CN110181954A - 照射装置、造形系统、照射方法及计算机可读取的存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种照射装置、造形系统、照射方法及计算机可读取的存储介质。照射装置使因热而膨胀的热膨胀性片进行膨胀，所述照射装置的特征在于，具备：温度传感器；湿度传感器；对所述热膨胀性片照射电磁波的照射部；和执行以下处理的控制部，根据所述温度传感器及湿度传感器的测量值，推断所述热膨胀性片所包含的水分的量，基于所推断出的所述水分的量，设定所述照射部及所述热膨胀性片的相对速度，利用所设定的所述速度，使所述照射部或者所述热膨胀性片移动。
Description
技术领域
本发明涉及照射装置、造形系统、照射方法及计算机可读取的存储介质。
背景技术
公知对造形物(也称为立体物等。)进行造形的技术。例如，日本特开昭64-28660号公报、日本特开2001-150812号公报公开了作为造形物而具有三维状的扩散的图像的立体图像的形成方法。具体地进行说明的话，日本特开昭64-28660号公报、日本特开2001-150812号公报所公开的方法中，以光吸收特性优异的材料在热膨胀性片的背面形成图案，一边通过搬运部来搬运热膨胀性片，一边对所形成的图案照射光(电磁波)来进行加热。由此，热膨胀性片中的形成了图案的部分膨胀并融合，形成立体图像。
在上述的热膨胀性片中，若此处所含的水分的量根据周围的环境而变化，则其膨胀的程度也会变化。因此，为了使热膨胀性片高精度地膨胀而获得所希望的造形物，需要根据热膨胀性片所包含的水分适当地控制膨胀的程度。
发明内容
本发明用于解决以上那样的课题，其目的在于，提供一种能够适当地控制热膨胀性片的膨胀的程度的照射装置、造形系统、照射方法及计算机可读取的存储介质。
一种照射装置，使因热而膨胀的热膨胀性片进行膨胀，所述照射装置的特征在于，具备：温度传感器；湿度传感器；对所述热膨胀性片照射电磁波的照射部；和执行以下处理的控制部，根据所述温度传感器及湿度传感器的测量值，推断所述热膨胀性片所包含的水分的量，基于所推断出的所述水分的量，设定所述照射部及所述热膨胀性片的相对速度，利用所设定的所述速度，使所述照射部或者所述热膨胀性片移动。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的热膨胀性片的剖视图。
图2A是表示本发明的实施方式所涉及的第一尺寸的热膨胀性片的背面的图。图2B是表示本发明的实施方式所涉及的第二尺寸的热膨胀性片的背面的图。
图3A～图3C是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的造形系统的图。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的控制单元的结构的框图。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的印刷装置的结构的立体图。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的照射装置的结构的剖视图。
图7是表示本发明的实施方式所涉及的照射装置的壳体内的结构的剖面立体图。
图8是表示图4示出的控制单元的功能性结构的框图。
图9是表示本发明的实施方式中热膨胀性片的膨胀高度与水蒸气量的关系的第一图。
图10是表示本发明的实施方式中热膨胀性片的膨胀高度与水蒸气量的关系的第二图。
图11是示意性地表示本发明的实施方式中热膨胀性片的膨胀高度与已被印刷于热膨胀性片的将电磁波变换为热的变换层的浓度的关系的图。
图12是表示通过本发明的实施方式所涉及的造形系统执行的造形物的制造处理的流程的流程图。
图13A～图13E是阶段性地表示在图1示出的热膨胀性片制造造形物的样子的图。
图14是表示通过本发明的实施方式所涉及的照射装置执行的表发泡工序的流程的流程图。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行说明。需要说明的是，对图中相同或者相应的部分赋予相同的附图标记。
<热膨胀性片10>
图1表示用于对造形物进行造形的热膨胀性片10的剖面结构。热膨胀性片10是预先选择出的部分因加热而膨胀来对造形物进行造形的介质。造形物是具有立体性的形状的物体，在二维状的片中，片之中的一部分向与片垂直的方向膨胀而被造形。造形物也称为立体物或者立体图像。造形物的形状一般包括单纯的形状、几何学形状、文字等的形状。
如图1所示那样，热膨胀性片10按顺序具备基材11、热膨胀层12和墨接受层13。需要说明的是，图1在表示造形物被造形前、即哪一部分都未膨胀的状态下的热膨胀性片10的剖面。
基材11是成为热膨胀性片10的基础的片状的介质。基材11是对热膨胀层12与墨接受层13进行支承的支承体，承担保持热膨胀性片10的强度的作用。作为基材11，例如能够使用普通的印刷用纸。或者，基材11的材质也可以是合成纸、帆布质地等的布、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)等的塑料薄膜，并未特别地加以限定。
热膨胀层12被层叠于基材11的上侧，是通过加热到规定的温度以上而进行膨胀的层。热膨胀层12包括粘合剂、和被分散配置在粘合剂内的热膨胀剂。粘合剂是乙酸乙烯酯系聚合物、丙烯酸系聚合物等的热塑性树脂。热膨胀剂，具体地说是将丙烷、丁烷等在低沸点气化的物质内包于热塑性树脂的外壳的、颗粒直径为约5～50μm的热膨胀性的微胶囊(微粉)。热膨胀剂例如被加热为80℃～120℃左右的温度后，内包的物质气化，因该压力而进行发泡及膨胀。这样一来，热膨胀层12根据所吸收的热量而膨胀。热膨胀剂也称为发泡剂。
墨接受层13是被层叠在热膨胀层12的上侧的、吸收并接受墨的层。墨接受层13接受喷墨方式的打印机所使用的印刷用墨、激光方式的打印机所使用的印刷用调色剂、圆珠笔或者钢笔的墨、铅笔的黑铅等。墨接受层13通过适合用于使这些定影于表面的材料来形成。作为墨接受层13的材料，能够使用例如喷墨用纸所使用的通用性的材料。
图2A、图2B表示热膨胀性片10的背面。热膨胀性片10的背面是热膨胀性片10的基材11侧的面，相当于基材11的背面。图2A表示片的尺寸为第一尺寸的热膨胀性片10的背面，图2B表示片的尺寸为第二尺寸的热膨胀性片10的背面。作为一例，第一尺寸为A3尺寸，第二尺寸为A4尺寸。即，图2B所示的热膨胀性片10的尺寸是图2A所示的热膨胀性片10的尺寸的一半。
如图2A、图2B所示那样，在热膨胀性片10的背面，沿着其周缘部而被赋予多个条形码B。更详细地来说，条形码B在图2A所示的第一尺寸的热膨胀性片10中被设置于长度方向上的一侧的端部，在图2B所示的第二尺寸的热膨胀性片10中被设置于短边方向上的一侧的端部。条形码B是用于识别热膨胀性片10的识别符，是表示热膨胀性片10为用于对造形物进行造形的专用的片的识别符。条形码B通过照射装置50而被读取，为了判断在照射装置50中可否使用热膨胀性片10而被使用。再有，条形码B包含热膨胀性片10的尺寸是第一尺寸还是第二尺寸的尺寸信息、热膨胀性片10的厚度、基材11的种类等的信息。
造形系统1能够在上述那样的尺寸不同的多种热膨胀性片10制造造形物。在热膨胀性片10的表面或者背面之中的欲膨胀的部分，印刷碳分子。碳分子被包含于黑色(碳黑色)或者其他颜色的墨中，是吸收电磁波并变换为热的电磁波热变换材料(发热剂)的一种。碳分子通过吸收电磁波并进行热振动而产生热。在热膨胀性片10中，若将已被印刷碳分子的部分加热，则该部分的热膨胀层12膨胀而形成隆起(凸起)。利用上述那样的热膨胀层12的隆起(凸起)来制造凸或者凹凸形状，由此在热膨胀性片10制造造形物。
通过组合热膨胀性片10中的可膨胀的位置及高度，从而能够获得多彩的造形物。再有，将通过造形(造型)，借助视觉或者触觉来表现美感或者质感称为“装饰(造型装饰)”。
<造形系统1>
接下来，参照图3A～C，对用于在热膨胀性片10制造造形物的造形系统1进行说明。
图3A是造形系统1的立体图。图3B是造形系统1的主视图。图3C是将顶板22打开的状态下的造形系统1的俯视图。在图3A～C中，X方向相当于印刷装置40与照射装置50排列的方向，Y方向相当于印刷装置40及照射装置50中的热膨胀性片10的搬运方向，Z方向相当于铅垂方向。X方向、Y方向和Z方向相互正交。
如图3A～C所示那样，造形系统1具备控制单元30、显示单元35、印刷装置(印刷单元)40、和照射装置(照射单元)50。控制单元30、印刷装置40及照射装置50载置于框架21内。框架21具备大致矩形的一对侧面板21a和被设置在一对侧面板21a之间的连结部21b，顶板22横跨于侧面板21a的上方。再有，在连结部21b之上，印刷装置40及照射装置50沿X方向并排地设置，在连结部21b之下设置控制单元30。显示单元35被埋设于顶板22内，以使得高度与顶板22的上表面一致。
<控制单元30>
控制单元30对印刷装置40、照射装置50及显示单元35进行控制。再者，控制单元30向印刷装置40、照射装置50及显示单元35供给电源。如图4所示那样，控制单元30具备控制部31、存储部32、通信部33和记录介质驱动部34。这些各部通过用于传输信号的总线来连接。
控制部31具备CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及RAM(Random Access Memory)。在控制部31中，CPU读出ROM所存储的控制程序，将RAM作为工作存储器来使用，同时对造形系统1整体的动作进行控制。需要说明的是，控制部31也可以是ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等专用的控制电路。
存储部32是闪速存储器、硬盘等，存储着通过控制部31来执行的程序或者数据。例如，存储部32存储着通过印刷装置40印刷的彩色图像数据、表发泡数据及背发泡数据。
通信部33是用于与将印刷装置40、照射装置50及显示单元35包括在内的外部的装置进行通信的接口。
记录介质驱动部34读出移动式记录介质所记录的程序或者数据。移动式记录介质是CD(Compact Disc)-ROM、DVD(Digital Vers atile Disc)-ROM、具备USB(UniversalSerial Bus)规格的连接器的闪速存储器等。例如，记录介质驱动部34从移动式记录介质读出并取得通过印刷装置40印刷的彩色图像数据、表发泡数据及背发泡数据。
<显示单元35>
显示单元35具备液晶显示器、有机EL(Electro Luminescence)显示器等的显示装置和使图像显示于显示装置的显示驱动电路。显示单元35显示通过印刷装置40而被印刷于热膨胀性片10的图像。再有，显示单元35根据需要，显示表示印刷装置40及照射装置50的当前状态的信息。
需要说明的是，虽然未图示，但造形系统1也可以具备由用户操作的操作单元。操作单元具备按钮、开关、拨盘等，受理针对印刷装置40或者照射装置50的操作。或者，显示单元35也可以具备显示装置与操作装置被重叠的触摸面板或者触摸屏。
<印刷装置40>
印刷装置40是在热膨胀性片10的表面或者背面进行印刷的印刷单元。作为一例，印刷装置40是将墨微滴化，以直接对被印刷介质进行喷射的方式印刷图像的喷墨打印机。在印刷装置40中，例如能够使用水性墨、溶剂墨、紫外线固化墨等任意的墨。
如图3C所示那样，印刷装置40具备用于将热膨胀性片10搬入的搬入部40a、用于将热膨胀性片10搬出的搬出部40b。印刷装置40在从搬入部40a搬入的热膨胀性片10的表面或者背面印刷所指示的图像，从已被印刷图像的热膨胀性片10从搬出部40b搬出。
在图5表示印刷装置40的详细结构。如图5所示那样，印刷装置40具备在与热膨胀性片10被搬运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)上能往复移动的滑架41。
执行印刷的印刷头42、收纳有墨的墨盒43(43k、43c、43m、43y)被安装于滑架41。墨盒43k、43c、43m、43y中分别收纳有黑色K、青色C、洋红色M及黄色Y的色墨。各色的墨从印刷头42的对应的喷嘴被排出。
滑架41被引导件导轨44滑动自如地支承，并被驱动带45夹持。通过电机45m的旋转对驱动带45进行驱动，由此滑架41和印刷头42及墨盒43一起沿主扫描方向D2移动。
在框架47的下部，在与印刷头42对置的位置设置有台板48。台板48在主扫描方向D2延伸，构成热膨胀性片10的搬运路的一部分。在热膨胀性片10的搬运路，设置有供纸辊对49a(下方的辊未图示)和排纸辊对49b(下方的辊未图示)。供纸辊对49a与排纸辊对49b在副扫描方向D1上搬运被台板48支承的热膨胀性片10。
印刷装置40经由柔性通信线缆46而与控制单元30连接。控制单元30经由柔性通信线缆46而对印刷头42、电机45m、供纸辊对49a及排纸辊对49b进行控制。具体地进行说明的话，控制单元30控制供纸辊对49a及排纸辊对49b，以搬运热膨胀性片10。再有，控制单元30使电机45m旋转并使滑架41移动，使印刷头42向主扫描方向D2的适当的位置搬运。
印刷装置40从控制单元30取得图像数据，基于所取得的图像数据来执行印刷。具体地进行说明的话，印刷装置40取得彩色图像数据、表发泡数据与背发泡数据，作为以图像数据。彩色图像数据是表示印刷于热膨胀性片10的表面的彩色图像的数据。印刷装置40使印刷头42朝着热膨胀性片10喷射青色C、洋红色M及黄色Y的各墨，印刷彩色图像。
相对于此，表发泡数据是表示在热膨胀性片10的表面中可进行发泡及膨胀的部分的数据。再有，背发泡数据是表示在热膨胀性片10的背面中可进行发泡及膨胀的部分的数据。印刷装置40使印刷头42朝着热膨胀性片10喷射包括碳黑色的黑色K的黑色墨，以印刷基于黑色的浓淡图像(浓淡图案)。由此，在热膨胀性片10的表面或者背面形成将电磁波变换为热的变换层。包括碳黑色的黑色墨是将电磁波变换为热的材料的一例。
需要说明的是，在造形系统1设置有检测温度的温度传感器23和检测湿度的湿度传感器24。作为一例，如图3A及图3C所示那样，温度传感器23及湿度传感器24被设置于印刷装置40的搬入部40a的附近，以取得设置了造形系统1的环境中的温度信息及湿度信息。因为温度传感器23及湿度传感器24被设置在与照射装置50的壳体51分离开某种程度(规定距离)的位置，所以既能抑制照射装置50中的热膨胀性片10的加热带来的影响，又能够检测温度及湿度。
<照射装置50>
照射装置50是通过对热膨胀性片10照射电磁波而对热膨胀性片10进行加热并使其膨胀的照射单元。照射装置50也被称为加热装置、膨胀装置等。
如图3C所示出的，照射装置50具备用于将热膨胀性片10搬入的搬入部50a和用于将热膨胀性片10搬出的搬出部50b。再有，如图6及图7所示那样，照射装置50具备壳体51、搬运辊对52a～52c、搬运引导件53a～53c和照射部60。照射装置50经由未图示的线缆而与控制单元30连接，在控制单元30的控制之下，使搬运辊对52a～52c驱动并搬运热膨胀性片10，同时通过照射部60朝着热膨胀性片10照射电磁波。以下，参照图6及图7，对照射装置50的结构进行说明。
搬运辊对52a～52c作为对从搬入部50a被搬入的热膨胀性片10进行搬运的搬运单元发挥功能。具体地进行说明的话，搬运辊对52a被设置于搬入部50a，将被载置在搬入部50a的热膨胀性片10搬入壳体51的内部。搬运辊对52b设置得比照射部60更靠搬入部50a侧，将从搬入部50a被搬入的热膨胀性片10搬运到由照射部60照射电磁波的位置。搬运辊对52c设置得比照射部60更靠搬出部50b侧，将由照射部60照射了电磁波后的热膨胀性片10向搬出部50b搬运。这样通过对热膨胀性片10进行搬运，从而搬运辊对52a～52c作为使热膨胀性片10与照射部60相对地移动的相对移动部发挥功能。
搬运辊对52a～52c分别具备一对辊，通过一对辊来夹持热膨胀性片10。一对辊与未图示的搬运电机连接，将伴随于搬运电机的旋转的驱动力作为动力源进行旋转。搬运电机例如是与脉冲电力同步地进行动作的步进电机。根据上述那样的结构，搬运辊对52a～52c在将热膨胀性片10的表面或者背面朝着照射部60的同时对热膨胀性片10进行搬运。
搬运引导件53a～53c将通过搬运辊对52a～52c搬运的热膨胀性片10从搬入部50a穿过由照射部60照射电磁波的位置后向搬出部50b引导。具体地进行说明的话，搬运引导件53a被设置于搬入部50a，是用于将被载置在搬入部50a的热膨胀性片10搬入壳体51的内部的引导件。搬运引导件53b被设置于搬入部50a和照射部60之间，是用于将从搬入部50a被搬入的热膨胀性片10搬运到由照射部60照射电磁波的位置的引导件。搬运引导件53c被设置于照射部60和搬出部50b之间，是用于将由照射部60照射了电磁波后的热膨胀性片10向搬出部50b搬运的引导件。
搬运引导件53a～53c分别具备上侧部与下侧部，热膨胀性片10在上侧部与下侧部之间被搬运。换句话说，搬运引导件53a～53c通过其上侧部与下侧部来形成热膨胀性片10的搬运路线。如图7所示那样，在搬运引导件53b、53c的上侧部与下侧部各自为了提高通气性而设置有多个开口。
在搬运引导件53b的路线的中途，设置有入口传感器54。入口传感器54检测热膨胀性片10是否在搬运引导件53b中被搬运。作为一例，入口传感器54具备发光部与受光部，以便夹持通过搬运引导件53b来搬运热膨胀性片10的路线。而且，入口传感器54根据从发光部被发出的光是否未被热膨胀性片10遮挡而由受光部接受，来检测在搬运引导件53b中被搬运的热膨胀性片10的有无。
在搬运引导件53c的路线的中途，设置有出口传感器55。出口传感器55检测热膨胀性片10是否在搬运引导件53c中被搬运。作为一例，出口传感器55具备发光部与受光部，以便夹持通过搬运引导件53c来搬运热膨胀性片10的路线。而且，出口传感器55根据从发光部被发出的光是否未被热膨胀性片10遮挡而由受光部接受，来检测在搬运引导件53c中被搬运的热膨胀性片10的有无。
照射部60是照射电磁波的机构，作为朝着由搬运辊对52a～52c搬运的热膨胀性片10照射电磁波的照射单元发挥功能。如图6所示那样，照射部60具备加热灯61和反射板62。
加热灯61例如是卤素灯，对热膨胀性片10照射近红外区域(波长750～1400nm)、可见光区域(波长380～750nm)或者中红外区域(波长1400～4000nm)的电磁波。若向被印刷了包括碳黑色的黑色墨的热膨胀性片10照射电磁波，则在被印刷了黑色墨的部分，与未被印刷黑色墨的部分相比，能更高效地将电磁波变换为热。因此，主要是热膨胀层12之中的、已被印刷黑色墨的部分被加热，其结果是，热膨胀层12的已被印刷黑色墨的部分膨胀。
反射板62是接受从照射部60照射的电磁波的被照射体，是使从加热灯61照射的电磁波朝着热膨胀性片10反射的机构。反射板62被配置成将加热灯61的上侧覆盖，将从加热灯61朝着上侧照射的电磁波朝着下侧反射。通过反射板62，能够将从加热灯61照射的电磁波高效地向热膨胀性片10照射。
在反射板62的上侧，设置有多个冷却风扇63。冷却风扇63从照射装置50的外部将空气吸入并向反射板62输送空气。由此，冷却风扇63对加热灯61点亮而被加热的反射板62进行冷却。再有，在照射装置50的下侧的端部设置有排气扇64。排气扇64通过将壳体51内部的空气向外部排出而将壳体51的内部换气。
进一步如图6所示那样，在搬运引导件53c的下侧部，设置有用于使搬运引导件53c干燥的干燥风扇67。在通过搬运辊对52a～52c来搬运热膨胀性片10时，干燥风扇67朝着搬运引导件53c送风。由此，干燥风扇67使被搬运引导件53c、及搬运引导件53c引导并被搬运的热膨胀性片10干燥。
由于搬运通过照射部60照射了电磁波后的热膨胀性片10，故搬运引导件53c容易附着从因电磁波的照射而发泡或者干燥过的热膨胀性片10产生的水分。若上述那样的水分附着于在搬运引导件53c中被搬运的热膨胀性片10，则导致将热膨胀性片10损坏的结果，以使得将热膨胀性片10弄脏或食指损伤等。因而，通过干燥风扇67向搬运引导件53c送风，从而能够使搬运引导件53c及热膨胀性片10干燥，所以抑制热膨胀性片10受损。
还有，照射装置50在搬入部50a中具备条形码读取器65和反射器66。条形码读取器65作为读取被赋予给热膨胀性片10的背面的条形码B的读取单元发挥功能。反射器66是将光反射的反射镜，相对于条形码读取器65，夹着热膨胀性片10的搬运路而被设置于相反侧。
若被安放在搬入部50a的热膨胀性片10的前端部到达条形码读取器65的位置，则条形码读取器65读取被赋予给此处的条形码B。具体地进行说明的话，在热膨胀性片10表面朝向上侧地被插入到照射装置50的情况下，条形码读取器65未经由反射器66就读取被赋予给热膨胀性片10的背面的条形码B。相对于此，在热膨胀性片10背面朝向上侧地被插入到照射装置50的情况下，条形码读取器65经由反射器66来读取被赋予给热膨胀性片10的背面的条形码B。
照射装置50根据是否能够通过条形码读取器65来读取条形码B，识别被安放在搬入部50a的介质是否为热膨胀性片10(在照射装置50中是否能使用)。这是因为，若不是用于制造造形物的专用的片的介质被搬入照射装置50，则照射装置50有可能无法正常地动作。
另外，条形码B包含热膨胀性片10的尺寸是第一尺寸还是第二尺寸的尺寸信息、热膨胀性片10的厚度、基材11的种类等的信息。照射装置50通过条形码读取器65来读取条形码B，由此识别热膨胀性片10的尺寸、厚度及种类。
接下来，参照图8，对控制照射装置50的动作的控制单元30的功能性结构进行说明。如图8所示那样，控制单元30在功能上具备取得部310、推断部320、设定部330和搬运控制部340。在控制部31中，CPU将ROM所存储的程序读出到RAM并执行，由此作为这些各部发挥功能。
取得部310取得照射装置50周围的温度及湿度的测量值。照射装置50周围的温度及湿度是为了推断热膨胀性片10所包含的水分的量而被使用的指标，分别通过被设置在印刷装置40的搬出部40b附近的温度传感器23及湿度传感器24来测量。取得部310在适宜的定时通过有线或者无线与温度传感器23及湿度传感器24进行通信，以从温度传感器23及湿度传感器24取得温度及湿度的测量值。取得部310通过控制部31与通信部33进行配合来实现。
推断部320基于由取得部310取得的温度及湿度的测量值，来推断热膨胀性片10所包含的水分的量。热膨胀性片10根据周围的环境的不同，而在基材11等的内部包含水分。由于热膨胀性片10的内部中的热的传递方式会因热膨胀性片10所包含的水分的量而改变，故在照射装置50中热膨胀性片10被加热而进行膨胀时，会影响热膨胀性片10的膨胀的程度。因此，推断部320为了适当地控制照射装置50中的热膨胀性片10的膨胀的程度，推断热膨胀性片10所包含的水分的量。
换句话说，推断部320将根据由取得部310取得的温度及湿度的测量值而得到的水蒸气量虚拟为热膨胀性片10所包含的水分的量，来测定造形系统1被安放的环境的水分的量。由此，推断部320在热膨胀性片10伴随着照射装置50的电磁波的照射而膨胀时，推断对该热膨胀性片10赋予影响的空气中的水分的量。
具体地进行说明，推断部320基于由取得部310取得的温度的测量值和湿度的测量值，计算照射装置50周围的水蒸气量。照射装置50周围的水蒸气量是指设置有照射装置50的环境中的空气中所包含的每单位体积的水蒸气的量。推断部320将计算出的水蒸气量作为指标来使用，推断热膨胀性片10所包含的水分的量。
将水蒸气量使用为指标的原因在于，相较于温度及湿度在比较的短时间内容易变化，空气中所包含的水蒸气量具有即便温度及湿度发生变化也不会据此而急剧地变化的性质。再有，造形系统1被安放的环境大多和保管热膨胀性片10的环境相同或者类似。因此，造形系统1被安放的环境的空气中的水蒸气量成为用于推断该环境中的热膨胀性片10所包含的水分的量的较佳的指标。
更详细地进行说明，空气中的水蒸气量根据饱和水蒸气量和湿度之积来确定。将水蒸气假定为理想气体的情况下的饱和水蒸气量(单位：g/m^3)，作为温度T(单位：℃)的函数如下述(1)式这样被确定。在此，(1)式中的e(T)表征饱和水蒸气压(单位：hPa)。饱和水蒸气压近似地如下述(2)式那样被确定。需要说明的是，(2)式中“^”的符号表征幂乘。
饱和水蒸气量a(T)＝217×e(T)/(T+273.15)...(1)
饱和水蒸气压e(T)＝6.1078×10^(7.5T/{T+237.3})
...(2)
推断部320通过将由取得部310取得的温度及湿度的测量值应用于上述(1)式及(2)式，从而计算水蒸气量。而且，推断部320将计算出的水蒸气量作为热膨胀性片10所包含的水分的推断值来使用。推断部320通过控制部31来实现。
设定部330根据由推断部320推断出的水分的量，设定热膨胀性片10的移动速度。热膨胀性片10的移动速度是指照射装置50中通过搬运辊对52a～52c被搬运的热膨胀性片10的搬运速度，相当于热膨胀性片10相对于位置被固定的照射部60的相对移动速度。即便热膨胀性片10所包含的水分的量变动，设定部330为了使热膨胀性片10的膨胀程度稳定，根据水分的量而将热膨胀性片10的搬运速度设定为不同的速度。由此，设定部330调整对热膨胀性片10的每单位面积照射的电磁波的量。
图9及图10表示热膨胀性片10的膨胀高度与水蒸气量的关系。在此，图9表示墨接受层13的表面未粘贴薄膜的热膨胀性片10中的膨胀高度和水蒸气量的关系，图10表示墨接受层13的表面粘贴了薄膜的热膨胀性片10中的膨胀高度和水蒸气量的关系。
在此，薄膜是由热塑性树脂例如从聚乙烯系、聚乙烯醇系、聚丙烯系、聚氯乙烯系或者这些的共聚物等中选择的树脂形成的薄的片状的材料。薄膜例如由乙烯-乙烯醇共聚物形成。薄膜由于被从热膨胀层12剥离，故能剥离地粘接于热膨胀层12上。例如，以黑色的墨在薄膜上印刷浓淡图像，向该浓淡图像照射光而使热膨胀层12膨胀后，将该薄膜剥落。通过将薄膜剥落而使墨接受层13的表面露出，在墨接受层13的表面印刷彩色墨。如此一来，能够抑制浓淡图像的印刷所使用的黑色的墨对彩色的色泽造成影响(浑浊等)。
若没有该薄膜，则会在热膨胀层直接印刷用于使热膨胀层膨胀的黑墨。其结果是，若在使之膨胀后的区域进行彩色印刷，则黑墨的色泽产生影响，变成混浊的颜色(染黑的颜色)。通过具有薄膜，从而即便使热膨胀层膨胀也能够同时抑制黑墨的色造成影响。
在图9及图10中，实线表征：以25％的浓度在热膨胀性片10的表面印刷了将电磁波变换为热的变换层的状态下，通过照射部60向热膨胀性片10的表面照射了电磁波，即实施了表发泡的情况下的热膨胀性片10的膨胀高度。相对于此，虚线表征：以50％的浓度在热膨胀性片10的背面印刷了将电磁波变换为热的变换层的状态下，通过照射部60向热膨胀性片10的背面照射电磁波，即实施了背发泡的情况下的热膨胀性片10的膨胀高度。
如图9及图10所示那样，若水蒸气量进一步增多，即热膨胀性片10所包含的水分的量进一步增多，在热膨胀性片10的膨胀高度存在进一步变小的倾向。因此，设定部330在由推断部320推断出的水分的量更多的情况下，将热膨胀性片10的移动速度设定为更低的速度。由此，使向热膨胀性片10的每单位面积照射的电磁波的量增加。反之，设定部330在由推断部320推断出的水分的量更少的情况下，将热膨胀性片10的移动速度设定为更高的速度。由此，使向热膨胀性片10的每单位面积照射的电磁波的量减少。
上述那样的水蒸气量和膨胀高度的关系被预先测量后存储于存储部32中。设定部330参照存储部32所存储的水蒸气量和膨胀高度的关系，来设定热膨胀性片10的移动速度。设定部330通过控制部31与存储部32配合来实现。
在此，设定部330根据热膨胀性片10的种类，及根据是表发泡还是背发泡，来设定热膨胀性片10的移动速度。具体地进行说明，例如如图9及图10所示那样，根据热膨胀性片10的表面是否被粘贴薄膜，膨胀高度与水蒸气量的关系发生改变。再有，虽然未图示，但根据构成热膨胀性片10的基材11的种类，热的传递方式会根据此处所含的水分的量而改变。这样，由于膨胀高度和水蒸气量的关系根据热膨胀性片10的种类而有所改变，故设定部330根据热膨胀性片10的种类，将热膨胀性片10的移动速度设定为不同的速度。
再者，一般而言，在表发泡与背发泡，热的传递方式存在差异。具体地进行说明，由于基材11存在于背面和热膨胀层12之间，故背发泡相比于表发泡，具有热膨胀性片10所包含的水分的量对热的传递方式造成更大的影响的倾向。因此，相比于由照射部60对热膨胀性片10的表面即有热膨胀层12的面照射电磁波的情况，设定部330在由照射部60对热膨胀性片10的背面即有热膨胀层12的面相反侧的面照射电磁波的情况下，根据由推断部320推断出的水分的量使移动速度更大地变化。
需要说明的是，如图11所示那样，热膨胀性片10的膨胀高度根据被印刷在热膨胀性片10的表面或者背面的将电磁波变换为热的变换层的浓度而发生变动。因此，设定部330也可以根据被印刷在热膨胀性片10的表面或者背面的变换层的浓度来设定移动速度。例如，在被印刷于热膨胀性片10的表面或者背面的变换层的浓度存在位置引起的差别的情况下，设定部330也可以根据被印刷于一面的变换层(印刷图案)的平均浓度来设定移动速度。
搬运控制部340一边让照射部60照射电磁波，一边以由设定部330设定的移动速度使热膨胀性片10移动。具体地进行说明，搬运控制部340以由设定部330设定的移动速度所对应的旋转速度使搬运辊对52a～52c驱动，以搬运热膨胀性片10。而且，搬运控制部340使照射部60驱动，以使朝着被搬运的热膨胀性片10照射电磁波。由此，搬运控制部340使热膨胀性片10中的被印刷了变换层的部分膨胀，来制造造形物。搬运控制部340通过控制部31与通信部33进行配合来实现。
<造形物的制造处理>
接下来，参照图12所示的流程图及图13A～(e)所示的热膨胀性片10的剖视图，对造形系统1中被执行的造形物的制造处理的流程加以说明。
第一，用户准备制造造形物前的热膨胀性片10，经由操作单元，指定彩色图像数据、表发泡数据及背发泡数据。而且，用户将热膨胀性片10，其表面朝着上侧地插入印刷装置40中。印刷装置40在所插入的热膨胀性片10的表面印刷变换层14(步骤S1)。变换层14是用包括将电磁波变换为热的材料的墨、例如包括碳黑色的黑色墨形成的层。印刷装置40根据所指定的表发泡数据，向热膨胀性片10的表面排出包括碳黑色的黑色墨。其结果是，如图13A所示那样，在墨接受层13上形成变换层14。
第二，用户将印刷有变换层14的热膨胀性片10，其表面朝着上侧地插入照射装置50中。照射装置50对所插入的热膨胀性片10实施表发泡工序(步骤S2)。具体地进行说明，照射装置50通过照射部60向热膨胀性片10的表面照射电磁波。被印刷在热膨胀性片10的表面的变换层14所包含的热变换材料通过吸收所照射的电磁波而发热。其结果是，变换层14发热，如图13B所示那样，热膨胀性片10的热膨胀层12之中的印刷有变换层14的区域膨胀，融合。
第三，将热膨胀层12的一部分已膨胀的热膨胀性片10，其表面朝着上侧地插入印刷装置40中。印刷装置40在所插入的热膨胀性片10的表面印刷彩色墨层15(步骤S3)。具体地说，印刷装置40根据所指定的彩色图像数据，向热膨胀性片10的表面排出青色C、洋红色M及黄色Y的各墨。其结果是，如图13C所示那样，在墨接受层13上形成彩色墨层15。
第四，用户将被印刷了彩色墨层15的热膨胀性片10，其背面朝着上侧地插入照射装置50中。照射装置50对所插入的热膨胀性片10实施干燥工序(步骤S4)。具体地进行说明，照射装置50通过照射部60对热膨胀性片10的背面照射电磁波。由此，使被印刷在热膨胀性片10的表面的彩色墨层15所包含的溶剂挥发，以使彩色墨层15干燥。
第五，用户将被印刷了彩色墨层15的热膨胀性片10，其背面朝着上侧地插入印刷装置40中。印刷装置40在所插入的热膨胀性片10的背面印刷变换层16(步骤S5)。变换层16和被印刷在热膨胀性片10的表面的变换层14同样地，是由将电磁波变换为热的材料、具体地说包括碳黑色的黑色墨形成的层。印刷装置40根据所指定的背发泡数据，向热膨胀性片10的背面排出包括碳黑色的黑色墨。其结果是，如图13D所示那样，在基材11的背面形成变换层16。
第六，用户将已被印刷了变换层16的热膨胀性片10，其背面朝着上侧地插入照射装置50中。照射装置50对所插入的热膨胀性片10实施背发泡工序(步骤S6)。具体地进行说明，照射装置50通过照射部60向热膨胀性片10的背面照射电磁波。被印刷在热膨胀性片10的背面的变换层16通过吸收所照射的电磁波而发热。其结果是，如图13E所示那样，热膨胀性片10的热膨胀层12之中被印刷了变换层16的区域膨胀，融合。
通过以上那样的步骤，在热膨胀性片10的表面上形成造形物。
需要说明的是，在图13A～图13E中，为了使得理解容易，图示成在墨接受层13上形成变换层14，但更正确的是墨在墨接受层13中被接受，因此在墨接受层13中形成变换层14。对于彩色墨层15及背侧的变换层16来说也是同样的。
变换层14、16也可以仅形成于表侧或者仅形成于背侧。在仅利用表侧的变换层14而使热膨胀层12膨胀的情况下，实施上述处理之中的步骤S1～S4。另一方面，在仅利用背侧的变换层16而使热膨胀层12膨胀的情况下，实施上述处理之中的步骤S3～S6。再有，既可以比步骤S1、S2中的表发泡工序更靠前地实施步骤S5、S6中的背发泡工序，也可以比步骤S1、S2中的表发泡工序更靠前地实施步骤S3、S4中的彩色墨层15的印刷及干燥工序。或者，也可以在实施了步骤S1中的表侧的变换层14的印刷和步骤S3中的彩色墨层15的印刷后，实施步骤S2中的表发泡工序。这样，也可以各种各样地对上述步骤S1～S6的顺序加以更换来实施。
接下来，关于步骤S2中的表发泡工序，分别参照图14进行说明。若在热膨胀性片10的表面已被印刷变换层14的状态下使热膨胀片10的表面朝上而安放于照射装置50的搬入部50a，则开始图14所示的表发泡工序。
若开始表发泡工序，则控制部31读取条形码B(步骤S201)。具体地进行说明，控制部31经由条形码读取器65，读取在所安放的热膨胀性片10的背面的端部设置的条形码B。由此，控制部31判别所安放的热膨胀性片10是否为妥当的片。再有，控制部31通过读取条形码B，从而取得所安放的热膨胀性片10的尺寸、厚度及种类的信息。
若读取条形码B，则控制部31作为取得部310发挥功能，从温度传感器23及湿度传感器24取得温度及湿度的测量值(步骤S202)。由此，控制部31取得照射装置50周围的当前的温度及湿度的信息。
若取得温度及湿度的测量值，则控制部31作为推断部320发挥功能，推断热膨胀性片10所包含的水分的量(步骤S203)。具体地进行说明，控制部31根据所取得的温度及湿度的测量值来计算空气中所包含的水蒸气量，将计算出的水蒸气量推断为热膨胀性片10所包含的水分的量。
在推断出热膨胀性片10所包含的水分的量后，控制部31作为设定部330发挥功能，根据推断出的水分的量，设定热膨胀性片10的搬运速度(步骤S204)。具体地进行说明，控制部31考虑预先被测量出的热膨胀性片10的膨胀高度和水分的量的关系，设定搬运速度。此时，控制部31根据通过读取条形码B而得到的热膨胀性片10的种类，还根据是表发泡还是背发泡，来设定搬运速度。
在设定搬运速度后，控制部31作为搬运控制部340发挥功能，开始热膨胀性片10的搬运(步骤S205)。具体地进行说明，控制部31使搬运辊对52a～52c驱动，开始向壳体51的内部搬运被安放在搬入部50a的热膨胀性片10。
若开始热膨胀性片10的搬运，则控制部31照射电磁波而使热膨胀性片10膨胀(步骤S206)。具体地进行说明，控制部31通过入口传感器54及出口传感器55来检测被搬运的热膨胀性片10的位置，同时在适宜的定时使照射部60开始电磁波的照射，并使电磁波的照射停止。由此，使热膨胀性片10中的已被印刷变换层14、16的部分膨胀，制造造形物。由此，图14示出的表发泡工序结束。
需要说明的是，在步骤S4中的干燥工序及步骤S6中的背发泡工序中，控制部31执行与表发泡工序中的步骤S201～S206同样的处理。其中，由于在表发泡与背发泡中热膨胀性片10所包含的水分的量和热膨胀性片10的膨胀高度的关系不同，故在背发泡工序中，控制部31基于与表发泡工序不同的基准，根据推断出的水分的量来设定搬运速度。再有，在干燥工序中，由于是使彩色墨层15干燥的工序而不是使热膨胀性片10膨胀的工序，故控制部31基于与表发泡工序不同的基准，根据推断出的水分的量来设定搬运速度。
如以上所说明过的，本实施方式所涉及的照射装置50是向由搬运辊对52a～52c搬运的热膨胀性片10照射电磁波的装置，对热膨胀性片10所包含的水分的量进行推断，以与推断出的水分的量相应的搬运速度来搬运热膨胀性片10。由此，即便热膨胀性片10所包含的水分的量根据周围的环境而变化，也能够适当地控制热膨胀性片10的膨胀的程度。其结果是，以至于在照射装置50中能够使热膨胀性片10高精度地膨胀而稳定获得所希望的造形物。
(变形例)
以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只是一例，本发明的应用范围未被限于此。即，本发明的实施方式能够适于各种应用，所有的实施方式都包含于本发明的范围内。
例如，在上述实施方式中，照射装置50以一边通过搬运辊对52a～52c来搬运热膨胀性片10、一边从位置已被固定的照射部60照射电磁波的方式，使热膨胀性片10膨胀。然而，在本发明中，照射装置50也可以具备使照射部60移动的移动机构，以一边沿着位置已被固定的热膨胀性片10使照射部60移动、一边使照射部60照射电磁波的方式，使热膨胀性片10膨胀。该情况下，使照射部60移动的移动机构作为相对移动部发挥功能。再者，设定部330取代热膨胀性片10的搬运速度而根据由推断部320推断出的水分的量，来设定照射部60的移动速度。这样，照射装置50只要能够使热膨胀性片10与照射部60相对地移动，无论以何种方式使热膨胀性片10膨胀都是可以的。
上述实施方式中，热膨胀性片10具备基材11、热膨胀层12和墨接受层13。然而，在本发明中，热膨胀性片10的结构未被限于此。例如，热膨胀性片10也可以不具备墨接受层13。或者，热膨胀性片10也可以在基材11与热膨胀层12之间、热膨胀层12与墨接受层13之间、墨接受层13的表面、或者基材11的背面具备其他任意的材料构成的层。
印刷装置40的印刷方式并不局限于喷墨方式，也可以是任意的印刷方式。变换层14、16只要是容易地将电磁波变换为热的材料可以，也可以通过包括碳黑色的黑墨以外的材料来形成。该情况下，变换层14、16也可以是通过印刷装置40以外的单元来形成的层。
上述实施方式中，印刷装置40与照射装置50成为一体而构成一个造形系统1，各自被共用的控制单元30控制而进行动作。然而，本发明所涉及的造形系统1中，印刷装置40与照射装置50也可以是各自独立的装置。
此外，照射装置50也可以具备上述实施方式中的控制单元30的功能即图8示出的取得部310、推断部320、设定部330及搬运控制部340的各功能的至少一部分。换言之，照射装置50也可以独立地具备一边使照射部60照射电磁波、一边使热膨胀性片10与照射部60相对地移动而使热膨胀性片10膨胀的功能。
上述实施方式中，控制单元30具备CPU，根据CPU的功能的不同而作为取得部310、推断部320、设定部330及搬运控制部340的各部发挥了功能。可是，在本发明中，控制单元30也可以取代CPU，具备例如ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者各种控制电路等专用的硬件。该情况下，既可以利用独立的硬件来执行各处理，也可以将各处理集中后利用单一的硬件来执行。另外，也可以通过专用的硬件来执行各处理之中的一部分，通过软件或者固件来执行另一部分。
需要说明的是，当然也可以作为预先具备用于实现本发明所涉及的功能的结构的照射装置来提供，也能通过程序的应用，使控制照射装置的计算机来实现上述实施方式中例示过的照射装置50的各功能结构。即，能够应用为：控制现有的信息处理装置等的CPU等执行用于实现上述实施方式中例示过的照射装置50的各功能结构的程序。
再有，上述那样的程序的应用方法是任意的。可以将程序储存于例如软盘、CD(Compact Disc)-ROM、DVD(Digital Versatile Disc)-ROM、存储器卡等计算机可读取的存储介质中并加以应用。进而，也能将程序叠加于载波，经由因特网等的通信介质加以应用。例如，也可以将程序公布在通信网络上的公布板(BBS：Bulletin Board System)上进行分发。而且，也可以构成为：启动该程序，在OS(Operating System)的控制下，与其他应用程序同样地执行，由此可执行上述的处理。
以上，虽然对本发明优选的实施方式进行了说明，但本发明并未限定于相关的特定的实施方式，本发明包含权利要求书所记载的发明及其均等的范围。
Claims (17)
1.一种照射装置，使因热而膨胀的热膨胀性片进行膨胀，所述照射装置的特征在于，具备：
温度传感器；
湿度传感器；
对所述热膨胀性片照射电磁波的照射部；和
执行以下处理的控制部，
根据所述温度传感器及湿度传感器的测量值，推断所述热膨胀性片所包含的水分的量，
基于所推断出的所述水分的量，设定所述照射部及所述热膨胀性片的相对速度，
利用所设定的所述速度，使所述照射部或者所述热膨胀性片移动。
2.根据权利要求1所述的照射装置，其特征在于，
所述热膨胀性片在基材之上形成有热膨胀层，
与通过所述照射部向所述热膨胀性片的具有所述热膨胀层的一面侧照射电磁波的情况相比，在通过所述照射部向所述热膨胀性片的与具有所述热膨胀层的面相反的一侧的基材侧的面照射电磁波的情况下，所述控制部使与所述水分的量相应的所述相对移动速度更大地变化。
3.根据权利要求2所述的照射装置，其特征在于，
所述控制部通过基于所述温度的测量值和所述湿度的测量值来计算所述照射装置的周围的水蒸气量，从而推断所述水分的量。
4.根据权利要求3所述的照射装置，其特征在于，
所述控制部在所述推断出的所述水分的量更多的情况下，将所述相对移动速度设定为更低的速度。
5.根据权利要求4所述的照射装置，其特征在于，
所述控制部根据所述热膨胀性片的种类，按照该热膨胀性片的每个种类，将所述相对移动速度设定为不同的速度。
6.根据权利要求5所述的照射装置，其特征在于，
所述控制部根据所述热膨胀性片的表面是否粘贴有薄膜，来变更所述相对速度。
7.根据权利要求3所述的照射装置，其特征在于，
所述温度传感器及所述湿度传感器被设置于从照射部离开规定距离的位置，测量该装置的周围的温度及室温。
8.一种照射装置，使因热而膨胀的热膨胀性片进行膨胀，所述照射装置的特征在于，具备：
温度传感器；
湿度传感器；和
执行以下处理的控制部，
在所述热膨胀性片伴随着基于照射部的电磁波的照射而膨胀时，推断对该热膨胀性片赋予影响的空气中的水分的量，
根据所推断出的所述水分的量，设定所述照射部及所述热膨胀性片的相对移动速度，
使所述照射部照射电磁波，同时使所述热膨胀性片和所述照射部以所设定的所述相对移动速度相对地移动。
9.根据权利要求8所述的照射装置，其特征在于，
所述控制部使所述照射部在已被固定的所述热膨胀性片的上方移动。
10.根据权利要求8所述的照射装置，其特征在于，
所述控制部使位置已被固定的所述照射部照射电磁波，并且利用多个搬运辊来搬运所述热膨胀性片。
11.根据权利要求8所述的照射装置，其特征在于，
所述热膨胀性片在基材之上形成有热膨胀层，
所述控制部在所述照射部从所述基材侧照射光的情况下，与从所述膨胀层侧照射光的情况相比，使所述相对移动速度更大地变化。
12.根据权利要求8所述的照射装置，其特征在于，
所述控制部根据印刷在所述热膨胀性片的将电磁波变换为热的变换层的浓度，来设定所述相对移动速度。
13.一种造形系统，具备权利要求1所述的照射装置和印刷装置，所述造型系统的特征在于，
所述印刷装置在所述热膨胀性片印刷将电磁波变换为热的变换层，
在所述照射装置中，
所述控制部使所述照射部照射电磁波，同时使已被印刷了所述变换层的所述热膨胀性片和所述照射部以所设定的所述相对移动速度相对地移动。
14.一种照射方法，使因热而膨胀的热膨胀性片进行膨胀，所述照射方法的特征在于，包括：
推断步骤，推断所述热膨胀性片所包含的水分的量；
设定步骤，根据通过所述推断步骤而推断出的所述水分的量，来设定照射部及所述热膨胀性片的相对移动速度；和
相对移动步骤，通过所述照射部来朝所述热膨胀性片照射电磁波，同时使所述热膨胀性片和所述照射部以通过所述设定步骤而所设定的所述相对移动速度相对地移动。
15.根据权利要求14所述的照射方法，其特征在于，
所述热膨胀性片在基材之上形成有热膨胀层，
在所述设定步骤中，根据所述照射部从所述热膨胀性片的所述热膨胀层侧进行照射的情况和从所述热膨胀性片的所述基材侧进行照射的情况，来设定所述相对移动速度。
16.根据权利要求15所述的照射方法，其特征在于，
在所述热膨胀性片的表面形成有彩色层的情况下，设定与所述照射部从所述热膨胀层侧进行照射的情况不同的相对移动速度。
17.一种计算机可读取的存储介质，控制具备控制部的膨胀装置，所述存储介质的特征在于，进行以下的处理：
推断通过加热而膨胀的热膨胀性片所包含的水分的量的处理；
根据所推断出的所述水分的量来设定相对移动速度的处理；和
使照射部朝所述热膨胀性片照射电磁波，同时使所述热膨胀性片和所述照射部以所设定的所述相对移动速度相对地移动的处理。
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