(57)【要約】【課題】切断面の品質を低下させることなく積層体をレーザ切断することが可能なレーザ切断装置を提供する。【解決手段】レンズ４と積層体１０との間にチャンバ５が配置されており、そのチャンバ５には、レーザ光２をチャンバ５内に入射するための透過窓６と、チャンバ５内へアシストガス８を導入するためのガス送入口７と、レーザ光２をチャンバ５から出射させ、かつ、アシストガス８をチャンバ５から噴出させるためのスリット９が設けられている。スリット９は、レーザ光２が走査される領域に倣った形状であり、レーザ光２の照射位置の積層体１０の厚みが、アシストガス８の噴出によって減少する。【選択図】図１
2014226706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を走査するレーザ走査部と、
加工対象の積層体のレーザ照射面に、前記レーザ走査部によって走査される前記レーザ光を集光するレンズと、
前記レンズと前記積層体との間に配置されたチャンバと、
を備え、
前記チャンバには、前記レーザ光を前記チャンバ内に入射するための透過窓と、前記チャンバ内へアシストガスを導入するためのガス送入口と、前記レーザ光を前記チャンバから出射させ、かつ、前記アシストガスを前記チャンバから噴出させるためのスリットが設けられており、
前記スリットは、前記レーザ光が走査される領域に倣った形状であり、
前記レーザ光の照射位置の前記積層体の厚みが前記アシストガスの噴出によって減少する
ことを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項２】
前記スリットの長手方向の長さが、前記レーザ光が走査される領域の長手方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載のレーザ切断装置。
【請求項３】
前記スリットの幅が、前記スリットの長手方向において変化することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ切断装置。
【請求項４】
前記積層体は、厚み２０μｍ以下の金属箔が複数枚積層されたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーザ切断装置。
【請求項５】
加工対象の積層体とレンズとの間に配置されたチャンバ内にアシストガスを導入し、前記チャンバのスリットから前記積層体へ向けて前記アシストガスを噴出させる工程と、
レーザ発振器から出射されたレーザ光を、レーザ走査部と、前記レンズと、前記チャンバの透過窓および前記スリットを介して、前記積層体のレーザ照射面に集光させる工程と、
集光した前記レーザ光を前記レーザ走査部により走査させて、前記積層体を切断加工する工程と、
を具備し、
前記スリットは、前記レーザ光が走査される領域に倣った形状であり、
前記レーザ光による前記積層体の切断加工中に、前記アシストガスが前記積層体に向けて噴出されて、前記レーザ光の照射位置の前記積層体の厚みが減少する
ことを特徴とするレーザ切断方法。
【請求項６】
前記アシストガスの噴出範囲の長手方向の長さが、前記レーザ光が走査される領域の長手方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項５に記載のレーザ切断方法。
【請求項７】
前記アシストガスの噴出流量が、前記レーザ光の走査方向において変化することを特徴とする請求項５または６に記載のレーザ切断方法。
【請求項８】
前記積層体は、厚み２０μｍ以下の金属箔が複数枚積層されたものであることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項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、レーザ切断装置およびレーザ切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型電子機器の需要の増加に伴い、電池容量の大きなリチウムイオン電池等の二次電池が広く用いられるようになってきており、携帯型電子機器の更なる高性能化に向けて、二次電池の高効率化が求められている。また、電気自動車、定置用リチウムイオン蓄電池などの用途においては、高出力の二次電池が求められている。
【０００３】
高出力リチウムイオン電池には、薄板状の正極電極と薄板状の負極電極がセパレータを挟んで交互に積層された構造を持つものが多い。一般的に、正極電極には、活物質素材が塗布されたアルミニウム箔が用いられ、負極電極には、活物質素材が塗布された銅箔が用いられている。詳しくは、アルミニウム箔の所定の位置に活物質が塗布され、その活物質が塗布されたアルミニウム箔が、乾燥工程、圧縮工程等の工程を経た後に、金型によって打ち抜かれることにより、所定の形状の正極電極が切り出される。同様に、銅箔の所定の位置に活物質が塗布され、その活物質が塗布された銅箔が、乾燥工程、圧縮工程等の工程を経た後に、金型によって打ち抜かれることにより、所定の形状の負極電極が切り出される。
【０００４】
積層型のリチウムイオン電池では、積層された各正極電極それぞれの、活物質が塗布されていないタブ部が、集電接続用の板材に溶接される。同様に、積層された各負極電極それぞれのタブ部が、集電接続用の板材に溶接される。このため、積層された各正極電極それぞれのタブ部が集電接続用の板材へ向けて折り曲げられたときに、それらの先端が一致するように、積層された各正極電極それぞれのタブ部は切り揃えられている必要がある。積層された各負極電極それぞれのタブ部も、同様に切り揃えられている必要がある。しかし、特に積層されたアルミニウム箔は、金型で切り出すことが困難である。このため、薄板状の正極電極と薄板状の負極電極はそれぞれ、積層前の打ち抜き工程において、タブ部の長さが調節されて、１枚ごとに切り出されている。具体的には、薄板状の正極電極と薄板状の負極電極がセパレータを挟んで交互に積層された構造の積層体の上層部の正極電極と負極電極のそれぞれのタブ部は、その積層体の下層部の正極電極と負極電極のそれぞれのタブ部に比べて長くなるように調整されている。
【０００５】
一方、特許文献１には、ガルバノミラーによってレーザを走査して板材を高速切断するレーザ加工方法およびレーザ加工装置が提案されている。この特許文献１に記載されたレーザ加工方法およびレーザ加工装置では、被加工材である板材の上側および下側にそれぞれ箱体が設けられ、上側の箱体の内圧が正圧に調整され、下側の箱体の内圧が、上側の箱体内の圧力よりも低い圧力に調整される。図６は特許文献１に記載されたレーザ加工装置を示す図である。
【０００６】
図６において、レーザ加工装置６１は、レーザ光を発振する発振器６２と、図示しないガルバノミラーを備えるガルバノヘッド６３と、発振器６２で発振されたレーザ光をガルバノヘッド６３へ伝送する光ファイバー６４を備える。ガルバノヘッド６３は、被加工部材６５に対して上方からレーザ光６６を照射し、かつ、その被加工部材６５に対してレーザ光６６を切断方向に走査する。さらに、レーザ加工装置６１は、第１の箱体６７と、第２の箱体６８と、第１の箱体６７へガスを供給するためのガスボンベ６９と、第２の箱体６８からガスを吸引するための吸引装置７０を備える。第１の箱体６７へガスボンベ６９から供給されるガスには、Ａｒガス、Ｎ２ガス、または酸素ガスなどが使用される。
【０００７】
被加工部材６５が切断される際には、ガスボンベ６９内のガスが第１の箱体６７へ送られて、第１の箱体６７の内圧が正圧に調整されてから、発振器６２が起動して、レーザ光を発振する。発振器６２で発振されたレーザ光は、光ファイバー６４によってガルバノヘッド６３に伝送される。ガルバノヘッド６３は、被加工部材６５に対して上方からレーザ光６６を照射し、かつ、その被加工部材６５に対してレーザ光６６を切断方向に走査する。このとき、レーザ光６６は、透明な箱体６７を透過する。これにより、被加工部材６５が所望の形状に切断加工される。また、被加工部材６５の切断が進行して、レーザ光が照射される被加工部材６５のレーザ照射面から、そのレーザ照射面とは反対側の被加工部材６５の裏面まで貫通する部分が、被加工部材６５の一部に生じると、第１の箱体６７内のガスが第２の箱体６８へ流れ始める。このとき、吸引装置７０によって第２の箱体６８内のガスが吸引されて、第１の箱体６７の内圧と第２の箱体６８の内圧との差圧が一定にされる。これにより、被加工部材６５の裏面に溶融金属が残る不具合を防ぐことが可能となり、切断面の品質低下が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１２５８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
被加工部材６５が金属製の板材である場合、被加工部材６５にレーザ光６６が照射されることにより、金属の一部が蒸発してキーホールと呼ばれる穴部が形成され、そのキーホールの内壁でレーザ光６６が反射して、被加工部材６５の厚み方向深くまでレーザ光６６が到達する。しかし、被加工部材６５が、複数枚の金属箔が積層された積層体である場合、被加工部材６５にレーザ光６６が照射されることによって形成される穴部は積層状となる。積層された金属箔の間には空気層が形成されるため、その穴部の内壁でレーザ光は反射せずに拡散する。このため、被加工部材６５の厚み方向深くまでレーザ光６６が到達できない。さらに、レーザ光により溶融した金属が空気層に留まってレーザ光６６を遮るおそれがある。これらのことから、従来のレーザ加工装置およびレーザ加工方法では、複数枚の金属箔が積層された積層体を切断できなかった。
【００１０】
本発明は、切断面の品質を低下させることなく積層体をレーザ切断することが可能なレーザ切断装置およびレーザ切断方法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】
【００１１】
本発明のレーザ切断装置は、レーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光を走査するレーザ走査部と、加工対象の積層体のレーザ照射面に、前記レーザ走査部によって走査される前記レーザ光を集光するレンズと、前記レンズと前記積層体との間に配置されたチャンバと、を備え、前記チャンバには、前記レーザ光を前記チャンバ内に入射するための透過窓と、前記チャンバ内へアシストガスを導入するためのガス送入口と、前記レーザ光を前記チャンバから出射させ、かつ、前記アシストガスを前記チャンバから噴出させるためのスリットが設けられており、前記スリットは、前記レーザ光が走査される領域に倣った形状であり、前記レーザ光の照射位置の前記積層体の厚みが、前記アシストガスの噴出によって減少することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のレーザ切断装置において、前記スリットの長手方向の長さは、前記レーザ光が走査される領域の長手方向の長さより長くてもよい。
【００１３】
本発明のレーザ切断装置において、前記スリットの幅は、前記スリットの長手方向において変化してもよい。
【００１４】
本発明のレーザ切断装置において、前記積層体は、厚み２０μｍ以下の金属箔が複数枚積層されたものであってもよい。
【００１５】
本発明のレーザ切断方法は、加工対象の積層体とレンズとの間に配置されたチャンバ内にアシストガスを導入し、前記チャンバのスリットから前記積層体へ向けて前記アシストガスを噴出させる工程と、レーザ発振器から出射されたレーザ光を、レーザ走査部と、前記レンズと、前記チャンバの透過窓および前記スリットを介して、前記積層体のレーザ照射面に集光させる工程と、集光した前記レーザ光を前記レーザ走査部により走査させて、前記積層体を切断加工する工程と、を具備し、前記スリットは、前記レーザ光が走査される領域に倣った形状であり、前記レーザ光による前記積層体の切断加工中に、前記アシストガスが前記積層体に向けて噴出されて、前記レーザ光の照射位置の前記積層体の厚みが減少することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明のレーザ切断方法において、前記アシストガスの噴出範囲の長手方向の長さは、前記レーザ光が走査される領域の長手方向の長さより長くてもよい。
【００１７】
本発明のレーザ切断方法において、前記アシストガスの噴出流量は、前記レーザ光の走査方向において変化してもよい。
【００１８】
本発明のレーザ切断方法において、前記積層体は、厚み２０μｍ以下の金属箔が複数枚積層されたものであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、切断面の品質を低下させることなく積層体をレーザ切断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態におけるレーザ切断装置の構成の概略を示す模式図
【図２】本発明の実施の形態におけるチャンバの構成例を示す図
【図３】本発明の実施の形態におけるレーザ照射部を示す図
【図４】本発明の実施の形態におけるスリットの幅とアシストガスの噴出流量との関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態におけるレーザ切断時の積層体の状態を示す図
【図６】特許文献１に記載されたレーザ加工装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、同じ構成要素には同じ符号を付与して、重複する説明を省略する。また、図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。また図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は図面作成の都合上から、実際とは異なる。なお、以下の実施の形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２２】
図１は本実施の形態におけるレーザ切断装置の構成の概要を示す模式図である。本実施の形態のレーザ切断装置は、レーザ発振器１から出射されたレーザ光２によって、複数枚の金属箔が積層された積層体１０を切断加工するものであり、積層体１０の切断部へ向けてアシストガス８を噴出するように構成されている。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態のレーザ切断装置は、レーザ光を発振するレーザ発振器１と、レーザ発振器１より出射されたレーザ光２を走査するレーザ走査部３と、レーザ走査部３によって走査されているレーザ光２を積層体１０のレーザ照射面に集光するためのレンズ４と、レンズ４と積層体１０との間に配置されたチャンバ５を備える。レーザ走査部３には、例えば、ガルバノスキャナが使用されてもよい。ガルバノスキャナにより、積層体１０に対して上方からレーザ光２を照射し、かつ、その積層体１０に対してレーザ光２を切断方向に走査することが容易になる。また、レンズ４には、ｆθレンズが使用されてもよい。ｆθレンズを使用することにより、ガルバノスキャナによって反射され、偏向されたレーザ光２を、積層体１０のレーザ照射面に集光することが容易になる。
【００２４】
レンズ４を透過したレーザ光２は、チャンバ５を介して積層体１０に照射される。チャンバ５には、レンズ４側に透過窓６が設けられており、積層体１０側にスリット９が形成されている。この透過窓６によって、レンズ４を透過したレーザ光２をチャンバ５内へ入射させることが可能となる。また、後述するように、チャンバ５の内圧を正圧に調整することが可能となる。チャンバ５内に入射したレーザ光２は、スリット９より出射されて、積層体１０に照射される。スリット９は、レーザ光が走査される領域の形状に倣った形状をしている。これにより、チャンバ５を移動させることなくレーザ光２を切断方向へ走査することが可能となる。さらに、このチャンバ５にはアシストガス８が導入される。これにより、チャンバ５の内圧は正圧に調整され、スリット９から積層体１０の切断部へ向けてアシストガス８が噴出される。このため、チャンバ５内にアシストガス８を送入するためのガス送入口７が、チャンバ５に設けられている。
【００２５】
なお、積層体１０は固定されるのが好適であり、例えば、図１に示すように、積層体１０を上下より挟んで押える治具１１が使用されてもよい。この治具１１によって、切断方向と垂直な方向に積層体１０をシワ無く張った状態で固定することが可能となる。
【００２６】
以下、本実施の形態のレーザ切断装置の具体例について詳細に説明する。なお、本発明は以下の具体例に限定されるものではない。
【００２７】
レーザ発振器１は、その内部にレーザ光をコリメートする機能を有し、レーザ発振器１の出射口からは、平行なレーザ光２が出射される。この実施の形態では、レーザ発振器１として、波長１０７０ｎｍ、最大出力３ｋＷ、連続発振のシングルモードファイバレーザが用いられる。シングルモードファイバレーザは、焦点深度が深く、また、集光スポット径を小さくできる。
【００２８】
レーザ走査部３には、レーザ光２を反射させ、偏向させるためのＸ軸方向用ガルバノミラーおよびＹ軸方向用ガルバノミラーを備えるガルバノスキャナが用いられる。このガルバノスキャナによって、レーザ光２を任意の軌道で照射することが可能となる。
【００２９】
レンズ４には、レーザ走査部３（ガルバノスキャナ）によって照射の向きを制御されたレーザ光２の焦点を同一平面上に結ぶことができるｆθレンズが用いられる。この実施の形態では、ｆθレンズの焦点距離は２５５ｍｍである。
【００３０】
図２（ａ）はチャンバ５の平面図、図２（ｂ）はチャンバ５の断面図である。詳しくは、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面を示している。
【００３１】
チャンバ５の外壁部材の素材および厚みは、アシストガスが導入されたチャンバ５の内圧に耐えうるように選択される。また、チャンバ５は、レーザ光と干渉しない位置に少なくとも１個のガス送入口７を備える。
【００３２】
透過窓６の素材と厚みは、アシストガスが導入されたチャンバ５の内圧に耐えうるように選択される。また、透過窓６には、レーザ光２の波長の光が透過できる素材が選択される。例えば、この実施の形態では、波長１０７０ｎｍの光が透過できる合成石英が使用されてもよい。
【００３３】
ガス送入口７はアシストガスをチャンバ５内に送入するためのものであり、チャンバ５の内圧を所定の圧力にするのに十分な配管径のガス送入口７が設けられる。また、図示していないが、チャンバ５の内圧を所定の圧力にするために、ガス送入口７は、レギュレータ機能を有するのが好適である。
【００３４】
チャンバ５の内部は２重構造になっている。くわしくは、ガス送入口７に連通する圧力安定化流路２１と、スリット９に連通するガス噴出流路２２が形成されており、圧力安定化流路２１とガス噴出流路２２は、オリフィス２３で接続されている。
【００３５】
図３（ａ）はレーザ照射部を示す平面図、図３（ｂ）はレーザ照射部を示す正面図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）に示すＢ−Ｂ線に沿って切断されたチャンバ５の断面を示している。図３（ａ）に、レーザ光２の走査方向を矢印Ｅで示す。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、スリット９は、レーザ光２によって切断される積層体１０の切断部に位置合わせされる。また、スリット９の長手方向の長さＣは、レーザ光が走査される領域の長手方向の長さよりも長い。つまり、スリット９の長手方向の長さＣは、積層体１０の切断部の長さＤよりも長い。具体的には、スリット９は、積層体１０の切断部の前方に長さＣ１だけ長く、かつ、積層体１０の切断部の後方に長さＣ２だけ長い。こうすることで、アシストガスによって確実に積層体１０を非接触で押さえることが可能となる。
【００３７】
スリット９の幅Ｂは、スリット９より噴出するアシストガスの流量に影響する。つまり、スリット９の長手方向においてスリット９の幅Ｂを変化させることにより、スリット９より噴出するアシストガスの流量を局所的に変えることができる。図４（ａ）〜図４（ｃ）にスリット９の幅Ｂとアシストガスの噴出流量との関係を示す。図４（ａ）に示すようにスリット９の幅が一定であれば、アシストガスの噴出流量もスリット９の長手方向において一定となる。一方、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、スリット９の幅がスリット９の長手方向において変化する場合、スリット９の幅が狭い箇所ではアシストガスの噴出流量は少なくなり、スリット９の幅が広い箇所ではアシストガスの噴出流量は多くなる。この実施の形態では、レーザ照射開始位置におけるアシストガスの噴出流量を少なくし、レーザ照射終了位置に近づくにしたがってアシストガスの噴出流量を増加させるために、スリット９の形状として、図４（ｂ）に示す形状が採用され、レーザ照射開始位置のスリット９の幅は０．５ｍｍ、レーザ照射終了位置のスリット９の幅は１．０ｍｍとした。
【００３８】
また、この実施の形態では、積層体１０の切断部に、正極電極のタブ部のアルミニウム箔または負極電極のタブ部の銅箔が積層されている。具体的には、厚み１０〜２０μｍのアルミニウム箔が５〜５０枚積層されているか、または、厚み５〜１５μｍの銅箔が５〜５０枚積層されている。
【００３９】
アシストガスには、Ｎ２ガス、Ａｒガスなどの不活性ガス、あるいは酸化反応熱を切断のエネルギーに利用するために酸素ガスなどが使用される。この実施の形態では、アルミニウム箔の切断にＮ２ガスが使用され、銅箔の切断に酸素ガスが使用される。
【００４０】
図３（ｂ）に示すように、スリット９と積層体１０との間の距離Ｆは１ｍｍとした。治具１１は積層体１０を上下方向より押さえて固定するものであり、レーザ光２が走査される積層体１０の切断部を露出する開口部が、積層体１０の上側と下側にそれぞれ設けられている。
【００４１】
図２に示す構成によれば、レーザ照射開始前に、ガス送入口７よりチャンバ５内へ送入されたアシストガスが、圧力安定化流路２１に導入され、オリフィス２３を通過してガス噴出流路２２に移動し、スリット９より噴出される。アシストガスは、オリフィス２３を通過することにより、ガス圧分布が均一化された状態でガス噴出流路２２へ移動する。この実施の形態では、スリット９より噴出されるアシストガスの流量が、レーザ光の走査方向において変化する。具体的には、アシストガスの噴出流量は、積層体１０の切断開始部で少なく、積層体１０の切断終了部で多くなる。レーザ発振器１から出射されたレーザ光２はレーザ走査部（ガルバノスキャナ）３によって偏向され、レンズ（ｆθレンズ）４と、チャンバ５の透過窓６およびスリット９を通過して、被加工材である積層体１０に照射される。
【００４２】
続いて、この実施の形態のレーザ加工装置の動作について、図５（ａ）〜図５（ｄ）を参照して説明する。なお、理解し易くするために、図５（ａ）には、レーザ光２とアシストガス８と積層体１０のみが図示されている。また、図５（ｂ）〜図５（ｄ）には、レーザ光２と積層体１０のみが図示されている。
【００４３】
図５（ａ）はレーザ照射開始時の積層体１０の状態を示す。上述したように、レーザ照射開始より前に、アシストガスがチャンバ内に導入されて、チャンバの内圧が正圧にされ、スリットよりアシストガス８が噴出している。図５（ａ）に示すように、レーザ光２は、レーザ走査部によって矢印Ｅで示される方向へ走査され、レーザ光２が走査されるレーザ走査領域にアシストガス８が噴出している。図５（ａ）において、アシストガス８の矢印は、アシストガス８の噴出流量を模式的に示したものである。矢印が長いほどアシストガス８の噴出流量が多く、短いほどアシストガス８の噴出流量が少ないことを示しており、アシストガス８の噴出流量は、レーザ光２の走査方向Ｅにおいて変化する。具体的には、レーザ照射開始位置ではアシストガス８の噴出流量が少なく、レーザ照射終了位置ではアシストガス８の噴出流量が多い。
【００４４】
レーザ走査軌道上にスリットが対向することで、アシストガス８が、レーザ走査領域に吹き付けられる。これにより、積層体１０を非接触で押さえながらレーザ光２で切断加工することができる。積層体１０を良好に切断するは、積層体１０の厚みを加工性が維持される焦点深度より小さくする必要がある。また、溶融金属を金属箔間の空気層に留めることなく効果的に排出するためには、金属箔間の空気層の幅を最小限にする必要がある。このため、この実施の形態では、アシストガス８が、積層体１０を非接触で押さえて、積層体１０の厚みを減少させることができる流量で、噴出される。これにより、積層体１０の厚みを、加工性が維持される焦点深度より小さくすることが可能となる。また、溶融金属を金属箔間の空気層に留めることなく効果的に排出することが可能となる。
【００４５】
さらに、この実施の形態では、上述したように、アシストガス８の噴出範囲の長手方向の長さが、レーザ走査領域の長手方向の長さよりも長いので、アシストガス８によって確実に積層体１０が非接触で押さえられる。
【００４６】
図５（ｂ）はレーザ照射開始位置の近傍箇所が切断されている様子を示している。レーザ照射開始位置の近傍は、積層体１０の端部であり、熱の逃げが小さい箇所である。ただし、レーザ照射開始時の積層体１０は、金属箔が溶融し始めた状態であるので、除去すべき溶融金属が少なく、アシストガスの流量は少なくて構わない。溶融金属はアシストガスによって吹き飛ばされ、積層体１０の裏面より下方向に排出される。
【００４７】
図５（ｃ）は積層体１０の中央部まで切断が進行した状態を示している。積層体１０の中央部では熱の逃げが増加するが、それ以上に熱が蓄熱されて、金属箔の溶融量が増加する。このため、アシストガスの流量は、レーザ照射開始位置に比べ増加させる必要がある。
【００４８】
図５（ｄ）はレーザ照射終了位置まで切断が進行した状態を示している。レーザ照射終了位置は、積層体１０の端部であり、蓄熱量が最も大きい箇所であるため、金属箔の溶融量が最大となる。また、切断済み領域では、アシストガスは、積層体１０のレーザ照射面から積層体１０の裏面方向へ切断溝を通過するので、積層体１０を押える力として機能しない。レーザ照射終了位置の近傍では、アシストガスが積層体１０を押えることが可能な未切断領域の面積が小さく、非接触の押さえ力が低下するため、アシストガスの流量は、さらに増加させる必要がある。そうすることで、積層体１０を非接触で押さえる力が維持され、かつレーザ照射によって生じる溶融金属が除去される。
【００４９】
以上のように、この実施の形態によれば、アシストガスによって積層体１０が非接触で押さえられて、レーザ光２の照射位置の積層体１０の厚みが減少する。これにより、積層体１０の厚みを加工性が維持される焦点深度より小さくすることが可能となり、また溶融金属を金属箔間の空気層に留めることなく効果的に排出することが可能となる。したがって、切断面の品質を低下させることなく積層体１０をレーザ切断することが可能となる。さらに、アシストガスによって切断面のバリおよびドロス等を除去することが可能となり、切断面の品質を高めることができる。
【００５０】
なお、以上説明した実施の形態は一例であって、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態では、レーザ発振器１として連続発振のシングルモードファイバレーザが使用されたが、レーザ発振器はシングルモードファイバレーザに限定されるものではない。積層体の材料、厚み、金属箔の積層枚数に応じて、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザなどの中から、最適な波長のレーザが選択されてもよい。また、発振形態も連続発振に限定されるものではなく、パルス発振であっても構わない。レンズ４などの光学部品も、作動距離、集光スポット径、加工範囲に応じて変更することができる。また、この実施の形態では、積層体１０は、正極電極のタブ部のアルミニウム箔または負極電極のタブ部の銅箔が積層されたものであり、厚み１０〜２０μｍのアルミニウム箔または厚み５〜１５μｍの銅箔が５〜５０枚積層されている場合について説明したが、金属箔の厚みと金属箔の積層枚数は電池の仕様により変化するものであって、金属箔の厚みと金属箔の積層枚数は、この実施の形態の例に限定されるものではない。また、この実施の形態のレーザ加工装置は、積層型電池の製造にのみ適用されるものではなく、例えば、積層型キャパシタの製造に適用することも可能である。また、この実施の形態では、積層体１０が直線状に切断されたが、レーザ切断形状は曲線状や円形状であってもよい。スリット９の形状は、レーザ光が走査される領域の形状に倣った形状であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明にかかるレーザ切断装置およびレーザ切断方法は、切断面の品質を低下させることなく積層体をレーザ切断することができ、積層型電池の製造や積層型キャパシタの製造に適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１    レーザ発振器
２    レーザ光
３    レーザ走査部
４    レンズ
５    チャンバ
６    透過窓
７    ガス送入口
８    アシストガス
９    スリット
１０    積層体
１１    治具
２１    圧力安定化流路
２２    ガス噴出流路
２３    オリフィス
６１    レーザ加工装置
６２    発振器
６３    ガルバノヘッド
６４    光ファイバー
６５    被加工部材
６６    レーザ光
６７    第１の箱体
６８    第２の箱体
６９    ガスボンベ
７０    吸引装置
【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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