バイオメディカル用途のための非極性固体インク
【課題】比較的安価なマイクロ流体デバイスおよびマイクロアレイを加工する方法として、非極性固体相変化インク、これらのインクを製造する方法、バイオメディカル用途でこれらのインクを使用する方法を提供する。
【解決手段】マイクロ流体デバイスは、第１の基板５と、この第１の基板表面に堆積した相変化インクのパターン４とを含む。この相変化インクは、非極性ポリマー材料と、場合により、着色剤とを含み、相変化インクは、室温で固体であるが、約６０〜約１５０℃の吐出温度では液体であり、前記堆積した相変化インクに対する水接触角が、約９０°〜約１７５°である。
【解決手段】マイクロ流体デバイスは、第１の基板５と、この第１の基板表面に堆積した相変化インクのパターン４とを含む。この相変化インクは、非極性ポリマー材料と、場合により、着色剤とを含み、相変化インクは、室温で固体であるが、約６０〜約１５０℃の吐出温度では液体であり、前記堆積した相変化インクに対する水接触角が、約９０°〜約１７５°である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書には、固体相変化インクまたはホットメルトインクといった、多くの複写デバイスおよび印刷デバイスで使用可能なインクが記載されている。
【背景技術】
【０００２】
マイクロフルイディックスは、断面の寸法が数ナノメートル〜数百マイクロメートルの範囲にある経路内で液体および気体を操作することに注目した微細加工の技術分野である。マイクロフルイディックスは、迅速に発達してきた技術であり、化学技術、バイオメディカル研究、薬物開発を含む多くの研究領域に衝撃を与えている。用途としては、限定されないが、ゲノミクス、プロテオミクス、医薬研究、核酸の処理、法医学的分析、細胞分析、環境モニタリングなどが挙げられる。
【０００３】
マイクロ流体技術の主な関心のひとつは、より精巧な、流体の取り扱い性能を向上させた、複雑さを増した経路系を作ることに関する。
【０００４】
最初のマイクロ流体デバイスの中には、マイクロエレクトロニクスおよび集積回路産業に由来する従来の技術を用いて加工したものがあった。このようなデバイスは、典型的には、ガラス、シリコン、石英で作られていた。次いで、モノリシックチップ上に、サンプルを輸送し、分離し、混合し、検出するシステムのための二次元経路網を構築するために、元々はマイクロエレクトロニクスのために設計されたプロセス（例えば、標準的なフォトリソグラフィ法）をガラス基板またはシリコン基板に適用した。例えば、シリコン基板およびガラス基板に由来するマイクロ流体デバイス加工のための初期プロセスの一例を示すために、望ましい経路を含む模様のネガ画像としてパターン化されている、透明領域と不透明領域とを有するマスクを調製する。ＵＶ光源は、このマスクから、従来のスピンコーティング法を用いて基板にあらかじめ堆積させたフォトレジスト（写真フィルムに似たもの）に模様を転写する。次いで、このフォトレジストを溶媒で現像し、露光した領域または露光していない領域のいずれかを選択的に除去する。次いで、露出した領域にある基板を化学エッチングし、エッチング時間、エッチング条件、基板の結晶配向によって、経路の深さ、側壁の形状をそれぞれ制御する。最後に、フォトレジストを除去し、パターン化された基板をカバープレートに熱によって結合することによって、経路系を閉じる。これらのパターン化された層を数枚結合させることによって、もっと複雑な三次元系を構築することができる。
【０００５】
ガラス基板およびシリコン基板に由来する上述のマイクロ流体デバイス加工および層状にするプロセスには、いくつかの利点があるが、限定されないが、（１）ガラス基板を用いることに関する材料の制限；（２）材料コスト；（３）多くの処理工程が含まれること；（４）エッチングプロセスが等方性であることによる、幾何模様の制限；（５）シリコン基板に関する表面化学の制限といったいくつかの制限事項もある。さらに、典型的なマイクロ流体デバイスは、構築するためにクリーンルーム装置と、高価なＭＥＭＳ／半導体微小加工装置とを必要とする。
【０００６】
マイクロアレイは、パターン化された反応部位またはランダムな反応部位を有する基板の調製に着目した微小加工の別の分野である。また、一般的に、このようなマイクロアレイを作成するには、複雑なリソグラフィー技術が用いられる。マイクロアレイは、例えば、バイオメディカル研究、薬物開発、サンプル分析、センサー設計などの分野で重要である。
【０００７】
したがって、これらの制限を克服し、特に、高価なマイクロリソグラフィー装置で処理を行う必要性を排除し、比較的安価なマイクロ流体デバイスおよびマイクロアレイを加工する方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００８】
既知の組成物およびプロセスは、これらの意図した目的に適しているが、マイクロ流体および関連するデバイス（例えば、マイクロアレイ）を製造する改良法は依然として必要とされている。また、このようなマイクロ流体デバイスおよび関連するデバイスを製造するための代替的な組成物も、今なお必要とされている。
【０００９】
本開示は、非極性固体相変化インク、これらのインクを製造する方法、バイオメディカル用途でこれらのインクを使用する方法を提供することによって、これらの要求および他の要求に対処するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示のマイクロ流体構造の実施形態を示す。
【図２】図２は、本開示のマイクロ流体構造の実施形態を示す。
【図３】図３は、本開示のマイクロアレイの実施形態を示す。
【図４】図４は、本開示のマイクロアレイの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示のインク組成物は、従来の固体インクまたは相変化インクに基づくものであるが、特定の用途に望ましい化学を与えるように改変される。例えば、マイクロ流体デバイスおよび関連するデバイス（例えば、マイクロアレイなど）のようなバイオメディカル用途では、非極性材料および非極性組成物は、その非極性の性質によって基板表面に疎水性を付与することができるため、望ましい。しかし、従来のインク配合物は、非極性ワックスのような成分だけではなく、アミド、ロジンエステル、ステアリルステアロアミドのような極性化合物も含んでおり、多くのバイオメディカル用途では十分に機能しない。これらの成分は、典型的に、透明度を高め、染料の溶解度、色安定性、機械強度などを高めるためにインク配合物に加えられるが、このような性質は、インクに染料または顔料を含む必要がない多くのバイオメディカル用途では必要とされず、インクの機能的な要求も、画像印刷のためのインクとはまったく異なる。
【００１２】
本明細書の相変化インクの例は、約２３℃〜約２７℃の温度、例えば、室温では固体であり、特に、約６０℃未満の温度では固体であるようなインクビヒクルを含むインクである。しかし、このインクは、加熱すると相変化を起こし、吐出温度では溶融状態になる。したがって、このインクの粘度は、インクジェット印刷に適した高温（例えば、約６０℃〜約１５０℃の温度）では、約１〜約２０センチポイズ（ｃＰ）であり、例えば、約５〜約１５ｃＰ、または約８〜約１２ｃＰである。
【００１３】
この観点で、本明細書のインクは、低エネルギーインクであってもよく、高エネルギーインクであってもよい。低エネルギーインクは、約４０℃より低い温度では固体であり、粘度は、約６０℃〜約１２５℃（例えば、約８０〜約１２５℃、例えば、約１００〜約１２０℃）の吐出温度で、約１〜約２０ｃＰ、例えば、約５〜約１５ｃＰ、例えば、約８〜約１２ｃＰである。高エネルギーインクは、約４０℃より低い温度では固体であり、粘度は、約１００〜約１８０℃（例えば、約１２０〜約１６０℃、または約１２５〜約１５０℃）の吐出温度で、約５〜約１５ｃＰである。
【００１４】
用語「インクビヒクル」は、一般的に、インクの他の成分を保有する材料を指す。インクビヒクルが非水系であり、いくつかの実施形態では、以下にさらに記載するように、完全に非水系であるか、実質的に非水系であるか、または大部分が非水系である限り、任意の適切なインクビヒクルを用いてもよい。相変化インク（または、固体インクと呼ばれることもある）の場合、インクを溶融した形態または液体形態で、媒体となる基板に堆積させる。インクを吐出させた後、インク画像を室温まで冷却すると、固体になる。このため、相変化インクと呼ばれ、インクは、液体相から固体相に変化する。相変化インクの場合、インクビヒクルは、一般的に、透明な低融点ポリマーを含み、着色剤を保有している。例えば、インクビヒクルは、ワックスであってもよく、非極性ポリマーであってもよい。適切なビヒクルとしては、パラフィン、微晶質ワックス、ポリエチレンワックス、エステルワックス、アミド、炭素が少なくとも約３０個の長鎖酸、脂肪酸および他のワックス状材料、脂肪族アミドを含有する材料、スルホンアミド材料、異なる天然源（例えば、トールオイルロジン、ロジンエステル）から作られる樹脂系材料、多くの合成樹脂、オリゴマー、ポリマー、以下にさらに記載するようなコポリマーを挙げることができる。
【００１５】
適切なアミドの例としては、ジアミド、トリアミド、テトラアミド、環状アミドなどが挙げられる。適切なトリアミドとしては、米国特許公開第２００４−０２６１６５６号に開示されているものが挙げられ、この開示内容全体は、本明細書に参考として組み込まれる。適切な他のアミド（例えば、モノアミド、テトラアミド、およびこれらの混合物を含む脂肪族アミド）を用いてもよい。
【００１６】
固体インク組成物で使用可能な他の適切なビヒクル材料としては、イソシアネート系樹脂およびワックス、例えば、ウレタンイソシアネート系材料、尿素イソシアネート系材料、ウレタン／尿素イソシアネート系材料、これらの混合物などが挙げられる。
【００１７】
適切なインクビヒクルの例としては、エチレン／プロピレンコポリマーが挙げられ、例えば、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なものが挙げられる。このようなコポリマーの市販の例としては、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＣＰ−７（Ｍｎ＝６５０）、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＣＰ−１１（Ｍｎ＝１，１００、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＣＰ−１２（Ｍｎ＝１，２００）などが挙げられる。コポリマーは、例えば、融点が約７０℃〜約１５０℃であってもよく、例えば、約８０℃〜約１３０℃、または約９０℃〜約１２０℃であってもよく、分子量範囲（Ｍｎ）は、約５００〜約４，０００であってもよい。
【００１８】
酸化された合成ワックスまたは石油ワックスのウレタン誘導体、例えば、一般式
【化１】
を有し、式中、Ｒ１が、式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎのアルキル基であり、ｎは、約５〜約２００、例えば、約１０〜約１５０、または約１０〜約１００の整数であり、Ｒ２がアリーレン基である、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なものも、インクビヒクルとして用いてもよい。これらの材料は、融点が、約６０℃〜約１２０℃であってもよく、例えば、約７０℃〜約１００℃、または約７０℃〜約９０℃であってもよい。このような材料の市販の例としては、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＣＡ−１１（Ｍｎ＝７９０、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２）、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＷＢ−５（Ｍｎ＝６５０、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７）、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＷＢ−１７（Ｍｎ＝７３０、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．８）などが挙げられる。
【００１９】
別の種類のインクビヒクルは、ｎ−パラフィン系、分岐したパラフィン系、および／またはナフタレン系の炭化水素であってもよく、典型的には、炭素原子が約５〜約１００個、例えば、約２０〜約８０個、または約３０〜約６０個であり、一般的には、天然に存在する炭化水素を精錬することによって調製され、例えば、ＢＥ ＳＱＵＡＲＥ １８５およびＢＥ ＳＱＵＡＲＥ １９５であり、数平均分子量（Ｍｎ）が約１００〜約５，０００、例えば、約２５０〜約１，０００、または約５００〜約８００であり、例えば、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なものである。
【００２０】
典型的には、オレフィン重合によって調製される、高度に分岐した炭化水素（例えば、ＶＹＢＡＲ ２５３（Ｍｎ＝５２０）、ＶＹＢＡＲ ５０１３（Ｍｎ＝４２０）などを含む、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なＶＹＢＡＲ材料）を用いてもよい。それに加え、インクビヒクルは、エトキシル化アルコールであってもよく、例えば、一般式
【化２】
を有し、式中、ｘが約１〜５０の整数、例えば、約５〜約４０、または約１１〜約２４の整数であり、ｙは、約１〜約７０の整数、例えば、約１〜約５０、または約１〜約４０の整数を有するような、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なものであってもよい。この材料は、融点が、約６０〜約１５０℃、例えば、約７０〜約１２０℃、または約８０〜約１１０℃であってもよく、数平均分子量（Ｍｎ）範囲が、約１００〜約５，０００、例えば、約５００〜約３，０００、または約５００〜約２，５００であってもよい。市販の例としては、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）４２０（Ｍｎ＝５６０）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）４５０（Ｍｎ＝９００）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）４８０（Ｍｎ＝２，２５０）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）５２０（Ｍｎ＝７００）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）５５０（Ｍｎ＝１，１００）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）７２０（Ｍｎ＝８７５）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）７５０（Ｍｎ＝１，４００）などが挙げられる。
【００２１】
さらなる例として、インクビヒクルは、脂肪族アミド（例えば、モノアミド、テトラアミド、これらの混合物など）から作られていてもよく、例えば、米国特許第６，８５８，０７０号（本明細書に参考として組み込まれる）に記載されているものであってもよい。適切なモノアミドは、融点が、少なくとも約５０℃、例えば、約５０℃〜約１５０℃であってもよいが、融点は、これらの範囲からはずれていてもよい。適切なモノアミドの具体例としては、一級モノアミドおよび二級モノアミドが挙げられる。ステアロアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｓ、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ Ｓ、ベヘンアミド／アラキドアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｂ、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ ＢＲ、オレアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｕ、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ ＯＲ、工業グレードのオレアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｏ、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ Ｏ、Ｕｎｉｑｅｍａから入手可能なＵＮＩＳＬＩＰ １７５３、エルカ酸アミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｅ、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ ＥＲが、適切な一級アミドのいくつかの例である。ベヘニルベヘンアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ ＥＸ６６６、ステアリルステアロアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｓ−１８０およびＫＥＭＡＭＩＤＥ ＥＸ−６７２、ステアリルエルカ酸アミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｅ−１８０、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ ２１２、エルシルエルカ酸アミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｅ−２２１、オレイルパルミトアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｐ−１８１、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ ２０３、エルシルステアロアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｓ−２２１が、適切な二級アミドのいくつかの例である。さらなる適切なアミド材料としては、ＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｗ４０（Ｎ，Ｎ’−エチレンビスステアロアミド）、ＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｐ１８１（オレイルパルミトアミド）、ＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｗ４５（Ｎ，Ｎ’−チレンビスステアロアミド）、ＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｗ２０（Ｎ，Ｎ’−エチレンビスオレアミド）が挙げられる。
【００２２】
高分子量直鎖アルコール、例えば、一般式
【化３】
を有し、式中、ｘが約１〜約５０の整数、例えば、約５〜約３５、または約１１〜約２３の整数であるような、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから市販されているものを、インクビヒクルとして用いてもよい。これらの材料は、融点が、約５０〜約１５０℃、例えば、約７０〜約１２０℃、または約７５〜約１１０℃であってもよく、数平均分子量（Ｍｎ）範囲が、約１００〜約５，０００、例えば、約２００〜約２，５００、または約３００〜約１，５００であってもよい。
【００２３】
さらなる例としては、炭化水素系ワックス、例えば、一般式
【化４】
を有し、式中、ｘが、約１〜約２００、例えば、約５〜約１５０、または約１２〜約１０５であるような、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なポリエチレンホモポリマーが挙げられる。これらの材料は、融点が、約６０℃〜約１５０℃であってもよく、例えば、約７０℃〜約１４０℃、または約８０℃〜約１３０℃であってもよく、分子量（Ｍｎ）が、約１００〜約５，０００、例えば、約２００〜約４，０００、または約４００〜約３，０００であってもよい。
【００２４】
別の例としては、グラフト共重合によって調製された、ポリオレフィンの改変された無水マレイン酸炭化水素付加物、例えば、一般式
【化５】
を有し、式中、Ｒは、炭素原子が約１〜約５０個、例えば、約５〜約３５個、または約６〜約２８個のアルキル基であり、Ｒ’は、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、または炭素原子が約５〜約５００個、例えば、約１０〜約３００個、または約２０〜約２００個のアルキル基であり、ｘは、約９〜約１３の整数であり、ｙは、約１〜約５０、例えば、約５〜約２５、または約９〜約１３の整数であり、融点が、約５０℃〜約１５０℃、例えば、約６０℃〜約１２０℃、または約７０℃〜約１００℃であるような、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なもの；および、一般式
【化６】
を有し、Ｒ１およびＲ３が、炭化水素基であり、Ｒ２が、一般式
【化７】
のいずれか、またはこれらの混合物であり、Ｒ’が、イソプロピル基であり、この材料は、融点が、約７０〜約１５０℃、例えば、約８０〜約１３０℃、または約９０〜約１２５℃であってもよい、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なものが挙げられ、改変された無水マレイン酸コポリマーの例としては、ＣＥＲＡＭＥＲ ６７（Ｍｎ＝６５５、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１）、ＣＥＲＡＭＥＲ １６０８（Ｍｎ＝７００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７）などが挙げられる。
【００２５】
相変化インクに適したインクビヒクルのさらなる例としては、ロジンエステル；ポリアミド；ダイマー酸アミド；脂肪酸アミド（ＡＲＡＭＩＤ Ｃを含む）；エポキシ樹脂、例えば、Ｒｉｅｃｈｏｌｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＥＰＯＴＵＦ ３７００１；流動パラフィンワックス；流動微晶質ワックス；Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈワックス；ポリビニルアルコール樹脂；ポリオール；セルロースエステル；セルロースエーテル；ポリビニルピリジン樹脂；脂肪酸；脂肪酸エステル；ポリスルホンアミド（ＫＥＴＪＥＮＦＬＥＸ ＭＨおよびＫＥＴＪＥＮＦＬＥＸ ＭＳ８０を含む）；安息香酸エステル、例えば、Ｖｅｌｓｉｃｏｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＢＥＮＺＯＦＬＥＸ Ｓ５５２；フタル酸系可塑剤；クエン酸系可塑剤；マレイン酸系可塑剤；スルホン、例えば、ジフェニルスルホン、ｎ−デシルスルホン、ｎ−アミル（ｎ−ａｒｎｙｌ）スルホン、クロロフェニルメチルスルホン；ポリビニルピロリジノンコポリマー；ポリビニルピロリドン／ポリビニルアセテートコポリマー；ノボラック樹脂、例えば、Ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＤＵＲＥＺ １２ ６８６；天然産物であるワックス、例えば、蜜ロウ、モントンワックス、カンデリラロウ、ＧＩＬＳＯＮＩＴＥ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｇｉｌｓｏｎｉｔｅ Ｃｏｍｐａｎｙ）など；直鎖一級アルコールと、直鎖長鎖アミドまたは脂肪酸アミドとの混合物、例えば、炭素原子が約６〜約２４個のもの（ＰＡＲＩＣＩＮ ９（プロピレングリコールモノヒドロキシステアレート）、ＰＡＲＩＣＩＮ １３（グリセロールモノヒドロキシステアレート）、ＰＡＲＩＣＩＮ １５（エチレングリコールモノヒドロキシステアレート）、ＰＡＲＩＣＩＮ ２２０（Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−１２−ヒドロキシステアロアミド）、ＰＡＲＩＣＩＮ ２８５（Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス−１２−ヒドロキシステアロアミド）、ＦＬＥＸＲＩＣＩＮ １８５（Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス−リシンオレアミド）などが挙げられる。さらに、炭素原子が約４〜約１６個の直鎖長鎖スルホン、例えば、ｎ−プロピルスルホン、ｎ−ペンチルスルホン、ｎ−ヘキシルスルホン、ｎ−ヘプチルスルホン、ｎ−オクチルスルホン、ｎ−ノニルスルホン、ｎ−デシルスルホン、ｎ−ウンデシルスルホン、ｎ−ドデシルスルホン、ｎ−トリデシルスルホン、ｎ−テトラデシルスルホン、ｎ−ペンタデシルスルホン、ｎ−ヘキサデシルスルホンなどが、適切なインクビヒクル材料である。
【００２６】
インクビヒクルは、分岐したトリアミド、例えば、
【化８】
を含んでいてもよく、式中、ｎは、平均値が約３４以上４０以下であり、ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ、ゼロであるか、または整数であってもよく、ｘ、ｙ、ｚの合計は、約５以上６以下である。
【００２７】
インクビヒクルは、上述の適切な材料を１つ以上含んでいてもよい。
【００２８】
しかし、いくつかの実施形態では、印刷基板の望ましい疎水性は、インク中で用いられる材料、特に、これらの材料の極性を制御することによって制御される。したがって、例えば、反応性がヒドロキシル官能基によって付与されているマイクロアレイまたはマイクロ流体デバイスを印刷する場合、インク組成物が非極性成分を含むことが望ましい。すなわち、インクが、非極性ワックスなどのような非極性材料によって完全に構成されるか、または実質的に構成されるか、または大部分が構成されることが望ましい。例えば、いくつかの実施形態では、インクは、非極性ポリマーのような非極性成分を約５０重量％、または約６０重量％、または約７０重量％、または約８０〜１００重量％含む。いくつかの実施形態では、インクは、非極性成分（例えば、非極性ポリマー）を約８０重量％、または約９０〜約９８重量％、約９９重量％、約９９．０９重量％、または１００重量％含んでいてもよく、例えば、非極性成分を約９５重量％〜約９９重量％、または１００重量％含んでいてもよい。さらに、いくつかの実施形態で、インクビヒクルが、エステル基、アミド基、酸基、ヒドロキシル基などのような他の反応性官能基を含んでいないことが望ましい。
【００２９】
これらの実施形態では、上述の炭化水素系ワックス、例えば、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なＰＯＬＹＷＡＸ（登録商標）群は、インクビヒクルに用いるのに適し得る。ある実施形態では、例えば、もっと正確な平均分子量を得るため、またはもっと狭い分子量分布を得るため、またはその材料がもっと純粋に含まれるように、このような炭化水素系ワックスのうち、特定の分子量を取り出したものを用いてもよい。例えば、ＰＯＬＹＷＡＸ（登録商標）５００のうち、ある分子量を正確に取り出したものを用い、実質的に純粋なポリエチレンを得ることができる。
【００３０】
また、他の適切な非極性材料をインクビヒクルに用いてもよい。例えば、他の適切な材料としては、フッ素化エチレンコポリマー、低分子量ポリプロピレン、分岐したポリオレフィンなどが挙げられる。また、半フッ素化非極性化合物も適しており、例えば、Ｐ．Ｍ．ＴｕｒｂｅｒｇおよびＥ．Ｂｒａｄｅｙ、「Ｓｅｍｉｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ Ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１０、７７９７（１９８８）に開示されているものが挙げられる。それに加え、所望な場合、疎水性、粘度などのようなインクの性質を用途に応じて調節するために、材料の混合物を使用してもよい。
【００３１】
いくつかの実施形態では、１種類以上（例えば、２種類、３種類、４種類、またはそれ以上の）異なる非極性材料、例えば、非極性ポリマーをインクビヒクルとして用いてもよい。例えば、インクビヒクルは、２種類以上の異なる非極性のフッ素化されていないポリマー；１種類以上の異なる非極性のフッ素化されていないポリマーと、１種類以上の異なる非極性のフッ素化ポリマー；などを含んでいてもよい。さらなる他の実施形態では、非極性ポリマーを、１種類以上の極性材料（例えば、１種類以上の極性ポリマー）と組み合わせて用いてもよい。しかし、極性材料を用いる場合、その極性材料が、インク組成物の５重量％を超えない量で、または４重量％を超えない量で、または３重量％を超えない量で存在することが望ましい。
【００３２】
相変化インクのためのインクビヒクルは、例えば、高温顕微鏡で観察し、測定することによって決定した場合、融点が、約６０〜約１５０℃、例えば、約８０〜約１２０℃、または約８５〜約１１０℃であってもよく、ここで、バインダ材料は、ガラススライド上で加熱され、顕微鏡で観察される。また、融点はもっと高くてもよいが、１５０℃よりも高い温度では、印刷ヘッドの寿命が短くなる場合がある。
【００３３】
それに加え、インクの操作（吐出）温度で、インクの表面張力は、再充填速度を高め、色の混合を促進するために、約２０〜約４０ダイン／ｃｍ、例えば、約４０〜約６５ダイン／ｃｍであるべきである。相変化インクの操作温度または吐出温度は、一般的に、約６０〜約１５０℃である。インクの操作温度でのインクの粘度は、一般的に、約１〜約２０ｃＰ、例えば、約１〜約１５ｃＰ、または約５〜約１５ｃＰである。例えば、インクの操作温度が約１２０℃以上である場合のインクの粘度は、約１０ｃＰ以下であってもよい。
【００３４】
インク組成物は、全体として、一般的に、インクビヒクル（つまり、任意の望ましい着色剤、添加剤などを除外したもの）を、インクの約２５重量％〜約９９．５重量％、例えば、インクの約３０重量％〜約９０重量％、または約５０重量％〜約８５重量％含む。
【００３５】
インクビヒクル成分（例えば、非極性ポリマー）は、望ましくは、印刷されたインクが、基板に高い接触角を付与するように選択される。したがって、例えば、印刷されたインクは、水接触角（つまり、画像形成されたインクに対する水の接触角）が少なくとも約９０°である。水接触角は、例えば、約９０°、または９０°より大きくてもよく、または、約１００°または１１０°から、約１５５°、または約１６５°、または約１７５°であってもよい。
【００３６】
本開示の相変化インクは、場合により、少なくとも１つの着色剤を含んでいてもよい。従来の相変化インクは、典型的には、着色剤を含んでいるが、着色剤は、バイオメディカル用途では必要でない場合もあり、したがって、着色剤および任意の必要な分散剤などは、インク組成物を単純化するために省かれていてもよい。しかし、例えば、印刷した構造を視覚的に確認することが望ましい場合には、１種類以上の着色剤が含まれていてもよい。そのような着色剤が含まれる場合、着色剤は、顔料、染料、顔料の組み合わせ、染料の組み合わせ、顔料と染料の組み合わせなどであってもよい。着色剤は、視覚的に着色していてもよく（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなど）、または、他の波長で着色していてもよい（例えば、紫外線）。
【００３７】
所望な場合、任意の適切な従来の着色剤または開発済の着色剤を従来の既知の量で用いてもよい。必要な場合、または望ましい場合、インクビヒクルに着色剤を分散させやすくするために、分散剤が含まれていてもよい。
【００３８】
場合により、噴射剤が相変化インクに含まれていてもよいが、多くのインク組成物には必要ではない。相変化インクに適した噴射剤は、任意の有効な量で存在し、例えば、インクの約１０〜約９０重量％、例えば、約２０〜約５０重量％の量で存在し、一般的に、融点は、約５０〜約１５０℃、例えば、約８０〜約１２０℃である。別の実施形態では、噴射剤は、一般的に、沸点が、約１８０〜約２５０℃、例えば、約２００〜約２３０℃である。さらに、インクの操作温度で液体状態である噴射剤の表面張力は、再充填速度を高め、紙の濡れ性を高め、色の混合を促進するために、約２０〜約６５ダイン／ｃｍ、例えば、約４０〜約６５ダイン／ｃｍであってもよい。それに加え、噴射剤は、理想的には、再充填速度を高め、噴射性を上げるために、インクの操作温度での粘度が約１〜約２０ｃＰ、例えば、約１〜約５センチポイズである。また、噴射剤は、分解して気体生成物を生じないように、または熱による沈着を形成しないように、溶融状態で熱に安定であってもよい。
【００３９】
また、インクは、酸化防止剤を含んでいてもよい。インク組成物の酸化防止剤は、インク調製物の一部を加熱し、吐出するプロセスの間に、インク成分が酸化するのを防ぐ。適切な酸化防止剤の具体例は、米国特許第６，８５８，０７０号に記載されている。任意成分の酸化防止剤が存在する場合、酸化防止剤は、インク中に任意の望ましい量または任意の効果的な量で存在し、１つの実施形態では、インクビヒクルの少なくとも約０．０１重量％、別の実施形態では、インクビヒクルの少なくとも約０．１重量％、さらに別の実施形態では、インクビヒクルの少なくとも約１重量％、１つの実施形態では、インクビヒクルの約２０重量％以下、別の実施形態では、インクビヒクルの約５重量％以下、さらに別の実施形態では、インクビヒクルの約３重量％以下であってもよいが、これらの範囲から外れる量であってもよい。酸化防止剤を１種類だけ用いる場合、ヒンダードアミンが好ましく、例えば、Ｎａｕｇａｒｄ ４４５酸化防止剤（Ｕｎｉｒｏｙａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｍｉｄｄｌｅｂｕｒｙ、ＣＴ）またはＣｒｏｍｐｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから得られる）が好ましい。他の実施形態では、溶融物の処理安定性および長期間にわたる熱安定性を高めるために用いられる酸化防止剤の混合物としては、限定されないが、ヒンダードアミン、亜リン酸塩、ヒンダードフェノール、ヒドロキシルアミン、ラクトン、トコフェロール、チオ共力剤などが挙げられる。
【００４０】
実施形態のインクは、従来の添加剤と関連する既知の機能をうまく活かすために、従来の添加剤をさらに含んでいてもよい。このような添加剤としては、消泡剤、滑り剤およびレベリング剤、可塑剤、顔料分散剤などを挙げることができる。
【００４１】
他の任意成分である添加剤（例えば、可塑剤）が、インク中に存在してもよい。使用可能な可塑剤としては、ＢＥＮＺＯＦＬＥＸ Ｓ５５２（Ｖｅｌｓｉｃｏｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）として市販されているペンタエリスリトールテトラベンゾエート、ＣＩＴＲＯＦＬＥＸ １（Ｍｏｎｆｌｅｘ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）として市販されているクエン酸トリメチル（ｔｒｙｍｅｔｈｙｌ ｔｉｔｒａｔｅ）、ＨＡＬＣＯＭＩＤ Ｍ−１８−ＯＬ（Ｃ．Ｐ．Ｈａｌｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）として市販されているＮ，Ｎ−ジメチルオレアミドなどが挙げられてもよく、これらをインクビヒクルに加えてもよく、インクのインクビヒクル成分の約０．５〜２０％を構成していてもよい。可塑剤は、インクビヒクルとして機能してもよく、または、一般的に極性のインク噴射剤と、一般的に非極性のインクビヒクルとの間の相溶性を付与する薬剤として作用してもよい。
【００４２】
相変化インクは、種々の成分を混合するのに適した任意のプロセスによって調製することができ、調製プロセスは、特に限定されない。例えば、インク成分を、構成成分であるポリマーの融点を超える温度で、高剪断溶融ミキサで混合してもよい。
【００４３】
印刷された画像は、インクジェットデバイス（例えば、熱インクジェットデバイス、音響インクジェットデバイス、または圧電式インクジェットデバイス）に用いるプリンタカートリッジにインクを入れ、同時に、画像を受け入れる基板（例えば、紙、透明材料、プラスチックフィルム、ガラススライドなど）上に、インクの液滴を、画像を形成する模様になるように吐出することによって、本明細書に記載したインクを用いて作成されてもよい。インクは、典型的には、インクジェットヘッドの対応する吐出チャネルに対し、任意の適切な供給デバイスで接続した容器に入っている。吐出手順において、インクジェットヘッドを、任意の適切な方法によって、インクの吐出温度まで加熱してもよい。
【００４４】
また、インクを、印刷インクジェット用途で間接的に使用してもよく、溶融したインク液滴を、画像を受け入れる基板上に画像を形成する模様になるように吐出する場合、基板は、中間転写体であり、次いで、画像の模様を形成したインクを、中間転写体から、最終的な記録基板に転写する。中間転写体は、例えば、ドラムであってもよい。
【００４５】
中間転写体を用いる実施形態では、中間転写体の表面温度が約４５〜約８０℃になるように中間転写体を加熱してもよい。表面温度を高温にすることによって、インクは溶融状態のまま存在し、転写体の表面でのオフセットまたはインクの割れを避け、それにより、最終画像を受け入れる基板（例えば、紙または透明物）に対し、画像を良好に転写することができる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、インクジェットシステムは、上述のインクを単独で備えていてもよく、少なくとも２種類の異なるインクから構成されるインクセットを備えていてもよい。例えば、インクシステムは、上述のインクを単独で備えていてもよく、上述のインクを、着色した相変化インクと組み合わせて備えていてもよく、この場合、本開示のインクを、マイクロアレイまたはマイクロ流体デバイスを印刷するために用いてもよく、着色したインクを、文字、ラベル、線などを基板上に印刷するために用いてもよい。また、システムは、インクセットの中で、異なるそれぞれの相変化インクのための１個のチャネルと、それぞれの異なる相変化インクを、例えば、異なるそれぞれの相変化インクを含む容器から、それぞれのインクヘッドのチャネルに供給する供給経路とを有する、インクジェットヘッドを含むインクジェットデバイスを備えている。
【００４７】
任意の適切な基板または記録シートを用いてもよく、普通紙（例えば、ＸＥＲＯＸ（登録商標）４２００紙、ＸＥＲＯＸ（登録商標）４０２４紙、ＸＥＲＯＸ（登録商標）Ｉｍａｇｅ Ｓｅｒｉｅｓ紙、Ｃｏｕｒｔｌａｎｄ ４０２４ ＤＰ紙、罫線入りノートの紙、ボンド紙、シリカでコーティングされた紙（例えば、Ｓｈａｒｐ Ｃｏｍｐａｎｙ製のシリカでコーティングされた紙、ＪｕＪｏ紙、Ｈａｍｍｅｒｍｉｌｌ Ｌａｓｅｒｐｒｉｎｔ紙など）、透明材料、布地、繊維製品、プラスチック、ポリマーフィルムまたはプラスチックフィルム（例えば、ポリイミドフィルム）またはポリエチレン、無機基板、例えば、金属および木材、ガラススライドなどが挙げられる。
【００４８】
上述のインクは、良好な濾過性を有すること、種々の連続的な凍結解凍サイクルで安定性を維持すること、１２０℃で少なくとも１０日間、良好なレオロジー安定性を有することのような、ある特定の属性を有することが望ましい。さらに、上述のインクは、１２０℃で７日間、または１２０℃で１４日間経過した後にも、任意の顕著な沈殿を生じない。開示されているインクは、いくつかの実施形態では、ニュートン流体のレオロジー性を示し、さらに、安定性が向上している。開示されているインクを、約１００℃〜約１５０℃の温度範囲で印刷してもよいが、エネルギー消費量を減らすことによって、印刷費用をさらに減らすために、比較的低い温度で印刷することが有益である。
【００４９】
所望な場合、まず、インクを用いて画像形成させる前に、例えば、画像形成させたインクが基板に付着しやすくなるように、基板を処理してもよい。この前処理は、インクを用いた画像形成の直前に行ってもよく、画像形成とは離れた時間帯に、例えば、すでに前処理しておいた基板を与えることによって行ってもよい。このような前処理は、バイオメディカル試験および分析の分野でよく知られており、望ましい結果を得るために、任意のこのような処理を本開示で簡単に実行することができる。例えば、基板へのインクの接着性を高めるための、１つの適切な前処理プロセスは、画像形成されていない基板を暴露してプラズマ処理することであり、このとき、イオン化したラジカル（例えば、イオン化したＯ２、Ａｒ、Ｈｅなど）を基板表面と反応させる。
【００５０】
マイクロ流体デバイスおよび関連するデバイスは、種々の異なる方法によって製造することができる。例えば、図１は、三次元マイクロ流体の例示的なＬａｂ−ｏｎ−ａ−Ｐｒｉｎｔプロセスを示す。図１に示されるように、望ましいリソグラフィパターン１を、従来のプロセスによって基板２（例えば、ポリマー基板）に製造する。接着性材料３を、リソグラフィパターン１の接触部分に塗布し、この部分が、対向する基板に接触することになる。これにより、マイクロ流体構造の上側半分１０を形成する。本明細書に記載したインク組成物を望ましいパターン４になるように基板５（例えば、ポリマー基板またはガラス基板）上に印刷することによって、マイクロ流体構造の下側半分２０を形成する。例えば、適切なインクジェットプリンタを用いることによって、任意の適切な方法によって印刷を行ってもよい。次いで、上側半分１０および下側半分２０を、矢印２５に示すように組み立て、最終的なマイクロ流体構造を作成する。代替的な組み立て例を図２に示しており、この構造は図１とよく似ているが、但し、構造の下側半分２０が、基板５とインクパターン４との間に金属層６を備えている。
【００５１】
また、広範囲のバイオメディカル用途で有用な他のマイクロデバイス（例えば、マイクロアレイ）を製造するために、本明細書に記載されるようなインク、およびインクを組み込んだプリンタ装置を用いてもよい。例えば、その後に、生体材料への結合部位として使用するための基板上に印刷するために、このインクおよび装置を用いてもよい。このような印刷によって、連続的なフィルムを作成してもよく、または、結合部位として機能する別個の規則的な点またはランダムな点を作成してもよい。したがって、所望の要求（例えば、その後の、基板へのタンパク質、ＤＮＡ、または他の生体材料の結合）に依存して、非極性インクを、基板表面の疎水性を制御するように印刷してもよい。
【００５２】
図３および図４は、マイクロアレイの形成および使用の２種類の非限定的な例を示す。図３は、基板３０を含むマイクロアレイの形成を示す。適切な方法（例えば、適切なインクジェットプリンタを用いること）によって、本明細書に記載されているインク組成物を印刷し、任意の適切な、望ましい印刷されたパターンを基板３０上に作成してもよい。このパターンは、例えば、連続的な印刷されていない領域３２によって空間的に隔てられた、不連続な印刷された領域３１のパターンであってもよい。代替的な実施形態が図４に示されており、基板４０は、連続的な印刷されている領域４１によって空間的に隔てられた、不連続な印刷されていない領域４２のパターンになるように印刷されている。他の連続的なパターン（例えば、線）を、点と組み合わせて用いてもよい。他の代替例は、本開示に基づいて明らかであろう。
【００５３】
したがって、例えば、インクが基板上に印刷される場合、印刷された表面は、部分的または完全に疎水性インクで覆われている。このように、疎水性インクは、水系流体をはじき、水系液体を、望ましい（例えば、印刷されていない）領域に閉じ込め、マイクロアレイを通って水系流体を流す、といったことが可能な疎水性表面を作る。さらなる他の実施形態では、流体の流れを制御するパッシブバルブ、ゲート、ミキサ、サンプルデバイダ、サンプルコンソリデータなどを形成する、印刷された構造を与えるような様式で、インクを印刷することができる。あるいは、基板のうち、疎水性が低く、印刷されていない領域と比較して、他の材料を優先的に引きつけ、および／または他の材料に優先的に結合させるために、疎水性の画像形成された領域を用いてもよい。
【００５４】
これらの実施形態では、疎水性領域は、好ましくは、マイクロ構造のインク以外の構造（すなわち、親水性領域）に流体を流すことが可能なような、流体にとって好ましくない経路を作成してもよい。流体は、特定の混合および反応のために、所定の領域内に留まっていてもよい。同様に、この構造によって、その表面が流体を特定の領域に引きつけるため、ほとんど力を加えないか、まったく力を加えずに、流体を簡単に流すことができる。例えば、インク領域が点である図３において、この点の上には、水系のインクは留まらず、そのため、この点によって流体が流れ、インク以外の領域に導かれるであろう。一方、インク領域がマトリックス状の線であり、孤立している点がインク以外の領域である図４において、インクは、インク以外の領域に留まり、流れ出ないであろう。この後者の構造によって、任意の構造的な壁が存在しなくても、所与の領域内に流動性の液体を閉じ込める簡単な様式がもたらされる。例えば、インク以外の領域に特定の流動性の液滴を運ぶために、特定のマイクロピペットを用いてもよく、この流体は、他の位置に動くことなく、その領域に制限されるであろう。図３において、図３に示されている特定のパターンを、例えば、三次元構造を作り出す基板および接着剤で覆ってもよい。
【００５５】
このように用いられる場合、基板は、所望の用途に適した任意の基板であってもよい。例えば、普通紙、コーティングされた紙、透明材料、布地、繊維製品、プラスチック、ポリマーフィルム、無機基板、ガラスなどを含む上述の基板を用いてもよい。基板は、平滑であってもよく、平滑でなくてもよく、望ましい場合、インクが印刷されるべきウェル、またはインクが印刷されないウェルを有していてもよい。
【００５６】
吐出可能な固体インクを製造するために以下の成分を用い、成分の量は、他に記載のない限り、重量部で表される。インクの濃縮基剤は、以下の成分を溶融し、オーバーヘッドスターラを用いて１２０℃で均一にブレンドして混合することによって調製される。Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ製の蒸留したポリエチレンワックス５００ ８０部、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ製の蒸留したポリエチレンワックス７００ １６部、トリアミドワックス（米国特許第６，８６０，９３０号に記載されているトリアミド）２部、Ｃｒｏｍｐｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＳ−１８０（ステアリルステアロアミド）２部。卓上型のホットプレートと、上述の成分の入ったガラス容器をあらかじめ１２０℃に加熱しておく。メカニカルスターラを用い、ポリマー混合物を混合し、速度を調節し、３０分後には十分に混合されているようにする。次いで、インク混合物を取り出し、室温まで冷却する。
【００５７】
インクをＸｅｒｏｘ ｐｒｉｎｔｅｒ Ｐｈａｓｅｒプリンタに入れる。ｐｏｓｔ−ｓｃｒｉｐｔフォーマットでパターンを作成する。このパターンには、線、点、ベタ領域（インクで覆われた領域）が含まれる。使用する基板は、ポリイミド（ＤｕＰｏｎｔ製のＫａｐｔｏｎ）、無色透明のシート（Ｘｅｒｏｘ製）である。この基板上にパターンを印刷し、インク画像を印刷する。インク領域の接触角を、ＤａｔａＰｈｙｓｉｃｓ ＧｍｂＨ製の装置を用いて測定する。接触角は１０５°である。インク以外の領域は、６０°と測定される。規則的なインク（つまり、従来のベタ状の相変化インク）の接触角は、８２°と測定される。
【００５８】
次いで、比較例１のインクを、インク顔料濃縮物から製造する。具体的には、以下の成分の混合物を溶融させた均一溶液７０．１ｇを調製する。Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ製の蒸留したポリエチレンワックス７２．９８部、トリアミドワックス（米国特許第６，８６０，９３０号に記載されているトリアミド）３．７０部、Ｃｒｏｍｐｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＳ−１８０（ステアリルステアロアミド）１７．１１部、Ａｒａｋａｗａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＫＥ−１００樹脂（Ａｒａｋａｗａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．製の水素化アビエチン（ロジン）酸トリグリセリド）５．２０部、Ｃｒｏｍｐｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＮａｕｇａｒｄ ４４５ ０．２３部、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＳｏｌｓｐｅｒｓｅ １７０００ ０．７８部。この溶液を、１２０℃のオーブンで、４００ＲＰＭで撹拌しつつ、インク顔料濃縮物７４．９ｇにゆっくりと加える。得られた顔料インクを、Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている６ミクロンガラス繊維フィルターを用い、１２０℃で粗く濾過する。その後、このインクを、Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている１ミクロンガラス繊維フィルターで濾過する。１１５℃の剪断速度での粘度を、Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから入手可能なＲＦＳ３レオメーターで、円錐形および平板を用いた方法で、インクの１ミクロン通過物によって測定する。このインクは、ニュートン流体であり、剪断速度での粘度が、１ｓ−１および１００ｓ−１でそれぞれ１０．０ｃＰおよび９．９ｃＰであることがわかっている。
【技術分野】
【０００１】
本明細書には、固体相変化インクまたはホットメルトインクといった、多くの複写デバイスおよび印刷デバイスで使用可能なインクが記載されている。
【背景技術】
【０００２】
マイクロフルイディックスは、断面の寸法が数ナノメートル〜数百マイクロメートルの範囲にある経路内で液体および気体を操作することに注目した微細加工の技術分野である。マイクロフルイディックスは、迅速に発達してきた技術であり、化学技術、バイオメディカル研究、薬物開発を含む多くの研究領域に衝撃を与えている。用途としては、限定されないが、ゲノミクス、プロテオミクス、医薬研究、核酸の処理、法医学的分析、細胞分析、環境モニタリングなどが挙げられる。
【０００３】
マイクロ流体技術の主な関心のひとつは、より精巧な、流体の取り扱い性能を向上させた、複雑さを増した経路系を作ることに関する。
【０００４】
最初のマイクロ流体デバイスの中には、マイクロエレクトロニクスおよび集積回路産業に由来する従来の技術を用いて加工したものがあった。このようなデバイスは、典型的には、ガラス、シリコン、石英で作られていた。次いで、モノリシックチップ上に、サンプルを輸送し、分離し、混合し、検出するシステムのための二次元経路網を構築するために、元々はマイクロエレクトロニクスのために設計されたプロセス（例えば、標準的なフォトリソグラフィ法）をガラス基板またはシリコン基板に適用した。例えば、シリコン基板およびガラス基板に由来するマイクロ流体デバイス加工のための初期プロセスの一例を示すために、望ましい経路を含む模様のネガ画像としてパターン化されている、透明領域と不透明領域とを有するマスクを調製する。ＵＶ光源は、このマスクから、従来のスピンコーティング法を用いて基板にあらかじめ堆積させたフォトレジスト（写真フィルムに似たもの）に模様を転写する。次いで、このフォトレジストを溶媒で現像し、露光した領域または露光していない領域のいずれかを選択的に除去する。次いで、露出した領域にある基板を化学エッチングし、エッチング時間、エッチング条件、基板の結晶配向によって、経路の深さ、側壁の形状をそれぞれ制御する。最後に、フォトレジストを除去し、パターン化された基板をカバープレートに熱によって結合することによって、経路系を閉じる。これらのパターン化された層を数枚結合させることによって、もっと複雑な三次元系を構築することができる。
【０００５】
ガラス基板およびシリコン基板に由来する上述のマイクロ流体デバイス加工および層状にするプロセスには、いくつかの利点があるが、限定されないが、（１）ガラス基板を用いることに関する材料の制限；（２）材料コスト；（３）多くの処理工程が含まれること；（４）エッチングプロセスが等方性であることによる、幾何模様の制限；（５）シリコン基板に関する表面化学の制限といったいくつかの制限事項もある。さらに、典型的なマイクロ流体デバイスは、構築するためにクリーンルーム装置と、高価なＭＥＭＳ／半導体微小加工装置とを必要とする。
【０００６】
マイクロアレイは、パターン化された反応部位またはランダムな反応部位を有する基板の調製に着目した微小加工の別の分野である。また、一般的に、このようなマイクロアレイを作成するには、複雑なリソグラフィー技術が用いられる。マイクロアレイは、例えば、バイオメディカル研究、薬物開発、サンプル分析、センサー設計などの分野で重要である。
【０００７】
したがって、これらの制限を克服し、特に、高価なマイクロリソグラフィー装置で処理を行う必要性を排除し、比較的安価なマイクロ流体デバイスおよびマイクロアレイを加工する方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００８】
既知の組成物およびプロセスは、これらの意図した目的に適しているが、マイクロ流体および関連するデバイス（例えば、マイクロアレイ）を製造する改良法は依然として必要とされている。また、このようなマイクロ流体デバイスおよび関連するデバイスを製造するための代替的な組成物も、今なお必要とされている。
【０００９】
本開示は、非極性固体相変化インク、これらのインクを製造する方法、バイオメディカル用途でこれらのインクを使用する方法を提供することによって、これらの要求および他の要求に対処するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示のマイクロ流体構造の実施形態を示す。
【図２】図２は、本開示のマイクロ流体構造の実施形態を示す。
【図３】図３は、本開示のマイクロアレイの実施形態を示す。
【図４】図４は、本開示のマイクロアレイの実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示のインク組成物は、従来の固体インクまたは相変化インクに基づくものであるが、特定の用途に望ましい化学を与えるように改変される。例えば、マイクロ流体デバイスおよび関連するデバイス（例えば、マイクロアレイなど）のようなバイオメディカル用途では、非極性材料および非極性組成物は、その非極性の性質によって基板表面に疎水性を付与することができるため、望ましい。しかし、従来のインク配合物は、非極性ワックスのような成分だけではなく、アミド、ロジンエステル、ステアリルステアロアミドのような極性化合物も含んでおり、多くのバイオメディカル用途では十分に機能しない。これらの成分は、典型的に、透明度を高め、染料の溶解度、色安定性、機械強度などを高めるためにインク配合物に加えられるが、このような性質は、インクに染料または顔料を含む必要がない多くのバイオメディカル用途では必要とされず、インクの機能的な要求も、画像印刷のためのインクとはまったく異なる。
【００１２】
本明細書の相変化インクの例は、約２３℃〜約２７℃の温度、例えば、室温では固体であり、特に、約６０℃未満の温度では固体であるようなインクビヒクルを含むインクである。しかし、このインクは、加熱すると相変化を起こし、吐出温度では溶融状態になる。したがって、このインクの粘度は、インクジェット印刷に適した高温（例えば、約６０℃〜約１５０℃の温度）では、約１〜約２０センチポイズ（ｃＰ）であり、例えば、約５〜約１５ｃＰ、または約８〜約１２ｃＰである。
【００１３】
この観点で、本明細書のインクは、低エネルギーインクであってもよく、高エネルギーインクであってもよい。低エネルギーインクは、約４０℃より低い温度では固体であり、粘度は、約６０℃〜約１２５℃（例えば、約８０〜約１２５℃、例えば、約１００〜約１２０℃）の吐出温度で、約１〜約２０ｃＰ、例えば、約５〜約１５ｃＰ、例えば、約８〜約１２ｃＰである。高エネルギーインクは、約４０℃より低い温度では固体であり、粘度は、約１００〜約１８０℃（例えば、約１２０〜約１６０℃、または約１２５〜約１５０℃）の吐出温度で、約５〜約１５ｃＰである。
【００１４】
用語「インクビヒクル」は、一般的に、インクの他の成分を保有する材料を指す。インクビヒクルが非水系であり、いくつかの実施形態では、以下にさらに記載するように、完全に非水系であるか、実質的に非水系であるか、または大部分が非水系である限り、任意の適切なインクビヒクルを用いてもよい。相変化インク（または、固体インクと呼ばれることもある）の場合、インクを溶融した形態または液体形態で、媒体となる基板に堆積させる。インクを吐出させた後、インク画像を室温まで冷却すると、固体になる。このため、相変化インクと呼ばれ、インクは、液体相から固体相に変化する。相変化インクの場合、インクビヒクルは、一般的に、透明な低融点ポリマーを含み、着色剤を保有している。例えば、インクビヒクルは、ワックスであってもよく、非極性ポリマーであってもよい。適切なビヒクルとしては、パラフィン、微晶質ワックス、ポリエチレンワックス、エステルワックス、アミド、炭素が少なくとも約３０個の長鎖酸、脂肪酸および他のワックス状材料、脂肪族アミドを含有する材料、スルホンアミド材料、異なる天然源（例えば、トールオイルロジン、ロジンエステル）から作られる樹脂系材料、多くの合成樹脂、オリゴマー、ポリマー、以下にさらに記載するようなコポリマーを挙げることができる。
【００１５】
適切なアミドの例としては、ジアミド、トリアミド、テトラアミド、環状アミドなどが挙げられる。適切なトリアミドとしては、米国特許公開第２００４−０２６１６５６号に開示されているものが挙げられ、この開示内容全体は、本明細書に参考として組み込まれる。適切な他のアミド（例えば、モノアミド、テトラアミド、およびこれらの混合物を含む脂肪族アミド）を用いてもよい。
【００１６】
固体インク組成物で使用可能な他の適切なビヒクル材料としては、イソシアネート系樹脂およびワックス、例えば、ウレタンイソシアネート系材料、尿素イソシアネート系材料、ウレタン／尿素イソシアネート系材料、これらの混合物などが挙げられる。
【００１７】
適切なインクビヒクルの例としては、エチレン／プロピレンコポリマーが挙げられ、例えば、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なものが挙げられる。このようなコポリマーの市販の例としては、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＣＰ−７（Ｍｎ＝６５０）、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＣＰ−１１（Ｍｎ＝１，１００、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＣＰ−１２（Ｍｎ＝１，２００）などが挙げられる。コポリマーは、例えば、融点が約７０℃〜約１５０℃であってもよく、例えば、約８０℃〜約１３０℃、または約９０℃〜約１２０℃であってもよく、分子量範囲（Ｍｎ）は、約５００〜約４，０００であってもよい。
【００１８】
酸化された合成ワックスまたは石油ワックスのウレタン誘導体、例えば、一般式
【化１】
を有し、式中、Ｒ１が、式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎのアルキル基であり、ｎは、約５〜約２００、例えば、約１０〜約１５０、または約１０〜約１００の整数であり、Ｒ２がアリーレン基である、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なものも、インクビヒクルとして用いてもよい。これらの材料は、融点が、約６０℃〜約１２０℃であってもよく、例えば、約７０℃〜約１００℃、または約７０℃〜約９０℃であってもよい。このような材料の市販の例としては、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＣＡ−１１（Ｍｎ＝７９０、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２）、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＷＢ−５（Ｍｎ＝６５０、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７）、Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ ＷＢ−１７（Ｍｎ＝７３０、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．８）などが挙げられる。
【００１９】
別の種類のインクビヒクルは、ｎ−パラフィン系、分岐したパラフィン系、および／またはナフタレン系の炭化水素であってもよく、典型的には、炭素原子が約５〜約１００個、例えば、約２０〜約８０個、または約３０〜約６０個であり、一般的には、天然に存在する炭化水素を精錬することによって調製され、例えば、ＢＥ ＳＱＵＡＲＥ １８５およびＢＥ ＳＱＵＡＲＥ １９５であり、数平均分子量（Ｍｎ）が約１００〜約５，０００、例えば、約２５０〜約１，０００、または約５００〜約８００であり、例えば、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なものである。
【００２０】
典型的には、オレフィン重合によって調製される、高度に分岐した炭化水素（例えば、ＶＹＢＡＲ ２５３（Ｍｎ＝５２０）、ＶＹＢＡＲ ５０１３（Ｍｎ＝４２０）などを含む、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なＶＹＢＡＲ材料）を用いてもよい。それに加え、インクビヒクルは、エトキシル化アルコールであってもよく、例えば、一般式
【化２】
を有し、式中、ｘが約１〜５０の整数、例えば、約５〜約４０、または約１１〜約２４の整数であり、ｙは、約１〜約７０の整数、例えば、約１〜約５０、または約１〜約４０の整数を有するような、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なものであってもよい。この材料は、融点が、約６０〜約１５０℃、例えば、約７０〜約１２０℃、または約８０〜約１１０℃であってもよく、数平均分子量（Ｍｎ）範囲が、約１００〜約５，０００、例えば、約５００〜約３，０００、または約５００〜約２，５００であってもよい。市販の例としては、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）４２０（Ｍｎ＝５６０）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）４５０（Ｍｎ＝９００）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）４８０（Ｍｎ＝２，２５０）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）５２０（Ｍｎ＝７００）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）５５０（Ｍｎ＝１，１００）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）７２０（Ｍｎ＝８７５）、ＵＮＩＴＨＯＸ（登録商標）７５０（Ｍｎ＝１，４００）などが挙げられる。
【００２１】
さらなる例として、インクビヒクルは、脂肪族アミド（例えば、モノアミド、テトラアミド、これらの混合物など）から作られていてもよく、例えば、米国特許第６，８５８，０７０号（本明細書に参考として組み込まれる）に記載されているものであってもよい。適切なモノアミドは、融点が、少なくとも約５０℃、例えば、約５０℃〜約１５０℃であってもよいが、融点は、これらの範囲からはずれていてもよい。適切なモノアミドの具体例としては、一級モノアミドおよび二級モノアミドが挙げられる。ステアロアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｓ、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ Ｓ、ベヘンアミド／アラキドアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｂ、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ ＢＲ、オレアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｕ、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ ＯＲ、工業グレードのオレアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｏ、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ Ｏ、Ｕｎｉｑｅｍａから入手可能なＵＮＩＳＬＩＰ １７５３、エルカ酸アミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｅ、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ ＥＲが、適切な一級アミドのいくつかの例である。ベヘニルベヘンアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ ＥＸ６６６、ステアリルステアロアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｓ−１８０およびＫＥＭＡＭＩＤＥ ＥＸ−６７２、ステアリルエルカ酸アミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｅ−１８０、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ ２１２、エルシルエルカ酸アミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｅ−２２１、オレイルパルミトアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｐ−１８１、Ｃｒｏｄａから入手可能なＣＲＯＤＡＭＩＤＥ ２０３、エルシルステアロアミド、例えば、Ｗｉｔｃｏから入手可能なＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｓ−２２１が、適切な二級アミドのいくつかの例である。さらなる適切なアミド材料としては、ＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｗ４０（Ｎ，Ｎ’−エチレンビスステアロアミド）、ＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｐ１８１（オレイルパルミトアミド）、ＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｗ４５（Ｎ，Ｎ’−チレンビスステアロアミド）、ＫＥＭＡＭＩＤＥ Ｗ２０（Ｎ，Ｎ’−エチレンビスオレアミド）が挙げられる。
【００２２】
高分子量直鎖アルコール、例えば、一般式
【化３】
を有し、式中、ｘが約１〜約５０の整数、例えば、約５〜約３５、または約１１〜約２３の整数であるような、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから市販されているものを、インクビヒクルとして用いてもよい。これらの材料は、融点が、約５０〜約１５０℃、例えば、約７０〜約１２０℃、または約７５〜約１１０℃であってもよく、数平均分子量（Ｍｎ）範囲が、約１００〜約５，０００、例えば、約２００〜約２，５００、または約３００〜約１，５００であってもよい。
【００２３】
さらなる例としては、炭化水素系ワックス、例えば、一般式
【化４】
を有し、式中、ｘが、約１〜約２００、例えば、約５〜約１５０、または約１２〜約１０５であるような、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なポリエチレンホモポリマーが挙げられる。これらの材料は、融点が、約６０℃〜約１５０℃であってもよく、例えば、約７０℃〜約１４０℃、または約８０℃〜約１３０℃であってもよく、分子量（Ｍｎ）が、約１００〜約５，０００、例えば、約２００〜約４，０００、または約４００〜約３，０００であってもよい。
【００２４】
別の例としては、グラフト共重合によって調製された、ポリオレフィンの改変された無水マレイン酸炭化水素付加物、例えば、一般式
【化５】
を有し、式中、Ｒは、炭素原子が約１〜約５０個、例えば、約５〜約３５個、または約６〜約２８個のアルキル基であり、Ｒ’は、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、または炭素原子が約５〜約５００個、例えば、約１０〜約３００個、または約２０〜約２００個のアルキル基であり、ｘは、約９〜約１３の整数であり、ｙは、約１〜約５０、例えば、約５〜約２５、または約９〜約１３の整数であり、融点が、約５０℃〜約１５０℃、例えば、約６０℃〜約１２０℃、または約７０℃〜約１００℃であるような、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なもの；および、一般式
【化６】
を有し、Ｒ１およびＲ３が、炭化水素基であり、Ｒ２が、一般式
【化７】
のいずれか、またはこれらの混合物であり、Ｒ’が、イソプロピル基であり、この材料は、融点が、約７０〜約１５０℃、例えば、約８０〜約１３０℃、または約９０〜約１２５℃であってもよい、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なものが挙げられ、改変された無水マレイン酸コポリマーの例としては、ＣＥＲＡＭＥＲ ６７（Ｍｎ＝６５５、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１）、ＣＥＲＡＭＥＲ １６０８（Ｍｎ＝７００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７）などが挙げられる。
【００２５】
相変化インクに適したインクビヒクルのさらなる例としては、ロジンエステル；ポリアミド；ダイマー酸アミド；脂肪酸アミド（ＡＲＡＭＩＤ Ｃを含む）；エポキシ樹脂、例えば、Ｒｉｅｃｈｏｌｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＥＰＯＴＵＦ ３７００１；流動パラフィンワックス；流動微晶質ワックス；Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈワックス；ポリビニルアルコール樹脂；ポリオール；セルロースエステル；セルロースエーテル；ポリビニルピリジン樹脂；脂肪酸；脂肪酸エステル；ポリスルホンアミド（ＫＥＴＪＥＮＦＬＥＸ ＭＨおよびＫＥＴＪＥＮＦＬＥＸ ＭＳ８０を含む）；安息香酸エステル、例えば、Ｖｅｌｓｉｃｏｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＢＥＮＺＯＦＬＥＸ Ｓ５５２；フタル酸系可塑剤；クエン酸系可塑剤；マレイン酸系可塑剤；スルホン、例えば、ジフェニルスルホン、ｎ−デシルスルホン、ｎ−アミル（ｎ−ａｒｎｙｌ）スルホン、クロロフェニルメチルスルホン；ポリビニルピロリジノンコポリマー；ポリビニルピロリドン／ポリビニルアセテートコポリマー；ノボラック樹脂、例えば、Ｏｃｃｉｄｅｎｔａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＤＵＲＥＺ １２ ６８６；天然産物であるワックス、例えば、蜜ロウ、モントンワックス、カンデリラロウ、ＧＩＬＳＯＮＩＴＥ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｇｉｌｓｏｎｉｔｅ Ｃｏｍｐａｎｙ）など；直鎖一級アルコールと、直鎖長鎖アミドまたは脂肪酸アミドとの混合物、例えば、炭素原子が約６〜約２４個のもの（ＰＡＲＩＣＩＮ ９（プロピレングリコールモノヒドロキシステアレート）、ＰＡＲＩＣＩＮ １３（グリセロールモノヒドロキシステアレート）、ＰＡＲＩＣＩＮ １５（エチレングリコールモノヒドロキシステアレート）、ＰＡＲＩＣＩＮ ２２０（Ｎ（２−ヒドロキシエチル）−１２−ヒドロキシステアロアミド）、ＰＡＲＩＣＩＮ ２８５（Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス−１２−ヒドロキシステアロアミド）、ＦＬＥＸＲＩＣＩＮ １８５（Ｎ，Ｎ’−エチレン−ビス−リシンオレアミド）などが挙げられる。さらに、炭素原子が約４〜約１６個の直鎖長鎖スルホン、例えば、ｎ−プロピルスルホン、ｎ−ペンチルスルホン、ｎ−ヘキシルスルホン、ｎ−ヘプチルスルホン、ｎ−オクチルスルホン、ｎ−ノニルスルホン、ｎ−デシルスルホン、ｎ−ウンデシルスルホン、ｎ−ドデシルスルホン、ｎ−トリデシルスルホン、ｎ−テトラデシルスルホン、ｎ−ペンタデシルスルホン、ｎ−ヘキサデシルスルホンなどが、適切なインクビヒクル材料である。
【００２６】
インクビヒクルは、分岐したトリアミド、例えば、
【化８】
を含んでいてもよく、式中、ｎは、平均値が約３４以上４０以下であり、ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ、ゼロであるか、または整数であってもよく、ｘ、ｙ、ｚの合計は、約５以上６以下である。
【００２７】
インクビヒクルは、上述の適切な材料を１つ以上含んでいてもよい。
【００２８】
しかし、いくつかの実施形態では、印刷基板の望ましい疎水性は、インク中で用いられる材料、特に、これらの材料の極性を制御することによって制御される。したがって、例えば、反応性がヒドロキシル官能基によって付与されているマイクロアレイまたはマイクロ流体デバイスを印刷する場合、インク組成物が非極性成分を含むことが望ましい。すなわち、インクが、非極性ワックスなどのような非極性材料によって完全に構成されるか、または実質的に構成されるか、または大部分が構成されることが望ましい。例えば、いくつかの実施形態では、インクは、非極性ポリマーのような非極性成分を約５０重量％、または約６０重量％、または約７０重量％、または約８０〜１００重量％含む。いくつかの実施形態では、インクは、非極性成分（例えば、非極性ポリマー）を約８０重量％、または約９０〜約９８重量％、約９９重量％、約９９．０９重量％、または１００重量％含んでいてもよく、例えば、非極性成分を約９５重量％〜約９９重量％、または１００重量％含んでいてもよい。さらに、いくつかの実施形態で、インクビヒクルが、エステル基、アミド基、酸基、ヒドロキシル基などのような他の反応性官能基を含んでいないことが望ましい。
【００２９】
これらの実施形態では、上述の炭化水素系ワックス、例えば、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅから入手可能なＰＯＬＹＷＡＸ（登録商標）群は、インクビヒクルに用いるのに適し得る。ある実施形態では、例えば、もっと正確な平均分子量を得るため、またはもっと狭い分子量分布を得るため、またはその材料がもっと純粋に含まれるように、このような炭化水素系ワックスのうち、特定の分子量を取り出したものを用いてもよい。例えば、ＰＯＬＹＷＡＸ（登録商標）５００のうち、ある分子量を正確に取り出したものを用い、実質的に純粋なポリエチレンを得ることができる。
【００３０】
また、他の適切な非極性材料をインクビヒクルに用いてもよい。例えば、他の適切な材料としては、フッ素化エチレンコポリマー、低分子量ポリプロピレン、分岐したポリオレフィンなどが挙げられる。また、半フッ素化非極性化合物も適しており、例えば、Ｐ．Ｍ．ＴｕｒｂｅｒｇおよびＥ．Ｂｒａｄｅｙ、「Ｓｅｍｉｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ Ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１０、７７９７（１９８８）に開示されているものが挙げられる。それに加え、所望な場合、疎水性、粘度などのようなインクの性質を用途に応じて調節するために、材料の混合物を使用してもよい。
【００３１】
いくつかの実施形態では、１種類以上（例えば、２種類、３種類、４種類、またはそれ以上の）異なる非極性材料、例えば、非極性ポリマーをインクビヒクルとして用いてもよい。例えば、インクビヒクルは、２種類以上の異なる非極性のフッ素化されていないポリマー；１種類以上の異なる非極性のフッ素化されていないポリマーと、１種類以上の異なる非極性のフッ素化ポリマー；などを含んでいてもよい。さらなる他の実施形態では、非極性ポリマーを、１種類以上の極性材料（例えば、１種類以上の極性ポリマー）と組み合わせて用いてもよい。しかし、極性材料を用いる場合、その極性材料が、インク組成物の５重量％を超えない量で、または４重量％を超えない量で、または３重量％を超えない量で存在することが望ましい。
【００３２】
相変化インクのためのインクビヒクルは、例えば、高温顕微鏡で観察し、測定することによって決定した場合、融点が、約６０〜約１５０℃、例えば、約８０〜約１２０℃、または約８５〜約１１０℃であってもよく、ここで、バインダ材料は、ガラススライド上で加熱され、顕微鏡で観察される。また、融点はもっと高くてもよいが、１５０℃よりも高い温度では、印刷ヘッドの寿命が短くなる場合がある。
【００３３】
それに加え、インクの操作（吐出）温度で、インクの表面張力は、再充填速度を高め、色の混合を促進するために、約２０〜約４０ダイン／ｃｍ、例えば、約４０〜約６５ダイン／ｃｍであるべきである。相変化インクの操作温度または吐出温度は、一般的に、約６０〜約１５０℃である。インクの操作温度でのインクの粘度は、一般的に、約１〜約２０ｃＰ、例えば、約１〜約１５ｃＰ、または約５〜約１５ｃＰである。例えば、インクの操作温度が約１２０℃以上である場合のインクの粘度は、約１０ｃＰ以下であってもよい。
【００３４】
インク組成物は、全体として、一般的に、インクビヒクル（つまり、任意の望ましい着色剤、添加剤などを除外したもの）を、インクの約２５重量％〜約９９．５重量％、例えば、インクの約３０重量％〜約９０重量％、または約５０重量％〜約８５重量％含む。
【００３５】
インクビヒクル成分（例えば、非極性ポリマー）は、望ましくは、印刷されたインクが、基板に高い接触角を付与するように選択される。したがって、例えば、印刷されたインクは、水接触角（つまり、画像形成されたインクに対する水の接触角）が少なくとも約９０°である。水接触角は、例えば、約９０°、または９０°より大きくてもよく、または、約１００°または１１０°から、約１５５°、または約１６５°、または約１７５°であってもよい。
【００３６】
本開示の相変化インクは、場合により、少なくとも１つの着色剤を含んでいてもよい。従来の相変化インクは、典型的には、着色剤を含んでいるが、着色剤は、バイオメディカル用途では必要でない場合もあり、したがって、着色剤および任意の必要な分散剤などは、インク組成物を単純化するために省かれていてもよい。しかし、例えば、印刷した構造を視覚的に確認することが望ましい場合には、１種類以上の着色剤が含まれていてもよい。そのような着色剤が含まれる場合、着色剤は、顔料、染料、顔料の組み合わせ、染料の組み合わせ、顔料と染料の組み合わせなどであってもよい。着色剤は、視覚的に着色していてもよく（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックなど）、または、他の波長で着色していてもよい（例えば、紫外線）。
【００３７】
所望な場合、任意の適切な従来の着色剤または開発済の着色剤を従来の既知の量で用いてもよい。必要な場合、または望ましい場合、インクビヒクルに着色剤を分散させやすくするために、分散剤が含まれていてもよい。
【００３８】
場合により、噴射剤が相変化インクに含まれていてもよいが、多くのインク組成物には必要ではない。相変化インクに適した噴射剤は、任意の有効な量で存在し、例えば、インクの約１０〜約９０重量％、例えば、約２０〜約５０重量％の量で存在し、一般的に、融点は、約５０〜約１５０℃、例えば、約８０〜約１２０℃である。別の実施形態では、噴射剤は、一般的に、沸点が、約１８０〜約２５０℃、例えば、約２００〜約２３０℃である。さらに、インクの操作温度で液体状態である噴射剤の表面張力は、再充填速度を高め、紙の濡れ性を高め、色の混合を促進するために、約２０〜約６５ダイン／ｃｍ、例えば、約４０〜約６５ダイン／ｃｍであってもよい。それに加え、噴射剤は、理想的には、再充填速度を高め、噴射性を上げるために、インクの操作温度での粘度が約１〜約２０ｃＰ、例えば、約１〜約５センチポイズである。また、噴射剤は、分解して気体生成物を生じないように、または熱による沈着を形成しないように、溶融状態で熱に安定であってもよい。
【００３９】
また、インクは、酸化防止剤を含んでいてもよい。インク組成物の酸化防止剤は、インク調製物の一部を加熱し、吐出するプロセスの間に、インク成分が酸化するのを防ぐ。適切な酸化防止剤の具体例は、米国特許第６，８５８，０７０号に記載されている。任意成分の酸化防止剤が存在する場合、酸化防止剤は、インク中に任意の望ましい量または任意の効果的な量で存在し、１つの実施形態では、インクビヒクルの少なくとも約０．０１重量％、別の実施形態では、インクビヒクルの少なくとも約０．１重量％、さらに別の実施形態では、インクビヒクルの少なくとも約１重量％、１つの実施形態では、インクビヒクルの約２０重量％以下、別の実施形態では、インクビヒクルの約５重量％以下、さらに別の実施形態では、インクビヒクルの約３重量％以下であってもよいが、これらの範囲から外れる量であってもよい。酸化防止剤を１種類だけ用いる場合、ヒンダードアミンが好ましく、例えば、Ｎａｕｇａｒｄ ４４５酸化防止剤（Ｕｎｉｒｏｙａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｍｉｄｄｌｅｂｕｒｙ、ＣＴ）またはＣｒｏｍｐｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから得られる）が好ましい。他の実施形態では、溶融物の処理安定性および長期間にわたる熱安定性を高めるために用いられる酸化防止剤の混合物としては、限定されないが、ヒンダードアミン、亜リン酸塩、ヒンダードフェノール、ヒドロキシルアミン、ラクトン、トコフェロール、チオ共力剤などが挙げられる。
【００４０】
実施形態のインクは、従来の添加剤と関連する既知の機能をうまく活かすために、従来の添加剤をさらに含んでいてもよい。このような添加剤としては、消泡剤、滑り剤およびレベリング剤、可塑剤、顔料分散剤などを挙げることができる。
【００４１】
他の任意成分である添加剤（例えば、可塑剤）が、インク中に存在してもよい。使用可能な可塑剤としては、ＢＥＮＺＯＦＬＥＸ Ｓ５５２（Ｖｅｌｓｉｃｏｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）として市販されているペンタエリスリトールテトラベンゾエート、ＣＩＴＲＯＦＬＥＸ １（Ｍｏｎｆｌｅｘ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）として市販されているクエン酸トリメチル（ｔｒｙｍｅｔｈｙｌ ｔｉｔｒａｔｅ）、ＨＡＬＣＯＭＩＤ Ｍ−１８−ＯＬ（Ｃ．Ｐ．Ｈａｌｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）として市販されているＮ，Ｎ−ジメチルオレアミドなどが挙げられてもよく、これらをインクビヒクルに加えてもよく、インクのインクビヒクル成分の約０．５〜２０％を構成していてもよい。可塑剤は、インクビヒクルとして機能してもよく、または、一般的に極性のインク噴射剤と、一般的に非極性のインクビヒクルとの間の相溶性を付与する薬剤として作用してもよい。
【００４２】
相変化インクは、種々の成分を混合するのに適した任意のプロセスによって調製することができ、調製プロセスは、特に限定されない。例えば、インク成分を、構成成分であるポリマーの融点を超える温度で、高剪断溶融ミキサで混合してもよい。
【００４３】
印刷された画像は、インクジェットデバイス（例えば、熱インクジェットデバイス、音響インクジェットデバイス、または圧電式インクジェットデバイス）に用いるプリンタカートリッジにインクを入れ、同時に、画像を受け入れる基板（例えば、紙、透明材料、プラスチックフィルム、ガラススライドなど）上に、インクの液滴を、画像を形成する模様になるように吐出することによって、本明細書に記載したインクを用いて作成されてもよい。インクは、典型的には、インクジェットヘッドの対応する吐出チャネルに対し、任意の適切な供給デバイスで接続した容器に入っている。吐出手順において、インクジェットヘッドを、任意の適切な方法によって、インクの吐出温度まで加熱してもよい。
【００４４】
また、インクを、印刷インクジェット用途で間接的に使用してもよく、溶融したインク液滴を、画像を受け入れる基板上に画像を形成する模様になるように吐出する場合、基板は、中間転写体であり、次いで、画像の模様を形成したインクを、中間転写体から、最終的な記録基板に転写する。中間転写体は、例えば、ドラムであってもよい。
【００４５】
中間転写体を用いる実施形態では、中間転写体の表面温度が約４５〜約８０℃になるように中間転写体を加熱してもよい。表面温度を高温にすることによって、インクは溶融状態のまま存在し、転写体の表面でのオフセットまたはインクの割れを避け、それにより、最終画像を受け入れる基板（例えば、紙または透明物）に対し、画像を良好に転写することができる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、インクジェットシステムは、上述のインクを単独で備えていてもよく、少なくとも２種類の異なるインクから構成されるインクセットを備えていてもよい。例えば、インクシステムは、上述のインクを単独で備えていてもよく、上述のインクを、着色した相変化インクと組み合わせて備えていてもよく、この場合、本開示のインクを、マイクロアレイまたはマイクロ流体デバイスを印刷するために用いてもよく、着色したインクを、文字、ラベル、線などを基板上に印刷するために用いてもよい。また、システムは、インクセットの中で、異なるそれぞれの相変化インクのための１個のチャネルと、それぞれの異なる相変化インクを、例えば、異なるそれぞれの相変化インクを含む容器から、それぞれのインクヘッドのチャネルに供給する供給経路とを有する、インクジェットヘッドを含むインクジェットデバイスを備えている。
【００４７】
任意の適切な基板または記録シートを用いてもよく、普通紙（例えば、ＸＥＲＯＸ（登録商標）４２００紙、ＸＥＲＯＸ（登録商標）４０２４紙、ＸＥＲＯＸ（登録商標）Ｉｍａｇｅ Ｓｅｒｉｅｓ紙、Ｃｏｕｒｔｌａｎｄ ４０２４ ＤＰ紙、罫線入りノートの紙、ボンド紙、シリカでコーティングされた紙（例えば、Ｓｈａｒｐ Ｃｏｍｐａｎｙ製のシリカでコーティングされた紙、ＪｕＪｏ紙、Ｈａｍｍｅｒｍｉｌｌ Ｌａｓｅｒｐｒｉｎｔ紙など）、透明材料、布地、繊維製品、プラスチック、ポリマーフィルムまたはプラスチックフィルム（例えば、ポリイミドフィルム）またはポリエチレン、無機基板、例えば、金属および木材、ガラススライドなどが挙げられる。
【００４８】
上述のインクは、良好な濾過性を有すること、種々の連続的な凍結解凍サイクルで安定性を維持すること、１２０℃で少なくとも１０日間、良好なレオロジー安定性を有することのような、ある特定の属性を有することが望ましい。さらに、上述のインクは、１２０℃で７日間、または１２０℃で１４日間経過した後にも、任意の顕著な沈殿を生じない。開示されているインクは、いくつかの実施形態では、ニュートン流体のレオロジー性を示し、さらに、安定性が向上している。開示されているインクを、約１００℃〜約１５０℃の温度範囲で印刷してもよいが、エネルギー消費量を減らすことによって、印刷費用をさらに減らすために、比較的低い温度で印刷することが有益である。
【００４９】
所望な場合、まず、インクを用いて画像形成させる前に、例えば、画像形成させたインクが基板に付着しやすくなるように、基板を処理してもよい。この前処理は、インクを用いた画像形成の直前に行ってもよく、画像形成とは離れた時間帯に、例えば、すでに前処理しておいた基板を与えることによって行ってもよい。このような前処理は、バイオメディカル試験および分析の分野でよく知られており、望ましい結果を得るために、任意のこのような処理を本開示で簡単に実行することができる。例えば、基板へのインクの接着性を高めるための、１つの適切な前処理プロセスは、画像形成されていない基板を暴露してプラズマ処理することであり、このとき、イオン化したラジカル（例えば、イオン化したＯ２、Ａｒ、Ｈｅなど）を基板表面と反応させる。
【００５０】
マイクロ流体デバイスおよび関連するデバイスは、種々の異なる方法によって製造することができる。例えば、図１は、三次元マイクロ流体の例示的なＬａｂ−ｏｎ−ａ−Ｐｒｉｎｔプロセスを示す。図１に示されるように、望ましいリソグラフィパターン１を、従来のプロセスによって基板２（例えば、ポリマー基板）に製造する。接着性材料３を、リソグラフィパターン１の接触部分に塗布し、この部分が、対向する基板に接触することになる。これにより、マイクロ流体構造の上側半分１０を形成する。本明細書に記載したインク組成物を望ましいパターン４になるように基板５（例えば、ポリマー基板またはガラス基板）上に印刷することによって、マイクロ流体構造の下側半分２０を形成する。例えば、適切なインクジェットプリンタを用いることによって、任意の適切な方法によって印刷を行ってもよい。次いで、上側半分１０および下側半分２０を、矢印２５に示すように組み立て、最終的なマイクロ流体構造を作成する。代替的な組み立て例を図２に示しており、この構造は図１とよく似ているが、但し、構造の下側半分２０が、基板５とインクパターン４との間に金属層６を備えている。
【００５１】
また、広範囲のバイオメディカル用途で有用な他のマイクロデバイス（例えば、マイクロアレイ）を製造するために、本明細書に記載されるようなインク、およびインクを組み込んだプリンタ装置を用いてもよい。例えば、その後に、生体材料への結合部位として使用するための基板上に印刷するために、このインクおよび装置を用いてもよい。このような印刷によって、連続的なフィルムを作成してもよく、または、結合部位として機能する別個の規則的な点またはランダムな点を作成してもよい。したがって、所望の要求（例えば、その後の、基板へのタンパク質、ＤＮＡ、または他の生体材料の結合）に依存して、非極性インクを、基板表面の疎水性を制御するように印刷してもよい。
【００５２】
図３および図４は、マイクロアレイの形成および使用の２種類の非限定的な例を示す。図３は、基板３０を含むマイクロアレイの形成を示す。適切な方法（例えば、適切なインクジェットプリンタを用いること）によって、本明細書に記載されているインク組成物を印刷し、任意の適切な、望ましい印刷されたパターンを基板３０上に作成してもよい。このパターンは、例えば、連続的な印刷されていない領域３２によって空間的に隔てられた、不連続な印刷された領域３１のパターンであってもよい。代替的な実施形態が図４に示されており、基板４０は、連続的な印刷されている領域４１によって空間的に隔てられた、不連続な印刷されていない領域４２のパターンになるように印刷されている。他の連続的なパターン（例えば、線）を、点と組み合わせて用いてもよい。他の代替例は、本開示に基づいて明らかであろう。
【００５３】
したがって、例えば、インクが基板上に印刷される場合、印刷された表面は、部分的または完全に疎水性インクで覆われている。このように、疎水性インクは、水系流体をはじき、水系液体を、望ましい（例えば、印刷されていない）領域に閉じ込め、マイクロアレイを通って水系流体を流す、といったことが可能な疎水性表面を作る。さらなる他の実施形態では、流体の流れを制御するパッシブバルブ、ゲート、ミキサ、サンプルデバイダ、サンプルコンソリデータなどを形成する、印刷された構造を与えるような様式で、インクを印刷することができる。あるいは、基板のうち、疎水性が低く、印刷されていない領域と比較して、他の材料を優先的に引きつけ、および／または他の材料に優先的に結合させるために、疎水性の画像形成された領域を用いてもよい。
【００５４】
これらの実施形態では、疎水性領域は、好ましくは、マイクロ構造のインク以外の構造（すなわち、親水性領域）に流体を流すことが可能なような、流体にとって好ましくない経路を作成してもよい。流体は、特定の混合および反応のために、所定の領域内に留まっていてもよい。同様に、この構造によって、その表面が流体を特定の領域に引きつけるため、ほとんど力を加えないか、まったく力を加えずに、流体を簡単に流すことができる。例えば、インク領域が点である図３において、この点の上には、水系のインクは留まらず、そのため、この点によって流体が流れ、インク以外の領域に導かれるであろう。一方、インク領域がマトリックス状の線であり、孤立している点がインク以外の領域である図４において、インクは、インク以外の領域に留まり、流れ出ないであろう。この後者の構造によって、任意の構造的な壁が存在しなくても、所与の領域内に流動性の液体を閉じ込める簡単な様式がもたらされる。例えば、インク以外の領域に特定の流動性の液滴を運ぶために、特定のマイクロピペットを用いてもよく、この流体は、他の位置に動くことなく、その領域に制限されるであろう。図３において、図３に示されている特定のパターンを、例えば、三次元構造を作り出す基板および接着剤で覆ってもよい。
【００５５】
このように用いられる場合、基板は、所望の用途に適した任意の基板であってもよい。例えば、普通紙、コーティングされた紙、透明材料、布地、繊維製品、プラスチック、ポリマーフィルム、無機基板、ガラスなどを含む上述の基板を用いてもよい。基板は、平滑であってもよく、平滑でなくてもよく、望ましい場合、インクが印刷されるべきウェル、またはインクが印刷されないウェルを有していてもよい。
【００５６】
吐出可能な固体インクを製造するために以下の成分を用い、成分の量は、他に記載のない限り、重量部で表される。インクの濃縮基剤は、以下の成分を溶融し、オーバーヘッドスターラを用いて１２０℃で均一にブレンドして混合することによって調製される。Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ製の蒸留したポリエチレンワックス５００ ８０部、Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ製の蒸留したポリエチレンワックス７００ １６部、トリアミドワックス（米国特許第６，８６０，９３０号に記載されているトリアミド）２部、Ｃｒｏｍｐｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＳ−１８０（ステアリルステアロアミド）２部。卓上型のホットプレートと、上述の成分の入ったガラス容器をあらかじめ１２０℃に加熱しておく。メカニカルスターラを用い、ポリマー混合物を混合し、速度を調節し、３０分後には十分に混合されているようにする。次いで、インク混合物を取り出し、室温まで冷却する。
【００５７】
インクをＸｅｒｏｘ ｐｒｉｎｔｅｒ Ｐｈａｓｅｒプリンタに入れる。ｐｏｓｔ−ｓｃｒｉｐｔフォーマットでパターンを作成する。このパターンには、線、点、ベタ領域（インクで覆われた領域）が含まれる。使用する基板は、ポリイミド（ＤｕＰｏｎｔ製のＫａｐｔｏｎ）、無色透明のシート（Ｘｅｒｏｘ製）である。この基板上にパターンを印刷し、インク画像を印刷する。インク領域の接触角を、ＤａｔａＰｈｙｓｉｃｓ ＧｍｂＨ製の装置を用いて測定する。接触角は１０５°である。インク以外の領域は、６０°と測定される。規則的なインク（つまり、従来のベタ状の相変化インク）の接触角は、８２°と測定される。
【００５８】
次いで、比較例１のインクを、インク顔料濃縮物から製造する。具体的には、以下の成分の混合物を溶融させた均一溶液７０．１ｇを調製する。Ｂａｋｅｒ Ｐｅｔｒｏｌｉｔｅ製の蒸留したポリエチレンワックス７２．９８部、トリアミドワックス（米国特許第６，８６０，９３０号に記載されているトリアミド）３．７０部、Ｃｒｏｍｐｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＳ−１８０（ステアリルステアロアミド）１７．１１部、Ａｒａｋａｗａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＫＥ−１００樹脂（Ａｒａｋａｗａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．製の水素化アビエチン（ロジン）酸トリグリセリド）５．２０部、Ｃｒｏｍｐｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＮａｕｇａｒｄ ４４５ ０．２３部、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＳｏｌｓｐｅｒｓｅ １７０００ ０．７８部。この溶液を、１２０℃のオーブンで、４００ＲＰＭで撹拌しつつ、インク顔料濃縮物７４．９ｇにゆっくりと加える。得られた顔料インクを、Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている６ミクロンガラス繊維フィルターを用い、１２０℃で粗く濾過する。その後、このインクを、Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている１ミクロンガラス繊維フィルターで濾過する。１１５℃の剪断速度での粘度を、Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから入手可能なＲＦＳ３レオメーターで、円錐形および平板を用いた方法で、インクの１ミクロン通過物によって測定する。このインクは、ニュートン流体であり、剪断速度での粘度が、１ｓ−１および１００ｓ−１でそれぞれ１０．０ｃＰおよび９．９ｃＰであることがわかっている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体デバイスであって、
第１の基板と、
この第１の基板表面に堆積した相変化インクとを含み、この相変化インクが、非極性ポリマー材料と、場合により、着色剤とを含み、
この相変化インクが、室温で固体であるが、約６０〜約１５０℃の吐出温度では液体であり、前記堆積した相変化インクの水接触角が、約９０°〜約１７５°である、マイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記相変化インクが、非極性ポリマー材料と極性ポリマー材料との混合物を含み、前記極性ポリマー材料が、前記インクの約５重量％以下の量で存在する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記非極性ポリマー材料が、非極性炭化水素系ワックスを含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記非極性ポリマー材料が、一般式
【化１】
を有するポリエチレンホモポリマーを含み、式中、ｘは、約１〜約２００の整数である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記非極性ポリマー材料が、フッ素化エチレンコポリマー、低分子量ポリプロピレン、分岐したポリオレフィン、半フッ素化非極性化合物からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記疎水性インクパターンが、前記マイクロ流体デバイス中で、水系流体で濡れることを防止する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
吐出温度で、前記相変化インクの表面張力が約２０〜約６５ダイン／ｃｍであり、粘度が約１〜約２０ｃＰである、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
厚み方向に、前記第１の基板に接着された第２の基板を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
マイクロアレイであって、
基板と、
相変化インクを用いて、前記基板上に印刷された画像とを含み、この相変化インクが、非極性ポリマー材料と、場合により、着色剤とを含み、
この相変化インクが、室温で固体であるが、約６０〜約１５０℃の吐出温度では液体であり、前記画像に対する水接触角が、約９０°〜約１７５°であり、この接触角が、前記基板の画像形成されていない領域の水接触角よりも大きい、マイクロアレイ。
【請求項１０】
マイクロアレイを製造する方法であって、
基板を与えることと；
インクジェットプリンタから、前記基板上に相変化インクの液滴を吐出させ、画像を形成することと；
前記液滴によって前記基板表面上に疎水性の領域を形成するように、前記画像を固化させることと；を含み、
この相変化インクが、非極性ポリマー材料と、場合により、着色剤とを含み、室温で固体であるが、約６０〜約１５０℃の吐出温度では液体であり、前記画像に対する水接触角が、約９０°〜約１７５°であり、この接触角が、前記基板の画像形成されていない領域の水接触角よりも大きい、方法。
【請求項１】
マイクロ流体デバイスであって、
第１の基板と、
この第１の基板表面に堆積した相変化インクとを含み、この相変化インクが、非極性ポリマー材料と、場合により、着色剤とを含み、
この相変化インクが、室温で固体であるが、約６０〜約１５０℃の吐出温度では液体であり、前記堆積した相変化インクの水接触角が、約９０°〜約１７５°である、マイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記相変化インクが、非極性ポリマー材料と極性ポリマー材料との混合物を含み、前記極性ポリマー材料が、前記インクの約５重量％以下の量で存在する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記非極性ポリマー材料が、非極性炭化水素系ワックスを含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記非極性ポリマー材料が、一般式
【化１】
を有するポリエチレンホモポリマーを含み、式中、ｘは、約１〜約２００の整数である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
前記非極性ポリマー材料が、フッ素化エチレンコポリマー、低分子量ポリプロピレン、分岐したポリオレフィン、半フッ素化非極性化合物からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記疎水性インクパターンが、前記マイクロ流体デバイス中で、水系流体で濡れることを防止する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
吐出温度で、前記相変化インクの表面張力が約２０〜約６５ダイン／ｃｍであり、粘度が約１〜約２０ｃＰである、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項８】
厚み方向に、前記第１の基板に接着された第２の基板を備える、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項９】
マイクロアレイであって、
基板と、
相変化インクを用いて、前記基板上に印刷された画像とを含み、この相変化インクが、非極性ポリマー材料と、場合により、着色剤とを含み、
この相変化インクが、室温で固体であるが、約６０〜約１５０℃の吐出温度では液体であり、前記画像に対する水接触角が、約９０°〜約１７５°であり、この接触角が、前記基板の画像形成されていない領域の水接触角よりも大きい、マイクロアレイ。
【請求項１０】
マイクロアレイを製造する方法であって、
基板を与えることと；
インクジェットプリンタから、前記基板上に相変化インクの液滴を吐出させ、画像を形成することと；
前記液滴によって前記基板表面上に疎水性の領域を形成するように、前記画像を固化させることと；を含み、
この相変化インクが、非極性ポリマー材料と、場合により、着色剤とを含み、室温で固体であるが、約６０〜約１５０℃の吐出温度では液体であり、前記画像に対する水接触角が、約９０°〜約１７５°であり、この接触角が、前記基板の画像形成されていない領域の水接触角よりも大きい、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−３７５１１（Ｐ２０１２−３７５１１Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９４７８（Ｐ２０１１−１５９４７８）
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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