[发明专利]三维结构物的制造方法以及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及制造三维结构物的方法以及装置。本发明的特征是使用具有光照射机构的喷墨印刷技术等，喷射含有聚合物颗粒的液滴。

背景技术

近年来，人们研究开发着用于分离以及检测血液中的包含葡萄糖等的各种各样的成分，或者，以分离DNA(Deoxyribonucleic acid，脱氧核糖核酸)的成分为目的的DNA芯片或者免疫分析芯片等的生物传感器件。在这些器件中，形成具有从纳米到微米级的直径、数百微米高度的柱状物。因而，在器件的制作过程中，用于形成较高纵横尺寸比的三维结构物(包含纳米柱状物或者微米柱状物)的技术，是必不可少的。

以往，为了形成较高纵横尺寸比的三维结构物，使用纳米(nano-imprinting)技术(例如，热模压法)等，将微米尺寸或者纳米尺寸的形状转印到聚合物树脂或者光固化树脂上(例如，参照专利文献1)。在这些方法所使用的模具中形成有较高纵横尺寸比的柱状物，但是，要形成较高纵横尺寸比的柱状物，还需要制作精细形状模具的技术。因而，将作为所述模具的材料的金属或者石英等难于加工的材料加工成较高纵横尺寸比的技术，则是必不可少的。

利用纳米压印技术制造三维结构物时，每当改变三维结构物的设计，就必须重新制作微型模具。而微型模具的制作需要消耗时间和费用，在技术方面困难也颇多。还有，在设计变更比较多的器件试制或者多品种少批量生产中，因为需要制作多品种的模具，所以，有时会不太适合使用纳米压印技术。另外，在由纳米压印技术进行的起模工序中，制造的三维结构物的纵横尺寸比越高，用于模具起模所需的作用力就越大。因此，很难做到在不使所制造的较高纵横尺寸比的三维结构物的微小的凹凸变形的情况下、高精度且容易地分离模具。例如，在纳米压印技术中，形成纵横尺寸比为3以上的纳米柱状物，往往是非常困难的。

另一方面，喷墨印刷技术，作为在基板上直接形成微型图案的技术，已广为人知(例如参照专利文献2)。如果使多个水平排列的喷墨喷嘴进行扫描动作(scanning action)，并从每个喷墨喷嘴中喷射材料，则具有能够以较短的时间、较低的成本形成所希望的二维形状的优点。

喷墨印刷技术，因为不像纳米压印技术那样需要微型模具，所以，适合多品种少批量生产。但是，从喷墨喷嘴喷射的材料仅限于低粘度(例如，1～10cps程度)的材料。由此，当喷出的材料与基板接触时，就会在基板上扩散，因此，不能够将喷出的材料堆积起来，亦难于形成较高纵横尺寸比的形状。由此，不能够有效地应用于像纳米柱状物或者微米柱状物这样的三维结构物的制造。

【专利文献1】(日本)特开2004-288783号公报

【专利文献2】(日本)特开2001-284670号公报

如上所述，以往的纳米压印技术，在多品种少批量生产或者设计变更比较多的器件试制等中，因为需要较多的微型模具，所以有时不太适用。而且，微型模具的制造本身，也往往难于实现。

另一方面，以往的喷墨印刷技术，是一种能够灵活地与设计变更对应，且能够在短时间内形成二维形状的技术，但是其问题是可从喷嘴喷出的材料被限定为低粘度的材料。而低粘度的材料，在基板上呈横向扩散，所以，不能够进行三维堆积，因此，用以往的这种喷墨印刷技术难以制造三维结构物。

发明内容

本发明的目的是使用喷墨印刷技术等，制造任意形状的三维结构物。并由此提供一种三维结构物的制造方法以及制造装置，使之能够容易地与较高纵横尺寸比的三维结构物的设计变更对应。

本发明者有效地应用适用了光照射机构的喷墨印刷技术等，发现：通过喷出聚合物颗粒被分散的100cps以下的粘度的溶液的液滴，能够制造所希望形状的三维结构物。

即，本发明的特征是，在喷墨印刷技术中，在溶液的液滴接触基板之前，将光照射到从喷嘴喷出的溶液的液滴上，使该液滴的溶剂蒸发且使该液滴中含有的聚合物颗粒熔化，以此提高粘度。本发明的理论根据，是将所述提高了粘度的液滴接触基板并使之凝固，然后，不断地堆积液滴，由此堆积成凝固物，从而能够制造出所希望的三维结构物。

即，本发明的第一方面，是有关以下所表示的三维结构物的制造方法。

(1)、一种三维结构物的制造方法，包括：

喷出步骤，将含有溶剂以及分散在所述溶剂中的聚合物颗粒且粘度为100cps以下的溶液的液滴，从喷嘴朝向基板喷出；

熔化步骤，将光照射到所述液滴上，使所述液滴中含有的溶剂蒸发并使所述液滴中含有的聚合物颗粒熔化；以及，