JP2005062022A - 分注装置及び分注方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体試料を分注し、吐出描画の準備を行う際に、ヘッド吸引装置を使わなくても良く、従来の装置では吸引に要していた時間を節約して生産性を向上させるとともに、液体試料のロスが生じない経済的に優位性がある分注装置あるいは分注方法を提供する。
【解決手段】シリンジポンプと、ピペットと、駆動手段と、吐出された液体試料が受容される液体保持部と、を備えた液体分注装置であって、液体保持部に振動手段を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、分注装置あるいは分注方法、特にノズル開口が平面内にマトリックス状に配列されたインクジェットヘッドへ液体試料を分注する分注装置あるいは分注方法に関する。

従来の分注装置および分注方法を図６ないし図８を用いて説明する。図６は従来の分注装置の要部斜視図である。１０１は液体試料の吸入・吐出を行うチップである。分注関連作業の効率化をはかるために通常は複数のチップ１０１が所定の間隔で配列されてチップ群が形成されている。チップ１０１の各々は、ピストンとシリンダとから成るシリンジポンプ（不図示）の液体試料の吸入・吐出口に接続されている。１０２はシリンジボックスであり、該シリンジボックス１０２は前記複数のシリンダを備え、さらに前記複数のピストンを駆動する駆動手段（不図示）を備えている。また、シリンジボックス１０２全体は、分注装置の支柱１０３にそって図６中の矢印Ｚ方向に移動駆動可能に構成されている。１０４はステージであり、図６中の矢印ＸＹ方向に移動駆動可能に構成されている。ステージ１０４には、洗浄槽１０５や各種液槽１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃがセットできるようになっており、さらには前記チップ１０１から吐出された液体試料を受容する分注先としてインクジェットヘッド１１１がセットできるようになっている。以上のような構成により、洗浄槽１０５でチップ１０１を洗浄しつつ、所望の液槽１０６から液体試料を吸引し、インクジェットヘッド１１１に所望の液体試料を必要な量だけ分注することができる。

図７は上記分注装置よって分注した液体試料を受容するインクジェットヘッド１１１の概観斜視図である。１１２はインクジェットヘッド１１１の枠体である。１１３はインクタンクでる。インクタンク１１３は上部が大気に開放され直径が数ｍｍ程度の円柱状の空間を形成しており、液体試料を蓄える働きをする。インクタンク１１３はＭ行Ｎ列のマトリックス状に設けられている。図８は図７のＩ−Ｉ断面の一部（ヘッド内の流路構成）を表したものである。１１４は液体試料の吐出口であるノズルであり、直径が１６μｍ程度のオリフィスを形成している。

インクジェットヘッド１１１においては、ノズル１１４もＭ行Ｎ列のマトリックス状に設けられている。インクタンク１１３とノズル１１４は一対一に対応して連通しており、連通している流路の途中にフィルタ１１５が設けられている。フィルタ１１５は液体試料が通過できる隙間が１０μｍ〜１５μｍ程度で、インクタンク１１３中の液体試料に万一ゴミ等の異物が混入していた場合に、異物がノズル１１４に達しないようにすることで目詰まりを起こすことを防止する働きをする。１１６はヒーターであり所定のパルス電圧を印加することにより液体試料をノズル１１４から吐出させる。

図６に示したように、インクジェットヘッド１１１は分注装置のステージ１０４にセット可能であり、分注装置のチップ１０１のそれぞれがインクタンク１１３に入り込む形で、上面から液体試料が所定量分注される。図８に示したように、分注された液体試料は重力と流路が発生する毛細管力によってノズル１１４近傍まで達する。しかし、液体試料はノズル１１４まで必ず充填されてすぐに吐出できる状態になるという保証はない。液体試料の表面張力・粘度等の物性値やインクジェットヘッド１１１の流路を構成する部分とフィルタ１１５の材質や表面性によっては、液体試料はノズル１１４まで達さずに途中で止まってしまうこともある。したがって、インクジェットヘッド１１１を使って液体試料を吐出し描画を行うための準備段階として、ノズル１１４を吸引できる装置を別途用意し、インクジェットヘッド１１１のノズル１１４のひとつひとつに対して個別にノズル１１４側から微小量の吸引動作を行い、液体試料がノズル１１４のオリフィスまで確実に充填されてメニスカスを張った状態にする必要がある。

次に、従来のヘッド吸引装置とその動作を図９ないし図１５を用いて説明する。図９は従来例のヘッド吸引装置の上面図である。ベースプレート１２１に側板１２２ａと側板１２２ｂが設けられ、側板１２２ａと側板１２２ｂ上にヘッドプレート１２３が取り付けられている。ヘッドプレート１２３にはインクジェットヘッド１１１がビス１２４ａ、ビス１２４ｂ、ビス１２４ｃにより取り付けられている。インクジェットヘッド１１１には、前述したようにインクタンク１１３がＭ行Ｎ列のマトリックス状に設けられている。（図９ないし図１５においては、簡単のために３行３列の場合を表している。各インクタンク１１３はそれぞれ別々のノズル１１４に連通している。各インクタンク１１３はそれぞれ異なる液体試料が分注されている。そのため各々のノズル１１４からは異なる液体試料が吐出される。

図１０は、図９のＪ−Ｊ断面図である。前述したように、インクジェットヘッド１１１にはノズル１１４が設けられている。Ｊ−Ｊ断面図ではノズル１１４はＭ個表れるが、前述したように図面上では簡単のために３個で代表させている。ベースプレート１２１上にはＸステージ１２５が搭載されている。Ｘステージ１２５にはレール１２６が設けられており、レール１２６上をＸステージ可動部１２７が左右に移動する。Ｘステージ可動部１２７上にはＺステージ１２８が取り付けられている。Ｚステージ１２８に可動状態にて設けられたＺステージ可動部１２９がＺステージ１２８に対して上下方向に移動する。Ｚステージ可動部１２９上にはキャップ台１３０が取り付けられている。キャップ台１３０にはキャッププレート１３１が取り付けられている。ノズル１１４に対向する位置にキャップ１３２が設けられている。キャップ１３２はゴム部材で構成されている。キャップ１３２はキャップパイプ１３３に圧入されている。キャップ１３２のインクジェットヘッド１１１への密着部は、ノズル１１４の１個づつをカバーでき、他のノズル１１４に非接触の状態で近づくことができる構成である。また、キャップ１３２の吸引口はノズル１１４の開口よりも広く構成されている。

キャップパイプ１３３はキャップジョイント１３４に接着されている。キャップジョイント１３４はキャップ台１３０に対して移動可能である。キャップジョイント１３４の位置はキャッププレート１３１に設けられた穴にキャップジョイント１３４が挿入されることで位置決めされている。キャップジョイント１３４の外周部にはキャップバネ１３５が設けられている。キャップバネ１３５とキャップ台１３０の間にはキャップワッシャ１３６が設けられている。キャップジョイント１３４にはチューブ１３７が接着されている。

Ｚステージ可動部１２９を上昇することで、キャップ１３２はインクジェットヘッド１１１に接触する。さらにＺステージ可動部１２９を上昇することでキャップ台１３０・キャップワッシャ１３６が上昇する。その結果、キャップバネ１３５が圧縮されキャップ１３２が撓み、キャップ１３２とインクジェットヘッド１１１は密着する。そして、チューブ１３７に連通しているポンプ（不図示）を作動させることで、キャップ１３２を介してノズル１１４より空気または液体試料を吸引する。ノズル１１４より空気または液体試料を吸引することで、ノズル１１４内に液体試料を確実に充填させオリフィスにインク試料のメニスカスが張った状態にする。

次に、Ｚステージ可動部１２９を下降させるとキャップ１３２はインクジェットヘッド１１１より離れる。Ｘステージ可動部１２７を図１０上で右方向に移動することで、他行のノズル１１４から上記吸引動作を行うことができる。

図１１は図９の右側面図である。キャップ１３２がインクジェットヘッド１１１にマトリックス状に配置されたノズル１１４群の列数Ｎ（図示はＮ＝３）だけ設けられている。
図１２は図１０のＫ−Ｋ断面図である。チューブ１３７は各々キャップ１３２と連通している。チューブ１３７は各々大気弁１３８に連結されている。大気弁１３８は３方向弁である。

大気弁１３８の１つの連結部は大気チューブ１３９に連結されている。大気チューブ１３９の先端は大気口１４０となっており大気に開放されている。大気弁１３８の１つの連結部はチューブを介してポンプ１４１に連結されている。また、ポンプ１４１には廃液チューブ１４２が連結されている。廃液チューブ１４２の他端は廃液タンク１４３に連結されている。大気弁１３８、ポンプ１４１、廃液タンク１４３はキャップ１３２に対して各々１個ずつ設けられている。

図１３は、インクジェットヘッド１１１単体の上面図である。前述したようにインクジェットヘッド１１１にはインクタンク１１３が（Ｍ×Ｎ）箇所設けられている。図１４は図１３のＬ−Ｌ断面図である。前述したようにインクジェットヘッド１１１にはノズル１１４が設けられておりインクタンク１１３は各々別々のノズル１１４に連通している。
図１５は、インクジェットヘッド１１１に設けられたノズル１１４から液体を吸引する場合の流路図である。図１５（ａ）は待機時の状態を示している。図１５（ｂ）は吸引時の状態を示している。図１５（ｃ）はキャップ解除時の状態を示している。

待機時図１５（ａ）において、インクタンク１１３には各々異なる液体試料が分注されている。キャップ１３２はインクジェットヘッド１１１から離れている。キャップ１３２はノズル１１４の１個ずつに、他のノズル１１４に非接触の状態で近づくことができる。キャップ１３２の吸引口はノズル１１４の開口よりも広い。キャップ１３２に連通しているチューブ１３７は大気弁１３８に連結されている。待機時には、チューブ１３７は大気弁１３８を介して大気チューブ１３９に連通している。大気チューブ１３９の大気口１４０は大気に開放されている。

吸引時図１５（ｂ）において、キャップ１３２はインクジェットヘッド１１１に密着している。大気弁１３８は電磁弁であり電気信号により連通する連結部を変更できる。キャップ１３２をインクジェットヘッド１１１に密着後に大気弁１３８はチューブ１３７とポンプ１４１を連結するように動作している。その後、ポンプ１４１を動作することで、キャップ１３２を介してノズル１１４より液体を吸引する。その結果、吸引した液体は廃液チューブ１４２から廃液タンク１４３に排出される。

キャップ解除時図１５（ｃ）において、ポンプ１４１の動作完了後、大気弁１３８をチューブ１３７と大気チューブ１３９を連通するように動作させ、その後、キャップ１３２を下降させることでキャップ１３２をインクジェットヘッド１１１より離している。

図１５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の動作完了後にＸステージ可動部１２７を動作させキャップ１３２を移動し、図１５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）と同じ動作を行うことで、全てのノズル１１４より空気または液体試料を吸引することが可能である。ノズル１１４の個数が増加しても、同様の構成をノズル数に応じて増加することで同様の動作を行うことが可能である。

また、複数個設けられているノズル１１４の一部のノズル１１４より液体を吸引することも可能である。方法としては液体を吸引しないノズル１１４にキャップ１３２が密着する場合、上記図１５（ｂ）及び（ｃ）の動作時に大気弁１３８・ポンプ１４１を動作させない。液体を吸引するノズル１１４にキャップ１３２が密着する場合、上記図１５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の動作を行なう。このような動作を行うことで一部のノズル１１４より液体を吸引することが可能である。

また、ノズル１１４と対応する位置にノズル１１４と同数のキャップ１３２を設け、キャップ１３２に対応して大気弁１３８・ポンプ１４１・廃液タンク１４３等を設けることで、Ｘステージ可動部１２７を設けなくても、全てのノズル１１４または一部のノズル１１４より空気または液体試料を吸引することは不可能ではない。

また、特許文献１及び２には気泡除去を行なう手段を備えたインクジェットヘッドが開示されている。特許文献１には複数のインクノズルから一括してインクや気泡の除去を行なう吸引機構を備えた記録装置が開示されている。特許文献２には、インクカートリッジ充填時にインクカートリッジ内のインクを、ノズル先端まで充填する初期充填作業を吸引機構を利用して行なう記録装置が開示されている。
特開２０００−８５１５３号公報 特開平８−２６７７８５号公報

ところが、上述したように従来例では、分注装置によってインクジェットヘッドに液体試料を分注する場合、上部が開放された形態のインクタンクに分注装置のチップから液体試料を滴下している。この場合、分注しただけで液体試料がノズル先端まで達するかどうかは重力と毛細管力に頼るのみであり、安定的にノズル先端まで液体試料を充填できない場合があった。そのような場合への対応が必要であるときには、一般的に液体試料がノズル先端まで確実に充填されるよう別途、ヘッド吸引装置を用意し、ノズルの一つ一つに対して個別にキャップを当接させて吸引動作をしなければならなかった。従来の吸引装置ではこの吸引動作は、所定区間に存在するノズルについて分注動作だけで液体試料がノズル先端まで充填されているものも、液体試料が途中で止まってノズル先端まで充填されていないものも分け隔てなく一律に行う必要があった。従来のインクジェットプリンター等の記録用のインクジェット吐出装置においては、インク色の異なるノズルのインクを単一のキャップにて一括して吸引していた。しかし、各ノズルに異なる液体試料を分注し、液体試料が分注されていないノズルが存在した場合に、各ノズルから単一のキャップを用いて一括して吸引を行うと、液体試料が分注されていないノズルより空気を吸引してしまい、液体試料が分注されているノズルからは吸引できない場合があった。そのため、上述したように各ノズルから個別に吸引する構成が必須となる。

しかし、ノズルから一括して液体試料を吸引する方式及び各ノズルから個別に吸引する方式の何れの方式であっても、以下のような問題点が生じる場合があった。

（１）複雑で大掛かりなヘッド吸引装置が必要になる。

上述したように、ヘッド吸引装置はインクジェットヘッドの各ノズルのそれぞれについて個別に吸引できるような装置構成とすると、一般的にインクジェットヘッドのノズル数が増えれば増えるほど、それに対応するヘッド吸引装置は、キャップから吸引ポンプに至る吸引系統をはじめとして、構成する部品点数が多くなり複雑で大掛かりな装置が必要となってしまう。

（２）ヘッド吸引動作に長い時間を費やしてしまう。

各ノズルから個別に吸引できるような装置構成とすると、ヘッド吸引装置によるヘッド吸引動作は、待機・吸引・解除・ステージの移動という動作を繰り返して、インクジェットヘッドの全てのノズルに対して吸引を行うものである。そのため、一般的にインクジェットヘッドのノズル数が増えれば増えるほど、繰返しの動作回数は増やさざるをえず、実際に装置を運用した経験によれば数十分単位の長い時間を費やしてしまう。

（３）高価な液体試料を無駄に廃棄することになる。

所定区間のノズルについて一括して吸引する装置構成とすると、ヘッド吸引装置によるヘッド吸引は、分注動作だけで液体試料がノズル先端まで充填されているものも、液体試料が途中で止まってノズル先端まで充填されていないものも分け隔てなく一律に行う必要がある。また、吸引後は全ての液体を同一タンクに混入させるために回収後は再利用できない廃液となり、使用できる用途はなかった。このため例えば、ＤＮＡチップを製造するために必要なＤＮＡ試薬等の高価な液体試料を扱う場合では、高価な液体試料を無駄に廃棄することとなる場合があった。

本発明は上述した従来技術の有する課題を解決するためになされたものである。本発明はインクジェットヘッドのインクタンクに液体試料を分注し、吐出描画の準備を行う際に、ヘッド吸引装置を使わなくても良く、従来の装置では吸引に要していた時間を節約して生産性を向上させるとともに、液体試料のロスが生じない経済的に優位性がある分注装置あるいは分注方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有することを特徴とする。すなわち、本発明は、ピペットと、該ピペット内への液体試料の吸引及び該ピペット外への液体試料の吐出を行なうための圧力制御手段と、該ピペットから吐出された液体試料が保持される液体保持部を載置するためのステージと、該液体保持部を振動させるための振動手段と、を備えることを特徴とする分注装置に関する。

本発明は更に、前記液体保持部がインクジェットヘッドであることが好ましい。
本発明は更に、前記液体保持部がマトリックス状に配列された複数のノズル開口を有することが好ましい。
本発明は更に、前記振動手段が周波数２０ｋＨｚ以上の超音波振動子であることが好ましい。
本発明は更に、前記振動手段がランジュバン振動子であることが好ましい。

本発明は、ピペットを用いて、液体試料の吸入と該吸入された液体試料の液体保持部への吐出とを行なう液体分注方法であって、振動手段により、該液体試料が保持された液体保持部を振動させることを特徴とする分注方法に関する。
本発明は更に、前記振動が、周波数２０ｋＨｚ以上の超音波振動であることが好ましい。
本発明は更に、前記振動手段が、ランジュバン振動子の超音波振動子であることが好ましい。

本発明の文注装置及び文注方法を用いることによって、複雑で大掛かりなヘッド吸引装置が不要となり、装置の簡素化を図ることができる。また、ヘッド吸引動作が不要であるため、ヘッドの描画準備のための準備時間が短縮できる。更に高価な液体試料を無駄に廃棄することがなく、液体試料のロスが生じない。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例にかかる分注装置の概略構成を示す斜視図である。１は液体試料の吸入・吐出を行うピペット（チップ）である。分注関連作業の効率化をはかるために通常は複数のチップ１が所定の間隔で配列されてチップ群が形成されている。チップの本数、配置は分注操作を行なうのに好適な数であれば良く、特に限定されない。チップ１の各々は、ピストンとシリンダとから成るピペット内の細管中の圧力制御手段としてのシリンジポンプ（不図示）の液体試料の吸入・吐出口に接続されている。２はシリンジボックスであり、該シリンジボックス２は前記シリンダを備え、更に前記ピストンを駆動する駆動手段（不図示）を備えている。なお、ピペット内への液体試料の吸引及びピペット外への液体試料の吐出のための手段は、シリンジを用いたものに限定されず他の手段を用いても良い。また、シリンジボックス２全体は、分注装置の支柱３にそって図１中の矢印Ｚ方向に移動駆動可能に構成されている。一つの分注装置内のこのチップ１、シリンジボックス２、支柱３を含む構成要素の数は分注操作を行なうのに好適な数であれば良く、特に限定されない。４はステージであり、図１中の矢印ＸＹ方向に移動駆動可能に構成されている。ステージ４には、洗浄槽５や各種液槽６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・がセットできるようになっており、さらには前記チップから吐出された液体試料を受容する分注先としてインクジェットヘッド１１がセットできるようになっている。以上のような構成により、洗浄槽５でチップ１を洗浄しつつ、所望の液槽６から液体試料を吸引し、インクジェットヘッド１１に所望の液体試料を必要な量だけ分注することができる。なお、チップとさらに、ステージ４でインクジェットヘッド１１を搭載する部分には、本発明の眼目となるところの、インクジェットヘッド１１に対して超音波振動を与える手段が構成されている。このような振動手段が構成されていることによって、複雑で大掛かりなヘッド吸引装置を用いることなく、高い吐出精度を達成することができる。また、ヘッド吸引動作が不要であるため、ヘッドの描画準備のための準備時間が短縮できる。更に高価な液体試料を無駄に廃棄することがなく、液体試料のロスが生じない。

図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。４はステージであり、インクジェットヘッド１１を搭載する部分には凹部７が設けられている。凹部７の縁を構成する部分にはインクジェットヘッド１１を位置決め固定するプレート６１およびプレート６２がそれぞれ独立して設けられている。プレート６１およびプレート６２はそれぞれゴム製のダンパーシート６３およびダンパーシート６４を介して、ステージ４の上面から一段下がった面６５および６６に取り付けられている。プレート６１およびプレート６２には位置決めピン（不図示）が２本設けられていて、インクジェットヘッド１１はこの位置決めピンにかん合して位置決めされ、手回しネジ８によってプレート６１およびプレート６２すなわちステージ４に固定されている。一方のプレート６１には超音波振動子であるランジュバン振動子６７が取り付けられている。ランジュバン振動子６７から出るリード線はステージ４の表面を処理されて、ランジュバン振動子６７に駆動電圧信号を与える制御部（不図示）に接続されている。本実施例においては、ランジュバン振動子６７は、超音波洗浄機や超音波溶接機などで一般に使われているクラスの、周波数が５０ｋＨｚのものを採用している。

分注装置のステージ４の凹部７にセットされたインクジェットヘッド１１にはプレート６１を介してランジュバン振動子６７が発生する超音波振動が伝えられる。プレート６１とステージ４の間には前述したようにダンパーシート６４が挟まっているため、ステージ４には無用な超音波振動が伝わりにくい構成になっている。たとえステージ４にランジュバン振動子６７が発生する超音波振動が伝わってもステージ４にセットされている洗浄槽５や各種液槽６ａ、６ｂ、６ｃ、・・・に悪影響を及ぼすわけではない。また、ステージ４の移動駆動源に超音波振動が伝わっても悪影響を及ぼすわけではないので、ダンパーシート６４で超音波振動の伝搬を防ぐのは必須のことではない。しかし、ランジュバン振動子６７が発生する超音波振動を効率よくインクジェットヘッド１１に与えることにより、ランジュバン振動子６７の駆動エネルギを少なく抑えることが可能になる。

本実施例では、ステージ４でインクジェットヘッド１１を搭載する部分に、インクジェットヘッド１１に対して超音波振動を与える手段が構成されている。しかし、インクジェットヘッド１１の寸法が大きい場合などは、ランジュバン振動子６７からインクジェットヘッド１１内の超音波振動を与えたい部分までの距離が大きくなり、ランジュバン振動子６７が発生する超音波振動を効率よくインクジェットヘッド１１に与えることが難しくなる惧れがある。このような場合は、ランジュバン振動子６７をインクジェットヘッド１１に直接取り付けるような構成をとってもよい。また、ランジュバン振動子６７が超音波振動を発生するタイミングは、チップ１からインクジェットヘッド１１に対して液体を分注する瞬間とその後の数秒間をカバーすることが好ましい。具体的には、分注装置が稼動している間じゅう超音波振動を発生している必要はなく、チップ１からインクジェットヘッド１１に対して液体を分注する瞬間から５秒間程度超音波振動を発生していれば十分である。ランジュバン振動子６７は、その発生する超音波の振動数が２０ｋＨｚ以上であることが好ましい。超音波の振動数が２０ｋＨｚ以上である所望の効果が得られる。

図３は、インクジェットヘッド１１の断面の一部（ヘッド内の流路構成）を表したものである。１３は液体試料を蓄えるインクタンクでる。１４は液体試料の吐出口であるノズルであり、直径が１６μｍ程度のオリフィスを形成している。インクタンク１３とノズル１４は一対一に対応して連通しており、連通している流路の途中にフィルタ１５が設けられている。液路中には液体試料をノズルから吐出させるためのエネルギーが作用する部分（不図示）が設けられている。フィルタ１５は液体試料が通過できる隙間が１０μｍ〜１５μｍ程度で、インクタンク１３中の液体試料に万一ゴミ等の異物が混入していた場合に、異物がノズル１４に達しないようにすることで目詰まりを起こすことを防止する働きをする。１６はヒーターであり所定のパルス電圧を印加することにより液体試料をノズル１４から吐出させる。

一般的に、液体試料は、粘度が低いものはノズル１４への充填性が良いが、５ｍＰａ・ｓ程度の比較的高粘度のものでも、本発明の装置及び方法を用いることにより充填性が向上する。また、表面張力が小さいものはノズル１４への充填性が良いが、純水に近い７０ｍＮ／ｍ程度の大きな表面張力のものでも、本発明の装置及び方法を用いる充填性が向上する。液体保持部のノズル径やノズル形状、タンク容積については特に制約がなく、本発明の効果を発揮することができる。

固体中を伝搬する超音波振動は、縦波・横波・表面波が存在するが、振動の振幅がサブミクロン程度と小さいので振動の方向は本発明において問題にはならない。ランジュバン振動子６７が発生する超音波振動はインクジェットヘッド１１全体に伝搬し、インクタンク１３からノズル１４にかけての流路全体を高いエネルギで振動させる。インクタンク１３に分注された液体試料は重力による働きおよび流路の形状によって左右される毛細管力の働きによってノズル１４近傍まで達する。また、広い意味では毛細管力に包括されるが、流路を構成する物質の表面エネルギの大きさによってその物質の濡れ性すなわち液体試料の充填されやすさは左右される。物質の表面エネルギが大きい状態とは、言い換えれば物質（固体）と液体（試料）の接触角が小さいことを意味しており、物質の濡れ性がよい状態である。一般にインクジェットヘッド１１のインク流路は、使用するインクの物性に合わせてインクが充填されやすい材質や表面処理が選択されているが、数種の液体試料を扱う場合は必ずしもすべてにおいて簡単に充填されるとは限らない。本発明では、分注装置によってインクタンク１３へ液体試料を分注する際に、インクタンク１３からノズル１４にかけての流路全体を超音波振動で振動させることにより、液体試料がノズル１４の先端まで確実に充填される構成としている。

図４と図５は、図３におけるノズル１４近傍の流路の拡大模式図である。例えば、超音波振動が与えられていない状態で、図４のように液体試料の充填が途中で止まり、空気と液体と固体の三相境界を形成している場合には、超音波振動を与えることにより固体（流路）の表面エネルギが大きくなったのと同じ効果をもたらし、図５のようにノズル１４の先端まで液体試料が到達しやすくなる。

インクジェットヘッド１１のインクタンク１３にチップ１によって液体試料を順次分注していく際に、インクジェットヘッド１１には超音波振動が与えられているので、液体試料をインクタンク１３内に分注滴下すると、液体試料は重力と流路が発生する毛細管力という従来の要因に加えて、前述したような原理により、ノズル１４先端のオリフィスまで液体試料が確実に充填される。このあと、分注装置のステージ４のＸＹ方向の動作とシリンジボックス２のＺ方向の動作の繰返しにより、インクジェットヘッド１１の残りのインクタンク１３にもチップ１によって液体試料が順次分注されていく。そして最終的にはインクジェットヘッド１１の必要なすべてのインクタンク１３に対して液体試料の分注動作が終了する。このあと、手回しネジ８を緩めて外すことで、インクジェットヘッド１１は分注装置のステージ４から外されて、インクジェット方式によって描画ができる準備が整ったことになる。

以上は、インクジェットヘッド１１のインクタンク１３に液体試料を分注するのと同時にインクジェットヘッド１１に超音波振動を与える構成を説明したが、分注を先に済ませてからインクジェットヘッド１１に超音波振動を与えても同様な効果が得られる。また、液体試料の分注操作（ピペットの洗浄を含む。）は従来、用いられている操作方法を利用することもできる。

本発明の第１の実施例の分注装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例の図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１の実施例のインクジェットヘッドの一部断面図である。 本発明の第１の実施例の図３におけるノズル近傍の流路の拡大模式図である。 本発明の第１の実施例の図３におけるノズル近傍の流路の拡大模式図である。 従来の分注装置の要部斜視図である。 従来例におけるインクジェットヘッドの概観斜視図である。 従来例における図７のＩ−Ｉ断面の一部である。 従来例のヘッド吸引装置の上面図である。 従来例における図１０のＫ−Ｋ断面図である。 従来例における図９の右側面図である。 従来例における図９の右側面図である。 従来例におけるインクジェットヘッド単体の上面図である。 従来例における図１３のＬ−Ｌ断面図である。 従来例におけるノズルから液体を吸引する場合の流路図である。

符号の説明

１ チップ
２ シリンジボックス
３ 支柱
４ ステージ
５ 洗浄槽
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 各種液槽
７ 凹部
８ 手回しネジ
１１ インクジェットヘッド
１３ インクタンク
１４ ノズル
１５ フィルタ
１６ ヒーター
６１ プレート
６２ プレート
６３ ダンパーシート
６４ ダンパーシート
６５ 面
６６ 面
６７ ランジュバン振動子
１０１ チップ
１０２ シリンジボックス
１０３ 支柱
１０４ ステージ
１０５ 洗浄槽
１０６、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ 各種液槽
１０８ 手回しネジ
１１１ インクジェットヘッド
１１２ 枠体
１１３ インクタンク
１１４ ノズル
１１５ フィルタ
１１６ ヒーター
１２１ ベースプレート
１２２ａ、１２２ｂ 側板
１２３ ヘッドプレート
１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ ビス
１２５ Ｘステージ
１２６ レール
１２７ Ｘステージ可動部
１２８ Ｚステージ
１２９ Ｚステージ可動部
１３０ キャップ台
１３１ キャッププレート
１３２ キャップ
１３３ キャップパイプ
１３４ キャップジョイント
１３５ キャップバネ
１３６ キャップワッシャ
１３７ チューブ
１３８ 大気弁
１３９ 大気チューブ
１４０ 大気口
１４１ ポンプ
１４２ 廃液チューブ
１４３ 廃液タンク

Claims (8)

1. ピペットと、該ピペット内への液体試料の吸引及び該ピペット外への液体試料の吐出を行なうための圧力制御手段と、該ピペットから吐出された液体試料が保持される液体保持部を載置するためのステージと、
   該液体保持部を振動させるための振動手段と、を備えることを特徴とする分注装置。
2. 前記液体保持部がインクジェットヘッドであることを特徴とする請求項１記載の分注装置。
3. 前記液体保持部がマトリックス状に配列された複数のノズル開口を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の分注装置。
4. 前記振動手段が周波数２０ｋＨｚ以上の超音波振動子であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の分注装置。
5. 前記振動手段がランジュバン振動子であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の分注装置。
6. ピペットを用いて、液体試料の吸入と該吸入された液体試料の液体保持部への吐出とを行なう液体分注方法であって、
   振動手段により、該液体試料が保持された液体保持部を振動させることを特徴とする分注方法。
7. 前記振動が、周波数２０ｋＨｚ以上の超音波振動であることを特徴とする請求項６記載の分注方法。
8. 前記振動手段が、ランジュバン振動子の超音波振動子であることを特徴とする請求項６又は７に記載の分注方法。
   
   

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