JP4830299B2 - Liquid ejection device - Google Patents

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本発明は液体吐出装置に係り、特にフラットノズルを有する電界集中型の液体吐出装置に関する。   The present invention relates to a liquid ejecting apparatus, and more particularly to an electric field concentration type liquid ejecting apparatus having a flat nozzle.

近年、インクジェットでの画質の高精細化の進展および工業用途における適用範囲の拡大に伴い、微細パターン形成および高粘度のインク吐出の要請がますます強まっている。これらの課題を従来のインクジェット記録法で解決しようとすると、ノズルの微小化や高粘度のインク吐出による液吐出力の向上を図る必要が生じ、それに伴って駆動電圧が高くなり、ヘッドや装置のコストが非常に高価になってしまうため、実用に適う装置は実現されていない。   In recent years, the demand for fine pattern formation and high-viscosity ink ejection has increased with the progress of high-definition image quality in inkjet and the expansion of the application range in industrial applications. In order to solve these problems with the conventional ink jet recording method, it is necessary to improve the liquid discharge force by reducing the size of the nozzles and discharging the high viscosity ink, and accordingly, the drive voltage increases, Since the cost becomes very expensive, a device suitable for practical use has not been realized.

そこで、前記要請に応え、微小化されたノズルから低粘度のみならず高粘度の液滴を吐出させる技術として、ノズル内の液体を帯電させ、ノズルと液滴の着弾を受ける対象物となる各種の基材との間に形成される電界から受ける静電吸引力により吐出させるいわゆる静電吸引方式の液滴吐出技術が知られている（特許文献１参照）。   Therefore, in response to the above request, as a technology for discharging not only low viscosity but also high viscosity droplets from a miniaturized nozzle, various kinds of objects that are charged with liquid in the nozzle and are subjected to landing of the nozzle and droplets There is known a so-called electrostatic attraction type droplet discharge technique in which discharge is performed by an electrostatic attraction force received from an electric field formed between the substrate and the substrate (see Patent Document 1).

また、この液滴吐出技術と、ピエゾ素子の変形や液体内部での気泡の発生による圧力を利用して液滴を吐出する技術とを組み合わせた、いわゆる電界アシスト法を用いた液滴吐出装置の開発が進んでいる（例えば、特許文献２〜５等参照）。この電界アシスト法は、ピエゾ素子等の圧力発生手段であるメニスカス形成手段と静電吸引力を用いてノズルの吐出孔に液体のメニスカスを隆起させることにより、メニスカスに対する静電吸引力を高め、液表面張力に打ち勝ってメニスカスを液滴化し吐出する方法である。
国際公開第０３／０７０３８１号パンフレット 特開平５−１０４７２５号公報 特開平５−２７８２１２号公報 特開平６−１３４９９２号公報 特開２００３−５３９７７号公報 In addition, a droplet discharge device using a so-called electric field assist method, which combines this droplet discharge technology with a technology that discharges droplets using pressure generated by deformation of a piezo element or generation of bubbles inside the liquid. Development is progressing (see, for example, Patent Documents 2 to 5). In this electric field assist method, a meniscus forming means that is a pressure generating means such as a piezo element and an electrostatic attraction force are used to raise a liquid meniscus in a discharge hole of a nozzle, thereby increasing the electrostatic attraction force against the meniscus, In this method, the meniscus is formed into droplets by overcoming the surface tension.
WO03 / 070381 pamphlet JP-A-5-104725 JP-A-5-278212 JP-A-6-134992 JP 2003-53977 A

電界アシスト法を用いたこれらの液体吐出装置は、従来のピエゾ方式やサーマル方式を用いたインクジェット記録法に比べ、吐出効率は良いが、電界による静電吸引力が最大限に活用されていないため、メニスカスの形成や液滴の吐出が効率的に行われておらず、微細パターン形成および高粘度のインク吐出の要請に応えようとすると、従来のインクジェット記録法と同様に、駆動電圧を高くする必要が生じ、ヘッドや装置のコストが高価になってしまうという問題があった。また、静電吸引力を高めるために印加電圧を上げると、ヘッドと基材間で絶縁破壊が発生してしまい装置を駆動できない場合が生じるという問題もあった。   These liquid ejection devices using the electric field assist method have better ejection efficiency than conventional inkjet recording methods using the piezo method and thermal method, but the electrostatic attraction force due to the electric field is not utilized to the maximum extent. However, when the formation of meniscus and the discharge of droplets are not performed efficiently and the attempt is made to meet the demand for the formation of fine patterns and the discharge of highly viscous ink, the drive voltage is increased as in the conventional ink jet recording method. This necessitates the problem that the cost of the head and the apparatus becomes expensive. Further, when the applied voltage is increased in order to increase the electrostatic attraction force, there is a problem that dielectric breakdown occurs between the head and the substrate, and the apparatus cannot be driven.

しかし、圧力発生手段によるメニスカス形成時における振動により本来吐出を意図していないノズルから液体が誤射出されてしまうという問題が生じたり、ノズルから吐出される液体が糸引き状となり（以下「テーラーコーン」という）、液体がミスト状になって飛び散ったり、主液滴以外の意図しない微小な液滴すなわち「サテライト」が発生してしまうという問題があった。   However, there is a problem that the liquid is erroneously ejected from a nozzle that is not originally intended to be ejected due to vibration during meniscus formation by the pressure generating means, or the liquid ejected from the nozzle becomes string-like (hereinafter referred to as “tailor cone”). ”), There is a problem that the liquid is scattered in the form of a mist, or unintended minute droplets other than the main droplet, that is,“ satellite ”are generated.

そこで、本発明の課題は、誤射出が発生しにくく、さらに、テーラーコーン状に形成された液体がミスト状になって飛び散ったり、分裂してサテライトを形成したりすることを防止できる液体吐出装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid ejection device that is less prone to erroneous injection and that can prevent liquid formed in a tailor cone shape from scattering in the form of a mist or splitting to form satellites. Is to provide.

上記課題を解決するため、請求項１に記載の液体吐出装置は、液体を吐出するノズルが設けられたノズルプレート、前記ノズルの吐出孔から吐出される液体を貯蔵するキャビティ、前記液体のメニスカスを形成する圧力発生手段及び前記ノズル内の液体に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段を有する液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動する駆動電圧の印加及び前記吐出電圧印加手段による前記吐出電圧の印加を制御する動作制御手段と、
前記液体吐出ヘッドに対向し前記ノズルの吐出孔から吐出される液体の着弾を受ける基材を支持する対向電極と、
前記液体吐出ヘッドを駆動させて前記液体吐出ヘッドと前記対向電極に支持される前記基材との間隔を制御する間隔制御手段と、
前記液体吐出ヘッドから吐出される液体が形成するテーラーコーンの長さを判定する吐出状態判定手段と、
を備える前記吐出電圧印加手段により印加された前記ノズル内の液体と前記対向電極との間に生じる静電吸引力と前記ノズル内に生じる圧力とにより液体を吐出する液体吐出装置であって、
前記間隔制御手段により制御される前記液体吐出ヘッドと前記対向電極に支持される前記基材との距離は３００μｍ以下であり、
前記ノズルの吐出孔の内部直径が１５μｍ以下であって、
液体のメニスカスを形成する前記圧力発生手段は前記ノズルの吐出孔に前記ノズルの半径に対して０．８倍以上の高さのメニスカスを形成するとともに、
前記間隔制御手段は、前記吐出状態判定手段の判定結果に基づいて、前記液体吐出ヘッドと前記対向電極に支持される前記基材との距離を、前記テーラーコーンの長さと同一又はそれ以下となるように制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a liquid ejection device according to claim 1 includes a nozzle plate provided with a nozzle for ejecting liquid, a cavity for storing liquid ejected from the ejection hole of the nozzle, and a meniscus of the liquid. A liquid discharge head having pressure generating means to form and discharge voltage applying means for applying a discharge voltage to the liquid in the nozzle;
Operation control means for controlling application of the drive voltage for driving the pressure generating means and application of the discharge voltage by the discharge voltage applying means ;
A counter electrode that supports the base material facing the liquid discharge head and receiving the landing of the liquid discharged from the discharge hole of the nozzle ;
And spacing control means for controlling the distance between the substrate to be supported by the counter electrode and the liquid discharge head by driving the liquid discharge head,
Discharge state determination means for determining the length of a tailor cone formed by the liquid discharged from the liquid discharge head;
A liquid ejecting apparatus that ejects a liquid by an electrostatic attraction generated between the liquid in the nozzle applied by the ejection voltage applying unit and the counter electrode and a pressure generated in the nozzle,
The distance between the liquid discharge head controlled by the interval control means and the base material supported by the counter electrode is 300 μm or less,
The inner diameter of the discharge hole of the nozzle is 15 μm or less,
The pressure generating means for forming a liquid meniscus forms a meniscus at a height of 0.8 times or more with respect to the radius of the nozzle in the discharge hole of the nozzle,
It said interval control means, on the basis of the discharge state determination means a determination result, the distance between the substrate to be supported by the counter electrode and the liquid discharge head, the said length of the Taylor cone and the same or less It is characterized by controlling as follows.

請求項１に記載の発明によれば、液体吐出ヘッドと対向電極に支持される基材の間隔を調整してテーラーコーン状に形成された液体が分裂する前に基材に着弾させることができる。
また、ノズルの吐出孔の内部直径１５μｍ以下とし、それによって形成されるメニスカスに電界集中を効率よく行うことができる。また、効率的な電界集中を行うことで微小なノズル径のノズルから微小な液体を吐出して高画質の画像を形成することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the distance between the liquid discharge head and the base material supported by the counter electrode is adjusted so that the liquid formed in the shape of the tailor cone can be landed on the base material before splitting. .
Further, the inner diameter of the nozzle discharge hole is set to 15 μm or less, and electric field concentration can be efficiently performed on the meniscus formed thereby. Further, by performing efficient electric field concentration, it is possible to form a high-quality image by discharging a minute liquid from a nozzle having a minute nozzle diameter.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出装置において、前記ノズルは吐出面から突出していないフラットなノズルであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the liquid ejection device according to the first aspect, the nozzle is a flat nozzle that does not protrude from the ejection surface.

請求項２に記載の発明によれば、フラットノズルを使用する場合であってもサテライトやミストの発生を防止することができる。なお、フラットなノズルとはノズル大きく突出していない形状のノズルであり、その突出高さは３０μｍ以下のものを指す。突出量が小さい為、ノズルプレート表面のワイプ時に引っかかったり破損することもなくワイプ操作ができる利点を持つ。 According to the second aspect of the present invention, generation of satellites and mist can be prevented even when a flat nozzle is used. In addition, a flat nozzle is a nozzle of the shape which does not protrude large, and the protrusion height points out the thing of 30 micrometers or less. Since the protruding amount is small, there is an advantage that the wiping operation can be performed without being caught or damaged when wiping the nozzle plate surface.

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置において、前記ノズルプレートの体積抵抗率が１０１５Ωｍ以上であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the liquid ejection device according to the first or second aspect , the volume resistivity of the nozzle plate is 10 15 Ωm or more.

請求項３に記載の発明によれば、ノズルが形成されるノズルプレートとして体積抵抗率が１０１５Ωｍ以上の材料を用いることで、静電電圧印加手段からノズル内の液体に印加される静電電圧が１．５ｋＶ程度の電圧であっても、ノズルの吐出孔部分に形成される液体のメニスカスに効果的に電界を集中することができる。 According to the invention of claim 3 , by using a material having a volume resistivity of 10 15 Ωm or more as the nozzle plate on which the nozzle is formed, the electrostatic voltage applied from the electrostatic voltage applying means to the liquid in the nozzle Even when the voltage is about 1.5 kV, the electric field can be effectively concentrated on the liquid meniscus formed in the discharge hole portion of the nozzle.

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出装置において、前記液体は、導電性溶媒を含有する液体であり、前記ノズルプレートの前記液体の吸収率が０．６％以下であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid ejecting apparatus according to any one of the first to third aspects, the liquid is a liquid containing a conductive solvent, and the liquid of the nozzle plate The absorption rate is 0.6% or less.

請求項４に記載の発明によれば、ノズルプレートの導電性溶媒を含有する液体の吸収率が０．６％以上の場合には液体から導電性溶媒を吸収してしまうが、前記液体の吸収率を０．６％以下とすることで、液体から導電性の溶媒を吸収することを防止することができる。 According to the invention described in claim 4, when the absorption rate of the liquid containing the conductive solvent in the nozzle plate is 0.6% or more, the conductive solvent is absorbed from the liquid. By making the rate 0.6% or less, it is possible to prevent the conductive solvent from being absorbed from the liquid.

請求項１に記載の発明によれば、液体を微小液滴としてノズルから安定して吐出することができるとともに、液体吐出ヘッドと対向電極に支持される基材との距離を３００μｍ以下とし、液体吐出ヘッドと前記対向電極に支持される基材との距離を、液体吐出ヘッドから吐出された液体が形成するテーラーコーンの長さと同一又はそれ以下となるように制御することにより、テーラーコーン状に形成された液体が分裂を開始する前に基材に着弾させることができ、ミストやサテライトの発生を防いで画質の向上を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the liquid can be stably discharged from the nozzle as fine droplets, and the distance between the liquid discharge head and the base material supported by the counter electrode is 300 μm or less, and the liquid the distance between the discharge head and the base is supported on the counter electrode material, by the braking Gosuru it so that liquid discharged from the liquid discharge head becomes the length of the Taylor cone and the same or less to form, Taylor cone shaped The liquid formed on the substrate can be landed on the substrate before starting to split , and the generation of mist and satellite can be prevented to improve the image quality.

請求項２に記載の発明によれば、フラットなノズルを使用した場合であってもノズルから吐出された液体からミストやサテライトの発生を防止するとともに、安定して液体の吐出を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, even when a flat nozzle is used, it is possible to prevent the generation of mist and satellite from the liquid discharged from the nozzle and to stably discharge the liquid. .

請求項３に記載の発明によれば、ノズルが形成されるノズルプレートとして、体積抵抗率が１０１５Ωｍ以上の材料を用いることで、静電電圧印加手段からノズル内の液体に印加される静電電圧が１．５ｋＶ程度の電圧であっても、ノズルの吐出孔部分に形成される液体のメニスカスに効果的に電界を集中することができ、メニスカスの先端部の電界強度を液滴が効率良く安定的に吐出される電界強度とすることが可能となる。 According to the invention described in claim 3 , by using a material having a volume resistivity of 10 15 Ωm or more as the nozzle plate on which the nozzles are formed, the static voltage applied from the electrostatic voltage applying means to the liquid in the nozzles. Even when the electric voltage is about 1.5 kV, the electric field can be effectively concentrated on the liquid meniscus formed in the discharge hole portion of the nozzle, and the electric field strength at the tip of the meniscus can be effectively reduced. It is possible to obtain an electric field intensity that is discharged well and stably.

請求項４に記載の発明によれば、ノズルプレートの液体の吸収率が０．６％以下とすることでノズルプレートが、液体から導電性の溶媒を吸収して体積抵抗率が低下させて、ノズルから安定的な液体の吐出ができなくなるという事態が生じることを有効に防止することができ、請求項５に記載の発明の効果をより効果的に発揮することが可能とする。 According to the invention described in claim 4 , the nozzle plate absorbs the conductive solvent from the liquid by reducing the liquid absorption rate of the nozzle plate to 0.6% or less, and the volume resistivity is reduced. It is possible to effectively prevent the occurrence of a situation in which stable discharge of liquid from the nozzle cannot be performed, and the effect of the invention according to claim 5 can be more effectively exhibited.

以下、本発明に係る液体吐出装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of a liquid ejection apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本実施形態にかかる液体吐出装置１の要部構成図である。液体吐出装置１はいわゆるシリアルヘッド方式の液体吐出装置１であり、インク液滴を基材Ｋに向けて吐出して画像記録を行うようになっている。   FIG. 1 is a main part configuration diagram of a liquid ejection apparatus 1 according to the present embodiment. The liquid ejecting apparatus 1 is a so-called serial head type liquid ejecting apparatus 1 and performs image recording by ejecting ink droplets toward the substrate K.

液体吐出装置１には、基材Ｋを非記録面から支持しつつ搬送方向Ｙに搬送する環状の搬送ベルト２ａが備えられている。搬送ベルト２ａの内側であって、基材Ｋに対向する位置には、搬送ベルト２ａを介して基材Ｋに静電圧を印加する平板状の対向電極３が備えられている。   The liquid ejection apparatus 1 includes an annular conveyance belt 2a that conveys the base material K in the conveyance direction Y while supporting the substrate K from the non-recording surface. A plate-like counter electrode 3 that applies a static voltage to the base material K via the transport belt 2a is provided at a position facing the base material K inside the transport belt 2a.

また、搬送ベルト２ａの内側には、搬送ベルト２ａの張力を保つと同時に搬送ベルト２ａを搬送させる搬送ローラ２ｂが、対向電極３の搬送方向Ｙの上流と下流及び対向電極３の下方に回動自在に備えられている。搬送機構２は搬送ベルト２ａ及び搬送ローラ２ｂからなり、図示しないモータなどによる搬送ローラ２ｂの回動により、搬送ベルト２ａを介して基材Ｋが搬送されるようになっている。   Further, inside the conveyor belt 2a, a conveyor roller 2b that maintains the tension of the conveyor belt 2a and simultaneously conveys the conveyor belt 2a rotates upstream and downstream in the conveyance direction Y of the counter electrode 3 and below the counter electrode 3. It is provided freely. The transport mechanism 2 includes a transport belt 2a and a transport roller 2b, and the substrate K is transported through the transport belt 2a by the rotation of the transport roller 2b by a motor (not shown).

搬送機構２の上方には、基材Ｋの幅方向に延在する棒状のガイドレール４が備えられている。ガイドレール４には、キャリッジ保持部材５が基材Kの幅方向（走査方向Ｘ）に往復自在に備えられており、キャリッジ保持部材５にキャリッジ６が取り付けられている。また、キャリッジ保持部材５には主走査方向搬送ベルト８が取り付けられている。   A bar-shaped guide rail 4 extending in the width direction of the base material K is provided above the transport mechanism 2. A carriage holding member 5 is provided on the guide rail 4 so as to reciprocate in the width direction (scanning direction X) of the substrate K, and a carriage 6 is attached to the carriage holding member 5. A carriage belt 8 in the main scanning direction is attached to the carriage holding member 5.

キャリッジ６のキャリッジ保持部材５への取り付け及び後述する液体吐出ヘッド１３対向電極３と間隔を制御する間隔制御手段７の一例について図２及び図３を用いて説明する。   An example of the attachment of the carriage 6 to the carriage holding member 5 and an interval control means 7 for controlling the interval between the counter electrode 3 and the liquid discharge head 13 described later will be described with reference to FIGS.

キャリッジ保持部材５のキャリッジ保持面５aには図示しないねじ穴が設けられている。図２に示すようにキャリッジ６にはこれに対応する長ねじ穴６ａ，６ａが設けられており、長ねじ穴６ａ，６ａよりキャリッジ保持面５aのそれぞれ対応するねじ穴にねじ９，９が貫通され、キャリッジ６は後述する偏芯カム１１，１１の回転に応じて、長ねじ穴６ａ，６ａを貫通するねじ９，９に沿って上下方向に往復自在に取り付けられている。   The carriage holding surface 5a of the carriage holding member 5 is provided with a screw hole (not shown). As shown in FIG. 2, the carriage 6 is provided with long screw holes 6a and 6a corresponding thereto, and the screws 9 and 9 pass through the corresponding screw holes on the carriage holding surface 5a from the long screw holes 6a and 6a. The carriage 6 is reciprocally attached in the vertical direction along the screws 9 and 9 penetrating the long screw holes 6a and 6a according to the rotation of the eccentric cams 11 and 11 described later.

また、キャリッジ保持面５ａの側面には突出部５ｂ，５ｃが設けられており、突出部５ｂ，５ｃには、モータＭに接続された回転軸１０が取り付けられており、回転軸１０には偏芯カム１１，１１が回転軸１０の回転に応じて回転するように取り付けられている。   Further, projecting portions 5b and 5c are provided on the side surface of the carriage holding surface 5a, and a rotating shaft 10 connected to the motor M is attached to the projecting portions 5b and 5c. The core cams 11 are attached so as to rotate according to the rotation of the rotary shaft 10.

また、回転軸１０の一端にはモータＭが接続されており、モータＭは後述する吐出状態判定手段３９の制御部４２により送信される制御信号に応じて回転するようになっている。   In addition, a motor M is connected to one end of the rotating shaft 10, and the motor M is rotated in accordance with a control signal transmitted by the control unit 42 of the discharge state determination means 39 described later.

また、図３に示すようにキャリッジ保持部材５のキャリッジ保持面の上部には突出部５ｄが設けられており、突出部５ｂとキャリッジ６の背壁６ｂはバネ１２により接続されており、キャリッジ６はバネ１２により偏芯カム１１，１１に押圧されるようになっている。   Further, as shown in FIG. 3, a protrusion 5 d is provided on the carriage holding surface of the carriage holding member 5, and the protrusion 5 b and the back wall 6 b of the carriage 6 are connected by a spring 12. Is pressed against the eccentric cams 11 by a spring 12.

キャリッジ６は長ねじ穴６ａ，６ａを貫通するねじ９，９に沿って上下方向に往復自在となっているとともに、バネ１２により偏芯カム１１，１１に押圧されるようになっているため、偏芯カム１１，１１の回転によりキャリッジ保持部材５への取り付け位置が上下方向に変更されるようになっている。キャリッジ６には、液体吐出ヘッド１３など画像記録に必要な部材が搭載されている。   Since the carriage 6 can reciprocate in the vertical direction along the screws 9 passing through the long screw holes 6a, 6a, and is pressed against the eccentric cams 11, 11 by the spring 12, The mounting position on the carriage holding member 5 is changed in the vertical direction by the rotation of the eccentric cams 11 and 11. On the carriage 6, members necessary for image recording such as the liquid discharge head 13 are mounted.

キャリッジ６はバネ１２により偏芯カム１１，１１に常に押圧されるようになっているため、回転軸１０が回転し偏芯カム１１，１１が回転するとキャリッジ６は上下方向に移動し、併せてキャリッジ６に搭載されている液体吐出ヘッド１３も上下方向に移動するようになっている。なお、偏芯カム１１，１１の回転によるキャリッジ６の上下方向への移動は１００μｍから１０００μｍの範囲で行われるようなっている。   Since the carriage 6 is always pressed against the eccentric cams 11 and 11 by the spring 12, when the rotary shaft 10 rotates and the eccentric cams 11 and 11 rotate, the carriage 6 moves in the up and down direction. The liquid discharge head 13 mounted on the carriage 6 is also moved in the vertical direction. The vertical movement of the carriage 6 by the rotation of the eccentric cams 11 and 11 is performed in the range of 100 μm to 1000 μm.

図４は、液体吐出ヘッド１３と基材Ｋとの構成及び電気的接続を示す概略図であり、後述するノズル１５の縦断面図である。ここで、対向電極３と液体吐出ヘッド１３の距離（この距離については以下において適宜「ノズルプレート１４の吐出面１６と基材Ｋの対向面との距離」という）は３００μｍ以下であることが望ましい。３００μｍ以上の距離とするとテーラーコーン状に形成されて吐出された液体は基材Ｋに着弾する以前に分裂を開始し、サテライトやミストが発生しやすくなるからである。なお、本実施形態においては、図４に示すように、対向電極３は接地されており常に接地電位を維持している。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration and electrical connection between the liquid ejection head 13 and the base material K, and is a longitudinal sectional view of the nozzle 15 described later. Here, the distance between the counter electrode 3 and the liquid discharge head 13 (this distance is hereinafter referred to as “the distance between the discharge surface 16 of the nozzle plate 14 and the opposite surface of the substrate K” as appropriate) is preferably 300 μm or less. . This is because, when the distance is 300 μm or more, the liquid formed and discharged in the shape of a tailor cone starts to split before landing on the substrate K, and satellites and mist are likely to be generated. In this embodiment, as shown in FIG. 4, the counter electrode 3 is grounded and always maintains the ground potential.

そして、対向電極３と液体吐出ヘッド１３の距離は液体吐出ヘッド１３から吐出されたテーラーコーンの長さと同一又はそれ以下であることが特に望ましい。テーラーコーン状に形成された液体は、液体吐出ヘッド１３から完全に吐出され、液体吐出ヘッド１３と対向電極３の間の空間を飛翔している際に分裂を開始するものであり、その飛翔している距離が長ければ長くなるほど分裂は起こりやすくなる。そのため、対向電極３と液体吐出ヘッド１３の距離を吐出された液体が形成するテーラーコーンの長さと同一とすることでテーラーコーン状に形成されて吐出された液体が分裂をすることが防ぐことが可能となる。   The distance between the counter electrode 3 and the liquid discharge head 13 is particularly preferably equal to or less than the length of the tailor cone discharged from the liquid discharge head 13. The liquid formed in the shape of a tailor cone is completely discharged from the liquid discharge head 13 and starts to break up when flying in the space between the liquid discharge head 13 and the counter electrode 3. The longer the distance is, the easier it is to break up. Therefore, by making the distance between the counter electrode 3 and the liquid discharge head 13 equal to the length of the tailor cone formed by the discharged liquid, it is possible to prevent the liquid formed and discharged in the tailor cone shape from being split. It becomes possible.

液体吐出ヘッド１３の対向電極３に対向する側に樹脂製のノズルプレート１４が設けられており、ノズルプレート１４には複数のノズル１５が設けられている。液体吐出ヘッド１３は、ノズルプレート１４の対向電極３に対向する吐出面１６からノズル１５が突出されない、或いは前述したようにノズル１５が３０μｍ程度しか突出しないフラットな吐出面を有するヘッドとして構成されている（例えば、後述する図５（Ｄ）参照）。   A nozzle plate 14 made of resin is provided on the side of the liquid discharge head 13 facing the counter electrode 3, and a plurality of nozzles 15 are provided on the nozzle plate 14. The liquid discharge head 13 is configured as a head having a flat discharge surface in which the nozzle 15 does not protrude from the discharge surface 16 facing the counter electrode 3 of the nozzle plate 14 or the nozzle 15 protrudes only about 30 μm as described above. (For example, see FIG. 5D described later).

各ノズル１５は、ノズルプレート１４に穿孔されて形成されており、各ノズル１５には、それぞれノズルプレート１４の吐出面１６に吐出孔１９を有する小径部２０とその背後に形成されたより大径の大径部２１との２段構造とされている。本実施形態では、ノズル１５の小径部２０および大径部２１は、それぞれ断面円形で対向電極側がより小径とされたテーパ状に形成されており、小径部２０の吐出孔１９の内部直径（以下、ノズル径という。）が１０μｍ、大径部２１の小径部２０から最も離れた側の開口端の内部直径が７５μｍとなるように構成されている。ノズル径は、１５μｍ以上とすると液体を吐出するために高い吐出電圧を必要とする不利が生じ得るので１５μｍ以下とすることが望ましい。   Each nozzle 15 is formed by perforating the nozzle plate 14. Each nozzle 15 has a small diameter portion 20 having a discharge hole 19 on the discharge surface 16 of the nozzle plate 14 and a larger diameter formed behind the small diameter portion 20. A two-stage structure with the large diameter portion 21 is adopted. In the present embodiment, the small-diameter portion 20 and the large-diameter portion 21 of the nozzle 15 are each formed in a tapered shape having a circular cross section and a smaller diameter on the counter electrode side. The nozzle diameter is 10 μm, and the internal diameter of the open end of the large diameter portion 21 farthest from the small diameter portion 20 is 75 μm. If the nozzle diameter is 15 μm or more, there is a disadvantage that a high discharge voltage is required to discharge the liquid.

なお、ノズル１５の形状は前記の形状に限定されず、例えば、図５（Ａ）〜（Ｅ）に示すフラットノズルのように、形状が異なる種々のノズル１５を用いることが可能である。また、ノズルは図５（Ｆ）（Ｇ）に示すようなノズルが吐出面１６より吐出している突出型のノズルを用いることとしてもよい。また、ノズル１５は、断面円形状に形成する代わりに、断面多角形状や断面星形状等であってもよい。   The shape of the nozzle 15 is not limited to the above shape, and various nozzles 15 having different shapes such as flat nozzles shown in FIGS. 5A to 5E can be used. Further, the nozzle may be a protruding nozzle that is ejected from the ejection surface 16 by a nozzle as shown in FIGS. Further, the nozzle 15 may have a polygonal cross-sectional shape, a cross-sectional star shape, or the like instead of forming a circular cross-sectional shape.

ノズルプレート１４の吐出面１６と反対側の面には、例えばＮｉＰ等の導電素材よりなり、ノズル１５内の液体Ｌを帯電させるための帯電用電極２２が層状に設けられている。本実施形態では、帯電用電極２２は、ノズル１５の大径部２１の内周面２３まで延設されており、ノズル内の液体Ｌに接するようになっている。   The surface of the nozzle plate 14 opposite to the discharge surface 16 is made of a conductive material such as NiP, and is provided with a charging electrode 22 for charging the liquid L in the nozzle 15 in a layered manner. In the present embodiment, the charging electrode 22 extends to the inner peripheral surface 23 of the large-diameter portion 21 of the nozzle 15 and comes into contact with the liquid L in the nozzle.

また、帯電用電極２２は、静電吸引力を生じさせる静電電圧を印加する静電電圧印加手段としての静電電圧電源２４に接続されており、単一の帯電用電極２２がすべてのノズル１５内の液体Ｌに接触しているため、静電電圧電源２４から帯電用電極２２に静電電圧が印加されると、全ノズル１５内の液体Ｌが同時に帯電され、液体吐出ヘッド１３と対向電極３との間、特に液体Ｌと基材Ｋとの間に静電吸引力が発生されるようになっている。   Further, the charging electrode 22 is connected to an electrostatic voltage power source 24 as an electrostatic voltage applying means for applying an electrostatic voltage that generates an electrostatic attraction force, and a single charging electrode 22 is provided for all nozzles. 15, when the electrostatic voltage is applied to the charging electrode 22 from the electrostatic voltage power supply 24, the liquid L in all the nozzles 15 is simultaneously charged and faces the liquid ejection head 13. An electrostatic attraction force is generated between the electrode 3 and particularly between the liquid L and the substrate K.

帯電用電極２２の背後には、ボディ層２５が設けられている。ボディ層２５の前記各ノズル１５の大径部２１の開口端に面する部分には、それぞれ開口端にほぼ等しい内径を有する略円筒状の空間が形成されており、各空間は、吐出される液体Ｌを一時貯蔵するためのキャビティ２９とされている。   A body layer 25 is provided behind the charging electrode 22. A portion of the body layer 25 facing the opening end of the large-diameter portion 21 of each nozzle 15 is formed with a substantially cylindrical space having an inner diameter substantially equal to the opening end, and each space is discharged. It is a cavity 29 for temporarily storing the liquid L.

ボディ層２５の背後には、可撓性を有する金属薄板やシリコン等よりなる可撓層２６が設けられており、可撓層２６により液体吐出ヘッド１３が外界と画されている。   Behind the body layer 25 is provided a flexible layer 26 made of a flexible metal thin plate, silicon or the like, and the flexible layer 26 defines the liquid ejection head 13 from the outside.

なお、ボディ層２５の可撓層２６との境界部には、キャビティ２９に液体Ｌを供給するための図示しない流路が形成されている。具体的には、ボディ層２５としてのシリコンプレートをエッチング加工して共通流路および共通流路とキャビティ２９とを結ぶ流路とが設けられており、共通流路には、外部の図示しない液体タンクから液体Ｌを供給する図示しない供給管が連絡されており、供給管に設けられた図示しない供給ポンプにより或いは液体タンクの配置位置による差圧により流路やキャビティ２９、ノズル１５等の液体Ｌに所定の供給圧力が付与されるようになっている。   A flow path (not shown) for supplying the liquid L to the cavity 29 is formed at the boundary between the body layer 25 and the flexible layer 26. Specifically, the silicon plate as the body layer 25 is etched to provide a common flow path and a flow path connecting the common flow path and the cavity 29. The common flow path includes an external liquid (not shown). A supply pipe (not shown) for supplying the liquid L from the tank is connected, and the liquid L in the flow path, the cavity 29, the nozzle 15 and the like is supplied by a supply pump (not shown) provided in the supply pipe or by a differential pressure depending on the position of the liquid tank. A predetermined supply pressure is applied to the.

可撓層２６の外面の各キャビティ２９に対応する部分には、それぞれ圧力発生手段としての圧電素子アクチュエータであるピエゾ素子３０が設けられており、ピエゾ素子３０には、素子に駆動電圧を印加して素子を変形させるための駆動電圧電源３１が接続されている。ピエゾ素子３０は、駆動電圧電源３１からの駆動電圧の印加により変形して、ノズル内の液体Ｌに圧力を生じさせてノズル１５の吐出孔１９に液体Ｌのメニスカスを形成させるようになっている。なお、圧力発生手段は、本実施形態のような圧電素子アクチュエータのほかに、例えば静電アクチュエータやサーマル方式等を採用することも可能である。   Piezo elements 30 that are piezoelectric element actuators as pressure generating means are provided in portions corresponding to the cavities 29 on the outer surface of the flexible layer 26, and a drive voltage is applied to the piezo elements 30. A drive voltage power supply 31 for deforming the element is connected. The piezo element 30 is deformed by the application of a drive voltage from a drive voltage power supply 31 to generate pressure on the liquid L in the nozzle and form a meniscus of the liquid L in the discharge hole 19 of the nozzle 15. . In addition to the piezoelectric element actuator as in the present embodiment, for example, an electrostatic actuator or a thermal method can be adopted as the pressure generating means.

ここで、圧力発生手段により形成されるメニスカスの高さはノズルの半径の０．８倍以上であって、吐出される液体がテーラーコーン状に形成され得る高さであることが好ましい。   Here, the height of the meniscus formed by the pressure generating means is preferably at least 0.8 times the radius of the nozzle, and the height at which the discharged liquid can be formed in a tailor cone shape.

図６は、ノズル半径に対するメニスカスの高さ比とメニスカスの射出される電界強度との関係を表したグラフであり、縦軸を電界強度[Ｖ／ｍ]、横軸をノズル半径[μｍ]に対するに対するメニスカスの高さ[μｍ]の比を表したものであり、後述の実験と同様の条件下において行われたものである。図６に示すグラフから明らかなように、メニスカスの射出電界強度は３．０×１０７Ｖ／ｍに達するのは、ノズル高さに対するメニスカスの高さの比が０．８倍以上となった場合である。よって、ノズル高さに対するメニスカスの高さの比は０．８倍以上であることが望ましい。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the ratio of the meniscus height to the nozzle radius and the electric field intensity at which the meniscus is emitted. The vertical axis represents the electric field intensity [V / m], and the horizontal axis represents the nozzle radius [μm]. The ratio of the height [μm] of the meniscus with respect to the above was performed under the same conditions as in the later-described experiment. As is clear from the graph shown in FIG. 6, the meniscus emission electric field intensity reaches 3.0 × 10 7 V / m because the ratio of the meniscus height to the nozzle height is 0.8 times or more. Is the case. Therefore, the ratio of the meniscus height to the nozzle height is desirably 0.8 times or more.

これに対して、メニスカスの高さをノズル半径の０．８倍以下としても液体を吐出することは可能ではあるが、その際には静電吸引力を非常に大きくする必要があるため、高エネルギーが消費されることとなりランニングコストが高くなってしまう。   In contrast, although it is possible to discharge liquid even when the height of the meniscus is 0.8 times or less of the nozzle radius, it is necessary to increase the electrostatic attraction force very much at that time. Energy will be consumed and running costs will increase.

また、メニスカスの高さをノズル半径の０．８倍以下とするとメニスカスを押し出したときと押し出さないときとの発生する電界の差が小さく、圧力発生手段によるメニスカス形成時における振動による微小なメニスカスのゆれに反応してしまい、本来吐出を意図していないノズルから液体が誤射出されてしまうという問題が生じ得る。   Also, if the height of the meniscus is 0.8 times or less of the nozzle radius, the difference in electric field generated between when the meniscus is pushed out and when it is not pushed out is small, and a minute meniscus is caused by vibration during meniscus formation by the pressure generating means. There may be a problem that the liquid reacts to the shake and the liquid is erroneously ejected from a nozzle that is not originally intended to be ejected.

駆動電圧電源３１および帯電用電極２２に静電電圧を印加する前記静電電圧電源２４は、それぞれ動作制御手段３２に接続されており、それぞれ動作制御手段３２による制御を受けるようになっている。   The driving voltage power supply 31 and the electrostatic voltage power supply 24 for applying an electrostatic voltage to the charging electrode 22 are respectively connected to the operation control means 32 and are controlled by the operation control means 32, respectively.

動作制御手段３２は、本実施形態では、ＣＰＵ３３やＲＯＭ３４、ＲＡＭ３５等が図示しないＢＵＳにより接続されて構成されたコンピュータからなっており、ＣＰＵ３３は、ＲＯＭ３４に格納された電源制御プログラムに基づいて静電電圧電源２４および各駆動電圧電源３１を駆動させてノズル１５の吐出孔１９から液体Ｌを吐出させるようになっている。   In this embodiment, the operation control means 32 is composed of a computer in which a CPU 33, a ROM 34, a RAM 35, and the like are connected by a BUS (not shown). The CPU 33 is based on a power control program stored in the ROM 34. The voltage power supply 24 and each drive voltage power supply 31 are driven to discharge the liquid L from the discharge hole 19 of the nozzle 15.

なお、本実施形態では、液体吐出ヘッド１３のノズルプレート１４の吐出面１６には、吐出孔１９からの液体Ｌの滲み出しを抑制するための撥液層３６が吐出孔１９以外の吐出面１６全面に設けられている。撥液層３６は、例えば、液体Ｌが水性であれば撥水性を有する材料が用いられ、液体Ｌが油性であれば撥油性を有する材料が用いられるが、一般に、ＦＥＰ(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン)、ＰＴＦＥ(ポリテトラフロロエチレン)、フッ素シロキサン、フルオロアルキルシラン、アモルファスパーフルオロ樹脂等のフッ素樹脂等が用いられることが多く、塗布や蒸着等の方法で吐出面１６に成膜されている。なお、撥液層３６は、ノズルプレート１４の吐出面１６に直接成膜してもよいし、撥液層３６の密着性を向上させるために中間層を介して成膜することも可能である。   In the present embodiment, the liquid repellent layer 36 for suppressing the oozing of the liquid L from the ejection holes 19 is disposed on the ejection surface 16 other than the ejection holes 19 on the ejection surface 16 of the nozzle plate 14 of the liquid ejection head 13. It is provided on the entire surface. For the liquid repellent layer 36, for example, a material having water repellency is used if the liquid L is aqueous, and a material having oil repellency is used if the liquid L is oily. Fluorine resin such as hexafluoropropylene), PTFE (polytetrafluoroethylene), fluorine siloxane, fluoroalkylsilane, amorphous perfluoro resin, etc. are often used, and the film is formed on the discharge surface 16 by a method such as coating or vapor deposition. Has been. The liquid repellent layer 36 may be formed directly on the ejection surface 16 of the nozzle plate 14 or may be formed through an intermediate layer in order to improve the adhesion of the liquid repellent layer 36. .

液体吐出ヘッド１３の下方には、基材Ｋを支持する平板状の対向電極３が液体吐出ヘッド１３の吐出面１６に平行に所定距離をもって配置されている。対向電極３と液体吐出ヘッド１３との間隔は、０．１〜３．０ｍｍ程度の範囲内で適宜設定される。   Below the liquid discharge head 13, a flat counter electrode 3 that supports the substrate K is disposed in parallel to the discharge surface 16 of the liquid discharge head 13 with a predetermined distance. The distance between the counter electrode 3 and the liquid ejection head 13 is appropriately set within a range of about 0.1 to 3.0 mm.

本実施形態では、対向電極３は接地されており、常時接地電位に維持されている。そのため、前記静電電圧電源２４から帯電用電極２２に静電電圧が印加されると、ノズル１５の吐出孔１９の液体Ｌと対向電極３の液体吐出ヘッド１３に対向する対向面との間に電界が生じるようになっている。また、帯電した液滴Ｄが基材Ｋに着弾すると、対向電極３はその電荷を接地により逃がすようになっている。   In the present embodiment, the counter electrode 3 is grounded and is always maintained at the ground potential. Therefore, when an electrostatic voltage is applied from the electrostatic voltage power source 24 to the charging electrode 22, it is between the liquid L in the discharge hole 19 of the nozzle 15 and the surface facing the liquid discharge head 13 of the counter electrode 3. An electric field is generated. When the charged droplet D lands on the substrate K, the counter electrode 3 releases the electric charge by grounding.

また、図７に示すように液体吐出装置１には、液体吐出ヘッド１３から吐出された液体の状態を判断するための吐出状態判定手段３９が備えられている。   In addition, as shown in FIG. 7, the liquid discharge apparatus 1 includes discharge state determination means 39 for determining the state of the liquid discharged from the liquid discharge head 13.

図７及び図８に示すように吐出状態判定手段３９は、液体吐出ヘッド１３と基材Ｋの間に光路Ｘを形成する発光素子４０、受光素子４１及び制御部４２が備えられている。吐出状態判定手段３９は、発光素子４０と受光素子４１の間に形成された光路Ｘを通過して基材Ｋに着弾する液体がどの程度時間光路Ｈを遮るかによって液体の飛翔速度、テーラーコーン状の液体の先頭部が光路に到達する時間及びテーラーコーン状の液体が光路を通過する時間を測定するようになっている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the ejection state determination unit 39 includes a light emitting element 40, a light receiving element 41, and a control unit 42 that form an optical path X between the liquid ejection head 13 and the substrate K. The discharge state determination means 39 determines the flying speed of the liquid, the tailor cone, depending on how long the liquid passing through the optical path X formed between the light emitting element 40 and the light receiving element 41 and landing on the substrate K blocks the optical path H. The time for the leading portion of the liquid to reach the optical path and the time for the tailor-cone liquid to pass through the optical path are measured.

発光素子４０は、例えば、LED(LIGHT EMITTING DIODE)やＬＤ（LASER DIODE）を用いることができる。   As the light emitting element 40, for example, an LED (LIGHT EMITTING DIODE) or an LD (LASER DIODE) can be used.

受光素子４１は、例えばPD(PHOTO DIODE)を用いることができる。   As the light receiving element 41, for example, PD (PHOTO DIODE) can be used.

制御部４２には、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等により構成されており、制御部４２には記憶部４３及び飛翔速度判定部４４が備えられている。   The control unit 42 includes, for example, a CPU, a ROM, and a RAM. The control unit 42 includes a storage unit 43 and a flight speed determination unit 44.

また、制御部４２は飛翔速度判定部４４の判定結果に応じてモータＭに対して回転軸１０を回転させる制御信号を送り、回転軸１０の回転量を制御するようになっている。   Further, the control unit 42 sends a control signal for rotating the rotating shaft 10 to the motor M according to the determination result of the flying speed determining unit 44 to control the amount of rotation of the rotating shaft 10.

記憶部４３には、例えば図９に示すようなテーラーコーン状の液体の飛翔速度、テーラーコーンの長さ、所定の飛翔速度の所定の長さのテーラーコーン状の液体の光路Ｘまでの到達時間、光路Ｘの通過時間及び対向電極３と液体吐出ヘッド１３の最適な間隔の関係が表された表が記憶されている。なお、図９に記載の所定の飛翔速度の所定の長さのテーラーコーン状の液体の光路Ｘまでの到達時間は、対向電極３と液体吐出ヘッド１３の間隔を１ｍｍとするとともに、液体吐出ヘッド１３から光路Ｘまでの距離を１００μｍとして測定したものである。   In the storage unit 43, for example, the flight speed of the tailor cone liquid as shown in FIG. 9, the length of the tailor cone, and the arrival time of the tailor cone liquid of the predetermined flight speed to the optical path X of the predetermined length A table is stored in which the passage time of the optical path X and the optimum distance between the counter electrode 3 and the liquid ejection head 13 are represented. The arrival time to the optical path X of the tailor-cone-shaped liquid having a predetermined length with a predetermined flying speed shown in FIG. 9 is set such that the distance between the counter electrode 3 and the liquid discharge head 13 is 1 mm, and the liquid discharge head The distance from 13 to the optical path X is 100 μm.

飛翔速度判定部４４は、液体吐出ヘッド１３から吐出された液体が受光素子４１及び発光素子４０により形成される光路にテーラーコーン状の液体の先頭部が到達する時間を演算し、テーラーコーン状の液体の飛翔速度を測定する。次に、テーラーコーン状の液体が光路を通過する時間を測定することする。次に、記憶部４３に記録されている図９に示す表よりテーラーコーンの長さを導き出すようになっている。   The flying speed determination unit 44 calculates the time for the liquid ejected from the liquid ejection head 13 to reach the head of the tailor-cone-like liquid in the optical path formed by the light-receiving element 41 and the light-emitting element 40. Measure the flying speed of the liquid. Next, the time required for the tailor cone liquid to pass through the optical path is measured. Next, the length of the tailor cone is derived from the table shown in FIG. 9 recorded in the storage unit 43.

液体吐出装置１による吐出を行う液体Ｌは、例えば、無機液体としては、水、ＣＯＣｌ２、ＨＢｒ、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ２ＳＯ４、ＳＯＣｌ２、ＳＯ２Ｃｌ２、ＦＳＯ３Ｈなどが挙げられる。 The liquid L discharged by the liquid discharge apparatus 1 is, for example, water, COCl 2 , HBr, HNO 3 , H 3 PO 4 , H 2 SO 4 , SOCl 2 , SO 2 Cl 2 , or FSO 3 H as an inorganic liquid. Etc.

また、有機液体としては、メタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノール、ベンジルアルコール、α−テルピネオール、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのアルコール類；フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾールなどのフェノール類；ジオキサン、フルフラール、エチレングリコールジメチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、エピクロロヒドリンなどのエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、２−メチル−４−ペンタノン、アセトフェノンなどのケトン類；ギ酸、酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸などの脂肪酸類；ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−３−メトキシブチル、酢酸−ｎ−ペンチル、プロピオン酸エチル、乳酸エチル、安息香酸メチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、炭酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、セロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、アセト酢酸エチル、シアノ酢酸メチル、シアノ酢酸エチルなどのエステル類；ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、ｏ−トルイジン、ｐ−トルイジン、ピペリジン、ピリジン、α−ピコリン、２，６−ルチジン、キノリン、プロピレンジアミン、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチル尿素、Ｎ−メチルピロリドンなどの含窒素化合物類；ジメチルスルホキシド、スルホランなどの含硫黄化合物類；ベンゼン、ｐ−シメン、ナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキセンなどの炭化水素類；１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，１，２−テトラクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−）、テトラクロロエチレン、２−クロロブタン、１−クロロ−２−メチルプロパン、２−クロロ−２−メチルプロパン、ブロモメタン、トリブロモメタン、１−ブロモプロパンなどのハロゲン化炭化水素類などが挙げられる。また、上記各液体を二種以上混合して用いてもよい。   Examples of the organic liquid include methanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, 2-methyl-1-propanol, tert-butanol, 4-methyl-2-pentanol, benzyl alcohol, α-terpineol, ethylene glycol, Alcohols such as glycerin, diethylene glycol, and triethylene glycol; phenols such as phenol, o-cresol, m-cresol, and p-cresol; dioxane, furfural, ethylene glycol dimethyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethyl carbitol, Ethers such as butyl carbitol, butyl carbitol acetate, epichlorohydrin; acetone, methyl ethyl ketone, 2-methyl-4-pentanone, Ketones such as tophenone; fatty acids such as formic acid, acetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid; methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid-n-butyl, isobutyl acetate, acetic acid-3-methoxybutyl, acetic acid- n-pentyl, ethyl propionate, ethyl lactate, methyl benzoate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, cellosolve acetate, butyl carbitol acetate, ethyl acetoacetate, cyanoacetic acid Esters such as methyl and ethyl cyanoacetate; nitromethane, nitrobenzene, acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, valeronitrile, benzonitrile, ethylamine, diethylamine, ethylenediamine, aniline, N-methylanily , N, N-dimethylaniline, o-toluidine, p-toluidine, piperidine, pyridine, α-picoline, 2,6-lutidine, quinoline, propylenediamine, formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, Nitrogen-containing compounds such as N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N-methylpropionamide, N, N, N ′, N′-tetramethylurea, N-methylpyrrolidone; dimethyl sulfoxide, sulfolane, etc. Sulfur-containing compounds of: benzene, p-cymene, naphthalene, cyclohexylbenzene, cyclohexene and other hydrocarbons; 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,1, 2-tetrachloroethane, 1,1,2,2-tetra Chloroethane, pentachloroethane, 1,2-dichloroethylene (cis-), tetrachloroethylene, 2-chlorobutane, 1-chloro-2-methylpropane, 2-chloro-2-methylpropane, bromomethane, tribromomethane, 1-bromopropane, etc. And halogenated hydrocarbons. Two or more of the above liquids may be mixed and used.

さらに、高電気伝導率の物質（銀粉等）が多く含まれるような導電性ペーストを液体Ｌとして使用し、吐出を行う場合には、前述した液体Ｌに溶解又は分散させる目的物質としては、ノズルで目詰まりを発生するような粗大粒子を除けば、特に制限されない。   Further, when a conductive paste containing a large amount of high electrical conductivity material (silver powder or the like) is used as the liquid L and ejection is performed, the target substance to be dissolved or dispersed in the liquid L is a nozzle. There is no particular limitation except for coarse particles that cause clogging.

ＰＤＰ、ＣＲＴ、ＦＥＤなどの蛍光体としては、従来より知られているものを特に制限なく用いることができる。例えば、赤色蛍光体として、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、ＹＯ３：Ｅｕなど、緑色蛍光体として、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＢａＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）Ｏ・α−Ａｌ２Ｏ３：Ｍｎなど、青色蛍光体として、ＢａＭｇＡｌ１４Ｏ２３：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕなどが挙げられる。 Conventionally known phosphors such as PDP, CRT, FED and the like can be used without particular limitation. For example, (Y, Gd) BO 3 : Eu, YO 3 : Eu, etc. as red phosphors, Zn 2 SiO 4 : Mn, BaAl 12 O 19 : Mn, (Ba, Sr, Mg) O as green phosphors · α-Al 2 O 3: Mn , etc., as a blue phosphor, BaMgAl 14 O 23: Eu, BaMgAl 10 O 17: Eu and the like.

上記の目的物質を記録媒体上に強固に接着させるために、各種バインダーを添加するのが好ましい。用いられるバインダーとしては、例えば、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース及びその誘導体；アルキッド樹脂；ポリメタクリタクリル酸、ポリメチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート・メタクリル酸共重合体、ラウリルメタクリレート・２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体などの（メタ）アクリル樹脂及びその金属塩；ポリＮ−イソプロピルアクリルアミド、ポリＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドなどのポリ（メタ）アクリルアミド樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、スチレン・マレイン酸共重合体、スチレン・イソプレン共重合体などのスチレン系樹脂；スチレン・ｎ−ブチルメタクリレート共重合体などのスチレン・アクリル樹脂；飽和、不飽和の各種ポリエステル樹脂；ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのハロゲン化ポリマー；ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体などのビニル系樹脂；ポリカーボネート樹脂；エポキシ系樹脂；ポリウレタン系樹脂；ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタールなどのポリアセタール樹脂；エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合樹脂などのポリエチレン系樹脂；ベンゾグアナミンなどのアミド樹脂；尿素樹脂；メラミン樹脂；ポリビニルアルコール樹脂及びそのアニオンカチオン変性；ポリビニルピロリドン及びその共重合体；ポリエチレンオキサイド、カルボキシル化ポリエチレンオキサイドなどのアルキレンオキシド単独重合体、共重合体及び架橋体；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール；ポリエーテルポリオール；ＳＢＲ、ＮＢＲラテックス；デキストリン；アルギン酸ナトリウム；ゼラチン及びその誘導体、カゼイン、トロロアオイ、トラガントガム、プルラン、アラビアゴム、ローカストビーンガム、グアガム、ペクチン、カラギニン、にかわ、アルブミン、各種澱粉類、コーンスターチ、こんにゃく、ふのり、寒天、大豆蛋白などの天然或いは半合成樹脂；テルペン樹脂；ケトン樹脂；ロジン及びロジンエステル；ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンイミン、ポリスチレンスルフォン酸、ポリビニルスルフォン酸などを用いることができる。これらの樹脂は、ホモポリマーとしてだけでなく、相溶する範囲でブレンドして用いてもよい。   Various binders are preferably added in order to firmly adhere the target substance to the recording medium. Examples of the binder used include celluloses such as ethyl cellulose, methyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate, and hydroxyethyl cellulose and derivatives thereof; alkyd resins; polymethacrylic acid, polymethyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate / methacrylic acid copolymer (Meth) acrylic resins such as lauryl methacrylate / 2-hydroxyethyl methacrylate copolymer and metal salts thereof; poly (meth) acrylamide resins such as poly N-isopropylacrylamide and poly N, N-dimethylacrylamide; polystyrene, acrylonitrile Styrene resins such as styrene copolymers, styrene / maleic acid copolymers, styrene / isoprene copolymers; styrene / n-butyl methacrylate Styrene and acrylic resins such as copolymers; Saturated and unsaturated polyester resins; Polyolefin resins such as polypropylene; Halogenated polymers such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride; Polyvinyl acetate, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer Polyvinyl resins such as coalescence; Polycarbonate resins; Epoxy resins; Polyurethane resins; Polyacetal resins such as polyvinyl formal, polyvinyl butyral, and polyvinyl acetal; Polyethylene resins such as ethylene / vinyl acetate copolymer and ethylene / ethyl acrylate copolymer resin Resin; Amide resin such as benzoguanamine; Urea resin; Melamine resin; Polyvinyl alcohol resin and its anionic cation modification; Polyvinylpyrrolidone and its copolymer; Polyethylene oxide, Carbohydrate Alkylene oxide homopolymers, copolymers and cross-linked products such as silylated polyethylene oxide; polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol; polyether polyols; SBR, NBR latex; dextrin; sodium alginate; gelatin and its derivatives, casein Natural or semi-synthetic resins such as corn, starch, konjac, fungi, agar, soybean protein; terpene resin; ketone Resin; Rosin and rosin ester; Polyvinyl methyl ether, polyethyleneimine, polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, etc. can be used it can. These resins may be used not only as a homopolymer but also as a blend within a compatible range.

液体吐出装置１をパターンニング手段として使用する場合には、代表的なものとしてはディスプレイ用途に使用することができる。具体的には、プラズマディスプレイの蛍光体の形成、プラズマディスプレイのリブの形成、プラズマディスプレイの電極の形成、ＣＲＴの蛍光体の形成、ＦＥＤ（フィールドエミッション型ディスプレイ）の蛍光体の形成、ＦＥＤのリブの形成、液晶ディスプレイ用カラーフィルター（ＲＧＢ着色層、ブラックマトリクス層）、液晶ディスプレイ用スペーサー（ブラックマトリクスに対応したパターン、ドットパターン等）などを挙げることができる。   When the liquid ejection apparatus 1 is used as a patterning unit, a typical one can be used for a display application. Specifically, plasma display phosphor formation, plasma display rib formation, plasma display electrode formation, CRT phosphor formation, FED (field emission display) phosphor formation, FED rib Formation, color filters for liquid crystal displays (RGB colored layers, black matrix layers), spacers for liquid crystal displays (patterns corresponding to black matrices, dot patterns, etc.), and the like.

なお、リブとは一般的に障壁を意味し、プラズマディスプレイを例に取ると各色のプラズマ領域を分離するために用いられる。その他の用途としては、マイクロレンズ、半導体用途として磁性体、強誘電体、導電性ペースト（配線、アンテナ）などのパターンニング塗布、グラフィック用途としては、通常印刷、特殊媒体（フィルム、布、鋼板など）への印刷、曲面印刷、各種印刷版の刷版、加工用途としては粘着材、封止材などの本発明を用いた塗布、バイオ、医療用途としては医薬品（微量の成分を複数混合するような）、遺伝子診断用試料等の塗布等に応用することができる。   The rib generally means a barrier, and when a plasma display is taken as an example, the rib is used to separate plasma regions of respective colors. Other applications include micro lenses, semiconductor coatings such as magnetic materials, ferroelectrics, conductive paste (wiring, antenna), etc., and graphic applications such as normal printing, special media (films, cloth, steel plates, etc.) ) Printing, curved surface printing, printing plates of various printing plates, application using the present invention such as adhesives and sealing materials for processing applications, biopharmaceuticals for medical applications (mixing multiple trace components) N), it can be applied to the application of a sample for genetic diagnosis.

ここで、本発明の液体吐出ヘッド１３における液体Ｌの吐出原理について本実施形態を用いて説明する。   Here, the discharge principle of the liquid L in the liquid discharge head 13 of this invention is demonstrated using this embodiment.

本実施形態では、静電電圧電源２４から帯電用電極２２に静電電圧を印加し、ノズル１５の吐出孔１９の液体Ｌと対向電極３の液体吐出ヘッド１３に対向する対向面との間に電界を生じさせる。また、駆動電圧電源３１からピエゾ素子３０に駆動電圧を印加してピエゾ素子３０を変形させ、それにより液体Ｌに生じた圧力でノズル１５の吐出孔１９に液体Ｌのメニスカスを形成させる。   In the present embodiment, an electrostatic voltage is applied from the electrostatic voltage power source 24 to the charging electrode 22, and the gap between the liquid L in the ejection hole 19 of the nozzle 15 and the opposed surface of the counter electrode 3 facing the liquid ejection head 13 is determined. Create an electric field. Further, a driving voltage is applied from the driving voltage power source 31 to the piezo element 30 to deform the piezo element 30, thereby forming a meniscus of the liquid L in the discharge hole 19 of the nozzle 15 with the pressure generated in the liquid L.

本実施形態のように、ノズルプレート１４の絶縁性が高くなると、図１０にシミュレーションによる等電位線で示すように、ノズルプレート１４の内部に、吐出面１６に対して略垂直方向に等電位線が並び、ノズル１５の小径部２０の液体Ｌや液体Ｌのメニスカス部分に向かう強い電界が発生する。   When the insulating property of the nozzle plate 14 is increased as in the present embodiment, the equipotential lines in the nozzle plate 14 are substantially perpendicular to the ejection surface 16 as shown by equipotential lines by simulation in FIG. And a strong electric field is generated toward the liquid L in the small diameter portion 20 of the nozzle 15 and the meniscus portion of the liquid L.

特に、図１０でメニスカスの先端部では等電位線が密になっていることから分かるように、メニスカス先端部では非常に強い電界集中が生じる。そのため、電界の静電力によってメニスカスが引きちぎられてノズル内の液体Ｌから分離されて液滴Ｄとなる。さらに、液滴Ｄは静電力により加速され、対向電極３に支持された基材Ｋに引き寄せられて着弾する。その際、液滴Ｄは、静電力の作用でより近い所に着弾しようとするため、基材Ｋに対する着弾の際の角度等が安定し正確に行われる。   In particular, as can be seen from the fact that the equipotential lines are dense at the tip of the meniscus in FIG. 10, a very strong electric field concentration occurs at the tip of the meniscus. Therefore, the meniscus is torn off by the electrostatic force of the electric field and separated from the liquid L in the nozzle to become a droplet D. Further, the droplet D is accelerated by the electrostatic force, and is attracted and landed on the base material K supported by the counter electrode 3. At that time, since the droplet D attempts to land closer by the action of electrostatic force, the angle at the time of landing on the base material K is stabilized and accurately performed.

発明者らが、電極間の電界の電界強度が実用的な値である１．５ｋＶ／ｍｍとなるように構成し、各種の絶縁体でノズルプレート１４を形成して下記の実験条件に基づいて行った実験では、ノズル１５から液滴Ｄが吐出される場合と吐出されない場合があった。なお、以下の実験においては、ノズルプレート１４の吐出面１６と対向電極３の対向面との距離は１．０ｍｍとしているが、図１１に示すようにノズルプレート１４の吐出面１６と対向電極３の対向面との距離は１．０mm以下の場合においてメニスカスの射出電界強度である３．０×１０７Ｖ／ｍに達するものである。 The inventors configured the electric field strength of the electric field between the electrodes to be a practical value of 1.5 kV / mm, formed the nozzle plate 14 with various insulators, and based on the following experimental conditions. In the experiment conducted, there were cases where the droplet D was ejected from the nozzle 15 and where it was not ejected. In the following experiment, the distance between the ejection surface 16 of the nozzle plate 14 and the opposing surface of the counter electrode 3 is 1.0 mm. However, as shown in FIG. The distance from the opposite surface reaches 3.0 × 10 7 V / m which is the electric field intensity of the meniscus when the distance is 1.0 mm or less.

図１１に示すようにノズルプレート１４の吐出面１６と対向電極３の対向面との距離が１．０mmよりも短くなるにつれて電界強度が大きくなっている。よって、距離を縮めることで電界強度を効率的に利用できる。また、このことノズルプレート１４の吐出面１６と基材Ｋの対向面との距離を短くすればより少ない静電電圧でメニスカスの射出強度である３．０×１０７Ｖ／ｍに得られることを意味する。例えば、下記に示すようにノズルプレート１４の吐出面１６と基材Ｋの対向面との距離を１．０ｍｍの場合においてメニスカスの射出電界強度である３．０×１０７Ｖ／ｍを得るためには１．５ｋＶの静電電圧を必要とするが、ノズルプレート１４の吐出面１６と基材Ｋの対向面との距離を０．３ｍｍとした場合には１．０ｋＶの静電電圧でメニスカスの射出強度である３．０×１０７Ｖ／ｍを得ることができる。
［実験条件］
ノズルプレート１４の吐出面１６と基材Ｋの対向面との距離：１．０ｍｍ
ノズルプレート１４の厚さ：１２５μｍ
ノズル径：１０μｍ
静電電圧：１．５ｋＶ
駆動電圧：２０Ｖ As shown in FIG. 11, the electric field strength increases as the distance between the ejection surface 16 of the nozzle plate 14 and the opposing surface of the opposing electrode 3 becomes shorter than 1.0 mm. Therefore, the electric field strength can be used efficiently by reducing the distance. In addition, if the distance between the discharge surface 16 of the nozzle plate 14 and the facing surface of the substrate K is shortened, the meniscus injection strength of 3.0 × 10 7 V / m can be obtained with a smaller electrostatic voltage. Means. For example, in order to obtain 3.0 × 10 7 V / m that is the meniscus emission electric field strength when the distance between the discharge surface 16 of the nozzle plate 14 and the facing surface of the substrate K is 1.0 mm as shown below. Requires an electrostatic voltage of 1.5 kV, but when the distance between the discharge surface 16 of the nozzle plate 14 and the opposing surface of the substrate K is 0.3 mm, the meniscus is at an electrostatic voltage of 1.0 kV. The injection strength of 3.0 × 10 7 V / m can be obtained.
[Experimental conditions]
Distance between discharge surface 16 of nozzle plate 14 and facing surface of substrate K: 1.0 mm
Nozzle plate 14 thickness: 125 μm
Nozzle diameter: 10 μm
Electrostatic voltage: 1.5 kV
Drive voltage: 20V

この実機による実験で、液滴Ｄがノズル１５から安定に吐出されたすべての場合について、メニスカス先端部の電界強度を求めた。実際には、メニスカス先端部の電界強度を直接測定することが困難であるため、電界シミュレーションソフトである「ＰＨＯＴＯ−ＶＯＬＴ」（商品名、株式会社フォトン製）で電流分布解析モードによるシミュレーションにより算出した。その結果、すべての場合においてメニスカス先端部の電界強度は３×１０７Ｖ／ｍ（３０ｋＶ／ｍｍ）以上であった。 In the experiment using this actual machine, the electric field strength at the tip of the meniscus was obtained for all cases where the droplet D was stably ejected from the nozzle 15. Actually, since it is difficult to directly measure the electric field intensity at the tip of the meniscus, the electric field simulation software “PHOTO-VOLT” (trade name, manufactured by Photon Co., Ltd.) was used to calculate the electric field intensity. . As a result, in all cases, the electric field strength at the meniscus tip was 3 × 10 7 V / m (30 kV / mm) or more.

また、前記実験と同様のパラメータを同ソフトに入力したシミュレーションにおいて、ノズルプレート１４の厚さを変化させた場合およびノズル径を変化させた場合のメニスカス先端部の電界強度を、図１２および図１３にそれぞれ示す。この結果から、メニスカス先端部の電界強度は、ノズルプレート１４の厚さおよびノズル径にも依存し、それぞれ７５μｍ以上および１５μｍ以下であることが好ましい。なお、ノズルプレート１４の厚さおよびノズル径の前記適正範囲は、下記実施例２に示すように実機による実験でも確認されている。   Further, in a simulation in which the same parameters as those in the above-described experiment are input to the same software, the electric field strength at the meniscus tip when the thickness of the nozzle plate 14 is changed and the nozzle diameter is changed is shown in FIGS. Respectively. From this result, the electric field strength at the tip of the meniscus depends on the thickness of the nozzle plate 14 and the nozzle diameter, and is preferably 75 μm or more and 15 μm or less, respectively. The appropriate ranges of the thickness of the nozzle plate 14 and the nozzle diameter have also been confirmed by experiments using actual machines as shown in Example 2 below.

メニスカス先端部の電界強度がノズルプレート１４の厚さに依存する理由としては、ノズルプレート１４の厚さがより厚くなることで、ノズル１５の吐出孔１９と帯電用電極２２との距離が遠くなり、ノズルプレート内の等電位線が略垂直方向に並び易くなるためメニスカス先端部への電界集中が生じ易くなることが考えられる。   The reason why the electric field strength at the tip of the meniscus depends on the thickness of the nozzle plate 14 is that the thickness of the nozzle plate 14 becomes larger, and the distance between the discharge hole 19 of the nozzle 15 and the charging electrode 22 becomes longer. The equipotential lines in the nozzle plate are likely to be arranged in a substantially vertical direction, and it is considered that electric field concentration tends to occur at the meniscus tip.

また、ノズル径が小径になることで、メニスカスの径が小さくなり、より小径となったメニスカス先端部に電界が集中することで電界集中の度合が大きくなる。そのため、メニスカス先端部の電界強度が強くなると考えられる。   Further, the diameter of the meniscus is reduced by reducing the nozzle diameter, and the degree of electric field concentration is increased by concentrating the electric field at the tip of the meniscus having a smaller diameter. Therefore, it is considered that the electric field strength at the meniscus tip is increased.

なお、図１２に示したノズルプレート１４の厚さとメニスカス先端部の電界強度との関係および図１３に示したノズル径とメニスカス先端部の電界強度との関係は、本実施形態のような小径部２０および大径部２１よりなる２段構造のノズル１５の場合のみならず、１段構造、すなわち、単純なテーパ状のノズルや円筒状のノズル、或いは多段構造のノズルの場合もほぼ同じシミュレーション結果が得られている。   It should be noted that the relationship between the thickness of the nozzle plate 14 shown in FIG. 12 and the electric field strength at the meniscus tip and the relationship between the nozzle diameter and the electric field strength at the meniscus tip shown in FIG. The simulation results are almost the same not only in the case of the two-stage nozzle 15 consisting of 20 and the large-diameter portion 21 but also in the case of a single-stage structure, that is, a simple tapered nozzle, a cylindrical nozzle, or a multistage nozzle. Is obtained.

さらに、前記シミュレーションにおいて、小径部２０および大径部２１の区別がないテーパ状または円筒状の１段構造のノズル１５において、ノズル１５のテーパ角を変化させた場合のメニスカス先端部の電界強度の変化を図１４に示す。この結果から、メニスカス先端部の電界強度は、ノズル１５のテーパ角に依存することが分かる。ノズル１５のテーパ角は３０°以下であることが好ましい。なお、テーパ角とはノズル１５の内面とノズルプレート１４の吐出面１６の法線とがなす角のことをいい、テーパ角が０°の場合はノズル１５が円筒形状であることに対応する。   Furthermore, in the simulation, in the tapered or cylindrical one-stage structure nozzle 15 in which the small diameter portion 20 and the large diameter portion 21 are not distinguished, the electric field strength at the meniscus tip when the taper angle of the nozzle 15 is changed is shown. The change is shown in FIG. From this result, it can be seen that the electric field strength at the tip of the meniscus depends on the taper angle of the nozzle 15. The taper angle of the nozzle 15 is preferably 30 ° or less. The taper angle refers to an angle formed by the inner surface of the nozzle 15 and the normal line of the discharge surface 16 of the nozzle plate 14. When the taper angle is 0 °, the nozzle 15 corresponds to a cylindrical shape.

また、前記実験条件と同様のパラメータを同ソフトに入力してメニスカス先端部の電界強度を演算した結果、図１５に示すように、電界強度はノズルプレート１４に用いる絶縁体の体積抵抗率に強く依存することが分かった。文献等では絶縁体または誘電体とされる物質の体積抵抗率は１０１０Ωｍ以上のものを指すことが多く、代表的な絶縁体として知られているボロシリケイトガラス（例えば、ＰＹＲＥＸ（登録商標）ガラス）の体積抵抗率は１０１４Ωｍである。 Further, as a result of calculating the electric field strength at the tip of the meniscus by inputting the same parameters as the experimental conditions into the same software, the electric field strength is strong in the volume resistivity of the insulator used for the nozzle plate 14 as shown in FIG. It turns out that it depends. In literatures and the like, the volume resistivity of a material to be an insulator or a dielectric is often 10 10 Ωm or more, and borosilicate glass known as a typical insulator (for example, PYREX (registered trademark)) The volume resistivity of the glass is 10 14 Ωm.

しかし、このような体積抵抗率の絶縁体では、液滴Ｄは吐出されない。前記のように、ノズル１５から液滴Ｄを安定に吐出させるためにはメニスカス先端部の電界強度が３×１０７Ｖ／ｍ以上であることが必要であり、図１５から、少なくともノズルプレート１４の体積抵抗率は１０１５Ωｍ以上であることが必要であることが分かった。 However, the droplet D is not ejected with such a volume resistivity insulator. As described above, in order to stably discharge the droplet D from the nozzle 15, the electric field strength at the meniscus tip must be 3 × 10 7 V / m or more. It has been found that the volume resistivity of the material needs to be 10 15 Ωm or more.

ノズルプレート１４の体積抵抗率とメニスカス先端部の電界強度との関係が図１５のような特徴的な関係になるのは、ノズルプレート１４の体積抵抗率が低いと、静電電圧を印加してもノズルプレート内で等電位線が図４に示したように吐出面１６に対して略垂直方向に並ぶような状態にはならず、ノズル内の液体Ｌおよび液体Ｌのメニスカスへの電界集中が十分に行われないためであると考えられる。   The relationship between the volume resistivity of the nozzle plate 14 and the electric field strength at the meniscus tip is a characteristic relationship as shown in FIG. 15. When the volume resistivity of the nozzle plate 14 is low, an electrostatic voltage is applied. However, the equipotential lines in the nozzle plate are not arranged in a direction substantially perpendicular to the ejection surface 16 as shown in FIG. 4, and the electric field concentration on the liquid L in the nozzle and the meniscus of the liquid L does not occur. This is thought to be due to insufficient performance.

理論上、体積抵抗率が１０１５Ωｍ未満のノズルプレート１４でも、静電電圧を非常に大きくすればノズル１５から液滴Ｄが吐出される可能性はあるが、電極間でのスパークの発生等により基材Ｋが損傷される可能性があるため、本発明では採用されない。 Theoretically, even if the nozzle plate 14 has a volume resistivity of less than 10 15 Ωm, there is a possibility that droplets D may be ejected from the nozzle 15 if the electrostatic voltage is made very large. Since the base material K may be damaged by the above, it is not adopted in the present invention.

なお、図１５に示したようなメニスカス先端部の電界強度のノズルプレート１４の体積抵抗率に対する特徴的な依存関係は、ノズル径を種々に変化させてシミュレーションを行った場合でも同様に得られており、どの場合も体積抵抗率が１０１５Ωｍ以上の場合にメニスカス先端部の電界強度が３×１０７Ｖ／ｍ以上になることが分かっている。また、前記実験条件中のノズルプレート１４の厚さとは、本実施形態の場合は、ノズル１５の小径部２０の長さと大径部２１の長さの和に等しい。 The characteristic dependency of the electric field strength at the meniscus tip as shown in FIG. 15 on the volume resistivity of the nozzle plate 14 is obtained in the same way even when simulation is performed with various nozzle diameters. In any case, it is known that the electric field strength at the tip of the meniscus is 3 × 10 7 V / m or more when the volume resistivity is 10 15 Ωm or more. In the present embodiment, the thickness of the nozzle plate 14 in the experimental conditions is equal to the sum of the length of the small diameter portion 20 and the length of the large diameter portion 21 of the nozzle 15.

一方、体積抵抗率が１０１５Ωｍ以上の絶縁体を用いてノズルプレート１４を作製しても、ノズル１５から液滴Ｄが吐出されない場合がある。下記実施例１に示すように、液体Ｌとして水などの導電性溶媒を含有する液体を用いた実験では、ノズルプレート１４の液体の吸収率が０．６％以下であることが必要であることが分かった。 On the other hand, even if the nozzle plate 14 is manufactured using an insulator having a volume resistivity of 10 15 Ωm or more, the droplet D may not be ejected from the nozzle 15 in some cases. As shown in Example 1 below, in an experiment using a liquid containing a conductive solvent such as water as the liquid L, the liquid absorption rate of the nozzle plate 14 needs to be 0.6% or less. I understood.

これは、ノズルプレート１４が液体Ｌ中から導電性溶媒を吸収すると導電性の液体である水分子等の分子が本体絶縁性であるノズルプレート１４内に存在することになるため、結果的にノズルプレート１４の電気伝導度が高くなり、特に液体Ｌに接する局部の実効的な体積抵抗率の値が低下し、図１５に示す関係に従ってメニスカス先端部の電界強度が弱まり、液体Ｌの吐出に必要な電界集中が得られなくなるためと考えられる。   This is because when the nozzle plate 14 absorbs the conductive solvent from the liquid L, molecules such as water molecules that are conductive liquid exist in the nozzle plate 14 that is insulative to the main body, and as a result, the nozzle The electric conductivity of the plate 14 is increased, the effective volume resistivity value of the local portion in contact with the liquid L is decreased, the electric field strength at the meniscus tip is weakened according to the relationship shown in FIG. This is thought to be because it becomes impossible to obtain a sufficient electric field concentration.

一方、下記実施例１によれば、液体Ｌとして導電性溶媒を含まない絶縁性溶媒に帯電可能な粒子を分散した液体を用いた場合には、ノズルプレート１４は、その液体に対する吸収率に係わりなく体積抵抗率が１０１５Ωｍ以上であれば液体Ｌを吐出することが分かった。これは、絶縁性溶媒がノズルプレート１４内に吸収されても絶縁性溶媒の電気伝導度が低いためノズルプレート１４の電気伝導度が大きく変化せず、実効的な体積抵抗率が低下しないためであると考えられる。 On the other hand, according to Example 1 below, when a liquid in which chargeable particles are dispersed in an insulating solvent that does not contain a conductive solvent is used as the liquid L, the nozzle plate 14 is related to the absorption rate of the liquid. It was found that the liquid L is discharged when the volume resistivity is 10 15 Ωm or more. This is because even if the insulating solvent is absorbed in the nozzle plate 14, the electric conductivity of the insulating solvent is low, so that the electric conductivity of the nozzle plate 14 does not change greatly and the effective volume resistivity does not decrease. It is believed that there is.

なお、前記絶縁性溶媒に分散されている帯電可能な粒子は、例えば、電気伝導度が極めて大きな金属粒子であってもノズルプレート１４には吸収されないため、ノズルプレート１４の電気伝導度を高めることはない。なお、前記絶縁性溶媒とは、単体では静電吸引力により吐出されない溶媒をいい、具体的には、例えば、キシレンやトルエン、テトラデカン等が挙げられる。また、導電性溶媒とは、電気伝導度が１０−１０Ｓ／ｃｍ以上の溶媒をいう。 It should be noted that the chargeable particles dispersed in the insulating solvent are not absorbed by the nozzle plate 14 even if they are metal particles having extremely high electrical conductivity, for example, so that the electrical conductivity of the nozzle plate 14 is increased. There is no. In addition, the said insulating solvent means the solvent which is not discharged by an electrostatic attraction alone, and, specifically, xylene, toluene, tetradecane etc. are mentioned, for example. Further, the conductive solvent means a solvent having an electric conductivity of 10 −10 S / cm or more.

次に、本実施形態の液体吐出ヘッド１３及び液体吐出装置１の作用について説明する。   Next, operations of the liquid discharge head 13 and the liquid discharge apparatus 1 according to the present embodiment will be described.

図１６は、本実施形態の液体吐出装置における液体吐出ヘッドの駆動制御を説明する、メニスカスの高さをノズル半径の０．８倍（＝d）に形成した場合の図である。なお、この場合は、静電電圧電源２４から帯電用電極２２に印加される一定の静電電圧ＶＣは１．５ｋＶに設定されており、駆動電圧電源３１からピエゾ素子３０に印加されるパルス状の駆動電圧ＶＤは２０Ｖに設定されている。 FIG. 16 is a diagram illustrating drive control of the liquid discharge head in the liquid discharge apparatus according to the present embodiment when the meniscus height is 0.8 times (= d) the nozzle radius. In this case, is applied from the electrostatic voltage power source 24 constant electrostatic voltage V C applied to the charging electrode 22 is set to 1.5 kV, the piezoelectric element 30 from drive voltage power source 31 pulses Jo drive voltage V D is set to 20V.

液体吐出装置１の動作制御手段３２は、静電電圧電源２４から帯電用電極２２に一定の静電電圧ＶＣを印加させる。これにより、液体吐出ヘッド１３の各ノズル１５には常時一定の静電電圧ＶＣが印加され、液体吐出ヘッド１３と対向電極３との間に電界が生じる。 Operation control means of the liquid discharge device 1 32 to apply a constant electrostatic voltage V C from the electrostatic voltage power supply 24 to the charging electrode 22. Thus, each nozzle 15 of the liquid discharge head 13 is always constant electrostatic voltage V C is applied, an electric field is generated between the liquid ejection head 13 and the counter electrode 3.

また、動作制御手段３２は、液滴Ｄを吐出させるべきノズル１５ごとに、そのノズル１５に対応する駆動電圧電源３１からピエゾ素子３０に対してパルス状の駆動電圧ＶＤを印加させる。このような駆動電圧ＶＤが印加されると、ピエゾ素子３０が変形してノズル内部の液体Ｌの圧力を上げ、ノズル１５の吐出孔１９では、図中Ａの状態からメニスカスが隆起し始め、Ｂのようにメニスカスが大きく隆起した状態となる。 Further, the operation control unit 32 applies a pulsed drive voltage V D to the piezo element 30 from the drive voltage power supply 31 corresponding to the nozzle 15 for each nozzle 15 to which the droplet D is to be ejected. When such a driving voltage V D is applied, the piezo element 30 is deformed to increase the pressure of the liquid L inside the nozzle, and the meniscus begins to rise from the state A in the drawing in the discharge hole 19 of the nozzle 15, As shown in B, the meniscus is greatly raised.

すると、前述したように、メニスカス先端部に高度な電界集中が生じて電界強度が非常に強くなり、メニスカスに対して前記静電電圧ＶＣにより形成された電界から強い静電力が加わる。この強い静電力による吸引とピエゾ素子３０による圧力とにより図中Ｃのようにメニスカスが引きちぎられて、テーラーコーンが形成される。図中Ｄのようにテーラーコーンは光路Ｘを通過して基材Ｋに向かって飛翔する。その際、吐出状態判定手段によりテーラーコーンの長さ及び飛翔速度が判定される。 Then, as described above, the electric field strength occurs sophisticated electric field concentration to the meniscus tip portion becomes very strong, strong electrostatic force from the electric field formed by the electrostatic voltage V C is applied against the meniscus. The meniscus is torn off by the strong electrostatic force and the pressure by the piezo element 30 as shown in FIG. As shown by D in the figure, the tailor cone passes through the optical path X and flies toward the substrate K. At that time, the length and flying speed of the tailor cone are determined by the discharge state determining means.

また、テーラーコーンは図中Ｄに示すように分裂し、その後図中Ｅのように電界で加速されて対向電極方向に吸引され、対向電極３に支持された基材Ｋに着弾するが目標地点だけでなくその周囲にもサテライトやミストが形成されてしまう。   Further, the tailor cone is split as indicated by D in the figure, and then accelerated by an electric field and sucked in the direction of the counter electrode as shown by E in the figure, and landed on the base material K supported by the counter electrode 3, but the target point. In addition to this, satellites and mists are formed around it.

次に吐出状態判定手段３９は先の判定結果に基づいて間隔制御手段７により液体吐出ヘッド１３を駆動させて液体吐出ヘッド１３と基材Ｋの間隔をテーラーコーンの長さと同様にするようにする。   Next, the discharge state determination means 39 drives the liquid discharge head 13 by the interval control means 7 based on the previous determination result so that the distance between the liquid discharge head 13 and the substrate K is the same as the length of the tailor cone. .

次に、図中Ｆの状態からメニスカスが隆起し始め、Ｇのようにメニスカスが大きく隆起した状態となる。   Next, the meniscus starts to rise from the state of F in the figure, and the meniscus rises greatly like G.

すると、図中Ｈに示すようにメニスカスが引きちぎられて、テーラーコーンが形成され、テーラーコーンは分裂する前に基材Ｋの目標位置に接地する。その後、図中Ｉに示すように目標地点にテーラーコーンが到達し、図中Ｊに示すように目標地点テーラーコーン全体が着弾する。   Then, as shown by H in the figure, the meniscus is torn and a tailor cone is formed, and the tailor cone contacts the target position of the substrate K before splitting. Thereafter, the tailor cone reaches the target point as indicated by I in the figure, and the entire target point tailor cone is landed as indicated by J in the figure.

なお、ピエゾ素子３０に印加する駆動電圧ＶＤとしては、本実施形態のようにパルス状の電圧とすることも可能であるが、この他にも、例えば、電圧が漸増した後漸減するいわば三角状の電圧や、電圧が漸増した後一旦一定値を保ちその後漸減する台形状の電圧、或いはサイン波の電圧を印加するように構成することも可能である。また、図１７（Ａ）に示すように、ピエゾ素子３０に常時電圧ＶＤを印加しておいて一旦切り、再度電圧ＶＤを印加してその立ち上がり時に液滴Ｄを吐出させるようにしてもよい。また、図１７（Ｂ）、（Ｃ）に示すような種々の駆動電圧ＶＤを印加するように構成してもよく適宜決定される。 The drive voltage V D applied to the piezo element 30 may be a pulse voltage as in the present embodiment, but in addition to this, for example, a triangular voltage that gradually decreases after the voltage gradually increases. It is also possible to apply a trapezoidal voltage, a trapezoidal voltage that once maintains a constant value after the voltage gradually increases, or gradually decreases, or a sine wave voltage. Further, as shown in FIG. 17A, the voltage V D is always applied to the piezo element 30 and is temporarily cut off, then the voltage V D is applied again and the droplet D is ejected at the rising edge. Good. Further, FIG. 17 (B), the determined appropriately may be configured to apply a variety of drive voltage V D as shown in (C).

以上のように、本実施形態にかかる発明によれば、液体をノズルから安定して吐出することができるとともに、ノズルから吐出された液体が液滴上に形成され、ミストやサテライトの発生を防いで射出の安定性を得ることができる。   As described above, according to the invention according to the present embodiment, liquid can be stably discharged from the nozzle, and the liquid discharged from the nozzle is formed on the droplets, thereby preventing the generation of mist and satellites. The injection stability can be obtained.

メニスカスの高さをノズルの半径の１．３倍以上の高さに形成した場合には、ノズルか吐出される液体の形状を液滴状に形成するのでミストやサテライトが生じる恐れはなく、ノズルの基材の距離に関係なく射出を安定して行うことができる。   When the height of the meniscus is formed to be 1.3 times or more the radius of the nozzle, the shape of the liquid discharged from the nozzle is formed in the form of liquid droplets, so there is no risk of mist or satellite being generated. The injection can be stably performed regardless of the distance of the substrate.

また、ノズルの半径を１５μｍ以下とすることで、微小な液滴を安定して吐出することができる。   In addition, by setting the nozzle radius to 15 μm or less, minute droplets can be stably discharged.

本実施形態のノズルヘッドの半径、メニスカスの高さ、及びインクヘッドと基材Ｋの距離について種々の変更を行い、ノズル１５の吐出孔１９から吐出される液体の射出状態を確認した。   Various changes were made to the radius of the nozzle head, the meniscus height, and the distance between the ink head and the substrate K in the present embodiment, and the ejection state of the liquid ejected from the ejection holes 19 of the nozzle 15 was confirmed.

メニスカスの高さはメニスカスの隆起高さを観察しながら、ピエゾ素子に印加する電圧ＶHを調整した。   For the height of the meniscus, the voltage VH applied to the piezo element was adjusted while observing the height of the raised meniscus.

また、吐出電圧Vｃを変化させ吐出する状態に調整した。上限は２ｋＶとした。順次吐出電圧Ｖｃを変化させながら吐出状態を観察し最も吐出状態の良い条件での結果を図１８に示す表に記載した。観察には、ストロボライト照射下で５０００倍レンズＣＣＤカメラを使用した。   Further, the discharge voltage Vc was changed to adjust the discharge state. The upper limit was 2 kV. The discharge state was observed while sequentially changing the discharge voltage Vc, and the results under the best discharge state were listed in the table shown in FIG. For observation, a 5000 × CCD camera was used under strobolite irradiation.

また、吐出する液体は、は水を４７%エチレングリコールとプロピレングリコールを夫々２２％界面活性剤を１％染料（ＣＩアシッドレッド１）を３％含有する物を用いた。ノズルは撥液加工をした１２５μｍ厚みのポリエチレンテレフタレートシートにレーザー加工で形成したフラットノズルを用いた。   As the liquid to be discharged, water containing 47% ethylene glycol and propylene glycol each containing 22% surfactant and 1% dye (CI Acid Red 1) was used. As the nozzle, a flat nozzle formed by laser processing on a 125 μm-thick polyethylene terephthalate sheet subjected to liquid repellency processing was used.

表における「○」とは誤射出が生じず、またミストやサテライトも発生しない場合を意味し、×とは、誤射出、ミスト又はサテライトのいずれかが発生した場合を意味する。   In the table, “◯” means a case where no erroneous injection occurs and no mist or satellite occurs, and “X” means a case where any of the erroneous injection, mist or satellite occurs.

この結果から、ノズルの直径を１５μｍ以下としない場合には液体が吐出されず、×であった。また、メニスカスの高さがノズル半径の０．８倍未満の場合には、誤出射が生じたり、ミストやサテライトが発生して×であった。また、メニスカスの高さがノズル半径の０．８倍かそれ以上であっても、間隔が３００μｍ以上の場合はミスト又はサテライトのいずれかが発生し×であった。   From this result, when the diameter of the nozzle was not 15 μm or less, the liquid was not ejected, and the result was x. Further, when the height of the meniscus was less than 0.8 times the nozzle radius, erroneous emission occurred, mist or satellite was generated, and the result was x. Further, even when the meniscus height was 0.8 times or more than the nozzle radius, when the interval was 300 μm or more, either mist or satellite was generated, which was x.

また、メニスカスの高さがノズルの半径の０．８倍以上であって、間隔が３００μｍ以下の場合には、テーラーコーンは分裂せずに基材に着弾するとともに、ミストやサテライトも発生せず射出状態は良好で○であった。   If the meniscus height is 0.8 times the radius of the nozzle and the interval is 300 μm or less, the tailor cone will land on the substrate without splitting, and no mist or satellite will be generated. The injection state was good and good.

本実施形態における液体吐出装置を示す要部構成図である。It is a principal part block diagram which shows the liquid discharge apparatus in this embodiment. 間隔制御手段を表す正面模式図である。It is a front schematic diagram showing a space | interval control means. 間隔制御手段を表す側面断面図である。It is side surface sectional drawing showing a space | interval control means. 本実施形態に係る液体吐出装置の全体構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the whole structure of the liquid discharge apparatus which concerns on this embodiment. キャビティ部分が異なるノズルの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the nozzle from which a cavity part differs. ノズル半径に対するメニスカスの高さ比とメニスカスの射出される電界強度との関係を表したグラフである。It is a graph showing the relationship between the height ratio of the meniscus with respect to the nozzle radius and the electric field intensity emitted from the meniscus. 吐出状態判定手段の配置の一例を表した断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram showing an example of arrangement | positioning of a discharge state determination means. 吐出状態判定手段の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a discharge state determination means. 記憶部に記録されているテーラーコーン状の液体の飛翔速度、テーラーコーンの長さ、所定の飛翔速度の所定の長さのテーラーコーン状の液体の光路Ｘまでの到達時間、光路Ｘの通過時間及び対向電極３と液体吐出ヘッド１３の最適な間隔の関係を表す表である。The flying speed of the tailor-cone-shaped liquid recorded in the storage unit, the length of the tailor-cone, the arrival time of the tailor-cone-shaped liquid having the predetermined flying speed to the optical path X, and the transit time of the optical path X 4 is a table showing the relationship between the optimum distance between the counter electrode 3 and the liquid ejection head 13. シミュレーションによるノズルの吐出孔付近の電位分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the electric potential distribution of the discharge hole vicinity of the nozzle by simulation. 記録媒体とノズルの距離と電界強度との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the distance of a recording medium and a nozzle, and electric field strength. メニスカス先端部の電界強度とノズルプレートの厚さとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric field strength of a meniscus front-end | tip part, and the thickness of a nozzle plate. メニスカス先端部の電界強度とノズル径との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric field strength of a meniscus front-end | tip part, and a nozzle diameter. メニスカス先端部の電界強度とノズルのテーパ角との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electric field strength of a meniscus front-end | tip part, and the taper angle of a nozzle. メニスカス先端部の電界強度とノズルプレートの体積抵抗率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electric field strength of a meniscus front-end | tip part, and the volume resistivity of a nozzle plate. 本実施形態の液体吐出装置におけるメニスカスの高さをノズル半径の０．８倍に形成する場合の液体吐出ヘッドの駆動制御を説明する図である。It is a figure explaining the drive control of a liquid discharge head in the case of forming the height of the meniscus in the liquid discharge apparatus of this embodiment to 0.8 times the nozzle radius. ピエゾ素子に印加する駆動電圧の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the drive voltage applied to a piezo element. 実施例の結果を表した表である。It is the table | surface showing the result of the Example.

符号の説明Explanation of symbols

１ 液体吐出装置
２ 搬送機構
３ 対向電極
４ ガイドレール
６ キャリッジ
７ 間隔制御手段
１０ 回転軸
１１ 偏芯カム
１２ バネ
１３ 液体吐出ヘッド
１４ ノズルプレート
１５ ノズル
１６ 吐出面
１９ 吐出孔
２６ 可撓層
２９ キャビティ
３１ 駆動電圧電源
３２ 動作制御手段
３６ 撥液層
３９ 吐出状態判定手段
４０ 発光素子
４１ 受光素子
４２ 制御部
４３ 記憶部
４４ 飛翔速度判定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid discharge apparatus 2 Conveyance mechanism 3 Counter electrode 4 Guide rail 6 Carriage 7 Space | interval control means 10 Rotating shaft 11 Eccentric cam 12 Spring 13 Liquid discharge head 14 Nozzle plate 15 Nozzle
16 discharge surface 19 discharge hole 26 flexible layer 29 cavity 31 driving voltage power supply 32 operation control means 36 liquid repellent layer 39 discharge state determination means 40 light emitting element 41 light receiving element 42 control part 43 storage part 44 flight speed determination part

Claims (4)

液体を吐出するノズルが設けられたノズルプレート、前記ノズルの吐出孔から吐出される液体を貯蔵するキャビティ、前記液体のメニスカスを形成する圧力発生手段及び前記ノズル内の液体に吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段を有する液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生手段を駆動する駆動電圧の印加及び前記吐出電圧印加手段による前記吐出電圧の印加を制御する動作制御手段と、
前記液体吐出ヘッドに対向し前記ノズルの吐出孔から吐出される液体の着弾を受ける基材を支持する対向電極と、
前記液体吐出ヘッドを駆動させて前記液体吐出ヘッドと前記対向電極に支持される前記基材との間隔を制御する間隔制御手段と、
前記液体吐出ヘッドから吐出される液体が形成するテーラーコーンの長さを判定する吐出状態判定手段と、
を備える前記吐出電圧印加手段により印加された前記ノズル内の液体と前記対向電極との間に生じる静電吸引力と前記ノズル内に生じる圧力とにより液体を吐出する液体吐出装置であって、
前記間隔制御手段により制御される前記液体吐出ヘッドと前記対向電極に支持される前記基材との距離は３００μｍ以下であり、
前記ノズルの吐出孔の内部直径が１５μｍ以下であって、
液体のメニスカスを形成する前記圧力発生手段は前記ノズルの吐出孔に前記ノズルの半径に対して０．８倍以上の高さのメニスカスを形成するとともに、
前記間隔制御手段は、前記吐出状態判定手段の判定結果に基づいて、前記液体吐出ヘッドと前記対向電極に支持される前記基材との距離を、前記テーラーコーンの長さと同一又はそれ以下となるように制御することを特徴とする液体吐出装置。 A nozzle plate provided with a nozzle for discharging liquid, a cavity for storing liquid discharged from the discharge hole of the nozzle, pressure generating means for forming a meniscus of the liquid, and discharge for applying a discharge voltage to the liquid in the nozzle A liquid ejection head having voltage application means;
Operation control means for controlling application of the drive voltage for driving the pressure generating means and application of the discharge voltage by the discharge voltage applying means ;
A counter electrode that supports the base material facing the liquid discharge head and receiving the landing of the liquid discharged from the discharge hole of the nozzle ;
And spacing control means for controlling the distance between the substrate to be supported by the counter electrode and the liquid discharge head by driving the liquid discharge head,
Discharge state determination means for determining the length of a tailor cone formed by the liquid discharged from the liquid discharge head;
A liquid ejecting apparatus that ejects a liquid by an electrostatic attraction generated between the liquid in the nozzle applied by the ejection voltage applying unit and the counter electrode and a pressure generated in the nozzle,
The distance between the liquid discharge head controlled by the interval control means and the base material supported by the counter electrode is 300 μm or less,
The inner diameter of the discharge hole of the nozzle is 15 μm or less,
The pressure generating means for forming a liquid meniscus forms a meniscus at a height of 0.8 times or more with respect to the radius of the nozzle in the discharge hole of the nozzle,
It said interval control means, on the basis of the discharge state determination means a determination result, the distance between the substrate to be supported by the counter electrode and the liquid discharge head, the said length of the Taylor cone and the same or less A liquid ejection apparatus that is controlled as described above . 前記ノズルは吐出面から突出していないフラットなノズルであることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。   The liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein the nozzle is a flat nozzle that does not protrude from the ejection surface. 前記ノズルプレートの体積抵抗率が１０１５Ωｍ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。 The liquid ejection device according to claim 1, wherein the nozzle plate has a volume resistivity of 10 15 Ωm or more. 前記液体は、導電性溶媒を含有する液体であり、前記ノズルプレートの前記液体の吸収率が０．６％以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。 Said liquid is a liquid containing an electrically conductive solvent, according to any one of claims 1 to 3, the absorption rate of the liquid in the nozzle plate is equal to or less than 0.6% Liquid discharge device.
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