JP6495898B2 - プレス工具の３次元の表面構造を形成する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、材料プレート、プラスチック箔、剥離フィルム、ＰＶＣ表面、ＬＶＴ（高級ビニルタイル）、デビッドカード、パス、クレジットカードあるいはプラスチックカードをプレスするための、プレス工具、特にプレスシート又はエンドレスベルト、の表面構造を形成する方法に関する。

材料プレート、たとえば木材プレートは、家具工業のため、及び内部仕上げのため、たとえばラミネート床板のために、必要とされる。
材料プレートは、ＭＤＦ又はＨＤＦからなるコアを有しており、その場合に少なくとも片側に異なる材料上部層、たとえば装飾層と保護層（オーバーレイ層）が載置される。
形成された材料プレートの歪みを回避するために、通常、材料層の両側に等しい数の材料上部層が使用され、その場合にプレス内で材料プレートがプレスシート又はエンドレスベルトを使用して互いにプレスされ、かつ同時に表面刻印が行われる。
これは、通常、ジュロプラスト樹脂、たとえばメラミン樹脂からなる種々の材料上部層を、プラスチック材料の溶融によってコアの表面と結合するための、ホットプレスである。

その場合に装飾層によってパターン及び色構成に、そしてプレスシート又はエンドレスベルトによって表面構造に影響を与えることができる。
たとえば装飾紙上に木材又はフリース装飾をプリントすることができ、あるいはそれぞれの使用目的に応じて人工的に形成された構造が使用される。
その場合に装飾紙は、同様に、上側又は下側にプリントを有するオーバーレイ層からなることができる。

特に木材装飾、フリース装飾又は天然石表面において、自然に忠実な模倣を改良するために、プレスシート又はエンドレスベルトに表面構造が設けられ、その表面構造は装飾層に対して一致した形状で形成されており、かつ設けられる表面構造のネガコピーを有している。
この理由から、プレスシート又はエンドレスベルトは、たとえば装飾層から明らかな木材表面の木材組織に相当する深さ構造を有している。
他の装飾層において、深さ構造は、同様に一致した形状で形成することができる。
さらに、深い構造を形成することなしに、より大きい部分的な面プレスを行うために、小さい構造を有するプレスシート又はエンドレスベルトを形成する可能性がある。

特に木材装飾、フリース装飾又は天然石表面において、自然に忠実な模倣をさらに改良するために、所定の光沢度を有するプレスシート又はエンドレスベルトが使用される。
その場合に装飾紙のためのデジタル化されたプリント技術及びプレスシート表面のデジタル化された形成を用いて、高い形状一致性が得られ、それは、方向付けの正確な一致に基づいて、自然の木材パネル又は比較可能な材料に極めて近いものになる。
さらに、所定の光沢度を調節することによって、見る者に天然の木材表面又は他の材料の印象を与える、偶発的な反射又は陰影を発生させる可能性が提供される。

材料プレートの形状の等しい刻印を発生させるために、プレスシート又はエンドレスベルトの製造に高い品質基準が要求され、それは、特に設けられる装飾層と正確に一致する形成を意図している。
その場合にプレスシート又はエンドレスベルトは、プレスシートを有するショートサイクルプレスにおける上工具と下工具として、あるいはエンドレスベルトの場合にはダブルベルトプレスとして使用され、その場合に同時にオーバーレイ層の刻印と加熱が行われるので、ジュロプラスト樹脂は溶融と硬化によってコアと結合することができる。

その場合に、提供される装飾層のデジタル化されたデータは、プレスシート又はエンドレスベルトの構造化のためのエッチングレジストを設けるために、使用される。
この目的のために、エッチングレジストがプレスシート又はエンドレスベルト上にたとえばデジタルプリンタによって塗布され、それによって次にエッチングプロセスを行うことができる。
エッチングレジストを除去した後に、さらなる加工を行うことができ、その場合に好ましくは、表面構造が特に深い場合には、複数のエッチングプロセスを相次いで行うことができる。
そのために、すでにエッチングされているプレスシート又はエンドレスベルト上にまたエッチングレジストが塗布されて、所望の深さ構造が達成されるまで、新たなエッチングが実施される。
さらに、個々のエッチングプロセスにおいて、それぞれどのようなモチーフが装飾層の基礎となるかに従って、大まかな構造化又は細かい構造化を行うことができる。
上述したエッチングレジストの形成は、最新のテクノロジーに基づいており、以前のエッチングレジストの形成においては、エッチングプロセスを行う前に、たとえばスクリーンプリント方法が適用されていた。

新しい形成方法に従っても、古いそれに従っても、シート上にエッチングレジストが塗布され、それによってエッチングレジストに覆われている領域によって隆起した表面構造が模倣され、間隙は表面エッチングを受ける。
その場合にエッチングされた領域は、所望の構造のプロフィールの谷を形成し、それがネガ型として生じる。
各エッチング後に、表面が清掃され、場合によっては新しいマスクが塗布されるので、他のエッチングを行うことができ、あるいは他のエッチングプロセスによって表面は他の調質プロセス、たとえば硬質クロムメッキ、光沢度調節などを受けることができる。

スクリーン印刷方法によるエッチングレジストの塗布又はデジタルのプリント技術とそれに続くエッチングは、比較的時間がかかるので、プレスシートの形成が高いコストと結びついている。

特に材料プレートをプレスしようとする限りにおいて、プレスシート又はエンドレスベルトの形式の大フォーマットのプレス工具が使用され、それは、１メートルよりも大きい、少なくとも１つのエッジ長さを有している。

さらに、プレス工具は、プラスチック箔、剥離フィルム、ＰＶＣ表面、ＬＶＴをプレスするためにも使用することができ、その場合にプレス工具の大きさは最終製品に適合される。
その他、プレス工具を用いてデビッドカード、パス、クレジットカード又はプラスチックカードをプレスする可能性があって、この場合においては、通常、安全上重要な特徴が重要である。
安全上重要な特徴が装飾層上に設けられる限りにおいて、プレスは通常、滑らかな、あるいは軽く構造化されたプレス工具によって行われる。
代替的に、装飾層の安全上重要な特徴を付加的にプレス工具によって表面へ刻印する可能性も、まったくもって存在する。

本発明の課題は、プレス工具の構造表面を環境になじむように形成することができ、かつ形成の合理化を可能にする、新しい種類の方法を提供することである。

本発明によれば、方法課題を解決するために、プレス工具の、特にプレスシート又はエンドレスベルトの、表面構造の形成が３Ｄ層構造を用いて行われ、その場合に方法は以下のステップを有している：
−表面構造の３Ｄトポグラフィーのデジタルデータの準備と使用、
−３Ｄトポグラフィーの個々の２Ｄ層のデジタルデータの形成、
−加工ヘッドを案内するため、かつ／又はｘｙ平面内で位置決めするため、あるいは、２Ｄ層のデジタルデータに従って、層材料を存在する支持体材料又はすでに形成されている層と結合するために、固定位置に保持された加工ヘッドに対して作業テーブルをｘ座標とｙ座標によって形成される平面内で追従させるために、２Ｄ層のデジタルデータを使用。

本発明の他の好ましい形態が、下位請求項に開示されている。

プレスシート又はエンドレスベルトの形成は、新しい方法によれば、３Ｄ層構造を用いて行われる。
この目的のために、３Ｄトポグラフィーを用いて個々の２Ｄ層のデジタルデータを形成するために、３Ｄトポグラフィーの準備されたデジタルデータが利用される。
その場合に２Ｄ層の数は、所望の構造深さに、すなわち最大で形成すべき構造の最も低い点に、依存する。
通常、プレスシート又はエンドレスベルトにおいて、表面構造を形成するために、エッチング技術によって８０μｍの深さ構造が得られる。
しかし個々の場合においては、この構造は、４００μｍの深さまで延びることができる。
３Ｄ層構造を用いてプレスシート又はエンドレスベルトを形成する場合に、状況は同様である。
それぞれプレス工具の後の進入深さを大きくしようとするほど、最も低い点と最も高い点の間の差は、それだけ大きく選択されなければならないので、個別場合においては、加工ヘッドを用いて多数の個別の２Ｄ層を形成しなければならない。

２Ｄ層のデジタルデータを用いて、加工ヘッドを案内し、かつ／又はｘｙ平面内で位置決めし、あるいは、２Ｄ層のデジタルデータに従って、層材料を存在する支持体材料又はすでに形成されている層と結合するために、固定位置に保持された加工ヘッドに対して作業テーブルをｘ座標とｙ座標によって形成される平面内で追従させる可能性が存在する。
使用される層材料に従って、加工ヘッドによって、選択された表面領域は、それが層材料が支持体材料であろうと、すでに形成されている層であろうと、存在する土台と結合されるように、加工される。
それぞれどのような加工ヘッドが使用されるかに従って、たとえばレーザービーム又は電子ビームのガイドを行うことができる。
プリンタ状の加工ヘッドの場合においては、作業テーブルが固定されている場合に、この加工ヘッドはプレス工具を介してｘ−ｙ平面内で移動することができる。
代替的に、特別な適用場合において、加工ヘッドが固定位置に保持される場合に、作業テーブルがｘ−ｙ平面内で移動することができる。
しかしこれは、高速で加工するために加工ヘッドも作業テーブルも移動できることを、排除するものではない。
作業テーブルが固定されている場合に、たとえば複数の独立した加工ヘッドを使用して、移動させることができる。
したがって、提供される２Ｄデータのデジタルデータを用いて加工ヘッドの制御を行う可能性が存在し、その場合に新しく塗布された層材料との結合を形成するために、形成すべき表面構造の輪郭が実質的に検出される。

その場合に、デジタルデータによって、加工ヘッドを正確に制御する可能性が存在するので、表面構造のほぼ同一の再現を何度も行うことができ、あるいは場合によっては複数の層が段階状に重ねて配置される。
そのためには、模造された天然の表面構造を再現する、３Ｄトポグラフィーのデジタルデータを提供することが、必要となるだけである。
その後、３Ｄトポグラフィーのデジタル化されたデータから計算された２Ｄ層が、ｘ座標とｙ座標によって形成される平面内で加工ヘッドを制御するために使用されるので、デジタルデータを用いて加工ヘッドを所定の位置へ移動させることができる。
それによって、所望の表面構造を模擬するために、部分的な層配置を塗布する可能性が生じる。

本発明の特別な利点は、層材料の固化を不変の高い精度で行うことができ、したがって構造の欠陥箇所又は望ましくない重なりを回避できることにある。
その場合に本発明に係る方法によって、表面の大まかな構造化も、表面の細かな構造化も行うことできるので、場合によってはエッチングプロセスがまったく不要になる。
他の本質的な利点は、デジタルデータが表面の再現性を任意の回数、それも複雑なコントロール措置なしで、可能にし、それによって操作者の監視行動を最小限に限定できることによって生じる。
他の特別な利点として、従来技術に従って使用される、環境に負荷をかけるエッチング方法を大幅に回避できることが、申し立てられる。
上述したやり方は、特に、プレスシート又はエンドレスベルトのような、大フォーマットのプレス工具の形成にとって効果的である。
この場合において、大フォーマットのプレス工具は、少なくとも１つのエッジ長さが１メートルよりも大きいプレス工具を意味している。
典型的に、３ｘ６メートルの規模のプレスシートが形成される。

層構造のために、固体、液体、ペースト状、ガス状又は粉末の形状で存在する層材料が使用され、その場合に存在する支持体ボディないしそれ以前に塗布されている層との固化が、加工ヘッドによって行われる。
したがって層材料が液状又はペースト状である場合には、３Ｄプリントを出発点とすることができる。

方法の他の形態において、電磁放射を発生させるための加工ヘッドが設けられており、その場合に特に赤外線放射あるいは１波長又は２波長を有するレーザー光が使用され、かつ／又は加工ヘッドが電子ビームを送出する。
電磁放射又は電子ビームによって、塗布された層材料が固化され、その場合に加工ヘッドは赤外線ランプ、ＵＶランプ、レーザー又は電子ビーム源からなることができる。

加工ヘッドのために電子ビームが使用される限りにおいて、この電子ビームは少なくとも部分的に位置固定して配置された加工ヘッドによって、テレビ受像器の場合のように、方向変換することができ、その場合に２Ｄ層のデジタルデータが利用される。

その場合に、それぞれ使用される加工ヘッドの種類に応じて、異なる層材料、たとえば、鉄、金、銅、チタンなどのような金属あるいはＡＢＳのようなプラスチックと樹脂又は粉末を使用することができる。
層材料の結合は、たとえば焼結、あるいは支持体材料上にナノメートル領域まで可能な高い溶解を有する重合によって行うことができる。
支持体材料は、プレス工具であり、たとえばプレスシート又はエンドレスベルトである。

３次元の層構造は、たとえば、部分的に層状に塗布されて固化される、固体状、液状又はガス状の材料によって行うことができ、その場合に液状の材料においては、重合が前面に来て、ガス状の材料の場合には化学反応に照準が置かれる。
固体の材料においては、ワイヤ、シングル又はマルチコンポーネント粉末と箔を使用することができる。
固体の材料、たとえばワイヤを出発点とする限りにおいて、これが溶融されて、支持体ボディ上で凝固することができる。
シングル又はマルチコンポーネント粉末は、結合剤によって固化され、あるいは溶融して次に凝固させるために使用され、この場合においてレーザーが「選択的レーザー焼結」（selective laser sintering (SLS)の形式で使用される。
箔が使用される限りにおいて、箔は切り取りと接合により、もしくは重合によって支持体ボディと固化することができる。
それに続いて残りの箔が除去されて、方法は少なくとも１つの他の箔によって定められる。
液状の材料は、好ましくは重合され、その場合にこれは、熱、２波長の光又は１波長の光によって行われる。
１波長の光は、たとえばランプ、レーザービームによって、あるいはホログラフィーを用いて使用することができる。

既知の方法は、Additive Layer manufacturingであって、それにおいて粉末が、たとえば３Ｄプリントによる、３次元の層構造のための基礎として使用される。
この種の３Ｄプリンタは、１つ又は複数のプリントヘッドを有しており、それらが従来のインクジェットプリンタの場合と同様に機能する。
しかし、インクの代わりに、プリントヘッドを介して液状の接着剤（結合材料）を粉末層上に塗布することができる。
そのために基礎として、３Ｄトポグラフィーの２Ｄ層が用いられる。
粉末による３Ｄプリントにおいては、最も下の層上に、移動可能なプリントヘッドを介して液状の接着剤が粉末層上に塗布される。
その場合に３Ｄプリンタは、粉末層を有する支持体材料上に第１の層の２Ｄイメージを描き、そのようにして支持体材料上で個々の材料粒子を互いに接着する。
その後自動的に、新しい極めて薄い粉末層が第１の層上に敷かれ、第２の層をもってプロセスが繰り返される。
このようにして所望の３Ｄトポグラフィーが生じるまで、層上に層が塗布される。
３Ｄ構造を下から上へ向かって成長させることができるようにするために、粉末層は、それぞれ固化された層上に塗布される。
その場合に材料量は、層が互いに結合され、特に接着されるように、計算される。
粉末と接着剤は、異なる材料からなることができる。
たとえばプラスチック粉末あるいはセラミックガラス及び他の粉末状の材料を加工することができる。
このやり方は、３次元の層構造を得るための、もっとも簡単な可能性である。

プレスシート又はエンドレスベルトを形成するために設けられる方法のために、好ましくは焼結方法（selective laser sintering; SLS）が考えられる。
この場合においては、金属の粉末材料が加工され、その粉末材料は３Ｄプリントとは異なり液状のプラスチックとは結合されず、高出力レーザーによって溶融される。
したがってプラスチックの他に、金属、セラミック及び砂も加工される。

他の焼結方法（selective laser melting; SLM）は、同様に粉末状の材料とレーザーによって実施され、その場合に粉末状の材料が融合され、すなわち完全に溶融されるので、形成された表面構造の極めて高い密度を得ることができる。
電子ビーム溶融（electronic beam melting; EBM）においては、同様な原理に従って粉末状の金属が良好に制御可能な電子ビームを介して互いに融合され、その場合に電子ビームの制御は簡単に取り扱うことができ、かつ高い溶解精度が得られる。

さらに、溶融された材料による（fuse deposition modelling; FDM）３Ｄプリントが考えられる。
それは、溶融された材料によるプリントのもっとも普及した方法であって、特に液状の材料による３Ｄプリントのために、ＡＢＳ又はＰＬＡのようなプラスチックが使用され、好ましくは液状のＵＶ感受性のプラスチック（フォトポリマー）を使用することができる。
ここではステレオリソグラフィー（ＳＴＬ；ＳＡＬＡ）が知られている。
このやり方においては、液状のエポキシ樹脂が槽内へ充填され、その場合にこの特殊なプラスチックは、所定の時間がたつと露光によって硬化するという、特別な特性を有している。
したがって３次元対象を発生させるために、３Ｄモデルの個々の層がレーザーによって液状の材料の表面へ投射され、第１の層が硬化するとすぐに、支持体ボディが層構造の高さだけ下方へ移動され、それによってその上方に再び液状の樹脂又はプラスチックが集まり、あるいは機械的なアームによって塗布することができる。
その後、次の層が投射されて、液状の樹脂、たとえばエポキシ樹脂が硬化する。
層構築の終了後に、完全に硬化していない対象が槽から取り出されて、しばしば専用の露光チャンバ内で完全に硬化するまで追加露光される。
他の方法は、digital light processing（ＤＬＰ）とmulti jet modelling（ＭＪＭ）である。
代替的に、film transfer inejing 方法（ＦＴＩ）を適用する可能性があり、その場合にトランスポート箔が感光性のプラスチックを収容し、そのプラスチックが加工ヘッドによって所望の構造に従って硬化される。

上述した方法のうち、プレスシートの形成には、好ましくは焼結が推奨される。
というのは、この場合において、それ自体充分な形状強度を有する金属が層をなして構築されるからである。
しかし同様に良好にプラスチック材料も使用することができ、それが金属の支持体ボディ上で溶融される。
電解金属分離の前に、支持体面上の電気的に導通しないプラスチック材料に電気的に導通する層が設けられなければならない。
これは、たとえば銀を含む溶液又は還元剤を含む溶液をスプレイすることによって行うことができる。
銀の沈積を有するプラスチック材料が、その後、ガルバニック槽内で、構造化された支持体面上にNE金属、たとえば銅、ニッケル又は真鍮からなる金属層が分離されるように、処理される。
それに続いて、少なくとも１度の光沢を有するクロム層を塗布することができる。

支持体材料上に形成すべき表面構造を正確に加工するために、加工ヘッドの追従は表面に対して１ｃｍから２０ｃｍの間隔で行われる。
その場合にさらに、加工ヘッドは、たとえば支持体材料のわずかな凹凸に基づく、表面と加工ヘッドとの間に生じる間隔変化に従って自動的に追従する。
それによって、加工ヘッドの制御データがその他においては変化しない場合に、加工すべき面の幅は変化する間隔に基づいて変化されない。

方法の他の形態において、好ましくは、たとえば木材表面のような自然に成長した未加工材料、あるいは人工的に形成された構造、たとえばセラミック表面、の表面構造のデジタルデータの使用が基礎とされる。
したがって３次元の層構造を用いて、プレスシート又はエンドレスベルト上に所望の表面構造全体を設けることができ、それによってこれらのプレスシート又はエンドレスベルトが次に材料プレートをプレスするために使用される。
プレス工具を用いてプラスチック箔、剥離フィルム、ＰＶＣ表面又はＬＶＴをプレスしようとする限りにおいて、これらは同様に自然の表面構造又は人工的な表面構造を基礎とすることができる。
デビッドカード、パス、クレジットカード又はその他のプラスチックカードがプレスされる限りにおいて、通常、安全上重要な特徴が前面に出され、それらは外的なプレスによって装飾層のみに設けられ、あるいは場合によっては同様にプレス工具を用いて最も外側の層内へ付加的に圧入することができる。
これは、木材バッジ、企業標識あるいは他のグラフィックシンボルとすることができる。

方法の他の形態において、表面構造を検出するための３Ｄスキャナの使用と、３Ｄトポグラフィーを定めるためのデジタルデータの計算が行われ、その３Ｄスキャナは手本の表面全体を方向変換可能なミラーによって自然に正確にスキャンし、あるいは少なくとも１つのミラーによって方向変換されたレーザービームとそこから得られる反射とを用いて表面構造全体を走査することによって検出する。
同様に３Ｄマイクロスコープを使用することができ、それは付加的に、深さ構造の充分かつ改良されたデータを供給する。
代替的に、表面構造のグレースケール複写を使用することができる。
それによって得られた、３Ｄトポグラフィーのデジタルデータは、次に２Ｄ層構造に変換されるので、加工ヘッドを駆動することができる。

このデジタル３Ｄデータの検出及び特にそれ以降の加工を簡単にするために、方法の他の形態においては、特に２Ｄ層のデジタルデータを求めるための補間とデータリダクションによるデジタルの３Ｄデータの変換及び加工ヘッドの制御が行われる。

表面を構造化するための３次元の層構造のために、好ましくは、表面構造は繰り返されるレピートに関係なく、部分領域に分割することができ、その部分領域がそれぞれシーケンシャルに加工され、あるいは少なくとも部分的に複数の加工ヘッドによって並行に加工される。
その場合に部分領域の境界は、自由に選択可能であって、好ましくは境界が表面の未加工の領域と一致する形式で、定められるので、表面構造化において技術的にもたらされる不正確さが生じることがない。
使用される加工ヘッドに従って、定められた部分領域は１０〜１００ｃｍ、好ましくは５０ｃｍのエッジ長さを有することができる。

さらに、方法を適用する場合に、レーザーのレーザービーム又は電子ビーム源の電子ビームは垂直（ｚ座標）に対して角度をもって表面へ当接する。
その場合に２〜１０ｎｍの直径上でレーザービーム又は電子ビームを合焦することが可能である。

表面構造化の技術的に生じる中断、すなわち使用される層材料の塗布、を行うことができるようにし、かつ続いて他の加工を実施するために、方法の他の好ましい形態においては、表面上に測定点が設けられており、それらが加工ヘッドの位置をいつでもコントロールすることを許すので、補正制御を行うことができ、かつ加工ヘッドは正確に、その前に中断された位置においてその作業を再び開始することができる。

できあがったプレスシート又はエンドレスベルトは、構造化が行われた後に他の加工方法を受けることができる。
たとえば光沢度の異なる複数のクロム層を塗布することができ、その場合にまず全面的なクロムメッキが行われ、かつそれに続いて少なくとも１つの第２のクロムメッキ層を設けるために、表面構造の隆起した領域または低い位置にある領域がマスクで覆われる。
代替的に、光沢度を光沢液槽、機械液な後加工あるいは表面エッチングによって調節する可能性がある。
これら他の方法ステップの終了後に、プレスシート又はエンドレスベルトができあがり、定められた使用目的のために使用することができる。

本発明の課題は、さらに、本発明に係る方法に従って大フォーマットのプレスシート又はエンドレスベルト上に３次元の層構造を形成することができる、装置を提供することである。

本発明によれば、装置課題は、装置が、加工すべき材料のための少なくとも１つの載置装置、少なくとも１つの加工ヘッド及び加工ヘッドを任意の位置へ案内及び／又は移動させるため、あるいはｘ及びｙ座標によって形成される平面の内部で作業テーブルを追従させるためのキャリッジガイド並びにその位置に到着するための独立した駆動部材と制御ユニットを有し、その制御ユニットが加工ヘッド又は作業テーブルを案内し、位置決めし、かつ制御するために設けられていることによって、解決される。
その場合にｘ及びｙ座標の駆動は、３Ｄトポグラフィーの個々の２Ｄデータのデジタルデータによって行われ、その場合に少なくとも１つの加工ヘッドを用いて、使用される層材料が固化される。

方法を適用するために設けられた装置は、まず、載置装置からなり、その上にプレスシート又はエンドレスベルトを載せることができる。
１メートルより大きい少なくとも１つのエッジ長さを有する、加工すべきプレスシート又はエンドレスベルトの大きさに基づいて、この載置装置は大フォーマットで形成されなければならず、かつプレスシートもしくはエンドレスベルトの平坦な載置を可能にしなければならない。
キャリッジガイドによって、ｘ座標とｙ座標によって形成される平面内で加工ヘッドを移動させることが可能になり、その場合に位置へ到着するための独立した駆動部材が設けられている。
その場合に、３Ｄトポグラフィーの個々の２Ｄ層のデジタルデータが供給される制御ユニットを介して、加工ヘッドの、もしくは加工ヘッドが固定的に位置決めされている場合には作業テーブルの、ガイド、位置決め及び制御が行われる。
この場合に使用される加工ヘッドは、使用される粉末形式、ペースト状、ガス状又は液状の形式の層材料を固化するために、用いられる。

装置請求項の他の形態において、１つ又は複数の加工ヘッドが平面内で１つの座標方向に配置されており、他の座標の方向へ一緒に移動することができる。
その場合に加工ヘッドは、表面に対して１〜２０ｃｍの間隔で配置することができ、その場合に１０〜１００ｃｍ、好ましくは５０ｃｍのエッジ長さを有する面を、加工ヘッドによって加工することができる。

装置請求項の他の形態において、載置装置が平坦な平面を有し、その平面が多数の部分面に分割されており、かつ部分面の内部に真空吸引装置のための吸引開口部を有している。
真空吸引装置によって、プレスシート又はエンドレスベルトが吸い付けられるので、これが載置装置上に平坦に載置することができ、加工ヘッドによる他の加工ステップのために固定位置に保持され、それによってプレスシート又はエンドレスベルトがずれによって表面構造に対して移動することが回避される。

できあがったプレスシート又はエンドレスベルトは、方法についてすでに説明したように、構造化が行われた後に他の加工方法を受けることができる。
たとえば異なる光沢度を有する複数のクロム層を設けることができ、その場合にまず、全面的なクロムメッキが行われ、かつ表面構造の隆起した、あるいは低い位置にある領域がマスクで覆われ、それによって次に少なくとも１つの第２のクロムメッキ層が設けられる。
代替的に、光沢度を光沢液層、機械的な後加工又は表面エッチングによって調節する可能性が存在する。
これら他の方法ステップの終了後に、プレスシート又はエンドレスベルトは完成し、定められた使用目的のために使用することができる。

３次元の層構造を用いて形成された、プレス工具の、特に金属のプレスシート又はエンドレスベルトの表面構造は、それが材料プレート、プラスチック箔、剥離フィルム、ＰＶＣ表面、ＬＶＴ（高級ビニルタイル）、デビッドカード、パス、クレジットカード又はプラスチックカードをプレスし、かつ／又は刻印するために使用されるように、設けられており、その場合にプレス工程によって５００μｍの深さまでの自然に忠実な表面構造が得られ、かつその場合にプレス工具の表面を構造化するために、ｘ及びｙ座標を駆動するために、表面構造の３Ｄトポグラフィーの２Ｄ層のデジタルデータが使用され、かつその場合に表面は部分的に加工され、かつ、プレス工具の表面上に表面構造又はそのネガの予め定められた３Ｄトポグラフィーの再現が、層材料の塗布によって行われる。

本発明は、さらに、少なくとも部分的に刻印された表面を有する材料プレートに関し、その材料プレートは、方法請求項のいずれかに従い、かつ装置請求項のいずれかに記載の装置を使用して形成された、プレスシート又はエンドレスベルトを使用して形成される。

本発明に係る方法の好ましい形態において、手本として、たとえば木材表面のような、自然に成長した未加工材料、あるいは特に天然石表面のような、自然の鉱物の表面構造、あるいは、たとえばセラミック表面のような、人工的に形成された構造の３Ｄトポグラフィーのデジタルデータが使用される。
デジタルデータは、たとえばスキャナによって検出することができ、そのスキャナは表面構造の３Ｄトポグラフィー全体を方向変換可能なミラー技術によって自然に忠実に検出し、あるいは、少なくとも１つのミラーによって方向変換されたレーザービームとそれから得られる反射を用いて手本の表面構造の３Ｄトポグラフィー全体を走査することによって、検出する。
好ましくは、改良された深さ分解能を有する３Ｄマイクロスコープを使用することができる。
表面を構造化するために、さらに、表面構造のグレースケールイメージのデジタルデータを使用することができる。
その場合にカラースケールは、白と黒の間で所望の数のインターバルに分解される。
次に、各インターバルにカウンター値が対応づけられる。
カラー白に相当するインターバル値に、あるいはカラー黒に相当するインターバル値に、ゼロの数が対応づけられる。
その場合にインターバルは、カラースケールの反対側の端部まで、連続的に番号づけられる。
ｚ座標は、インターバルに相当するカウンター値、あるいはそれの任意の数倍をとることができ、かつ２Ｄ層を定めるために使用することができる。

本発明の特別な利点は、単純な支持体ボディ、たとえばスチールシート、が使用され、その上に表面を構造化するための３次元の層構造が、あるいは重合により、あるいは焼結によって形成されることにある。
それによって、前もってエッチングレジスト（マスク）を設けることを伴う煩雑なエッチング方法が不要となる。
したがってこの方法は、場合によっては仕上げまでに他の材料層、特に硬質クロム層の塗布が設けられる場合でも、極めて環境になじむ方法として特徴づけられる。

以下、図を用いて本発明を詳細に説明する。

表面構造を有するプレスシートを示す上面図である。 図１に示すプレスシートの表面構造の層構造を著しく拡大して示す詳細図である。 プレスシートを形成するための装置を図式的に示す上面図である。

図１は、材料プレートを形成するために使用することができるプレスシート１を斜視図で示している。
図示の実施例において、プレスシート１は、木材料に相当する表面構造２を有している。
プレスシート１は、本発明に係る方法に従って３Ｄトポグラフィーのデジタルデータを使用して形成されており、それにおいて構造化は、多数の個々の２Ｄ層を設けることによって形成されている。
表面構造化の終了後に、全面的あるいは部分的に、１つの、場合によっては複数のクロム層が塗布される。
それによってプレスシート１が、材料プレートをプレスするために使用可能となる。

図２は、表面構造２を有するプレスシート１の横断面を著しく拡大して示している。
その場合に支持体シート３上に多数の個別の層４が塗布されており、それらの層の付与形状が所望の表面構造に相当する。
個々の層４は、加工ヘッドによって固化されて、それに続いてクロム層５を設けられる。
代替的に複数のクロム層を使用することができ、それらのクロム層は、たとえば隆起部６もしくは低い位置にある領域７上に異なる光沢度を生じさせる。

図３は、プレスシート１の表面構造を形成するために設けられている装置２０を上面で示している。
プレスシート１が作業テーブル２１上に置かれ、その作業テーブルには多数の漏斗状の凹部２２が形成されており、それら凹部が真空ポンプに接続されているので、プレスシート１は作業テーブル２１上にほぼ完全に平坦に固定することができる。
プレスシート１に沿って、ガイドレール２３、２４が配置されており、その上に滑りガイド２５、２６が走行可能に配置されており、その場合に滑りガイド２５、２６はそれぞれ駆動モータを有している。
滑りガイド２５、２６は、トラバース２７を介して互いに結合されており、そのトラバースが駆動ヘッド２８を収容するために設けられている。
駆動ヘッド２８は、同様に駆動モータを介してガイドレール２３、２４の長手方向の延びに対して横方向に移動可能であるので、加工ヘッド２８はプレスシート１の上方で各位置に達することができる。
本発明によれば、駆動ヘッド２８は、電磁放射を発生させる加工ヘッド２８であり、あるいは電子ビームを送出する加工ヘッド２８であって、それを用いてプレスシート１の所望の表面構造化が行われる。
そのために、多数の個別の層が互いに重なるように塗布され、かつ本発明に係る方法に従って固化されるので、層がプレスシート１の支持体材料３上に付着し、完了後にクロム層で被覆することができる。

その場合に加工ヘッド２８は、層を塗布するために制御ユニット２９によって移動され、その制御ユニットは３Ｄトポグラフィーとそれから求められるデジタルの２Ｄ層とを用いて滑りガイド２５、２６の駆動モータによって加工ヘッド２８を所望の位置へ移動させる。

１ プレスシート
２ 表面構造
３ 支持体材料
４ 層
５ クロム層
６ 隆起部
７ 低い位置にある領域
２０ 装置
２１ 作業テーブル
２２ 漏斗形状の凹部
２３ ガイドレール
２４ ガイドレール
２５ 滑りガイド
２６ 滑りガイド
２７ トラバース
２８ 加工ヘッド
２９ 制御ユニット

Claims (16)

1. 材料プレート、プラスチック箔、剥離フィルム、ＰＶＣ表面及びＬＶＴ（高級ビニルタイル）、デビッドカード、パス、クレジットカードあるいはプラスチックカードをプレスするための、１メートルより大きい少なくとも１つのエッジ長さを有する大フォーマットのプレス工具の表面構造（２）を形成する方法であって、少なくとも以下のステップ：
   −表面構造（２）の３Ｄトポグラフィーのデジタルデータの準備と使用するステップ、
   −３Ｄトポグラフィーの個々の２Ｄ層（４）のデジタルデータを形成するステップ、
   −加工ヘッド（２８）を案内し、かつ／又はｘｙ平面内で位置決めするため、あるいは２Ｄ層（４）のデジタルデータに従って層材料を存在する支持体材料（３）あるいはすでに形成されている層と結合するために、作業テーブル（２１）をｘ及びｙ座標によって形成される平面内で固定位置に保持された加工ヘッド（２８）に対して追従させるために、２Ｄ層（４）のデジタルデータを使用するステップであって、加工ヘッド（２８）は、所望の表面構造を得るために複数の個別の層を互いに重なるように塗布するように構成されている、ステップと、
   を含み、
   繰り返されるパターンに関係なく表面構造（２）が部分領域に分割され、前記部分領域がそれぞれシーケンシャルに加工され、あるいは少なくとも部分的に複数の加工ヘッドによって並列に加工され、かつ／又は
   部分領域の境界が自由選択可能であり、かつ／又は
   定められた部分領域が使用される加工ヘッド（２８）に従って１０〜１００ｃｍまでのエッジ長さを有する、
   ことを特徴とする方法。
2. 層材料が固体、液状、ペースト状、ガス状あるいは粉末状の形式で使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 加工ヘッド（２８）が電磁放射を発生させるために設けられており、特に赤外線放射あるいは１波長又は２波長のレーザー光が使用され、かつ／又は
   加工ヘッド（２８）が電子ビームを送出する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 加工ヘッド（２８）の追従が、表面に対して１〜２０ｃｍの間隔で行われ、かつ／又は
   加工ヘッド（２８）が、表面と加工ヘッド（２８）の間に生じる間隔変化に従って追従する、
   ことを特徴とする請求項１、２あるいは３に記載の方法。
5. 自然に成長した未加工材料、天然の鉱物、又は、人工的に形成された構造、の表面構造（２）のデジタルデータの使用が基礎とされ、かつ／又は
   デジタルデータが、プレスされる材料プレートのコア上に形成される装飾層の表面構造を含んでいる、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. ３Ｄトポグラフィーを定めるために、
   ３Ｄスキャナが使用され、該３Ｄスキャナは表面構造を検出し、かつデジタルデータを計算するために手本の表面全体を方向変換可能なミラーを用いてスキャンし、あるいは少なくとも１つのミラーによって方向変換されたレーザービームとそれから得られる反射とを用いて表面構造全体を走査することにより検出し、
   あるいは３Ｄマイクロスコープが使用され、
   あるいは表面構造のグレースケールコピーが使用される、
   ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. ２Ｄ層（４）のデジタルデータを求めて加工ヘッド（２８）を制御するために、デジタル３Ｄデータが変更されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 部分領域の境界が、前記境界が表面の未加工の領域と一致するように定められ、かつ／又は
   定められた部分領域が、使用される加工ヘッド（２８）に応じて５０ｃｍのエッジ長さを有している、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 層材料が、チタンのような、金属粉末からなり、それが焼結され、かつ／又は
   層材料が液状またはペースト状のプラスチック又は樹脂からなり、それが重合され、かつ／又は
   層材料がガス状の物質からなり、それが固化され、かつ／又は
   層材料がシングル又はマルチコンポーネント粉末からなり、それが結合剤又は硬化剤によって固化され、重合され、あるいは溶融され、かつ／又は
   層材料が箔からなり、それが部分的に重合される、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. レーザーのビーム又は電子ビーム源の電子ビームが垂直（ｚ座標）に対して角度をもって表面へ当接し、かつ／又は
    レーザービーム又は電子ビームの合焦が、２〜１０μｍの直径上で行われる、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 表面上に測定点が設けられており、前記測定点がいつでも加工ヘッド（２８）の位置のコントロールを許すので、補正制御を行うことができる、
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法を適用するための装置（２０）において、
    加工すべき材料のための少なくとも１つの載置装置、
    少なくとも１つの加工ヘッド（２８）、
    加工ヘッド（２８）を任意の位置へ案内及び／又は移動させ、あるいはｘ及びｙ座標によって形成される平面内で作業テーブル（２１）を追従させるためのキャリッジガイド、並びに、
    前記少なくとも１つの加工ヘッド（２８）又は作業テーブル（２１）を所定の位置に移動させるための独立した駆動部材と、加工ヘッド（２８）又は作業テーブル（２１）を案内し、位置決めし、かつ制御するために設けられている制御ユニット（２９）、を具備し、
    装置（２０）が、ｘ及びｙ座標の駆動が、３Ｄトポグラフィーの個々の２Ｄ層（４）のデジタルデータによって行われるように、設計されており、かつ
    装置（２０）が、少なくとも１つの加工ヘッド（２８）によって使用される層材料が固化されるように、設計されており、装置は、さらに、表面構造（２）を繰り返されるパターンに関係なく部分領域に分割し、かつそれら部分領域をそれぞれシーケンシャルに加工し、あるいは少なくとも部分的に複数の加工ヘッドによって並列に加工するように、設計されており、かつ／又は
    装置は、部分領域の境界が自由選択可能であるように、設計されており、かつ／又は
    装置は、定められた部分領域が、使用される加工ヘッド（２８）に従って１０〜１００ｃｍのエッジ長さを有するように、設計されている、
    ことを特徴とする方法を適用するための装置。
13. １つ又は複数の加工ヘッドが、平面内で１つの座標方向に配置されており、かつ共通に他の座標方向に走行可能であって、かつ／又は
    加工ヘッドが、表面に対して１〜２０ｃｍの間隔で配置されており、かつ１０〜１００ｃｍ、あるいは好ましくは５０ｃｍのエッジ長さを有する面を加工する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置（２０）。
14. 載置装置が、複数の漏斗状の凹部が設けられた平坦な平面を有し、かつ複数の漏斗状の凹部の内部に真空吸引装置のための吸引開口部を有し、かつ／又は
    加工ヘッド（２８）が赤外線ランプ、ＵＶランプ、レーザー又は電子ビーム源を有している、
    ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の装置（２０）。
15. 材料プレート、プラスチック箔、剥離フィルム、ＰＶＣ表面、ＬＶＴ（高級ビニルタイル）、デビッドカード、パス、クレジットカードあるいはプラスチックカードをプレス及び／又は刻印するために、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の装置（２０）を使用して、
    請求項１から１１のいずれか１項の方法に従ってプレスシート（１）又はエンドレスベルトを製造するための方法であって、
    当該方法が、
    プレス工程によって５００μｍの深さまで表面構造（２）を得ることと、
    プレス工具の表面を構造化する場合に、ｘ及びｙ座標を駆動するために表面構造（２）の３Ｄトポグラフィーの２Ｄ層のデジタルデータを使用することと、
    表面を部分的に加工し、かつ層材料の塗布によってプレス工具の表面に、表面構造（２）又はそのネガの所定の３Ｄトポグラフィーの再現を行うことと、
    を含む、プレスシート又はエンドレスベルトを製造するための方法。
16. 材料プレートを製造するための方法であって、
    自然に成長した未加工材料、天然の鉱物、又は、人工的に形成された構造、の表面構造（２）を有する、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の装置（２０）を使用して請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法に従って形成されたプレスシート（１）又はエンドレスベルトを使用して、材料プレートの表面を少なくとも部分的に刻印すること、
    を含む、材料プレートを製造するための方法。

Images