JP6131564B2

JP6131564B2 - 液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置

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Publication number: JP6131564B2
Application number: JP2012236412A
Authority: JP
Inventors: 小澤　欣也; 欣也小澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2032-10-26
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Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関し、特に、光輝性顔料などの平板状粒子を含む液体を噴射する液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関するものである。

液体噴射装置は、液体を液滴としてノズルから噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクをインク滴として噴射させて記録を行うインクジェット式記録装置（プリンター）等の画像記録装置を挙げることができる。また、この他、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターに用いられる色材、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイに用いられる有機材料、電極形成に用いられる電極材等、様々な種類の液体の噴射に液体噴射装置が用いられている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

インクジェット技術を採用する液体噴射ヘッドの内部には、複数のノズル、ノズル毎に形成された圧力室、複数の圧力室に共通な共通液体室（リザーバーあるいはマニホールドとも言う）、および、共通液体室と各圧力室とをそれぞれ連通する供給路等から成る液体流路が設けられている。そして、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段の駆動により、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を噴射させるように構成されている。

近年ではインクジェット技術の応用として、例えば、金属粒子（光輝性顔料の一種）を顔料として含むメタリックインクを噴射する用途が挙げられる（例えば、特許文献１）。このようなメタリックインクを用いた印刷物において金属的な光沢を得るためには、金属粒子の表面がなるべく平坦であることが望ましい。このため、メタリックインクに含まれる光輝性顔料は、平板状（鱗片状）の粒子となっている。

特開２００８−１７４７１２号公報

ここで、近年では記録ヘッドの高解像度化が進み、ノズル形成ピッチが狭くなる傾向にある。これに伴って圧力室等の流路の幅も狭くなってきている。そして、圧力室等の流路の幅が狭いほど、インクの流れに対し流路内壁近傍での粘性抵抗の影響が大きくなる。すなわち、境界層剥離などにより圧力室内のインクに乱流（渦流）が生じる。そして、メタリックインクの場合、この渦流によって平板状粒子が局所域内でぐるぐると周回（公転）する。この平板状粒子が圧力室内の狭い範囲で周回すると、インクの噴射が不安定になるという問題があった。具体的には、ノズルから噴射されるインクの飛翔方向が曲がったり、噴射されるインクの量が変動したり、ミストが生じ易くなったり、最悪の場合にはインクが噴射されない所謂ドット抜けといった問題が生じることがあった。

なお、上記のような問題は、メタリックインクを噴射するインクジェット式記録ヘッドに限られず、平板状粒子が含まれる液体を噴射する他の液体噴射ヘッドにおいても同様に生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、平板状粒子を含む光輝性顔料液体を噴射する構成において、流路内において平板状粒子の局所域での周回に起因する液体噴射の不具合を抑制することが可能な液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置を提供することにある。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を噴射するノズルに連通する圧力室を有し、該圧力室内に圧力変動を生じさせることで、平板状粒子からなる光輝性顔料を含む光輝性顔料液体を前記ノズルから噴射する液体噴射ヘッドであって、
前記圧力室の流路幅Ｗｃが６０μｍ以上であり、
前記光輝性顔料の最大投影面積に基づき得られる円相当径の５０％平均粒子径をＲ５０、当該円相当径の最大粒子径をＲｍａｘ、および、当該円相当径に対する光輝性顔料の厚みをＺとした場合において、
０．８〔μｍ〕≦Ｒ５０≦１．１〔μｍ〕、０．２＞Ｚ／Ｒ５０≧０．０２、且つ、Ｒｍａｘ／Ｗｃ＜０．１
を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、圧力室の流路幅Ｗｃを６０μｍ以上とし、
光輝性顔料の円相当径の５０％平均粒子径をＲ５０、当該円相当径の最大粒子径をＲｍａｘ、および、当該円相当径に対する光輝性顔料の厚みをＺとした場合において、
０．８〔μｍ〕≦Ｒ５０≦１．１〔μｍ〕、０．２＞Ｚ／Ｒ５０≧０．０２、且つ、Ｒｍａｘ／Ｗｃ＜０．１
という各条件を満たすことにより、平板状粒子からなる光輝性顔料を含む光輝性顔料液体を噴射する場合に、圧力室内において光輝性顔料が粘性抵抗の影響を受けにくくなり、ノズルに向けて円滑に流れる。このため、光輝性顔料を含む光輝性顔料液体をノズルから噴射する構成において噴射が不安定になることが抑制される。すなわち、ノズルから噴射される光輝性顔料液体の飛翔曲がりやノズルから光輝性顔料液体が噴射されない所謂ドット抜け等の不具合を防止することが可能となる。また、噴射安定性を確保しつつも実使用上において必要な噴射周波数を確保することができる。

また、上記構成において、前記光輝性顔料を含む第１の液体と、前記光輝性顔料以外の色材を顔料として含む第２の液体を噴射可能に構成され、
前記ノズルから噴射される前記第１の液体の１滴あたりの重量の設計値をＩｗＭおよび飛翔速度の設計値をＶｍＭとし、前記第２の液体の１滴あたりの重量の設計値をＩｗＣおよび飛翔速度の設計値をＶｍＣとしたとき、
ＩｗＭ＜ＩｗＣ、且つ、ＶｍＭ＜ＶｍＣ
を満たすことが望ましい。

この構成によれば、圧力室における第１の液体の単位時間あたりの流量が抑えられるので、噴射安定性がより向上する。また、記録媒体等の着弾対象に対して光輝性顔料が過剰に堆積することが抑制されるので、噴射安定性を確保しつつ光沢感を向上させることが可能となる。

また、上記構成において、前記第１の液体の最大噴射周波数をＦｑＭ、前記カラー顔料液体の最大噴射周波数をＦｑＣとしたとき、
ＦｑＭ＜ＦｑＣ
を満たすことが望ましい。

この構成によれば、第１の液体の最大噴射周波数ＦｑＭが、第２の液体の最大噴射周波数をＦｑＣよりも小さく設定されているので、噴射安定性の向上と記録画像等の光沢感の向上に寄与することができる。

また、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、上記液体噴射ヘッドを採用することにより、平板状粒子からなる光輝性顔料を含む光輝性顔料液体を噴射する場合においても、噴射が不安定になることが抑制される。すなわち、ノズルから噴射される光輝性顔料液体の飛翔曲がりやノズルから光輝性顔料液体が噴射されない所謂ドット抜け等の不具合を防止することが可能となる。その結果、より信頼性を向上させることができる。

プリンターの内部構成を説明する斜視図である。記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。流路形成基板の構成を説明する要部平面図である。プリンターの電気的な構成を説明するブロック図である。駆動信号の構成を説明する波形図である。Ｒｍａｘ／Ｗｃおよびメタリックインクの最大噴射周波数ＦｑＭを変化させたときの噴射安定性について示す表である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射ヘッドとして、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２を例に挙げて説明する。

図１はプリンター１の構成を示す斜視図である。このプリンター１は、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２が取り付けられると共に、液体供給源の一種であるインクカートリッジ３が着脱可能に取り付けられるキャリッジ４と、記録動作時の記録ヘッド２の下方に配設されたプラテン５と、キャリッジ４を記録紙６（記録媒体および着弾対象の一種）の紙幅方向、即ち、主走査方向に往復移動させるキャリッジ移動機構７と、主走査方向に直交する副走査方向に記録紙６を搬送する搬送機構８と、を備えている。

キャリッジ４は、主走査方向に架設されたガイドロッド９に軸支された状態で取り付けられており、キャリッジ移動機構７の作動により、ガイドロッド９に沿って主走査方向に移動するように構成されている。キャリッジ４の主走査方向の位置は、リニアエンコーダー１０によって検出され、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）がプリンターコントローラー５１（図４参照）に送信される。リニアエンコーダー１０は位置情報出力手段の一種であり、記録ヘッド２の走査位置に応じたエンコーダーパルスＥＰを、主走査方向における位置情報として出力する。このリニアエンコーダー１０は、フレーム２の背面の内壁に主走査方向に沿って張設されたリニアスケール１０ａと、キャリッジ３の背面に取り付けられた図示しない検出部とを備えている。リニアエンコーダー１０の検出方式としては光学式や磁気式などがあり、本実施形態では光学式が採用されている。リニアスケール１０ａは、帯状の樹脂フィルムから構成されている。本実施形態においては、リニアスケール１０ａの基材の長手方向に沿って複数の図示しない縦スリット（帯幅方向に長尺なスリット）が形成されている。そして、検出部は、リニアスケール１０ａのスリットでの受光状態とスリット以外の部分での受光状態の差異に応じてエンコーダーパルスを出力するようになっている。

キャリッジ４の移動範囲内における記録領域よりも外側の端部領域には、キャリッジの走査の基点となるホームポジションが設定されている。本実施形態におけるホームポジションには、記録ヘッド２のノズル形成面（ノズルプレート２４：図２参照）を封止するキャッピング部材１１と、ノズル形成面を払拭するためのワイパー部材１２とが配置されている。そして、プリンター１は、このホームポジションから反対側の端部へ向けてキャリッジ４が移動する往動時と、反対側の端部からホームポジション側にキャリッジ４が戻る復動時との双方向で記録紙６上に文字や画像等を記録する所謂双方向記録が可能に構成されている。

図２は、記録ヘッド２の構成を説明する要部断面図である。この記録ヘッド２は、ケース１５と、このケース１５内に収納される振動子ユニット１６と、ケース１５の底面（先端面）に接合される流路ユニット１７と、を備えている。上記のケース１５は、例えば、エポキシ系樹脂により作製され、その内部には振動子ユニット１６を収納するための収納空部１８が形成されている。振動子ユニット１６は、圧力発生手段の一種として機能する圧電素子２０と、この圧電素子２０が接合される固定板２１と、圧電素子２０に駆動信号を供給するフレキシブルケーブル２２と、を備えている。また、流路ユニット１７は、流路形成基板２３の一方の面にノズルプレート２４が接合されると共に、流路形成基板２３の他方の面に振動板２５が接合されて構成されている。なお、本実施形態における圧電素子２０は、電界方向に直交する方向に変位する所謂縦振動モードの圧電素子であり、駆動信号が供給されると圧電体及び電極の積層方向とは直交する方向に変位（伸縮）する。

図３は、流路形成基板２３の要部平面図である。なお、同図では、ノズル３つ分の構成が図示されているが、他のノズル３０に対応するインク流路の構成も同様である。この流路ユニット１７には、リザーバー２６（共通液室）と、インク供給路２７と、圧力室２８と、ノズル連通口２９と、ノズル３０とが設けられている。そして、インク供給路２７から圧力室２８及びノズル連通口２９を経てノズル３０に至る一連のインク流路（液体流路）が、各ノズル３０に対応して形成されている。

流路形成基板２３は、例えば、シリコン単結晶基板から成る板材である。この流路形成基板２３には、複数の圧力室２８が、隔壁３７を間に挟んでその幅方向（ノズル列方向）に並設されている。流路形成基板２３の圧力室２８の長手方向（ノズル列方向に直交する方向）における外側に外れた領域にはリザーバー２６が形成され、リザーバー２６と各圧力室２８とが、圧力室２８毎に設けられたインク供給路２７を介して連通されている。インク供給路２７の流路断面積（ノズル列方向の断面積）は、圧力室２８の断面積よりも小さくなっている。本実施形態においては、インク供給路２７のノズル列方向の幅が、圧力室２８の同方向の幅Ｗｃよりも狭く形成されている。そして、圧力室２８の幅Ｗｃは６０μｍ以上に設定されている。インク供給路２７とは反対側となる圧力室２８の端部の底面には、流路形成基板２３の厚さ方向を貫通するノズル連通口２９が形成されている。このノズル連通口２９は、流路形成基板２３の一方の面に接合されるノズルプレート２４に形成されたノズル３０に１対１で連通する。このノズル連通口２９の高さ（圧力室２８の底面からノズル３０までの距離）は、５μｍ以上に設定されている。なお、流路形成基板２３におけるこれらの圧力室２８、インク供給路２７、および、ノズル連通口２９は、異方性エッチングにより形成されている。

上記ノズルプレート２４は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル３０が列状に穿設されたステンレス等の金属製の薄いプレートである。このノズルプレート２４には、ノズル３０を列設してノズル列（ノズル群）が複数設けられており、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル３０によって構成される。圧力室２８の幅Ｗｃを６０μｍ以上とする関係上、このノズル３０の形成ピッチは、１インチあたり３００個未満であることが望ましい。

上記振動板２５は、支持板３１の表面に弾性体膜３２を積層した二重構造である。本実施形態では、金属板の一種であるステンレス板を支持板３１とし、この支持板３１の表面に樹脂フィルムを弾性体膜３２としてラミネートした複合板材を用いて振動板２５を作製している。この振動板２５には、圧力室２８の容積を変化させるダイヤフラム部３３が設けられている。また、この振動板２５には、リザーバー２６の一部を封止するコンプライアンス部３４が設けられている。

上記のダイヤフラム部３３は、エッチング加工等によって支持板３１を部分的に除去することで作製される。即ち、このダイヤフラム部３３は、圧電素子２０の自由端部の先端面が接合される島部３５と、この島部３５を囲む薄肉弾性部とからなる。上記のコンプライアンス部３４は、リザーバー２６の開口面に対向する領域の支持板３１を、ダイヤフラム部３３と同様にエッチング加工等によって除去することにより作製され、リザーバー２６に貯留された液体の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。

そして、上記の島部３５には圧電素子２０の先端面が接合されているので、この圧電素子２０の自由端部を伸縮させることで圧力室２８の容積を変動させることができる。この容積変動に伴って圧力室２８内のインクに圧力変動が生じる。そして、記録ヘッド２は、この圧力変動を利用してノズル３０からインクを噴射させるようになっている。

次に、プリンター１の電気的構成を説明する。
図４は、プリンター１の電気的な構成を説明するブロック図である。外部装置５０は、例えばコンピューターやデジタルカメラなどの画像を取り扱う電子機器である。この外部装置５０は、プリンター１と通信可能に接続されており、プリンター１において記録紙６等の記録媒体に画像やテキストを印刷させるため、その画像等に応じた印刷データをプリンター１に送信する。

本実施形態におけるプリンター１は、搬送機構８、キャリッジ移動機構７、リニアエンコーダー１０、記録ヘッド２、導電板３７、ミスト捕集部１３、及び、プリンターコントローラー５１を有する。

プリンターコントローラー５１は、プリンターの各部の制御を行うための制御ユニットである。プリンターコントローラー５１は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部５４と、ＣＰＵ５５と、記憶部５６と、駆動信号生成部５７と、捕集部印加電圧生成部５９と、を有する。インターフェース部５４は、外部装置５０からプリンター１へ印刷データや印刷命令を送ったり、外部装置５０がプリンター１の状態情報を受け取ったりする等プリンターの状態データの送受信を行う。ＣＰＵ５５は、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置である。記憶部５６は、ＣＰＵ５５が実行するプログラムや各種制御に用いられるデータを記憶する素子であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ（不揮発性記憶素子）を含む。ＣＰＵ５５は、記憶部５６に記憶されているプログラムに従って、各ユニットを制御する。

ＣＰＵ５５は、リニアエンコーダー１０から出力されるエンコーダーパルスＥＰからタイミングパルスＰＴＳを生成するタイミングパルス生成手段として機能する。そして、ＣＰＵ５５は、このタイミングパルスＰＴＳに同期させて印刷データの転送や、駆動信号生成部５７による駆動信号ＣＯＭ１，２の生成等を制御する。また、ＣＰＵ５５は、タイミングパルスＰＴＳに基づいて、ラッチ信号ＬＡＴ等のタイミング信号を生成して記録ヘッド２のヘッド制御部５３に出力する。ヘッド制御部５３は、プリンターコントローラー５１からのヘッド制御信号（印刷データおよびタイミング信号）に基づき、記録ヘッド２の圧電素子２０に対する駆動信号の噴射駆動パルス（図５参照）の印加制御等を行う。

駆動信号生成部５７は、駆動信号の波形に関する波形データに基づいて、アナログの電圧信号を生成する。また、駆動信号生成部５７は、上記の電圧信号を増幅して駆動信号ＣＯＭを生成する。本実施形態におけるプリンター１は、後述するように、顔料或いは染料を色材として含む一般的なカラーインク（本発明におけるカラー顔料液体の一種）、および、光輝性顔料を含むメタリックインク（本発明における光輝性顔料液体の一種）の２種類のインクを噴射することができるように構成されている。これに対応して、駆動信号生成部５７は、カラーインクの噴射時に用いられる第１駆動信号ＣＯＭ１と、メタリックインクの噴射時に用いられる第２駆動信号ＣＯＭ２の２種類の駆動信号を発生するように構成されている。

図５は、第１駆動信号ＣＯＭ１および第２駆動信号ＣＯＭ２の構成の一例を説明する波形図である。これらの駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２は、タイミングパルスＰＴＳに基づくタイミングで駆動信号生成部５７から繰り返し発生される。これらの駆動信号ＣＯＭ１，ＣＯＭ２の発生周期をＴとする。

本実施形態における第１駆動信号ＣＯＭ１は、第１噴射駆動パルスＤＰ１を発生周期Ｔ内に合計４つ含んで構成される。この第１駆動信号ＣＯＭ１は、記録媒体（記録紙６）に対してカラーインク（本発明における第２の液体の一種）を噴射して噴射したカラー画像やテキスト等を記録（印刷）する際に用いられる駆動信号である。第１噴射駆動パルスＤＰ１は、ノズル３０から所定量のカラーインクを噴射させるべく駆動電圧Ｖｄ１（最低電位ＶＬ１から最高電位ＶＨ１までの電位差）や波形等が定められた駆動パルスである。そして、第１駆動信号ＣＯＭ１に含まれる第１噴射駆動パルスＤＰ１の選択数に応じて、記録媒体に対して記録するドットの大きさが変わる。具体的には、噴射駆動パルスＤＰ１の４つの第１噴射駆動パルスＤＰ１全てが選択されて圧電素子２０に印加されると、ノズル３０からカラーインクが４回連続して噴射される。これらのカラーインクが記録媒体における所定の画素領域に着弾すると大ドットが形成される。同様に、第１噴射駆動パルスＤＰ１が２つ選択されて圧電素子２０に印加されると、ノズル３０からカラーインクが２回連続して噴射され、記録媒体上には中ドットが形成される。また、第１噴射駆動パルスＤＰ１が１つ選択されて圧電素子２０に印加されると、ノズル３０からカラーインクが１回噴射され、記録媒体上には小ドットが形成される。なお、ドットの大きさを示す大・中・小は相対的なものであり、実際のドットの大きさや液量についてはプリンター１の仕様に応じて定められる。

本実施形態における第２駆動信号ＣＯＭ２は、第２噴射駆動パルスＤＰ２を発生周期Ｔ内に合計３つ含んで構成される。この第２駆動信号ＣＯＭ２は、記録媒体に対してメタリックインク（本発明における第１の液体の一種）を噴射して平板状の光輝性顔料を付着させることで光沢感のある画像等を記録する際に用いられる駆動信号である。第２噴射駆動パルスＤＰ２は、ノズル３０から所定量のメタリックインクを噴射させるべく駆動電圧Ｖｄ２（最低電位ＶＬ２から最高電位ＶＨ２までの電位差）や波形等が定められた駆動パルスである。より具体的には、第２噴射駆動パルスＤＰ２の駆動電圧Ｖｄ２は、第１噴射駆動パルスＤＰ１の駆動電圧Ｖｄ１よりも低く設定されている。このため、第２噴射駆動パルスＤＰ２を圧電素子２０に印加してノズル３０から噴射されるメタリックインク１滴当たりの重量（又は体積）ＩｗＭおよび飛翔速度ＶｍＭは、それぞれ、第１噴射駆動パルスＤＰ１を圧電素子２０に印加してノズル３０から噴射されるカラーインク１滴当たりの重量（又は体積）ＩｗＣおよび飛翔速度ＶｍＣよりも低くなるように設定されている。なお、上記の重量および飛翔速度は、プリンター１の仕様上・設計上目標とする設計値である。

そして、第２駆動信号ＣＯＭ２に含まれる各噴射駆動パルスの選択数に応じて、記録媒体に対して記録するドットの大きさが変わる。具体的には、第２噴射駆動パルスＤＰ２の３つ全てが選択されて圧電素子２０に順次印加されると、ノズル３０からメタリックインクが３回連続して噴射される。これらのメタリックインクが記録媒体における所定の画素領域に着弾すると大ドットが形成される。同様に、第２噴射駆動パルスＤＰ２が２つ選択されて圧電素子２０に印加されると、ノズル３０からメタリックインクが２回連続して噴射され、記録媒体上には中ドットが形成される。また、第２噴射駆動パルスＤＰ２が１つ選択されて圧電素子２０に印加されると、ノズル３０からメタリックインクが１回噴射され、記録媒体上には小ドットが形成される。このように第２駆動信号ＣＯＭ２に含まれる第２噴射駆動パルスＤＰ２の数が、１駆動信号ＣＯＭ１に含まれる第１噴射駆動パルスＤＰ１の数よりも少なくなっているので、メタリックインクの最大噴射周波数ＦｑＭが、カラーインクの最大噴射周波数ＦｑＣよりも小さくなっている。ただし、実使用上、ＦｑＭは３０ｋＨｚ以上であることが望ましい。
なお、少なくとも上記の条件を満たせば、第１駆動信号ＣＯＭ１に含まれる第１噴射駆動パルスＤＰ１の数や当該第１噴射駆動パルスＤＰ１の波形、或いは、第２駆動信号ＣＯＭ２に含まれる第２噴射駆動パルスＤＰ２の数や当該第２噴射駆動パルスＤＰ２の波形については、例示したものには限られない。

次に、光輝性顔料を含むメタリックインクについて説明する。光輝性顔料としては、例えば、アルミニウム等の金属から成る金属顔料や、雲母の表面を金属酸化物でコーティングしたパール顔料などがある。そして、この光輝性顔料を構成する粒子は、扁平な平板状（鱗片状）を呈する。ここで、「平板状粒子」とは、略平坦な面（Ｘ−Ｙ平面）を有し、これらのＸ、Ｙそれぞれに対して、或いは、Ｘ−Ｙ平面の円相当径に対して、厚みＺが十分に小さい粒子を意味する。なお、「円相当径」は、光輝性顔料の平板状粒子の略平坦な面（Ｘ−Ｙ平面）の投影面積と等しい面積を持つ円の直径である。また、「略平坦な面」とは、当該平板状粒子の投影面積が最大となる面を意味する。そして、本実施形態における光輝性顔料は、金属蒸着膜を破砕して作製されている。

上記光輝性顔料に関し、円相当径の５０％平均粒子径をＲ５０、当該円相当径の最大粒子径をＲｍａｘ、および、当該円相当径に対する光輝性顔料の厚みをＺとしたとき、以下の条件（１）〜（３）をそれぞれ満たすように粒子の大きさが調整されている。
０．８〔μｍ〕≦Ｒ５０≦１．１〔μｍ〕 ...（１）
０．２＞Ｚ／Ｒ５０≧０．０２ ...（２）
Ｒｍａｘ／Ｗｃ＜０．１ ...（３）
条件（１）に関し、平均粒子径Ｒ５０を当該範囲内とすることで、幅が６０μｍ以上の圧力室２８において圧力室内２８において光輝性顔料が粘性抵抗の影響を受けにくくなり、光輝性顔料が周回することが抑制される。また、条件（２）に関しては、噴射安定性を確保しつつ記録媒体に着弾したときに必要な光沢感を与えうる光輝性顔料の平板状粒子としての形状を規定するものである。ここで、粒子径・粒度分布測定装置（シスメックス社製ＦＰＩＡ−３０００Ｓ）を用いて、各メタリック顔料の長径（Ｘ方向）−短径（Ｙ方向）平面の円相当径の５０％平均粒子径Ｒ５０、平均膜厚Ｚを測定し、さらに、得られたＲ５０とＺの測定値に基づき、Ｒ５０／Ｚを算出した。なお、５０％平均粒子径および最大粒子径は、個数基準の粒子系である。また、厚みＺについては、透過型電子顕微鏡、あるいは走査型電子顕微鏡を用いて測定され、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ,ＪＥＯＬ, ＪＥＭ-２０００ＥＸ）、電界放射走査型電子顕微鏡（ＦＥ-ＳＥＭ, Ｈｉｔａｃｈｉ, Ｓ-４７００）などが挙げられる。なお、厚みＺとは、平均厚みを意味し、前記測定を１０回行った平均値とする。条件（３）に関しては、幅が６０μｍ以上の圧力室２８との関係において、噴射安定性を確保することが可能な光輝性顔料の最大粒子径を規定するものである。ここで、圧力室内における液体に対し、一般的な境界層理論と相似な議論を行うことができると考えられる。界面付近では粘性の影響を受けて光輝性顔料は周回しやすく、壁からある一定の距離（境界層理論でいう境界層厚み）の領域では液体の流れる速度が主流速度より小さくなるところがある。その領域が圧力室幅の大多数を占めると光輝性顔料が周回しやすく、噴射が不安定になりやすいすなわち、顔料粒径が大きくなると圧力室幅も大きくする必要がある。なお、条件（３）の詳細については、図６を用いて後述する。

そして、圧力室２８の幅Ｗｃが６０μｍ以上に設定された記録ヘッド２において、上記条件（１）〜（３）が満たされるような光輝性顔料を含むメタリックインクを採用することにより、圧力室２８内の内壁近傍における粘性抵抗の影響を受けにくくなり、渦流の発生が抑制される。これにより、光輝性顔料が渦流によって周回することが抑制されて、光輝性顔料がノズル３０に向けて円滑に流れる。その結果、光輝性顔料をノズル３０から噴射する構成において噴射が不安定になることが抑制される。すなわち、ノズル３０から噴射されるメタリックインクの飛翔曲がりやノズル３０からメタリックインクが噴射されない所謂ドット抜け等の不具合を防止することが可能となる。

また、本実施形態においては、メタリックインク１滴当たりの重量ＩｗＭおよび飛翔速度ＶｍＭが、それぞれ、カラーインク１滴当たりの重量ＩｗＣおよび飛翔速度ＶｍＣよりも意図的に低くなるように設定されているので、圧力室２８におけるメタリックインクの単位時間あたりの流量が抑えられ、この点でもメタリックインクの噴射安定性が確保される。また、記録媒体等の着弾対象に対する光輝性顔料の堆積量が過剰になると光沢感が失われる傾向にあるが、重量ＩｗＭおよび飛翔速度ＶｍＭを低く抑えることで、噴射安定性の向上と記録画像等の光沢感の向上という異なる作用効果を両立させることが可能となる。
さらに、本実施形態においては、メタリックインクの最大噴射周波数ＦｑＭが、カラーインクの最大噴射周波数ＦｑＣよりも小さく設定されているので、噴射安定性の向上と記録画像等の光沢感の向上に寄与することができる。

図６は、条件（３）であるＲｍａｘ／Ｗｃおよびメタリックインクの最大噴射周波数ＦｑＭを変化させたときの噴射安定性について示す表である。この例において、「○」は記録画像の画質上問題程度の噴射安定性が確保されることを示している。また、「▲」は「○」の場合よりも噴射安定性が低下して記録画像の画質に影響が生じる可能性があり、許容範囲の限界であることを示す。「×」は「▲」の場合よりも噴射安定性がさらに低下し、記録画像の画質に悪影響が生じることを示す。なお、この例は、上記条件（１）および（２）を満たすことを前提とする。そして、この例では、ＦｑＭが３０ｋＨｚ以上で噴射安定性が確保されることを目標としている。この観点から、Ｒｍａｘ／Ｗｃの値が０．１以上の場合、３０ｋＨｚ以上ではＦｑＭが「×」又は「▲」となり、噴射安定性が確保されない。一方、Ｒｍａｘ／Ｗｃの値が０．１未満の場合、３０ｋＨｚ以上でＦｑＭが少なくとも「○」又は「▲」となり、噴射安定性が確保されることが分かる。したがって、条件（３）を満たすことにより、メタリックインクを噴射する構成において、噴射安定性を確保しつつ必要な最大噴射周波数を確保することができる。

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
本発明は、上記実施形態で例示した記録ヘッド２を搭載するプリンター１以外の液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置にも適用することができる。例えば、Ｒ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射するディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドや、液状の電極材料を噴射する電極形成装置用の電極材噴射ヘッドや、生体有機物の溶液を噴射するチップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッド等であって、平板状粒子を含む液体を噴射する液体噴射ヘッドにも本発明を適用することができる。

１…プリンター，２…記録ヘッド，６…記録紙，２０…圧電素子，２３…流路形成基板，２４…ノズルプレート，２８…圧力室，３０…ノズル

Claims

液体を噴射するノズルに連通する圧力室を有し、該圧力室内に圧力変動を生じさせることで、平板状粒子からなる光輝性顔料を含む光輝性顔料液体を前記ノズルから噴射する液体噴射ヘッドであって、
前記圧力室の流路幅Ｗｃが６０μｍ以上であり、
前記光輝性顔料の最大投影面積に基づき得られる円相当径の５０％平均粒子径をＲ５０、当該円相当径の最大粒子径をＲｍａｘ、および、当該円相当径に対する光輝性顔料の厚みをＺとした場合において、
０．８〔μｍ〕≦Ｒ５０≦１．１〔μｍ〕、０．２＞Ｚ／Ｒ５０≧０．０２、且つ、Ｒｍａｘ／Ｗｃ＜０．１
を満たすことを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記光輝性顔料を含む第１の液体と、前記光輝性顔料以外の色材を顔料として含む第２の液体を噴射可能に構成され、
前記ノズルから噴射される前記第１の液体の１滴あたりの重量の設計値をＩｗＭおよび飛翔速度の設計値をＶｍＭとし、前記第２の液体の１滴あたりの重量の設計値をＩｗＣおよび飛翔速度の設計値をＶｍＣとしたとき、
ＩｗＭ＜ＩｗＣ、且つ、ＶｍＭ＜ＶｍＣ
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
前記第１の液体の最大噴射周波数をＦｑＭ、前記第２の液体の最大噴射周波数をＦｑＣとしたとき、
ＦｑＭ＜ＦｑＣ
を満たすことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。