CN114401796A - 涂布装置和涂布方法 - Google Patents

Abstract

一种涂布装置(100)，包括：用于将涂布材料涂布在目标上的涂布针(24)，该涂布材料的粘度因剪切而改变；用于升高和降低涂布针(24)的驱动单元(90)；以及用于通过控制驱动单元(90)来移动涂布针的控制装置(80)，使得涂布材料以与涂布材料的类型、目标涂布量或目标涂布直径对应的剪切速度被剪切。

Description

涂布装置和涂布方法

技术领域

本公开涉及一种涂布装置和涂布方法，特别是涉及一种用于通过涂布针将涂布材料(液体材料)涂布于目标的涂布装置和涂布方法。

背景技术

近年来，通过用印刷(涂布)方法呈现来形成RFID(射频识别器)标签等微型电路的印刷电子技术得到了迅速发展。虽然喷墨法、分配器法等是用于形成微型电路图案或电极图案的常见方法，但使用涂布针的方法因其能够精细地涂布大范围的粘度的材料而受到关注。

日本专利特开第2007-268353号(专利文献1)公开了一种使用涂布单元精细地涂布液体材料的方法。这种涂布单元旨在修复微型图案的缺陷，并且能够精细地涂布大范围的粘度的涂布材料。在涂布操作中，一个涂布针从形成在对涂布材料进行保持的涂布材料容器底部的通孔突出。粘附到涂布针尖端的涂布材料与目标接触，从而将材料涂布至目标。

日本专利特开第H04-035857号(专利文献2)公开了一种使用涂布针方法来涂布非牛顿流体的方法。具体而言，专利文献2公开了，当恒定量的粘合剂因粘合剂(非牛顿流体)的粘度改变而涂布时，涂布针下沉的深度会发生变化。专利文献2公开了改变涂布针浸入粘合剂的时间、涂布针将材料转移到目标上的时间或是涂布针的直径，以增加或减少涂布量。日本专利特开第H04-035857号(专利文献2)也公开了测量粘合剂的初始粘度和粘度随时间的变化，以使这些测量值反映在涂布针浸入粘合剂的深度、转移的时间和浸入的时间上。

近来，已知将蛋白质和DNA等生理活性物质精细排列的微阵列可以以少量的样品快速进行各种检查和测试。还已知的是，在细胞培养其间的细胞在蛋白质表达方面是不同的，这例如取决于细胞和周围细胞之间的局部接触以及细胞聚集的形状等。因此，对取决于细胞聚集形状的蛋白质表达的差异的研究已积极地进行。具体而言，一种细胞粘附蛋白在培养容器的底面上图案化为各种形状。对细胞组织的形成技术的研究也在进行中。具体而言，将一种分散细胞的凝胶剂进行图案化。

例如，所谓的喷墨方法和所谓的涂布器方法，是通常已知的用于图案化蛋白质和凝胶剂的方法。然而，使用涂布针的方法也受到了关注，因为涂布针方法可以精细地涂布存在大范围的粘度的材料。例如，日本专利特开第2007-268353号(专利文献1)和日本专利特开第2017-094286号(专利文献3)中公开了一种使用涂布针精细涂布涂布液体的技术。这些文献中公开的技术主要目的是修复微型图案的缺陷。

特别是对于形成蛋白质点阵列的微阵列，有必要根据溶解蛋白质的溶液的特性，调节形成阵列的环境的湿度。例如，日本专利特开第2007-132912号(专利文献4)公开了一种蛋白质微阵列，其将形成阵列的环境湿度调节为30％以上、65％以下。日本专利特开第2007-132912号(专利文献4)和日本专利特开第2004-317189号(专利文献5)公开了一种具有多个涂布针的阵列器。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开第2007-268353号

专利文献2：日本专利特开第H04-035857号

专利文献3：日本专利特开第2017-094286号

专利文献4：日本专利特开第2007-132912号

专利文献5：日本专利特开第2004-317189号

发明内容

技术问题

尽管日本专利特开第H04-035857号(专利文献2)公开了调节用涂布针涂布非牛顿流体的量，但包括擦拭调节的涂布针的步骤，这导致工作时间的增加。此外，用于浸入的时间和用于转移的时间受到控制，这可能进一步增加涂布的时间。因此，粘合剂的表面会干燥。此外，由于涂布针的直径的改变，需要进行设置改变。

微阵列可以使用具有单一涂布针的涂布装置。这是基于相对于使用多个涂布针的涂布装置减少涂布量的变化的目的，使用多个涂布针的涂布装置如日本专利特开第2007-132912号(专利文献5)和第2004-317189号(专利文献6)中所公开的。然而，在这种情况下，每次涂布操作的液体量比例如日本专利特开第2004-317189号(专利文献6)中公开的、使用多个涂布针的涂布装置的液体量要小。涂布液体的量越小，涂布液体中的水分蒸发速度就越快。这就要求具有更高的精度、更高的加湿能力以及更好的响应的湿度控制。在装置具有日本专利特开第2007-132912号(专利文献5)中公开的30％以上且65％以下的湿度调节范围的情况下，涂布液体不利地快速干燥。

特别是，水溶性双液体混合物凝胶剂在涂布凝胶剂时，其状态(诸如由浓度决定的凝胶硬度)会发生相当大的变化。为了抑制这种状态的变化，有必要尽可能地防止首次涂布的液体中的水分蒸发。有鉴于此，有必要使涂布单元周围的湿度尽可能高。不仅对于双液体混合物凝胶剂，也对于只涂布一次的凝胶剂，有必要尽可能地减少如凝胶剂的涂布液体的直径变化。

因此，本公开的目的是提供一种涂布装置和涂布方法，其可以防止涂布非牛顿流体所需要的时间增加。

本公开的另一目的是提供一种能够在涂布单元周围保持高湿度的涂布装置。

解决技术问题所采用的技术手段

根据本公开内容，涂布装置包括：涂布针，该涂布针将涂布材料涂布在目标上，所述涂布针具有因剪切而改变的粘度；驱动单元，该驱动单元使涂布针向上和向下移动；以及控制器，该控制器对驱动单元进行控制以移动涂布针，使得剪切以取决于涂布材料的类型和取决于目标涂布量或目标涂布直径的剪切速度涂布到涂布材料。

优选地，涂布装置包括对涂布材料进行保持的容器，并且在容器与目标面对的底部中具有通孔，允许涂布针从该通孔突出。控制器对驱动单元进行控制以移动涂布针，使得在涂布针穿过通孔时以剪切速度将剪切施加到涂布材料。

优选地，基于涂布材料的类型和基于目标涂布量或目标涂布直径，控制器确定涂布针在竖直向下方向上的移动速度，并对涂布针进行控制，使得涂布针以确定的移动速度穿过通孔。

优选地，基于涂布材料的类型、基于目标涂布量或目标涂布直径以及基于当涂布针通过通孔突出时涂布针与通孔外壁之间的距离，控制器确定涂布针在竖直向下方向上的移动速度，并对涂布针进行控制，使得涂布针以确定的移动速度穿过通孔。

优选地，控制器具有限定与涂布材料的类型、与目标涂布量或目标涂布直径以及与距离相关的移动速度的表，并通过参照该表确定移动速度。

优选地，涂布材料是假塑性流体、胀流型流体和宾厄姆流体中的任何一种。

优选地，对于涂布针和通孔的外壁之间的距离相同以及涂布材料的类型为假塑性流体的情况，表将移动速度限定为随目标涂布量增大而降低。

优选地，对于涂布针和通孔的外壁之间的距离相同以及涂布材料的类型为胀流型流体的情况，表将移动速度限定为随目标涂布量增大而提高。

优选地，对于涂布针和通孔的外壁之间的距离相同以及涂布材料的类型为宾厄姆流体的情况，表将移动速度限定成，当目标涂布量小于或等于预定值时，移动速度随着目标涂布量的增大而降低，而当目标涂布量大于预定值时，无论目标涂布量多少，移动速度都是恒定的。

优选地，对于相同类型的涂布材料和对于相同的目标涂布量，表将移动速度限定为随着涂布针和通孔的外壁之间的距离增大而降低。

优选地，涂布材料为含细胞溶液。

优选地，对于涂布针和通孔的外壁之间的距离相同的情况，表将移动速度限定为随着目标涂布量的增大而降低。

根据本公开内容，涂布装置包括涂布单元、盖、湿度控制器和气体通道。该涂布单元包括涂布针和驱动单元，并将涂布材料供应至安装在工作台上的待处理目标材料。当在第一方向上观察时，盖在涂布单元上方展开。湿度控制器，该湿度控制器能够对由盖和工作台形成的空间中的湿度进行控制。空气通道允许具有受控湿度的气体从湿度控制器通过在盖中形成的流入口供应进入空间。盖包括壁，且壁在与第一方向正交的第二方向上以及与第一方向和第二方向正交的第三方向上围绕涂布装置。该涂布装置能够将空间中的湿度调节到80％或更高。

优选地，该涂布装置还包括湿度传感器，湿度传感器测量空间中的湿度并将湿度的测量结果发送到湿度控制器。

优选地，流入口在第一方向上相对于涂布单元位于与工作台相反的位置。

优选地，排气口形成在盖中，该排气口允许空间中的气体排出到空间的外部。涂布单元在第二方向上定位远离将流入口和排气口连接的线。

优选地，盖的壁包括位于第三方向上相应两端处的成对的壁，流入口形成在成对的壁的一个中。排气口形成在成对的壁的另一个中。

优选地，流入口和排气口形成为在第二方向上占据相同的位置。

优选地，在第一方向上，流入口和排气口相对于涂布单元的端部彼此相反地形成，该端部与工作台相反。

优选地，涂布装置进一步包括放置在盖上的成对的风机，该风机在第二方向和第三方向中的至少一个方向上与彼此相反。

优选地，该成对的风机在第一方向上定位成远离朝向工作台的流入口。

优选地，成对的风机各包括围绕部分和四个腿部，围绕部分利用该四个腿部附接到盖。四条腿部从围绕部分的主表面沿与主表面交叉的方向延伸。

优选地，涂布装置进一步包括位于涂布单元和流入口之间的分隔件。

优选地，涂布材料是含有胶凝剂的含细胞液体。

根据本公开内容，提供了一种涂布装置的涂布方法。该涂布装置包括：涂布针，该涂布针将因剪切而改变了粘度的涂布材料涂布到目标；以及容器，该容器对涂布材料进行保持，并在容器与目标面对的底部中具有通孔，允许涂布针从通孔突出。该涂布方法包括：基于所述涂布材料的类型、基于目标涂布量或目标涂布直径以及基于所述涂布针通过所述通孔突出时与所述通孔的外壁之间的距离，确定所述涂布针沿竖直向下方向的移动速度；以及对涂布针进行控制，使得涂布针以确定的移动速度穿过通孔。

发明效果

根据本公开内容，可以防止涂布非牛顿流体所需要的时间增加。根据本公开内容，可以提供一种能够在涂布单元周围保持高湿度的涂布装置。

附图说明

图1是根据实施方式的涂布装置的示意图。

图2是示出图1中所示的涂布装置的涂布单元的示意图。

图3是用于对图2所示的涂布单元的凸轮构件进行说明的示意图。

图4是用于对图2所示的涂布单元的涂布针的操作进行说明的示意图。

图5是用于对图2所示的涂布单元的涂布针的操作进行说明的图表。

图6示出了各种流体的剪切力与剪切粘度之间的关系的概况。

图7示出了涂布材料为高分子水溶液的情况下，与剪切速度相关的剪切粘度的测量结果。

图8示出了涂层材料为高分子水溶液的情况下，与涂布针的移动速度相关的、粘附到涂布针尖端的液滴厚度的测量结果。

图9的(a)示出了当涂布针以高速移动时的涂布材料(高分子水溶液)，图9的(b)示出了当涂布针大致以中速移动时的涂布材料(高分子水溶液)，图9的(c)示出了当涂布针以低速移动时的涂布材料(高分子水溶液)。

图10示出了根据实施方式1的示例速度表。

图11是示出根据实施方式1的涂布针的驱动控制程序的流程图。

图12示出了涂布针从通孔突出时的状态。

图13示出了根据实施方式2的示例速度表。

图14是示出根据实施方式2的涂布针的驱动控制程序的流程图。

图15示出了根据变型1的示例速度表。

图16示出了根据变型2的示例速度表。

图17示出了当涂布材料是含细胞溶液(含有细胞的透明质酸溶液)时，与涂布速度相关的涂布直径的测量结果。

图18是示出了根据本实施方式的位于涂布单元周围并包括湿度控制器的区域构造的示意图。

图19是示出了通过图18中箭头所示的方向A看的、根据本实施方式的第一实施例的盖和盖内部的构造的示意图。

图20是示出了通过图18中箭头所示的方向B看的、根据本实施方式的第一实施例的盖和盖内部的构造的示意图。

图21是示出图18至图20中的风机的构造的示意图。

图22是示出了通过图18中箭头所示的方向A看的、根据本实施方式的第二实施例的盖和盖内部的示意图。

图23是示出了通过图18中箭头所示的方向B看的、根据本实施方式的第二实施例的盖和盖内部的示意图。

图24是示出了通过图18中箭头所示的方向B看的、根据本实施方式的第三实施例的盖和盖内部的示意图。

图25是示出根据实施例1的盖中的湿度随时间的变化的测量结果的图表。

图26是示出根据实施例2在各湿度条件下涂布直径的测量结果的图表。

具体实施方式

下文中将基于附图描述本发明的各实施方式。在以下附图中，相同或对应的部分用相同的附图标记表示，其描述在本文中不再重复。为了描述的便利，使用了X方向、Y方向和Z方向。

[实施方式1]

涂布装置的整体构造

图1是根据实施方式的涂布装置的示意图。参照图1，该涂布装置包括：处理室；布置在处理室内部的Y轴工作台2、X轴工作台1、Z轴工作台3、涂布单元4、观察光学系统6和连接到观察光学系统6的CCD摄像头7；以及控制器80。控制器80包括监测器9、控制计算机10以及操作面板8。

在处理室中，Y轴工作台2放置在处理室的底板上方。Y轴工作台2构造成能在Y轴方向上移动。具体地，引导单元放置在Y轴工作台2的下表面上。该引导单元滑动地连接到放置在处理室的底板上的导轨。滚珠丝杠连接到Y轴工作台2的下表面。Y轴工作台2构造为可沿导轨(在Y轴方向上)通过由诸如电动机的驱动构件操作的滚珠丝杠来移动。Y轴工作台2的上表面形成安装表面，在该安装表面上安装了作为待处理材料的基板5。

X轴工作台1放置在Y轴工作台2上方。X轴工作台1配置在放置于Y轴工作台2上方并沿X轴方向横跨Y轴工作台2延伸的结构上。X轴工作台1设置有移动体，Z轴工作台3连接到该移动体，并且该移动体能沿X轴移动。该移动体例如构造成借助于滚珠丝杠能沿X轴方向移动。X轴工作台1通过前述结构固定到处理室的底板，该前述结构介于X轴工作台1与处理室的底板之间。因此，上面描述的Y轴工作台2构造为相对于X轴工作台1能在Y轴方向上移动。

如上描述的，在连接到X轴工作台1的移动体上放置有Z轴工作台3。观察光学系统6和涂布单元4连接到该Z轴工作台3。观察光学系统6设置成对涂布有材料的基板5的涂布位置进行观察。CCD摄像头7将观察到的图像转换成电信号。Z轴工作台3对观察光学系统6和涂布单元4进行保持，使得它们能沿Z轴移动。

用于对Y轴工作台2、X轴工作台1、Z轴工作台3、观察光学系统6和涂布单元4进行控制的控制计算机10和操作面板8以及与控制计算机10相关联的监视器9被放置在处理室的外部。监视器9显示由CCD摄像头7转换的图像数据以及从控制计算机10输出的数据。操作面板8用于将指令输入控制计算机10。控制计算机10包括CPU(中央处理单元)和存储器。CPU执行存储在存储器中的程序，以使各种类型的控制能够执行。

涂布单元4的构造

参照图2和图3对涂布单元4进行更详细的描述。图2是示出图1所示的涂布装置的涂布单元4的示意图。图3是示出图2所示的涂布单元4的凸轮构件的示意图。固定于图1所示的Z轴工作台3的涂布单元4包括伺服电动机41、凸轮43、轴承44、凸轮联接板45、可动部46、涂布针保持件20、由涂布针保持件20保持的涂布针24、涂布材料容器21以及驱动单元90。驱动单元90包括伺服电动机41、凸轮43、轴承44、凸轮联接板45和可动部46。

伺服电动机41被放置成使该伺服电动机41的转轴沿图1所示的Z轴方向延伸。凸轮43与伺服电动机41的转轴连接。凸轮43构造成能够绕伺服电动机41的转轴旋转。

凸轮43包括连接到伺服电动机41的转轴的中心部以及连接到中心部的一端的凸缘部。如图3的(A)所示，凸缘部的上表面(朝向伺服电动机41的表面)是凸轮表面61。凸轮表面61沿中心部的外周形成为圆环状，并且形成为倾斜状，使得从凸缘部的底面到凸轮表面61的距离发生变化。具体而言，如图3的(B)所示，凸轮表面61包括：上端平坦区域62，该上端平坦区域62距凸缘部的底面的距离最大；下端平坦区域63，该下端平坦区域63位于与上端平坦区域62隔着距离的位置，并且从凸缘部的底面到下端平坦区域63的距离最小；以及倾斜部，该倾斜部将上端平坦区域62与下端平坦区域63连接。图3的(B)是从侧方观察的、具有呈环状配置以将中心部包围的凸轮表面61的凸轮部的展开图。

轴承44配置成与凸轮43的凸轮表面61接触。从图2的(A)所示的凸轮43观察，轴承44沿特定的方向配置(于伺服电动机41的右侧)。当伺服电动机41的转轴旋转以使凸轮43旋转时，轴承44与凸轮表面61保持接触。凸轮联接板45连接到轴承44。凸轮联接板45具有与轴承44连接的一端和位于相反一侧的另一端，上述一端和另一端固定于可动部46。涂布针保持件固定部47和涂布针保持件收容部48与可动部46连接。涂布针保持件20收容于涂布针保持件收容部48。

涂布针保持件20包括涂布针24。涂布针24配置成从涂布针保持件20的下表面(从与伺服电动机41所在侧相反的下侧)突出。在涂布针保持件20的下方配置有涂布材料容器21。涂布针24以插入于涂布材料容器21的方式被保持。

在可动部46设置有固定销52。在对伺服电动机41进行保持的架台设置有另一个固定销51。弹簧50被放置成将固定销51连接到固定销52。在可动部46通过弹簧50施加有朝向涂布材料容器21的拉伸力。由弹簧50施加的拉伸力通过可动部46和凸轮联接板45也作用于轴承44。由弹簧50施加的拉伸力使轴承44保持被压靠于凸轮43的凸轮表面61的状态。

可动部46、涂布针保持件固定部47以及涂布针保持件收容部48与放置在架台上的线性引导部49连接。线性引导部49配置成沿Z轴方向延伸。因此，可动部46、涂布针保持件固定部47以及涂布针保持件收容部48构造成能够沿Z轴方向移动。

涂布单元的操作

现在对涂布单元4的操作进行描述。在涂布单元4中，驱动伺服电动机41，以使该伺服电动机41的转轴旋转，由此使凸轮43旋转。其结果是，凸轮43的凸轮表面61在Z轴方向上的高度发生变化。因此，随着伺服电动机41的驱动轴的旋转，轴承44在Z轴方向上的、与图2的(A)中位于凸轮43右侧的凸轮表面61接触的位置也发生变化。随着轴承44在Z轴方向上的位置的变化，可动部46、涂布针保持件固定部47和涂布针保持件收容部48在Z轴方向上移动。其结果是，通过涂布针保持件收容部48保持的涂布针保持件20也在Z轴方向上移动。其结果是，能够使放置在涂布针保持件20上的涂布针24的Z轴方向上的位置发生变化。

具体而言，参照图3和图4，在轴承44与凸轮43的凸轮表面61的上端平坦区域62接触的情况下，如图4的(A)所示，涂布针24位于其上端位置(最靠近伺服电动机41的位置)。此时，涂布针24的尖端处于浸入在收容于涂布材料容器21的涂布材料70中的状态。涂布材料容器21在其面向作为被涂布该材料的目标的基板5的底部中具有通孔72，允许涂布针24从该通孔突出。

接着，在通过使伺服电动机41的转轴旋转而使凸轮43旋转并由此使得轴承44位于使凸轮表面61的下端平坦区域63与轴承44接触的位置的情况下，如图4的(B)所示，涂布针24处于穿过形成于涂布材料容器21底部的通孔72并且从涂布材料容器21的底面向下方突出的状态。此时，涂布材料70的一部分黏附于从涂布材料容器21的底面突出的涂布针24的表面。Z轴工作台3(参照图1)使涂布单元4向基板5移动，由此使涂布针24的尖端与基板5的表面接触。因此，能够将涂布材料70涂布于基板5的表面。需要注意的是，可以先使Z轴工作台3移动，然后再驱动伺服电动机41，或者也可以几乎同时地操作Z轴工作台3和伺服电动机41。

涂布单元4可以将伺服电动机41的旋转运动转换为涂布针24在Z轴方向上的运动(上下运动)。通过如上所述构造的涂布单元4，能够迅速且准确地在Z轴方向上移动涂布针24。

为了进一步提高通过涂布针24涂布涂布材料70的步骤中的精度，涂布针24的操作速度以下述方式控制。

具体而言，如图5所示，涂布针24的移动速度根据涂布针24的位置而改变。在图5中，横轴代表涂布针24尖端的位置，纵轴代表涂布针的移动速度。

如图4的(A)所示，当涂布针24位于上端位置(图5中的位置P1)时，伺服电动机41被驱动以使凸轮43旋转并使轴承44与凸轮表面61的上端平坦区域62以外的区域接触。因此，涂布针24向基板5移动。在涂布针24到达图5中水平轴上的位置P2之前，涂布针24的移动速度被提高。具体而言，可以提高伺服电动机41的旋转速度，从而提高涂布针24的移动速度。

在达到预定的移动速度V2之后(在达到位置P2之后)，涂布针24在保持预定的速度V2的同时移动。这可以通过保持伺服电动机41的旋转速度恒定来实现。然后，当涂布针24到达图5中的位置P3时，涂布针24的移动速度降低。具体来说，伺服电动机41的旋转速度逐渐降低。因此，涂布针24的移动速度被充分降低，直到达到预定位置P4，该预定位置P4是轴承44到达下端平坦区域63之前的位置(见图3)。

然后，直到图5中的位置P4的涂布针24到达图4的(B)中所示的下端位置(位置P5)，涂布针24以预定的低移动速度V1移动。在这种情况下，伺服电动机41的旋转速度也保持在预定的速度。在以上述方式执行控制的情况下，已使涂布针24的移动速度在涂布针24接触基板5时足够低。因此，可以减少在涂布针24接触基板5时对基板5的冲击，并且可以防止当涂布针24将涂布材料70涂布于基板5的表面时，因上述的冲击而导致的位置精度的降低。

可用作涂布材料的液体大致分为牛顿流体和非牛顿流体。非牛顿流体可分为假塑性流体、宾厄姆(Bingham)流体和胀流型流体中的任何一种。牛顿流体例如包括水和硅油。假塑性流体例如包括番茄酱、高分子液体和油漆等。宾厄姆流体例如包括牙膏和黄油胀流型流体例如包括溶于水的水混合淀粉和海滩上水边的湿沙。

图6示出了各种流体的剪切力和剪切粘度之间的关系概况。横轴代表施加至流体的剪切力，纵轴代表流体的剪切粘度。相同类型的流体在剪切密度的具体大小方面彼此不同。图6示出了每种类型的流体的典型流体的剪切粘度。

如图6所示，牛顿流体具有其剪切粘度，即使在剪切力改变时也保持不变。假塑性流体的剪切粘度随着剪切力的增加而降低。宾厄姆流体不表现出流动性，直到剪切力达到一定的粘度值或更高。胀流型流体的剪切粘度随着剪切力的增加而增加。

本申请的发明人使用高分子水溶液作为假塑性流体的典型实施例，以察看由剪切速度变化引起的剪切粘度的变化。

测量的条件是以下列方式设定的。将高分子溶解在水中以制备0、0.5、1、1.2、1.5和2(w/v％)的溶液。将温度保持在25度，测量每一种制备溶液在剪切速度改变时的剪切粘度改变。重复测量三次以确定相应测量值的平均值。

图7示出了涂布材料为高分子水溶液的情况下，对于剪切速度的剪切粘度的测量结果。如图7所示，涂布材料(高分子水溶液)的剪切粘度随着剪切速度的升高而降低。此外，高分子溶液的浓度越高，溶液的剪切粘度越高。

进一步地，本申请的发明人进行了以下涂布试验。

测量的条件是以下列方式设定的。将高分子溶解在水中以制备0、0.5、1、1.2和1.5(w/v％)的溶液。将制备溶液各倒入涂布材料容器中，使涂布针24以不同的移动速度移动以从容器突出，并测量粘附在涂布针24尖端的液滴的厚度。这个厚度可以用于间接表示粘附液体的量。重复测量三次以确定相应测量值的平均值。

图8示出了涂层材料为高分子水溶液的情况下，与涂布针24的运动速度相关的粘附到涂布针24尖端的液滴厚度的测量结果。涂布针24的移动速度与图5中的移动速度V2相对应，该移动速度是涂布针24的尖端从通孔72突出时，沿竖直方向向下移动的涂布针24的速度。

如图8所示，当涂布材料是高分子水溶液时，随着涂布针24的移动速度的增加，粘附到涂布针24尖端的液滴的数量减少。

涂布针24的移动速度被看作与涂布材料的剪切速度成正比。因此，对于涂布材料(高分子水溶液)，从图7和图8的结果中可以预期，随着涂布材料的移动速度和涂布材料的剪切速度的提升，涂布材料的剪切粘度降低，并且涂布材料的剪切粘度的降低导致涂布材料从涂布针24的尖端提升的速度加快，导致涂布量减少。

图9的(a)示出了在涂布针24以高速移动时的涂布材料70(高分子水溶液)。图9的(b)示出了在涂布针24大致以中速移动时的涂布材料70(高分子水溶液)。图9的(c)示出了在涂布针24以低速移动时的涂布材料70(高分子水溶液)。如这些图所示，可以看出，当涂布材料是高分子水溶液时，随着涂布针24的移动速度加快，涂布材料的量减少。

因此，本申请的发明人发现，涂布针24的移动速度可以根据涂布材料70的类型和目标涂布量而改变，从而涂布目标量的材料。

为了实现这一点，控制计算机10对驱动单元90进行控制以移动涂布针24，从而将剪切根据涂布材料的类型和涂布目标量以剪切速度施加于涂布材料70。具体而言，控制计算机10对驱动单元90进行控制以移动涂布针24，使得当涂布针24穿过通孔72时，将剪切根据涂布材料的类型和涂布目标量以剪切速度施加到涂布材料。

更具体地说，控制计算机10对速度表进行存储。

图10示出了根据实施方式1的速度表的示例。如图10所示，速度表限定了与涂布材料的类型ai和目标涂布量bj相关的移动速度vk。

当涂布材料的类型是假塑性流体时，速度表将移动速度限定成移动速度随着目标涂布量的增大而降低。当涂布材料的类型是胀流型流体时，速度表将移动速度限定成移动速度随着目标涂布量的增大而降低。当涂布材料的类型是宾厄姆流体时，速度表将移动速度限定成如果目标涂布量是预定值或更小，则移动速度随着目标涂布量的增大而降低，并且限定成如果目标涂布量大于预定值，无论目标涂布量多少，移动速度都是恒定的。

控制计算机10参照图10中的速度表来确定涂布针24沿竖直向下方向的移动速度。

图11是示出根据实施方式1的涂布针24的驱动控制程序的流程图。

参照图11，在步骤S101中，控制计算机10获取有关涂布材料和目标涂布量的信息。该信息可以由用户输入获取，或者由控制计算机10通过通信自动获取。

在步骤S102中，控制计算机10参照图10所示的速度表以确定涂布针24在竖直向下方向上的移动速度，该移动速度与涂布材料和目标涂布量相关。

在步骤S103中，控制计算机10将涂布针24的移动控制为涂布针24以确定的移动速度穿过通孔72，从而将涂布材料70涂布到基板5。

从上面可以看出，传统的非牛顿流体的精细涂布涉及一个问题，即在调节涂布量时需要很多时间来涂布流体。相反，根据本实施方式，涂布针沿竖直向下方向的移动速度根据目标涂布量和涂布材料的类型来控制，从而能够基本在相当于普通涂布工作的时间内调节涂布量。

[实施方式2]

图12示出了从通孔72突出的涂布针24的状态。

当涂布针24的尖端从通孔72突出时，在涂布针24和通孔72的外壁之间存在间隙。例如，当尖端如图12所示在前进方向上渐缩时，间隙的距离d根据尖端上的位置而变化。图12示出了在尖端上的一位置处的距离d1。

涂布针24和通孔72的外壁之间的距离越大，剪切力越小，且因此剪切粘度越低。因此，预计涂布材料的剪切粘度随该距离的增加而减少，并且预计涂布材料的剪切粘度的减少加快了涂布材料从涂布针24的尖端向上提升的速度，导致涂布量的减少。

根据本实施方式，控制计算机10对驱动单元90进行控制以移动涂布针24，使得剪切根据涂布材料的类型、目标涂布量以及涂布针24与通孔72的外壁之间的距离以剪切速度施加于涂布材料70。可以使用例如尖端上相应位置处的距离的最小值、最大值或平均值，作为涂布针24和通孔72的外壁之间的距离。具体而言，控制计算机10对驱动单元90进行控制以移动涂布针24，使得在涂布针24穿过通孔72时，根据涂布材料的类型、涂布目标量以及涂布针24与通孔72的外壁之间的距离以剪切速度对涂布材料进行剪切。

图13示出了根据实施方式2的速度表的示例。如图13所示，速度表限定了与涂布材料的类型ai、目标涂布量bj以及涂布针和通孔的外壁之间的距离cl相关的移动速度vk。

速度表将移动速度限定成对于相同类型的涂布材料和相同的目标涂布量，移动速度随着涂布针和通孔的外壁之间的距离变大而降低。

速度表将移动速度限定成对于涂布针和通孔的外壁之间的距离相同且涂布材料类型为假塑性流体的情况下，移动速度随着目标涂布量的增大而降低。速度表将移动速度限定成对于涂布针和通孔的外壁之间的距离相同且涂布材料类型为胀流型流体的情况下，移动速度随着目标涂布量的增大而加快。对于涂布针和通孔的外壁之间的距离相同以及涂布材料类型为宾厄姆流体的情况下，速度表将移动速度限定成当目标涂布量小于或等于预定值时，移动速度随着目标涂布量的增大而降低，并且当目标涂布量大于预定值时，无论目标涂布量多少，移动速度都是恒定的。

控制计算机10参照图13中的速度表来确定涂布针24沿竖直向下方向的移动速度。

图14是示出根据实施方式2的涂布针24的驱动控制程序的流程图。

参照图14，在步骤S201中，控制计算机10获取关于涂布材料、涂布针24与通孔72的外壁之间的距离以及目标涂布量的信息。该信息可以由用户输入获取，或者由控制计算机10通过通信自动获取。

在步骤S202中，控制计算机10参照图13所示的速度表以确定涂布针24在竖直向下方向上的移动速度，该移动速度与涂布材料和目标涂布量相关。

在步骤S203中，控制计算机10将涂布针24的移动控制为涂布针24以确定的移动速度穿过通孔72，从而将涂布材料70涂布到基板5。

根据本实施方式，涂布针在竖直向下方向的移动速度根据目标涂布量、涂布针和通孔的外壁之间的距离以及涂布材料的类型来控制，从而能够基本在相当于普通涂布工作的时间内调节涂布量。

实施方式1和2的变型

本公开不限于以上描述的实施方式，而是例如包括以下变型。

(1)涂布直径

涂布量由以下几项表示：代表涂布膜尺寸的涂布直径；以及涂布膜的厚度。当涂布薄膜的厚度可以被视为恒定时，涂布直径和涂布量是彼此成正比的，因此，可以使用涂布直径替代涂布量。

图15示出了根据变型1的速度表的示例。如图15所示，速度表限定了与涂布材料的类型ai和目标涂布直径ej相关的移动速度vk。

图16示出了根据变型2的速度表的示例。如图16所示，速度表限定了与涂布材料的类型ai、目标涂布直径ej以及涂布针和通孔的外壁之间的距离cl相关的移动速度vk。

(2)移动速度的存储

控制器可以存储确定的移动速度值，从而在操作期间改变涂布速度。

[实施方式3]

根据本实施方式的涂布装置使用含有细胞的溶液(以下简称“含细胞溶液”)作为涂布材料。含细胞溶液也是一种非牛顿流体，类似关于实施方式1和2描述的宾厄姆流体、假塑性流体和胀流型流体。

本申请的发明人使用了含细胞溶液(含有细胞的透明质酸溶液)作为涂布材料，以察看涂布量相对于涂布速度改变的改变。

图17示出了当涂布材料是含细胞溶液(含有细胞的透明质酸溶液)时，与涂布速度相关的涂布直径的测量结果。

如图17所示，当涂布材料是含细胞溶液(含有细胞的透明质酸溶液)时，涂布直径、即涂布量随着涂布速度的提高而减小。因此，在含细胞溶液中的细胞浓度恒定的条件下，根据本实施方式的涂布装置可以通过改变涂布速度来用于改变涂布细胞的数量。

以上关于实施方式1描述的图10中的速度表可以包括含细胞溶液作为涂布材料。图10中的速度表可以将移动速度限定为当涂布材料的类型为含细胞溶液时，移动速度随着目标涂布量的增大而降低。

以上关于实施方式2描述的图13中的速度表可以包括含细胞溶液作为涂布材料。图13中的速度表可以将移动速度限定成对于涂布针和通孔的外壁之间的距离相同的情况下，当涂布材料的类型为含细胞溶液时，移动速度随着目标涂布量的增大而降低。

[实施方式4]

首先对本实施方式的特征进行一般描述，这之后在本文中将重复描述。参照图18，根据本公开的涂布装置100包括涂布单元4、盖101、湿度控制器103和气体通道105。涂布单元4将液体材料(涂布材料)涂布至基板5，基板5是安装在Y轴工作台2上的待处理目标材料。沿作为第一方向的Z方向看，盖101在涂布单元4上方展开。湿度控制器103能够对由盖101和Y轴工作台2形成的空间102中的湿度进行控制。气体通道105允许具有受控湿度的诸如空气的气体从湿度控制器103通过形成在盖101中的流入口107供应到空间102。盖101包括壁。该壁在Y方向和X方向上围绕着涂布单元4，Y方向是与作为第一方向的Z方向正交的第二方向，而X方向是与Z方向和Y方向正交的第三方向。涂布装置100能够将空间102中的湿度调节到80％或更高。

涂布装置的操作

现在描述图1所示的涂布装置的操作。

在通过图1所示的涂布装置绘制电路图案的情况下，首先准备待将材料涂布至其的基板5(步骤(S10))。在基板5安装在上述涂布装置的Y轴工作台2上之后，通过操作X轴工作台1和Y轴工作台2，基板5的待绘制电路图案的区域移动到观察光学系统6正下方的位置。通过观察光学系统6观察并确认将开始绘制的绘制起始位置，以确定绘制起始位置。使用确定的绘制开始位置作为参照，Z轴工作台3相对于该参照进行操作，从而将涂布单元4降低至基板5上方的位置，即当涂布针24突出时涂布针24的尖端与基板5接触的位置。在此状态下，操作伺服电动机41以使涂布针24突出，并相应地使涂布针24与其粘附有液体材料(涂布材料)的表面与基板5的表面接触。具体而言，X轴工作台1和Y轴工作台2用于将基板5从绘制起始位置移动，从而使待绘制电路图案的位置位于涂布单元4的正下方。在此移动完成时，使用Z轴工作台3以降低涂布单元4(使涂布单元4向基板5移动)，驱动涂布单元4的伺服电动机41以使涂布针24突出。因此，液体材料(涂布材料)通过涂布针24涂布至基板5。之后，使用Z轴工作台3来使涂布单元4提升。在连续涂布液体材料的情况下，通过Z轴工作台3降低涂布单元4，此后使用X轴工作台1和Y轴工作台2来移动基板5的绘制位置，使得绘制位置连续定位于涂布单元4正下方。在此移动完成后，驱动涂布单元4的伺服电动机41以使涂布针24突出，从而涂布液体材料。这样的操作连续重复，以在基板5的表面上绘制电路图案(步骤(S20))。此时，优选的是，执行控制使得在涂布针24接触基板5之前提前降低涂布针24的移动速度。

涂布单元周围区域的构造

现在参照图18至图24描述涂布装置100中的涂布单元4周围区域的构造。图18是示出了根据本实施方式的位于涂布单元周围并包括湿度控制器的区域的构造的示意图。图19是示出了通过图18中箭头所示的方向A看的、本实施方式的第一实施例中的盖和盖内部的构造的示意图。图20是示出了通过图18中箭头所示的方向B看的、本实施方式的第一实施例中的盖和盖内部的构造的示意图。图21是示出图18至20中的风机的构造的示意图。首先，参照图18至图21描述本实施方式的第一实施例。

参照图18，涂布装置100包括涂布单元4周围区域中的下文描述的各部件。涂布装置100主要包括盖101、湿度控制器103和气体通道105。

如在Z方向即第一方向上看到的，盖101在涂布单元4上方展开。图18中的涂布装置100的盖101在图18中的Z方向上从上方覆盖涂布单元4。盖101包括在涂布单元4上方展开的壁。盖101的壁在Y方向和X方向上环绕涂布单元4，Y方向是与Z方向正交的第二方向，X方向是与Z方向和Y方向正交的第三方向。具体而言，放置在涂布单元4上方的盖101的壁布置成在X方向和Y方向上将涂布单元4夹在中间，如在平面图中所见。虽然盖101不一定局限于透明构件，但为了描述方便，图18通过实线示出了布置在盖101内部的各构件。

例如，盖101被放置在Y轴工作台2的上表面上并延伸到其上方。此时，空间102在盖101内部形成，以被盖101和Y轴工作台2的壁包围。

湿度控制器103是能够对空间102的湿度进行控制的装置。具体而言，例如，为了增加空间102中的湿度，湿度控制器103向空间102供应高湿度气体。因此，涂布装置100中的空间102中的湿度可以调节到80％或更高。

为了将空间102中的湿度调节到80％或更高，湿度控制器103可以供应具有90％或更高的湿度的加湿空气。可使用90％或更高的加湿空气在短时间内将空间102中的湿度增加到80％或更多，并保持增加的湿度。湿度控制器103可以使用例如通过超声波产生颗粒尺寸为5μm或更小的水滴并将含有该水滴的气体吹出到外部的方法，作为将诸如空气的待供应气体的湿度调节到90％或更高的方法。优选地，湿度控制器103包括超声波振荡发生器、使用超声波振荡的微水滴发生器和用于将含有微水滴的气体吹入盖101的风机。

气体通道105允许其湿度由湿度控制器103控制的气体从湿度控制器103通过形成于盖101中的流入口107供应到空间102。在空间102中设置有湿度传感器113。湿度传感器113例如在Z方向上放置在盖101中的涂布单元4的上部处。湿度传感器113测量空间102中的湿度，并将测量的结果发送至湿度控制器103。基于测量结果与湿度控制器103设定的湿度之间的差异，湿度控制器103调节向空间102供应的诸如空气的气体的湿度和流速。以此方式，位于涂布单元4周围并被盖101围绕的空间102的湿度可以保持在设定的湿度。

湿度传感器113可以被放置在除上述位置之外的其他位置处。例如，湿度传感器113的位置和数量可以改变为任何位置和任何数量。以此，湿度控制器103对湿度传感器113的湿度测量值的响应以及空间102中湿度的均匀性可以得到改善。

为了便于描述，图19和图20也示出了可以从外部看到的内部构件而不考虑盖101的材料。参照图18、图19和图20，盖101的壁中的流入口107相对于涂布单元4在Z方向上位于Y轴工作台2的相反一侧，即位于涂布单元4的上方。流入口107可以具有如图20所示的圆的形状，或者诸如矩形等多边形的形状。

此外，排气口109形成在盖101的壁中。排气口109允许将空间102中的气体释放到空间102的外部。如图20所示，在Y方向上，涂布单元4远离将流入口107和排气口109连接的线LI。具体而言，在图20中，相对于盖101的中心，流入口107和排气口109在Y方向上都位于右侧区域中。相反，相对于盖101的中心，涂布单元4在Y方向上都位于左侧区域中。因此，图20中由虚线表示的线LI并不延伸通过涂布单元4。

如图18至图20所示，盖101由例如在平面图中看到的具有箱形(矩形)的壁组成。具体而言，盖101的箱形壁在Z方向上具有顶壁101I、面向彼此的成对的壁101A、101B以及面向彼此的成对的壁101E、101F，即总共具有五个壁。例如，该对壁101A、101B正交于顶壁101I。该成对的壁101A、101B在X方向上位于盖101的相应两端。图18至图20中，壁101A在X方向上位于盖101的正端，而壁101B在X方向上位于盖101的负端。例如，该成对的壁101E、101F正交于顶壁101I。该成对的壁101E、101F在Y方向上位于盖101相应两端。图18至图20中，壁101E在Y方向上位于盖101的正端，而壁101F在Y方向上位于盖101的负端。

图18至图20中的盖101具有如上所述的矩形平行四边形的形状，并且只有在Z方向上的盖101的底部是开口而不是壁。这样的盖101可以以其在Z方向上的最下部分与Y轴工作台2面对或接触的方式放置，从而覆盖涂布单元4。然而，盖101并不限于这样的矩形平行四边形。例如，盖101可以不具有以上描述的五个独立壁。盖101可以例如具有在顶部连接在一起的跨过X方向的弧形壁和跨过Y方向的弧形壁的圆顶形状，只要盖101满足该盖在X方向和Y方向上围绕涂布单元4的条件。此外，盖101的任何部分可以是弯曲表面。此外，盖101可以在Y轴工作台2上方延伸，并且Y轴工作台2可以放置在空间102中。

流入口107形成于成对的壁101A、101B中的一个，例如壁101B。排气口109形成于成对的壁101A、101B中的一个，例如壁101A。与此相反的是，流入口107可以形成在壁101A中，而排气口109可以形成在壁101B中。流入口107和排气口109中的每个形成在壁101A、101B中的任一个中，例如两个壁101A、101B都与X方向交叉(沿着YZ平面延伸)。

流入口107形成在彼此面对的成对的壁中的一个壁中，而排气口109形成在彼此面对的成对的壁中的另一个壁中，该另一个壁与其中形成有流入口107的壁不同。彼此面对的成对的壁不限于类似图18至图20所示的箱形盖101的成对的壁，而是包括彼此面对的成对的部分，这些部分构成形成例如圆顶的单一弯曲表面。

图18至图20中的盖101在X方向上的尺寸大于其在Y方向上的尺寸。具体而言，从壁101A到壁101B的距离大于从壁101E到壁101F的距离。优选地，流入口107和排气口109因此分别形成在成对的相应壁(或壁的相互面对的成对的部分)上的、间隔比另一成对的壁的间隔更大的一个成对的壁面上。

如图20所示，流入口107和排气口109形成为在Y方向上占据相同的位置。具体而言，流入口107和排气口109形成为使Y方向上的相应位置(Y坐标)从X方向的平面视图中看至少部分地彼此重叠。当平面图中看到的流入口107在尺寸和形状方面与排气口109相同时，流入口107和排气口109可以形成为使Y方向上的相应位置基本上完全彼此重叠。

如图18至图20所示，流入口107和排气口109相对于Y轴工作台2的相反一侧，即相对于涂布单元4的上端(涂布单元4的上端4a)彼此相反形成。具体而言，例如，流入口107在涂布单元4的上端4a向上形成，而排气口109在涂布单元4的上端4a向下形成。

在X方向上彼此面对的盖101的相应壁101A、101B装备有成对的风机111。壁101A的内壁表面101C装备有风机111A，壁101B的内壁表面101D配备有风机111B。优选地，风机111A和风机111B因此分别形成在成对的相应壁(或壁的相互面对的成对的部分)上的、间隔比另一成对的壁的间隔更大的一个成对的壁面上。因此，在图18至图20中，风机111A和风机111B相应附接到比壁101E和壁101F彼此分离得更远的壁101A和壁101B。成对的风机111A、111B在Z方向上相对于流入口107向Y轴工作台2放置，即在Z方向上在流入口107向下放置。优选地，成对的风机111A、111B在Z方向上相对于排气口109与Y轴工作台2相反放置，即在排气口109向上放置。

风机111，即成对的风机111A、111B各自具有以下构造。参照图21，风机111包括旋转叶片111C、围绕部分111D和四条腿部111E。旋转叶片111C是具有桨叶的部分，该桨叶实际上通过驱动风机111旋转。因此，优选是旋转叶片111C的外缘至少部分为弧形。如平面图中所见，围绕部分111D从外部围绕旋转叶片111C。虽然围绕部分111D的外缘例如有方形的形状，该形状并不限于此。在围绕部分111D中，形成有中空部分，使得旋转叶片111C可以在中空部分中接收在中心。通过腿部111E，围绕部分111D附接到例如盖101的内壁表面101C、101D。虽然腿部111E的数量优选为四个，但该数量不限于此，而可以是任何数量。四条腿部111E例如在与主表面正交交叉的方向上从围绕部分111D的矩形的主表面(在图21中向下)延伸。

假定腿部111E在长度L上延伸，而旋转叶片111C的外缘的弧形具有直径D。腿部111E的长度L对应于从腿部所附接的内壁表面101C到旋转叶片111C或围绕部分111D的距离。L优选是D的长度的40％或更多，更优选为50％或更多。以此方式，本文中之后描述的有利效果可以从风机111充分得到。此外，风机111的围绕部分111D和风机111所附接至的壁101A、101B、101E、101F之间的区域的、因加湿的空气停留在该区域中(产生)的冷凝可以得到抑制。

再次参照图18至图20，优选涂布装置100进一步包括位于涂布单元4和流入口107之间的分隔件117。分隔件117是例如具有矩形形状的平坦板构件。分隔件117优选地沿Y方向放置在涂布单元4和流入口107之间，使得平坦板构件的主表面(具有相对较大的表面积)沿Y方向面向涂布单元4和流入口107。

分隔件117可以是分隔构件119的一部分，分隔构件119包括支承件115作为分隔构件119的部分。具体而言，形成支承件115的平坦板构件可以相对于支承件115以约90°弯曲来形成分隔件117。在这种情况下，支承件115和分隔件117集成到分隔构件119中。在分隔构件119中，支承件115和分隔件117例如可以是分离的平坦板构件，它们连接在一起以形成分隔构件119。例如，支承件115是形成用于将分隔构件119安装在Y轴工作台2上的基部的部分。

例如，分隔件117(包括分隔件117的分隔构件119)可以是与盖101分离的构件，并且支承件115可以安装在Y轴工作台2上。作为待加工的目标材料的基板5可以直接安装在Y轴工作台2上。这是在支承件115小到该支承件115不能延伸到基板5所安装的区域的程度的情况。然而，基板5可以安装在支承件115上。这是在支承件115大到该支承件115与基板5所安装的区域相重叠的程度的情况。这样的示例在图18至图20中示出。替代地，分隔件117(包括分隔件117的分隔构件119)可以与盖101集成。

图22是示出了通过图18中箭头所示的方向A看的、本实施方式的第二实施例中的盖和盖内部的构造的示意图。图23是示出了通过图18中箭头所示的方向B看的、本实施方式的第二实施例中的盖和盖内部的构造的示意图。参照图22和图23，本实施方式的第二实施例与图18至图20中的本实施方式的第一实施例在涂布单元4周围的区域中的盖101等的构造方面基本相似。因此，相同的构件由相同的附图标记表示，只要它们例如具有相同的结构和功能，则本文中不再重复描述。此外，本实施方式的第二实施例中的涂布装置100的、未在图22和图23中示出的那些部件都与本实施方式的第一实施例中的涂布装置100的那些部件相似，因此，本文中不再重复其描述。这也适用于对本实施方式之后的实施例的描述。

如图22和图23中的第二实施例所示，流入口107和排气口109可以分别形成在成对的相应壁(或壁的相互面对的成对的部分)上的、间隔比另一成对的壁的间隔更大的一个成对的壁面上。具体而言，流入口107和排气口109可以例如形成在与Y方向交叉(沿ZX平面延伸)的壁101E、101F内。如图23所示，流入口107可以形成在壁101F中，而排气口109可以形成在壁101E中，或者反之亦然。在如图22所示的第二实施例中，涂布单元4在X方向上远离将流入口107与排气口109连接的线LI。此外，在如图22所示的第二实施例中，流入口107和排气口109形成为在X方向上占据相同的位置。

此外，如图22和图23中所示的第二实施例中，风机111A和风机111B可以相应附接到壁101E和壁101F上，该壁101E和壁101F之间的距离比壁101A和壁101B之间的距离小。因此，成对的风机111A、111B可以安装在例如盖101的壁101E、101F的相应内壁表面101G、101H上，内壁表面101G、101H在Y方向上彼此面对。

图24是示出了通过图18中箭头所示的方向B看的、本实施方式的第三实施例中的盖和盖内部的构造的示意图。参照图24，如本实施方式的第三实施例所示，流入口107和排气口109二者都放置在位于Y方向上的盖101的中心向左的区域。相反，涂布单元4在Y方向上放置在位于盖101的中心向右的区域。因此，图20中由虚线表示的线LI并不延伸通过涂布单元4。因此，图24是图20相对于Y方向的侧向倒置的型式。此构造也可以使用。此外，相对于图22中的第二实施例，流入口107和排气口109的位置以及涂布单元4的位置可以相对于X方向侧向倒置(其未示出)。

功能和有利效果

现在描述本实施方式的功能和有利效果。

根据本公开的涂布装置100包括涂布单元4、盖101、湿度控制器103和气体通道105。涂布单元4将液体材料(涂布材料)涂布至基板5，基板5是安装在Y轴工作台2上的待处理目标材料。沿作为第一方向的Z方向看，盖101在涂布单元4上方展开。湿度控制器103能够对由盖101和Y轴工作台2形成的空间102中的湿度进行控制。气体通道105允许具有受控湿度的诸如空气的气体从湿度控制器103通过形成在盖101中的流入口107供应到空间102。盖101包括壁。该壁在Y方向和X方向上围绕着涂布单元4，Y方向是与作为第一方向的Z方向正交的第二方向，而X方向是与Z方向和Y方向正交的第三方向。空间102中的湿度可以调节到80％或更高。

以此方式，可以抑制涂布图案中水分的快速蒸发，这在空间102中用单个涂布针24涂布微型图案时可能发生，其中湿度的可调范围例如是30％以上且65％以下的低范围。因此，当具有高水分含量的涂布液体、诸如双液体混合凝胶也用单个涂布针24涂布时，可以以高精度形成更微型的图案。因为使用了能够将湿度调节到80％或更高的湿度控制器103，所以可以产生例如具有90％或更高湿度的极高湿度的诸如空气的气体，使得可以在短时间内实现空间102的高湿度。换句话说，在较高的湿度范围内，盖101内部的湿度可以以良好的响应得到控制。

如果涂布单元4周围的空间102中的湿度改变，即使其他条件保持不变，微阵列等上的涂布液体材料(涂布材料)的直径也会变化。随着湿度的降低，更多的水分从涂布液体材料(涂布材料)蒸发，因此，可能发生涂布液体材料(涂布材料)的直径意外减少。因此，在本实施方式中使用涂布装置100来以高精度控制空间102中的湿度是重要的。

根据本实施方式的包括涂布单元4的涂布装置100不仅能够涂布用于工业用途的液体材料(涂布材料)，而且能够涂布例如提供为包括含有细胞的胶凝剂的含细胞液体的液体材料(涂布材料)。在这种情况下，涂布材料容器21中的液体材料(涂布材料)是含细胞液体，因此，液体材料(涂布材料)中含有许多活细胞。在这种情况下，如果盖101内部的空间102的湿度很低，并且涂布的液体材料(涂布材料)容易干燥和蒸发，那么包含在材料中的细胞就不能再存活。然而，根据本实施方式，由盖101和Y轴工作台2形成的空间102中的湿度可以调节到80％或更高，从而能够防止因空间102中的干燥而导致含细胞液体中的细胞死亡。

在本实施方式中，当液体材料(涂布材料)是含有胶凝剂的含细胞液体时，可用于包含在液体材料(涂布材料)中的细胞不受特别限制。作为这些细胞，例如，可以使用各种原生细胞中的任何一种，诸如成纤维细胞、管内皮细胞、表皮细胞、平滑肌细胞、心肌细胞、胃肠道细胞、神经元、肝细胞、肾细胞和胰腺细胞；来自iPS细胞的分化细胞；以及各种癌细胞。可以使用未修饰细胞作为这些细胞。替代地，也可以使用利用蛋白质、糖链和核酸中的任何一种所修饰的细胞作为这些细胞。具体而言，作为修饰细胞，可以使用涂覆有一般已知涂层剂的细胞，如纤维蛋白、明胶、层粘连蛋白或弹性蛋白。可以使用一般已知的、使用纤维蛋白、明胶、层粘连蛋白、弹性蛋白或类似物的涂层方法所涂覆的细胞作为修饰的细胞。

含细胞的液体可包含细胞外基质成分，例如纤维蛋白、明胶、胶原蛋白、层粘连蛋白、弹性蛋白或基质凝胶(Matrigel)。含细胞的液体还可包含细胞生长因子，诸如成纤维细胞生长因子或血小板衍生生长因子。含细胞的液体也可以包含一种添加剂，诸如血管内皮细胞、淋巴内皮细胞和各种干细胞。这些被包括在含细胞液体中，以提供使封装的细胞能够稳定地粘附和生长的环境。含有细胞的液体还可以包含纤维蛋白原、藻酸、热膨胀高分子或类似物作为胶凝剂。

在涂布装置100中，涂布单元4包括能够通过将液体材料(涂布材料)涂布到基板5上而将其供应给作为待处理材料的基板5。使用涂布针24的涂布方法，相对于喷墨方法或分配器方法，涂布液体材料(涂布材料)的直径明显较小。明显较小量的涂布液体更容易干燥。因此，包括根据本实施方式的湿度控制器103的涂布装置100对于基于使用涂布针24的涂布方法的装置特别有效。

在涂布装置100中，流入口107位于Y轴工作台2向上，即相对于涂布单元4在Z方向上与Y轴工作台2相反。因此，来自流入口107的加湿气体在空间102中向下行进，使得气体可以适当地被供应到所期望的位置，诸如涂布单元4的涂布位置。

在涂布装置100中，在盖101中形成了允许空间102中的气体排出到空间102外部的排气口109。在作为第二方向的Y方向上，例如，涂布单元4远离将流入口107和排气口109连接的线LI。

虽然空间102中的加湿是重要的，但在某些情况下，直接将大量的加湿气体吹向涂布单元4可能不是优选的。这是由于气体中的水分可能进入液体材料(涂布材料)，使得涂布液体材料(涂布材料)中的溶剂浓度可能发生变化。这也是由于气体中的水分可能粘附在涂布针24的表面，使得涂布针24上可能会出现冷凝现象或涂布针24可能会生锈。鉴于此，使用上述构造使得涂布单元4不位于流入口107和排气口109之间的区域。因此，可以避免由于涂布单元4定位在供大量加湿气体从流入口107流动通过的流道中而使涂布单元4暴露于大量的加湿气体中。因此，例如可以避免诸如液体材料(涂布材料)中的溶剂浓度变化以及涂布针24的冷凝和生锈等问题。

在涂布装置100中，盖101具有壁，具体而言，成对的壁101A、101B布置在作为第三方向的X方向上的相应两端处。流入口107形成在成对的壁101A、101B中的一个，例如壁101B中。排气口109形成在成对的壁101A、101B的另一个，例如壁101A中。因此，当涂布单元4在X方向上位于空间102中心时，例如，从涂布单元4到流入口107/排气口109的距离(在X方向上)可以进一步增加。因此，可以避免因涂布单元4定位在供大量加湿气体从流入口107流动通过的流道中而使涂布单元4暴露于大量的加湿气体中。因此，例如可以避免诸如液体材料(涂布材料)中的溶剂浓度变化以及涂布针24的冷凝和生锈等问题。

在涂布装置100中，流入口107和排气口109被形成为在作为第二方向的Y方向上占据相同的位置。因此，涂布单元4在第二方向上远离将流入口107和排气口109连接的线的可能性较大。因此，可以避免由于涂布单元4定位在供大量加湿气体从流入口107流动通过的流道中而使涂布单元4暴露于大量的加湿气体中。因此，例如可以避免诸如液体材料(涂布材料)中的溶剂浓度变化以及涂布针24的冷凝和生锈等问题。

在涂布装置100中，相对于与Y轴工作台2相反一侧，即相对于涂布单元4的上端、即上端4a，流入口107和排气口109在Z方向即第一方向上彼此相反形成。因此，流入口107位于涂布单元4的上端4a的上方，而排气口109位于涂布单元4的上端4a的下方，使得气体可以供应到整个空间102。因此，可以抑制盖101内各区域之间的湿度差异，并且可以使盖101中整个空间102的湿度基本均匀。因此，可以进一步提高涂布单元4周围的湿度控制精度。其结果是，液体材料(涂布材料)可以以进一步提高的精度涂布。

涂布装置100进一步包括安装在盖101上的成对的风机111，该对风机安装成这些风机在作为第二方向的Y方向和作为第三方向的X方向中的至少一个方向上相互面对。因此，供应到空间102的加湿气体在被风机111A、111B搅动的同时吹向盖101的中心。因此，可以避免因涂布单元4定位在供大量加湿气体从流入口107流动通过的流道中而使涂布单元4暴露于大量的加湿气体中。因此，例如可以避免诸如液体材料(涂布材料)中的溶剂浓度变化以及涂布针24的冷凝和生锈等问题。此外，可以抑制盖101内各区域之间的湿度差异，并且可以使盖101内部整个空间102的湿度基本均匀。

此外，涂布装置100的湿度控制器103可以包括超声波振荡发生器，以及使用超声波振荡来产生例如具有5μm或更小的颗粒尺寸的微水滴的微水滴发生器。在这种情况下，微水滴在蒸发之前粘附在涂布单元4会导致生锈或类似情况。具有如上所述的风机111的构造可用于在较高的湿度范围内控制盖101内部的湿度，并有良好的响应。这是由于加湿气体被风机111搅动，使得加湿的气体迅速扩散。其结果是，可以改善可加工性。

在涂布装置100中，成对的风机111位于朝向Y轴工作台2的方向，即在作为第一方向的Z方向上在流入口107的下方。从流入口107供应到空间102的加湿气体向下流动，然后其流动由风机111控制，例如在图18中的Y方向上进一步向前流动。向下流动的气体可以被控制，使得仅适当量的气体，而不是过多的气体，流向涂布单元4。因此，可以向涂布单元4供应适当的湿度，同时可以抑制因过度供应湿度而导致的故障。

在涂布装置100中，成对的风机111各包括围绕部分111D和四条腿部111E，围绕部分111D利用该四条腿部111E附接到盖101。四条腿部111E从周围部分111D的主表面沿与主表面交叉的方向延伸。这样的结构使供应的加湿气体更容易流入风机111的围绕部分111D的主表面和风机所附接到的盖101的内壁表面之间的间隙。通过这种方式，可以抑制诸如在整个区域的部分中的凝结的、因加湿空气停留在该部分中而产生的故障。

涂布装置100进一步包括位于涂布单元4和流入口107之间的分隔件117。分隔件117阻挡从流入口107流向涂布单元4的部分加湿气体。因此，可以避免因涂布单元4定位在供大量加湿气体从流入口107流动通过的流道中而使涂布单元4暴露于大量的加湿气体中。因此，例如可以避免诸如液体材料(涂布材料)中的溶剂浓度变化以及涂布针24的冷凝和生锈等问题。

如上所述的本实施方式的各实施例中的涂布装置100可以进一步包括除湿机构。因此，可以抑制空间102中湿度的过度增加以及由此产生的故障，诸如涂布单元4上的凝结。

如上所述的各实施方式中的涂布装置100可以构造成基于由湿度传感器113测量的湿度的输出值控制由安装在盖101的内壁表面101C、101D、101G、101H上的风机111吹出的空气量。

进一步地，在以上描述的各实施方式中，供应到涂布装置100的盖101中的气体可以是除了其湿度之外还调节了其温度的气体。在这种情况下，除了湿度传感器113之外，在空间102中优选放置有温度传感器。

实施例1

涂布装置100的盖101内的空间102的湿度从45％增加到60％，此后通过湿度控制器103增加到80％，并检查空间102的湿度的变化。图25是示出根据实施方式1的盖101内湿度随时间变化的测量结果的图表。图25中的横轴表示从盖101内加湿处理开始所流逝的时间。图25中的纵轴表示盖101内湿度的测量结果。参照图25，将空间102的湿度从45％提高到60％大约花费四分钟。将空间102的湿度从60％增加到80％大约花费四分钟。因此，涂布装置100可以在明显短的时间内增加空间102的湿度。换句话说，通过使用涂布装置100可以提高工作效率。

实施例2

当改变涂布装置100中的空间102的湿度时，测量如在平面图中看到的从涂布针24涂布的液体材料(涂布材料)的图案的涂布直径。所用的涂布针24尖端的圆形截面的直径为0.8mm，材料被涂布一次。涂布针24在涂布材料容器21中的待机时间为1020ms，而涂布针24下降后没有设置待机时间。涂布的液体材料(涂布材料)是2.5mg/mL的透明质酸溶液。每次涂布液体材料(涂布材料)的高度(厚度)是恒定的。在相同的湿度条件下，进行了五次相同试验，每次试验的测量结果绘制在下图中。

图26是示出根据实施例2在各湿度环境下涂布直径的测量结果的图表。图26中的横轴代表空间102的湿度。图26中的纵轴表示在各湿度条件下测量所涂布的液体材料(涂布材料)的涂布直径的结果。该试验是在四种不同的湿度环境下进行的，其中湿度相应为20％、40％、60％和80％。参照图26，涂布直径随着湿度的增加而趋于增加。湿度从20％到80％的变化导致涂布直径增加了约40μm。同时，在相同湿度条件下的涂布图案之间，涂布直径间的差异小。在任何湿度下，涂布直径的差异为10μm或更小。随着湿度的升高，涂布液体干燥所需的时间趋于变长，这在图中没有示出。

从上面可以看出，通过具有湿度控制器103的涂布装置100在控制湿度的同时使诸如胶凝剂的具有高水分含量的液体材料(涂布材料)以恒定的涂布直径无变化地涂布，而在涂布期间不改变涂布条件。当湿度改变时，即使其他条件相同，涂布直径也会发生相当大的改变，因此，通过湿度控制器103控制湿度是很重要的。

参照图26，涂布直径随着湿度的增加而增加。这是由于粘附到涂布针24尖端的液体材料(涂布材料)的量发生了改变。具体而言，在低湿度条件下，液体材料(涂布材料)中含有的大量水分被蒸发，因此涂布直径减少。在高湿度条件下，液体材料(涂布材料)中所含水分的蒸发被抑制，因此涂布直径增加。此外，如果涂布液体含有大量的水分，水分的蒸发导致涂布液体的浓度和粘度的增加，从而导致取决于涂布条件的涂布直径的显著变化。这样的改变具有显著的影响，诸如图案的变化。鉴于此，湿度控制器103用于控制湿度，使得能利用湿度控制器103控制湿度来稳定地涂布具有所期望涂布直径的图案。

当液体材料(涂布材料)是含有胶凝剂的含细胞液体，并且在图26中的空间102中的湿度为80％时，不仅可以实现涂布直径的增加，而且可以维持包含在液体材料(涂布材料)中的细胞生存的状态。

与联系包括在如以上描述的实施方式中的各实施例的所描述的特征可以在没有没有矛盾的范围内以适当的组合应用。

需要解释为本文所公开的实施方式在所有方面均是以示例的形式，而非以限制的形式。本公开的范围并非由上述说明定义，而是由权利要求书的范围定义，其包括与权利要求书等同的含义和范围内所做的所有修改和变更。

附图标记列表

1X轴工作台；2Y轴工作台；3Z轴工作台；4涂布单元；5基板；6观察光学系统；7CCD摄像头；8操作面板；9监测器；10控制计算机；20涂布针保持件；21涂布材料容器；24涂布针；41伺服电动机；43凸轮；44轴承；45凸轮联接板；46可动部；47涂布针保持件固定部；48涂布针保持件收容部；49线性引导部；50弹簧；51、52固定销；61凸轮表面；62上端平坦区域；63下端平坦区域；70涂布材料；72通孔；80控制器；90驱动单元；100涂布装置；101盖；101A、101B、101E、101F壁；101C、101D、101G、101H内壁表面；102空间；103湿度控制器；105气体通道；107流入口；109排气口；111、111A、111B风机；111C旋转部分；111D围绕部分；111E腿部；113湿度传感器；115支承件；117分隔件；119分隔构件。

Claims (25)

1.一种涂布装置，包括：

涂布针，所述涂布针将涂布材料涂布在目标上，所述涂布材料具有因剪切而改变的粘度，

驱动单元，所述驱动单元使所述涂布针向上和向下移动；以及

控制器，所述控制器对所述驱动单元进行控制以移动所述涂布针，使得剪切以取决于所述涂布材料的类型和取决于目标涂布量或目标涂布直径的剪切速度施加到所述涂布材料。

2.根据权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，进一步包括容器，所述容器对所述涂布材料进行保持，并在所述容器与所述目标面对的底部中具有通孔，允许所述涂布针从所述通孔突出，其中，

所述控制器对所述驱动单元进行控制以移动所述涂布针，使得在所述涂布针穿过所述通孔时以所述剪切速度将剪切施加到所述涂布材料。

3.根据权利要求2所述的涂布装置，其特征在于，基于所述涂布材料的所述类型和基于所述目标涂布量或所述目标涂布直径，所述控制器确定所述涂布针在竖直向下方向上的移动速度，并对所述涂布针进行控制，使得所述涂布针以确定的所述移动速度穿过所述通孔。

4.根据权利要求2所述的涂布装置，其特征在于，基于所述涂布材料的所述类型、基于所述目标涂布量或所述目标涂布直径以及基于当所述涂布针通过所述通孔突出时所述涂布针与所述通孔的外壁之间的距离，所述控制器确定所述涂布针在竖直向下方向上的移动速度，并对所述涂布针进行控制，使得所述涂布针以确定的所述移动速度穿过所述通孔。

5.根据权利要求4所述的涂布装置，其特征在于，所述控制器具有限定与所述涂布材料的所述类型、与所述目标涂布量或所述目标涂布直径以及与所述距离相关的所述移动速度的表，并通过参照所述表确定所述移动速度。

6.根据权利要求5所述的涂布装置，其特征在于，所述涂布材料是假塑性流体、胀流型流体和宾厄姆流体中的任何一种。

7.根据权利要求6所述的涂布装置，其特征在于，对于所述涂布针和所述通孔的所述外壁之间的距离相同以及所述涂布材料的所述类型为所述假塑性流体的情况，所述表将所述移动速度限定为随所述目标涂布量增大而降低。

8.根据权利要求6所述的涂布装置，其特征在于，对于所述涂布针和所述通孔的所述外壁之间的距离相同以及所述涂布材料的所述类型为所述胀流型流体的情况，所述表将所述移动速度限定为随所述目标涂布量增大而提高。

9.根据权利要求6所述的涂布装置，其特征在于，对于所述涂布针和所述通孔的所述外壁之间的距离相同以及所述涂布材料的所述类型为所述宾厄姆流体的情况，所述表将所述移动速度限定成，当所述目标涂布量小于或等于预定值时，所述移动速度随着所述目标涂布量的增大而降低，而当所述目标涂布量大于所述预定值时，无论所述目标涂布量多少，所述移动速度都是恒定的。

10.根据权利要求6所述的涂布装置，其特征在于，对于相同类型的所述涂布材料和对于相同的目标涂布量，所述表将所述移动速度限定为随着所述涂布针和所述通孔的所述外壁之间的距离增大而降低。

11.根据权利要求5所述的涂布装置，其特征在于，所述涂布材料是含细胞溶液。

12.根据权利要求11所述的涂布装置，其特征在于，对于所述涂布针和所述通孔的所述外壁之间的距离相同的情况，所述表将所述移动速度限定为随着所述目标涂布量的增大而降低。

13.根据权利要求1所述的涂布装置，其特征在于，还包括：

涂布单元，所述涂布单元包括所述涂布针和所述驱动单元，并将所述涂布材料供应至安装在工作台上的待处理目标材料；

盖，当在第一方向上观察时，所述盖在所述涂布单元上方展开；

湿度控制器，所述湿度控制器能够对由所述盖和所述工作台形成的空间中的湿度进行控制；以及

空气通道，所述空气通道允许具有受控湿度的气体从所述湿度控制器通过在所述盖中形成的流入口供应进入所述空间，其中，

所述盖包括壁，且所述壁在与所述第一方向正交的第二方向上以及与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向上围绕所述涂布装置，

所述涂布装置能够将所述空间中的湿度调节到80％或更高。

14.根据权利要求13所述的涂布装置，其特征在于，还包括湿度传感器，所述湿度传感器测量所述空间中的湿度并将所述湿度的测量结果发送到所述湿度控制器。

15.根据权利要求13或14所述的涂布装置，其特征在于，所述流入口在所述第一方向上相对于所述涂布单元位于与所述工作台相反的位置。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的涂布装置，其特征在于，

排气口形成在所述盖中，所述排气口允许所述空间中的气体排出到所述空间的外部，以及

所述涂布单元在所述第二方向上定位成远离将所述流入口和所述排气口连接的线。

17.根据权利要求16所述的涂布装置，其特征在于，

所述盖的所述壁包括位于所述第三方向上相应两端处的成对的壁，

所述流入口形成在成对的所述壁的一个中，

所述排气口形成在成对的所述壁的另一个中。

18.根据权利要求16或17所述的涂布装置，其特征在于，所述流入口和所述排气口形成为在所述第二方向上占据相同的位置。

19.根据权利要求17或18所述的涂布装置，其特征在于，在所述第一方向上，所述流入口和所述排气口相对于所述涂布单元的端部彼此相反地形成，所述端部定位成与所述工作台相反。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的涂布装置，其特征在于，还包括放置于所述盖上的成对的风机，所述风机在所述第二方向和所述第三方向中的至少一个方向上彼此相反。

21.根据权利要求20所述的涂布装置，其特征在于，成对的所述风机在所述第一方向上定位成远离朝向所述工作台的所述流入口。

22.如权利要求20或21所述的涂布装置，其特征在于，

成对的所述风机各包括围绕部分和四条腿部，所述围绕部分利用所述四条腿部附接到所述盖，以及

所述四条腿部从所述围绕部分的主表面沿与所述主表面交叉的方向延伸。

23.根据权利要求13至22中任一项所述的涂布装置，其特征在于，进一步包括位于所述涂布单元和所述流入口之间的分隔件。

24.根据权利要求13至23中任一项所述的涂布装置，其特征在于，所述涂布材料是含有胶凝剂的含细胞液体。

25.一种涂布装置的涂布方法，所述涂布装置包括：涂布针，所述涂布针将因剪切而改变了粘度的涂布材料涂布到目标；以及容器，所述容器对所述涂布材料进行保持，并在其与所述目标面对的底部中具有通孔，允许所述涂布针从所述通孔突出，所述涂布方法包括：

基于所述涂布材料的类型、基于目标涂布量或目标涂布直径以及基于所述涂布针通过所述通孔突出时与所述通孔的外壁之间的距离，确定所述涂布针沿竖直向下方向的移动速度；以及

对所述涂布针进行控制，使得所述涂布针以确定的所述移动速度穿过通孔。

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