CN108621623A - 墨水、热膨胀性薄片、造形物的制造方法、印刷装置以及印刷方法 - Google Patents

墨水、热膨胀性薄片、造形物的制造方法、印刷装置以及印刷方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供墨水、热膨胀性薄片、造形物的制造方法、印刷装置以及印刷方法。本发明的墨水形成为了使热膨胀性薄片的热膨胀层的至少一部分膨胀而使用的光热变换层,所述墨水的特征在于,所述墨水包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域相比更高的吸光率的无机红外线吸收剂,所述墨水的基底是透明的。

Description

墨水、热膨胀性薄片、造形物的制造方法、印刷装置以及印刷 方法
技术领域
本发明涉及用于形成光热变换层的墨水、利用其的热膨胀性薄片、造形物的制造方法、印刷装置以及印刷方法,其中该光热变换层用于使对应于吸收的热量而发泡并膨胀的热膨胀性薄片部分或整体膨胀。
背景技术
过去,已知一种热膨胀性薄片,其在基材薄片的一方的面上形成对应于吸收的热量而发泡、膨胀的热膨胀性材料的热膨胀层。能在该热膨胀性薄片上形成将光变换成热的光热变换层,通过对光热变换层照射光来使热膨胀层部分或整体地膨胀。另外,还已知通过使光热变换层的形状变化来在热膨胀性薄片上形成立体的造形物(立体图像)的方法(例如参考特开昭64-28660号公报、特开2001-150812号公报)。
过去光热变换层使用含碳的黑色墨水形成。但光热变换层的印刷中所用的黑色墨水有时会给形成的立体图像的色彩带来影响。例如若在热膨胀性薄片的表面形成光热变换层,进而在其上用彩色墨水印刷彩色图像,彩色图像有时会因光热变换层中所含的黑色墨水而灰暗。另外,在虽不进行彩色印刷但却在热膨胀性薄片的表面形成光热变换层并希望使其膨胀的区域,原样呈现出光热变换层的色彩。
为此,为了降低对立体图像(造形物)的色彩的影响,谋求抑制光热变换层的色彩。特别谋求能形成无色透明的光热变换层的墨水、和利用其的热膨胀性薄片、造形物的制造方法、印刷装置以及印刷方法。
发明内容
本发明鉴于上述实情而提出,目的在于,提供用于形成无色透明的光热变换层的墨水、和利用其的热膨胀性薄片、造形物的制造方法、印刷装置以及印刷方法。
本发明的墨水形成为了使热膨胀性薄片的热膨胀层的至少一部分膨胀而使用的光热变换层,所述墨水的特征在于,所述墨水包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域比较更高的吸光率的无机红外线吸收剂,所述墨水的基底是透明的。
本发明的造形物的制造方法是使用光热变换层来使热膨胀性薄片的热膨胀层的至少一部分膨胀而得到的造形物的制造方法,所述造形物的制造方法的特征在于,具备如下工序:使用包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域比较更高的吸光率的无机红外线吸收剂、基底为透明的墨水在所述热膨胀性薄片的一方及/或另一方的面上形成所述光热变换层。
本发明的热膨胀性薄片具备通过热而膨胀的热膨胀层和用于使所述热膨胀层膨胀的光热变换层,所述热膨胀性薄片的特征在于,所述光热变换层包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域比较更高的吸光率的无机红外线吸收剂,基底是透明的。
本发明的印刷装置用于印刷为了使热膨胀性薄片的热膨胀层的至少一部分膨胀而使用的光热变换层,所述印刷装置的特征在于,使用包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域比较更高的吸光率的无机红外线吸收剂、基底为透明的墨水,在所述热膨胀性薄片的一方及/或另一方的面上印刷所述光热变换层。
本发明的印刷方法用于印刷为了使热膨胀性薄片的热膨胀层的至少一部分膨胀而使用的光热变换层,所述印刷方法的特征在于,使用包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域比较更高的吸光率的无机红外线吸收剂、基底为透明的墨水,在所述热膨胀性薄片的一方及/或另一方的面上印刷所述光热变换层。
附图说明
图1是表示具备墨水层的热膨胀性薄片的截面图。
图2是表示各材料的透过率的分布、太阳光的谱以及卤素灯的分光分布的图。
图3是表征将来自各波长下的卤素灯的辐射能量(%)与钨酸铯或LaB6的吸光率相乘的图表。
图4是表示实施方式所涉及的热膨胀性薄片的概要的截面图。
图5A~5C是表示实施方式所涉及的立体图像形成组件的概要的图。
图6是表示具备实施方式所涉及的墨水的印刷组件的概要的图。
图7是表示实施方式所涉及的立体图像形成工艺的流程图。
图8A~8E是表示实施方式所涉及的立体图像形成工艺的图。
图9是表示变形例所涉及的立体图像形成工艺的流程图。
图10A~10D是表示变形例所涉及的立体图像形成工艺的图。
图11A是表示现有的黑色墨水的印刷后的黑浓度以及发泡高度的图。图11B是表示实施例1所涉及的墨水的印刷后的黑浓度以及发泡高度的图。
图12是表示实施例3所涉及的热膨胀层的膨胀前后的热膨胀性薄片与光热变换层之间的色差的图表。
图13是表示实施例3所涉及的热膨胀层的膨胀前后的热膨胀性薄片与光热变换层之间的色差的图表。
具体实施方式
以下使用附图来说明本发明的实施方式所涉及的墨水、和利用其的热膨胀性薄片、造形物的制造方法、印刷装置以及印刷方法。墨水10如后述那样,是用于使热膨胀层膨胀的墨水(以下称作发泡墨水)。另外,在本实施方式中,如详细后述的那样,作为印刷装置的示例而举出图5A~图5C中概要示出的立体图像形成系统50为例来进行说明。另外,作为印刷方法的示例,举出使用该立体图像形成系统50形成有凹凸的造形物(立体图像)的构成为例来进行说明。另外,本实施方式的墨水10设置在设于立体图像形成系统50内的图6所示的印刷组件内,为了在热膨胀性薄片20上形成光热变换层而使用。
在本实施方式中,在热膨胀性薄片20的表面,通过热膨胀层22的隆起形成凸或凹凸,来表现造形物。另外,在本说明书中,「造形物」广泛地包括单纯的形状、几何学形状、字符、装饰等形状。在此,所谓装饰,是通过视觉以及/或者触觉使人想起美感的存在。另外,「造形(或造型)」并不仅限于形成造形物,还包含加入装饰的表面装饰、形成装饰的造饰这样的概念。进而,所谓有装饰性的造形物,表示作为表面装饰或造饰的结果而形成的造形物。另外,在本实施方式中,也将造形物称作立体图像。
本实施方式中,所谓无色透明的光热变换层,是指无法视觉辨识形成于热膨胀性薄片20上的墨水10所构成的光热变换层,或仅有能勉强视觉辨识光热变换层程度的颜色的情况,此外表示热膨胀性薄片20的色彩不被光热变换层遮蔽或几乎不被遮蔽的情况。
另外,本实施方式中,所谓无色透明的光热变换层,还能表现为:在将光热变换层和未形成光热变换层的热膨胀性薄片的表面进行比较的情况下没有色差或色差极小。具体地,色差如以下那样进行比较。如图1所示那样,将本实施方式的墨水10设于热膨胀性薄片20上,形成墨水层25(相当于光热变换层)。另外,墨水10也有在热膨胀性薄片20的表面被吸收一部分等而成不了具有图示那样明确的边界的层的情况,为了说明的方便,将设于热膨胀性薄片20上的墨水图示为层的形态,称作墨水层25。接下来,从图1所示的上方向起,对墨水层25的颜色(图1所示的区域A的颜色)和未设墨水层25的热膨胀性薄片20表面的颜色(图1所示的区域B的颜色)进行比较。另外,比较在使热膨胀性薄片20的热膨胀层22膨胀前、或使热膨胀层22膨胀后的至少任意一方进行,在至少任意一方没有色差或色差极小即可。
另外,本实施方式的色差也可以用L*a*b*表色系(以下称作Lab表色系)表征。在该情况下,使用色彩计测定墨水层25的颜色(图1所示的区域A的颜色)和未设墨水层25的热膨胀性薄片20表面的颜色(图1所示的区域B的颜色),求取L*、a*以及b*的数值。接下来,根据测定的区域A和区域B的L*、a*以及b*的值,使用下述的式1算出ΔE*ab(以下标记为ΔE)。
ΔE*ab=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2…(式1)
ΔL*是区域A的L*值与区域B的L*值之差。Δa*、Δb*也同样是区域A中的值与区域B中的值之差。另外,以下对L*a*b*省略「*」进行标记。
在此,本实施方式中,所谓没有色差,是表示Lab表色系中的色差ΔE包含在1.6~3.2的范围内,或低于这些范围(ΔE为3.2以下)。在此,ΔE的范围1.6~3.2被称作A级容许差,是颜色的分离比较中几乎察觉不到的级别的色差,一般认为是相同颜色的级别。色差ΔE若包含在0.8~1.6的范围内,或低于这些范围,则更适合。ΔE的范围0.8~1.6被称作AA级容许差,是在颜色的相邻比较中稍微感觉到色差的级别。
本实施方式所涉及的墨水10包含无机红外线吸收剂,进而包含从溶剂(水或有机溶剂)、分散剂、浸透剂、干燥防止剂、pH调整剂、防腐剂、界面活性剂、着色剂(染料或颜料)、树脂等中选择的任意者或全部。它们以任意的浓度包含在墨水10中。另外,墨水10也可以包含其他材料。
具体地,在墨水10是水性墨水的情况下,包含无机红外线吸收剂、水和水性有机溶剂。作为水性有机溶剂,虽然并不限于此,但能举出聚乙二醇、聚丙二醇等聚亚烷基二醇类、乙二醇、三甘醇等亚烷基二醇类、甘油、丙三醇类、三乙二醇单丁醚、乙二醇甲基(乙基)醚、二甘醇甲基(乙基)醚等多元醇的低级烷基醚类、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、乙醇或异丙醇。这些水性有机溶剂作为上述的保湿剂、界面活性剂等而包含在墨水10中。另外,墨水10也可以包含三乙醇胺作为pH调整剂,还可以包含其他添加剂。
另外,本实施方式的墨水10特征在于,在未混合无机红外线吸收剂的状态下是透明的。换言之,特征在于,墨水10的基底是透明的。另外,在对墨水10添加着色剂的情况下,在不含无机红外线吸收剂和着色剂的状态下是透明。
所谓不含无机红外线吸收剂的墨水10(墨水10的基底)是透明的,是表示不管在将墨水10的基底印刷在黑色的薄片上的情况下,还是印刷在白色的薄片上的情况下,都不会由墨水所构成的层遮蔽成为底层的薄片的颜色,或几乎不遮蔽,能视觉辨识成为底层的薄片的颜色。
另外,本实施方式的墨水10例如在图6所示的喷墨方式的印刷组件52中使用。具体地,墨水10填充在墨盒内,如图6所示那样设置在印刷组件52内。
只要形成的光热变换层是无色透明,墨水10就也可以包含着色剂。例如也可以对应于为了接近于热膨胀性薄片20的表面的色彩而调整墨水10的色彩等目的,让墨水10包含着色剂。着色剂的颜色并没有特别限定。着色剂除了黄以外,也可以从青、品红等适宜选择,还可以是它们以外的任意的颜色。另外,只要光热变换层无色透明,墨水10中的着色剂的浓度也是任意的。
另外,作为墨水10中含有的无机红外线吸收剂,使用在红外区域的至少任一个区域与可见光区域相比具有更高的光的吸收率(吸光率)的无机材料。无机红外线吸收剂优选特别在近红外区域具有与可见光区域相比更高的光的吸收率。通过选择在可见光区域光的透过率高的(吸收率低的)材料,能使墨水10的可见光透过性提升,能抑制墨水10的色彩。特别与过去使用过来的使用碳的墨水比较,能防止因用墨水10印刷的光热变换层而让彩色墨水层的色彩灰暗。进而能形成无色透明的光热变换层。
在本实施方式中,作为无机红外线吸收剂而例如使用金属氧化物、金属硼化物、金属氮化物等。
具体地,作为金属氧化物,例如能使用氧化钨系化合物、氧化铟、掺锡氧化铟(ITO)、掺锑氧化锡(ATO)、氧化钛、氧化锆、氧化钽、氧化铯、氧化锌等。
另外,作为金属硼化物而优选多硼化金属化合物,特别优选六硼化金属化合物,使用从六硼化镧(LaB6)、六硼化铈(CeB6)、六硼化镨(PrB6)、六硼化钕(NdB6)、六硼化钆(GdB6)、六硼化铽(TbB6)、六硼化镝(DyB6)、六硼化钬(HoB6)、六硼化钇(YB6)、六硼化钐(SmB6)、六硼化铕(EuB6)、六硼化铒(ErB6)、六硼化铥(TmB6)、六硼化镱(YbB6)、六硼化镥(LuB6)、六硼化镧铈((La,Ce)B6)、六硼化锶(SrB6)、六硼化钙(CaB6)等所构成的群选择的1种或多种材料。
另外,作为金属氮化物,能举出氮化钛、氮化铌、氮化钽、氮化锆、氮化铪、氮化钒等。
氧化钨系化合物通过以下的一般式示出。
MxWyOz…(I)
在此,元素M是从Cs、Rb、K、Tl、In、Ba、Li、Ca、Sr、Fe以及Sn所构成的群选出的至少1种元素,W是钨,O是氧。
另外,x/y的值优选满足0.001≤x/y≤1.1的关系,特别适于x/y为0.33附近。此外,z/y的值优选满足2.2≤z/y≤3.0的关系。具体是Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3、Tl0.33WO3等。
在上述中优选六硼化金属化合物或氧化钨系化合物,特别由于在近红外区域吸收率高(透过率低)且可见光区域的透过率,因此优选六硼化镧(LaB6)或钨酸铯(cesiumtungstan oxide)。另外,上述无机红外线吸收剂可以单独使用任一者,或者可以并用2种以上不同的材料。
另外,本实施方式的墨水10并不限于此,以20重量%~0.10重量%的比例包含无机红外线吸收剂。
接下来,在图2示出碳、ITO、ATO、钨酸铯以及LaB6的透过率的分布、太阳光的谱和卤素灯的分光分布。在图2中,太阳光的谱以及卤素灯的分光分布都是将峰值设为100的强度。如图2所示那样,过去为了形成光热变换层而使用的碳在各波长域示出大致恒定的低的透过率。另外,碳在可见光区域的透过率也低(吸光率高),呈现黑色。与此相对,金属氧化物的一例的ITO、ATO特别在可见光区域的透过率高。另外,ITO、ATO与可见光区域相比而在近红外区域的透过率低,进而在中红外区域示出低的透过率(高的吸光率)。进而,作为钨系氧化物的一例,在钨酸铯中,与可见光区域相比在近红外区域透过率低。此外,六硼化金属化合物的一例的六硼化镧,在红外区域内的近红外区域与可见光区域相比示出低的透过率。
另外,在图2中示出照射部中所用的卤素灯的分光分布。从卤素灯照射的光特别在近红外区域示出高的强度。图2所示的钨酸铯和六硼化镧在从该卤素灯照射的光示出强的强度的近红外区域透过率,示出高的吸光率。为此,在使用卤素灯作为照射部的情况下,由于钨酸铯或LaB6在从卤素灯照射的光示出强的强度的近红外区域能特别效率良好地吸收光,因此优选。另外,只要是在近红外区域示出高的吸光率的材料即可,也能使用钨酸铯和六硼化镧以外。
另外,图3是将来自各波长下的卤素灯的辐射能量(%)与钨酸铯或LaB6的吸光率相乘的图表。另外,辐射能量(%)使用相对于基准温度(2000K)下的黑体辐射能量(将峰值设为100%)的温度(2900K)下的辐射能量的比(%)。已知钨酸铯特别在近红外区域、中红外区域能良好地吸收能量。
另外,将该图表以波长进行积分的值相当于钨酸铯或LaB6能吸收的能量的量。因此,只要热膨胀性材料的发泡高度未饱和,该积分值的比就与发泡高度成正比。
具体地,积分值是钨酸铯:LaB6=1:0.58。
因此,在利用LaB6的光热变换层中,与利用钨酸铯的光热变换层相比,也能得到约0.58倍的高度。
接下来,使用附图来说明用本实施方式的墨水10形成光热变换层的热膨胀性薄片20。热膨胀性薄片20如图4所示那样具备基材21、热膨胀层22、墨水受纳层23。另外,如详细详述的那样,热膨胀性薄片20在图5A~图5C中概要示出的立体图像形成系统50被实施印刷,形成有凹凸的造形物(立体图像)。
基材21是支承热膨胀层22等的薄片状的构件(包括薄膜)。作为基材21,能使用上质纸等纸、或聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等通常使用的塑料薄膜。另外,作为基材21还能使用布料等。基材21具备如下程度的强度:在热膨胀层22通过整体或部分地发泡而膨胀时,不会向基材21的相反侧(图4所示的下侧)隆起,另外,不会出现皱折或大幅起伏。此外具有耐受使热膨胀层22发泡时的加热的程度的耐热性。
热膨胀层22形成于基材21的一方的面(图4所示的上表面)上。热膨胀层22是膨胀成与加热温度、加热时间相应的大小的层,在粘合剂中分散配置多种热膨胀性材料(热膨胀性微胶囊、微胶囊)。另外,如详细详述的那样,在本实施方式中,在设于基材21的上表面(表面)的墨水受纳层23上以及/或者基材21的下表面(背面)形成光热变换层,通过照射光来使设有光热变换层的区域发热。热膨胀层22由于吸收热膨胀性薄片20的表面及/或背面的光热变换层中产生的热而发泡、膨胀,因此能选择性地仅使热膨胀性薄片20的特定的区域膨胀。
作为粘合剂而使用从醋酸乙烯系聚合物、丙烯酸系聚合物等选择的热可塑性树脂。另外,热膨胀性微胶囊是将丙烷、丁烷、其他低沸点气化性物质封入到热可塑性树脂的外壳内的构成。外壳例如由从聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚丁二烯、或它们的共聚物等选择的热可塑性树脂形成。热膨胀性微胶囊的平均粒径为约5~50μm。若将该微胶囊加热到热膨胀开始温度以上,则树脂所构成的高分子的外壳软化,内含的低沸点气化性物质气化,通过该压力而胶囊膨胀。虽然也依赖于所使用的微胶囊的特性,但微胶囊膨胀到膨胀前的粒径的5倍程度。
墨水受纳层23形成于热膨胀层22上。墨水受纳层23是受纳印刷工序中使用的墨水例如喷墨打印机的墨水并使其定影的层。墨水受纳层23对应于印刷工序中使用的墨水而使用通用的材料。例如在利用水性墨水的情况下,墨水受纳层23使用从多孔质二氧化硅、聚乙烯醇(PVA)等选择的材料来形成。另外,在基材21的背面也形成光热变换层的情况下,可以在基材21的背面也形成墨水受纳层。另外,能根据墨水10的种类而省略墨水受容层23。因此,在未形成墨水受容层23的情况下,墨水层25(光热变换层)形成在热膨胀层22上。
(立体图像形成系统)
接下来说明对本实施方式的热膨胀性薄片20实施印刷、形成立体图像的立体图像形成系统50。如图5A~图5C所示那样,立体图像形成系统50具备控制组件51、印刷组件52、膨胀组件53、显示组件54、顶板55和机架60。图5A是立体图像形成系统50的主视图,图5B是闭合顶板55的状态下的立体图像形成系统50的俯视图,图5C是打开顶板55的状态下的立体图像形成系统50的俯视图。另外,在图5A~图5C中,X方向与水平方向相同,Y方向与运送薄片的运送方向D相同,进而Z方向与铅直方向相同。X方向、Y方向以及Z方向相互正交。
控制组件51、印刷组件52、膨胀组件53分别如图5A所示那样载置于机架60内。具体地,机架60具备一对大致矩形的侧面板61和设于侧面板61之间的连结横梁62,顶板55架设在侧面板61的上方。另外,在架设于侧面板61之间的连结横梁62之上,在X方向上并排设置印刷组件52以及膨胀组件53,在连结横梁62之下固定控制组件51。显示组件54埋设在顶板55内,与顶板55的上表面高度一致。
控制组件51具备CPU(Central Processing Unit,中央控制器)、ROM(Read OnlyMemory,只读存储器)以及RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)等,对印刷组件52、膨胀组件53以及显示组件54进行控制。
印刷组件52是喷墨方式的印刷装置。如图5C所示那样,印刷组件52具备用于将热膨胀性薄片20吸入的搬入部52a和用于将热膨胀性薄片20搬出的搬出部52b。印刷组件52在从搬入部52a吸入的热膨胀性薄片20的表面或背面印刷所指示的图像,将印刷了图像的热膨胀性薄片20从搬出部52b排出。另外,在印刷组件52中具备:用于形成后述的彩色墨水层42的彩色墨水(青(C)、品红(M)、黄(Y));和用于形成表侧光热变换层41和背侧光热变换层43的墨水10。另外,为了在彩色墨水层42中形成黑或灰的颜色,也可以作为彩色墨水而还具备不含碳黑的黑的彩色墨水。
印刷组件52从控制组件51取得表示印刷在热膨胀性薄片20的表面的彩色图像(彩色墨水层42)的彩色图像数据,基于彩色图像数据,使用彩色墨水(青色、洋红色、黄色)来印刷彩色图像(彩色墨水层42)。彩色墨水层的黑或灰的颜色将CMY这3色混色而形成,或者进一步使用不含碳黑的黑的彩色墨水形成。
另外,印刷组件52基于表示在热膨胀性薄片20的表面使发泡以及膨胀的部分的数据即表面发泡数据,使用墨水10印刷表侧光热变换层41。同样地,基于表示在热膨胀性薄片20的背面使发泡以及膨胀的部分的数据即背面发泡数据,使用墨水10印刷背侧光热变换层43。越是墨水10的浓度形成得深的部分,热膨胀层22的膨胀高度越高。为此,墨水10的浓度通过面积灰度方式等决定浓淡,以与目标高度对应。
在图6示出印刷组件52的详细的构成。如图5所示那样,印刷组件52具备滑架71,其能在与运送热膨胀性薄片20的方向即副扫描方向D1(Y方向)正交的主扫描方向D2(X方向)上往复移动。
在滑架71安装执行印刷的印刷头72和收容墨水的墨水盒73(73e、73c、73m、73y)。在墨水盒73e、73c、73m、73y中分别收容本实施方式的墨水10、青C、品红M、以及黄Y的颜色墨水。各墨水从印刷头72的对应的喷嘴被喷出。
滑架71被导轨74滑动自由地支承,被驱动带75所夹持。通过电动机75m的旋转让驱动带75进行驱动,由此滑架71与印刷头72以及墨水盒73一起在主扫描方向D2上移动。
在机架77的下部,在与印刷头72对置的位置设置压板78。压板78在主扫描方向D2上延伸存在,构成热膨胀性薄片20的运送路的一部分。在热膨胀性薄片20的运送路设置进纸辊对79a(下方的辊未图示)和排纸辊对79b(下方的辊未图示)。进纸辊对79a和排纸辊对79b将被压板78支承的热膨胀性薄片20在副扫描方向D1上进行运送。
印刷组件52经由柔性通信线缆76与控制组件51连接。控制组件51经由柔性通信线缆76来控制印刷头72、电动机75m、进纸辊对79a以及排纸辊对79b。具体说明,控制组件51控制进纸辊对79a以及排纸辊对79b使它们运送热膨胀性薄片20。另外,控制组件51使电动机75m旋转来使滑架71移动,使印刷头72运送到主扫描方向D2的合适的位置。
膨胀组件53是对热膨胀性薄片20施加热来使其膨胀的膨胀装置。如图5C所示那样,膨胀组件53具备用于将热膨胀性薄片20搬入的搬入部53a和用于将热膨胀性薄片20搬出的搬出部53b。膨胀组件53一边运送从搬入部53a搬入的热膨胀性薄片20一边施加热来使其膨胀,将膨胀的热膨胀性薄片20从搬出部53b排出。膨胀组件53在内部具备照射部(未图示)。照射部在膨胀组件53内固定,通过使热膨胀性薄片20以一定的速度在照射部的近旁移动,来对热膨胀性薄片20整体进行加热。另外,在降低墨水10的浓度以使得难以视觉辨识光热变换层地进行印刷的情况下,通过减慢该运送速度,拉长照射光的时间,能得到作为目标的膨胀高度。
照射部例如是卤素灯,对热膨胀性薄片20照射近红外区域(波长750~1400nm)、可见光区域(波长380~750nm)或中红外区域(波长1400~4000nm)的光。从卤素灯照射的光的波长具有图2所示的特征,特别在近红外区域较强地照射光。若作为本实施方式的墨水10中所含的无机红外线吸收剂而特别使用与可见光区域相比在近红外区域中有更高的吸收率的材料,则卤素灯具有强的强度的波长域和无机红外线吸收剂效率良好地进行吸收的波长域一致,因此优选。另外,作为照射部,除了卤素灯以外还能使用氙灯等。在该情况下,优选对应于所使用的灯,选择在灯的照射强度高的波长域具有高的吸收率的材料,作为无机红外线吸收剂。另外,在印刷了光热变换层的区域中,与未印刷光热变换层的区域相比,光被更有效率地变换成热。为此,主要是热膨胀层22当中印刷了光热变换层的区域被加热,其结果,热膨胀层22的印刷了光热变换层的区域膨胀。
显示组件54由触控面板等构成。显示组件54例如如图5B所示那样显示由印刷组件52印刷在热膨胀性薄片20的图像(图5B所示的星)。另外,显示组件54显示操作引导等,用户能通过触摸显示组件54来操作立体图像形成系统50。
(立体图像形成处理)
接下来参考图7所示的流程图以及图8A~图8E所示的热膨胀性薄片20的截面图来说明由立体图像形成系统50在热膨胀性薄片20形成立体图像的处理的流程。由于通过立体图像形成处理来制造造形物,因此立体图像形成处理也是造形物的制造方法。
第1,用户准备形成立体图像前的热膨胀性薄片20,经由显示组件54指定彩色图像数据、表面发泡数据以及背面发泡数据。然后将热膨胀性薄片20使其表面朝向上侧地插入到印刷组件52。印刷组件52在插入的热膨胀性薄片20的表面印刷光热变换层(表侧光热变换层41)(步骤S1)。表侧光热变换层41是通过上述的墨水10形成的层。印刷组件52按照指定的表面发泡数据对热膨胀性薄片20的表面喷出本实施方式的墨水10。其结果,如图8A所示那样在墨水受纳层23上形成表侧光热变换层41。另外,为了容易理解而图示成在墨水受纳层23上形成表侧光热变换层41,但更正确地,由于墨水10被受纳在墨水受纳层23中,因此是在墨水受纳层23中形成表侧光热变换层41。
第2,用户将印刷了表侧光热变换层41的热膨胀性薄片20使其表面朝向上侧地插入到膨胀组件53。膨胀组件53对插入的热膨胀性薄片20从表面进行加热(步骤S2)。具体说明,膨胀组件53使照射部对热膨胀性薄片20的表面照射光。印刷在热膨胀性薄片20的表面的表侧光热变换层41通过吸收照射的光而发热。其结果如图8B所示那样,热膨胀性薄片20当中印刷了光热变换层41的区域隆起而膨胀。另外,在图8B中,若使右方示出的表侧光热变换层41的墨水10的浓度与左方示出的表侧光热变换层41相比更深,则如图示那样,能使印刷得深的区域膨胀得更高。
第3,用户将表面被加热而膨胀的热膨胀性薄片20使其表面朝向上侧地插入到印刷组件52。印刷组件52在插入的热膨胀性薄片20的表面印刷彩色图像(彩色墨水层42)(步骤S3)。具体地,印刷组件52遵循指定的彩色图像数据在热膨胀性薄片20的表面喷出青色C、洋红色M以及黄色Y的各墨水。其结果,如图8C所示那样在墨水受纳层23以及表侧光热变换层41之上形成彩色墨水层42。
第4,用户将印刷了彩色墨水层42的热膨胀性薄片20使其背面朝向上侧地插入到膨胀组件53。膨胀组件53对插入的热膨胀性薄片20从背面进行加热,使形成于热膨胀性薄片20的表面的彩色墨水层42干燥(步骤S4)。具体说明,膨胀组件53通过照射部使光照射到热膨胀性薄片20的背面,将彩色墨水层42加热,使彩色墨水层42中所含的溶媒挥发。
第5,用户将印刷了彩色墨水层42的热膨胀性薄片20使其背面朝向上侧地插入到印刷组件52。印刷组件52在插入的热膨胀性薄片20的背面印刷光热变换层(背侧光热变换层43)(步骤S5)。背侧的光热变换层43与印刷在热膨胀性薄片20的表面的表侧光热变换层41同样,都是由本实施方式的墨水10形成的层。印刷组件52按照指定的背面发泡数据对热膨胀性薄片20的背面喷出墨水10。其结果如图8D所示那样在基材21的背面形成背侧光热变换层43。关于背侧光热变换层43,若使左方示出的背侧光热变换层43的墨水10的浓度与右方示出的背侧光热变换层43相比更深,则能如图示那样使印刷得深的区域膨胀得更高。
第6,用户将印刷了背侧光热变换层43的热膨胀性薄片20使其背面朝向上侧地插入到膨胀组件53。膨胀组件53对插入的热膨胀性薄片20从背面进行加热(步骤S6)。具体说明,膨胀组件53使照射部(未图示)对热膨胀性薄片20的背面照射光。印刷在热膨胀性薄片20的背面的背侧光热变换层43由于吸收被照射的光而发热。其结果如图8E所示那样,热膨胀性薄片20当中的印刷了背侧光电变换层43的区域隆起而膨胀。
通过以上那样的步骤,来在热膨胀性薄片20形成立体图像。
本实施方式的墨水10通过包含在红外区域的至少任意的波长域示出与可见光区域相比更强的吸光率的无机红外吸收剂,能使形成的光热变换层无色透明。由此能提供具有无色透明的光热变换层的热膨胀层。另外,通过使用本实施方式的墨水10,能提供能印刷无色透明且大幅减低了对立体图像的色彩的影响的光热变换层的墨水、印刷装置、印刷方法以及造形物的制造方法。
(立体图像形成处理的变形例)
立体图像形成处理并不限于图6所示的工艺的步骤,如以下详细记述的那样,能交换各步骤的顺序。
另外为了说明的方便,以下所示那样称呼图7所示的各步骤。在热膨胀性薄片20的表侧(图4所示的上表面)形成表侧光热变换层(以下称作表侧变换层)41的工序(图7中的步骤S1)称作表侧变换层形成工序。从热膨胀性薄片20的表侧照射电磁波(光)、使热膨胀层22膨胀的工序(图7中的步骤S2)称作表侧膨胀工序。在热膨胀性薄片20的表侧印刷彩色图像的工序(图7中的步骤S3)称作彩色印刷工序。在热膨胀性薄片20的背侧(图4所示的下面)形成背侧光热变换层(以下称作背侧变换层)43的工序(图7中的步骤S5)称作背侧变换层形成工序。从热膨胀性薄片20的背侧照射电磁波、使热膨胀层22膨胀的工序(图7中的步骤S6)称作背侧膨胀工序。
另外,在使图7中的使彩色墨水干燥的工序(步骤S4)中,使热膨胀性薄片20的背面朝上进行干燥,但并不限于此。对于以下的任何一个示例中,干燥工都可以将热膨胀性薄片20的表面朝上来进行干燥工序。在干燥工序中,表面、背面的哪一面朝上,是考虑变换层形成在哪一面、干燥工序中是否不使热膨胀层22进一步变形等来决定。此外,关于以下所示的任何一个示例,能根据执行各步骤的顺序而省略干燥工序(步骤S4)。
例如立体图像形成处理并不限于图7所示的工艺的顺序,还能先形成背侧变换层。具体地,最初进行背侧变换层形成工序,接下来进行背侧膨胀工序,在此基础上进行表侧变换层形成工序等。在该情况下,使用图7所示的流程图进行说明,进行步骤S5、步骤S6,接下来按照步骤S1~S4的顺序进行。在该情况下,在实施步骤S4的阶段,由于形成了背侧变换层,因此在步骤S4,优先将薄片的表面朝上来进行干燥工序。另外,还能在使热膨胀层膨胀的工序全部结束后印刷彩色图像。在该情况下,在按照表侧变换层形成工序、表侧膨胀工序、背侧变换层形成工序、背侧膨胀工序的顺序进行它们后进行彩色印刷工序。在进行图7所示的步骤S1、步骤S2后执行步骤S5、步骤S6,之后执行步骤S3以及步骤S4。另外可以省略步骤S4。另外,还能先进行背侧变换层形成工序、背侧发泡工序,在该情况下,在执行步骤S5、步骤S6后按照步骤S1~S4的顺序进行。另外可以省略步骤S4。
此外,彩色印刷工序还能先于表侧变换层形成工序等进行。特别在本实施方式的墨水10中,由于抑制了色彩,因此即使是在彩色图像上形成光热变换层的情况,也能抑制给彩色图像的色彩带来影响。在该情况下,能按照彩色印刷工序、干燥工序、表侧热变换层形成工序、表侧发泡工序的顺序进行它们,进行背侧热变换层工序、背侧膨胀工序。使用图7所示的流程图进行说明,执行步骤S3以及S4,之后按照步骤S1以及S2、步骤S5以及步骤S6的顺序执行它们。另外,步在骤S4,也可以将薄片的表面朝上进行干燥工序。另外,也可以先进行背侧热变换层形成工序,在该情况下,在按照步骤S3~S6的顺序进行它们的基础上进行步骤S1以及步骤S2。另外,在步骤S4,也可以将薄片的表面朝上进行干燥工序。
另外,还能将彩色印刷工序和表侧变换层形成工序组合,在1个工序印刷彩色墨水层和表侧变换层。在该示例中,同时印刷彩色墨水层和表侧变换层。
以下参考图9所示的流程图以及图10A~图10D所示的热膨胀性薄片20的截面图来说明由立体图像形成系统50在热膨胀性薄片20形成立体图像的处理的流程。在本变形例中,也如图6所示那样,用于印刷彩色图像的彩色墨水和用于形成光热变换层的墨水10放置在印刷组件52中。印刷组件52基于表示在热膨胀性薄片20的表面使发泡以及膨胀的部分的数据即表面发泡数据,使用墨水10来印刷表侧光热变换层41。同样地,在热膨胀性薄片20的背面基于表示使发泡以及膨胀的部分的数据即背面发泡数据,使用墨水10印刷背侧光热变换层43。
第1,用户准备形成立体图像前的热膨胀性薄片20,经由显示组件54指定彩色图像数据、表面发泡数据以及背面发泡数据。然后将热膨胀性薄片20使其表面朝向上侧地插入到印刷组件52。接下来,印刷组件52在插入的热膨胀性薄片20的表面印刷表侧变换层(表侧光热变换层)41以及彩色图像(彩色墨水层42)(步骤S21)。具体地,印刷组件52对热膨胀性薄片20的表面按照指定的表面发泡数据喷出本实施方式的墨水10,并按照指定的彩色图像数据喷出青C、品红M以及黄Y的各墨水。其结果,如图10A所示那样在墨水受纳层23上形成表侧变换层41和彩色墨水层42。另外,为了容易理解而图示为在墨水受纳层23上形成表侧光热变换层41和彩色墨水层42,但更准确来说,由于墨水10以及彩色墨水在墨水受纳层23中被受纳,因此是在墨水受纳层23中形成表侧变换层41以及彩色墨水层42。另外,表侧变换层41和彩色墨水层42由于同时形成,因此在图10A等中,表侧变换层41用虚线图示。另外,也可以在形成彩色墨水层42后(步骤S21之后)进行图7所示的步骤S4那样的干燥工序。
第2,用户将印刷了表侧变换层41以及彩色墨水层42的热膨胀性薄片20表面朝上侧地插入到膨胀组件53。膨胀组件53对插入的热膨胀性薄片20从表面进行加热(步骤S22)。具体说明,膨胀组件53使照射部对热膨胀性薄片20的表面照射光。印刷在热膨胀性薄片20的表面的表侧变换层41通过吸收照射的光而发热。其结果,如图10B所示那样,热膨胀性薄片20当中印刷了表侧变换层41的区域隆起而膨胀。
第3,用户将热膨胀性薄片20背面朝上侧插入到印刷组件52。印刷组件52在插入的热膨胀性薄片20的背面印刷背侧光热变换层(背侧光热变换层43)(步骤S23)。印刷组件52按照指定的背面发泡数据对热膨胀性薄片20的背面喷出墨水10。其结果,如图10C所示那样,在基材21的背面形成背侧变换层43。
第4,用户将印刷了背侧变换层43的热膨胀性薄片20背面朝上侧地插入到膨胀组件53。膨胀组件53对插入的热膨胀性薄片20从背面进行加热(步骤S24)。具体说明,膨胀组件53使照射部(未图示)对热膨胀性薄片20的背面照射光。其结果,如图10D所示那样,热膨胀性薄片20当中的印刷了背侧变换层43的区域隆起而膨胀。
通过以上那样的步骤来在热膨胀性薄片20形成立体图像。
特别是,由于本实施方式的墨水10抑制了色彩,因此能抑制构成表侧变换层41的墨水10对彩色墨水层42的色彩带来影响。因此,如本变形例的步骤S21所示那样,在1个工序中形成表侧变换层41和彩色墨水层42,能同时形成表侧变换层41和彩色墨水层42。
另外,并不限于图9所示的工艺的顺序,还能先形成背侧变换层。具体地,若使用图9所示的流程图进行说明,则在进行步骤S23、步骤S24的基础上进行步骤S21、S22。
另外,还能在形成表侧变换层后,不立即进行表侧膨胀工序,而是在表侧变换层形成工序与表侧膨胀工序之间设置工序,例如彩色印刷工序。在该情况下,还能进行图7所示的步骤S1、S3、以及S4,在向热膨胀性薄片的表侧的印刷工序全都结束后进行表侧膨胀工序。在该情况下,执行图7所示的流程图的步骤S1,形成表侧变换层,接下来执行步骤S3以及步骤S4,印刷彩色图像。之后执行步骤S2,使热膨胀层膨胀。接着执行图7所示的步骤S5以及步骤S6,进行背侧光热变换层的形成以及热膨胀层的膨胀。在该示例中,还能先进行背侧变换层形成工序。在该情况下,在执行步骤S5以及S6后按照步骤S1、S3、S4、S2的顺序执行各工序。在该情况下,也可以在步骤S4,将薄片的表面朝上进行干燥工序。另外,彩色印刷工序还能在背侧变换层形成工序与背侧膨胀工序之间进行。在该情况下,在按照步骤S5、S3、S4以及S6的顺序将他们执行后执行步骤S1、S2,或者在执行步骤S1、S2后按照步骤S5、S3、S4以及S6的顺序执行它们。在该情况下,也可以在步骤S4,将薄片的表面朝上进行干燥工序。
另外,还能在先进行表侧变换层形成工序、彩色印刷工序、背侧变换层形成工序后进行表侧膨胀工序、背侧膨胀工序。在该情况下,先执行图7所示的流程图的步骤S1、步骤S3、步骤S5,之后执行步骤S2以及S6。另外,执行步骤S1、步骤S3、步骤S5的顺序并不限于该顺序,能任意调换。例如可以设为步骤S5、步骤S3、步骤S1的顺序。另外,关于步骤S2以及S6,既可以按照该顺序执行,也可以按照相反顺序执行。另外,干燥工序(步骤S4)可以根据需要进行,也可以省略。
另外,还能先进行表侧变换层形成工序、背侧变换层形成工序,在进行表侧膨胀工序、背侧膨胀工序的基础上,进行彩色印刷工序。在该情况下,例如按照图7所示的流程图的步骤S1、步骤S5的顺序,或步骤S5、步骤S1的顺序进行。接下来,按照步骤S2、步骤S6的顺序,或步骤S6、步骤S2的顺序进行,使热膨胀层膨胀。之后执行步骤S3以及步骤S4,印刷彩色图像。另外,也可以省略步骤S4。另外,还能在表侧膨胀工序、背侧膨胀工序之间执行彩色印刷工序。在该情况下,在执行步骤S1、5后执行步骤S2或步骤S6任意一方,接下来在执行步骤S3以及步骤S4后执行步骤S2或步骤S6的另一方。另外,也可以省略步骤S4。
(墨水10的变形例)
在上述的实施方式中举出喷墨打印机用的水性墨水为例进行了说明,但并不限于此。墨水10可以是喷墨打印机中所用的紫外线固化(UV固化)型的墨水。在墨水10是紫外线固化墨水的情况下,墨水10包含无机红外线吸收剂,进而包含紫外线固化树脂(紫外线固化性单体、紫外线固化性低聚物)和聚合起始剂。作为紫外线固化性单体,能举出丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯氧基乙酯等单官能单体、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等多官能单体等。另外,作为紫外线固化性低聚物,能举出聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯等。另外,优选使用聚氨酯丙烯酸酯的低聚物。作为聚合起始剂,还能使用光裂解型起始剂、氢抽取型起始剂的任一者,能组合多种光聚合起始剂。作为光裂解型起始剂而能举出酰基膦氧化物化合物、苯乙酮化合物等,作为氢抽取型起始剂而能举出二苯甲酮化合物、噻吨酮化合物。不管哪种都能使用例示以外的公知的材料。另外,墨水10可以包含其他溶剂、添加剂。
此外,墨水10可以是喷墨打印机中所用的其他非水性(油性型、溶剂型)的墨水。在该情况下,除了包含无机红外线吸收剂以外,还包含有机溶剂、树脂等。作为有机溶剂,能举出甲醇、乙醇等醇类、丙酮、甲基乙基酮等酮类、乙酸甲酯、乙酸乙酯等酯类、乙二醇、二甘醇等甘醇类、乙二醇单甲醚、乙二醇醚类、乙二醇乙酸酯类、饱和烃类、不饱和烃类等。另外,作为树脂,能举出丙烯酸系树脂、苯乙烯-丙烯酸系树脂、苯乙烯-马来酸系树脂、松香系树脂、环氧系树脂、硅酮系树脂、缩丁醛树脂、马来酸树脂、酚树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂等。也都能使用例示以外的公知的材料,墨水10可以包含其他添加剂。
在墨水10是紫外线固化型墨水或非水性墨水的情况下,能省略墨水受容层23。另外,能省略图7所示的干燥工序(步骤S4)。在墨水10是紫外线固化型墨水或非水性墨水的情况下,优选墨水10中所含有的树脂具有橡胶弹性。作为这样的树脂并没有限制,但在紫外线固化型墨水中能举出聚氨酯丙烯酸酯。
在上述的实施方式中,举出在设置在喷墨式的打印机内的墨盒填充墨水的情况为例进行了说明,但并不限于此。还能在丝网印刷、凹版印刷、胶版印刷、柔版印刷等其他印刷方式(印刷装置)中使用本实施方式的墨水。在该情况下,墨水受纳层23能省略。另外,图7所示的印刷工序(步骤S1、S3以及S5)并不需要全都以相同方式进行印刷,能任意组合上述的印刷方式。另外,还能省略步骤S4的干燥工序。
另外,墨水10可以对应于印刷方式是水性墨水、油性墨水、紫外线固化墨水的任一者。在该情况下,墨水10包含与各印刷方式相应的材料、例如溶剂、用于造膜的树脂、辅助剂等。
在墨水10是水性墨水的情况下,包含无机红外线吸收剂、水、水性有机溶剂和树脂。作为水性有机溶剂,虽然并不限于此,但能举出聚乙二醇、聚丙二醇等聚亚烷基二醇、乙二醇、三甘醇等亚烷基二醇类、甘油、丙三醇类、三乙二醇单丁醚、乙二醇甲基(乙基)醚、二乙二醇甲基(乙基)醚等多元醇的低级烷基醚类、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、乙醇或异丙醇。另外,作为树脂,能举出丙烯酸系树脂、苯乙烯-丙烯酸系树脂、苯乙烯-马来酸系树脂、松香系树脂、环氧系树脂、硅酮系树脂、缩丁醛树脂、马来酸树脂、酚树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂等。墨水10可以进一步包含添加剂。不管哪种都能使用例示以外的公知的材料。
在墨水10是紫外线固化墨水的情况下,墨水10包含无机红外线吸收剂,进而包含紫外线固化树脂(紫外线固化性单体、紫外线固化性低聚物)和聚合起始剂。作为紫外线固化性单体,能举出丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯氧基乙酯等单官能单体、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯等多官能单体等。另外,作为紫外线固化性低聚物,能举出聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯等。另外,优选使用聚氨酯丙烯酸酯的低聚物。作为聚合起始剂,还能使用光裂解型起始剂、氢抽取型起始剂的任一者,能组合多种光聚合起始剂。作为光裂解型起始剂而能举出酰基膦氧化物化合物、苯乙酮化合物等,作为氢抽取型起始剂而能举出二苯甲酮化合物、噻吨酮化合物。不管哪种都能使用例示以外的公知的材料。另外,墨水10可以包含其他溶剂、添加剂。
墨水10可以是非水性(油性型、溶剂型)的墨水。在该情况下,除了包含无机红外线吸收剂以外,还包含有机溶剂、树脂等。作为有机溶剂,能举出甲醇、乙醇等醇类、丙酮、甲基乙基酮等酮类、乙酸甲酯、乙酸乙酯等酯类、乙二醇、二甘醇等甘醇类、乙二醇单甲醚、乙二醇醚类、乙二醇乙酸酯类、饱和烃类、不饱和烃类等。另外,作为树脂,能举出丙烯酸系树脂、苯乙烯-丙烯酸系树脂、苯乙烯-马来酸系树脂、松香系树脂、环氧系树脂、硅酮系树脂、缩丁醛树脂、马来酸树脂、酚树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂等。也都能使用例示以外的公知的材料,墨水10可以包含其他添加剂。
在墨水10用在胶版印刷装置等中的情况下,也优选墨水10中所含有的树脂具有橡胶弹性。作为这样的树脂并没有限制,但在紫外线固化型墨水中能举出聚氨酯丙烯酸酯。
此外,在利用例如胶版印刷装置、如图9以及图10所示那样将彩色印刷工序和表侧变换层形成工序组合来在1个工序中印刷彩色墨水层和表侧变换层的情况下,胶版印刷装置具备CMYK那样用于印刷彩色图像的墨水和本实施方式的墨水10,使用这些墨水依次印刷彩色墨水层和表侧变换层。在该情况下,进行利用墨水10的印刷的顺序能任意变更。换言之,利用墨水10的印刷可以在CMYK的彩色墨水的印刷的前后的任一方,也可以在它们之间。在胶版印刷装置以外的印刷装置中也同样。
(比较例)
作为比较例,使用过去为了形成光热变换层而使用的含碳的黑色墨水(颜料墨水)来形成光热变换层,使热膨胀性薄片发泡、膨胀,在图11A示出该示例。图11A是表示光热变换层的印刷后的墨水浓度(黑浓度)与热膨胀层的膨胀后的膨胀高度(发泡高度)的关系的图表。具体地,黑色墨水使用一般作为喷墨打印机用而市售的含碳的黑色的颜料墨水。在采用与上述的实施方式同样的构成的热膨胀性薄片的表面上,使用喷墨打印机,以不同的多种浓度用黑墨水印刷同一图像,由此形成多个光热变换层。另外,光热变换层仅形成在热膨胀性薄片的表面。另外,使用卤素灯,在同一条件下向各光热变换层照射光,测定各个浓度下的热膨胀性薄片的膨胀高度(mm)。黑浓度使用精准反射分光浓度计(“サカタインクスエンヅニアリング公司”制)测定。
(实施例1)
使用与本实施方式的墨水10对应的墨水形成光热变换层,使热膨胀性薄片发泡、膨胀,在图11B示出该示例。图11B是表示光热变换层的印刷后的墨水浓度(黑浓度)与热膨胀层的膨胀后的膨胀高度(发泡高度)的关系的图表。具体地,作为相当于本实施方式的墨水10的墨水,使用如下那样的墨水:在包含与通常的墨水成分同样成分、不含着色剂的墨水(水性)中,以5.3重量%混合钨酸铯作为无机红外线吸收剂。使用该墨水,以不同浓度与比较例同样地印刷同一图像,形成多个光热变换层。另外,光热变换层仅形成在热膨胀性薄片的表面。另外,与比较例同样,在同一条件下向光热变换层照射光,测定各个浓度下的热膨胀性薄片的膨胀高度(mm)。另外,黑浓度使用与比较例同样的反射分光浓度计测定。
如图11B所示那样,还能用实施例1的墨水使热膨胀层膨胀,按照浓度而膨胀高度增加,这点与图11A所示的利用现有的黑墨水的比较例相同。接下来在图11A所示的比较例中,在黑浓度低于0.1的光热变换层,几乎得不到膨胀高度。与此相对,使用实施例1的墨水的光热变换层即使黑浓度低于0.1也能得到1.5mm左右的膨胀高度。另外,在比较例中,能得到1.5左右的膨胀高度的黑浓度是0.4程度。因此,通过使用实施例1的墨水,能抑制用于得到相同膨胀高度的光热变换层的色彩。
另外,能通过目视确认光热变换层的色彩的是,到黑浓度0.02程度为止,若黑浓度为0.01,就不能视觉辨识光热变换层(墨水)的色彩。因此在实施例的墨水中,能以能视觉辨识的极限的浓度前后得到相当于现有的黑墨水的黑浓度0.4~0.5的膨胀高度。进而,即使是不能视觉辨识的黑浓度,也能使热膨胀层发泡、膨胀。另外,在低于0.01的黑浓度下,虽然膨胀高度变低若干,但通过拉长对光热变换层照射光的时间,能比图11B所示的值更高地发泡。另外,即使是超过浓度0.02的区域,与现有的黑墨水相比,也能抑制色彩来形成光热变换层。
(实施例2)
为了示出了不含无机红外线吸收剂的状态下透明的墨水(墨水10的基底)不会遮蔽成为底层的薄片的色彩,作为墨水的基底的一例而使用不含着色剂等的紫外线固化型的无杂质型的喷墨打印机用墨水,在黑色的薄片上进行印刷。印刷以相同浓度多次进行。另外,多次的印刷与之前印刷的位置重叠进行。将该情况下的墨水层的Lab值以及黑浓度在表1中示出。Lab值以及黑浓度使用精准反射分光浓度计(“サカタインクスエンヅニアリング公司”制)测定。在印刷次数0所示的Lab值以及黑浓度相当于薄片的颜色。如表1所示那样,虽然有在薄片表面承载墨水所引起的数值的变动,但黑浓度在0次与2次~6次之间没有大的差,Lab值也在2~6次之间大致相同。因此,在无杂质型的墨水中,成为底层的薄片的颜色不会被遮蔽。在本实施方式中,墨水10的基底如实施例2所涉及的无杂质墨水那样是透明的,在进行印刷的情况下能视觉辨识成为底层的薄片的颜色,不会由墨水层遮蔽色彩。
【表1】
作为比较,使用紫外线固化型的喷墨用的白墨水在黑色的薄片上用喷墨打印机形成墨水层,测定墨水层的Lab值以及黑浓度,将结果在表2中示出。印刷以相同浓度多次进行。另外,多次的印刷与之前印刷的位置重叠进行。Lab值以及黑浓度使用精准反射分光浓度计(“サカタインクスエンヅニアリング公司”制)测定。在印刷次数0所示的Lab值以及黑浓度相当于薄片的颜色。如表2所示那样,在使用白墨水的情况下,通过2次印刷,黑浓度降低到0.04,在4次印刷中黑浓度到了0。如此,每当累加印刷次数,底层的颜色就会被白墨水遮蔽,变得难以视觉辨识成为底层的薄片的颜色。
【表2】
(实施例3)
接下来在实施例3中,在包含聚氨酯丙烯酸酯作为UV固化树脂的媒介(不含白色颜料)中混合钨酸铯,调制实施例3所涉及的墨水。在墨水中以10重量%含有钨酸铯。使用该墨水用胶版印刷机在热膨胀性薄片(500μm厚)上印刷光热变换层。印刷光热变换层的浓度以10%的刻度设为0%~100%的范围。另外,墨水重叠印刷3次或4次。在使热膨胀层膨胀前,使用精准反射分光浓度计(“サカタインクスエンヅニアリング公司”制)测定各个光热变换层的颜色(Lab值)以及黑浓度。另外,使卤素灯(1000W、2500K)在热膨胀性薄片上以20mm/s的速度移动,向光热变换层照射电磁波,使热膨胀层膨胀。接下来,使用精准反射分光浓度计(“サカタインクスエンジニアリンゲ公司”制)测定使热膨胀层膨胀后的光热变换层的颜色(Lab值)以及黑浓度。
将通过热膨胀层的膨胀前的3次印刷形成的光热变换层的Lab值在表3中示出。另外,表3所示的ΔE根据浓度0%的区域的Lab值,使用上述的式1算出。在浓度0%的区域,由于不存在墨水,因此浓度0%的区域的Lab值相当于热膨胀性薄片的表面的Lab值。另外,将黑浓度和使用以下所示的式2根据Lab值算出的亨特白色度在表3示出。
白色度=100-[(100-L)2+a2+b2]1/2…(式2)
【表3】
L a b ΔE 黑浓度 白色度
100 92.18 -3.29 2.11 3.8 0.05 91.26
90 92.99 -3.2 2.18 3.2 0.04 91.99
80 93.74 -2.37 2.13 2.1 0.03 92.98
70 93.3 -1.81 2.16 2.0 0.03 92.73
60 93.5 -1.61 2.19 1.8 0.04 92.95
50 93.63 -1.27 2.17 1.5 0.02 93.15
40 94.22 -1.02 1.92 0.8 0.01 93.82
30 94.39 -0.84 1.73 0.5 0.01 94.07
20 94.48 -0.75 1.63 0.4 0 94.20
10 94.66 -0.67 1.57 0.2 0 94.39
0 94.76 -0.6 1.46 0.0 0 94.53
接下来,将通过热膨胀层的膨胀后的3次的印刷形成的光热变换层的Lab值在表4示出。另外,表4所示的ΔE也根据浓度0%的区域的Lab值使用式1的数式算出。另外,将黑浓度和使用上述式2根据Lab值算出的亨特白色度在表4示出。
【表4】
L a b ΔE 黑浓度 白色度
100 91.97 -3.69 2.24 4.3 0.06 90.88
90 92.96 -3.11 2.33 3.2 0.04 91.96
80 93.41 -1.6 2.41 1.9 0.03 92.80
70 93.91 -2.29 2.29 2.0 0.03 93.10
60 93.58 -1.77 2.32 1.8 0.03 92.95
50 93.73 -1.28 2.24 1.4 0.02 93.22
40 94.28 -0.98 2.01 0.8 0.01 93.86
30 94.48 -0.83 1.84 0.5 0.01 94.12
20 94.53 -0.73 1.72 0.3 0 94.22
10 94.71 -0.64 1.67 0.1 0 94.42
0 94.81 -0.58 1.63 0.0 0 94.53
另外,图12是表示表3以及表4所示的ΔE值的图表。在图12示出热膨胀层的膨胀的前后的各印刷浓度下的ΔE值。在浓度30%~浓度100%的范围能良好地看到发泡。另外,看到发泡的浓度的30%~100%的ΔE在发泡前如表3所示那样是0.5~3.8,在发泡后如表4所示那样是0.5~4.3。因此,在浓度30%~90%下,能形成ΔE3.2以下的光热变换层,进而能由ΔE3.2以下的光热变换层使热膨胀层膨胀。另外可知,在该范围内黑浓度也为0.04以下,是几乎不能视觉辨识,或仅能稍微视觉辨识程度的色彩。另外,根据亨特白色度,也可知白色度高。另外,通过减慢卤素灯的移动速度或减慢薄片的运送速度等相对实施例变更照射条件,用低于30%的浓度的光热变换层也能使热膨胀层发泡。
接下来,将通过热膨胀层的膨胀前的4次的印刷形成的光热变换层的Lab值在表5示出。另外,表5所示的ΔE也根据浓度0%的区域的Lab值使用上述的式1算出。另外,将黑浓度和使用上述式2根据Lab值算出的亨特白色度在表5示出。
【表5】
L a b ΔE 黑浓度 白色度
100 91 -4.05 2.63 6.1 0.08 89.79
90 92.36 -3.66 2.68 5.0 0.06 91.11
80 93.36 -2.75 2.49 3.8 0.04 92.39
70 94.1 -2.15 2.45 3.0 0.02 93.26
60 93.76 -1.85 2.28 2.8 0.02 93.10
50 93.87 -1.46 2.32 2.4 0.02 93.29
40 94.23 -1.14 2.06 1.9 0.01 93.77
30 94.38 -0.95 1.88 1.6 0.01 94.00
20 94.43 -0.83 1.74 1.5 0.01 94.11
10 94.65 -0.7 1.64 1.3 0 94.36
0 94.78 0.6 1.51 0.0 0 94.53
将通过热膨胀层的膨胀后的4次的印刷形成的光热变换层的Lab值在表6示出。另外,表6所示的ΔE也根据浓度0%的区域的Lab值使用上述式1算出。另外,将黑浓度和使用上述式2根据Lab值算出的亨特白色度在表6示出。
【表6】
L a b ΔE 黑浓度 白色度
100 91.19 -3.98 2.76 5.0 0.07 89.95
90 92.41 -3.39 2.86 3.8 0.06 91.21
80 92.5 -2.57 2.73 3.2 0.05 91.62
70 93.96 -2.1 2.69 2.0 0.03 93.06
60 94.17 -1.77 2.47 1.6 0.02 93.43
50 93.96 -1.41 2.54 1.4 0.02 93.30
40 94.17 -1.11 2.3 1.0 0.01 93.64
30 94.44 -0.92 2.06 0.6 0.01 94.00
20 94.54 -0.78 1.85 0.3 0 94.18
10 94.76 -0.64 1.77 0.2 0 94.43
0 94.67 -0.55 1.64 0.0 0 94.40
另外,图13是表示表5以及表6所示的ΔE值的图表。在图13中示出热膨胀层的膨胀的前后的各印刷浓度下的ΔE值。在浓度20%~浓度100%的范围能良好地看到发泡。另外,能看到发泡的浓度的20%~100%的ΔE在发泡前如表5所示那样是1.5~6.1,在发泡后如表6所示那样是0.3~5.0。在图13所示的示例中,无论哪个浓度下,发泡后的ΔE与发泡前的ΔE相比都降低。特别在浓度80%下,发泡前的ΔE超过3.2,但发泡后为3.2。为此,浓度80%也包含在本实施方式的无色透明的光热变换层中。因此,在浓度20%~80%下,能形成ΔE3.2以下的光热变换层,进而能由ΔE3.2以下的光热变换层使热膨胀层膨胀。另外可知,黑浓度也为0.03以下,是几乎不能视觉辨识、或仅能稍微视觉辨识程度的色彩。根据亨特白色度也可知白色度高。另外,通过减慢移动速度或减慢运送速度等变更条件,用低于20%的浓度的光热变换层也能使热膨胀层发泡。
通过以上,根据本实施方式的墨水10,能形成抑制了色彩、无色透明的光热变换层。
本发明并不限于上述的实施方式,能由种种变形以及应用。
本实施方式的无色透明的光热变换层可以形成在热膨胀性薄片的背面。在该情况下,光热变换层与热膨胀性薄片的色差与图1同样,在光热变换层与热膨胀性薄片的背面之间算出。在该情况下,色差极少、ΔE为3.2以下是适合的。另外,在难以视觉辨识热膨胀性薄片的背面等、背侧光热变换层有色彩而没有问题的情况下,背侧光热变换层也可以使ΔE大于3.2。另外,本实施方式的无色透明的光热变换层形成在热膨胀性薄片的表面及/或背面。
另外,在本实施方式中,作为印刷装置而举出具备控制组件51、膨胀组件53等的立体图像形成系统50为例,但并不限于此,印刷装置也可以仅由图6所示那样的喷墨式的印刷组件52构成。
另外,在上述的实施方式中,举出印刷加热热膨胀性薄片的特定的区域的光热变换层的构成为例进行了说明,但只要是作为用于加热特定的区域的墨水使用的墨水,就也能使用在热膨胀性薄片以外。
在上述的实施方式中,举出在热膨胀性薄片的表面以及背面形成光热变换层的构成为例进行了说明,但并不限于此。不管在哪种实施方式中,光热变换层都能仅形成在表面,或仅形成在背面。
另外,在图中,为了对热膨胀性薄片的各层、光热变换层(表侧以及背侧)以及彩色墨水层都进行说明,因此根据需要夸张进行了图示。因此,它们的形状、厚度、色彩等并不意图限定在图示。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但本发明包含在权利要求书记载的发明和与其等同的范围中。

Claims (19)

1.一种墨水,形成为了使热膨胀性薄片的热膨胀层的至少一部分膨胀而使用的光热变换层,
所述墨水的特征在于,
所述墨水包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域相比更高的吸光率的无机红外线吸收剂,
所述墨水的基底是透明的。
2.根据权利要求1所述的墨水,其特征在于,
使用所述墨水形成在所述热膨胀性薄片的至少一方的面上的所述光热变换层与所述热膨胀性薄片的形成了所述光热变换层的所述至少一方的面之间的用L*a*b*表色系算出的色差ΔE*ab为3.2以下。
3.根据权利要求1所述的墨水,其特征在于,
所述墨水以20重量%~0.10重量%的比例包含所述无机红外线吸收剂。
4.根据权利要求3所述的墨水,其特征在于,
所述无机红外线吸收剂是钨酸铯或六硼化镧。
5.根据权利要求4所述的墨水,其特征在于,
所述墨水在喷墨印刷、丝网印刷、凹版印刷、胶版印刷、柔版印刷的任意的印刷装置中使用。
6.根据权利要求1所述的墨水,其特征在于,
所述墨水是水性墨水,包含水和水性有机溶剂,
所述水性有机溶剂从聚亚烷基二醇类、聚烷基二醇类、丙三醇类、多元醇的低级烷基醚类所构成的群选择至少1种。
7.根据权利要求1所述的墨水,其特征在于,
所述墨水是紫外线固化墨水,包含紫外线固化树脂和聚合起始剂,
所述紫外线固化树脂具有橡胶弹性。
8.根据权利要求1所述的墨水,其特征在于,
所述墨水是非水性墨水,包含有机溶剂和树脂,
所述树脂具有橡胶弹性。
9.一种造形物的制造方法,是使用光热变换层来使热膨胀性薄片的热膨胀层的至少一部分膨胀而得到的造形物的制造方法,
所述造形物的制造方法的特征在于,具备如下工序:
使用包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域相比更高的吸光率的无机红外线吸收剂、基底为透明的墨水,在所述热膨胀性薄片的一方及/或另一方的面上形成所述光热变换层。
10.根据权利要求9所述的造形物的制造方法,其特征在于,
使用所述墨水形成于所述热膨胀性薄片的至少一方的面上的所述光热变换层与所述热膨胀性薄片的形成了所述光热变换层的所述至少一方的面之间的用L*a*b*表色系算出的色差ΔE*ab为、3.2以下。
11.根据权利要求10所述的造形物的制造方法,其特征在于,
所述无机红外线吸收剂是钨酸铯或六硼化镧。
12.根据权利要求9所述的造形物的制造方法,其特征在于,
所述造形物的制造方法具备:
彩色印刷工序,在所述所述热膨胀性薄片的一方的面上印刷彩色图像,
同时进行在所述热膨胀性薄片的所述一方的面上形成所述光热变换层的工序和所述彩色印刷工序。
13.根据权利要求9所述的造形物的制造方法,其特征在于,
所述造形物的制造方法具备:
彩色印刷工序,在所述所述热膨胀性薄片的一方的面上印刷彩色图像,
所述彩色印刷工序在对所述热膨胀性薄片的所述一方的面上形成所述光热变换层的工序之前进行。
14.一种热膨胀性薄片,具备通过热而膨胀的热膨胀层和用于使所述热膨胀层膨胀的光热变换层,
所述热膨胀性薄片的特征在于,
所述光热变换层包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域相比更高的吸光率的无机红外线吸收剂,基底是透明的。
15.根据权利要求14所述的热膨胀性薄片,其特征在于,
所述光热变换层的至少一方的面与所述热膨胀性薄片的具备所述光热变换层的所述至少一方的面之间的用L*a*b*表色系算出的色差ΔE*ab为3.2以下。
16.根据权利要求15所述的热膨胀性薄片,其特征在于,
所述无机红外线吸收剂是钨酸铯或六硼化镧。
17.一种印刷装置,用于印刷为了使热膨胀性薄片的热膨胀层的至少一部分膨胀而使用的光热变换层,
所述印刷装置的特征在于,
使用包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域相比更高的吸光率的无机红外线吸收剂、基底为透明的墨水,在所述热膨胀性薄片的一方及/或另一方的面上印刷所述光热变换层。
18.一种印刷方法,用于印刷为了使热膨胀性薄片的热膨胀层的至少一部分膨胀而使用的光热变换层,
所述印刷方法的特征在于,
使用包含在红外区域的至少任一区域具有与可见光区域相比更高的吸光率的无机红外线吸收剂、基底为透明的墨水,在所述热膨胀性薄片的一方及/或另一方的面上印刷所述光热变换层。
19.根据权利要求18所述的印刷方法,其特征在于,
所述印刷方法用喷墨印刷、丝网印刷、凹版印刷、胶版印刷、柔版印刷的任意的手法进行印刷。
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