JP2009007458A - 記録液およびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録ヘッド先端部や該ヘッド流路内における目詰まりや汚れがなく、高速印字で高精細画像を得ることができ、高速印字時に過不足なく供給される記録液と該記録液を使用したラインヘッド搭載の画像形成装置を提供する。
【解決手段】インクジェット記録ヘッドに用いる記録液であって、水と、色材と、湿潤剤と、浸透剤として２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールとを含み、粘度が３．０〜６．０ｍＰａ・ｓである。
【選択図】図１

Description

本発明は、水に少なくとも色材と特定の浸透剤を含有させ、さらに特定の粘度を有してなる、インクジェット記録ヘッドに用いる記録液およびそれを用いた画像形成装置に関する。

近年、記録ヘッドから色材を含んだ水性液体を飛翔させて、記録媒体に画像を形成する装置は、低騒音、低ランニングコストといった利点から急速に普及してきている。それに伴い、高精細画像と印画速度の向上が望まれるようになってきた。印画速度を向上させるには、ノズルの数を増やし、さらに１ヘッドの単位時間当たりの記録液液滴を多く吐出させる方法がある。そのため駆動周波数としては１５ｋＨｚ以上が望まれ、１ヘッドの単位時間当たりに使用される記録液を、カートリッジからノズルまで過不足なく供給しなければならない。

一方、記録液は色材を含んだ水性液体であるため、記録ヘッドのノズル部が大気開放状態で長時間放置されると、記録液の目詰まりによる不吐出の発生が起きる。これはノズル部における記録液の水分蒸発により、記録液が増粘もしくは色材の析出や凝集によるものであると考えられる。そこで不吐出や飛翔曲りなどの記録液の吐出不良を改善するために、クリーニング装置を一般的に装備させている。クリーニング装置は、例えばワイパーブレードで吐出口形成面に対して移動させて、その拭取部が接して擦りつつ吐出口形成面に付着した色材の析出物や凝集物などを除去するものである。そこで、例えば、特許文献１では記録ヘッドのノズル形成面の清掃性は、ヘッドのノズル形成面における記録液や異物の付着状態、記録液物性およびワイパーブレードにおける拭取部のノズル形成面に対する接触量などに依存するとして、複数枚の特性の異なるワイパーブレードを設ける提案がなされている。

また、高精細画像と印画速度の向上のために、吐出される記録液体を小滴化する傾向にあり、そのためにノズル径も小径化する方向にある。しかしながら、この小径化と記録液の諸特性を両立させることは難しいのが現状である。そこで特許文献２では、フィルターを構成要素として含むインクジェットヘッドを使用し、高速安定吐出を達成するために、インクの２５℃における粘度を６〜１３ｍＰａ・ｓとし、インク供給部とインク吐出部の間に配置された前記フィルターの流体抵抗を規定する提案がなされている。

また、高精細画像と印字速度の向上には、記録液が記録媒体でカラーブリードやフェザリングを起こさず、出力後に擦っても手指を汚すことのない乾燥性が必要となる。そこで特許文献３では、特に２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールを水性記録液に含有させることによって、記録媒体への浸透性を高める、つまり浸透乾燥で画像劣化を防止することを提案をしている。また特許文献４では、記録液を構成する成分が気化することによって生じる、記録ヘッド先端部や記録インク流路内における目詰まりの防止と記録液の発一性を向上させるために、２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールを含有させることを提案している。

特開２００５−２２４９７５号公報 特開２００６−１５０９５４号公報 特開２００３−２５３１６７号公報 特開２００２−３０９１３６号公報

しかしながら、特許文献１におけるワイパーブレードによる吐出口形成面の拭き残りなどは、時間とともに記録液が乾燥し、ワイパーブレードで擦っても除去が難しい。また電源ＯＦＦ時などは、ノズル部やその形成面の乾燥を防止するためにキャッピングをするが、経時によりキャッピング部に増粘した記録液や、色材の析出物や凝集物などが堆積する。このためノズル部やその形成面を汚してしまい、吐出不良を起こしてしまう。

また、特許文献２におけるように、インク供給部とインク吐出部の間にフィルターを配置し、その流体抵抗を規定しても、長期使用においては、フィルタ自体に目詰まりが生じるおそれがある。

またインクジェット方式での画像形成装置には、不吐出や記録液滴の飛翔曲がりなどが、長期間使用時に顕著になり画像劣化につながるため、記録ヘッドを記録媒体の搬送方向に対して垂直に往復動作をさせて印字を行う、一般にシリアルヘッドと呼ばれる方式がある。この方式は特許文献３，４でも用いられている。ここでは記録ヘッドの往復動作時に吐出面のワイピングを行う等により吐出欠陥を補うことが可能である。しかしながら、記録ヘッドを往復動作させる必要があるため、駆動周波数を高くしても高速印字を達成することができない。
高速印字を達成するためには、記録ヘッドとして幅１インチ以上、５００個以上のノズルを有し、さらに記録ヘッドを２個以上繋げたラインヘッドを搭載することによって高速印字を達成することができる。しかしながら、シリアルで行われている往復動作毎の吐出欠陥を補う作業は、高速印字の観点からラインヘッドでは困難である。
そこで特許文献３，４の記録液を高速印字のラインヘッドに用いた場合には、特許文献３，４では記録液の粘度を考慮していないため、ヘッドからの吐出が不安定になってしまう。

本発明の課題は、圧電素子の作動・変形により圧力室中の記録液に圧力波を作用させて、ノズルから液滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドを備えた画像形成装置において、インクジェット記録ヘッド先端部や該ヘッド流路内における目詰まりや汚れがなく、高速印字で高精細画像を得ることができる、特に高速印字に適した記録液と該記録液を使用したラインヘッド搭載の画像形成装置を提供する。

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、少なくとも色材と湿潤剤および特定の浸透剤を含有し、所定の範囲の粘度を有する記録液をインクジェット記録ヘッドを備えた画像形成装置に用いることにより、記録液の目詰まりや汚れがなく、記録液を高速印字時に過不足なく適正量にて供給して吐出欠陥を抑制し、高速印字で高精細画像を得ることができ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。

すなわち、本発明の記録液およびそれを用いた画像形成装置は、以下の構成を有する。
（１）水と、色材と、湿潤剤と、浸透剤として２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールとを含み、粘度が３．０〜６．０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする記録液。
（２）前記浸透剤として、さらにトリエチレングリコールモノブチルエーテルまたはへキシレングリコールを含有することを特徴とする（１）に記載の記録液。
（３）寿命１０ｍｓｅｃにおける表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載の記録液。
（４）ノズルが設けられた加圧室の壁面の一部が圧電素子で形成され、前記圧電素子を作動・変形させて前記加圧室の中の記録液に圧力波を作用させて、前記ノズルから記録液滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドを備えた画像形成装置であって、前記記録液は（１）〜（３）のいずれかに記載の記録液であることを特徴とする画像形成装置。
（５）前記インクジェット記録ヘッドは、幅が１インチ以上であり、前記ノズルを５００個以上有し、前記インクジェット記録ヘッドを記録媒体の搬送方向に対して直交する水平方向に２個以上配置してなるラインヘッドを備えたことを特徴とする（４）に記載の画像形成装置。
（６）前記インクジェット記録ヘッドは、前記ノズルより吐出される液適量は１〜３０ｐＬ、液滴の速度は５〜１５ｍ／ｓ、最大駆動周波数２０ｋＨｚ以上、解像度が６００ｄｐｉ以上であることを特徴とする（４）または（５）に記載の画像形成装置。

本発明によれば、色材を含んだ水性記録液をインクジェット記録ヘッドから吐出させて、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、特定の浸透剤を含有し、所定の範囲の粘度を有する記録液を使用するので、未使用期間が長くてもヘッド先端部やインクジェット記録ヘッド流路内における目詰まりや汚れがなく、さらに高速印字時において記録液が過不足なく供給されることにより吐出が良好で、長時間にわたり高速印字で高精細画像を得ることができる。

（記録液）
本発明の記録液は、ノズルが設けられた加圧室の壁面の一部が圧電素子で形成され、前記圧電素子を作動・変形させて前記加圧室の中の記録液に圧力波を作用させて、前記ノズルから記録液滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドを備えた画像形成装置に用いられ、水と、色材と、湿潤剤と、浸透剤として２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールとを含み、粘度が３．０〜６．０ｍＰａ・ｓである。

本発明によれば、記録液に浸透剤として２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールを含有させることにより、記録液体中の水が蒸発してもヘッド先端部や記録ヘッド流路内における目詰まりや汚れを防止することができる。これは、記録液に使用する２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールは、沸点が高く、且つ凝固点が低いので、広範囲の温度領域において液体状となるため、記録液体の水が蒸発しても記録ヘッドの先端部や流路内における目詰まりが生じないためである。２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールの全液媒体に対する含有量としては、０．１〜３質量％、好ましくは０．５〜２質量％、さらに好ましくは０．５〜１質量％である。２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオールの含有量が前記範囲とすることで前記した目詰まりや汚れを効果的に防止することができる。

本発明の記録液は、前記浸透剤として、さらにトリエチレングリコールモノブチルエーテルまたはへキシレングリコールを含有することが好ましい。２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールを含有させた記録液は、寿命１０ｍｓｅｃにおける表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下と低く、ノズル内壁のみならずテフロン(登録商標)などによって撥水処理を行ったノズル面に対しても濡れてしまう場合がある。その場合ワイパーブレード等によって増粘した記録液を除去した後でも、ノズル面に薄い記録液膜が形成されてしまう。ノズル面に薄い記録液膜が形成されると、圧力波によってノズルから吐出したメイン液滴に対してその液滴の後端部がノズル面での記録液膜に引っ張られて、メイン液滴の滴吐出速度が遅くなったり、記録媒体に着弾した際に液滴の後端部がメイン液滴の回りに飛び散ってサテライトとして認識されてしまう。また連続吐出をさせた場合、１発目の液滴の後端部と、２発目のメイン液滴が衝突し着弾位置がずれて、高精細な画像を得ることができなくなってしまうといった連続吐出性に問題の生じることがあった。
そこでノズル内壁での濡れ性を向上させたままで、ノズル面での撥インク性を向上させるために、浸透剤として、さらにトリエチレングリコールモノブチルエーテルまたはへキシレングリコールを含有させることが有効であることが明らかになった。トリエチレングリコールモノブチルエーテルまたはへキシレングリコールの全液媒体に対する含有量としては、１〜１５質量％、好ましくは２〜１２質量％、さらに好ましくは４〜１２質量％である。トリエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量が前記範囲とすることで前記したノズル内壁での濡れ性を向上させたままで、ノズル面での撥インク性を効果的に向上させることができる。
なお、トリエチレングリコールモノブチルエーテルまたはへキシレングリコールに代えて、後述するトリエチレングリコールモノメチルエーテル等の水溶性有機溶剤を用いてもよい。

本発明の記録液の粘度は、３．０〜６．０ｍＰａ・ｓ、好ましくは３．０〜５．０ｍＰａ・ｓである。粘度が前記範囲外であると、記録液の粘性が小さくなるか、または大きくなるため、記録液の供給に過不足が生じ、吐出が不安定になり吐出不良となる。その結果、濃度ムラが生じる。

本発明における記録液は、後述の水溶性有機溶剤の添加量を調整することにより、所望の粘度を得ることができる。前記記録液の粘度は、例えば振動式粘度計(株式会社エー・アンド・ディ製、ＳＶ−１０)等の粘度計を用いて測定することができる。

本発明の記録液は、寿命１０ｍｓｅｃにおける表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下であるのが好ましい。製造時、ノズルプレートにノズルを形成させるときにノズル内壁に若干のバリや凹凸が残ることが連続高速吐出性能に悪影響を及ぼす。つまり吐出時、ノズル内壁では記録液のメニスカスが振幅運動しており、記録液の寿命１０ｍｓｅｃにおける表面張力が４０ｍＮ／ｍより高い場合、ノズル内壁に対する記録液の濡れ性が悪くなり、この影響により不吐出や飛翔曲がりを生じさせてしまう。これに対して寿命１０ｍｓｅｃにおける表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下であれば、連続高速吐出性能の向上を達成することができる。なお、寿命１０ｍｓｅｃにおける表面張力を４０ｍＮ／ｍ以下にするには、例えば２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールを含有させることにより可能となる。

本発明において、表面寿命に対する表面張力、すなわち寿命１０ｍｓｅｃにおける表面張力は、バブルプレッシャー法に代表されるようなキャピラリーを使用した動的表面張力の測定法にて測定されるものである。具体的には、キャピラリーから液中に気泡を発生させ、その気泡にかかる圧力から表面張力を測定し、気泡周波数（例えば、０．０１〜１０Ｈｚ）を変化させることで、動的表面張力を測定することができる。

本発明にかかる記録液は、前記浸透剤の他に、主として色材（着色剤）、湿潤剤を含む水溶性有機溶剤、および界面活性剤からなり、その他に必要に応じてｐＨ調整剤、防腐防カビ剤等を添加することができる。

色材としては、直接染料、酸性染料、塩基性染料等の染料および顔料のいずれも用いることができる。本発明においては、光学濃度が高く、耐水性および耐光性等の点から好ましくは顔料を用いるのがよい。
顔料の成分としては、不溶性アゾ顔料、溶性アゾ顔料、フタロシアニンブルー、イソインドリノン、キナクリドン、ジオキサジンバイオレット、ベリノン・ベタリンのような有機顔料、カーボンブラック、二酸化チタン等の無機顔料といった着色剤顔料成分や、白土、タルク、クレー、ケイソウ土、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、アルミナホワイト、シリカ、カオリン、水酸化アルミニウムのような体質顔料等が挙げられる。
具体的な有機顔料としては、以下に例示する。マゼンタの顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６、C.I.ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５３：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２２２等が挙げられる。
顔料の全液媒体に対する含有量としては、１〜１０質量％が好ましく、さらに好ましくは、２〜８質量％である。

また顔料を記録液溶媒中に分散させるために水溶性樹脂を使用し、好ましくはスチレン−アクリル−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸ハーフエステル共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体等のような水溶性樹脂である。
水溶性樹脂の全液媒体に対する含有量としては、０．１〜１０質量％が好ましく、さらに好ましくは、１〜５質量％である。これらの水溶性樹脂は、二種類以上併用することも可能である。

顔料の分散方法としては、ボールミル、サンドミル、ロールミル、アジテータ、超音波ホモジナイザー、湿式ジェットミル、ペイントシェーカー等を用いることができる。
本発明の顔料分散体は、分散時での異物やゴミ、粗大粒子等を除去するために遠心分離装置を使用したり、フィルターをして濾過することも好ましく行われる。

本発明にかかる顔料粒子の平均粒径は、３０〜３００ｎｍが好ましく、さらに好ましくは５０〜２００ｎｍである。前記平均粒径は、例えば動的光散乱式粒径分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＬＢ−５５０）を用いて計測することができる。

本発明にかかる水溶性有機溶剤としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコール、へキシレングリコール、オクタンジオール、チオジグリコール、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２−エチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオールトリメチロールプロパン、２−メチル−１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、エチレングリコール、グリセリン、２−ピロリドン等が挙げられ、記録液に応じて必要な材料を添加することができる。
本発明における記録液は、湿潤剤として、好ましくはグリセリンを用いる。前記湿潤剤の全液媒体に対する含有量としては、５〜４５質量％、好ましくは１０〜３５質量％、さらに好ましくは１０〜２５質量％であるのがよい。

本発明において記録液に使用される界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類等のノニオン性界面活性剤が好ましく用いられる。

本発明における記録液は、前述した成分の他に、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、粘度調整剤、pH調整剤、あるいは保管時における防腐・防カビ性のための殺菌剤等の各種添加剤を含有させることができる。

（画像形成装置）
次に本発明の記録液を用いるのに適した画像形成装置を以下に説明する。図１に本発明の画像形成装置におけるインクジェット記録ヘッドの一例として、積層圧電素子８と個別電極９とを含む圧電アクチュエータを取り付ける前の状態のものを示す。図の例におけるインクジェット記録ヘッド２１は、１枚の基板１上に、加圧室２とそれに連通するノズル３とを含むドット形成部を複数個、配列したものである。

また図２（ａ）は、上記例のインクジェット記録ヘッド２１において、圧電アクチュエータＡＣを取り付けた状態での、１つのドット形成部を拡大して示す部分断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の底面図である。図３は図２（ａ）のノズル３付近の拡大図である。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（記録媒体の搬送方向）に複数列並んでいる。図の例では４列に並んでおり、同一列内のドット形成部間のピッチは１５０ｄｐｉであって、インクジェット記録ヘッド２１の全体として６００ｄｐｉを実現している。

各ドット形成部は、基板１の上面側に形成した、平板形状を有する加圧室２と、上記基板１の下面側のノズル３と、これらを連通させるノズル流路４とを備える。前記加圧室２は、矩形部の幅方向の中央部に中心を有し、径が幅長さと等しく、かつ水平断面形状が半円形である端部を前記矩形部の長手方向の両端に備えている。加圧室２は、該加圧室２の他端側の端部の半円と中心が同じである円柱形の供給口５を介して共通流路６に連通している。前記ノズル３は、前記加圧室２の一端側の端部の半円と中心が同じで円錐台形を有している。前記ノズル流路４は、前記端部の半円と中心が同じで同径の円柱形を有している。また前記共通流路６は、基板１内に、各ドット形成部と連通させるように形成されている。

上記各部は、図の例では、加圧室２を形成した第１基板１ａと、ノズル流路４の上部４ａと供給口５とを形成した第２基板１ｂと、ノズル流路４の下部４ｂと共通流路６とを形成した第３基板１ｃと、ノズルプレートとしての、ノズル３を形成した第４基板１ｄとを、この順に積層し、一体化することで形成してある。

またノズル３は、図３に示すように、記録液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（円錐状）に形成してある。

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、記録液カートリッジ（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状体にて形成してある。

基板１の上面側には、平面形状かつ横振動モードの薄板状の積層圧電素子８と、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。前記積層圧電素子８は、該基板１とほぼ同じ大きさであり、共通電極７をその内部に有している。前記個別電極９は、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てある。

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の箔や、これらの金属からなるめっき被膜、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。

圧電素子８は、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を有するチップを、所定の位置に接着、固定したり、いわゆるゾル−ゲル法（またはＭＯＤ法）によって、圧電材料のもとになる有機金属化合物から形成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する。ある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したりすることによって、形成することができる。

圧電素子８の表面粗さは、焼成条件での粒子成長促進や、機械研磨、エッチング等を用いて表面加工をすることにより所望の表面粗さを得ることができる。前記圧電素子８の表面粗さは、例えば光干渉型表面粗さ測定装置（Ｖｅｅｃｏ社製Ｗｙｋｏ ＮＴ１１００)を用いて測定を行い、平均表面粗さＲａとして評価できる。

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、前記圧電素子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内の記録液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内の記録液が振動を起こす。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内の記録液メニスカスが、記録液滴吐出側の先端の開口３０から外部へと押し出されて、記録液柱が形成される。振動の速度は、やがてノズル内方向に向かうが、記録液柱はそのまま外方向に運動を続けるため、記録液メニスカスから切り離されて１〜２滴程度の記録液滴にまとまり、それが紙面の方向に飛翔して、紙面にドットを形成する。

記録液滴が飛翔して減少した分の記録液は、ノズル３内の記録液メニスカスの表面張力によって、記録液カートリッジから、当該記録液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、およびノズル流路４を介してノズル３に再充填される。

基板１の下面側である第４基板１ｄの下側の表面１ｅには、前記のように、所定の平面形状を有する撥水処理されない領域Ａ１を、ノズル３の記録液滴吐出側の先端の、円形の開口３０と重ねて設けてある。すなわち、この領域Ａ１を除くそれ以外の表面１ｅに撥水層１２を積層して撥水処理する。そして領域Ａ１内は撥水層１２を形成せずに、第４基板１ｄの表面を露出させて、撥水処理されていない状態としてある。

撥水層１２の厚みは、特に限定されないが、０．５〜２μｍであるのが好ましい。撥水層１２の厚みがこの範囲未満では、撥水性が低下して、記録液の付着による記録液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は膜形成が容易でない上、形成できたとしても、それ以上の効果が得られないおそれがある。

インクジェット記録ヘッド２１は、引き打ち式および押し打ち式のいずれの駆動方法によって駆動しても良い。引き打ち式では、ドット形成の直前に加圧室２の容量を拡大させる方向に圧電素子８を変形させることで、ノズル３内の記録液メニスカスを引き込む。その後、加圧室２の容量を縮小させる方向に圧電素子８を変形させることで、記録液滴を記録液メニスカスから分離させて吐出させる。押し打ち式では、ドット形成時に、加圧室２の容量を縮小させる方向に圧電素子８を変形させることで、ノズル３内の記録液メニスカスを押し出す。次いで、加圧室２の容量を拡大させる方向に圧電素子を変形させることで、記録液メニスカスを引き込んで、記録液滴を記録液メニスカスから分離させて吐出させる。

本発明の画像形成装置は、高速プリントを達成するため、前記インクジェット記録ヘッド２１がノズル数を５００個以上有し、幅が１インチ以上であり、記録媒体の搬送方向に直交しかつ水平方向に２個以上、好ましくは２〜８個、より好ましくは２〜４個配置してなるのがよい。また記録媒体の幅以上に複数個配置することによって、ラインヘッドとして使用することが好ましい。また前記インクジェット記録ヘッド２１は、ノズル３より吐出される液適量は１〜３０ｐＬ、液滴の速度は５〜１５ｍ／ｓ、最大駆動周波数２０ｋＨｚ以上、解像度が６００ｄｐｉ以上であるのが好ましい。また、記録媒体の搬送スピードは６０〜１００ｍｍ／ｓが好ましい。

カラープリントを行う場合には、記録液は前記インクジェット記録ヘッド２１と組み合わせて、多色セットを形成し、通常はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色を含む記録液セットを形成し、これらをセットとして、記録液およびインクジェット記録ヘッド２１を組み合わせた画像形成装置とすることが好ましい。

以下、実施例および比較例を挙げて、本発明の記録液および画像形成装置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。

（記録液の作製）
本発明の記録液に含有させる着色剤として、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２を使用し、水溶性樹脂を使用して以下のように顔料分散液を作製した。
(顔料分散液)
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２ ３０質量％
ジョンクリル６１(アクリルースチレン系樹脂、ジョンソン社製) １５質量％
グリセリン １０質量％
イオン交換水 ４５質量％
上記の組成で混合し、０．５ｍｍのジルコニアビーズを使用し、ボールミルにて平均粒子径が１００ｎｍになるまで分散した。平均粒子径は、顔料分散液をイオン交換水にて５倍希釈し、動的光散乱式粒径分布測定装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、ＬＢ−５５０）にて確認した。

上記のマゼンタ顔料分散液を使用し、表１に示す組成にて混合し、十分に攪拌した後に、孔径５μｍのフィルターを使用して記録液Ｎｏ．１〜１０の記録液を得た。なお、界面活性剤はオルフィンＥ１０１０ [アセチレンジオールのEO（エチレンオキシド）付加物、日信化学工業社製]を使用した。

表１に示す本実施例における記録液の粘度および表面張力は下記の方法により測定した。
（粘度測定）
記録液の粘度は、振動式粘度計(株式会社エー・アンド・ディ製、ＳＶ−１０)を用いて測定した。
（表面張力）
記録液の表面張力は、自動表面張力計（協和界面科学（株）製「ＢＰ−Ｄ４」）を用い、ＪＩＳ Ｋ ３３６２に従い２５℃にて表面張力を測定し、寿命１０ｍｓｅｃにおける表面張力を算出した。

（インクジェット記録ヘッドの作製）
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２００μｍ、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の形状が円形で半径１０μｍ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上に配列されたインクジェット記録ヘッドを用いた。
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。

(評価方法)
前記で得られた記録液およびインジェット記録ヘッド２１を搭載した画像形成装置を用いて、記録液液滴を記録媒体に吐出させて評価した。評価は、以下のようにして行った。すなわち、表１に示す記録液Ｎｏ．１〜１０のいずれかをインクジェット記録ヘッド２１に、記録液タンクからギヤポンプを使用し圧力１５０ｋＰａで初期充填を行った。その後、２５℃５０％ＲＨ環境下において、ノズル形成面から出ている余剰記録液をワイプブレードにてクリーニングし、インクジェット記録ヘッド２１のノズル面と記録媒体との距離を１ｍｍに固定し、駆動周波数２０ｋＨｚにて記録媒体に記録液を吐出させて、下記の４つの評価項目に対して評価を行った。評価結果を表２に示した。

評価１：ノズル３内部での目詰まりや汚れの影響をみるために、余剰記録液を、ワイプブレードによるクリーニングではなく、イオン交換水を含ませたクリーンな柔らかいコットンにて拭き取った。そしてインジェット記録ヘッド２１の幅方向に１ドット１スペース、搬送方向に連続５００ドットの縦線を印字し、１ドット縦線のピッチ、および連続１ドットの連続性を、以下のような基準で評価した。
○：１ドット縦線のピッチが一定、全ての連続１ドット線に連続性がある。
△：１ドット縦線のピッチが一定、連続１ドット線に連続性がない。
×：１ドット縦線のピッチが一定でなく、連続１ドット線に連続性がない。
評価２：ノズル３外での濡れや汚れの影響をみるために、余剰記録液をワイプブレードにてクリーニングし、評価項目１と同様に、インジェット記録ヘッド２１の幅方向に１ドット１スペース、搬送方向に連続５００ドットの縦線を印字し、１ドット縦線のピッチ、および連続１ドットの連続性を、以下のような基準で評価した。
○：１ドット縦線のピッチが一定、全ての連続１ドット線に連続性がある。
△：１ドット縦線のピッチが一定、連続１ドット線に連続性がない。
×：１ドット縦線のピッチが一定でなく、連続１ドット線に連続性がない。
評価３：全ノズル３を同時に吐出させた全ベタ画像を搬送方向に１０００ドット印字し、記録液の供給性を、以下のような基準で評価した。
○：先頭から末端まで均一濃度が保たれ、白筋がない。
△：先頭から末端まで均一濃度が保たれ、白筋が若干ある。
×：先頭から徐々に濃度が薄れ、白筋がある。
評価４：全ノズル３を同時に吐出させた全ベタ画像を搬送方向に１０００ドット印字した後、インジェット記録ヘッド２１の幅方向に横１ドット線を印字し、横１ドット線の直線性を、以下のような基準で評価した。
○：横１ドット線に１画素ズレ以内で直線性がある。
△：横１ドット線に２画素ズレ以内で直線性がある。
×：横１ドット線に直線性がない。

（評価結果）
表２に示されるように、本発明の範囲内の粘度を有し、本発明の浸透剤を含有する実施例１〜５は、１ドット縦線のピッチおよび連続１ドットの連続性（評価１，２）、記録液の供給性（評価３）、および横１ドット線の直線性(評価４)において良好な結果を示し、高速印字時に過不足なく記録液を供給でき、高速印字で高精細画像を得ることができた。
これに対して、記録液が本発明の浸透剤を含有しない場合、１ドット縦線のピッチおよび連続１ドットの連続性（評価１，２）並びに横１ドット線の直線性（評価４）は不良であった（比較例２，３）。記録液の粘度が本発明の範囲より小さく、本発明の浸透剤を含有しない場合は、１ドット縦線のピッチおよび連続１ドットの連続性（評価１，２）並びに横１ドット線の直線性（評価４）は不良であった（比較例１）。また、記録液の粘度が本発明の範囲外である場合、本発明の特定の浸透剤を含有しても、記録液の供給性（評価３）が不良であるか、または横１ドット線の直線性（評価４）が不良となった（比較例４，５）。

本発明に係る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。 （ａ）は本発明に係る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２（ａ）のノズル部分の拡大図である。

符号の説明

１ 基板
２ 加圧室
３ ノズル
４ ノズル流路
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
２１ インクジェット記録ヘッド
３０ 記録液吐出側開口
Ａ１ 領域
ＡＣ 圧電アクチュエータ

Claims (6)

1. 水と、色材と、湿潤剤と、浸透剤として２,４-ジエチル-１,５-ペンタンジオールとを含み、粘度が３．０〜６．０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする記録液。
2. 前記浸透剤として、さらにトリエチレングリコールモノブチルエーテルまたはヘキシレングリコールを含有することを特徴とする請求項１記載の記録液。
3. 寿命１０ｍｓｅｃにおける表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の記録液。
4. ノズルが設けられた加圧室の壁面の一部が圧電素子で形成され、前記圧電素子を作動・変形させて前記加圧室の中の記録液に圧力波を作用させて、前記ノズルから記録液滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドを備えた画像形成装置であって、前記記録液は請求項１〜３のいずれかに記載の記録液であることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記インクジェット記録ヘッドは、幅が１インチ以上であり、前記ノズルを５００個以上有し、前記インクジェット記録ヘッドを記録媒体の搬送方向に対して直交する水平方向に２個以上配置してなるラインヘッドを備えたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記インクジェット記録ヘッドは、前記ノズルより吐出される液適量は１〜３０ｐＬ、液滴の速度は５〜１５ｍ／ｓ、最大駆動周波数２０ｋＨｚ以上、解像度が６００ｄｐｉ以上であることを特徴とする請求項４または５記載の画像形成装置。

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