WO2014054587A1 - 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

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 Download PDF

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WO2014054587A1
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bias voltage
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faces
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山本 啓介
守屋 悟
俊英 浅野
剛 杉本
基 柳沼
沼尾 康弘
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inline type coating apparatus, an inline type coating method, and a separator.
  • the characteristics of the coating layer formed on the workpiece surface can be controlled by adjusting the bias voltage applied to the workpiece.
  • the present inventors form a coating layer excellent in conductivity and corrosion resistance on the surface of the fuel cell separator by appropriately adjusting the bias voltage.
  • the work may be coated batchwise with the bias voltage adjusted, but the present inventors have intensively studied the inline method with the aim of improving mass productivity.
  • the present invention has been made as a result of such studies, and an object thereof is to provide an in-line type coating apparatus and an in-line type coating method that are excellent in mass productivity and can apply an appropriate bias voltage to a workpiece.
  • An in-line type coating apparatus for achieving the above object has a coating part on which a workpiece is coated and a transport part for transporting the work in the coating part. A plurality of aligned coating materials are provided on the coating portion. A conveyance part conveys a some workpiece
  • the in-line type coating apparatus includes a voltage application unit that applies a bias voltage to the workpiece to attract particles discharged from the coating material to the workpiece when the workpiece is conveyed and faces the coating material. The voltage application unit can apply different bias voltages to the workpiece when the workpiece faces one coating material and when the workpiece faces another coating material.
  • an in-line coating method transports a plurality of workpieces so as to face a plurality of aligned coating materials, and particles discharged from the coating material when the workpiece faces the coating material. And a coating process for attracting and coating the workpiece with a bias voltage applied to the workpiece. In the coating process, different bias voltages are applied to the workpiece when the workpiece faces one coating material and when the workpiece faces another coating material different from the one coating material.
  • the separator for achieving the above object has a configuration in which a coating layer is formed on a thin plate-like substrate having a rectangular shape.
  • the end surface constituting one side of the outer periphery of the rectangular shape has a property different from that of the end surfaces constituting the other remaining sides.
  • the in-line coating apparatus and the in-line coating method having the above configuration are excellent in mass productivity because a plurality of workpieces are continuously coated by conveying a plurality of workpieces so as to face a plurality of coating materials.
  • the in-line coating apparatus and the in-line coating method having the above configuration can apply different bias voltages when the workpiece faces different coating materials, an appropriate bias voltage can be applied for each coating material. .
  • the separator having the above configuration is configured to convey the substrate by hooking the end of each substrate to the linear member so that a plurality of thin plate-like substrates as workpieces are suspended in a line in the longitudinal direction of the linear member. After coating, it is formed by removing the end of the substrate that is hooked on the linear member.
  • the linear member which comprises a conveyance means is covered with the edge part of the base material which is a workpiece
  • the edge part of a base material is hooked by the linear member, the suitable bias voltage according to coating material can be applied with respect to the conveyed base material through the edge part of a base material.
  • FIG. 3 is a side view taken along line 3-3 in FIG. 2 showing a schematic configuration of an inline-type coating apparatus according to a second embodiment. It is a side view which shows schematic structure of the in-line type coating apparatus of 3rd Embodiment. It is a side view which shows schematic structure of the in-line type coating apparatus of 4th Embodiment. It is a figure which shows schematic structure of the in-line type coating apparatus of 5th Embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 in FIG.
  • the inline-type coating apparatus 10 of 1st Embodiment has the belt conveyor 13 (conveyance part) which can convey the some workpiece
  • the in-line type coating apparatus 10 includes an oxide film removing unit 11 from which an oxide film on the surface of the workpiece W is removed by a bombardment process, and a coating unit 12 to which the workpiece W is coated.
  • the in-line type coating apparatus 10 includes a voltage application unit 14 that applies a bias voltage to the workpiece W during bombardment processing and coating.
  • Work W is a metal base material having a thin plate shape. By applying a coating or the like to the workpiece W, a separator used in the fuel cell is formed.
  • the belt conveyor 13 includes a plurality of conductive portions 130 provided apart from each other along the conveying direction of the workpiece W and an insulating portion 131 provided between the conductive portions 130.
  • the conductive part 130 and the insulating part 131 constitute a belt of the belt conveyor 13.
  • the conductive part 130 is made of metal, for example.
  • the insulating part 131 is formed of resin, for example.
  • the belt conveyor 13 carries the work W on the conductive portion 130 for conveyance.
  • the workpiece W is in contact with and electrically connected to the conductive portion 130.
  • the oxide film removing unit 11 includes a chamber 110 in which the belt conveyor 13 is disposed, and an electrode 111 disposed so as to face the workpiece W.
  • the oxide film removing unit 11 is provided on the upstream side in the conveyance direction of the workpiece W with respect to the coating unit 12.
  • the coating unit 12 has a chamber 120 in which the belt conveyor 13 is disposed.
  • the chamber 110 and the chamber 120 are configured by partitioning a chamber in which the entire belt conveyor 13 is accommodated.
  • the rare gas introduced into the oxide film removing unit 11 and the coating unit 12 is a heavy inert gas such as argon.
  • the coating unit 12 includes four targets 121, 122, 123, and 124 (coating material) arranged so as to face the workpiece W along the conveyance direction of the workpiece W.
  • the number of targets is not limited to this.
  • a material for forming the targets 121 and 122 is, for example, chromium.
  • a material for forming the targets 123 and 124 is, for example, carbon. The material for forming the target is not limited to these.
  • a load lock chamber 15 in which the workpiece W is accommodated is provided adjacent to the chamber 110 on the upstream side in the conveyance direction of the workpiece W.
  • a plurality of workpieces W are stored in a box 150 arranged in the load lock chamber 15.
  • an industrial robot takes out the workpiece W from the box 150 in the load lock chamber 15 and places it on the conductive portion 130 of the belt conveyor 13.
  • a vacuum pump that evacuates the load lock chamber 15 communicates with the load lock chamber 15.
  • a load lock chamber 16 in which the workpiece W is accommodated is provided adjacent to the chamber 120 on the downstream side in the conveyance direction of the workpiece W.
  • the coated workpiece W is transported by the belt conveyor 13 and stored in a box 160 disposed in the load lock chamber 16.
  • a vacuum pump that evacuates the load lock chamber 16 communicates with the load lock chamber 16.
  • the voltage application unit 14 includes a power supply 140 that generates a bias voltage, a power supply 141, a power supply 142, a power supply 143, and a power supply 144.
  • the bias voltages generated by the power supply 140, the power supply 141, the power supply 142, the power supply 143, and the power supply 144 are different.
  • the voltage application unit 14 includes a brush 145 that is in sliding contact with the belt of the belt conveyor 13 at a position facing the electrode 111.
  • the power supply 140 and the brush 145 are electrically connected.
  • the power supply 140 and the electrode 111 are electrically connected.
  • the voltage application unit 14 includes a brush 146 that is in sliding contact with the belt of the belt conveyor 13 at a position facing the target 121.
  • the power source 141 and the brush 146 are electrically connected.
  • the power supply 141 and the target 121 are electrically connected.
  • the voltage application unit 14 includes a brush 147 that is in sliding contact with the belt of the belt conveyor 13 at a position facing the target 122.
  • the power source 142 and the brush 147 are electrically connected.
  • the power supply 142 and the target 122 are electrically connected.
  • the voltage application unit 14 includes a brush 148 that slides on the belt of the belt conveyor 13 at a position facing the target 123.
  • the power supply 143 and the brush 148 are electrically connected.
  • the power supply 143 and the target 123 are electrically connected.
  • the voltage application unit 14 includes a brush 149 that slides on the belt of the belt conveyor 13 at a position facing the target 124.
  • the power supply 144 and the brush 149 are electrically connected.
  • the power supply 144 and the target 124 are electrically connected.
  • Each of the brushes 145, 146, 147, 148, 149 repeats contact with the conductive part 130 and contact with the insulating part 131 as the work W is conveyed by the belt conveyor 13.
  • the in-line coating method of this embodiment will be described.
  • the in-line type coating method of the present embodiment includes an oxide film removing process for removing the oxide film on the surface of the work W by a bombardment process, and a coating process for coating the work W by sputtering after the oxide film removing process.
  • the bias voltage generated by the power supply 140 is applied to the work W by electrically connecting the work W and the power supply 140 via the conductive portion 130.
  • the bias voltage generated by the power supply 140 is greater than the bias voltage generated by each of the power supplies 141, 142, 143, 144.
  • the gas between them is ionized by the potential difference between the workpiece W and the electrode 111 and is attracted to the surface of the workpiece W to collide. As a result, the oxide film on the surface of the workpiece W is removed.
  • the workpiece W When the workpiece W faces the electrode 111, the workpiece W may be temporarily stopped to perform bombardment processing. However, by performing the bombardment processing while transporting the workpiece W without stopping, the mass productivity can be improved. It can be improved.
  • the bias voltage generated by the power supply 141 is applied to the work W by electrically connecting the work W and the power supply 141 via the conductive unit 130.
  • the gas between them is ionized by the potential difference between the workpiece W and the target 121 and is attracted to the target 121 and collides with it.
  • the material constituting the target 121 is knocked out in the state of atoms or molecules.
  • the constituent material of the target 121 in the atomic or molecular state to be knocked out is attracted to the workpiece W to which a bias voltage is applied, whereby the workpiece W is coated.
  • the conductive portion 130 moves together with the workpiece W to contact the brush 147 and the workpiece W faces the target 122, the workpiece W is coated.
  • the conductive portion 130 moves and moves away from the brush 147, the coating stops.
  • the conductive portion 130 moves together with the workpiece W to contact the brush 148 and the workpiece W faces the target 123, the workpiece W is coated.
  • the conductive portion 130 moves and moves away from the brush 148, the coating stops.
  • the conductive portion 130 moves together with the workpiece W and contacts the brush 149, and the workpiece W faces the target 124, the workpiece W is coated.
  • the conductive part 130 moves and moves away from the brush 149, the coating stops.
  • the workpiece W may be temporarily stopped for coating, but by coating the workpiece W while it is transported without stopping, Mass productivity can be improved.
  • the characteristics of the coating layer formed on the workpiece W vary depending on the bias voltage of each of the power supplies 141, 142, 143, and 144. Even when the targets 121 and 122 are made of the same material, for example, chromium, coating layers having different characteristics are formed due to the difference in applied bias voltage. Since the crystal structure of the coating layer formed changes according to the applied bias voltage, the characteristics of the coating layer change.
  • Each bias voltage of the power supplies 141, 142, 143, 144 is set based on desired characteristics to be applied to the coating layer. For example, since the bias voltage generated by the power supply 141 is applied when forming a portion of the coating layer that is in contact with the surface of the workpiece W, it is desired to reduce the electrical resistance between the coating layer and the workpiece W. In this case, the coating layer is set so as to form a coating layer having high conductivity.
  • a plurality of workpieces W are continuously coated by conveying a plurality of workpieces W so as to face a plurality of targets 121, 122, 123, and 124. Therefore, it is excellent in mass productivity.
  • the in-line type coating apparatus 10 and the in-line type coating method of the present embodiment different bias voltages can be applied when the workpiece W faces the targets 121, 122, 123, and 124. Therefore, the targets 121, 122, and 123 can be applied. , 124 can be applied with an appropriate bias voltage. By applying an appropriate bias voltage to each of the targets 121, 122, 123, and 124, each of the coating layers having different characteristics can be satisfactorily formed.
  • the in-line type coating apparatus 10 and the in-line type coating method of the present embodiment when the workpiece W is subjected to bombardment processing, a bias voltage different from that when the workpiece W faces the targets 121, 122, 123, 124 can be applied. Therefore, a bias voltage suitable for bombardment processing can be applied. By applying a bias voltage suitable for the bombardment process, the oxide film on the surface of the workpiece W is surely removed.
  • the in-line type coating apparatus 10 and the in-line type coating method according to the present embodiment are configured to electrically connect the work W and the voltage application unit 14 via the conductive unit 130 when the bias voltage is applied and stopped. And the electrical connection between the work W and the voltage application unit 14 between the conductive units 130 is switched. For this reason, the in-line type coating apparatus 10 and the in-line type coating method of the present embodiment can apply and stop the bias voltage while transporting the workpiece W without stopping, so that it is excellent in mass productivity.
  • the inline-type coating apparatus 20 of the second embodiment has electrodes 211 and targets 221, 222, 223, and 224 arranged differently from the first embodiment.
  • work W differs from 1st Embodiment.
  • the present embodiment is substantially the same as the first embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and duplicate descriptions are omitted.
  • the electrodes 211 are arranged on both sides of the workpiece W in the direction intersecting the workpiece W conveyance direction.
  • each of the targets 221, 222, 223, and 224 is disposed on both sides of the workpiece W in a direction that intersects the workpiece W conveyance direction.
  • the material constituting each of the targets 221, 222, 223, 224 is the same as the material constituting each of the targets 121, 122, 123, 124 of the first embodiment.
  • Work W is transported in a state where both surfaces in the thickness direction are set up so as to face the electrode 211 and the targets 221, 222, 223, and 224.
  • a jig 23 having a frame shape fitted to the edge of the workpiece W supports the workpiece W while standing on the belt conveyor 13.
  • the jig 23 has conductivity.
  • the jig 23 electrically connects the conductive portion 130 of the belt conveyor 13 and the work W.
  • a bias voltage is applied to the workpiece W, and the workpiece W is bombarded.
  • the bias voltage is applied to the workpiece W via the conductive part 130 and the jig 23.
  • both surfaces of the workpiece W are bombarded. As a result, the oxide films on both surfaces of the workpiece W are removed.
  • the conductive portion 130 moves to move away from the brush 145 and the insulating portion 131 contacts the brush 145, the electrical connection between the workpiece W and the power source 140 is cut off, so that the bombardment process is stopped.
  • the conductive portion 130 moves together with the workpiece W and the jig 23 and comes into contact with the brush 146, and the workpiece W faces the target 221, the workpiece W is coated. Since the target 221 faces both surfaces of the workpiece W, both surfaces of the workpiece W are coated.
  • the conductive portion 130 moves and moves away from the brush 146, and the insulating portion 131 contacts the brush 146, the electrical connection between the workpiece W and the power source 141 is interrupted, and thus the coating of the workpiece W is stopped.
  • both surfaces of the workpiece W are coated.
  • the coating is stopped.
  • both surfaces of the workpiece W are coated.
  • the coating is stopped.
  • both surfaces of the workpiece W are coated.
  • the coating is stopped.
  • one surface of the workpiece W is coated by one transport from one end of the belt conveyor 13 to the other end.
  • the targets 221, 222, 223, and 224 are disposed on both sides of the workpiece W in the direction intersecting the conveyance direction of the workpiece W. With this configuration, the workpiece W can be conveyed by one conveyance. Both sides are coated. For this reason, the in-line type coating apparatus 20 and the in-line type coating method of the present embodiment have an effect that the mass productivity can be further improved in addition to the effect of the first embodiment.
  • the in-line type coating apparatus 20 and the in-line type coating method of the present embodiment have an effect that the mass productivity can be further improved in addition to the effect of the first embodiment.
  • the in-line type coating apparatus 30 of 3rd Embodiment has the roller conveyor 33 which conveys the workpiece
  • the present embodiment is substantially the same as the first embodiment.
  • the same reference numerals are given to configurations common to the first embodiment, and redundant description is omitted.
  • the roller conveyor 33 includes rollers 330, 331, 332, 333, and 334 (conductive portions) having conductivity.
  • the rollers 330, 331, 332, 333, and 334 are made of metal, for example.
  • the roller 330 faces the electrode 111.
  • the roller 331 faces the target 121.
  • the roller 332 faces the target 122.
  • the roller 333 faces the target 123.
  • the roller 334 faces the target 124.
  • the roller conveyor 33 has rollers 335 having insulating properties.
  • the roller 335 is made of, for example, resin.
  • the roller 335 is disposed upstream of the roller 330 in the conveyance direction of the workpiece W.
  • the rollers 335 are disposed between the rollers 330 and 331, between the rollers 331 and 332, between the rollers 332 and 333, and between the rollers 333 and 334.
  • the roller 335 is disposed downstream of the roller 334 in the conveyance direction of the workpiece W.
  • the rollers 330, 331, 332, 333, 334, and 335 are rotated by a motor.
  • the voltage application unit 34 includes a brush 345 slidably contacting the roller 330, a brush 346 slidably contacting the roller 331, a brush 347 slidably contacting the roller 332, a brush 348 slidably contacting the roller 333, and a brush 349 slidably contacting the roller 334.
  • the workpiece W When the workpiece W is conveyed and reaches the roller 330 and faces the electrode 111, the workpiece W is bombarded.
  • the workpiece W is in contact with the roller 330 and is electrically connected to the roller 330.
  • the bias voltage is applied to the workpiece W via the roller 330.
  • the electrical connection between the workpiece W and the power source 140 is cut off, so that the bombardment process is stopped.
  • the workpiece W When the workpiece W is transported and reaches the roller 331 and faces the target 121, the workpiece W is coated.
  • the workpiece W is in contact with the roller 331 and is electrically connected to the roller 331.
  • the bias voltage is applied to the workpiece W via the roller 331.
  • the electrical connection between the workpiece W and the power source 141 is interrupted, and thus the coating of the workpiece W is stopped.
  • the workpiece W When the workpiece W is conveyed and reaches the roller 332, and faces the target 122, the workpiece W is coated.
  • the workpiece W is in contact with the roller 332 and is electrically connected to the roller 332.
  • the bias voltage is applied to the workpiece W via the roller 332.
  • the electrical connection between the workpiece W and the power source 142 is interrupted, so that the coating stops.
  • the workpiece W When the workpiece W is conveyed and reaches the roller 333, and the workpiece W faces the target 123, the workpiece W is coated.
  • the workpiece W is in contact with the roller 333 and is electrically connected to the roller 333.
  • the bias voltage is applied to the workpiece W via the roller 333.
  • the electrical connection between the workpiece W and the power source 143 is interrupted, so that the coating stops.
  • the workpiece W When the workpiece W is conveyed and reaches the roller 334, and the workpiece W faces the target 124, the workpiece W is coated.
  • the workpiece W is in contact with the roller 334 and is electrically connected to the roller 334.
  • the bias voltage is applied to the workpiece W via the roller 334.
  • the electrical connection between the workpiece W and the power source 144 is interrupted, and thus the coating stops.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the roller conveyor 33 conveys the workpiece W, but the roller conveyor 33 functions in the same manner as the belt conveyor 13 of the first embodiment. For this reason, the in-line type coating apparatus 30 and the in-line type coating method of this embodiment have the same effects as those of the first embodiment.
  • the in-line type coating apparatus 40 of 4th Embodiment has the chain conveyor 43 which conveys the workpiece
  • the present embodiment is substantially the same as the second embodiment.
  • the same reference numerals are given to configurations common to the second embodiment, and redundant description is omitted.
  • the chain conveyor 43 includes a rail 433, a support member 430 (conductive portion) that supports the workpiece W so as to be movable with respect to the rail 433, and a chain 434 connected to the support member 430.
  • the support member 430 and the chain 434 are insulated.
  • the chain 434 connects the support members 430 to each other. By pulling the chain 434, the support member 430 moves along the rail 433, and the workpiece W is conveyed.
  • a driving source for pulling the chain 434 is, for example, a motor.
  • the support member 430 includes a rail attachment portion 431 that is movably attached to the rail 433, and a suspension portion 432 that is connected to the rail attachment portion 431 and suspends the workpiece W.
  • the rail attachment portion 431 includes, for example, a wheel that is configured to be hooked on the rail 433 and that rolls along the rail 433.
  • the hanging portion 432 has a frame shape that fits around the periphery of the workpiece W.
  • the support member 430 has conductivity.
  • the support member 430 is electrically connected to the workpiece W.
  • the voltage application unit 44 of the present embodiment includes brushes 445, 446, 447, 448, and 449 that are in sliding contact with the support member 430.
  • the power supply 140 and the brush 445 are electrically connected.
  • the power supply 140 and the electrode 211 are electrically connected.
  • the power supply 141 and the brush 446 are electrically connected.
  • the power source 141 and the target 221 are electrically connected.
  • the power source 142 and the brush 447 are electrically connected.
  • the power source 142 and the target 222 are electrically connected.
  • the power supply 143 and the brush 448 are electrically connected.
  • the power supply 143 and the target 223 are electrically connected.
  • the power supply 144 and the brush 449 are electrically connected.
  • the power supply 144 and the target 224 are electrically connected.
  • the support member 430 moves along the rail 433 and contacts the brush 445, and the workpiece W faces the electrode 211, the workpiece W is bombarded. Since the electrode 211 is disposed so as to face both surfaces of the workpiece W, both surfaces of the workpiece W are subjected to bombardment processing.
  • the support member 430 contacts the brush 445 and is electrically connected to the brush 445.
  • the bias voltage is applied to the workpiece W via the support member 430.
  • the support member 430 moves away from the brush 445, the electrical connection between the work W and the power source 140 is interrupted between the support member 430 and the support member 430, and the bombardment process is stopped.
  • the support member 430 moves along the rail 433 and comes into contact with the brush 446, and the workpiece W faces the target 221, the workpiece W is coated. Since the target 221 is disposed so as to face both surfaces of the workpiece W, both surfaces of the workpiece W are coated.
  • the support member 430 contacts the brush 446 and is electrically connected to the brush 446. When the support member 430 moves away from the brush 446, the electrical connection between the work W and the power source 141 is interrupted between the support member 430 and the support member 430, and thus the coating stops.
  • both surfaces of the workpiece W are coated. Coating stops when the support member 430 moves away from the brush 447.
  • both surfaces of the workpiece W are coated.
  • the coating stops when the support member 430 moves away from the brush 449.
  • This embodiment is different from the second embodiment in that the chain conveyor 43 conveys the workpiece W in a suspended state, but the chain conveyor 43 functions similarly to the belt conveyor 13 and the jig 23 of the second embodiment. .
  • the inline-type coating apparatus 40 and the inline-type coating method of this embodiment have the same effects as those of the second embodiment.
  • the inline-type coating apparatus 50 of the fifth embodiment coats the suspended workpiece W2 while conveying the workpiece W2, as in the fourth embodiment, but conveys the shape of the workpiece W2 and the workpiece W2.
  • the structure of a part differs from 4th Embodiment.
  • the same reference numerals are given to configurations common to the fourth embodiment.
  • the conveyance unit has a linear member 53 extending in the conveyance direction of the workpiece W2.
  • the linear member 53 is pulled in a longitudinal direction by, for example, a driving device including a motor or the like.
  • the workpiece W2 moves together with the linear member 53.
  • the linear member 53 includes a cable 530 on which the workpiece W2 is suspended, and an insulator 531 provided between the cables 530. Adjacent workpieces W2 are insulated by an insulator 531.
  • the workpiece W2 is different from the workpiece W of the other embodiments in that it has a curved portion W21 (hook portion) formed by bending an end portion.
  • the workpiece W2 is hung by being hooked on the cable 530 by the curved portion W21.
  • the curved portion W21 covers the cable 530 so as not to be exposed to the targets 221, 222, 223, and 224.
  • the voltage application unit 54 of the present embodiment includes brushes 545, 546, 547, 548, and 549 that are alternately slidably contacted with the insulator 531 and the curved portion W21 as the work W2 is conveyed.
  • the electrode 211, the targets 221, 222, 223, and 224, and the power sources 140, 141, 142, 143, and 144 are the same as in the fourth embodiment.
  • the brush 545 is electrically connected to the power source 140.
  • the brush 546 is electrically connected to the power source 141.
  • the brush 547 is electrically connected to the power source 142.
  • the brush 548 is electrically connected to the power source 143.
  • the brush 549 is electrically connected to the power supply 144.
  • the electrode 211 is opposed to the workpiece W2, and the brush 545 and the workpiece W2 are electrically connected to apply a bias voltage to the workpiece W2.
  • a different bias voltage is applied to the work W2 when the work W2 faces the electrode 211 and the targets 221, 222, 223, and 224.
  • both sides are subjected to bombardment processing simultaneously.
  • the workpiece W2 is coated on both sides simultaneously when facing the targets 221, 222, 223, and 224.
  • the curved portion W21 is removed because it becomes unnecessary after coating, and a separator S used in a polymer electrolyte fuel cell is formed.
  • the curved portion W21 is removed by cutting using, for example, the blade B or a laser.
  • the separator S has a base material S1 which is a workpiece W2, and a coating layer S2 and a coating layer S3 formed on the surface of the base material S1.
  • the material for forming the base material S1 is, for example, iron, titanium, aluminum, and alloys thereof. Iron alloys include stainless steel.
  • the coating layer S2 is formed when the workpiece W2 passes through the target 221 and the target 222.
  • the coating layer S2 has a two-layer structure in which a layer formed when passing through the target 221 and a layer formed when passing through the target 222 are overlapped. By changing the bias voltage, the characteristics of each of these two layers can be changed.
  • the material for forming the coating layer S2 is, for example, chromium (Cr), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), niobium (Nb) or hafnium (Hf), or a nitride, carbide or charcoal thereof. Although it is nitride, it is not limited to this.
  • the material for forming the coating layer S2 can be changed by changing the material for forming the targets 221 and 222.
  • the coating layer S3 is formed when the workpiece W2 passes through the target 223 and the target 224.
  • the coating layer S3 has a two-layer structure in which a layer formed when passing through the target 223 and a layer formed when passing through the target 224 overlap each other. By changing the bias voltage, the characteristics of each of these two layers, such as conductivity and hardness, can be changed.
  • the coating layer S3 is formed of, for example, DLC (Diamond-Like-Carbon), but is not limited thereto.
  • the material forming the coating layer S3 can be changed by changing the material forming the targets 223, 224.
  • the base material S1 and the separator S have a rectangular shape in a plan view shown in FIG.
  • the end surface S4 constituting one side of the outer periphery of the rectangular shape has a property different from that of the end surfaces S5, S6, S7 constituting the other remaining sides.
  • the end surface S4 is a cut surface formed by cutting a curved portion W21 that is an end portion of the base material S1, unlike the end surfaces S5, S6, and S7.
  • the coating material adheres to the end surface of the substrate S1 during coating. For this reason, in end surface S4 which is a cut surface, the ratio which base material S1 does not adhere and a coating material adheres is large compared with end surface S5, S6, S7.
  • the fact that the end surface S4 has a property different from that of the end surfaces S5, S6, and S7 constituting the other remaining sides is not limited to the form in which the exposed ratio of the end surface of the substrate S1 is different.
  • the planar view shown in FIG. 9 includes a form in which the end surface S4 has a shape different from the other end surfaces S5, S6, and S7 instead of a linear shape.
  • this embodiment when a bias voltage is applied to the work W2, the work W2 covers the cable 530 facing the targets 221, 222, 223, and 224. For this reason, adhesion of the coating material to the transport unit is prevented, and maintenance work for removing unnecessary coating material adhering to the transport unit by blasting or the like is reduced. Therefore, this embodiment has an effect that the mass productivity can be further improved in addition to the effect of the fourth embodiment. Note that when the bias voltage is applied to the workpiece W2, the insulator 531 is detached from the targets 221, 222, 223, and 224, and thus the coating material is not deposited on the insulator 531.
  • the coating material As a result of preventing the coating material from adhering to the conveying unit, the coating material is prevented from peeling off and adhering to the workpiece W2 as a foreign object. Therefore, the proportion of good products increases.
  • the transporting part Since the work W2 is hooked on the cable 530 and transported, it is not necessary for the transporting part to include a jig for suspending the work W2, so that the structure of the transporting part can be simplified. Further, it does not take time to set the work W2 on the jig for suspending the work W2, and the work is easy.
  • the belt conveyor 63 includes conductive portions 630 and insulators 631 provided alternately in the transport direction.
  • the conductive portion 630 and the insulator 631 constitute a belt.
  • the conductive part 630 is made of metal, for example.
  • the insulating part 631 is made of, for example, resin.
  • the conductive portion 630 has a flat plate shape.
  • the insulator 631 protrudes in the thickness direction of the conductive portion 630. Adjacent conductive portions 630 are insulated by an insulator 631.
  • the workpiece W is disposed obliquely between adjacent insulators 631 that are separated from each other in the transport direction so that one end abuts against the side of one insulator 631 and the other end rests on the other insulator 631. Is done. Adjacent workpieces W are insulated from each other by an insulator 631. The workpiece W is in contact with the conductive portion 630 and is electrically connected to the conductive portion 630.
  • Work W covers the conductive portion 630 and the insulator 631.
  • the size of the workpiece W in the transport direction projected in the direction orthogonal to the surface of the belt is substantially equal to the width L1 of the conductive portion 630 and the insulator 631 in the transport direction. Further, as shown in FIG. 11, the size of the workpiece W is equal to or larger than the belt width L2 in a direction perpendicular to the conveying direction and parallel to the surface of the belt.
  • the workpiece is coated by the sputtering method.
  • the present invention is not limited to this, and the workpiece may be coated by other methods such as an ion plating method in which a bias voltage is applied to the workpiece for coating.
  • an evaporation source instead of the targets 121 to 124 and 221 to 224 of the above embodiment, an evaporation source that evaporates the coating material by heating using an electron beam or the like and emits gas particles is used.
  • the oxide film removal unit only needs to remove the oxide film on the surface of the workpiece by the bombardment process.
  • an ion gun that emits accelerated ions toward the workpiece is an oxide film.
  • the removal unit may be provided.

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Abstract

【課題】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、インライン式コーティング方法、およびセパレータを提供する。 【解決手段】インライン式コーティング装置10は、整列した複数のコーティング材料121、122、123、124が備えられた、ワークWがコーティングされるコーティング部12と、コーティング部において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搬送部13と、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14と、を有し、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、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、異なるバイアス電圧をワークに印加可能である。

Description

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
 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.  整列した複数のコーティング材料が備えられた、ワークがコーティングされるコーティング部と、
     前記コーティング部において前記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搬送部と、
     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た、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が除去される酸化膜除去部を有し、
     前記搬送部は、前記酸化膜除去部から前記コーティング部へ前記ワークを搬送し、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.  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、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を有し、
     当該コーティング工程において、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.  前記コーティング工程前、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を有し、
     当該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.  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セパレータであって、
     前記矩形形状の外周の一辺を構成する端面が、他の残りの辺を構成する端面と異なる性状を有する、セパレータ。
  14.  異なる性状を有する前記一つの端面は、前記基材の端部を切断して形成される切断面である、請求項13に記載のセパレータ。
  15.  切断される前記基材の端部は、前記基材を搬送する線状部材に引っ掛って当該線状部材の少なくとも一部を覆い隠す引掛部である、請求項14に記載のセパレータ。
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