JP2001129443A - 塗布装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体電解質膜に塗布された触媒の層厚を均一
にする。 【解決手段】 塗布により形成された触媒層４２の層厚
を検出する層厚センサ４４を設けると共に層厚センサ４
４により検出された触媒層４２の層厚が均一になるよう
検出した層厚に基づいて触媒スラリーをインクとして噴
射する噴射機２１におけるインクの噴射量を制御する。
インクや空気の流量制御は、噴射ノズル４０にインクを
供給するインク供給管２２と空気を供給する空気供給管
３２に可変オリフィス２４と可変オリフィス３４とを設
け、その開口面積を可変オリフィス２４の前後の差圧に
基づいて制御することにより行なう。なお、インクと空
気の比率の制御は、可変オリフィス３４の前後の差圧に
基づいて制御バルブ３３の開度を制御することによって
行なう。この結果、固体高分子電解質膜１０に層厚が均
一な触媒層を形成することができる。
にする。 【解決手段】 塗布により形成された触媒層４２の層厚
を検出する層厚センサ４４を設けると共に層厚センサ４
４により検出された触媒層４２の層厚が均一になるよう
検出した層厚に基づいて触媒スラリーをインクとして噴
射する噴射機２１におけるインクの噴射量を制御する。
インクや空気の流量制御は、噴射ノズル４０にインクを
供給するインク供給管２２と空気を供給する空気供給管
３２に可変オリフィス２４と可変オリフィス３４とを設
け、その開口面積を可変オリフィス２４の前後の差圧に
基づいて制御することにより行なう。なお、インクと空
気の比率の制御は、可変オリフィス３４の前後の差圧に
基づいて制御バルブ３３の開度を制御することによって
行なう。この結果、固体高分子電解質膜１０に層厚が均
一な触媒層を形成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗布装置に関し、
詳しくは、インクを塗布する塗布装置、特に固体電解質
膜に触媒を塗布する塗布装置に関する。
詳しくは、インクを塗布する塗布装置、特に固体電解質
膜に触媒を塗布する塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電極に触媒スラリーを塗布する塗
布装置としては、触媒スラリーをインクとして２枚のブ
レードを用いてガス拡散層に塗布するものが提案されて
いる（例えば、特開平９−１８０７２７号公報など）。
この装置では、２枚のブレードのガス拡散層との間隔を
調節することにより塗布するインク（触媒スラリー）の
厚みを調節すると共にその厚みの均一化を図っている。
布装置としては、触媒スラリーをインクとして２枚のブ
レードを用いてガス拡散層に塗布するものが提案されて
いる（例えば、特開平９−１８０７２７号公報など）。
この装置では、２枚のブレードのガス拡散層との間隔を
調節することにより塗布するインク（触媒スラリー）の
厚みを調節すると共にその厚みの均一化を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
たブレードを用いた塗布装置では、インクの層厚を調整
するためにブレードと電極との間隔の微調整を行なう必
要から、手作業に近いものとなり、大量生産には不向き
であった。
たブレードを用いた塗布装置では、インクの層厚を調整
するためにブレードと電極との間隔の微調整を行なう必
要から、手作業に近いものとなり、大量生産には不向き
であった。
【０００４】大量生産を可能にする装置としてノズルか
らインクを噴射して電極に吹き付け塗布するものも考え
られているが、塗布したインクの層厚を均一にすること
が困難であった。
らインクを噴射して電極に吹き付け塗布するものも考え
られているが、塗布したインクの層厚を均一にすること
が困難であった。
【０００５】本発明の塗布装置は、インクの層厚を均一
にすることを目的の一つとする。また、本発明の塗布装
置は、固体電解質膜に均一な層厚の触媒を塗布すること
を目的の一つとする。
にすることを目的の一つとする。また、本発明の塗布装
置は、固体電解質膜に均一な層厚の触媒を塗布すること
を目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の塗布装置は、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。
発明の塗布装置は、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。
【０００７】本発明の塗布装置は、インクを塗布する塗
布装置であって、前記インクを塗布面に向かって噴射す
る噴射手段と、該噴射により塗布されたインクの塗布状
態を検出する塗布状態検出手段と、該検出された塗布状
態に基づいて前記噴射手段によるインクの噴射量を制御
する噴射量制御手段とを備えることを要旨とする。
布装置であって、前記インクを塗布面に向かって噴射す
る噴射手段と、該噴射により塗布されたインクの塗布状
態を検出する塗布状態検出手段と、該検出された塗布状
態に基づいて前記噴射手段によるインクの噴射量を制御
する噴射量制御手段とを備えることを要旨とする。
【０００８】この本発明の塗布装置では、噴射手段によ
り塗布されたインクの塗布状態を塗布状態検出手段によ
って検出し、この検出された塗布状態に基づいて噴射手
段によるインクの噴射量を制御する。これによりインク
を均一に塗布することができる。
り塗布されたインクの塗布状態を塗布状態検出手段によ
って検出し、この検出された塗布状態に基づいて噴射手
段によるインクの噴射量を制御する。これによりインク
を均一に塗布することができる。
【０００９】こうした本発明の塗布装置において、前記
塗布状態検出手段は、前記インクの層厚を検出する手段
であるものとすることもできる。こうすれば、塗布状態
としてのインクの層厚に基づいてインクの噴射量が制御
されるから、インクの層厚を均一にすることができる。
塗布状態検出手段は、前記インクの層厚を検出する手段
であるものとすることもできる。こうすれば、塗布状態
としてのインクの層厚に基づいてインクの噴射量が制御
されるから、インクの層厚を均一にすることができる。
【００１０】また、本発明の塗布装置において、前記イ
ンクは導電性の材料を含有し、前記塗布状態検出手段は
渦電流式センサであるものとすることもできる。こうす
れば、塗布状態としてインクの層厚を精度よく検出する
ことができると共により正確な位置をも検出することも
できる。
ンクは導電性の材料を含有し、前記塗布状態検出手段は
渦電流式センサであるものとすることもできる。こうす
れば、塗布状態としてインクの層厚を精度よく検出する
ことができると共により正確な位置をも検出することも
できる。
【００１１】さらに、本発明の塗布装置において、前記
噴射量制御手段は、前記噴射手段により噴射されるイン
クと空気とを各々差圧制御して噴射量を制御する手段で
あるものとすることもできる。差圧は流量よりも小さな
変化に対応することができるから、インクと空気との混
合比を高い精度で制御することができる。この態様の本
発明の塗布装置において、前記差圧制御は、可変オリフ
ィスの開口面積を調節することにより行なうものとする
こともできる。
噴射量制御手段は、前記噴射手段により噴射されるイン
クと空気とを各々差圧制御して噴射量を制御する手段で
あるものとすることもできる。差圧は流量よりも小さな
変化に対応することができるから、インクと空気との混
合比を高い精度で制御することができる。この態様の本
発明の塗布装置において、前記差圧制御は、可変オリフ
ィスの開口面積を調節することにより行なうものとする
こともできる。
【００１２】あるいは、本発明の塗布装置において、前
記噴射量制御手段は、前記インクの塗布状態が均一にな
るよう前記インクの噴射量を制御する手段であるものと
することもできる。こうすれば、インクの塗布状態を均
一なものとすることができる。
記噴射量制御手段は、前記インクの塗布状態が均一にな
るよう前記インクの噴射量を制御する手段であるものと
することもできる。こうすれば、インクの塗布状態を均
一なものとすることができる。
【００１３】また、複数回に亘って重ねてインクを塗布
する態様の本発明の塗布装置において、前記塗布状態検
出手段は、前回塗布されたインクの塗布状態を検出する
手段であるものとすることもできる。こうすれば、前回
塗布されたインクの塗布状態に応じてインクを塗布する
ことができる。この結果、複数回に亘って重ねてインク
を塗布した際、最終的なインクの塗布状態を均一なもの
にすることができる。
する態様の本発明の塗布装置において、前記塗布状態検
出手段は、前回塗布されたインクの塗布状態を検出する
手段であるものとすることもできる。こうすれば、前回
塗布されたインクの塗布状態に応じてインクを塗布する
ことができる。この結果、複数回に亘って重ねてインク
を塗布した際、最終的なインクの塗布状態を均一なもの
にすることができる。
【００１４】触媒を固体電解質膜に塗布する本発明の塗
布装置において、前記噴射手段は、所定の濃度に調整さ
れた触媒スラリーをインクとして用いて噴射する手段で
あるものとすることもできる。こうすれば、触媒が均一
に塗布された触媒−固体電解質膜を製造することができ
る。
布装置において、前記噴射手段は、所定の濃度に調整さ
れた触媒スラリーをインクとして用いて噴射する手段で
あるものとすることもできる。こうすれば、触媒が均一
に塗布された触媒−固体電解質膜を製造することができ
る。
【００１５】
【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
塗布装置２０の構成の概略を模式的に示す構成図であ
る。実施例の塗布装置２０は、触媒スラリーをインクと
して噴射ノズル４０から噴射し固体高分子電解質膜１０
に塗布する噴射機２１と、固体高分子電解質膜１０に塗
布された触媒層４２の層厚を検出する層厚センサ４４
と、層厚センサ４４からの信号に基づいて噴射機２１を
制御する電子制御ユニット５０とを備える。
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
塗布装置２０の構成の概略を模式的に示す構成図であ
る。実施例の塗布装置２０は、触媒スラリーをインクと
して噴射ノズル４０から噴射し固体高分子電解質膜１０
に塗布する噴射機２１と、固体高分子電解質膜１０に塗
布された触媒層４２の層厚を検出する層厚センサ４４
と、層厚センサ４４からの信号に基づいて噴射機２１を
制御する電子制御ユニット５０とを備える。
【００１６】インクは、実施例では、貴金属触媒（例え
ば白金触媒や白金と他の金属とからなる触媒）を担持し
たカーボン粉末を溶媒に分散して所定濃度となるよう調
製した触媒スラリーを用いており、固体高分子電解質膜
１０としては、例えばフッ素系樹脂により形成されたイ
オン交換膜で湿潤状態で良好なプロトン導電性を示すＤ
ｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ １１２を用いている。
ば白金触媒や白金と他の金属とからなる触媒）を担持し
たカーボン粉末を溶媒に分散して所定濃度となるよう調
製した触媒スラリーを用いており、固体高分子電解質膜
１０としては、例えばフッ素系樹脂により形成されたイ
オン交換膜で湿潤状態で良好なプロトン導電性を示すＤ
ｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ １１２を用いている。
【００１７】噴射機２１は、インクを噴射ノズル４０に
供給するインク供給管２２と、インクを噴射するための
空気を噴射ノズル４０に供給する空気供給管３２とを備
える。インク供給管２２には、インクの流量を調節する
ための可変オリフィス２４と、この可変オリフィス２４
の上流側と下流側の圧力差（差圧）Δｐｉを検出する差
圧センサ２６と、差圧センサ２６により検出された差圧
Δｐｉが電子制御ユニット５０により設定された目標差
圧Δｐｉ＊となるよう可変オリフィス２４の開口面積を
変更するアクチュエータ２８とが設けられている。空気
供給管３２には、アクチュエータ２８により可変オリフ
ィス２４と同期して開口面積を変更する可変オリフィス
３４と、この可変オリフィス３４の上流側と下流側の圧
力差（差圧）Δｐａを検出する差圧センサ３６と、差圧
センサ３６により検出された差圧Δｐａが電子制御ユニ
ット５０により設定された目標差圧Δｐａ＊となるよう
可変オリフィス３４の上流側に設けられた流量調節用の
制御バルブ３３の開度を変更するアクチュエータ３８と
が設けられている。
供給するインク供給管２２と、インクを噴射するための
空気を噴射ノズル４０に供給する空気供給管３２とを備
える。インク供給管２２には、インクの流量を調節する
ための可変オリフィス２４と、この可変オリフィス２４
の上流側と下流側の圧力差（差圧）Δｐｉを検出する差
圧センサ２６と、差圧センサ２６により検出された差圧
Δｐｉが電子制御ユニット５０により設定された目標差
圧Δｐｉ＊となるよう可変オリフィス２４の開口面積を
変更するアクチュエータ２８とが設けられている。空気
供給管３２には、アクチュエータ２８により可変オリフ
ィス２４と同期して開口面積を変更する可変オリフィス
３４と、この可変オリフィス３４の上流側と下流側の圧
力差（差圧）Δｐａを検出する差圧センサ３６と、差圧
センサ３６により検出された差圧Δｐａが電子制御ユニ
ット５０により設定された目標差圧Δｐａ＊となるよう
可変オリフィス３４の上流側に設けられた流量調節用の
制御バルブ３３の開度を変更するアクチュエータ３８と
が設けられている。
【００１８】層厚センサ４４は、実施例では、導電性材
料を含む材料により形成された層の厚み（層厚）Ｈと検
出位置とを検出可能な渦電流式位置センサを用いてお
り、導電性材料としてのカーボン粉末を含む材料により
形成された触媒層４２の層厚と位置とが検出できるよう
になっている。なお、渦電流式位置センサにおける層厚
や位置の検出原理については周知であるので、ここでの
説明は省略する。
料を含む材料により形成された層の厚み（層厚）Ｈと検
出位置とを検出可能な渦電流式位置センサを用いてお
り、導電性材料としてのカーボン粉末を含む材料により
形成された触媒層４２の層厚と位置とが検出できるよう
になっている。なお、渦電流式位置センサにおける層厚
や位置の検出原理については周知であるので、ここでの
説明は省略する。
【００１９】電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中
心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとし
て構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５
４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、入出力
ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット
５０には、層厚センサ４４により検出された触媒層４２
の層厚Ｈと位置とが入力ポートを介して入力されてい
る。また、電子制御ユニット５０からは、アクチュエー
タ２８やアクチュエータ３８への目標差圧Δｐｉ＊，Δ
ｐａ＊が出力ポートを介して出力されている。
心として構成されたワンチップマイクロプロセッサとし
て構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５
４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、入出力
ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット
５０には、層厚センサ４４により検出された触媒層４２
の層厚Ｈと位置とが入力ポートを介して入力されてい
る。また、電子制御ユニット５０からは、アクチュエー
タ２８やアクチュエータ３８への目標差圧Δｐｉ＊，Δ
ｐａ＊が出力ポートを介して出力されている。
【００２０】次に、こうして構成された実施例の塗布装
置２０の動作について説明する。図２は、実施例の塗布
装置２０における電子制御ユニット５０により実行され
る塗布制御処理ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。このルーチンは、所定時間毎（例えば、１０ｍｓ
ｅｃ毎）に繰り返し実行される。
置２０の動作について説明する。図２は、実施例の塗布
装置２０における電子制御ユニット５０により実行され
る塗布制御処理ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。このルーチンは、所定時間毎（例えば、１０ｍｓ
ｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２１】この塗布制御処理ルーチンが実行される
と、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、層厚
センサ４４により検出される触媒層４２の層厚Ｈを読み
込む処理を実行する（ステップＳ１００）。続いて、触
媒層４２の目標層厚Ｈ＊と読み込んだ層厚Ｈとの層厚偏
差ΔＨを計算し（ステップＳ１０２）、インク供給管２
２から噴射ノズル４０へ供給するインク流量Ｑｉを設定
する（ステップＳ１０４）。インク流量Ｑｉは、層厚偏
差ΔＨが打ち消される方向に設定され、実施例では、偏
差を打ち消す比例項と定常誤差を解消する積分項とを用
いてインク流量Ｑｉを設定するものとした。
と、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、層厚
センサ４４により検出される触媒層４２の層厚Ｈを読み
込む処理を実行する（ステップＳ１００）。続いて、触
媒層４２の目標層厚Ｈ＊と読み込んだ層厚Ｈとの層厚偏
差ΔＨを計算し（ステップＳ１０２）、インク供給管２
２から噴射ノズル４０へ供給するインク流量Ｑｉを設定
する（ステップＳ１０４）。インク流量Ｑｉは、層厚偏
差ΔＨが打ち消される方向に設定され、実施例では、偏
差を打ち消す比例項と定常誤差を解消する積分項とを用
いてインク流量Ｑｉを設定するものとした。
【００２２】インク流量Ｑｉを設定すると、設定したイ
ンク流量Ｑｉに基づいてインク供給管２２における可変
オリフィス２４の前後の目標差圧Δｐｉ＊を設定する
（ステップＳ１０６）。目標差圧Δｐｉ＊は、ベルヌー
イの定理から理論的に導き出される次式（１）を変形し
て用いることにより求めることができる。なお、式
（１）中、Ｇは重量流量、αは絞り機構の流量係数、ε
は流体の膨張補正係数、βは絞り直径比、Ｄは管内径、
ρは絞り機構上流側における流体の密度、Δｐは絞り機
構前後の差圧である。
ンク流量Ｑｉに基づいてインク供給管２２における可変
オリフィス２４の前後の目標差圧Δｐｉ＊を設定する
（ステップＳ１０６）。目標差圧Δｐｉ＊は、ベルヌー
イの定理から理論的に導き出される次式（１）を変形し
て用いることにより求めることができる。なお、式
（１）中、Ｇは重量流量、αは絞り機構の流量係数、ε
は流体の膨張補正係数、βは絞り直径比、Ｄは管内径、
ρは絞り機構上流側における流体の密度、Δｐは絞り機
構前後の差圧である。
【００２３】
【数１】
【００２４】次に、インク流量Ｑｉに基づいて空気流量
Ｑａを設定する（ステップＳ１０８）。空気流量Ｑａ
は、単位時間当たりのインクを噴射ノズル４０から適切
に噴射するのに必要なインク流量Ｑｉに対する空気流量
Ｑａとして噴射ノズル４０の特性やインクの粘度などに
基づいて設定されるものである。そして、上述した式
（１）を用いて空気供給管３２の可変オリフィス３４の
前後の目標差圧Δｐａ＊を設定し（ステップＳ１１
２）、設定した目標差圧Δｐｉ＊，Δｐａ＊をアクチュ
エータ２８，３８に出力して本ルーチンを終了する。
Ｑａを設定する（ステップＳ１０８）。空気流量Ｑａ
は、単位時間当たりのインクを噴射ノズル４０から適切
に噴射するのに必要なインク流量Ｑｉに対する空気流量
Ｑａとして噴射ノズル４０の特性やインクの粘度などに
基づいて設定されるものである。そして、上述した式
（１）を用いて空気供給管３２の可変オリフィス３４の
前後の目標差圧Δｐａ＊を設定し（ステップＳ１１
２）、設定した目標差圧Δｐｉ＊，Δｐａ＊をアクチュ
エータ２８，３８に出力して本ルーチンを終了する。
【００２５】こうして目標差圧Δｐｉ＊，Δｐａ＊がア
クチュエータ２８，３８に出力されると、アクチュエー
タ２８，３８は、差圧センサ２６，３６からの差圧Δｐ
ｉ，Δｐａが目標差圧Δｐｉ＊，Δｐａ＊になるよう可
変オリフィス２４，３４および制御バルブ３３を駆動制
御する。なお、こうした差圧制御を行なうことにより、
流量を検出して流量制御を行なうものに比して高い精度
で制御可能となるからである。
クチュエータ２８，３８に出力されると、アクチュエー
タ２８，３８は、差圧センサ２６，３６からの差圧Δｐ
ｉ，Δｐａが目標差圧Δｐｉ＊，Δｐａ＊になるよう可
変オリフィス２４，３４および制御バルブ３３を駆動制
御する。なお、こうした差圧制御を行なうことにより、
流量を検出して流量制御を行なうものに比して高い精度
で制御可能となるからである。
【００２６】以上説明した実施例の塗布装置２０によれ
ば、固体高分子電解質膜１０に高い精度で均一な層厚の
触媒層４２を塗布することができる。しかも、手作業で
ないから大量生産に適したものとすることができる。
ば、固体高分子電解質膜１０に高い精度で均一な層厚の
触媒層４２を塗布することができる。しかも、手作業で
ないから大量生産に適したものとすることができる。
【００２７】実施例の塗布装置２０では、インク流量Ｑ
ｉを設定するのに、偏差を打ち消す比例項と定常誤差を
解消する積分項とを用いたが、これに微分項を用いるも
のとしてもよいし、或いは比例項のみとしても差し支え
ない。また、触媒層４２の層厚Ｈを目標層厚Ｈ＊にする
ためのインクの所定流量を予め設定しておき、この所定
流量を補正することによりインク流量Ｑｉを設定するも
のとしてもよい。
ｉを設定するのに、偏差を打ち消す比例項と定常誤差を
解消する積分項とを用いたが、これに微分項を用いるも
のとしてもよいし、或いは比例項のみとしても差し支え
ない。また、触媒層４２の層厚Ｈを目標層厚Ｈ＊にする
ためのインクの所定流量を予め設定しておき、この所定
流量を補正することによりインク流量Ｑｉを設定するも
のとしてもよい。
【００２８】次に、本発明の第２の実施例としての塗布
装置２０Ｂについて説明する。図３は、第２実施例の塗
布装置２０Ｂの構成の概略を模式的に示す構成図であ
る。第２実施例の塗布装置２０Ｂは、図示するように、
層厚センサ４４Ｂの取り付け位置が異なる点を除いて第
１実施例の塗布装置２０と同一の構成をしている。した
がって、第２実施例の塗布装置２０Ｂの構成のうち第１
実施例の塗布装置２０の構成と同一の構成については同
一の符号を付してその説明を省略する。第１実施例の塗
布装置２０は、層厚センサ４４を噴射ノズル４０の後方
に取り付け、インクの塗布により形成される触媒層４２
をその層厚Ｈに基づいてフィードバック制御するもので
あるが、第２実施例の塗布装置２０Ｂは、層厚センサ４
４Ｂを噴射ノズル４０より前方に取り付け、前回の塗布
により形成された触媒層４２ａの層厚Ｈａに基づいて今
回の塗布により形成される触媒層４２ｂの層厚Ｈｂを制
御するものである。即ち、第２実施例の塗布装置２０Ｂ
は複数回に亘って重ねてインクを塗布する際に用いられ
る装置として考えることができる。なお、第２実施例の
塗布装置２０Ｂが備える層厚センサ４４Ｂは、取り付け
位置が異なるだけで、その構成は第１実施例の塗布装置
２０が備える層厚センサ４４と同一である。
装置２０Ｂについて説明する。図３は、第２実施例の塗
布装置２０Ｂの構成の概略を模式的に示す構成図であ
る。第２実施例の塗布装置２０Ｂは、図示するように、
層厚センサ４４Ｂの取り付け位置が異なる点を除いて第
１実施例の塗布装置２０と同一の構成をしている。した
がって、第２実施例の塗布装置２０Ｂの構成のうち第１
実施例の塗布装置２０の構成と同一の構成については同
一の符号を付してその説明を省略する。第１実施例の塗
布装置２０は、層厚センサ４４を噴射ノズル４０の後方
に取り付け、インクの塗布により形成される触媒層４２
をその層厚Ｈに基づいてフィードバック制御するもので
あるが、第２実施例の塗布装置２０Ｂは、層厚センサ４
４Ｂを噴射ノズル４０より前方に取り付け、前回の塗布
により形成された触媒層４２ａの層厚Ｈａに基づいて今
回の塗布により形成される触媒層４２ｂの層厚Ｈｂを制
御するものである。即ち、第２実施例の塗布装置２０Ｂ
は複数回に亘って重ねてインクを塗布する際に用いられ
る装置として考えることができる。なお、第２実施例の
塗布装置２０Ｂが備える層厚センサ４４Ｂは、取り付け
位置が異なるだけで、その構成は第１実施例の塗布装置
２０が備える層厚センサ４４と同一である。
【００２９】こうして構成された第２実施例の塗布装置
２０Ｂの動作について説明する。図４は、第２実施例の
塗布装置２０Ｂの電子制御ユニット５０により実行され
る塗布制御処理ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。このルーチンは、所定時間毎（例えば、１０ｍｓ
ｅｃ毎）に繰り返し実行される。
２０Ｂの動作について説明する。図４は、第２実施例の
塗布装置２０Ｂの電子制御ユニット５０により実行され
る塗布制御処理ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。このルーチンは、所定時間毎（例えば、１０ｍｓ
ｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００３０】この塗布制御処理ルーチンが実行される
と、第２実施例の電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２
は、まず、層厚センサ４４Ｂにより検出される前回の塗
布により形成された触媒層４２ａの層厚Ｈａを読み込む
処理を実行する（ステップＳ２００）。続いて、触媒層
４２ａの目標層厚Ｈａ＊と読み込んだ層厚Ｈａとの層厚
偏差ΔＨａを計算し（ステップＳ２０２）、計算した層
厚偏差ΔＨａに基づいてインク供給管２２から噴射ノズ
ル４０へ供給するインク流量Ｑｉを設定する（ステップ
Ｓ２０４）。インク流量Ｑｉは、第２実施例では、触媒
層４２ｂの層厚Ｈｂを目標層厚Ｈｂ＊にするために設定
されたインクの所定流量Ｑｓと層厚偏差ΔＨａを打ち消
すために層厚偏差ΔＨａに比例ゲインｋ３を乗じたもの
との和により算出するものとした。
と、第２実施例の電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２
は、まず、層厚センサ４４Ｂにより検出される前回の塗
布により形成された触媒層４２ａの層厚Ｈａを読み込む
処理を実行する（ステップＳ２００）。続いて、触媒層
４２ａの目標層厚Ｈａ＊と読み込んだ層厚Ｈａとの層厚
偏差ΔＨａを計算し（ステップＳ２０２）、計算した層
厚偏差ΔＨａに基づいてインク供給管２２から噴射ノズ
ル４０へ供給するインク流量Ｑｉを設定する（ステップ
Ｓ２０４）。インク流量Ｑｉは、第２実施例では、触媒
層４２ｂの層厚Ｈｂを目標層厚Ｈｂ＊にするために設定
されたインクの所定流量Ｑｓと層厚偏差ΔＨａを打ち消
すために層厚偏差ΔＨａに比例ゲインｋ３を乗じたもの
との和により算出するものとした。
【００３１】インク流量Ｑｉを設定した後は、図２のス
テップＳ１０６〜Ｓ１１２の処理と同一の処理のステッ
プＳ２０６〜Ｓ２１２の処理、即ち、目標差圧Δｐｉ＊
の設定，空気流量Ｑａの設定，目標差圧Δｐａ＊の設
定，目標差圧Δｐｉ＊，Δｐａ＊の出力の各処理を実行
して、本ルーチンを終了する。目標差圧Δｐｉ＊，Δｐ
ａ＊を入力したアクチュエータ２８，３８は、差圧セン
サ２６，３６からの差圧Δｐｉ，Δｐａが目標差圧Δｐ
ｉ＊，Δｐａ＊になるよう可変オリフィス２４，３４お
よび制御バルブ３３を駆動制御する点も第１実施例の塗
布装置２０と同様である。
テップＳ１０６〜Ｓ１１２の処理と同一の処理のステッ
プＳ２０６〜Ｓ２１２の処理、即ち、目標差圧Δｐｉ＊
の設定，空気流量Ｑａの設定，目標差圧Δｐａ＊の設
定，目標差圧Δｐｉ＊，Δｐａ＊の出力の各処理を実行
して、本ルーチンを終了する。目標差圧Δｐｉ＊，Δｐ
ａ＊を入力したアクチュエータ２８，３８は、差圧セン
サ２６，３６からの差圧Δｐｉ，Δｐａが目標差圧Δｐ
ｉ＊，Δｐａ＊になるよう可変オリフィス２４，３４お
よび制御バルブ３３を駆動制御する点も第１実施例の塗
布装置２０と同様である。
【００３２】以上説明した第２実施例の塗布装置２０Ｂ
によれば、触媒層４２ｂを形成する際に触媒層４２ａの
層厚Ｈａに基づいてインクの噴射量を制御するから、全
体として均一な触媒層を形成することができる。もとよ
り、手作業でないから大量生産に適したものとすること
ができる。
によれば、触媒層４２ｂを形成する際に触媒層４２ａの
層厚Ｈａに基づいてインクの噴射量を制御するから、全
体として均一な触媒層を形成することができる。もとよ
り、手作業でないから大量生産に適したものとすること
ができる。
【００３３】第２実施例の塗布装置２０Ｂでは、触媒層
４２ｂを形成するためのインクの所定流量Ｑｓを触媒層
４２ａの層厚Ｈａに基づく層厚偏差ΔＨａにより補正す
るものとしてインク流量Ｑｉを算出したが、全体の触媒
層を形成するためのインクの所定流量を触媒層４２ａの
層厚Ｈａに基づく層厚偏差ΔＨａにより補正するものと
してインク流量Ｑｉを算出するものとしてもよい。
４２ｂを形成するためのインクの所定流量Ｑｓを触媒層
４２ａの層厚Ｈａに基づく層厚偏差ΔＨａにより補正す
るものとしてインク流量Ｑｉを算出したが、全体の触媒
層を形成するためのインクの所定流量を触媒層４２ａの
層厚Ｈａに基づく層厚偏差ΔＨａにより補正するものと
してインク流量Ｑｉを算出するものとしてもよい。
【００３４】第２実施例の塗布装置２０Ｂでは、噴射ノ
ズル４０の前方に層厚センサ４４Ｂを取り付けるものと
したが、第１実施例の塗布装置２０と同様に、層厚セン
サ４４Ｂに加えて噴射ノズル４０の後方にも層厚センサ
４４を取り付けるものとしてもよい。この場合、図２に
例示する塗布制御処理ルーチンと図４に例示する塗布制
御処理ルーチンとを組み合わせてインク流量Ｑｉを設定
し、このインク流量Ｑｉから目標差圧Δｐｉ＊，Δｐａ
＊を設定すればよい。
ズル４０の前方に層厚センサ４４Ｂを取り付けるものと
したが、第１実施例の塗布装置２０と同様に、層厚セン
サ４４Ｂに加えて噴射ノズル４０の後方にも層厚センサ
４４を取り付けるものとしてもよい。この場合、図２に
例示する塗布制御処理ルーチンと図４に例示する塗布制
御処理ルーチンとを組み合わせてインク流量Ｑｉを設定
し、このインク流量Ｑｉから目標差圧Δｐｉ＊，Δｐａ
＊を設定すればよい。
【００３５】第１実施例の塗布装置２０では、一回の塗
布により触媒層４２の層厚を均一なものとするものとし
て説明し、第２実施例の塗布装置２０Ｂでは、複数回に
亘って重ねて触媒層を形成するものとして説明したが、
第１実施例の塗布装置２０と第２実施例の塗布装置２０
Ｂとを組み合わせた構成とし、予め設定された触媒層の
層厚となるまでインクを繰り返し噴射するオンライン計
測システムにより動作するものとしてもよい。具体的に
は、図２に例示する塗布制御処理ルーチンを用いて行な
われるインクの噴射により形成された触媒層４２の層厚
Ｈに基づくフィードバック制御と、図４に例示する塗布
制御処理ルーチンにより行なわれる前回の塗布により形
成された触媒層の層厚に基づくフィードフォワード制御
とを組み合わせればよい。また、図４に例示する塗布制
御処理ルーチンに代えて、前回までの塗布により形成さ
れた触媒層の層厚とその位置を検出し、画像処理技術を
用いて層厚分布を解析し、そのデータを用いてインク流
量Ｑｉを設定すると共に図２に例示する塗布制御処理ル
ーチンなどのフィードバック制御を組み合わせるものと
してもよい。
布により触媒層４２の層厚を均一なものとするものとし
て説明し、第２実施例の塗布装置２０Ｂでは、複数回に
亘って重ねて触媒層を形成するものとして説明したが、
第１実施例の塗布装置２０と第２実施例の塗布装置２０
Ｂとを組み合わせた構成とし、予め設定された触媒層の
層厚となるまでインクを繰り返し噴射するオンライン計
測システムにより動作するものとしてもよい。具体的に
は、図２に例示する塗布制御処理ルーチンを用いて行な
われるインクの噴射により形成された触媒層４２の層厚
Ｈに基づくフィードバック制御と、図４に例示する塗布
制御処理ルーチンにより行なわれる前回の塗布により形
成された触媒層の層厚に基づくフィードフォワード制御
とを組み合わせればよい。また、図４に例示する塗布制
御処理ルーチンに代えて、前回までの塗布により形成さ
れた触媒層の層厚とその位置を検出し、画像処理技術を
用いて層厚分布を解析し、そのデータを用いてインク流
量Ｑｉを設定すると共に図２に例示する塗布制御処理ル
ーチンなどのフィードバック制御を組み合わせるものと
してもよい。
【００３６】第１実施例の塗布装置２０や第２実施例の
塗布装置２０Ｂでは、層厚センサ４４，４４Ｂとして物
性膜厚測定法を用いたセンサの一つとしての渦電流式位
置センサを用いたが、その他の物性膜厚測定法を用いる
センサ（例えば、放射線を利用した厚さ計）や形状膜厚
測定法を用いる電磁式厚さ計，質量膜厚測定法を用いる
センサなど、触媒層の層厚の検出が可能であれば如何な
るセンサを用いてもよい。
塗布装置２０Ｂでは、層厚センサ４４，４４Ｂとして物
性膜厚測定法を用いたセンサの一つとしての渦電流式位
置センサを用いたが、その他の物性膜厚測定法を用いる
センサ（例えば、放射線を利用した厚さ計）や形状膜厚
測定法を用いる電磁式厚さ計，質量膜厚測定法を用いる
センサなど、触媒層の層厚の検出が可能であれば如何な
るセンサを用いてもよい。
【００３７】第１実施例の塗布装置２０や第２実施例の
塗布装置２０Ｂでは、触媒スラリーをインクとして用
い、固体高分子電解質膜１０に触媒層４２を形成するも
のとしたが、インクは何を用いてもよく、インクが塗布
される被塗布材も固体高分子電解質膜１０に限られず、
如何なるものでもよい。
塗布装置２０Ｂでは、触媒スラリーをインクとして用
い、固体高分子電解質膜１０に触媒層４２を形成するも
のとしたが、インクは何を用いてもよく、インクが塗布
される被塗布材も固体高分子電解質膜１０に限られず、
如何なるものでもよい。
【００３８】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。
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１】 本発明の一実施例である塗布装置２０の構成
の概略を模式的に示す構成図である。
の概略を模式的に示す構成図である。
【図２】 実施例の塗布装置２０における電子制御ユニ
ット５０により実行される塗布制御処理ルーチンの一例
を示すフローチャートである。
ット５０により実行される塗布制御処理ルーチンの一例
を示すフローチャートである。
【図３】 第２実施例の塗布装置２０Ｂの構成の概略を
模式的に示す構成図である。
模式的に示す構成図である。
【図４】 第２実施例の塗布装置２０Ｂの電子制御ユニ
ット５０により実行される塗布制御処理ルーチンの一例
を示すフローチャートである。
ット５０により実行される塗布制御処理ルーチンの一例
を示すフローチャートである。
１０ 固体高分子電解質膜、２０，２０Ｂ 塗布装置、
２２ インク供給管、２４ 可変オリフィス、２６ 差
圧センサ、２８ アクチュエータ、３２ 空気供給管、
３３ 制御バルブ、３４ 可変オリフィス、３６ 差圧
センサ、３８アクチュエータ、４０ 噴射ノズル、４
２，４２ａ，４２ｂ 触媒層、４４，４４Ｂ 層厚セン
サ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ Ｒ
ＯＭ、５６ ＲＡＭ。
２２ インク供給管、２４ 可変オリフィス、２６ 差
圧センサ、２８ アクチュエータ、３２ 空気供給管、
３３ 制御バルブ、３４ 可変オリフィス、３６ 差圧
センサ、３８アクチュエータ、４０ 噴射ノズル、４
２，４２ａ，４２ｂ 触媒層、４４，４４Ｂ 層厚セン
サ、５０ 電子制御ユニット、５２ ＣＰＵ、５４ Ｒ
ＯＭ、５６ ＲＡＭ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F033 QA01 QB02Y QB09X QB12Y QB18 QD11 QE23 QF15Y QK04X QK04Y QK09X QK09Y QK16X QK16Y QK23X QK23Y QK27X QK27Y 4F041 AA05 AB01 BA05 BA34 BA56 4F042 AA06 BA03 BA06 BA08 BA25
Claims (8)
- 【請求項１】 インクを塗布する塗布装置であって、 前記インクを塗布面に向かって噴射する噴射手段と、 該噴射により塗布されたインクの塗布状態を検出する塗
布状態検出手段と、 該検出された塗布状態に基づいて前記噴射手段によるイ
ンクの噴射量を制御する噴射量制御手段とを備える塗布
装置。 - 【請求項２】 前記塗布状態検出手段は、前記インクの
層厚を検出する手段である請求項１記載の塗布装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の塗布装置であっ
て、 前記インクは、導電性の材料を含有し、 前記塗布状態検出手段は、渦電流式センサである塗布装
置。 - 【請求項４】 前記噴射量制御手段は、前記噴射手段に
より噴射されるインクと空気とを各々差圧制御して噴射
量を制御する手段である請求項１ないし３いずれか記載
の塗布装置。 - 【請求項５】 前記差圧制御は、可変オリフィスの開口
面積を調節することにより行なう請求項４記載の塗布装
置。 - 【請求項６】 前記噴射量制御手段は、前記インクの塗
布状態が均一になるよう前記インクの噴射量を制御する
手段である請求項１ないし５いずれか記載の塗布装置。 - 【請求項７】 複数回に亘って重ねてインクを塗布する
請求項１ないし６いずれか記載の塗布装置であって、 前記塗布状態検出手段は、前回塗布されたインクの塗布
状態を検出する手段である塗布装置。 - 【請求項８】 触媒を固体電解質膜に塗布する請求項１
ないし７記載の塗布装置であって、 前記噴射手段は、所定の濃度に調整された触媒スラリー
をインクとして用いて噴射する手段である塗布装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31937099A JP2001129443A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 塗布装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31937099A JP2001129443A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 塗布装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001129443A true JP2001129443A (ja) | 2001-05-15 |
Family
ID=18109401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31937099A Pending JP2001129443A (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 塗布装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001129443A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010180436A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Nikon Corp | 箔基材連続成膜の微粒子噴射成膜システム及び箔基材連続成膜方法 |
| KR101040443B1 (ko) | 2004-03-17 | 2011-06-09 | 엘지전자 주식회사 | Ｐｄｐ 형광체 도포용 잉크젯 인쇄기의 잉크 분사량 조절 방법 및 그 장치 |
| JP2012254401A (ja) * | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Toyota Motor Corp | 塗工方法 |
| CN104668149A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-03 | 浙江海悦自动化机械股份有限公司 | 一种铅酸蓄电池注胶用点胶机 |
| KR20230129702A (ko) * | 2022-03-02 | 2023-09-11 | 주식회사 에코퓨어셀 | 초음파 미스트 스프레이 코팅장치 및 이를 이용한 막전극접합체의 제조방법 |
-
1999
- 1999-11-10 JP JP31937099A patent/JP2001129443A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101040443B1 (ko) | 2004-03-17 | 2011-06-09 | 엘지전자 주식회사 | Ｐｄｐ 형광체 도포용 잉크젯 인쇄기의 잉크 분사량 조절 방법 및 그 장치 |
| JP2010180436A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Nikon Corp | 箔基材連続成膜の微粒子噴射成膜システム及び箔基材連続成膜方法 |
| JP2012254401A (ja) * | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Toyota Motor Corp | 塗工方法 |
| CN104668149A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-03 | 浙江海悦自动化机械股份有限公司 | 一种铅酸蓄电池注胶用点胶机 |
| KR20230129702A (ko) * | 2022-03-02 | 2023-09-11 | 주식회사 에코퓨어셀 | 초음파 미스트 스프레이 코팅장치 및 이를 이용한 막전극접합체의 제조방법 |
| KR102625746B1 (ko) * | 2022-03-02 | 2024-01-16 | 주식회사 에코퓨어셀 | 초음파 미스트 스프레이 코팅장치 및 이를 이용한 막전극접합체의 제조방법 |
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