CN110893928B - 立体造形物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供立体造形物及其制造方法。该立体造形物，是由热塑性树脂构成的片状的基材在棱线处弯曲变形而成的，其特征在于，在至少上述棱线处的、上述基材的弯曲而成为外侧的面上覆盖有热膨胀层，该热膨胀层在被加热到上述热塑性树脂的热变形温度以上的情况下膨胀，上述热膨胀层在上述棱线处膨胀。

Description

立体造形物及其制造方法
技术领域
本发明涉及将片状的树脂成形而得到的立体造形物及其制造方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等热塑性树脂，通过冲压成形法、真空成形法等将成形为平面的片、薄膜状的部件伸长、弯折，被制造成期望的立体形状的容器等(例如参照专利文献1、2)。另外，因为其透明性、质感等，被成形为箱状并作为包装容器等使用(例如参照专利文献3)。
专利文献1：日本专利第6166304号公报
专利文献2：日本特开2016－198969号公报
专利文献3：日本专利第5963930号公报
在片材的成形中要使用与成形后的形状相应的模具，因此在试作、少量生产中，相对于数量而言制造成本变得高额。另外，若将对模具进行制造的期间也包含在内，则从设计后到完成为止需要时间，所以若在试作中反复进行规格变更等则时间和费用都会增大。关于弯折加工，虽然使用尺等的手工作业也是可能的，但一旦弯折，折痕就残留于片材所以无法重做，要求正确性。另外，不一直折到片材的端部为止而使折痕止于期望的部位、及设置曲线状的折线是困难的。进而，在以某种程度较厚等刚性高的片材中，弯折时易于产生裂纹，另外，1次的弯折即使可能，在将凸折的线重新折为凹折时也有可能在折痕处断裂。
发明内容
本发明的课题在于，提供在少量生产、试作中能够适当且容易地制造的、将片状的树脂成形为期望的形状而得到的立体造形物及其制造方法。
为了解决上述课题，本发明的立体造形物，是由热塑性树脂构成的片状的基材在棱线处弯曲变形而成的，在至少上述棱线处的、上述基材的弯曲而成为外侧的面上覆盖有热膨胀层，该热膨胀层在被加热到上述热塑性树脂的热变形温度以上的情况下膨胀，上述热膨胀层在上述棱线处膨胀。
本发明的立体造形物制造方法，是制造由热塑性树脂构成的片状的基材在棱线处弯曲变形而成的立体造形物的方法。上述立体造形物制造方法，进行如下工序：热膨胀层形成工序，将在被加热到规定的温度域的情况下膨胀的热膨胀层，形成到热变形温度为上述规定的温度域以下的由热塑性树脂构成的片状的基材上；印刷工序，在至少一方的表面，用含有将吸收到的光转换为热并放出的光热转换成分的印刷材料来描绘线；以及光照射工序，对描绘了上述线的一侧，照射被上述光热转换成分转换为热的光。上述光照射工序中，使上述线的正下方的上述热膨胀层膨胀，并且使上述基材以膨胀了的上述热膨胀层为外侧而在上述线处弯曲。或者，本发明的立体造形物制造方法中，上述基材还透射光，进行如下工序：印刷工序，用上述印刷材料描绘线；热膨胀层形成工序，在上述基材的一面上形成热膨胀层；以及光照射工序，对上述基材侧照射上述光。上述印刷工序中，将上述线描绘到上述基材的上述一面上或上述热膨胀层的成为上述基材侧的面上。
发明效果
根据本发明的立体造形物，能够容易地从热塑性树脂片材获得期望的形状的包装容器等。根据本发明的立体造形物的制造方法，不准备模具就能够容易地将热塑性树脂片材成形为期望的立体形状。
附图说明
图1A是本发明的立体造形物的外观图。
图1B是图1A所示的立体造形物的展开图，是立体造形物的制造方法的切割工序中的平面图。
图2A是本发明的立体造形物的外观图。
图2B是图2A所示的立体造形物的展开图，是立体造形物的制造方法的切割工序中的平面图。
图3是示意地表示本发明的第1实施方式的立体造形物的结构的局部剖视图。
图4是示意地表示本发明的第1实施方式的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。
图5是对立体造形物的制造中使用的光照射装置的概要进行说明的剖视图。
图6是对立体造形物的制造中使用的光照射装置的概要进行说明的剖视图。
图7是表示本发明的第1实施方式的立体造形物制造方法的流程的流程图。
图8A是对本发明的第1实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出热膨胀层形成工序中的剖视图。
图8B是对本发明的第1实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出油墨接受层形成工序中的剖视图。
图8C是对本发明的第1实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出印刷工序中的剖视图。
图8D是对本发明的第1实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出光照射工序中的剖视图。
图9是对本发明的第1实施方式的变形例的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出切割工序中的平面图。
图10是示意地表示本发明的第1实施方式的变形例的立体造形物的结构的局部剖视图。
图11是示意地表示本发明的第1实施方式的变形例的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。
图12是示意地表示本发明的第1实施方式的变形例的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。
图13A是对本发明的第1实施方式的变形例的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出印刷工序中的剖视图。
图13B是对本发明的第1实施方式的变形例的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出光照射工序中的剖视图。
图14是表示本发明的第2实施方式的立体造形物制造方法的流程的流程图。
图15A是对本发明的第2实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出热膨胀层形成工序中的剖视图。
图15B是对本发明的第2实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出印刷工序中的剖视图。
图15C是对本发明的第2实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出贴合工序中的剖视图。
图15D是对本发明的第2实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出光照射工序中的剖视图。
图16A是本发明的立体造形物的外观图。
图16B是图16A所示的立体造形物的展开图。
图17是示意地表示本发明的第3实施方式的立体造形物的结构的局部剖视图。
图18是示意地表示本发明的第3实施方式的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。
图19是对立体造形物的制造中使用的光照射装置的概要进行说明的剖视图。
图20A是对本发明的第3实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出印刷工序中的剖视图。
图20B是对本发明的第3实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出光照射工序中的剖视图。
图21是对本发明的第3实施方式的变形例的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出印刷工序中的剖视图。
图22A是对本发明的第4实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出印刷工序中的剖视图。
图22B是对本发明的第4实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出光照射工序中的剖视图。
图23是示意地表示本发明的第4实施方式的变形例的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。
图24是示意地表示本发明的第4实施方式的变形例的立体造形物的结构的局部剖视图。
图25是示意地表示本发明的第4实施方式的变形例的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。
图26A是对本发明的第4实施方式的变形例的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出印刷工序中的剖视图。
图26B是对本发明的第4实施方式的变形例的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出光照射工序中的剖视图。
图27是对立体造形物的制造中使用的光照射装置的概要进行说明的外观图。
图28是对本发明的第5实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出切割工序中的平面图。
图29是对本发明的第5实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出切割工序中的平面图。
具体实施方式
以下，参照各图，详细地说明用于实施本发明的方式。其中，以下所示的方式例示了用于具体实现本实施方式的技术思想的配线板等，并不限定于以下。关于附图所示的部件，为了使说明明确，有时对大小、位置关系等进行了夸张，另外，有时将形状简化。另外，在以下的说明中，对于相同或同质的部件、工序，标注同一符号并适当省略说明。
关于本发明的立体造形物的结构，参照图1A、图1B、图2A、图2B及图3进行说明。图1A及图2A是本发明的立体造形物的外观图，图1B及图2B是各个立体造形物的展开图。图3是示意地表示本发明的第1实施方式的立体造形物的结构的局部剖视图。
〔片材成形品〕
如图1A所示，片材成形品(立体造形物)11，外形是高度较低的正四棱柱的箱体，将切取为图1B所示的平面形状的平板状的片材以该图的实线(光热转换部件5)作为折线而弯折并组装而成。另外，在本说明书中，所谓片材成形品，是指将均匀的厚度的平板状的片材弯折、弯曲而形成为立体外形的物品。上述片材具有刚性和某种程度的可挠性，在全部的折线处带有凸折(或凹折)的折痕。关于片材成形品11，图1B的中央的正方形为底面，与底面的4边分别连续的长方形为侧面，与各侧面的和底面对置的一侧连续的大致三角形以4面构成顶面(盖)。并且，与各侧面的另1边连续的小的四边形构成折翼(flap)，为了避免在与相邻的侧面之间产生间隙而向内面侧折入。片材成形品11在各折线处直角地弯折，使与构成盖的4面的大致三角形的顶点连续的大致圆形的突起部互相咬合，从而固定成箱体。
如图2A所示，片材成形品(立体造形物)12是被称为枕型的用 4面的曲面(柱面)构成的箱体，与片材成形品11同样地，将切取为图2B所示的平面形状的平板状的片材以该图的实线(光热转换部件5)作为折线而弯折并组装而成。片材成形品12包括以向外侧膨胀的方式弯曲的对置的2面的凸面(底面及顶面)、和以向内侧凹陷的方式弯曲的对置的2面的凹面(侧面)。如图2B所示，底面及顶面包括平行地对置的直线状的2边及向内侧突出的圆弧状的2边，并在直线状的1边连续。重叠区域(边缘(margin))1m与顶面的直线状的另1边连续，在上述1边的中央形成有切口1c。另一方面，与切口1c的长度相应的卡爪与底面的直线状的另1边的中央连续。关于侧面，是由圆弧状的2边构成的树叶型(凸透镜型)，以圆弧状的2 边与底面和顶面这两方分别连续，在底面侧的侧面形成有半圆状的缺口作为指托。片材成形品12，将重叠区域1m向内侧折入并从外侧对切口1c插入卡爪，将底面和顶面的直线状的边彼此连接而固定成筒状。此时，使顶面侧的侧面与底面侧的侧面的外侧重合。片材成形品11、12在棱线处带有折痕，另外，不通过粘贴等而被固定为立体形状，因此能够通过手工作业简易地组装而形成礼品盒等包装容器。
〔第1实施方式〕
本发明的第1实施方式的片材成形品11、12(适当归纳为片材成形品11)如图3所示，包括基材1及在其棱线的外侧的面上层叠的热膨胀层2，在棱线上热膨胀层2膨胀。本实施方式的片材成形品 11从图4所示的热膨胀层覆盖树脂片材10制造。
〔热膨胀层覆盖树脂片材〕
关于片材成形品11成形前的热膨胀层覆盖树脂片材10的结构，参照图4在以下进行说明。图4是示意地表示本发明的第1实施方式的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。热膨胀层覆盖树脂片材10是均匀的厚度的平板状的部件，分别将均匀的厚度的基材1、热膨胀层2、剥离层31、油墨接受层4依次层叠而成。热膨胀层覆盖树脂片材10是用于对表侧的面即油墨接受层4印刷构成光热转换部件5的黑色油墨的被印刷物。因此，热膨胀层覆盖树脂片材10被设为与在制造片材成形品11时用于形成光热转换部件5的印刷机对应的尺寸(定形尺寸)，只要是片材成形品11(12)的展开形状(参照图1B、图2B)以上的尺寸即可，例如是A3纸尺寸。
(基材)
基材1是片材成形品11的主要素，是具有用于将片材成形品11 作为箱体而保持其形状的刚性、并且具有可挠性的片状的部件。基材 1在片材成形品11的成形前(热膨胀层覆盖树脂片材10)为平板状，在片材成形品11中，在全部的棱线处带有凸折(或凹折)的折痕。基材1由热塑性树脂构成，具体而言，可以举出聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)等，形成为无延伸薄膜、二轴延伸薄膜。基材1还可以含有颜料等着色剂而被着色为期望的颜色。基材1被设为具有上述刚性的厚度，另一方面越厚则越难弯曲，此外，可挠性变低而难以形成曲面。关于基材1，优选的是，根据材料，成形前的厚度为0.2～0.5mm，以具有适度的刚性和可挠性。
(热膨胀层)
热膨胀层2是若被加热到规定的温度域(膨胀温度域)则膨胀的部件，如后所述那样，通过在片材成形品11的制造过程中呈线状地局部性膨胀，从而对基材1施加载荷，通过塑性变形而使其弯曲。这样的热膨胀层2是含有公知的热膨胀性片材中应用的热膨胀性的微囊、将热塑性树脂作为粘结剂并且在片材成形品11的成形前(热膨胀层覆盖树脂片材10)形成为均匀的厚度t0的膜。热膨胀层2还可以含有氧化钛等的白色颜料、黑色以外的(不含有炭黑)颜料，被着色为期望的颜色。微囊用热塑性树脂形成壳，内含挥发性溶媒，若被加热并达到膨胀温度域，则膨胀为与加热温度、进而与加热时间对应的大小。热膨胀层2根据微囊的调配等而最大膨胀到膨胀前的体积的 10倍左右。热膨胀层2能够根据热塑性树脂、微囊内的挥发性溶媒的选择而将膨胀温度域的下限值(膨胀开始温度TEs)适当设计为从约70℃的低温到近300℃的高温。
在本发明中，构成基材1的热塑性树脂的热变形温度TD被设计为在热膨胀层2的膨胀温度域内或比其低的温度，在本实施方式中，优选为热膨胀层2的膨胀开始温度TEs以下，更优选的是小于膨胀开始温度TEs。另外，热塑性树脂的热变形温度TD优选低载荷下的温度。但是，若热膨胀层2的膨胀开始温度TEs相对于基材1的热变形温度 TD而言过高，则当基材1与热膨胀层2一起被加热到该膨胀温度域时，会过量地软化而薄壁化，进而熔融而开孔、破裂、熔敷于装置。另外，在加热完成并通过自然冷却等使热膨胀层2的膨胀的进展停止之后，基材1可能由于自重等而发生非意图的塑性变形。具体而言，在设定在热膨胀层2的膨胀温度域内的加热温度(最高温度)、优选的是微囊的膨胀率达到最大的温度(最大膨胀温度TEmax)下，基材1 如果由结晶性树脂构成则小于熔点，是维持片材(膜)形状并且容易塑性变形的状态。即，如在后述制造方法中说明的那样，当被加热到相同程度的温度时，由于热膨胀层2膨胀、变形的载荷，基材1被弯曲。因此，优选的是，根据构成基材1的热塑性树脂的热性质，对于热膨胀层2设定膨胀温度域并调制材料。
热膨胀层2，成形前的厚度(初始厚度)t0越厚，由于膨胀引起的体积的增加量(膨胀量)越大，所以由于变形而作用于基材1的载荷变高，易于使基材1弯曲。另一方面，热膨胀层2，若初始厚度t0较厚，则膨胀量大，所以在片材成形品11中棱线上的膨胀较大，棱线浮起而变得醒目，另外，在片材成形品11的制造过程中，热变得不易向基材1传播。具体而言，热膨胀层2的初始厚度t0优选为50～ 200μm，更优选的是根据基材1的厚度等来设计。
热膨胀层2的局部性膨胀是对热膨胀层2的局部性加热所引起的，如在后述制造方法中说明的那样，通过在热膨胀层覆盖树脂片材 10的表面附着的由黑色油墨构成的光热转换部件5将被照射的光转换而放出热来进行。
(剥离层)
关于剥离层31，为了在片材成形品11的制造过程中、将在热膨胀层覆盖树脂片材10的表面上呈线状地印刷的由黑色油墨构成的光热转换部件5与最上层的油墨接受层4一起去除，根据需要而设置，即，采用能够从作为其基底的热膨胀层2剥离的结构。另外，剥离层 31在形成时不含有使热膨胀层2溶解的有机溶媒等，由不需要热膨胀层2的膨胀开始温度TEs以上的加热的材料形成。剥离层31只要在片材成形品11的制造过程中、在对热膨胀层覆盖树脂片材10的光照射完成之前在表面固定油墨接受层4即可，例如可以是，弹性较低，在光照射完成后，当热膨胀层2的上表面(与剥离层31的界面)伸长、变形时发生断裂、剥离。另外，剥离层31可以采用通过被加热到规定温度以上而粘附强度降低的热剥离性的粘接剂。上述规定温度小于热膨胀层2的膨胀开始温度TEs，是由对热膨胀层覆盖树脂片材 10的光照射带来的、未附着光热转换部件5的区域中的加热温度。优选的是，剥离层31能够应用例如氯乙烯-醋酸乙烯共聚物等公知的易剥离性的粘接剂，厚度形成为约1μm～几μm。另外，剥离层31 也可以是在这些粘接剂上层叠了树脂薄膜的构造。即，在热膨胀层2 的表面涂布粘接剂而贴合树脂薄膜。通过采用这样的构造，能够在片材成形品11的制造过程中有效地将油墨接受层4去除。关于树脂薄膜，优选厚度为10～几十μm左右，能够应用食品包装用等市售的公知薄膜。
(油墨接受层)
热膨胀层2通常因疏水性而在膨胀前难以使油墨附着，所以为了使构成光热转换部件5的黑色油墨附着，油墨接受层4被设置于热膨胀层覆盖树脂片材10的最表面。油墨接受层4采用通常的喷墨打印机印刷纸中使用的油墨接受层，由使空隙吸收油墨的多孔质的二氧化硅、氧化铝(空隙型)、膨润并吸收油墨的高吸水性聚合物(膨润型) 等构成，根据材料等而形成为10～几十μm左右的厚度。
〔片材成形品的制造方法〕
(制造装置)
对本发明的片材成形品的制造中使用的装置进行简单说明。在片材成形品11的材料即热膨胀层覆盖树脂片材10的制造中，使用在基材1上形成膨胀前的热膨胀层2、剥离层31及油墨接受层4的各个涂布装置、以及根据需要为了将热膨胀层覆盖树脂片材10加工成定形尺寸而对纸等进行裁切的公知的裁切机(图示省略)。在片材成形品11的制造中，使用在热膨胀层覆盖树脂片材10的表面用黑色油墨来印刷光热转换部件5的印刷机(图示省略)、将热膨胀层覆盖树脂片材10切制为片材成形品11的展开形状的加工器具(图示省略)、以及通过对热膨胀层覆盖树脂片材10照射近红外线来将光热转换部件5加热而使热膨胀层2膨胀的光照射装置7(参照图5)。
涂布装置是将涂料涂布于片状的部件并形成均匀的厚度的涂膜的装置，能够采用棒式涂布、辊涂、喷涂等方式的公知的装置，形成热膨胀层2的装置特别优选适于均匀的厚涂的棒式涂布方式的装置。
印刷机是用黑色油墨印刷光热转换部件5的印刷机，能够从胶印、喷墨等公知的装置中选择与印刷品质等对应的装置，特别优选适于少量生产的喷墨式。另外，印刷机采用能够与作为被印刷物的热膨胀层覆盖树脂片材10的尺寸及厚度对应的规格，并且采用被印刷物不被加热到热膨胀层2的膨胀开始温度TEs以上的方式。
加工器具是将热膨胀层覆盖树脂片材10切割为片材成形品11的展开形状(参照图1B)的工具。具体而言，使用如剪刀、切割刀那样的刀具或冲裁机、或者电锯等与热膨胀层覆盖树脂片材10的刚性、厚度等对应、并且非加工件不被加热到热膨胀层2的膨胀开始温度TEs以上那样的公知工具。
光照射装置7是对热膨胀层覆盖树脂片材10的形成了光热转换部件5的一侧的面(印刷面)照射光、使热膨胀层2加热的装置。以下，关于光照射装置，参照图5及图6简单进行说明。图5及图6是说明片材成形品的制造中使用的光照射装置的概要的剖视图。
如图5所示，光照射装置7具备光照射部71、冷却器72、防护板73及输送机构8。光照射部71是对被处理物(切制出的热膨胀层覆盖树脂片材10)照射光的光照射装置7中的主要部件，包括光源 7a及反射板7b。在光照射装置7中，光照射部71为了对被处理物的上表面照射光而被设置于输送被处理物的输送机构8的上方，遍及光照射装置7能够应对的被处理物的输送宽度方向(图5的纸面垂直方向)的全长(全宽)地照射光。光源7a放射被光热转换部件5转换为热的包括近红外线的光，例如采用卤素灯。反射板7b为了从光源 7a向被处理物有效地照射光，形成为大致半圆柱的柱面形状的曲面并在内侧具有镜面，将光源7a的与被处理物对置的一侧的相反侧即上侧覆盖。这样的光照射部71能够采用用来从将热膨胀层2层叠于厚纸等而成的热膨胀性片材来形成表面具有凹凸的立体造形物的公知的装置的部件。冷却器72是空冷方式的风扇、水冷方式的散热器等，被设置于反射板7b的附近。防护板73是水平地配置于光照射部 71的整个正下方的平板件，为了防止在被处理物从输送路径浮起的情况下与反射板7b、光源7a接触，此外为了防止被处理物靠近光源 7a从而过量地发热，从而根据需要而设置。防护板73采用光(近红外线)的透射率高的例如玻璃板，以避免遮蔽来自光照射部71的光。
输送机构8将被处理物以一定速度在水平的一个方向上输送，使被处理物的整体(输送方向长度)至少移动在从光照射部71照射光的区域(光照射区域)、即光照射部71的正下方完全通过的距离。输送机构8例如是带式输送机，由带81、主动带轮(驱动带轮)82、尾带轮83以及使主动带轮82旋转驱动的马达(图示省略)等构成。在上方载置被处理物的带81由导热率低的橡胶等构成，以避免在作为被处理物的热膨胀层覆盖树脂片材10中在面方向上传播热。
另外，光照射装置7还能够使光照射部71上下反转，对被处理物(热膨胀层覆盖树脂片材10)的下表面照射光。在该情况下，光照射部71配置于输送机构8的下方或上侧的带81的下方，所以带 81采用透光性部件以避免遮蔽来自光照射部71的光。这样的将光透射的带例如用浸渍了高耐热性树脂的玻璃布形成，能够采用在产品的外观检查等中使用的带式输送机的带。
输送机构8不限于带式输送机，例如也可以具备辊式输送机和载置被处理物的运转型的工作台(参照后述第3实施方式)。或者，输送机构8也可以是齿条和行星齿轮的方式、滚珠丝杠方式那样的公知的线性运动机构，避开光照射区域而配置，并与工作台的边缘连接。另外，输送机构8还能够采用不是使被处理物而是使光照射部71在一个方向上移动的线性运动机构。另外，光照射装置7还能够不具备输送机构8而采用光照射部71排列设置有多个光源7a而面状地照射光的结构，对被处理物的上表面或下表面的整体同时照射光。
或者，如图6所示，光照射装置7A具备光照射部71、冷却器 72、工作台74、搬入引导板75、压辊76、输送机构8A及输送机构 8B。光照射部71及冷却器72除了为了使光照射部71向上方照射光而使上下反转地配置以外，是与光照射装置7同样的构造。工作台 74是载置被处理物的平板状的部件，遍及光照射部71的正上方整体及其后方而水平地配置。工作台74为了避免妨碍由光照射引起的被处理物的变形，从而一直设置到光照射区域的前端。工作台74为了使得来自下侧的光照射部71的光向被处理物的下表面照射，从而由光的透射率高、而且与光照射装置7的带81同样地导热率低的材料构成，例如采用玻璃板。搬入引导板75是支承被供给的被处理物的水平的平板状部件，为了通过输送机构8A引导到工作台74上而被设置于工作台74的后侧。压辊76配置于被处理物的上侧、光照射区域的前端附近，为了从上方进行按压以避免被处理物从工作台74浮起而远离光照射部71，从而根据需要而设置。压辊76被输送宽度方向的轴以旋转自如的方式支承，以使得即使被处理物接触也不妨碍其输送。
输送机构8A将被处理物以一定速度在水平的一个方向上输送，使其通过光照射区域。输送机构8A是印刷机等的输送机构中应用的片材装载机(sheet loader)，由主输送辊84、输送辊85以及使它们旋转驱动的马达(图示省略)等构成。主输送辊84配置于工作台74的上侧，将被处理物从上方对工作台74按压并使其一边滑动一边输送。优选的是，主输送辊84配置于光照射区域的输送方向中心或靠其后方，以避免妨碍被处理物的由光照射引起的变形。输送辊85上下一组地从两面夹持被处理物，从搬入引导板75上向工作台74上输送。主输送辊84及输送辊85遍及输送宽度方向整体(全宽)而设置，以使得无论被处理物的平面形状即片材成形品11的展开形状如何都在一个方向上输送。
输送机构8B为了将处理(光照射)已完成的被处理物顺畅地从光照射区域搬出而根据需要设置，配置于工作台74的前侧附近的、比工作台74靠下方。输送机构8B例如是与光照射装置7(参照图5) 的输送机构8同样的带式输送机。
(片材成形品的制造方法)
关于第1实施方式的片材成形品的制造方法，参照图7、图8A～图8D并适当参照图1A～图3进行说明。图7是表示本发明的第1实施方式的立体造形物制造方法的流程的流程图。图8A～图8D是对本发明的第1实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，图8A表示热膨胀层形成工序中的剖视图，图8B表示油墨接受层形成工序中的剖视图，图8C表示印刷工序中的剖视图，图8D表示光照射工序中的剖视图。如图7所示，本实施方式的片材成形品的制造方法，依次进行制造热膨胀层覆盖树脂片材10的热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10、印刷工序S21、切割工序S23、光照射工序S24、油墨去除工序S25。另外，热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10依次进行热膨胀层形成工序S11、剥离层形成工序S12、油墨接受层形成工序 S13，进而之后根据需要进行裁切工序S14。
在热膨胀层形成工序S11中，如图8A所示，在基材1的一面上 (表侧)形成热膨胀层2。基材1在裁切前是与涂布装置对应的大小的例如较长的卷状。将热膨胀性的微囊、白色颜料及热塑性树脂溶液混合而调制糊剂(slurry)，用涂布装置将糊剂涂布于基材1，使其干燥，进而根据需要进行再涂，形成一定的厚度t0的热膨胀层2。另外，在图8A～图8D及后述的对其他立体造形物制造方法进行说明的剖视图中，将热膨胀层2用模拟了微囊的点图案表示，将膨胀的程度用点(圆)径的大小表示。
在剥离层形成工序S12中，在热膨胀层2上形成剥离层31(参照图8B)。然后，在油墨接受层形成工序S13中，如图8B所示，在剥离层31上形成油墨接受层4。在这些工序S12、S13中，将剥离层 31、油墨接受层4的各自的材料用涂布装置进行涂布，使其干燥，形成为规定的厚度。
在裁切工序S14中，将基材1及其上的热膨胀层2、剥离层31、油墨接受层4进行切割，得到与在后续的印刷工序S21中使用的印刷机对应的尺寸的热膨胀层覆盖树脂片材10(参照图4)。
在印刷工序S21中，如图8C及图1B或图2B所示，在热膨胀层覆盖树脂片材10的表面的油墨接受层4上用黑色油墨印刷线而形成光热转换部件5。另外，图8C、8D及后述的剖视图表示与线(光热转换部件5)垂直的剖面。这里，对光热转换部件进行说明。
光热转换部件5是在热膨胀层覆盖树脂片材10的表面呈线状形成的黑色图案，在该线处将基材1向内侧弯曲而形成片材成形品11。在本实施方式中，光热转换部件5对于基材1形成于热膨胀层2侧的表面，所以相当于凸折线。光热转换部件5是吸收特定波段的光例如近红外线(波长780nm～2.5μm)并将其转换为热而放出的部件，具体而言由含有炭黑的通常印刷用的黑色(K)油墨构成。光热转换部件5在被照射光时放出热，将热膨胀层2及基材1加热，使热膨胀层 2膨胀，而且使基材1能够塑性变形。另外，在印刷工序S21中，也可以将光热转换部件5不仅印刷凸折线而且还印刷成为后续的切割工序S23所用的剪切线的轮廓线(图1B、图2B的粗线)。另外，在本说明书中，所谓的“光”，只要不另行记载，就设为被光热转换部件 5的炭黑转换为热的近红外线(近红外光)。另外，只要能被转换为热，则不限于光，能够应用包含电波等的电磁波。
关于光热转换部件5，炭黑的浓度越高即颜色越浓(发黑)，则被照射光时的发热温度越上升，所以被调整为在后续的光照射工序 S24中将热膨胀层2及基材1加热为适当的温度那样的浓度(黑色浓度)。另外，关于光热转换部件5，线宽(图中的横向长度)越粗，则热膨胀层2膨胀的区域越宽从而膨胀量(体积的增量)越大，能够提高热膨胀层2作用于基材1的载荷而以更大的角度弯曲。光热转换部件5如果线宽足够粗，则即使黑色浓度以某种程度较淡，也能够使基材1弯曲。但是，若光热转换部件5的线宽过粗则片材成形品11 的棱线成为低曲率而带有圆角，进而棱线成为双重线。相反地，若光热转换部件5的线宽过细，则热膨胀层2的膨胀量不足，而且，基材 1的被加热的区域较窄，无法使基材1弯曲，进而，即使黑色浓度较高，炭黑的绝对量也不足，热膨胀层2不膨胀。基材1越厚，则将光热转换部件5的黑色浓度设计得越高，将线宽设计得越粗，以使作用的载荷变高而且使热在厚度方向整体从光热转换部件5传播。另外，在后续的光照射工序S24中，若光的输出高且照射时间长，则热膨胀层2的膨胀量增大。因此，光热转换部件5优选根据基材1的厚度、光的照射条件等而对应于黑色浓度来设定线宽。并且，也可以根据所要求的弯曲角来使线宽、黑色浓度变化。另外，在印刷上述的轮廓线的情况下，在能够视觉辨认的范围内，印刷为热膨胀层2不被加热到膨胀开始温度TEs以上的黑色浓度(灰色)、线宽，或者，在切割工序 S23中在轮廓线的内侧进行切割并去除。
在切割工序S23中，将形成了光热转换部件5的热膨胀层覆盖树脂片材10用图1B(或图2B)中粗线所示的轮廓线进行切割，切制成片材成形品11的展开形状。
在光照射工序S24中，对于切割出的热膨胀层覆盖树脂片材10，用光照射装置7(7A)对印刷有光热转换部件5一侧的面(表面)照射光。热膨胀层覆盖树脂片材10被输送机构8(8A)输送从而印刷有光热转换部件5的部分进入到光照射区域，光入射到光热转换部件5，当被吸收则转换为热从而光热转换部件5发热，热膨胀层2被加热，进而热从热膨胀层2的表面在厚度方向上传播从而基材1被加热。热膨胀层2中，达到了膨胀开始温度TEs以上的部分发泡，要从线状的光热转换部件5的正下方以线为中心向四方膨胀，如图8D中空白箭头所示那样主要向没有障碍的表面膨胀，进而在热膨胀层2内在线宽方向上向外侧推出地膨胀。此时，若基材1达到热变形温度TD以上，则如该图中空白箭头所示那样，向热膨胀层2的外侧推出的力作用于基材1，基材1塑性变形从而热膨胀层覆盖树脂片材10在线(光热转换部件5)的两侧向基材1侧弯折而弯曲。若热膨胀层覆盖树脂片材10的印刷有光热转换部件5的部分从光照射区域退出、向该部分的光的照射停止并经过了一定时间(短时间)，则被光热转换部件 5加热了的基材1被冷却到小于热变形温度TD，由此该印刷有光热转换部件5的部分的热膨胀层覆盖树脂片材10的变形完成。热膨胀层覆盖树脂片材10当基材1为热变形温度TD以上并且热膨胀层2的膨胀正在进展时，逐渐弯折而弯曲角渐增。因此，只要热膨胀层2的膨胀不饱和，光的照射时间越长，则棱线的弯曲角越大。光的照射时间能够通过光照射装置7的输送速度来调整。
另外，在本实施方式中，在使用了从上方照射光的光照射装置7 的情况下，热膨胀层覆盖树脂片材10使表面朝上地被处理，如图5 所示，棱线成为凸折而浮起。另一方面，在使用了从下方照射光的光照射装置7A的情况下，热膨胀层覆盖树脂片材10使表面朝下地被处理，如图6所示，棱线成为凹折而端部浮起。
优选的是，在热膨胀层2达到了膨胀开始温度TEs的时间点，基材1达到热变形温度TD以上。关于热膨胀层2，若在膨胀时基材1 小于热变形温度TD，则偏向表面侧而膨胀，所以向线宽方向的膨胀量变少，即使之后基材1达到热变形温度TD，作用于基材1的载荷也变低，弯曲角变小。在本实施方式中，在发热了的光热转换部件5 的作用下，与基材1相比热膨胀层2先升温，所以如上述那样，优选的是，热膨胀层2的膨胀开始温度TEs比基材1的热变形温度TD高。另外，热膨胀层2的加热温度(最高温度)优选的是最大膨胀温度 TEmax(TEs+30～50℃左右)附近，具体而言为(TEmax+5℃)以下。因此，关于光热转换部件5，将黑色浓度设计为发热到TEs以上并且 TD以上，优选的是，设计发热到TEmax附近的黑色浓度。
另外，若热膨胀层覆盖树脂片材10在光照射区域弯曲，则热膨胀层覆盖树脂片材10表面的光热转换部件5与光源7a的距离变化，因此存在不被加热到所设计的温度的情况。另一方面，从被照射光而光热转换部件5发热、到热传播到热膨胀层2及基材1并开始膨胀、弯曲为止，需要某种程度的时间。因此，在光照射工序S24中，优选的是，热膨胀层覆盖树脂片材10在通过了光照射装置7(7A)的光照射区域以后开始弯曲。为了使得光热转换部件5发热到所需要的温度而将光照射充分的时间，并且为了使得热膨胀层覆盖树脂片材10 在上述的时机弯曲而设定光照射装置7的光源7a的输出、输送速度等。另外，关于热膨胀层覆盖树脂片材10的输送方向，只要切割出的热膨胀层覆盖树脂片材10(片材成形品11的展开形状)在光照射装置7(7A)的输送宽度内即可，没有被特别规定，但优选的是，用于形成片材成形品11的1边的棱线的光热转换部件5的输送方向长度较小。因此，关于片材成形品11，优选在图1B中的左右方向或上下方向上输送。
进而，在使用光照射装置7的情况下，优选的是，在热膨胀层覆盖树脂片材10(片材成形品11的展开形状)的整体通过了光照射区域以后开始弯曲。在尚未由光照射装置7完成光照射的区域残存的状态下，当先被照射了光的区域弯曲，则根据片材成形品11的形状，热膨胀层覆盖树脂片材10有可能在光照射区域内从作为规定的输送路径的带81上浮起而不被加热到所设计的温度。另一方面，在使用光照射装置7A的情况下，热膨胀层覆盖树脂片材10在输送辊85及主输送辊84和工作台74这2个部位分别以输送宽度方向整体被夹持，以与工作台74接触的状态被输送，所以光照射部71的光源7a 与被处理物的距离保持一定。因此，即使热膨胀层覆盖树脂片材10 的整体在通过光照射区域之前开始弯曲光也被均匀地照射，所以片材成形品11的展开形状的尺寸可以较大。
在油墨去除工序S25中，从弯曲了的热膨胀层覆盖树脂片材10 的表面，将油墨接受层4用剥离层31剥离。由此，棱线上的黑色的线即光热转换部件5被去除，得到图3所示的片材成形品11。
片材成形品11进一步如图1A所示那样被组装成箱体而完成。此时，根据需要，用基于手工作业等的某种程度的外力，将在光照射工序S24中形成的折线，以使弯曲角增大的方式进一步更深地弯折，或者以使弯曲角减小的方式展开。折线本身由于在光照射工序S24中形成而带有折痕，所以折线(棱线)的位置偏离、在基材1中产生裂纹这样的情况不会发生。另外，片材成形品12利用圆弧状的折线，侧面从顶面、底面立起而成为各面弯曲了的状态，所以将顶面－底面间等的直线状的折线根据需要较深地弯折，如上述那样，将卡爪插入切口1c而完成(参照图2A、图2B)。或者，片材成形品12也可以将重叠区域1m(参照图2B)作为贴合区域，将其表面(热膨胀层2) 和底面端的背面(基材1)用粘接剂粘接，或者热压接。热压接在基材1小于热膨胀层2的膨胀开始温度TEs且由能够热压接的树脂材料构成的情况下进行。在这些情况下，不形成卡爪及切口1c。
(变形例)
在切割工序S23中，热膨胀层覆盖树脂片材10也可以是，不将轮廓线全部切割，只要是光照射工序S24中的弯曲不被妨碍的形状即可。该情况下，在光照射工序S24之后，使用剪刀等，在剩余的轮廓线处将弯曲了的热膨胀层覆盖树脂片材10切割而切去不要的部分。
另外，在光照射工序S24中使用光照射装置7A的情况下，热膨胀层覆盖树脂片材10在后端通过了主输送辊84之后成为不被夹持的状态，向后端附近的光照射变得不被控制。因此，例如，关于在展开形状的端附近具有棱线的片材成形品12(参照图2B)，优选的是，在切割工序S23中，如图9所示那样设为在一端连结有把持部10t的状态。这里，在通过片材成形品12的组装而被向内侧折入的重叠区域 1m，连结有把持部10t。这样的热膨胀层覆盖树脂片材10，以把持部 10t成为后端的方式被供给至光照射装置7A。另外，在图9中，用空白箭头表示热膨胀层覆盖树脂片材10的输送方向。关于把持部10t，从其端部到光热转换部件5的最短的输送方向长度设为光照射装置7A中的从与主输送辊84的接触位置到光照射区域的前端的距离以上。另外，把持部10t的输送宽度方向长度设为，被主输送辊84和工作台74充分牢固地把持、热膨胀层覆盖树脂片材10不会在输送宽度方向上倾斜地被输送的长度。通过在光照射工序S24中使这样的把持部10t残存，从而热膨胀层覆盖树脂片材10能够使用光照射装置 7A对全部的光热转换部件5均匀地照射光。
光热转换部件5还能够不使用印刷机而形成。在印刷工序S21中，例如，用黑色油墨的毡笔、墨汁和笔、铅笔等书写工具、通过手绘在热膨胀层覆盖树脂片材10的表面形成凸折线。关于书写工具，优选容易以一定的黑色浓度且以一定的线宽描绘、并且由于热膨胀层2是软质的所以笔压不高的书写工具，具体而言毡笔是优选的。
片材成形品11根据试作等、用途，也可以不进行油墨去除工序 S25，而保持在表面沿着棱线而附着有光热转换部件5的状态。该情况下，热膨胀层覆盖树脂片材10可以不具备剥离层31，因此，不进行剥离层形成工序S12。
弯曲了的热膨胀层覆盖树脂片材10也可以是，在油墨去除工序 S25中将油墨接受层4去除时，连其下的热膨胀层2一起剥离，如图 10所示那样成为仅由弯曲了的基材1构成的片材成形品11A。片材成形品11A由于没有热膨胀层2所以棱线不会浮起而醒目，成为，质感为基材1的质感，进而根据基材1的材料而具有透明感。片材成形品 11A从图11所示的热膨胀层覆盖树脂片材10B来制造。图11是示意地表示本发明的第1实施方式的变形例的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。
热膨胀层覆盖树脂片材10B为了能够将热膨胀层2从基材1剥离而如图11所示那样，在基材1与热膨胀层2之间层叠而设置剥离层 31A，来代替热膨胀层覆盖树脂片材10的剥离层31。基材1、热膨胀层2及油墨接受层4的各结构如在上述实施方式中说明的那样。
(剥离层)
剥离层31A为了在片材成形品11A的制造过程中从弯曲了的基材1(片材成形品11A)将在棱线上膨胀了的热膨胀层2去除而设置。关于剥离层31A，相对于在片材成形品11A的制造过程中使热膨胀层 2膨胀时的加热温度至少具有暂时的耐热性，具有在热膨胀层2的膨胀及基材1的弯曲时不会剥离的粘接强度，并且为了避免妨碍基材1 的弯曲等而形成具有柔软性的涂膜。剥离层31A例如能够采用能够以基材1不熔融的程度的温度而硬化的热硬化型粘接剂、紫外线硬化型粘接剂，厚度形成为约1μm～几μm是优选的。另外，剥离层31A可以是对这些粘接剂层叠了具有柔软性的树脂薄膜的构造。关于树脂薄膜，为了不妨碍从热膨胀层2向基材1的热的传播，优选厚度为1～ 20μm左右的薄膜，能够采用食品包装用等市售的公知的薄膜。作为树脂薄膜，例如可以举出乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)树脂薄膜。进而，剥离层31A可以由树脂薄膜单独构成，也可以热压接(层压) 于基材1而形成。该热压接可以基于基材1或构成剥离层31A的树脂薄膜的任一方的热封(热熔敷)性。
(片材成形品的制造方法)
本变形例的片材成形品的制造方法如图7所示，依次进行制造热膨胀层覆盖树脂片材10B的热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10、印刷工序S21、切割工序S23、光照射工序S24及油墨去除工序S25(热膨胀层去除工序)。另外，热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10中，将上述实施方式中的相同工序S10的剥离层形成工序S12和油墨接受层形成工序S13的顺序替换而进行。即，在基材1上的剥离层31A 的表面形成热膨胀层2。另外，在油墨去除工序S25中，从弯曲了的热膨胀层覆盖树脂片材10B将热膨胀层2剥离而形成片材成形品 11A。另外，如片材成形品12(参照图2A、图2B)那样具有贴合区域(重叠区域1m)的情况下，能够将基材1彼此通过热压接来粘接。
可以是，在由树脂薄膜构成的剥离层31A上形成了热膨胀层2 后，将剥离层31A与基材1以小于热膨胀层2的膨胀开始温度TEs来热压接。另外，在本变形例中，还能够采用不设置剥离层31A而能够将热膨胀层2与基材1剥离的结构，因此，基材1由能够以小于热膨胀层2的膨胀开始温度TEs来热压接的树脂构成。详细地说，在剥离纸等上形成热膨胀层2，将其表面与基材1热压接，将剥离纸剥离并形成油墨接受层4。或者，也可以在剥离纸等上形成油墨接受层4，并在其上形成热膨胀层2。
关于片材成形品11，还能够对热膨胀层覆盖树脂片材的基材1 侧的表面(背面)印刷黑色的线，并对该面进行光照射而制造。这样的片材成形品11，被组装成箱体时由于在内面印刷有线所以难以视觉辨认，可以不进行油墨去除工序S25。这样的片材成形品11从图12所示的热膨胀层覆盖树脂片材10C来制造。图12是示意地表示本发明的第1实施方式的变形例的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。
热膨胀层覆盖树脂片材10C为了能够进行向背面的印刷而如图 12所示那样，在基材1的背面覆盖设置油墨接受层4，即，将油墨接受层4、基材1、热膨胀层2、油墨接受层4依次层叠而成。热膨胀层覆盖树脂片材10C的各个要素如在上述实施方式中说明的那样。但是，在本变形例中，基材1在被着色的情况下采用黑色以外的(不含有炭黑的)颜料。另外，基材1的热变形温度TD只要在热膨胀层2 的膨胀温度域内则也可以高于膨胀开始温度TEs。
(片材成形品的制造方法)
关于本变形例的片材成形品的制造方法，参照图13A、图13B并适当参照图7进行说明。图13A、图13B是对本发明的第1实施方式的变形例的立体造形物制造方法进行说明的示意图，图13A表示印刷工序中的剖视图，图13B表示光照射工序中的剖视图。本变形例的片材成形品的制造方法，依次进行制造热膨胀层覆盖树脂片材10C 的热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10、印刷工序S21、切割工序S23 及光照射工序S24(参照图7)。另外，热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10中，不进行上述实施方式中的相同工序S10的剥离层形成工序 S12，另外对两面进行油墨接受层形成工序S13。或者，也可以在对基材1的背面形成了油墨接受层4后，在基材1的表面形成热膨胀层 2。进而，关于与上述实施方式不同的工序，详细地进行说明。
在印刷工序S21中，如图13A所示，在热膨胀层覆盖树脂片材 10C的背面的油墨接受层4上用黑色油墨印刷线，形成光热转换部件5A。光热转换部件5A是在热膨胀层覆盖树脂片材10C的背面形成为线状的黑色图案，在后续的光照射工序S24中热膨胀层覆盖树脂片材10C与上述实施方式同样地使表面成为外侧而弯曲，所以光热转换部件5A相当于凹折线。光热转换部件5A的其他结构与上述实施方式中的光热转换部件5大致相同，另外，也可以印刷用于切割工序S23 的成为剪切线的轮廓线。但是，在光照射工序S24中，热膨胀层2相对于光热转换部件5A的正上方在线宽方向上扩展了某种程度的区域中膨胀，所以在基材1的被加热的区域得以确保的范围中，将光热转换部件5A的线宽设计得较细是优选的。
在光照射工序S24中，对于在切割工序S23中切割后的热膨胀层覆盖树脂片材10C，用光照射装置7(7A)对印刷了光热转换部件5A 的一侧的面(背面)照射光。于是，光热转换部件5A发热，基材1 被加热，进而热在基材1中在厚度方向上传播而热膨胀层2被加热。由此，如图13B所示，与上述实施方式同样地，在光热转换部件5A 的正上方及其附近，热膨胀层2膨胀，基材1塑性变形，热膨胀层覆盖树脂片材10C在线(光热转换部件5A)的两侧向基材1侧弯折而弯曲。在本变形例中，成为热源的光热转换部件5A设置为靠近基材 1，所以基材1与热膨胀层2相比先被加热。因此，在热膨胀层2达到膨胀开始温度TEs之前，基材1易于达到热变形温度TD，特别是，即使基材1较厚，其厚度方向整体也被加热到热变形温度TD以上而易于塑性变形。另一方面，与上述实施方式相比，热膨胀层2为膨胀开始温度TEs以上的时间、即膨胀进展的时间比光照射时间短，基材 1越厚则该倾向越强。因此，为了使热膨胀层2充分地膨胀，优选设定光热转换部件5A的黑色浓度及线宽、或者光照射装置7的输出，以使得光热转换部件5A以短时间发热到高温。
在本变形例中，在使用了光照射装置7的情况下，热膨胀层覆盖树脂片材10C使背面(印刷面)朝上而被处理，棱线成为凹折而端部浮起。另一方面，在使用了光照射装置7A的情况下，热膨胀层覆盖树脂片材10C使背面朝下而被处理，棱线成为凸折并浮起。
热膨胀层覆盖树脂片材10C在表面(热膨胀层2上)也覆盖设置有油墨接受层4，所以可以与上述实施方式同样地在表面印刷光热转换部件5。通过用热膨胀层覆盖树脂片材10C制造片材成形品11，能够使黑色的线附着于外面、内面的任意一面，换言之，能够使线不附着于希望侧的面。或者，热膨胀层覆盖树脂片材10C可以作为背面印刷专用，仅在背面覆盖油墨接受层4，进而还能够在油墨接受层4与基材1之间设置剥离层31(参照图4)，在光照射工序S24后进行油墨去除工序S25，制造在内面未附着有黑色的线的片材成形品11。本变形例中的剥离层31例如能够将树脂薄膜热压接于基材1而形成。
〔第2实施方式〕
第1实施方式的立体造形物，利用在热膨胀层覆盖树脂片材的一方的表面所印刷的线状的光热转换部件将热膨胀层和基材这2层加热，所以为了使热膨胀层覆盖树脂片材弯曲，需要将这2层以限定于线(光热转换部件)上的区域而在适当时机达到各自的适当温度的方式进行加热。因此，使各层尤其是基材较厚是困难的。因此，采用通过将透射光的部件应用于基材从而能够容易地将各层适当地加热的构成。以下，关于本发明的第2实施方式的立体造形物，与其制造方法一起，参照图14及图15A～图15D、并适当参照图1A、图1B、图2A、图2B及图10进行说明。图14是表示本发明的第2实施方式的立体造形物制造方法的流程的流程图。图15A～图15D是对本发明的第2实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，图15A 表示热膨胀层形成工序中的剖视图，图15B表示印刷工序中的剖视图，图15C表示贴合工序中的剖视图，图15D表示光照射工序中的剖视图。关于与上述实施方式(参照图1A～图11)相同的要素，附以相同的符号并省略说明。
本发明的第2实施方式的片材成形品(立体造形物)11A，与第 1实施方式的片材成形品11或片材成形品12同样地，是图1A或图 2A所示的箱体，与第1实施方式的变形例同样地，如图10所示那样仅由弯曲了的基材1A构成。这样的片材成形品11A从图15A、图15B 所示的热膨胀薄膜20及树脂片材10A来制造。
树脂片材10A是用于印刷构成光热转换部件5的黑色油墨的被印刷物，如图15B所示，为了使基材1A能够印刷而在表面(上表面) 覆盖油墨接受层4，进而在油墨接受层4与基材1A之间具备剥离层 31A。树脂片材10A，与第1实施方式的热膨胀层覆盖树脂片材10 同样地，只要是片材成形品11A的展开形状(参照图1B、图2B)以上的尺寸即可，设为与在制造片材成形品11A时用于形成光热转换部件5的印刷机对应的尺寸。热膨胀薄膜20是能够在制造片材成形品 11A时向基材1A(树脂片材10A)容易地层叠热膨胀层2的薄膜状的部件，将热膨胀层2与粘接层32层叠而成，进而粘接层32一侧被贴合于剥离纸33并被支承。热膨胀薄膜20只要是片材成形品11A 的展开形状以上的尺寸即可，设为与树脂片材10A相同形状或比其小的尺寸。
基材1A是与第1实施方式的基材1大致同样的结构，但设为充分地透射光的构造，在被着色的情况下与厚度等相应地抑制颜料的含有量是优选的，另外，不含有黑色的颜料。剥离层31A为了在片材成形品11A的制造过程中从弯曲了的基材1A(片材成形品11A)将油墨接受层4及贴合于其上的热膨胀层2去除而设置，是与第1实施方式的变形例(参照图11)同样的结构。热膨胀层2及油墨接受层4 的各结构如在第1实施方式中说明的那样。粘接层32是将树脂片材 10A的表面的油墨接受层4与热膨胀层2贴合的粘接剂，从公知的粘接剂中选择。因此，粘接层32采用如下这样的粘接剂，该粘接剂，与油墨接受层4及热膨胀层2的密接性好，至少比剥离层31A－基材 1A间的密合性高，此外，在用于使基材1A、热膨胀层2塑性变形、膨胀的加热温度下也能够维持上述密接性，进而为了不妨碍基材1A 的弯曲等而具有柔软性。粘接层32为了不妨碍从光热转换部件5向热膨胀层2的热的传播，优选厚度形成为约1～20μm，更优选小于 10μm。剥离纸33被设置于热膨胀薄膜20的背面并覆盖粘接层32，对软质的热膨胀层2进行支承。剥离纸33在片材成形品11A的制造过程中被去除，所以是能够从粘接层32剥离的薄膜状的部件，能够采用一般的两面胶带的剥离纸。即，粘接层32与剥离纸33都能够采用两面胶带。
(片材成形品的制造方法)
本实施方式的片材成形品的制造方法如图14所示，在分别进行了制造热膨胀薄膜20的热膨胀层形成工序S11A、制造树脂片材10A 的工序S12A、S13、S14以及印刷工序S21后，依次进行将树脂片材 10A与热膨胀薄膜20贴合的贴合工序S22、切割工序S23、光照射工序S24A及热膨胀层去除工序S25A。另外，在热膨胀层形成工序S11A 之后并且在贴合工序S22之前，根据需要，进行将热膨胀薄膜20切割的切割工序S15。在本实施方式的片材成形品的制造中，能够使用在第1实施方式的片材成形品的制造中使用的装置。
在热膨胀层形成工序S11A中，如图15A所示，在涂布于剥离纸 33的粘接层32上涂布糊剂而形成热膨胀层2，得到热膨胀薄膜20。除了形成的基底不同以外，与第1实施方式的热膨胀层形成工序S11 是同样的。或者，也可以将热膨胀层2形成于其他剥离纸等，并在其上涂布粘接层32，贴合于剥离纸33。将得到的热膨胀薄膜20在切割工序S15中切制为与树脂片材10A或片材成形品11A的展开形状相应的形状。
在剥离层形成工序S12A中，在基材1A上形成剥离层31A(参照图15B)。例如，将构成剥离层31A的树脂薄膜与基材1A重叠并热压接。然后，在油墨接受层形成工序S13中，在剥离层31A上形成油墨接受层4(参照图15B)。在裁切工序S14中，将形成了剥离层31A及油墨接受层4的基材1A裁切为规定的尺寸，得到树脂片材 10A。
在印刷工序S21中，如图15B所示，在树脂片材10A的表面的油墨接受层4上用黑色油墨印刷线而形成光热转换部件5。光热转换部件5的结构如在第1实施方式中说明的那样，在后续的光照射工序 S24A中树脂片材10A使印刷面成为外侧而弯曲，所以光热转换部件 5相当于凸折线。另外，也可以印刷用于切割工序S23的成为剪切线的轮廓线。
在贴合工序S22中，如图15C所示，从热膨胀薄膜20将剥离纸 33剥离，利用粘接层32而与树脂片材10A的表面(印刷面)贴合并密接。此时，热膨胀薄膜20以将树脂片材10A中构成片材成形品11A 的区域完全覆盖的方式而被贴合。然后，将贴合的树脂片材10A及热膨胀薄膜20(层叠体)在切割工序S23中切制为片材成形品11A 的展开形状。
在光照射工序S24A中，对于切割出的树脂片材10A和热膨胀薄膜20的层叠体，用光照射装置7(7A)对树脂片材10A侧的面(基材1A的背面)照射光。当光透射过基材1A并入射到光热转换部件 5，则光热转换部件5发热，其上下的热膨胀层2和基材1A分别被加热，如图15D所示，层叠体在线(光热转换部件5)的两侧向基材 1A侧弯折而弯曲。在本实施方式中，成为热源的光热转换部件5设置于热膨胀层2与基材1A之间，所以在上下两方向上传播热而热效率好，热膨胀层2与基材1A并行地被加热。因此，在热膨胀层2达到膨胀开始温度TEs之前，基材1A易于达到热变形温度TD，特别是，即使基材1A较厚，其厚度方向整体也被加热到热变形温度TD以上而易于塑性变形。进而，热在厚度方向上的传播距离短，所以热膨胀层2和基材1A的被加热的区域不易从光热转换部件5向线宽方向扩展，特别是易于控制热膨胀层2的膨胀的区域，基材1A的棱线的圆度得以抑制。
在本实施方式中，在使用了光照射装置7的情况下，使树脂片材 10A侧的面(基材1A的背面)朝上而进行处理，棱线成为凹折而端部浮起。另一方面，在使用了光照射装置7A的情况下，使树脂片材 10A侧的面朝下而进行处理，棱线成为凸折而浮起。
在热膨胀层去除工序S25A中，从弯曲了的树脂片材10A将贴合于表面的热膨胀薄膜20剥离。利用热膨胀薄膜20的粘接层32，将树脂片材10A的油墨接受层4及剥离层31A一起去除，得到仅由弯曲的基材1A构成的片材成形品11A。
(变形例)
在本实施方式中，还能够使热膨胀薄膜20不具备粘接层32，在贴合工序S22中涂布粘接剂(粘接层32)而将热膨胀薄膜20与树脂片材10A贴合。
在本实施方式中，也可以对热膨胀薄膜20印刷光热转换部件5。因此，在热膨胀层形成工序S11A中，将热膨胀层2涂布并形成于剥离纸等，在该热膨胀层2上形成油墨接受层4，之后裁切为与印刷机对应的尺寸来得到热膨胀薄膜20。在该热膨胀薄膜20的油墨接受层4上形成光热转换部件5。然后，将基材1A贴合于热膨胀薄膜20的印刷面(贴合工序S22)，将剥离纸剥离而使热膨胀层2在表面露出。此时，可以用粘接剂等剥离层31A进行贴合，也可以在小于热膨胀层2的膨胀开始温度TEs的温度下通过基材1A的热压接来进行贴合。以后，与上述实施方式同样地，依次进行切割工序S23、光照射工序 S24A、热膨胀层去除工序S25A。
在本实施方式中，还能够制造外表面被热膨胀层2覆盖的片材成形品11(参照图3)。即，不进行热膨胀层去除工序S25A，而且由于也不需要剥离层31A，所以不进行剥离层形成工序S12A，在基材1A 上直接(或在热膨胀薄膜20上)形成油墨接受层4。这样的变形例的片材成形品11，虽然也依赖于热膨胀层2的厚度、光热转换部件5 的黑色浓度及线宽，但由于黑色的线(光热转换部件5)上被膨胀了的热膨胀层2覆盖，所以在外观方面在棱线上不易视觉辨认出黑色的线。另外，根据基材1A的着色，在内面也不易视觉辨认出黑色的线。
本实施方式的片材成形品11A，在制造过程中，热膨胀层2即热膨胀薄膜20可以不整面地设置，至少将光热转换部件5覆盖即可，优选的是，相对于光热转换部件5，在其线宽方向两外侧覆盖到基材 1A的厚度以上(并且热膨胀层2的初始厚度t0以上)。另外，热膨胀薄膜20为了确保与树脂片材10A的密接性，优选具有某种程度以上的宽度。因此，在切割工序S15中，热膨胀薄膜20被切制为带状，在贴合工序S22中，将带状的热膨胀薄膜20沿着所印刷的黑色的线 (光热转换部件5)而粘贴于树脂片材10A。或者也可以是，对热膨胀薄膜20印刷光热转换部件5，以使该光热转换部件5成为中心线的方式将热膨胀薄膜20切制为带状，将热膨胀薄膜20的印刷面粘贴于基材1A的弯曲的部位。
〔第3实施方式〕
第1、第2实施方式及它们的变形例的立体造形物，将基材的被热膨胀层覆盖的一侧的面作为外侧而使之弯曲而成，所以成为仅以凸折(或仅以凹折)构成的立体形状。因此，通过用热膨胀层覆盖基材的两面，形成凸折和凹折混在的形状。以下，关于本发明的第3实施方式的立体造形物，参照图16A、图16B及图17进行说明。图16A 是本发明的立体造形物的外观图，图16B是上述立体造形物的展开图。图17是示意地表示本发明的第3实施方式的立体造形物的结构的局部剖视图。对于与上述实施方式(参照图1A～图13B)相同的要素附以相同的符号并省略说明。
(片材成形品)
如图16A所示，片材成形品(立体造形物)13为如下形状，即，使对角线朝向铅垂方向的6面的正方形在顶点相连结并在水平方向上环状地排列、使其上下被弯折成波纹状的筒体的上下端缩窄而得到的形状，例如能够作为如灯罩那样的装饰品。这样的片材成形品13，将图16B所示的矩形的平板状的片材，以该图的实线(光热转换部件 51)为凸折线并以虚线(光热转换部件52)为凹折线进行弯折，将重叠区域1m作为贴合区域而将左右的边彼此连接形成筒状而被组装而成。
本发明的第3实施方式的片材成形品13，如图17所示，由基材 1及分别层叠于其两面的热膨胀层21、22构成，在棱线上将其外侧的面覆盖的热膨胀层21或热膨胀层22膨胀。本实施方式的片材成形品13从图18所示的热膨胀层覆盖树脂片材10D制造。
(热膨胀层覆盖树脂片材)
关于片材成形品13的成形前的热膨胀层覆盖树脂片材10D的结构，参照图18在以下进行说明。图18是示意地表示本发明的第3实施方式的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。热膨胀层覆盖树脂片材10D是均匀的厚度的平板状的部件，在基材1的一面上层叠第1热膨胀层21，在另一面上层叠第2热膨胀层22，进而在该两侧表面依次层叠剥离层31、油墨接受层4而成。热膨胀层覆盖树脂片材10D是用于对两面即油墨接受层4、4印刷构成光热转换部件51、52的黑色油墨的被印刷物。因此，热膨胀层覆盖树脂片材10D，与第1实施方式的热膨胀层覆盖树脂片材10同样地，设为与在制造片材成形品13时用于形成光热转换部件51、52的印刷机对应的尺寸(定形尺寸)，只要是片材成形品13的展开形状(参照图16B)以上的尺寸即可，例如是A3纸尺寸。
基材1、剥离层31及油墨接受层4的各结构如在第1实施方式中说明的那样。第1热膨胀层21及第2热膨胀层22(适当归纳为热膨胀层21、22)分别是与第1实施方式的热膨胀层2同样的结构。另外，第1热膨胀层21和第2热膨胀层22的材料及初始厚度t1、t2相同(t1＝t2)。另外，构成基材1的热塑性树脂的热变形温度TD优选为膨胀开始温度TEs以下，更优选为小于膨胀开始温度TEs。若热膨胀层21、22的初始厚度t1、t2较厚，则如在第1实施方式中说明的那样，在片材成形品13的制造过程中，通过膨胀而作用于基材1的载荷变高。但是，另一方面，在热膨胀层覆盖树脂片材10D弯曲时成为内侧的热膨胀层22(21)过度(以高曲率)被弯折，根据弹性而难以大幅弯曲，妨碍基材1的塑性变形。具体而言，热膨胀层21、22的初始厚度t1、t2优选为50～100μm。进而，优选的是，设计初始厚度 t1、t2，以使外侧的热膨胀层21(22)的膨胀带来的载荷、和内侧的无膨胀的厚度t2(t1)的热膨胀层22(21)带来的妨碍都适当。
(制造装置)
对本实施方式的片材成形品的制造中使用的装置简单地进行说明。在片材成形品13的材料即热膨胀层覆盖树脂片材10D的制造中，与第1实施方式的热膨胀层覆盖树脂片材10的制造同样地，使用涂布装置及裁切机(图示省略)。在片材成形品13的制造中，使用在热膨胀层覆盖树脂片材10D的两面用黑色油墨印刷光热转换部件51、 52的印刷机、将热膨胀层覆盖树脂片材10D切制为片材成形品13的展开形状的加工器具(图示省略)，这些如在第1实施方式中说明的那样。在本实施方式中，还使用对热膨胀层覆盖树脂片材10D的两面同时照射近红外线的光照射装置7B(参照图19)。以下，关于光照射装置，参照图19简单地进行说明。图19是对立体造形物的制造中使用的光照射装置的概要进行说明的剖视图。
如图19所示，光照射装置7B具备各2个的光照射部71及冷却器72，还具备防护板73、工作台77及输送机构8C。光照射部71、冷却器72及防护板73是与在第1、第2实施方式中使用的光照射装置7(参照图5)同样的结构。光照射装置7B，对于向被处理物的上表面照射光的光照射装置7追加了如光照射装置7A(参照图6)那样上下反转了的光照射部71及冷却器72、以及工作台77，还具备输送机构8C而代替输送机构8。工作台77是载置被处理物的平板状的部件，与被处理物一起被输送机构8C输送。工作台77为了使来自下侧的光照射部71的光被照射到被处理物的下表面而由光的透射率高且与光照射装置7的带81同样地导热率低的材料构成，例如采用玻璃板。光照射装置7B优选构成为，将2台光照射部71以光照射区域一致的方式对置配置，此外，将防护板73或工作台77透射而分别向被处理物的上表面和下表面入射的光的光量相同。
输送机构8C采用将工作台77与其上的被处理物一起以一定速度在水平的一个方向上输送并且不遮蔽来自下侧的光照射部71的光的结构。输送机构8C例如是辊式输送机，在输送方向上排列设置多个承载辊86，…，还包括用于使这些承载辊86以相同的旋转速度(圆周速度)旋转驱动的马达以及带、链条那样的传动机构(图示省略) 等。另外，承载辊86避开光照射区域(下侧的光照射部71的正上方) 而配置。或者，输送机构8C能够与光照射装置7的输送机构8同样地用带式输送机构成。但是，为了不遮蔽来自光照射部71的光，在输送宽度方向的两端(两缘)设置2条带，并在带间架设工作台77。或者，还能够如在第1实施方式中说明的那样，将输送机构8的带 81(参照图5)设为透光性部件，不使用工作台77而将被处理物直接载置。或者，输送机构8C也可以是齿条和行星齿轮的方式、滚珠丝杠方式那样的公知的线性运动机构，避开光照射区域而配置，与工作台77在边缘等连接。
另外，光照射装置7B，如第1实施方式的光照射装置7A(参照图6)那样，还能够具备由片材装载机构成的输送机构8A。在光照射装置7B中，主输送辊84配置于光照射区域的后侧附近。
(片材成形品的制造方法)
关于第3实施方式的片材成形品的制造方法，参照图7、图20A、图20B并适当参照图16A～图19进行说明。图20A、图20B是对本发明的第3实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，图20A 表示印刷工序中的剖视图，图20B表示光照射工序中的剖视图。如图7所示，本实施方式的片材成形品的制造方法，依次进行制造热膨胀层覆盖树脂片材10D的热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10、印刷工序S21、切割工序S23、光照射工序S24及油墨去除工序S25。另外，热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10与第1实施方式同样地，依次进行热膨胀层形成工序S11、剥离层形成工序S12及油墨接受层形成工序S13，但分别对基材的两面进行，并且之后根据需要而进行裁切工序S14。
在热膨胀层形成工序S11中，在基材1的一面上(上侧)以厚度 t1形成第1热膨胀层21，在另一面上(下侧)以厚度t2(t1＝t2)形成第2热膨胀层22。热膨胀层21、22各自的形成方法与第1实施方式的热膨胀层形成工序S11是同样的。然后，在剥离层形成工序S12 中，在热膨胀层21、22各自之上形成剥离层31，进而在油墨接受层形成工序S13中，在两面的剥离层31、31各自之上形成油墨接受层 4。另外，例如，也可以在基材1的一面上依次形成了第1热膨胀层 21、剥离层31、油墨接受层4后，在基材1的另一面上依次形成第2 热膨胀层22、剥离层31、油墨接受层4。在裁切工序S14中，与第1 实施方式同样地，将形成了热膨胀层21、22等的基材1切割，得到与在后续的印刷工序S21中使用的印刷机对应的尺寸的热膨胀层覆盖树脂片材10D(参照图18)。
在印刷工序S21中，如图20A及图16B所示，在热膨胀层覆盖树脂片材10D的两面的油墨接受层4、4上用黑色油墨印刷线而形成光热转换部件51、52。光热转换部件51、52在各自的印刷面中形成在作为凸折线的部位。热膨胀层覆盖树脂片材10D的一面侧的光热转换部件51及另一面侧的光热转换部件52分别是与第1实施方式的光热转换部件5同样的结构。光热转换部件51和光热转换部件52，为了在后续的光照射工序S24中以相同的温度发热，在通过光照射装置7B对两面照射的光量相同的情况下以相同的黑色浓度而被印刷。另外，凸折线和凹折线(光热转换部件51和光热转换部件52)相交叉或相接的部位优选不形成光热转换部件51或光热转换部件52。若在平面视图中在同一区域形成光热转换部件51、52这两方，则在后续的光照射工序S24中热膨胀层覆盖树脂片材10D过度地被加热为高温，热膨胀层21、22可能过度膨胀，基材1可能开孔等。另外，也可以与第1实施方式同样地，将用于切割工序S23的成为剪切线的轮廓线(图16B的粗线)与光热转换部件51或光热转换部件52同时印刷。
在切割工序S23中，将形成了光热转换部件51、52的热膨胀层覆盖树脂片材10D以图16B中粗线所示的轮廓线切割，切制为片材成形品13的展开形状。
在光照射工序S24中，对切割出的热膨胀层覆盖树脂片材10D，用光照射装置7B对两面照射光。由于来自上方的光而光热转换部件 51发热，第1热膨胀层21被加热，进而热从第1热膨胀层21的表面沿厚度方向(向下)传播从而基材1被加热。另外，由于来自下方的光而光热转换部件52发热，第2热膨胀层22被加热，进而热从第 2热膨胀层22的表面沿厚度方向(向上)传播从而基材1被加热。由此，如图20B所示，与第1实施方式(参照图8D)同样地，在光热转换部件51的正下方，第1热膨胀层21膨胀，基材1塑性变形，热膨胀层覆盖树脂片材10D在线(光热转换部件51)的两侧向第2 热膨胀层22侧弯折而弯曲。另外，在光热转换部件52的正上方，第 2热膨胀层22膨胀，基材1塑性变形，热膨胀层覆盖树脂片材10D 在线(光热转换部件52)的两侧向第1热膨胀层21侧弯折而弯曲。向热膨胀层覆盖树脂片材10D的光的照射停止后，基材1被冷却为小于热变形温度TD，由此热膨胀层覆盖树脂片材10D的变形完成。
这里，在光热转换部件51的正下方，来自光热转换部件51的热依次在第1热膨胀层21、基材1中传播，进而传播到第2热膨胀层22。该光热转换部件51的正下方的第2热膨胀层22，其加热温度(最高温度)比第1热膨胀层21低，以使得即使被加热而膨胀，膨胀量也被抑制得比第1热膨胀层21小。理想上，优选的是，第2热膨胀层22不膨胀，即，不达到热膨胀层21、22的膨胀开始温度TEs以上。另一方面，优选的是，第1热膨胀层21的膨胀量更多，因此，如在第1实施方式中说明的那样，第1热膨胀层21的加热温度优选设为热膨胀层21、22的最大膨胀温度TEmax附近。同样地，在光热转换部件52的正上方，第1热膨胀层21的膨胀量比第2热膨胀层22少，另外，第2热膨胀层22的膨胀量更多是优选的。由此，光热转换部件51、52与第1实施方式的光热转换部件5同样地，优选将黑色浓度设计为，使得在最大膨胀温度TEmax附近发热。另外，在光照射工序S24中，光热转换部件51、52及其最近的第1热膨胀层21或第2 热膨胀层22达到了最高温度后，迅速地停止光的照射而自然冷却是优选的，隔着基材1而延迟升温的第2热膨胀层22或第1热膨胀层 21不到达膨胀开始温度TEs而被冷却是最优选的。因此，加热速度(光热转换部件51、52的升温速度)为高速是优选的，设定光照射装置 7B的光源7a的输出、输送速度等，以成为这样的温度推移。另外，选择基材1及热膨胀层21、22的材料等，以使得在这样的条件下基材1被加热到热变形温度TD以上。
在油墨去除工序S25中，从弯曲了的热膨胀层覆盖树脂片材10D 的两面的每一面，与第1实施方式同样地，用剥离层31将油墨接受层4剥离，得到图17所示的片材成形品13。片材成形品13将重叠区域1m(参照图16B)作为贴合区域，将其表面(第1热膨胀层21) 与对置于重叠区域1m的一端的背面(第2热膨胀层22)用粘接剂粘接而成为筒体，如图16A所示那样调整形状后完成。
(变形例)
片材成形品13也可以根据试作等、用途而保持在两面或单面沿着棱线附着有光热转换部件51、52的状态。该情况下，热膨胀层覆盖树脂片材10D可以在两面都不具备剥离层31或在单面不具备剥离层31。
片材成形品13也可以是，在油墨去除工序S25中将油墨接受层 4去除时，连其下的热膨胀层21、22一起剥离，如第1实施方式的变形例的片材成形品11A(参照图10)那样，仅由弯曲的基材1构成。因此，热膨胀层覆盖树脂片材10D在基材1与热膨胀层21、22各自之间具备剥离层31A，来代替剥离层31。这样的片材成形品13，能够与第1实施方式的变形例的热膨胀层覆盖树脂片材10B(参照图11) 及片材成形品11A同样地制造。另外，还能够制造例如仅在第2热膨胀层22与基材1之间具备剥离层31A、在一面具备第1热膨胀层21、在另一面露出了基材1的片材成形品13(未图示)。
在基材1是软质的、或厚度薄等刚性低、即使用外力将弯曲了的折线伸展而恢复平坦并再次弯折也不会断裂等的情况下，在光照射工序S24中，能够使用光照射装置7A(参照图6)，对热膨胀层覆盖树脂片材10D分别单面地照射光而制造片材成形品13。即，在第1次的光照射后，使弯曲了的热膨胀层覆盖树脂片材10D恢复平坦后，进行第2次的光照射。
在印刷工序S21中，可以如图21所示，向光热转换部件51、52 的平面观察中的同一区域的相反侧的面，印刷黑色浓度低的(淡的) 线(以下，灰色的线)52l、51l。即，在热膨胀层覆盖树脂片材10D 的同一区域的两面，分别形成黑色浓度高的线(光热转换部件51、 52)和灰色的线52l、51l。灰色的线52l、51l被设定为在光照射工序 S24中、最近的第1热膨胀层21或第2热膨胀层22被加热到比膨胀开始温度TEs低的温度的黑色浓度。若这样的热膨胀层覆盖树脂片材 10D在光照射工序S24中从两面被照射光，则不仅从光热转换部件 51、52而且还从各个相反侧的灰色的线以某种程度被加热，因此基材1有效地被加热到热变形温度TD以上，特别是在基材1较厚的情况下是有效的。
(第1实施方式的变形例)
上述变形例那样的使用了光照射装置7B的、来自印刷于两面的黑色的线及灰色的线的加热还能够应用于第1实施方式及其变形例的片材成形品11、11A的制造。即，如热膨胀层覆盖树脂片材10C (参照图12)那样具备油墨接受层4以使得能够对两面进行印刷，在印刷工序S21中，在平面观察中的同一区域，在表面形成光热转换部件5，在背面形成光热转换部件5A。优选的是，光热转换部件5、 5A各自的黑色浓度根据热膨胀层2及基材1各自的热性质来设定。由此，当在光照射工序S24中从两面照射光，则热膨胀层2被从正上方的光热转换部件5传播热，基材1主要从正下方的光热转换部件 5A、另外也从正上方的光热转换部件5经由热膨胀层2被传播热，所以热膨胀层2、基材1都易于被加热到各自的适当温度(最大膨胀温度TEmax、热变形温度TD以上)。结果，能够恰当地使热膨胀层覆盖树脂片材10(10B)弯曲，特别是，对基材1较厚的情况、热变形温度TD是比较高温的情况有效。
〔第4实施方式〕
第3实施方式及其变形例的立体造形物，形成为凸折和凹折混在的形状，因此将基材的两面用热膨胀层覆盖并对两面照射光来制造，但也能够仅对单面照射光而制造。以下，对于本发明的第4实施方式的立体造形物制造方法进行说明。对于与上述实施方式(参照图1A～图20B)相同的要素附加相同的符号并省略说明。
在本实施方式的立体造形物制造方法中，得到的片材成形品(立体造形物)13与第3实施方式同样地，具有图16A、图16B及图17 所示的形状、构造。另一方面，在本实施方式中，片材成形品13可以与第3实施方式同样地从热膨胀层覆盖树脂片材10D(参照图18) 来制造，但在制造过程中仅在单面形成光热转换部件并照射光，所以能够从在单侧表面具备油墨接受层4的热膨胀层覆盖树脂片材10E (参照图22A)来制造。详细地说，热膨胀层覆盖树脂片材10E，仅在第1热膨胀层21侧层叠设置剥离层31及油墨接受层4，即，是从热膨胀层覆盖树脂片材10D去掉了第2热膨胀层22侧的剥离层31 及油墨接受层4而得的结构，各个要素如在第3实施方式中说明的那样。
(片材成形品的制造方法)
关于本实施方式的片材成形品的制造方法，参照图7、图22A、图22B并适当参照图16A、图16B进行说明。图22A、图22B是对本发明的第4实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，图 22A表示印刷工序中的剖视图，图22B表示光照射工序中的剖视图。如图7所示，本实施方式的片材成形品的制造方法，依次进行制造热膨胀层覆盖树脂片材10E的热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10、印刷工序S21、切割工序S23、光照射工序S24及油墨去除工序S25。另外，热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10，与第1实施方式同样地，依次进行热膨胀层形成工序S11、剥离层形成工序S12及油墨接受层形成工序S13，进而，之后根据需要进行裁切工序S14，但热膨胀层形成工序S11针对基材的两面进行。另外，在本实施方式的片材成形品的制造中，能够使用在第1实施方式的片材成形品的制造中使用的装置。
在热膨胀层形成工序S11中，与第3实施方式同样地，在基材1 的一面(上表面)以厚度t1形成第1热膨胀层21，在另一面(下表面)以厚度t2(t1＝t2)形成第2热膨胀层22。然后，在剥离层形成工序S12中，在第1热膨胀层21之上形成剥离层31，进而在油墨接受层形成工序S13中，在剥离层31之上形成油墨接受层4。在裁切工序S14中，与第1实施方式同样地，对形成有热膨胀层21、22等的基材1进行切割，得到与在后续的印刷工序S21中使用的印刷机对应的尺寸的热膨胀层覆盖树脂片材10E(参照图22A)。
在印刷工序S21中，如图22A及图16B所示，在热膨胀层覆盖树脂片材10E的一面侧的油墨接受层4上用黑色油墨印刷线而形成光热转换部件51A、52A(在图16B中，为光热转换部件51、52)。在热膨胀层覆盖树脂片材10E的印刷面(一面侧)，光热转换部件51A 是凸折线，光热转换部件52A是凹折线。光热转换部件51A、52A分别是与第1实施方式的光热转换部件5同样的结构，但光热转换部件 51A与光热转换部件52A相比，黑色浓度形成得较低(较淡)。这是为了在后续的光照射工序S24中使光热转换部件52A高温地发热。详细而言，如光照射工序S24中说明的那样，光热转换部件51A为了通过发热而在正下方使最近的第1热膨胀层21膨胀，加热到膨胀开始温度TEs以上、优选为最大膨胀温度TEmax附近，并且将基材1 加热到热变形温度TD以上。另一方面，光热转换部件52A通过发热，将正下方最近的第1热膨胀层21加热到超过最大膨胀温度TEmax的高温，将基材1加热到热变形温度TD以上，进而将第2热膨胀层22加热到膨胀开始温度TEs以上而使之膨胀。光热转换部件51A、52A被设定了各自的黑色浓度，使得在光照射工序S24中被照射相同的光量而发热为这样的温度。进而，第2热膨胀层22由于在相对于光热转换部件52A的正下方在线宽方向上以某种程度进行了扩展的区域膨胀，所以关于光热转换部件52A，与第1实施方式的变形例的光热转换部件5A同样地，优选在基材1的被加热的区域得以确保的范围内将线宽设计得较细。另外，也可以与第1实施方式同样地，与光热转换部件51A、52A一起，印刷由于后续的切割工序S23的成为剪切线的轮廓线(图16B的粗线)。
在切割工序S23中，与第3实施方式同样地，将形成了光热转换部件51A、52A的热膨胀层覆盖树脂片材10E用图16B中粗线所示的轮廓线进行切割，切制为片材成形品13的展开形状。
在光照射工序S24中，对切割出的热膨胀层覆盖树脂片材10E，用光照射装置7(7A)对印刷了光热转换部件51A、52A的一侧的面 (一面)照射光。于是，光热转换部件51A、52A以与各自的黑色浓度对应的温度发热，该热依次在第1热膨胀层21、基材1、第2热膨胀层22中传播。如图22B所示，在光热转换部件51A的正下方，与第3实施方式(参照图20B)中的光热转换部件51的正下方同样地，第1热膨胀层21膨胀，基材1塑性变形，热膨胀层覆盖树脂片材10E 在线(光热转换部件51A)的两侧向第2热膨胀层22侧弯折而弯曲。另外，第2热膨胀层22与第1热膨胀层21相比最高温度低所以膨胀量少，在理想上不达到膨胀开始温度TEs而不膨胀。另一方面，为了使第1热膨胀层21更大地膨胀，光热转换部件51A优选的是，将黑色浓度设定为，使得发热到最大膨胀温度TEmax附近。
另外，在光热转换部件52A的正下方，基材1达到热变形温度 TD以上，第2热膨胀层22达到膨胀开始温度TEs以上而膨胀。另一方面，与光热转换部件52A最近的第1热膨胀层21被加热到更高温而超过最大膨胀温度TEmax。微囊通常若被加热到超过最大膨胀温度 TEmax的高温则内含的挥发性溶媒高速透过壳并扩散，所以膨胀率下降，另外，在已经膨胀了的情况下收缩。因此，在光热转换部件52A 的正下方，第1热膨胀层21其膨胀率小于最大膨胀率，进而与第2 热膨胀层22相比为低膨胀率。结果，第2热膨胀层22与第1热膨胀层21相比膨胀量多，所以作用于基材1的载荷较高，如图22B所示，热膨胀层覆盖树脂片材10E在线(光热转换部件52A)的两侧向第1 热膨胀层21侧弯折而弯曲。另外，在光热转换部件52A的正下方，也是最近的第1热膨胀层21先被加热达到膨胀开始温度TEs。但是，通过高速地被加热，在第1热膨胀层21膨胀使基材1塑性变形前，进一步达到大大超过最大膨胀温度TEmax的高温而膨胀率降低，或者，第2热膨胀层22达到成为超过第1热膨胀层21的膨胀率的温度。
这样，优选的是，在光热转换部件52A的正下方，最近的第1 热膨胀层21达到比热膨胀层21、22的最大膨胀温度TEmax高温的、膨胀率充分降低的温度(TEs+50～80℃左右以上)。因此，关于光热转换部件52A，优选将黑色浓度设计为，使得发热到最大膨胀温度 TEmax之上的上述高温。并且，第2热膨胀层22为了使膨胀量更多，优选达到最大膨胀温度TEmax附近并且不会继续升温，具体而言为 (TEmax+5℃)以下，更优选为TEmax以下。另外，关于基材1，由于光热转换部件52A的正下方的部分与光热转换部件51A的正下方相比被加热到更高温，所以能够以更低的载荷发生塑性变形，即使第1 热膨胀层21某种程度地膨胀、与第2热膨胀层22的膨胀量之差较小，也能够与光热转换部件51A的正下方同等地弯曲。
为了在光热转换部件51A、52A各自的正下方、第1热膨胀层 21和第2热膨胀层22表示出上述温度梯度，与第3实施方式同样地，加热速度(光热转换部件51A、52A的升温速度)为高速是优选的，并且光热转换部件51A、52A达到最高温度后迅速地冷却是优选的。
在油墨去除工序S25中，从弯曲了的热膨胀层覆盖树脂片材10E 的表面，与第1实施方式同样地，用剥离层31将油墨接受层4剥离，得到图17所示的片材成形品13。片材成形品13与第3实施方式同样地，如图16A所示那样组装而完成。
(变形例)
片材成形品13，与第3实施方式同样地，根据试作等、用途，可以保持沿着棱线而附着有光热转换部件51A、52A的状态，该情况下，热膨胀层覆盖树脂片材10E可以不具备剥离层31。另外，片材成形品13，可以当在油墨去除工序S25中将油墨接受层4去除时，连其下的第1热膨胀层21一起剥离，由弯曲了的基材1和将其单面覆盖的第2热膨胀层22构成。或者也可以进一步将第2热膨胀层22 也剥离，如第1实施方式的变形例的片材成形品11A(参照图10)那样，仅由基材1构成(未图示)。因此，热膨胀层覆盖树脂片材10E，在基材1与第1热膨胀层21之间具备剥离层31A来代替剥离层31，或者进一步在基材1与第2热膨胀层22之间具备剥离层31A。这样的片材成形品13能够与第1实施方式的变形例的热膨胀层覆盖树脂片材10B(参照图11)及片材成形品11A同样地制造。
在本实施方式中，第1热膨胀层21与第2热膨胀层22的膨胀率不同从而膨胀量不同，但为了使膨胀量之差更大而易于使基材1弯曲，还能够如图23所示那样，从具备初始厚度t1、t2不同的热膨胀层 21A、22A的热膨胀层覆盖树脂片材10F来制造。详细地说，将到热膨胀层覆盖树脂片材10F的印刷面(油墨接受层4)的距离较大的第 2热膨胀层22A的初始厚度t2设置得较厚(t1＜t2)。因此，得到的片材成形品(立体造形物)13A如图24中剖视图所示，在棱线上以外，与热膨胀层21A相比，热膨胀层22A形成得较厚。
从热膨胀层覆盖树脂片材10F制造片材成形品13A的方法与第4 实施方式是同样的(参照图22A、图22B)。即，热膨胀层覆盖树脂片材10F，在光热转换部件51A的正下方由于第1热膨胀层21A的膨胀而向第2热膨胀层22A侧弯折而弯曲。另一方面，在光热转换部件52A的正下方，第2热膨胀层22A以高膨胀率、优选以最大膨胀率膨胀。此时，即使第1热膨胀层21A以与第2热膨胀层22A相同程度的膨胀率膨胀，初始厚度较厚的第2热膨胀层22A的膨胀量(绝对量)也较多，所以向第1热膨胀层21A侧弯折而弯曲。因此，即使热膨胀层21A、22A具有在超过最大膨胀温度TEmax的高温下膨胀率不怎么降低的构造(微囊等)，也能够仅对单面照射光而制造凸折、凹折混在的片材成形品13A。
在热膨胀层覆盖树脂片材10F中，第1热膨胀层21A和第2热膨胀层22A只要是在相同的膨胀率下膨胀量(绝对量)不同即可，不限于初始厚度t1、t2的差异，例如也可以通过改变微囊的调配等来进行调整，以使得在各自的最大膨胀率下第2热膨胀层22A的膨胀量更大。
第4实施方式的片材成形品的制造方法中，关于从两面夹着基材 1的热膨胀层21、22，利用由于到一面上的光热转换部件51A、52A 的距离的不同而产生的温度梯度，使期望的一侧以相对高的膨胀率膨胀，自如地制造凸折、凹折，而通过采用各自的膨胀温度域不同的结构，也能够同样地控制膨胀率。以下，对第4实施方式的变形例的片材成形品的制造方法进行说明。
在本变形例中，片材成形品13从图25所示的热膨胀层覆盖树脂片材10G来制造。图25是示意地表示本发明的第4实施方式的变形例的立体造形物的材料即热膨胀层覆盖树脂片材的结构的剖视图。热膨胀层覆盖树脂片材10G是均匀的厚度的平板状的部件，在基材1的一面上层叠第1热膨胀层21B，在另一面上层叠第2热膨胀层22B，在第2热膨胀层22B上进一步依次层叠剥离层31、油墨接受层4。热膨胀层覆盖树脂片材10G，与上述实施方式的热膨胀层覆盖树脂片材 10E等同样，是用于向油墨接受层4印刷构成光热转换部件51B、52B 的黑色油墨的被印刷物，在本变形例中，形成有油墨接受层4的另一面侧的表面是印刷面。
基材1、剥离层31及油墨接受层4的各结构如在第1、第3实施方式中说明的那样。第1热膨胀层21B及第2热膨胀层22B(适当归纳为热膨胀层21B、22B)分别为与第3、第4实施方式的热膨胀层 21、22同样的结构，初始厚度t1、t2相同(t1＝t2)。但是，第1热膨胀层21B和第2热膨胀层22B以膨胀开始温度T1Es、T2Es不同的方式被调配，第2热膨胀层22B的膨胀开始温度T2Es与第1热膨胀层 21B的膨胀开始温度T1Es相比为高温(T1Es＜T2Es)。另外，第1热膨胀层21B的最大膨胀温度T1Emax优选的是与第2热膨胀层22B的最大膨胀温度T2Emax相比为低温(T1Emax＜T2Emax)，更优选的是与第2 热膨胀层22B的膨胀开始温度T2Es相比为低温(T1Emax＜T2Es)。另外，优选的是，构成基材1的热塑性树脂的热变形温度TD小于第2 热膨胀层22B的膨胀开始温度T2Es(TD＜T2Es)。关于本变形例中的基材1及热膨胀层21B、22B的热性质，通过后述制造方法详细地说明。
(片材成形品的制造方法)
关于本变形例的片材成形品的制造方法，参照图26A、图26B并适当参照图7进行说明。图26A、图26B是对本发明的第4实施方式的变形例的立体造形物制造方法进行说明的示意图，图26A表示印刷工序中的剖视图，图26B表示光照射工序中的剖视图。如图7所示，本变形例的片材成形品的制造方法，依次进行制造热膨胀层覆盖树脂片材10G的热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10、印刷工序S21、切割工序S23、光照射工序S24及油墨去除工序S25。另外，热膨胀层覆盖树脂片材制造工序S10中，与上述实施方式同样地，依次进行热膨胀层形成工序S11、剥离层形成工序S12及油墨接受层形成工序 S13，进而，之后根据需要进行裁切工序S14。
在热膨胀层形成工序S11中，在基材1的一面(上表面)以厚度 t1形成第1热膨胀层21B，在另一面(下表面)以厚度t2(t1＝t2)形成第2热膨胀层22B。热膨胀层21B、22B各自的形成方法与第1实施方式的热膨胀层形成工序S11是同样的。在本变形例中，第1热膨胀层21B与第2热膨胀层22B的材料不同，因此分别调制糊剂。然后，在剥离层形成工序S12中，在第2热膨胀层22B之上形成剥离层31，进而在油墨接受层形成工序S13中，在剥离层31之上形成油墨接受层4。在裁切工序S14中，与第1实施方式同样地，对形成了热膨胀层21B、22B等的基材1进行切割，得到与在后续的印刷工序 S21中使用的印刷机对应的尺寸的热膨胀层覆盖树脂片材10G(参照图25)。
在印刷工序S21中，如图26A及图16B所示，在热膨胀层覆盖树脂片材10G的另一面侧的油墨接受层4上用黑色油墨印刷线而形成光热转换部件51B、52B(在图16B中是光热转换部件51、52)。另外，在图26A、图26B中，使印刷面朝向上侧来表示。在热膨胀层覆盖树脂片材10G的印刷面(另一面侧)，光热转换部件51B是凹折线，光热转换部件52B是凸折线。光热转换部件51B、52B分别与上述实施方式的光热转换部件51A、52A同样地，光热转换部件51B与光热转换部件52B相比，黑色浓度形成地较低(较淡)。详细地说，如在光照射工序S24中说明的那样，光热转换部件51B通过发热，在正下方将基材1加热到热变形温度TD以上，并且，为了使热膨胀层21B、22B中的膨胀开始温度低的第1热膨胀层21B膨胀而将其加热到膨胀开始温度T1Es以上，优选加热到最大膨胀温度T1Emax附近。另一方面，光热转换部件52B为了通过发热而在正下方使第2热膨胀层22B膨胀而将其加热到膨胀开始温度T2Es以上，优选加热到最大膨胀温度T2Emax附近，并将基材1加热到热变形温度TD以上，进而将第1热膨胀层21B加热到超过最大膨胀温度T1Emax的高温。光热转换部件51B、52B各自的黑色浓度被设计为，使得在光照射工序S24 中被照射相同的光量而发热到上述那样的温度。并且，第1热膨胀层21B，在相对于光热转换部件51B、52B各自的正下方在线宽方向上以某种程度进行了扩展的区域中膨胀，所以关于光热转换部件51B，与第1实施方式的变形例的光热转换部件5A同样地，优选在基材1 的被加热的区域得以确保的范围中将线宽设计得较细。另外，与第1 实施方式同样地，也可以与光热转换部件51B、52B一起，印刷用于后续的切割工序S23的成为剪切线的轮廓线(图16B的粗线)。
在切割工序S23中，与上述实施方式同样地，将形成有光热转换部件51B、52B的热膨胀层覆盖树脂片材10G用图16B中粗线所示的轮廓线进行切割，切制出片材成形品13的展开形状。
在光照射工序S24中，对切割出的热膨胀层覆盖树脂片材10G，用光照射装置7(7A)对印刷了光热转换部件51B、52B的一侧的面(另一面)照射光。于是，光热转换部件51B、52B以与各自的黑色浓度对应的温度发热，该热依次在第2热膨胀层22B、基材1、第1 热膨胀层21B中传播。在光热转换部件51B的正下方，基材1达到热变形温度TD以上，第1热膨胀层21B达到膨胀开始温度T1Es以上而膨胀。结果，如图26B所示，热膨胀层覆盖树脂片材10G在线(光热转换部件51B)的两侧向第2热膨胀层22B侧弯折而弯曲。另外，光热转换部件51B的最近的第2热膨胀层22B，对于膨胀温度域而言为低温，膨胀量比第1热膨胀层21B少，理想上不达到膨胀开始温度 T2Es而不膨胀。另一方面，第1热膨胀层21为了更大地膨胀，优选达到最大膨胀温度T1Emax附近。因此，光热转换部件51B将黑色浓度设计为，使得发热到T1Es以上且TD以上且比T2Emax充分低的温度，优选设计为发热到小于T2Es的黑色浓度，更优选设计为发热到T1Emax附近的黑色浓度。
另外，在光热转换部件52B的正下方，第2热膨胀层22B达到膨胀开始温度T2Es以上而膨胀，基材1达到热变形温度TD以上。另一方面，第1热膨胀层21B达到超过最大膨胀温度TE1max的高温，与第2热膨胀层22B相比成为低膨胀率。因此，如图26B所示，热膨胀层覆盖树脂片材10G在线(光热转换部件52B)的两侧向第1热膨胀层21B侧弯折而弯曲。关于第2热膨胀层22B，为了使膨胀量更多，优选达到最大膨胀温度T2Emax附近，关于第1热膨胀层21B，优选达到膨胀率充分地降低的温度(T1Es+50～80℃左右以上)。因此，关于光热转换部件52B，将黑色浓度设计为，发热到T2Es以上(并且 TD以上)且超过T1Emax，优选的是，设计发热到比T1Emax充分高的温度并且T2Emax附近的黑色浓度。
在光热转换部件52B的正下方，为了阻止由第1热膨胀层21B 的膨胀引起的基材1的塑性变形，在基材1达到热变形温度TD并且第1热膨胀层21B达到膨胀开始温度T1Es而膨胀从而使基材1塑性变形前，优选的是，与第4实施方式同样地，第1热膨胀层21B达到膨胀率充分降低的温度(最高温度)。或者，优选的是，第2热膨胀层22B达到膨胀开始温度T2Es而开始膨胀。因此，加热速度(光热转换部件51B、52B的升温速度)为高速是优选的。另外，与第4实施方式同样地，关于基材1，由于光热转换部件52B的正下方与光热转换部件51B的正下方相比被加热到更高温，所以能够在更低的载荷下发生塑性变形。另外，本变形例在基材1的厚度较薄等、在热膨胀层21B、22B间不易产生足够的温度梯度的情况下也是有效的。
在油墨去除工序S25中，从弯曲了的热膨胀层覆盖树脂片材10G 的表面，与上述实施方式同样地，用剥离层31将油墨接受层4剥离，得到图22A和22B所示的片材成形品13。片材成形品13与第3实施方式同样地，如图16A所示那样组装而完成。
在本变形例中，也与第3、第4实施方式同样地，片材成形品13 可以根据用途而保持沿着棱线附着有光热转换部件51B、52B的状态，该情况下，热膨胀层覆盖树脂片材10G可以不具备剥离层31。另外，如在上述实施方式中说明的那样，当在油墨去除工序S25中将油墨接受层4去除时，可以连其下的第2热膨胀层22B一起剥离，进而可以将第1热膨胀层21B也剥离。
在本变形例中，也与第4实施方式同样地，为了使膨胀量之差更大而使基材1易于弯曲，可以如热膨胀层覆盖树脂片材10F(参照图 23)那样，热膨胀层21B、22B的初始厚度t1、t2不同。详细地说，将膨胀开始温度较高的第2热膨胀层22B的初始厚度t2设置得较厚(t1＜t2)。即使是第1热膨胀层21B在超过最大膨胀温度TE1max的高温下膨胀率难以降低的构造，也由于在光热转换部件52B的正下方，第2 热膨胀层22B的膨胀量(绝对量)更多，所以热膨胀层覆盖树脂片材 10G向第1热膨胀层21B侧弯折而弯曲。或者，也可以通过微囊的调配等来进行调整，以使得在各自的最大膨胀率下第2热膨胀层22B 的膨胀量更大。
〔第5实施方式〕
本发明的立体造形物在其制造过程中若被照射光则弯曲而制成，所以在照射前的展开形状下的尺寸较大的情况下，在残存有尚未被光照射装置照射光的区域的状态下，先被照射光的区域弯曲。该情况下，如第1实施方式的变形例中说明的那样，能够通过用片材装载机夹持并输送从而适当地照射光，但根据形状而输送变得困难。另外，立体造形物在被进行光照射时与装置非接触是理想的。因此，构成光照射装置，以使得在被照射光的区域中为非接触并且限定性地将立体造形物的位置固定。以下，关于本发明的第5实施方式的立体造形物制造方法，参照图27及图28进行说明。图27是对立体造形物的制造中使用的光照射装置的概要进行说明的外观图。图28是对本发明的第 5实施方式的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出切割工序的平面图。对于与上述实施方式(参照图1A～图26B)相同的要素附加相同的符号并省略说明。
(光照射装置)
在本实施方式中，在光照射工序S24中，使用图27所示的光照射装置7C。光照射装置7C具备光照射部71、冷却器72(图示省略)、防护板73、输送机构8D及切割机构9。光照射装置7C与第1、第2、第4实施方式中使用的光照射装置7(参照图5)同样地，对被处理物的上表面照射光，光照射部71、冷却器72及防护板73是与光照射装置7同样的构造。
输送机构8D将被处理物以一定速度在水平的一个方向上输送，使之通过光照射区域。输送机构8D为了在输送宽度方向两端(两边缘)附近将定形尺寸的被处理物夹持而输送，而包括以被配置在两边缘的每个边缘、进而至少在光照射区域夹持的方式设置在被处理物的上下的共计4组的带式输送机。因此，输送机构8D具备各4个带81A、主动带轮(驱动带轮)82及尾带轮83，还在上侧2组的带式输送机中具备惰轮(idle pulley)87，并由对4个主动带轮82进行旋转驱动的马达(图示省略)等构成。另外，在输送机构8D的后方，可以具备光照射装置7A的搬入引导板75及输送辊85。
切割机构9是在输送宽度方向上的输送机构8D的内侧的规定位置将被处理物沿着输送方向连续地切割的切割机(slitter)，在光照射区域的前方、两边缘附近，以从上下夹着被处理物的方式具备上刀 91和下刀92。上刀91和下刀92在输送方向上的位置被设为，比光照射区域靠前，并且在被处理物(热膨胀层覆盖树脂片材10)开始弯曲的位置以后。上刀91和下刀92优选设置为，能够在输送宽度方向上、或者还在输送方向上调整位置。
根据光照射装置7C，被处理物在光照射区域中不会从输送路径脱离从而稳定地被照射光，另外，由于与光照射装置7C的部件等是非接触的，所以热的传播状态均匀，热膨胀层的膨胀不受妨碍。另一方面，被处理物在通过了光照射区域的部分处被切割机构9在输送机构8D所夹持的两边缘切开，因此不会妨碍弯曲、变形。另外，光照射装置7C可以采用将光照射部71、冷却器72及防护板73上下反转配置而对被处理物的下表面照射光的结构，还能够做成具备各2个光照射部71、冷却器72及防护板73而对被处理物的两面同时照射光的光照射装置。
被光照射装置7C照射光，从而热膨胀层覆盖树脂片材10在切割工序S23中如图28所示那样，在周缘残留框状的框架10f，不对轮廓线的一部分进行切割而通过连接条(tiebar)10b与框架10f连结。框架10f是用于被光照射装置7C的输送机构8D夹持的部分。连接条10b为了将热膨胀层覆盖树脂片材10(片材成形品11的弯曲前)连结于框架10f而设置，通过光照射装置7C的切割机构9来切割。因此，连接条10b形成为与框架10f的输送宽度方向两端(两边缘)连接，并与输送方向非平行地从轮廓线延伸，优选的是在输送宽度方向上延伸地形成。输送方向上的连接条10b、10b的间隔(间距)形成为，在用切割机构9切割了连接条10b时，其后方的连接条10b在光照射区域通过。进而，优选的是，连接条10b在组装后的片材成形品 11中与不在表侧露出的部位连接。
在光照射工序S24中，如上述那样切割出的热膨胀层覆盖树脂片材10在被光照射装置7C照射光的情况下，从光照射区域通过了的部分被切割机构9将连接条10b切割，能够沿着光热转换部件5开始弯曲。并且，在光照射工序S24之后，从弯曲了的热膨胀层覆盖树脂片材10，使用剪刀等，在轮廓线进行切割而将残存的连接条10b切去。
(变形例)
在上述实施方式中，对光照射装置设置切割机构，机械性地将两边缘切开，但由于被处理物将热塑性树脂作为主体而成，所以也能够不利用切割机构而将两边缘切开。以下，关于第5实施方式的变形例的立体造形物制造方法，参照图29进行说明。图29是对本发明的第 5实施方式的变形例的立体造形物制造方法进行说明的示意图，示出切割工序的平面图。对与上述实施方式(参照图1A～图27)相同的要素附加相同的符号并省略说明。
在本变形例中，能够使用在上述实施方式中使用的光照射装置 7C(参照图27)，但是，切割机构9并不需要。
热膨胀层覆盖树脂片材10，在切割工序S23中，如图29所示那样，与上述实施方式同样地，在周缘残留框状的框架10f，对轮廓线的一部分不进行切割而用连接条10b连结到框架10f。在本变形例中，连接条10b的延伸的方向不特别规定，与框架10f的输送方向两端也可以连接。另外，优选的是连接条10b细到能够保持连结的程度。另外，在印刷工序S21中，与光热转换部件5一起，用黑色油墨印刷将连接条10b分别横切的线5d。该线5d在被光照射装置7C照射光时发热，使热膨胀层覆盖树脂片材10(基材1及热膨胀层2)熔融，由此切割连接条10b。因此，关于线5d，使黑色浓度充分高并且使线宽较粗而形成。线5d在连接条10b中的位置没有特别地形成，也可以在轮廓线上。
在光照射工序S24中，如上述那样切割出的热膨胀层覆盖树脂片材10，在被光照射装置7C照射光时，在从光照射区域通过了的部分沿着光热转换部件5开始弯曲，并且，在线5d的正下方熔融，在将要带来弯曲的载荷的作用下，连接条10b被切割。在光照射工序S24之后，从弯曲了的热膨胀层覆盖树脂片材10，使用剪刀等，将残存的连接条10b在轮廓线处进行切割而切去。
本发明的第1～第4实施方式的立体造形物，是将平面弯折而形成的立体形状、或由弯曲了的可展面构成的立体形状。但是，由于构成基材的热塑性树脂热变形，所以还能够制造将形成了光热转换部件的线状的区域作为框架的、具有接近于球面等三维曲面的面的片材成形品(图示省略)。热膨胀层覆盖树脂片材10，在多个光热转换部件5之间的狭窄的区域中，由于在各个光热转换部件5处弯曲从而整体上大幅弯曲，在较大的区域中由于平缓地弯曲，所以能够根据光热转换部件5的图案而变形为任意的面形状、或者，能够进一步根据光热转换部件5的黑色浓度、线宽来调整弯曲角。特别是，在光热转换部件5的正下方及其附近，基材1被加热到热变形温度TD以上而易于变形，所以通过使多个光热转换部件5之间形成得较窄，能够变形为更平滑的曲面。
如以上那样，根据本发明，能够得到不使用模具等而将树脂片材弯折、弯曲而成的期望的立体形状。
本发明不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行变更实施。
【实施例】
以下，作为本发明的实施例，改变条件来试制对第1实施方式的变形例(参照图12、图13A及图13B)的片材成形品进行了模拟的样品，并确认了其效果。在本实施例中，制作出仅在基材侧设置有油墨接受层的热膨胀层覆盖树脂片材(热膨胀层/基材/油墨接受层)。基材采用厚度180μm的非结晶聚对苯二甲酸乙二醇酯(A－PET，热变形温度70～80℃)薄膜。在该基材的一面(背面)形成油墨接受层，在另一面(表面)涂布含有微囊的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)树脂而形成60～80μm的范围的厚度的热膨胀层，制作出合计厚度 250μm的热膨胀层覆盖树脂片材。热膨胀层的微囊，采用松本油脂制药株式会社制的松本微球(Matsumoto Microsphere，注册商标)F－ 36LV，平均粒径13～19μm，发泡开始温度75～85℃，最大膨胀温度 110～120℃。另外，关于一部分的热膨胀层覆盖树脂片材(参照表2)，在基材的表面，作为剥离层(参照图11)而贴合EVOH树脂薄膜 (EVAL，kuraray株式会社制)之后，在其之上形成热膨胀层，合计厚度为272μm(热膨胀层/剥离层/基材/油墨接受层)。
关于制作出的热膨胀层覆盖树脂片材，使用喷墨打印机，用黑色油墨(光热转换部件)将表1及表2所示的黑色浓度及线宽的直线印刷于背面(油墨接受层)，并切割为15mm×30mm的长方形。在切割出的热膨胀层覆盖树脂片材中，印刷出的直线在距长度方向的一端为 10mm的位置成为短边方向。热膨胀层覆盖树脂片材，使背面(印刷面)向上，在方块的上表面，以上述一端侧的长度方向2/3左右突出的方式，将剩余部分(长度方向1/3左右)用两面胶带粘贴，进而从上方用透明胶带固定。被固定的热膨胀层覆盖树脂片材，包含从方块突出的部分而保持为水平，使该突出的部分的下表面(热膨胀层)为非接触的。最后，热膨胀层覆盖树脂片材从20mm上方被近红外线加热器照射光。此时，近红外线加热器以表1及表2所示的移动速度，以从热膨胀层覆盖树脂片材的固定于方块的一侧起将印刷的直线横切的方式(在热膨胀层覆盖树脂片材的长度方向上)水平移动。另外，移动速度650、700、750pps(脉冲/秒)分别相当于线速度27.1、29.2、 31.2mm/s。近红外线加热器将1000W的直管型卤素灯作为光源，为抛物线(扩散)型且具备约45mm宽的反射镜，以能够在宽度方向上移动的方式安装于线性运动机构。对于照射了光的热膨胀层覆盖树脂片材(样品)，目视测定弯曲角，示于表1及表2。
【表1】
Figure GDA0003094758100000491
【表2】
Figure GDA0003094758100000501
*：带剥离层片材
热膨胀层覆盖树脂片材在被照射光时，将所印刷的直线作为凹棱线，将向下的表面(热膨胀层)作为外侧而弯曲，未被固定于方块的长度方向的一端立起而变形。如表1及表2所示那样，直线的黑色浓度越高，另外线宽越粗，则弯曲角越大，最大为180°，即完全对折。但是，关于印刷了黑色浓度为一定以下的较淡的直线、或黑色浓度最大(100％)但线宽为一定以下的较细的直线的样品，弯曲角为0°，即不弯曲而保持平坦。另外，卤素灯的移动速度较慢、即光照射时间较长的样品其弯曲角较大，另外，较淡的直线、较细的直线也能够弯曲。另外，设置有剥离层的热膨胀层覆盖树脂片材与没有剥离层的相比弯曲角较小。
这样，通过将光热转换部件的黑色浓度及线宽分别设为一定以上，从而在印刷了光热转换部件的区域中，热膨胀层被加热到膨胀开始温度以上而膨胀，结果，能够使热膨胀层覆盖树脂片材弯曲。进而，通过使黑色浓度较高、并且使线宽较粗地进行印刷，热膨胀层大幅地膨胀，另外，基材被加热而软化，结果，能够增大弯曲角。另外，通过使光的照射时间较长，光热转换部件、进而热膨胀层的温度上升，所以即使光热转换部件的黑色浓度较低、或线宽较细，热膨胀层也膨胀，能够使热膨胀层覆盖树脂片材弯曲，进而能够增大弯曲角。另外，基材的厚度或进而其与剥离层的合计的厚度越大，则热膨胀层覆盖树脂片材越不易弯曲。因此，可以说，根据基材等的厚度及需要的弯曲角来设定黑色浓度及线宽、或者进一步设定光的照射时间是优选的。特别是，如本实施例那样，将与热膨胀层相反侧的面作为印刷面的热膨胀层覆盖树脂片材由于被基材等隔开，所以基材等越厚，热从光热转换部件传播到热膨胀层为止越需要时间，若光照射时间短则推测为不易弯曲。
以下，附记本申请的初始技术方案所记载的发明。附记所记载的技术方案的编号如本申请的初始技术方案那样。
〔附记〕
《技术方案1》
一种立体造形物，是由热塑性树脂构成的片状的基材在棱线处弯曲变形而成的，其特征在于，
在至少上述棱线处的、上述基材的弯曲而成为外侧的面上覆盖有热膨胀层，该热膨胀层在被加热到上述热塑性树脂的热变形温度以上的情况下膨胀，
上述热膨胀层在上述棱线处膨胀。
《技术方案2》
如技术方案1所述的立体造形物，其特征在于，
上述热膨胀层覆盖在上述基材的两面上，
在上述棱线处，上述基材的弯曲后的外侧的上述热膨胀层与内侧的上述热膨胀层相比膨胀量大。
《技术方案3》
如技术方案2所述的立体造形物，其特征在于，
在上述棱线以外处，上述基材的一面上的上述热膨胀层比另一面上的上述热膨胀层厚。
《技术方案4》
如技术方案1至技术方案3中任一项所述的立体造形物，其特征在于，
在上述棱线处，在至少一方的表面，附着有将吸收到的光转换为热并放出的光热转换成分。
《技术方案5》
如技术方案1所述的立体造形物，其特征在于，
上述基材透射光，
在上述棱线处，在上述热膨胀层与基材之间的面，附着有将吸收到的光转换为热并放出的光热转换成分。
《技术方案6》
如技术方案4或技术方案5所述的立体造形物，其特征在于，
在附着有上述光热转换成分的面，形成有油墨接受层。
《技术方案7》
一种立体造形物制造方法，其特征在于，进行如下工序：
热膨胀层形成工序，将在被加热到规定的温度域的情况下膨胀的热膨胀层，形成到热变形温度为上述规定的温度域以下的由热塑性树脂构成的片状的基材上；
印刷工序，在至少一方的表面，用含有将吸收到的光转换为热并放出的光热转换成分的印刷材料来描绘线；以及
光照射工序，对描绘了上述线的一侧，照射被上述光热转换成分转换为热的光，
上述光照射工序中，使上述线的正下方的上述热膨胀层膨胀，并且使上述基材以膨胀了的上述热膨胀层为外侧而在上述线处弯曲。
《技术方案8》
如技术方案7所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
上述热膨胀层形成工序，在上述基材的两面上形成上述热膨胀层，
上述光照射工序中，使上述线的正下方的两面的上述热膨胀层以膨胀量互不相同的方式膨胀，以膨胀量大的上述热膨胀层为外侧而在上述线处引起弯曲。
《技术方案9》
如技术方案8所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
上述热膨胀层形成工序中，使上述热膨胀层在上述基材的一面上形成得比在另一面上厚。
《技术方案10》
一种立体造形物制造方法，其特征在于，进行如下工序：
印刷工序，用含有将吸收到的光转换为热并放出的光热转换成分的印刷材料来描绘线；
热膨胀层形成工序，将在被加热到规定的温度域的情况下膨胀的热膨胀层，形成到热变形温度为上述规定的温度域以下的由热塑性树脂构成的片状的基材的一面上，上述基材透射上述光；以及
光照射工序，对上述基材侧照射被上述光热转换成分转换为热的光，
上述印刷工序中，将上述线描绘到上述基材的上述一面上或上述热膨胀层的成为上述基材侧的面上，
上述光照射工序中，使上述线的正下方的上述热膨胀层膨胀，并且使上述基材以上述一面为外侧而在上述线处弯曲。
《技术方案11》
如技术方案7至技术方案10中任一项所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
在上述印刷工序之前，进行油墨接受层形成工序，该油墨接受层形成工序形成上述印刷材料的接受层，
上述印刷工序中，将上述线描绘到上述接受层的表面。
《技术方案12》
如技术方案11所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
在上述油墨接受层形成工序之前，进行形成剥离层的剥离层形成工序，
上述油墨接受层形成工序中，将上述接受层形成到上述剥离层上，
在上述光照射工序之后，进行通过上述剥离层将上述接受层剥离而去除的油墨去除工序。
《技术方案13》
如技术方案7至技术方案11中任一项所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
在上述热膨胀层形成工序之前，进行形成上述基材与上述热膨胀层之间的剥离层的剥离层形成工序，
在上述光照射工序之后，进行将上述热膨胀层通过上述剥离层从上述基材剥离而去除的热膨胀层去除工序。
《技术方案14》
如技术方案7至技术方案13中任一项所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
在上述光照射工序之前，进行将上述基材切割并加工成期望的平面形状的切割工序。
《技术方案15》
如技术方案14所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
上述切割工序中，将上述基材以使上述平面形状的轮廓线的一部分残留的方式进行切割，并且，将上述基材进行切割以使其具有1条以上的连结部，该连结部从上述轮廓线的上述一部分连结到该切割工序前的周缘部，
在上述光照射工序之后或同时，将上述基材的上述连结部在上述轮廓线处切割。
《技术方案16》
如技术方案15所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
上述印刷工序中，还用上述印刷材料描绘将上述连结部横切的线，
在上述光照射工序中，上述基材的上述连结部在将该连结部横切的上述线处熔融从而被切割。
符号说明
10，10B，10C，10D，10E，10F，10G 热膨胀层覆盖树脂片材
10b 连接条(连结部)
10f 框架(周缘部)
11，12 片材成形品(立体造形物)
13，13A 片材成形品(立体造形物)
1，1A 基材
2 热膨胀层
21，21A，21B 第1热膨胀层
22，22A，22B 第2热膨胀层
31，31A 剥离层
4 油墨接受层
5，5A 光热转换部件
51、51A，51B 光热转换部件
52，52A，52B 光热转换部件
7，7A，7B，7C 光照射装置
71 光照射部
8、8A、8B、8C、8D 输送机构
9 切割机构
S10 热膨胀层覆盖树脂片材制造工序
S11 热膨胀层形成工序
S12 剥离层形成工序
S13 油墨接受层形成工序
S21 印刷工序
S22 贴合工序
S23 切割工序
S24，S24A 光照射工序
S25 油墨去除工序
S25A 热膨胀层去除工序

Claims (19)

1.一种立体造形物，是由热塑性树脂构成的片状的基材在棱线处弯曲变形而成的，其特征在于，
在至少上述棱线处的、上述基材的弯曲而成为外侧的面上覆盖有热膨胀层，该热膨胀层在被加热到上述热塑性树脂的热变形温度以上的情况下膨胀，
上述热膨胀层在上述棱线处膨胀，
上述棱线的粗细度越粗，上述基材的弯曲越大。
2.如权利要求1所述的立体造形物，其特征在于，
上述热膨胀层覆盖在上述基材的两面上，
在上述棱线处，上述基材的弯曲后的外侧的上述热膨胀层与内侧的上述热膨胀层相比膨胀量大。
3.如权利要求2所述的立体造形物，其特征在于，
在上述棱线以外处，上述基材的一面上的上述热膨胀层比另一面上的上述热膨胀层厚。
4.如权利要求1所述的立体造形物，其特征在于，
在上述棱线处，在至少一方的表面，附着有将吸收到的光转换为热并放出的光热转换成分。
5.如权利要求1所述的立体造形物，其特征在于，
上述基材透射光，
在上述棱线处，在上述热膨胀层与基材之间的面，附着有将吸收到的光转换为热并放出的光热转换成分。
6.如权利要求4所述的立体造形物，其特征在于，
在附着有上述光热转换成分的面，形成有油墨接受层。
7.一种立体造形物制造方法，其特征在于，
进行如下工序：
热膨胀层形成工序，将在被加热到规定的温度域的情况下膨胀的热膨胀层，形成到热变形温度为上述规定的温度域以下的由热塑性树脂构成的片状的基材上；
印刷工序，在通过上述热膨胀层形成工序形成了上述热膨胀层的热膨胀性片材的至少一方的表面，用含有将吸收到的光转换为热并放出的光热转换成分的印刷材料来描绘线；以及
光照射工序，对描绘了上述线的一侧，照射被上述光热转换成分转换为热的光，
上述光照射工序中，使上述线的正下方的上述热膨胀层膨胀，并且使上述基材以膨胀了的上述热膨胀层为外侧而在上述线处弯曲。
8.如权利要求7所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
上述热膨胀层形成工序，在上述基材的两面上形成上述热膨胀层，
上述光照射工序中，使上述线的正下方的两面的上述热膨胀层以膨胀量互不相同的方式膨胀，以膨胀量大的上述热膨胀层为外侧而在上述线处引起弯曲。
9.如权利要求8所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
上述热膨胀层形成工序中，使上述热膨胀层在上述基材的一面上形成得比在另一面上厚。
10.如权利要求7所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
在上述热膨胀层形成工序之前，进行形成上述基材与上述热膨胀层之间的剥离层的剥离层形成工序，
在上述光照射工序之后，进行通过上述剥离层将上述热膨胀层从上述基材剥离而去除的热膨胀层去除工序。
11.如权利要求7所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
上述线的粗细度越粗，越使上述基材弯曲得大。
12.一种立体造形物制造方法，其特征在于，进行如下工序：
印刷工序，用含有将吸收到的光转换为热并放出的光热转换成分的印刷材料来描绘线；
热膨胀层形成工序，将在被加热到规定的温度域的情况下膨胀的热膨胀层，形成到热变形温度为上述规定的温度域以下的由热塑性树脂构成的片状的基材的一面上，上述基材透射上述光；以及
光照射工序，对上述基材的一侧照射被上述光热转换成分转换为热的光，
上述印刷工序中，将上述线描绘到上述基材的上述一面上或上述热膨胀层的成为上述基材的一侧的面上，
上述光照射工序中，使上述线的正下方的上述热膨胀层膨胀，并且使上述基材以上述一面为外侧而在上述线处弯曲。
13.如权利要求12所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
在上述印刷工序之前，进行油墨接受层形成工序，该油墨接受层形成工序形成上述印刷材料的接受层，
上述印刷工序中，将上述线描绘到上述油墨接受层的表面。
14.如权利要求13所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
在上述油墨接受层形成工序之前，进行形成剥离层的剥离层形成工序，
上述油墨接受层形成工序中，将上述油墨接受层形成到上述剥离层上，
在上述光照射工序之后，进行通过上述剥离层将上述油墨接受层剥离而去除的油墨去除工序。
15.如权利要求13所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
在上述热膨胀层形成工序之前，进行形成上述基材与上述热膨胀层之间的剥离层的剥离层形成工序，
在上述光照射工序之后，进行将上述热膨胀层通过上述剥离层从上述基材剥离而去除的热膨胀层去除工序。
16.如权利要求15所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
在上述光照射工序之前，进行将上述基材切割并加工成期望的平面形状的切割工序。
17.如权利要求16所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
上述切割工序中，将上述基材以使上述平面形状的轮廓线的一部分残留的方式进行切割，并且，将上述基材进行切割以使其具有1条以上的连结部，该连结部从上述轮廓线的上述一部分连结到该切割工序前的周缘部，
在上述光照射工序之后或同时，将上述基材的上述连结部在上述轮廓线处切割。
18.如权利要求17所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
上述印刷工序中，还用上述印刷材料描绘将上述连结部横切的线，
在上述光照射工序中，上述基材的上述连结部在将该连结部横切的上述线处熔融从而被切割。
19.如权利要求12所述的立体造形物制造方法，其特征在于，
上述线的粗细度越粗，越使上述基材弯曲得大。
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