JP2021018831A - 膜電極接合体の製造装置、および、その製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極層基材の適切な位置に切断部を設ける技術を提供する。【解決手段】第１ハーフカット部３は、第１バックシート８１、電解質膜８２、第１触媒層８３を有する電極層基材８を吸着する吸着ステージ３０と、第１触媒層８３の周囲の切断対象線８Ｔに沿って電極層基材８に切断部８Ｃを設けるピナクル刃３１１を有する円筒状のロータリーダイカッター３１と、ロータリーダイカッター３１をハーフカット位置Ｌ１２へ移動させる移動駆動部３３を備える。ハーフカット位置Ｌ１２において、ロータリーダイカッター３１が回転することにより、ピナクル刃３１１が電極層基材８における第１バックシート８１厚さ方向中間部まで到達することにより、切断部８Ｃが設けられる。【選択図】図１１

Description

この発明は、膜電極接合体の製造装置、および、その製造方法に関する。

近年、自動車や携帯電話などの駆動電源として、燃料電池が注目されている。燃料電池は、燃料に含まれる水素（Ｈ_２）と空気中の酸素（Ｏ_２）との電気化学反応によって電力を作り出す発電システムである。燃料電池は、他の電池と比べて、発電効率が高く環境への負荷が小さいという特長を有する。

燃料電池には、使用する電解質によって幾つかの種類が存在する。そのうちの１つが、電解質としてイオン交換膜（電解質膜）を用いた固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）である。固体高分子形燃料電池は、常温での動作および小型軽量化が可能であるため、自動車や携帯機器への適用が期待されている。

固体高分子形燃料電池は、一般的には複数のセルが積層された構造を有する。１つのセルは、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode-Assembly）の両側を一対のセパレータで挟み込むことにより構成される。膜電極接合体は、電解質膜と、電解質膜の両面に形成された一対の電極層とを有する。一対の電極層の一方はアノード電極であり、他方がカソード電極となる。アノード電極に水素を含む燃料ガスが接触するとともに、カソード電極に空気が接触すると、電気化学反応によって電力が発生する。

このような膜電極接合体を製造するため、特許文献１には、刃が設けられたダイロールと、アンビルロールを有するロータリーダイカッターを備えた電極製造装置が開示されている。この電極製造装置では、ダイロールとアンブルロールとの間に電極材料を挟み込み、刃を有するダイロールを回転させることによって、電極材料に切断部を連続的に設けることが記載されている。

特開２０１７−１９６６６９号公報

しかしながら、従来技術の場合、電極材料に対して、刃を有するダイロールの位置が固定されているため、電極材料に対して刃の位置を調整することが容易でなかった。このため、刃の位置がずれた場合には、不適切な位置に切断部が形成されるおそれがあった。

本発明の目的は、電極層基材の適切な位置に切断部を設ける技術を提供することにある。

上記課題を解決するため、第１態様は、膜電極接合体の製造装置であって、順に、長尺帯状の第１バックシート、電解質膜、前記電解質膜の表面の一部に設けられる第１触媒層を含む電極層基材を、前記第１バックシート側から吸着する吸着ステージと、前記第１触媒層の周囲の切断対象線に沿って前記電極層基材に切断部を設ける刃を有する円筒状のロータリーダイカッターと、回転軸を中心に、前記ロータリーダイカッターを回転させる回転駆動部と、前記ロータリーダイカッターが回転したときに、前記刃が前記吸着ステージに吸着された前記電極層基材における前記第１バックシートの厚さ方向中間部まで到達するハーフカット位置へ、前記ロータリーダイカッターを前記吸着ステージに対して移動させる移動駆動部とを備える。

第２態様は、第１態様の膜電極接合体の製造方法であって、前記電極層基材は、前記電解質膜における前記第１バックシート側の表面の一部に設けられ、前記第１触媒層と厚さ方向に重なる第２触媒層をさらに含む。

第３態様は、第１態様または第２態様の膜電極接合体の製造装置であって、前記回転軸が、前記吸着ステージに吸着される前記電極層基材の長手方向に直交する幅方向に沿って配置される。

第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか１つの膜電極接合体の製造装置であって、前記第１触媒層の位置を特定する位置特定部、をさらに備え、前記移動駆動部は、前記位置特定部によって特定される前記第１触媒層の位置に応じた前記ハーフカット位置へ、前記ロータリーダイカッターを移動させる。

第５態様は、第４態様の膜電極接合体の製造装置であって、前記電極層基材の前記第１触媒層を撮像する撮像部、をさらに備え、前記位置特定部は、前記撮像部によって取得される画像に基づいて、前記第１触媒層の位置を特定する。

第６態様は、第１態様から第５態様のいずれか１つの膜電極接合体の製造装置であって、前記吸着ステージは、前記電極層基材を吸着する表面に設けられる吸着溝と、前記吸着溝の内側に設けられ、雰囲気を吸引する吸引孔とを備える。

第７態様は、第６態様の膜電極接合体の製造装置であって、前記吸着溝は、前記切断対象線とは交差する方向へ延びる凹部を含む。

第８態様は、第７態様の膜電極接合体の製造装置であって、前記吸着ステージ上における前記電極層基材の移動および停止を交互に行いつつ、前記電極層基材を搬送する搬送機構、をさらに備え、前記搬送機構が前記電極層基材を停止させている状態で、前記移動駆動部が前記ロータリーダイカッターを前記ハーフカット位置へ移動させる。

第９態様は、膜電極接合体の製造方法であって、（ａ）長尺帯状の第１バックシート、前記第１バックシートの一方側に設けられる長尺帯状の電解質膜、および前記電解質膜の一方側表面の一部に設けられる第１触媒層を含む電極層基材を準備する工程と、（ｂ）前記電極層基材を前記第１バックシート側から吸着ステージで吸着する工程と、（ｃ）前記吸着ステージに対して前記第１触媒層の周囲に設定される切断対象線に対応する形状の刃を有する円筒状のロータリーダイカッターをハーフカット位置へ移動させる工程と、（ｄ）前記ハーフカット位置にある前記ロータリーダイカッターを、回転軸を中心に回転させることによって、前記刃を前記第１触媒層の一方側から前記第１バックシートの厚さ方向の中間部まで到達させることにより、前記切断対象線に沿って前記電極層基材に切断部を設ける工程とを含む。

第１態様の膜電極接合体の製造装置によると、吸着ステージに対してロータリーダイカッターを移動させることができる。このため、電極層基材に対して、ロータリーダイカッターの刃を移動させることができる。したがって、電極層基材の適切な位置に切断部を設けることができる。

第２態様の膜電極接合体の製造装置によると、第２触媒層を有する電極層基材の適切な位置に切断部を設けることができる。

第３態様の膜電極接合体の製造装置によると、移動駆動部が吸着ステージに対してロータリーダイカッターを長手方向へ移動させつつ、回転駆動部がロータリーダイカッターを回転させることによって、電極層基材に切断部を効率的に設けることができる。

第４態様の膜電極接合体の製造装置によると、第１触媒層の位置を特定するため、切断部が設けられる位置の精度を向上することができる。

第５態様の膜電極接合体の製造装置によると、撮像部によって取得される画像に基づいて、第１触媒層の位置を特定することができる。

第６態様の膜電極接合体の製造装置によると、吸着溝に沿って電極層基材が吸着されるため、切断部を設ける際に電極層基材が位置ずれすることを軽減できる。

第７態様の膜電極接合体の製造装置によると、吸着溝が、電極層基材の切断対象線とは交差する方向に延びるため、電極層基材における切断対象線の両側部分を吸着溝で吸着することができる。これにより、電極層基材に刃が当てられた部分が強固に保持されるため、電極層基材に切断部を精度良く設けることができる。

第８態様の膜電極接合体の製造装置によると、電極層基材の搬送を停止した状態で、ロータリーダイカッターをハーフカット位置へ移動させる。このため、切断部が設けられる位置の精度を向上することができる。

第９態様の膜電極接合体の製造方法によると、吸着ステージに対してロータリーダイカッターを移動させることができる。このため、電極層基材に対して、ロータリーダイカッターの刃を移動させることができる。したがって、電極層基材の適切な位置に切断部を設けることができる。

実施形態に係るガスケット付加装置の構成を示す図である。 第１供給ローラから送り出される電極層基材８を模式的に示す縦断面図および平面図である。 切断部が設けられた電極層基材を模式的に示す縦断面図および平面図である。 膜電極接合体層の非採用領域の部分が分離された電極層基材８を模式的に示す縦断面図および平面図である。 サブガスケット基材を模式的に示す縦断面図および平面図である。 カバーフィルムの非対応領域の部分が分離されたサブガスケット基材を模式的に示す縦断面図および平面図である。 貼付機構によって貼り合わせられる電極層基材およびサブガスケット基材を模式的に示す縦断面図である。 サブガスケット付接合体シートおよびサブガスケット付膜電極接合体を示す縦断面図および平面図である。 制御部と、ガスケット付加装置内の各部との電気的接続を示すブロック図である。 第１ハーフカット部の＋Ｘ側面を模式的に示す図である。 第１ハーフカット部の＋Ｘ側面を模式的に示す図である。 第１ハーフカット部の−Ｙ側面を模式的に示す図である。 第１ハーフカット部のＸ方向駆動部を模式的に示す図である。 吸着ステージの吸着面を示す平面図ある。 吸着ステージの吸着面に吸着されている電極層基材を示す平面図である。 貼付機構を模式的に示す側面図である。 貼付機構を模式的に示す側面図である。 電極層基材上の膜電極接合体を模式的に示す平面図である。 貼付機構における貼り合わせ処理の流れを示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。

図１は、実施形態に係るガスケット付加装置１００の構成を示す図である。ガスケット付加装置１００は、膜電極接合体層８０を有する電極層基材８に、サブガスケットフィルム９２を有するサブガスケット基材９を付加することによって、サブガスケット付きの膜電極接合体を製造する装置である。

ガスケット付加装置１００は、第１搬送機構１、第２搬送機構２、第１ハーフカット部３、第２ハーフカット部４、貼付機構５、シート回収ローラ６および制御部７を備える。

＜第１搬送機構１＞
第１搬送機構１は、長尺帯状の電極層基材８（図２参照）を複数のローラで支持しつつ、貼付機構５へ向けて既定の搬送経路８ＴＲに沿って搬送する。第１搬送機構１は、第１供給ローラ１１、第１フィードローラ１２および第１ダンサーローラ１３を備える。また、第１搬送機構１は、搬送経路８ＴＲ上の電極層基材８から剥離される部分（後述する電解質膜８２の非採用領域８Ａ２）を巻き取って回収する電解質膜回収ローラ１４を備える。

本実施形態では、電極層基材８が第１搬送機構１によって貼付機構５へ向けて移動する移動方向を搬送方向ＤＲ１とし、当該搬送方向ＤＲ１に直交する方向であって、電極層基材８の主面（最も面積が大きい面）と平行な方向を幅方向ＤＲ２とする。また、搬送経路８ＴＲにおいて、第１供給ローラ１１に近い方を搬送方向ＤＲ１の上流側とし、貼付機構５に近い方を搬送方向ＤＲ１の下流側とする。搬送方向ＤＲ１は、電極層基材８の長手方向に一致する。

図２は、第１供給ローラ１１から送り出される電極層基材８を模式的に示す縦断面図および平面図である。図２に示すように、電極層基材８は、長尺帯状の第１バックシート８１と、第１バックシート８１の上面（一方側面）に設けられた長尺帯状の電解質膜８２とを含む。電解質膜８２の上面には、等間隔で矩形状の第１触媒層８３が設けられており、電解質膜８２の下面（他方側面）には、第１触媒層８３と厚さ方向に重なるように第２触媒層８４が設けられる。電極層基材８において、第２触媒層８４は、電解質膜８２と、第１バックシート８１との間に挟まれている。電極層基材８は、図示を省略する外部装置において、あらかじめ製造され、第１供給ローラ１１にロール状に巻かれた状態で準備される。電解質膜８２、複数の第１触媒層８３および複数の第２触媒層８４は、膜電極接合体層８０を構成する。第１バックシート８１と電解質膜８２とは、互いに付着している。

電解質膜８２には、例えば、フッ素系または炭化水素系の高分子電解質膜が用いられる。電解質膜８２の具体例としては、パーフルオロカーボンスルホン酸を含む高分子電解質膜（例えば、米国DuPont社製のNafion（登録商標）、旭硝子（株）製のFlemion（登録商標）、旭化成（株）製のAciplex（登録商標）、ゴア(Gore)社製のGoreselect（登録商標））を挙げることができる。電解質膜８２の膜厚は、例えば、５μｍ〜３０μｍとされる。電解質膜８２は、大気中の湿気によって膨潤する一方、湿度が低くなると収縮する。すなわち、電解質膜８２は、大気中の湿度に応じて変形しやすい性質を有する。

第１バックシート８１は、電解質膜８２の変形を抑制するためのフィルムである。第１バックシート８１の材料には、電解質膜８２よりも機械的強度が高く、形状保持機能に優れた樹脂が用いられる。第１バックシート８１の材料としては、例えば、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が好適である。第１バックシート８１の膜厚は、例えば、２５μｍ〜１００μｍである。

図２に示すように、第１バックシート８１の幅は、電解質膜８２の幅よりも若干大きい。電解質膜８２は、第１バックシート８１における幅方向の中央に設けられる。第１触媒層８３の幅は、電解質膜８２の幅よりも小さい。第１および第２触媒層８３，８４は、それぞれ、電解質膜８２の上面および下面の幅方向中央に設けられる。

第１および第２触媒層８３，８４の材料には、高分子形燃料電池のアノードまたはカソードにおいて燃料電池反応を起こす材料が用いられる。例えば、白金（Ｐｔ）、白金合金、白金化合物等の触媒粒子が、第１および第２触媒層８３，８４の材料として用いられる。白金合金の例としては、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉄（Ｆｅ）等からなる群から選択される少なくとも１種の金属と白金との合金を挙げることができる。一般的には、カソード用の触媒層の材料には白金が用いられ、アノード用の触媒層の材料には白金合金が用いられる。

第１フィードローラ１２は、図１に示すように、互いに接するように配置された２つのローラ体を備える。第１フィードローラ１２は、当該２つのローラ体の間に電極層基材８を挟持し、当該２つのローラ体が回転することによって、第１供給ローラ１１から電極層基材８を引き出す。第１フィードローラ１２は、制御部７からの制御信号に応じて、能動回転することが可能に構成される。第１フィードローラ１２の回転が停止されると、第１供給ローラ１１からの電極層基材８の送り出しが停止され、電極層基材８の第１ハーフカット部３への搬入および第１ハーフカット部３からの搬出が停止される。

図３は、切断部８Ｃが設けられた電極層基材８を模式的に示す縦断面図および平面図である。第１ハーフカット部３は、第１フィードローラ１２の下流側に配置される。第１ハーフカット部３は、第１供給ローラ１１から送り出された電極層基材８の膜電極接合体層８０を、図３に示すように、採用領域８Ａ１と非採用領域８Ａ２とに切り分ける処理（第１ハーフカット処理）を行う処理部である。第１ハーフカット部３の構成については、後述する。

図３に示すように、切断部８Ｃは、単一の第１触媒層８３およびその裏側にある単一の第２触媒層８４を取り囲む矩形状に電解質膜８２が切断されることによって設けられる。切断部８Ｃは、電解質膜８２をその上面から下面へ貫通する切断面によって構成される。また、切断部８Ｃは、第１バックシート８１を貫通せず、第１バックシート８１の上面から厚さ方向の中間部まで到達する切断面によって構成される。すなわち、切断部８Ｃは、第１バックシート８１の下面まで到達しない。

第１ダンサーローラ１３は、電極層基材８にかかる張力を一定にするため、電極層基材８の張力に応じて上下（電極層基材８の主面に直交する方向）に移動する。第１ダンサーローラ１３が上下に移動することによって、電極層基材８にかかる急激な張力の変動が吸収される。

電解質膜回収ローラ１４は、電極層基材８のうち膜電極接合体層８０の非採用領域８Ａ２の部分を巻き取って回収する。非採用領域８Ａ２は、長尺帯状の電解質膜８２のうち、採用領域８Ａ１を除いた部分である。電解質膜８２の非採用領域８Ａ２は、第１ハーフカット部３よりも下流側の位置にて電極層基材８から剥離され、その後、電解質膜回収ローラ１４に巻き取られる。

図４は、膜電極接合体層８０の非採用領域８Ａ２の部分が分離された電極層基材８を模式的に示す縦断面図および平面図である。図４に示すように、電解質膜回収ローラ１４が、電極層基材８から電解質膜８２の非採用領域８Ａ２を回収することによって、第１バックシート８１の上面に、電解質膜８２の採用領域８Ａ１の部分、および、当該電解質膜８２の部分の上面および下面に設けられた単一の第１触媒層８３および単一の第２触媒層８４で構成される単一の膜電極接合体８５が残される。膜電極接合体８５は、第１バックシート８１とともに、貼付機構５へ向けて搬送される。

＜第２搬送機構２＞
第２搬送機構２は、長尺帯状のサブガスケット基材９（図５参照）を、複数のローラで支持しつつ、貼付機構５へ向けて既定の搬送経路９ＴＲに沿って搬送する。第２搬送機構２は、第２供給ローラ２１および第２ダンサーローラ２２を備える。また、第２搬送機構２は、搬送経路９ＴＲ上のサブガスケット基材９から剥離される不要部分を巻き取って回収するカバーフィルム回収ローラ２３を備える。

本実施形態では、第２搬送機構２によって貼付機構５へ向けて移動するサブガスケット基材９の移動方向を搬送方向ＤＲ３とする。また、搬送経路９ＴＲにおいて、第１供給ローラ１１に近い方を搬送方向ＤＲ３の上流側とし、貼付機構５に近い方を搬送方向ＤＲ３の下流側とする。搬送方向ＤＲ３は、サブガスケット基材９の長手方向に一致する。搬送方向ＤＲ３に直交する方向であって、サブガスケット基材９の主面（最も面積が大きい面）と平行な方向は、幅方向ＤＲ２と一致する。

図５は、サブガスケット基材９を模式的に示す縦断面図および平面図である。なお、図５に示すサブガスケット基材９には、切断部９Ｃが設けられている。この切断部９Ｃは、後述する第２ハーフカット部４によって設けられる部分であり、第２供給ローラ２１から送り出された直後は設けられていない。

図５に示すように、サブガスケット基材９は、長尺帯状の第２バックシート９１と、第２バックシート９１の上面（一方側面）に設けられる長尺帯状のサブガスケットフィルム９２と、サブガスケットフィルム９２の上面（一方側面）に設けられる長尺帯状のカバーフィルム９３とを有する。サブガスケット基材９は、図示を省略する外部装置において、あらかじめ製造され、第２供給ローラ２１にロール状に巻かれた状態で準備される。

サブガスケットフィルム９２の材料としては、電解質膜８２よりも機械的強度が高く、形状保持機能に優れた樹脂が好適である。サブガスケットフィルム９２の材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）またはＰＳ（ポリスチレン）が好適である。サブガスケットフィルム９２の膜厚は、例えば、２５〜１００μｍである。

サブガスケット基材９において、第２バックシート９１の上面（一方側面）は、接着剤の層が形成された接着面となっている。接着剤には、例えば、感圧性接着剤が用いられる。ただし、感圧性接着剤に代えて、熱硬化性接着剤、熱可塑性接着剤またはＵＶ硬化型接着剤が用いられていてもよい。第２バックシート９１の当該接着面は、サブガスケットフィルム９２に覆われている。第２バックシート９１の材料としては、例えば、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が好適である。第２バックシート９１の膜厚は、例えば、２５μｍ〜１００μｍである。

サブガスケット基材９において、サブガスケットフィルム９２の上面（一方側面）は、接着剤の層が形成された接着面となっている。サブガスケットフィルム９２の当該接着面は、カバーフィルム９３で覆われている。カバーフィルム９３は、サブガスケットフィルム９２から容易に剥がすことが可能な程度の力で接着される。カバーフィルム９３の材料としては、特に限定されないが、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が好適である。

第２ダンサーローラ２２は、サブガスケット基材９にかかる張力を一定にするため、電極層基材８の張力に応じて左右（サブガスケット基材９の主面に直交する方向）に移動する。また、第２ダンサーローラ２２が左右に移動することによって、サブガスケット基材９にかかる急激な張力の変動が吸収される。

第２ハーフカット部４は、第２供給ローラ２１と第２ダンサーローラ２２との間に設けられる。第２ハーフカット部４は、第２供給ローラ２１から繰り出されるサブガスケット基材９のうち、カバーフィルム９３およびサブガスケットフィルム９２を、対応領域９Ａ１と非対応領域９Ａ２とに切り分ける処理（第２ハーフカット処理）を行う処理部である。

第２ハーフカット処理とは、図５に示すように、サブガスケット基材９に切断部９Ｃを設ける処理をいう。当該切断部９Ｃは、矩形状である対応領域９Ａ１とそれ以外の非対応領域９Ａ２との境界線（切断対象線９Ｔ）に沿って設けられる。対応領域９Ａ１は、例えば、第１触媒層８３と相似であり、かつほぼ同一の大きさとされる。なお、対応領域９Ａ１は、第１触媒層８３と非相似であってもよい。また、対応領域９Ａ１は、第１触媒層８３より大きくてもよい。

本例では、第２ハーフカット部４は、上下に対向する２つのローラ４１，４２を有しており、当該２つのローラ４１，４２間にサブガスケット基材９が通される。また、サブガスケット基材９のカバーフィルム９３側に対向するローラ４１の外周面に、ピナクル刃が設けられる。当該ピナクル刃は、対応領域９Ａ１の形状（矩形状）に対応する形状を有する。

第２ハーフカット部４は、２つのローラ４１，４２間でサブガスケット基材９を挟持する。そして、各ローラ４１，４２がサブガスケット基材９の搬送方向ＤＲ３へ向けた移動速度に同期して回転する。ローラ４１の外周面に設けられたピナクル刃がサブガスケット基材９に当たると、サブガスケット基材９に切断部９Ｃが設けられる。これによって、サブガスケット基材９が、対応領域９Ａ１と非対応領域９Ａ２とに切り分けられる。ローラ４１の外周は、サブガスケット基材９に設ける切断部９Ｃ（換言すると、対応領域９Ａ１）の間隔と一致する。このため、ローラ４１，４２がサブガスケット基材９の移動に同期して回転することによって、サブガスケット基材９に対して一定ピッチで切断部９Ｃが設けられる。なお、ローラ４１，４２が、常に、サブガスケット基材９の移動速度と同期した速度で回転することは必須ではない。例えば、ピナクル刃がサブガスケット基材９に当接するときは、サブガスケット基材９の移動速度と同期した速度でローラ４１を回転させ、ピナクル刃がサブガスケット基材９に接触しないときは、サブガスケット基材９の移動速度よりも速い速度でローラ４１を回転させてもよい。これにより、サブガスケット基材９に対して切断部９Ｃを設ける間隔を短くすることができるため、サブガスケット基材９のロスを小さくすることができる。

ローラ４１，４２は、サブガスケット基材９との間に発生する摩擦抵抗によって従動的に回転してもよい。この場合、サブガスケット基材９の移動速度に同期して、ローラ４１，４２が回転するため、制御部７による、同期制御は不要である。なお、ローラ４１，４２のうち少なくとも一方が、モータの駆動によって能動的に回転する構成を備えてもよい。この場合、制御部７が、第２搬送機構２によるサブガスケット基材９の移動速度に合わせて、ローラ４１，４２の回転を制御するとよい。

図５に示すように、切断部９Ｃは、カバーフィルム９３及びサブガスケットフィルム９２を貫通する切断面によって構成される。また、切断部９Ｃは、第２バックシート９１を貫通せず、第２バックシート９１の上面（一方側面）から厚さ方向の中間部まで到達する切断面によって構成される。すなわち、切断部９Ｃは、第２バックシート９１の下面（他方側面）までは到達しない。

カバーフィルム回収ローラ２３は、切断部９Ｃが設けられたサブガスケット基材９のうち、カバーフィルム９３の非対応領域９Ａ２の部分を巻き取って回収する。カバーフィルム９３の非対応領域９Ａ２は、搬送経路９ＴＲにおける、第２ダンサーローラ２２と貼付機構５との間の位置にて、サブガスケット基材９から剥離されて、カバーフィルム回収ローラ２３に回収される。カバーフィルム回収ローラ２３は、剥離部の一例である。

図６は、カバーフィルム９３の非対応領域９Ａ２の部分が分離されたサブガスケット基材９を模式的に示す縦断面図および平面図である。図６に示すように、カバーフィルム９３の非対応領域９Ａ２の部分が分離されることにより、サブガスケットフィルム９２の上面に、カバーフィルム９３の対応領域９Ａ１である矩形状部分が残される。この矩形状部分は、第２バックシート９１およびサブガスケットフィルム９２とともに、貼付機構５へ搬送される。

図７は、貼付機構５によって貼り合わせられる電極層基材８およびサブガスケット基材９を模式的に示す縦断面図である。図７に示すように、貼付機構５は、電解質膜８２の非採用領域８Ａ２の部分が分離された電極層基材８（図４参照）と、カバーフィルム９３の非対応領域９Ａ２の部分が分離されたサブガスケット基材９とを互いに貼り合わせる。ここでは、電極層基材８における膜電極接合体８５の第１触媒層８３の上面が、サブガスケット基材９におけるカバーフィルム９３の上面と合わさるように、電極層基材８およびサブガスケット基材９が貼り合わせられる。また、電極層基材８における膜電極接合体８５のうち、第１触媒層８３の周囲にある電解質膜８２の部分が、サブガスケット基材９におけるカバーフィルム９３の周囲にあるサブガスケットフィルム９２の表面（接着面）に接着する。

本実施形態では、サブガスケット基材９に対して、第１触媒層８３に対応する対応領域９Ａ１に、第２バックシート９１の厚さ方向中間部まで切断部９Ｃが設けられ、そして、当該サブガスケット基材９が、電極層基材８に貼り合わされる。すなわち、サブガスケット基材９は、対応領域９Ａ１が切り抜かれずに、電極層基材８と貼り合わせられる。このため、貼付け前のサブガスケットフィルム９２の剛性を高く維持することができるため、サブガスケットフィルム９２に皺が発生することを抑制できる。

第１バックシート回収ローラ６５は、貼付機構５において、サブガスケット基材９と張り合わされた電極層基材８から剥離される第１バックシート８１を巻き取って回収する。第１バックシート８１は、貼付機構５とシート回収ローラ６との間の位置で、電極層基材８から剥離される。これにより、サブガスケット付接合体シート８７（図８参照）が形成される。

図８は、サブガスケット付接合体シート８７およびサブガスケット付膜電極接合体８９を示す縦断面図および平面図である。サブガスケット付接合体シート８７は、膜電極接合体８５の片面にサブガスケット基材９が取り付けられた構造を有する。サブガスケット付接合体シート８７では、膜電極接合体８５における第１触媒層８３の周囲だけでなく、第１触媒層８３にも、サブガスケットフィルム９２の対応領域９Ａ１の部分、さらには、カバーフィルム９３の対応領域９Ａ１の部分が付加される。このため、電解質膜８２および第１触媒層８３（さらには、第２触媒層８４）の剛性を高めることができるため、この部分の皺の発生などの変形を抑制することができる。

サブガスケット付接合体シート８７は、シート回収ローラ６によってロール状に巻き取られて回収される。サブガスケット付接合体シート８７は、その第２バックシート９１側の面が、シート回収ローラ６の外周面に対向する状態で、シート回収ローラ６に巻き取られる。これにより、サブガスケット付接合体シート８７における第２触媒層８４が、シート回収ローラ６の外周面と直に接触することを抑制できる。

図１に示すように、シート回収ローラ６は、サブガスケット付接合体シート８７を巻き取って回収する。シート回収ローラ６の回転軸には、不図示のモータが接続されており、制御部７の制御下で回転する。

なお、図８に示すように、サブガスケット付接合体シート８７から、第２バックシート９１を剥離すると、第２バックシート９１とともに、サブガスケットフィルム９２における切断部９Ｃの内側の不要部分（対応領域９Ａ１の部分）、およびカバーフィルム９３を剥離することができる。これによって、膜電極接合体８５のエッジ部分に、枠体であるサブガスケットフィルム９２の非対応領域９Ａ２の部分が付加されたサブガスケット付膜電極接合体８９を得ることができる。なお、サブガスケット付膜電極接合体８９において、例えば図８に示すように、サブガスケットフィルム９２を、膜電極接合体８５よりも一回り大きい矩形状の破断線８５Ｃの位置で切断することによって、１つの膜電極接合体８５に額縁状のサブガスケットフィルムが付加されたサブガスケット付膜電極接合体を得ることができる。

図９は、制御部７と、ガスケット付加装置１００内の各部との電気的接続を示すブロック図である。制御部７は、ガスケット付加装置１００内の各部の動作を制御する。図９中、概念的に示すように、制御部７は、ＣＰＵ等のプロセッサ７１、ＲＡＭ等のメモリ７２およびハードディスクドライブなどの記憶部７３を有するコンピュータにより構成される。記憶部７３には、ガスケット付加装置１００の動作を制御するためのコンピュータプログラムＰが、インストールされている。

＜第１ハーフカット部３＞
図１０〜図１３を参照しつつ、第１ハーフカット部３の構成について説明する。なお、図１０〜図１３には、説明の便宜上、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示す矢印を付している。以下の説明では、各矢印の先端が向く方を＋（プラス）方向とし、その逆方向を−（マイナス）方向とする。Ｘ方向は、搬送方向ＤＲ１と平行であり、Ｙ方向は、幅方向ＤＲ２と平行であり、Ｚ方向は、電極層基材８の上面に垂直な方向である。本例では、Ｘ方向およびＹ方向は、水平面と平行であり、Ｚ方向は、鉛直方向と平行である。

図１０は、第１ハーフカット部３の＋Ｘ側面を模式的に示す図である。図１１は、第１ハーフカット部３の＋Ｘ側面を模式的に示す図である。図１２は、第１ハーフカット部３の−Ｙ側面を模式的に示す図である。図１３は、第１ハーフカット部３のＸ方向駆動部３４を模式的に示す図である。

第１ハーフカット部３は、搬送方向ＤＲ１へ移動する電極層基材８に、矩形状の切断部８Ｃ（図３参照）を設ける第１ハーフカット処理を施す装置である。第１ハーフカット部３は、吸着ステージ３０、ロータリーダイカッター３１、回転駆動部３２、移動駆動部３３を備える。

吸着ステージ３０は、電極層基材８を第１バックシート８１側から吸着して保持する。吸着ステージ３０の吸着面（＋Ｚ側面）は、Ｘ方向を長手方向とし、Ｙ方向を短手方向とする長方形状を有する。

ロータリーダイカッター３１は、Ｙ方向に延びる回転軸３１Ａを中心に回転する円筒状の部材である。ロータリーダイカッター３１の外周面には、ピナクル刃３１１が設けられている。ピナクル刃３１１は、電極層基材８における第１触媒層８３の周囲の切断対象線８Ｔ（図１４参照）に沿って電極層基材８に切断部８Ｃを設ける。本例では、切断部８Ｃは、正方形状であるため、ピナクル刃３１１は、Ｙ方向（幅方向ＤＲ２）に沿って互いに平行に延びる２つの幅方向部分３１２と、ロータリーダイカッター３１の周方向に沿って互いに平行に延びる２つの周方向部分３１３とで構成される。

移動駆動部３３は、ロータリーダイカッター３１を保持する架橋体３３１、架橋体３３１をＸ方向へ移動させるＸ方向駆動部３４、架橋体３３１をＹ方向へ移動させるＹ方向駆動部３５、ロータリーダイカッター３１をＺ方向へ移動させるＺ方向駆動部３６を備える。

架橋体３３１は、吸着ステージ３０の＋Ｙ側および−Ｙ側に配置されたＺ方向に延びる２つの柱部３３２、および、当該２つの柱部３３２の＋Ｚ側端部どうしを連結する梁部３３３を有する。２つの柱部３３２の間に、ロータリーダイカッター３１が配置される。

移動駆動部３３は、ロータリーダイカッター３１を、少なくとも、離間位置Ｌ１１（図１０参照）とハーフカット位置Ｌ１２（図１１参照）とに移動させる。図１０に示すように、離間位置Ｌ１１に配置されたロータリーダイカッター３１は、吸着ステージ３０よりも上側の搬送経路８ＴＲを通過する電極層基材８に対して、上方（＋Ｚ側）へ離れる。また、図１１に示すように、ロータリーダイカッター３１がハーフカット位置Ｌ１２に配置されると、ロータリーダイカッター３１が回転することによって、ピナクル刃３１１が吸着ステージ３０に吸着された電極層基材８の上面に当接するとともに、切断部８Ｃを設けることが可能となる。

＜Ｚ方向駆動部３６＞
Ｚ方向駆動部３６は、ロータリーダイカッター３１の＋Ｙ側および−Ｙ側それぞれに、Ｚ方向ガイド３６１、昇降プレート３６２、スプリング３６３および偏心カム３６４を１つずつ備える。また、Ｚ方向駆動部３６は、Ｙ方向へ延びる回転軸３６５、および、回転軸３６５を回転させるＺ方向モータ３６６を備える。２つの偏心カム３６４は、回転軸３６５に取り付けられている。

スプリング３６３は、昇降プレート３６２と、昇降プレート３６２よりも−Ｚ側に配置されたＹ方向ガイド３５３との間に配置される。スプリング３６３は、昇降プレート３６２の−Ｚ側端部に連結されており、昇降プレート３６２を＋Ｚ側へ付勢する。昇降プレート３６２の＋Ｚ側端部は、偏心カム３６４の外周面（カム面）の−Ｚ側端部に当接する。回転軸３６５とともに偏心カム３６４が回転すると、偏心カム３６４の−Ｚ側端部がＺ方向に変位する。これによって、偏心カム３６４に押圧される昇降プレート３６２の位置もＺ方向に変位する。昇降プレート３６２は、Ｚ方向に延びるＺ方向ガイド３６１に連結されており、Ｚ方向ガイド３６１によって鉛直方向と平行に変位する。

ロータリーダイカッター３１の回転軸３１Ａの両端部は、ベアリング３２Ｂを介して、昇降プレート３６２に支持されている。このため、昇降プレート３６２とともに、ロータリーダイカッター３１がＺ方向へ移動する。

＜Ｙ方向駆動部３５＞
Ｙ方向駆動部３５は、サーボモータであるＹ方向モータ３５１、Ｙ方向へ延びるボールネジ３５２、および、Ｙ方向に沿って延びる４つのＹ方向ガイド３５３を有する（図１３参照）。架橋体３３１の−Ｚ側部分は、各Ｙ方向ガイド３５３に連結されている。また、ボールネジ３５２は、架橋体３３１の−Ｙ側面に設けられたナット部材に連結されている（図１０，図１２参照）。Ｙ方向モータ３５１がボールネジ３５２を回転させることによって、架橋体３３１がＹ方向ガイド３５３に沿ってＹ方向へ移動する。これにより、ロータリーダイカッター３１がＹ方向へ移動する。

＜Ｘ方向駆動部３４＞
Ｘ方向駆動部３４は、サーボモータであるＸ方向モータ３４１、Ｘ方向へ延びるボールネジ３４２、および、Ｘ方向と平行に延びる２つのＸ方向ガイド３４３を備える。ボールネジ３４２は、架橋体３３１の＋Ｘ側面に連結されており、Ｘ方向モータ３４１がボールネジ３４２を回転させることによって、架橋体３３１がＸ方向ガイドに沿って３４３に沿ってＸ方向へ移動する。これにより、ロータリーダイカッター３１がＸ方向へ移動する。

＜回転駆動部３２＞
回転駆動部３２は、回転軸３１Ａを回転させることによって、ロータリーダイカッター３１を回転させる。回転駆動部３２は、回転モータ３２１およびクラッチ３２２を備える。

回転モータ３２１は、回転軸３１Ａの−Ｙ側端部に連結されている。回転モータ３２１が回転軸３１Ａを回転させることによって、ロータリーダイカッター３１が回転軸３１Ａを中心にして回転する。回転軸３１Ａの両側部分は、＋Ｙ側および−Ｙ側の昇降プレート３６２に、ベアリング３２Ｂを介して支持される。

クラッチ３２２は、回転軸３１Ａにおける、回転モータ３２１とロータリーダイカッター３１との間に設けられている。回転軸３１Ａは、クラッチ３２２によって、原動軸（クラッチ３２２よりも回転モータ３２１側の軸部分）と、従動軸（クラッチ３２２よりもロータリーダイカッター３１側の軸部分）とに分割されている。クラッチ３２２が原動軸と従動軸を断続することによって、回転モータ３２１からロータリーダイカッター３１への回転駆動力の伝達を断続することができる。なお、クラッチ３２２は、必須ではなく、省略してもよい。

架橋体３３１の−Ｙ側の柱部３３２には、回転軸３１Ａが挿通される、Ｙ方向に貫通する貫通孔（不図示）が設けられる当該貫通孔は、Ｚ方向に長い長円状など、回転軸３１Ａの昇降移動を許容する形状である。
る。

図１４は、吸着ステージ３０の吸着面３０Ｓを示す平面図ある。図１５は、吸着ステージ３０の吸着面３０Ｓに吸着されている電極層基材８を示す平面図である。吸着ステージ３０における、電極層基材８を吸着する吸着面３０Ｓ（＋Ｚ側面）には、吸着溝３０１が設けられている。また、吸着溝３０１の内側に、雰囲気を吸引する複数の吸引孔３０２が設けられている。

吸着溝３０１は、＋Ｘ方向に向かって＋Ｙ方向へ延びる複数の第１凹部３０３、および、＋Ｘ方向に向かって−Ｙ方向へ延びる複数の第２凹部３０４を含む。複数の第１凹部３０３および複数の第２凹部３０４は、複数の交差点３０５で交差しており、その交差点３０５において互いに連結されている。また、本実施形態では、この複数の交差点３０５のうちの一部に、吸引孔３０２が設けられている。なお、吸引孔３０２は、複数あることは必須ではなく、１つであってもよい。

吸引孔３０２は、不図示の吸引配管を介して、真空ポンプなどを含む吸引部３０Ｐ（図１０参照）に接続されている。吸引孔３０２は、吸引部３０Ｐの作用によって、周囲の雰囲気を吸引する。制御部７は、吸引配管に設けられたバルブ（不図示）を制御することによって、吸引孔３０２による雰囲気の吸引の開始および停止を制御する。制御部７が、吸引孔３０２による雰囲気の吸引を開始させると、電極層基材８が吸着ステージ３０の吸着面３０Ｓに吸着される。制御部７が吸引孔３０２による雰囲気の吸引を停止させると、電極層基材８の吸着が解除され、電極層基材８が吸着ステージ３０から上方（＋Ｚ側）へ離れる。

第１ハーフカット部３において電極層基材８に設けられる切断部８Ｃに対応する切断対象線８Ｔは、Ｘ方向に平行な部分と、Ｙ方向に平行な部分とを含む矩形状である。吸着溝３０１は、切断対象線８Ｔにおける、Ｘ方向に平行な部分およびＹ方向に平行な部分と交差する第１凹部３０３および第２凹部３０４を含む。

吸着溝３０１に沿って、電極層基材８を吸着ステージ３０に吸着できるため、第１ハーフカット処理中に電極層基材８がずれることを軽減できる。また、吸着溝３０１が切断対象線８Ｔとは交差する方向に延びる、複数の第１凹部３０３および複数の第２凹部３０４を含む。このため、電極層基材８における切断対象線８Ｔの各部分を横断する吸着溝３０１で、電極層基材８保持することができる。したがって、電極層基材８にピナクル刃３１１が当てられた状態でも、吸着ステージ３０が電極層基材８のその当接部分を強固に保持することができるため、電極層基材８の切断対象線８Ｔに精度良く切断部８Ｃを設けることができる。

図１２に示すように、第１ハーフカット部３は、撮像部３７を備えている。撮像部３７は、吸着ステージ３０の吸着面３０Ｓよりも＋Ｚ側に配置される。撮像部３７は、イメージセンサを有する１つまたは複数のカメラを備える。撮像部３７は、吸着ステージ３０に吸着される電極層基材８における第１触媒層８３を撮像する。撮像部３７は、制御部７と電気的に接続されており、撮像によって得られる画像信号を制御部７へ送信する。

図１２に示すように、制御部７は、位置特定部７１０として機能する。位置特定部７１０は、プロセッサ７１が、コンピュータプログラムＰを実行することによってソフトウェア的に実現される機能である。なお、位置特定部７１０は、特定用途向け集積回路などのハードウェア的構成であってもよい。位置特定部７１０は、撮像部３７によって取得された画像において、第１触媒層８３の位置（例えば、重心位置）を特定する。さらに、制御部７は、特定された第１触媒層８３の位置に基づいて、切断対象線８Ｔを設定するとともに、その設定された切断対象線８Ｔに応じて移動駆動部３３を動作させることにより、ロータリーダイカッター３１を移動させる。

位置特定部７１０は、例えば、図１５に示すように、第１触媒層８３の４つの角部８３１，８３２、８３３，８３４を特定し、それらの位置に基づいて、第１触媒層８３の重心位置を特定してもよい。この場合、撮像部３７は、複数のカメラで角部８３１〜８３４をそれぞれ撮影してもよい。また、撮像部３７は、１つのカメラで角部８３１〜８３４を１度に撮影してもよいし、あるいは、その１つのカメラを移動させることによって、複数回に分けて撮像してもよい。

また、位置特定部７１０が、角部８３１〜８３４の位置から第１触媒層８３の位置を特定することは必須ではない。例えば、位置特定部７１０は、第１触媒層８３の四辺の位置を特定し、それらの位置に基づいて、第１触媒層８３の位置を特定してもよい。

また、位置特定部７１０は、第２触媒層８４の位置を特定してもよい。例えば、第１バックシート８１が透明性を有する場合、撮像部３７を電極層基材８の第１バックシート８１側に配置して、撮像部３７が第２触媒層８４を撮像してもよい。この場合、第２触媒層８４の位置に基づいて、制御部７が切断対象線８Ｔを適切に設定することができる。

また、位置特定部７１０は、第１および第２触媒層８３，８４それぞれの位置を特定し、制御部７が、それらの位置に基づいて、切断対象線８Ｔを設定してもよい。この場合、制御部７が、例えば、第１触媒層８３の重心位置と第２触媒層８４の重心位置との間の中間点を基準にして、切断対象線８Ｔを設定してもよい。

電極層基材８において、形状不良等の不良を有する第１または第２触媒層８３，８４が含まれる場合、制御部７は、その不良品については第１ハーフカット部３において第１ハーフカット処理を行わずに、スキップするようにしてもよい。この場合、必然的に、電極層基材８について第１ハーフカット処理が行われる間隔は、等ピッチとは限らなくなる。

第１または第２触媒層８３，８４の良品検査は、例えば、電解質膜８２上に第１または第２触媒層８３，８４が設けられたときに行われてもよい。この場合、その良品検査の結果に基づき、各第１または第２触媒層８３，８４の良・不良を示す管理データを準備しておくとよい。そして、ガスケット付加装置１００においては、制御部７が当該管理データを参照することによって、「良品」とされた第１または第２触媒層８３，８４を含む領域についてのみ、第１ハーフカット部３にて第１ハーフカット処理が実行されてもよい。この場合、電極層基材８に対して不要な切断部８Ｃが設けられることを抑制できるため、ガスケット付加装置１００において、サブガスケット付接合体シート８７を効率的に製造することができる。また、採用されない第１触媒層８３がサブガスケット基材９に貼り付けられることが抑制されるため、サブガスケット基材９が無駄に消費されることを抑制できる。

なお、第１または第２触媒層８３，８４の良品検査は、ガスケット付加装置１００において行われてもよい。この場合、第１供給ローラ１１と第１ハーフカット部３との間の位置に、第１または第２触媒層８３，８４を撮像するカメラを設けてもよい。そして、制御部７が、カメラで得られた画像に対してパターンマッチング等の検査手法を適用することによって、第１または第２触媒層８３，８４についての良品検査が行われてもよい。

＜第１ハーフカット処理の流れ＞
ガスケット付加装置１００において行われる第１ハーフカット処理を説明する。まず、第１搬送機構１によって、電極層基材８において、良品とされる第１触媒層８３を含む採用領域８Ａ１が吸着ステージ３０上の既定位置に搬送されると、制御部７は、第１搬送機構１を制御して、電極層基材８の搬送方向ＤＲ１（＋Ｘ方向）へ向けた移動を停止させる。採用領域８Ａ１が、既定位置に到達したか否かの判定は、例えば、搬送経路８ＴＲ上の所定位置に配されたフォトセンサで、目的の第１触媒層８３の通過を検出することによって行われてもよい。

電極層基材８の移動を停止させた後、制御部７は、吸着ステージ３０の吸引孔３０２から雰囲気の吸引を開始する。これによって、電極層基材８が、吸着溝３０１を介して、吸着面３０Ｓに吸着される。

続いて、撮像部３７が第１触媒層８３を撮像するとともに、位置特定部７１０が、その撮像によって得られた画像において、第１触媒層８３の位置を特定する。そして、制御部７が、特定された第１触媒層８３の位置に基づいて、切断対象線８Ｔを設定する。

続いて、制御部７は、ロータリーダイカッター３１を、離間位置Ｌ１１（図１０参照）からハーフカット位置Ｌ１２（図１１参照）へ移動させる。ハーフカット位置Ｌ１２は、ロータリーダイカッター３１のピナクル刃３１１が、電極層基材８に切断部８Ｃを設けるときの、ロータリーダイカッター３１の位置である。上述したように、切断対象線８Ｔは、位置特定部７１０によって特定された第１触媒層８３（または第２触媒層８４）の位置に応じて異なる。このため、ロータリーダイカッター３１のハーフカット位置Ｌ１２は、第１触媒層８３の位置に応じて変動し得る。

また、ロータリーダイカッター３１がハーフカット位置Ｌ１２へ移動する前に、制御部７は、回転駆動部３２を制御することによって、ロータリーダイカッター３１のピナクル刃３１１が初期位置に配されるまで、ロータリーダイカッター３１を回転させる。

ピナクル刃３１１の初期位置は、例えば図１１に示すように、ピナクル刃３１１のうち、切断対象線８Ｔの最上流部分８Ｔ１（図１５参照）に当接する刃部分（ここでは、幅方向部分３１２）が、ロータリーダイカッター３１の最下端に配される状態とすることができる。この場合、ロータリーダイカッター３１が−Ｚ側へ下降して、ハーフカット位置Ｌ１２に配されることによって、ピナクル刃３１１が電極層基材８の最上流部分８Ｔ１に切断部８Ｃを設けることができる。

ロータリーダイカッター３１がハーフカット位置Ｌ１２に配されると、ロータリーダイカッター３１の外周面が、吸着ステージ３０に吸着された電極層基材８の上面（第１触媒層８３または電解質膜８２）に接触し、さらに好ましくは、ロータリーダイカッター３１の外周面と吸着ステージ３０の吸着面３０Ｓとが、電極層基材８を挟んで押圧する状態となる。この状態で、制御部７は、回転駆動部３２および移動駆動部３３によって、ロータリーダイカッター３１の上流側（−Ｙ側）への移動に同期してロータリーダイカッター３１を回転させる。そして、ピナクル刃３１１が、初期位置から終了位置まで既定の角度分だけ回転することによって、切断対象線８Ｔに沿った切断部８Ｃが電極層基材８に設けられる。

なお、電極層基材８とロータリーダイカッター３１との間に発生する摩擦抵抗を利用して、ロータリーダイカッター３１を従動回転させてもよい。この場合、例えば、制御部７は、ピナクル刃３１１を初期位置へ移動させた後、クラッチ３２２を制御することによって、回転軸３１Ａにおける原動軸と従動軸の接続を切断してもよい。なお、上述のように、ハーフカット位置Ｌ１２において、ロータリーダイカッター３１を能動的に回転させる場合には、クラッチ３２２を省略してもよい。

ピナクル刃３１１が終了位置まで回転すると、制御部７は、移動駆動部３３によって、ロータリーダイカッター３１を＋Ｚ側へ上昇させて、離間位置Ｌ１１へ移動させる。そして、制御部７は、吸着ステージ３０による電極層基材８の吸着を解除する。そして、制御部７は、第１搬送機構１によって、電極層基材８を再び搬送方向ＤＲ１へ向けて移動させる。

第１ハーフカット部３の場合、吸着ステージ３０に対して、ロータリーダイカッター３１の位置を移動させることができる。このため、吸着ステージ３０に吸着された電極層基材８に対して、ロータリーダイカッター３１に設けられた刃を移動させることができる。したがって、電極層基材８の適切な位置に切断部８Ｃを設けることができる。

特に、本実施形態では、ロータリーダイカッター３１を、Ｘ方向（搬送方向ＤＲ１）、Ｙ方向（幅方向ＤＲ２）へ移動させることができる。このため、電極層基材８の表面に平行な方向について、切断部８Ｃを設ける位置を調整することができる。また、本実施形態では、ロータリーダイカッター３１をＺ方向（電極層基材８の厚さ方向）へ移動させることができる。このため、電極層基材８に設けられる切断部８Ｃの深さを調整することができる。

第１ハーフカット部３は、電極層基材８に第１バックシート８１を残しつつ、電解質膜８２を切断する。したがって、第１ハーフカット部３の第１ハーフカット処理によって設けられる膜電極接合体８５を、第１バックシート８１上に残しつつ、貼付機構５においてサブガスケット基材９と貼り合わせることができる。このため、第１および第２触媒層８３，８４を含む膜電極接合体８５に、皺が発生することを抑制できる。

また、第１ハーフカット部３においては、ロータリーダイカッター３１の回転軸３１Ａが、電極層基材８の長手方向に直交する幅方向ＤＲ２に沿って配置されている。このため、ロータリーダイカッター３１が回転軸３１Ａを中心に回転しつつ、電極層基材８の長手方向へ移動することによって、電極層基材８に切断部８Ｃを効率的に設けることができる。

また、第１ハーフカット部３においては、位置特定部７１０によって特定された第１触媒層８３の位置に基づいて切断対象線８Ｔが決定され、その切断対象線８Ｔに合わせて、ロータリーダイカッター３１のハーフカット位置Ｌ１２が設定される。これにより、第１触媒層８３の位置に合わせて、切断部８Ｃを精度良く設けることができる。

ガスケット付加装置１００においては、第１搬送機構１は、吸着ステージ３０上における電極層基材８の移動および停止を交互に行いつつ、電極層基材８を搬送方向ＤＲ１へ搬送する。そして、ガスケット付加装置１００が、電極層基材８を停止させている状態で、移動駆動部３３がロータリーダイカッター３１をハーフカット位置Ｌ１２へ移動させる。このため、電極層基材８に設けられる切断部８Ｃの位置精度を向上することができる。

＜貼付機構５の構成＞
図１６および図１７を参照しつつ、貼付機構５の構成について説明する。なお、図１６および図１７には、説明の便宜上、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示す矢印を付している。＋Ｘ方向は、搬送方向ＤＲ１と一致し、−Ｘ方向は搬送方向ＤＲ３と一致する。また、Ｙ方向は、幅方向ＤＲ２と平行である。

図１６および図１７は、貼付機構５を模式的に示す側面図である。図７において説明したように、貼付機構５は、電解質膜８２のうち非採用領域８Ａ２の部分が分離された電極層基材８と、カバーフィルム９３における非対応領域９Ａ２の部分が分離されたサブガスケット基材９とを貼り合わせる装置である。貼付機構５は、後述する位置合わせ処理を行うことによって、第１触媒層８３と切断部９Ｃ（対応領域９Ａ１）とを互いに位置合わせした状態で、電極層基材８およびサブガスケット基材９を貼り合わせる。貼付機構５は、第１貼付ローラ５１、第２貼付ローラ５２、吸着機構５３、貼付ローラ移動駆動部５４、第１撮像部５５、および第２撮像部５６を備える。

第１貼付ローラ５１は、外周面に電極層基材８を保持する円筒状の部材であって、幅方向ＤＲ２へ延びる回転軸５１Ａを中心に回転する。第１貼付ローラ５１は、電極層基材８を第１バックシート８１側から保持する。第１貼付ローラ５１の外周面は、例えば、ゴムで構成されていてもよい。

第２貼付ローラ５２は、外周面にサブガスケット基材９を保持する円筒状の部材である。幅方向ＤＲ２に延びる回転軸５２Ａを中心に回転する。第２貼付ローラ５２は、サブガスケット基材９を第２バックシート９１側から保持する。第１および第２貼付ローラ５１，５２は、電極層基材８およびサブガスケット基材９から受ける摩擦抵抗によって受動的に回転する従動ローラであってもよい。また、第１および第２貼付ローラ５１，５２は、能動的に回転してもよい。すなわち、回転軸５１Ａ，５２Ａに、不図示のサーボモータを接続し、制御部７が当該サーボモータを制御することによって、第１および第２貼付ローラ５１，５２を回転させてもよい。

第２貼付ローラ５２は、第１貼付ローラ５１と平行に配置される。吸着機構５３は、第２貼付ローラ５２の外周面に、第２貼付ローラ５２の保持対象物であるサブガスケット基材９を吸着させる機構である。

吸着機構５３は、第２貼付ローラ５２の外周面に設けられた多孔質部材５３１と、多孔質部材５３１に接続される吸引部５３２を備える。多孔質部材５３１は、多数の微小な孔を有しており、例えば、多孔質カーボンや多孔質セラミックス等の多孔質材料で構成される。多孔質セラミックスは、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）の焼結体である。多孔質部材５３１における気孔径は、例えば５μｍ以下とされ、気孔率は、例えば１５％〜５０％とされる。

なお、多孔質部材５３１に代えて、ＳＵＳ等のステンレスまたは鉄などの金属製部材を用いてもよい。この場合、金属製部材の外表面に、微小な吸着孔が加工によって設けられるとよい。吸着孔の直径は、吸着痕の発生を抑制するために、例えば、２ｍｍ以下とされる。

吸引部５３２は、真空ポンプなどで構成され、吸引配管を介して多孔質部材５３１に連結される。吸引部５３２の駆動によって、多孔質部材５３１の外表面付近の雰囲気が、多数の孔に吸引される。これによって、第２貼付ローラ５２の外周面（多孔質部材５３１の外表面）に、サブガスケット基材９が吸着される。ここでは、第２貼付ローラ５２は、サブガスケット基材９を第２バックシート９１側から吸着して保持する。このように、本実施形態では、第２貼付ローラ５２は、吸着ローラとして構成される。

貼付ローラ移動駆動部５４は、第２貼付ローラ５２を移動させる。貼付ローラ移動駆動部５４は、接離方向駆動部５４Ｘおよび軸方向駆動部５４Ｙを備える。接離方向駆動部５４Ｘは、図１６および図１７に示すように、第２貼付ローラ５２を、第１貼付ローラ５１に接近する方向（−Ｘ方向）、および、第１貼付ローラ５１から離間する方向（＋Ｘ方向）へ移動させる。

接離方向駆動部５４Ｘは、Ｘ軸テーブル５４１と、Ｘ軸テーブル５４１をＸ方向へ移動させるための直動駆動機構（例えば、リニアモータ機構またはボールネジ機構など）、並びに、Ｘ軸テーブルをＸ方向へ案内するガイド部などを備える。接離方向駆動部５４Ｘの直動駆動機構は、制御部７と電気的に接続されており、制御部７からの制御信号に応じて動作する。

軸方向駆動部５４Ｙは、第２貼付ローラ５２を、第２貼付ローラ５２の回転軸５２Ａの延びる幅方向ＤＲ２（軸方向）と平行なＹ方向へ移動させる。軸方向駆動部５４Ｙは、Ｙ軸テーブル５４２、Ｙ軸テーブル５４２をＹ方向へ移動させるための直動駆動機構（例えば、リニアモータ機構またはボールネジ機構など）、Ｙ軸テーブルをＹ方向へ案内するガイド部などを備える。軸方向駆動部５４Ｙの直動駆動機構は、制御部７と電気的に接続されており、制御部７からの制御信号に応じて動作する。軸方向駆動部５４Ｙは、Ｘ軸テーブル５４１に設置されており、Ｘ軸テーブルとともに、Ｘ方向へ移動する。

第２貼付ローラ５２の回転軸５２Ａは、連結部材５４３を介して、軸方向駆動部５４ＹのＹ軸テーブル５４２に連結されている。このため、Ｙ軸テーブル５４２がＹ方向へ移動することに伴って、第２貼付ローラ５２がＹ方向へ移動する。また、Ｘ軸テーブル５４１がＸ方向へ移動することに伴って、第２貼付ローラ５２が幅方向ＤＲ２へ移動する。

第１撮像部５５は、第１貼付ローラ５１に保持される電極層基材８の＋Ｚ側面（第１触媒層８３側の表面）に対向して配置される。第２撮像部５６は、第２貼付ローラ５２に保持されるサブガスケット基材９の＋Ｚ側面（カバーフィルム９３側の表面）対向して配置される。第１および第２撮像部５５，５６は、それぞれ、イメージセンサを有する１つまたは複数のカメラで構成される。第１および第２撮像部５５，５６は、制御部７と電気的に接続されており、イメージセンサで検出される画像信号を制御部７へ送信する。

第１撮像部５５は、第１貼付ローラ５１に保持されている電極層基材８の＋Ｚ側面（すなわち、第１触媒層８３側の表面）を撮像する。また、第２撮像部５６は、第２貼付ローラ５２に保持されているサブガスケット基材９の＋Ｚ側面（すなわち、カバーフィルム９３側の表面）を撮像する。

貼付機構５は、第１撮像部５５よりも搬送方向ＤＲ１の上流側に配置される光センサ５５１を備える。光センサ５５１は、例えば、反射型であり、電極層基材８における第１触媒層８３にて反射する光を検出する。なお、光センサ５５１は、透過型であってもよい。光センサ５５１は、制御部７に電気的に接続され、検出信号を出力する。制御部７は、光センサ５５１からの検出信号に基づいて、光センサ５５１の測定地点への第１触媒層８３の到達を検出する。また、制御部７は、光センサ５５１が第１触媒層８３の検出を開始してから検出を終了するまでに電極層基材８が進む距離に基づいて、第１触媒層８３のＸ方向（搬送方向ＤＲ１）における長さ寸法を測定することができる。

図１６に示すように、制御部７は、第１および第２位置測定部７１１，７１２として機能する。第１および第２位置測定部７１１，７１２は、プロセッサ７１が、コンピュータプログラムＰを実行することによってソフトウェア的に実現される機能である。なお、第１および第２位置測定部７１１，７１２は、特定用途向け集積回路などのハードウェア的構成であってもよい。

図１８は、電極層基材８上の膜電極接合体８５を模式的に示す平面図である。第１位置測定部７１１は、第１撮像部５５が取得する画像に基づいて、電極層基材８の位置を特定する。より詳細には、第１位置測定部７１１は、第１撮像部５５が取得する画像において、第１触媒層８３の位置（搬送方向ＤＲ１および幅方向ＤＲ２の位置）を特定する。例えば、図１８に示すように、第１位置測定部７１１は、第１触媒層８３における搬送方向ＤＲ１の中心線ＬＸ１と、第１触媒層８３のＸ方向に平行な側辺ＬＳ１，ＬＳ２との交点ＣＬ１，ＣＬ２の位置を測定する。中心線ＬＸ１の位置は、例えば、第１触媒層８３のＸ方向の長さ寸法に基づいて、特定されてもよい。また、側辺ＬＳ１，ＬＳ２は、第１撮像部５５が取得する画像に対して、例えば、２値化処理またはエッジ抽出処理などの公知の画像処理を適用することによって検出されるとよい。また、第１位置測定部７１１は、交点ＣＬ１，ＣＬ２の位置の中心を、第１触媒層８３の位置として求めてもよい。

なお、第１位置測定部７１１は、第１触媒層８３の４つの角部８３１〜８３４（図１５参照）、または、４辺を検出し、それらの位置に基づいて、第１触媒層８３の位置を特定してもよい。

第２位置測定部７１２は、第２撮像部５６が取得する画像に基づいて、サブガスケット基材９の位置を特定する。より詳細には、第２位置測定部７１２は、第２撮像部５６が取得する画像において、サブガスケット基材９に設けられた切断部９Ｃを検出し、その位置に基づいて、切断部９Ｃの位置（搬送方向ＤＲ１の位置および幅方向ＤＲ２の位置）を特定する。

第１および第２貼付ローラ５１，５２間で貼り合わせを行わない間は、図１７に示すように、第１および第２貼付ローラ５１，５２がＸ方向へ互いに離れる。この状態で、電極層基材８とサブガスケット基材９とを位置合わせする。第１および第２貼付ローラ５１，５２間で貼り合わせを行う間は、図１８に示すように、第１および第２貼付ローラ５１，５２が互いに接近する。第１および第２貼付ローラ５１，５２が最も接近している貼付位置ＬＡ１において、電極層基材８とサブガスケット基材９が貼り合わせられることによって、貼合体が形成される。なお、ガスケット付加装置１００においては、貼付位置ＬＡ１にて貼合体が形成された直後、電極層基材８の第１バックシート８１が剥離される。これによって、等間隔に膜電極接合体８５を有するサブガスケット付接合体シート８７（図８に示す）が得られる。サブガスケット付接合体シート８７は、搬送方向ＤＲ４へ送られて、シート回収ローラ６に回収される。

図１９は、貼付機構５における貼り合わせ処理の流れを示す図である。まず、第１搬送機構１が電極層基材８を＋Ｘ方向へ搬送することによって、貼り合わせ対象（すなわち、採用領域８Ａ１）である第１触媒層８３が、光センサ５５１に検出される。制御部７は、その検出開始時間をメモリ７２に記憶する。制御部７は、その検出開始時間から当該第１触媒層８３が検出されなくなる検出終了時間までの、電極層基材８の移動量を、第１触媒層８３のＸ方向の長さ寸法としてメモリ７２に記憶してもよい。

制御部７は、第１触媒層８３が第１撮像部５５の撮像位置に到達すると、第１搬送機構１による電極層基材８の搬送を停止する（ステップＳ２１）。そして、制御部７の第１位置測定部７１１は、第１撮像部５５によって得られる画像に基づいて、第１触媒層８３の位置を特定する（ステップＳ２２）。

一方、制御部７は、切断部９Ｃが第２撮像部５６の撮像位置に到達すると、第２搬送機構２によるサブガスケット基材９の搬送を停止する（ステップＳ２３）。そして、制御部７の第２位置測定部７１２は、第２撮像部５６によって得られる画像に基づいて、切断部９Ｃ（対応領域９Ａ１）の位置を特定する（ステップＳ２４）。
制御部７は、ステップＳ２３，Ｓ２４の処理を、ステップＳ２１，Ｓ２２の処理と並行して行う。

続いて、制御部７は、位置合わせ処理を行う（ステップＳ２５）。すなわち、制御部７は、第１触媒層８３と切断部９Ｃの幅方向ＤＲ２（軸方向）の位置のずれを修正するため、軸方向駆動部５４Ｙを制御することによって、第２貼付ローラ５２を幅方向ＤＲ２（軸方向）へ移動させる。

また、制御部７は、第１触媒層８３および切断部９Ｃの各搬送方向ＤＲ１，ＤＲ３の位置のずれを修正するため、第１または第２搬送機構１，２を制御することによって、電極層基材８またはサブガスケット基材９どちらか一方を搬送する。これにより、貼付機構５における貼付位置ＬＡ１（接触位置）において、第１触媒層８３と切断部９Ｃの位置を合わせることができる。

ステップＳ２５の位置合わせ処理が完了すると、制御部７は、第２貼付ローラ５２を第１貼付ローラ５１へ接近させる（ステップＳ２６）。これにより、電極層基材８及びサブガスケット基材９が、第１および第２貼付ローラ５１，５２の間の貼付位置ＬＡ１において、接触される。

続いて、制御部７は、第１および第２搬送機構１，２によって、電極層基材８およびサブガスケット基材９の搬送を再開する。これによって、貼付機構５において、電極層基材８およびサブガスケット基材９の貼り合わせが開始される。また、ステップＳ２５における位置合わせ処理によって、第１触媒層８３（採用領域８Ａ１）と切断部９Ｃ（対応領域９Ａ１）とが位置合わせされた状態で貼り合わされる。

本実施形態のガスケット付加装置１００では、幅方向ＤＲ２（軸方向）へ移動する第２貼付ローラ５２によって、サブガスケット基材９を吸着して強固に保持することができる。このため、第２貼付ローラ５２を幅方向ＤＲ２へ移動させた場合に、第２貼付ローラ５２においてサブガスケット基材９が位置ずれすることを抑制できる。これにより、電極層基材８およびサブガスケット基材９を、幅方向ＤＲ２に関して高精度に位置合わせすることができるため、電極層基材８にサブガスケット基材９を良好に付加することができる

また、サブガスケット基材９を吸着保持する第２貼付ローラ５２を、第１貼付ローラ５１に対して接離方向へ移動させる。このため、第２貼付ローラ５２を接離方向へ移動させたときに、第２貼付ローラ５２においてサブガスケット基材９が位置ずれすることを抑制できる。

なお、本実施形態では、サブガスケット基材９を保持する第２貼付ローラ５２に、吸着機構５３が設けられているが、これは必須ではない。すなわち、電極層基材８を保持する第１貼付ローラ５１の外周面に多孔質部材５３１を設けて、第１貼付ローラ５１に電極層基材８を吸着保持させてもよい。また、第１貼付ローラ５１に、貼付ローラ移動駆動部５４を連結することによって、第１貼付ローラ５１を軸方向（幅方向ＤＲ２）、および、接離方向（Ｘ方向）に移動させてもよい。

この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。

１００ ガスケット付加装置（膜電極接合体の製造装置）
１ 第１搬送機構
３ 第１ハーフカット部
３０ 吸着ステージ
３０１ 吸着溝
３０２ 吸引孔
３０Ｓ 吸着面
３１ ロータリーダイカッター
３１Ａ 回転軸
３２ 回転駆動部
３３ 移動駆動部
３７ 撮像部
７ 制御部
７１０ 位置特定部
８ 電極層基材
８０ 膜電極接合体層
８１ 第１バックシート
８２ 電解質膜
８３ 第１触媒層
８４ 第２触媒層
８５ 膜電極接合体
８Ｃ 切断部
８Ｔ 切断対象線
９ サブガスケット基材
ＤＲ２ 幅方向
Ｌ１２ ハーフカット位置

Claims (9)

1. 膜電極接合体の製造装置であって、
   順に、長尺帯状の第１バックシート、電解質膜、前記電解質膜の表面の一部に設けられる第１触媒層を含む電極層基材を、前記第１バックシート側から吸着する吸着ステージと、
   前記第１触媒層の周囲の切断対象線に沿って前記電極層基材に切断部を設ける刃を有する円筒状のロータリーダイカッターと、
   回転軸を中心に、前記ロータリーダイカッターを回転させる回転駆動部と、
   前記ロータリーダイカッターが回転したときに、前記刃が前記吸着ステージに吸着された前記電極層基材における前記第１バックシートの厚さ方向中間部まで到達するハーフカット位置へ、前記ロータリーダイカッターを前記吸着ステージに対して移動させる移動駆動部と
   を備える、膜電極接合体の製造装置。
   
2. 請求項１の膜電極接合体の製造方法であって、
   前記電極層基材は、
   前記電解質膜における前記第１バックシート側の表面の一部に設けられ、前記第１触媒層と厚さ方向に重なる第２触媒層、をさらに含む、膜電極接合体の製造装置。
   
3. 請求項１または請求項２の膜電極接合体の製造装置であって、
   前記回転軸が、前記吸着ステージに吸着される前記電極層基材の長手方向に直交する幅方向に沿って配置される、膜電極接合体の製造装置。
   
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項の膜電極接合体の製造装置であって、
   前記第１触媒層の位置を特定する位置特定部、
   をさらに備え、
   前記移動駆動部は、前記位置特定部によって特定される前記第１触媒層の位置に応じた前記ハーフカット位置へ、前記ロータリーダイカッターを移動させる、膜電極接合体の製造装置。
   
5. 請求項４の膜電極接合体の製造装置であって、
   前記電極層基材の前記第１触媒層を撮像する撮像部、
   をさらに備え、
   前記位置特定部は、前記撮像部によって取得される画像に基づいて、前記第１触媒層の位置を特定する、膜電極接合体の製造装置。
   
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項の膜電極接合体の製造装置であって、
   前記吸着ステージは、
   前記電極層基材を吸着する表面に設けられる吸着溝と、
   前記吸着溝の内側に設けられ、雰囲気を吸引する吸引孔と、
   を備える、膜電極接合体の製造装置。
   
7. 請求項６の膜電極接合体の製造装置であって、
   前記吸着溝は、前記切断対象線とは交差する方向へ延びる凹部を含む、膜電極接合体の製造装置。
   
8. 請求項７の膜電極接合体の製造装置であって、
   前記吸着ステージ上における前記電極層基材の移動および停止を交互に行いつつ、前記電極層基材を搬送する搬送機構、
   をさらに備え、
   前記搬送機構が前記電極層基材を停止させている状態で、前記移動駆動部が前記ロータリーダイカッターを前記ハーフカット位置へ移動させる、膜電極接合体の製造装置。
   
9. 膜電極接合体の製造方法であって、
   （ａ）長尺帯状の第１バックシート、前記第１バックシートの一方側に設けられる長尺帯状の電解質膜、および前記電解質膜の一方側表面の一部に設けられる第１触媒層を含む電極層基材を準備する工程と、
   （ｂ）前記電極層基材を前記第１バックシート側から吸着ステージに吸着する工程と、
   （ｃ）前記吸着ステージに対して前記第１触媒層の周囲に設定される切断対象線に対応する形状の刃を有する円筒状のロータリーダイカッターをハーフカット位置へ移動させる工程と、
   （ｄ）前記ハーフカット位置にある前記ロータリーダイカッターを、回転軸を中心に回転させることによって、前記刃を前記第１触媒層の一方側から前記第１バックシートの厚さ方向の中間部まで到達させることにより、前記切断対象線に沿って前記電極層基材に切断部を設ける工程と、
   を含む、膜電極接合体の製造方法。

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