(57)【要約】      （修正有）【課題】緻密な、かつ斬新な意匠パターンを絞押しロール上に迅速にかつ低廉に彫刻することができる絞押しロールの製造方法を提供すること。【解決手段】コンピュータグラフィックスによって絞用パターンを創作し、該絞用パターンから得られる電気信号、あるいは原型パターンからスキャニングし、コンピュータグラフィックスの画面上でパターンを加工した後、得られた電気信号に基づいて少なくとも外周表面層がシリコーンゴムからなり、かつ実質的に平滑なロール外周表面に対してレーザービームを照射してロール外周表面を彫刻する。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータグラフィックスによって絞用パターンを創作し、該絞用パターンから得られる電気信号に基づいて少なくとも外周表面層がシリコーンゴムからなり、かつ実質的に平滑なロール外周表面に対してレーザービームを照射してロール外周表面を彫刻することを特徴とする絞押しロールの製造方法。
【請求項２】
原型パターンからスキャニングし、コンピュータグラフィックスの画面上でパターンを加工した後、得られた電気信号に基づいて少なくとも外周表面層がシリコーンゴムからなり、かつ実質的に平滑なロール外周表面に対してレーザービームを照射してロール外周表面を彫刻することを特徴とする絞押しロールの製造方法。
【請求項３】
請求項１の方法で作製された絞押しロール。
【請求項４】
請求項２の方法で作製された絞押しロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は絞押しロール及びその製造方法に関して、詳しくは車両内装用表皮材、家具用表皮材、合成皮革、壁紙、鋼板・合板用フィルム等を加工するための加工用の絞押しロール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不連続（柄と柄のつなぎ目）模様の目立たない絞押しロールとして、現在も最も多く使用されている絞押しロール製造方法として、電鋳方式が挙げられる。まずは本皮等の原稿からシリコーンゴムで反転型を取り、シリコーンゴム型上に銅や鉄のメッキをする。そのため電鋳方式と言われているが、シリコーンゴムを剥がし絞模様の付いた面に直径約５０ｍｍ程度、長さ約１００ｍｍ程度の小さなミルロールと言う金属ロールを何度も転がし絞模様を転写する。このミルロールをＡとすると、ミルロールＡを最終熱可塑性シートに反転した時に原稿と同じ絞模様になるようにここでさらに別のミルロールＢに反転刻する。このミルロールＢはマザーロールと呼ばれる。大型本機用絞押しロール表面上に強酸をふりかけながらこのマザーロールを強く何度も押し付け転刻していく。マザーロールの転刻が終わると隣接する位置に再度転刻していく。その間は目立たないように工夫されるが、一般にミル跡と呼ばれる不連続部（つなぎ目）が確認できる。得られた大型本機用絞押しロールを用いて加熱・加圧下で熱可塑性シートを絞押しすると、原稿の凸凹構造が熱可塑性シート表面に転写される。
【０００３】
しかしながら、この方法は何度も硬い金属に転刻するため原稿がたとえ微細な表面凸凹構造を持ったものであっても、比較的単純かつ規則的な凸凹構造の表現になってしまい、緻密さが損なわれる。例えば、細かい毛穴と細かい皺の有る天然皮革の表面から写し取った微細構造を圧刻するには、このような方法で製造された金属製絞押しロールは適さない。  また、マザーロールというのは使用を重ねると摩耗し、凸凹構造が浅くなり、大型本機用絞押しロール１本目２本目と順番に浅い模様になってしまい、希望している意匠からかけ離れて行く。
金属製の絞押しロールを製造する方法は他にも有るが、全般に微細模様の表現は困難である。唯一、一本彫りといわれる方法が比較的原稿の凸凹構造再現性は良いが、大きな皮が必要であり皮の不要な部分までロールに取り込まれる。
【０００４】
以上の様に金属ロールを使用して微細な凸凹構造を絞押しロール上へ再現することは難しい為、金属ロール表面にシリコーンゴム層を設けて、そこに凸凹構造を精度良く彫刻する方法が提案されている。その一つの方法は、本皮等の凸凹模様面上に先ず２液硬化型シリコーンゴムを流し込み硬化後にシリコーンゴムを剥し、シリコーンゴム型を得る。そのシリコーンゴム型を熱可塑性シートにプレス機等で絞押しする。この絞押し加工された熱可塑性シートは、対向して位置する両縁部を互いに突合わせることによって円筒状のものに成形される。この場合のつなぎにおいてもやはり突合せ部の不連続部は回避できないものの、公知の方法として、熱可塑性シートの互いに突合わされた縁部の領域が、加熱・加圧下で樹脂母型によってもう一度絞押し加工され、ひいては不連続部の目立たない雄型が形成される方法がある。
【０００５】
次いでこの円筒状の雄型に２液硬化型シリコーンゴムを流し込ませるかまたは塗布する。この層が硬化して雌型が形成される。シリコーンゴム雌型が熱可塑性シート雄型から離型され、凸凹構造面を外向きにして、金属で出来た絞押しロールの外周表面に接着される。こうして、突合せ縁部を有さないシリコーンゴム表面を備えた絞押しロールが得られる。この公知の方法に基づいて製造された絞押しロールによって、平滑な熱可塑性シートを加熱・加圧下で絞押し加工することができる。絞押し加工された熱可塑性シートの表面構造は連続的であり、突合せ縁部の不連続部を有することは無いかあるいは目立たない。しかし、この方法は、こうした多くの工程を経るので手間がかかることが問題である。
また、この方法は、一本の絞押しロールを作成するのに２週間以上必要であり職人芸的な熟練を要し賃金を含めた加工費が膨大となる，大きな装置が必要で非常に高価となる，さらにつなぎが目立ち易い場合もあると言う欠点も有る。シリコーンゴムの表面を直接彫るのは、刃物状やドリル状のものでは彫刻したい部分が変形し、押し付けると逃げて行き精密な彫刻が難しい。
【０００６】
そこで最近の技術の進歩により、レーザービームを使用した絞押しロール製造方法が挙げられる。（例えば、特許文献１参照））
この絞押しロール製造方法は、光学的又は機械的にパターン原型表面を検出して得られた制御信号でレーザービームを制御しながらシリコーンゴム表面を加工することにより絞押しロールを得る方法である。この方法の最大の利点は、いかなる中間工程もなしに直接的に製造されることである。
【０００７】
しかしながら、上記したレーザービームを使用した絞押しロール製造方法では、天然皮革、織物、塗り壁等の現実に存在するもののコピーが中心であるため、１）欠陥個所の修正処理が困難である，２）前記したつなぎ部分の処理が難しい，３）現実に存在するものと異なる斬新なパターンを作成することは不可能である，４）デザイン原稿の保存に極めて手間を要する等の問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２２４６７８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、天然皮革、織物、塗り壁等の現実に存在するもの以外の斬新な意匠パターン、あるいは天然皮革、織物、塗り壁等の原型パターンを任意に加工したパターンを絞押しロール外周表面に迅速にかつ低廉に彫刻することができる絞押しロールの製造方法とこの製造方法で得られた絞押しロールを提供することにある。本発明の目的は、具体的には、熱可塑性シートの表面を連続的に微細絞付け加工するための外周表面層がシリコーンゴムの絞押しロールに前記したパターンを形成するための絞押しロールを製造する方法とこの製造方法で得られた絞押しロールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために本発明の絞押しロールの製造方法は、
（１）コンピュータグラフィックスによって絞用パターンを創作し、該絞用パターンから得られる電気信号に基づいて少なくとも外周表面層がシリコーンゴムからなり、かつ実質的に平滑なロール外周表面に対してレーザービームを照射してロール外周表面を彫刻することを特徴とする絞押しロールの製造方法。
（２）原型パターンからスキャニングし、コンピュータグラフィックスの画面上でパターンを加工した後、得られた電気信号に基づいて少なくとも外周表面層がシリコーンゴムからなり、かつ実質的に平滑なロール外周表面に対してレーザービームを照射してロール外周表面を彫刻することを特徴とする絞押しロールの製造方法。
上記した課題を解決するために本発明の絞押しロールは、
（３）前記（１）または前記（２）に記載の方法で作製された絞押しロール。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。
本発明の第１の絞押しロールの製造方法は、最初にコンピュータグラフィックスによって絞用パターンを作成することを特徴とする。この場合、絞パターンは、現実に存在するもの、例えば、天然皮革、織物、塗り壁等のパターンに依存することなく、任意の斬新なパターンを作成することができる。
コンピュータグラフィックスでは、例えば、物の形状や基本的な形状モデルを数値で表現し、かつコンピュータ内でデータ構造化されたデータベースを構築する。そして、線、面、固体等の相互の位置関係や回転、移動等の図形演算処理によって幾何学的変換や図形間の関係を処理する。また、対象の材質感を表現する表面模様等の属性等を決める物体表現のための処理等を行う。これらの処理によって、例えば、天然皮革等の天然に存在するものとは異なる，斬新なパターンを作成することができる。
【００１２】
次に得られたパターンは画像処理され、画像は画像入出力装置により画素に分解されて、ディジタル化したビットパターンの画素データとすることができる。この画像データから得られる電気信号に基づいて少なくとも外周表面層がシリコーンゴムからなり、かつ実質的に平滑なロール外周表面に対してレーザービームを照射してロール外周表面を彫刻することができる。
【００１３】
本発明の第２の絞押しロールの製造方法は、原型パターン、例えば、天然皮革等からスキャニングし、コンピュータグラフィックスの画面上でパターンを加工するための画像処理が行われ、画像は画像入出力装置により画素に分解されて、ディジタル化したピットパターンの画素データが得られる。この画像データから得られる電気信号に基づいて少なくとも外周表面層がシリコーンゴムからなり、かつ実質的に平滑なロール外周表面に対してレーザービームを照射してロール外周表面を彫刻する。この方法では、原型パターンをベースとしながら、原型パターンを加工することによって原型パターンの欠陥等を除去する等の処理を行うことができる。
【００１４】
レーザービームが照射されるロールは、通常、金属ロールの表面にシリコーンゴムを被覆してなるロールが使用される。このロールは、少なくとも外周表面層がシリコーンゴムからなり、かつ外周表面が実質的に平滑である。
【００１５】
第１の絞押しロールの製造方法及び第２の絞押しロールの製造方法において、画像入出力装置により画素に分解されて、ディジタル化したビットパターンの画素データが粗い表面構造と微細な表面構造とを表す画像データの場合には、粗い表面構造を表す画像データと、微細な表面構造を表す画像データとに分離し、粗い表面構造を表す画像データから得られる電気信号に基づいて照射される第１のレーザービームと微細な表面構造を表す画像データから得られる電気信号に基づいて照射される第２のレーザービームによってシリコーンゴムを被覆してなるロールの外周表面を照射することが望ましい。
【００１６】
この場合、ロール外周表面に照射される第１のレーザービームは、長波長のレーザービームが使用される。ここにいう長波長のレーザービームとは、第２のレーザービームよりも波長が長いレーザービームを意味するが、好ましくは波長が７００〜１２０００ｎｍ、より好ましくは１０６００ｎｍを使用するのが望ましい。第１のレーザービームとしては、炭酸ガスレーザー、ＣＯレーザー、よう素レーザー、ＹＡＧレーザー等から照射されるレーザービームが挙げられるが、炭酸ガスレーザーから照射されるレーザービームが高出力が可能であり、経済的に有利である点から特に好ましい。
【００１７】
また、第１のレーザービームは、発振出力が、０．０１〜５ｋＷが好ましく、より好ましくは０．０２〜２ｋＷである。
【００１８】
第１のレーザービームは、炭酸ガスレーザー等の長波長のレーザービームを照射する場合、レーザービームによってシリコーンゴムの表面を燃焼して彫刻する方式である。しかし、長波長のレーザービームでは、例えば、１０６００ｎｍの波長では、レンズで絞りこんでも焦点光の直径が１００μｍ程度である。したがって、第１のレーザービームによって、大柄の粗い表面構造を彫刻することができる。
【００１９】
第２のレーザービームは、第１のレーザービームよりも短波長のレーザービームであって、好ましくは１００〜１２００ｎｍ、より好ましくは２００〜６００ｎｍを使用するのが望ましい。第２のレーザービームを照射するレーザーとしては、波長変換ＹＡＧレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、等が挙げられるが、波長変換ＹＡＧレーザーから照射されるレーザービームがスポット径と発振出力のバランスが良い点から特に好ましい。
【００２０】
また、第２のレーザービームは、発振出力は、０．００１〜２０Ｗが好ましく、より好ましくは０．５〜１０Ｗである。
【００２１】
第２のレーザービームとしては、例えば、ＹＡＧレーザーから出力される波長１０６４ｎｍのレーザービームを波長変換して得られる波長２６６ｎｍの紫外線レーザービームを使用することができ、また、ＫｒＦエキシマレーザーから出力される波長２４７ｎｍのレーザービームを使用することができる。また、ＡｒＦエキシマレーザーから発振される波長１９２ｎｍのレーザービームを使用することもできる。
これらのレーザービームを使用する場合、約１５μｍのスポット径が得られるため、第１のレーザービームで粗い表面構造が彫刻された絞押しロール表面にレーザービームを照射することによって粗い表面構造にさらに毛穴等の微細構造を彫刻することができ、ロール表面全体として粗い表面構造と微細構造を併せ持つ斬新なパターンが彫刻された絞押しロールや天然皮革等のパターンに相当する粗い表面構造と極めて微細な表面構造のパターンを併せ持つパターンが彫刻された絞押しロールを製造することができる。
【００２２】
一般に天然皮革等の原型パターンに対応した電気信号に基づいて絞押しロールを彫刻する場合、原型パターンの対向して位置する両縁部を互いに突合わせたつなぎにおいてもやはり突合せ部の不連続部は回避できないか、つなぎ部分の修復に多大の熟練と労力を要する。
本発明においては、１）コンピュータグラフィックスによって絞用パターンを創作した画像が作成されるため、もともとつなぎ部分のない意匠パターンを作成することができ、また、２）原型パターンからスキャニングし、コンピュータグラフィックスの画面上でパターンを加工した該絞用パターンの画像が作成されるため、コンピュータグラフィックス上で前記つなぎ部分を加工できるので、つなぎ部分の処理が極めて容易である。
【００２３】
本発明において、ロール外周表面にレーザービームを照射するに際しては、レーザービームをロール外周表面に向け、レーザービームの照射機構とロールとを相対移動させればよく、例えば、ロールを回転させながら、レーザービームをロールの軸方向に走査させ、スポット径、出力、照射位置、加工速度等を制御しながら、レーザービームをロール外周表面に照射できるようにすることが望ましい。
【００２４】
また、本発明は、ロール外周表面に斬新な意匠パターンを彫刻することができ、あるいは天然皮革等やその他の意匠デザインに任意に加工したパターンを有する絞押しロールを製造することができる。また、この絞押しロールは、従来のように複雑な中間処理工程を経ることなく、また、職人芸的な熟練技を要することなく、短時間で得ることができる。
【００２５】
得られた絞押しロールは、車両内装用表皮材、家具用表皮材、合成皮革、壁紙、鋼板・合板用フィルム等を加工するための加工用ロールとして使用される。例えば、熱可塑性シートを加熱軟化した後、該絞押しロールを熱可塑性シートに押し付けて絞押ししロール表面に形成された模様等が連続的に熱可塑性シートに転写される。
【００２６】
デザイン原稿（斬新な意匠パターンや天然皮革等やその他の意匠デザインに任意に加工したパターン）はＭＯやＣＤ等の光学的電気的磁気媒体による保存が可能となり、任意の時期に簡便にコンピュータグラフィックス上に画像を再現でき、その画像データから得られる電気信号に基づいて少なくとも外周表面層がシリコーンゴムからなり、かつ実質的に平滑なロール外周表面に対してレーザービームを照射してロール外周表面を彫刻することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
実施例１
直径２５０ｍｍの鉄からなる金属ロールの表面に厚さ５ｍｍのシリコーンゴムが被覆されたシリコーンゴムロールを製造した。このシリコーンゴムロールの軸芯部を回転自在に支持し、シリコーンゴムロールの表面に向けて、ロールの軸方向に走査しながら、順次ロール外周表面にレーザービームを照射した。このときのレーザービームは、コンピュータグラフィックスによって絞用パターンを創作し、縦方向及び横方向のつなぎ部分の処理等を施した絞用パターンから得られる電気信号に基づいて炭酸ガスレーザーを用いて波長１０６００ｎｍの第１のレーザービームを用いて粗い表面構造に対応するように制御信号で制御してロール外周表面に照射した。
次に粗い表面構造が彫刻されたロール外周表面に対して、ＹＡＧレーザーを用いて波長変換した波長２６６ｎｍレーザービームのスポット径を制御しながら、レーザービームをロール外周表面に照射した。
その結果、粗い表面構造上にさらに微細構造を合わせ持つ斬新な表面構造を有するシリコーンゴムロールを製造した。このときシリコーンゴムロールの外周表面を彫刻する時間は、２０時間程度であった。
このシリコーンゴムロールを用いて、加熱軟化されたオレフィン系熱可塑性樹脂組成物からなる熱可塑性シートに絞押しした結果、熱可塑性シート上にシリコーンゴムロールの表面構造に対応する表面構造を有する熱可塑性シートを得ることができた。
【００２８】
実施例２
直径２５０ｍｍの鉄からなる金属ロールの表面に厚さ５ｍｍのシリコーンゴムが被覆されたシリコーンゴムロールを製造した。このシリコーンゴムロールの軸芯部を回転自在に支持し、シリコーンゴムロールの表面に向けて、ロールの軸方向に走査しながら、順次ロール外周表面にレーザービームを照射した。このときのレーザービームは、天然皮革の表面構造をスキャニングし、コンピュータグラフィックスの画面上でキズの修正処理やつなぎ部分の処理などについてパターンを加工した後、得られた電気信号に基づいて炭酸ガスレーザーにより波長１０６００ｎｍの第１のレーザービームを用いて天然皮革の粗い表面構造に対応するように制御信号でスポット径、出力、照射位置、加工速度等を制御してロール外周表面に照射した。
次に天然皮革の粗い表面構造が彫刻されたロール外周表面に対して、ＹＡＧレーザーを用いて波長変換した波長２６６ｎｍレーザービームのスポット径を制御しながら、レーザービームをロール外周表面に照射した。
その結果、粗い表面構造上にさらに微細構造を合わせ持つと共に天然皮革の欠陥部分を除去した表面構造を有するシリコーンゴムロールを製造した。このときシリコーンゴムロールの外周表面を彫刻する時間は、２０時間程度であった。
このシリコーンゴムロールを用いて、加熱軟化された塩化ビニル系熱可塑性樹脂組成物からなる熱可塑性シートに絞押しした結果、熱可塑性シート上にシリコーンゴムロールの表面構造に対応する表面構造を有する熱可塑性シートを得ることができた。
【００２９】
実施例３
直径２５０ｍｍの鉄からなる金属ロールの表面に厚さ６ｍｍのシリコーンゴムが被覆されたシリコーンゴムロールを製造した。このシリコーンゴムロールの軸芯部を回転自在に支持し、シリコーンゴムロールの表面に向けて、ロールの軸方向に走査しながら、順次ロール外周表面にレーザービームを照射した。このときのレーザービームを制御した電気信号は、次のように作成した。まず、１ケの四角のシンボルパターンを基にデザイナーが創作を加えて布目調に仕立てた。次にこの１ケの繰り返しパターンを２０ｃｍ×２０ｃｍの面積全体に敷き詰めた（殖版工程）。これを縦方向に２．０倍、横方向に１．２倍拡大した。その後、布目の糸と糸との間の部分の深さを最深部で１６００μｍに設定し、縦糸の撚目（よりめ）の深さは最深部で２００μｍとし、横糸の撚目の深さは最深部で１００μｍとした。こうして得られた布目調絞用パターン全体に、別途作成した艶消しタイプの梨地調絞パターン（絞深度は最大で３００μｍ）を重ねて縦方向及び横方向のつなぎ処理を行って最終的に艶消しタイプの布目調絞用パターンを得た。この絞パターンを電気信号化してレーザービーム照射装置側に送り、スポット径、出力、照射位置、加工速度等を制御した。
レーザービーム照射条件は、波長１０６００ｎｍの炭酸ガスレーザーを使用し、出力１．０ｋｗ、加工速度１０００ｍｍ／秒であった。
その結果、従来見られなかった斬新な表面構造を有するシリコーンゴムロールを製造できた。このとき、シリコーンゴムロールの外周表面を彫刻する時間は、５時間程度であった。
このシリコーンゴムロールを用いて、加熱軟化されたオレフィン系熱可塑性樹脂組成物からなる熱可塑性シートに絞押しした結果、熱可塑性シート上にシリコーンゴムロールの表面構造に対応する表面構造を有する熱可塑性シートを得ることができた。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、熱可塑性シートの表面を連続的に微細絞付け加工するための外周表面層がシリコーンゴムの絞押しロールを簡単かつ低廉に製造することができ、第１の発明においては、斬新な意匠パターンをロール表面に彫刻でき、第２の発明においては、天然皮革等の原型パターンを任意に加工したパターンや原型パターンの欠陥を除去したパターンをロール表面に彫刻することができる。