JP2004066506A

JP2004066506A - インクジェット印刷装置及びインクジェットヘッドの液体充填方法並びにマイクロアレイ製造装置及びその吐出ヘッドの液体充填方法

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Publication number: JP2004066506A
Application number: JP2002225589A
Authority: JP
Inventors: Fumio Takagi; 高城　富美男; Ryuichi Kurosawa; 黒沢　龍一
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-02
Also published as: JP4168693B2; US7008038B2; US20040075710A1

Abstract

【課題】インクジェット方式により吐出する液体が無駄に排出されることなく、完全にノズル先端まで充填させるようにしたインクジェット印刷装置及びインクジェットヘッドの液体充填方法並びにマイクロアレイ製造装置及びその吐出ヘッドの液体充填方法を提供する。
【解決手段】インクジェットを用いた印刷装置１０のインクジェットヘッド１４に、インクカートリッジ１５またはリザーバタンク３７内に貯留された液体４１を充填する方法において、前記インクジェットヘッド１４のノズル開口面３１に、気体透過性フィルタ２２を介して吸引キャップ２１を密着させ、ポンプ２４により前記吸引キャップ２１内の空気を吸引することにより、前記液体をノズル３０先端まで充填させる。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットを用いた印刷装置及びそのインクジェットヘッドへの液体の充填方法に関し、特に、ＤＮＡやタンパク質などのマイクロアレイを製造する装置のように、多種少量の液体サンプルをインクジェット方式で製造するためのマイクロアレイ製造装置およびその吐出ヘッドへの液体の充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットを用いた印刷装置はインクジェットプリンタとして一般に広く使用されている。このようなインクジェット印刷装置の特長として、インクジェットヘッドの小型・高密度化が可能なこと、極少量の液滴を目的の位置に高精度に打つことができること、吐出させる液体の種類、性質等に左右されないこと、紙のほか、フィルム、布帛、ガラス基板、合成樹脂基板、金属基板等任意の印刷媒体に適用できること、印刷時の騒音が低いこと、低コストであることなどがあげられる。
したがって最近では、本来の印刷だけでなく、例えばＤＮＡチップ（ＤＮＡマイクロアレイともいう）の製造等のように多方面への応用にインクジェット技術が注目を浴びるようになってきている。ここで、ＤＮＡチップとは、例えばスライドグラスのような基板上に、数千〜数万種類のＤＮＡ断片を含む溶液をマトリックス状に並べて貼り付けたもので、遺伝子の種類や解析に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インクジェット印刷装置等では、吐出する液体（インク等）をインクジェットヘッドまたは吐出ヘッドの全ノズルに充填する（プライミング）ことが必要である。
従来、かかるプライミング操作では、インクジェット印刷装置の場合、インクジェットヘッドのノズル開口面に吸引キャップを密着させてポンプにより吸引することにより、ノズル開口面からインク室を吸引脱気する方法がとられている。
しかしながら、インクが各ノズルの先端まで完全に充填したことを検出するのは困難であることから、ポンプの吸引時間を多少長くして吸引脱気している。そのため、インクがノズル先端から無駄に排出されるという問題があった。
【０００４】
また、ＤＮＡチップをインクジェット方式で製造する方法が、例えば特開２００１−１８６８８０号公報に開示されているが、極少量しかない生体高分子溶液をノズル先端まで充填させることは困難であるだけでなく、インクジェットと同様なプライミング方法をとると、極少量の、しかも高価な生体高分子溶液を無駄に捨ててしまうという問題があった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、インクジェット方式により吐出する液体が無駄に排出されることなく、完全にノズル先端まで充填させるようにしたインクジェット印刷装置及びインクジェットヘッドの液体充填方法並びにマイクロアレイ製造装置及びその吐出ヘッドの液体充填方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインクジェットヘッドの液体充填方法は、インクジェットを用いた印刷装置の吐出ヘッドに、タンク内に貯留された液体を充填する方法において、前記吐出ヘッドのノズル開口面に、気体透過性フィルタを介して吸引キャップを密着させ、ポンプにより前記吸引キャップ内の空気を吸引することにより、前記液体をノズル先端まで充填させることを特徴とする。
【０００７】
ここに、前記気体透過性フィルタは、気体を透過し、ある限界圧力以下では液体を透過させないフィルタからなるものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレンの微細な繊維からなり、その平均孔径が１〜３μｍであるものが好ましい。
【０００８】
このような気体透過性フィルタを介してノズル開口面（またはヘッド先端面、以下同じ。）からタンク内の液体を吸引すると、該気体透過性フィルタは、気体は透過させるが、液体は透過させないので、タンク内の液体はノズル先端でストップする。したがって、吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の全部の流路部分をノズル先端まで吐出液体で完全に満たすことができる。かつ、内部の気泡の脱気も完全に行うことができる。よって、プライミング操作において、無駄な液体の排出がなくなる。
また、気体透過性フィルタの平均孔径の数値限定は、主として、上限は液不透過性が失われること、下限は脱気速度が遅くなり処理時間がかかることから決めたものである。
【０００９】
また、前記液体の充填は、前記吐出ヘッドを印刷領域以外の不吐出領域に移動させたのちに、行うものである。すなわち、吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を搭載したキャリッジのホームポジションと呼ばれる格納位置において、プライミング操作を実施する。
【００１０】
前記気体透過性フィルタが前記吐出ヘッドの全ノズルのノズル開口面全体を覆うように密着させて吸引する。
気体透過性フィルタは、吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の全ノズルのノズル開口面全体に密着させることが重要である。両者の間に隙間ができると、吐出液体がノズル開口端の周辺に付着したりして吐出性能に影響を生じるおそれがあるからである。
【００１１】
本発明に係るインクジェット印刷装置は、インクジェットを用いた印刷装置の吐出ヘッドに、吐出する液体を供給するためのタンクを備えたインクジェット印刷装置において、前記吐出ヘッドのノズル開口面に密着するように押し付けられる吸引手段を備え、該吸引手段が、先端面に気体透過性フィルタを有する吸引キャップと、該吸引キャップに接続されたポンプとを備えたことを特徴とする。
【００１２】
ここでも、前記気体透過性フィルタは、気体を透過し、ある限界圧力以下では液体を透過させないフィルタからなるものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレンの微細な繊維からなり、その平均孔径が１〜３μｍである。
【００１３】
また、前記吸引手段を備えたユニットまたは前記吸引キャップを印刷領域以外の不吐出領域において昇降可能に配設してなるものである。
吸引手段は、ユニット構造としてもよいし、その場合はユニット全体を昇降可能に構成する。また、ポンプ以外の吸引キャップだけを昇降可能に構成してもよい。
【００１４】
また、前記気体透過性フィルタが前記吐出ヘッドの全ノズルのノズル開口面全体を覆うように密着する構成である。
気体透過性フィルタを密着させる構成としては、例えば、通気性のある弾力性を有するシートを吸引キャップとの間に介在させることが考えられる。
【００１５】
本発明に係るマイクロアレイ製造装置の吐出ヘッドの液体充填方法は、請求項１乃至５のいずれかに記載の液体充填方法を、インクジェット方式でマイクロアレイを製造する装置の吐出ヘッドにタンク内の液体を充填することに用いることを特徴とする。
【００１６】
マイクロアレイ製造装置においても、前述したインクジェットの液体充填方法を適用することができる。したがって、気体透過性フィルタをノズル開口面と吸引キャップとの間に介在・密着させて吸引することにより、極少量しかない、しかも高価な液体（例えば、ＤＮＡチップを製造するときに使用する生体分子溶液等）を無駄なくノズル先端まで完全に充填させることができる。
ここに、マイクロアレイとは、ガラス等の基板上に、数千〜数万種類のＤＮＡやタンパク質などのプローブサンプルが配列されたものである。ＤＮＡマイクロアレイ（ＤＮＡチップともいう）がその代表的な例である。また、ＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ　Ｎｕｃｌｅｉｃ　Ａｃｉｄｓ：デオキシリボ核酸（遺伝物質））とは、塩基、糖（デオキシリボーズ）及びリン酸が結合したもの（ヌクレオチド）がさらに結合し、最終的には二重らせん形となったものである。ここで、塩基はアデニン（Ａ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）、チミン（Ｔ）の４種類がある。また、ＤＮＡマイクロアレイは、ＤＮＡの相補性を利用し、検査、解析に利用するものである。タンパク質は、生物細胞に不可欠の主要成分として、２０種のＬ−アミノ酸がペプチド結合することで合成される高分子ポリペプチドの総称であり、様々な分子量、構造、機能をもった生体高分子である。
また、マイクロアレイ製造装置の吐出ヘッドは、インクジェットヘッドと同様に、インクジェットヘッド方式で微小液滴を吐出する微小液滴吐出ヘッドを意味している。
【００１７】
また、本発明に係るマイクロアレイ製造装置は、請求項６乃至１０のいずれかに記載のインクジェット印刷装置が、インクジェット方式でマイクロアレイを製造する装置であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係るマイクロアレイ製造装置は、基台上において、少なくとも一方向に移動可能なキャリッジと、
液体を貯留し、先端部に前記液体をインクジェット方式で吐出する吐出ヘッドを有するとともに、前記キャリッジに着脱自在に搭載される複数のカートリッジと、
マイクロアレイ用基板を載置するテーブルと、
前記キャリッジの格納位置において、前記基台に昇降可能に配設された吸引手段とを備え、
前記吸引手段が、ポンプに接続された吸引キャップと、前記キャリッジの下面に接触し、前記吸引キャップに支持された気体透過性フィルタとを備えたことを特徴とする。
【００１９】
マイクロアレイ製造装置では、非常に多種類のプローブサンプルを製造しなければならないため、数ｐｌ（ピコリットル：１０^−１２ｌ）でスポットでき、しかも位置精度も高いインクジェット方式は極めて適している。そして、生体分子溶液を入れたタンクをカートリッジ式に交換可能とすることで、迅速にマイクロアレイを製造することが可能である。さらに、インクジェット方式の吐出ヘッドをこのカートリッジと一体に構成することで、迅速な対応が可能となる。これによって、コストパフォーマンスがさらに向上する。そしてさらに、吐出液体の充填が複数の吐出ヘッドに対して一度に、かつ迅速に行うことができる。
【００２０】
本発明のマイクロアレイ製造装置においては、前記気体透過性フィルタを複数の通気孔を有する弾性シートを介して支持してなるものである。
気体透過性フィルタは、前記のようにキャリッジ（カートリッジホルダともいう）の下面に密着させる必要があるため、均一な密着を確保するためには複数の通気孔を有する弾性シートを介して支持することがより好ましい。
【００２１】
また、前記吸引手段は、ユニット構造とすることが好ましく、前記吐出ヘッドは、複数の吐出部と複数のリザーバタンクとを有するマルチリザーバヘッドからなることがさらに好ましい。
【００２２】
また、前記テーブルは、固定式でもよいが、好ましくは、前記キャリッジの移動方向と直角方向に移動可能な構成とする方がよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態の第１例として、インクジェット印刷装置の場合について説明する。図１に、このインクジェット印刷装置の全体構成の概要図を示す。
図１において、全体符号１０で示すインクジェット印刷装置は、記録用紙１１の送り方向（副走査方向）Ｙに直角な方向（主走査方向）Ｘに往復移動するキャリッジ１２を備えている。そして、このキャリッジ１２にインク滴を吐出する吐出ヘッド（この実施の形態では、インクジェットヘッドという）１４と、インクジェットヘッド１４にインクを供給するタンク、すなわちインクカートリッジ１５が搭載されている。ここで、インクカートリッジ１５は、インクのみが入っているカートリッジ式の液体タンクであり、インクジェットヘッド１４とは別体に構成され、インクジェットヘッド１４を備えたキャリッジ１２に対して着脱自在に装着されるものである。
キャリッジ１２はキャリッジモータ１６により駆動されるタイミングベルト１７に結合されており、ガイド部材１８に案内されてプラテン１９の軸と平行に、すなわち主走査方向Ｘに往復移動するように構成されている。
【００２４】
インクジェットヘッド１４はキャリッジ１２の記録用紙１１に対向する側に装着されており、またキャリッジ１２の上部にはインクジェットヘッド１４にインクを供給するためのインクカートリッジ（インクタンク）１５が着脱可能に装着されている。インクジェットヘッド１４は、ここではテキスト印刷用の黒インクを吐出するヘッド部１４ａと、カラー印刷用のヘッド部１４ｂとに分割されており、またこれに対応してインクカートリッジ１５も黒インクカートリッジ１５ａとカラーインクカートリッジ１５ｂとに分割されている。各ヘッド部１４ａ、１４ｂは、それぞれ黒インクカートリッジ１５ａ、カラーインクカートリッジ１５ｂからインクの供給を受けて記録用紙１１にインク滴を吐出して印刷するようになっている。
【００２５】
吐出液体（インク）充填用の吸引手段２０は、この印刷装置１０の印刷領域以外の不吐出領域（非印刷領域）であるホームポジション（格納位置）に配設されている。ここでは、図２に示すように、黒インクを吐出するヘッド部１４ａに対する吸引キャップ２１ａと、カラー印刷用のヘッド部１４ｂに対する吸引キャップ２１ｂとが設けられ、各吸引キャップ２１ａ、２１ｂの先端面（上面）にはそれぞれ気体透過性フィルタ２２ａ、２２ｂが接着等で取り付けられている。気体透過性フィルタ２２ａ、２２ｂは、対応するヘッド部１４ａ、１４ｂのノズル開口面（ヘッド先端面）３１ａ、３１ｂに接触する大きさ（面積）を有する。また、気体透過性フィルタ２２ａ、２２ｂは、気体を透過し、ある限界圧力以下では液体を透過させない性質を有するフィルタであり、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の微細な繊維で形成され、その平均孔径が１〜３μｍであるものが好ましいことが実験で確かめられている。また、気体透過性フィルタ２２ａ、２２ｂの厚さは０．３ｍｍ程度である。
【００２６】
各吸引キャップ２１ａ、２１ｂはチューブ２３ａ、２３ｂ等を介してポンプ２４ａ、２４ｂに接続されている。そして、気体透過性フィルタ２２ａ、２２ｂを有する吸引キャップ２１ａ、２１ｂと、各吸引キャップ２１ａ、２１ｂにチューブ２３ａ、２３ｂ等を介して接続されるポンプ２４ａ、２４ｂとからなる吸引手段２０はユニット構造とされ、かつ昇降可能に構成されている。また、吸引キャップ２１ａ、２１ｂのみを別個に、または両者を一体的に昇降可能に構成してもよい。さらに、別々の吸引キャップ２１ａ、２１ｂをひとつのものに構成してもよい。なお、吸引手段２０の昇降機構は図示していないが、シリンダやボールネジ機構等公知の手段を使用することができる。
【００２７】
図３は、インクジェットヘッド１４にインクを充填する方法を示す構成図である。また、同図はインクジェットヘッドにおけるひとつのノズル構造を示している。
インクジェットヘッド１４は、一般に複数のノズル３０を有する。各ノズル３０は例えば０．５ｍｍ間隔で等ピッチに形成されている。また、インクジェットヘッド１４は、図３において上側のガラス基板３２と、中間部のＳｉ基板３３と、図３において下側のガラス基板３４とを相互に陽極接合で接合してなるもので、Ｓｉ基板３３には予めエッチングによりインク流路部分を構成するノズル３０、吐出室３５、オリフィス３６、及びリザーバタンク（インク室）３７が形成されている。そして、吐出室３５の底部がインク滴を吐出するための振動板３８となっている。
【００２８】
上記下側のガラス基板３４には、凹部３９が形成されており、この凹部３９内に所定の空隙でもって振動板３８に対面するようにアクチュエータ電極４０が形成されている。そして、図示しない発振回路をアクチュエータ電極４０とＳｉ基板３３との間に接続して駆動することにより、静電引力を発生させて振動板３８を変位させ、これにより吐出室３５の容積を減少させることでノズル３１からインク滴を吐出し、また逆に吐出室３５の容積を復元増加させることでリザーバタンク３７内のインクをオリフィス３６を通じて吸い込むことができるようになっている。また、振動板３８の駆動方式としては、上記の静電アクチュエータ以外に、圧電方式のアクチュエータでもよい。
【００２９】
このインクジェットヘッド１４には、吐出液体（インク）４１のインクタンクとしてのインクカートリッジ１５が接続部（図示せず）を介して着脱可能に取り付けられる。
前述した吸引キャップ２１は、インクジェットヘッド１４にインク４１を充填する際、気体透過性フィルタ２２を介して全部のノズル３０のノズル開口面（ヘッド先端面）３１全体に押し付けて密着させられる。
【００３０】
このインクジェットヘッド１４の流路部分にインクカートリッジ１５あるいはリザーバタンク（インク室）３７内のインク４１を充填する手順は以下のとおりである。
（１）まず、図１に示すキャリッジ１を移動させて、インクジェットヘッド１４を非印刷領域のホームポジション（格納位置）に停止させる。
（２）次に、吸引手段２０を上昇させて、吸引キャップ２１を気体透過性フィルタ２２を介してインクジェットヘッド１４のノズル開口面３１全体に押し付け密着させる。
（３）そして、ポンプ２４を駆動して所定時間吸引キャップ２１内の空気を吸引する。これにより、後述するように、インクカートリッジ１５あるいはリザーバタンク３７内のインクを吸い込み、インクジェットヘッド１４の全ての流路部分に進入させ、各ノズル３０の先端まで完全に充填させることができる。
（４）所定の吸引時間が終わったなら、ポンプ２４を停止して、吸引キャップ２１内の圧力を大気圧に戻す。
（５）その後、吸引キャップ２１をノズル開口面３１から外し吸引手段２０を元の位置に下降させる。これによりインクジェットヘッド１４は印刷待ちの状態となる。
【００３１】
図４を参照しながら、本発明の液体充填方法を従来法と比較して説明する。
図４（ａ）は従来の液体充填方法、図４（ｂ）は本発明の液体充填方法を示す。図４において、リザーバタンク３７は、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４種類としてある。
従来法では、気体透過性フィルタがないので、吸引キャップ２１内を吸引ポンプにより負圧にすると、例えば、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）のインクは、それぞれノズル３０の先端まで充填されているが、例えば、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のインクは、流路の寸法のばらつきやインクの粘性の違いなどにより、インク進入速度が一定にならないため、流路の中途までしか充填されないことがある。
したがって、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のインクもノズル３０先端まで充填するよう吸引を続行すると、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）のインクのみがノズル３０から余分に排出されることになる。このように、従来法では無駄なインクの排出が起こり得る。
【００３２】
一方、本発明法では、気体透過性フィルタ２２を介して吸引するので、この気体透過性フィルタ２２が液体のストッパーの役割を果たし、上の例ではブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）のインクの排出を阻止し透過させない。そしてさらに、吸引キャップ２１内の負圧は専ら進入速度の遅いマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のノズル３０内に集中的に作用するため、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のインクも直ちにノズル３０先端まで充填させることができる。また、気体透過性フィルタ２２は気体のみを透過させるので、流路内に存在する気泡も完全に吸引（脱気）することができる。
したがって、本発明法によれば、どのノズル３０からも無駄なインクの排出がなく、全てのインクジェットヘッド１４の流路部分に完全にインクを充填させることができる。
【００３３】
気体透過性フィルタ２２は、前述のように、気体を透過し、ある限界圧力以下では液体を透過させない性質を有するフィルタであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の微細な繊維で形成され、その平均孔径が１〜３μｍであるものを使用している。ここで、平均孔径を１〜３μｍとした理由は、平均孔径が１μｍ未満であると、脱気速度が遅くなって吸引処理時間が長くかかるからであり、また平均孔径が３μｍを超えると気体透過性フィルタ２２の液体不透過性が失われ、液体が滲み出てノズル開口端の周縁部に液体が付着するおそれがあるからである。したがって、気体透過性フィルタ２２は液体との非親和性（撥水性）があるものがより好ましい。
【００３４】
なお、図１に示した例では、吸引手段２０は、前述のように、黒インク用とカラーインク用に分けて別個に設けられている。これは、一般的に黒インクの方が消費が激しいためにそれに対応する目的で設けたものであるが、必ずしもそのようにする必要はない。すなわち、吸引キャップ２１ａ、２１ｂはひとつのものとして構成することができる。
【００３５】
実施の形態２．
次に、インクジェット方式によるマイクロアレイ製造装置の場合を説明する。図５は本発明のマイクロアレイ製造装置の概要を示す斜視図、図６はマイクロアレイ製造装置における吐出液体充填用吸引手段及び吐出ヘッド付きカートリッジの構成図である。
このマイクロアレイ製造装置１００は、基台１０１上において、Ｘ軸方向に往復移動するカートリッジホルダ（キャリッジ）１０２と、Ｘ軸に直交するＹ軸方向に往復移動するテーブル１０３と、さらにカートリッジホルダ１０２のホームポジション（テーブル１０３の可動領域以外の領域における格納位置）に吐出液体充填用の吸引手段１１０とを備えている。なお、図５において、１０４はカートリッジホルダ１０２及びテーブル１０３の駆動部であり、例えば、図１で示したタイミングベルト機構やボールネジ機構等を用いてカートリッジホルダ１０２及びテーブル１０３を数値制御方式等により移動させることができる。
【００３６】
カートリッジホルダ１０２には、それぞれ先端部（下端部）に吐出ヘッド１２０を有するカートリッジ１３０が複数並べて着脱可能に搭載されている。各カートリッジ１３０の内部にはそれぞれ異なる種類の吐出液体（例えば、生体分子溶液）１３１が収容されている。実際には、カートリッジ１３０内には吐出液体を貯留したゴムタンクが収容されている。ここで、カートリッジ１３０は、吐出液体を収容した液体タンクと、その液体をインクジェット方式で吐出する吐出ヘッド１２０とが一体的に構成されたものであり、カートリッジホルダ（キャリッジ）１０２に対してカートリッジ式に着脱自在な構成となっているものである。
【００３７】
テーブル１０３上には、ガラス等からなる複数のマイクロアレイ用基板１４０がセット（載置）されている。マイクロアレイ用基板１４０の枚数は特に限定されない。そして、このマイクロアレイ用基板１４０上に、インクジェット方式により吐出ヘッド１２０のノズル１２１からカートリッジ１３０あるいはリザーバタンク内の液体を吐出することによって、例えばＤＮＡチップのようなマイクロアレイ群１４１を作製することができる。
【００３８】
吐出液体充填用の吸引手段１１０は、図６に示すように、ユニットケース１１１内に吸引キャップ１１２が収められていて、この吸引キャップ１１２をポンプユニット１１３と連通接続する構成となっている。吸引キャップ１１２は、カートリッジ１３０の吐出ヘッド１２０の位置に合わせて、上面部に複数の吸引孔１１４を設けた箱体で構成されており、吸引孔１１４はカートリッジ１３０の取付間隔に合わせて穿設されている。さらに、吸引キャップ１１２の上に、吸引孔１１４とほぼ同じ位置に通気孔１１６を設けたゴム等の弾性シート１１５を置き、さらにその上に気体透過性フィルタ１１７を載置して、または点状の接着等で弾性シート１１５と張り合わせたものを載置することにより気体透過性フィルタ１１７を支持する構成となっている。なお、吸引手段１１０は図示しない昇降機構により上下のＺ軸方向に昇降可能に設けられている。昇降機構はシリンダやボールネジ機構等公知の手段を用いることができ、かかる昇降機構によりユニットケース１１１を昇降させる構成となっている。
【００３９】
気体透過性フィルタ１１７は、第１の実施の形態で述べた気体透過性フィルタ２２と同様のものである。また、気体透過性フィルタ１１７は、カートリッジホルダ１０２の下面全体に接触するように設けられている。すなわち、カートリッジホルダ１０２に搭載される全てのカートリッジ１３０のノズル開口面（ヘッド先端面）１２２を覆うような面積を有する。したがって、気体透過性フィルタ１１７をカートリッジホルダ１０２の下面に押し付けたとき、密着の不均一が生じないようにするために、吸引キャップ１１２との間に弾力性をもつゴム等の弾性シート１１５を介在させて気体透過性フィルタ１１７を支持している。
【００４０】
カートリッジ１３０は、図７の拡大図で示すように、先端部（下端部）に吐出ヘッド１２０を装着した構成である。そのため、カートリッジホルダ１０２にはカートリッジ１３０の吐出ヘッド１２０が嵌合する貫通口１３２が所定の間隔で複数設けられている。吐出ヘッド１２０のノズル開口面（ヘッド先端面）１２２はカートリッジホルダ１０２の下面にほぼ一致するように装着される。
【００４１】
また、図８はカートリッジホルダ１０２を上から見た図であるが、カートリッジホルダ１０２の上面において、各貫通口１３２の近傍には電極１０５、１０６が設けてあり、これらの電極１０５、１０６に接触し、かつ吐出ヘッド１２０の振動板を駆動するアクチュエータ電極に配線された接点１３３、１３４がカートリッジ１３０の下面に設けられている（図７参照）。一方の接点１３３は、図３で示した各ヘッドチップのアクチュエータ電極に共通する端子に接続され、他方の接点１３４が各ヘッドチップの振動板を構成するＳｉ基板に共通する端子に接続される。なお、図８において、１０７は電極１０５、１０６に配線されたコネクタである。
したがって、上記貫通口１３２にカートリッジ１３０の吐出ヘッド１２０を差し込むことによって、電気的に接続され、各吐出ヘッド１２０をインクジェット方式で駆動可能にすることができる。
【００４２】
図９はマルチリザーバヘッドの構成及びその液体の充填方法を示す概略図である。また、この図では、液体充填用の吸引手段１１０は簡略化して示してあるが、実際には図６に示したようにユニット構成とする方が好ましい。
カートリッジ１３０の先端部（下端部）に取り付けられる吐出ヘッド１２０は、単一のノズルとすることもできるが、数千〜数万種類のマイクロアレイ群を短時間に製造するマイクロアレイ用としては複数のノズルで構成されるマルチヘッドとすることが一般的で、かつ望ましいものである。したがって、リザーバタンク１２４を複数備えたマルチリザーバヘッド１２０Ａとして構成している。図９において、１２６は吐出部であり、図３に示したように、ノズル、吐出室、振動板、アクチュエータ電極等から構成される。１２８は液体の流路である。
【００４３】
図５及び図６を用いて、本実施の形態の液体充填方法を説明する。
まず、吐出ヘッド１２０付きカートリッジ１３０を搭載したカートリッジホルダ１０２をＸ軸方向に移動させ、ホームポジションにて吸引手段１１０の直上に停止させる。次に、吸引手段１１０を上昇させ、カートリッジホルダ１０２の下面に気体透過性フィルタ１１７及び弾性シート１１５を介して吸引キャップ１１２を押し付け密着させる。ついで、ポンプユニット１１３を駆動して吸引キャップ１１２内部を負圧にする。
これによって、各吐出ヘッド１２０のノズル１２１内部の空気が、気体透過性フィルタ１１７並びに弾性シート１１５の通気孔１１６、吸引キャップ１１２の吸引孔１１４を通じて吸引され、カートリッジ１３０内の吐出液体１３１を各吐出ヘッド１２０とも全てノズル１２１の先端まで完全に充填させることができる。
また、図９に示したようなマルチリザーバヘッド１２０Ａの場合には、各吐出ヘッド１２０について、一度に、全てのリザーバタンク１２４からの吐出液体１３１で各々のノズル１２０先端まで流路１２８を満たすことがことができる。
【００４４】
気体透過性フィルタ１１７は、前述したように、気体は透過させるが、液体は透過させないので、吐出液体の排出を阻止することができ、したがって極少量の、しかも高価な生体分子溶液の無駄な排出が完全になくなる。流路１２８の長さが異なっていても各々のノズル１２１に吸引圧力が作用するため、全く問題はない。さらに、流路１２８内の気泡も完全に吸引脱気することができる。
【００４５】
第１の実施の形態においては、気体透過性フィルタを吸引キャップの先端面に直接取り付ける構成としたが、ノズル開口面との密着性を確保するために、図６で説明したように、多孔性の弾性シートを介して支持する構成としてもよい。
また、第２の実施の形態において、テーブルは固定式でもよい。この場合は、キャリッジすなわちカートリッジホルダがＸ，Ｙ軸方向に移動可能にすればよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、プライミング操作時に、気体透過性フィルタを介して吸引キャップをインクジェットヘッドまたは吐出ヘッドのノズル開口面に密着させて吸引するので、吐出液体の無駄のない充填を行うことができる。特に、マイクロアレイの製造においては、極少量の、かつ高価な吐出液体を無駄なく充填することができ、しかも液体の充填が複数の吐出ヘッドに対して一度に、かつ迅速に行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット印刷装置の概略斜視図である。
【図２】吐出液体充填用の吸引手段の構成図である。
【図３】インクジェットヘッドに液体を充填する方法を示す構成図である。
【図４】本発明の液体充填方法を従来法と比較して説明するための図である。
【図５】本発明のマイクロアレイ製造装置の概略斜視図である。
【図６】マイクロアレイ製造装置における吐出液体充填用吸引手段及び吐出ヘッド付きカートリッジの構成図である。
【図７】（ａ）は吐出ヘッド付きカートリッジの拡大斜視図、（ｂ）はその下面図である。
【図８】カートリッジホルダの上面図である。
【図９】マルチリザーバヘッドの構成及びその液体の充填方法を示す概略図である。
【符号の説明】
１０：インクジェット印刷装置、１１：記録用紙、１２：キャリッジ、１４：インクジェットヘッド、１４ａ、１４ｂ：ヘッド部、１５：インクカートリッジ、１５ａ：黒インクカートリッジ、１５ｂ：カラーインクカートリッジ、１６：キャリッジモータ、１７：タイミングベルト、１８：ガイド部材、１９：プラテン、２０：吸引手段、２１、２１ａ、２１ｂ：吸引キャップ、２２、２２ａ、２２ｂ：気体透過性フィルタ、２３、２３ａ、２３ｂ：チューブ、２４、２４ａ、２４ｂ：ポンプ、３０：ノズル、３１：ノズル開口面、３２：ガラス基板、３３：Ｓｉ基板、３４：ガラス基板、３５：吐出室、３６：オリフィス、３７：リザーバタンク、３８：振動板、３９：凹部、４０：アクチュエータ電極、４１：吐出液体、１００：マイクロアレイ製造装置、１０１：基台、１０２：カートリッジホルダ、１０３：テーブル、１０４：駆動部、１０５、１０６：電極、１０７：コネクタ、１１０：吸引手段、１１１：ユニットケース、１１２：吸引キャップ、１１３：ポンプユニット、１１４：吸引孔、１１５：弾性シート、１１６：通気孔、１１７：気体透過性フィルタ、１２０：吐出ヘッド、１２０Ａ：マルチリザーバヘッド、１２１：ノズル、１２２：ノズル開口面、１２４：リザーバタンク、１２６：吐出部、１２８：流路、１３０：カートリッジ、１３１：吐出液体、１３２：貫通口、１３３、１３４：接点、１４０：マイクロアレイ用基板、１４１：マイクロアレイ群

Claims

インクジェットを用いた印刷装置の吐出ヘッドに、タンク内に貯留された液体を充填する方法において、
前記吐出ヘッドのノズル開口面に、気体透過性フィルタを介して吸引キャップを密着させ、ポンプにより前記吸引キャップ内の空気を吸引することにより、前記液体をノズル先端まで充填させることを特徴とするインクジェットヘッドの液体充填方法。
前記気体透過性フィルタは、気体を透過し、ある限界圧力以下では液体を透過させないフィルタからなることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの液体充填方法。
前記気体透過性フィルタは、ポリテトラフルオロエチレンの微細な繊維からなり、その平均孔径が１〜３μｍであることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドの液体充填方法。
前記液体の充填は、前記吐出ヘッドを印刷領域以外の不吐出領域に移動させたのちに、行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの液体充填方法。
前記気体透過性フィルタを前記吐出ヘッドの全ノズルのノズル開口面全体を覆うように密着させて吸引することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの液体充填方法。
インクジェットを用いた印刷装置の吐出ヘッドに、吐出する液体を供給するためのタンクを備えたインクジェット印刷装置において、
前記吐出ヘッドのノズル開口面に密着するように押し付けられる吸引手段を備え、該吸引手段が、先端面に気体透過性フィルタを有する吸引キャップと、該吸引キャップに接続されたポンプとを備えたことを特徴とするインクジェット印刷装置。
前記気体透過性フィルタは、気体を透過し、ある限界圧力以下では液体を透過させないフィルタからなることを特徴とする請求項６記載のインクジェット印刷装置。
前記気体透過性フィルタは、ポリテトラフルオロエチレンの微細な繊維からなり、その平均孔径が１〜３μｍであることを特徴とする請求項７記載のインクジェット印刷装置。
前記吸引手段を備えたユニットまたは前記吸引キャップを印刷領域以外の不吐出領域において昇降可能に配設してなることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
前記気体透過性フィルタが前記吐出ヘッドの全ノズルのノズル開口面全体を覆うように密着する構成であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載のインクジェット印刷装置。
請求項１乃至５のいずれかに記載の液体充填方法を、インクジェット方式でマイクロアレイを製造する装置の吐出ヘッドにタンク内の液体を充填することに用いることを特徴とするマイクロアレイ製造装置の吐出ヘッドの液体充填方法。
請求項６乃至１０のいずれかに記載のインクジェット印刷装置が、インクジェット方式でマイクロアレイを製造する装置であることを特徴とするマイクロアレイ製造装置。
基台上において、少なくとも一方向に移動可能なキャリッジと、
液体を貯留し、先端部に前記液体をインクジェット方式で吐出する吐出ヘッドを有するとともに、前記キャリッジに着脱自在に搭載される複数のカートリッジと、
マイクロアレイ用基板を載置するテーブルと、
前記キャリッジの格納位置において、前記基台に昇降可能に配設された吸引手段とを備え、
前記吸引手段が、ポンプに接続された吸引キャップと、前記キャリッジの下面に接触し、前記吸引キャップに支持された気体透過性フィルタとを備えたことを特徴とするマイクロアレイ製造装置。
前記気体透過性フィルタを複数の通気孔を有する弾性シートを介して支持してなることを特徴とする請求項１３記載のマイクロアレイ製造装置。
前記吸引手段をユニット構造としたことを特徴とする請求項１３または１４記載のマイクロアレイ製造装置。
前記吐出ヘッドが、複数の吐出部と複数のリザーバタンクとを有するマルチリザーバヘッドからなることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載のマイクロアレイ製造装置。
前記テーブルが、前記キャリッジの移動方向と直角方向に移動可能な構成であることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれかに記載のマイクロアレイ製造装置。