WO2014174972A1 - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

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WO2014174972A1
WO2014174972A1 PCT/JP2014/058693 JP2014058693W WO2014174972A1 WO 2014174972 A1 WO2014174972 A1 WO 2014174972A1 JP 2014058693 W JP2014058693 W JP 2014058693W WO 2014174972 A1 WO2014174972 A1 WO 2014174972A1
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ink
squeegee
scraper
screen plate
screen
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PCT/JP2014/058693
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English (en)
French (fr)
Inventor
吉田　雅夫
圭 小野
将也 山本
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日産自動車株式会社
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Publication date
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Priority to JP2015513632A priority patent/JP5991428B2/ja
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    • B41F15/14—Details
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a screen printing apparatus and a screen printing method.
  • a fuel cell is a clean power generation system in which the product of an electrode reaction is water in principle and has a low impact on the global environment.
  • a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is expected as a power source for electric vehicles because it operates at a relatively low temperature.
  • a polymer electrolyte fuel cell includes a membrane-electrode assembly (hereinafter referred to as MEA) having an electrolyte membrane, a catalyst layer formed on both surfaces of the membrane, a gas diffusion layer (GDL), and the like.
  • MEA membrane-electrode assembly
  • GDL gas diffusion layer
  • a plurality of MEAs are stacked via a separator to constitute a fuel cell.
  • a screen printing apparatus includes a screen plate in which an opening for forming a printing pattern is formed, a scraper that is slidable with respect to the screen plate, and a squeegee that is slidable with respect to the screen plate like the scraper. And have.
  • the scraper By sliding the scraper with respect to the screen plate, the ink on the screen plate is expanded and the ink is filled in the opening. Thereafter, the ink filled in the opening is transferred onto the surface of the work by sliding the squeegee with respect to the screen while pressing the screen against the work.
  • Patent Document 1 a guide for scraping ink onto a scraper is provided. This guide prevents the ink from protruding from the movable range of the scraper when the scraper slides.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a screen printing apparatus and a screen printing method capable of promoting the reuse of ink and thereby reducing the printing cost.
  • the screen printing apparatus of the present invention that achieves the above object comprises a scraper that expands the ink on the screen plate by sliding with respect to the screen plate in which the opening is formed, and fills the ink in the opening. And a squeegee for transferring the ink filled in the opening to the surface of the work by sliding the screen against the work while pressing the work against the work.
  • the screen printing apparatus further includes an ink recovery mechanism that recovers excess ink discharged to an area where the scraper does not slide with respect to the screen plate.
  • the ink collecting mechanism is a region on the back side opposite to the direction in which the squeegee slides from the front side of the squeegee facing the surplus ink by sliding the squeegee.
  • the scraper is guided to a region that slides with respect to the screen plate.
  • the screen printing method of the present invention has a filling operation and a transfer operation.
  • the filling operation the ink on the screen plate is expanded by sliding the scraper against the screen plate in which the opening is formed, and the ink is filled in the opening.
  • the transfer operation the ink filled in the opening is transferred onto the surface of the work by sliding the squeegee against the screen while pressing the screen against the work.
  • surplus ink discharged to an area where the scraper does not slide with respect to the screen plate is collected.
  • the surplus ink is guided to an area where the scraper slides with respect to the screen plate by sliding the squeegee. Then, the guided ink is spread again on the screen plate by the next sliding of the scraper.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a screen printing apparatus according to an embodiment.
  • 3A is a perspective view showing a scraper
  • FIGS. 3B, 3C, and 3D are a perspective view, a bottom view, and a side view showing a squeegee.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a positional relationship and a dimensional relationship between an ink inlet and an outlet of a squeegee and a pressing surface of a scraper.
  • FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams showing how excess ink is discharged to an area where the scraper does not slide relative to the screen plate as the scraper slides.
  • FIGS. 9A and 9B are perspective views showing modifications of the squeegee.
  • 11A, 11B, and 11C are bottom views showing other modified examples of the squeegee.
  • 12A and 12B are a side view and a bottom view showing still another modified example of the squeegee.
  • 13A and 13B are a side view and a bottom view showing still another modified example of the squeegee.
  • 14A and 14B are a side view and a bottom view showing still another modified example of the squeegee.
  • FIGS. 15A, 15B, and 15C are bottom views showing still other modified examples of the squeegee.
  • FIG. 16 is a bottom view showing still another modified example of the squeegee.
  • FIG. 17 is a bottom view showing still another modified example of the squeegee.
  • FIGS. 18A to 18D are schematic views showing examples of combinations of a scraper and a squeegee.
  • FIGS. 19A to 19D are schematic views showing a combination example of a scraper and a squeegee.
  • 20A and 20B are a perspective view and a bottom view showing a squeegee to which a modified example of the ink recovery mechanism is applied.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cell structure of a fuel cell.
  • a single cell 10 is applied to a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) or the like using hydrogen as a fuel, and has an MEA 20 and separators 31 and 32.
  • PEFC polymer electrolyte fuel cell
  • the MEA 20 includes a polymer electrolyte membrane 21, catalyst layers 22 and 23, gas diffusion layers (GDL: Gas Diffusion Layer) 24 and 25, and gaskets 41 and 42.
  • GDL Gas Diffusion Layer
  • the catalyst layer 22 includes a catalyst component, a conductive catalyst carrier that supports the catalyst component, and a polymer electrolyte.
  • the catalyst layer 22 is an anode catalyst layer in which a hydrogen oxidation reaction proceeds.
  • the catalyst layer 22 is disposed on one side of the electrolyte membrane 21.
  • the catalyst layer 23 includes a catalyst component, a conductive catalyst carrier that supports the catalyst component, and a polymer electrolyte.
  • the catalyst layer 23 is a cathode catalyst layer in which an oxygen reduction reaction proceeds.
  • the catalyst layer 23 is disposed on the other side of the electrolyte membrane 21.
  • the electrolyte membrane 21 has a function of selectively permeating protons generated in the catalyst layer 22 to the catalyst layer 23 and a partition wall for preventing mixing of the fuel gas supplied to the anode side and the oxidant gas supplied to the cathode side. As a function.
  • the gas diffusion layer 24 is an anode gas diffusion layer for dispersing the fuel gas supplied to the anode side.
  • the gas diffusion layer 24 is located between the separator 31 and the catalyst layer 22.
  • the gas diffusion layer 25 is a cathode gas diffusion layer for dispersing the oxidant gas supplied to the cathode side.
  • the gas diffusion layer 25 is located between the separator 32 and the catalyst layer 23.
  • the gaskets 41 and 42 have a frame shape and are arranged on both surfaces of the outer peripheral portion of the electrolyte membrane 21.
  • the gasket 41 is positioned so as to surround the catalyst layer 22 (and the gas diffusion layer 24).
  • the gasket 41 has a function of preventing the fuel gas supplied to the catalyst layer 22 from leaking to the outside.
  • the gasket 42 is positioned so as to surround the catalyst layer 23 (and the gas diffusion layer 25).
  • the gasket 42 has a function of preventing the oxidant gas supplied to the catalyst layer 23 from leaking to the outside.
  • the separators 31 and 32 have a function of electrically connecting the single cells 10 in series and a function of a partition wall that blocks fuel gas, oxidant gas, and refrigerant from each other.
  • the separators 31 and 32 have substantially the same shape as the MEA 20 and are formed, for example, by pressing a stainless steel plate.
  • the stainless steel plate is preferable in that it can be easily subjected to complicated machining and has good conductivity, and can be coated with a corrosion-resistant coating as necessary.
  • the separator 31 is an anode separator disposed on the anode side of the MEA 20 and faces the catalyst layer 22.
  • the separator 31 has a groove portion 31a that constitutes a gas flow path positioned between the MEA 20 and the separator 31.
  • the groove 31 a is used for supplying the fuel gas to the catalyst layer 22.
  • the separator 32 is a cathode separator disposed on the cathode side of the MEA 20 and faces the catalyst layer 23.
  • the separator 32 has a groove portion 32a that constitutes a gas flow path positioned between the MEA 20 and the separator 32.
  • the groove 32 a is used to supply the oxidant gas to the catalyst layer 23.
  • the electrolyte membrane 21 is a fluorine membrane made of a perfluorocarbon sulfonic acid polymer, a hydrocarbon resin membrane having a sulfonic acid group, or a porous membrane impregnated with an electrolyte component such as phosphoric acid or ionic liquid. It is possible to apply.
  • the perfluorocarbon sulfonic acid polymer is, for example, Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), Aciplex (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), and Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.).
  • the porous film is made of, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) or polyvinylidene fluoride (PVDF).
  • the thickness of the electrolyte membrane 21 is not particularly limited, but is preferably 5 to 300 ⁇ m, more preferably 10 to 200 ⁇ m from the viewpoint of strength, durability, and output characteristics.
  • the catalyst component used for the catalyst layer (cathode catalyst layer) 23 is not particularly limited as long as it has a catalytic action in the oxygen reduction reaction.
  • the catalyst component used for the catalyst layer (anode catalyst layer) 22 is not particularly limited as long as it has a catalytic action for the oxidation reaction of hydrogen.
  • Specific catalyst components include, for example, platinum, ruthenium, iridium, rhodium, palladium, osmium, tungsten, lead, iron, chromium, cobalt, nickel, manganese, vanadium, molybdenum, gallium, aluminum and other metals, and alloys thereof. Etc. are selected. In order to improve catalytic activity, poisoning resistance to carbon monoxide, heat resistance, etc., those containing at least platinum are preferable.
  • the catalyst components applied to the cathode catalyst layer and the anode catalyst layer need not be the same, and can be changed as appropriate.
  • the conductive carrier of the catalyst used for the catalyst layers 22 and 23 is particularly limited as long as it has a specific surface area for supporting the catalyst component in a desired dispersed state and sufficient electronic conductivity as a current collector.
  • the main component is preferably carbon particles.
  • the carbon particles are composed of, for example, carbon black, activated carbon, coke, natural graphite, and artificial graphite.
  • the polymer electrolyte used for the catalyst layers 22 and 23 is not particularly limited as long as it is a member having at least high proton conductivity.
  • a fluorine-based electrolyte containing a fluorine atom in all or part of the polymer skeleton or a polymer A hydrocarbon-based electrolyte that does not contain a fluorine atom in the skeleton is applicable.
  • the polymer electrolyte used for the catalyst layers 22 and 23 may be the same as or different from the polymer electrolyte used for the electrolyte membrane 21, but improves the adhesion of the catalyst layers 22 and 23 to the electrolyte membrane 21. From the viewpoint, they are preferably the same.
  • the thickness of the catalyst layer is not particularly limited as long as it can sufficiently exhibit the catalytic action of the hydrogen oxidation reaction (anode side) and the oxygen reduction reaction (cathode side), and the same thickness as the conventional one can be used. Specifically, the thickness of each catalyst layer is preferably 1 to 20 ⁇ m.
  • the gas diffusion layers 24 and 25 are configured using, as a base material, a sheet-like material having conductivity and porosity, such as a carbon fabric such as glassy carbon, a paper-like paper body, a felt, and a nonwoven fabric.
  • the thickness of the substrate is not particularly limited, but is preferably 30 to 500 ⁇ m from the viewpoint of mechanical strength and permeability such as gas and water.
  • the gas diffusion layers 24 and 25 preferably contain a water repellent in the base material from the viewpoint of water repellency and suppression of the flooding phenomenon.
  • water repellent examples include fluorine-based polymer materials such as PTFE, PVDF, polyhexafluoropropylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polypropylene, and polyethylene.
  • fluorine-based polymer materials such as PTFE, PVDF, polyhexafluoropropylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polypropylene, and polyethylene.
  • the separators 31 and 32 are not limited to a form made of a stainless steel plate, and other metal materials (for example, an aluminum plate or a clad material), carbon such as dense carbon graphite or a carbon plate can also be applied. When carbon is applied, the grooves 31a and 32a can be formed by cutting or screen printing.
  • the gaskets 41 and 42 have a base material and an adhesive layer provided on one surface of the base material for joining the gaskets 41 and 42 to each other.
  • the base material is made of, for example, a rubber material, a fluorine-based polymer material, or a thermoplastic resin.
  • a hot melt agent which is a thermoplastic adhesive can be used.
  • the thickness of the gaskets 41 and 42 is preferably 10 ⁇ m to 2 mm.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the screen printing apparatus 101 according to the embodiment
  • FIG. 3A is a perspective view illustrating the scraper 60
  • FIGS. 3B, 3C, and 3D are perspective views illustrating the squeegee 70.
  • FIG. It is a figure, a bottom view, and a side view.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the positional relationship and the dimensional relationship between the ink inlet 73 and the ink outlet 74 of the squeegee 70 and the pressing surface 64 of the scraper 60.
  • FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams illustrating how the surplus ink 81 is discharged to an area where the scraper 60 does not slide relative to the screen plate 50 as the scraper 60 slides.
  • 6A and 6B are schematic views showing a state in which the surplus ink 81 is guided from the front 71 side to the back 72 side of the squeegee 70 by sliding the squeegee 70.
  • the screen printing apparatus 101 includes a screen plate 50 in which openings 51 for forming a printing pattern are formed, a scraper 60 provided slidably with respect to the screen plate 50, and the screen plate 50 in the same manner as the scraper 60. And a squeegee 70 slidably provided with respect to the squeegee.
  • the scraper 60 slides on the screen plate 50 to expand the ink 80 on the screen plate 50 and fill the ink 80 into the opening 51.
  • the squeegee 70 transfers the ink 80 filled in the opening 51 onto the surface of the workpiece W by sliding against the screen plate 50 while pressing the screen plate 50 against the workpiece W.
  • the screen printing apparatus 101 includes an ink collection mechanism 110 that collects excess ink 81 that is discharged to an area where the scraper 60 does not slide with respect to the screen plate 50.
  • the ink recovery mechanism 110 slides the squeegee 70 to remove the surplus ink 81 from the front 71 side facing the surplus ink 81 in the squeegee 70 on the back 72 side in the direction opposite to the direction in which the squeegee 70 slides.
  • the scraper 60 leads to an area where the scraper 60 slides with respect to the screen plate 50.
  • the electrolyte membrane 21 on which the electrode catalyst layers 22 and 23 are formed is applied as the workpiece W.
  • the ink 80 the catalyst ink for the electrode catalyst layers 22 and 23 is applied.
  • the vertical direction in FIGS. 5A and 5B is referred to as the width direction intersecting the direction in which the scraper 60 slides (the right direction in the figure), and the vertical direction in FIGS. 6A and 6B. Is referred to as the width direction intersecting the direction in which the squeegee 70 slides (left direction in the figure).
  • the ink code “80” is generally used, but the surplus ink is given the code “81”.
  • the ink guided to the back surface 72 side of the squeegee 70 may be given a symbol “82”. Details will be described below.
  • the screen printing apparatus 101 includes a slide unit 121 that slides and moves the scraper 60 and the squeegee 70 in the surface direction of the screen plate 50, a scraper lifting unit 122 that makes the scraper 60 contact and separate from the screen plate 50, and the squeegee 70. And a squeegee lifting / lowering portion 123 for bringing the squeegee into and out of contact with the screen plate 50.
  • the slide unit 121 includes a slide head 124 on which the scraper 60 and the squeegee 70 are mounted, a slider 125 that is inserted through the slide head 124 and extends along the surface direction of the screen plate 50, and the slide head 124 moves forward and backward along the slider 125. And a motor 126 to be operated.
  • the scraper elevating unit 122 includes an elevating cylinder attached to the slide head 124 and having the scraper 60 attached to the tip of the operating rod.
  • the squeegee lifting part 123 includes a lifting cylinder attached to the slide head 124 and having a squeegee 70 attached to the tip of the operating rod.
  • the elevating cylinder is composed of a fluid pressure cylinder that is operated by a fluid pressure such as air or hydraulic oil.
  • the scraper 60 is slid with respect to the screen plate 50 in a state where the screen plate 50 is not pressed against the electrolyte membrane 21 by the slide unit 121 and the scraper elevating unit 122.
  • the squeegee 70 is slid with respect to the screen plate 50 while the screen plate 50 is pressed against the electrolyte membrane 21 by the slide unit 121 and the squeegee lifting unit 123.
  • the electrolyte membrane 21 as the workpiece W is wound around the supply reel 131 in a long form and is conveyed by a roll-to-roll method.
  • the electrolyte membrane 21 is unwound from the supply reel 131 and is sequentially wound on the take-up reel 132.
  • the screen printing apparatus 101 is disposed in the middle of a conveyance path for conveying the electrolyte membrane 21 from the supply reel 131 to the take-up reel 132.
  • the screen plate 50 has a screen 53 formed of a synthetic resin such as nylon or a metal such as stainless steel.
  • the screen plate 50 includes an opening 51 through which the ink 80 passes and a masking unit 52 through which the ink 80 does not pass.
  • the opening 51 is formed by exposing the screen 53, and the masking part 52 is formed by shielding the screen 53.
  • the screen plate 50 is disposed at a position where a clearance is provided between the screen plate 50 and the electrolyte membrane 21 held on the support plate 133.
  • the support plate 133 is made of, for example, a porous body such as a punching plate in which many small holes are formed.
  • a suction mechanism 134 for adsorbing the electrolyte membrane 21 to the surface of the support plate 133 is connected to the support plate 133.
  • the suction mechanism 134 can appropriately employ a configuration in which the electrolyte membrane 21 is adsorbed on the support plate 133 using a pressure difference, or the electrolyte membrane 21 is adsorbed on the support plate 133 using electrostatic force.
  • the catalyst ink can be applied without causing wrinkles or the like on the electrolyte membrane 21.
  • the scraper 60 of the present embodiment has a rectangular shape as a whole, and has a relief portion 62 formed by cutting out a part of the contact surface 61 with the screen plate 50.
  • the escape portion 62 includes a discharge port 63 that opens in a direction opposite to the direction in which the scraper 60 slides.
  • the relief portion 62 forms an area where the scraper 60 does not slide with respect to the screen plate 50.
  • the wall surface opposite to the wall surface on which the discharge port 63 is formed becomes a pressing surface 64 that spreads the ink 80 on the screen plate 50.
  • escape portions 62 are provided at equal positions outward from the center in the width direction of the scraper 60.
  • Each of the relief portions 62 has a semicircular arc shape.
  • the number, shape, height direction size or width direction size of the escape portion 62 is not particularly limited, and the amount of ink 80 that becomes the surplus ink 81, the viscosity of the ink 80, or the moving speed of the scraper 60. It can be appropriately selected in consideration of the inclination of the scraper 60 and the like.
  • the material of the scraper 60 is not particularly limited, and a metal such as stainless steel, rubber, or a resin material can be appropriately selected.
  • the thickness of the scraper 60 is not particularly limited. In the case of applying stainless steel as a material, the thickness of the scraper 60 is, for example, about 2 mm.
  • the squeegee 70 of the present embodiment has a rectangular shape as a whole, and an ink introduction port 73 that opens to the front 71 side of the squeegee 70, and the ink introduction port 73.
  • an ink passage 75 that communicates with the ink outlet port 74 that opens toward the back surface 72 is provided.
  • the squeegee 70 is attached to the squeegee lifting part 123 in a state inclined toward the sliding direction.
  • the lower end surface 76 of the squeegee 70 is chamfered to increase the contact area with the screen plate 50.
  • the float from the screen plate 50 becomes small.
  • the excess ink 81 introduced into the ink passage 75 from the ink introduction port 73 is prevented from leaking from the ink passage 75 while flowing through the ink passage 75, and reaches the ink outlet 74. Accordingly, the surplus ink 81 can be easily moved to a position where the ink outlet 74 is opened through the ink passage 75 provided in the squeegee 70.
  • an ink passage 75 is provided at each of the equal positions outside the width direction from the center of the squeegee 70 in the width direction.
  • Each of the ink passages 75 has a semicircular arc shape.
  • the ink outlet 74 is positioned more in the center in the width direction than the ink inlet 73.
  • the position P2 on the outer side in the width direction of the ink outlet 74 is closer to the center in the width direction than the position P1 on the center side in the width direction of the ink inlet 73.
  • the gap 77 is defined between the position P2 on the outer side in the width direction of the ink outlet 74 and the position P1 on the center side in the width direction of the ink inlet 73.
  • the state shown in the figure is a state of “with gap 77”.
  • the number, shape, height direction size, and width direction size of the ink passage 75 are not particularly limited, and the amount of ink 80 to be the surplus ink 81, the viscosity of the ink 80, or the squeegee 70.
  • the speed can be appropriately selected in consideration of the moving speed, the inclination of the squeegee 70, and the like.
  • the material of the squeegee 70 is not particularly limited, and a metal such as stainless steel, rubber, or a resin material can be appropriately selected.
  • the thickness of the squeegee 70 is not particularly limited. In the case of applying a resin material as the material, the thickness of the squeegee 70 is, for example, about 9 mm.
  • the opening area of the ink introduction port 73 of the ink passage 75 is preferably larger than that of the ink outlet port 74. This is because when the squeegee 70 slides, the surplus ink 81 can be introduced into the ink passage 75 without overflowing the ink passage 75.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a positional relationship and a dimensional relationship between the ink inlet 73 and the ink outlet 74 of the squeegee 70 and the pressing surface 64 of the scraper 60. Note that a case where a pair of escape portions 62 is provided in the scraper 60 and a pair of ink passages 75 is provided in the squeegee 70 is taken as an example.
  • the ink 80 is positioned inward in the width direction from the range of the pressing surface 64 of the scraper 60, that is, the range where the scraper 60 expands the ink 80. It is necessary to create a state that has been gathered.
  • the dimension L1 between the wall surfaces on the center side in the width direction in the ink introduction port 73 is larger than the dimension L2 between the wall surfaces on the outer side in the width direction in the ink outlet port 74, and the pressing surface 64 of the scraper 60. It is necessary that the width dimension L3 is equal to or greater than L2.
  • the surplus ink 81 is discharged to an area where the scraper 60 does not slide with respect to the screen plate 50. Since the escape portion 62 is formed, the surplus ink 81 discharged when the scraper 60 slides extends in a belt shape along the trajectory along which the discharge port 63 of the escape portion 62 of the scraper 60 moves.
  • the surplus ink 81 can be formed in a strip shape at a desired position in the width direction of the scraper 60 depending on the position of the escape portion 62.
  • the ink recovery mechanism 110 of this embodiment includes an ink passage 75 provided in the squeegee 70 and a drive unit that slides the squeegee 70 against the screen plate 50 while pressing the screen plate 50 against the electrolyte membrane 21. is doing.
  • the slide part 121 and the squeegee lifting part 123 correspond to a drive part.
  • the squeegee 70 is slid by the drive unit, whereby the surplus ink 81 is introduced from the ink introduction port 73 into the ink passage 75 and is derived from the ink outlet port 74.
  • the derived ink 82 extends in a belt shape along the trajectory along which the ink outlet 74 of the squeegee 70 moves.
  • the position of the ink outlet 74 is a region on the back surface 72 side of the squeegee 70 and a region where the scraper 60 slides with respect to the screen plate 50.
  • the ink 80 can be spread on the screen plate 50 by reusing the surplus ink 81 collected by the sliding of the squeegee 70 by the next sliding of the scraper 60.
  • the ink collecting mechanism 110 preferably guides the surplus ink 81 to a region where the masking portion 52 of the screen plate 50 is formed (for example, a region surrounded by a two-dot chain line in FIG. 6B). For this reason, it is preferable that the ink outlet 74 is provided at a position where the locus where the ink outlet 74 moves and the opening 51 do not overlap. This is because if the surplus ink 81 is guided to the area where the opening 51 of the screen plate 50 exists, that is, the print pattern area, the ink application thickness varies.
  • the ink introduction port 73 at a position that is outward in the width direction from the position of the surplus ink 81 when viewed in the width direction. This is because surplus ink 81 that tends to spread outward in the width direction of the squeegee 70 when the squeegee 70 slides can be introduced into the ink introduction port 73.
  • FIGS. 7A to 7E are diagrams showing a screen printing procedure. Screen printing is performed through a filling process (FIGS. 7A and 7B) and a transfer process (FIGS. 7C, 7D and 7E) including a recovery process.
  • the electrolyte membrane 21 drawn out from the supply reel 131 is adsorbed on the surface of the support plate 133.
  • a predetermined amount of ink 80 is supplied onto the masking portion 52 of the screen plate 50.
  • the ink 80 on the screen plate 50 is expanded by sliding the scraper 60 with respect to the screen plate 50 in which the opening 51 is formed. Is filled with ink 80 (filling step).
  • the scraper 60 is slid with respect to the screen plate 50 in a state where the screen plate 50 is not pressed against the electrolyte membrane 21 by the slide unit 121 and the scraper elevating unit 122.
  • the squeegee 70 is slid against the screen plate 50 while pressing the screen plate 50 against the electrolyte membrane 21.
  • the filled ink 80 is transferred to the surface of the electrolyte membrane 21 (transfer process).
  • the squeegee 70 is slid with respect to the screen plate 50 while the screen plate 50 is pressed against the electrolyte membrane 21 by the slide unit 121 and the squeegee lifting unit 123.
  • the surplus ink 81 discharged to an area where the scraper 60 does not slide with respect to the screen plate 50 is collected.
  • the squeegee 70 is slid to guide the surplus ink 81 to an area where the scraper 60 slides with respect to the screen plate 50.
  • the surplus ink 81 is collected so as to spread again on the screen plate 50 by the next sliding.
  • the surplus ink 81 passes through the ink passage 75 of the squeegee 70, is an area from the front 71 side of the squeegee 70 to the back 72 side of the squeegee 70, and the scraper 60 slides on the screen plate 50. Lead to moving areas.
  • the ink 80 guided to the area on the back surface 72 side is spread again on the screen plate 50 by the next sliding of the scraper 60.
  • the ink 80 on the screen plate 50 is reused.
  • a system is adopted in which the belt-like surplus ink 81 formed by the sliding of the scraper 60 in the forward path is collected by the sliding of the squeegee 70 in the backward path.
  • the collection mechanism 110 of the present embodiment has a simple configuration and does not adversely affect production speed and print quality.
  • the ink recovery rate is increased even if the apparatus configuration and the process procedure are increased. Is one of the important issues. Since the ink recovery rate is reflected in the product cost, the product competitiveness can be increased from the cost aspect by increasing the ink recovery rate.
  • the screen printing apparatus 101 has the ink collection mechanism 110 that collects the surplus ink 81 discharged to the area where the scraper 60 does not slide with respect to the screen plate 50. Yes. Then, the ink recovery mechanism 110 slides the squeegee 70 so that the surplus ink 81 is in the region from the front 71 side of the squeegee 70 to the rear surface 72 side of the squeegee 70, and the scraper 60 is installed on the screen plate 50. Leads to the sliding area.
  • the transfer step includes a recovery step of recovering the surplus ink 81 discharged to an area where the scraper 60 does not slide with respect to the screen plate 50.
  • the recovery step the excess ink 81 is guided to the area where the scraper 60 slides with respect to the screen plate 50 by sliding the squeegee 70, and again on the screen plate 50 by the next sliding of the scraper 60. It is trying to expand.
  • the surplus ink 81 discharged to the area where the scraper 60 does not slide with respect to the screen plate 50 causes the scraper 60 to slide with the screen plate 50 due to the sliding of the squeegee 70.
  • the ink 80 can be spread on the screen plate 50 by reusing the surplus ink 81 collected by the sliding of the squeegee 70 by the next sliding of the scraper 60. Therefore, the reuse of the ink 80 on the screen plate 50 can be promoted, the amount of ink 80 used can be reduced, and as a result, the printing cost can be reduced.
  • the ink recovery mechanism 110 includes an ink passage 75 provided in the squeegee 70 and a drive unit that slides the squeegee 70 against the screen plate 50 while pressing the screen plate 50 against the electrolyte membrane 21 (the slide unit 121 and the squeegee lift). Part 123).
  • the surplus ink 81 is introduced into the ink passage 75 from the ink introduction port 73 and led out from the ink outlet port 74.
  • the screen plate 50 includes a masking portion 52 that does not allow the ink 80 to pass therethrough, and the ink recovery mechanism 110 guides the surplus ink 81 to an area where the masking portion 52 of the screen plate 50 is formed.
  • the surplus ink 81 is not guided to the area where the opening 51 of the screen plate 50 exists, that is, the print pattern area, so that the coating thickness of the ink 80 does not vary and the catalyst has a uniform thickness. Ink can be applied.
  • the ink recovery mechanism 110 recovers the surplus ink 81 at a position that is outward in the width direction from the position of the surplus ink 81 when viewed in the width direction intersecting the direction in which the squeegee 70 slides. With this configuration, it is possible to introduce the surplus ink 81 that tends to spread outward in the width direction of the squeegee 70 when the squeegee 70 slides, and to reliably collect the ink 80. be able to.
  • the scraper 60 has an escape portion 62 having a discharge port 63 in a part of the contact surface 61 with the screen plate 50.
  • the surplus ink 81 extends in a belt shape along a locus along which the discharge port 63 in the escape portion 62 of the scraper 60 moves. With this configuration, by changing the position of the escape portion 62, the surplus ink 81 can be formed in a band shape at a desired position in the width direction of the scraper 60, and a desired position on the front 71 side of the squeegee 70 can be formed. The surplus ink 81 can be guided from the position to the back surface 72 side of the squeegee 70.
  • the ink inlet 73 of the ink passage 75 has a larger opening area than the ink outlet 74.
  • Work W is the electrolyte membrane 21 on which the electrode catalyst layers 22 and 23 are formed, and the ink 80 is a catalyst ink for the electrode catalyst layers 22 and 23.
  • FIG. 8A, 8B, and 8C are perspective views showing modifications of the scrapers 161, 162, and 163.
  • FIG. 8A, 8B, and 8C are perspective views showing modifications of the scrapers 161, 162, and 163.
  • the scraper 161 may have a single plate shape in the same manner as a conventionally known scraper.
  • the scraper 161 has a contact surface 61 that continuously contacts the screen plate 50 without interruption between both ends in the width direction intersecting the sliding direction. That is, the scraper 161 does not form the escape portion 62 on the contact surface 61 with the screen plate 50.
  • the scraper 162 may form the relief portion 62 in a rectangular shape
  • the scraper 163 forms the relief portion 62 in a slit shape. May be.
  • FIGS. 9A and 9B show the excess ink in an area where the scraper 161 does not slide relative to the screen plate 50 when the scraper 161 (FIG. 8A) that does not form the escape portion 62 slides. It is a schematic diagram which shows a mode that 81 is discharged
  • FIG. 10A and 10B are perspective views showing modifications of the squeegees 171 and 172.
  • FIG. 10A and 10B are perspective views showing modifications of the squeegees 171 and 172.
  • the squeegee 171 may have the ink introduction port 73 formed in a rectangular shape.
  • the squeegee 172 has the ink introduction port 73 formed in a slit shape. You may form in. The same applies to the ink outlet 74.
  • 11 (A), 11 (B), and 11 (C) are bottom views showing other modified examples of the squeegees 173, 174, and 175.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of the squeegees 173, 174, and 175.
  • the squeegee 173 may form the ink introduction port 73 of the ink passage 75 and the ink outlet port 74 in the same opening area.
  • the ink inlet 73 of the squeegees 174 and 175 has a larger opening area than the ink outlet 74, but the area ratio (open area of the ink inlet 73 / ink outlet).
  • the opening area 74 may be larger than the area ratio in the ink passage 75 shown in FIG.
  • the ink passage 75 of the squeegee 174 shown in FIG. 11B is formed such that the wall surface on the center side in the width direction is substantially parallel to the sliding direction of the squeegee 70.
  • the ink passage 75 of the squeegee 175 shown in FIG. 11C has a line-symmetric shape in which the wall surface on the center side in the width direction and the wall surface on the outer side in the width direction contract evenly from the ink inlet 73 toward the ink outlet 74. have.
  • FIG. 12A and 12B are a side view and a bottom view showing still another modified example of the squeegee 176.
  • FIG. 12A and 12B are a side view and a bottom view showing still another modified example of the squeegee 176.
  • the ink outlet 74 of the squeegee 176 is disposed at a substantially intermediate position in the thickness direction from the front 71 side of the squeegee 176.
  • the floating from the screen plate 50 is small with respect to the rear portion of the lower end surface 76 of the squeegee 70 opposite to the sliding direction. Become. Although the ink passage 75 does not penetrate the back surface 72 side of the squeegee 70, the excess ink 81 can be guided to a predetermined area on the back surface 72 side.
  • FIG. 13A and 13B are a side view and a bottom view showing still another modified example of the squeegee 177.
  • FIG. 13A and 13B are a side view and a bottom view showing still another modified example of the squeegee 177.
  • the squeegee 177 chamfers only the front portion in the sliding direction of the lower end surface 76 of the squeegee 177, like the squeegee 176.
  • the ink outlet 74 of the ink passage 75 is disposed at a substantially intermediate position in the thickness direction from the front 71 side of the squeegee 177.
  • an ink escape 177 a continuous to the ink outlet 74 is provided so as to penetrate the back surface 72 side of the squeegee 177.
  • the ink escape 177 a extends in parallel with the sliding direction of the squeegee 177.
  • the float from the screen plate 50 becomes small.
  • the surplus ink 81 derived from the ink outlet 74 can be guided to a predetermined area on the back surface 72 side through the ink escape 177a.
  • FIGS. 14A and 14B are a side view and a bottom view showing still another modification of the squeegee 178.
  • FIG. 14A and 14B are a side view and a bottom view showing still another modification of the squeegee 178.
  • the squeegee 178 may be chamfered with a little rear portion in the sliding direction on the lower end surface 76 thereof.
  • an ink outlet 74 is provided penetrating on the back surface 72 side.
  • 15A, 15B, and 15C are bottom views showing still other modified examples of the squeegees 179, 180, and 181.
  • FIG. 15A, 15B, and 15C are bottom views showing still other modified examples of the squeegees 179, 180, and 181.
  • the ink introduction port 73 of the squeegee 179 may be formed larger than the ink introduction port 73 of the squeegee 70 shown in FIG.
  • the ink inlet 73 of the squeegee 180 is formed larger than the ink inlet 73 of the squeegee 176 shown in FIG.
  • the ink escape 180a may be provided so as to penetrate the back surface 72 side.
  • the ink inlet 73 of the squeegee 181 may be formed larger than the ink inlet 73 of the squeegee 178 shown in FIG.
  • FIG. 16 is a bottom view showing still another modified example of the squeegee 182.
  • FIG. 16 is a bottom view showing still another modified example of the squeegee 182.
  • the ink passage 75 of the squeegee 182 has an ink reservoir 78 that stores the ink 80.
  • the ink reservoir 78 is provided continuously to the ink introduction port 73.
  • the ink reservoir 78 is composed of a region in which both the wall surface on the center side in the width direction and the wall surface on the outer side in the width direction in the ink passage 75 are substantially parallel to the sliding direction of the squeegee 182.
  • FIG. 17 is a bottom view showing still another modified example of the squeegee 183.
  • FIG. 17 is a bottom view showing still another modified example of the squeegee 183.
  • the plurality of ink passages 75 need not have the same shape, and may be formed in different shapes.
  • the squeegee 183 may form the ink passage 75 shown on the upper side in the drawing in the “with gap 77” state and form the ink passage 75 shown on the lower side in the drawing in the “without gap 77” state.
  • the position P2 on the outer side in the width direction of the ink outlet 74 coincides with the position P1 on the center side in the width direction of the ink introduction port 73, and between them, There is no gap 77.
  • the ink 80 can be collected in an appropriate region according to the shape of the print pattern and the like.
  • FIGS. 18A to 18D and FIGS. 19A to 19D are schematic views showing examples of combinations of a scraper and a squeegee.
  • the ink recovery mechanism 110 slides the squeegee to remove excess ink 81 from the front 71 side of the squeegee to the back 72 side, and the area where the scraper 60 slides with respect to the screen plate 50. As long as it can lead to the above, it can be appropriately modified. Scrapers and squeegees having various sizes or shapes can be combined.
  • FIG. 18A and 18 (B) show an example in which a scraper 161 in which the escape portion 62 is not formed and a squeegee 70 in which the ink passage 75 is formed are combined.
  • the ink inlet 73 and the ink outlet 74 are formed in the same size.
  • the positional relationship between the surplus ink 81 extending in a strip shape along the trajectory along which both ends of the scraper 161 move and the ink inlet 73 are slightly different.
  • the ink introduction port 73 is provided at a position outside the excess ink 81 in the width direction.
  • the ink introduction port 73 is provided at substantially the same position as the surplus ink 81.
  • FIG. 18C and 18D show an example in which the scraper 60 in which the escape portion 62 is formed and the squeegee 70 in which the ink passage 75 is formed are combined.
  • the ink inlet 73 and the ink outlet 74 are formed in the same size.
  • the positional relationship between the surplus ink 81 extending in a strip shape along the trajectory along which the escape portion 62 of the scraper 60 moves and the ink introduction port 73 are slightly different.
  • the ink introduction port 73 is provided at a position outside the excess ink 81 in the width direction.
  • the ink introduction port 73 is provided at substantially the same position as the surplus ink 81.
  • the scraper 60 in which the escape portion 62 is formed and the squeegee 70 in which the ink passage 75 is formed are combined.
  • the ink inlet 73 has a larger opening area than the ink outlet 74.
  • the shape of the ink passage 75 is slightly different.
  • the ink passage 75 is formed such that the wall surface on the center side in the width direction is substantially parallel to the sliding direction of the squeegee 70.
  • the ink passage 75 is formed such that the wall surface on the center side in the width direction is inclined toward the ink outlet 74.
  • the wall surface on the outer side in the width direction intersects the sliding direction of the squeegee 70.
  • the wall surface on the outer side in the width direction is provided at substantially the same position as the surplus ink 81.
  • 19 (C) and 19 (D) are examples in which a scraper 161 that does not have the escape portion 62 and a squeegee 70 in which the ink passage 75 is formed are combined.
  • the ink passage 75 is provided continuously with the ink introduction port 73 and has an ink reservoir 78 that stores the ink 80.
  • the ink reservoir 78 is composed of a region formed such that both the wall surface on the center side in the width direction and the wall surface on the outer side in the width direction in the ink passage 75 are substantially parallel to the sliding direction of the squeegee 70.
  • the shape of the wall surface from the ink reservoir 78 to the ink outlet 74 is slightly different. In the combination example shown in FIG.
  • the wall surface from the ink reservoir 78 to the ink outlet 74 is formed as an inclined surface that is inclined toward the ink outlet 74.
  • the wall surface from the ink reservoir 78 to the ink outlet 74 is formed substantially parallel to face the ink inlet 73.
  • Modification of ink recovery mechanism 110 20A and 20B are a perspective view and a bottom view showing a squeegee 184 to which a modified example of the ink recovery mechanism 110 is applied.
  • the ink recovery mechanism 110 may further include a guide plate 79 disposed on the back surface 72 side of the squeegee 184.
  • the guide plate 79 guides the surplus ink 81 to an area where the scraper 60 slides with respect to the screen plate 50.
  • the material of the guide plate 79 can be appropriately selected from metals such as stainless steel, rubber, and resin materials. With this configuration, the shape of the ink passage 75 formed in the squeegee 184 may be a simple straight shape, and the squeegee 184 can be easily processed.
  • the surplus ink 81 can be easily moved to a desired position by the guide plate 79, and the ink 80 can be reliably collected. Since the guide plate 79 is a member provided outside the squeegee 184, adjustment after attachment is easy, and the degree of freedom for setting the flow direction of the ink 80 (position where the recovered ink 80 extends) is increased.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified as appropriate.
  • the electrolyte membrane 21 is exemplified as the workpiece W and the catalyst ink is exemplified as the ink 80, but the present invention is not limited to this case.
  • the present invention is also applied to the case where the catalyst ink as the ink 80 is applied to the transfer decal substrate as the work W, or the catalyst ink as the ink 80 is applied onto the gas diffusion layer as the work W. can do.
  • the present invention can be applied not only to applying ink to printed matter such as books, but also to applying conductive paste to electronic components.

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Abstract

【課題】インクの再利用を促進することができ、もって印刷コストの低減を図り得るスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供する。 【解決手段】スクリーン印刷装置１０１は、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に排出された余剰インク８１を回収するインク回収機構１１０を有する。インク回収機構は、スキージ７０を摺動させることによって、余剰インクを、スキージの正面７１側から、スキージ７０の背面７２側の領域であって、かつ、スクレーパーがスクリーン版に対して摺動する領域に導く。

Description

スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法
　本発明は、スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関する。
　近年、エネルギー・環境問題を背景とした社会的要求や動向と呼応して、常温でも作動して高出力密度が得られる燃料電池が電気自動車用電源、定置型電源として注目されている。燃料電池は、電極反応による生成物が原理的に水であり、地球環境への負荷が少ないクリーンな発電システムである。特に、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）は、比較的低温で作動することから、電気自動車用電源として期待されている。
　固体高分子形の燃料電池は、電解質膜、当該膜の両面に形成される触媒層、ガス拡散層（ＧＤＬ）等を有する膜－電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ　以下、ＭＥＡと称する）を含む。ＭＥＡがセパレーターを介して複数積層されて燃料電池が構成される。
　ＭＥＡの製造に際して、電解質膜の両面に電極触媒層を形成する技術として、スクリーン印刷装置によって、電解質膜に触媒インクを塗布する方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
　スクリーン印刷装置は、印刷パターンを形成する開口部が形成されたスクリーン版と、スクリーン版に対して摺動自在に設けられるスクレーパーと、スクレーパーと同様にスクリーン版に対して摺動自在に設けられるスキージとを有している。スクレーパーを、スクリーン版に対して摺動させることによって、スクリーン版上のインクを拡げて開口部内にインクを充填する。その後、スクリーン版をワークに対して押し付けながら、スキージを、スクリーン版に対して摺動させることによって、開口部内に充填されたインクをワークの表面に転写する。
　特許文献１には、スクレーパーにインクを掻き寄せるガイドを設けている。このガイドによって、スクレーパーが摺動するときに、インクがスクレーパーの可動範囲からはみ出すことを防止している。
特開２００９－１９０３６８号公報
　しかしながら、特許文献１記載の技術にあっては、インクをワークに転写するときに、摺動するスキージの両端を超えてインクが拡がってしまう。このため、スクリーン版上のインクを再利用することが難しくなる。したがって、インクの使用量の低減を図ることができず、印刷コストの低減を図ることが阻害されるという問題がある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、インクの再利用を促進することができ、もって印刷コストの低減を図り得るスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成する本発明のスクリーン印刷装置は、開口部が形成されたスクリーン版に対して摺動することによって前記スクリーン版上のインクを拡げて前記開口部内にインクを充填するスクレーパーと、前記スクリーン版をワークに対して押し付けながら前記スクリーン版に対して摺動することによって前記開口部内に充填されたインクを前記ワークの表面に転写するスキージと、を有する。スクリーン印刷装置はさらに、前記スクレーパーが前記スクリーン版に対して摺動しない領域に排出された余剰インクを回収するインク回収機構を有する。前記インク回収機構は、前記スキージを摺動させることによって、前記余剰インクを、前記スキージにおける前記余剰インクに向かい合う正面側から、前記スキージが摺動する方向とは反対方向の背面側の領域であって、かつ、前記スクレーパーが前記スクリーン版に対して摺動する領域に導く。
　本発明のスクリーン印刷方法は、充填操作と、転写操作とを有する。充填操作では、開口部が形成されたスクリーン版に対してスクレーパーを摺動させることによって前記スクリーン版上のインクを拡げて前記開口部内にインクを充填する。転写操作では、前記スクリーン版をワークに対して押し付けながら前記スクリーン版に対してスキージを摺動させることによって前記開口部内に充填されたインクを前記ワークの表面に転写する。前記転写操作において、前記スクレーパーが前記スクリーン版に対して摺動しない領域に排出された余剰インクを回収している。余剰インクを回収する操作においては、前記スキージを摺動させることによって、前記余剰インクを、前記スクレーパーが前記スクリーン版に対して摺動する領域に導く。そして、導かれたインクを、前記スクレーパーの次の摺動によって前記スクリーン版上に再び拡げるようにする。
燃料電池のセル構造を示す断面図である。 実施形態に係るスクリーン印刷装置を示す概略構成図である。 図３（Ａ）は、スクレーパーを示す斜視図、図３（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、スキージを示す斜視図、底面図、および側面図である。 スキージのインク導入口およびインク導出口と、スクレーパーの押圧面との位置関係および寸法関係を示した模式図である。 図５（Ａ）（Ｂ）は、スクレーパーが摺動することによって、スクレーパーがスクリーン版に対して摺動しない領域に余剰インクが排出される様子を示す模式図である。 図６（Ａ）（Ｂ）は、スキージが摺動することによって、余剰インクを、スキージの正面側から背面側の領域に導いている様子を示す模式図である。 図７（Ａ）～（Ｅ）は、スクリーン印刷の手順を示す図である。スクリーン印刷は、充填工程と、回収工程を含む転写工程とを経て行われる。 図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、スクレーパーの変形例を示す斜視図である。 図９（Ａ）（Ｂ）は、逃がし部を形成していないスクレーパー（図８（Ａ））が摺動することによって、スクレーパーがスクリーン版に対して摺動しない領域に余剰インクが排出される様子を示す模式図である。 図１０（Ａ）（Ｂ）は、スキージの変形例を示す斜視図である。 図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、スキージの他の変形例を示す底面図である。 図１２（Ａ）（Ｂ）は、スキージのさらに他の変形例を示す側面図および底面図である。 図１３（Ａ）（Ｂ）は、スキージのさらに他の変形例を示す側面図および底面図である。 図１４（Ａ）（Ｂ）は、スキージのさらに他の変形例を示す側面図および底面図である。 図１５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、スキージのさらに他の変形例を示す底面図である。 図１６は、スキージのさらに他の変形例を示す底面図である。 図１７は、スキージのさらに他の変形例を示す底面図である。 図１８（Ａ）～（Ｄは、スクレーパーとスキージとの組合せ例を示す模式図である。 図１９（Ａ）～（Ｄ）は、スクレーパーとスキージとの組合せ例を示す模式図である。 図２０（Ａ）（Ｂ）は、インク回収機構の変形例を適用したスキージを示す斜視図、および底面図である。
　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、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。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の実施形態）
　図１は、燃料電池のセル構造を示す断面図である。
　図１を参照して、単セル１０は、水素を燃料とする固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）等に適用され、ＭＥＡ２０およびセパレーター３１、３２を有する。
　ＭＥＡ２０は、高分子電解質膜２１、触媒層２２、２３、ガス拡散層（ＧＤＬ：Ｇａｓ　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　Ｌａｙｅｒ）２４、２５、およびガスケット４１、４２を有する。
　触媒層２２は、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体および高分子電解質を含んでいる。触媒層２２は、水素の酸化反応が進行するアノード触媒層である。触媒層２２は、電解質膜２１の一方の側に配置される。触媒層２３は、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体および高分子電解質を含んでいる。触媒層２３は、酸素の還元反応が進行するカソード触媒層である。触媒層２３は、電解質膜２１の他方の側に配置される。
　電解質膜２１は、触媒層２２で生成したプロトンを触媒層２３へ選択的に透過させる機能、およびアノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能を有する。
　ガス拡散層２４は、アノード側に供給される燃料ガスを分散させるためのアノードガス拡散層である。ガス拡散層２４は、セパレーター３１と触媒層２２との間に位置している。ガス拡散層２５は、カソード側に供給される酸化剤ガスを分散させるためのカソードガス拡散層である。ガス拡散層２５は、セパレーター３２と触媒層２３との間に位置している。
　ガスケット４１、４２は、枠形状を有し、電解質膜２１の外周部の両面に配置される。ガスケット４１は、触媒層２２（およびガス拡散層２４）を包囲するように位置決めされている。ガスケット４１は、触媒層２２に供給される燃料ガスが外部にリークするのを防止する機能を有する。ガスケット４２は、触媒層２３（およびガス拡散層２５）を包囲するように位置決めされている。ガスケット４２は、触媒層２３に供給される酸化剤ガスが外部にリークするのを防止する機能を有する。
　セパレーター３１、３２は、単セル１０を電気的に直列接続する機能および燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒を互いに遮断する隔壁としての機能を有する。セパレーター３１、３２は、ＭＥＡ２０と略同一形状であり、例えば、ステンレス鋼鈑にプレス加工を施すことによって形成される。ステンレス鋼鈑は、複雑な機械加工を施しやすくかつ導電性が良好である点で好ましく、必要に応じて、耐食性のコーティングを施すことも可能である。
　セパレーター３１は、ＭＥＡ２０のアノード側に配置されるアノードセパレーターであり、触媒層２２に相対する。セパレーター３１は、ＭＥＡ２０との間に位置するガス流路を構成する溝部３１ａを有する。溝部３１ａは、燃料ガスを触媒層２２に供給するために利用される。
　セパレーター３２は、ＭＥＡ２０のカソード側に配置されるカソードセパレーターであり、触媒層２３に相対する。セパレーター３２は、ＭＥＡ２０との間に位置するガス流路を構成する溝部３２ａを有する。溝部３２ａは、酸化剤ガスを触媒層２３に供給するために利用される。
　次に、各構成部材の材質およびサイズ等について詳述する。
　電解質膜２１は、パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系電解質膜、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂膜、リン酸やイオン性液体等の電解質成分を含浸した多孔質状の膜を、適用することが可能である。パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーは、例えば、ナフィオン（登録商標、デュポン株式会社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）である。多孔質状の膜は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から形成される。
　電解質膜２１の厚みは、特に限定されないが、強度、耐久性および出力特性の観点から５～３００μｍが好ましく、より好ましくは１０～２００μｍである。
　触媒層（カソード触媒層）２３に用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。触媒層（アノード触媒層）２２に用いられる触媒成分は、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば、特に限定されない。
　具体的な触媒成分は、例えば、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、及びそれらの合金等などから選択される。触媒活性、一酸化炭素等に対する耐被毒性、耐熱性などを向上させるために、少なくとも白金を含むものが好ましい。カソード触媒層およびアノード触媒層に適用される触媒成分は、同一である必要はなく、適宜変更することが可能である。
　触媒層２２、２３に用いられる触媒の導電性担体は、触媒成分を所望の分散状態で担持するための比表面積、および、集電体として十分な電子導電性を有しておれば、特に限定されないが、主成分がカーボン粒子であるのが好ましい。カーボン粒子は、例えば、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛から構成される。
　触媒層２２、２３に用いられる高分子電解質は、少なくとも高いプロトン伝導性を有する部材であれば、特に限定されず、例えば、ポリマー骨格の全部又は一部にフッ素原子を含むフッ素系電解質や、ポリマー骨格にフッ素原子を含まない炭化水素系電解質が適用可能である。触媒層２２、２３に用いられる高分子電解質は、電解質膜２１に用いられる高分子電解質と同一であっても異なっていてもよいが、電解質膜２１に対する触媒層２２、２３の密着性を向上させる観点から、同一であることが好ましい。
　触媒層の厚みは、水素の酸化反応（アノード側）および酸素の還元反応（カソード側）の触媒作用が十分発揮できる厚みであれば特に制限されず、従来と同様の厚みが使用できる。具体的には、各触媒層の厚みは、１～２０μｍが好ましい。
　ガス拡散層２４、２５は、例えば、グラッシーカーボン等の炭素製の織物、紙状抄紙体、フェルト、不織布といった導電性及び多孔質性を有するシート状材料を、基材として構成される。基材の厚さは、特に限定されないが、機械的強度およびガスや水などの透過性の観点から、３０～５００μｍが好ましい。ガス拡散層２４、２５は、撥水性およびフラッディング現象の抑制の観点から、基材に撥水剤を含ませることが好ましい。撥水剤は、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素系の高分子材料、ポリプロピレン、ポリエチレンである。
　セパレーター３１、３２は、ステンレス鋼鈑から構成する形態に限定されず、その他の金属材料（例えば、アルミニウム板やクラッド材）、緻密カーボングラファイトや炭素板などのカーボンを適用することも可能である。カーボンを適用する場合、溝部３１ａ、３２ａは、切削加工やスクリーン印刷によって形成することが可能である。
　ガスケット４１、４２は、基材と、ガスケット４１、４２同士を接合するために基材の一面に設けられた接着層とを有する。基材は、例えば、ゴム材料、フッ素系の高分子材料、熱可塑性樹脂から構成される。接着層には、例えば、熱可塑性の接着剤であるホットメルト剤を使用することができる。ガスケット４１、４２の厚さは、１０μｍ～２ｍｍが好ましい。
　次に、図２～図６を参照して、スクリーン印刷装置１０１を説明する。
　図２は、実施形態に係るスクリーン印刷装置１０１を示す概略構成図、図３（Ａ）は、スクレーパー６０を示す斜視図、図３（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、スキージ７０を示す斜視図、底面図、および側面図である。図４は、スキージ７０のインク導入口７３およびインク導出口７４と、スクレーパー６０の押圧面６４との位置関係および寸法関係を示した模式図である。図５（Ａ）（Ｂ）は、スクレーパー６０が摺動することによって、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に余剰インク８１が排出される様子を示す模式図である。図６（Ａ）（Ｂ）は、スキージ７０が摺動することによって、余剰インク８１を、スキージ７０の正面７１側から背面７２側の領域に導いている様子を示す模式図である。
　スクリーン印刷装置１０１は、概説すると、印刷パターンを形成する開口部５１が形成されたスクリーン版５０と、スクリーン版５０に対して摺動自在に設けられるスクレーパー６０と、スクレーパー６０と同様にスクリーン版５０に対して摺動自在に設けられるスキージ７０とを有する。スクレーパー６０は、スクリーン版５０に対して摺動することによってスクリーン版５０上のインク８０を拡げて開口部５１内にインク８０を充填する。スキージ７０は、スクリーン版５０をワークＷに対して押し付けながらスクリーン版５０に対して摺動することによって開口部５１内に充填されたインク８０をワークＷの表面に転写する。スクリーン版５０上のインク８０は、一部が開口部５１内に充填され、残部が余剰インク８１となる。余剰インク８１は、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に排出される。本実施形態のスクリーン印刷装置１０１は、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に排出された余剰インク８１を回収するインク回収機構１１０を有する。インク回収機構１１０は、スキージ７０を摺動させることによって、余剰インク８１を、スキージ７０における余剰インク８１に向かい合う正面７１側から、スキージ７０が摺動する方向とは反対方向の背面７２側の領域であって、かつ、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動する領域に導いている。
　本実施形態では、ワークＷとして、電極触媒層２２、２３が形成される電解質膜２１を適用している。また、インク８０として、電極触媒層２２、２３用の触媒インクを適用している。なお、図５（Ａ）（Ｂ）における上下方向を、スクレーパー６０が摺動する方向（図中、右方向）に対して交差する幅方向といい、図６（Ａ）（Ｂ）における上下方向を、スキージ７０が摺動する方向（図中、左方向）に対して交差する幅方向という。インクの符号としては「８０」を一般的に用いるが、余剰インクには符号「８１」を付す。また、スキージ７０の背面７２側に導かれたインクに符号「８２」を付すこともある。以下、詳述する。
　スクリーン印刷装置１０１は、スクレーパー６０およびスキージ７０をスクリーン版５０の面方向にスライド移動させるスライド部１２１と、スクレーパー６０をスクリーン版５０に対して当接および離反させるスクレーパー用昇降部１２２と、スキージ７０をスクリーン版５０に対して当接および離反させるスキージ用昇降部１２３とを有する。
　スライド部１２１は、スクレーパー６０およびスキージ７０が搭載されたスライドヘッド１２４と、スライドヘッド１２４に挿通されスクリーン版５０の面方向に沿って伸びるスライダー１２５と、スライダー１２５に沿ってスライドヘッド１２４を進退移動させるモータ１２６とを備える。
　スクレーパー用昇降部１２２は、スライドヘッド１２４に取り付けられ作動ロッドの先端にスクレーパー６０が取り付けられた昇降シリンダーを備える。スキージ用昇降部１２３も同様に、スライドヘッド１２４に取り付けられ作動ロッドの先端にスキージ７０が取り付けられた昇降シリンダーを備える。昇降シリンダーは、空気や作動油などの流体圧によって作動する流体圧シリンダーから構成する。
　スライド部１２１およびスクレーパー用昇降部１２２によって、スクリーン版５０が電解質膜２１に押し付けられない状態において、スクリーン版５０に対してスクレーパー６０を摺動させる。スライド部１２１およびスキージ用昇降部１２３によって、スクリーン版５０を電解質膜２１に対して押し付けながらスクリーン版５０に対してスキージ７０を摺動させる。
　ワークＷとしての電解質膜２１は、長尺の形態で供給リール１３１に巻回しており、ロール・ツー・ロール方式によって搬送される。電解質膜２１は、供給リール１３１から繰り出され、巻き取りリール１３２に順次巻き取られる。スクリーン印刷装置１０１は、電解質膜２１を供給リール１３１から巻き取りリール１３２まで搬送する搬送経路の途中に配置されている。
　スクリーン版５０は、ナイロンなどの合成樹脂あるいはステンレスなどの金属から形成されるスクリーン５３を有する。スクリーン版５０は、インク８０を通過させる開口部５１と、インク８０を通過させないマスキング部５２とを備える。開口部５１はスクリーン５３を露出させることによって形成し、マスキング部５２はスクリーン５３を遮蔽することによって形成する。スクリーン版５０は、支持プレート１３３上に保持される電解質膜２１との間にクリアランスを隔てた位置に配置する。
　支持プレート１３３は、例えば、小孔を多数形成したパンチングプレートなどの多孔質体から構成している。支持プレート１３３には、電解質膜２１を支持プレート１３３の表面に吸着させる吸引機構１３４を接続している。吸引機構１３４は、気圧差を利用して電解質膜２１を支持プレート１３３に吸着させたり、静電気力を利用して電解質膜２１を支持プレート１３３に吸着させたりする構成を適宜採用できる。電解質膜２１を支持プレート１３３の表面に吸着させた状態でスクリーン印刷することによって、電解質膜２１にシワなどを生じさせることなく触媒インクを塗布することができる。
　図３（Ａ）を参照して、本実施形態のスクレーパー６０は、全体が矩形形状をなし、スクリーン版５０との接触面６１の一部を切り欠くことによって形成される逃がし部６２を有する。逃がし部６２は、スクレーパー６０が摺動する方向とは反対方向に開口する排出口６３を備える。逃がし部６２は、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動しない領域を形成する。排出口６３が形成される壁面とは反対の壁面が、スクリーン版５０上のインク８０を押し拡げる押圧面６４となる。図示例では、スクレーパー６０の幅方向の中心から幅方向外方の均等な位置のそれぞれに逃がし部６２を設けている。逃がし部６２のそれぞれは、半円弧の形状を有する。逃がし部６２の個数、形状、高さ方向の大きさあるいは幅方向の大きさは特に限定されるものではなく、余剰インク８１となるインク８０の量、インク８０の粘度、あるいはスクレーパー６０の移動速度、スクレーパー６０の傾きなどを考慮して適宜選択することができる。スクレーパー６０の材質は特に限定されるものではなく、ステンレスなどの金属、ゴム、あるいは樹脂材料など、適宜選択することができる。スクレーパー６０の厚みも特に限定されない。材料としてステンレスを適用する場合において、スクレーパー６０の厚みは、例えば、２ｍｍ程度である。
　図３（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）を参照して、本実施形態のスキージ７０は、全体が矩形形状をなし、スキージ７０の正面７１側に開口するインク導入口７３と、インク導入口７３よりも背面７２側に開口するインク導出口７４とを連通するインク通路７５を有する。図３（Ｄ）に示すように、スキージ７０は、摺動方向に向かって傾けた状態でスキージ用昇降部１２３に取り付けている。スキージ７０の下端面７６は面取りされ、スクリーン版５０との接触面積を大きくしてある。このように構成すれば、スキージ７０の下端面７６のうち摺動方向とは反対側の後方部分に関して、スクリーン版５０からの浮きが小さくなる。これにより、インク導入口７３からインク通路７５内に導入された余剰インク８１は、インク通路７５を流れる間にインク通路７５から漏れることが抑制され、インク導出口７４に達する。したがって、スキージ７０に設けたインク通路７５を通して、余剰インク８１をインク導出口７４が開口する位置に容易に移動させることができる。
　図３（Ｃ）に示されるように、スキージ７０の幅方向の中心から幅方向外方の均等な位置のそれぞれにインク通路７５を設けている。インク通路７５のそれぞれは、半円弧の形状を有する。インク導出口７４は、インク導入口７３よりも幅方向の中心に位置している。インク導出口７４のうち幅方向外方側の位置Ｐ２を、インク導入口７３のうち幅方向中心側の位置Ｐ１よりも、幅方向中心側に寄せている。なお、本明細書では、インク導出口７４のうち幅方向外方側の位置Ｐ２と、インク導入口７３のうち幅方向中心側の位置Ｐ１との間をギャップ７７と称する。図示の状態を、「ギャップ７７あり」の状態である。
　なお、インク通路７５の個数、形状、高さ方向の大きさあるいは幅方向の大きさは特に限定されるものではなく、余剰インク８１となるインク８０の量、インク８０の粘度、あるいはスキージ７０の移動速度、スキージ７０の傾きなどを考慮して適宜選択することができる。スキージ７０の材質は特に限定されるものではなく、ステンレスなどの金属、ゴム、あるいは樹脂材料など、適宜選択することができる。スキージ７０の厚みも特に限定されない。材料として樹脂材料を適用する場合において、スキージ７０の厚みは、例えば、９ｍｍ程度である。
　インク通路７５のインク導入口７３は、インク導出口７４よりも開口面積を大きくすることが好ましい。スキージ７０が摺動するときに、余剰インク８１をインク通路７５から溢れることなくインク通路７５内に導入することができるからである。
　図４は、スキージ７０のインク導入口７３およびインク導出口７４と、スクレーパー６０の押圧面６４との間の位置関係および寸法関係を示した模式図である。なお、スクレーパー６０に一対の逃がし部６２を設け、スキージ７０に一対のインク通路７５を設けた場合を例に挙げている。
　余剰インク８１を回収し再利用するためには、スキージ７０が初期位置に戻った後において、スクレーパー６０の押圧面６４の範囲つまりスクレーパー６０がインク８０を押し拡げる範囲よりも幅方向内側にインク８０が寄せられている状態を作り出しておく必要がある。
　このためには、インク導入口７３のうち幅方向中心側の壁面間の寸法Ｌ１が、インク導出口７４のうち幅方向外方側の壁面間の寸法Ｌ２よりも大きく、スクレーパー６０の押圧面６４の幅寸法Ｌ３が、Ｌ２以上であることを要する。
　図５（Ａ）（Ｂ）を参照して、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動すると、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に余剰インク８１が排出される。逃がし部６２を形成してあるので、スクレーパー６０が摺動することによって排出される余剰インク８１は、スクレーパー６０の逃がし部６２における排出口６３が移動する軌跡に沿って、帯状に伸びる。逃がし部６２の位置によって、スクレーパー６０の幅方向の所望の位置に余剰インク８１を帯状に形成することができる。
　本実施形態のインク回収機構１１０は、スキージ７０に設けたインク通路７５と、スクリーン版５０を電解質膜２１に対して押し付けながらスクリーン版５０に対してスキージ７０を摺動させる駆動部と、を有している。スライド部１２１およびスキージ用昇降部１２３が駆動部に相当する。スキージ７０が摺動するときに、スキージ７０に設けたインク通路７５を通して、余剰インク８１を所望の位置に容易に移動させることができ、インク８０の回収を確実に行うことができる。
　図６（Ａ）（Ｂ）を参照して、駆動部によってスキージ７０を摺動させることによって、余剰インク８１を、インク導入口７３からインク通路７５内に導入し、インク導出口７４から導出する、導出されたインク８２は、スキージ７０のインク導出口７４が移動する軌跡に沿って、帯状に伸びる。
　インク導出口７４の位置は、スキージ７０の背面７２側の領域であって、かつ、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動する領域である。この位置に設定することによって、スクレーパー６０の次の摺動によって、スキージ７０の摺動によって回収した余剰インク８１を再利用して、スクリーン版５０上にインク８０を拡げることができる。
　インク回収機構１１０は、余剰インク８１を、スクリーン版５０のマスキング部５２を形成する領域（例えば、図６（Ｂ）に２点鎖線によって囲まれる領域）に導くことが好ましい。このため、インク導出口７４は、インク導出口７４が移動する軌跡と開口部５１とが重なることがない位置に設けることが好ましい。スクリーン版５０の開口部５１が存在する領域つまり印刷パターン領域に余剰インク８１を導くと、インクの塗布厚みにバラツキが生じるからである。
　スキージ７０が摺動するときに、スキージ７０に押されて、余剰インク８１の一部はスキージ７０の幅方向内方に拡がり（図６（Ａ）の矢印８３ａ）、余剰インク８１の残部は幅方向外方に拡がる（図６（Ａ）の矢印８３ｂ）。このため、インク導入口７３は、幅方向において見て、余剰インク８１の位置よりも幅方向外方となる位置に設けることが好ましい。スキージ７０が摺動するときにスキージ７０の幅方向外方に拡がろうとする余剰インク８１をインク導入口７３に導入することができるからである。
　次に、本実施形態の作用を説明する。
　図７（Ａ）～（Ｅ）は、スクリーン印刷の手順を示す図である。スクリーン印刷は、充填工程（図７（Ａ）（Ｂ））と、回収工程を含む転写工程（図７（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ））とを経て行われる。
　まず、供給リール１３１から繰り出された電解質膜２１を支持プレート１３３の表面に吸着させる。スクリーン版５０のマスキング部５２上に予め定められた量のインク８０を供給する。図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、開口部５１が形成されたスクリーン版５０に対してスクレーパー６０を摺動させることによって、スクリーン版５０上のインク８０を拡げて、開口部５１内にインク８０を充填する（充填工程）。充填工程では、スライド部１２１およびスクレーパー用昇降部１２２によって、スクリーン版５０が電解質膜２１に押し付けられない状態において、スクリーン版５０に対してスクレーパー６０を摺動させる。
　次いで、図７（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）に示すように、スクリーン版５０を電解質膜２１に対して押し付けながらスクリーン版５０に対してスキージ７０を摺動させることによって、開口部５１内に充填されたインク８０を電解質膜２１の表面に転写する（転写工程）。転写工程では、スライド部１２１およびスキージ用昇降部１２３によって、スクリーン版５０を電解質膜２１に対して押し付けながらスクリーン版５０に対してスキージ７０を摺動させる。
　転写工程に含まれる回収工程では、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に排出された余剰インク８１を回収する。
　回収工程では、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、スキージ７０を摺動させることによって、余剰インク８１を、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動する領域に導き、スクレーパー６０の次の摺動によってスクリーン版５０上に再び拡げるようにして、余剰インク８１を回収する。具体的には、余剰インク８１を、スキージ７０のインク通路７５を通して、スキージ７０の正面７１側から、スキージ７０の背面７２側の領域であって、かつ、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動する領域に導く。そして、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、背面７２側の領域に導かれたインク８０を、スクレーパー６０の次の摺動によって、スクリーン版５０上に再び拡げる。これによって、スクリーン版５０上のインク８０が再利用される。
　ソルダペーストやレジストインキなどのように粘度が比較的高いインクの場合には、スクレーパーで形成した山盛り部は時間が経ってもそれほど崩れない。このため、スキージまたはスクレーパーのいずれか片方だけで、所定の位置に山盛り部を形成するだけで、インクの拡がりを防止することができる。しかしながら、本実施形態の触媒インクのように粘度が比較的低いインク８０の場合には、山盛り部を形成しても時間の経過とともに拡がりやすいことから、余剰インク８１を手早く回収する必要がある。
　そこで、本実施形態では、往路におけるスクレーパー６０の摺動によって形成した帯状の余剰インク８１を、復路にけるスキージ７０の摺動によって回収する方式を採用している。このようにすることによって、山盛り部が崩れてインクが拡がる前に、余剰インク８１を確実に回収することができる。
　また、固形分濃度を上げ、高粘度の触媒インクを調製する必要がないので、均一な塗布厚みを得ることができ、電極の性能のばらつきが増大する虞もない。
　スクレーパーおよびスキージとは別個に、スクレーパーおよびスキージの移動範囲に横方向から進退する回収装置を設け、横方向から余剰インクを掻き出す構成も考えられる。このような回収装置に比べると、本実施形態の回収機構１１０は簡素な構成であり、生産速度や印刷品質に悪影響を与えることがない。
　なお、一般的な用途の安価なインクの場合には、装置構成や工程手順を増やしてまでインク回収率を高める必要はない。しかしながら、電極触媒層２２、２３用の触媒インクのように高価な触媒物質を含んだインク８０を使用する本実施形態にあっては、装置構成や工程手順を増やしてでもインク回収率を高めることが重要な課題の一つである。インク回収率は製品コストに反映されるので、インク回収率を高めることによって、商品競争力をコスト面から高めることができる。
　以上説明したように、本実施形態のスクリーン印刷装置１０１にあっては、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に排出された余剰インク８１を回収するインク回収機構１１０を有している。そして、インク回収機構１１０は、スキージ７０を摺動させることによって、余剰インク８１を、スキージ７０の正面７１側から、スキージ７０の背面７２側の領域であって、かつ、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動する領域に導いている。
　また、本実施形態のスクリーン印刷方法にあっては、転写工程は、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に排出された余剰インク８１を回収する回収工程を含んでいる。そして、回収工程は、スキージ７０を摺動させることによって、余剰インク８１を、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動する領域に導き、スクレーパー６０の次の摺動によってスクリーン版５０上に再び拡げるようにしている。
　このようなスクリーン印刷装置１０１およびスクリーン印刷方法によれば、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に排出された余剰インク８１は、スキージ７０の摺動によって、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動する領域に移動する。したがって、スクレーパー６０の次の摺動によって、スキージ７０の摺動によって回収した余剰インク８１を再利用して、スクリーン版５０上にインク８０を拡げることができる。したがって、スクリーン版５０上のインク８０の再利用を促進することができ、インク８０の使用量の低減を図ることができ、その結果、印刷コストの低減を図ることが可能となる。
　インク回収機構１１０は、スキージ７０に設けたインク通路７５と、スクリーン版５０を電解質膜２１に対して押し付けながらスクリーン版５０に対してスキージ７０を摺動させる駆動部（スライド部１２１およびスキージ用昇降部１２３）と、を有する。そして、余剰インク８１を、インク導入口７３からインク通路７５内に導入し、インク導出口７４から導出している。このように構成すれば、スキージ７０が摺動するときに、スキージ７０に設けたインク通路７５を通して、余剰インク８１を所望の位置に容易に移動させることができ、インク８０の回収を確実に行うことができる。
　スクリーン版５０は、インク８０を通過させないマスキング部５２を備え、インク回収機構１１０は、余剰インク８１を、スクリーン版５０のマスキング部５２を形成する領域に導いている。このように構成すれば、スクリーン版５０の開口部５１が存在する領域つまり印刷パターン領域に余剰インク８１が導かれないため、インク８０の塗布厚みにバラツキが生じることがなく、均一な厚みで触媒インクを塗布することができる。
　インク回収機構１１０は、スキージ７０が摺動する方向に対して交差する幅方向において見て、余剰インク８１の位置よりも幅方向外方となる位置において、余剰インク８１を回収する。このように構成すれば、スキージ７０が摺動するときにスキージ７０の幅方向外方に拡がろうとする余剰インク８１をインク導入口７３に導入することができ、インク８０の回収を確実に行うことができる。
　スクレーパー６０は、スクリーン版５０との接触面６１の一部に、排出口６３を備える逃がし部６２を有している。余剰インク８１は、スクレーパー６０の逃がし部６２における排出口６３が移動する軌跡に沿って、帯状に伸びる。このように構成すれば、逃がし部６２の位置を変えることによって、スクレーパー６０の幅方向の所望の位置に余剰インク８１をまとめて帯状に形成することができ、スキージ７０の正面７１側における所望の位置から余剰インク８１をスキージ７０の背面７２側に導くことができる。
　インク通路７５のインク導入口７３は、インク導出口７４よりも開口面積が大きい。このように構成すれば、スキージ７０が摺動するときに、余剰インク８１をインク通路７５から溢れることなくインク通路７５内に導入することができ、インク８０の回収を確実に行うことができる。
　ワークＷは、電極触媒層２２、２３が形成される電解質膜２１であり、インク８０は、電極触媒層２２、２３用の触媒インクである。このように構成すれば、スクリーン版５０上の触媒インクの再利用を促進することができ、比較的高価な触媒インクの使用量の低減を図ることができ、その結果、印刷コストの低減、ひいてはＭＥＡの製造コストの低減を図ることができる。
　（スクレーパーの変形例）
　図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、スクレーパー１６１、１６２、１６３の変形例を示す斜視図である。
　図８（Ａ）に示すように、スクレーパー１６１は、従来公知のスクレーパーと同様に、単一の板形状を有していてもよい。スクレーパー１６１は、摺動する方向に対して交差する幅方向の両端部の間に、スクリーン版５０と途切れることなく連続して接触する接触面６１を有する。つまり、このスクレーパー１６１は、スクリーン版５０との接触面６１に逃がし部６２を形成していない。図８（Ｂ）に示すように、スクレーパー１６２は、逃がし部６２を矩形形状に形成してもよいし、図８（Ｃ）に示すように、スクレーパー１６３は、逃がし部６２をスリット形状に形成してもよい。
　図９（Ａ）（Ｂ）は、逃がし部６２を形成していないスクレーパー１６１（図８（Ａ））が摺動することによって、スクレーパー１６１がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に余剰インク８１が排出される様子を示す模式図である。
　図９（Ａ）（Ｂ）を参照して、スクレーパー１６１がスクリーン版５０に対して摺動すると、スクレーパー１６１がスクリーン版５０に対して摺動しない領域に余剰インク８１が排出される。逃がし部６２を形成していないので、スクレーパー１６１が摺動することによって排出される余剰インク８１は、スクレーパー１６１の両端部が移動する軌跡に沿って、帯状に伸びる。従来公知のスクレーパーを用いても、スキージ７０の形状を改変するだけで、余剰インク８１を回収するインク回収機構１１０を設けることができる。したがって、既設のスクリーン印刷装置１０１にインク回収機能を簡単に付加できる。
　（スキージの変形例）
　図１０～図１７を参照して、スキージ７０の種々の変形例について説明する。
　図１０（Ａ）（Ｂ）は、スキージ１７１、１７２の変形例を示す斜視図である。
　図１０（Ａ）に示すように、スキージ１７１は、インク導入口７３を矩形形状に形成してもよいし、図１０（Ｂ）に示すように、スキージ１７２は、インク導入口７３をスリット形状に形成してもよい。インク導出口７４についても同様である。
　図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、スキージ１７３、１７４、１７５の他の変形例を示す底面図である。
　図１１（Ａ）に示すように、スキージ１７３は、インク通路７５のインク導入口７３と、インク導出口７４とを同じ開口面積に形成してもよい。図１１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、スキージ１７４、１７５のインク導入口７３は、インク導出口７４よりも開口面積が大きいが、面積比（インク導入口７３の開口面積／インク導出口７４の開口面積）は、図３（Ｃ）に示したインク通路７５における面積比より大きくしてもよい。図１１（Ｂ）に示すスキージ１７４のインク通路７５は、幅方向の中心側の壁面がスキージ７０の摺動方向とほぼ平行をなすように形成されている。図１１（Ｃ）に示すスキージ１７５のインク通路７５は、幅方向の中心側の壁面および幅方向外方の壁面がインク導入口７３からインク導出口７４に向けて均等に収縮した線対称の形状を有している。
　図１２（Ａ）（Ｂ）は、スキージ１７６のさらに他の変形例を示す側面図および底面図である。
　図１２（Ａ）に示すように、スキージ１７６の下端面７６のうち摺動方向の前方部分だけを面取りしてもよい。図１２（Ｂ）に示すように、スキージ１７６のインク導出口７４は、スキージ１７６の正面７１側から厚み方向のほぼ中間位置に配置されている。このように構成しても、図３（Ｄ）に示した実施形態と同様に、スキージ７０の下端面７６のうち摺動方向とは反対側の後方部分に関して、スクリーン版５０からの浮きが小さくなる。インク通路７５はスキージ７０の背面７２側に貫通していないものの、余剰インク８１を、背面７２側の所定の領域に導くことができる。
　図１３（Ａ）（Ｂ）は、スキージ１７７のさらに他の変形例を示す側面図および底面図である。
　図１３（Ａ）に示すように、スキージ１７７は、スキージ１７６と同様に、スキージ１７７の下端面７６のうち摺動方向の前方部分だけを面取りしてある。図１３（Ｂ）に示すように、インク通路７５のインク導出口７４は、スキージ１７７の正面７１側から厚み方向のほぼ中間位置に配置されている。スキージ１７６とは異なり、インク導出口７４に連続するインク逃げ１７７ａをスキージ１７７の背面７２側に貫通するように設けている。インク逃げ１７７ａは、スキージ１７７の摺動方向と平行に伸びている。このように構成すると、スキージ１７７の下端面７６のうち摺動方向とは反対側の後方部分に関して、スクリーン版５０からの浮きが小さくなる。インク導出口７４から導出された余剰インク８１を、インク逃げ１７７ａを通して、背面７２側の所定の領域に導くことができる。
　図１４（Ａ）（Ｂ）は、スキージ１７８のさらに他の変形例を示す側面図および底面図である。
　図１４（Ａ）に示すように、スキージ１７８の下端面７６のうち摺動方向の後方部分を少しだけ残して面取りしてもよい。図１４（Ｂ）に示すように、インク導出口７４を、背面７２側に貫通して設けている。このように構成すると、スキージ１７８の下端面７６の大部分がスクリーン版５０に接触するので、摺動方向とは反対側の後方部分に関して、スクリーン版５０からの浮きが小さくなる。スキージ１７８の下端面７６がスクリーン版５０から離れた箇所から背面７２側までの距離が短いことから、余剰インク８１をインク導出口７４が開口する位置に容易に移動させることができる。
　図１５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、スキージ１７９、１８０、１８１のさらに他の変形例を示す底面図である。
　図１５（Ａ）に示すように、スキージ１７９のインク導入口７３を、図３（Ｂ）に示したスキージ７０のインク導入口７３に比べて大きく形成してもよい。図１５（Ｂ）に示すように、スキージ１８０のインク導入口７３を、図１２（Ｂ）に示したスキージ１７６のインク導入口７３に比べて大きく形成し、さらに、インク導出口７４に連続するインク逃げ１８０ａを背面７２側に貫通するように設けてもよい。図１５（Ｃ）に示すように、スキージ１８１のインク導入口７３を、図１４（Ｂ）に示したスキージ１７８のインク導入口７３に比べて大きく形成してもよい。このようにインク導入口７３の開口面積をより大きく設定することによって、スキージ１７９、１８０、１８１が摺動するときに、余剰インク８１をインク通路７５から溢れることなくインク通路７５内に導入することができる。
　図１６は、スキージ１８２のさらに他の変形例を示す底面図である。
　図１６に示すように、スキージ１８２のインク通路７５は、インク８０を溜めるインク溜り７８を有する。インク溜り７８は、インク導入口７３に連続して設けられている。インク溜り７８は、インク通路７５における幅方向の中心側の壁面および幅方向外方側の壁面の両方がスキージ１８２の摺動方向とほぼ平行をなすように形成された領域から構成される。このようにインク溜り７８を設けることによって、スキージ１８２が摺動するときに、余剰インク８１のインク通路７５からの溢れを一層低減できる。さらに、インク導出口７４に連続するインク逃げ１８２ａを背面７２側に貫通するように設けてもよい。
　図１７は、スキージ１８３のさらに他の変形例を示す底面図である。
　図１７に示すように、複数個のインク通路７５は同形状である必要はなく、異なる形状に形成してもよい。スキージ１８３は、図中上側に示されるインク通路７５を、「ギャップ７７あり」状態に形成し、図中下側に示されるインク通路７５を、「ギャップ７７なし」状態に形成してもよい。図中下側に示されるインク通路７５は、インク導出口７４のうち幅方向外方側の位置Ｐ２と、インク導入口７３のうち幅方向中心側の位置Ｐ１とが一致し、両者の間にギャップ７７は生じていない。複数個のインク通路７５を形成するにあたり、インク通路７５の形状を異ならせることによって、印刷パターンの形状等に応じて適切な領域にインク８０を回収させることが可能となる。
　（インク回収機構１１０におけるスクレーパーとスキージとの組合せ例）
　図１８（Ａ）～（Ｄ）、図１９（Ａ）～（Ｄ）は、スクレーパーとスキージとの組合せ例を示す模式図である。
　インク回収機構１１０は、スキージを摺動させることによって、余剰インク８１を、スキージの正面７１側から、背面７２側の領域であって、かつ、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動する領域に導くことができる限りにおいて適宜改変可能である。種々のサイズあるいは形状を有する、スクレーパーおよびスキージを組合せることができる。
　図１８（Ａ）（Ｂ）は、逃がし部６２を形成していないスクレーパー１６１と、インク通路７５が形成されたスキージ７０とを組み合わせた例である。インク導入口７３と、インク導出口７４とは同じ大きさに形成してある。但し、スクレーパー１６１の両端部が移動する軌跡に沿って帯状に伸びる余剰インク８１と、インク導入口７３との位置関係が若干異なっている。図１８（Ａ）に示す組み合わせ例においては、インク導入口７３を、余剰インク８１よりも幅方向外方の位置に設けている。一方、図１８（Ｂ）に示す組み合わせ例においては、インク導入口７３を、余剰インク８１とほぼ同じ位置に設けている。
　図１８（Ｃ）（Ｄ）は、逃がし部６２を形成したスクレーパー６０と、インク通路７５が形成されたスキージ７０とを組み合わせた例である。インク導入口７３と、インク導出口７４とは同じ大きさに形成してある。但し、スクレーパー６０の逃がし部６２が移動する軌跡に沿って帯状に伸びる余剰インク８１と、インク導入口７３との位置関係が若干異なっている。図１８（Ｃ）に示す組み合わせ例においては、インク導入口７３を、余剰インク８１よりも幅方向外方の位置に設けている。一方、図１８（Ｄ）に示す組み合わせ例においては、インク導入口７３を、余剰インク８１とほぼ同じ位置に設けている。
　図１９（Ａ）（Ｂ）は、逃がし部６２を形成したスクレーパー６０と、インク通路７５が形成されたスキージ７０とを組み合わせた例である。インク導入口７３は、インク導出口７４よりも開口面積を大きく形成してある。但し、インク通路７５の形状が若干異なっている。図１９（Ａ）に示す組み合わせ例においては、インク通路７５は、幅方向の中心側の壁面がスキージ７０の摺動方向とほぼ平行をなすように形成されている。一方、図１９（Ｂ）に示す組み合わせ例においては、インク通路７５は、幅方向の中心側の壁面がインク導出口７４に向かって傾斜して形成されている。いずれのインク通路７５も、幅方向外方側の壁面はスキージ７０の摺動方向と交差する。この幅方向外方側の壁面を、余剰インク８１とほぼ同じ位置に設けている。
　図１９（Ｃ）（Ｄ）は、逃がし部６２を形成していないスクレーパー１６１と、インク通路７５が形成されたスキージ７０とを組み合わせた例である。インク通路７５は、インク導入口７３に連続して設けられ、インク８０を溜めるインク溜り７８を有する。インク溜り７８は、インク通路７５における幅方向の中心側の壁面および幅方向外方側の壁面の両方がスキージ７０の摺動方向とほぼ平行をなすように形成された領域から構成される。但し、インク溜り７８からインク導出口７４に至る壁面の形状が若干異なっている。図１９（Ｃ）に示す組み合わせ例においては、インク溜り７８からインク導出口７４に至る壁面がインク導出口７４に向かって傾斜する傾斜面に形成されている。一方、図１９（Ｄ）に示す組み合わせ例においては、インク溜り７８からインク導出口７４に至る壁面がインク導入口７３に向かい合うようにほぼ平行に形成されている。
　（インク回収機構１１０の変形例）
　図２０（Ａ）（Ｂ）は、インク回収機構１１０の変形例を適用したスキージ１８４を示す斜視図、および底面図である。
　図２０（Ａ）（Ｂ）に示すように、インク回収機構１１０は、スキージ１８４の背面７２側に配置されたガイド板７９をさらに有していてもよい。ガイド板７９は、余剰インク８１を、スクレーパー６０がスクリーン版５０に対して摺動する領域に導く。ガイド板７９の材質は、スキージ１８４と同様に、ステンレスなどの金属、ゴム、あるいは樹脂材料など、適宜選択することができる。このように構成すれば、スキージ１８４に形成するインク通路７５の形状は単純なストレート形状でよく、スキージ１８４の加工が容易なものとなる。また、スキージ１８４が摺動するときに、ガイド板７９によって、余剰インク８１を所望の位置に容易に移動させることができ、インク８０の回収を確実に行うことができる。ガイド板７９はスキージ１８４の外部に設けられる部材であるので、取り付け後の調整も容易であり、インク８０の流下方向（回収したインク８０が伸びる位置）を設定する自由度が増す。
　（その他の改変例）
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜改変することができる。例えば、ワークＷとして電解質膜２１を、インク８０として触媒インクを例示したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。ワークＷとしての転写用デカール基材に、インク８０としての触媒インクを塗布したり、ワークＷとしてのガス拡散層上に、インク８０としての触媒インクを塗布したりする場合にも本発明を適用することができる。その他に、インク８０の回収・再利用を図るために、書籍等の印刷物にインクを塗布する場合はもちろんのこと、電子部品に導電性ペーストを塗布する場合にも適用可能である。
　本出願は、２０１３年４月２６日に出願された日本特許出願番号２０１３－０９３６６２号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
２１　　　電解質膜（ワーク）、
２２、２３　　　電極触媒層、
５０　　　スクリーン版、
５１　　　開口部、
５２　　　マスキング部、
５３　　　スクリーン、
６０　　　スクレーパー、
６１　　　接触面、
６２　　　逃がし部、
６３　　　排出口、
６４　　　押圧面、
７０　　　スキージ、
７１　　　正面、
７２　　　背面、
７３　　　インク導入口、
７４　　　インク導出口、
７５　　　インク通路、
７６　　　下端面、
７７　　　ギャップ、
７８　　　インク溜り、
７９　　　ガイド板、
８０　　　電極触媒層用の触媒インク（インク）、
８１　　　余剰インク、
８２　　　スキージの背面側に導かれたインク、
１０１　　スクリーン印刷装置、
１１０　　インク回収機構、
１２１　　スライド部（駆動部）、
１２２　　スクレーパー用昇降部、
１２３　　スキージ用昇降部（駆動部）、
１６１、１６２，１６３　　スクレーパー、
１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７８、１７９、１８０、１８１、１８２、１８３　　スキージ、
１７７ａ、１８０ａ、１８２ａ　　インク逃げ、
Ｗ　　　　ワーク。

Claims (11)

  1. 　開口部が形成されたスクリーン版に対して摺動することによって前記スクリーン版上のインクを拡げて前記開口部内にインクを充填するスクレーパーと、
    　前記スクリーン版をワークに対して押し付けながら前記スクリーン版に対して摺動することによって前記開口部内に充填されたインクを前記ワークの表面に転写するスキージと、
    　前記スクレーパーが前記スクリーン版に対して摺動しない領域に排出された余剰インクを回収するインク回収機構と、を有し、
    　前記インク回収機構は、前記スキージを摺動させることによって、前記余剰インクを、前記スキージにおける前記余剰インクに向かい合う正面側から、前記スキージが摺動する方向とは反対方向の背面側の領域であって、かつ、前記スクレーパーが前記スクリーン版に対して摺動する領域に導く、スクリーン印刷装置。
  2. 　前記インク回収機構は、
    　前記スキージの前記正面側に開口するインク導入口と、前記インク導入口よりも前記背面側に開口するインク導出口とを連通するインク通路と、
    　前記スクリーン版を前記ワークに対して押し付けながら前記スクリーン版に対して前記スキージを摺動させる駆動部と、を有し、
    　前記余剰インクを、前記インク導入口から前記インク通路内に導入し、前記インク導出口から導出する、請求項１に記載のスクリーン印刷装置。
  3. 　前記インク回収機構はさらに、前記スキージの前記背面側に配置されて、前記余剰インクを、前記スクレーパーが前記スクリーン版に対して摺動する領域に導くガイド板をさらに有する、請求項１または２に記載のスクリーン印刷装置。
  4. 　前記スクリーン版は、インクを通過させないマスキング部を備え、
    　前記インク回収機構は、前記余剰インクを、前記スクリーン版の前記マスキング部を形成する領域に導く、請求項１～３のいずれか１つに記載のスクリーン印刷装置。
  5. 　前記インク回収機構は、前記スキージが摺動する方向に対して交差する幅方向において見て、前記余剰インクの位置よりも幅方向外方となる位置において、前記余剰インクを回収する、請求項１～４のいずれか１つに記載のスクリーン印刷装置。
  6. 　前記スクレーパーは、摺動する方向に対して交差する幅方向の両端部の間に、前記スクリーン版と途切れることなく連続して接触する接触面を有する、請求項１～５のいずれか１つに記載のスクリーン印刷装置。
  7. 　前記スクレーパーは、前記スクリーン版との接触面の一部を切り欠くことによって形成される逃がし部であって、前記スクレーパーが摺動する方向とは反対方向に開口する排出口を備える逃がし部を有する、請求項１～５のいずれか１つに記載のスクリーン印刷装置。
  8. 　前記インク通路の前記インク導入口は、前記インク導出口よりも開口面積が大きい、請求項２に記載のスクリーン印刷装置。
  9. 　前記インク通路は、前記インク導入口に連続して設けられた、インクを溜めるインク溜りを有する、請求項２に記載のスクリーン印刷装置。
  10. 　前記ワークは、電極触媒層が形成される電解質膜、または転写用デカール基材であり、
    　前記インクは、前記電極触媒層用の触媒インクである、請求項１～９のいずれか１つに記載のスクリーン印刷装置。
  11. 　開口部が形成されたスクリーン版に対してスクレーパーを摺動させることによって前記スクリーン版上のインクを拡げて前記開口部内にインクを充填し、
    　前記スクリーン版をワークに対して押し付けながら前記スクリーン版に対してスキージを摺動させることによって前記開口部内に充填されたインクを前記ワークの表面に転写し、この転写操作おいて、前記スクレーパーが前記スクリーン版に対して摺動しない領域に排出された余剰インクを回収してなり、
    　余剰インクを回収する操作においては、前記スキージを摺動させることによって、前記余剰インクを、前記スクレーパーが前記スクリーン版に対して摺動する領域に導き、前記スクレーパーの次の摺動によって前記スクリーン版上に再び拡げるようにしてなる、スクリーン印刷方法。
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