JP6174182B1 - Dispensing nozzle and manufacturing method of dispensing nozzle - Google Patents
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Abstract
【課題】ノズル先端部の外面（外壁）への液滴の這い上がりやノズル先端面への液滴残留付着を防止し、高精度に分注が可能な分注ノズルを提供する。【解決手段】液体の吸引保持が可能であるとともにその吸引保持された液体を所定量だけ吐出可能であり、少なくともノズル先端部に撥水処理が施されている分注ノズルである。ノズル先端面を表面粗さ付与面とする。撥水処理が施されている表面粗さ付与面の撥水性がノズル先端部の撥水処理が施されている外面よりも高く設定されている。【選択図】図１Disclosed is a dispensing nozzle that prevents liquid droplets from creeping up to the outer surface (outer wall) of the nozzle tip and prevents residual droplets from adhering to the nozzle tip surface, and enables dispensing with high accuracy. A dispensing nozzle is capable of sucking and holding a liquid and discharging a predetermined amount of the sucked and held liquid, and at least a nozzle tip is subjected to water repellent treatment. The nozzle tip surface is a surface roughness imparting surface. The water repellency of the surface roughness imparting surface subjected to the water repellent treatment is set higher than that of the outer surface of the nozzle tip portion subjected to the water repellent treatment. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、分注ノズルおよび分注ノズルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a dispensing nozzle and a method for manufacturing a dispensing nozzle.
生化学や化学などの分野では、検体（液体試料）の検査のために分注装置が用いられる。分注装置は、一般的に、分注ポンプを動作させることによって、配管内の液体を、吸引又は吐出させて、この配管に接続されている分注ノズルから液体試料を吸引し、この吸引した液体試料を所定位置に所定量だけ吐出して分注するものである。 In fields such as biochemistry and chemistry, a dispensing device is used to inspect a specimen (liquid sample). In general, a dispensing apparatus operates a dispensing pump to suck or discharge liquid in a pipe, sucks a liquid sample from a dispensing nozzle connected to the pipe, and sucks the liquid sample. A liquid sample is dispensed at a predetermined position by a predetermined amount.
すなわち、分注ノズル１においては、図１８に示す工程で分注する。まず、図１８（ａ）に示すように、液体試料Ｓに分注ノズル１の先端部２を浸漬して、液体試料Ｓを分注ノズル１内に吸引して、図１８（ｂ）に示すように、分注ノズル１を液体試料Ｓから離間（上昇）させる。次に、図１８（ｃ）に示すように、液滴３を形成した後、図１８（ｄ）に示すように、被分注部材４に点着させる。 That is, the dispensing nozzle 1 dispenses at the step shown in FIG. First, as shown in FIG. 18 (a), the tip 2 of the dispensing nozzle 1 is immersed in the liquid sample S, and the liquid sample S is sucked into the dispensing nozzle 1 and shown in FIG. 18 (b). In this manner, the dispensing nozzle 1 is separated (raised) from the liquid sample S. Next, as shown in FIG. 18 (c), after the droplet 3 is formed, it is spotted on the member 4 to be dispensed as shown in FIG. 18 (d).
しかしながら、図１８（ｂ）に示すように、分注ノズル１を液体試料Ｓから離間（上昇）させた場合、ノズル１の先端部２の外面２ａ及び先端面１ａに液体試料Ｓが付着する。そして、図１８（ｃ）に示すように、分注ノズル１の先端部２の外面２ａへの液滴の這い上がりが生じて、液滴３が変動し、さらには、図１８（ｄ）に示すように、液滴３を被分注部材４へ分注した際に、分注ノズル１の先端面１ａに液滴残留付着が生じる。このため、点着量が減少し、分注精度の悪化要因となる。 However, as shown in FIG. 18B, when the dispensing nozzle 1 is separated (raised) from the liquid sample S, the liquid sample S adheres to the outer surface 2 a and the tip surface 1 a of the tip 2 of the nozzle 1. Then, as shown in FIG. 18 (c), the liquid droplets creep up to the outer surface 2a of the tip 2 of the dispensing nozzle 1, and the liquid droplet 3 fluctuates. Further, FIG. 18 (d) As shown, when the droplet 3 is dispensed onto the member 4 to be dispensed, residual droplet adhesion occurs on the tip surface 1 a of the dispensing nozzle 1. For this reason, the amount of spotting decreases, which causes a deterioration in dispensing accuracy.
したがって、分注ノズル１の外面２ａや先端面１ａへの液体試料Ｓの付着防止が重要となる。そこで、例えば、熟練者は分注時にノズル先端部２を容器（液体試料Ｓが入った容器）の壁面に沿わせて吐出することで、液体試料の付着を軽減し，分注精度を向上させている。しかし、このような方法は熟練を要するうえに個人差が大きいため、誰でも高精度に分注できる分注ノズルの開発が望まれている。 Therefore, it is important to prevent the liquid sample S from adhering to the outer surface 2a and the tip surface 1a of the dispensing nozzle 1. Therefore, for example, an expert can reduce the adhesion of the liquid sample and improve the dispensing accuracy by discharging the nozzle tip 2 along the wall surface of the container (the container containing the liquid sample S) during dispensing. ing. However, since such a method requires skill and has a large individual difference, the development of a dispensing nozzle that anyone can dispense with high accuracy is desired.
従来には、撥水処理剤でコーティングが施されたポリプロピレン基材からなるピペットチップが提案されている（特許文献１）。この場合、液体収容部の外面及び内面に撥水処理を施している。また、撥水処理剤を、ジイソノニルフタレート、ジイソデシルフタレート、トリオクチルトリメリテート及びポリ（1，３−ブタンジオールアジペート）からなる群から選択される少なくとも１つの特定物質を含有するシリコーン樹脂であって、該シリコーン樹脂に対して前記特定物質の総質量が１質量％〜３０質量％である。 Conventionally, a pipette tip made of a polypropylene base material coated with a water repellent treatment agent has been proposed (Patent Document 1). In this case, water repellent treatment is applied to the outer and inner surfaces of the liquid storage portion. The water repellent treatment agent is a silicone resin containing at least one specific substance selected from the group consisting of diisononyl phthalate, diisodecyl phthalate, trioctyl trimellitate and poly (1,3-butanediol adipate). The total mass of the specific substance is 1% by mass to 30% by mass with respect to the silicone resin.
これによって、外壁表面に液体試料が付着しにくく、液回り現象（液体試料の這い上がり現象）を効果的に抑制することができようにしている。 This makes it difficult for the liquid sample to adhere to the surface of the outer wall, thereby effectively suppressing the liquid circulation phenomenon (the liquid sample creeping phenomenon).
また、従来には、吐出流路の吐出端外周に、液体の吐出方向に突出する突出部を設けたものがある（特許文献２）。この場合、吐出流路の吐出端外周に前記液体の吐出方向に突出する突出部を設けたので、計量部に保持した微量液体を加圧気体によって吐出する際、突出部によって吐出部周辺への液体の付着を抑制することができるというものである。 Conventionally, there is a type in which a protrusion that protrudes in the liquid discharge direction is provided on the outer periphery of the discharge end of the discharge channel (Patent Document 2). In this case, since the protrusion that protrudes in the discharge direction of the liquid is provided on the outer periphery of the discharge end of the discharge flow path, when the small amount of liquid held in the measuring portion is discharged by the pressurized gas, The adhesion of liquid can be suppressed.
前記特許文献１に記載のピペットチップでは、液体試料の這い上がり現象を抑制することができる。しかしながら、このチップを液体に浸漬した場合、チップの先端部に液体が付着し、このため、重力によって、先端面に集まった液滴に付着することになって、この液滴量が変動して、安定した点着量を確保できない。 In the pipette tip described in Patent Document 1, it is possible to suppress the creeping phenomenon of the liquid sample. However, when this chip is immersed in a liquid, the liquid adheres to the tip portion of the chip, and therefore, due to gravity, it adheres to the droplets collected on the tip surface, and this droplet amount fluctuates. The stable amount of spotting cannot be secured.
また、特許文献２においても、突出部に液体が付着し、このため、重力によって、先端面に集まった液滴に付着することになる。 Also in Patent Document 2, the liquid adheres to the protruding portion, and thus adheres to the droplets collected on the tip surface by gravity.
本発明は、上記課題に鑑みて、ノズル先端部の外面（外壁）への液滴の這い上がりやノズル先端面への液滴残留付着を防止し、高精度に分注が可能な分注ノズルを提供する。 DISCLOSURE OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention is a dispensing nozzle that can dispense liquid droplets with high accuracy by preventing droplets from creeping up to the outer surface (outer wall) of the nozzle tip and from remaining on the nozzle tip surface. I will provide a.
本発明の分注ノズルは、液体の吸引保持が可能であるとともにその吸引保持された液体を所定量だけ吐出可能であり、少なくともノズル先端部に撥水処理が施されている分注ノズルであって、ノズル先端面を表面粗さ付与面として撥水処理が施され、前記ノズル先端面の撥水性がノズル先端部の撥水処理が施されている外面よりも高く設定されているものである。 The dispensing nozzle of the present invention is a dispensing nozzle capable of sucking and holding a liquid and discharging a predetermined amount of the sucked and held liquid, and having a water-repellent treatment at least at the nozzle tip. Te water repelling the nozzle tip surface with a surface roughness imparted surface is subjected, as it is set higher than the outer surface repellency of the nozzle tip surface is subjected to water repellent treatment of the nozzle tip is there.
撥水処理が施されている表面粗さ付与面の撥水性がノズル先端部の撥水処理が施されている外面よりも高くしているので、ノズル先端面が液体移動のバリアとなって、ノズル先端部の外面への液滴の這い上がりを防止することができる。また、ノズル先端部の外面を濡らした液体の先端側への流れ落ちを防止できる。さらに、表面粗さ付与によって撥水性を強調しているため、ノズル先端面への液滴の接触が抑制され，液滴分離時にノズル側に戻る液体体積が少なくなる。また、撥水性の強弱は微細加工領域で規定することができる。 Since the water repellency of the surface roughness imparted surface subjected to the water repellent treatment is higher than the outer surface of the nozzle tip portion subjected to the water repellent treatment, the nozzle tip surface serves as a barrier for liquid movement, It is possible to prevent the droplets from creeping up to the outer surface of the nozzle tip. Further, it is possible to prevent the liquid that wets the outer surface of the nozzle tip from flowing down to the tip. Furthermore, since water repellency is emphasized by imparting surface roughness, the contact of droplets with the nozzle tip surface is suppressed, and the volume of liquid returning to the nozzle side during droplet separation is reduced. Further, the strength of water repellency can be defined in the finely processed region.
撥水処理が施されている表面粗さ付与面の撥水性がノズル先端部の撥水処理が施されている内面よりも高く設定されているのが好ましい。このように設定することによって、ノズル内面からの液体の先端側への流れ落ちを防止できる。 It is preferable that the water repellency of the surface roughness imparted surface subjected to the water repellent treatment is set higher than that of the inner surface of the nozzle tip portion subjected to the water repellent treatment. By setting in this way, it is possible to prevent the liquid from flowing from the inner surface of the nozzle to the tip side.
撥水処理にて形成される撥水処理層が、フッ素系コーティング剤を用いたコーティング層であることが好ましい。フッ素系コーティング剤をコーティングすることで、微細加工による表面粗さ付与を行った金属製ノズルやセラミックス製ノズル等に高い撥水性を付与することができ、分注精度向上につながる。 The water repellent treatment layer formed by the water repellent treatment is preferably a coating layer using a fluorine-based coating agent. By coating with a fluorine-based coating agent, it is possible to impart high water repellency to metal nozzles and ceramic nozzles that have been given surface roughness by fine processing, leading to improved dispensing accuracy.
撥水処理が施されている表面粗さ付与面の水の接触角が１２０°以上となるのが好ましい。このように、表面粗さ付与面の水の接触角を平滑面では実現困難な１２０°以上とすることで、ノズル先端への液滴の接触が防止され，分注精度を向上することができる。 It is preferable that the water contact angle of the surface roughness imparted surface subjected to the water repellent treatment is 120 ° or more. In this way, when the contact angle of water on the surface roughness imparting surface is 120 ° or more, which is difficult to achieve with a smooth surface, contact of liquid droplets with the nozzle tip can be prevented, and dispensing accuracy can be improved. .
撥水処理が施されている表面粗さ付与面の水の接触角と、ノズル先端部の撥水処理が施されている外面及び内面の接触角との差が１０°以上であるのが好ましい。このように設定することによって、ノズル先端部の外面への液滴の這い上がり、及び、ノズル先端部の外面を濡らした液体の先端側への流れ落ちを有効に防止できる。 It is preferable that the difference between the water contact angle of the surface roughness imparted surface subjected to the water repellent treatment and the contact angle between the outer surface and the inner surface subjected to the water repellent treatment at the nozzle tip is 10 ° or more. . By setting in this way, it is possible to effectively prevent the droplets from creeping up to the outer surface of the nozzle tip and flowing down to the tip of the liquid that has wetted the outer surface of the nozzle tip.
表面粗さ付与面の表面粗さが、空間ピッチ１００μｍ以下の複数の溝構造により表面積倍率が１．５倍以上であるのが好ましい。このように設定することによって、液滴に対して十分小さな溝構造となり、撥水性を発揮することができる。 The surface roughness of the surface roughness imparting surface is preferably 1.5 times or more due to a plurality of groove structures having a spatial pitch of 100 μm or less. By setting in this way, the groove structure is sufficiently small with respect to the droplets, and water repellency can be exhibited.
本発明の分注ノズルの製造方法は、液体の吸引保持が可能であるとともにその吸引保持された液体を所定量だけ吐出可能であり、少なくともノズル先端部に撥水処理が施された樹脂製の分注ノズルの製造方法であって、ノズル先端面に、金型成形時に微細加工による表面粗さが付与され、前記撥水処理が、金型成形前に添加剤を樹脂に練り込んでおき、金型成形後に樹脂表面に撥水成分が移行して撥水性が付与される樹脂添加処理であり、これによって、前記撥水処理が施されているノズル先端面の撥水性がノズル先端部の撥水処理が施されている外面及び内面よりも高く設定されるものである。 The dispensing nozzle manufacturing method of the present invention is capable of sucking and holding a liquid and discharging a predetermined amount of the sucked and held liquid, and is made of a resin in which water repellent treatment is applied to at least the nozzle tip. A method for producing a dispensing nozzle, wherein the nozzle tip surface is given a surface roughness due to fine processing during mold molding, and the water repellent treatment kneads the additive into the resin before mold molding, This is a resin addition process in which a water repellent component is transferred to the resin surface after mold forming to impart water repellency, whereby the water repellency of the nozzle tip surface subjected to the water repellency treatment is reduced by the water repellency of the nozzle tip. water treatment is shall be set higher than the outer and inner surfaces are subjected.
本発明の分注ノズルの製造方法によれば、金型成形前に添加剤を樹脂に練りこみ、金型成形後に樹脂表面に撥水成分が移行して撥水性が付与される樹脂添加処理をすることで、高い生産性を発揮することができる。 According to the manufacturing method of the dispensing nozzle of the present invention, the additive is added to the resin before kneading the mold, and after the mold is molded, the water repellent component is transferred to the resin surface to impart water repellency. By doing so, high productivity can be exhibited.
本発明では、ノズル先端面の撥水性がノズル先端部の外面よりも高くしているので、ノズル先端部の外面（外壁）への液滴の這い上がりやノズル先端面への液滴残留付着を防止し、高精度に分注が可能となる。さらに、表面粗さ付与によって撥水性を強調しているため、ノズル先端への液滴の接触が抑制され、液滴分離時にノズル側に戻る液体体積が少なくなり、分注精度向上につながる。また、撥水性の強弱は微細加工領域で規定することができ、制御が困難な撥水処理領域の細かな位置決めは不要となる。 In the present invention, since the water repellency of the nozzle tip surface is higher than that of the outer surface of the nozzle tip part, droplets creep up to the outer surface (outer wall) of the nozzle tip part and droplet residual adhesion to the nozzle tip surface. This makes it possible to dispense accurately. Furthermore, since water repellency is emphasized by imparting surface roughness, the contact of droplets with the nozzle tip is suppressed, and the volume of liquid returning to the nozzle side during droplet separation is reduced, leading to improved dispensing accuracy. Further, the strength of water repellency can be defined in the finely processed region, and fine positioning of the water repellent treatment region that is difficult to control becomes unnecessary.
以下本発明の実施の形態を図１〜図１７に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１と図２に本発明に係る分注ノズル１０を示し、この分注ノズル１０を分注装置に用いられるものであり、図示省略の分注ポンプに配管等を介して接続される。すなわち、分注装置は、一般的に、分注ポンプを動作させることによって、配管内の液体試料を、吸引又は吐出させて、この配管に接続されている分注ノズル１０から液体試料を吸引し、この吸引した液体試料を所定位置に所定量だけ吐出して分注するものである。液体試料としては、例えば、生化学分析装置にて分析する血液や尿等の試料液、この試料液に混合す希釈液、これらの混合液等や水、さらには各種の化学薬品等がある。 1 and 2 show a dispensing nozzle 10 according to the present invention. This dispensing nozzle 10 is used in a dispensing apparatus, and is connected to a dispensing pump (not shown) via a pipe or the like. That is, the dispensing apparatus generally sucks or discharges the liquid sample in the pipe by operating the dispensing pump, and sucks the liquid sample from the dispensing nozzle 10 connected to the pipe. The aspirated liquid sample is dispensed by dispensing a predetermined amount to a predetermined position. Examples of the liquid sample include a sample solution such as blood and urine analyzed by a biochemical analyzer, a diluted solution mixed with the sample solution, a mixed solution thereof, water, and various chemicals.
この図例の場合の分注ノズル１０は、細径のパイプからなるノズル本体１０ａと、このノズル本体１０ａの先端に連設される先端テーパ部１０ｂとからなる。このため、内部に液体が吸引される内部空間が設けられている。 The dispensing nozzle 10 in the case of this example includes a nozzle body 10a made of a thin pipe and a tip tapered portion 10b provided continuously with the tip of the nozzle body 10a. For this reason, an internal space in which liquid is sucked is provided.
この場合、分注ノズル１０は、樹脂製基材に撥水処理が施されてなる。樹脂製基材としては、例えば、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリサルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等のポリマーやコポリマー、ブレンドポリマーなどを用いることができる。 In this case, the dispensing nozzle 10 is formed by subjecting a resin base material to a water repellent treatment. Examples of the resin base material include polypropylene, polymethyl methacrylate, polystyrene, acrylic resin, polysulfone, polytetrafluoroethylene, polyethylene, vinyl chloride, polyethylene terephthalate, polycarbonate, and other polymers, copolymers, and blend polymers. .
撥水処理には、例えば、フッ素系コーティング剤やシリコーン系コーティング剤を用いることができる。コーティング方法としては、一般的な塗布装置や、スプレー方式や、浸漬法などの各種の塗布装置を用いることができる。 For the water repellent treatment, for example, a fluorine coating agent or a silicone coating agent can be used. As a coating method, various coating devices such as a general coating device, a spray method, and a dipping method can be used.
この場合、分注ノズル１０の先端面は表面粗さ付与面１２とされている。ここで、表面粗さ付与面１２としては、例えば、図３及び図４に示すような２次元格子溝にて構成される。すなわち、相互に直交する溝１３，１３（例えば、各溝１３の溝幅１２μｍ、溝深さ１３μｍ、溝ピッチ２０μｍ）が形成される。このような溝加工には、レーザ表面加工装置(図示省略)を用いて加工することができる。 In this case, the tip surface of the dispensing nozzle 10 is a surface roughness imparting surface 12. Here, the surface roughness imparting surface 12 is configured by, for example, a two-dimensional lattice groove as shown in FIGS. 3 and 4. That is, grooves 13 and 13 orthogonal to each other (for example, a groove width of 12 μm, a groove depth of 13 μm, and a groove pitch of 20 μm of each groove 13) are formed. Such groove processing can be performed using a laser surface processing apparatus (not shown).
表面粗さ付与面１２の溝形状として、図３及び図４に示すような２次元格子溝に限るものではなく、交差する溝１３，１３のいずれか一方の溝１３を有しないものであっても、交差する溝が直交しないものであってもよい。表面粗さ付与面１２の表面粗さが、空間ピッチ１００μｍ以下の複数の溝構造により表面積倍率が１．５倍以上であるのが好ましい。 The groove shape of the surface roughness imparting surface 12 is not limited to the two-dimensional lattice grooves as shown in FIGS. 3 and 4, and does not have any one of the intersecting grooves 13, 13. Alternatively, the intersecting grooves may not be orthogonal. The surface roughness of the surface roughness imparting surface 12 is preferably 1.5 times or more due to a plurality of groove structures having a space pitch of 100 μm or less.
このように、ノズル先端面を表面粗さ付与面１２とした後、例えば、図５に示すように、シランカップリング剤（吸着剤）を用いて製造したフッ素系コーティング剤に浸漬して、表面粗さ付与面１２及びノズル先端部１１の外面１５及び内面１６にフッ素コーティング剤Ｓをコーティングすることになる。 Thus, after making the nozzle front end surface into the surface roughness imparting surface 12, for example, as shown in FIG. 5, the surface is immersed in a fluorine-based coating agent produced using a silane coupling agent (adsorbent). The fluorine coating agent S is coated on the roughness applying surface 12 and the outer surface 15 and the inner surface 16 of the nozzle tip 11.
このため、少なくとも、ノズル先端面である表面粗さ付与面１２、ノズル先端部の外面１５及び内面１６には、撥水処理が施されることになり、これらに撥水処理膜（層）が形成される。ところで、図６（ａ）で示すように、撥水処理膜（フッ素コーティング剤膜）の平滑面Ｆでの水の接触角は、１１５°程度にしかならず、１２０°以上にするには、図６（ｂ）に示すように、表面粗さ付与面１２を形成する必要がある。すなわち、表面積倍率をｒとし、平滑面の接触角をθｅとし、みかけの接触角をθｗとしたときに、θｅとθｗとの関係は次の数１にて表される。
また、液滴が表面粗さ付与面１２に点着された際には、図７（ａ）に示すように、Wenzel stateとなっても、図７（ｂ）に示すように、Cassie‐Baxter stateとなってもよい。Wenzel stateは、凹部（溝）にまで液体(水)が浸入している状態で、Cassie‐Baxter stateは、凹部（溝）にまで液体が浸入していない状態である。このため、接触角ヒステリシスは、Wenzel stateが大となり、Cassie‐Baxter stateが小となり、液滴滑落角は、Wenzel stateが大となり、Cassie‐Baxter stateが小となる。 Further, when the droplet is spotted on the surface roughness imparting surface 12, as shown in FIG. 7 (a), even in the Wenzel state, as shown in FIG. 7 (b), the Cassie-Baxter It may be a state. The Wenzel state is a state in which liquid (water) has entered the recess (groove), and the Cassie-Baxter state is a state in which liquid has not entered the recess (groove). Therefore, the contact angle hysteresis has a large Wenzel state and a small Cassie-Baxter state, and the droplet sliding angle has a large Wenzel state and a small Cassie-Baxter state.
この場合、撥水処理が施されている表面粗さ付与面１２の撥水性が、ノズル先端部１１の撥水処理が施されている外面１５及び内面１６の撥水性よりも高く設定している。すなわち、撥水処理が施されている表面粗さ付与面１２の水の接触角と、ノズル先端部１１の撥水処理が施されている外面１５及び内面１６の接触角との差が１０°以上であるのが好ましい。また、表面粗さ付与面１２の水の接触角が１２０°以上が好ましい。 In this case, the water repellency of the surface roughness imparting surface 12 subjected to the water repellent treatment is set higher than the water repellency of the outer surface 15 and the inner surface 16 of the nozzle tip portion 11 subjected to the water repellent treatment. . That is, the difference between the water contact angle of the surface roughness imparting surface 12 subjected to the water repellent treatment and the contact angle between the outer surface 15 and the inner surface 16 of the nozzle tip 11 subjected to the water repellent treatment is 10 °. The above is preferable. Further, the contact angle of water on the surface roughness imparting surface 12 is preferably 120 ° or more.
ところで、表面粗さ付与面１２としては、レーザ表面加工装置(図示省略)を用いて加工する溝を形成することによって付与されるものに限らない。すなわち、微細加工よって表面粗さが付与されればよい。このため、金型成形時に微細加工によるノズル先端面に表面粗さが付与されるものであってもよい。すなわち、表面粗さ付与面１２として、微細な凹凸部が形成されていればよい。 By the way, the surface roughness applying surface 12 is not limited to that provided by forming a groove to be processed using a laser surface processing apparatus (not shown). That is, the surface roughness may be given by fine processing. For this reason, surface roughness may be imparted to the nozzle tip surface by fine processing during mold forming. That is, it is only necessary that a fine uneven portion is formed as the surface roughness imparting surface 12.
また、このような樹脂製の分注ノズル１０を製造する場合、ノズル先端面に、金型成形時に微細加工による表面粗さが付与され、前記撥水処理が、金型成形前に添加剤を樹脂に練り込んでおき、金型成形後に樹脂表面に撥水成分が移行して撥水性が付与される樹脂添加処理であってもよい。すなわち、この樹脂添加処理は、例えば、フッ素系界面活性剤を用い、樹脂（例えば、ポリプロピレン）にこのフッ素系界面活性剤を添加するものである。このように、フッ素系界面活性剤が添加されると、パーフルオロアルキル基の表面移行性により表面へ移行したフッ素の力で撥水・撥油系の機能を発揮する。 Further, when manufacturing such a resin dispensing nozzle 10, the nozzle tip surface is given a surface roughness by fine processing at the time of mold molding, and the water-repellent treatment is performed by adding an additive before mold molding. It may be a resin addition treatment in which the resin is kneaded into the resin and the water-repellent component is transferred to the resin surface after mold molding to impart water repellency. That is, in this resin addition treatment, for example, a fluorosurfactant is used, and this fluorosurfactant is added to a resin (for example, polypropylene). As described above, when the fluorosurfactant is added, the water- and oil-repellent functions are exhibited by the force of fluorine that has migrated to the surface due to the surface migration of the perfluoroalkyl group.
このような撥水処理では、添加剤を樹脂に練り込み、成形するだけで撥水表面を持つ成形品を得ることができるため、コーティング処理にて同じ機構を付与する場合と比べて、塗布・浸漬とそれに続く乾燥工程を必要としない利点がある。また、コーティング処理の場合、プライマー処理など下処理を必要とする場合があるが、この撥水処理ではこのような下処理を行う必要がない。 In such a water-repellent treatment, a molded product having a water-repellent surface can be obtained simply by kneading the additive into the resin and molding, so compared with the case where the same mechanism is given in the coating treatment. There is an advantage that no immersion and subsequent drying steps are required. In the case of a coating process, a primer process such as a primer process may be required, but this water repellent process does not require such a process.
金型成形前に添加剤を樹脂に練りこみ、金型成形後に樹脂表面に撥水成分が移行して撥水性が付与される樹脂添加処理をすることで，高い生産性を発揮することができる。しかも、撥水処理が施されているノズル先端面の撥水性がノズル先端部１１の撥水処理が施されている外面１５及び内面１６よりも高くなる。 High productivity can be achieved by kneading the additive into the resin before mold molding, and after the mold molding, the resin addition process is performed to transfer the water repellent component to the resin surface and impart water repellency. . Moreover, the water repellency of the nozzle tip surface subjected to the water repellent treatment is higher than that of the outer surface 15 and the inner surface 16 of the nozzle tip portion 11 subjected to the water repellent treatment.
このように、ノズル先端面に、金型成形時に微細加工による表面粗さが付与され、前記撥水処理が、金型成形前に添加剤を樹脂に練り込んでおき、金型成形後に樹脂表面に撥水成分が移行して撥水性が付与される樹脂添加処理であるものであっても、前記のように、レーザ加工にて表面粗さを付与し、撥水処理にて形成される撥水処理層が、フッ素系コーティング剤を用いたコーティング層であるものと同様に作用効果を奏する。 In this way, the nozzle tip surface is given a surface roughness due to fine processing during mold molding, and the water repellent treatment kneads the additive into the resin before mold molding, and the resin surface after mold molding. Even if it is a resin addition treatment in which the water repellent component migrates to impart water repellency, surface roughness is imparted by laser processing and water repellent treatment is formed as described above. The water treatment layer has the same effects as the coating layer using a fluorine-based coating agent.
前記のように構成されたノズル１０を用いれば、図８（ｄ）に示すように、例えば、ステンレス製の基板２０上に試料液体を点着することができる。 If the nozzle 10 configured as described above is used, a sample liquid can be spotted on a stainless steel substrate 20 as shown in FIG.
具体的には、図８（ａ）に示すように、例えば、純水が溜められた水槽２２に、ノズル１０の先端部１１を浸漬し、その状態で、図示省略のポンプにてノズル１０内に純水を所定量（例えば、２μｌ）吸引して、ノズル１０を水槽２２から上昇させる。次に、図８（ｂ）に示すように、ノズル１０内の純水Ｗをノズル１０の吐出口１０ｃ(図１及び図２参照)から吐出させて、ノズル１０の先端面、つまり表面粗さ付与面１２に液滴２１を形成する。 Specifically, as shown in FIG. 8A, for example, the tip 11 of the nozzle 10 is immersed in a water tank 22 in which pure water is stored, and in that state, the inside of the nozzle 10 is pumped by a pump (not shown). Then, a predetermined amount (for example, 2 μl) of pure water is sucked into the nozzle 22 to raise the nozzle 10 from the water tank 22. Next, as shown in FIG. 8B, the pure water W in the nozzle 10 is discharged from the discharge port 10 c (see FIGS. 1 and 2) of the nozzle 10, and the tip surface of the nozzle 10, that is, the surface roughness. A droplet 21 is formed on the application surface 12.
その後、例えば、図８（ｃ）に示すように、基板２０を上昇させて、液滴に接近させる。なお、基板２０の上昇としては、例えば、所定ピッチずつ上昇させたり、連続して上昇させたりしてもよい。所定ピッチずつ上昇させる場合、例えば、１０μｍずつに設定できるが、これに限るものではない。また、連続して上昇させる場合、その上昇速度としても任意に設定できる。 Thereafter, for example, as shown in FIG. 8C, the substrate 20 is raised to approach the droplet. Note that the substrate 20 may be raised, for example, by a predetermined pitch or continuously. When the pitch is increased by a predetermined pitch, for example, the pitch can be set to 10 μm, but is not limited thereto. Moreover, when raising continuously, it can also set arbitrarily as the raising speed.
このような上昇によって、図８（ｃ）に示すように、基板２０を液滴に接触させる。その後は、図８（ｄ）に示すように、基板２０を下降させる。この下降も、所定ピッチずつ下降させたり、連続して下降させたりしてもよい。所定ピッチずつ下降させる場合、例えば、１０μｍずつに設定できるが、これに限るものではない。また、連続して下降させる場合、その下降速度としても任意に設定できる。 By such an increase, as shown in FIG. 8C, the substrate 20 is brought into contact with the droplet. Thereafter, as shown in FIG. 8D, the substrate 20 is lowered. This lowering may also be lowered by a predetermined pitch or continuously. When descending by a predetermined pitch, for example, it can be set to 10 μm, but is not limited thereto. Moreover, when descending continuously, the descending speed can be arbitrarily set.
このように、図８（ｃ）に示す状態から、図８（ｄ）に示すように、基板２０がノズル１０から離れて行けば、液滴が基板２０側に付着して、ノズル先端面から離間する。これによって、分注することができる。通常の分注工程においては、基板２０側を上下動させずに、分注ノズル１０側を上下させるものである。 In this way, from the state shown in FIG. 8C, if the substrate 20 moves away from the nozzle 10 as shown in FIG. 8D, the droplets adhere to the substrate 20 side, and from the nozzle tip surface. Separate. Thereby, it can be dispensed. In a normal dispensing process, the dispensing nozzle 10 side is moved up and down without moving the substrate 20 side up and down.
この分注ノズル１０では、撥水処理が施されている表面粗さ付与面１２の撥水性がノズル先端部１１の撥水処理が施されている外面１５よりも高くしているので、ノズル先端面が液体移動のバリアとなって、ノズル先端部１１の外面１５への液滴２１の這い上がりを防止することができる。また、ノズル先端部１１の外面１５を濡らした液体の先端側への流れ落ちを防止できる。 In this dispensing nozzle 10, the water repellency of the surface roughness imparting surface 12 subjected to the water repellency treatment is higher than that of the outer surface 15 of the nozzle tip portion 11 subjected to the water repellency treatment. The surface serves as a barrier for liquid movement, and the liquid droplet 21 can be prevented from creeping up to the outer surface 15 of the nozzle tip 11. In addition, it is possible to prevent the liquid that wets the outer surface 15 of the nozzle tip 11 from flowing down to the tip.
すなわち、ノズル先端面の撥水性がノズル先端部１１の外面１５よりも高くしているので、ノズル先端部１１の外面（外壁）１５への液滴の這い上がりやノズル先端面への液滴残留付着を防止し、高精度に分注が可能となる。さらに、表面粗さ付与によって撥水性を強調しているため、ノズル先端部１１の先端面への液滴の接触が抑制され，液滴分離時にノズル側に戻る液体体積が少なくなり、分注精度向上につながる。また、撥水性の強弱は微細加工領域で規定することができ、制御が困難な撥水処理領域の細かな位置決めは不要となる。 That is, since the water repellency of the nozzle tip surface is higher than that of the outer surface 15 of the nozzle tip 11, the droplets creep up to the outer surface (outer wall) 15 of the nozzle tip 11 and the droplets remain on the nozzle tip. Adhesion is prevented and dispensing with high accuracy becomes possible. Furthermore, since water repellency is emphasized by imparting surface roughness, the contact of droplets with the tip surface of the nozzle tip portion 11 is suppressed, and the volume of liquid that returns to the nozzle side during droplet separation is reduced, resulting in dispensing accuracy. It leads to improvement. Further, the strength of water repellency can be defined in the finely processed region, and fine positioning of the water repellent treatment region that is difficult to control becomes unnecessary.
また、表面粗さ付与面１２の水の接触角を平滑面では実現困難な１２０°以上とすることで、ノズル先端面への液滴の接触が防止され、分注精度を向上することができる。 Further, by setting the water contact angle of the surface roughness imparting surface 12 to 120 ° or more, which is difficult to achieve with a smooth surface, contact of liquid droplets with the nozzle tip surface can be prevented and dispensing accuracy can be improved. .
さらに、表面粗さ付与面１２の表面粗さが、空間ピッチ１００μｍ以下の複数の溝構造により表面積倍率が１．５倍以上であるように設定することによって、液滴に対して十分小さな溝構造となり、撥水性を発揮することができる。 Further, by setting the surface roughness of the surface roughness imparting surface 12 to be 1.5 times or more by a plurality of groove structures having a space pitch of 100 μm or less, a groove structure that is sufficiently small with respect to the droplets. Thus, water repellency can be exhibited.
特に、撥水処理が施されている表面粗さ付与面の水の接触角と、ノズル先端部１１の撥水処理が施されている外面１５及び内面１６の接触角との差が１０°以上とすることによって、ノズル先端部１１の外面１５への液滴の這い上がり、及び、ノズル先端部１１の外面１５を濡らした液体の先端側への流れ落ちを有効に防止できる。 In particular, the difference between the contact angle of water on the surface roughness imparting surface subjected to the water repellent treatment and the contact angle between the outer surface 15 and the inner surface 16 of the nozzle tip 11 subjected to the water repellent treatment is 10 ° or more. By doing so, it is possible to effectively prevent the droplets from creeping up to the outer surface 15 of the nozzle tip portion 11 and the liquid that wets the outer surface 15 of the nozzle tip portion 11 from flowing down to the tip side.
本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態の分注ノズル１０として、細径のパイプからなるノズル本体１０ａと、このノズル本体１０ａの先端に連設される先端テーパ部１０ｂとからなるものであり、その先端テーパ部１０ｂの軸方向長さが、ノズル本体１０ａの軸方向長さよりも短いものであったが、逆に先端テーパ部１０ｂの軸方向長さが、ノズル本体１０ａの軸方向長さよりも長いものであっても、先端テーパ部１０ｂの軸方向長さとノズル本体１０ａの軸方向長さとが同一であってもよい。また、先端テーパ部１０ｂを有さないものであっても、細径のパイプからなるノズル本体１０ａを有さないものであってもよい。このため、前記実施形態では、ノズル１０の先端テーパ部１５ｂでもって、ノズル１０の先端部１１と呼んでいたが、これに限るものではなく、先端テーパ部１５ｂの軸方向長さは長ければ、この先端テーパ部１５ｂの先端部をノズル１０の先端部１１とし、先端テーパ部１５ｂの軸方向長さが短ければ、先端テーパ部１５ｂ乃至この先端テーパ部１５ｂに連設されるノズル本体１０ａの一部をノズル１０の先端部１１とし、さらには、先端テーパ部１５ｂを有さない場合、ノズル本体１０ａの先端部をもってノズル１０の先端部１１としてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, as the dispensing nozzle 10 of the above-described embodiment, a nozzle body 10a formed of a thin pipe and a tip of the nozzle body 10a The tip tapered portion 10b is connected to the nozzle body, and the tip tapered portion 10b has an axial length shorter than the axial length of the nozzle body 10a. The axial length of the nozzle body 10a may be longer than the axial length of the nozzle body 10a, or the axial length of the tip tapered portion 10b may be the same as the axial length of the nozzle body 10a. Moreover, even if it does not have the front-end | tip taper part 10b, it may not have the nozzle main body 10a which consists of a thin diameter pipe. For this reason, in the said embodiment, although it called the front-end | tip part 11 of the nozzle 10 with the front-end | tip taper part 15b of the nozzle 10, it is not restricted to this, If the axial direction length of the front-end | tip taper part 15b is long, If the tip of the tip taper 15b is the tip 11 of the nozzle 10 and the length of the tip taper 15b in the axial direction is short, the tip taper 15b or one of the nozzle bodies 10a connected to the tip taper 15b is provided. When the tip portion 11 is the tip portion 11 of the nozzle 10, and the tip tapered portion 15b is not provided, the tip portion of the nozzle body 10a may be the tip portion 11 of the nozzle 10.
ノズル先端面の外径寸法及び内径寸法の任意に設定できる。すなわち、ノズル先端面の面積を任意に設定できる。また、分注ノズル１０として、前記実施形態では、樹脂製であったが、基材を、鉄・アルミニウム・ステンレスなどの金属、またガラス・セラミックなどの窯業製品等にて構成し、この基材にフッ素系コーティング剤等をコーティングしたものであってもよい。なお、撥水処理にて形成される撥水処理層が、フッ素系コーティング剤を用いたコーティング層であるが好ましい。フッ素系コーティング剤をコーティングすることで、微細加工による表面粗さ付与を行った金属製ノズルやセラミックス製ノズル等に高い撥水性を付与することができ、分注精度向上につながる。 The outer diameter and inner diameter of the nozzle tip can be arbitrarily set. That is, the area of the nozzle tip surface can be set arbitrarily. The dispensing nozzle 10 is made of resin in the above embodiment, but the base material is made of a metal such as iron, aluminum or stainless steel, or a ceramic product such as glass or ceramic. It may be coated with a fluorine coating agent or the like. The water-repellent treatment layer formed by the water-repellent treatment is preferably a coating layer using a fluorine-based coating agent. By coating with a fluorine-based coating agent, it is possible to impart high water repellency to metal nozzles and ceramic nozzles that have been given surface roughness by fine processing, leading to improved dispensing accuracy.
前記実施形態では、撥水処理が施されている表面粗さ付与面１２の撥水性を、ノズル先端部１１の撥水処理が施されている外面１５及び内面１６よりも高く設定していたが、本願発明としては、少なくとも、ノズル先端部１１の撥水処理が施されている外面１５の撥水性よりも、撥水処理が施されている表面粗さ付与面１２の撥水性が高ければよい。このようなものであっても、十分に分注精度向上につながる。また、撥水処理が施されている部位としては、少なくとも、先端部１１であればよいが、ノズル全体であってもよい。さらに、ノズル先端部１１の撥水処理が施されている外面１５及び内面１６にノズル先端面に付与した表面粗さよりも表面積倍率を越えない範囲で表面粗さを付与してもよい。 In the embodiment, the water repellency of the surface roughness imparting surface 12 subjected to the water repellency treatment is set higher than the outer surface 15 and the inner surface 16 of the nozzle tip portion 11 subjected to the water repellency treatment. In the present invention, at least the water repellency of the surface roughness imparting surface 12 subjected to the water repellent treatment should be higher than the water repellency of the outer surface 15 of the nozzle tip 11 subjected to the water repellent treatment. . Even such a thing leads to a sufficient improvement in dispensing accuracy. Moreover, as a site | part to which the water-repellent process is performed, the tip part 11 should just be at least, but the whole nozzle may be sufficient. Furthermore, the surface roughness may be imparted to the outer surface 15 and the inner surface 16 of the nozzle tip 11 that have been subjected to the water repellent treatment within a range that does not exceed the surface area magnification than the surface roughness imparted to the nozzle tip.
（サンプル作成）
ポリプロピレン製の分注ノズル基材の先端面(外径:約７９０μｍ，内径:約４２０μｍ)に２次元格子溝を形成した。この場合、前記レーザ表面加工装置の超短パルスレーザ加工にて、溝幅１２μｍ、溝深さ１３μｍ、溝ピッチ２０μｍである溝を形成することによって、分注ノズル基材の先端面を表面粗さ付与面１２とする。このため、液滴を角柱（格子状に形成される溝にて構成される陸地部位）上面のみで支持する場合、固液接触率Φｓは０．１６となる。
(Sample creation)
A two-dimensional lattice groove was formed on the tip surface (outer diameter: about 790 μm, inner diameter: about 420 μm) of a polypropylene dispensing nozzle base material. In this case, the tip surface of the dispensing nozzle substrate is surface-roughened by forming grooves having a groove width of 12 μm, a groove depth of 13 μm, and a groove pitch of 20 μm by ultrashort pulse laser processing of the laser surface processing apparatus. The application surface 12 is used. For this reason, when the droplet is supported only on the upper surface of the prism (land portion constituted by grooves formed in a lattice shape), the solid-liquid contact rate Φs is 0.16.
加工後にディップコート法によりフッ素コーティングを行った。コーティング剤には，シランカップリング剤を吸着剤とする平滑面接触角１１４°(カタログ値)のものを使用した。これによって、図３及び図４に示すように、先端面が撥水処理が施されている表面粗さ付与面１２となり、その撥水性がノズル先端部１１の撥水処理が施されている外面１５及び内面１６よりも高く設定されたサンプルを作成した。 After processing, fluorine coating was performed by a dip coating method. The coating agent used had a smooth surface contact angle of 114 ° (catalog value) using a silane coupling agent as an adsorbent. As a result, as shown in FIGS. 3 and 4, the tip surface becomes a surface roughness imparting surface 12 that has been subjected to water repellent treatment, and the water repellency is the outer surface of the nozzle tip portion 11 that has been subjected to water repellent treatment. 15 and a sample set higher than the inner surface 16 were prepared.
(液滴挙動)
前記サンプル（分注ノズル）で純水を２μｌを吐出させ、この分注ノズル１０の先端面に液滴を形成した。液滴２１の形成は、あらかじめ所定量より余分に吸引し、排出時に所定量を吐出するリバースモードとした。液滴直下に配置したＳＵＳ３０４基板２０を液滴が接触するまで１０μｍ刻みで上昇させ、液滴接触後、液滴が分離するまで１０μｍ刻みで下降させた。図１０(ａ)は液滴形成時の画像であり、図１０(ｂ)及び図１１はＳＵＳ３０４基板２０に点着させた状態時の画像である。
(Droplet behavior)
2 μl of pure water was discharged from the sample (dispensing nozzle), and droplets were formed on the tip surface of the dispensing nozzle 10. The formation of the droplets 21 is a reverse mode in which a predetermined amount is sucked in advance and discharged when discharged. The SUS304 substrate 20 disposed immediately below the droplet was raised in 10 μm increments until the droplet contacted, and after the droplet contact, it was lowered in 10 μm increments until the droplet separated. FIG. 10A is an image when a droplet is formed, and FIGS. 10B and 11 are images when the SUS304 substrate 20 is spotted.
(分注精度)
前記サンプル（分注ノズル）で純水を０．５μｌ吸引し、全量を吐出させて分注ノズル先端面に液滴２１を形成した。分注時間が長くなると蒸発やノズル内の空気漏れ等による分注精度悪化が懸念されるため、液滴直下に配置したＳＵＳ３０４基板２０を液滴が接触するまで１００μｍ刻みで速やかに上昇させ、液滴接触後、液滴２１が分離するまで下降させた。ＳＵＳ３０４基板２０に点着された液滴画像から液滴体積を計算し、分注精度を評価した。
(Dispensing accuracy)
0.5 μl of pure water was sucked with the sample (dispensing nozzle), and the entire amount was discharged to form droplets 21 on the tip surface of the dispensing nozzle. If the dispensing time is long, there is a concern that the dispensing accuracy will deteriorate due to evaporation, air leakage in the nozzle, etc., so the SUS304 substrate 20 arranged immediately below the droplet is quickly raised in 100 μm increments until the droplet comes into contact with the liquid. After the droplet contact, it was lowered until the droplet 21 was separated. The droplet volume was calculated from the droplet image spotted on the SUS304 substrate 20, and the dispensing accuracy was evaluated.
液滴体積を求める方法を図９に示す点着状態を示す液滴画像を用いて説明する。基板２０上の液滴の最大径直径寸法を２ｒとし、この液滴の高さをＨとし、接触角をθとし、この液滴の半径をＲとしたときに、θとｒとＨとの関係は次の数２で表すことができ、θとｒとＲとの関係は次の数３にて表すことができる。
このため、その図９に示す液滴の体積は、次の数４で表すことができる。
ところで、図１４は、先端面が撥水処理が施されず表面粗さ付与面でない分注ノズル１(以下、未加工ノズルと呼ぶ)を用いた場合の液滴挙動を示している。この工程は、先端面が撥水処理が施されている表面粗さ付与面である前記液滴挙動を同じとした。すなわち、図１４（ａ）は液滴形成時の画像であり、図１４（ｂ）は液滴３が基板４に液滴接触した状態の画像であり、図１４（ｃ）は液滴３がノズル１から離間する直前の画像であり、図１４（ｃ）は液滴３が点着した状態の画像である。 By the way, FIG. 14 shows a droplet behavior when a dispensing nozzle 1 (hereinafter referred to as an unprocessed nozzle) whose tip surface is not subjected to water-repellent treatment and is not a surface roughness imparting surface is used. In this step, the droplet behavior, which is a surface roughness imparting surface having a water repellent treatment at the tip surface, was made the same. That is, FIG. 14A is an image at the time of droplet formation, FIG. 14B is an image in a state where the droplet 3 is in contact with the substrate 4, and FIG. FIG. 14C is an image immediately before separating from the nozzle 1, and FIG.
未加工ノズル１では２μｌの液滴を吐出すると、液滴３がノズル先端面全体に接触していることがわかる。ＳＵＳ３０４基板４を上昇させて、液滴３が接触すると、ノズル１と基板４とに液体フィラメントが形成される。液滴３を基板側に点着分離するため基板４を下降させると、液体フィラメントにくびれが形成されるが、点着分離まで液滴３がノズル先端面全体に接触した状態が維持された。点着分離後にはノズル内部の液面上昇(平均２１２μｍ)が見られた。ノズル内径から算出したノズル内部の液体増分体積は０．０２９μｌとなった。 When a 2 μl droplet is ejected from the unprocessed nozzle 1, it can be seen that the droplet 3 is in contact with the entire nozzle tip surface. When the SUS304 substrate 4 is raised and the droplet 3 comes into contact, a liquid filament is formed on the nozzle 1 and the substrate 4. When the substrate 4 is lowered in order to spot and separate the droplet 3 toward the substrate, a constriction is formed in the liquid filament, but the state in which the droplet 3 is in contact with the entire nozzle tip surface is maintained until spot separation. After the spotting separation, an increase in the liquid level inside the nozzle (average 212 μm) was observed. The liquid incremental volume inside the nozzle calculated from the nozzle inner diameter was 0.029 μl.
これに対して、図１０と図１１に示すように、撥水ノズル（先端面が表面粗さ付与面１２とされたノズル）１０では吐出穴１０ｃ(図１及び図２参照)から液滴がぶら下がる状態で形成されており、ノズル先端面への接触が防止されていることがわかる。ＳＵＳ３０４基板２０を上昇させて液滴２１が接触した瞬間、液滴２１は基板２０側に点着した。点着分離後にはノズル内部の液面上昇(平均９４μｍ)が見られたが、ノズル内部の液体増分体積は０．０１３μｌとなり、未加工ノズルと比較して半減した。点着分離後のノズル先端の残留付着については、未加工ノズル１では、図１５に示すように、付着体積は０．０２１μｌとなった。撥水ノズル１０では、図１１に示すように、付着体積は０．００３μｌとなり、未加工ノズルの１／７に減少した。 On the other hand, as shown in FIGS. 10 and 11, in the water-repellent nozzle (nozzle whose tip surface is the surface-roughening surface 12) 10, droplets are discharged from the discharge hole 10c (see FIGS. 1 and 2). It is formed in a hanging state, and it can be seen that contact with the nozzle tip surface is prevented. As soon as the SUS304 substrate 20 was raised and the droplets 21 contacted, the droplets 21 landed on the substrate 20 side. After the spotting separation, an increase in the liquid level inside the nozzle (average 94 μm) was observed, but the liquid incremental volume inside the nozzle was 0.013 μl, which was halved compared to the unprocessed nozzle. Regarding the residual adhesion at the nozzle tip after spotting separation, as shown in FIG. 15, the adhesion volume of the unprocessed nozzle 1 was 0.021 μl. In the water-repellent nozzle 10, as shown in FIG. 11, the adhesion volume was 0.003 μl, which was 1/7 that of the unprocessed nozzle.
(分注精度)
０．５μｌの純水を分注した様子を、撥水ノズル１０を用いた場合を図１２に示し、未加工ノズル１を用いた場合を図１６に示す。未加工ノズル１を用いた場合、撥水ノズル１０を用いた場合に比べて、多量の残留付着液体が生じ、基板４（２０）に点着された液滴サイズが撥水ノズル１０のものより小さいことがわかる。基板４（２０）上の液滴体積を計算した結果、未加工ノズル１の使用時は０．４３５μｌ、撥水ノズル使用時は０．５０９μｌとなり、撥水ノズル１０は分注精度向上に有効であることがわかる。
(Dispensing accuracy)
A state in which 0.5 μl of pure water is dispensed is shown in FIG. 12 when the water repellent nozzle 10 is used, and in FIG. 16 when the unprocessed nozzle 1 is used. When the raw nozzle 1 is used, a larger amount of residual adhered liquid is generated than when the water repellent nozzle 10 is used, and the droplet size spotted on the substrate 4 (20) is smaller than that of the water repellent nozzle 10. I understand that it is small. As a result of calculating the volume of the droplet on the substrate 4 (20), the water repellent nozzle 10 is effective for improving the dispensing accuracy, which is 0.435 μl when the raw nozzle 1 is used and 0.509 μl when the water repellent nozzle is used. I know that there is.
重力の影響が小さい０．５μｌの分注では、基板４（２０）が液滴に接触した際、図１７に示すように、未加工ノズル１では、ノズルと基板４間に液体フィラメントが形成され、撥水ノズル１０でも図１３に示すように、ノズルと基板２０間に液体フィラメントが形成された。撥水ノズル１０の液体フィラメントはノズル先端面への接触が防止され、細いくびれがノズル近傍に現れている。そのため、液滴分離時にノズル側に戻る液体体積が少なくなり，分注精度向上につながったと考えられる。 In the case of 0.5 μl dispensing where the influence of gravity is small, when the substrate 4 (20) comes into contact with the droplets, a liquid filament is formed between the nozzle and the substrate 4 in the unprocessed nozzle 1 as shown in FIG. Also in the water repellent nozzle 10, a liquid filament was formed between the nozzle and the substrate 20, as shown in FIG. The liquid filament of the water-repellent nozzle 10 is prevented from coming into contact with the nozzle tip surface, and fine constrictions appear in the vicinity of the nozzle. Therefore, the volume of liquid that returns to the nozzle side during droplet separation is reduced, which is thought to have led to improved dispensing accuracy.
１０ 分注ノズル
１１ ノズル先端部
１２ 表面粗さ付与面
１５ 外面
１６ 内面
10 Dispensing nozzle 11 Nozzle tip 12 Surface roughness imparting surface 15 Outer surface 16 Inner surface
Claims (7)
ノズル先端面を表面粗さ付与面として撥水処理が施され、前記ノズル先端面の撥水性がノズル先端部の撥水処理が施されている外面よりも高く設定されていることを特徴とする分注ノズル。 A dispensing nozzle capable of sucking and holding liquid and discharging the sucked and held liquid by a predetermined amount, and having a water-repellent treatment at least at the nozzle tip,
Water repellent nozzle tip surface with a surface roughness imparted surface is decorated, and characterized in that it is set higher than the outer surface repellency of the nozzle tip surface is subjected to water repellent treatment of the nozzle tip Dispensing nozzle to do.
ノズル先端面に、金型成形時に微細加工による表面粗さが付与され、前記撥水処理が、金型成形前に添加剤を樹脂に練り込んでおき、金型成形後に樹脂表面に撥水成分が移行して撥水性が付与される樹脂添加処理であり、これによって、前記撥水処理が施されているノズル先端面の撥水性がノズル先端部の撥水処理が施されている外面及び内面よりも高く設定されることを特徴とする分注ノズルの製造方法。 A method of manufacturing a resin dispensing nozzle capable of sucking and holding a liquid and capable of discharging the sucked and held liquid by a predetermined amount, and having a water-repellent treatment at least on the nozzle tip,
The nozzle tip surface is given surface roughness due to fine processing during mold molding, and the water repellent treatment kneads the additive into the resin before mold molding, and the water repellent component on the resin surface after mold molding. This is a resin addition process in which the water repellency is imparted to the nozzle tip surface subjected to the water repellency treatment, so that the water repellency of the nozzle tip portion is subjected to the water repellency treatment on the outer surface and the inner surface. the dispensing method of manufacturing a nozzle, characterized in Rukoto is set higher than.
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