(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチノズル型ヘッドの各ノズルから吐出されたインク液滴の吐出速度のばらつきを低減することによって、インク液滴の着弾ずれに起因するスジや色ムラを低減するインクジェット記録システムの提供。【解決手段】加圧室壁面の一部が圧電素子８で構成された液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録システムは、インクに含まれる顔料の平均体積粒子径Ｄ（ｎｍ）が８０≦Ｄ≦２００であり、且つ下記式（１）を満たす。2008093955.tif 000009[式中、Ｒａは加圧室壁面を構成する圧電素子表面の算術表面粗さ（ｎｍ）、Ｄは平均体積粒子径（ｎｍ）である。]【選択図】図２
2008093955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧室壁面の一部が圧電素子で構成された液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録システムであって、インクに含まれる顔料の平均体積粒子径Ｄ（ｎｍ）が８０≦Ｄ≦２００であり、且つ下記式（１）を満たすことを特徴とするインクジェット記録システム。
【数１】
2008093955.tif 000008
[式中、Ｒａは加圧室壁面を構成する圧電素子表面の算術表面粗さ（ｎｍ）、Ｄは平均体積粒子径（ｎｍ）である。]
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク充填時の充填率を向上させることによって、優れた画像品質を有するインクジェット記録システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置としてインクジェット記録装置が知られている。そのインクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（吐出室、圧力室、加圧液室、インク流路とも称される）と、この液室内の記録液(インク)を加圧するためのエネルギーを発生するアクチュエータ手段とを備えて、エネルギーを発生することによって液室内の記録液に圧力を作用させ、ノズルから液滴を吐出させるものである。
【０００３】
液滴吐出ヘッドとしては、電気機械変換素子などの圧電型アクチュエータを用いたもの、電気熱変換素子に膜沸騰を利用するサーマル型アクチュエータを用いたもの、振動板と電極間の静電力を利用する静電型アクチュエータを用いたものなどがある。
【０００４】
インクジェット記録用インクとしては、水溶性染料を水性媒体に溶解させた水性染料インクが、着色力が大きい、ヘッドノズルでの目詰まりが少ないなどの理由により使用されてきた。
しかしながら、この水性染料インクは、耐水性、耐候性が充分でないという問題を抱えている。この観点から、染料インクと比較して、耐水性、耐候性のより優れた顔料インクの使用が増えつつある。また、高速印字対応には、従来のシリアルヘッド方式よりもラインヘッド方式の方が高速印字には適しているが、紙搬送速度に影響されない下限値以上の速度でインク滴を吐出させる必要がある。この下限値以上の速度でインクを吐出させ得る手段として、アクチュエータの駆動電圧を高くする方法が上げられる。しかし、駆動電圧が高くなるに従って、アクチュエータに与えられる負荷も大きくなる。このことは、プリンタヘッドの寿命を縮める懸念がある他に、省エネルギー化という観点からも好ましくない。
【０００５】
ラインヘッド方式での吐出速度の維持や吐出回復などに関する技術としては、インク吐出速度をインクの粘度、比重、インク中の固形成分濃度のいずれかを制御する手段を備えた記録装置が特許文献１に、また、ノズルからの液体の吐出不良を個々のヘッドユニット毎に回復させる手段を備えた記録装置が特許文献２に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２１７４７８号公報
【特許文献２】特開平８−１２７１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高速印字に対応するには、紙搬送速度に影響されない或る下限速度以上でインクを吐出させる必要がある。印字速度が大きくなればなるほど、この下限速度を大きくする必要がある。そのため、記録紙上の所定の位置に液滴を着弾させるためには、着弾時のインク液滴の速度は８ｍ／ｓ以上が好ましく、９ｍ／ｓ以上が更に好ましい。
また、高品質な画像を形成する為には、不吐出ノズルの発生が無く、ノズル間での吐出速度ばらつきが少ないことが望ましい。
しかしながら、液室壁面の一部が圧電素子で構成されたマルチノズル型液滴吐出ヘッドを用いて、顔料インクを吐出させた場合、染料インクの吐出速度と比較して、顔料インクの吐出速度が遅く、所望する９ｍ/ｓに満たないことが明らかになった。
すなわち、顔料インクを用いて、画像を形成した場合、紙搬送速度に影響されない下限値以上の吐出速度(９ｍ/ｓ以上)でインクを吐出できないため、インク液滴の着弾ずれに伴なうスジや色ムラが画像に顕著に現れ、画像品質を損なう原因となっていた。
本発明の目的は、マルチノズル型ヘッドの各ノズルから吐出されたインク液滴の吐出速度のばらつきを低減することによって、インク液滴の着弾ずれに起因するスジや色ムラを低減するインクジェット記録システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、所定の平均体積粒子径の顔料を有するインクを用いて、圧電素子の平均表面粗さＲａと顔料の平均体積粒子径Ｄの関係式が所定の範囲内にあることにより、ノズルから吐出されたインク液滴の吐出速度のばらつきを低減でき、インク液滴の着弾ずれに起因するスジや色ムラを低減するという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明のインクジェット記録システムは、以下の構成を有する。
加圧室壁面の一部が圧電素子で構成された液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録システムであって、インクに含まれる顔料の平均体積粒子径Ｄ（ｎｍ）が８０≦Ｄ≦２００であり、且つ下記式（１）を満たすことを特徴とするインクジェット記録システム。
【数２】
2008093955.tif 000003
[式中、Ｒａは加圧室壁面を構成する圧電素子表面の算術表面粗さ（ｎｍ）、Ｄは平均体積粒子径（ｎｍ）である。]
【発明の効果】
【００１０】
本発明のインクジェット記録システムによれば、所定の平均体積粒子径の顔料を有するインクを用いて、圧電素子の平均表面粗さＲａと顔料の平均体積粒子径Ｄの関係式が所定の範囲内にあることにより、ノズルから吐出されたインク液滴の吐出速度を安定して維持でき、紙搬速度の影響によるインク液滴の着弾ずれに起因するスジや色ムラの少ない高画質の画像を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係るインクジェット記録システムについて詳細に説明をする。
本発明のインクジェット記録システムは、加圧室壁面の一部が圧電素子で構成された液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録システムであって、インクに含まれる顔料の平均体積粒子径Ｄ（ｎｍ）が８０≦Ｄ≦２００であり、且つ上記式（１）を満たす。
【００１２】
本発明は、所定の表面粗さの圧電素子を組み込んだマルチノズル型液滴吐出ヘッドを用いて、平均体積粒子径が異なる顔料を含んだインクを吐出した結果、インク液滴の吐出速度が異なるという知見と、表面粗さが異なる圧電素子を組み込んだ同タイプのヘッドを用いて、ある平均体積粒子径の顔料を含むインクを吐出した結果、表面粗さの相違によって、吐出速度が異なるという新しい知見に基づくものである。
【００１３】
すなわち、顔料の体積平均粒子径が本発明の範囲外であると、インク液滴の平均吐出速度が減少し、このためノズル間でのインク液滴の吐出速度に遅延が生じ、色ムラやスジなどの画像品質を低下する。また、顔料の平均体積粒子径が、本発明の範囲より大きくなると、ブラウン運動よりも重力が大きく作用するようになるため、粒子の沈降などの保存安定性を低下させる懸念がある。粒子径が本発明の範囲よりも小さくなると、記録紙上での隠蔽率が低下し、充分な画像濃度が得られない懸念がある。
これに対して、顔料の体積平均粒子径が本発明の範囲内であれば、顔料の沈降や隠蔽率に与える影響を低減すると共に、インク液滴の吐出速度が安定し、色ムラやスジを抑制することができる。
【００１４】
また、加圧室(加圧液室)壁面の一部が圧電素子で構成されたマルチノズル型液滴吐出ヘッドを用いた場合、インクの吐出速度は圧電素子の平均表面粗さＲａと顔料の平均体積粒子径Ｄに相関があることが明らかになった。つまり、圧電素子の表面粗さＲａと顔料の平均体積粒子径Ｄが上記式（１）を満たすことにより、インク液滴を吐出速度９ｍ／ｓ以上でしかも安定して吐出させることができる。
【００１５】
このことは次のことからも説明できる。すなわち、圧電素子の表面粗さを平板上での半球形粒子とみなせば、この半球形粒子と顔料粒子の電気二重層間の力Ｆは、下記式（２）で表される。この式については、「応用界面・コロイド化学ハンドブック(株式会社 エヌ・ティー・エス)、初版、２００６年１月発行、５５８頁」に記載されている。
【数３】
2008093955.tif 000004
（式中、Ｒａは圧電素子の算術平均表面粗さ、Ｄは顔料の平均体積粒子径、Ｖは電気二重層の単位面積あたりの相互作用エネルギーである。）
上記式（２）のＶ項は、粒子径が大きく変化しない範囲では、ほぼ一定とみなすことができるので、電気二重層間の力Ｆの大きさは、Ｒａ×(Ｄ／２)／（Ｒａ＋Ｄ／２）項に従うことがわかる。そして該項が本発明の範囲内にあれば、すなわち、上記式（１）を満たすことにより、インク液滴を紙搬送速度に影響されない下限値以上の吐出速度(略９ｍ/ｓ以上)で安定して吐出させることができる。
【００１６】
（顔料）
本発明において、顔料分散組成物に使用できる顔料には特に限定はなく、水性塗料や水性インクに使用される公知の顔料を用いることができる。例えば、アントラキノン系、ペリレン系、ジスアゾ系、フタロシアニン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、キナクリドン系、ペリノン系、トリフェニルメタン系、チオインジゴ系、ジケトピロロピロール系、あるいはベンズイミダゾロン系などの各種顔料では、不溶性アゾ系ジスアゾエローＡＡＯＴ（黄色、Ｃ．Ｉ．２１０９５、比重１．３、ＤＢＰ吸油量５０ｍｌ／１００ｇ）、不溶性アゾ系ピラゾロンレッド（赤色、Ｃ．Ｉ．２１１２０、比重１．３、ＤＢＰ吸油量５５ｍｌ／１００ｇ）、溶性アゾ系ブリリアントカーミン６Ｂ（赤色、Ｃ．Ｉ．１５８５０：１、比重１．５、ＤＢＰ吸油量 ６５ｍｌ／１００ｇ）、銅フタロシアニン系シアニンブルー１５（青色、Ｃ．Ｉ．７４１６０、比重１．６、ＤＢＰ吸油量４０ｍｌ／１００ｇ）、銅フタロシアニン系シアニングリーン７（緑色、Ｃ．Ｉ．７４２６０、比重２．１、ＤＢＰ吸油量４５ｍｌ／１００ｇ）、ペリレンペリノン系ペリレンレッド（赤色、Ｃ．Ｉ．７１１２７、比重１．６、ＤＢＰ吸油量５０ｍｌ／１００ｇ）、オキサジン系ジオキサジンバイオレット（紫色、Ｃ．Ｉ．５１３１９、比重１．４、ＤＢＰ吸油量５０ｍｌ／１００ｇ）を挙げることができる。無機顔料としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、酸化カーボンブラックなどのカーボンブラックを挙げることができる。本発明の水性顔料分散組成物およびインクジェット用インクに使用する水系媒体は、水、または水と水溶性有機溶媒の混合物である。
【００１７】
水溶性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、アセトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、２−ブタノン、酢酸エチル等の低沸点溶剤、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類およびこれらのエーテル類、エステル類、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルイミダゾリジノン等の高沸点溶剤等を例示することができる。
【００１８】
（圧電インクジェット記録ヘッド）
図１は、本発明に用いた圧電インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）の図面であって、積層圧電素子と個別電極とを含む圧電アクチュエータを取り付ける前の平面図である。基板１上に、加圧室（液室）２と加圧室２に連通するノズル３とを含むドット形成部を複数個、配列したものである。
図２（ａ）は、圧電アクチュエータを取り付けた圧電インクジェット記録ヘッドにおける１ドット分のドット形成部を拡大した断面図であり、図２（ｂ）は１ドット分の形成部を構成する各部位の重なり状態を示す透視図である。図３は図２（ａ）のノズル３付近の拡大図である。
【００１９】
ドット形成部のノズル３は、図１に白矢印で示す主走査方向に複数列並んでおり、同一列内のドット形成部間のピッチは、例えば１５０ｄｐｉである。図１では４列に並んでいるので、圧電インクジェット記録ヘッド全体としては６００ｄｐｉとなる。ドット形成部は、図２（ａ）の基板１の上面に形成した矩形状の中央部の両端に、半円形の端部を接続した平板形状の加圧室２と、上記基板１の下面側の加圧室２の片側端部の、半円の中心と重なる位置に形成したノズル３とを、上記端部の半円と同径で、且つ、断面が円形のインク流路４で繋ぐと共に、上記加圧室２の他端側の端部の、半円の中心と重なる位置に形成した供給口５を介して、加圧室２を基板１内に各ドット形成部を繋ぐように形成した共通流路６(図１に破線で示す)に繋ぐ構成としてある。
【００２０】
また上記の各部位は、加圧室２を形成する第１基板１ａと、インク流路４の上部4ａとインク供給口５とを形成する第２基板１ｂと、インク流路４の下部４ｂと共通流路６とを形成する第３基板１ｃと、ノズル３を形成し、ノズルプレートとなる第４基板１ｄとを、この順に積層することによって形成される。
また、図３に示すように、ノズル３はインク滴吐出側の先端の開口３０を、基板１の下面側である第４基板１ｄの下側の表面１ｅに円形に形成してある。それと共にノズル３は、この先端側の開口３０が、加圧室２側の開口３１よりも小さくなるように、テーパー状に形成してある。
【００２１】
第１基板１ａと第２基板１ｂには、図１に示すように、第３基板１ｃに形成した共通流路６を、基板１の上面側で、インクカートリッジ（図示しない）からの配管と接続するためのジョイント部１１を構成するための通孔１１ａを形成してある。さらに各基板１ａ〜１ｄは、例えば樹脂や金属などからなり、フォトリソグラフ法を利用したエッチングなどによって上記各部となる通孔を設けた、所定の厚みを有する板体にて形成してある。
【００２２】
基板１の上面側には、当該基板１とほぼ同じ大きさであり、共通電極７をその内部に有する、平面形状かつ横振動モードの薄板状の積層圧電素子８（図４参照）と、図１中に１点鎖線で示すように各ドット形成部の加圧室２の中央部と重なる位置に個別に設けた、略矩形状の同じ平面形状を有する個別電極９とを、この順に積層することで圧電アクチュエータＡＣを構成してある。
【００２３】
共通電極７、個別電極９は、共に金、銀、白金、銅、アルミニウムなどの導電性に優れた金属箔や、これらの金属から構成されるめっき被膜、真空蒸着被膜などで形成してある。圧電素子８を形成する圧電材料としては、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）や、当該ＰＺＴにランタン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガンなどの酸化物の１種または２種以上を添加したもの、例えばＰＬＺＴなどの、ＰＺＴ系の圧電材料を挙げることができる。また、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウムなどを主要成分とするものを挙げることもできる。
【００２４】
例えば、上記の圧電材料を焼結して形成した焼結体を薄板状に研磨した所定の平面形状チップを、所定の位置に接着固定したり、ゾル−ゲル法（またはＭＯＤ法）によって、圧電材料の原料である金属酸化物の粉末と有機バインダーから調製したペーストを所定の平面形状に印刷し、乾燥、仮焼成、焼成の工程を経て形成したり、或いは反応性スパッタリング法、反応性真空蒸着法、反応性イオンプレーティング法などの気相成長法によって、圧電材料の薄膜を所定の平面形状に形成することによって、圧電素子８を形成することができる。
【００２５】
圧電素子８を、例えば横振動モードとして駆動するためには、圧電材料の分極方向を、当該圧電素子８の厚み方向、より詳しくは個別電極９から共通電極７に向かう方向に配向させる。そのためには、例えば高温分極法、室温分極法、交流電界重畳法、電界冷却法などの従来公知の分極法を採用することができる。また、分極後の圧電素子８をエージング処理してもよい。圧電材料の分極方向を上記の方向に配向させた圧電素子８は、共通電極７を接地した状態で、個別電極９から正の駆動電圧を印加することによって、分極方向と直交する面内で収縮する。このため、撓みが発生する際の力が加圧室２内のインクに圧力波として伝えられ、この圧力波によって、供給口５、加圧室２、ノズル流路４、およびノズル３内のインクが振動を起こす。そして振動の速度が、結果的にノズル３の外に向かうことによって、ノズル３内のインクメニスカスが、インク滴吐出側の先端開口３０から外部へと押し出されて、インク柱が形成される。その後、振動の速度はノズル内方向に向かうが、インク柱はそのままノズル外方向に運動を続けるため、インクメニスカスから切り離されて１〜２滴程度のインク滴となり、紙面方向に飛翔して、紙上でドットを形成する。インク滴の飛翔によるインク減少量は、ノズル３内のインクメニスカスの表面張力によって、インクカートリッジから、当該インクカートリッジの配管、ジョイント部１１、共通流路６、供給口５、加圧室２、およびインク流路４を介してノズル３に再充填される。
【００２６】
基板１の下面側である第４基板１ｄの表面１ｅには、撥水処理されない平面領域Ａ１とノズル３の先端部の円形開口部３０とを重ねて設けてある。すなわち、領域Ａ１を除いた表面１ｅに撥水層１２を積層して撥水処理を行なうと共に、領域Ａ１内は撥水層１２を形成することなく、第４基板１ｄの表面が露出した状態なので、撥水処理はなされていない。撥水層１２の膜厚は限定されないが、０．５〜２μｍであるのが好ましい。撥水層１２の膜厚が、０．５μｍ未満では、撥水性が低下し、インクの付着によるインク滴の吐出不良を生じるおそれがある。また、膜厚が２μｍを超える撥水層１２を形成しても、撥水効果はあまり向上しない。
【００２７】
本発明に用いた圧電インクジェットヘッドの駆動手段としては、（１）加圧室２の体積が増加する方向に圧電素子８を変形させて、ノズル３内のインクメニスカスを引き込んだ後、加圧室２の体積が減少する方向に圧電素子８を変形させて、インク滴をインクメニスカスから分離させて吐出する引き打ち式、（２）加圧室２の体積が減少する方向に圧電素子８を変形させて、ノズル３内のインクメニスカスを押し出した後に、加圧室２の体積が増加する方向に圧電素子８を変形させてインクメニスカスを引き込んでインク滴をインクメニスカスから分離させて吐出する押し打ち式の何れを用いても良い。
【００２８】
(圧電素子の製造方法)
まず、原料として、純度９９％以上のチタン酸ジルコン酸鉛を含有する圧電セラミックス粉末、チタン酸鉛を含有する圧電セラミックス粉末、またはチタン酸バリウムを含有する圧電セラミックス粉末に、水系バインダーとしてブチルメタクリレート、分散剤にポリカルボン酸アンモニウム塩、溶剤にイソプロピルアルコールと純水を各々添加して混合し、このスラリーをドクタープレード法によりキャリアフィルム上に、厚さ３０μｍのシート形状に成形してグリーンシートをそれぞれ作製する。
【００２９】
次に、銀を８０％体積以上含む平均粒径が０．３〜５μｍの銀パラジウム合金を含有する内部電極用の導体ペーストを調合し、この導体ペーストに、共材として上記圧電セラミックス粉末と同組成のものを添加する。これらの銀パラジウム合金と共材とは、別々に有機バインダー及び有機溶剤を含むビヒクルで混合し、その後に両者を充分に混練して、導体ペーストを作製する。得られた導体ペーストを、グリーンシートの表面に印刷し、内部電極層（共通電極）７を形成する。更に、内部電極層７が印刷された面を上向きにして、その上に内部電極ペーストを印刷しないグリーンシートを積層して積層成形体を作製し、この積層成形体を加圧プレスした後、脱脂処理し、９００〜１０００℃で、酸素９９％以上の雰囲気中で４時間保持して焼成する。ついで、この焼結体の一方の表面に複数の表面電極（個別電極）９を形成する。表面電極９は、スクリーン印刷にてＡｕペーストを塗布する。これを６００〜８００℃にて大気中で焼付けて形成し、最後に、表面電極９にリード線を半田で接続すると、図４示すような形状の積層圧電素子が得られる。
【００３０】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明のインクジェット記録システムをさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００３１】
（圧電インクジェットヘッドの作製）
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示す構造を有し、なおかつ加圧室２の面積が０．２ｍｍ2、幅が２２００μｍ、深さが１００μｍ、ノズル流路４の直径が２００μｍ、長さが８００μｍ、供給口５の直径が３０μｍ、長さが４０μｍ、ノズル３の長さが３０μｍ、開口３０の形状が半径１０μｍの円形であると共に、この各部位から構成されるドット形成部が１列あたり１６６個、全体（４列）で６６４個のドット形成部が基板１上に配列された圧電インクジェットヘッドを用いた。
同一列内のドット形成部間のピッチは１５０ｄｐｉとし、また隣り合う各列を１／２ピッチずつずらすことで、全体として６００ｄｐｉとした。
【００３２】
次に、本発明で使用した顔料インクの調製例を示す。
（顔料分散液）
市販の銅フタロシアニンＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  ｂｌｕｅ  １５：３(クラリアントジャパン社製)の顔料を、濃硫酸（９８％）に投入し、１６０±５℃に昇温させ、９０分間攪拌した後、１５℃まで冷却し、反応液を攪拌下にある冷水中に内温が５℃を超えないように滴下した。５℃以下で１時間熟成させた後、濾過・洗浄を繰り返して親水性シアン顔料ペースト（分散液）を得た。次いで、この親水性顔料液に、トリエタノールアミンを０．２６重量％添加した後、ディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社ＫＤＬ型、メディア：０．３ｍｍφジルコニアボール使用）で周速１０ｍ／ｓ、液温８℃で１８０分循環分散し、平均体積粒子径６９ｎｍの顔料分散液（１）を得た。
顔料の平均体積粒子径は、分散時間１８０分を変えることにより所望の粒子径の顔料を得ることができる。顔料分散液（１）の分散時間をそれぞれ、１５０、１２０、１００、８０分に代えることによって顔料分散液（２）〜（５）を得た。
【００３３】
上記の方法で得られた顔料分散液（１）〜（５）を用いて、表１に示す処方により、インク液を調整し、３０分攪拌後、孔径５μｍのメンブランフィルターで濾過、真空脱気して、インク（１）〜（５）を得た。
【表１】
2008093955.tif 000005
【００３４】
(評価方法)
前記で得られた圧電インジェットヘッドおよびインクを搭載した圧電インクジェット記録システムを用いて、画像濃度およびインク液滴の吐出速度を調べた。評価は、以下のようにして行った。すなわち、表１に示すインク（１）〜（５）のいずれかを表２に示す平均表面粗さＲａのいずれかの圧電素子が組み込まれた圧電インクジェットヘッドに充填し、駆動電圧１７Ｖ、駆動周波数１５ｋＨｚの条件下でノズルを介してインクを吐出させた。そして得られた画像の画像濃度を測定すると共に、インク吐出時の平均速度(ｍ／ｓ)を算出して評価を行った。結果を表１〜３に示した。
【００３５】
本実施例における画像濃度、顔料の体積平均粒子径、インクの吐出速度および圧電素子の平均表面粗さは下記の方法で測定した。
【００３６】
（画像濃度）
画像濃度は、各インクを用いて普通紙（ＣＣ−９０）に印字した２ｃｍ×２ｃｍのベタ画像を２４時間放置後、光学濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ  ＭＯＤＥＬ４０４（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて任意の５箇所を測定し、平均値を採用した。
【００３７】
（平均体積粒子径測定）
顔料の平均体積粒子径は、大塚電子（株）社製の電気泳動光散乱光度計ＥＬＳ―８０００を用いて各親水性顔料分散体の平均体積粒子径を測定して求めた。
【００３８】
（吐出速度測定）
圧電インジェクトヘッドのノズル面に対して鉛直下方向に向けて、プリンタヘッドからインク液滴を吐出し、ノズル面から鉛直下方向に１．４ｍｍを測定開始位置とし、同１．５ｍｍを測定終了位置として、この２点間を通過するインク液滴を高速度カメラ[（株）島津製作所製（ＨｙｐｅｒＶｉｓｉｏｎ  ＨＰＶ―１）]を用いて撮影し、平均速度を求めた。
【００３９】
（平均表面粗さ測定）
圧電素子表面の算術平均表面粗さＲａは、光干渉型表面粗さ測定装置（Ｖｅｅｃｏ社製Ｗｙｋｏ  ＮＴ１１００）を用いて圧電素子の下端面を測定し、算術平均表面粗さ（μｍ）を求めた。        
【表２】
2008093955.tif 000006
【表３】
2008093955.tif 000007
【００４０】
（評価結果）
表１に示されるように、顔料の平均体積粒子径が８０ｎｍ以上であれば１．０以上の十分な画像濃度（Ｏ．Ｄ．）が得られた。これに対して、粒子径が８０ｎｍよりも小さくなれば、記録紙上での隠蔽率が低下し、画像濃度は１．０未満となり十分な画像濃度は得られない結果となった。
【００４１】
表２、３をグラフ化したものを図５〜７に示した。
図５は、各平均表面粗さＲａについてインクの吐出速度と顔料の平均体積粒子径との関係を示したグラフである。この図より、インクに含まれる顔料の平均体積粒子径が増加するにつれ、インク吐出速度は減少する傾向が確認された。
図６は、各顔料の平均体積粒子径についてインクの吐出速度と平均表面粗さＲａとの関係を示したグラフである。この図より、平均表面粗さＲａが大きくなるにつれ、インクの吐出速度が低下する傾向が確認された。
【００４２】
図７(ａ)〜（ｅ）は、式（１）のＲａ×(Ｄ／２)／（Ｒａ＋Ｄ／２）に対するインクの吐出速度をプロットしたものである。図７から顔料の粒子径Ｄおよび上記式（１）の値が本発明の範囲内である場合、インクの平均吐出速度は９ｍ／ｓ以上となっているのがわかる。しかし顔料の粒子径Ｄが２００ｎｍを超えると、９ｍ／ｓ以上の速度を維持することが困難となっている。このことより、顔料の沈降や隠蔽率に与える影響が低く、所望の吐出速度が得られる粒子径範囲としては、８０〜２００ｎｍである。
【００４３】
以上のことから、安定した速度でインクを着弾させる手段の一つとして、平均体積粒子径Ｄ（ｎｍ）が８０≦Ｄ≦２００の記録用インクを吐出させる方式であり、上記式（１）を満たせば、インク液滴の吐出速度を安定して９ｍ／ｓ以上の速度に維持することができることから、紙搬送速度の影響によるインク液滴の着弾ズレや色ムラの少ない高画質の画像を形成できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る圧電インクジェット記録ヘッドの実施の形態を示す平面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る圧電インクジェット記録ヘッドの一部拡大縦断面図、(ｂ)は（ａ）の底面図ある。
【図３】図２（ａ）の一部拡大図である。
【図４】本発明に係る積層圧電素子の縦断面図である。
【図５】本発明に係る顔料の平均体積粒子径とインクの平均吐出速度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る圧電素子の平均表面粗さとインクの平均吐出速度との関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るＲａ×(Ｄ／２)／（Ｒａ＋Ｄ／２）と平均吐出速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
１    基板
２    加圧室
３    ノズル
４    インク流路
５    供給口
６    共通流路
７    共通電極
８    圧電素子
９    個別電極
１１    ジョイント部
１２    撥水層
３０    開口
Ａ１    領域
ＡＣ    圧電アクチュエータ
【図１】
2008093955.tif 000010
【図２】
2008093955.tif 000011
【図３】
2008093955.tif 000012
【図４】
2008093955.tif 000013
【図５】
2008093955.tif 000014
【図６】
2008093955.tif 000015
【図７】
2008093955.tif 000016