特許 7543347 印刷後の真空脱ガス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-23

(45)【発行日】2024-09-02

(54)【発明の名称】印刷後の真空脱ガス

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0271 20160101AFI20240826BHJP

   B41F 23/00 20060101ALI20240826BHJP

   B41M 1/12 20060101ALI20240826BHJP

   H01M 8/10 20160101ALI20240826BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0271

B41F23/00

B41M1/12

H01M8/10 101

【請求項の数】 22

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022114156

(22)【出願日】2022-07-15

(65)【公開番号】P2023015016

(43)【公開日】2023-01-31

【審査請求日】2022-08-05

(31)【優先権主張番号】2110343.7

(32)【優先日】2021-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】514153171

【氏名又は名称】エーエスエムピーティー・エスエムティー・シンガポール・ピーティーイー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム・トーマス・ルーク・ウォーカー

【審査官】川口 由紀子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２０２９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０４７６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１４６３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４３１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１６７７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２０１８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２９０６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１０６３７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０２７１

Ｂ４１Ｆ ２３／００

Ｂ４１Ｍ １／１２

Ｈ０１Ｍ ８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークピース上にある材料の脱ガスを実施するための脱ガスチャンバであって、
－ 少なくとも部分的な真空を作り出すための真空源と、
－ 真空リザーバであって、前記少なくとも部分的な真空が前記真空リザーバ内で生成及び維持され得るように、前記真空源と流体的に連通している真空リザーバと、
－ ２次チャンバと、
－ ポートバルブであって、前記脱ガスチャンバの外部と前記２次チャンバとの間で前記ワークピースが通過できる開位置と、前記ポートバルブが流体的に密封されている閉位置との間で移動可能な、ポートバルブと、
－ リザーババルブであって、前記２次チャンバと前記真空リザーバとの間で流体的な連通を提供するための開位置と、前記リザーババルブが流体的に密封されている閉位置との間で移動可能な、リザーババルブと、
－ 前記２次チャンバ内に配置され、前記ワークピースの前記材料を脱ガスすることができる処理領域と、
を含む、脱ガスチャンバ。

【請求項2】

前記ワークピースを前記脱ガスチャンバの外部から移動させ、前記ワークピースを前記処理領域内に配置するように構成された輸送機構を含む、請求項１に記載の脱ガスチャンバ。

【請求項3】

前記リザーババルブが、貫通穴を有するバルブプレートを含み、該バルブプレートは、前記貫通穴が、前記真空リザーバ及び／または前記２次チャンバの外壁に設けられた開口部と整列する開位置と、前記貫通穴が前記開口部と整列しない閉位置との間で移動可能であるように可動に取り付けられた、請求項１に記載の脱ガスチャンバ。

【請求項4】

前記バルブプレートは、前記２次チャンバと前記真空リザーバとの間に取り付けられ、前記２次チャンバ及び前記真空リザーバの各々は、それぞれの外壁に開口部を含み、前記バルブプレートが開位置にある場合、前記開口部は前記貫通穴と整列して流体的な連通を提供している、請求項３に記載の脱ガスチャンバ。

【請求項5】

前記バルブプレートは、前記２次チャンバ及び前記真空リザーバの１つに取り付けられている、請求項３に記載の脱ガスチャンバ。

【請求項6】

脱ガスされたワークピースを生産するための生産ラインであって、印刷機と、該印刷機で材料が印刷された後の脱ガスされるべきワークピースと、請求項１から５のいずれか一項に記載の脱ガスチャンバとを含み、該脱ガスチャンバは、印刷機で印刷された後の前記脱ガスされるべきワークピースを受け入れるために、生産ライン内に配置されている、生産ライン。

【請求項7】

前記ワークピースの各々は燃料電池の構成要素のための、脱ガスされるべきガスケット材料を含む、請求項６に記載の生産ライン。

【請求項8】

印刷媒体をワークピースに印刷するための印刷機であって、前記印刷媒体が前記ワークピースに印刷された後に前記印刷媒体を脱ガスするための請求項１から５のいずれか一項に記載の脱ガスチャンバを備えている、印刷機。

【請求項9】

ワークピースに印刷された材料を脱ガスするための方法であって、
ｉ） 請求項１による脱ガスチャンバを提供するステップと、
ｉｉ） 前記真空源を使用して、前記真空リザーバ内に少なくとも部分的な真空を生成及び維持するステップと、
ｉｉｉ） 前記ポートバルブを介して材料が印刷された前記ワークピースを前記２次チャンバに挿入するステップと、
ｉｖ） 前記ポートバルブを閉じるステップと、
ｖ） 前記リザーババルブを開いて前記２次チャンバ内の真空度を上げるステップと、
ｖｉ） 前記ワークピースを前記少なくとも部分的な真空に露出させ、前記ワークピースに印刷された前記材料が前記少なくとも部分的な真空に曝されるようにするステップと、
を含む、方法。

【請求項10】

前記ｉ）のステップにおいて、前記脱ガスチャンバが、生産ラインの印刷機に隣接して提供されている、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記ｉ）のステップにおいて、前記脱ガスチャンバが印刷機内に提供されている、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記ワークピースは燃料電池の構成要素のための、脱ガスされるべきガスケット材料を含む、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

前記材料は室温で加硫処理されるシリコーンを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項14】

燃料電池用のガスケットを生産する方法であって、材料をワークピース上に印刷するステップと、請求項９から１３のいずれか一項に記載の方法を用いて印刷された前記材料を脱ガスするステップと、を含む方法。

【請求項15】

材料をワークピース上に印刷する前記ステップは、前記ワークピース上に前記材料をスクリーン印刷することである、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

印刷されたワークピースを製造する方法であって、
ｉ） 湿式材料を前記ワークピース上に印刷するステップと、
ｉｉ） 前記湿式材料が湿った状態のまま、印刷された前記ワークピースを請求項１から５のいずれか一項に記載の脱ガスチャンバに収納して前記湿式材料を脱ガスするステップと、
を含む、方法。

【請求項17】

前記ｉ）のステップは、前記ワークピース上に前記湿式材料をスクリーン印刷することである、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記ｉ）のステップは生産ラインの印刷機を使って行われ、前記ｉｉ）のステップは、前記生産ラインの前記印刷機に直接的に後続している脱ガスチャンバを使って行われる、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

印刷された前記ワークピースは燃料電池の構成要素のための、脱ガスされるべきガスケット材料を含む、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項20】

前記燃料電池は固体高分子形燃料電池を含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記材料は室温で加硫処理されるシリコーンを含む、請求項１６から２０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項22】

前記材料は請求項９に記載の方法を用いて脱ガスされる、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、脱ガスチャンバ（degassing chamber）、ワークピース製造用の生産ライン、印刷媒体をワークピースに印刷するための印刷機、ワークピースに印刷された材料を脱ガスする方法、及び印刷されたワークピースを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

固体高分子形燃料電池（polymer electrolyte membrane fuel cells）としても知られているプロトン交換膜燃料電池（proton-exchange membrane fuel cells）は、（どちらも一般に「ＰＥＭ燃料電池」と略され）実現可能な次世代燃料電池ソリューションとして有望である。一般的に知られているように、ＰＥＭ燃料電池は、典型的には、スタックを形成するために一緒に組み立てられ得る複数の層またはプレートを含む。エッジシールを形成するために、各プレートを適切なガスケットで囲むことが有利である。このようなガスケットに適した材料は、室温で加硫処理される（room-temperature vulcanizing：ＲＴＶ）シリコーンであり、これは、接着性があり、空気に曝されるとすぐに、湿った状態から強くて柔軟で弾力性のある変形可能な材料に硬化し始める。

【0003】

効率的で合理化されたＰＥＭ燃料電池製造を達成するために、工業用スクリーン印刷プロセスを使用して、そのようなＲＴＶシリコーン材料（またはほぼ同様の材料）をＰＥＭ燃料電池プレートに直接印刷することによってそのようなガスケットを製造することが提案されている。このようなプロセスでは、印刷機を使用して、角度の付いたブレードまたはスキージを使用して、印刷画面（マスクまたはステンシルと呼ばれることもある）の開口部または開口部のパターンを通して印刷媒体を適用することによって、印刷媒体をワークピースに適用する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、そのようなアプローチには問題が存在しており、印刷プロセスの乱流の性質（turbulent nature）によって、湿ったガスケット材料に気泡を不可避的に導入することが確認されている。しかしながら、ガスケット材料に気泡が存在すると、動作の信頼性が損なわれるため、理想的にはガスケット材料に気泡が無いようにする必要がある。

【0005】

本発明は、印刷されたガスケット材料中の気泡の存在を動作上許容可能なレベルまで低減することを目的としている。

【0006】

本発明によれば、この目的は、印刷材料がまだ湿っている、新たに印刷されたワークピースを受け入れることができる脱ガスチャンバを提供し、それらを少なくとも部分的な真空に曝し、従って印刷材料から気泡を除去することによって達成される。ここでは、脱ガスチャンバからのワークピースの導入及び除去にも拘わらず、少なくとも部分的な真空を維持できる真空リザーバを使用している。

【0007】

本開示の目的のために、本明細書で使用される「湿っている（wet）」という用語は、材料が完全に硬化していないが、真空に曝されたときに、材料中に混入している気泡が材料を通って自由に移動できるように十分に低い粘度を有していることを意味する。

【0008】

出願人は、例えば、半導体または金属ウェーハ、ボード等の他のワークピースによる燃料電池の構成要素だけでなく、新たに印刷された物品が真空脱ガスに曝される既知のプロセス、またはこのような脱ガスを実行するのに適している既知の装置を承知してはいない。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１の態様によれば、ワークピース上に配置された材料を脱ガスするための脱ガスチャンバが提供され、以下を含む：
少なくとも部分的な真空を作り出すための真空源と、
真空リザーバであって、少なくとも部分的な真空が真空リザーバ内で生成及び維持され得るように、真空源と流体的に連通している真空リザーバと、
２次チャンバと、
ポートバルブであって、脱ガスチャンバの外部と２次チャンバとの間でワークピースが通過できる開位置と、ポートバルブが流体的に密封されている閉位置との間で移動可能な、ポートバルブと、
リザーババルブであって、２次チャンバと真空リザーバとの間で流体的な連通を提供するための開位置と、リザーババルブが流体的に密封されている閉位置との間で移動可能な、リザーババルブ。

【0010】

本発明の第２の態様によれば、ワークピースを製造するための生産ラインが提供され、これは、印刷機と、先行する請求項に記載の脱ガスチャンバとを備えている。脱ガスチャンバは、印刷機で印刷された後のワークピースを受け入れるために、生産ライン内に配置されている。

【0011】

本発明の第３の態様によれば、印刷媒体をワークピースに印刷するための印刷機が提供され、印刷媒体がワークピースに印刷された後に印刷媒体を脱ガスするための脱ガスチャンバを備えている。

【0012】

本発明の第４の態様によれば、ワークピースに印刷された材料を脱ガスするための方法が提供され、以下のステップを含む：
ｉ） 第１の態様による脱ガスチャンバを提供するステップと、
ｉｉ） 真空源を使用して、真空リザーバ内に少なくとも部分的な真空を生成及び維持するステップと、
ｉｉｉ） ポートバルブを介してワークピースを２次チャンバに挿入するステップと、
ｉｖ） ポートバルブを閉じるステップと、
ｖ） リザーババルブを開いて２次チャンバ内の真空度を上げるステップと、
ｖｉ） ワークピースを少なくとも部分的な真空に露出させ、ワークピースに印刷された材料が少なくとも部分的な真空に曝されるようにするステップ。

【0013】

本発明の第５の態様によれば、印刷されたワークピースを製造する方法が提供され、以下のステップを含む：
ｉ）湿式材料（wet material）をワークピース上に印刷するステップと、
ｉｉ）材料が湿った状態のまま、印刷されたワークピースを脱ガスチャンバに収納して（placing）材料を脱ガスするステップ。

【0014】

本発明の他の特定の態様および特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１の実施形態による脱ガスチャンバを概略的に示す断面側面図である。

【図2】図１の脱ガスチャンバで使用するためのバルブプレートを上から概略的に示す図である。

【図3】本発明の第２の実施形態による脱ガスチャンバを概略的に示す断面側面図である。

【図4】本発明の第３の実施形態による脱ガスチャンバを概略的に示す断面側面図である。

【図5】本発明の第４の実施形態による脱ガスチャンバを概略的に示す断面側面図である。

【図6】本発明の更なる実施形態による、一体型脱ガスチャンバを備えた印刷機を概略的に示す斜視図である。

【図7】本発明による脱ガスチャンバを含む生産ラインを上から概略的に示す図である。

【図8】本発明による脱ガスチャンバを含む生産ラインを上から概略的に示す図である。

【図9】本発明による脱ガスチャンバを含む生産ラインを上から概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

次に、本発明は、添付の図面（原寸に比例していない）を参照して説明される。

【0017】

図１は、本発明の第１の実施形態による脱ガスチャンバを概略的に示す断面側面図である。脱ガスチャンバ１は２つの主要部分、リザーバチャンバ４によって規定される真空リザーバ３、及びこの実施形態ではプロセスチャンバ５である２次チャンバを有する。真空リザーバ３は、（それ自体は良く知られている）高速の単段真空ポンプ（high-speed, single-stage, vacuum pump）等の真空源２と流体的に連通しており、その結果、真空源２の動作によって、真空リザーバ３内で、例えば約５０Ｍｂａｒから１５０Ｍｂａｒの少なくとも部分的な真空または減圧領域が生成され、維持されている。真空リザーバ３はプロセスチャンバ５よりも大きく、例えば、プロセスチャンバ５の約１００倍の内部容積を有する。プロセスチャンバ５は、ワークピースＷが上述の少なくとも部分的な真空に曝されることによって脱ガスされ得る処理領域を規定する。プロセスチャンバ５は、その端部で入力ポートバルブ６によって密閉可能であり、その反対側の別の端部が出力ポートバルブ７によって密閉可能である。これらのポートバルブ６、７のそれぞれは、脱ガスチャンバ１の外部とプロセスチャンバ５との間でワークピースＷが通過できる開位置と、それぞれのポートバルブ６、７が流体的に密封されている閉位置との間で移動可能である。スライスバルブ等の既知のバルブが、入力ポートバルブ６及び出力ポートバルブ７として使用され得る。コンベヤベルト、レール等の輸送機構８がプロセスチャンバ５に設けられ、ワークピースＷを脱ガスチャンバ１の外部から移動させ、それらを処理領域内に配置するように構成される。図示されるように、輸送機構８はその上で、脱ガスチャンバ１の外部（図示されるように左側）から、開位置にあるときに入力ポートバルブ６を通って、脱ガスのための処理領域にワークピースＷを運ぶように動作する。次いでワークピースＷは、出力ポートバルブ７を通って、図示のようにＸ軸に平行な直線輸送方向Ｔで、脱ガスチャンバ１の外部（図示されるように右側）に至る。輸送機構がコンベヤベルトまたは同様のものを含む場合、ベルトは完全にプロセスチャンバ５内に存在していて良く、従って、入力ポートバルブ６及び出力ポートバルブ７の開閉動作に影響を及ぼさないことに留意されたい。ワークピースＷを脱ガスチャンバ１の内部及び外部に移送するために、輸送機構８は、ワークピースＷが比較的長いことに留意して、必要に応じてワークピースＷを受け取りまたは排出するために外部に設けられた輸送機構（図示せず）と協働し得る。従ってワークピースＷは、それぞれのポートバルブが開いているとき、それぞれの輸送機構間の安全な引き渡しを提供するために、外部輸送機構及び輸送機構８に跨っていて良い。プロセスチャンバ５と真空リザーバ３との間の流体的な連通を提供するための開位置と、リザーババルブが流体的に密封されている閉位置との間で移動可能なリザーババルブも提供され、この実施形態ではバルブプレート１１を備える。図２で上から概略的に示されているバルブプレート１１は、バルブプレート１１の厚さ全体に亘って延在している貫通穴１２のアレイを含む。対応するリザーバ開口部９は、リザーバチャンバ４の下壁に配され、対応するプロセスチャンバ開口部１０は、プロセスチャンバ５の上壁に配置される。バルブプレート１１は、各貫通穴１２が対応するリザーバ開口部９及び対応するプロセスチャンバ開口部１０と整列する開位置と、各貫通穴１２が任意のリザーバ開口部９またはプロセスチャンバ開口部１０と整列しない閉位置との間で移動可能であるように可動に取り付けられる。貫通穴１２／開口部９、１０の２次元配列を有することにより、バルブプレート１１上にプロファイルされた動き（profiled motion）を生じさせ、プロセスチャンバ５の排気中に一定の空気速度を確保することができる。

【0018】

全てのバルブ（すなわち、入力ポートバルブ６及び出力ポートバルブ７並びにリザーババルブ）及び輸送機構８は、周知の手段、例えば、コンピュータ、プロセッサ等の単一の制御手段（図示せず）の制御下にあるそれぞれの線形または回転アクチュエータによって作動及び制御され得る。同様に、真空源２も、同じまたは別個の制御手段によって制御され得る。

【0019】

典型的な操作シーケンスは次の通りである：
ｉ）真空源２を継続的に作動し；
ｉｉ）リザーババルブを閉じた状態で、真空リザーバ３を低真空（例えば約５０ｍＢａｒ）に排気し；
ｉｉｉ）入力ポートバルブ６を開き；
ｉｖ）ワークピースＷを、輸送機構８によってプロセスチャンバ５に搬入し；
ｖ）入力ポートバルブ６と出力ポートバルブ７とを閉じ；
ｖｉ）リザーババルブを開き、これにより圧力を真空リザーバ３とプロセスチャンバ５との間で非常に迅速に等圧状態とし（例えば、約１００ｍＢａｒ）；
ｖｉｉ）プロセスチャンバ５のワークピースＷに印刷された湿式材料を脱ガスし；
ｖｉｉｉ）リザーババルブを閉じ；
ｉｘ）出力ポートバルブ７を開き、プロセスチャンバ５を外気に開放し；
ｘ）ワークピースＷを、輸送機構８によってプロセスチャンバ５から出力ポートバルブ７を通って外に搬出する。

【0020】

上記のプロセスは、脱ガスが必要なワークピースごとに繰り返され得る。この２チャンバ構成（two-chamber arrangement）により、ワークピースＷがプロセスチャンバ５に搬入または搬出されている間、真空リザーバ３内で少なくとも部分的な真空を維持することができ、その結果、リザーババルブが開かれると、少なくとも部分的な真空は非常に素早くプロセスチャンバ５に導入される。この迅速な圧力低下は、ワークピースＷの許容できる高速スループットを可能にするために不可欠である。

【0021】

図３は、本発明の第２の実施形態による脱ガスチャンバ１３を概略的に示す断面側面図である。この実施形態の脱ガスチャンバ１３は、図１に示される脱ガスチャンバ１と多くの類似点を有しており、同様の部品の詳細な説明は行わない。更に理解を容易にするために、同様の部分には同じ参照符号が付されている。

【0022】

この第２の実施形態の脱ガスチャンバ１３は、図１に示されるものとは２つの重要な違いを含んでいる。第１に、エアディフューザ１４がプロセスチャンバ５に提供される。エアディフューザ１４は、リザーババルブの動作中に気流を妨げるように作用し（例えば、リザーババルブが開いたときに、次いで生じるプロセスチャンバから真空リザーバ３への気流）、これにより、まだ湿っている脱ガスされたワークピースＷ上の印刷材料（例えば印刷されたガスケット）への損傷を防ぎ、ワークピースＷ自体に生じる力を低減または除去することもできる。エアディフューザは、例えば、金属またはプラスチック材料等の剛性材料のメッシュまたは穿孔層（mesh or perforated layer）、または１つまたは複数のバッフルの配置等、潜在的に多くの形態をとることができ、これらのいずれも、目的の用途に応じて必要なように、リザーババルブに対して配置することができる。

【0023】

第２に、ベントを調整するため、すなわちベント中にプロセスチャンバに急に流入する空気を制御するために制御可能なベントバルブが提供される。ベントが制御されていないと、印刷材料またはワークピースＷに支障をきたす可能性がある。図示されるように、ベントバルブは、リザーババルブプレート１１と構造が類似し、貫通穴１６を有するベントバルブプレート１５を含み、これは、リザーバと同じ動作方法でプロセスチャンバ５のベント開口部（図示せず）と協働し得る。

【0024】

図１及び図３に示される実施形態は、ワークピースのための別個の入力及び出力を含み、一方向に沿ったワークピースの輸送を可能にする。しかしながら、代替の実施形態では、単一の入力／出力ポートが、単一の入力／出力ポートバルブと共に、プロセスチャンバに提供され得ることに留意されたい。このような配置では、ワークピースは、入力／出力ポートバルブを介してプロセスチャンバに搬入され、上記のように脱ガスされてから、同じ入力／出力ポートバルブを介してプロセスチャンバから搬出される。この種の配置はまた、図８を参照して以下に説明される。

【0025】

ワークピースの高スループットが望ましいことは従前より指摘されている。また、脱ガス操作は、前段の印刷操作よりも長くかかる可能性があることもわかっており、例えば、印刷操作の場合は約１秒であるのに対し、脱ガス操作は約１０～１５秒を要している。図４は、本発明の第３の実施形態による、高スループットを維持することができる脱ガスチャンバ２０を概略的に示す断面側面図である。先の実施形態と同様に、真空源２は、プロセスチャンバ２２によって規定される真空リザーバ２１内に少なくとも部分的な真空を作り出すために提供される（この実施形態では、処理領域は真空リザーバ３１内に配置される）。２つの２次チャンバが、プロセスチャンバ２２、入力エアロック（input airlock）２３及び出力エアロック（output airlock）２４に接続されている。これらのエアロック２３、２４のそれぞれは、２つのバルブによって境界が定められている。すなわち、入力エアロック２３は入力ポートバルブ２５を含み、入力リザーババルブ２６は、入力エアロック２３とプロセスチャンバ２２との間に設けられている。出力エアロック２４は出力ポートバルブ２７を含み、出力リザーババルブ２８は、出力エアロック２４とプロセスチャンバ２２との間に設けられている。入力ポートバルブ２５は、脱ガスチャンバ２０の外部と入力エアロック２３との間でワークピースＷの通過を可能にする開位置と、入力ポートバルブ２５が流体的に密封されている閉位置との間で移動可能である。出力ポートバルブ２７は、脱ガスチャンバ２０の外部と出力エアロック２４との間でワークピースＷの通過を可能にする開位置と、出力ポートバルブ２７が流体的に密封されている閉位置との間で移動可能である。入力リザーババルブ２６は、入力エアロック２３と真空リザーバ２１との間の流体的な連通を提供するための開位置と、入力リザーババルブ２６が流体的に密封されている閉位置との間で移動可能である。出力リザーババルブ２８は、出力エアロック２４と真空リザーバ２１との間の流体的な連通を提供するための開位置と、出力リザーババルブ２８が流体的に密封されている閉位置との間で移動可能である。例えばスライスバルブ等、これらのバルブとして使用できる様々なタイプのバルブが当該技術分野で知られている。入力エアロック２３に配置された入力トランスポート２９、プロセスチャンバ２２に配置されたプロセストランスポート３０、及び出力エアロック２４に配置された出力トランスポート３１を含む輸送機構が提供される。この輸送機構により、ワークピースＷは、脱ガスチャンバ２０外部から入力ポートバルブ２５を通過し、次に入力エアロック２３、次いで入力リザーババルブ２６を通ってプロセスチャンバ２２内に搬送される。次いでワークピースＷは処理領域内に配置され、出力リザーババルブ２８を通して出力エアロック２４に至る。そしてワークピースＷは出力ポートバルブ２７を通って脱ガスチャンバ２０の外部に出て、図示されているＸ方向に平行な輸送方向Ｔに沿って搬送される。先の実施形態と同様に、輸送機構は、コンベヤベルト、レール等のように、それ自体が当該技術分野で知られている様々な方法で製造することができる。

【0026】

全てのバルブ（すなわち、入力ポートバルブ２５及び出力ポートバルブ２７並びに入力リザーババルブ２６及び出力リザーババルブ２８）及び輸送機構は、周知の手段、例えば、コンピュータ、プロセッサ等の単一の制御手段（図示せず）の制御下にあるそれぞれの線形または回転アクチュエータによって作動及び制御され得る。同様に、真空源２も、同じまたは別個の制御手段によって制御され得る。

【0027】

典型的な操作シーケンスは次の通りである：
ｉ）真空源２を継続的に作動し；
ｉｉ）入力リザーババルブ及び出力リザーババルブを閉じた状態で、真空リザーバ２１を低真空（例えば約５０ｍＢａｒ）に排気し；
ｉｉｉ）入力ポートバルブ２５を開き；
ｉｖ）ワークピースＷを、入力トランスポート２９によって入力エアロック２３に搬入し；
ｖ）入力ポートバルブ２５と出力ポートバルブ２７とを閉じ；
ｖｉ）入力リザーババルブ２６を開き、これにより圧力を真空リザーバ２１と入力エアロック２３との間で非常に迅速に等圧状態とし（例えば、約１００ｍＢａｒ）；
ｖｉｉ）ワークピースＷを、入力トランスポート２９とプロセストランスポート３０との協調運動により、プロセスチャンバ２２の処理領域に移動する。★ワークピースＷに印刷された湿式材料の脱ガスを開始する；
ｖｉｉｉ）入力リザーババルブ２６を閉じ － これが起こるとすぐに、入力ポートバルブ２５を開き、新しいワークピースが入力エアロック２３に受容され、入力ポートバルブ２５を再び閉じる；
ｉｘ）ワークピースＷは、プロセスチャンバ２２内で輸送方向Ｔに移動し続け、その結果、脱ガスが連続して行われ － これが進行している間、入力リザーババルブ２６を開き、新しいワークピースを、入力エアロック２３からプロセスチャンバ２２へと移送し、この移送後に入力リザーババルブ２６を閉じる；
ｘ）出力リザーババルブ２８を開き、これにより圧力を真空リザーバ２１と出力エアロック２４との間で非常に迅速に等圧状態とし（例えば、約１００ｍＢａｒ）、プロセストランスポート３０と出力トランスポート３１の協働により、ワークピースＷをプロセスチャンバ２２から出力エアロックへと移送する：
ｘｉ）出力リザーババルブ２８を閉じ；
ｘｉｉ）出力ポートバルブ２７を開き、出力エアロック２４を外気に開放し；
ｘｉｉｉ）ワークピースＷを、出力トランスポート３１によって出力エアロック２４から出力ポートバルブ２７を通って脱ガスチャンバ２０の外部に輸送し；
ｘｉｖ）出力ポートバルブ２７が閉じ、一旦閉じられると、出力リザーババルブ２８を開き、新しいワークピースを出力エアロック２４に搬入することができる。

【0028】

このプロセスは無限に継続することができ、脱ガスされたワークピースの一定の高いスループットを可能にする。図４において、入力エアロック２３及び出力エアロック２４は、それぞれ単一のワークピース（それぞれＷ１及びＷ３）を受け入れることができ、一方、プロセスチャンバ２２は、３つのワークピースＷ２を受け入れることができる。しかしながら、ワークピース及びチャンバの相対的なサイズによっては、各チャンバ内に異なる数のワークピースを受け入れることができる。

【0029】

図５は、本発明の第４の実施形態による脱ガスチャンバ４０を概略的に示す断面側面図である。この実施形態の脱ガスチャンバ４０は、図４に示される脱ガスチャンバ２０と多くの類似点を有しており、同様の部品の詳細な説明は行わない。更に理解を容易にするために、同様の部分には同じ参照符号が付されている。

【0030】

図４に示される脱ガスチャンバ２０に類似する脱ガスチャンバ４０は、プロセスチャンバ２２によって規定された真空リザーバ２１と、２次チャンバとしての入力エアロック２３及び出力エアロック２４を有する。この実施形態では、プロセスチャンバ２０の処理領域内の各ワークピースＷの脱ガス時間は、スループットに悪影響を与えることなく増加する。先の実施形態で述べたように、真空リザーバ２１は比較的大きく、この実施形態では、処理領域内の各ワークピースＷの輸送経路長を増加させることによって、利用可能な空間がより効率的に使用される。図示される実施形態では、これは、プロセスチャンバ２２内にパーテルノステルリフト（paternoster lift）４６を提供することによって実現される。パーテルノステルリフト４６は複数の離間輸送プラットフォーム４３を含み、輸送プラットフォーム４３のそれぞれが、その上に単一のワークピースＷを支持するように構成され、それぞれの輸送プラットフォーム４３とプロセストランスポート４２、４４との間でワークピースを移送することができる。適切には、各輸送プラットフォームは、コンベヤベルト、レール等を含むことができる。輸送プラットフォームは、移動の全範囲に亘って水平を維持しつつ、一般的に図示されている時計回りの方向に、パーテルノステルリフト４６の周りをループ状に回転するように配置されている。

【0031】

より詳細には、輸送機構は、入力エアロック２３内に配置された入力トランスポート４１、プロセスチャンバ２２内に配置された第１のプロセストランスポート４２、パーテルノステルリフト４６上に配置された複数の輸送プラットフォーム４３、プロセスチャンバ２２内に配置された第２のプロセストランスポート４４、出力エアロック２４内に配置された出力トランスポート４５を含む。これにより、ワークピースＷは、脱ガスチャンバ４０の外部から入力ポートバルブ２５を通過し、次に入力エアロック２３、次いで入力リザーババルブ２６を通ってプロセスチャンバ２２内に搬送される。次いでワークピースＷは処理領域内に配置され、出力リザーババルブ２８を通して出力エアロック２４に至る。そしてワークピースＷは出力ポートバルブ２７を通って脱ガスチャンバ２０の外部に出て、当然のことながらワークピースがパタノスターリフト４６上を移動する中央セクションを除いて、図示されているＸ方向に平行な輸送方向Ｔに沿って搬送される。図示されている位置では、２つの低位の輸送プラットフォーム４３が、第１のプロセストランスポート４２及び第２のプロセストランスポート４４と同じ高さに配置されていることが理解される。この位置では、ワークピースＷ６は、第１のプロセストランスポート４２から輸送プラットフォーム４３に受容され得る一方で、ワークピースＷ８は、輸送プラットフォーム４３から第２のプロセストランスポート４４上に移動され得る。先の実施形態と同様に、輸送機構は、コンベヤベルト、レール等のように、それ自体が当該技術分野で知られている様々な方法で製造することができる。図示されるように、単一のワークピースＷ４は入力トランスポート４１上で運ばれ、単一のワークピースＷ５は第１のプロセストランスポート４２上で運ばれ、単一のワークピースＷ６、Ｗ７、Ｗ８は各輸送プラットフォーム４３上で運ばれ、単一のワークピースＷ９は第１のプロセストランスポート４４上で運ばれ、そして単一のワークピースＷ１０が出力トランスポート４５上で運ばれる。このタイプの配置では、脱ガス時間は、先の実施形態の線形配置の場合よりも数倍長くなる場合がある。

【0032】

ＲＴＶシリコーンは印刷後すぐに硬化を開始し、脱ガスはシリコーンが十分に湿っているときにのみ行うことができる。従って、このような用途では、印刷後すぐに脱ガスを生じさせることが重要である。これを行う最も簡単な方法は、印刷機内に統合された脱ガスチャンバを提供することである。図６は、本発明の更なる実施形態による、図４に示されるような一体型脱ガスチャンバ２０を備えたそのような印刷機５０を概略的に示す斜視図である。スクリーン印刷機能を提供する印刷機５０の主要部分は、それ自体良く知られており、本発明の目的には特に関係が無いので、詳細には説明しない。しかしながら、印刷機は、生産ラインの前工程から印刷されるワークピースを受け入れるための入口５１と、ここでは図示されているＸ方向に平行な輸送方向Ｔに沿って、印刷機５０内でワークピースを輸送するためのレール５２を備えた輸送機構と、を含むことが当業者によって理解されるであろう。この実施形態では、輸送機構は、印刷機能を備えた印刷機５０の当該部分及び一体型脱ガスチャンバ２０に共通である。印刷機５０は、パターン化されたステンシルまたはスクリーン（図示せず）を通して、一般に５５で示される位置決め機構によって配置された下にあるワークピース上に、ＲＴＶシリコーン等の印刷媒体を掃引するように動作するスキージ５４を担持しているプリントヘッド５３を含む。印刷機はまた、その下流側に出口５６を含み、そこを通って、印刷されたワークピースは、輸送機構によって排出され、後続の生産ライン（図示せず）の協働している輸送システムによって受け取られ得る。

【0033】

図７から図９は、ＲＴＶシリコーン材料で印刷されたガスケットを含む燃料電池を製造するのに適した、本発明による、脱ガスチャンバをそれぞれ含む様々な生産ラインのセクションを上から概略的に示す図である。各生産ラインは、コンベヤベルト、レール等の当該技術分野で一般に知られている輸送システム６４を使用して、Ｘ軸に平行な方向Ｔでワークピースを輸送する。図示されている各脱ガスチャンバの輸送機構は、この全体的な輸送システム６４内に統合されている。生産ラインは、印刷機等の生産ラインのコンポーネントが一度に単一のワークピースを印刷するためにのみ機能するシングルラインであって良く、またはコンポーネントが２つの別個のワークピースを並列構成で処理するために機能するデュアルラインであっても良いことに留意されたい。図７及び図９に示される生産ラインは、シングルラインまたはデュアルラインであり得るが、図８はデュアルラインのみである。当業者は、追加または代替の構成要素が、印刷機の上流及び脱ガスチャンバの下流の両方の構成要素を含む生産ラインに存在し得ること、従って、これらの図が単なる例示であることを認識するであろう。これらの図では、理解を容易にするために、同様のコンポーネントに対しては可能な限り同じ参照符号が付されている。

【0034】

図７に示されるように、生産ライン６０のセクションは、専用の印刷機６１、すなわち上流に配置されたスクリーン印刷機、及びその下流方向に直接または直後に続く図４に示されるような専用の脱ガスチャンバ２０で示されている。脱ガスチャンバ２０の下流には、印刷されたワークピースの品質をチェックするために使用される検査機６２がある。更に下流には、例えば、配置機（placement machine）、リフローオーブン等を含むことができる処理機６３が図示されている。もちろん、他の処理機も下流に含まれていても良い。

【0035】

図８において、生産ライン６５のセクションは、上流に配置されている専用のデュアルライン印刷機６１で示されている。印刷機６１の直接または直後に、複数の（ここでは４つの）専用の脱ガスチャンバ６６が下流にあり、２つの脱ガスチャンバがハブ６７を介して輸送システム６４の各レーンと連通しており、その結果、印刷機６１を出た後に、印刷されたワークピースを選択的に特定の脱ガスチャンバ６６に渡すことができる。各脱ガスチャンバ６６は、図１及び図３に示されるものと同様の脱ガスチャンバを含み得るが、前述のように、１つだけの入力ポート／出力ポートを備えている。従って各脱ガスチャンバ６６は、生産ラインに沿ってスタブを形成する。このように複数の脱ガスチャンバを設けることで、ワークピースのスループットを向上させることができる。脱ガスチャンバ６６の下流方向の直後には、印刷されたワークピースの品質をチェックするために使用される検査機６２が設けられている。更に下流には、例えば、配置機、リフローオーブン等を含むことができる処理機６３が図示されている。もちろん、他の処理機も下流に含まれていても良い。

【0036】

図９において、生産ライン７０のセクションは、図６に示されるものと同様の、一体型脱ガスチャンバ２０を上流に備えた印刷機５０で示されている。これに続いて下流方向には、印刷されたワークピースの品質をチェックするために使用される検査機６２が設けられている。更に下流には、例えば、配置機、リフローオーブン等を含むことができる処理機６３が図示されている。もちろん、他の処理機も下流に含まれていても良い。

【0037】

上記の実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲内での他の可能性及び代替案は、当業者には明らかであろう。例えば、本発明は、燃料電池及びＲＴＶシリコーンの印刷及び脱ガスに関して特に説明されてきたが、説明された装置は、多くの異なる用途のために、多くの異なるタイプの湿式印刷材料を脱ガスするために使用され得る。

【符号の説明】

【0038】

１，１３，２０，４０，６６ 脱ガスチャンバ
２ 真空源
３，２１ 真空リザーバ
４ リザーバチャンバ
５，２２ プロセスチャンバ
６ 入力ポートバルブ
７ 出力ポートバルブ
８ 輸送機構
９ リザーバの開口部
１０ プロセスチャンバの開口部
１１ バルブプレート
１２ 貫通穴
１４ エアディフューザ
１５ ベントバルブプレート
１６ 貫通穴
２３ 入力エアロック
２４ 出力エアロック
２５ 入力ポートバルブ
２６ 入力リザーババルブ
２７ 出力ポートバルブ
２８ 出力リザーババルブ
２９，４１ 入力トランスポート
３０，４２，４４ プロセストランスポート
３１，４５ 出力トランスポート
４３ 輸送プラットフォーム
４６ パーテルノステルリフト
５０ 印刷機
５１ エントリ
５２ レール
５３ プリントヘッド
５４ スキージ
５５ ポジショニングメカニズム
５６ 出口
６０，６５，７０ 生産ライン
６１ 印刷機
６２ 検査機
６３ 加工機
６４ 輸送システム
Ｗ，Ｗ１－Ｗ１０ ワークピース
Ｔ 輸送方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】