(57)【要約】  互いに厚さ及び融点が相違する一対の板材にレーザを照射して切断するレーザ切断方法が、前記一対の板材のうち融点が低い方の板材のレーザ照射面の反対面が、融点が高い方の板材のレーザ照射面の反対面よりも突出するように、一対の板材を並べて配置する板材配置工程と、レーザの焦点位置を、前記一対の板材のうち融点が高い方の板材のレーザ照射面の反対の裏面に合わせる焦点調整工程と、レーザを照射し、前記一対の板材に対するレーザの焦点位置を維持しながら前記一対の板材を一連の動作で切断する板材切断工程と、を備える。
2012053452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに厚さ及び融点が相違する一対の板材（１１ａ，１２ａ）にレーザを照射して切断するレーザ切断方法であって、
前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）のうち融点が低い方の板材（１１ａ）のレーザ照射面（１１ｂ）の反対面（１１ｃ）が、融点が高い方の板材（１２ａ）のレーザ照射面（１２ｂ）の反対面（１２ｃ）よりも突出するように、前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）を並べて配置する板材配置工程と、
レーザの焦点位置を、前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）のうち融点が高い方の板材（１２ａ）のレーザ照射面（１２ｂ）の反対面（１２ｃ）に合わせる焦点調整工程（＃１０２）と、
レーザを照射し、前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）に対するレーザの焦点位置を維持しながら前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）を一連の動作で切断する板材切断工程（＃１０３）と、
を備えるレーザ切断方法。
【請求項２】
前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）のうち融点が低い方の板材（１１ａ）の板厚の最大値は、融点が高い方の板材（１２ａ）の焦点裕度に応じて設定され、融点が高い方の板材（１２ａ）の焦点裕度の幅が狭くなるほど、融点が低い方の板材（１１ａ）の板厚の最大値は小さくなる請求項１に記載のレーザ切断方法。
【請求項３】
前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）のうち融点が低い方の板材（１１ａ）はアルミニウム板であり、融点が高い方の板材（１２ａ）は銅板であり、
融点が低い方の板材（１１ａ）の板厚の最大値は、融点が高い方の板材（１２ａ）の板厚の３．３倍に設定される請求項２に記載のレーザ切断方法。
【請求項４】
前記焦点調整工程の前に、前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）のそれぞれの前記レーザ照射面（１１ｂ，１２ｂ）を、面一になるように並べて配置する板材配置工程（＃１０１）をさらに備える請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載のレーザ切断方法。
【請求項５】
レーザによる切断を補助するために、レーザの照射と共にアシストガスを前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）に吹き付けるガス吹付工程（＃１０４）を更に備え、
前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）は、前記アシストガスを供給した状態で、連続的に切断される請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載のレーザ切断方法。
【請求項６】
前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）は、前記アシストガスの供給条件を一定に保ったまま連続的に切断される請求項５に記載のレーザ切断方法。
【請求項７】
前記一対の板材（１１ａ，１２ａ）のうち融点が低い方の板材（１１ａ）は、積層型電池（１０）の正極電極タブ（１１ａ）であり、融点が高い方の板材（１２ａ）は前記積層型電池（１０）の負極電極タブ（１２ａ）であり、
前記正極電極タブ（１１ａ）及び前記負極電極タブ（１２ａ）は、前記積層型電池（１０）の電極を形成する集電箔よりも厚く形成される請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載のレーザ切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザによって被加工物を切断するレーザ切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、集光したレーザを被加工物に照射し、溶融させて切断するレーザ切断方法が知られている。ＪＰ２００１−１７６５０１Ａには、積層型電池の電極をレーザ切断する方法が開示されている。ＪＰ２００１−１７６５０１Ａでは、被加工物は、表面に活物質が塗布されて電極を構成する集電体である。レーザ切断では、プレスによって切断する場合と比較すると、プレス型の磨耗などに起因するバリの発生を抑制できる。
【発明の概要】
【０００３】
ところで、一般に、厚さが相違する一対の板材をレーザ切断によって切断する場合には、板材の厚さに合わせて切断条件を変更し、各々に適した切断条件でレーザ切断を行う必要がある。そのため、厚さが相違する一対の板材を連続して切断するためには、切断条件を変更するための時間が余計にかかるおそれがある。
【０００４】
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、切断時のバリ高さを抑制可能であると共に、厚さが相違する一対の板材の加工時間を短縮可能なレーザ切断方法を提供することを目的とする。
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のある態様によれば、互いに厚さ及び融点が相違する一対の板材にレーザを照射して切断するレーザ切断方法が、一対の板材のうち融点が低い方の板材のレーザ照射面の反対面が融点が高い方の板材のレーザ照射面の反対面よりも突出するように一対の板材を並べて配置し、レーザの焦点位置を前記一対の板材のうち融点が高い方の板材のレーザ照射面の反対の裏面に合わせ、レーザを照射して一対の板材に対するレーザの焦点位置を維持しながら一対の板材を一連の動作で切断する。
【０００６】
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるレーザ切断方法に用いられるレーザ切断装置を示す構成図である。
【図２】図２は、図１のレーザ切断装置における加工ヘッド周辺の拡大図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態によるレーザ切断方法の板材配置工程について説明する図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の一実施形態によるレーザ切断方法の焦点調整工程について説明する図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の一実施形態によるレーザ切断方法の板材切断工程について説明する図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の一実施形態によるレーザ切断方法のガス吹付工程について説明する図である。
【図４】図４は、レーザ焦点位置の変化のバリ高さへの影響を示すグラフ図である。
【図５Ａ】図５Ａは、レーザ焦点位置の変化のカーフ幅への影響を示すグラフ図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、カーフ幅について説明する図である。
【図６】図６は、アシストガスのガス圧の変化の最大バリ高さへの影響を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
まず、図１及び図２を参照して、被加工物である正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａを有する積層型電池１０について説明する。
【０００９】
積層型電池１０は、正極電極１１と負極電極１２とが、多孔質フィルムであるセパレータ（図示省略）を介して積層され、電解質とともにラミネートパック１５の内部に収容されて形成される。積層型電池１０は、リチウムイオン二次電池などのラミネート型のセルである。
【００１０】
正極電極１１は、正極活物質（図示省略）が塗布された正極集電箔（図示省略）と、正極集電箔に接合された正極電極タブ１１ａとを備える。正極活物質は、例えば、コバルト酸リチウムやマンガン酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物によって形成される。正極集電箔は、例えば、アルミニウムなどの金属によって形成される。
【００１１】
図２に示すように、正極電極タブ１１ａは、レーザが照射されるレーザ照射面１１ｂと、レーザ照射面１１ｂの反対面１１ｃとを有する板材である。ここでは、正極電極タブ１１ａは、正極集電箔と比較して厚い０．４［ｍｍ］のアルミニウムで形成される。
【００１２】
負極電極１２は、負極活物質（図示省略）が塗布された負極集電箔（図示省略）と、負極集電箔に接合された負極電極タブ１２ａとを備える。負極活物質は、例えば、ハードカーボンやグラファイトなどの炭素系材料によって形成される。負極集電箔は、例えば、銅などの金属によって形成される。
【００１３】
図２に示すように、負極電極タブ１２ａも同様に、レーザが照射されるレーザ照射面１２ｂと、レーザ照射面１２ｂの反対面１２ｃとを有する板材である。ここでは、負極電極タブ１２ａは、負極集電箔と比較して厚い０．２［ｍｍ］の銅で形成される。
【００１４】
正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとは、互いに厚さ及び融点が相違する。具体的には、負極電極タブ１２ａは、正極電極タブ１１ａと比較して薄く形成される。また、アルミニウムで形成される正極電極タブ１１ａと比較して、銅などで形成される負極電極タブ１２ａのほうが融点は高い。
【００１５】
正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとは、レーザ照射面１１ｂとレーザ照射面１２ｂとが面一になるように平行に設けられる。換言すれば、正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとは、相対的に融点が低い正極電極タブ１１ａの反対面１１ｃが、相対的に融点が高い負極電極タブ１２ａの反対面１２ｃよりも図中下方に突出した状態で平行に設けられる。これらの正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとが、一対の板材に該当する。
【００１６】
次に、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態に係るレーザ切断方法に用いられるレーザ切断装置１００について説明する。
【００１７】
レーザ切断装置１００は、集光したレーザを正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとに照射し、溶融させて切断するものである。レーザ切断装置１００は、積層型電池１０が載置されるテーブル２０と、レーザを供給するレーザ供給装置３０と、レーザを照射する加工ヘッド４０と、加工ヘッド４０を二方向に移動させるＸＹステージ５０とを備える。
【００１８】
テーブル２０は、積層型電池１０が載置される上面２１を有する。テーブル２０は、積層型電池１０が載置されたときに、ラミネートパック１５のみを保持し、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａが外部にはみ出るような大きさに形成される。
【００１９】
レーザ供給装置３０は、レーザを発振するレーザ発振器３１と、レーザを伝送する光ファイバ３２とを備える。
【００２０】
レーザ発振器３１は、ファイバー自体によって発振されるファイバーレーザを出力する。レーザ発振器３１から発振されるレーザは、レーザ光のエネルギ分布が単一モードである高エネルギ密度のシングルモードファイバーレーザである。シングルモードファイバーレーザは、ビーム品質が高く集光性に優れているため、微細な加工に適している。
【００２１】
光ファイバ３２は、レーザ発振器３１と加工ヘッド４０とを接続する。レーザ発振器３１で発振されたレーザは、光ファイバ３２の中を通って加工ヘッド４０に伝送される。
【００２２】
図２に示すように、加工ヘッド４０は、本体４１の内部に同軸に並べられたコリメータレンズ４２及び集光レンズ４３を備える。光ファイバ３２によって伝送されたレーザは、コリメータレンズ４２を通過すると平行光線になり、集光レンズ４３を通過すると焦点に向けて集光される。加工ヘッド４０の先端には、ノズル４４が形成され、レーザはノズル４４から外部に照射される。
【００２３】
図１に示すように、加工ヘッド４０は、ＸＹステージ５０に保持される。ＸＹステージ５０は、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａの幅方向に加工ヘッド４０を移動させるＸ軸５１と、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａの長さ方向に加工ヘッド４０を移動させるＹ軸５２とを備える。これにより、加工ヘッド４０は、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａに対するレーザの焦点位置を維持しながら平行移動が可能である。
【００２４】
ここで、加工ヘッド４０を高さ方向に移動可能に設けた場合には、加工ヘッド４０の高さ方向の移動誤差が、レーザの焦点位置に影響を及ぼすおそれがある。そこで、加工ヘッド４０は、高さ方向に移動できないように固定される。これにより、加工ヘッド４０は固定光学系となり、加工ヘッド４０の高さ方向への移動誤差に起因してレーザの焦点位置がずれることを防止できる。また、加工ヘッド４０を高さ方向に移動させるための機構を設けないでよいため、設備が簡素化されてコストダウンが図れる。
【００２５】
また、レーザ切断装置１００は、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａにレーザと同軸に吹き付けられるアシストガスを供給するガス供給装置６０を備える。
【００２６】
ガス供給装置６０は、圧縮された高圧の気体を溜めるガスタンク６１と、ガスタンク６１と加工ヘッド４０とを連結する配管６２とを備える。
【００２７】
ガスタンク６１には、レーザ切断を補助するアシストガスが充填される。ガスタンク６１は、配管６２によって加工ヘッド４０と連結され、加工ヘッド４０にアシストガスを供給する。
【００２８】
アシストガスは、ここでは、圧縮空気である。アシストガスは、レーザ切断される部分に吹き付けられ、溶融し蒸発したガスを吹き飛ばして除去する。これにより、被加工部に溶融物が付着することを抑制できる。アシストガスは、切断される材料によって使い分けられるものである。アシストガスとして、酸素，窒素，又はアルゴンなどを用いてもよい。
【００２９】
次に、主に図３Ａから図３Ｄを参照して、レーザ切断装置１００におけるレーザ切断方法について説明する。
【００３０】
まず、テーブル２０の上面２１に積層型電池１０を載置し、正極電極タブ１１ａのレーザ照射面１１ｂと、負極電極タブ１２ａのレーザ照射面１２ｂとが面一になるように平行に並べて配置する（板材配置工程＃１０１）。ここでは、積層型電池１０は、レーザ照射面１１ｂとレーザ照射面１２ｂとが面一になるように形成されているため、テーブル２０の上面２１に載置するだけで配置が完了する。
【００３１】
次に、加工ヘッド４０から照射されるレーザの焦点位置が、負極電極タブ１２ａの裏面１２ｃと一致するように調整する。即ち、レーザの焦点位置を、正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとのうち厚さが薄い方におけるレーザ照射面１２ｂの反対の裏面１２ｃに合わせる（焦点調整工程＃１０２）。レーザの焦点位置は、加工ヘッド４０の固定位置を光軸方向（図２では上下方向）に調整すること、又は集光レンズ４３の固定位置を光軸方向に調整することによって調整可能である。ここでは、加工ヘッド４０は固定光学系であり、テーブル２０の上面２１に積層型電池１０を載置すれば、レーザの焦点位置が負極電極タブ１２ａの裏面１２ｃに合うようになっている。
【００３２】
次に、加工ヘッド４０からレーザを照射した状態で、ＸＹステージ５０を駆動し、加工ヘッド４０を平行移動する。具体的には、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａに対するレーザの焦点位置を維持しながら加工ヘッド４０を移動する。ここでは、レーザの出力は、３００［Ｗ（ワット）］に設定される。
【００３３】
加工ヘッド４０は、図１を参照すると、Ｘ軸５１の方向に移動して、正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとを、連続的にレーザ切断する（板材切断工程＃１０３）。これにより、正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとは、所望の長さに切断される。
【００３４】
このとき、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａには、加工ヘッド４０から照射されるレーザと共に、ガス供給装置６０からアシストガスが吹きつけられる（ガス吹付工程＃１０４）。正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａとは、アシストガスの供給条件を一定に保ったまま連続的にレーザ切断される。アシストガスは、１．５［ＭＰａ］の圧力で供給される。
【００３５】
正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａにおけるレーザが照射されて溶融した部分の溶金（切断生成物）は、アシストガスによって吹き飛ばされる。よって、切断部に溶金が付着することが抑制される。
【００３６】
なお、本実施形態において連続的にレーザ切断するというのは、レーザの出力及びアシストガスの供給条件を一定に保った一連の動作の中で、正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとを切断するという意味である。
【００３７】
以下、図４から図６を参照して、本発明の実施の形態に係るレーザ切断方法の作用について説明する。
【００３８】
図４において、横軸は、レーザ照射面１１ｂ及びレーザ照射面１２ｂを零としたときのレーザの焦点位置［ｍｍ］であり、縦軸は、レーザ切断によって発生したバリの高さ［μｍ］である。図４における一点鎖線は、レーザの焦点位置が−０．２［ｍｍ］であるときを示す。
【００３９】
正極電極タブ１１ａは、正極集電箔より厚く形成され、負極電極タブ１２ａは、負極集電箔より厚く形成される。そのため、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａをレーザ切断する場合には、正極集電箔及び負極集電箔をレーザ切断する場合と比較してバリが発生しやすい。
【００４０】
図４のグラフにおける二本の曲線は、それぞれ正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとのレーザの焦点位置に対応するバリ高さ［μｍ］を示すものである。図４に示すように、正極電極タブ１１ａは、レーザの焦点位置が０［ｍｍ］から−０．５［ｍｍ］程度のときに、バリ高さが零になり、最小になる。一方、負極電極タブ１２ａは、レーザの焦点位置が−０．２［ｍｍ］程度のときに、バリ高さが最小になる。
【００４１】
ここでは、負極電極タブ１２ａの裏面１２ｃに焦点位置を合わせているため、レーザ照射面１２ｂから負極電極タブ１２ａの厚さ分だけ離れた−０．２［ｍｍ］の位置に焦点が合っている。図４のグラフから、レーザの焦点位置が−０．２［ｍｍ］のときのバリ高さは、正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとの双方で、最小に抑えられていることがわかる。
【００４２】
これは、レーザの焦点位置を、負極電極タブ１２ａの裏面１２ｃに合わせたことによって、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａの上面にレーザ焦点位置を合わせた場合と比較して、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａの板厚間でのレーザ散乱が抑えられるためである。
【００４３】
よって、散乱したレーザが必要以上に正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａを溶かして切断面が荒れることを抑制できる。したがって、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａの切断時に発生するバリの高さを抑制できる。
【００４４】
以上より、レーザの焦点位置を負極電極タブ１２ａの裏面１２ｃに合わせた場合には、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａの両方で、バリ高さを最少に抑えることができる。よって、互いに厚さの異なる正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａを、レーザの焦点位置を一定に保ったまま連続的にレーザ切断することが可能である。したがって、レーザ切断の途中でレーザの切断条件を変更する必要はなく、厚さが相違する正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａの加工時間を短縮できる。
【００４５】
また、図４に点線で示したように、正極電極タブ１１ａは、レーザの焦点位置が−０．６［ｍｍ］から０．４［ｍｍ］の範囲でバリ高さを許容範囲内に抑えることができ、その範囲を超えるとバリ高さが急激に大きくなって許容範囲内に抑えることができなくなる。バリ高さを許容範囲内に抑えないと、正極電極タブ１１ａを切断できないおそれがある。この結果から、正極電極タブ１１ａの板厚の厚さが０．４［ｍｍ］のときのレーザの焦点位置の裕度（以下「焦点裕度」という。）は、−０．６［ｍｍ］から０．４［ｍｍ］の範囲と考えることができ、焦点裕度の幅は１．０［ｍｍ］となる。
【００４６】
一方、図４に破線で示したように、負極電極タブ１２ａは、レーザの焦点位置が−０．４［ｍｍ］から０．２［ｍｍ］の範囲でバリ高さを許容範囲内に抑えることができ、その範囲を超えるとバリ高さが急激に大きくなって許容範囲内に抑えることができなくなる。バリ高さを許容範囲内に抑えないと、負極電極タブ１２ａを切断できないおそれがある。この結果から、負極電極タブ１２ａの板厚の厚さが０．２［ｍｍ］のときの焦点裕度は、−０．４［ｍｍ］から０．２［ｍｍ］の範囲と考えることができ、焦点裕度の幅は０．６［ｍｍ］となる。
【００４７】
ここで、焦点裕度の幅は、電極タブの融点及び板厚によって変化する。具体的には、電極タブの融点が高いほど、また、板厚が厚くなるほど切断しにくくなるので、焦点裕度の幅は狭くなる。
【００４８】
本実施形態の場合、正極電極タブ１１ａの焦点裕度の幅は、負極電極タブ１２ａの焦点裕度の幅よりも広くなっている。したがって、負極電極タブ１２ａの焦点裕度の範囲でレーザ切断をする場合は、正極電極タブ１１ａの板厚を現在の０．４［ｍｍ］よりも厚くすることができる。
【００４９】
具体的には、焦点裕度の幅と板厚とは比例関係にあるため、正極電極タブ１１ａの焦点裕度の幅を１．０［ｍｍ］から０．６［ｍｍ］にしたときは、正極電極タブ１１ａの板厚を１．６７（＝１．０／０．６）倍まで厚くすることができる。すなわち、正極電極タブ１１ａの板厚を０．６７［ｍｍ］（＝０．４［ｍｍ］×１．６７）まで厚くすることができる。
【００５０】
したがって、正極電極タブ１１ａがアルミニウムで形成されていて、負極電極タブ１２ａが銅で形成されている場合に、負極電極タブ１２ａの焦点裕度の範囲でレーザ切断をするときは、正極負極タブ１１ａの板厚の厚さを、負極電極タブ１２ａの板厚の厚さの３．３（＝０．６７［ｍｍ］／０．２［ｍｍ］）倍まで厚くしても、バリ高さを抑制しつつ正極電極タブ１１ａを切断することができる。
【００５１】
このように、融点の異なる２種類の板材を一連の動作でレーザ切断する場合には、融点が高いほうの板材の焦点裕度の幅に応じて、融点が低いほうの板材の板厚の厚さの最大値を設定することができる。
【００５２】
図５Ａにおいて、横軸は、レーザ照射面１１ｂ及びレーザ照射面１２ｂを零としたときのレーザの焦点位置［ｍｍ］であり、縦軸は、レーザの焦点位置の変化に対応するカーフ幅［μｍ］である。
【００５３】
カーフ幅は、図５Ｂに示すように、レーザ切断で切断された部分の幅である。カーフ幅が小さいほど、レーザ切断を行うときの溶金の生成量が少なく、精度の高い加工が可能である。
【００５４】
図５Ａのグラフにおけるプロットは、レーザの焦点位置に対する負極電極タブ１２ａのカーフ幅［ｍｍ］を示すものである。レーザの焦点位置が０［ｍｍ］である状態は、負極電極タブ１２ａのレーザ照射面１２ｂにレーザの焦点位置を合わせた状態である。図５Ａに示すように、レーザの焦点位置が０［ｍｍ］のときには、カーフ幅が約４５［μｍ］であり、比較的大きくなる。カーフ幅が大きくなると、散乱したレーザが必要以上に負極電極タブ１２ａを溶融させ、切断面が荒れるためにバリ高さが高くなると考えられる。
【００５５】
これに対して、レーザの焦点位置が−０．２［ｍｍ］のときに、負極電極タブ１２ａにおけるカーフ幅は最小になる。これは、負極電極タブ１２ａの反対面１２ｃにレーザの焦点を合わせたときと一致する。よって、レーザの焦点位置を、負極電極タブ１２ａにおけるレーザ照射面１２ｂの反対面１２ｃに合わせると、負極電極タブ１２ａのカーフ幅を最小にすることができる。
【００５６】
図６において、横軸は、ガス供給装置６０によって供給されるアシストガスのガス圧［ＭＰａ］であり、縦軸は、ガス圧の変化に対応する最大バリ高さ［μｍ］である。
【００５７】
一般に、アルミニウムのレーザ切断には、酸素ガスと比較して不活性ガスの方が適しており、銅のレーザ切断には、酸素ガスが適している。よって、アルミニウムである正極電極タブ１１ａと銅である負極電極タブ１２ａとを連続して加工するときには、アシストガスの種類や圧力等の条件を途中で変更することが望ましい。
【００５８】
これに対して、本実施の形態に係るレーザ切断方法では、単一のアシストガスとして、少なくとも１．５[ＭＰａ]以上の高圧に圧縮された空気が用いられる。図６のグラフにおけるプロットは、ガス圧を１．５[ＭＰａ]から２．０［ＭＰａ］まで変化させたときの最大バリ高さ［μｍ］を示す。図６のグラフにおける白塗りのプロットは、アルミニウムである正極電極タブ１１ａの最大バリ高さを示し、黒塗りのプロットは、銅である負極電極タブ１２ａの最大バリ高さを示す。
【００５９】
図６のグラフから、少なくとも１．５［ＭＰａ］以上にガス圧を設定すれば、アルミニウムである正極電極タブ１１ａと銅である負極電極タブ１２ａとの両方において、最大バリ高さが抑制されることがわかる。よって、アシストガスとして圧縮空気を用いたときにも、銅である負極電極タブ１２ａにおけるバリの発生を抑制できる。
【００６０】
これは、圧縮空気を高圧にすることで、供給される酸素の絶対量が増加するためであると考えられる。また、空気の約８０％は不活性ガスである窒素であるため、アルミニウムである正極電極タブ１１ａにおけるバリの発生を抑制できる。更に、圧縮空気は１．５［ＭＰａ］以上の高圧であるため、圧縮空気を吹き付けることでアルミニウム又は銅の溶金を吹き飛ばすことができ、レーザ切断におけるバリの発生を抑制できる。
【００６１】
以上より、正極電極タブ１１ａと負極電極タブ１２ａとを、アシストガスの条件を変更することなく、同一の条件で連続して加工することができる。単一のアシストガスを用いることで、加工時間の短縮が可能であるとともに、設備の簡素化が可能である。また、圧縮空気を用いることで、希ガス類を用いる場合などと比較してランニングコストを抑制できる。
【００６２】
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００６３】
レーザの焦点位置を、正極電極タブ１１ａと比較して板厚が薄く、融点の高い負極電極タブ１２ａの反対面１２ｃに合わせたことによって、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａの上面にレーザ焦点位置を合わせた場合と比較して、正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａの板厚間でのレーザ散乱が抑えられる。
【００６４】
よって、散乱したレーザが必要以上に正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａを溶かして切断面が荒れることを抑制できると共に、互いに厚さの異なる正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａを連続してレーザ切断することが可能である。したがって、切断時のバリ高さを抑制できると共に、厚さが相違する正極電極タブ１１ａ及び負極電極タブ１２ａの加工時間を短縮できる。
【００６５】
以上、この発明を特定の実施形態を通じて説明してきたが、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、本発明の技術的範囲で上記実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
【００６６】
例えば、上述した本発明の実施の形態では、ＸＹステージ５０の駆動によって加工ヘッド４０を移動しているが、加工ヘッド４０を固定し、加工ヘッド４０に対してテーブル２０を平行移動してもよい。
【００６７】
以上の説明に関して２０１０年１０月１９日を出願日とする日本国における特願２０１０−２３４７２２号の内容をここに引用により組み込む。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月15日(2013.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに厚さ及び融点が相違する一対の板材にレーザを照射して切断するレーザ切断方法であって、
前記一対の板材のうち融点が低い方の板材のレーザ照射面の反対面が、融点が高い方の板材のレーザ照射面の反対面よりも突出するように、前記一対の板材を並べて配置する板材配置工程と、
レーザの焦点位置を、前記一対の板材のうち融点が高い方の板材のレーザ照射面の反対面に合わせる焦点調整工程と、
レーザを照射し、前記一対の板材に対するレーザの焦点位置を維持しながら前記一対の板材を一連の動作で切断する板材切断工程と、
を備えるレーザ切断方法。
【請求項２】
前記一対の板材のうち融点が低い方の板材の板厚の最大値は、融点が高い方の板材の焦点裕度に応じて設定され、融点が高い方の板材の焦点裕度の幅が狭くなるほど、融点が低い方の板材の板厚の最大値は小さくなる請求項１に記載のレーザ切断方法。
【請求項３】
前記一対の板材のうち融点が低い方の板材はアルミニウム板であり、融点が高い方の板材は銅板であり、
融点が低い方の板材の板厚の最大値は、融点が高い方の板材の板厚の３．３倍に設定される請求項２に記載のレーザ切断方法。
【請求項４】
前記板材配置工程は、前記焦点調整工程の前に、前記一対の板材のそれぞれの前記レーザ照射面を、面一になるように並べて配置する請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載のレーザ切断方法。
【請求項５】
レーザによる切断を補助するために、レーザの照射と共にアシストガスを前記一対の板材に吹き付けるガス吹付工程を更に備え、
前記一対の板材は、前記アシストガスを供給した状態で、連続的に切断される請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載のレーザ切断方法。
【請求項６】
前記一対の板材は、前記アシストガスの供給条件を一定に保ったまま連続的に切断される請求項５に記載のレーザ切断方法。
【請求項７】
前記一対の板材のうち融点が低い方の板材は、積層型電池の正極電極タブであり、融点が高い方の板材は前記積層型電池の負極電極タブであり、
前記正極電極タブ及び前記負極電極タブは、前記積層型電池の電極を形成する集電箔よりも厚く形成される請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載のレーザ切断方法。
【国際調査報告】
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