JP5999190B2 - インライン式コーティング装置、インライン式コーティング方法、およびセパレータ - Google Patents

Description

本発明は、インライン式コーティング装置、インライン式コーティング方法、およびセパレータに関する。

スパッタリング法およびイオンプレーティング法等のコーティング方法においては、ワークに印加するバイアス電圧を調整することによって、ワーク表面に形成されるコーティング層の特性を制御できることが知られている。

例えば特許文献１に記載の発明において、本発明者らはバイアス電圧を適切に調整することによって導電性および耐食性に優れたコーティング層を燃料電池用セパレータの表面に形成している。

特開２０１０−２７２４９０号公報

バイアス電圧を調整したワークのコーティングをバッチ式で行ってもよいが、本発明者らは量産性向上を目指しインライン式について鋭意検討した。

本発明は、このような検討の結果なされたものであり、量産性に優れ、かつ適切なバイアス電圧をワークに印加可能なインライン式コーティング装置およびインライン式コーティング方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためのインライン式コーティング装置は、ワークがコーティングされるコーティング部と、コーティング部においてワークを搬送する搬送部と、を有する。整列した複数のコーティング材料がコーティング部に備えられる。搬送部は、複数のコーティング材料に対向するように複数のワークを搬送する。インライン式コーティング装置は、ワークが搬送されてコーティング材料と対向するとき、コーティング材料から放出される粒子をワークに引き寄せるバイアス電圧をワークに印加する電圧印加部を有する。電圧印加部は、ワークが一のコーティング材料に対向しているときと、ワークが他のコーティング材料に対向しているときとで、異なるバイアス電圧をワークに印加可能である。

上記目的を達成するためのインライン式コーティング方法は、整列した複数のコーティング材料に対向するように複数のワークを搬送するとともに、コーティング材料にワークが対向しているとき、コーティング材料から放出される粒子を、ワークに印加されるバイアス電圧によってワークに引き寄せてコーティングするコーティング工程を有する。コーティング工程では、ワークが一のコーティング材料に対向しているときと、ワークが一のコーティング材料と異なる他のコーティング材料に対向しているときとで、異なるバイアス電圧がワークに印加される。

上記目的を達成するためのセパレータは、矩形形状を有する薄板状の基材にコーティング層が形成された構成を有する。矩形形状の外周の一辺を構成する端面は、他の残りの辺を構成する端面と異なる性状を有する。

上記構成を有するインライン式コーティング装置およびインライン式コーティング方法は、複数のワークを複数のコーティング材料に対向するように搬送することによって、複数のワークのコーティングを連続的に行うため、量産性に優れる。また、上記構成を有するインライン式コーティング装置およびインライン式コーティング方法は、ワークが異なるコーティング材料に対向するときの各々で異なるバイアス電圧を印加可能であるため、コーティング材料ごとに適切なバイアス電圧を印加できる。

上記構成を有するセパレータは、ワークとしての複数の薄板状の基材が線状部材の長手方向に並べて吊り下げられるように各基材の端部を線状部材に引っ掛けて基材を搬送しつつコーティングした後、線状部材に引っ掛けられる基材の端部を除去して形成される。このセパレータによれば、搬送手段を構成する線状部材がワークである基材の端部によって覆われるため、線状部材へのコーティング材料の付着が防止されてメンテナンスの手間が減る。従って、量産性が優れる。また、基材の端部が線状部材に引っ掛けられるため、基材の端部を通じ、搬送される基材に対しコーティング材料に応じた適切なバイアス電圧を印加できる。

第１実施形態のインライン式コーティング装置の概略構成を示す側面図である。 第２実施形態のインライン式コーティング装置の概略構成を示す平面図である。 第２実施形態のインライン式コーティング装置の概略構成を示す図２の３−３線に沿う側面図である。 第３実施形態のインライン式コーティング装置の概略構成を示す側面図である。 第４実施形態のインライン式コーティング装置の概略構成を示す側面図である。 第５実施形態のインライン式コーティング装置の概略構成を示す図である。 図６の７−７線に沿う断面図である。 セパレータを形成する際の基材端部の切断を模式的に示す図である。 形成されたセパレータを模式的に示す平面図である。 第６実施形態のインライン式コーティング装置の概略構成を示す図である。 図１０の符号９から見た矢視図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態のインライン式コーティング装置１０は、複数のワークＷを搬送可能なベルトコンベア１３（搬送部）を有する。インライン式コーティング装置１０は、ボンバードメント処理によってワークＷ表面の酸化膜が除去される酸化膜除去部１１、およびワークＷがコーティングされるコーティング部１２を有する。インライン式コーティング装置１０は、ボンバードメント処理およびコーティングの際にワークＷにバイアス電圧を印加する電圧印加部１４を有する。

ワークＷは、薄板形状を有する金属製の基材である。ワークＷにコーティング等が施されることによって、燃料電池に用いられるセパレータが形成される。

ベルトコンベア１３は、ワークＷの搬送方向に沿って離隔して設けられた複数の導電部１３０および導電部１３０の間に設けられた絶縁部１３１を有する。導電部１３０および絶縁部１３１はベルトコンベア１３のベルトを構成する。

導電部１３０は例えば金属によって形成される。絶縁部１３１は例えば樹脂によって形成される。ベルトコンベア１３はワークＷを導電部１３０の上に載せて搬送する。ワークＷは導電部１３０に接して電気的に接続している。

酸化膜除去部１１は、内部にベルトコンベア１３が配置されるチャンバ１１０、およびワークＷに対向するように配置された電極１１１を有する。チャンバ１１０内を排気する真空ポンプおよびチャンバ１１０内に希ガスを導入する希ガス導入部がチャンバ１１０に連通する。酸化膜除去部１１は、コーティング部１２に対しワークＷの搬送方向上流側に設けられる。

コーティング部１２は、内部にベルトコンベア１３が配置されるチャンバ１２０を有する。チャンバ１２０内を排気する真空ポンプおよびチャンバ１２０内に希ガスを導入する希ガス導入部がチャンバ１２０に連通する。チャンバ１１０およびチャンバ１２０は、ベルトコンベア１３の全体が収まるチャンバを仕切ることによって構成される。酸化膜除去部１１およびコーティング部１２に導入される希ガスは、例えばアルゴン等の重い不活性ガスである。

コーティング部１２は、ワークＷの搬送方向に沿ってワークＷに対向するように配置された４つのターゲット１２１、１２２、１２３、１２４（コーティング材料）を有する。ターゲットの数はこれに限定されない。ターゲット１２１、１２２を形成する材料は、例えばクロムである。ターゲット１２３、１２４を形成する材料は、例えば炭素である。ターゲットを形成する材料はこれらに限定されない。

ワークＷが収められたロードロックチャンバ１５が、チャンバ１１０に対しワークＷの搬送方向上流側に隣接して設けられている。複数のワークＷが、ロードロックチャンバ１５内に配置された箱１５０に収納されている。例えば産業用ロボットがロードロックチャンバ１５内で箱１５０からワークＷを取り出してベルトコンベア１３の導電部１３０の上に載せる。ロードロックチャンバ１５内を排気する真空ポンプがロードロックチャンバ１５に連通する。

ワークＷが収められるロードロックチャンバ１６が、チャンバ１２０に対しワークＷの搬送方向下流側に隣接して設けられている。コーティングされたワークＷは、ベルトコンベア１３によって搬送されてロードロックチャンバ１６内に配置された箱１６０に収納される。ロードロックチャンバ１６内を排気する真空ポンプがロードロックチャンバ１６に連通する。

電圧印加部１４は、バイアス電圧を生成する電源１４０、電源１４１、電源１４２、電源１４３、および電源１４４を有する。電源１４０、電源１４１、電源１４２、電源１４３、および電源１４４が生成するバイアス電圧は、それぞれ異なる。

電圧印加部１４は、電極１１１に対向する位置でベルトコンベア１３のベルトに摺接するブラシ１４５を有する。電源１４０とブラシ１４５とは電気的に接続している。電源１４０と電極１１１とは電気的に接続している。

電圧印加部１４は、ターゲット１２１に対向する位置でベルトコンベア１３のベルトに摺接するブラシ１４６を有する。電源１４１とブラシ１４６とは電気的に接続している。電源１４１とターゲット１２１とは電気的に接続している。

電圧印加部１４は、ターゲット１２２に対向する位置でベルトコンベア１３のベルトに摺接するブラシ１４７を有する。電源１４２とブラシ１４７とは電気的に接続している。電源１４２とターゲット１２２とは電気的に接続している。

電圧印加部１４は、ターゲット１２３に対向する位置でベルトコンベア１３のベルトに摺接するブラシ１４８を有する。電源１４３とブラシ１４８とは電気的に接続している。電源１４３とターゲット１２３とは電気的に接続している。

電圧印加部１４は、ターゲット１２４に対向する位置でベルトコンベア１３のベルトに摺接するブラシ１４９を有する。電源１４４とブラシ１４９とは電気的に接続している。電源１４４とターゲット１２４とは電気的に接続している。

ブラシ１４５、１４６、１４７、１４８、１４９の各々は、ベルトコンベア１３によるワークＷの搬送にともなって導電部１３０との接触および絶縁部１３１との接触を繰り返す。

本実施形態のインライン式コーティング方法について述べる。本実施形態のインライン式コーティング方法は、ボンバードメント処理によってワークＷ表面の酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、酸化膜除去工程後、スパッタリングによってワークＷをコーティングするコーティング工程と、を有する。

導電部１３０がワークＷとともに移動してブラシ１４５に接し、またワークＷが電極１１１と対向すると、ワークＷはボンバードメント処理される。

導電部１３０を介してワークＷと電源１４０とが電気的に接続することによって、電源１４０によって生成されたバイアス電圧がワークＷに印加される。電源１４０によって生成されるバイアス電圧は、電源１４１、１４２、１４３、１４４の各々によって生成されるバイアス電圧よりも大きい。

電源１４０によって生成されたバイアス電圧がワークＷに印加されると、ワークＷと電極１１１との間の電位差によってこれらの間の気体がイオン化するとともにワークＷ表面に引き寄せられて衝突する。その結果、ワークＷ表面の酸化膜が除去される。

ワークＷが電極１１１に対向しているとき、ワークＷを一時的に停止させてボンバードメント処理してもよいが、ワークＷを停止させることなく搬送しつつボンバードメント処理することによって、量産性を向上できる。

導電部１３０が移動してブラシ１４５から離れ、絶縁部１３１がブラシ１４５に接すると、ワークＷと電源１４０との電気的な接続が遮断されるため、ボンバードメント処理が停止する。

導電部１３０がワークＷとともに移動してブラシ１４６に接し、またワークＷがターゲット１２１と対向すると、ワークＷはコーティングされる。

導電部１３０を介してワークＷと電源１４１とが電気的に接続することによって、電源１４１によって生成されたバイアス電圧がワークＷに印加される。電源１４１によって生成されたバイアス電圧がワークＷに印加されると、ワークＷとターゲット１２１との間の電位差によってこれら間の気体がイオン化するとともにターゲット１２１に引き寄せられて衝突する。その結果、ターゲット１２１を構成する材料が原子または分子の状態で叩き出される。叩き出される原子または分子状態のターゲット１２１の構成材料（コーティング材料から放出される粒子）が、バイアス電圧が印加されたワークＷに引き寄せられることによって、ワークＷはコーティングされる。

導電部１３０が移動してブラシ１４６から離れ、絶縁部１３１がブラシ１４６に接すると、ワークＷと電源１４１との電気的な接続が遮断されるため、ワークＷのコーティングが停止する。

導電部１３０がワークＷとともに移動してブラシ１４７に接し、またワークＷがターゲット１２２と対向すると、ワークＷがコーティングされる。導電部１３０が移動してブラシ１４７から離れるとコーティングが停止する。

導電部１３０がワークＷとともに移動してブラシ１４８に接し、またワークＷがターゲット１２３と対向すると、ワークＷがコーティングされる。導電部１３０が移動してブラシ１４８から離れるとコーティングが停止する。

導電部１３０がワークＷとともに移動してブラシ１４９に接し、またワークＷがターゲット１２４と対向すると、ワークＷがコーティングされる。導電部１３０が移動してブラシ１４９から離れるとコーティングが停止する。

ワークＷがターゲット１２１、１２２、１２３、１２４に対向するときの各々で、ワークＷを一時的に停止させてコーティングしてもよいが、ワークＷを停止させることなく搬送しつつコーティングすることによって、量産性を向上できる。

ワークＷに形成されるコーティング層の特性は、電源１４１、１４２、１４３、１４４の各々のバイアス電圧に応じて異なる。ターゲット１２１、１２２が同じ材料である例えばクロムによって形成されている場合でも、印加されるバイアス電圧の相違によって、異なる特性を有するコーティング層が形成される。印加されるバイアス電圧に応じて形成されるコーティング層の結晶構造が変化するため、コーティング層の特性が変わる。

電源１４１、１４２、１４３、１４４の各々のバイアス電圧は、コーティング層に付与する所望の特性に基づき設定される。例えば、電源１４１によって生成されるバイアス電圧は、コーティング層のうちワークＷの表面に接する部分を形成する際に印加されるものであるため、コーティング層とワークＷとの間の電気抵抗を低減したい場合、高い導電性を有するコーティング層が形成されるように設定される。

本実施形態の作用効果を述べる。

本実施形態のインライン式コーティング装置１０およびインライン式コーティング方法は、複数のワークＷを複数のターゲット１２１、１２２、１２３、１２４に対向するように搬送することによって、複数のワークＷのコーティングを連続的に行うため、量産性に優れる。

本実施形態のインライン式コーティング装置１０およびインライン式コーティング方法は、ワークＷがターゲット１２１、１２２、１２３、１２４に対向するときの各々で異なるバイアス電圧を印加可能であるため、ターゲット１２１、１２２、１２３、１２４ごとに適切なバイアス電圧を印加できる。ターゲット１２１、１２２、１２３、１２４ごとに適切なバイアス電圧が印加されることによって、異なる特性を有するコーティング層の各々が良好に形成される。

本実施形態のインライン式コーティング装置１０およびインライン式コーティング方法は、ワークＷにボンバードメント処理が施されるとき、ワークＷがターゲット１２１、１２２、１２３、１２４と対向するときと異なるバイアス電圧を印加可能であるため、ボンバードメント処理に適したバイアス電圧を印加できる。ボンバードメント処理に適したバイアス電圧が印加されることによって、ワークＷ表面の酸化膜が確実に除去される。

本実施形態のインライン式コーティング装置１０およびインライン式コーティング方法は、バイアス電圧の印加およびその停止を、ワークＷの搬送にともなう、導電部１３０を介したワークＷと電圧印加部１４との電気的接続、および導電部１３０の間でのワークＷと電圧印加部１４との電気的接続の遮断によって切り替える。このため、本実施形態のインライン式コーティング装置１０およびインライン式コーティング方法は、ワークＷを停止することなく搬送しつつバイアス電圧の印加およびその停止を行えるので、量産性に優れる。

＜第２実施形態＞
図２および図３に示すように、第２実施形態のインライン式コーティング装置２０は、第１実施形態と異なる配置の電極２１１およびターゲット２２１、２２２、２２３、２２４を有する。また、第２実施形態では、ワークＷのベルトコンベア１３に載せられた状態が第１実施形態と異なる。これら以外については、本実施形態は第１実施形態と略同様である。図２および図３では第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、また重複する説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態の酸化膜除去部２１においては、電極２１１はワークＷに対しワークＷの搬送方向と交差する方向の両側に配置される。本実施形態のコーティング部２２においては、ターゲット２２１、２２２、２２３、２２４の各々は、ワークＷに対しワークＷの搬送方向と交差する方向の両側に配置される。ターゲット２２１、２２２、２２３、２２４の各々を構成する材料は、第１実施形態のターゲット１２１、１２２、１２３、１２４の各々を構成する材料と同様である。

ワークＷは、厚み方向の両面が電極２１１およびターゲット２２１、２２２、２２３、２２４と対向するように立てられた状態で搬送される。ワークＷの縁に嵌合するフレーム形状を有する治具２３が、ワークＷをベルトコンベア１３上で立てた状態で支持する。治具２３は導電性を有する。治具２３は、ベルトコンベア１３の導電部１３０とワークＷとを電気的に接続する。

導電部１３０がワークＷおよび治具２３とともに移動してブラシ１４５に接し、またワークＷが電極２１１に対向すると、ワークＷにバイアス電圧が印加されてワークＷがボンバードメント処理される。バイアス電圧は導電部１３０および治具２３を介してワークＷに印加される。

電極２１１がワークＷの両面に対向するため、ワークＷの両面がボンバードメント処理される。その結果、ワークＷの両面の酸化膜が除去される。導電部１３０が移動してブラシ１４５から離れ、絶縁部１３１がブラシ１４５に接すると、ワークＷと電源１４０との電気的な接続が遮断されるため、ボンバードメント処理が停止する。

導電部１３０がワークＷおよび治具２３とともに移動してブラシ１４６に接し、またワークＷがターゲット２２１に対向すると、ワークＷはコーティングされる。ターゲット２２１がワークＷの両面に対向するため、ワークＷの両面がコーティングされる。導電部１３０が移動してブラシ１４６から離れ、絶縁部１３１がブラシ１４６に接すると、ワークＷと電源１４１との電気的な接続が遮断されるため、ワークＷのコーティングが停止する。

導電部１３０が移動してブラシ１４７に接し、またワークＷがターゲット２２２に対向すると、ワークＷの両面がコーティングされる。導電部１３０がブラシ１４７から離れるとコーティングが停止する。

導電部１３０が移動してブラシ１４８に接し、またワークＷがターゲット２２３に対向すると、ワークＷの両面がコーティングされる。導電部１３０がブラシ１４８から離れるとコーティングが停止する。

導電部１３０が移動してブラシ１４９に接し、またワークＷがターゲット２２４に対向すると、ワークＷの両面がコーティングされる。導電部１３０がブラシ１４９から離れるとコーティングが停止する。

第１実施形態では、ベルトコンベア１３の一端から他端までの一度の搬送でワークＷの一方の面がコーティングされる。これに対し、本実施形態では、ターゲット２２１、２２２、２２３、２２４がワークＷに対しワークＷの搬送方向と交差する方向の両側に配置されており、この構成によって、一度の搬送でワークＷの両面がコーティングされる。このため、本実施形態のインライン式コーティング装置２０およびインライン式コーティング方法は、第１実施形態の効果に加え、量産性をさらに向上できるという効果を奏する。

また、第１実施形態では、一度の搬送でワークＷの一方の面がボンバードメント処理されるのに対し、本実施形態では、一度の搬送でワークＷの両面がボンバードメント処理される。このため、本実施形態のインライン式コーティング装置２０およびインライン式コーティング方法は、第１実施形態の効果に加え、量産性をさらに向上できるという効果を奏する。

＜第３実施形態＞
図４に示すように、第３実施形態のインライン式コーティング装置３０は、第１実施形態のベルトコンベア１３の代わりに、搬送部として、回転するローラによってワークＷを搬送するローラコンベア３３を有する。他の構成については、本実施形態は第１実施形態と略同様である。図４では第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、また重複する説明を省略する。

ローラコンベア３３は、導電性を有するローラ３３０、３３１、３３２、３３３、３３４（導電部）を有する。ローラ３３０、３３１、３３２、３３３、３３４は例えば金属によって形成される。ローラ３３０は、電極１１１に対向する。ローラ３３１は、ターゲット１２１に対向する。ローラ３３２は、ターゲット１２２に対向する。ローラ３３３は、ターゲット１２３に対向する。ローラ３３４は、ターゲット１２４に対向する。

ローラコンベア３３は、絶縁性を有するローラ３３５を有する。ローラ３３５は例えば樹脂によって形成される。ローラ３３５は、ローラ３３０よりもワークＷの搬送方向上流側に配置される。ローラ３３５は、ローラ３３０とローラ３３１との間、ローラ３３１とローラ３３２との間、ローラ３３２とローラ３３３との間、およびローラ３３３とローラ３３４との間に配置される。ローラ３３５は、ローラ３３４よりもワークＷの搬送方向下流側に配置される。ローラ３３０、３３１、３３２、３３３、３３４、３３５はモータによって回転する。

本実施形態の電圧印加部３４は、ローラ３３０に摺接するブラシ３４５、ローラ３３１に摺接するブラシ３４６、ローラ３３２に摺接するブラシ３４７、ローラ３３３に摺接するブラシ３４８、およびローラ３３４に摺接するブラシ３４９を有する。

ワークＷが搬送されてローラ３３０に達し、また電極１１１に対向すると、ワークＷがボンバードメント処理される。ワークＷはローラ３３０に接してローラ３３０と電気的に接続する。バイアス電圧はローラ３３０を介してワークＷに印加される。ワークＷがローラ３３０を離れてローラ３３５に移動すると、ワークＷと電源１４０との電気的な接続が遮断されるため、ボンバードメント処理が停止する。

ワークＷが搬送されてローラ３３１に達し、またターゲット１２１に対向すると、ワークＷがコーティングされる。ワークＷはローラ３３１に接してローラ３３１と電気的に接続する。バイアス電圧はローラ３３１を介してワークＷに印加される。ワークＷがローラ３３１を離れてローラ３３５に移動すると、ワークＷと電源１４１との電気的な接続が遮断されるため、ワークＷのコーティングが停止する。

ワークＷが搬送されてローラ３３２に達し、またターゲット１２２に対向すると、ワークＷがコーティングされる。ワークＷはローラ３３２に接してローラ３３２と電気的に接続する。バイアス電圧はローラ３３２を介してワークＷに印加される。ワークＷがローラ３３２を離れてローラ３３５に移動すると、ワークＷと電源１４２との電気的な接続が遮断されるため、コーティングが停止する。

ワークＷが搬送されてローラ３３３に達し、またワークＷがターゲット１２３に対向すると、ワークＷがコーティングされる。ワークＷはローラ３３３に接してローラ３３３と電気的に接続する。バイアス電圧はローラ３３３を介してワークＷに印加される。ワークＷがローラ３３３を離れてローラ３３５に移動すると、ワークＷと電源１４３との電気的な接続が遮断されるため、コーティングが停止する。

ワークＷが搬送されてローラ３３４に達し、またワークＷがターゲット１２４に対向すると、ワークＷがコーティングされる。ワークＷはローラ３３４に接してローラ３３４と電気的に接続する。バイアス電圧はローラ３３４を介してワークＷに印加される。ワークＷがローラ３３４を離れてローラ３３５に移動すると、ワークＷと電源１４４との電気的な接続が遮断されるため、コーティングが停止する。

本実施形態はローラコンベア３３がワークＷを搬送する点で第１実施形態と異なるが、ローラコンベア３３は第１実施形態のベルトコンベア１３と同様に機能する。このため、本実施形態のインライン式コーティング装置３０およびインライン式コーティング方法は、第１実施形態と同様の効果を奏する。

＜第４実施形態＞
図５に示すように、第４実施形態のインライン式コーティング装置４０は、第２実施形態のベルトコンベア１３の代わりに、搬送部として、ワークＷを吊り下げた状態で搬送するチェーンコンベア４３を有する。他の構成については、本実施形態は第２実施形態と略同様である。図５では第２実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、また重複する説明を省略する。

チェーンコンベア４３は、レール４３３、ワークＷをレール４３３に対して移動可能に支持する支持部材４３０（導電部）、および支持部材４３０に接続したチェーン４３４を有する。支持部材４３０とチェーン４３４とは絶縁されている。チェーン４３４は支持部材４３０同士を連結している。チェーン４３４が引っ張られることによって、支持部材４３０がレール４３３に沿って移動し、またワークＷが搬送される。チェーン４３４を引っ張る駆動源は例えばモータである。

支持部材４３０は、レール４３３に移動可能に取り付けられたレール取付部４３１と、レール取付部４３１に接続した、ワークＷを吊り下げる吊り下げ部４３２と、を有する。レール取付部４３１は、例えば、レール４３３に引掛けられるように構成されるとともに、レール４３３に沿って転動する車輪を含む。吊り下げ部４３２は、ワークＷの周縁に嵌合するフレーム形状を有する。支持部材４３０は導電性を有する。支持部材４３０はワークＷと電気的に接続している。

本実施形態の電圧印加部４４は、支持部材４３０に摺接するブラシ４４５、４４６、４４７、４４８、４４９を有する。電源１４０とブラシ４４５とは電気的に接続している。電源１４０と電極２１１とは電気的に接続している。電源１４１とブラシ４４６とは電気的に接続している。電源１４１とターゲット２２１とは電気的に接続している。電源１４２とブラシ４４７とは電気的に接続している。電源１４２とターゲット２２２とは電気的に接続している。電源１４３とブラシ４４８とは電気的に接続している。電源１４３とターゲット２２３とは電気的に接続している。電源１４４とブラシ４４９とは電気的に接続している。電源１４４とターゲット２２４とは電気的に接続している。

支持部材４３０がレール４３３に沿って移動してブラシ４４５に接し、またワークＷが電極２１１に対向するとワークＷがボンバードメント処理される。電極２１１はワークＷの両面に対向するように配置されているため、ワークＷの両面がボンバードメント処理される。支持部材４３０はブラシ４４５に接してブラシ４４５と電気的に接続する。バイアス電圧は支持部材４３０を介してワークＷに印加される。支持部材４３０が移動してブラシ４４５から離れると、支持部材４３０と支持部材４３０との間ではワークＷと電源１４０との電気的な接続が遮断されるため、ボンバードメント処理が停止する。

支持部材４３０がレール４３３に沿って移動してブラシ４４６に接し、またワークＷがターゲット２２１に対向すると、ワークＷがコーティングされる。ターゲット２２１はワークＷの両面に対向するように配置されているため、ワークＷの両面がコーティングされる。支持部材４３０はブラシ４４６に接してブラシ４４６と電気的に接続する。支持部材４３０が移動してブラシ４４６から離れると、支持部材４３０と支持部材４３０との間では、ワークＷと電源１４１との電気的な接続が遮断されるため、コーティングが停止する。

支持部材４３０が移動してブラシ４４７に接し、またワークＷがターゲット２２２に対向すると、ワークＷの両面がコーティングされる。支持部材４３０が移動してブラシ４４７から離れるとコーティングが停止する。

支持部材４３０が移動してブラシ４４８に接し、またワークＷがターゲット２２３に対向すると、ワークＷの両面がコーティングされる。支持部材４３０が移動してブラシ４４８から離れるとコーティングが停止する。

支持部材４３０が移動してブラシ４４９に接し、またワークＷがターゲット２２４に対向すると、ワークＷの両面がコーティングされる。支持部材４３０が移動してブラシ４４９から離れるとコーティングが停止する。

本実施形態は、チェーンコンベア４３がワークＷを吊り下げた状態で搬送する点で第２実施形態と異なるが、チェーンコンベア４３は第２実施形態のベルトコンベア１３および治具２３と同様に機能する。このため、本実施形態のインライン式コーティング装置４０およびインライン式コーティング方法は、第２実施形態と同様の効果を奏する。

＜第５実施形態＞
図６において概説すると、第５実施形態のインライン式コーティング装置５０は、第４実施形態と同様、吊り下げられたワークＷ２を搬送しつつコーティングするが、ワークＷ２の形状およびワークＷ２を搬送する搬送部の構成が第４実施形態と異なる。図６では第４実施形態と共通する構成については同一の符号を付す。

搬送部は、ワークＷ２の搬送方向に伸びる線状部材５３を有する。線状部材５３は、例えばモータ等を備える駆動装置によって牽引されて長手方向に移動する。ワークＷ２は、線状部材５３とともに移動する。線状部材５３は、ワークＷ２が吊り下げられるケーブル５３０と、ケーブル５３０の間に設けられた絶縁体５３１と、を有する。隣接するワークＷ２同士は、絶縁体５３１によって絶縁される。

図７に示すように、ワークＷ２は、端部が曲げられて形成された曲部Ｗ２１（引掛部）を有する点で、他の実施形態のワークＷと異なる。ワークＷ２は、曲部Ｗ２１によってケーブル５３０に引っ掛けられて吊り下げられる。曲部Ｗ２１は、ターゲット２２１、２２２、２２３、２２４に対して露出しないようにケーブル５３０を覆い隠す。

図６に示すように、本実施形態の電圧印加部５４は、ワークＷ２の搬送にともなって絶縁体５３１および曲部Ｗ２１に交互に摺接するブラシ５４５、５４６、５４７、５４８、５４９を有する。電極２１１およびターゲット２２１、２２２、２２３、２２４、ならびに電源１４０、１４１、１４２、１４３、１４４は、第４実施形態と同様である。

ブラシ５４５は電源１４０と電気的に接続する。ブラシ５４６は電源１４１と電気的に接続する。ブラシ５４７は電源１４２と電気的に接続する。ブラシ５４８は電源１４３と電気的に接続する。ブラシ５４９は電源１４４と電気的に接続する。

ワークＷ２が搬送されブラシ５４５が曲部Ｗ２１に接するとき、電極２１１がワークＷ２と対向するとともに、ブラシ５４５とワークＷ２とが電気的に接続してバイアス電圧がワークＷ２に印加される。

ワークＷ２が搬送されブラシ５４６が曲部Ｗ２１に接するとき、ターゲット２２１がワークＷ２と対向するとともに、ブラシ５４６とワークＷ２とが電気的に接続してバイアス電圧がワークＷ２に印加される。

ワークＷ２が搬送されブラシ５４７が曲部Ｗ２１に接するとき、ターゲット２２２がワークＷ２と対向するとともに、ブラシ５４７とワークＷ２とが電気的に接続してバイアス電圧がワークＷ２に印加される。

ワークＷ２が搬送されブラシ５４８が曲部Ｗ２１に接するとき、ターゲット２２３がワークＷ２と対向するとともに、ブラシ５４８とワークＷ２とが電気的に接続してバイアス電圧がワークＷ２に印加される。

ワークＷ２が搬送されブラシ５４９が曲部Ｗ２１に接するとき、ターゲット２２４がワークＷ２と対向するとともに、ブラシ５４９とワークＷ２とが電気的に接続してバイアス電圧がワークＷ２に印加される。

ワークＷ２が電極２１１およびターゲット２２１、２２２、２２３、２２４に対向するときのそれぞれで、異なるバイアス電圧がワークＷ２に印加される。ワークＷ２は電極２１１に対向するとき両面同時にボンバードメント処理される。ワークＷ２はターゲット２２１、２２２、２２３、２２４に対向するときのそれぞれで両面同時にコーティングされる。

図８に示すように、曲部Ｗ２１は、コーティング後、不要となるため取り除かれ、固体高分子形燃料電池で用いられるセパレータＳが形成される。曲部Ｗ２１は、例えば刃Ｂまたはレーザを用いた切断によって取り除かれる。

セパレータＳは、ワークＷ２である基材Ｓ１、ならびに基材Ｓ１の表面に形成されたコーティング層Ｓ２およびコーティング層Ｓ３を有する。

基材Ｓ１を形成する材料は、例えば、鉄、チタン、およびアルミニウム、並びにこれらの合金である。鉄合金にはステンレスが含まれる。

コーティング層Ｓ２は、ワークＷ２がターゲット２２１およびターゲット２２２を通過する際に形成される。コーティング層Ｓ２は、ターゲット２２１を通過する際に形成される層と、ターゲット２２２を通過する際に形成される層と、が重なり合った２層構造を有する。バイアス電圧を変えることによって、これら２層の各々の特性を変えられる。

コーティング層Ｓ２を形成する材料は、例えば、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）もしくはハフニウム（Ｈｆ）、またはこれらの窒化物、炭化物もしくは炭窒化物であるが、これに限定されない。コーティング層Ｓ２を形成する材料は、ターゲット２２１、２２２を形成する材料を変えることによって変えられる。

コーティング層Ｓ３は、ワークＷ２がターゲット２２３およびターゲット２２４を通過する際に形成される。コーティング層Ｓ３は、ターゲット２２３を通過する際に形成される層と、ターゲット２２４を通過する際に形成される層と、が重なり合った２層構造を有する。バイアス電圧を変えることによって、これら２層の各々の特性、例えば導電性や硬度を変えられる。

コーティング層Ｓ３は、例えば、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ−Ｃａｒｂｏｎ；ダイヤモンドライクカーボン）によって形成されるが、これに限定されない。コーティング層Ｓ３を形成する材料は、ターゲット２２３、２２４を形成する材料を変えることによって変えられる。

基材Ｓ１およびセパレータＳは、図９に示す平面視において矩形形状を有する。矩形形状の外周の一辺を構成する端面Ｓ４は、他の残りの辺を構成する端面Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７と異なる性状を有する。

図８および図９に示すように、端面Ｓ４は、端面Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７と異なり、基材Ｓ１の端部である曲部Ｗ２１を切断して形成される切断面である。一方、端面Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７では、コーティングの際にコーティング材料が基材Ｓ１の端面に付着する。このため、切断面である端面Ｓ４では、コーティング材料が付着せず基材Ｓ１が露出する割合が、端面Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７に比べ大きい。

端面Ｓ４が他の残りの辺を構成する端面Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７と異なる性状を有するとは、このように基材Ｓ１の端面の露出する割合が異なる形態に限定されない。例えば、図９に示す平面視において、端面Ｓ４が直線形状ではなく他の端面Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７と異なる形状を有する形態を含む。

本実施形態では、ワークＷ２にバイアス電圧が印加される際にターゲット２２１、２２２、２２３、２２４と対向するケーブル５３０をワークＷ２が覆い隠す。このため、搬送部へのコーティング材料の付着が防止され、搬送部に付着した不要なコーティング材料をブラスト処理等によって除去するメンテナンスの手間が減る。従って、本実施形態は第４実施形態の効果に加え量産性をより向上できるという効果を奏する。なお、ワークＷ２にバイアス電圧が印加される際、絶縁体５３１はターゲット２２１、２２２、２２３、２２４から外れているため、絶縁体５３１にコーティング材料が堆積しない。

搬送部へのコーティング材料の付着が防止される結果、そのコーティング材料が剥がれて異物としてワークＷ２に付着することが防止される。従って良品の割合が増す。

曲部Ｗ２１がケーブル５３０に引っ掛けられるため、曲部Ｗ２１を通じ、搬送されるワークＷ２に対しターゲット２２１、２２２、２２３、２２４に応じた適切なバイアス電圧を印加できる。

ワークＷ２をケーブル５３０に引っ掛けて搬送するため、搬送部がワークＷ２を吊り下げる治具を備える必要がなく、従って搬送部の構成を簡単にできる。また、ワークＷ２を吊り下げる治具にワークＷ２をセットする手間がかからず、作業が容易である。

＜第６実施形態＞
図１０において概説すると、第６実施形態のインライン式コーティング装置６０では、搬送部としてのベルトコンベア６３の構成およびベルトコンベア６３上のワークＷの配置が第１実施形態と異なる。他の構成については、本実施形態は第１実施形態と略同様である。図１０では第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付す。

ベルトコンベア６３は、搬送方向に交互に並んで設けられた導電部６３０および絶縁体６３１を備える。導電部６３０および絶縁体６３１はベルトを構成する。導電部６３０は例えば金属によって形成される。絶縁部６３１は例えば樹脂によって形成される。導電部６３０は平板形状を有する。絶縁体６３１は導電部６３０の厚み方向に突出している。隣り合う導電部６３０同士は、絶縁体６３１によって絶縁されている。

ワークＷは、搬送方向に互いに離間した隣り合う絶縁体６３１の間で、一端を一方の絶縁体６３１の側部に突き当て他端を他方の絶縁体６３１の上に載せるようにして斜めに配置される。隣り合うワークＷ同士は、絶縁体６３１によって絶縁されている。ワークＷは導電部６３０に接し、導電部６３０と電気的に接続している。

導電部６３０が移動しブラシ１４５に接すると、導電部６３０を介して電源１４０からワークＷにバイアス電圧が印加され、ワークＷがボンバードメント処理される。導電部６３０が移動しブラシ１４６に接すると、導電部６３０を介して電源１４１からワークＷにバイアス電圧が印加され、ワークＷがコーティングされる。導電部６３０が移動しブラシ１４７に接すると、導電部６３０を介して電源１４２からワークＷにバイアス電圧が印加され、ワークＷがコーティングされる。導電部６３０が移動しブラシ１４８に接すると、導電部６３０を介して電源１４３からワークＷにバイアス電圧が印加され、ワークＷがコーティングされる。導電部６３０が移動しブラシ１４９に接すると、導電部６３０を介して電源１４４からワークＷにバイアス電圧が印加され、ワークＷがコーティングされる。

ワークＷは、導電部６３０および絶縁体６３１を覆い隠す。ベルトの面に直交する方向に投影した搬送方向におけるワークＷの大きさは、導電部６３０および絶縁体６３１の搬送方向における幅Ｌ１と略等しい。また、図１１に示すように、搬送方向に直交しかつベルトの面に平行な方向において、ワークＷの大きさはベルトの幅Ｌ２以上である。

このように、本実施形態では、ワークＷがターゲット１２１、１２２、１２３、１２４に対向するベルトの上面全体を覆い隠すため、コーティングの際、ベルトコンベア６３へのコーティング材料の付着が防止される。従って、本実施形態よれば、第５実施形態と同様、装置のメンテナンスが容易で、また良品の割合が増す。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。

例えば、上記実施形態ではスパッタリング法によってワークがコーティングされたが、これに限定されず、ワークにバイアス電圧を印加してコーティングする例えばイオンプレーティング法等の他の方法によってワークがコーティングされてもよい。イオンプレーティング法の場合、上記実施形態のターゲット１２１〜１２４、２２１〜２２４の代わりに、電子ビーム等を用いた加熱によってコーティング材料を蒸発させて気体粒子を放出する蒸発源が用いられる。

また、酸化膜除去部ではボンバードメント処理によってワーク表面の酸化膜が除去されればよく、上記実施形態の電極１１１、２１１の代わりに、加速したイオンをワークに向かって放出するイオン銃が酸化膜除去部に備えられてもよい。

さらに、本出願は、２０１２年１０月１日に出願された日本特許出願番号２０１２−２１９４５９号、および２０１３年７月４日に出願された日本特許出願番号２０１３−１４０８３４号に基づいており、それらの開示内容は、参照され、全体として組み入れられている。

１０、２０、３０、４０、５０、６０ インライン式コーティング装置、
１１、２１、３１、４１、５１、６１ 酸化膜除去部、
１２、２２、３２、４２、５２、６２ コーティング部、
１３ ベルトコンベア（搬送部）、
１４、３４、４４ 電圧印加部、
３３ ローラコンベア（搬送部）、
４３ チェーンコンベア（搬送部）、
５３ 線状部材、
１１１ 電極、
１２１、１２２、１２３、１２４ ターゲット（コーティング材料）、
１３０ 導電部、
２１１ 電極、
２２１、２２２、２２３、２２４ ターゲット（コーティング材料）、
３３０、３３１、３３２、３３３、３３４ ローラ、
４３０ 支持部材、
５３０ ケーブル、
５３１ 絶縁体、
６３０ 導電部、
６３１ 絶縁体、
Ｂ 刃、
Ｗ、Ｗ２ ワーク、
Ｗ２１ 曲部（引掛部）、
Ｓ セパレータ、
Ｓ１ 基材、
Ｓ２ コーティング層、
Ｓ３ コーティング層、
Ｓ４ 端面（切断面）、
Ｓ５ 端面、
Ｓ６ 端面、
Ｓ７ 端面。

Claims (15)

1. 燃料電池用セパレータである複数のワークを搬送する搬送部と、
   前記ワークの搬送方向に沿って前記ワークに対向するように配置された複数のコーティング材料を有するコーティング部と、
   当該コーティング部に対し前記ワークの搬送方向上流側に設けられ、ボンバードメント処理によって前記ワークの表面の酸化膜を除去する酸化膜除去部と、
   前記ワークが搬送されて前記コーティング材料と対向するとき、前記コーティング材料から放出される粒子を前記ワークに引き寄せるバイアス電圧を前記ワークに印加する電圧印加部と、を有し、
   前記コーティング部において、複数の前記ワークに複数の前記コーティング材料が連続的にコーティングされ、前記電圧印加部は、前記ワークが一の前記コーティング材料に対向しているときと、当該ワークが他のコーティング材料に対向しているときとで、異なる前記バイアス電圧を前記ワークに印加可能である、インライン式コーティング装置。
2. 前記電圧印加部は、前記酸化膜除去部において前記ワークにボンバードメント処理が施されるとき、前記コーティング部において前記ワークが前記コーティング材料と対向するときと異なるバイアス電圧を前記ワークに印加可能である、請求項１に記載のインライン式コーティング装置。
3. 前記ワークへの前記バイアス電圧の印加およびその停止は、前記ワークの搬送にともなう、前記ワークと前記電圧印加部との電気的な接続、および前記ワークと前記電圧印加部との電気的な接続の遮断によって切り替えられる、請求項１または請求項２に記載のインライン式コーティング装置。
4. 前記ワークは、前記搬送部における、前記バイアス電圧が印加される際に前記コーティング材料と対向する箇所を覆い隠す、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１つに記載のインライン式コーティング装置。
5. 前記搬送部は、前記ワークの搬送方向に伸びる線状部材を有し、前記ワークは、当該ワークの一部が前記線状部材に引っ掛けられて搬送されるとともに、前記線状部材に引っ掛る引掛部によって、前記線状部材のうち、前記バイアス電圧が印加される際に前記コーティング材料と対向する箇所を覆い隠す、請求項４に記載のインライン式コーティング装置。
6. 前記コーティング材料は、前記ワークに対し前記ワークの搬送方向と交差する方向の両側に配置される、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１つに記載のインライン式コーティング装置。
7. 燃料電池用セパレータである複数のワークを搬送するとともに、前記ワークにバイアス電圧を印加してボンバードメント処理を施すことによって前記ワーク表面の酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、
   当該酸化膜除去工程後、前記ワークの搬送方向下流側で前記ワークの搬送方向に沿って整列した複数のコーティング材料に対向するように複数の前記ワークを搬送するとともに、前記コーティング材料に前記ワークが対向しているとき、前記コーティング材料から放出される粒子を、前記ワークに印加されるバイアス電圧によって前記ワークに引き寄せてコーティングするコーティング工程と、を有し、
   当該コーティング工程において、複数の前記ワークに複数の前記コーティング材料が連続的にコーティングされ、前記ワークが一の前記コーティング材料に対向しているときと、当該ワークが前記一のコーティング材料と異なる他のコーティング材料に対向しているときとで、異なる前記バイアス電圧が前記ワークに印加される、インライン式コーティング方法。
8. 前記酸化膜除去工程において、前記コーティング工程で前記ワークに印加される前記バイアス電圧と異なるバイアス電圧が前記ワークに印加される、請求項７に記載のインライン式コーティング方法。
9. 前記ワークへの前記バイアス電圧の印加およびその停止は、前記ワークの搬送にともなう、前記ワークと前記バイアス電圧を印加する電圧印加部との電気的な接続、および前記ワークと前記電圧印加部との電気的な接続の遮断によって切り替えられる、請求項７または請求項８に記載のインライン式コーティング方法。
10. 前記ワークによって、当該ワークを搬送する搬送部における、前記バイアス電圧が印加される際に前記コーティング材料と対向する箇所を覆い隠す、請求項７〜請求項９のうちのいずれか１つに記載のインライン式コーティング方法。
11. 前記搬送部に備えられた前記ワークの搬送方向に伸びる線状部材に引っ掛けて前記ワークを搬送するとともに、前記ワークに設けられた前記線状部材に引っ掛る引掛部によって、前記線状部材のうち、前記バイアス電圧が印加される際に前記コーティング材料と対向する箇所を覆い隠す、請求項１０に記載のインライン式コーティング方法。
12. 前記コーティング工程において、前記ワークは、前記ワークに対し前記ワークの搬送方向と交差する方向の両側に配置された前記コーティング材料の間を搬送される、請求項７〜請求項１１のうちのいずれか１つに記載のインライン式コーティング方法。
13. 燃料電池用セパレータである複数のワークを搬送する搬送部と、
    前記ワークの搬送方向に沿って前記ワークに対向するように配置された複数のコーティング材料を有するコーティング部と、
    前記搬送部により搬送された前記ワークが前記コーティング部のコーティング材料と対向すると、該コーティング材料から放出される粒子を前記ワークに引き寄せるバイアス電圧を前記ワークに印加する電圧印加部と、
    を備えるインライン式コーティング装置において、
    前記コーティング部は、前記ワークに複数のコーティング材料を連続的にコーティングし、
    前記電圧印加部は、前記ワークが一の前記コーティング材料に対向している時と、当該ワークが他のコーティング材料に対向している時とで、異なるバイアス電圧をワークに印加する
    事を特徴とするインライン式コーティング装置。
14. 前記コーティング部よりワーク搬送方向上流側に酸化膜除去部を設けたことを特徴とする請求項１３に記載のインライン式コーティング装置。
15. 前記酸化膜除去部はボンバード処理によって前記ワークの表面の酸化膜を除去することを特徴とする請求項１４に記載のインライン式コーティング装置。