特許 6806057 切断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6806057

(24)【登録日】2020年12月8日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】切断装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/38 20140101AFI20201221BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20201221BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20201221BHJP

   H01M 4/04 20060101ALI20201221BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20201221BHJP

   H01G 11/86 20130101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/38 A

   B23K26/082

   H01M4/139

   H01M4/04 A

   H01G13/00 381

   H01G11/86

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-524978(P2017-524978)

(86)(22)【出願日】2016年6月23日

(86)【国際出願番号】JP2016068717

(87)【国際公開番号】WO2016208686

(87)【国際公開日】20161229

【審査請求日】2019年3月4日

(31)【優先権主張番号】特願2015-126386(P2015-126386)

(32)【優先日】2015年6月24日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】合田 泰之

(72)【発明者】

【氏名】浅井 真也

(72)【発明者】

【氏名】西原 寛恭

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−４７６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１０９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１９２３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２１９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２５１４８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

Ｈ０１Ｍ ４／０４

Ｈ０１Ｍ ４／１３９

Ｈ０１Ｇ １１／８６

Ｈ０１Ｇ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光によってワークを切断する切断装置であって、
パルス波のレーザ光を発振するパルス波レーザ光発振器と、
連続波のレーザ光を発振する連続波レーザ光発振器と、
を備え、
前記ワークの第１の材料からなる第１の部分を前記パルス波のレーザ光で切断し、前記ワークの前記第１の材料とは異なる第２の材料からなる第２の部分を前記連続波のレーザ光で切断し、
前記第１の部分の厚みは、前記第２の部分の厚みよりも薄く、
前記ワークは、帯状の金属箔の所定の部分に活物質層が形成された帯状電極であり、
前記第１の部分は、前記帯状電極の前記金属箔のみからなる部分であり、
前記第２の部分は、前記帯状電極の前記金属箔に前記活物質層が形成された部分である、
切断装置。

【請求項2】

前記パルス波レーザ光発振器で発振された前記パルス波のレーザ光の照射方向を前記ワークの前記第１の部分における切断箇所に沿うように変化させる第１のスキャナと、
前記連続波レーザ光発振器で発振された前記連続波のレーザ光の照射方向を前記ワークの前記第２の部分における切断箇所に沿うように変化させる第２のスキャナと、
を備える、請求項１に記載の切断装置。

【請求項3】

レーザ光によってワークを切断する切断装置であって、
パルス波のレーザ光を発振するパルス波レーザ光発振器と、
連続波のレーザ光を発振する連続波レーザ光発振器と、
前記ワークの第１の材料からなる第１の部分を前記パルス波のレーザ光で切断するように前記パルス波のレーザ光のスポットを相対的に移動させると共に、前記ワークの前記第１の材料とは異なる第２の材料からなる第２の部分を前記連続波のレーザ光で切断するように前記連続波のレーザ光のスポットを相対的に移動させる制御装置と、
を備え、
前記第１の部分の厚みは、前記第２の部分の厚みよりも薄く、
前記ワークは、帯状の金属箔の所定の部分に活物質層が形成された帯状電極であり、
前記第１の部分は、前記帯状電極の前記金属箔のみからなる部分であり、
前記第２の部分は、前記帯状電極の前記金属箔に前記活物質層が形成された部分である、切断装置。

【請求項4】

第１のスキャナ及び第２のスキャナを備え、
前記制御装置は、前記第１のスキャナの制御により前記パルス波のレーザ光のスポットを相対移動させると共に、前記第２のスキャナの制御により前記連続波のレーザ光のスポットを相対移動させる、
請求項３に記載の切断装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記第１の部分と前記第２の部分との境界から前記第２の部分側に前記連続波のレーザ光の未照射領域が生じるように前記連続波のレーザ光のスポットを相対移動させると共に、前記パルス波のレーザ光が前記未照射領域に照射されるように前記パルス波のレーザ光のスポットを相対移動させる、
請求項３又は４に記載の切断装置。

【請求項6】

前記制御装置は、前記パルス波のレーザ光を前記未照射領域に照射するときには、前記パルス波のレーザ光を前記第１の部分に照射するときに比べて、前記パルス波のレーザ光による前記ワークへの入熱量が大きくなるように前記パルス波レーザ光発振器を制御する、
請求項５に記載の切断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一側面は、レーザ光によってワークを切断する切断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ光を用いた切断装置としては、例えば、特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載の装置は、帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状電極にレーザ光を照射して切断し、電極を製造する。特に、この装置では、加工速度を高くしつつ切断品質を確保するために、レーザヘッドを移動開始した時点からの経過時間に応じて予め設定されているエネルギー強度のレーザ光をレーザヘッドから照射する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２２１９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の装置では、１台のレーザ発振器を用いてエネルギー強度を変えることで、金属箔のみから部分と金属箔に活物質層が形成された部分とを切断している。しかし、この２つの部分は厚み等が異なっているため、１台のレーザ発振器でエネルギー強度等の切断加工条件を変えるだけでは２つの部分の切断品質をそれぞれ満たすのは困難である。

【0005】

そこで、本発明の一側面においては、ワークの複数の部分の切断品質をそれぞれ満たす切断が可能な切断装置を提案することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係る切断装置は、レーザ光によってワークを切断する切断装置であって、パルス波のレーザ光を発振するパルス波レーザ光発振器と、連続波のレーザ光を発振する連続波レーザ光発振器とを備え、ワークの第１の材料からなる第１の部分をパルス波のレーザ光で切断し、ワークの第１の材料とは異なる第２の材料からなる第２の部分を連続波のレーザ光で切断する。

【0007】

パルス波のレーザ光の場合、短いパルス幅の中にエネルギーを集中させた非常に高いエネルギーをワークに与えることで、熱による溶融を抑えてワークを切断できる。一方、連続波のレーザ光の場合、所定の大きさのエネルギーをワークに連続的に与えることで、熱による溶融でワークを切断できる。切断装置では、熱による溶融を抑えた切断が適した第１の部分に対してはパルス波のレーザ光で切断し、熱による溶融による切断が適した第２の部分に対しては連続波のレーザ光で切断することにより、ワークの複数の部分の切断品質をそれぞれ満たす切断が可能である。

【0008】

一実施形態の切断装置では、パルス波レーザ光発振器で発振されたパルス波のレーザ光の照射方向をワークの第１の部分における切断箇所に沿うように変化させる第１のスキャナと、連続波レーザ光発振器で発振された連続波のレーザ光の照射方向をワークの第２の部分における切断箇所に沿うように変化させる第２のスキャナとを備える構成としてもよい。

【0009】

一実施形態の切断装置では、第１の部分の厚みは第２の部分の厚みよりも薄くてもよい。特に、一実施形態の切断装置では、ワークは、帯状の金属箔の所定の部分に活物質層が形成された帯状電極であり、第１の部分は帯状電極の金属箔のみからなる部分であり、第２の部分は帯状電極の金属箔に活物質層が形成された部分である。

【0010】

本発明の一側面に係る切断装置は、レーザ光によってワークを切断する切断装置であって、パルス波のレーザ光を発振するパルス波レーザ光発振器と、連続波のレーザ光を発振する連続波レーザ光発振器と、ワークの第１の材料からなる第１の部分をパルス波のレーザ光で切断するようにパルス波のレーザ光のスポットを相対的に移動させると共に、ワークの第１の材料とは異なる第２の材料からなる第２の部分を連続波のレーザ光で切断するように連続波のレーザ光のスポットを相対的に移動させる制御装置と、を備える。

【0011】

パルス波のレーザ光の場合、短いパルス幅の中にエネルギーを集中させた非常に高いエネルギーをワークに与えることで、熱による溶融を抑えてワークを切断できる。一方、連続波のレーザ光の場合、所定の大きさのエネルギーをワークに連続的に与えることで、熱による溶融でワークを切断できる。切断装置では、熱による溶融を抑えた切断が適した第１の部分に対してはパルス波のレーザ光で切断し、熱による溶融による切断が適した第２の部分に対しては連続波のレーザ光で切断することにより、ワークの複数の部分の切断品質をそれぞれ満たす切断が可能である。

【0012】

一実施形態の切断装置は、第１のスキャナ及び第２のスキャナを備え、制御装置は、第１のスキャナの制御によりパルス波のレーザ光のスポットを相対移動させると共に、第２のスキャナの制御により連続波のレーザ光のスポットを相対移動させてもよい。

【0013】

一実施形態の切断装置においては、制御装置は、第１の部分と第２の部分との境界から第２の部分側に連続波のレーザ光の未照射領域が生じるように連続波のレーザ光のスポットを相対移動させると共に、パルス波のレーザ光が未照射領域に照射されるようにパルス波のレーザ光のスポットを相対移動させてもよい。この場合、制御装置は、パルス波のレーザ光を未照射領域に照射するときには、パルス波のレーザ光を第１の部分に照射するときに比べて、パルス波のレーザ光によるワークへの入熱量が大きくなるようにパルス波レーザ光発振器を制御してもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明の一側面によれば、ワークの複数の部分の切断品質をそれぞれ満たす切断が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】一実施形態に係る切断装置の構成を模式的に示す図である。

【図2】（ａ）は切断前の帯状電極の平面図であり、（ｂ）は切断後の電極の平面図である。

【図3】パルス波レーザ光と連続波レーザ光のエネルギーの時間変化の一例である。

【図4】図２（ａ）の拡大図であり、境界近傍の切断を説明する図である。

【図5】図２（ａ）の拡大図であり、境界近傍の切断を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して、本発明の一側面の実施形態に係る切断装置を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0017】

一実施形態では、電池に用いられる電極の製造ラインに組み込まれ、帯状電極（ワーク）から個々の電極を切断する切断装置に適用する。この切断装置は、レーザ光によって帯状電極を切断する切断装置である。なお、製造される電極は、例えば、二次電池又は電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に用いられる。二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。この実施形態では、リチウムイオン二次電池に用いられる電極を製造する場合とする。

【0018】

電極は、金属箔の少なくとも一面に電極ペーストが塗工されて、活物質層が形成されている。電極は、金属箔の端部に活物質層が形成されていないタブを有している。金属箔は、例えば、正極の場合にはアルミニウム箔であり、負極の場合には銅箔、ニッケル箔である。電極ペーストは、所定の粘度を有するスラリ状であり、活物質、バインダ、溶剤等を含んでいる。活物質は、正極活物質又は負極活物質である。正極活物質は、例えば、複合酸化物、硫黄系材料である。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。負極活物質は、例えば、黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素である。バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂である。溶剤は、例えば、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤である。また、電極ペーストは、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）等の導電助剤を含んでいてもよい。また、電極ペーストは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤を含んでいてもよい。

【0019】

なお、帯状電極から電極を切断する場合、一般的に、刃具を用いた接触型の切断（打ち抜き）が行われている。この刃具による切断装置は、電極を切断する毎に帯状電極の搬送を一旦停止させるので、電極の生産効率が低下する。一方、レーザ光による切断装置は、切断中に帯状電極の搬送を停止させる必要がないので、電極の生産効率が高い。

【0020】

図１〜図３を参照して、一実施形態に係る切断装置１について説明する。図１は、一実施形態に係る切断装置の構成を模式的に示す図である。図２（ａ）は切断前の帯状電極の平面図であり、図２（ｂ）は切断後の電極の平面図である。図３はパルス波レーザ光と連続波レーザ光のエネルギーの時間変化の一例である。図３では、横軸が時間であり、縦軸がエネルギーである。

【0021】

電極を製造する場合、上記した各物質を混練して電極ペーストを生成する工程、電極ペーストを帯状の金属箔に塗工する工程、その塗工された電極ペーストを乾燥して帯状の金属箔に活物質層を形成する工程等により、図２（ａ）に示す帯状の金属箔Ｍに活物質層Ａが形成された帯状電極ＺＥを生成する。この実施形態では、金属箔Ｍの少なくとも一面に連続塗工で活物質層Ａが形成された帯状電極ＺＥとし、帯状電極ＺＥの幅方向において２個の電極が配置される２条取りとする。帯状電極ＺＥは、幅方向の各端部からそれぞれ所定の間隔（タブＴの長さよりも長い間隔）をあけて幅方向の中央部に活物質層Ａが塗工されている。切断工程では、切断装置１により帯状電極ＺＥから、図２（ｂ）に示す電極Ｅを切り出す。電極を製造する場合、上記した各工程の他にもプレス、ベーク、検査等の工程もある。

【0022】

帯状電極ＺＥ（ワーク）は、金属箔Ｍ（第１の材料）のみからなる部分（第１の部分）と、金属箔Ｍと活物質層Ａ（第２の材料）からなる部分（第２の部分）とを有している。金属箔Ｍの厚みは、例えば、数１０μｍである。活物質層Ａの厚みは、例えば、数１００μｍである。したがって、金属箔Ｍのみからなる部分の厚みは、金属箔Ｍと活物質層Ａからなる部分の厚みに比べて非常に薄い。なお、図２（ａ）に示す帯状電極ＺＥには、破線により、切断装置１で切断される切断箇所を示す線ＣＬを示している。この切断線ＣＬは、仮想線であり、実際には線が引かれていない。

【0023】

切断装置１は、パルス波と連続波の２種類のレーザ光を用いて帯状電極ＺＥを切断する。特に、パルス波レーザ光ＰＷが帯状電極ＺＥの金属箔Ｍのみからなる部分に用いられ、連続波レーザ光ＣＷが金属箔Ｍと活物質層Ａからなる部分に用いられる。切断装置１は、搬送中の帯状電極ＺＥの上方から各レーザ光ＰＷ，ＣＷをそれぞれ照射する。また、切断装置１は、搬送方向Ｄにおいて連続波レーザ光ＣＷをパルス波レーザ光ＰＷよりも上流側で照射する。また、切断装置１は、電極Ｅの外形状に相当する切断線ＣＬに沿って各レーザ光ＰＷ，ＣＷのスポットの中心をそれぞれ移動させて照射する。特に、切断線ＣＬのうち金属箔Ｍのみからなる部分にはパルス波レーザ光ＰＷが照射され、切断線ＣＬのうち金属箔Ｍと活物質層Ａからなる部分には連続波レーザ光ＣＷが照射される。切断装置１は、パルス波レーザ光発振器１０と、連続波レーザ光発振器１１と、スキャナ（第１のスキャナ）１２と、スキャナ（第２のスキャナ）１３と、制御装置１４とを備えている。

【0024】

なお、帯状電極ＺＥは、図示しない搬送装置によって所定の速度で搬送される。この搬送装置では、例えば、帯状電極ＺＥが巻出ロールから送り出されて搬送され、この搬送途中の所定の箇所に切断装置１のスキャナ１２，１３が配置されている。搬送速度は、例えば、数ｍ／分である。より好ましくは、搬送速度は、例えば、十数メートル／分（十ｍ以上）である。搬送中は、帯状電極ＺＥに所定のテンション（張力）がかかっている。

【0025】

パルス波レーザ光発振器１０は、パルス波のレーザ光ＰＷを発振する発振器である。パルス波レーザ光発振器１０は、発振したパルス波レーザ光ＰＷをスキャナ１２に出力する。パルス波レーザ光ＰＷの波長は、例えば、１０００〜１１００ｎｍである。パルス波レーザ光ＰＷの出力は、例えば、２５Ｗである。パルス波レーザ光発振器１０では、出力を所定の範囲で変更可能である。パルス波レーザ光ＰＷのパルス幅は、例えば、１０ｐ秒（１０ピコ秒）である。パルス波レーザ光ＰＷの繰り返し周波数は、例えば、２００ｋＨｚである。パルス波レーザ光発振器１０では、繰り返し周波数を所定の範囲で変更可能である。

【0026】

図３には、パルス波レーザ光ＰＷのエネルギーの時間変化ＰＥの一例を示している。このように、パルス波レーザ光ＰＷは、繰り返し周波数に応じた一定時間毎に短い時間のパルス幅のエネルギーである。パルス波レーザ光ＰＷは、この短い時間のパルス幅の中にエネルギーを集中させているので、ピークエネルギーが非常に大きくなる。パルス幅を短くしたり、出力を大きくすることで、各パルスのピークエネルギーが高くなる。パルス波レーザ光ＰＷの場合、この非常に高いピークエネルギーにより、多光子励起が起こり易い。

【0027】

連続波レーザ光発振器１１は、連続波のレーザ光ＣＷを発振する発振器である。連続波レーザ光発振器１１は、発振した連続波レーザ光ＣＷをスキャナ１３に出力する。連続波レーザ光ＣＷの波長は、例えば、１０００〜１１００ｎｍである。連続波レーザ光ＣＷの出力は、例えば、５００Ｗである。連続波レーザ光発振器１１では、出力を所定の範囲で変更可能である。活物質層Ａの厚みは金属箔Ｍよりも厚いので、活物質層Ａを切断するためには金属箔Ｍよりも高い出力が必要となる。

【0028】

図３には、連続波レーザ光ＣＷのエネルギーの時間変化ＣＥの一例を示している。このように、連続波レーザ光ＣＷは、連続的な所定の大きさのエネルギーである。この連続波レーザ光ＣＷのエネルギーは、厚い活物質層Ａを切断するために高いエネルギーであるが、パルス波レーザ光ＰＷの短いパルス幅の中で集中したピークエネルギーと比べると低い。

【0029】

スキャナ１２は、搬送中の帯状電極ＺＥに対してパルス波レーザ光ＰＷを金属箔Ｍのみからなる部分の切断線ＣＬに沿って移動させる装置である。スキャナ１２は、搬送される帯状電極ＺＥの上方となる位置に配置され、下方の帯状電極ＺＥに向けてパルス波レーザ光ＰＷを照射する。スキャナ１２は、例えば、２枚のミラーと、各ミラーを異なる方向の回転軸周りに角度を変化（つまり、２枚のミラーの組み合わせで照射方向を３次元的に変更）させる２個の駆動装置と、集光レンズとを有している。スキャナ１２では、各駆動装置で各ミラーの角度をそれぞれ変化させ、この２枚のミラーでパルス波レーザ光ＰＷをそれぞれ反射させて照射方向を変化させる。各駆動装置で各ミラーの角度を変化させる速度に応じて、パルス波レーザ光ＰＷによる切断速度が変化する。切断速度は、例えば、数ｍ／分である。より好ましくは、切断速度は、例えば数十ｍ／分である。切断速度は、搬送装置で搬送される帯状電極ＺＥの搬送速度とは独立して設定される。各駆動装置での各ミラーの角度を変化させるパターン及び変化させる速度は、搬送速度毎に予め設定され、スキャナ１２に記憶されている。スキャナ１２では、２枚のミラーで反射されたパルス波レーザ光ＰＷを集光レンズに入射させ、集光レンズで集光されたパルス波レーザ光ＰＷを搬送中の帯状電極ＺＥに向けて照射する。集光されたパルス波レーザ光ＰＷのスポット径は、例えば、１００μｍである。

【0030】

スキャナ１３は、搬送中の帯状電極ＺＥに対して連続波レーザ光ＣＷを金属箔Ｍと活物質層Ａからなる部分の切断線ＣＬに沿って移動させる装置である。スキャナ１３は、搬送される帯状電極ＺＥの上方となる位置に配置され、下方の帯状電極ＺＥに向けて連続波レーザ光ＣＷを照射する。また、スキャナ１３は、搬送方向Ｄにおいてスキャナ１２よりも上流側に配置され、スキャナ１２から照射されるパルス波レーザ光ＰＷよりも上流側に連続波レーザ光ＣＷを照射する。スキャナ１３の構成は、スキャナ１２の構成と同様の構成であり、例えば、２枚のミラーと、２個の駆動装置と、集光レンズとを有している。連続波レーザ光ＣＷの切断速度は、例えば、数ｍ／分である。集光された連続波レーザ光ＣＷのスポット径は、例えば、１００μｍである。

【0031】

制御装置１４は、切断装置１を制御する電子制御部であり、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read OnlyMemory]及びＲＡＭ[Random Access Memory]等のメモリ、入出力回路等からなる。制御装置１４は、電極の製造ラインの制御装置の一機能として組み込まれてもよいしあるいは切断装置１専用の制御装置として構成されてもよい。制御装置１４では、搬送装置による帯状電極ＺＥの搬送と同期するように、各レーザ光発振器１０，１１及び各スキャナ１２，１３を制御する。そのために、制御装置１４には、搬送装置による帯状電極ＺＥの搬送速度の情報が入力される。搬送速度は、例えば、搬送装置の巻出ロールに設けられたロータリエンコーダで検出された検出値から算出される。搬送装置による帯状電極ＺＥの搬送が開始されると、制御装置１４では、パルス波レーザ光発振器１０でパルス波レーザ光ＰＷを発振させると共に、連続波レーザ光発振器１１で連続波レーザ光ＣＷを発振させる。また、制御装置１４では、搬送速度に応じてスキャナ１２の２個の駆動装置を稼動させると共に、搬送速度に応じたスキャナ１３の２個の駆動装置を稼動させる。帯状電極ＺＥの搬送が終了すると、制御装置１４では、パルス波レーザ光発振器１０、連続波レーザ光発振器１１及びスキャナ１２，１３の各駆動装置を停止させる。

【0032】

なお、切断装置１では、帯状電極ＺＥに対して各レーザ光ＰＷ，ＣＷが照射される箇所にアシストガスをそれぞれ噴き付けるようにしてもよい。また、切断装置１では、スキャナ１２を搬送方向Ｄにおいてスキャナ１３よりも上流側に配置し、スキャナ１３から照射される連続波レーザ光ＣＷよりも上流側にパルス波レーザ光ＰＷを照射するようにしてもよい。

【0033】

切断装置１の動作について説明する。搬送装置では、所定の搬送速度で帯状電極ＺＥを搬送する。帯状電極ＺＥの搬送中、パルス波レーザ光発振器１０では、パルス波レーザ光ＰＷを発振し、パルス波レーザ光ＰＷをスキャナ１２に出力する。連続波レーザ光発振器１１では、連続波レーザ光ＣＷを発振し、連続波レーザ光ＣＷをスキャナ１３に出力する。

【0034】

スキャナ１３では、帯状電極ＺＥの搬送に同期させて、各駆動装置で各ミラーの角度をそれぞれ変化させている。そして、スキャナ１３では、入力された連続波レーザ光ＣＷをこの２枚のミラーで順次反射させて照射方向を変化させ、この連続波レーザ光ＣＷを集光レンズで集光して帯状電極ＺＥに向けて照射する。この照射された連続波レーザ光ＣＷは、搬送中の帯状電極ＺＥの切断線ＣＬ（特に、活物質層Ａが形成されている部分）上を移動する。

【0035】

帯状電極ＺＥにおいて連続波レーザ光ＣＷが照射された箇所には、高いエネルギーが連続的に与えられる。これにより、連続波レーザ光ＣＷが照射された箇所は、この連続的に与えられる高いエネルギーの熱によって活物質等が溶融されることで、切断される。この際、活物質等の溶融物が凝固して切断面に付着する（例えば、ダマ状のものが付着する）場合がある。このように切断面に付着物ができた場合でも、活物質層Ａは厚いので、付着物の大きさが活物質層の厚み以上に大きくなることは殆どない。そのため、製造された電極（正極、負極）が電池（特に、正極と負極とをセパレータを介して積層した電池）に用いられた場合でも、この付着物がセパレータを破損させて正極と負極とを短絡させる可能性は非常に低い。したがって、連続波レーザ光ＣＷを用いた溶融による切断であるが、帯状電極ＺＥにおける活物質層Ａが形成されている部分の切断品質を十分に満たす。また、連続波レーザ光ＣＷを用いた溶融による切断の場合、厚い活物質層Ａを短い照射時間で切断できる。そのため、連続波レーザ光ＣＷを用いた切断は、搬送速度及び切断速度を高い速度に設定しても、厚い活物質層Ａの切断が可能である。搬送速度及び切断速度を高くすることで、電極Ｅの単位時間当たりの生産量が増え、生産効率が高くなる。

【0036】

スキャナ１２では、帯状電極ＺＥの搬送に同期させて、各駆動装置で各ミラーの角度をそれぞれ変化させている。そして、スキャナ１２では、入力されたパルス波レーザ光ＰＷをこの２枚のミラーで順次反射させて照射方向を変化させ、このパルス波レーザ光ＰＷを集光レンズで集光して帯状電極ＺＥに向けて照射する。パルス波レーザ光ＰＷが照射される箇所は、搬送中の帯状電極ＺＥの切断線ＣＬ（特に、金属箔Ｍのみの部分）上を移動する。また、パルス波レーザ光ＰＷが照射される箇所は、連続波レーザ光ＣＷが照射される箇所よりも下流側である。したがって、パルス波レーザ光ＰＷが照射されるときには、帯状電極ＺＥの活物質層Ａが形成されている部分については既に切断されている。

【0037】

帯状電極ＺＥにおいてパルス波レーザ光ＰＷが照射された箇所には、短いパルス幅の中にエネルギーを集中させた非常に高いエネルギーが瞬間的に与えられ、多光子励起が起こる。これにより、パルス波レーザ光ＰＷが照射された箇所は、金属箔Ｍを形成している金属の分子同士の結合が切られることで、切断される。そのため、パルス波レーザ光ＰＷを用いた切断では、溶融による切断が抑えられるので、切断面に溶融物が凝固して付着することも抑えられる。切断面に付着物ができた場合でも、その付着物の大きさは小さいので、付着物がセパレータを破損させて正極と負極とを短絡させる可能性は非常に低い。したがって、帯状電極ＺＥの金属箔Ｍのみの部分は非常に薄いが、帯状電極ＺＥにおける金属箔Ｍのみの部分の切断品質を十分に満たす。また、パルス波レーザ光ＰＷを用いた切断の場合、金属箔Ｍは薄いので、金属箔Ｍを短い照射時間で切断できる。そのため、パルス波レーザ光ＰＷを用いた切断も、連続波レーザ光ＣＷを用いた切断と同様に、搬送速度及び切断速度を高い速度に設定できる。

【0038】

この切断装置１によれば、帯状電極ＺＥの金属箔Ｍのみからなる部分に対してはパルス波レーザ光ＰＷで切断し、金属箔Ｍと活物質層Ａからなる部分に対しては連続波レーザ光ＣＷで切断することにより、この２つの部分の切断品質をそれぞれ満たす切断が可能である。また、この切断装置１によれば、帯状電極ＺＥの搬送速度及び切断速度を高い速度に設定できるので、電極Ｅの生産効率を向上できる。この切断装置１で切断され電極Ｅ（正極、負極）が電池に用いられた場合、電池においては電極Ｅの切断面の付着物が要因となる短絡を抑制できる。

【0039】

以上、本発明の一側面の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

【0040】

例えば、上記実施形態では帯状電極の金属箔のみからなる部分をパルス波レーザ光で切断し、金属箔と活物質層からなる部分を連続波レーザ光で切断する構成としたが、パルス波レーザ光で切断する第１の部分、連続波レーザ光で切断する第２の部分については他のものにも適用でき、例えば、活物質層を保護する保護層（例えば、セラミックを用いた保護層）を有する電極の場合、帯状電極の金属箔と保護層からなる部分及び金属箔のみからなる部分をパルス波レーザ光で切断し、金属箔と活物質層と保護層とからなる部分を連続波レーザ光で切断する構成とする。

【0041】

また、上記実施形態では幅方向において２個の電極が配置された２条取りの帯状電極に適用したが、幅方向において１個の電極が配置された１条取りの帯状電極にも適用可能である。また、上記実施形態では帯状の金属箔に連続塗工で活物質層が形成された帯状電極に適用したが、帯状の金属箔の間欠塗工で所定間隔をあけて活物質層が形成された帯状電極にも適用できる。

【0042】

また、上記実施形態では搬送中のワーク（帯状電極）側を自由に動かすことができないので、スキャナでワークの切断線に沿ってレーザ光を移動させながら照射できる切断装置に適用したが、ワーク側を動かすことが可能であるなら、ワークを切断線に応じて動かして、レーザ光を一定の箇所に照射する切断装置にも適用できる。

【0043】

ここで、上述したように、切断装置１においては、制御装置１４が、パルス波レーザ光発振器１０及び連続波レーザ光発振器１１を制御することにより、パルス波レーザ光ＰＷ及び連続波レーザ光ＣＷを発振させる。また、制御装置１４が、スキャナ１２を制御することにより、パルス波レーザ光ＰＷのスポットを、切断線ＣＬに沿って、帯状電極ＺＥに対して相対移動させる。さらに、制御装置１４が、スキャナ１３を制御することにより、連続波レーザ光ＣＷのスポットを、切断線ＣＬに沿って、帯状電極ＺＥに対して相対移動させる。これにより、切断装置１は、帯状電極ＺＥの切断を行う。

【0044】

換言すれば、切断装置１は、ワーク（帯状電極ＺＥ）の第１の材料（金属箔Ｍ）からなる第１の部分をパルス波レーザ光ＰＷで切断するようにパルス波レーザ光ＰＷのスポットを相対的に移動させると共に、ワークの第１の材料と第１の材料とは異なる第２の材料（活物質層Ａ）とからなる第２の部分を連続波レーザ光ＣＷで切断するように連続波レーザ光ＣＷのスポットを相対的に移動させる制御装置１４を備えている。特に、制御装置１４は、スキャナ１２の制御によりパルス波レーザ光ＰＷのスポットを相対移動させると共に、スキャナ１３の制御により連続波レーザ光ＣＷのスポットを相対移動させる。

【0045】

引き続いて、制御装置１４が行う制御の一例について説明する。図４及び図５は、図２の（ａ）の拡大図に相当する。ここでは、図４（ａ）に示されるように、帯状電極ＺＥの少なくとも一部分において、第２の部分の切断線ＣＬに沿った連続波レーザ光ＣＷの照射（スポットの相対移動、スキャン）が行われている。したがって、帯状電極ＺＥの第２の部分には、切断線ＣＬに沿って、切断が完了した領域（以下、第２の切断完了領域ＣＬＡという）が形成されている。

【0046】

このとき、連続波レーザ光ＣＷのスポットが、第１部分と第２部分との境界ＢＬに至らないようにする。これは、連続波レーザ光ＣＷのスポットが境界ＢＬを越えることにより、相対的に出力の大きな連続波レーザ光ＣＷが第１の部分に照射されると、金属箔Ｍの大きなドロスが発生するおそれがあるためである。したがって、ここでは、第２の切断完了領域ＣＬＡは、第１の部分と第２の部分との境界ＢＬに至っていない。換言すれば、第１の部分と第２の部分との境界ＢＬから第２の部分側に、連続波レーザ光ＣＷの未照射領域ＡＲが切断線ＣＬに沿って生じている。未照射領域ＡＲは、第２の部分における境界ＢＬ側の一部分であり、例えば１ｍｍ程度である。

【0047】

このような状態において、図４の（ｂ）に示されるように、パルス波レーザ光ＰＷの照射（スポットの相対移動、スキャン）を行う。すなわち、切断線ＣＬに沿ってパルス波レーザ光ＰＷのスポットを相対移動させ、パルス波レーザ光ＰＷのスポットを第１の部分側から境界ＢＬに到達させる。これにより、帯状電極ＺＥの第１の部分には、切断線ＣＬに沿って、切断が完了した領域（以下、第１の切断完了領域ＣＬＭという）が形成される。

【0048】

図５に示されるように、そのまま、パルス波レーザ光ＰＷが未照射領域ＡＲに照射されるように、切断線ＣＬに沿って境界ＢＬを越えてパルス波レーザ光ＰＷのスポットを相対移動させる。そして、パルス波レーザ光ＰＷを未照射領域ＡＲに照射するときには、パルス波レーザ光ＰＷを第１の部分に照射するときに比べて、パルス波レーザ光ＰＷによる帯状電極ＺＥへの入熱量を大きくする。

【0049】

帯状電極ＺＥへの入熱量を大きくするためには、パルス波レーザ光ＰＷの照射条件を制御する。制御の一例として、繰り返し周波数を大きくしたり、例えば３Ｄスキャナを用いてスポット径を小さくしたり、スポットの相対移動速度を低下させたり、複数回にわたって繰り返し照射したりすることが考えられる。或いは、これらの複数の条件を組み合わせてもよい。このようにすれば、相対的に出力の小さなパルス波レーザ光ＰＷであっても、十分な入熱量により第２の部分を溶融させて切断することが可能である。これにより、第１の切断完了領域ＣＬＭと第２の切断完了領域ＣＬＡとがつなげられ、切断が完了する。

【0050】

なお、切断装置１においては、パルス波レーザ光ＰＷの照射を行った後に、連続波レーザ光ＣＷの照射を行ってもよい。すなわち、まず、切断線ＣＬに沿ってパルス波レーザ光ＰＷのスポットを相対移動させ、パルス波レーザ光ＰＷのスポットを第１の部分側から境界ＢＬに到達させる。続けて、パルス波レーザ光ＰＷが未照射領域ＡＲに照射されるように、切断線ＣＬに沿って境界ＢＬを越えてパルス波レーザ光ＰＷのスポットを相対移動させる。これにより、まず、第１の切断完了領域ＣＬＭを形成する。

【0051】

その後、連続波レーザ光ＣＷによる第２の切断完了領域ＣＬＡが、すでに境界ＢＬを越えて形成されている第１の切断完了領域ＣＬＭに接続されるように、連続波レーザ光ＣＷのスポットを切断線ＣＬに沿って相対移動させる。切断装置１の以上の動作は、上述したように、制御装置１４の制御によって実現される。

【0052】

すなわち、切断装置１においては、制御装置１４は、第１の部分と第２の部分との境界ＢＬから第２の部分側に連続波レーザ光ＣＷの未照射領域ＡＲが生じるように連続波レーザ光ＣＷのスポットを相対移動させると共に、パルス波レーザ光ＰＷが未照射領域ＡＲに照射されるようにパルス波レーザ光ＰＷのスポットを相対移動させる。特に、制御装置１４は、パルス波レーザ光ＰＷを未照射領域ＡＲに照射するときには、パルス波レーザ光ＰＷを第１の部分に照射するときに比べて、パルス波レーザ光ＰＷによる帯状電極ＺＥへの入熱量が大きくなるようにパルス波レーザ光発振器１０を制御する。

【0053】

切断装置１においては、以上の構成によって、第１の部分と第２の部分との境界ＢＬの近傍において金属箔Ｍのドロスが発生することを抑制しながら、帯状電極ＺＥの切断を行うことが可能となる。

【0054】

以上の態様について、以下に付記する。

【0055】

（付記１）
レーザ光によってワークを切断する切断装置であって、
パルス波のレーザ光を発振するパルス波レーザ光発振器と、
連続波のレーザ光を発振する連続波レーザ光発振器と、
を備え、
前記ワークの第１の材料からなる第１の部分を前記パルス波のレーザ光で切断し、前記ワークの前記第１の材料とは異なる第２の材料からなる第２の部分を前記連続波のレーザ光で切断する、切断装置。

【0056】

（付記２）
前記第１の部分と前記第２の部分との境界から前記第２の部分側に前記連続波のレーザ光の未照射領域が生じるように前記連続波のレーザ光の照射を行うと共に、前記パルス波のレーザ光を前記未照射領域に照射する、
付記１に記載の切断装置。

【0057】

（付記３）
前記パルス波のレーザ光を前記未照射領域に照射するときには、前記パルス波のレーザ光を前記第１の部分に照射するときに比べて、前記パルス波のレーザ光による前記ワークへの入熱量が大きくなるようにする、
付記２に記載の切断装置。

【産業上の利用可能性】

【0058】

ワークの複数の部分の切断品質をそれぞれ満たす切断が可能である。

【符号の説明】

【0059】

１…切断装置、１０…パルス波レーザ光発振器、１１…連続波レーザ光発振器、１２，１３…スキャナ、１４…制御装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】