(57)【要約】【課題】部材又は材料を共通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を提供する。【解決手段】  熱膨張性シート２０は、基材１１と、基材１１の一方の主面上に設けられたアンカー層２２と、アンカー層２２上に設けられた熱膨張層１３と、を備える。アンカー層２２は、基材１１と熱膨張層１３とに対する良好な接着性を有するだけでなく、インクを受容可能な材料から形成される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の一方の面に形成され、インクを受容することが可能なインク受容層と、
前記インク受容層上に形成され、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】
前記インク受容層は、前記基材と前記熱膨張層とに対して接着性を有し、アンカー層として機能する、
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】
前記熱膨張層上に形成された第１のインク受容層を備え、
前記第１のインク受容層は、前記インク受容層と同じ材料から形成される、
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】
前記インク受容層の上に設けられたアンカー層を更に備え、
前記熱膨張層は前記アンカー層上に形成される、
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５】
基材の一方の面に形成され、インクを受容することが可能なインク受容層の上に、熱膨張性材料を含む熱膨張層を形成する工程を含む、
ことを特徴とする熱膨張性シートの製造方法。
【請求項６】
前記インク受容層は、前記基材と前記熱膨張層とに対して接着性を有し、
前記インク受容層をアンカー層として機能させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の熱膨張性シートの製造方法。
【請求項７】
前記熱膨張層上に第１のインク受容層を形成する工程を更に含み、
前記第１のインク受容層と、前記インク受容層とを同じ材料から形成する、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の熱膨張性シートの製造方法。
【請求項８】
前記インク受容層の上にアンカー層を形成する工程を更に含み、
前記アンカー層の上に前記熱膨張層を形成する、
ことを特徴とする請求項５に記載の熱膨張性シートの製造方法。
【請求項９】
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を含み、
前記熱膨張層形成工程では、インクを受容することが可能なインク受容層を最表面に有する基材を用い、
前記インク受容層を前記基材と前記熱膨張層との間におけるアンカー層として機能させるために、前記熱膨張層を前記インク受容層に接するように形成する、
ことを特徴とする熱膨張性シートの製造方法。
【請求項１０】
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を含み、
前記熱膨張層形成工程では、インクを受容することが可能なインク受容層を最表面に有する基材を用い、
前記インク受容層を前記基材と前記熱膨張層との間の接着力を高める層として機能させるために、前記熱膨張層を前記インク受容層に接するように形成する、
ことを特徴とする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及び熱膨張性シートを製造する方法に関する。
【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造形物（立体画像）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、用途等に応じて層の構成が異なり、例えばカラーインク層又は光熱変換層を印刷するためのインク受容層が上面のみに設けられている構成、インク受容層が上面及び下面に設けられる構成などがある。
【０００５】
このような異なる層構成の熱膨張性シートを製造する際、部材又は材料の調達性の向上、製造コストを下げるという観点から、部材又は材料を共通化させることが求められている。同様に、複数の層を有する１種類の熱膨張性シートを製造する際であっても、熱膨張性シート内に含まれる目的とする機能の異なる層の間で材料を共通化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、部材又は材料を共通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を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱膨張性シートは、
基材の一方の面に形成され、インクを受容することが可能なインク受容層と、
前記インク受容層上に形成され、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。
【０００８】
本発明に係る熱膨張性シートの製造方法は、
基材の一方の面に形成され、インクを受容することが可能なインク受容層の上に、熱膨張性材料を含む熱膨張層を形成する工程を含む、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、部材又は材料を共通化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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る。
【図２】実施形態に係る熱膨張性シートの製造方法の概要を示す断面図である。
【図３】実施形態に係るコロナ処理装置の概要を示す図である。
【図４】実施形態に係る立体画像形成ユニットの概要を示す図である。
【図５】実施形態に係る立体画像形成プロセスを示すフローチャートである。
【図６】実施形態に係る立体画像形成プロセスの概要を示す断面図である。
【図７】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る。
【図８】実施形態に係る熱膨張性シートの製造方法の概要を示す断面図である。
【図９】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る。
【図１０】実施形態に係る熱膨張性シートの製造方法の概要を示す断面図である。
【図１１】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１２】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る熱膨張性シート及び熱膨張性シートの製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。詳細に後述するように、本実施形態では、熱膨張性シート１０と熱膨張性シート２０との間、又は熱膨張性シート１０と熱膨張性シート３０との間で部材を共通化させる構成を例に挙げる。また、熱膨張性シート２０内に含まれる層において材料を共通化させる構成を例に挙げる。
【００１２】
（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、アンカー層１２、熱膨張層１３、第１のインク受容層１４、第２のインク受容層１５、を備える。また、詳細に後述するように、熱膨張性シート１０は、図４（ａ）〜図４（ｃ）に概要を示す立体画像形成システム７０で、印刷が施され、凹凸を有する造形物（立体画像）が形成される。
【００１３】
基材１１は、熱膨張層１３等を支持するシート状の部材である。基材１１としては、一般的に使用されている樹脂製のシート状（フィルムを含む）の材料を適宜選択して使用することができる。基材１１としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂等から選択される材料を含むシート状の材料を使用することができる。また、基材１１は、熱膨張層１３が全体的又は部分的に発泡により膨張した時に、基材１１の反対側（図１に示す下側）に隆起せず、また、しわを生じたり、大きく波打ったりしない程度の強度を備える。加えて、熱膨張層を発泡させる際の加熱に耐える程度の耐熱性を有する。更に、基材１１は、上記の強度及び耐熱性に加えて、伸縮性を有していてもよい。
【００１４】
なお、後述するように本実施形態では、インク受容層とシートとが一体に形成されたシート状の部材を基材１１として使用することもできる。具体的に、基材１１として、上述した材料から形成されたシート（フィルム）の最上面（最表面）にインク受容層を備えるシート状の部材を用いて、熱膨張性シート１０を製造することもできる。このようなシートを基材１１として使用する場合、基材１１に設けられているインク受容層を第２のインク受容層１５として使用する。
【００１５】
アンカー層１２は、基材１１の一方の面（図１に示す上面）上に設けられ、アンカー層１２の上には熱膨張層１３が設けられる。アンカー層１２は、基材１１と熱膨張層１３との両方に対し、良好な接着性を有する層である。また、アンカー層１２は、基材１１と熱膨張層１３との間の接着力を高める機能を有する。特に樹脂製の基材１１上に直接熱膨張層１３を設けると、膨張させた際に剥離が生じやすいが、アンカー層１２を設けることによって、熱膨張層１３を発泡、膨張させる際に、熱膨張層１３の下面が剥離することを防ぐことができる。
【００１６】
アンカー層１２は、基材１１と熱膨張層１３とに対して良好な接着性を有する材料を含む層である。具体的に、アンカー層１２は、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、又はこれらのいずれかの共重合体からなる群から選択される少なくとも１つの樹脂を含む。例えば、アンカー層１２に含まれる樹脂は、例えばポリエステル系樹脂のみであってもよく、ポリエステル系樹脂とポリウレタン系樹脂とを含んでもよい。また、アンカー層１２に含まれる樹脂は変性剤によって変性されていてもよい。特に、本実施形態では、アンカー層１２は、ポリエステル・アクリル・ウレタン複合樹脂を含むことが好ましい。なお、これに限られるものではないが、ポリエステル・アクリル・ウレタン複合樹脂を含む水分散液としては、例えば、高松油脂（株）社製「ＷＡＣ−１７ＸＣ」が挙げられる。
【００１７】
また、本実施形態では、アンカー層１２は、上記の材料から形成される場合に限られず、基材１１の表面にコロナ処理を施すことによって形成される表面改質層を含む。具体的には、表面改質層は、後述する図３に示すコロナ処理装置６０を用いて形成される。この表面改質層は、改質されていない基材１１と比較して、熱膨張層１３に対する接着性が向上された層である。表面改質層は、熱膨張層１３と良好に接着するため、熱膨張層１３の膨張時に、熱膨張層１３の剥離を抑制することができる。
【００１８】
熱膨張層１３は、基材１１の一方の面（図１では、上面）上に設けられたアンカー層１２の上に、アンカー層１２に接して形成される。熱膨張層１３は、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、バインダ中に複数の熱膨張性材料（熱膨張性マイクロカプセル、マイクロカプセル）が分散配置されている。また、詳細に後述するように、本実施形態では、基材１１の上面（表面）に設けられた第１のインク受容層１４上、及び／又は基材１１の下面（裏面）に光熱変換層を形成し、光を照射することで、光熱変換層が設けられた領域を発熱させる。熱膨張層１３は、熱膨張性シート１０の表面及び／又は裏面の光熱変換層で生じた熱を吸収して発泡し、膨張するため、熱膨張性シート１０の特定の領域のみを選択的に膨張させることができる。
【００１９】
バインダとしては、酢酸ビニル系ポリマー、アクリル系ポリマー等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。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、樹脂からなる高分子の殻が軟化し、内包されている低沸点気化性物質が気化し、その圧力によってカプセルが膨張する。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しているわけではない。
【００２０】
第１のインク受容層１４は、熱膨張層１３上に形成される。第１のインク受容層１４は、印刷工程で使用されるインク、例えば、インクジェットプリンタのインクを受容し、定着させる層である。第１のインク受容層１４は、印刷工程で使用されるインクに応じて、汎用されている材料を使用して形成される。例えば水性インクを利用する場合で、空隙を利用してインクを受容するタイプでは、第１のインク受容層１４は、例えば多孔質シリカを用いて形成される。インクを膨潤させて受容するタイプでは、第１のインク受容層１４は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等から選択される樹脂を用いて形成される。
【００２１】
第２のインク受容層１５は、基材１１の他方の面（図１に示す下面）上に形成される。第２のインク受容層１５は、第１のインク受容層１４と同様に印刷工程で使用されるインク、例えば、インクジェットプリンタのインクを受容し、定着させる層である。本実施形態では、基材１１として樹脂からなるフィルムを用いるため、基材１１の裏面（図１に示す下面）に光熱変換層を形成する際にインクを定着させるために必要な層である。
【００２２】
（熱膨張性シート１０の製造方法）
次に、熱膨張性シート１０の製造方法を図２（ａ）〜図２（ｄ）を用いて説明する。
まず、基材１１としてシート状の材料を用意する。基材１１としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなるフィルムの一方の面上にインク受容層が形成されているものを使用することが好ましい。このような基材としては、最表面にインク受容層が形成されたＯＨＰ（Overhead projector）フィルムなどが挙げられる。基材１１上に予め設けられたインク受容層は、図２（ａ）に示すように、その機能通り第２のインク受容層１５として使用する。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。なお、第２のインク受容層１５を構成する材料、例えば多孔質シリカ、ＰＶＡ等から選択される材料を用いて塗布液を公知の塗布装置によって基材１１上に塗布し、乾燥させることにより、第２のインク受容層１５を形成してもよい。
【００２３】
次に、基材１１の一方の面上（図２（ａ）に示す上面）に、アンカー層１２として用いる材料の溶液またはエマルジョンを調製する。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、塗布液を基材１１上に塗布する。続いて塗膜を乾燥させ、図２（ｂ）に示すように、アンカー層１２を形成する。
【００２４】
アンカー層１２を形成する工程は、上記に代えて、図３に模式的に示すコロナ処理装置６０を用いてコロナ処理を施してもよい。コロナ処理装置６０は、図３に示すように、いわゆるロールｔｏロールの処理装置であり、処理ロール６１、電極６２及びガイドロール６３を備える。処理前の基材１１は、ガイドロール６３によって処理ロール６１へと導かれる。高周波電源装置（図示せず）から高周波の高電圧が処理ロール６１と電極６２との間に印加されると、図３に点線で示す領域内で処理ロール６１と電極６２との間にコロナ放電が生ずる。この放電下を基材１１が通過することにより、基材１１の表面にコロナ処理が施され、基材１１上に表面改質層（アンカー層１２）が形成される。また、コロナ処理装置６０はロールｔｏロールに限らず、枚葉式であってもよい。
【００２５】
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１３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、塗布液をアンカー層１２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１３を形成する。なお、目標とする熱膨張層１３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。
【００２６】
次に、第１のインク受容層１４を構成する材料、例えば多孔質シリカ、ＰＶＡ等から選択される材料を用いて塗布液を調製する。続いて、この塗布液を、バーコータ、ローラーコータ、スプレーコータ等の方式による公知の塗布装置を用いて、熱膨張層１３上に塗布する。なお、目標とする第１のインク受容層１４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。続いて、塗膜を乾燥させ、図２（ｄ）に示すように、第１のインク受容層１４を形成する。また、ロール状の基材１１を用いた場合は、立体画像形成システム７０に適合する大きさに裁断を行う。
【００２７】
以上の工程により、熱膨張性シート１０が製造される。
【００２８】
（立体画像形成システム）
次に、本実施形態の熱膨張性シート１０に立体画像を形成する立体画像形成システム７０について説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、立体画像形成システム７０は、制御ユニット７１と、印刷ユニット７２と、膨張ユニット７３と、表示ユニット７４と、天板７５と、フレーム８０と、を備える。図４（ａ）は、立体画像形成システム７０の正面図であり、図４（ｂ）は、天板７５を閉じた状態における立体画像形成システム７０の平面図であり、図４（ｃ）は、天板７５を開いた状態における立体画像形成システム７０の平面図である。なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）において、Ｘ方向は水平方向と同一であり、Ｙ方向はシートが搬送される搬送方向Ｄと同一であり、更にＺ方向は鉛直方向と同一である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに直交する。
【００２９】
制御ユニット７１、印刷ユニット７２、膨張ユニット７３は、それぞれ図４（ａ）に示すようにフレーム８０内に載置される。具体的に、フレーム８０は、一対の略矩形状の側面板８１と、側面板８１の間に設けられた連結ビーム８２とを備え、側面板８１の上方に天板７５が渡されている。また、側面板８１の間に渡された連結ビーム８２の上に印刷ユニット７２及び膨張ユニット７３がＸ方向に並んで設置され、連結ビーム８２の下に制御ユニット７１が固定されている。表示ユニット７４は天板７５内に、天板７５の上面と高さが一致するように埋設されている。
【００３０】
制御ユニット７１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、印刷ユニット７２、膨張ユニット７３及び表示ユニット７４を制御する。
【００３１】
印刷ユニット７２は、インクジェット方式の印刷装置である。図４（ｃ）に示すように、印刷ユニット７２は、熱膨張性シート１０を搬入するための搬入部７２ａと、熱膨張性シート１０を排出するための排出部７２ｂと、を備える。印刷ユニット７２は、搬入部７２ａから搬入された熱膨張性シート１０の表面又は裏面に指示された画像を印刷し、画像が印刷された熱膨張性シート１０を排出部７２ｂから排出する。また、印刷ユニット７２には、後述するカラーインク層９２を形成するためのカラーインク（シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ））、と、表側光熱変換層９１と裏側光熱変換層９３とを形成するための黒色インク（カーボンブラックを含む）とが備えられている。なお、カラーインク層９２において黒又はグレーの色を形成するため、カラーインクとして、カーボンブラックを含まない黒のカラーインクを更に備えてもよい。
【００３２】
印刷ユニット７２は、熱膨張性シート１０の表面に印刷するカラー画像（カラーインク層９２）を示すカラー画像データを制御ユニット７１から取得し、カラー画像データに基づいて、カラーインク（シアン、マゼンタ、イエロー）を用いてカラー画像（カラーインク層９２）を印刷する。カラーインク層９２の黒又はグレーの色は、ＣＭＹの３色を混色して、もしくはカーボンブラックを含まない黒のカラーインクを更に使用して形成する。
【００３３】
また、印刷ユニット７２は、熱膨張性シート１０の表面において発泡及び膨張させる部分を示すデータである表面発泡データに基づき、黒色インクを用いて表側光熱変換層９１を印刷する。同様に、熱膨張性シート１０の裏面において発泡及び膨張させる部分を示すデータである裏面発泡データに基づき、黒色インクを用いて裏側光熱変換層９３を印刷する。また、カーボンブラックを含む黒色インクは、光を熱に変換する材料の一例である。黒色インクの濃度がより濃く形成された部分ほど、熱膨張層１３の膨張高さは高くなる。このため、黒色インクの濃度は、目標高さに対応するように濃淡が決定される。
【００３４】
膨張ユニット７３は、熱膨張性シート１０に熱を加えて膨張させる膨張装置である。図４（ｃ）に示すように、膨張ユニット７３は、熱膨張性シート１０を搬入するための搬入部７３ａと、熱膨張性シート１０を排出するための排出部７３ｂと、を備える。膨張ユニット７３は、搬入部７３ａから搬入された熱膨張性シート１０に熱を加えて膨張させ、膨張した熱膨張性シート１０を排出部７３ｂから排出する。膨張ユニット７３は内部に照射部（図示せず）を備える。照射部は、例えば、ハロゲンランプであり、熱膨張性シート１０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）の光を照射する。カーボンブラックを含む黒色インクが印刷された熱膨張性シート１０に光を照射すると、黒色インクが印刷された部分では、黒色インクが印刷されていない部分に比べて、より効率良く光が熱に変換される。そのため、熱膨張層１３のうち、黒色インクが印刷された領域が主に加熱されて、その結果、熱膨張層１３は、黒色インクが印刷された領域が膨張する。
【００３５】
表示ユニット７４は、タッチパネル等から構成される。表示ユニット７４は、例えば図４（ｂ）に示すように、印刷ユニット７２によって熱膨張性シート１０に印刷される画像（図４（ｂ）に示す星）を表示する。また、表示ユニット７４は、操作ガイド等を表示し、ユーザは、表示ユニット７４に触れることで、立体画像形成システム７０を操作することが可能である。
【００３６】
（立体画像形成処理）
次に、図５に示すフローチャート及び図６（ａ）〜図６（ｅ）に示す熱膨張性シート１０の断面図を参照して、立体画像形成システム７０によって熱膨張性シート１０に立体画像を形成する処理の流れを説明する。
【００３７】
第１に、ユーザは、立体画像が形成される前の熱膨張性シート１０を準備し、表示ユニット７４を介して、カラー画像データ、表面発泡データ及び裏面発泡データを指定する。そして、熱膨張性シート１０を、その表面を上側に向けて印刷ユニット７２に挿入する。印刷ユニット７２は、挿入された熱膨張性シート１０の表面に光熱変換層（表側光熱変換層９１）を印刷する（ステップＳ１）。表側光熱変換層９１は、光を熱に変換する材料、具体的にはカーボンブラックを含む黒色インクで形成された層である。印刷ユニット７２は、指定された表面発泡データに従って、熱膨張性シート１０の表面に、カーボンブラックを含む黒色インクを吐出する。その結果、図６（ａ）に示すように、第１のインク受容層１４上に表側光熱変換層９１が形成される。なお、理解を容易とするため、第１のインク受容層１４上に表側光熱変換層９１が形成されているように図示しているが、より正確には黒色インクは第１のインク受容層１４中に受容されているため、第１のインク受容層１４中に表側光熱変換層９１が形成されている。
【００３８】
第２に、ユーザは、表側光熱変換層９１が印刷された熱膨張性シート１０を、その表面を上側に向けて膨張ユニット７３に挿入する。膨張ユニット７３は、挿入された熱膨張性シート１０へ表面から光を照射して加熱する（ステップＳ２）。具体的に説明すると、膨張ユニット７３は、照射部によって熱膨張性シート１０の表面に光を照射する。熱膨張性シート１０の表面に印刷された表側光熱変換層９１は、照射された光を吸収することによって発熱する。その結果、図６（ｂ）に示すように、熱膨張性シート１０のうちの表側光熱変換層９１が印刷された領域が盛り上がって膨張する。また、図６（ｂ）において、右に示す表側光熱変換層９１の黒色インクの濃度を、左に示す表側光熱変換層９１と比較して濃くすると、図示するように、濃く印刷された領域をより高く膨張させることが可能となる。
【００３９】
第３に、ユーザは、表面が加熱されて膨張した熱膨張性シート１０を、その表面を上側に向けて印刷ユニット７２に挿入する。印刷ユニット７２は、挿入された熱膨張性シート１０の表面にカラー画像（カラーインク層９２）を印刷する（ステップＳ３）。具体的には、印刷ユニット７２は、指定されたカラー画像データに従って、熱膨張性シート１０の表面に、シアンＣ、マゼンタＭ及びイエローＹの各インクを吐出する。その結果、図６（ｃ）に示すように、第１のインク受容層１４及び表側光熱変換層９１の上にカラーインク層９２が形成される。
【００４０】
第４に、ユーザは、カラーインク層９２が印刷された熱膨張性シート１０を、その裏面を上側に向けて膨張ユニット７３に挿入する。膨張ユニット７３は、挿入された熱膨張性シート１０を裏面から加熱し、熱膨張性シート１０の表面に形成されたカラーインク層９２を乾燥させる（ステップＳ４）。具体的に説明すると、膨張ユニット７３は、照射部によって熱膨張性シート１０の裏面に光を照射させ、カラーインク層９２を加熱し、カラーインク層９２中に含まれる溶媒を揮発させる。
【００４１】
第５に、ユーザは、カラーインク層９２が印刷された熱膨張性シート１０を、その裏面を上側に向けて印刷ユニット７２に挿入する。印刷ユニット７２は、挿入された熱膨張性シート１０の裏面に光熱変換層（裏側光熱変換層９３）を印刷する（ステップＳ５）。裏側の光熱変換層９３は、熱膨張性シート１０の表面に印刷された光熱変換層９１と同様に、光を熱に変換する材料、具体的にはカーボンブラックを含む黒色インクで形成された層である。印刷ユニット７２は、指定された裏面発泡データに従って、熱膨張性シート１０の裏面に、カーボンブラックを含む黒色インクを吐出する。その結果、図６（ｄ）に示すように、基材１１の裏面に光熱変換層９３が形成される。裏側光熱変換層９３についても、右に示す光熱変換層９３の黒色インクの濃度を、左に示す光熱変換層９３と比較して濃くすると、図示するように濃く印刷された領域をより高く膨張させることが可能となる。
【００４２】
第６に、ユーザは、裏側光熱変換層９３が印刷された熱膨張性シート１０を、その裏面を上側に向けて膨張ユニット７３に挿入する。膨張ユニット７３は、挿入された熱膨張性シート１０へ裏面から光を照射して加熱する（ステップＳ６）。具体的に説明すると、膨張ユニット７３は、照射部（図示せず）によって熱膨張性シート１０の裏面に光を照射させる。熱膨張性シート１０の裏面に印刷された裏側光熱変換層９３は、照射された光を吸収することによって発熱する。その結果、図６（ｅ）に示すように、熱膨張性シート１０のうちの裏側光熱変換層９３が印刷された領域が盛り上がって膨張する。
【００４３】
以上のような手順によって、熱膨張性シート１０に立体画像が形成される。
【００４４】
なお、光熱変換層は表側のみ又は裏側のみに形成されてもよい。光熱変換層を表側のみに印刷する場合は、上記の処理のうちステップＳ１〜Ｓ４を実施する。一方、光熱変換層を裏側のみに形成する場合は、上記の処理のうち、ステップＳ３〜Ｓ６を実施する。
【００４５】
（熱膨張性シート２０）
次に、熱膨張性シート２０を図７に示す。熱膨張性シート２０が熱膨張性シート１０と異なるのは、インク受容層として機能可能な層をアンカー層２２として利用する点、又はアンカー層２２を第１のインク受容層１４と同じ材料を用いて形成する点にある。熱膨張性シート１０と同様の構成要素には、同一の番号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４６】
熱膨張性シート２０は、図７に示すように、基材１１、アンカー層２２、熱膨張層１３及び第１のインク受容層１４を備える。基材１１及び熱膨張層１３は、熱膨張性シート１０と同様の構成を採る。
【００４７】
また、熱膨張性シート２０は、第１のインク受容層１４のみを備える構成を例に挙げているため、光熱変換層は表側のみに形成される。従って、立体画像形成処理は、図５に示すフローチャートのステップＳ１〜Ｓ４を行う。なお、熱膨張性シート２０は、基材１１の裏面に熱膨張性シート１０と同様に第２のインク受容層を備えてもよい。この場合は、立体画像形成処理は、図５に示すフローチャートのステップＳ１〜Ｓ６を行う。
【００４８】
熱膨張性シート２０のアンカー層２２は、基材１１と熱膨張層１３とのいずれに対しても良好な接着性を有し、更にインクジェットプリンタのインクを受容し、定着させることが可能な材料から形成される。熱膨張層１３は、アンカー層２２に接するように、アンカー層２２上に形成される。アンカー層２２としては、例えば、インクを膨潤させて受容するタイプとして用いられる、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系、ポリウレタン系、アクリル系等からなる群から選択される樹脂を用いることができる。これらの材料は、膨潤してインクを受容することもできるが、熱膨張層１３を構成する材料とも良好な接着性を備える。このため、インク受容層としてだけでなくアンカー層２２として機能させることが可能である。なお、アンカー層２２としては、上述した材料以外にも、インクを受容するために使用され、熱膨張層１３との接着性が良好な材料であれば、任意の材料を使用することができる。
【００４９】
第１のインク受容層１４は、熱膨張性シート１０の第１のインク受容層１４と同様であり、印刷工程で使用されるインクに応じて、汎用されている材料を使用して形成される。例えば水性インクを利用する場合で、空隙を利用してインクを受容するタイプでは、第１のインク受容層１４は、例えば多孔質シリカを用いて形成される。インクを膨潤させて受容するタイプでは、第１のインク受容層１４は、例えば、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系、ポリウレタン系、アクリル系等から選択される樹脂を用いて形成される。第１のインク受容層１４は任意の材料から形成されてよいが、特に、熱膨張性シート２０を製造する際に、基材１１上に塗布液を用いてアンカー層２２を形成する場合では、第１のインク受容層１４は、アンカー層２２と同じ材料を用いて形成されることが好ましい。
【００５０】
（熱膨張性シート２０の製造方法）
次に、熱膨張性シート２０の製造方法を図８（ａ）〜図８（ｃ）を用いて説明する。
まず、基材１１としてシート状の材料を用意する。基材１１としては、熱膨張性シート１０の製造方法と同様に、例えばＰＥＴからなるフィルムの一方の面上にインク受容層が形成されているものを使用することが好ましい。このような一体型の基材としては、一方の面の最表面にインク受容層が形成されたＯＨＰフィルムなどが挙げられる。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。特に、基材１１上に予め設けられたインク受容層は、図８（ａ）に示すようにアンカー層２２として機能させるため、予め設けられているインク受容層は基材１１だけでなく、熱膨張層１３との接着性が良好である必要がある。このため、予め設けられるインク受容層は、インクを膨潤させて受容するタイプとして用いられる、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系、ポリウレタン系脂、アクリル系等から選択される樹脂から形成される。
【００５１】
なお、アンカー層２２として使用するインク受容層は、熱膨張性シート１０と同様に、塗布液を調製し、塗布及び乾燥させることによって形成してもよい。この場合は、第１のインク受容層１４を形成する材料と同じ材料を用いると、熱膨張性シート２０の製造工程中で、異なる機能のために設けられる層を同じ材料によって形成することができる。
【００５２】
次に、熱膨張性シート１０と同様に、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）とを用いて、図８（ｂ）に示すように、熱膨張層１３をアンカー層２２の上に形成する。続いて、図８（ｃ）に示すように、熱膨張層１３上に第１のインク受容層１４を形成する。ロール状の基材１１を用いた場合は、立体画像形成システム７０に適合する大きさに裁断を行う。
【００５３】
以上の工程により、熱膨張性シート２０が製造される。
なお、上記の工程に加え、基材１１の裏面に第２のインク受容層１５を形成する工程を更に実施してもよい。また、第２のインク受容層１５を形成する場合は、第１のインク受容層１４及びアンカー層２２と異なる材料を用いてもよいが、同じ材料を用いて形成することが更に材料を共通化することができ、好ましい。
【００５４】
上記のように熱膨張性シート２０及びその製造方法では、インク受容層として機能する層が熱膨張層１３に対して良好な接着性も有する場合、このインク受容層をアンカー層２２として利用することにより、異なる層構成を有する熱膨張性シート１０を製造する際に用いる部材と同じ部材を用いることが可能となる。具体的に、熱膨張性シート１０及びその製造方法では、予め基材の一方の面に設けられたインク受容層を、その機能通りに第２のインク受容層１５として使用し、他方の面にアンカー層１２、熱膨張層１３及び第１のインク受容層１４を形成する。一方、熱膨張性シート２０およびその製造方法では、予め基材の一方の面に設けられたインク受容層をアンカー層２２として使用し、アンカー層２２の上に熱膨張層１３及び第１のインク受容層１４を形成する。これにより、異なる層構成を有する熱膨張性シート１０と熱膨張性シート２０との間で、部材を共通化させ、部材の調達性の向上、製造コストダウンを図ることができる。
【００５５】
また、熱膨張性シート２０の製造方法によれば、用いる材料を共通化することができる。具体的に、基材１１上に予めインク受容層が形成されていない場合であっても、インクを受容可能であり更に熱膨張層１３と良好な接着性を有する材料を用いてアンカー層２２を形成し、同じ材料を用いて第１のインク受容層１４を形成する。これにより、熱膨張性シート２０に含まれる第１のインク受容層１４とアンカー層２２とを同じ材料から形成することができ、材料の調達性の向上及び製造コストダウンを図ることができる。
【００５６】
（熱膨張性シート３０）
次に、熱膨張性シート３０を図９に示す。熱膨張性シート３０が熱膨張性シート１０と異なるのは、第３のインク受容層３１の上にアンカー層３２が形成される点にある。実施形態１と同様の構成要素には、同一の番号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５７】
熱膨張性シート３０は、図９に示すように、基材１１、第３のインク受容層３１、アンカー層３２、熱膨張層１３及び第１のインク受容層１４を備える。なお、熱膨張性シート３０は、実施形態１と同様に基材１１の裏面に第２のインク受容層１５を備えてもよい。
【００５８】
第３のインク受容層３１は、第１のインク受容層１４を構成する材料と同様に、インクジェットプリンタのインクを受容し、定着させることが可能な材料から形成される。第３のインク受容層３１は、実施形態２のアンカー層２２と異なり、インクジェットプリンタのインクを受容することができる層ではあるが、熱膨張層１３との接着性がアンカー層２２と比較して低い層である。例えば、第３のインク受容層３１としては、空隙を利用するタイプである、多孔質シリカ等が用いられる。
【００５９】
アンカー層３２は、実施形態１のアンカー層１２として挙げた材料から形成され、第３のインク受容層３１と、熱膨張層１３とに対して良好な接着性を有する層である。アンカー層３２によって、熱膨張層１３を膨張させた際、熱膨張層１３が剥離することを抑制する。
【００６０】
（熱膨張性シート３０の製造方法）
次に、熱膨張性シート３０の製造方法を図１０（ａ）〜図１０（ｄ）を用いて説明する。
まず、基材１１としてシート状の材料を用意する。基材１１としては、熱膨張性シート１０の製造方法と同様に、例えばＰＥＴからなるフィルムの一方の面の最表面（最上面）上にインク受容層が形成されているものを使用する。このような基材としては、一方の面にインク受容層が形成されたＯＨＰフィルムなどが挙げられる。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。特に、基材１１上に予め設けられたインク受容層は、図１０（ａ）に示すように第３のインク受容層３１として使用する。また、熱膨張性シート３０では、予め設けられているインク受容層は、その上にアンカー層３２が形成されるため、熱膨張層１３との間の接着性は低くてよく、多孔質シリカ等から選択される材料から形成される。
【００６１】
次に、基材１１の一方の面上（図１０（ａ）に示す上面）に、アンカー層３２として用いる材料の溶液またはエマルジョンを調製する。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、塗布液を基材１１上に塗布する。続いて塗膜を乾燥させ、図１０（ｂ）に示すように、アンカー層３２を形成する。
【００６２】
次に、熱膨張性シート１０と同様に、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）とを用いて、図１０（ｃ）に示すように、熱膨張層１３をアンカー層３２の上に形成する。続いて、図１０（ｄ）に示すように、熱膨張層１３上に第１のインク受容層１４を形成する。ロール状の基材１１を用いた場合は、立体画像形成システム７０に適合する大きさに裁断を行う。
【００６３】
以上の工程により、熱膨張性シート３０が製造される。
なお、上記の工程に加え、基材１１の裏面に第２のインク受容層１５を形成する工程を更に実施してもよい。
【００６４】
上記のように熱膨張性シート３０及びその製造方法では、本来インク受容層として機能する層の上にアンカー層３２を形成することにより、熱膨張性シート１０を製造する際に用いる部材と同じ部材を用いることが可能となる。具体的に、熱膨張性シート１０及びその製造方法では、予めシートの一方の面に設けられたインク受容層を、その機能通りに第２のインク受容層１５として使用し、他方の面にアンカー層１２、熱膨張層１３及び第１のインク受容層１４を形成する。一方、熱膨張性シート３０では、予め一方の面に設けられたインク受容層は、熱膨張層１３に対する接着性が高くないため、インク受容層の上にアンカー層３２を形成し、アンカー層３２の上に熱膨張層１３及び第１のインク受容層１４を形成する。これにより、異なる層構成を有する熱膨張性シート１０と熱膨張性シート３０との間で、部材を共通化し、調達性の向上及び製造コストダウンを図ることができる。
【００６５】
上述したように本実施形態の熱膨張性シート及び熱膨張性シートの製造方法によれば、インク受容層として機能する層をアンカー層として用いる、又はインク受容層の上にアンカー層を更に形成することにより、他の熱膨張性シートを製造する際に使用される部材と同じ部材を用いて熱膨張性シートを製造することができる。従って、本実施形態の熱膨張性シート及び熱膨張性シートの製造方法によれば、部材の調達性が向上し、製造コストを下げるという効果が得られる。
【００６６】
加えて、１種類の熱膨張性シートを製造する場合であっても、目的とする機能が異なる第１のインク受容層とアンカー層との材料を共通化させることによって材料の調達性が向上し、製造コストの低下を図ることができる。
【００６７】
本発明は上述した実施形態に限られず、様々な応用が可能である。
上述した各実施形態では、基材１１の裏面に第２のインク受容層１５を備える構成、もしくは第２のインク受容層１５を備えない構成を例に挙げているが、これに限られず、基材１１の裏面に、接着層及び剥離紙を備える構成であってもよい。接着層及び剥離紙を備えることにより、立体画像が印刷された熱膨張性シートを、容器等の様々な物に貼り付けることが可能となる。
【００６８】
例えば、図１１に示す熱膨張性シート４０は、熱膨張性シート２０の裏面に接着層４５及び剥離紙４６を設けたものである。この場合、図１１に示すように、熱膨張性シート４０は、基材１１、アンカー層２２、熱膨張層１３、第１のインク受容層１４、接着層４５、剥離紙４６を備える。接着層４５は、一般的に使用されている接着剤であり、熱膨張性シートを貼り付ける対象物に応じて適宜選択される。剥離紙４６は、シール等の台紙として一般的に使用されている材料から形成される。剥離紙４６は、紙に限らず、フィルムであってもよい。アンカー層２２は、熱膨張性シート２０と同様に、インク受容層としても用いられる材料から形成されており、更に熱膨張層１３との接着性が良好な層である。また、剥離紙４６上（図１１では、剥離紙４６の下面）に第２のインク受容層１５を設けてもよい。
【００６９】
また、熱膨張性シート４０を製造する際は、基材１１の一方の面にインク受容層（アンカー層２２）が設けられており、他方の面に接着層４５及び剥離紙４６が設けられたシートを入手し、このシートを利用し、熱膨張層１３等を形成すると製造工程を簡略化できて好ましい。
【００７０】
同様に、図１２に示す熱膨張性シート５０は、熱膨張性シート３０の裏面に接着層及び剥離紙を設けたものである。この場合、図１２に示すように、熱膨張性シートは、基材１１、第３のインク受容層３１、アンカー層３２、熱膨張層１３、第１のインク受容層１４、接着層４５及び剥離紙４６を備える。接着層４５は、一般的に使用されている接着剤であり、熱膨張性シートを貼り付ける対象物に応じて適宜選択される。剥離紙４６は、シール等の台紙として一般的に使用されている材料から形成される。第３のインク受容層３１は、実施形態３と同様に、インクを受容し定着させる層であるが、熱膨張層との接着性が低い層である。アンカー層３２は熱膨張性シート３０と同様に熱膨張層１３との接着性が良好な層である。また、剥離紙４６上（図１１では、剥離紙４６の下面）に第２のインク受容層１５を設けてもよい。
【００７１】
また、熱膨張性シート５０を製造する際は、基材１１の一方の面にインク受容層（第３のインク受容層３１）が設けられており、他方の面に接着層４５及び剥離紙４６が設けられたシートを入手し、このシートを利用し、アンカー層３２、熱膨張層１３等を形成すると製造工程を簡略化できて好ましい。
【００７２】
なお、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。例えば、図１では基材１１は熱膨張層１３より薄く図示されているが、基材１１が熱膨張層１３と同じ厚みに形成される構成、又は熱膨張層１３より厚く形成される構成を排除するものではない。他の層についても同様である。
【００７３】
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。
【００７４】
［付記１］
基材の一方の面に形成され、インクを受容することが可能なインク受容層と、
前記インク受容層上に形成され、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。
［付記２］
前記インク受容層は、前記基材と前記熱膨張層とに対して接着性を有し、アンカー層として機能する、
ことを特徴とする付記１に記載の熱膨張性シート。
［付記３］
前記熱膨張層上に形成された第１のインク受容層を備え、
前記第１のインク受容層は、前記インク受容層と同じ材料から形成される、
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。
［付記４］
前記インク受容層の上に設けられたアンカー層を更に備え、
前記熱膨張層は前記アンカー層上に形成される、
ことを特徴とする付記１に記載の熱膨張性シート。
［付記５］
基材の一方の面に形成され、インクを受容することが可能なインク受容層の上に、熱膨張性材料を含む熱膨張層を形成する工程を含む、
ことを特徴とする熱膨張性シートの製造方法。
［付記６］
前記インク受容層は、前記基材と前記熱膨張層とに対して接着性を有し、
前記インク受容層をアンカー層として機能させる、
ことを特徴とする付記５に記載の熱膨張性シートの製造方法。
［付記７］
前記熱膨張層上に第１のインク受容層を形成する工程を更に含み、
前記第１のインク受容層と、前記インク受容層とを同じ材料から形成する、
ことを特徴とする付記５又は６に記載の熱膨張性シートの製造方法。
［付記８］
前記インク受容層の上にアンカー層を形成する工程を更に含み、
前記アンカー層の上に前記熱膨張層を形成する、
ことを特徴とする付記５に記載の熱膨張性シートの製造方法。
［付記９］
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を含み、
前記熱膨張層形成工程では、インクを受容することが可能なインク受容層を最表面に有する基材を用い、
前記インク受容層を前記基材と前記熱膨張層との間におけるアンカー層として機能させるために、前記熱膨張層を前記インク受容層に接するように形成する、
ことを特徴とする熱膨張性シートの製造方法。
［付記１０］
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を含み、
前記熱膨張層形成工程では、インクを受容することが可能なインク受容層を最表面に有する基材を用い、
前記インク受容層を前記基材と前記熱膨張層との間の接着力を高める層として機能させるために、前記熱膨張層を前記インク受容層に接するように形成する、
ことを特徴とする熱膨張性シートの製造方法。
【符号の説明】
【００７５】
１０、２０、３０、４０、５０・・・熱膨張性シート、１１・・・基材、１２、２２、３２・・・アンカー層、１３・・・熱膨張層、１４・・・第１のインク受容層、１５・・・第２のインク受容層、３１・・・第３のインク受容層、４５・・・接着層、４６・・・剥離紙、６０・・・コロナ処理装置、６１・・・処理ロール、６２・・・電極、６３・・・ガイドロール、７０・・・立体画像形成システム、７１・・・制御ユニット、７２・・・印刷ユニット、７２ａ・・・搬入部、７２ｂ・・・排出部、７３・・・膨張ユニット、７３ａ・・・搬入部、７３ｂ・・・排出部、７４・・・表示ユニット、７５・・・天板、８０・・・フレーム、８１・・・側面板、８２・・・連結ビーム、９１・・・表側光熱変換層、９２・・・カラーインク層、９３・・・裏側光熱変換層
【図１】
2018158548.tif 000003
【図２】
2018158548.tif 000004
【図３】
2018158548.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018158548.tif 000009
【図８】
2018158548.tif 000010
【図９】
2018158548.tif 000011
【図１０】
2018158548.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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