JP5953597B2 - 金属箔成形のための成形ロール - Google Patents

Description

本実施形態は、今後、従来の化石エネルギーに替わって電気自動車及び家電等の電気エネルギー源としての電池・キャパシター等に用いられる集電体電極箔として用いられる金属箔の成型のための成形ロールに関する。

近年、マルチメディア技術の急速な発展に伴い、携帯用の電子機器に使用され、更に、ここにきて加速度的に変化している電気自動車を初め地球規模での代替エネルギーとしての二次電池の小型軽量化及び高性能化の要請が待ったなしで求められている。

リチウム電池では、主に電極活物質の開発が、エネルギー密度向上とコストダウンを目的に精力的に行われているが、これら正負活物質各々は、その集電体である正極のアルミニウム箔及び負極の銅箔表面との密着性が悪く局部的な剥離現象を生じやすいという問題を抱え、特許文献１（特公平７−７０３２７号公報）にて金属集電体に連通した孔がこの剥離現象による電極性能低下を顕著に改善している。

また、孔明け箔の製造方法としては、従来、凹凸の金型（パンチング金型）を用いたプレス加工によって孔を形成する方法や、エッチング等の化学処理によって箔の材料の一部を溶かして孔を形成する方法が用いられている。

例えば、特許文献２（特許第３６６６５５８号）においては、打抜き穴を有する金型と弾性体との間に金属箔を挟持してロール間を通過させることにより、弾性体を加圧して金属箔を金型の打抜き穴内に変形させて金属箔に穴を形成する方法であって、金型及び弾性体は夫々ロールの外周長より十分に大きい長さの環状体からなり、金型及び弾性体を回転移動させる穴明き箔の製造方法が開示されている。

また、特許文献３（特開２００１−７９７９５号公報）においては、加工が容易であり、加工コストの低減が図れ、加工時にバリが発生したり破れたりするのを防止でき、強度のある多孔金属箔シートの製造方法であり、厚さ５０μｍ以下の金属箔シートに紫外線硬化型，熱剥離型又は水溶性粘着テープをラミネートし、次に紫外線硬化型粘着テープと金属箔シートにパンチング加工によって開孔率が２５％以上となる多数の小孔を均一に穿孔し、次いで粘着テープに粘着力を喪失させて当該粘着テープを金属箔シートから剥離させることを特徴とする多孔金属箔シートの成形方法が開示されている。

更に、特許文献４（特開２００２−２１６７７５号公報）においては、集電体箔の開口率を大きくすると共に、薄い集電体箔に多数の小孔を形成することができる二次電池の電極用集電体箔の成形方法および成形装置であって、多数の凸部を有するエンボスロールと凹凸を有しない平ロールとの間に、無孔の集電体箔を弾性ベルトと重ね合わせて通過させ、凸部によって押圧される集電体箔の箇所に貫通孔を形成すると共に貫通孔の形成時に発生する抜きカスを弾性ベルトに埋め込み、その弾性ベルトに埋め込まれた抜きカスは、ロール通過後に弾性ベルトから除去するようにした箔の成形方法および成形装置が開示されている。

更に、特許文献５（特開２００１−１００７号公報）においては、コスト高を招くことなく、穴の大きさやピッチ等の自由度が大きい穴明き箔を効率的に製造することが可能な穴明き箔の製造方法であり、ベース板の上に弾性体を金属箔を載置し、溝付きロールを弾性体側に押し込むと、弾性体が変形し、金属箔がロールの溝内に押し込まれ、溝の縁と弾性体により金属箔の剪断加工が行われ、ロールの突起部で弾性体に押し付けられた金属箔の部分は、抜きカスとなり、穴が形成された穴明き箔が得られる方法が開示されている。同様に、特許文献６（特開２００２−１１３５３５号公報）においては、形成された４角形の孔の周縁のリブにクラックを発生させることのない孔あき箔の製造方法であり、ロール装置の一方のロールを構成する加工ロールの表面に形成された菱形凸部において、２組の対向する頂点のうちの一方の組の対向する頂点をロール回転方向に沿って配置し、他方の組の対向する頂点をロール軸方向に沿って配置するとともに、一方の組の頂点間の間隔を他方の組の頂点間の間隔より長く設定するものが開示されている。

処理液を用いない機械的な多孔金属箔の製造を目的とし、特に新規なロール成形による金属箔の製造を目的としている。しかしながら、機械的成形においても、上述した従来のロール成形法では、上記の様に金型である成形ロールに対して、受けロールは弾性体であるためにその加工後の金属箔の孔形状は、加工刃の抜ける方向にバリ状のカエリが発生してしまい、加工後の箔厚が厚くなるのは確実であり、それに加えて加工屑を含めて寸法不良となる可能性があった。

また、従来のロール成形での孔加工は、金型ロールと表面がゴム製の受けロールの一対の成形部で行われるが、ここでは受けロールと成形ロール本体の金型間の寸法バラツキ、更には受けロールのゴム材質・硬度及びゴム密度のバラツキにより、どうしてもハーフカットという抜けきらない不完全加工が発生するという課題もあった。

さらに、従来のロール成形加工法での孔明けにおいては、その抜き屑が工法上、受けロールである弾性体ロール表面に付着し、樹脂ブラシとエアー加圧や吸引でその排除をしても不充分でありロールの１回転中では取り切れない状況である。このような状態で次の加工に入ると、受けロールの表面上の排除できずに付着していた加工屑が、その付着位置によっては、微細なバリ状の抜きの「カエリ」の間に挟まり込んで、益々、排除困難の状態を作ることになる。従来技術では、これらの排除困難な加工屑の状態を完全に排除することが不可能である。

また、凸形状を有するロール成形金型に対して受けロールが弾性体のために、バリ状のカエリが必ず発生し、加工後の金属箔厚が原箔より厚くなりの顧客仕様を満足できない事態も発生する。更に、ロール成形での孔加工の際に、比較的大きい抜き屑以外にも微細な金属微粉は周囲に舞い箔表面に付着する。

前記した従来の機械的成形技術においては、成形後のバリに対しては改善提案があるものの、二次電池等の製品となっての多孔電極箔の致命的欠陥になる短絡現象の原因となる加工屑・微粉・塵の排除にはほとんど触れられていないのが現状である。しかしながら、特に近年での大手電池メーカー数社の不良・回収事故により、多孔電極箔の品質はバリの除去に加えて、多孔電極箔上で遊離する加工屑・微粉・塵の排除が今後の最重要課題となってきている。

現在の金属製のロール表面に微細な凸型を形成し、金属箔を挟んで対向する弾性体よりなる受けロールよりなり、長尺の金属箔に対し孔明け等の連続加工を行うロール成形システムでの箔の孔明け加工を例にとると、加工部は金属製ロールとゴム等のロール一対のみであり、加工機会は一度であり、しかも極めて短い距離での加工部を形成しているのみである。そのため、各ロール単体或いはロール組込の精度及びゴムローラ等の密度バラツキや装置の加工時の振動等の諸条件により金属箔と金型の位置関係にバラツキが生じてハーフカットという抜き加工が完成しない状態で抜け切らず切り屑の一部分が母材である金属箔に繋がった状態の不具合が発生している（後述するが図９（Ｂ）参照）。

更に、従来はどうしても避けられない、凹型として作用するゴム製の受けロールへの抜き屑がランダムに付着し、孔加工の際に加工のカエリが生じることで抜き屑が挟まる状態となり、落下不安を残したまま巻き取られていくことになる。

上記の２通り状態の抜き屑は、従来の加工・徐屑方法では排除不可能であった。また、これら抜き屑以外に実際の加工においては、微細な切り紛が舞い母材に付着し、通常の市販の粘着ローラ等を母材表面に対して回転接触させることによって一時的な対応は可能であるが、連続の成形加工にはロールクリーニングができず、安定した除塵機能は維持できない。

本実施形態者等は、既に基本実施形態として特願２００８−１６４８９１を出願しているが、さらに開発を続けることにより、成形ロールによって微細孔の加工はできたものの、抜き屑が凹型としてのゴム製の受けロールへ埋没して排除ができずに次の加工に悪影響を及ぼすことが発生することも判ってきた。

多孔電極箔は、積層または捲回方式に組立てられてパッケージされるが、その際、金属屑類の混入はその異物が電気・化学反応にて成長しスペーサを貫通し短絡等の障害の原因となる危険性があり、致命的な欠陥となる。そのため、電子部品の素材である為には、必要材質以外の異物・塵を付着・巻き込まないことは重要な品質要素である。そこで多孔電極箔の成形において、加工屑の発生抑制と徹底した排除機構により、これら電子部品の電極の品質維持に重要な役目を担うものである。

特公平７−７０３２７号公報 特許第３６６６５５８号 特開２００１−７９７９５号公報 特開２００２−２１６７７５号公報 特開２００１−１００７号公報 特開２００２−１１３５３５号公報

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｈｏｎｓｅｉｈａｋｕ．ｃｏ．ｊｐ／ｋｅｎｋｙｕ／ａｌｕｍｉ．ｈｔｍ また、非特許文献１には、グラビア印刷とエッチング法により穴あき金属箔を製造する技術が開示されている。

目的は、多孔成形及び圧延による金属箔へのシワやスジの発生を抑制することを可能とする成形ロールを提供することにある。

本実施形態に係る成形ロールは、金属箔を成形するために円柱又は円筒形状のロール本体の周面に複数の微細突起が形成されてなる。複数の微細突起は複数の貫通孔成形用突起と複数のエンボス部成形用突起とからなる。エンボス部成形用突起は貫通孔成形用突起と同形である。貫通孔成形用突起のエッジは刃形であり、エンボス部成形用突起のエッジは丸められている。

本実施形態の金属箔ロール成形方法に適用される装置の第１の実施形態の成形ロールユニット及び抜き屑排除ユニットを示す配置図。 本実施形態の金属箔ロール成形方法に適用される装置の全体構成図。 本実施形態の金属箔ロール成形方法に適用される装置の別の実施形態の全体構成図。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ） 本実施形態の方法に適用される受けロールの変形例を示す断面図。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ） 本実施形態の方法に適用される成形ロールの微細突起の変形例を示す説明図。 本実施形態の金属箔ロール成形方法に適用される装置の第２の実施形態での成形ロールユニット及び抜き屑排除ユニットを示す配置図。 本実施形態の金属箔ロール成形方法に適用される装置の第３の実施形態での成形ロールユニット及び抜き屑排除ユニットを示す配置図。 本実施形態の金属箔ロール成形方法に適用される装置の屑排除ユニットの駆動機構を示す斜視図。 （Ａ），（Ｂ） 本実施形態の金属箔ロール成形方法の成形加工動作の説明図。 本実施形態の金属箔ロール成形方法に適用される装置の有孔の金属箔の圧延機構の詳細図。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本実施形態の金属箔ロール成形方法に適用される装置の除塵装置の詳細図。 本実施形態の金属箔側縁部のロール成形加工の改良に関する説明図。 本実施形態の金属箔ロール成形加工に適した超音波・電界エッチングユニットの概略構成図。 本実施形態の金属箔ロール成形加工の金属箔両淵部のトリミング装置の概略構成図。

本実施形態は、上記した様な従来の技術が有する問題点に鑑みなされたものでその目的とするところは連続して大量に安定した切り屑・塵等の残留や付着のない電極用集電体としての多孔金属箔が製造出来て、従来の他の工法に比べて大幅に低コスト化を実現可能としたものである。即ち、本実施形態は、金属製ロール金型とゴム製受けロールを用いるその工法を用いる限りにおいては、避けて通れないハーフカットの問題と、抜きカエリ間での抜き屑の挟み込みをより有効に排除するという問題との、２つの問題点を同時に達成し、さらには抜き屑のゴム製受けロールの確実な除去を達成することのできる多孔金属箔のロール成形装置及び多孔金属箔のロール成形方法の提案である。更に、本実施形態は、その方法で成形したコイル状多孔金属箔の提供を目的とするものである。

まず、ハーフカット（不完全抜き状態）の原因は、従来では、金属箔がロール金型と受けロールの間で１度のみの短時間の挟み込み動作による成形工程で孔明け加工を実施しているからである。本実施形態においては、金属箔の成形加工のパスライン（成形加工領域Ｘ）をロール金型の周囲に接触状態を保った状態を長く確保し、最初にロール金型と受けロールの間に噛み込まれる位置Ａから離間位置Ｃまでの成形工程において、ロール金型の凸形状の型が金属箔の貫通成形孔に噛み込んだままの状態で金属箔と共に回転しており、この接触状態を保っている間に、噛み込み位置の受けロールの次に配置した受けロールによって再度ロール金型との間の圧接による穿孔作業を達成させることにより、複数回のロール刃での加工状態を経過させることとなり、不完全な抜き状態・ハーフカットを完全な抜き状態とするものである。尚、この方式は、受けロールの数をさらに増やすことにより、成形工程の回数（段数）をさらに増やして、より完全な抜き状態を得ることが可能なものである。本明細書においては、３つ以上の受けロールを設けた例については、特に説明していないが、これは当業者において、本実施形態の思想を適用することにより容易に実施可能なものである。

次に、受けロール上の「残留抜き屑」により極まれに発生する「抜きカエリ」の対策を説明する。これは、成形後の孔に「残留抜き屑」が成形ロール金型に対して「抜きカエリ」として挟まった状態の「抜き屑」である。この「抜きカエリ」については、表面に樹脂製の弾性繊維を植立した回転ブラシを成形ロール金型に対して対向配置した状態で回転させ、成形ロールの微細金型が金属箔の貫通孔に未だ噛み込んでいる状態において、成形された金属箔に対向させて１０００ｒｐｍ程度で高速回転させることにより、成形金属箔に同伴してきた加工屑を排除するものである。

本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法は、表面に多数の凸型を備えた成形ロールと弾性体表面を備えた受けロールにより、その間に挿入される金属箔に多数の孔を成形加工するものであり、本ロール成形において受けロールは重要なパーツである。そこで、本実施形態は、ハーフカットの改善のために受けロールの表面構造に改善を加えたものである。この際に、更に改善を加える必要がある事項は、受けロール上の「残留抜き屑」の埋没対策である。つまり、受けロール上の「埋没切り屑」が新たに供給される金属箔２０に悪影響を与える問題である。本実施形態は、その点に大幅な改善を加えたものである。

上述の回転ブラシは、より効果を奏するためには、立体カム（溝カム）又は２軸のモータ駆動を用いて高速回転させることが有効である。これにより、同時に２軸方向に高速移動・揺動させることで、受けロールに挟まった抜け屑に対し全方位に排除しようとする力が作用し、加工屑の排除機能が高まることが期待できるものである。このような排除機能は、回転ブラシの金属箔表面への接触の回数（具体的には回転数或いは揺動樹脂ブラシ数）を増やすことにより、その目的とする抜き屑排除の精度が向上することは明白である。

また本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法は、金属箔の加工後の移送ラインの途中にて集塵効率を考慮した密閉に近い容器内にて加圧・吸引により除塵する工程を備える。その際に、その容器の多孔金属箔が通る部分に平面的にて長方形状ブラシを設置し、多孔金属箔の移動の際に連続的に接触させて、その表面から塵等を剥がして舞い上がらせることで吸引し易くしている。容器内には所定減圧の吸引エアー流体が循環することにより排除した加工屑・塵等を集塵器にて回収するものである。

本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法においては、抜き屑のように加工にて発生する比較的大きな屑以外の微細塵については、加工後の多孔金属箔の巻取りの直前の位置において、市販の乾式のクリーニング機能を有する除塵ローラを配置することが有用である。この除塵ローラによる除塵もその回数（除塵ローラの配置数）を増やすことでその目的とする微細塵の排除の精度が向上する。

本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法では、多孔金属箔のロール成形の後の除塵・バリ取り工程で用いるユニットとして新規な超音波・電界エッチングユニットを開発・提供することを目的とする。この超音波・電界エッチングユニットは、本実施形態の方法に用いられる多孔金属箔のロール成形装置に組み込まれるユニットとして使用されるだけではなく、単独の装置として種々の金属の箔又は板状物の一般的なバリ取り技術として転用することが可能なものである。すなわち、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法は、コイル状に巻いた長尺の金属箔を巻き戻して、該長尺金属箔を成形ロールと受けロールの間に挟み込んで金属箔に多数の微細な孔を成形し、該微細孔成形後の成形長尺金属箔を再度コイル状に巻き取る多孔金属箔のロール成形方法であって、成形ロールは、ロール表面全周に渡って微細な凸型を多数形成してあり、受けロールは、成形ロール表面の凸型に対向して圧接させた弾性体表面より成るロールであり、微細孔成形後の長尺金属箔が再度コイル状に巻き取られる前の多孔金属箔移送ライン途中に、成形長尺金属箔の微細孔周辺に形成されたバリ先端の微屑発生の可能性ある部分を超音波・電界エッチング手段により除去するように構成し、これにより、成形後の金属箔の加工バリを効果的に除去することが可能なものである。

本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法においては、加工により発生するバリ状の加工のカエリを、一対の平金属ロールにて挟持する圧延機能によって、箔厚近くまでに仕上げることが可能である。

しかしながら、このように圧延機能により箔厚近くまでに仕上げることが、新たな課題を発生させる。つまり、多孔金属箔の幅方向での両側辺部は未加工のためバリ状の加工返りがなく、厚みが薄い原箔状態となっている。このような厚みの異なる箔材を圧延ロールにて均一に加圧・圧延すると箔の移送方向に伸びが発生する際に、未加工部分の両側辺部と中心部分の加工部分とで伸び量が異なるため、長尺のコイル材の場合にはその伸び量の差が集積してシワが発生し、箔表面に圧延されたスジとなって現れる。本実施形態の多孔金属箔のロール成形装置及び多孔金属箔のロール成形方法は、このような現象を防止することを目的とするものである。

更に、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法においては、金属箔のロール成形後に加工条件的に不安定な両側辺部を連続トリムして多孔金属箔の品質改善を図ることも可能としている。

本実施形態の方法に用いられる多孔金属箔のロール成形装置は、コイル状に巻いた長尺の金属箔を巻き戻して、該長尺金属箔を成形ロールと受けロールの間に挟み込んで金属箔に多数の微細な孔を成形し、該微細孔成形後の多孔長尺金属箔を再度コイル状に巻き取る多孔金属箔のロール成形装置であって、成形ロールはロール表面に微細な凸型を多数形成してあり、受けロールは成形ロールに対向して圧接させた弾性体より成るロールであり、受けロールは金属箔の流れに沿って複数設けられている。

さらに、本実施形態の方法に用いられる多孔金属箔ロール成形装置は、受けロールの成形ロールとの対向圧接部よりも回転方向で下流側に、加工屑を掻き取るために表面に弾性繊維を持った掻取りブラシ設けている。

さらに、本実施形態の方法に用いられる多孔金属箔ロール成形装置は、成形ロールに対向して、複数の受けロールよりも更に金属箔の流れに沿って下流側に、弾性繊維を持った回転ブラシを設けている。

さらに、本実施形態の方法に用いられる多孔金属箔ロール成形装置は、金属箔の流れに沿って上流側に設けられた第１受けロールと成形ロールとの対向圧接位置は、巻き戻された長尺金属箔が成形ロールと接し始める位置Ａの近傍であり、第１受けロールより金属箔の流れに沿って下流側に設けられた第２受けロールと成形ロールとの対向圧接位置Ｂは、長尺金属箔が成形ロールと接している領域の中間位置近傍であり、成形ロールに対向した回転ブラシの設置位置は、微細孔成形後の多孔長尺金属箔が成形ロールと離れ始める位置Ｃの近傍である。

さらに、本実施形態の方法に用いられる多孔金属箔ロール成形装置は、微細孔成形後の長尺金属箔が再度コイル状に巻き取られる前の金属箔移送ライン途中に、金属箔の加工によって発生したバリ状の加工返りを箔厚近くまでに圧延して仕上げるために、対向して回転する圧延ロールを設けている。

さらに、本実施形態の方法に用いられる多孔金属箔ロール成形装置は、微細孔成形後の長尺金属箔が再度コイル状に巻き取られる前の多孔金属箔移送ライン途中に、ほぼ密閉した空間部を設け、その中で移送多孔金属箔に圧縮気体の吹き付け或いは吸引することにより、多孔金属箔に同伴してくる加工屑・微粉・塵等の異物を除去するユニットを設けている。

上記のような装置を用いた本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法は、コイル状に巻いた長尺の金属箔を巻き戻して、該長尺金属箔を成形ロールと受けロールの間に挟み込んで金属箔に多数の微細な孔を成形し、該微細孔成形後の長尺多孔金属箔を再度コイル状に巻き取る多孔金属箔のロール成形方法であって、成形ロールはロール表面に微細な凸型を多数形成してあり、受けロールは成形ロールに対向して圧接させた弾性体より成るロールであり、受けロールは金属箔の流れに沿って設けられた実質的に同一の機能・性能を有する第１受けロール及び第２受けロールによって構成されており、該第１受けロールにおいて金属箔孔のハーフカットが発生してもそれに続く第２受けロールによって金属箔に対しての成形を施すようにしたことを特徴とする。

さらに、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法は、微細孔成形後の長尺金属箔が再度コイル状に巻き取られる前の多孔金属箔移送ライン途中に設けた圧延ロールにより、金属箔の加工によって発生したバリ状の加工返りを箔厚近くまでに圧延して仕上げることを特徴とする。

さらに、本実施形態はコイル状多孔金属箔にもあり、このコイル状多孔金属箔は、コイル状に巻いた長尺の金属箔を巻き戻して、該長尺金属箔を成形ロールと受けロールの間に挟み込んで金属箔に多数の微細な孔を成形し、該微細孔成形後の長尺多孔金属箔を再度巻き取ったコイル状多孔金属箔であって、成形ロールにはロール表面に微細な凸型を多数形成してあり、受けロールは成形ロールに対向して圧接させた弾性体より成るロールであり、受けロールは金属箔の流れに沿って設けられた実質的に同一の機能・性能を有する第１受けロール及び第２受けロールによって構成されており、該第１受けロールにおいて金属箔孔のハーフカットが発生してもそれに続く第２受けロールによって金属箔に対しての成形が施されるようにし、微細孔成形後の長尺金属箔が再度コイル状に巻き取られる前の多孔金属箔移送ライン途中に設けた圧延ロールにより圧延された後に、ほぼ密閉した空間部を設け、その中で移送多孔金属箔に圧縮気体の吹き付け或いは吸引することにより、多孔金属箔に同伴してくる加工屑・微粉・塵等の異物を除去され、更に圧延ロールにより金属箔の加工によって発生したバリ状の加工返りを箔厚近くまでに圧延して仕上げるようにした後に再度巻き取った平坦で異物が除去されたコイル状多孔金属箔であることを特徴とする。

ここで、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法を実現する多孔金属箔のロール成形装置についても説明しておく。この多孔金属箔のロール成形装置は、コイル状に巻いた長尺の金属箔を巻き戻して、該長尺金属箔を成形ロールと受けロールの間に挟み込んで金属箔に多数の微細な孔を成形し、該微細孔成形後の成形長尺金属箔を再度コイル状に巻き取る多孔金属箔のロール成形装置であって、
前記成形ロールは、円周状のロール表面全周に渡って微細な凸型を多数形成してあり、前記受けロールは、前記成形ロール表面の凸型に対向して圧接される弾性体表面より成るロールであり、
前記長尺金属箔は、前記成形ロール表面の凸型に対して、噛み込み位置Ａにおいて噛み込み導入され離間位置Ｃにおいて離間するように構成され、前記噛み込み位置Ａから前記離間位置Ｃまでの成形加工領域Ｘが前記成形ロール表面全周域の内の１８０度以上を占めるように構成され、
これにより前記長尺金属箔は、前記成形加工領域Ｘにおいて前記成形ロール表面の凸型に対して噛み込まれた状態を維持して該成形ロールと共に回転するように構成されている。

これにより、加工されるべき長尺金属箔が、円周状の成形ロール表面の凸型に長い間噛み込んだ状態で共に回転することにより、金属箔への孔の加工を完全に達成することが可能なものである。

さらに、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法を実現する多孔金属箔のロール成形装置は、前記成形ロール表面に形成された凸型が、その頂部にクレーター状の凹部を形成している。

これにより、打ち抜かれた切り屑がクレーター状凹部によって変形されることにより、受けロールの弾性体表面内に埋没して、次の成形加工に悪影響を与えることが回避できるものである。

さらに、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法を実現する多孔金属箔のロール成形装置は、前記受けロールが、前記成形加工領域Ｘ内において前記成形ロール表面の凸型に対向して配置され、且つ、前記金属箔の流れ方向に沿って複数段設けられている。

これにより、一つの成形ロールによる加工であっても、複数段の成形加工が可能となり、ハーフカットによる抜き屑の問題が解消されるものである。

さらに、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法を実現する多孔金属箔のロール成形装置は、前記受けロールに形成された弾性体表面が、その軸線方向に強弱の弾性分布を構成されており、前記成形ロール表面に形成された凸型が配置されている軸線方向位置に対応する位置の弾性は弱く、該凸型が配置されてない軸線方向位置に対応する位置の弾性は強くされた弾性分布で構成されている。

このように受けロールの弾性体表面が軸線方向に強弱の弾性分布を形成することにより、孔の打ち抜き加工の際に、成形ロール凸型の対応部分は軟らかく、その周辺を硬くすることにより、従来の打ち抜き型による打ち抜きの際の材料押さえと似た効果を達成できるものである。

さらに、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法を実現する多孔金属箔のロール成形装置は、前記成形ロールの前記受けロールとの対向圧接部よりも回転方向で下流側の成形加工領域Ｘにおいて、加工屑を掻き取るために表面に弾性繊維を配置した掻取りブラシを設けている。

これにより、後段の処理に移送される成形後の金属箔に着いて移送される加工屑を極力掻き取ることが可能となるものである。

さらに、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法を実現する多孔金属箔のロール成形装置は、コイル状に巻いた長尺の金属箔を巻き戻して、該長尺金属箔を成形ロールと受けロールの間に挟み込んで金属箔に多数の微細な孔を成形し、該微細孔成形後の成形長尺金属箔を再度コイル状に巻き取る多孔金属箔のロール成形装置であって、
前記成形ロールは、ロール表面全周に渡って微細な凸型を多数形成してあり、前記受けロールは、前記成形ロール表面の凸型に対向して圧接させた弾性体表面より成るロールであり、
前記微細孔成形後の長尺金属箔が再度コイル状に巻き取られる前の多孔金属箔移送ライン途中に、前記金属箔の加工によって発生したバリ状の加工返りを箔厚近くまでに圧延して仕上げるために、対向して回転する圧延ロールを設けている。

これにより、この金属箔を２次電池用の電気要素に用いたとしても、バリによる電気的或いは機械的な悪影響を排除することが可能なものである。

さらに、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法を実現する多孔金属箔のロール成形装置は、前記微細孔成形後の長尺金属箔が再度コイル状に巻き取られる前の多孔金属箔移送ライン途中であって、前記圧延ロールによる圧延加工の前に、前記金属箔の未加工両側縁部にエンボス加工を施すように構成している。

これにより、多孔金属箔移送ライン中の圧延加工の際に、金属箔の幅方向において圧延による伸び率の相違を解消することができ、金属箔側縁部のシワの発生を抑えることができるものである。

さらに、本実施形態の多孔金属箔のロール成形方法を実現する多孔金属箔のロール成形装置は、コイル状に巻いた長尺の金属箔を巻き戻して、該長尺金属箔を成形ロールと受けロールの間に挟み込んで金属箔に多数の微細な孔を成形し、該微細孔成形後の成形長尺金属箔を再度コイル状に巻き取る多孔金属箔のロール成形装置であって、
前記成形ロールは、ロール表面全周に渡って微細な凸型を多数形成してあり、前記受けロールは、前記成形ロール表面の凸型に対向して圧接させた弾性体表面より成るロールであり、
前記微細孔成形後の長尺金属箔が再度コイル状に巻き取られる前の多孔金属箔移送ライン途中に、成形長尺金属箔の微細孔周辺に形成されたバリ先端の微屑発生の可能性ある部分を超音波・電界エッチング手段を設けている。

これにより、成形後の金属箔の加工バリからの微屑を効果的に除去することが可能なものである。

以下、より具体的に本実施形態を図面を参照しながら説明する。まず、本実施形態の多孔金属箔のロール成形について、図面全体を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の方法を実現する多孔金属箔ロール成形装置は、二次電池等電子部品の電極用集電体として金属箔に多数の微細孔を幾何学的に搾設配列させるもので、更に説明すれば、図１に示すように、機械加工技術等で形成された多数の凸型としての微細突起（エンボス）１１（３００〜６００μｍφ）が幾何学的に等間隔で配置されている金属製の成形ロール１０、及び、これと同期して回転する外周面が弾性体製（例えば合成ゴム）の受けロール３０によってアルミニウムや銅等の金属箔２０に微細孔を明けるものである。この際、表面弾性体製（例えば合成ゴム）の受けロール３０は、金属製の成形ロール１０に対して、所定の押圧力で加圧されて転動している。

これにより、金属箔２０に微細の孔が成形され、その際に３００〜６００μｍφで厚み１０〜１００μｍ程の抜き屑２１が発生する。この抜き屑２１の多くは、金属箔２０から分離されて受けロール３０であるゴムロールに伴われて（付着或いは埋没して）移送されるが、一部は金属箔２０に同伴される。そのように金属箔２０に同伴される抜き屑２１は、受けロール３０の下流側に配置されたブラシロール５０により掻き落とされる。このブラシロール５０の回転方向は、金属箔２０の移送方向と対向する方向が望ましいが、同じ方向に回転させても良い。(40) JP 2014-100784 A 2014.6.5
このようにして、抜き屑２１と微細な金属粉を表面がゴムロールである受けロール３０で金属箔２０から剥離分離し、分離しきれずに金属箔２０に随伴される抜き屑２１等（図９（Ｂ）参照）は、２軸のモータ駆動機構５０１等を成形ロール１０の円周上に追加配置することにより掻き落し効果を向上させることができる（図８参照）。図８に示すように、この２軸のモータ駆動機構５０１は、高速回転モータ５０２によりブラシロール５０の回転動作が達成される。加えて、回転モータ５０３及びカム５０４により、２軸モータ駆動機構５０１全体を成形ロール１０の軸方向へ高速に揺動させる。この回転動作と高速移動・揺動動作により、加工後の孔に挟まった抜き屑２１に対しても全方位的に排除しようとする力が作用し、加工抜き屑２１の排除機能が高まることが期待できるものである。

さらに、金属箔２０からは剥離され分離したものの、成形ロール１０の凸型としての微細突起（エンボス）１１に付着して、離間位置Ｃを越えても成形ロール１０の凸型１１等に随伴された粉塵等を排除するために、成型ロール１０の金属箔２０の導入部よりも回転方向で上流側に払い落としブラシロール５６を設けることにより、成形ロール１０の表面から粉塵を直接的に掻き落とすことができる。離間位置Ｃを越えて成形ロール１０の凸型１１等に随伴される粉塵等は、新たに成形ロール１０に供給され噛み込まれる金属箔２０次の成形の際に極めて大きな悪影響を与えるものであり、除去されなければならない。

さらに、後述するが、本実施形態の方法を実現する多孔金属箔ロール成形装置の全体構成においては、成形後の多孔金属箔の巻取り部までの箔の移動の途中で、ブラシつきの加圧・吸引容器と乾式クリーニング機能つき除塵ロールによって、全く金属片、金属粉等のない連続した広範囲に規則的な配列の微細孔を有する集電体として巻取ってコイル状の多孔金属箔を得るものである。

さらに詳細に本実施形態の方法を実現する多孔金属箔ロール成形装置を順次添付図面に沿って説明する。第１の実施形態としての多孔金属箔ロール成形装置は、図１に成形ロール１０と受けロール３０とによる成形加工部分の詳細図を示し、図２に全体的な装置構成を示している。

図１に示す第１の実施形態においては、外径１００〜５００ｍｍφの成形ロール１０に対して第１及び第２の受けロール３０及び４０が被加工金属箔２０を挟み込んで転圧回転するものである。この際に、長尺金属箔２０は、成形ロール１０の表面の凸型１１に対して噛み込み位置Ａにおいて噛み込み導入され離間位置Ｃにおいて離間するように構成されている。そして、噛み込み位置Ａから離間位置Ｃまでの成形加工領域Ｘは、成形ロール表面全周域の内の１８０度以上を占めるように構成されている。これにより、長尺金属箔２０は、成形加工領域Ｘにおいて成形ロール１０の表面の凸型１１に対して噛み込まれた状態を維持して成形ロール１０と共に回転するように構成されているので、加工されるべき長尺金属箔２０が、円周状の成形ロール１０の表面の凸型１１に長い間噛み込んだ状態で共に回転することにより、金属箔２０への孔の加工を完全に達成することが可能なものである。つまり、従来では、金属箔がロール金型と受けロールの間で１度の短い時間での挟み込み動作による成形工程で孔明けをしていたが故のハーフカットの問題を解決するものである。これが、本実施形態の基本的技術思想の一つである。

さらに上述のように、成形ロール１０に対向させて複数の受けロール３０，４０を設けたことが本実施形態のもう一つの基本的技術思想である。これによっても、従来の金属箔がロール金型と受けロールの間で１度の挟み込み動作による成形工程故のハーフカットの問題を解決するものである。この第１及び第２の受けロール３０及び４０は、成形ロール１０に対して所定の圧力で押圧されながら転動する。成形ロール１０の周りには、更に金属箔２０の流れの下流側に、外径８０ｍｍφで０．２５φｍｍの樹脂ワイヤーのワイヤー長１６ｍｍのブラシロール５０が配置されている。この際、ブラシロール５０は、高速回転モータ５０２（図８）によって、被加工金属箔２０の移動方向と対向して回転（成形ロール１０の回転方向と反対の方向）すると共に、回転モータ５０３及びカム５０４により、全体を成形ロール１０の軸方向へ高速に揺動させて、金属箔２０に同伴してきた抜き屑２１を金属箔２０から排除する。

さらに、本実施形態の方法を実現する多孔金属箔ロール成形装置を、金属箔２０の送り出しから巻き取りまでの全工程の概略を図２に沿って説明する。この全工程は、以上の実施形態で説明した内容を含んだリール状材料の金属箔２０等のロール成形加工において、加工屑や粉塵が製品としての巻き取られたリール状多孔金属箔２６に残留しない多孔金属箔ロール成形装置及び多孔金属箔のロール成形方法を提案するものである。

図２に示す多孔金属箔ロール成形装置の全工程での成形ロールユニット１０，３０，４０及び抜き屑排除ユニット５０等は、各実施形態の構成と同一構成であるのでここでは詳細な説明はしない。図２の多孔金属箔ロール成形装置においては、リール状金属箔２５から長尺金属箔２０が矢印方向に送り出され、導入ロール３１によって、成形ロール１０と第１の受けロール３０の間に挟み込まれ、成形ロール１０表面の凸状切刃型１１（図２には図示なし）によって微小孔が成形される。抜き屑２１は第１の受けロール３０の表面のゴム内に一旦は捕捉され、その後、第１の受けロール３０の回転により微小孔を成形加工後の金属箔２０からは剥離分離される。第１の受けロール３０表面のゴムに付着した抜き屑２１は、下流に設けられた払い落としブラシロール３９，３９によって払い落とされる。

被加工金属箔２０の成形加工は、送り出しローラ２５から、巾２６０ｍｍの被加工金属箔２０が巻き戻されて矢印の方向に移送されながら、成形ロール１０と受けロール３０との間の挟み込み位置Ａ近傍で挟み込まれ、所定の加圧力８（１５Ｍｐａ）で押圧されることにより、成形ロール１０上の微細な凸状の切刃型（エンボス）１１が金属箔２０の表面に接触し、受けロール３０のゴムの弾力の弾性限界内の抵抗が被加工金属箔２０の破断力に勝ることにより微細孔加工が施され、直後に上記抵抗は瞬間的に消え、成形ロール１０の凸型１１の押圧により弾性変形していた受けロール３０の表面の弾性ゴムは元の形状に復帰し、抜き屑２１が受けロール３０上に残される。受けロール３０上に残された抜き屑２１は、回転ブラシ３９，３９によって受けロール３０から取り除かれる。また、成形後の金属箔２０に随伴する加工屑等は、ブラシロール５０によって金属箔２０から取り除かれる。その後、成形された金属箔２０は、圧延ユニッット８０により、抜き加工により金属箔２０に発生した加工バリとしての「カエリ」を圧延して箔厚をロール成形加工前の原箔厚に近いレベルにしている。さらにその後段で、加工完成箔の巻取り直前にて、万が一にも金属箔２０に同伴して来る抜き加工微粉の排除の目的でエアー除塵ユニット９０及びクリーニング機能付き除塵ローラユニット１００を備えている。

さらに、より実際の装置として改良された多孔金属箔のロール成形装置（図３）においては、送り出しローラ２５から巻き戻された被加工金属箔２０は、幾つかのテンションロール（符号なし）を経て巻き戻されて矢印の方向に移送されながら、成形ロール１０と受けロール３０との間の挟み込み位置Ａ（図３では符号なし）近傍で挟み込まれ、所定の加圧力で押圧されることにより、成形ロール１０上の微細な凸型が金属箔２０の表面に接触して微細孔加工が施される。受けロール３０上に残された抜き屑２１は、回転ブラシ３９，３９によって受けロール３０から取り除かれる。また、成形後の金属箔２０に随伴する加工屑等は、４連ブラシロール５１，５２，５３，５４によって金属箔２０から取り除かれる。その後、成形された金属箔２０は、一次圧延ユニッット８０により、抜き加工により金属箔２０に発生した加工バリが圧延される。さらにその後段には、金属箔２０に同伴して来る抜き加工微粉の排除の目的でエアー除塵ユニット９０が設けられている。

さらに後段には、金属箔２０の両縁部分の未加工部分をスリットする円形の上下スリッター刃によるスリッターユニット１１０（後述する）が設けられている。次いで、段差ロール（符号なし）を経て、表面に粘着性シートを配したクリーニング機能付きＮｏ１クリーニングロールユニット１００が設けられ、依然として金属箔２０に随伴してくる加工微粉を除去する。さらに、Ｎｏ１クリーニングロールユニット１００の後段には、二次圧延ユニット８８が設けられている。この二次圧延ユニット８８によって、移送されてきた金属箔２０は、抜き加工により発生した加工バリとしての「カエリ」を圧延して箔厚をロール成形加工前の原箔厚に近いレベルにしている。この二次圧延ユニット８８には一対の圧延ロールに対して粘着性の或るクリーニングロール（符号なし）が対向配置されている。

以上の各手段を経ても加工完成箔の巻取り直前にて、万が一にも金属箔２０に同伴して来る抜き加工微粉の排除のために、後段に粘着性を備えたクリーニング機能付きＮｏ１、Ｎｏ２クリーニングロールユニット１００，１００を備えており、その後に、耳端位置制御装置（ＥＰＣ）１２０により金属箔２０の耳端位置が制御されて完全に塵埃を除去した金属箔２０が巻き取りロール２６により巻き取られて製品が完成する。

本実施形態において用いられる弾性体製の受けロール３０の外周面は、図４（Ａ）に示すように構成されている。つまり、受けロール３０は、内周の金属製受けロール芯金３２と外周面の弾性体（例えば合成ゴム）の外周ロール３３とから構成されている。

この成形ロール１０の凸型（エンボス）１１と受けロール３０の間の圧力は被加工箔材質２０の厚みと巾、及び幾何学的孔の配置状況等により微妙に適正値は変化するが、一つの最適実施形態として表１を示す。

そして、被加工金属箔２０は、挟み込み位置Ａにおいて成形ロール１０に挟み込まれて成形加工が開始されると、その後も成形ロール１０に対して微細金型１１が金属箔２０の加圧・孔加工の状態のまま、即ち、基本的に全ての微細孔に成形ロール１０の凸部頂部径ｄ１（０．３〜１．０ｍｍφ）で、高さｈ１（０．１〜０．４ｍｍ）で、傾斜角度α１（１０°〜４５°）の凸形状の微細切刃の凸型（エンボス）１１が挿入された状態で離間位置Ｃ近傍まで移送される。その後、３０ｍｍφ程度の方向変換ローラ６０，６６を配置することにより、最下流の巻取りローラ２６に向けた方向付けがなされる。これにより、金属箔２０は、挟み込み位置Ａから離間位置Ｃの直前までの成形加工領域Ｘにおいては、長時間の間、成形ロール１０に対して加圧・孔加工の状態が継続されることとなる。

金属箔２０の挟み込み位置Ａから離間位置Ｃの直前までの加圧・孔加工の状態の成形加工領域Ｘにおいて、被加工金属箔２０は受けロール３０による成形加工を終了した後に、加圧１５ＭＰａの加圧力で成形ロール１０と第２受けロール４０の間を通過する。その際に、被加工金属箔２０にとっては再度加圧力が加えられて第１の加工と同様の微細孔加工の状態になることで、ハーフカット（不完全抜き加工）部分を孔貫通状態にすることができる。

成形ロール１０に対向して設けられた第１受けロール３０と第２受けロール４０の設置範囲は、挟み込み位置Ａ近傍から離間位置Ｃ近傍までの成形加工領域Ｘ（１８０°〜２７０°）内であって、挟み込み位置Ａ近傍から第２成形加工位置Ｂ近傍までの９０°〜１８０°程度の範囲内において適宜設定できる。本実施形態では、今まで説明してきた様に、長時間の成形加工状態の持続と、複数の成形ロール１０に対向して複数の受けロールにより複数回の加工動作を達成してハーフカット（不完全抜き加工）を防止しようとするものであるから、成形ロール１０の円周上に沿って下流側に第３以降の受けロール（図示なし）の設置も可能になる。そのためには、挟み込み位置Ａ近傍から離間位置Ｃ近傍までの成形加工領域を広くとる必要がある。このようにしたり、成形ロール１０の外径を可能な限り大きくしたりすることで、受けロールの配置位置と数量が増し、可能な限りのハーフカット（不完全抜き加工）の解消という目的への対応が可能となる。

ここで、ハーフカット（不完全抜き加工）の問題を考えるために、本実施形態のロール成形と金型による打ち抜き技術と対比して「切れ味」について考えて見る。一般的な金型による打ち抜きの場合には、ダイ（凹型で本実施形態の受けロールに対応）に対するパンチ（凸型で本実施形態の微細突起（エンボス）に対応）の往復運動で加工を実現しているものであるが、この際に、ダイとパンチの周囲の材料は材料押さえにより押さえられ、パンチによって打ち抜かれた材料はダイの中に入り込む。そして、ダイの中に入り込んだ材料はパンチの上昇工程においてノックアウトピン等でダイの外に排出されて加工を完了させる。この場合の加工精度の考え方では、ダイ及びパンチ共に剛性のある変形しない材料で作られていることを前提としている。

ここで、本実施形態のロール成形と一般的な金型を用いた打ち抜き加工とを対比すると、本実施形態のロール成形の場合には、凹型である受けロール３０の表面の弾性体（図４では外周ロール３３）に対して凸型である微細突起（エンボス）１１が入り込む部分の硬度をその周辺部の硬度よりも柔らかくすることが「切れ味」にとっては有利となることは明確である。しかしながら、図４（Ａ）に示す受けロール３０の構成では、受けロール全幅に対して弾性体が均一の厚さになっているので、理論的には均一の硬度と考えられる。これを、金型による打ち抜き加工に例を取れば、ダイが変形を伴うことにも相当するものであり完全な抜き加工が保障できないことになる。

そこで、本実施形態では、図４（Ｂ）に示すように、凸型である微細突起（エンボス）１１に相対する位置の受けロール芯金３２の外周面側に所定の凹凸形状３４を形成することにより、弾性体の外周ロール３３の硬度の軟らかい部分ａ（一般的な打ち抜きでのダイ中央の中空部に対応）と硬い部分ｂ（一般的な打ち抜きでの材料押さえ部に対応）とを形成する（図３（Ｄ）参照）ことを可能としたものである。図４（Ｂ）の受けロール３０の構成においては、一般的に弾性体の肉厚寸法と硬度は反比例することになり、本実施形態の凸型である微細突起（エンボス）１１の位置に対応して肉厚の厚い部分ａを配置することで、金型による打ち抜き加工に近い成形を可能にするものである（図４（Ｃ）参照）。この場合の凹凸形状３４の立ち上がり角度αは可能であるが、ない方（立ち上がり角度が９０度）が有効である。その理由は、受けロール芯金３２の凹形状のエッジ部分と微細突起（エンボス）１１のエッジ部分とが刃物機能を果たすためである。この凹凸形状３４は、ロール芯金３２の外周面に円周状の突出した峰の列を形成することで構成されている。

次に、金属箔２０の成形後に受けロール３０上に埋没する「残留抜き屑」の対策について説明する。図１及び図２に示すように、受けロール３０表面の弾性体３３に付着した抜き屑２１は、下流に設けられた払い落としブラシロール３９，３９によって払い落とされる。しかしながら、この抜き屑２１が、受けロール３０表面の弾性体３３に埋没して「残留抜き屑」となってしまうと、次の成形工程にも悪影響を与え、金属箔としての特性を保ち得ないものである。

このように成形ロール３０の表面に埋没して付着した粉塵を強制的に掻き落とすことにより、「残留抜き屑」の埋没対策を行うだけでは完全とは言い切れない。そこで、本実施形態においては、「残留抜き屑」をより除去しやすい方法を考えたものである。そのために考え出された案が、成形ロール１０の凸型の微細突起（エンボス）１１頂部に所定パターンの凹部を形成するものである。

これを、図５を用いて説明する。この成形ロール１０の凸型の微細突起（エンボス）１１頂部に所定パターンの凹部を形成することは、（１）切れ味の向上と（２）切り屑の除去性の向上の目的がある。

まず、切れ味の向上であるが、凸型の微細突起（エンボス）１１が回転刃物として金属箔２０に作用する際に、金属箔２０が図５（Ｃ）の左右図上のようにして刃物との関係になり、その間にスベリ現象が生じない用に改善すれば、切れ味が向上する。そのために、微細突起（エンボス）１１頂部に凹部３５を形成する（図５（Ａ）右図）ものである。これによって、図５（Ｃ）の右図下に示すように、微細突起（エンボス）１１のエッジ部が鋭利に金属箔２０に切り込み作用をする。そして、図４に示す受けロール芯金３２の外周面側の凸形状３４と相まって、切れ味の向上を達成することができる。

次に、切り屑の除去性の向上については、図５（Ｄ）の右図に示すように、図５（Ｄ）の左図に示す「エンボス頂部が平坦な場合」では、切り屑２１が完全に受けロール３０の弾性体３３の中に入り込み、埋没切り屑２１’となって除去できなくなる危険性が発生しないとは限らなかった。本実施形態のように、電気自動車及び家電等の電気エネルギー源としての電池・キャパシター等に用いられる集電体電極箔として用いられる金属箔としては、極々小さな残留切り屑の可能性であっても大問題となる場合がある。そこで、埋没切り屑２１’の形状を回転ブラシ３９，３９によって確実に除去できる形状とすることが考えられた。

つまり、図５（Ａ）の右図に示すように、凸型の微細突起（エンボス）１１頂部に凹部３５を形成することにより（図５（Ｂ）右図上参照）、それによって成形された切り屑２１は、図５（Ｂ）右図下のように中央部が微細突起（エンボス）１１頂部の凹部３５に対応した凸部（符号なし）が形成される（図５（Ｂ）右図下）。これにより、エンボス頂部が平坦な場合には、切り屑２１が埋没切り屑２１’となり、回転ブラシ３９，３９によっての排除が困難となる危険性もあったが、エンボス頂部に凹部を形成したために、切り屑２１に凸部が成形され、受けロール３０への埋没切り屑２１’となったとしても、確実な除去が可能となるものである。本実施形態の実施形態では、回転ブラシ３９，３９を用いているが、１枚以上のブレードならなるスクレーパ（詳細は図示せず）を設けることによっても目的は達成可能である。勿論、スクレーパと回転ブラシとを併用することも可能である。このように、受けロール３０の表面上に残留の切り屑が存在しないことが、確実で安定した穴加工の基本である。ここで、頂部に凹部３５を形成した凸型の微細突起（エンボス）１１の大まかな寸法は凸型１１の高さｈ２は０．１〜０．４ｍｍ、凹部３５の深さｈ３は０．１〜０．３ｍｍ、凸型１１の頂面の径ｄ２は０．３〜１．０ｍｍ、凹部３５の径ｄ３は０．２〜０．８ｍｍが好ましい数値範囲である。

次に、図６に示す第２の実施形態は、第１受けロール３０と第２受けロール４０の更に下流側に、第１のブラシロール５０、第２のブラシロール５５及び第３の払い落としブラシロール５６が設けられているものである。

本実施形態の方法を実現する金属箔ロール成形装置に適用されるブラシロール５０，５５及び払い落としブラシロール５６は、実質的に同じ構造を備えている。ブラシロール５０，５５及び払い落としブラシロール５６は、樹脂製の導電性で弾性繊維を持つブラシであり、孔加工でのバリ状の微小高さの「カエリ」の間に挟まり固定されている排除困難な残留抜き屑２１の排除に有効な硬さ及び密集度を持つものである。これ等のブラシロール５０及び５５は、設置スペースとの関係により寸法は任意に設定すれば良い。但し、加工孔内に残留した抜き屑２１の排除には、有効な硬さ及び密集度は必要である。本実施形態のブラシロール５０及び５５の材質は主にカーボン繊維であり、必要に応じてナイロン繊維を併用することが可能である。本実施形態のブラシロール５０及び５５の回転方向は、被加工金属箔２０の回転移動の方向に対向する方向であり、その回転速度は８００ｒｐｍ前後であり、ロール成形金型回転速度は８〜１０ｒｐｍである。さらに、成形ロール１０の微細突起（エンボス）１１に付着した粉塵等を排除するために、成型ロール１０の金属箔２０の導入部よりも回転方向で上流側に払い落としブラシロール５６を設けることにより、成形ロール１０の凸型の微細突起（エンボス）１１から粉塵を直接的に掻き落とすことができる。この場合は、当然のことではあるが、除去された切り屑２１が新たに供給される金属箔２０上に落下しないように吸引装置（図示せず）等により除塵する必要がある。

更に、本実施形態の方法を実現する金属箔ロール成形装置の第３の実施形態においては、図７に示すように、成形ロール１０の円周沿って、更に多くの複数のブラシロール５１，５２，５３，５４（４連ブラシロール）の設置が可能になるように、成形ロール１０の外径を大きくしたり、設置スペース、ロール成形金型製作等の諸条件の許す範囲で可能な限り選択したりすることで、回転及び揺動するブラシロールの配置の数量を増加することが可能である。これにより、成形加工後のバリ状の微小高さの「カエリ」の間に挟まり固定されている排除困難な残留抜き屑２１の排除が可能となる。さらに、成形ロール１０の凸型の微細突起（エンボス）１１に付着した粉塵等を排除するために、第２の実施形態と同様に、成型ロール１０の金属箔２０の導入部よりも回転方向で上流側に払い落としブラシロール５６を設けることにより、成形ロール１０の微細突起（エンボス）１１から粉塵を直接的に掻き落とすことができる。

次に、本実施形態の金属箔ロール成形方法の発明について、主に図９を用いて説明する。本実施形態の金属箔ロール成形方法は、成形ロール１０が回転する軌跡中で加工を行うために、成形ロール１０の表面の凸状切刃型（エンボス）１１は、金属箔２０の移動方向と移動速度に同期して、成形ロール１０の回転方向に移動しながら金属箔２０に接近してくる。被加工金属箔２０は、成形ロール１０表面の凸状切刃型（エンボス）１１と受けロール３０によって、挟み込み位置Ａ近傍において挟み込まれる。受けロール３０表面のゴムは、成形ロール１０表面の凸状切刃型（エンボス）１１からの押圧力によって変形し初め、挟み込まれた被加工金属箔２０を切断し始める。成形ロール１０の回転が進むと、成形ロール１０表面の凸状切刃型（エンボス）１１の受けロール３０表面のゴム内への侵入が進み、凸状切刃型１１がその変形終了に近づくに連れて、被加工金属箔２０から抜き屑２１が切断され、抜き屑２１は受けロール３０表面のゴム内に取り残されて、金属箔２０から分離される（図８（Ａ））。

しかしながら、凸状切刃型（エンボス）１１に対し切断反力である受けロール３０の表面ゴム圧が不安定であるために抜き孔２２の成形が不完全加工になり易い。そこで、本実施形態の金属箔ロール成形方法では、成形ロール１０の円周上に、挟み込み位置Ａ近傍から離間位置Ｃ近傍までの成形加工領域Ｘを広く取り、その領域Ｘ内では成形ロール１０に金属箔２０を長い間巻き付けておき、その間に複数の受けロール３０，４０により、金属箔２０が確実に受けロール表面のゴム変形の最大位置（最大反力位置）で接触するために確実な加工が可能となる。

更に、本実施形態では、複数の受けロール３０，４０の対向配置による回転のみでは前記した反力不安定により発生すると予想される不完全加工、即ち、ハーフカットや、バリ状の微小高さの「カエリ」の間に挟まり固定されている抜き屑２１（図９（Ｂ））の排除が困難な場合があるので、その対策も取られている。つまり、前述の図８に示す様に、回転しているブラシロール５０を軸方向にストローク長さ２ｍｍで１００ｓｐｍで揺動する２軸駆動の機構を採用したものである。

このように、本実施形態の金属箔ロール成形方法においては、成形加工後のバリ状の微小高さの「カエリ」の間に挟まり固定されている排除困難な残留抜き屑２１等の除去動作が達成される。この除去動作は、囲われた空間内で静圧２．５Ｋｐａのエアーを吸引する雰囲気内で行われる。これらの構成は、詳細な図示はしないが、挟み込み位置Ａ近傍から離間位置Ｃ近傍までの成形加工領域Ｘを囲われた空間で覆い、その空間内のエアーを吸引することにより、各ブラシロール５０等で囲われた空間内に舞い上げられた抜き屑や微粉を集塵機（図示せず）で確実に収納する。

このようにして、本実施形態においては、成形ロール１０と第１の受けロール３０の間での第１の成形加工動作の後も、長い間、金属箔２０は成形ロール１０に巻き付けられたままで回転移送され、第２の受けロール４０によって、第２の成形加工動作を受けることになる。ここで、第１の成形加工動作によっては完全に抜かれていない不完全加工部分、即ち、ハーフカットや、バリ状の微小高さの「カエリ」の間に挟まり固定されている抜き屑２１等が、第２の成形加工動作によって完全に加工されることになる。やはり、第２の成形加工動作領域においても、金属箔２０から抜かれた抜き屑２１は第２の受けロール４０表面のゴムに付着し、下流に設けられた払い落としブラシロール４９によって払い落とされる。

以上によっても、なお、成形加工後の金属箔２０に同伴する抜き屑２１や粉塵等は、抜き屑排除ユニット５０により除去される。抜き屑２１や粉塵等が除去された金属箔２０は、成形加工領域から出た後に、導出ロール６０，６６により方向転換され、方向転換後に水平移動位置において、抜き加工により金属箔２０に発生した加工バリとしての「カエリ」を圧延ユニッット８０により圧延し箔厚をロール成形加工前の原箔厚に近いレベルにする。

この圧延ユニット８０は、図１０にて説明すると、上下に一対の８０ｍｍφの金属製ロール８１，８２を設け、そのバックアップとして１２０ｍｍφ補強ローラ８３，８４を備え、その両側にはガイドロール８５，８６を配置している。両側に配置したガイドロール８５，８６は、通称「ゼブラロール」と呼ばれ、金属箔２０を巾方向に広げる機能を持たせている。尚、加圧については、ロール構造に強度を充分に持たせて、ロール間の隙間を制御することで加圧後の厚みを管理するものである。また、８０ｍｍφの下ロール８２はモータ（図示なし）により、金属箔２０の巻取り速度と同調して回転して箔送りをしているものである。被加工金属箔２０の厚み等の条件により、上下ロール８１，８２の変形が無視できないときには、補強ロール８３，８４を設置することが有効である。

このように、抜き加工により金属箔２０に発生した加工バリとしての「カエリ」を圧延ユニッット８０により圧延して、箔の厚みをロール成形加工前の原箔厚に近いレベルにすることは可能であるが、ここで一つの新たな問題が発生する場合がある。図１２を用いて説明する。

例えば、本実施形態の方法を実現する装置を用いて金属箔２０に多孔を成形すると、図１２（Ａ）左図及び右図に示すような加工バリが発生する。ただし、図１２の各図において、バリは理解の容易性のために強調して描かれている。このように加工バリが発生した金属箔２０は、その後工程において、成形した抜き孔２２の背面に残った加工バリｃとしての「カエリ」を圧延ユニッット８０により圧延して、最所の金属箔２０の厚みと略等しい厚みにされる。この際に、金属箔２０の加工部分ａ（多孔成形加工部分）と未加工部分ｂ（箔の両縁部）とにおいて圧延時の伸びの量が相違する。このために、圧延後の金属箔２０には、図１２（Ｂ）左図に示すごとく、多くのシワｄが発生する場合がある。これは、厚みの異なる箔材（加工部分ａの厚み＝ｔ２、未加工部分ｂの厚み＝ｔ１、ｔ２＞ｔ１）を圧延ロール８０にて均一に加圧・圧延すると、箔の移動方向に伸びが発生し、未加工部分ｂ（厚みｔ１）と加工部分ａ（厚みｔ２）の伸びが異なるため、長尺の連続加工においては高い頻度でシワｄが発生し、箔表面に圧延されたスジとなって現れる。このような現象は、理論的には明確であり、圧延加工での圧延量が少ない金属箔の加工においては避けがたい課題である。

そこで、本実施形態においては、図１２（Ｃ）左図に示すように、金属箔２０の加工部分ａに抜き孔２２の貫通孔加工を施すと同時に、未加工部分ｂには貫通しないエンボス加工部ｅを同一パターンで加工するものである。このエンボス加工部ｅの高さ（ｔ３）は、図１２（Ｃ）右図に示すように、孔加工でのカエリｃの高さ（ｔ２）と略等しいか少し低くする（ｔ３≦ｔ２）ことが望ましい。これにより、ロール加工での両者の伸び率を可能な限り等しくすることにより圧延後のシワの発生を防止することが可能である。このエンボス加工部ｅの具体的形状の一例を図１２（Ｄ）の左図及び右図に示す。図１２（Ｄ）左図は単にお椀状のエンボスであり、図１２（Ｄ）右図は「キ」字形のエンボスを成形した例を示している。

このようなエンボスの加工方法は、同じ成形ロール１０の凸型の微細突起（エンボス）１１の刃部のエッジを丸めるか、別の形状の突起を設けることにより実現できると共に、受けロール３０の端部近傍を段差加工、即ち、端部近傍の受けロール３０の径を中央部の孔加工部の径よりも小径にすることでも実現することが可能である。ここでは、いずれの実現手段によっても、ｔ３≒ｔ２又はｔ３≦ｔ２となるように調整することは重要である。

本実施形態の実施形態においては、更に、新規な除塵洗浄・バリ取りユニットを積極的に設けることも可能である。その新規な除塵洗浄・バリ取りユニットは超音波・電界エッチング手段１５０であり、その詳細を図１３に示す。この超音波・電界エッチング手段１５０は、本実施形態の多孔金属箔２０のバリ取りに用いられるのみでなく、連続的に供給される板状・ウエブ状の材料のバリ取りであれば、一般的なスリッターのバリ取り手段への転用も可能である。

超音波・電界エッチング手段１５０は、内部に超音波発振機１６０を備えた超音波洗浄槽１５１が備えられており、電荷及び超音波が凸部へ集中する特性を利用することで、本多孔金属箔の加工返り面を超音波発振機１６０に対向・搬送する機能を具備している。この超音波洗浄槽１５１には洗浄水１５２が液面１５３まで入れられており、この洗浄水１５２は循環使用されている。この循環される洗浄水１５２は中空糸膜で構成されたフィルタ（図示せず）内を通過する間に減圧され洗浄水中の空気が除かれ（脱気）空気のブレーキ効果を排除する。処理されるべき金属箔２０は、回転ドラム１５４の周囲に向けて電極ローラ１５５によって供給されニップルロール１５６によって離される。その間、金属箔２０は回転ドラム１５４の周囲に接触して同時に回転させられる。回転ドラム１５４の周辺近傍には少し距離を離して電極片１５９が配置され、その両端部には電極部材１５７，１５８が設けられている。この電極部材１５７，１５８及び回転ドラム１５４は、夫々の設置高さは調節可能に構成（詳細な構成は図示せず）されている。

超音波・電界エッチング手段１５０は、このような構成により、回転ドラム１５４の周りで（電極ローラ１５５によって金属箔２０に通電）電極片１５９との間に電界を生じさせ、そこに超音波発振機１６０によって発振された超音波を作用せしめて、金属疲労によりバリ取りを行うものであるが、超音波による洗浄水１５２のキャビテーションの真空核の生成・崩壊の力を強化してバリへの振動効果を高めるものである。

回転ドラム１５４よりニップルロール１５６によって引き出された金属箔２０は、熱風乾燥室１６５によって乾燥される。この超音波・電界エッチング手段１５０は、実際の多孔金属箔のロール成形装置のシステムとしては、加工返りの凸形状がある状態にて第２圧延手段の前に供えるのが適切である。これは、図３のシステム構成図の矢印Ａの位置に配置するものである。さらには、別の態様として、図３のシステム構成図の矢印Ｂの位置、つまり、加工済み金属箔を巻き取る直前である耳端位置制御装置（ＥＰＣ）１２０の前段に配置することも可能である。

図２に本実施形態の方法を実現する全体構成を示す金属箔ロール成形装置のシステムでは、加工完成箔の巻取り直前にて、万が一にも金属箔２０に同伴して来る抜き加工微粉の排除の目的でエアー除塵ユニット９０及びクリーニング機能付き除塵ローラユニット１００を備えている。図３に全体構成を示す金属箔ロール成形装置のシステムでは、このエアー除塵ユニット９０は第１圧延ロール８０による圧延工程の直後に設けている。

このエアー除塵ユニット９０は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、理想的には可能な限り金属箔２０の成形加工後の孔ピッチ（図１１（Ｃ））に合せたエアーの噴出し穴１２１，１２１，１２１・・・の空いたプレート１２４と、それに対称位置にエアー吸引穴１２２，１２２，１２２・・・の空いたプレート１２５との間を微細孔加工後の金属箔２０が移動する構成のユニットである。またそのプレートの金属箔２０が移動する部分には、箔表面に接触する位置に長方形に囲った柔らかいブラシ１２３を配置し、微粉末を金属箔２０の表面より剥離させる機能を持たせている。微粉末は剥離され舞い上がることでエアー集塵することが可能となる。尚、噴出しエアー圧は２〜３ｋｇ／ｃｍ２であり、吸引は集塵機静圧で２．５Ｋｐａである。除塵の為のエアー通過孔は巾１ｍｍの斜め長孔を巾１００×長さ３００の面積の上下プレートに必要数設置されている。

以上説明した通り、本実施形態の加工屑・微粉・塵を排除した孔明き金属箔の成形方法によれば、簡単な金型を弾性体に加圧することで金属箔の孔を形成しているので、コストをやすく抑え、しかもロール成型法であるために連続加工工法であり更には今後の該金属箔を用いた集電体電極用途のトレンドである薄い箔への微細孔加工に対しては微細凸形状の金型により、安定した生産性の高い、加工屑・微粉・塵を含まない、加工カエリ等の厚みも抑えた理想的な金属箔を市場に提供することが可能になる。

本実施形態は、これにより、厚さ５０μｍ以下の金属箔を、表面に微細な凸型を形成した金属製の成形ロールと該金属箔を挟んで対向する弾性体よりなる受けロールにて長尺の金属箔に対し孔明け等の連続加工を行うロール成形システムである。同時に、加工直後の第１受けロールの弾性体に埋め込まれた加工屑・微粉を、高速回転する複数の弾性繊維ブラシロールの動作で、また成形ロールの回転方向に先方に、一つ又はそれ以上の第２、第３となる受けロール（第１受けロールと同一機能・性能を有する）を配設し、更に、金属箔が成形ロールの凸部に被嵌して機械的に安定した状態で移送される間に、複数の弾性繊維ブラシロールの高速回転動作によって、加工屑等を排除する。更には、金属箔の巻取り直前では自ら洗浄機能を有する粘着ラバーローラ、或いは超音波・電界エッチングユニットを配置して、ハーフカットへの対応、及び加工屑・箔表面付着微粉・塵を排除するロール成形システムを提供するものである。これにより、装置における加工設備での振動や組立公差の累積等によって避け得ない加工屑・箔表面付着微粉・塵をも排除しようとするものである。

前述したように、一般的な金型による打ち抜き加工の場合には、一般的理論として材料の加工時の逃げを可能な限り押さえ込むことにより、精密加工が可能となり、切れ味を良好にすること可能となる。それに対して、本実施形態の成形ロールによる加工の場合には、図１４（Ａ）に示すように、成形ロール１０の中央部付近ａは受けロール３０の弾性体外周ロール３３と金属箔２０の接触面全てが材料押さえの機能を備えているものであるが、成形ロール１０の端面近傍ｂでは押さえる部材が存在せず、孔加工が不安定な部分Ｌとなる。そこで、成形後の工程で、その不安定部分Ｌを連続トリム（図１４（Ｂ））して、その加工屑を吸引又は排除して、金属箔２０の品質を向上させることが可能である。図３に全体構成を示す本実施形態の方法を実現する金属箔ロール成形装置のシステムでは、エアー除塵ユニット９０の後段にスリッターユニット１１０として備えている。

本実施形態は、特に、携帯用の電子機器や電気自動車のリチュームイオン電池、リチュームイオンキャパシタ用に用いられるものであり、主に銅箔を実施形態として説明しているが、本実施形態の利用可能性は、銅箔に限られるものではなく、アルミ箔にも応用が可能なものであり、用途も２次電池用に限られるものではない。

１０ 成形ロール、１１ 凸状切刃型（微細突起、エンボス）、
２０ 金属箔（被加工箔）、２１ 抜き屑、２１’ 埋没切り屑
２５ 送り出しローラ、２６ 巻き取りロール
３０ 第１受けロール、３９ 払い落としブラシロール、
４０ 第２受けロール、４９ 払い落としブラシロール、
５０，５５ ブラシロール、５６ 払い落としブラシロール
８０ 圧延ユニット、９０ エアー除塵ユニット
１００ 除塵ローラユニット、１１０ スリッターユニット
１２０ 耳端位置制御装置（ＥＰＣ）
１５０ 超音波・電界エッチング手段

Claims (6)

1. 金属箔を成形するために円柱又は円筒形状のロール本体の周面に複数の微細突起が形成されてなる成形ロールにおいて、
   前記複数の微細突起は複数の貫通孔成形用突起と複数のエンボス部成形用突起とからなり、
   前記エンボス部成形用突起は、前記貫通孔成形用突起と同形であって、
   前記貫通孔成形用突起のエッジは刃形であり、前記エンボス部成形用突起のエッジは丸められていることを特徴とする成形ロール。
2. 前記複数の微細突起は、等間隔で前記ロール本体の周面に形成されることを特徴とする請求項１記載の成形ロール。
3. 前記複数の微細突起は、前記金属箔の全幅にわたり複数の貫通孔と複数のエンボス部とが成形されるよう前記ロール本体の周面に形成されることを特徴とする請求項２記載の成形ロール。
4. 前記複数の微細突起は、千鳥格子状に分布されることを特徴とする請求項２記載の成形ロール。
5. 金属箔を成形するために円柱又は円筒形状のロール本体の周面に複数の微細突起が形成されてなる成形ロールにおいて、
   前記複数の微細突起は複数の貫通孔成形用突起と複数のエンボス部成形用突起とからなり、
   前記複数の微細突起は、等間隔で前記ロール本体の周面に形成され、
   前記複数の微細突起は、前記金属箔の中央領域に複数の貫通孔が成形され、前記中央領域の両側の領域に複数のエンボス部が成形されるよう前記ロール本体の周面に形成されることを特徴とする成形ロール。
6. 金属箔を成形するために円柱又は円筒形状のロール本体の周面に複数の微細突起が形成されてなる成形ロールにおいて、
   前記複数の微細突起は複数の貫通孔成形用突起と複数のエンボス部成形用突起とからなり、
   前記複数の微細突起は、等間隔で前記ロール本体の周面に形成され、
   前記エンボス部成形用突起により前記金属箔にエンボス加工を施されたエンボス加工部の高さをｔ３とし、前記貫通孔成形用突起により貫通孔成形されたバリ状の加工返りの高さをｔ２としたとき、ｔ３≒ｔ２又はｔ３≦ｔ２であることを特徴とする成形ロール。