JP2001070863A - 液体塗布装置およびこれに用いる回転部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜の液体の塗布による変形を少なくして薄
膜の性能を維持する。 【解決手段】 湿潤する薄膜２４を吸引と加熱とを行な
いながら約半周分搬送する吸引加熱ローラ４０を備え、
搬送の開始部近傍でインク３３が薄膜２４に到達するま
でにその溶媒の所定の割合が揮発するよう高調節された
噴霧塗布機３２によって薄膜２４にインク３３を塗布す
る。吸引加熱ローラ４０を、薄膜２４が約半周搬送され
るまでに塗布されたインク３３が乾燥するよう、その回
転速度を調節する。薄膜２４は、面方向の応力の作用な
しに搬送されるから、インク３３の塗布により若干湿潤
しても変形しない。薄膜２４は、インク３３は塗布と同
時に加熱による乾燥が行なわれ薄膜２４に浸透する間も
なく乾燥するから、薄膜２４を湿潤により変形させるこ
とがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体塗布装置およ
びこれに用いる回転部材とその製造方法に関し、詳しく
は、湿潤する薄膜に液体を塗布する液体塗布装置および
これに用いる回転部材とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電極素材に塗布された触媒の厚み
を均一にすると共に塗布された触媒を早期に乾燥させる
装置が提案されている（例えば、特公平６−９０９２８
号公報など）。この装置では、触媒が塗布された電極素
材を厚みの調節された加熱されていないローラに通して
電極素材に塗布された触媒層の厚みを均一にし、これを
触媒の乾燥に適した温度に加熱されたローラに通して加
熱した後に、触媒の乾燥に適した温度に制御された乾燥
機において乾燥させている。

【０００３】また、湿潤状態でプロトン導電性を示す薄
膜に触媒を溶媒に分散させて調製したインクを塗布する
手法も提案されている（例えば、特表平５−５０７５８
３号公報など）。この手法では、溶媒に触媒を分散させ
て調製したインクを直接薄膜に塗布し、加熱と吸引によ
りインクを乾燥させている。特に、所望の量の触媒を薄
膜に塗布するために、インクを２度塗りしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の装置では、薄膜の性能を低下させてしまう場合があ
る。湿潤する薄膜に液体を塗布すると、液体の塗布によ
って薄膜が湿潤し、その形状を変化させる。薄膜の形状
の変化、例えば厚みの変化は、薄膜の使用に対し大きな
影響を与える。その一例として、燃料電池の電解質とし
て用いられる湿潤状態でプロトン導電性の薄膜に電極反
応に用いられる触媒層を塗布する場合を考えると、電解
質膜の厚みの不均一は燃料電池の性能の不均一を招くと
共に、燃料電池そのものの性能に大きな影響を与えるこ
とが知られている。

【０００５】本発明の液体塗布装置は、薄膜の液体の塗
布による変形を少なくして薄膜の性能を維持することを
目的の一つとする。また、本発明の液体塗布装置は、薄
膜の両面に液体を塗布することを目的の一つとする。さ
らに、本発明の液体塗布装置は、生産性の向上を目的の
一つとする。

【０００６】本発明の液体塗布装置に用いられる回転部
材は、液体を均一な厚みで薄膜に塗布することを目的の
一つとする。また、本発明の液体塗布装置に用いられる
回転部材は、液体の塗布におけるランニングコストを低
くすることを目的の一つとする。本発明の回転部材の製
造方法は、液体を均一な厚みで薄膜に塗布することがで
きると共に液体の塗布におけるランニングコストを低く
する回転部材の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の液体塗布装置およびこれに用いる回転部材とその
製造方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するた
めに以下の手段を採った。

【０００８】本発明の第１の液体塗布装置は、湿潤する
薄膜に液体を塗布する液体塗布装置であって、前記薄膜
を吸引すると共に熱を加えながら搬送する搬送手段と、
該搬送手段により搬送される薄膜に前記液体を塗布する
塗布手段とを備えることを要旨とする。

【０００９】この本発明の第１の液体塗布装置では、搬
送手段が湿潤する薄膜を吸引すると共に熱を加えながら
搬送し、塗布手段が搬送手段により搬送される薄膜に液
体を塗布する。薄膜は吸引により搬送手段に固定された
状態で搬送されるから、面方向の張力を受けない。この
結果、湿潤しても面方向へ変化することがない。また、
搬送手段は、熱を薄膜に加えるから、液体は塗布される
と同時に乾燥が開始され、迅速に乾燥される。この結
果、薄膜を湿潤させる程度を低くすることができ、湿潤
による薄膜の変形を防止することができる。

【００１０】こうした本発明の第１の液体塗布装置にお
いて、前記搬送手段は、円柱形状の回転駆動するローラ
であるものとすることもできる。この態様の本発明の第
１の液体塗布装置において、前記搬送手段は、表面に複
数の吸引孔を有する円筒形状の回転部材と、該回転部材
の回転を支持すると共に該回転部材との間に負圧通路を
形成する固定部材とを備えるものとすることもできる。
さらに、この態様の本発明の第１の液体塗布装置におい
て、前記固定部材は、前記回転部材を加熱可能な加熱手
段を備えるものとすることもでき、この場合、前記加熱
手段は、前記固定部材に巻き付けられた導電ラインを用
いて誘導加熱により加熱する手段であるものとすること
もできる。

【００１１】搬送手段が回転駆動するローラである態様
の本発明の第１の液体塗布装置において、前記塗布手段
は、前記薄膜の搬送開始部近傍で前記液体を塗布する手
段であるものとすることもできる。こうすれば、搬送さ
れている最中に液体を乾燥することができる。

【００１２】また、搬送手段が回転駆動するローラであ
る態様の本発明の第１の液体塗布装置において、前記搬
送手段は、前記ローラの略半周に亘って前記薄膜を搬送
する手段であるものとすることもできる。この態様の本
発明の第１の液体塗布装置において、前記搬送手段は、
前記薄膜に塗布された液体が該薄膜の搬送を終了する位
置に至るまでに乾燥するよう前記ローラの直径と回転速
度とを調整してなるものとすることもできる。こうすれ
ば、搬送の間に塗布した液体を乾燥させることができ
る。さらに、この態様の本発明の第１の液体塗布装置に
おいて、前記塗布手段は、前記薄膜上に前記液体を所定
形状に塗布する手段であり、前記搬送手段は、搬送面に
前記薄膜上に塗布された前記液体の所定形状を整数個配
置するよう形成されてなるものとすることもできる。

【００１３】また、本発明の第１の液体塗布装置におい
て、前記搬送手段は、表面に複数の吸引孔を有し所定の
長さに亘って前記薄膜を搬送するベルトと、該ベルトを
支持すると共に該ベルトとの間に負圧通路を形成する支
持部材とを備えるものとすることもできる。この態様の
本発明の第１の液体塗布装置において、前記支持部材
は、前記ベルトを加熱可能な加熱手段を備えるものとす
ることもできる。

【００１４】こうした搬送手段がベルトと支持部材とを
備える態様の本発明の第１の液体塗布装置において、前
記薄膜の塗布面への給気と排気とを行なう給排気手段を
備えるものとすることもできる。こうすれば、塗布した
液体を早期に乾燥させることができる。

【００１５】本発明の第１の液体塗布装置において、前
記搬送手段とにより前記薄膜を挟持した状態で該搬送手
段と連動して移動可能で、該薄膜に前記液体を塗布する
所定形状を設定する形状設定手段を備えるものとするこ
ともできる。こうすれば、所望の形状に液体を塗布する
ことができる。

【００１６】この形状設定手段を備える態様の本発明の
第１の液体塗布装置において、前記形状設定手段は、前
記所定形状の枠を有する手段であるものとすることもで
きる。

【００１７】また、形状設定手段を備える態様の本発明
の第１の液体塗布装置において、前記形状設定手段は、
前記所定形状のうち前記搬送手段による搬送方向に同一
の形状をなす部分の一部を省略してなる枠を有する手段
であるものとすることもできる。こうすれば、所定形状
より小さな形状の枠とすることができ、装置の小型化を
図ることができる。この態様の本発明の第１の液体塗布
装置において、前記形状設定手段は、前記枠の前記同一
の形状の部分を用いて前記省略された部分に前記液体が
塗布されるよう該枠を移動する枠移動手段を備えるもの
とすることもできる。こうすれば、所定形状より小さな
枠で所定形状に液体を塗布することができる。

【００１８】さらに、形状設定手段を備える態様の本発
明の第１の液体塗布装置において、前記搬送手段は搬送
面が前記所定形状を複数個有する長さに調節されてな
り、前記塗布手段は前記所定形状の長さの間隔をおいて
複数回塗布する手段であるものとすることもできる。こ
うすれば、複数回に分けて液体を塗布することができ
る。

【００１９】本発明の第１の液体塗布装置において、前
記塗布手段は、前記液体を前記薄膜に対して噴霧して塗
布する手段であるものとすることもできる。この態様の
本発明の第１の液体塗布装置において、前記塗布手段
は、噴霧された液体が前記薄膜に到達して塗布されるま
でに所定の割合以上の溶媒が揮発するよう噴霧する位置
が調節されてなるものとすることもできる。こうすれ
ば、薄膜を湿潤させる程度を低く抑えることができ、薄
膜の変形を防止することができる。また、液体の乾燥に
要する時間を少なくすることができる。この結果、薄膜
の湿潤による変形をより確実に防止することができる。

【００２０】本発明の第２の液体塗布装置は、湿潤する
薄膜の両面に液体を塗布する液体塗布装置であって、前
記薄膜の一方の面に前記液体を塗布する搬送手段がロー
ラである態様の本発明の第１の液体塗布装置と、該第１
の液体塗布装置の後段に配置され、前記薄膜の他方の面
に前記液体を塗布する搬送手段がローラである態様の本
発明の第１の液体塗布装置とを備えることを要旨とす
る。

【００２１】この本発明の第２の液体塗布装置は、搬送
手段がローラである態様の本発明の第１の液体塗布装置
を二つ備えることにより、薄膜に変形を生じさせること
なく薄膜の両面に液体を塗布することができる。

【００２２】こうした本発明の第１または第２の液体塗
布装置において、前記薄膜は湿潤状態でプロトン導電性
を呈する高分子材料により形成された膜であり、前記液
体は触媒を担持するカーボン粉末が溶媒に分散されてな
る液体であるものとすることもできる。

【００２３】本発明の液体塗布装置に用いられる回転部
材は、液体塗布装置に用いられる搬送手段が備える回転
部材であって、円筒形で複数の吸引孔が形成された金属
製のドラムと、該ドラムの外周面を被覆する多孔質の樹
脂により形成された樹脂層とを備えることを要旨とす
る。

【００２４】この本発明の液体塗布装置に用いられる回
転部材では、円筒形で複数の吸引孔が形成された金属製
のドラムの外周面を多孔質の樹脂層で被覆して構成され
る。樹脂層の孔は径が小さいから、薄膜の厚みが薄くて
も吸引による窪みを生じさせることがない。この結果、
薄膜に液体が塗布されたときに窪みに生じ得る液体の厚
みの不均一を解消することができ、塗布される液体の厚
みを均一にすることができる。また、樹脂層だけを取り
換えることにより回転部材を新たなものとすることがで
きる。この結果、回転部材の経年使用による劣化が生じ
ても安価に新たなものとすることができ、ランニングコ
ストを低下させることができる。

【００２５】本発明の回転部材の製造方法は、液体塗布
装置に用いられる搬送手段が備える回転部材の製造方法
であって、金属により複数の細孔を備える円筒形のドラ
ムを形成するドラム形成工程と、該形成されたドラムの
外周面に多孔質の樹脂の層を被覆形成する樹脂層形成工
程とを備えることを要旨とする。

【００２６】この本発明の回転部材の製造方法では、円
筒形で複数の吸引孔が形成された金属製のドラムの外周
面を多孔質の樹脂層で被覆してなる回転部材を製造する
ことができる。

【００２７】この本発明の回転部材の製造方法におい
て、前記樹脂層形成工程は、熱収縮性の多孔質の樹脂を
前記ドラムの外周面に配置して熱を加えることにより該
ドラムの外周面に多孔質の樹脂の層を被覆形成する工程
であるものとすることもできる。こうすれば、容易にド
ラムを多孔質の樹脂層で被覆することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
両面塗布装置２０の構成の概略を模式的に示す構成図で
ある。実施例の両面塗布装置２０は、図示するように、
ロール２２から供給される湿潤する薄膜２４の両面に所
定形状の触媒層３４を塗布により形成する二つの液体塗
布装置３０を備える。また、両面塗布装置２０は、薄膜
２４が液体塗布装置３０に張られた状態で供給されるよ
う薄膜２４に若干のテンションをかけるテンションロー
ラ２３と、両面に触媒層３４が形成された薄膜２４がロ
ーラ２８に張られた状態で巻き取られるよう薄膜２４に
若干のテンションをかけるテンションローラ２７とを備
える。

【００２９】薄膜２４は、実施例では湿潤状態で良好な
プロトン導電性を示す高分子材料、例えばパーフルオロ
スルホネートイオノマー（デュポン製の商品名「ナフィ
オン」）により厚さが１０〜３００μｍ程度に形成され
た薄膜を用いている。触媒層３４は、白金または白金と
他の金属との合金からなる触媒を担持したカーボン粉末
により形成されており、このカーボン粉末をエタノール
に分散させて調製されたインク３３が塗布手段としての
噴霧塗布機３２で薄膜２４に噴霧により塗布され乾燥さ
れて形成される。こうした触媒層３４が両面に形成され
た薄膜２４は、固体高分子型燃料電池の発電層として用
いられる。

【００３０】液体塗布装置３０は、前述した噴霧塗布機
３２と、薄膜２４を吸引しながら回転方向に搬送すると
共に薄膜２４に塗布されたインク３３を乾燥するために
熱を加える円筒形の吸引加熱ローラ４０とを備える。図
２は、吸引加熱ローラ４０の構成の概略を断面図として
示したものである。吸引加熱ローラ４０は、中空の略円
筒形状をしたシャフト４２と、このシャフト４２にベア
リング６２，６３を介して回転自在に取り付けられたプ
ーリ６０と、このプーリ６０にボルト６４により取り付
け固定されてプーリ６０と共に回転すると共に薄膜２４
を吸引して略半周搬送する回転部材としてのドラム７０
とを備える。

【００３１】シャフト４２には、エア吸入流路４６と、
このエア吸引流路４６から分岐する吸引流路４８が形成
されている。エア吸入流路４６の端部のエア吸入口４４
は、図示しない吸引ブロワに接続されており、この吸引
ブロワによって吸引されるようになっている。シャフト
４２のドラム７０の内側には、インナ５０が取り付けら
れており、シャフト４２との間にエア吸引流路５４を形
成すると共にドラム７０との間に負圧室５９を形成す
る。インナ５０には、吸引流路４８と負圧室５９とを連
通する複数の吸引流路５２が形成されていると共にエア
吸引流路５４と負圧室５９とを連通する複数の吸引流路
５６が形成されている。したがって、負圧室５９は、吸
引流路５２，５６，エア吸入流路４６，５４を介して図
示しない吸引ブロワにより吸引されることにより負圧に
なっている。

【００３２】インナ５０には、加熱用の誘導コイル５８
が巻回されており、ドラム７０を加熱できるようになっ
ている。そして、この誘導コイル５８への通電を制御す
ることにより、ドラム７０表面の温度は、薄膜２４の性
能に影響を与えない温度であってインク３３を乾燥させ
るのに適した温度（実施例では、約６０℃）になるよう
調節されている。

【００３３】ドラム７０は、ドラム７０の構造を模式的
に示す図３やその断面を模式的に示す図４に示すよう
に、複数の貫通孔（例えば、５ｍｍピッチの間隔で形成
された直径１ｍｍの複数の貫通孔）７４を外周面に有す
る円筒形状の金属製の金属ドラム７２と、この金属ドラ
ム７２の外周面に被覆された多孔質の樹脂層７６とによ
り構成されている。したがって、負圧室５９の負圧は、
複数の貫通孔７４と樹脂層７６のマイクロメートルオー
ダーの多数の細孔とを介してドラム７０の外周面に供給
された薄膜２４に作用するから、薄膜２４は吸引により
面方向に応力を受けることなく搬送されることになる。
このように薄膜２４に面方向の応力を作用させないか
ら、インク３３の塗布により薄膜２４が若干湿潤して変
形しやすくなったとしても、薄膜２４は変形せずに搬送
される。また、ドラム７０の外周面は、マイクロメート
ルオーダーの多数の細孔を有する樹脂層７６により形成
されているから、薄膜２４が吸引されても、薄膜２４に
は吸引孔が膜の厚みに比して大きいことにより生じる窪
みは形成されない。この結果、窪みにインク３３が溜ま
ることにより生じ得る塗布層（樹脂層７６）の厚さの不
均一を防止することができる。なお、ドラム７０の端部
を回転自在に支持するベアリング６６は、負圧シール６
７とキャップ６８によりシールされている。

【００３４】ドラム７０は、図５に例示するその製造工
程に示すように、複数の貫通孔７４を有する金属ドラム
７２を製作し（工程Ｓ１０）、熱収縮性の多孔質樹脂に
より径が金属ドラム７２より若干大きめの被覆材を形成
し（工程Ｓ１２）、この被覆材に金属ドラム７２を嵌挿
し（工程Ｓ１４）、被覆材に熱を加えて収縮させること
により金属ドラム７２に被覆材を密着させて樹脂層７６
として（工程Ｓ１６）、製造される。このように金属ド
ラム７２に樹脂層７６を被覆することにより、経年使用
によって樹脂層７６に劣化などが生じ、ドラム７０の機
能が低下したときには、樹脂層７６を剥がし、新たな樹
脂層７６を形成するだけでドラム７０を新たなものとす
ることができる。この結果、ドラム７０全体を新たなも
のに交換する場合に比してランニングコストを低くする
ことができる。なお、実施例では、樹脂層７６を形成す
る材料としてテトラフルオロカーボンを用いた。

【００３５】図６は、ドラム７０に巻き付けられている
薄膜２４を展開して示す説明図である。図示するよう
に、実施例の両面塗布装置２０では、噴霧塗布機３２で
略矩形の触媒層３４を形成するようにインク３３が塗布
される。そして、ドラム７０の直径は、ドラム７０の半
周上に２つの触媒層３４が形成されるよう調整されてい
る。

【００３６】ドラム７０は、プーリ６０とベルトなどに
より接続されプーリ６０を回転駆動する図示しない駆動
モータを運転することにより、プーリ６０と共に回転す
る。このときの回転速度は、薄膜２４のドラム７０によ
る搬送開始部近傍で噴霧塗布機３２により薄膜２４に塗
布されたインク３３が半周搬送される間に乾燥した触媒
層３４を形成する速度に調節されている。したがって、
薄膜２４がドラム７０から離れるときには、触媒層３４
は完全に乾燥している。

【００３７】噴霧塗布機３２は、前述したように、イン
ク３３を噴霧して薄膜２４に塗布するが、インク３３を
調製するために溶媒として用いたエタノールが噴霧の際
に空気中に所定の割合（例えば、１０〜５０％の割合）
で揮発するよう薄膜２４からの距離が調節されて配置さ
れている。また、インク３３は、噴霧塗布機３２により
噴霧可能な高濃度に調製されている。このように噴霧塗
布機３２を配置すると共にインク３３を調製することに
より、薄膜２４のエタノールによる湿潤の程度をできる
限り低くすることができる。

【００３８】以上説明した実施例の両面塗布装置２０に
よる薄膜２４へのインク３３の塗布について図７の模式
図を用いて説明する。薄膜２４は、ドラム７０に吸引さ
れて面方向の応力の作用なしの搬送が開始されると共に
噴霧塗布機３２によりインク３３が塗布される。この場
合、噴霧塗布機３２がインク３３の溶媒が所定の割合で
揮発する位置に配置されているから、所定の割合分だけ
高濃度になったインク３３が塗布されることになる。薄
膜２４は、インク３３の塗布により若干湿潤することに
なるが、面方向に応力の作用を受けていないから変形し
ない。薄膜２４はドラム７０により加熱されているか
ら、塗布されたインク３３は、塗布と同時に迅速に揮発
していく。薄膜２４がドラム７０により約半周搬送され
る間に、インク３３中の溶媒のほぼすべてが揮発し、薄
膜２４がドラム７０から離れるときには、完全乾燥した
触媒層３４が薄膜２４表面に形成されていることにな
る。もとより、薄膜２４は変形しない。図８に、比較例
として、噴霧塗布機３２の配置を調節せずにインク３３
を塗布すると共に塗布工程の後に乾燥機により乾燥させ
る場合の様子を模式的に示す。この場合、噴霧塗布機３
２の位置が調節されていないから、インク３３は溶媒が
あまり揮発せずに薄膜２４に塗布される。したがって、
薄膜２４は溶媒によって湿潤し変形する。このとき、実
施例のように薄膜２４の面方向の応力の作用なしに薄膜
２４を搬送すれば、変形の程度は少なくなるが、薄膜２
４に張力を作用させた状態でインク３３を塗布したり、
薄膜２４に自由に変形できるような自由度を与えた状態
でインク３３を塗布する場合には、その変形の程度は大
きくなる。薄膜２４に塗布されたインク３３は乾燥機内
で揮発するが同時に薄膜２４に浸透するから、薄膜２４
の変形の程度は更に大きくなる。そして、インク３３が
完全乾燥したときには、薄膜２４は変形した状態で乾燥
する。こうした薄膜２４の変形は、燃料電池を形成した
ときに性能の低下として現れる。

【００３９】実施例の両面塗布装置２０では、図１に示
すように、こうして構成された液体塗布装置３０を前後
段に２つ配置して構成されており、前段に配置された液
体塗布装置３０により薄膜２４の片面に形成された略矩
形の触媒層３４に、後段に配置された液体塗布装置３０
により薄膜２４の他面に形成される触媒層３４が整合す
るように、後段に配置された液体塗布装置３０の噴霧塗
布機３２からのインク３３の噴霧のタイミングが調節さ
れている。

【００４０】以上説明した実施例の両面塗布装置２０に
よれば、湿潤する薄膜２４を変形させることなく、薄膜
２４の両面に触媒層３４を形成することができる。この
結果、両面に触媒層３４が形成された薄膜２４を用いて
高性能な燃料電池を構成することができる。

【００４１】実施例の吸引加熱ローラ４０によれば、薄
膜２４を吸引して薄膜２４に面方向の応力を作用させる
ことなしに搬送するから、薄膜２４の湿潤による変形を
小さくすることができる。また、薄膜２４を加熱しなが
ら搬送するから、薄膜２４に塗布されたインク３３の溶
媒を素速く揮発、即ち乾燥させることができる。さら
に、実施例の吸引加熱ローラ４０によれば、薄膜２４の
搬送が終了するまでに塗布されたインク３３が乾燥する
よう回転速度を調節してあるから、続けて薄膜２４の他
面にインク３３を塗布することができる。

【００４２】実施例のドラム７０によれば、金属ドラム
７２に多孔質の樹脂層７６を被覆したから、薄膜２４に
吸引による窪みが形成されることがない。この結果、イ
ンク３３を均一な厚さに塗布することができる。また、
樹脂層７６を取り換えることによりドラム７０を新たな
ものにできるから、ランニングコストを低減することが
できる。更に、実施例のドラム７０によれば、樹脂層７
６を熱収縮性の樹脂を用いて製造したから、簡易にドラ
ム７０を製造することができる。

【００４３】実施例の両面塗布装置２０では、ドラム７
０の半周分に略矩形の触媒層３４が２つ形成されるよう
ドラム７０の直径を調節したが、触媒層３４が整数個形
成されるようドラム７０の直径を調節するものとしても
よい。また、実施例の両面塗布装置２０では、ドラム７
０の回転速度を、薄膜２４の搬送が終了するまでにイン
ク３３が乾燥するよう調節したが、インク３３を塗布し
た後に一旦回転を停止させてインク３３を乾燥させるも
のとしてもよい。

【００４４】実施例の両面塗布装置２０では、薄膜２４
の両面にインク３３を塗布するものとしたが、薄膜２４
の片面にだけインク３３を塗布するものとしてもよい。
この場合、後段の液体塗布装置３０のない構成とすれば
よい。

【００４５】実施例の両面塗布装置２０では、金属ドラ
ム７２の外周面を多孔質の樹脂層７６で被覆したが、金
属ドラム７２の外周面を樹脂製のメッシュクロスにより
覆うものとしてもよい。また、金属ドラム７２の外周面
を樹脂層７６で被覆しないものとしてもよい。この場
合、金属ドラム７２に形成される貫通孔７４の径とピッ
チは、薄膜２４の材質や厚さなどにより設定すればよ
い。

【００４６】次に、本発明の第２の実施例の液体塗布装
置１２０について説明する。図９は第２実施例の液体塗
布装置１２０の構成の概略を示す構成図であり、図１０
は第２実施例の液体塗布装置１２０の断面を模式的に示
す断面図である。第２実施例の液体塗布装置１２０は、
図示するように、ロール１２２から要求される薄膜１２
４を搬送する搬送機１４０と、インク１３３を噴霧によ
り塗布する噴霧塗布機１３２と、塗布される範囲を設定
するマスキングベルト１７０と、塗布されたインク１３
３の乾燥を促進する乾燥用ダクト１８０とを備える。薄
膜１２４やインク１３３は、第１実施例の薄膜２４やイ
ンク３３と同一である。また、噴霧塗布機１３２も第１
実施例の噴霧塗布機３２と同一であり、噴霧塗布機１３
２の配置の調整も第１実施例の噴霧塗布機３２の配置の
調整と同一である。これら同一の構成や調整についての
説明は、重複するから省略する。なお、液体塗布装置１
２０は、図９に示すように、噴霧塗布機１３２によるイ
ンク１３３の塗布が４回に分けて行なわれるようになっ
ており、４つの同一のステーションから構成されてい
る。したがって、図９には、各ステーションの内容が解
るよう部分的に透視図として記載した。

【００４７】搬送機１４０は、図１０に示すように、複
数の細孔１４４が全面に形成された金属製の搬送ベルト
１４２と、この搬送ベルト１４２を支持する支持台１５
０とを備える。搬送ベルト１４２は、搬送ベルト送りロ
ール１４８の回転駆動によって移動するようになってい
る。

【００４８】図１１は搬送機１４０の構造を説明する説
明図であり、図１２は搬送機１４０の一部の断面を示す
部分断面図である。支持台１５０には、エア吸引流路１
５２が形成されている。エア吸引流路１５２の端部には
吸引管１５８が接続されており、吸引管１５８には図示
しない吸引ブロワが接続されている。したがって、吸引
ブロワにより吸引されることによりエア吸引流路１５２
は負圧となる。図１１に示すように、支持台１５０の上
面には、複数の矩形の凸部１５４が形成されており、搬
送ベルト１４２がこの凸部１５４の上面を摺動移動する
ようになっている。凸部１５４と搬送ベルト１４２とに
より形成される負圧室１５６は、吸引流路１５３を介し
てエア吸引流路１５２と接続されており、エア吸引流路
１５２の負圧が導入されるようになっている。したがっ
て、凸部１５４上を摺動移動する搬送ベルト１４２上に
薄膜１２４を載置すれば、薄膜１２４は搬送ベルト１４
２に形成された複数の細孔１４４に吸引され、面方向の
応力の作用なしに搬送される。

【００４９】支持台１５０は、シーズヒータ１６０を備
えており、シーズヒータ１６０に通電することにより搬
送ベルト１４２を加熱できるようになっている。なお、
実施例では、第１実施例で説明したように、搬送ベルト
１４２の表面温度が薄膜１２４の性能に影響を与えない
温度であってインク１３３を乾燥させるのに適した温度
（例えば、約６０℃）になるよう調節されている。

【００５０】マスキングベルト１７０は、薄膜１２４を
搬送ベルト１４２とにより挟持するよう搬送機１４０に
配置されており、４つのマスキングベルト送りロール１
７４により搬送ベルト１４２と同期して移動するように
なっている。マスキングベルト１７０には、インク１３
３の塗布形状としての略矩形の貫通孔１７２が連続して
形成されており、噴霧塗布機１３２からの噴霧により薄
膜１２４に貫通孔１７２の形状にインク１３３を塗布す
ることができるようになっている。マスキングベルト１
７０の外形は、図１２に示すように、搬送ベルト１４２
に形成された細孔１４４を薄膜１２４と共に完全に塞ぐ
ように形成されている。したがって、薄膜１２４は、マ
スキングベルト１７０と搬送ベルト１４２とによって変
形できないよう搬送されることになる。

【００５１】乾燥用ダクト１８０は、給気管１８２と排
気管１８４とを備え、薄膜１２４に塗布されたインク１
３３の乾燥を促進する。

【００５２】第２実施例の液体塗布装置１２０では、搬
送ベルト１４２の搬送の速度と乾燥用ダクト１８０の大
きさは、噴霧塗布機１３２により塗布されたインク１３
３が乾燥用ダクト１８０から出るときに完全に乾燥する
ように調節されている。したがって、第２実施例の液体
塗布装置１２０では、塗布を４回に分けて行なっている
が、各塗布は、完全に乾燥した上に重ねるように行なわ
れるのである。

【００５３】以上説明した第２実施例の液体塗布装置１
２０でも、第１実施例で図７を用いて説明したように、
薄膜１２４を変形させることなく、薄膜１２４に触媒層
１３４を形成することができる。即ち、噴霧塗布機１３
２は、インク１３３の溶媒が所定の割合で揮発する位置
に配置されているから、薄膜１２４のインク１３３の溶
媒による湿潤の程度を低くすることができる。薄膜１２
４は、搬送ベルト１４２により面方向の応力の作用なし
に搬送されるから、インク１３３の塗布による若干の湿
潤に対しても変形することがない。また、薄膜１２４
は、搬送ベルト１４２により加熱されているから、イン
ク１３３の塗布と同時に溶媒を揮発して、その変形をよ
り小さくすることができる。さらに、乾燥用ダクト１８
０によりインク１３３の乾燥を促進するから、より素速
くインク１３３を乾燥させることができる。この結果、
薄膜１２４の変形の程度を更に小さくすることができ
る。

【００５４】第２実施例の液体塗布装置１２０では、４
回に分けてインク１３３を塗布するものとしたが、１回
だけの塗布でもよく、その他、２回または３回あるいは
５回以上に分けて塗布するものとしてもよい。

【００５５】第２実施例の液体塗布装置１２０では、搬
送ベルト１４２の搬送の速度と乾燥用ダクト１８０の大
きさを、噴霧塗布機１３２により塗布されたインク１３
３が乾燥用ダクト１８０から出るときに完全に乾燥する
ように調節したが、乾燥用ダクト１８０をマスキングベ
ルト１７０の貫通孔１７２を覆う大きさとし、噴霧塗布
機１３２によるインク１３３の塗布が貫通孔１７２分だ
け終了したときに搬送ベルト１４２による搬送を一時停
止し、塗布されたインク１３３が乾燥したときに、再び
搬送ベルト１４２による搬送を開始するものとしてもよ
い。

【００５６】第２実施例の液体塗布装置１２０では、乾
燥用ダクト１８０を備えるものとしたが、乾燥用ダクト
１８０を備えない構成としても差し支えない。また、第
２実施例の液体塗布装置１２０では、マスキングベルト
１７０を備えるものとしたが、マスキングベルト１７０
を備えない構成としてもかまわない。

【００５７】第２実施例の液体塗布装置１２０では、イ
ンク１３３の塗布により形成される触媒層１３４と同一
形状の貫通孔１７２を有するマスキングベルト１７０を
用いたが、触媒層１３４の形状を一部省略した貫通孔を
有する塗布枠を用いてインク１３３を塗布するものとし
てもよい。触媒層１３４の形状の一部を省略した貫通孔
１７２Ｂを有する塗布枠１７１Ｂを用いて触媒層１３４
を塗布する様子を図１３〜図１５に示す。図示するよう
に、塗布枠１７１Ｂの貫通孔１７２Ｂは、触媒層１３４
より図中左右方向の長さが短く形成されている。この塗
布枠１７１Ｂを用いるインク１３３の塗布は、図１４の
中央の触媒層１３４に示すように、触媒層１３４の領域
Ａについては塗布枠１７１Ｂにおける貫通孔１７２Ｂの
端部を用い（図１３参照）、触媒層１３４の領域Ｂにつ
いては貫通孔１７２Ｂの直線部を用い（図１４参照）、
触媒層１３４の領域Ｃについては貫通孔１７２Ｂの曲線
部を用いる（図１５参照）。触媒層１３４の領域Ｂは、
左右方向に同一の形状であるから、貫通孔１７２Ｂの直
線部を繰り返して用いてインク１３３を塗布することが
できる。したがって、この領域Ｂの塗布の際には、塗布
枠１７１Ｂを横方向にずらして用いるよう塗布枠１７１
Ｂの位置制御を行なえばよい。

【００５８】次に、上述した触媒層１３４の形状より小
さい塗布枠１７１Ｂを第１実施例の両面塗布装置２０が
備える液体塗布装置３０に適用する場合、即ち、ローラ
上でインクを塗布する場合について説明する。図１６は
変形例の液体塗布装置３０Ｃの構成の概略を示す構成図
であり、図１７は変形例の液体塗布装置３０Ｃの分解斜
視図である。変形例の液体塗布装置３０Ｃは、図１６に
示すように、吸引加熱ローラ４０に吸引されて搬送され
る薄膜２４上へのインク３３の塗布により形成される触
媒層３４の形状より小さな貫通孔２５２を有する塗布枠
２５１と、この塗布枠２５１を支持すると共に吸引加熱
ローラ４０と同期して回転可能な塗布枠支持機構２６０
とを備える。

【００５９】塗布枠２５１は、図１７に示すように、吸
引加熱ローラ４０と密着したときに吸引加熱ローラ４０
の外周面と同一の曲率となるよう弾性を有する材料によ
り形成されており、触媒層３４の直線部分の一部が省略
されて触媒層３４より小さな形状に形成された貫通孔２
５２を備える。したがって、塗布枠２５１の直線部分を
繰り返し用いてインク３３を塗布することにより、触媒
層３４を塗布により形成できるようになっている。

【００６０】塗布枠支持機構２６０は、図１６に示すよ
うに、回転軸をなす回転軸部２６１から直線状に上下に
延出して形成された支持部２６２と、この支持部２６２
に取り付けられ塗布枠２５１を両側から支持する枠支持
部材２６４と、吸引加熱ローラ４０の外周面に着脱する
第１着脱部２６６と、吸引加熱ローラ４０の側面に着脱
する第２着脱部２６８とを備える。第１着脱部２６６
は、図中上下に移動して吸引加熱ローラ４０の外周面に
着脱するようになっており、第２着脱部２６８は、図中
左右に移動して吸引加熱ローラ４０の側面に着脱するよ
うになっている。第１着脱部２６６が吸引加熱ローラ４
０の外周面に密着すると共に第２着脱部２６８を吸引加
熱ローラの側面から離脱すると、塗布枠支持機構２６０
は吸引加熱ローラ４０と同期して回転し、第１着脱部２
６６が吸引加熱ローラ４０の外周面から離脱すると共に
第２着脱部２６８が吸引加熱ローラ４０の側面に密着す
ると、塗布枠支持機構２６０は吸引加熱ローラ４０との
同期した回転から解除され、回転を停止する。

【００６１】図１８は、インク３３を塗布しているとき
の塗布枠支持機構２６０の位置を説明する説明図であ
る。塗布枠支持機構２６０は、まず、第１着脱部２６６
を吸引加熱ローラ４０の外周部に密着させると共に第２
着脱部２６８を吸引加熱ローラ４０の側面から離脱させ
ることにより、時計反対方向に最も回転した位置Ａから
吸引加熱ローラ４０と同期して時計回転方向に回転す
る。このとき、噴霧塗布機３２により触媒層３４の端部
が塗布される。塗布枠支持機構２６０は、触媒層３４の
直線部分に相当する位置Ｂまで吸引加熱ローラ４０と同
期して回転すると、第１着脱部２６６を吸引加熱ローラ
４０の外周面から離脱させると共に第２着脱部２６８を
吸引加熱ローラ４０の側面に密着させて回転を停止す
る。すると、吸引加熱ローラ４０は回転するが塗布枠支
持機構２６０は回転しないから、塗布枠２５１の直線部
分が繰り返し用いられることになり、噴霧塗布機３２に
より触媒層３４の直線部分を塗布することができる。触
媒層３４の直線部分の塗布が終了すると、塗布枠支持機
構２６０は、再び第１着脱部２６６を吸引加熱ローラ４
０の外周部に密着させると共に第２着脱部２６８を吸引
加熱ローラ４０の側面から離脱させて吸引加熱ローラ４
０と同期して回転して位置Ｃに至る。その間に、噴霧塗
布機３２により触媒層３４の曲線部分が塗布される。こ
うして触媒層３４の塗布が終了する。なお、塗布枠支持
機構２６０には、その回転の端部の位置決めのために位
置Ａとなる部位と位置Ｃとなる部位にストッパ２７０，
２７２が設けられている。

【００６２】こうした変形例の液体塗布装置３０Ｃによ
れば、触媒層３４より小さな形状の貫通孔２５２を備え
る塗布枠２５１を用いて触媒層３４の形状にインク３３
を塗布することができる。しかも、塗布枠支持機構２６
０は吸引加熱ローラ４０の回転力を用いて回転するか
ら、吸引加熱ローラ４０と完全に同期して回転すること
ができると共に駆動源を少なくすることができる。

【００６３】変形例の液体塗布装置３０Ｃでは、第１着
脱部２６６を用いて塗布枠支持機構２６０を吸引加熱ロ
ーラ４０に固定し、吸引加熱ローラ４０の回転力を用い
て塗布枠支持機構２６０を吸引加熱ローラ４０と同期し
て回転するようにしたが、モータを用いて吸引加熱ロー
ラ４０と同期して回転するものとしてもよい。

【００６４】第１実施例の両面塗布装置２０や第２実施
例の液体塗布装置１２０では、薄膜２４，１２４として
燃料電池の電解質として用いる高分子材料により形成さ
れた膜を用い、薄膜２４，１２４に触媒層３４，１３４
を形成するためのインク３３，１３３を塗布するものと
したが、薄膜であれば如何なる膜を用いるものとしても
よく、塗布するインクも如何なるインクを用いるものと
してもよい。本発明の効果を考慮すれば、薄膜は、湿潤
するものほどその効果を奏することは言うまでもない。

【００６５】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である両面塗布装置２０の
構成の概略を模式的に示す構成図である。

【図２】 吸引加熱ローラ４０の構成の概略を示す断面
図である。

【図３】 ドラム７０の構造を模式的に示す分解図であ
る

【図４】 ドラム７０の断面を模式的に示す断面図であ
る。

【図５】 回転部材としてのドラム７０の製造の様子の
一例を示す製造工程図である。

【図６】 ドラム７０に巻き付けられている薄膜２４を
展開して示す説明図である。

【図７】 液体塗布装置３０により薄膜２４に塗布され
たインク３３が揮発する様子を模式的に示す説明図であ
る。

【図８】 比較例により薄膜２４に塗布されたインク３
３が揮発する様子を模式的に示す説明図である。

【図９】 第２実施例の液体塗布装置１２０の構成の概
略を示す構成図である。

【図１０】 第２実施例の液体塗布装置１２０の断面を
模式的に示す断面図である。

【図１１】 搬送機１４０の構造を説明する説明図であ
る。

【図１２】 搬送機１４０の一部の断面を示す部分断面
図である。

【図１３】 触媒層１３４の形状の一部を省略した貫通
孔１７２Ｂを有する塗布枠１７１Ｂを用いて触媒層１３
４を塗布する様子を説明する説明図である。

【図１４】 触媒層１３４の形状の一部を省略した貫通
孔１７２Ｂを有する塗布枠１７１Ｂを用いて触媒層１３
４を塗布する様子を説明する説明図である。

【図１５】 触媒層１３４の形状の一部を省略した貫通
孔１７２Ｂを有する塗布枠１７１Ｂを用いて触媒層１３
４を塗布する様子を説明する説明図である。

【図１６】 変形例の液体塗布装置３０Ｃの構成の概略
を示す構成図である。

【図１７】 変形例の液体塗布装置３０Ｃの分解斜視図
である。

【図１８】 インク３３を塗布しているときの塗布枠支
持機構２６０の位置を説明する説明図である。

【符号の説明】

２０ 両面塗布装置、２２，２８，１２２，１２８ ロ
ール、２３，２７ テンションローラ、２４，１２４
薄膜、３０，３０Ｃ 液体塗布装置、３２，１３２ 噴
霧塗布機、３３，１３３ インク、３４，１３４ 触媒
層、４０ 吸引加熱ローラ、４２ シャフト、４４ エ
ア吸入口、４６ エア吸入流路、４８吸引流路、５０
インナ、５２，５６ 吸引流路、５４ エア吸引流路、
５８誘導コイル、５９ 負圧室、６０ プーリ、６２，
６３，６６ ベアリング、６７ 負圧シール、６８ キ
ャップ、７０ ドラム、７２ 金属ドラム、７４ 貫通
孔、７６ 樹脂層、１２０ 液体塗布装置、１４０ 搬
送機、１４２ 搬送ベルト、１４４ 細孔、１４８ 搬
送ベルト送りロール、１５０ 支持台、１５２エア吸引
流路、１５４ 凸部、１５６ 負圧室、１５８ 吸引
管、１６０ シーズヒータ、１７０ マスキングベル
ト、１７１Ｂ 塗布枠、１７２，１７２Ｂ貫通孔、１７
４ マスキングベルト送りロール、１８０ 乾燥用ダク
ト、１８２ 給気管、１８４ 排気管、２５１ 塗布
枠、２５２ 貫通孔、２６０ 塗布枠支持機構、２６１
回転軸部、２６２ 支持部、２６４ 枠支持部材、２
６６第１着脱部、２６８ 第２着脱部、２７０，２７２
ストッパ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０５Ｄ 7/04 Ｂ０５Ｄ 7/04 (72)発明者 原尻 勝二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 4D073 AA01 BB03 DD31 4D075 AA52 AA57 AA63 AA65 AA68 AA85 AA86 AE03 AE05 AE16 BB24X BB24Z BB35X BB35Z BB93X BB93Z BB95X BB95Z DA04 DB31 DC19 EA33 EA60 4F042 AA22 BA04 DB21 DC01 DF09 DF17

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湿潤する薄膜に液体を塗布する液体塗布
   装置であって、 前記薄膜を吸引すると共に熱を加えながら搬送する搬送
   手段と、 該搬送手段により搬送される薄膜に前記液体を塗布する
   塗布手段とを備える液体塗布装置。
2. 【請求項２】 前記搬送手段は、円柱形状の回転駆動す
   るローラである請求項１記載の液体塗布装置。
3. 【請求項３】 前記搬送手段は、表面に複数の吸引孔を
   有する円筒形状の回転部材と、該回転部材の回転を支持
   すると共に該回転部材との間に負圧通路を形成する固定
   部材とを備える請求項２記載の液体塗布装置。
4. 【請求項４】 前記固定部材は、前記回転部材を加熱可
   能な加熱手段を備える請求項３記載の液体塗布装置。
5. 【請求項５】 前記加熱手段は、前記固定部材に巻き付
   けられた導電ラインを用いて誘導加熱により加熱する手
   段である請求項４記載の液体塗布装置。
6. 【請求項６】 前記塗布手段は、前記薄膜の搬送開始部
   近傍で前記液体を塗布する手段である請求項２ないし５
   いずれか記載の液体塗布装置。
7. 【請求項７】 前記搬送手段は、前記ローラの略半周に
   亘って前記薄膜を搬送する手段である請求項２ないし６
   いずれか記載の液体塗布装置。
8. 【請求項８】 前記搬送手段は、前記薄膜に塗布された
   液体が該薄膜の搬送を終了する位置に至るまでに乾燥す
   るよう前記ローラの直径と回転速度とを調整してなる請
   求項７記載の液体塗布装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の液体塗布装置であって、 前記塗布手段は、前記薄膜上に前記液体を所定形状に塗
   布する手段であり、 前記搬送手段は、搬送面に前記薄膜上に塗布された前記
   液体の所定形状を整数個配置するよう形成されてなる液
   体塗布装置。
10. 【請求項１０】 前記搬送手段は、表面に複数の吸引孔
    を有し所定の長さに亘って前記薄膜を搬送するベルト
    と、該ベルトを支持すると共に該ベルトとの間に負圧通
    路を形成する支持部材とを備える請求項１記載の液体塗
    布装置。
11. 【請求項１１】 前記支持部材は、前記ベルトを加熱可
    能な加熱手段を備える請求項１０記載の液体塗布装置。
12. 【請求項１２】 前記薄膜の塗布面への給気と排気とを
    行なう給排気手段を備える請求項１０または１１記載の
    液体塗布装置。
13. 【請求項１３】 前記搬送手段とにより前記薄膜を挟持
    した状態で該搬送手段と連動して移動可能で、該薄膜に
    前記液体を塗布する所定形状を設定する形状設定手段を
    備える請求項１ないし１２いずれか記載の液体塗布装
    置。
14. 【請求項１４】 前記形状設定手段は、前記所定形状の
    枠を有する手段である請求項１３記載の液体塗布装置。
15. 【請求項１５】 前記形状設定手段は、前記所定形状の
    うち前記搬送手段による搬送方向に同一の形状をなす部
    分の一部を省略してなる枠を有する手段である請求項１
    ３記載の液体塗布装置。
16. 【請求項１６】 前記形状設定手段は、前記枠の前記同
    一の形状の部分を用いて前記省略された部分に前記液体
    が塗布されるよう該枠を移動する枠移動手段を備える請
    求項１５記載の液体塗布装置。
17. 【請求項１７】 請求項１３ないし１６いずれか記載の
    液体塗布装置であって、 前記搬送手段は、搬送面が前記所定形状を複数個有する
    長さに調節されてなり、 前記塗布手段は、前記所定形状の長さの間隔をおいて複
    数回塗布する手段である液体塗布装置。
18. 【請求項１８】 前記塗布手段は、前記液体を前記薄膜
    に対して噴霧して塗布する手段である請求項１ないし１
    ７いずれか記載の液体塗布装置。
19. 【請求項１９】 前記塗布手段は、噴霧された液体が前
    記薄膜に到達して塗布されるまでに所定の割合以上の溶
    媒が揮発するよう噴霧する位置が調節されてなる請求項
    １８記載の液体塗布装置。
20. 【請求項２０】 湿潤する薄膜の両面に液体を塗布する
    液体塗布装置であって、 前記薄膜の一方の面に前記液体を塗布する請求項２ない
    し８いずれか記載の液体塗布装置と、 該液体塗布装置の後段に配置され、前記薄膜の他方の面
    に前記液体を塗布する請求項２ないし８いずれか記載の
    液体塗布装置とを備える液体塗布装置。
21. 【請求項２１】 請求項１ないし２０いずれか記載の液
    体塗布装置であって、 前記薄膜は、湿潤状態でプロトン導電性を呈する高分子
    材料により形成された膜であり、 前記液体は、触媒を担持するカーボン粉末が溶媒に分散
    されてなる液体である液体塗布装置。
22. 【請求項２２】 液体塗布装置に用いられる搬送手段が
    備える回転部材であって、 円筒形で複数の吸引孔が形成された金属製のドラムと、 該ドラムの外周面を被覆する多孔質の樹脂により形成さ
    れた樹脂層とを備える回転部材。
23. 【請求項２３】 液体塗布装置に用いられる搬送手段が
    備える回転部材の製造方法であって、 金属により複数の細孔を備える円筒形のドラムを形成す
    るドラム形成工程と、 該形成されたドラムの外周面に多孔質の樹脂の層を被覆
    形成する樹脂層形成工程とを備える回転部材の製造方
    法。
24. 【請求項２４】 前記樹脂層形成工程は、熱収縮性の多
    孔質の樹脂を前記ドラムの外周面に配置して熱を加える
    ことにより該ドラムの外周面に多孔質の樹脂の層を被覆
    形成する工程である請求項２３記載の回転部材の製造方
    法。