JP2019217773A - 構造物形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、電磁波熱変換材料を用いて、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンを形成することと、その後、前記電磁波熱変換材料に向けて電磁波を照射して、前記膨張層の前記第2パターンに対応する部分を膨張させることとを含む第2工程と、を有する、ことを特徴とする。
前記電磁波熱変換材料に向けて電磁波を照射して、前記電磁波熱変換材料が形成された前記膨張層を膨張させる照射部と、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、電磁波熱変換材料を用いて、所定の第1パターンを、前記形成部によって形成させることと、その後、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分を、前記膨張部によって膨張させることとを含む第1工程と、前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、電磁波熱変換材料を用いて、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンを、前記形成部によって形成させることと、その後、前記膨張層の前記第2パターンに対応する部分を、前記膨張部によって膨張させることとを含む第2工程と、を実行させる制御部と、を備える、ことを特徴とする。
前記媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、電磁波熱変換材料を用いて、所定の第1パターンを、前記形成部によって形成させることと、その後、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分を、前記膨張部によって膨張させることとを含む第1工程と、前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、電磁波熱変換材料を用いて、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンを、前記形成部によって形成させることと、その後、前記膨張層の前記第2パターンに対応する部分を、前記膨張部によって膨張させることとを含む第2工程と、を実行させる、ことを特徴とする。
前記媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、所定の第1パターンに、電磁波熱変換材料が形成され、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分の厚みが前記膨張層の残りの部分の厚みよりも大きく、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンに、電磁波熱変換材料が形成され、前記膨張層の前記第2パターンのみに対応する部分の厚みが前記第1パターンに対応する部分の厚みよりも小さい、ことを特徴とする。
図1(a)〜(c)は、本発明の第1実施形態に係る構造物形成工程を示す断面図であり、図2は、本発明の第1実施形態に係る構造物形成方法を説明するためのフローチャートである。各図面を参照しながら、本発明の実施形態の構造物形成用加工媒体M12、M12’、M12” 、M14’及び構造物M14”の形成方法について説明する。なお、本明細書では、媒体M11、加工媒体M12、M12’、M12” 、M14’の膨張層102を少なくともその厚さ方向に膨張させることによって、表面に凹凸が形成されたものを構造物M14”と称する。
図1(a)に示す構造物形成用加工媒体(以下、単に「加工媒体」と記す)M12は、基材101と膨張層102とインク受容層103とが順に積層された媒体M11から加工されたものであり、膨張層102を加熱により膨張させる前の状態である。媒体M11は、膨張層102を加熱により膨張させる前は表面が平坦であり、印刷により表面に層を形成した場合であっても、膨張層102を加熱により膨張させない限り表面の平坦性は維持される。本明細書において、媒体の表面が平坦であるとは、表面が平坦な印刷媒体に印刷することを前提として設計された汎用的なインクジェット方式やレーザー方式のプリンタを用いた印刷によって、作成しようとする印刷物の本来の色合いが所望の印刷品質で再現できる程度に、媒体の表面が平滑であるか、又は媒体表面の凹凸が小さい或いは少ないことを意味する。また、媒体の表面に形成された凹凸の細かさや断面形状にかかわらず、媒体のインク吐出方向の厚み、即ち、媒体の表面に凹凸がある場合には媒体の裏面から凹凸の最も高い部分までの厚みが、例えば5mm以下であればその表面は平坦であると言う。
膨張層102は、基材101上に設けられた熱可塑性樹脂であるバインダー内に熱発泡剤(熱膨張性マイクロカプセル)が分散配置されている。これにより、膨張層102は、吸収した熱量(熱エネルギー)に応じて膨張する。
インク受容層103は、膨張層102の上面全体を覆うように、例えば、10μmの厚さに形成されている。インク受容層103は、インクジェット方式のプリンタに用いられる印刷用のインクやレーザー方式のプリンタに用いられる印刷用のトナー、ボールペンや万年筆のインク、鉛筆の黒鉛などを受容し、少なくともその表面に定着させるために好適な材料からなり、インクジェット用紙などに用いられている汎用的なインク受容層を用いることができる。なお、膨張層の表面に対して適切な加工処理(インク受容層の塗布処理等)を施すことによりインクを受容できるようにし、これを膨張層102としてもよく、この場合、インク受容層103は備えなくてよい。また、膨張層102のバインダー材料を、インクを受容できる材料により作製するようにしてもよい。インク受容層103は、表面の少なくとも一部が、後述する第1電磁波熱変換材料層104、及び、彩色材料層106によって覆われずに露出した状態とされている。これにより、インク受容層103の表面の露出された部分に、印刷用のインクやトナー、その他筆記具のインクなどにより、メッセージや図表、絵などを追記しやすくしておくことができる。
以下に、実施形態に係る構造物形成方法について説明する。まず、上述の媒体M11を準備し、次いで、媒体M11の膨張層102が設けられた側の面である第1面11A、即ち、インク受容層103の上面において、膨張層102を膨張させたい部分のうち、その膨張により、細かいパターンである第1パターンに対応する凹凸を形成しようとする領域に、予め準備した第1パターン形成用画像データに基づいて、電磁波熱変換特性を有する電磁波熱変換材料としてのカーボンブラックを含む黒色インク(黒色材料)を、図7に示す汎用的なインクジェットプリンタ部300を用いて、インクジェット方式により印刷することにより、第1電磁波熱変換材料層104を形成する(ステップS1:第1電磁波熱変換材料形成工程)。第1電磁波熱変換材料層104が形成された媒体M11を加工媒体M12と称する。第1電磁波熱変換材料層104は、媒体M11に含まれる、基材101、膨張層102、インク受容層103の各層の材料よりも、電磁波エネルギーを熱エネルギーに変換しやすい材料により形成される。第1パターン形成用画像データについて、詳しくは後述する。インクジェットプリンタ部300は、第1パターン形成用画像データにおいて座標毎に設定されたグレースケール値を読み取り、読取った値に基づいて、黒色材料(黒色インク)を、例えば、面積階調によりその濃度を制御しながら印刷する。
第1電磁波熱変換材料層104は媒体M11の膨張層102が形成された側の第1面11Aに形成されており、第1電磁波熱変換材料層104と膨張層102との間に基材101が介在していない。従って、第1電磁波熱変換材料層104において生じた熱エネルギーが膨張層102へ伝導する間に基材101の面方向に分散することがない。このため、第1電磁波熱変換材料層104の電磁波熱変換材料が、細かいパターンである第1パターンの濃淡画像に従って形成されたものであっても、そのようなパターンの濃淡画像に忠実に対応する凹凸が媒体M11の膨張層102側の表面に設けられた加工媒体M12’を形成することができる。
図6は、本発明の実施形態に係る構造物形成装置1の制御ブロック図である。構造物形成装置1の制御部400は、インクジェットプリンタ部(材料形成部)200及び照射部200を制御し、これらと協働して構造物を形成する構造物形成制御部401として機能する。また、構造物形成装置1の制御部400は、メモリ制御回路600に記憶された印刷データ及び印刷制御データを、印刷データ取得部402を制御することにより取得し、取得したデータに基づいて構造物形成を制御する構造物形成制御部401として機能する。
以下、本発明の第2実施形態について、図面を用いて説明する。第2実施形態について、上述の第1実施形態と共通する構成については、簡便のため、共通する符号を用いた上で説明を適宜省略する。第2実施形態は、第1電磁波熱変換材料及び彩色材料を、膨張層102の第1面11Aに、同じ工程で同時に形成する点で、第1実施形態と異なる。図9は、第2実施形態の構造物形成工程を示す断面図であり、図10は、第2実施形態の構造物形成方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の第2実施形態の変形例について、図面を用いて説明する。第2実施形態の変形例について、上述の第2実施形態と共通する構成については、簡便のため、共通する符号を用いた上で説明を適宜省略する。図11は、第2実施形態の変形例の構造物形成工程を示す断面図であり、図12は、第2実施形態の変形例の構造物形成方法を示すフローチャートであり、図13は、第2実施形態の変形例の照射部200’の構成を示す側面図である。図12に示すように、第2実施形態の変形例は、第2実施形態で2工程に分けて行っていた膨張工程(第1膨張工程S13と第2膨張工程S14)を同時に行う点で、第2実施形態と異なる。これにより、膨張工程を2工程に分けて行う場合に比べて、工程数を減らすことができる。
以下、本発明の第2実施形態の変形例について、図面を用いて説明する。第3実施形態について、上述の第2実施形態と共通する構成については、簡便のため、共通する符号を用いた上で説明を適宜省略する。図14は、第3実施形態の構造物形成工程を示す断面図であり、図15は、第3実施形態の構造物形成方法を示すフローチャートである。
加熱により膨張する膨張層を含む媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、電磁波熱変換材料を用いて、細かいパターンである第1パターンを形成することと、その後、前記電磁波熱変換材料に向けて電磁波を照射して、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分を膨張させることとを含む第1工程と、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、電磁波熱変換材料を用いて、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンを形成することと、その後、前記電磁波熱変換材料に向けて電磁波を照射して、前記膨張層の前記第2パターンに対応する部分を膨張させることとを含む第2工程と、を有する、
ことを特徴とする構造物形成方法。
[付記2]
前記第1工程における前記第1パターンを形成した後であって、かつ、前記第2工程における前記第2パターンに対応する部分を膨張させる前に、前記媒体の前記第1面の前記第2パターンに対応する領域に、電磁波熱変換材料を含む彩色材料を用いて、画像に対応する第3パターンを形成することを含む第3工程を、さらに有する、
ことを特徴とする付記1に記載の構造物形成方法。
[付記3]
前記第1工程は、
前記第1パターンを形成すると同時に、前記媒体の前記第1面の前記第2パターンに対応する領域に、電磁波熱変換材料を含まない彩色材料を用いて、画像に対応する第3パターンを形成することを含む、
ことを特徴とする付記1に記載の構造物形成方法。
[付記4]
前記第1工程は、前記媒体の前記第1面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させることを含み、かつ、前記第2工程は、前記媒体の前記第2面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させる、ことを含み、
前記第1工程の前記膨張層を膨張させることと、前記第2工程の前記膨張層を膨張させることとを、同時に行う、
ことを特徴とする付記1乃至3のいずれか一項に記載の構造物形成方法。
[付記5]
前記第1工程は、前記媒体の前記第1面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させることを含み、かつ、前記第2工程は、前記媒体の前記第2面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させる、ことを含み、
前記第2工程の前記膨張層を膨張させることを、前記第1工程の前記膨張層を膨張させることよりも前に行う、
ことを特徴とする付記1乃至3のいずれか一項に記載の構造物形成方法。
[付記6]
前記第1パターンは、点字、及び、ライン領域の少なくとも一方を示すパターンであり、
前記第1工程は、前記媒体の前記第1面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させることを含む、
ことを特徴とする付記1乃至7のいずれか一項に記載の構造物形成方法。
[付記7]
前記第1パターンは、前記第3パターンの輪郭を示すパターンであり、
前記第1工程は、前記媒体の前記第1面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させることを含む、
ことを特徴とする付記2又は3に記載の構造物形成方法。
[付記8]
前記第2工程は、前記媒体の前記第2面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させることを含む、
ことを特徴とする付記1乃至3、及び、付記6、7のいずれか一項に記載の構造物形成方法。
[付記9]
加熱により膨張する膨張層を含む媒体の前記膨張層上に電磁波熱変換材料を形成する材料形成部と、
前記電磁波熱変換材料に向けて電磁波を照射して、前記電磁波熱変換材料が形成された前記膨張層を膨張させる照射部と、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、電磁波熱変換材料を用いて、細かいパターンである第1パターンを、前記形成部によって形成させることと、その後、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分を、前記膨張部によって膨張させることとを含む第1工程と、前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、電磁波熱変換材料を用いて、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンを、前記形成部によって形成させことと、その後、前記膨張層の前記第2パターンに対応する部分を、前記膨張部によって膨張させることとを含む第2工程と、を実行させる制御部と、を備える、
ことを特徴とする構造物形成装置。
[付記10]
加熱により膨張する膨張層を含む媒体の前記膨張層上に電磁波熱変換材料を形成する形成部と、前記電磁波熱変換材料に向けて電磁波を照射して、前記電磁波熱変換材料が形成された前記膨張層を膨張させる膨張部と、前記形成部及び前記膨張部を制御する制御部と、を備える構造物形成装置の制御部に、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、電磁波熱変換材料を用いて、細かいパターンである第1パターンを、前記形成部によって形成させることと、その後、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分を、前記膨張部によって膨張させることとを含む第1工程と、前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、電磁波熱変換材料を用いて、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンを、前記形成部によって形成させることと、その後、前記膨張層の前記第2パターンに対応する部分を、前記膨張部によって膨張させることとを含む第2工程と、を実行させる、
ことを特徴とする構造物形成プログラム。
[付記11]
加熱により膨張する膨張層を含む媒体であって、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、細かいパターンである第1パターンに、電磁波熱変換材料が形成され、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分の厚みが前記膨張層の残りの部分の厚みよりも大きい、
ことを特徴とする構造物形成用加工媒体。
[付記12]
前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンに、電磁波熱変換材料が形成され、前記膨張層の前記第2パターンのみに対応する部分の厚みが前記第1パターンに対応する部分の厚みよりも小さい、
ことを特徴とする付記11に記載の構造物形成用加工媒体。
Claims (11)
- 加熱により膨張する膨張層を含む媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、電磁波熱変換材料を用いて、所定の第1パターン形成することと、その後、前記電磁波熱変換材料に向けて電磁波を照射して、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分を膨張させることとを含む第1工程と、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、電磁波熱変換材料を用いて、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンを形成することと、その後、前記電磁波熱変換材料に向けて電磁波を照射して、前記膨張層の前記第2パターンに対応する部分を膨張させることとを含む第2工程と、を有する、
ことを特徴とする構造物形成方法。 - 前記第1工程における前記第1パターンを形成した後であって、かつ、前記第2工程における前記第2パターンに対応する部分を膨張させる前に、前記媒体の前記第1面の前記第2パターンに対応する領域に、電磁波熱変換材料を含む彩色材料を用いて、画像に対応する第3パターンを形成することを含む第3工程を、さらに有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の構造物形成方法。 - 前記第1工程は、
前記第1パターンを形成すると同時に、前記媒体の前記第1面の前記第2パターンに対応する領域に、電磁波熱変換材料を含まない彩色材料を用いて、画像に対応する第3パターンを形成することを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の構造物形成方法。 - 前記第1工程は、前記媒体の前記第1面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させることを含み、かつ、前記第2工程は、前記媒体の前記第2面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させる、ことを含み、
前記第1工程の前記膨張層を膨張させることと、前記第2工程の前記膨張層を膨張させることとを、同時に行う、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の構造物形成方法。 - 前記第1工程は、前記媒体の前記第1面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させることを含み、かつ、前記第2工程は、前記媒体の前記第2面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させる、ことを含み、
前記第2工程の前記膨張層を膨張させることを、前記第1工程の前記膨張層を膨張させることよりも前に行う、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の構造物形成方法。 - 前記第1パターンは、点字、及び、ライン領域の少なくとも一方を示すパターンであり、
前記第1工程は、前記媒体の前記第1面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させることを含む、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の構造物形成方法。 - 前記第1パターンは、前記第3パターンの輪郭を示すパターンであり、
前記第1工程は、前記媒体の前記第1面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させることを含む、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の構造物形成方法。 - 前記第2工程は、前記媒体の前記第2面側から前記電磁波を照射して、前記膨張層を膨張させることを含む、
ことを特徴とする請求項1乃至3、及び、請求項6、7のいずれか一項に記載の構造物形成方法。 - 加熱により膨張する膨張層を含む媒体の前記膨張層上に電磁波熱変換材料を形成する材料形成部と、
前記電磁波熱変換材料に向けて電磁波を照射して、前記電磁波熱変換材料が形成された前記膨張層を膨張させる照射部と、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、電磁波熱変換材料を用いて、所定の第1パターンを、前記材料形成部によって形成させることと、その後、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分を、前記照射部によって膨張させることとを含む第1工程と、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、電磁波熱変換材料を用いて、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンを、前記材料形成部によって形成させことと、その後、前記膨張層の前記第2パターンに対応する部分を、前記照射部によって膨張させることとを含む第2工程と、を実行させる制御部と、を備える、
ことを特徴とする構造物形成装置。 - 加熱により膨張する膨張層を含む媒体の前記膨張層上に電磁波熱変換材料を形成する形成部と、前記電磁波熱変換材料に向けて電磁波を照射して、前記電磁波熱変換材料が形成された前記膨張層を膨張させる膨張部と、前記形成部及び前記膨張部を制御する制御部と、を備える構造物形成装置の制御部に、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、電磁波熱変換材料を用いて、所定の第1パターンを、前記形成部によって形成させることと、その後、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分を、前記膨張部によって膨張させることとを含む第1工程と、前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、電磁波熱変換材料を用いて、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンを、前記形成部によって形成させることと、その後、前記膨張層の前記第2パターンに対応する部分を、前記膨張部によって膨張させることを含む第2工程と、を実行させる、
ことを特徴とする構造物形成プログラム。 - 加熱により膨張する膨張層を含む媒体であって、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側である第1面に、所定の第1パターンに、電磁波熱変換材料が形成され、前記膨張層の前記第1パターンに対応する部分の厚みが前記膨張層の残りの部分の厚みよりも大きく、
前記媒体の前記膨張層が設けられた側とは反対側である第2面に、前記第1パターンよりも粗いパターンを含む第2パターンに、電磁波熱変換材料が形成され、前記膨張層の前記第2パターンのみに対応する部分の厚みが前記第1パターンに対応する部分の厚みよりも小さい、
ことを特徴とする構造物形成用加工媒体。
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