JP2002166215A - 液体塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜の液体塗布による変形をより少なくして
薄膜の性能を維持する。 【解決手段】 湿潤する薄膜２２を吸引と加熱とを行い
ながら回転する吸引加熱ローラ３０と、吸引加熱ローラ
３０上に吸引された薄膜２２にインク２９を塗布する噴
霧塗布機２８とを備える。予備加熱ブロワ２４は、薄膜
２２を吸引加熱ローラ３０に吸引される前に予備加熱す
る。薄膜２２は予備加熱により予め全体的に均一に伸長
した後で吸引加熱ローラ３０に吸引されるから、吸引加
熱ローラ３０に吸引された状態で液体塗布され加熱され
ることによる不均一な伸長を防止することができる。こ
の結果、薄膜２２の変形を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体塗布装置に関
し、詳しくは、湿潤する薄膜を加熱可能な加熱ローラ上
に保持して液体を塗布する液体塗布装置に関する。

【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
材を厚みの調整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整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
て調整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。

【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し、この塗布により湿潤
した薄膜を加熱して乾燥させると、薄膜の湿潤や加熱に
よりその形状を変化させてしまう。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て大きな影響を
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、液体塗布に基づ
く薄膜の変形をより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、薄膜に対して液体をより正確な位置に塗布すること
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
発明の液体塗布装置は、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】本発明の第１の液体塗布装置は、湿潤する
薄膜を加熱可能な加熱ローラ上に保持して液体を塗布す
る液体塗布装置であって、前記薄膜を前記加熱ローラ上
に保持する前に予備加熱する予備加熱手段を備えること
を要旨とする。

【０００８】この本発明の液体塗布装置によれば、薄膜
を加熱ローラ上に保持する前に予備加熱するから、薄膜
を予め伸長させることができる。この結果、加熱ローラ
上に保持した状態で液体を塗布したり、加熱したりする
ことに基づく薄膜の不均一な伸長を防止することがで
き、薄膜の変形をより少なくすることができる。

【０００９】こうした本発明の液体塗布装置において、
前記加熱ローラの回転に伴って前記保持が解除された後
の前記薄膜を加熱する後加熱手段を備えるものとするこ
ともできる。こうすれば、薄膜に若干の変形が発生した
場合であっても、その変形を矯正することができる。

【００１０】また、本発明の液体塗布装置において、前
記予備加熱手段および前記後加熱手段は、前記薄膜に対
して熱風を吹き付ける手段であるものとすることもでき
る。

【００１１】本発明の第２の液体塗布装置は、湿潤する
薄膜をローラ上に保持して液体をマスク部材を介して塗
布する液体塗布装置であって、前記ローラ上に保持され
る薄膜の該ローラの回転に伴って移動する方向と略直交
する方向の保持位置を検出する保持位置検出手段と、該
検出された保持位置に基づいて前記略直交する方向へ前
記マスク部材を移動制御する移動制御手段とを備えるこ
とを要旨とする。

【００１２】この本発明の第２の液体塗布装置では、移
動制御手段が、保持位置検出手段により検出されたロー
ラ上の保持位置に基づいてマスク部材を移動制御するか
ら、薄膜に対してより正確な位置に液体を塗布すること
ができる。

【００１３】こうした本発明の第２の液体塗布装置にお
いて、前記保持位置検出手段は、前記ローラ上に保持さ
れる薄膜の側端の位置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、薄膜を傷めることなくロー
ラ上の保持位置を検出することができる。

【００１４】また、本発明の第２の液体塗布装置におい
て、前記移動制御手段は、前記液体の塗布前に前記マス
ク部材を移動制御する手段であるものとすることもでき
る。

【００１５】さらに、本発明の第２の液体塗布装置にお
いて、前記移動制御手段は、前記保持位置検出手段によ
り検出された薄膜のローラ上の保持位置に前記マスク部
材の位置を同期させるよう移動制御する手段であるもの
とすることもできる。

【００１６】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
てなるインクであるものとすることもできる。

【００１７】

【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
液体塗布装置２０の構成の概略を示す構成図である。実
施例の液体塗布装置２０は、図示するように供給ローラ
２１により供給された薄膜２２を予備加熱する予備加熱
ブロワ２４と、予備加熱された薄膜２２を吸引すると共
に加熱しながら回転する吸引加熱ローラ３０と、吸引さ
れた薄膜２２に液体を塗布する噴霧塗布機２８と、吸引
加熱ローラ３０の回転に伴って吸引が解除された薄膜２
２を加熱する後加熱ブロワ３４とを備える。この後加熱
ブロワ３４により加熱された薄膜２２は回収ローラ３６
によって回収される。なお、液体塗布装置２０は、薄膜
２２が張られた状態で吸引加熱ローラ３０に吸引される
ように薄膜２２に対して若干のテンションをかけるロー
ラ２６と、薄膜２２が張られた状態で回収ローラ３６に
回収されるよう薄膜２２に対して若干のテンションをか
けるローラ３２とを備える。

【００１８】薄膜２２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
れたものを用いている。触媒層３８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
末をエタノールに分散させて調整されたインク２９が塗
布手段としての噴霧塗布機２８で薄膜２２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３８が
両面に形成された薄膜２２は、固体高分子型燃料電池の
発電層として用いられる。

【００１９】吸引加熱ローラ３０は、図示しないがその
外周面には複数の貫通孔（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）が形成されて
おり、内部には貫通孔と連通する空室が設けられてい
る。そしてこの空室を吸引ブロワにより吸引することに
より複数の貫通孔に負圧が形成され、薄膜２２を吸引し
て吸引加熱ローラ３０上に保持することができるように
なっている。また、吸引加熱ローラ３０には、その外周
面を加熱可能な図示しないヒータを備えており、このヒ
ータにより吸引加熱ローラ３０を加熱することで吸引保
持された薄膜２２を加熱することができるようになって
いる。したがって、吸引加熱ローラ３０を駆動モータな
どにより回転駆動させ、吸引加熱ローラ３０上に薄膜２
２を保持した状態で噴霧塗布機２８によりインク２９を
塗布すれば、塗布により湿潤した薄膜２２を吸引加熱ロ
ーラ３０上で乾燥させることができる。尚、吸引加熱ロ
ーラ３０上の温度は、薄膜２２の性能に影響を与えない
範囲でインク２９を乾燥させるのに適した温度になるよ
うに調節されている。

【００２０】予備加熱ブロワ２４は、吸引加熱ローラ３
０上に保持される前に薄膜２２に対して熱風を吹き付け
ることにより加熱可能なブロワとして構成されている。
この予備加熱ブロワ２４による温度および風力は、薄膜
２２の性能に影響を与えない範囲内で薄膜２２を伸長さ
せることができる温度および風力であって、前述の吸引
加熱ローラ３０による加熱と同等または若干低い加熱量
となるように調整されている。インク２９により湿潤し
た薄膜２２を吸引加熱ローラ３０上に吸引保持した状態
で加熱すると、薄膜２２が均一に伸長することができ
ず、この不均一な伸長が薄膜２２の変形、例えば、しわ
などの発生を招く場合がある。そこで、予備加熱ブロワ
２４により薄膜２２を予備加熱して予め均一に伸長させ
た状態で吸引加熱ローラ３０に保持すれば、噴霧塗布機
２８によるインク２９の塗布や吸引加熱ローラ３０によ
る加熱に基づく不均一な伸長を防止することができ、薄
膜２２の変形を抑制することができるのである。

【００２１】後加熱ブロワ３４は、吸引加熱ローラ３０
の回転に伴って保持が解除された薄膜２２に対して熱風
を吹き付けることにより加熱可能なブロワとして構成さ
れている。この後加熱ブロワ３４による温度および風力
は、薄膜２２の性能に影響を与えない範囲で薄膜２２に
発生したしわなどの変形を矯正できる温度および風力と
して調整されている。したがって、噴霧塗布機２８によ
るインク２９の塗布や吸引加熱ローラ３０による加熱に
よって、薄膜２２が伸縮して若干変形した場合であって
も、この変形を熱風により矯正することができるのであ
る。

【００２２】以上説明した実施例の液体塗布装置２０に
よれば、吸引加熱ローラ３０上に保持される前に薄膜２
２を予備加熱するから、吸引加熱ローラ３０上に保持す
る前に均一に伸長させることができる。この結果、噴霧
塗布機２８による塗布や吸引加熱ローラ３０による加熱
に基づく不均一な伸長を防止することができる。しか
も、吸引加熱ローラ３０から保持が解除された薄膜２２
に対して後加熱ブロワ３４により加熱するから、薄膜２
２に若干の変形が発生した場合であってもその変形を矯
正することができる。

【００２３】実施例の液体塗布装置２０では、予備加熱
ブロワ２４および後加熱ブロワ３４は、加熱の方法とし
て薄膜２２に対して熱風を吹き付けるものとしたが、他
の方法により薄膜２２を加熱するものであってもよい。
例えば、ヒータなどにより薄膜２２を加熱するものであ
ってもよい。

【００２４】また、実施例の液体塗布装置２０では、予
備加熱ブロワ２４による予備加熱に加えて後加熱ブロワ
３４による後加熱を行うものとしたが、後加熱ブロワ３
４による後加熱を行わないものであってもよい。

【００２５】次に本発明の第２の実施例の液体塗布装置
２０Ｂについて説明する。図２は、第２実施例の液体塗
布装置２０Ｂの構成の概略を示す構成図であり、図３
は、第２実施例の液体塗布装置２０Ｂを構成する一部の
装置の部分断面を示す部分断面図である。第２実施例の
液体塗布装置２０Ｂは、図示するように予備加熱ブロワ
２４および後加熱ブロワ３４を除いた第１実施例の液体
塗布装置２０の構成に加えて、吸引加熱ローラ３０Ｂ上
に吸引される薄膜２２の位置を検出する膜位置検出セン
サ４０と、噴霧塗布機２８により塗布されたインク２９
を所定の形状に形成可能なマスキングプレート４２と、
マスキングプレート４２を支持するマスキングプレート
支持機構５０とを備える。吸引加熱ローラ３０Ｂは、第
１実施例の吸引加熱ローラ３０の構成に加えてマスキン
グプレート支持機構５０と共にマスキングプレート４２
を図中左右に移動可能なマスキングプレート移動機構６
０を備える。なお、第１実施例の液体塗布装置２０と同
一の符号を付した部分については、第１実施例の液体塗
布装置２０の構成と同一のものであり、重複するからそ
の説明は省略する。

【００２６】膜位置検出センサ４０は、供給ローラ２１
から供給された薄膜２２の位置を検出するセンサであ
り、実施例では、薄膜２２の側端部分であってその幅方
向に配置された複数の光電センサにより構成され、この
複数の光電センサの受光の有無に基づいて薄膜２２の側
端の位置を検出する。通常、薄膜２２が規定の位置から
ずれた状態で供給ローラ２１から供給されると、そのず
れた状態で吸引加熱ローラ３０上に吸引されるから、供
給ローラ２１から供給された薄膜２２の位置を検出する
ことで吸引加熱ローラ３０上に吸引される薄膜２２の位
置を把握することができるのである。

【００２７】マスキングプレート支持機構５０は、図３
に示すように、回転軸をなす回転軸部５２から直線上に
延出して形成されたフレーム５４と、このフレーム５４
に取り付けられマスキングプレート４２を両側から支持
するマスキングプレート支持部材５５と、吸引加熱ロー
ラ３０の外周面に着脱する着脱部５６，５８とを備え
る。着脱部５６，５８は、図中上下に移動して吸引加熱
ローラ３０の外周面に脱着するようになっている。この
着脱部５６，５８が吸引加熱ローラ３０の外周面に密着
すると、マスキングプレート支持機構５０は吸引加熱ロ
ーラ３０と同期して回転するようになっている。

【００２８】マスキングプレート移動機構６０は、図３
に示すように、モータ６２の回転に伴って回転する送り
軸６４（例えば、ボールねじなど）と、送り軸６４の回
転に応じて図中左右方向へ移動する移動部材６５（例え
ば、ボールねじと対応するナットなど）と、移動部材６
５に接合されると共に同軸をなす回転軸部５２をベアリ
ング６８を介して回転自在に支持するフレーム軸部６６
とを備える。このフレーム軸部６６は、モータ６２の回
転に伴って、フレーム５４と共に図中左右方向に移動す
るようになっている。フレーム軸部６６の図中上下の端
部には、フレーム軸部６６の左右方向の移動をサポート
するリニア状のサポート部材７０，７２が取り付けられ
ている。また、マスキングプレート移動機構６０には、
送り軸６４を回転自在に支持する送り軸支持部材７４と
サポート部材７０，７２を左右方向へ移動自在に支持す
るサポート支持部材７６，７８とが設けられている。前
述したようにマスキングプレート４２はマスキングプレ
ート支持部材５５によって支持されており、マスキング
プレート支持部材５５はフレーム５４に取り付けられて
いるから、モータ６２を回転させることでマスキングプ
レート４２を左右方向へ移動させることができる。すな
わち、モータ６２の回転方向や回転量を制御することで
マスキングプレート４２の左右方向の位置を制御するこ
とができるのである。

【００２９】こうして構成された第２実施例の液体塗布
装置２０Ｂの動作、特に薄膜２２の位置に応じてマスキ
ングプレート４２の位置を制御してインク２９を塗布す
る動作について説明する。いま、吸引加熱ローラ３０Ｂ
の回転に伴って供給ローラ２１により供給された薄膜２
２が規定の位置よりもずれた位置にあるとき、例えば、
図２に示すように膜位置検出センサ４０により薄膜２２
の側端部が位置Ａ（規定の位置）から所定量ずれた位置
Ｂにあると検出されたものすると、このずれた位置にマ
スキングプレート４２の位置を同期させるようにモータ
６２の回転方向と回転量を図示しない制御装置により制
御する。すなわち、薄膜２２がずれた方向およびずれた
量と同方向および同量だけマスキングプレート４２を移
動させる。モータ６２の制御によりマスキングプレート
４２の左右方向の位置が決定されると、次に薄膜２２に
対してインク２９を塗布する動作を行う。

【００３０】図４は、インク２９を塗布しているときの
マスキングプレート支持機構５０の位置を説明する説明
図である。インク２９の塗布の動作では、図中の位置Ｘ
で着脱部５６，５８を吸引加熱ローラ３０Ｂの外周面に
密着させ、マスキングプレート４２を吸引加熱ローラ３
０Ｂの回転と同期して回転させる。このとき、噴霧塗布
機２８により触媒層３８の端部が塗布される。そして、
噴霧塗布機２８がインク２９を塗布している状態で吸引
加熱ローラ３０Ｂが図中の位置Ｙまで回転すると、触媒
層３８がマスキングプレート４２の枠内の形状と同じ形
状に形成される。その後、着脱部５６，５８の密着を解
除して薄膜２２への塗布が終了する。尚、マスキングプ
レート支持機構５０には、その回転の端部の位置決めの
ために位置Ｘとなる部位と位置Ｙとなる部位とにストッ
パ８０，８２が設けられている。

【００３１】以上説明した第２実施例の液体塗布装置２
０Ｂでは、供給される薄膜２２の位置を検出し、この薄
膜２２の位置にマスキングプレート４２の位置を同期さ
せるように移動制御した後にインク２９を塗布するから
より正確な位置に薄膜２２に触媒層３８を形成すること
ができる。しかも、薄膜２２の側端の位置を検出するか
ら薄膜２２を傷めることがない。

【００３２】第２実施例の液体塗布装置２０Ｂでは、モ
ータ６２を駆動して送り軸６４を回転させることによ
り、マスキングプレート４２を移動させるものとした
が、他の如何なる手段を用いてマスキングプレート４２
を移動させるものとしても構わない。

【００３３】また、第２実施例の液体塗布装置２０Ｂで
は、薄膜２２を吸引しながら加熱する吸引加熱ローラ３
０Ｂ上に保持して液体を塗布するものとしたが、加熱の
必要がない場合は、加熱を行わないローラ上に薄膜を保
持して液体を塗布するものとしても構わない。

【００３４】第１実施例の液体塗布装置２０や第２実施
例の液体塗布装置２０Ｂでは、薄膜２２を吸引すること
によりローラ上に保持するものとしたが、薄膜２２の性
能に影響を与えないのであれば、他の如何なる方法によ
り保持するものとしても構わない。

【００３５】また、第１実施例の液体塗布装置２０や第
２実施例の液体塗布装置２０Ｂでは、薄膜２２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２２に触媒層３８を形成するためのイ
ンク２９を塗布するものとしたが、薄膜２２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２
９も如何なるインクを用いるものとしてもよい。

【００３６】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、本発明のこうした実施例に何ら限
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液体塗布装置２０の
構成の概略を示す構成図である。

【図２】 第２実施例の液体塗布装置２０Ｂの構成の概
略を示す構成図である。

【図３】 第２実施例の液体塗布装置２０Ｂを構成する
一部の装置の部分断面を示す部分断面図である。

【図４】 インク２９を塗布しているときのマスキング
プレート支持機構５０の位置を説明する説明図である。

【符号の説明】

２０，２０Ｂ 液体塗布装置、２１ 供給ローラ、２２
薄膜、２４ 予備加熱ブロワ、２６，３２ ローラ、
２８ 噴霧塗布機、２９ インク、３０，３０Ｂ 吸引
加熱ローラ、３４ 後加熱ブロワ、３６ 回収ローラ、
３８ 触媒層、４０ 膜位置検出センサ、４２ マスキ
ングプレート、５０ マスキングプレート支持機構、５
２ 回転軸部、５４ フレーム、５５ マスキングプレ
ート支持部材、５６，５８ 着脱部、６２ モータ、６
４ 送り軸、６５ 移動部材、６６ フレーム軸部、６
８ ベアリング、７０，７２ サポート部材、７４ 送
り軸支持部材、７６，７８ サポート支持部材、８０，
８２ ストッパ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湿潤する薄膜を加熱可能な加熱ローラ上
   に保持して液体を塗布する液体塗布装置であって、 前記薄膜を前記加熱ローラ上に保持する前に予備加熱す
   る予備加熱手段を備える液体塗布装置。
2. 【請求項２】 前記加熱ローラの回転に伴って前記保持
   が解除された後の前記薄膜を加熱する後加熱手段を備え
   る請求項１記載の液体塗布装置。
3. 【請求項３】 前記予備加熱手段および前記後加熱手段
   は、前記薄膜に対して熱風を吹き付ける手段である請求
   項１または２記載の液体塗布装置。
4. 【請求項４】 湿潤する薄膜をローラ上に保持して液体
   をマスク部材を介して塗布する液体塗布装置であって、 前記ローラ上に保持される薄膜の該ローラの回転に伴う
   移動方向と略直交する方向の保持位置を検出する保持位
   置検出手段と、 該検出された保持位置に基づいて前記略直交する方向へ
   前記マスク部材を移動制御する移動制御手段とを備える
   液体塗布装置。
5. 【請求項５】 前記保持位置検出手段は、前記ローラ上
   に保持される薄膜の側端の位置を検出する手段である請
   求項４記載の液体塗布装置。
6. 【請求項６】 前記移動制御手段は、前記液体の塗布前
   に前記マスク部材を移動制御する手段である請求項４ま
   たは５記載の液体塗布装置。
7. 【請求項７】 前記移動制御手段は、前記保持位置検出
   手段により検出された薄膜のローラ上の保持位置に前記
   マスク部材の位置を同期させるよう移動制御する手段で
   ある請求項４ないし６いずれか記載の液体塗布装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７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
   されてなるインクである液体塗布装置。