JP2010094679A - エンボス圧延加工用ロールおよび銅条・銅箔の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産能率や製造歩留まりの低下を引き起こすことなく、銅条材や銅箔材の表面に所望の寸法の微細な凸状の立体パターンを常に正確かつ均一に形成することが可能なエンボス圧延加工用ロール、銅条・銅箔の製造方法を提供する。
【解決手段】エンボス凹型穴１５が無限軌条状のベルト材の外周面に形成され、かつエンボス凹型穴１５に連なりベルト材の厚さ方向を貫通するように伸びてその方向へと余剰な圧延油を逃がすように設定された圧延油逃し孔３が形成された金型本体ベルト１と、金型本体ベルト１の内周面に外周面が接触してその外周面の回転運動を金型本体ベルト１の内周面に伝達することで、金型本体ベルト１を無限軌条的に運動させるためのロール軸体２と、ロール軸体２と共に金型本体ベルト１に対して所定のテンションを掛け、エンボス圧延加工用ロール１０を用いて、凸状の立体パターンを被加工物である銅条材の表面に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンボス圧延加工の際に圧延油を必要とする、例えば銅条材や銅箔材のような被加工物の表面に、エンボス圧延加工を施して、微小な凸状の立体パターンを形成するためのエンボス圧延加工用ロール、およびそれを用いてエンボス圧延加工を銅条材や銅箔材に施す工程を含んだ銅条・銅箔の製造方法に関する。

銅条材や箔材は、極めて多様な工業分野や工業製品に用いられているが、例えばフレキシブルプリント配線板や各種放熱板などのように、使用形態として異種部材と接着されて用いられるものも少なくない。このような場合、両者の接着性を向上させるために、粗化めっきやエッチングなどのような化学的な表面処理や、ブラスト処理等の機械的な表面処理などを、両者または少なくとも一方の接着面に施すことにより、その接着面を敢えて適度に荒らす、という手法が採用されることが多い。あるいはさらに一般的に、銅条材や銅箔材以外の金属条材や金属箔材についても同様に、その表面を適度に荒らして微小な凹凸を形成するという手法が用いられる場合も多い。

そのような金属箔材等の表面に微小な凹凸を形成する方法の一つとして、エンボス圧延と呼ばれる加工方法がある。
エンボス圧延加工は一般に、その主要な治工具であるエンボス圧延加工用ロールと呼ばれるロール金型の加工面に形成された凹凸からなる立体的パターンを、被加工物の金属箔や金属板条に対してエンボス圧延プロセスによって転写させる加工方法である。そのプロセスに用いられるエンボス圧延加工用ロールの表面には、凹凸の立体的パターンが形成されており、そのエンボス圧延加工用ロールを圧延機に取り付けて、エンボス圧延加工が行われる。

銅箔などのような金属箔材にエンボス圧延加工を施すために用いられる圧延機は、図示は省略するが、圧延加工の対象となる金属箔材に対して回転しながら直接に接して圧延荷重を印加するように、その金属箔材の上下にそれぞれ１本ずつ配置された２本のワークロールと、そのそれぞれのワークロールをバックアップする中間ロールおよびバックアップロール等を備えている。その各種ロールには、例えば鍛鋼ロールなどが用いられるのが一般的である（特許文献１、２）。
また、圧延機は、ワークロールの直径や、中間ロール、バックアップロールの本数などの違いによって、４段圧延機、６段圧延機、１２段圧延機、２０段圧延機など、様々な形式があり、具体的な用途や仕様に適したものが選択される。
このようなエンボス圧延加工においては、平圧延の場合と同様に、加工を行う際に不可避的に伴う発熱に起因して高温化するロール金型および金属箔材を冷却する必要性、およびロール金型からの金属箔材の離型を円滑なものとする必要性、ならびに異物等の洗い流しなどの必要性から、圧延油が一般に用いられている（特許文献３）。

前述の粗化めっきやエッチングなどのような化学的な表面処理方法、あるいはブラスト処理等の機械的な表面処理方法では、その処理時間が長く掛かる傾向にあり、また要求される粗度が大きい場合には益々処理時間が長く必要になったりプロセス管理がさらに煩雑になるなどして、生産性が悪化することとなる。また、ブラスト処理では砥粒のサイズとは異なった粗度が得られないので、粗度設定の自由度に制約も多い。従って、斯様な工業的生産性の観点からすると、処理時間が極めて短くて済み、生産性を飛躍的に高くすることができるエンボス圧延プロセスは、極めて有利な特質を備えた加工方法として、多大な期待が寄せられている。

特開２００１−１７９３１２号公報 特開平０４−６６２０８号公報 特開２００６−２８１２４９号公報

しかしながら、上記のような従来のエンボス圧延加工プロセスによって、微細な突起状のエンボスパターンを銅箔材や銅条材の表面に形成する場合、圧延荷重やロール金型の仕様等を適切なものとしているにも関わらず、形成されたエンボスパターンの高さをはじめとする各種寸法や形状に、著しい不良や欠陥が多発する場合があるという問題があった。

斯様なエンボスパターンの形成不良は、エンボス加工中にかけ流し方式で供給される圧延油の余剰分がロール金型のエンボス凹型穴に充満することに起因して発生する場合が多い、ということを、我々は種々の実験および実製造ラインにおけるエンボスパターン不良発生の際の原因解析・考察等により、確認したのであった。すなわち、適正量と考えられる量の圧延油をかけ流しながら、ロール金型を用いて適正な荷重を印加してエンボス加工を行っても、ロール金型の凹型穴の中に圧延油が既に充満していると、その凹型穴の中に被加工物が塑性変形して進入して行くことが妨げられてしまう。その結果、エンボスパターンの高さをはじめとする各種寸法や形状に不良や欠陥が発生する、ということである。
この知見によれば、圧延油を過剰に塗布することを回避すれば、上記のようなエンボスパターンの形成不良の問題は克服できるようにも考えられる。ところが、例えば高さ１００μｍ以下のような極めて微細な突起状のエンボスパターンを銅箔材や銅条材の表面に形成する場合、圧延油のかけ流し量や塗布量に極めて微少な量の誤差や不均一が生じただけでも、それに因って圧延油がロール金型における例えば局所的な領域内の凹型穴の中に充満し、その領域内上記のようなエンボスパターンの形成不良がやはり発生することとなる。また、斯様に微少な誤差や不均一が発生しないようにするためには、圧延油のかけ流し量や塗布量を極めて厳密に制御・管理しなければならないが、これは実際上、極めて困難ないしは実質的に不可能なことである。

他方、それならば圧延油のかけ流しを止めてしまう、といった方策も考えられるが、そうすると、また別の問題が生じてしまう。
すなわち、圧延油は一般に、潤滑油および冷却油としての役割を有している。ロール金型は高速回転しながら被加工物である銅条やその他の金属板材等に対して大きな荷重を印加しつつ塑性加工を行っている。このため、ロール金型は、圧延プロセスにおいては高温になる。そして高温になると、サーマルクラウンと呼ばれる熱膨張が生じやすくなる。このため、圧延油のかけ流しを行わない場合には、圧延油による冷却効果は見込めないことになるから、ロール金型や被加工物が高温にならないようにすることが必要となる。そして、そのためには、圧延速度を抑えなければならなくなる。従って、生産能率が低下してしまう。
また、圧延油は（特にかけ流しの圧延油は）、外部から進入する異物を洗い流すという役割も有している。一般に、圧延中には異物が混入しやすいが、斯様な異物を洗い流して除去することができないと、被加工物にロールマークと呼ばれる異物起因の凹みや異物押し込みなどが発生する虞が極めて高くなる。ロールマークが発生すると、製品出荷時にそのロールマークの発生部位を除去しなければならなくなるので、歩留まりが低下してしまうこととなる。

このように、従来の技術では、圧延油のかけ流しを行うことで、サーマルクラウンやロールマークの発生を抑止ないしは解消することができるが、これとは裏腹に、エンボスパターンの形成不良や欠陥が発生する虞が高くなるという問題があった。
また、圧延油のかけ流しを行なわないようにすると、エンボスパターンの高さや形状の不良や欠陥の発生は抑止ないしは解消されるが、圧延油の塗布量が不足したり、あるいは予め圧延油を塗布したとしてもその塗布量が不均一になるなどして、サーマルクラウンやロールマークが発生し、延いては生産能率や歩留まりの低下を引き起こしてしまうという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、生産能率や製造歩留まりの低下を引き起こすことなく、被加工物の銅条材や銅箔材の表面に所望の寸法の微細な凸状の立体パターンを常に正確・均一（あるいは確実）に形成することが可能なエンボス圧延加工用ロールおよび銅条・銅箔の製造方法を提供することにある。

本発明のエンボス圧延加工用ロールは、所望の凸状の立体パターンを被加工物の表面に形成するためのエンボス凹型穴が無限軌条状のベルト材の外周面に形成され、かつ前記エンボス凹型穴に連なり前記ベルト材の厚さ方向を貫通するように伸びて当該方向へと余剰な圧延油を逃がすように設定された圧延油逃し孔が形成された金型本体ベルトと、前記金型本体ベルトの内周面に外周面が接触し、当該外周面の回転運動を前記金型本体ベルトの内周面に伝達することで、前記金型本体ベルトを無限軌条的に運動させるためのロール軸体と、前記ロール軸体と共に前記金型本体ベルトに対して所定のテンションを掛けつつ前記金型本体ベルトを支持しながら、前記金型本体ベルトを無限軌条的に運動させるためのガイドロールとを備えて、圧延油を用いつつ前記金型本体ベルトの外周面を前記ロール軸体と共に回転させながら前記被加工物の表面に押圧させることで、前記凸状の立体パターンを前記被加工物の表面に形成するように設定してなることを特徴としている。
本発明の銅条・銅箔の製造方法は、所望の凸状の立体パターンを被加工物の表面に形成するためのエンボス凹型穴が無限軌条状のベルト材の外周面に形成され、かつ前記エンボス凹型穴に連なり前記ベルト材の厚さ方向を貫通するように伸びて当該方向へと余剰な圧延油を逃がすように設定された圧延油逃し孔が形成された金型本体ベルトと、前記金型本体ベルトの内周面に外周面が接触して、当該外周面の回転運動を前記金型本体ベルトの内周面に前記接触を介して伝達することで、前記金型本体ベルトを無限軌条的に運動させるためのロール軸体と、前記ロール軸体と共に前記金型本体ベルトに対して所定のテンションを掛けつつ前記金型本体ベルトを支持しながら、前記金型本体ベルトを無限軌条的に運動させるためのガイドロールとを備えたエンボス圧延加工用ロールを用いて、圧延油をかけ流しで用いつつ、前記金型本体ベルトの外周面を前記ロール軸体と共に回転させながら前記被加工物である銅材の表面に押圧させることで、前記エンボス凹型穴における余剰の圧延油を前記圧延油逃し孔によって前記エンボス凹型穴からその外部へと排出しつつ前記被加工物である銅材の表面に前記凸状の立体パターンを形成する工程を含むことを特徴としている。

本発明によれば、生産能率や製造歩留まりの低下を引き起こすことなく、圧延油のかけ流しや十分な量の圧延油の塗布を行うことでサーマルクラウンやロールマークの発生を抑止ないしは解消しつつ、被加工物の銅条材や銅箔材の表面に所望の寸法および形状の微細な凸状の立体パターンを正確・均一に形成することが可能となる。

以下、本実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロールおよびそれを用いた銅条・銅箔の製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロールの主要な構成を示す図、図２は、図１に示したエンボス圧延加工用ロールを用いた４段圧延機の概要構成を模式的に示す図、図３は、本発明の実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロールおよびそれを用いた圧延銅箔の製造方法における主要な作用（図３（ａ））について、従来のエンボス加
工方法の場合（図３（ｂ））と比較して模式的に示す図である。

本実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロール１０は、図１に示したように、金型本体ベルト１と、金型本体ベルト１の内周面に外周面が同軸的に重ね合わされるように接触して、その外周面の回転運動を金型本体ベルト１の内周面に伝達することで、金型本体ベルト１を無限軌条的に運動させるためのロール軸体２と、ロール軸体２と共に金型本体ベルト１に対して所定のテンションを掛けつつ金型本体ベルト１を支持しながら、金型本体ベルト１を無限軌条的に運動させるためのガイドロール１６（１７）とから、その主要部が構成されている。

金型本体ベルト１には、所望の凸状の立体パターン９を例えば銅条材や銅箔のような被加工物の表面に形成するためのエンボス凹型穴１５が、その本体部材であるベルト材（エンボス凹型穴１５等が形成される前の金属製素材として無限軌条状に形成された部材）の外周面に形成されている。そして、エンボス凹型穴１５に連なり、この金型本体ベルト１（前記のベルト材）の厚さ方向に、つまり外周面と内周面との間を貫通するように形成されて、エンボス凹型穴１５の空間内から余剰な圧延油８ｂ、８ｃをその外へと逃がすように設定された圧延油逃し孔３が形成されている。

図１に示した構造では、エンボス凹型穴１５および圧延油逃し孔３は、金型本体ベルト１の厚さ方向に貫通する孔を、例えばレーザ加工によって設けることで、金型本体ベルト１の外周面から内周面まで同直径で直管的（直線的）に連なる一連の貫通孔として設けられたものとなっている。
但し、エンボス凹型穴１５および圧延油逃し孔３は、このような態様のもののみには限定されないことは勿論である。この他にも、例えば図３（ａ）に示したように、エンボス凹型穴１５についてはその直径および断面形状を、所望の凸状の立体パターン９に則した大きさおよび形状のものとし、それに連なる圧延油逃し孔３については、余剰な圧延油８ｂ、８ｃをエンボス凹型穴１５の外へと有効に排出させることができる程度の直径を有する直管的（直線的）な貫通孔とするようにしてもよい。図３（ａ）に示した一例では、エンボス凹型穴１５の方が圧延油逃し孔３よりも直径が大きく、かつそのエンボス凹型穴１５の立体的な形状も直管的ではなく、所望の凸状の立体パターン９の形状に則した切頭円錐状（立断面台形状）となっている。
あるいは、図示は省略するが、エンボス凹型穴１５の平面視における形状についても、円形のみには限定されず、その他にも、例えば楕円形、矩形、菱形、多角形など、形成したい所望の凸状の立体パターン９に則した種々のパターン形状とすることも可能であることは勿論である。
また、エンボス凹型穴１５および圧延油逃し孔３の形成方法は、上記のようなレーザ加工のみには限定されないことは勿論である。この他にも、例えば機械的切削加工などによっても形成することが可能である。

ロール軸体２は、その外周に金型本体ベルト１が同軸的に重ね合わされ、滑りや空転などを引き起こすことのないように所定のテンションを掛けつつ外周面が金型本体ベルト１の内周面に接触し、その接触を介して、外周面の回転運動を金型本体ベルト１の内周面に伝達することで、金型本体ベルト１を無限軌条的に運動させるためのものである。
このロール軸体２の外周面には、金型本体ベルト１の圧延油逃し孔３と連なって、エンボス凹型穴１５における余剰な圧延油８ｂ、８ｃを圧延油逃し孔３からさらにその外部へと逃すための圧延油逃し溝４が形成されている。圧延油逃し溝４は、ロール軸体２の中心軸と平行方向に直線的に伸びるように、そのロール軸体２の外周面に、例えば機械的切削加工またはレーザ加工などによって形成されている。
従って、金型本体ベルト１のエンボス凹型穴１５における余剰な圧延油８ｂ、８ｃは、そのエンボス凹型穴１５と連なるように設けられた圧延油逃し孔３を通り、さらにその圧
延油逃し孔３に連なるようにロール軸体２の外周面に設けられた圧延油逃し溝４を通って、エンボス圧延加工用ロールの軸方向に沿って流動し、もしくは吸引されて行き、最終的には、このエンボス圧延加工用ロール１０の外部へと排出されるように設定されている。

本実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロール１０では、上記の如く、金型本体ベルト１とロール軸体２とを分割して形成し、それらを空転や位置ずれなどが生じることのないように重ね合わせて、一つのエンボス圧延加工用ロール１０の主要部を構成するようにしているので、ロール軸体２と重ね合わされる前の単体の状態の金型本体ベルト１に孔開け加工等を施すことで、その金型本体ベルト１に圧延油逃し孔３やエンボス凹型穴１５を、簡易かつ正確に形成することができる。また、ロール軸体２が単体の状態のときに、そのロール軸体２の外周面に圧延油逃し溝４を簡易かつ正確に形成することができる。

なお、本実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロール１０の形成材料としては、例えば鍛鋼ロールや超硬ロール、あるいはその他の一般的なものとすることが可能である。具体的には、例えば、超硬合金、サーメット、ハイス鋼、ダイス鋼、鍛鋼などからなるものとすることが可能である。
また、圧延油逃し溝４は、ロール軸体２の外周面に設けることのみには限定されず、金型本体ベルト１の内周面に設けることも可能である。
また、上記のような圧延油逃し溝４に対して直交または斜交する補助逃し溝（図示省略）を、さらに設けるようにしてもよい。このようにすることにより、エンボス凹型穴１５における余剰な圧延油８ｂ、８ｃを、さらに効果的に排出することが可能となる。
また、金型本体ベルト１をロール軸体２の軸方向に直列に複数個連結的に配置して、より幅広の被加工物にエンボス圧延加工を施すことに対応できるようにすることなども可能である。

本実施の形態に係る銅条・銅箔の製造方法では、図２に一例を示したような圧延機が用いられる。この圧延機は、エンボス圧延加工用ロール１０と、ワークロール１２と、バックアップロール１３と、バックアップロール１４と、ガイドロール１６、１７とを、被加工物である銅条材５の表面にエンボス圧延を施すための装置構成の主要部として備えている。この図２に示した圧延機では、例えば条状（帯状）の銅条材５が、同図における左から右へと、矢印６で示した方向に送られて行くように設定されている。

エンボス圧延加工用ロール１０は、図１に示したようなエンボス凹型穴１５および圧延油逃し孔３ならびに圧延油逃し溝４が形成された金型本体ベルト１とそれを機械的に駆動して無限軌条的に運動させるためのロール軸体２およびガイドロール１６、１７を備えたワークロールであり、被加工物である銅条材５の表面に対して回転しながら直接的に接して圧延荷重を印加することで、銅条材５の表面にエンボスパターンを形成するように設定されている。すなわち、このエンボス圧延加工用ロール１０は、エンボス金型本体としての金型本体ベルト１の外周面に設けられているエンボス凹型穴１５を銅条材５の表面に押し当てて、その部分の銅条材５を塑性変形させることで、エンボス凹型穴１５を転写してなる凸状の立体パターン９を含んだエンボスパターンを銅条材５の表面に形成するための、エンボス加工用のワークロールである。

ここで、図２に示した圧延機の構造は、一度のエンボス圧延加工プロセスでエンボスパターンを被加工物である銅条材５の表裏両面に形成することができるように、その銅条材５の表裏両方にそれぞれ本実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロール１０を配置したものとなっている。但し、圧延機の構造は、これのみには限定されない。この他にも、銅状材５の片面（例えば図２では上面）のみに本実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロール１０を配置し、銅条材５の裏面には、金型本体ベルト１が重ね合わされない、あるいはエンボス凹型穴１５を有さない表面が平坦な金属ベルト１が重ね合わされて（図２の符号１
２は、この場合を示している）、エンボス圧延加工用ロール１０の下方でそのエンボス圧延加工用ロール１０および銅条材５を単に機械的に支持するためのワークロール１２を配置するようにしてもよい。つまり、ワークロール１２は、銅条材５を挟んでエンボス圧延加工用ロール１０と対面配置されて、図２に示した一例では上方からエンボス圧延加工用ロール１０によって銅条材５へと印加される圧延荷重を下方で支えることで、このワークロール１２とエンボス圧延加工用ロール１０との間に挟まれた銅条材５に対して所定の圧延荷重でエンボス圧延加工が行われるようにするためのものであって、エンボス形成には関与しないものであり、このようなワークロール１２を用いて銅条材５の片面のみにエンボスパターンを形成することなども可能である。

また、ガイドロール１６、１７は、ロール軸体２と共に金型本体ベルト１に対して所定のテンションを掛けつつ、その金型本体ベルト１を支持しながら、その金型本体ベルト１を無限軌条的に運動させるためのものである。このガイドロール１６、１７については、ロール軸体２と同様に、所定の駆動力を金型本体ベルト１に伝達するための動軸としてもよく、あるいは駆動力の伝達には寄与しない単なるテンションおよび支持のための遊軸（従軸）としてもよい。

バックアップロール１３、バックアップロール１４は、それぞれエンボス圧延加工用ロール１０、ワークロール１２に対して、一般的な圧延機の場合と同様に、それらの駆動制御や圧延荷重制御等の、いわゆるバックアップ機能を行うためのものである。

本発明の実施の形態に係る銅条・銅箔の製造方法は、上記のような圧延機を用いて、圧延油８ａをかけ流しながら、被加工物である銅条材または銅箔（これらを纏めて銅条材５とも呼ぶ）の片面または両面にエンボス加工を行うものである。
被加工物の銅条材５を、図２に示したような圧延機に投入すると、そこに装備されているエンボス圧延加工用ロール１０によって、本発明の実施の形態に係るエンボス圧延加工が、被加工物である銅条材５に施される。そのエンボス圧延加工用ロール１０によるエンボス圧延加工プロセスが行われている間、圧延油８ａをかけ流し続ける。あるいは、さらにそれに加えて、被加工物の銅条材５がエンボス圧延加工用ロール１０に到達する以前の段階で（図２では領域７として示してある領域内で）、圧延油８ａを塗布する。

そして、圧延機に投入された被加工物である銅条材５がエンボス圧延加工用ロール１０に至ると、そのエンボス圧延加工用ロール１０では、金型本体ベルト１の外周面のうちロール軸体２の外周面と接触している部分をロール軸体２と共に回転させながら、圧延油８ａを潤滑油兼冷却油として用いつつ、被加工物である銅条材５の表面に押圧させることで、その銅条材５の表面に凸状の立体パターン９が形成される。
このエンボス圧延加工プロセスで圧延油８ａをかけ流し続けるようにする場合、一般に、図３（ｂ）に示したように、エンボス凹型穴１５の空間内に余剰な圧延油８ｃが残留して溜まりやすくなり、延いてはエンボス圧延不良が発生する虞があった。
しかし、本実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロールおよびそれを用いた銅条・銅箔の製造方法では、図３（ａ）に示したように、エンボス凹型穴１５における余剰の圧延油８ｂ、８ｃは、圧延油逃し孔３および圧延油逃し溝４によって、金型本体ベルト１の外へと排出される。ここで、図３（ａ）では、金型本体ベルト１が顕著に湾曲している状態に描いてあるが、これはエンボス圧延加工が行われる部分を簡明に表現するために、敢えてやや不自然なほど誇張した形に描いてあるのであって、実際には、金型本体ベルト１は斯様にまで湾曲した状態で銅条材５の表面に押し付けられるわけではないことは言うまでもない。

次に、本実施の形態に係る銅条・銅箔の製造方法における主要な作用について、従来の製造方法と比較・対照して説明する。
エンボス圧延加工プロセスでは一般に、主要な治工具であるエンボス圧延加工用ロール１０の冷却や、異物の洗い流しなどを目的として、圧延油８ａのかけ流しをしながら、エンボス圧延プロセスを行っている。
そのエンボス圧延プロセスでは、エンボス圧延加工用ロール１０の表面に形成されているエンボス凹型穴１５の空間内に、圧延荷重によって銅条材５の表面付近が塑性変形して入り込むことにより、その銅条材５の表面に凸状の立体パターン９が形成される。

ところが、かけ流しを行って圧延油８ａを追加供給し続けていると、図３（ｂ）に示したように、銅条材５の表面上やエンボス圧延加工用ロール１０の表面における被膜圧延油量が過多になり、それによって余剰となった圧延油８ｃが、エンボス圧延加工用ロール１０の表面に設けられているエンボス凹型穴１５の空間内に充満してしまう。そうすると、この状態で圧延荷重を加えても、そのとき既にエンボス凹型穴１５の空間内は余剰の圧延油８ｃの充満に因って塞がれてしまっている状態になっているのであるから、もはや銅条材５がエンボス凹型穴１５の空間内に流れ込むことはできなくなっている。このような要因によって、圧延荷重やロール金型の仕様等を適切なものとしているにも関わらず、形成された凸状の立体パターン９の高さをはじめとする各種寸法や形状に、著しい不良や欠陥が多発していた。

そこで、本実施の形態に係る銅条・銅箔の製造方法では、図３（ａ）に示したように、エンボス凹型穴１５における余剰の圧延油８ｂを、圧延油逃し孔３および圧延油逃し溝４によって、エンボス圧延加工用ロール１０の外部へと排出するようにしている。
このようにすることにより、エンボス圧延加工プロセスを行っている間ずっと、エンボス圧延加工用ロール１０の冷却や異物等の洗い流しなどを目的として圧延油８ａのかけ流しを継続しても、エンボス凹型穴１５における余剰な圧延油８ｂ、８ｃは圧延油逃し孔３および圧延油逃し溝４によってエンボス凹型穴１５の外部へと排出されるので、余剰の圧延油８ｃがエンボス凹型穴１５の空間内に充満することを回避することが可能となる。その結果、凸状の立体パターン９の高さをはじめとする各種寸法や形状の不良や欠陥の発生を懼れることなく十分な量の圧延油８ａのかけ流しを行って、圧延油８ａのかけ流しを行わない場合に生じる虞のあったサーマルクラウンやロールマークやエンボスパターン形状不良などの発生に起因した生産能率や製造歩留まりの低下を引き起こすことなしに、被加工物の銅条材５の表面に所望の寸法の微細な凸状の立体パターン９を常に正確かつ均一に形成することが可能となる。

また、金型本体ベルト１は、ロール軸体２とガイドロール１６（１７）との間に架け渡されるようにして装着されるようになっているので、例えば製造ロット毎に形成したい所望の凸型の立体パターン９の形状を変更しなければならない場合でも、その所望の凸型の立体パターン９の形状に対応したエンボス凹型穴１５を有する金型本体ベルト１と交換することが、極めて簡易に行えるというメリットもある。
また、金型本体ベルト１は、ロール軸体２や従来のエンボス圧延用ロールの表面積よりも明確に広い面積を有するものであるから、銅条材５に直接的に接触してその表面へのエンボス圧延加工に関与する領域の面積よりも、左様なエンボス圧延プロセスには全く関与せずに室内の空気中を移動して行く領域の面積の方が極めて大きい。従って、金型本体ベルト１は、自然冷却効果の極めて高いエンボス圧延加工用金型である。しかも、同様の理由から、金型本体ベルト１の外周面や内周面における塗油や掃油（残留する余分な圧延油の拭き取り）を簡易に行うことができるというメリットも有している。
また、このような本実施の形態に係る銅条・銅箔の製造方法によって加工される銅条材５は、エンボス凹型穴１５の直径や奥行等の寸法を所望の微細な寸法に設定すると共にその分布密度等を所望の設定にすることにより、被加工物の圧延仕上がりでの表面粗度を高精度に設定するこが可能となるため、各種アプリケーションに対する設計の自由度が大幅に向上する。従って、本実施の形態に係る銅条・銅箔の製造方法は、高性能な金属素材の
製品特性の向上等にも寄与することができる。

上記の実施の形態で説明したようなエンボス圧延加工用ロールを用いて、平板状の銅箔にエンボス加工を施してなる銅条・銅箔を製造した。
この実施例では、金型本体ベルト１としては、厚さ１ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの帯状のＳＵＳ板を無限軌条状に形成してなるものを用いた。そしてエンボス凹型穴１５および圧延油逃し孔３は、レーザ加工により、金型本体ベルト１をその厚さ方向（肉厚方向）に直管的に貫通する一連の孔として形成した。
凸状の立体パターン９を形成するためのエンボス凹型穴１５は、図４に示したように、平面視で長軸方向の外寸２０が２２μｍ、短軸方向の外寸２１が１２μｍの、小判型のものとした。
また、その隣り合う複数のエンボス凹型穴１５同士のピッチは、横方向ピッチ２２を２５μｍ、縦方向ピッチ２３を２０μｍとした。

ロール軸体２としては、鋼材からなる、直径４０ｍｍ、長さ１００ｍｍのものを用いた。そしてこのロール軸体２の外周面に、その軸方向に沿って直線的に伸びた圧延油逃し溝４を、機械的切削加工によって形成した。その圧延油逃し溝４の主要な仕様寸法は、幅０．５ｍｍ、深さ１００μｍ、長さ１００ｍｍ、周方向ピッチ１．５ｍｍとした。

そして、上記のような金型本体ベルト１をロール軸体２の外周に重ね合わせると共に、ガイドロール１６、１７の外周にも重ね合わせ、所定のテンションを掛けた状態とすることで、実施例に係るエンボス圧延加工用ロール１０とした。そして、ロール軸体２を動軸として機能させることで、金型本体ベルト１を無限軌条的に運動させるようにした。
圧延機としては、図２に示したような構造の４段圧延機を用いた。
供試材としては、一般的な圧延銅箔ＴＰＣ材である、厚さ３３μｍ、幅４０ｍｍ、長さ１００ｍの帯状の、Ｃ１１００コイル材を用意した。

実施例に係るエンボス圧延加工は、圧延油逃し孔３および圧延油逃し溝４を形成してなる金型本体ベルト１およびロール軸体２ならびにガイドロール１６、１７を備えたエンボス圧延加工用ロール１０を用いて、毎分３Ｌ（リットル）の流量で圧延油８ａをかけ流しながら、線圧約１７ｋＮ／ｃｍの荷重で行った。また、このとき、金型本体ベルト１の外周面やエンボス凹型穴１５内などに付着・蓄積されやすい虞のある異物や、逆流したり残留したりしやすい圧延油８ｂ、８ｃ等を除去するため、および強制空冷によって金型本体ベルト１をさらに確実に冷却するために、送風機（図示省略）を、ガイドロール１６、１７の付近に配置した。このようにして、本発明の実施例に係る製造方法によってエンボス加工を施してなる銅箔を作製した（試料１）。
また、上記の実施例との比較のために、比較例１のエンボス圧延加工として、圧延油逃し孔３および圧延油逃し溝４を備えた金型本体ベルト１を備えたエンボス圧延ロール１０を用いるが、圧延油８ａのかけ流しは全く止めて、潤滑油および冷却油として適量と推定される圧延油を事前に（図２の領域７辺りを通過する段階で）銅条材５の表面に塗布するものとし、他の条件は実施例と同様にして、エンボス圧延加工を行った（試料２）。
また、比較例２のエンボス圧延加工として、エンボス凹型穴１５は有するが圧延油逃し孔３および圧延油逃し溝４は有さない、従来の一般的な鍛鋼ロール（図示省略）を用い、その他の条件は実施例の設定と同様にして、毎分３Ｌ（リットル）の流量で圧延油をかけ流しながら、エンボス圧延加工を行った（試料３）。
その結果は、表１に纏めて示したようなものとなった。

実施例のエンボス圧延加工によって得られた試料１では、レーザ顕微鏡を用いた検査・測定を行ったところ、異物の巻き込みに起因すると想定されるロールマークや固着等は全く発生しておらず、また、凸状の立体パターン９の高さ寸法も６．３±０．３μｍとなり、目標高さの６μｍまで十分に立っており、かつ均一な加工面を実現できることが確認された。

他方、比較例１のエンボス圧延加工によって得られた試料２では、異物付着に起因したロールマークが発生していた。これは、かけ流しによる圧延油８ａの供給を行わなかったことに起因して発生したものと想定される。

また、比較例２のエンボス圧延加工によって得られた試料３では、エンボス圧延加工プロセスで圧延油８ａのかけ流しを行ったことにより、遺物の除去や冷却が可能となったので、ロールマークは全く発生していなかった。しかし、図３（ｂ）に模式的に示したような、エンボス凹型穴１５の空間内に余剰の圧延油８ｃが充満したことに起因したものと想定される、凸状の立体パターン９の形状不良や高さの不均一が多発して、それら凸状の立体パターン９の平均高さは僅か０．３μｍとなり、目標高さの６μｍよりも著しく低いものとなった。

このような結果から、本発明の実施例に係るエンボス圧延加工用ロールおよびそれを用いた銅条・銅箔の製造方法によれば、圧延油８ａのかけ流しを行うことで、サーマルクラウンやロールマークの発生を抑止ないしは解消することができ、かつ被加工物である銅条材５の表面に所望の寸法の微細な凸状の立体パターン９を正確かつ均一（あるいは確実）に形成することが可能となることが確認された。

なお、上記の実施の形態および実施例では、被加工物が銅条材である場合について説明したが、その他にも、例えば極薄の銅箔やその他の種類の金属の極薄材、もしくは可塑性の材質からなる非金属材料などにも、本発明に係るエンボス圧延加工用ロールおよびそれを用いたエンボス圧延加工プロセスを含んだ銅条・銅箔の製造方法を適用可能であることは勿論である。
また、凸状の立体パターン９の形状についても、種々のバリエーションが可能であることは言うまでもない。
また、本発明に係るエンボス圧延加工用ロールおよびそれを用いた銅条・銅箔の製造方法は、上記に説明したエンボス加工を行うためのものであれば、圧延機の構造、ワークロールの材質、圧延油の種類などのような、各種仕様上の制限等はないことは言うまでもない。
また、圧延油逃し溝４は、ロール軸体２の中心軸に対して斜め方向に、例えば螺旋状に形成することなども可能である。
また、圧延油逃し溝４は省略し、圧延油逃し孔３のみを用いるようにすることも可能である。但し、その場合には、エンボス圧延加工を長く続けて行くうちに、圧延油逃し孔３に余剰な圧延油８ｂが残留しそれが蓄積されて行き、遂にはエンボス凹型穴１５にも余剰な圧延油８ｃが充満することになることなども想定される。このような場合には、例えば、金型本体ベルト１の領域１１の部分、あるいは領域７の部分などに、ブレードやスキージ等のような箆状の治工具（図示省略）を配置して、エンボス形成直後から次回のエンボス形成プロセスに再突入するまでの間に、金型本体ベルト１の表面に残っている余剰な圧延油８ｂ、８ｃを拭き取るようにすることなどが有効である。

また、金型本体ベルト１とロール軸体２は、別体の部材として形成され、力学的接触を有しつつも互いに別体として運動するものなので、場合によっては、圧延油逃し孔３と圧延油逃し溝４との位置がずれてしまうことなども危惧される。そこで、そのような場合には、例えば、金型本体ベルト１の幅方向左右両縁に、その端辺に沿ってそれぞれスプロケ
ット孔（図示省略）を設けると共に、ロール軸体２の軸方向左右両端には、金型本体ベルト１のスプロケット孔に適合するスプロケット（図示省略）を配置することで、上記のような圧延油逃し孔３と圧延油逃し溝４との位置ずれの発生を回避するようにすればよい。あるいは、圧延油逃し孔３の外形寸法と比較して、圧延油逃し溝４の幅寸法を、数倍以上のように大きなものとすることで、多少の位置ずれが生じても圧延油逃し孔３から圧延油逃し溝４への余剰な圧延油８ｂ等の流れが妨げられないようにすることなども有効である。
また、本発明に係るエンボス圧延加工用ロールの適用は、上記の実施の形態および実施例で説明したような、圧延油８ａをかけ流しながらエンボス圧延加工を行う場合のみには限定されない。それ以外にも、例えば、１連の銅条材５の先頭から末尾までエンボス圧延加工を施しても圧延油８ａが不足することのないような多量の圧延油８ａを、金型本体ベルト１や銅条材５の表面に予め塗布しておいてから、銅条材５に対してエンボス圧延加工を行う、といった場合などにも適用可能である。
また、本発明によって製造される銅条・銅箔は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）用や、放熱板用、各種二次電池における集電体用など、種々のアプリケーションに対応した表面粗度を有するものとすることができる。

本発明の実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロールの主要な構成を示す図である。 図１に示したエンボス圧延加工用ロールを用いた４段圧延機の概要構成を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係るエンボス圧延加工用ロールおよびそれを用いた圧延銅箔の製造方法における主要な作用（図３（ａ））について、従来のエンボス加工方法の場合（図３（ｂ））と比較して模式的に示す図である。 本発明の実施例に係る製造方法に用いたエンボス圧延加工用ロール１０に形成してなるエンボス凹型穴１５の、平面視における形状および隣接間ピッチを模式的に示す図である。

符号の説明

１ 金型本体ベルト
２ ロール軸体
３ 圧延油逃し孔
４ 圧延油逃し溝
５ 銅条材
８ 圧延油
９ 凸状の立体パターン
１０ エンボス圧延加工用ロール
１５ エンボス凹型穴
１６ ガイドロール

Claims (8)

1. 所望の凸状の立体パターンを被加工物の表面に形成するためのエンボス凹型穴が無限軌条状のベルト材の外周面に形成され、かつ前記エンボス凹型穴に連なり前記ベルト材の厚さ方向を貫通するように伸びて当該方向へと余剰な圧延油を逃がすように設定された圧延油逃し孔が形成された金型本体ベルトと、
   前記金型本体ベルトの内周面に外周面が接触して、当該外周面の回転運動を前記金型本体ベルトの内周面に伝達することで、前記金型本体ベルトを無限軌条的に運動させるためのロール軸体と、
   前記ロール軸体と共に前記金型本体ベルトに対して所定のテンションを掛けつつ前記金型本体ベルトを支持しながら、前記金型本体ベルトを無限軌条的に運動させるためのガイドロールと
   を備えて、圧延油を用いつつ前記金型本体ベルトの外周面を前記ロール軸体と共に回転させながら前記被加工物の表面に押圧させることで、前記凸状の立体パターンを前記被加工物の表面に形成するように設定してなる
   ことを特徴とするエンボス圧延加工用ロール。
2. 請求項１記載のエンボス圧延加工用ロールにおいて、
   前記ロール軸体の外周面に、前記金型本体ベルトの圧延油逃し孔と連なって前記余剰な圧延油を前記圧延油逃し孔からさらにその外部へと逃す圧延油逃し溝を設けた
   ことを特徴とするエンボス圧延加工用ロール。
3. 請求項１記載のエンボス圧延加工用ロールにおいて、
   前記金型本体ベルトの内周面に、当該金型本体ベルトの圧延油逃し孔と連なって前記余剰な圧延油を前記圧延油逃し孔からさらにその外部へと逃す圧延油逃し溝を設けた
   ことを特徴とするエンボス圧延加工用ロール。
4. 請求項２または３記載のエンボス圧延加工用ロールにおいて、
   前記圧延油逃し溝が、前記金型本体ベルトの幅方向と平行方向、または前記ロール軸体の中心軸と平行方向に、直線的に伸びるように形成されたものである
   ことを特徴とするエンボス圧延加工用ロール。
5. 請求項２ないし４のうちいずれか１つの項に記載のエンボス圧延加工用ロールにおいて、
   前記圧延油逃し溝に対して直交または斜交するように設けられた補助逃し溝を、さらに備えた
   ことを特徴とするエンボス圧延加工用ロール。
6. 請求項１ないし５のうちいずれか１つの項に記載のエンボス圧延加工用ロールにおいて、
   前記エンボス凹型穴および前記圧延油逃し孔は、前記金型本体ベルトの厚さ方向に貫通する孔を前記ベルト材にレーザ加工によって設けることで、前記金型本体ベルトの外周面から内周面まで同直径で貫通する一連の貫通孔として設けられたものである
   ことを特徴とするエンボス圧延加工用ロール。
7. 所望の凸状の立体パターンを被加工物の表面に形成するためのエンボス凹型穴が無限軌条状のベルト材の外周面に形成され、かつ前記エンボス凹型穴に連なり前記ベルト材の厚さ方向を貫通するように伸びて当該方向へと余剰な圧延油を逃がすように設定された圧延油逃し孔が形成された金型本体ベルトと、前記金型本体ベルトの内周面に外周面が接触して、当該外周面の回転運動を前記金型本体ベルトの内周面に伝達することで、前記金型本
   体ベルトを無限軌条的に運動させるためのロール軸体と、前記ロール軸体と共に前記金型本体ベルトに対して所定のテンションを掛けつつ前記金型本体ベルトを支持しながら、前記金型本体ベルトを無限軌条的に運動させるためのガイドロールとを備えたエンボス圧延加工用ロールを用いて、前記圧延油をかけ流しで用いつつ、前記金型本体ベルトの外周面を前記ロール軸体と共に回転させながら前記被加工物である銅材の表面に押圧させることで、前記エンボス凹型穴における余剰の圧延油を前記圧延油逃し孔によって前記エンボス凹型穴からその外部へと排出しつつ前記被加工物である銅材の表面に前記凸状の立体パターンを形成する工程を含む
   ことを特徴とする銅条・銅箔の製造方法。
8. 請求項７記載の銅条・銅箔の製造方法において、
   前記ロール軸体の外周面または前記金型本体ベルトの内周面に、前記金型本体ベルトの圧延油逃し孔と連なって前記余剰な圧延油を前記圧延油逃し孔からさらにその外部へと逃す圧延油逃し溝を設けておき、前記エンボス凹型穴における余剰の圧延油を、前記圧延油逃し孔および前記圧延油逃し溝によって前記エンボス凹型穴からその外部へと排出する
   ことを特徴とする銅条・銅箔の製造方法。

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