(57)【要約】【課題】加工が容易であり、加工コストの低減が図れ、金属箔に所定の配置・開口率で微細孔明け加工を行い、該加工での、環境または加工そのものにより発生する塵・加工屑・微粉を排除するロール成形システムの提供。【解決手段】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受けロールにて明け等の連続加工を行うロール成形システムである。また、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払い落とす。また成形ロールの回転方向に先方に、複数の受けロールを配設し、更には複数の弾性繊維ブラシロール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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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金属箔を再度コイル状に巻き取る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に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に対抗して圧接させた弾性体より成るロールであり、前記受けロールは前記金属箔の流れに沿って複数設けられたことを特徴とした金属箔ロール成形装置。
【請求項２】
前記受けロールの前記成形ロールとの対抗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たことを特徴とした請求項１記載の金属箔ロール成形装置。
【請求項３】
前記成形ロールに対抗して、前記複数の受けロールよりも更に前記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たことを特徴とした請求項１又は請求項２記載の金属箔ロール成形装置。
【請求項４】
前記金属箔の流れに沿って上流側に設けられた第１受けロールと前記成形ロールとの対抗圧接位置は、巻き戻された長尺金属箔が前記成形ロールと接し始める位置の近傍であり、前記第１受けロールより前記金属箔の流れに沿って下流側に設けられた第２受けロールと前記成形ロールとの対抗圧接位置は、前記長尺金属箔が前記成形ロールと接している領域の中間位置近傍であり、前記成形ロールに対抗した回転ブラシの設置位置は、前記微細孔成形後の長尺金属箔が前記成形ロールと離れ始める位置の近傍であることを特徴とした請求項３記載の金属箔ロール成形装置。
【請求項５】
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、対抗して回転する圧延ロールを設けたことを特徴とした前記請求項の内の一つの請求項に記載の金属箔ロール成形装置。
【請求項６】
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、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ことを特徴とした前記請求項の内の一つの請求項に記載の金属箔ロール成形装置。
【請求項７】
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金属箔を再度コイル状に巻き取る金属箔のロール成形方法であって、前記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、前記受けロールは前記成形ロールに対抗して圧接させた弾性体より成るロールであり、前記受けロールは前記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した金属箔ロール成形方法。
【請求項８】
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金属箔移送ライン途中に設けた圧延ロールにより、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ことを特徴とした請求項７記載の金属箔ロール成形方法。
【請求項９】
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、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ことを特徴とした請求項７又は請求項８記載の金属箔ロール成形方法。
【請求項１０】
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金属箔を再度巻き取ったコイル状金属箔であって、前記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、前記受けロールは前記成形ロールに対抗して圧接させた弾性体より成るロールであり、前記受けロールは前記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、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金属箔移送ライン途中に設けた圧延ロールにより、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ようにし、更には、ほぼ密閉した空間部を設け、その中で移送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、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金属箔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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ロール成型装置及び成型方法に関する。
【０００２】
更に本発明は、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であって、コイル状に巻いた長尺の金属箔を巻き戻して、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、微細孔成形後の長尺金属箔を再度巻き取った平坦で異物が除去されたコイル状金属箔に関する。
【背景技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
また、孔明け箔の製造方法としては、従来、凹凸の金型（パンチングメタル）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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
更に、特許文献４（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５（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。
【００１０】
【特許文献１】特公平７−７０３２７号公報
【特許文献２】特許第３６６６５５８号
【特許文献３】特開２００１−７９７９５号公報
【特許文献４】特開２００２−２１６７７５号公報
【特許文献５】特開２００２−１１３５３５号公報
【００１１】
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孔加工後形状は、加工刃の抜ける方向にバリ状のカエリが発生し加工後の箔厚が厚くなるのは確実であり、加工屑を含めて寸法不良となる可能性があった。
【００１２】
従来のロール成形での孔加工は、金型ロールとゴム製の受けロールの一対で行われるが、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。
【００１３】
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・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。
【００１４】
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、比較的大きい抜き屑（０．５φ）以外に金属微粉は周囲に舞い箔表面に付着する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前記した従来技術においては、バリに対しては改善提案するも、二次電池等の製品となっての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。しかしながら、特に近年での電池メーカー大手数社の不良・回収事件により、電極箔の品質はバリと共に、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。
【００１６】
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。
【００１７】
更に、従来はどうしても避けられない、凹型としての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。
【００１８】
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を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。
【００１９】
本発明の電極箔は、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  障害の原因となり、致命的な欠陥となる。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。そこで本発明は、電極箔の成形において、加工屑の発生抑制と排除機構により、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。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の金属箔ロール成形装置は、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、該微細孔成形後の長尺金属箔を再度コイル状に巻き取る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抗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たことを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明の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抗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たことを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明の金属箔ロール成形装置は、成形ロールに対抗して、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たことを特徴とする。
【００２３】
さらに、本発明の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抗圧接位置は、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抗圧接位置は、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、成形ロールに対抗した回転ブラシの設置位置は、微細孔成形後の長尺金属箔が成形ロールと離れ始める位置の近傍であることを特徴とする。
【００２４】
さらに、本発明の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、対抗して回転する圧延ロールを設けたことを特徴とする。
【００２５】
さらに、本発明の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、ほぼ密閉した空間部を設け、その中で移送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、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ことを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明の金属箔ロール成形方法は、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金属箔を再度コイル状に巻き取る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抗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。
【００２７】
さらに、本発明の金属箔ロール成形方法は、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。
【００２８】
さらに、本発明の金属箔ロール成形方法は、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、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ことを特徴とする。
【００２９】
さらに、本発明のコイル状金属箔は、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金属箔を再度巻き取ったコイル状金属箔であって、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抗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ようにし、更には、ほぼ密閉した空間部を設け、その中で移送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、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金属箔であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
二次電池及びコンデンサー等の電子部品の集電体金属箔としては低コストで大量に連続生産されることが市場要求であり、その為には他に「ラス加工」等も技術確立されている。本発明によれば、以上詳述したところから明らかな様に、ロール状の長尺集電体を高速に自動連続的に穿設加工し、しかも電極箔を用いた電子デバイスの致命的障害を阻止でき、特性維持の品質を左右する最も重要な要素となる加工屑・金属微粉の無い低コストの集電体箔の確実な提供を可能にした金属箔ロール成形装置及び金属箔ロール成形方法を提案するものである。また、加工屑・金属微粉の無い低コストの集電体箔としてのコイル状金属箔を提案するものである。
【００３１】
特に、リチウム二次電池等での電極箔の中の金属屑・微粉は経年変化により内部でそのものが成長し社会問題にもなる様な大きな障害の原因となっており、将来の電気自動車、モバイル機器市場の動向からしてその工業的価値は顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明は、この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、本発明は、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より避けて通れないハーフカットと抜きカエリ間での抜き屑の挟み込みを排除する装置及び方法の提案である。
【００３３】
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度の挟み込み動作による成形工程で孔明けをしているからである。本発明においては、金属箔のパスラインをロール金型の周囲に接触状態を保った状態で確保し、最初の受けロールとの間での成形工程の後もロール金型の凸形状の型が金属箔の貫通成形孔に入ったままの状態になっており、この状態の間に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、受けロールの数を増やすことにより、成形工程の回数を増やして、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実施例については、特に説明していないが、これは当業者において、本発明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。
【００３４】
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「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させ、成形ロールの微細金型が金属箔の貫通孔に未だ入っている状態において、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、金属箔に同伴してきた加工屑を排除するものである。
【００３５】
この回転ブラシは、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。これにより、同時に軸方向に高速移動・揺動させることで、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。
【００３６】
また本発明は、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ように構成する。その際に、その容器の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、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。
【００３７】
本発明においては、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。
【００３８】
本発明においては、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。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の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、機械加工技術等で形成された多数の微細突起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ゴム製の受けロール３０によってアルミニウムや銅等の金属箔２０に微細孔を明けるのである。この際、ゴム製の受けロール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。
【００４０】
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、受けロール３０であるゴムロールに伴われて金属箔２０から分離されるが、一部金属箔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。このようにして、抜き屑２１と微細な金属粉を受けロール３０であるゴムロールで分離し、分離しきれない抜き屑２１等は、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とすことができる。この２軸のモータ駆動機構５０１は、高速回転モータ５０２による回転動作と、回転モータ５０３及びカム５０４による成形ロール１０の軸方向への高速移動・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、成形ロール１０の微細突起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１１から粉塵を直接的に掻き落とすことができる。
【００４１】
さらに、本発明の金属箔ロール成形装置は、成形後の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金属箔を得るものである。
【００４２】
さらに、本発明の金属箔ロール成形装置を添付図面に沿って説明する。第一の実施例としての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３に全体的な装置構成を示している。
【００４３】
外径１００ｍｍφ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を挟んで転圧回転するものである。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。ブラシロール５０は高速回転モータ５２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）して、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。
【００４４】
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、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実施され、直後に上記抵抗は瞬間的に消え、弾性で受けロール３０の変形していたゴムは元の形状に復帰する。
【００４５】
この成形ロール１０の金型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、一つの最適実施例として表１を示す。
【表１】
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【００４６】
そして、被加工金属箔２０は、成形加工後も成形ロール１０に対して微細金型１１が加圧・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０．５ｍｍφで０．３ｍｍ高さの凸形状の微細切刃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の方向変換ローラ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の直前までの領域は成形ロール１０に対して加圧・孔加工の状態が継続されることとなる。
【００４７】
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・孔加工の状態の領域において、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。
【００４８】
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（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。本発明では、今まで説明してきた様に、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）の設置が可能になる。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。
【００４９】
図２に示す実施例は、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のブラシロール５６が設けられているものである。
【００５０】
本発明の金属箔ロール成形装置に適用されるブラシロール５０及び払い落としロール９０は、実質的に同じ構造を備えている。ブラシロール５０及び払い落としブラシロール９０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９０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の排除に有効な硬さ及び密集度は必要である。本実施例のブラシロール５０及び９０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。本実施例のブラシロール５０及び９０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１１から粉塵を直接的に掻き落とすことができる。
【００５１】
本発明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。
【００５２】
しかしながら、凸状切刃型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不完全加工になり易い。そこで、本発明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を広く取り、その領域内では成形ロール１０に金属箔２０を巻き付けておき、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。
【００５３】
更に、本発明では、複数の受けロール３０，４０のみの回転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、図３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。
【００５４】
本発明の金属箔ロール成形装置においては、成形ロール１０の円周沿って複数のブラシロール５１，５２，５３，５４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の微細突起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１１から粉塵を直接的に掻き落とすことができる。
【００５５】
本発明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。
【００５６】
更に、本発明の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を図５に沿って説明する。この全工程は、以上の実施例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金属箔２６に残留しない金属箔ロール成形装置及び金属箔ロール成形方法を提案するものである。
【００５７】
図５に示す金属箔ロール成形装置の全工程は、以上で説明済みの「成形ロールユニット」１０，３０，４０及び「抜き屑排除ユニット」５０等は同一構成であるので詳細な説明はしない。図５の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の表面のゴム内に捕捉され、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。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、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。
【００５８】
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「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。
【００５９】
この圧延ユニット８０は、図６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。
【００６０】
図５に示す金属箔ロール成形装置は、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。エアー除塵ユニット９０は、図７Ａ，Ｂ及びＣ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７Ｃ）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。
【００６１】
以上説明した通り、本発明の加工屑・微粉・塵を排除した孔明き金属箔の成形装置及び成形方法によれば、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。
【００６２】
本発明は、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ルを配置して、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。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の金属箔ロール成形装置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。
【図２】本発明の金属箔ロール成形装置の別の実施例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。
【図３】屑排除ユニットの駆動機構を示す斜視図。
【図４】本発明の金属箔ロール成形装置の更に別の実施例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。
【図５】本発明の金属箔ロール成形装置の全体構成図。
【図６】有孔の金属箔の圧延機構の詳細図。
【図７】Ａ，Ｂ，Ｃ  本発明の金属箔ロール成形装置の除塵装置の詳細図。
【図８】Ａ，Ｂ  本発明の金属箔ロール成形方法の成形加工動作の説明図。
【符号の説明】
【００６４】
１０  成形ロール、１１  凸状切刃型、
２０  金属箔（被加工箔）、２１  凸状切刃型、
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  ブラシロール、
８０  圧延ユニット、９０  圧延ユニット、１００  除塵ローラユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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