(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する基板上に酵素を印刷するように適合された少なくとも１つの印刷ステーションを含むウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法であって、前記ウエブ製造工程が、
前記基板を連続的に前記工程に送るステップと、
スクリーン印刷工程で前記基板上に酵素インキを堆積させるステップであって、前記インキがスクリーンの上面に堆積され、前記インキが前記上面から、前記スクリーンの底面に近接して配置された前記基板上に移送される、ステップと、
前記スクリーンの前記上面における空気を第１の相対湿度まで加湿しかつ前記スクリーンの前記底面における空気を第２の相対湿度まで加湿し、前記酵素インキの乾燥を防止するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の相対湿度が８５％〜９５％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項３】
前記第１の相対湿度が８７％〜８８％の範囲であることを特徴とする請求項２に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項４】
前記第１の相対湿度が８７．６９％であることを特徴とする請求項３に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項５】
前記第２の相対湿度が８５％〜９５％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項６】
前記第２の相対湿度が８７％〜８８％の範囲であることを特徴とする請求項５に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項７】
前記第２の相対湿度が８７．６９％であることを特徴とする請求項６に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項８】
移動する基板上に酵素を印刷するように適合された少なくとも１つの印刷ステーションを含むウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法であって、前記ウエブ製造工程が、
前記基板を連続的に前記工程に送るステップと、
スクリーン印刷工程で前記基板上に酵素インキを堆積させるステップであって、前記インキがスクリーンの上面に堆積され、前記インキが前記上面から、前記スクリーンの底面に近接して配置された前記基板上に移送される、ステップと、
前記スクリーンの領域における空気を第１の所定温度まで加熱しかつ前記空気を第１の相対湿度に加湿し、前記酵素インキの乾燥を防止するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記第１の相対湿度が８５％〜９５％の範囲であり、前記第１の所定温度が１８℃〜２２℃の範囲であることを特徴とする請求項８に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項１０】
前記第１の相対湿度が８７％〜８８％の範囲であり、前記第１の所定温度が１８℃〜２２℃の範囲であることを特徴とする請求項９に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項１１】
前記第１の相対湿度が８７．６９％であり、前記第１の所定温度が２０．５９℃であることを特徴とする請求項１０に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項１２】
前記基板が、前記堆積ステップの前に第２の所定温度まで冷却されることを特徴とする請求項１１に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項１３】
前記基板が、前記堆積ステップの前に１８℃まで冷却されることを特徴とする請求項１２に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項１４】
前記基板が、前記堆積ステップの前に第２の所定温度まで冷却されることを特徴とする請求項８に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【請求項１５】
前記基板が、前記堆積ステップの前に１８℃まで冷却されることを特徴とする請求項１４に記載のウエブ製造工程で電気化学センサを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、電気化学センサ製造の改良された工程に関し、詳細には、酵素印刷工程中にスクリーン印刷ステーションが所定の温度及び湿度のレベルに維持される改良されたウエブ製造工程に関する。
【０００２】
発明の背景
電気化学センサは、人の血中グルコースの測定を含む様々な診断方法に用いられている。このような電気化学センサの製造では、血液または他の体液を受容するように適合されたサンプル受容セル内に配置される電極を備えた多数の小さなストリップを製造する。体液により、セルの電極間の回路が完成する。電極は通常、血中の分析物と反応して中間分析物を形成する少なくとも１種類の試薬でコーティングされている。この中間分析物は、電極における電流または電荷を測定するように適合された測定器によって測定することができる。このような電気化学セルの製造には、極めて小さな空間に電極材料、絶縁材料、及び試薬の複数の層を体積させる必要がある。このような層の精度及び配置は、この装置の最終的な機能に極めて重要である。更に、コストを抑えて要求を満たすためには、超高速で層間が絶対精度で整合するように電気化学センサを製造することが必須である。
【０００３】
電気化学センサは、様々な用途に用いることができる。ある適用例では、電気化学センサストリップを特別に適合された測定器内に挿入して、例えば、血液や間質液などのグルコースまたは他の分析物（フルクトサミンやヘマトクリットなど）を自己監視する。このような電気化学センサのデザイン、電極の配列、使用する試薬、及び他の因子を変更して様々な分析物を検査することができる。このような多くの適用例、特にグルコースを検査するためのストリップでは、特定の大きさ及び構造のセンサレイアウトが必要であり、電気化学センサは、可能な限り予測可能で再現可能なように一定の許容範囲内で製造される。
【０００４】
製造工程は更に、セルが非常に小さいため高精度の微小電極が必要な多数のセンサを迅速に製造しなければならないため複雑である。血液または間質液のグルコース検査の場合、定期的な検査をする気力をそぐ主な原因の１つは、血液または間質液を所定量抽出する際の苦痛である。通常は、抽出量が多くなると、少ない抽出量よりも苦痛が大きくなる。従って、必要とする血液または間質液の量が少なく使用の際の苦痛が小さいセンサを製造して、より定期的な不連続な検査または連続的な検査を促進するのが好ましい。必要な分析物を少なくする１つの方法は、微小のサンプル受容セルとそのセル内の微小電極などの微小構造を含む電気化学センサストリップを製造することである。しかしながら、このような微小構造は、製造が困難であり、特に、正確で再現性のある分析測定値を得るために正確に再現可能に製造するのが困難である。
【０００５】
グラビア印刷やシリンダースクリーン印刷などの工程を含め、様々な方法で電気化学センサを製造することができる。グラビア印刷では、印刷する構造（例えば、電極）の形状を画定する被膜で覆う。別のシリンダーを用いて、別のフィルムや層（例えば、酵素や絶縁層）を印刷することができる。
【０００６】
電気化学センサは、導電性インキをグラビア印刷して１または複数の電極をポリマーとすることができる可撓性ウエブ上に形成して製造する。極めて薄いインキを用いて高品質高解像度の印刷を得ることができる。電気化学センサの印刷に濃いインキ及び厚い印刷が必要な場合は、通常は、固定されたフラットスクリーンが、電気化学センサの１つのフィードフラットベッド印刷に用いられる。回転印刷構造を用いた電気化学センサの製造方法を含め他の方法も開示されている。
【０００７】
電気化学センサのウエブ製造工程では、基材のウエブが一連の印刷ステーションに移送される。それぞれの印刷ステーションで、例えば電極材料などの材料の新しい層が、例えばスクリーン印刷工程で既に堆積された層の上に堆積される。スクリーン印刷工程では、例えば電極を形成するために用いられる導電材料であるインキとスクリーンの下側にウエブが配置され、このインキが押されてスクリーンの選択された部分を通過し、スクリーンの下側に位置するウエブの一部に所定のレイアウトを有する層が印刷される。すなわち、基板をステーションからステーションに移動させて各層を連続的に印刷して基板上に電気化学センサを形成し、次いで仕上がったウエブからセンサを個々に切断することができる。
【０００８】
ある製造方法では、基板の連続ウエブが少なくとも２つの印刷ステーションを通過して電極層と少なくとも１つの第１の試薬層が製造される。このような印刷ステーションは、円柱グラビア印刷ステーションまたはシリンダースクリーン印刷ステーションとすることができる。しかしながら、グラビア印刷（彫刻シリンダーを回転させる）及びシリンダースクリーン印刷（円柱スクリーン／ステンシルを回転させる）の方法は、電気化学センサをウエブ上に印刷する場合には問題がある。グラビア印刷では、通常は印刷高さが極めて低い。特に、電気化学センサ（特に、血中グルコースの測定用）に必要な厚みの電極を形成するために必要な厚い導電インキでは、不完全で不均一な印刷となり、電気化学センサの品質、一貫性、及び信頼性が低下する可能性が高い。炭素電極製造用のカーボンインキ（通常は固形分が多く、かなりの粘性を有するようにできる）を用いたグラビア印刷は、特に困難である。なぜなら、インキの固相／液相が分離して、それぞれの印刷における彫り込みに対するインキの充填または除去が不完全または不均一になり得るためである。これにより、印刷の厚みが不均一になり、炭素電極の品質及び一貫性が低下し得る。シリンダースクリーン印刷は、連続ウエブの構成とは対照的に１つのフィード構成に適している。更に、スクリーンと印刷媒体の相互作用を制御する能力、従って印刷の品質に対する影響は、スクリーンが円柱であるため限定される。また、様々な種類のインキ（カーボン、銀／塩化銀、絶縁、酵素、または他の試薬）に対して適正なインキの厚みを得るために利用できる様々なステンシルは容易には購入することができない。
【０００９】
血液または間質液のグルコースを検査するための電気化学センサは、フラットベッドプリンター（英国のハッダースフィールド（Huddersfield）に所在のキパックスＵＫ（Kippax UK）及びロンドンに所在のレジスタープリント（Registerprint）が販売するＴｈｉｅｍｅやＳｖｅｃｉａ）を用いて、印刷する平坦な基板カードに平行に配置されたスクリーンステンシル（英国ウェイマスのＤＥＫマシーナリー（DEK Machinery）及び英国コベントリー（Coventry）のＢＴＰクラフトスクリーン（BPT Craftscreen）が販売）を通過するインキを測定する複数のステップの印刷方法で製造することができる。この方法は、センサを正確に再現可能に製造でき、使用者が結果を適宜比較できるという利点がある。上に複数列のストリップを印刷するために、基板のシートが、これらのストリップの列が進行方向に対して垂直に複数のフラットベッド印刷ステージに送られる。この製造工程では、インキの薄い層がポリマー基板に連続的にスクリーン印刷され、大きなセンサストリップ群が形成される。まず、カーボンインキを堆積させて電極層を形成することができる。次いで、絶縁インキ層を堆積させることができる。次いで、通常は酵素インキである試薬層を堆積させることができる。次いで、第２の酵素層を堆積させることができる。次いで、接着層を堆積させることができる。最後に、親水性の層を堆積させることができる。保護フィルムをセンサのシートの上に配置してから、そのシートを多数の列に切断し、それらの列を個々のストリップに切断することができる。このように製造された１枚のシートの基板から、５００またはそれ以上のセンサストリップを得ることができる。これらのセンサストリップは、１列に５０個のセンサストリップで、基板シートがフラットベッドプリンター内を移動する方向（印刷方向）に対して垂直に０〜９列に配列される。各列の１〜５０のストリップは印刷方向に対して平行である。それぞれのシートは、ステージとステージの間は手動で取り扱うことができる。具体的には、４つの印刷ステップ（カーボンインキの印刷、絶縁インキの印刷、及び酵素インキの２つの層の印刷）の後、センサストリップの列を互いに分離している列に沿って切断されるように各シートを手動で切断装置内に入れる。次いで、各列を制御して５０個のストリップに切断することができる。これらの制御ステップは時間がかかり非効率的である。
【００１０】
従って、電気化学センサ、特に血液または間質液などの体内のマーカー（グルコース、フルクトサミン、及びヘマトクリットなど）の測定に用いる電気化学センサの改善された製造方法が要望されている。更に、適正なコストでセンサストリップを製造するための高速で予測可能かつ再現可能な方法が要望されている。更に、再現可能な方法で体液中の分析物を予測可能に確実かつ正確に測定できる微小構造を有するセンサストリップを製造するための高速で予測可能かつ再現可能な方法が要望されている。
【００１１】
電気化学センサを製造するためのスクリーン印刷工程では、酵素インキの含水率を約６０％とすることができる。この酵素インキの含水率により、印刷運転中の粘度が一定に維持される。これにより、印刷運転中に基板に導入されるインキの量が一定になる。インキの含水率が印刷工程中に変化すると、酵素印刷にばらつきがでることがある。酵素インキから水分が蒸発すると、酵素がスクリーンメッシュ内で乾燥して印刷の鮮明度が低下し、基板上に導入されるインキの量が減少する。
【００１２】
本発明は、例えば血液などの体液の例えばグルコースなどの分析物を検出するための電気化学センサの製造に用いることを意図している。このような製造工程では、例えば６０％の非常に高い水分を有する例えば酵素などの材料をスクリーンを介して堆積させなければならない。適切に取り扱わないと、このような材料が乾燥して、スクリーン印刷工程で使用するスクリーンが詰まってしまう。スクリーンが目詰まりしてしまうと、製造工程を停止しなければならず、大量の材料が無駄になってしまう。従って、含水率の高い印刷材料（すなわちインキ）が乾燥しない、そしてスクリーンが詰まらない、電気化学センサの製造に用いるためのウエブ製造工程をデザインするのが有益である。
【００１３】
発明の要約
本発明に従ったウエブ製造工程では、この工程が、移動する基板上に酵素を印刷するように適合された少なくとも１つの印刷ステーションを含む。一実施形態では、ウエブ製造工程は、基板を連続的に工程に送るステップと、スクリーン印刷工程により基板上に酵素インキを堆積させるステップを含む。この堆積ステップでは、インキがスクリーンの上面に堆積され、そのインキが上面から、スクリーンの底面に近接して配置された基板上に移送される。インキの移送を改善するために、スクリーンの上面における空気を第１の相対湿度まで加湿し、スクリーンの底面における空気を第２の相対湿度まで加湿する。第１の相対湿度と第２の相対湿度は同一とすることができ、例えば約８５％〜９５％の範囲とすることができる。本発明の別の実施形態では、第１及び第２の相対湿度は約８７％〜８８％の範囲とすることができる。本発明の別の実施形態では、第１及び第２の相対湿度は約８７．６９％とすることができる。本発明の方法は更に、本発明に従ったウエブ製造工程の酵素印刷に用いるスクリーンの上面及び下面における温度と湿度の両方を制御して改善することができる。具体的には、スクリーン近傍の空気の温度を、例えば約１８℃〜２２℃の範囲に維持することができる。更に、空気の温度を約２０．５９℃に維持することができる。更に、本発明に従ったウエブ印刷工程では、酵素インキを堆積する工程を、インキを堆積する前に、例えば約１８℃の所定温度まで基板を冷却して改善することができる。
【００１４】
本発明の例示的な実施形態の詳細な説明
本発明の新規の特徴は、特に添付の特許請求の範囲に記載されている。本発明の特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら、本発明の原理を利用した例示的な実施形態を説明する以下の詳細な記載を読めばより良く理解できるであろう。
【００１５】
図１に、本発明に従ったウエブ印刷工程の８つのセクションを示す模式的な線図が示されている。セクション１は、巻出しユニット１０１である。セクション２は前処理ステーション１０２である。セクション３はカーボン印刷ステーション１０３である。セクション４は絶縁印刷ステーション１０４である。セクション５は第１の酵素印刷ステーション１０５である。セクション６は第２の酵素印刷ステーション１０６である。セクション７は巻取りユニット１０７である。セクション８はパンチ１０８である。次に示す記載はこれら８つのセクションの工程及び装置についてであるが、当業者であれば、本発明の工程及び装置を８つよりも多いまたは少ないセクションで具現できることを理解できよう。例えば、この実施形態には４つの印刷ステーションが含まれているが、本発明の範囲から逸脱することなく１または複数の印刷ステーションを用いることができる。一実施形態では、電極層及び試薬層を印刷するための印刷ステーションは最小の２つである。
【００１６】
本発明の一実施形態では、セクション１は、イリノイ州ロックフォードに所在のマーチン・オートマチック社（Martin Automatic Inc.）が販売するマーチン・アンワインダー／オートマチック・スプライス（Martin Unwinder/Automatic Splice）などの基板材料巻出しユニット１０１で具現することができる。本発明のこの実施形態では、セクション２‐６は、ドイツのブンデ（Bunde）に所在のワーナー・カマン・マシンファブリック社（Werner Kammann Maschinefabrik Gmbh）が販売する修正カマン・プリンター（kammann Printer）（モデル番号４．６１．３５）で具現することができる。本発明のこの実施形態では、セクション２は前処理ユニット１０２とすることができる。前処理ユニット１０２で、印刷の前に基板２４２を前処理することができ、セクション３−６で、基板２４２にカーボンインキ、絶縁インキ、第１の酵素インキ、及び第２の酵素インキをスクリーン印刷することができる。セクション７は、イリノイ州ロックフォードに所在のマーチン・オートマチック社が販売するマーチン・リワインダー（Martin Rewinder）などの巻取りユニット１０７を備えることができる。セクション８は、カンザス州レネクサ（Lenexa）に所在のプレコプレス（Preco Press）が販売するプレコパンチ（Preco punch）（モデル番号２０２４‐Ｐ‐４０Ｔ ＸＹＴ ＣＣＤ ＣＥ）などのパンチ１０８を備えることができる。装置の具体的なモデル番号について述べたが、当業者には明らかなように、本発明の範囲から逸脱することなくこのような装置を変更、置換、または排除することができる。
【００１７】
図２Ａ‐図２Ｃに、本発明に従ったウエブ印刷方法のセクション１‐８を通過する基板２４２の経路を例示する模式的な線図が示されている。本発明の一実施形態では、基板２４２に用いる材料は、デュポン・テイジン・フィルムズ（Dupont Teijin Films）が製造するポリエステル材料（Melinex（登録商標）ＳＴ３２８）とすることができる。基板２４２は、例えば、厚み３５０μｍ、幅３７０ｍｍ、長さ約６６０ｍの公称寸法とすることができるロール材料で供給される。このような厚み及び幅の寸法は、フラットスクリーン印刷により基板のウエブに電気化学センサを製造するのに特に適していることが分かっている。これは、材料には印刷に耐える十分な強度と装置を通る柔軟性が必要であり、本方法を商業用に使用可能にするために適当な数量のセンサを受容できる十分な幅が必要であるためである。基板２４２には、インキの付着を改善するために片側または両側にアクリルコーティングを設けることができる。ポリエステルは、本発明に従ったウエブ工程における高い温度及び高い張力に十分に耐えるため好適な材料である。実際にはＭｅｌｉｎｅｘ（登録商標）であるポリエステルが本発明の一実施形態に好適な材料であるが、当業者であれば、本開示から他の材料を使用できることも理解できよう。実際に、特に材料の厚み、幅、及び長さの変更が可能であり、幅または長さを大きくすれば、より多くのセンサを製造することができ、材料の厚みを変更すれば、場合によっては前処理や印刷中の見当合わせが容易になる。本発明の好適な実施形態では、カーボン印刷ステーション１０３に移送される前に、基板２４２に大きな張力をかけずに最大１８５℃に加熱して基板２４２に熱安定処理を施し、温度が１４０℃〜１６０℃、張力が最大１６５Ｎになるウエブ印刷工程において基板２４２の歪みが最小になるようにする。通常は、ウエブをヒーターに通すのに十分な最小の張力を使用する。しかしながら、この加熱安定処理にもかかわらず、印刷ステップから印刷ステップへの見当合わせでばらつきが起こり、これによりセンサに欠陥が生じることが分かった。従って、前処理ステップは印刷の直前に行われる。詳細を後述するように、前処理ステップ（セクション１）では、後続の印刷ステップの温度よりも高い温度（通常は１６０℃）まで基板を加熱する。好適な一実施形態では、この前処理ステップで、基板に、通常は約１６５Ｎである張力がかかる。実際にこの実施形態では、この前処理と張力をかけることにより、印刷見当合わせにおけるばらつきが大幅に軽減でき、得られる製品の収量を改善することができる。本発明の一実施形態では、基板２４２のロールは、例えば、インターテープ・ポリマー・グループ（Intertape Polymer Group）が販売するＰＳ-１スプライシング・フラット・バック・ペーパー・テープ（PS-1 Splicing Flat-back Paper Tape）などの接合テープを用いて巻出しユニット１０１または巻取りユニット１０７で互いに接合される。
【００１８】
図２Ａに、本発明の一実施形態に従ったウエブ印刷工程のセクション１及びセクション２を示す模式的な線図が示されている。図２Ａでは、セクション１は巻出しユニット１０１である。巻出しユニット１０１は、第１のアーバー２００、第２のアーバー２０１、第１の接合ユニット２０２、及び第１のアキュムレータ２０３を含む。図２Ａでは、セクション２は前処理ステーション１０２である。前処理ステーション１０２は、第１の清浄ユニット２０４、通常は使用されない第２の接合ユニット２０５、インバウンドニップローラ２０６、第２の清浄ユニット２０７、ロードセル２０８、第１の印刷ローラ２０９、第１の駆動ローラ２１０、及び第１の乾燥ゾーン２１１を含む。
【００１９】
図２Ａに例示されている本発明の実施形態では、巻出しユニット１０１は、例えば、約８０Ｎの張力で基板２４２を前処理ステーション１０２内に連続的に移送するを促進するマーチン・アンワインダー／オートマチック・スプライス（Martin Unwinder/Automatic Splice）からなる。巻出しユニット１０１は、第１の巻出しアーバー２００及び第２の巻出しアーバー２０１を含むことができる。アーバーはマンドレルとも呼ぶことに留意されたい。第１の巻出しアーバー２００は、基板材料２４２のロールを保持し、基板２４２をセクション２の前処理ステーション１０２内に連続的に供給する。第２の巻出しアーバー２０１は、基板２４２の予備のロールを保持し、この予備のロールは第１の巻出しアーバー２００からの基板２４２のロールの端部に自動的に接合され、基板２４２が半連続的に供給される。この連続的な工程が、第１の巻出しアーバー２００から第２の巻出しアーバー２０１に繰り返される。基板材料アキュムレータ２０３が、所定長さの基板２４２を蓄え、その蓄えた基板２４２をセクション２の前処理ステーション１０２内に供給し、その一方で第１の接合ユニット２０２で接合が行われる（この時、第１の巻出しアーバー２００と第２の巻出しアーバー２０１は静止している）。形成された接合部は、その接合部において材料の一側に所定長さの接合テープを含む突合せ接合である。品質を確保するために、接合部の一側の約１０ｍの印刷された基板を廃棄することができる。第１の巻出しアーバー２００及び第２の巻出しアーバー２０１は、基板２４２を第１の接合ユニット２０２内に案内するウエブ端部ガイド（不図示）を含む。このウエブ端部ガイドは、第１の接合ユニット２０２に供給される時に基板２４２が離脱するのを防止するように適合されている。
【００２０】
一般に、本発明の装置は、一度に２個〜１０個、通常は６個の基板のロールを製造するように設定される。これらの印刷ステーションがインキの連続的な供給源に接続されている場合、通常は使用するロールの数は問題ではない。しかしながら、制限された量のインキが供給される２つの酵素印刷ステーションの場合は、使用するロールの数は重要な入力パラメータである。実際に、使用するロールの数量により、印刷工程が始まる前にスクリーンに供給するインキの量が決定される。例えば６個のロールを用いる場合、６個またはそれ以上のロールに相当する酵素インキを、セクション５及びセクション６のそれぞれで印刷を開始する前にスクリーン上に供給する。従って、酵素インキは、印刷運転の全体に亘って持続的に酵素を印刷できるように、印刷運転の間、印刷のために用意しておく必要がある。酵素印刷ステーションのスクリーンに壁部が設けられており、これにより、印刷中にスクリーンに補給しなくても済む十分な量の酵素インキをスクリーンに導入することができ、酵素インキがスクリーンをオーバーフローしてその下側を通るウエブ基板に流れることがない。
【００２１】
本発明の一実施形態では、基板２４２は、印刷する４つの層の見当合わせを維持するために（通常は、印刷見当合わせの許容差は３００μｍ）、工程中は約１６５Ｎの張力で保持される。基板２４２はまた、それぞれの印刷ステップで印刷されたインキを乾燥させるために１４０℃またはそれ以下の様々な温度にさらされる。この張力と温度により、基板２４２が工程中に伸長または膨張して、見当合わせの許容差から外れる場合がある。実際に、印刷ステージから印刷ステージ、印刷運転から印刷運転、及び印刷運転中における実際のイメージサイズの変動は、予測不可能であり、許容差よりも大きくなり得る。
【００２２】
図２Ａに例示されている本発明の実施形態では、セクション２は前処理ステーション１０２である。前処理は、イメージが基板に印刷される前に行われる。基板２４２は、ウエブ工程の後続のセクションでの膨張及び伸長を小さくするために、及びセクション３‐６における基板２４２の見当合わせを助けるために前処理される。前処理ステーションでは、後続の印刷ステップにおける温度を超えない温度まで基板２４２を加熱することができる。この前処理は、通常は１５０Ｎ〜１８０Ｎ、より一般的には約１６５Ｎの張力で行われる。しかしながら、別の実施形態では、前処理ステーション１０２で、場合によっては上記したような張力を加えて、基板２４２から不可逆的な伸長を取り除くために十分な温度まで基板２４２を加熱することができる。
【００２３】
本発明の一実施形態では、基板は、図１１に詳細に例示されている前処理ゾーン２１１で約１６０℃まで加熱される。上記したように、本発明の一実施形態では、前処理ステーション１０２で基板２４２が加熱される温度は、後続の乾燥ステップを含む基板２４２の後続の工程の温度未満である。後続の印刷工程は、前処理ステーション１０２の処理で生じる伸長によるわずかに拡大したイメージを、やや大きいステンシルスクリーン（ウエブの移動方向に通常は７５０μｍ）を用意して補正することができる。新しいスクリーンの用意は問題となり得る。従って、スクリーンを交換しないでイメージの大きさの変動に対応するために、スクリーンとウエブの相対速度などの他のパラメータをそれぞれの印刷ステーションで変更することができる。しかしながら、対応できるイメージの大きさの変動は限られている。従って、ここで記載するように基板を前処理して全体のイメージの大きさの増大を軽減し、そのイメージの大きさの増大のばらつきを小さくするのが好ましい。
【００２４】
本発明の一実施形態では、前処理ステーション１０２は、本発明に従ったウエブ製造工程の適切な動作を促進する機能を果たす別の要素を含む。前処理ユニット１０２には、基板２４２の上面及び下面を清浄する第１の清浄ユニット２０４及び第２の清浄ユニット２０７の２つのウエブ清浄ユニットが設けられている。第１の清浄ユニット２０４及び第２の清浄ユニット２０７は、印刷ステップの前に基板２４２から微粒子を除去するために粘着剤がコーティングされたローラを用いる。第１の清浄ユニット２０４は、例えば、英国のグラスゴーに所在のＫＳＭウエブ・クリーナーズ（KSM Web Cleaners）が販売するクリーナー（モデル番号ＷＡＳＰ４００）とすることができる。第２の清浄ユニット２０７は、例えば、テクネック（Teknek）が販売するクリーナーとすることができる。前処理ステーション１０２は更に、インバウンドニップローラ２０６及びロードセル２０８を含む。インバウンドニップローラ２０６は、基板２４２の張力（特に、インバウンドニップローラ２０６とアウトバウンドニップローラ２３８との間の張力）を制御するために用いられる。インバウンドニップローラ２０６は、制御システム（不図示）を介してロードセル２０８に連結されている。基板２４２は、アウトバウンドニップローラ２３８によって一定速度でセクション６の第２の酵素印刷ステーション１０６から取り除かれる。セクション２のロードセル２０８は、本発明に従って基板２４２がウエブ工程を通過する時に基板２４２の張力を測定する。インバウンドニップローラ２０６は、所定の設定点でその張力を制御するためにその速度を調節する。本発明に従ったウエブ製造工程における通常の基板の張力は、約１５０Ｎ〜１８０Ｎであり、より具体的には１６０Ｎ〜１７０Ｎであり、この実施形態では約１６５Ｎである。
【００２５】
図２Ｂに、本発明に従ったウエブ印刷工程のセクション３‐５を示す模式的な線図が示されている。図２Ｂでは、セクション３はカーボン印刷ステーション１０３である。印刷の前に、上部ブラシ／吸引ステーション２５１と底部ブラシ／吸引ステーション２５０が互いにオフセットされた吸引／ブラシシステムを用いて基板の上面（印刷面）及び下面を清浄する清浄システム（ミーチ（Meech）が販売）が設置される。上部ブラシ／吸引ステーション２５１は、カーボン印刷の前にアクセス可能な最も近い点であり、冷却ローラ２１２及びアキュムレータ２１３の直前で基板に接触する。底部ブラシ／吸引ステーション２５１は、基板が前処理ユニット１０２を出た直後に基板に接触する。カーボン印刷ステーション１０３は、第１の冷却ローラ２１２、第２のアキュムレータ２１３、第２の印刷ローラ２１４、第１の視覚センサ２１５、第２の駆動ローラ２１６、第１の乾燥ゾーン２１７、及び第２の冷却ローラ２１８を含む。図２Ｂに例示されている本発明の実施形態では、セクション４は絶縁印刷ステーション１０４である。絶縁印刷ステーション１０４は、第３の冷却ローラ２１９、第３のアキュムレータ２２０、第３の印刷ローラ２２１、第２の視覚センサ２２２、位置２３７Ａにおける第１のＹ方向見当合わせシステム（不図示）、第３の駆動ローラ２２３、及び第２の乾燥ゾーン２２４を含む。図２Ｂにおいて、セクション５は第１の酵素印刷ステーション１０５である。第１の酵素印刷ステーション１０５は、第４の冷却ローラ２２５、第４のアキュムレータ２２６、第４の印刷ローラ２２７、第３の視覚センサ２２８、位置２３７Ｂにおける第２のＹ方向見当合わせシステム（不図示）、第４の駆動ローラ２２９、及び第３の乾燥ゾーン２３０を含む。
【００２６】
本発明に従った工程では、ウエブ製造工程のセクション３でカーボン印刷が行われる。もちろん、当業者には明らかなように、広い意味で本発明から逸脱することなく印刷工程の数及び種類は様々に変更することができる。例えば、２つのカーボン印刷を形成する、或いは金属粒子を含むカーボンインキ、銀／塩化銀インキ、または金やパラジウムを用いたインキの１または複数の印刷を用いて電極層を電気化学センサに設けることができる。絶縁層及び試薬層もまた、組成、堆積の順序、堆積の厚み、レイアウト、並びにここに記載した実施形態から当業者に明らかな他のパラメータを様々に変更することができる。セクション３では、本発明に従って製造される電気化学センサのカーボンアートワークをスクリーン印刷で印刷することができる。カーボン印刷ステーション１０３の基本的な構成要素が図６及び図７に例示されている。具体的には、本発明に従った好適な印刷ステーションは、スクリーン３０１、下部印刷ローラ３０３、印刷ローラ６００、フラッドブレード６０３、スキージホルダー６０５、及びスキージ６０６を含む。カーボン印刷ステーション１０３では、印刷ローラ６００は第２の印刷ローラ２１４である。スクリーン３０１は、概ね平坦な構造であって、通常は所望のアートワークのネガティブを提供するように配置されたメッシュを含む。カーボンインキがメッシュに供給され、印刷中にそのメッシュから押し出される。この段階で、平坦なスクリーンが、インキの重量によって平坦な形状からやや変形し（これは、通常は印刷運転全体で使用されるインキの全てが印刷運転の開始時にスクリーンに堆積される酵素印刷ステップで特に顕著である）、スキージからの圧力によりインキがメッシュのステンシルから押し出される。
【００２７】
本発明に従ったフラッドサイクル工程では、スキージ６０６、フラッドブレード６０３、印刷ローラ６００、及び下部印刷ローラ３０３が基板２４２のウエブの移動に一致する第１の方向６０８に移動してスクリーン３０１にインキ６０４が導入される。インキ６０４がスクリーン３０１に導入されるフラッドサイクルのために、スクリーン３０１が基板２４２の第１の方向６０８とは反対側の第２の方向６０７に移動する。
【００２８】
本発明に従った後続の印刷サイクル工程では、図７に例示されているように、スキージ６０６により、インキ６０４がスクリーン３０１を介して基板２４２に移送される。この印刷サイクルの際に、スキージ６０６、フラッドブレード６０３、印刷ローラ６００、及び下部印刷ローラ３０３の全てが、基板２４２のウエブの移動とは反対の第２の方向６０７に移動する。スクリーン３０１が、インキ６０４がスクリーン３０１から押し出されて基板２４２に堆積される印刷サイクルのために、基板２４２のウエブの移動に一致する第１の方向６０８に移動する。従って、この印刷サイクルの際に、スクリーン３０１が、基板と同じまたはほぼ同じ速度でウエブ基板と同じ方向に移動する。スクリーン３０１は、静止している時は実質的に平坦であるが、使用時には、スキージ６０６によってウエブに対して押圧されるためやや撓み、スキージ６０６が取り除かれると元の形状に実質的に戻る。次いで、スクリーン３０１が、次の印刷サイクルの準備としてインキ６０４が導入される時に基板と反対方向に移動する。インキがスクリーン３０１に導入されると、インキの重量によりスクリーンがやや撓み得る。スクリーン３０１が印刷ステーションを離れる時に、ウエブの移動方向６０８に対して所定の角度を成している。この構成により（この角度は、通常は約１０度〜３０度であり、より具体的には約１５度である）、スクリーンから基板へのインキの供給が改善され、印刷の鮮明度及び再現性が改善される。基板に対する印刷の角度、スキージ角度、スキージに対するスクリーンの距離、印刷ローラに対するスキージの位置、スナップ距離、基板とスクリーンの相対速度、及びスキージの圧力を全て用いて、カード全体の得られる印刷の鮮明度及び一貫性を制御し最適にすることができる（スクリーン印刷機構の一実施形態が、言及することを以って本明細書の一部とする米国特許第４，２４５，５５４号に詳細に開示されている）。
【００２９】
具体的には、カーボン印刷ステーション１０３では、用いられるインキはカーボンインキである。好適なカーボンインキの例を以下に示す。本発明のこの実施形態では、スクリーン３０１にインキ６０４が導入されてから、スキージ６０６によりインキ６０４がスクリーンを介して基板２４２上に移送される。次いで、基板２４２に堆積された印刷カーボンネットワークに、例えば、図１２に詳細に例示されている第１の乾燥ゾーン２１７内の４つの別々の乾燥バンクを用いて基板の印刷面に１４０℃の熱風が当てられ乾燥させられる。
【００３０】
カーボン印刷ステーションに用いるのに適したインキは、限定するものではないが、金属粒子を含むカーボン導電性印刷インキ、銀／塩化銀の導電性印刷インキ、金を用いた導電性印刷インキ、パラジウムを用いた導電性印刷インキを挙げることができる。
【００３１】
導電インキの他の種類、例えば、金属粒子を含むカーボン導電性印刷インキ、銀／塩化銀の導電性印刷インキ、金を用いた導電性印刷インキ、パラジウムを用いた導電性印刷インキを用いることができる。
【００３２】
本発明の一実施形態では、カーボン印刷工程の前の乾燥の直後に、基板２４２が、通常は室温（約１８℃〜２１℃で、通常は１９．５℃±０．５℃）である所定の温度まで急速に基板２４２を冷却するようにデザインされた第１の冷却ローラ２１２上を通過する。本発明に従ったウエブ製造工程の一実施形態では、第１の冷却ローラ２１２の表面は約１８℃である。第１の冷却ローラ２１２は、例えば、約７℃の工場冷却水を用いて適切な温度まで冷却することができる。ローラの温度は、工場冷却水の流速及び／または温度を制御して制御することができる。印刷工程で、印刷カーボンパターンが堆積されたら、基板２４２が第２の冷却ローラ２１８を通過する。基板２４２の温度を下げて維持することは、低い温度によって、印刷の際にスクリーン上でインキが乾燥してメッシュにブロックが形成される可能性が小さくなるため有益である。本発明に従ったウエブ製造工程における冷却ローラの使用も、基板２４２の伸長を軽減するため有益であり、見当合わせの問題が軽減され、この問題を補正するために工程を迅速に改良する必要性が小さくなる。
【００３３】
一実施形態では、冷却ローラの温度は、その冷却ローラの温度を測定して水の流れ／温度を制御するフィードバックループによって動的に制御される。ローラを冷却する他の方法、例えば電動冷凍ユニットなどが、当業者には上記した実施形態から明らかであろう。
【００３４】
本発明に従った工程では、ウエブ製造工程のセクション４で、絶縁印刷が行われる。セクション４では、本発明に従って製造される電気化学センサのための絶縁アートワークが概ね平坦なスクリーンを用いるスクリーン印刷で印刷される。図６及び図７に、絶縁印刷ステーション１０４の基本的な構成要素が例示されている。具体的には、本発明に従った好適な印刷ステーションは、スクリーン３０１、下部印刷ローラ３０３、印刷ローラ６００、フラッドブレード６０３、スキージホルダー６０５、及びスキージ６０６を含む。絶縁印刷ステーション１０４では、印刷ローラ６００は第３の印刷ローラ２２１である。
【００３５】
本発明に従ったフラッドサイクル工程では、スキージ６０６、フラッドブレード６０３、印刷ローラ６００、及び下部印刷ローラ３０３が基板２４２のウエブの移動に一致する第１の方向６０８に移動してスクリーン３０１にインキ６０４が導入される。インキ６０４がスクリーン３０１に導入されるフラッドサイクルのために、スクリーン３０１が基板２４２の第１の方向６０８とは反対の第２の方向６０７に移動する。
【００３６】
本発明に従った後続の印刷サイクル工程では、図７に例示されているように、スキージ６０６により、インキ６０４がスクリーン３０１を介して基板２４２上に移送される。この印刷サイクルの際に、スキージ６０６、フラッドブレード６０３、印刷ローラ６００、及び下部印刷ローラ３０３の全てが、基板２４２のウエブの移動とは反対の第２の方向６０７に移動する。スクリーン３０１が、インキ６０４がスクリーン３０１から押し出されて基板２４２に堆積される印刷サイクルのために、基板２４２のウエブの移動に一致する第１の方向６０８に移動する。スクリーン印刷機構の一実施形態が、言及することを以って本明細書の一部とする米国特許第４，２４５，５５４号に詳細に開示されている。
【００３７】
可動フラットスクリーン印刷では、印刷の際に、概ね平坦なスクリーンが、基板とほぼ同じ速度で同じ方向に移動する成分を有する。それぞれの印刷ステーションでは、一般的に、実質的に平坦なスクリーンは、スクリーン及び基板が印刷位置（図６の印刷ローラ２００の近傍）から離れる時に基板に対して鋭角（図６のＡ）をなす。基盤とスクリーン相対速度の変動により、基板の移動方向すなわちＸ方向における印刷イメージの大きさが変化する。
【００３８】
それぞれの印刷ステーションに用いられるステンシルスクリーンは通常、延ばされて硬いフレームに取り付けられた弾性的に変形可能なポリエステルまたは金属メッシュからなる。一実施形態では、英国ウェイマスに所在のＤＥＫマシーナリー（DEK Machinery）が販売するポリエステルスクリーンが用いられる。このメッシュは、フィルムポジティブと共にＵＶ感受性コーティングでコーティングされ、このスクリーンが、ＵＶ光源で照射され、現像され、乾燥され、スクリーン上の乾燥したコーティングが所望のアートワークイメージのネガティブを形成する。スキージの助けで、インキがステンシルの開口領域を通過して基板に堆積される（インキによって形成されたポジティブイメージが基板上に形成される）。このフレームが、メッシュを取り付ける手段となり、伸長したメッシュによる力に対して最小の歪みで耐え、印刷の際に生じる更なる力に耐える。
【００３９】
具体的には、絶縁印刷ステーション１０４では、用いられるインキは絶縁インキである。好適な絶縁インキの例を以下に示す。本発明のこの実施形態では、スクリーン３０１にインキ６０４が導入されてから、スキージ６０６によりインキ６０４がスクリーンを介して基板２４２上に移送される。次いで、基板２４２に堆積された印刷絶縁アートワークに、例えば、図１３に詳細に提示されている第２の乾燥ゾーン２２４内の４つの別々の乾燥バンクを用いて基板の印刷面に１４０℃の熱風が当てられ乾燥させられる。本発明に従ったウエブ製造工程の絶縁印刷ステーションに用いるのに適したインキの例として、エクロン社（Ercon, Inc）から購入することができるエクロンＥ６１１０−１１６ジェット・ブラック・インスレイヤー・インキ（Ercon E6110-116 Jet Black Insulayer Ink）を挙げることができる。本発明の一実施形態では、絶縁ネットワークが、ここに記載する技術を用いて装置に沿ったＸ方向及び装置を横断するＹ方向にカーボンアートワークに対して見当合わせされる。当業者であれば、本開示から、他の種類の絶縁インキを利用できることを理解できよう。更に、様々な層または様々な順序の層を用いて、様々な順序の層を形成し、これにより電気化学センサに異なった構造を形成することができる。
【００４０】
本発明の一実施形態では、絶縁印刷工程の前の乾燥の直後に、印刷カーボン及び絶縁パターンを含む基板２４２が、通常は室温（約１７℃〜２１℃で、通常は１９．５℃±０．５℃）である所定の温度まで急速に基板２４２を冷却するようにデザインされた第３の冷却ローラ２１９上を通過する。本発明に従ったウエブ製造工程の一実施形態では、第３の冷却ローラの表面温度は約１８℃である。第３の冷却ローラ２１９は、例えば、約７℃の工場冷却水を用いて適切な温度まで冷却することができる。基板２４２の温度を下げて維持することは、低い温度によって、スクリーン上でインキが乾燥してメッシュにブロックが形成される可能性が小さくなるため有益である。本発明に従ったウエブ製造工程における冷却ローラの使用も、基板２４２の伸長を軽減するため有益であり、見当合わせの問題が軽減され、この問題を補正するために工程を迅速に改良する必要性が小さくなる。
【００４１】
本発明に従った工程では、ウエブ製造工程のセクション５で、第１の酵素印刷が行われる。セクション５では、本発明に従って製造される電気化学センサのための酵素インキのアートワークが、上記した概ね平坦な可動スクリーン及びスクリーン印刷を用いて印刷される。第１の酵素印刷ステーション１０５の基本的な構成要素が図６及び図７に例示されている。具体的には、本発明に従った好適な印刷ステーションは、スクリーン３０１、下部印刷ローラ３０３、印刷ローラ６００、フラッドブレード６０３、スキージホルダー６０５、及びスキージ６０６を含む。第１の酵素印刷ステーション１０５では、印刷ローラ６００は第４の印刷ローラ２２７である。
【００４２】
本発明に従ったフラッドサイクル工程では、スキージ６０６、フラッドブレード６０３、印刷ローラ６００、及び下部印刷ローラ３０３が基板２４２のウエブの移動に一致する第１の方向６０８に移動してスクリーン３０１にインキ６０４が導入される。インキ６０４がスクリーン３０１に導入されるフラッドサイクルのために、スクリーン３０１が基板２４２の第１の方向６０８とは反対の第２の方向６０７に移動する。
【００４３】
本発明に従った後続の印刷サイクル工程では、図７に例示されているように、スキージ６０６により、インキ６０４がスクリーン３０１を介して基板２４２上に移送される。この印刷サイクルの際に、スキージ６０６、フラッドブレード６０３、印刷ローラ６００、及び下部印刷ローラ３０３の全てが、基板２４２のウエブの移動とは反対の第２の方向６０７に移動する。スクリーン３０１が、インキ６０４がスクリーン３０１から押し出されて基板２４２上に堆積される印刷サイクルのために、基板２４２のウエブの移動に一致する第１の方向６０８に移動する。スクリーン印刷の機構の一実施形態が、言及することを以って本明細書の一部とする米国特許第４，２４５，５５４号に詳細に開示されている。
【００４４】
具体的には、第１の酵素印刷ステーション１０５では、用いられるインキは酵素インキである。好適な酵素インキの例を以下に示す。本発明のこの実施形態では、スクリーン３０１にインキ６０４が導入されてから、スキージ６０６によりインキ６０４がスクリーンを介して基板２４２上に移送される。次いで、基板２４２に堆積された印刷酵素アートワークに、例えば、図１４に詳細に例示されている第３の乾燥ゾーン２３０内の２つの別々の乾燥バンクを用いて基板の印刷面に５０℃の熱風が当てられ乾燥される。本発明に従ったウエブ製造工程の第１の酵素印刷ステーション１０５に用いるのに適したインキの例が表１に示されている。
【表１】
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【００４５】
本発明の一実施形態では、絶縁印刷工程の後の乾燥の直後に、印刷カーボン及び絶縁パターンを含む基板２４２が、通常は室温（約１７℃〜２１℃で、通常は１９．５℃±０．５℃）である所定の温度まで急速に基板２４２を冷却するようにデザインされた第４の冷却ローラ２２５上を通過する。本発明に従ったウエブ製造工程の一実施形態では、第４の冷却ローラ２２５の表面は約１８℃である。第４の冷却ローラ２２５は、例えば、約７℃の工場冷却水を用いて適切な温度まで冷却することができる。基板２４２の温度を下げて維持することは、低い温度によって、スクリーン上でインキが乾燥してメッシュにブロックが形成される可能性が小さくなるため有益である。本発明に従ったウエブ製造工程における冷却ローラの使用も、基板２４２の伸長を軽減するため有益であり、見当合わせの問題が軽減され、この問題を補正するために工程を迅速に改良する必要性が小さくなる。
【００４６】
加えて、スクリーンの移動による空気の流れ及び酵素インキの高い含水率のせいで、酵素インキがスクリーンで乾燥しないようにすることが極めて重要である。スクリーンの移動による空気の相対的な流れによりスクリーン上のインキが乾燥するが、この現象は、本発明とは異なる装置内でスクリーンが移動しないフラッドベッドスクリーンプリンター（Ｔｈｉｅｍｅフラッドベッドプリンターなど）では通常は観察されない。酵素スクリーン印刷ステップの前に、冷却ローラにより基板が約１８℃に冷却されて乾燥が緩和されるのに加え、酵素インキが導入されたスクリーンが印刷中に加湿される。一実施形態では、加湿は実質的に連続的である。スクリーンの上面、底面、及び／または側面を加湿することができ、実際にはこれら全ての面を加湿することができる。配管により、スクリーンの上方、下方、及び側方に実質的に一定な湿り空気の流れを供給して、インキの含水率を一定レベルに維持することができる。本発明に従ったスクリーンの上面、底面、及び／または側面を加湿するための好適な構成が図３-図５に例示されている。加湿手段（通常は加湿空気を移送するパイプ）の量及び構成は、とりわけ、必要な加湿量、インキの含水率、周囲空気の湿度及び温度、基板が酵素印刷ステーションに近づく時の基板の温度、印刷ローラの温度、スクリーンの大きさ、並びに周囲（加湿されていない空気）に対するスクリーンの露出などによって異なる。一実施形態では、１または複数列の孔４００を含むパイプ３０４が、スクリーンが前後する１ストローク中にスクリーンの底面全体に湿り空気を供給する。装置の上側及び装置の操作側のパイプ（不図示）が湿り気流３００及び３０２（図４を参照）を供給する。
【００４７】
通常は全印刷運転に必要な酵素インキが、印刷運転が始まる時またはその前にスクリーン上に配置される。酵素インキが含水率が高いため（通常は５５ｗｔ％〜６５ｗｔ％、より一般的には約６０ｗｔ％）、酵素インキが印刷運転中に乾燥する傾向にある。このリスクは、酵素インキが入ったスクリーンの周りを加湿することで軽減することができる。別法または通常はこれに加えて、ここに開示するように冷却ローラを用いて、酵素（または任意の物質）印刷ステーションに入る前に基板を冷却することができる。一般に、基板の温度は、室温またはそれ以下に制御される。しかしながら、基板の温度は、室内の大気の露点よりも高く維持される。室内の湿度が６０％の場合、露点は１５℃である。基板の温度がこれよりも低下すると、基板上に結露が起こり、後続の印刷工程、特に酵素インキなどの水溶性インキを用いる後続の印刷工程が損なわれる可能性がある。基板の温度を、例えば室温と露点との間に制御することが印刷工程にとって重要である。温度及び／または冷却ローラ２１２、２１９、２２５、及び２３１の通過時間の管理が基板の温度の制御に重要である。フィードバック制御ループを用いて、例えば室温及び／または露点（部屋の湿度に依存）に対して基板の温度を測定し、基板が冷却ローラを離れて次の印刷ステーションに近づく時の基板の温度及び冷却ローラの温度を制御する。
【００４８】
図２Ｃに、本発明に従ったウエブ製造工程のセクション６及びセクション７を示す模式的な線図が示されている。図２Ｃでは、セクション６は第２の酵素印刷ステーション１０６である。第２の酵素印刷ステーション１０６は、第５の冷却ローラ２３１、第５のアキュムレータ２３２、第５の印刷ローラ２３３、第４の視覚センサ２３４、第５の駆動ローラ２３５、第５の乾燥ゾーン２３６、Ｙ方向見当合わせシステム２３７、及びアウトバウンドニップローラ２３８を含む。図２Ｃに例示されている本発明の実施形態では、セクション７は巻取りユニット１０７である。巻取りユニット１０７は、ステアリング機構２３９、第１の巻取りアーバー２４０、及び第２の巻取りアーバー２４１を含む。
【００４９】
本発明に従った工程では、ウエブ製造工程のセクション６で第２の酵素印刷が行われる。セクション６では、本発明に従って製造される電気化学センサのための酵素インキのアートワークがスクリーン印刷で印刷される。酵素インキを２回コーティングするのは、炭素電極を完全に覆い、炭素電極を実質的に均一にして空隙がないようにするためである。第２の酵素印刷ステーション１０６の基本的な構成要素が図６及び図７に例示されている。具体的には、本発明に従った好適な印刷ステーションは、スクリーン３０１、下部印刷ローラ３０３、印刷ローラ６００、フラッドブレード６０３、スキージホルダー６０５、及びスキージ６０６を含む。第２の酵素印刷ステーション１０６では、印刷ローラ６００は第５の印刷ローラ２３３である。
【００５０】
本発明に従ったフラッドサイクル工程では、スキージ６０６、フラッドブレード６０３、印刷ローラ６００、及び下部印刷ローラ３０３を基板２４２のウエブの移動に一致する第１の方向６０８に移動してスクリーン３０１にインキ６０４が導入される。インキ６０４がスクリーン３０１に導入されるフラッドサイクルのために、スクリーン３０１が基板２４２の第１の方向６０８とは反対の第２の方向６０７に移動する。
【００５１】
本発明に従った後続の印刷サイクル工程では、図７に例示されているように、スキージ６０６により、インキ６０４がスクリーン３０１を介して基板２４２上に移送される。この印刷サイクルの際に、スキージ６０６、フラッドブレード６０３、印刷ローラ６００、及び下部印刷ローラ３０３の全てが、基板２４２のウエブの移動と反対の第２の方向６０７に移動する。スクリーン３０１が、インキ６０４がスクリーン３０１から押し出されて基板２４２上に堆積される印刷サイクルのために、基板２４２のウエブの移動に一致する第１の方向６０８に移動する。スクリーン印刷機構の一実施形態が、言及することを以って本明細書の一部とする米国特許第４，２４５，５５４号に詳細に開示されている。
【００５２】
具体的には、第２の酵素印刷ステーション１０６では、用いられるインキは酵素インキである。本発明のこの実施形態では、スクリーン３０１にインキ６０４が導入されてから、スキージ６０６によりインキ６０４がスクリーンを介して基板２４２上に移送される。次いで、基板２４２に堆積された印刷酵素アートワークに、例えば、図１５に詳細に例示されている第４の乾燥ゾーン２３６内の２つの別々の乾燥バンクを用いて基板の印刷面に５０℃の熱風が当てられ乾燥される。第２の酵素印刷ステーション１０６に用いるのに適したインキの例は、表１に記載した第１の酵素印刷ステーションで使用される酵素インキと同じである。
【００５３】
本発明の一実施形態では、第２の酵素印刷工程の後の乾燥の直後に、印刷カーボン、絶縁インキ、及び酵素インキのパターンを含む基板２４２が、所定温度まで急速に基板２４２を冷却するようにデザインされた第５の冷却ローラ２３１上を通過させる。本発明に従ったウエブ製造工程の一実施形態では、第５の冷却ローラ２３１の表面は約１８℃である。第５の冷却ローラ２３１は、例えば、約７℃の工場冷却水を用いて適切な温度まで冷却することができる。基板２４２の温度を下げて維持することは、低い温度によって、スクリーン上でインキが乾燥してメッシュにブロックが形成される可能性が小さくなるため有益である。本発明に従ったウエブ製造工程における冷却ローラの使用も、基板２４２の伸長を軽減するため有益であり、見当合わせの問題が軽減され、この問題を補正するために工程を迅速に改良する必要性が小さくなる。
【００５４】
加えて、スクリーンの移動による空気の流れ及び酵素インキの高い含水率のせいで、酵素インキがスクリーンで乾燥しないようにすることが極めて重要である。酵素スクリーン印刷ステップの前に、冷却ローラにより基板が１８℃に冷却されて乾燥が緩和されるのに加え、スクリーンの上方及び下方に湿り空気の流れを供給してスクリーンの上面及び／または下面及び／または側面を加湿することにより、インキの含水率を一定レベルに維持することができる。通常は、湿り空気がスクリーン上を常に流れる。本発明に従ってスクリーンの上面及び下面を加湿するための好適な構造が図３に例示されている。
【００５５】
第２の酵素印刷ステーション１０６は、アウトバウンドニップローラ２３８、見当合わせを確認するための検査システム２３７、２３７Ｃにおける第３のＹ方向見当合わせシステム（不図示）、及びバーコードステーション（不図示）を含む。アウトバウンドニップローラ２３８は、基板２４２の張力（具体的には、インバウンドニップローラ２０６とアウトバウンドニップローラ２３８との間の張力）の制御に用いられる。基板２４２が、アウトバウンドニップローラ２３８によって一定速度で第２の酵素印刷ステーション１０６から取り出される。位置２３７Ａ、２３７Ｂ、及び２３７ＣにおけるＹ方向見当合わせシステム（不図示）が、図２１Ａに例示されている第１のＹ方向見当合わせマーク２１０１、第２のＹ方向見当合わせマーク２１０２、第３のＹ方向見当合わせマーク２１０３、及び第４のＹ方向見当合わせマーク２１０４を用いて印刷中にそれぞれの印刷サイクルのＹ方向見当合わせ（すなわち、ウエブを横断する方向）を制御する。本発明の一実施形態では、第１のＹ方向見当合わせマーク２１０１、第２のＹ方向見当合わせマーク２１０２、第３のＹ方向見当合わせマーク２１０３、及び第４のＹ方向見当合わせマーク２１０４はそれぞれ、カーボン印刷ステーション１０３、絶縁印刷ステーション１０４、第１の酵素印刷ステーション１０５、及び第２の酵素印刷ステーション１０６のＹ方向見当合わせに一致し得る。それぞれのＹ方向見当合わせマークは、矩形に近づく向きに近接した２つの三角形を含む。一実施形態では、位置２３７Ａ、２３７Ｂ、及び２３７ＣにあるＹ方向見当合わせシステムに、ドイツのレオポルドショー（Leopoldshohe）に所在のエルトロマット社（Eltromat Gmbh）が販売するエルトロマットＤＧＣ６５０（Eltromat DGC650）を用いることができる。
【００５６】
本発明の一実施形態では、検査システム２３７に、ドイツのレオポルドショー（Leopoldshohe）に所在のエルトロマット社（Eltromat Gmbh）が販売するエルトロマット検査システム（Eltromat Inspection System）（モデル番号ＰＣ３１００ＨＤ）を用いることができる。この検査システム２３７は、図１７（Ａ）‐図１９（Ｄ）及び／または図２０（Ｄ）に例示されている見当合わせマークを検査する視覚要素を有し、センサシート２１０６を不合格とするべきか否かについて評価する装置として用いることができる（例えば、データベースにバーコードに対する検査結果を記録する）。
【００５７】
Ｙ方向における見当合わせの問題（２３７Ａ、２３７Ｂ、及び２３７Ｃに位置する見当合わせシステム（不図示）によって印刷中に変更することができ、かつ／または全ての印刷ステップが終了した後で検査システム２３７で検査できる）は、ウエブの伸長におけるバラつきまたは基板２４２に対する不均一な歪みによって生じると考えられる。本発明の実施形態では、バーコードステーションは、コンポーネントバーコードプリンタ（英国ケンブリッジに所在のドミノＵＫ社（Domino UK Ltd.）が販売（モデル番号Ａ４００））、バーコードトラバースシステム（スコットランドのパースシャイアー（Perthshire）に所在のスコティッシュ・ロボティック・システムズ（Scottish Robotic Systems））、及びバーコードリーダー（マサチューセッツ州カントン（Canton）に所在のＲＶＳＩアキュイティー・サイマトリックス（RVSI Acuity CiMatrix））を含む。バーコードステーション（不図示）では、２次元のバーコードがセンサシート２１０６の各列に貼り付けられる。これにより、それぞれのセンサの列に、固有の識別コード、バッチ／ロット番号の識別表示、センサのシート番号、及び列の番号が提供される。バーコードステーションはまた、印刷の直後にバーコードを読み取り、バーコードが適切に貼られていて装置の操作者が確認できるかを評価する。バーコード及びセクション２‐６の工程情報がデータベースに保存され、後にこれを用いて後の工程のためにカードを確認して不合格／合格を決定する。
【００５８】
巻取りユニット１０７は、例えばマーチン・オートマチック・リワインド・システム（Martin Automatic Rewind System）からなる。これは、装置の最後のセクションであり、基板２４２を連続的な巻取りを可能にする。巻取りユニット１０７は、第１の巻取りアーバー２４０及び第２の巻取りアーバー２４１からなる。第１の巻取りアーバー２４０は、基板材料２４２のロールを保持し、第２の酵素印刷ステーション１０６から材料を連続的に引張る。第２の巻取りアーバー２４１は、材料の予備のロールを保持しており、第１の巻取りアーバー２４の基板２４２のロールが終了すると、第２のロールに第１のロールを自動的に接合する。この連続的な工程が、第１の巻取りアーバー２４０から第２の巻取りアーバー２４１に繰り返される。基板２４２が移動している時に迅速に接合されるため、基板２４２の連続的な巻取りが可能となる。この接合部は、両面粘着剤が用意された基板材料２４２の新しいロールの上に直接配置される。
【００５９】
図３に、ウエブ印刷のセクション５及び６の周りの湿度環境を示す模式的な線図が示されている。ウエブ印刷環境の加湿手段を提供するために用いられる基本的な構成要素が、図３に例示されているように、上部湿り空気３００、スクリーン３０１、底部湿り空気３０２、下部印刷ローラ３０３、複数の孔４００を含むパイプ３０４、基板２４２、及び第４の印刷ローラ２２７または第５の印刷ローラ２３３を含む。加湿及び温度は、酵素インキの性質が、フラッドサイクル及び印刷サイクル、好ましくは印刷の全工程に亘って著しく変質しないように設定する。具体的には、酵素インキの粘度及び含水率が、フラッドサイクル及び印刷サイクル、好ましくは印刷の全工程に亘って変質しないのが理想である。酵素インキの約６３％が水分である。含水率を一定に保つことにより、基板２４２上に付着するインキの量が一定になる。印刷工程中にインキの含水率が変化すると、酵素層の厚みにばらつきがでる。加えて、酵素インキから水分が蒸発すると、スクリーン３０１上で酵素インキが乾燥して、印刷の鮮明度が低下し、基板２４２に付着するインキの量が少なくなる。第１の酵素印刷ステーション１０５または第２の酵素印刷ステーション１０６の内部の湿り空気は、８５％〜９５％の相対湿度に維持される。上部湿り空気３００及び底部湿り空気３０２は、所望の相対湿度を維持するように、スクリーン３０１の両面に送られる。サイドパイプ３０５をウエブの一側に配置し、酵素印刷ステーション近傍のウエブの一側に加湿空気を導入する。加湿の構成の特性及び種類は、印刷ステーションの大きさ及び形状並びにその環境で印刷ステーションのインキの種類に必要な湿度によって異なり得る。しばしば、フードを用いて、スクリーンの上面及び／または下面を覆い、加湿空気がスクリーン近傍のフードに直接供給され、そのフードによってスクリーンの近傍に加湿空気が維持されるようにすることができる。通常はフードが上側のスクリーンフレームに取り付けられ、このような場合、通常のフラッドサイクル／印刷サイクルの際にスキージがスクリーンに対して移動できるようにフードがＸ方向（印刷の方向）のスロットを有することができる。
【００６０】
図４に、ウエブ印刷のセクション５及び６の周りの湿度環境を示す底面図が示されている。ウエブ印刷環境の加湿手段を提供するために用いる基本的な構成要素は、図４に例示されているように、上部湿り空気３００、スクリーン３０１、底部湿り空気３０２、孔の開いたパイプ３０４、孔４００、及び３０５におけるサイドパイプ（不図示）を含む。複数の孔４００を備えたパイプ３０４が、スクリーン３０１上の酵素インキの粘度を維持するために下部湿り空気３０２を送風するための手段としてスクリーン３０１の下側に配置されている。図５に、底部湿り空気３０２を送るために孔４００を備えたパイプ３０４の斜視図が示されている。
【００６１】
図８に、基板２４２、印刷ローラ６００、及びスキージ６０６を含む２つの異なったスキージ角度を示す模式的な線図が示されている。スキージ角度８００は、印刷領域の鮮明度を最適にするために様々に変更することができる。本発明の実施形態では、スキージ角度は１５度±５度、好ましくは１５度±１度〜２度とすることができる。印刷ローラ６００に対するスキージ６０６の接触点は全てのスキージ角度８００で同じである。
【００６２】
図９に、基板２４２、印刷ローラ６００、下部印刷ローラ３０３、スキージ６０６、第１のスキージ位置９００、及び第２のスキージ位置９０１を含む２つの異なるスキージ位置を示す模式的な線図が示されている。スキージ位置は、印刷ローラ６００の中心に対するスキージの位置である。スキージ位置は、印刷されるインキの厚みに大きな影響を与え得る。スキージ位置は、印刷領域の鮮明度を最適にするために変更することができる。
【００６３】
図１０に、基板２４２、印刷ローラ６００、下部印刷ローラ３０３、及びスクリーン３０１を含むスクリーンスナップ距離（１０００）を示す模式的な線図が示されている。本発明の一実施形態では、スクリーンスナップ距離（１０００）は、スクリーン３０１と基板２４２との間の最も近い距離である。本発明の好適な実施形態では、スクリーンスナップ距離（１０００）は約０．７ｍｍとすることができる。スクリーンスナップの設定（１０００）が大きすぎると、スキージ６０６が、十分にスクリーン３０１を撓ませて十分な印刷鮮明度で基板２４２上にインキ６０４を移送することができない。スクリーンスナップの設定（１０００）が小さすぎると、スクリーン３０１が、前の印刷サイクルのインキ６０４を滲ませ、印刷の鮮明度が不十分になってしまう。
【００６４】
図１１に、第１の駆動ローラ２１０、ホットプレート１１００、第１の加熱バンク１１０１、第２の加熱バンク１１０２、及び第３の加熱バンク１１０３を含む前処理ゾーン２１１の模式図が示されている。本発明の実施形態では、ホットプレート１１００が基板２４２の印刷されない面に接触する。本発明の好適な実施形態では、ホットプレート１１００は、テフロン（登録商標）でコーティングして約１６０℃まで加熱することができる。本発明の実施形態では、第１の加熱バンク１１０１、第２の加熱バンク１１０２、及び第３の加熱バンク１１０３が約１６０℃の熱風を送る。この温度は、当業者には明らかなように、基板の種類や厚み、前処理、または工程の後の温度に適するように変更することができる。
【００６５】
図１２に、第２の冷却ローラ２１８、第２の駆動ローラ２１６、第１の乾燥バンク１２００Ａ、第２の乾燥バンク１１０１Ａ、第３の乾燥バンク１１０２Ａ、及び第４の乾燥バンク１１０３Ａを含む第１の乾燥ゾーン２１７の模式図が例示されている。本発明の実施形態では、第１の乾燥バンク１２００Ａ、第２の乾燥バンク１１０１Ａ、第３の乾燥バンク１１０２Ａ、及び第４の乾燥バンク１１０３Ａが約１４０℃の熱風を送るが、本開示から当業者には明らかなように、熱風の温度を様々に変更することができる。
【００６６】
図１３に、第３の駆動ローラ２２３、第１の乾燥バンク１２００Ｂ、第２の乾燥バンク１１０１Ｂ、第３の乾燥バンク１１０２Ｂ、及び第４の乾燥バンク１１０３Ｂを含む第２の乾燥ゾーン２２４の模式図が例示されている。本発明の実施形態では、第１の乾燥バンク１２００Ｂ、第２の乾燥バンク１１０１Ｂ、第３の乾燥バンク１１０２Ｂ、及び第４の乾燥バンク１１０３Ｂが約１４０℃の熱風を送るが、本開示から当業者には明らかなように、熱風の温度を様々に変更することができる。
【００６７】
図１４に、第４の駆動ローラ２２９、第１の乾燥バンク１２００Ｃ、及び第２の乾燥バンク１１０１Ｃを含む第３の乾燥ゾーン２３０の模式図が例示されている。本発明の実施形態では、第１の乾燥バンク１２００Ｃ及び第２の乾燥バンク１１０１Ｃが約５０℃の熱風を送ることができるが、本開示から当業者に明らかなように熱風の温度を様々に変更することができる。
【００６８】
図１５に、第５の駆動ローラ２３５、第１の乾燥バンク１２００Ｄ、及び第２の乾燥バンク１１０１Ｄを含む第４の乾燥ゾーン２３６の模式図が例示されている。本発明の実施形態では、第１の乾燥バンク１２００Ｄ及び第２の乾燥バンク１１０１Ｄが約５０℃の熱風を送ることができるが、本開示から当業者に明らかなように熱風の温度を様々に変更することができる。
【００６９】
図１６に、粘着ローラ１６００及び青色ポリマーローラ１６０１を含む第１の清浄ユニット２０４の模式図が例示されている。本発明の実施形態では、青色ポリマーローラ１６０１が基板２４２の上面及び底面に接触して微粒子／異物を吸着する。
【００７０】
図１７（Ａ）‐図１７（Ｄ）に、適切に見当合わせされた本発明の実施形態のカーボン層に対する絶縁層の印刷を示す模式図が例示されている。図１７（Ａ）‐図１７（Ｄ）がそれぞれ、センサシート２１０６の左上、右上、左下、及び右下を表していることに留意されたい。図２１Ａに例示されているマーカーがセンサシートには示されていない。本発明の一実施形態では、カーボン印刷ステーション１０３で、基板２４２上の矩形のカーボン線１７０３によって囲まれた矩形の中実カーボン１７００を含むカーボン層を印刷する。後続の印刷サイクルにおいて、絶縁印刷ステーション１０４で、矩形の中実カーボン１７００と矩形のカーボン線１７０３の間の基板２４２に矩形の絶縁線１７０１を印刷する。４つ全ての角部でカーボン層に対する絶縁層の見当合わせが適切な場合、コーティングされていない基板２４２が矩形の絶縁線１７０１と矩形の中実カーボン１７００との間に存在しないのが普通である。カーボン層に対する絶縁層の見当合わせは、操作者が手動でチェックする、或いは一実施形態では基板のそれぞれの角部に向けられたカメラを含む第２の視覚センサ２２２を用いてチェックすることができる。これは通常、印刷運転開始の初期設定の一部である。操作者は、ＴＶのスクリーンで互いに近接した基板の４つ全ての角部を観察することができる。次いで、操作者は、この初期設定の際（そして、印刷工程の残りの工程の際）にカーボンに対する絶縁の見当合わせを目で確認し、絶縁印刷とカーボン印刷の見当合わせに必要なあらゆる調節を行うことができる。ウエブビューア２２２（例えば、基板カードの４つの角部の上に向けられた４つのカメラを含む）が各カードの４つの角部のそれぞれのスナップショットを表示するために撮影及び移動することを理解されたい。ウエブが装置を移動する時にカメラの下側の基板が絶えず変わっていくため、それぞれのカードの角部はほんの一瞬表示されるだけである。このシステムにより、操作者が、カーボンに対する絶縁の見当合わせの調節の効果を瞬時に確認することができる。操作者が行うことができる調節には、限定するものではないが、スクリーン印刷のストローク、スナップ高さ、スキージ圧力、Ｙ方向に対するスクリーンの位置、θに対するスクリーンの位置が含まれる。この印刷ステーション及び他の印刷ステーションに対してビューア見当合わせを設定したら（ビューア２２８及び２３４を用いて）、内部Ｘ方向自動見当合わせシステム（マーク２１０７及び２１０８を用いて）及びＹ方向自動見当合わせシステム（例えば、マーク２１０１‐２１０４を用いる位置２３７Ａ、２３７Ｂ、及び２３７Ｃにある見当合わせシステム）により、印刷中にＸ方向及びＹ方向の見当合わせを自動的に補正することができる。本開示から当業者には明らかなように、マーク２１０１‐２１０４及び２１０７‐２１０８を用いるのに加えて或いは別法として、Ｘ方向及びＹ方向の自動見当合わせに、図１７（Ａ）‐図２０（Ｄ）に示されているマーク１７００‐１７０３を用いることができる。
【００７１】
図１８に、絶縁アートワークがカーボンアートワークよりも印刷方向に長い見当合わせが不適切な本発明の実施形態のカーボン層に対する絶縁層の図が例示されている。このような不適切な見当合わせは、カーボンと絶縁のスクリーンが同じ方向に同じ大きさであっても、基板の伸長またはスクリーンのストロークが各ステージで異なることにより起こり得る（スクリーンのストロークが遅いと、基板ウエブの移動方向に沿ったアートワーク印刷が比較的長くなる）。図１８（Ａ）‐図１８（Ｄ）がそれぞれ、センサシート２１０６の左上、右上、左下、及び右下を表していることに留意されたい。４つの角部の１つでカーボン層に対する絶縁層の見当合わせが適当でない場合、矩形の絶縁線１７０１と矩形の中実カーボン１７００との間でコーティングされていない基板２４２を観察することができる。カーボン層に対する絶縁層の見当合わせは、使用者が第２の視覚センサ２２２を用いて手動でチェックすることができる。
【００７２】
図１９に、絶縁印刷のアートワークがカーボン印刷のアートワークよりも短い見当合わせが不適切な本発明の実施形態のカーボン層に対する絶縁層の図が例示されている（例えば、絶縁印刷のスクリーンストロークがカーボン印刷のスクリーンストロークよりも長い、または絶縁スクリーンがカーボン印刷ステーションのスクリーンよりも短い場合に起こり得る）。図１９（Ａ）‐図１９（Ｄ）がそれぞれ、センサシート２１０６の左上、右上、左下、及び右下を示していることを理解されたい。４つの角部の１つでカーボン層に対する絶縁層の見当合わせが不適切な場合、矩形の絶縁線１７０１と矩形の中実カーボン１７００との間でコーティングされていない基板２４２を観察することができる。カーボン層に対する絶縁層の見当合わせは、操作者が第２の視覚センサ２２２を用いて手動でチェックすることができる。図２０（Ａ）‐図２０（Ｄ）に、第２のビューガイド２００２（図２１Ａを参照）の印刷の工程の結果を示す模式的な線図が示されている。第２のビューガイド２００２は、矩形の中実カーボン１７００、矩形の中空絶縁線１７０１、矩形の中空カーボン１７０３、第１の酵素層の中実の矩形２０００、第２の酵素層の中実の矩形２００１、及びコーティングされていない基板２４２を含む。場合によっては、セクション６（第２の酵素印刷の後）で、このような印刷を検査システム２３７などの自動連続検査システムによって製造中に使用することもできる。連続的な見当合わせは、通常は、Ｙ方向における位置２３７Ａ、２３７Ｂ及び２３７Ｃにある見当合わせシステム（不図示）及びＸ方向のマーク２１０５（図２１Ａを参照）を向いた見当合わせ制御システムによって実施される。
【００７３】
図２１Ａにセンサシートの例が示されている。このセンサシートは、第１のビューガイド２１００及び第２のビューガイド２００２、第１のＹ方向見当合わせマーク２１０１、第２のＹ方向マーク２１０２、第３のＹ方向マーク２１０３、第４のＹ方向マーク２１０４、及びＸ方向の見当合わせマーク２１０５を備えている。Ｘ方向見当合わせマーク２１０５は、カーボンＸ方向見当合わせマーク２１０７及び絶縁Ｘ方向見当合わせマーク２１０８を含むことに留意されたい。図２１Ｂに、カーボンＸ方向見当合わせマーク２１０７及び第２のビューガイド２２０２を備えたセンサシート２１０６の一列を示す図が示されている。図２１Ｃに、絶縁Ｘ方向見当合わせマーク２１０８及び第２のビューガイド２００２を備えたセンサシート２１０６内の一列を示す図が示されている。絶縁Ｘ方向マーク２１０８は、図２１Ｃに例示されているように、カーボンＸ方向見当合わせマーク２１０７を完全に覆い、これにより、元のカーボンマーク２１０７の上に開始点（マーク２１０８の左側の縁）を提供する。つまり、後に形成される全ての層が、カーボン層ではなく第２の印刷層（この場合は絶縁層）に対して印刷される。これは、第２及びそれに続くスクリーンアートワークの寸法がＸ方向（ウエブに沿った方向）で第１のスクリーンアートワークの寸法よりも長い場合に有益である。
【００７４】
図２０（Ａ）‐図２０（Ｄ）に、印刷ガイドの１つの角部が印刷される順に示されている。カーボン印刷ステーション１０３のセクション３で、矩形の中実カーボン１７００がそれを取り囲む矩形のカーボン線１７０３と共に印刷される。絶縁印刷ステーション１１０４のセクション４で、矩形の絶縁線１７０１が、矩形の中実カーボン１７００と矩形のカーボン線１７０３との間に印刷される。カーボンに対する絶縁の見当合わせが４つの角部全てで適切である場合、通常は矩形の中実カーボン１７００と矩形の絶縁線１７０１との間にコーティングされていない基板２４２が存在しない。加えて、絶縁印刷ステーション１０４のセクション４で、もう２つの矩形の絶縁線１７０１が矩形の中実カーボン１７００の上方に直接印刷される。これらの２つの追加の絶縁線を用いて、絶縁層に対する第１の酵素層２０００の見当合わせ及び絶縁層に対する第２の酵素層２００１の見当合わせを視覚的に評価する。この評価は、図２０（Ｃ）及び図２０（Ｄ）に例示されているように矩形の絶縁線の中に矩形の中実の酵素インキを印刷して行われる。従って、第３及び第４の印刷層を、第１の印刷層ではなく第２の印刷層に対して見当合わせすることができる。これにより、印刷見当合わせに悪影響を与えずに、第１の層と第２の層とのアートワークの大きさの違い（第１の乾燥ゾーン２１７での加熱及び伸長などにより、第１の印刷ステーションの後で基板が伸長する場合）を許容することができる（Ｘ方向の許容範囲は、通常は３００μｍである）。
【００７５】
図１及び図２に例示されているように、工程の最後で、印刷されたセンサを含む基板２４２が巻取りユニット１０７によって巻き取られ、次いで、湿度の低い環境に配置される例えばプレコパンチ（Preco punch）とすることができるパンチ１０８に送られる。プレコパンチは、ＣＣＤ Ｘ Ｙ θフローティングパンチ（CCD X, Y, θ Floating Punch）である。プレコパンチ見当合わせシステムは、ＣＣＤビジョンシステムを用いて、カーボン印刷ステーションで印刷された「プレコドット（Preco Dots）」を観察し、これによりパンチをカーボン印刷に対して調節し、このパンチでカードを正方形に打ち抜くことができる。これにより、図２１Ａに例示されているような一連のパンチされたカードが生産される。パンチされたカードは、パンチ１０８から移送ベルトに排出され、パンチされたカードがこの移送ベルトでバーコードリーダーの下側に移送され、そこでそれぞれのカード上の２つのバーコードが読み取られ、ウエブデータベースに対してカードが合格か不合格かが決定される。不合格のカードは自動または手動で取り出すことができる。次いで、カードは、次の製造ステップのために次々に積み重ねられる。
【００７６】
カーボン印刷ステーション１０３、絶縁印刷ステーション１０４、第１の酵素印刷ステーション１０５、及び第２の酵素印刷ステーション１０６の全てがそれぞれ、印刷工程ステップの直後に第１の視覚センサ２１５、第２の視覚センサ２２２、第３の視覚センサ２２８、及び第４の視覚センサ２３４を用いて見当合わせを視覚的に検査する手段を備えている。セクション３‐６のウエブ印刷製造工程のそれぞれのセクションでは、印刷工程の直後にウエブビューアカメラシステムが配置される。図２Ａ‐図２Ｃのウエブビューア位置を参照されたい。セクション３には２つのカメラ、セクション４‐６にはそれぞれ４つのカメラが設けられている。ウエブビューアカメラは、印刷運転の開始の際にウエブ装置の操作者が用いる手動セットアップ工程の一部である。これらのカメラを用いて、基板２４２に対するカーボンの整合の初期設定、カーボン層に対する絶縁層の見当合わせ、絶縁層に対する第１の酵素層の見当合わせ、及び絶縁層に対する第２の酵素層の見当合わせを助ける印刷マークを観察する。印刷ガイドが図２１Ａに例示されている。カーボン印刷の整合のために、第２のビューアガイド２１００を用いて、基板２４２がカーボン印刷ステーション１０３を通る時にその基板２４２の縁に対するカーボン印刷の位置を表示する。図２１Ａに例示されているように、カーボン印刷には前縁と後縁がある。カーボン印刷は、これらの縁が基板の端部に対してカーボン印刷が直角であることを示すまで調節する。個々に印刷された層の見当合わせは、Ｘ方向（装置の長さに沿った方向）及びＹ方向（装置の幅を横断する方法）で行う必要である（図２１Ａを参照）。Ｘ方向の見当合わせは、装置内部見当合わせシステムによって制御される。この制御には、図２１Ａ‐図２１Ｃに示されている印刷領域が用いられる。カーボン印刷サイクルで、カーボンＸ方向見当合わせマーク２１０７がこの領域に印刷される。絶縁インキを正しい位置に印刷するために絶縁スクリーンを調節できるように、絶縁印刷サイクルが、カーボンＸ方向見当合わせマーク２１０７を用いてセンサでカーボン印刷に見当合わせされる。次いで、このために用いるカーボンＸ方向見当合わせマーク２１０７の上に絶縁Ｘ方向見当合わせマーク２１０８を印刷し、これを用いて同様の要領で第１の酵素層２００及び第２の酵素層２０１を絶縁印刷に対して適切に見当合わせする。Ｙ方向の見当合わせは、位置２３７Ａ、２３７Ｂ、及び２３７Ｃに配置されるＹ方向見当合わせシステム（不図示）によって制御される。本発明の一実施形態では、Ｙ方向見当合わせシステムは、ドイツのレオポルドショー（Leopoldshohe）が販売するエルトロマット見当合わせシステム（モデル番号ＤＧＣ６５０）とすることができる。Ｙ方向の見当合わせは、図２１Ａに示されている印刷領域２１０１‐２１０４を用いる。カーボン、絶縁、第１の酵素、及び第２の酵素のそれぞれの印刷サイクルで、これらのマークは、後続の印刷をセンサによりＹ方向に見当合わせできるように印刷される。ウエブデータベースに、印刷中の工程情報が記録される。データベースに記録された情報を、一実施形態では２次元バーコードであるバーコードを用いて個々のカードについて取り出すことができる。ウエブデータベースに保存される典型的な情報が表２に要約されている。ウエブデータベースは、工程パラメータが許容範囲内であるか否かを評価する能力を有し、これを用いてパラメータが許容範囲内であるか否かの基準に基づいてカードを不合格にすることができる。不合格のカードは、手動または自動で後の工程で取り出すことができる。
【表２】
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【００７７】
図２２に、ウエブ印刷工程を見当合わせするために用いられるパラメータＸ、Ｙ、Ｚ、及びθの模式的な線図が示されている。パラメータＹは、操作者からウエブ印刷装置の装置側への方向（通常は水平方向）を表す。パラメータＸは、巻出しユニット１０１から巻取りユニット１０７への方向（通常は水平方向）を表す。パラメータＺは、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向（通常は垂直方向）を表す。パラメータθは、Ｚ軸を中心とした角度を表す。本発明の実施形態では、以下のパラメータを用いて、例えば、カーボン印刷ステーション１０３、絶縁印刷ステーション１０４、第１の酵素印刷ステーション１０５、及び第２の酵素印刷ステーション１０６などの印刷工程を見当合わせする。
【００７８】
本発明の一実施形態では、ウエブ製造工程の生産物は、アートワークで印刷されたカードである。これらのカードは、それぞれが血液サンプル中のグルコースを検出するための電気化学センサ及び関連した接触電極を含むストリップを形成するように互いに対して見当合わせされて印刷されたカーボン層、絶縁層、及び２つの同一の酵素層を含む。このようなストリップは、測定器と共に用いて血中グルコースを自己監視することができる。様々なデザインのストリップを製造することもできる。現在、ウエブは、ライフスキャン社（LifeScan, Inc.）が販売するワンタッチウルトラ測定器（One Touch Ultra meter）に使用するための「ワンタッチウルトラ」ストリップ（「One Touch Ultra」 strips）を製造するようにデザインされている。
【００７９】
図２１Ａに、生産されたアートワークの模式的な図の例が示されている。この図は、５０個のストリップが形成された列を１０列含む完成した１つの印刷されたカードを例示している。１つのカードにつき合計５００個のストリップが形成されている。印刷の向きも示されている。それぞれが５０個のストリップを有する列０から列９を印刷の方向に平行に印刷することにより、列を互いに分離する切断ステップを工程に容易に含めることができる。更に、ウエブの横断方向（印刷方向に対して垂直方向）の印刷品質のばらつきによって生じる欠陥のある列すべてを容易に識別することができる。それぞれの列に数字（バーコードによって識別）が割り振られているため、ウエブ上の特定のシートの特定の列をデータベースを参照して識別することができ、そのシート全てを不合格にするのではなくその特定の列を除去することができる。これにより、使用可能な製品の収量が上がり、製造工程全体の効率が上昇する。
【００８０】
可動式の実質的に平坦なスクリーンが、電気化学センサの印刷に使用するインキの種類（固体／液体の組合せ）に適している。可動式の平坦なスクリーンを使用することにより、印刷鮮明度のより良い制御が可能となり、電気化学センサに必要なインキの層の堆積を、グラビア印刷またはシリンダースクリーン印刷よりも厚くできる。連続的なウエブ印刷工程（カーボン、絶縁、酵素）の様々な種類のインキの様々な要求に適した様々な種類のスクリーン（メッシュの糸の直径、糸の間隔、厚み、メッシュ数が異なる様々なメッシュを備えた）が販売されている。
【００８１】
フラットスクリーン、印刷ローラ、基板、及びその基板に対してスクリーンを押圧するスキージの構成のため、利用できる様々なパラメータ（基板に対するスクリーンの角度、スキージの角度、スキージに対するスクリーンの位置、印刷ローラに対するスキージの位置、スナップ距離、並びに基板、スクリーン、及びスキージなどの相対速度）を操作して電気化学センサの印刷工程を最適化することができる。
【００８２】
電気化学センサを製造するためのウエブ製造工程を簡単に要約すると、工程中に加熱された時及び張力がかかった時にウエブが膨張または伸長する。それぞれの印刷ステーション（例えば、カーボン、絶縁、２つの酵素）には、通常は乾燥ステーションが続いている。インキを効率的に乾燥させるために、乾燥ステーションはかなりの高温（５０℃〜１４０℃）で運転される。更に、それぞれの印刷ステーションを通るウエブの見当合わせを助けるためにウエブを張る。
【００８３】
基板は、工程中の見当合わせを制御するために張った状態に維持しなければならない。このため、例えば印刷の後にインキを乾燥するべく基板が加熱されるたびに、基板が予測不可能に伸長し、後続の印刷でイメージの大きさがばらついてしまう。
【００８４】
それぞれの印刷ステーションで印刷されるイメージの大きさは、複数の因子（ステンシルの大きさ、インキの粘度、ウエブとステンシル／スクリーンの相対速度、その時点での基板の可逆的及び不可逆的な伸長）によって決まる。工程の最後で見たイメージの大きさのばらつき（異なった印刷ステップ間での）が様々であることが分かった。収量の低下は予測不可能であり、予測よりも大きかった。層間のイメージの大きさの不整合がウエブに沿って（Ｘ方向）３００μｍを超えると製品は適切に作動しない。過度のイメージの大きさのばらつきは、ウエブ基板の過度の予測できない伸長（加熱及び引っ張りによる）及び収縮によるものと考えられる。
【００８５】
伸長と張力の問題は、フラットベッド印刷では起こらない。ウエブ工程におけるこの問題を解決するために事前に収縮させた基板を試した。ウエブ工程で用いる前に、基板を約１８５℃に加熱した。しかしながら、イメージの大きさのばらつきの問題が残り収量が低かった。
【００８６】
ウエブ工程の現在の提案は、基板にイメージを印刷する前に、一例では基板から不可逆的な伸長を実質的に排除するように第１の乾燥または前処理を高温で行うことである。
【００８７】
ウエブ装置の第１の工程ステーションでは、乾燥バンクで基板を最大１６０℃まで加熱する。基板の後の工程は、通常は１４０℃を超えない。
【００８８】
図２Ａでは、印刷されていない基板が出合う第１の加熱バンクはホットプレートである。これは、テフロン（登録商標）がコーティングされたプレートであり、ウエブが移動する時に基板に接触し、その基板を持ち上げる。基板の後面に熱が供給される。これは、現在は１６０℃±４℃の設定温度で行われる。１６０℃の設定温度は、統計的に最適な寸法管理である。計算値は１６０．９℃である。バンク２では、基板の前面に１６０℃±４℃の設定温度で熱風が供給される。計算値は１６１．２９℃である。バンク３では、基板の前面に１６０℃±４℃の設定温度で熱風が供給される。計算値は１６１．１８℃である。バンク４では、基板の前面に１６０℃±４℃の設定温度で熱風が供給される。この計算値は１６０．７０℃である。
【００８９】
ウエブの張力及び乾燥工程での加熱により、ウエブ基板が、１アートワーク当たり約０．７ｍｍ伸長する。この伸長が、ステーション１を前処理ユニットとして用いて後続の印刷ステーションに先立って基板を安定させる主な理由の１つである。ステーション１で基板を前処理するため、印刷の前に基板から材料の伸長の殆どが取り除かれ、カーボン及び絶縁の列の長さと安定性が改善される。
【００９０】
本発明に従ったスクリーン加湿下の一実施形態では、中空シリンダが印刷ローラの直前の酵素印刷スクリーンの下側に配置されている。パイプにより、中空シリンダ内に湿り空気が供給される。近接した印刷ローラが移動すると、シリンダがこれと一緒に移動し、スクリーンの下面全体を加湿する。酵素の加湿は、酵素インキの性質、特に粘度（濃さ）及び含水率が印刷運転中のフラッド工程及び印刷工程で変化しないように設定することができる。
【００９１】
本発明の一実施形態では、フード内部の相対湿度が８５％〜９５％、フード内部の温度が１８℃〜２２℃、フード外部の周囲相対湿度が約５０％±１０％、フード外部の温度が２０℃±２℃である。フード内部の相対湿度は、平均８７．６９％（Ｃｐが２．８１、Ｃｐｋが１．５２）に維持するのが好ましい。フード内部の温度は、平均２０．５９℃（Ｃｐが５．６０、Ｃｐｋが３．９４）に維持するのが好ましい。
【００９２】
ここに例示及び開示した構造の代わりに同等の構造を用いることができ、本発明の記載した実施形態が請求する発明を実施するためだけに用いられる構造ではないことを理解されたい。加えて、上記した全ての構造が機能を有し、このような構造をその機能を果たすための手段と見なすことができることを理解されたい。
【００９３】
本発明の好適な実施形態をここに図示及び開示したが、当業者には、このような実施形態が単なる例であることを理解できよう。当業者には、本発明から逸脱しない様々な変更形態、変形形態、及び置換形態が明らかであろう。ここに開示した本発明の実施形態の様々な代替形態を用いて本発明を実施できることを理解できよう。添付の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定し、特許請求の範囲内の方法及び構造並びにこれらの等価物が本発明の範囲内であるものとする。
この発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
１．移動する基板上に酵素を印刷するように適合された少なくとも１つの印刷ステーションを含むウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法であって、前記ウエブ製造工程が、
前記基板を連続的に前記工程に送るステップと、
スクリーン印刷工程で前記基板上に酵素インキを堆積させるステップであって、前記インキが前記スクリーンの上面に堆積され、前記インキが前記上面から、前記スクリーンの底面に近接して配置された前記基板上に移送される、前記ステップと、
前記スクリーンの前記上面における空気を第１の相対湿度まで加湿するステップと、
前記スクリーンの前記底面における空気を第２の相対湿度まで加湿するステップとを含むことを特徴とする方法。
２．前記第１の相対湿度が約８５％〜９５％の範囲であることを特徴とする実施態様１に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
３．前記第１の相対湿度が約８７％〜８８％の範囲であることを特徴とする実施態様２に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
４．前記第１の相対湿度が約８７．６９％であることを特徴とする実施態様３に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
５．前記第２の相対湿度が約８５％〜９５％の範囲であることを特徴とする実施態様１に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
６．前記第２の相対湿度が約８７％〜８８％の範囲であることを特徴とする実施態様５に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
７．前記第２の相対湿度が約８７．６９％であることを特徴とする実施態様６に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
８．移動する基板上に酵素を印刷するように適合された少なくとも１つの印刷ステーションを含むウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法であって、前記ウエブ製造工程が、
前記基板を連続的に前記工程に送るステップと、
スクリーン印刷工程で前記基板上に酵素インキを堆積させるステップであって、前記インキが前記スクリーンの上面に堆積され、前記インキが前記上面から、前記スクリーンの底面に近接して配置された前記基板上に移送される、前記ステップと、
前記スクリーンの領域における空気を第１の所定温度まで加熱するステップと、
前記空気を第１の相対湿度に加湿するステップとを含むことを特徴とする方法。
９．前記第１の相対湿度が約８５％〜９５％の範囲であり、前記第１の所定温度が約１８℃〜２２℃の範囲であることを特徴とする実施態様８に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
１０．前記第１の相対湿度が約８７％〜８８％の範囲であり、前記第１の所定温度が約１８℃〜２２℃の範囲であることを特徴とする実施態様９に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
１１．前記第１の相対湿度が約８７．６９％であり、前記第１の所定温度が約２０．５９℃であることを特徴とする実施態様１０に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
１２．前記基板が、前記堆積ステップの前に第２の所定温度まで冷却されることを特徴とする実施態様１１に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
１３．前記基板が、前記堆積ステップの前に約１８℃まで冷却されることを特徴とする実施態様１２に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
１４．前記基板が、前記堆積ステップの前に第２の所定温度まで冷却されることを特徴とする実施態様８に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
１５．前記基板が、前記堆積ステップの前に約１８℃まで冷却されることを特徴とする実施態様１４に記載のウエブ製造工程で印刷の品質を改善する方法。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】ウエブ印刷工程の８つのセクションを示す模式的な線図である。
【図２Ａ】ウエブ印刷工程の第１のセクション及び第２のセクションを示す模式的な線図である。
【図２Ｂ】ウエブ印刷工程の第３のセクション、第４のセクション、及び第５のセクションを示す模式的な線図である。
【図２Ｃ】ウエブ印刷工程の第６のセクション、及び第７のセクションを示す模式的な線図である。
【図３】ウエブ印刷工程の第５のセクション及び第６のセクションの周りの湿度環境を示す模式的な線図である。
【図４】ウエブ印刷工程の第５のセクション及び第６のセクションの周りの湿度環境を示す底面図である。
【図５】孔を備えたパイプの斜視図である
【図６】フラッドサイクルを示す模式的な線図である。
【図７】印刷サイクルを示す模式的な線図である。
【図８】２つの異なったスキージ角度を示す模式的な線図である。
【図９】２つの異なったスキージ位置を示す模式的な線図である。
【図１０】スクリーンのスナップ距離を示す模式的な線図である。
【図１１】前処理ゾーン（２１１）の模式図である。
【図１２】第１の乾燥ゾーン（２１７）の模式図である。
【図１３】第２の乾燥ゾーン（２２４）の模式図である。
【図１４】第３の乾燥ゾーン（２３０）の模式図である。
【図１５】第４の乾燥ゾーン（２３６）の模式図である。
【図１６】第１の清掃ユニット（２０４）の模式図である。
【図１７】（Ａ）〜（Ｄ）は、カーボン層に対する絶縁層の適切な見当合わせを示す図である。
【図１８】（Ａ）〜（Ｄ）は、スクリーン３０１から得たアートワークが伸長した場合のカーボン層に対する絶縁層の不適切な見当合わせを示す模式図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｄ）は、スクリーン３０１から得たアートワークが伸長しない場合のカーボン層に対する絶縁層の不適切な見当合わせを示す模式図である。
【図２０】（Ａ）〜（Ｄ）は、初めの見当合わせの際に、視覚的な検査のために第１のビューガイドを用いた操作者によるウエブの見当合わせの印刷結果を示す模式的な図である。
【図２１Ａ】第１及び第２のウエブビューガイドと、第１、第２、第３、及び第４のＹ方向見当合わせマークと、Ｘ方向見当合わせマークを含むセンサシートの例を示す図である。
【図２１Ｂ】カーボンＸ方向見当合わせマークを含むセンサシート内の１列を示す図である。
【図２１Ｃ】絶縁Ｘ方向見当合わせマークがカーボンＸ方向見当合わせマークを覆っているセンサシート内の１列を示す図である。
【図２２】ウエブ印刷工程を見当合わせするために使用するパラメータＸ、Ｙ、及びθを模式的に示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２】
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