JP5862276B2 - 立体画像形成装置及び立体画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、立体画像形成装置及び立体画像形成方法に関し、特に、熱膨張性シートを選択的に膨張させて立体画像を形成する立体画像形成装置及び立体画像形成方法に関する。

従来、基材シートの一面側に、加熱により膨張する発泡性のマイクロカプセルを含有する熱膨張層（又は発泡層）が形成された熱膨張性シート（又は熱発泡性シート）が知られている。この熱膨張性シートに、光吸収性の高い画像パターンを印刷した後、赤外線を含む光を照射することにより、当該画像パターンに対応する領域の熱膨張層を選択的に加熱して膨張させ、基材シートの一面側に上記画像パターンに対応した立体画像を形成することができる。

このような立体画像形成技術については、例えば特許文献１〜３に、熱膨張性シートに光吸収性の高い黒色のトナーやインクで印刷画像を形成した後、ハロゲンランプ等により光を照射して当該画像に光を吸収させて発熱させ、印刷画像に対応する領域の熱膨張層のマイクロカプセルを加熱して膨張（又は発泡）させることにより、当該熱膨張層を隆起させて立体画像を形成する手法が記載されている。

特開昭６４−２８６６０号公報 特開２００１−１５０８１２号公報 特開平９−７１０４７号公報

上述したような熱膨張性シートを用いた立体画像の形成方法においては、例えば熱膨張性シートが載置された搬送ベルトや照射台等のステージを、ハロゲンランプ等の光源に対して相対的に移動させることにより、画像パターンが印刷された熱膨張性シートの全面に光が照射される。

この熱膨張性シートに光を照射する工程において、ステージとその載置面に載置された熱膨張性シートとの接触状態を詳しく検証すると、ステージの載置面と熱膨張性シートの下面（ステージに接触する面）との間には、接触箇所と非接触箇所が必ず存在することが判明した。すなわち、ステージの載置面や熱膨張性シート下面の微小な凹凸や、熱膨張性シートの本来の歪み、光照射による熱膨張性シートに生じる歪みや反り等が存在することにより、ステージと熱膨張性シートとの接触状態は均一ではなく、熱膨張性シートをステージの載置面に完全に均一な状態で接触（密着）させることは不可能に近い。

そのため、ステージ上に載置された熱膨張性シートに光を照射して加熱する際に、熱の伝導状態が不均一になり、熱膨張層のマイクロカプセルの膨張状態にムラが発生して熱膨張層が均一に隆起せず、良好な立体画像を形成することができなくなるという問題を有していた。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、熱膨張性シートに光を照射して加熱する際に均一に熱を伝導させて、熱膨張層が均一な状態で隆起した良好な立体画像を形成することができる立体画像形成装置及び立体画像形成方法を提供することを目的とする。

本発明に係る立体画像形成装置は、
基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持するシート支持部と、
前記シート支持部に支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱する加熱部と、を有し、
前記シート支持部は、
前記熱膨張性シートの搬送方向に平行な対向する二辺の端部を挟持して支持しつつ、前記熱膨張性シートを特定方向に搬送する一対の搬送機構を備えることを特徴とする。
本発明に係る別の立体画像形成装置は、
基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持し、かつ、当該熱膨張性シートを特定方向に搬送するシート支持部と、
前記シート支持部によって前記熱膨張性シートを前記特定方向に搬送しながら、前記シート支持部に支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱する加熱部と、
を有することを特徴とする。
本発明に係るさらに別の立体画像形成装置は、
基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持するシート支持部と、
前記シート支持部に支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱する加熱部と、を有し、
前記シート支持部は、
一面側に前記熱膨張性シートの前記周縁部のみに接触した状態で、前記熱膨張性シートを載置するフレーム本体と、
前記フレーム本体に対して着脱可能に設けられ、前記熱膨張性シートの前記周縁部を前記フレーム本体との間に挟持して支持する固定部材と、
を備え、
前記加熱部は、
前記熱膨張性シートの鉛直上方側のみから当該熱膨張性シートに光を照射して、当該熱膨張性シートの画像パターンに対応する領域の前記熱膨張層を選択的に加熱して膨張させることを特徴とする。

本発明に係る立体画像形成方法は、
基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持し、
前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱し、
前記熱膨張性シートを支持する処理において、
前記熱膨張性シートの搬送方向に平行な対向する二辺の端部を挟持して支持しつつ、当該熱膨張性シートを特定方向に搬送することを特徴とする。
本発明に係る別の立体画像形成方法は、
基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持し、前記熱膨張性シートを前記特定方向に搬送しながら、支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱することを特徴とする。
本発明に係るさらに別の立体画像形成方法は、
基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持し、
支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱し、
前記熱膨張性シートを支持する処理において、
一面側に前記熱膨張性シートの前記周縁部のみに接触した状態で、前記熱膨張性シートをフレーム本体に載置し、
前記フレーム本体に対して着脱可能に設けられた固定部材と、前記フレーム本体との間に、前記熱膨張性シートの前記周縁部が挟持されるように支持することを含み、
前記熱膨張性シートを加熱する処理において、
前記熱膨張性シートの鉛直上方側のみから当該熱膨張性シートに光を照射して、当該熱膨張性シートの画像パターンに対応する領域の前記熱膨張層を選択的に加熱して膨張させることを含む、ことを特徴とする。

本発明によれば、熱膨張性シートに光を照射して加熱する際に均一に熱を伝導させて、熱膨張層が均一に隆起した良好な立体画像を形成することができる。

本発明に係る立体画像形成装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。 第１の実施形態に係る立体画像形成装置に適用されるシート支持フレームの一例を示す斜視図である。 第１の実施形態に適用されるシート支持フレームにおける熱膨張性シートの支持状態を示す概略図である。 第１の実施形態に係るシート支持フレームへの熱膨張性シートの装着状態（その１）を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るシート支持フレームへの熱膨張性シートの装着状態（その２）を示す斜視図である。 第１の実施形態に適用される熱膨張性シートによる立体画像の形成方法を示す概念図である。 第１の実施形態の比較例となる立体画像の形成方法を示す概念図である。 本発明に係る立体画像形成装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。 第２の実施形態における立体画像の形成方法を示す概念図である。

以下、本発明に係る立体画像形成装置及び立体画像形成方法について、実施形態を示して詳しく説明する。
＜第１の実施形態＞
（立体画像形成装置）
図１は、本発明に係る立体画像形成装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。図１（ａ）は、本実施形態に係る立体画像形成装置の概略構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る立体画像形成装置の概略機構を示す側面図である。

本実施形態に係る立体画像形成装置は、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示すように、概略、ステージ１０と、光源部２０と、熱膨張性シート３０が装着されるシート支持フレーム４０と、を有している。

ステージ１０は、後述するシート支持フレーム４０が載置される光照射台であって、載置面（図面上面）が水平かつ平滑に保たれた部材であれば、硬質の平板状の部材であってもよいし、駆動する回転ローラー間に張架された搬送ベルトであってもよい。また、本実施形態においては、ステージ１０は固定された状態で、後述する光源部２０が図面左右方向（図中矢印参照）に相対的に移動するように構成されている。

光源部（加熱部）２０は、光源ランプ２１と、反射鏡２２と、支持柱２３と、を有している。光源ランプ（光源）２１は、シート支持フレーム４０に装着されてステージ１０上に載置された熱膨張性シート３０に対して、所定量の光量の光を照射するものであって、具体的にはハロゲンランプや赤外線ランプ等の赤外線波長を含む光を放射する光源を適用することができる。また、反射鏡２２は、光源ランプ２１からの光をステージ１０の載置面方向に反射させるものである。支持柱２３は、光源ランプ２１及び反射鏡２２をステージ１０の載置面から所定の距離だけ離間させて保持するものである。

そして、図１に示した立体画像形成装置においては、光源部２０が、上述したステージ１０に対して相対的に、図面左右方向（図中矢印参照）に均一な速度で移動可能なように構成されている。これにより、光源ランプ２１からの光が効率的かつ均一に熱膨張性シート３０に照射される。

なお、本発明に係る立体画像形成装置は、この実施形態に限定されるものではなく、ステージ１０と光源部２０とが相対的に移動するものであれば、光源部２０が固定された状態でステージ１０が図面左右方向に移動するように構成されているものであってもよい。また、本発明に係る立体画像形成装置は、ステージ１０に載置された熱膨張性シート３０に対して、光を均一に照射して加熱することができるものであれば、光源部２０がステージ１０の載置面とは反対側（図面下方側）に配置され，かつ、ステージ１０が光透過性の材質又は構造からなる構成を有するものであってもよい。

次に、本実施形態に係る立体画像形成装置に適用されるシート支持フレームについて説明する。
図２は、本実施形態に係る立体画像形成装置に適用されるシート支持フレームの一例を示す斜視図である。ここで、図２において、図示を明瞭にするために、熱膨張性シートに便宜的にハッチングを施した。また、図３は、本実施形態に適用されるシート支持フレームにおける熱膨張性シートの支持状態を示す概略図である。ここで、図３（ａ）は、図２に示すシート支持フレームにおけるIIIＡ−IIIＡ線（本明細書においては図２中に示したローマ数字の「３」に対応する記号として便宜的に「III」を用いる。以下同じ。）に沿って矢視した側面を示す図であり、図３（ｂ）は、図２に示すシート支持フレームにおけるIIIＢ−IIIＢ線に沿った断面を示す図である。また、図４、図５は、本実施形態に係るシート支持フレームへの熱膨張性シートの装着状態を示す斜視図である。

本実施形態に適用されるシート支持フレーム（シート支持部）４０は、図２に示すように、概略、フレーム本体４１と、通気溝４２と、固定部材ストッパ４３と、シート固定部材４４と、を備えている。

フレーム本体４１は、例えば矩形状の枠材からなり、図２、図３（ｂ）に示すように、フレーム本体４１に熱膨張性シート３０を装着した状態では、熱膨張性シート３０の四辺の端部（周縁部）を除く領域（立体画像が形成される領域でもある）が枠内の空間に露出した状態になるように構成されている。また、図２、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、フレーム本体４１の各辺の、ステージ１０に載置される面側（図面下面側）には、各辺の延在方向と直交する方向に凹状の複数の通気溝４２が設けられている。また、図２、図３（ａ）に示すように、フレーム本体４１の各辺の、熱膨張性シート３０を装着する面側（図面上面側）には、各辺の延在方向に沿って複数の固定部材ストッパ４３が断続的に突出するように設けられている。また、本実施形態においては、後述するように、フレーム本体４１とシート固定部材４４により熱膨張性シート３０の四辺の端部（周縁部）を挟持して支持固定することにより、熱膨張性シート３０がシート支持フレーム４０に装着される。そのため、フレーム本体４１及びシート固定部材４４は、例えば鉄やニッケル等の磁性材料を含む部材（磁性体）により、又は、当該部材を部分的に埋め込むことにより構成されている。また、フレーム本体４１は、後述するように、ステージ１０に載置された状態で、赤外線波長を含む光が照射されるので、この光や熱に対して変形や劣化しにくい材質や構造を有している。

通気溝（通気部）４２は、図２〜図４に示すように、フレーム本体４１の各辺の下面側に、フレーム本体４１の内周側から外周側に至る溝部として設けられている。これにより、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、熱膨張性シート３０を装着したシート支持フレーム４０を、ステージ１０の載置面（図面上面）に載置した状態で、フレーム本体４１と熱膨張性シート３０により形成された空間ＳＰと、シート支持フレーム４０の周囲の空間とが、通気溝４２を介して連通し、空気が自由に行き来する。

なお、本発明に係る立体画像形成装置は、この実施形態に限定されるものではなく、空間ＳＰとシート支持フレーム４０周囲の空間とを連通するものであれば、フレーム本体４１の側面に、フレーム本体４１の内周側から外周側に至る穴部からなる通気孔（貫通孔）を設けたものであってもよい。また、通気溝４２や通気孔は、空間ＳＰとシート支持フレーム４０の周囲の空間との間で、空気が自由に行き来することができるものであれば、その大きさや形状、個数を適宜設定することができる。

固定部材ストッパ４３は、図２、図３、図５に示すように、フレーム本体４１の各辺の上面側に、フレーム本体４１から連続的に突出する突部として設けられている。これにより、固定部材ストッパ４３は、図２、図３、図５に示すように、シート固定部材４４により熱膨張性シート３０の四辺の端部を挟持して、熱膨張性シート３０をフレーム本体４１に支持固定する際の位置決め基準として機能する。

シート固定部材（固定部材）４４は、図２、図３、図５に示すように、フレーム本体４１の各辺の上面側に突出して設けられた固定部材ストッパ４３に当接して係合するように構成された角柱状の部材である。また、シート固定部材４４は、上述したように、フレーム本体４１との間に、熱膨張性シート３０の四辺の端部を挟持して支持固定することにより、熱膨張性シート３０をシート支持フレーム４０に装着するために、例えば鉄やニッケル等の磁性材料を含む部材（磁性体）により、又は、当該部材を部分的に埋め込むことにより構成されている。これにより、シート固定部材４４は、フレーム本体４１に対して着脱可能に設けられ、フレーム本体４１とシート固定部材４４間に働く磁力による吸引力で、熱膨張性シート３０の四辺の端部が挟持されて支持固定される。

そして、上述したようなシート支持フレーム２０における熱膨張性シートの装着方法は、まず、図４に示すように、フレーム本体４１の上面側に断続的に突出するように設けられた固定部材ストッパ４３に囲まれた領域に、熱膨張性シート３０を載置する。これにより、熱膨張性シート３０の四辺の端部のみがフレーム本体４１に接触する状態となる。次いで、図５に示すように、熱膨張性シート３０が載置されたフレーム本体４１に、熱膨張性シート３０の四辺の端部を挟持するように、シート固定部材４４を取り付ける。ここで、フレーム本体４１とシート固定部材４４は、磁性材料を含む部材等により構成されているので、シート固定部材４４は磁力による吸引力で、熱膨張性シート３０を挟持した状態でフレーム本体４１に吸着する。このとき、シート固定部材４４の取り付け位置を、フレーム本体４１から突出して設けられた固定部材ストッパ４３に係合するように位置決めすることにより、図２、図３に示したように、熱膨張性シート３０が適度な張力を保持した状態でフレーム本体４１に支持固定される。

次に、上述したような立体画像形成装置における立体画像の形成方法について説明する。ここでは、上述した立体画像形成装置の構成を適宜参照しながら説明する。
図６は、本実施形態に適用される熱膨張性シートによる立体画像の形成方法を示す概念図である。ここで、図６（ａ）、（ｂ）は、熱膨張性シートの熱膨張層側から光を照射して加熱する場合の立体画像の形成方法を示す概念図であり、図６（ｃ）、（ｄ）は、熱膨張性シートの基材シート側から光を照射して加熱する場合の立体画像の形成方法を示す概念図である。

まず、上述したように、フレーム本体４１に熱膨張性シート３０が装着されたシート支持フレーム４０を、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、ステージ１０の載置面に載置する。このとき、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、ステージ１０の載置面にはシート支持フレーム４０のフレーム本体４１の下面側のみが当接し、熱膨張性シート３０の上面側及び下面側には空気層のみが存在する。ここで、熱膨張性シート３０の下面側の空気層が存在する空間ＳＰは、フレーム本体４１の下面側に設けられた通気溝４２を介して外部の空間と連通している。また、この状態では、シート支持フレーム４０に装着された熱膨張性シート３０は、ステージ１０の載置面及び光源部２０からの距離が均一になるように載置されている。

次いで、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、光源部２０から光を照射しながら、シート支持フレーム４０が載置されたステージ１０に対して、光源部２０を相対的に移動させることにより、熱膨張性シート３０の表面に印刷された画像パターンに対応する領域の熱膨張層が加熱されて膨張する。

具体的には、図６（ａ）に示すように、基材シート３１の一面側（図面上面側）に熱膨張層３２が形成された熱膨張性シート３０において、熱膨張層３２の表面（図面上面側）に黒色等の光吸収性の高いインクやトナー、染料、あるいは、光熱変換特性を有する材料等で、画像パターン３３を印刷する。この場合、画像パターン３３は熱膨張性シート３０の四辺の端部（周縁部）を除く領域に印刷されるよう印刷制御される。そして、当該熱膨張性シート３０をシート支持フレーム４０に装着して、熱膨張性シート３０の表面側（画像パターン３３が印刷された熱膨張層３２の表面側；図面上面側）から赤外線を含む光ＬＴを均一に照射する。これにより、図６（ｂ）に示すように、画像パターン３３において当該光エネルギーが熱エネルギーに変換されて、当該画像パターン３３に対応する領域３２ａの熱膨張層３２を選択的に加熱して膨張させて、基材シート３１の一面側に上記画像パターンに対応した立体画像が形成される。

このとき、図３（ａ）、（ｂ）に示したように、熱膨張性シート３０は、シート支持フレーム４０のフレーム本体４１の上面側（図面上面側）に支持固定されているので、熱膨張性シート３０の上面側及び下面側に空気層が存在する状態で、光源部２０から光ＬＴが照射される。すなわち、熱膨張性シート３０は四辺の端部を除く、立体画像が形成される領域が空気層のみに接触し、熱膨張性シート３０から熱が放熱しにくい状態で光ＬＴが照射される。これは換言すると、熱膨張性シート３０は熱が放熱しやすい他の部材（例えばステージ１０等）が直接接触していない状態で、シート支持フレーム４０に装着されている。

また、シート支持フレーム４０に装着された熱膨張性シート３０により形成される空間ＳＰは、通気溝４２を介してシート支持フレーム４０の周囲の空間と連通している。これにより、当該空間ＳＰの空気層がシート支持フレーム４０の周囲の温度よりも高くなった場合であっても、空間ＳＰの空気が通気溝４２を介して外部に流出するので、当該空間ＳＰの空気が膨張することによる熱膨張性シート３０の歪みや変形が抑制される。

さらに、シート支持フレーム４０に装着された熱膨張性シート３０は、その四辺の端部がフレーム本体４１とシート固定部材４４により挟持されて、所定の張力を保持した状態で支持固定されている。これにより、熱膨張性シート３０の紙面に垂直方向の歪みの発生が抑制される。

したがって、熱膨張性シート３０に光照射を行った場合に、画像パターン３３に対応する領域の熱膨張層３２における熱の伝導状態が均一化されるので、当該領域における熱膨張層３２のマイクロカプセルが均一に膨張して熱膨張層３２を均一に隆起させて、良好な立体画像を形成することができる。

なお、本実施形態においては、図６（ａ）に示したように、熱膨張性シート３０の熱膨張層３２の表面に画像パターン３３を印刷し、当該熱膨張層３２の表面側から光ＬＴを照射する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図６（ｃ）に示すように、基材シート３１の一面側（図面上面側）に熱膨張層３２が形成された熱膨張性シート３０において、基材シート３１の裏面側（図面下面側）に光吸収性の高い画像パターン３３を印刷し、当該熱膨張性シート３０に対して、熱膨張性シート３０の裏面側（画像パターン３３が印刷された基材シート３１の裏面側；図面下面側）から光ＬＴを照射するものであってもよい。この場合においても、上述した実施形態に示したシート支持フレーム４０に熱膨張性シート３０を装着した状態で、光ＬＴを均一に照射することにより、画像パターン３３に対応する領域の熱膨張層３２における熱の伝導状態が均一化されるので、図６（ｄ）に示すように、当該領域における熱膨張層３２のマイクロカプセルが均一に膨張して熱膨張層３２を均一に隆起させて、良好な立体画像を形成することができる。なお、図６（ｃ）、（ｄ）に示す立体画像の形成方法においては、熱膨張性シート３０の基材シート３１の裏面側（図面下面側）から光ＬＴを照射するための構造として、ステージ１０の載置面とは反対側（図面下方側）に光源部が配置され、かつ、当該ステージ１０が光透過性の材質又は構造からなる構成を有している。

このような、本実施形態に係る立体画像形成装置及び立体画像形成方法における作用効果について、比較例を示してさらに詳しく説明する。
図７は、本実施形態の比較例となる立体画像の形成方法を示す概念図である。ここで、図７（ａ）、（ｂ）は、熱膨張性シートの熱膨張層側から光を照射して加熱する場合の立体画像の形成方法（第１の比較例）を示す概念図であり、図７（ｃ）は、熱膨張性シートの基材シート側から光を照射して加熱する場合の立体画像の形成方法（第２の比較例）を示す概念図である。ここで、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すVIIＢ部（本明細書においては図７中に示したローマ数字の「７」に対応する記号として便宜的に「VII」を用いる。）における拡大図である。また、上述した実施形態と同等の構成については同一の符号を付して説明する。

第１の比較例においては、図７（ａ）に示すように、本実施形態に示したシート支持フレームを使用することなく、ステージ１０の載置面に熱膨張性シート３０を直接載置した状態で、画像パターン３３が形成された熱膨張層３２の表面側（図面上面側）から光ＬＴが照射されるものとする。

この場合、図７（ｂ）に示すように、ステージ１０の載置面と、熱膨張性シート３０の下面（ステージ１０に接触する面）との間に接触箇所と非接触箇所が必ず存在する（図中楕円内参照）。これは、ステージの載置面や熱膨張性シート下面の微小な凹凸や、熱膨張性シートの本来の歪み、光照射による熱膨張性シートに生じる歪みや反り等に起因するものである。

このような状態で、ステージ１０上に載置された熱膨張性シート３０に光ＬＴを照射すると、ステージ１０と熱膨張性シート３０との接触状態が均一ではないため、熱の伝導状態が不均一になる。すなわち、ステージ１０と熱膨張性シート３０が接触している箇所（接触箇所）では、光照射により生じた熱がステージ１０を介して放熱されやすくなるため、熱伝導状態が良くなり、ステージ１０と熱膨張性シート３０が接触していない箇所（非接触箇所）では、光照射により生じた熱が放熱されにくくなるため、熱伝導状態が悪くなる。これにより、接触箇所に対応する熱膨張層３２においては、熱が逃げてしまうためマイクロカプセルの膨張が抑制されて熱膨張層３２の隆起が小さくなる。これに対して、非接触箇所に対応する熱膨張層３２においては、熱が良好に伝達されるためマイクロカプセルの膨張が促進されて熱膨張層３２の隆起が大きくなる。そのため、第１の比較例においては、熱膨張性シート３０の熱膨張層３２が均一に隆起せず、良好な立体画像を形成することができない場合がある。

なお、上述した第１の比較例においては、ステージ１０の載置面に直接載置された熱膨張性シート３０の熱膨張層３２の表面側から光ＬＴを照射する場合について説明したが、図７（ｃ）に示す第２の比較例のように、熱膨張性シート３０の基材シート３１の裏面側（図面下面側）から光ＬＴを照射する場合であっても同様の問題点を有している。

すなわち、この第２の比較例の場合においても、図７（ｃ）に示すように、ステージ１０の載置面と熱膨張性シート３０の下面との間に接触箇所と非接触箇所が存在する（図中楕円内参照）。特に、この形成方法においては、熱膨張性シート３０の基材シート３１の裏面側（図面下面側）に画像パターン３３が印刷され、当該基材シート３１の裏面側がステージ１０に接触した状態で光ＬＴが照射される。このとき、画像パターン３３を形成するトナーやインクの厚みの分だけ熱膨張性シート３０が浮き上がることになり、ステージ１０と熱膨張性シート３０間の接触状態が不均一になる。そのため、上述したようなマイクロカプセルの膨張状態にムラが生じて、良好な立体画像が形成されない場合がある。

これに対して、本実施形態に係る立体画像形成装置及び立体画像形成方法によれば、図３に示したように、熱膨張性シート３０の上面側及び下面側に空気層のみが存在し、かつ、熱膨張性シート３０の下面側の空間ＳＰが、通気溝４２を介して周囲の空間と連通している。これにより、上述したように、ステージ１０の載置面に載置された熱膨張性シート３０に光ＬＴを照射して加熱した場合であっても、画像パターン３３が形成された領域の熱膨張層３２における熱伝導が均一化される。また、このとき、熱膨張性シート３０が四辺の端部を支持固定することにより、シート支持フレーム４０に装着されているので、光照射時の熱による熱膨張性シート３０の歪みや変形が抑制される。したがって、熱膨張層３２のマイクロカプセルの膨張ムラを抑制することができるとともに、熱膨張層３２の膨張効率を向上させることができ、熱膨張層３２が均一に隆起した良好な立体画像を形成することができる。

なお、本実施形態においては、シート支持フレーム４０として、フレーム本体４１とシート固定部材４４を用いて、熱膨張性シート３０の四辺の端部を磁力による吸引力で挟持して支持固定する構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱膨張性シート３０の周縁部を挟持して支持固定することができるものであれば他の構成を有するものであってもよい。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る立体画像形成装置及び立体画像形成方法の第２の実施形態について説明する。
図８は、本発明に係る立体画像形成装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。また、図９は、本実施形態における立体画像の形成方法を示す概念図である。ここで、図９は、図８に示す立体画像形成装置におけるIX−IX線（本明細書においては図８中に示したローマ数字の「９」に対応する記号として便宜的に「IX」を用いる。）に沿って矢視した側面を示す図である。

第１の実施形態においては、図１に示したように、熱膨張性シート３０が装着されたシート支持フレーム４０をステージ１０に載置した状態で、熱膨張性シート３０に光ＬＴを照射する場合について説明した。第２の実施形態においては、熱膨張性シート３０の対向する二辺を、一対のシートローダにより支持した状態で、熱膨張性シート３０に光ＬＴを照射する構成を有している。

本実施形態に係る立体画像形成装置は、例えば図８に示すように、概略、所定の距離離間して配置された一対のシートローダ５０Ｌ、５０Ｒと、熱膨張性シート３０の搬送方向（図中太矢印参照）に対して直交する方向に延在するように配置された光源部２０と、を有している。

シートローダ（シート支持部）５０Ｌ、５０Ｒは、それぞれ、図８、図９に示すように、回転ローラー５１ａ、５１ｂと、当該回転ローラー５１ａ、５１ｂ間に張架された搬送ベルト５２とからなる搬送機構が、熱膨張性シート３０の搬送面ＦＬの上面側（図面上方側）に配置され、回転ローラー５１ｃ、５１ｄと、当該回転ローラー５１ｃ、５１ｄ間に張架された搬送ベルト５２とからなる搬送機構が、熱膨張性シート３０の搬送面ＦＬの下面側（図面下方側）に配置されている。ここで、各々の搬送機構の搬送ベルト５２は、搬送面ＦＬにおいて略密着するように配置されている（図９では図示の都合上、搬送ベルト５２相互が離間するように表記した）。また、シートローダ５０Ｌ、５０Ｒは、それぞれ、熱膨張性シート３０の対向する二辺の端部（周縁部）３０Ｌ、３０Ｒを挟持して支持した状態で、シートローダ５０Ｌ、５０Ｒ間の空間ＳＱを図中太矢印方向（特定方向）に熱膨張性シート３０が搬送されるように所定の距離だけ離間して配置されている。

光源部（加熱部）６０には、シートローダ５０Ｌ、５０Ｒ間の空間ＳＱを搬送される熱膨張性シート３０に光が均一に照射されるように、光源ランプ６１が設けられている。ここで、本実施形態においては、シートローダ５０Ｌ、５０Ｒにより搬送される熱膨張性シート３０の裏面側（図面下方側）から光が照射されるように、光源部６０を配置した構成を示したが、これに限定されるものではなく、第１の実施形態（図１参照）と同様に、熱膨張性シート３０の表面側（図面上方側）から光が照射されるように、光源部６０を配置した構成を有するものであってもよい。

このような構成を有する立体画像形成装置における立体画像の形成方法は、図８、図９に示したように、熱膨張性シート３０の対向する二辺の端部３０Ｌ、３０Ｒを、それぞれ、シートローダ５０Ｌ、５０Ｒの略密着して配置された搬送ベルト５２に挟持して支持した状態で、回転ローラー５１ａ〜５１ｄを図中細矢印方向に駆動させることにより、熱膨張性シート３０を図中太矢印方向に搬送する。

そして、熱膨張性シート３０がシートローダ５０Ｌ、５０Ｒ間の空間ＳＱを搬送されるとき、光源部６０から光を照射することにより、図６（ｃ）、（ｄ）に示した場合と同様に、熱膨張性シート３０の裏面に印刷された画像パターンに対応する領域３２ａの熱膨張層３２が加熱されて膨張し、基材シート３１の一面側に画像パターンに対応した立体画像が形成される。

このように、本実施形態においても、上述した第１の実施形態と同様に、熱膨張性シート３０は、上面側及び下面側に空気層が存在する状態で、光源部６０から光ＬＴが照射される。すなわち、熱膨張性シート３０は二辺の端部３０Ｌ、３０Ｒを除く、立体画像が形成される領域が空気層のみに接触し、熱膨張性シート３０から熱が放熱しにくい状態で光ＬＴが照射される。

また、熱膨張性シート３０の上面側及び下面側に存在する空気層は、空間ＳＱ内の単一の空気層であるので、熱膨張性シート３０への光照射によりいずれかの空気層のみが高くなることはなく、空気の膨張による熱膨張性シート３０の歪みや変形は生じない。さらに、シート支持フレーム４０に装着された熱膨張性シート３０は、その二辺の端部３０Ｌ、３０Ｒがシートローダ５０Ｌ、５０Ｒの各搬送ベルト５２により挟持されて、所定の張力を保持した状態で空間ＳＱ内を搬送される。これにより、熱膨張性シート３０の紙面に垂直方向の歪みの発生が抑制される。

したがって、熱膨張性シート３０に光照射を行った場合に、画像パターン３３に対応する領域の熱膨張層３２における熱の伝導状態が均一化されるので、当該領域における熱膨張層３２のマイクロカプセルが均一に膨張して熱膨張層３２を均一に隆起させて、良好な立体画像を形成することができる。

なお、本実施形態においては、図６（ｃ）に示したように、熱膨張性シート３０の裏面側（図面下面側）から光ＬＴを照射する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図６（ａ）に示したように、熱膨張性シート３０の表面側（図面上面側）から光ＬＴを照射するものであってもよい。この場合においても、一対のシートローダ５０Ｌ、５０Ｒにより熱膨張性シート３０の対向する二辺の端部３０Ｌ、３０Ｒを挟持して支持した状態で、光ＬＴを均一に照射することにより、画像パターン３３に対応する領域の熱膨張層３２における熱の伝導状態が均一化されるので、図６（ｂ）に示したように、当該領域における熱膨張層３２のマイクロカプセルが均一に膨張して熱膨張層３２を均一に隆起させて、良好な立体画像を形成することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

（付記）
請求項１に記載の発明は、
基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持するシート支持部と、
前記シート支持部に支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱する加熱部と、
を有することを特徴とする立体画像形成装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記加熱部による前記熱膨張性シートの加熱の際に、前記熱膨張性シートの前記周縁部を除く領域の一面側及び他面側が空気層のみに接触していることを特徴とする請求項１記載の立体画像形成装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記加熱部は、赤外線波長を含む光を放射する光源を含み、前記熱膨張性シートに前記光を照射して、前記熱膨張性シートに形成された画像パターンに対応する領域の前記熱膨張層を選択的に加熱して膨張させることを特徴とする請求項１又は２記載の立体画像形成装置である。

請求項４に記載の発明は、
前記シート支持部は、
一面側に前記熱膨張性シートの前記周縁部のみに接触した状態で、前記熱膨張性シートを載置するフレーム本体と、
前記フレーム本体に対して着脱可能に設けられ、前記熱膨張性シートの前記周縁部を前記フレーム本体との間に挟持して支持する固定部材と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体画像形成装置である。

請求項５に記載の発明は、
前記フレーム本体及び前記固定部材は、磁性体を含み、前記フレーム本体と前記固定部材間に働く磁力による吸引力で、熱膨張性シートの前記周縁部を挟持して支持することを特徴とする請求項４記載の立体画像形成装置である。

請求項６に記載の発明は、
前記フレーム本体は、枠形状を有し、
前記シート支持部は、前記熱膨張性シートの四辺の端部を挟持して支持することを特徴とする請求項４又は５記載の立体画像形成装置である。

請求項７に記載の発明は、
前記フレーム本体は、前記枠内の空間と前記枠外の空間とを連通する通気部を有することを特徴とする請求項６記載の立体画像形成装置である。

請求項８に記載の発明は、
前記シート支持部は、
前記熱膨張性シートの対向する二辺の端部を挟持して支持しつつ、前記熱膨張性シートを特定方向に搬送する一対の搬送機構を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体画像形成装置である。

請求項９に記載の発明は、
基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持し、前記熱膨張性シートの前記周縁部を除く領域の一面側及び他面側が空気層のみに接触した状態で、前記熱膨張性シートを加熱することを特徴とする立体画像形成方法である。

請求項１０に記載の発明は、
前記熱膨張性シートを加熱する処理は、赤外線波長を含む光を前記熱膨張性シートに照射して、前記熱膨張性シートに形成された画像パターンに対応する領域の前記熱膨張層を選択的に加熱して膨張させることを特徴とする請求項９記載の立体画像形成方法である。

請求項１１に記載の発明は、
前記熱膨張性シートの前記周縁部を挟持して支持する処理は、枠形状を有するフレーム本体に前記熱膨張性シートを載置し、前記フレーム本体に対して着脱可能に設けられた固定部材により、前記熱膨張性シートの四辺の端部を前記フレーム本体との間に挟持して支持し、
前記熱膨張性シートを加熱する処理は、前記フレーム本体及び前記固定部材により支持された前記熱膨張性シートに対して、光源を相対的に移動させながら前記光を照射することを特徴とする請求項９又は１０記載の立体画像形成方法である。

請求項１２に記載の発明は、
前記熱膨張性シートの前記周縁部を挟持して支持する処理は、前記熱膨張性シートの対向する二辺の端部を一対の搬送機構により挟持して支持し、
前記熱膨張性シートを加熱する処理は、前記搬送機構により支持された前記熱膨張性シートを特定方向に搬送しつつ、前記光を照射することを特徴とする請求項９又は１０記載の立体画像形成方法である。

１０ ステージ
２０ 光源部（加熱部）
２１ 光源ランプ（光源）
３０ 熱膨張性シート
３１ 基材シート
３２ 熱膨張層
３３ 画像パターン
４０ シート支持フレーム（シート支持部）
４１ フレーム本体
４２ 通気溝（通気部）
４３ 固定部材ストッパ
４４ シート固定部材（固定部材）
５０Ｌ、５０Ｒ シートローダ（シート支持部、搬送機構）
５１ａ〜５１ｄ 回転ローラー
５２ 搬送ベルト
６０ 光源部（加熱部）
ＬＴ 光
ＳＰ、ＳＱ 空間

Claims (12)

1. 基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持するシート支持部と、
   前記シート支持部に支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱する加熱部と、を有し、
   前記シート支持部は、
   前記熱膨張性シートの搬送方向に平行な対向する二辺の端部を挟持して支持しつつ、前記熱膨張性シートを特定方向に搬送する一対の搬送機構を備えることを特徴とする立体画像形成装置。
2. 基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持し、かつ、当該熱膨張性シートを特定方向に搬送するシート支持部と、
   前記シート支持部によって前記熱膨張性シートを前記特定方向に搬送しながら、前記シート支持部に支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱する加熱部と、
   を有することを特徴とする立体画像形成装置。
3. 前記シート支持部は、
   前記熱膨張性シートの対向する二辺の端部を挟持して支持しつつ、前記熱膨張性シートを前記特定方向に搬送する一対の搬送機構を備えることを特徴とする請求項２記載の立体画像形成装置。
4. 前記加熱部による前記熱膨張性シートの加熱の際に、前記熱膨張性シートの前記周縁部を除く領域の一面側及び他面側が空気層のみに接触していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体画像形成装置。
5. 前記加熱部は、前記熱膨張性シートに光を照射して、前記熱膨張性シートに形成された画像パターンに対応する領域の前記熱膨張層を選択的に加熱して膨張させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立体画像形成装置。
6. 基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持するシート支持部と、
   前記シート支持部に支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱する加熱部と、を有し、
   前記シート支持部は、
   一面側に前記熱膨張性シートの前記周縁部のみに接触した状態で、前記熱膨張性シートを載置するフレーム本体と、
   前記フレーム本体に対して着脱可能に設けられ、前記熱膨張性シートの前記周縁部を前記フレーム本体との間に挟持して支持する固定部材と、
   を備え、
   前記加熱部は、
   前記熱膨張性シートの鉛直上方側のみから当該熱膨張性シートに光を照射して、当該熱膨張性シートの画像パターンに対応する領域の前記熱膨張層を選択的に加熱して膨張させることを特徴とする立体画像形成装置。
7. 前記加熱部による前記熱膨張性シートの加熱の際に、前記熱膨張性シートの前記周縁部を除く領域の一面側及び他面側が空気層のみに接触していることを特徴とする請求項６記載の立体画像形成装置。
8. 前記フレーム本体は、枠形状を有し、
   前記シート支持部は、前記熱膨張性シートの四辺の端部を挟持して支持することを特徴とする請求項７記載の立体画像形成装置。
9. 前記フレーム本体は、前記枠内の空間と前記枠外の空間とを連通する通気部を有することを特徴とする請求項８記載の立体画像形成装置。
10. 基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持し、
    前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱し、
    前記熱膨張性シートを支持する処理において、
    前記熱膨張性シートの搬送方向に平行な対向する二辺の端部を挟持して支持しつつ、当該熱膨張性シートを特定方向に搬送することを特徴とする立体画像形成方法。
11. 基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持し、前記熱膨張性シートを前記特定方向に搬送しながら、支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱することを特徴とする立体画像形成方法。
12. 基材シートの一面側に熱膨張層が形成された熱膨張性シートの周縁部を挟持して支持し、
    支持された前記熱膨張性シートの、前記周縁部を除く領域を加熱し、
    前記熱膨張性シートを支持する処理において、
    一面側に前記熱膨張性シートの前記周縁部のみに接触した状態で、前記熱膨張性シートをフレーム本体に載置し、
    前記フレーム本体に対して着脱可能に設けられた固定部材と、前記フレーム本体との間に、前記熱膨張性シートの前記周縁部が挟持されるように支持することを含み、
    前記熱膨張性シートを加熱する処理において、
    前記熱膨張性シートの鉛直上方側のみから当該熱膨張性シートに光を照射して、当該熱膨張性シートの画像パターンに対応する領域の前記熱膨張層を選択的に加熱して膨張させることを含む、ことを特徴とする立体画像形成方法。

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