JP2011168056A

JP2011168056A - 転写装置、及び転写方法

Info

Publication number: JP2011168056A
Application number: JP2011085266A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Nishimura; 浩宣西村; Rei Hiromitsu; 礼弘光
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2011-09-01

Abstract

【課題】材料転写後のフィルムを基材から剥離する際、材料の一部がフィルムとともに剥がれるのを防止することができる転写装置及び転写方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る転写装置は、転写用材料が塗布された転写フィルムを搬送する第１の搬送手段と、転写用材料が転写される基材を、転写フィルムと平行に搬送する第２の搬送手段と、基材を挟んで第１の搬送手段により搬送される転写フィルムと対向するよう配置された転写フィルムを、基材と平行に搬送する第３の搬送手段と、各転写フィルムを所定周期でプレスし、基材の両面上に所定間隔をおいて複数個の材料片を転写するプレス機と、を備え、第１及び第３の搬送手段は、転写がなされた後の転写フィルムを基材から離間する方向に案内する剥離ローラを各々有しており、各剥離ローラはその軸線が各転写フィルムの進行方向に対して鋭角をなすように配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、転写用材料が塗布された転写フィルムを搬送しつつ、これと平行に搬送される基材に転写用材料を転写する転写装置、及び転写方法に関する。

従来より、固体高分子形燃料電池の製造においては、多孔性電極基材上に印刷等によって触媒層を形成する方法がとられていた。しかしながら、この方法では、印刷された触媒層が電極基材の細孔中に浸透するという問題があった。これを解決するため、特許文献１に記載の方法では、フィルム上に触媒層を形成したものを準備し、これを熱間プレス等により電解質上に転写する方法を提案している。そして、この方法により、触媒層が電極基材に浸透するのを防止している。

特開平１０−６４５７４号公報

ところで、上記方法に用いる装置は、触媒層が形成されたフィルムと電解質とをわずかな隙間を置いて平行に搬送し、所定の位置でフィルムをプレスすることで触媒層を電解質に転写している。そして、転写が行われた後のフィルムは、剥離ロールにより進行方向に対して垂直な方向に案内され、電解質から剥離するように構成されている。ところが、上記装置では、フィルムを電解質から剥離する際に、転写された触媒層の一部が、フィルムとともに電解質から剥がれるという問題が生じていた。このため、製品としての品質が低下するという問題があった。

このような問題は、電解質に対して触媒層を転写するときのみに生じる問題ではなく、フィルムに形成された材料を基材に転写した後、剥離ロールによって転写後のフィルムを基材から剥離する方向に案内する構成を有する装置全般に生じる問題であった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、フィルムに形成された材料を基材に転写した後、剥離ロールによって転写後のフィルムを基材から剥離する方向に案内する際に、転写された材料の一部がフィルムとともに基材から剥がれるのを防止することができる転写装置、及び転写方法を提供することを目的とする。

本発明に係る転写装置は、上記問題を解決するためになされたものであり、転写用材料が塗布された転写フィルムを搬送する第１の搬送手段と、転写用材料が転写される基材を、前記転写フィルムと平行に搬送する第２の搬送手段と、転写用材料が塗布されるとともに、前記基材を挟んで前記第１の搬送手段により搬送される転写フィルムと対向するよう配置された転写フィルムを、前記基材と平行に搬送する第３の搬送手段と、前記各転写フィルムを所定周期でプレスし、前記基材の両面上に所定間隔をおいて複数個の材料片を転写するプレス機と、を備え、前記第１及び第３の搬送手段は、転写がなされた後の転写フィルムを基材から離間する方向に案内する剥離ローラを各々有しており、当該各剥離ローラは、その軸線が各転写フィルムの進行方向に対して鋭角をなすように配置されている。

この構成によれば、剥離ローラが転写フィルムの進行方向に対して斜めに配置されている。すなわち、剥離ロールの軸線が転写フィルムの進行方法に対して鋭角をなすように配置されている。そのため、フィルムが基材から剥離する際、剥離ロールがフィルムに線接触する接触線は材料片を斜めに横切るように配置される。そのため、例えば、材料片が矩形状の場合、フィルムの剥離は、材料片の先端角部の一点から始まっていく。一方、従来例のように、剥離ロールの軸線がフィルムの進行方向に対して垂直になるように剥離ロールが配置されている場合には、材料片の下流側の一辺から剥離が始まる。したがって、本発明は、従来例に比べ、剥離の開始に際して材料片がフィルムから剥離する力を小さくすることができ、その結果、材料片の一部がフィルムとともに基材から剥離するのを確実に防止することができる。なお、本発明は、材料片が矩形状以外の形状であっても適用することができ、剥離ロールを斜めにすることで、材料片と接触線との接触が点から始まる場合、或いは短い線から始まるような形状であれば、本発明の効果を得ることができる。

上記装置においては、各剥離ローラと各転写フィルムとが線接触する接触線が、一の材料片上にあるとき、各接触線が一の材料片より下流にある材料片上に配置されないように、プレス周期及び各剥離ローラの角度の少なくとも一方が規定することが好ましい。このように構成すると、剥離ローラの接触線は、常に一つの材料片としか交差していないため、材料片と剥離ローラとの線接触の長さを短くすることができる。これにより、材料片の基材からの剥離をさらに確実に防止することができる。

また、上述した各転写フィルムの進行方向と各剥離ロールとがなす鋭角は、３０〜６０°であることが好ましい。こうすることで、剥離ローラとフィルムとが接触する接触線と材料片とが交差する長さが短くなり、剥離の際に材料片に作用する力を小さくすることができる。その結果、材料片の基材からの剥離をさらに確実に防止することができる。

また、本発明に係る転写方法は、転写用材料が塗布された一対の転写フィルムを搬送する工程と、転写用材料が転写される基材を、前記一対の転写フィルムの間において、前記各転写フィルムと平行に搬送する工程と、プレス機により、前記各転写フィルムを所定周期でプレスし、前記基材の両面上に所定間隔をおいて複数個の材料片を転写する工程と、軸線が各転写フィルムの進行方向に対して鋭角をなすように配置された一対の剥離ローラにより、転写がなされた後の各転写フィルムを基材から離間する方向に案内し、各転写フィルムを基材に転写された材料片から剥離する工程と、を備えている。この方法によっても上述したのと同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、フィルムに形成された材料を基材に転写した後、剥離ロールによって転写後のフィルムを基材から剥離する方向に案内する際に、転写された材料の一部がフィルムとともに基材から剥がれるのを防止することができる。

本発明に係る転写装置の一実施形態の概略構成を示す側面図である。図１の一部平面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。剥離ロールが２つの触媒層片と交差している様子を示す平面図である。本発明に係る転写装置の他の例の概略構成を示す側面図である。

以下、本発明に係る転写装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、特に、固体高分子形燃料電池用の電解質に触媒層を転写する場合について説明する。図１は本実施形態に係る転写装置の概略構成を示す側面図、図２はこの転写装置の一部平面図、図３は図１のＡ−Ａ線矢視図である。

本実施形態に係る転写装置は、触媒層Ｍが形成された転写フィルムＦを電解質膜Ｂにプレスし、触媒層Ｍを電解質膜Ｂに転写するための装置である。この転写装置は、転写フィルムＦを搬送する第１搬送部（第１搬送手段）１と、触媒層（材料）Ｍが転写される電解質膜（基材）Ｂを搬送する第２搬送部（第２搬送手段）３とを備えている。転写フィルムＦは、下面に触媒層Ｍが形成されており、この触媒層Ｍを第２搬送部３の電解質膜Ｂに向けた状態で搬送される。第１搬送部１は、転写フィルムＦが巻かれた第１ロール５と、この第１ロール５から斜め下方に繰り出された転写フィルムＦを水平方向に搬送されるように案内する第１従動ローラ７とを備えている。この第１従動ローラ７の下流には、剥離ローラ９が平行に配置されており、水平に搬送された転写フィルムＦは、剥離ローラ９により、上方に案内される。また、剥離ローラ９の上方には、第１巻き取りローラ１１が配置されており、これによって転写フィルムＦが巻き取られる。

一方、第２搬送部３は、第１搬送部１の下方に配置され、電解質膜Ｂが巻かれた第２ロール１３と、この第２ロール１３の上方に配置された第２従動ローラ１５とを備えている。電解質膜Ｂは、第２ロール１３から上方へ繰り出され、第２従動ローラ１５によって水平方向に向きを変える。第２従動ローラ１５の下流には、平行に配置された第３従動ローラ１７が配置されており、その下方には、第２巻き取りローラ１９が配置されている。電解質膜Ｂは、第２従動ローラ１５から第３従動ローラ１７を介して下方に搬送され、第２巻き取りローラ１９に巻き取られる。なお、第３従動ローラ１７は、剥離ローラ９よりも下流側に配置されている。

第１及び第２搬送部１，３における水平搬送領域、つまり転写フィルムＦ及び電解質膜Ｂが水平方向に搬送されている領域２０では、転写フィルムＦと電解質膜Ｂとは、上下方向にわずかな隙間を形成しつつ互いに平行に搬送されている。そして、この水平搬送領域２０の途中には、プレス機２１が配置されている。このプレス機２１は、転写フィルムＦの上方及び電解質膜Ｂの下方に配置された一対のプレス片２１ａ，２１ｂを有しており、これらプレス片２１ａ，２１ｂは、上下動可能に構成されている。そして、これらプレス片２１ａ，２１ｂが上下方向から転写フィルムＦ及び電解質膜Ｂを挟んで熱加圧することで、触媒層Ｍが電解質膜Ｂ上に転写される。また、このプレス機２１には、制御装置（図示省略）が設けられており、この制御装置によってプレス時間、圧力、温度、及びプレス周期等が制御される。

続いて、第１搬送部１の剥離ロール９について説明する。図２に示すように、この剥離ロール９は、転写フィルムＦの進行方向Ｘに対して斜めに配置されている。すなわち、剥離ロール９の軸線Ｙが方向Ｘに対して鋭角αをなすように配置されている。この鋭角αは、３０〜６０°であることが好ましい。このように剥離ロール９が斜めに配置されていることから、転写フィルムＦをずれないように巻き取るため、図３に示すように、第１巻き取りロール１１は、軸線Ｓが水平面に対して傾斜して配置されている。このときの第１巻き取りロール１１の傾斜角度βは、１８０°−（９０°＋α）となっている。

次に、上記のように構成された転写装置の動作について説明する。第１ロール５から繰り出された転写フィルムＦは、第１従動ロール７によって水平方向に向きを変え、下流へと搬送される。これと同時に、電解質膜Ｂも繰り出され、第２従動ローラ１５を介して水平方向に下流側に搬送される。転写フィルムＦと電解質膜Ｂとが互いに平行に搬送される領域２０では、プレス機２１によって転写フィルムＦと電解質膜Ｂとが上下方向からプレスされる。このプレスは、所定の周期で行われ、これによって電解質膜Ｂには、所定間隔をおいて矩形状の触媒層片Ｍ１が転写される。なお、プレス機２１によるプレス周期間、つまりプレス片２１ａ，２１ｂが転写フィルムＦ及び電解質膜Ｂから離間してプレスを行っていないときも、転写フィルムＦ及び電解質膜Ｂの搬送は続くので、プレスされずに転写されなかった触媒層Ｍ２は、転写フィルムＦに残ることになる。但し、転写フィルムＦの搬送をプレス機２１によるプレスのタイミングと同期するように間欠送りすることで、転写されずに転写フィルムＦ上に残る触媒層Ｍ２をできるだけ小さくしたり、或いはなくすことができる。

そして、転写が行われた後の転写フィルムＦは、剥離ロール９によって上方に向きを変え、電解質膜Ｂから離間する方向に搬送される。このとき、図２に示すように、剥離ロール９は、転写フィルムＦの進行方向に対して斜めに配置されているので、触媒層片Ｍ１は、下流側の一方の角部Ｐにおいて、剥離ロール９と転写フィルムＦとが線接触する接触線Ｌ（図１参照）と交差し、この角部である一点から触媒層片Ｍ１と転写フィルムＦとの剥離が始まる。そして、接触線Ｌと触媒層片Ｍ１との交差部分の移動とともに剥離が進行し、転写フィルムＦが剥離した電解質膜Ｂは、第３従動ローラ１７によって進行方向を下方に変え、その後、第２巻き取りローラ１９によって巻き取られる。なお、上述した転写フィルムＦの間欠送りのタイミングについて、転写フィルムＦの剥離が行われている間は、転写フィルムＦの搬送を続け、停止しないことが好ましい。これは、剥離中に転写フィルムＦの搬送が停止すると、剥離ロール９との接触線Ｌが転写された触媒層片Ｍ１上に残ることがあるからである。

以上のように、本実施形態に係る転写装置によれば、剥離ローラ９が転写フィルムＦの進行方向に対して斜めに配置されている。すなわち、剥離ロール９の軸線Ｙが転写フィルムＦの進行方法に対して鋭角αをなすように配置されているため、転写フィルムＦが触媒片Ｍ１から剥離する際、上述した接触線Ｌは触媒片Ｍ１を斜めに横切るように配置される。そのため、転写フィルムＦの剥離は、触媒片Ｍ１の角部Ｐから始まっていく。一方、従来例のように、剥離ロールの軸線がフィルムの進行方向に対して垂直になるように剥離ロールが配置されている場合には、触媒層片の下流側の一辺から剥離が始まる。したがって、本実施形態に係る転写装置は、従来例に比べ、フィルムＦの剥離開始に際して触媒層片Ｍ１がフィルムＦから剥離する力を小さくできるとともに、触媒層片Ｍ１の１点からフィルムＦに対して剥離開始することによって、力を集中させることができ、その結果、触媒層片Ｍ１の一部がフィルムＦとともに電解質膜Ｂからはがれるのを確実に防止することができる。

なお、上記装置においては、上記接触線Ｌが、ある触媒層片上にあるとき、これより下流にある触媒層片上に接触線Ｌが配置されないように、調整することが好ましい。より詳細に説明すると、図２では、剥離ロール９の接触線Ｌは触媒層片Ｍ１の角部Ｐと接触しているが、これより下流側の触媒層片Ｍ１‘とは接触していない。例えば、図４に示すように、剥離ロール９の接触線Ｌが搬送方向で隣接する２つの触媒層片Ｍ１，Ｍ１’の両方と交差していると（ＰとＲの２箇所で交差）、剥離の際にロール９に作用する力が分散し、スムーズに剥離しない等、不具合が生じるおそれがある。これに対して、上記のようにすると、剥離ローラ９の接触線Ｌは、常に一つの触媒層片Ｍ１としか交差していないため、触媒層片と剥離ローラ９との線接触の長さを短くすることができる。これにより、触媒層片Ｍ１の電解質膜Ｂからのはがれをさらに確実に防止することができる。このように構成するには、例えば、プレス周期を調整して触媒層片Ｍ１間の距離を調整したり、或いは剥離ロール９の傾斜角度αを調整することで対応することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、上記装置では、電解質膜Ｂの片面にのみ触媒層片Ｍ１を転写しているが、両面に転写するように構成することもできる。すなわち、図５に示すように、第１搬送部１と同一構成の第３搬送部５１を電解質膜Ｂの下方に配置する。このとき、第２搬送部３における第２及び第３従動ローラ１５，１７間の距離を大きくしてスペースを確保し、第３搬送部５１が収容されるようにする。このように構成することで、電解質膜Ｂの両面に同時に触媒層片Ｍ１を転写することができる。

また、上記装置では、転写フィルムＦを巻き取る第２巻き取りローラ１１を斜めに配置しているが、水平に配置することもできる。この場合、巻き取りのテンションを大きくすることで、軸方向への転写フィルムＦの巻き取りずれを防止することができる。

上記実施形態では、固体高分子形燃料電池用に、電解質膜に触媒層を転写する場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、ある材料が形成された転写フィルムをプレスし、ある基材にその材料を転写するような装置全般に、本発明は適用することができる。

１第１搬送部（第１の搬送手段）
３第２搬送部（第２の搬送手段）
５１第３搬送部（第３の搬送手段）
９剥離ロール
２１プレス機
Ｆ転写フィルム
Ｂ電解質膜（基材）
Ｍ触媒層（材料）
Ｍ１触媒層片（材料片）

Claims

転写用材料が塗布された転写フィルムを搬送する第１の搬送手段と、
転写用材料が転写される基材を、前記転写フィルムと平行に搬送する第２の搬送手段と、
転写用材料が塗布されるとともに、前記基材を挟んで前記第１の搬送手段により搬送される転写フィルムと対向するよう配置された転写フィルムを、前記基材と平行に搬送する第３の搬送手段と、
前記各転写フィルムを所定周期でプレスし、前記基材の両面上に所定間隔をおいて複数個の材料片を転写するプレス機と、
を備え、
前記第１及び第３の搬送手段は、転写がなされた後の転写フィルムを基材から離間する方向に案内する剥離ローラを各々有しており、
当該各剥離ローラは、その軸線が各転写フィルムの進行方向に対して鋭角をなすように配置されている、転写装置。
前記各剥離ローラと前記各転写フィルムとが線接触する接触線が、一の前記材料片上にあるとき、前記各接触線が前記一の材料片より下流にある材料片上に配置されないように、プレス周期及び前記各剥離ローラの角度の少なくとも一方が規定されている、請求項１に記載の転写装置。
前記鋭角は、３０〜６０°である、請求項１または２に記載の転写装置。
転写用材料が塗布された一対の転写フィルムを搬送する工程と、
転写用材料が転写される基材を、前記一対の転写フィルムの間において、前記各転写フィルムと平行に搬送する工程と、
プレス機により、前記各転写フィルムを所定周期でプレスし、前記基材の両面上に所定間隔をおいて複数個の材料片を転写する工程と、
軸線が各転写フィルムの進行方向に対して鋭角をなすように配置された一対の剥離ローラにより、転写がなされた後の各転写フィルムを基材から離間する方向に案内し、各転写フィルムを基材に転写された材料片から剥離する工程と、
を備えている転写方法。