金属シート成形用ロールおよび金属シートの成形方法
【課題】金属の塑性変形を利用して金属シート表面に凸部を成形できる金属シート成形用ロールおよびそれを用いる金属シートの成形方法を提供することである。
【解決手段】 同一の軸線を有する第１胴部１０、第２胴部１１、１２および軸部１３、１４を含み、第１胴部１０を、その表面に複数の凹部が形成されるロール部材とし、第２胴部１１、１２を、第１胴部１０の軸線方向の両端面２０ａ、２０ｂから第１胴部１０に離反する方向に延び、その径が第１胴部１０の軸線方向端部の径よりも小さいロール部材とし、軸部１３、１４を、第２胴部１１、１２の軸線方向の端面２１ａ、２１ｂから第１胴部１０に離反する方向に延び、その径が第２胴部１１、１２の径よりも小さいロール部材とし、第１胴部１０と第２胴部との間に段差がある金属シート成形用ロールを用いて金属シートを加圧成形する。
【解決手段】 同一の軸線を有する第１胴部１０、第２胴部１１、１２および軸部１３、１４を含み、第１胴部１０を、その表面に複数の凹部が形成されるロール部材とし、第２胴部１１、１２を、第１胴部１０の軸線方向の両端面２０ａ、２０ｂから第１胴部１０に離反する方向に延び、その径が第１胴部１０の軸線方向端部の径よりも小さいロール部材とし、軸部１３、１４を、第２胴部１１、１２の軸線方向の端面２１ａ、２１ｂから第１胴部１０に離反する方向に延び、その径が第２胴部１１、１２の径よりも小さいロール部材とし、第１胴部１０と第２胴部との間に段差がある金属シート成形用ロールを用いて金属シートを加圧成形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属シート成形用ロールおよび金属シートの成形方法に関する。さらに詳しくは、本発明は主に、金属シート成形用ロールの構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、厚さ数十μｍの金属箔の表面にミクロンオーダーの凸部を形成するには、一般的には、めっき法、エッチング法などが利用されている。しかしながら、これらの方法によってミクロンオーダーの凸部を、金属箔の表面１ｃｍ2当り数十〜数百個形成する場合には、多数の工程を有する精密加工が必要になり、操作が煩雑で、長時間を要する。それでも不良品率を十分に低くすることはできない。めっき液、エッチング液などの使用に伴って発生する廃液の処理も、問題になる。また、これらの方法によって形成される凸部は、金属箔との接合強度が十分ではなく、外部から応力が付加されると金属箔から剥落することが多い。したがって、めっき法、エッチング法などは、表面にミクロンオーダーの凸部を有する金属箔を製造する上で、工業的に有利な方法とは言い難い。
【０００３】
一方、一対のロールをこれらの軸線が平行になるように圧接させてニップ部を形成し、このニップ部に金属シートを通過させて、金属シートを加圧成形する技術は良く知られている。この加圧成形技術の代表例としては、鋼材の冷間圧延、熱間圧延などが挙げられる。この加圧成形技術においては、たとえば、ロールの構造、形状、材質などに関する研究が盛んに行なわれ、種々の提案がなされている。
【０００４】
たとえば、クレータ状の凹部と、凹部の縁に形成される盛り上がり部と、盛り上がり部の外側にある平坦部とが表面に形成され、平坦部の面積率が０．２以上である冷間圧延用ダルロールが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このダルロールのクレータ凹部は、鋼板表面にダル目を付け、鋼板の焼き付き、鋼板の蛇行などを防止することを目的とするものである。
【０００５】
したがって、このダルロールを用いても、高さ数μｍの凸部を形成することはできない。すなわち、特許文献１には、厚さ数百μｍ〜数ｍｍの冷間圧延鋼板の表面粗さを大きくするための技術が開示されるのみである。また、特許文献１には、ダルロールの中央部のみをクラウンロールの形状に形成するとともに、軸線方向の一端部に向けて２つの段差を形成することには、一切記載がない。
【０００６】
また、軸線方向の中央部から軸線方向の両端部に向けて、径が徐々に小さくなる形状を有するピンチロールが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。このピンチロールは、厚さ４ｍｍ以上の金属シートの圧延に用いられる。たとえば、このピンチローラの表面にミクロンオーダーの凹部を形成し、２つのピンチローラを圧接させ、厚さ数十μｍの金属箔の塑性変形を行なうことが考えられる。しかしながら、このピンチロールを用いて金属箔を成形しても、金属箔の表面に、所望の寸法を有する複数の凸部を均一に形成できない。さらに、ピンチロールが損傷し易くなる。
【０００７】
また、図６に示すロール１０１が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。図
１０は、ロール１０１の構成を模式的に示す正面図である。ロール１０１は、第１胴部１２４、急テーパ部１２５ａおよび緩テーパ部１２５ｂを有している。第１胴部１２４は、ロール１０１の軸線方向中間に配置されるクラウンロールである。急テーパ部１２５ａは、ロール１０１の軸線方向において第１胴部１２４の軸線方向両端に設けられ、第１胴部１２４との第２胴部分では第１胴部１２４の端部と同一径で、かつ第１胴部１２４から離反するにつれて径が急激に小さくなっている。また、緩テーパ部１２５ｂは、ロール１０１の軸線方向において急テーパ部１２４ａの両端に設けられ、急テーパ部１２４ａとの第２胴部分では急テーパ部１２４ａの端部と同じ径を有し、急テーパ部１２４ａから離反するにつれて徐々に径が小さくなっている。
【０００８】
ロール１０１は、圧延機のワークロールとして使用されている。しかしながら、ロール１０１も、圧接圧がヘルツ圧力で１５００Ｎ／ｍｍ2未満の、一般的な金属圧延用ロールである。したがって、ロール１０１の表面にミクロンオーダーの凹部を形成し、金属箔の塑性変形に用いると、所望の寸法を有する凸部を形成することができない。また、ロール１０１が損傷するおそれもある。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−１００１３号公報
【特許文献２】特開２００７−７６９６号公報
【特許文献３】特開２００４−５０２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、金属の塑性変形を利用して金属シートを容易に成形できる金属シート成形用ロールおよびそれを用いる金属シートの成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するための研究過程で、特許文献３のロール１０１に着目した。ロール１０１は、その軸線方向における中央部の径が最も大きく、端部に向けて径が連続的に小さくなるような形状を有している。このような形状を有するロール１０１に、金属箔の塑性変形に必要なヘルツ圧力で１０００〜３０００Ｎ／ｍｍ2という過大な圧力が付加されると、ロール１０１の両端部が不必要に接触し、金属箔に圧力が集中せず、所望の寸法を有する凸部を均一に形成できないとの知見を得た。
【００１２】
本発明者らは、上記知見に基づいてさらに研究を重ねた結果、胴部と軸部とを含むロールにおいて、胴部が第１胴部と第２胴部とからなり、第１胴部と第２胴部との間に段差があるロールを見出した。このロールを圧接させて過大な圧力を付加する場合には、第２胴部および軸部の接触が起こらず、第１胴部のみに圧力が集中することを見出した。その結果、金属シートを幅方向に均一に塑性変形させ得ることを見出した。すなわち、本発明者らは、従来の金属シート成形用ロールでは、胴部は１つの連続する面で形成されるのが技術的な常識であったところを、胴部表面に敢えて２つの段差を設ける構成を見出した。本発明者らは、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち本発明は、１つの軸線を共有第１胴部、第２胴部および軸部を有し、
第１胴部は、その表面に複数の凹部が形成されたロール部材であり、
第２胴部は、第１胴部の軸線方向の両端面から第１胴部に離反する方向に延び、その径が第１胴部の軸線方向端部の径よりも小さいロール部材であり、
軸部は、第２胴部の軸線方向の端面から第１胴部に離反する方向に延び、その径が第２胴部の径よりも小さいロール部材であり、かつ
第１胴部と第２胴部との間に段差がある金属シート成形用ロールに係る。
【００１４】
第１胴部は、軸線方向両端部の径が同じであることが好ましい。
第２胴部は、その軸線方向において第１胴部から離反するにつれて径が徐々に小さくなるテーパ部を含むことが好ましい。
第１胴部の軸線方向中央部の径が１５０ｍｍ以下であることが好ましい。
第１胴部の軸線方向中央部の径と軸線方向両端部の径との差が３００μｍ未満であることが好ましい。
【００１５】
第１胴部の軸線方向両端部の径と第２胴部の径との差が１５０μｍ以上であることが好ましい。
第１胴部と２つの第２胴部との合計の軸線長さＷｄと、第１胴部の軸線長さＷｅとの比（Ｗｄ／Ｗｅ）が、１．０５〜３であることが好ましい。
少なくとも第１胴部の凹部が形成される表層部は、超硬合金、サーメット、ハイス鋼、ダイス鋼および鍛鋼よりなる群から選ばれる少なくとも１種の高融点金属材料を含有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、本発明の金属シート成形用ロール同士または本発明の金属シート成形用ロールと表面の平坦なロールとをそれぞれの軸線が平行になるように圧接させてニップ部を形成し、このニップ部に長尺の金属シートをその幅方向に垂直な方向に通過させて、前記金属シートを塑性変形により成形し、表面にミクロンオーダーの複数の凸部を有する金属シートを得る金属シートの成形方法に係る。
【００１７】
本発明の金属シート成形用ロール同士または本発明の金属シート成形用ロールと表面の平坦なロールとの圧接圧が、ヘルツ圧力で１０００Ｎ／ｍｍ2〜３０００Ｎ／ｍｍ2であることが好ましい。
第１胴部の軸線長さＷｅと、金属シートの幅Ｗｍとの比（Ｗｅ／Ｗｍ）は、１〜１．５であることが好ましい。
金属シートは、厚さ１０μｍ〜１００μｍの金属箔であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の金属シート成形用ロールを用いて金属シートを成形するに際し、ヘルツ圧力で１０００Ｎ／ｍｍ2〜３０００Ｎ／ｍｍ2という過大な圧力を付加しても、圧力が該ロールの両端部に分散せず、金属シートに圧力を集中させることができる。このため、金属シートの塑性変形を円滑にかつ容易に実施できる。特に、金属シートの幅方向において均一な塑性変形が起こる。その結果、金属表面に、高さ、径などの寸法および形状が均一に揃ったミクロンオーダーの複数の凸部を形成できる。
【００１９】
本発明のロールを用いて得られる、表面に複数の凸部が形成された金属シートは、たとえば、電池の集電体、フレキシブルプリント配線基板における金属箔または金属層、リードフレーム用の金属基板などにも好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の金属シート成形用ロール１の構成を模式的に示す正面図である。なお、図１においては、第１胴部１０の表面に形成されている凹部１５の図示を省略する。図２は、図１に示す金属シート成形用ロール１の第１胴部１０表面を拡大して示す斜視図である。金属シート成形用ロール１は、第１胴部１０、第２胴部１１、１２および軸部１３、１４を有している。第１胴部１０、第２胴部１１、１２および軸部１３、１４は、いずれも軸線を有する円柱状構造物であり、１つの軸線を共有している。また、金属シート成形用ロール１では、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差を有している。
【００２１】
第１胴部１０は、たとえば、金属シートに含有される金属材料を塑性変形させ、金属シートを成形加工する機能を有している。第１胴部１０は、ロール１の軸線方向中央部に配置されるロール部材である。第１胴部１０は、軸線方向両端部の径Ｒｃが軸線方向中央部の径Ｒｒよりも小さいクラウンロールとして構成されている。すなわち、第１胴部１０の幅方向の端部は、軸線方向における一方の端部から、中央部を経て他方の端部に至るまで、中央部が突出する連続曲線で構成されている。本明細書において、径とは直径を意味する。本実施形態では、第１胴部１０は、軸線方向両端部の径Ｒｒが同じ長さである。
【００２２】
また、本実施形態では、第１胴部１０はクラウンロールとして構成されているが、それに限定されず、たとえば、径Ｒｃと径Ｒｒとが等しい円柱状のロール部材であってもよい。なお、第１胴部１０への圧力の集中度合などを考慮すると、第１胴部１０はクラウンロールとして構成されるのが好ましい。
【００２３】
第１胴部１０の軸線方向中央部の径Ｒｃは、好ましくは１５０ｍｍ以下、さらに好ましくは３０〜１３５ｍｍである。径Ｒｃが１５０ｍｍを超えると、必要なヘルツ圧力を印加するために莫大な荷重が必要になる。荷重が大きくなり過ぎるとロール１が扁平化するため、ミクロンオーダーの突起を形成できないおそれがある。また、径Ｒｃが３０ｍｍ未満では、ロール１の機械的強度が不十分になり、金属成形時にロール１が破損するおそれがある。
【００２４】
また、第１胴部１０の軸線方向中央部の径Ｒｃと軸線方向両端部の径Ｒｅとの差（Ｒｃ−Ｒｅ）は、好ましくは３００μｍ未満、さらに好ましくは１５０μｍ以下である。Ｒｃ−Ｒｅが３００μｍ以上であると、第１胴部１０の中央部に荷重が集中し、第１胴部１０の端部では荷重が不足するため、金属箔に均等な加工を施すことができないおそれがある。
【００２５】
第１胴部１０の周面には、図２に示すように、複数の凹部１５が形成されている。
本実施形態では、１つの凹部１５とそれに隣り合う他の凹部１５とが繋がらないように形成されているが、それに限定されず、複数の凹部１５の一部が繋がって一体化されてもよい。また、複数の凸部１５全体が繋がって一体化されてもよい。
また、本実施形態では、凹部１５の第１胴部１０周面における開口の形状は、ほぼ円形であるが、それに限定されず、ほぼ楕円形、ほぼ菱形、ほぼ正多角形などでもよい。正多角形は、好ましくは３〜８角形、さらに好ましくは４〜６角形である。
【００２６】
凹部１５のローラ周面における開口径は特に制限されないが、好ましくは１μｍ〜３５μｍ、さらに好ましくは２〜３０μｍである。開口径が１μｍ未満では、個々の凹部１５の開口径をほぼ均一に揃えることが困難になる。開口径が３５μｍを超えると、厚さ数十μｍ程度の金属箔の表面加工には不向きである。また、金属箔を成形する際の圧力によって、凹部１５に摩耗、変形などが発生するおそれがある。なお、開口形状がほぼ円形、ほぼ楕円形またはほぼ正多角形である場合、開口径は、その円形、楕円形または正多角形を内包する最も小さな真円の直径の長さである。開口形状がほぼ菱形である場合、開口径は、その菱形の対角線のうち、長い方の対角線の長さである。
【００２７】
凹部１５の深さは特に制限されず、たとえば、金属箔表面に形成しようとする凸部の高さなどに応じて適宜選択できるが、好ましくは開口径の０．２倍〜１．５倍、さらに好ましくは開口径の０．３倍〜１．２倍である。凹部１５の深さが開口径の０．２倍未満では、均一な大きさおよび形状を有する凸部を金属箔表面に形成できないおそれがある。また、凹部１５の深さが開口径の１．５倍を超えるように形成するのが困難である。なお、凹部１５の深さとは、凹部１５底面の最も凹んだ地点から、凹部１５の開口に存在すると仮想される第１胴部１０周面に降ろした垂線の長さである。
【００２８】
凹部１５の、第１胴部１０の軸線方向におけるピッチＰは、特に制限されず、各種設定値に応じて適宜選択できるが、好ましくは４μｍ以上、さらに好ましくは８μｍ以上、特に好ましくは１５μｍ以上である。各種設定値とは、たとえば、凹部１５の開口径、開口形状、第１胴部１０の長さなどである。ピッチＰが４μｍ未満では、凹部１５をレーザ加工により形成する際に、凹部１５同士が連結し易くなる。その結果、隣り合う凹部１５を仕切るローラ１表面の面積が極端に小さくなり、金属箔を成形する際の圧力によって、凹部１５間の仕切りが変形するおそれがある。なお、ピッチＰの上限は第１胴部１０の長さなどに応じて適宜選択できるが、一例を挙げれば３０μｍである。
【００２９】
また、凹部１５の円周方向のピッチも、上記した各種設計値に応じて適宜選択可能であるが、好ましくは４μｍ以上、さらに好ましくは５〜２０μｍである。円周方向のピッチが４μｍ未満では、ピッチＰが４μｍ未満になるのと同様の問題が生じるおそれがある。なお、円周方向におけるピッチの上限値は、第１胴部１０の円周長さなどに応じて適宜選択できる。
【００３０】
本明細書において、ピッチＰは、第１胴部１０の軸線方向に隣り合う２つの凹部１５の中心を通り、円周方向に延びる２つの平行な直線間の距離（長さ）である。円周方向のピッチは、円周方向に隣り合う２つの凹部１５の中心を通り、軸線方向に延びる２つの平行な直線間の距離（長さ）である。凹部１５の中心とは、凹部１５の開口の中心を意味する。開口の中心とは、凹部１５の開口形状がほぼ円形、ほぼ楕円形またはほぼ正多角形である場合は、その円形、楕円形または正多角形を内包する最も小さな真円の中心である。また、凹部１５の開口形状がほぼ菱形である場合、２つの対角線の交点が開口の中心である。
【００３１】
また、凹部１５の配置も特に制限されないが、たとえば、碁盤目状配置、六方最密充填配置、千鳥格子状配置などが挙げられる。
第１胴部１０の周面に垂直な方向における凹部１５の断面形状は、第１胴部１０の周面から凹部１５の底面に向けて、断面幅が徐々にまたは連続的に小さくなるテーパ形状であることが好ましい。凹部１５がテーパ状の断面形状を有することによって、金属箔の加圧成形により金属箔表面に凸部を形成する際に、第１胴部１０周面の凹部１５と金属箔の凸部との離型性が顕著に向上し、凸部の変形などの不具合が非常に起こり難い。
【００３２】
第１胴部１０周面における凹部１５の配置は特に制限されないが、たとえば、千鳥状配置、格子状配置、六方最密充填配置などが挙げられる。また、凹部１５は、たとえば、レーザ加工により形成できる。すなわち、凹部１５の形成には、従来のレーザを利用した穴あけ加工法を利用できる。レーザ加工には、たとえば、ローラ回転装置、レーザ発振器、加工ヘッド、導光路、マスク部およびアクチュエータを含む一般的なレーザ加工装置を使用できる。
【００３３】
第２胴部１１、１２は、たとえば、第１胴部１０を支持する機能を有している。第２胴部１１、１２は、第１胴部１０の軸線方向の両端面２０ａ、２０ｂから第１胴部１０に離反する方向に延び、その径Ｒｃが第１胴部１０の軸線方向端部の径Ｒｅよりも小さい２つのロール部材である。したがって、第１胴部１０と第２胴部材１１、１２との間には、段差が形成される。
【００３４】
このような段差が存在すると、２つのロール１を軸線が平行になるように圧接させ、金属の塑性変形に必要な過大な圧力を付加しても、その圧力が第２胴部１１、１２に分散せず、第１胴部１０に集中する。これにより、金属シートに含有される金属材料を効率良く塑性変形することが可能になり、金属シートの表面に所望の寸法および形状を有する複数の凸部を形成できる。また、金属シートの成形中に、２つのロール１の第２胴部１１、１２同士および軸部１３、１４同士が接触することが防止される。これにより、ロール１の破損が防止される。
【００３５】
第２胴部１１、１２の径Ｒｒは、第１胴部１０の軸線方向両端部の径Ｒｅと径Ｒｒとの差（Ｒｃ−Ｒｒ）が１５０μｍ以上になるように設定するのが好ましい。すなわち、（Ｒｃ−Ｒｒ）は、好ましくは１５０μｍ以上であり、さらに好ましくは２００μｍ〜５ｍｍである。（Ｒｃ−Ｒｒ）が１５０μｍ未満であると、ロール１に過大な圧力を付加した時に、圧力が第２胴部１１，１２にも分散し、金属の塑性変形に必要な圧力が第１胴部１０に付加されないおそれがある。また、（Ｒｃ−Ｒｒ）が５ｍｍを超えると、ロール１のたわみ量以上に大きな空間が空くことになり、ロール１の機械的強度を低下させる。これより、ロール１が破損するおそれがある。
【００３６】
また、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との合計の軸線長さＷｄと、第１胴部１０の軸線長さＷｅとの比（Ｗｄ／Ｗｅ）は、好ましくは１．０５〜３、さらに好ましくは１．１〜２である。Ｗｄ／Ｗｅを前記範囲に設定することにより、金属シート成形時における第１胴部１０への圧力集中が顕著になり、成形後の金属シートにおいて、凸部が形成されていない箇所が著しく減少する。Ｗｄ／Ｗｅが１．０５未満では、圧延装置のロール支持部（チョックと呼ばれるロールの軸部を支える部品）と金属シートとのクリアランスが不十分になり、金属シートの搬送が不安定になるおそれがある。また、Ｗｄ／Ｗｅが３を超えても金属シートの加工を実施できるが、ロール１が必要以上に長くなり、ランニングコストが増加し、本来必要としない生産スペースが必要になる。したがって、工業的に好ましくない。
【００３７】
本実施形態では、第２胴部１１、１２は円柱形状を有しているが、それに限定されず、第２胴部１１、１２の少なくとも一部が、第２胴部１１、１２の軸線方向において第１胴部１０から離反するにつれて径が徐々に小さくなるテーパ部であってもよい。
【００３８】
軸部１３、１４は、ロール１の軸線方向における第２胴部１１、１２の端面２１ａ、２１ｂから第１胴部１０に離反する方向に延び、その径が第２胴部１１、１２の径よりも小さい２つのロール部材である。軸部１３、１４は、図示しない軸受けなどの第２胴部材により回転自在に支持される。また、軸部１３、１４の端部には図示しない駆動手段が接続され、ロール１を回転させる。
【００３９】
ロール１は、第１胴部１０、第２胴部１１、１２および軸部１３、１４を一体成形するのが好ましい。ロール１は、ステンレス鋼、鉄などの金属材料で構成される。より具体的には、ロール１の設計寸法の最大径に等しい径またはそれよりも大きい径を有するロールを研削加工することにより、凹部１５が形成される前のロールが得られる。研削加工を施されるロールは、通常、軸部と胴部とを有しているので、前記胴部に研削加工を施して、第１胴部１０および第２胴部１１、１２を所定寸法に削り出せばよい。
【００４０】
また、第１胴部１０の少なくとも凹部１５が形成される表層部は、好ましくは、超硬合金、サーメット、ハイス鋼、ダイス鋼および鍛鋼よりなる群から選ばれる少なくとも１種の高融点金属材料で構成される。このような金属材料からなる表層部にレーザ加工を施して凹部１５を形成することにより、金属シートの成形加工を繰返し実施しても、凹部１５の摩耗、変形、破損などが非常に起こり難い。表層部の厚さは特に制限されないが、好ましくは、５〜５０ｍｍ程度である。
【００４１】
高融点金属材料からなる表層部は、たとえば、高融点金属材料製円筒（以下単に「円筒」とする）を芯用ロールに焼き嵌めまたは冷やし嵌めすることによって作製できる。焼き嵌めとは、内径が芯用ロールの外径よりも僅かに小さい円筒を作製し、この円筒を暖めて膨張させ、芯用ロールに嵌め込むことである。また、冷やし嵌めとは、内径が芯用ロールの外径よりも僅かに小さい円筒に、冷却により収縮させた芯用ロールを嵌め込むことである。芯用ロールには、たとえば、ステンレス鋼、鉄などからなるロールを使用できる。
【００４２】
本発明の金属シートの成形方法は、ワークロールとして、ロール１を用いることを特徴とする。すなわち、ロール１同士またはロール１と表面が平坦なロールとを、それぞれの軸線が平行になるように圧接させ、ニップ部を形成する。このニップ部に長尺の金属シートをその幅方向に垂直な方向に通過させて、前記金属シートを塑性変形により成形する。ロール１同士を圧接させる場合は、金属シートの厚み方向の両面にミクロンオーダーの複数の凸部が形成される。ロール１と表面が平坦なロールとを圧接させる場合は、金属シートの厚み方向の片面にミクロンオーダーの複数の凸部が形成される。このとき形成される凸部の形状、寸法および配置は、凹部１５の形状、寸法および配置にほぼ対応している。
【００４３】
すなわち、本発明の金属シートの成形方法は、ワークロールとしてロール１を用いる以外は、従来の金属板の圧延方法と同様にして実施できる。図３は、本発明の金属シートの成形方法を実施する成形装置３５の要部の構成を模式的に示す側面図である。
成形装置３５は、上下ロール１、１、上ロール用バックアップロール３０ａ、３０ｂ、下ロール用バックアップロール３１ａ、３１ｂ、入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂおよび出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂを含んでいる。
【００４４】
上下ロール１、１は、それぞれ、図示しない支持手段により回転自在に支持されている。上下ロール１、１は、それぞれ、上ロール用バックアップロール３０ａ、３０ｂおよび下ロール用バックアップロール３１ａ、３１ｂの回転に従動回転する。また、上下ロール１は、これに圧接する上ロール用バックアップロール３０ａ、３０ｂから荷重を付加されている。また、下ロール１も、これに圧接する下ロール用バックアップロール３１ａ、３１ｂから荷重を付加されている。これにより、上下ロール１、１は圧接している。上下ロール１，１の圧接部分がニップ部である。
【００４５】
ここで、上下ロール１、１の圧接圧は、好ましくは１０００Ｎ／ｍｍ2〜３０００Ｎ／ｍｍ2、さらに好ましくは１５００Ｎ／ｍｍ2〜３０００Ｎ／ｍｍ2である。これにより、寸法および形状が揃った凸部を、金属シート表面に均一に形成できる。１０００Ｎ／ｍｍ2未満では、所望の寸法および形状を有する凸部を均一に形成できないおそれがある。一方、３０００Ｎ／ｍｍ2を超えると、圧力が過大になりすぎ、装置コストが膨大となる。ロールの損傷などが非常に起こり易くなる。
【００４６】
このとき、ロール１の第１胴部１０の軸線長さＷｅと、金属シートの幅Ｗｍとの比（Ｗｅ／Ｗｍ）は、好ましくは１〜１．５、さらに好ましくは１．１〜１．３である。Ｗｅ／Ｗｍを前記範囲に設定することにより、金属シート表面の全面に、寸法および形状が揃った複数の凸部をより一層均一に形成できる。Ｗｅ／Ｗｍが１未満であると、金属シートの幅方向両端部において、凸部が形成されない箇所が発生するおそれがある。また、Ｗｅ／Ｗｍが１．５を超えると、ロール１に過大な荷重を付加したときに、上下ロール１、１の第１胴部１０同士が金属シートを介在することなく接触して圧力が分散し、金属シートに十分な圧力を付加できないおそれがある。
【００４７】
上ロール用バックアップロール３０ａ、３０ｂおよび下ロール用バックアップロール３１ａ、３１ｂは、それぞれ、図示しない支持手段により回転自在に支持されるとともに、図示しない駆動手段に接続され、回転可能に設けられている。なお、本実施形態では、上下ロール１，１にそれぞれ２個ずつのバックアップロールが設けられているが、それに限定されず、１個のロール１に１個以上の任意の数のバックアップローラを設けることができる。
【００４８】
入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂおよび出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂは、それぞれ、図示しない支持手段により回転自在に支持されるとともに、図示しない駆動手段に接続され、回転可能に設けられている。また、入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂおよび出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂは、これらが圧接して形成されるニップ部に金属シート２を通過させることにより、金属シート２を搬送する。入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂは、図示しない搬送手段により成形装置３５の内部に搬送されて来た金属シート２を上下ロール１、１のニップ部に搬送する。出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂは、上下ロール１、１のニップ部を通過して成形加工が施された金属シート２を成形装置３５の外部に搬出する。入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂおよび出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂの圧接圧、回転速度などを調整することにより、金属シート２の搬送速度を変更し、金属シート２に所定の張力を付与できる。
【００４９】
金属シート２は、入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂを介して成形装置３５内に搬入され、ロール１、１のニップ部に誘導されて成形加工を受けた後、出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂを介して成形装置３５の外部に搬出され、図示しない巻き取りローラに巻き取られる。本実施形態では、ピンチロールを装置の出入り口に設けているが、それに限定されず、出口または入口に設けてもよい。
【００５０】
金属シート２は特に制限されないが、好ましくは厚さ１０μｍ〜１００μｍ、さらに好ましくは１０〜５０μｍの金属箔である。金属箔は特に制限されず、銅箔、銅合金箔、錫箔、ステンレス鋼箔、 アルミニウム箔、 アルミニウム合金箔、鉛箔、ニッケル箔、亜鉛箔などが挙げられる。また、本発明の成形方法により加圧成形される金属箔は、粒界が変形しやすい、焼き鈍し温度が低いといった特性を有する金属を含有していることが好ましい。
【００５１】
銅箔、銅合金箔などを本発明の成形方法で成形して得られる凸部形成金属箔は、たとえば、リチウム二次電池における負極集電体として好適に使用できる。銅箔、銅合金箔から得られる凸部形成金属箔の個々の凸部表面には、真空蒸着により、負極活物質を含有し、負極活物質層として機能する柱状体が形成される。このとき、負極活物質としては、たとえば、珪素、珪素酸化物、珪素含有合金、珪素化合物、錫、錫酸化物、錫含有合金、錫化合物などを使用できる。凸部表面に柱状体の負極活物質層を形成することにより、リチウムイオンを吸蔵および放出する際の負極活物質の膨張および収縮に伴って発生する応力が吸収され、負極集電体ひいては負極の変形、負極活物質層の負極集電体からの剥落などが防止される。その結果、充放電サイクル特性、長期的な安全性などに優れたリチウム二次電池が得られる。
【００５２】
なお、２つのローラを圧接させて金属シートを成形する方法には、各種のパラメータがある。たとえば、ロール径（ｒ［ｍｍ］）、圧接圧（荷重、ｗ［ｋｇ］）、金属シート幅（Ｉ［ｍｍ］）、接触半値幅（ｂ［ｍｍ］）、ヘルツ最大接触圧力（Ｐｍａｘ（ｋｇ／ｍｍ2））などである。これらのうち、たとえば、接触半値幅およびヘルツ最大圧力は、下記の式にしたがって算出できる。本発明では、これらのパラメータを適宜選択することにより、成形加工後の金属シート表面に形成される凸部の寸法および形状を調整できる。また、凸部が形成されない箇所を一層減少させることができる。
接触半値幅（ｂ［ｍｍ］）＝｛（８ｒ／２ｗ）／（π×Ｅ×Ｉ｝１／２
ヘルツ最大圧力（Ｐｍａｘ（ｋｇ／ｍｍ2））＝（２ｗ）／（π×ｂ×Ｉ）
【００５３】
また、金属シートの搬送速度、上下ロール１、１の回転速度なども、たとえば、金属シートの厚さ、金属シートの材質、金属シート表面に形成しようとする凸部の設計寸法および設計個数、凸部の配置、上下ロール１、１に付加される圧力などに応じて、適宜選択が可能である。
【００５４】
なお、本実施形態では、上ロール用バックアップロール３０ａ、３０ｂおよび下ロール用バックアップロール３１ａ、３１ｂには、円柱状ロールを使用しているが、それに限定されず、これらのうちの少なくとも１つにクラウンロールを使用してもよい。これらのバックアップロールの少なくとも１つにクラウンロールを使用すると、上下ロール１、１の第１胴部１０のたわみ量を補正できる。この場合、第１胴部１０が円柱状ロールである本発明のロールを、上下ロール１、１として使用するのが好ましい。この組み合わせにより、上下ロール１、１の第１胴部１０は、金属シートの成形時にはたわみ量が補正されてクラウンロール状の形状になる。その結果、第１胴部１０がクラウンロールである本発明のロールを用いるのと同様の効果が得られる。
【００５５】
本発明の成形方法によれば、上下ロールとして本発明のロール１を使用することにより、従来の金属シートの加圧成形よりも過大な圧力を付加することが可能になる。しかも、その過大な圧力がロール全体に分散せず、表面に凹部１５が形成された第１胴部１０に集中する。その結果、金属シート表面に、設計寸法、個数および配置にほぼ一致する凸部を均一に形成することができる。凸部が部分的に欠損することも非常に少ない。さらに、金属シート表面にたとえば数千万個に及ぶ凸部を形成しても、金属シートの可撓性などは大きく変化しない。したがって、金属シートを後工程（たとえば、電極活物質層の形成工程）で処理するのが非常に容易である。
【実施例】
【００５６】
以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
ワークロールとして、胴部と、胴部の両端からロールの軸線方向に延びる軸部とからなる鍛鋼ロール（大同マシナリー（株）製）を用いた。この鍛鋼ロールにおいて、胴部径は１００．３１ｍｍ、胴部長さ２３０ｍｍ、軸部長さの合計は１５０ｍｍ、軸部径は５０．０３ｍｍであった。この鍛鋼ロールの胴部が、本発明のロール１における第１胴部１０と第２胴部１１、１２になる。
【００５７】
この鍛鋼ロールを旋盤に設置し、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差が形成されるように研削した。このとき、第１胴部１０の長さが、鍛鋼ロールの胴部中央部から両側に向けて５０ｍｍ、全体で１００ｍｍになるように設定し、この部分を中央部から両端に向けて径が徐々に小さくなるクラウンロール形状に研削した。また、鍛鋼ロールの胴部の残りの部分を、第１胴部１０の両端との間に段差が形成されるように研削して、第２胴部１１、１２を形成した。研削量は０．２５ｍｍとなるように旋盤を設定した。
【００５８】
研削加工後のロールは、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差を有し、第１胴部１０の長さ１００ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向中央部の径Ｒｃ：１００．１１ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向両端部の径Ｒｅ：１００．１１ｍｍ、第２胴部１１、１２の径Ｒｒ：９９．６１ｍｍ、Ｒｅ−Ｒｒ：０ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２の合計軸線長さＷｄ：２３０ｍｍ、第１胴部１０の軸線長さＷｅ：１００ｍｍ、Ｗｄ／Ｗｅ：２．３であった。本実施例では、第１胴部１０は、円柱状ロールとして形成されている。
【００５９】
引き続き、研削加工後のローラの第１胴部１０表面に、凹部形成用のレーザ加工を施し、凹部１５を形成した。
まず、レーザ加工装置（スペクトラ・フィジックス（株）製）に、レーザ発振器としてＮｂ：ＹＡＧレーザを装着した。加工ヘッドから出力されるレーザ光の強度を１回の照射あたり２３μＪに設定した。また、集光レンズおよび焦点距離を調整して、加工ヘッドの結像倍率を１６倍に設定した。すなわち、加工ヘッドの結像サイズは、レーザ加工用マスクの開口の１／１６倍になる。レーザ加工用マスクとしては、厚さ０．３ｍｍ、寸法２２ｍｍ×２２ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）に放電加工を施し、形状が円形であるレーザ通過孔を形成したものを用いた。レーザ通過孔の円形の直径は、０．１６ｍｍであった。
【００６０】
このレーザ加工装置のロール回転装置と芯押し台との間に、上記で得られたロールを装着し、ロールの第１胴部１０表面に照射時間５０ナノ秒、照射間隔１ミリ秒で、レーザ光を照射した。レーザ光の照射後、レーザ光照射領域を第１胴部１０の軸線方向に２５μｍまたは円周方向に２９μｍ移動させ、同様にレーザ光を照射した。なお、円周方向の移動は、ロールを回転させることにより行った。ロールを円周方向に２９μｍずつ回転させて円周方向に１０８３３個の凹部１５を形成し、次にロールの軸線方向に２５μｍ移動し、ロールを円周方向に１４．５μｍずつ回転させて、円周方向に１０８３３個の凹部１５を形成する作業を繰り返した。ロールの軸線方向では、２５μｍずつ３６００回移動させて９０ｍｍ加工した。このようにして３８９９８８００個の凹部１５を千鳥格子状の配置で形成した。
【００６１】
形成された凹部１５の開口形状はほぼ円形であり、開口径は１１μｍであった。また、凹部１５の底面はドーム状であり、凹部１５の深さは約１２μｍであった。凹部１５の軸線方向のピッチは約２５μｍ、第１胴部１０の円周方向のピッチは約２９μｍであった。このようにして、本発明のロールを作製した。
【００６２】
上記で得られた本発明のロール２本を、図３に示す成形装置３５の上下ロール１、１として装着した。成形装置３５のニップ部における加圧力をヘルツ最大圧力で０〜３５００Ｎ／ｍｍ2の範囲で変動させ、幅Ｗｅ：８０ｍｍ、厚み２６μｍのタフピッチ銅箔をニップ部に５ｍ／分で走行させて加工を行った。この時、第１胴部１０の軸線長さＷｅとタフピッチ銅箔の幅Ｗｍとの比（Ｗｅ／Ｗｍ）は１．２５であった。なお、成形加工時には、上下ロール１、１の対向する第２胴部１１、１２の間に隙間が存在することが、目視により確認された。これにより、第２胴部１１、１２が接触せず、加圧力が第１胴部１０の圧接部分に集中していることが明らかである。
【００６３】
加工後の銅箔表面には、本発明のロールの第１胴部１０に形成された凹部１５に対応する凸部が形成されていた。凸部１０個の平均高さをレーザ顕微鏡（商品名：ＶＫ−９５００、キーエンス社製）で測定した。結果を図４に示す。図４は、実施例１における加圧力（線圧）と凸部の高さとの関係を示すグラフである。図４から、ヘルツ最大圧力が高くなるにつれて、形成される凸部（突起）の高さが大きくなることが明らかである。特に、２０００〜２２００Ｎ／ｍｍ2の線圧を付与すると、高さ約６μｍの凸部が形成される。タフピッチ銅箔を１００ｍ／１巻として２０巻で２０００ｍ加工を行ったが、銅箔表面に形成された凸部の形状はほぼ同等であった。
【００６４】
なお、銅箔の走行速度を１ｍ／分〜３０ｍ／分の範囲で変更して加工テストを行った結果、銅箔表面にはほぼ均一な寸法および形状を有する複数の凸部を形成することができた。本実施例で使用する成形装置では、走行速度が２０ｍ／分以上で銅箔の破断が生じた。このことから、速度が速いほど、金属シートの巻出しおよび巻き取りの走行コントロール精度や走行中の金属シートに付加される引張り圧力を制御することが、量産化において必要であることが判る。ただし、圧延量産機に、ワークロールとして本発明のロールを装着すれば、たとえば、２００〜３００ｍ／分程度の高速でも、何らの支障もなく、本発明の金属シートの成形加工を実施できる。
【００６５】
（比較例１）
ワークロールとして、実施例１と同様に、胴部と、胴部の両端からロールの軸線方向に延びる軸部とからなる鍛鋼ロール（大同マシナリー（株）製）を用いた。この鍛鋼ロールにおいて、胴部の軸線方向中央部の径は１００．３１ｍｍ、胴部長さ２３０ｍｍ、軸部長さの合計は２４０ｍｍ、軸部径は５０．０３ｍｍであった。この鍛鋼ロールの胴部に実施例１の研削加工せずに、胴部中央部から両端に向けてそれぞれ５０ｍｍの領域に実施例１と同様にレーザ加工を行い、凹部１５を千鳥格子状配置で形成した。このようにして、胴部に段差のない、全長４７０ｍｍの比較例のロールを作製した。
【００６６】
上記で得られた比較例のロールを用い、実施例１と同様にしてタフピッチ銅箔の成形を行なった。結果を図５に示す。図５は、比較例１における加圧力と凸部の高さとの関係を示すグラフである。図５から、２０００〜２２００Ｎ／ｍｍ2のヘルツ最大圧力を付与しても、凸部の高さが３μｍにも満たず、実施例１の凸部高さの１／２未満であることが判る。このことから、比較例１のロールでは、過大な圧力が付加されると、その圧力がロール全域に分散し、胴部の凹部１５が形成された領域に集中しないことが明白である。なお、成形加工時には、上下ロールの胴部周面のほぼ全域が接触し、成形後の胴部周面には損傷が認められた。
【００６７】
（実施例２）
鍛鋼ロールに代えて、次に示すダイス鋼ロール（大同マシナリー（株）製）を使用する以外は、実施例１と同様にして研削加工を行い、第１胴部１０の長さ１００ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との合計長さ２３０ｍｍのロールを作製した。ダイス鋼ロールは、胴部と、胴部の両端からロールの軸線方向に延びる軸部とからなり、胴部の長さは２３０ｍｍ、胴部の径は５０．１８ｍｍ、軸部長さの合計１５０ｍｍ、軸部径３０．０８ｍｍであった。
【００６８】
研削加工後のロールは、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差を有し、第１胴部１０の長さ１００ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向中央部の径Ｒｃ：５０．１８ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向両端部の径Ｒｅ：５０．１６ｍｍ、クラウン量Ｒｃ−Ｒｅ＝０．０２ｍｍ、第２胴部１１、１２の径Ｒｒ：４９．６３ｍｍ、Ｒｅ−Ｒｒ：０．５ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２の合計軸線長さＷｄ：２３０ｍｍ、第１胴部１０の軸線長さＷｅ：１００ｍｍ、Ｗｄ／Ｗｅ：２．３であった。本実施例では、第１胴部１０は、クラウンロールとして形成されている。
【００６９】
この切削加工後のロールの第１胴部１０表面に、円周方向の凹部１５形成個数を１０８３３個から５４１６個に変更する以外は、実施例１と同様にして凹部形成用のレーザ加工を行なった。その結果、第１胴部１０表面に、１９４９７６００個の凹部１５を千鳥格子状配置で形成し、本発明のロールを作製した。
【００７０】
上記で得られた本発明のロール２本を、図３に示す成形装置３５の上下ロール１、１として装着した。成形装置３５のニップ部における加圧力をヘルツ最大圧力で１６００Ｎ／ｍｍ2とし、幅Ｗｅ：８０ｍｍ、厚み２６μｍのタフピッチ銅箔をニップ部に通過させて加工を行った。加工後の銅箔表面には、本発明のロールの第１胴部１０に形成された凹部１５に対応する凸部が形成されていた。凸部の高さはほぼ均一であり、約５μｍであった。
【００７１】
（実施例３）
鍛鋼ロールに代えて、次に示す超硬合金製ロール（富士ダイス（株）製）を使用する以外は、実施例１と同様にして研削加工を行い、第１胴部１０の長さ１００ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との合計長さ２３０ｍｍのロールを作製した。超硬合金製ロールは、胴部と、胴部の両端からロールの軸線方向に延びる軸部とからなり、胴部の長さは２３０ｍｍ、胴部の径は１３５．３ｍｍ、軸部長さの合計１５０ｍｍ、軸部径５０．１０ｍｍであった。
【００７２】
研削加工後のロールは、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差を有し、第１胴部１０の長さ１００ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向中央部の径Ｒｃ：１３５．３０ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向両端部の径Ｒｅ：１３５．３０ｍｍ、第２胴部１１、１２の径Ｒｒ：１３５．３０ｍｍ、Ｒｅ−Ｒｒ：０ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２の合計軸線長さＷｄ：２３０ｍｍ、第１胴部１０の軸線長さＷｅ：１００ｍｍ、Ｗｄ／Ｗｅ：２．３であった。本実施例では、第１胴部１０は円柱状ロールとして形成されている。
【００７３】
この切削加工後のロールの第１胴部１０表面に、円周方向の凹部１５形成個数を１０８３３個から１４６２４個に変更する以外は、実施例１と同様にして凹部形成用のレーザ加工を行なった。その結果、第１胴部１０表面に、５２６４６４００個の凹部１５を千鳥格子状配置で形成し、本発明のロールを作製した。
【００７４】
上記で得られた本発明のロール２本を、図３に示す成形装置３５の上下ロール１、１として装着した。成形装置３５のニップ部における加圧力をヘルツ最大圧力で１５００Ｎ／ｍｍ2とし、幅Ｗｅ：８０ｍｍ、厚み２６μｍのタフピッチ銅箔をニップ部に通過させて加工を行った。加工後の銅箔表面には、本発明のロールの第１胴部１０に形成された凹部１５に対応する凸部が形成されていた。凸部の高さはほぼ均一であり、約５μｍであった。
【００７５】
（実施例４）
鍛鋼ロールに代えて、次に示す鍛鋼ロール（大同マシナリー（株）製）を使用する以外は、実施例１と同様にして研削加工を行い、第１胴部１０の長さ２００ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との合計長さ２３０ｍｍのロールを作製した。鍛鋼ロールは、胴部と、胴部の両端からロールの軸線方向に延びる軸部とからなり、胴部の長さは２３０ｍｍ、胴部の径は５０．６ｍｍ、軸部長さの合計１５０ｍｍ、軸部径３０．０３ｍｍであった。
【００７６】
研削加工後のロールは、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差を有し、第１胴部１０の長さ２００ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向中央部の径Ｒｃ：５０．０６ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向両端部の径Ｒｅ：５０．０１ｍｍ、第２胴部１１、１２の径Ｒｒ：４９．５６ｍｍ、クラウン量（Ｒｃ−Ｒｅ）：０．０５ｍｍ、Ｒｅ−Ｒｒ：０．４５ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２の合計軸線長さＷｄ：２３０ｍｍ、第１胴部１０の軸線長さＷｅ：２００ｍｍ、Ｗｄ／Ｗｅ：１．１５であった。本実施例では、胴部１０はクラウンロールとして形成した。
【００７７】
この切削加工後のロールの第１胴部１０表面に、円周方向の凹部１５形成個数を１０８３３個から５４１６個に変更する以外は、実施例１と同様にして凹部形成用のレーザ加工を行なった。その結果、第１胴部１０表面に、１９４９７６００個の凹部１５を千鳥格子状配置で形成し、本発明のロールを作製した。
【００７８】
上記で得られた本発明のロール２本を、図３に示す成形装置３５の上下ロール１、１として装着した。成形装置３５のニップ部における加圧力をヘルツ最大圧力で１４００Ｎ／ｍｍ2とし、幅Ｗｅ：１８０ｍｍ、厚み２６μｍのタフピッチ銅箔をニップ部に通過させて加工を行った。加工後の銅箔表面には、本発明のロールの第１胴部１０に形成された凹部１５に対応する凸部が形成されていた。凸部の高さはほぼ均一であり、約５μｍであった。本発明ロールの第１胴部１０をクラウンロールに形成することで、幅方向の荷重が均一となり銅箔の塑性変形が均一に進行することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の金属シート成形用ロールは、金属シートを塑性変形させて、金属シートの表面に凸部などを形成するのに適している。本発明の金属シート成形用ロールで成形された金属シートは、たとえば、電池の集電体、フレキシブルプリント配線基板における金属箔または金属層、リードフレーム用の金属基板などに好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の金属シート成形用ロールの構成を模式的に示す正面図である。
【図２】図１に示す金属シート成形用ロールの第１胴部表面を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の金属シートの成形方法を実施する成形装置の要部の構成を模式的に示す側面図である。
【図４】実施例１における加圧力と凸部の高さとの関係を示すグラフである。
【図５】比較例１における加圧力と凸部の高さとの関係を示すグラフである。
【図６】従来技術のロールの構成を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 金属シート成形用ロール
２ 金属シート
１０ 第１胴部
１１、１２ 第２胴部
１３、１４ 軸部
１５ 凹部
３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ バックアップロール
３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ ピンチロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属シート成形用ロールおよび金属シートの成形方法に関する。さらに詳しくは、本発明は主に、金属シート成形用ロールの構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、厚さ数十μｍの金属箔の表面にミクロンオーダーの凸部を形成するには、一般的には、めっき法、エッチング法などが利用されている。しかしながら、これらの方法によってミクロンオーダーの凸部を、金属箔の表面１ｃｍ2当り数十〜数百個形成する場合には、多数の工程を有する精密加工が必要になり、操作が煩雑で、長時間を要する。それでも不良品率を十分に低くすることはできない。めっき液、エッチング液などの使用に伴って発生する廃液の処理も、問題になる。また、これらの方法によって形成される凸部は、金属箔との接合強度が十分ではなく、外部から応力が付加されると金属箔から剥落することが多い。したがって、めっき法、エッチング法などは、表面にミクロンオーダーの凸部を有する金属箔を製造する上で、工業的に有利な方法とは言い難い。
【０００３】
一方、一対のロールをこれらの軸線が平行になるように圧接させてニップ部を形成し、このニップ部に金属シートを通過させて、金属シートを加圧成形する技術は良く知られている。この加圧成形技術の代表例としては、鋼材の冷間圧延、熱間圧延などが挙げられる。この加圧成形技術においては、たとえば、ロールの構造、形状、材質などに関する研究が盛んに行なわれ、種々の提案がなされている。
【０００４】
たとえば、クレータ状の凹部と、凹部の縁に形成される盛り上がり部と、盛り上がり部の外側にある平坦部とが表面に形成され、平坦部の面積率が０．２以上である冷間圧延用ダルロールが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このダルロールのクレータ凹部は、鋼板表面にダル目を付け、鋼板の焼き付き、鋼板の蛇行などを防止することを目的とするものである。
【０００５】
したがって、このダルロールを用いても、高さ数μｍの凸部を形成することはできない。すなわち、特許文献１には、厚さ数百μｍ〜数ｍｍの冷間圧延鋼板の表面粗さを大きくするための技術が開示されるのみである。また、特許文献１には、ダルロールの中央部のみをクラウンロールの形状に形成するとともに、軸線方向の一端部に向けて２つの段差を形成することには、一切記載がない。
【０００６】
また、軸線方向の中央部から軸線方向の両端部に向けて、径が徐々に小さくなる形状を有するピンチロールが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。このピンチロールは、厚さ４ｍｍ以上の金属シートの圧延に用いられる。たとえば、このピンチローラの表面にミクロンオーダーの凹部を形成し、２つのピンチローラを圧接させ、厚さ数十μｍの金属箔の塑性変形を行なうことが考えられる。しかしながら、このピンチロールを用いて金属箔を成形しても、金属箔の表面に、所望の寸法を有する複数の凸部を均一に形成できない。さらに、ピンチロールが損傷し易くなる。
【０００７】
また、図６に示すロール１０１が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。図
１０は、ロール１０１の構成を模式的に示す正面図である。ロール１０１は、第１胴部１２４、急テーパ部１２５ａおよび緩テーパ部１２５ｂを有している。第１胴部１２４は、ロール１０１の軸線方向中間に配置されるクラウンロールである。急テーパ部１２５ａは、ロール１０１の軸線方向において第１胴部１２４の軸線方向両端に設けられ、第１胴部１２４との第２胴部分では第１胴部１２４の端部と同一径で、かつ第１胴部１２４から離反するにつれて径が急激に小さくなっている。また、緩テーパ部１２５ｂは、ロール１０１の軸線方向において急テーパ部１２４ａの両端に設けられ、急テーパ部１２４ａとの第２胴部分では急テーパ部１２４ａの端部と同じ径を有し、急テーパ部１２４ａから離反するにつれて徐々に径が小さくなっている。
【０００８】
ロール１０１は、圧延機のワークロールとして使用されている。しかしながら、ロール１０１も、圧接圧がヘルツ圧力で１５００Ｎ／ｍｍ2未満の、一般的な金属圧延用ロールである。したがって、ロール１０１の表面にミクロンオーダーの凹部を形成し、金属箔の塑性変形に用いると、所望の寸法を有する凸部を形成することができない。また、ロール１０１が損傷するおそれもある。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−１００１３号公報
【特許文献２】特開２００７−７６９６号公報
【特許文献３】特開２００４−５０２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、金属の塑性変形を利用して金属シートを容易に成形できる金属シート成形用ロールおよびそれを用いる金属シートの成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するための研究過程で、特許文献３のロール１０１に着目した。ロール１０１は、その軸線方向における中央部の径が最も大きく、端部に向けて径が連続的に小さくなるような形状を有している。このような形状を有するロール１０１に、金属箔の塑性変形に必要なヘルツ圧力で１０００〜３０００Ｎ／ｍｍ2という過大な圧力が付加されると、ロール１０１の両端部が不必要に接触し、金属箔に圧力が集中せず、所望の寸法を有する凸部を均一に形成できないとの知見を得た。
【００１２】
本発明者らは、上記知見に基づいてさらに研究を重ねた結果、胴部と軸部とを含むロールにおいて、胴部が第１胴部と第２胴部とからなり、第１胴部と第２胴部との間に段差があるロールを見出した。このロールを圧接させて過大な圧力を付加する場合には、第２胴部および軸部の接触が起こらず、第１胴部のみに圧力が集中することを見出した。その結果、金属シートを幅方向に均一に塑性変形させ得ることを見出した。すなわち、本発明者らは、従来の金属シート成形用ロールでは、胴部は１つの連続する面で形成されるのが技術的な常識であったところを、胴部表面に敢えて２つの段差を設ける構成を見出した。本発明者らは、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち本発明は、１つの軸線を共有第１胴部、第２胴部および軸部を有し、
第１胴部は、その表面に複数の凹部が形成されたロール部材であり、
第２胴部は、第１胴部の軸線方向の両端面から第１胴部に離反する方向に延び、その径が第１胴部の軸線方向端部の径よりも小さいロール部材であり、
軸部は、第２胴部の軸線方向の端面から第１胴部に離反する方向に延び、その径が第２胴部の径よりも小さいロール部材であり、かつ
第１胴部と第２胴部との間に段差がある金属シート成形用ロールに係る。
【００１４】
第１胴部は、軸線方向両端部の径が同じであることが好ましい。
第２胴部は、その軸線方向において第１胴部から離反するにつれて径が徐々に小さくなるテーパ部を含むことが好ましい。
第１胴部の軸線方向中央部の径が１５０ｍｍ以下であることが好ましい。
第１胴部の軸線方向中央部の径と軸線方向両端部の径との差が３００μｍ未満であることが好ましい。
【００１５】
第１胴部の軸線方向両端部の径と第２胴部の径との差が１５０μｍ以上であることが好ましい。
第１胴部と２つの第２胴部との合計の軸線長さＷｄと、第１胴部の軸線長さＷｅとの比（Ｗｄ／Ｗｅ）が、１．０５〜３であることが好ましい。
少なくとも第１胴部の凹部が形成される表層部は、超硬合金、サーメット、ハイス鋼、ダイス鋼および鍛鋼よりなる群から選ばれる少なくとも１種の高融点金属材料を含有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、本発明の金属シート成形用ロール同士または本発明の金属シート成形用ロールと表面の平坦なロールとをそれぞれの軸線が平行になるように圧接させてニップ部を形成し、このニップ部に長尺の金属シートをその幅方向に垂直な方向に通過させて、前記金属シートを塑性変形により成形し、表面にミクロンオーダーの複数の凸部を有する金属シートを得る金属シートの成形方法に係る。
【００１７】
本発明の金属シート成形用ロール同士または本発明の金属シート成形用ロールと表面の平坦なロールとの圧接圧が、ヘルツ圧力で１０００Ｎ／ｍｍ2〜３０００Ｎ／ｍｍ2であることが好ましい。
第１胴部の軸線長さＷｅと、金属シートの幅Ｗｍとの比（Ｗｅ／Ｗｍ）は、１〜１．５であることが好ましい。
金属シートは、厚さ１０μｍ〜１００μｍの金属箔であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の金属シート成形用ロールを用いて金属シートを成形するに際し、ヘルツ圧力で１０００Ｎ／ｍｍ2〜３０００Ｎ／ｍｍ2という過大な圧力を付加しても、圧力が該ロールの両端部に分散せず、金属シートに圧力を集中させることができる。このため、金属シートの塑性変形を円滑にかつ容易に実施できる。特に、金属シートの幅方向において均一な塑性変形が起こる。その結果、金属表面に、高さ、径などの寸法および形状が均一に揃ったミクロンオーダーの複数の凸部を形成できる。
【００１９】
本発明のロールを用いて得られる、表面に複数の凸部が形成された金属シートは、たとえば、電池の集電体、フレキシブルプリント配線基板における金属箔または金属層、リードフレーム用の金属基板などにも好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の金属シート成形用ロール１の構成を模式的に示す正面図である。なお、図１においては、第１胴部１０の表面に形成されている凹部１５の図示を省略する。図２は、図１に示す金属シート成形用ロール１の第１胴部１０表面を拡大して示す斜視図である。金属シート成形用ロール１は、第１胴部１０、第２胴部１１、１２および軸部１３、１４を有している。第１胴部１０、第２胴部１１、１２および軸部１３、１４は、いずれも軸線を有する円柱状構造物であり、１つの軸線を共有している。また、金属シート成形用ロール１では、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差を有している。
【００２１】
第１胴部１０は、たとえば、金属シートに含有される金属材料を塑性変形させ、金属シートを成形加工する機能を有している。第１胴部１０は、ロール１の軸線方向中央部に配置されるロール部材である。第１胴部１０は、軸線方向両端部の径Ｒｃが軸線方向中央部の径Ｒｒよりも小さいクラウンロールとして構成されている。すなわち、第１胴部１０の幅方向の端部は、軸線方向における一方の端部から、中央部を経て他方の端部に至るまで、中央部が突出する連続曲線で構成されている。本明細書において、径とは直径を意味する。本実施形態では、第１胴部１０は、軸線方向両端部の径Ｒｒが同じ長さである。
【００２２】
また、本実施形態では、第１胴部１０はクラウンロールとして構成されているが、それに限定されず、たとえば、径Ｒｃと径Ｒｒとが等しい円柱状のロール部材であってもよい。なお、第１胴部１０への圧力の集中度合などを考慮すると、第１胴部１０はクラウンロールとして構成されるのが好ましい。
【００２３】
第１胴部１０の軸線方向中央部の径Ｒｃは、好ましくは１５０ｍｍ以下、さらに好ましくは３０〜１３５ｍｍである。径Ｒｃが１５０ｍｍを超えると、必要なヘルツ圧力を印加するために莫大な荷重が必要になる。荷重が大きくなり過ぎるとロール１が扁平化するため、ミクロンオーダーの突起を形成できないおそれがある。また、径Ｒｃが３０ｍｍ未満では、ロール１の機械的強度が不十分になり、金属成形時にロール１が破損するおそれがある。
【００２４】
また、第１胴部１０の軸線方向中央部の径Ｒｃと軸線方向両端部の径Ｒｅとの差（Ｒｃ−Ｒｅ）は、好ましくは３００μｍ未満、さらに好ましくは１５０μｍ以下である。Ｒｃ−Ｒｅが３００μｍ以上であると、第１胴部１０の中央部に荷重が集中し、第１胴部１０の端部では荷重が不足するため、金属箔に均等な加工を施すことができないおそれがある。
【００２５】
第１胴部１０の周面には、図２に示すように、複数の凹部１５が形成されている。
本実施形態では、１つの凹部１５とそれに隣り合う他の凹部１５とが繋がらないように形成されているが、それに限定されず、複数の凹部１５の一部が繋がって一体化されてもよい。また、複数の凸部１５全体が繋がって一体化されてもよい。
また、本実施形態では、凹部１５の第１胴部１０周面における開口の形状は、ほぼ円形であるが、それに限定されず、ほぼ楕円形、ほぼ菱形、ほぼ正多角形などでもよい。正多角形は、好ましくは３〜８角形、さらに好ましくは４〜６角形である。
【００２６】
凹部１５のローラ周面における開口径は特に制限されないが、好ましくは１μｍ〜３５μｍ、さらに好ましくは２〜３０μｍである。開口径が１μｍ未満では、個々の凹部１５の開口径をほぼ均一に揃えることが困難になる。開口径が３５μｍを超えると、厚さ数十μｍ程度の金属箔の表面加工には不向きである。また、金属箔を成形する際の圧力によって、凹部１５に摩耗、変形などが発生するおそれがある。なお、開口形状がほぼ円形、ほぼ楕円形またはほぼ正多角形である場合、開口径は、その円形、楕円形または正多角形を内包する最も小さな真円の直径の長さである。開口形状がほぼ菱形である場合、開口径は、その菱形の対角線のうち、長い方の対角線の長さである。
【００２７】
凹部１５の深さは特に制限されず、たとえば、金属箔表面に形成しようとする凸部の高さなどに応じて適宜選択できるが、好ましくは開口径の０．２倍〜１．５倍、さらに好ましくは開口径の０．３倍〜１．２倍である。凹部１５の深さが開口径の０．２倍未満では、均一な大きさおよび形状を有する凸部を金属箔表面に形成できないおそれがある。また、凹部１５の深さが開口径の１．５倍を超えるように形成するのが困難である。なお、凹部１５の深さとは、凹部１５底面の最も凹んだ地点から、凹部１５の開口に存在すると仮想される第１胴部１０周面に降ろした垂線の長さである。
【００２８】
凹部１５の、第１胴部１０の軸線方向におけるピッチＰは、特に制限されず、各種設定値に応じて適宜選択できるが、好ましくは４μｍ以上、さらに好ましくは８μｍ以上、特に好ましくは１５μｍ以上である。各種設定値とは、たとえば、凹部１５の開口径、開口形状、第１胴部１０の長さなどである。ピッチＰが４μｍ未満では、凹部１５をレーザ加工により形成する際に、凹部１５同士が連結し易くなる。その結果、隣り合う凹部１５を仕切るローラ１表面の面積が極端に小さくなり、金属箔を成形する際の圧力によって、凹部１５間の仕切りが変形するおそれがある。なお、ピッチＰの上限は第１胴部１０の長さなどに応じて適宜選択できるが、一例を挙げれば３０μｍである。
【００２９】
また、凹部１５の円周方向のピッチも、上記した各種設計値に応じて適宜選択可能であるが、好ましくは４μｍ以上、さらに好ましくは５〜２０μｍである。円周方向のピッチが４μｍ未満では、ピッチＰが４μｍ未満になるのと同様の問題が生じるおそれがある。なお、円周方向におけるピッチの上限値は、第１胴部１０の円周長さなどに応じて適宜選択できる。
【００３０】
本明細書において、ピッチＰは、第１胴部１０の軸線方向に隣り合う２つの凹部１５の中心を通り、円周方向に延びる２つの平行な直線間の距離（長さ）である。円周方向のピッチは、円周方向に隣り合う２つの凹部１５の中心を通り、軸線方向に延びる２つの平行な直線間の距離（長さ）である。凹部１５の中心とは、凹部１５の開口の中心を意味する。開口の中心とは、凹部１５の開口形状がほぼ円形、ほぼ楕円形またはほぼ正多角形である場合は、その円形、楕円形または正多角形を内包する最も小さな真円の中心である。また、凹部１５の開口形状がほぼ菱形である場合、２つの対角線の交点が開口の中心である。
【００３１】
また、凹部１５の配置も特に制限されないが、たとえば、碁盤目状配置、六方最密充填配置、千鳥格子状配置などが挙げられる。
第１胴部１０の周面に垂直な方向における凹部１５の断面形状は、第１胴部１０の周面から凹部１５の底面に向けて、断面幅が徐々にまたは連続的に小さくなるテーパ形状であることが好ましい。凹部１５がテーパ状の断面形状を有することによって、金属箔の加圧成形により金属箔表面に凸部を形成する際に、第１胴部１０周面の凹部１５と金属箔の凸部との離型性が顕著に向上し、凸部の変形などの不具合が非常に起こり難い。
【００３２】
第１胴部１０周面における凹部１５の配置は特に制限されないが、たとえば、千鳥状配置、格子状配置、六方最密充填配置などが挙げられる。また、凹部１５は、たとえば、レーザ加工により形成できる。すなわち、凹部１５の形成には、従来のレーザを利用した穴あけ加工法を利用できる。レーザ加工には、たとえば、ローラ回転装置、レーザ発振器、加工ヘッド、導光路、マスク部およびアクチュエータを含む一般的なレーザ加工装置を使用できる。
【００３３】
第２胴部１１、１２は、たとえば、第１胴部１０を支持する機能を有している。第２胴部１１、１２は、第１胴部１０の軸線方向の両端面２０ａ、２０ｂから第１胴部１０に離反する方向に延び、その径Ｒｃが第１胴部１０の軸線方向端部の径Ｒｅよりも小さい２つのロール部材である。したがって、第１胴部１０と第２胴部材１１、１２との間には、段差が形成される。
【００３４】
このような段差が存在すると、２つのロール１を軸線が平行になるように圧接させ、金属の塑性変形に必要な過大な圧力を付加しても、その圧力が第２胴部１１、１２に分散せず、第１胴部１０に集中する。これにより、金属シートに含有される金属材料を効率良く塑性変形することが可能になり、金属シートの表面に所望の寸法および形状を有する複数の凸部を形成できる。また、金属シートの成形中に、２つのロール１の第２胴部１１、１２同士および軸部１３、１４同士が接触することが防止される。これにより、ロール１の破損が防止される。
【００３５】
第２胴部１１、１２の径Ｒｒは、第１胴部１０の軸線方向両端部の径Ｒｅと径Ｒｒとの差（Ｒｃ−Ｒｒ）が１５０μｍ以上になるように設定するのが好ましい。すなわち、（Ｒｃ−Ｒｒ）は、好ましくは１５０μｍ以上であり、さらに好ましくは２００μｍ〜５ｍｍである。（Ｒｃ−Ｒｒ）が１５０μｍ未満であると、ロール１に過大な圧力を付加した時に、圧力が第２胴部１１，１２にも分散し、金属の塑性変形に必要な圧力が第１胴部１０に付加されないおそれがある。また、（Ｒｃ−Ｒｒ）が５ｍｍを超えると、ロール１のたわみ量以上に大きな空間が空くことになり、ロール１の機械的強度を低下させる。これより、ロール１が破損するおそれがある。
【００３６】
また、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との合計の軸線長さＷｄと、第１胴部１０の軸線長さＷｅとの比（Ｗｄ／Ｗｅ）は、好ましくは１．０５〜３、さらに好ましくは１．１〜２である。Ｗｄ／Ｗｅを前記範囲に設定することにより、金属シート成形時における第１胴部１０への圧力集中が顕著になり、成形後の金属シートにおいて、凸部が形成されていない箇所が著しく減少する。Ｗｄ／Ｗｅが１．０５未満では、圧延装置のロール支持部（チョックと呼ばれるロールの軸部を支える部品）と金属シートとのクリアランスが不十分になり、金属シートの搬送が不安定になるおそれがある。また、Ｗｄ／Ｗｅが３を超えても金属シートの加工を実施できるが、ロール１が必要以上に長くなり、ランニングコストが増加し、本来必要としない生産スペースが必要になる。したがって、工業的に好ましくない。
【００３７】
本実施形態では、第２胴部１１、１２は円柱形状を有しているが、それに限定されず、第２胴部１１、１２の少なくとも一部が、第２胴部１１、１２の軸線方向において第１胴部１０から離反するにつれて径が徐々に小さくなるテーパ部であってもよい。
【００３８】
軸部１３、１４は、ロール１の軸線方向における第２胴部１１、１２の端面２１ａ、２１ｂから第１胴部１０に離反する方向に延び、その径が第２胴部１１、１２の径よりも小さい２つのロール部材である。軸部１３、１４は、図示しない軸受けなどの第２胴部材により回転自在に支持される。また、軸部１３、１４の端部には図示しない駆動手段が接続され、ロール１を回転させる。
【００３９】
ロール１は、第１胴部１０、第２胴部１１、１２および軸部１３、１４を一体成形するのが好ましい。ロール１は、ステンレス鋼、鉄などの金属材料で構成される。より具体的には、ロール１の設計寸法の最大径に等しい径またはそれよりも大きい径を有するロールを研削加工することにより、凹部１５が形成される前のロールが得られる。研削加工を施されるロールは、通常、軸部と胴部とを有しているので、前記胴部に研削加工を施して、第１胴部１０および第２胴部１１、１２を所定寸法に削り出せばよい。
【００４０】
また、第１胴部１０の少なくとも凹部１５が形成される表層部は、好ましくは、超硬合金、サーメット、ハイス鋼、ダイス鋼および鍛鋼よりなる群から選ばれる少なくとも１種の高融点金属材料で構成される。このような金属材料からなる表層部にレーザ加工を施して凹部１５を形成することにより、金属シートの成形加工を繰返し実施しても、凹部１５の摩耗、変形、破損などが非常に起こり難い。表層部の厚さは特に制限されないが、好ましくは、５〜５０ｍｍ程度である。
【００４１】
高融点金属材料からなる表層部は、たとえば、高融点金属材料製円筒（以下単に「円筒」とする）を芯用ロールに焼き嵌めまたは冷やし嵌めすることによって作製できる。焼き嵌めとは、内径が芯用ロールの外径よりも僅かに小さい円筒を作製し、この円筒を暖めて膨張させ、芯用ロールに嵌め込むことである。また、冷やし嵌めとは、内径が芯用ロールの外径よりも僅かに小さい円筒に、冷却により収縮させた芯用ロールを嵌め込むことである。芯用ロールには、たとえば、ステンレス鋼、鉄などからなるロールを使用できる。
【００４２】
本発明の金属シートの成形方法は、ワークロールとして、ロール１を用いることを特徴とする。すなわち、ロール１同士またはロール１と表面が平坦なロールとを、それぞれの軸線が平行になるように圧接させ、ニップ部を形成する。このニップ部に長尺の金属シートをその幅方向に垂直な方向に通過させて、前記金属シートを塑性変形により成形する。ロール１同士を圧接させる場合は、金属シートの厚み方向の両面にミクロンオーダーの複数の凸部が形成される。ロール１と表面が平坦なロールとを圧接させる場合は、金属シートの厚み方向の片面にミクロンオーダーの複数の凸部が形成される。このとき形成される凸部の形状、寸法および配置は、凹部１５の形状、寸法および配置にほぼ対応している。
【００４３】
すなわち、本発明の金属シートの成形方法は、ワークロールとしてロール１を用いる以外は、従来の金属板の圧延方法と同様にして実施できる。図３は、本発明の金属シートの成形方法を実施する成形装置３５の要部の構成を模式的に示す側面図である。
成形装置３５は、上下ロール１、１、上ロール用バックアップロール３０ａ、３０ｂ、下ロール用バックアップロール３１ａ、３１ｂ、入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂおよび出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂを含んでいる。
【００４４】
上下ロール１、１は、それぞれ、図示しない支持手段により回転自在に支持されている。上下ロール１、１は、それぞれ、上ロール用バックアップロール３０ａ、３０ｂおよび下ロール用バックアップロール３１ａ、３１ｂの回転に従動回転する。また、上下ロール１は、これに圧接する上ロール用バックアップロール３０ａ、３０ｂから荷重を付加されている。また、下ロール１も、これに圧接する下ロール用バックアップロール３１ａ、３１ｂから荷重を付加されている。これにより、上下ロール１、１は圧接している。上下ロール１，１の圧接部分がニップ部である。
【００４５】
ここで、上下ロール１、１の圧接圧は、好ましくは１０００Ｎ／ｍｍ2〜３０００Ｎ／ｍｍ2、さらに好ましくは１５００Ｎ／ｍｍ2〜３０００Ｎ／ｍｍ2である。これにより、寸法および形状が揃った凸部を、金属シート表面に均一に形成できる。１０００Ｎ／ｍｍ2未満では、所望の寸法および形状を有する凸部を均一に形成できないおそれがある。一方、３０００Ｎ／ｍｍ2を超えると、圧力が過大になりすぎ、装置コストが膨大となる。ロールの損傷などが非常に起こり易くなる。
【００４６】
このとき、ロール１の第１胴部１０の軸線長さＷｅと、金属シートの幅Ｗｍとの比（Ｗｅ／Ｗｍ）は、好ましくは１〜１．５、さらに好ましくは１．１〜１．３である。Ｗｅ／Ｗｍを前記範囲に設定することにより、金属シート表面の全面に、寸法および形状が揃った複数の凸部をより一層均一に形成できる。Ｗｅ／Ｗｍが１未満であると、金属シートの幅方向両端部において、凸部が形成されない箇所が発生するおそれがある。また、Ｗｅ／Ｗｍが１．５を超えると、ロール１に過大な荷重を付加したときに、上下ロール１、１の第１胴部１０同士が金属シートを介在することなく接触して圧力が分散し、金属シートに十分な圧力を付加できないおそれがある。
【００４７】
上ロール用バックアップロール３０ａ、３０ｂおよび下ロール用バックアップロール３１ａ、３１ｂは、それぞれ、図示しない支持手段により回転自在に支持されるとともに、図示しない駆動手段に接続され、回転可能に設けられている。なお、本実施形態では、上下ロール１，１にそれぞれ２個ずつのバックアップロールが設けられているが、それに限定されず、１個のロール１に１個以上の任意の数のバックアップローラを設けることができる。
【００４８】
入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂおよび出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂは、それぞれ、図示しない支持手段により回転自在に支持されるとともに、図示しない駆動手段に接続され、回転可能に設けられている。また、入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂおよび出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂは、これらが圧接して形成されるニップ部に金属シート２を通過させることにより、金属シート２を搬送する。入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂは、図示しない搬送手段により成形装置３５の内部に搬送されて来た金属シート２を上下ロール１、１のニップ部に搬送する。出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂは、上下ロール１、１のニップ部を通過して成形加工が施された金属シート２を成形装置３５の外部に搬出する。入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂおよび出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂの圧接圧、回転速度などを調整することにより、金属シート２の搬送速度を変更し、金属シート２に所定の張力を付与できる。
【００４９】
金属シート２は、入口用ピンチロール３２ａ、３２ｂを介して成形装置３５内に搬入され、ロール１、１のニップ部に誘導されて成形加工を受けた後、出口用ピンチロール３３ａ、３３ｂを介して成形装置３５の外部に搬出され、図示しない巻き取りローラに巻き取られる。本実施形態では、ピンチロールを装置の出入り口に設けているが、それに限定されず、出口または入口に設けてもよい。
【００５０】
金属シート２は特に制限されないが、好ましくは厚さ１０μｍ〜１００μｍ、さらに好ましくは１０〜５０μｍの金属箔である。金属箔は特に制限されず、銅箔、銅合金箔、錫箔、ステンレス鋼箔、 アルミニウム箔、 アルミニウム合金箔、鉛箔、ニッケル箔、亜鉛箔などが挙げられる。また、本発明の成形方法により加圧成形される金属箔は、粒界が変形しやすい、焼き鈍し温度が低いといった特性を有する金属を含有していることが好ましい。
【００５１】
銅箔、銅合金箔などを本発明の成形方法で成形して得られる凸部形成金属箔は、たとえば、リチウム二次電池における負極集電体として好適に使用できる。銅箔、銅合金箔から得られる凸部形成金属箔の個々の凸部表面には、真空蒸着により、負極活物質を含有し、負極活物質層として機能する柱状体が形成される。このとき、負極活物質としては、たとえば、珪素、珪素酸化物、珪素含有合金、珪素化合物、錫、錫酸化物、錫含有合金、錫化合物などを使用できる。凸部表面に柱状体の負極活物質層を形成することにより、リチウムイオンを吸蔵および放出する際の負極活物質の膨張および収縮に伴って発生する応力が吸収され、負極集電体ひいては負極の変形、負極活物質層の負極集電体からの剥落などが防止される。その結果、充放電サイクル特性、長期的な安全性などに優れたリチウム二次電池が得られる。
【００５２】
なお、２つのローラを圧接させて金属シートを成形する方法には、各種のパラメータがある。たとえば、ロール径（ｒ［ｍｍ］）、圧接圧（荷重、ｗ［ｋｇ］）、金属シート幅（Ｉ［ｍｍ］）、接触半値幅（ｂ［ｍｍ］）、ヘルツ最大接触圧力（Ｐｍａｘ（ｋｇ／ｍｍ2））などである。これらのうち、たとえば、接触半値幅およびヘルツ最大圧力は、下記の式にしたがって算出できる。本発明では、これらのパラメータを適宜選択することにより、成形加工後の金属シート表面に形成される凸部の寸法および形状を調整できる。また、凸部が形成されない箇所を一層減少させることができる。
接触半値幅（ｂ［ｍｍ］）＝｛（８ｒ／２ｗ）／（π×Ｅ×Ｉ｝１／２
ヘルツ最大圧力（Ｐｍａｘ（ｋｇ／ｍｍ2））＝（２ｗ）／（π×ｂ×Ｉ）
【００５３】
また、金属シートの搬送速度、上下ロール１、１の回転速度なども、たとえば、金属シートの厚さ、金属シートの材質、金属シート表面に形成しようとする凸部の設計寸法および設計個数、凸部の配置、上下ロール１、１に付加される圧力などに応じて、適宜選択が可能である。
【００５４】
なお、本実施形態では、上ロール用バックアップロール３０ａ、３０ｂおよび下ロール用バックアップロール３１ａ、３１ｂには、円柱状ロールを使用しているが、それに限定されず、これらのうちの少なくとも１つにクラウンロールを使用してもよい。これらのバックアップロールの少なくとも１つにクラウンロールを使用すると、上下ロール１、１の第１胴部１０のたわみ量を補正できる。この場合、第１胴部１０が円柱状ロールである本発明のロールを、上下ロール１、１として使用するのが好ましい。この組み合わせにより、上下ロール１、１の第１胴部１０は、金属シートの成形時にはたわみ量が補正されてクラウンロール状の形状になる。その結果、第１胴部１０がクラウンロールである本発明のロールを用いるのと同様の効果が得られる。
【００５５】
本発明の成形方法によれば、上下ロールとして本発明のロール１を使用することにより、従来の金属シートの加圧成形よりも過大な圧力を付加することが可能になる。しかも、その過大な圧力がロール全体に分散せず、表面に凹部１５が形成された第１胴部１０に集中する。その結果、金属シート表面に、設計寸法、個数および配置にほぼ一致する凸部を均一に形成することができる。凸部が部分的に欠損することも非常に少ない。さらに、金属シート表面にたとえば数千万個に及ぶ凸部を形成しても、金属シートの可撓性などは大きく変化しない。したがって、金属シートを後工程（たとえば、電極活物質層の形成工程）で処理するのが非常に容易である。
【実施例】
【００５６】
以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
ワークロールとして、胴部と、胴部の両端からロールの軸線方向に延びる軸部とからなる鍛鋼ロール（大同マシナリー（株）製）を用いた。この鍛鋼ロールにおいて、胴部径は１００．３１ｍｍ、胴部長さ２３０ｍｍ、軸部長さの合計は１５０ｍｍ、軸部径は５０．０３ｍｍであった。この鍛鋼ロールの胴部が、本発明のロール１における第１胴部１０と第２胴部１１、１２になる。
【００５７】
この鍛鋼ロールを旋盤に設置し、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差が形成されるように研削した。このとき、第１胴部１０の長さが、鍛鋼ロールの胴部中央部から両側に向けて５０ｍｍ、全体で１００ｍｍになるように設定し、この部分を中央部から両端に向けて径が徐々に小さくなるクラウンロール形状に研削した。また、鍛鋼ロールの胴部の残りの部分を、第１胴部１０の両端との間に段差が形成されるように研削して、第２胴部１１、１２を形成した。研削量は０．２５ｍｍとなるように旋盤を設定した。
【００５８】
研削加工後のロールは、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差を有し、第１胴部１０の長さ１００ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向中央部の径Ｒｃ：１００．１１ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向両端部の径Ｒｅ：１００．１１ｍｍ、第２胴部１１、１２の径Ｒｒ：９９．６１ｍｍ、Ｒｅ−Ｒｒ：０ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２の合計軸線長さＷｄ：２３０ｍｍ、第１胴部１０の軸線長さＷｅ：１００ｍｍ、Ｗｄ／Ｗｅ：２．３であった。本実施例では、第１胴部１０は、円柱状ロールとして形成されている。
【００５９】
引き続き、研削加工後のローラの第１胴部１０表面に、凹部形成用のレーザ加工を施し、凹部１５を形成した。
まず、レーザ加工装置（スペクトラ・フィジックス（株）製）に、レーザ発振器としてＮｂ：ＹＡＧレーザを装着した。加工ヘッドから出力されるレーザ光の強度を１回の照射あたり２３μＪに設定した。また、集光レンズおよび焦点距離を調整して、加工ヘッドの結像倍率を１６倍に設定した。すなわち、加工ヘッドの結像サイズは、レーザ加工用マスクの開口の１／１６倍になる。レーザ加工用マスクとしては、厚さ０．３ｍｍ、寸法２２ｍｍ×２２ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）に放電加工を施し、形状が円形であるレーザ通過孔を形成したものを用いた。レーザ通過孔の円形の直径は、０．１６ｍｍであった。
【００６０】
このレーザ加工装置のロール回転装置と芯押し台との間に、上記で得られたロールを装着し、ロールの第１胴部１０表面に照射時間５０ナノ秒、照射間隔１ミリ秒で、レーザ光を照射した。レーザ光の照射後、レーザ光照射領域を第１胴部１０の軸線方向に２５μｍまたは円周方向に２９μｍ移動させ、同様にレーザ光を照射した。なお、円周方向の移動は、ロールを回転させることにより行った。ロールを円周方向に２９μｍずつ回転させて円周方向に１０８３３個の凹部１５を形成し、次にロールの軸線方向に２５μｍ移動し、ロールを円周方向に１４．５μｍずつ回転させて、円周方向に１０８３３個の凹部１５を形成する作業を繰り返した。ロールの軸線方向では、２５μｍずつ３６００回移動させて９０ｍｍ加工した。このようにして３８９９８８００個の凹部１５を千鳥格子状の配置で形成した。
【００６１】
形成された凹部１５の開口形状はほぼ円形であり、開口径は１１μｍであった。また、凹部１５の底面はドーム状であり、凹部１５の深さは約１２μｍであった。凹部１５の軸線方向のピッチは約２５μｍ、第１胴部１０の円周方向のピッチは約２９μｍであった。このようにして、本発明のロールを作製した。
【００６２】
上記で得られた本発明のロール２本を、図３に示す成形装置３５の上下ロール１、１として装着した。成形装置３５のニップ部における加圧力をヘルツ最大圧力で０〜３５００Ｎ／ｍｍ2の範囲で変動させ、幅Ｗｅ：８０ｍｍ、厚み２６μｍのタフピッチ銅箔をニップ部に５ｍ／分で走行させて加工を行った。この時、第１胴部１０の軸線長さＷｅとタフピッチ銅箔の幅Ｗｍとの比（Ｗｅ／Ｗｍ）は１．２５であった。なお、成形加工時には、上下ロール１、１の対向する第２胴部１１、１２の間に隙間が存在することが、目視により確認された。これにより、第２胴部１１、１２が接触せず、加圧力が第１胴部１０の圧接部分に集中していることが明らかである。
【００６３】
加工後の銅箔表面には、本発明のロールの第１胴部１０に形成された凹部１５に対応する凸部が形成されていた。凸部１０個の平均高さをレーザ顕微鏡（商品名：ＶＫ−９５００、キーエンス社製）で測定した。結果を図４に示す。図４は、実施例１における加圧力（線圧）と凸部の高さとの関係を示すグラフである。図４から、ヘルツ最大圧力が高くなるにつれて、形成される凸部（突起）の高さが大きくなることが明らかである。特に、２０００〜２２００Ｎ／ｍｍ2の線圧を付与すると、高さ約６μｍの凸部が形成される。タフピッチ銅箔を１００ｍ／１巻として２０巻で２０００ｍ加工を行ったが、銅箔表面に形成された凸部の形状はほぼ同等であった。
【００６４】
なお、銅箔の走行速度を１ｍ／分〜３０ｍ／分の範囲で変更して加工テストを行った結果、銅箔表面にはほぼ均一な寸法および形状を有する複数の凸部を形成することができた。本実施例で使用する成形装置では、走行速度が２０ｍ／分以上で銅箔の破断が生じた。このことから、速度が速いほど、金属シートの巻出しおよび巻き取りの走行コントロール精度や走行中の金属シートに付加される引張り圧力を制御することが、量産化において必要であることが判る。ただし、圧延量産機に、ワークロールとして本発明のロールを装着すれば、たとえば、２００〜３００ｍ／分程度の高速でも、何らの支障もなく、本発明の金属シートの成形加工を実施できる。
【００６５】
（比較例１）
ワークロールとして、実施例１と同様に、胴部と、胴部の両端からロールの軸線方向に延びる軸部とからなる鍛鋼ロール（大同マシナリー（株）製）を用いた。この鍛鋼ロールにおいて、胴部の軸線方向中央部の径は１００．３１ｍｍ、胴部長さ２３０ｍｍ、軸部長さの合計は２４０ｍｍ、軸部径は５０．０３ｍｍであった。この鍛鋼ロールの胴部に実施例１の研削加工せずに、胴部中央部から両端に向けてそれぞれ５０ｍｍの領域に実施例１と同様にレーザ加工を行い、凹部１５を千鳥格子状配置で形成した。このようにして、胴部に段差のない、全長４７０ｍｍの比較例のロールを作製した。
【００６６】
上記で得られた比較例のロールを用い、実施例１と同様にしてタフピッチ銅箔の成形を行なった。結果を図５に示す。図５は、比較例１における加圧力と凸部の高さとの関係を示すグラフである。図５から、２０００〜２２００Ｎ／ｍｍ2のヘルツ最大圧力を付与しても、凸部の高さが３μｍにも満たず、実施例１の凸部高さの１／２未満であることが判る。このことから、比較例１のロールでは、過大な圧力が付加されると、その圧力がロール全域に分散し、胴部の凹部１５が形成された領域に集中しないことが明白である。なお、成形加工時には、上下ロールの胴部周面のほぼ全域が接触し、成形後の胴部周面には損傷が認められた。
【００６７】
（実施例２）
鍛鋼ロールに代えて、次に示すダイス鋼ロール（大同マシナリー（株）製）を使用する以外は、実施例１と同様にして研削加工を行い、第１胴部１０の長さ１００ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との合計長さ２３０ｍｍのロールを作製した。ダイス鋼ロールは、胴部と、胴部の両端からロールの軸線方向に延びる軸部とからなり、胴部の長さは２３０ｍｍ、胴部の径は５０．１８ｍｍ、軸部長さの合計１５０ｍｍ、軸部径３０．０８ｍｍであった。
【００６８】
研削加工後のロールは、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差を有し、第１胴部１０の長さ１００ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向中央部の径Ｒｃ：５０．１８ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向両端部の径Ｒｅ：５０．１６ｍｍ、クラウン量Ｒｃ−Ｒｅ＝０．０２ｍｍ、第２胴部１１、１２の径Ｒｒ：４９．６３ｍｍ、Ｒｅ−Ｒｒ：０．５ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２の合計軸線長さＷｄ：２３０ｍｍ、第１胴部１０の軸線長さＷｅ：１００ｍｍ、Ｗｄ／Ｗｅ：２．３であった。本実施例では、第１胴部１０は、クラウンロールとして形成されている。
【００６９】
この切削加工後のロールの第１胴部１０表面に、円周方向の凹部１５形成個数を１０８３３個から５４１６個に変更する以外は、実施例１と同様にして凹部形成用のレーザ加工を行なった。その結果、第１胴部１０表面に、１９４９７６００個の凹部１５を千鳥格子状配置で形成し、本発明のロールを作製した。
【００７０】
上記で得られた本発明のロール２本を、図３に示す成形装置３５の上下ロール１、１として装着した。成形装置３５のニップ部における加圧力をヘルツ最大圧力で１６００Ｎ／ｍｍ2とし、幅Ｗｅ：８０ｍｍ、厚み２６μｍのタフピッチ銅箔をニップ部に通過させて加工を行った。加工後の銅箔表面には、本発明のロールの第１胴部１０に形成された凹部１５に対応する凸部が形成されていた。凸部の高さはほぼ均一であり、約５μｍであった。
【００７１】
（実施例３）
鍛鋼ロールに代えて、次に示す超硬合金製ロール（富士ダイス（株）製）を使用する以外は、実施例１と同様にして研削加工を行い、第１胴部１０の長さ１００ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との合計長さ２３０ｍｍのロールを作製した。超硬合金製ロールは、胴部と、胴部の両端からロールの軸線方向に延びる軸部とからなり、胴部の長さは２３０ｍｍ、胴部の径は１３５．３ｍｍ、軸部長さの合計１５０ｍｍ、軸部径５０．１０ｍｍであった。
【００７２】
研削加工後のロールは、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差を有し、第１胴部１０の長さ１００ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向中央部の径Ｒｃ：１３５．３０ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向両端部の径Ｒｅ：１３５．３０ｍｍ、第２胴部１１、１２の径Ｒｒ：１３５．３０ｍｍ、Ｒｅ−Ｒｒ：０ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２の合計軸線長さＷｄ：２３０ｍｍ、第１胴部１０の軸線長さＷｅ：１００ｍｍ、Ｗｄ／Ｗｅ：２．３であった。本実施例では、第１胴部１０は円柱状ロールとして形成されている。
【００７３】
この切削加工後のロールの第１胴部１０表面に、円周方向の凹部１５形成個数を１０８３３個から１４６２４個に変更する以外は、実施例１と同様にして凹部形成用のレーザ加工を行なった。その結果、第１胴部１０表面に、５２６４６４００個の凹部１５を千鳥格子状配置で形成し、本発明のロールを作製した。
【００７４】
上記で得られた本発明のロール２本を、図３に示す成形装置３５の上下ロール１、１として装着した。成形装置３５のニップ部における加圧力をヘルツ最大圧力で１５００Ｎ／ｍｍ2とし、幅Ｗｅ：８０ｍｍ、厚み２６μｍのタフピッチ銅箔をニップ部に通過させて加工を行った。加工後の銅箔表面には、本発明のロールの第１胴部１０に形成された凹部１５に対応する凸部が形成されていた。凸部の高さはほぼ均一であり、約５μｍであった。
【００７５】
（実施例４）
鍛鋼ロールに代えて、次に示す鍛鋼ロール（大同マシナリー（株）製）を使用する以外は、実施例１と同様にして研削加工を行い、第１胴部１０の長さ２００ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との合計長さ２３０ｍｍのロールを作製した。鍛鋼ロールは、胴部と、胴部の両端からロールの軸線方向に延びる軸部とからなり、胴部の長さは２３０ｍｍ、胴部の径は５０．６ｍｍ、軸部長さの合計１５０ｍｍ、軸部径３０．０３ｍｍであった。
【００７６】
研削加工後のロールは、第１胴部１０と第２胴部１１、１２との間に段差を有し、第１胴部１０の長さ２００ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向中央部の径Ｒｃ：５０．０６ｍｍ、第１胴部１０のロール軸線方向両端部の径Ｒｅ：５０．０１ｍｍ、第２胴部１１、１２の径Ｒｒ：４９．５６ｍｍ、クラウン量（Ｒｃ−Ｒｅ）：０．０５ｍｍ、Ｒｅ−Ｒｒ：０．４５ｍｍ、第１胴部１０と第２胴部１１、１２の合計軸線長さＷｄ：２３０ｍｍ、第１胴部１０の軸線長さＷｅ：２００ｍｍ、Ｗｄ／Ｗｅ：１．１５であった。本実施例では、胴部１０はクラウンロールとして形成した。
【００７７】
この切削加工後のロールの第１胴部１０表面に、円周方向の凹部１５形成個数を１０８３３個から５４１６個に変更する以外は、実施例１と同様にして凹部形成用のレーザ加工を行なった。その結果、第１胴部１０表面に、１９４９７６００個の凹部１５を千鳥格子状配置で形成し、本発明のロールを作製した。
【００７８】
上記で得られた本発明のロール２本を、図３に示す成形装置３５の上下ロール１、１として装着した。成形装置３５のニップ部における加圧力をヘルツ最大圧力で１４００Ｎ／ｍｍ2とし、幅Ｗｅ：１８０ｍｍ、厚み２６μｍのタフピッチ銅箔をニップ部に通過させて加工を行った。加工後の銅箔表面には、本発明のロールの第１胴部１０に形成された凹部１５に対応する凸部が形成されていた。凸部の高さはほぼ均一であり、約５μｍであった。本発明ロールの第１胴部１０をクラウンロールに形成することで、幅方向の荷重が均一となり銅箔の塑性変形が均一に進行することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の金属シート成形用ロールは、金属シートを塑性変形させて、金属シートの表面に凸部などを形成するのに適している。本発明の金属シート成形用ロールで成形された金属シートは、たとえば、電池の集電体、フレキシブルプリント配線基板における金属箔または金属層、リードフレーム用の金属基板などに好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の金属シート成形用ロールの構成を模式的に示す正面図である。
【図２】図１に示す金属シート成形用ロールの第１胴部表面を拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の金属シートの成形方法を実施する成形装置の要部の構成を模式的に示す側面図である。
【図４】実施例１における加圧力と凸部の高さとの関係を示すグラフである。
【図５】比較例１における加圧力と凸部の高さとの関係を示すグラフである。
【図６】従来技術のロールの構成を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 金属シート成形用ロール
２ 金属シート
１０ 第１胴部
１１、１２ 第２胴部
１３、１４ 軸部
１５ 凹部
３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ バックアップロール
３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ ピンチロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの軸線を共有する第１胴部、第２胴部および軸部を有し、
第１胴部は、その表面に複数の凹部が形成されたロール部材であり、
第２胴部は、第１胴部の軸線方向の両端面から第１胴部に離反する方向に延び、その径が第１胴部の軸線方向端部の径よりも小さいロール部材であり、
軸部は、第２胴部の軸線方向の端面から第１胴部に離反する方向に延び、その径が第２胴部の径よりも小さいロール部材であり、かつ
第１胴部と第２胴部との間に段差がある金属シート成形用ロール。
【請求項２】
第１胴部は、軸線方向両端部の径が同じである請求項１に記載の金属シート成形用ロール。
【請求項３】
第２胴部は、その軸線方向において第１胴部から離反するにつれて径が徐々に小さくなるテーパ部を含む請求項１または２に記載の金属シート成形用ロール。
【請求項４】
第１胴部の軸線方向中央部の径が１５０ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の金属シート成形用ロール。
【請求項５】
第１胴部の軸線方向中央部の径と軸線方向両端部の径との差が３００μｍ未満である請求項１〜４のいずれか１つに記載の金属シート成形用ロール。
【請求項６】
第１胴部の軸線方向両端部の径と第２胴部の径との差が１５０μｍ以上である請求項１〜５のいずれか１つに記載の金属シート成形用ロール。
【請求項７】
第１胴部と２つの第２胴部との合計の軸線長さＷｄと、第１胴部の軸線長さＷｅとの比（Ｗｄ／Ｗｅ）が、１．０５〜３である請求項１〜６のいずれか１つに記載の金属シートの成形方法。
【請求項８】
少なくとも第１胴部の凹部が形成される表層部が、超硬合金、サーメット、ハイス鋼、ダイス鋼および鍛鋼よりなる群から選ばれる少なくとも１種の高融点金属材料を含有する請求項１〜７のいずれか１つに記載の金属シート成形用ロール。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つの金属シート成形用ロール同士または前記金属シート成形用ロールと表面の平坦なロールとをそれぞれの軸線が平行になるように圧接させてニップ部を形成し、このニップ部に長尺の金属シートをその幅方向に垂直な方向に通過させて、前記金属シートを塑性変形により成形し、表面にミクロンオーダーの複数の凸部を有する金属シートを得る金属シートの成形方法。
【請求項１０】
金属シート成形用ロール同士または金属シート成形用ロールと表面の平坦なロールとの圧接圧が、ヘルツ圧力で１０００Ｎ／ｍｍ2〜３０００Ｎ／ｍｍ2である請求項９に記載の金属シートの成形方法。
【請求項１１】
第１胴部の軸線長さＷｅと、金属シートの幅Ｗｍとの比（Ｗｅ／Ｗｍ）が、１〜１．５である請求項９または１０に記載の金属シートの成形方法。
【請求項１２】
金属シートが、厚さ１０μｍ〜１００μｍの金属箔である請求項９〜１１のいずれか１つに記載の金属シートの成形方法。
【請求項１】
１つの軸線を共有する第１胴部、第２胴部および軸部を有し、
第１胴部は、その表面に複数の凹部が形成されたロール部材であり、
第２胴部は、第１胴部の軸線方向の両端面から第１胴部に離反する方向に延び、その径が第１胴部の軸線方向端部の径よりも小さいロール部材であり、
軸部は、第２胴部の軸線方向の端面から第１胴部に離反する方向に延び、その径が第２胴部の径よりも小さいロール部材であり、かつ
第１胴部と第２胴部との間に段差がある金属シート成形用ロール。
【請求項２】
第１胴部は、軸線方向両端部の径が同じである請求項１に記載の金属シート成形用ロール。
【請求項３】
第２胴部は、その軸線方向において第１胴部から離反するにつれて径が徐々に小さくなるテーパ部を含む請求項１または２に記載の金属シート成形用ロール。
【請求項４】
第１胴部の軸線方向中央部の径が１５０ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の金属シート成形用ロール。
【請求項５】
第１胴部の軸線方向中央部の径と軸線方向両端部の径との差が３００μｍ未満である請求項１〜４のいずれか１つに記載の金属シート成形用ロール。
【請求項６】
第１胴部の軸線方向両端部の径と第２胴部の径との差が１５０μｍ以上である請求項１〜５のいずれか１つに記載の金属シート成形用ロール。
【請求項７】
第１胴部と２つの第２胴部との合計の軸線長さＷｄと、第１胴部の軸線長さＷｅとの比（Ｗｄ／Ｗｅ）が、１．０５〜３である請求項１〜６のいずれか１つに記載の金属シートの成形方法。
【請求項８】
少なくとも第１胴部の凹部が形成される表層部が、超硬合金、サーメット、ハイス鋼、ダイス鋼および鍛鋼よりなる群から選ばれる少なくとも１種の高融点金属材料を含有する請求項１〜７のいずれか１つに記載の金属シート成形用ロール。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つの金属シート成形用ロール同士または前記金属シート成形用ロールと表面の平坦なロールとをそれぞれの軸線が平行になるように圧接させてニップ部を形成し、このニップ部に長尺の金属シートをその幅方向に垂直な方向に通過させて、前記金属シートを塑性変形により成形し、表面にミクロンオーダーの複数の凸部を有する金属シートを得る金属シートの成形方法。
【請求項１０】
金属シート成形用ロール同士または金属シート成形用ロールと表面の平坦なロールとの圧接圧が、ヘルツ圧力で１０００Ｎ／ｍｍ2〜３０００Ｎ／ｍｍ2である請求項９に記載の金属シートの成形方法。
【請求項１１】
第１胴部の軸線長さＷｅと、金属シートの幅Ｗｍとの比（Ｗｅ／Ｗｍ）が、１〜１．５である請求項９または１０に記載の金属シートの成形方法。
【請求項１２】
金属シートが、厚さ１０μｍ〜１００μｍの金属箔である請求項９〜１１のいずれか１つに記載の金属シートの成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−８２６５９（Ｐ２０１０−８２６５９Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５４８７０（Ｐ２００８−２５４８７０）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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