(57)【要約】【課題】表現を多様化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を提供する。【解決手段】熱膨張性シート１１は、基材３１の一方の面上に設けられたカラーインク層３２と、カラーインク層３２上に設けられ、熱膨張性材料を含む熱膨張層３３と、を備える。電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含む熱変換層を熱膨張性シート１１の一方又は／及び他方の面上に形成し、熱変換層へ電磁波を照射することにより、熱膨張層３３を膨張させる。カラーインク層３２は、基材３１を介して、若しくは膨張していない領域において熱膨張層３３を介して視認されることから、造形物における表現を多様化させることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の一方の面上に設けられたカラーインク層と、
前記カラーインク層の少なくとも一部上に設けられ、熱膨張性材料を含む熱膨張層と、
を備えることを特徴とする熱膨張性シート。
【請求項２】
前記熱膨張層上に設けられた第２のカラーインク層を更に備える、
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】
前記基材の他方の面上に設けられた第３のカラーインク層を更に備える、
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】
前記熱膨張層は、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】
前記基材は、透明又は半透明である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱膨張性シート。
【請求項６】
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を備え、
前記熱膨張性シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方に設けられ、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層と、を備え、
前記熱変換層が設けられた領域における前記熱膨張層が膨張されている、
ことを特徴とする造形物。
【請求項７】
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を用い、
前記熱膨張性シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方の面に、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層を形成し、
前記熱変換層に電磁波を照射することにより生じた熱によって前記熱変換層が形成された領域において、前記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８】
基材の一方の面上にカラーインク層を形成する工程と、
前記カラーインク層の少なくとも一部上に、熱膨張性材料を含む熱膨張層を形成する熱膨張層形成工程と、
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９】
前記熱膨張層上に第２のカラーインク層を形成する工程を更に備える、
ことを特徴とする請求項８に記載の熱膨張性シート。
【請求項１０】
前記基材の他方の面上に設けられた第３のカラーインク層を更に備える、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の熱膨張性シートの製造方法。
【請求項１１】
前記熱膨張層形成工程では、パターニングにより前記熱膨張層を形成する、
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の熱膨張性シートの製造方法。
【請求項１２】
前記基材は、透明又は半透明である、
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の熱膨張性シートの製造方法。
【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発泡して膨張する熱膨張性シート、熱膨張性シートの製造方法、造形物及び造形物の製造方法に関する。
【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光熱変換層を形成し、光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、光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造形物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】
このような熱膨張性シートでは、熱膨張層の凹凸、熱膨張性シート上に設けられるカラーインク層等によって造形物を表現しており、造形物における表現を多様化させることが可能であることが求められている。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、表現を多様化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】
【０００６】
本発明の第１の観点に係る熱膨張性シートは、
基材の一方の面上に設けられたカラーインク層と、
前記カラーインク層の少なくとも一部上に設けられ、熱膨張性材料を含む熱膨張層と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の観点に係る造形物は、
第１の観点に係る熱膨張性シートを備え、
前記熱膨張性シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方に設けられ、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層と、を備え、
前記熱変換層が設けられた領域における前記熱膨張層が膨張されている、
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の観点に係る造形物の製造方法は、
第１の観点に係る熱膨張性シートを用い、
前記熱膨張性シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方の面に、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層を形成し、
前記熱変換層に電磁波を照射することにより生じた熱によって前記熱変換層が形成された領域において、前記熱膨張層を膨張させる、
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の観点に係る熱膨張性シートの製造方法は、
基材の一方の面上にカラーインク層を形成する工程と、
前記カラーインク層の少なくとも一部上に、熱膨張性材料を含む熱膨張層を形成する熱膨張層形成工程と、
を備えることを特徴とする
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表現を多様化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を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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）〜図２（ｃ）は、実施形態１に係る熱膨張性シートの製造方法を示す図である。
【図３】図３は、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】膨張装置を模式的に示す図である。
【図５】実施形態１に係る造形物製造処理を説明するフローチャートである。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、造形物製造処理を説明する断面図である。
【図７】その他の実施形態に係る造形物製造処理を説明するフローチャートである。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｄ）は、その他の実施形態に係る造形物製造処理を説明する断面図である。
【図９】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１０】図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、実施形態２に係る熱膨張性シートの製造方法を示す図である。
【図１１】実施形態２に係る造形物の概要を示す断面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、その他の実施形態に係る熱膨張性シートの概要を示す断面図であり、図１２（ｂ）は、その他の実施形態に係る造形物の概要を示す断面図である。
【図１３】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１４】図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は、実施形態３に係る熱膨張性シートの製造方法を示す図である。
【図１５】実施形態３に係る造形物の概要を示す断面図である。
【図１６】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る。
【図１７】図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、実施形態４に係る熱膨張性シートの製造方法を示す図である。
【図１８】実施形態４に係る造形物の概要を示す断面図である。
【図１９】図１９（ａ）は、その他の実施形態に係る熱膨張性シートの概要を示す断面図であり、図１９（ｂ）は、その他の実施形態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】
【００１２】
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、造形物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。
【００１３】
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。
【００１４】
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」の用語は樹脂成形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。
【００１５】
＜実施形態１＞
実施形態１に係る熱膨張性シート、熱膨張性シートの製造方法、造形物及び造形物の製造方法について、以下図面を用いて説明する。
【００１６】
（熱膨張性シート１１）
熱膨張性シート１１は、図１に示すように、基材３１と、カラーインク層（第１のカラーインク層）３２と、熱膨張層３３と、を備える。本実施形態では熱膨張性シート１１は、熱膨張層３３が膨張されていない状態である。詳細に後述するように、熱膨張性シート１１では、熱膨張性シート１１の表側の面と裏側の面との少なくともいずれか一方に設けられた熱変換層を用い、熱膨張層３３を膨張させる。これにより、熱膨張層３３に凸もしくは凹凸を形成し、図３に示す造形物２１を形成する。
【００１７】
基材３１は、カラーインク層３２及び熱膨張層３３を支持するシート状の部材であり、基材３１の一方の面上（図１では上側の面）にカラーインク層３２が設けられる。また、基材３１は、紙又は樹脂からなる。紙としては、上質紙に限らず、一般に使用されている任意の紙を使用することができる。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、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。
【００１８】
また、基材３１は、熱膨張層３３が全体的又は部分的に発泡により膨張した時に、基材３１の反対側（図１に示す下側）に隆起しない程度の強度を備える。また、基材３１は、熱膨張層３３が膨張した際に、しわを生じたり、大きく波打ったりする等、シートとしての形態が損なわれることがない程度の強度を備える。加えて、基材３１は、熱膨張層３３を発泡させる際の加熱に耐える程度の耐熱性を有する。基材３１は更に伸縮性を有してもよい。
【００１９】
加えて、後述するように、造形物２１は、造形物２１の表側（図３に示す上面側）から観察されてもよく、造形物２１の裏側（図３に示す下面側）から観察されてもよい。また、造形物２１の利用方法（例えば、ランプシェード等）によっては、表側と裏側の両方から観察されてもよい。特に造形物２１の裏側から観察する場合は、基材３１の上面に設けられたカラーインク層３２を視認できるよう、基材３１は、透明であること又は半透明であることが好ましい。一方、造形物２１の表面側から観察する場合は、基材３１は透明又は半透明であってもよいし、可視光透過性を有しなくともよい。
【００２０】
カラーインク層（第１のカラーインク層）３２は、基材３１の一方の面（図１では上面）上に設けられる。カラーインク層３２は、文字、図形、模様等の任意の画像を表現する。カラーインク層３２は、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット方式等、任意の印刷装置を用いて形成される。従って、カラーインク層３２は、これらの印刷方式を利用する装置で用いられるインクから形成される層である。また、インクは、用いる印刷装置に応じ、水性インク、溶剤系インク、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等のいずれであってもよい。なお、これらのインクを用いて印刷された層は、明確な層を構成しないこともあるが、本実施形態では説明の便宜上「層」と呼ぶ。
【００２１】
カラーインク層３２は、基材３１の全面に形成されていてもよく、一部のみに形成されていてもよい。また、カラーインク層３２は、熱膨張層３３下の全体に設けられている必要はなく、熱膨張層３３下の一部に設けられていてもよい。また、カラーインク層３２は、有彩色に限らず、無彩色であってもよい。なお、カラーインク層３２を水性インクジェット方式で形成する場合は、基材３１へ水性インクを定着させるため、基材３１の一方の面上にインク受容層（図示せず）を備えることが好適である。
【００２２】
熱膨張層３３は、カラーインク層３２の少なくとも一部を覆うように設けられる。熱膨張層３３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）が分散配置されている。なお、熱膨張層３３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。熱膨張層３３のバインダとしては、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、熱膨張性マイクロカプセルは、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、熱膨張性マイクロカプセルの平均粒径は、約５〜５０μｍである。このマイクロカプセル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。用いるマイクロカプセルの特性にもよるが、マイクロカプセルの粒径は膨張前の粒径の５倍程度に膨張する。なお、マイクロカプセルの粒径には、ばらつきがあり、全てのマイクロカプセルが同じ粒径を有するものではない。
【００２３】
加えて、本実施形態では、造形物２１を表側から観察する場合、熱膨張層３３が膨張していない又はほぼ膨張していない領域において、熱膨張層３３を介してカラーインク層３２を視認することができることが好適である。従って、造形物２１を表側から観察する場合は、熱膨張層３３は、熱膨張層３３を介してカラーインク層３２を視認することができるような厚みとされることが好適である。造形物２１を観察する際の条件（明るさ等）によるが、熱膨張層３３の厚みは、１μｍ〜５００μｍ、好ましくは１μｍ〜２００μｍである。
【００２４】
（熱膨張性シート１１の製造方法）
また、本実施形態の熱膨張性シート１１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３１としてシート状の材料、例えば紙からなるシートを用意する。基材３１としてはＰＥＴ等であってもよい。また、基材３１は、ロール状であっても、予め裁断されていてもよい。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示すように、基材３１上にカラーインク層３２を形成する。ここで、カラーインク層３２の印刷をするための印刷装置としては、例えば既知のオフセット印刷装置を利用する。
【００２６】
オフセット印刷装置は、例えば、版胴と、ブランケットと、インクローラーと、水ローラーと、圧胴と、を備える（いずれも図示せず）。版胴は、その表面に画線部と非画線部とを備える刷版を有する。画線部は親油性（撥水性）であり、非画線部は親水性である。版胴には、水ローラーによって湿し水が供給される。湿し水は、版胴上の刷版の非画線部（親水性）のみに載る。また、版胴にはインクローラーによって、インクが供給される。インクは水が載っている非画線部には載らず、インクは、刷版の画線部（親油性）上にのみ付着する。ブランケットは、例えばゴム筒から形成され、版胴上に付着したインクが転写される。また、ブランケットと対向する位置に、圧胴が設置されており、ブランケット上のインクは、ブランケットと熱膨張性シート１１の表面との接触により熱膨張性シート１１上に転写される。
【００２７】
カラーインク層３２は、例えば、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ及びブラックＫの４色のインクの画像を、オフセット印刷装置を用いて印刷することによって形成される。また、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ及びブラックＫのインクは、既知のインクを使用する。また、各色の画像を印刷するためのオフセット印刷装置は、個別に設置されても連続して設置されてもよい。各色を連続して印刷する場合、ロールから取り出された熱膨張性シート１１は、ＣＭＹＫの各色の画像がオフセット印刷装置で順番に印刷される。熱膨張性シート１１が巻き取られる段階では、熱膨張性シート１１の表面にはカラーインク層３２が印刷された状態となる。また、各色の印刷順は任意に変更可能である。
【００２８】
なお、本実施形態では、電磁波を照射することにより熱変換層を発熱させる。このため、カラー画像を印刷するためのブラック（Ｋ）のインク中にカーボンが含まれると、カーボンが電磁波を吸収して発熱する可能性があるため、ブラック（Ｋ）のインクにはカーボンが含まれていないことが好ましい。
【００２９】
次に、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）とを混合させ、熱膨張層３３を形成するための塗布液を調製する。続いて、バーコータ、ローラーコータ、スプレーコータ等の公知の塗布装置を用いて、塗布液をカラーインク層３２上に塗布する。続いて、塗膜を乾燥させ、図２（ｃ）に示すように熱膨張層３３を形成する。なお、目標とする熱膨張層３３の厚みを得るため、塗布液の塗布及び乾燥を複数回行ってもよい。また、熱膨張層３３の形成は、塗布装置以外に印刷装置を用いて形成してもよい。また、ロール状の基材３１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１１が製造される。
【００３０】
（造形物２１）
次に、造形物２１について図３を用いて説明する。
造形物２１は、熱膨張性シート１１の熱膨張層３３を膨張させたものである。具体的に図３に示すように、熱膨張層３３は、上面に凸部３３ａを備える。また、熱膨張層３３上には熱変換層８１が形成される。カラーインク層３２は、基材３１と熱膨張層３３との間に延びるように設けられる。
【００３１】
本実施形態では、詳細に後述するように、熱膨張性シート１１の上面（表側の面）と下面（裏側の面）との少なくともいずれか１つの面上に、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換層（以下、単に熱変換層又は変換層と称する）を形成し、電磁波を照射することで、熱変換層８１を発熱させる。例えば、図３に示すように、熱膨張性シート１１の上面に熱変換層８１を形成する。熱変換層８１は、電磁波の照射により、熱を帯びるため、帯熱層とも呼べる。熱変換層８１で生じた熱は、熱膨張層３３へと伝達することにより、熱膨張層３３中の熱膨張性材料が発泡し、その結果、熱膨張層３３が膨張する。熱変換層８１は、熱変換層８１が設けられていない他の領域と比較し、電磁波を速やかに熱へと変換する。このため熱変換層８１の近傍の領域のみを選択的に加熱することができ、熱膨張層３３の特定の領域のみを選択的に膨張させることができる。
【００３２】
また、造形物２１の観察は、造形物２１の表側（熱膨張層３３側）から行ってもよい。この場合、熱膨張層３３を介してカラーインク層３２を視認することが可能な厚みに形成される。従って、熱膨張層３３が膨張していない又はほぼ膨張していない領域（図３に示す領域Ｂ）において、熱膨張層３３を介してカラーインク層３２を視認することができる。なお、熱膨張層３３のうち膨張した領域（例えば、図３に示す領域Ａ）は、熱膨張材料の膨張により光が散乱しやすくなり、カラーインク層３２を視認しにくくなる又は視認できなくなる。従って、造形物２１を表側から観察した場合、熱膨張層３３が膨張しているか膨張していないかにより、カラーインク層３２を視認できるか、できないかが変わる。これを利用することにより、造形物２１上における表現のバリエーションを拡張することができる。
【００３３】
また、造形物２１を裏側から観察する等、カラーインク層３２が造形物２１の裏側からのみ視認できればよい場合は、熱膨張層３３を厚くすることもできる。この場合は、基材３１は、透明又は半透明な樹脂製とすることが好適である。
【００３４】
（造形物２１の製造方法）
次に、上述した熱膨張性シート１１を用いた造形物の製造方法（造形物製造処理）の流れを説明する。以下の造形物の製造方法では、ロール状に巻かれた熱膨張性シート１１を使用する場合（ロール式）を例に挙げて説明するが、枚葉式であってもよい。
【００３５】
まず、本実施形態の造形物２１の製造方法で用いる印刷装置（図示せず）と膨張装置５０について説明する。
【００３６】
まず、熱変換層８１を、熱膨張性シート１１の製造方法と同様にオフセット印刷装置を用いて形成する。この場合、オフセット印刷装置のインクローラーに供給するインクを、電磁波熱変換材料を含むインク（以下、発泡インクと称する）とする。電磁波熱変換材料（熱変換材料）は、電磁波を熱に変換可能な材料である。熱変換材料の一例としては、カーボン分子であるカーボンブラック（グラファイト）が挙げられる。この場合、電磁波を照射することにより、グラファイトが電磁波を吸収して熱振動し、熱が発生する。なお、オフセット印刷装置以外の印刷装置を用いることも可能である。
【００３７】
熱変換材料は、グラファイトに限られず、例えば、赤外線吸収材料などの無機材料も使用することができる。具体的には、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六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）又はセシウム酸化タングステンが好ましい。なお、上記無機赤外線吸収剤はいずれかを単独で用いてもよく、又は２つ以上の異なる材料を併用してもよい。
【００３８】
特に本実施形態では、熱膨張層３３の凸部３３ａ上に熱変換層８１が形成される。造形物２１の外観に影響があるなど、熱変換層８１の色味が抑えられていることが好適である場合、熱変換層８１は、可視光領域の透過率が高い赤外線吸収剤（六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）又はセシウム酸化タングステン）を含む発泡インクを用いて形成することが好適である。
【００３９】
次に、熱膨張層３３を膨張させる膨張装置５０を図４に示す。膨張装置５０は、照射部５１、反射板５２、温度センサ５３、冷却部５４及び筐体５５を備え、照射部５１、反射板５２、温度センサ５３及び冷却部５４は筐体５５内に収められている。熱膨張性シート１１は、膨張装置５０の下を搬送される。
【００４０】
照射部５１は、ランプヒータ、例えばハロゲンランプを備えており、熱膨張性シート１１に対して、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）を照射する。熱変換材料を含む発泡インクによる熱変換層８１が印刷された熱膨張性シート１１に電磁波を照射すると、熱変換層８１が印刷された部分では、熱変換層８１が印刷されていない部分に比べて、より効率良く電磁波が熱に変換される。そのため、熱膨張性シート１１のうちの熱変換層８１が印刷された部分が主に加熱され、膨張を開始する温度に達すると熱膨張性材料が膨張する。なお、照射部５１はハロゲンランプに限られず、電磁波を照射可能であれば、他の構成を採ることも可能である。また、電磁波の波長も上記の範囲に限定されるものではない。
【００４１】
反射板５２は、照射部５１から照射された電磁波を受ける被照射体であって、ランプヒータから照射された電磁波を熱膨張性シート１１に向けて反射する機構である。
温度センサ５３は、熱電対、サーミスタ等であって、反射板５２の温度を測定する測定手段として機能する。反射板５２の温度を測定することで、照射部５１が照射している電磁波の強さ、すなわち電磁波のエネルギーの大きさの指標とすることができる。
冷却部５４は、反射板５２の上側に設けられる。冷却部５４は、少なくとも１つの給気ファンを備え、膨張装置５０の内部を冷却する冷却手段として機能する。
【００４２】
膨張装置５０において、熱膨張性シート１１は、ロールから取り出され、図示しない搬送ローラーによって搬送されながら、照射部５１によって照射される電磁波を受ける。その結果、熱膨張性シート１１に設けられた熱変換層８１が熱を帯びる。この熱が基材３１及び熱膨張層３３へと伝達し、熱膨張層３３の少なくとも一部は膨張する。熱膨張層３３の膨張後、熱膨張性シート１１は巻き取られる。なお、熱膨張層３３の膨張量によっては、熱膨張性シート１１は巻き取られずに、すぐに裁断されてもよい。
【００４３】
次に、図５に示すフローチャート及び図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す熱膨張性シート１１の断面図を参照して、熱膨張性シート１１を用いて造形物を形成する処理の流れを説明する。
【００４４】
第１に、オフセット印刷装置等を用いて、熱膨張性シート１１の一方の面（表面）に熱変換層８１を印刷する（ステップＳ１）。熱変換層８１は、電磁波熱変換材料を含む発泡インクにより形成された層である。オフセット印刷装置は、指定された発泡データに従って、熱膨張性シート１１の表面に、熱変換材料を含む発泡インクを印刷する。その結果、図６（ａ）に示すように、熱膨張性シート１１の表面に熱変換層８１が形成される。なお、熱変換層８１を濃く印刷すると発熱量が増えるため、熱膨張層３３が高く膨張する。これを利用して熱変換層８１の濃淡の制御により、膨張高さを制御することもできる。
【００４５】
第２に、熱変換層８１が印刷された熱膨張性シート１１を、表面が上側を向くように膨張装置５０へと搬送する。膨張装置５０では、搬送された熱膨張性シート１１へ照射部５１によって電磁波を照射する（ステップＳ２）。具体的に説明すると、膨張装置５０では、照射部５１によって熱膨張性シート１１の表面に電磁波を照射する。熱膨張性シート１１の表面に印刷された熱変換層８１に含まれる熱変換材料は、照射された電磁波を吸収することによって発熱する。その結果、熱変換層８１が発熱し、熱変換層８１で生じた熱は熱膨張層３３に伝達し、熱膨張性材料が発泡、膨張する。その結果、図６（ｂ）に示すように、熱膨張性シート１１の熱膨張層３３のうちの熱変換層８１が印刷された領域が膨張し、盛り上がる。
【００４６】
以上のような手順によって、造形物２１が製造される。
【００４７】
本実施形態では、熱膨張性シート１１が基材３１と熱膨張層３３との間にカラーインク層３２を備える。造形物２１の表側から造形物を観察する場合、熱膨張層３３下に設けられたカラーインク層３２が熱膨張層３３を介して視認できる領域と視認できない領域と透けない領域を設けることができる。また、造形物２１の裏側から造形物を観察する場合、基材３１が透明又は半透明であれば、カラーインク層３２を、基材３１を介して視認することもできる。従って、熱膨張性シート１１を用いて製造された造形物２１における表現を、基材と熱膨張層のみを備える従来の熱膨張性シートと比較して多様化させることが可能となる。
【００４８】
上述した実施形態１では、熱膨張性シート１１の表面のみに熱変換層８１を形成する場合を例に挙げて説明しているが、熱変換層８１に代えて、熱膨張性シート１１の他方の面（裏面、図１に示す下面）に熱変換層を設けてもよい。この場合、上記のステップＳ１において、熱変換層を熱膨張性シート１１の裏面に形成する。また、ステップＳ２において、膨張装置５０へ搬送する場合に熱膨張性シート１１の裏面が上側に向くように搬送すると好適である。
【００４９】
また、熱膨張性シート１１の表側及び裏側の両方の面上に熱変換層を設け、それぞれに電磁波を照射し、熱膨張層３３を膨張させることも可能である。図７は、この場合の造形物製造処理のフローチャートを示し、図８（ａ）〜図８（ｄ）は、造形物製造処理を説明する断面図を示す。
【００５０】
まず、実施形態１と同様にして、例えば、オフセット印刷装置を用い、図８（ａ）に示すように、熱膨張性シート１１の表側に熱変換層８１を設ける（ステップＳ２１）。続いて、熱膨張性シート１１の表側が上を向くようにして、膨張装置５０中に熱膨張性シート１１を搬送し、熱変換層８１に対して電磁波を照射する（ステップＳ２２）。結果として、図８（ｂ）に示すように、熱膨張層３３のうち熱変換層８１が設けられた領域が膨張し、凸部３３ａが形成される。
【００５１】
続いて、任意の印刷装置を用い、図８（ｃ）に示すように、熱膨張性シート１１の裏側に裏側熱変換層８２を設ける（ステップＳ２３）。次に、熱膨張性シート１１の裏側が上を向くようにして、膨張装置５０中に熱膨張性シート１１を搬送し、裏側熱変換層８２に対して電磁波を照射する（ステップＳ２４）。結果として、図８（ｄ）に示すように、熱膨張層３３のうち裏側熱変換層８２が設けられた領域が膨張し、凸部３３ｂが形成される。
【００５２】
図７及び図８（ａ）〜図８（ｄ）に示す造形物の製造方法によれば、熱膨張性シート１１の表側と裏側とに熱変換層を形成する。一般に、熱膨張性シート１１の裏側に熱変換層を形成し、熱膨張層３３を膨張させると、熱膨張性シート１１の表側に熱変換層を形成し熱膨張層３３を膨張させた場合と比較し、熱膨張層３３がなだらかに膨張する傾向がある。これを利用することにより、造形物における表現の幅が更に拡大する。
【００５３】
なお、熱変換層８１と裏側熱変換層８２とが形成される領域は、図８（ａ）〜図８（ｄ）に示すように同じである必要はなく、異なっていてもよい。また、熱膨張性シート１１の表側の面及び裏側の面の両方に熱変換層を設けた上で、膨張工程は１回とすることも可能である。この場合は、図７に示すフローチャートのステップＳ２１及びステップＳ２３を、この順または逆の順で実施した後、ステップＳ２２またはステップＳ２４を実行する。
【００５４】
＜実施形態２＞
以下、実施形態２に係る熱膨張性シート、熱膨張性シートの製造方法、造形物及び造形物の製造方法について、図を用いて説明する。本実施形態の熱膨張性シート及び造形物が実施形態１に係る熱膨張性シート及び造形物と異なるのは、熱膨張層３３上に第２のカラーインク層３４を備える点にある。実施形態１と共通する部分については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５５】
（熱膨張性シート１２）
熱膨張性シート１２は、図９に示すように、基材３１と、カラーインク層３２と、熱膨張層３３と、第２のカラーインク層３４とを備える。
【００５６】
第２のカラーインク層３４は、熱膨張層３３上に設けられる。第２のカラーインク層３４は、第１のカラーインク層３２と同様に、文字、図形、模様等の任意の画像を表現する。第２のカラーインク層３４が形成される位置は任意であり、熱膨張層３３上の全体に形成されてもよく、熱膨張層３３上の一部に設けられてもよい。例えば、第２のカラーインク層３４は、図示するように熱膨張層３３が膨張する部分（図１１に示す凸部３３ａ）上に設けられる。第２のカラーインク層３４が設けられる領域は、図示した例に限られず、任意である。例えば、第２のカラーインク層３４は、凸部３３ａの一部を覆って設けられてもよい。また、第２のカラーインク層３４は、熱膨張層３３の凸部３３ａ以外の領域に設けられてもよい。
【００５７】
また、第２のカラーインク層３４は、第１のカラーインク層３２と同様にオフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット方式等、任意の印刷方式を用いて形成される。従って、第２のカラーインク層３４は、これらの印刷方式を利用する印刷装置で用いられるインクから形成される層である。また、インクは、用いる印刷装置に応じ、水性インク、溶剤系インク、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等のいずれであってもよい。第２のカラーインク層３４は、有彩色に限らず、無彩色であってもよい。
【００５８】
（熱膨張性シート１２の製造方法）
次に、本実施形態の熱膨張性シート１２の製造方法について図を用いて説明する。まず、実施形態１と同様の手順で、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、基材３１上に、カラーインク層３２と熱膨張層３３とを形成する。続いて、カラーインク層３２と同様にオフセット印刷装置等を利用して、図１０（ｄ）に示すように、第２のカラーインク層３４を熱膨張層３３上に形成する。なお、第２のカラーインク層３４はオフセット印刷装置以外の印刷装置を用いてもよい。これにより、熱膨張性シート１２が形成される。
【００５９】
（造形物２２）
造形物２２は、熱膨張性シート１２の熱膨張層３３の少なくとも一部を膨張させたシートである。造形物２２の基材３１、カラーインク層３２及び熱膨張層３３については、実施形態１と同様である。具体的には、図１１に示すように、熱膨張層３３は、上面に周囲の領域から突出する凸部３３ａを備える。カラーインク層３２は、基材３１と熱膨張層３３との間に延びるように設けられる。特に本実施形態では、第２のカラーインク層３４が熱膨張層３３の１つの凸部３３ａ上に設けられる。また、凸部３３ａ上には熱変換層８１が設けられる。なお、第２のカラーインク層３４が設けられる領域は、上記のように図示した例に限られず任意である。
【００６０】
また、凸部３３ａ上には熱変換層８１が設けられる。このため、造形物２２の外観に熱変換層８１の色味が影響を及ぼすことが抑制されていることが好ましい。従って、熱変換層８１を形成するための発泡インクとしては、色味が抑えられたものを使用することが好ましい。例えば、六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）又はセシウム酸化タングステン等の可視光透過性の高い赤外線吸収材料を含む発泡インクを使用することが好ましい。
【００６１】
造形物２２が第２のカラーインク層３４を備えることにより、造形物２２における表現の幅を拡げることが可能となる。具体的には、造形物２２を表側（第２のカラーインク層３４が設けられた側）から観察する場合、膨張していない又はほぼ膨張していない領域（凸部３３ａ以外の領域）では、熱膨張層３３を介してカラーインク層３２を視認することができる。加えて、図１１に示す１つの凸部３３ａ上では熱膨張層３３上に設けられた第２のカラーインク層３４を視認することができる。従って、造形物２２を表側から観察した場合、直接視認することができる第２のカラーインク層３４だけでなく、熱膨張層３３を介してカラーインク層３２を視認することができる。また、熱膨張層３３の形状によって、立体的な形状の表現も可能となる。これらを組み合わせることによって、造形物２２における表現の幅を拡げることが可能となる。
【００６２】
また、基材３１が透明又は半透明である場合、造形物２２は、造形物２２の裏側から基材３１を介してカラーインク層３２を視認することもできる。加えて、熱膨張層３３が膨張していない領域では、カラーインク層３２の形状により、熱膨張層３３を介して第２のカラーインク層３４を視認することもできる。従って、造形物２２を裏側から観察した場合、基材３１の形状、カラーインク層３２、熱膨張層３３及び第２のカラーインク層３４によって造形物が表現される。結果として造形物２２における表現を多様化することが可能となる。
【００６３】
（造形物２２の製造方法）
次に、熱膨張性シート１２を用いた造形物２２の製造方法について説明する。造形物２２の製造方法は、実施形態１と同様にして行われるため、実施形態１のフローチャート（図５）等を用いて説明する。
【００６４】
具体的には、第１に、熱膨張性シート１２の表面に、オフセット印刷装置等を用いて熱変換層８１を印刷する（ステップＳ１）。続いて、第２に、熱変換層８１が印刷された熱膨張性シート１２を、表面が上側を向くように膨張装置５０へと搬送する。膨張装置５０では、搬送された熱膨張性シート１２へ照射部５１によって電磁波を照射する（ステップＳ２）。これにより、熱変換層８１が発熱し、熱変換層８１で生じた熱は熱膨張層３３に伝達し、熱膨張性材料が発泡、膨張する。結果として凸部３３ａが形成される。
【００６５】
以上のような手順によって、熱膨張性シート１２の熱膨張層３３が膨張し、造形物２２が製造される。
【００６６】
なお、第２のカラーインク層３４については、造形物２２を製造する際に形成することもできる。この場合は、上述したステップＳ１の前又は後に、オフセット印刷装置等を使用し、熱膨張層３３上に第２のカラーインク層３４を形成する。ステップＳ１の前に第２のカラーインク層３４を印刷する場合は、第２のカラーインク層３４上に熱変換層８１が形成される。この場合は、熱変換層８１を、色味を抑えた発泡インクで印刷することが好ましい。また、ステップＳ１の後に熱変換層８１を印刷する場合は、図１１に示す例とは異なり、造形物２２において、熱変換層８１上に第２のカラーインク層３４が形成される。
【００６７】
また、第２のカラーインク層３４は、熱膨張層３３の膨張後に形成してもよい。この場合は、上述したステップＳ２の後に、第２のカラーインク層３４を形成する工程を設ける。なお、ステップＳ２の後では、熱膨張層３３には既に凸部３３ａが形成されているため、フレキソ印刷装置等、凹凸のある面にも可能な印刷方式を採用することが好適である。
【００６８】
本実施形態の造形物２２の製造方法では、カラーインク層３２に加え、熱膨張層３３の少なくとも一部上に第２のカラーインク層３４を有する。造形物２２の表側から造形物を観察する場合、熱膨張層３３下に設けられたカラーインク層３２が熱膨張層３３を介して視認できる領域と視認できない領域とを設けることができる。これに加え、第２のカラーインク層３４も視認することができる。また、造形物２２の裏側から造形物を観察する場合、カラーインク層３２を、基材３１を介して視認することができる。これに加え、カラーインク層３２の形状によって、熱膨張層３３を介して第２のカラーインク層３４を視認することもできる。従って、熱膨張性シート１２を用いて製造された造形物２２における表現を更に多様化させることが可能となる。
【００６９】
基材３１の下面には、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、更に第３のカラーインク層３５を設けてもよい。図１２（ａ）は、熱膨張性シート１２のその他の実施形態を示し、図１２（ｂ）は造形物２２のその他の実施形態を示す。
【００７０】
第３のカラーインク層３５は、第１のカラーインク層３２等と同様に、文字、図形、模様等の任意の画像を表現する層である。第３のカラーインク層３５は、基材３１の下面に設けられる。なお、第３のカラーインク層３５が形成される位置は任意であり、基材３１の下面の全体に形成されてもよく、一部であってもよい。また、第３のカラーインク層３５は、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット方式等、任意の印刷方式を用いて形成される。従って、第３のカラーインク層３５は、これらの印刷方式を利用する印刷装置で用いられる水性インク、溶剤系インク、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等のインクから形成される層である。第３のカラーインク層３５は、有彩色に限らず、無彩色であってもよい。
【００７１】
第３のカラーインク層３５は、図１２（ａ）に示すように熱膨張層３３を膨張させる前に形成されてもよく、熱膨張層３３の膨張後に形成されてもよい。例えば、熱膨張層３３を膨張させる前に形成する場合は、熱膨張性シート１２の製造方法において、基材３１上にカラーインク層３２を形成する前、カラーインク層３２を形成した後、又は熱膨張層３３を形成した後のいずれかで、第３のカラーインク層３５を形成することができる。この場合は、例えばオフセット印刷装置を利用してもよく他の印刷装置を用いてもよい。また、造形物２２の製造時に第３のカラーインク層３５を形成することも可能である。この場合は、図５に示すフローチャートのステップＳ１の前又は後に、例えばオフセット印刷装置を利用し、基材３１の下面に第３のカラーインク層３５を形成する。また、熱膨張層３３を膨張させた後に第３のカラーインク層３５を形成することもできる。この場合は、図５に示すステップＳ２の後に、第３のカラーインク層３５を形成する工程を加える。
【００７２】
造形物２２を表側から観察した場合には、基材３１が透明又は半透明であれば、熱膨張層３３が膨張していない、ほぼ膨張していない領域（凸部３３ａ以外の領域）では、カラーインク層３２が設けられる位置、色等によって第３のカラーインク層３５を視認することができる。従って、熱膨張層３３下に設けられたカラーインク層３２と、熱膨張層３３の隆起（凸又は凹凸）と、第２のカラーインク層３４と、第３のカラーインク層３５とによって造形物を表現することができる。
【００７３】
また、造形物２２を裏側からも観察する場合、基材３１が透明又は半透明であればカラーインク層３２を視認することができる。加えて、カラーインク層３２が設けられる位置、色等によって第２のカラーインク層３４を基材３１及び熱膨張層３３を介して視認することができる場合もある。従って、造形物２２を裏面からも観察する場合は、カラーインク層３２と、第２のカラーインク層３４と、第３のカラーインク層３５とで造形物を表現することができる。このように、第３のカラーインク層３５を備えることにより、更に造形物２２における表現を多様化させることができる。
【００７４】
特に、造形物２２の表側には熱膨張層３３が形成されているため、熱膨張層３３上に設けられた第２のカラーインク層３４はマットな質感を呈する。一方、基材３１を樹脂製のシートとした場合は、基材３１の裏面上に設けられる第３のカラーインク層３５は、光沢のある質感、いわゆるグロス感を呈する。このような材料の質感の違いを利用し、造形物２２の表側と裏側とで異なる質感を表現することも可能である。
【００７５】
なお、熱膨張性シート１２及び造形物２２は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す構成に限られず、第２のカラーインク層３４を省略することも可能である。
【００７６】
上述した実施形態２では、熱膨張性シート１２の表面のみに熱変換層８１を形成する場合を例に挙げて説明しているが、実施形態１で述べたように、熱変換層８１に代えて、熱膨張性シート１２の裏面（図９に示す下面）に熱変換層を設けてもよい。この場合、上記のステップＳ１において、熱変換層を形成する面を裏面とする。また、ステップＳ２において、膨張装置５０へ搬送する場合に裏面が上側に向くように搬送すると好適である。また、実施形態１で説明したものと同様にして、熱膨張性シート１２の表側の面と裏側の面との両方に熱変換層を設けることも可能である。この場合は、熱膨張性シート１２の表側及び裏側の両方の面上に熱変換層を設け、１回の膨張工程で熱膨張層３３を膨張させてもよい。また、図７及び図８（ａ）〜図８（ｄ）に示す例と同様に、熱膨張性シート１２の表側及び裏側の両方の面上に熱変換層を設け、それぞれに電磁波を照射し、熱膨張層３３を膨張させることも可能である。
【００７７】
＜実施形態３＞
以下、実施形態３に係る熱膨張性シート１３及び造形物２３について、図を用いて説明する。本実施形態の熱膨張性シート１３及び造形物２３が実施形態１に係る熱膨張性シート１１及び造形物２１と異なるのは、熱膨張層３６がパターニングされており、熱膨張性シート１３の全体に形成されていない点にある。実施形態１と共通する部分については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７８】
（熱膨張性シート１３）
熱膨張性シート１３は、図１３に示すように、基材３１と、カラーインク層３２と、熱膨張層３６とを備える。
【００７９】
基材３１及びカラーインク層３２は、実施形態１と同様である。なお、カラーインク層３２は、基材３１の全体を覆うように図示されているが、これに限られない。カラーインク層３２は、基材３１上に部分的に設けられてもよい。また、熱膨張層３６下においても熱膨張層３６下に全体的に設けられている必要はなく、部分的に設けられていてもよい。加えて、図１３に示すように、カラーインク層３２は、熱膨張層３６に覆われずに露出している領域を有してもよい。また、図１３とは異なり、カラーインク層３２は、熱膨張層３６下のみに形成されていてもよい。
【００８０】
熱膨張層３６は、基材３１上に設けられ、基材３１と熱膨張層３６との間にカラーインク層３２が設けられる。本実施形態では、熱膨張層３６はパターニングされている。またカラーインク層３２は、表現する画像により形成される領域が変化する。従って、熱膨張層３６がカラーインク層３２全体を覆っているとは限らず、熱膨張層３６はカラーインク層３２の少なくとも一部上に設けられている。熱膨張層３６は、実施形態１と同様に加熱の程度（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）が分散配置されている。本実施形態の熱膨張層３６は、パターニングされており、熱膨張性シート１３の表側の面において部分的に設けられている。なお、熱膨張層３６は、熱膨張性シート１３によって表現する造形物によっては、少なくとも一部を膨張させなくともよい。加えて、熱膨張層３６のパターニング形状は任意であり、文字、図形、模様等の形であってもよい。
【００８１】
（熱膨張性シート１３の製造方法）
次に、本実施形態の熱膨張性シート１３の製造方法を、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）を参照して説明する。
【００８２】
まず、実施形態１と同様に、図１４（ａ）に示すように、基材３１を準備する。続いて、図１４（ｂ）に示すように、オフセット印刷装置等を使用し、基材３１上にカラーインク層３２を形成する。続いて、図１４（ｃ）に示すように、カラーインク層３２上に、熱膨張層３６を形成する。本実施形態では、熱膨張層３６は、スクリーン印刷、オフセット印刷等の印刷方式によって形成する。具体的にはバインダ中に熱膨張性材料を含むインクを調製し、スクリーン印刷装置を用いて、カラーインク層３２上に印刷を施す。これにより、熱膨張性シート１３の表側の面において特定の領域のみに熱膨張層３６を設けることができる。
【００８３】
（造形物２３）
造形物２３は、熱膨張性シート１３の熱膨張層３６を膨張させたものである。具体的には、図１５に示すように熱膨張層３６は、上面に凸部３６ａを備える。また、熱膨張層３６の凸部３６ａ上には熱変換層８１が設けられる。カラーインク層３２の少なくとも一部は、基材３１と熱膨張層３６との間に設けられる。また、カラーインク層３２は、図１３に示すように、熱膨張層３６に覆われず、露出している領域を有していてもよく、図１３とは異なり、全てが熱膨張層３６下に形成されていてもよい。
【００８４】
（造形物２３の製造方法）
次に、熱膨張性シート１３を用いた造形物を製造する処理は、実施形態１と同様にして行われるため、実施形態１のフローチャート（図５）を用いて説明する。
【００８５】
具体的には、第１に、オフセット印刷装置等を用いて、熱膨張性シート１３の一方の面（表面）に熱変換層８１を印刷する（ステップＳ１）。続いて、第２に、熱変換層８１が印刷された熱膨張性シート１３を、表面が上側を向くように膨張装置５０へと搬送する。膨張装置５０では、搬送された熱膨張性シート１３へ照射部５１によって電磁波を照射する（ステップＳ２）。これにより、熱変換層８１が発熱し、熱変換層８１で生じた熱は熱膨張層３６に伝達し、熱膨張性材料が発泡、膨張する。
【００８６】
以上のような手順によって、熱膨張性シート１３上に造形物が形成され、造形物２３が製造される。
【００８７】
本実施形態の造形物の製造方法では、造形物２３は、パターニングされた熱膨張層３６を備えることにより、造形物２３における表現を多様化させることが可能となる。具体的には、造形物２３を表側（熱膨張層３６が設けられた側）から観察する場合、熱膨張層３６が形成されていない領域では、直接カラーインク層３２と基材３１との少なくとも一方を視認することができる。また、熱膨張層３６を膨張させない領域では、熱膨張層３６の厚みにより、熱膨張層３６を介してカラーインク層３２を視認させることも可能である。
【００８８】
また、基材３１が透明又は半透明である場合、造形物２３では、造形物２３の裏側から基材３１を介してカラーインク層３２を視認することもできる。加えて、熱膨張層３６が形成されていない領域では、基材３１が透明又は半透明であることを利用し、透光性を持たせることもできる。
【００８９】
従って、本実施形態の造形物２３では、基材３１、カラーインク層３２及び熱膨張層３６によって造形物が表現され、結果として造形物２３における表現を多様化させることができる。
【００９０】
＜実施形態４＞
以下、実施形態４に係る熱膨張性シート１４及び造形物２４について、図を用いて説明する。本実施形態の熱膨張性シート１４及び造形物２４が、上述した各実施形態に係る熱膨張性シート及び造形物と異なるのは、熱膨張層３６が実施形態３と同様にパターニングされており、更に熱膨張層３６上に実施形態２と同様の第２のカラーインク層３４を備える点にある。上述した実施形態と共通する部分については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９１】
（熱膨張性シート１４）
熱膨張性シート１４は、図１６に示すように、基材３１と、カラーインク層３２と、熱膨張層３６と、第２のカラーインク層３４とを備える。
【００９２】
第２のカラーインク層３４は、第１のカラーインク層３２と同様に、文字、図形、模様等の任意の画像を表現する。第２のカラーインク層３４が形成される位置は任意であり、基材３１とカラーインク層３２と熱膨張層３６との少なくともいずれか１つの上に形成される。例えば、第２のカラーインク層３４は図１６に示すように熱膨張層３６上の全体（図１６に示す凸部３６ａ）に形成されてもよく、熱膨張層３６上に部分的に設けられてもよい。また、熱膨張層３６上以外に設けられてもよい。例えば、図１６ではカラーインク層３２が基材３１上の全体に設けられているが、基材３１上のカラーインク層３２が設けられていない領域に第２のカラーインク層３４を形成してもよい。
【００９３】
また、第２のカラーインク層３４は、フレキソ印刷等の任意の印刷装置を用いて形成される。従って、第２のカラーインク層３４は、印刷装置で用いられるインクから形成される層である。また、インクは、用いる印刷装置に応じ、水性インク、溶剤系インク、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等のいずれであってもよい。第２のカラーインク層３４は、有彩色に限らず、無彩色であってもよい。
【００９４】
（熱膨張性シート１４の製造方法）
本実施形態の熱膨張性シート１４のカラーインク層３２及び熱膨張層３６は、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）に示すように、実施形態３と同様の方法によって基材３１上に形成される。本実施形態では、熱膨張層３６を形成した後、基材３１とカラーインク層３２と熱膨張層３６との少なくともいずれか１つの上に、図１７（ｄ）に示すように、第２のカラーインク層３４を形成する。具体的に、第２のカラーインク層３４は、フレキソ印刷等の任意の印刷装置を用いて形成される。
【００９５】
（造形物２４）
造形物２４は、熱膨張性シート１４の熱膨張層３６を膨張させたシートである。具体的には、図１８に示すように基材３１、カラーインク層３２及び熱膨張層３６は、実施形態３の造形物２３と同様である。熱膨張層３６は、上面に凸部３６ａを備える。カラーインク層３２は、基材３１と熱膨張層３６との間に延びるように設けられる。特に本実施形態では、第２のカラーインク層３４が熱膨張層３６の凸部３６ａ上に設けられる。また、熱変換層は凸部３６ａが設けられる領域に形成され、図１８に示す例では、第２のカラーインク層３４上に設けられている。なお、第２のカラーインク層３４が設けられる領域は、上記のように図示した例に限られず任意である。また、熱膨張層３６は、形成された領域の全てで膨張されている必要はなく、図１８に示すように膨張されていない領域を有してもよい。膨張されていない熱膨張層３６では、熱膨張層３６を介して、カラーインク層３２を視認することもできる。
【００９６】
また、凸部３６ａ上には熱変換層８１が設けられる。このため、造形物２４の外観に熱変換層８１の色味が影響を及ぼすことが抑制されていることが好ましい。従って、熱変換層８１を形成するための発泡インクとしては、色味が抑えられたものを使用することが好ましい。例えば、六ホウ化ランタン（ＬａＢ６）又はセシウム酸化タングステン等の可視光透過性の高い赤外線吸収材料を含む発泡インクを使用することが好ましい。
【００９７】
（造形物２４の製造方法）
次に、熱膨張性シート１４を用いた造形物を製造する処理は、実施形態１と同様にして行われるため、実施形態１のフローチャート（図５）を用いて説明する。
【００９８】
具体的には、第１に、フレキソ印刷装置等の好適な印刷装置を用いて、熱膨張性シート１４の表面に、熱変換層８１を印刷する（ステップＳ１）。続いて、第２に、熱変換層８１が印刷された熱膨張性シート１４を、表面が上側を向くように膨張装置５０へと搬送する。膨張装置５０では、搬送された熱膨張性シート１４へ照射部５１によって電磁波を照射する（ステップＳ２）。これにより、熱変換層８１が発熱し、熱変換層８１で生じた熱は熱膨張層３６に伝達し、熱膨張性材料が発泡、膨張する。その結果、熱膨張層３６が膨張し、凸部３６ａが形成される。
【００９９】
以上のような手順によって、熱膨張性シート１４を用いて造形物２４が製造される。
【０１００】
なお、第２のカラーインク層３４については、造形物２４を製造する際に形成することもできる。この場合は、上述したステップＳ１の前又は後に、任意の印刷装置を使用し、熱膨張性シート１４上に第２のカラーインク層３４を形成する。
【０１０１】
また、第２のカラーインク層３４は、熱膨張層３６の膨張後に形成してもよい。この場合は、上述したステップＳ２の後に、第２のカラーインク層３４を形成する工程を設けてもよい。なお、ステップＳ２の後では、熱膨張層３６には既に凸部３６ａが形成されているため、フレキソ印刷装置等、凹凸のある面にも可能な印刷方式を採用することが好適である。
【０１０２】
本実施形態では、造形物２４が第２のカラーインク層３４を備えることにより、造形物２４における表現を多様化させることが可能となる。造形物２４を表側（第２のカラーインク層３４が設けられた側）から観察する場合、熱膨張層３６が形成されていない領域では、直接基材３１と、カラーインク層３２と、第２のカラーインク層３４との少なくともいずれか１つを視認することができる。また、形成されている熱膨張層３６を膨張させなければ、熱膨張層３６の厚みによっては、熱膨張層３６を介してカラーインク層３２を視認することもできる。
【０１０３】
また、基材３１が透明又は半透明である場合、造形物２４では、造形物２４の裏側から基材３１を介してカラーインク層３２等を視認することができる。加えて、熱膨張層３６が形成されていない領域では、基材３１が透明又は半透明であることを利用し、透光性を持たせることもできる。
【０１０４】
従って、基材３１、カラーインク層３２、熱膨張層３６及び第２のカラーインク層３４によって造形物が表現され、結果として造形物２４における表現を多様化させることができる。
【０１０５】
本実施形態でも、実施形態２と同様に、基材３１の下面に、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、更に第３のカラーインク層３５を設けてもよい。図１９（ａ）は、熱膨張性シート１４のその他の実施形態を示し、図１９（ｂ）は造形物２４のその他の実施形態を示す。
【０１０６】
第３のカラーインク層３５は、第１のカラーインク層３２等と同様に、文字、図形、模様等の任意の画像を表現する層である。第３のカラーインク層３５は、基材３１の下面に設けられる。第３のカラーインク層３５が形成される位置は任意であり、基材３１の全体に形成されてもよく、一部であってもよい。また、第３のカラーインク層３５は、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット方式等、任意の印刷方式を用いて形成される。従って、第３のカラーインク層３５は、これらの印刷方式を利用する印刷装置で用いられる水性インク、溶剤系インク、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等のインクから形成される層である。第３のカラーインク層３５は、有彩色に限らず、無彩色であってもよい。
【０１０７】
また、第３のカラーインク層３５は熱膨張層３６を膨張させる前に形成されてもよく、熱膨張層３６の膨張後であってもよい。例えば、熱膨張層３６を膨張させる前に形成する場合は、熱膨張性シート１４の製造方法において、基材３１上にカラーインク層３２を形成する前、カラーインク層３２を形成した後、又は熱膨張層３６を形成した後のいずれかで、第３のカラーインク層３５を形成することができる。この場合は、例えばオフセット印刷装置を利用してもよく、フレキソ印刷装置等を用いてもよい。また、造形物２４の製造時に形成することも可能である。この場合は、図５に示すフローチャートのステップＳ１の前又は後に、任意の印刷装置を利用し、基材３１の下面に第３のカラーインク層３５を形成する。また、熱膨張層３６を膨張させた後に第３のカラーインク層３５を形成することもできる。この場合は、図５に示すステップＳ２の後に、第３のカラーインク層３５を形成する工程を加える。なお、熱膨張層３６の膨張後はフレキソ印刷方式等、凹凸のある面にも可能な印刷方式を採用することが好適である。
【０１０８】
造形物２４を表面から観察した場合には、基材３１が透明又は半透明であれば、熱膨張層３６が膨張していない、ほぼ膨張していない領域では、カラーインク層３２等が設けられる位置、色等によって第３のカラーインク層３５を視認することができる。従って、熱膨張層３６下に設けられたカラーインク層３２と、熱膨張層３６の形状（凸又は凹凸）と、第３のカラーインク層３５とによって造形物を表現することができる。
【０１０９】
また、造形物２４を裏面から観察する場合も、基材３１が透明又は半透明であればカラーインク層３２を視認することができる。加えて、熱膨張層３６が膨張していない場合は、熱膨張層３６上に設けられた第２のカラーインク層３４も視認することができる。従って、第３のカラーインク層３５を備えることにより、更に造形物２４の表現の幅を拡げることができる。
【０１１０】
特に、造形物２４の表面には熱膨張層３６が形成されているため、熱膨張層３６上に設けられた第２のカラーインク層３４はマットな質感を呈する。一方、基材３１が樹脂からなる場合は、基材３１の裏面上に設けられる第３のカラーインク層３５は、光沢のある質感、いわゆるグロス感を呈する。このような材料の質感の違いを利用し、造形物２４の表面と裏面とで異なる質感を表現することも可能である。
【０１１１】
なお、第２のカラーインク層３４を省略し、第３のカラーインク層３５だけが形成されてもよい。
【０１１２】
本実施形態でも、実施形態１で述べたように、熱変換層８１に代えて、熱膨張性シート１４の裏面（図１６に示す下面）に裏側熱変換層８２を設けることもできる。この場合、上記のステップＳ１において、熱変換層を形成する面を裏面とする。また、ステップＳ２において、膨張装置５０へ搬送する場合に裏面が上側に向くように搬送すると好適である。また、実施形態１で述べたように、熱膨張性シート１４の表面及び裏面の両方に熱変換層を設けることも可能である。この場合は、熱膨張性シートの表側及び裏側の両方の面上に熱変換層を設け、１回の膨張工程で熱膨張層を膨張させてもよい。また、図７及び図８（ａ）〜図８（ｄ）に示すように、熱膨張性シート１４の表側及び裏側の両方の面上に熱変換層を設け、それぞれに電磁波を照射し、熱膨張層を膨張させることも可能である。
【０１１３】
本発明は上述した実施形態に限られず、様々な変形、応用が可能である。また、各実施形態に記載の構成を適宜組み合わせてもよい。
【０１１４】
また、上述した各実施形態では、造形物の製造方法において、印刷装置と膨張装置が独立した構成を例に挙げて説明したがこれに限られず、印刷装置と膨張装置とが同じ筐体に収められた印刷システムのような装置を用いることも可能である。また、各カラーインク層は、インクジェット方式によって印刷することも可能である。特に水性インクジェット方式によってカラーインク層を形成する場合は、必要に応じてインクを定着させるためのインク受容層を更に備えてもよい。
【０１１５】
また、上述した各実施形態では、熱変換層を熱膨張性シートの表面に形成した場合は、表面から熱変換層へ電磁波を照射する構成を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、熱変換層を熱膨張性シートの表面に形成し、電磁波の照射は熱膨張性シートの裏面から行うことも可能である。
【０１１６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲とが含まれる。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。
【０１１７】
［付記］
［付記１］
基材の一方の面上に設けられたカラーインク層と、
前記カラーインク層の少なくとも一部上に設けられ、熱膨張性材料を含む熱膨張層と、
を備えることを特徴とする熱膨張性シート。
【０１１８】
［付記２］
前記熱膨張層上に設けられた第２のカラーインク層を更に備える、
ことを特徴とする付記１に記載の熱膨張性シート。
【０１１９】
［付記３］
前記基材の他方の面上に設けられた第３のカラーインク層を更に備える、
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。
【０１２０】
［付記４］
前記熱膨張層は、パターニングされている、
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１つに記載の熱膨張性シート。
【０１２１】
［付記５］
前記基材は、透明又は半透明である、
ことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１つに記載の熱膨張性シート。
【０１２２】
［付記６］
付記１乃至５のいずれか１つに記載の熱膨張性シートを備え、
前記熱膨張性シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方に設けられ、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層と、を備え、
前記熱変換層が設けられた領域における前記熱膨張層が膨張されている、
ことを特徴とする造形物。
【０１２３】
［付記７］
付記１乃至５のいずれか１つに記載の熱膨張性シートを用い、
前記熱膨張性シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方の面に、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層を形成し、
前記熱変換層に電磁波を照射することにより生じた熱によって前記熱変換層が形成された領域において、前記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。
【０１２４】
［付記８］
基材の一方の面上にカラーインク層を形成する工程と、
前記カラーインク層の少なくとも一部上に、熱膨張性材料を含む熱膨張層を形成する熱膨張層形成工程と、
を備えることを特徴とする熱膨張性シートの製造方法。
【０１２５】
［付記９］
前記熱膨張層上に第２のカラーインク層を形成する工程を更に備える、
ことを特徴とする付記８に記載の熱膨張性シート。
【０１２６】
［付記１０］
前記基材の他方の面上に設けられた第３のカラーインク層を更に備える、
ことを特徴とする付記８又は９に記載の熱膨張性シートの製造方法。
【０１２７】
［付記１１］
前記熱膨張層形成工程では、パターニングにより前記熱膨張層を形成する、
ことを特徴とする付記８乃至１０のいずれか１つに記載の熱膨張性シートの製造方法。
【０１２８】
［付記１２］
前記基材は、透明又は半透明である、
ことを特徴とする付記８乃至１１のいずれか１つに記載の熱膨張性シートの製造方法。
【符号の説明】
【０１２９】
１１，１２，１３，１４…熱膨張性シート、２１，２２，２３，２４…造形物、３１…基材、３２…カラーインク層（第１のカラーインク層）、３３，３６…熱膨張層、３４…第２のカラーインク層、３５…第３のカラーインク層、３３ａ，３３ｂ，３６ａ…凸部、５０…膨張装置、５１…照射部、５２…反射板、５３…温度センサ、５４…冷却部、５５…筐体、８１…熱変換層、８２…裏側熱変換層
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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