CN110270489A - 热膨胀性片以及热膨胀性片的制造方法 - Google Patents

热膨胀性片以及热膨胀性片的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种热膨胀性片以及热膨胀性片的制造方法。一种热膨胀性片，其特征在于，具备：应力缓冲层，被设置在基材的一个面上，具有伸缩性；热膨胀层，被设置在所述应力缓冲层上，包含根据热而膨胀的第1热膨胀性材料和第1粘合剂；和外罩层，被设置在所述热膨胀层上，具有伸缩性。

Description

热膨胀性片以及热膨胀性片的制造方法
技术领域
本发明涉及根据吸收的热而发泡并膨胀的热膨胀性片以及制造热膨胀性片的方法。
背景技术
以往，已知一种热膨胀性片，在基材片的一个面上形成包含根据吸收的热而发泡并膨胀的热膨胀性材料的热膨胀层。在该热膨胀性片上形成将光转换为热的光热转换层，通过向光热转换层照射光，能够使热膨胀层局部或者整体膨胀。此外，也已知通过使光热转换层的形状变化、从而在热膨胀性片上形成立体的具有凹凸的造型物的方法(例如，参照专利文献JP特开昭64-28660号公报、特开2001-150812号公报)。
但是，在使热膨胀层膨胀后，若弯曲热膨胀性片则可能在热膨胀层中产生龟裂。若在热膨胀层产生龟裂，则存在对造型物的外观有影响、不能良好地形成设置在热膨胀层上的彩色图像等的问题。此外，也存在热膨胀层容易从基材剥离的问题。
因此，需要减少在热膨胀层产生的龟裂所导致的影响。此外，需要热膨胀层难以从基材剥离。
本发明鉴于上述实际情况而作出，其目的在于，提供一种能够减少在热膨胀层产生的龟裂所导致的影响、能够提高基材与热膨胀层之间的密接性的热膨胀性片以及热膨胀性片的制造方法。
发明内容
一种热膨胀性片，其特征在于，具备：
应力缓冲层，被设置在基材的一个面上，具有伸缩性；
热膨胀层，被设置在所述应力缓冲层上，包含根据热而膨胀的第1热膨胀性材料和第1粘合剂；和
外罩层，被设置在所述热膨胀层上，具有伸缩性。
一种热膨胀性片的制造方法，其特征在于，具备：
在基材的一个面上形成具有伸缩性的应力缓冲层的工序；
在所述应力缓冲层上形成包含根据热而膨胀的第1热膨胀性材料和第1粘合剂的热膨胀层的工序；和
在所述热膨胀层上形成具有伸缩性的外罩层的工序。
附图说明
图1是示意性地表示实施方式所涉及的热膨胀性片的剖视图。
图2A～图2D是表示实施方式所涉及的热膨胀性片的制造方法的剖视图。
图3A～图3C是表示实施方式所涉及的造型系统的结构例的图。
图4是表示实施方式所涉及的造型物的制造方法的流程图。
图5A～图5C是示意性地表示实施方式所涉及的造型物的制造方法的剖视图。
图6D、图6E是示意性地表示实施方式所涉及的造型物的制造方法的剖视图。
图7A是表示仅具备热膨胀层的比较例的图，图7B是对本实施方式的热膨胀性片的效果进行说明的图。
图8A以及图8B是表示变形例所涉及的热膨胀性片的图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式所涉及的热膨胀性片以及热膨胀性片的制造方法。在本实施方式中，通过使热膨胀层的至少一部分膨胀，从而在热膨胀性片上形成造型物。
本说明书中，“造型物”广泛包含单纯的形状、几何学形状、文字、装饰等形状。这里，所谓装饰，是指通过视觉以及/或者触觉来想到美感的形状。此外，“造形(或者造型)”并不局限于仅仅形成造型物，也包含增加装饰的加饰、形成装饰的造型装饰的概念。进一步地，所谓具有装饰性的造型物，表示形成为加饰或者造型装饰的结果的造型物。
本实施方式的造型物以三维空间内的特定的二维面(例如，XY平面)为基准，在相对于该面垂直的方向(例如Z轴)具有凹凸。这样的造型物是立体(3D)图像的一个例子，为了与通过所谓3D打印机技术而制造的立体图像区别，称为2.5维(2.5D)图像或者疑似三维(pseudo-3D)图像。此外，制造这样的造型物的技术是三维图像印刷技术的一个例子，为了与所谓3D打印机区分，称为2.5D印刷技术或者疑似三维(pseudo-3D)印刷技术。
(热膨胀性片)
本实施方式所涉及的热膨胀性片10如图1示意性地所示，具备基材11、应力缓冲层12、热膨胀层13、外罩层14、油墨接受层15。此外，如详细后述那样，热膨胀性片10在图3中表示概要的造型系统20中，被实施印刷，热膨胀性片10的热膨胀层13的至少一部分膨胀。此外，通过热膨胀层13的至少一部分隆起，在热膨胀性片10的表面形成凸或者凹凸。通过将这样的凸或者凹凸的高度、形成这些的位置等组合，能够表现造型物。另外，凸或者凹凸根据造型物，在热膨胀性片10上形成一个或者多个。
基材11是支承热膨胀层13等的片状的部件。在基材11的一面(表面，图1中为上表面)上，形成应力缓冲层12。作为基材11，使用包含优质纸等纸、或者聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等树脂的片(包含薄膜)。作为纸，并不局限于优质纸，能够使用一般使用的任意的纸。此外，作为树脂，并不局限于PET，能够使用任意的树脂。作为树脂，例如能够举例从聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、尼龙等聚酰胺系树脂、聚氯乙烯系树脂、聚酰亚胺系树脂、硅酮系树脂等选择的材料。此外，基材11具备在热膨胀层13整体或者局部由于发泡而膨胀时，在基材11的相反侧(图1所示的下侧)不隆起的程度的强度。此外，基材11具备热膨胀层13膨胀时，不存在产生皱纹或者较大褶皱等损坏作为片的形态的程度的强度。并且，基材11具有能耐使热膨胀层13发泡时的加热的程度的耐热性。基材11也可以还具有伸缩性。
应力缓冲层12被设置于基材11的一面(图1所示的上表面)。应力缓冲层12是具有伸缩性的层。通过应力缓冲层12，基材11与热膨胀层13之间的应力差被缓和，能够抑制在使热膨胀层13膨胀时在热膨胀层13中产生龟裂的情况。因此，应力缓冲层12包含具有橡胶弹性的树脂，例如包含热塑性弹性体。热塑性弹性体并不局限于此，可从聚氯乙烯、乙烯丙烯橡胶(EPR)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、苯乙烯系热塑性弹性体、烯烃系热塑性弹性体、聚氨酯系热塑性弹性体或者聚酯系热塑性弹性体等选择。此外，应力缓冲层12与基材11良好地密接，因此通过应力缓冲层12，能够防止热膨胀层13从基材11剥离。
此外，应力缓冲层12也可以还包含后述的热膨胀层13中包含的热膨胀性材料(热膨胀性微囊、微粉)。在该情况下，应力缓冲层12如图1所示，将热塑性弹性体包含为粘合剂B2，热膨胀性材料MC2在粘合剂B2中分散。此外，如详细后述那样，对于粘合剂B2含有热膨胀性材料MC2的比例(第2比例)相比于热膨胀层13中对于粘合剂B1含有热膨胀性材料MC1的比例(第1比例)被设定得较低。这里，对于粘合剂含有热膨胀性材料的比例是任意，例如使用体积比、重量比等来定义。另外，对于粘合剂含有热膨胀性材料的比例也可以通过密度来定义。另外，应力缓冲层12不是必须包含热膨胀性材料MC2，也可以不包含热膨胀性材料MC2。
热膨胀层13如图1所示，被设置在应力缓冲层12的上方。热膨胀层13是膨胀为与加热的程度(例如，加热温度、加热时间)相应的大小的层，在粘合剂B2中分散配置有热膨胀性材料(热膨胀性微囊、微粉)MC2。此外，如详细后述那样，在本实施方式中，在热膨胀性片10的上表面(表面)以及/或者热膨胀性片10的下表面(背面)，形成将电磁波转换为热的电磁波热转换层(以下，简称为热转换层或者转换层)，通过照射电磁波，来使热转换层发热。电磁波热转换层由于通过电磁波的照射而带有热，因此也称为带热层。通过在设置于热膨胀性片10的表面以及/或者背面的热转换层产生的热传递到热膨胀层13，从而热膨胀层13中的热膨胀性材料发泡并膨胀。热转换层相比于未设置热转换层的其他区域，将电磁波迅速地转换为热。因此，能够仅对热转换层的附近的区域选择性地加热，能够仅使热膨胀层13的特定的区域选择性地膨胀。热膨胀层13并不局限于具有一个层的情况，也可以具有多个层。
作为热膨胀层13的粘合剂，使用乙酸乙烯酯系聚合物、丙烯酸系聚合物等的任意的热塑性树脂。作为粘合剂，也可以使用热塑性弹性体。作为热塑性弹性体，并不局限于此，可从聚氯乙烯、乙烯丙烯橡胶(EPR)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、苯乙烯系热塑性弹性体、烯烃系热塑性弹性体、聚氨酯系热塑性弹性体以及聚酯系热塑性弹性体选择。此外，热膨胀性微囊将丙烷、丁烷、其他低沸点气化性物质包含于热塑性树脂的壳内。壳例如由聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚丁二烯或者这些的共聚合物等的热塑性树脂形成。例如，热膨胀性微囊的平均粒径约为5～50μm。若将该微囊加热到热膨胀开始温度以上，则包含树脂的壳软化，被内包的低沸点气化性物质气化，通过其压力，壳膨胀为气囊状。虽也取决于使用的微囊的特性，但微囊的粒径膨胀为膨胀前的粒径的5倍程度。另外，微囊的粒径存在偏差，不是全部微囊具有相同的粒径。
此外，在本实施方式中，在应力缓冲层12中，相对于粘合剂B2含有热膨胀性材料MC2的比例(也称为含有率)相比于热膨胀层13中相对于粘合剂B1含有热膨胀性材料MC1的比例(也称为含有率)较低。这里，相对于粘合剂含有热膨胀性材料的比例任意，例如使用体积比、重量比等来定义。若举例重量比，则热膨胀性材料MC2相对于粘合剂B2的重量比(第2比例)小于热膨胀性材料MC1相对于粘合剂B1的重量比(第1比例)，具体而言，是1/3～1/8的程度。换言之，若相对于100重量部的粘合剂B2分散的热膨胀性材料MC2是X2重量部，相对于100重量部的粘合剂B1分散的热膨胀性材料MC1是X1重量部，则X2/X1小于1，被设为1/3～1/8的程度。另外，相对于粘合剂含有热膨胀性材料的比例也可以通过密度来定义。在该情况下，可以说应力缓冲层12以低于热膨胀层13的密度，含有热膨胀性材料。
此外，由于应力缓冲层12以低于热膨胀层13的比例包含热膨胀性材料MC2，因此应力缓冲层12中的热膨胀性材料MC2也可能不发泡、膨胀。
并且，若应力缓冲层12的粘合剂B2使用与热膨胀层13的粘合剂B1相同的材料形成，则能够使材料共用化，是优选的。同样地，应力缓冲层12的热膨胀性材料MC2适合使用与热膨胀层13的热膨胀性材料MC1相同的材料。在应力缓冲层12与热膨胀层13之间，也可以粘合剂与热膨胀性材料这两者的材料相同，也可以仅粘合剂或者热膨胀性材料的任意一方的材料相同。
外罩层14如图1所示，被设置在热膨胀层13上。外罩层14是具有伸缩性的层，随着热膨胀层13的膨胀，至少一部分延伸。外罩层14是具有橡胶弹性的树脂，例如，包含热塑性弹性体。热塑性弹性体并不局限于此，可从聚氯乙烯、乙烯丙烯橡胶(EPR)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、苯乙烯系热塑性弹性体、烯烃系热塑性弹性体、聚氨酯系热塑性弹性体以及聚酯系热塑性弹性体。由这样的材料形成的外罩层14即使较大弯曲(例如90°以上)热膨胀性片10也几乎不会产生龟裂。通过外罩层14伸缩，抑制在热膨胀层13产生龟裂。此外，即使在热膨胀层13产生龟裂的情况下，龟裂也几乎不会进入到外罩层14。因此，通过外罩层14能够隐藏热膨胀层13中产生的龟裂。
此外，外罩层14也可以还包含热膨胀层13中包含的热膨胀性材料。在该情况下，外罩层14如图1所示，将热塑性弹性体包含为粘合剂B3，在粘合剂B3中分散热膨胀性材料MC3。
此外，相对于粘合剂B3而言含有热膨胀性材料MC3的比例(第3比例)被设定为比热膨胀层13中相对于粘合剂B1而言含有热膨胀性材料MC1的比例低。这里，相对于粘合剂而言含有热膨胀性材料的比例任意。具体而言，是1/3～1/8的程度。换言之，若相对于100重量部的粘合剂B3分散的热膨胀性材料MC3是X3重量部，相对于100重量部的粘合剂B1分散的热膨胀性材料MC1是X1重量部，则X3/X1小于1，被设为1/3～1/8的程度。另外，相对于粘合剂而言含有热膨胀性材料的比例也可以通过密度来定义，也可以说外罩层14以低于热膨胀层13的密度，含有热膨胀性材料。此外，应力缓冲层12中的X2与外罩层14中的X3可以是相同的数值，也可以不同。另外，外罩层14包含热膨胀性材料MC3不是必须的，也可以不包含热膨胀性材料。
此外，外罩层14的粘合剂B3若使用与热膨胀层13的粘合剂B1相同的材料形成，则能够使材料共用化，优选。同样地外罩层14的热膨胀性材料MC3优选使用与热膨胀层13的热膨胀性材料MC1相同的材料。在外罩层14与热膨胀层13之间，也可以粘合剂与热膨胀性材料这两者的材料相同，也可以仅粘合剂或者热膨胀性材料的任意一方的材料相同。
此外，外罩层14以低于热膨胀层13的比例包含热膨胀性材料MC3，外罩层14中的热膨胀性材料MC3也可能不发泡、膨胀。
油墨接受层15被设置在外罩层14上。油墨接受层15是接受印刷工序中使用的油墨、例如喷墨打印机的油墨并使其定影的层。油墨接受层15根据印刷工序中使用的油墨，使用公知的材料来形成。例如在利用水性油墨的情况下，在利用空隙来接受油墨的类型中，油墨接受层15例如使用多孔质二氧化硅来形成。在使油墨溶胀并接受的类型中，油墨接受层15例如使用从聚乙烯醇(PVA)系树脂、聚酯系树脂、聚氨基甲酸乙酯系树脂、丙烯酸系树脂等选择的树脂来形成。另外，油墨接受层15可能根据印刷工序中使用的印刷装置、使用的油墨等而省略。例如，在使用喷墨方式的印刷装置并使用紫外线固化类型的油墨的情况下，能够省略油墨接受层15。
(热膨胀性片的制造方法)
接下来，使用图2A～图2D来对热膨胀性片10的制造方法进行说明。
首先，准备基材11(图2A)。作为基材11，例如使用卷纸。此外，以下所示的制造方法并不局限于卷筒式，也能够通过单页式来进行。
接下来，使粘合剂与热膨胀性材料(热膨胀性微囊)混合，使用公知的分散装置等，调制用于形成应力缓冲层12的涂敷液。接着，使用棒涂机，辊涂机，喷涂机等公知的涂敷装置，将涂敷液涂敷于基材11的一个面上。接着，使涂膜干燥，如图2A所示形成应力缓冲层12。另外，为了得到作为目标的应力缓冲层12的厚度，也可以进行多次涂敷液的涂敷以及干燥。另外，应力缓冲层12也可以不包含热膨胀性材料。在该情况下，在调制涂敷液时，不添加热膨胀性材料。
接下来，使用包含热塑性树脂等的粘合剂和热膨胀性材料，使用公知的分散装置等，调制用于形成热膨胀层13的涂敷液。接着，使用棒涂机、辊涂机、喷涂机等公知的涂敷装置，将涂敷液涂敷于应力缓冲层12上。接着，使涂膜干燥，如图2B所示形成热膨胀层13。另外，为了得到作为目标的热膨胀层13的厚度，也可以进行多次涂敷液的涂敷以及干燥。
这里，在应力缓冲层12中包含热膨胀性材料的情况下，在应力缓冲层12，热膨胀性材料相对于粘合剂的含有率低于热膨胀层13中的热膨胀性材料相对于粘合剂的含有率，例如，以重量比设为1/3～1/8的程度。此外，优选应力缓冲层12和热膨胀层13是粘合剂、热膨胀性材料的至少一方使用相同的材料而形成的。
接下来，使用包含热塑性树脂等的粘合剂和热膨胀性材料，使用公知的分散装置等，调制用于形成外罩层14的涂敷液。接着，使用棒涂机、辊涂机、喷涂机等公知的涂敷装置，将涂敷液涂敷于热膨胀层13上。接着，使涂膜干燥，如图2C所示形成外罩层14。另外，为了得到作为目标的外罩层14的厚度，也可以进行多次涂敷液的涂敷以及干燥。
这里，在外罩层14中包含热膨胀性材料的情况下，在外罩层14，热膨胀性材料相对于粘合剂的含有率低于热膨胀层13中的热膨胀性材料相对于粘合剂的含有率，例如，以重量比为1/3～1/8的程度。此外，外罩层14与热膨胀层13优选粘合剂、热膨胀性材料的至少一方使用相同的材料而形成。
接下来，构成油墨接受层15的材料例如使用多孔质二氧化硅等来调制涂敷液。接着，使用基于棒涂机、辊涂机、喷涂机等方式的公知的涂敷装置，将该涂敷液涂敷于外罩层14上。另外，为了得到作为目标的油墨接受层15的厚度，也可以进行多次涂敷液的涂敷以及干燥。接着，使涂膜干燥，如图2D所示，形成油墨接受层15。
接着，在使用卷筒状的基材11的情况下，进行裁断到适合于造型系统20的大小。
通过以上的工序，可制造热膨胀性片10。
(造型系统)
接下来，参照图3A～图3C，对用于在热膨胀性片10制造造型物的造型系统20进行说明。图3A是造型系统20的主视图。图3B是将顶板22关闭的状态下的造型系统20的俯视图。图3C是将顶板22打开的状态下的造型系统20的俯视图。在图3A～图3C中，X方向相当于印刷单元40与膨胀单元50排列的方向，Y方向相当于印刷单元40以及膨胀单元50中的热膨胀性片10的传送方向，Z方向相当于垂直方向。X方向、Y方向和Z方向相互正交。
造型系统20具备：控制单元30、印刷单元40、膨胀单元50、显示单元60。控制单元30、印刷单元40、膨胀单元50分别被载置于图3A所示框21内。具体地，框21具备一对大致矩形状的侧面板21a、和设置于侧面板21a之间的连结梁21b，顶板22过渡到侧面板21a的上方。此外，在过渡到侧面板21a之间的连结梁21b的上方，印刷单元40以及膨胀单元50在X方向并排设置，在连结梁21b的下方固定控制单元30。显示单元60在顶板22内，被埋设为高度与顶板22的上表面一致。
(控制单元)
控制单元30对印刷单元40、膨胀单元50以及显示单元60进行控制。此外，控制单元30向印刷单元40、膨胀单元50以及显示单元60提供电源。控制单元30具备：具有CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等的控制部、具备闪存、硬盘等的存储部、用于与外部的装置进行通信的接口即通信部、和对记录于移动型的记录介质的程序或者数据进行读取的记录介质驱动部(均未图示)。这些各部通过用于传递信号的母线来连接。此外，记录介质驱动部从移动型的记录介质读取并获取由印刷单元40印刷的彩色图像数据、表面发泡数据以及背面发泡数据。这里，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。表面发泡数据是表示在热膨胀性片10的表面使其发泡以及膨胀的部分的数据。此外，背面发泡数据是表示在热膨胀性片10的背面使其发泡以及膨胀的部分的数据。
(印刷单元)
印刷单元40对热膨胀性片10的表面以及/或者背面进行印刷。在本实施方式中，印刷单元40是将油墨微滴化，对被印刷介质直接通过喷涂方式来印刷图像的喷墨打印机。在印刷单元40中，能够使用任意的油墨，例如能够使用水性油墨、溶剂油墨、紫外线固化油墨等。另外，印刷单元40并不局限于喷墨打印机，能够使用任意的印刷装置。
此外，在印刷单元40中，具备青色、洋红色以及黄色的颜色油墨的油墨盒，通过这些油墨来表现彩色图像。此外，油墨盒中也具备包含电磁波热转换材料(热转换材料)的油墨。电磁波热转换材料(热转换材料)是能够将电磁波转换为热的材料。作为热转换材料的一个例子，并不局限于此，但举例作为碳分子的碳黑(石墨)。通过照射电磁波，石墨吸收电磁波并热振动，产生热。另外，热转换材料并不局限于石墨，例如，也能够使用红外线吸收材料等的无机材料。包含碳黑的黑色油墨在本实施方式中，相当于热转换油墨。在本实施方式中，使用黑色油墨，印刷热转换层。另外，在彩色油墨层82，由于形成黑色或者灰色，作为彩色油墨，也可以还具备不包含碳黑的黑色的彩色油墨。
印刷单元40如图3C所示，具备用于搬入热膨胀性片10的搬入部40a和用于搬出热膨胀性片10的搬出部40b。印刷单元40在从搬入部40a搬入的热膨胀性片10的表面以及/或者背面印刷被指示的图像，将印刷有图像的热膨胀性片10从搬出部40b搬出。
印刷单元40从控制单元30获取图像数据，基于获取到的图像数据来执行印刷。若具体说明，则印刷单元40作为图像数据，获取彩色图像数据、表面发泡数据和背面发泡数据。印刷单元40使印刷头向热膨胀性片10喷射青色、洋红色以及黄色的各油墨，印刷彩色图像。此外，印刷单元40使印刷头向热膨胀性片10喷射包含碳黑的黑色的黑色油墨，印刷与表面发泡数据或者背面发泡数据对应的基于黑色的浓淡图像(浓淡图案)。
(膨胀单元)
膨胀单元50向热膨胀性片10的表面以及/或者背面照射电磁波，使热膨胀层的至少一部分膨胀。膨胀单元50具备：加热灯、将从加热灯照射的电磁波向热膨胀性片10反射的反射板、对反射板的温度进行测定的温度传感器、将膨胀单元50的内部冷却的冷却部、夹着热膨胀性片10并沿着传送引导件传送的传送辊对、用于使传送辊对旋转的传送电机等(均未图示)。
加热灯例如具备卤素灯，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(光)。若向印刷有基于包含热转换材料的热转换油墨(发热油墨)的浓淡图像的热膨胀性片10照射电磁波，则在印刷有浓淡图像的部分，相比于未印刷浓淡图像的部分，电磁波被更高效地转换为热。因此，热膨胀性片10之中的印刷有浓淡图像的部分主要被加热，若达到开始膨胀的温度则热膨胀性材料膨胀。另外，照射部并不局限于卤素灯，若能够照射电磁波，则也能够采用其他结构。此外，电磁波的波长也并不限定于上述的范围。
膨胀单元50向热膨胀性片10的表面以及/或者背面照射电磁波，使热膨胀层13的至少一部分膨胀。膨胀单元50如图3C所示，具备：用于搬入热膨胀性片10的搬入部50a、和用于搬出热膨胀性片10的搬出部50b。膨胀单元50向从搬入部50a搬入的热膨胀性片10的表面以及/或者背面照射电磁波，使热膨胀层13的至少一部分膨胀，将热膨胀层13膨胀的热膨胀性片10从搬出部50b搬出。
在膨胀单元50中，热膨胀性片10被从搬入部50a搬入到单元内部，通过传送辊对而被传送，并且接受由照射部照射的电磁波。其结果，热膨胀性片10之中，印刷有作为浓淡图像的表侧转换层81或者背侧转换层83的部分携带热。该热传递到热膨胀层13，热膨胀层13的至少一部分膨胀。这样被加热并膨胀的热膨胀性片10被从搬出部50b搬出。
(显示单元)
显示单元60具备：液晶显示器、有机EL(Electro Luminescence)显示器等的显示装置、和在显示装置显示图像的显示驱动电路。显示单元60例如图3B所示，显示由印刷单元40印刷于热膨胀性片10的图像(例如，图3B所示的星星)。此外，显示单元60根据需要，显示表示印刷单元40或者膨胀单元50的当前状态的信息。
另外，虽未图示，但造型系统20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，接受针对印刷单元40或者膨胀单元50的操作。或者，显示单元60也可以具备显示装置和操作装置重叠的触摸面板或者触摸屏幕。
根据本实施方式的造型系统20，通过浓淡图像(表面发泡数据、背面发泡数据)的浓淡的控制、电磁波的控制等，能够控制热膨胀性材料的膨胀量，控制热膨胀层13隆起的高度，在热膨胀性片10的表面形成所希望的凹凸形状。
这里，电磁波的控制是指，在造型系统20中向热膨胀性片10照射电磁波来使其膨胀时，为了使热膨胀性片10膨胀为所希望的高度，对热膨胀性片10每单位面积接受的能量进行控制。具体地，热膨胀性片10每单位面积接受的能量根据照射部的照射强度、移动速度、照射时间、照射距离、温度、湿度、冷却等的参数而变化。电磁波的控制通过对这样的参数的至少一个进行控制来执行。
(造型物的制造方法)
接下来，参照图4所示的流程图以及图5A～图6E所示的热膨胀性片10的剖视图，对通过造型系统20而在热膨胀性片10上制造造型物的处理的流程进行说明。
第一，用户准备制造造型物之前的热膨胀性片10，经由显示单元60，指定彩色图像数据、表面发泡数据以及背面发泡数据。并且，将热膨胀性片10的表面朝向上侧并插入到印刷单元40。印刷单元40在被插入的热膨胀性片10的表面印刷热转换层(表侧转换层81)(步骤S1)。表侧转换层81是通过包含电磁波热转换材料的油墨、例如包含碳黑的黑色油墨来形成的层。印刷单元40根据被指定的表面发泡数据，向热膨胀性片10的表面喷出包含碳黑的黑色油墨。其结果，如图5A所示，在油墨接受层15上形成表侧转换层81。另外，为了容易理解，图示为在油墨接受层15上形成表侧转换层81，但更准确地，黑色油墨被油墨接受层15中接受，因此在油墨接受层15中形成表侧转换层81。
第二，用户将印刷有表侧转换层81的热膨胀性片10的表面朝向上侧并插入到膨胀单元50。膨胀单元50从表面向被插入的热膨胀性片10照射电磁波(步骤S2)。若具体说明，则膨胀单元50通过照射部来向热膨胀性片10的表面照射电磁波。印刷于热膨胀性片10的表面的表侧转换层81中包含的热转换材料通过吸收被照射的电磁波而发热。其结果，表侧转换层81发热，如图5B所示，热膨胀性片10的热膨胀层13之中的印刷有表侧转换层81的区域膨胀并隆起。
第三，将热膨胀层13的一部分已膨胀的热膨胀性片10的表面朝向上侧并插入到印刷单元40。印刷单元40在被插入的热膨胀性片10的表面印刷彩色图像(彩色油墨层82)(步骤S3)。具体而言，印刷单元40根据被指定的彩色图像数据，向热膨胀性片10的表面喷出青色、洋红色以及黄色的各油墨。其结果，如图5C所示，在油墨接受层15上形成彩色油墨层82。另外，虽然图示为在油墨接受层15上形成彩色油墨层82，但更准确地，彩色油墨在油墨接受层15中被接受。
第四，在彩色油墨层82的形成后，使彩色油墨层82干燥(步骤S4)。例如，用户将印刷有彩色油墨层82的热膨胀性片10的背面朝向上侧并插入到膨胀单元50，膨胀单元50从背面对被插入的热膨胀性片10进行加热，使形成于热膨胀性片10的表面的彩色油墨层82干燥。若具体说明，则膨胀单元50通过照射部来向热膨胀性片10的背面照射电磁波，加热彩色油墨层82，使彩色油墨层82中包含的溶剂挥发。另外，也可能省略步骤S4。
第五，用户将印刷有彩色油墨层82的热膨胀性片10的背面朝向上侧并插入到印刷单元40。印刷单元40在被插入的热膨胀性片10的背面印刷热转换层(背侧转换层83)(步骤S5)。背侧转换层83与被印刷于热膨胀性片10的表面的表侧转换层81同样地，是通过将电磁波转换为热的材料、具体而言是包含碳黑的黑色油墨而形成的层。印刷单元40根据被指定的背面发泡数据，向热膨胀性片10的背面喷出包含碳黑的黑色油墨。其结果，如图6D所示，在基材11的背面形成背侧转换层83。
第六，用户将印刷有背侧转换层83的热膨胀性片10的背面朝向上侧并插入到膨胀单元50。膨胀单元50从背面向被插入的热膨胀性片10照射电磁波并加热(步骤S6)。若具体说明，则膨胀单元50通过照射部(未图示)来向热膨胀性片10的背面照射电磁波。印刷于热膨胀性片10的背面的背侧转换层83通过吸收被照射的电磁波而发热。其结果，如图6E所示，热膨胀性片10的热膨胀层13之中，印刷有背侧转换层83的区域膨胀并隆起。
通过以上的顺序，在热膨胀性片10的表面上形成造型物。
另外，热转换层也可以仅形成于表侧或者背侧。在仅利用表侧转换层81来使热膨胀层13膨胀的情况下，实施上述的处理之中的步骤S1～S4。另一方面，在仅利用背侧转换层83来使热膨胀层13膨胀的情况下，实施上述的处理之中的步骤S3～步骤S6。
通过本实施方式的热膨胀性片10以及热膨胀性片10的制造方法，在热膨胀层13上具备具有伸缩性的外罩层14。由此，能够抑制在使热膨胀层13膨胀时在热膨胀层13中产生龟裂，并且即使在热膨胀层13中产生龟裂的情况下也能够由外罩层14隐藏。此外，通过在基材11与热膨胀层13之间具备具有伸缩性的应力缓冲层12，能够缓和基材11与热膨胀层13之间的应力差，能够防止在热膨胀层13中产生龟裂。另外，在不具备本申请发明的结构的片中，特别是在基材包含树脂的情况下，在热膨胀层中较多产生龟裂。因此，本申请发明的结构即使在基材11是纸的情况下也具有效果，但在使用树脂薄膜来作为基材11的情况下也发挥优良的效果。
此外，应力缓冲层12与基材11良好地密接，因此也能够防止热膨胀层13从基材11剥离。另外，在不具备本申请发明的结构的片中，特别是在基材包含树脂的情况下，容易产生热膨胀层的剥离。因此，本申请发明的结构即使在基材11是纸的情况下也具有效果，但在将树脂薄膜用作为基材11的情况下发挥特别优良的效果。
例如，作为比较例，图7A中表示仅使热膨胀层、换言之为不具备应力缓冲层以及外罩层的热膨胀性片膨胀的例子。在该结构中，如图7A所示，在热膨胀层的表面产生龟裂。这样的龟裂有损通过热膨胀层的隆起而表现的造型物的美观。此外，若在龟裂上形成彩色油墨层，则在彩色油墨未均匀地载置于龟裂部分，也有损彩色油墨层的美观。
与此相对地，在采用与本实施方式相同的结构的图7B所示的热膨胀性片中，即使在由于热膨胀层的膨胀而在热膨胀层的表面产生龟裂的情况下，也能够通过外罩层来隐藏龟裂。因此，不会有损通过热膨胀层的隆起而表现的造型物的美观，能够设为良好的部件。此外，彩色油墨层也能够良好地形成在热膨胀层上。
本发明并不局限于上述的实施方式，能够进行各种变形以及应用。
例如，热膨胀性片10如图8A所示，在外罩层14中也能够包含白色颜料W。作为白色颜料W，只要是呈现白色的颜料就能够使用任意的材料，例如能够使用从氧化钛、硫酸钡、氧化锌等选择的材料。作为白色颜料W，特别优选氧化钛。在本实施方式中，通过在外罩层14中混合白色颜料W，能够提高热膨胀性片10的白色度。
此外，如上所述，热膨胀性片10的应力缓冲层12也可以如图8B所示，不包含热膨胀性材料MC1。此外，外罩层14也同样地可以不包含热膨胀性材料MC3。
此外，上述的实施方式能够适当地组合。例如，也能够是仅应力缓冲层12与外罩层14的任意一个包含热膨胀性材料，另一个不包含热膨胀性材料的结构。此外，进一步地，也能够是外罩层14不包含热膨胀性材料MC3但包含白色颜料W的结构。
另外，各实施方式中使用的附图均用于对各实施方式进行说明。因此，热膨胀性片的各层的厚度是任意的，并不意图限定解释为以图示的比率形成。例如，图1中，基材11被图示为与热膨胀层13几乎相同的厚度，但基材11也可以相比于热膨胀层13，比图示的例子更薄。此外，相反地，并不排除基材11形成为比热膨胀层13厚的结构。针对应力缓冲层12以及外罩层14等的其他层也是同样的。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于所涉及的特定的实施方式，本发明中包含权利要求书中所述的发明和其均等的范围。

Claims (24)

1.一种热膨胀性片，其特征在于，具备：
应力缓冲层，被设置在基材的一个面上，具有伸缩性；
热膨胀层，被设置在所述应力缓冲层上，包含根据热而膨胀的第1热膨胀性材料和第1粘合剂；和
外罩层，被设置在所述热膨胀层上，具有伸缩性。
2.根据权利要求1所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述应力缓冲层包含第2粘合剂和第2热膨胀性材料。
3.根据权利要求2所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述热膨胀层相对于所述第1粘合剂以第1比例包含所述第1热膨胀性材料，
所述应力缓冲层相对于所述第2粘合剂以第2比例包含所述第2热膨胀性材料，
所述第2比例小于所述第1比例。
4.根据权利要求3所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述第2比例是所述第1比例的1/3～1/8的程度。
5.根据权利要求4所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述第1热膨胀性材料与所述第2热膨胀性材料是相同的材料，以及/或者，
所述第1粘合剂与所述第2粘合剂是相同的材料。
6.根据权利要求5所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述第1粘合剂以及所述第2粘合剂是热塑性弹性体，
所述第1热膨胀性材料以及所述第2热膨胀性材料是热膨胀性微囊，该热膨胀性微囊在热塑性树脂的壳内包含低沸点气化性物质。
7.根据权利要求1所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述外罩层包含第3粘合剂和第3热膨胀性材料。
8.根据权利要求7所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述热膨胀层相对于所述第1粘合剂以第1比例包含所述第1热膨胀性材料，
所述外罩层相对于所述第3粘合剂以第3比例包含所述第3热膨胀性材料，
所述第3比例小于所述第1比例。
9.根据权利要求8所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述第3比例是所述第1比例的1/3～1/8的程度。
10.根据权利要求9所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述第1热膨胀性材料与所述第3热膨胀性材料是相同的材料，以及/或者，
所述第1粘合剂与所述第3粘合剂是相同的材料。
11.根据权利要求10所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述第1粘合剂以及所述第3粘合剂是热塑性弹性体，
所述第1热膨胀性材料以及所述第3热膨胀性材料是热膨胀性微囊，该热膨胀性微囊在热塑性树脂的壳内包含低沸点气化性物质。
12.根据权利要求1所述的热膨胀性片，其特征在于，
所述外罩层还包含白色颜料。
13.一种热膨胀性片的制造方法，其特征在于，具备：
在基材的一个面上形成具有伸缩性的应力缓冲层的工序；
在所述应力缓冲层上形成包含根据热而膨胀的第1热膨胀性材料和第1粘合剂的热膨胀层的工序；和
在所述热膨胀层上形成具有伸缩性的外罩层的工序。
14.根据权利要求13所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
通过第2粘合剂和第2热膨胀性材料来形成所述应力缓冲层。
15.根据权利要求14所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
在形成所述热膨胀层的工序中，使所述第1热膨胀性材料相对于所述第1粘合剂以第1比例混合，
在形成所述应力缓冲层的工序中，使第2热膨胀性材料相对于第2粘合剂以第2比例混合，
使所述第2比例小于所述第1比例。
16.根据权利要求15所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
所述第2比例是所述第1比例的1/3～1/8的程度。
17.根据权利要求13所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
所述第1热膨胀性材料与所述第2热膨胀性材料是相同的材料，以及/或者，
所述第1粘合剂与所述第2粘合剂是相同的材料。
18.根据权利要求17所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
所述第1粘合剂以及所述第2粘合剂是热塑性弹性体，
所述第1热膨胀性材料以及所述第2热膨胀性材料是热膨胀性微囊，在热塑性树脂的壳内包含低沸点气化性物质。
19.根据权利要求13所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
通过第3粘合剂和第3热膨胀性材料来形成所述外罩层。
20.根据权利要求19所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
在形成所述热膨胀层的工序中，使所述第1热膨胀性材料相对于所述第1粘合剂以第1比例混合，
在形成所述外罩层的工序中，相对于第3粘合剂以第3比例包含第3热膨胀性材料，
所述第3比例小于所述第1比例。
21.根据权利要求20所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
所述第3比例是所述第1比例的1/3～1/8的程度。
22.根据权利要求19所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
所述第1热膨胀性材料与所述第3热膨胀性材料是相同的材料，以及/或者，
所述第1粘合剂与所述第3粘合剂是相同的材料。
23.根据权利要求22所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
所述第1粘合剂以及所述第3粘合剂是热塑性弹性体，
所述第1热膨胀性材料以及所述第3热膨胀性材料是热膨胀性微囊，在热塑性树脂的壳内包含低沸点气化性物质。
24.根据权利要求23所述的热膨胀性片的制造方法，其特征在于，
所述外罩层还包含白色颜料。
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