(57)【要約】【課題】液体吐出口の表面にあるメニスカスを壊すことなく、液体吐出口形成面に付着した液滴を確実に除去し、しかも高密度のマイクロアレイを作製することを目的とする。【解決手段】複数のノズル２のノズル開口２ａがノズル面１ａに形成され、各ノズル開口２ａから液体を吐出する吐出ヘッド１を備えた多種液体吐出装置において、ノズル面１ａ上の各ノズル開口２ａの周囲に撥水領域４を設け、これら撥水領域間及び撥水領域の外側に撥水領域に対して凹部となる親水領域５を設けて構成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルのノズル開口がノズル面に形成され、各ノズル開口から液体を吐出する吐出ヘッドを備えた多種液体吐出装置において、
前記ノズル面上の各ノズル開口の周囲に撥水領域を設け、これら撥水領域間及び撥水領域の外側に撥水領域に対して凹部となる親水領域を設けたことを特徴とする多種液体吐出装置。
【請求項２】
前記親水領域の凹部底面に微細な凹凸又は溝を形成したことを特徴とする請求項１記載の多種液体吐出装置。
【請求項３】
前記吐出ヘッドのノズル面に密着させる弾性部材のクリーニングパッドを備え、
該クリーニングパッドはノズル面に密着させられたときに前記親水領域の凹部とクリーニングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴を有し、そのいずれか１つ以上の貫通穴に加圧装置又は吸引装置を接続したこと特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の多種液体吐出装置。
【請求項４】
前記吐出ヘッドのノズル面に密着させる弾性部材からなるクリーニングパッドを備え、
該クリーニングパッドはノズル面に密着させられたときに前記親水領域の凹部とクリーニングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴を有し、そのいずれか１つ以上の貫通穴に洗浄液供給装置を接続したこと特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の多種液体吐出装置。
【請求項５】
前記吐出ヘッドのノズル面に密着させる弾性部材のクリーニングパッドを備え、
該クリーニングパッドはノズル面に密着させられたときに前記親水領域の凹部とクリーニングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴を有し、そのいずれか１つ以上の貫通穴に乾燥空気供給装置又は真空ポンプを接続したことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の多種液体吐出装置。
【請求項６】
前記吐出液体は生体分子を含む溶液であることを請求項１〜４のいずれかに記載の多種液体吐出装置。
【請求項７】
前記吐出液体は印刷用のインク液であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多種液体吐出装置。
【請求項８】
前記吐出液体はカラーフィルタを形成させる溶液であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多種液体吐出装置。
【請求項９】
前記吐出液体は発光材料を含む溶液であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多種液体吐出装置。
【請求項１０】
複数のノズルからそれぞれ生体分子を含む溶液を吐出する多種液体吐出ヘッドと、
前記多種液体吐出ヘッドとマイクロアレイ基板のどちらか一方、または両方を移動させ、移動方向が互いに直交する第１および第２の駆動機構と、
前記多種液体吐出ヘッド又は前記請求項３〜５記載のクリニーングパッドのどちらか一方を、他方に接触および分離する方向に移動させる第３の駆動機構と、
を備えたことを特徴とするマイクロアレイ作製装置。
【請求項１１】
多種液体吐出装置の吐出ヘッドの各ノズル開口の周囲に撥水領域を設け、これら撥水領域間及び撥水領域の外側に撥水領域に対して凹部となる親水領域を設けて形成されたノズル面に弾性部材で形成されたクリーニングパッドを密着させて各ノズル開口を閉塞する工程と、
クリーニングパッドに設けられ、ノズル面と密着状態のときに多種液体吐出ヘッドの親水領域の凹部とクリーニングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴のいずれか１つ以上の貫通穴から加圧、または、吸引し、親水領域に付着した液滴を除去する工程と、
クリーニングパッドをノズル面から離す工程と、
その後に吐出ヘッドの各ノズル開口からマイクロアレイ基板に向けて液体を吐出する工程と、
を有することを特徴とするマイクロアレイ作製方法。
【請求項１２】
多種液体吐出装置の吐出ヘッドの各ノズル開口の周囲に撥水領域を設け、これら撥水領域間及び撥水領域の外側に撥水領域に対して凹部となる親水領域を設けて形成されたノズル面に弾性部材で形成されたクリーニングパッドを密着させて各ノズル開口を閉塞する工程と、
クリーニングパッドに設けられ、ノズル面と密着状態のときに吐出ヘッドの親水領域の凹部とクリーニングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴のいずれか１つ以上の貫通穴から洗浄液を導入し、親水領域に付着した液滴を除去する工程と、
クリーニングパッドをノズル面から離す工程と、
その後に吐出ヘッドの各ノズル開口からマイクロアレイ基板に向けて液体を吐出する工程と、
を有することを特徴とするマイクロアレイ作製方法。
【請求項１３】
空気圧、または、洗浄液によって親水領域に付着した液滴を除去する工程の後に、吐出ヘッドの親水領域の凹部とクリーニングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴のいずれか１つ以上の貫通穴から乾燥空気を流す又は真空ポンプにより減圧することにより、吐出ヘッドの親水領域を乾燥させる工程を有することを特徴とする請求項１１または１２記載のマイクロアレイ作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばタンパク質や核酸等の生体高分子を含む溶液を固相上に吐出してマイクロアレイを作製するための多種液体吐出装置、マイクロアレイ製造装置及びマイクロアレイ作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多種類のプローブサンプルをマイクロアレイ基板上に吐出する際には、接触ピン（コンタクトピン）またはインクジェット法を用いる方法が採られていた。
インクジェット法では、ノズル間ピッチを狭くすることで高密度のマクロアレイの作製が可能であるが、その反面、隣接するノズル間で液体の混ざり合いが生じるという問題があった。
このような問題を解決する従来のものとしては、担体上に複数のプローブに対応した数の液体吐出口の周りに撥水領域を備え、異なる液体吐出口の撥水領域間に親水領域を有する液体吐出口形成面を有し、液体吐出口から液体を担体上に吐出した場合に、液体吐出口形成面に付着した液体を除去するために親水領域に沿って空気流を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４３７５１号公報（第４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の液体吐出口の周りに撥水領域を備え、異なる液体吐出口の撥水領域間に親水領域を有する液体吐出口形成面を有し、液体吐出口から液体を担体上に吐出した場合に、液体吐出口形成面に付着した液滴を除去するために親水領域に沿って空気流を形成する方法では、液滴に作用する力が、親水領域への付着力に比べて弱いため、空気流を流すだけでは親水領域に付着した液滴を簡単に取り除くことはできないという問題点があった。
また、液体吐出口が空気流にさらされるために、液体吐出口の表面にあるメニスカスを壊してしまい、吐出不良が発生するという問題点もあった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、液体吐出口の表面にあるメニスカスを壊すことなく、液体吐出口形成面に付着した液滴を確実に除去することにより、隣接ノズル間の液体の混ざり合いを防止し、高密度のマイクロアレイを作製することができる多種液体吐出装置、マイクロアレイ作製装置及びマイクロアレイ作製方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る多種液体吐出装置は、複数のノズルのノズル開口がノズル面に形成され、各ノズル開口から液体を吐出する吐出ヘッドを備えた多種液体吐出装置において、前記ノズル面上の各ノズル開口の周囲に撥水領域を設け、これら撥水領域間及び撥水領域の外側に撥水領域に対して凹部となる親水領域を設けたものである。
【０００７】
このように構成したことにより、吐出ヘッドのノズル面に弾性部材のクリーニングパッドを密着させ、そのクリーニングパッドの表面と吐出ヘッドにおける撥水領域に対して凹部となる親水領域とで形成された空隙にクリーニングパッドに設けられた親水領域の凹部と外部とを連通させる少なくとも２つの貫通穴の一方に加圧装置又は吸引装置を接続し、その加圧装置又は吸引装置を動作させると、クリーニングパッドの表面と吐出ヘッドの親水領域の凹部とで形成された空隙に空気流が流れるため、親水領域に付着した液滴を早く流れる空気流により確実に除去することができる。
【０００８】
また、吐出ヘッドのノズル面に弾性部材のクリーニングパッドを密着させた場合に、吐出ヘッドのノズル開口はクリーニングパッドの表面によって閉塞されるため、親水領域に付着した液滴が空気流によって除去されるときに、ノズル開口内に形成されたメニスカスが破壊されることも防止される。
さらに、吐出ヘッドのノズル面の親水領域に付着した液滴を確実に除去することができるため、ノズル間隔を狭くすることができ、高密度なマイクロアレイの作製が可能になる。
【０００９】
（２）本発明に係る多種液体吐出装置において、前記親水領域の凹部底面に微細な凹凸又は溝を形成したので、親水領域の微少な凹凸又は溝による毛細管現象により撥水領域に付着した液滴の引き込みを促進し、さらに親水領域の表面積が実質的に増え、撥水領域から引き込んだ液滴の保持量が増大する。
【００１０】
（３）本発明に係る多種液体吐出装置において、前記吐出ヘッドのノズル面に密着させる弾性部材のクリーニングパッドを備え、該クリーニングパッドはノズル面に密着させられたときに前記親水領域の凹部とクリニーングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴を有し、そのいずれか１つ以上の貫通穴に加圧装置又は吸引装置を接続したものである。
【００１１】
このように構成したことにより、吐出ヘッドのノズル面に弾性部材のクリーニングパッドを密着させ、クリーニングパッドの表面と吐出ヘッドにおける撥水領域に対して凹部となる親水領域で形成された空隙にクリーニングパッドに設けられた親水領域の凹部の両端側と外部とを連通させる少なくとも２つの貫通穴の一方に接続した加圧装置又は吸引装置を動作させると、クリーニングパッドの表面と吐出ヘッドの親水領域の凹部とで形成された空隙に空気流が流れるため、親水領域に付着した液滴を早く流れる空気流により確実に除去することができる。
【００１２】
また、吐出ヘッドのノズル面に弾性部材のクリーニングパッドを密着させた場合に、吐出ヘッドのノズル開口はクリーニングパッドの表面によって閉塞されるため、親水領域に付着した液滴が空気流によって除去されるときに、ノズル開口内に形成されたメニスカスが破壊されることも防止される。
さらに、吐出ヘッドのノズル面の親水領域に付着した液滴を確実に除去することができるため、ノズル間隔を狭くすることができ、高密度なマイクロアレイの作製が可能になる。
【００１３】
（４）本発明に係る多種液体吐出装置において、前記吐出ヘッドのノズル面に密着させる弾性部材のクリーニングパッドを備え、該クリーニングパッドはノズル面に密着させられたときに前記親水領域の凹部とクリニーングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴を有し、そのいずれか１つ以上の貫通穴に洗浄液供給装置を接続したものである。
【００１４】
このように構成したことにより、吐出ヘッドのノズル面に弾性部材のクリーニングパッドを密着させ、クリーニングパッドの表面と吐出ヘッドにおける撥水領域に対して凹部となる親水領域とで形成された空隙にクリーニングパッドに設けられた親水領域の凹部と外部とを連通させる少なくとも２つの貫通穴の一方に接続した洗浄液供給装置を動作させると、クリーニングパッドの表面と吐出ヘッドの親水領域の凹部とで形成された空隙に洗浄液が流れるため、親水領域に付着した液滴を早く流れる洗浄液により確実に除去することができる。
【００１５】
また、吐出ヘッドのノズル面に弾性部材のクリーニングパッドを密着させた場合に、吐出ヘッドのノズル開口はクリーニングパッドの表面によって閉塞されるため、親水領域に付着した液滴が流れる洗浄液によって除去されるときに、ノズル開口内に形成されたメニスカスの破壊およびノズル開口への洗浄液の混入も防止される。
さらに、吐出ヘッドのノズル面の親水領域に付着した液滴を確実に除去することができるため、ノズル間隔を狭くすることができ、高密度なマイクロアレイの作製が可能になる。
【００１６】
（５）本発明に係る多種液体吐出装置において、前記吐出ヘッドのノズル面に密着させる弾性部材のクリーニングパッドを備え、該クリーニングパッドはノズル面に密着させられたときに前記親水領域の凹部とクリニーングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴を有し、そのいずれか１つ以上の貫通穴に乾燥空気供給装置又は真空ポンプを接続したものである。
【００１７】
このように構成したことにより、吐出ヘッドのノズル面に弾性部材のクリーニングパッドを密着させ、クリーニングパッドの表面と吐出ヘッドにおける撥水領域に対して凹部となる親水領域とで形成された空隙にクリーニングパッドに設けられた親水領域の凹部と外部とを連通させる少なくとも２つの貫通穴の一方に接続した乾燥空気供給装置又は真空ポンプを動作させると、クリーニングパッドの表面と吐出ヘッドの親水領域の凹部とで形成された空隙に乾燥空気が流れ、又は該空隙が減圧のため、親水領域に付着した液体を早く乾燥させることができる。
【００１８】
また、吐出ヘッドのノズル面に弾性部材のクリーニングパッドを密着させた場合に、吐出ヘッドのノズル開口はクリーニングパッドの表面によって閉塞されるため、親水領域に付着した洗浄液が乾燥させられるときに、ノズル開口内に形成されたメニスカスが破壊されることも防止される。
さらに、吐出ヘッドのノズル面の親水領域に付着した液滴を確実に除去することができるため、ノズル間隔を狭くすることができ、高密度なマイクロアレイの作製が可能になる。
【００１９】
（６）本発明に係る多種液体吐出装置において、吐出液体は生体分子を含む溶液である。
したがって、様々な生体分子を吐出溶液として用い、多種少量の吐出を行うことにより、例えばＤＮＡチップ、プロテイン（蛋白質）チップ等の製造に利用することができる。特に吐出室を設けた吐出ヘッドでは、サーマルインクジェット方式のように加熱を行わないので、熱によって変化する可能性が高い生体分子には有効である。
【００２０】
（７）本発明に係る多種液体吐出装置において、吐出液体は印刷用のインク液である。
したがって、通常の紙媒体等への印刷にも利用することができる。
【００２１】
（８）本発明に係る多種液体吐出装置において、吐出液体はカラーフィルタを形成させる溶液である。
したがって、例えば、液晶表示装置に利用するカラーフィルタ製造にも利用することができる。
【００２２】
（９）本発明に係る多種液体吐出装置において、吐出液体は発光材料を含む溶液である。
したがって、例えば電界発光素子の吐出をおこなうことができ、これを用いた表示装置の製造に利用することができる。
【００２３】
（１０）本発明に係るマイクロアレイ製造装置は、複数のノズルからそれぞれ生体分子を含む溶液を吐出する多種液体吐出ヘッドと、前記多種液体吐出ヘッドとマイクロアレイ基板のどちらか一方、または両方を移動させ、移動方向が互いに直交する第１および第２の駆動機構と、前記多種液体吐出ヘッド又は上述した（３）〜（５）のクリニーングパッドのどちらか一方を、他方に接触および分離する方向に移動させる第３の駆動機構とを備えて構成されている。
【００２４】
このように構成したことにより、多種液体吐出ヘッドが生体分子を含む溶液をマイクロアレイ基板に吐出した後に、第１の駆動機構及び第２駆動機構を駆動させて多種液体吐出ヘッドをクリーニングパッドの直上位置にくるように移動させ、その後第３の駆動機構を動作させて例えばクリーニングパッドを上昇させ、クリーニングパッドを多種液体吐出ヘッドのノズル面に密着させ、クリーニングパッドにより多種液体吐出ヘッドのノズル面に付着した液滴を気体又は液体の流れにより除去するため、多種液体吐出ヘッドのノズル開口からマイクロアレイ基板に向けて溶液を吐出した場合に隣り合うノズル面での混液によるマイクロアレイの不良スポットの形成を防止することができ、またノズル開口の周囲にも液滴が付着することがないため、液滴の吐出が安定し、マイクロアレイ基板に作製されるマイクロアレイのスポットの大きさや位置のバラツキが低減される。
【００２５】
（１１）本発明に係るマイクロアレイ作製方法は、多種液体吐出装置の吐出ヘッドの各ノズル開口の周囲に撥水領域を設け、これら撥水領域間及び撥水領域の外側に撥水領域に対して凹部となる親水領域を設けて形成されたノズル面に弾性部材で形成されたクリーニングパッドを密着させて各ノズル開口を閉塞する工程と、クリーニングパッドに設けられ、ノズル面と密着状態のときに吐出ヘッドの親水領域の凹部とクリーニングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴のいずれか１つ以上の貫通穴から加圧、または、吸引し、親水領域に付着した液滴を除去する工程と、クリーニングパッドをノズル面から離す工程と、その後に吐出ヘッドの各ノズル開口からマイクロアレイ基板に向けて液体を吐出する工程とを有するものである。
【００２６】
したがって、親水領域に付着した液滴を早く流れる空気流により確実に除去した後に吐出ヘッドの各ノズル開口からマイクロアレイ基板に向けて液体を吐出した場合に、隣り合うノズル面での混液によるマイクロアレイの不良スポットの形成を防止することができ、またノズル開口の周囲にも液滴が付着することはないため、液滴の吐出が安定し、マイクロアレイ基板に作製されるマイクロアレイのスポットの大きさや位置のバラツキが低減される。
【００２７】
（１２）本発明に係るマイクロアレイ作製方法は、多種液体吐出装置の吐出ヘッドの各ノズル開口の周囲に撥水領域を設け、これら撥水領域間及び撥水領域の外側に撥水領域に対して凹部となる親水領域を設けて形成されたノズル面に弾性部材で形成されたクリーニングパッドを密着させて各ノズル開口を閉塞する工程と、クリーニングパッドに設けられ、ノズル面と密着状態のときに吐出ヘッドの親水領域の凹部とクリーニングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴のいずれか１つ以上の貫通穴から洗浄液を導入し、親水領域に付着した液滴を除去する工程と、クリーニングパッドをノズル面から離す工程と、その後に吐出ヘッドの各ノズル開口からマイクロアレイ基板に向けて液体を吐出する工程とを有するものである。
【００２８】
したがって、親水領域に付着した液滴を流れる洗浄液の流れにより確実に除去した後に吐出ヘッドの各ノズル開口からマイクロアレイ基板に向けて液体を吐出した場合に、隣り合うノズル面での混液によるマイクロアレイの不良スポットの形成を防止することができ、またノズル開口の周囲にも液滴が付着することはないため、液滴の吐出が安定し、マイクロアレイ基板に作製されるマイクロアレイのスポットの大きさや位置のバラツキが低減される。
【００２９】
（１３）本発明に係るマイクロアレイ作製方法は、空気圧、または、洗浄液によって親水領域に付着した液滴を除去する工程の後に、吐出ヘッドの親水領域の凹部とクリーニングパッドで形成される空隙に連通する少なくとも２つの貫通穴のいずれか１つ以上の貫通穴から乾燥空気を流す又は真空ポンプにより減圧することにより、吐出ヘッドの親水領域を乾燥させる工程を有するものである。
【００３０】
したがって、親水領域に付着した液滴を流れる空気、又は洗浄液の流れにより除去した後に、親水領域に付着した液体を早く乾燥させて除去するため、その後に多種液体吐出ヘッドの各ノズル開口からマイクロアレイ基板に向けて液体を吐出した場合に、隣り合うノズル面での混液によるマイクロアレイの不良スポットの形成を防止することができ、またノズル開口の周囲にも液滴が付着することはないため、液滴の吐出が安定し、マイクロアレイ基板に作製されるマイクロアレイのスポットの大きさや位置のバラツキが低減される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１および図４は本発明の実施の形態１に係る多種液体吐出装置の吐出ヘッドのノズル面を示す構成図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図２の一部拡大断面図、図５は同多種液体吐出装置の吐出ヘッドを示す構成図、図６は同多種液体吐出装置の吐出ヘッドの液滴除去状態を示す模式図である。
吐出ヘッド１は、ノズル面１ａにノズル開口２ａを有するノズル２と、ノズル２と連通してノズル開口２ａから例えば生体分子を含む溶液である液体を吐出させる吐出室３等を有しており、ノズル、ノズル面はシリコンからなるノズル基板に形成されている。
【００３２】
吐出室３はそれを囲む少なくとも一面の壁（ここでは、底壁とする。ここではこの底壁のことを振動板ということにする）が撓んで体積変化するようにしておき、静電力または圧電材料を用い、振動板を撓ませて吐出室３内の圧力を高め、ノズル開口２ａから液滴を吐出させる。
そして、この吐出ヘッド１には縦方向に所定間隔を置いて配列された１０個のノズル２からなるノズル群が横方向に２列設けられている。
【００３３】
この吐出ヘッド１のノズル面１ａに設けられたノズル開口２ａの周囲に正方形の撥水領域４が設けられ、撥水領域４間及び撥水領域４の外側には撥水領域４に対して凹部となる第１の親水領域５が設けられている。その第１の親水領域５の表面は平坦であってもよいが、この場合は図３に示すように微少な凹凸が多数形成されている。
また、第１の親水領域５の両端部にそれぞれ半円形状で、第１の親水領域５の底面と同じ深さの凹部からなる第２の親水領域６が設けられている。これらの凹凸形状は、シリコンからなるノズル基板をドライエッチングすることによって得られる。
【００３４】
第１の親水領域５及び第２の親水領域６はドライエッチングを行い、続いて熱酸化することにより親水性を付与されている。さらに、第１の親水領域５は多数の微少な凹凸を有し表面積が増えたことにより液体の保持能力が高められている、凹部の深さ、凹凸パターンの大きさは毛細管力を持たせるために５０〜１００μｍが好ましい。このような構造により、ノズル２の近傍に付着した液体は親水性の領域に自動的に移動し保持され、再びノズル開口２ａに移動することを防ぐことができる。
その撥水領域４は、シリコン基板の表面にフルオロアルキルシラン、または、ポリフルオロエチレン撥水材料を、選択的にスパッタや蒸着等の表面処理を行うことにより形成され、付着する液体をできるだけはじく性質を有する。
【００３５】
図４に示す吐出ヘッド１の基本的な構造は、図１に示す吐出ヘッド１と同じであるが、図１に示す第１の親水性領域５が四角形の凹凸パターンで構成されているのに対し、図４に示す吐出ヘッド１の第１の親水性領域５は図４における上側から下側へと延びる微少な溝を多数有するものである。
凹部の深さ、溝の幅は毛細管力をもたせるために５０〜１００μｍが好ましい。
この第１の親水性領域５も、多数の微少な溝を有することにより、親水性の表面積が増えてさらに付着した液体の保持能力を高めたものである。
【００３６】
図５〜図６において、９は密着性を有する弾性部材である例えばゴムで形成されたクリーニングパッドで、吐出ヘッド１と同じ形状、略同じ大きさをしている。このクリーニングパッド９はバッド支持台１０の上面に取り付けられている。このクリーニングパッド９の両端側にはそれぞれ流路である貫通穴１１ａ、１１ｂがそれぞれ設けられている。そのクリーニングパッド９が吐出ヘッド１のノズル面１ａに密着させられた場合には、クリーニングパッド９の各貫通穴１１ａ、１１ｂは第２の親水性領域６と連通する。
そして、図６で左側の貫通穴１１ａは空気の加圧／供給口となり、図６で右側の貫通穴１１ｂは空気の吸引／排出口となり、空気の加圧／供給口となる貫通穴１１ａはチューブ１２を介して加圧装置１３に接続されている。
【００３７】
本発明の実施の形態１の多種液体吐出装置によれば、吐出ヘッド１の各ノズル開口１２ａから生体高分子を含む溶液である液体を吐出してマクロアレイ基板に液滴を付着させてマイクロアレイを作製しようとする場合、吐出不良等で吐出ヘッド１のノズル面１ａに付着した液滴や吐出後にノズル面１ａに再付着した液滴は、表面張力により第１及び第２の親水性領域５、６に保持される。
しかし、第１及び第２の親水性領域５、６に所定量の液体が保持されると、保水力が低下してしまうため、保持された液滴を除去する必要がある。そのために、まずクリーニングパッド９を吐出ヘッド１のノズル面に密着させる。
【００３８】
そうすると、吐出ヘッド１のノズル開口２ａはクリーニングパッド９の表面によって閉塞させられると共に撥水領域４はクリーニングパッド９の表面と密着する。このとき、クリーニングパッド９の表面と撥水領域４に対して凹部となる第１の親水領域５及び第２の親水領域６との間に空隙が生じ、第２の親水領域６の空隙はクリーニングパッド９の各貫通穴１１ａ、１１ｂと連通する。
このような状態で、図６の左側の貫通穴１１ａにチューブ１２を介して接続された加圧装置１３を動作させると、第１及び第２の親水領域５、６に付着した液滴は加圧装置１３から吹き出した空気流により除去され、除去された液滴は図６の右側の貫通穴１１ｂから外部に効率よく排出されることとなる。
【００３９】
第１及び第２の親水領域５、６に付着した液滴を除去する別の方法としては、図６の右側の貫通穴１１ｂにチューブ１２を介して吸引装置（図示省略）を接続し、その吸引装置を動作させると、図６の左側の貫通穴１１ａから内部に空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気が右側の貫通穴１１ｂへと流れる空気流により液滴がされ、除去された液滴は空気吸引装置に空気と共に吸い込まれる。
【００４０】
このようにしてノズル面１ａの一部である第１及び第２の親水領域５、６（主として第１の親水領域５）に付着した液滴が確実に除去されるため、次に吐出ヘッド１の各ノズル開口２ａから生体高分子を含む溶液である液体を吐出してマクロアレイ基板にマイクロアレイを作製しようとする場合に、隣り合うノズル開口２ａ間での混液によるマイクロアレイの不良スポットの形成を防止することができる。
さらに、ノズル開口２ａの周囲にも液滴が付着することはないため、液滴の吐出が安定し、マイクロアレイ基板に作製されるマイクロアレイのスポットの大きさや位置のバラツキが低減する。
【００４１】
また、第１の親水領域５に付着した液滴が空気流によって除去される過程において、吐出ヘッド１のノズル開口２ａはクリーニングパッド９の表面によって閉塞させられているので、液滴除去のために十分な圧力が発生すると同時に、ノズル開口２ａ内に形成された液体のメニスカス（表面張力の自由面）が破壊されることもない。
このように、第１の親水領域５に付着した液滴を確実に除去し、液体の混ざり合いを防ぐことができるため、ノズル２の間隔を狭くすることができ、高密度なマイクロアレイの作製が可能となった。
【００４２】
実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２に係る多種液体吐出装置の吐出ヘッドの液滴除去の第１工程の状態を示す模式図、図８は同多種液体吐出装置の吐出ヘッドの液滴除去の第２工程の状態を示す模式図である。
上記実施の形態１では、図６の左側の貫通穴１１ａに接続されたチューブ１２に加圧装置１３を接続していたが、この実施の形態２では、図６の左側の貫通穴１１ａに接続されたチューブ１２に洗浄液供給装置１４を接続したものである。
そして、洗浄液供給装置１４を動作させると、第１及び第２の親水領域５、６に付着した液滴は洗浄液供給装置１４から流された洗浄液により洗い流され、液滴を含む洗浄液は図６の右側の貫通穴１１ｂから排出されることとなる。なお、洗浄液としては、例えば蒸留水、エタノール、合成洗剤もしくはこれらに殺菌剤を加えたものが用いられる。
【００４３】
第１及び第２の親水領域５、６に保持された、液滴を除去するために、以下の工程をひき続いて行うことが好ましい。すなわち図６の左側の貫通穴１１ａに接続されたチューブ１２に、乾燥空気供給装置１５を接続し、乾燥空気供給装置１５を動作させると、第１及び第２の親水領域５、６を濡らしている洗浄液は乾燥空気供給装置１５から導入された乾燥空気により蒸発させられ、第１及び第２の親水領域５、６は乾燥させられる。乾燥空気は熱せられ温風として導入することにより、さらに効率的に乾燥することができる。また、その乾燥空気は図６の右側の貫通穴１１ｂから外部に排出されることとなる。
【００４４】
第１及び第２の親水領域５、６を濡らしている液体を乾燥させる別の方法としては、図６の左側の貫通穴１１ａを閉塞し、図６の右側の貫通穴１１ｂに接続されたチューブに真空ポンプ（図示省略）を接続し、真空ポンプを動作させることにより、クリーニングパッド９の表面と第１の親水領域５及び第２の親水領域６との間の空隙内が減圧されて第１の親水領域５を濡らしている液体は蒸発させられ、第１及び第２の親水領域５、６は乾燥させられる。
【００４５】
このように、第１及び第２の親水領域５、６（主に第１の親水領域５）に付着した液滴を加圧／吸引により除去するか、または、洗浄液で洗い流し、しかる後に第１及び第２の親水領域５、６を濡らしている液体を乾燥空気で乾燥又は減圧して乾燥させることにより、ノズル面がきれいにクリーニングされることとなる。
さらに、第１の親水領域５に付着した液滴を確実に除去し、液体の混ざり合いを防ぐことができるため、ノズル２の間隔を狭くすることができ、高密度なマイクロアレイの作製が可能となった。
【００４６】
上記実施の形態１，２における多種液体吐出装置の吐出ヘッド１の吐出液体を印刷用のインク液とすれば、通常の紙媒体等への印刷をする一般的なカラーインクジェットプリンターとして利用することができる。
また、吐出ヘッド１の吐出液体をカラーフィルタを形成させる溶液とすれば、液晶表示装置に利用するカラーフィルタ製造に利用することができる。
さらに、吐出ヘッド１の吐出液体を発光材料を含む溶液とすれば、電界発光素子の吐出を行うことができ、これを用いた表示装置の製造に利用することができる。
【００４７】
実施の形態３．
図９は多種液体吐出ヘッドを用いたマイクロアレイ製造装置を示す斜視図、図１０は同マイクロアレイ製造装置の多種液体吐出ヘッドを上からみた構成図、図１１は同マイクロアレイ製造装置の多種液体吐出ヘッドを示す断面図である。
図９において、１００は複数のノズルからそれぞれ生体分子を含む溶液を吐出する多種液体吐出ヘッド２０を搭載したマイクロアレイ製造装置である。
基台１０１上の略中央部にアレイ載置用テーブル１０２が設けられており。そのアレイ載置用テーブル１０２には例えば６個のマイクロアレイ基板１０３が載置固定されている。また、基台１０１上の右側部後方にはクリーニングユニット１０４が設けられている。
この吸引ユニット１０４はクリーニングパッド９を支持しているパッド支持台１０を上下動させる駆動機構（図示省略）を有して構成されている。
【００４８】
また、基台１０１の左側部に取り付けられた側壁１０５の内側下方にはアレイ載置用テーブル１０２をＹ軸方向に移動させるＹ方向駆動機構１０６が設けられている。基台１０１の後側部に取り付けられた後壁１０７の内側上方には多種液体吐出ヘッド２０を保持する吐出ヘッドホルダ１０８をＸ軸方向に移動させるＸ方向駆動機構１０９が設けられている。基台１０１の左側部の側壁１０５の外側にはＹ方向駆動機構１０６及びＸ方向駆動機構１０９をそれぞれ駆動する２つのモータで構成された駆動部１１０が設けられている。
さらに、基台１０１の左側部の側壁１０５の内側上方にはマイクロアレイ基板１０３上に液滴がきちんと吐出されているかを検査するための検査用ＣＣＤ１１１が水平方向に延出したアーム１１２の先端側に取り付けられている。
【００４９】
図１０及び図１１は、吐出ヘッドホルダ１０８に保持される多種液体吐出ヘッド２０の構成を示している。
この多種液体吐出ヘッド２０は、多種類の生体分子を含む溶液を吐出する液滴吐出部１８と、液滴吐出部１８に多種類の生体分子を含む溶液を供給する液体収容部２１とから構成されている。
【００５０】
なお、液滴吐出部１８はガラス基板とシリコン基板とを一体にするためには陽極接合を用いている。この陽極接合とは、ガラス基板（ホウケイ酸ガラス）とシリコン基板を重ね、３００℃で加熱しながら、Ｓｉ基板の液滴吐出部１８を陽極とし、ガラス基板を陰極として、５００Ｖの直流電圧を数分間印加することによって接合を行うものである。この方法は接着剤を用いずに接合することができるため、耐久性が高いものである。
【００５１】
この液滴吐出部１８は、実施の形態１、２と同様に、ノズル開口２ａを有する複数のノズル２と、ノズル２と連通してノズル開口２ａから液体を吐出させる吐出室３と、吐出室３の底壁である振動板と、吐出室３と連通して後述する液体収容部２１の液体供給孔と接続される吐出連通路１ｂとを有して構成されている。
また、液体収容部２１はガラスまたは樹脂で形成され、その内部にノズル２と同じ数だけ設けられたリザーバ２２と、各リザーバ２２から各吐出室３に液体を供給するための流路であるマイクロチャンネル２３と、マイクロチャンネル２３に連通して液滴吐出部１８の吐出連通路１ｂと接続される液体供給孔２４とを有して構成されている。さらに具体的な構造は、特願２００２−３３１４７９に示されている。
【００５２】
次に、本発明の実施の形態３のマイクロアレイ製造装置１００によりマイクロアレイ基板１０３にマイクロアレイを作製する場合について説明する。
まず、駆動部１１０を動作させてＹ方向駆動機構１０６を駆動してアレイ載置用テーブル１０２をＹ軸方向に動かし、アレイ載置用テーブル１０２の所望のマイクロアレイ基板１０３を、吐出ヘッドホルダ１０８に保持された多種液体吐出ヘッド２０が設置されているＹ軸方向における所定の位置まで移動させる。
【００５３】
しかる後に、駆動部１１０を動作させてＸ方向駆動機構１０９を駆動して、多種液体吐出ヘッド２０を保持している吐出ヘッドホルダ１０８をＸ軸方向に動かし、所望のマイクロアレイ基板１０３が位置するＸ軸方向における所定の位置まで移動させることにより、多種液体吐出ヘッド２０が所望のマイクロアレイ基板１０３の直上位置にくる。
このようにして、所望のマイクロアレイ基板１０３の直上位置に吐出ヘッドホルダ１０８に保持された多種液体吐出ヘッド２０がきたら、振動板を静電力または圧電材料により変位させ、液滴吐出部１のノズル開口２ａから生体分子を含む溶液をマイクロアレイ基板１０３に吐出させる制御を行う。
【００５４】
所望のマイクロアレイ基板１０３に対する液体の吐出が終了したら、次に所望するマイクロアレイ基板１０３が始めに所望したマイクロアレイ基板１０３のＸ軸方向で隣りのものであれば、その隣のマイクロアレイ基板１０３は既に多種液体吐出ヘッド２０が設置されているＹ軸方向における所定の位置にあるため、再び駆動部１１０を動作させてＸ方向駆動機構１０９を駆動して多種液体吐出ヘッド２０を保持している吐出ヘッドホルダ１０８をＸ軸方向に動かし、次に所望のマイクロアレイ基板１０３が位置するＸ軸方向における所定の位置まで移動させることにより、多種液体吐出ヘッド２０が次に所望のマイクロアレイ基板１０３の直上位置にくる。
【００５５】
また、次に所望するマイクロアレイ基板１０３が始めに所望したマイクロアレイ基板１０３のＹ軸方向で隣りのものであれば、多種液体吐出ヘッド２０はその隣のマイクロアレイ基板１０３のＸ軸方向における所定の位置にあるため、再び駆動部１１０を動作させてＹ方向駆動機構１０６を駆動してアレイ載置用テーブル１０２をＹ軸方向に動かし、アレイ載置用テーブル１０２の次に所望するマイクロアレイ基板１０３を、吐出ヘッドホルダ１０８に保持された多種液体吐出ヘッド２０のＹ軸方向における所定の位置まで移動させることにより、アレイ載置用テーブル１０２の次に所望するマイクロアレイ基板１０３が吐出ヘッドホルダ１０８に保持されている多種液体吐出ヘッド２０の直下位置にくる。
【００５６】
このようにＸ方向駆動機構１０９及びＹ方向駆動機構１０６を次々と駆動させることにより、アレイ載置用テーブル１０２上の全てのマイクロアレイ基板１０３の直上位置に多種液体吐出ヘッド２０を位置させることができ、それぞれのマイクロアレイ基板１０３に多種液体吐出ヘッド２０が生体分子を含む溶液を吐出してマイクロアレイを作製することができる。
【００５７】
ところで、マイクロアレイ作製中には、吐出不良等で液滴吐出部１８のノズル面１ａに付着した液滴や吐出後にノズル面に再付着した液滴は、表面張力により第１及び第２の親水性領域５、６に保持される。
そこで、駆動部１１０を動作させて、Ｘ方向駆動機構１０９を駆動して、多種液体吐出ヘッド２０を保持している吐出ヘッドホルダ１０８をＸ軸方向に動かし、クリーニングパッド９を有する吸引ユニット１０４が位置するＸ軸方向における所定の位置まで移動させることにより、多種液体吐出ヘッド２０が吸引ユニット１０４のクリーニングパッド９の直上位置にくる。
【００５８】
その後に、吸引ユニット１０４の第３の駆動機構を駆動してクリーニングパッド９を上昇させて吐出ヘッド１のノズル面１ａに密着させる。次に、クリーニングパッド９の例えば左側の貫通穴１１ａにチューブ１２を介して接続された加圧装置１３を動作させ、第１及び第２の親水領域５、６に付着した液滴を加圧装置１３から供給された空気流により除去し、除去された液滴は図６の右側の貫通穴１１ｂから外部に効率よく排出されることとなる。
【００５９】
このように、液滴吐出部１８のノズル面１ａに付着した液滴を除去した後に、クリーニングパッドをノズル面から離し、マイクロアレイの作製を再開する。
なお、液滴吐出部１８のノズル面１ａに付着した液滴の除去は、加圧装置１３を用いることに限るのではなく、実施の形態１及び２で説明したように、吸引装置や洗浄液供給装置１４を用いることができ、乾燥のために乾燥空気供給装置１５や真空ポンプを併用することができる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、多種液体吐出ヘッド２０はＸ軸方向にしか移動せず、Ｙ軸方向についてはアレイ載置用テーブル１０２が移動するようにした。これを逆にしてもよいし、また、多種液体吐出ヘッド２０又はアレイ載置用テーブル１０２のどちらか一方又は双方がＸ軸方向及びＹ軸方向の双方に移動できるようにしてもよい。
また、第３の駆動機構はクリーニングパッド９を上下動させるようにしているが、多種液体吐出ヘッド２０を保持する吐出ヘッドホルダ１０８を上下動させるようにしてもよい。
【００６１】
このように、本発明の実施の形態３に係るマイクロアレイ製造装置１００は、多種類の生体分子を含む液体を一度に吐出することができ、時間的効率がよいマイクロアレイ製造装置を得ることができる。
【００６２】
また、隣り合うノズル２間での混液によるマイクロアレイの不良スポットの形成を防止することができる。吐出ヘッド２０のノズル２間隔を狭くできるため、プローブの密度が高いマイクロアレイ（チップ）を得ることができる。
【００６３】
上述の本発明に係る多種液体吐出ヘッドにおいて、吐出液体は生体分子を含む溶液として説明した。この場合、様々な生体分子を吐出液体として用い、多種少量の吐出を行うことにより、例えばＤＮＡチップ、プロテイン（蛋白質）チップ等の製造に利用することができる。特に、吐出ヘッドを駆動するために、サーマルインクジェット方式のように、加熱を行わないので、熱によって変質しやすい生体分子には有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る多種液体吐出装置の吐出ヘッドのノズル面を示す構成図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図２の一部拡大断面図。
【図４】同多種液体吐出装置の吐出ヘッドのもう１つのノズル面を示す構成図。
【図５】同多種液体吐出装置の吐出ヘッドの吐出ヘッドを示す構成図。
【図６】同多種液体吐出装置の吐出ヘッドの液滴除去状態を示す模式図。
【図７】本発明の実施の形態２に係る多種液体吐出装置の吐出ヘッドの液滴除去の第１工程の状態を示す模式図。
【図８】同多種液体吐出装置の吐出ヘッドの液滴除去の第２工程の状態を示す模式図である。
【図９】多種液体吐出ヘッドを用いたマイクロアレイ製造装置を示す斜視図。
【図１０】同マイクロアレイ製造装置の多種液体吐出ヘッドを上からみた構成図。
【図１１】同マイクロアレイ製造装置の多種液体吐出ヘッドを示す断面図。
【符号の説明】
１  吐出ヘッド、２  ノズル、２ａ  ノズル開口、３  吐出室、４  撥水領域、５  第１の親水領域、６  第２の親水領域、９  クリーニングパッド、１１ａ貫通穴、１１ｂ  貫通穴、１２  チューブ、１３  加圧装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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