JP2002540996A - シームレス開口金属ベルトの製造方法 - Google Patents
シームレス開口金属ベルトの製造方法Info
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Abstract
Description
明は、さらに、そのような継ぎ目を開口パターンにおける分裂を伴うことなく生
成する方法に関する。
ルファスパターンの使用は、McGuire,Tweddell,及びHami
ltonの名で1996年11月8日に出願され、“Three−Dimens
ional、Nesting−Resistant Sheet Materi
als and Method and Apparatus for Mak
ing Same”と題された係属中の(許可された)米国特許出願第08/7
45,339号で開示されており、その開示は、ここに参照により組み込まれる
。この出願では、2−スペースの束縛Voronoiテッセレーション(constr
ained Voronoi tesselation)に基づいて著しく均一な特性を有するアモルファ
スパターンを生じさせる方法の概略が述べられている。この方法を用いると、不
規則な複数の多角形を連結してなるネットワークからなるアモルファスパターン
がコンピュータを用いて生成される。
に確かに有用である。しかしながら、このパターンを生産用具(エンボスロール
またはベルトのような)の生成に使用しようとすると、或るパターンをロールの
周りに巻きつけたときにその異なる縁(edge)のせいでそのパターンが「触れる
」位置には明らかな継ぎ目が存在することとなる。さらに、非常に大きなロール
については、これらロールを覆うパターンを生成するのに必要な計算時間は甚だ
しくなる。それゆえ、「タイリング」が可能な複数のアモルファスパターンを生
成する方法が必要である。ここで使用する用語「タイル」、「タイリングする」
、及び「タイリングされた」は、パターンデザインで占められた有界領域を備え
たパターンまたはパターン要素であって、補完的であるが非同一な縁部幾何を有
する他の同一なパターンまたはパターン要素に縁と縁とを接して接合されて、視
覚的に明白な継ぎ目を全く有していないより大きなパターンを形成し得るものを
言う。そのような「タイリングされた」パターンがエンボスロールの生成に使用
される場合、それがロールの周りに巻かれる際に平坦なパターンが接する位置に
継ぎ目の発生はない。さらに、非常に大きなパターン(大きなエンボスロールの
表面のような)が小さなパターンを「タイリングする」ことによりつくられ得て
、それら小さなパターンタイルの縁で継ぎ目の発生は全くない。
備えた三次元ウェブを形成するための成形構造体として供せられるエンドレス開
口ベルト材料を形成するという困難な課題が残されている。従来のベルト形成技
術は、一般に、非開口のベルト材料の両端(end)同士を溶接または融着し、そ
れにドリルで穴をあけて、型付けされる孔の外観に近づけることに依存していた
。しかしながら、特にアモルファスパターンでは、ドリルで穴あけされた穴の規
則的性質は、ベルトに直ちに視認され得る継ぎ目を、それゆえ、完成した製品中
の突起のパターンに対応した中断を生じさせる。ベルト材料の両端まで全面的に
型付けされた孔を形成することは、同様に、その材料の不連続な端縁(end edge
)同士を十分に融着する観点で困難な努力目標をもたらす。例えば、薄い金属ス
トリップを円筒形のベルトへと変える一般に利用されている方法は、エネルギー
源として高エネルギービーム(電子ビームまたはレーザビーム)を用いてストリ
ップを突き合わせ溶接して円筒とすることによる。この溶接工程の1つの必要条
件は、連続的な金属ストリップを横切って溶接が実行されることである。溶接線
の入口及び出口ではビームによって穴が残されるので、金属における中断は溶接
を不正確且つ不連続とする。
中断がない連続開口ベルトを生成する方法を提供することが望ましい。
端を有し且つ完成したベルトの長さに少なくとも等しい長さを有するストリップ
材料を準備する工程と、(b)前記完成したベルトの長さに少なくとも等しい長
さを有する開口パターンを準備する工程,前記パターンは複数の二次元幾何学形
状を含み、前記パターンは相互にタイリングされ得る対向した端縁を有している
,と、(c)前記パターンのそれぞれの端の所定の部分を除去し且つ前記所定の
部分同士を前記対向した端縁に沿って接合して再エッチング(re-etch)パター
ンを形成する工程と、(d)前記ストリップに前記パターンの前記二次元幾何学
形状に対応して複数の孔を形成する工程,前記ストリップは融着ゾーンを備えた
それぞれの端の近傍の領域において孔が無いままである,と、(e)前記融着ゾ
ーン同士が共通の融着ゾーンを形成するように前記ストリップの端同士を融着す
る工程と、(f)前記共通の融着ゾーンに前記再エッチングパターンに対応して
複数の孔を形成する工程とを含んだ方法を提供する。
形状のアモルファス二次元パターンである。前記ストリップ材料は、金属、プラ
スチック、布、ゴム、及びそれらの組み合わせからなる群より選択される材料を
具備していてもよい。
られるが、本発明は、添付の図面とともに以下の好ましい態様の説明からより良
好に理解されるであろうと考えられる。それら図面において、同様の参照番号は
同一の要素を示し、そこで、 図1は、ベルトをつくるのに適したストリップ材料及びその上に載せられたパ
ターンの平面図であって、本発明に関連した様々な寸法を説明しており、 図2は、端縁同士が融着された図1のストリップを拡大した部分平面図であっ
て、本発明に関連した付加的な寸法を説明しており、 図3は、本発明で有用なアモルファスパターンの代表的な態様の4つの同一な
「タイル」の平面図であり、 図4は、より近くに近接して移動させられた図3の4つの「タイル」の平面図
であって、パターン縁のマッチングを説明しており、 図5は、本発明で有用なパターン発生等式において参照される寸法の概略的な
説明であり、 図6は、本発明で有用なパターン発生等式において参照される寸法の概略的な
説明である。
材料を例証している。そのストリップ材料の上にはパターンPが載置されており
、本発明に関連した様々な寸法を説明している。パターンPは、様々な形態を取
ることができる、例えば、前記のMcGuireらの出願に記載されるように、
金属ベルトへとフォトエッチングされるべき孔のパターンのネガを備えていても
よい。
長は、ストリップの軸線に平行に測定され、その軸線が完成したベルトの流れ方
向となる。寸法及びマーキングは、必須ではないが、好ましくは、縦の中心線に
沿ってストリップの中点に対して対称とされる。完成したベルトに望まれる長さ
(すなわち、閉ループへと形成された後の周)はBLで示され、この例では、完
成したベルトの幅はストリップ幅と等しい。SLとBLとの間の長さの差は、以
下に説明するように、端縁SE同士を接合するための準備の際にトリミングされ
るであろう。最終的なトリミングが望まれない場合は、SLとBLとは等しくな
る。
プ幅SWと等しくてもよいが、好ましくはベルトトラッキングのための均一な縁
取り(border)を残すためにSWよりも僅かに狭いパターン幅PWを有している
。そのパターン長が完成したベルトの長さBLと等しく、ベルトの両端同士が融
着されたときにパターンに裂け目や継ぎ目が全く無いことは重要である。同様に
、パターンの対向した端は、そのパターンの端同士が接合されるときに、それら
が「タイリング」するか或いは噛み合って視認可能な継ぎ目の生成を回避する補
完的形状を有していることが好ましい。そのようなアモルファスパターンを発生
させる好適な技術は以下に記載される。
なベルト作製材料が準備される。望まれる製造作業に依存して、多様な材料がベ
ルト製造に好適であろう。厚さ0.005インチのシリーズ304ステンレス鋼
板は、ベルト製造に好適であることが分かっている。1つの実例として、完成幅
が12.5インチであり且つ完成周/長が72インチのベルトを仮定する。その
ストリップ長SLは、それゆえ、最終的なトリミングを見込んで(すなわち、ス
トリップ縁SEは除去される)72インチよりも僅かに長く、ストリップ幅SW
はそれゆえ12.5インチである。好適なパターンPが発生させられ、12イン
チのパターン幅及び72インチである完成ベルト長BLに等しいパターン長を有
するそのネガが準備される。4つの測定マークMが、ストリップ上の、パターン
によって占有されるべき空間の外側に配置され、次の操作の際にネガの位置合わ
せを援助する。マークMは、直径0.010インチの円は申し分ないことが分か
っているが、どのような形状であってもよい。マークMは、ストリップの軸線に
対して対称に配置され、完成ベルト長BLよりも短い測定長MLを規定する。B
LとMLとの間の差は、パターンPに対応するエッチングされた開口パターンを
乱すことなく融着機器と操作とのための間隙を提供するのに十分であるべきであ
る。72インチのBLについてMLが68インチであるように、ストリップのそ
れぞれの端での2インチの差が十分であることが分かっている。次に、パターン
Pはマークされ、その測定マークMを超えたパターンの両端が、除去され、コン
ピュータまたは他の技術により、それらのマージナル端を介して相互に接合され
て、以下で「再エッチングパターン」と呼ぶものを形成し、次の工程のために保
存される。
チングされ、パターンのトリミングされた両端が測定マークMに対して位置合わ
せされたままであることを確認する。パターンがストリップ中へとエッチングさ
れた後、ストリップの2つの対向した端は、次いで、測定マーク同士が互いから
距離X,それはBLとMLとの間の差を示し且つ先に除去したパターン(「再エ
ッチングパターン」)の総長に対応している,だけ離れて重なり合った関係とさ
れる(図2を参照のこと)。この例では、距離Xは4インチである。ストリップ
端SEは、次に、共通な線に沿って同時に除去されてそれらのプロファイルが同
一となるのを保証し、切断された端は、次に、ストリップ材料に依存して高エネ
ルギービーム(電子ビームまたはレーザビーム)または他の適当な技術による突
き合わせ溶接によって線Wに沿って融着される。ストリップ材料は孔や幾何によ
って中断されていないので、その融着は高品質高強度の継ぎ目を生じさせる。
れて、融着操作の間にズレが生じなかったことを保証する。どのような小さなズ
レも、コンピュータまたはパターン縁の調和に適した他の適当な技術によって発
生させたのであれば、パターンの保存された部分を「トリミング」することによ
り直され得る。その再エッチングパターンは、次に、測定マークM(パターン縁
に対向した両端縁に対して配向し、それらパターン縁からそれらは隔てられてい
る)間のベルトの「空白」エリア上に載置され、再エッチングパターンが次いで
ベルト中へとフォトエッチされる。
路プロファイルをとるベルト,すなわち、可撓性の構造体,に焦点を合わせてい
たが、本発明は、ベルトが実際には支持構造体に固定され且つ円形断面の円筒へ
と成形され且つ装置での操作のために回転可能に固定されている場合、シームレ
スドラムの製造への適用可能性を見出していることが理解されるべきである。
明の方法は、適当な開口及び融着技術が用いられる限り、高分子材料、布、ゴム
などのような他の材料に関連して用いられてもよいことが理解されるべきである
。
rphous Patterns」と題され、譲受人が同一であり、共に係属中
の、Kenneth S.McGuireの名で同時に出願された米国特許出願
第[ ]に詳細に記載されたアルゴリズム用いて生成された
パターン20を示しており、その開示はここに参照により組み込まれる。図3及
び4から明らかなように、タイル20同士が近くに近接するように寄せられたと
きに、それらの境界に継ぎ目は全く出現していない。同様に、パターンをベルト
またはロールの周りに巻きつけることによるように、単一のパターンまたはタイ
ルの対向した縁同士が寄せられた場合、継ぎ目は同様に直ちには視認されないで
あろう。
織、規則性、または配向を呈したパターンを言う。この用語「アモルファス」の
定義は、Webstar’s Ninth New Collegiate D
ictionaryにおける対応した定義によって明らかとされるように、一般
には、その用語の通常の意味と一致している。そのようなパターンにおいて、1
つの要素の隣接する要素に対する配向及び配置は、次に続く要素のそれとの予想
可能な関係を全く有していない。
配置を呈した構成要素のパターンを言うのに使用される。この用語「アレイ」の
定義は、Webstar’s Ninth New Collegiate D
ictionaryにおける対応した定義によって明らかとされるように、一般
には、その用語の通常の意味と一致している。そのようなアレイパターンにおい
て、1つの要素の隣接する要素に対する配向及び配置は、次に続く要素のそれと
の予想可能な関係を有している。
スト性の程度との直接的な関係を有している。例えば、最密六角形アレイにおけ
る均一な大きさ及び形状の中空突起の高秩序アレイパターンでは、それぞれの突
起は、事実上、他のいずれかの突起の繰り返しである。そのようなウェブの複数
の領域のネスティングは、実際にはウェブ全体でないにしても、積み重ねられた
複数のウェブまたはウェブの複数の部分の間でのいずれかの所定の方向への1つ
以下の突起間隔のウェブ配列シフトとともに成し遂げられ得る。どのような秩序
度もある程度のネスト性を提供すると考えられるが、秩序度が低いほど、より低
いネスティング傾向を示すであろう。したがって、突起のアモルファス非秩序パ
ターンは、それゆえ、最大限可能な耐ネスティング度を呈するであろう。
シート材料もまた、「同形」を呈すると考えられている。ここで使用する用語「
同形」及びその語根である「同形な」は、所定の範囲を定められた(circumscri
bed)エリアがパターン内のどこで輪郭を描かれていようと、そのようなエリア
についての幾何学的及び構造的特性における実質的な均一性を言う。この用語「
同形な」の定義は、Webstar’s Ninth New Collegi
ate Dictionaryにおける対応した定義によって明らかとされるよ
うに、一般には、その用語の通常の意味と一致している。一例として、アモルフ
ァスパターン全体に対して統計的に有意な数の突起を含んだ所定の範囲を定めら
れたエリアは、突起面積、突起の数密度、総突起壁長などのようなウェブ特性に
ついて統計的に実質的に等しい値を与えるであろう。そのような相互関係は、ウ
ェブ表面を横切って均一性が望まれる場合に物理的構造的ウェブ特性に関して、
特には、突起の圧縮抵抗などのようなウェブの平面に垂直な方向に測定されるウ
ェブ特性に関して望ましいと考えられている。
。例えば、材料の平面内で最初は等方性である材料から形成された三次元シート
材料は、一般には、その材料の平面内の複数の方向における物理的ウェブ特性に
関して等方性のままであることが観測されている。ここで使用する用語「等方性
」は、材料の平面内の全ての方向において実質的に等しい程度で示されるウェブ
特性を言うのに使用される。この用語「等方性」の定義は、Webstar’s
Ninth New Collegiate Dictionaryにおける
対応した定義によって明らかとされるように、一般には、その用語の通常の意味
と一致している。理論によって束縛されることが望まれる訳ではないが、現在の
ところ、これは、アモルファスパターン内での三次元突起の非秩序非配向配列の
せいであると考えられている。逆に言えば、ウェブ方向に応じて変化するウェブ
特性を呈する方向性ウェブ材料は、典型的には、アモルファスパターンを材料に
導入した後でも、そのような特性を類似の様式で呈するであろう。一例として、
そのような材料のシートは、出発材料が引張特性において等方性であれば、その
材料の平面内のいずれの方向においても実質的に均一な引張特性を呈し得る。
いずれかの所定の点からの半直線としていずれかの所定の方向に外側に向かって
引かれた線が遭遇する統計的に等価な単位長さ当りの突起数尺度へと換算される
。他の統計的に等価なパラメータは、突起壁の数、平均突起面積、突起間平均総
空間などを含み得る。ウェブの平面内の複数の方向に関する構造的幾何学的特徴
の観点での統計的等価は、方向性ウェブ特性の観点での統計的等価へと換算され
ると考えられる。
の概念へと立ち戻ると、アレイは定義によると物理的な意義において「秩序正し
い」ので、それは、突起のサイズ、形状、間隔、及び/または配向における或る
規則性を呈するであろう。したがって、パターン中の所定の点から引かれた線ま
たは半直線は、突起壁の数、平均突起面積、突起間平均総空間などについて、方
向性ウェブ特性における対応した変動とともに、半直線が延びる方向に依存して
統計的に異なる値を与えるであろう。
、形状、ウェブに対する配向、隣接する突起の中心間間隔に関して不均一である
。理論に束縛されることを望む訳ではないが、隣接した突起の中心間間隔の違い
は、表面−裏面ネスティングシナリオにおいてネスティングが起こる可能性を減
少させることにおいて重要な役割を演じていると考えられている。パターン中の
突起の中心間間隔の違いは、物理的意義において、ウェブ全体に関して異なる空
間位置で配置された突起間の空間をもたらす。したがって、突起/空間配置の観
点で、1つ以上のウェブの積み重ねられた部分間で起こる「マッチ」の可能性は
非常に低い。さらに、積み重ねられた複数のウェブまたはウェブの複数の部分で
隣り合う複数の突起/空間の間で起こる「マッチ」の可能性は、突起パターンの
アモルファス性のためにさらに低い。
者指定の有界範囲内において、所定の突起に対して最も近い隣接突起がウェブの
平面内のいずれかの所定の角位置に存在する可能性が等しいように、中心間間隔
はランダムである。ウェブの他の物理的幾何学的特徴は、好ましくは、突起の辺
の数、それぞれの突起内に含まれる角度、突起のサイズなどのようなパターンの
境界条件において、ランダムであるかまたは少なくとも不均一である。しかしな
がら、隣り合う突起間の間隔を不均一及び/またはランダムとすることは可能で
あり且つ或る状況においては望まれるが、相互に連結し得る多角形形状の選択は
、隣り合う突起間に均一な間隔をつくる。これは、以下に説明するように、本発
明の三次元耐ネスティングシート材料の幾つかの適用に特に有用である。
は2つの辺を有する多角形は線を規定するので、3つ以上の辺を有する二次元幾
何学形を言う。したがって、三角形、四角形、五角形、六角形などとともに、辺
の数が無限である円や楕円などの曲線形状が用語「多角形」に含まれる。
を記載する場合、「平均」量及び/または「等価」量を使用することがしばしば
有用である。例えば、二次元パターン中の対象間の直線距離の関係を描写する観
点で、間隔が中心間に基づいたとしても或いは個々の空間に基づいたとしても、
「平均」間隔の用語は結果として得られる構造を描写するのに有用であるかも知
れない。平均の観点で記述され得る他の量は、対象によって占有された表面積の
割合、対象の周、対象の径などを含むであろう。対象の周や対象の径のような他
の寸法のために、水力学的なコンテクストにおいてしばしば為されるように仮定
的等価径を構築することにより、非円形の対象について近似が為され得る。
れの切頭体の形状及び配列は唯一無二であるので表面−裏面ネスティングを決し
て呈さない。しかしながら、そのような完全にランダムなパターンの設計は、適
当な成形構造体を製造する方法と同様に、非常に時間を浪費し且つ複雑な命題で
ある。本発明によると、非ネスティング属性は、セルまたは構造の全体的な幾何
学的特徴のように互いに隣り合うセルまたは構造の関係が特定されているが、セ
ルまたは構造の正確なサイズ、形状、及び配向は不均一であり且つ非反復である
パターンまたは構造を設計することにより得られるであろう。ここで使用する用
語「非反復」は、当該規定されたエリア内のいずれか2つの位置で同一な構造ま
たは形状が存在していないパターンまたは構造を言うことが意図されている。当
該エリアのパターン内には所定のサイズ及び形状の2つ以上の突起があるかも知
れないが、それらの周りにおける不均一なサイズ及び形状の他の突起の存在は、
事実上、複数の位置に同一な突起の群が存在する可能性を排除する。換言すれば
、突起のパターンは、パターン全体内の突起群のいずれも他のいずれの突起群と
は同一にならないように、当該エリアの全体にわたって不均一である。三次元シ
ート材料の梁強度は、所定の突起が単一のマッチした窪みを覆って積み重ねられ
ている場合であっても、当該単一の突起を取り囲んだ突起が他の突起/窪みを取
り囲んだものとはサイズ、形状、及び結果として得られる中心間間隔において異
なっているので、その突起を取り囲む材料のいずれの領域の有意なネスティング
をも防止するであろう。
多孔質セラミック膜を研究しており、より詳細には、そのような膜の分析的モデ
ルを生み出して、数学的モデリングが現実界の性能をシミュレートするのを可能
としている。この研究は、J.Broughton及びG.A.Daviesに
よって著され、“Porous cellular ceramic memb
ranes: a stochastic model to describ
e the structure of an anodic oxide m
embrane”と題された刊行物において非常に詳細に記載されており、それ
は、Journal of Membrane Science, Vol.1
06(1995)のpp.89−101に見ることができ、その開示はここに参
照により組み込まれる。他の関連した数学的モデリング技術は、The Com
puter Journal, Vol.24,No.2(1981)のp.p
.167−172に見ることができ、D.F.Watsonによって著された“
Computing the n−dimensional Delaunay
tessellation with application to Vo
ronoi polytopes”、及び、Separation Scien
ce and Technology,28(1−3)(1993)のp.p.
821−854に見ることができ、J.F.F.Lim、X.Jia、R.Ja
fferali、及びG.A.Daviesによって著された“Statist
ical Models to Describe the Structur
e of Porous Ceramic Membranes”において非常
に詳細に記載されており、それら双方の開示はここに参照により組み込まれる。
oiテッセレーションに基づく二次元多角形パターンを創出した。そのような方
法において、再度、上記の刊行物を参照すると、複数の核生成点が、有界(予め
規定した)平面内のランダムな位置,それは完成したパターンにおいて要求され
る多角形と等しい数である,に配置される。コンピュータプログラムは、それぞ
れの点を、それぞれの核生成点から等しい速度で同時に及び放射状に円として「
成長」させる。隣り合う核生成点からの成長先端同士がぶつかり合う際、成長は
停止され、境界線が形成される。これら境界線のそれぞれは、境界線の交差によ
って形成される頂点とともに多角形の辺を形成する。
のようなパターンの特性を理解するのに有用であるが、完了するまで、上記の数
値的繰り返しを段階的に実行して、核生成点を当該所望のフィールド全体にわた
って外側に向けて増殖させるという問題が残されている。したがって、このプロ
セスを迅速に実行するために、コンピュータプログラムは、好ましくは、適当な
境界条件と入力パラメータとを仮定してこれら計算を実行し且つ所望の出力を導
出するように書かれる。
めることである。例えば、任意にドラムやベルトと同様にプレートへと形成する
ために、幅が10インチで長さが10インチのパターンを構築することが望まれ
る場合、X−Y座標系が10インチの最大X寸法(xmax)及び10インチの最
大Y寸法(ymax)とともに定められる(逆も同様)。
内に、所望の多角形となる多数の「核生成点」を決定する。この数は、0乃至無
限大の整数であり、完成したパターンにおいて望まれる多角形の平均サイズ及び
間隔を考慮して選択されるべきである。より大きな数はより小さな多角形に対応
し、その逆も同様である。核生成点または多角形の適当な数を決定する有用なア
プローチは、所望の成形構造体を満たすのに必要な、仮想的であり仮定的な均一
サイズ及び形状の多角形の数を算出することである。この仮想パターンが正六角
形30のアレイ(図5を参照のこと)であり、Dが辺から辺までの寸法であり、
Mが六角形間の間隔である場合、六角形の数密度Nは以下の等式で表される。
を用いた核生成密度の計算は、仮想六角形(D)のサイズに非常に近い平均サイ
ズの多角形を与えることが見出されている。核生成密度が分かると、パターン中
で使用されるべき核生成点の総数はパターンの面積(この例の場合は80in2
)を乗ずることにより計算され得る。
乱数発生器が使用されてもよく、「シード数」を必要とするか或いは実在的に規
定された年代時間のような出発値を用いたものを含む。多くの乱数発生器はゼロ
乃至1(0−1)数を与え、以下の議論では、そのような発生器の使用を仮定す
る。結果がゼロ乃至1の或る数へと変換されるか或いは適当な転換因子が用いら
れるのであれば、異なる出力の発生器が使用されてもよい。
計算した所望の「核生成点」の数の2倍に等しい数の乱数を発生させるように書
かれている。それら数が発生させられると、それら数は交互に最大X寸法と最大
Y寸法とを乗じられ、全てがゼロ乃至最大X寸法のX値とゼロ乃至最大Y寸法の
Y値とを有するX及びY座標のランダムな組を発生する。これら値は、その後、
「核生成点」の数と数が等しい(X,Y)座標の組として記憶される。
発生アルゴリズムから異なっているのはこの点である。パターンの左右の辺を「
メッシュ」とすること,すなわち、互いに「タイリング」され得るようにするこ
と,が望まれると仮定すると、幅Bの境界が10”の正方形の右側に加えられる
(図6を参照のこと)。要求される協会のサイズは核生成密度に依存し、核生成
密度がより高いと、要求される境界サイズはより小さくなる。境界幅Bを算出す
る便利な方法は、上述し且つ図5に示した仮想正六角形を再度参照することであ
る。一般に、仮想六角形の少なくとも3つの列が境界の中へと組み込まれるべき
であり、境界幅は以下の等式で計算され得る。
xmax+x,y)を有する他の核生成点P’としてその境界内へとコピーされる
であろう。
に使用される場合、そのパターンは偽りなくランダムであろう。この偽りなくラ
ンダムなパターンは、本来、或る場合においては不所望であるかも知れない多角
形サイズ及び形状の広い分布を有するであろう。「核生成点」位置の発生に関連
したランダム度の或る程度の制御度を提供するために、制御因子または「束縛(
constraint)」が選択され、以下、β(ベータ)と言う。束縛は、隣り合ういず
れか2つの核生成点間の最小距離である排除距離Eの導入によって、隣り合う核
生成点位置の近接を制限する。排除距離Eは、以下のように算出される。
の範囲内にある。
される。次に、βが選択され、Eが上記の等式から算出される。なお、β及びそ
れゆえにEは、複数の核生成点の配置にわたって一定のままである。その後、発
生させる核生成点(x,y)座標ごとに、この点から既に配置されている他の全
ての核生成点までの距離が算出される。いずれかの点についてこの距離がE未満
である場合、新たに発生させた(x,y)座標は削除され、新たなセットが発生
させられる。このプロセスは、全てのN点が首尾よく配置されるまで繰り返され
る。なお、本発明のタイリングアルゴリズムにおいて、x<Bである全ての点(
x,y)について、初期の点Pとコピーされた点P’との双方が全ての他の点に
対してチェックされなければならない。PまたはP’のいずれかが他のいずれか
の点までEよりも近い場合、P及びP’の双方が削除され、新たなセットのラン
ダムな(x,y)座標が発生させられる。
る。β=1である場合、排除距離は六角形状の最密アレイについての最隣接距離
に等しい。0乃至1でのβの選択は、これら2つの極値の間での「ランダム度」
の制御を可能とする。
ングしたタイルとするためには、複数の境界がX及びY方向の双方で使用されね
ばならないであろう。
割が、完成した多角形パターンを発生させるための前工程として実行される。こ
のプロセスでのDelaunay三角形分割の使用は、先の理論的モデルにおい
て記載した核生成点から多角形を円として同時に反復的に「成長させる」ことに
対して、より単純であるが数学的には等価の代替法を構成している。三角形分割
を実行することの背後にあるテーマは、三角形を形成する3つの核生成点の組を
、これら3つの点を通過するように描かれた円がその円の中に他のいずれの核生
成点も含まないように発生させることにある。Delaunay三角形分割を実
行するために、コンピュータプログラムは、3つの核生成点の全ての可能な組み
合わせを組み立て、単に識別の目的でそれぞれの核生成点が唯一の番号(整数)
を割り当てられるように書かれている。次に、三角形上に配置された3つの点の
組のそれぞれを通過する円について、半径及び中心点座標が計算される。その後
、特定の三角形を規定するのに使用されないそれぞれの核生成点の座標位置は、
円の座標(半径及び中心点)と比較され、他の核生成点が当該3つの点の円の中
にあるか否かを判別する。これら三つの点について描かれた円がその試験をパス
した場合(他の核生成点がその円の中に全くない場合)、それら3つの点の番号
、それらのX及びY座標、円の半径、及び円の中心のX及びY座標が記憶される
。これら3つの点について描かれた円が試験に失敗した場合、結果は全く保存さ
れず、計算は3つの点の次の組へと続けられる。
noiテッセレーションが実行されて、完成した多角形を発生させる。そのテッ
セレーションを成し遂げるため、Delaunay三角形の頂点として保存され
たそれぞれの核生成点は、1つの多角形の中心を形成する。次に、その多角形の
輪郭が、その頂点を含むDelaunay三角形のそれぞれの外接円の中心点同
士を時計回りに順次繋ぐことによって描かれる。これら円の中心点の時計回りの
ような循環配列(repetitive order)での保存は、それぞれの多角形の頂点の座
標が核生成点のフィールドの全体にわたって逐次記憶されるのを可能とする。複
数の多角形を発生させることにおいて、比較は、パターンの境界に位置するいず
れの三角形の頂点も完全な多角形を規定しないので、それらが計算から省略され
るように為される。
形成することについて容易さが望まれる場合、計算上の境界中にコピーされた核
生成点の結果として発生させられた多角形は、パターンの一部として保持され且
つ隣接するパターンの中の同一の多角形と重なり合って、多角形の間隔と登録と
の間のマッチングを援助してもよい。その代わりに、図3及び4に示すように、
計算上の境界の中へとコピーされた核生成点の結果として発生させられた多角形
は、三角形分割及びテッセレーションが為された後に、隣り合うパターンが適当
な多角形の間隔を伴って境を接するように削除されてもよい。
よると、そのような連結形状のネットワークは、出発材料の初期平面ウェブから
形成される三次元中空突起のベースの形状を規定するパターンを備えた材料のウ
ェブの一ウェブ表面のための模様として用いられる。出発材料の初期平面ウェブ
からの突起の形成を成し遂げるために、所望の完成した三次元構造のネガを備え
た好適な成形構造体が生成され、その出発材料は、それを永久に変形させるのに
十分な適当な力を作用させることにより、その成形構造体に整合させられる。
ターンをつくるのに線引きのような物理的出力が為されてもよい。このパターン
は、金属スクリーンエッチングプロセスのための入力パターンとして従来の様式
で用いられて、三次元成形構造体を形成してもよい。多角形間により広い間隔が
望まれる場合、コンピュータプログラムは、1つ以上の平行な線をそれぞれの多
角形の辺に加え、それらの幅を増加させる(及び、それゆえ、多角形のサイズを
対応した量で減少させる)ように書かれ得る。
することなく様々な変形及び修飾が為されてもよく、本発明の範囲内にあるその
ような全ての修飾を請求の範囲においてカバーすることが意図されていることは
当業者には明白であろう。
平面図。
平面図。
Claims (10)
- 【請求項1】 シームレス開口ベルトの製造方法であって、 (a)2つの対向した端を有し且つ完成したベルトの長さに少なくとも等しい
長さを有するストリップ材料を準備する工程と、 (b)前記完成したベルトの長さに少なくとも等しい長さを有し、複数の二次
元幾何学形状を含み、相互にタイリングされ得る対向した端縁を有している開口
パターンを準備する工程と、 (c)前記パターンのそれぞれの端の所定の部分を除去し且つ前記所定の部分
同士を前記対向した端縁に沿って接合して再エッチングパターンを形成する工程
と、 (d)前記ストリップが融着ゾーンを含むそれぞれの端の近傍の領域において
孔が無いままであるように、前記ストリップに前記パターンの前記二次元幾何学
形状に対応して複数の孔を形成する工程と、 (e)前記融着ゾーン同士が共通の融着ゾーンを形成するように前記ストリッ
プの端同士を融着する工程と、 (f)前記共通の融着ゾーンに前記再エッチングパターンに対応して複数の孔
を形成する工程とを含んだ方法。 - 【請求項2】 前記二次元パターンは、連結した複数の二次元幾何学形状の
アモルファス二次元パターンである請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記ストリップ材料は、金属、プラスチック、布、ゴム、及
びそれらの組み合わせからなる群より選択される材料を含有した請求項1に記載
の方法。 - 【請求項4】 前記ストリップは前記完成したベルトの長さよりも長い初期
長さを有し、前記端同士を融着する工程の前に前記ストリップの前記端をそれぞ
れトリミングして前記完成したベルトの長さとする請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記ストリップの端は相互に重なり合い、共通な線に沿って
前記完成したベルトの長さにまでトリミングされる請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 ストリップ材料は金属であり、前記端は溶接技術によって融
着される請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 前記パターンはネガを具備し、前記孔はフォトエッチングプ
ロセスにより形成される請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 前記パターンの所定の部分を除去する工程の前に、前記スト
リップに前記端のそれぞれから所定の距離だけ離れた複数の測定マークをマーキ
ングして、それぞれの端で融着ゾーンを規定する工程をさらに含み、前記所定の
部分は前記融着ゾーンに対応した請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 前記方法は直ちに認識され得る継ぎ目及び前記孔のパターン
における中断のいずれも有していない完成したベルトをもたらす請求項1に記載
の方法。 - 【請求項10】 前記ベルトは支持構造に固定され且つ円形断面の円筒へと
成形されてドラムを形成する請求項1に記載の方法。
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