(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機素材の表面にウオータジェットまたはレーザー光線により所定の輪郭形状のレリーフを線刻するとともに、該レリーフの周囲に、多数の平行溝を切削して背景部分を形成するようにしたレリーフの描画方法であって、前記背景部分では前記平行溝のピッチ間隔に対しウオータジェットまたはレーザー光線による線刻幅を小さく設定して、各平行溝の間に立設された櫛の歯状の薄壁の高さが厚さよりも大きい平行な凹凸に形成し、次いで前記櫛の歯状の薄壁を、人手によりはつり取ることを特徴とする無機素材表面への線刻によるレリーフの描画方法。
【請求項２】
前記薄壁の厚さよりも前記線刻幅の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の無機素材表面への線刻によるレリーフの描画方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウオータジェットやレーザー光線を用いてモルタル・コンクリート壁、ＰＣ版、石材などの無機素材表面に浮彫り画などのレリーフを描画する方法に関し、特に浮彫り画の周囲を素材の持つ自然なテクスチャに加工できるようにした方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先に本出願人は、モルタル・コンクリート壁、ＰＣ版、石材などの表面にウオータジェットによりレリーフを描画する方法を開発した。
【０００３】
この方法は、コンピュータなどに取込んだ画像データの輪郭に沿ってジェットノズルをスキャンすることによって、レリーフを形成するもので、例えばレーザによる線刻加工と同様に、細密な文字、記号、マーク、具象画などの画像を浮彫りすることが出来、発熱を伴わない上に、現場施工も可能であるため、以上の素材の細密加工用として好適である。
【０００４】
また、この方法では、レリーフの周囲となる背景部分を刻設する場合、ジェットノズルを多数の平行線に沿って一定速度で移動することによって行っており、その平行線の間隔を一本の切削溝の溝幅に等しく、あるいはラップさせることによって所定深さの平面に加工している。つまり、溝深さは、ジェットノズルの噴射量と移動速度によって一定と見なされるため、各溝は平坦化し、いわゆる塗りつぶしと同等の加工面となり、レリーフを浮立たせることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この塗りつぶしを実現するためには、ノズル径が細いため、スキャン回数が多く、しかも所定の深さを実現させるためには、移動速度を遅くしなければならないため、全体の加工時間が長くなり、不経済であった。
【０００６】
また、実際には、図６に示すように、ジェットノズル１を素材２の未加工部分に対向させつつ移動させると、噴出するアブレーシブ３が未加工部分の肩部に当って前回加工部分側にそれてしまうため、前回加工部分２ａと、今回加工部分２ｂの境界に山形形状の盛上がりが出来、完全には平坦とならず不自然な凹凸が形成されるほか、切削のスタート時には十分にジェット圧力が上がらず、溝深さが浅くなり、また切削終端部分ではノズル１の移動速度が０となるため、溝深さが局部的に深くなるなどの不具合があった。このような問題は、レーザー光線を用いた場合にも生ずると考えられる。
【０００７】
このため、現在の技術では、ほぼ平坦形状は得られるものの、不自然な人工的凹凸形状の条痕が形成され、立体感が乏しいものとなっていた。
【０００８】
本発明は、以上の課題を解決するものであって、加工時間が短時間で済み、しかも背景部分を平坦であって、素材の持つ自然な感じのテクスチャに仕上げ、浮彫り画を際だたせて見えるようにした無機素材表面への線刻によるレリーフの描画方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明方法は、無機素材の表面にウオータジェットまたはレーザー光線により所定の輪郭形状のレリーフを線刻するとともに、該レリーフの周囲に、多数の平行溝を切削して背景部分を形成するようにしたレリーフの描画方法であって、前記背景部分では前記平行溝のピッチ間隔に対しウオータジェットまたはレーザー光線による線刻幅を小さく設定して、各平行溝の間に立設された櫛の歯状の薄壁の高さが厚さよりも大きい平行な凹凸に形成し、次いで前記櫛の歯状の薄壁を、人手によりはつり取ることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、本発明にあっては、ウオータジェットまたはレーザー光線による加工時間が短縮され、その後のはつり加工により、はつり取られた部分が、ランダムで細かな凹凸形状となり、平坦であって、しかも以上の無機素材の持つ自然なテクスチャが得られ、レリーフを浮き立たせる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明方法に用いる描画装置のシステム構成を示す。この装置は、コンクリートパネル１０に着脱可能に取付けられる枠状の装置本体１２と、ジェットポンプ１４及びタンク１６と、制御装置１８と、画像データ処理装置としてのパソコン２０とから構成されている。
【００１３】
なお、線刻の容易さと表面仕上りとの兼合いから、パネル１０の圧縮強度が３００〜７００kg／cm2 の範囲のものを用いることが望ましい。
【００１４】
装置本体１２は、製図用に用いられるＸ−Ｙプロッタと類似する構成であるが、モルタルパネル１０の縦横比に応じた大きさに枠組みされ、その枠内部をＸ，Ｙ座標系の描画空間としたものである。
【００１５】
そして、この枠組の四隅にあって、モルタルパネル１に先端を固定した隙間調整具２１によって所定の離間距離を保って平行に保持されている。
【００１６】
装置本体１２の両側の縦バー２２にはリニアガイドが内蔵され、一方の縦バー２２の側部に配置されたＹ方向移動用モータ２４により両縦バー２２間に掛渡される可動バー２６をＹ軸方向に走行させる。
【００１７】
この可動バー２６は、横方向リニアガイドを備え、このリニアガイドに沿ってヘッド２８が移動可能に配置されている。そして、このヘッド２８の後部に固定したＸ方向移動用モータ３０により、ヘッド２８は可動バー２６に沿ってＹ軸方向に走行する。
【００１８】
ヘッド２８には描画用のペンとなるジェットノズル３２が固定され、そのノズル先端を描画面となるモルタルパネル１０に接近位置させている。ノズル３２の後端はホース３４を介して前記ジェットポンプ１４に接続されている。
【００１９】
ジェットポンプ１４は、タンク１６からアブレーシブの供給を受けつつ、ポンプ駆動によりこれを所定圧力、流量で吐出し、前記ノズル３２を通じてアブレーシブを噴出し、このジェット噴流により壁面に描画用の溝を刻設する。
【００２０】
なお、アブレーシブ材としては、水に加えて一般に砥粒として用いられているガーネットなどが好ましく、これらを混入しない場合には、溝周縁が薄くはげるなど、仕上げ面に影響を与える。
【００２１】
制御装置１８は、ケーブル３６，３８，４０を介してその出力端を各駆動モータ２４，３０及びジェットポンプ１４に接続しているとともに、入力端側をケーブル４２を介して、パソコン２０のプリンタポートなどに接続している。
【００２２】
この制御装置１８は、一種のプリントバッファ機能を備えたもので、パソコン２０から出力された画像変換データを一時的に蓄え、前記装置本体１２に設定された座標系に応じた画像の座標位置データにしたがって前記各モータ２４，３０を定速駆動して、ヘッド２８をＸ，Ｙ方向に移動させつつ、描画位置、非描画位置に応じてジェットポンプ１４をオンオフする制御を行う。
【００２３】
パソコン２０には各種グラフィックソフトが内蔵されているほか、取得した画像データを前記制御装置１８側に読取り可能なデータに変換するソフトが組込まれており、読込んだ画像データを制御装置１８に組込まれた変換用の言語プログラムに応じてヘッド２８をＸ，Ｙ軸方向にスキャンし、図１および図２（ａ）に示すように、パソコン２０のモニタに表示される画像Ａと相似するレリーフＡ’を線刻する。
【００２４】
次いで、図２（ｂ）に示すように、周縁の背景部分Ｂを水平方向に所定ピッチで平行にスキャンする作業を繰返すことによって、多数の平行溝４４を線刻し、線刻作業完了後、無機素材表面への線刻による描画処理を終了する。
【００２５】
なお、作業手順として、まず最初に、レリーフの輪郭を除いた部分に平行溝を刻設し、その後レリーフＡ’の内外の輪郭を線刻するようにしても結果は同じである。
【００２６】
以上において、線刻される平行溝４４は、図３に示すように、その溝幅Ｗに対して溝ピッチ間隔Ｐは大きく設定される。この溝幅Ｗは、一条のスキャンにより形成する場合は、ノズル径の１．１倍程度の幅になる。溝ピッチ間隔Ｐは溝幅Ｗの１．７〜２．５倍程度が好ましい。これらの条件を設定した上で他の必要な条件をパソコン２０に数値入力することで、ピッチ間隔Ｐを定めることが出来る。
【００２７】
これにより、描画処理完了後のパネル１０上のレリーフＡ’の周囲には、多数の薄壁４６が平行な櫛の歯状に配列されたままとなる。
【００２８】
この後、パネル１０上から装置本体１２を取除き、図４（ａ）に示すように、前記薄壁４６をドライバー（マイナスドライバーが好ましい）、たがねなどのはつり用具４８を用い、または用いないで素手によりはつり取る。
【００２９】
各薄壁４６は連続しているが、幅小であるため、小さな外力でその基部から簡単に折れてモルタル表面から離脱する。
【００３０】
また各薄壁４６とレリーフＡ’またはパネル周縁との間は描画された線刻溝により縁が切れているため、はつり作業によるこれらの部分の割れや欠けなどが生ずることがなく、作業は安全に行われる。
【００３１】
このはつり作業は比較的短時間で終了でき、仕上り状態では、図４（ｂ）に示すように、平坦状に形成された平行溝４４と、はつり後のランダムに細かい凹凸５０が混在する模様形状を形成し、図５に示すように、レリーフＡ’の周囲に一段低く形成された背景部分Ｂの表面に、パネル素材の持つ自然なテクスチャが付与され、また遠目には平坦形状となり、立体的な見栄えを得ることが出来る。
【００３２】
なお、以上の実施の形態では、平行溝４４を水平に刻設したが、垂直方向であっても良いし、任意角度の傾斜方向であっても良く、さらには交叉させた形状とすることも可能である。
【００３３】
また、本実施の形態では、レリーフＡ’の形状としてアニメ化した“兎”を例示したが、その他の具象あるいは抽象画、数字、文字、記号、マークなど、パソコンに取入れられた種々の形状をレリーフに再現できることは勿論である。
【００３４】
さらに、これらレリーフは、銘板、碑、表札、タイル、建物外壁、看板、その他各種用途に適用可能である。
【００３５】
以上、ウオータジェットを主として説明したが、レーザー光線を用いる場合にも適用可能であることはいうまでもない。
【００３６】
【実施例】
本発明方法をコンクリートパネルに実施した場合について説明する。
【００３７】
（１）製作手順：
▲１▼レリーフ部分を除いて所定の間隔でウオータジェットにより平行溝を切削する。
▲２▼レリーフの内外周をウオータジェットにより切削し、レリーフの輪郭を形成する。
▲３▼レリーフの背景となる残余の薄壁をはつり取る。
【００３８】
なお、ウオータジェットによる切削条件は、以下の通りである。
【００３９】
（２）切削条件：
コンクリート強度    ４００kg／cm2 
ノズル径            １．１４mm
噴射圧力            １０００気圧
流量                １．０ｍ3 ／min
送り速度            １５００mm／min
ノズル距離          ２mm
研磨剤              ガーネット８０番、０．２kg／min
研磨深さの目安      １０〜１５mm
平行溝間隔          ２mm [溝幅（線刻幅）は１．３mm]
この結果得られたレリーフの周縁の深さは１０〜１５mmであり、人手によるはつり作業も簡単であり、短時間に作業を終了した。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による無機素材表面への線刻によるレリーフの描画方法によれば、加工時間が短時間で済み、しかも背景部分を平坦であって、素材の持つ自然な感じのテクスチャに仕上げ、レリーフが際だたせて見えるようになる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に用いる装置のシステム構成を示す説明図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は同無機素材表面への線刻による作業状況をモニタ画面と比較して示す説明図である。
【図３】図３（ｂ）の３−３線における拡大断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）ははつり作業とその終了後の表面形状を示す拡大断面図である。
【図５】レリーフの完成状態を示す斜視図である。
【図６】従来のウオータジェットによる加工の不具合を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  コンクリートパネル
１２  装置本体
３２  ジェットノズル
４４  平行溝
４６  薄壁
４８  はつり用具
Ａ’  レリーフ
Ｂ  背景部分
Ｐ  ピッチ間隔
Ｗ  線刻幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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