JP3507462B2 - Method for producing probe carrier and apparatus used therefor - Google Patents

Method for producing probe carrier and apparatus used therefor

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JP3507462B2
JP3507462B2 JP2001283190A JP2001283190A JP3507462B2 JP 3507462 B2 JP3507462 B2 JP 3507462B2 JP 2001283190 A JP2001283190 A JP 2001283190A JP 2001283190 A JP2001283190 A JP 2001283190A JP 3507462 B2 JP3507462 B2 JP 3507462B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固相基板上にプロ
ーブ・アレイを製造する方法及びこの方法に用いる装置
に関する。この装置には、プローブを二次元アレイ状に
固相基板上に固定したプローブ・アレイを製造するため
の構成を有する液体吐出装置及びこれを有するプローブ
・アレイの製造装置が含まれる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a probe array on a solid substrate and an apparatus used for this method. This device includes a liquid ejection device having a configuration for manufacturing a probe array in which probes are fixed in a two-dimensional array on a solid-phase substrate, and a probe array manufacturing device having the liquid ejection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】遺伝子DNAの塩基配列の解析、あるい
は、同時に多項目に関して高信頼性のもとに遺伝子診断
などを行う際、目的とする塩基配列を有するDNAを複
数種のプローブを用いて選別することが必要となる。こ
の選別作業に利用されるプローブ複数種を提供する手段
として、DNAマイクロチップが注目を浴びている。ま
た、薬剤等のハイスループット・スクリーニングやコン
ビナトリアル・ケミストリーにおいても、対象となるタ
ンパク質や、薬物の溶液を多数(例えば、96種、38
4種、1536種など)を並べ、秩序立ったスクリーニ
ングを行うことが必要となる。その目的で多数種の薬剤
を配列するための手法、その状態での自動化されたスク
リーニング技術、専用の装置、一連のスクリーニング操
作を制御し、また結果を統計的に処理するためのソフト
ウェア等も開発されてきている。
2. Description of the Related Art When analyzing a base sequence of a gene DNA or simultaneously performing a gene diagnosis with high reliability for many items, a DNA having a target base sequence is selected by using plural kinds of probes. Will be required. DNA microchips have been attracting attention as a means for providing a plurality of types of probes used for this sorting operation. Also, in high throughput screening of drugs and combinatorial chemistry, a large number of solutions of target proteins and drugs (for example, 96 species, 38
4 kinds, 1536 kinds, etc.) are arranged and it is necessary to carry out an orderly screening. For that purpose, we have developed methods for arranging multiple types of drugs, automated screening technology in that state, dedicated equipment, software for controlling a series of screening operations and statistically processing the results. Has been done.

【0003】これら並列的なスクリーニング作業は、基
本的に、評価すべき物質に対して、選別する手段となる
既知のプローブを多数並べてなる、いわゆるプローブ・
アレイを利用することで、同じ条件の下、プローブに対
する作用、反応などの有無を検出するものである。一般
的に、どのようなプローブに対する作用、反応を利用す
るかは予め決定されており、従って、ひとつのプローブ
・アレイに搭載されるプローブ種は、例えば、塩基配列
の異なる一群のDNAプローブなど、大きく区分すると
一種類の物質である。すなわち、一群のプローブに利用
される物質は、例えば、DNA、タンパク質、合成され
た化学物質(薬剤)などである。多くの場合、一群をな
すプローブ複数種からなるプローブ・アレイを用いるこ
とが多いが、スクリーニング作業性質によっては、プロ
ーブとして、同一の塩基配列を有するDNA、同一のア
ミノ酸配列を有するタンパク質、同一の化学物質を多数
点並べ、アレイ状とした形態を利用することもあり得
る。これらは主として薬剤スクリーニング等に用いられ
る。
These parallel screening operations basically consist of a large number of known probes as a means for selecting substances to be evaluated, so-called probe.
By using an array, it is possible to detect the presence or absence of an action or reaction on the probe under the same conditions. In general, what kind of action and reaction to use for the probe is determined in advance. Therefore, the probe species mounted in one probe array may be, for example, a group of DNA probes having different base sequences. It is one type of substance when roughly classified. That is, the substance used for the group of probes is, for example, DNA, protein, or a synthesized chemical substance (drug). In many cases, a probe array composed of a plurality of types of probes is often used. However, depending on the nature of the screening work, as probes, DNA having the same base sequence, protein having the same amino acid sequence, and the same chemical It is also possible to use an array form in which a large number of substances are arranged. These are mainly used for drug screening and the like.

【0004】一群をなすプローブ複数種からなるプロー
ブ・アレイでは、具体的には、異なる塩基配列を有する
一群のDNA、異なるアミノ酸配列を有する一群のタン
パク質、あるいは異なる化学物質の一群について、その
一群を構成する複数種を、所定の配列順序に従って、ア
レイ状に基板上などに配置する形態をとることが多い。
なかでも、DNAプローブ・アレイは、遺伝子DNAの
塩基配列の解析や、同時に、多項目について、信頼性の
高い遺伝子診断を行う際などに用いられる。
In a probe array consisting of a plurality of types of probes, specifically, a group of DNAs having different base sequences, a group of proteins having different amino acid sequences, or a group of different chemical substances is used. In many cases, a plurality of types of constituents are arranged in an array on a substrate or the like according to a predetermined arrangement order.
Among them, the DNA probe array is used for analysis of the base sequence of gene DNA and, at the same time, for highly reliable gene diagnosis of many items.

【0005】この一群をなすプローブ複数種からなるプ
ローブ・アレイにおける課題のひとつは、できるだけ多
種類のプローブ、例えば、多種類の塩基配列を有するD
NAプローブを一つの基板上に載せることである。換言
するならば、如何に高密度にプローブをアレイ状に並べ
ることができるかである。
One of the problems in a probe array consisting of a plurality of types of probes forming this group is to use as many types of probes as possible, for example, D having various types of base sequences.
The NA probe is placed on one substrate. In other words, how densely the probes can be arranged in an array.

【0006】基板上にアレイ状にプローブ複数種を固定
する一つの方法として、米国特許(USP)5,424,186
号公報に記載される、光分解性の保護基とフォトリソグ
ラフイーを用いた固相基板上でのDNAの逐次伸長反応
により、互いに異なる塩基配列を有するDNAプローブ
をアレイ状に作製する手法を挙げることができる。この
手法を利用すると、例えば、1cm2当たり10000
種類以上の配列が異なるDNAを搭載したDNAプロー
ブ・アレイの製造も可能でなる。なお、この手法では、
逐次伸長反応によりDNAを合成する際、4種の塩基
(A、T、C、G)毎に、それぞれ専用のフォトマスク
を用いてフォトリソグラフイー工程をおこない、アレイ
の所定箇所に何れかの塩基を選択的に伸長させること
で、所望の塩基配列を有する複数種のDNAを所定の配
列で基板上に合成する。従って、DNAの鎖長が長くな
ると、製造に要するコストは高くなり、また、長時間を
要する。加えて、各伸長段階における、ヌクレオチド合
成の効率は100%ではないため、設計した塩基配列に
欠損を生じたDNAの比率も小さくない。さらに、合成
の際、光分解性の保護基を用いる場合、通常の酸分解性
の保護基を用いる場合と比べて合成効率が落ちるため、
最終的に得られるアレイにおいて、設計した塩基配列通
りのDNAの占める割合が小さくなるという問題もあ
る。
As one method for fixing a plurality of kinds of probes in an array on a substrate, US Pat. No. 5,424,186
A method for producing DNA probes having different base sequences in an array form by a sequential extension reaction of DNA on a solid-phase substrate using a photodegradable protective group and photolithography described in Japanese Patent Publication No. be able to. When this method is used, for example, 10000 per cm 2
It is also possible to manufacture a DNA probe array on which DNAs of different kinds or more are mounted. In this method,
When synthesizing DNA by a sequential extension reaction, a photolithography process is performed for each of the four types of bases (A, T, C, G) using a dedicated photomask, and any base is placed at a predetermined position on the array. Is selectively extended to synthesize a plurality of types of DNA having a desired nucleotide sequence with a predetermined sequence on the substrate. Therefore, when the chain length of DNA is long, the cost required for production is high and it takes a long time. In addition, since the efficiency of nucleotide synthesis in each extension step is not 100%, the ratio of DNA in which the designed nucleotide sequence has a defect is not small. Furthermore, in the case of using a photodegradable protective group in the synthesis, the synthesis efficiency is lower than in the case of using an ordinary acid-decomposable protective group,
In the finally obtained array, there is also a problem that the proportion of DNA according to the designed nucleotide sequence becomes small.

【0007】また、固相基板上で直接合成した生成物を
そのまま使用するものであるため、設計した塩基配列通
りのDNAから欠損のある塩基配列を有するDNAを精
製分別により取り除くことは勿論不可能である。その他
に、最終的に得られるアレイにおいて、基板上に合成さ
れているDNAの塩基配列を確認することができないと
いう問題を秘めている。これは仮に、工程上のミスなど
により、ある伸長段階で所定の塩基の伸長がほとんどな
されてなく、全くの不良品であった場合、この不良品プ
ローブ・アレイを用いたスクリーニングは、誤った結果
を与えるが、それを未然に防止する術が全くないことを
意味している。この塩基配列を確認することができない
ということが、この手法における最大かつ本質的な問題
である。
Further, since the product directly synthesized on the solid phase substrate is used as it is, it is of course impossible to remove the DNA having a defective base sequence from the designed DNA according to the purified base by purification fractionation. Is. In addition, in the finally obtained array, there is a problem that the base sequence of the DNA synthesized on the substrate cannot be confirmed. This is because if a given base was hardly extended at a certain extension stage due to an error in the process, and it was a completely defective product, the screening using this defective product probe array resulted in an incorrect result. However, it means that there is no way to prevent it. The inability to confirm this nucleotide sequence is the biggest and essential problem in this method.

【0008】前記の手法とは別な方法として、プローブ
用のDNAを予め合成、精製し、場合によってはその塩
基長を確認した上で、各DNAをマイクロディスペンサ
ーのようなデバイスにより基板上に供給し、プローブ・
アレイを製造する手法も提案されている。PCT公開公
報WO95/355O5号には、キャピラリーを用い
て、DNAをメンブラン上へ供給する手法が記載されて
いる。この手法を適用すると、原理的には、1cm2
たり1000個程度のDNAアレイの製造が可能であ
る。基本的には、各プローブ毎に一本のキヤピラリー状
ディスペンス・デバイスでプローブ溶液を基板上の所定
位置へ供給し、その作業を繰り返すことで、プローブ・
アレイを製造する手法である。各プローブ毎に専用のキ
ヤピラリーを用意すれば、問題はないが、仮に、少数の
キヤピラリーを用いて、同じ作業を行おうとすれば、相
互汚染を防止するため、プローブ種を入れ替える際、キ
ャピラリーを十分に洗浄する必要がある。また、供給す
る位置もその度毎に制御する必要がある。従って、多種
類のプローブを高密度に配列するアレイの製造に適して
いる手法とはいえない。加えて、プローブ溶液の基板へ
の供給は、キヤピラリー先端を基板にタッピングして行
うため、再現性・信頼性も完全とはいえない。
As a method different from the above method, DNA for a probe is previously synthesized and purified, and in some cases, the base length thereof is confirmed, and then each DNA is supplied onto a substrate by a device such as a microdispenser. And probe
Techniques for making arrays have also been proposed. PCT publication WO95 / 355O5 describes a method of supplying DNA onto a membrane using a capillary. By applying this method, it is possible in principle to manufacture about 1000 DNA arrays per cm 2 . Basically, one capillary dispense device for each probe is used to supply the probe solution to a predetermined position on the substrate, and the operation is repeated to make the probe solution
This is a method of manufacturing an array. There is no problem if you prepare a dedicated capillary for each probe, but if you try to do the same work with a small number of capillaries, to prevent cross-contamination, the capillaries should be sufficient when replacing the probe type. Need to be washed. Further, it is necessary to control the supply position each time. Therefore, it cannot be said that the method is suitable for manufacturing an array in which many kinds of probes are arranged at high density. In addition, since the probe solution is supplied to the substrate by tapping the tip of the capillary onto the substrate, reproducibility and reliability cannot be said to be perfect.

【0009】また、特に薬剤のハイスループット・スク
リーニングに利用される96ウェル、あるいは、384
ウェルのマイクロプレートに対して、個々のウェル毎
に、異なる薬剤溶液を供給するためマイクロ・ディスペ
ンサー・デバイスも、例えば、Robbins Scientific 社
からHYDRATMの商品名で市販されている。これは、基本
的には、マイクロシリンジを2次元状に配列したもので
あり、最少吐出量は100nlである。仮に、これをア
レイ形成に適用すると、この最少吐出量によりその密度
は制限され、高密度化には限界がある。
[0009] In addition, 96 wells or 384 used for high-throughput screening of drugs.
Micro-dispenser devices are also commercially available, for example from Robbins Scientific, Inc. under the trade name of HYDRA , for supplying different drug solutions to a well microplate in individual wells. This is basically a two-dimensional array of microsyringes, and the minimum discharge amount is 100 nl. If this is applied to the array formation, the density is limited by this minimum ejection amount, and there is a limit to high density.

【0010】その他の手法として、基板上においてDN
Aの固相合成を行う際、各伸長段階毎に、インクジェッ
ト法により合成に必要な物質の溶液を基板上に供給する
手法も提案されている。例えば、欧州特許公告公報EP 0
703 825B1号には、DNAの固相合成において利用され
る、ヌクレオチドモノマー、ならびに、アクティベ−タ
ーをそれぞれ別のピエゾ・ジェット・ノズルより供給す
ることにより、それぞれ所定の塩基配列を有するDNA
複数種を固相合成する方法が記載されている。このイン
クジェット法による供給(塗布)は、上記キャピラリー
を用いた溶液の供給(塗布)に比べ、供給量の再現性な
ど信頼性も高く、また、ノズルの構造も微細化が可能な
ものであり、プローブ・アレイの高密度化には適した特
徴を有している。しかしながら、この手法も、基本的に
は、基板上でのDNAの逐次伸長反応を応用するものな
ので、先に述べた米国特許(USP)5,424,186号公報
に記載される手法における最大の課題である、基板上に
合成されているDNAの塩基配列を確認することができ
ないなどの問題点は依然として残っている。各伸長段階
毎に、専用のマスクを用いるフォトリソグラフィーの工
程を行うという煩雑さは解消されるものの、プローブ・
アレイに不可欠な要件である、各ポイントに所定のプロ
ーブが固定されているという点に、若干の問題を含むも
のである。なお、前記EP 0,703,825B1号公報には、単独
に形成されたピエゾ・ジェット・ノズルを複数個使用す
る方法しか記載されておらず、この少数のノズルを用い
る際には、前述のキャピラリーを用いる手法と同様に、
高密度のプローブ・アレイ製造には必ずしも適している
とはいえない。
Another method is to use DN on the substrate.
When performing the solid phase synthesis of A, a method of supplying a solution of a substance required for the synthesis onto the substrate by an inkjet method at each extension step has also been proposed. For example, European Patent Publication EP 0
703 825B1 is a DNA having a predetermined nucleotide sequence, which is used in solid phase synthesis of DNA, by supplying a nucleotide monomer and an activator from different piezo jet nozzles.
Methods for solid phase synthesis of multiple species have been described. The supply (coating) by the ink jet method is more reliable than the supply (coating) of the solution using the capillary, such as the reproducibility of the supply amount, and the structure of the nozzle can be miniaturized. It has characteristics suitable for increasing the density of probe arrays. However, since this method also basically applies the sequential extension reaction of DNA on the substrate, it is the greatest problem in the method described in the above-mentioned US Pat. No. 5,424,186. There still remain problems such as the inability to confirm the base sequence of the DNA synthesized on the substrate. Although the complexity of performing a photolithography process using a dedicated mask for each extension step is eliminated,
It involves some problems in that a given probe is fixed at each point, which is an essential requirement of the array. Incidentally, the EP 0,703,825B1 describes only a method of using a plurality of piezo jet nozzles formed independently, and when using this small number of nozzles, a method of using the above-mentioned capillary. alike,
It is not always suitable for high density probe array manufacturing.

【0011】また、特開平11-187900号公報には、プロ
ーブを含む液体をサーマルインクジェットヘッドにより
液体として固相に付着させて、プローブを含むスポット
を固相上に形成する方法が開示されている。この方法で
は、液体吐出のための装置として一般のプリンタ用のイ
ンクジェットヘッドが使用されているが、このプリンタ
用のインクジェットヘッドの構造は、プローブ・アレイ
の製造に最適なものでない場合がある。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-187900 discloses a method in which a liquid containing a probe is attached to a solid phase as a liquid by a thermal ink jet head to form spots containing the probe on the solid phase. . In this method, an inkjet head for a general printer is used as an apparatus for ejecting liquid, but the structure of the inkjet head for this printer may not be optimal for manufacturing the probe array.

【0012】プリント用のインクジェットヘッドは、文
字や画像の印刷のために開発されたものである。従っ
て、使われる液体はモノクロ(一般的には黒)印刷の場
合には一色(黒)のインク、カラー印刷の場合には、一
般的に、色の三原色、すなわち、イエロー(Y)、シア
ン(C)、マゼンタ(M)の3色のインクとなる。カラ
ー印刷の場合には必要により、黒、または、Y、M、
C、の濃淡インクを使用する場合があるが、多くても1
0種類以上のインクを使用することはない。
The inkjet head for printing has been developed for printing characters and images. Therefore, the liquid used is one color (black) ink for monochrome (generally black) printing, and is generally the three primary colors of color for color printing, that is, yellow (Y), cyan ( Ink of three colors of C) and magenta (M). In case of color printing, black or Y, M,
There are cases where the dark and light inks of C and C are used, but at most 1
Never use more than one type of ink.

【0013】また、紙面への印刷には多量のインクを用
いるため、従来のインクジェット・プリンティング用の
ヘッドには、プリント用として十分な容量を有するイン
クを充填するためのタンク(リザーバー)と、インクを
ノズルへ導く流路と、インクを吐出するためのノズルが
具備されている。
Further, since a large amount of ink is used for printing on paper, a conventional ink jet printing head has a tank (reservoir) for filling ink having a sufficient capacity for printing, and an ink. A flow path for guiding the ink to the nozzle and a nozzle for ejecting ink are provided.

【0014】これに対し、プローブ・アレイ製造時に液
体を吐出させるために用いられる液体吐出装置は、これ
まで説明したように、出来るだけ多くの種類の液体を吐
出させることが望まれる。複数のノズルを有する液体吐
出装置があった場合、複数のノズルと同数のこれら複数
のノズルと一対一に対応した液体のリザーバーを有する
液体吐出装置が望ましい。
On the other hand, the liquid ejecting apparatus used for ejecting the liquid at the time of manufacturing the probe array is desired to eject as many kinds of liquid as possible as described above. When there is a liquid ejecting apparatus having a plurality of nozzles, a liquid ejecting apparatus having a liquid reservoir that has a one-to-one correspondence with the plurality of nozzles and the plurality of nozzles is desirable.

【0015】また、プローブ・アレイ製造用の液体吐出
装置によるプローブ・アレイの製造では、従来の一般的
なプリンティング用のインクジェットヘッドにより紙面
に印字する場合ほど液体を消費するわけではないので、
液体吐出装置のリザーバーの容積も比較的小さなもので
十分である。
Further, in the production of the probe array by the liquid ejecting apparatus for producing the probe array, since the liquid is not consumed as much as when printing is performed on the paper surface by the conventional general inkjet head for printing,
A relatively small volume of the reservoir of the liquid ejection device is sufficient.

【0016】さらに、一般的なプリンティング用のイン
クジェットヘッドでは、文字や画像の形成のために、紙
面上の所望の位置に所望のインクを吐出する必要があ
り、そのため各ノズルを独立に任意のタイミングで選択
出来るヘッド構成をとっている。その結果ヘッドは複雑
な構成となっている。
Further, in a general ink jet head for printing, it is necessary to eject a desired ink to a desired position on a paper surface in order to form a character or an image. Therefore, each nozzle is independently operated at an arbitrary timing. The head configuration is selectable with. As a result, the head has a complicated structure.

【0017】これに対し、プローブ・アレイ製造時に液
体を吐出させるために用いられる液体吐出装置では、各
ノズルを独立に任意のタイミングで選択出来る構成が必
ずしも必要なわけではない。
On the other hand, in the liquid ejecting apparatus used for ejecting the liquid at the time of manufacturing the probe array, it is not always necessary to select each nozzle independently at any timing.

【0018】前記したように、従来の一般的なプリンテ
ィング用のインクジェットヘッドでは、各ノズルを独立
に任意のタイミングで選択出来るヘッド構成を採ってい
るが、この時、所望のノズルからインクを吐出させるた
めに必要なパワートランジスタや、論理回路は、ヘッド
の外部に設けても、ヘッドの内部に設けても良い。
As described above, the conventional general inkjet head for printing has a head configuration in which each nozzle can be independently selected at any timing. At this time, ink is ejected from a desired nozzle. The power transistor and the logic circuit necessary for this purpose may be provided outside the head or inside the head.

【0019】ところで、液体を吐出させる方式として
は、ヒータから発生する熱エネルギーにより液体の吐出
を行うサーマルジェット方式と、ピエゾ素子に電圧を印
加して生じる素子の変形により液体の吐出を行うピエゾ
ジェット方式がある。これらのうち、サーマルジェット
方式はピエゾジェット方式と比較して構造が簡単であ
り、ヘッドの小型化や多ノズル化に向いている。この点
からは、プローブ・アレイ製造用の液体吐出装置により
多くのノズル数が望まれる場合は、サーマルジェット方
式が適していると考えられる。
By the way, as a method for ejecting the liquid, a thermal jet method for ejecting the liquid by thermal energy generated from a heater, and a piezo jet for ejecting the liquid by the deformation of the element caused by applying a voltage to the piezo element. There is a method. Among these, the thermal jet method has a simpler structure than the piezo jet method, and is suitable for downsizing the head and increasing the number of nozzles. From this point, the thermal jet method is considered to be suitable when a large number of nozzles are desired for the liquid ejection apparatus for manufacturing the probe array.

【0020】現在のサーマルジェット方式によるプリン
ティング用のヘッドでは、印刷速度向上のため1色あた
り例えば、128個、256個、という多くのノズルを
備えたものがある。ノズル数が増加すると、各ノズルで
の吐出を行うか否かを決定するための信号数が増加する
ため、ヘッドと外部との接点数は増加する。この問題を
解決するため、ヒータを駆動するためのパワートランジ
スタや、印字する文字や画像のデータを転送するシフト
レジスタ、さらにデコーダ、アンド、ナンド等の回路を
ヘッド内に搭載し、ヘッドと外部との接点数を減少させ
ている。
Some of the current thermal jet printing heads have a large number of nozzles, for example, 128 or 256, for each color in order to improve the printing speed. As the number of nozzles increases, the number of signals for determining whether or not ejection is performed in each nozzle also increases, so that the number of contact points between the head and the outside increases. In order to solve this problem, a power transistor for driving the heater, a shift register for transferring the data of characters and images to be printed, and circuits such as a decoder, an AND, and a NAND are mounted in the head to connect the head and the outside. The number of contacts of is decreasing.

【0021】また、パワートランジスタや論理回路をヘ
ッドに搭載するため、ヘッドを構成する材料としては一
般的にシリコンが用いられ、その中にMOSトランジスタ
や、バイポーラトランジスタ等の素子が形成されてい
る。
Further, since the power transistor and the logic circuit are mounted on the head, silicon is generally used as a material forming the head, and elements such as a MOS transistor and a bipolar transistor are formed in the silicon.

【0022】このように、従来のプリンティング用のヘ
ッドに於いては、半導体素子をヘッド中に作り込む場合
が一般的であるが、このような場合、ヘッド作製のプロ
セスが複雑になり、また複雑なプロセスゆえに、ヘッド
のコストアップや、歩留まり低下などの問題が生じる場
合があった。特に、歩留まり低下に関してはノズル数が
多く、すなわちヘッド内に作り込む回路の数が多いほど
問題となる場合が多い。
As described above, in the conventional printing head, a semiconductor element is generally built in the head. In such a case, the head manufacturing process becomes complicated and complicated. Due to such a process, problems such as an increase in head cost and a decrease in yield may occur. In particular, the decrease in yield often becomes a problem as the number of nozzles increases, that is, the number of circuits formed in the head increases.

【0023】プローブ・アレイ製造用液体吐出装置は前
記したように、第1にノズル数が多い事、例えば、10
00個以上のノズルを持つ構造が望まれるため、従来の
インクジェットヘッドの構造をそのまま適用するだけで
はコストアップや歩留まり低下の問題は避けられないも
のであった。
As described above, the liquid ejecting apparatus for producing the probe array has a large number of nozzles, for example, 10 nozzles.
Since a structure having 00 or more nozzles is desired, problems such as cost increase and yield reduction cannot be avoided by simply applying the structure of the conventional inkjet head.

【0024】また、各ノズルから異なった液体を吐出す
ることにより、異なった液体が配置されているプローブ
・アレイを製造する場合、1枚のプローブ・アレイを製
造するにあたって、各ノズルからの吐出は1回で十分な
場合が多く、また液体が配置される位置も予め決まって
いる。つまり、該方法によるプローブ・アレイ製造に於
いては、紙面への印刷の場合と異なり、前記したように
必ずしも複雑な吐出の制御を必要とせず、したがってよ
り構造の簡便な低コストで歩留まりの高い液体吐出装置
が望まれる。
Further, in the case of manufacturing a probe array in which different liquids are arranged by discharging different liquids from the respective nozzles, when manufacturing one probe array, the discharge from each nozzle is In many cases, one time is sufficient, and the position where the liquid is placed is also predetermined. That is, unlike the case of printing on paper, the probe array manufacturing by this method does not necessarily require complicated discharge control as described above, and therefore has a simple structure, low cost, and high yield. A liquid ejection device is desired.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】以上に記載したよう
に、従来のプローブ・アレイを製造する方法は、基板上
に多種類のプローブを高い密度で載せるアレイを、再現
性よく、また、簡便に製造するという点においては幾つ
かの課題を残している場合が多い。そこで、例えば、多
種類のDNAプローブについて、予めその塩基配列を確
認した上で、所定の配列順序に従って、高い密度で配置
してなる二次元アレイ状のアレイに製造する際、有用な
新たな手法の提案が望まれている。
As described above, according to the conventional method for manufacturing a probe array, an array in which a large number of kinds of probes are mounted on a substrate at a high density can be reproducibly and simply manufactured. In many cases, some problems remain in terms of manufacturing. Therefore, for example, a new method useful in manufacturing a two-dimensional array array in which the base sequences of many types of DNA probes are confirmed in advance and then arranged at a high density according to a predetermined sequence order. Is suggested.

【0026】本発明はこのような課題を解決するもの
で、本発明の目的は、所望のプローブ以外の不要成分を
可能な限り排除した、高い純度のプローブ複数種を所定
の配列順序に従って、高い密度で配置してなる二次元ア
レイ状のアレイに製造する際に、その再現性と作業性を
高めることが可能なプローブ・アレイの製造方法を提供
することにある。本発明の他の目的は、この製造方法を
実施するのに極めて好適な構成を有する液体吐出装置及
びそれを用いたプローブ・アレイの製造装置、ならびに
液体吐出装置及びそれを用いたプローブ・アレイの製造
装置を提供することにある。
The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to obtain a plurality of highly pure probes of a high purity in a predetermined sequence order, in which unnecessary components other than the desired probe are eliminated as much as possible. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a probe array capable of improving reproducibility and workability when manufacturing a two-dimensional array array arranged at a high density. Another object of the present invention is to provide a liquid ejecting apparatus having a configuration extremely suitable for carrying out this manufacturing method, a probe array manufacturing apparatus using the same, and a liquid ejecting apparatus and a probe array using the same. To provide a manufacturing apparatus.

【0027】より具体的には、それぞれ異なっている多
種・高密度のプローブ・アレイの製造を、より高い再現
性で、また、多数枚数の基板に対しても簡便に行うこと
を可能とするプローブ・アレイの製造方法及びそれに用
いる各種装置を提供することにある。
More specifically, a probe that makes it possible to manufacture various types of high-density probe arrays that are different from each other with higher reproducibility and easily on a large number of substrates. -To provide an array manufacturing method and various devices used for the method.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
の解決を図るべく鋭意研究を進めた結果、以下のような
知見を得た。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have earnestly studied to solve the above problems, and have obtained the following findings.

【0029】(1)用いる複数種のプローブ自体は別途
に製造、精製などを施し、ならびに必要に応じて、目的
のプローブであることを同定、確認などを行い、この高
い純度のプローブを含むプローブ溶液を所定の液量を有
する微少な液体として、基板上に塗布して、アレイ状に
配置することにより、高い密度の二次元プローブ・アレ
イとすることができる。
(1) A plurality of types of probes to be used themselves are separately manufactured, purified, etc., and, if necessary, identified and confirmed to be the target probe, and a probe containing the probe of high purity. A two-dimensional probe array having a high density can be obtained by applying a solution as a minute liquid having a predetermined liquid amount on a substrate and arranging the solution in an array.

【0030】(2)上記(1)における操作の際に用い
るプローブ溶液を所定の液量を有する微少な液体として
基板上に塗布する手段として、各プローブ溶液を収納す
る溶液リザーバーとそれに接続される溶液吐出用ノズル
を、塗布する複数種のプローブに対応する個数備えてな
る液体吐出装置を採用することにより、各ノズルから吐
出して、基板上に塗布するプローブ溶液の液体液量は、
それぞれのノズルにおいて高い再現性が得られ、また、
ノズル間での均一性も高くできる。また、この構成は、
従来の多数種のプローブ溶液を吐出装置を用いて担体上
に塗布する場合において存在していた、吐出装置内のプ
ローブ溶液の入れ替えをするという工程を省略すること
が可能となる。これに伴い、プローブ溶液を入れ替える
際に吐出装置を洗浄するという工程を省略でき、さらに
入れ替え前のプローブ溶液とのコンタミネーションの心
配もないため、製造工程の簡略化および得られるプロー
ブ担体の信頼性の向上に貢献する。
(2) As means for applying the probe solution used in the operation in the above (1) to the substrate as a minute liquid having a predetermined liquid amount, it is connected to a solution reservoir for accommodating each probe solution and it. By adopting a liquid ejection device having a number of solution ejection nozzles corresponding to a plurality of types of probes to be applied, the liquid amount of the probe solution ejected from each nozzle and applied on the substrate is
High reproducibility is obtained for each nozzle, and
The uniformity between nozzles can also be increased. Also, this configuration
It is possible to omit the conventional step of replacing the probe solution in the ejection device, which has been present when a large number of types of probe solutions are applied to the carrier using the ejection device. As a result, the step of cleaning the ejection device when replacing the probe solution can be omitted, and there is no risk of contamination with the probe solution before replacement, which simplifies the manufacturing process and improves the reliability of the resulting probe carrier. Contribute to the improvement of.

【0031】(3)用いる液体吐出装置自体には、十分
に高い密度で複数のノズルをアレイ状に配置する形状と
できるため、結果として、目的とする高い純度のプロー
ブ複数種を、同一基板上に高い再現性で、また、煩雑な
作業を伴わないで、所望の高い密度を有する二次元アレ
イ状に基板上に塗布することが可能となる。
(3) Since the liquid ejecting apparatus itself to be used can have a shape in which a plurality of nozzles are arranged in an array with a sufficiently high density, as a result, a plurality of types of desired high-purity probes are provided on the same substrate. It becomes possible to coat the substrate in a two-dimensional array having a desired high density with extremely high reproducibility and without complicated work.

【0032】(4)前記の用途に適するノズル複数を同
一の液体吐出装置内に集合する際、形成する二次元プロ
ーブ・アレイにおける配列順序に応じて、各プローブ溶
液を収納する溶液リザーバーとそれに接続される溶液吐
出用ノズルを所定の位置(順序)に設けることで、プロ
ーブの配列が同一な二次元プローブ・アレイ複数枚を、
個々のノズルからの吐出位置の位置決め調整を行うこと
なく、液体吐出装置全体として僅かな位置決め調整を行
うのみで、反復して製造することが可能となる。
(4) When a plurality of nozzles suitable for the above-mentioned use are assembled in the same liquid ejecting apparatus, a solution reservoir for accommodating each probe solution and its connection are connected according to the order of arrangement in the two-dimensional probe array formed By disposing the solution discharge nozzle at a predetermined position (sequence), a plurality of two-dimensional probe arrays having the same probe arrangement can be provided.
It is possible to repeatedly manufacture the liquid ejecting apparatus as a whole, without performing positioning adjustment of the ejection positions from the individual nozzles, and only by slightly adjusting the positioning.

【0033】(5)上記(1)における操作におけるプ
ローブ溶液を所定の液量を有する微少な液体として基板
上に塗布する手段として、各プローブ溶液を収納する液
体リザーバーとそれに接続される液体吐出用ノズルを、
塗布する複数種のプローブに対応する個数備えてなり、
好ましくは平板チップ状に形成した液体吐出装置を採用
することにより、各ノズルから吐出して、基板上に塗布
するプローブ溶液の液体液量は、それぞれのノズルにお
いて高い再現性が得られ、また、ノズル間での均一性も
高くできる。
(5) As means for applying the probe solution in the operation in the above (1) as a minute liquid having a predetermined liquid amount on the substrate, a liquid reservoir for storing each probe solution and a liquid discharge connected thereto Nozzle
It is equipped with the number corresponding to multiple types of probes to be applied,
By preferably adopting a liquid ejection device formed in the shape of a flat chip, the liquid amount of the probe solution ejected from each nozzle and applied on the substrate can be highly reproducible in each nozzle, and The uniformity between nozzles can also be increased.

【0034】(6)上記液体吐出装置は、十分に高い密
度で複数のノズルをアレイ状に配置する形状とできるた
め、結果として、目的とする高い純度のプローブ複数種
を、同一基板上に高い再現性で、また、煩雑な作業を伴
わないで、所望の高い密度を有する二次元アレイ状に基
板上に塗布することが可能となる。
(6) Since the above-described liquid ejecting apparatus can have a shape in which a plurality of nozzles are arranged in an array with a sufficiently high density, as a result, a plurality of types of desired high-purity probes can be provided on the same substrate. It is possible to apply onto a substrate in a two-dimensional array having a desired high density with reproducibility and without complicated work.

【0035】本発明者らは、主に以上の知見に基づいて
本発明を完成するに至った。
The present inventors have completed the present invention mainly based on the above findings.

【0036】 すなわち、上記の目的を達成することの
できる、本発明の一態様にかかる液体吐出装置は、担体
上に複数種のプローブを異なる位置に有するプローブ担
体を製造するための液体吐出装置であって、前記プロー
ブを含む液体(プローブ溶液)を収納するための液体リ
ザーバー(溶液リザーバー)とこれに連通する液体吐出
用ノズル(溶液吐出用ノズル)を少なくとも前記複数種
のプローブに対応する個数備え、前記リザーバーおよび
前記液体吐出用ノズルが同一基板上に形成されており、
且つ前記リザーバーは、それぞれに異なる溶液を供給す
るための供給口をそれぞれ備えていることを特徴とする
液体吐出装置である。
That is, a liquid ejecting apparatus according to one aspect of the present invention that can achieve the above object is a liquid ejecting apparatus for producing a probe carrier having a plurality of types of probes on different positions on a carrier. In addition, a liquid reservoir (solution reservoir) for storing a liquid containing the probe (probe solution) and a liquid ejection nozzle (solution ejection nozzle) communicating with the liquid reservoir are provided at least in a number corresponding to the plurality of types of probes. , The reservoir and the liquid discharge nozzle are formed on the same substrate,
In addition, the reservoir is a liquid ejecting apparatus characterized in that each of the reservoirs has a supply port for supplying a different solution.

【0037】前記プローブが、核酸の少なくとも一部で
あるのが好ましい。
It is preferable that the probe is at least a part of a nucleic acid.

【0038】前記複数個の液体吐出用ノズルが、直線
状、もしくは、縦方向及び横方向にわたり開口されてい
るとよい。前記液体吐出用ノズルの液体吐出方向と反対
側に、前記液体リザーバ−が位置しているとよい。前記
液体リザーバーに、さらに別体の液体収納部が連通して
接続されているとより好ましい。前記ノズル内の液体
に、熱エネルギーを付与して前記液体を吐出させるため
の熱エネルギー発生体を備えるのが好ましく、前記液体
に熱エネルギーを付与することで生じた気泡が外気と連
通することで、前記液体が吐出される液体吐出装置であ
るのがより好ましい。前記液体吐出装置は、前記担体上
に前記液体を、前記液体吐出装置のノズル密度と同じ密
度で付与するための装置であるか、前記液体吐出装置
は、前記担体の相対的な移動を一つの前記担体に対し複
数回行うことにより、前記プローブを含む液体を、前記
液体吐出装置のノズル密度より高い密度となるように前
記担体上に付与するための装置であるとより好ましい。
The plurality of liquid discharge nozzles may be linear or may be opened in the vertical and horizontal directions. It is preferable that the liquid reservoir is located on the opposite side of the liquid discharging nozzle from the liquid discharging direction. It is more preferable that a separate liquid storage portion is connected to and connected to the liquid reservoir. The liquid in the nozzle is preferably provided with a thermal energy generator for applying thermal energy to eject the liquid, and bubbles generated by applying thermal energy to the liquid communicate with the outside air. It is more preferable that the liquid ejection device ejects the liquid. The liquid ejecting apparatus is an apparatus for applying the liquid onto the carrier at the same density as the nozzle density of the liquid ejecting apparatus, or the liquid ejecting apparatus uses one of the relative movements of the carrier. More preferably, it is a device for applying the liquid containing the probe to the carrier so as to have a density higher than the nozzle density of the liquid ejection device by performing the process a plurality of times on the carrier.

【0039】 本発明の一態様にかかる液体吐出装置
は、積層された層構造を有する一体型の平板状基板と、
該基板の一方の面に二次元アレイ状に形成配置された複
数の液体吐出用ノズルと、該基板の他方の面に該複数の
液体吐出用ノズルに個別に連通して二次元アレイ状に形
成配置された液体リザーバーと、前記それぞれの液体吐
出用ノズルに個別に対応して二次元アレイ状に形成配置
された液体吐出用エネルギー発生素子と、前記液体リザ
ーバーが配置された面に開口して設けられた前記リザー
バーそれぞれに液体を供給するための供給口と、を有す
ることを特徴とする。また、上記の液体吐出装置を備え
るプローブ担体製造装置も本願発明に含まれる。
A liquid ejecting apparatus according to an aspect of the present invention includes an integrated flat plate-shaped substrate having a laminated layer structure,
A plurality of liquid ejection nozzles formed and arranged in a two-dimensional array on one surface of the substrate, and a two-dimensional array formed on the other surface of the substrate by individually communicating with the plurality of liquid ejection nozzles A liquid reservoir arranged, a liquid discharge energy generating element formed and arranged in a two-dimensional array corresponding to each of the liquid discharge nozzles, and provided with an opening on the surface on which the liquid reservoir is arranged. And a supply port for supplying a liquid to each of the reservoirs. Further, a probe carrier manufacturing apparatus including the above liquid ejecting apparatus is also included in the present invention.

【0040】 本発明の一態様にかかるプローブ担体の
製造装置は、担体上に複数種のプローブを異なる位置に
有するプローブ担体の製造装置であって、前記プローブ
を含む液体(プローブ溶液)を収納するための液体リザ
ーバー(溶液リザーバー)とこれに連通する液体吐出用
ノズル(溶液吐出用ノズル)を少なくとも前記複数種の
プローブに対応する個数備え、前記リザーバーおよび前
記液体吐出用ノズルが同一基板上に形成されており、且
つ前記リザーバーは、それぞれに異なる溶液を供給する
ための供給口をそれぞれ備えている液体吐出装置と、前
記複数の液体吐出用ノズルと前記担体とを相対的に位置
合せさせる位置合せ手段とを備えることを特徴とするプ
ローブ担体の製造装置である。
An apparatus for producing a probe carrier according to an aspect of the present invention is an apparatus for producing a probe carrier having a plurality of types of probes on different positions on a carrier, and stores a liquid (probe solution) containing the probe. A plurality of liquid reservoirs (solution reservoirs) and liquid discharge nozzles (solution discharge nozzles) communicating therewith corresponding to at least the plurality of types of probes, and the reservoirs and the liquid discharge nozzles are formed on the same substrate. And the reservoir is provided with a liquid ejection device each having a supply port for supplying a different solution, and a positioning for relatively aligning the plurality of liquid ejection nozzles with the carrier. And a means for manufacturing the probe carrier.

【0041】 本発明の一態様にかかるプローブ担体の
製造方法は、担体上に複数種のプローブを異なる位置に
有するプローブ担体の製造方法であって、前記プローブ
を含む液体を収納するための液体リザーバーとこれに連
通する液体吐出用ノズルを少なくとも前記複数種のプロ
ーブに対応する個数備え、前記リザーバーおよび前記液
体吐出用ノズルが同一基板上に形成されており、且つ前
記リザーバーは、それぞれに異なる液体を供給するため
の供給口をそれぞれ備えている液体吐出装置を準備する
工程と、前記複数の液体吐出用ノズルと前記担体とを相
対的に位置合せする工程と、前記液体吐出用ノズルから
前記担体上の異なる位置に対し前記各プローブを含む液
体を吐出する工程と、を備えることを特徴とするプロー
ブ担体の製造方法である。
A method of manufacturing a probe carrier according to one aspect of the present invention is a method of manufacturing a probe carrier having a plurality of types of probes on different positions on a carrier, which is a liquid reservoir for storing a liquid containing the probe. And at least a number of liquid discharge nozzles communicating therewith corresponding to the plurality of types of probes, the reservoir and the liquid discharge nozzle are formed on the same substrate, and the reservoir stores different liquids. A step of preparing a liquid ejection device each having a supply port for supplying, a step of relatively aligning the plurality of liquid ejection nozzles with the carrier, and a step of moving the liquid ejection nozzle onto the carrier. And a step of ejecting a liquid containing each of the probes to different positions of the probe carrier. is there.

【0042】前記プローブが、核酸の少なくとも一部で
あるのが好ましい。前記液体吐出装置において、前記複
数個の液体吐出用ノズルが、直線状、もしくは、縦方向
及び横方向にわたり開口されているとよい。前記液体吐
出用ノズルの液体吐出方向と反対側に、前記液体リザー
バ−が位置しているとよい。前記液体リザーバーに、さ
らに別体の液体収納部が連通して接続されているのが好
ましい。前記液体吐出装置は、前記ノズル内の液体に、
熱エネルギーを付与して前記液体を吐出させるための熱
エネルギー発生体を備えるとよく、前記液体に熱エネル
ギーを付与することで生じた気泡が外気と連通すること
で、前記液体が吐出される液体吐出装置であるのがより
好ましい。前記液体吐出装置を用いて担体上に前記液体
を、該液体吐出装置のノズル密度と同じ密度で付与する
か、前記液体吐出装置と前記担体の相対的な移動を一つ
の前記担体に対し複数回行うことにより、プローブを含
む液体を、前記液体吐出装置のノズル密度より高い密度
となるように前記担体上に付与するとよい。
The probe is preferably at least a part of nucleic acid. In the liquid ejecting apparatus, the plurality of liquid ejecting nozzles may be linear or may be opened in the vertical and horizontal directions. It is preferable that the liquid reservoir is located on the opposite side of the liquid discharging nozzle from the liquid discharging direction. It is preferable that a separate liquid storage portion is connected to and connected to the liquid reservoir. The liquid ejecting apparatus applies liquid to the nozzle,
It is preferable to provide a thermal energy generator for applying thermal energy to eject the liquid, and bubbles are generated by applying thermal energy to the liquid to communicate with the outside air, so that the liquid is ejected. More preferably, it is a discharge device. The liquid ejecting apparatus is used to apply the liquid onto a carrier at the same density as the nozzle density of the liquid ejecting apparatus, or relative movement of the liquid ejecting apparatus and the carrier is performed a plurality of times for one carrier. By carrying out, the liquid containing the probe may be applied onto the carrier so as to have a density higher than the nozzle density of the liquid ejecting apparatus.

【0043】なお、プローブ担体のうち、アレー状にプ
ローブが配置されているものを本明細書では特にプロー
ブ・アレイという。
Among the probe carriers, those in which the probes are arranged in an array are particularly referred to as a probe array in this specification.

【0044】本発明の一態様にかかるプローブ・アレイ
の製造方法は、固相基板上に複数種のプローブの各々
が、二次元アレイ状に固定されているプローブ・アレイ
の製造方法であって、前記固相基板上に配置される複数
種のプローブの固定は、それぞれのプローブを含むプロ
ーブ溶液を用いて、各プローブ溶液を収納する溶液リザ
ーバーとそれに接続される溶液吐出用ノズルを、前記複
数種のプローブに対応する個数備えてなる液体吐出装置
を用いて、前記溶液リザーバーに収納するプローブ溶液
を溶液吐出用ノズルから、所定液量の液体として、固相
基板上に吐出して、二次元アレイ状に塗布する工程と、
二次元アレイ状に塗布された複数種のプローブ溶液に含
まれる各プローブを固相基板上に固定する工程とを含む
ことを特徴とする。この方法において、液体吐出装置を
構成する前記複数個のノズルが、一次元アレイ状、もし
くは、二次元アレイ状に配置されている液体吐出装置を
用いることが望ましい。加えて、一次元アレイ状、もし
くは、二次元アレイ状に配置されている前記複数個のノ
ズルが、一次元アレイ状、もしくは、二次元アレイ状に
一体型に形成されている液体吐出装置を用いることがよ
り好ましい。
A method of manufacturing a probe array according to one aspect of the present invention is a method of manufacturing a probe array in which each of a plurality of types of probes is fixed in a two-dimensional array on a solid-phase substrate. Immobilization of a plurality of types of probes arranged on the solid-phase substrate is performed by using a probe solution containing each probe, a solution reservoir for accommodating each probe solution, and a solution ejection nozzle connected to the solution reservoir. The two-dimensional array is prepared by ejecting the probe solution contained in the solution reservoir from the solution ejection nozzle as a predetermined amount of liquid onto the solid-phase substrate using a liquid ejection device provided in a number corresponding to the probe. Step of applying in a shape,
Immobilizing each probe contained in a plurality of kinds of probe solutions applied in a two-dimensional array on a solid-phase substrate. In this method, it is desirable to use a liquid ejecting apparatus in which the plurality of nozzles constituting the liquid ejecting apparatus are arranged in a one-dimensional array or a two-dimensional array. In addition, a liquid ejecting apparatus is used in which the plurality of nozzles arranged in a one-dimensional array or a two-dimensional array are integrally formed in a one-dimensional array or a two-dimensional array. Is more preferable.

【0045】また、その時、アレイ状に一体型に形成さ
れている前記ノズルの溶液吐出方向は、液体吐出装置の
Z方向とされ、このノズルが形成されている側と反対の
側に、前記ノズルに対応して設けられる溶液リザーバー
が形成されている液体吐出装置を用いることができる。
例えば、アレイ状に一体型に形成されている前記ノズル
は、リソグラフィー用の基板の一方の面に一体型に形成
され、それに対応する溶液リザーバーもリソグラフィー
用の基板の他方の面に位置するように一体型に形成され
ている液体吐出装置を用いることができる。
At that time, the solution discharge direction of the nozzles integrally formed in an array form is the Z direction of the liquid discharge device, and the nozzles are provided on the side opposite to the side where the nozzles are formed. It is possible to use a liquid ejection device in which a solution reservoir provided corresponding to is formed.
For example, the nozzles, which are integrally formed in an array, are integrally formed on one surface of the lithographic substrate, and the corresponding solution reservoir is also located on the other surface of the lithographic substrate. It is possible to use a liquid discharge device formed integrally.

【0046】加えて、必要に応じて、一体型に形成され
ている前記溶液リザーバーに接続して、さらに増量用の
溶液収納部を具備している液体吐出装置を用いることも
可能である。この態様においては、溶液リザーバーに接
続される前記増量用の溶液収納部が、アレイ形状に一体
型に形成され、一体型に形成されている前記ノズル・ア
レイ・ブロックに対応して、前記アレイ形状に一体型に
形成されたアレイ状の前記増量用の溶液収納部が重ね合
わせた構造に配置されている液体吐出装置を用いること
が好ましい。
In addition, if necessary, it is possible to use a liquid ejecting apparatus which is connected to the integrally formed solution reservoir and further includes a solution storage portion for increasing the volume. In this aspect, the solution storage portion for increasing the volume connected to the solution reservoir is integrally formed in an array shape, and the array shape is formed corresponding to the nozzle array block integrally formed. It is preferable to use a liquid ejection device in which the array-shaped solution storage portions for increasing the volume that are integrally formed with each other are arranged in a stacked structure.

【0047】あるいは、本発明の方法では、一次元アレ
イ状の配置を有するノズル・アレイ・ブロック単位を複
数組み合わせて、二次元アレイ状の配置を有するノズル
・アレイ・ブロックを具備する液体吐出装置を用いるこ
ともできる。
Alternatively, according to the method of the present invention, a plurality of nozzle array block units having a one-dimensional array arrangement are combined to provide a liquid ejection apparatus having a nozzle array block having a two-dimensional array arrangement. It can also be used.

【0048】一方、利用されるインクジェット・ヘッド
自体に関しては、インクジェットがピエゾ素子で行われ
る方式の液体吐出装置を用いることができる。また、イ
ンクジェットがヒーター素子で行われる、いわゆるサー
マルジェット方式の液体吐出装置を用いることもでき
る。なお、より高密度のノズルを同一のインクジェット
・ヘッドに形成させる場合には、現在のところサーマル
ジェット方式の方がより適している。
On the other hand, as for the ink jet head itself to be used, a liquid ejecting apparatus in which ink jet is performed by a piezo element can be used. It is also possible to use a so-called thermal jet type liquid discharge device in which inkjet is performed by a heater element. It should be noted that the thermal jet method is currently more suitable for forming higher density nozzles in the same inkjet head.

【0049】本発明の方法において、対象となるプロー
ブ・アレイにおけるプローブ種類数として、一対をなす
溶液リザーバーとノズルを、100組以上を備える液体
吐出装置を用いることを要する態様で実施すると、本発
明の効果がより明確となり望ましい。好ましくは、一対
をなす溶液リザーバーとノズルを、1000組以上を備
える液体吐出装置を用いる態様で実施する。より好まし
くは、一対をなす溶液リザーバーとノズルを、1000
0組以上を備える液体吐出装置を用いる態様で実施す
る。更には、本発明の方法は、一対をなす溶液リザーバ
ーとノズルを、100000組以上を備える液体吐出装
置を用いる態様において実施することも可能である。
In the method of the present invention, when the number of kinds of probes in the target probe array is implemented in such a manner that it is necessary to use a liquid ejecting apparatus having a pair of solution reservoirs and nozzles of 100 or more, the present invention is realized. The effect of is more clear and desirable. Preferably, a pair of solution reservoirs and nozzles are used in a mode in which a liquid ejection device having 1000 or more pairs is used. More preferably, the pair of solution reservoir and nozzle is 1000
It is carried out in a mode in which a liquid ejection device including zero or more sets is used. Furthermore, the method of the present invention can be carried out in a mode in which a liquid ejection device having 100,000 or more pairs of solution reservoirs and nozzles is used.

【0050】このような多数のノズルを具備したインク
ジェット・ヘッドを用いる場合、前述の吐出の位置決め
を考慮して、ノズル自体の面積密度が所望のプローブア
レイの密度と同等であることが望ましい。例えば、それ
ぞれ、100個/cm2以上、1000個/cm2以上、
10000個/cm2以上、100000個/cm2以上
の密度のノズルを有するインクジェット・ヘッドを用い
れば、個々のノズルの吐出の位置決めをすることなく、
プローブ溶液を該当する高い密度でアレイ状に吐出する
ことが可能となる。ただし、これら高密度にノズルを設
けるインクジェット・ヘッドにおいて、溶液リザーバー
に加えて、溶液収納部を搭載するか否かは、必要とされ
るプローブ液量により選択される。さらには、インクジ
ェット・ヘッドの構造、溶液リザーバーへのプローブ溶
液の供給方法にもよる。
When using an ink jet head having such a large number of nozzles, it is desirable that the area density of the nozzles themselves be equal to the density of the desired probe array in consideration of the above-mentioned ejection positioning. For example, 100 / cm 2 or more, 1000 / cm 2 or more,
By using an inkjet head having nozzles having a density of 10,000 / cm 2 or more and 100,000 / cm 2 or more, it is possible to perform ejection positioning of individual nozzles,
It becomes possible to eject the probe solution in an array form at a correspondingly high density. However, in the ink jet head in which the nozzles are provided with high density, whether or not the solution storage section is mounted in addition to the solution reservoir is selected according to the required probe liquid amount. Furthermore, it depends on the structure of the inkjet head and the method of supplying the probe solution to the solution reservoir.

【0051】また、所望のプローブ・アレイの密度より
も低い密度でノズルを備えるインクジェット・ヘッドを
用いても、所望の密度のプローブ・アレイを作製するこ
とが可能である。ただし、この場合には、吐出のタイミ
ングとパターン等を所望のプローブ・アレイの密度、パ
ターンに合わせて適宜調整することが必要となる。
It is also possible to manufacture a probe array having a desired density by using an inkjet head having nozzles at a density lower than that of the desired probe array. However, in this case, it is necessary to appropriately adjust the ejection timing, the pattern and the like according to the desired density and pattern of the probe array.

【0052】また、上記の目的を達成することのでき
る、本発明の一実施態様にかかる液体吐出装置は、固相
基板上に複数種のプローブを二次元アレイ状配置に固定
してなるプローブ・アレイを製造するためにプローブ溶
液を吐出する液体吐出装置であって、各プローブ溶液を
収納する溶液リザーバーとそれに接続される溶液吐出用
ノズルを、前記複数種のプローブに対応する個数備えて
なることを特徴とする。
In addition, a liquid ejecting apparatus according to an embodiment of the present invention that can achieve the above-mentioned object is a probe device in which a plurality of kinds of probes are fixed on a solid-phase substrate in a two-dimensional array arrangement. A liquid ejecting apparatus for ejecting a probe solution for manufacturing an array, comprising a solution reservoir for accommodating each probe solution and a solution ejecting nozzle connected to the reservoir, in a number corresponding to the plurality of types of probes. Is characterized by.

【0053】また、上記の目的を達成することのできる
本発明の一実施態様にかかるプローブ・アレイの製造装
置は、固相基板上に複数種のプローブの各々が二次元ア
レイ状に固定されているプローブ・アレイの製造装置で
あって、該複数種のプローブの各々を含有している複数
種のプローブ溶液の各々を、該固相基板上に二次元アレ
イ状に付与する手段として、各プローブ溶液を収納する
溶液リザーバーとそれに接続される溶液吐出用ノズル
を、前記複数種のプローブ溶液に対応する個数具備して
いる液体吐出装置を備えていることを特徴とする。
In the probe array manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention, which can achieve the above object, a plurality of types of probes are fixed in a two-dimensional array on a solid-phase substrate. A probe array manufacturing apparatus, wherein each probe is provided as a means for applying each of a plurality of types of probe solutions containing each of the plurality of types of probes in a two-dimensional array on the solid phase substrate. The liquid ejecting apparatus is characterized by comprising a solution reservoir for accommodating the solution and a solution ejecting nozzle connected thereto, the number corresponding to the plurality of kinds of probe solutions.

【0054】なお、本発明の液体吐出装置、ならびにプ
ローブ・アレイの製造装置は、そもそも、上述する本発
明のプローブ・アレイの製造方法に従って、プローブ・
アレイを製造する目的で専ら使用される液体吐出装置、
ならびにプローブ・アレイの製造装置である。従って、
上に述べたプローブ・アレイの製造方法における種々の
態様に応じて、この液体吐出装置、ならびに製造装置
も、対応した構成上の特徴の付加がなされた液体吐出装
置、ならびに製造装置とすることが望ましい。
The liquid ejecting apparatus and the probe array manufacturing apparatus of the present invention are essentially the same as the above-described probe array manufacturing method of the present invention.
A liquid ejection device used exclusively for the purpose of manufacturing an array,
And a probe array manufacturing apparatus. Therefore,
According to various aspects of the above-described probe array manufacturing method, the liquid ejecting apparatus and the manufacturing apparatus may be the liquid ejecting apparatus and the manufacturing apparatus to which corresponding structural features are added. desirable.

【0055】本発明の他の実施態様にかかるプローブ・
アレイの製造方法は、固相基板上に複数種のプローブの
各々が二次元アレイ状の配列で固定されているプローブ
・アレイの製造方法であって、液体を収納する液体リザ
ーバーと、液体を吐出するためのノズルと、該液体リザ
ーバーからノズルに供給された液体を該ノズルから液体
として吐出させる吐出エネルギー発生手段とを有する液
体吐出部を、前記複数種のプローブに対応する個数備
え、かつ該ノズルが二次元アレイ状に配列されている液
体吐出装置を用い、各液体リザーバーに前記複数種のプ
ローブ溶液をそれぞれ収納して対応するノズルに供給
し、その状態で、前記固相上のプローブの二次元アレイ
状の配列の形成に必要なノズルから液体として固相基板
上に吐出して、二次元アレイ状に配列されたプローブ溶
液の塗布領域を形成する工程と、各塗布領域を構成する
プローブ溶液に含まれる各プローブを固相基板上に固定
する工程とを含むことを特徴とするものである。
A probe according to another embodiment of the present invention
The array manufacturing method is a method of manufacturing a probe array in which each of a plurality of types of probes is fixed in a two-dimensional array on a solid-phase substrate, and a liquid reservoir for storing a liquid and a liquid discharge The number of liquid ejecting sections corresponding to the plurality of types of probes, and the number of the liquid ejecting sections having the ejection energy generating means for ejecting the liquid supplied from the liquid reservoir to the nozzle as the liquid from the nozzle. Are arranged in a two-dimensional array, each of the plurality of types of probe solutions is stored in each liquid reservoir and supplied to the corresponding nozzle, and in that state, As a liquid, it is ejected onto the solid-phase substrate from the nozzles necessary for forming a two-dimensional array arrangement to form a probe solution coating area arranged in a two-dimensional array. A step, in which each probe included in the probe solution constituting each coating region, characterized in that it comprises a step for fixing on a solid substrate.

【0056】この方法において、液体吐出装置を構成す
る前記複数個のノズルが、二次元アレイ状に配置されて
いる液体吐出装置を用いることが望ましい。
In this method, it is desirable to use a liquid ejection device in which the plurality of nozzles constituting the liquid ejection device are arranged in a two-dimensional array.

【0057】また、その時、前記ノズルの液体吐出方向
は、液体吐出装置の二次元アレイ状に配置されているノ
ズルがなす平面と垂直方向とされ、このノズルが形成さ
れている側と反対の側に、前記ノズルに対応して設けら
れる液体リザーバーが形成されている液体吐出装置を用
いることができる。
At that time, the liquid ejection direction of the nozzle is perpendicular to the plane formed by the nozzles arranged in the two-dimensional array of the liquid ejection device, and the side opposite to the side where the nozzle is formed. Further, it is possible to use a liquid ejection device in which a liquid reservoir provided corresponding to the nozzle is formed.

【0058】この態様においては、液体リザーバーに接
続される増量用の液体リザーバーをアレイ状に一体型に
成形したプレートとし、このプレートをノズルの二次元
アレイ状の配列に対応して配置された液体リザーバーが
設けられた液体吐出装置の基板の裏面に重ね合わせて、
それぞれが対応する液体リザーバーと増量用リザーバー
とを接続した液体吐出装置を用いることができる。
In this embodiment, a liquid reservoir for increasing the volume connected to the liquid reservoir is a plate integrally formed in an array, and the plate is arranged in a two-dimensional array of nozzles. Overlaid on the back surface of the substrate of the liquid ejection device provided with a reservoir,
It is possible to use a liquid ejection device in which a liquid reservoir and a volume increasing reservoir are connected to each other.

【0059】一方、利用される液体吐出装置自体に関し
ては、液体の吐出がヒータ素子で行われる、いわゆるサ
ーマルジェット方式を用いることが好ましい。
On the other hand, regarding the liquid ejecting apparatus itself used, it is preferable to use a so-called thermal jet system in which the liquid is ejected by the heater element.

【0060】また、該液体吐出装置に於いてヒータを駆
動させるための構成は、ヒータ、ヒータに電圧を印加す
るためのアルミニウム等の配線、液体吐出装置と外部と
を接続するパッドだけから構成される、簡便なものが好
ましい。なお、上に述べた種々の態様に応じて、この製
造装置も対応した構成上の特徴の付加がなされた装置と
することが望ましい。
Further, the structure for driving the heater in the liquid ejecting apparatus is composed of only the heater, the wiring such as aluminum for applying a voltage to the heater, and the pad connecting the liquid ejecting apparatus and the outside. A simple one is preferable. In addition, it is desirable that this manufacturing apparatus is also an apparatus to which corresponding structural features are added according to the various aspects described above.

【0061】本発明では、製造するプローブ・アレイに
おける面密度を考慮して、塗布するプロープ溶液の量を
適宜選択するものであるが、その際、所定液量の液体と
して、溶液吐出用ノズルから吐出される前記プロープ溶
液の量を0.1ピコリットルから100ピコリットルの
範囲に選択することができる。同じく、塗布するプロー
プ溶液の量に合わせて、その占める塗布面積を適宜選択
するものであるが、その際、製造される前記二次元プロ
ーブ・アレイが、固相基板上に塗布されるプローブ溶液
の占める面積が、0.01(例えば0.1μm×0.1
μm)μm2〜40000(例えば200μm×200
μm)μm2に選択されている態様とすることができ
る。
In the present invention, the amount of the probe solution to be applied is appropriately selected in consideration of the areal density of the probe array to be manufactured. At that time, a predetermined amount of liquid is supplied from the solution ejection nozzle. The amount of the probe solution to be discharged can be selected in the range of 0.1 picoliter to 100 picoliter. Similarly, according to the amount of the probe solution to be applied, the application area occupied by the probe solution is appropriately selected. At that time, the two-dimensional probe array to be produced is The occupied area is 0.01 (for example, 0.1 μm × 0.1
μm) μm 2 to 40,000 (for example, 200 μm × 200
(μm) μm 2 may be selected.

【0062】なお、固相基板上に固定されたプローブ
は、特定のターゲット(標的)によって認識され得るも
ので、しばしばリガンドと呼ばれる表面固定分子であ
る。更に、このプローブには、特定の標的によって認識
され得るオリゴヌクレオチドやポリヌクレオチド、ある
いはその他のポリマーなどが含まれる。文脈に依存し
て、用語「プローブ」は、個々のポリヌクレオチド分子
などのプローブ機能を有する分子、および分散した位置
に表面固定された同じ配列のポリヌクレオチドなどの同
じプローブ機能を有する分子の集団の両方をいう。プロ
ーブおよび標的は、しばしば、文脈に依存して交換可能
に使用され、プローブは、リガンド−抗リガンド対の一
部として標的と結合し得るか、または結合するようにな
り得るものである。本発明におけるプローブ及び標的
は、天然において見出されるような塩基、またはそのア
ナログを含み得る。
The probe immobilized on the solid-phase substrate is a molecule that can be recognized by a specific target and is often a surface-immobilized molecule called a ligand. Further, the probe includes an oligonucleotide or a polynucleotide that can be recognized by a specific target, or another polymer. Depending on the context, the term "probe" refers to molecules having a probe function, such as individual polynucleotide molecules, and populations of molecules having the same probe function, such as polynucleotides of the same sequence surface-immobilized in dispersed locations. Say both. Probes and targets are often used interchangeably depending on the context, and the probes are those that are capable of binding to, or become capable of binding, the target as part of a ligand-antiligand pair. The probes and targets in the present invention may include bases as found in nature, or analogs thereof.

【0063】また、固相基板上に支持されるプローブの
一例としては、標的核酸とハイブリダイゼーション可能
な塩基配列よりなるオリゴヌクレオチドの一部に、リン
カーを介して蛍光色素と、固相基板との結合物とを有す
るもので、固相基板との結合部において固相基板表面に
連結された構造を有するもとを挙げることができる。な
お、このようか構成の場合における蛍光色素と固相基板
との結合部のオリゴヌクレオチドの分子内での位置は、
所望とするハイブリダイゼーション反応を損なわない範
囲内において特に限定されない。
Further, as an example of the probe supported on the solid phase substrate, a fluorescent dye and a solid phase substrate are provided on a part of an oligonucleotide having a base sequence capable of hybridizing with a target nucleic acid via a linker. And a compound having a structure in which the compound is bound to the surface of the solid phase substrate at the bonding portion with the solid phase substrate. The position in the molecule of the oligonucleotide of the binding portion between the fluorescent dye and the solid substrate in the case of such a configuration is
It is not particularly limited as long as it does not impair the desired hybridization reaction.

【0064】本発明の方法が適用されるプローブ・アレ
イに採用されるプローブは、その使用目的に応じて、適
宜選択されるものであるが、本発明の方法を好適に実施
する上では、製造される前記二次元プローブ・アレイ
が、そのプローブはDNA、RNA、cDNA(コンプ
リメンタリーDNA)、PNA、オリゴヌクレオチド、
ポリヌクレオチド、その他の核酸、オリゴペプチド、ポ
リペプチド、タンパク質、酵素、酵素に対する基質、抗
体、抗体に対するエピトープ、抗原、ホルモン、ホルモ
ンレセプター、リガンド、リガンドレセプター、オリゴ
糖及びポリ糖のから選択される少なくとも1種であるこ
とが好ましい。
The probe employed in the probe array to which the method of the present invention is applied is appropriately selected according to the purpose of use, but in order to suitably carry out the method of the present invention, it is manufactured. In the two-dimensional probe array, the probes are DNA, RNA, cDNA (complementary DNA), PNA, oligonucleotide,
At least selected from polynucleotides, other nucleic acids, oligopeptides, polypeptides, proteins, enzymes, substrates for enzymes, antibodies, epitopes for antibodies, antigens, hormones, hormone receptors, ligands, ligand receptors, oligosaccharides and polysaccharides It is preferably one type.

【0065】一方、本発明の方法により製造されるプロ
ーブ・アレイは、固相基板表面に結合可能な構造を有し
たプローブを含んでいることが好ましく、この固相基板
上へのプローブの固定は、前記プローブを固相基板表面
に結合させてなすことが望ましい。
On the other hand, the probe array produced by the method of the present invention preferably contains probes having a structure capable of binding to the surface of the solid substrate, and the probes are not immobilized on the solid substrate. It is desirable that the probe is bonded to the surface of the solid phase substrate.

【0066】その際、プローブが有する前記固相基板表
面に結合可能な構造は、アミノ基、メルカプト基、カル
ボキシル基、水酸基、酸ハライド化物(ハロホルミル
基;−COX)、ハライド化物(−X)、アジリジン、
マレイミド基、スクシイミド、イソチオシアネート、ス
ルフォニルクロリド(−SO2Cl)、アルデヒド(ホ
ルミル基;−CHO)、ヒドラジン及びヨウ化アセトア
ミドなどの有機官能基の少なくとも1種を導入する処理
により形成されたものであることが好ましい。また、プ
ローブ側の固相基板への結合に必要な構造に応じて、固
相基板の表面に必要とされる処理を施してもよい。
At this time, the structure of the probe capable of binding to the surface of the solid phase substrate is amino group, mercapto group, carboxyl group, hydroxyl group, acid halide (haloformyl group; -COX), halide (-X), Aziridine,
It is formed by introducing at least one organic functional group such as maleimide group, succinimide, isothiocyanate, sulfonyl chloride (-SO 2 Cl), aldehyde (formyl group; -CHO), hydrazine and iodoacetamide. Preferably there is. Further, the surface of the solid-phase substrate may be subjected to necessary treatment depending on the structure required for binding to the solid-phase substrate on the probe side.

【0067】[0067]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各態様について具
体例を挙げて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, each aspect of the present invention will be described with reference to specific examples.

【0068】1)液体吐出装置を用いた態様例 本発明にかかるプローブアレイの製造方法の第1の実施
形態は、二次元プローブ・アレイの製造に際し、予め別
途に作製したプローブを溶液として、基板表面に所定の
配列でアレイ状にノズルを配置した液体吐出装置を用い
て、各プローブを所望の液量ずつ吐出、塗布すること
で、多種高密度化を達成するものである。
1) Aspect Example Using Liquid Ejection Device In the first embodiment of the method for producing a probe array according to the present invention, when the two-dimensional probe array is produced, a probe prepared separately beforehand as a solution is used as a substrate. By using a liquid ejecting apparatus in which nozzles are arranged in an array on a surface in a predetermined arrangement, each probe is ejected and applied in a desired liquid amount, thereby achieving high density of various types.

【0069】先ず、プローブ溶液の吐出、塗布する工程
に用いるアレイ状に構成されるインクジェット・ヘッド
について説明する。
First, an inkjet head configured in an array used in the steps of discharging and applying the probe solution will be described.

【0070】インクジェットによる溶液の吐出は、本
来、インクジェット・プリンティング(印刷)のために
開発された手法である。具体的には、使われる溶液はモ
ノクロ(一般的には黒)印刷の場合には一色(黒)のイ
ンク、カラー印刷の場合には、一般的に、色の三原色、
すなわち、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ
(M)の3色のインクとなる。カラー印刷の場合には必
要により、黒、または、Y、M、C、の濃淡インクを使
用する場合があるが、多くても10種類以上のインクを
使用することはない。
Ejection of a solution by ink jet is originally a method developed for ink jet printing (printing). Specifically, the solution used is one color (black) ink for monochrome (generally black) printing, and generally three primary colors for color printing.
That is, three color inks of yellow (Y), cyan (C), and magenta (M) are used. In the case of color printing, black or Y, M, C dark and light inks may be used if necessary, but at most 10 or more kinds of inks will not be used.

【0071】また、従来のインクジェット・プリンティ
ング用のインクジェット・ヘッド・ブロックには、多量
のインクを用いるため、十分な容量を有するインクを充
填するためのタンクと、インクをノズルへ導く流路と、
インクを吐出するためのノズルが具備されているが、印
刷の場合には、一度に広い領域にインクを供給すること
が多いにも係わらず、印刷の精細度を保つため、各イン
ク・ドット径自体は小さくされているため、描画速度を
所望の範囲に維持する目的で、各色に対応して複数個、
例えば、64個、128個、256個のノズルを備える
構成とされている。すなわち各色のインクはタンクから
流路を経て複数個のノズルにより吐出される。
Further, since a large amount of ink is used in the conventional inkjet head block for inkjet printing, a tank for filling the ink having a sufficient capacity, a flow path for guiding the ink to the nozzle,
Although the nozzles for ejecting ink are provided, in the case of printing, in order to maintain the fineness of printing, the diameter of each ink dot is maintained even though the ink is often supplied to a large area at a time. Since it is small in itself, a plurality of colors are used for each color in order to maintain the drawing speed within the desired range.
For example, it is configured to include 64, 128, and 256 nozzles. That is, the ink of each color is ejected from the tank through the flow path by a plurality of nozzles.

【0072】次に、インクジェット・ヘッドの構造を、
インクジェット方式のひとつであるサーマルジェット法
を例に採り、より詳しく説明する。なお、以下に説明す
るインクジェット・ヘッドの構造に関し、特開平06-040
037号公報において、更に詳細な記載がなされ、それを
参照することにより、かかる構造のインクジェット・ヘ
ッドの作製、ならびに、それを作動するに要する制御用
電気回路などを作製することができる。
Next, the structure of the ink jet head will be described.
The thermal jet method, which is one of the inkjet methods, will be taken as an example and described in more detail. Regarding the structure of the inkjet head described below, Japanese Patent Laid-Open No. 06-040
Further detailed description is given in Japanese Patent Laid-Open No. 037, and by referring to it, it is possible to manufacture an inkjet head having such a structure, and a control electric circuit or the like required to operate the inkjet head.

【0073】図1および図2は、それぞれ、キヤノン
社、ヒューレット・パッカード社により製作された、イ
ンクジェット法のひとつであるサーマルジェット、いわ
ゆる、バブルジェット(BJ)方式による代表的なイン
クジェット・ヘッドの構造の一例を示す概略斜視図であ
る。図1に示す構造のように、従来のBJヘッド1は、
レーザエッチングされたキャップ3に当接するBJ半導
体チップデバイス2によって形成されている。この構造
では、キャップ3がインクの入り口4を介したヘッド1
への内向き流動(図中、矢印で示す)のための、およ
び、複数のノズル5を介してヘッド1からの外向きの噴
出のための案内として働いている。
FIGS. 1 and 2 show the structure of a typical ink jet head manufactured by Canon Inc. and Hewlett Packard Inc., which is one of the ink jet methods, that is, a thermal jet, that is, a so-called bubble jet (BJ) method. It is a schematic perspective view which shows an example. As in the structure shown in FIG. 1, the conventional BJ head 1 is
It is formed by the BJ semiconductor chip device 2 that abuts the laser-etched cap 3. In this structure, the cap 3 has the head 1 through the ink inlet 4.
It serves as a guide for the inward flow (indicated by the arrow in the figure) to and for the outward ejection from the head 1 via the plurality of nozzles 5.

【0074】ノズル5はキャップ3に端部解放チャネル
として形成されている。BJチップ2の上には、ノズル
数に応じて、一つ以上(例えば、64個)のヒーター素
子(不図示)が配置されている。ヒーター素子にエネル
ギーが与えられると、対応するチャネル内に蒸発したイ
ンク溶媒の気泡が形成され、その気化に伴う体積増加に
伴い、各ノズル5からインクが吐出される。
The nozzle 5 is formed in the cap 3 as an end release channel. On the BJ chip 2, one or more (for example, 64) heater elements (not shown) are arranged according to the number of nozzles. When energy is applied to the heater element, bubbles of the evaporated ink solvent are formed in the corresponding channels, and the ink is ejected from each nozzle 5 as the volume increases due to the vaporization.

【0075】BJチップ2はまた、半導体ダイオードマ
トリクス(不図示)を有し、これはチャネルに隣接され
たヒータ素子にエネルギーを供給するために働く。
The BJ chip 2 also has a semiconductor diode matrix (not shown), which serves to energize the heater elements adjacent to the channels.

【0076】次に、図2に示すように、ヒューレット・
パッカード社のサーマルジェット・ヘッド10では、イ
ンクはキャップ12の側面に配置された入口13を介し
てキャップ12に入り、キャップ12は入口13に対し
直行して配置されたノズル列14を備えている。インク
はキャップ12の面を通してでる。各ノズル14の下に
は平板ヒーター15が配置されている。かくて、入ロチ
ャネル13からノズルへのインクの吐出を引き起こすこ
とになる。
Next, as shown in FIG.
In the Packard thermal jet head 10, ink enters the cap 12 through an inlet 13 located on the side of the cap 12, the cap 12 having nozzle rows 14 arranged orthogonal to the inlet 13. . Ink exits through the surface of cap 12. A flat plate heater 15 is arranged below each nozzle 14. Thus, ink is ejected from the inlet / outlet channel 13 to the nozzle.

【0077】これら図1及び2に示す構造のインクジェ
ット・ヘッドは、元来、インク種を高々10種程度しか
用いない場合に適合して設計されており、このような設
計のインクジェット・ヘッドよりプローブ・アレイの溶
液の吐出を考えた場合、少なくともプローブ種が100
種以上必要とされるプローブ・アレイの製造にそのまま
応用するには不向きである。また、この種の構成をとる
インクジェット・ヘッドを複数個使用し、個々のヘッド
で、アレイの一部にプローブ溶液の塗布を行い、この作
業を繰り返して、全体のアレイを完成する方法も考えら
れる。その際には、ヘッド交換の手間を生じたい、ある
いは、各ヘッド毎に正確な位置合わせが必要になるなど
作業上の煩雑さがなお残る。
The ink jet head having the structure shown in FIGS. 1 and 2 is originally designed so as to be suitable for the case where only about 10 kinds of ink are used. When considering the ejection of array solution, at least 100 probe species
It is not suitable for direct application to the manufacture of probe arrays that require more than one species. It is also possible to use a plurality of inkjet heads having this type of configuration, apply the probe solution to a part of the array with each head, and repeat this operation to complete the entire array. . In that case, it is necessary to replace the head, or it is necessary to perform accurate positioning for each head.

【0078】また、前述のように、このような従来のイ
ンクジェット・プリンター・ヘッドは印刷のためのもの
であり、一種類のインクに対して、多数のノズルを有し
ているが、このような構造はプローブ・アレイの製造に
とっては特に必要なものではない。逆に、プローブ・ア
レイの製造に必要なプローブ溶液種類に対応して、必要
な数のノズルに応じてプローブ溶液タンクを構成しよう
とすると、従来のインクジェット・ヘッドの構成は、各
色のインク毎に複数のノズルを設けるキャップ部分に、
各色のインク毎に一つの大容量のタンクを配するため、
両者を分離して形成し、インク流路で連結することでヘ
ッドとする2部品構造のため、また、それに由来して図
1、図2に示すように、インクの流入方向と、インクの
吐出方向が直交している構成を採用するので、インク流
路を必要な数だけ具備するのがきわめて困難である。す
なわち、結果として、従来の多色プリンター用には適す
る2部品構造のインクジェット・ヘッドは、そのままで
は、プローブ・アレイを製造するには大きな困難を伴う
ことになる。
Further, as described above, such a conventional ink jet printer head is for printing and has a large number of nozzles for one type of ink. The structure is not particularly necessary for the manufacture of probe arrays. On the contrary, if you try to configure the probe solution tank according to the required number of nozzles corresponding to the type of probe solution required for manufacturing the probe array, the conventional inkjet head configuration is different for each color ink. In the cap part where multiple nozzles are provided,
In order to arrange one large capacity tank for each color ink,
Due to the two-part structure in which both are formed separately and connected by the ink flow path to form the head, and due to this, as shown in FIGS. 1 and 2, the ink inflow direction and the ink ejection Since the configuration in which the directions are orthogonal to each other is adopted, it is extremely difficult to provide the required number of ink flow paths. That is, as a result, the inkjet head having the two-part structure suitable for the conventional multi-color printer, as it is, causes great difficulty in manufacturing the probe array.

【0079】特開平06-040037号公報には、上記二部品
構造のインクジェット・ヘッドに代わる手段として、一
体型のBJヘッドについて記載がある。ここに記載され
るZBJヘッドは二部品を使用する従来の構造に代え
て、ノズル部とインクを保持するリザーバー部を一体化
する構成をとっているが、この構造は、その本来の使用
目的にあう構造、すなわち、依然として一種のインク
(すなわちプローブ溶液)に多ノズルを有するという構
成に形成されている。本発明では、これら多色プリンタ
ー用のインクジェット・ヘッドと異なり、各プローブ溶
液に対応して、溶液リザーバーとそれのリザーバーに接
続した個別のプローブ溶液吐出用ノズルを具備する液体
吐出装置の構成を利用する。従って、各々のノズルから
固相基板上に吐出するプローブ溶液は、それぞれ異なっ
たプローブを含むので、二次元プローブ・アレイを簡便
に製造する手段となる。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-040037 describes an integrated BJ head as a means for replacing the ink jet head having the two-part structure. The ZBJ head described here has a structure in which a nozzle part and a reservoir part that holds ink are integrated, instead of the conventional structure using two parts, but this structure is designed for its original purpose of use. The structure is such that it has multiple nozzles in one kind of ink (that is, probe solution). In the present invention, unlike the inkjet heads for these multicolor printers, the configuration of a liquid ejecting apparatus that corresponds to each probe solution and includes a solution reservoir and an individual probe solution ejecting nozzle connected to the reservoir is used. To do. Therefore, the probe solutions ejected from the respective nozzles onto the solid-phase substrate contain different probes, which provides a convenient means for producing a two-dimensional probe array.

【0080】本発明において利用する一体型のBJヘッ
ドは、各プローブ溶液に対応して、溶液リザーバーとそ
れのリザーバーに接続した個別のプローブ溶液吐出用ノ
ズルを具備する構成をとるが、この溶液リザーバーとそ
れのリザーバーに接続した個別のプローブ溶液吐出用ノ
ズル部分自体の構造は、本質的に、公開特許公報平06
−040037号に記載される一体型のBJヘッドの設
計手法、作製工程に従って作製することができる。
The integrated BJ head used in the present invention has a structure in which a solution reservoir and an individual nozzle for discharging a probe solution connected to the reservoir are provided corresponding to each probe solution. And the structure of the individual probe solution discharge nozzle portion itself connected to the reservoir thereof is essentially the same as that disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
It can be manufactured according to the design method and manufacturing process of the integrated BJ head described in No. 040037.

【0081】なお、以下の記載において、「Z軸バブル
ジェット・チップ(ZBJチップ)」という用語は、X
Y平面上にありインクのチップに対する流入出がZ方向
で行われるバブルジェットチップを記述するために用い
られる。さらに、記載される液体吐出装置の構成、その
動作に関して、その理解を助ける目的で、本発明におけ
る複数種のプローブ溶液への適用事例に代えて、水性の
多色インクを用いた際の動作により、液体吐出装置の構
成における特徴を説明する。
In the following description, the term "Z-axis bubble jet chip (ZBJ chip)" means X
It is used to describe a bubble jet tip that lies in the Y plane and ink flows in and out of the tip in the Z direction. Furthermore, for the purpose of helping understanding of the configuration and operation of the liquid ejecting apparatus described, in place of the application example to a plurality of types of probe solutions in the present invention, an operation using an aqueous multicolor ink is performed. The features of the configuration of the liquid ejection device will be described.

【0082】図3に、このZ軸配置のバブルジェット
(以下、ZBJと略する)チップ40の概略形状が示
す。このZBJチップ40はチップの平面(本図の下側
の)に配列されたインク導入口と、その反対側のインク
吐出口を備えた複数のノズルとから構成される。図1,
図2に示すバブルジェット・チップは、2つの部分から
なる構造をとるに対して、図3のZBJチップ40は単
一のモノリシック集積で形成された構造を備えているこ
とを特徴としている。このチップ40は半導体製造技術
を用いて形成することができる。さらにまたインクは、
インクがチップ40に供給されるのと同一方向にノズル
41から吐出される。
FIG. 3 shows a schematic shape of the bubble jet (hereinafter abbreviated as ZBJ) chip 40 arranged in the Z-axis. The ZBJ chip 40 is composed of an ink introducing port arranged on the plane of the chip (on the lower side of the figure) and a plurality of nozzles having ink discharging ports on the opposite side. Figure 1,
The bubble jet chip shown in FIG. 2 has a two-part structure, whereas the ZBJ chip 40 of FIG. 3 is characterized by having a structure formed by a single monolithic integration. This chip 40 can be formed using a semiconductor manufacturing technique. Furthermore, the ink
The ink is ejected from the nozzle 41 in the same direction as the ink is supplied to the chip 40.

【0083】図4を次に参照すると、静止の(すなわち
移動しない)ZBJプリントヘッド50の一例の断面が
示されており、このプリント・ヘッドは1600dpi
(ドット/インチ)または400画素/インチの画像密
度で連続的な濃淡画像を全長でA4サイズで作成するよ
うに形成されている。ヘッド50は4つのノズルアレ
イ、すなわち図において71,72,73および74の
番号で示された4種のノズルアレイを有する1つのZB
Jチップ70を備えている。
Referring now to FIG. 4, there is shown a cross section of an example of a stationary (ie, non-moving) ZBJ printhead 50, which printhead is 1600 dpi.
(Dot / inch) or 400 pixels / inch is formed so that a continuous gray-scale image with an image density of A4 size is created. The head 50 has four nozzle arrays, that is, one ZB having four nozzle arrays indicated by the numbers 71, 72, 73 and 74 in the drawing.
A J chip 70 is provided.

【0084】このノズルアレイ71〜74は画素当り4
つのノズルを有するノズル路(バイア)77から形成さ
れ、全体でチップ70当り51,200個のノズルを与
える。図4の拡大部分はシリコン基板76に形成された
基本的なノズル断面を示し、そのシリコン基板76上に
熱SiO2(二酸化シリコン)の層78が形成されてい
る。ヒータ素子79はノズル77の周囲に設けられてお
り、化学気相沈積法(CVD)によるガラスから成るオ
ーバーコート層80でこの素子79を覆っている。ノズ
ル77のそれぞれは特定の色インク用の共通インク供給
チャネル75に連通している。ZBJチップ70はチャ
ネル膨出部60上に配置できるようになっており、この
チャネル膨出部はチップ70に連続的にインク流を供給
するように、共通インク供給路75と連通するインクチ
ャネル61を有する。1つの膜(membrane)フ
ィルタ54が膨出部60とチップ70の間に配設されて
いる。
The nozzle arrays 71 to 74 have four pixels per pixel.
It is formed from a nozzle path (via) 77 having one nozzle, giving a total of 51,200 nozzles per chip 70. The enlarged portion of FIG. 4 shows a basic nozzle cross section formed on a silicon substrate 76, on which a layer 78 of thermal SiO 2 (silicon dioxide) is formed. The heater element 79 is provided around the nozzle 77, and the element 79 is covered with an overcoat layer 80 made of glass by chemical vapor deposition (CVD). Each of the nozzles 77 communicates with a common ink supply channel 75 for a particular color ink. The ZBJ tip 70 can be arranged on the channel bulge 60, and the channel bulge communicates with the common ink supply channel 75 so as to continuously supply the ink flow to the tip 70. Have. A single membrane filter 54 is disposed between the bulge 60 and the tip 70.

【0085】2つの電源バスバー51および52がチッ
プ70と電気的に接続されて設けられている。バスバー
51および52はまたチップ70から熱を消散するため
のヒートシンクとして作用する。
Two power supply bus bars 51 and 52 are provided so as to be electrically connected to the chip 70. Bus bars 51 and 52 also act as heat sinks for dissipating heat from chip 70.

【0086】図5は、図4に示したと同様な構造の第2
例のZBJヘッド20を示す。ヘッド200は、ノズル
アレイ102,103,104および105を包含する
ZBJチップ100を有する。チップ100はインクチ
ャネル101を有し、このインクチャネルはそれぞれチ
ャネル膨出部210内のそれぞれの色のインク槽21
1,212,213および214と連通している。
FIG. 5 shows a second structure similar to that shown in FIG.
An example ZBJ head 20 is shown. The head 200 has a ZBJ chip 100 including nozzle arrays 102, 103, 104 and 105. The chip 100 has an ink channel 101, and each ink channel has an ink tank 21 of each color in a channel bulge 210.
1, 212, 213 and 214 are in communication.

【0087】チャネル膨出部210は、同一寸法のチッ
プ100に対して、図4に示したものより高い容量を持
つ他の形状を有するものである。また、電源バスバー2
01と202をチップ100に接続するタブ連接部20
3および204が図示されている。膜フィルタ205も
前述と同様に設けられている。
The channel bulging portion 210 has another shape having a higher capacity than that shown in FIG. 4 for the chip 100 having the same size. Also, power bus bar 2
Tab connecting portion 20 for connecting 01 and 202 to the chip 100
3 and 204 are shown. The membrane filter 205 is also provided as described above.

【0088】A4サイズの頁を印刷可能にするために
は、ヘッド200はほぼ長さ220mm,幅15mm,
深さ9mmの大きさが必要とされる。基本的な配列構成
としての前述のものを用いれば、多くの形態のZBJヘ
ッドが可能である。チップ当りの実際の寸法およびノズ
ルの個数は単にプリンタ適用時の要求性能によって決ま
る。
In order to print an A4 size page, the head 200 is approximately 220 mm long and 15 mm wide.
A size of 9 mm depth is required. Many forms of ZBJ heads are possible using the above described basic arrangement. The actual size and number of nozzles per chip are simply determined by the performance requirements when applying the printer.

【0089】ZBJチップ100の物理的構造を次に詳
述する。ZBJチップ100は、例えば、図5に図示し
たように、4つのノズルアレイ102〜105を有し、
これはそれぞれ4列のノズル路(バイア)110(図6
(A)〜(D))を具備する。ノズル路110はエッチ
ング加工によりチップ100の基板130を貫通して形
成される。基板130は通例約500μmの深さで、ま
た要求された適用に従って、4mm幅で220mmの長
さにすることができる。図6(A)〜(D)は基板13
0を貫通するノズル路110のエッチングを示す。ZB
Jチップ100が3plの液体を吐出することができる
ようにするためには、各ノズル110の直径はほぼ20
μmを必要とする。可能な製造方法の1つにおいては、
図5で示す範囲で、ヒータ120をつつみ込む上掛けガ
ラス(SiO2 )層142を有する500μmの深さの
基板300で開始する4つの段階からなる工程が用いら
れる。まず最初に、図6(A)に示す工程では、ガラス
オーバーコート層142を貫通して基板130内に少な
くとも10μm入った、20μmの真すぐな壁で囲まれ
た丸穴のプラズマエッチングを行う。これによりノズル
先端部111を形成する。
The physical structure of the ZBJ chip 100 will be described in detail below. The ZBJ chip 100 has, for example, four nozzle arrays 102 to 105 as shown in FIG.
This is achieved by four rows of nozzle paths (vias) 110 (see FIG. 6).
(A) to (D)). The nozzle path 110 is formed through the substrate 130 of the chip 100 by etching. Substrate 130 may typically be about 500 μm deep and 4 mm wide and 220 mm long depending on the required application. 6A to 6D show the substrate 13
Shown is the etching of the nozzle passage 110 through 0. ZB
In order for the J tip 100 to be able to eject 3 pl of liquid, the diameter of each nozzle 110 is approximately 20.
Requires μm. In one of the possible manufacturing methods,
In the range shown in FIG. 5, a four step process is used starting with a 500 .mu.m deep substrate 300 having a top glass (SiO2) layer 142 enclosing a heater 120. First, in the step shown in FIG. 6A, plasma etching is performed on a circular hole surrounded by a straight wall of 20 μm which penetrates the glass overcoat layer 142 and enters the substrate 130 at least 10 μm. This forms the nozzle tip portion 111.

【0090】次の工程は、図6(B)に示すように、チ
ップ100の裏側から大きなチャネル(ほぼ100μm
の幅で300μmの深さ)のエッチングを行う。これに
よりノズル110へインク流を供給するノズルチャネル
114が形成される。次の工程では、図6(C)に示す
ように、図6(B)において形成されたチャネル114
の底にノズルバレルパターンをプリントする。ノズルバ
レル113はほぼ40μmの深さであり、チップ100
の前方の10μm以内でプラズマエッチングがなされて
いる。等方性のプラズマエッチングは比較的に非選択性
のものなので、この方法では、ヒータ120をエッチン
グが貫通して破損することなく、全容積をエッチングす
るのに用いることはできない。
In the next step, as shown in FIG. 6B, a large channel (approximately 100 μm) is formed from the back side of the chip 100.
Etching with a width of 300 μm). This forms a nozzle channel 114 that supplies the ink flow to the nozzle 110. In the next step, as shown in FIG. 6C, the channel 114 formed in FIG. 6B is formed.
Print the nozzle barrel pattern on the bottom of the. The nozzle barrel 113 has a depth of about 40 μm, and the tip 100
Plasma etching is performed within 10 μm in front of the. Since isotropic plasma etching is relatively non-selective, this method cannot be used to etch the entire volume without the heater penetrating and damaging the heater 120.

【0091】この目的で、図6(D)に示すように、等
方性エッチングがチップ100の前方から10μmの深
さに、全露光されたシリコン上に用いられる。この工程
の作用により、ノズル110が広げられてヒータ120
を包含するSiO2 層142の下側が削除(アンダカッ
ト)される。この工程でノズルキャビティ(空洞)11
2が形成される。この工程はまたプラズマエッチングで
ヒータ120を損傷する危険にさらすことなしにノズル
先端111をバレル113に確実に連結させる。上記の
寸法は単なる概算値であり、一般的な概念でのみ示され
ていることは当業者ならば正しく理解できよう。しかし
ながら、表面から裏面へのエッチングは10μmより良
くアライメントがとられるべきであり、エッチング深さ
の制御もまた10μmより良くすべきである。このよう
にして、先端111,キャビティ112,バレル113
およびチャネル114を含む完全なノズル路110が形
成される。
For this purpose, isotropic etching is used on the fully exposed silicon to a depth of 10 μm from the front of the chip 100, as shown in FIG. 6 (D). Due to the action of this process, the nozzle 110 is expanded and the heater 120 is expanded.
The lower side of the SiO 2 layer 142 including is removed (undercut). In this process, the nozzle cavity (cavity) 11
2 is formed. This step also ensures that the nozzle tip 111 is connected to the barrel 113 without the risk of damaging the heater 120 with plasma etching. Those skilled in the art will appreciate that the above dimensions are only approximations and are presented only in general terms. However, the front-to-back etching should be better than 10 μm aligned and the control of the etching depth should also be better than 10 μm. In this way, the tip 111, the cavity 112, and the barrel 113
A complete nozzle channel 110 is formed that includes a channel 114 and a channel 114.

【0092】ノズル先端111,熱作用室(thermal ch
amber)として作用するノズルキャビティ112,ノズ
ルバレル113およびノズルチャネル114の構造は吐
出のために基板100を通るインク流の通路を形造って
いることが明白であろう。
Nozzle tip 111, thermal chamber (thermal ch
It will be appreciated that the structure of the nozzle cavity 112, nozzle barrel 113 and nozzle channel 114, which act as an amber), form a path for ink flow through the substrate 100 for ejection.

【0093】例えば、キヤノン社で製造された従来の集
積型バブルジェット・ヘッドはヒータ素子120として
ホウ化ハフニウム(HfB2 )を用いている。現在のキ
ヤノンBJ10(型番号)プリンタは65plの液体サ
イズを選択したヒータパラメータを有している。仮に、
吐出する液量が3plの液体サイズとする際には、実質
的に小さいので、ヒータ構造の寸法の再設定を要する。
高温に到達するのを確実となるようにするため、他方ヒ
ータ抵抗を維持して全体の寸法を最小化するために、図
7で示すような曲りくねった形状を用いることができ
る。さらにまた、図7に示すように、ヒータ120は主
ヒータ121と冗長(redundant)ヒータ122の形態
を取った2つの加熱素子から構成されており、ノズル先
端111のまわりに、これを囲むように設けている。冗
長ヒータ122はZBJチップ100の故障許容度を増
すために設けられており、それにより製造工程での歩留
りを増加させる。このヒータ120の形態は、2部分の
構造のためにチャネル壁の1つのみに形成しているBJ
チップ上にヒータが存在する従来技術と対照的である。
For example, a conventional integrated bubble jet head manufactured by Canon Inc. uses hafnium boride (HfB 2 ) as the heater element 120. Current Canon BJ10 (model number) printers have heater parameters with a liquid size of 65 pl selected. what if,
When the amount of liquid to be discharged is set to 3 pl, the size of the heater structure needs to be reset because it is substantially small.
A serpentine shape as shown in FIG. 7 can be used to ensure that the high temperature is reached, while maintaining the heater resistance and minimizing the overall size. Furthermore, as shown in FIG. 7, the heater 120 is composed of two heating elements in the form of a main heater 121 and a redundant heater 122, which surrounds the nozzle tip 111 and surrounds it. It is provided. The redundant heater 122 is provided to increase the fault tolerance of the ZBJ chip 100, thereby increasing the yield in the manufacturing process. The heater 120 has a BJ structure in which only one of the channel walls is formed due to the two-part structure.
In contrast to the prior art, where there is a heater on the chip.

【0094】図8は図6(A)から図7に示すノズル路
110の破断面を示す。特にヒータ120とノズル先端
111の相対寸法は評価できる。
FIG. 8 shows a fracture surface of the nozzle passage 110 shown in FIGS. 6 (A) to 7. In particular, the relative dimensions of the heater 120 and the nozzle tip 111 can be evaluated.

【0095】図9は完成した1つのノズル熱作用室全体
の図7のA−A′−B−B′ラインに沿った切断面を示
す。下層130は全体的には厚さ約200μmのシリコ
ンウエハである(このウエハは高温処理の後バックエッ
チングにより厚さ500μmのウエハから薄くしてい
る)。下層130はインク通路および廃熱用熱伝導路を
具備することに加え、また、ヒータ120に接続する駆
動電子回路のための半導体基板としても動作する。
FIG. 9 shows a cross section taken along the line AA'-BB 'of FIG. 7 of the entire completed one nozzle heating chamber. The lower layer 130 is generally a silicon wafer having a thickness of about 200 μm (this wafer is thinned from a wafer having a thickness of 500 μm by back etching after high temperature treatment). In addition to having an ink passage and a heat transfer path for waste heat, the lower layer 130 also operates as a semiconductor substrate for drive electronics connected to the heater 120.

【0096】断熱層132はSiO2を熱的に成長させ
た0.5μm厚の層としている。層132はいくつかの
機能を有し、この機能の中には上部のパッシベーション
層144からヒータ120を絶縁すること、気泡の破裂
力のヒータ120に対する機械的なクッションの役割を
果たすこと、およびMOS駆動回路(後述する)の集積
部分としても動作することを含んでいる。
The heat insulating layer 132 is a 0.5 μm thick layer of thermally grown SiO 2 . Layer 132 has several functions, including insulating the heater 120 from the upper passivation layer 144, acting as a mechanical cushion for bubble burst force heater 120, and MOS. It also includes operating as an integrated part of a drive circuit (discussed below).

【0097】ヒータ120からインク106への最良の
熱伝達を行うために、信頼性を損うことなしに断熱層1
32はできるだけ、薄く製造するのが好ましい。断熱層
132はCVDSiO2 ではなく熱的に成長させたSi
2であるので、これにはピンホールはない。したがっ
て、CVDSiO2を利用する従来のバブルジェットヘ
ッドにおいて相当する層よりも断熱層132を薄くする
ことができる。
In order to achieve the best heat transfer from the heater 120 to the ink 106, the heat insulating layer 1 can be used without impairing reliability.
32 is preferably manufactured as thin as possible. The heat insulating layer 132 is made of thermally grown Si instead of CVD SiO 2.
Since it is O 2 , it has no pinholes. Therefore, the heat insulating layer 132 can be made thinner than the corresponding layer in the conventional bubble jet head using CVD SiO 2 .

【0098】ヒータ120は0.05μm厚のホウ化ハ
フニウムもしくはその他IIIA族〜VIA族の金属の硼
化物の化合物の層である。これは電気駆動パルスを加熱
パルスに変換するための高電気抵抗素子を提供する。H
fB2の非常に高い溶融点(3100℃)は、実際のヒ
ータ温度において実質的な余裕を持つことを意味する。
ヒータ120に対する電気的な接続は0.5μm厚のア
ルミニウムから成るヒータ接続部123により行われ
る。これは、第1金属層(level)134の部分と
して形成される。第1金属層134は0.5μm厚のア
ルミニウム層である。第1金属層134はヒータ120
に接続する接続部123と同時に形成される。この層は
ヒータ120と駆動電子回路(後述)との間を接続し、
同様にドライブ回路内をも接続する。本明細書において
述べるカラーZBJヘッドに対しては、高濃度,高画質
の線幅の相互連結が要求されるので、小さい領域の中に
多数のノズルが存在するということに注目すべきであ
る。このために、2μm程度のサイズの相互連結性が要
求される。
The heater 120 is a 0.05 μm thick layer of hafnium boride or other boride compound of a Group IIIA to VIA metal. This provides a high electrical resistance element for converting the electrical drive pulses into heating pulses. H
The very high fB 2 melting point (3100 ° C.) means that it has a substantial margin at the actual heater temperature.
Electrical connection to the heater 120 is made by a heater connecting portion 123 made of aluminum having a thickness of 0.5 μm. It is formed as part of the first metal layer 134. The first metal layer 134 is an aluminum layer having a thickness of 0.5 μm. The first metal layer 134 is the heater 120.
It is formed at the same time as the connecting portion 123 connected to. This layer connects between the heater 120 and the drive electronics (described below),
Similarly, the inside of the drive circuit is also connected. It should be noted that for the color ZBJ heads described herein, there is a large number of nozzles in a small area, as high density, high quality linewidth interconnections are required. For this reason, interconnectivity of about 2 μm is required.

【0099】中間断熱層136はほぼ1μm厚のCVD
SiO2またはPECVDSiO2(PEはphoton enhan
ced)の層として設けられる。層136の厚さはZBJ
チップ100の動作のために重要である。なぜならば、
この厚さがヒータ120と熱分路(heat shun
t)140との間の熱的なずれを与えるからであり、そ
れにより熱の大半が下層130よりむしろインク106
に確実に伝わるからである。中間断熱層136はまた、
第1金属層136と第2金属層138との間の電気的な
絶縁を行う。しかし、この役割において厚みには制限が
ない。
The intermediate heat insulating layer 136 is a CVD film having a thickness of about 1 μm.
SiO 2 or PECVDSiO 2 (PE is photon enhan
ced) provided as a layer. The thickness of layer 136 is ZBJ
It is important for the operation of the chip 100. because,
This thickness is associated with the heater 120 and the heat shunt.
t) 140, which provides a thermal offset between the ink 106 and most of the heat rather than the underlayer 130.
This is because it is surely transmitted to. The intermediate insulating layer 136 also
Electrical insulation is provided between the first metal layer 136 and the second metal layer 138. However, there is no limit to the thickness in this role.

【0100】第2金属層138を設け、熱分路140と
同様に電気的な接続を行うための第2層を形成する。上
述の高速度ZBJヘッド(直線1mmにつき250ノズ
ルを有する)の連結密度(interconnection density)
は高いので、2μmの設計ルールを用いるとすれば2つ
の金属層(level)が要求される。他のヘッド設計では
1つの金属層だけでもよい。1つの金属層を用いる場合
は、熱分路140について他の構成が必要となる。なぜ
ならば、この金属層は中間酸化物の面136の上部に形
成されるからである。
A second metal layer 138 is provided to form a second layer for electrical connection similar to the heat shunt 140. Interconnection density of the above high speed ZBJ head (with 250 nozzles per 1 mm straight line)
Is high, two metal levels are required using the 2 μm design rule. Other head designs may have only one metal layer. If one metal layer is used, another configuration for the heat shunt 140 is required. This is because this metal layer is formed on top of the face 136 of the intermediate oxide.

【0101】熱分路140は約0.5μm厚のアルミニ
ウムのディスクから形成される。この分路140は断熱
層132および中間層136中のバイア410を通って
下層130と熱的に接続されるが、電気的な目的につい
ては何等役割を果たさない。熱分路140の目的はヒー
タ120からの廃熱を、制御されたレートで下層130
に結びつけることにある。非動作時のインク106の温
度を低くしておくためには、ヒータ駆動パルス間の期間
に廃熱を実質的に移動させなければならない。
The heat shunt 140 is formed from an aluminum disk approximately 0.5 μm thick. This shunt 140 is thermally connected to the lower layer 130 through the vias 410 in the insulating layer 132 and the intermediate layer 136, but serves no role for electrical purposes. The purpose of the heat shunt 140 is to dissipate waste heat from the heater 120 at a controlled rate in the lower layer 130.
To tie to. In order to keep the temperature of the ink 106 low during non-operation, the waste heat must be substantially moved during the period between the heater driving pulses.

【0102】熱分路140は第2金属層138と同時に
形成するようにされている。これは、熱分路140の厚
さが第2金属層138の厚さに一致する場合に可能とな
る。必要とする厚さは、熱分路140とヒータ120と
の間の熱接続の性質により決定される。実際に接続され
る熱量は幾何学的に定められた特定ノズルについての正
確なコンピュータモデルにより決定されることが一番良
い。熱分路140のほかの目的は厚いCVDガラスのオ
ーバーコート142が熱せられるのを防ぐことにある。
これによりこの厚い層140を介してのCVDキャリア
ガスの拡散が遅くなり、また、それ故にヒータ120を
破壊せしめる気泡の形成を遅らせる。
The heat shunt 140 is designed to be formed simultaneously with the second metal layer 138. This is possible if the thickness of the heat shunt 140 matches the thickness of the second metal layer 138. The required thickness is determined by the nature of the thermal connection between heat shunt 140 and heater 120. The actual amount of heat connected is best determined by an accurate computer model for a particular geometrically defined nozzle. Another purpose of the heat shunt 140 is to prevent the thick CVD glass overcoat 142 from being heated.
This slows the diffusion of the CVD carrier gas through this thick layer 140 and thus delays the formation of bubbles that destroy the heater 120.

【0103】オーバーコート層142はCVDまたはP
ECVDガラスの厚い層であり、3つの機能を有する。
第1には、インク吐出のためのノズルを提供すること、
第2には蒸気泡の破裂ないしは潰れの衝撃に抵抗するた
めの機械的な強度を提供すること、第3には外的環境に
対する保護を提供することである。ZBJチップ110
は動作すべきプリンティングプロセスのために大気にさ
らされなければならないので、その表面は、それ故に密
封的にシールされた機器よりも保護のレベルを増大する
必要がある。オーバーコート部材142の厚さは約4μ
mとすることができるが、この厚さは実質的には適当な
ノズル長さに対応してより厚くすることができる。
The overcoat layer 142 is CVD or P
A thick layer of ECVD glass that has three functions.
First, to provide nozzles for ejecting ink,
Second, it provides mechanical strength to resist the impact of the bursting or collapse of vapor bubbles, and third, it provides protection against the external environment. ZBJ chip 110
Must be exposed to the atmosphere for the printing process to operate, so its surface therefore needs to provide an increased level of protection over hermetically sealed devices. The thickness of the overcoat member 142 is about 4μ
It can be m, but this thickness can be substantially thicker corresponding to a suitable nozzle length.

【0104】パッシベーション層144はタンタルまた
は他の材料の0.5μm厚の層でできており、チップ1
00の全体構造に適合してこれを覆い、化学的および機
械的な保護を行うものである。
The passivation layer 144 is made of a 0.5 μm thick layer of tantalum or other material and is used in the chip 1
It is adapted to the entire structure of 00 and covers it, providing chemical and mechanical protection.

【0105】最後に、図9におけるインク106はプリ
ンティングメカニズムを構成する明白な機能を持つこと
に加えて、廃熱を移送する役割も果たす。3pl(ピコ
リットル)のインク液体は上昇した摂氏温度毎に概ね1
3nJの熱を除去する。
Finally, the ink 106 in FIG. 9 not only has the obvious function of forming a printing mechanism, but also serves to transfer waste heat. 3 pl (picoliter) of ink liquid is approximately 1 for every elevated Celsius
Remove 3 nJ of heat.

【0106】図10に他のヒータ構成を示す。ここで、
ヒータ440は、メインヒータ441および冗長ヒータ
443を有し、これらの各々は、インク滴446を吐出
するノズル445を囲む環状となっている。ヒータ44
1および443は堆積させたHfB2 から作られ、それ
ぞれアルミニウム接続部442および443をオーバラ
ップすることにより組合される。この形状を有するヒー
タ440は、下部に存在する熱作用キャビティ447を
囲み、それ故に、環状のインクの気泡(図21(A)〜
(D),図22(A)〜(D)参照)を発生することが
できる。従ってこの気泡はインク液446の全周にわた
ってほぼ等しい圧力を発生する。メインヒータ441お
よび冗長ヒータ443は形状および配設位置に関して等
しく、従ってそれらは等しい滴吐出特性を有する。ま
た、ヒータ441および443のノズル445に対する
偏心は僅かであり、従ってメインヒータ441が損傷
し、冗長ヒータ443が使用される場合でも液体の吐出
角度は大きくは変わらない。
FIG. 10 shows another heater configuration. here,
The heater 440 includes a main heater 441 and a redundant heater 443, each of which has an annular shape surrounding a nozzle 445 which ejects an ink droplet 446. Heater 44
1 and 443 are made from deposited HfB2 and are combined by overlapping aluminum connections 442 and 443, respectively. The heater 440 having this shape surrounds the thermal action cavity 447 existing in the lower portion, and therefore, the annular ink bubbles (FIG. 21A to FIG.
(D) and FIG. 22 (A) to (D)) can be generated. Therefore, the bubbles generate almost equal pressure over the entire circumference of the ink liquid 446. The main heater 441 and the redundant heater 443 are equal in shape and placement, so they have equal drop ejection characteristics. Further, the eccentricity of the heaters 441 and 443 with respect to the nozzle 445 is slight, so that even if the main heater 441 is damaged and the redundant heater 443 is used, the liquid ejection angle does not change significantly.

【0107】図9は、円筒形の穴および細い先端部を有
し、下部側に熱作用室(thermal chambe
r)すなわち穴部を形成するノズルを示しているが、種
々のノズル形状を用いることができる。そのいくつかを
図11から図20までに示した。
FIG. 9 has a cylindrical hole and a thin tip, and a thermal chamber on the lower side.
Although r), that is, a nozzle that forms a hole is shown, various nozzle shapes can be used. Some of them are shown in FIGS. 11 to 20.

【0108】図11において、ノズル先端部111を囲
む熱作用室115は円筒状に構成され、その円筒の壁面
にヒータ120を堆積させている。この配置には次のよ
うないくつかの不利な点がある。 (1)ヒータフィルムを円筒の壁面内に垂直に堆積しな
ければならない。また、このことは化学的な蒸着により
行わなければならないが、ヒータ120を所望のサイズ
および形状に作製することは大変難しい。 (2)損傷を許容するための冗長ヒータを形成すること
が困難である(後述)。 (3)吐出すべきインク106および蒸気を先端部11
1から排出するためだけに、ヒータ120を円筒表面内
部に埋設しなければならない。 (4)高熱伝導性を有する結晶質SiO2の代りに用い
たCVDSiO2によりインクをヒータ120から分離
させる。
In FIG. 11, the thermal action chamber 115 surrounding the nozzle tip portion 111 is formed in a cylindrical shape, and the heater 120 is deposited on the wall surface of the cylindrical shape. This arrangement has some disadvantages, including: (1) The heater film must be vertically deposited on the wall surface of the cylinder. Also, although this must be done by chemical vapor deposition, it is very difficult to make the heater 120 in the desired size and shape. (2) It is difficult to form a redundant heater to allow damage (described later). (3) The ink 106 and the vapor to be ejected are transferred to the tip 11
The heater 120 must be embedded inside the surface of the cylinder only to eject one. (4) ink is separated from the heater 120 by CVD SiO 2 was used instead of crystalline SiO 2 having high thermal conductivity.

【0109】図12において、熱作用室115は円錐形
として構成される。このことによりエッチングされるヒ
ータ120の抵抗値を増大させることができる。この構
成は以下の困難がある。 (1)円錐の角度が大きすぎる(円錐が平らな)場合、
ノズル110内は毛細管現象によりインク106が満た
されない。 (2)円錐の角度が小さすぎる(円錐が尖っている)場
合、熱作用室が円筒形であるときと同様、ヒータ120
を作製することがさらに困難である。 (3)ノズルバレル(ノズル円筒)123は大変狭くな
り、インクリフィル時間が増大する。
In FIG. 12, the heat action chamber 115 has a conical shape. As a result, the resistance value of the heater 120 to be etched can be increased. This configuration has the following difficulties. (1) If the angle of the cone is too large (the cone is flat),
The ink 106 is not filled in the nozzle 110 due to the capillary phenomenon. (2) When the angle of the cone is too small (the cone is sharp), the heater 120 has the same shape as when the heating chamber has a cylindrical shape.
Are more difficult to fabricate. (3) The nozzle barrel (nozzle cylinder) 123 becomes very narrow, and the ink refill time increases.

【0110】図13はほぼ半球形状を有する室を示す。
そのほぼ半球状の室に面して円錐台形状の部分が設けら
れ、その部分にヒータ120が形成されている。
FIG. 13 shows a chamber having a substantially hemispherical shape.
A frustoconical portion is provided facing the substantially hemispherical chamber, and a heater 120 is formed in that portion.

【0111】図14〜図19は、ぞれぞれ6つの好適な
ノズル構成を示す。これら構成によって、単一構造,1
600dpiのドット分解能を可能とする3plの小液
体サイズ,フォールトトレランスのヒータ構造、および
基板の表面のいずれかにおいて一定の間隔をおき、多色
プリント装置に用いることのできるノズルが可能とな
る。
14 to 19 each show six preferred nozzle configurations. With these configurations, a single structure, 1
A small liquid size of 3 pl that enables a dot resolution of 600 dpi, a heater structure with a fault tolerance, and a nozzle that can be used in a multi-color printing device can be provided with a certain interval on either surface of the substrate.

【0112】図14には、ほぼ半球状をなす熱作用室1
15が示される。この熱作用室115は、ノズルバレル
113が反応性イオンエッチング(RIE)によって形
成される前に、等方性プラズマエッチングによりシリコ
ンの下側をくり抜くことによって形成される。この構成
の特徴は、気泡116の生成が、インク滴108の吐出
方向と反対の方向になされるという逆作用にある。熱分
路140は、ノズル領域から基板130へ熱を導き、こ
れにより、次のインク滴108の吐出に先だつ熱作用室
115の十分な冷却に要する時間が短くなる。
FIG. 14 shows a heating chamber 1 having a substantially hemispherical shape.
Fifteen is shown. The heat chamber 115 is formed by hollowing out the lower side of silicon by isotropic plasma etching before the nozzle barrel 113 is formed by reactive ion etching (RIE). The feature of this configuration is that the bubble 116 is generated in the opposite direction to the ejection direction of the ink droplet 108. The heat shunt 140 guides heat from the nozzle area to the substrate 130, which reduces the time required to sufficiently cool the thermal chamber 115 prior to the ejection of the next ink drop 108.

【0113】この構成は、ヒータ120が平面構造であ
るという利点を有し、これにより、ヒータの形状および
サイズを正確に管理することが可能となる。また、ヒー
タ120とインク106との間の熱的結合は重要なもの
である。何故なら、ヒータ120は、CVDガラスより
も熱伝導性の高いSiO2 層132によってインク10
6から隔てられているからである。また、この層は、C
VDガラスによって同様の層を形成した場合に較べて、
ピンホールが生じる傾向を増大させずにより薄く形成す
ることができる。このノズル構成は、バレル113の熱
作用室115に入り込んでゆく部分の傾斜およびパッシ
ベーション層144(図9参照)とインクとの接触角と
に依存して、毛管作用によるインクの自動的な充填を可
能とする。
This structure has the advantage that the heater 120 has a planar structure, which makes it possible to accurately control the shape and size of the heater. Further, the thermal coupling between the heater 120 and the ink 106 is important. Because the heater 120 is made of the ink 10 with the SiO 2 layer 132 having a higher thermal conductivity than the CVD glass.
This is because it is separated from 6. Also, this layer is C
Compared with the case where a similar layer is formed by VD glass,
It can be made thinner without increasing the tendency for pinholes to occur. This nozzle configuration depends on the inclination of the portion of the barrel 113 entering the heat action chamber 115 and the contact angle between the passivation layer 144 (see FIG. 9) and the ink to automatically fill the ink by the capillary action. It is possible.

【0114】本構成の種々の短所は、気泡の生成がイン
ク吐出方向とは反対方向になされ、気泡生成の吐出に対
する効率が減少するという上記逆作用に存在する。ま
た、ノズル領域を形成するためにCVDガラスの厚い被
覆層を必要とする。加えて、シリコン基板130のほぼ
600μmにわたる長い経路を介して無駄な熱を放出し
なければならない。このことは、ノズル密度および/ま
たは吐出周波数にある限界を与える。本構成の他の短所
は、バレル113が熱作用室115に入り込む角度が細
かく管理されない場合には、毛管作用によってノズル1
10にインク106を充填する際の潜在的困難性に関す
るものである。
The various disadvantages of this structure reside in the above-mentioned adverse effect that the bubble generation is performed in the direction opposite to the ink ejection direction, and the efficiency of bubble generation ejection is reduced. It also requires a thick coating of CVD glass to form the nozzle area. In addition, wasteful heat must be dissipated through the long path of the silicon substrate 130, which extends over approximately 600 μm. This puts some limits on nozzle density and / or firing frequency. Another disadvantage of this configuration is that if the angle at which the barrel 113 enters the heat-acting chamber 115 is not precisely controlled, the nozzle 1 may be operated by capillary action.
It concerns potential difficulties in filling 10 with ink 106.

【0115】図15は以下に示す配置構成を除いて、図
14の構成と同様の構成を示す。すなわち、図15にお
いて、チップ100を通るインク106の流れの方向
は、図14に示す構成と逆であって、気泡の生成がイン
ク滴吐出方向と同一の方向においてなされる逆ノズル構
成を与える。図15に示されるように、インク106
は、開口484を通ってノズル通路に入り込み、バレル
487とチャネル489との境界に位置するノズル先端
486にメニスカス107が形成される。気泡116の
生成作用によって、チャネル489を通ってインク滴1
08が紙220のような媒体上に向けて吐出される。
FIG. 15 shows a configuration similar to that of FIG. 14 except for the following layout configuration. That is, in FIG. 15, the direction of the flow of ink 106 through the chip 100 is opposite to the configuration shown in FIG. 14, providing a reverse nozzle configuration in which bubbles are generated in the same direction as the ink droplet ejection direction. As shown in FIG. 15, the ink 106
Enter the nozzle passage through the opening 484 and a meniscus 107 is formed at the nozzle tip 486 located at the boundary between the barrel 487 and the channel 489. Due to the action of the bubble 116, the ink drop 1 passes through the channel 489.
08 is ejected onto a medium such as paper 220.

【0116】逆ノズル構成485は、1つの重要な点に
おいて前述の各構成とは異なっている。前述の構成(例
えば図14に示されるもの)は、熱分路140を用いる
ものであり、この熱分路は、ヒータ120からの熱を基
板130へ向ける。
The reverse nozzle configuration 485 differs from each of the previous configurations in one important respect. The configuration described above (eg, shown in FIG. 14) uses a heat shunt 140, which directs heat from the heater 120 to the substrate 130.

【0117】しかしながら、図15の構成では、ヒータ
120に近接してその下にインク106のインク貯留室
が存在する。従って、この構成において熱拡散路(diff
user)491は、ヒータ120から被覆層142を通っ
てインク106のインク貯留室までの熱輸送の面積を増
大させるのに用いられる。この構成において、熱伝導路
は図14の場合よりかなり短くなるので、より大きな熱
拡散が達成される。また、インク供給ポンプ(不図示)
を用い熱交換器を通るインク106の再還流を行うこと
によって、熱拡散をさらに高めることができる。
However, in the structure shown in FIG. 15, the ink storage chamber for the ink 106 exists below and adjacent to the heater 120. Therefore, in this configuration, the thermal diffusion path (diff
user) 491 is used to increase the area of heat transfer from the heater 120 through the coating layer 142 to the ink reservoir of the ink 106. In this configuration, the heat conduction path is considerably shorter than in the case of FIG. 14, so that a larger heat diffusion is achieved. Also, an ink supply pump (not shown)
Can be used to recirculate the ink 106 through the heat exchanger to further enhance heat diffusion.

【0118】以上示した構成は、平面構造,良好な熱的
結合および熱拡散という利点を有する。また、気泡生成
の方法がインク吐出と同一方向であるので吐出の際の運
動エネルギー損失が減少する。この構成の短所は、ノズ
ル内にインクを自己注入できないことであり、最初は加
圧してインクを注入しなければならない。一度インクが
注入されると、インク滴108が吐出された後、インク
は気泡の収縮によって熱作用室488内に引き込まれ
る。また、ヒータ120を支持するカンチレバー形態の
部分は、気泡116が消滅する際の衝撃に耐えるために
十分な厚さを有していなければならないという短所があ
る。
The construction shown above has the advantages of a planar structure, good thermal coupling and thermal diffusion. Further, since the method of bubble generation is in the same direction as ink ejection, kinetic energy loss during ejection is reduced. The disadvantage of this configuration is that the ink cannot be self-injected into the nozzle and must first be pressurized to inject the ink. Once the ink is injected, the ink droplets 108 are ejected and then the ink is drawn into the thermal action chamber 488 due to the contraction of the bubbles. In addition, the cantilever-shaped portion that supports the heater 120 must have a sufficient thickness to withstand the impact when the bubbles 116 disappear.

【0119】次に図16を参照すると、溝に埋め込まれ
た(trench implanted)ヒータ493を有するノズル構
成が示される。本例では、ノズルキャビティ112が直
円筒状に形成され、これはノズルバレル113およびそ
の形成が任意であるエッチング形成された(optionally
etched)ノズルチャネル114に連通する。環状の溝
492がシリコン基板にエッチング形成され、SiO2
層がノズルキャビティ112近辺で成層される。環状の
ヒータ493が溝492の内面に成膜される。ヒータ4
93は、その作用によってインクの気化による気泡11
6を形成し、この気泡は吐出方向を横断する方向でキャ
ビティ112を横切って成長する。本構成の利点のうち
には、良好な熱的結合や自己注入構造がある。また、短
所の1つとして熱拡散が劣ることを挙げることができ
る。これは、インクの大部分が気泡生成面から600μ
mの基板130を介して隔てられているためインクの流
動によって生じるインク冷却が効率的に行われないから
である。また、ノズルの長さは被覆層142を形成する
極めて厚いCVDガラス層によって定まるため、適切な
ノズル長さを定めることは困難である。さらに、気泡が
横断する方向に生成するため、吐出に最適な運動力学的
関係を得ることができない。加えて、ヒータ493の長
さは、ノズルの円周分に、あるいはフォールトトレラン
ス構成を用いた場合には上記円周の半分に制限されるの
で、ヒータ493の抵抗値を大きくすることは困難であ
る。
Referring now to FIG. 16, there is shown a nozzle configuration having a heater 493 that is trench implanted. In this example, the nozzle cavity 112 is formed in the shape of a right cylinder, which is optionally etched by the nozzle barrel 113 and its formation.
etched) communicating with the nozzle channel 114. An annular groove 492 is formed in the silicon substrate by etching, and SiO 2
Layers are layered near the nozzle cavity 112. An annular heater 493 is formed on the inner surface of the groove 492. Heater 4
93 is a bubble 11 due to the vaporization of the ink.
6, which bubbles grow across the cavity 112 in a direction transverse to the ejection direction. Among the advantages of this configuration are good thermal coupling and self-injection structure. Further, one of the disadvantages is that the heat diffusion is poor. This is because most of the ink is 600μ from the bubble generation surface.
This is because the ink is not efficiently cooled due to the flow of the ink because it is separated by the substrate 130 of m. Further, since the nozzle length is determined by the extremely thick CVD glass layer forming the coating layer 142, it is difficult to determine an appropriate nozzle length. Furthermore, since the bubbles are generated in the transverse direction, it is impossible to obtain the optimal kinematic relationship for ejection. In addition, since the length of the heater 493 is limited to the circumference of the nozzle or to the half of the circumference when the fault tolerance structure is used, it is difficult to increase the resistance value of the heater 493. is there.

【0120】図17は、上述した逆ノズル構造に図16
の環状溝構成を用いた場合を示す。ここで、環状溝49
2はその中に拡散形成されたヒータ493とともにノズ
ル先端486の方向に延在する。サーマルディフューザ
491も上述したのと同様に設けられる。本構成の利点
は、熱的結合,熱拡散の容易性,自己充填および製造の
容易性において見い出される。短所としては、気泡の生
成方向がインク滴吐出方向を横断する方向であること
や、ヒータ493の長さをいろいろ変えることが容易で
はないこと等を挙げることができる。また、シリコン基
板130へ伝導する熱の割合が高くなるため無駄に費や
される熱が多くなることがある。
FIG. 17 shows the above-mentioned reverse nozzle structure as shown in FIG.
The case where the annular groove structure of is used is shown. Here, the annular groove 49
2 extends in the direction of the nozzle tip 486 along with the heater 493 formed diffused therein. The thermal diffuser 491 is also provided in the same manner as described above. The advantages of this configuration are found in thermal coupling, ease of thermal diffusion, self-filling and ease of manufacture. Disadvantages include that the bubble generation direction is transverse to the ink droplet ejection direction, and it is not easy to change the length of the heater 493 in various ways. Further, since the proportion of heat conducted to the silicon substrate 130 becomes high, the heat wasted may be increased.

【0121】図18は、エルボーヒータを用いた構成を
示す。本例では、円筒状のノズル通路がノズル先端11
1とバレル113との間に形成される。熱的成長によっ
て得られるSiO2 層494はバレル113側へ入り込
んで延在する。さらに、エルボー状に延伸するヒータ4
95は、上記層494およびヒータ495の上面に形成
される電気接点(不図示)に成膜される。さらにまた、
CVDSiO2 よりなる被覆層142が、上記接点,ヒ
ータおよびノズルバレル113側へ延在する層の上に設
けられる。本構成の利点は、自己充填およびヒータ49
5の基板130に対する熱的絶縁にある。また、短所と
しては、熱拡散が劣ること、被覆層142の厚さを変化
させなければならないノズル長さの調整が困難であるこ
と、気泡の生成方向が吐出方向に横断する方向であるこ
と、ヒータ495がアモルファスCVDガラスの層によ
って、インク106から隔てられているためインクとの
熱的結合が良好でないこと、ヒータの長さを変化させる
ことが困難であること、および製造が複雑になること
(後述される)等がある。
FIG. 18 shows a structure using an elbow heater. In this example, the cylindrical nozzle passage has a nozzle tip 11
1 and the barrel 113. The SiO2 layer 494 obtained by thermal growth extends into the barrel 113 side. Furthermore, the heater 4 extending in an elbow shape
95 is deposited on the electrical contacts (not shown) formed on the upper surface of the layer 494 and the heater 495. Furthermore,
A coating layer 142 of CVD SiO2 is provided on the layer extending toward the contact, heater and nozzle barrel 113. The advantage of this configuration is that the self-filling and heater 49
5 is in thermal isolation to the substrate 130. In addition, disadvantages include poor thermal diffusion, difficulty in adjusting the nozzle length that requires changing the thickness of the coating layer 142, and a bubble generation direction that is transverse to the ejection direction. The heater 495 is separated from the ink 106 by a layer of amorphous CVD glass so that the heater does not have good thermal coupling with the ink, it is difficult to change the length of the heater, and manufacturing is complicated. (Described later), etc.

【0122】図19は、上記構成と同様にして形成され
るエルボー接触ヒータ495を用いた逆構造ノズルを示
す。本構成の利点は、インク貯留室を介した熱拡散,自
己充填およびヒータ495が基板130から熱的に絶縁
されていることに見い出すことができる。また、短所と
しては、気泡の生成方向が吐出方向に対して横断方向で
あること、ヒータ495とインク106との熱的結合が
アモルファスCVDガラスを介しているため良好に行わ
れないこと、およびヒータの長さが制限されること等を
挙げることができる。
FIG. 19 shows an inverted structure nozzle using an elbow contact heater 495 formed in the same manner as the above structure. The advantages of this configuration can be found in the thermal diffusion through the ink reservoir, self-filling, and the heater 495 being thermally isolated from the substrate 130. In addition, as a disadvantage, the bubble generation direction is transverse to the ejection direction, the thermal coupling between the heater 495 and the ink 106 is not performed satisfactorily because of the amorphous CVD glass, and the heater. It can be mentioned that the length is limited.

【0123】図20は、図15に示した構成と同様のノ
ズル構成を示す。しかしながら、ノズル先端486に対
するノズル開口484の相対的なサイズは、図15の構
成とは異なっており、これにより、ノズルにおけるイン
ク充填のための毛管作用およびメニスカス107の形成
を改善することができる。すなわち、図15に示す構成
の短所の1つは、ノズル開口484とノズル先端486
とが等しい径を有していることにある。ノズル先端48
6の直径は、要求液体サイズのような設計基準の数に応
じて変化するものである。
FIG. 20 shows a nozzle structure similar to that shown in FIG. However, the relative size of the nozzle opening 484 with respect to the nozzle tip 486 is different from the configuration of FIG. 15, which may improve capillary action for ink filling at the nozzle and formation of the meniscus 107. That is, one of the disadvantages of the configuration shown in FIG. 15 is the nozzle opening 484 and the nozzle tip 486.
And have the same diameter. Nozzle tip 48
The diameter of 6 will vary depending on a number of design criteria such as required liquid size.

【0124】図20に示されるように、ノズルにインク
を満たしメニスカス107を形成するため、インク10
6は開口484を通って流れ先端486で停止しなけれ
ばならない。これら開口および先端が等しいサイズであ
る場合には、一般に、インクの充填圧力に応じてメニス
カスが開口484に形成されるか、先端486からのイ
ンク垂れを生じる。これらの状態は、どちらも望ましい
ものではない。特に望ましい形態は、開口484がノズ
ルのインク充填を可能とするに十分な径を有し、先端4
86がそれとは異なり、メニスカス107の形成に供す
るより小さな径を有することである。従って、ノズルは
開口484における“気泡圧力”より大きく、先端48
6における“気泡圧力”より小さな圧力を用いてインク
が充填される。図20に示す構成は、上記開口および先
端の好適な構造を示し、ここでは開口484の直径が先
端486のそれよりも50%程大きい。また、この構成
によれば、大きなリフィル速度を維持しながら液体のサ
イズを正確に制御することもできる。
As shown in FIG. 20, in order to fill the nozzle with ink and form the meniscus 107, the ink 10
6 must flow through opening 484 and stop at flow tip 486. When the opening and the tip have the same size, generally, a meniscus is formed in the opening 484 or ink drips from the tip 486 depending on the filling pressure of the ink. Neither of these situations is desirable. A particularly desirable configuration is that the opening 484 has a diameter sufficient to allow ink filling of the nozzle and the tip 4
86 is different in that it has a smaller diameter that is used to form the meniscus 107. Therefore, the nozzle is greater than the "bubble pressure" at the opening 484 and the tip 48
The ink is filled using a pressure less than the "bubble pressure" in 6. The configuration shown in FIG. 20 shows a preferred structure for the opening and tip, where the diameter of opening 484 is about 50% larger than that of tip 486. Further, according to this configuration, it is possible to accurately control the size of the liquid while maintaining a high refill speed.

【0125】ZBJチップ100の動作は、以下の図2
1(A)〜(D),図22(A)〜(D)に示される新
規な液体吐出機構を用いることにより、従来のバブルジ
ェットヘッドのそれとは異なっている。
The operation of the ZBJ chip 100 is shown in FIG.
1 (A) to (D) and FIG. 22 (A) to (D), the use of the novel liquid ejecting mechanism is different from that of the conventional bubble jet head.

【0126】図21(A)には、ZBJプリントヘッド
100の1つのノズル110が、ヒータ120がオフで
あるその静止した状態で示される。ノズル110内のイ
ンク106はメニスカス107を形成する。図21
(B)では、ヒータ120が駆動されてその周囲の基板
130および熱層132を加熱し、これにより、ノズル
110内のインク106が加熱される。その結果、イン
ク106が部分的に蒸発して微小気泡116を形成す
る。図21(C)に示されるように、蒸発したインクは
加熱されるので、これら微小気泡は膨張して合体し大き
な気泡116となる。図21(D)では、膨張する気泡
116の圧力がインク106をノズル先端111から高
速で押し出す。
FIG. 21A shows one nozzle 110 of the ZBJ print head 100 in its rest state with the heater 120 off. The ink 106 in the nozzle 110 forms a meniscus 107. Figure 21
In (B), the heater 120 is driven to heat the substrate 130 and the thermal layer 132 around the heater 120, thereby heating the ink 106 in the nozzle 110. As a result, the ink 106 is partially evaporated to form micro bubbles 116. As shown in FIG. 21C, since the evaporated ink is heated, these micro bubbles expand and coalesce into large bubbles 116. In FIG. 21D, the pressure of the expanding bubble 116 pushes the ink 106 out of the nozzle tip 111 at high speed.

【0127】図22(A)では、ヒータ120はその駆
動が停止され、これにより、気泡116は縮小し形成さ
れた液体108からインクを引っ張る。図22(B)で
は、液体108はノズル110内のインク106と分離
され、また、縮小する気泡116はメニスカス107を
ノズル110の後方に向かって引っ張る。図22(C)
に示されるように、インクの表面張力によってノズル1
10には、下部にある貯留室からインクがリフィルされ
る。この際、リフィルのインク速度によってインクは過
剰充填される。最後に、図22(D)では、インク10
6のメニスカスが振動した後、最終的に最初に示した静
止状態に戻る。この振動が減衰する時間が、最大ドット
周波数を定める1つの要因である。
In FIG. 22A, the driving of the heater 120 is stopped, whereby the bubble 116 contracts and pulls the ink from the formed liquid 108. In FIG. 22B, the liquid 108 is separated from the ink 106 in the nozzle 110, and the contracting bubbles 116 pull the meniscus 107 toward the rear of the nozzle 110. FIG. 22 (C)
As shown in FIG.
Ink 10 is refilled with ink from the lower storage chamber. At this time, the ink is overfilled due to the refill ink speed. Finally, in FIG.
After the meniscus of No. 6 vibrates, it finally returns to the rest state shown at the beginning. The time during which this vibration decays is one factor that determines the maximum dot frequency.

【0128】図23に示されるように、ヒータ120が
駆動されると、矢印で示されるようにそれによる熱の一
部はインク106へ伝わり、残りはノズルの周囲の部材
に伝わる。
When the heater 120 is driven as shown in FIG. 23, a part of the heat generated by the heater 120 is transferred to the ink 106 and the rest is transferred to the member around the nozzle, as indicated by the arrow.

【0129】図24はインクのスーパーヒートを示し、
これによれば、スーパーヒートされたインクの薄い層1
09がノズルキャビティ112内のパッシベーション層
144に隣接して形成される。
FIG. 24 shows superheat of ink,
According to this, a thin layer of superheated ink 1
09 is formed adjacent to the passivation layer 144 in the nozzle cavity 112.

【0130】ヒータ120の駆動が停止した後、余分な
熱は速やかに除去されなければならない。ヒータ120
が発熱する200μsec以内にインク温度が100℃
を越えると、インク106は実質的に水であるため、イ
ンク残りを生せず気泡が形成される。仮に、このような
状態にならないとすると、ヒータ120とインク106
との間に蒸気による断熱層が存在することになり、イン
ク滴が正確に吐出されないことになる。
After the driving of the heater 120 is stopped, the excess heat must be quickly removed. Heater 120
Ink temperature is 100 ° C within 200 μsec
Beyond the above, since the ink 106 is substantially water, bubbles are formed without producing ink residue. If such a state does not occur, the heater 120 and the ink 106
Since there is a heat insulating layer between them and the ink, ink droplets cannot be ejected accurately.

【0131】余分な熱は、別々の3つの経路を介して除
去される。第1に、熱はインクを介して除去される。こ
の際、インクはわずかに温度上昇する。しかしながら、
インクの熱伝導性は低いので、この経路によって除去さ
れる熱量は少ない。
Excess heat is removed via three separate paths. First, heat is removed via the ink. At this time, the temperature of the ink slightly rises. However,
Since the thermal conductivity of the ink is low, the amount of heat removed by this path is small.

【0132】ノズル110の壁は、基板130のシリコ
ンにより形成され、このシリコンは高い熱伝導性を有す
るので、この壁を介した熱拡散は大きな速度で行われ
る。しかしながら、気泡116の全ての部分がノズル1
10のこの側壁に接しているわけではない。
The wall of the nozzle 110 is formed by the silicon of the substrate 130, and since this silicon has a high thermal conductivity, the heat diffusion through this wall takes place at a high rate. However, all parts of the bubble 116 are
It is not in contact with this side wall of 10.

【0133】さらに、余分な熱はヒータ120を介して
除去される。液体が吐出されるときインク蒸気がヒータ
120に接してはならないので、ヒータ120を介した
熱拡散は重要である。ヒータ120の周囲の部材の大部
分は低い熱伝導性のガラスであるので、熱分路140が
この中に設けられ、余分な熱を基板130に分流する。
熱分路を設けないで、余分な熱の除去がほぼ200μs
ecの間に終了するならば、このような熱分路140を
設ける必要はない。図25は、上述した気泡116が冷
却する際の熱の流れを示すものである。
Further, excess heat is removed via the heater 120. Thermal diffusion through the heater 120 is important because the ink vapor must not contact the heater 120 when the liquid is ejected. Since most of the material around the heater 120 is glass with low thermal conductivity, a heat shunt 140 is provided therein to shunt excess heat to the substrate 130.
Removal of excess heat is almost 200 μs without providing a heat shunt
It is not necessary to provide such a heat shunt 140 if it ends during ec. FIG. 25 shows the flow of heat when the bubbles 116 are cooled.

【0134】図26もまた、余分な熱の除去経路を示す
ものであり、ここでは、熱はヒータ120からの主な熱
導管としての基板130を通って流れる。この熱の一部
はインク106に戻り、最終的には次の液体108の吐
出の際にこれとともに放出される。残りの熱は、基板1
30を通ってアルミのヒートシンク(51,52:図4
参照)に伝わる。
FIG. 26 also shows a path for removal of excess heat, where heat flows through the substrate 130 as the main heat conduit from the heater 120. A part of this heat returns to the ink 106 and is finally released together with the next liquid 108 when it is ejected. The rest of the heat is substrate 1
Aluminum heat sink (51, 52: FIG. 4)
See).

【0135】インクチャネル 図28および図29に示されるように、ZBJプリント
ヘッド200は、例えば、それぞれ異なるプローブ溶液
に対応したインクチャネル211,212,213およ
び214を有する。これらチャネル211〜214は、
アルミ押出し体として形成され、ZBJチップ100の
背面に対してフィルタ作用および封止を行う。
Ink Channels As shown in FIGS. 28 and 29, the ZBJ printhead 200 has, for example, ink channels 211, 212, 213 and 214 corresponding to different probe solutions. These channels 211-214 are
It is formed as an aluminum extruded body and performs filtering and sealing on the back surface of the ZBJ chip 100.

【0136】いくつかの適用例では、図28に示すイン
クチャネル211〜214が適切なインク流を生じさせ
るには不十分な場合がある。このような場合には、図2
9に示すような押出し体形状を用いることができ、これ
によりインク流の量を増すことができる。図28に示さ
れるように、チャネル押出し体210とZBJチップ1
00との間には、ポア径10μmのアブソリュート膜フ
ィルタ205が設けられ、これにより、インク汚濁から
ヘッドを保護することができる。膜フィルタ205が圧
縮性を有していれば、このフィルタはガスケットとして
も機能し、4色インクがそれぞれ異なる色と混合するの
を防止できる。ヘッド組立体200の両端部は、好まし
くは、封止され、これにより、気体の侵入を防止でき
る。以上のような構成に対して、製造上維持することが
要求されるチップ100とチャンネル押し出し体210
の位置合わせ精度は±50μm程度である。
In some applications, the ink channels 211-214 shown in FIG. 28 may not be sufficient for proper ink flow. In such a case, FIG.
An extrudate geometry such as that shown in Figure 9 can be used to increase the amount of ink flow. As shown in FIG. 28, the channel pusher 210 and the ZBJ tip 1
00, an absolute membrane filter 205 having a pore diameter of 10 μm is provided, which can protect the head from ink contamination. If the membrane filter 205 has compressibility, this filter also functions as a gasket and can prevent the four color inks from mixing with different colors. Both ends of the head assembly 200 are preferably sealed to prevent gas ingress. With respect to the above configuration, the chip 100 and the channel pusher 210 which are required to be maintained in manufacturing are required.
The alignment accuracy of is about ± 50 μm.

【0137】このように二次元プローブ・アレイを製造
する際に利用されるインクジェット・ヘッドは、前述の
ZBJヘッドの構造を、その原型として、吐出する液
を、水性インクに代えて、ブローブ溶液として、設計す
ることができる。すなわち、ZBJヘッドの構成は、一
体型に形成されたヘッドチップのZ方向の一方の側にイ
ンクの入り口があり、他方の側にノズルが配置されてい
るために、インク流路と吐出の方向がリニアであり、直
交することはない。従って、ZBJヘッドを多数の溶液
リザーバーとそれに対応したノズルを有する形態にして
も、溶液リザーバーとノズルの数に対応した数の流路を
形成することは比較的容易となる。結果として、そのよ
うにして製作されたZBJヘッドは多数のプローブ溶液
を吐出する必要のある本発明にとって好適である。
The ink jet head used for manufacturing the two-dimensional probe array as described above uses the structure of the ZBJ head described above as its prototype, and the liquid to be ejected is replaced with a water-based ink to form a probe solution. Can be designed. That is, since the ZBJ head has an ink inlet on one side in the Z direction and a nozzle on the other side of the integrally formed head chip, the direction of the ink flow path and the ejection direction is Is linear and never orthogonal. Therefore, even if the ZBJ head has a form having a large number of solution reservoirs and nozzles corresponding thereto, it is relatively easy to form the number of channels corresponding to the number of solution reservoirs and nozzles. As a result, the ZBJ head manufactured in this way is suitable for the present invention which needs to eject a large number of probe solutions.

【0138】図30は、本発明に利用される、二次元ア
レイ状にノズルを配置するインクジェット・ヘッドの一
例を示す概略図である。このようなインクジェット・ヘ
ッドは前述したZBJヘッドの製造方法を適宜選択して
応用することによって製作可能である。図30に示すよ
うに、この液体吐出装置では、二次元アレイ状にノズル
と、それに対応して、溶液リザーバーとが一体型として
組み込まれている。場合によっては、インクジェット・
ヘッドは一次元アレイにより構成されていても構わない
し、あるいは、一体型ではなく、例えば上下を張り合わ
せたもの、または、一次元状のインクジェットヘッドを
複数並べてひとつの二次元アレイ状にノズルを配置する
インクジェット・ヘッドとしてもよい。
FIG. 30 is a schematic view showing an example of an ink jet head in which nozzles are arranged in a two-dimensional array, which is used in the present invention. Such an inkjet head can be manufactured by appropriately selecting and applying the manufacturing method of the ZBJ head described above. As shown in FIG. 30, in this liquid ejecting apparatus, nozzles and corresponding solution reservoirs are integrally incorporated in a two-dimensional array. In some cases, inkjet
The head may be configured by a one-dimensional array, or it is not an integral type and is, for example, one in which the top and bottom are stuck together, or a plurality of one-dimensional inkjet heads are arranged and nozzles are arranged in one two-dimensional array. It may be an inkjet head.

【0139】一度に一個のノズルから吐出されるプロー
ブ溶液の量は、プローブ溶液の粘度、プローブ溶液と固
相基板の親和性、プローブと固相基板との反応性などの
様々の要素を考慮の上で、形成されるアレイのドットサ
イズや形状に応じて、適宜選択されるものである。プロ
ーブ溶液は水性溶媒を用いることが一般的であり、本発
明の方法においては、インクジェット・ヘッドの各ノズ
ルから吐出されるプローブ溶液の液体は、一般的に、そ
の液量を0.1ピコリットルから100ピコリットルの
範囲に選択し、その液量に合わせてノズル径などを設計
・調整することが好ましい。
The amount of the probe solution discharged from one nozzle at a time takes various factors such as the viscosity of the probe solution, the affinity of the probe solution and the solid phase substrate, and the reactivity of the probe and the solid phase substrate into consideration. The above is appropriately selected according to the dot size and shape of the array to be formed. An aqueous solvent is generally used as the probe solution, and in the method of the present invention, the liquid of the probe solution ejected from each nozzle of the inkjet head is generally 0.1 picoliter. To 100 picoliters, and the nozzle diameter and the like are preferably designed and adjusted according to the liquid volume.

【0140】また、プローブ・アレイ形成用の固相基板
上に吐出されるプローブ溶液の各液体は、塗布される形
状は、本来円形であるが、この微細な円形ドット複数個
を連結して、矩形状の塗布面とすることもできる。この
プローブ溶液が塗布されるアレイ単位(ドット)の占め
る面積は、0.01(例えば0.1μm×0.1μm)
μm2から40000(例えば200μm×200μ
m)μm2が一般的であるが、これは、アレイ自体の大
きさ、アレイ・マトリクスの密度により決まる。
Further, although each liquid of the probe solution discharged onto the solid phase substrate for forming the probe array is originally circular in shape, a plurality of fine circular dots are connected to each other. A rectangular coating surface can also be used. The area occupied by the array units (dots) to which this probe solution is applied is 0.01 (for example, 0.1 μm × 0.1 μm)
μm 2 to 40000 (eg 200 μm × 200 μ
m) μm 2 is common, which depends on the size of the array itself and the density of the array matrix.

【0141】溶液リザーバーのサイズ、容量も、ノズル
から一度に吐出するプローブ溶液の量、また、作製を予
定するアレイ枚数によって適宜選択されるものであり、
一概に決めることができない。なお、インクジェット・
ヘッドをシリコン基板などの固相基板を加工して、一体
型に形成する際には、ノズル径、それから一度に吐出す
るプローブ溶液の量は自ずから一定の範囲となり、図6
の例のようにノズルの開口部に対向する基板の表面に形
成したサイズで十分な場合もある。一方、一度にノズル
から吐出するプローブ溶液の量が比較的多く、また、製
造する必要なアレイ枚数が多い場合には、プローブ溶液
を溶液リザーバーに追加することにより、全アレイ枚数
を製造する際に必要となる溶液量を賄う方法が考えられ
る。それとは別に、基板一方の表面に配置する溶液リザ
ーバーに付設させれ、さらに増量用の溶液収納部を具備
する構造としても良い。その際、プローブ溶液の追加
は、増量用の溶液収納部を介して行われ、必要に応じて
溶液収納部の形状自体は、プローブ溶液の供給が容易に
行えるものにしておくことができる。
The size and capacity of the solution reservoir are also appropriately selected depending on the amount of probe solution discharged from the nozzle at one time and the number of arrays to be prepared.
I can't make a general decision. In addition, inkjet
When the head is processed into a solid phase substrate such as a silicon substrate to form an integrated type, the nozzle diameter and the amount of the probe solution discharged from the nozzle at a time are naturally within a certain range.
In some cases, the size formed on the surface of the substrate facing the opening of the nozzle is sufficient, as in the example of FIG. On the other hand, when the amount of probe solution ejected from the nozzle at one time is relatively large and the number of arrays required to be manufactured is large, the probe solution is added to the solution reservoir to produce the total number of arrays. A method to cover the required amount of solution can be considered. Apart from that, the structure may be such that it is attached to a solution reservoir arranged on one surface of the substrate and further has a solution storage portion for increasing the volume. At that time, the addition of the probe solution is carried out via the solution storage part for increasing the volume, and the shape of the solution storage part itself can be set so that the probe solution can be easily supplied if necessary.

【0142】上記溶液収納部は必要に応じて、ノズル・
アレイに対応したアレイ形状に一体型に形成され液体吐
出装置に重ね合わせた構造とすることができる。但し、
溶液収納部を所望の大容量とする際、ノズル・アレイ、
溶液リザーバーの密度などにより、そのままの密度では
かかる大容量を配置する空間を確保できない場合には、
より大容量の溶液収納部と溶液リザーバーとを流路で結
合する構成とすることもできる。
If necessary, the solution storage section may be provided with a nozzle,
The structure may be integrally formed in an array shape corresponding to the array and overlapped with the liquid ejection device. However,
When the solution storage part has a desired large capacity, a nozzle array,
If the space for arranging such a large capacity cannot be secured with the density as it is due to the density of the solution reservoir, etc.,
It is also possible to adopt a configuration in which a larger-capacity solution storage portion and a solution reservoir are connected by a flow path.

【0143】なお、液体吐出装置の形態に関しては、二
次元アレイ状に一体形成されたものが望ましいが、一次
元アレイ状の液体吐出装置を複数組み合わせて、集積体
に構成して、二次元アレイ状とした液体吐出装置を用い
てもよい。
Regarding the form of the liquid ejecting apparatus, it is desirable that the liquid ejecting apparatus is integrally formed in a two-dimensional array. However, a plurality of one-dimensional array liquid ejecting apparatuses are combined to form an integrated body to form a two-dimensional array. You may use the liquid discharge apparatus made into the shape.

【0144】また、用いるインクジェットの方式につい
ては、ここでは、サーマル・ジェット方式を採用する構
成を例に挙げて、詳細な説明を行ってきたが、アレイの
密度によっては、また、吐出すべき液体の液量によって
は、ピェゾ・ジェット方式を用いて、同様に二次元アレ
イ状の構成とすることも可能である。
Regarding the ink jet system to be used, a detailed explanation has been given here by exemplifying a structure adopting the thermal jet system. However, depending on the density of the array, the liquid to be ejected may also be used. Depending on the amount of the liquid, it is possible to use a piezo jet method to similarly form a two-dimensional array.

【0145】このアレイに用いられるプローブ毎に、対
をなす溶液リザーバーとノズルを対応させてアレイ状に
配置する。従って、対をなす溶液リザーバーとノズルの
数は、特に限定されるものではなく、必要とされるアレ
イのプローブ種に応じて選択されるものである。なお、
ドットの径、ドット数、その塗布密度、あるいは、アレ
イ形状には、液体吐出装置の製造方法により自ずから制
限はあるものの、装置を構成する、対をなす溶液リザー
バーとノズルの総数は、基本的にはプローブ種により決
定され、場合によっては、100000個以上となる場
合もある。
For each probe used in this array, a pair of solution reservoirs and nozzles are made to correspond and arranged in an array. Therefore, the number of solution reservoirs and nozzles forming a pair is not particularly limited, and is selected according to the probe type of the array required. In addition,
Although the dot diameter, the number of dots, the coating density, or the array shape is naturally limited by the manufacturing method of the liquid ejection device, the total number of paired solution reservoirs and nozzles that make up the device is basically Is determined by the probe species, and in some cases may be 100,000 or more.

【0146】本発明の方法において、一般に、基板上に
二次元アレイ状に配置するプローブは、大きな意味にお
ける種類は同じ種類とする。すなわち、本発明の方法に
おいては、各プローブは溶液として、液体吐出装置から
吐出できる限り、そのプローブ自体の種類は特に重要な
要素ではない。一方、基板上に溶液として、吐出し、塗
布した後、基板上に固定できるものに本発明の方法は適
用される。この要件を満たすプローブとして、例えば、
DNA、RNA、cDNA(コンプリメンタリーDN
A)、PNA、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチ
ド、その他の核酸、オリゴペプチド、ポリペプチド、タ
ンパク質、酵素、酵素に対する基質、抗体、抗体に対す
るエピトープ、抗原、ホルモン、ホルモンレセプター、
リガンド、リガンド・レセプター、オリゴ糖、ポリ糖を
その一例として挙げることができる。
In the method of the present invention, generally, the probes arranged in a two-dimensional array on the substrate are of the same kind in a broad sense. That is, in the method of the present invention, the type of each probe itself is not particularly important as long as each probe can be ejected as a solution from the liquid ejecting apparatus. On the other hand, the method of the present invention is applied to those that can be fixed on the substrate after being discharged and applied as a solution on the substrate. As a probe that meets this requirement, for example,
DNA, RNA, cDNA (complementary DN
A), PNA, oligonucleotides, polynucleotides, other nucleic acids, oligopeptides, polypeptides, proteins, enzymes, substrates for enzymes, antibodies, epitopes for antibodies, antigens, hormones, hormone receptors,
Ligands, ligand-receptors, oligosaccharides and polysaccharides can be mentioned as examples.

【0147】これらプローブは固相基板に結合可能な構
造を有するものとし、プローブ溶液を吐出し、塗布した
後、かかる結合可能な構造を利用して固相基板に結合さ
せることが望ましい。この固相基板へ結合可能な構造
は、例えば、アミノ基、メルカプト基、カルボキシル
基、水酸基、酸ハライド化物(−COX)、ハライド化
物、アジリジン、マレイミド、スクシイミド、イソチオ
シアネート、スルフォニルクロライド(−SO2
l)、アルデヒド(−CHO)、ヒドラジン、ヨウ化ア
セトアミドなどの有機官能基をフローブ分子に予め導入
する処理を施すことで形成することができる。その場
合、一方、基板表面には、前記の各種有機官能基と反応
して共有結合を形成する構造、有機官能基を導入する処
理を予め行っておくことが必要となる。
It is desirable that these probes have a structure capable of binding to the solid phase substrate, the probe solution is discharged and applied, and then the probe solution is used to bind to the solid phase substrate. The structure capable of binding to this solid-phase substrate is, for example, an amino group, a mercapto group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an acid halide (-COX), a halide, an aziridine, a maleimide, a succinimide, an isothiocyanate, a sulfonyl chloride (-SO 2 C
l), aldehyde (-CHO), hydrazine, iodoacetamide and the like can be formed by performing a treatment for introducing an organic functional group into the probe molecule in advance. In that case, on the other hand, it is necessary to previously perform, on the surface of the substrate, a structure for reacting with the above various organic functional groups to form a covalent bond and a treatment for introducing the organic functional groups.

【0148】2)液体吐出装置を用いる実施形態例 次に、プローブ溶液の液体を固相基板上に吐出してプロ
ーブ溶液のドット状の塗布領域の形成に用いるノズルが
二次元アレイ状に配列されたサーマルジェット方式によ
る液体吐出装置について説明する。
2) Example of Embodiment Using Liquid Ejecting Device Next, the nozzles used for ejecting the liquid of the probe solution onto the solid phase substrate to form the dot-shaped application region of the probe solution are arranged in a two-dimensional array. A liquid ejecting apparatus using the thermal jet method will be described.

【0149】(プローブ溶液吐出用液体吐出装置の構
造) (実施態様例1)図31に本発明によるサーマルジェッ
ト方式による半導体チップを基板として用いた液体吐出
装置の一例の模式図を示す。なお、図31は液体吐出装
置に組み込む各液体吐出部を構成するノズル、流路等が
作り込まれた半導体チップの表側の面の模式図である。
後に詳しく説明するが、本例では該チップを複数個用い
て1つの液体吐出装置を構成する。なお、本発明はこの
ようなチップを単独で用いて液体吐出装置を構成しても
よい。
(Structure of Liquid Ejecting Device for Ejecting Probe Solution) (Embodiment 1) FIG. 31 is a schematic view of an example of a liquid ejecting device using a semiconductor chip by a thermal jet method according to the present invention as a substrate. Note that FIG. 31 is a schematic view of the surface on the front side of the semiconductor chip in which the nozzles, flow paths, and the like that compose each liquid ejection portion incorporated in the liquid ejection device are formed.
As will be described later in detail, in this example, one liquid ejection device is configured by using a plurality of the chips. It should be noted that the present invention may configure a liquid ejection device by using such a chip alone.

【0150】また、液体吐出装置の機能の大部分は該チ
ップの構成に依存する。なお、基板としては、Siなど
からなる半導体チップの他に、ガラスからなる板状のチ
ップを好適に用いることができる。
Most of the functions of the liquid ejecting apparatus depend on the structure of the chip. In addition to the semiconductor chip made of Si or the like, a plate-shaped chip made of glass can be preferably used as the substrate.

【0151】図32は図31においてのノズル近傍部の
拡大図、すなわち図31中、丸印で囲んだ部分の拡大図
である。図31及32において、1は半導体基板として
のシリコン基板、2はTaN、TaSiN、TaAl等
から成る液体吐出エネルギー発生素子としてのヒータ素
子、3はアルミニウム等からなる第一の配線、4はアル
ミニウム等からなる第二の配線、5は液体吐出装置と外
部との電気的接触をとるためのパッド、6はその開口部
から液体を吐出するノズル、7は流路、8は基板裏面か
ら基板表面に液体を供給する供給口である。供給口は後
述するが、シリコンの異方性エッチングにより作成する
が、その際、基板1の裏面では、9(点線部)で示した
ような、大きさに広がっている。また、該供給口は液体
のリザーバーを兼ねている。
FIG. 32 is an enlarged view of a portion near the nozzle in FIG. 31, that is, an enlarged view of a portion surrounded by a circle in FIG. 31 and 32, 1 is a silicon substrate as a semiconductor substrate, 2 is a heater element as a liquid ejection energy generating element made of TaN, TaSiN, TaAl or the like, 3 is a first wiring made of aluminum or the like, 4 is aluminum or the like A second wiring consisting of 5 is a pad for making electrical contact between the liquid ejection device and the outside, 6 is a nozzle for ejecting liquid from its opening, 7 is a flow path, and 8 is from the back surface of the substrate to the front surface of the substrate. A supply port for supplying a liquid. Although the supply port will be described later, the supply port is formed by anisotropic etching of silicon. At that time, the size of the supply port is widened as indicated by 9 (dotted line portion) on the back surface of the substrate 1. The supply port also serves as a liquid reservoir.

【0152】図31で白抜き矢印で示した方向は、後に
詳しく説明するが、液体吐出装置が移動する方向であ
り、以後、主走査方向と記述する。
The direction indicated by the white arrow in FIG. 31, which will be described in detail later, is the direction in which the liquid ejecting apparatus moves, and is hereinafter referred to as the main scanning direction.

【0153】チップは図31に示したように、横方向
に、隣接ノズル間隔が1.27mm(20dpi相当)
に配列された8個のノズルからなる1組のノズル群が5
列、254μm(100dpi相当)間隔で互いにオフ
セットされて配置されている。
As shown in FIG. 31, the chip has a lateral nozzle interval of 1.27 mm (corresponding to 20 dpi).
Nozzle group consisting of 8 nozzles arranged in 5
The columns are arranged offset from each other at intervals of 254 μm (corresponding to 100 dpi).

【0154】なお、この「オフセット」とは、ノズル列
を構成する各ノズルの位置に隣接するノズル列間でズレ
を生じさせた配置をいう。例えば、図31において横方
向に伸びる各ノズル列の左側から第1番目のノズルを例
にとると、上方から数えて第2列の第1番目のノズル
は、その上側にある第1列の第1番目のノズルに対して
左側に所定間隔のズレをもって配置されている。更に、
第3例〜第5列の各列の第1番目のノズルも順次左側に
同様の所定間隔のズレをもって配置されている。そし
て、同一列内の隣接するノズルの間隔は一定であるの
で、各列の第2番目〜第8番目のノズルについても同様
に所定のズレをもって配置されている。図31の例にお
けるオフセット配置によれば、主走査方向で重なり合う
ノズルはなく、各ノズル列から吐出されたプローブ溶液
により固相基板上に形成されるスポットの図31の横方
向に対応する方向での密度を効果的に上げることが可能
となる(例えば、図42の縦方向に●で示された第1列
目のスポット参照)。
The "offset" means an arrangement in which there is a deviation between the nozzle rows adjacent to the position of each nozzle constituting the nozzle row. For example, taking the first nozzle from the left side of each nozzle row extending in the horizontal direction in FIG. 31 as an example, the first nozzle of the second row counting from above is the first nozzle of the first row above it. It is arranged on the left side of the first nozzle with a gap of a predetermined distance. Furthermore,
The first nozzles in each of the third to fifth rows are also sequentially arranged on the left side with a similar gap between them. Since the interval between the adjacent nozzles in the same row is constant, the second to eighth nozzles in each row are also arranged with a predetermined deviation. According to the offset arrangement in the example of FIG. 31, there are no overlapping nozzles in the main scanning direction, and in the direction corresponding to the lateral direction of FIG. 31 of the spot formed on the solid phase substrate by the probe solution discharged from each nozzle row. It is possible to effectively increase the density (see, for example, the spot in the first column indicated by ● in the vertical direction in FIG. 42).

【0155】また、隣接するノズル群の間隔(図31で
は上下方向の間隔)は1.27mm(20dpi相当)
に設定されている。
The distance between adjacent nozzle groups (vertical distance in FIG. 31) is 1.27 mm (equivalent to 20 dpi).
Is set to.

【0156】前記一組のノズル群に含まれる8個のヒー
タは、1組の、第一の配線および第二の配線によって接
続されている。チップの長辺方向の長さは約12mm、
短辺方向の長さは約7mmである。1つのチップでのノ
ズル数は40個である。
The eight heaters included in the one set of nozzle groups are connected by a set of first wiring and second wiring. The length of the tip in the long side direction is about 12 mm,
The length in the short side direction is about 7 mm. The number of nozzles in one chip is 40.

【0157】ヒータ素子は図31に示されたように、そ
の両端を第一および第二の配線と接続されている。
As shown in FIG. 31, the heater element has its both ends connected to the first and second wirings.

【0158】図33は、図32のA―A' 線での断面図
を示す。図34は、図32のB―B' 線での断面図を示
す。図35は、半導体チップの裏面の模式図を示す(図
31に示された半導体チップの裏面に相当)。
FIG. 33 is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. 34 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. FIG. 35 shows a schematic view of the back surface of the semiconductor chip (corresponding to the back surface of the semiconductor chip shown in FIG. 31).

【0159】図33及び図34において、図31及び図
32で用いたものと同一番号のものは同一の物を示す。
また、10は絶縁膜、11は保護膜、12はノズル材、
13はTa等から成る耐キャビテーション膜である。
In FIGS. 33 and 34, the same reference numerals as those used in FIGS. 31 and 32 denote the same items.
Further, 10 is an insulating film, 11 is a protective film, 12 is a nozzle material,
Reference numeral 13 is a cavitation resistant film made of Ta or the like.

【0160】絶縁膜10は、シリコン基板を熱酸化して
作成される熱酸化膜、CVDにより作成される、酸化
膜、窒化膜、等いずれの膜でもよい。保護膜11は、絶
縁すべき配線間の絶縁性を保持し、また、液体からヒー
タ素子及び配線等とを保護する機能を有するもので、そ
のような目的に必要とされる部分に少なくとも設けられ
る。この保護膜は、CVDにより作成される、酸化膜、
窒化膜、等いずれの膜でもよい。ノズル6、流路7を構
成しているノズル材12は、ガラスなどから形成でき、
その基板上での流路等の形成は、あらかじめノズルおよ
び流路を有したノズル材を半導体基板に貼り付けても、
フォトリソグラフィー技術を用いた半導体プロセスを用
いて半導体基板上に直接形成しても良い。
The insulating film 10 may be any film such as a thermal oxide film formed by thermally oxidizing a silicon substrate, an oxide film or a nitride film formed by CVD. The protective film 11 has a function of maintaining insulation between the wirings to be insulated, and also has a function of protecting the heater element and the wiring from liquid, and is provided at least in a portion required for such a purpose. . This protective film is an oxide film formed by CVD,
Any film such as a nitride film may be used. The nozzle material 12 forming the nozzle 6 and the flow path 7 can be formed of glass or the like,
The formation of the flow path and the like on the substrate is performed even if a nozzle material having a nozzle and a flow path is attached to the semiconductor substrate in advance.
It may be directly formed on a semiconductor substrate by using a semiconductor process using a photolithography technique.

【0161】特に、半導体チップがより大きな面積で作
製される必要がある場合、前記ノズルおよび流路を有し
たノズル材を半導体基板に貼り付ける方法ではチップの
作製が困難となるため、フォトリソグラフィー技術を用
いた製法が望まれる。
In particular, when the semiconductor chip needs to be manufactured in a larger area, it is difficult to manufacture the chip by the method of attaching the nozzle material having the nozzle and the flow channel to the semiconductor substrate. Therefore, the photolithography technique is used. A manufacturing method using is desired.

【0162】供給口8はTMAH溶液を用いたシリコン
の異方性エッチングにより作製され、図33に示したよ
うに、基板表面に対して、54.7度の角度で開口す
る。該供給口の形状は図36に示したように四角錐台の
形状になる。基板表面での供給口の幅を図33に示した
ように100μmと設定し、またシリコン基板の1の厚
さを625μmとした場合、供給口の裏面での幅は約1
mmとなる。
The supply port 8 is formed by anisotropic etching of silicon using a TMAH solution, and is opened at an angle of 54.7 degrees with respect to the substrate surface, as shown in FIG. The shape of the supply port is a truncated pyramid as shown in FIG. If the width of the supply port on the front surface of the substrate is set to 100 μm as shown in FIG. 33 and the thickness of 1 of the silicon substrate is 625 μm, the width on the back surface of the supply port is about 1 μm.
mm.

【0163】供給口8の位置は、フォトリソグラフィー
技術によって、例えば、ヒーター素子2に対して決めら
れる。前記したようにノズルもフォトリソグラフィーに
よって作成した場合、ノズルと液体リザーバーの相対的
な位置関係を非常に精密に規定することができ、例え
ば、供給口からの液体の供給方向とノズルからの液体の
吐出方向を同一とするなどの構成として、流路7の液体
流動方向の長さを非常に短い距離に設計できる。その結
果、気泡が流路内に溜まってしまうという問題を抑制す
ることができる。
The position of the supply port 8 is determined by the photolithography technique, for example, with respect to the heater element 2. When the nozzle is also formed by photolithography as described above, the relative positional relationship between the nozzle and the liquid reservoir can be defined very accurately. For example, the direction of liquid supply from the supply port and the liquid supply from the nozzle can be defined. The length of the flow path 7 in the liquid flow direction can be designed to be a very short distance by making the discharge directions the same. As a result, it is possible to suppress the problem that bubbles are accumulated in the flow path.

【0164】従来のプリンティング用のインクジェット
ヘッドでは基板裏面に設けられたインクタンクからヒー
タ部へインクを導くことが、供給口の主目的であるが、
前記したようにプローブ・アレイ製造用液体吐出装置で
は、液体の吐出量の総量が少ないため該供給口を基板に
一体型に形成した液体リザーバーとして用いることが可
能である。
In the conventional inkjet head for printing, the main purpose of the supply port is to guide the ink from the ink tank provided on the back surface of the substrate to the heater section.
As described above, in the probe array manufacturing liquid ejecting apparatus, since the total amount of ejected liquid is small, the supply port can be used as a liquid reservoir integrally formed on the substrate.

【0165】前記寸法の供給口では、体積は約0.23
μlであり、本例では吐出量は24plであるので、こ
の体積は約9600枚のプローブ・アレイを作製できる
量に相当する。
At the supply port of the above size, the volume is about 0.23.
Since the ejection amount is 24 pl in this example, this volume corresponds to an amount capable of producing about 9600 probe arrays.

【0166】チップを裏面から見た場合、供給口は図3
5に示した形状になる。液体は基板裏面から図34に示
したように、供給口8から基板表面に導かれ、流路7を
通ってノズル6まで導かれる。
When the chip is viewed from the back side, the supply port is shown in FIG.
The shape shown in FIG. As shown in FIG. 34, the liquid is guided from the back surface of the substrate to the front surface of the substrate from the supply port 8 and then to the nozzle 6 through the flow path 7.

【0167】ヒータ素子の両端に電圧が印可されると、
ヒータ近傍の液体が過熱され膜発泡(膜沸騰)を起こ
し、液体は図37に示したように吐出する。ノズルから
吐出される液体の量は24plとした。
When a voltage is applied across the heater element,
The liquid in the vicinity of the heater is overheated to cause film foaming (film boiling), and the liquid is discharged as shown in FIG. The amount of liquid ejected from the nozzle was 24 pl.

【0168】安定に液体を吐出させるためには、安定に
膜発泡を起こすことが必須である。安定な膜発泡を起こ
すためには、ヒータに0.1ないし5μsの電圧パルス
が印可されることが望ましい。
In order to stably eject the liquid, it is essential to stably cause the film foaming. It is desirable to apply a voltage pulse of 0.1 to 5 μs to the heater in order to cause stable film foaming.

【0169】また、プローブ・アレイに含まれる各プロ
ーブの量を精密にコントロールするためには、ノズルか
ら吐出される液体量が安定である、特開平4−1094
0号公報、特開平4−10941号公報及び特開平4−
10942号公報に記載されているような、ヒーターに
より加熱されることで発生した気泡が外気と連通する方
式が好ましい。
Further, in order to precisely control the amount of each probe included in the probe array, the amount of liquid ejected from the nozzle is stable.
No. 0, JP-A-4-10941 and JP-A-4-10941.
A method in which bubbles generated by being heated by a heater communicate with the outside air as described in Japanese Patent No. 10942 is preferable.

【0170】図38に本発明による液体吐出装置の模式
図を示す。図38において21は液体吐出装置、22は
図31ないし図37で説明した半導体チップ、23はノ
ズルである。図38中チップ22は、論点を明確にする
ためノズル23のみを示している。本例では、半導体チ
ップ22を25個用いて液体吐出装置を作製した場合に
関して説明する。半導体チップ22は、5行5列に配置
され、1チップで40個のノズルを有しているため、1
つの液体吐出装置では、1000個のノズルを有するこ
とが分かる。
FIG. 38 shows a schematic diagram of a liquid ejection apparatus according to the present invention. In FIG. 38, 21 is a liquid ejection device, 22 is a semiconductor chip described in FIGS. 31 to 37, and 23 is a nozzle. In FIG. 38, the tip 22 shows only the nozzle 23 in order to clarify the point. In this example, a case where a liquid ejection device is manufactured using 25 semiconductor chips 22 will be described. The semiconductor chips 22 are arranged in 5 rows and 5 columns, and each chip has 40 nozzles.
It can be seen that one liquid ejection device has 1000 nozzles.

【0171】図39に、液体吐出装置の構造をより詳細
に示す。液体吐出装置はアルミナ、樹脂等からなる、図
39中25に示したように、窓枠状に穴のあけられた基
板24に、チップ22を貼り付けて構成される。各チッ
プのパッドはフレキシブル配線基板(不図示)により電
気的に液体吐出装置外部と接続されている。プローブ溶
液は、供給口8に注入される。
FIG. 39 shows the structure of the liquid ejecting apparatus in more detail. The liquid ejecting apparatus is constituted by attaching a chip 22 to a substrate 24, which is made of alumina, resin or the like and has a window frame-shaped hole, as shown at 25 in FIG. The pads of each chip are electrically connected to the outside of the liquid ejection device by a flexible wiring board (not shown). The probe solution is injected into the supply port 8.

【0172】(実施態様例2)図40に、液体吐出装置
の他の例を示す。図40で26はチップ22の供給口8
と対応する位置に穴27の空けられた、アルミナ、樹脂
等からなる基板である。本例では、基板26に空けられ
た穴27も、第二のリザーバーとして働き、リザーバー
の容積は供給口の容積と該第二のリザーバーの容積を足
したものになる。第二のリザーバーの容積は、基板26
の厚みや、穴27の大きさを変化させることで自由に変
更することができる。
Embodiment 2 FIG. 40 shows another example of the liquid ejection device. In FIG. 40, 26 is the supply port 8 for the chip 22.
This is a substrate made of alumina, resin, etc., with holes 27 formed at positions corresponding to. In this example, the hole 27 formed in the substrate 26 also functions as the second reservoir, and the volume of the reservoir is the sum of the volume of the supply port and the volume of the second reservoir. The volume of the second reservoir is the substrate 26
It can be freely changed by changing the thickness of the hole and the size of the hole 27.

【0173】また、穴を空けるだけでなく、穴にチュー
ブを接続しこれによって液体を供給しても良い。
Further, instead of making a hole, a tube may be connected to the hole to supply the liquid.

【0174】(プローブ・アレイ製造装置の構造)図4
1に、液体吐出装置を用いた、プローブ・アレイ製造装
置の構造の模式図を示す。図41中、22は液体吐出装
置、31は液体吐出装置部の移動を略平行に案内するシ
ャフト、32はプローブ・アレイが固定されるステー
ジ、33はプローブ・アレイとなるガラス基板である。
液体吐出装置は図41中X方向を移動し、ステージはY
方向を移動し、液体吐出装置はステージに対して相対的
に2次元状に移動できる。
(Structure of probe array manufacturing apparatus) FIG.
FIG. 1 shows a schematic diagram of the structure of a probe array manufacturing apparatus using a liquid ejection apparatus. In FIG. 41, 22 is a liquid ejecting apparatus, 31 is a shaft for guiding the movement of the liquid ejecting apparatus section substantially in parallel, 32 is a stage to which the probe array is fixed, and 33 is a glass substrate to be the probe array.
The liquid ejection device moves in the X direction in FIG. 41, and the stage moves to the Y direction.
By moving the direction, the liquid ejecting apparatus can move in a two-dimensional manner relative to the stage.

【0175】図41では複数のプローブ・アレイとなる
ガラス基板を固定し、プローブを塗布する場合の構造を
示したが、1枚の大きなプローブ・アレイとなるガラス
基板上にプローブ・アレイを製造し、その後、該ガラス
基板を切断してプローブ・アレイを得ても良い。
Although FIG. 41 shows the structure in which a plurality of glass substrates to be probe arrays are fixed and the probes are applied, the probe arrays are manufactured on one glass substrate to be a large probe array. After that, the glass substrate may be cut to obtain a probe array.

【0176】(サーマルジェット方式による液体吐出装
置を用いたプローブ溶液の塗布法)次にプローブ・アレ
イ製造法に関して説明する。
(Probe Solution Coating Method Using Liquid Ejection Device of Thermal Jet Method) Next, a probe array manufacturing method will be described.

【0177】なお、チップの複数を用いてノズル開口を
二次元アレイ状に配列した液体吐出装置を用いた場合に
おけるノズル群の配置やその制御に関する態様としては
以下のものを挙げることができる。
The following is an example of the arrangement and control of the nozzle group in the case of using the liquid ejection device in which the nozzle openings are arranged in a two-dimensional array using a plurality of chips.

【0178】a)チップを複数組み合わせて構成された
各ノズルの開口を二次元アレイ状に配列し、各チップに
おけるノズルをm行n列の二次元アレイ状に配列し、同
一の列に属するn個のノズルに対応するヒータ素子が、
共通の、第一および第二の配線に接続されている構成。
A) The openings of each nozzle formed by combining a plurality of chips are arranged in a two-dimensional array, the nozzles in each chip are arranged in a two-dimensional array of m rows and n columns, and n belonging to the same column The heater element corresponding to each nozzle is
A configuration that is connected to a common first and second wiring.

【0179】b)チップを複数組み合わせて構成された
各ノズルの開口を二次元アレイ状に配列し、各チップに
おけるノズルをm行n列の二次元アレイ状に配列し、同
一の列に属するm個のノズルに対応するヒータ素子が、
共通の、第一および第二の配線に接続されたヒータ群を
構成し、各ヒーター群が、所望のタイミングで順次駆動
される構成。
B) The openings of each nozzle formed by combining a plurality of chips are arranged in a two-dimensional array, the nozzles in each chip are arranged in a two-dimensional array of m rows and n columns, and m belonging to the same column. The heater element corresponding to each nozzle is
A configuration in which a common heater group connected to the first and second wirings is configured, and each heater group is sequentially driven at a desired timing.

【0180】c)チップを複数組み合わせて構成された
各ノズルの開口を二次元アレイ状に配列し、各チップに
おけるノズルをm行n列の二次元アレイ状に配列し、m
個のノズルから構成される第X列目(1≦X≦n)のノ
ズル群は、隣接するノズル群とオフセットをもって配置
されている構成。
C) The openings of the nozzles, which are formed by combining a plurality of chips, are arranged in a two-dimensional array, and the nozzles in each chip are arranged in a two-dimensional array of m rows and n columns.
The nozzle group in the X-th column (1 ≦ X ≦ n) composed of individual nozzles is arranged with an offset from the adjacent nozzle group.

【0181】d)チップを複数組み合わせて構成された
各ノズルの開口を二次元アレイ状に配列し、各チップに
おけるノズルをm行n列の二次元アレイ状に配列し、m
個のノズルから構成され、隣接するノズル間隔が距離Y
で配置されている第X列目(1≦X≦n)のノズル群
は、隣接するノズル群とオフセットをもって配置され、
該オフセットの距離はY/nである構成。
D) The openings of the nozzles formed by combining a plurality of chips are arranged in a two-dimensional array, and the nozzles in each chip are arranged in a two-dimensional array of m rows and n columns.
The number of adjacent nozzles is Y.
The nozzle group of the X-th column (1 ≦ X ≦ n) arranged in is arranged with an offset from the adjacent nozzle group,
The offset distance is Y / n.

【0182】e)チップを複数組み合わせて構成された
各ノズルの開口を二次元アレイ状に配列し、各チップに
おけるノズルをm行n列の二次元アレイ状に配列し、m
個のノズルから構成される第X列目(1≦X≦n)のノ
ズル群は、隣接するノズル群と距離Zをもって配置さ
れ、第X番目のノズル群から吐出が行われた後、液体吐
出装置が距離Z移動したタイミングで、隣接した列のノ
ズル群から吐出を行う構成。
E) The openings of the nozzles, which are formed by combining a plurality of chips, are arranged in a two-dimensional array, and the nozzles in each chip are arranged in a two-dimensional array of m rows and n columns.
The nozzle group in the X-th row (1 ≦ X ≦ n) composed of a plurality of nozzles is arranged with a distance Z from the adjacent nozzle group, and after ejecting from the X-th nozzle group, liquid ejection is performed. A configuration in which ejection is performed from nozzle groups in adjacent columns at the timing when the device moves a distance Z.

【0183】更に、本発明の液体吐出装置におけるノズ
ルからに液体の吐出のタイミング及びパターンをコント
ロールすることにより、前記プローブ溶液を、用いる液
体吐出装置のノズル密度より高い密度で前記固相基板上
に吐出することができる。
Furthermore, by controlling the timing and pattern of liquid ejection from the nozzles in the liquid ejection apparatus of the present invention, the probe solution is deposited on the solid phase substrate at a density higher than the nozzle density of the liquid ejection apparatus used. Can be discharged.

【0184】以下に図面を参照してプローブ・アレイの
製造方法の一例を説明する。図42にサーマルジェット
方式による液体吐出装置を用いたプローブ溶液の塗布法
を説明するための模式図を示す。図42中41ないし4
2は半導体チップ、33はプローブ・アレイである。図
42では、プローブ・アレイの表面を表向きとして描い
ているので、チップのノズルの配置及び、主走査方向
は、図38で示した物とは左右が逆になる。
An example of a method of manufacturing the probe array will be described below with reference to the drawings. FIG. 42 shows a schematic diagram for explaining a method for applying a probe solution using a liquid jet device of the thermal jet system. 41 to 4 in FIG.
2 is a semiconductor chip, and 33 is a probe array. In FIG. 42, the surface of the probe array is drawn so as to face up. Therefore, the arrangement of the nozzles of the chip and the main scanning direction are opposite to those shown in FIG. 38.

【0185】図42中41は、図38中「1」で示した
チップであり、42は図38中「2」で示したチップで
ある。チップの構成は図1に示したように、それぞれが
8つのノズルから構成さたノズル群が互いに隣接するノ
ズル群とオフセットされて配置されている。1つのノズ
ル群内のヒータは前記したように1組の共通する第一及
び第二のアルミ配線に接続されているため、これらの配
線に接続されている1組のパッド間に電圧パルスを印可
することにより、液体の吐出を同一ノズル群を構成する
ノズルにおいて同時に起こすことができる。すなわち、
電圧パルスの印加のの際に、液体の吐出は8つのノズル
で同時に起こる。
42 is a chip shown by "1" in FIG. 38, and 42 is a chip shown by "2" in FIG. As shown in FIG. 1, the structure of the chip is such that nozzle groups each composed of eight nozzles are arranged offset from the adjacent nozzle groups. Since the heaters in one nozzle group are connected to one set of common first and second aluminum wirings as described above, a voltage pulse can be applied between one set of pads connected to these wirings. By doing so, it is possible to cause the liquid to be ejected simultaneously in the nozzles that form the same nozzle group. That is,
Upon application of the voltage pulse, the ejection of liquid takes place simultaneously in the eight nozzles.

【0186】図38ないし図42で、チップに隣接して
表示されている1、2、3、4、5の数字はノズル群の
番号を示すために表示された物であり、A、B、C、
D、E,F、G、Hは、各ノズル群を構成する個々のノ
ズルを区別するために表示された物である。
38 to 42, the numbers 1, 2, 3, 4, and 5 displayed adjacent to the tip are displayed to show the numbers of the nozzle groups, that is, A, B, and C,
D, E, F, G, and H are objects displayed to distinguish the individual nozzles that make up each nozzle group.

【0187】まず初めに、第一のノズル群によって、図
42中、1A、1B、1C、1D,1E,1F,1G,
1Hで示された8つのプローブが形成される。次に、液
体吐出装置が主走査方向に1.27mm(20dpi相
当)移動したタイミングで第二のノズル群から吐出を行
い、図42中、2A、2B、2C、2D,2E,2F,
2G,2Hで示された8つのプローブを、プローブ・ア
レイ上で1列に並ぶように配列する。引き続き同様な操
作で、第3ないし第5のノズル群から順次吐出を行い、
プローブ・アレイ33の、第1列のプローブ群、40個
が(図42中黒丸で示す)が配置される。
First, in FIG. 42, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G,
Eight probes labeled 1H are formed. Next, the liquid ejection device ejects from the second nozzle group at the timing when the liquid ejection device moves 1.27 mm (corresponding to 20 dpi) in the main scanning direction, and 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, in FIG.
Eight probes, indicated by 2G and 2H, are arranged in a row on the probe array. Then, by the same operation, the ejection is sequentially performed from the third to fifth nozzle groups,
In the probe array 33, 40 probes (indicated by black circles in FIG. 42) in the first row are arranged.

【0188】この時、隣接したプローブの中心―中心間
の距離は254μm(100dpi相当)である。
At this time, the distance between the centers of adjacent probes is 254 μm (corresponding to 100 dpi).

【0189】つまり、第一のチップから吐出される40
種類の液体は、プローブ・アレイ中の第一列のプローブ
群を形成する。この様子を図42中43で模式的に示し
た。(40プローブ中、1Aないし5Aの5プローブの
み示してある。)次に、同様な操作で第二のチップから
液体の吐出を行い、プローブ・アレイの第二列(図12
中白丸で示した)のプローブを配置した。
That is, 40 discharged from the first chip
The types of liquid form the first row of probes in the probe array. This state is schematically shown by 43 in FIG. (Only 5 probes of 1A to 5A out of 40 probes are shown.) Next, liquid is discharged from the second chip by the same operation, and the second row of the probe array (see FIG. 12).
The probe indicated by the middle white circle) was placed.

【0190】この際、第一のチップから作製される、第
一列のプローブ群と、第二のチップから作製される、第
二列のプローブ群と、の中心―中心間の距離は254μ
m(100dpi相当)となるように、駆動タイミング
を調節した。
At this time, the center-to-center distance between the first row of probe groups manufactured from the first chip and the second row of probe groups manufactured from the second chip was 254 μm.
The drive timing was adjusted so that m (corresponding to 100 dpi) was obtained.

【0191】第一のチップの場合と同様に、第二のチッ
プから吐出される40種類の液体は、プローブ・アレイ
中の第二列のプローブ群を形成する。この様子を図42
中44で模式的に示した。(40プローブ中、1Cない
し5Cの5プローブのみ示してある。)更に、同様な操
作により第3ないし第25のチップから液体の吐出を行
い、プローブ・アレイを作製した。(図42中、点線で
囲まれたプローブ)以上説明したように、図38に示し
た液体吐出装置から、100dpiの40行、25列の
プローブ・アレイを作製できる。
As in the case of the first chip, the 40 kinds of liquid ejected from the second chip form the second row of probe groups in the probe array. This state is shown in FIG.
It is shown schematically in 44. (Only 5 probes of 1C to 5C out of 40 probes are shown.) Further, liquid was ejected from the 3rd to 25th chips by the same operation to fabricate a probe array. (Probes surrounded by dotted lines in FIG. 42) As described above, a 100-dpi, 40-row, 25-column probe array can be produced from the liquid ejection apparatus shown in FIG.

【0192】同様な構成により、より多くのプローブ数
を必要とするプローブ・アレイの作製も可能であること
が上記説明により容易に理解できる。
It can be easily understood from the above description that a probe array requiring a larger number of probes can be manufactured with the same configuration.

【0193】液体吐出装置を構成するチップとして、シ
リコンを用いる場合に関してこれまで説明してきたが、
上記したように、本発明ではヒータとヒータに接続され
た配線からなる簡便な構造であるため、シリコン基板を
用いる必要はなく、ガラス基板等、より安価な基板を用
いて同様の液体吐出装置の作製ができる。
The case where silicon is used as the chip which constitutes the liquid discharge device has been described above.
As described above, since the present invention has a simple structure including a heater and wiring connected to the heater, it is not necessary to use a silicon substrate, and a similar liquid ejecting apparatus using a cheaper substrate such as a glass substrate can be used. Can be made.

【0194】上記の例では、40個のノズルを有す半導
体チップを5行5列に配置して液体吐出装置を作成する
場合について述べたが、ノズル数や、配置の配列は実施
例に示した構成に限られること無く、自由に選ぶことが
できる。
In the above example, the case where semiconductor chips having 40 nozzles are arranged in 5 rows and 5 columns to form a liquid ejecting apparatus has been described, but the number of nozzles and the arrangement of the arrangements are shown in the embodiment. The configuration is not limited to this, and can be freely selected.

【0195】上記の例で説明した、半導体チップを用
い、1行25列のような一次元配列の液体吐出装置を作
製した場合、主走査のみでプローブ・アレイが作成でき
るため、プローブ・アレイ製造装置の構造は、図41で
示した構造より、より簡便な構造をとることができる。
In the case of using the semiconductor chip described in the above example to fabricate a liquid ejecting apparatus in a one-dimensional array such as one row and twenty-five columns, a probe array can be produced only by main scanning. The structure of the device can be simpler than that shown in FIG.

【0196】また、複数のチップを用いて液体吐出装置
を作製する方法に関して説明してきたが、チップの構造
が簡便であり、チップサイズをより大きくしても、高い
歩留まりが得られるため、より多くのノズルを備えたチ
ップを作製することも可能であり、たとえば1000個
のノズルを持つチップを作製することも可能である。
Further, although the method of manufacturing a liquid ejection apparatus using a plurality of chips has been described, the number of chips is increased because the chip structure is simple and a high yield can be obtained even if the chip size is increased. It is also possible to manufacture a chip having the nozzles of No. 1, and for example, it is also possible to manufacture a chip having 1000 nozzles.

【0197】このチップを用いて1000個のプローブ
を持つプローブ・アレイを作製する場合は、複数のチッ
プをアライメントして液体吐出装置の部材と張り合わせ
るという作業が不必要になり、より構造の簡便な液体吐
出装置が作製できる。
When a probe array having 1000 probes is manufactured using this chip, the work of aligning a plurality of chips and adhering them to a member of the liquid ejection apparatus becomes unnecessary, and the structure is simpler. A liquid ejecting device can be manufactured.

【0198】また、これまでは、液体吐出装置のノズル
密度よりも高い密度でプローブ・アレイのプローブを配
列する方法に関して説明したが、液体吐出装置のノズル
密度と、プローブ・アレイのプローブ密度は同一でもよ
い。この場合、ノズルの配列は図43に示したようにオ
フセットを持たない構成になる。また、この製造法では
1枚のプローブ・アレイを製造するにあたって、液体吐
出装置を走査する必要がなくなる(サーマルジェット方
式による液体吐出ユニットを用いたプローブ溶液の他の
塗布法)。
Although the method of arranging the probes of the probe array at a density higher than the nozzle density of the liquid ejecting apparatus has been described above, the nozzle density of the liquid ejecting apparatus and the probe density of the probe array are the same. But it's okay. In this case, the arrangement of the nozzles is configured to have no offset as shown in FIG. Further, in this manufacturing method, it is not necessary to scan the liquid ejecting apparatus when manufacturing one probe array (another coating method of the probe solution using the liquid ejecting unit of the thermal jet method).

【0199】次にプローブ・アレイの他の調製法に関し
て説明する。
Next, another method for preparing the probe array will be described.

【0200】これまでは、互いに隣接したノズル群がオ
フセットされて配置されている構成のチップを用いた時
のプローブ溶液の塗布法に関して説明してきたが、ここ
ではノズルが直交座標上に配置されている場合のプロー
ブ溶液の塗布法に関して説明する。
Up to now, the method of applying the probe solution when using the chip in which the nozzle groups adjacent to each other are arranged offset from each other has been described, but here, the nozzles are arranged on the orthogonal coordinates. The method of applying the probe solution in the case of being present will be described.

【0201】図44に示す様な構成の液体吐出装置を用
いて、ノズル密度よりも高い密度のプローブ・アレイを
作製する方法に関して以下説明を行う。
A method for producing a probe array having a density higher than the nozzle density by using the liquid ejecting apparatus having the structure shown in FIG. 44 will be described below.

【0202】今ノズル密度が20dpi、すなわち隣接する
ノズル間隔が1.27mmの場合を考える。このチップを使
い100dpiの密度のプローブ・アレイの作成する。
Consider now that the nozzle density is 20 dpi, that is, the interval between adjacent nozzles is 1.27 mm. Use this tip to create a 100 dpi density probe array.

【0203】図44は、20dpiのチップで100dpiのプロ
ーブ・アレイを作製する方法を説明する図である。
FIG. 44 is a diagram for explaining a method of manufacturing a probe array of 100 dpi with a chip of 20 dpi.

【0204】20dpiのノズルピッチに対して、プロ
ーブ・アレイのプローブ間隔は100dpiであるた
め、一回の描画動作ではプローブの配置は不可能であ
る。
Since the probe pitch of the probe array is 100 dpi with respect to the nozzle pitch of 20 dpi, it is impossible to arrange the probes in one drawing operation.

【0205】そこで、図43に示したような、8行5列の
ノズル配列を有したチップを用いる場合、合計8回の描
画操作を繰り返すことでプローブ・アレイを形成するよ
うにしている。1回の描画動作は液体吐出装置を図中の
矢印方向(主走査方向)にスキャンして、5列に並んだ
ノズルがそれぞれ所定の位置を通過(100dpi相当)した時
ヒータを駆動して横方向に100dpiでに並ぶようにプロー
ブ列を形成する。
Therefore, when a chip having a nozzle array of 8 rows and 5 columns as shown in FIG. 43 is used, the probe array is formed by repeating the drawing operation a total of 8 times. One drawing operation scans the liquid discharge device in the direction of the arrow (main scanning direction) in the figure, and when the nozzles arranged in five rows pass the predetermined position (corresponding to 100 dpi), drive the heater and move horizontally. Form the probe rows so that they are lined up at 100 dpi in the direction.

【0206】●で示すプローブは、第一回目のスキャン
で吐出するプローブを表しており、第一回目のスキャン
によりプローブ・アレイの(下側から)一行目のプローブ
が形成される。
The probe indicated by ● represents a probe ejected in the first scan, and the probe in the first row (from the lower side) of the probe array is formed by the first scan.

【0207】次には図示のようヘッドを副走査方向にシ
フト量1.016mmだけずらし、1スキャン目と同様に描画
動作を行う。このようにして1回のスキャンで5プロー
ブづつ、縦方向に液体噴射ヘッドの位置をずらしなが
ら、描画動作を繰り返すことで100dpiで配列した縦8プ
ローブが完成する。
Next, as shown in the figure, the head is shifted in the sub-scanning direction by a shift amount of 1.016 mm, and the drawing operation is performed in the same manner as the first scan. In this way, by repeating the drawing operation while shifting the position of the liquid ejecting head in the vertical direction by 5 probes by one scan, 8 vertical probes arranged at 100 dpi are completed.

【0208】ここでは、ノズル間隔1.27mm(20dpi)で8行
5列のノズル配列を持つチップで、プローブ間隔0.254mm
(100dpi)の8行5列のプローブ・アレイを作製する方法を
説明したが、ノズル数や、配置の配列はこれに限られる
ことはなく、同様な操作で所望のプローブ数のプローブ
・アレイが作製可能である。
Here, 8 rows with a nozzle spacing of 1.27 mm (20 dpi).
Tip with 5 rows of nozzles, probe spacing 0.254 mm
Although the method of manufacturing a probe array of 8 rows and 5 columns of (100 dpi) has been described, the number of nozzles and the arrangement of the arrangement are not limited to this, and a probe array with a desired number of probes can be obtained by the same operation. It can be made.

【0209】また、ここで説明したようなプローブの配
列方法を実施する場合、各々のノズルから吐出するプロ
ーブの吐出タイミングを所望のタイミングにする必要が
あるため、各々のノズルに対応するヒータは各々独立に
制御できる構造となっている。具体的には、接続される
配線の形態は、その一端が共通配線に、他端が、それぞ
れのヒータ毎に独立に配線が引き出された構造となる。
Further, when the probe arranging method as described above is carried out, it is necessary to set the discharge timing of the probe discharged from each nozzle to a desired timing. Therefore, the heaters corresponding to the respective nozzles are different from each other. It has a structure that can be controlled independently. Specifically, the wiring to be connected has a structure in which one end of the wiring is a common wiring and the other end of the wiring is independently drawn for each heater.

【0210】[0210]

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。なお、ここに示す実施例は、本発明の最良
の実施の形態の一例ではあるものの、本発明は、これら
実施例により限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Although the examples shown here are examples of the best mode for carrying out the present invention, the present invention is not limited to these examples.

【0211】(参考例) A.固相基板の調製 25.4mm×25.4mm×0.5mmtの溶融石英
基板を1%の超音波洗浄専用洗剤GP−III(ブランソ
ン)中で20分間超音波洗浄した後、水道水で超音波洗
浄、流水洗浄を適宜行った。次に、80℃の1N Na
Cl中に20分間浸漬し、流水(水道水)洗浄、超純水
超音波洗浄、流水(超純水)洗浄した。
(Reference Example) A. Preparation of Solid-Phase Substrate After ultrasonically cleaning a 25.4 mm × 25.4 mm × 0.5 mm t fused quartz substrate in 1% ultrasonic cleaning detergent GP-III (Branson) for 20 minutes, it is then treated with tap water. Sonic cleaning and running water cleaning were appropriately performed. Next, 80 ° C. 1N Na
It was immersed in Cl for 20 minutes, washed with running water (tap water), ultrasonically cleaned with ultrapure water, and washed with running water (ultra pure water).

【0212】減圧蒸留して精製した、下記式(I):Purified by distillation under reduced pressure, the following formula (I):

【0213】[0213]

【化1】 [Chemical 1]

【0214】のアミノシランカップリング剤(KBM−
603:化合物I 信越化学工業株式会社製)を1%の
濃度で含む水溶液を室温下、1時間攪拌し、メトキシ基
部分を加水分解させた。次に、上記基板を洗浄後速やか
に前記シランカップリング剤水溶液に浸し、室温下、1
時間浸漬した。その後、流水(超純水)洗浄し、窒素ガ
スを吹きつけて乾燥させ、次いで、120℃のオーブン
中で1時間加熱定着させた。
Aminosilane coupling agent (KBM-
603: An aqueous solution containing Compound I (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) at a concentration of 1% was stirred at room temperature for 1 hour to hydrolyze the methoxy group portion. Next, after washing the substrate, it is immediately immersed in the aqueous solution of the silane coupling agent, and at room temperature for 1 minute.
Soak for hours. After that, it was washed with running water (ultra pure water), blown with nitrogen gas to be dried, and then heat-fixed in an oven at 120 ° C. for 1 hour.

【0215】冷却後、下記式(II):After cooling, the following formula (II):

【0216】[0216]

【化2】 [Chemical 2]

【0217】のN−(6−マレイミドカプロキシ)スク
シイミド(EMCS;化合物II)の0.3%溶液(エタ
ノール:ジメチルスルホキシド=1:1)に基板を室温
下、2時間浸漬し、 EMCSをアミノシランカップリ
ング剤のアミノ基に反応させた。反応終了後、エタノー
ル:ジメチルスルホキシド=1:1で1回、エタノール
で3回洗浄し、窒素ガスを吹きつけて乾燥させた。
The substrate was immersed in a 0.3% solution of N- (6-maleimidocaproxy) succinimide (EMCS; compound II) (ethanol: dimethylsulfoxide = 1: 1) at room temperature for 2 hours to obtain EMCS aminosilane. It was reacted with the amino group of the coupling agent. After completion of the reaction, the mixture was washed once with ethanol: dimethyl sulfoxide = 1: 1 and three times with ethanol, and dried by blowing nitrogen gas.

【0218】B.プローブの調製 5’−ATGAACCGGAGGCCCATC−3’ (配列番号:1) 3’−TACTTGGCCTCCGGGTAG−5’ (配列番号:2) 上記するの塩基配列に相補的な塩基配列であるの塩
基配列を有し、かつ、5’末端にリンカーを介して上記
基板表面に最終的に精製したマレイミド基と反応結合可
能なメルカプト基(SH基:スルフィドリル基ともい
う)を有するオリゴヌクレオチド(化合物III ベックス
株式会社)を本実施例の検証に用いるプローブに利用し
た。下記式(III):
B. Preparation of probe 5'-ATGAACCGGAGGCCCATC-3 '(SEQ ID NO: 1) 3'-TACTTGGCCTCCGGGTAG-5' (SEQ ID NO: 2) having a base sequence which is a base sequence complementary to the above base sequence, and An oligonucleotide (Compound III Bex Co., Ltd.) having a mercapto group (SH group: also known as sulfhydryl group) capable of reacting with a finally purified maleimide group on the surface of the substrate via a linker at the 5 ′ end The probe was used for verification of the examples. Formula (III) below:

【0219】[0219]

【化3】 [Chemical 3]

【0220】のメルカプト基を導入したオリゴヌクレオ
チド(化合物III)を、溶媒、すなわち、グリセリン
7.5wt%、尿素7.5wt%、チオジグリコール
7.5wt%、一般式(IV):
The mercapto group-introduced oligonucleotide (Compound III) of Example 1 was used as a solvent, that is, 7.5% by weight of glycerin, 7.5% by weight of urea, 7.5% by weight of thiodiglycol, and general formula (IV):

【0221】[0221]

【化4】 [Chemical 4]

【0222】で示されるアセチレンアルコール(例え
ば、商品名:アセチレノールEH 川研ファインケミカ
ル株式会社)1wt%を含む水溶液に、吸光度が1.0
になるように溶解させてオリゴヌクレオチド溶液を得
た。
In an aqueous solution containing 1 wt% of acetylene alcohol (for example, trade name: acetylenol EH Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.) represented by, the absorbance is 1.0.
To obtain an oligonucleotide solution.

【0223】C.多種類プローブの調製 5’−ATGAACCGGAGGCCCATC−3’ 3’−TACTTGGCCTCCGGGTAG−5’ は上記Bにおけるの塩基配列と同一であるが、実際
は、発癌関連遺伝子p53のヌクレオチドの変異頻度が
高い、二つのアミノ酸をコードする計4個の塩基部分
(アンダーラインで示した)を含む18ヌクレオチドの
領域である。の塩基配列に完全に相補的な塩基配列が
であり(すなわち上記Bのの配列と同一)、のア
ンダーラインで示した塩基に対応する部分をアンダーラ
インで示している。 5’−GATGGGN1N2TCN3N4GTTCAT−3’ (配列番号:3) はのアンダーラインで示した位置の塩基を、N1
2、N3、N4で表したものである。これらN1、N2
3、N4が、それぞれATGCの塩基の何れかに置換
し、かつ、上記Bのプローブの調製と同様に5’末端に
メルカプト基を結合した計256種のオリゴヌクレオチ
ド・プローブを合成した。
C. Preparation of multiple types of probe 5'-ATGAAC CG GA GG CCCATC-3 '3'-TACTTG GC CT CC GGGTAG-5' is the same as the nucleotide sequence in B above, but in reality, it is a mutation in the nucleotide of the carcinogenesis-related gene p53. It is a region of 18 nucleotides that contains a total of four base portions (underlined) that code for two amino acids with high frequency. The base sequence that is completely complementary to the base sequence of is (that is, the same as the sequence of B above), and the portion corresponding to the base underlined is underlined. 5′-GATGGGN 1 N 2 TCN 3 N 4 GTTCAT-3 ′ (SEQ ID NO: 3) has the base at the position underlined as N 1 ,
It is represented by N 2 , N 3 and N 4 . These N 1 , N 2 ,
A total of 256 kinds of oligonucleotide probes were synthesized in which N 3 and N 4 were substituted with any of the ATGC bases, and a mercapto group was bound to the 5 ′ end in the same manner as in the preparation of the probe of B above.

【0224】(実施例1) プローブ溶液吐出用ZBJヘッド・ブロックの製作 特開平06−040037号公報に記述する方法(シリ
コン基板厚さは1mm)により、図6の形状を有しノズ
ルを100dpiのピッチで、縦、横、各々50個の二
次元マトリクス配列状に形成したZBJヘッドを製作し
た。すなわち、ノズルが形成されている面積は12.7
mm×12.7mmであり、ノズルの総数は2500個
となる。この場合、ノズル先端の開口111の開口径は
50μmである。このノズルは、通常のインクを吐出す
る際、その吐出量が24plとなるように設計されてい
る。また、元来の用途はノズルへのインクの流路であ
る、インク流路113、114は、この実施例では、プ
ローブ溶液リザーバーとして使用している。なお、この
溶液リザーバー114の内径は約200μmで、深さは
約800μmである。すなわちリザーバー114の内容
量は約0.25μlと計算される。ノズルから一度に吐
出されるプローブ量は24plであり、この0.25μ
lは、およそ10000枚のアレイを製作する量に相当
する。
(Example 1) Production of ZBJ head block for ejecting probe solution By the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 06-040037 (silicon substrate thickness is 1 mm), the nozzle having a shape of FIG. 6 and a nozzle of 100 dpi was manufactured. ZBJ heads each formed in a two-dimensional matrix array of 50 vertically and horizontally at a pitch were manufactured. That is, the area where the nozzle is formed is 12.7.
mm × 12.7 mm, and the total number of nozzles is 2500. In this case, the opening diameter of the opening 111 at the tip of the nozzle is 50 μm. This nozzle is designed so that the ejection amount is 24 pl when ejecting normal ink. Further, the original use is the ink flow path to the nozzle. The ink flow paths 113 and 114 are used as probe solution reservoirs in this embodiment. The inner diameter of the solution reservoir 114 is about 200 μm and the depth is about 800 μm. That is, the internal volume of the reservoir 114 is calculated to be about 0.25 μl. The amount of probe ejected from the nozzle at one time is 24 pl.
1 corresponds to the amount of manufacturing an array of about 10,000 sheets.

【0225】(実施例2) ZBJヘッドを用いたDNAアレイの製造 参考例のBで調製したオリゴヌクレオチド溶液を、実施
例1で作製したZBJヘッドの正方形状の16×16=
256の溶液リザーバーにマイクロディスペンサーを用
いて供給した。なお、最終的なDNA溶液の充填を行う前
に、作製したZBJヘッドに対して、溶媒と馴染ませる
目的で、各溶液リザーバー、ノズルは予め上記組成の溶
媒による洗浄、ならびに必要に応じてオリゴヌクレオチ
ド溶液で洗浄を行い、真空吸引による液体の除去を適宜
繰り返した。
Example 2 Manufacture of DNA Array Using ZBJ Head The oligonucleotide solution prepared in B of Reference Example was used to prepare the square-shaped 16 × 16 = of the ZBJ head prepared in Example 1.
256 solution reservoirs were dispensed using a microdispenser. Before the final filling with the DNA solution, each solution reservoir and nozzle are washed with a solvent having the above composition in advance, and if necessary, an oligonucleotide for the purpose of making the prepared ZBJ head compatible with the solvent. The solution was washed, and the removal of the liquid by vacuum suction was appropriately repeated.

【0226】その後、上記のマレイミド基を導入する処
理を施した基板上にオリゴヌクレオチド溶液を吐出し
た。実施例1において作製したZBJヘッドの設計仕様
は、吐出される液体1滴当たりの液量は24plであ
り、この吐出条件では、基板上に塗布される液体1滴の
占めるドットの直径は、用いる溶液の粘度によって、7
0〜100μmの範囲となる。一方、当然のことなが
ら、吐出のパターン、ドット密度などは製作したヘッド
のノズル配列と同様である。
Then, the oligonucleotide solution was discharged onto the substrate that had been treated to introduce the maleimide group. According to the design specifications of the ZBJ head manufactured in Example 1, the amount of liquid per ejected liquid droplet is 24 pl, and under this ejection condition, the diameter of the dot occupied by one liquid droplet applied on the substrate is used. 7 depending on the viscosity of the solution
It is in the range of 0 to 100 μm. On the other hand, as a matter of course, the ejection pattern, the dot density, etc. are the same as the nozzle arrangement of the manufactured head.

【0227】また、上記組成の溶媒は保湿性が高く、溶
液リザーバー内における乾燥、濃縮、ならびに、基板上
に塗布したオリゴヌクレオチド溶液の液体が、次工程に
おいて、基板表面との反応による固定をなす前に、乾燥
・固化を起こすことを防ぐことができる。
Further, the solvent having the above composition has a high moisturizing property, and is dried and concentrated in the solution reservoir, and the liquid of the oligonucleotide solution applied on the substrate is fixed by the reaction with the substrate surface in the next step. Before, it can be prevented from drying and solidifying.

【0228】この式(III)のオリゴヌクレオチド(化
合物III)溶液を二次元アレイ状に塗布した基板を、湿
度100%の保湿チヤンバー内に室温下で1時間保持
し、オリゴヌクレオチドのメルカプト基と基板上のマレ
イミド基との反応を行わさせた。取り出した後、未反応
のオリゴヌクレオチドを除去するため、基板を流水(超
純水)中で約30秒洗浄した。
The substrate coated with the solution of the oligonucleotide (compound III) of the formula (III) in a two-dimensional array was kept at room temperature in a moisturizing chamber having a humidity of 100% for 1 hour, and the mercapto group of the oligonucleotide and the substrate were kept. Reaction with the above maleimide group was carried out. After taking out, the substrate was washed in running water (ultra pure water) for about 30 seconds to remove unreacted oligonucleotide.

【0229】次いで、上記オリゴヌクレオチドを固定す
るドットを二次元アレイ状に形成した基板について、ド
ット以外の表面にブロッキング処理を施すため、50m
Mリン酸緩衝液(pH=7.0、1MNaClを含む)
にBSA(牛血清アルブミンシグマアルドリッチジャパ
ン)を2%の濃度で溶解したブロッキング用溶液に1時
間浸漬した後、前記50mMリン酸緩衝液で適宜洗浄
し、この50mMリン酸緩衝液中で保存した。
Next, with respect to the substrate on which the dots for fixing the above-mentioned oligonucleotides were formed in a two-dimensional array, the surface other than the dots was subjected to a blocking treatment.
M phosphate buffer (pH = 7.0, containing 1M NaCl)
Was immersed in a blocking solution prepared by dissolving BSA (bovine serum albumin Sigma-Aldrich Japan) at a concentration of 2% for 1 hour, washed appropriately with the 50 mM phosphate buffer, and stored in this 50 mM phosphate buffer.

【0230】(実施例3) ハイブリダイゼーション反応によるDNAアレイのドッ
ト形状評価 モデル標的DNAとして、式(V):
Example 3 Dot Shape Evaluation Model of DNA Array by Hybridization Reaction As a target DNA, a formula (V):

【0231】[0231]

【化5】 [Chemical 5]

【0232】のDNA分子、すなわち、参考例のBに示
すの配列を有し、蛍光標識としてテトラメチルローダ
ミンを5’末端に結合した化合物V(べックス株式会社
より購入)を用いて、実施例2の調製された二次元アレ
イ上のプローブとのハイブリダイゼーション反応を行っ
た。
The DNA molecule of Example 1, ie, the compound V (purchased from Bex Co., Ltd.) having the sequence shown in B of Reference Example and having tetramethylrhodamine bound to the 5 ′ end as a fluorescent label was used. Hybridization reactions with the probes on the two prepared two-dimensional arrays were performed.

【0233】このハイブリダイゼーション反応は、実施
例2で製造したDNAアレイと、化合物Vを5nMの濃
度で含むリン酸緩衝液(10mMリン酸緩衝液pH=
7.0、50mMのNaClを含む)2mlとを用い、
ハイブリパック中で行った。基板をモデル標的DNA溶
液とともにハイブリパック中に封じ、恒温槽内で70℃
まで加熱し、その後、50℃まで冷却し、その状態で1
0時間放置した。
This hybridization reaction was carried out by using the DNA array prepared in Example 2 and a phosphate buffer containing Compound V at a concentration of 5 nM (10 mM phosphate buffer pH =
7.0 ml containing 50 mM NaCl) and 2 ml of
Performed in a Hybripack. The substrate was sealed in a hybrid pack together with the model target DNA solution, and kept at 70 ° C in a constant temperature bath.
To 50 ° C, then cool to 50 ° C, then 1
It was left for 0 hours.

【0234】次に、基板をハイブリパックから取り出
し、未反応の標的DNAを除去する目的で、ハイブリダ
イゼーション用の緩衝液で洗浄する。洗浄後、緩衝液で
覆われた状態でスライドグラス上に基板を置き、カバー
ガラスで覆って、蛍光標識からの蛍光を観察した。この
観察に使用した蛍光顕微鏡は、ECLIPSE E80
0(株式会社ニコン)に20倍対物レンズ(プランアポ
クロマート)と蛍光フイルタ(Y−2E/C)をセット
したものである。また、蛍光顕微鏡で観測される画像
は、イメージインテンシファイヤー付きCCDカメラ
(C2400−87浜松ホトニクス株式会社)と画像処
理装置(Argus50 浜松ホトニクス株式会社)を
用いて、採り込みを行った。
Next, the substrate is taken out from the hybrid pack and washed with a hybridization buffer for the purpose of removing unreacted target DNA. After washing, the substrate was placed on a slide glass in a state of being covered with a buffer solution, covered with a cover glass, and the fluorescence from the fluorescent label was observed. The fluorescence microscope used for this observation was ECLIPSE E80.
0 (Nikon Corporation) with a 20 × objective lens (plan apochromat) and a fluorescent filter (Y-2E / C) set. Images observed by a fluorescence microscope were captured using a CCD camera with an image intensifier (C2400-87 Hamamatsu Photonics KK) and an image processing device (Argus 50 Hamamatsu Photonics KK).

【0235】収録された画像に基づき、基板上に二次元
アレイ状に形成した、化合物Vを固定したドット全てに
ついて、蛍光が観察された。なお、その蛍光強度の平均
値は、上記の測定装置の光強度指標で1750であっ
た。また、その蛍光を発する各領域から、ドットの直径
の平均値を算出したところ、約100μmであった。
Based on the recorded images, fluorescence was observed for all the dots on which the compound V was fixed, which were formed in a two-dimensional array on the substrate. The average value of the fluorescence intensity was 1750 as the light intensity index of the above measuring device. Further, the average value of the diameters of the dots was calculated from each region emitting the fluorescence, and it was about 100 μm.

【0236】(実施例4)参考例のCで作成した256
種のオリゴヌクレオチド・プローブのそれぞれの溶液を
参考例のAと同様にして調製し、実施例2と同様の方法
によりガラス基板上に吐出し、反応結合することによ
り、256種のDANプローブからなる二次元状に配列
されたDNAプローブ・アレイを製造した。
(Example 4) 256 prepared in C of Reference Example
A solution of each kind of oligonucleotide probe was prepared in the same manner as in Reference Example A, and was discharged onto a glass substrate in the same manner as in Example 2 and was subjected to reaction bonding to form 256 kinds of DAN probes. A two-dimensionally arrayed DNA probe array was manufactured.

【0237】(実施例5) ハイブリダイゼーションによる標的DNAの選別特性の
評価 実施例4で製造した256種のDNAプローブ・アレイ
を用いて、実施例3と同様な方法でハイブリダイゼーシ
ョン反応を行い、目的とする塩基配列を有する標的DN
Aの選別特性を検証した。
Example 5 Evaluation of Target DNA Selection Characteristics by Hybridization Using the 256 types of DNA probe arrays produced in Example 4, a hybridization reaction was carried out in the same manner as in Example 3 to obtain the objective. Target DN having a base sequence of
The screening characteristics of A were verified.

【0238】モデル標的DNAとして、以下の塩基配列
を有し、かつ、実施例3と同様に蛍光標識としてテトラ
メチルローダミンを5’末端に結合した4種のDNAを
合成した。 5’−ATGAACCGGAGGCCCATC−3’ 5’−ATGAACGGGAGGCCCATC−3’ (配列番号:4) C→G 5’−ATGAACGCGAGGCCCATC−3’ (配列番号:5) C→G、G→C 5’−ATGAACGCGAAGCCCATC−3’ (配列番号:6) C→G、G→C、G→ A 上述のようにはp53遺伝子の正常配列に対して完全
に相補的であり、、、はそれに対して、塩基配列
中に下線を付した塩基への置き換えが起こっている変異
体のモデルである。
As model target DNAs, four kinds of DNA having the following nucleotide sequences and having tetramethylrhodamine as a fluorescent label bound to the 5'end were synthesized in the same manner as in Example 3. 5′-ATGAACCGGAGGCCCATC-3 ′ 5′-ATGAAC G GGAGGCCCATC-3 ′ (SEQ ID NO: 4) C → G 5′-ATGAAC GC GAGGCCCATC-3 ′ (SEQ ID NO: 5) C → G, G → C 5′− ATGAAC GC GA A GCCCATC-3 ′ (SEQ ID NO: 6) C → G, G → C, G → A As described above, it is completely complementary to the normal sequence of the p53 gene, and Thus, it is a model of a mutant in which the base sequence is replaced with an underlined base.

【0239】この、、、の4種の標的DNAに
ついて、それぞれ個別に実施例3と全く同様な方法によ
りハイブリダイゼーションを行ったところ、実施例4で
製造したDNAアレイの各ドットのうち、それぞれの標
的DNAに完全に相補的塩基配列を有するプローブのド
ットからのみ蛍光が観察され、他のドットからは蛍光は
観察されなかった。それぞれ、蛍光が観察されたドット
において、観測される蛍光強度は、標的DNAにおい
ては1830、標的DNAにおいては1270、標的
DNAにおいては1520、標的DNAにおいては
1940であった。
Hybridization was carried out for these four kinds of target DNA individually by the same method as in Example 3, and each of the dots of the DNA array produced in Example 4 was examined. Fluorescence was observed only from the dots of the probe having a base sequence completely complementary to the target DNA, and no fluorescence was observed from the other dots. In each of the dots where fluorescence was observed, the observed fluorescence intensity was 1830 for the target DNA, 1270 for the target DNA, 1520 for the target DNA, and 1940 for the target DNA.

【0240】若干のバラツキはあるものの、標的DNA
における1830は、上記実施例3における平均値1
750と統計誤差内で一致しており、その他の3種につ
いても、概ね、その蛍光強度の差異は、有意なものとは
言えない範囲である。従って、本発明の製造方法に従っ
て、アレイ状の液体吐出装置を用いて、並列的にプロー
ブ溶液を基板上に塗布して製造したDNAアレイは、標
的DNAの定量的な検出に十分に使用できる程度に均一
性と再現性を有するプローブ量の固定がなされているこ
とがわかる。
Target DNA with some variations
1830 is the average value 1 in Example 3 above.
750 agrees within the statistical error, and the difference in fluorescence intensity of the other three types is in a range that cannot be said to be significant. Therefore, according to the production method of the present invention, a DNA array produced by applying a probe solution in parallel on a substrate using an array-shaped liquid ejecting apparatus can be sufficiently used for quantitative detection of target DNA. It can be seen that the probe amount is fixed with uniformity and reproducibility.

【0241】(実施例6)先に説明した実施形態例2の
構造を有する液体吐出装置を有するプローブ・アレイの
製造装置を用意した。
Example 6 An apparatus for manufacturing a probe array having a liquid ejection device having the structure of the embodiment 2 described above was prepared.

【0242】次に、参考例のBで調製したオリゴヌクレ
オチド溶液を、液体吐出装置の液体リザーバーにマイク
ロディスペンサーを用いて供給した。なお、最終的なオ
リゴヌクレオチド溶液の充填を行う前に、作製した液体
吐出装置に対して、溶媒と馴染ませる目的で、各液体リ
ザーバー、ノズルは予め上記組成の溶媒による洗浄、な
らびに必要に応じてオリゴヌクレオチド溶液で洗浄を行
い、真空吸引による液体の除去を適宜繰り返した。
Next, the oligonucleotide solution prepared in B of Reference Example was supplied to the liquid reservoir of the liquid ejection device using a microdispenser. Before the final filling with the oligonucleotide solution, each liquid reservoir and nozzle are preliminarily washed with the solvent of the above composition, and if necessary, for the purpose of making the prepared liquid ejection device compatible with the solvent. Washing with the oligonucleotide solution was performed, and the removal of the liquid by vacuum suction was appropriately repeated.

【0243】その後、参考例のAで調製したマレイミド
基を導入する処理を施した基板上にオリゴヌクレオチド
溶液を吐出した。上記の液体吐出装置の設計仕様は、吐
出される液体1滴当たりの液量は24plであり、この
吐出条件では、基板上に塗布される液体1滴の占めるド
ットの直径は、用いる溶液の粘度によって、70〜10
0μmの範囲となる。
Then, the oligonucleotide solution was discharged onto the substrate prepared by introducing a maleimide group prepared in A of Reference Example. According to the design specifications of the above liquid ejecting apparatus, the amount of liquid per ejected liquid droplet is 24 pl, and under this ejection condition, the diameter of the dot occupied by one liquid droplet applied on the substrate is the viscosity of the solution used. Depending on 70-10
The range is 0 μm.

【0244】また、上記組成の溶媒は保湿性が高く、液
体リザーバー内における乾燥、濃縮、ならびに、基板上
に塗布したオリゴヌクレオチド溶液の液体が、次工程に
おいて、基板表面との反応による固定をなす前に、乾燥
・固化を起こすことを防ぐことができる。
Further, the solvent having the above composition has a high moisture retention property, and is dried and concentrated in the liquid reservoir, and the liquid of the oligonucleotide solution applied on the substrate is fixed by the reaction with the substrate surface in the next step. Before, it can be prevented from drying and solidifying.

【0245】この式(III)のオリゴヌクレオチド(化
合物III)溶液を二次元アレイ状に塗布した基板を、湿
度100%の保湿チヤンバー内に室温下で1時間保持
し、オリゴヌクレオチドのメルカプト基と基板上のマレ
イミド基との反応を行わせた。取り出した後、未反応の
オリゴヌクレオチドを除去するため、基板を流水(超純
水)中で約30秒洗浄した。
The substrate coated with the oligonucleotide (compound III) of the formula (III) in a two-dimensional array was kept at room temperature for 1 hour in a moisturizing chamber having a humidity of 100%, and the mercapto group of the oligonucleotide and the substrate were kept. Reaction with the above maleimide group was carried out. After taking out, the substrate was washed in running water (ultra pure water) for about 30 seconds to remove unreacted oligonucleotide.

【0246】次いで、上記オリゴヌクレオチドを固定す
るドットを二次元アレイ状に形成した基板について、ド
ット以外の表面にブロッキング処理を施すため、50m
Mリン酸緩衝液(pH=7.0、1MNaClを含む)
にBSA(牛血清アルブミンシグマアルドリッチジャパ
ン)を2%の濃度で溶解したブロッキング用溶液に1時
間浸漬した後、前記50mMリン酸緩衝液で適宜洗浄
し、この50mMリン酸緩衝液中で保存した。
Next, with respect to the substrate on which the dots for fixing the above-mentioned oligonucleotides were formed in a two-dimensional array, the surface other than the dots was subjected to a blocking treatment.
M phosphate buffer (pH = 7.0, containing 1M NaCl)
Was immersed in a blocking solution prepared by dissolving BSA (bovine serum albumin Sigma-Aldrich Japan) at a concentration of 2% for 1 hour, washed appropriately with the 50 mM phosphate buffer, and stored in this 50 mM phosphate buffer.

【0247】(ハイブリダイゼーション反応によるDN
Aアレイのドット形状評価)モデル標的DNAとして、
先に挙げた式(V)のDNA分子、すなわち、参考例の
Bに示すの配列を有し、蛍光標識としてテトラメチル
ローダミンを5’に結合した化合物V(べックス株式会
社より購入)を用いて、製造された二次元アレイ上のプ
ローブとのハイブリダイゼーション反応を行った。
(DN by hybridization reaction
Evaluation of dot shape of A array) As model target DNA,
The above-mentioned DNA molecule of the formula (V), that is, the compound V (purchased from Bex Co., Ltd.) having the sequence shown in B of Reference Example and having tetramethylrhodamine bound to the 5 ′ as a fluorescent label is used. Then, a hybridization reaction with the probes on the manufactured two-dimensional array was performed.

【0248】このハイブリダイゼーション反応は、調製
したDNAアレイと、化合物Vを5nMの濃度で含むリ
ン酸緩衝液(10mMリン酸緩衝液pH=7.0、50
mMのNaClを含む)2mlとを用い、ハイブリパッ
ク中で行った。基板をモデル標的DNA溶液とともにハ
イブリパック中に封じ、恒温槽内で70℃まで加熱し、
その後、50℃まで冷却し、その状態で10時間放置し
た。
This hybridization reaction was carried out by using the prepared DNA array and a phosphate buffer containing Compound V at a concentration of 5 nM (10 mM phosphate buffer pH = 7.0, 50).
2 ml (containing mM NaCl). The substrate was sealed in a hybrid pack together with the model target DNA solution and heated to 70 ° C. in a constant temperature bath,
Then, it was cooled to 50 ° C. and left in that state for 10 hours.

【0249】次に、基板をハイブリパックから取り出
し、未反応の標的DNAを除去する目的で、ハイブリダ
イゼーション用の緩衝液で洗浄する。洗浄後、緩衝液で
覆われた状態でスライドグラス上に基板を置き、カバー
ガラスで覆って、蛍光標識からの蛍光を観察した。この
観察に使用した蛍光顕微鏡は、ECLIPSE E80
0(株式会社ニコン)に20倍対物レンズ(プランアポ
クロマート)と蛍光フイルタ(Y−2E/C)をセット
したものである。また、蛍光顕微鏡で観測される画像
は、イメージインテンシファイヤー付きCCDカメラ
(C2400−87浜松ホトニクス株式会社)と画像処
理装置(Argus50 浜松ホトニクス株式会社)を
用いて、採り込みを行った。
Next, the substrate is taken out from the hybrid pack and washed with a hybridization buffer for the purpose of removing unreacted target DNA. After washing, the substrate was placed on a slide glass in a state of being covered with a buffer solution, covered with a cover glass, and the fluorescence from the fluorescent label was observed. The fluorescence microscope used for this observation was ECLIPSE E80.
0 (Nikon Corporation) with a 20 × objective lens (plan apochromat) and a fluorescent filter (Y-2E / C) set. Images observed by a fluorescence microscope were captured using a CCD camera with an image intensifier (C2400-87 Hamamatsu Photonics KK) and an image processing device (Argus 50 Hamamatsu Photonics KK).

【0250】収録された画像に基づき、基板上に二次元
アレイ状に形成した、化合物Vを固定したドット全てに
ついて、蛍光が観察された。なお、その蛍光強度の平均
値は、上記の測定装置の光強度指標で1750であっ
た。また、その蛍光を発する各領域から、ドットの直径
の平均値を算出したところ、約100μmであった。
Based on the recorded images, fluorescence was observed for all the dots to which the compound V was fixed, which were formed in a two-dimensional array on the substrate. The average value of the fluorescence intensity was 1750 as the light intensity index of the above measuring device. Further, the average value of the diameters of the dots was calculated from each region emitting the fluorescence, and it was about 100 μm.

【0251】参考例のCで合成したオリゴヌクレオチド
・プローブを、上記の構成の液体吐出装置を用いて、ガ
ラス基板上に吐出し、反応結合することにより、256
種のDNAプローブからなる二次元アレイ状のDNAプ
ローブ・アレイを製造した。前記したように、ここで使
用した液体吐出装置は1000個のノズルを有するが、
ここではこれらのうち256個のノズルを用い液体の吐
出を行った。
The oligonucleotide probe synthesized in C of Reference Example was discharged onto a glass substrate using the liquid discharging apparatus having the above-mentioned structure, and was subjected to reaction bonding to give 256
A two-dimensional array of DNA probe arrays consisting of seed DNA probes was manufactured. As described above, the liquid ejecting apparatus used here has 1000 nozzles,
Here, the liquid was ejected using 256 of these nozzles.

【0252】(ハイブリダイゼーションによる標的DN
Aの選別特性の評価)製造した256種のDNAプロー
ブ・アレイを用いて、ハイブリダイゼーション反応を行
い、目的とする塩基配列を有する標的DNAの選別特性
を検証した。
(Target DN by hybridization
Evaluation of selection characteristics of A) A hybridization reaction was performed using the 256 types of DNA probe arrays produced, and the selection characteristics of the target DNA having the target nucleotide sequence were verified.

【0253】モデル標的DNAとしては、実施例5で用
いた蛍光標識としてテトラメチルローダミンを5’に結
合した4種(、、及びの塩基配列をそれぞれ有
する)を用いた。
As the model target DNA, four types (having base sequences of, and, respectively) in which tetramethylrhodamine was bound to 5 ′ as the fluorescent label used in Example 5 were used.

【0254】上述のようにはp53遺伝子の正常配列
に対して完全に相補的であり、、、はそれに対し
て、塩基配列中に下線を付した塩基への置き換えが起こ
っている変異体のモデルである。
[0254] As described above, a model of a mutant which is completely complementary to the normal sequence of the p53 gene, in which replacement with a base underlined in the base sequence occurs. Is.

【0255】この、、、の4種の標的DNAに
ついて、それぞれ個別にハイブリダイゼーションを行っ
たところ、調製したDNAアレイの各ドットのうち、そ
れぞれの標的DNAに完全に相補的塩基配列を有するプ
ローブのドットからのみ蛍光が観察され、他のドットか
らは蛍光は観察されなかった。蛍光が観察されたドット
の蛍光強度に関しては、各標的DNAについて実施例5
と同様の結果が得られた。
When the four types of target DNAs of ,,, and were individually hybridized, among the dots of the prepared DNA array, the probe having a base sequence completely complementary to each target DNA was detected. Fluorescence was observed only from the dots and no fluorescence was observed from the other dots. Regarding the fluorescence intensity of the dots where fluorescence was observed, Example 5 was obtained for each target DNA.
Similar results were obtained.

【0256】すなわち、若干のバラツキはあるものの、
その蛍光強度の差異は、有意なものとは言えない範囲で
あった。従って、本発明の製造方法に従って、アレイ状
の液体吐出装置を用いて、並列的にプローブ溶液を基板
上に塗布して製造したDNAアレイは、標的DNAの定
量的な検出に十分に使用できる程度に均一性と再現性を
有するプローブ量の固定がなされていることがわかる。
In other words, although there are some variations,
The difference in the fluorescence intensity was in a range that was not significant. Therefore, according to the production method of the present invention, a DNA array produced by applying a probe solution in parallel on a substrate using an array-shaped liquid ejecting apparatus can be sufficiently used for quantitative detection of target DNA. It can be seen that the probe amount is fixed with uniformity and reproducibility.

【0257】[0257]

【発明の効果】本発明のプローブ・アレイの製造方法で
は、別途に合成、精製、確認されたプローブ複数種を、
各プローブ溶液を収納する溶液リザーバーとそれに接続
される溶液吐出用ノズルを、前記複数種のプローブに対
応する個数備えてなる液体吐出装置あるいは液体吐出装
置を用いて、各プローブ溶液を一定の液量で基板上にア
レイ状に吐出、塗布することで、プローブ・アレイに製
造するので、各プローブのドットに含まれるプローブ量
の均一性が高く、また、複数枚の作製を行った際、その
再現性も十分に高く保てるという利点を有する。
EFFECT OF THE INVENTION In the method for producing a probe array of the present invention, a plurality of types of probes that have been separately synthesized, purified and confirmed are
Using a liquid ejecting apparatus or a liquid ejecting apparatus having a solution reservoir for accommodating each probe solution and a number of solution ejecting nozzles connected to the solution reservoir corresponding to the plurality of kinds of probes, each probe solution has a constant liquid amount. Since it is manufactured into a probe array by discharging and applying it in an array on the substrate with, the uniformity of the probe amount contained in the dots of each probe is high, and when reproducing multiple plates, reproduction It also has the advantage that it can be kept sufficiently high.

【0258】特に、アレイ状の液体吐出装置を用いた場
合には、インクジェット・ヘッド自体を高密度に集積さ
れた溶液リザーバーとノズルを有する形状に構成でき、
また、ノズルサイズの微細化と吐出液量をより微量とす
ることよって、高い密度にドットを並列的な吐出によっ
て基板に効率良く付与することができる。
In particular, when an array-shaped liquid ejecting apparatus is used, the ink jet head itself can be formed into a shape having a solution reservoir and nozzles that are highly integrated,
Further, by miniaturizing the nozzle size and reducing the amount of the ejected liquid, it is possible to efficiently apply the dots to the substrate at a high density by parallel ejection.

【0259】そして、本発明によれば、液体吐出装置あ
るいは液体吐出装置の有する単位チップの高密度のアレ
イ化を行うことで、固相基板上で二次元アレイを構成す
るプローブ種の一層の多数化と、それに付随するドット
の高密度化、ならびに個々ドットの占有面積の低減を容
易に達成できる。
According to the present invention, the liquid ejecting apparatus or the unit chips of the liquid ejecting apparatus are formed into a high-density array, so that a larger number of probe species constituting a two-dimensional array on the solid-phase substrate can be obtained. It is possible to easily achieve high density, high density of dots associated therewith, and reduction of occupied area of individual dots.

【0260】[0260]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110>Canon INC. <120>A method of preparing a probe array and a device used therefor <130>4396102 <150>JP 2000-284046 <151>2000-09-19 <160>6 <210>1 <211>18 <212>DNA <213>Artificial Sequence <220> <223>Base Oligonucleotide for preparation of a probe <400>1 atgaaccgga ggcccatc 18 <210>2 <211>18 <212>DNA <213>Artificial Sequence <220> <223>Oligonucleotide probe for hybridization assay <400>2 tacttggcct ccgggtag <210>3 <211>18 <212>DNA <213>Artificial Sequence <220> <223>Oligonucleotide probe for hybridization assay. n=a,t,g or c. <400>3 gatgggnntc nngttcat 18 <210>4 <211>18 <212>DNA <213>Artificial Sequence <220> <223>Oligonucleotide probe for hybridization assay. <400>4 atgaacggga ggcccatc 18 <210>5 <211>18 <212>DNA <213>Artificial Sequence <220> <223>Oligonucleotide probe for hybridization assay. <400>5 atgaacgcga ggcccatc <210>6 <211>18 <212>DNA <213>Artificial Sequence <220> <223>Oligonucleotide probe for hybridization assay. <400>6 atgaacgcga agcccatc[Sequence list] SEQUENCE LISTING <110> Canon INC. <120> A method of preparing a probe array and a device used therefor <130> 4396102 <150> JP 2000-284046 <151> 2000-09-19 <160> 6 <210> 1 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Base Oligonucleotide for preparation of a probe <400> 1 atgaaccgga ggcccatc 18 <210> 2 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligonucleotide probe for hybridization assay <400> 2 tacttggcct ccgggtag <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligonucleotide probe for hybridization assay.n = a, t, g or c. <400> 3 gatgggnntc nngttcat 18 <210> 4 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligonucleotide probe for hybridization assay. <400> 4 atgaacggga ggcccatc 18 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligonucleotide probe for hybridization assay. <400> 5 atgaacgcga ggcccatc <210> 6 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Oligonucleotide probe for hybridization assay. <400> 6 atgaacgcga agcccatc

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】分離された2部品構造のバブルジェット・プリ
ント・ヘッドの一例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a separated two-part bubble jet print head.

【図2】分離された2部品構造のバブルジェット・プリ
ント・ヘッドの一例を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a separated two-part bubble jet print head.

【図3】一体形成されたZBJチップを示す斜視図であ
る。
FIG. 3 is a perspective view showing an integrally formed ZBJ chip.

【図4】ZBJヘッドの第1の例を示す破断斜視図であ
る。
FIG. 4 is a cutaway perspective view showing a first example of a ZBJ head.

【図5】ZBJヘッドの第2の例を示す破断斜視図であ
る。
FIG. 5 is a cutaway perspective view showing a second example of the ZBJ head.

【図6】図の(A),(B),(C)および(D)はZ
BJノズルを形成する際に、使用されるエッチング工程
の一例を示す説明図である。
6 (A), (B), (C) and (D) are Z
It is explanatory drawing which shows an example of the etching process used when forming a BJ nozzle.

【図7】ZBJ基板内におけるヒータ要素の可能配列例
を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of possible arrangement of heater elements in a ZBJ substrate.

【図8】ZBJ基板内におけるヒータ要素の可能配列例
を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of possible arrangement of heater elements in a ZBJ substrate.

【図9】ZBJ基板内におけるヒータ要素の可能配列例
を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of possible arrangement of heater elements in a ZBJ substrate.

【図10】ZBJ基板内におけるヒータ要素のヒータ構
造の他の例を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic view showing another example of the heater structure of the heater element in the ZBJ substrate.

【図11】ZBJヘッドのノズル形状の一例を示す断面
図である。
FIG. 11 is a sectional view showing an example of a nozzle shape of a ZBJ head.

【図12】ZBJヘッドのノズル形状の一例を示す断面
図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of a nozzle shape of a ZBJ head.

【図13】ZBJヘッドのノズル形状の一例を示す断面
図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of a nozzle shape of a ZBJ head.

【図14】ZBJヘッドのノズル形状の一例を示す断面
図である。
FIG. 14 is a sectional view showing an example of a nozzle shape of a ZBJ head.

【図15】ZBJヘッドのノズル形状の一例を示す断面
図である。
FIG. 15 is a sectional view showing an example of a nozzle shape of a ZBJ head.

【図16】ZBJヘッドのノズル形状の一例を示す断面
図である。
FIG. 16 is a sectional view showing an example of a nozzle shape of a ZBJ head.

【図17】ZBJヘッドのノズル形状の一例を示す断面
図である。
FIG. 17 is a sectional view showing an example of a nozzle shape of a ZBJ head.

【図18】ZBJヘッドのノズル形状の一例を示す断面
図である。
FIG. 18 is a sectional view showing an example of a nozzle shape of a ZBJ head.

【図19】ZBJヘッドのノズル形状の一例を示す断面
図である。
FIG. 19 is a sectional view showing an example of a nozzle shape of a ZBJ head.

【図20】ZBJヘッドのノズル形状の一例を示す断面
図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example of a nozzle shape of a ZBJ head.

【図21】図の(A)〜(D)はZBJチップのノズル
からインクが放出される様子を示す断面図である。
21A to 21D are cross-sectional views showing how ink is ejected from nozzles of a ZBJ chip.

【図22】図の(A)〜(D)はZBJチップのノズル
からインクが放出される様子を示す平面図である。
22A to 22D are plan views showing how ink is ejected from the nozzles of the ZBJ chip.

【図23】ZBJチップ内のヒータ要素で発生する熱の
伝わりを示す説明図である。
FIG. 23 is an explanatory diagram showing transfer of heat generated in a heater element in a ZBJ chip.

【図24】ZBJチップ内のヒータ要素で発生する熱の
伝わりを示す説明図である。
FIG. 24 is an explanatory diagram showing the transfer of heat generated in the heater element in the ZBJ chip.

【図25】ZBJチップ内のヒータ要素で発生する熱の
伝わりを示す説明図である。
FIG. 25 is an explanatory diagram showing transfer of heat generated in a heater element in a ZBJ chip.

【図26】ZBJチップ内のヒータ要素で発生する熱の
伝わりを示す説明図である。
FIG. 26 is an explanatory diagram showing transfer of heat generated in a heater element in a ZBJ chip.

【図27】ZBJチップ内のヒータ要素で発生する熱の
伝わりを示す説明図である。
FIG. 27 is an explanatory diagram showing transfer of heat generated in a heater element in a ZBJ chip.

【図28】チップ,膜フィルタおよびインクチャネル押
出し体(extrusion)を含むZBJプリントヘッドの配
置を示す分解斜視図である。
FIG. 28 is an exploded perspective view showing the arrangement of a ZBJ printhead including tips, membrane filters and ink channel extrusions.

【図29】インクチャネル押出し体の他の構造を示す断
面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing another structure of the ink channel extruded body.

【図30】本発明に利用される二次元アレイ状のノズル
配置を有する液体吐出装置の概略図を示す。
FIG. 30 is a schematic view of a liquid ejection apparatus having a two-dimensional array nozzle arrangement used in the present invention.

【図31】本発明によるサーマルジェット方式による液
体吐出装置を構成する半導体チップの模式図である。
FIG. 31 is a schematic view of a semiconductor chip constituting a liquid jet apparatus of the thermal jet method according to the present invention.

【図32】図31においてのノズル近傍部の拡大図であ
る。
32 is an enlarged view of the vicinity of the nozzle in FIG. 31. FIG.

【図33】図31のA―A' 線での断面図である。33 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図34】図31のB―B' 線での断面図である。34 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.

【図35】サーマルジェット方式による液体吐出装置を
構成する半導体チップの裏面の模式図(図1に示された
半導体チップの裏面に相当)である。
FIG. 35 is a schematic view of a back surface of a semiconductor chip (corresponding to the back surface of the semiconductor chip shown in FIG. 1) that constitutes a liquid ejection apparatus of the thermal jet system.

【図36】サーマルジェット方式による液体吐出装置を
構成する半導体チップの液体供給口(リザーバー)の形
状を説明するための模式図である。
FIG. 36 is a schematic diagram for explaining the shape of the liquid supply port (reservoir) of the semiconductor chip that constitutes the liquid jet apparatus of the thermal jet system.

【図37】サーマルジェット方式による液体吐出装置で
の液体の吐出を説明するための模式図である。
FIG. 37 is a schematic diagram for explaining ejection of a liquid by a liquid ejection device using a thermal jet method.

【図38】液体吐出装置の模式図である。FIG. 38 is a schematic view of a liquid ejection device.

【図39】液体吐出装置の模式図である。FIG. 39 is a schematic diagram of a liquid ejection device.

【図40】液体吐出装置の他の実施例の模式図である。FIG. 40 is a schematic view of another embodiment of the liquid ejection device.

【図41】プローブ・アレイ製造装置の構造の模式図で
ある。
FIG. 41 is a schematic view of the structure of a probe array manufacturing apparatus.

【図42】サーマルジェット方式による液体吐出装置を
用いたプローブ溶液の塗布法の一例を説明するための模
式図を示す。
FIG. 42 is a schematic diagram for explaining an example of a method for applying a probe solution using a liquid ejecting apparatus by a thermal jet method.

【図43】液体吐出装置のノズル形成面の一例を示す図
である。
FIG. 43 is a diagram showing an example of a nozzle formation surface of a liquid ejection device.

【図44】サーマルジェット方式による液体吐出装置を
用いたプローブ溶液の塗布法の他の一例を説明するため
の模式図を示す。
FIG. 44 is a schematic diagram for explaining another example of a method for applying a probe solution using a liquid ejecting apparatus using a thermal jet method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 ヒータ素子 3 第1の配線 4 第2の配線 5 パッド 6 ノズル 7 流路 8 供給口(液体リザーバー) 9 供給口の最大外縁の輪郭 10 絶縁膜 11 保護膜 12 ノズル材 13 耐キャビテーション膜 100 ZBJチップ(バブルジェット・プリント・デ
バイス) 106 インク 108 インク滴 110 ノズル路(ノズル) 113,487 バレル 114,489 ノズルチャネル(通路) 115,488 熱作用室(熱チャンバ) 120,440 ヒータ(ヒータ手段) 121,441 主ヒータ 122,443 冗長ヒータ 130 基板 132 断熱層(高動作温度部分) 140 熱分路(熱伝導体) 160 ヒータドライバ 201,202 電源バスバー 205 フィルタ(膜) 210 チャネル押出し体(インク供給手段) 220 塗布対象(被プリント媒体)
1 Substrate 2 Heater Element 3 First Wiring 4 Second Wiring 5 Pad 6 Nozzle 7 Channel 8 Supply Port (Liquid Reservoir) 9 Contour of Maximum Outer Edge of Supply Port 10 Insulating Film 11 Protective Film 12 Nozzle Material 13 Cavitation Resistant Film 100 ZBJ chip (bubble jet printing device) 106 Ink 108 Ink drop 110 Nozzle path (nozzle) 113,487 Barrel 114,489 Nozzle channel (passage) 115,488 Heat chamber (heat chamber) 120,440 Heater (heater) Means) 121,441 Main heater 122,443 Redundant heater 130 Substrate 132 Thermal insulation layer (high operating temperature part) 140 Heat shunt (heat conductor) 160 Heater driver 201,202 Power busbar 205 Filter (membrane) 210 Channel extruded body ( Ink supply means 220 Application target (applied Cement medium)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 智博 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−40037(JP,A) 特開 平11−187900(JP,A) 国際公開98/036833(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 33/53 G01N 37/00 C12M 1/00 C12N 15/09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomohiro Suzuki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) Reference JP-A-6-40037 (JP, A) JP-A-11 -187900 (JP, A) International Publication 98/036833 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 33/53 G01N 37/00 C12M 1/00 C12N 15/09

Claims (36)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 担体上に複数種のプローブを異なる位置
に有するプローブ担体の製造方法であって、 前記プローブを含む液体を収納するための液体リザーバ
ーとこれに連通する液体吐出用ノズルを少なくとも前記
複数種のプローブに対応する個数備え、前記リザーバー
および前記液体吐出用ノズルが同一基板上に形成されて
おり、且つ前記リザーバーは、それぞれに異なる液体を
供給するための供給口をそれぞれ備えている液体吐出装
置を準備する工程と、前記複数の液体吐出用ノズルと前
記担体とを相対的に位置合せする工程と、前記液体吐出
用ノズルから前記担体上の異なる位置に対し前記各プロ
ーブを含む液体を吐出する工程と、を備えることを特徴
とするプローブ担体の製造方法。
1. A method of manufacturing a probe carrier having a plurality of types of probes at different positions on a carrier, comprising at least a liquid reservoir for storing a liquid containing the probe and a liquid ejection nozzle communicating with the liquid reservoir. A liquid having a number corresponding to a plurality of types of probes, the reservoir and the liquid ejection nozzle are formed on the same substrate, and the reservoir has a supply port for supplying different liquids, respectively. A step of preparing an ejection device; a step of relatively aligning the plurality of liquid ejection nozzles with the carrier; and a step of preparing a liquid containing the probes from different positions on the carrier from the liquid ejection nozzle. A step of ejecting the probe carrier.
【請求項2】 前記プローブが、核酸の少なくとも一部
である請求項1に記載のプローブ担体の製造方法。
2. The method for producing a probe carrier according to claim 1, wherein the probe is at least a part of a nucleic acid.
【請求項3】 前記液体吐出装置において、前記複数個
の液体吐出用ノズルが、直線状、もしくは、縦方向及び
横方向にわたり開口されている請求項1または2に記載
のプローブ担体の製造方法。
3. The method of manufacturing a probe carrier according to claim 1, wherein in the liquid ejection device, the plurality of liquid ejection nozzles are linear or are opened in a vertical direction and a horizontal direction.
【請求項4】 前記液体吐出用ノズルの液体吐出方向と
反対側に、前記液体リザーバ−が位置している請求項1
乃至3の何れかに記載のプローブ担体の製造方法。
4. The liquid reservoir is located on the opposite side of the liquid discharge nozzle from the liquid discharge direction.
4. The method for producing a probe carrier according to any one of 3 to 3.
【請求項5】 前記液体リザーバーに、さらに別体の液
体収納部が連通して接続されている請求項1乃至4の何
れかに記載のプローブ担体の製造方法。
5. The method for manufacturing a probe carrier according to claim 1, wherein a separate liquid storage portion is further connected to and connected to the liquid reservoir.
【請求項6】 前記液体吐出装置は、前記ノズル内の液
体に、熱エネルギーを付与して前記液体を吐出させるた
めの熱エネルギー発生体を備える請求項1乃至5の何れ
かに記載のプローブ担体の製造方法。
6. The probe carrier according to claim 1, wherein the liquid ejection device includes a thermal energy generator for applying thermal energy to the liquid in the nozzle to eject the liquid. Manufacturing method.
【請求項7】 前記液体に熱エネルギーを付与すること
で生じた気泡が外気と連通することで、前記液体が吐出
される請求項6に記載の液体吐出装置。
7. The liquid ejecting apparatus according to claim 6, wherein the liquid is ejected by the bubbles generated by applying thermal energy to the liquid communicating with the outside air.
【請求項8】 前記液体吐出装置を用いて担体上に前記
液体を、該液体吐出装置のノズル密度と同じ密度で付与
する請求項1乃至7の何れかに記載のプローブ担体の製
造方法。
8. The method of manufacturing a probe carrier according to claim 1, wherein the liquid is applied onto the carrier by using the liquid ejecting device at the same density as the nozzle density of the liquid ejecting device.
【請求項9】 前記液体吐出装置と前記担体の相対的な
移動を一つの前記担体に対し複数回行うことにより、前
記プローブを含む液体を、前記液体吐出装置のノズル密
度より高い密度となるように前記担体上に付与する請求
項1乃至7の何れかに記載のプローブ担体の製造方法。
9. The liquid containing the probe is made to have a higher density than the nozzle density of the liquid ejecting apparatus by performing a relative movement of the liquid ejecting apparatus and the carrier a plurality of times with respect to one carrier. The method for producing a probe carrier according to claim 1, wherein the probe carrier is provided on the carrier.
【請求項10】 担体上に複数種のプローブを異なる位
置に有するプローブ担体を製造するための液体吐出装置
であって、前記プローブを含む液体を収納するための液
体リザーバーとこれに連通する液体吐出用ノズルを少な
くとも前記複数種のプローブに対応する個数備え、前記
液体リザーバーおよび前記液体吐出用ノズルが同一基板
上に形成されており、且つ前記リザーバーそれぞれに異
なる液体を供給するための供給口をそれぞれ備えている
ことを特徴とする液体吐出装置。
10. A liquid ejecting apparatus for producing a probe carrier having a plurality of types of probes at different positions on a carrier, the liquid ejecting device communicating with the liquid reservoir for accommodating the liquid containing the probe. A plurality of nozzles for at least the plurality of types of probes are provided, the liquid reservoir and the liquid ejection nozzle are formed on the same substrate, and supply ports for supplying different liquids to the reservoirs, respectively. A liquid ejecting apparatus comprising:
【請求項11】 前記プローブが、核酸の少なくとも一
部である請求項10に記載の液体吐出装置。
11. The liquid ejection apparatus according to claim 10, wherein the probe is at least a part of nucleic acid.
【請求項12】 前記複数個の液体吐出用ノズルが、直
線状、もしくは、縦方向及び横方向にわたり開口されて
いる請求項10または11に記載の液体吐出装置。
12. The liquid ejecting apparatus according to claim 10, wherein the plurality of liquid ejecting nozzles are opened linearly or in a vertical direction and a horizontal direction.
【請求項13】 前記液体吐出用ノズルの液体吐出方向
と反対側に、前記液体リザーバ−が位置している請求項
10乃至12の何れかに記載の液体吐出装置。
13. The liquid ejecting apparatus according to claim 10, wherein the liquid reservoir is located on the opposite side of the liquid ejecting nozzle from the liquid ejecting direction.
【請求項14】 前記液体リザーバーに、さらに別体の
液体収納部が連通して接続されている請求項10乃至1
3の何れかに記載の液体吐出装置。
14. The liquid reservoir is further connected to and connected to the liquid reservoir, which is a separate body.
4. The liquid ejection device according to any one of 3 above.
【請求項15】 前記ノズル内の液体に、熱エネルギー
を付与して前記液体を吐出させるための熱エネルギー発
生体を備える請求項10乃至14の何れかに記載の液体
吐出装置。
15. The liquid ejection apparatus according to claim 10, further comprising a thermal energy generator for applying thermal energy to the liquid in the nozzle to eject the liquid.
【請求項16】 前記液体に熱エネルギーを付与するこ
とで生じた気泡が外気と連通することで、前記液体が吐
出される請求項15に記載の液体吐出装置。
16. The liquid ejecting apparatus according to claim 15, wherein the liquid is ejected when bubbles generated by applying thermal energy to the liquid communicate with the outside air.
【請求項17】 前記液体吐出装置は、前記担体上に前
記液体を、前記液体吐出装置のノズル密度と同じ密度で
付与するための装置である請求項10乃至16の何れか
に記載の液体吐出装置。
17. The liquid ejection device according to claim 10, wherein the liquid ejection device is a device for applying the liquid onto the carrier at the same density as the nozzle density of the liquid ejection device. apparatus.
【請求項18】 前記液体吐出装置は、前記担体の相対
的な移動を一つの前記担体に対し複数回行うことによ
り、前記プローブを含む液体を、前記液体吐出装置のノ
ズル密度より高い密度となるように前記担体上に付与す
るための装置である請求項10乃至16の何れかに記載
の液体吐出装置。
18. The liquid ejecting apparatus makes the liquid containing the probe have a density higher than the nozzle density of the liquid ejecting apparatus by performing relative movement of the carrier a plurality of times with respect to one of the carriers. 17. The liquid ejection device according to claim 10, wherein the liquid ejection device is a device for applying on the carrier.
【請求項19】 請求項10乃至18の何れかに記載の
液体吐出装置を備えるプローブ担体製造装置。
19. A probe carrier manufacturing apparatus comprising the liquid ejection device according to claim 10.
【請求項20】 担体上に複数種のプローブを異なる位
置に有するプローブ担体の製造装置であって、前記プロ
ーブを含む液体を収納するための液体リザーバーとこれ
に連通する液体吐出用ノズルを少なくとも前記複数種の
プローブに対応する個数備え、前記液体リザーバーおよ
び前記液体吐出用ノズルが同一基板上に形成されてお
り、且つ前記リザーバーそれぞれに異なる液体を供給す
るための供給口をそれぞれ備えている液体吐出装置と、
前記複数の液体吐出用ノズルと前記担体とを相対的に位
置合せする位置あわせ手段を有するプローブ担体製造装
置。
20. An apparatus for producing a probe carrier having a plurality of types of probes on different positions on a carrier, wherein at least a liquid reservoir for storing a liquid containing the probe and a liquid ejection nozzle communicating with the liquid reservoir are provided. A liquid ejector having a number corresponding to a plurality of types of probes, the liquid reservoir and the liquid ejection nozzle are formed on the same substrate, and each of the reservoirs has a supply port for supplying a different liquid. Device,
A probe carrier manufacturing apparatus having a positioning means for relatively positioning the plurality of liquid discharge nozzles and the carrier.
【請求項21】 積層された層構造を有する一体型の平
板状基板と、該基板の一方の面に二次元アレイ状に形成
配置された複数の液体吐出用ノズルと、該基板の他方の
面に該複数の液体吐出用ノズルに個別に連通して二次元
アレイ状に形成配置された液体リザーバーと、前記それ
ぞれの液体吐出用ノズルに個別に対応して二次元アレイ
状に形成配置された液体吐出用エネルギー発生素子と、
前記液体リザーバーが配置された面に開口して設けられ
た前記リザーバーそれぞれに異なる液体を供給するため
の供給口と、を有することを特徴とする液体吐出装置。
21. An integrated flat plate-shaped substrate having a laminated layer structure, a plurality of liquid ejection nozzles formed and arranged in a two-dimensional array on one surface of the substrate, and the other surface of the substrate. A liquid reservoir formed in a two-dimensional array in communication with the plurality of liquid ejection nozzles, and a liquid formed in a two-dimensional array corresponding to each of the liquid ejection nozzles. An energy generating element for discharge,
And a supply port for supplying a different liquid to each of the reservoirs provided by opening on the surface on which the liquid reservoir is arranged.
【請求項22】 前記ノズル、前記リザーバー、前記エ
ネルギー発生素子は、少なくとも5行8列に形成配置さ
れている請求項21に記載の液体吐出装置。
22. The liquid ejection apparatus according to claim 21, wherein the nozzles, the reservoirs, and the energy generating elements are formed and arranged in at least 5 rows and 8 columns.
【請求項23】 前記各液体リザーバーの各々がこれら
に接続した増量用リザーバーを個別に具備している請求
項21または22のいずれかに記載の液体吐出装置。
23. The liquid ejecting apparatus according to claim 21, wherein each of the liquid reservoirs individually includes a volume increasing reservoir connected thereto.
【請求項24】 前記各増量用リザーバーが前記液体リ
ザーバーの二次元アレイ状の配列に対応した配置で一体
型のプレートとして形成され、かつ、該プレートは前記
基板の前記液体リザーバーが形成された面に、各々の液
体リザーバーと、該リザーバー群に対応した各々の増量
用リザーバーとが接続される位置関係で積層固定されて
いる請求項23に記載の液体吐出装置。
24. Each of the volume increasing reservoirs is formed as an integral plate in an arrangement corresponding to a two-dimensional array of the liquid reservoirs, and the plate is a surface of the substrate on which the liquid reservoirs are formed. 24. The liquid ejecting apparatus according to claim 23, wherein the liquid reservoirs and the volume increasing reservoirs corresponding to the reservoir groups are stacked and fixed in a positional relationship in which the liquid reservoirs are connected to each other.
【請求項25】 前記液体リザーバーの隣接するリザー
バー中心間の間隔と、前記増量用リザーバーの隣接する
リザーバー中心間の間隔が同一である請求項23に記載
の液体吐出装置。
25. The liquid ejecting apparatus according to claim 23, wherein an interval between adjacent reservoir centers of the liquid reservoir and an interval between adjacent reservoir centers of the volume increasing reservoir are the same.
【請求項26】 前記一体型の平板状基板がシリコン基
板表面に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の絶縁
膜、AL、Ta等の金属膜、エネルギー発生素子材料、
ノズル材を積層した基板である請求項21から25のい
ずれかに記載の液体吐出装置。
26. The monolithic flat substrate is provided on a surface of a silicon substrate, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, a metal film such as AL or Ta, an energy generating element material,
The liquid ejection device according to any one of claims 21 to 25, which is a substrate in which nozzle materials are laminated.
【請求項27】 前記液体リザーバーの形状が、開口側
からノズル側に向かって漸次狭くなっている請求項21
から26のいずれかに記載の液体吐出装置。
27. The shape of the liquid reservoir is gradually narrowed from the opening side toward the nozzle side.
27. The liquid ejection device according to any one of items 26 to 26.
【請求項28】 前記液体リザーバーの形状が四角錐台
の形状をしている請求項27に記載の液体吐出装置。
28. The liquid ejecting apparatus according to claim 27, wherein the liquid reservoir has a truncated pyramid shape.
【請求項29】 前記増量用液体リザーバーが円柱の形
状をしている請求項23に記載の液体吐出装置。
29. The liquid ejection device according to claim 23, wherein the volume increasing liquid reservoir has a cylindrical shape.
【請求項30】 前記液体ノズルの隣接するノズル中心
間の間隔と、前記リザーバーの隣接するリザーバー中心
間の間隔が同一である請求項21に記載の液体吐出装
置。
30. The liquid ejecting apparatus according to claim 21, wherein an interval between adjacent nozzle centers of the liquid nozzle and an interval between adjacent reservoir centers of the reservoir are the same.
【請求項31】 前記二次元アレイ状に配列しているノ
ズルの行間隔、および、列間隔が、前記基板内でそれぞ
れ均一である請求項22から30のいずれかに記載の液
体吐出装置。
31. The liquid ejecting apparatus according to claim 22, wherein the nozzles arranged in the two-dimensional array have uniform row intervals and column intervals in the substrate.
【請求項32】 前記行間隔、および、該列間隔が、基
板内で同一である請求項22から31のいずれかに記載
の液体吐出装置。
32. The liquid ejecting apparatus according to claim 22, wherein the row interval and the column interval are the same in the substrate.
【請求項33】 前記エネルギー発生素子がピエゾ素子
である請求項22に記載の液体吐出装置。
33. The liquid ejecting apparatus according to claim 22, wherein the energy generating element is a piezo element.
【請求項34】 前記エネルギー発生素子が熱発生素子
である請求項22に記載の液体吐出装置。
34. The liquid ejecting apparatus according to claim 22, wherein the energy generating element is a heat generating element.
【請求項35】 前記液体吐出装置の液体吐出部が、上
記基板、該基板上の所定位置に設けられた絶縁領域、該
絶縁領域上に形成された熱発生素子、該熱発生素子上に
形成された保護膜、該保護膜上に形成された耐キャビテ
ーション膜、該耐キャビテーション膜の上方に液体を保
持する流路、該液流路と連通し液体を吐出するためのノ
ズル、上記基板のノズルが形成された側に対して裏側に
設けられた前記流路と連通した液体リザーバーとして機
能する供給口とで構成されており、該熱発生素子素子は
互いに絶縁された第一と第二の配線にその両端が接続さ
れ、該第一と第二の配線は、該基板外部から電気信号を
入力するためのパッドに各々接続され、該熱発生素子は
該各々のパッドに印可された電気信号により駆動される
請求項34に記載の液体吐出装置。
35. A liquid discharge part of the liquid discharge device is formed on the substrate, an insulating region provided at a predetermined position on the substrate, a heat generating element formed on the insulating region, and a heat generating element on the heat generating element. Protective film, anti-cavitation film formed on the protective film, flow path for holding liquid above the anti-cavitation film, nozzle for discharging liquid in communication with the liquid flow path, nozzle of the substrate The heat generating element element is composed of a supply port functioning as a liquid reservoir communicating with the flow path provided on the back side with respect to the side where the heat generation element is formed. Both ends thereof are connected to each other, the first and second wirings are respectively connected to pads for inputting an electric signal from the outside of the substrate, and the heat generating element is connected to an electric signal applied to each pad. 35. Driven according to claim 34. Liquid ejector.
【請求項36】 前記積層された層構造をエッチングす
ることにより前記ノズルが形成されていることを特徴と
する請求項21から35のいずれかに記載の液体吐出装
置。
36. The liquid ejection apparatus according to claim 21, wherein the nozzle is formed by etching the laminated layer structure.
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