マスキング装置及びこれを用いた表面処理方法並びに基材
【課題】 マスキング装置を用いて、基材表面の第１領域に選択的に表面処理を行う際に、当該マスキング装置と、当該第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止し、高精度な表面処理を行うことが可能なマスキング装置、及びこのマスキング装置を用いた表面処理方法、並びにこの方法によって形成されてなる基材を提供する。
【解決手段】 基材１００の表面の第１領域（Ｍ）に表面処理を行うために、第１領域（Ｍ）とは異なる第２領域（Ｕ）をマスクした際に、第１領域（Ｍ）と第２領域（Ｕ）との境界近傍に対応する端部に、基材１００の表面と対向する対向面１４が形成されてなり、この対向面１４と、基材１００の表面との間に隙間を形成する隙間形成部１３を備えてなるマスキング装置１である。
【解決手段】 基材１００の表面の第１領域（Ｍ）に表面処理を行うために、第１領域（Ｍ）とは異なる第２領域（Ｕ）をマスクした際に、第１領域（Ｍ）と第２領域（Ｕ）との境界近傍に対応する端部に、基材１００の表面と対向する対向面１４が形成されてなり、この対向面１４と、基材１００の表面との間に隙間を形成する隙間形成部１３を備えてなるマスキング装置１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面の第１領域に表面処理を行う際にマスクとして用いられるマスキング装置、及びこのマスキング装置を用いた表面処理方法、並びにこの表面処理方法によって所定領域に表面処理が施されてなる基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基材表面の所定領域（第１領域）に選択的に所望の膜を形成する際には、当該膜を形成しない領域（第２領域）をマスキング装置でマスクする（覆う）方法が一般的に行われている。このようなマスキング装置を使用して基材表面の所定領域に膜を形成する方法としては、例えば、先ず、基材表面の膜を形成しない領域をマスキングテープで覆い、このマスキングテープで覆われた基材の表面に膜形成用材料（例えば塗料等）を塗装して塗膜を形成し、その後、前記マスキングテープを基材表面から剥がす方法が一般的に行われている。また、マスキングテープの代わりに、金属製の冶具等、種々の形態のマスキング装置も用いられている。
【０００３】
また、燃料電池の分野では、セパレータのシール部をマスキング装置によってマスクした後、表面処理を行うセパレータの製造方法が紹介されている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３２９１３号公報
【特許文献２】特開２００３−７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来のマスキング装置を使用した膜形成方法では、マスキング装置と塗膜との境界領域において、当該塗膜の膜厚が厚くなるという現象が生じることがある。また、マスキング装置に塗膜が固着して、マスキング装置を除去する際に、マスキング装置と、塗膜との境界領域付近において塗膜が引き裂かれる等して、前記塗膜に欠落が生じることもある。さらにまた、マスキング装置と基材との間に隙間が形成されていると、毛細管現象によってこの隙間に膜形成用材料（例えば塗料等）が流れ込み、不必要な領域にまで塗膜が形成されることもある。
【０００５】
ここで、例えば、前記表面処理が施される基材が燃料電池用セパレータである場合、前記塗膜の膜厚がマスキング装置と塗膜との境界領域、すなわち塗膜の端部の膜厚が、塗膜の他の部の膜厚よりも厚くなると、このセパレータを含む単セルを複数積層して燃料電池スタックとした場合に、前記膜厚が厚くなっている部分に、セル積層方向の荷重がかかることになる。したがって、ＭＥＡ（膜−電極接合体：Membrane Electrode Assembly）に本来必要な面圧を均一にかけることが困難となる。また、前述したように、マスキング装置と、塗膜との境界領域付近において塗膜が欠落すると、この欠落部分におけるセパレータの耐食性が低下する虞もある。さらにまた、前述したように、不必要な部分にまで塗膜が形成されると、燃料電池を構成した場合に、リーク不良が生じる虞もある。
【０００６】
また、前記マスキング装置としてマスキングテープを使用した場合、基材表面からマスキングテープを除去する（剥がす）際に、前述した現象に加え、マスキングテープの粘着剤残りが生じることもある。また、マスキングテープを基材表面に貼る作業や塗膜形成後に剥がす作業等が面倒である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、マスキング装置を用いて、基材表面の第１領域に選択的に表面処理を行う際に、当該マスキング装置と、当該第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止し、高精度で均一な表面処理を行うことが可能であるマスキング装置、及びこのマスキング装置を用いた表面処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明にかかる表面処理方法によって第１領域に表面処理が施されてなる基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するため本発明は、基材表面の第１領域に表面処理を行う際、当該第１領域とは異なる第２領域をマスクするマスキング装置であって、前記第２領域をマスクした際に、前記第１領域と第２領域との境界近傍に対応する端部に、前記基材表面と対向する対向面が形成されてなり、当該対向面と、前記基材表面との間に隙間を形成する隙間形成部を備えてなるマスキング装置を提供するものである。
【００１０】
この構成を備えたマスキング装置は、隙間形成部が形成されているため、基材表面の第２領域をマスクして（覆って）表面処理を行なった際に、当該表面処理が、前記第１領域（表面処理すべき領域）に連続して、当該隙間形成部の先端側（第１領域側）から基端側（第２領域側）の途中に対応する領域まで施されることになる。したがって、前記基材表面の第１領域に表面処理を行った際に、当該基材表面のうち、前記隙間形成部に対向する領域の前記第２領域側に、前記表面処理が施されない部分、すなわち、表面処理に影響されない部分を形成することができる。このため、前記マスキング装置と、当該基材表面の第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止することができる。
【００１１】
前記表面処理としては、膜形成処理、エッチング処理、プラズマ処理、ブラスト及び研削等、特に限定されるものではない。そして、前記マスキング装置を構成する材料は、各種表面処理に応じて適宜選択することができる。
【００１２】
また、例えば、前記表面処理が、基材表面の第１領域に膜を形成するための膜形成処理である場合、マスキング装置でマスクされた基材表面に膜形成用材料を供給することになるが、この時、当該マスキング装置は、前述したように、前記基材表面のうち、前記隙間形成部に対向する領域の第２領域側に、前記膜形成用材料が供給されない部分を形成することができる。すなわち、マスキング装置が、前記膜形成用材料によって形成された膜に接触しないため、マスキング装置と前記膜との境界領域において、当該膜の膜厚が厚くなるという現象が生じることがない。また、マスキング装置に膜が固着して、マスキング装置を除去する際に、マスキング装置と、膜との境界領域付近において膜が引き裂かれることもない。
【００１３】
また、本発明にかかるマスキング装置は、前記基材表面をマスクした際に、当該基材表面と接触する部分に、弾性部材を配設した構成とすることができる。このように構成することで、マスキング装置で基材表面をマスクした際に、前記弾性部材を当該基材表面に密着させることができる。したがって、前記利点に加え、マスキング装置と基材表面との間に隙間が生じることをさらに防止することができ、この部分に表面処理が施されることを抑制することができる。
【００１４】
そしてまた、本発明にかかるマスキング装置は、前記対向面の前記第１領域側先端と、当該基材表面との距離（Ｌ）が、前記表面処理によって得られる表面処理層の厚さ（ｔ）の１０倍〜２０倍の範囲となるように構成することができる。
【００１５】
さらにまた、本発明にかかるマスキング装置は、前記隙間形成部の前記第２領域側端部から第１領域側端部までの長さ（Ｅ）が、前記表面処理によって得られる表面処理層の厚さ（ｔ）の２０倍〜４０倍の範囲となるように構成することができる。
【００１６】
また、隙間形成部は、前記第２領域から第２領域に向けて延出してなり、前記基材表面の第２領域をマスクした際に、前記対向面が当該基材表面に対し略水平であり、前記第１領域側の面が、当該基材表面に対し略垂直であるよう構成することもできる。
【００１７】
さらにまた、本発明にかかるマスキング装置は、前記基材表面に接触する部分の前記第１領域側の面が、当該基材表面に対し略垂直であるよう構成することもできる。
【００１８】
前記基材は、特に限定されるものではないが、例えば、燃料電池用セパレータ等であってもよい。
【００１９】
また、本発明は、マスキング装置を用いて基材表面の第１領域に選択的に表面処理を行う表面処理方法であって、前記基材表面上に、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のマスキング装置の隙間形成部が、前記基材表面の第１領域と第２領域との境界近傍に位置するように、当該マスキング装置を配置する工程と、前記マスキング装置が配置された基材表面に表面処理剤を供給し、当該基材表面を選択的に表面処理する工程と、前記表面処理工程後、前記マスキング装置を当該基材表面から除去する工程と、を含んでなる表面処理方法を提供するものである。
【００２０】
この表面処理方法によれば、基材表面にマスキング装置を配置した際に、前記隙間形成部の存在によって、当該基材表面と前記第１領域との境界近傍位置に、当該基材表面とマスキング装置とが接触しない隙間（非接触部分）を形成することができる。このため、前記表面処理を行った際に、前記基材表面のうち、前記隙間形成部の第１領域側から、第２領域側の途中に対応する領域まで、前記表面処理剤が供給されることになる。すなわち、前記隙間形成部に対向する領域の第２領域側は、前記表面処理が施されないため、前記マスキング装置と、当該基材表面の第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止することができる。
【００２１】
なお、本発明でいう「表面処理剤」とは、基材表面に所望の表面処理を行うためのものであれば、特に限定されるものではく、例えば、基材表面に膜を形成するための膜形成用材料、基材表面をエッチングするためのエッチング液やエッチングガス、プラズマ、ブラスト剤、研磨材等、種々のものが挙げられる。
【００２２】
そしてまた、前記表面処理剤の供給は、当該表面処理剤を噴霧することによって行うこともできる。
【００２３】
さらにまた、前記表面処理剤の供給は、表面処理剤供給器を用いて行い、当該表面処理剤供給器を、前記表面処理剤の当該延出部の基端側における前記基材表面に対する入射角度が、当該マスキング装置から離れた側の入射角度よりも鋭角となるよう傾けて、前記表面処理剤を当該基材表面に供給することもできる。
【００２４】
また、本発明にかかる表面処理方法では、前記表面処理剤が膜形成用材料であり、前記表面処理工程で、前記基材表面の第１領域に選択的に膜を形成してもよい。この工程によれば、前記基材表面のうち、前記マスキング装置の隙間形成部に対向する領域の第２領域側に、膜形成用材料が供給されない部分を形成することができる。したがって、この部分では、前記膜形成用材料によって形成された膜がマスキング装置に接触しないため、マスキング装置と膜との境界領域において、当該膜の膜厚が厚くなるという現象が生じることがない。また、マスキング装置に膜が固着して、マスキング装置を除去する際に、マスキング装置と、膜との境界領域付近において膜が引き裂かれることもない。さらに、基材表面と接触する部分に弾性部材が配設されてなるマスキング装置を使用すれば、マスキング装置と基材表面との間に隙間が生じることを効果的に防止することができ、この部分に膜形成用材料が浸入することも防止することができる。
【００２５】
そしてまた、本発明は、前述した表面処理方法が施されてなる基材を提供するものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明にかかるマスキング装置は、隙間形成部の存在によって、基材表面と第１領域との境界近傍位置に、当該基材表面とマスキング装置とが接触しない隙間（非接触部分）を形成することができる。したがって、前記基材表面の第１領域に表面処理を行った際に、当該基材表面のうち、前記隙間形成部に対向する領域の第２領域側に、表面処理が施されない部分を形成することができる。この結果、前記マスキング装置と、当該基材表面の第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止することができ、高精度な表面処理を行うことができる。
【００２７】
また、本発明にかかる表面処理方法によれば、基材表面に前記マスキング装置を配置した際に、隙間形成部の存在によって、前記基材表面と第１領域との境界近傍位置に、当該基材表面とマスキング装置とが接触しない隙間（非接触部分）を形成することができる。したがって、前記マスキング装置が配置された基材表面に表面処理剤を供給した際に、前記基材表面のうち、前記隙間形成部に対向する領域の第２領域側に、表面処理剤が供給されない部分を形成することができる。この結果、前記マスキング装置と、当該基材表面の第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止することができ、高精度な表面処理を行うことができる。
【００２８】
そしてまた、本発明にかかる基材は、高精度な表面処理がなされており、当該表面処理によって付与されるべき機能を確実に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の好適な実施の形態にかかるマスキング装置及びこのマスキング装置を用いた表面処理方法について、図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明の実施例１にかかるマスキング装置の平面図、図２は、図１に示すII−II線に沿った断面図、図３は、実施例１にかかるマスキング装置を、基台上に配置された基材の表面に配置した状態を示す平面図、図４は、図３に示すIV−IV線に沿った一部を示す断面図、図５は、図３に示す状態の側面図、図６は、実施例１にかかるマスキング装置が配置された基材に表面処理を施している状態を示す断面図、図７は、基材上に膜が形成された状態を示す図４に対応する断面図である。
【００３１】
なお、実施例１では、基材の第１領域（表面処理すべき領域）を、基材の中央部に位置する略長方形の領域とし、この領域に、選択的に膜を形成する場合について説明する。また、マスキング装置を基材に配置した際に、基材側を「下」、その反対方向を「上」として説明する。
【００３２】
図１及び図２に示すように、実施例１にかかるマスキング装置１は、基材１００（図３〜図７参照）表面の膜を形成しない領域である第２領域（Ｕ）の全てを覆うことができる形状及びサイズを有しており、その中央部には、膜を形成する領域である第１領域（Ｍ）に合わせて開口された開口部１０が形成されている。
【００３３】
このマスキング装置１は、第２領域（Ｕ）に接触して配置される下部１１と、下部１１に連続して一体的に形成された上部１２から構成されており、上部１２の開口部１０側は、下部１１よりも開口部１０側に延出した隙間形成部１３となっている。この隙間形成部１３は、マスキング装置１を基材１００に配置した際に、第２領域（Ｕ）と、第１領域（Ｍ）との境界近傍に位置するように、第１領域（Ｍ）に向けて延出しており、この隙間形成部１３によって、基材１００の表面との間に隙間が形成される。この隙間は、後に詳述するが、マスキング装置１をマスクとして、第１領域（Ｍ）に選択的に膜を形成する際に、第１領域（Ｍ）と、第２領域（Ｕ）との間に位置し、隙間領域（Ｆ）を形成する。（図４及び図６参照）。
【００３４】
隙間形成部１３は、マスキング装置１を基材１００に配置した際に、基材１００の表面に対向する対向面１４を有しており、この対向面１４は、基材１００の表面に対し略水平に形成されている。また、隙間形成部１３の開口部１０を画定する第１領域（Ｍ）側の面１５は、基材１００の表面に対し略垂直に形成されている。なお、実施例１では、この隙間形成部１３の第２領域（Ｕ）側端部から第１領域（Ｍ）側端部までの長さ（Ｅ）（図４参照）を、基材１００上に形成される膜１１０の厚さ（ｔ）（図７参照）の２０倍程度となるように設定した。
【００３５】
下部１１は、開口部１０を画定する第１領域（Ｍ）側の面１６が、基材１００の表面に対し略垂直に形成されている。なお、実施例１では、この下部１１の高さ、すなわち、マスキング装置１を基材１００に配置した際に、基材１００の表面から対向面１４までの距離（Ｌ）（図４参照）を、基材１００上に形成される膜１１０の厚さ（ｔ）（図７参照）の１０倍となるように設定した。
【００３６】
マスキング装置１の隙間形成部１３よりも外側には、下部１１及び上部１２を貫通する貫通孔１７が２カ所形成されている。これらの貫通孔１７は、マスキング装置１を、後に説明する基台２００（マスキング用下装置：図４〜図７参照）上に配置された基材１００上に配置する際に、基材１００とマスキング装置１との位置合わせを行うための基準ピン２０１が挿入されるピン孔の役割を果たす。
【００３７】
なお、基材１００にも、基準ピン２０１が挿入されるピン孔１０１（図５参照）が形成されている。
【００３８】
基台２００は、外形がマスキング装置１と同じ形状及びサイズを有しており、基材１００とマスキング装置１との位置合わせを行うための基準ピン２０１が設けられている。
【００３９】
次に、このマスキング装置１を用いて、基材１００の第１領域（Ｍ）に選択的に膜を形成する場合について説明する。
【００４０】
先ず、図４に示すように、基台２００上に基材１００を載置する。この時、基台２００に設けられている基準ピン２０１を、基材１００に形成されているピン孔１０１に挿入させて、基材１００を所定位置に位置合わせする。（図５参照）。
【００４１】
次に、基台２００上に配置された基材１００上に、マスキング装置１を配置する。この時、図５に示すように、基台２００に設けられている基準ピン２０１を、マスキング装置１に形成されている貫通孔１７に挿入させて、マスキング装置１を所定位置に位置合わせする。この位置合わせにより、マスキング装置１の下部１１の下面が、基材１００の第２領域（Ｕ）上に載置され、この第２領域（Ｕ）は、マスキング装置１によってマスクされる。一方、基材１００の第１領域（Ｍ）は、開口部１０によって露出される。
【００４２】
次に、図６に示すように、マスキング装置１によって第２領域（Ｕ）がマスクされた基材１００に対し、表面処理剤供給器としてのエア塗装ガン３００を使用して、上方から膜形成用材料３０１を噴霧する。この時、膜形成用材料３０１は、広がり角度（θ）で、基材１００上に噴霧される。なお、実施の形態１では、広がり角度（θ）は、
長さ（Ｅ）＞距離（Ｌ）／ｔａｎθ
を満たすように設定した。
【００４３】
また、この時、エア塗装ガン３００は、膜形成用材料３０１を吐出する吐出口の向きが、基材１００の表面に垂直な方向に対し角度（α）となるように傾けて設置した。このようにエア塗装ガン３００を傾けることで、膜形成用材料３０１の隙間形成部１３側における基材１００の表面に対する入射角度が、マスキング装置１から離れた側の入射角度よりも鋭角となる。
【００４４】
このような条件で膜形成用材料３０１を噴霧することにより、膜形成用材料３０１は、マスキング装置１の隙間形成部１３の面１５から、距離（Ｌ）／ｔａｎθの位置まで、マスキング装置１の下部１１の面１６側に、すなわち、隙間領域（Ｆ）に浸入するが、面１６に接触することはない。この工程により、図７に示すように、基材１００上の第１領域（Ｍ）と、隙間領域（Ｆ）の途中まで膜厚（ｔ）の膜１１０が形成される。その後、マスキング装置１を基材１００から除去する。
【００４５】
このように、マスキング装置１を用いて膜１１０を形成した場合、形成された膜１１０のマスキング装置１側の膜厚が厚くなるという現象が生じることがない。また、マスキング装置１に膜１１０が固着して、マスキング装置１を除去する際に、膜１１０が引き裂かれることもない。
【００４６】
なお、実施例１では、下部１１と、下部１１に連続して一体的に形成された上部１２と、から構成されてなるマスキング装置１について説明したが、これに限らず、例えば、図８に示すように、マスキング装置２の下部２１を弾性部材から構成し、この下部２１を上部１２に、取り付けた構成としてもよい。この構成の場合、図８に示すように、マスキング装置２で基材１００の表面をマスクする際に、仮に、基材１００が歪んでいたりして、マスキング装置２との間に隙間が形成されるような状況であったとしても、下部２１の弾性により、下部２１を基材１００表面に密着させることができ、マスキング装置２と基材１００との間に、膜形成用材料が浸入することを防止することができる。したがって、第２領域（Ｕ）に、膜１１０が形成されることを抑制することができる。
【００４７】
なお、マスキング装置２の下部２１を構成する弾性部材としては、例えば、ゴム、樹脂、スポンジ等の多孔質部材等、所望により選択することができる。
【００４８】
また、弾性部材は、マスキング装置２の第２領域（Ｕ）と接触する部分に配設されていれば、マスキング装置２の下部２１全体を構成しなくてもよい。
【００４９】
また、実施例１では、隙間形成部１３の形状を、断面略四角形とした場合について説明したが、これに限らず、隙間形成部１３の形状は、第２領域（Ｕ）と、第１領域（Ｍ）との間に、隙間領域（Ｆ）を形成することが可能であれば、特に限定されるものではない。
【００５０】
さらにまた、実施例１では、基材１００の表面から隙間形成部１３の対向面１４までの距離（Ｌ）（図４参照）を、基材１００上に形成される膜１１０の厚さ（ｔ）（図７参照）の１０倍となるように設定した場合について説明したが、これに限らず、基材１００の表面から対向面１４までの距離（Ｌ）は、第２領域（Ｕ）と、第１領域（Ｍ）との間に、隙間領域（Ｆ）を形成することが可能であれば、特に限定されるものではないが、距離（Ｌ）は、膜１１０の厚さ（ｔ）の１０倍〜２０倍の範囲で設定することが望ましい。
【００５１】
そしてまた、実施例１では、隙間形成部１３の第２領域（Ｕ）側端部から第１領域（Ｍ）側端部までの長さ（Ｅ）（図４参照）を、基材１００上に形成される膜１１０の厚さ（ｔ）（図７参照）の２０倍程度となるように設定した場合について説明したが、これに限らず、前述した隙間領域（Ｆ）を形成することが可能であれば、特に限定されるものではないが、長さ（Ｅ）は、膜１１０の厚さ（ｔ）の２０倍〜５０倍の範囲で設定することが望ましい。
【００５２】
そしてまた、実施例１では、膜形成用材料３０１は、エア塗装ガン３００を使用して、上方から膜形成用材料３０１を噴霧する場合について説明したが、これに限らず、膜形成用材料３０１は、表面処理剤供給器を用いて行なってもよい。また、エア塗装ガン３００は、基材１００の表面に垂直な方向に対し角度（α）となるように傾けて設置した場合について説明したが、これに限らず、エア塗装ガン３００の設置角度は、所望により決定することができるが、マスキング装置１側の基材１００表面に対する入射角度が、マスキング装置１から離れた側の入射角度よりも鋭角となるよう傾けることが望ましい。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の実施例２にかかるマスキング装置及びこのマスキング装置を用いた表面処理方法について、図面を参照して説明する。なお、実施例２では、基材として、燃料電池用セパレータを適用した場合について説明する。
【００５４】
図９は、本発明の実施例２にかかるマスキング装置によってマスクされる燃料電池用セパレータの平面図、図１０は、図９に示す燃料電池用セパレータが配置される基台の平面図、図１１は、図１０に示す基台の側面図、図１２は、実施例２にかかるマスキング装置の平面図、図１３は、図１２に示すXIII−XIII線に沿った一部を示す断面図、図１４は、図１０に示す基台上に、図９に示す燃料電池用セパレータ及び図１２に示すマスキング装置を順に配置して位置決めした状態を示す平面図、図１５は、図１４に示すXV−XV線に沿った一部を省略して示す断面図、図１６は、セパレータ上に膜が形成された状態を示す図１５に対応する一部拡大断面図である。
【００５５】
なお、実施例２では、実施例１で説明した部材と同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
図９に示すように、実施例２にかかるセパレータ１５０は、その略中央部分が、特に図示しないガス流路が形成されたガス流路形成領域１５１となっており、このガス流路形成領域１５１は、燃料電池の発電部に対応している。また、ガス流路形成領域１５１の両側には、マニホールド１５２が形成されている。なお、実施例２では、セパレータ１５０のガス流路形成領域１５１と、マニホールド１５２の外周部近傍領域とを、第１領域（Ｍ）とした。
【００５７】
基台２５０は、セパレータ１５０及びマスキング装置３を配置可能な形状を有しており、セパレータ１５０及びマスキング装置３を配置した際に、これらの位置合わせを行うための基準ピン２０１が設けられている。また、基台２５０には、セパレータ１５０を配置した際に、このセパレータ１５０のマニホールド１５２と対応する位置に、マニホールド１５２と同サイズの開口部２５１が形成されている。この開口部２５１は、膜形成用材料３０１を、セパレータ１５０の表面に供給する際に、例えば、膜形成用材料３０１が跳ね返る等して、マスキング装置３とセパレータ１５０との間に浸入したり、膜形成用材料溜まり等ができることをより確実に防止する役割を果たしている。なお、実施例２では、リサイクルするための強度を考慮し、基台２５０をＳＵＳで構成し、その板厚を、約１．５ｍｍとした。
【００５８】
マスキング装置３は、セパレータ１５０のガス流路形成領域１５１に対応した領域が開口部３５となっており、マニホールド１５２及びマニホールド１５２の外周部近傍領域に対応した領域が開口部３６となっている。すなわち、マスキング装置３は、セパレータ１５０の第１領域（Ｍ）に対応した部分（図９及び図１６参照）が開口されている。また、このマスキング装置３には、開口部３５及び３６の外周部分に沿って隙間形成部１３が形成されている。すなわち、マスキング装置３は、マスキング装置１と同様に、第２領域（Ｕ）に接触して配置される下部１１と、下部１１に連続して一体的に形成された上部１２から構成されており、上部１２の開口部３５及び３６側は、下部１１よりも開口部３５及び３６側に延出した隙間形成部１３となっている。（図１３参照）。なお、実施例２では、リサイクルするための強度を考慮し、マスキング装置３をＳＵＳで構成し、その板厚を、約１．５ｍｍとした。
【００５９】
次に、このマスキング装置３を用いて、セパレータ１５０の第１領域（Ｍ）に選択的に膜を形成する場合について説明する。
【００６０】
先ず、基台２５０上にセパレータ１５０を載置する。この時、基台２５０に設けられている基準ピン２０１を、セパレータ１５０に形成されているピン孔１０１に挿入させて、セパレータ１５０を所定位置に位置合わせする。
【００６１】
次に、基台２５０上に配置されたセパレータ１５０上に、マスキング装置３を配置する。この時、基台２５０に設けられている基準ピン２０１を、マスキング装置３に形成されている貫通孔１７に挿入させて、マスキング装置３を所定位置に位置合わせする。この位置合わせにより、マスキング装置３の下部１１の下面が、セパレータ１５０の第２領域（Ｕ）に載置され、この第２領域（Ｕ）は、マスキング装置３によってマスクされる。一方、セパレータ１５０の第１領域（Ｍ）は、開口部３５及び３６によって露出される。
【００６２】
次に、図１４及び図１５に示すように、基台２５０、セパレータ１５０及びマスキング装置３の所望位置を保持クリップ３３０で固定し、これらの位置決めをさらに確実なものとする。
【００６３】
次に、マスキング装置３によって第２領域（Ｕ）がマスクされたセパレータ１５０に対し、実施例１と同様の方法で膜形成用材料３０１を噴霧し、図１６に示すように、セパレータ１５０上の第１領域（Ｍ）及び隙間領域（Ｆ）の途中まで膜厚（ｔ）の膜１１０を形成する。その後、保持クリップ３３０を外し、マスキング装置３をセパレータ１５０から除去する。
【００６４】
このように、マスキング装置３を用いて、セパレータ１５０の第１領域（Ｍ）及び隙間領域（Ｆ）の途中までの領域に膜１１０を形成した場合、膜１１０のマスキング装置３側の膜厚が厚くなるという現象が生じることがなく、均一な膜厚を備えた膜１１０が形成されたセパレータ１５０を得ることができる。したがって、このセパレータ１５０を含む単セルを複数積層して燃料電池スタックとした場合に、セル積層方向の荷重が局所的にかかることがなく、ＭＥＡに本来必要な面圧を正確に均等にかけることができる。
【００６５】
また、マスキング装置３に膜１１０が固着して、マスキング装置３を除去する際に、膜１１０がマスキング装置３に固着する等して引き裂かれることもない。このため、第１領域（Ｍ）において、膜１１０が欠落することがなく、セパレータ１５０の耐食性を向上させることもできる。さらに、第２領域（Ｕ）に膜１１０が形成されることがないため、燃料電池を構成した場合に、リーク不良の発生を防止することができる。
【００６６】
なお、実施例２にかかるマスキング装置３も、実施例１にかかるマスキング装置１と同様に、マスキング装置３の下部１１を弾性部材から構成してもよい。なお、この場合も同様に、弾性部材は、マスキング装置３の第２領域（Ｕ）と接触する部分に配設されていれば、マスキング装置３の下部１１全体を構成しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例１にかかるマスキング装置の平面図である。
【図２】図１に示すII−II線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施例１にかかるマスキング装置を、基台上に配置された基材の表面に配置した状態を示す平面図である。
【図４】図３に示すIV−IV線に沿った一部を示す断面図である。
【図５】図３に示す状態の側面図である。
【図６】本発明の実施例１にかかるマスキング装置が配置された基材に表面処理を施している状態を示す断面図である。
【図７】基材上に膜が形成された状態を示す図４に対応する断面図である。
【図８】本発明の他の実施例にかかる図４に対応する断面図である。
【図９】本発明の実施例２にかかるマスキング装置によってマスクされる燃料電池用セパレータの平面図である。
【図１０】図９に示す燃料電池用セパレータが配置される基台の平面図である。
【図１１】図１０に示す基台の側面図である。
【図１２】本発明の実施例２にかかるマスキング装置の平面図である。
【図１３】図１２に示すXIII−XIII線に沿った一部を示す断面図である。
【図１４】図１０に示す基台上に、図９に示す燃料電池用セパレータ及び図１２に示すマスキング装置を順に配置して位置決めした状態を示す平面図である。
【図１５】図１４に示すXV−XV線に沿った一部を省略して示す断面図である。
【図１６】図１６は、セパレータ上に膜が形成された状態を示す図１５に対応する一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、２、３…マスキング装置、１１、２１…下部、１２…上部、１３…隙間形成部、１４…対向面、１５、１６…面、１００…基材、１１０…膜、１５０…セパレータ、２００、２５０…基台、３００…エア塗装ガン、３０１…膜形成用材料、３３０…保持クリップ、Ｆ…隙間領域、Ｍ…第１領域、Ｕ…第２領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面の第１領域に表面処理を行う際にマスクとして用いられるマスキング装置、及びこのマスキング装置を用いた表面処理方法、並びにこの表面処理方法によって所定領域に表面処理が施されてなる基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基材表面の所定領域（第１領域）に選択的に所望の膜を形成する際には、当該膜を形成しない領域（第２領域）をマスキング装置でマスクする（覆う）方法が一般的に行われている。このようなマスキング装置を使用して基材表面の所定領域に膜を形成する方法としては、例えば、先ず、基材表面の膜を形成しない領域をマスキングテープで覆い、このマスキングテープで覆われた基材の表面に膜形成用材料（例えば塗料等）を塗装して塗膜を形成し、その後、前記マスキングテープを基材表面から剥がす方法が一般的に行われている。また、マスキングテープの代わりに、金属製の冶具等、種々の形態のマスキング装置も用いられている。
【０００３】
また、燃料電池の分野では、セパレータのシール部をマスキング装置によってマスクした後、表面処理を行うセパレータの製造方法が紹介されている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３２９１３号公報
【特許文献２】特開２００３−７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来のマスキング装置を使用した膜形成方法では、マスキング装置と塗膜との境界領域において、当該塗膜の膜厚が厚くなるという現象が生じることがある。また、マスキング装置に塗膜が固着して、マスキング装置を除去する際に、マスキング装置と、塗膜との境界領域付近において塗膜が引き裂かれる等して、前記塗膜に欠落が生じることもある。さらにまた、マスキング装置と基材との間に隙間が形成されていると、毛細管現象によってこの隙間に膜形成用材料（例えば塗料等）が流れ込み、不必要な領域にまで塗膜が形成されることもある。
【０００５】
ここで、例えば、前記表面処理が施される基材が燃料電池用セパレータである場合、前記塗膜の膜厚がマスキング装置と塗膜との境界領域、すなわち塗膜の端部の膜厚が、塗膜の他の部の膜厚よりも厚くなると、このセパレータを含む単セルを複数積層して燃料電池スタックとした場合に、前記膜厚が厚くなっている部分に、セル積層方向の荷重がかかることになる。したがって、ＭＥＡ（膜−電極接合体：Membrane Electrode Assembly）に本来必要な面圧を均一にかけることが困難となる。また、前述したように、マスキング装置と、塗膜との境界領域付近において塗膜が欠落すると、この欠落部分におけるセパレータの耐食性が低下する虞もある。さらにまた、前述したように、不必要な部分にまで塗膜が形成されると、燃料電池を構成した場合に、リーク不良が生じる虞もある。
【０００６】
また、前記マスキング装置としてマスキングテープを使用した場合、基材表面からマスキングテープを除去する（剥がす）際に、前述した現象に加え、マスキングテープの粘着剤残りが生じることもある。また、マスキングテープを基材表面に貼る作業や塗膜形成後に剥がす作業等が面倒である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、マスキング装置を用いて、基材表面の第１領域に選択的に表面処理を行う際に、当該マスキング装置と、当該第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止し、高精度で均一な表面処理を行うことが可能であるマスキング装置、及びこのマスキング装置を用いた表面処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明にかかる表面処理方法によって第１領域に表面処理が施されてなる基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するため本発明は、基材表面の第１領域に表面処理を行う際、当該第１領域とは異なる第２領域をマスクするマスキング装置であって、前記第２領域をマスクした際に、前記第１領域と第２領域との境界近傍に対応する端部に、前記基材表面と対向する対向面が形成されてなり、当該対向面と、前記基材表面との間に隙間を形成する隙間形成部を備えてなるマスキング装置を提供するものである。
【００１０】
この構成を備えたマスキング装置は、隙間形成部が形成されているため、基材表面の第２領域をマスクして（覆って）表面処理を行なった際に、当該表面処理が、前記第１領域（表面処理すべき領域）に連続して、当該隙間形成部の先端側（第１領域側）から基端側（第２領域側）の途中に対応する領域まで施されることになる。したがって、前記基材表面の第１領域に表面処理を行った際に、当該基材表面のうち、前記隙間形成部に対向する領域の前記第２領域側に、前記表面処理が施されない部分、すなわち、表面処理に影響されない部分を形成することができる。このため、前記マスキング装置と、当該基材表面の第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止することができる。
【００１１】
前記表面処理としては、膜形成処理、エッチング処理、プラズマ処理、ブラスト及び研削等、特に限定されるものではない。そして、前記マスキング装置を構成する材料は、各種表面処理に応じて適宜選択することができる。
【００１２】
また、例えば、前記表面処理が、基材表面の第１領域に膜を形成するための膜形成処理である場合、マスキング装置でマスクされた基材表面に膜形成用材料を供給することになるが、この時、当該マスキング装置は、前述したように、前記基材表面のうち、前記隙間形成部に対向する領域の第２領域側に、前記膜形成用材料が供給されない部分を形成することができる。すなわち、マスキング装置が、前記膜形成用材料によって形成された膜に接触しないため、マスキング装置と前記膜との境界領域において、当該膜の膜厚が厚くなるという現象が生じることがない。また、マスキング装置に膜が固着して、マスキング装置を除去する際に、マスキング装置と、膜との境界領域付近において膜が引き裂かれることもない。
【００１３】
また、本発明にかかるマスキング装置は、前記基材表面をマスクした際に、当該基材表面と接触する部分に、弾性部材を配設した構成とすることができる。このように構成することで、マスキング装置で基材表面をマスクした際に、前記弾性部材を当該基材表面に密着させることができる。したがって、前記利点に加え、マスキング装置と基材表面との間に隙間が生じることをさらに防止することができ、この部分に表面処理が施されることを抑制することができる。
【００１４】
そしてまた、本発明にかかるマスキング装置は、前記対向面の前記第１領域側先端と、当該基材表面との距離（Ｌ）が、前記表面処理によって得られる表面処理層の厚さ（ｔ）の１０倍〜２０倍の範囲となるように構成することができる。
【００１５】
さらにまた、本発明にかかるマスキング装置は、前記隙間形成部の前記第２領域側端部から第１領域側端部までの長さ（Ｅ）が、前記表面処理によって得られる表面処理層の厚さ（ｔ）の２０倍〜４０倍の範囲となるように構成することができる。
【００１６】
また、隙間形成部は、前記第２領域から第２領域に向けて延出してなり、前記基材表面の第２領域をマスクした際に、前記対向面が当該基材表面に対し略水平であり、前記第１領域側の面が、当該基材表面に対し略垂直であるよう構成することもできる。
【００１７】
さらにまた、本発明にかかるマスキング装置は、前記基材表面に接触する部分の前記第１領域側の面が、当該基材表面に対し略垂直であるよう構成することもできる。
【００１８】
前記基材は、特に限定されるものではないが、例えば、燃料電池用セパレータ等であってもよい。
【００１９】
また、本発明は、マスキング装置を用いて基材表面の第１領域に選択的に表面処理を行う表面処理方法であって、前記基材表面上に、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のマスキング装置の隙間形成部が、前記基材表面の第１領域と第２領域との境界近傍に位置するように、当該マスキング装置を配置する工程と、前記マスキング装置が配置された基材表面に表面処理剤を供給し、当該基材表面を選択的に表面処理する工程と、前記表面処理工程後、前記マスキング装置を当該基材表面から除去する工程と、を含んでなる表面処理方法を提供するものである。
【００２０】
この表面処理方法によれば、基材表面にマスキング装置を配置した際に、前記隙間形成部の存在によって、当該基材表面と前記第１領域との境界近傍位置に、当該基材表面とマスキング装置とが接触しない隙間（非接触部分）を形成することができる。このため、前記表面処理を行った際に、前記基材表面のうち、前記隙間形成部の第１領域側から、第２領域側の途中に対応する領域まで、前記表面処理剤が供給されることになる。すなわち、前記隙間形成部に対向する領域の第２領域側は、前記表面処理が施されないため、前記マスキング装置と、当該基材表面の第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止することができる。
【００２１】
なお、本発明でいう「表面処理剤」とは、基材表面に所望の表面処理を行うためのものであれば、特に限定されるものではく、例えば、基材表面に膜を形成するための膜形成用材料、基材表面をエッチングするためのエッチング液やエッチングガス、プラズマ、ブラスト剤、研磨材等、種々のものが挙げられる。
【００２２】
そしてまた、前記表面処理剤の供給は、当該表面処理剤を噴霧することによって行うこともできる。
【００２３】
さらにまた、前記表面処理剤の供給は、表面処理剤供給器を用いて行い、当該表面処理剤供給器を、前記表面処理剤の当該延出部の基端側における前記基材表面に対する入射角度が、当該マスキング装置から離れた側の入射角度よりも鋭角となるよう傾けて、前記表面処理剤を当該基材表面に供給することもできる。
【００２４】
また、本発明にかかる表面処理方法では、前記表面処理剤が膜形成用材料であり、前記表面処理工程で、前記基材表面の第１領域に選択的に膜を形成してもよい。この工程によれば、前記基材表面のうち、前記マスキング装置の隙間形成部に対向する領域の第２領域側に、膜形成用材料が供給されない部分を形成することができる。したがって、この部分では、前記膜形成用材料によって形成された膜がマスキング装置に接触しないため、マスキング装置と膜との境界領域において、当該膜の膜厚が厚くなるという現象が生じることがない。また、マスキング装置に膜が固着して、マスキング装置を除去する際に、マスキング装置と、膜との境界領域付近において膜が引き裂かれることもない。さらに、基材表面と接触する部分に弾性部材が配設されてなるマスキング装置を使用すれば、マスキング装置と基材表面との間に隙間が生じることを効果的に防止することができ、この部分に膜形成用材料が浸入することも防止することができる。
【００２５】
そしてまた、本発明は、前述した表面処理方法が施されてなる基材を提供するものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明にかかるマスキング装置は、隙間形成部の存在によって、基材表面と第１領域との境界近傍位置に、当該基材表面とマスキング装置とが接触しない隙間（非接触部分）を形成することができる。したがって、前記基材表面の第１領域に表面処理を行った際に、当該基材表面のうち、前記隙間形成部に対向する領域の第２領域側に、表面処理が施されない部分を形成することができる。この結果、前記マスキング装置と、当該基材表面の第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止することができ、高精度な表面処理を行うことができる。
【００２７】
また、本発明にかかる表面処理方法によれば、基材表面に前記マスキング装置を配置した際に、隙間形成部の存在によって、前記基材表面と第１領域との境界近傍位置に、当該基材表面とマスキング装置とが接触しない隙間（非接触部分）を形成することができる。したがって、前記マスキング装置が配置された基材表面に表面処理剤を供給した際に、前記基材表面のうち、前記隙間形成部に対向する領域の第２領域側に、表面処理剤が供給されない部分を形成することができる。この結果、前記マスキング装置と、当該基材表面の第１領域との境界やその付近に不具合が生じることを防止することができ、高精度な表面処理を行うことができる。
【００２８】
そしてまた、本発明にかかる基材は、高精度な表面処理がなされており、当該表面処理によって付与されるべき機能を確実に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の好適な実施の形態にかかるマスキング装置及びこのマスキング装置を用いた表面処理方法について、図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明の実施例１にかかるマスキング装置の平面図、図２は、図１に示すII−II線に沿った断面図、図３は、実施例１にかかるマスキング装置を、基台上に配置された基材の表面に配置した状態を示す平面図、図４は、図３に示すIV−IV線に沿った一部を示す断面図、図５は、図３に示す状態の側面図、図６は、実施例１にかかるマスキング装置が配置された基材に表面処理を施している状態を示す断面図、図７は、基材上に膜が形成された状態を示す図４に対応する断面図である。
【００３１】
なお、実施例１では、基材の第１領域（表面処理すべき領域）を、基材の中央部に位置する略長方形の領域とし、この領域に、選択的に膜を形成する場合について説明する。また、マスキング装置を基材に配置した際に、基材側を「下」、その反対方向を「上」として説明する。
【００３２】
図１及び図２に示すように、実施例１にかかるマスキング装置１は、基材１００（図３〜図７参照）表面の膜を形成しない領域である第２領域（Ｕ）の全てを覆うことができる形状及びサイズを有しており、その中央部には、膜を形成する領域である第１領域（Ｍ）に合わせて開口された開口部１０が形成されている。
【００３３】
このマスキング装置１は、第２領域（Ｕ）に接触して配置される下部１１と、下部１１に連続して一体的に形成された上部１２から構成されており、上部１２の開口部１０側は、下部１１よりも開口部１０側に延出した隙間形成部１３となっている。この隙間形成部１３は、マスキング装置１を基材１００に配置した際に、第２領域（Ｕ）と、第１領域（Ｍ）との境界近傍に位置するように、第１領域（Ｍ）に向けて延出しており、この隙間形成部１３によって、基材１００の表面との間に隙間が形成される。この隙間は、後に詳述するが、マスキング装置１をマスクとして、第１領域（Ｍ）に選択的に膜を形成する際に、第１領域（Ｍ）と、第２領域（Ｕ）との間に位置し、隙間領域（Ｆ）を形成する。（図４及び図６参照）。
【００３４】
隙間形成部１３は、マスキング装置１を基材１００に配置した際に、基材１００の表面に対向する対向面１４を有しており、この対向面１４は、基材１００の表面に対し略水平に形成されている。また、隙間形成部１３の開口部１０を画定する第１領域（Ｍ）側の面１５は、基材１００の表面に対し略垂直に形成されている。なお、実施例１では、この隙間形成部１３の第２領域（Ｕ）側端部から第１領域（Ｍ）側端部までの長さ（Ｅ）（図４参照）を、基材１００上に形成される膜１１０の厚さ（ｔ）（図７参照）の２０倍程度となるように設定した。
【００３５】
下部１１は、開口部１０を画定する第１領域（Ｍ）側の面１６が、基材１００の表面に対し略垂直に形成されている。なお、実施例１では、この下部１１の高さ、すなわち、マスキング装置１を基材１００に配置した際に、基材１００の表面から対向面１４までの距離（Ｌ）（図４参照）を、基材１００上に形成される膜１１０の厚さ（ｔ）（図７参照）の１０倍となるように設定した。
【００３６】
マスキング装置１の隙間形成部１３よりも外側には、下部１１及び上部１２を貫通する貫通孔１７が２カ所形成されている。これらの貫通孔１７は、マスキング装置１を、後に説明する基台２００（マスキング用下装置：図４〜図７参照）上に配置された基材１００上に配置する際に、基材１００とマスキング装置１との位置合わせを行うための基準ピン２０１が挿入されるピン孔の役割を果たす。
【００３７】
なお、基材１００にも、基準ピン２０１が挿入されるピン孔１０１（図５参照）が形成されている。
【００３８】
基台２００は、外形がマスキング装置１と同じ形状及びサイズを有しており、基材１００とマスキング装置１との位置合わせを行うための基準ピン２０１が設けられている。
【００３９】
次に、このマスキング装置１を用いて、基材１００の第１領域（Ｍ）に選択的に膜を形成する場合について説明する。
【００４０】
先ず、図４に示すように、基台２００上に基材１００を載置する。この時、基台２００に設けられている基準ピン２０１を、基材１００に形成されているピン孔１０１に挿入させて、基材１００を所定位置に位置合わせする。（図５参照）。
【００４１】
次に、基台２００上に配置された基材１００上に、マスキング装置１を配置する。この時、図５に示すように、基台２００に設けられている基準ピン２０１を、マスキング装置１に形成されている貫通孔１７に挿入させて、マスキング装置１を所定位置に位置合わせする。この位置合わせにより、マスキング装置１の下部１１の下面が、基材１００の第２領域（Ｕ）上に載置され、この第２領域（Ｕ）は、マスキング装置１によってマスクされる。一方、基材１００の第１領域（Ｍ）は、開口部１０によって露出される。
【００４２】
次に、図６に示すように、マスキング装置１によって第２領域（Ｕ）がマスクされた基材１００に対し、表面処理剤供給器としてのエア塗装ガン３００を使用して、上方から膜形成用材料３０１を噴霧する。この時、膜形成用材料３０１は、広がり角度（θ）で、基材１００上に噴霧される。なお、実施の形態１では、広がり角度（θ）は、
長さ（Ｅ）＞距離（Ｌ）／ｔａｎθ
を満たすように設定した。
【００４３】
また、この時、エア塗装ガン３００は、膜形成用材料３０１を吐出する吐出口の向きが、基材１００の表面に垂直な方向に対し角度（α）となるように傾けて設置した。このようにエア塗装ガン３００を傾けることで、膜形成用材料３０１の隙間形成部１３側における基材１００の表面に対する入射角度が、マスキング装置１から離れた側の入射角度よりも鋭角となる。
【００４４】
このような条件で膜形成用材料３０１を噴霧することにより、膜形成用材料３０１は、マスキング装置１の隙間形成部１３の面１５から、距離（Ｌ）／ｔａｎθの位置まで、マスキング装置１の下部１１の面１６側に、すなわち、隙間領域（Ｆ）に浸入するが、面１６に接触することはない。この工程により、図７に示すように、基材１００上の第１領域（Ｍ）と、隙間領域（Ｆ）の途中まで膜厚（ｔ）の膜１１０が形成される。その後、マスキング装置１を基材１００から除去する。
【００４５】
このように、マスキング装置１を用いて膜１１０を形成した場合、形成された膜１１０のマスキング装置１側の膜厚が厚くなるという現象が生じることがない。また、マスキング装置１に膜１１０が固着して、マスキング装置１を除去する際に、膜１１０が引き裂かれることもない。
【００４６】
なお、実施例１では、下部１１と、下部１１に連続して一体的に形成された上部１２と、から構成されてなるマスキング装置１について説明したが、これに限らず、例えば、図８に示すように、マスキング装置２の下部２１を弾性部材から構成し、この下部２１を上部１２に、取り付けた構成としてもよい。この構成の場合、図８に示すように、マスキング装置２で基材１００の表面をマスクする際に、仮に、基材１００が歪んでいたりして、マスキング装置２との間に隙間が形成されるような状況であったとしても、下部２１の弾性により、下部２１を基材１００表面に密着させることができ、マスキング装置２と基材１００との間に、膜形成用材料が浸入することを防止することができる。したがって、第２領域（Ｕ）に、膜１１０が形成されることを抑制することができる。
【００４７】
なお、マスキング装置２の下部２１を構成する弾性部材としては、例えば、ゴム、樹脂、スポンジ等の多孔質部材等、所望により選択することができる。
【００４８】
また、弾性部材は、マスキング装置２の第２領域（Ｕ）と接触する部分に配設されていれば、マスキング装置２の下部２１全体を構成しなくてもよい。
【００４９】
また、実施例１では、隙間形成部１３の形状を、断面略四角形とした場合について説明したが、これに限らず、隙間形成部１３の形状は、第２領域（Ｕ）と、第１領域（Ｍ）との間に、隙間領域（Ｆ）を形成することが可能であれば、特に限定されるものではない。
【００５０】
さらにまた、実施例１では、基材１００の表面から隙間形成部１３の対向面１４までの距離（Ｌ）（図４参照）を、基材１００上に形成される膜１１０の厚さ（ｔ）（図７参照）の１０倍となるように設定した場合について説明したが、これに限らず、基材１００の表面から対向面１４までの距離（Ｌ）は、第２領域（Ｕ）と、第１領域（Ｍ）との間に、隙間領域（Ｆ）を形成することが可能であれば、特に限定されるものではないが、距離（Ｌ）は、膜１１０の厚さ（ｔ）の１０倍〜２０倍の範囲で設定することが望ましい。
【００５１】
そしてまた、実施例１では、隙間形成部１３の第２領域（Ｕ）側端部から第１領域（Ｍ）側端部までの長さ（Ｅ）（図４参照）を、基材１００上に形成される膜１１０の厚さ（ｔ）（図７参照）の２０倍程度となるように設定した場合について説明したが、これに限らず、前述した隙間領域（Ｆ）を形成することが可能であれば、特に限定されるものではないが、長さ（Ｅ）は、膜１１０の厚さ（ｔ）の２０倍〜５０倍の範囲で設定することが望ましい。
【００５２】
そしてまた、実施例１では、膜形成用材料３０１は、エア塗装ガン３００を使用して、上方から膜形成用材料３０１を噴霧する場合について説明したが、これに限らず、膜形成用材料３０１は、表面処理剤供給器を用いて行なってもよい。また、エア塗装ガン３００は、基材１００の表面に垂直な方向に対し角度（α）となるように傾けて設置した場合について説明したが、これに限らず、エア塗装ガン３００の設置角度は、所望により決定することができるが、マスキング装置１側の基材１００表面に対する入射角度が、マスキング装置１から離れた側の入射角度よりも鋭角となるよう傾けることが望ましい。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の実施例２にかかるマスキング装置及びこのマスキング装置を用いた表面処理方法について、図面を参照して説明する。なお、実施例２では、基材として、燃料電池用セパレータを適用した場合について説明する。
【００５４】
図９は、本発明の実施例２にかかるマスキング装置によってマスクされる燃料電池用セパレータの平面図、図１０は、図９に示す燃料電池用セパレータが配置される基台の平面図、図１１は、図１０に示す基台の側面図、図１２は、実施例２にかかるマスキング装置の平面図、図１３は、図１２に示すXIII−XIII線に沿った一部を示す断面図、図１４は、図１０に示す基台上に、図９に示す燃料電池用セパレータ及び図１２に示すマスキング装置を順に配置して位置決めした状態を示す平面図、図１５は、図１４に示すXV−XV線に沿った一部を省略して示す断面図、図１６は、セパレータ上に膜が形成された状態を示す図１５に対応する一部拡大断面図である。
【００５５】
なお、実施例２では、実施例１で説明した部材と同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
図９に示すように、実施例２にかかるセパレータ１５０は、その略中央部分が、特に図示しないガス流路が形成されたガス流路形成領域１５１となっており、このガス流路形成領域１５１は、燃料電池の発電部に対応している。また、ガス流路形成領域１５１の両側には、マニホールド１５２が形成されている。なお、実施例２では、セパレータ１５０のガス流路形成領域１５１と、マニホールド１５２の外周部近傍領域とを、第１領域（Ｍ）とした。
【００５７】
基台２５０は、セパレータ１５０及びマスキング装置３を配置可能な形状を有しており、セパレータ１５０及びマスキング装置３を配置した際に、これらの位置合わせを行うための基準ピン２０１が設けられている。また、基台２５０には、セパレータ１５０を配置した際に、このセパレータ１５０のマニホールド１５２と対応する位置に、マニホールド１５２と同サイズの開口部２５１が形成されている。この開口部２５１は、膜形成用材料３０１を、セパレータ１５０の表面に供給する際に、例えば、膜形成用材料３０１が跳ね返る等して、マスキング装置３とセパレータ１５０との間に浸入したり、膜形成用材料溜まり等ができることをより確実に防止する役割を果たしている。なお、実施例２では、リサイクルするための強度を考慮し、基台２５０をＳＵＳで構成し、その板厚を、約１．５ｍｍとした。
【００５８】
マスキング装置３は、セパレータ１５０のガス流路形成領域１５１に対応した領域が開口部３５となっており、マニホールド１５２及びマニホールド１５２の外周部近傍領域に対応した領域が開口部３６となっている。すなわち、マスキング装置３は、セパレータ１５０の第１領域（Ｍ）に対応した部分（図９及び図１６参照）が開口されている。また、このマスキング装置３には、開口部３５及び３６の外周部分に沿って隙間形成部１３が形成されている。すなわち、マスキング装置３は、マスキング装置１と同様に、第２領域（Ｕ）に接触して配置される下部１１と、下部１１に連続して一体的に形成された上部１２から構成されており、上部１２の開口部３５及び３６側は、下部１１よりも開口部３５及び３６側に延出した隙間形成部１３となっている。（図１３参照）。なお、実施例２では、リサイクルするための強度を考慮し、マスキング装置３をＳＵＳで構成し、その板厚を、約１．５ｍｍとした。
【００５９】
次に、このマスキング装置３を用いて、セパレータ１５０の第１領域（Ｍ）に選択的に膜を形成する場合について説明する。
【００６０】
先ず、基台２５０上にセパレータ１５０を載置する。この時、基台２５０に設けられている基準ピン２０１を、セパレータ１５０に形成されているピン孔１０１に挿入させて、セパレータ１５０を所定位置に位置合わせする。
【００６１】
次に、基台２５０上に配置されたセパレータ１５０上に、マスキング装置３を配置する。この時、基台２５０に設けられている基準ピン２０１を、マスキング装置３に形成されている貫通孔１７に挿入させて、マスキング装置３を所定位置に位置合わせする。この位置合わせにより、マスキング装置３の下部１１の下面が、セパレータ１５０の第２領域（Ｕ）に載置され、この第２領域（Ｕ）は、マスキング装置３によってマスクされる。一方、セパレータ１５０の第１領域（Ｍ）は、開口部３５及び３６によって露出される。
【００６２】
次に、図１４及び図１５に示すように、基台２５０、セパレータ１５０及びマスキング装置３の所望位置を保持クリップ３３０で固定し、これらの位置決めをさらに確実なものとする。
【００６３】
次に、マスキング装置３によって第２領域（Ｕ）がマスクされたセパレータ１５０に対し、実施例１と同様の方法で膜形成用材料３０１を噴霧し、図１６に示すように、セパレータ１５０上の第１領域（Ｍ）及び隙間領域（Ｆ）の途中まで膜厚（ｔ）の膜１１０を形成する。その後、保持クリップ３３０を外し、マスキング装置３をセパレータ１５０から除去する。
【００６４】
このように、マスキング装置３を用いて、セパレータ１５０の第１領域（Ｍ）及び隙間領域（Ｆ）の途中までの領域に膜１１０を形成した場合、膜１１０のマスキング装置３側の膜厚が厚くなるという現象が生じることがなく、均一な膜厚を備えた膜１１０が形成されたセパレータ１５０を得ることができる。したがって、このセパレータ１５０を含む単セルを複数積層して燃料電池スタックとした場合に、セル積層方向の荷重が局所的にかかることがなく、ＭＥＡに本来必要な面圧を正確に均等にかけることができる。
【００６５】
また、マスキング装置３に膜１１０が固着して、マスキング装置３を除去する際に、膜１１０がマスキング装置３に固着する等して引き裂かれることもない。このため、第１領域（Ｍ）において、膜１１０が欠落することがなく、セパレータ１５０の耐食性を向上させることもできる。さらに、第２領域（Ｕ）に膜１１０が形成されることがないため、燃料電池を構成した場合に、リーク不良の発生を防止することができる。
【００６６】
なお、実施例２にかかるマスキング装置３も、実施例１にかかるマスキング装置１と同様に、マスキング装置３の下部１１を弾性部材から構成してもよい。なお、この場合も同様に、弾性部材は、マスキング装置３の第２領域（Ｕ）と接触する部分に配設されていれば、マスキング装置３の下部１１全体を構成しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例１にかかるマスキング装置の平面図である。
【図２】図１に示すII−II線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施例１にかかるマスキング装置を、基台上に配置された基材の表面に配置した状態を示す平面図である。
【図４】図３に示すIV−IV線に沿った一部を示す断面図である。
【図５】図３に示す状態の側面図である。
【図６】本発明の実施例１にかかるマスキング装置が配置された基材に表面処理を施している状態を示す断面図である。
【図７】基材上に膜が形成された状態を示す図４に対応する断面図である。
【図８】本発明の他の実施例にかかる図４に対応する断面図である。
【図９】本発明の実施例２にかかるマスキング装置によってマスクされる燃料電池用セパレータの平面図である。
【図１０】図９に示す燃料電池用セパレータが配置される基台の平面図である。
【図１１】図１０に示す基台の側面図である。
【図１２】本発明の実施例２にかかるマスキング装置の平面図である。
【図１３】図１２に示すXIII−XIII線に沿った一部を示す断面図である。
【図１４】図１０に示す基台上に、図９に示す燃料電池用セパレータ及び図１２に示すマスキング装置を順に配置して位置決めした状態を示す平面図である。
【図１５】図１４に示すXV−XV線に沿った一部を省略して示す断面図である。
【図１６】図１６は、セパレータ上に膜が形成された状態を示す図１５に対応する一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、２、３…マスキング装置、１１、２１…下部、１２…上部、１３…隙間形成部、１４…対向面、１５、１６…面、１００…基材、１１０…膜、１５０…セパレータ、２００、２５０…基台、３００…エア塗装ガン、３０１…膜形成用材料、３３０…保持クリップ、Ｆ…隙間領域、Ｍ…第１領域、Ｕ…第２領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面の第１領域に表面処理を行う際、当該第１領域とは異なる第２領域をマスクするマスキング装置であって、
前記第２領域をマスクした際に、前記第１領域と第２領域との境界近傍に対応する端部に、前記基材表面と対向する対向面が形成されてなり、当該対向面と、前記基材表面との間に隙間を形成する隙間形成部を備えてなるマスキング装置。
【請求項２】
前記基材表面の第２領域をマスクした際に、当該基材表面と接触する部分に、弾性部材を配設してなる請求項１記載のマスキング装置。
【請求項３】
前記基材表面の第２領域をマスクした際に、前記対向面の前記第１領域側先端と、当該基材表面との距離（Ｌ）が、前記表面処理によって得られる表面処理層の厚さ（ｔ）の１０倍〜２０倍の範囲で設定されてなる請求項１または請求項２記載のマスキング装置。
【請求項４】
前記基材表面の第２領域をマスクした際に、前記隙間形成部の前記第２領域側端部から第１領域側端部までの長さ（Ｅ）が、前記表面処理によって得られる表面処理層の厚さ（ｔ）の２０倍〜４０倍の範囲で設定されてなる請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のマスキング装置。
【請求項５】
前記隙間形成部は、前記第２領域から第２領域に向けて延出してなり、前記基材表面の第２領域をマスクした際に、前記対向面が当該基材表面に対し略水平であり、前記第１領域側の面が、当該基材表面に対し略垂直である請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のマスキング装置。
【請求項６】
前記基材表面に接触する部分の前記第１領域側の面が、当該基材表面に対し略垂直である請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のマスキング装置。
【請求項７】
前記基材が、燃料電池用セパレータである請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のマスキング装置。
【請求項８】
マスキング装置を用いて基材表面の第１領域に選択的に表面処理を行う表面処理方法であって、
前記基材表面上に、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のマスキング装置の隙間形成部が、前記基材表面の第１領域と第２領域との境界近傍に位置するように、当該マスキング装置を配置する工程と、
前記マスキング装置が配置された基材表面に表面処理剤を供給し、当該基材表面を選択的に表面処理する工程と、
前記表面処理工程後、前記マスキング装置を当該基材表面から除去する工程と、
を含んでなる表面処理方法。
【請求項９】
前記表面処理剤の供給は、当該表面処理剤を噴霧することによって行う請求項８載の表面処理方法。
【請求項１０】
前記表面処理剤の供給は、表面処理剤供給器を用いて行い、当該表面処理剤供給器を、前記表面処理剤の前記当該延出部の基端側における前記基材表面に対する入射角度が、当該マスキング装置から離れた側の入射角度よりも鋭角となるよう傾けて、前記表面処理剤を当該基材表面に供給する請求項８または請求項９記載の表面処理方法。
【請求項１１】
前記表面処理剤が膜形成用材料であり、前記表面処理工程では、前記基材表面の第１領域に選択的に膜を形成する請求項８ないし請求項１０のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１２】
請求項８ないし請求項１１のいずれか一項に記載の表面処理方法が施されてなる基材。
【請求項１】
基材表面の第１領域に表面処理を行う際、当該第１領域とは異なる第２領域をマスクするマスキング装置であって、
前記第２領域をマスクした際に、前記第１領域と第２領域との境界近傍に対応する端部に、前記基材表面と対向する対向面が形成されてなり、当該対向面と、前記基材表面との間に隙間を形成する隙間形成部を備えてなるマスキング装置。
【請求項２】
前記基材表面の第２領域をマスクした際に、当該基材表面と接触する部分に、弾性部材を配設してなる請求項１記載のマスキング装置。
【請求項３】
前記基材表面の第２領域をマスクした際に、前記対向面の前記第１領域側先端と、当該基材表面との距離（Ｌ）が、前記表面処理によって得られる表面処理層の厚さ（ｔ）の１０倍〜２０倍の範囲で設定されてなる請求項１または請求項２記載のマスキング装置。
【請求項４】
前記基材表面の第２領域をマスクした際に、前記隙間形成部の前記第２領域側端部から第１領域側端部までの長さ（Ｅ）が、前記表面処理によって得られる表面処理層の厚さ（ｔ）の２０倍〜４０倍の範囲で設定されてなる請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のマスキング装置。
【請求項５】
前記隙間形成部は、前記第２領域から第２領域に向けて延出してなり、前記基材表面の第２領域をマスクした際に、前記対向面が当該基材表面に対し略水平であり、前記第１領域側の面が、当該基材表面に対し略垂直である請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のマスキング装置。
【請求項６】
前記基材表面に接触する部分の前記第１領域側の面が、当該基材表面に対し略垂直である請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のマスキング装置。
【請求項７】
前記基材が、燃料電池用セパレータである請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のマスキング装置。
【請求項８】
マスキング装置を用いて基材表面の第１領域に選択的に表面処理を行う表面処理方法であって、
前記基材表面上に、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のマスキング装置の隙間形成部が、前記基材表面の第１領域と第２領域との境界近傍に位置するように、当該マスキング装置を配置する工程と、
前記マスキング装置が配置された基材表面に表面処理剤を供給し、当該基材表面を選択的に表面処理する工程と、
前記表面処理工程後、前記マスキング装置を当該基材表面から除去する工程と、
を含んでなる表面処理方法。
【請求項９】
前記表面処理剤の供給は、当該表面処理剤を噴霧することによって行う請求項８載の表面処理方法。
【請求項１０】
前記表面処理剤の供給は、表面処理剤供給器を用いて行い、当該表面処理剤供給器を、前記表面処理剤の前記当該延出部の基端側における前記基材表面に対する入射角度が、当該マスキング装置から離れた側の入射角度よりも鋭角となるよう傾けて、前記表面処理剤を当該基材表面に供給する請求項８または請求項９記載の表面処理方法。
【請求項１１】
前記表面処理剤が膜形成用材料であり、前記表面処理工程では、前記基材表面の第１領域に選択的に膜を形成する請求項８ないし請求項１０のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項１２】
請求項８ないし請求項１１のいずれか一項に記載の表面処理方法が施されてなる基材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−３３２００８（Ｐ２００６−３３２００８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５７９９２（Ｐ２００５−１５７９９２）
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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