(57)【要約】【課題】  高価な試薬や希少な検体などについてもこれを容易にかつ確実に充填することのできる、液状体の充填方法、及び液状体の充填装置、さらにはこの充填装置を備えた吐出装置を提供する。【解決手段】  液状体Ｌを貯留するキャビティと、キャビティに連通するノズルと、キャビティ内に貯留された液状体Ｌをノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッド２を備えてなる液状体の充填装置１である。吐出ヘッド２のノズルに液状体Ｌを供給して液状体とノズルとを接触させる液状体供給部３と、吐出ヘッド２のキャビティ側に接続し、キャビティを介してノズルより吸引することで液状体供給部３から供給された液状体をキャビティ内に吸引する吸引手段４と、を備えている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状体を貯留するキャビティと、該キャビティに連通するノズルと、前記キャビティ内に貯留された液状体を前記ノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッドを用いて液状体を所望箇所に充填する液状体の充填方法であって、
予め用意した液状体に前記吐出ヘッドのノズルを接触させ、該ノズルから液状体を吸引し、吸引した液状体を前記キャビティ内に貯留する工程と、
キャビティ内に貯留した液状体を吐出手段によって前記ノズルより吐出させる工程と、を備えたことを特徴とする液状体の充填方法。
【請求項２】
前記液状体と前記吐出ヘッドのノズルとの接触を、該吐出ヘッドを前記液状体内に浸漬することで行うことを特徴とする請求項１記載の液状体の充填方法。
【請求項３】
前記液状体と前記吐出ヘッドのノズルとの接触を、該吐出ヘッドのノズルを形成した面を上にしてその全てのノズルを覆うように前記液状体を配することにより、行うことを特徴とする請求項１記載の液状体の充填方法。
【請求項４】
前記液状体と前記吐出ヘッドのノズルとの接触を、該吐出ヘッドのノズルを形成した面を下側に向け、この面の下方よりディスペンサーでノズルに前記液状体を供給することで、行うことを特徴とする請求項１記載の液状体の充填方法。
【請求項５】
液状体を貯留するキャビティと、該キャビティに連通するノズルと、前記キャビティ内に貯留された液状体を前記ノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッドを備えてなる液状体の充填装置であって、
前記吐出ヘッドのノズルに前記液状体を供給して該液状体と前記ノズルとを接触させる液状体供給部と、
前記吐出ヘッドのキャビティ側に接続し、該キャビティを介して前記ノズルより吸引することで前記液状体供給部から供給された液状体をキャビティ内に吸引する吸引手段と、を備えたことを特徴とする液状体の充填装置。
【請求項６】
前記吐出ヘッドには、前記キャビティの前記ノズルと反対の側に液状体を貯留するためのリザーバが設けられ、
前記キャビティと前記リザーバとの間にこれらの間の流路を開閉するための開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項５記載の液状体の充填装置。
【請求項７】
前記吐出ヘッドには、前記キャビティの前記ノズルと反対の側に液状体を貯留するためのリザーバが設けられ、
前記リザーバーには、前記キャビティを加圧するための加圧手段が設けられていることを特徴とする請求項５記載の液状体の充填装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の液状体の充填装置と、
前記液状体の充填装置の吐出ヘッドを移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望箇所に液状体を充填する方法及び装置に係わり、詳しくは高価な試薬や希少な検体などを充填する液状体の充填方法、及び液状体の充填装置、さらにはこの充填装置を備えた吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における遺伝子構造の解析方法の進歩にはめざましいものがあり、ヒトの遺伝子をはじめとして、多数の遺伝子構造が明らかにされてきている。このような遺伝子構造の解析には、顕微鏡スライドグラス等の基板上に数千から一万種類以上の異なる種類のＤＮＡ断片をスポットとして整列固定させて被検査体とし、これを顕微鏡等で観察するなどの方法が採られている。
【０００３】
しかし、このような被検査体の作製のように、数千以上のものを作製する場合、その操作を全て人手で行うのでは極めて効率が悪く、したがって自動化が望まれている。
自動化を行うための一つの手法として、試薬等の液状体を吐出して被検査体に充填する、充填装置を用いることが考えられる。液状体を吐出する充填装置としては、例えば従来よりプリンターなどに用いられているインクジェット装置（例えば、特許文献１参照。）と称される液滴吐出装置がある。
【特許文献１】特開２００１−３２４５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の液滴吐出装置は、その吐出ヘッドの後方に液溜めタンクを設置し、ここから液状体を吐出ヘッドに供給して吐出ヘッドのノズルより液滴（液状体）を吐出するのが一般的である。
ところが、前述したようなＤＮＡ断片を用いる被検査体などの作製では、使用するＤＮＡ等の検体が希少であり、また使用する試薬も高価な場合が多く、したがって液溜めタンクに試料となる液状体を多量に貯留し、これを吐出ヘッドを供給してそのノズルから液滴（液状体）を吐出するのは困難である。
【０００５】
なぜなら、吐出ヘッドから液状体を吐出する場合、吐出ヘッド内に液状体を満たすのはもちろん、適正な吐出を行うためには空気（気泡）が吐出のための経路内に入ってそこに残留するのを防止し、または残留した気泡を取り除かなくてはならない。
しかしながら、前述したように液溜めタンクを設けた場合では、この液溜めタンクから吐出ヘッドに至る経路中に液状体を充填させなければならず、しかも混入した空気（気泡）を取り除くため試しの液状体吐出を行わなければならず、したがって多量の液状体（試料）を必要とするとともに、多くを無駄にしてしまうことになり、コスト的に不利になり、また希少である液状体には基本的に適用できないからである。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高価な試薬や希少な検体などについてもこれを容易にかつ確実に充填することのできる、液状体の充填方法、及び液状体の充填装置、さらにはこの充填装置を備えた吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため本発明の液状体の充填方法では、液状体を貯留するキャビティと、該キャビティに連通するノズルと、前記キャビティ内に貯留された液状体を前記ノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッドを用いて液状体を所望箇所に充填する液状体の充填方法であって、予め用意した液状体に前記吐出ヘッドのノズルを接触させ、該ノズルから液状体を吸引し、吸引した液状体を前記キャビティ内に貯留する工程と、キャビティ内に貯留した液状体を吐出手段によって前記ノズルより吐出させる工程と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
この液状体の充填方法によれば、ノズルから液状体を吸引してキャビティ内に貯留し、その後、貯留した液状体を吐出手段によってノズルより吐出させるようにしたので、吐出手段によってキャビティからノズルを介して吐出できる最少限の量だけ液状体を吐出ヘッドに吸引することが可能となり、したがって液状体が高価であったり希少である場合にも、液状体を無駄にすることなく少量の吐出を可能にすることができる。
【０００９】
また、前記液状体の充填方法においては、前記液状体と前記吐出ヘッドのノズルとの接触を、該吐出ヘッドを前記液状体内に浸漬することで行うのが好ましい。
このようにすれば、液状体を例えば吐出ヘッドより大きい容器に貯留しておくことで、液状体とノズルとの接触を容易に行うことができる。
【００１０】
また、前記液状体の充填方法においては、前記液状体と前記吐出ヘッドのノズルとの接触を、該吐出ヘッドのノズルを形成した面を上にしてその全てのノズルを覆うように前記液状体を配することにより、行うのが好ましい。
このようにすれば、液状体を配する量を必要最少限の量とすることにより、液状体の無駄を確実になくすことができる。
【００１１】
また、前記液状体の充填方法においては、前記液状体と前記吐出ヘッドのノズルとの接触を、該吐出ヘッドのノズルを形成した面を下側に向け、この面の下方よりディスペンサーでノズルに前記液状体を供給することで、行うのが好ましい。
このようにすれば、吐出ヘッドのノズル形成面を下側に向けたままで処理を行えるため、液状体吸引後、直ちに吐出を行うことができるようになる。
【００１２】
本発明の液状体の充填装置では、液状体を貯留するキャビティと、該キャビティに連通するノズルと、前記キャビティ内に貯留された液状体を前記ノズルより吐出させるための吐出手段とを有した吐出ヘッドを備えてなる液状体の充填装置であって、前記吐出ヘッドのノズルに前記液状体を供給して該液状体と前記ノズルとを接触させる液状体供給部と、前記吐出ヘッドのキャビティ側に接続し、該キャビティを介して前記ノズルより吸引することで前記液状体供給部から供給された液状体をキャビティ内に吸引する吸引手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１３】
この液状体の充填装置にあっては、液状体供給部と吸引手段とを備えたことにより、前述したように吸引手段によって液状体供給部から供給された液状体をノズルで吸引してキャビティ内に貯留し、その後、貯留した液状体を吐出手段によってノズルより吐出させるようにすれば、吐出手段によってキャビティからノズルを介して吐出できる最少限の量だけ液状体を吐出ヘッドに吸引することが可能となり、したがって液状体が高価であったり希少である場合にも、液状体を無駄にすることなく少量の吐出を可能にすることができる。
【００１４】
また、前記液状体の充填装置においては、前記吐出ヘッドに、前記キャビティの前記ノズルと反対の側に液状体を貯留するためのリザーバが設けられ、前記キャビティと前記リザーバとの間にこれらの間の流路を開閉するための開閉弁が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、吸引手段によって一旦キャビティ内に吸引し貯留した液状体を、吐出手段によってノズルより吐出させる際、開閉弁によってキャビティとリザーバとの間の流路を閉じておくことにより、液状体がリザーバ側に逆流することなくノズル側より確実に吐出するようになる。
【００１５】
また、前記液状体の充填装置においては、前記吐出ヘッドに、前記キャビティの前記ノズルと反対の側に液状体を貯留するためのリザーバが設けられ、前記リザーバーに、前記キャビティを加圧するための加圧手段が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、吸引手段によって一旦キャビティ内に吸引し貯留した液状体を、吐出手段によってノズルより吐出させる際、加圧手段によってキャビティを加圧しておくことにより、液状体がリザーバ側に逆流することなくノズル側より確実に吐出するようになる。
【００１６】
本発明の吐出装置では、前記の液状体の充填装置と、この充填装置の吐出ヘッドを移動させる移動機構と、を備えたことを特徴としている。
この吐出装置によれば、移動機構によって前記充填装置の吐出ヘッドを移動させるようにしたので、吐出ヘッドからの液状体の吐出を所望する位置に行うことができる。また、前記充填装置による液状体の吐出の迅速化、効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の液状体の充填装置の一例を示す図であり、図１（ａ）中符号１は液状体の充填装置（以下、充填装置と記す）である。この充填装置１は、吐出ヘッド２と、吐出するための液状体を貯留する容器３と、吐出ヘッド２内に液状体を吸引するための吸引手段を備えた圧力コントローラ４とを備えて構成されたものである。
【００１８】
吐出ヘッド２は、図２（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数のキャビティ１５…とリザーバ１６とが形成されており、これらキャビティ１５…とリザーバ１６とは流路１７を介して連通している。
【００１９】
各キャビティ１５とリザーバ１６の内部とは液状体で満たされるようになっており、これらの間の流路１７はリザーバ１６からキャビティ１５に液状体を供給する供給口として機能するようになっている。また、ノズルプレート１２には、キャビティ１５から液状体を噴射するための孔状のノズル１８が縦横に整列した状態で複数形成されている。一方、振動板１３には、リザーバ１６内に開口する孔１９が形成されており、この孔１９には前記圧力コントローラ４がチューブ２４（図１（ａ）参照）を介して接続されている。
【００２０】
また、振動板１３のキャビティ１５に向く面と反対の側の面上には、図２（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１、２１間に挟持され、通電により外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたもので、本発明における吐出手段として機能するものである。
【００２１】
このような構成のもとに圧電素子２０が接合された振動板１３は、圧電素子２０と一体になって同時に外側へ撓曲し、これによりキャビティ１５の容積を増大させる。すると、キャビティ１５内とリザーバ１６内とが連通しており、リザーバ１６内に液状体が充填されている場合には、キャビティ１５内に増大した容積分に相当する液状体が、リザーバ１６から流路１７を介して流入する。
そして、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。よって、キャビティ１５も元の容積に戻ることから、キャビティ１５内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル１８から液状体の液滴２２が吐出される。
【００２２】
また、前記流路１７には、これの開閉をなすための電磁弁（開閉弁）２３が設けられている。したがって、電磁弁２３が閉じられると、キャビティ１５とリザーバ１６との間が閉じられ、これによりキャビティ１５内の液状体の、リザーバ１６側への逆流が確実に防止される。すなわち、後述するように液状体を少量しか吸引できない場合、リザーバ１６に液状体が十分満たされないことがあるが、そのような状態でノズル１８から液状体を吐出させる場合に、電磁弁２２によってキャビティ１５とリザーバ１６との間の流路１７を閉じておくことにより、液状体をリザーバ１６側に逆流させることなくノズル１８側から吐出させることができるようになっているのである。
【００２３】
なお、インクジェットヘッドの吐出手段としては、前記の圧電素子（ピエゾ素子）２０を用いた電気機械変換体以外でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式や、帯電制御型、加圧振動型といった連続方式、静電吸引方式、さらにはレーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用で液状体を吐出させる方式を採用することもできる。
【００２４】
容器３は、本発明における液状体供給部となるもので、図１（ａ）に示したようにその内部に液状体Ｌを貯留するものである。この容器３としては、その内部に前記吐出ヘッド２を入れて貯留した液状体中に吐出ヘッドを浸漬することができる形状・大きさであれば、特に限定されることなくいずれのものも使用可能であり、例えばビーカーやシャーレ、さらには試薬を入れるガラス瓶などが用いられる。ただし、特にその材質については、用いる液状体の種類に応じて、この液状体を変質させないものを用いる必要があるのはもちろんである。
【００２５】
圧力コントローラ４は、前記吐出ヘッド２の孔１９にチューブ２４を介して接続されたもので、チューブ２４に接続されたバッファ槽２５と、このバッファ槽２５にチューブ２６を介して接続された圧発生器２７と、バッファ槽２５にチューブ２８を介して接続された圧力センサ２９と、圧発生器２７を制御する制御部３０とを備えてなるものである。
【００２６】
圧発生器２７は、本例における吸引手段、さらには加圧手段として機能するもので、チューブ２６を介して接続されたバッファ槽２５内を減圧し、あるいは加圧することにより、吐出ヘッド２のリザーバ１６内を減圧しあるいは加圧するものである。この圧発生器２７としては、減圧ポンプ（真空ポンプ）や加圧ポンプ（送気ポンプ）を備えて三方弁などで減圧・加圧を切り換える機構のものや、ポンプ以外の手段、例えば水頭などを用いた負圧源・正圧源を用いる機構などが採用される。なお、本例においては減圧・加圧を行えるものとするが、この圧発生器２７は必ずしも減圧・加圧の両方を行える必要はなく、少なくとも後述するような吐出ヘッド２を介しての吸引が行えるだけの減圧が行えれば十分である。
【００２７】
圧力センサ２９は、圧発生器２７によって変圧されたバッファ槽２５内の圧力を検出し、得られた電圧値を信号として制御部３０に送るもので、市販されている従来公知の圧力センサからなるものである。
制御部３０は、圧発生器２７を制御してバッファ槽２５内を設定した圧となるようにするもので、前記圧力センサ２９で検出されたバッファ槽２５内の圧力によって減圧度を変え、あるいは加圧度を変えるように圧発生器２７を制御するものである。また、この制御部３０は、圧発生器２７によって形成するバッファ槽２５の内圧を予め設定できるようになっており、さらに、前記吐出ヘッド２の流路１７に設けられた電磁弁２３の開閉も制御するようになっている。
【００２８】
なお、このような構成の充填装置１については、前記吐出ヘッド２を移動させる移動機構を備えることにより、液状体を吐出ヘッド２によって所望位置に自動的に吐出することのできる、吐出装置として機能させることができる。ここで、移動機構は、充填装置１の吐出ヘッド２をＸ方向に移動させるＸ方向移送体と、Ｙ方向に移動させるＹ方向移送体と、Ｚ方向（高さ方向）移送体とを有したもので、これら移送体がリニアモータ等の駆動手段によって例えば１μｍ単位で移動することにより、吐出ヘッッド２を水平方向であるＸＹ方向と高さ方向（垂直方向）であるＺ方向に精度よく移動させることができるようになっている。
また、吐出ヘッド２は前記移動機構に対して着脱可能になっており、これによって手動で液状体の吐出・分滴を行いたいような場合にもその操作が行えるようになっている。
【００２９】
次に、前記構成の充填装置１の使用方法に基づき、本発明の液状体の充填方法の一例を説明する。
まず、充填目的とする液状体Ｌを用意し、これを容器３に入れる。ここで、本発明は特に高価な試薬や希少な検体などを充填するのに好適に用いられるものであり、したがって液状体Ｌとしても充填する最少限の量しかないものとする。なお、このような液状体Ｌに対しては、予め脱気しておくのが好ましい。
【００３０】
次に、容器３内に吐出ヘッド２を入れて液状体Ｌ内に浸漬する。そして、圧力コントローラ５の圧発生器２７の減圧側の機構を作動させ、バッファ槽２５内を予め設定した所定圧力にまで減圧する。なお、この減圧時には、予め吐出ヘッド２の流路１７における電磁弁２３を閉めておく。このように電磁弁２３を閉めておくと、吐出ヘッド２内のリザーバ１６はチューブ２４を介してバッファ槽２５に接続していることにより、このリザーバ１６内もバッファ槽２５と同じ圧にまで減圧される。
【００３１】
このようにしてバッファ槽２５を所定圧まで減圧したら、制御部３０によって前記電磁弁２３を開く。すると、流路１７が開通してキャビティ１５がリザーバ１６に連通することにより、このキャビティ１５はリザーバ１６、チューブ２４を介してバッファ槽２５に連通する。したがって、キャビティ１５内が減圧されることにより、キャビティ１５は容器３内の液状体Ｌをノズル１８より吸引し、その内部に貯留する。
このようにしてキャビティ１５内に液状体Ｌが充填され、さらにリザーバ１６にまで液状体Ｌが流入したら、制御部３０によって前記電磁弁２３を閉じる。または、圧発生器２７の加圧側の機構（加圧手段）を作動させてバッファ槽２５内を大気圧、あるいはこれより僅かに高い圧にまで加圧する。すると、ノズル１８からの吸引が停止する。
【００３２】
次いで、吐出ヘッド２を容器３から引き上げ、必要に応じて吐出ヘッド２のノズル１８形成面に付着した液状体Ｌを拭き取る。
その後、吐出ヘッド２の圧電素子２０を作動させることによってノズル１８より所望箇所に液状体Ｌの液滴を吐出し、所望箇所に液状体Ｌを充填する。
なお、吐出ヘッド２にこれを移動させる移動機構を設けて充填装置１を吐出装置として機能させる場合には、移動機構を適宜に動作させることによって吐出ヘッド２を所望位置にまで移動させ、そこで液滴（液状体Ｌ）の吐出を行わせるようにする。
【００３３】
このような液状体の充填方法にあっては、ノズル１８から液状体Ｌを吸引してキャビティ１５内に貯留し、その後、貯留した液状体Ｌを圧電素子２０によってノズル１８より吐出させるようにしたので、例えば吐出するのに必要な最少限の量だけを吐出ヘッド２に吸引することができる。したがって、液状体Ｌが高価であったり希少である場合にも、液状体Ｌを無駄にすることなく少量の吐出を行うことができる。
【００３４】
また、キャビティ１５とリザーバ１６との間の流路１７に電磁弁２３を設けたので、圧電素子２０によってノズル１８から液状体Ｌを吐出させる際、電磁弁２３によって流路を１７を閉じることにより、液状体Ｌをリザーバ１６側に逆流させることなくノズル１８側より確実に吐出させることができる。よって、液状体Ｌが非常に少なく、リザーバ１６内を十分に充填できない場合などに特に有利になる。
【００３５】
一方、液状体Ｌが比較的多い場合には、リザーバ１６内にも液状体Ｌを充填し、さらにはチューブ２４側にも液状体Ｌを充填させてこれを液溜めとして機能させた後、前述したように圧発生器２７の加圧側の機構を作動させ、バッファ槽２５内を大気圧あるいはこれより僅かに高い圧にまで加圧してこれを背圧とする。そして、この状態で圧電素子２０を作動させて液状体Ｌをノズル１８より吐出させることにより、液状体Ｌをリザーバ１６側に逆流させることなくノズル１８側より確実に吐出させることができる。
【００３６】
なお、前記例では、液状体Ｌと吐出ヘッド２のノズル１８との接触を、吐出ヘッド２を容器３内の液状体Ｌ中に浸漬することで行ったが、本発明はこれに限定されることなく、種々の接触法を採用することができる。
例えば、図３（ａ）に示すように吐出ヘッド２を、そのノズル１８形成面が上に向くように上下を逆にする。そして、その状態で図３（ｂ）、（ｃ）に示すようにこのノズル１８形成面の上に例えばディスペンサ３１によって液状体Ｌを供給し、全てのノズル１８を覆った状態にこれを配する。次いで、前記例と同様にしてノズル１８形成面上に配した液状体Ｌをキャビティ１５内に吸引し、さらに吐出ヘッド２の上下を元に戻してノズル１８を下方に向けた後、前記例と同様にして吸引した液状体Ｌをノズル１８より吐出する。
【００３７】
このようにすれば、液状体Ｌを配する量を必要最少限の量としてこれを吐出ヘッド２のノズル１８形成面上に配することにより、液状体の無駄を確実になくすことができる。
なお、ノズル１８形成面上に配した液状体Ｌをキャビティ１５内に吸引する際には、液状体Ｌとともに空気を吸入してしまうのを防止するため、例えばノズル１８形成面上にディスペンサ３１より液状体Ｌを適宜に補給するようにしてもよい。
【００３８】
また、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、吐出ヘッド２のノズル１８を形成した面２ａを下側に向けたままで、この面２ａの下方よりディスペンサー３１でノズル１８に液状体Ｌを供給するようにしてもよい。すなわち、図４（ｂ）に示すようにディスペンサ３１の先端に表面張力で保持できるだけ液状体Ｌを押し出し、その状態でこのディスペンサ３１をノズル１８形成面に近づける。続いて、図４（ｃ）に示すようにディスペンサ３１とノズル１８形成面２ａとの間に液状体Ｌを保持させる。次いで、前記例と同様にして保持した液状体Ｌをキャビティ１５内に吸引し、その後、前記例と同様にして吸引した液状体Ｌをノズル１８より吐出する。なお、この場合には、ディスペンサ３１からの液状体Ｌの供給と、キャビティ１５内への液状体Ｌの吸引とのバランスをとり、吸引中は常にノズル１８が液状体１８で覆われ、したがって空気がキャビティ１５内に流入しないようにする必要がある。
このようにすれば、図３に示した場合に比べ、吐出ヘッド２のノズル形成面２ａを下側に向けたままで処理を行えるため、液状体Ｌを吸引した後、直ちに吐出を行うことができる。
【００３９】
なお、前記例では、充填目的とする吐出用の液状体として、高価な試薬や希少な検体などとしたが、これらに限定されることなく、有機ＥＬ素子の形成材料や金属配線の材料となる金属コロイド、さらにはマイクロレンズ材料やカラーフィルタ材料、液晶材料などの各種の材料を用いることもできる。
以下に、このような材料を吐出することによって形成する電気光学装置やその構成要素について示す。
【００４０】
＜電気光学装置＞
まず、電気光学装置の一例として液晶表示装置について説明する。図５は液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図６は図５のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図７は液晶表示装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図で、図８は、液晶表示装置の部分拡大断面図である。
【００４１】
図５及び図６において、本実施の形態の液晶表示装置（電気光学装置）１００は、対をなすＴＦＴアレイ基板３５と対向基板４０とが光硬化性の封止材であるシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶５０が封入、保持されている。シール材５２は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されている。
【００４２】
シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１及び実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板３５の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板３５の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間を接続するための複数の配線１０５が設けられている。また、対向基板４０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板３５と対向基板４０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。
【００４３】
なお、データ線駆動回路１０１及び走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape  Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板３５の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。なお、液晶表示装置１００においては、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。また、液晶表示装置１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板４０において、ＴＦＴアレイ基板３５の後述する各画素電極に対向する領域に、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
【００４４】
このような構造を有する液晶表示装置１００の画像表示領域においては、図７に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ（スイッチング素子）３７が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３７のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３７のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。
【００４５】
画素電極３９はＴＦＴ３７のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３７を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極３９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図６に示す対向基板４０の対向電極１２１との間で一定期間保持される。なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極３９と対向電極１２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。例えば、画素電極３９の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置１００を実現することができる。
【００４６】
図８はボトムゲート型ＴＦＴ３７を有する液晶表示装置１００の部分拡大断面図であって、ＴＦＴアレイ基板３５を構成するガラス基板Ｐには、前記の充填装置１を用いた充填方法を用いて形成されたゲート配線６１が、ガラス基板Ｐ上のバンクＢ、Ｂ間に形成されている。
【００４７】
ゲート配線６１上には、ＳｉＮｘからなるゲート絶縁膜６２を介してアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層からなる半導体層６３が積層されている。このゲート配線部分に対向する半導体層６３の部分がチャネル領域とされている。半導体層６３上には、オーミック接合を得るための例えばｎ＋型ａ−Ｓｉ層からなる接合層６４ａ及び６４ｂが積層されており、チャネル領域の中央部における半導体層６３上には、チャネルを保護するためのＳｉＮｘからなる絶縁性のエッチストップ膜６５が形成されている。なお、これらゲート絶縁膜６２、半導体層６３、及びエッチストップ膜６５は、蒸着（ＣＶＤ）後にレジスト塗布、感光・現像、フォトエッチングを施されることで、図示されるようにパターニングされる。
【００４８】
さらに、接合層６４ａ、６４ｂ及びＩＴＯからなる画素電極３９も同様に成膜するとともに、フォトエッチングを施されることで、図示するようにパターニングされる。そして、画素電極３９、ゲート絶縁膜６２及びエッチストップ膜６５上にそれぞれバンク６６…を突設し、これらバンク６６…間に上述した液滴吐出装置ＩＪを用いて、銀化合物の液滴を吐出することでソース線、ドレイン線を形成することができる。
このような液晶表示装置１００においては、例えば前記のカラーフィルタやゲート配線６１などの各種の配線を形成する際に、前記充填装置１を用いた充填方法が用いられている。
なお、この例では、ＴＦＴ３７を液晶表示装置１００の駆動のためのスイッチング素子として用いる構成としたが、液晶表示装置以外にも例えば、後述する有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置に応用が可能である。
【００４９】
次に、電気光学装置の他の例として、電界放出素子を備えた電界放出ディスプレイ（Field Emission Display、以下ＦＥＤと称す。）について説明する。
図９は、ＦＥＤを説明するための図であって、図９（ａ）はＦＥＤを構成するカソード基板とアノード基板の配置を示した概略構成図、図９（ｂ）はＦＥＤのうちカソード基板が具備する駆動回路の模式図、図９（ｃ）はカソード基板の要部を示した斜視図である。
【００５０】
図９（ａ）に示すようにＦＥＤ（電気光学装置）２００は、カソード基板２００ａとアノード基板２００ｂとを対向配置された構成となっている。カソード基板２００ａは、図９（ｂ）に示すようにゲート線２０１と、エミッタ線２０２と、これらゲート線２０１とエミッタ線２０２とに接続された電界放出素子２０３とを具備しており、すなわち、所謂単純マトリクス駆動回路となっている。ゲート線２０１においては、ゲート信号Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｍが供給されるようになっており、エミッタ線２０２においては、エミッタ信号Ｗ１、Ｗ２、…、Ｗｎが供給されるようになっている。また、アノード基板２００ｂは、ＲＧＢからなる蛍光体を備えており、当該蛍光体は電子が当ることにより発光する性質を有する。
【００５１】
図９（ｃ）に示すように、電界放出素子２０３はエミッタ線２０２に接続されたエミッタ電極２０３ａと、ゲート線２０１に接続されたゲート電極２０３ｂとを備えた構成となっている。さらに、エミッタ電極２０３ａは、エミッタ電極２０３ａ側からゲート電極２０３ｂに向かって小径化するエミッタティップ２０５と呼ばれる突起部を備えており、このエミッタティップ２０５と対応した位置にゲート電極２０３ｂに孔部２０４が形成され、孔部２０４内にエミッタティップ２０５の先端が配置されている。
【００５２】
このようなＦＥＤ２００においては、ゲート線２０１のゲート信号Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｍ、及びエミッタ線２０２のエミッタ信号Ｗ１、Ｗ２、…、Ｗｎを制御することにより、エミッタ電極２０３ａとゲート電極２０３ｂとの間に電圧が供給され、電解の作用によってエミッタティップ２０５から孔部２０４に向かって電子２１０が移動し、エミッタティップ２０５の先端から電子２１０が放出される。ここで、当該電子２１０とアノード基板２００ｂの蛍光体とが当ることにより発光するので、所望にＦＥＤ２００を駆動することが可能になる。
【００５３】
このように構成されたＦＥＤにおいては、例えばエミッタ電極２０３ａやエミッタ線２０２、さらにはゲート電極２０３ｂやゲート線２０１などを形成する際に、前記充填装置１を用いた充填方法が用いられている。
【００５４】
次に、電気光学装置のさらに他の例として、有機エレクトロルミネッセンス装置（以下有機ＥＬ装置と称す。）について説明する。
図１０は、有機ＥＬ装置の側断面図であり、図１０中符号３０１は有機ＥＬ装置である。この有機ＥＬ装置３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向電極）、および封止基板３７１から構成された有機ＥＬ素子３０２に、フレキシブル基板（図示略）の配線および駆動ＩＣ（図示略）を接続したものである。回路素子部３２１は基板３１１上に形成され、複数の画素電極３３１が回路素子部３２１上に整列している。そして、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１および発光素子３５１の上部全面に形成され、陰極３６１の上には封止用基板３７１が積層されている。
回路素子部３２１は、ボトムゲート型構造のＴＦＴ３２１ａを備えており、このＴＦＴ３２１ａの主構成は図８に示したものと同様である。また、発光素子３５１は、液滴吐出法によって形成される部位である。
このような有機ＥＬ装置３０１は、液滴吐出法を用いて形成された発光素子３５１を備える所謂高分子型有機ＥＬ装置である。
【００５５】
有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。
【００５６】
発光素子形成工程は、凹部開口３４４、すなわち画素電極３３１上に正孔注入層３５２および発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層３５２を形成するための第１組成物（液状体）を各画素電極３３１上に吐出する第１吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物（液状体）を正孔注入層３５２の上に吐出する第２吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。
【００５７】
このように構成された有機ＥＬ装置においては、発光素子３５１を構成する正孔注入層や発光層、さらにはボトムゲート型構造のＴＦＴ３２１ａのゲート線などを形成する際に、前記充填装置１を用いた充填方法が用いられている。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明の充填装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は吐出ヘッドの概略構成図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は他の接触法を説明するための図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は他の接触法を説明するための図である。
【図５】液晶表示装置を対向基板の側から見た平面図である。
【図６】図５のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。
【図７】液晶表示装置の等価回路図である。
【図８】液晶表示装置の部分拡大断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は電界放出ディスプレイを示す図である。
【図１０】有機ＥＬ装置の側断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…充填装置、２…吐出ヘッド、３…容器（液状体供給部）、
４…圧力コントローラ（吸引手段）、２０…圧電素子（吐出手段）、
２３…電磁弁（開閉弁）、２７…圧発生器、Ｌ…液状体
【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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