WO2017158895A1 - 塗膜検査装置、塗膜検査方法および膜・触媒層接合体の製造装置 - Google Patents

塗膜検査装置、塗膜検査方法および膜・触媒層接合体の製造装置 Download PDF

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克哉 竹上
高木　善則
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株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス
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Definitions

  • the present invention provides a coating film for inspecting a plurality of rectangular coating films formed intermittently along the conveyance direction of a long strip-shaped substrate such as an electrolyte film conveyed in the longitudinal direction by a conveyance mechanism.
  • the present invention relates to an inspection apparatus and method, and an apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly incorporating the coating film inspection apparatus.
  • a fuel cell is a power generation system that generates electric power by an electrochemical reaction between hydrogen (H 2 ) contained in fuel and oxygen (O 2 ) in the air, and has a feature of high power generation efficiency and light environmental load. .
  • electrolyte fuel cells There are several types of fuel cells depending on the electrolyte used, one of which is a polymer electrolyte fuel using a polymer electrolyte membrane (hereinafter also simply referred to as “electrolyte membrane”) as the electrolyte.
  • electrolyte membrane a polymer electrolyte membrane
  • electrolyte membrane a polymer electrolyte membrane
  • battery PEFC: Polymer electrolyte fuel cell. Since the polymer electrolyte fuel cell can operate at room temperature and can be reduced in size and weight, it is expected to be applied to automobiles and portable devices.
  • a polymer electrolyte fuel cell is generally configured by stacking a plurality of cells.
  • One cell is configured by sandwiching both sides of a membrane-electrode assembly (MEA) with a pair of separators.
  • the membrane-electrode assembly is a membrane-catalyst-layer membrane (CCM) in which a catalyst layer is formed on both sides of a polymer electrolyte membrane and gas diffusion layers are further arranged on both sides.
  • a catalyst layer and a gas diffusion layer disposed on both sides of the polymer electrolyte membrane constitute a pair of electrode layers, one of which is an anode electrode and the other is a cathode electrode.
  • Such a membrane / catalyst layer assembly is typically coated with a catalyst ink (electrode paste) in which catalyst particles containing platinum (Pt) are dispersed in a solvent such as alcohol on the surface of an electrolyte membrane. It is created by drying the catalyst ink (see Patent Document 1).
  • a catalyst ink electrode paste
  • Pt platinum
  • intermittent coating is performed in which catalyst ink is intermittently discharged from a slit nozzle having a slit-like discharge port.
  • Patent Document 2 discloses a radiation thickness meter that measures the thickness of an object to be measured by irradiation of radiation. Has been.
  • the radiation thickness meter described in Patent Document 2 is a method of measuring the thickness at each position of the object to be measured by reciprocally scanning the radiation source in the width direction while conveying the long object to be measured in the longitudinal direction. Is measured.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and incorporates a coating film inspection apparatus and method capable of performing a homogeneous inspection on a plurality of intermittently formed coating films, and the coating film inspection apparatus.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus for producing a membrane / catalyst layer assembly.
  • a first aspect of the present invention is a plurality of rectangular coating films formed intermittently along the transport direction of a long strip-shaped substrate transported in the longitudinal direction by a transport mechanism.
  • a measurement unit that measures the physical property values of the plurality of coating films in a non-contact manner, and the measurement unit along the width direction of the substrate perpendicular to the transport direction
  • the measurement point of the measurement unit is based on the scanning mechanism that reciprocates, the coating film detection unit that detects the tip of each of the plurality of coating films along the transport direction, and the detection result by the coating film detection unit.
  • a control unit that controls the scanning mechanism so that a trajectory drawn for each coating film passes at least the leading end and the trailing end of the coating film.
  • the second aspect is the coating film inspection apparatus according to the first aspect, wherein the coating film detection unit is installed upstream of the measurement unit at a predetermined interval along the transport direction,
  • the encoder further includes an encoder that detects a conveyance distance of the base material from a time point when the coating film detection unit detects a tip of each coating film, and the control unit is configured to determine the conveyance distance based on a detection result of the encoder.
  • the scanning mechanism is controlled so that the measurement point of the measurement unit passes the tip of the coating film.
  • the control unit controls the scanning mechanism so that the locus is inclined at a predetermined angle with respect to the transport direction. To do.
  • control unit controls the scanning mechanism so that the locus coincides with a diagonal line of each coating film.
  • a fifth aspect is the coating film inspection apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the storage unit stores the reference data of the distribution of the physical property values from the front end to the rear end of the coating film, A determination unit configured to determine whether the coating film is good or bad by comparing the distribution of the physical property values measured from the front end to the rear end of each coating film with the reference data.
  • the sixth aspect is the coating film inspection apparatus according to the fifth aspect, wherein a first threshold value is set for a front end region including the front end of the coating film and a rear end region including the rear end, and the front end region And a second threshold value is set for a central region excluding the rear end region, and the determination unit determines the physical property values and the reference data of the front end region and the rear end region of each coating film measured by the measurement unit. If the difference between the physical property value of the central region of the coating film measured by the measurement unit and the reference data is less than the second threshold, The film is judged good.
  • the second threshold value is smaller than the first threshold value.
  • an eighth aspect is the coating film inspection apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the base material is an electrolyte membrane of a fuel cell, the coating film is a catalyst layer, and the measurement unit Irradiates each coating film with radiation and measures the film thickness of the coating film.
  • the ninth aspect is an apparatus for manufacturing a membrane / catalyst layer assembly of a fuel cell, wherein a coating part for coating a coating liquid on one surface of the electrolyte membrane and a coating on one surface of the electrolyte membrane are provided.
  • the tenth aspect is a coating film that inspects a plurality of rectangular coating films formed intermittently along the transport direction of the long belt-shaped substrate transported in the longitudinal direction by the transport mechanism.
  • a coating film detection step of detecting a tip along each of the transport directions by a coating film detection unit, and in the scanning step, the measurement point of the measurement unit is based on the detection result of the coating film detection step.
  • the measurement unit is scanned so that a trajectory drawn for each coating film passes at least the leading edge and the trailing edge of the coating film.
  • an eleventh aspect is the coating film inspection method according to the tenth aspect, wherein the coating film detection unit is installed upstream of the measurement unit at a predetermined interval along the transport direction, In the scanning step, when the transport distance reaches the predetermined interval based on the detection result of the encoder that detects the transport distance of the base material from the time when the coating film detection unit detects the tip of each coating film. The measurement part is scanned so that the measurement point of the measurement part passes through the tip of the coating film.
  • the twelfth aspect is the coating film inspection method according to the tenth or eleventh aspect, wherein in the scanning step, the measurement unit is scanned so that the locus is inclined at a predetermined angle with respect to the transport direction.
  • the measurement unit in the scanning step, is scanned so that the locus coincides with a diagonal line of each coating film.
  • the fourteenth aspect is the coating film inspection method according to any one of the tenth to thirteenth aspects, measured by the reference data of the distribution of the physical property values from the front end to the rear end of the coating film, and the measurement unit.
  • the method further includes a determination step of determining the quality of the coating film by comparing the distribution of the physical property values from the front end to the rear end of each coating film.
  • the fifteenth aspect is the coating film inspection method according to the fourteenth aspect, wherein a first threshold is set for a front end region including the front end of the coating film and a rear end region including the rear end, and the front end region And a second threshold value is set for a central region excluding the rear end region, and in the determination step, the physical property values and the reference data of the front end region and the rear end region of each coating film measured by the measurement unit If the difference between the physical property value of the central region of the coating film measured by the measurement unit and the reference data is less than the second threshold, The film is judged good.
  • the second threshold value is smaller than the first threshold value.
  • the base material is an electrolyte membrane of a fuel cell
  • the coating film is a catalyst layer
  • the measurement unit Irradiates each coating film with radiation and measures the film thickness of the coating film.
  • the coating film inspection apparatus since the locus coincides with the diagonal line of each coating film, the inspection is performed on the vicinity of the front end and the rear end of the coating film, and the inspection is performed over the entire width of the coating film. This can be performed and the reliability of the inspection result can be improved.
  • the trajectory drawn by the measurement point of the measurement unit with respect to each coating film passes through at least the front end and the rear end along the transport direction of the coating film.
  • the vicinity of the front end and the vicinity of the rear end can be measured for all of the plurality of intermittently formed coating films, and a homogeneous inspection can be performed for the plurality of coating films.
  • the coating film inspection method since the locus coincides with the diagonal line of each coating film, the inspection is performed on the vicinity of the front end and the rear end of the coating film, and the inspection is performed over the entire width of the coating film. This can be performed and the reliability of the inspection result can be improved.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the manufacturing apparatus of the membrane-catalyst layer assembly based on this invention. It is an enlarged view near the lower part of the suction roller. It is a figure which shows the structure of a laminated base material. It is a figure which shows the structure of the film
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a manufacturing apparatus 1 for a membrane / catalyst layer assembly according to the present invention.
  • the production apparatus 1 is an apparatus for producing a membrane / catalyst layer assembly for a polymer electrolyte fuel cell by forming a catalyst layer on the surface of an electrolyte membrane that is a long belt-like substrate.
  • the membrane / catalyst layer assembly manufacturing apparatus 1 of this embodiment includes an adsorption roller 10, a porous substrate supply / recovery unit 20, an electrolyte membrane supply unit 30, a coating unit 40, and a drying furnace 50.
  • the assembly recovery unit 60 and the control unit 70 are provided.
  • the adsorption roller 10 is a roller that rotates while adsorbing and holding the porous base material 91 and the electrolyte membrane 92.
  • the suction roller 10 has a cylindrical outer peripheral surface having a plurality of suction holes.
  • the diameter of the suction roller 10 is, for example, 200 mm to 1600 mm.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the lower portion of the suction roller 10.
  • a rotation drive unit 11 having a drive source such as a motor is connected to the suction roller 10. When the rotation driving unit 11 is operated, the suction roller 10 rotates around an axis extending horizontally.
  • a porous material such as porous carbon or porous ceramics is used.
  • the porous ceramic include a sintered body of alumina (Al 2 O 3 ) or silicon carbide (SiC).
  • the pore diameter of the porous suction roller 10 is, for example, 5 ⁇ m or less, and the porosity is, for example, 15% to 50%.
  • suction roller 10 may replace with a porous material for the material of the adsorption
  • the metal include stainless steel and iron.
  • minute suction holes may be formed on the outer peripheral surface of the suction roller 10 by processing.
  • the diameter of the suction hole is preferably 2 mm or less in order to prevent generation of suction marks.
  • a suction port 12 is provided on the end face of the suction roller 10.
  • the suction port 12 is connected to a suction mechanism (for example, an exhaust pump) not shown.
  • a suction mechanism for example, an exhaust pump
  • a negative pressure is also generated in the plurality of suction holes provided on the outer peripheral surface of the suction roller 10 through the pores in the suction roller 10.
  • the porous substrate 91 and the electrolyte membrane 92 are conveyed in an arc shape by the rotation of the adsorption roller 10 while being adsorbed and held on the outer peripheral surface of the adsorption roller 10 by the negative pressure.
  • a plurality of water-cooled tubes 13 are provided inside the suction roller 10.
  • the water cooling pipe 13 is supplied with cooling water adjusted to a predetermined temperature from a water supply mechanism (not shown).
  • the heat of the suction roller 10 is absorbed by the cooling water that is a heat medium.
  • the cooling water that has absorbed the heat is discharged to a drainage mechanism (not shown).
  • heating mechanisms such as a warm water circulation mechanism and a heater, may be provided in the inside of the adsorption
  • FIG. 1 the temperature of the outer peripheral surface of the suction roller 10 may be controlled by controlling a heating mechanism provided inside the suction roller 10 without providing a water cooling tube inside the suction roller 10.
  • the porous base material supply / recovery unit 20 is a part that supplies the long belt-like porous base material 91 toward the suction roller 10 and collects the porous base material 91 after use.
  • the porous substrate 91 is a breathable substrate having a large number of fine pores.
  • the porous base material 91 is preferably formed of a material that hardly generates dust.
  • the porous substrate supply / recovery unit 20 includes a porous substrate supply roller 21, a plurality of porous substrate carry-in rollers 22, a plurality of porous substrate carry-out rollers 23, and a porous substrate collection unit. It has a roller 24.
  • the porous substrate supply roller 21, the plurality of porous substrate carry-in rollers 22, the plurality of porous substrate carry-out rollers 23, and the porous substrate collection roller 24 are all arranged in parallel with the suction roller 10.
  • the porous substrate 91 before supply is wound around the porous substrate supply roller 21.
  • the porous base material supply roller 21 is rotated by the power of a motor (not shown).
  • the porous base material supply roller 21 rotates, the porous base material 91 is fed out from the porous base material supply roller 21.
  • the drawn porous substrate 91 is conveyed to the outer peripheral surface of the suction roller 10 along a predetermined loading path while being guided by the plurality of porous substrate loading rollers 22.
  • the porous substrate 91 is conveyed in an arc shape by the rotation of the adsorption roller 10 while being adsorbed and held on the outer peripheral surface of the adsorption roller 10.
  • FIG. 2 for easy understanding, the suction roller 10 and the porous base material 91 held by the suction roller 10 are illustrated with a space therebetween.
  • the porous base material 91 is conveyed 180 ° or more, preferably 270 ° or more, centering on the axis of the suction roller 10. Thereafter, the porous substrate 91 is separated from the outer peripheral surface of the suction roller 10.
  • the porous substrate 91 separated from the suction roller 10 is conveyed to the porous substrate recovery roller 24 along a predetermined unloading path while being guided by the plurality of porous substrate unloading rollers 23.
  • the porous substrate recovery roller 24 is rotated by the power of a motor (not shown). As a result, the used porous substrate 91 is wound around the porous substrate collecting roller 24.
  • the electrolyte membrane supply unit 30 supplies a laminated base material 94 composed of two layers of the electrolyte membrane 92 and the first support film 93 to the periphery of the suction roller 10 and peels the first support film 93 from the electrolyte membrane 92. It is a part to do.
  • FIG. 3 is a view showing the structure of the laminated base material 94.
  • the electrolyte membrane 92 for example, a fluorine-based or hydrocarbon-based polymer electrolyte membrane is used.
  • the electrolyte membrane 92 include a polymer electrolyte membrane containing perfluorocarbon sulfonic acid (for example, Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont of the United States, Flemion (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., and Asahi Kasei Corporation) Aciplex (registered trademark), and Goreselect (registered trademark) manufactured by Gore Co., Ltd.).
  • the thickness of the electrolyte membrane 92 is, for example, 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the electrolyte membrane 92 is swollen by moisture in the atmosphere, and contracts when the humidity is low. That is, the electrolyte membrane 92 has a property of being easily deformed according to the humidity in the atmosphere.
  • the first support film 93 is a film for suppressing deformation of the electrolyte membrane 92.
  • a resin having a mechanical strength higher than that of the electrolyte membrane 92 and having an excellent shape holding function is used.
  • Specific examples of the first support film 93 include PEN (polyethylene naphthalate) and PET (polyethylene terephthalate) films.
  • the film thickness of the first support film 93 is, for example, 25 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the electrolyte membrane supply unit 30 includes a laminated base material supply roller 31 (electrolyte membrane supply roller), a plurality of laminated base material carry-in rollers 32, a peeling roller 33, a plurality of first support film carry-out rollers 34, and A first support film collection roller 35 is provided.
  • the laminated base material supply roller 31, the plurality of laminated base material carry-in rollers 32, the peeling roller 33, the plurality of first support film carry-out rollers 34, and the first support film collection roller 35 are all arranged in parallel with the suction roller 10.
  • first catalyst layer 9a a catalyst layer in advance on the surface of the electrolyte membrane 92 opposite to the first support film 93 (hereinafter referred to as “first surface”). Is formed (FIGS. 2 and 3).
  • the first catalyst layer 9a is a device different from the manufacturing device 1 and transports a laminated base material 94 composed of two layers of the first support film 93 and the electrolyte membrane 92 as it is in a roll-to-roll system. On the other hand, it is formed by intermittently applying the catalyst ink to the first surface of the electrolyte membrane 92 and drying the applied catalyst ink.
  • the laminated base material supply roller 31 is rotated by the power of a motor (not shown). When the laminated base material supply roller 31 rotates, the laminated base material 94 is fed out from the laminated base material supply roller 31. The fed laminated base material 94 is conveyed to the peeling roller 33 along a predetermined carry-in route while being guided by a plurality of laminated base material carry-in rollers 32.
  • the peeling roller 33 is a roller for peeling the first support film 93 from the electrolyte membrane 92.
  • the peeling roller 33 has a cylindrical outer peripheral surface whose diameter is smaller than that of the suction roller 10. At least the outer peripheral surface of the peeling roller 33 is formed of an elastic body. As shown in FIG. 2, the peeling roller 33 is disposed adjacent to the suction roller 10 slightly downstream in the rotation direction of the suction roller 10 from the position where the porous substrate 91 is introduced into the suction roller 10. The peeling roller 33 is pressurized toward the suction roller 10 by an air cylinder (not shown).
  • the laminated base material 94 carried in by the plurality of laminated base material carry-in rollers 32 is introduced between the suction roller 10 and the peeling roller 33.
  • the first surface of the electrolyte membrane 92 is in contact with the surface of the porous substrate 91 held by the adsorption roller 10 together with the first catalyst layer 9 a, and the first support film 93 is the outer peripheral surface of the peeling roller 33.
  • the laminated base 94 is pressed against the suction roller 10 side by the pressure received from the peeling roller 33. A negative pressure is generated on the surface of the porous substrate 91 held by the suction roller 10 by the suction force from the suction roller 10.
  • the electrolyte membrane 92 is adsorbed on the surface of the porous substrate 91 by the negative pressure.
  • the electrolyte membrane 92 is conveyed in an arc shape by the rotation of the suction roller 10 while being held on the suction roller 10 together with the porous substrate 91.
  • FIG. 2 for easy understanding, the porous base material 91 and the electrolyte membrane 92 held by the suction roller 10 are illustrated with a space therebetween.
  • the porous base material 91 is interposed between the outer peripheral surface of the suction roller 10 and the electrolyte membrane 92.
  • the outer peripheral surface of the adsorption roller 10 and the first catalyst layer 9a formed on the first surface of the electrolyte membrane 92 are not in direct contact. Therefore, it is possible to prevent a part of the first catalyst layer 9a from adhering to the outer peripheral surface of the adsorption roller 10 or transferring foreign substances from the outer peripheral surface of the adsorption roller 10 to the electrolyte membrane 92.
  • the first support film 93 that has passed between the suction roller 10 and the peeling roller 33 is separated from the suction roller 10 and conveyed to the plurality of first support film carry-out rollers 34.
  • the first support film 93 is peeled from the electrolyte membrane 92.
  • the surface of the electrolyte membrane 92 opposite to the first surface (hereinafter referred to as “second surface”) is exposed.
  • the peeled first support film 93 is conveyed to the first support film collection roller 35 along a predetermined carry-out path while being guided by the plurality of first support film carry-out rollers 34.
  • the first support film collection roller 35 is rotated by the power of a motor (not shown). As a result, the first support film 93 is wound around the first support film collection roller 35.
  • the coating unit 40 is a mechanism that applies catalyst ink to the surface of the electrolyte membrane 92 around the suction roller 10.
  • the catalyst ink for example, a catalyst ink in which catalyst particles containing platinum (Pt) are dispersed in a solvent such as alcohol is used.
  • the coating unit 40 has a nozzle 41.
  • the nozzle 41 is provided downstream of the peeling roller 33 in the conveying direction of the electrolyte membrane 92 by the suction roller 10.
  • the nozzle 41 has a discharge port 411 that faces the outer peripheral surface of the suction roller 10.
  • the discharge port 411 is a slit-like opening that extends horizontally along the outer peripheral surface of the suction roller 10.
  • the nozzle 41 is connected to a catalyst ink supply source (not shown).
  • a catalyst ink supply source not shown.
  • the catalyst ink is supplied from the catalyst ink supply source to the nozzle 41 through the pipe.
  • the catalyst ink is discharged from the discharge port 411 of the nozzle 41 toward the second surface of the electrolyte membrane 92.
  • the catalyst ink is applied to the second surface of the electrolyte membrane 92.
  • the catalyst ink is intermittently discharged from the discharge port 411 of the nozzle 41 by opening and closing a valve connected to the nozzle 41 at a constant cycle. Thereby, the catalyst ink is intermittently applied to the second surface of the electrolyte membrane 92 at regular intervals in the transport direction. The catalyst ink is intermittently applied to the second surface of the same region where the first catalyst layer 9a is formed on the first surface.
  • a material that causes a fuel cell reaction at the anode or cathode of the polymer fuel cell is used for the catalyst particles in the catalyst ink.
  • particles of platinum (Pt), a platinum alloy, a platinum compound, etc. can be used as catalyst particles.
  • platinum alloys include, for example, at least one selected from the group consisting of ruthenium (Ru), palladium (Pd), nickel (Ni), molybdenum (Mo), iridium (Ir), iron (Fe), and the like.
  • An alloy of metal and platinum can be mentioned.
  • platinum is used for the catalyst ink for the cathode
  • platinum alloy is used for the catalyst ink for the anode.
  • the catalyst ink discharged from the nozzle 41 may be for the cathode or for the anode. However, catalyst inks having opposite polarities are used for the catalyst layers 9a and 9b formed on the front and back surfaces of the electrolyte membrane 92.
  • this manufacturing apparatus 1 has the maintenance space 80 for performing the maintenance of the coating part 40.
  • a maintenance space 80 is disposed between the coating unit 40 and the first support film collection roller 35.
  • the drying furnace 50 is a part that dries the catalyst ink applied to the second surface of the electrolyte membrane 92.
  • the drying furnace 50 of the present embodiment is disposed on the downstream side of the coating unit 40 in the conveying direction of the electrolyte membrane 92 by the suction roller 10.
  • the drying furnace 50 is provided in an arc shape along the outer peripheral surface of the suction roller 10.
  • the drying furnace 50 blows heated gas (hot air) on the second surface of the electrolyte membrane 92 around the suction roller 10. Then, the catalyst ink applied to the second surface of the electrolyte membrane 92 is heated, and the solvent in the catalyst ink is vaporized.
  • the catalyst ink is dried, and a catalyst layer (hereinafter referred to as “second catalyst layer 9 b”) is formed on the second surface of the electrolyte membrane 92.
  • a membrane / catalyst layer assembly 95 composed of the electrolyte membrane 92, the first catalyst layer 9a, and the second catalyst layer 9b is obtained. Since the first catalyst layer 9a and the second catalyst layer 9b are formed at the same position on the front and back surfaces of the electrolyte membrane 92, the electrolyte membrane 92 is sandwiched between the first catalyst layer 9a and the second catalyst layer 9b. It becomes composition.
  • the joined body collection unit 60 is a part that attaches the second support film 96 to the membrane / catalyst layer assembly 95 and collects the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the joined body collection unit 60 includes a second support film supply roller 61, a plurality of second support film carry-in rollers 62, a laminate roller 63, a plurality of joined body carry-out rollers 64, and a joined body collection roller 65 ( Electrolyte membrane recovery roller).
  • the second support film supply roller 61, the plurality of second support film carry-in rollers 62, the laminating roller 63, the plurality of joined body carry-out rollers 64, and the joined body collection roller 65 are all arranged in parallel with the suction roller 10.
  • the second support film 96 before being supplied is wound around the second support film supply roller 61.
  • the second support film supply roller 61 is rotated by the power of a motor (not shown).
  • the second support film supply roller 61 rotates, the second support film 96 is fed out from the second support film supply roller 61.
  • the fed-out second support film 96 is conveyed to the laminating roller 63 along a predetermined carry-in route while being guided by a plurality of second support film carry-in rollers 62.
  • the material of the second support film 96 a resin having higher mechanical strength than the electrolyte membrane 92 and having an excellent shape holding function is used.
  • the second support film 96 include PEN (polyethylene naphthalate) and PET (polyethylene terephthalate) films.
  • the film thickness of the second support film 96 is, for example, 25 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the second support film 96 may be the same as the first support film 93.
  • the first support film 93 wound around the first support film collecting roller 35 may be fed out from the second support film supply roller 61 as the second support film 96.
  • the laminating roller 63 is a roller for attaching the second support film 96 to the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • As the material of the laminating roller 63 for example, rubber having high heat resistance is used.
  • the laminating roller 63 has a cylindrical outer peripheral surface having a smaller diameter than the suction roller 10.
  • the laminating roller 63 is disposed adjacent to the suction roller 10 on the downstream side of the drying furnace 50 in the rotation direction of the suction roller 10 and on the upstream side of the position where the porous substrate 91 is separated from the suction roller 10. .
  • the laminating roller 63 is pressurized toward the suction roller 10 by an air cylinder (not shown).
  • a heater 631 that generates heat when energized is provided inside the laminating roller 63.
  • a sheathed heater is used as the heater 631.
  • the outer peripheral surface of the laminating roller 63 is adjusted to a predetermined temperature higher than the environmental temperature by the heat generated from the heater 631.
  • the temperature of the outer peripheral surface of the laminating roller 63 is measured using a temperature sensor such as a radiation thermometer, and the output of the heater 631 is adjusted so that the outer peripheral surface of the laminating roller 63 has a constant temperature based on the measurement result. May be controlled.
  • the second support film 96 carried in by the plurality of second support film carry-in rollers 62 is between the membrane / catalyst layer assembly 95 and the laminating roller 63 conveyed around the adsorption roller 10.
  • the second support film 96 is pressed against the membrane / catalyst layer assembly 95 by the pressure from the laminating roller 63 and is heated by the heat of the laminating roller 63.
  • the second support film 96 is attached to the second surface of the electrolyte membrane 92.
  • FIG. 4 is a view showing the structure of the membrane / catalyst layer assembly 95 to which the second support film 96 is attached.
  • the second catalyst layer 9 b formed on the second surface of the electrolyte membrane 92 is sandwiched between the electrolyte membrane 92 and the second support film 96.
  • the membrane / catalyst layer assembly 95 with the second support film 96 that has passed between the adsorption roller 10 and the laminating roller 63 is conveyed in a direction away from the adsorption roller 10. As a result, the membrane / catalyst layer assembly 95 is peeled from the porous substrate 91.
  • a pressing roller 632 is disposed in the vicinity of the laminating roller 63.
  • the pressing roller 632 is disposed adjacent to the laminating roller 63 on the downstream side in the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95 with respect to the gap between the suction roller 10 and the laminating roller 63.
  • the pressing roller 632 is pressed toward the laminating roller 63 by an air cylinder (not shown).
  • the membrane / catalyst layer assembly 95 with the second support film 96 away from the porous substrate 91 subsequently passes between the laminating roller 63 and the pressing roller 632. Thereby, the adhesiveness of the 2nd support film 96 with respect to the 2nd surface of the electrolyte membrane 92 improves.
  • the membrane / catalyst layer assembly 95 with the second support film 96 is conveyed to the assembly recovery roller 65 along a predetermined delivery path while being guided by the plurality of assembly delivery rollers 64.
  • the joined body collection roller 65 is rotated by the power of a motor (not shown).
  • the membrane / catalyst layer assembly 95 with the second support film 96 is wound around the assembly recovery roller 65 so that the second support film 96 is on the outside.
  • the laminated base material 94 is fed out from the laminated base material supply roller 31, the first support film 93 is peeled off from the electrolyte membrane 92, and the catalyst ink is applied to the electrolyte membrane 92.
  • the steps of drying by the drying furnace 50, attaching the second support film 96 to the electrolyte membrane 92, and winding the membrane / catalyst layer assembly 95 onto the assembly recovery roller 65 are sequentially performed.
  • the membrane / catalyst layer assembly 95 used for the electrode of the polymer electrolyte fuel cell is manufactured.
  • the electrolyte membrane 92 is always held on the first support film 93, the suction roller 10, or the second support film 96. Thereby, deformations such as swelling and shrinkage of the electrolyte membrane 92 in the manufacturing apparatus 1 are suppressed.
  • the manufacturing apparatus 1 of this embodiment includes film thickness inspection apparatuses 120 and 220 that inspect the film thickness of the catalyst layers 9a and 9b formed on the electrolyte membrane 92.
  • the film thickness inspection device 120 is provided on the front and back surfaces of the electrolyte membrane 92 of the membrane / catalyst layer assembly 95 that is provided in the assembly recovery unit 60 and conveyed by the assembly discharge roller 64.
  • the total film thickness of the catalyst layers 9a and 9b is measured and inspected.
  • the film thickness inspection apparatus 220 measures the film thickness of the first catalyst layer 9a that is provided in the electrolyte membrane supply unit 30 and formed in advance on the laminated base material 94 that is conveyed by the laminated base material carry-in roller 32. inspect.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the external appearance of the film thickness inspection apparatus 120.
  • FIG. 6 is a plan view of the film thickness inspection apparatus 120 as viewed from above. Although the film thickness inspection apparatus 120 will be described here, the film thickness inspection apparatus 220 has the same configuration.
  • the film thickness inspection apparatus 120 includes a film thickness meter 121, a fiber sensor 124, and an encoder 125.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a main part of the film thickness meter 121. As shown in FIG. FIG. 7 is a view of the film thickness meter 121 as viewed from the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the film thickness meter 121 includes a measurement unit 123 and a scanning mechanism 122 in a rectangular annular frame. In FIGS. 6 and 7, the main measurement unit 123 and the scanning mechanism 122 are illustrated except for the annular frame.
  • the measurement unit 123 includes a radiation source 123a that irradiates the object to be measured and a radiation detection unit 123b that detects the radiation irradiated from the radiation source 123a and transmitted through the object to be measured, and measures the dose.
  • Various known radiation thickness meters can be employed as the radiation source 123a and the radiation detection unit 123b.
  • an X-ray source can be used as the radiation source 123a.
  • a scintillation detector or the like can be employed as the radiation detection unit 123b.
  • the measurement unit 123 transmits the first catalyst layer 9a and the second catalyst layer based on the radiation dose transmitted through the membrane / catalyst layer assembly 95 of the radiation irradiated from the radiation source 123a and detected by the radiation detection unit 123b.
  • the film thickness of 9b is measured. That is, the measuring unit 123 measures the catalyst layer thickness of the membrane / catalyst layer assembly 95 in a non-contact manner. Since the radiation source 123a irradiates the beam converged in a beam shape, the thickness of the catalyst layer at the spot where the membrane / catalyst layer assembly 95 is irradiated with the radiation is measured.
  • a pair of the first catalyst layer 9a and the second catalyst layer 9b formed on the front and back surfaces of the same region of the electrolyte membrane 92 are collectively referred to simply as the catalyst layer 9.
  • the scanning mechanism 122 is provided above and below the membrane / catalyst layer assembly 95, which is an object to be measured, and scans the radiation source 123a and the radiation detector 123b, respectively. As indicated by an arrow AR6 in FIG. 6, the scanning mechanism 122 includes a radiation source 123a and a radiation detection unit 123b along the width direction of the membrane / catalyst layer assembly 95 orthogonal to the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95. Is repeatedly moved back and forth.
  • the scanning mechanism 122 performs scanning while synchronizing the radiation source 123a and the radiation detection unit 123b. Therefore, the radiation source 123a and the radiation detection unit 123b reciprocate while always facing each other with the membrane / catalyst layer assembly 95 interposed therebetween.
  • scanning the scanning mechanism 122 while synchronizing the radiation source 123a and the radiation detection unit 123b is simply referred to as scanning the measurement unit 123.
  • the fiber sensor 124 guides a laser beam emitted from a laser light source (not shown) and emits the laser beam toward the second surface of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the fiber sensor 124 is fixedly installed on the upstream side (side closer to the suction roller 10) than the measurement unit 123 along the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the distance between the fiber sensor 124 and the measurement unit 123 can be set appropriately, for example, about several mm.
  • the fiber sensor 124 receives the reflected light (or transmitted light) of the laser light and detects the presence / absence of the catalyst layer 9 in the membrane / catalyst layer assembly 95. Since the membrane / catalyst layer assembly 95 is conveyed at a constant speed in the longitudinal direction by the assembly recovery unit 60, the fiber sensor 124 is connected to the tip of the catalyst layer 9 along the conveyance direction of the membrane / catalyst layer assembly 95. Can be detected.
  • the encoder 125 has a roller that contacts the membrane / catalyst layer assembly 95, for example, and detects the transport distance of the membrane / catalyst layer assembly 95 from the rotation angle of the roller.
  • the encoder 125 is not limited to the one that directly contacts the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the encoder 125 detects the transport distance of the membrane / catalyst layer assembly 95 from the rotation angle of the assembly carry-out roller 64. May be.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the connection between the control unit 70 and each unit in the manufacturing apparatus 1.
  • the configuration of the control unit 70 as hardware is the same as that of a general computer. That is, the control unit 90 includes a CPU that is a circuit that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores basic programs, a RAM that is a readable and writable memory that stores various information, control software, data, and the like.
  • a storage unit 72 such as a magnetic disk for storage is provided.
  • a computer program P for executing the manufacturing process of the membrane / catalyst layer assembly 95 is installed in the storage unit 72. When the CPU of the control unit 70 executes the computer program P, each operation mechanism provided in the manufacturing apparatus 1 is controlled, and the manufacturing process of the membrane / catalyst layer assembly 95 proceeds.
  • the control unit 70 also has a function as a control mechanism of the film thickness inspection apparatuses 120 and 220. As shown in FIG. 8, the control unit 70 includes a transport mechanism of the manufacturing apparatus 1 such as the suction roller 10 and the joined body recovery roller 65, the scanning mechanism 122 of the film thickness inspection apparatus 120 described above, the measurement unit 123, the fiber sensor 124, and the like. Each of the encoders 125 is communicably connected.
  • the determination unit 71 is a function processing unit realized in the control unit 70 when the CPU of the control unit 70 executes the computer program P. The processing content of the determination unit 71 will be further described later.
  • the manufacturing procedure of the membrane / catalyst layer assembly 95 in the manufacturing apparatus 1 of the present embodiment is as described above.
  • the procedure of the film thickness inspection by the film thickness inspection apparatus 120 will be further described.
  • 9 and 10 are flowcharts showing the procedure of the film thickness inspection.
  • conveyance of the electrolyte membrane 92 is started in the manufacturing apparatus 1 (step S1). Specifically, the adsorption roller 10, the laminated base material supply roller 31, and the joined body collection roller 65 start rotating, and the transport of the laminated base material 94 including the electrolyte membrane 92 and the membrane / catalyst layer assembly 95 is started.
  • the long belt-shaped electrolyte membrane 92 is conveyed at a constant speed (for example, 25 mm / second) along the longitudinal direction thereof.
  • the catalyst ink is intermittently applied from the coating unit 40 to the second surface of the electrolyte membrane 92 to be conveyed, and the catalyst ink is dried by the drying furnace 50 to form the second catalyst layer 9b ( Step S2).
  • the first catalyst layer 9a and the second catalyst layer 9b are formed at the same position on the front and back surfaces of the electrolyte membrane 92, and both the planar shapes are the same rectangle.
  • the membrane / catalyst layer assembly 95 in which the first catalyst layer 9a and the second catalyst layer 9b are intermittently formed on the front and back surfaces of the electrolyte membrane 92 is guided by the plurality of assembly unloading rollers 64, and the film thickness inspection device. 120 is reached.
  • step S3 detection of the catalyst layer 9 by the fiber sensor 124 is started (step S3).
  • the fiber sensor 124 detects the tip of the catalyst layer 9 along the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95 (step S4).
  • step S5 the encoder value of the encoder 125 at that time is stored (step S5).
  • the encoder value is stored in the memory of the control unit 70, for example.
  • the encoder value of the encoder 125 increases as the membrane / catalyst layer assembly 95 is conveyed from the time when the fiber sensor 124 detects the tip of the catalyst layer 9.
  • the controller 70 monitors the encoder value of the encoder 125 (step S6). Then, when the encoder value becomes equal to or greater than the predetermined set value (step S7), the control unit 70 causes the scanning mechanism 122 to start scanning the measurement unit 123 (step S8).
  • the predetermined set value is an encoder value corresponding to the distance between the fiber sensor 124 and the measurement unit 123.
  • FIG. 11 is a diagram showing a scanning trajectory of the measurement unit 123.
  • FIG. 11 shows the locus of the measurement point (beam irradiation point) of the measurement unit 123 in the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the measurement unit 123 does not face the catalyst layer 9, that is, when the measurement point of the measurement unit 123 is out of the catalyst layer 9, the measurement point of the measurement unit 123 coincides with the end of the catalyst layer 9 in the width direction.
  • the measuring unit 123 is on standby so as to be positioned on the line.
  • the control unit 70 controls the scanning mechanism 122 so that the measurement unit 123 starts scanning along the width direction of the membrane / catalyst layer assembly 95 orthogonal to the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the transport distance of the membrane / catalyst layer assembly 95 from the time when the fiber sensor 124 detects the tip of the catalyst layer 9 is the distance between the fiber sensor 124 and the measurement unit 123.
  • control unit 70 controls the scanning mechanism 122 so that the measurement point of the measurement unit 123 passes through the tip of the catalyst layer 9. Since the measurement unit 123 was on standby so that the measurement point is located on a line that coincides with the end in the width direction of the catalyst layer 9, as shown in FIG. 11, scanning of the measurement point of the measurement unit 123 in the catalyst layer 9.
  • the starting point of the locus is the corner of the rectangular catalyst layer 9.
  • the control unit 70 controls the scanning mechanism 122 so that the scanning locus of the measurement point of the measurement unit 123 in the catalyst layer 9 coincides with the diagonal line of the rectangular catalyst layer 9. Then, the measurement unit 123 is scanned. Specifically, since the membrane / catalyst layer assembly 95 is transported at a constant speed along the transport direction, the measurement point of the measuring unit 123 is the catalyst layer 9 along the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the controller 70 controls the scanning mechanism 122 so as to reach the end in the width direction of the catalyst layer 9 simultaneously with reaching the rear end. As a result, the scanning trajectory of the measurement point of the measurement unit 123 passes through the front and rear ends of the catalyst layer 9 along the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the measuring unit 123 measures the film thickness of the catalyst layer 9 (that is, the total film thickness of the first catalyst layer 9a and the second catalyst layer 9b) while being scanned by the scanning mechanism 122 (step S9).
  • the measurement part 123 measures the film thickness of the catalyst layer 9 at the measurement point.
  • the control unit 70 controls the scanning mechanism 122 so as to temporarily stop scanning of the measurement unit 123. (Step S10). Thereby, the film thickness measurement about one catalyst layer 9 among the plurality of catalyst layers 9 formed intermittently is completed.
  • step S11 it is determined whether the thickness of the catalyst layer 9 whose film thickness measurement has been completed is good (step S11).
  • the determination of film quality is performed by the determination unit 71 of the control unit 70 comparing actual measurement data obtained by the measurement unit 123 with reference data R (see FIG. 8) acquired in advance and stored in the storage unit 72.
  • the reference data R is a standard value of the film thickness distribution from the front end to the rear end of the catalyst layer 9 along the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the reference data R may be acquired by measuring the thickness of the catalyst layer 9 that has been accurately applied in advance.
  • Data R may be acquired.
  • an optimum film thickness distribution may be set as the reference data R.
  • the determining unit 71 determines whether the difference between the measured data of the film thickness distribution from the front end to the rear end of the catalyst layer 9 measured by the measuring unit 123 and the reference data R is within a predetermined threshold or less. The pass / fail judgment is performed. Further, the quality determination of the film thickness is performed for each inspection region by dividing the catalyst layer 9 into a plurality of inspection regions.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a state in which the catalyst layer 9 is divided into a plurality of inspection regions. As shown in FIG. 12, in the present embodiment, each catalyst layer 9 is divided into three inspection regions: a front end region 17, a rear end region 19, and a central region 18.
  • the tip region 17 is a region having a predetermined length from the tip of the catalyst layer 9 along the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the rear end region 19 is a region having a predetermined length from the rear end of the catalyst layer 9 along the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the central region 18 is a region excluding the front end region 17 and the rear end region 19 in the catalyst layer 9.
  • the coating unit 40 When the coating unit 40 performs intermittent coating, disturbance is likely to occur at the start and end of discharge of the catalyst ink from the nozzle 41. That is, the film thickness in the vicinity of the front end and the rear end of the catalyst layer 9 along the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95 tends to be nonuniform.
  • the lengths of the front end region 17 and the rear end region 19 can be set to appropriate values, but are preferably matched with the lengths of the portions where the film thickness tends to be non-uniform. Further, the length of the front end region 17 and the length of the rear end region 19 may be the same.
  • the first threshold value TH1 is set for the front end region 17 and the rear end region 19, and the second threshold value TH2 is set for the central region 18.
  • the second threshold TH2 is set to a value smaller than the first threshold TH1. That is, the judgment criterion is stricter in the central region 18 than in the front end region 17 and the rear end region 19.
  • the set first threshold value TH1 and second threshold value TH2 are stored in the storage unit 72 of the control unit 70, for example.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the reference data R that is a reference for determining the film quality.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of film thickness measurement data obtained by the measurement unit 123.
  • the vertical direction in FIGS. 13 and 14 corresponds to the film thickness of the catalyst layer 9, and the horizontal direction corresponds to the position of the catalyst layer 9 along the conveying direction of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • the reference data R in FIG. 13 is indicated by a dotted line in FIG.
  • the reference data R in FIG. 13 is a standard value of the film thickness distribution from the front end to the rear end of the catalyst layer 9 along the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95.
  • 14 is a film thickness distribution from the front end to the rear end of the catalyst layer 9 actually measured by the measuring unit 123.
  • the determination unit 71 determines whether or not the difference D1 between the actual measurement data by the measurement unit 123 and the reference data R for the front end region 17 and the rear end region 19 of the catalyst layer 9 is equal to or less than the first threshold value TH1. It is determined whether or not the difference D2 between the actual measurement data by the measurement unit 123 and the reference data R for the central region 18 is equal to or less than the second threshold value TH2. When both the determination results are satisfied, that is, the difference D1 between the actual measurement data for the front end region 17 and the rear end region 19 and the reference data R is equal to or less than the first threshold value TH1, and the actual measurement for the central region 18 is performed.
  • the determination unit 71 determines that the film thickness of the catalyst layer 9 is good. Conversely, if any one of the determination results is not satisfied, that is, the difference D1 between the measured data and the reference data R for the front end region 17 and the rear end region 19 is larger than the first threshold value TH1, and / or the central region 18 If the difference D2 between the actual measurement data and the reference data R is greater than the second threshold value TH2, the determination unit 71 determines that the film thickness of the catalyst layer 9 is defective.
  • the film thickness quality determination for one catalyst layer 9 among the plurality of catalyst layers 9 is completed.
  • the result of the pass / fail judgment may be displayed on, for example, a display of the control unit 70. If the determination result is poor, a processing abnormality alarm may be issued.
  • the process returns from step S12 to step S3, and the same process as described above is repeated. That is, the tip of the next catalyst layer 9 is detected by the fiber sensor 124, and scanning of the measurement unit 123 is started when the tip reaches the measurement point of the measurement unit 123. If the measurement unit 123 remains stopped at the position where the measurement of the film thickness of the previous catalyst layer 9 is completed, the measurement unit 123 is located on a line that coincides with the width direction end of the catalyst layer 9 (however, The starting point of the scanning trajectory of the measurement point of the measurement unit 123 in the catalyst layer 9 is the corner of the catalyst layer 9. Then, the control unit 70 controls the scanning mechanism 122 to scan the measurement unit 123 so that the scanning locus of the measurement point of the measurement unit 123 in the catalyst layer 9 coincides with the diagonal line of the rectangular catalyst layer 9.
  • the measurement of the measurement unit 123 is performed for all of the plurality of catalyst layers 9 formed in the membrane / catalyst layer assembly 95 as shown in FIG.
  • the scanning trajectory of the dots coincides with the diagonal line of the rectangular catalyst layer 9.
  • the scanning timing of the measurement unit 123 is determined independently of the formation pattern of the intermittently applied catalyst layer 9
  • the scanning locus of the measurement points of the measurement unit 123 includes a plurality of catalyst as shown in FIG. Each layer 9 is different. If it becomes like this, a measurement line will differ for every catalyst layer 9, and the homogeneous test
  • the film thickness measurement of the front end region 17 and the rear end region 19 where the film thickness tends to be non-uniform is not performed.
  • the tip of the catalyst layer 9 is detected by the fiber sensor 124, and using the detection result, the catalyst layer has a rectangular scanning locus of the measurement point of the measurement unit 123 in the catalyst layer 9.
  • the control unit 70 controls the scanning of the measurement unit 123 so as to coincide with the 9 diagonal lines. For this reason, the measurement lines are the same for all of the plurality of catalyst layers 9 formed in the membrane / catalyst layer assembly 95, and a homogeneous inspection can be performed. As a result, statistical processing on the measurement results of the plurality of catalyst layers 9 is also possible, and the accuracy of the film thickness inspection can be improved.
  • the scanning locus of the measurement point of the measurement unit 123 coincides with the diagonal line of the rectangular catalyst layer 9, all the film thickness measurements of the front end region 17 and the rear end region 19 where the film thickness tends to be relatively non-uniform are all performed.
  • the catalyst layer 9 is executed. Furthermore, if the scanning trajectory of the measurement point of the measurement unit 123 matches the diagonal line of the rectangular catalyst layer 9, the film thickness distribution can be measured also in the width direction of the catalyst layer 9. If the nozzle 41 of the coating unit 40 has an abnormality such as liquid clogging, the film thickness distribution along the width direction of the catalyst layer 9 may be uneven.
  • the scanning locus of the measurement point of the measurement unit 123 coincides with the diagonal line of the rectangular catalyst layer 9 as in this embodiment, the tip region 17 and the rear end region 19 where the film thickness tends to be non-uniform are inspected.
  • the inspection is also performed on the distribution in the width direction of the catalyst layer 9, the reliability of the inspection result can be improved.
  • the catalyst layer 9 is divided into three inspection regions, that is, a front end region 17, a rear end region 19 and a central region 18, and a first threshold value TH1 is set for the front end region 17 and the rear end region 19.
  • a smaller second threshold TH2 is set for the central region 18 than that.
  • the central region 18 is a region where the film thickness is stable as compared to the front end region 17 and the rear end region 19 (region where there is less variation between different catalyst layers 9). This indicates that there may be a serious coating failure. Therefore, by setting the second threshold value TH2 for the central region 18 to a value smaller than the first threshold value TH1 and making the determination criteria stricter, the reliability of the film thickness inspection result can be improved.
  • the catalyst layer 9 is determined to have a poor film thickness. May be excessive, and the yield may be reduced. If the first threshold value TH1 for the front end region 17 and the rear end region 19 is set to be larger than the second threshold value TH2 for the central region 18 as in the present embodiment, the reliability and yield for the inspection result can be improved. Balance can be maintained.
  • the scanning trajectory of the measurement point of the measuring unit 123 coincides with the diagonal line of the rectangular catalyst layer 9, but the present invention is not limited to this, and the scanning trajectory is as shown in FIG. It may be a thing.
  • the scanning locus drawn by the measurement point of the measurement unit 123 with respect to the catalyst layer 9 passes at least the front and rear ends of the catalyst layer 9 along the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95. If it is good.
  • the control unit 70 controls the scanning mechanism 122 to cause the measurement unit 123 to scan so that the scanning locus of the measurement point of the measurement unit 123 passes through the front and rear ends of the rectangular catalyst layer 9.
  • the scanning locus of the measurement point of the measurement unit 123 passes at least the front end and the rear end of the catalyst layer 9, the front end region 17 and all of the plurality of catalyst layers 9 formed on the membrane / catalyst layer assembly 95 and The film thickness of the rear end region 19 can be measured, and a uniform inspection can be performed.
  • the film thickness of the front end region 17 and the rear end region 19 where the film thickness tends to be non-uniform for all the catalyst layers 9 is measured, the reliability of the inspection result can be increased.
  • control unit 70 controls the scanning mechanism 122 so that the scanning locus of the measurement point of the measurement unit 123 is inclined with respect to the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95. If the scanning locus of the measurement point of the measuring unit 123 is inclined with respect to the transport direction of the membrane / catalyst layer assembly 95, the film thickness distribution can be measured also in the width direction of the catalyst layer 9, and the inspection result Can be further improved in reliability.
  • the start point and the end point of the scanning locus of the measurement points of the measurement units 123 in the plurality of catalyst layers 9 are the same (that is, if the measurement lines are the same), a more homogeneous inspection can be performed.
  • the scanning locus of the measurement point of the measurement unit 123 matches the diagonal line of the rectangular catalyst layer 9 as in the above embodiment, the tip layer 17 and the rear end region 19 are inspected for film thickness and the catalyst layer 9 Therefore, the reliability of the inspection result is most preferable.
  • the film thickness inspection apparatus 120 has been described.
  • the film thickness inspection apparatus 220 (FIG. 1) provided in the electrolyte film supply unit 30 is also provided in the joined body collection unit 60.
  • the thickness of the catalyst layer is inspected in substantially the same procedure.
  • the film thickness inspection apparatus 220 provided in the electrolyte membrane supply unit 30 measures and inspects the film thickness of the first catalyst layer 9a formed on the laminated base material 94.
  • the film thickness of the first catalyst layer 9a measured by the film thickness inspection apparatus 220 from the film thickness of the catalyst layer 9 measured by the film thickness inspection apparatus 120 total film thickness of the first catalyst layer 9a and the second catalyst layer 9b).
  • the film thickness of the second catalyst layer 9b formed by the manufacturing apparatus 1 can be calculated.
  • the determination unit 71 of the control unit 70 includes only the second catalyst layer 9b obtained by subtracting the film thickness of the first catalyst layer 9a measured by the film thickness inspection apparatus 220 from the film thickness of the catalyst layer 9 measured by the film thickness inspection apparatus 120.
  • the film thickness may be compared with the reference data R to determine pass / fail.
  • the fiber sensor 124 is installed at a distance from the measurement unit 123, and the transport distance of the membrane / catalyst layer assembly 95 from the time when the fiber sensor 124 detects the tip of the catalyst layer 9 is determined.
  • the fiber sensor 124 may be installed on the same line as the measurement unit 123 along the width direction of the membrane / catalyst layer assembly 95. In this case, at the same time when the fiber sensor 124 detects the tip of the catalyst layer 9, the control unit 70 causes the scanning mechanism 122 to start scanning the measurement unit 123. In this case, the encoder 125 is unnecessary.
  • a detector capable of detecting the presence or absence of the catalyst layer 9 such as a line sensor, a camera, or a displacement meter may be used.
  • the catalyst layer 9 is divided into a plurality of inspection regions and a threshold value is set for each.
  • a common threshold value is set for the entire catalyst layer 9 without performing special division.
  • different threshold values may be set for the front end region 17 and the rear end region 19.
  • the film thickness (dry film thickness) of the catalyst layer 9 after drying is measured.
  • the film thickness (wet film) of the catalyst ink after coating and before drying by a laser displacement meter is measured.
  • the technique according to the present invention can also be applied when inspecting by measuring (thickness).
  • the measurement part 123 measured the film thickness of the catalyst layer 9 using a radiation
  • the measurement part 123 uses a laser or infrared rays.
  • the film thickness of the catalyst layer 9 may be measured.
  • the measurement unit 123 may be a sensor that measures the temperature, surface roughness, and the like of the catalyst layer 9 in a non-contact manner.
  • the measurement unit 123 is not limited to the catalyst layer 9 of the fuel cell, and for example, the physical property value such as the thickness of the coating film of a plurality of electrode materials formed intermittently on the metal foil of the lithium ion secondary battery is not displayed. You may measure by contact.
  • the technology according to the present invention can be applied to an apparatus that inspects the physical property values of a plurality of coating films formed intermittently along the conveying direction of a long belt-like base material in a non-contact manner.

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Abstract

複数の矩形の触媒層が間欠的に形成された電解質膜が一方向に搬送される。ファイバセンサによって触媒層の先端を検出し、その検出結果を用いて触媒層における測定部の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層の対角線と一致するように測定部の走査を制御する。複数の触媒層の全てについて測定ラインが同じとなり、均質な検査を行うことが可能となる。また、膜厚が不均一となりやすい触媒層の先端および後端の近傍を測定点の走査軌跡が必ず通るため、検査結果に対する信頼性を高めることができる。

Description

塗膜検査装置、塗膜検査方法および膜・触媒層接合体の製造装置
　本発明は、搬送機構によりその長手方向に搬送される電解質膜等の長尺帯状の基材の搬送方向に沿って間欠的に形成された複数の矩形の塗膜を非接触で検査する塗膜検査装置および方法、並びに、その塗膜検査装置を組み込んだ膜・触媒層接合体の製造装置に関する。
　近年、自動車、家庭用、携帯電話などの駆動電源として燃料電池が注目されている。燃料電池は、燃料に含まれる水素（Ｈ２）と空気中の酸素（Ｏ２）との電気化学反応によって電力を作り出す発電システムであり、発電効率が高く環境への負荷も軽いという特長を有する。
　燃料電池には、使用する電解質によって幾つかの種類が存在しているが、そのうちの一つに電解質として高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」とも称する）を用いた固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer electrolyte fuel cell）がある。固体高分子形燃料電池は、常温での動作および小型軽量化が可能であるため、自動車や携帯機器への適用が期待されている。
　固体高分子形燃料電池は、一般的には複数のセルを積層して構成されている。１つのセル（単セル）は、膜・電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode-Assembly）の両側を一対のセパレータで挟み込んで構成されている。膜・電極接合体は、高分子電解質膜の両面に触媒層を形成した膜・触媒層接合体（ＣＣＭ：Catalyst-coated membrane）の両側にさらにガス拡散層を配置したものである。高分子電解質膜を挟んで両側に配置された触媒層とガス拡散層とで一対の電極層が構成され、そのうちの一方がアノード電極であり、他方がカソード電極である。アノード電極に水素を含む燃料ガスが接触するとともに、カソード電極に空気が接触することにより電気化学反応によって電力が作り出される。
　このような膜・触媒層接合体は、典型的には電解質膜の表面に白金（Ｐｔ）を含む触媒粒子をアルコールなどの溶媒中に分散させた触媒インク（電極ペースト）を塗工し、その触媒インクを乾燥させることによって作成される（特許文献１参照）。特許文献１に開示される装置においては、スリット状の吐出口を備えたスリットノズルから断続的に触媒インクを吐出する間欠塗工を行っている。
　一方、燃料電池の膜・触媒層接合体に限らず、シート状の基材に塗工液を塗工して塗膜を形成する場合には、その塗膜の物性値（例えば、膜厚、形状、基材上の塗工位置等）を均質に管理することが重要となる。そのためには、塗工後の塗膜の膜厚等を正確に測定することが必要となり、例えば特許文献２には、放射線の照射によって被測定物の厚さ計測を行う放射線厚さ計が開示されている。特許文献２に記載の放射線厚さ計は、長尺帯状の被測定物をその長手方向に搬送しつつ、放射線源を幅方向に繰り返して往復走査させることによって被測定物の各位置における厚さを計測している。
特開２０１４－２２９３７０号公報 特開平１１－１４２１２８号公報
　しかしながら、特許文献１に開示されるような塗工液の間欠塗工を行う装置に特許文献２に記載の厚さ計を適用して塗膜の膜厚を測定した場合、放射線源の繰り返し走査のタイミングが測定器の演算タイミングに依存しているため、間欠塗工のタイミングとは整合しない。このため、間欠的に形成された複数の塗膜ごとに膜厚測定ラインが異なり、測定結果の統計的処理が困難になるという問題があった。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、間欠的に形成された複数の塗膜について均質な検査を行うことができる塗膜検査装置および方法、並びに、その塗膜検査装置を組み込んだ膜・触媒層接合体の製造装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、この発明の第１の態様は、搬送機構によりその長手方向に搬送される長尺帯状の基材の搬送方向に沿って間欠的に形成された複数の矩形の塗膜を非接触で検査する塗膜検査装置において、前記複数の塗膜の物性値を非接触にて測定する測定部と、前記測定部を前記搬送方向と直交する前記基材の幅方向に沿って往復移動させる走査機構と、前記複数の塗膜のそれぞれの前記搬送方向に沿った先端を検出する塗膜検出部と、前記塗膜検出部による検出結果に基づいて、前記測定部の測定点が各塗膜に対して描く軌跡が少なくとも当該塗膜の前記先端および後端を通過するように前記走査機構を制御する制御部と、を備える。
　また、第２の態様は、第１の態様に係る塗膜検査装置において、前記塗膜検出部は、前記搬送方向に沿って前記測定部よりも所定間隔を隔てた上流側に設置され、前記塗膜検出部が各塗膜の先端を検出した時点からの前記基材の搬送距離を検知するエンコーダをさらに備え、前記制御部は、前記エンコーダの検知結果に基づいて、前記搬送距離が前記所定間隔に到達したときに前記測定部の測定点が当該塗膜の先端を通過するように前記走査機構を制御する。
　また、第３の態様は、第１または第２の態様に係る塗膜検査装置において、前記制御部は、前記軌跡が前記搬送方向に対して所定の角度で傾斜するように前記走査機構を制御する。
　また、第４の態様は、第３の態様に係る塗膜検査装置において、前記制御部は、前記軌跡が各塗膜の対角線と一致するように前記走査機構を制御する。
　また、第５の態様は、第１から第４のいずれかの態様に係る塗膜検査装置において、塗膜の先端から後端にわたる前記物性値の分布の基準データを記憶する記憶部と、前記測定部によって測定された各塗膜の先端から後端にわたる前記物性値の分布と前記基準データとを比較して前記塗膜の良否判定を行う判定部と、をさらに備える。
　また、第６の態様は、第５の態様に係る塗膜検査装置において、塗膜の先端を含む先端領域および後端を含む後端領域について第１の閾値が設定されるとともに、前記先端領域および前記後端領域を除く中央領域について第２の閾値が設定され、前記判定部は、前記測定部によって測定された各塗膜の前記先端領域および前記後端領域の前記物性値と前記基準データとの差異が前記第１の閾値以下、かつ、前記測定部によって測定された当該塗膜の前記中央領域の前記物性値と前記基準データとの差異が前記第２の閾値以下であれば前記塗膜を良と判定する。
　また、第７の態様は、第６の態様に係る塗膜検査装置において、前記第２の閾値は前記第１の閾値よりも小さい。
　また、第８の態様は、第１から第７のいずれかの態様に係る塗膜検査装置において、前記基材は燃料電池の電解質膜であり、前記塗膜は触媒層であり、前記測定部は、各塗膜に放射線を照射して当該塗膜の膜厚を測定する。
　また、第９の態様は、燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置において、電解質膜の一方面に塗工液を塗工する塗工部と、前記電解質膜の一方面に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥部と、第８の態様に係る塗膜検査装置と、を備える。
　また、第１０の態様は、搬送機構によりその長手方向に搬送される長尺帯状の基材の搬送方向に沿って間欠的に形成された複数の矩形の塗膜を非接触で検査する塗膜検査方法において、前記複数の塗膜の物性値を非接触にて測定する測定部を前記搬送方向と直交する前記基材の幅方向に沿って往復移動させる走査工程と、前記複数の塗膜のそれぞれの前記搬送方向に沿った先端を塗膜検出部によって検出する塗膜検出工程と、を備え、前記走査工程では、前記塗膜検出工程の検出結果に基づいて、前記測定部の測定点が各塗膜に対して描く軌跡が少なくとも当該塗膜の前記先端および後端を通過するように前記測定部を走査させる。
　また、第１１の態様は、第１０の態様に係る塗膜検査方法において、前記塗膜検出部は、前記搬送方向に沿って前記測定部よりも所定間隔を隔てた上流側に設置され、前記走査工程では、前記塗膜検出部が各塗膜の先端を検出した時点からの前記基材の搬送距離を検知するエンコーダの検知結果に基づいて、前記搬送距離が前記所定間隔に到達したときに前記測定部の測定点が当該塗膜の先端を通過するように前記測定部を走査させる。
　また、第１２の態様は、第１０または第１１の態様に係る塗膜検査方法において、前記走査工程では、前記軌跡が前記搬送方向に対して所定の角度で傾斜するように前記測定部を走査させる。
　また、第１３の態様は、第１２の態様に係る塗膜検査方法において、前記走査工程では、前記軌跡が各塗膜の対角線と一致するように前記測定部を走査させる。
　また、第１４の態様は、第１０から第１３のいずれかの態様に係る塗膜検査方法において、塗膜の先端から後端にわたる前記物性値の分布の基準データと、記前記測定部によって測定された各塗膜の先端から後端にわたる前記物性値の分布とを比較して前記塗膜の良否判定を行う判定工程をさらに備える。
　また、第１５の態様は、第１４の態様に係る塗膜検査方法において、塗膜の先端を含む先端領域および後端を含む後端領域について第１の閾値が設定されるとともに、前記先端領域および前記後端領域を除く中央領域について第２の閾値が設定され、前記判定工程では、前記測定部によって測定された各塗膜の前記先端領域および前記後端領域の前記物性値と前記基準データとの差異が前記第１の閾値以下、かつ、前記測定部によって測定された当該塗膜の前記中央領域の前記物性値と前記基準データとの差異が前記第２の閾値以下であれば前記塗膜を良と判定する。
　また、第１６の態様は、第１５の態様に係る塗膜検査方法において、前記第２の閾値は前記第１の閾値よりも小さい。
　また、第１７の態様は、第１０から第１６のいずれかの態様に係る塗膜検査方法において、前記基材は燃料電池の電解質膜であり、前記塗膜は触媒層であり、前記測定部は、各塗膜に放射線を照射して当該塗膜の膜厚を測定する。
　第１から第８の態様に係る塗膜検査装置および第９の態様に係る膜・触媒層接合体の製造装置によれば、測定部の測定点が各塗膜に対して描く軌跡が少なくとも当該塗膜の搬送方向に沿った先端および後端を通過するため、間欠的に形成された複数の塗膜の全てについて先端近傍および後端近傍の測定を行うことができ、複数の塗膜について均質な検査を行うことができる。
　特に、第４の態様に係る塗膜検査装置によれば、軌跡が各塗膜の対角線と一致するため、塗膜の先端近傍および後端近傍について検査を行うとともに、塗膜の全幅にわたって検査を行うことができ、検査結果に対する信頼性を高めることができる。
　第１０から第１７の態様に係る塗膜検査方法によれば、測定部の測定点が各塗膜に対して描く軌跡が少なくとも当該塗膜の搬送方向に沿った先端および後端を通過するため、間欠的に形成された複数の塗膜の全てについて先端近傍および後端近傍の測定を行うことができ、複数の塗膜について均質な検査を行うことができる。
　特に、第１３の態様に係る塗膜検査方法によれば、軌跡が各塗膜の対角線と一致するため、塗膜の先端近傍および後端近傍について検査を行うとともに、塗膜の全幅にわたって検査を行うことができ、検査結果に対する信頼性を高めることができる。
本発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置の構成を示す図である。 吸着ローラの下部付近の拡大図である。 積層基材の構造を示す図である。 第２支持フィルムが貼り付けられた膜・触媒層接合体の構造を示す図である。 膜厚検査装置の外観を示す斜視図である。 膜厚検査装置を上方から見た平面図である。 膜厚計の要部構成を示す図である。 制御部と製造装置内の各部との接続を示したブロック図である。 膜厚検査の手順を示すフローチャートである。 膜厚検査の手順を示すフローチャートである。 測定部の走査軌跡を示す図である。 触媒層を複数の検査領域に区分けした状態を示す図である。 基準データの一例を示す図である。 膜厚の実測データの一例を示す図である。 測定部の走査軌跡の他の例を示す図である。 間欠塗工と無関係に走査したときの測定部の走査軌跡を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
　図１は、本発明に係る膜・触媒層接合体の製造装置１の構成を示す図である。この製造装置１は、長尺帯状の基材である電解質膜の表面に、触媒層を形成して、固体高分子形燃料電池用の膜・触媒層接合体を製造する装置である。図１に示すように、本実施形態の膜・触媒層接合体の製造装置１は、吸着ローラ１０、多孔質基材供給回収部２０、電解質膜供給部３０、塗工部４０、乾燥炉５０、接合体回収部６０および制御部７０を備えている。
　吸着ローラ１０は、多孔質基材９１および電解質膜９２を吸着保持しつつ回転するローラである。吸着ローラ１０は、複数の吸着孔を有する円筒状の外周面を有する。吸着ローラ１０の直径は、例えば、２００ｍｍ～１６００ｍｍとされる。図２は、吸着ローラ１０の下部付近の拡大図である。図２中に破線で示したように、吸着ローラ１０には、モータ等の駆動源を有する回転駆動部１１が接続される。回転駆動部１１を動作させると、吸着ローラ１０は、水平に延びる軸心周りに回転する。
　吸着ローラ１０の材料には、例えば、多孔質カーボンや多孔質セラミックス等の多孔質材料が用いられる。多孔質セラミックスの具体例としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）の焼結体を挙げることができる。多孔質の吸着ローラ１０における気孔径は、例えば５μｍ以下とされ、気孔率は、例えば１５％～５０％とされる。
　なお、吸着ローラ１０の材料に、多孔質材料に代えて、金属を用いてもよい。金属の具体例としては、ステンレスまたは鉄を挙げることができる。吸着ローラ１０の材料に金属を用いる場合には、吸着ローラ１０の外周面に、微小な吸着孔を、加工により形成すればよい。吸着孔の直径は、吸着痕の発生を防止するために、２ｍｍ以下とすることが好ましい。
　吸着ローラ１０の端面には、吸引口１２が設けられている。吸引口１２は、図外の吸引機構（例えば、排気ポンプ）に接続される。吸引機構を動作させると、吸着ローラ１０の吸引口１２に負圧が生じる。そして、吸着ローラ１０内の気孔を介して、吸着ローラ１０の外周面に設けられた複数の吸着孔にも、負圧が発生する。多孔質基材９１および電解質膜９２は、当該負圧によって、吸着ローラ１０の外周面に吸着保持されつつ、吸着ローラ１０の回転によって円弧状に搬送される。
　また、図２中に破線で示すように、吸着ローラ１０の内部には、複数の水冷管１３が設けられている。水冷管１３には、図外の給水機構から、所定温度に温調された冷却水が供給される。製造装置１の動作時には、吸着ローラ１０の熱が、熱媒体である冷却水に吸収される。これにより、吸着ローラ１０が冷却される。熱を吸収した冷却水は、図外の排液機構へ排出される。
　なお、後述する乾燥炉５０に代えて、吸着ローラ１０の内部に、温水循環機構やヒータなどの加熱機構が設けられていてもよい。その場合、吸着ローラ１０の内部に水冷管を設けず、吸着ローラ１０の内部に設けられた加熱機構を制御することによって、吸着ローラ１０の外周面の温度を制御してもよい。
　多孔質基材供給回収部２０は、長尺帯状の多孔質基材９１を吸着ローラ１０へ向けて供給するとともに、使用後の多孔質基材９１を回収する部位である。多孔質基材９１は、多数の微細な気孔を有する通気可能な基材である。多孔質基材９１は、粉塵が発生しにくい材料で形成されていることが好ましい。図１に示すように、多孔質基材供給回収部２０は、多孔質基材供給ローラ２１、複数の多孔質基材搬入ローラ２２、複数の多孔質基材搬出ローラ２３および多孔質基材回収ローラ２４を有する。多孔質基材供給ローラ２１、複数の多孔質基材搬入ローラ２２、複数の多孔質基材搬出ローラ２３および多孔質基材回収ローラ２４は、いずれも、吸着ローラ１０と平行に配置される。
　供給前の多孔質基材９１は、多孔質基材供給ローラ２１に巻き付けられている。多孔質基材供給ローラ２１は、図示を省略したモータの動力により回転する。多孔質基材供給ローラ２１が回転すると、多孔質基材９１は、多孔質基材供給ローラ２１から繰り出される。繰り出された多孔質基材９１は、複数の多孔質基材搬入ローラ２２により案内されつつ、所定の搬入経路に沿って、吸着ローラ１０の外周面まで搬送される。そして、多孔質基材９１は、吸着ローラ１０の外周面に吸着保持されつつ、吸着ローラ１０の回転によって、円弧状に搬送される。なお、図２では、理解容易のため、吸着ローラ１０と、吸着ローラ１０に保持される多孔質基材９１とが、間隔を空けて図示されている。
　多孔質基材９１は、吸着ローラ１０の軸心を中心として、１８０°以上、好ましくは２７０°以上搬送される。その後、多孔質基材９１は、吸着ローラ１０の外周面から離れる。吸着ローラ１０から離れた多孔質基材９１は、複数の多孔質基材搬出ローラ２３により案内されつつ、所定の搬出経路に沿って、多孔質基材回収ローラ２４まで搬送される。多孔質基材回収ローラ２４は、図示を省略したモータの動力により回転する。これにより、使用後の多孔質基材９１が、多孔質基材回収ローラ２４に巻き取られる。
　電解質膜供給部３０は、電解質膜９２および第１支持フィルム９３の２層で構成される積層基材９４を、吸着ローラ１０の周囲へ供給するとともに、電解質膜９２から第１支持フィルム９３を剥離する部位である。図３は、積層基材９４の構造を示す図である。
　電解質膜９２には、例えば、フッ素系または炭化水素系の高分子電解質膜が用いられる。電解質膜９２の具体例としては、パーフルオロカーボンスルホン酸を含む高分子電解質膜（例えば、米国DuPont社製のNafion（登録商標）、旭硝子（株）製のFlemion（登録商標）、旭化成（株）製のAciplex（登録商標）、ゴア(Gore)社製のGoreselect（登録商標））を挙げることができる。電解質膜９２の膜厚は、例えば、５μｍ～３０μｍとされる。電解質膜９２は、大気中の湿気によって膨潤する一方、湿度が低くなると収縮する。すなわち、電解質膜９２は、大気中の湿度に応じて変形しやすい性質を有する。
　第１支持フィルム９３は、電解質膜９２の変形を抑制するためのフィルムである。第１支持フィルム９３の材料には、電解質膜９２よりも機械的強度が高く、形状保持機能に優れた樹脂が用いられる。第１支持フィルム９３の具体例としては、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを挙げることができる。第１支持フィルム９３の膜厚は、例えば２５μｍ～１００μｍとされる。
　図１に示すように、電解質膜供給部３０は、積層基材供給ローラ３１（電解質膜供給ローラ）、複数の積層基材搬入ローラ３２、剥離ローラ３３、複数の第１支持フィルム搬出ローラ３４および第１支持フィルム回収ローラ３５を有する。積層基材供給ローラ３１、複数の積層基材搬入ローラ３２、剥離ローラ３３、複数の第１支持フィルム搬出ローラ３４および第１支持フィルム回収ローラ３５は、いずれも、吸着ローラ１０と平行に配置される。
　供給前の積層基材９４は、第１支持フィルム９３が外側となるように、積層基材供給ローラ３１に巻き付けられている。本実施形態では、電解質膜９２の、第１支持フィルム９３とは反対側の面（以下、「第１面」と称する）に、予め触媒層（以下、「第１触媒層９ａ」と称する）が形成されている（図２，３）。第１触媒層９ａは、この製造装置１とは別の装置において、第１支持フィルム９３および電解質膜９２の２層で構成される積層基材９４を、そのままロール・ツー・ロール方式で搬送しつつ、電解質膜９２の第１面に触媒インクを間欠塗工し、塗工された触媒インクを乾燥させることによって形成される。
　積層基材供給ローラ３１は、図示を省略したモータの動力により回転する。積層基材供給ローラ３１が回転すると、積層基材９４は、積層基材供給ローラ３１から繰り出される。繰り出された積層基材９４は、複数の積層基材搬入ローラ３２により案内されつつ、所定の搬入経路に沿って、剥離ローラ３３まで搬送される。
　剥離ローラ３３は、電解質膜９２から第１支持フィルム９３を剥離するためのローラである。剥離ローラ３３は、吸着ローラ１０よりも径の小さい円筒状の外周面を有する。剥離ローラ３３の少なくとも外周面は、弾性体により形成される。図２に示すように、剥離ローラ３３は、吸着ローラ１０に対する多孔質基材９１の導入位置よりも、吸着ローラ１０の回転方向のやや下流側において、吸着ローラ１０に隣接配置されている。また、剥離ローラ３３は、図示を省略したエアシリンダによって、吸着ローラ１０側へ加圧されている。
　図２に示すように、複数の積層基材搬入ローラ３２により搬入される積層基材９４は、吸着ローラ１０と剥離ローラ３３との間へ導入される。このとき、電解質膜９２の第１面は、第１触媒層９ａとともに、吸着ローラ１０に保持された多孔質基材９１の表面に接触し、第１支持フィルム９３は、剥離ローラ３３の外周面に接触する。また、積層基材９４は、剥離ローラ３３から受ける圧力で、吸着ローラ１０側へ押し付けられる。吸着ローラ１０に保持された多孔質基材９１の表面には、吸着ローラ１０からの吸引力によって、負圧が生じる。電解質膜９２は、当該負圧によって、多孔質基材９１の表面に吸着される。そして、電解質膜９２は、多孔質基材９１とともに吸着ローラ１０に保持されつつ、吸着ローラ１０の回転によって、円弧状に搬送される。なお、図２では、理解容易のため、吸着ローラ１０に保持される多孔質基材９１と電解質膜９２とが、間隔を空けて図示されている。
　このように、本実施形態では、吸着ローラ１０の外周面と電解質膜９２との間に、多孔質基材９１を介在させる。このため、吸着ローラ１０の外周面と、電解質膜９２の第１面に形成された第１触媒層９ａとは、直接接触しない。したがって、第１触媒層９ａの一部が吸着ローラ１０の外周面に付着したり、吸着ローラ１０の外周面から電解質膜９２へ異物が転載されたりすることを、防止できる。
　一方、吸着ローラ１０と剥離ローラ３３との間を通過した第１支持フィルム９３は、吸着ローラ１０から離れて、複数の第１支持フィルム搬出ローラ３４側へ搬送される。これにより、電解質膜９２から第１支持フィルム９３が剥離される。その結果、電解質膜９２の第１面とは反対側の面（以下、「第２面」と称する）が露出する。剥離された第１支持フィルム９３は、複数の第１支持フィルム搬出ローラ３４により案内されつつ、所定の搬出経路に沿って、第１支持フィルム回収ローラ３５まで搬送される。第１支持フィルム回収ローラ３５は、図示を省略したモータの動力により回転する。これにより、第１支持フィルム９３が、第１支持フィルム回収ローラ３５に巻き取られる。
　塗工部４０は、吸着ローラ１０の周囲において、電解質膜９２の表面に触媒インクを塗布する機構である。触媒インクには、例えば、白金（Ｐｔ）を含む触媒粒子をアルコールなどの溶媒中に分散させた触媒インクが用いられる。図１に示すように、塗工部４０はノズル４１を有する。ノズル４１は、吸着ローラ１０による電解質膜９２の搬送方向において、剥離ローラ３３よりも下流側に設けられている。ノズル４１は、吸着ローラ１０の外周面に対向する吐出口４１１を有する。吐出口４１１は、吸着ローラ１０の外周面に沿って、水平に延びるスリット状の開口である。
　ノズル４１は、図示を省略した触媒インク供給源と接続されている。塗工部４０を駆動させると、触媒インク供給源から配管を通ってノズル４１に、触媒インクが供給される。そして、ノズル４１の吐出口４１１から電解質膜９２の第２面に向けて、触媒インクが吐出される。これにより、電解質膜９２の第２面に、触媒インクが塗布される。
　本実施形態では、ノズル４１に接続されるバルブを一定の周期で開閉することによって、ノズル４１の吐出口４１１から、触媒インクを断続的に吐出する。これにより、電解質膜９２の第２面に、触媒インクを搬送方向に一定の間隔で間欠塗工する。触媒インクは、第１面にて第１触媒層９ａが形成されているのと同じ領域の第２面に間欠塗工される。
　なお、触媒インク中の触媒粒子には、高分子形燃料電池のアノードまたはカソードにおいて燃料電池反応を起こす材料が用いられる。具体的には、白金（Ｐｔ）、白金合金、白金化合物等の粒子を、触媒粒子として用いることができる。白金合金の例としては、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉄（Ｆｅ）等からなる群から選択される少なくとも１種の金属と白金との合金を挙げることができる。一般的には、カソード用の触媒インクには白金が用いられ、アノード用の触媒インクには白金合金が用いられる。ノズル４１から吐出される触媒インクは、カソード用であってもアノード用であってもよい。ただし、電解質膜９２の表裏に形成される触媒層９ａ，９ｂには、互いに逆極性の触媒インクが用いられる。
　塗工部４０のノズル４１や配管は、定期的に分解洗浄等のメンテナンスを行う必要がある。このため、この製造装置１は、塗工部４０のメンテナンスを行うためのメンテナンススペース８０を有する。本実施形態では、塗工部４０と第１支持フィルム回収ローラ３５との間に、メンテナンススペース８０が配置されている。塗工部４０のメンテナンスを行うときには、メンテナンススペース８０に設けられた足場８０１の上に作業者８９が立って、塗工部４０を構成する部品の洗浄等を行う。
　乾燥炉５０は、電解質膜９２の第２面に塗布された触媒インクを乾燥させる部位である。本実施形態の乾燥炉５０は、吸着ローラ１０による電解質膜９２の搬送方向において、塗工部４０よりも下流側に配置されている。また、乾燥炉５０は、吸着ローラ１０の外周面に沿って、円弧状に設けられている。乾燥炉５０は、吸着ローラ１０の周囲において、電解質膜９２の第２面に、加熱された気体（熱風）を吹き付ける。そうすると、電解質膜９２の第２面に塗布された触媒インクが加熱され、触媒インク中の溶剤が気化する。これにより、触媒インクが乾燥して、電解質膜９２の第２面に触媒層（以下、「第２触媒層９ｂ」と称する）が形成される。その結果、電解質膜９２、第１触媒層９ａおよび第２触媒層９ｂで構成される膜・触媒層接合体９５が得られる。第１触媒層９ａおよび第２触媒層９ｂは電解質膜９２の表裏面の同じ位置に形成されているため、第１触媒層９ａと第２触媒層９ｂとの間に電解質膜９２が挟み込まれた構成となる。
　接合体回収部６０は、膜・触媒層接合体９５に第２支持フィルム９６を貼り付けて、膜・触媒層接合体９５を回収する部位である。図１に示すように、接合体回収部６０は、第２支持フィルム供給ローラ６１、複数の第２支持フィルム搬入ローラ６２、ラミネートローラ６３、複数の接合体搬出ローラ６４および接合体回収ローラ６５（電解質膜回収ローラ）を有する。第２支持フィルム供給ローラ６１、複数の第２支持フィルム搬入ローラ６２、ラミネートローラ６３、複数の接合体搬出ローラ６４および接合体回収ローラ６５は、いずれも、吸着ローラ１０と平行に配置される。
　供給前の第２支持フィルム９６は、第２支持フィルム供給ローラ６１に巻き付けられている。第２支持フィルム供給ローラ６１は、図示を省略したモータの動力により回転する。第２支持フィルム供給ローラ６１が回転すると、第２支持フィルム９６は、第２支持フィルム供給ローラ６１から繰り出される。繰り出された第２支持フィルム９６は、複数の第２支持フィルム搬入ローラ６２により案内されつつ、所定の搬入経路に沿って、ラミネートローラ６３まで搬送される。
　第２支持フィルム９６の材料には、電解質膜９２よりも機械的強度が高く、形状保持機能に優れた樹脂が用いられる。第２支持フィルム９６の具体例としては、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムを挙げることができる。第２支持フィルム９６の膜厚は、例えば２５μｍ～１００μｍとされる。第２支持フィルム９６は、第１支持フィルム９３と同じものであってもよい。また、第１支持フィルム回収ローラ３５に巻き取られた第１支持フィルム９３を、第２支持フィルム９６として第２支持フィルム供給ローラ６１から繰り出すようにしてもよい。
　ラミネートローラ６３は、膜・触媒層接合体９５に第２支持フィルム９６を貼り付けるためのローラである。ラミネートローラ６３の材料には、例えば、耐熱性の高いゴムが用いられる。ラミネートローラ６３は、吸着ローラ１０よりも径の小さい円筒状の外周面を有する。ラミネートローラ６３は、吸着ローラ１０の回転方向において、乾燥炉５０よりも下流側、かつ、吸着ローラ１０から多孔質基材９１が離れる位置よりも上流側において、吸着ローラ１０に隣接配置されている。また、ラミネートローラ６３は、図示を省略したエアシリンダによって、吸着ローラ１０側へ加圧されている。
　図２に示すように、ラミネートローラ６３の内部には、通電により発熱するヒータ６３１が設けられている。ヒータ６３１には、例えば、シーズヒータが用いられる。ヒータ６３１に通電すると、ヒータ６３１から生じる熱によって、ラミネートローラ６３の外周面が、環境温度よりも高い所定の温度に温調される。なお、ラミネートローラ６３の外周面の温度を放射温度計等の温度センサを用いて測定し、その測定結果に基づいて、ラミネートローラ６３の外周面が一定の温度となるように、ヒータ６３１の出力を制御するようにしてもよい。
　複数の第２支持フィルム搬入ローラ６２により搬入される第２支持フィルム９６は、図２に示すように、吸着ローラ１０の周囲において搬送される膜・触媒層接合体９５とラミネートローラ６３との間へ導入される。このとき、第２支持フィルム９６は、ラミネートローラ６３からの圧力により、膜・触媒層接合体９５に押し付けられるとともに、ラミネートローラ６３の熱により加熱される。その結果、電解質膜９２の第２面に、第２支持フィルム９６が貼り付けられる。図４は、第２支持フィルム９６が貼り付けられた膜・触媒層接合体９５の構造を示す図である。電解質膜９２の第２面に形成された第２触媒層９ｂは、電解質膜９２と第２支持フィルム９６との間に挟まれる。
　吸着ローラ１０とラミネートローラ６３との間を通過した第２支持フィルム９６付きの膜・触媒層接合体９５は、吸着ローラ１０から離れる方向へ搬送される。これにより、多孔質基材９１から膜・触媒層接合体９５が剥離される。
　また、本実施形態では、ラミネートローラ６３の近傍に、押圧ローラ６３２が配置されている。押圧ローラ６３２は、吸着ローラ１０とラミネートローラ６３との間の隙間よりも、膜・触媒層接合体９５の搬送方向下流側において、ラミネートローラ６３に隣接配置されている。また、押圧ローラ６３２は、図示を省略したエアシリンダによって、ラミネートローラ６３側へ加圧されている。多孔質基材９１から離れた第２支持フィルム９６付きの膜・触媒層接合体９５は、続いて、ラミネートローラ６３と押圧ローラ６３２との間を通過する。これにより、電解質膜９２の第２面に対する第２支持フィルム９６の密着性が向上する。
　その後、第２支持フィルム９６付きの膜・触媒層接合体９５は、複数の接合体搬出ローラ６４により案内されつつ、所定の搬出経路に沿って、接合体回収ローラ６５まで搬送される。接合体回収ローラ６５は、図示を省略したモータの動力により回転する。これにより、第２支持フィルム９６付きの膜・触媒層接合体９５が、第２支持フィルム９６が外側となるように、接合体回収ローラ６５に巻き取られる。
　このように、本実施形態の製造装置１では、積層基材供給ローラ３１からの積層基材９４の繰り出し、電解質膜９２からの第１支持フィルム９３の剥離、電解質膜９２への触媒インクの塗布、乾燥炉５０による乾燥、電解質膜９２への第２支持フィルム９６の貼り付け、接合体回収ローラ６５への膜・触媒層接合体９５の巻取り、の各工程が、順次に実行される。これにより、固体高分子形燃料電池の電極に用いられる膜・触媒層接合体９５が製造される。電解質膜９２は、第１支持フィルム９３、吸着ローラ１０、または第２支持フィルム９６に、常に保持されている。これにより、製造装置１における電解質膜９２の膨潤・収縮等の変形が抑制される。
　また、本実施形態の製造装置１は、電解質膜９２に形成された触媒層９ａ，９ｂの膜厚を検査する膜厚検査装置１２０，２２０を備えている。図１に示すように、膜厚検査装置１２０は、接合体回収部６０に設けられ、接合体搬出ローラ６４によって搬送される膜・触媒層接合体９５の電解質膜９２の表裏面に形成された触媒層９ａ，９ｂの合計膜厚を測定して検査する。一方、膜厚検査装置２２０は、電解質膜供給部３０に設けられ、積層基材搬入ローラ３２によって搬送される積層基材９４に予め形成されている第１触媒層９ａの膜厚を測定して検査する。
　図５は、膜厚検査装置１２０の外観を示す斜視図である。図６は、膜厚検査装置１２０を上方から見た平面図である。ここでは膜厚検査装置１２０について説明するが、膜厚検査装置２２０についても同様の構成を備える。膜厚検査装置１２０は、膜厚計１２１、ファイバセンサ１２４およびエンコーダ１２５を有する。
　図７は、膜厚計１２１の要部構成を示す図である。図７は、膜・触媒層接合体９５の搬送方向から膜厚計１２１を見た図である。膜厚計１２１は、矩形の環状フレームに測定部１２３および走査機構１２２を備えて構成される。なお、図６および図７では、環状フレームを除いて要部の測定部１２３および走査機構１２２を図示している。
　測定部１２３は、被測定物に対して放射線を照射する放射線源１２３ａおよび放射線源１２３ａから照射されて被測定物を透過した放射線を検出してその線量を計測する放射線検出部１２３ｂを有する。放射線源１２３ａおよび放射線検出部１２３ｂとしては、公知の種々の放射線厚さ計を採用することができる。例えば、放射線源１２３ａとしては、Ｘ線源を使用することができる。また、放射線検出部１２３ｂとしてはシンチレーション検出器等を採用することができる。
　測定部１２３は、放射線源１２３ａから照射された放射線のうち膜・触媒層接合体９５を透過して放射線検出部１２３ｂによって検出された放射線の線量に基づいて第１触媒層９ａおよび第２触媒層９ｂの膜厚を測定する。すなわち、測定部１２３は、膜・触媒層接合体９５の触媒層膜厚を非接触にて測定する。放射線源１２３ａは、ビーム状に収束した放射線を照射するため、その放射線が膜・触媒層接合体９５に照射されるスポットにおける触媒層膜厚が測定されることとなる。なお、以下、電解質膜９２の同じ領域の表裏面に形成された一対の第１触媒層９ａおよび第２触媒層９ｂを総称して単に触媒層９と表記する。
　走査機構１２２は、被測定物である膜・触媒層接合体９５の上下に設けられ、放射線源１２３ａおよび放射線検出部１２３ｂをそれぞれ走査する。走査機構１２２は、図６に矢印ＡＲ６にて示すように、膜・触媒層接合体９５の搬送方向と直交する膜・触媒層接合体９５の幅方向に沿って放射線源１２３ａおよび放射線検出部１２３ｂを繰り返し往復移動させる。
　走査機構１２２は、放射線源１２３ａおよび放射線検出部１２３ｂを同期させつつ走査する。従って、放射線源１２３ａおよび放射線検出部１２３ｂは膜・触媒層接合体９５を挟んで常に相対向しつつ往復移動することとなる。以下、走査機構１２２が放射線源１２３ａおよび放射線検出部１２３ｂを同期させつつ走査することを、単に測定部１２３を走査すると称する。
　ファイバセンサ１２４は、図示省略のレーザ光源から出射されたレーザ光を導いて膜・触媒層接合体９５の第２面に向けて出射する。ファイバセンサ１２４は、膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿って測定部１２３よりも上流側（吸着ローラ１０に近い側）に固定設置されている。ファイバセンサ１２４と測定部１２３との間隔は適宜のものとすることができ、例えば数ｍｍ程度である。ファイバセンサ１２４は、そのレーザ光の反射光（または透過光）を受光して膜・触媒層接合体９５における触媒層９の有無を検知する。接合体回収部６０にて膜・触媒層接合体９５はその長手方向に一定速度で搬送されているため、ファイバセンサ１２４は膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の先端を検出することができる。
　エンコーダ１２５は、例えば膜・触媒層接合体９５に接触するローラを有しており、そのローラの回転角度から膜・触媒層接合体９５の搬送距離を検知する。エンコーダ１２５は、膜・触媒層接合体９５に直接接触するものに限定されるものではなく、例えば接合体搬出ローラ６４の回転角度から膜・触媒層接合体９５の搬送距離を検知するものであっても良い。
　図１に戻り、制御部７０は、製造装置１内の各部を動作制御するための手段である。図８は、制御部７０と、製造装置１内の各部との接続を示したブロック図である。制御部７０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行う回路であるＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等の記憶部７２を備えて構成される。記憶部７２には、膜・触媒層接合体９５の製造処理を実行するためのコンピュータプログラムＰが、インストールされている。制御部７０のＣＰＵがコンピュータプログラムＰを実行することによって、製造装置１に設けられた各動作機構が制御されて膜・触媒層接合体９５の製造処理が進行する。
　また、制御部７０は、膜厚検査装置１２０，２２０の制御機構としての機能も有する。図８に示すように、制御部７０は、吸着ローラ１０や接合体回収ローラ６５等の製造装置１の搬送機構、上述した膜厚検査装置１２０の走査機構１２２、測定部１２３、ファイバセンサ１２４およびエンコーダ１２５とそれぞれ通信可能に接続されている。
　判定部７１は、制御部７０のＣＰＵがコンピュータプログラムＰを実行することによって制御部７０内に実現される機能処理部である。判定部７１の処理内容についてはさらに後述する。
　本実施形態の製造装置１における膜・触媒層接合体９５の製造手順は上述した通りである。以下、膜厚検査装置１２０による膜厚検査の手順についてさらに説明する。図９，１０は、膜厚検査の手順を示すフローチャートである。
　まず、製造装置１において電解質膜９２の搬送が開始される（ステップＳ１）。具体的には、吸着ローラ１０、積層基材供給ローラ３１および接合体回収ローラ６５が回転動作を開始して電解質膜９２を含む積層基材９４および膜・触媒層接合体９５の搬送が開始される。長尺帯状の電解質膜９２は、その長手方向に沿って一定速度（例えば、２５ｍｍ／秒）で搬送される。
　上述したように、搬送される電解質膜９２の第２面に塗工部４０から触媒インクが間欠塗工され、その触媒インクが乾燥炉５０によって乾燥されて第２触媒層９ｂが形成される（ステップＳ２）。第１触媒層９ａおよび第２触媒層９ｂは電解質膜９２の表裏面の同じ位置に形成され、双方の平面形状は同一の矩形である。そして、電解質膜９２の表裏面に第１触媒層９ａおよび第２触媒層９ｂが間欠的に形成された膜・触媒層接合体９５が複数の接合体搬出ローラ６４により案内されて膜厚検査装置１２０に到達する。
　膜厚検査装置１２０による膜厚検査を行うときには、まずファイバセンサ１２４による触媒層９の検出を開始する（ステップＳ３）。ファイバセンサ１２４は膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の先端を検出する（ステップＳ４）。そして、ファイバセンサ１２４が膜・触媒層接合体９５に形成された複数の触媒層９のいずれかの先端を検出したとき、その時点でのエンコーダ１２５のエンコーダ値が記憶される（ステップＳ５）。エンコーダ値は、例えば制御部７０のメモリに記憶される。
　ファイバセンサ１２４が当該触媒層９の先端を検出した時点から膜・触媒層接合体９５が搬送されるにつれてエンコーダ１２５のエンコーダ値は増加する。制御部７０はエンコーダ１２５のエンコーダ値を監視している（ステップＳ６）。そして、エンコーダ値が所定の設定値以上（ステップＳ７）となった時点にて、制御部７０が走査機構１２２に測定部１２３の走査を開始させる（ステップＳ８）。当該所定の設定値は、ファイバセンサ１２４と測定部１２３との間隔に対応するエンコーダ値である。
　図１１は、測定部１２３の走査軌跡を示す図である。より正確には、図１１は、膜・触媒層接合体９５における測定部１２３の測定点（ビーム状の放射線の照射点）の軌跡を示す。測定部１２３が、触媒層９に対向していないとき、すなわち測定部１２３の測定点が触媒層９から外れているときには、測定部１２３の測定点が触媒層９の幅方向端部と一致する線上に位置するように測定部１２３が待機している。そして、エンコーダ１２５のエンコーダ値が所定の設定値以上となった時点、つまり膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の先端が測定部１２３の測定点に到達した時点にて、膜・触媒層接合体９５の搬送方向と直交する膜・触媒層接合体９５の幅方向に沿って測定部１２３が走査を開始するように制御部７０が走査機構１２２を制御する。換言すれば、エンコーダ１２５のエンコーダ値に基づいて、ファイバセンサ１２４が触媒層９の先端を検出した時点からの膜・触媒層接合体９５の搬送距離がファイバセンサ１２４と測定部１２３との間隔に到達したときに、測定部１２３の測定点が触媒層９の先端を通過するように制御部７０が走査機構１２２を制御する。測定部１２３は、その測定点が触媒層９の幅方向端部と一致する線上に位置するように待機していたため、図１１に示すように、触媒層９における測定部１２３の測定点の走査軌跡の始点は矩形の触媒層９の角部となる。
　また、本実施形態においては図１１に示すように、触媒層９における測定部１２３の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層９の対角線と一致するように制御部７０が走査機構１２２を制御して測定部１２３を走査させる。具体的には、膜・触媒層接合体９５は搬送方向に沿って一定速度で搬送されているため、測定部１２３の測定点が膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の後端に到達すると同時に触媒層９の幅方向端部に到達するように制御部７０が走査機構１２２を制御する。これにより、測定部１２３の測定点の走査軌跡が膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の先端および後端を通過することとなる。
　測定部１２３は、走査機構１２２によって走査されつつ、触媒層９の膜厚（つまり、第１触媒層９ａおよび第２触媒層９ｂの合計膜厚）を測定する（ステップＳ９）。測定部１２３は、その測定点における触媒層９の膜厚を測定する。そして、触媒層９における測定部１２３の測定点が走査軌跡の始点とは対角の角部に到達したときに、一旦測定部１２３の走査を停止するように制御部７０が走査機構１２２を制御する（ステップＳ１０）。これにより、間欠的に形成された複数の触媒層９のうちの１つの触媒層９についての膜厚測定が終了する。
　次に、その膜厚測定が終了した触媒層９の膜厚の良否判定を行う（ステップＳ１１）。膜厚の良否判定は、制御部７０の判定部７１が測定部１２３による実測データと予め取得されて記憶部７２に格納されている基準データＲ（図８参照）とを比較することによって実行される。基準データＲは、膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の先端から後端にわたる膜厚分布の標準値となるものである。基準データＲは、予め正確に塗工された触媒層９の膜厚を測定することによって取得しておけば良い。また、製造装置１によって間欠塗工を行うときに、処理を開始してから３番目以降の触媒層９の膜厚は比較的安定するため、その膜厚を測定部１２３が実測することによって基準データＲを取得するようにしても良い。或いは、最適とされる膜厚分布を基準データＲとして設定しておくようにしても良い。
　判定部７１は、測定部１２３によって測定された触媒層９の先端から後端にわたる膜厚分布の実測データと基準データＲとの差異が予め設定された閾値以下に収まっているか否かによって膜厚の良否判定を行う。また、膜厚の良否判定は、触媒層９を複数の検査領域に区分けし、それら検査領域毎に行う。
　図１２は、触媒層９を複数の検査領域に区分けした状態の一例を示す図である。図１２に示すように、本実施形態においては、各触媒層９を先端領域１７、後端領域１９および中央領域１８の３つの検査領域に区分けしている。先端領域１７は、膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の先端から所定長さの領域である。後端領域１９は、膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の後端から所定長さの領域である。中央領域１８は、触媒層９のうちの先端領域１７および後端領域１９を除く領域である。
　塗工部４０が間欠塗工を行う際に、ノズル４１からの触媒インクの吐出開始時および吐出終了時に乱れが生じやすい。すなわち、膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の先端近傍および後端近傍の膜厚が不均一となりやすい。先端領域１７および後端領域１９の長さは適宜の値とすることができるが、上記膜厚が不均一となりやすい部分の長さと整合させるのが好ましい。また、先端領域１７の長さと後端領域１９の長さは同じであっても良い。
　本実施形態では、先端領域１７および後端領域１９について第１の閾値ＴＨ１が設定されるとともに、中央領域１８について第２の閾値ＴＨ２が設定されている。第２の閾値ＴＨ２は第１の閾値ＴＨ１よりも小さい値に設定されている。すなわち、先端領域１７および後端領域１９よりも中央領域１８の方が判定基準が厳しいものとなっている。設定された第１の閾値ＴＨ１および第２の閾値ＴＨ２は例えば制御部７０の記憶部７２に格納されている。
　図１３は、膜厚の良否判定の基準となる基準データＲの一例を示す図である。図１４は、測定部１２３による膜厚の実測データの一例を示す図である。図１３，１４の縦方向が触媒層９の膜厚に相当し、横方向が膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の位置に相当する。図１４にて点線で示すのは図１３の基準データＲである。上述したように、図１３の基準データＲは、膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の先端から後端にわたる膜厚分布の標準値となるものである。また、図１４の実測データは、測定部１２３によって実際に測定された触媒層９の先端から後端にわたる膜厚分布である。
　判定部７１は、触媒層９の先端領域１７および後端領域１９についての測定部１２３による実測データと基準データＲとの差異Ｄ１が第１の閾値ＴＨ１以下であるか否かを判定するとともに、中央領域１８についての測定部１２３による実測データと基準データＲとの差異Ｄ２が第２の閾値ＴＨ２以下であるか否かを判定する。そして、双方の判定結果がともに満足された場合、すなわち先端領域１７および後端領域１９についての実測データと基準データＲとの差異Ｄ１が第１の閾値ＴＨ１以下、かつ、中央領域１８についての実測データと基準データＲとの差異Ｄ２が第２の閾値ＴＨ２以下であれば、判定部７１は触媒層９の膜厚を良と判定する。逆にいずれか一方の判定結果でも満たされない場合、すなわち先端領域１７および後端領域１９についての実測データと基準データＲとの差異Ｄ１が第１の閾値ＴＨ１より大きい、および／または、中央領域１８についての実測データと基準データＲとの差異Ｄ２が第２の閾値ＴＨ２より大きいであれば、判定部７１は触媒層９の膜厚を不良と判定する。
　このようにして複数の触媒層９のうちの１つの触媒層９についての膜厚良否判定が完了する。良否判定の結果は、例えば制御部７０のディスプレイ等に表示するようにしても良い。また、判定結果が不良であった場合には、処理異常の警報を発報するようにしても良い。
　続いて、次の触媒層９についての膜厚測定および良否判定を行う場合には、ステップＳ１２からステップＳ３に戻り、上記と同様の工程が繰り返される。すなわち、ファイバセンサ１２４によって次の触媒層９の先端を検出し、その先端が測定部１２３の測定点に到達した時点で測定部１２３の走査を開始する。測定部１２３は、直前の触媒層９の膜厚測定が終了した位置にて停止したままであれば、触媒層９の幅方向端部と一致する線上に位置しているため（但し、直前の触媒層９の幅方向端部とは反対側の端部）、触媒層９における測定部１２３の測定点の走査軌跡の始点は触媒層９の角部となる。そして、触媒層９における測定部１２３の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層９の対角線と一致するように制御部７０が走査機構１２２を制御して測定部１２３を走査させる。
　このような測定部１２３の走査と膜厚測定とを繰り返すことによって、図１１に示すように、膜・触媒層接合体９５に形成されている複数の触媒層９の全てについて測定部１２３の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層９の対角線と一致することとなる。仮に、測定部１２３の走査のタイミングが間欠塗工された触媒層９の形成パターンとは無関係に決定された場合、図１６に示すように、測定部１２３の測定点の走査軌跡は複数の触媒層９ごとに異なるものとなる。このようになると、触媒層９ごとに測定ラインが異なることとなり、複数の触媒層９についての均質な検査ができなくなる。例えば、いくつかの触媒層９については、膜厚が不均一となりやすい先端領域１７および後端領域１９の膜厚測定が行われないこととなる。
　本実施形態においては、図１１に示すように、ファイバセンサ１２４によって触媒層９の先端を検出し、その検出結果を用いて触媒層９における測定部１２３の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層９の対角線と一致するように制御部７０が測定部１２３の走査を制御している。このため、膜・触媒層接合体９５に形成されている複数の触媒層９の全てについて測定ラインが同じとなり、均質な検査を行うことが可能となる。その結果、複数の触媒層９の測定結果についての統計的処理も可能となり、膜厚検査の精度を向上させることができる。
　また、測定部１２３の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層９の対角線と一致しているため、相対的に膜厚が不均一となりやすい先端領域１７および後端領域１９の膜厚測定が全ての触媒層９について実行されることとなる。さらに、測定部１２３の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層９の対角線と一致していれば、触媒層９の幅方向についても膜厚分布を測定することが可能となる。塗工部４０のノズル４１に液詰まり等の異常がある場合には、触媒層９の幅方向に沿った膜厚分布の不均一が生じることもある。本実施形態のように、測定部１２３の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層９の対角線と一致していれば、膜厚が不均一となりやすい先端領域１７および後端領域１９について検査するとともに、触媒層９の幅方向の分布についても検査を行うこととなるため、検査結果に対する信頼性を高めることができる。
　また、本実施形態においては、触媒層９を先端領域１７、後端領域１９および中央領域１８の３つの検査領域に区分けし、先端領域１７および後端領域１９については第１の閾値ＴＨ１を設定するとともに、中央領域１８についてはそれよりも小さな第２の閾値ＴＨ２を設定している。一般に、中央領域１８は先端領域１７および後端領域１９に比較して膜厚が安定する領域（異なる触媒層９間の変動が少ない領域）であり、この中央領域１８で膜厚が変動していることは重大な塗工不良が生じている可能性のあることを示している。よって、中央領域１８についての第２の閾値ＴＨ２を第１の閾値ＴＨ１よりも小さな値に設定して判定基準を厳しくすることにより、膜厚の検査結果に対する信頼性を向上させることができる。その一方、先端領域１７および後端領域１９については、不可避的な膜厚変動が生じるため、第１の閾値ＴＨ１を過度に小さくして判定基準を厳しくすると膜厚不良と判定される触媒層９が過多となり、歩留まりを低下させるおそれがある。本実施形態のように、先端領域１７および後端領域１９についての第１の閾値ＴＨ１を中央領域１８についての第２の閾値ＴＨ２よりも大きく設定しておけば、検査結果に対する信頼性と歩留まりとのバランスを維持することができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、測定部１２３の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層９の対角線と一致していたが、これに限定されるものではなく、当該走査軌跡は図１５に示すようなものであっても良い。図１５に示すように、測定部１２３の測定点が触媒層９に対して描く走査軌跡は少なくとも膜・触媒層接合体９５の搬送方向に沿った触媒層９の先端および後端を通過するものであれば良い。測定部１２３の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層９の先端および後端を通過するように制御部７０が走査機構１２２を制御して測定部１２３を走査させる。
　測定部１２３の測定点の走査軌跡が少なくとも触媒層９の先端および後端を通過していれば、膜・触媒層接合体９５に形成されている複数の触媒層９の全てについて先端領域１７および後端領域１９の膜厚測定を行うことができ、均質な検査を行うことが可能となる。また、全ての触媒層９について膜厚が不均一となりやすい先端領域１７および後端領域１９の膜厚測定を行うこととなるため、検査結果に対する信頼性を高めることが可能となる。
　また、図１５に示す例では、測定部１２３の測定点の走査軌跡が膜・触媒層接合体９５の搬送方向に対して傾斜するように制御部７０が走査機構１２２を制御している。測定部１２３の測定点の走査軌跡が膜・触媒層接合体９５の搬送方向に対して傾斜していれば、触媒層９の幅方向についても膜厚分布を測定することが可能となり、検査結果に対する信頼性をさらに高めることができる。
　好ましくは、複数の触媒層９における測定部１２３の測定点の走査軌跡の始点および終点が同じであれば（つまり、測定ラインが同じであれば）、より均質な検査を行うことができる。
　上記実施形態のように、測定部１２３の測定点の走査軌跡が矩形の触媒層９の対角線と一致していれば、先端領域１７および後端領域１９について膜厚検査を行うとともに、触媒層９の全幅にわたって検査を行うこととなるため、検査結果に対する信頼性は最も好ましいものとなる。
　また、上記実施形態では、膜厚検査装置１２０について説明したが、電解質膜供給部３０に設けられた膜厚検査装置２２０（図１）も接合体回収部６０に設けられた膜厚検査装置１２０と同様の構成を備え、概ね同様の手順にて触媒層の膜厚検査を行う。但し、電解質膜供給部３０に設けられた膜厚検査装置２２０は、積層基材９４に形成されている第１触媒層９ａの膜厚を測定して検査する。膜厚検査装置１２０によって測定された触媒層９の膜厚（第１触媒層９ａおよび第２触媒層９ｂの合計膜厚）から膜厚検査装置２２０によって測定された第１触媒層９ａの膜厚を減算することにより、製造装置１にて成膜された第２触媒層９ｂの膜厚を算定することもできる。制御部７０の判定部７１は、膜厚検査装置１２０が測定した触媒層９の膜厚から膜厚検査装置２２０が測定した第１触媒層９ａの膜厚を減算した第２触媒層９ｂのみの膜厚について基準データＲと比較して良否判定を行うようにしても良い。
　また、上記実施形態においては、ファイバセンサ１２４を測定部１２３から間隔を隔てて設置するとともに、ファイバセンサ１２４が触媒層９の先端を検出した時点からの膜・触媒層接合体９５の搬送距離をエンコーダ１２５によってカウントしていたが、ファイバセンサ１２４を膜・触媒層接合体９５の幅方向に沿って測定部１２３と同一のライン上に設置するようにしても良い。この場合、ファイバセンサ１２４が当該触媒層９の先端を検出すると同時に、制御部７０が走査機構１２２に測定部１２３の走査を開始させる。また、この場合、エンコーダ１２５は不要となる。
　また、ファイバセンサ１２４に代えて、ラインセンサ、カメラ、変位計等の触媒層９の有無を検知することができる検出器を用いるようにしても良い。
　また、上記実施形態においては、触媒層９を複数の検査領域に区分けし、それぞれに閾値を設定していたが、特段の区分けを行うことなく触媒層９の全体に共通の閾値を設定するようにしても良い。また、先端領域１７と後端領域１９とで異なる閾値を設定するようにしても良い。
　また、上記実施形態においては、乾燥後の触媒層９の膜厚（ドライ膜厚）を測定するようにしていたが、例えばレーザ変位計によって塗工後乾燥前の触媒インクの膜厚（ウェット膜厚）を測定して検査する場合にも本発明に係る技術を適用することができる。
　また、上記実施形態においては、測定部１２３が放射線を使用して触媒層９の膜厚を測定していたが、これに限定されるものではなく、測定部１２３は例えばレーザや赤外線を用いて触媒層９の膜厚を測定するものであっても良い。また、測定部１２３は、非接触にて触媒層９の温度や表面粗さ等を測定するセンサであっても良い。さらには、測定部１２３は、燃料電池の触媒層９に限らず、例えばリチウムイオン二次電池の金属箔に間欠的に形成された複数の電極材料の塗膜の厚さ等の物性値を非接触で測定するものであっても良い。要するに、本発明に係る技術は、長尺帯状の基材の搬送方向に沿って間欠的に形成された複数の塗膜の物性値を非接触で検査する装置に適用することができる。
　１　製造装置
　９　触媒層
　９ａ　第１触媒層
　９ｂ　第２触媒層
　１０　吸着ローラ
　１７　先端領域
　１８　中央領域
　１９　後端領域
　２０　多孔質基材供給回収部
　３０　電解質膜供給部
　４０　塗工部
　４１　ノズル
　５０　乾燥炉
　６０　接合体回収部
　７０　制御部
　７１　判定部
　７２　記憶部
　９２　電解質膜
　９４　積層基材
　９５　膜・触媒層接合体
　１２０，２２０　膜厚検査装置
　１２１　膜厚計
　１２２　走査機構
　１２３　測定部
　１２４　ファイバセンサ
　１２５　エンコーダ
　Ｒ　基準データ

Claims (17)

  1. 　搬送機構によりその長手方向に搬送される長尺帯状の基材の搬送方向に沿って間欠的に形成された複数の矩形の塗膜を非接触で検査する塗膜検査装置であって、
    　前記複数の塗膜の物性値を非接触にて測定する測定部と、
    　前記測定部を前記搬送方向と直交する前記基材の幅方向に沿って往復移動させる走査機構と、
    　前記複数の塗膜のそれぞれの前記搬送方向に沿った先端を検出する塗膜検出部と、
    　前記塗膜検出部による検出結果に基づいて、前記測定部の測定点が各塗膜に対して描く軌跡が少なくとも当該塗膜の前記先端および後端を通過するように前記走査機構を制御する制御部と、
    を備える塗膜検査装置。
  2. 　請求項１記載の塗膜検査装置において、
    　前記塗膜検出部は、前記搬送方向に沿って前記測定部よりも所定間隔を隔てた上流側に設置され、
    　前記塗膜検出部が各塗膜の先端を検出した時点からの前記基材の搬送距離を検知するエンコーダをさらに備え、
    　前記制御部は、前記エンコーダの検知結果に基づいて、前記搬送距離が前記所定間隔に到達したときに前記測定部の測定点が当該塗膜の先端を通過するように前記走査機構を制御する塗膜検査装置。
  3. 　請求項１または請求項２記載の塗膜検査装置において、
    　前記制御部は、前記軌跡が前記搬送方向に対して所定の角度で傾斜するように前記走査機構を制御する塗膜検査装置。
  4. 　請求項３記載の塗膜検査装置において、
    　前記制御部は、前記軌跡が各塗膜の対角線と一致するように前記走査機構を制御する塗膜検査装置。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれかに記載の塗膜検査装置において、
    　塗膜の先端から後端にわたる前記物性値の分布の基準データを記憶する記憶部と、
    　前記測定部によって測定された各塗膜の先端から後端にわたる前記物性値の分布と前記基準データとを比較して前記塗膜の良否判定を行う判定部と、
    をさらに備える塗膜検査装置。
  6. 　請求項５記載の塗膜検査装置において、
    　塗膜の先端を含む先端領域および後端を含む後端領域について第１の閾値が設定されるとともに、前記先端領域および前記後端領域を除く中央領域について第２の閾値が設定され、
    　前記判定部は、前記測定部によって測定された各塗膜の前記先端領域および前記後端領域の前記物性値と前記基準データとの差異が前記第１の閾値以下、かつ、前記測定部によって測定された当該塗膜の前記中央領域の前記物性値と前記基準データとの差異が前記第２の閾値以下であれば前記塗膜を良と判定する塗膜検査装置。
  7. 　請求項６記載の塗膜検査装置において、
    　前記第２の閾値は前記第１の閾値よりも小さい塗膜検査装置。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれかに記載の塗膜検査装置において、
    　前記基材は燃料電池の電解質膜であり、
    　前記塗膜は触媒層であり、
    　前記測定部は、各塗膜に放射線を照射して当該塗膜の膜厚を測定する塗膜検査装置。
  9. 　燃料電池の膜・触媒層接合体の製造装置であって、
    　電解質膜の一方面に塗工液を塗工する塗工部と、
    　前記電解質膜の一方面に塗工された前記塗工液を乾燥させて触媒層を形成する乾燥部と、
    　請求項８記載の塗膜検査装置と、
    を備える膜・触媒層接合体の製造装置。
  10. 　搬送機構によりその長手方向に搬送される長尺帯状の基材の搬送方向に沿って間欠的に形成された複数の矩形の塗膜を非接触で検査する塗膜検査方法であって、
    　前記複数の塗膜の物性値を非接触にて測定する測定部を前記搬送方向と直交する前記基材の幅方向に沿って往復移動させる走査工程と、
    　前記複数の塗膜のそれぞれの前記搬送方向に沿った先端を塗膜検出部によって検出する塗膜検出工程と、
    を備え、
    　前記走査工程では、前記塗膜検出工程の検出結果に基づいて、前記測定部の測定点が各塗膜に対して描く軌跡が少なくとも当該塗膜の前記先端および後端を通過するように前記測定部を走査させる塗膜検査方法。
  11. 　請求項１０記載の塗膜検査方法において、
    　前記塗膜検出部は、前記搬送方向に沿って前記測定部よりも所定間隔を隔てた上流側に設置され、
    　前記走査工程では、前記塗膜検出部が各塗膜の先端を検出した時点からの前記基材の搬送距離を検知するエンコーダの検知結果に基づいて、前記搬送距離が前記所定間隔に到達したときに前記測定部の測定点が当該塗膜の先端を通過するように前記測定部を走査させる塗膜検査方法。
  12. 　請求項１０または請求項１１記載の塗膜検査方法において、
    　前記走査工程では、前記軌跡が前記搬送方向に対して所定の角度で傾斜するように前記測定部を走査させる塗膜検査方法。
  13. 　請求項１２記載の塗膜検査方法において、
    　前記走査工程では、前記軌跡が各塗膜の対角線と一致するように前記測定部を走査させる塗膜検査方法。
  14. 　請求項１０から請求項１３のいずれかに記載の塗膜検査方法において、
    　塗膜の先端から後端にわたる前記物性値の分布の基準データと、記前記測定部によって測定された各塗膜の先端から後端にわたる前記物性値の分布とを比較して前記塗膜の良否判定を行う判定工程をさらに備える塗膜検査方法。
  15. 　請求項１４記載の塗膜検査方法において、
    　塗膜の先端を含む先端領域および後端を含む後端領域について第１の閾値が設定されるとともに、前記先端領域および前記後端領域を除く中央領域について第２の閾値が設定され、
    　前記判定工程では、前記測定部によって測定された各塗膜の前記先端領域および前記後端領域の前記物性値と前記基準データとの差異が前記第１の閾値以下、かつ、前記測定部によって測定された当該塗膜の前記中央領域の前記物性値と前記基準データとの差異が前記第２の閾値以下であれば前記塗膜を良と判定する塗膜検査方法。
  16. 　請求項１５記載の塗膜検査方法において、
    　前記第２の閾値は前記第１の閾値よりも小さい塗膜検査方法。
  17. 　請求項１０から請求項１６のいずれかに記載の塗膜検査方法において、
    　前記基材は燃料電池の電解質膜であり、
    　前記塗膜は触媒層であり、
    　前記測定部は、各塗膜に放射線を照射して当該塗膜の膜厚を測定する塗膜検査方法。
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