JP2003514736A - 流れ制御機能を備えたディフューザを有する装置 - Google Patents
流れ制御機能を備えたディフューザを有する装置Info
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Air Transport Of Granular Materials (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
ディフューザが、横断面が流体流れ方向に増大する導管を有する。一実施形態では、ディフューザは、静電載置装置内で生じる流れの変動の発生率及び激しさを減少させるのに用いられる。実施形態によっては、ディフューザは、1又は2以上の流れ制御機能を有している。第1の流れ制御機能は、ディフューザを通って流れる一次流体よりも運動量が大きな流体がディフューザの壁の近くの「境界層」中へ注入されるようにする1又は2以上の適当な形状の環状スリットから成る。第2の流れ制御機能は、ディフューザの周囲にぐるりと設けられていて、境界層中を流れる流体の一部が取り出される適当な箇所に配置された1又は2以上の環状スリット、又は変形例としてスロット又は穴から成る。一実施形態では、かかる環状スリット又はスロット前後に圧力差を生じさせることによって境界層からの流れの取出しが行われる。かかる流れ制御機能は、ディフューザ中の一次流体の流れ分離傾向を減少させる。これは、数ある利点のうちの一つである。
Description
【0001】
〔関連出願の説明〕
本発明は、1999年6月8日に出願された国際出願PCT/US99/12
772(発明の名称:Pharmaceutical Product and Methods and Appapatus for
Making Same)に関する。
772(発明の名称:Pharmaceutical Product and Methods and Appapatus for
Making Same)に関する。
【0002】
〔発明の分野〕
本発明は、医薬品又は薬剤の製造装置の改良に関する。
【0003】
〔発明の背景〕
医薬品業界では、医薬品は典型的には、錠剤、カプレット、検査用ストリップ
、カプセル等として具体化されている。かかる医薬品(これは、診断用医薬品を
含む)は、1以上の「単位投与形態(unit dosage form(s) )」又は「単位診断
形態(unit diagnostic form(s) )」(まとめて「ユニットフォーム(unit for
ms)」という)を含む。
、カプセル等として具体化されている。かかる医薬品(これは、診断用医薬品を
含む)は、1以上の「単位投与形態(unit dosage form(s) )」又は「単位診断
形態(unit diagnostic form(s) )」(まとめて「ユニットフォーム(unit for
ms)」という)を含む。
【0004】
ユニットフォームは各々代表的には、少なくとも1種類の薬学的又は生物学的
に活性な成分(まとめて「活性成分」という)を含み、さらに、不活性/不作用
の成分を含んでいる。典型的には粉末として得られるかかる活性及び不活性成分
は、ユニットフォームを形成するよう適当に処理される。
に活性な成分(まとめて「活性成分」という)を含み、さらに、不活性/不作用
の成分を含んでいる。典型的には粉末として得られるかかる活性及び不活性成分
は、ユニットフォームを形成するよう適当に処理される。
【0005】
上述の国際出願(この出願の開示内容を本明細書の一部を形成するものとして
ここに引用する)では、出願人は、かかるユニットフォームの製造装置を開示し
ている。この装置は、活性及び(又は)不活性成分を含む粉末を基体上に別々の
箇所で堆積させ、それによりユニットフォームを製造する静電堆積法を利用して
いる。本発明の理解に供するために、堆積装置、その作用及びこれによって製造
された例示のユニットフォームについて以下に説明する。
ここに引用する)では、出願人は、かかるユニットフォームの製造装置を開示し
ている。この装置は、活性及び(又は)不活性成分を含む粉末を基体上に別々の
箇所で堆積させ、それによりユニットフォームを製造する静電堆積法を利用して
いる。本発明の理解に供するために、堆積装置、その作用及びこれによって製造
された例示のユニットフォームについて以下に説明する。
【0006】
図1〜図4は、静電堆積装置によって得られたユニットフォーム6の一実施形
態を示している。図1は、ストリップ4上に配列された複数のかかるユニットフ
ォーム6を示している。図示の実施形態では、ストリップ4は、基体8及びカバ
ー層10を有し、これらはそれぞれ、実質的に平らで軟質のフィルム又はシート
から成っている。実施形態によっては、基体8又はカバー層10の何れか一方は
、有利には列及び行の状態で一様に配列されたアレイ状の半球形バブル、凹部又
は凹み(以下「バブル」という)12を有している。
態を示している。図1は、ストリップ4上に配列された複数のかかるユニットフ
ォーム6を示している。図示の実施形態では、ストリップ4は、基体8及びカバ
ー層10を有し、これらはそれぞれ、実質的に平らで軟質のフィルム又はシート
から成っている。実施形態によっては、基体8又はカバー層10の何れか一方は
、有利には列及び行の状態で一様に配列されたアレイ状の半球形バブル、凹部又
は凹み(以下「バブル」という)12を有している。
【0007】
ユニットフォーム6は、活性成分14、バブル12を構成するカバー層10の
一部及び接着部7内の基体8の領域を有している。図2(基体8から一部を「剥
がして」めくった状態のカバー層10を示している)及び図3(ストリップ4の
一部の断面を示している)は、基体8とカバー層10との間でバブル12内に設
けられた粉末の形態の乾燥した活性成分14のデポジットを示している。図3及
び図4(ユニットフォーム6の平面図を示している)は、バブル12の近くに位
置していてこれを包囲した接着部7により互いに取り付けられた基体8とカバー
層10を示している。
一部及び接着部7内の基体8の領域を有している。図2(基体8から一部を「剥
がして」めくった状態のカバー層10を示している)及び図3(ストリップ4の
一部の断面を示している)は、基体8とカバー層10との間でバブル12内に設
けられた粉末の形態の乾燥した活性成分14のデポジットを示している。図3及
び図4(ユニットフォーム6の平面図を示している)は、バブル12の近くに位
置していてこれを包囲した接着部7により互いに取り付けられた基体8とカバー
層10を示している。
【0008】
堆積装置
図5は、非常に概略的なブロック図の形態で、ユニットフォーム6を製造する
のに適した堆積装置1を示している。堆積装置1は、ユニットフォーム6を作製
するプラットホーム102を有している。プラットホーム102は、種々の作業
を行い、かかる作業としては、基体の限定された互いに別個の領域上への乾燥粉
末の静電堆積、材料取扱い、アラインメント(整列)作業、測定作業及び接着作
業が挙げられる。
のに適した堆積装置1を示している。堆積装置1は、ユニットフォーム6を作製
するプラットホーム102を有している。プラットホーム102は、種々の作業
を行い、かかる作業としては、基体の限定された互いに別個の領域上への乾燥粉
末の静電堆積、材料取扱い、アラインメント(整列)作業、測定作業及び接着作
業が挙げられる。
【0009】
帯電した粉末は、粉末供給装置402により堆積のためにプラットホーム10
2に送られる。実施形態によっては、プラットホーム102及び(又は)粉末供
給装置402は、環境エンクロージャによって周囲環境から隔離される。かかる
環境では、環境コントローラECは、プラットホーム102及び粉末供給装置4
02のために温度、圧力及び湿度の制御を行う。プラットホーム102及び粉末
供給装置402についてのそれ以上の詳しい説明は、この発明の背景の項目中で
後で行う。
2に送られる。実施形態によっては、プラットホーム102及び(又は)粉末供
給装置402は、環境エンクロージャによって周囲環境から隔離される。かかる
環境では、環境コントローラECは、プラットホーム102及び粉末供給装置4
02のために温度、圧力及び湿度の制御を行う。プラットホーム102及び粉末
供給装置402についてのそれ以上の詳しい説明は、この発明の背景の項目中で
後で行う。
【0010】
プロセッサP及びコントローラCは、装置1の種々の電子的機能、例えば、静
電堆積作業のための電圧の印加、粉末供給装置402の作動、プラットホーム1
02と連携して有利に用いられるロボットの作動及び用量測定作業を制御する。
かかる制御機能を容易にするため、メモリMがプロセッサP及びコントローラC
にアクセス可能である。
電堆積作業のための電圧の印加、粉末供給装置402の作動、プラットホーム1
02と連携して有利に用いられるロボットの作動及び用量測定作業を制御する。
かかる制御機能を容易にするため、メモリMがプロセッサP及びコントローラC
にアクセス可能である。
【0011】
図6及び図7はそれぞれ、例示のプラットホーム102の平面図及び正面図で
ある。実施形態によっては、プラットホーム102は、本製品を作製するのに用
いられる種々の作業を行う5つの処理ステーションを備えたベンチ214を有し
ている。大まかに説明すると、かかる処理ステーションとしては、有利には基体
及びカバー層を貯蔵する3つのサブステーション220A,220B,220C
から成る貯蔵ステーション220、基体及びカバー層が、これらを他の処理ステ
ーションに送る搬送機構(例えば、ロボット要素)に正しくくっつけられるよう
にするアラインメントステーション230、粉末を基体上に堆積させる堆積ステ
ーション250、基体上に堆積された粉末の量を測定する用量測定ステーション
240及びカバー層を基体に積層するラミネーションステーション260が挙げ
られる。
ある。実施形態によっては、プラットホーム102は、本製品を作製するのに用
いられる種々の作業を行う5つの処理ステーションを備えたベンチ214を有し
ている。大まかに説明すると、かかる処理ステーションとしては、有利には基体
及びカバー層を貯蔵する3つのサブステーション220A,220B,220C
から成る貯蔵ステーション220、基体及びカバー層が、これらを他の処理ステ
ーションに送る搬送機構(例えば、ロボット要素)に正しくくっつけられるよう
にするアラインメントステーション230、粉末を基体上に堆積させる堆積ステ
ーション250、基体上に堆積された粉末の量を測定する用量測定ステーション
240及びカバー層を基体に積層するラミネーションステーション260が挙げ
られる。
【0012】
図7に示すように、4つの支持体216が、ベンチ214をテーブル又はこれ
と似た表面上に持ち上げる。加うるに、支持体216は、図6に示す側部取付け
型バリヤ218(これを用いるかどうかは任意である)のためのフレーム又は下
部構造体となる。側部取付け型バリヤは、頂部バリヤ(図示せず)及びベンチ2
14と連携して、内部領域を空気又は不活性ガスの存在下で周囲環境から隔離す
る環境エンクロージャ又はチャンバを構成する。
と似た表面上に持ち上げる。加うるに、支持体216は、図6に示す側部取付け
型バリヤ218(これを用いるかどうかは任意である)のためのフレーム又は下
部構造体となる。側部取付け型バリヤは、頂部バリヤ(図示せず)及びベンチ2
14と連携して、内部領域を空気又は不活性ガスの存在下で周囲環境から隔離す
る環境エンクロージャ又はチャンバを構成する。
【0013】
種々の処理作業並びに処理ステーション相互間の材料の取扱いを容易にするた
め、プラットホーム102は搬送手段を有するのが有利である。図7に示す実施
形態では、搬送手段は、第1のレール290に沿って動くことができる第1のロ
ボット搬送要素270と第2のロボット搬送要素280を有するロボットシステ
ムである。第1のレール290は、1方向(例えば、x軸に沿う方向)での運動
可能なガイド/支持体として機能する。第1のレール290上に可動状態で取り
付けられた追加のレール(図示せず)が第1のレール290と同一平面内に位置
するがこれと直交する方向(例えば、y軸)での運動可能なガイド/支持体とし
て機能する。かかるレールは一緒になって、xy動作をもたらす。駆動手段(図
示せず)、例えばxyステッピングモータが、ロボット搬送要素270,280
をレールに沿って移動させる。
め、プラットホーム102は搬送手段を有するのが有利である。図7に示す実施
形態では、搬送手段は、第1のレール290に沿って動くことができる第1のロ
ボット搬送要素270と第2のロボット搬送要素280を有するロボットシステ
ムである。第1のレール290は、1方向(例えば、x軸に沿う方向)での運動
可能なガイド/支持体として機能する。第1のレール290上に可動状態で取り
付けられた追加のレール(図示せず)が第1のレール290と同一平面内に位置
するがこれと直交する方向(例えば、y軸)での運動可能なガイド/支持体とし
て機能する。かかるレールは一緒になって、xy動作をもたらす。駆動手段(図
示せず)、例えばxyステッピングモータが、ロボット搬送要素270,280
をレールに沿って移動させる。
【0014】
レシーバ272が、第1のロボット搬送要素270に取り付けられており、「
接着」ヘッド282が、第2のロボット搬送要素280に取り付けられている。
レシーバ272は、少なくとも基体をこれが収納されているサブステーション(
即ち、220A又は220B又は220C)から取り出して、これを周囲のため
に種々の作業ステーション230〜260のうち少なくとも幾つかに移すよう動
作できる。接着ヘッド282は、基体とカバー層を互いに接合/シールしてユニ
ットフォーム6を形成するよう動作できる。
接着」ヘッド282が、第2のロボット搬送要素280に取り付けられている。
レシーバ272は、少なくとも基体をこれが収納されているサブステーション(
即ち、220A又は220B又は220C)から取り出して、これを周囲のため
に種々の作業ステーション230〜260のうち少なくとも幾つかに移すよう動
作できる。接着ヘッド282は、基体とカバー層を互いに接合/シールしてユニ
ットフォーム6を形成するよう動作できる。
【0015】
第1及び第2のロボット搬送要素270,280は、z軸(即ち、xy平面に
垂直な軸線)に沿う運動をもたらすサーボ制御(図示せず)下にある入れ子式(
伸縮)構成要素を有している。かかるz軸運動により、レシーバ272及び接着
ヘッド282は、処理ステーションに向かって「下方」に動いて作業を容易にし
、また作業完了後、処理ステーションから「上方」に離れることができる。
垂直な軸線)に沿う運動をもたらすサーボ制御(図示せず)下にある入れ子式(
伸縮)構成要素を有している。かかるz軸運動により、レシーバ272及び接着
ヘッド282は、処理ステーションに向かって「下方」に動いて作業を容易にし
、また作業完了後、処理ステーションから「上方」に離れることができる。
【0016】
さらに、ロボット搬送要素270,280は有利には、レシーバ272及び接
着ヘッド282を処理ステーションでの作業を容易にするようxy平面内で回転
させることができるサーボ制御(図示せず)下にあるθ制御構成部品を有する。
圧縮状態の乾燥空気又は他のガスは、ロボット搬送要素を動作させるよう適切に
発生させる。ロボット搬送要素270,280は例えば、日本国のヤスカワ・エ
レクトリック・カンパニー(Yasukawa Electric Company )から市販されている
ヤスカワロボットワールドリニアモータロボット(Yasukawa Robot World Linea
r Motor Robot ))を利用したものであるのがよい。
着ヘッド282を処理ステーションでの作業を容易にするようxy平面内で回転
させることができるサーボ制御(図示せず)下にあるθ制御構成部品を有する。
圧縮状態の乾燥空気又は他のガスは、ロボット搬送要素を動作させるよう適切に
発生させる。ロボット搬送要素270,280は例えば、日本国のヤスカワ・エ
レクトリック・カンパニー(Yasukawa Electric Company )から市販されている
ヤスカワロボットワールドリニアモータロボット(Yasukawa Robot World Linea
r Motor Robot ))を利用したものであるのがよい。
【0017】
上述したように、活性成分を含む粉末を堆積ステーション250で基体8上の
別々の箇所に静電作用で堆積させる。図示の実施形態では、かかる堆積を行うた
めには、とりわけ、基体8を或る他の場所から堆積ステーション250に搬送し
、粉末が基体8上に静電作用で堆積するようにする静電荷を生じさせることが必
要である。かかる搬送及び帯電作業は、レシーバ272及び静電チャック302
を用いると少なくとも部分的に容易になる。
別々の箇所に静電作用で堆積させる。図示の実施形態では、かかる堆積を行うた
めには、とりわけ、基体8を或る他の場所から堆積ステーション250に搬送し
、粉末が基体8上に静電作用で堆積するようにする静電荷を生じさせることが必
要である。かかる搬送及び帯電作業は、レシーバ272及び静電チャック302
を用いると少なくとも部分的に容易になる。
【0018】
図8は、静電チャック302の第1の表面304を示す図である。静電チャッ
ク302は、誘電体の層303を有している。静電チャックは、厚さが約0.0
1インチ(0.25mm)であり、したがって、比較的可撓性がある。例示の静
電チャック302は、周囲に設けられたスロットとして具体化されている「スル
ーホール」ECHを有している。第1の表面304は、複数の粉末収集ゾーンC
Zを更に有している。例示の静電チャック302では、収集ゾーンCZは有利に
は、全部で96個の収集ゾーンCZについて12個の収集ゾーンの各々につき8
つの列306C1-C8 の状態で整然と配列されている。本明細書において以下に
詳細に説明するように、各収集ゾーンCZは、基体上の粉末堆積場所に相当して
いる(図1の基体8を参照)。収集ゾーンCZは、誘電領域と導電領域を配置す
ることにより静電チャック302内に形成されており、かかる幾つかの実施形態
を図10a〜図10cを参照してこの発明の背景説明部分中において後に説明す
る。
ク302は、誘電体の層303を有している。静電チャックは、厚さが約0.0
1インチ(0.25mm)であり、したがって、比較的可撓性がある。例示の静
電チャック302は、周囲に設けられたスロットとして具体化されている「スル
ーホール」ECHを有している。第1の表面304は、複数の粉末収集ゾーンC
Zを更に有している。例示の静電チャック302では、収集ゾーンCZは有利に
は、全部で96個の収集ゾーンCZについて12個の収集ゾーンの各々につき8
つの列306C1-C8 の状態で整然と配列されている。本明細書において以下に
詳細に説明するように、各収集ゾーンCZは、基体上の粉末堆積場所に相当して
いる(図1の基体8を参照)。収集ゾーンCZは、誘電領域と導電領域を配置す
ることにより静電チャック302内に形成されており、かかる幾つかの実施形態
を図10a〜図10cを参照してこの発明の背景説明部分中において後に説明す
る。
【0019】
図9は、静電チャック302の第2の表面308を示す図である。図10a〜
図10cに詳細に示すように、収集ゾーンCZは、電気的接触パッド310によ
り形成されている。かかる電気的接触パッド310は、制御された電圧源への接
続のための接点となる。
図10cに詳細に示すように、収集ゾーンCZは、電気的接触パッド310によ
り形成されている。かかる電気的接触パッド310は、制御された電圧源への接
続のための接点となる。
【0020】
電気的接触パッド310は、アドレス電極312を介して選択された他の電気
的接触パッドに電気的に接続されている。選択された電気的接続部のかかる群に
より(例えば、図9の例示のチャック302の所与の列306C1-C8 内のパッ
ド310は、例示の群分け方法を定めている)、第1の電圧を列306C1内の電
気的接触パッド310に印加することができ、第1の電圧とは異なる第2の電圧
を第2の列306C2内の電気的接触パッド310に印加することができ、また、
所望に応じて列ごとに電気的接触パッド310に印加される電圧を変化させるこ
とができる。かかる互いに異なる列へのかかる互いに異なる電圧の印加により、
かかる列の各々について収集ゾーンCZのところでの粉末堆積速度の制御が容易
になることは理解されよう。他の実施形態では、アドレス電極は、上記とは異な
る形に配列され、それにより、電気的接触パッド310の種々の配列状態の群分
け相互間の電気的相互接続を生じさせる。図9に示す電気的接触パッド310及
びアドレス電極312のレイアウトに関し、電圧を所与の列306内の単一の電
気的接触パッド310に印加してその列内の各電気的接触パッド310に実質的
に同一の静電荷を生じさせるだけでよい。
的接触パッドに電気的に接続されている。選択された電気的接続部のかかる群に
より(例えば、図9の例示のチャック302の所与の列306C1-C8 内のパッ
ド310は、例示の群分け方法を定めている)、第1の電圧を列306C1内の電
気的接触パッド310に印加することができ、第1の電圧とは異なる第2の電圧
を第2の列306C2内の電気的接触パッド310に印加することができ、また、
所望に応じて列ごとに電気的接触パッド310に印加される電圧を変化させるこ
とができる。かかる互いに異なる列へのかかる互いに異なる電圧の印加により、
かかる列の各々について収集ゾーンCZのところでの粉末堆積速度の制御が容易
になることは理解されよう。他の実施形態では、アドレス電極は、上記とは異な
る形に配列され、それにより、電気的接触パッド310の種々の配列状態の群分
け相互間の電気的相互接続を生じさせる。図9に示す電気的接触パッド310及
びアドレス電極312のレイアウトに関し、電圧を所与の列306内の単一の電
気的接触パッド310に印加してその列内の各電気的接触パッド310に実質的
に同一の静電荷を生じさせるだけでよい。
【0021】
図10a〜図10cは、収集ゾーンCZを静電チャック、例えば、静電チャッ
ク302内に形成するのに適した構造的配置状態の幾つかの例示の実施形態を示
している。分かりやすくするために、静電チャックの単一の収集ゾーンCZのみ
と関連した構造が図10a〜図10cに示されている。
ク302内に形成するのに適した構造的配置状態の幾つかの例示の実施形態を示
している。分かりやすくするために、静電チャックの単一の収集ゾーンCZのみ
と関連した構造が図10a〜図10cに示されている。
【0022】
図10aに示す第1の実施形態では、導電性材料314が、収集ゾーンCZと
表示された各領域のところで誘電体の層303を貫通して設けられている。導電
性材料は、静電チャックの第1の表面304及び第2の表面308の一部を覆っ
ている。第1の表面304の上に位置する導電性材料314の部分は、粉末誘引
電極316Aを構成し、第2の表面308の上に位置する導電性314の部分は
、電気的接触パッド310Aを構成している(これは、上述の電気的接触パッド
310の一実施形態である)。シールド電極318(これは、好ましいバイアス
をかけた「接地電極」とも呼ばれている)が、層303内に設けられている。
表示された各領域のところで誘電体の層303を貫通して設けられている。導電
性材料は、静電チャックの第1の表面304及び第2の表面308の一部を覆っ
ている。第1の表面304の上に位置する導電性材料314の部分は、粉末誘引
電極316Aを構成し、第2の表面308の上に位置する導電性314の部分は
、電気的接触パッド310Aを構成している(これは、上述の電気的接触パッド
310の一実施形態である)。シールド電極318(これは、好ましいバイアス
をかけた「接地電極」とも呼ばれている)が、層303内に設けられている。
【0023】
電圧を電気的接触パッド310Aに印加すると、収集ゾーンCZのところの粉
末誘引電極316Aのところに静電場が生じる。この発明の背景説明部分におい
て後述するように、静電場は、静電チャックの第1の表面304に係合している
基体8に帯電粉末を引き付ける。加うるに、静電場は、基体8を第1の表面30
4にあてて平らに保持するのを助ける。基体8を静電チャックに均一にくっつけ
ることにより、収集ゾーンのところの粉末堆積の信頼性、首尾一貫性等が高くな
る。基体8の露出対象のレシーバ272内で生じさせる減圧状態もまた、基体を
静電チャックにくっつけるのに役立つ。
末誘引電極316Aのところに静電場が生じる。この発明の背景説明部分におい
て後述するように、静電場は、静電チャックの第1の表面304に係合している
基体8に帯電粉末を引き付ける。加うるに、静電場は、基体8を第1の表面30
4にあてて平らに保持するのを助ける。基体8を静電チャックに均一にくっつけ
ることにより、収集ゾーンのところの粉末堆積の信頼性、首尾一貫性等が高くな
る。基体8の露出対象のレシーバ272内で生じさせる減圧状態もまた、基体を
静電チャックにくっつけるのに役立つ。
【0024】
図10bは、穴Vが電気的接触パッド310B及び粉末誘引電極316Bのと
ころに形成された第2の例示の実施形態を示している。図10cは、誘電体の追
加の層305が粉末誘引電極316Cを基体8から分離している第3の例示の実
施形態を示している。電気的接触パッド310Cは、第2の表面308を覆って
いる。
ころに形成された第2の例示の実施形態を示している。図10cは、誘電体の追
加の層305が粉末誘引電極316Cを基体8から分離している第3の例示の実
施形態を示している。電気的接触パッド310Cは、第2の表面308を覆って
いる。
【0025】
図10cに示す形態により得られる静電チャックを、「パッドインデントチャ
ック(Pad Indent Chuck)」と呼ぶことができ、これは、例えば、収集ゾーンC
Z1つ当たり、約2mg未満、好ましくは約100μg未満の粉末堆積量につい
て有用である(例えば、収集ゾーンの直径が、3〜6mmの範囲にあると仮定す
る)。図10aに示す形態によって得られる静電チャックを「パッドフォワード
チャック(Pad Forward Chuck )」と呼ぶことができ、これは、例えば収集ゾー
ンCZ1つ当たり、約20μg以上の粉末堆積量について有用である(例えば、
収集ゾーンの直径が、3〜6mmの範囲にあると仮定する)。パッドフォワード
チャックは、用量堆積量が高い場合にはパッドインデントチャックよりも一層有
用である。
ック(Pad Indent Chuck)」と呼ぶことができ、これは、例えば、収集ゾーンC
Z1つ当たり、約2mg未満、好ましくは約100μg未満の粉末堆積量につい
て有用である(例えば、収集ゾーンの直径が、3〜6mmの範囲にあると仮定す
る)。図10aに示す形態によって得られる静電チャックを「パッドフォワード
チャック(Pad Forward Chuck )」と呼ぶことができ、これは、例えば収集ゾー
ンCZ1つ当たり、約20μg以上の粉末堆積量について有用である(例えば、
収集ゾーンの直径が、3〜6mmの範囲にあると仮定する)。パッドフォワード
チャックは、用量堆積量が高い場合にはパッドインデントチャックよりも一層有
用である。
【0026】
以下にさらに説明するように、少なくとも或る幾つかの堆積装置操作中(例え
ば、基体8上への粉末の静電堆積中)、静電チャック302をレシーバ272に
係合させる。図11は、静電チャック302がくっつけられたレシーバ272の
下面274を示している。静電チャック302は、アラインメント特徴部320
、例えばピン又は穴を有しており、静電チャックは、これらによりレシーバに設
けられている相補形状の穴又はピン(図示せず)に整列するようになる。また、
アラインメントピン276が示されており、これらアラインメントピンは、レシ
ーバ272を種々の処理ステーション(例えば、堆積ステーション250)に整
列させるためにベンチ214に設けられた相補形状の穴によって受け入れられる
。高さ調整可能な真空カップ278が有利には、基体と関連して用いることがで
きるアラインメントフレーム(図示せず)をレシーバに取り付けるのに用いられ
る。
ば、基体8上への粉末の静電堆積中)、静電チャック302をレシーバ272に
係合させる。図11は、静電チャック302がくっつけられたレシーバ272の
下面274を示している。静電チャック302は、アラインメント特徴部320
、例えばピン又は穴を有しており、静電チャックは、これらによりレシーバに設
けられている相補形状の穴又はピン(図示せず)に整列するようになる。また、
アラインメントピン276が示されており、これらアラインメントピンは、レシ
ーバ272を種々の処理ステーション(例えば、堆積ステーション250)に整
列させるためにベンチ214に設けられた相補形状の穴によって受け入れられる
。高さ調整可能な真空カップ278が有利には、基体と関連して用いることがで
きるアラインメントフレーム(図示せず)をレシーバに取り付けるのに用いられ
る。
【0027】
粉末堆積方法は、静電チャック302の電子的制御により進行する。上述した
ように、堆積装置1は有利には、計算、制御機能等を行うための中央処理装置(
以下、「プロセッサ」という場合がある)及びコントローラCを有している(図
5参照)。プロセッサPは、例えば実装(搭載)型センサを含む多数の源からの
実行入力及び用量測定ステーション240から履歴データを受け取り、かかる情
報を用いて、粉末堆積状態が仕様内に保つのに作業パラメータを調整すべきであ
るかどうかを判定する。かかる入力としては、堆積エンジン(これは、粉末供給
装置402及び堆積ステーション250で構成される)内へ導入され、そしてこ
れを通過する粉末束の流量に関するデータ及び粉末が静電チャック302のとこ
ろで均一に堆積している度合が挙げられる。以下に説明するレシーバ搭載型エレ
クトロニクスは、単独又はプロセッサ401及びコントローラ403と連携して
、装置1を作業中調節する手段となる。
ように、堆積装置1は有利には、計算、制御機能等を行うための中央処理装置(
以下、「プロセッサ」という場合がある)及びコントローラCを有している(図
5参照)。プロセッサPは、例えば実装(搭載)型センサを含む多数の源からの
実行入力及び用量測定ステーション240から履歴データを受け取り、かかる情
報を用いて、粉末堆積状態が仕様内に保つのに作業パラメータを調整すべきであ
るかどうかを判定する。かかる入力としては、堆積エンジン(これは、粉末供給
装置402及び堆積ステーション250で構成される)内へ導入され、そしてこ
れを通過する粉末束の流量に関するデータ及び粉末が静電チャック302のとこ
ろで均一に堆積している度合が挙げられる。以下に説明するレシーバ搭載型エレ
クトロニクスは、単独又はプロセッサ401及びコントローラ403と連携して
、装置1を作業中調節する手段となる。
【0028】
プロセッサPが機能を実行する上で主要な役割を果たす実施形態では、レシー
バ272内に設けられた二次プロセッサ(図示せず)が、プロセッサPからのコ
マンドを受け取り、かかるコマンドをこれまたレシーバ272内に設けられてい
るアドレス指定ボード(図示せず)に中継する通信ボードとして機能する。次に
、アドレス指定ボードは、電気的接触パッド310に印加される電圧を制御する
ためにバイアス制御信号(DC又はAC信号)を送る。アドレス指定方式に応じ
て(例えば、個々の電気的接触パッド310をアドレス電極312により電気的
に相互接続する構成(もし設けられていれば))、電圧を範囲的に(例えば、列
、行等により)又は個々に印加する。
バ272内に設けられた二次プロセッサ(図示せず)が、プロセッサPからのコ
マンドを受け取り、かかるコマンドをこれまたレシーバ272内に設けられてい
るアドレス指定ボード(図示せず)に中継する通信ボードとして機能する。次に
、アドレス指定ボードは、電気的接触パッド310に印加される電圧を制御する
ためにバイアス制御信号(DC又はAC信号)を送る。アドレス指定方式に応じ
て(例えば、個々の電気的接触パッド310をアドレス電極312により電気的
に相互接続する構成(もし設けられていれば))、電圧を範囲的に(例えば、列
、行等により)又は個々に印加する。
【0029】
アドレス指定ボードは好ましくは、同期出力(例えば、矩形波又はDC)の多
数のチャネルを有する。特定の電気的接触パッド/粉末誘引電極又はかかる電極
の群をこれに印加される適当な電圧と共に識別するためにアドレス指定ボードに
送られる信号を例えば矩形波電圧パルスのパターンで符号化するのがよい。
数のチャネルを有する。特定の電気的接触パッド/粉末誘引電極又はかかる電極
の群をこれに印加される適当な電圧と共に識別するためにアドレス指定ボードに
送られる信号を例えば矩形波電圧パルスのパターンで符号化するのがよい。
【0030】
有利には粉末誘引電極310を付勢する電圧、例えば、200V又は2,50
0V又は3,000V(何れかの極性のもの)を発生させるための高電圧コンバ
ータ(変圧器又はHV(高電圧)DC−DCコンバータ)の多数のチャネルを有
する高電圧ボード(図示せず)を介してバイアス制御信号を送る。高電圧ボード
は有利には、他のシステムがこれから隔離されるようにレシーバ272内に設け
られる。
0V又は3,000V(何れかの極性のもの)を発生させるための高電圧コンバ
ータ(変圧器又はHV(高電圧)DC−DCコンバータ)の多数のチャネルを有
する高電圧ボード(図示せず)を介してバイアス制御信号を送る。高電圧ボード
は有利には、他のシステムがこれから隔離されるようにレシーバ272内に設け
られる。
【0031】
実施形態によっては、「二次」レシーバ搭載型プロセッサが、静電チャック3
02上又はこれに隣接して配置された「電荷」センサ(図示せず)から直接デー
タを受け取る。かかるセンサは、堆積中の粉末の量をモニターする。レシーバ搭
載型プロセッサは、電気的接触パッド/粉末誘引電極に印加される電圧を適当に
調節することによりかかるセンサからのデータを局所的に解釈してこれに応動す
る。
02上又はこれに隣接して配置された「電荷」センサ(図示せず)から直接デー
タを受け取る。かかるセンサは、堆積中の粉末の量をモニターする。レシーバ搭
載型プロセッサは、電気的接触パッド/粉末誘引電極に印加される電圧を適当に
調節することによりかかるセンサからのデータを局所的に解釈してこれに応動す
る。
【0032】
堆積装置の作用(図6及び図7参照)
作用を説明すると、第1のロボット搬送要素270は、レシーバ272及びこ
れにくっつけられた静電チャック302(図11参照)を貯蔵ステーション22
0に移動させる。ステーション220Aでは、静電チャック302は、「未使用
」基体に係合し、実施形態によっては、基体に接合されているアラインメントフ
レーム(図示せず)にも係合する。
れにくっつけられた静電チャック302(図11参照)を貯蔵ステーション22
0に移動させる。ステーション220Aでは、静電チャック302は、「未使用
」基体に係合し、実施形態によっては、基体に接合されているアラインメントフ
レーム(図示せず)にも係合する。
【0033】
一実施形態では、ロボット搬送要素270は、係合後、レシーバ272、静電
チャック302、基体及びフレームをアラインメントステーション230に移動
させる。アラインメントステーションでは、基体をパッド(例えば、ウレタンフ
ォーム等)に接触させる。かかる接触は有利には、基体を静電チャック302に
当ててそのくせ取りをする。基体を静電チャックに当ててくせ取りした後、基体
を静電チャック302に当接保持する吸引力を加える。このように堆積表面(即
ち、基体)を平らにしてくせ取りをすることにより、この上に被着されるパウダ
デポジットの首尾一貫性が向上する。別の実施形態では、アラインメントステー
ション230は用いられない。これとは異なり、ショットピン(図示せず)及び
ロボット搬送要素の応従性が、かかる機能性を発揮する。
チャック302、基体及びフレームをアラインメントステーション230に移動
させる。アラインメントステーションでは、基体をパッド(例えば、ウレタンフ
ォーム等)に接触させる。かかる接触は有利には、基体を静電チャック302に
当ててそのくせ取りをする。基体を静電チャックに当ててくせ取りした後、基体
を静電チャック302に当接保持する吸引力を加える。このように堆積表面(即
ち、基体)を平らにしてくせ取りをすることにより、この上に被着されるパウダ
デポジットの首尾一貫性が向上する。別の実施形態では、アラインメントステー
ション230は用いられない。これとは異なり、ショットピン(図示せず)及び
ロボット搬送要素の応従性が、かかる機能性を発揮する。
【0034】
ロボット搬送要素270は次に、係合状態のレシーバ272、静電チャック3
02、基体及びフレームを用量測定ステーション240に移動させる。ステーシ
ョン240において測定装置242と整列させた後、基体を測定器具により走査
して、そして基準点から各収集ゾーンCZのところの基体までの距離(図8、図
10a〜図10c及び図11参照)を計算して記録し、それにより、ベースライ
ンデータを得る。
02、基体及びフレームを用量測定ステーション240に移動させる。ステーシ
ョン240において測定装置242と整列させた後、基体を測定器具により走査
して、そして基準点から各収集ゾーンCZのところの基体までの距離(図8、図
10a〜図10c及び図11参照)を計算して記録し、それにより、ベースライ
ンデータを得る。
【0035】
次に、ロボット搬送要素270は、係合状態のレシーバ272、静電チャック
302、フレーム及び未使用基体を堆積ステーション250に移動させる。堆積
ステーション250では、基体は、堆積開口部258(図6参照)を縁付けする
ガスケット259に当接する。粉末堆積エンジン(図13参照)をオンにして、
堆積開口部258を通して、静電チャックの収集ゾーンCZの上に位置する領域
で基体上に電着させる。
302、フレーム及び未使用基体を堆積ステーション250に移動させる。堆積
ステーション250では、基体は、堆積開口部258(図6参照)を縁付けする
ガスケット259に当接する。粉末堆積エンジン(図13参照)をオンにして、
堆積開口部258を通して、静電チャックの収集ゾーンCZの上に位置する領域
で基体上に電着させる。
【0036】
粉末堆積作業の完了時に、ロボット搬送要素270は、基体を、別々に堆積し
た粉末のその補足物と共に用量測定ステーション240に戻す。このステーショ
ンでは、測定装置は再び、基体を走査して基準点から粉末の各「デポジット」の
表面までの距離を求める。かかる距離及び先に得られたベースラインデータから
、各堆積の際の粉末の量(例えば容積)を計算する。計算した量が所定の目標量
の所望の範囲から外れていれば、かかる情報を表示する。すると、オペレータは
作業パラメータを調節してプロセスを仕様に収まるよう戻すことができる。別の
実施形態では、プロセスを必要に応じて自動調整するのに自動フィードバックが
行われる。「仕様外れ」ユニットフォームを破棄するのがよい。
た粉末のその補足物と共に用量測定ステーション240に戻す。このステーショ
ンでは、測定装置は再び、基体を走査して基準点から粉末の各「デポジット」の
表面までの距離を求める。かかる距離及び先に得られたベースラインデータから
、各堆積の際の粉末の量(例えば容積)を計算する。計算した量が所定の目標量
の所望の範囲から外れていれば、かかる情報を表示する。すると、オペレータは
作業パラメータを調節してプロセスを仕様に収まるよう戻すことができる。別の
実施形態では、プロセスを必要に応じて自動調整するのに自動フィードバックが
行われる。「仕様外れ」ユニットフォームを破棄するのがよい。
【0037】
用量測定に関し、2つの光学式測定法、即ち、拡散反射法とオプチカルプロフ
ァイロメトリーのうち何れか一方又は両方を用いることができ、これらは共に当
該技術分野では知られている。
ァイロメトリーのうち何れか一方又は両方を用いることができ、これらは共に当
該技術分野では知られている。
【0038】
拡散反射法は、プローブ光ビーム、例えばレーザビームを、正反射方向とは平
行ではない方向に粉末から反射させ又は散乱させる技術を利用している。本出願
人(本発明者)は、非吸収放射線を用いて拡散反射法に基づいて得られた測定値
は、ユニットフォーム内の粉末の堆積量、少なくとも或る量まではこれと強い相
関を生じることを発見した。限定量は、粉末の性状に応じて様々であり、下側層
中への光の侵入を防止する粉末の量に一致していると考えられる。
行ではない方向に粉末から反射させ又は散乱させる技術を利用している。本出願
人(本発明者)は、非吸収放射線を用いて拡散反射法に基づいて得られた測定値
は、ユニットフォーム内の粉末の堆積量、少なくとも或る量まではこれと強い相
関を生じることを発見した。限定量は、粉末の性状に応じて様々であり、下側層
中への光の侵入を防止する粉末の量に一致していると考えられる。
【0039】
非吸収範囲での拡散反射は、粉末の性状に応じて、3又は7mm堆積「ドット
(点)」につき50〜400μg又は750μg〜1μgという多い量の用量堆
積量を測定する際に良好な正確さをもたらす。拡散反射法は、実質的に粉末のモ
ノ層以下を検出することができる。もしデポジットが単(モノ)層以上であれば
、プローブ光ビームは上側層に部分的に侵入する必要があり、したがってこれを
下側層からの反射光の影響を及ぼして正確な測定が得られるようにする。しかし
ながら、堆積厚さは拡散反射法により測定を行うのに必要な「ランバーティアン
」特性を示すためには実際問題として、堆積厚さには限度(粉末で左右される)
が生じる傾向がある。拡散反射法は又、上述の範囲での用量デポジットの物理的
一様性の尺度にもなる。
(点)」につき50〜400μg又は750μg〜1μgという多い量の用量堆
積量を測定する際に良好な正確さをもたらす。拡散反射法は、実質的に粉末のモ
ノ層以下を検出することができる。もしデポジットが単(モノ)層以上であれば
、プローブ光ビームは上側層に部分的に侵入する必要があり、したがってこれを
下側層からの反射光の影響を及ぼして正確な測定が得られるようにする。しかし
ながら、堆積厚さは拡散反射法により測定を行うのに必要な「ランバーティアン
」特性を示すためには実際問題として、堆積厚さには限度(粉末で左右される)
が生じる傾向がある。拡散反射法は又、上述の範囲での用量デポジットの物理的
一様性の尺度にもなる。
【0040】
オプチカルプロファイロメトリーは、拡散反射法によって正確に測定できる範
囲を越える用量測定値を得るのに有用である。オプチカルプロファイロメトリー
では、光はデポジットに差し向けられ、デポジットの高さを表す角度でデポジッ
トから散乱される。プロファイロメーターは、例えば、共焦点型プロファイロメ
ーターであるのがよい。本発明と関連して用いるのに適した共焦点型プロファイ
ロメーターは、キーエンス(Keyence )社(日本国のキーエンス・コーポレイシ
ョン又はニュージャージー州ウッドクリフレイク所在のキーエンス・コーポレイ
ション・オブ・アメリカ)からモデルLT8105として入手できる。
囲を越える用量測定値を得るのに有用である。オプチカルプロファイロメトリー
では、光はデポジットに差し向けられ、デポジットの高さを表す角度でデポジッ
トから散乱される。プロファイロメーターは、例えば、共焦点型プロファイロメ
ーターであるのがよい。本発明と関連して用いるのに適した共焦点型プロファイ
ロメーターは、キーエンス(Keyence )社(日本国のキーエンス・コーポレイシ
ョン又はニュージャージー州ウッドクリフレイク所在のキーエンス・コーポレイ
ション・オブ・アメリカ)からモデルLT8105として入手できる。
【0041】
続けて説明すると、第2のロボット搬送要素280は、カバー層及び有利には
貯蔵ステーション220からのアラインメントフレームをピックアップし、これ
らをラミネーションステーション260のラミネーション支持ブロック502(
図12参照)に送る。測定後用量測定ステーション240で完了した後、第1の
ロボット搬送要素270は、基体を堆積状態の粉末と共にラミネーションステー
ション260に送る。第1のロボット搬送要素270は、基体8をカバー層10
上に配置し、粉末のデポジット14がカバー層10内のバブル12の周囲内に正
しく整列されるようにする(図12参照)。
貯蔵ステーション220からのアラインメントフレームをピックアップし、これ
らをラミネーションステーション260のラミネーション支持ブロック502(
図12参照)に送る。測定後用量測定ステーション240で完了した後、第1の
ロボット搬送要素270は、基体を堆積状態の粉末と共にラミネーションステー
ション260に送る。第1のロボット搬送要素270は、基体8をカバー層10
上に配置し、粉末のデポジット14がカバー層10内のバブル12の周囲内に正
しく整列されるようにする(図12参照)。
【0042】
第1のロボット搬送要素270が遠ざかった後、第2のロボット搬送要素28
0が戻り、そして、接着ヘッド282の操作により、基体とカバー層を互いに取
り付け、ストリップ上に複数のユニットフォームを形成する(図1参照)。自動
化システムでは、仕様外れのユニットフォ−ムをふるい分けして仕様内の(即ち
合格品としての)ユニットフォ−ムが適当に包装される包装ステーションにユニ
ットフォ−ムを自動的に移送するのがよい。
0が戻り、そして、接着ヘッド282の操作により、基体とカバー層を互いに取
り付け、ストリップ上に複数のユニットフォームを形成する(図1参照)。自動
化システムでは、仕様外れのユニットフォ−ムをふるい分けして仕様内の(即ち
合格品としての)ユニットフォ−ムが適当に包装される包装ステーションにユニ
ットフォ−ムを自動的に移送するのがよい。
【0043】
静電堆積装置1は、複数の薬学的又は診断用ユニットフォ−ムを含む製品を提
供し、各ユニットフォ−ムは、有利には所定の目標量から約5%以上はばらつき
を生じない少なくとも1種類の薬学的又は診断用活性成分を含む。
供し、各ユニットフォ−ムは、有利には所定の目標量から約5%以上はばらつき
を生じない少なくとも1種類の薬学的又は診断用活性成分を含む。
【0044】
プラットホーム102上に設けられる堆積ステーション250及び粉末供給装
置402を有する堆積「エンジン」は、種々の操作上の問題の源となる場合があ
る。かかる問題としては、例えば、とりわけ、粉末の圧密、非一様な粉末束、粉
末の装入上の問題、動作の不安定性、粉末サイズの限界が挙げられる。国際出願
PCT/US99/12772に開示された粉末供給装置(これについては以下
に簡単に説明する)は、かかる問題のうちの多くを解決するよう設計されたが、
この装置には改良の余地が存在する。かかる改良は、本発明の目的である。本明
細書の後で「発明の概要」及び「詳細な説明」において後で説明するかかる改良
策に取り組む前に既存の粉末供給装置の構成例について説明する。
置402を有する堆積「エンジン」は、種々の操作上の問題の源となる場合があ
る。かかる問題としては、例えば、とりわけ、粉末の圧密、非一様な粉末束、粉
末の装入上の問題、動作の不安定性、粉末サイズの限界が挙げられる。国際出願
PCT/US99/12772に開示された粉末供給装置(これについては以下
に簡単に説明する)は、かかる問題のうちの多くを解決するよう設計されたが、
この装置には改良の余地が存在する。かかる改良は、本発明の目的である。本明
細書の後で「発明の概要」及び「詳細な説明」において後で説明するかかる改良
策に取り組む前に既存の粉末供給装置の構成例について説明する。
【0045】
堆積エンジン
例示の粉末供給装置402は粉末送出しシステム403を有し、この粉末送出
しシステムは、粉末を粉末帯電システム416を介して帯電させ、そしてこれを
粉末ディストリビュータに送る。粉末ディストリビュータは、帯電した粉末を、
基体8上への堆積のための堆積ステーション250(分かりやすくするために、
電磁チャック及びレシーバは図示していない)に送り、この基体は、堆積開口部
258を縁付けするガスケット259に当接する。基体上に堆積しなかった粉末
は、圧力差により粉末排出管426を通って粉末トラップ428に吸い戻される
。粉末トラップ428を出たガスは、HEPAフィルタ430に送られる。
しシステムは、粉末を粉末帯電システム416を介して帯電させ、そしてこれを
粉末ディストリビュータに送る。粉末ディストリビュータは、帯電した粉末を、
基体8上への堆積のための堆積ステーション250(分かりやすくするために、
電磁チャック及びレシーバは図示していない)に送り、この基体は、堆積開口部
258を縁付けするガスケット259に当接する。基体上に堆積しなかった粉末
は、圧力差により粉末排出管426を通って粉末トラップ428に吸い戻される
。粉末トラップ428を出たガスは、HEPAフィルタ430に送られる。
【0046】
図示の実施形態では、粉末送出しシステム403は、オーガ回転モータ404
、ホッパ406、バイブレータ408、オーガ410、改良型ベンチュリーフィ
ーダ弁412に送気する清浄ガス源414及び粉末帯電システム416を有し、
これらは図示のように互いに関連づけられている。実施形態によっては、フィー
ダ弁412は、粉末帯電システム416に送気する。粉末帯電システム416を
除き、例示の粉末送出しシステム403は、実質的にエンクロージャ432内に
配置され、このエンクロージャは、説明の便宜上、想像線で示されている。
、ホッパ406、バイブレータ408、オーガ410、改良型ベンチュリーフィ
ーダ弁412に送気する清浄ガス源414及び粉末帯電システム416を有し、
これらは図示のように互いに関連づけられている。実施形態によっては、フィー
ダ弁412は、粉末帯電システム416に送気する。粉末帯電システム416を
除き、例示の粉末送出しシステム403は、実質的にエンクロージャ432内に
配置され、このエンクロージャは、説明の便宜上、想像線で示されている。
【0047】
図示の実施形態では、粉末帯電システムは、管として具体化されており、これ
は以下において、粉末帯電供給管416と称する。しかしながら、他の実施形態
では、図示の管以外の粉末帯電装置を適切に使用できることは理解されよう。
は以下において、粉末帯電供給管416と称する。しかしながら、他の実施形態
では、図示の管以外の粉末帯電装置を適切に使用できることは理解されよう。
【0048】
ベンチュリー412に代えて、粉末を粉末帯電供給管416中に送り込むガス
源を用いてもよい。一実施形態では、ガス源414はガス圧力を粉末を供給する
機械的装置の出口に差し向ける。ガスジェットを、その出口のところでの粉末の
解凝集を行うよう差し向けると共に調節するのがよい。
源を用いてもよい。一実施形態では、ガス源414はガス圧力を粉末を供給する
機械的装置の出口に差し向ける。ガスジェットを、その出口のところでの粉末の
解凝集を行うよう差し向けると共に調節するのがよい。
【0049】
変形実施形態(図示せず)では、図13に示すホッパ及びオーガ構造に代えて
、粉末を一時的に貯蔵し、これを可動ベルトに送る回転ドラムを用いてもよい。
可動ベルトは次に、粉末を、これをベルトから除去する手段に搬送する。かかる
手段の一例は、粉末を粉末帯電供給管416又はこれと連通状態にある導管中に
吹き込む扁平な状態の高速ガスジェットである。
、粉末を一時的に貯蔵し、これを可動ベルトに送る回転ドラムを用いてもよい。
可動ベルトは次に、粉末を、これをベルトから除去する手段に搬送する。かかる
手段の一例は、粉末を粉末帯電供給管416又はこれと連通状態にある導管中に
吹き込む扁平な状態の高速ガスジェットである。
【0050】
静電堆積法を行うためには、粉末を平らにさせる必要がある。この機能は上述
のように、粉末帯電システム(例えば、粉末帯電供給管416)によって達成さ
れる。粉末帯電に関するこれ以上の詳細のうち幾つかについて次に説明する。
のように、粉末帯電システム(例えば、粉末帯電供給管416)によって達成さ
れる。粉末帯電に関するこれ以上の詳細のうち幾つかについて次に説明する。
【0051】
一実施形態では、粉末帯電供給管416は、粉末がこの管を通過しているとき
にその側部に定期的に衝突すると、摩擦電気による帯電により適当な電荷を粉末
に与える材料で作られている。当該技術分野で知られているように、テフロン(
TEFLON:登録商標)、即ち、ペルフルオロ化ポリマーを用いて正電荷を粉末(粉
末材料に適当な場合)に与えることができ、ナイロン(アミドを主成分とするポ
リマー)を用いると、負電荷を与えることができる。
にその側部に定期的に衝突すると、摩擦電気による帯電により適当な電荷を粉末
に与える材料で作られている。当該技術分野で知られているように、テフロン(
TEFLON:登録商標)、即ち、ペルフルオロ化ポリマーを用いて正電荷を粉末(粉
末材料に適当な場合)に与えることができ、ナイロン(アミドを主成分とするポ
リマー)を用いると、負電荷を与えることができる。
【0052】
このように粉末を帯電させる際、管は、もし許容されなければ電弧によって放
電可能な電荷を生じさせる。したがって、導電性包装材又は被膜を粉末帯電供給
管416の外部に被着させ、接地させるのがよい。管416を例えばアルミニウ
ム又は銅箔で包み又はコロイド状黒鉛製品、例えばミシガン州ポートヒューロン
所在のアチェソン・コロイズカンパニーから入手できるアクアダグ(Aquadag :
登録商標)で被覆するのがよい。変形例として、粉末帯電供給管416を黒鉛又
は別の導電性粒子、例えば、銅又はアルミニウム、接着剤ポリマー及びキャリヤ
溶剤を含み、接着剤ポリマーの「粘着性」を適当に保存する量で混合した配合物
で被覆してもよい。かかる配合物の一例は、246gのトリクロロエチレン、3
0gのポリイソブチレン及び22.5gの黒鉛粉末である。
電可能な電荷を生じさせる。したがって、導電性包装材又は被膜を粉末帯電供給
管416の外部に被着させ、接地させるのがよい。管416を例えばアルミニウ
ム又は銅箔で包み又はコロイド状黒鉛製品、例えばミシガン州ポートヒューロン
所在のアチェソン・コロイズカンパニーから入手できるアクアダグ(Aquadag :
登録商標)で被覆するのがよい。変形例として、粉末帯電供給管416を黒鉛又
は別の導電性粒子、例えば、銅又はアルミニウム、接着剤ポリマー及びキャリヤ
溶剤を含み、接着剤ポリマーの「粘着性」を適当に保存する量で混合した配合物
で被覆してもよい。かかる配合物の一例は、246gのトリクロロエチレン、3
0gのポリイソブチレン及び22.5gの黒鉛粉末である。
【0053】
上述の接地方式によって除かれる電荷をモニターすると、粉末帯電供給管41
6中の粉末束の尺度を提供することができる。このデータは有利には、分析のた
めプロセッサPに送られる。かかる分析の結果として、堆積作業パラメータを適
宜加減して仕様に適合した作動状態を維持することができる。
6中の粉末束の尺度を提供することができる。このデータは有利には、分析のた
めプロセッサPに送られる。かかる分析の結果として、堆積作業パラメータを適
宜加減して仕様に適合した作動状態を維持することができる。
【0054】
電荷を粉末に与える別の方法は、「誘導」帯電法によるものである。誘導帯電
法を行う一方法は、誘導帯電領域を粉末帯電供給管416中に組み込むことであ
る。具体的に説明すると、粉末帯電供給管416の少なくとも一部は、電源から
一方の極によって付勢される材料、例えばステンレス鋼から成り、逆の極が、粉
末が接触する近くの金属構造部材に取り付けられる。その結果、強い電界領域が
接触箇所のところに生じる。所望の電荷量を粉末に与えるために接触箇所を所望
に応じて変化させることができる。一実施形態では、誘導帯電法は、上述の摩擦
電気方式と関連して用いられる。
法を行う一方法は、誘導帯電領域を粉末帯電供給管416中に組み込むことであ
る。具体的に説明すると、粉末帯電供給管416の少なくとも一部は、電源から
一方の極によって付勢される材料、例えばステンレス鋼から成り、逆の極が、粉
末が接触する近くの金属構造部材に取り付けられる。その結果、強い電界領域が
接触箇所のところに生じる。所望の電荷量を粉末に与えるために接触箇所を所望
に応じて変化させることができる。一実施形態では、誘導帯電法は、上述の摩擦
電気方式と関連して用いられる。
【0055】
さらに別の実施形態では、粉末を、当業者にはなじみのある「コロナ帯電」に
よって帯電させる。これについては例えば、J・A・クロス(Cross )著“Elec
trostatics: Principles, Problems and Applications ”IOA Publishing Limit
ed(1987)46〜49頁を参照されたい。
よって帯電させる。これについては例えば、J・A・クロス(Cross )著“Elec
trostatics: Principles, Problems and Applications ”IOA Publishing Limit
ed(1987)46〜49頁を参照されたい。
【0056】
上述のように、粉末帯電供給管416は、帯電粉末を粉末ディストリビュータ
418を介してエンクロージャ252によって包囲された堆積ステーション25
0内へ送り込む。例示の実施形態では、粉末ディストリビュータ418は、ノズ
ル422から垂下した回転バッフル424を有している。ノズルモータ420が
、回転バッフルを駆動する。
418を介してエンクロージャ252によって包囲された堆積ステーション25
0内へ送り込む。例示の実施形態では、粉末ディストリビュータ418は、ノズ
ル422から垂下した回転バッフル424を有している。ノズルモータ420が
、回転バッフルを駆動する。
【0057】
基体8に向かって動いている粉末は、制御グリッド254を通過する。制御グ
リッド254は有利には、静電チャック(図12には示さず)の収集ゾーンCZ
の下に約0.5〜約1.0インチの距離のところに配置され、粉末に予定されて
いる極性でかかる距離の0.5インチ当たり約500ボルトのバイアス電圧がか
けられる。かくして、制御グリッド254は、堆積ステーション250内の下方
の帯電粉末雲によって生じる電界のばらつきから静電チャックの近くの電界を安
定させる。
リッド254は有利には、静電チャック(図12には示さず)の収集ゾーンCZ
の下に約0.5〜約1.0インチの距離のところに配置され、粉末に予定されて
いる極性でかかる距離の0.5インチ当たり約500ボルトのバイアス電圧がか
けられる。かくして、制御グリッド254は、堆積ステーション250内の下方
の帯電粉末雲によって生じる電界のばらつきから静電チャックの近くの電界を安
定させる。
【0058】
制御グリッド254は例えば、一連の互いに平行な電線であるのがよく、例え
ば、1本の電線の「スイッチバック」から形成するのがよく、或いは変形例とし
て電線から成るグリッドで形成してもよい。電線の互いに平行な部分相互間の間
隔は有利には、約5〜約15mmの範囲にある。粉末雲束の割合を、発光装置2
56(例えば、レーザユニッタ)と光検出器257との間の光の減衰度を測定す
ることによりモニターすることができる。この値をプロセッサPに伝送するのが
よい。
ば、1本の電線の「スイッチバック」から形成するのがよく、或いは変形例とし
て電線から成るグリッドで形成してもよい。電線の互いに平行な部分相互間の間
隔は有利には、約5〜約15mmの範囲にある。粉末雲束の割合を、発光装置2
56(例えば、レーザユニッタ)と光検出器257との間の光の減衰度を測定す
ることによりモニターすることができる。この値をプロセッサPに伝送するのが
よい。
【0059】
上述の堆積エンジンを通るガス/粉末の流れに変動が生じることが判明した。
かかる変動は、堆積性能にマイナスの影響を与える。変動の原因のうち少なくと
も幾つかは次の通りである。 (1)回転バッフル424及び堆積ステーション250の幾つかの実施形態の非
軸対称幾何学的形状、 (2)粉末送出しシステム403の幾つかの実施形態によって粉末を送り出す手
法としてのパルス化方法、 (3)境界層の分離及び渦励振に起因する流れの不安定性である。
かかる変動は、堆積性能にマイナスの影響を与える。変動の原因のうち少なくと
も幾つかは次の通りである。 (1)回転バッフル424及び堆積ステーション250の幾つかの実施形態の非
軸対称幾何学的形状、 (2)粉末送出しシステム403の幾つかの実施形態によって粉末を送り出す手
法としてのパルス化方法、 (3)境界層の分離及び渦励振に起因する流れの不安定性である。
【0060】
かかるガス/粉末の流れの変動を抑制して堆積装置の性能を向上させることが
望ましいことは理解されよう。
望ましいことは理解されよう。
【0061】
〔発明の概要〕
本発明の例示の実施形態によれば、既存の堆積装置中に見受けられる流れの変
動をフローディフューザを用いて減少させる。既存の堆積装置の粉末ディストリ
ビュータに代えて用いられるフローディフューザは、粉末の流れの方向に増大す
る断面積を備えた導管を有している。断面積の増加は、静電力がガスを介して運
搬される粉末の動きに勝る速度までガスの流れを制御自在に減速させる。
動をフローディフューザを用いて減少させる。既存の堆積装置の粉末ディストリ
ビュータに代えて用いられるフローディフューザは、粉末の流れの方向に増大す
る断面積を備えた導管を有している。断面積の増加は、静電力がガスを介して運
搬される粉末の動きに勝る速度までガスの流れを制御自在に減速させる。
【0062】
幾つかの実施形態においては、ディフューザは、1以上の流れ制御機能を有し
ている。第1の流れ制御機能は、ガスをディフューザの壁の近くで「境界層」に
注入させる1以上の適当な形状の環状スリットを有している。注入されたガスは
、境界層内のガスよりも大きな運動量を有している。かかる注入ガスは、以下に
記載する幾つかの目的にかなっている。
ている。第1の流れ制御機能は、ガスをディフューザの壁の近くで「境界層」に
注入させる1以上の適当な形状の環状スリットを有している。注入されたガスは
、境界層内のガスよりも大きな運動量を有している。かかる注入ガスは、以下に
記載する幾つかの目的にかなっている。
【0063】
1.境界層分離の傾向を減少させること。
2.「粉末雲」(即ち、粉末運搬ガス)をディフューザの中心軸線に差し向け
ると共に付形すること。かかる付形は、帯電粒子が互いに反発する既存の傾向を
抑制し、この傾向はもしそうしなければ、粉末がディフューザの中心軸線から離
れて移動するようにさせる。 3.粉末雲中に含まれた粉末がディフューザ壁にくっついたままになる傾向を
減少する「ガスカーテン」効果をもたらす。
ると共に付形すること。かかる付形は、帯電粒子が互いに反発する既存の傾向を
抑制し、この傾向はもしそうしなければ、粉末がディフューザの中心軸線から離
れて移動するようにさせる。 3.粉末雲中に含まれた粉末がディフューザ壁にくっついたままになる傾向を
減少する「ガスカーテン」効果をもたらす。
【0064】
第2の流れ制御機能は、ディフューザの周囲にぐるりと適当な場所に設けられ
た1以上の環状スリット又は多数のスロット/穴を有している。かかる開口部は
、圧力差発生手段と流体連通している。圧力差発生手段は、ディフューザの開口
部前後に圧力差を生じさせ、ディフューザの外部に加わる圧力がディフューザの
内部の圧力によりも小さくなるようにする。したがって、ゆっくりと流れている
境界層中の粉末運搬ガスの一部が取り出される。かかるゆっくりと流れるガスを
減少させることにより、ディフューザ中の粉末含有ガスの速度プロフィールが平
坦化される。かかる速度プロフィール平坦化は、流れの分離を防止し又は少なく
ともその開始を遅らせることにより粉末を含有ガス流を安定化させる傾向がある
。
た1以上の環状スリット又は多数のスロット/穴を有している。かかる開口部は
、圧力差発生手段と流体連通している。圧力差発生手段は、ディフューザの開口
部前後に圧力差を生じさせ、ディフューザの外部に加わる圧力がディフューザの
内部の圧力によりも小さくなるようにする。したがって、ゆっくりと流れている
境界層中の粉末運搬ガスの一部が取り出される。かかるゆっくりと流れるガスを
減少させることにより、ディフューザ中の粉末含有ガスの速度プロフィールが平
坦化される。かかる速度プロフィール平坦化は、流れの分離を防止し又は少なく
ともその開始を遅らせることにより粉末を含有ガス流を安定化させる傾向がある
。
【0065】
かくして、ディフューザ、流れ制御機能及び堆積ステーションへの粉末送出し
に関連した他の要素は有利には、粉末を含有ガスの速度の空間的ばらつき及び一
時的ばらつきを減少させる。その結果得られる流れの場の一様性の向上が、堆積
操作に対する制御を向上させる。かかる制御の向上の結果として、堆積の一様性
及び精度(即ち、目標量からの活性成分の量のばらつき)が向上することになる
。
に関連した他の要素は有利には、粉末を含有ガスの速度の空間的ばらつき及び一
時的ばらつきを減少させる。その結果得られる流れの場の一様性の向上が、堆積
操作に対する制御を向上させる。かかる制御の向上の結果として、堆積の一様性
及び精度(即ち、目標量からの活性成分の量のばらつき)が向上することになる
。
【0066】
〔詳細な説明〕
この詳細な説明の項では、よく知られている流体力学上の概念が参照され、か
かる概念としては例えば、「境界層」及び「流れの分離」理論が挙げられる。か
かる概念は当業者には周知なので、本明細書においてはこれらについて定義した
り説明することはしない。
かる概念としては例えば、「境界層」及び「流れの分離」理論が挙げられる。か
かる概念は当業者には周知なので、本明細書においてはこれらについて定義した
り説明することはしない。
【0067】
図14は、本発明の教示に従って構成された堆積装置の一部1Aを示している
。図14に示す装置の一部1Aは、粉末帯電供給管416の一部、フローストレ
ートナ517、ディフューザ518及び堆積ステーション550を有している。
図14は又、基体8、静電チャック302及びレシーバ272を示しており、こ
れらは全て堆積ステーション550に関連づけられている。
。図14に示す装置の一部1Aは、粉末帯電供給管416の一部、フローストレ
ートナ517、ディフューザ518及び堆積ステーション550を有している。
図14は又、基体8、静電チャック302及びレシーバ272を示しており、こ
れらは全て堆積ステーション550に関連づけられている。
【0068】
粉末含有ガスは、粉末帯電供給管416を出て、フローストレートナ517に
入り、ここで、粉末含有ガス中の乱流が減少する。本明細書の後の方で詳細に説
明するように、フローストレートナは、ディフューザ内のフロープロフィールを
整えるように使用できる。フローストレートナ517からの粉末含有ガスはディ
フューザ518に入る。ディフューザ518の横断面は、流れの方向に増大して
いる。したがって、平均流体速度は、粉末含有ガス540はディフューザ518
を通って流れるにつれて減少する。粉末含有ガスがディフューザを通って流れる
と、この粉末含有ガスは最終的に、粉末の空間電荷、電磁チャック302及び任
意的に用いられる合焦電極(図16及び図17参照)によって生じる静電力が粉
末の動作状態を上回る程度までガス速度が遅くなる領域に遭遇する。この領域は
、「粒子ドリフトゾーン」534と呼ばれている。粒子ドリフトゾーン534の
特定の場所は、フローパラメータ及び静電界の強さで決まる。一例を挙げると、
ある実施形態では、粒子ドリフトゾーンは、ディフューザの後半分以上という多
くの領域を占める場合がある。
入り、ここで、粉末含有ガス中の乱流が減少する。本明細書の後の方で詳細に説
明するように、フローストレートナは、ディフューザ内のフロープロフィールを
整えるように使用できる。フローストレートナ517からの粉末含有ガスはディ
フューザ518に入る。ディフューザ518の横断面は、流れの方向に増大して
いる。したがって、平均流体速度は、粉末含有ガス540はディフューザ518
を通って流れるにつれて減少する。粉末含有ガスがディフューザを通って流れる
と、この粉末含有ガスは最終的に、粉末の空間電荷、電磁チャック302及び任
意的に用いられる合焦電極(図16及び図17参照)によって生じる静電力が粉
末の動作状態を上回る程度までガス速度が遅くなる領域に遭遇する。この領域は
、「粒子ドリフトゾーン」534と呼ばれている。粒子ドリフトゾーン534の
特定の場所は、フローパラメータ及び静電界の強さで決まる。一例を挙げると、
ある実施形態では、粒子ドリフトゾーンは、ディフューザの後半分以上という多
くの領域を占める場合がある。
【0069】
ディフューザ518は、利用されている堆積法に見合った材料から作られてい
る。例えば、図示の実施形態では、ディフューザは、静電堆積法と関連して用い
られている。したがって、ディフューザ518の壁521の内壁は、電界を受け
入れてこれを維持できなければならない。さらに、この材料は、粉末の帯電特性
及び帯電法と両立する必要がある(例えば、もし粉末が正に帯電される場合、壁
521を構成する材料は、正の電荷を負の電荷に変えてはならない)。さらに、
ディフューザが医薬品を製造している方法と関連して用いられる程度まで、材料
は、関連のFDA基準を満足しなければならない。
る。例えば、図示の実施形態では、ディフューザは、静電堆積法と関連して用い
られている。したがって、ディフューザ518の壁521の内壁は、電界を受け
入れてこれを維持できなければならない。さらに、この材料は、粉末の帯電特性
及び帯電法と両立する必要がある(例えば、もし粉末が正に帯電される場合、壁
521を構成する材料は、正の電荷を負の電荷に変えてはならない)。さらに、
ディフューザが医薬品を製造している方法と関連して用いられる程度まで、材料
は、関連のFDA基準を満足しなければならない。
【0070】
当業者には明らかなように、本発明のディフューザを静電堆積法を関連して用
いる場合、ディフューザを誘電体、例えば、種々のプラスチックのうち何れかか
ら形成する必要があり、かかるプラスチックとしては、アクリル樹脂、ポリカー
ボネートプラスチックが挙げられるが、これらには限定されない。本発明を他形
式の粉末堆積法と関連して又はより一般的に、他形式の粉末送出しシステムに用
いる程度まで、材料に関する他の要件が制約として働く場合がある。
いる場合、ディフューザを誘電体、例えば、種々のプラスチックのうち何れかか
ら形成する必要があり、かかるプラスチックとしては、アクリル樹脂、ポリカー
ボネートプラスチックが挙げられるが、これらには限定されない。本発明を他形
式の粉末堆積法と関連して又はより一般的に、他形式の粉末送出しシステムに用
いる程度まで、材料に関する他の要件が制約として働く場合がある。
【0071】
帯電粉末544は、流動している流体の空気力学的力の制御下でディフューザ
を通過し、ついには、粒子ドリフトゾーン534に入るようになる。粒子ドリフ
トゾーンでは、ディフューザのこの領域では静電力が空気力学的力よりも大きい
ので静電力は、粉末の動きを左右する。換言すると、粒子ドリフトゾーン534
内では、粉末は、ガスの流線を辿ることがない。
を通過し、ついには、粒子ドリフトゾーン534に入るようになる。粒子ドリフ
トゾーンでは、ディフューザのこの領域では静電力が空気力学的力よりも大きい
ので静電力は、粉末の動きを左右する。換言すると、粒子ドリフトゾーン534
内では、粉末は、ガスの流線を辿ることがない。
【0072】
実質的に粉末の無いガス542は、環状スリット530のところでディフュー
ザ518から抜き出される。このガスは最終的には、幾つかの円周方向に設けら
れた出口526を経て取り出される。環状スリット530は、ディフューザ51
8によって得られる一様なフロープロフィールに乱流をもたらさないようにする
ために領域532のところに示すように有利には十分に丸いものである。粉末5
44は、電磁チャック302の収集ゾーン(図示せず)の上に位置した領域のと
ころで基体8上に堆積する。
ザ518から抜き出される。このガスは最終的には、幾つかの円周方向に設けら
れた出口526を経て取り出される。環状スリット530は、ディフューザ51
8によって得られる一様なフロープロフィールに乱流をもたらさないようにする
ために領域532のところに示すように有利には十分に丸いものである。粉末5
44は、電磁チャック302の収集ゾーン(図示せず)の上に位置した領域のと
ころで基体8上に堆積する。
【0073】
実施形態によっては、1以上の流量制御機能が、有利には、ディフューザ51
8と関連して用いられる。第1の流量制御機能は、ディフューザ内の「境界層」
流れ中へのガス548の注入である。例えば窒素であるのがよい注入ガスは、境
界層中を流れる粉末含有ガスよりも大きな運動量を有する必要がある(かかる運
動量の計算は当業者によって容易に行われる)。注入ガスを、ディフューザ51
8に設けられた1以上の環状スリットから成る境界層ガスインジェクタ中に導入
する。図14に示す実施形態は、ガスを2つの場所、即ち、ディフューザ518
の入口の近くに設けられた第1の注入スリット520及びディフューザの中間点
の近くに設けられた第2の注入スリット522中のところで境界層中に注入する
。
8と関連して用いられる。第1の流量制御機能は、ディフューザ内の「境界層」
流れ中へのガス548の注入である。例えば窒素であるのがよい注入ガスは、境
界層中を流れる粉末含有ガスよりも大きな運動量を有する必要がある(かかる運
動量の計算は当業者によって容易に行われる)。注入ガスを、ディフューザ51
8に設けられた1以上の環状スリットから成る境界層ガスインジェクタ中に導入
する。図14に示す実施形態は、ガスを2つの場所、即ち、ディフューザ518
の入口の近くに設けられた第1の注入スリット520及びディフューザの中間点
の近くに設けられた第2の注入スリット522中のところで境界層中に注入する
。
【0074】
境界層注入ガスは、薄い又は扁平な流れの形態でディフューザ内に注入され、
そして壁521に沿って流れるよう「差し向けられる」。一実施形態では、ガス
は、注入スリット(例えば、520,522)がガスを壁521に向けて注入す
るようにすることにより壁521へ差し向けられる。別の実施形態では、注入ス
リットは、ガスを壁521に沿って注入する。さらに、別の実施形態では、注入
スリットは、ディフューザの壁521に対して実質的に垂直である(即ち、名目
上、注入ガスを近く壁521から遠ざけて中央流れ領域に差し向ける)。この後
に述べた実施形態では、スリットの「上流側」壁(即ち、ディフューザの入口の
最も近くに位置するスリット壁)は、鋭い縁を備え、スリットの「下流側」壁は
、十分に丸くなった縁を備えている。この構造の採用の結果として、注入ガスは
、丸い縁部を周って進み壁521の近くに位置したままになる。コアンダ効果と
呼ばれているこの現象は、当業者には知られている。
そして壁521に沿って流れるよう「差し向けられる」。一実施形態では、ガス
は、注入スリット(例えば、520,522)がガスを壁521に向けて注入す
るようにすることにより壁521へ差し向けられる。別の実施形態では、注入ス
リットは、ガスを壁521に沿って注入する。さらに、別の実施形態では、注入
スリットは、ディフューザの壁521に対して実質的に垂直である(即ち、名目
上、注入ガスを近く壁521から遠ざけて中央流れ領域に差し向ける)。この後
に述べた実施形態では、スリットの「上流側」壁(即ち、ディフューザの入口の
最も近くに位置するスリット壁)は、鋭い縁を備え、スリットの「下流側」壁は
、十分に丸くなった縁を備えている。この構造の採用の結果として、注入ガスは
、丸い縁部を周って進み壁521の近くに位置したままになる。コアンダ効果と
呼ばれているこの現象は、当業者には知られている。
【0075】
境界層ガス注入法は、流れの一様性を向上させる。特に、かかる注入により、
ディフューザ518の壁521の内面のところでの流れの分離が軽減し、又は阻
止される。さらに、ガス注入は、ディフューザ518の中心軸線519(図15
参照)に向かう粉末含有ガス540の「付形」又は「かじ取り」を行う。かかる
かじ取りは、帯電粒子がかかる同一の極に帯電した粒子の相互反発に起因して中
心軸線から遠ざかる傾向を抑制する。加うるに、かかるガス注入は、「ガスカー
テン」効果を生じさせ、この効果では、ガス540中に含まれた粉末は、ディフ
ューザ壁521の内面から遠ざけられたままであり、それにより、粉末がこの内
面上に堆積する傾向を減少させる。
ディフューザ518の壁521の内面のところでの流れの分離が軽減し、又は阻
止される。さらに、ガス注入は、ディフューザ518の中心軸線519(図15
参照)に向かう粉末含有ガス540の「付形」又は「かじ取り」を行う。かかる
かじ取りは、帯電粒子がかかる同一の極に帯電した粒子の相互反発に起因して中
心軸線から遠ざかる傾向を抑制する。加うるに、かかるガス注入は、「ガスカー
テン」効果を生じさせ、この効果では、ガス540中に含まれた粉末は、ディフ
ューザ壁521の内面から遠ざけられたままであり、それにより、粉末がこの内
面上に堆積する傾向を減少させる。
【0076】
例示の境界層ガスインジェクタの別の実施形態を図15〜図19と関連して説
明する。図15は、図14に示すディフューザ518の注入スリット520の近
くの領域の「拡大状態」を示している。図15に示す実施形態では、境界層ガス
インジェクタは、2つのノズル660A,660B、環状チャネル662及び締
結具(ボア664A,664Bによって受け入れられる)を更に有している。境
界層中に注入されるようになったガスは、ノズル660A,660Bから環状チ
ャネル662に送られる。ボア664A,664Bによって受け入れられた締結
具、例えば、ねじ等(図示せず)は、スリット520のサイズを加減する。特に
、締結具のうちの1つ(例えば、ボア664A内の締結具)を他の締結具(例え
ば、ボア664B内の締結具)よりも強く締めることにより、スリットは、1領
域のところの方が(例えば、ボア664Bの近く)別の領域(例えば、ボア66
4Aの近く)のところよりも僅かに大きくなる。
明する。図15は、図14に示すディフューザ518の注入スリット520の近
くの領域の「拡大状態」を示している。図15に示す実施形態では、境界層ガス
インジェクタは、2つのノズル660A,660B、環状チャネル662及び締
結具(ボア664A,664Bによって受け入れられる)を更に有している。境
界層中に注入されるようになったガスは、ノズル660A,660Bから環状チ
ャネル662に送られる。ボア664A,664Bによって受け入れられた締結
具、例えば、ねじ等(図示せず)は、スリット520のサイズを加減する。特に
、締結具のうちの1つ(例えば、ボア664A内の締結具)を他の締結具(例え
ば、ボア664B内の締結具)よりも強く締めることにより、スリットは、1領
域のところの方が(例えば、ボア664Bの近く)別の領域(例えば、ボア66
4Aの近く)のところよりも僅かに大きくなる。
【0077】
ノズル660A,660B内への注入ガスの流量が等しい場合、注入ストリッ
プ520を通る注入ガスの流量は、注入スリットが比較的大きな領域では比較的
大きくなるであろう。境界層ガス注入のかかるばらつきは、ディフューザ518
の出口の近くの流れ分布状態に影響を及ぼし、最終的には、基体8上の粉末分布
状態に影響を及ぼす場合があることが判明した。
プ520を通る注入ガスの流量は、注入スリットが比較的大きな領域では比較的
大きくなるであろう。境界層ガス注入のかかるばらつきは、ディフューザ518
の出口の近くの流れ分布状態に影響を及ぼし、最終的には、基体8上の粉末分布
状態に影響を及ぼす場合があることが判明した。
【0078】
本発明の教示にしたがって構成されたディフューザの別の実施形態では、図1
6に示すように追加の注入ノズルを導入することにより、境界層ガス注入を局所
的に変化させる。図16は、環状チャネル662の平面断面図である。図16に
示すように、4つのノズル660A〜660Dが、注入ガスの環状チャネル66
2に送る。ノズル660A〜660Dを通る注入ガスの流れを個々に変化させる
ことにより、ディフューザ518の出口の近くの流れ分布状態に影響を及ぼすこ
とができる(例えば、より多くの量の粉末を基体の特定の領域に差し向けること
ができる)。4つのノズルが図16に示されているが、これよりも多くの数のノ
ズルを用いることができ、それにより、下流側粉末分布状態の制御の度合が一層
大きくなる。
6に示すように追加の注入ノズルを導入することにより、境界層ガス注入を局所
的に変化させる。図16は、環状チャネル662の平面断面図である。図16に
示すように、4つのノズル660A〜660Dが、注入ガスの環状チャネル66
2に送る。ノズル660A〜660Dを通る注入ガスの流れを個々に変化させる
ことにより、ディフューザ518の出口の近くの流れ分布状態に影響を及ぼすこ
とができる(例えば、より多くの量の粉末を基体の特定の領域に差し向けること
ができる)。4つのノズルが図16に示されているが、これよりも多くの数のノ
ズルを用いることができ、それにより、下流側粉末分布状態の制御の度合が一層
大きくなる。
【0079】
図17は、環状チャネル762が仕切り766により幾つかの領域にセグメン
ト化されたさらに別の実施形態を示している。かくして、チャネルの特定の領域
内の注入ガスの流れは、その領域に送気するノズルにより定められる。かかる構
成は、図16に示す連続環状チャネル662よりも下流側粉末分布状態の制御の
度合が大きいことが見込まれる。
ト化されたさらに別の実施形態を示している。かくして、チャネルの特定の領域
内の注入ガスの流れは、その領域に送気するノズルにより定められる。かかる構
成は、図16に示す連続環状チャネル662よりも下流側粉末分布状態の制御の
度合が大きいことが見込まれる。
【0080】
本明細書の最初の方に説明したように、電磁チャック302上又はその近くに
設けられた「電荷」センサ(これは実際には、電流を測定する)を用いると、基
体上に領域を基準として又は局所的に堆積中の粉末の量を求めることができる。
ある実施形態では、センサは、各収集ゾーンCZのところに設けられ、したがっ
て粉末分布状態が基体8を横切る各箇所で分かるようになる。かかる情報を、境
界層ガス注入流れが粉末分布状態の偏りを是正するよう調節される閉ループ制御
システム(フィードバック又はフィードフォワード)について基準として用いる
ことができる。
設けられた「電荷」センサ(これは実際には、電流を測定する)を用いると、基
体上に領域を基準として又は局所的に堆積中の粉末の量を求めることができる。
ある実施形態では、センサは、各収集ゾーンCZのところに設けられ、したがっ
て粉末分布状態が基体8を横切る各箇所で分かるようになる。かかる情報を、境
界層ガス注入流れが粉末分布状態の偏りを是正するよう調節される閉ループ制御
システム(フィードバック又はフィードフォワード)について基準として用いる
ことができる。
【0081】
図18は、電荷センサCSからの出力が処理エレクトロニクスPEに送られ、
粉末分布状態の指示がオペレータに与えられる(例えば、ディスプレイ装置DD
上に表示される)手動制御方式を示している。オペレータは次に、流量制御手段
、例えば、質量流量コントローラMFCにより境界層ガス注入を手動で調節する
ことができ、かかる流量制御手段は、各ノズル660を通る注入ガスの流量を個
々に制御する。
粉末分布状態の指示がオペレータに与えられる(例えば、ディスプレイ装置DD
上に表示される)手動制御方式を示している。オペレータは次に、流量制御手段
、例えば、質量流量コントローラMFCにより境界層ガス注入を手動で調節する
ことができ、かかる流量制御手段は、各ノズル660を通る注入ガスの流量を個
々に制御する。
【0082】
図19は、電荷センサCSの出力が適当な処理エレクトロニクスPDに送られ
る自動制御ループを示しており、かかる処理エレクトロニクスとしては、粉末分
布状態の欠陥を直すのに境界層流れをどのように調整すべきかを定める適当にプ
ログラムされたプロセッサPPが挙げられる。各ノズル660に送気する流量制
御弁CVの動作状態を制御するコントローラFCの設定値をリセットする1以上
の信号RSを発生させる。コントローラFCは、制御された弁が歩進的に開閉し
、それにより、これを通る流量を増減するようにする制御信号CSを発生させる
。
る自動制御ループを示しており、かかる処理エレクトロニクスとしては、粉末分
布状態の欠陥を直すのに境界層流れをどのように調整すべきかを定める適当にプ
ログラムされたプロセッサPPが挙げられる。各ノズル660に送気する流量制
御弁CVの動作状態を制御するコントローラFCの設定値をリセットする1以上
の信号RSを発生させる。コントローラFCは、制御された弁が歩進的に開閉し
、それにより、これを通る流量を増減するようにする制御信号CSを発生させる
。
【0083】
本発明のディフューザの幾つかの実施形態と関連して用いられる第2の流量制
御機能は、ガスが境界層ガスアスピレータを通る壁521の内面に隣接したゆっ
くりと動いている境界層(図示せず)から抜き出される「境界層」ガス吸引であ
る。境界層ガスアスピレータは、壁521に設けられていて、ガス546を抜き
出す1以上の開口部及びガス546をかかる開口部を通して引くかかる開口部前
後の圧力差を生じさせる圧力差発生手段を有している。図14に示す実施形態で
は、境界層ガスアスピレータは、壁521に設けられた多数の列をなすスロット
524を有している。図14に示すように、スロット524は有利には、隣の列
のスロット524から列ごとを基準にしてずれている。他の実施形態では、注入
スリット520,522のように構成された環状スリットが、境界層ガス吸引の
ために利用可能である。
御機能は、ガスが境界層ガスアスピレータを通る壁521の内面に隣接したゆっ
くりと動いている境界層(図示せず)から抜き出される「境界層」ガス吸引であ
る。境界層ガスアスピレータは、壁521に設けられていて、ガス546を抜き
出す1以上の開口部及びガス546をかかる開口部を通して引くかかる開口部前
後の圧力差を生じさせる圧力差発生手段を有している。図14に示す実施形態で
は、境界層ガスアスピレータは、壁521に設けられた多数の列をなすスロット
524を有している。図14に示すように、スロット524は有利には、隣の列
のスロット524から列ごとを基準にしてずれている。他の実施形態では、注入
スリット520,522のように構成された環状スリットが、境界層ガス吸引の
ために利用可能である。
【0084】
図示の実施形態では、圧力差発生手段は、耐圧性シェル/エンクロージャ52
8及びシェル528と流体連通状態にある吸引流れ発生手段(図示せず)を含む
。吸引流れ発生手段は、上記エンクロージャ528から出る流れ550を生じさ
せる。流れ550は、境界層からガス546を引き出す差圧を穴524前後に生
じさせる。流れ550を種々の周知の方法で、例えば、ピストン又はダイヤフラ
ム型真空ポンプ又はジェットエゼクタを用いることにより発生させることができ
る。
8及びシェル528と流体連通状態にある吸引流れ発生手段(図示せず)を含む
。吸引流れ発生手段は、上記エンクロージャ528から出る流れ550を生じさ
せる。流れ550は、境界層からガス546を引き出す差圧を穴524前後に生
じさせる。流れ550を種々の周知の方法で、例えば、ピストン又はダイヤフラ
ム型真空ポンプ又はジェットエゼクタを用いることにより発生させることができ
る。
【0085】
本発明の幾つかの実施形態では、「羽根」(図示せず)がディフューザ内に設
けられる。かかる実施形態のうちの1つでは、羽根は、長手方向中心軸線519
の周りに半径方向に配置される。かかる実施形態のうちの別のものでは、羽根は
、長手方向軸線519を中心とする多数の同心リングとして構成される。羽根は
、粉末含有ガス540の速度プロフィールを平らにし、流れの分離を妨害する。
しかしながら、かかる羽根は、粉末含有ガス540から粉末を収集する傾向をも
つ場合がある。
けられる。かかる実施形態のうちの1つでは、羽根は、長手方向中心軸線519
の周りに半径方向に配置される。かかる実施形態のうちの別のものでは、羽根は
、長手方向軸線519を中心とする多数の同心リングとして構成される。羽根は
、粉末含有ガス540の速度プロフィールを平らにし、流れの分離を妨害する。
しかしながら、かかる羽根は、粉末含有ガス540から粉末を収集する傾向をも
つ場合がある。
【0086】
上述の流量制御機能(即ち、境界層ガス注入、境界層ガス吸引及び羽根)は、
幾つかの実施形態では個々に、他の実施形態では種々の組合せで用いられること
は理解されるべきである。
幾つかの実施形態では個々に、他の実施形態では種々の組合せで用いられること
は理解されるべきである。
【0087】
ディフューザの「テーパ角度」(これは、2θで表されている(図20参照)
)は、ディフューザの性能に影響を及ぼす。周知の方程式がテーパ角度と性能パ
ラメータとの関係を表すが、ディフューザの抵当なテーパ角度は、サンプルとし
てのディフューザを製作し、次にこれらの性能を評価することによって最もよく
決定される。
)は、ディフューザの性能に影響を及ぼす。周知の方程式がテーパ角度と性能パ
ラメータとの関係を表すが、ディフューザの抵当なテーパ角度は、サンプルとし
てのディフューザを製作し、次にこれらの性能を評価することによって最もよく
決定される。
【0088】
本明細書において説明する流量制御機能は、より大きなテーパ角を利用しやす
くし、その結果、比較的「短い」ディフューザが得られる。テーパ角度が約15
°であれば、これは上述の追加の流量制御機能を利用しないディフューザに適し
ていることが判明した。一般的には、約10°〜約17°の範囲内にあるテーパ
角度がかかる用途に適していることが見込まれる。かかる流量制御機能を用い、
そして滑らかで十分に丸い表面を移行領域(例えば、軸方向スリット、フロース
トレートナ及びディフューザとの間の境界等)に設けることにより、著しく大き
なテーパ角度が許容される。具体的に説明すると、かかる状況では、満足の行く
性能は、約25°〜約30°という大きなディフューザテーパ角度で得ることが
できるということが見込まれる。
くし、その結果、比較的「短い」ディフューザが得られる。テーパ角度が約15
°であれば、これは上述の追加の流量制御機能を利用しないディフューザに適し
ていることが判明した。一般的には、約10°〜約17°の範囲内にあるテーパ
角度がかかる用途に適していることが見込まれる。かかる流量制御機能を用い、
そして滑らかで十分に丸い表面を移行領域(例えば、軸方向スリット、フロース
トレートナ及びディフューザとの間の境界等)に設けることにより、著しく大き
なテーパ角度が許容される。具体的に説明すると、かかる状況では、満足の行く
性能は、約25°〜約30°という大きなディフューザテーパ角度で得ることが
できるということが見込まれる。
【0089】
例示のディフューザ518は、一定のテーパ角度(例えば15°)を有してい
る。図21に示す別の実施形態では、ディフューザ818の第1の部分870は
、一定のテーパ角度を有し、ディフューザ818の第2の部分876は、増大す
るテーパ角度を有している。第2の部分876の最初の部分878の近くに位置
するディフューザの表面上の箇所882のところのテーパ角の半分θ1と第2の
部分876の出口880の近くに位置するディフューザの表面上の箇所884の
ところの円錐角の半分θ2とを比較されたい。
る。図21に示す別の実施形態では、ディフューザ818の第1の部分870は
、一定のテーパ角度を有し、ディフューザ818の第2の部分876は、増大す
るテーパ角度を有している。第2の部分876の最初の部分878の近くに位置
するディフューザの表面上の箇所882のところのテーパ角の半分θ1と第2の
部分876の出口880の近くに位置するディフューザの表面上の箇所884の
ところの円錐角の半分θ2とを比較されたい。
【0090】
第1の部分870では、比較的中程度のテーパ角度(例えば、10°〜17°
)が、ディフューザ818内に所望のフロープロフィールを生じさせるのに役立
つ。いったんこれが得られると、所望のフロープロフィールを維持しながらテー
パ角度を次第に増大させるのがよい。テーパ角度の増大により、ディフューザの
長さが減少する(ディフューザの出口の近くの目標直径が所与の場合)。ディフ
ューザの壁のところの急峻な移行部が、フロープロフィールを壊すことになるの
で、第2の部分876の最初の部分878のところのテーパ角度は有利には、第
1の部分870の端部874のところのテーパ角度に等しい。ディフューザの第
1の部分及び第2の部分についてテーパ角度を選択することは、特定用途向けの
作業である。より詳細には、テーパ角度は、ガス供給速度、粉末供給速度及び電
荷で決まる。一例を挙げると、第1の部分870についてのテーパ角度は典型的
には約10°〜約17°の範囲にあるが、これには限定されない。第2の部分8
76の最初の部分878のところのテーパ角度は典型的には、約10°〜約17
°の範囲にあり、第2の部分876の端部880の近くのテーパ角度は、典型的
には約25°〜約35°の範囲にある。
)が、ディフューザ818内に所望のフロープロフィールを生じさせるのに役立
つ。いったんこれが得られると、所望のフロープロフィールを維持しながらテー
パ角度を次第に増大させるのがよい。テーパ角度の増大により、ディフューザの
長さが減少する(ディフューザの出口の近くの目標直径が所与の場合)。ディフ
ューザの壁のところの急峻な移行部が、フロープロフィールを壊すことになるの
で、第2の部分876の最初の部分878のところのテーパ角度は有利には、第
1の部分870の端部874のところのテーパ角度に等しい。ディフューザの第
1の部分及び第2の部分についてテーパ角度を選択することは、特定用途向けの
作業である。より詳細には、テーパ角度は、ガス供給速度、粉末供給速度及び電
荷で決まる。一例を挙げると、第1の部分870についてのテーパ角度は典型的
には約10°〜約17°の範囲にあるが、これには限定されない。第2の部分8
76の最初の部分878のところのテーパ角度は典型的には、約10°〜約17
°の範囲にあり、第2の部分876の端部880の近くのテーパ角度は、典型的
には約25°〜約35°の範囲にある。
【0091】
本発明の幾つかの実施形態では、フローストレートナが、ディフューザ内のフ
ロープロフィールを「自由に設定し」」又は調整するためにディフューザと関連
して用いられることは上述した。図22及び図23は、ディフューザ内の粉末含
有ガス540のフロープロフィールを整えるのに適したフローストレートナの実
施形態を示している。
ロープロフィールを「自由に設定し」」又は調整するためにディフューザと関連
して用いられることは上述した。図22及び図23は、ディフューザ内の粉末含
有ガス540のフロープロフィールを整えるのに適したフローストレートナの実
施形態を示している。
【0092】
図22は、ディフューザ518に関連づけられたフローストレートナ917を
示している。フローストレートナとディフューザとの間の移行領域920は、流
れの不安定性の恐れを減少させる(例えば、粉末含有ガス540から沈降する粉
末等)フローストレートナ917は、複数の管922から成っている。管922
は、約10/1〜60/1の範囲の長さと直径の比(L/D)を有している。粉
末含有ガス540をかかる管に通すと、その結果、粉末含有ガス540がディフ
ューザ518に入るときに比較的平らなフロープロフィールが得られることにな
る。
示している。フローストレートナとディフューザとの間の移行領域920は、流
れの不安定性の恐れを減少させる(例えば、粉末含有ガス540から沈降する粉
末等)フローストレートナ917は、複数の管922から成っている。管922
は、約10/1〜60/1の範囲の長さと直径の比(L/D)を有している。粉
末含有ガス540をかかる管に通すと、その結果、粉末含有ガス540がディフ
ューザ518に入るときに比較的平らなフロープロフィールが得られることにな
る。
【0093】
ディフューザの出口の近くの粉末含有ガスのフロープロフィールは、或る程度
は、かかるガスがディフューザに入る前の粉末含有ガスのフロープロフィールで
左右されることが判明した。したがって、幾つかの実施形態では、フローストレ
ートナ917は有利には、粉末含有ガス540のフロープロフィールを所望に応
じて整えるのに用いられる。
は、かかるガスがディフューザに入る前の粉末含有ガスのフロープロフィールで
左右されることが判明した。したがって、幾つかの実施形態では、フローストレ
ートナ917は有利には、粉末含有ガス540のフロープロフィールを所望に応
じて整えるのに用いられる。
【0094】
一実施形態では、粉末含有ガス540のフロープロフィールは、フローストレ
ートナ917内の管922の直径に変化をつけることにより整えられる。フロー
ストレートナ1017の断面端面図である図23は、管922の直径がフロース
トレートナの中心軸線からの半径方向距離が増すにつれて増大する実施形態を示
している。かくして、中心軸線と整列状態にある管922Dは、直径が最も小さ
く、6本の管922Cは、管922Dよりも直径が幾分大きく、6本の管922
Bは、管922Cよりも直径が大きく、フローストレートナの壁924の近くに
位置する6本の管922Aは、直径が最も大きい。
ートナ917内の管922の直径に変化をつけることにより整えられる。フロー
ストレートナ1017の断面端面図である図23は、管922の直径がフロース
トレートナの中心軸線からの半径方向距離が増すにつれて増大する実施形態を示
している。かくして、中心軸線と整列状態にある管922Dは、直径が最も小さ
く、6本の管922Cは、管922Dよりも直径が幾分大きく、6本の管922
Bは、管922Cよりも直径が大きく、フローストレートナの壁924の近くに
位置する6本の管922Aは、直径が最も大きい。
【0095】
図23に示す構成は全体として、同一直径の管を有するフローストレートナと
比較して、壁521の近くのガスの速度を増大させる。かくして、かかる方式は
、特定の設計のディフューザが受け入れることができないほど大きな半径方向速
度勾配を示す場合、ディフューザを横切るフロープロフィールを平らにするのに
使用できる。他の実施形態では、ディフューザ内のフロープロフィールに所望通
りに別の変化を生じさせるのに直径が同一ではない管の構成が用いられる。
比較して、壁521の近くのガスの速度を増大させる。かくして、かかる方式は
、特定の設計のディフューザが受け入れることができないほど大きな半径方向速
度勾配を示す場合、ディフューザを横切るフロープロフィールを平らにするのに
使用できる。他の実施形態では、ディフューザ内のフロープロフィールに所望通
りに別の変化を生じさせるのに直径が同一ではない管の構成が用いられる。
【0096】
「合焦電極」が有利には、粉末を基体8上に堆積させるのに電磁チャックと関
連して用いられることは上述した。かかる合焦電極1152の実施形態が、図2
4(側面図)及び図25(電磁チャックの底面図)に示されている。
連して用いられることは上述した。かかる合焦電極1152の実施形態が、図2
4(側面図)及び図25(電磁チャックの底面図)に示されている。
【0097】
図24に示す実施形態では、合焦電極1152は、基体8の近くに配置されて
いる。合焦電極は、取り外しが容易なように、例えばクリーニング等のために構
成されている。
いる。合焦電極は、取り外しが容易なように、例えばクリーニング等のために構
成されている。
【0098】
図25に示す実施形態では、合焦電極1152は、導体、例えば銅で被覆され
た誘電体から成る。電極1152は、電磁チャック302の収集ゾーン(図示せ
ず)と整列した複数の開口部1154を有している。電極1152は、粉末に帯
電している電荷と同一の極を持つ電荷を導体上に生じさせるよう動作できる制御
電圧源(図示せず)と接触状態にある。かくして、粉末は「かじ取りされて」導
体から離れ、穴1154を通って基体8に移される。
た誘電体から成る。電極1152は、電磁チャック302の収集ゾーン(図示せ
ず)と整列した複数の開口部1154を有している。電極1152は、粉末に帯
電している電荷と同一の極を持つ電荷を導体上に生じさせるよう動作できる制御
電圧源(図示せず)と接触状態にある。かくして、粉末は「かじ取りされて」導
体から離れ、穴1154を通って基体8に移される。
【0099】
上述の実施形態は本発明の例示に過ぎず、当業者であれば本発明の範囲から逸
脱することなく多くの改造例を想到できることは理解されるべきである。したが
って、かかる改造例は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲及びその均等
範囲に含まれるものである。
脱することなく多くの改造例を想到できることは理解されるべきである。したが
って、かかる改造例は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲及びその均等
範囲に含まれるものである。
【図1】
複数のユニットフォームを含むストリップの等角図である。
【図2】
基体から一部が分離されたストリップパッケージのカバー層を示す図である。
【図3】
例示のユニットフォームの側面図である。
【図4】
図3の例示のユニットフォームの平面図である。
【図5】
図1〜図4のユニットフォームを製造させるのに適した装置の高レベルブロッ
ク図である。
ク図である。
【図6】
処理作業が行われるプラットホームの平面図である。
【図7】
図5のプラットホームの側面図である。
【図8】
例示の静電チャックの第1の表面の平面図である。
【図9】
例示の静電チャックの第2の表面の平面図である。
【図10a】
収集ゾーン近くの図8及び図9の静電チャックの実施形態の断面側面図である
。
。
【図10b】
収集ゾーン近くの図8及び図9の静電チャックの実施形態の断面側面図である
。
。
【図10c】
収集ゾーン近くの図8及び図9の静電チャックの実施形態の断面側面図である
。
。
【図11】
静電チャックが取り付けられた例示のレシーバの下面を示す図である。
【図12】
基体とカバー層を互いに積層する積層支持ブロックを示す図である。
【図13】
粉末を基体上に静電作用で堆積させる堆積エンジンを示す図である。
【図14】
本発明の教示に従って構成された改良型堆積装置の一部を示す図であり、図示
のこの一部がディフューザを有している状態を示す図である。
のこの一部がディフューザを有している状態を示す図である。
【図15】
例示の境界層ガスインジェクタを示す図である。
【図16】
境界層ガスインジェクタに設けられた環状チャネル及び4つの注入ノズルの第
1の例示の実施形態の断面平面図である。
1の例示の実施形態の断面平面図である。
【図17】
境界層ガスインジェクタに設けられた環状チャネル及び4つの注入ノズルの第
2の例示の実施形態の断面平面図である。
2の例示の実施形態の断面平面図である。
【図18】
粉末堆積データに応じて境界層ガスインジェクタを調節する手動制御システム
の例示の実施形態を示す図である。
の例示の実施形態を示す図である。
【図19】
粉末を堆積データに応じて境界層ガスインジェクタを調節する自動制御システ
ムの例示の実施形態を示す図である。
ムの例示の実施形態を示す図である。
【図20】
ディフューザの形状を説明するのに用いられる特徴的な角度を示す図である。
【図21】
本発明のディフューザの別の実施形態を示す図である。
【図22】
本発明のディフューザと関連して用いられる例示のフローストレートナを示す
図である。
図である。
【図23】
フローストレートナ内の管を示す断面端面図である。
【図24】
静電堆積法と関連して用いられる合焦電極の側面図である。
【図25】
静電チャックの底部からみた合焦電極を示す図である。
【手続補正書】
【提出日】平成14年5月28日(2002.5.28)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10a】
【図10b】
【図10c】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
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,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ,VN,
YU,ZA,ZW
(72)発明者 ケラー デイヴィッド
アメリカ合衆国 ペンシルバニア州
18940 ニュートン ケンブリッジ レー
ン 353
(72)発明者 マクジン ジョセフ トーマス
アメリカ合衆国 ニュージャージー州
08822 フレミントン フェザーベッド
レーン 46
Fターム(参考) 3F047 AA11 AB00 BA02 CC06 DB00
4C076 AA29 GG02
4F034 AA01 BA14 BA36 BB04 BB25
Claims (38)
- 【請求項1】 静電作用で粉末を基体上に堆積させる装置であって、粉末を
前記基体に差し向ける粉末供給装置を有し、前記粉末供給装置は、ディフューザ
と、前記粉末を第1のガス中に含有させた状態で前記ディフューザに送る粉末送
出しシステムとを有し、粉末送出しシステムは、電荷を前記粉末に与える粉末帯
電システムを有し、前記ディフューザは、帯電粉末を前記粉末送出しシステムか
ら受け入れ、前記帯電粉末を含む前記第1のガスの速度を、静電力が前記帯電粉
末の運動を制御して前記帯電粉末を前記基体に引き付ける程度まで減少させるよ
う動作できることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 前記ディフューザのテーパ角度は、約10〜約17°である
ことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記ディフューザを通る前記第1のガス及び前記帯電粉末の
流れの一様性を向上させる少なくとも1つの流れ制御機能を更に有していること
を特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項4】 前記少なくとも1つの流れ制御機能は、境界層ガスインジェ
クタから成ることを特徴とする請求項3記載の装置。 - 【請求項5】 前記境界層ガスインジェクタは、前記ディフューザの壁に設
けられていて、第2のガスを前記境界層中に注入させる少なくとも第1の環状ス
リットを有していることを特徴とする請求項4記載の装置。 - 【請求項6】 前記第2のガスは、前記境界層中を流れる前記第1のガスの
一部の第1の運動量よりも大きな第2の運動量を有していることを特徴とする請
求項5記載の装置。 - 【請求項7】 前記境界層ガスインジェクタは、前記環状スリットと流体連
通状態にある環状チャネルを更に有し、前記第2のガスは、前記環状チャネル中
へ注入されることを特徴とする請求項5記載の装置。 - 【請求項8】 前記境界層ガスインジェクタは、前記第2のガスを前記環状
チャネル中へ注入する少なくとも2つのノズルを更に有していることを特徴とす
る請求項7記載の装置。 - 【請求項9】 前記境界層ガスインジェクタは、前記2つのノズルを通る前
記第2のガスの流れを別個独立に制御する流れ制御手段を更に有していることを
特徴とする請求項8記載の装置。 - 【請求項10】 前記第1の流れ制御機能は、境界層ガスアスピレータから
成ることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項11】 前記境界層ガスアスピレータは、前記ディフューザの壁に
設けられた少なくとも第1の環状スリットと、前記第1の環状スリット前後に圧
力差を生じさせて前記境界層中の前記第1とガスの少なくとも幾分かが前記第1
の環状スリットから取り出されるようにする圧力差発生手段とを有していること
を特徴とする請求項10記載の装置。 - 【請求項12】 前記圧力差発生手段は、前記第1の環状スリット周囲環境
から隔離する耐圧性エンクロージャと、前記耐圧性エンクロージャという流体連
通状態にある吸引流れ発生手段とから成ることを特徴とする請求項11記載の装
置。 - 【請求項13】 前記ディフューザのテーパ角度は、約15〜約30°の範
囲にあることを特徴とする請求項3記載の装置。 - 【請求項14】 前記ディフューザは、入口及び出口を備えていて、テーパ
角度が一定の第1の部分と、前記第1の部分の前記出口に隣接して位置した入口
を備える第2の部分とを有し、前記第2の部分は、前記ディフューザの出口まで
延びていて、前記第2の部分は、前記第2の部分の前記入口のところの最小から
ディフューザの前記出口のところの最大まで増大する可変テーパ角度を備えてい
ることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項15】 前記一定のテーパ角度は、約10〜約17°の範囲にあり
、前記可変テーパ角度は、前記第2の部分の前記入口のところでは約10〜約1
7°の範囲にあり、前記可変テーパ角度は、ディフューザの前記出口のところで
は約25〜約30°の範囲にあることを特徴とする請求項14記載の装置。 - 【請求項16】 前記第1のガスで運ばれる前記帯電粉末を受け入れ、これ
を前記ディフューザに送るフローストレートナを更に有し、前記フローストレー
トナは、前記第1のガスの速度プロフィールを平坦化させるよう動作できること
を特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項17】 前記フローストレートナは、前記第1のガス及び前記帯電
粉末を流通させる複数の管から成っていることを特徴とする請求項16記載の装
置。 - 【請求項18】 前記管の長さと直径の比は、約10:1〜約60:1の範
囲にあることを特徴とする請求項17記載の装置。 - 【請求項19】 前記管のうち少なくとも幾つかは、前記管のうち他のもの
とは異なる直径を有していることを特徴とする請求項17記載の装置。 - 【請求項20】 前記ストレートナの長手方向中心軸線と整列した管が、前
記長手方向中心軸線から外れて位置する管よりも小さな直径を有していることを
特徴とする請求項19記載の装置。 - 【請求項21】 1以上の収集ゾーンを備えた電磁チャックを更に有し、収
集ゾーンは各々、バイアス源と関連して、前記静電力を発生させるよう動作可能
であり、前記基体は、前記収集ゾーンの上に位置した状態で前記静電チャックに
着脱自在に係合されていることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項22】 各収集ゾーンのところに堆積した粉末の量を表すデータを
得るよう動作できるセンサと、境界層ガスインジェクタとを更に有し、境界層ガ
スインジェクタは、前記ディフューザの壁に設けられていて、第2のガスを前記
境界層中へ注入させる少なくとも1つの環状スリットと、前記第2のガスを前記
環状チャネル中に注入する少なくとも2つのノズルと、前記センサによって得ら
れた前記データに応答して前記第2のガスの前記注入具合いを調節する手段とを
有していることを特徴とする請求項21記載の装置。 - 【請求項23】 各収集ゾーンの上に位置する領域で前記基体上に堆積した
前記粉末の量を表すデータを得るための光学式検出装置を更に有していることを
特徴とする請求項21記載の装置。 - 【請求項24】 前記電磁チャックを、前記基体に係合するよう第1の位置
に移動させ、前記粉末が前記基体上に堆積される第2の位置まで移動させ、そし
て、前記光学式検出装置によって得られた測定データを受け取る第3の位置まで
移動させるよう動作できる搬送要素を更に有していることを特徴とする請求項2
3記載の装置。 - 【請求項25】 前記粉末送出しシステムは、前記粉末を一時的に貯蔵する
ドラムと、前記粉末を前記ドラムから受け取る可動ベルトと、前記粉末を前記駆
動ベルトから取り出す手段と、前記取り出した粉末を受け入れ、これを前記粉末
帯電供給管に差し向ける手段とを有していることを特徴とする請求項1記載の装
置。 - 【請求項26】 前記粉末帯電システムは、粉末帯電供給管から成ることを
特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項27】 ディフューザを有する装置であって、前記ディフューザは
、第1の流体の流れ方向に増大する断面積を備えた導管と、前記導管の壁に設け
られていて、第2の運動量を持つ第2の流体を注入させる第1の環状スリットと
を有し、前記第2の運動量は、前記第1の流体の僅かな部分の第1の運動量より
も大きく、前記僅かな部分は、境界層中を流れることを特徴とする装置。 - 【請求項28】 前記ディフューザは、前記壁に設けられていて、前記第1
のガスの前記僅かな部分の一部を取り出す第2の環状スリットを更に有している
ことを特徴とする請求項27記載の装置。 - 【請求項29】 前記第2の環状スリット前後に圧力差を生じさせて前記第
1のガラスの前記僅かな部分の前記一部が前記第2の環状スリットを通して取り
出されるようにする圧力差発生手段を更に有していることを特徴とする請求項2
8記載の装置。 - 【請求項30】 前記壁に設けられていて、前記第1のガスの僅かな部分を
取り出す第3の環状スリットを更に有していることを特徴とする請求項29記載
の装置。 - 【請求項31】 前記装置は、医薬品又は医療診断用製品を製造し、前記第
1の流体は、活性成分を含む粉末から成ることを特徴とする請求項27記載の装
置。 - 【請求項32】 ガス中に同伴される粉末から成る第1の流体が第1の端部
から第2の端部まで流れるようにする導管を有し、前記導管の断面積は、前記第
1の端部から前記一体にの端部まで増大しており、前記第1の流体が前記導管を
通って流れるときに前記第1の流体の速度プロフィールを平坦化させる第1の流
れ制御機能を更に有していることを特徴とする粉末供給装置。 - 【請求項33】 前記第1の流れ制御機能は、第2の流体を前記第1の流体
の境界層流中に注入する装置を有していることを特徴とする請求項32記載の粉
末供給装置。 - 【請求項34】 前記装置は、前記第2のガスを前記境界層流中へ注入する
少なくとも2つのノズルを有していることを特徴とする請求項33記載の粉末供
給装置。 - 【請求項35】 前記2つのノズルを通る前記第2のガスの流れを別個独立
に制御する流れ制御手段を更に有していることを特徴とする請求項34記載の粉
末供給装置。 - 【請求項36】 前記第1の流れ制御機能は、前記導管から前記境界層流の
一部を取り出す装置から成ることを特徴とする請求項32記載の流体供給装置。 - 【請求項37】 ディフューザを通る第1の流体の流れの一様性を向上させ
る方法であって、第2の流体を前記第1の流体の境界層流中へ注入する段階を有
していることを特徴とする方法。 - 【請求項38】 前記第1の流体の境界層流の一部を取り出す段階を更に有
していることを特徴とする請求項37記載の方法。
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