JP2006181762A - 吸引装置、液滴吐出装置及びマイクロアレイの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ノズル面に接触する吸引キャップを容易に交換可能な吸引装置、これを備えた液滴吐出装置及びマイクロアレイの製造装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 液滴を吐出する液滴吐出ヘッド１００の吐出口１１２を外部から吸引する吸引装置であって、外部から吸引するための吸引孔２１８が設けられた、液滴吐出ヘッド１００の吐出口１１２が形成された面１１４を凹部２１６で覆うキャップ２１０と、キャップ２１０に備えられた磁性体２１２とを含み構成されるキャップユニットと、磁性体２１２に作用する磁石４１４を吸引孔２１８との接続部近傍に備えた接続部材４１２を有し、接続部材４１２を介してキャップ２１０内を吸引する吸引手段４００と、を備える吸引装置１０により上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクや生体試料などの液滴を吐出する液滴吐出装置のメンテナンスに用いられる吸引装置、それを備えた液滴吐出装置、及びマイクロアレイの製造装置に関する。

従来、一般に用いられているインクジェットプリンタでは、全ノズルから正常に液滴を吐出するために吐出前の準備動作としてノズル先端に液体を充填する必要がある。

また、一方で液滴吐出ヘッドの吐出口であるノズルは非常に小さいためノズル内の液体が乾燥しやすく、長期にわたり保管すると溶媒の蒸発によりノズル内に気泡や増粘物質が生じ、正常に液滴を吐出し得ない場合がある。

特許文献１には、液滴吐出ヘッドのノズル面に吸引キャップを装着し、このような気泡や増粘物質を吸引除去することにより、液滴吐出ヘッドをメンテナンスする方法が開示されている。

特開平１０−２６４４０２号公報

しかしながら、上記方法では多種類の液体を吐出する場合に、同一の吸引装置を使用すると先の吸引処理で装置に付着した異種液体が、後の吸引時に液滴吐出ヘッドのノズル面に付着し、汚染してしまう虞がある。また、液滴吐出ヘッドの準備動作とメンテナンス動作を行う場合に別々の吸引キャップを使用したい場合もある。

このような状況下、本発明は、ノズル面に接触する吸引キャップを容易に交換可能な吸引装置、これを備えた液滴吐出装置及びマイクロアレイの製造装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の吸引装置は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの吐出口を外部から吸引する吸引装置において、外部から吸引するための吸引孔が設けられて上記液滴吐出ヘッドの吐出口が形成された面を凹部で覆うキャップと、上記キャップに備えられた磁性体とを含み構成されるキャップユニットと、上記磁性体に作用する磁石を上記吸引孔との接続部近傍に備えた接続部材を有し、当該接続部材を介して上記キャップ内を吸引する吸引手段と、を備える。

かかる構成によれば、キャップユニットに備えられた磁性体と吸引手段の接続部材に備えられた磁石との吸引作用により、キャップユニットと吸引手段の接続部材が着脱可能に接続される。よって、使用目的や使用する液体の種類等によって容易にキャップユニットが交換可能となる。これにより、メンテナンス時等のキャップユニットの装着時に液滴吐出ヘッドが汚染されるのを回避することが可能となる。

本発明の他の態様は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの吐出口を外部から吸引する吸引装置であって、外部から吸引するための吸引孔が設けられて上記液滴吐出ヘッドの吐出口が形成された面を凹部で覆うキャップと、上記キャップに備えられた磁性体とを含み構成される複数のキャップユニットと、上記磁性体に作用する磁石を上記吸引孔との接続部近傍に備えた接続部材を有し、当該接続部材を介して上記キャップ内を吸引する吸引手段と、上記キャップユニットを載置する載置面に上記接続部材を挿脱可能な挿通孔を備えた支持部材と、上記接続部材を昇降させ、上記接続部材を前記キャップユニットと着脱可能にすると共に、当該接続部材に接続された上記キャップユニットを上記液滴吐出ヘッドの吐出口が形成された面に着脱可能にする昇降手段と、を備える吸引装置を提供するものである。

かかる構成によれば、キャップユニットに備えられた磁性体と吸引手段の接続部材に備えられた磁石との吸引作用により、キャップユニットと吸引手段の接続部材が着脱可能に構成されている。よって、支持部材の載置面に載置された複数のキャップユニットを、使用目的や使用する液体の種類等によって容易に複数のキャップユニットの交換が可能となる。これにより、メンテナンス時等のキャップユニットの装着時に液滴吐出ヘッドが汚染されるのを回避することが可能となる。また、一の昇降手段で、接続部材とキャップユニットとの着脱、及び、キャップユニットと液滴吐出ヘッドの吐出口が形成された面との着脱を容易に行うことが可能となるので、構造を単純化し得る。

上記磁石が永久磁石であることが好ましい。これによれば、構造を単純化し得るので装置の製造及び取扱いが容易となる。

上記キャップユニットを上記支持部材の載置面上で移動させるための移動手段をさらに備えることが好ましい。これによれば、支持部材に載置させたキャップユニットを移動させることにより、容易にキャップユニットの入れ替えが可能となる。

上記挿通孔の大きさが上記キャップユニットより小さいことが好ましい。これによれば、キャップユニットから接続部材を容易に外すことが可能となる。

上記磁性体及び／又は上記磁石の外側に非磁性体の外枠を備えていることが好ましい。これによれば、キャップユニットの昇降時に周囲のキャップユニットに与える磁力の影響を低減し得る。

本発明のさらなる他の態様は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、上記吸引装置とを備える液滴吐出装置である。

本発明のさらなる他の態様は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、上記吸引装置とを備えるマイクロアレイの製造装置である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る吸引装置を説明するための図である。

図１に示すように、本実施形態の吸引装置１０は、液滴吐出ヘッド１００の吐出口１１２が形成された面１１４（以下、ノズル形成面ともいう）を覆うキャップ２１０及び磁性体２１２を含み構成される複数のキャップユニット２００と、磁石４１４を備えた接続部材４１２を有し、接続部材４１２を介してキャップ内を吸引する吸引手段４００と、キャップユニット２００の載置面３１０に挿通孔３１２を備えた支持部材３００と、接続部材４１２を挿通孔３１２を通して昇降させ、接続部材４１２に接続されたキャップユニット２００をノズル形成面１１４に着脱可能にする昇降手段５００と、を備え構成されている。

キャップ２１０は、凹部２１６とノズル形成面１１４とにより、吸引手段４００により減圧される空間を形成するものであり、液滴吐出ヘッド１００の吐出口１１２の周囲を覆って閉空間を形成するものである。キャップ２１０には、吸引手段４００によりキャップ２１０内を外部から吸引するための吸引孔２１８が設けられている。キャップ２１０は、例えばブチルゴムなどの弾性部材を用いて射出成形等により形成される。弾性部材を用いることで、液滴吐出ヘッド１００を構成するヘッド部１１０のノズル形成面１１４との密着性を向上させることが可能となり、閉空間内の機密性を高めることが可能となる。

キャップ２１０内には、必要に応じて海綿等の吸水部材が設けられていてもよい。これにより、吸引された液体の逆流等を防止することが可能となる。また、キャップ２１０の吸引方向に垂直な面に、必要に応じて気液分離膜を備えていてもよい。気液分離膜は、所定圧力をかけた場合に気体を透過するが液体を透過しない多孔性膜（フィルタ）であり、使用するポンプの吸引力において、このような性質を有するものであればよい。気液分離膜としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の多孔性膜等が用いられる。気液分離膜の平均孔径は、液体の性質（例：濡れ性）にも依存し特に限定するものではないが、例えば１〜３μｍのものが用いられる。このような孔径であれば、所定圧力で例えば空気は透過するが、水や水を主成分とする液体は透過しない。

また、キャップ２１０には、磁性体２１２が備えられている。磁性体２１２は、特に限定するものではなく、例えばスチール等が用いられる。磁性体２１２の配置位置は、後述する接続部材４１２に備えられた磁石４１４と作用し得る位置に配置されていれば特に限定されるものではない。磁性体２１２は、例えばキャップ２１０の外周全体を覆うように設けられていてもよい。また、例えば板状又は棒状のものをキャップ２１０の外周に数箇所配置するように設けられていてもよい。さらに、キャップ２１０を構成する部材中に組み込まれていてもよい。

支持部材３００は、キャップ２１０及び磁性体２１２から主に構成される複数のキャップユニット２００を載置するものである。支持部材３００としては、例えば樹脂板等が用いられる。支持部材３００には、吸引手段４００の接続部材４１２を挿通するための挿通孔３１２が設けられている。挿通孔３１２の形状は、接続部材４１２を挿脱可能であれば、特に限定されない。また、挿通孔３１２の大きさは、キャップユニット２００から接続部材４１２を取り外し容易にするという観点から、キャップユニット２００より小さい方が好ましい。

支持部材３００上には、任意のキャップユニット２００を挿通孔３１２上に移動させるための移動手段（図１中、図示なし）が備えられている。このような移動手段は、例えばキャップユニット２００を載置する載置面３１０内で上下左右にキャップユニット２００を移動可能なように構成される。具体的には、例えば、縦横に整列された複数のキャップユニット２００の周囲を四方から取り囲むように押出板を配置し、各押出板をステッピングモータ等のモータ駆動機構等を用いて往復運動させることでキャップユニット２００を所望の位置に移動可能としてもよい。

吸引手段４００は、吸引ポンプ４１０と接続部材４１２とから構成されている。接続部材４１２は、吸引ポンプ４１０とキャップユニット２００とを接続するためのものであり、キャップ内の気体及び液体を吸引可能なように管状構造を有する。接続部材４１２は、例えば樹脂または金属性のパイプにより構成される。接続部材４１２には、キャップユニット２００との接続を確実かつ容易に可能にするために、キャップユニット２００に設けられた磁性体２１２に作用する磁石４１４が、吸引孔２１８との接続部近傍（例えば接続端）に設けられている。このような磁石４１４としては、永久磁石及び電磁石のいずれも使用可能であるが、構造が単純で、製造が容易である等の観点からは永久磁石が好ましい。

吸引ポンプ４１０は、接続部材４１２を介してキャップ内を吸引するためのものであり、吸引（減圧）機能を有するものであれば、特に限定されない。具体的には、例えばチューブポンプが用いられる。

昇降手段５００は、接続部材４１２を挿通孔３１２を通して昇降させるものである。これにより、吸引装置１０の稼動時に、キャップユニット２００に吸引手段４００を接続可能にすると共に、接続部材４１２に接続されたキャップユニット２００をノズル形成面１１４に装着したり、ノズル形成面１１４から取り外したりすることが可能となる。このような昇降手段５００としては、例えばシリンダ又はボールネジ機構等が挙げられる。これにより、必要に応じて、キャップユニット２００と吸引手段４００との着脱が可能となると共に、キャップユニット２００と液滴吐出ヘッド１００のノズル形成面１１４との着脱が可能となる。なお、ここでは、接続部材４１２を含む吸引手段４００全体が昇降手段５００により昇降可能に構成されている例について示したが（図１参照）、接続部材４１２のみを昇降可能に構成してもよい。

次に、図２及び図３を参照しながら、本実施形態の吸引装置１０の動作方法について説明する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、各々本実施形態の吸引装置１０の稼動前後の状態を示す図である。吸引動作を行う際には、図示しない制御部より昇降手段５００に接続部材４１２を含む吸引手段４００を上昇させるように指示し、吸引手段４００を上昇させることにより、吸引手段４００に接続されたキャップユニット２００を液滴吐出ヘッド１００のノズル形成面１１４まで上昇させ、ノズル形成面１１４をキャップ２１０で覆う。その後、吸引ポンプ４１０を駆動することにより、キャップ内の気体及び／又は液体を吸引する。吸引終了後は、昇降手段５００により吸引手段４００及び吸引手段４００に接続されたキャップユニット２００を下降させ、キャップユニット２００を支持部材３００上に再び戻す。

次に、キャップユニット２００を交換する方法について説明する。まず、昇降手段５００により接続部材４１２を含む吸引手段４００をさらに下降させ、キャップユニット２００と接続部材４１２を切り離す。次いで、図３（ａ）に示すように、キャップユニット２００を移動させる移動手段３２０により、支持部材３００の挿通孔３１２上に、使用したいキャップユニット２００を移動させる。その後、図３（ｂ）に示すように、再び昇降手段５００により、接続部材４１２を含む吸引手段４００を上昇させ、接続部材４１２と所定のキャップユニット２００を接続する。また、さらに吸引動作を行う場合には、さらに吸引手段４００を上昇させ、キャップ２１０を液滴吐出ヘッド１００のノズル形成面１１４に装着する。

このような本実施形態の吸引装置１０を用いた吸引動作を利用して、液滴吐出ヘッド１００のメンテナンスを行うことが可能である。

具体的には、例えば、上記動作を利用して、リザーバタンクに収容された吐出液体（例：インク、生体試料溶液等）をインクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドのノズル先端にまで充填させる操作（プライミング）を行うことができる。

また、例えば、ノズル孔内の増粘した吐出液体や残留する気泡を除去する操作（サッキング）を行うことができる。

このような吸引装置１０は、印刷装置又はマイクロアレイの製造装置等の液滴吐出装置に好適に利用し得る。

図４は、本実施形態の吸引装置１０をマイクロアレイの製造装置に利用した例を示す。
図４に示すように、本実施形態のマイクロアレイの製造装置は、Ｘ軸方向に往復移動する液滴吐出ヘッド１００、Ｙ軸方向に往復移動しマイクロアレイ基板６１０を載置するテーブル６１２、及び、液滴吐出ヘッド１００の格納位置（ホームポジション）に上述の吸引装置１０を備えている。なお、図４において、７００は液滴吐出ヘッド１００及びテーブル６１２の駆動部７００であり、液滴吐出ヘッド１００及びテーブル６１２は、例えば、タイミングベルト機構やボールネジ機構等を用いて数値制御方式等により移動させることができる。

ここで、液滴吐出ヘッド１００は、ＤＮＡ又はタンパク質等を含む生体試料溶液をマイクロアレイ基板６１０上に吐出するものである。液滴吐出ヘッド１００のプライミング又はサッキング等のメンテナンス動作を行う際には、液滴吐出ヘッド１００はホームポジションに戻り、吸引装置１０を用いて上述の吸引動作を行うことにより、種々のメンテナンスが可能となる。

本発明によれば、キャップユニット２００に備えられた磁性体２１２と吸引手段４００の接続部材４１２に備えられた磁石４１４との吸引作用により、キャップユニット２００と吸引手段４００の接続部材４１２を着脱可能に構成されている。よって、使用目的や使用する液体の種類等によって容易にキャップユニット２００を交換することが可能となる。これにより、メンテナンス時等のキャップユニット２００の装着時に液滴吐出ヘッド１００が汚染されるのを回避することが可能となる。また、昇降手段５００を備えることで、接続部材４１２とキャップユニット２００との着脱が容易になると共に、キャップユニット２００を液滴吐出ヘッド１００のノズル形成面１１４に容易に取り付け及び取り外しすることが可能となる。また、一の昇降手段５００で行えるので、装置の構造を単純化することが可能となる。

なお、本発明の吸引装置１０は、上記実施形態に限定されるものではない。上記例では、予め支持部材３００の載置面３１０上に載置された複数のキャップユニット２００を自動制御により交換する例について説明したが、別途保管してあるキャップユニット２００と手動で交換することを妨げるものではない。また、上記実施形態において、図５に示すように、磁性体２１２及び／又は磁石４１４の周囲に、例えば、樹脂、アルミニウム、ステンレスなどの非磁性体の外枠をつけることにより、接続部材４１２とキャップユニット２００との接続及びキャップユニット２００と液滴吐出ヘッド１００のノズル形成面１１４との接続時に、他のキャップユニット２００に与える磁力の影響を低減し得る。

図１は、本発明の実施形態に係る吸引装置を説明するための図である。 図２は、本実施形態の吸引装置の動作方法について説明するための図である。 図３は、本実施形態の吸引装置の動作方法について説明するための図である。 図４は、本実施形態の吸引装置をマイクロアレイの製造装置に利用した例を示す。 図５は、吸引装置の他の態様を説明するための図である。

符号の説明

１０・・・吸引装置、１００・・・液滴吐出ヘッド、１１０・・・ヘッド部、１１２・・・吐出口、１１４・・・ノズル形成面、２００・・・キャップユニット、２１０・・・キャップ、２１２・・・磁性体、２１６・・・凹部、２１８・・・吸引孔、３００・・・支持部材、３１０・・・載置面、３１２・・・挿通孔、３２０・・・移動手段、４００・・・吸引手段、４１０・・・吸引ポンプ、４１２・・・接続部材、４１４・・・磁石、５００・・・昇降手段、６１０・・・マイクロアレイ基板、６１２・・・テーブル、７００・・・駆動部

Claims (8)

1. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの吐出口を外部から吸引する吸引装置であって、
   外部から吸引するための吸引孔が設けられて前記液滴吐出ヘッドの吐出口が形成された面を凹部で覆うキャップと、前記キャップに備えられた磁性体とを含み構成されるキャップユニットと、
   前記磁性体に作用する磁石を前記吸引孔との接続部近傍に備えた接続部材を有し、当該接続部材を介して前記キャップ内を吸引する吸引手段と、
   を備えることを特徴とする吸引装置。
2. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの吐出口を外部から吸引する吸引装置であって、
   外部から吸引するための吸引孔が設けられて前記液滴吐出ヘッドの吐出口が形成された面を凹部で覆うキャップと、前記キャップに備えられた磁性体とを含み構成される複数のキャップユニットと、
   前記磁性体に作用する磁石を前記吸引孔との接続部近傍に備えた接続部材を有し、当該接続部材を介して前記キャップ内を吸引する吸引手段と、
   前記キャップユニットを載置する載置面に前記接続部材を挿脱可能な挿通孔を備えた支持部材と、
   前記接続部材を昇降させ、前記接続部材を前記キャップユニットと着脱可能にすると共に、当該接続部材に接続された前記キャップユニットを前記液滴吐出ヘッドの吐出口が形成された面に着脱可能にする昇降手段と、
   を備えることを特徴とする吸引装置。
3. 前記磁石が永久磁石である、請求項１又は請求項２に記載の吸引装置。
4. 前記キャップユニットを前記支持部材の載置面上で移動させるための移動手段をさらに備える、請求項２又は請求項３に記載の吸引装置。
5. 前記挿通孔の大きさが前記キャップユニットより小さい、請求項２〜４のいずれかに記載の吸引装置。
6. 前記磁性体及び／又は前記磁石の外側に非磁性体の外枠を備えている、請求項２〜５のいずれかに記載の吸引装置。
7. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、請求項１〜６のいずれかに記載の吸引装置とを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
8. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、請求項１〜６のいずれかに記載の吸引装置とを備えることを特徴とするマイクロアレイの製造装置。

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