(57)【要約】【課題】熱変換層を用いずに熱膨張層を膨張させることが可能な熱膨張性シート及び熱膨張性シートの製造方法と、これを用いた造形物及び造形物の製造方法とを提供する。【解決手段】熱膨張性シート１０は、基材１１の第１の面の少なくとも一部の上に設けられた熱膨張層１２を備える。熱膨張層１２は、バインダＢと、熱膨張性材料ＭＣと、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料ＥＭとを含む。熱膨張層１２が電磁波熱変換材料ＥＭを含むため、熱膨張層１２にマスクを介して特定の領域に電磁波を照射することにより、熱膨張層１２の特定の領域を選択的に膨張させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の第１の面の少なくとも一部の上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層を備える、
ことを特徴とする熱膨張性シート。
【請求項２】
前記第１の熱膨張層はパターニングされている、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱膨張性シート。
【請求項３】
前記第１の電磁波熱変換材料は、セシウム酸化タングステン、又は六ホウ化ランタンである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱膨張性シート。
【請求項４】
第２のバインダと第２の熱膨張性材料と電磁波を熱に変換する第２の電磁波熱変換材料とを含む第２の熱膨張層を更に備え、
前記第２の熱膨張層は、前記基材の前記第１の面上において前記第１の熱膨張層とは異なる領域に設けられる、又は前記第１の熱膨張層と少なくとも一部が重なるように積層して設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱膨張性シート。
【請求項５】
前記第１の熱膨張層は、前記第１のバインダと前記第１の熱膨張性材料と前記第１の電磁波熱変換材料との総重量に対し、第１の割合で前記第１の電磁波熱変換材料を含み、
前記第２の熱膨張層は、前記第２のバインダと前記第２の熱膨張性材料と前記第２の電磁波熱変換材料との総重量に対し、第２の割合で前記第２の電磁波熱変換材料を含み、
前記第１の割合と前記第２の割合とが異なる値である、
ことを特徴とする請求項４に記載の熱膨張性シート。
【請求項６】
前記基材の第２の面に設けられ、第３のバインダと、第３の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第３の電磁波熱変換材料とを含む第３の熱膨張層を更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱膨張性シート。
【請求項７】
基材の第１の面上に、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層を形成する第１の熱膨張層形成工程を備える、
ことを特徴とする熱膨張性シートの製造方法。
【請求項８】
基材の第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層を備え、
前記第１の熱膨張層の少なくとも一部が、前記第１の熱膨張性材料の膨張によって隆起している、
ことを特徴とする造形物。
【請求項９】
基材の第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層とを備える熱膨張性シートを用い、
前記第１の熱膨張層を膨張させる領域に対応する開口を有するマスクを用い、前記マスクを介して電磁波を照射し、前記第１の熱膨張層を膨張させる、
ことを特徴とする造形物の製造方法。
【請求項１０】
前記基材は樹脂製であり、
前記基材を前記第１の熱膨張層の膨張に追従するように変形させる、
ことを特徴とする請求項９に記載の造形物の製造方法。
【請求項１１】
基材の第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層と、
前記基材の前記第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第２のバインダと、第２の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第２の電磁波熱変換材料とを含む第２の熱膨張層と、を備える熱膨張性シートを用い、
前記熱膨張性シートに対して電磁波を照射し、前記第１の熱膨張層と前記第２の熱膨張層とを膨張させる、
ことを特徴とする造形物の製造方法。
【請求項１２】
前記基材は樹脂製であり、
前記基材を前記第１の熱膨張層の膨張と、前記第２の熱膨張層の膨張とに追従するように変形させる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収した熱量に応じて膨張する熱膨張性材料を含む熱膨張層を利用した熱膨張性シート及び熱膨張性シートの製造方法と、これを用いた造形物及び造形物の製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基材シートの一方の面上に、吸収した熱量に応じて発泡し膨張する熱膨張性材料を含む熱膨張層を形成した熱膨張性シートが知られている。この熱膨張性シート上に光を熱に変換する熱変換層を形成し、熱変換層に光を照射することで、熱膨張層を部分的又は全体的に膨張させることができる。また、熱変換層の形状を変化させることで、熱膨張性シート上に立体的な凹凸を有する形状を形成する方法も知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６４−２８６６０号公報
【特許文献２】特開２００１−１５０８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の方法では、熱膨張層の特定の領域を膨張させるため、基材又は熱膨張層上に熱変換層を設ける必要がある。従来、熱変換層はカーボンブラックを含んでいるため、熱変換層が目立ってしまい外観を損なうという問題があった。また、熱変換層を形成する工程が必要となるという問題もある。
【０００５】
従って、熱膨張性シートにおいて熱変換層を用いずに熱膨張層を膨張させることが求められている。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、熱変換層を用いずに熱膨張層を膨張させることが可能な熱膨張性シート及び熱膨張性シートの製造方法と、これを用いた造形物及び造形物の製造方法とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点に係る熱膨張性シートは、
基材の第１の面の少なくとも一部の上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層を備える、
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の観点に係る熱膨張性シートの製造方法は、
基材の第１の面上に、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層を形成する第１の熱膨張層形成工程を備える、
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の観点に係る造形物は、
基材の第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層を備え、
前記第１の熱膨張層の少なくとも一部が、前記第１の熱膨張性材料の膨張によって隆起している、
ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の観点に係る造形物の製造方法は、
基材の第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層とを備える熱膨張性シートを用い、
前記第１の熱膨張層を膨張させる領域に対応する開口を有するマスクを用い、前記マスクを介して電磁波を照射し、前記第１の熱膨張層を膨張させる、
ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の観点に係る造形物の製造方法は、
基材の第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層と、
前記基材の前記第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第２のバインダと、第２の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第２の電磁波熱変換材料とを含む第２の熱膨張層と、を備える熱膨張性シートを用い、
前記熱膨張性シートに対して電磁波を照射し、前記第１の熱膨張層と前記第２の熱膨張層とを膨張させる、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱変換層を用いずに熱膨張層を膨張させることが可能な熱膨張性シート及び熱膨張性シートの製造方法と、これを用いた造形物及び造形物の製造方法とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る熱膨張性シートの概要を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施形態１に係る熱膨張性シートの製造方法を示す断面図である。
【図３】実施形態１に係る造形物の概要を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施形態１に係る造形物の製造方法を示す断面図である。
【図５】実施形態２に係る熱膨張性シートの概要を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、実施形態２に係る熱膨張性シートの製造方法を示す断面図である。
【図７】実施形態２に係る造形物の概要を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態２に係る造形物の製造方法を示す断面図である。
【図９】実施形態２の変形例に係る熱膨張性シートの概要を示す断面図である。
【図１０】実施形態３に係る熱膨張性シートの概要を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、実施形態３に係る造形物の概要を示す断面図であり、図１１（ｂ）は造形物の部分断面図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、実施形態３に係る造形物の製造方法を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は実施形態３の変形例に係る熱膨張性シートの概要を示す断面図であり、図１３（ｂ）は実施形態３の変形例に係る造形物の概要を示す断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は実施形態４に係る熱膨張性シートの概要を示す断面図であり、図１４（ｂ）は実施形態４に係る造形物の概要を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る熱膨張性シート、熱膨張性シートの製造方法及び造形物の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
本明細書において、「造形物」は、凸部（凸）、凹部（凹）等の単純な形状、幾何学形状、文字、模様、装飾等の形状を、所定の面に造型（形成）されている熱膨張性シートを指す。ここで、「装飾」とは、視覚及び／又は触覚を通じて美感を想起させるものである。「造形（又は造型）」は、形のあるものを作り出すことを意味し、装飾を加える加飾、装飾を形成する造飾のような概念をも含む。また、本実施形態の造形物は、所定の面に、凹凸、幾何学形状、装飾等を有する立体物であるが、いわゆる３Ｄプリンタにより製造された立体物と区別するため、本実施形態の造形物を２．５次元（２．５Ｄ）オブジェクト又は疑似三次元（Ｐｓｅｕｄｏ−３Ｄ）オブジェクトとも呼ぶ。本実施形態の造形物を製造する技術は、２．５Ｄ印刷技術又はＰｓｅｕｄｏ−３Ｄ印刷技術とも呼べる。
【００１６】
また、本明細書では、説明の便宜上、熱膨張性シートにおいて、熱膨張層が設けられている面を表側（表面）又は上面、基材側を裏側（裏面）又は下面という表現をする。ここで、「表」、「裏」、「上」又は「下」の用語は熱膨張性シートの使用方法を限定するものではなく、成形後の熱膨張性シートの利用方法によっては、熱膨張性シートの裏面を表として使用することもある。造形物についても同様である。
【００１７】
＜実施形態１＞
実施形態１に係る熱膨張性シート１０、熱膨張性シート１０の製造方法、造形物５１及び造形物５１の製造方法について、以下図面を用いて説明する。
【００１８】
（熱膨張性シート１０）
熱膨張性シート１０は、図１に示すように、基材１１と、基材１１の第１の面（図１に示す上面）上に設けられた熱膨張層１２と、を備える。
【００１９】
基材１１は、熱膨張層１２を支持するシート状の部材である。基材１１としては、例えば上質紙、合成紙等の紙、樹脂製のシート、布等を用いることができる。樹脂としては、これらに限定するものではないが、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。また、基材１１の厚みは、例えば１００〜１０００μｍである。
【００２０】
熱膨張層１２は、基材１１の第１の面（図１では上面）上に設けられる。熱膨張層１２は、加熱の程度（例えば、加熱温度、加熱時間）に応じた大きさに膨張する層であって、バインダＢ中に熱膨張性材料（熱膨張性マイクロカプセル、マイクロパウダー）ＭＣと電磁波熱変換材料ＥＭとが分散配置されている。熱膨張層１２は、１つの層を有する場合に限らず、複数の層を有してもよい。また、熱膨張層１２は、後述するように、基材１１の第１の面の全体に形成される。なお、基材１１の端部（例えば、余白部分）には熱膨張層１２が形成されていなくともよい。
【００２１】
熱膨張層１２のバインダＢとしては、エチレン酢酸ビニル系ポリマー、アクリル系ポリマー等の任意の熱可塑性樹脂を用いる。また、熱膨張性材料ＭＣは、プロパン、ブタン、その他の低沸点気化性物質を、熱可塑性樹脂の殻内に含むものである。殻は、例えば、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、あるいは、それらの共重合体等の熱可塑性樹脂から形成される。例えば、熱膨張性材料ＭＣの平均粒径は、約５〜５０μｍである。この熱膨張性材料ＭＣを熱膨張開始温度以上に加熱すると、樹脂からなる殻が軟化し、内包されている低沸点気化性物質が気化し、その圧力によって殻がバルーン状に膨張する。用いる熱膨張性材料ＭＣの特性にもよるが、熱膨張性材料ＭＣの粒径は膨張前の粒径の５倍程度に膨張する。なお、図１では、熱膨張性材料ＭＣの粒径をほぼ同じに図示しているが、熱膨張性材料ＭＣの粒径には、ばらつきがある。
【００２２】
電磁波熱変換材料ＥＭ（以下、熱変換材料と称する）は、電磁波を熱に変換する材料である。電磁波の波長は、電磁波を照射する手段によって任意である。例えば、ハロゲンランプを用いる場合は、近赤外領域（波長７５０〜１４００ｎｍ）、可視光領域（波長３８０〜７５０ｎｍ）、又は、中赤外領域（波長１４００〜４０００ｎｍ）の電磁波（光）である。また、熱変換材料としては、照射される電磁波を良好に熱に変換することができれば任意の材料を用いることができる。
【００２３】
熱変換材料ＥＭとしては、例えば、金属酸化物、金属ホウ化物、金属窒化物等の赤外線吸収剤、カーボンブラック等が挙げられる。
【００２４】
金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン系化合物、酸化インジウム、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化セシウム、酸化亜鉛等を用いることができる。
【００２５】
また、金属ホウ化物としては、多ホウ化金属化合物が好ましく、六ホウ化金属化合物が特に好ましく、六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）、六ホウ化セリウム（ＣｅＢ６）、六ホウ化プラセオジム（ＰｒＢ６）、六ホウ化ネオジム（ＮｄＢ６）、六ホウ化ガドリニウム（ＧｄＢ６）、六ホウ化テルビウム（ＴｂＢ６）、六ホウ化ディスプロシウム（ＤｙＢ６）、六ホウ化ホルミウム（ＨｏＢ６）、六ホウ化イットリウム（ＹＢ６）、六ホウ化サマリウム（ＳｍＢ６）、六ホウ化ユーロピウム（ＥｕＢ６）、六ホウ化エルビウム（ＥｒＢ６）、六ホウ化ツリウム（ＴｍＢ６）、六ホウ化イッテルビウム（ＹｂＢ６）、六ホウ化ルテチウム（ＬｕＢ６）、六ホウ化ランタンセリウム（（Ｌａ，Ｃｅ）Ｂ６）、六ホウ化ストロンチウム（ＳｒＢ６）、六ホウ化カルシウム（ＣａＢ６）等からなる群から選択される１つ又は複数の材料を用いる。
【００２６】
また金属窒化物としては、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化タンタル、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化バナジウムなどが挙げられる。
【００２７】
酸化タングステン系化合物は、以下の一般式によって示される。
ＭｘＷｙＯｚ  ・・・（Ｉ）
ここで、元素ＭはＣｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｆｅ及びＳｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素であり、Ｗはタングステンであり、Ｏは酸素である。
また、ｘ／ｙの値は、０．００１≦ｘ／ｙ≦１．１の関係を満足することが好ましく、特にｘ／ｙが０．３３付近であることが好適である。加えて、ｚ／ｙの値は、２．２≦ｚ／ｙ≦３．０の関係を満足することが好ましい。具体的には、Ｃｓ０．３３ＷＯ３、Ｒｂ０．３３ＷＯ３、Ｋ０．３３ＷＯ３、Ｔｌ０．３３ＷＯ３などである。
【００２８】
ハロゲンランプを用いる場合、ハロゲンランプから照射される電磁波を良好に熱に変換することが可能な、カーボンブラック、六ホウ化金属化合物又は酸化タングステン系化合物が好ましく、特に近赤外領域で吸収率が高く（透過率が低く）、かつ可視光領域の透過率が高いことから、カーボンブラック、六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）又はセシウム酸化タングステン（Ｃｓ０．３３ＷＯ３）が好ましい。六ホウ化ランタン又はセシウム酸化タングステンは、可視光領域の透過性がカーボンブラックと比較して高い。このため、熱変換材料の色が造形物５１の色味に対して影響を及ぼすことを抑制することができ、好適である。なお、熱変換材料ＥＭは１つの材料を単独で用いても、又は２つ以上の異なる材料を併用してもよい。
【００２９】
また、熱膨張層１２では、熱変換材料ＥＭは、バインダＢと熱膨張性材料ＭＣと熱変換材料ＥＭとを合計した重量に対し、例えば５〜１０重量％で含有される。本実施形態では、熱膨張層１２中に熱変換材料ＥＭが含有されることにより、熱膨張層１２内で熱を発生させることができ、熱変換層を用いずに熱膨張層１２を膨張させることができる。
【００３０】
（熱膨張性シート１０の製造方法）
また、本実施形態の熱膨張性シート１０は、以下に示すようにして製造される。
まず、図２（ａ）に示すように、基材１１としてシート状の材料、例えば上質紙からなるシートを用意する。基材１１は、ロール状であっても、予め裁断されていてもよい。
【００３１】
次に、溶媒中に熱可塑性樹脂等からなるバインダと熱膨張性材料（熱膨張性マイクロカプセル）と熱変換材料とを混合し、熱膨張層１２を形成するための塗布液を調製する。次に、バーコータ等の公知の塗布装置を用いて、基材１１の第１の面上に塗布液を塗布する。続いて溶媒を揮発させ、図２（ｂ）に示すように、熱膨張層１２を形成する。なお、所望の厚さの熱膨張層１２を形成するため、塗布及び乾燥は複数回行ってもよい。なお、熱膨張層１２は、スクリーン印刷装置等の印刷装置を用いて形成することも可能である。また、ロール状の基材１１を用いた場合は、必要であれば裁断を行う。これにより、熱膨張性シート１０が製造される。
【００３２】
（造形物５１）
造形物５１は、熱膨張性シート１０を用いて製造される。造形物５１は、熱膨張性シート１０の熱膨張層１２の少なくとも一部が隆起したものである。具体的には図３に示すように、造形物５１では、熱膨張層１２は、熱膨張性材料ＭＣの膨張によって隆起した凸部１２ａと凸部１２ｂとを備える。凸部１２ａ，１２ｂは、その周囲より突出している。凸部１２ａ，１２ｂの形状は、造形物５１が表現する形状に応じて任意に決定される。また、後述するように凸部１２ａ，１２ｂの高さは、熱膨張層１２へ照射される電磁波の量を増減させることで調整される。
【００３３】
（造形物５１の製造方法）
次に、熱膨張性シート１０を用いた造形物５１の製造方法について、図４を参照して説明する。
【００３４】
まず、図４（ａ）に示すように、マスク６０を介して熱膨張性シート１０の第１の面（図４（ａ）に示す上面）へ電磁波を照射する。ここで、電磁波を照射する照射部としては、ランプヒータ、例えばハロゲンランプを用いる。ハロゲンランプは、近赤外領域（波長７５０〜１４００ｎｍ）、可視光領域（波長３８０〜７５０ｎｍ）、又は、中赤外領域（波長１４００〜４０００ｎｍ）の電磁波（光）を放出する。この電磁波を熱膨張性シート１０へ照射する。なお、照射部の下を搬送させる形で熱膨張性シート１０へ電磁波を照射してもよく、照射部を移動させて熱膨張性シート１０へ電磁波を照射してもよい。
【００３５】
この際、熱膨張性シート１０の表面の特定の領域に選択的に電磁波を到達させるために、マスク６０を使用する。マスク６０は、熱膨張性シート１０において熱膨張層１２を膨張させる領域（膨張領域）に対応する位置に開口部６０ａ，６０ｂを備える。マスク６０は、例えばクロム、ステンレス、アルミニウム等の金属から形成される。マスク６０は、電磁波を遮蔽することができれば、金属以外から形成されてもよい。
【００３６】
開口部６０ａ，６０ｂの平面形状は、造形物５１の凸部１２ａ，１２ｂの形状に応じて決定される。また、開口部６０ａ，６０ｂの開口率は任意に変更可能である。例えば、開口部６０ａは、開口率を１００％とする例である。また、開口部６０ｂはスリット状に形成されており、開口率を１００％より低い値（例えば６０％）とする例である。電磁波は、開口部６０ａ，６０ｂでは熱膨張性シート１０まで到達するが、開口部６０ａ，６０ｂ以外の領域ではマスク６０によりブロックされる。また、熱膨張層１２の膨張高さは、熱膨張層１２に照射される電磁波のエネルギー量に比例する。従って、開口部６０ｂでは、開口率が低減されているため、熱膨張層１２に照射される電磁波の量が低減され、熱膨張層１２の膨張高さ（凸部１２ｂの高さ）を低減することができる。このように開口率を変更することで熱膨張層１２の膨張高さを調整することも可能である。
【００３７】
電磁波が照射された領域では、熱膨張層１２中の熱変換材料ＥＭが電磁波を吸収することによって発熱する。この熱によって膨張を開始する温度に達すると、熱膨張層１２中の熱膨張性材料ＭＣが膨張する。熱膨張性材料ＭＣの膨張によって、図４（ｂ）に示すように、熱膨張層１２の少なくとも一部が隆起する。これにより、熱膨張層１２に凸部１２ａ，１２ｂが形成され、造形物５１が製造される。
【００３８】
本実施形態によれば、熱膨張性シート１０の熱膨張層１２が熱変換材料ＥＭを含むため、マスク６０を介して熱膨張層１２に電磁波を照射することによって、熱膨張層１２の特定の領域を選択的に膨張させることができる。このように、本実施形態の熱膨張性シート１０を用いることで、従来必要であった熱変換層を用いずに熱膨張層１２を膨張させ、造形物５１を製造することが可能となる。
【００３９】
＜実施形態２＞
実施形態２に係る熱膨張性シート２０について、以下図面を用いて説明する。本実施形態の熱膨張性シート２０が、実施形態１に係る熱膨張性シート１０と異なるのは、熱膨張層２１がパターニングされている点にある。実施形態１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４０】
（熱膨張性シート２０）
熱膨張性シート２０は、基材１１と、熱膨張層２１と、を備える。基材１１は実施形態１と同様である。
【００４１】
熱膨張層２１は、基材１１の第１の面（図５に示す上面）上の少なくとも一部の領域に設けられる。熱膨張層２１は、パターニングされており、所望の形に形成されている。例えば、熱膨張層２１は、図５に示すように、基材１１の第１の面上に第１の熱膨張層２１ａと、第２の熱膨張層２１ｂとを備える。また、熱膨張層２１は、実施形態１の熱膨張層１２と同様に、加熱の程度に応じた大きさに膨張する層である。
【００４２】
また、第１の熱膨張層２１ａは、バインダＢ１と熱膨張性材料ＭＣ１と熱変換材料ＥＭ１とを含む。バインダＢ１、熱膨張性材料ＭＣ１及び熱変換材料ＥＭ１は、実施形態１と同様である。第１の熱膨張層２１ａにおいて、バインダＢ１と熱膨張性材料ＭＣ１と熱変換材料ＥＭ１との総重量に対し、熱変換材料ＥＭ１を第１の割合（例えば重量％）で含む。
【００４３】
第２の熱膨張層２１ｂは、基材１１の第１の面上において、第１の熱膨張層２１ａとは異なる領域に設けられる。第２の熱膨張層２１ｂは、バインダＢ２と熱膨張性材料ＭＣ２と熱変換材料ＥＭ２とを含む。第２の熱膨張層２１ｂにおいて、バインダＢ２と熱膨張性材料ＭＣ２と熱変換材料ＥＭ２との総重量に対し、熱変換材料ＥＭ２を第２の割合（例えば重量％）で含む。
【００４４】
第１の割合と第２の割合とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。本実施形態では、第１の熱膨張層２１ａの第１の割合を、第２の熱膨張層２１ｂの第２の割合と比較して高くする構成を例に挙げて説明する。熱膨張層２１において熱変換材料ＥＭが含有される割合を高めると、熱膨張層２１中で生ずる熱を増加させることができる。従って、電磁波を同一の条件で照射した場合、第１の熱膨張層２１ａを第２の熱膨張層２１ｂと比較して高く隆起させることができる。なお、第１の熱膨張層２１ａの厚さと第２の熱膨張層２１ｂの厚さとは、図示するように同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第１の熱膨張層２１ａと第２の熱膨張層２１ｂとは、少なくとも一部が異なる材料から形成されてもよいが、同じ材料を用いて形成するとコストを削減することができ好適である。
【００４５】
（熱膨張性シート２０の製造方法）
また、本実施形態の熱膨張性シート２０は、以下に示すようにして製造される。
まず、図６（ａ）に示すように、基材１１としてシート状の材料、例えば上質紙からなるシートを用意する。基材１１は、ロール状であっても、予め裁断されていてもよい。
【００４６】
次に、溶媒中に熱可塑性樹脂等からなるバインダＢ１と熱膨張性材料ＭＣ１と熱変換材料ＥＭ１とを混合し、第１の熱膨張層２１ａを形成するためのインクを調製する。インク中では、バインダＢ１と熱膨張性材料ＭＣ１と熱変換材料ＥＭ１との総重量に対し、熱変換材料ＥＭ１の重量を第１の割合（例えば重量％）で混合させる。次に、スクリーン印刷装置等の印刷装置によって、このインクを基材１１の第１の面上に印刷する。インクは第１の熱膨張層２１ａに対応するパターンに印刷する。続いて、溶媒を揮発させ、図６（ｂ）に示すように、第１の熱膨張層２１ａを形成する。なお、所望の厚さの第１の熱膨張層２１ａを形成するため、印刷及び乾燥は複数回行ってもよい。
【００４７】
次に、溶媒中に熱可塑性樹脂等からなるバインダＢ２と熱膨張性材料ＭＣ２と熱変換材料ＥＭ２とを混合し、第２の熱膨張層２１ｂを形成するためのインクを調製する。インク中では、バインダＢ２と熱膨張性材料ＭＣ２と熱変換材料ＥＭ２との総重量に対し、熱変換材料ＥＭ２の重量を第２の割合（例えば重量％）で混合させる。第２の割合は、第１の割合より低くする。次に、スクリーン印刷装置等の印刷装置によって、このインクを基材１１の第１面上に印刷する。インクは第２の熱膨張層２１ｂに対応するパターンに印刷する。続いて、溶媒を揮発させ、図６（ｃ）に示すように、第２の熱膨張層２１ｂを形成する。なお、印刷及び乾燥は複数回行ってもよい。また、ロール状の基材１１を用いた場合は、必要であれば裁断を行う。
これにより、熱膨張性シート２０が製造される。
【００４８】
なお、第１の熱膨張層２１ａと第２の熱膨張層２１ｂとで熱変換材料ＥＭが含有される割合を同じとする場合は、第１の熱膨張層２１ａと第２の熱膨張層２１ｂとを同時に形成してもよい。
【００４９】
（造形物５２）
造形物５２は、熱膨張性シート２０を用いて製造される。造形物５２では、熱膨張層２１が隆起したものである。具体的には図７に示すように、造形物５２では、熱膨張層２１は、熱膨張性材料ＭＣ１の膨張によって隆起した第１の熱膨張層２１ａと、熱膨張性材料ＭＣ２の膨張によって隆起した第２の熱膨張層２１ｂとを備える。第１の熱膨張層２１ａは、熱変換材料ＥＭ１を第２の熱膨張層２１ｂと比較して多い割合で含むため、第１の熱膨張層２１ａの膨張後の高さは、第２の熱膨張層２１ｂと比較して高い。
【００５０】
（造形物５２の製造方法）
次に、熱膨張性シート２０を用いた造形物５２の製造方法について、図８を参照して説明する。
【００５１】
本実施形態でも実施形態１と同様に、ハロゲンランプ等を用いて、電磁波を熱膨張性シート２０の第１の面（図８（ａ）に示す上面）に対して照射する。本実施形態では、マスク６０は使用せず、熱膨張性シート２０の第１の面（例えば第１の面の全体）に電磁波を照射する。
【００５２】
電磁波が照射されると、第１の熱膨張層２１ａ中の熱変換材料ＥＭ１と、第２の熱膨張層２１ｂ中の熱変換材料ＥＭ２とが電磁波を吸収することによって発熱する。この熱によって膨張を開始する温度に達すると、第１の熱膨張層２１ａ中の熱膨張性材料ＭＣ１が膨張する。同様に第２の熱膨張層２１ｂ中の熱膨張性材料ＭＣ２が膨張する。ここで、本実施形態では、第１の熱膨張層２１ａにおいて熱変換材料ＥＭ１が含有される割合が、第２の熱膨張層２１ｂにおいて熱変換材料ＥＭ２が含有される割合と比較して高く設定される。これにより、第１の熱膨張層２１ａでは、より多く熱が生じ、図８（ｂ）に示すように、第１の熱膨張層２１ａは、第２の熱膨張層２１ｂと比較して高く隆起する。これにより、造形物５２が製造される。
【００５３】
本実施形態によれば、熱膨張性シート２０の熱膨張層２１が熱変換材料を含むため、従来必要であった熱変換層を用いずに熱膨張層２１を膨張させることが可能となる。また、本実施形態では、熱膨張層２１自体をパターニングし、所望の形状とする。これにより、電磁波を熱膨張層２１の全体に照射し、特定の領域に設けられた熱膨張層２１を膨張させることができる。また、熱膨張層２１を第１の熱膨張層２１ａと第２の熱膨張層２１ｂとから構成し、熱変換材料を含有させる割合等を異ならせることで、膨張後の高さを異ならせることも可能である。
【００５４】
上述した実施形態２では、第１の熱膨張層２１ａと第２の熱膨張層２１ｂとが離間する構成を例に挙げたが、第１の熱膨張層２１ａと第２の熱膨張層２１ｂとは接していてもよい。更に熱膨張性シート２０は、第１の熱膨張層２１ａと第２の熱膨張層２１ｂとは異なる領域に更に１つ以上の別の熱膨張層（図示せず）有してもよい。この場合も、熱変換材料が含有される割合等を、各熱膨張層間で異ならせてもよい。
【００５５】
更に、上述した実施形態２では、第１の熱膨張層２１ａと第２の熱膨張層２１ｂとが基材１１の第１の面上に並んで配置される場合を例に挙げたが、第１の熱膨張層２１ａと第２の熱膨張層２１ｂとは少なくとも一部が重なるように積層して設けられてもよい。例えば、図９に示すように、基材１１の第１面上において、第１の熱膨張層２１ａが第２の熱膨張層２１ｂの上に積層される構成であってもよい。この場合も、第１の熱膨張層２１ａと第２の熱膨張層２１ｂとにおける熱変換材料が含有される割合等は、同じであっても異なっていてもよい。また、図９でも、第２の熱膨張層２１ｂ又は第１の熱膨張層２１ａ上、もしくは第２の熱膨張層２１ｂとは異なる領域に、更に１つ以上の別の熱膨張層を備えてもよい。この場合も、熱変換材料が含有される割合、厚さ等を、各熱膨張層間で異ならせてもよい。
【００５６】
＜実施形態３＞
実施形態３に係る熱膨張性シート３０について、以下図面を用いて説明する。本実施形態の熱膨張性シート３０が、実施形態１に係る熱膨張性シート１０と異なるのは、熱膨張層の膨張によって基材が変形している点にある。実施形態１等と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５７】
（熱膨張性シート３０）
本実施形態の熱膨張性シート３０は、図１０に示すように、基材３１と基材３１の一方の面上に設けられた熱膨張層３２とを備える。
【００５８】
基材３１は、熱膨張層３２を支持するシート状の部材である。本実施形態では基材３１の少なくとも一部が変形するため、基材３１としては樹脂製のシートを用いる。樹脂としては、これに限るものではないが、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。
【００５９】
また、基材３１は熱によって変形しやすいことが求められるため、基材３１として用いる材料、基材１１の厚さ等は、熱によって容易に変形し、変形後の形状を維持可能なように決定される。また、基材１１の材料や厚みは、加工後の造形物５３の用途に応じて設計する。例えば、造形物５３の用途によって、変形後の形状を維持するだけでなく、押圧によって変形された後に元の形状に復元可能な弾性力を有することが求められる。このような場合には、変形後の基材１１が要求される弾性力を有するよう、基材１１の材料を決定する。また、これに限るものではないが、基材３１は、１００〜５００μｍの厚みである。
【００６０】
熱膨張層３２は、基材３１の第１の面（図１０に示す上面）上に設けられる。熱膨張層３２は、実施形態１に示す熱膨張層１２と同様であり、加熱の程度に応じた大きさに膨張する層であって、バインダＢ中に熱膨張性材料ＭＣと電磁波熱変換材料ＥＭとが分散配置されている。熱膨張層３２は、１つの層を有する場合に限らず、複数の層を有してもよい。また、熱膨張層３２は、後述するように、基材３１の第１の面の全体に形成される。なお、余白のような基材３１の端部には熱膨張層３２が形成されていなくともよい。バインダＢ、熱膨張性材料ＭＣ及び電磁波熱変換材料ＥＭは、実施形態１と同様である。
【００６１】
また、本実施形態では、熱膨張層３２は、少なくとも基材３１を所望の形に変形可能な程度の厚みを備えればよい。このため、熱膨張層３２は、基材３１の厚みと同じ又は薄く形成してもよい。結果として、実施形態１と比較し、熱膨張層３２を形成するための材料を低減させることができ、コスト削減を図ることができる。
【００６２】
（熱膨張性シート３０の製造方法）
熱膨張性シート３０の製造方法は、実施形態１と同様である。まず、基材１１としてシート状の材料を用意する。この際、本実施形態では、熱膨張層３２によって変形が可能な樹脂製のシートを用意する。例えば無延伸ＰＥＴ等を使用する。次に、溶媒中に熱可塑性樹脂等からなるバインダと熱膨張性材料と熱変換材料とを混合し、熱膨張層３２を形成するための塗布液を調製する。バーコータ等の公知の塗布装置又はスクリーン印刷装置などの印刷装置を用いて、基材１１の第１の面上に塗布液を塗布する。続いて溶媒を揮発させ、熱膨張層３２を形成する。
これにより、熱膨張性シート３０が製造される。
【００６３】
（造形物５３）
次に、造形物５３について図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を用いて説明する。造形物５３は、実施形態１の造形物５１と同様に熱膨張性シート３０の熱膨張層３２を膨張させることで製造されるが、基材３１が変形している点が実施形態１の造形物５１とは異なる。
【００６４】
造形物５３では、図１１（ａ）に示すように、熱膨張層３２は、熱膨張性材料ＭＣの膨張によって隆起した凸部３２ａ，３２ｂを備える。凸部３２ａと凸部３２ｂとは、周囲の領域から突出している。基材３１は、熱膨張層３２の凸部３２ａ下に、凸部３２ａの膨張に追従するように変形された凸部３１ａを有する。また、熱膨張層３２の凸部３２ｂ下に、凸部３２ｂの膨張に追従するように変形された凸部３１ｂを有する。更に、基材３１は、凸部３１ａに対応する形状を有する凹部３１ｃと、凸部３１ｂに対応する形状を有する凹部３１ｄとを有する。本明細書では、このような熱膨張層３２の凸部３２ａ、基材３１の凸部３１ａ及び凹部３１ｃの形状をエンボス形状と表現する。凸部３２ｂ、基材３１の凸部３１ｂ及び凹部３１ｄについても同様である。
【００６５】
また、本実施形態の熱膨張性シート３０では、熱膨張層３２を利用して基材３１を変形させるため、図１１（ｂ）に示すように、基材３１の変形量Δｈ１を、熱膨張層３２の発泡高さΔｈ２と比較して大きくしてもよい。なお、変形量Δｈ１は、基材３１の変形していない領域の表面と比較した凸部３１ａの高さである。また、熱膨張層３２の発泡高さ（差分）Δｈ２は、熱膨張層３２の膨張後の高さから、熱膨張層３２の膨張前の高さを引いたものである。また、差分Δｈ２は、熱膨張性材料の膨張によって生じた熱膨張層３２の高さの増加量とも言いうる。凸部３１ｂの変形量、凸部３２ｂの発泡高さについても同様である。
【００６６】
（造形物５３の製造方法）
次に、熱膨張性シート３０を用いた造形物５３の製造方法について、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を参照して説明する。
【００６７】
まず、図１２（ａ）に示すように、マスク６０を介して熱膨張性シート３０の第１の面（図１２（ａ）に示す上面）へ電磁波を照射する。ここで、電磁波を照射する照射部としては、実施形態１と同様に、例えばハロゲンランプを用いる。マスク６０は、実施形態１と同様であり、熱膨張性シート３０において膨張させる領域（膨張領域）に対応する位置に開口部６０ａ，６０ｂを備える。これにより、熱膨張性シート３０の熱膨張層３２の特定の領域のみを選択的に膨張させることができる。また、本実施形態でも、開口部６０ａ，６０ｂの平面形状は、造形物５３の形状に応じて決定することができ、開口部６０ａ，６０ｂの開口率は任意に変更可能である。例えば、開口部６０ｂの開口率を、開口部６０ａの開口率よりも低くすることで、熱膨張層３２に照射される電磁波のエネルギー量を低減させ、熱膨張層３２の凸部３２ｂの膨張高さを低減させることができる。結果的に、凸部３２ｂに追従して変形される基材３１の凸部３１ｂの高さも低減させることができる。
【００６８】
電磁波が照射された領域では、熱膨張層３２中の熱変換材料ＥＭが電磁波を吸収することによって発熱する。また、熱膨張層３２中で生じた熱は、基材３１にも伝達し、基材３１が軟化する。膨張を開始する温度に達すると、熱膨張層３２中の熱膨張性材料ＭＣが膨張する。次に、熱膨張性材料ＭＣの膨張によって、図１２（ｂ）に示すように、熱膨張層３２の少なくとも一部が隆起し、熱膨張層３２の隆起に伴い基材３１が変形する。これにより、熱膨張層３２に凸部３２ａ，３２ｂが形成されるとともに、基材３１にも凸部３１ａ，３１ｂと凹部３１ｃ，３１ｄとが形成される。以上から、造形物５３が製造される。
【００６９】
本実施形態によれば、熱膨張性シート３０の熱膨張層３２に熱変換材料ＥＭを含有させ、マスク６０を介して熱膨張層３２に電磁波を照射することによって、熱膨張層３２の特定の領域を選択的に膨張させることができる。更に、熱膨張層３２の膨張する力を利用し、基材３１を変形させることができる。このように本実施形態の熱膨張性シート３０を用いることで、従来必要であった熱変換層を用いずに熱膨張層３２を膨張させるとともに基材３１が変形された造形物５３を製造することが可能となる。
【００７０】
本実施形態３でも、実施形態２のように、熱変換材料を含有させた熱膨張層をパターニングして、マスク６０を使用せず熱膨張層３２の全体に電磁波を照射することも可能である。この場合、熱膨張性シート３５は、図１３（ａ）に示すように、基材３１の第１の面（図１３（ａ）に示す上面）上に、第１の熱膨張層３６ａと第２の熱膨張層３６ｂとを有する熱膨張層３６を備える。
【００７１】
実施形態２と同様に、第１の熱膨張層３６ａは、バインダＢ１と熱膨張性材料ＭＣ１と熱変換材料ＥＭ１との総重量に対し、熱変換材料ＥＭ１を第１の割合（例えば重量％）で含む。また、第２の熱膨張層３６ｂは、バインダＢ２と熱膨張性材料ＭＣ２と熱変換材料ＥＭ２とを含む。第２の熱膨張層３６ｂは、バインダＢ２と熱膨張性材料ＭＣ２と熱変換材料ＥＭ２との総重量に対し、熱変換材料ＥＭ２を第２の割合（例えば重量％）で含む。また、第１の割合と第２の割合とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。本実施形態でも、第１の割合を第２の割合と比較して高くする構成を例に挙げて説明する。また、第１の熱膨張層３６ａの厚さと第２の熱膨張層３６ｂの厚さとは、図示するように同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００７２】
また、図１３（ａ）に示す熱膨張性シート３５に電磁波を照射し、熱膨張層３６を膨張させた造形物５４を図１３（ｂ）に示す。造形物５４も、図１３（ｂ）に示すように、熱膨張性材料ＭＣの膨張によって第１の熱膨張層３６ａと第２の熱膨張層３６ｂとが隆起する。また、基材３１は、熱膨張層３６の膨張に追従して変形する。これにより、基材３１にも、凸部３１ａ，３１ｂと凹部３１ｃ，３１ｄとが形成され、造形物５４が形成される。
【００７３】
＜実施形態４＞
次に実施形態４に係る熱膨張性シート４０について図１４（ａ）及び図１４（ｂ）を用いて説明する。本実施形態では、基材３１の第２の面に第３の熱膨張層４３が設けられている点に特徴を有する。上述した実施形態と重複する部分については、詳細な説明は省略する。
【００７４】
（熱膨張性シート４０）
熱膨張性シート４０は、図１４（ａ）に示すように、基材３１と、第１の熱膨張層４１と、第３の熱膨張層４３と、を備える。基材３１は実施形態３と同様である。
【００７５】
第１の熱膨張層４１は、上述した各実施形態と同様に、加熱の程度に応じた大きさに膨張する層であって、バインダ中に熱膨張性材料と熱変換材料とが分散配置されている。なお、図１４（ａ）では、バインダ、熱膨張性材料及び熱変換材料の図示を省略している。バインダ、熱膨張性材料及び熱変換材料は、上述した各実施形態と同様である。第１の熱膨張層４１は、基材３１の第１の面（図１４（ａ）に示す上面）上に設けられる。第１の熱膨張層４１は、基材３１の第１の面上において凸部３１ａを形成するために用いられる。このため、第１の熱膨張層４１は、基材３１において、凸部３１ａを形成する領域（第１の領域４０Ａ）に設けられている。
【００７６】
第３の熱膨張層４３は、第１の熱膨張層４１と同様に、加熱の程度に応じた大きさに膨張する層であって、バインダ中に熱膨張性材料と熱変換材料とが分散配置されている。第３の熱膨張層４３は、基材３１の第２の面（第１の面に対向する面、図１４（ａ）に示す下面）上に設けられる。第３の熱膨張層４３は、基材３１の第２の面上に凸部３１ｅを形成するために用いられる。このため、第３の熱膨張層４３は、基材３１において、凸部３１ｅを形成する領域（第２の領域４０Ｅ）に設けられている。
【００７７】
基材３１を良好に変形させるためには、第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３との一方を用いて基材３１を変形させる領域で、第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３との他方によって基材３１の変形が阻害されないようにすることが好適である。従って、基材３１において第１の熱膨張層４１によって変形される領域（図１４（ａ）に示す第１の領域４０Ａ）では、基材３１の第２の面上には第３の熱膨張層４３が設けられないことが好適である。同様に、基材３１において第３の熱膨張層４３によって変形される領域（図１４（ａ）に示す第２の領域４０Ｅ）では、基材３１の第１の面上には第１の熱膨張層４１が設けられないことが好適である。このため、第１の領域４０Ａと第２の領域４０Ｅとは重複しないように設けられることが好適である。換言すると、第１の領域４０Ａと第２の領域４０Ｅとは基材３１を介して対向しないように設けられている。
【００７８】
（熱膨張性シート４０の製造方法）
また、本実施形態の熱膨張性シート４０は、以下に示すようにして製造される。
まず、実施形態３と同様に、基材３１としてシート状の材料、例えば無延伸ＰＥＴからなるシートを用意する。
【００７９】
次に、バインダと熱膨張性材料と熱変換材料とを混合させ、第１の熱膨張層４１を形成するためのインクを調製する。このインクを用い、任意の印刷装置、例えばスクリーン印刷装置によって、基材３１の第１の面上に第１の熱膨張層４１に対応するパターンにインクを載せる。続いて溶媒を揮発させ、第１の熱膨張層４１を形成する。
【００８０】
続いて、バインダと熱膨張性材料と熱変換材料とを混合させ、第３の熱膨張層４３を形成するためのインクを調製する。このインクを用い、スクリーン印刷装置等によって、基材３１の第２の面上に第３の熱膨張層４３を形成する。なお、第１の熱膨張層４１を形成するためのインクと同じインクを用いて、第３の熱膨張層４３を形成してもよい。また、必要であれば裁断を行う。
これにより、熱膨張性シート４０が製造される。
【００８１】
（造形物５５）
次に、造形物５５について、図面を用いて説明する。造形物５５は、第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３とを膨張させることで製造される。造形物５５では、図１４（ｂ）に示すように第１の熱膨張層４１は、上面に凸部４１ａを備え、第３の熱膨張層４３は、図１４（ｂ）に示す下方向に突出した凸部４３ａを備える。基材３１は、第１の面において、第１の熱膨張層４１の膨張に追従するように変形された凸部３１ａを有する。同様に基材３１は、第２の面において、第３の熱膨張層４３の膨張に追従するように変形された凸部３１ｅを有する。また、基材３１は、凸部３１ａに対応する形状を有する凹部３１ｃと、凸部３１ｅに対応する形状を有する凹部３１ｆとを有する。
【００８２】
また、本実施形態の造形物５５でも、実施形態３と同様に基材３１の変形量は、第１の熱膨張層４１の発泡高さと比較して大きくしてもよい。第３の熱膨張層４３についても同様である。
【００８３】
（造形物５５の製造方法）
次に、本実施形態の熱膨張性シート４０を用いた造形物５５の製造方法について説明する。
【００８４】
本実施形態でも実施形態２と同様に、ハロゲンランプ等を用いて、電磁波を熱膨張性シート４０の第１の面（図１４（ａ）に示す上面）に対して照射する。本実施形態では、マスク６０は使用せず、熱膨張性シート４０の第１の面の全体に電磁波を照射する。
【００８５】
電磁波が照射されると、第１の熱膨張層４１中の熱変換材料が電磁波を吸収することによって発熱する。この熱によって膨張を開始する温度に達すると、第１の熱膨張層４１中の熱膨張性材料が膨張する。また第１の熱膨張層４１で生じた熱は基材３１にも伝わり基材３１が軟化する。その結果、熱膨張性シート４０の第１の熱膨張層４１が設けられた領域が膨張し、盛り上がる。第１の熱膨張層４１からの熱により軟化された基材３１は、第１の熱膨張層４１の膨張する力に引かれて変形する。これにより凸部３１ａ及び凹部３１ｃが形成される。
【００８６】
また、基材３１の第１の面に対して照射された電磁波は、基材３１の第２の面にも到達するため、第３の熱膨張層４３中の熱変換材料が同様に電磁波を吸収して発熱する。この熱によって第３の熱膨張層４３中の熱膨張性材料が膨張するとともに、基材３１も軟化する。その結果、熱膨張性シート４０の第３の熱膨張層４３が設けられた領域が膨張し、盛り上がり、基材３１は第３の熱膨張層４３の膨張する力に引かれて変形する。これにより凸部３１ｅ及び凹部３１ｆが形成される。
以上から造形物５５が製造される。
【００８７】
なお、熱膨張性シート４０の片面から電磁波を照射し、第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３とを同じ工程で膨張させる場合は、基材３１としては透明な基材を使用することが好適である。また、電磁波は熱膨張性シート４０の第２の面（図１４（ｂ）に示す下面）から照射してもよい。
【００８８】
本実施形態によれば、熱膨張性シート４０の第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３とが熱変換材料を含有するため、熱膨張性シート４０に対して電磁波を照射することによって、第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３とを膨張させることができる。更に、第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３との膨張する力を利用し、基材３１を変形させることができる。特に本実施形態では、基材３１の第１の面と第２の面とにおいて周囲から突出する凸部３１ａ，３１ｅを形成することができる。このように本実施形態の熱膨張性シート４０を用いることで、従来必要であった熱変換層を用いずに第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３とを膨張させるとともに基材３１が変形された造形物５５を製造することが可能となる。
【００８９】
本実施形態は上述した実施形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。
上述した各実施形態は任意に組み合わせることが可能である。例えば、実施形態２において熱膨張層２１をパターニングした上で、実施形態１と同様にしてマスク６０を使用し、熱膨張性シートの特定の領域に対して電磁波が到達するようにしてもよい。また、実施形態２と実施形態４とを組み合わせることも可能である。
【００９０】
また、上述した実施形態４では、第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３とを同時に膨張させる構成を例に挙げたが、これに限られない。第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３の一方を先に膨張させ、他方を後に膨張させることも可能である。
【００９１】
加えて、上述した実施形態４では、熱膨張性シート４０の第１の面から電磁波を照射する構成を例に挙げたが、これに限らず、照射手段を複数使用し、熱膨張性シート４０の第１の面と第２の面とから同時に電磁波を照射してもよい。この構成では、熱膨張性シート４０の第１の面と第２の面に対して、各々の照射部から電磁波を照射し、同時に電磁波を照射することができる。これにより、第１の熱膨張層４１と第３の熱膨張層４３とを一括して膨張させることが可能である。
【００９２】
また、各実施形態において用いられている図は、いずれも各実施形態を説明するためのものである。従って、熱膨張性シートの各層の厚みが、図に示されているような比率で形成されると限定して解釈されることを意図するものではない。
【００９３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【００９４】
［付記］
［付記１］
基材の第１の面の少なくとも一部の上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層を備える、
ことを特徴とする熱膨張性シート。
【００９５】
［付記２］
前記第１の熱膨張層はパターニングされている、
ことを特徴とする付記１に記載の熱膨張性シート。
【００９６】
［付記３］
前記第１の電磁波熱変換材料は、セシウム酸化タングステン、又は六ホウ化ランタンである、
ことを特徴とする付記１又は２に記載の熱膨張性シート。
【００９７】
［付記４］
第２のバインダと第２の熱膨張性材料と電磁波を熱に変換する第２の電磁波熱変換材料とを含む第２の熱膨張層を更に備え、
前記第２の熱膨張層は、前記基材の前記第１の面上において前記第１の熱膨張層とは異なる領域に設けられる、又は前記第１の熱膨張層と少なくとも一部が重なるように積層して設けられる、
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１つに記載の熱膨張性シート。
【００９８】
［付記５］
前記第１の熱膨張層は、前記第１のバインダと前記第１の熱膨張性材料と前記第１の電磁波熱変換材料との総重量に対し、第１の割合で前記第１の電磁波熱変換材料を含み、
前記第２の熱膨張層は、前記第２のバインダと前記第２の熱膨張性材料と前記第２の電磁波熱変換材料との総重量に対し、第２の割合で前記第２の電磁波熱変換材料を含み、
前記第１の割合と前記第２の割合とが異なる値である、
ことを特徴とする付記４に記載の熱膨張性シート。
【００９９】
［付記６］
前記基材の第２の面に設けられ、第３のバインダと、第３の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第３の電磁波熱変換材料とを含む第３の熱膨張層を更に備える、
ことを特徴とする付記１乃至５のいずれか１つに記載の熱膨張性シート。
【０１００】
［付記７］
基材の第１の面上に、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層を形成する第１の熱膨張層形成工程を備える、
ことを特徴とする熱膨張性シートの製造方法。
【０１０１】
［付記８］
基材の第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層を備え、
前記第１の熱膨張層の少なくとも一部が、前記第１の熱膨張性材料の膨張によって隆起している、
ことを特徴とする造形物。
【０１０２】
［付記９］
基材の第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層とを備える熱膨張性シートを用い、
前記第１の熱膨張層を膨張させる領域に対応する開口を有するマスクを用い、前記マスクを介して電磁波を照射し、前記第１の熱膨張層を膨張させる、
ことを特徴とする造形物の製造方法。
【０１０３】
［付記１０］
前記基材は樹脂製であり、
前記基材を前記第１の熱膨張層の膨張に追従するように変形させる、
ことを特徴とする付記９に記載の造形物の製造方法。
【０１０４】
［付記１１］
基材の第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第１のバインダと、第１の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第１の電磁波熱変換材料とを含む第１の熱膨張層と、
前記基材の前記第１の面の少なくとも一部上に設けられ、第２のバインダと、第２の熱膨張性材料と、電磁波を熱に変換する第２の電磁波熱変換材料とを含む第２の熱膨張層と、を備える熱膨張性シートを用い、
前記熱膨張性シートに対して電磁波を照射し、前記第１の熱膨張層と前記第２の熱膨張層とを膨張させる、
ことを特徴とする造形物の製造方法。
【０１０５】
［付記１２］
前記基材は樹脂製であり、
前記基材を前記第１の熱膨張層の膨張と、前記第２の熱膨張層の膨張とに追従するように変形させる、
ことを特徴とする付記１１に記載の造形物の製造方法。
【符号の説明】
【０１０６】
１０，２０，３０，３５，４０・・・熱膨張性シート、１１，３１・・・基材、１２，２１，３２・・・熱膨張層、２１ａ，３２ａ，４１・・・第１の熱膨張層、２１ｂ，３２ｂ・・・第２の熱膨張層、４３・・・第３の熱膨張層、１２ａ，３１ａ，３１ｂ，３１ｅ・・・凸部、３１ｃ，３１ｄ，３１ｆ・・・凹部、５１，５２，５３，５４，５５・・・造形物、６０・・・マスク、６０ａ，６０ｂ・・・開口部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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