗体を発熱させて上記吐出口から上記記録液を吐出する液体吐出カートリッジが設けられた液体吐出装置において、
上記記録液には、疎水性コロイドが含有され、上記疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１１】
上記疎水性コロイドは、金属酸化物分散体，金属水酸化物分散体，金属硫化物分散体のうちいずれか１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。
【請求項１２】
上記金属酸化物分散体は、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１１記載の液体吐出装置。
【請求項１３】
装置本体に、シリコン基板上に複数の発熱抵抗体が設けられ、上記複数の発熱抵抗体に対向した位置に記録液を吐出する吐出口が設けられた液室に、上記シリコン基板のシリコン材料が露出した端面によって一部が構成された流路を介して上記記録液が供給され、上記発熱抵抗体を発熱させて上記吐出口から上記記録液を吐出する液体吐出カートリッジが設けられた液体吐出装置の液体吐出方法において、
上記記録液には、疎水性コロイドが含有され、上記疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項１４】
上記疎水性コロイドは、金属酸化物分散体，金属水酸化物分散体，金属硫化物分散体のうちいずれか１種又は複数種含有していることを特徴とする請求項１３記載の液体吐出方法。
【請求項１５】
上記金属酸化物分散体は、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項１４記載の液体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの液室に対して、複数の発熱抵抗体が設けられ、この複数の発熱抵抗体が設けられたシリコン基板のシリコン材料が露出した端面が流路の一部を構成し、複数の発熱抵抗体を発熱させて吐出される記録液、この記録液が収容された液体カートリッジ、この記録液を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。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出させる方法には、流路を経て液体を吐出口と発熱抵抗体が設けられた液室に供給し、発熱抵抗体が発生したエネルギによって液体を押圧して、液室に設けられた吐出口より液体を吐出させる方法がある。この方法が用いられているものとしては、インクをノズルから吐出させ、記録紙にインクを着弾させることで、画像や文字を印刷するインクジェット方式のプリンタ装置（以下、プリンタ装置という。）がある。
【０００３】
プリンタ装置には、吐出口と発熱抵抗体が設けられ、発熱抵抗体でインクを吐出する液室と、この液室にインクカートリッジからインクを供給する流路とを備えるインク吐出ヘッドが設けられている。プリンタ装置では、このインク吐出ヘッドを記録紙の幅方向に移動させて、記録紙の幅方向に亘った１ラインを印刷するシリアル型のプリンタ装置と、インク吐出ヘッドが記録紙の幅とほぼ同じ幅で形成され、インク吐出ヘッドを記録紙Ｐの幅方向に移動させることなく、記録紙の幅方向に亘った１ラインを印刷するライン型のプリンタ装置とがある。シリアル型のプリンタ装置では、インク吐出ヘッドを記録紙の幅方向に往復駆動させて、記録紙の幅方向に亘った１ラインを印刷した後に、記録紙を所定の方向に、所定距離変位させて記録紙を送り、次のラインを印刷する。シリアル型のプリンタ装置では、インク吐出ヘッドが記録紙Ｐの幅に亘って移動しながら１ラインを印刷した後、記録紙の送り、これらの動作を繰り返すことで、１枚の記録紙に画像や文字を印刷する。
【０００４】
ライン型のプリンタ装置は、インクを吐出するノズルが記録紙の幅に亘って設けられており、１ラインを１回で印刷することができ、１ラインを印刷した後、記録紙を所定方向に、所定の距離変位させて記録紙を送り、次のラインを印刷する。ライン型のプリンタ装置は、インク吐出ヘッドが記録紙の幅方向に移動することなく、１ラインを印刷することができるため、インク吐出ヘッドを記録紙の幅方向に移動させて１ラインを印刷するシリアル型のプリンタ装置よりも印刷速度が速くなっている。
【０００５】
このようなライン型のプリンタ装置には、例えば、図２１に示すようなインク吐出ヘッド１００が設けられている。このインク吐出ヘッド１００は、インクを加熱するヒータ１０１ａが設けられたシリコン基板１０１と、このシリコン基板１０１上のヒータ１０１ａを囲む樹脂フィルム１０２と、インクを吐出するノズル１０３ａが設けられたノズルシート１０３とから構成されている。このインク吐出ヘッド１００には、シリコン基板１０１と、樹脂フィルム１０２と、ノズルシート１０３とによって囲まれたヒータ１０１ａを有する液室１０４が形成されている。このインク吐出ヘッド１００は、図２１に示すように、ヒータ１０１ａの中心ラインＬ１と、ノズル１０３ａの中心ラインＬ２とが一致するように、ヒータ１０１ａとノズル１０３ａとを対向させて樹脂フィルム１０２とノズルシート１０３とが貼り合わされて形成される。
【０００６】
なお、このインク吐出ヘッド１００では、図２１に１つの液室１０４のみを図示しているが、複数の液室１０４が記録紙の幅方向に略直線状に並設されている。すなわち、インク吐出ヘッド１００は、ライン型のプリンタ装置に用いられるため、記録紙の幅に相当する幅を有し、記録紙の幅方向に、所定間隔で複数のヒータ１０１ａが並べられ、各ヒータ１０１ａに対向してノズル１０３ａが形成されている。
【０００７】
このインク吐出ヘッド１００には、インクカートリッジと液室１０４との間をインクを供給可能に接続する図示しない流路が設けられている。インク吐出ヘッド１００では、インクカートリッジから流路を介して液室１０４にインクが供給され、印刷データに基づいて、シリコン基板１０１上に設けられた駆動回路によってヒータ１０１ａが駆動制御され、ヒータ１０１ａが発熱されることによって、液室１０４内のヒータ１０１ａ上に気泡が発生し、発生した気泡で周囲のインクを押圧し、ノズル１０３ａからインク液滴Ｄを吐出させる。記録紙上にインク液滴Ｄが着弾して形成されたドットの集まりによって画像や文字が形成される。
【０００８】
このインク吐出ヘッド１００では、図２１に示すように、ヒータ１０１ａの中心ラインＬ１とノズル１０３ａの中心ラインＬ２とは理想的には一致した方がよいが、実際には、製造過程において種々の誤差が生じるため、厳密には、ヒータ１０１ａの中心ラインＬ１とノズル１０３ａの中心ラインＬ２とが必ずしも一致しない。このインク吐出ヘッド１００では、ヒータ１０１ａの中心ラインＬ１とノズル１０３ａの中心ラインＬ２とがずれていると、吐出されたインク液滴Ｄの軌道がノズル１０３ａの中心ラインＬ２からずれてしまい、インク液滴Ｄの着弾位置がずれてしまう。このインク液滴Ｄの着弾位置ずれは、ノズルシート１０３を樹脂フィルム１０２に貼り付ける際の貼付誤差によるヒータ１０１ａとノズル１０３ａとの位置ずれ、ノズル１０３ａに付着したゴミの存在、又はノズル１０３ａの開口径の真円度や垂直方向に対する角度ずれ等によるものである。
【０００９】
このインク吐出ヘッド１００では、図２２に示すように、ヒータ１０１ａの中心ラインＬ１に対し、ノズル１０３ａの中心ラインＬ２がＸ（ずれ量Ｘ）だけずれている場合、このずれによって、吐出されたインク液滴Ｄの軌道がノズル１０３ａの中心ラインＬ２からずれてしまい、ノズル１０３ａの中心ラインＬ２に対する角度ずれθが生じる。このインク吐出ヘッド１００では、ヒータ１０１ａの中心ラインＬ１とノズル１０３ａの中心ラインＬ２とが一致し、ずれ量Ｘが０であり、吐出軌道の角度ずれθが０であるとき、即ち着弾位置が目標とする位置（目標位置）に着弾した場合、図２２に示すインク液滴Ｄ´となる。このようなインク吐出ヘッド１００では、ヒータ１０１ａの中心ラインＬ１とノズル１０３ａの中心ラインＬ２とが一致しない場合、ずれ量Ｘ及び角度ずれθが実際に存在し、インク液滴Ｄのように、着弾位置が目標位置よりずれてしまう。
【００１０】
ずれ量Ｘと角度ずれθとの関係は、図２３に示すようになる。図２３において、横軸は、ヒータ１０１ａの中心ラインＬ１とノズル１０３ａの中心ラインＬ２との位置ずれの量、即ちずれ量Ｘ（μｍ）であり、縦軸は、インク液滴の吐出角度のずれ、即ち角度ずれθ（ｄｅｇ）である。また、図２３に示すずれ量Ｘと角度ずれθとの関係を調べる際は、インク吐出ヘッド１００の条件をヒータ１０１ａの外形が１８μｍ×１８μｍ、ノズル１０３ａの外径が１７μｍ、水性インクを用いてヒータ１０１ａの印加電力を５００ｍＷ、繰り返し周波数１．２ｋＨｚ、パルス巾１．５μＳとした。
【００１１】
図２３に示す実測値より、角度ずれθ＝０．００２９Ｘ−０．４８７８となり、θ／Ｘ＝０．２１ｄｅｇ／μｍとなる。したがって、上記のインク吐出ヘッド１００の条件下では、ヒータ１０１ａの中心ラインＬ１とノズル１０３ａの中心ラインＬ２とが１μｍずれると、０．２１ｄｅｇの角度ずれθが生じることとなる。
【００１２】
また、インク吐出ヘッド１００では、図２２に示すように、ヒータ１０１ａの位置（インク液滴Ｄの吐出位置）から記録紙の着弾面までの距離をＲとすると、角度ずれθによって、インク液滴Ｄの着弾位置は、着弾位置の目標位置（インク液滴Ｄ´の着弾位置）からＲ×ｔａｎθだけずれることになる。このようなインク吐出ヘッド１００では、ヒータ１０１ａの中心ラインＬ１とノズル１０３ａの中心ラインＬ２とのずれ量Ｘが小さいとき、角度ずれθも小さくなるため、インク液滴Ｄの着弾位置のずれが小さくなり、特に問題にならない。しかしながら、ライン型のプリンタ装置では、印刷する際に、インク液滴Ｄの着弾位置のずれ量が大きいと、シリアル型のプリンタ装置とは異なり、白スジが発生してしまう。これは、ライン型のプリンタ装置では、記録紙の幅に亘って設けられた複数のノズル１０３ａからインクを吐出して１ラインを１回で印刷し、記録紙を所定の方向に、所定距離変位させて、次のラインを印刷するため、記録紙の走行方向にライン状に同一位置に着弾位置ずれが生じる。このため、ライン型のプリンタ装置では、印刷後に画像や文字の全体を見た場合、着弾位置ずれがスジ状に目立ってしまう。
【００１３】
吐出されたインク液滴Ｄの着弾位置の位置ずれを解決する方法としては、図２４に示すようなインク吐出ヘッド１１０がある（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
このインク吐出ヘッド１１０は、シリコン基板１１１上に個別に駆動可能な複数のヒータ１１１ａ，１１１ｂが設けられており、シリコン基板１１１上のヒータ１１１ａ，１１１ｂを囲む樹脂フィルム１１２と、インクを吐出するノズル１１３ａが設けられたノズルシート１１３とから構成されている。このインク吐出ヘッド１１０には、シリコン基板１１１と、樹脂フィルム１１２と、ノズルシート１１３とによって囲まれたヒータ１１１ａ，１１１ｂを有する液室１１４が形成されている。
【００１５】
このインク吐出ヘッド１１０は、１つのノズル１１３ａに対して、個別に駆動可能な複数のヒータ１１１ａ，１１１ｂが液室１１４内の異なる位置に配置されている。このインク吐出ヘッド１１０では、複数のヒータ１１１ａ，１１１ｂのうち、１ライン毎にどちらか一方のヒータ１１１ａ，１１１ｂを駆動させて、インク液滴Ｄ１，Ｄ２の吐出方向を変えたり、又は複数のヒータ１１１ａ，１１１ｂを２つとも駆動し、各ヒータ１１１ａ，１１１ｂに熱エネルギ差を設けることで、液室１１４内のインクを押圧する力がヒータ１１１ａ，１１１ｂの駆動力の小さい側に偏り、インク液滴Ｄ１，Ｄ２の吐出方向を変えることができ、同一のノズル１１３ａであっても、インク液滴Ｄ１，Ｄ２の吐出方向を変えることができる。したがって、このようなインク吐出ヘッド１１０では、インク液滴Ｄ１，Ｄ２のように、記録紙への着弾位置を変えることができる。これにより、このようなインク吐出ヘッド１１０では、各ノズル１１３ａで着弾位置ずれが生じ、その着弾位置ずれの程度がノズル１１３ａ毎に違っていても、ノズル１１３ａ毎にインク液滴Ｄ１，Ｄ２の吐出方向を変えることができるため、上述したようなノズル１１３ａ固有の着弾位置ずれを目立たなくすることが可能となる。
【００１６】
ここで、ヒータ１１１ａ、１１１ｂを用いたインク吐出ヘッド１１０では、例えばヒータ１１１ａ、１１１ｂが設けられたシリコン基板のシリコン材料が露出した端面がインクカートリッジから液室１１４ａにインクを供給可能に接続する流路の一部を構成しており、この端面にインクが接することによって、端面からシリコン材料が溶出し、溶出したシリコン材料がヒータ１１１ａ，１１１ｂ上に堆積し、コゲーションが発生する場合がある。
【００１７】
このため、インク吐出ヘッド１１０では、下記の特許文献２に記載されているように、インクに疎水性コロイドを含有させ、その疎水性コロイドが端面に付着することによって、シリコン材料の溶出を防止し、コゲーションの発生を防止する。
【００１８】
しかしながら、インク吐出ヘッド１１０では、特許文献２に記載されているように疎水性コロイドを含有させ、その疎水性コロイドの含有量が多くなると、吐出回数が増えるに従って、インク液滴Ｄ１，Ｄ２の吐出角度を変えることができる可動域が狭くなってしまうことが確認された。インク吐出ヘッド１１０では、インク液滴Ｄ１，Ｄ２の吐出角度を変えることができる可動域が狭くなると、インク液滴Ｄ１，Ｄ２の着弾位置ずれを補正できる範囲が狭くなり、十分に着弾位置ずれを目立たなくすることができなくなってしまう。
【００１９】
このようにインク液滴Ｄ１，Ｄ２の吐出角度を変えることができる可動域が狭くなってしまう現象は、例えばヒータ１１１ａ，１１１ｂを用いたインク吐出ヘッド１１０で従来知られているコゲーションによりヒータ１１１ａ，１１１ｂの寿命が短くなり、インク液滴Ｄ１，Ｄ２が不吐出となることとは異なるものである。即ち、インク吐出ヘッド１１０では、コゲーションにより不吐出になるよりも先にインク液滴Ｄ１，Ｄ２の吐出角度が殆ど曲がらなくなったりする場合がある。その一方で、インク液滴Ｄ１，Ｄ２が不吐出となる瞬間まで、インク液滴Ｄ１，Ｄ２の吐出角度を十分に曲げることができる場合もある。したがって、インク吐出ヘッド１１０では、不吐出とならないようにするだけではなく、吐出回数が増えても、インク液滴Ｄ１，Ｄ２の吐出角度を変えることができる可動域が狭くならないようにし、ヒータ１１１ａ，１１１ｂとノズル１１３ａとの位置ずれ、ノズル１１３ａに付着したゴミの存在、又はノズル１１３ａの開口径の真円度や垂直方向に対する角度ずれ等による着弾位置ずれを補正でき、印刷した画像や文字に白スジ等がない高品位な画像や文字を印刷できるようにする必要がある。
【００２０】
【特許文献１】特開２００２−２４０２８７号公報
【特許文献２】特開２００４−２４４６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、コゲーションによる不吐出を防止でき、吐出回数が増えても、着弾位置ずれを補正することができる記録液、この記録液を収容した液体カートリッジ、この記録液を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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した目的を達成する本発明に係る記録液は、吐出口とシリコン基板上に設けられ、この吐出口と対向した複数の発熱抵抗体とを有する液室に、シリコン基板のシリコン材料が露出した端面によって一部が構成された流路を介して供給され、複数の発熱抵抗体に熱エネルギ差を設けて発熱させて発生させた気泡によって上記吐出口から吐出されるものであり、疎水性コロイドが含有され、疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００２３】
また、上述した目的を達成する本発明に係る液体カートリッジは、記録液を吐出する吐出口とシリコン基板上に設けられ、吐出口と対向した複数の発熱抵抗体とを有する液室に、シリコン基板のシリコン材料が露出した端面によって一部が構成された流路を介して記録液が供給され、複数の発熱抵抗体に熱エネルギ差を設けて発熱させ、液室内の記録液を加熱して発生させた気泡によって吐出口から吐出される記録液を収容したものであり、記録液には、疎水性コロイドが含有され、疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００２４】
また、上述した目的を達成する本発明に係る液体吐出カートリッジは、記録液を吐出する吐出口とシリコン基板上に設けられ、吐出口と対向した複数の発熱抵抗体とを有する液室に、シリコン基板のシリコン材料が露出した端面によって一部が構成された流路を介して記録液が供給され、複数の発熱抵抗体に熱エネルギ差を設けて発熱させ、液室内に発生させた気泡によって吐出口から記録液を吐出するものであり、記録液には、疎水性コロイドが含有され、疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００２５】
また、上述した目的を達成する本発明に係る液体吐出装置は、装置本体に、記録液を吐出する吐出口とシリコン基板上に設けられ、吐出口と対向した複数の発熱抵抗体とを有する液室に、シリコン基板のシリコン材料が露出した端面によって一部が構成された流路を介して記録液が供給され、複数の発熱抵抗体に熱エネルギ差を設けて発熱させ、液室内に発生させた気泡によって吐出口から記録液を吐出する液体吐出カートリッジが設けられたものであり、記録液には、疎水性コロイドが含有され、疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００２６】
また、上述した目的を達成する本発明に係る液体吐出方法は、装置本体に、記録液を吐出する吐出口とシリコン基板上に設けられ、吐出口と対向した複数の発熱抵抗体とを有する液室に、シリコン基板のシリコン材料が露出した端面によって一部が構成された流路を介して記録液が供給され、複数の発熱抵抗体に熱エネルギ差を設けて発熱させ、液室内に発生させた気泡によって吐出口から記録液を吐出する液体吐出カートリッジが設けられた液体吐出装置の液体を吐出する方法であり、記録液には、疎水性コロイドが含有され、疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、記録液中の疎水コロイドの濃度を３ｐｐｍ以上とすることによって、シリコン基板のシリコン材料が露出した端面からシリコン材料が溶出することを防止でき、発熱抵抗体上にシリコン材料が堆積せず、コゲーションによる記録液の不吐出を防止することができる。また、本発明では、シリコン材料の溶出を防止することができることによって、シリコン材料が吐出口や液室、流路に詰まることを防止でき、シリコン材料の目詰まりによる不吐出も防止することができる。
【００２８】
また、本発明では、記録液中の疎水コロイドの濃度を１００ｐｐｍ以下とすることによって、記録液中の疎水コロイドの量が多くなりすぎず、吐出回数が増えても、記録液の吐出角度を変えることができる可動域が狭くならず、吐出角度を制御でき、記録液の着弾位置ずれを補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明が適用されたインク、インクカートリッジ、ヘッドカートリッジ、プリンタ装置、及びプリンタ装置によるインク吐出方法について、図面を参照して説明する。本発明が適用されたインクｉは、例えば図１に示すインクジェットプリンタ装置１（以下、プリンタ装置１と記す。）に用いられ、画像や文字を形成する。先ず、本発明が適用されたインクｉの説明に先立って、このインクｉが用いられるライン型のプリンタ装置１について説明する。
【００３０】
図１に示すように、プリンタ装置１は、インクジェットプリンタであって、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）を略ライン状に色毎に並設した、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、インクｉを吐出する液体吐出カートリッジとなるヘッドカートリッジ２と、このヘッドカートリッジ２が装着される装置本体３とを備え、ヘッドカートリッジ２が装置本体３に対して着脱可能となっている。
【００３１】
先ず、プリンタ装置１を構成するヘッドカートリッジ２について説明する。ヘッドカートリッジ２は、発熱抵抗体を用いてインクｉを吐出させ、記録紙Ｐの主面にインクｉを着弾させる。ヘッドカートリッジ２には、図２及び図３に示すように、本発明が適用されたインクｉが収容されたインクカートリッジ１１が装着される。インクカートリッジ１１は、イエローインク、マゼンタインク、シアンインク、ブラックインクの色毎に、イエローインクのインクカートリッジ１１ｙ、マゼンタインクのインクカートリッジ１１ｍ、シアンインクのインクカートリッジ１１ｃ、ブラックインクのインクカートリッジ１１ｋで構成されている。
【００３２】
各インクカートリッジ１１は、記録紙Ｐの幅方向（図２中Ｗ方向）の寸法と略同じ寸法をなす略矩形状に形成され、底面の略中央に、収容しているインクｉをヘッドカートリッジ２に供給するインク供給部１２が形成されている。インク供給部１２は、先端が後述するヘッドカートリッジ２の接続部２５に嵌合されることによって、インクｉをヘッドカートリッジ２に供給できるようにしている。なお、インクカートリッジ１１は、ヘッドカートリッジ２と一体に形成されていてもよい。
【００３３】
インクカートリッジ１１が装着されるヘッドカートリッジ２は、図２及び図３に示すように、カートリッジ本体２１を有する。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２２と、インクｉを吐出するインク吐出ヘッド２３とが設けられ、更に、インク吐出ヘッド２３を保護するヘッドキャップ２４が取り付けられている。
【００３４】
インクカートリッジ１１が装着される装着部２２には、長手方向略中央に、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１２と接続する接続部２５が設けられている。この接続部２５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１２と接続され、インクｉをインク吐出ヘッド２３に供給するインク供給路の一部となり、弁機構でインクｉの供給量を調整しながらインクカートリッジ１１からインクｉをインク吐出ヘッド２３に供給する。
【００３５】
接続部２５からインクｉが供給されるインク吐出ヘッド２３は、カートリッジ本体２１の底面に配設されている。インク吐出ヘッド２３には、色毎に、接続部２５から供給されるインクｉを吐出するノズル３１ａが記録紙Ｐの幅方向、すなわち図３中矢印Ｗ方向に略ライン状に互いに平行に形成されている。インク吐出ヘッド２３は、インクｉを吐出する際に、記録紙Ｐの幅方向に移動することなく、ノズルライン毎にインクｉを吐出するため、記録紙Ｐの幅方向（Ｗ方向）に移動して印刷するシリアル型のプリンタ装置のようにヘッドカートリッジ２を移動する必要がなく、これにより、印刷時間の大幅な短縮を図ることができる。
【００３６】
インク吐出ヘッド２３は、図４に示す発熱抵抗体等が形成された半導体基板等で構成されたヘッドチップ２６を有している。ヘッドチップ２６は、各色のインクｉに対応して、図４乃至図６に示すように、シリコン基板２７に、記録紙Ｐの走行方向と略直交方向、すなわち記録紙Ｐの幅方向（Ｗ方向）に並設された一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが形成されている。そして、このシリコン基板２７上には、インクｉの漏れを防ぐフィルム２９と、インクｉが液滴の状態で吐出されるノズル３１ａが多数設けられたノズルシート３１とが積層されている。そして、シリコン基板２７、フィルム２９及びノズルシート３１によって囲まれた領域には、インクｉが供給されるインク液室３２及びインク液室３２にインクｉを供給するインク流路３３が形成されている。
【００３７】
シリコン基板２７は、シリコン等の半導体基板であり、その一主面２７ａに、インクｉを吐出するための気泡を発生させる一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが形成されている。この一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂは、シリコン基板２７上に設けられたロジックＩＣ（Integrated Circuit）、ドライバートランジスタ等で形成された吐出制御部５２と接続されている。一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂは、パルス電流が供給されることによって発熱し、インク液室３２内のインクｉに熱エネルギを印加することによって加熱して気泡を発生させ、インク液室３２内の内圧を高めることによって、気泡でインクｉを押圧し、ノズルシート３１に設けられたノズル３１ａから液滴の状態で吐出する。
【００３８】
また、シリコン基板２７は、切断されることによって所定の大きさに形成されるため、インク流路３３側の端面２７ｂはダイシングによって切り出された切断面となっている。この切断面は、組立工程上、酸化処理が困難であるため、シリコン基板２７を構成するシリコン材料が露出している。この端面２７ｂは、図６に示すように、インクｉをインク液室３２に供給するインク流路３３の一部を構成しているため、インク流路３３内を流れるインクｉと直接接することになる。
【００３９】
各インク液室３２に対応する位置に一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが形成されたシリコン基板２７の一主面２７ａ上には、フィルム２９が積層される。フィルム２９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、シリコン基板２７の一主面２７ａの略全体に積層した後、フォトリグラフィプロセスによって不要部分が除去され、図４に示すように、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂを略凹状に囲むように形成される。フィルム２９においては、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂそれぞれを囲む部分がインク液室３２の一部を形成する。
【００４０】
ノズルシート３１は、インク液滴ｉを吐出させるためのノズル３１ａが形成された厚みが１０μｍ〜１５μｍ程度のシート状部材であり、シリコン基板２７に積層されたフィルム２９上に積層されている。ノズル３１ａは、ノズルシート３１に円形状に開口された直径が１５μｍ〜１８μｍ程度の微小孔であり、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂと対向するように形成されている。なお、ノズルシート３１は、図６に示すように、インク液室３２の底面を構成する。
【００４１】
シリコン基板２７上にフィルム２９及びノズルシート３１が積層されることによって形成されたインク液室３２は、それぞれに、インク流路３３から供給されたインクｉを貯留する空間部となり、ノズル３１ａに対向して設けられた一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂによってインクｉが加熱されることによって内圧が上昇され、ノズル３１ａより内圧の上昇によって押し出されたインクｉを液滴の状態で吐出する。また、インク流路３３は、インクカートリッジ１１が装着される装着部２２に設けられた接続部２５と接続され、接続部２５に接続されたインクカートリッジ１１からインクｉが供給され、このインク流路３３に連通する各インク液室３２にインクｉを供給する。
【００４２】
上述したヘッドチップ２６は、インク液室３２毎に一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが設けられ、このような一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが設けられたインク液室３２を、色毎に１００個〜５０００個程度備えている。そして、ヘッドチップ２６は、後述するプリンタ装置１の制御部５６からの命令に基づいて一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂそれぞれを適宜選択して発熱させ、発熱した一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが設けられたインク液室３２内のインクｉを、そのインク液室３２に設けられたノズル３１ａから液滴の状態で吐出させる。
【００４３】
具体的に、インク液室３２は、インク流路３３から供給されたインクｉによって常時満たされており、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂを例えば１μｓｅｃ〜３μｓｅｃのパルス電流で急速に発熱すると、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂと接する部分のインクｉが加熱されて気泡が発生し、その気泡の膨張によって、膨張した体積のインクｉが押圧される。これによって、ノズル３１ａからインク液滴ｉが吐出されることになる。
【００４４】
このヘッドチップ２６では、図５に示すように、１つのインク液室３２内に、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが図５中矢印Ｗで示す記録紙Ｐの幅方向に、互いに略平行に並設されている。インク液滴ｉは、インク液室３２内のインクｉをノズル３１ａより吐出させる際に、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂによってインク液室３２内のインクｉが加熱され、気泡が発生するまでの時間、即ち気泡発生時間が同じになるように一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂを駆動制御すると、ノズル３１ａより略真下に吐出される。また、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの気泡発生時間に時間差を発生させた場合には、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの何れか一方の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂ上で他方より大きな気泡が発生することになり、インク液室３２内のインクｉを押圧する圧力に圧力差が発生して一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが並んでいる方向の何れか一方にずれてインク液滴ｉが吐出されることになる。
【００４５】
具体的には、図７に示すように、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに同じ電流値のパルス電流が供給されると、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂは、同じように急速に加熱され、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂと接する部分のインクｉに気泡Ｂ１，Ｂ２が発生する。そして、図８に示すように、気泡Ｂ１，Ｂ２が同じように成長すると、この気泡Ｂ１，Ｂ２の膨張によって所定の体積のインクｉが押圧される。これによって、インクｉは、液滴の状態で、ノズル３１ａから略真下に吐出され、記録紙Ｐ上に着弾される。
【００４６】
また、ヘッドチップ２６においては、図９に示すように、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに異なる値のパルス電流が供給されると、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂは、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂと接する部分に異なる大きさの気泡Ｂ１，Ｂ２が発生する。そして、図１０に示すように、気泡Ｂ１，Ｂ２が成長し、気泡Ｂ１，Ｂ２が膨張することによって所定の体積のインクｉが押圧される。これによって、インクｉは、インク液滴ｉの状態で、ノズル３１ａから図１０中矢印Ｗで示す記録紙Ｐの幅方向、気泡Ｂ１，Ｂ２のうち小さい体積（Ｂ２）の方にずれて吐出され、記録紙Ｐ上に着弾される。同様に、気泡Ｂ２の体積が大きく、気泡Ｂ１の体積が小さい場合には、気泡Ｂ１の方にずれて吐出される。
【００４７】
なお、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの数は、以上のような２つに限定されるものではなく、３つ以上であっても良い。また、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの並ぶ向きは、図５のＷ方向と直角の向きであっても良い。これにより、インク液滴ｉの吐出方向を記録紙Ｐの走行方向に曲げることができる。
【００４８】
以上のようなヘッドチップ２６を有するインク吐出ヘッド２３には、図１及び図２に示すように、ノズル３１ａが設けられた吐出面２３ａを保護するヘッドキャップ２４が取り付けられる。ヘッドキャップ２４は、図２に示すように、インクｉを吐出せず、印刷をしない間、インク吐出ヘッド２３の吐出面２３ａを閉塞し、ノズル３１ａを乾燥等から保護している。
【００４９】
印刷を行う際には、ヘッドキャップ２４は、図２及び図１１に示すように、ヘッドカートリッジ２の底面から装置本体３の前面側に移動し、インク吐出ヘッド２３の吐出面２３ａを外部に露出させる。このヘッドキャップ２４には、吐出面２３ａに付着している余分なインクｉを拭き取るクリーニングローラ２４ａが設けられている。ヘッドキャップ２４は、吐出面２３ａを開放する際に、クリーニングローラ２４ａで吐出面２３ａをクリーニングする。
【００５０】
次に、以上のように構成されるヘッドカートリッジ２が装着される装置本体３について図１１を参照して説明する。装置本体３は、上部筐体４１ａと下部筐体４１ｂとから構成される外筐４１の内部に組み付けられ、上部筐体４１ａは、図示しないヒンジ手段によって、下部筐体４１ｂに対して開閉可能となっている。外筐４１の前面には、記録紙Ｐの給排紙が行われる給排紙口４２が設けられている。この給排紙口４２には、印刷前の記録紙Ｐを収納する収納トレイ４３が下側に取り付けられ、この収納トレイ４３上に印刷後の記録紙Ｐが排紙される排紙トレイ４４が取り付けられている。
【００５１】
上部筐体４１ａには、図１に示すように、上述したヘッドカートリッジ２が装着されるヘッド装着部４６が設けられている。ヘッド装着部４６にヘッドカートリッジ２が装着された際には、ヘッドカートリッジ２の吐出面２３ａが、後述する下部筐体４１ｂ内の印刷位置に臨むことになる。
【００５２】
筐体４１には、ヘッド装着部４６に装着されたヘッドカートリッジ２のヘッドキャップ２４を吐出面２３ａと対向させて吐出面２３ａを閉塞する閉塞位置と、上部筐体４１ａの前面側上方に移動させて吐出面２３ａを開放する開放位置との間を移動させて、吐出面２３ａを開閉する詳細を図示しないヘッドキャップ移動機構が設けられている。また、筐体４１には、図１１に示すように、収納トレイ４３からインク吐出ヘッド２３の吐出面２３ａと対向する位置に記録紙Ｐを搬送する搬送機構とが設けられている。
【００５３】
次に、以上のように構成されたプリンタ装置１の回路構成について図１２を参照して説明する。
【００５４】
このプリンタ装置１は、上述した装置本体３のヘッドキャップ開閉機構の駆動や給排紙機構の駆動を制御するプリンタ駆動部５１と、各色のインクｉに対応するヘッドチップ２６に供給される電流等を制御する吐出制御部５２と、外部装置と信号の入出力を行う入出力端子５３と、制御プログラム等が記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）５４と、読み出された制御プログラム等がロードされるＲＡＭ（Random Access Memory）５５と、各部の制御を行う制御部５６とを有している。
【００５５】
プリンタ駆動部５１は、制御部５６からの制御信号に基づき、ヘッドキャップ開閉機構を構成する駆動モータを駆動制御してヘッドキャップ２４を吐出面２３ａに対して開閉する。また、プリンタ駆動部５１は、制御部５６からの制御信号に基づき、給排紙機構を構成する駆動モータを駆動制御して装置本体３の収納トレイ４３から記録紙Ｐを給紙し、印刷後に排紙トレイ４４に記録紙Ｐを排紙する。
【００５６】
入出力端子５３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５７等に送信する。また、入出力端子５３は、外部の情報処理装置５７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５７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。
【００５７】
制御部５６は、入出力端子５３から入力された印刷データ等に基づき、各部を制御する。制御部５６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ＲＯＭ５４から読み出してＲＡＭ５５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。
【００５８】
吐出制御部５２は、図１３に示すように、ヘッドチップ２６の一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂにパルス電流を供給するための電源６１ａ，６１ｂと、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂと電源６１ａ，６１ｂとの電気的な接続をオン／オフさせるスイッチング素子６２ａ，６２ｂ，６２ｃと、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに供給されるパルス電流を制御するための可変抵抗器６３と、スイッチング素子６２ｂ，６２ｃの切り換えを制御する切換制御回路６４ａ，６４ｂと、可変抵抗器６３の抵抗値を制御する抵抗値制御回路６５とを備えている。
【００５９】
電源６１ａは、発熱抵抗体２８ｂに接続され、電源６１ｂは、スイッチング素子６２ｃを介して可変抵抗器６３に接続され、それぞれにパルス電流を供給する。スイッチング素子６２ａは、発熱抵抗体２８ａとグランドとの間に配置され、吐出制御部５２全体のオン／オフを制御する。スイッチング素子６２ｂは、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂと可変抵抗器６３との間に配置され、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに供給されるパルス電流を制御する。スイッチング素子６２ｃは、可変抵抗器６３と電源６１ｂとの間に配置され、インク液滴ｉの吐出方向を制御する。そして、これらスイッチング素子６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、それぞれオン／オフが切り換えられることで発熱抵抗体２８ａ，２８ｂへのパルス電流の供給を制御する。
【００６０】
可変抵抗器６３は、抵抗値を可変することで発熱抵抗体２８ａに供給されるパルス電流の電流値を変化させる。すなわち、発熱抵抗体２８ａに供給されるパルス電流の電流値は、可変抵抗器６３の抵抗値の変化に応じて可変される。切換制御回路６４ａは、スイッチング素子６２ｂのオン／オフを切り換えて、可変抵抗器６３と一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂとを接続させるか、若しくは可変抵抗器６３と一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂとをオフの状態にする。切換制御回路６４ｂは、スイッチング素子６２ｃのオン／オフを切り換えて、電源６１ｂの接続のオン／オフを切り換える。抵抗値制御回路６５は、可変抵抗器６３の抵抗値を変化させて、発熱抵抗体２８ａに供給されるパルス電流値を調節する。
【００６１】
以上のような吐出制御部５２では、スイッチング素子６２ｂをオフにして可変抵抗器６３と一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂとが接続されていないとき、スイッチング素子６２ａをオンにすると、電源６１ａからパルス電流が直列に接続された一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに供給される（可変抵抗器６３には電流が流れない）。このとき、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの抵抗値が略同一である場合には、パルス電流が供給されたときに一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが発生する熱量が略同一になる。この場合、図１４（Ａ）に示すように、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂで発生する熱量が略同一となり、気泡Ｂ１，Ｂ２が発生する時間、すなわち気泡発生時間が略同一になって略同じ体積の気泡Ｂ１，Ｂ２が一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂ上にそれぞれ形成される。これにより、ノズル３１ａからは、吐出角度が記録紙Ｐの主面に対して略垂直にインク液滴ｉが吐出することになる。
【００６２】
また、図１３に示すスイッチング素子６２ｂが一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂと可変抵抗器６３との接続をオンにし、スイッチング素子６２ａをオンにし、スイッチング素子６２ｃをグランドと接続したとき、図１４（Ｂ）に示すように、ヘッドチップ２６より吐出されるインク液滴ｉは、吐出方向が図１４（Ｂ）に示す記録紙Ｐの幅方向Ｗの発熱抵抗体２８ａ側に可変された状態で吐出される。すなわち、スイッチング素子６２ｃがグランドに接続されることで、発熱抵抗体２８ａに供給されるパルス電流の電流値は可変抵抗器６３の抵抗値に応じて小さくなり、気泡Ｂ１の体積が気泡Ｂ２の体積より小さくされた状態で気泡Ｂ１，Ｂ２が一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂ上にそれぞれ形成されることから、ノズル３１ａからは、吐出角度を発熱抵抗体２８ａ側に変化させてインク液滴ｉが略斜めに吐出することになる。この吐出制御部５２では、発熱抵抗体２８ｂに供給されるパルス電流の電流値は不変であり、発熱抵抗体２８ａに供給されるパルス電流の電流値を変化させている。
【００６３】
この場合に可変抵抗器６３の抵抗値が大きいと、電源６１ａからスイッチング素子６２ｃを介してグランドに流れる電流が小さくなって発熱抵抗体２８ａに電源６１ａより供給されるパルス電流の電流値の減少量が小さいことから、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに供給されるパルス電流の差が小さくなり、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの間で生じる熱量の差も小さくなり、吐出面２３ａを基準にしてノズル３１ａより吐出されたインク液滴ｉの吐出角度は大きくなる。すなわち、可変抵抗器６３の抵抗値が大きいほど、インク液滴ｉは、ノズル３１ａより略真下にインク液滴ｉを吐出したときの着弾点Ｄに対し、発熱抵抗体２８ａ側でより近い位置に着弾するように吐出されることになる。
【００６４】
一方、可変抵抗器６３の抵抗値が小さいと、電源６１ａからスイッチング素子６２ｃを介してグランドに流れる電流が大きくなって、発熱抵抗体２８ａに電源６１ａより供給されるパルス電流の電流値の減少量が大きいことから、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに供給されるパルス電流の差が大きくなり、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの間で生じる熱量の差も大きくなり、吐出面２３ａを基準にしてノズル３１ａより吐出されたインク液滴ｉの吐出角度は小さくなる。すなわち、可変抵抗器６３の抵抗値が小さいほど、インク液滴ｉは、ノズル３１ａより略真下にインク液滴ｉを吐出したときの着弾点Ｄに対し、発熱抵抗体２８ａ側でより遠い位置に着弾するように吐出されることになる。
【００６５】
また、図１３に示す吐出制御部５２では、スイッチング素子６２ｂが一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂと可変抵抗器６３との接続をオンにし、スイッチング素子６２ａをオンにし、スイッチング素子６２ｃを電源６１ｂと接続したとき、図１４（Ｃ）に示すように、ヘッドチップ２６より吐出されるインク液滴ｉは、吐出方向が図１４（Ｃ）に示す記録紙Ｐの幅方向Ｗの発熱抵抗体２８ｂ側に可変された状態で吐出される。すなわち、スイッチング素子６２ｃが電源６１ｂに接続されることで、発熱抵抗体２８ａに供給されるパルス電流の電流値は可変抵抗器６３の抵抗値に応じて大きくなり、気泡Ｂ２の体積が気泡Ｂ１の体積より小さくされた状態で気泡Ｂ１，Ｂ２が一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂ上にそれぞれ形成されることから、ノズル３１ａからは、吐出角度を発熱抵抗体２８ｂ側に変化させてインク液滴ｉが略斜めに吐出することになる。すなわち、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの発熱状態がスイッチング素子６２ｃをグランドに接続したときとは吐出方向が逆になる。
【００６６】
この場合に可変抵抗器６３の抵抗値が大きいと、電源６１ａの他に電源６１ｂより発熱抵抗体２８ａに加算されて供給されるパルス電流が小さくなることから、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに供給されるパルス電流の差異が小さくなり、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの間で生じる熱量の差も小さくなり、吐出面２３ａを基準にしてノズル３１ａより吐出されたインク液滴ｉの吐出角度は大きくなる。すなわち、可変抵抗器６３の抵抗値が大きいほど、インク液滴ｉは、ノズル３１ａより略真下にインク液滴ｉを吐出したときの着弾点Ｄに対し、発熱抵抗体２８ｂ側でより近い位置に着弾するように吐出されることになる。一方、可変抵抗器６３の抵抗値が小さいと、電源６１ａの他に電源６１ｂより発熱抵抗体２８ａに加算されて供給されるパルス電流が大きくなることから、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに供給されるパルス電流の差が大きくなり、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの間で生じる熱量の差も大きくなり、吐出面２３ａを基準にしてノズル３１ａより吐出されたインク液滴ｉの吐出角度は小さくなる。すなわち、可変抵抗器６３の抵抗値が小さいほど、インク液滴ｉは、ノズル３１ａより略真下にインク液滴ｉを吐出したときの着弾点Ｄに対し、発熱抵抗体２８ｂ側でより遠い位置に着弾するように吐出されることになる。
【００６７】
このように、吐出制御部５２では、スイッチング素子６２ａ，６２ｂ，６２ｃを切り換え、可変抵抗器６３の抵抗値を変化させることで、インク液滴ｉのノズル３１ａからの吐出方向を、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが並設されている方向、すなわち記録紙Ｐの幅方向（Ｗ方向）に変化させることができる。
【００６８】
以上のように、ヘッドチップ２６では、個別に駆動可能な複数の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂを設け、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの熱エネルギを制御することで、インク液滴ｉの吐出方向を変えることができる。このヘッドチップ２６では、例えば、図１５に示すように、製造過程において、フィルム２９にノズルシート３１を貼り付ける際に、ノズル３１ａの中心ラインＬ３が発熱抵抗体２８ａ側にずれてしまった場合、インク液滴ｉが記録紙Ｐの目標とする発熱抵抗体２８ａ，２８ｂ間の中心ラインＬ４上よりも発熱抵抗体２８ａ側に吐出されてしまう。このため、ヘッドチップ２６では、図１４（Ｃ）に示すように、発熱抵抗体２８ｂの熱エネルギよりも発熱抵抗体２８ａの熱エネルギを大きくして、発熱抵抗体２８ｂ側にインク液滴ｉを吐出する。これにより、このヘッドチップ２６では、記録紙Ｐの発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの中心ラインＬ４上の目標位置にインク液滴ｉが吐出され着弾し、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂとノズル３１ａとの位置ずれによる着弾位置ずれを補正して、インク液滴ｉを目標位置に着弾させることができる。したがって、このヘッドチップ２６では、インク液滴ｉの着弾位置ずれにより印刷後の画像や文字に白スジ等が発生することを防止できる。
【００６９】
同様に、ヘッドチップ２６では、ノズル３１ａの中心ラインＬ３が発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの中心ラインＬ４よりも発熱抵抗体２８ｂ側にずれている場合には、図１４（Ｂ）に示すように、発熱抵抗体２８ａの熱エネルギよりも発熱抵抗体２８ｂの熱エネルギを大きくして、発熱抵抗体２８ａ側にインク液滴ｉを吐出して、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの中心ラインＬ４上の目標位置にインク液滴ｉを吐出し着弾させることができる。これにより、このヘッドチップ２６では、ノズル３１ａの中心ラインＬ３が発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの中心ラインＬ４よりも発熱抵抗体２８ｂ側にずれていても、記録紙Ｐの目標位置にインク液滴ｉを着弾させることができる。
【００７０】
なお、ヘッドチップ２６では、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂとノズル３１ａとの位置ずれの他に、ノズル３１ａに付着したゴミ、ノズル３１ａの開口径の真円度や垂直方向に対する角度ずれ等により生じるインク液滴ｉの着弾位置ずれを図１４（ｂ）や図１４（ｃ）に示すようにして、インク液滴ｉの吐出方向を変えることで、インク液滴ｉの着弾位置ずれを補正し、目標位置にインク液滴ｉを着弾させることができる。
【００７１】
次に、以上のように構成されたプリンタ装置１の印刷開始までの一連の動作を図１１及び図１６等を参照して説明する。
【００７２】
プリンタ装置１の印刷動作は、図１に示す操作部４１ｃで印刷開始釦等を押すことによって開始する。印刷開始操作がユーザによってされると、先ず、制御部５６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５６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Ｓ４に進み、印刷動作を禁止する。
【００７３】
制御部５６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ｉ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、ステップＳ４において、印刷動作を禁止する。一方、制御部５６は、インクカートリッジ１１内のインクｉが所定量以上であるとき、すなわちインクｉが満たされているとき、印刷動作を許可する。
【００７４】
制御部５６は、ステップＳ３において、ヘッドキャップ開閉機構の駆動モータを駆動させ、ヘッドキャップ２４が上部筐体４１ａの前面側に移動し、吐出面２３ａが開放された状態とし、記録紙Ｐをヘッドチップ２７のノズル３１ａと対向させ、入力された印刷データに応じた印刷処理を行う。制御部５６は、プリンタ駆動部５１によって、給排紙機構の駆動モータ等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５６は、図１１に示すように、収納トレイ４３から給紙ローラ７１によって記録紙Ｐを引き出し、互いに同一方向に回転する一対の分離ローラ７２ａ，７２ｂによって１枚だけ引き出された記録紙Ｐを反転ローラ７３に搬送して搬送方向を反転させて、インク吐出ヘッド２３の吐出面２３ａと対向する位置に設けた搬送ベルト７４に記録紙Ｐを搬送する。プリンタ装置１では、搬送ベルト７４に搬送させた記録紙Ｐをプラテン板７５で所定の位置に支持し、記録紙Ｐを吐出面２３ａと対向させる。
【００７５】
そして、制御部５６は、ヘッドチップ２６のノズル３１ａより記録紙Ｐに向かってインク液滴ｉを吐出するように吐出制御部５２を制御する。具体的には、図１４（Ａ）に示すように、吐出制御部５２は、ノズル３１ａより略真下にインク液滴ｉを吐出する場合、一対の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに供給されるパルス電流の電流値が略同じになるように制御する。また、吐出制御部５２は、図１４（Ｂ）に示すように、ノズル３１ａより発熱抵抗体２８ａ側に吐出方向を変えてインク液滴ｉを吐出する場合、発熱抵抗体２８ｂに供給されるパルス電流より、発熱抵抗体２８ａに供給されるパルス電流の電流値が小さくなるように制御する。また、吐出制御部５２は、図１４（Ｃ）に示すように、ノズル３１ａより発熱抵抗体２８ｂ側に吐出方向を変えてインク液滴ｉを吐出する場合、発熱抵抗体２８ｂに供給されるパルス電流に比べ、発熱抵抗体２８ａに供給されるパルス電流の電流値が大きくなるように制御する。かくして、記録紙Ｐには、印刷データに対応した画像や文字が印刷されることになる。そして、プリンタ装置１では、印刷された記録紙Ｐを給排紙口４２方向に回転する搬送ベルト７４と、搬送ベルト７４と対向し、給排紙口４２側に設けられた排紙ローラ７６とによって記録紙Ｐを排紙トレイ４４に送り出す。
【００７６】
以上のようなプリンタ装置１では、各インク液室３２に複数の発熱抵抗体２８ａ，２８ｂが設けられ、各発熱抵抗体２８ａ，２８ｂに熱エネルギ差を設けることで、インク液滴ｉの吐出方向を変えることができる。これにより、プリンタ装置１では、ノズル３１ａの位置ずれ、ノズル３１ａに付着したゴミの存在、又はノズル３１ａの開口径の真円度や垂直方向に対する角度ずれ等によるインク液滴ｉの着弾位置ずれを補正することができ、インク液滴ｉを目標とする着弾位置に着弾させることができ、白スジ等がない高品位な画像や文字を印刷することができる。
【００７７】
次に、以上のようなプリンタ装置１に用いられる本発明を適用したインクｉについて説明する。
【００７８】
インクｉは、着色剤となる染料と、この着色剤を分散させる溶媒と、ゼータ電位が正に帯電する疎水性コロイドとが含有されている。
【００７９】
染料としては、直接染料、酸性染料等に代表される水性染料が挙げられる。具体的には、イエロー系直接染料としては、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１、同８、同１１、同１２、同２４、同２６、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２７、同２８、同３３、同３９、同４４、同５０、同５８、同８５、同８６、同８８、同８９、同９８、同１００、同１１０等が挙げられる。なお、イエロー系直接染料は、これらのうちいずれか１種又は複数種を混合して用いられる。
【００８０】
マゼンタ系直接染料としては、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１９７、同２０１、同２１８、同２２０、同２２４、同２２５、同２２６、同２２７、同２２８、同２２９、同２３０、同３２１等が挙げられる。なお、マゼンタ系直接染料は、これらのうちいずれか１種又は複数種を混合して用いられる。
【００８１】
シアン系直接染料としては、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、同２、同６、同８、同１５、同２２、同２５、同４１、同７１、同７６、同７７、同７８、同８０、同８６、同９０、同９８、同１０６、同１０８、同１２０、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等が挙げられる。なお、シアン系直接染料は、これらのうちいずれか１種又は複数種を混合して用いられる。
【００８２】
ブラック系直接染料としては、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等が挙げられる。なお、ブラック系直接染料は、これらのうちいずれか１種又は複数種を混合して用いられる。
【００８３】
イエロー系酸性染料としては、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１、同３、同７、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１１２、同１１４、同１１６、同１１８、同１１９、同１２７、同１２８、同１３１、同１３５、同１４１、同１４２、同１６１、同１６２、同１６３、同１６４、同１６５等が挙げられる。なお、イエロー系酸性染料は、これらのうちいずれか１種又は複数種を混合して用いられる。
【００８４】
マゼンタ系酸性染料としては、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８３、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１９９、同２０９、同２１１、同２１５、同２１６、同２１７、同２１９、同２４９、同２５２、同２５４、同２５６、同２５７、同２６２、同２６５、同２６６、同２７４、同２７６、同２８２、同２８３、同３０３、同３１７、同３１８、同３２０、同３２１、同３２２等が挙げられる。なお、マゼンタ系酸性染料は、これらのうちいずれか１種又は複数種を混合して用いられる。
【００８５】
シアン系酸性染料としては、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１７５、同１８２、同１８３、同１８４、同１８７、同１９２、同１９９、同２０３、同２０４、同２０５、同２２９、同２３４、同２３６等が挙げられる。なお、シアン系酸性染料は、これらのうちいずれか１種又は複数種を混合して用いられる。
【００８６】
ブラック系酸性染料としては、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、同２、同７、同２４、同２６、同２９、同３１、同４４、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等が挙げられる。なお、ブラック系酸性染料は、これらのうちいずれか１種又は複数種を混合して用いられる。
【００８７】
これらの染料を分散させる溶媒としては、水又は水と水溶性有機溶剤との混合溶媒が挙げられる。ここで、水としては、脱イオン水が好ましく挙げられる。水溶性有機溶剤として、インクの乾燥防止効果を有するアルコール類を好ましく挙げられる。
【００８８】
水溶性有機溶剤のアルコール類としては、脂肪族一価アルコールや多価アルコール、多価アルコール誘導体が挙げられる。
【００８９】
脂肪族一価アルコールとしては、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−ブチルアルコール又はｔ−ブチルアルコールなどの低級アルコールが挙げられる。
【００９０】
多価アルコールとしては、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ルグリコール類や、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又はチオジグリコール等が挙げられる。
【００９１】
多価アルコール誘導体としては、エチレングリコールジメチルエーテル、セロソルブ、ジエチレングリコールモノメチルエーテル等の上述した多価アルコールの低級アルキルエーテル類や、エチレングリコールジアセテート等の上述した多価アルコールの低級カルボン酸エステル類等が挙げられる。
【００９２】
また、溶媒としては、上述した水溶性有機溶剤のうち少なくとも１種及び水を添加する場合、モノトリエタノールアミン、ジトリエタノールアミン等のアルコールアミン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルケトンアミド等のアミド類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類又はジオキサン等のエーテル類を適宜使用することができる。
【００９３】
インクｉには、染料等が溶解又は分散された溶媒に、染料等の他に、上述した特許文献２（特開２００４−２４４６２０号公報）に記載されているように、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。この疎水性コロイドは、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、インクのｐＨが４以上、６以下の範囲となったときにゼータ電位が正に帯電するものである。なお、インクｉは、中性又はヘッドチップ２６の金属材料等を使用している部位が酸化しないように弱アルカリ性にされている。
【００９４】
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。
【００９５】
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分散体、酸化セシウム等の金属水酸化物分散体、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム等の金属硫化物分散体であり、これらのうちいずれか１種又は複数種混合して用いられる。
【００９６】
インクｉでは、シリコン基板２７のシリコン材料が露出した端面２７ｂに接触しても、ｐＨが４以上、６以下の範囲になったとき、図１７に示すように、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基板２７の端面２７ｂに付着する。これにより、ヘッドチップ２６では、端面２７ｂに付着した疎水性コロイドによって、シリコン基板２７の端面２７ｂからシリコン材料が更に溶出することを防止できる。なお、図１７では、正に帯電した疎水性コロイドをＣで示している。
【００９７】
また、インクｉでは、例えば弱アルカリ性を示す場合であっても、シリコン材料が溶出した端面２７ｂの周囲ではインクｉが酸性を示すことから、インクｉ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基板２７の端面２７ｂに付着し、シリコン基板２７からシリコン材料が更に溶出することを防止できる。
【００９８】
ここで、インクｉ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酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、及びシリコン材料を含有するものからシリコン材料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（ＳｉＯ２）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図１８に示す。
【００９９】
図１８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。
【０１００】
このことから、シリカでは、例えば弱アルカリ性のインクｉに曝されたシリコン基板２７の端面２７ｂからシリコン材料の溶出が始まり、シリコン基板２７の端面２７ｂの周囲でシリコン材料の溶出により、インクｉが酸性を示すようになっても、負に帯電するシリコン基板２７の端面２７ｂに付着することはなく、シリコン基板２７の端面２７ｂからシリコン材料が溶出し続け、シリコン材料の溶出を防止することが困難となる。
【０１０１】
このようなシリカに対して、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ｉに曝されたシリコン基板２７の端面２７ｂからシリコン材料の溶出が始まり、シリコン基板２７の端面２７ｂの周囲で、シリコン材料の溶出により、インクｉが酸性を示し、ｐＨが４以上、６以下の範囲になったとき、端面２７ｂ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基板２７の端面２７ｂに適宜付着し、端面２７ｂからシリコン材料が溶出することを防止できる。
【０１０２】
このようなインクｉでは、疎水性コロイドの濃度を３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下とする。
【０１０３】
インクｉでは、疎水性コロイドの濃度を３ｐｐｍ以上とすることによって、ｐＨが４以上、６以下の範囲になったとき、図１７に示すように、シリコン基板２７の端面２７ｂに疎水性コロイドが付着し、端面２７ｂからシリコン材料が溶出することを防止でき、シリコン材料が発熱抵抗体２８ａ，２８ｂ上に堆積せず、コゲーションを防止することができる。また、インクｉでは、疎水性コロイドの濃度を３ｐｐｍ以上とすることによって、シリコン材料の溶出が防止されるので、シリコン材料がノズル３１ａやインク液室３２、インク流路３３に詰まり目詰まりが生じることを防止できる。これにより、インクｉでは、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂのコゲーションやシリコン材料による目詰まりを防止できるため、不吐出となることを防止できる。
【０１０４】
また、インクｉでは、疎水性コロイドの濃度を１００ｐｐｍ以下とすることによって、疎水性コロイドが過剰に含有されていないため、上述したようにインク液滴ｉの吐出角度を変える場合、疎水性コロイドに影響されず、吐出回数が増えても、吐出角度を変えることができる可動域を初期と変わらず維持し続けることができる。これにより、インクｉでは、吐出回数が増えても、発熱抵抗体２８ａ，２８ｂとノズル３１ａとの位置ずれ、ノズル３１ａに付着したゴミ、ノズル３１ａの開口径の真円度や垂直方向に対する角度ずれ等によるインク液滴ｉの着弾位置ずれを補正することができ、目標とする着弾位置に吐出することができる。
【０１０５】
さらに、インクｉ中には、溶媒中に各種界面活性剤、消泡剤、ｐＨ調整剤又は防かび剤等の添加物を添加することもできる。
【０１０６】
以上のような構成からなるインクｉは、水や有機溶媒等の溶媒に疎水性コロイドと、他の界面活性剤等の添加成分とを常法に従って混合することにより製造することができる。
【０１０７】
上述したプリンタ装置１は、疎水性コロイドの濃度が３ｐｐｍ以上となっているインクｉを用いることによって、ヘッドチップ２６のシリコン基板２７のシリコン材料が露出している端面２７ｂに疎水性コロイドが付着し、シリコン材料の溶出を防止できるため、コゲーションが発生することを防止できる。また、プリンタ装置１では、疎水性コロイドが端面２７ｂに付着することによって、シリコン材料の溶出を防止できるため、シリコン材料によるノズル３１ａやインク液室３２、インク流路３３の目詰まりを防止できる。これらのことから、プリンタ装置１では、インク液滴ｉが不吐出となることを防止できる。
【０１０８】
また、プリンタ装置１では、疎水性コロイドの濃度が１００ｐｐｍ以下となっているインクｉを用いることによって、疎水性コロイドが過剰に含有されていないため、図１４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、インク液滴ｉの吐出角度を変えて吐出する場合に、吐出回数が増えても、寿命等により吐出できなくなる直前まで、インク液滴ｉの吐出角度を変えることができる可動範囲が狭くならず、初期と変わらない可動範囲を維持することができる。これにより、プリンタ装置１では、ノズル３１ａからインク液滴ｉを吐出することができなくなるまで、吐出角度を所望の角度に変えることができ、ノズル３１ａの位置ずれ、ノズル３１ａに付着したゴミの存在、又はノズル３１ａの開口径の真円度や垂直方向に対する角度ずれ等による着弾位置ずれを補正でき、インク液滴ｉを目標とする着弾位置に着弾させることができ、着弾位置ずれを目立たなくすることができ、これを維持することができる。このため、プリンタ装置１では、吐出回数の増えるにしたがって、インク液滴ｉの吐出角度を随時調整することなく、ヘッドチップ２６がインク液滴ｉを吐出できなくなる直前まで、着弾位置ずれを目立たなくすることができる。
【０１０９】
これらのことから、プリンタ装置１では、インク液滴ｉが不吐出とならず、インク液滴ｉの吐出角度を変えることで、インク液滴ｉの着弾位置ずれによる白スジ等が発生せず、高品位な画像や文字を印刷することができる。また、プリンタ装置１では、インク液滴ｉの吐出角度を変えることができる可動域が狭くならず、初期の可動域と同じ範囲とすることができるので、同一環境下では、常に同じ発熱抵抗体２８ａ，２８ｂの駆動方法で同じ着弾位置に補正することができる。
【０１１０】
なお、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、本発明は、例えばヘッドカートリッジ２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プリンタ装置にも適用可能である。
【実施例】
【０１１１】
以下、本発明を適用したインクの実施例及び比較例について説明する。
【０１１２】
〈実施例１〉
実施例１では、以下のようにしてインクを作製した。インク全体に対して、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（粒径：１μｍ以下）が３ｐｐｍ、市販染料のダイレクトイエロー１３２の染料濃度が３重量％、グリセリンが１０重量％、２−ピロリドンが１０重量％、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、それぞれ計量し、イオン交換水に酸化アルミニウムを分散させたものに、染料のダイレクトイエロー、グリセリン、２−ピロリドン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルを混合し、水溶液を作製した。次に、この水溶液を孔径２μｍのフィルターにて濾過して、インクを作製した。得られたインクは、ｐＨ６である。
【０１１３】
〈実施例２〉
実施例２では、以下のようにしてインクを作製した。酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（粒径：１μｍ以下）が２０ｐｐｍ、ダイレクトイエロー１３２が３重量％、グリセリンが１０重量％、２−ピロリドンが１０重量％、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、実施例１と同様にインクを作製した。得られたインクは、ｐＨ６である。
【０１１４】
〈実施例３〉
実施例３では、以下のようにしてインクを作製した。酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（粒径：１μｍ以下）が１００ｐｐｍ、ダイレクトイエロー１３２が３重量％、グリセリンが１０重量％、２−ピロリドンが１０重量％、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、実施例１と同様にインクを作製した。得られたインクは、ｐＨ６である。
【０１１５】
〈実施例４〉
実施例４では、以下のようにしてインクを作製した。硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）が２０ｐｐｍ、ダイレクトイエロー１３２が３重量％、グリセリンが１０重量％、２−ピロリドンが１０重量％、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、実施例１と同様にインクを作製した。得られたインクは、ｐＨ６である。
【０１１６】
〈実施例５〉
実施例５では、以下のようにしてインクを作製した。硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）（粒径：１μｍ以下）が２０ｐｐｍ、ダイレクトイエロー１３２が３重量％、グリセリンが１０％重量、２−ピロリドン１が１０％重量、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、実施例１と同様にインクを作製した。得られたインクは、ｐＨ６である。
【０１１７】
〈実施例６〉
実施例６は、以下のようにしてインクを作製した。酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（粒径：１μｍ以下）が２０ｐｐｍ、ダイレクトブルー１９９が３重量％、グリセリンが１０重量％、２−ピロリドンが１０重量％、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、実施例１と同様にインクを作製した。得られたインクは、ｐＨ８である。
【０１１８】
〈実施例７〉
実施例７では、以下のようにしてインクを作製した。酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（粒径：１μｍ以下）が１０ｐｐｍ、ダイレクトイエロー１３２が３重量％、グリセリンが１０重量％、２−ピロリドンが１０重量％、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、トリエタノールアミンが０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、実施例１と同様にインクを作製した。得られたインクは、ｐＨ９である。
【０１１９】
〈比較例１〉
比較例１では、以下のようにしてインクを作製した。酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（粒径：１μｍ以下）が１０００ｐｐｍ、ダイレクトブルー１９９が３重量％、グリセリンが１０重量％、２−ピロリドンが１０重量％、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、実施例１と同様にしてインクを作製した。得られたインクは、ｐＨ８である。
【０１２０】
〈比較例２〉
比較例２では、以下のようにしてインクを作製した。硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）（粒径：１μｍ以下）が１００００ｐｐｍ、ダイレクトブルー１９９が３重量％、グリセリンが１０重量％、２−ピロリドンが１０重量％、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、実施例１と同様にしてインクを作製した。得られたインクは、ｐＨ８である。
【０１２１】
〈比較例３〉
比較例３では、以下のようにしてインクを作製した。酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（粒径：１μｍ以下）が１０００ｐｐｍ、ダイレクトイエロー１３２が３重量％、グリセリンが１０重量％、２−ピロリドンが１０重量％、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、実施例１と同様に作製した。得られたインクは、ｐＨ６である。
〈比較例４〉
比較例４では、以下のようにしてインクを作製した。酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（粒径：１μｍ以下）が４００ｐｐｍ、ダイレクトイエロー１３２が３重量％、グリセリンが１０重量％、２−ピロリドンが１０重量％、界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）が０．５重量％、残量がイオン交換水となるように、実施例１と同様に作製した。得られたインクは、ｐＨ６である。
【０１２２】
以上のようにして作製した各実施例及び比較例のインクを上述したヘッドチップにおいて、発熱抵抗体の大きさが２０μｍ×２０μｍ（２０μm×１０μｍの発熱抵抗体が２つ）、ノズル径が１７μｍとなっているヘッドチップを有するヘッドカートリッジに充填し、このヘッドカートリッジをプリンタ装置に設け、連続吐出試験を行った。
【０１２３】
連続吐出試験の条件は、２つの発熱抵抗体のうち、一方の発熱抵抗体側にインク液滴の吐出角度を変えながらパルス幅１．３μｓｅｃ、周波数１０ｋＨｚのパルス電流で、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。連続吐出試験では、吐出速度維持と、吐出角度の低下について評価した。試験結果を以下の表１に示す。
【０１２４】
【表１】
2008111041.tif 000003
【０１２５】
表１において、吐出速度維持では、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、初期の吐出速度を維持し、吐出できた場合を○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、初期の速度を維持することができなかった場合を×印で示し、インク不吐出が生じた回数も一緒に表１中に記載した。また、表１において、吐出角度の低下について、初期のインク液滴の曲がる角度（吐出角度）θに対して、インク液滴の吐出を繰り返した後、インク液滴の吐出角度θを測定し、３０％以上低下したときの吐出回数を記載した。なお、インク液滴の吐出角度は、吐出面から１０００mmの距離での偏向量をストロボ撮影により光学顕微鏡で測定した。偏向量（μm）/１０００μm＝ｔａｎθから吐出角度（θ）を求めた。実施例１のインク、比較例１のインクを例に挙げて、吐出回数と、吐出速度維持率及び吐出角度の低下との関係を図１９及び図２０に示す。
【０１２６】
表１に示す結果から、実施例１では、疎水性コロイドの酸化アルミニウムが３ｐｐｍ含有されているため、ヘッドチップのシリコン基板の端面からシリコン材料が溶出することを防止でき、コゲーションを防止できた。また、実施例１では、シリコン材料の溶出を防止できたことによって、シリコン材料によるノズルの目詰まり等も防止できた。これらのことから、実施例１では、図１９に示すように、インク液滴を２億回吐出しても不吐出とならず、吐出速度を維持することができた。また、実施例１では、疎水性コロイドが３ｐｐｍであり、適切に含有されているため、表１及び図１９に示すように、２億回以上吐出しても、インク液滴の吐出角度が狭くなったりせず、初期の吐出角度を維持することができた。
【０１２７】
同様に、実施例２〜実施例７においても、疎水性コロイドの酸化アルミニウムや硫酸マグネシウム、硫酸バリウムの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であるため、実施例１と同様に、コゲーションや目詰まりを防止することができ、インク液滴を２億回吐出しても不吐出とならず、吐出速度を維持することができた。また、実施例２〜実施例７では、疎水性コロイドの酸化アルミニウムや硫酸マグネシウム、硫酸バリウムの濃度が３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下であるため、実施例１と同様に、疎水性コロイドが過剰に含有されていないため、２億回以上吐出しても、インク液滴の吐出角度が狭くなったりせず、初期の吐出角度を維持することができた。
【０１２８】
これらの実施例に対して、比較例１では、疎水性コロイドの酸化アルミニウムが含有されているため、ヘッドチップのシリコン基板の端面からシリコン材料が溶出することを防止でき、コゲーションや目詰まりを防止できた。これにより、比較例１では、表１及び図２０に示すように、インク液滴を２億回吐出しても不吐出とならず、吐出速度を維持することができた。しかしながら、比較例１では、疎水性コロイドの酸化アルミニウムの濃度が１０００ｐｐｍであり、１００ｐｐｍよりも多いため、４０００万回吐出すると、インク液滴の吐出角度は初期の角度に対して３０％以上低下してしまった。したがって、比較例１より、吐出角度の低下は、従来知られていた発熱抵抗体上へ堆積物が付着するコゲーションによる速度低下とは無関係に起こっていることがわかる。即ち、比較例１では、吐出速度は２億回以上保たれているにも関わらず吐出角度は４０００万回吐出すると３０％以上低下してしまった。
【０１２９】
比較例２では、疎水性コロイドの硫酸マグネシウムの濃度が１００００ｐｐｍであり、１００ｐｐｍより多く、過剰に含有されているため、この疎水性コロイドが発熱抵抗体上に堆積し、コゲーションが発生して、５０００万回吐出したときに、不吐出のノズルが発生し、吐出速度を維持することができなかった。しかしながら、比較例２では、５０００万回まで、インク液滴の吐出角度が初期の角度に対して３０％未満の低下率で維持することができた。したがって、比較例２より、コゲーションが著しく５０００万回吐出すると不吐出になってしまうインクであっても、不吐出となる直前まで吐出角度は初期の吐出角度の３０％未満の範囲でしか低下せず、吐出角度を維持することができた。
【０１３０】
比較例３では、比較例１と同様に、疎水性コロイドの酸化アルミニウムが含有されているため、コゲーションや目詰まりを防止でき、インク液滴を２億回吐出しても不吐出とならず、吐出速度を維持することができた。しかしながら、比較例３では、疎水性コロイドの酸化アルミニウムの濃度が１０００ｐｐｍであり、１００ｐｐｍよりも多いため、６０００万回吐出すると、インク液滴の吐出角度を初期の角度に対して３０％以上低下してしまった。
【０１３１】
比較例４では、疎水性コロイドの酸化アルミニウムが含有されているため、コゲーションや目詰まりを防止でき、インク液滴を２億回吐出しても不吐出とならず、吐出速度を維持することができた。しかしながら、比較例４では、疎水性コロイドの酸化アルミニウムの濃度が４００ｐｐｍであり、１００ｐｐｍよりも多いため、１億４０００万回吐出すると、インク液滴の吐出角度を初期の角度に対して３０％以上低下してしまった。
【０１３２】
実施例及び比較例から、比較例１や比較例３、比較例４のように、十分に吐出速度が維持できているにも関わらず吐出角度が初期の半分以下にまで下がってしまうのに対して、実施例では、インク液滴の吐出回数が増えても、インク液滴の吐出角度が常に１０％未満の変化しか示さない。即ち、実施例のインクでは、着弾位置の補正が常に正常に作動するようになることが分かる。
【０１３３】
以上のことから、ヘッドチップのシリコン基板のインクが接する部分に、シリコン材料が露出し、複数の発熱抵抗体の駆動を制御して、１ライン毎に駆動すべき発熱抵抗体を変えたり、駆動力を変えて、吐出方向を変えて、インクの記録紙への着弾位置を変えるプリンタ装置において、吐出角度を安定に変えることができ、常に、着弾位置を補正し続けることができるように、用いるインク中の疎水性コロイドの濃度を３ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下とすることは重要であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明が適用されたプリンタ装置の分解斜視図である。
【図２】本発明が適用されたヘッドカートリッジの分解斜視図である。
【図３】同ヘッドカートリッジの断面図である。
【図４】ヘッドカートリッジのヘッドチップを示す分解斜視図である。
【図５】発熱抵抗体が一対設けられたヘッドチップを示す平面図である。
【図６】同ヘッドチップであり、図５中の線分Ａ−Ａにおける断面図である。
【図７】同ヘッドチップであり、図５中の線分Ｂ−Ｂにおける断面図の一部であり、略同じ大きさの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。
【図８】同ヘッドチップであり、図５中の線分Ｂ−Ｂにおける断面図の一部であり、２つの気泡によってノズルからインクの液滴が略真下に吐出された状態を示す断面図である。
【図９】同ヘッドチップであり、図５中の線分Ｂ−Ｂにおける断面図の一部であり、異なる大きさの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。
【図１０】同ヘッドチップであり、図５中の線分Ｂ−Ｂにおける断面図の一部であり、２つの気泡によってノズルからインクの液滴が略斜め方向に吐出された状態を示す断面図である。
【図１１】印刷可能な状態となっているプリンタ装置の一部を透視して示した側面図である。
【図１２】プリンタ装置のブロック図である。
【図１３】吐出制御部を示すの回路図である。
【図１４】（Ａ）はインク液滴が略真下方向に吐出されるときを示す断面図であり、（Ｂ）はインク液滴がノズルを中心に記録紙の幅方向の一方略斜め方向に吐出されるときの断面図であり、（Ｃ）はインク液滴がノズルを中心に記録紙の幅方向の他方略斜め方向に吐出されるときの断面図である。
【図１５】ヘッドチップにおいて、複数の発熱抵抗体とノズルとが位置ずれしている状態を示す断面図である。
【図１６】印刷開始までの動作を示すフローチャートである。
【図１７】同ヘッドチップであり、図５中の線分Ａ−Ａにおける断面図の一部であり、シリコン基板のシリコン材料が露出した端面に疎水性コロイドが付着した状態を示す断面図である。
【図１８】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。
【図１９】実施例１のインクにおける吐出回数と吐出角度の関係、及び吐出回数と吐出速度の関係について示す図である。
【図２０】比較例１のインクおける吐出回数と吐出角度の関係、及び吐出回数と吐出速度の関係について示す図である。
【図２１】従来のヘッドチップの断面図である。
【図２２】従来のヘッドチップにおいて、インクの液滴の吐出方向が曲がってしまった状態を示す断面図である。
【図２３】従来のヘッドチップにおいて、ノズルとヒータとの位置ずれのズレ量と、インク液滴の吐出角度との関係を示す図である。
【図２４】インク液滴の吐出角度の変えることができる従来の他のヘッドチップを示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  プリンタ装置、２  ヘッドカートリッジ、３  装置本体、１１  インクカートリッジ、２１  カートリッジ本体、２２  装着部、２３  インク吐出ヘッド、２３ａ  吐出面、２４  ヘッドキャップ、２５  接続部、２６  ヘッドチップ、２７  シリコン基板、２７ａ  一主面、２７ｂ  端面、２８ａ，２８ｂ  発熱抵抗体、２９  フィルム、３１  ノズルシート、３１ａ  ノズル、３２  インク液室、３３  インク流路、４１  外筐
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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