JP6428663B2 - 構造物形成方法、システム、プログラム、及び、構造物形成用加工媒体 - Google Patents
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Description
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)M14は、基材101と熱膨張層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、熱膨張層102を加熱により膨張させる前の状態である。媒体M11は、熱膨張層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、熱膨張層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、オフセット方式の印刷が行える程度に、または、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。
熱膨張層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、熱膨張層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、熱膨張層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、熱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、これを熱膨張層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、熱膨張層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、後述する光熱変換材料層104、白色材料層105、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を準備する(ステップS11:媒体準備工程)。次いで、媒体M11のインク受容層103上において、熱膨張層102を膨張させたい部分に対応する領域に、予め準備した光熱変換材料形成用画像データに基づいて、光熱変換特性を有する光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5に示すオフセット印刷部200を用いて、オフセット方式により印刷することにより、光熱変換材料層104を形成する(ステップS12:光熱変換材料形成工程)。光熱変換材料層104は、媒体M11に含まれる、基材101、熱膨張層102、インク受容層103の各層の材料よりも、光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。光熱変換材料形成用画像データは、当該画像データを構成する平面内の各座標に対応させて黒色インクの形成濃度が設定されたデータである。また、この光熱変換材料形成用画像データは、その元になる彩色された二次元画像データに基づいて、任意の既知の方法により生成されてよい。オフセット印刷部200は、光熱変換材料形成用画像データに設定された形成濃度を読み取り、この形成濃度に基づいて、例えば、面積階調により形成濃度を制御しながら黒色インクを印刷する。光熱変換材料層104が形成された媒体M11を加工媒体M12と記す。
図4は、本発明の実施形態に係る構造物形成装置1の機能ブロック図である。
図4に示すように、構造物形成装置1は、光熱変換材料を形成するための光熱変換材料形成部(第1形成部)2と、明度向上材料を形成するための明度向上材料形成部(第2形成部)3と、彩色材料を形成するための彩色材料形成部(第2形成部)4と、搬入された加工媒体M14に向けて光エネルギーを照射する光源を有する加熱部5と、を備える。
以下に、図9を用いて、本発明の変形例について説明する。本変形例の説明において、上述の実施形態と共通する内容については説明を適宜省略する。図9(a)は本発明の変形例に係る構造物形成用加工媒体を示す断面図であり、(b)は本発明の変形例に係る膨張後の構造物形成用加工媒体を示す断面図である。
加熱により膨張する膨張層を含む媒体上に、当該膨張層を膨張させる前に、光熱変換材料を印刷により形成し、次いで、
前記光熱変換材料上に、前記膨張層を膨張させる前に、白色材料及び彩色材料の少なくとも一方を印刷により形成し、次いで、
前記媒体の前記膨張層を加熱により膨張させる、
ことを特徴とする構造物形成方法。
[付記2]
前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方を、前記光熱変換材料の形成領域全体、及び、当該光熱変換材料の形成領域の境界全体を覆うように形成する、
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]
前記光熱変換材料上に前記白色材料を印刷により形成し、次いで、
前記白色材料上に前記彩色材料を印刷により形成し、次いで、
前記媒体の前記膨張層を加熱により膨張させる、
ことを特徴とする付記1に記載の構造物形成方法。
[付記4]
前記白色材料を、前記光熱変換材料の形成領域全体、及び、当該光熱変換材料の形成領域の境界全体を覆うように形成する、
ことを特徴とする付記3に記載の構造物形成方法。
[付記5]
前記彩色材料を、前記白色材料の形成領域全体、及び、当該白色材料の形成領域の境界全体を覆うように形成する、
ことを特徴とする付記3又は4に記載の構造物形成方法。
[付記6]
前記光熱変換材料を、オフセット方式の印刷、又は、汎用的なインクジェットプリンタ方式或いはレーザー方式のプリンタを用いた印刷により形成する、
ことを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の構造物形成方法。
[付記7]
前記媒体は、その表面にインク受容層が設けられ、
前記光熱変換材料と、前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方とを、前記インク受容層を露出するように形成する、
ことを特徴とする付記1乃至6のいずれかに記載の構造物形成方法。
[付記8]
加熱により膨張する膨張層を含む媒体上に、当該膨張層を膨張させる前に、光熱変換材料を印刷により形成する第1形成部と、
前記第1形成部により前記光熱変換材料を形成した後に、前記光熱変換材料上に、前記膨張層を膨張させる前に、白色材料及び彩色材料の少なくとも一方を印刷により形成する第2形成部と、
前記第2形成部により前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方を形成した後に、前記媒体の前記膨張層を加熱により膨張させる加熱部と、を備える
ことを特徴とする構造物形成装置。
[付記9]
前記第2形成部は、前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方を、前記光熱変換材料の形成領域全体、及び、当該光熱変換材料の形成領域の境界全体を覆うように形成する、
ことを特徴とする付記8に記載の構造物形成装置。
[付記10]
第1形成部、第2形成部、加熱部、及び、制御部を備える構造物形成装置の前記制御部により実行されるプログラムであって、
当該制御部を、
加熱により膨張する膨張層を含む媒体上に、当該膨張層を膨張させる前に、光熱変換材料を、前記第1形成部を用いて印刷により形成させ、次いで、
前記光熱変換材料上に、前記膨張層を膨張させる前に、白色材料及び彩色材料の少なくとも一方を、前記第2形成部を用いて印刷により形成させ、次いで、
前記媒体の前記膨張層を、前記加熱部を用いて加熱により膨張させる、
ように機能させることを特徴とする構造物形成プログラム。
[付記11]
前記制御部を、
前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方を、前記光熱変換材料の形成領域全体、及び、当該光熱変換材料の形成領域の境界全体を覆うように、前記第2形成部を用いて形成させる、
ように機能させることを特徴とする付記10に記載の構造物形成プログラム。
[付記12]
加熱により膨張する膨張層を含み当該膨張層を膨張させる前の媒体であって、当該膨張層の表面が平坦な前記媒体と、
当該媒体上に形成された光熱変換材料と、
当該光熱変換材料上に形成された白色材料及び彩色材料の少なくとも一方と、を備える
ことを特徴とする構造物形成用加工媒体。
[付記13]
前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方が、前記光熱変換材料の形成領域全体、及び、当該光熱変換材料の形成領域の境界全体を覆うように形成されている、
ことを特徴とする付記12に記載の構造物形成用加工媒体。
Claims (12)
- 立体的な構造物を形成するシステムが実行する構造物形成方法であって、
加熱により膨張する膨張層を含む媒体上に光熱変換材料を印刷により形成する工程と、
前記光熱変換材料上に白色材料及び彩色材料の少なくとも一方を印刷により形成する工程と、
前記光熱変換材料に対応する前記膨張層を膨張させるべく、前記光熱変換材料、及び前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方が形成された前記媒体に光を照射する工程と、
を含み、
前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方は、前記光熱変換材料が形成された領域、及び当該領域の境界を覆うように形成される、
ことを特徴とする構造物形成方法。 - 前記光熱変換材料上に前記白色材料を印刷により形成し、次いで、
前記白色材料上に前記彩色材料を印刷により形成し、次いで、
前記媒体の前記膨張層を加熱により膨張させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の構造物形成方法。 - 前記白色材料を、前記光熱変換材料が形成された領域、及び当該領域の境界を覆うように形成する、
ことを特徴とする請求項2に記載の構造物形成方法。 - 前記彩色材料を、前記白色材料が形成された領域、及び当該領域の境界を覆うように形成する、
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。 - 前記光熱変換材料を、オフセット方式の印刷、又は、インクジェット方式或いはレーザー方式のプリンタを用いた印刷により形成する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の構造物形成方法。 - 前記媒体は、その表面にインク受容層が設けられ、
前記光熱変換材料と、前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方とを、前記インク受容層を露出するように形成する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の構造物形成方法。 - 前記媒体に照射される光は、赤外線波長の光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。
- 前記媒体に照射される光の光源は、ハロゲンランプであることを特徴とする請求項1に記載の構造物形成方法。
- 前記膨張層は、対応する領域に形成された前記光熱変換材料の濃度が高い程、当該膨張層の膨張高さが高くなることを特徴とする請求項1に記載の構造物形成方法。
- 立体的な構造物を形成するシステムであって、
加熱により膨張する膨張層を含む媒体上に光熱変換材料を印刷により形成する第1形成部と、
前記第1形成部により形成された前記光熱変換材料上に白色材料及び彩色材料の少なくとも一方を印刷により形成する第2形成部と、
前記光熱変換材料に対応する前記膨張層を膨張させるべく、前記光熱変換材料、及び前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方が形成された前記媒体に光を照射する発光部と、
を備え、
前記第2形成部は、前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方を、前記光熱変換材料が形成された領域、及び当該領域の境界を覆うように形成する、
ことを特徴とするシステム。 - 立体的な構造物を形成するシステムを制御するコンピュータに、
加熱により膨張する膨張層を含む媒体上に光熱変換材料を印刷により形成する機能、
前記光熱変換材料上に白色材料及び彩色材料の少なくとも一方を印刷により形成する機能、
前記光熱変換材料に対応する前記膨張層を膨張させるべく、前記光熱変換材料、及び前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方が形成された前記媒体に光を照射する機能、
を実現させるためのプログラムであって、
前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方は、前記光熱変換材料が形成された領域、及び当該領域の境界を覆うように形成される、
プログラム。 - 加熱により膨張する膨張層を含み当該膨張層を膨張させる前の媒体であって、当該膨張層の表面が平坦な前記媒体と、
当該媒体上に形成された光熱変換材料と、
当該光熱変換材料上に形成された白色材料及び彩色材料の少なくとも一方と、
を備え、
前記白色材料及び前記彩色材料の少なくとも一方が、前記光熱変換材料が形成された領域、及び当該領域の境界を覆うように形成されている、
ことを特徴とする構造物形成用加工媒体。
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