特許 7649582 原反の分割方法とその分割装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-12

(45)【発行日】2025-03-21

(54)【発明の名称】原反の分割方法とその分割装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20250313BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20250313BHJP

   H01G 11/86 20130101ALI20250313BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20250313BHJP

   B23K 26/384 20140101ALI20250313BHJP

【ＦＩ】

H01M4/04 A

H01M4/139

H01G11/86

H01G13/00 381

B23K26/384

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024109586

(22)【出願日】2024-07-08

【審査請求日】2024-07-16

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390006426

【氏名又は名称】オー・エム・シー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082429

【弁理士】

【氏名又は名称】森 義明

(74)【代理人】

【識別番号】110002295

【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｐａｒｔｎｅｒｓ

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 信次

【審査官】片山 真紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０１４９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２２５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０７６３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１０４５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２２－５５４０５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ４／００－４／６２

Ｈ０１Ｇ４／００－４／４０

Ｈ０１Ｇ１１／００－１１／８６

Ｈ０１Ｇ１３／００－１３／０６

Ｂ２３Ｋ２６／００－２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺の金属箔４の少なくとも一方の面に活物質層２が塗着され、一方向に搬送されている原反１に、中心部の高強度レーザＬｆと、該高強度レーザＬｆの周囲を取り囲み、前記高強度レーザＬｆより低強度で、前記高強度レーザＬｆの照射点Ｐｆの周囲Ｐｙを予熱する予熱用レーザＬｙとで構成されたダブルコアレーザＬをパルス状に照射して前記原反１に長手方向にミシン目状の孔１ｈを形成し、然る後、前記ダブルコアレーザＬの照射点Ｐから離れた下流で、前記ミシン目状の孔１ｈを起点として該孔１ｈの列に沿って前記原反１を上下に引き裂くことを特徴とする原反の分割方法。

【請求項2】

原反１の照射点Ｐを含む領域を、レーザビーム照射の反対方向からバックアップローラ３０に接触させ、バックアップローラ３０との接触範囲Θで原反１に張力Ｔを与えつつダブルコアレーザＬを照射点Ｐに照射することを特徴とする請求項１に記載した原反の分割方法。

【請求項3】

照射点Ｐに接する接線Ｈに対して原反１の走行方向に傾斜させた方向からダブルコアレーザＬを照射点Ｐに照射することを特徴とする請求項１又は２に記載した原反の分割方法。

【請求項4】

長尺の金属箔４の少なくとも一方の面に活物質層２が塗布された原反１をダブルコアレーザＬで長手方向に切断する原反分割装置Ａであって、
原反１を送り出す原反供給部１０と、
分割された原反１ｓ・１ｔを巻き取る分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔと、
原反供給部１０と分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔとの間に位置する原反１の照射点ＰにダブルコアレーザＬを照射するレーザ出射装置７０と、
照射点Ｐと原反供給部１０との間にて、原反１を上下から挟むように設置され、原反供給部１０から原反１を引き出す上下一対の駆動ローラ２０ａ・２０ｂと、
照射点Ｐと分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔとの間にて、ダブルコアレーザＬにてミシン目状に孔１ｈが形成された原反１を上下から挟むように設置された上下一対の挟持ローラ４０ａ・４０ｂと、
挟持ローラ４０ａ・４０ｂと分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔとの間にて、一方が前記挟持ローラ４０ａ・４０ｂの上方に、他方が挟持ローラ４０ａ・４０ｂの下方に配置され、挟持ローラ４０ａ・４０ｂから送出された原反１をミシン目状の孔１ｈを起点として上下に引き裂くセパレートローラ５０ｓ・５０ｔとで構成され、
レーザ出射装置７０は、中心部が高強度レーザＬｆであって、該高強度レーザＬｆより低強度であり、該高強度レーザＬｆの周囲Ｐｙを取り囲み、該高強度レーザＬｆの照射点Ｐｆの周囲Ｐｙを予熱する予熱用レーザＬｙとで構成されたダブルコアレーザＬをパルス状に出射するように構成されてなることを特徴とする原反分割装置。

【請求項5】

駆動ローラ２０ａ・２０ｂと挟持ローラ４０ａ・４０ｂの原反挟持部分を結ぶ平面Ｓをその上部が上に超えるようにバックアップローラ３０が配置され、
前記バックアップローラ３０の上部がレーザビーム照射の反対側からダブルコアレーザＬの照射点Ｐを含む接触範囲Θに接触して原反１をバックアップし、当該接触範囲Θにて原反１に張力Ｔを付与するようになっていることを特徴とする請求項４に記載した原反分割装置。

【請求項6】

レーザ出射装置７０は、原反１の照射点Ｐに接する接線Ｈに対して原反１の走行方向に傾斜して配置され、 バックアップローラ３０には、ダブルコアレーザＬの照射点Ｐを含む、原反１との接触範囲Θにおいて、ダブルコアレーザＬの照射範囲を越える幅で凹溝３１が全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項５に記載した原反分割装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウム２次電池やリチウムキャパシタ、電気２重層コンデンサ等に用いられる電極シート生産用の原反を移動状態下で、レーザビームにて複数に分割する際に照射点に於ける火花発生を抑制し、且つ活物質層に対する被熱影響を最小にすることが出来る画期的な原反の分割方法とその分割装置に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池は、高エネルギ密度であるメリットを活かして、小は携帯電話、パソコンなどの電子機器、大はハイブリッド或いは電気自動車の蓄電装置などの各種電子部品に使用されている。
リチウムイオン二次電池の主たる内部構造である電極組立体には、金属箔に活物質が塗着された正及び負の電極帯とセパレータとを重ね合わせて巻き付けた捲回式や、原反から矩形に切り出された正及び負電極シートとセパレータとを交互に積層した積層式のものがある。上記構造はリチウムキャパシタや電気２重層コンデンサも同じである。

【0003】

これら電極組立体は使用される電子部品の大きさに合わせて構成される。これに対して電極組立体の原材料である原反は、生産性の面から幅の広いアルミニウム又は銅のような金属箔の片面或いは両面に正又は負の電極ペースト（例えば、電池の充放電時に電子とイオンの移動を担当するリチウム化合物や炭素のような電極活物質、電極活物質粉体同士や集電体などと接着するバインダ及び活物質粒子間の導電性を上げ、導電パスを確保する導電助剤で構成される。）をそのほぼ全幅で帯状且つ長手方向に塗着し硬化させた活物質層と、その両側に設けられた、活物質が塗着されていない耳部とで構成されている。原反は一般的にはローラ状に巻き取られている。
そして、用途に合わせて幅広の原反を、例えば、上下一対の円板状の刃を持つスリッタで必要幅にスリットしている（特許文献１）。

【0004】

処が、硬い活物質が塗着された原反を円板状のスリッタ刃でスリットすると、次第に刃先が摩耗し、切断端面にカット方向、即ち、原反の表面にトラブルの原因となる鋭いバリが生じやすく、このバリが電池製品の故障（例えば、ショートに依る発火）の原因の１つになっていた。

【0005】

ここで、このような問題を解決する方法として、ＹＡＧレーザのようなレーザビームの使用が提案された（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】実開平７－３７５９５号公報

【文献】特開２００７－１４９９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ＹＡＧレーザのようなレーザビームを用いて走行中の原反を切断すると、まず、表面の活物質層にレーザビームが照射され、活物質層を構成する樹脂分が焼失し、続いて、活物質層と金属箔が急速に溶融し、この部分に液溜まりが形成される。この液溜まりは急速に形成され且つ原反の移動と共にこの液溜まりが原反の走行方向に移動するために液溜まり内で激しい乱流が発生し、この溶融金属がスパッタとなって周囲に飛散する。この飛散した溶融金属のスパッタは原反の表面の活物質層に付着して電池故障の一因となる。原反の走行方向の反対側ではレーザビームが移動した移動跡では溶融部分が再凝固しようとするが、これを妨げるためにエアブローを行う。このエアブローによって溶融金属が周囲に飛散するため、これも電池故障の一因となっていた。

【0008】

加えて、ＹＡＧレーザのようなレーザビームが照射された照射点の周囲では活物質層が焼けてその性能が劣化する。特許文献２のようにローラ・ツー・ローラで連続的に移動している原反のレーザビームを連続的に照射して原反を切断すると、切断ラインの両側の活物質層が切断ラインの全長にわたって熱影響を受け、幅広い範囲で性能劣化領域が発生する。

【0009】

製造コスト面から原反の切断速度は高速切断が要求されており、このような高速走行中での原反の連続切断が求められている。表面に１００ミクロン・メートル程度の厚さの活物質層と、これを積層した１０ミクロン・メートル程度の厚さの金属箔とで構成された幅広の原反をローラ・ツー・ローラで高速で走らせると、仮に、特許文献２のようにレーザ照射点の両側を原反の下面で送りローラで支えたとしてもレーザ照射点では原反が振動して走行方向に対して上下に波を打つ。一方、レーザビームの焦点深度は短いので、原反が上下に波を打ちながら走行すると、レーザビームの焦点深度からずれる場合があり、切断が不十分な箇所が発生する。

【0010】

本発明は、かかる従来例の問題に鑑みてなされたもので、最小の熱影響でしかもスパッタ発生を抑制した状態でレーザビームを用いることが出来、加えて高速で正確に切断することができる切断方法とその分割装置を提供することをその課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１に記載した発明方法（原反の分割方法）は、ハイブリッドのダブルコアレーザＬを使用して原反１を分割する方法で、
長尺の金属箔４の少なくとも一方の面に活物質層２が塗着され、一方向に搬送されている原反１に、中心部の高強度レーザＬｆと、該高強度レーザＬｆの周囲を取り囲み、前記高強度レーザＬｆより低強度で、前記高強度レーザＬｆの照射点Ｐｆの周囲Ｐｙを予熱する予熱用レーザＬｙとで構成されたダブルコアレーザＬをパルス状に照射して前記原反１に長手方向にミシン目状の孔１ｈを形成し、然る後、前記ダブルコアレーザＬの照射点Ｐから離れた下流で、前記ミシン目状の孔１ｈを起点として該孔１ｈの列に沿って前記原反１を上下に引き裂くことを特徴とする。

【0012】

請求項２に記載した発明方法は、レーザ照射時における照射点Ｐでの、走行中の原反１の振動を抑制する方法で、前記請求項１に記載した原反の分割方法において、
原反１の照射点Ｐを含む領域を、レーザビーム照射の反対方向からバックアップローラ３０に接触させ、バックアップローラ３０との接触範囲Θで原反１に張力Ｔを与えつつダブルコアレーザＬを照射点Ｐに照射することを特徴とする。

【0013】

請求項３に記載した発明方法は、ダブルコアレーザＬの照射角度に関し、前記請求項１又は２に記載した原反の分割方法において、
照射点Ｐに接する接線Ｈに対して原反１の走行方向に傾斜させた方向からダブルコアレーザＬを照射点Ｐに照射することを特徴とする。

【0014】

請求項４に記載した発明装置Ａは、請求項１に記載された方法を実施する装置である。
長尺の金属箔４の少なくとも一方の面に活物質層２が塗布された原反１をダブルコアレーザＬで長手方向に切断する原反分割装置Ａであって、
前記原反分割装置Ａは、
原反１を送り出す原反供給部１０と、
分割された原反１ｓ・１ｔを巻き取る分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔと、
原反供給部１０と分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔとの間に位置する原反１の照射点ＰにダブルコアレーザＬを照射するレーザ出射装置７０と、
照射点Ｐと原反供給部１０との間にて、原反１を上下から挟むように設置され、原反供給部１０から原反１を引き出す上下一対の駆動ローラ２０ａ・２０ｂと、
照射点Ｐと分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔとの間にて、ダブルコアレーザＬにてミシン目状に孔１ｈが形成された原反１を上下から挟むように設置された上下一対の挟持ローラ４０ａ・４０ｂと、
挟持ローラ４０ａ・４０ｂと分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔとの間にて、一方が前記挟持ローラ４０ａ・４０ｂの上方に、他方が挟持ローラ４０ａ・４０ｂの下方に配置され、挟持ローラ４０ａ・４０ｂから送出された原反１をミシン目状の孔１ｈを起点として上下に引き裂くセパレートローラ５０ｓ・５０ｔとで構成され、
レーザ出射装置７０は、中心部が高強度レーザＬｆであって、該高強度レーザＬｆより低強度であり、該高強度レーザＬｆの周囲Ｐｙを取り囲み、該高強度レーザＬｆの照射点Ｐｆの周囲Ｐｙを予熱する予熱用レーザＬｙとで構成されたダブルコアレーザＬをパルス状に出射するように構成されてなることを特徴とする。

【0015】

請求項５に記載した発明装置Ａは、請求項２に記載された方法を実施する装置である（図２）。請求項４に記載した原反分割装置Ａにおいて、
駆動ローラ２０ａ・２０ｂと挟持ローラ４０ａ・４０ｂの原反挟持部分を結ぶ平面Ｓをその上部が上に超えるようにバックアップローラ３０が配置され、
前記バックアップローラ３０の上部がレーザビーム照射の反対側からダブルコアレーザＬの照射点Ｐを含む接触範囲Θに接触して原反１をバックアップし、当該接触範囲Θにて原反１に張力Ｔを付与するようになっていることを特徴とする。

【0016】

請求項６はバックアップローラ３０の構造とレーザ出射装置７０の配置に関し（図２）、請求項５に記載した発明装置Ａにおいて、
レーザ出射装置７０は、原反１の照射点Ｐに接する接線Ｈに対して原反１の走行方向に傾斜して配置され、
バックアップローラ３０には、ダブルコアレーザＬの照射点Ｐを含む、原反１との接触範囲Θにおいて、ダブルコアレーザＬの照射範囲を越える幅で凹溝３１が全周にわたって形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明において、ダブルコアレーザＬを用いることで、高強度レーザＬｆの照射点Ｐｆの周囲Ｐｙを予熱用レーザＬｙが囲むように照射して当該部分（予熱領域Ｐｙ）をリング状に加熱するようになるので、後述するようにこの予熱領域Ｐｙがバッファとなって高強度レーザＬｆの照射点Ｐｆ付近からのスパッタ発生を抑制することが出来るようになった。

【0018】

また、走行している原反１にダブルコアレーザＬをパルス状に出射することで、原反１に走行方向に伸びた孔１ｈをミシン目状に一列に形成することになるので、従来のように連続的にレーザを照射して切断する場合と比べて原反１への入熱量が少なくなる。従って、本発明では活物質層２への熱影響を最小限に留めることが出来る。

【0019】

原反１の照射点Ｐを含む範囲ΘをダブルコアレーザＬの照射反対方向からバックアップローラ３０に接触させ、バックアップローラ３０とのこの接触範囲Θに張力Ｔを与えているので、原反１は常にバックアップローラ３０の表面に張り付いて走行し、走行中の照射であってもダブルコアレーザＬの焦点は常に原反１から外れることがない。従って、いずれの孔１ｈも正確に形成することが出来る。

【0020】

ダブルコアレーザＬが原反１の走行方向に対して傾斜方向から照射すると、照射点Ｐは原反１の走行方向に長く伸びる。ダブルコアレーザＬはパルス照射であるからパルス照射時間の間、原反１は移動する。従って、原反１の走行と相俟って原反１の走行方向に伸びた孔１ｈが原反１に形成される。この原反１の走行方向に伸びた孔１ｈは、次の引き裂き工程で原反１を引き裂き易くする。

【0021】

バックアップローラ３０には、ダブルコアレーザＬの照射点Ｐを含む接触範囲Θにおいて、レーザ出射装置７０から出射されたダブルコアレーザＬの照射範囲をカバーする幅の凹溝３１が全周にわたって形成されているので、原反１に穿設された孔１ｈを突き抜けたダブルコアレーザＬは該凹溝３１を通過してバックアップローラ３０に接触せず、バックアップローラ３０を損なうことがない。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明に係る原反分割装置の斜視図である。

【図2】図１の概略側面図であり、（a）はダブルコアレーザが原反に対して斜めに照射された状態の部分拡大図、（ｂ）はダブルコアレーザが原反に対して上からほぼ垂直に照射された状態の部分拡大図である。

【図3】図１の丸枠部分で、照射点と原反引き裂き部分の拡大斜視図である。

【図4】図３の拡大斜視図である。

【図5】（ａ）図４の孔の拡大斜視図、（ｂ）照射点における照射初期の平面図、（ｃ）照射点が移動した場合の平面図である。

【図6】照射点における照射初期の拡大断面図である。

【図7】照射点における原反移動後の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の原反分割装置Ａを図示実施例に沿って説明する。本発明の原反分割装置Ａは、図１に示すように、原反１を送り出す原反供給部１０、分割された原反１ｓ・１ｔを巻き取る分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔ、原反供給部１０と分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔとの間に位置する原反１の照射点ＰにダブルコアレーザＬを照射するレーザ出射装置７０、照射点Ｐの上流側に設けられ、原反１を上下から挟持して下流側に搬送駆動する駆動ローラ２０ａ・２０ｂ、照射点Ｐにおいて、原反１の下面に接するように配置されたバックアップローラ３０、照射点Ｐの下流側に設けられ、ダブルコアレーザＬにて孔１ｈがミシン目状に形成された原反１を上下から挟むように設置され、原反１の引き裂き分割の起点となる上下一対の挟持ローラ４０ａ・４０ｂ、挟持ローラ４０ａ・４０ｂと分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔとの間にて、一方が前記挟持ローラ４０ａ・４０ｂの上方に、他方が下方に配置され、挟持ローラ４０ａ・４０ｂから送出された原反１をミシン目状の孔１ｈを起点として上下に引き裂くセパレートローラ５０ｓ・５０ｔ及び排煙部８０とで構成され、更に、送りローラ９０、９１、９３、９５ｓ・９５ｔ、９６ｔ、ダンサーローラ９２、９７ｓ・９７ｔなども備え、それぞれ装置躯体（図示せず）に組み込まれている。

【0024】

適用される図１の原反１は金属箔４の表・裏面の少なくとも一面に電極ペーストが塗布されて活物質層２が形成されている。図の実施例では金属箔４の表面に活物質層２が形成されている例を示す。

【0025】

原反１は金属箔４の両側辺に活物質層２となる電極ペーストが塗布されていない領域（この部分を耳部４ｂとする。）を有している。なお、この他に図示していないが、原反１には片側しか耳部４ｂがない場合、両方とも耳部４ｂがない場合など様々なものがある。用途に従って適するものが選定される。
金属箔４は、例えば、１０ミクロン・メートルの厚みを持つ銅箔、或いはアルミニウム箔である。

【0026】

活物質層２となる電極ペーストは、活物質、バインダ、溶剤等を含んでいる。電極ペーストは、金属箔４に１００ミクロン・メートル程度の厚みで塗着され、乾燥固化される。
電極ペーストに含まれる活物質には、正極活物質及び負極活物質がある。
正極活物質としては、例えば、複合酸化物、金属リチウム、硫黄などがあり、負極活物質は、例えば、各種カーボン類、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘの金属酸化物、ホウ素添加炭素などがある。
バインダは、含フッ素樹脂、熱可塑性樹脂、イミド系樹脂などの樹脂が使用される。

【0027】

原反供給部１０はトルクモータ１１とこれに接続された原反送出軸１２及び装置躯体に組み込まれた原反支持架台（図示せず）とで構成されている。
トルクモータ１１は大きな起動トルクと垂下特性を持ち、回転速度－トルク特性の全域、特に低速及び拘束時での安定した運転が得られるモータである。
原反支持架台に懸架されたローラ状の原反１は、原反送出軸１２に取り付けられ、送出側のトルクモータ１１によって安定したテンション下で引き出される。

【0028】

原反供給部１０の次には上下一対の駆動ローラ２０ａ・２０ｂが設けられ、原反供給部１０と駆動ローラ２０ａ・２０ｂとの間には間隔を明けて送りローラ９０、９１，９３が設けられており、隣接する送りローラ９１、９３の間にダンサーローラ９２が更に設けられている。
ダンサーローラ９２は公知の機構のもので、例えばダンサーローラ９２にはこれに下向きの力を与える重錘やバネなどが設置され、原反１のこの部分に掛かる張力の変化に合わせて昇降し、原反１のこの部分に掛かる張力が一定するように構成されている。

【0029】

駆動ローラ２０ａ・２０ｂは、原反１を上下から挟んで回転し、原反供給部１０から原反１を引き出し、原反１を次のレーザ照射領域に送り込むもので、一方の駆動ローラ２０ａに駆動用サーボモータ２１が装着されている。この一対の駆動ローラ２０ａ・２０ｂの下流には、照射点Ｐが設置されている。照射点Ｐについては後述する。

【0030】

この照射点Ｐに一致してバックアップローラ３０が設けられ、原反１の下面に接触している（図２、図６）。バックアップローラ３０の上部は上流側の駆動ローラ２０ａ・２０ｂと下流側の上下の挟持ローラ４０ａ・４０ｂの原反挟持部分間を結ぶ平面Ｓに対して若干上に出るように設置されており、駆動ローラ２０ａ・２０ｂと挟持ローラ４０ａ・４０ｂの間を移動する原反１の下面を下から上に押し出すように設置されている。
その結果、バックアップローラ３０の上部は接触範囲Θで原反１の下面に接し、原反１を上に若干押し上げ、接触範囲Θで張力Ｔを原反１に付与する。
原反１は移動の間、接触範囲Θでバックアップローラ３０の上面に密着しており、移動による振動は完全に抑制される。
上記のように、バックアップローラ３０の下流には原反１を上下に分割する起点となる上下一対の挟持ローラ４０ａ・４０ｂが設けられている。

【0031】

バックアップローラ３０の外周面において、ダブルコアレーザＬの照射点Ｐを含む部分にはダブルコアレーザＬの照射範囲をカバーする幅と深さで凹溝３１がその全周にわたって形成されている。
図２（ａ）は、原反１の照射点Ｐに接する接線Ｈに対して傾斜して斜め上から照射された状態を示す。図１の実施例では、上流側の斜め上から照射された状態を示す。勿論、図示していないが、下流側の斜め上から照射するようにしてもよい。
図２（ｂ）は、原反１の上からほぼ垂直に照射した場合である。この場合の照射点Ｐはバックアップローラ３０の回転中心からずれ、凹溝３１の溝底から外れた位置に設定される。
いずれの場合でも、凹溝３１の幅及び深さは、原反１の孔１ｈを貫通したダブルコアレーザＬがバックアップローラ３０の凹溝３１の溝底に接触しない大きさ（幅と深さ）に形成される。

【0032】

レーザ出射装置７０は、２種類のレーザ発振器（図示せず）に接続され、ダブルクラッドファイバーと呼ばれる光ファイバを使用し、波長の短いダブルコアレーザＬをパルス状に出射することが出来る装置である。図２の右上の四角枠内は、波長の短い内外２種類で構成されたダブルコアレーザＬをパルス状に出射する状態を示す。
図１は１台のレーザ出射装置７０が描かれているが、原反１の分割数に合わせて複数台のレーザ出射装置（図示せず）を設置することが出来る。

【0033】

ダブルコアレーザＬは、中心に高強度レーザＬｆが存在し、その周囲を取り囲むように予熱用レーザＬｙが設けられたハイブリッド型のレーザビームである。
図２（ａ）（ｂ）で示す丸枠内の図は、ダブルコアレーザＬの内側の超短波長の高強度レーザＬｆが照射点Ｐに向かってパルス状に出射され、これより波長の長い外側の予熱用レーザＬｙがパルス状に出射されている状態を模式的に表した図である。
高強度レーザＬｆのパルス間隔と予熱用レーザＬｙのパルス間隔とは一致していてもよいし、異なっていてもよい。また、パルスのタイミングも一致していてもよいし、ずれていてもよい。そして、高強度レーザＬｆと予熱用レーザＬｙとで構成されるハイブリッド型のダブルコアレーザＬは、全体としてパルス状に出射される。

【0034】

高強度レーザＬｆに用いられる超短パルスレーザは、吸収率の関係から金属箔４の種類に応じて使い分けられ、金属箔４が銅の場合はブルーレーザ（青色光）、アルミニウムの場合はＬＤ（半導体レーザ）光が用いられる。即ち、ブルーレーザ（青色光）は銅に吸収されやすく、ＬＤ（半導体レーザ）光はアルミニウムに吸収されやすい。

【0035】

予熱用レーザＬｙとして使用される赤外領域（ＩＲ）のレーザは、１３００から１７００ナノメートルに及ぶ非可視スペクトルの放射で、ブルーレーザやＬＤ光より強度は小さい。
レーザ出射装置７０では、上記のようにこれらで構成されたダブルコアレーザＬをパルス状に出射する。

【0036】

ダブルコアレーザＬはバックアップローラ３０の凹溝３１上の一点である照射点Ｐに照射されて原反１に孔１ｈを形成する。孔１ｈの形成に付いては後述する。このダブルコアレーザＬは原反１に孔１ｈを形成すると原反１の下面を通り抜けるため、上記図２（ａ）のように通り抜けたダブルコアレーザＬがバックアップローラ３０に接しないように照射点Ｐに接する接線Ｈに対して原反１の走行方向に上流側から（或いは図示していないが下流側から）傾斜して配置される場合と、図２（ｂ）のようにバックアップローラ３０の回転中心からずれた位置で、原反１に対してほぼ垂直に配置され、凹溝３１を通過するように配置される場合がある。
そして、ダブルコアレーザＬは走行している原反１にある一定のパルス時間だけ、パルス照射されるので、原反１の走行方向に伸びた孔１ｈが形成されることになる。

【0037】

挟持ローラ４０ａ・４０ｂは、原反１の引き裂き起点となるローラで、照射点Ｐより下流側に設けられ、ミシン目状の孔１ｈが形成された原反１を上下から挟持している。

【0038】

図１において、原反分割装置Ａの手前側を前面側とすると、セパレートローラ５０ｓ・５０ｔは、挟持ローラ４０ａ・４０ｂの下流側にて挟持ローラ４０ａ・４０ｂの前後に分かれて設置されている。そして、前面側に配置されているセパレートローラ５０ｓは、図の実施例では挟持ローラ４０ａ・４０ｂよりも下、背面側に配置されているセパレートローラ５０ｔは、挟持ローラ４０ａ・４０ｂよりも上に配置され、挟持ローラ４０ａ・４０ｂの出口で上下のセパレートローラ５０ｓ・５０ｔの間でセパレート角γが形成されるようになっている。（勿論、セパレートローラ５０ｓ・５０ｔの上下配置は逆であってもよい。）

【0039】

セパレートローラ５０ｓ・５０ｔに続けて、分割された原反１ｓ・１ｔを次の分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔに送り込むための送りローラ９５ｓ、９５ｔ・９６ｔがそれぞれのラインに設けられている。
手前側のラインでは、セパレートローラ５０ｓと送りローラ９５ｓとの間にダンサーローラ９７ｓが設けられており、背面側のラインでは、セパレートローラ５０ｔと送りローラ９５ｔとの間にダンサーローラ９７ｔが設けられており、セパレートローラ５０ｓ・５０ｔの出口で上下に引き裂かれ、分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔに巻き取られる分割原反１ｓ・１ｔに一定の張力を与えるようになっている。

【0040】

送りローラ９５ｓ・９６ｔの下流には分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔがそれぞれ設置されており、上下に引き裂かれた原反１ｓ・１ｔがその巻取り軸６２ｓ・６２ｔに巻き取られる。巻取り軸６２ｓ・６２ｔには巻取り用サーボモータ６１ｓ・６１ｔがそれぞれ接続されている。巻取り用サーボモータ６１ｓ・６１ｔは駆動ローラ２０ａの駆動用サーボモータ２１に同期して回転している。

【0041】

排煙部８０は、上面側排煙ケース８１と下面側排煙ケース８５とで構成されている。
上面側排煙ケース８１は、その下面が開口し、原反１の上面側にて照射点Ｐの周囲をカバーしている。図４の上面側排煙ケース８１は、中央から切断されたその半分が示されている。そして、上面側排煙ケース８１の上面にはダブルコアレーザＬが通過でき、原反１の搬送方向に伸びたスリット８２（図ではその半分が示されている。）が形成されている。上面側排煙ケース８１の側面には排煙管８３が設けられ、常時、上面側排煙ケース８１内が負圧となるように排煙管８３から吸引されている。

【0042】

下面側排煙ケース８５は、その上面が開口し、原反１の下面側にて照射点Ｐの周囲をカバーしている。下面側排煙ケース８５の幅はバックアップローラ３０の凹溝３１より狭く、且つその高さは凹溝３１の深さより浅く、凹溝３１内に挿入される大きさである。下面側排煙ケース８５の側面には排煙管８７が設けられ、常時、下面側排煙ケース８５内が負圧となるように排煙管８７から吸引されている。
なお、下面側排煙ケース８５の底面には、原反１の孔１ｈを通過したダブルコアレーザＬが通過する通過窓８６が設けられている。（或いは、通過窓８６なしで、下面側排煙ケース８５の内面を黒くし、ダブルコアレーザＬを吸収するようにしてもよい。）

【0043】

次に、本装置Ａの作用に付いて説明する。原反１は図１のように原反送出軸１２に装着されている。稼働前にあっては、原反１の引き出された部分は駆動ローラ２０ａ・２０ｂの間を通り、挟持ローラ４０ａ・４０ｂを越えた処で作業者により分割され、一方の分割された原反１ｓが前側のセパレートローラ５０ｓの下を越え、他方の分割された原反１ｔは、後ろ側のセパレートローラ５０ｔの上を通り、下流側の巻取り軸６２ｓ・６２ｔにそれぞれ巻き付けられる。

【0044】

この状態から本装置Ａを作動させると、駆動用サーボモータ２１が作動して原反１を原反供給部１０から引き出す。原反供給部１０にはトルクモータ１１が設置されているので、駆動用サーボモータ２１により引き出された原反１の送り速度に合わせてトルクモータ１１が回転する。トルクモータ１１によって原反１はその巻き数に影響されず終始安定した張力で原反供給部１０から引き出される。

【0045】

原反供給部１０の下流側にて、これに隣接して設けられたダンサーローラ９２は原反供給部１０から引き出された原反１の微妙な張力変化に対応して昇降し、駆動用サーボモータ２１が接続されている駆動ローラ２０ａ・２０ｂと原反供給部１０との間の原反１の張力Ｔを一定に保っている。
このように原反供給部１０から原反１を引き出した駆動ローラ２０ａ・２０ｂは次の照射点Ｐ方向に原反１を送り込む。

【0046】

本装置Ａでは、原反１を走行させながらこれをダブルコアレーザＬにて切断する。
照射点Ｐでは、レーザ出射装置７０からダブルコアレーザＬがパルス状に出射される。ダブルコアレーザＬは上記のように中心部が高強度レーザＬｆ、その周囲を囲むように予熱用レーザＬｙが組み込まれており、原反１の照射点Ｐで内外２重の照射面を形成する。照射点Ｐの内側を高強度レーザの照射点Ｐｆ、その周囲を予熱用レーザＬｙによる予熱領域Ｐｙとする（図５（ｂ））。
パルス状に出射された高強度レーザＬｆと予熱用レーザＬｙは、そのパルス時間の間、連続して照射点Ｐに投入される（図２の四角枠内の図参照）。
図６、図７では、原反１は右から左に移動する。

【0047】

図６は、ダブルコアレーザＬが原反１に照射されてキーホールＫｈと小さい湯溜まり１ｕが形成された照射初期状態、図７は原反１の移動によって移動したキーホールＫｈの周囲の予熱領域Ｐｙで、キーホールＫｈの移動跡に出来た細長い孔１ｈの後方側面に大きい湯溜まり１ｕが形成された状態の模式図である。図５（ａ）はその斜視図、図５（ｃ）はその平面図である。

【0048】

初期状態（図５（ｂ））では、照射点Ｐでは高強度レーザの照射点Ｐｆの外周の予熱領域Ｐｙで活物質層２と金属箔４とが瞬時に加熱されて溶融し、当該場所に小さな湯溜まり１ｕが形成される。この時、樹脂分が焼失し、活物質は変質する。
高強度レーザの照射点Ｐｆでは予熱領域Ｐｙよりも更に高温に加熱されて当該部分の活物質と金属箔４とが急激に溶融し、照射点Ｐｆにおける原反１の中心部分から溶湯が急膨張する。急膨張部分Ｆには金属蒸気も含まれる。
この金属蒸気も含む急膨張部分Ｆは、中心部分から上下に噴出し、当該部分に原反１を上下に貫くキーホールＫｈが形成される。中心部分の金属蒸気も含む急膨張部分Ｆは、水平方向に膨張し、その周囲の予熱領域Ｐｙの溶湯に圧を掛ける。このキーホールＫｈ周辺の急膨張部分Ｆの動きが湯溜まり１ｕ内の溶湯に影響して湯溜まり１ｕ内に溶湯の流れを生み出す。

【0049】

この時、上記のようにキーホールＫｈの周辺において、キーホールＫｈの上半分では溶湯が下から上に急速に上昇し、従来ではこの上昇速度が過大となって溶湯をキーホールＫｈから飛散させていたが、この場合、予熱領域Ｐｙの照射面側（原反１の上面側）では、キーホールＫｈの周囲に高強度レーザＬｆによりキーホール開口部が押し広げられてキーホール開口部分での溶湯の上昇速度がそがれることから溶湯の飛散が大幅に抑制される。

【0050】

そして次の瞬間、図５（ｃ）で太い矢印で示すように、原反１が左方向へ移動すると、照射点Ｐは右へ移動し、従って湯溜まり１ｕも右へ移動する。湯溜まり１ｕの残留部分は移動後も若干の間は溶融状態を保つので、湯溜まり１ｕ全体はキーホールＫｈを中心に後方に長く伸びることになる。換言すれば、キーホールＫｈの後方に大きな湯溜まり１ｕが形成される。そして、照射点Ｐから外れた湯溜まり１ｕの残留部分は左端である後方の尾の部分１ｇから、周囲から熱を奪われて急速に凝固して行く。その時、キーホールＫｈ内で発生した金属蒸気は、キーホールＫｈの背面側からキーホールＫｈの移動跡に高圧で流れ込み、キーホールＫｈの移動跡への溶湯の流れ込みを阻止する。その結果として、キーホールＫｈの移動跡に細長い孔１ｈが残留する（図５（ａ））。換言すれば、キーホールＫｈの後ろ側は細長い孔１ｈに繋がって形成されることになる。図７では、細長い孔１ｈの後方側面に出来た大きい湯溜まり１ｕ内での溶湯の循環を示すためにキーホールＫｈの移動跡である細長い孔１ｈを符号だけで示している。

【0051】

上記のように、このキーホールＫｈは湯溜まり１ｕと共に右に移動するが、キーホールＫｈの進行方向の前側では湯溜まり１ｕは小さく、キーホールＫｈの後方で細長い孔１ｈの両側ではキーホールＫｈの移動に引きずられて大きな湯溜まり１ｕが形成される。この大きな湯溜まり１ｕ内では溶湯が整流として循環する。

【0052】

キーホールＫｈは原反１を表裏で貫いて形成されるが、湯溜まり１ｕと共にキーホールがＫｈ移動すると、移動後のキーホールＫｈが形成された部分（移動跡）はそのまま凝固する。キーホールＫｈは上記のように移動するので、パルス照射されたダブルコアレーザＬの照射時間に合わせて原反１には上下に貫通した細長い孔１ｈが残る。
ダブルコアレーザＬが照射されていない時間帯も原反１は移動しているので、結果的には原反１の走行方向に伸びた細長い孔１ｈがミシン目状に形成される。ミシン目状に形成された細長い孔１ｈの周囲には予熱された熱影響部２ｎが残るが、孔１ｈの間の部分は熱影響を受けない。従って、連続切断に比べて熱影響部２ｎが格段に少なくなる。

【0053】

なお、このダブルコアレーザＬは照射点Ｐに対してほぼ垂直に照射してもよいが、上記のように照射点Ｐに接する接線Ｈに対して傾斜するように照射すれば、照射面は原反１の走行方向に長く伸びる。しかも、このダブルコアレーザＬの照射は、上記のように原反１の走行中に行われるので、ダブルコアレーザＬのパルス照射の間も原反１は移動する。従って、照射点Ｐは原反１の走行方向に伸びた形状となる。そして、ダブルコアレーザＬの照射はパルス状に行われるので、原反１に形成される孔１ｈは上記のようにミシン目状に一列に形成される（図４）。

【0054】

この照射点Ｐを含む範囲Θにおいて、原反１は回転しているバックアップローラ３０に接して走行している。上記接触範囲Θでは、バックアップローラ３０の上部は原反１の仮想の走行面（平面Ｓ）より若干上に突き出しているので、接触範囲Θでは原反１はバックアップローラ３０に張り付いており、走行による上下振動は完全に抑制される。換言すれば、照射点Ｐは完全に固定される。
ダブルコアレーザＬを照射点Ｐに対して傾斜させて照射した場合、ダブルコアレーザＬの焦点深度は浅くなるが、照射点Ｐは完全に固定されておればダブルコアレーザＬの焦点深度範囲内から照射点Ｐが外れることがない。従って、形成される全ての孔１ｈは正確且つ均等となる。

【0055】

このように原反１にミシン目の孔１ｈが形成されると、照射点Ｐにおいて、原反１の上下両面から活物質層２や金属箔４の燃焼ガスが発生する。原反１の照射点Ｐを覆う上面側排煙ケース８１及び下面側排煙ケース８５内は負圧に保持されているので、これら燃焼ガスはそれぞれの排煙管８３・８７を介して外部に排出される。

【0056】

原反１にミシン目の孔１ｈが一列に形成されると、その部分は次の挟持ローラ４０ａ・４０ｂに送られる。挟持ローラ４０ａ・４０ｂの下流にはセパレートローラ５０ｓ・５０ｔが設けられており、前面側のセパレートローラ５０ｓが挟持ローラ４０ａ・４０ｂの前面側から引き出された分割原反１ｓを下に引き込み、背面側のセパレートローラ５０ｔが挟持ローラ４０ａ・４０ｂの背面側から引き出された分割原反１ｔを上に引き込み、挟持ローラ４０ａ・４０ｂの出口で金属箔４のミシン目状に形成された孔１ｈを起点にミシン目状の孔１ｈに沿って原反１を上下に引き裂く。これによって、原反１は分割される。
分割された原反１ｓ・１ｔは、ダンサーローラ９７ｓ・９７ｔ、送りローラ９５ｓ・９５ｔ、９６ｔを経て分割原反巻取部６０ｓ・６０ｔにそれぞれ巻き取られる。

【0057】

以上のように、本発明はダブルコアレーザを用いて最小の熱影響下で且つ高速で原反１を正確に切断することができるようになった。

【符号の説明】

【0058】

１：原反、Ｆ：急膨張部分、１ｇ：湯溜まりの尾の部分、１ｈ：孔、１ｓ・１ｔ：分割された原反、１ｕ：湯溜まり、２：活物質層、２ｎ：熱影響を受ける部分（熱影響部）、４：金属箔、４ｂ：耳部、１０：原反供給部、１１：トルクモータ、１２：原反送出軸、２０ａ・２０ｂ：駆動ローラ、２１：駆動用サーボモータ、３０：バックアップローラ、３１：凹溝、４０ａ・４０ｂ：挟持ローラ、５０ｓ・５０ｔ：セパレートローラ、６０ｓ・６０ｔ：分割原反巻取部、６１ｓ・６１ｔ：巻取り用サーボモータ、６２ｓ・６２ｔ：巻取り軸、７０：レーザ出射装置、８０：排煙部、８１：上面側排煙ケース、８２：スリット、８３：排煙管、８５：下面側排煙ケース、８６：通過窓、８７：排煙管、９０、９１、９３、９５ｓ・９５ｔ・９６ｔ：送りローラ、９２、９７ｓ・９７ｔ：ダンサーローラ
Ａ：原反分割装置、Ｈ：照射点に接する接線、Ｋｈ：キーホール、Ｌ：ダブルコアレーザ、Ｌｆ：高強度レーザ、Ｌｙ：予熱用レーザ、Ｐ：ダブルコアレーザの照射点、Ｐｆ：高強度レーザの照射点、Ｐｙ：高強度レーザの照射点の周囲（予熱領域）、Ｓ：平面、Ｔ：張力、γ：セパレート角、Θ：（接触）範囲

【要約】

【課題】レーザビームを用いて最小の熱影響で且つ高速で正確に切断することができる切断方法である。
【解決手段】ハイブリッドのダブルコアレーザＬを使用して原反１を分割する方法である。長尺の金属箔４の少なくとも一方の面に活物質層２が塗着された原反１が一方向に搬送されている。中心部が高強度レーザＬｆと、該高強度レーザＬｆの周囲を取り囲み、前記高強度レーザＬｆより低強度で、前記照射点Ｐの周囲を予熱する予熱用レーザＬyとで構成されたダブルコアレーザＬをパルス状に照射する。原反１に長手方向にミシン目状の孔１ｈを形成する。照射点Ｐから離れた下流で、前記ミシン目状の孔１ｈを起点として該孔１ｈの列に沿って前記原反１を上下に引き裂く。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】