一直以来，为了在厚度为数十微米的金属箔表面形成凸部，一般采用镀覆法、侵蚀法等。但是，当采用这些方法在每1cm2的金属箔表面上形成数十乃至数百个具有微米单位大小的凸部时，必须进行包括多个工序的精密加工，需要繁杂的操作，从而所需时间很长。即便如此，仍不能充分降低废品率。伴随着镀覆液、侵蚀液等的使用而产生的废液处理也成为问题。另外，根据这些方法所形成的凸部与金属箔的接合强度并不充分，当施加外部应力时，常常会从金属箔上剥落。因此，在制造表面具有凸部的金属箔方面，镀覆法、侵蚀法等难以说是对工业化有利的方法。
此外，使金属制板状物通过由处于压接状态的一对辊所形成的压接夹持部、从而对该金属制板状物进行加压成形的技术得到了广泛的应用。作为这种加压成形技术的代表例，可以列举出钢材的冷轧等。
例如，人们提出了在表面形成有环形山(crater)状凹部以及沿该环形山状凹部的边缘隆起的隆起部的毛面辊(dull roller)的方案(例如参照专利文献1)。毛面辊是用于在冷轧工序和退火工序之间，于冷轧钢板表面设置所谓无光痕迹(dull marks)的。由此，当退火工序为间歇退火的情况下，可以防止钢板的烧熔。另外，当退火工序为连续退火的情况下，在退火炉内运送钢板时可防止钢板的蛇行。
另外，在专利文献1中，记载着由于毛面辊表面的隆起部被强力按压在钢板表面上，因而在钢板表面产生钢板材料的局部性塑性流动，以致钢板材料流入毛面辊的凹部，从而使钢板得以粗面化。再者，在专利文献1中，还记载着在使表面平滑的辊旋转的同时，向辊表面投射激光脉冲，使辊表面有规则地熔融，以形成规则的环形山状凹部，从而制造出毛面辊。
然而，专利文献1仅公开了用于增大厚度为数百微米乃至数毫米的冷轧钢板的表面粗糙度的技术，对于在厚度仅仅数十微米的金属箔表面形成凸部的技术却没有任何公开。另外，专利文献1中没有关于毛面辊材质的特定记载，因而可以认为毛面辊是由一般材质形成的。所谓一般材质，例如为比冷轧钢板更硬质的钢材。对于上述材质的毛面辊，由于其表面的环形山状凹部容易因磨损等而消失，因而不能以工业规模的凸部形成中加以利用。另外，如果在上述材质的辊上实施激光加工而制造毛面辊，则无法形成具有所希望的开口形状的凹部。例如，如果欲形成开口形状为菱形的凹部，则该凹部的开口边缘会因激光的余热而熔融，从而成为椭圆形。
此外，人们还提出了一种压延辊(例如参照专利文献2)，其表面形成有凹凸，凹部的深度为5～100μm，凸部顶端表面的合计面积相对于辊表面总面积的比例为10～80％。然而，专利文献2中的技术也是在厚度为数百微米乃至数毫米的冷轧钢板表面设置无光痕迹，而不是在厚度为数十微米的金属箔表面形成突起状的凸部。在专利文献2中没有关于压延辊材质的特定记载，因此专利文献2的压延辊同专利文献1中的毛面辊一样，也无法以工业规模的凸部形成中加以利用，并且不能形成具有所希望的开口形状的凹部。
另外，人们还提出了一种压延装置(例如参照专利文献3)，其包括形成有沿周向延伸的多个环状凹部(形成凸条的环状沟)的第一工作辊、和周面平滑的第二工作辊。在专利文献3的压延装置中，使第一工作辊和第二工作辊以轴线相互平行的方式进行压接而形成压接夹持部。使长尺状金属制板状物通过该压接夹持部，由此在该板状物的厚度方向的一个表面上形成多个突起，从而可得到扁平管制造用金属板。对该扁平管制造用金属板进行弯折加工等，由此可得到扁平管。该扁平管可作为冷凝器的制冷剂流通管使用。
在专利文献3中，作为第一工作辊的材质，公开了硬质合金。再者，还公开了JIS V10～60的硬质合金。然而，专利文献3的技术并不以厚度为数十微米的金属箔为加工对象。另外，在专利文献3中，作为环状凹部的形成方法，具体记载的只是雕刻，没有就激光加工进行任何记载。在为雕刻的情况下，以10～50μm左右的间隔形成具有微米单位尺寸的多个凹部是非常困难的。另外，即便使用激光加工，要在硬质合金上形成多个微米单位的凹部，其凹部的开口形状以及开口直径也未必能够变得均匀。再者，在专利文献3中，使用硬质合金不过仅仅是为了防止环状凹部的底面受到磨损。
另一方面，通过激光加工在陶瓷制毛皮片材、以及电路基板等电子零件上进行打孔的技术是以前为人所熟知的(例如参照专利文献4)。即，通常利用激光加工技术，在陶瓷层、树脂层等表面形成凹部。然而，尚未提案或报告利用激光加工在金属表面形成数百乃至数千万个具有微米单位尺寸的凹部的技术思想。而且利用激光加工在一般的不锈钢等金属表面形成多个上述凹部时，该金属表面的凹部的开口形状以及开口直径会变得不均匀。再者，所形成的凹部其机械强度、耐磨损性等较低，存在容易引起磨损、变形、破损等问题。
再者，使用在周面上形成有多个凹部的陶瓷辊对树脂片材进行加压成形、从而在树脂片材表面进行压纹加工的技术是通常采用的。然而，使用在周面上形成有凹部的陶瓷辊对金属箔进行加压成形时，陶瓷辊周面产生大量的裂纹、缺损、裂缝等，从而无法对金属箔进行连续的加压成形。
专利文献1：特开昭63-10013号公报
专利文献2：特开平10-166010号公报
专利文献3：特开2005-997号公报
专利文献4：特开2005-111524号公报

本发明的目的在于提供一种金属箔加工用辊，其在周面上形成有多个凹部，即使以工业规模对金属箔进行加工，其凹部也不易发生磨损及变形等，从而能够高效地进行具有凸部的金属箔的制造。
本发明人为解决上述课题而进行了潜心的研究。在该过程中发现，在金属材料的种种特性当中，洛氏硬度以及抗弯强度这2种特性在激光加工时会对凹部的开口形状及开口直径产生很大的影响。
本发明人在这种认识的基础上进一步进行了研究。结果发现，在由具有特定的洛氏硬度以及抗弯强度的金属材料构成的辊表面上形成微米单位的凹部时，即使凹部的个数为数百个乃至数千万个之多，其开口形状以及开口直径的偏差也非常少，能够形成大致均匀的凹部。并且发现，该凹部对来自外部的摩擦力等应力具有较高的耐久性，不易引起磨损、变形及破损等，从而完成了本发明。
即，本发明涉及一种金属箔加工用辊，其通过激光加工在周面上形成有多个凹部，其中，形成有凹部的至少表层部包含洛氏硬度以A标尺计为HRA81.2～90.0、且抗弯强度为3GPa～6GPa的金属材料。
金属箔加工用辊的与周面垂直的方向上的凹部的断面形状优选的是从金属箔加工用辊的周面朝向凹部底面，断面宽度逐渐或者连续地减小的锥形形状。
金属箔加工用辊周面上的凹部的开口形状优选为近似圆形、近似椭圆形、近似菱形或近似正多边形。
金属箔加工用辊周面上的凹部的开口直径优选为1μm～35μm。
金属箔加工用辊周面上的该辊轴线方向上的凹部的间距优选为4μm以上。
金属材料的洛氏硬度以A标尺计优选为HRA83.9～89。
金属材料的抗弯强度优选为3.3GPa～5.5GPa。
金属材料优选为选自硬质合金、金属陶瓷、高速钢、模具钢以及锻钢之中的至少一种高熔点金属材料。
金属加工用辊优选以凹部的底面与金属箔表面不接触的方式使用。
本发明的金属箔加工用辊通过激光加工在其周面上形成有多个凹部。在本发明的金属箔加工用辊中，通过使形成有凹部的至少表层部包含具有上述范围内的洛氏硬度及抗弯强度的金属材料，能够使该辊周面上的开口形状及开口直径大致均匀一致。另外，可以任意调整开口形状及开口直径。例如，可以形成具有数微米乃至数十微米大小的开口直径的凹部。另外，可以形成具有近似正圆形、近似菱形、近似正多边形等开口形状的凹部。再者，能够以10～50μm左右的间距形成这样的凹部。
此外，该凹部对来自外部的应力具有非常高的耐久性。再者，其与在凹部的内部空间生长的金属箔的凸部之间也具有优良的脱模性。因此，即使在工业上连续实施金属箔的加工，也不易发生磨损、变形等，从而能够稳定且高效地形成具有近似同等形状的凸部。
附图说明
图1是示意表示金属箔加工装置的构成的侧视图。
图2是放大表示如图1所示的金属箔加工装置的要部的构成的立体图。
图3是表示金属箔加工用辊的外观的立体图。
图4是放大表示如图3所示的金属箔加工用辊的表面区域的立体图。

本发明的金属箔加工用辊可以利用于例如将金属箔加压成形，以得到在厚度方向的一个或两个表面具有凸部的金属箔(以下称“具有凸部的金属箔”)。具体地说，使用包括本发明的金属箔加工用辊和表面平滑的金属制辊的成形加工装置。金属箔加工用辊与金属制辊以轴线相互平行的方式进行压接而形成压接夹持部。将金属箔供给至压接夹持部并使其通过该压接夹持部，从而使欲形成凸部的表面与金属箔加工用辊的周面接触，由此便可以得到一个表面上具有凸部的金属箔。此外，使用时将2个金属箔加工用辊进行压接，由此便可以得到两个表面具有凸部的金属箔。
使用本发明的金属箔加工用辊进行加压成形的金属箔没有特别限定，可以列举出铜箔、铜合金箔、锡箔、不锈钢箔、铝箔、铝合金箔、铅箔、镍箔、锌箔等。另外，使用本发明的金属箔加工用辊进行加压成形的金属箔优选具有晶界易变形、退火温度较低等特性的金属箔。另外，金属箔的厚度没有特别限定，优选为10～100μm，进一步优选为10～50μm。
使用本发明的金属箔加工用辊并由铜箔、铜合金箔等加工得到的具有凸部的金属箔例如可适用于作为锂二次电池中的负极集电体。由铜箔、铜合金箔等加工得到的具有凸部的金属箔的每个凸部表面上，通过真空蒸镀方法形成含有负极活物质、并作为负极活性物质层发挥作用的柱状体。此时，作为负极活物质，例如可以使用硅、硅氧化物、含硅合金、硅化合物、锡、锡氧化物、含锡合金、锡化合物等。
由于在凸部表面形成有柱状体的负极活物质层，因而在嵌入和脱嵌锂离子时伴随着负极活物质的膨胀和收缩所产生的应力得以吸收，从而可以防止负极集电体乃至负极的变形、以及负极活物质层从负极集电体上的剥落等。其结果是，可以得到充放电循环特性及长期稳定性等优良且能够实现高输出的锂离子二次电池。
此外，由本发明所得到的具有凸部的金属箔还可适用于例如柔性印刷电路板中的金属箔或金属层、引线框用金属基板等。
本发明的金属箔加工用辊有2个特征。第1特征是，其周面上形成有多个凹部。第2特征是，形成有凹部的至少表层部包含具有特定特性的金属材料。
凹部是在本发明的金属箔加工用辊的周面(以下简称为“辊周面”)上具有开口，相比辊周面向辊的内部凹陷或洼陷的空间区域。凹部的底面可以是大致平坦的平面，也可以是圆顶状。
每个凹部一般以与相邻的其它凹部不相连通的方式独立地形成，但本发明不限于此，也可以部分连通而形成一体，还可以全部连通而形成一体。优选每个凹部以不连通的方式独立地形成。
辊周面上的凹部的开口形状没有特别限定，但优选的是近似圆形、近似椭圆形、近似菱形、近似正多边形等。正多边形优选为3～8边形，进一步优选为4～6边形。此外，近似圆形包括圆形及近似圆形的形状。此情况同样适用于其它形状。
辊周面上的凹部的开口直径没有特别限定，优选为1μm～35μm，进一步优选为2μm～30μm。当开口直径低于1μm时，难以使每个凹部的开口直径大致均匀一致。当开口直径超过35μm时，不适宜于厚度为数十微米左右的金属箔的表面加工。另外，对金属箔进行加压成形时，在附加的应力的作用下，有可能在凹部产生磨损及变形等。此外，在开口形状为近似圆形、近似椭圆形或近似正多边形的情况下，开口直径为内包该圆形、椭圆形或正多边形的最小正圆的直径长度。开口形状在近似菱形的情况下，开口直径为该菱形对角线中较长的对角线长度。
凹部的深度没有特别限定，例如可以根据在金属箔表面欲形成的凸部的高度等进行适当的选择。优选为开口直径的0.2～1.5倍，进一步优选为开口直径的0.3～1.2倍。凹部的深度低于开口直径的0.2倍时，有可能无法在金属箔表面形成具有均匀的尺寸及形状的凸部。此外，以凹部的深度超过开口直径的1.5倍的方式形成时，采用激光加工法会非常困难。而采用切削法则要在凹部形成方面耗费大量的时间或者实质上是不可能的。此外，凹部的深度是指从凹部底面凹陷最深的地点下降到假设存在于凹部开口处的辊周面的垂线的长度。
在辊周面上凹部的形成间距在辊的轴线方向(长度方向)及周向都没有特别限定。凹部的轴线方向间距可以根据凹部的开口直径、开口形状、辊的长度以及要得到的具有凸部的金属箔的设计值等进行适当的选择，优选为4μm以上，进一步优选为8～30μm，特别优选为15～30μm。凹部的轴线方向间距低于4μm时，采用激光加工法容易使凹部之间互相连结。因此，凹部和与其相邻的凹部之间的辊表面的面积变得极其微小，其结果是，在对金属箔进行加压成形时所附加的应力的作用下，凹部和与其相邻的凹部之间的间隔部分有可能发生变形。此外，轴线方向上的间距上限值可根据辊的长度等加以适当的选择。
此外，凹部的圆周方向上的间距也可以根据凹部的开口直径、开口形状、辊的圆周长度以及要得到的具有凸部的金属箔的设计值等进行适当的选择，但优选为4μm以上，进一步优选为5～20μm。凹部的圆周方向的间距低于4μm时，采用激光加工法容易使凹部之间连结。因此，隔开凹部的辊表面的面积变得极其微小，在对金属箔进行加压成形时所附加的应力的作用下，凹部之间的间壁有可能发生变形。此外，圆周方向上的间距上限值可根据辊的圆周长度等进行适当的选择。
在本说明书中，轴线方向(长度方向)的间距是通过在轴线方向上相邻的2个凹部的中心且沿圆周方向延伸的2条平行直线之间的距离(长度)。周向的间距是通过在圆周方向上相邻的2个凹部的中心且沿轴线方向延伸的2条平行直线之间的距离(长度)。所谓凹部中心，是指凹部的开口的中心。所谓开口的中心，是指当凹部的开口形状为近似圆形、近似椭圆形或近似正多边形时，内包该圆形、椭圆形或正多边形的最小正圆的中心。另外，当凹部的开口形状为近似菱形时，2条对角线的交点为开口的中心。
与辊的周面垂直的方向上的凹部的断面形状优选的是从辊周面朝向凹部底面，其断面宽度逐渐或连续缩小的锥形形状。由于凹部断面为锥形形状，因而通过金属箔的加压成形而在金属箔表面形成凸部时，能显著提高辊周面的凹部与金属箔凸部的脱模性，从而非常难以产生凸部的变形等不良状况。
凹部采用激光加工形成，关于激光加工的详细情况容后说明。
本发明的金属箔加工用辊的形成有凹部的至少表层部包含特定的金属材料。该金属材料的洛氏硬度以A标尺计为HRA81.2～90.0，优选为HRA83.9～89.0，且抗弯强度为3GPa～6GPa，优选为3.3GPa～5.5GPa。
当洛氏硬度以A标尺计低于HRA81.2时，即使对金属箔进行加压成形，也由于辊的扁平化，或者在轴方向上弯曲，因而有可能不会向金属箔传递充分的压力而使凸部的形成变得不充分，从而降低凸部的高度，或者不能均匀地形成具有大致接近设计值的尺寸与形状的凸部。因此，有可能不能得到具有所希望的凸部的金属箔。另外，金属箔加工用辊表面产生磨损，从而容易产生凹部的磨损、变形等。另一方面，当洛氏硬度以A标尺计超过HRA90.0时，在金属箔加工用辊的凹部容易产生裂纹、缺损、开裂等，从而有可能导致使凸部的形状发生变形、或者在不需要的位置形成凸部等不充分的金属箔的加压成形。
在本说明书中，洛氏硬度(HRA)是根据JIS Z-2245，具体地由下式计算得到的值。
HRA＝100-0.5h
(式中，h表示金刚石压头的压入深度之差h)
金刚石压头的压入深度之差h按如下的方法求出。使用顶端的曲率半径为0.2mm、圆锥角为120°的金刚石压头，在试样表面上附加初始载荷98.07N，然后附加试验载荷588.4N，之后再次附加初始载荷。测定前后两次的初始载荷下金刚石压头的压入深度，以这些测定值之差作为金刚石压头的压入深度之差h。
另外，当抗弯强度低于3GPa时，容易在金属箔加工用辊的凹部产生开裂、缺损、裂纹等，从而有可能导致使凸部的形状发生变形、或者在不需要的位置形成凸部等不充分的金属箔的加压成形。因此，有可能使金属箔加工用辊不能承受长期使用，并且在使用初期也会造成凸部形成不充分，从而增加产品的报废率。另一方面，当抗弯强度超过6GPa时，即使对金属箔进行加压成形，也由于辊的扁平化，或者在轴方向上弯曲，因而有可能不会向金属箔传递充分的压力而使凸部的形成变得不充分，从而降低凸部的高度，或者不能均匀地形成具有大致接近设计值的尺寸与形状的凸部。另外，金属箔加工用辊表面的耐磨损性能降低，容易产生凹部的磨损、变形等。此外，金属箔成形加工之后，金属箔加工用辊与金属箔之间的脱模性降低，有可能产生由金属箔加工用辊引起的金属箔的卷入等不良状况。
在本说明书中，抗弯强度是根据JIS Z-2248，具体地说是按以下的方法测得的值。试样使用直径D为13mm、长度为300mm的圆棒。抗弯强度测定试验使用万能实验机和其附属的弯曲试验装置，支点间距离L设定为200mm，实施3点弯曲试验。假设试样断裂时的载荷为最大载荷Wmax，抗弯强度σb由下式算出。
σb＝8WmaxL/πD3
在本发明中，作为具有上述所示的数值范围的洛氏硬度及抗弯强度的金属材料，优选采用选自硬质合金、金属陶瓷、高速钢、模具钢以及锻钢之中的至少一种高熔点金属材料。其中，进一步优选的是硬质合金、高速钢以及锻钢等，特别优选的是锻钢。这些属于高熔点金属材料且具有预定的洛氏硬度及抗弯强度的金属材料能够进行激光加工，在形状和尺寸上有非常好的重现性。另外，通过在这样的金属材料上采用激光加工形成凹部，即使反复实施金属箔的成形加工，也非常难以产生凹部的磨损、变形及破损等，从而具有优良的长期耐用性。金属箔加工用辊也可以包含1种或2种以上的金属材料。
作为硬质合金的具体例，可以使用公知的材料，例如可以列举出采用Fe、Co、Ni等金属粘结剂将元素周期表4A、5A、6A族的金属的碳化粒子进行烧结而成的硬质合金等。作为硬质合金的具体例，例如可以列举出WC-Co类、WC-Cr3C2-Co类、WC-TaC-Co类、WC-TiC-Co类、WC-NbC-Co类、WC-TaC-NbC-Co类、WC-TiC-TaC-NbC-Co类、WC-TiC-TaC-Co类、WC-ZrC-Co类、WC-TiC-ZrC-Co类、WC-TaC-VC-Co类、WC-TiC-Cr3C2-Co类、WC-TiC-TaC类、WC-Ni类、WC-Co-Ni类、WC-Cr3C2-Mo2C-Ni类、WC-Ti(C，N)-TaC类、WC-Ti(C，N)类等碳化钨基硬质合金以及Cr3C2-Ni类等。
作为金属陶瓷的具体例，可以使用公知的材料，例如可以列举出TiC-Ni类、TiC-Mo-Ni类、TiC-Co类、TiC-Mo2C-Ni类、TiC-Mo2C-ZrC-Ni类、TiC-Mo2C-Co类、Mo2C-Ni类、Ti(C，N)-Mo2C-Ni类、TiC-TiN-Mo2C-Ni类、TiC-TiN-Mo2C-Co类、TiC-TiN-Mo2C-TaC-Ni类、TiC-TiN-Mo2C-WC-TaC-Ni类、TiC-WC-Ni类、Ti(C，N)-WC-Ni类、TiC-Mo类、Ti(C，N)-Mo类、硼化物类(MoB-Ni类、B4C/(W，Mo)B2类等)等。其中，优选为Ti(C，N)-Mo2C-Ni类、TiC-TiN-Mo2C-Ni类、TiC-TiN-Mo2C-Co类、TiC-TiN-Mo2C-TaC-Ni类、TiC-TiN-Mo2C-WC-TaC-Ni类、Ti(C，N)-WC-Ni类、Ti(C，N)-Mo类等碳氮化钛基金属陶瓷。
高速钢是在铁中加入钼、钨、钒等金属、进而实施热处理从而提高了硬度的材料。作为高速钢，也可以使用公知的材料，例如可以例举出以铁为主要成分并含有碳、钨、钒、钼以及铬的高速钢，以铁为主要成分并含有碳、钨、钒、钼、钴以及铬的高速钢，以铁为主要成分并含有碳、钒、钼以及铬的高速钢，以铁为主要成分并含有硅、锰、铬、钼以及钒的高速钢，以铁为主要成分并含有碳、硅、锰、铬、钼以及钒的高速钢，以铁为主要成分并含有碳、硅、锰、铬、钼、钨、钴以及钒的高速钢等。
作为模具钢，也可以使用公知的材料，例如可以例举出含有铁、碳、钨、钒、钼以及铬的模具钢，含有铁、碳、钒、钼以及铬的模具钢，含有铁、碳、硅、锰、硫、铬、钼和/或钨、钒、镍、铜及铝的模具钢等。
锻钢是将在铸模中铸入钢水而制得的钢块或由该钢块制得的钢坯进行加热，通过压力机以及锻锤进行锻造、或压延并锻造而锻造成形，然后将其进行热处理而制造的材料。作为锻钢，也可以使用公知的材料，例如可以列举出以铁为主要成分并含有碳、铬以及镍的锻钢，以铁为主要成分并含有硅、铬以及镍的锻钢，含有镍、铬以及钼的锻钢，以铁为主要成分并含有碳、硅、锰、镍、铬、钼以及钒的锻钢，以铁为主要成分并含有碳、硅、锰、镍、铬以及钼的锻钢等。
在这些高熔点金属材料中，通过对含有成分的组成进行适当的选择，便可以得到表现出预定的洛氏硬度以及抗弯强度的金属材料。此外，对于锻钢等在制造工序中进行热处理的高熔点金属材料，可通过适当选择热处理温度而得到具有所希望的洛氏硬度及抗弯强度的材料。
在本发明的金属箔加工用辊中，包含表现出预定的洛氏硬度及抗弯强度的金属材料的表层部，其厚度没有特别限定，优选为5～50mm左右。
在具有上述表层部的金属箔加工用辊中，当金属材料为高熔点金属材料时，例如可以通过将高熔点金属材料制圆筒热套或冷套于芯用辊上而进行制造。所谓热套，是指制造高熔点金属材料制圆筒，使其内径比芯用辊外径稍小，加热该高熔点金属材料制圆筒而使其膨胀，然后嵌入芯用辊上的方法。此外，所谓冷套，是指制造高熔点金属材料制圆筒，使其内径比芯用辊外径稍小，将冷却后收缩的芯用辊嵌入该圆筒上的方法。芯用辊例如可以使用由不锈钢、铁等构成的辊。
此外，本发明的金属箔加工用辊不仅表层部，而且整体也可以由表现出预定的洛氏硬度及抗弯强度的金属材料构成。
本发明的金属箔加工用辊周面上存在的凹部采用激光加工形成。即，凹部的形成可采用以往的利用激光的打孔加工方法。激光加工时，例如可采用包括辊旋转装置、激光振荡器、加工头、导光路、掩模部以及致动器的激光加工装置。
辊旋转装置例如包括辊支持台以及驱动装置。辊支持台以沿辊的轴线周围旋转自如的方式支撑着至少表层部包含具有预定的洛氏硬度及抗弯强度的金属材料、且周面上未形成凹部的辊。驱动装置使由辊支持台所支撑的辊(以下称“凹部形成用辊”)沿其轴线周围旋转驱动。
激光振荡器是输出激光的装置。激光振荡器可以使用公知的激光振荡器，例如可以列举出使用了在YAG晶体(钇铝石榴石)或YVO4晶体中混入钕离子而形成的激光介质的固体激光振荡器(Nd:YAG激光、Nd:YVO4激光)等。除此以外，还可以使用二氧化碳激光器、受激准分子激光器等。
激光振荡器的输出功率例如为50mW～200W。另外，激光的频率优选为100Hz～100kHz。激光的照射时间没有特别限定，但优选为每次10皮秒～200纳秒。照射时间低于10皮秒时，不会发生因激光的照射引起的的热传导，只能去除1层原子层，从而凹部形成有可能变得不充分。另一方面，当超过200纳秒时，有可能因凹部形成用辊的旋转而使激光扫过凹部形成用辊的表面。
加工头是在激光振荡器所输出的激光方向上设置于导光路的下游侧的构件。加工头将由激光振荡器输出、且经由导光路送来的激光聚集并照射到凹部形成用辊的外周面上。加工头例如包含聚光透镜。聚光透镜设置为与激光的路径成直角交叉，将经由导光路送来的激光聚集并照射到凹部形成用辊的外周面上。聚光透镜的焦距没有特别限定，但优选从5mm～200mm的范围内进行选择。此外，加工头内导入有辅助气体。作为辅助气体，例如可以列举出氧、氮、氦、氩以及它们的2种以上的混合气体等。辅助气体的压力例如可以在0.1MPa～1MPa的范围内进行选择。
导光路是在激光振荡器所输出的激光的方向上设置于激光振荡器的下游侧、且将激光振荡器所输出的激光引导至加工头的构件。导光路例如包括多个反射镜。通过将多个反射镜配置在适当的位置，激光便可以由反射镜反射并引导至加工头。在多个反射镜中，距离加工头最近的、可将激光直接引导到加工头的反射镜以能够往复移动的方式进行设置，从而与加工头的往复移动联动。
掩模部设置于导光路的途中，是将激光的轮廓整形为所希望形状的构件。掩模部上形成有与要形成的凹部具有相同开口形状的贯通孔即激光通过孔。通过激光通过孔的激光，其轮廓形成为激光通过孔的开口形状，在加工头的聚光透镜的作用下，与激光通过孔的开口形状相同的像在凹部形成用辊的外周面上成像。即，激光通过孔的开口形状即为凹部的开口形状。
致动器设置于激光振荡器、加工头、导光路以及掩模部的垂直方向的下方，一体地并且能够往复移动地支撑着这些装置及构件。致动器使这些装置及构件与凹部形成用辊的长度方向平行地往复移动。
这样的激光加工装置在市场上广泛销售。另外，即便是不具备辊旋转装置的激光加工装置，也可以通过将辊旋转装置安装在预定的位置来进行用于凹部形成的激光加工。
采用激光加工装置，使激光连续地或间歇地、优选间歇性地照射在凹部形成用辊的周面上，由此便形成凹部。凹部形成后，使凹部形成用辊旋转，或通过致动器使加工头等在凹部形成用辊的长度方向上移动，从而形成新的凹部。通过反复这种操作，在凹部形成用辊的所希望的区域形成凹部，即得到本发明的金属箔加工用辊。
此外，通过激光加工形成凹部时，沿着凹部在辊周面的开口边缘往往形成隆起。例如优选用研磨加工去除这样的隆起。研磨加工可以用公知的方法来进行。例如，使用金刚石粒子作为研磨材料，同时使用具有研磨垫的研磨装置，在水等介质供给下进行研磨。
下面具体说明使用本发明的金属箔加工用辊制造具有凸部的金属箔的过程。图1为示意表示金属箔加工装置10的构成的侧视图。图2是放大表示如图1所示的金属箔加工装置10的要部(加工机构4)的构成的立体图。图3是表示金属箔加工用辊1的外观的立体图。图4是放大表示图3所示的金属箔加工用辊1的表面区域1×的立体图。
具有凸部的金属箔2为表面上形成有凸部9的金属箔，例如可以使用图1所示的金属箔加工装置10来制造。金属箔加工装置10包括金属箔供给机构3、加工机构4以及金属箔卷绕机构5。
金属箔供给机构3具体为金属箔供给辊。金属箔供给辊以能够沿轴线周围旋转的方式受到未图示的支撑机构的轴支撑。金属箔供给辊的周面上卷绕着金属箔8。该金属箔8供给到加工机构4的压接夹持部6。
加工机构4如图1及图2所示，包括2个金属箔加工用辊1。2个金属箔加工用辊1以轴线相互平行的方式进行压接。由此便形成压接夹持部6。压接夹持部6可通过金属箔8之类的薄壁片材状物体。另外，金属箔加工用辊1分别设置为以能够旋转的方式受到由未图示的支撑机构的轴支撑，并借助于未图示的驱动装置能够沿轴线周围旋转驱动。2个金属箔加工用辊可以将双方设定为驱动辊，也可以将一方设定为驱动辊，将另一方设定为随着驱动辊的旋转而旋转的从动辊。
此外，为防止金属加工用辊1弯曲变形，未图示的备用辊压接在各自的金属加工用辊1上。金属加工用辊1与备用辊的轴线相互平行。通过2个金属箔加工用辊1的旋转驱动，金属箔8从压接夹持部6的入口被引导至出口，在金属箔8上实施加压成形。由此，可得到金属箔8的表面上形成了凸部9的具有凸部的金属箔2。
金属箔加工用辊1即周面上形成有多个凹部1a的本发明辊。
金属箔加工用辊1的周面上的凹部1a的图案在本实施方式中排列如下。如图4所示，将在金属箔加工用辊1的长度方向上多个凹部1a以间距P1排成的列设定为1个行单位7。多个行单位7在金属箔加工用辊1的周向上以间距P2排列。间距P1以及间距P2可任意设定。此外，在金属箔加工用辊1的圆周方向上，1个行单位7和与其相邻的行单位7被排列成凹部1a在金属箔加工用辊1的长度方向上错开。
在本实施方式中，凹部1a在长度方向上的偏移为0.5P1，但本发明不限定于此，可任意设定。此外，在本实施方式中，金属箔加工用辊1周面上的凹部1a的开口形状为近似圆形，但本发明不限定于此，例如也可以是近似椭圆形、近似菱形、近似正三角形、近似正方形、近似正六边形、近似正八边形等。
凹部1a的与金属箔加工用辊1周面垂直的方向上的断面具有锥形形状，该断面的与金属箔加工用辊1周面平行的方向上的宽度从金属箔加工用辊1周面朝向凹部1a的底部是逐渐缩小的。由此，在加压成形完成后，具有凸部的金属箔2与金属箔加工用辊1之间的脱模性得以提高。
金属箔加工用辊1的直径没有特别限定，优选为30mm～200mm左右。此外，2个金属箔加工用辊1的压接压(线压)没有特别限定，优选为5kN·cm～20kN·cm左右。
此外，在本实施方式中，将形成压接夹持部6的2个辊设定为本发明的金属箔加工用辊1，但本发明不限定于此。例如，可将2个辊中的1个设定为本发明的金属箔加工用辊，将另1个设定为表面没有形成凹部而表面平滑的辊。这时，可以得到在厚度方向的一个表面上形成有凸部的凸部形成用金属箔。
此外，如上所述，由于使金属箔8在压接夹持部6中通过而对其进行压缩加工，因而形成了一个由凹部1a与金属箔8的表面包围而成的密闭空间，该密闭空间内残留有空气。当金属箔加工用辊1向金属箔8施加的加压力(压接压)在如上所示的适当范围内时，该密闭空间在金属箔8被加工期间得以维持，残留的空气介入凹部1a的底面与金属箔8的表面之间，由此可以保持非接触状态。
金属箔卷绕机构5具体为金属箔卷绕辊。金属箔卷绕辊以能够沿轴线周围旋转的方式受到未图示的支撑机构的轴支撑。另外，金属箔卷绕辊借助于未图示的驱动机构而旋转驱动。金属箔卷绕辊一边旋转，一边将由加工机构4形成的具有凸部的金属箔2卷绕在其周面上。
使用金属箔加工装置10对金属箔8进行加压成形，由此可以制造具有凸部的金属箔2。
实施例
以下列举实施例以及比较例，对本发明进行具体的说明。
(实施例1)
在激光加工装置(Spectra-Physics(株)制造)上安装了Nb:YAG激光器作为激光振荡器。从加工头输出的激光的强度设定为每1次照射23μJ。另外，调整聚光透镜以及焦距，将加工头的成像倍率设定为16倍。即，加工头的成像尺寸为激光加工用掩膜开口的1/16倍。作为激光加工用掩膜，采用在厚度为0.3mm、尺寸为22mm×22mm的不锈钢板(SUS304)上实施放电加工、从而形成有形状为近似菱形的激光通过孔的掩模。激光通过孔的菱形开口直径(长对角线长度)为0.32mm。短对角线长度为0.16mm。
在该激光加工装置的辊旋转装置与尾架之间，安装锻钢辊(大同マシナリ一(株)制造，直径50mm，辊宽100mm，锻钢洛氏硬度：以A标尺计为HRA84.9，抗弯强度为4.0GPa，锻钢组成：以重量比计为碳1％、硅0.24％、锰0.36％、铬1.46％、剩余部分为铁)，在该锻钢表面进行激光照射，照射时间为50纳秒，照射间隔为1毫秒。激光照射后，将激光照射区域在锻钢辊的长度方向上移动20μm或在圆周方向上移动29μm，同样地用激光进行照射。此外，圆周方向上的移动通过旋转锻钢辊来进行。在圆周方向上移动并形成了5400个凹部后，在长度方向上移动20μm并在圆周方向上旋转14.5μm，然后重复在圆周方向上形成5400个凹部的作业。在辊的宽度方向上移动4500次，加工了90mm的宽度。由此形成了2430万个交错格子状的凹部，从而制造出本发明的金属箔加工用辊。
所形成的凹部开口形状为近似菱形，开口直径(菱形的长对角线长度)为20μm，菱形的短对角线长度为10μm。另外，凹部底面为圆顶形，凹部深度约为12μm。凹部的长度方向(锻钢辊的宽度方向)上的间距为20μm，宽度方向(锻钢辊的圆周方向)上的间距为29μm。
在金属箔加工装置10上安装2个该金属箔加工用辊。金属箔加工装置10的压接夹持部上的加压力以线压计设定为约14.7kN·cm(1500kgf/cm)，使宽度为80mm、厚度为26μm的韧铜箔在压接夹持部中通过而进行加工。加工后的铜箔表面上形成了与金属箔加工用辊的凹部相对应的凸部。用激光显微镜(商品名：VK-9500，KEYENCE公司制造)测定10个凸部的平均高度，结果为7.0μm。在100m/卷、共计20卷2000m的铜箔上进行了加工，铜箔表面形成的凸部的形状大致相同，凸部高度均为7.0μm。使用激光显微镜观察金属箔加工用辊的表面，未产生裂纹和碎屑。
(实施例2)
除了使用硬质合金制辊(富士ダイス(株)制造，直径50mm，宽度100mm，洛氏硬度：以A标尺计为HRA90.0，抗弯强度：3.1GPa，含有碳化钨粒子及钴(粘结剂))以外，与实施例1同样地制造出本发明的金属箔加工用辊。
在金属箔加工装置10上安装2个该金属箔加工用辊，除了将压接夹持部上的压力由约14.7kN·cm(1500kgf/cm)变更为约9.8kN·cm(1000kgf/cm)以外，与实施例1同样地加工宽度为80mm、厚度为26μm的韧铜箔。加工后的铜箔表面上形成了与金属箔加工用辊的凹部相对应的凸部。用激光显微镜(VK-9500)测定的10个凸部的平均高度为6.5μm。在100m/卷、共计10卷1000m的铜箔上进行了加工，铜箔表面形成的凸部的形状大致均匀，凸部高度为6.7μm。另外，使用激光显微镜观察加工后的金属箔加工用辊的表面，结果未发现产生裂纹和碎屑。继续累计加工了2000m铜箔，铜箔表面形成的凸部的形状与初期大致相同，凸部的高度为6.5μm。此外，使用显微镜观察金属箔加工用辊的表面，结果发现其中一部分有碳化钨粒子脱落的碎屑部位。
(实施例3)
除了使用硬质辊(富士ダイス(株)制造，直径50mm，宽度100mm，洛氏硬度：以A标尺计为HRA89.0，抗弯强度：3.3GPa，含有碳化钨粒子及钴(粘结剂))以外，与实施例1同样地制造出本发明的金属箔加工用辊。
在金属箔加工装置10上安装2个该金属箔加工用辊，除了将压接夹持部上的压力由约14.7kN·cm(1500kgf/cm)变更为约9.8kN·cm(1000kgf/cm)以外，与实施例1同样地加工宽度为80mm、厚度为26μm的韧铜箔。加工后的铜箔表面上形成了与金属箔加工用辊的凹部相对应的凸部。用激光显微镜(VK-9500)测定的10个凸部的平均高度为6.3μm。再者，在100m/卷、共计20卷2000m的铜箔上进行了加工，结果铜箔表面形成的凸部的形状与初期大致相同，10个凸部的平均高度为6.4μm。使用显微镜观察加工后的金属箔加工用辊的表面，结果未发现产生裂纹和碎屑。
(实施例4)
除了使用锻钢辊(大同マシナリ一(株)制造，直径50mm，宽度100mm，洛氏硬度：以A标尺计为HRA83.9，抗弯强度：5.5GPa)以外，与实施例1同样地制造出本发明的金属箔加工用辊。锻钢组成以重量比计为碳1.1％、硅0.22％、锰0.38％、铬1.76％、以及剩余部分为铁。
在金属箔加工装置10上安装2个该金属箔加工用辊，除了将压接夹持部上的压力由约9.8kN·cm(1000kgf/cm)变更为约19.6kN·cm(2000kgf/cm)以外，与实施例1同样地加工宽度为80mm、厚度为26μm的韧铜箔。加工后的铜箔表面上形成了与金属箔加工用辊的凹部相对应的凸部。用激光显微镜(VK-9500)测定的10个凸部的平均高度为5.8μm。再者，在100m/卷、共计20卷2000m的铜箔上进行了加工，结果铜箔表面形成的凸部的形状与初期大致相同，10个凸部的平均高度为5.7μm。使用显微镜观察加工后的金属箔加工用辊的表面，结果未产生裂纹和碎屑。
(实施例5)
除了使用模具钢辊(大同マシナリ一(株)制造，直径50mm，宽度100mm，洛氏硬度：以A标尺计为HRA81.2，抗弯强度：5.8GPa)以外，与实施例1同样地制造出本发明的金属箔加工用辊。模具钢的组成为：碳1.4％、硅0.4％、锰0.6％、铬11.2％、钼0.9％、钒0.3％、以及剩余部分为铁。
在金属箔加工装置10上安装2个该金属箔加工用辊，与实施例4同样地加工宽度为80mm、厚度为26μm的韧铜箔。加工后的铜箔表面上形成了与金属箔加工用辊的凹部相对应的凸部。用激光显微镜(VK-9500)测定的10个凸部的平均高度为4.9μm。再者，在100m/卷、共计20卷2000m的铜箔上进行了加工，结果铜箔表面形成的凸部的形状与初期大致相同，10个凸部的平均高度为5.0μm。使用显微镜观察加工后的金属箔加工用辊的表面，结果未产生裂纹和碎屑。
(比较例1)
除了使用硬质合金辊(富士ダイス(株)制造，直径50mm，宽度100mm，洛氏硬度：以A标尺计为HRA94.0，抗弯强度：1.5GPa，含有碳化钨粒子及钴(粘结剂))以外，与实施例1同样地制造出金属箔加工用辊。可以看到该金属箔加工用辊周面上的凹部的开口形状以及开口直径有偏差。特别是开口形状，可以看到近似菱形的开口形状，也可以看到许多近似椭圆形的开口形状。
在金属箔加工装置10上安装2个该金属箔加工用辊，除了将压接夹持部上的压力由约14.7kN·cm(1500kgf/cm)变更为约9.8kN·cm(1000kgf/cm)以外，与实施例1同样地加工宽度为80mm、厚度为26μm的韧铜箔。加工后的铜箔表面上形成了与金属箔加工用辊的凹部相对应的凸部。即，凸部的形状出现了偏差。用激光显微镜(VK-9500)测定的10个凸部的平均高度为7.2μm。再者，在100m/卷、共计10卷1000m的铜箔上进行了加工，结果铜箔表面形成的凸部可以看到许多发生了变形。10个凸部的平均高度为6.2μm。使用显微镜观察加工后的金属箔加工用辊的表面，结果可观察到碳化钨(WC)的粒子掉落、凹部的变形以及辊表面变得粗糙的状态。
(比较例2)
除了使用模具钢辊(大同マシナリ一(株)制造，直径50mm，宽度100mm，洛氏硬度：以A标尺计为HRA78.0，抗弯强度：8GPa)以外，与实施例1同样地制造出本发明的金属箔加工用辊。模具钢的组成为：碳0.4％、硅1.1％、锰0.5％、铬5.0％、钼1.0％、钒1.0％、以及剩余部分为铁。可以看到该金属箔加工用辊周面上的凹部的开口形状及开口直径有偏差。特别是开口形状，可以看到近似菱形的开口形状，也可以看到许多近似椭圆形的开口形状。
在金属箔加工装置10上安装2个该金属箔加工用辊，除了将压接夹持部上的压力设定为约9.8kN·cm(1000kgf/cm)、约14.7kN·cm(1500kgf/cm)、或者约19.6kN·cm(2000kgf/cm)以外，与实施例1同样地加工宽度为80mm、厚度为26μm的韧铜箔。加工后的铜箔表面上形成了与金属箔加工用辊的凹部相对应的凸部。即，凸部的形状出现了偏差。用激光显微镜(VK-9500)测定的10个凸部的平均高度分别为2.2μm(约9.8kN·cm)、2.3μm(约14.7kN·cm)、2.3μm(约19.6kN·cm)。这表明，即使提高压接夹持部的压力，凸部的高度也未能增加。可以认为其原因在于：压力越是提高，金属箔加工用辊越是扁平化，该辊表面与铜箔接触的面积越是增大，从而实际施加在铜箔上的载荷未能提高。
由实施例1～5以及比较例1～2的结果表明，如果使用本发明的金属箔加工用辊，则在1000m以上的铜箔上能够稳定地形成数千万个单位的高度为4μm以上且形状大致均匀的凸部。所谓本发明的金属箔加工用辊，是指形成有凹部的辊，该辊包含洛氏硬度以A标尺计为HRA81.2～90.0、抗弯强度为3GPa～6GPa的金属材料。
此外还可以表明，如果使用包含洛氏硬度以A标尺计在HRA81.2以下、或抗弯强度在3GPa以下的金属材料的金属箔加工用辊，则辊被压扁，从而即使提高压接夹持部的压力，也不能在铜箔上形成高度在3μm以上的凸部。进而可知，如果使用包含洛氏硬度以A标尺计在HRA90.0以上、或抗弯强度在6GPa以上的金属材料的金属箔加工用辊，则会产生碎屑，凹部发生变形且辊表面变得粗糙，因而不能进行稳定的加工。
本发明的金属箔加工用辊能够适用于在各种金属箔表面上形成凸部。尤其是本发明的金属箔加工用辊显示出较高的耐久性，因而即使在批量生产具有凸部的金属箔的情况下，也能高效率地且废品率很低地进行制造，从而在工业上是有利的。