JP6642536B2 - 造形システム及び造形物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、造形システム及び造形物の製造方法に関する。

造形物（立体物等とも言う。）を造形する技術が知られている。例えば、特許文献１，２は、造形物として、３次元状の広がりを有する画像である立体画像の形成方法を開示している。具体的に説明すると、特許文献１，２に開示された方法では、熱膨張性シートの裏面に光吸収特性に優れた材料でパターンを形成し、形成されたパターンに照射手段によって光を照射することで加熱する。これにより、熱膨張性シートにおけるパターンが形成された部分が膨張して盛り上がり、立体画像が形成される。

特開昭６４−２８６６０号公報 特開２００１−１５０８１２号公報

ところで、現実の物、すなわち有体物は、汚れ、腐食、摩耗等によって時間の経過と共に劣化する。このような物がどのように劣化するかについて、分かり易く表現したい、との要望がある。

本発明は、以上のような課題を解決するためのものであり、対象物が劣化する様子を分かり易く表現することが可能な造形システム及び造形物の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る造形システムは、
対象物の第１の状態における立体形状を表現する第１の造形部を造形するための第１の造形用画像から、前記対象物の、前記第１の状態よりも劣化した第２の状態における立体形状を表現する第２の造形部を造形するための第２の造形用画像を生成する生成手段と、
加熱により膨張する第１の熱膨張部に、前記第１の造形用画像を、電磁波を熱に変換する材料で印刷し、加熱により膨張する第２の熱膨張部に、前記生成手段によって生成された前記第２の造形用画像を、前記材料で印刷する印刷手段と、
前記印刷手段によって前記第１の造形用画像が印刷された前記第１の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第１の熱膨張部を膨張させて前記第１の造形部を造形し、前記印刷手段によって前記第２の造形用画像が印刷された前記第２の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第２の熱膨張部を膨張させて前記第２の造形部を造形する膨張手段と、
を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る造形物の製造方法は、
対象物の第１の状態における立体形状を表現する第１の造形部を造形するための第１の造形用画像から、前記対象物の、前記第１の状態よりも劣化した第２の状態における立体形状を表現する第２の造形部を造形するための第２の造形用画像を生成する生成ステップと、
加熱により膨張する第１の熱膨張部に、前記第１の造形用画像を、電磁波を熱に変換する材料で印刷し、加熱により膨張する第２の熱膨張部に、前記生成ステップにおいて生成された前記第２の造形用画像を、前記材料で印刷する印刷ステップと、
前記印刷ステップにおいて前記第１の造形用画像が印刷された前記第１の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第１の熱膨張部を膨張させて前記第１の造形部を造形し、前記印刷ステップにおいて前記第２の造形用画像が印刷された前記第２の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第２の熱膨張部を膨張させて前記第２の造形部を造形する膨張ステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、対象物が劣化する様子を分かり易く表現することができる。

本発明の実施形態１に係る造形物を造形するための熱膨張性シートの断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１に示した熱膨張性シートの表面及び裏面を示す図である。 実施形態１に係る造形物の一例を示す図である。 実施形態１に係る造形システムの概略構成を示す図である。 実施形態１に係る端末装置の構成を示すブロック図である。 図３に示した造形物を造形するための第１の造形用画像の一例を示す図である。 図３に示した造形物に着色するための第１の着色用画像の一例を示す図である。 図３に示した造形物を造形するための第２の造形用画像の一例を示す図である。 図３に示した造形物に着色するための第２の着色用画像の一例を示す図である。 実施形態１に係る印刷装置の構成を示す斜視図である。 実施形態１に係る膨張装置の構成を示す断面図である。 実施形態１に係る膨張装置が膨張処理を実行する様子を示す図である。 実施形態１に係る膨張装置が冷却処理を実行する様子を示す図である。 実施形態１に係る端末装置によって実行される印刷データ生成処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態１に係る印刷装置及び膨張装置によって実行される造形処理の流れを示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｅ）は、図１に示した熱膨張性シートに造形物が造形される様子を段階的に示す図である。 本発明の実施形態２に係る造形物の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図中同一又は相当する部分には同一符号を付す。

（実施形態１）
＜熱膨張性シート１００＞
図１に、実施形態１に係る造形物を造形するための熱膨張性シート１００の断面構成を示す。熱膨張性シート１００は、予め選択された部分が加熱により膨張することによって造形物が造形される媒体である。造形物とは、立体的な形状を有する物体であって、２次元状のシートにおいて、シートのうちの一部分がシートに垂直な方向に膨張することによって造形される。造形物は、立体物又は立体画像とも言う。造形物の形状は、単純な形状、幾何学形状、文字等の形状一般を含む。

図１に示すように、熱膨張性シート１００は、基材１０１と、熱膨張層１０２と、インク受容層１０３とを、この順に備えている。なお、図１は、造形物が造形される前、すなわちどの部分も膨張していない状態における熱膨張性シート１００の断面を示している。

基材１０１は、熱膨張性シート１００の元となるシート状の媒体である。基材１０１は、熱膨張層１０２とインク受容層１０３とを支持する支持体であって、熱膨張性シート１００の強度を保持する役割を担う。基材１０１として、例えば、一般的な印刷用紙を用いることができる。或いは、基材１０１の材質は、合成紙、キャンバス地等の布、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のプラスチックフィルムであっても良く、特に限定されるものではない。

熱膨張層１０２は、基材１０１の上側に積層されており、規定の温度以上に加熱されることによって膨張する層である。熱膨張層１０２は、バインダと、バインダ内に分散配置された熱膨張剤と、を含む。バインダは、酢酸ビニル系ポリマー、アクリル系ポリマー等の熱可塑性樹脂である。熱膨張剤は、具体的には、プロパン、ブタン等の低沸点で気化する物質を、熱可塑性樹脂の外殻に内包した、粒径が約５〜５０μｍの熱膨張性のマイクロカプセル（マイクロパウダー）である。熱膨張剤は、例えば８０℃から１２０℃程度の温度に加熱されると、内包している物質が気化し、その圧力によって発泡及び膨張する。このようにして、熱膨張層１０２は、吸収した熱量に応じて膨張する。熱膨張剤は、発泡剤とも呼ぶ。

インク受容層１０３は、熱膨張層１０２の上側に積層された、インクを吸収して受容する層である。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、レーザー方式のプリンタに用いられる印刷用のトナー、ボールペン又は万年筆のインク、鉛筆の黒鉛等を受容する。インク受容層１０３は、これらを表面に定着させるための好適な材料によって形成される。インク受容層１０３の材料として、例えば、インクジェット用紙に用いられている汎用的な材料を用いることができる。

図２（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ熱膨張性シート１００の表面及び裏面を示す。熱膨張性シート１００の表面は、インクを受容する側の面であって、インク受容層１０３の表面に相当する。熱膨張性シート１００の裏面は、熱膨張性シート１００の基材１０１側の面であって、基材１０１の裏面に相当する。

図２（ｂ）に示すように、熱膨張性シート１００の裏面には、その縁部に沿って複数のバーコードＢが付されている。バーコードＢは、熱膨張性シート１００を識別するための識別子であって、熱膨張性シート１００が造形物を造形するための専用のシートであることを示す識別子である。バーコードＢは、膨張装置５０によって読み取られ、膨張装置５０において熱膨張性シート１００の使用の可否を判定するために用いられる。

実施形態１に係る造形システム１は、このような熱膨張性シート１００に造形物を造形することができる。熱膨張性シート１００の表面又は裏面のうちの膨張させたい部分には、カーボン分子が印刷される。カーボン分子は、黒色（カーボンブラック）又は他の色のインクに含まれ、電磁波を吸収して熱に変換する電磁波熱変換材料（発熱剤）の一種である。カーボン分子は、電磁波を吸収して熱振動することで熱を発生する。熱膨張性シート１００において、カーボン分子が印刷された部分が加熱されると、その部分の熱膨張層１０２が膨張して隆起（バンプ）が形成される。このような熱膨張層１０２の隆起（バンプ）によって凸若しくは凹凸形状を造ることにより、熱膨張性シート１００に造形物が造形される。

熱膨張性シート１００における膨張させる箇所及び高さを組み合わせることにより、多彩な造形物を造形することができる。造形は、造型とも呼ぶ。また、造形（造型）によって視覚又は触覚を通じて美感又は質感を表現することを「加飾（造飾）」と呼ぶ。

図３に、熱膨張性シート１００に造形された造形物１０の例を示す。造形物１０は、対象物がどのように劣化するかを擬似的に表現した模擬品（サンプル）である。対象物とは、造形物１０がその立体形状を表現する対象となる有体物である。図３の例では、対象物は、建物の外壁材として用いられるレンガである。

対象物の劣化とは、汚れ、腐食、摩耗等によって、対象物の外観が経時的に変化する、すなわち古くなることを意味する。例えば、対象物は、その使用のされ方によって、太陽光、風雨、大気汚染等にさらされるため、時間の経過と共に徐々にその表面が変色したり亀裂、欠け等が生じたりする。造形物１０は、このような対象物が劣化する様子を、熱膨張性シート１００が膨張することによって形成された立体形状によって表現する。

具体的には図３に示すように、造形物１０は、加熱により膨張する第１の熱膨張部２１に造形された第１の造形部１１と、加熱により膨張する第２の熱膨張部２２に造形された第２の造形部１２と、を備える。第１の熱膨張部２１は、熱膨張性シート１００の第１の部分であり、図３の例では左側の点線で囲った範囲に相当する。第２の熱膨張部２２は、熱膨張性シート１００の第２の部分であり、図３の例では右側の点線で囲った範囲に相当する。

第１の造形部１１は、第１の熱膨張部２１の表面の隆起によって、対象物の第１の状態における立体形状を表現している。対象物の第１の状態とは、対象物が劣化していない状態、言い換えると、対象物が製造された直後の新しい状態を意味する。また、第１の熱膨張部２１の表面の隆起とは、第１の熱膨張部２１における熱膨張層１０２が加熱されて膨張したことによって、第１の熱膨張部２１の表面が盛り上がることである。第１の造形部１１は、このような隆起を少なくとも１以上有し、このような隆起によって形成された凹凸形状によって、対象物であるレンガを構成する複数のブロックの、劣化していない状態における立体形状を表現している。

第２の造形部１２は、第２の熱膨張部２２の表面の隆起によって、対象物の第２の状態における立体形状を表現している。対象物の第２の状態とは、第１の状態よりも対象物が劣化した状態、言い換えると、対象物が製造されてから時間が経過して古くなった状態を意味する。また、第２の熱膨張部２２の表面の隆起とは、第２の熱膨張部２２における熱膨張層１０２が加熱されて膨張したことによって、第２の熱膨張部２２の表面が盛り上がることである。第２の造形部１２は、このような隆起を少なくとも１以上有し、このような隆起によって形成された凹凸形状によって、対象物であるレンガを構成する複数のブロックの、劣化した状態における立体形状を表現している。

対象物の新旧（非劣化及び劣化）の状態における立体形状の違いを表現するため、第２の熱膨張部２２の表面の隆起の度合いは、第１の熱膨張部２１の表面の隆起の度合いと少なくとも一部において異なっている。具体的には図３に示すように、第２の造形部１２は、対象物が劣化した状態の一例として、レンガの表面に亀裂、欠け、傷、擦れ等が生じた状態を表現している。これに対して、第１の造形部１１は、対象物が劣化していない状態の一例として、レンガの表面に亀裂等が生じておらず滑らかな状態を表現している。このように、第２の造形部１２は、第１の造形部１１に対して、亀裂等が生じている部分において表面の隆起の度合いを変えることにより、対象物が劣化した状態における立体形状を表現している。

また、第１の造形部１１は、劣化していない状態における対象物を模した色彩を有し、第２の造形部１２は、劣化した状態における対象物を模した色彩を有する。具体的に説明すると、第１の造形部１１は、その表面が、劣化していない状態におけるレンガの色彩を模した色彩に着色されている。これに対して、第２の造形部１２の色彩は、対象物の新旧の状態における外観の違いを表現するため、第１の造形部１１の色彩と少なくとも一部において異なっている。具体的に図３の例では、第２の造形部１２は、対象物が劣化した状態の一例として、レンガの表面が汚れ、腐食等によって変色した状態を表現している。

このように、実施形態１に係る造形物１０は、２つの熱膨張部２１，２２の表面の隆起と色彩とによって、新旧の状態における対象物の外観を模擬的に表現している。造形物１０は、隆起によって対象物の立体形状を模擬することに加えて、対象物を模した色彩が着色されていることで、より精度良く対象物を模擬することができる。また、新旧の状態を表現した２つの造形部１１，１２が熱膨張性シート１００上に並べて配置されているため、ユーザは、対象物がどのように劣化するかを、２つの造形部１１，１２を比較しながら容易に把握することができる。

＜造形システム１＞
次に、図４を参照して、熱膨張性シート１００に造形物１０を造形する造形システム１について説明する。図４に示すように、造形システム１は、端末装置３０と、印刷装置４０と、膨張装置５０と、を備える。

端末装置３０は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット等の情報処理装置であって、印刷装置４０及び膨張装置５０を制御する制御ユニットである。図５に示すように、端末装置３０は、制御部３１と、記憶部３２と、操作部３３と、表示部３４と、記録媒体駆動部３５と、通信部３６と、を備える。これら各部は、信号を伝達するためのバスによって接続されている。

制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備える。ＣＰＵは、例えばマイクロプロセッサ等であって、様々な処理や演算を実行する中央演算処理部である。制御部３１において、ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出して、ＲＡＭをワークメモリとして用いながら、端末装置３０全体の動作を制御する。

記憶部３２は、フラッシュメモリ、ハードディスク等の不揮発性メモリである。記憶部３２は、制御部３１によって実行されるプログラム及びデータを記憶している。また、図５に示すように、記憶部３２は、熱膨張性シート１００に造形物１０を造形するための造形データ３２１と、対象物の劣化をシミュレーションするためのシミュレーションデータ３２２と、を記憶している。

具体的に説明すると、記憶部３２は、造形データ３２１として、印刷装置４０によって熱膨張性シート１００に印刷される画像のデータを記憶している。熱膨張性シート１００に印刷される画像は、立体形状を造形するための画像（造形用画像）のデータと、造形された立体形状に着色するための画像（着色用画像）のデータと、を含む。

図６に、図３に示した造形物１０を造形するための第１の造形用画像２１１を示す。第１の造形用画像２１１は、造形物１０のうちの第１の造形部１１、すなわち対象物の劣化していない状態における立体形状を造形するための画像である。具体的に説明すると、第１の造形部１１は、熱膨張性シート１００の第１の熱膨張部２１が発泡及び膨張することによって造形される。第１の造形用画像２１１は、このようにして第１の造形部１１を造形するために、熱膨張性シート１００を膨張させる部分及び膨張の高さを、白黒の濃淡によって示した濃淡画像である。

具体的に説明すると、第１の造形部１１の立体形状は、レンガを構成する複数のブロックに相当する部分が盛り上がることによって表現される。そのため、図６に示すように、第１の造形用画像２１１では、複数のブロックに相当する部分の濃度が、他の部分よりも濃くなっている。このように、第１の造形用画像２１１では、より大きく膨張させる部分により濃い濃度で濃淡パターンが描かれている。

なお、記憶部３２は、第１の造形用画像２１１のデータとして、熱膨張性シート１００の表面に印刷される画像データ（表面発泡データ）と、熱膨張性シート１００の裏面に印刷される画像データ（裏面発泡データ）と、を記憶している。図６は、第１の造形用画像２１１の一例として、熱膨張性シート１００の表面に印刷される画像を示している。

図７に、図３に示した造形物１０に着色するための第１の着色用画像２２１を示す。第１の着色用画像２２１は、造形物１０のうちの第１の造形部１１、すなわち対象物の劣化していない状態における立体形状に着色すべき色彩を示す画像である。具体的には図７に示すように、レンガを構成する複数のブロックに相当する部分の色彩が、劣化していない状態におけるレンガの色彩を模した色彩に着色されている。第１の着色用画像２２１は、カラーインクのうちの少なくとも１色のインクで、熱膨張性シート１００の表面に印刷される。

なお、記憶部３２は、図６及び図７に示した造形物１０を造形するための第１の造形用画像２１１及び第１の着色用画像２２１だけではなく、様々な対象物を模した造形物を造形するための造形用画像及び着色用画像のデータを記憶している。このような造形用画像及び着色用画像のデータは、記録媒体駆動部３５によって記録媒体から読み取られて、又は、通信部３６を介して外部の機器から取得されて、予め記憶部３２に記憶される。

図５に戻って、操作部３３は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパッド、タッチパネル等の入力装置を備えており、ユーザから操作を受け付ける。ユーザは、操作部３３を操作することによって、造形データ３２１を編集する操作を入力し、また造形物１０の造形処理を開始する指令を入力することができる。

表示部３４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の表示装置と、表示装置に画像を表示させる表示駆動回路と、を備える。例えば、表示部３４は、第１の造形用画像２１１、第１の着色用画像２２１等の造形データ３２１を表示する。また、表示部３４は、必要に応じて、印刷装置４０又は膨張装置５０の現在の状態を示す情報を表示する。

記録媒体駆動部３５は、可搬型の記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出す。可搬型の記録媒体とは、ＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格のコネクタが備えられているフラッシュメモリ等である。例えば、記録媒体駆動部３５は、造形データ３２１を可搬型の記録媒体から読み出して取得する。

通信部３６は、印刷装置４０及び膨張装置５０を含む外部の装置と通信するためのインタフェースを備える。端末装置３０は、フレキシブルケーブル、有線ＬＡＮ（Local Area Network）等の有線、又は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線を介して印刷装置４０及び膨張装置５０と接続されている。通信部３６は、制御部３１の制御の下、これらのうちの少なくとも１つの通信規格に従って、印刷装置４０、膨張装置５０、及びその他の外部の機器と通信する。

図５に示すように、制御部３１は、機能的に、受付手段として機能する受付部３１１と、生成手段として機能する生成部３１２と、出力手段として機能する出力部３１３と、を備える。制御部３１において、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに読み出して、そのプログラムを実行して制御することにより、これら各部として機能する。

受付部３１１は、対象物の周囲の環境と、対象物がその環境に置かれてからの経過時間と、の指定をユーザから受け付ける。対象物の周囲の環境とは、対象物が置かれた場所、季節、天候等である。例えば対象物が図３に示した外壁材（レンガ）である場合、対象物の周囲の環境とは、その外壁材を使用して建てられた建物の場所、及びその周囲の状況である。

具体的に説明すると、対象物が置かれた場所が高速道路の近くである場合には、高速道路の近くでない場合に比べて空気が汚染され易いため、対象物はより汚れ易くなる。或いは、風雨の量及び季節によっても、対象物の劣化の仕方は変化する。また、対象物がその環境に置かれてからの経過時間が長いほど、対象物が劣化する度合いは大きくなる。このように、環境及び経過時間は、対象物の劣化の仕方に影響を与える因子（パラメータ）である。例えば対象物が東京都内の特定の場所に１０年置かれた場合における対象物の劣化状態を評価する場合、ユーザは、操作部３３を操作して、対象物の周囲の環境としてその場所を指定し、経過時間として１０年を指定する。受付部３１１は、このようにしてユーザから入力された環境及び経過時間の指定を受け付ける。受付部３１１は、制御部３１が操作部３３と協働することによって実現される。

生成部３１２は、記憶部３２に記憶された造形データ３２１から、印刷装置４０において印刷する印刷データを生成する。具体的に説明すると、生成部３１２は、受付部３１１によって受け付けられた環境及び経過時間の指定に応じて、対象物の劣化状態をシミュレーションによって見積もる。

生成部３１２は、対象物の劣化状態を見積もるために、記憶部３２に記憶されたシミュレーションデータ３２２を参照する。シミュレーションデータ３２２は、対象物が設置される可能性のある様々な場所について、季節ごとの気温、湿度、天候、風向き、大気汚染度等の統計データを含んでいる。生成部３１２は、このような統計データを参照して、指定された環境で指定された経過時間が経過した場合における対象物の立体形状及び色彩がどのように劣化するかを見積もる。生成部３１２は、このようなシミュレーションデータ３２２から対象物の劣化状態を見積もるために、公知の劣化シミュレーションのアルゴリズムを用いることができる。生成部３１２は、制御部３１が記憶部３２と協働することによって実現される。

シミュレーションにより対象物の劣化状態を見積もると、生成部３１２は、見積もりの結果に基づいて、対象物の劣化していない状態における立体形状を造形するための第１の造形用画像２１１から、対象物の劣化した状態における立体形状を造形するための第２の造形用画像２１２を生成する。

図８に、第２の造形用画像２１２の例を示す。第２の造形用画像２１２は、図３に示した造形物１０のうちの第２の造形部１２を造形するための画像である。第２の造形用画像２１２は、図６に示した第１の造形用画像２１１と同様に、熱膨張性シート１００を膨張させる部分及び膨張の高さを、白黒の濃淡によって示している。

図８に示すように、第２の造形用画像２１２では、第１の造形用画像２１１と同様に、複数のブロックに相当する部分の濃度が、他の部分よりも濃くなっている。但し、第２の造形用画像２１２では、第１の造形用画像２１１とは異なり、複数のブロックに相当する部分のうちの、亀裂、欠け等に相当する部分の濃度が薄くなっている。このように画像の濃度を変えることにより、劣化による亀裂、欠け等が、熱膨張性シート１００の隆起の度合いの違いによって表現される。

生成部３１２は、このような劣化による亀裂、欠け等の大きさを、シミュレーションデータ３２２に基づいて見積もる。また、生成部３１２は、亀裂、欠け等が生じる位置を、これらが生じやすい部分を対象物の形状や設置のされ方から見積もることによって決定しても良いし、乱数を用いてランダムで決定しても良い。

なお、生成部３１２は、このような第１の造形用画像２１１から第２の造形用画像２１２を生成する処理を、熱膨張性シート１００の表面に印刷される画像のデータ（表面発泡データ）と、熱膨張性シート１００の裏面に印刷される画像のデータ（裏面発泡データ）と、のそれぞれについて実行する。

更に、シミュレーションにより対象物の劣化状態を見積もった結果に基づいて、生成部３１２は、対象物の劣化していない状態における立体形状に着色するための第１の着色用画像２２１から、対象物の劣化した状態における立体形状に着色するための第２の着色用画像２２２を生成する。

図９に、第２の着色用画像２２２を示す。第２の着色用画像２２２は、図３に示した造形物１０のうちの第２の造形部１２に着色するための画像である。第２の着色用画像２２２は、図７に示した第１の着色用画像２２１と同様に、カラーインクのうちの少なくとも１色のインクで、熱膨張性シート１００の表面に印刷される画像である。

図９に示すように、第２の着色用画像２２２では、第１の着色用画像２２１と同様に、レンガを構成する複数のブロックに相当する部分の色彩が、レンガの色彩を模した色彩に着色されている。但し、第２の着色用画像２２２では、第１の着色用画像２２１とは異なり、複数のブロックに相当する部分のうちの、汚れ、腐食等に相当する部分の色彩が黒くなっている。このように画像の色彩を変えることにより、劣化による汚れ、腐食等が表現される。

生成部３１２は、このような劣化による汚れ、腐食等の大きさを、シミュレーションデータ３２２に基づいて見積もる。また、生成部３１２は、汚れ、腐食等が生じる位置を、これらが生じやすい部分を対象物の形状や設置のされ方から見積もることによって決定しても良いし、乱数を用いてランダムで決定しても良い。

このようにして第２の造形用画像２１２と第２の着色用画像２２２とを生成すると、生成部３１２は、造形用画像２１１，２１２のデータと着色用画像２２１，２２２のデータとを、印刷装置４０で印刷する印刷データとして生成する。

図５に戻って、出力部３１３は、生成部３１２によって生成された印刷データを、印刷装置４０に出力する。具体的に説明すると、出力部３１３は、生成部３１２によって印刷データが生成されると、通信部３６を介して印刷装置４０と通信し、生成された印刷データを印刷装置４０に出力する。このとき、出力部３１３は、印刷データと共に、この印刷データに従って印刷を実行する指令と印刷時の設定情報とを含む印刷制御データを印刷装置４０に出力する。出力部３１３は、制御部３１が通信部３６と協働することによって実現される。

＜印刷装置４０＞
図４に示した造形システム１の説明に戻る。印刷装置４０は、熱膨張性シート１００の表面又は裏面に画像を印刷する印刷ユニットである。印刷装置４０は、インクを微滴化し、被印刷媒体に対して直接に吹き付ける方式で画像を印刷するインクジェットプリンタである。印刷装置４０は、印刷手段として機能する。

図１０に、印刷装置４０の詳細な構成を示す。図１０に示すように、印刷装置４０は、熱膨張性シート１００が搬送される方向である副走査方向Ｄ１（Ｙ方向）に直交する主走査方向Ｄ２（Ｘ方向）に往復移動可能なキャリッジ４１を備える。

キャリッジ４１には、印刷を実行する印刷ヘッド４２と、インクを収容したインクカートリッジ４３（４３ｋ，４３ｃ，４３ｍ，４３ｙ）が取り付けられている。インクカートリッジ４３ｋ，４３ｃ，４３ｍ，４３ｙには、それぞれ、ブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、及びイエローＹの色インクが収容されている。各色のインクは、印刷ヘッド４２の対応するノズルから吐出される。

キャリッジ４１は、ガイドレール４４に滑動自在に支持されており、駆動ベルト４５に狭持されている。キャリッジ４１は、モータ４５ｍの回転により駆動ベルト４５が駆動することで、印刷ヘッド４２及びインクカートリッジ４３と共に、主走査方向Ｄ２に移動する。

フレーム４７の下部には、印刷ヘッド４２と対向する位置に、プラテン４８が設けられている。プラテン４８は、主走査方向Ｄ２に延在しており、熱膨張性シート１００の搬送路の一部を構成している。熱膨張性シート１００の搬送路には、給紙ローラ対４９ａ（下のローラは不図示）と排紙ローラ対４９ｂ（下のローラは不図示）とが設けられている。給紙ローラ対４９ａと排紙ローラ対４９ｂとは、プラテン４８に支持された熱膨張性シート１００を副走査方向Ｄ１に搬送する。

印刷装置４０は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ等の制御部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等の記憶部と、を備えている。制御部において、ＣＰＵがＲＡＭをワークメモリとして用いながらＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、印刷装置４０の動作を制御する。また、印刷装置４０は、フレキシブル通信ケーブル４６を介して端末装置３０と接続されている。印刷装置４０は、制御部の制御のもと、フレキシブル通信ケーブル４６を介して端末装置３０から印刷データ及び印刷制御データを取得する。そして、印刷装置４０は、取得した印刷データ及び印刷制御データに従って、熱膨張性シート１００に印刷を実行する。

第１に、印刷装置４０は、熱膨張性シート１００の第１の熱膨張部２１に、第１の造形用画像２１１を、カーボンブラックを含む黒色インクで印刷する。また、印刷装置４０は、熱膨張性シート１００の第２の熱膨張部２２に、第２の造形用画像２１２を、カーボンブラックを含む黒色インクで印刷する。カーボンブラックを含む黒色インクは、電磁波を熱に変換する材料の一例である。

第２に、印刷装置４０は、熱膨張性シート１００の第１の熱膨張部２１に、第１の着色用画像２２１を、カラーインクのうちの少なくとも１色のインクで印刷する。また、印刷装置４０は、熱膨張性シート１００の第２の熱膨張部２２に、第２の着色用画像２２２を、カラーインクのうちの少なくとも１色のインクで印刷する。カラーインクとは、具体的には、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ及びカーボンブラックを含まないブラックＫのインクである。

印刷装置４０は、給紙ローラ対４９ａ及び排紙ローラ対４９ｂを制御して、熱膨張性シート１００を搬送させる。また、印刷装置４０は、モータ４５ｍを回転させてキャリッジ４１を移動させ、印刷ヘッド４２を主走査方向Ｄ２の適切な位置に搬送させる。そして、印刷装置４０は、印刷ヘッド４２に、搬送される熱膨張性シート１００に向けてインクを噴射させて、造形用画像２１１，２１２と着色用画像２２１，２２２とを印刷する。

＜膨張装置５０＞
膨張装置５０は、熱膨張性シート１００の表面又は裏面に電磁波を照射し、熱膨張性シート１００の表面又は裏面に印刷された濃淡画像を発熱させて、熱膨張性シート１００のうちの濃淡画像が印刷された部分を膨張させる膨張ユニットである。膨張装置５０は、膨張手段として機能する。

図１１に、膨張装置５０の構成を模式的に示す。図１１において、Ｘ方向は、膨張装置５０の幅方向に相当し、Ｙ方向は、膨張装置５０の長手方向に相当し、Ｚ方向は、鉛直方向に相当する。Ｘ方向とＹ方向とＺ方向とは、互いに直交する。図１１に示すように、膨張装置５０は、筐体５１と、挿入部５２と、トレイ５３と、換気部５４と、搬送モータ５５と、搬送レール５６と、照射部６０と、電源部６９と、制御部７０と、を備える。

挿入部５２は、開閉式の扉を備えており、熱膨張性シート１００を筐体５１の内部に挿入するための機構である。ユーザは、挿入部５２を開き、トレイ５３をスライドさせて手前側に引き出した後、熱膨張性シート１００をその表面又は裏面を上に向けてトレイ５３の上に設置する。このとき、ユーザは、熱膨張性シート１００のバーコードＢが付された端部が奥側に位置するように、熱膨張性シート１００をトレイ５３の上に設置する。そして、熱膨張性シート１００が設置されたトレイ５３を筐体５１の内部に戻し、挿入部５２を閉めると、熱膨張性シート１００は、照射部６０によって電磁波を照射可能な位置に配置される。

トレイ５３は、熱膨張性シート１００を筐体５１内の適正な位置に設置するための機構である。トレイ５３は、設置された熱膨張性シート１００の４辺の縁部を上から押さえることで固定する。トレイ５３は、熱膨張性シート１００を検出するセンサを備えており、熱膨張性シート１００が設置されたか否か、及び、熱膨張性シート１００が設置された場合にその熱膨張性シート１００のサイズを検出する。

換気部５４は、膨張装置５０における奥側の端部に設けられており、膨張装置５０の内部を換気する。換気部５４は、少なくとも１つのファンを備えており、筐体５１の内部の空気を外部に排出することで筐体５１の内部を換気する。

搬送モータ５５は、例えばパルス電力に同期して動作するステッピングモータであって、照射部６０を熱膨張性シート１００の表面又は裏面に沿って移動させる。筐体５１の内部には、Ｙ方向に、すなわち熱膨張性シート１００の表面又は裏面に平行な方向に搬送レール５６が設けられている。照射部６０は、搬送レール５６に沿って移動することができるように搬送レール５６に取り付けられている。照射部６０は、搬送モータ５５の回転に伴う駆動力を動力源として、熱膨張性シート１００との距離を一定に保ちながら、搬送レール５６に沿って往復移動する。搬送モータ５５は、熱膨張性シート１００と照射部６０とを相対的に移動させる移動手段として機能する。

具体的に説明すると、照射部６０は、熱膨張性シート１００の奥側の端部に対応する第１の位置Ｐ１と、熱膨張性シート１００の手前側の端部に対応する第２の位置Ｐ２と、の間で往復移動する。搬送モータ５５は、照射部６０を、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に向かう第１の方向、及び、第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に向かう第２の方向に移動させる。第１の位置Ｐ１は、照射部６０の初期位置（ホームポジション）である。照射部６０は、膨張装置５０が動作していない時には第１の位置Ｐ１で待機している。

照射部６０は、電磁波を照射する機構であって、トレイ５３の上に配置された熱膨張性シート１００に電磁波を照射する。図１１に示すように、照射部６０は、ランプヒータ６１と、反射板６２と、温度センサ６３と、冷却部６４と、バーコードリーダ６５と、を備える。

ランプヒータ６１は、例えば照射源としてハロゲンランプを備えており、電磁波として、熱膨張性シート１００に対して、近赤外領域（波長７５０〜１４００ｎｍ）、可視光領域（波長３８０〜７５０ｎｍ）、又は、中赤外領域（波長１４００〜４０００ｎｍ）の光を照射する。照射部６０及びランプヒータ６１は、このような波長域の光を照射することにより、熱膨張性シート１００にエネルギーを照射する照射手段として機能する。

カーボンブラックを含む黒色インクによる濃淡画像が印刷された熱膨張性シート１００に光（エネルギー）を照射すると、濃淡画像が印刷された部分では、濃淡画像が印刷されていない部分に比べて、より効率良く光が熱に変換される。そのため、熱膨張性シート１００のうちの濃淡画像が印刷された部分が主に加熱され、熱膨張剤が膨張を開始する温度に達すると膨張する。照射部６０は、搬送モータ５５によって搬送されながら光（エネルギー）を照射することにより、熱膨張性シート１００を熱膨張させる熱膨張手段として機能する。なお、ランプヒータ６１によって照射される光は、電磁波であれば良く、上記波長域の光であることに限らない。

反射板６２は、ランプヒータ６１の上側を覆うように配置されており、ランプヒータ６１から照射された光を熱膨張性シート１００に向けて反射する機構である。温度センサ６３は、熱電対、サーミスタ等であって、反射板６２の温度を測定する測定手段として機能する。冷却部６４は、少なくとも１つのファンを備えており、照射部６０に送風することによって、照射部６０及び筐体５１の内部を冷却する。

バーコードリーダ６５は、熱膨張性シート１００の裏面に設けられているバーコードＢを読み取る読取手段として機能する。バーコードリーダ６５は、光源及び光学センサを備え、周知の方式でバーコードＢを光学的に読み取る。バーコードリーダ６５は、照射部６０に取り付けられており、照射部６０と共に移動する。

電源部６９は、電源ＩＣ（Integrated Circuit）等を備え、膨張装置５０内の各部に必要な電源を作り出して供給する。例えば、換気部５４、搬送モータ５５、ランプヒータ６１及び冷却部６４は、電源部６９から電力を得て動作する。

制御部７０は、筐体５１の下部に配置された基板上に設けられている。制御部７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えており、命令やデータを転送するための伝送経路であるシステムバスを介して膨張装置５０の各部と接続されている。制御部７０において、ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出して、ＲＡＭをワークメモリとして用いながら、膨張装置５０全体の動作を制御する。

また、制御部７０は、いずれも図示しないが、フラッシュメモリ、ハードディスク等の不揮発性メモリと、ＲＴＣ（Real Time Clock）等の計時デバイスと、端末装置３０と通信するための通信インタフェースと、を備える。

＜膨張処理＞
制御部７０は、印刷装置４０によって第１の造形用画像２１１と第２の造形用画像２１２とが印刷された熱膨張性シート１００に電磁波を照射する。これにより、制御部７０は、第１の熱膨張部２１を膨張させて第１の造形部１１を造形し、第２の熱膨張部２２を膨張させて第２の造形部１２を造形する。

図１２に、膨張装置５０が膨張処理を実行する様子を示す。膨張処理において、制御部７０は、照射部６０に電源電圧を供給してランプヒータ６１を点灯させる。そして、制御部７０は、照射部６０に電磁波を照射させている状態で搬送モータ５５を駆動させる。これにより、制御部７０は、照射部６０を、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に向けて、すなわち第１の方向に、規定の距離だけ移動させる。このように、制御部７０は、照射部６０を熱膨張性シート１００の端から端まで移動させることで、熱膨張性シート１００の表面又は裏面の全体に亘って電磁波を照射させる。

規定の距離は、熱膨張性シート１００のサイズに応じて異なる。例えば、熱膨張性シート１００のサイズがＡ３サイズであれば、規定の距離は、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２までの距離である。或いは、熱膨張性シート１００のサイズがＡ４サイズであれば、規定の距離は、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２までの半分の距離である。

照射部６０によって電磁波が照射されると、熱膨張性シート１００のうちのカーボンブラックを含む濃淡画像（第１の造形用画像２１１及び第２の造形用画像２１２）が印刷された部分（第１の熱膨張部２１及び第２の熱膨張部２２）は発熱し、規定の温度にまで加熱されると膨張する。

規定の温度は、熱膨張層１０２に含まれる熱膨張剤が膨張を開始する温度であって、例えば８０℃から１２０℃程度の温度である。制御部７０は、所定の強度で電磁波を照射している照射部６０を所定の速度で移動させることによって、熱膨張性シート１００のうちの濃淡画像が印刷された部分を規定の温度以上に加熱する。所定の強度及び所定の速度は、熱膨張性シート１００を規定の温度以上に加熱できるように予め設定されている。

このように、制御部７０は、搬送モータ５５によって照射部６０を第１の方向に移動させながら、照射部６０に電磁波を照射させることによって、熱膨張性シート１００を膨張させる。熱膨張性シート１００のうちの濃淡画像が印刷された部分は、濃淡画像における黒色の濃さに応じた高さに膨張する。これによって、熱膨張性シート１００に第１の造形部１１と第２の造形部１２とが造形される。その結果、図３に示した造形物１０を得ることができる。

このような膨張処理によって、照射部６０は第２の位置Ｐ２に到達する。膨張処理を実行した後、制御部７０は、図１３に示すように、照射部６０を第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１に向けて移動させながら、すなわち照射部６０を初期位置に戻しながら、必要に応じて、換気部５４による換気処理、又は冷却部６４による冷却処理を実行する。具体的に説明すると、制御部７０は、換気部５４を駆動させて、膨張処理によって加熱された筐体５１内の空気が外部に排出する。また、制御部７０は、冷却部６４を駆動させて、膨張処理によって加熱された照射部６０及び熱膨張性シート１００を冷却する。

＜造形システム１の処理フロー＞
以上のように構成された造形システム１において実行される処理の流れについて、フローチャートを参照して説明する。

まず、図１４を参照して、端末装置３０において実行される印刷データ生成処理の流れについて説明する。図１４に示す印刷データ生成処理において、制御部３１は、造形システム１が造形によって表現すべき対象物の指定を受け付ける（ステップＳ１）。ユーザは、操作部３３を操作して、造形システム１が造形によって表現可能な複数の対象物のうちから、所望の対象物を指定することができる。例えば、図３に示した外壁材を模した造形物１０を造形することを望む場合、ユーザは、対象物として外壁材を指定する。制御部３１は、このようにしてユーザから操作部３３を介して入力された指定を受け付ける。

対象物の指定を受け付けると、制御部３１は、指定した対象物の立体形状として、劣化状態の立体形状を造形するか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的に説明すると、ユーザは、造形を開始する際に、対象物の劣化していない状態の立体形状（例えば図３における第１の造形部１１）だけでなく、対象物の劣化した状態の立体形状（例えば図３における第２の造形部１２）を造形するか否かを指定することができる。

劣化状態の立体形状を造形することが指定された場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）、制御部３１は、環境及び経過時間の指定を受け付ける（ステップＳ３）。具体的に説明すると、ユーザは、対象物の劣化の仕方に影響を与える因子として、対象物の周囲の環境と、対象物がその環境に置かれてからの経過時間と、を指定する。制御部３１は、このようにしてユーザから操作部３３を介して入力された環境及び経過時間の指定を受け付ける。ステップＳ１〜Ｓ３において、制御部３１は、受付部３１１として機能する。

環境及び経過時間の指定を受け付けると、制御部３１は、対象物の劣化状態をシミュレーションによって見積もる（ステップＳ４）。具体的に説明すると、制御部３１は、記憶部３２に記憶されたシミュレーションデータ３２２に基づいて、指定された環境で指定された経過時間が経過した場合に、指定された対象物の立体形状及び色彩がどのように劣化するかを見積もる。

対象物の劣化状態を見積もると、制御部３１は、シミュレーションの結果に基づいて、印刷データを生成する（ステップＳ５）。具体的に説明すると、制御部３１は、図６に示した第１の造形部１１を造形するための第１の造形用画像２１１から、図８に示した第２の造形部１２を造形するための第２の造形用画像２１２を生成する。更に、制御部３１は、図７に示した第１の造形部１１に着色するための第１の着色用画像２２１から、図９に示した第２の造形部１２を着色するための第２の着色用画像２２２を生成する。そして、制御部３１は、造形用画像２１１，２１２のデータと着色用画像２２１，２２２のデータとを、印刷装置４０で印刷する印刷データとして生成する。ステップＳ４，Ｓ５において、制御部３１は、生成部３１２として機能する。

印刷データを生成すると、制御部３１は、生成した印刷データを印刷装置４０に出力する（ステップＳ６）。具体的に説明すると、制御部３１は、通信部３６を介して印刷装置４０と通信し、生成した印刷データを、印刷制御データと共に印刷装置４０に出力する。ステップＳ６において、制御部３１は、出力部３１３として機能する。

これに対して、ステップＳ２において劣化状態の立体形状を造形することが指定されなかった場合（ステップＳ２；ＮＯ）、制御部３１は、対象物が劣化した状態における印刷データを生成する必要が無いため、ステップＳ３〜Ｓ５の処理をスキップする。この場合、ステップＳ６において、制御部３１は、記憶部３２に造形データ３２１として予め記憶された第１の造形用画像２１１及び第１の着色用画像２２１のデータを、印刷データとして印刷装置４０に出力する。以上によって、図１４に示した印刷データ生成処理は終了する。

次に、図１５に示すフローチャート及び図１６（ａ）〜（ｅ）に示す熱膨張性シート１００の断面図を参照して、印刷装置４０及び膨張装置５０において実行される造形処理の流れについて説明する。

第１に、ユーザは、造形物が造形される前の熱膨張性シート１００を準備する。そして、ユーザは、熱膨張性シート１００を、その表面を上側に向けて印刷装置４０に挿入する。印刷装置４０は、挿入された熱膨張性シート１００の表面に変換層１０４を印刷する（ステップＳ１１）。変換層１０４は、電磁波を熱に変換する材料、具体的にはカーボンブラックを含む黒色インクで形成された層である。印刷装置４０は、端末装置３０から出力された印刷データのうちの、熱膨張性シート１００の表面に印刷すべき造形用画像２１１，２１２のデータ（表面発泡データ）に従って、熱膨張性シート１００の表面に、カーボンブラックを含む黒色インクを吐出する。その結果、図１６（ａ）に示すように、インク受容層１０３上に変換層１０４が形成される。

第２に、ユーザは、変換層１０４が印刷された熱膨張性シート１００を、その表面を上側に向けて膨張装置５０に挿入する。膨張装置５０は、挿入された熱膨張性シート１００の表面に照射部６０によって電磁波を照射する（ステップＳ１２）。熱膨張性シート１００の表面に印刷された変換層１０４は、照射された電磁波を吸収することによって発熱する。その結果、図１６（ｂ）に示すように、熱膨張性シート１００のうちの変換層１０４が印刷された部分が盛り上がって膨張する。

第３に、ユーザは、表面が加熱されて膨張した熱膨張性シート１００を、その表面を上側に向けて印刷装置４０に挿入する。印刷装置４０は、挿入された熱膨張性シート１００の表面にカラーインク層１０５を印刷する（ステップＳ１３）。具体的に説明すると、印刷装置４０は、端末装置３０から出力された印刷データのうちの着色用画像２２１，２２２のデータに従って、熱膨張性シート１００の表面に、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹのうちの少なくとも１色のインクを吐出する。その結果、図１６（ｃ）に示すように、インク受容層１０３及び変換層１０４の上にカラーインク層１０５が形成される。

なお、印刷装置４０は、カラーインク層１０５において黒又はグレーの色の画像を印刷する場合には、シアンＣ、マゼンタＭ及びイエローＹの３色のインクを混色して形成するか、或いはカーボンブラックを含まない黒色のインクを更に使用することによって形成する。これによって、カラーインク層１０５が形成された部分が膨張装置５０において加熱されることを回避する。

第４に、ユーザは、カラーインク層１０５が印刷された熱膨張性シート１００を裏返して、その裏面を上側に向けて膨張装置５０に挿入する。膨張装置５０は、挿入された熱膨張性シート１００の裏面に照射部６０によって電磁波を照射し、熱膨張性シート１００を裏面から加熱する。これにより、膨張装置５０は、カラーインク層１０５中に含まれる溶媒を揮発させて、カラーインク層１０５を乾燥させる（ステップＳ１４）。カラーインク層１０５を乾燥させることによって、後の工程で熱膨張性シート１００を膨張させ易くする。

第５に、ユーザは、カラーインク層１０５が印刷された熱膨張性シート１００を、その裏面を上側に向けて印刷装置４０に挿入する。印刷装置４０は、挿入された熱膨張性シート１００の裏面に変換層１０６を印刷する（ステップＳ１５）。変換層１０６は、熱膨張性シート１００の表面に印刷された変換層１０４と同様に、電磁波を熱に変換する材料、具体的にはカーボンブラックを含む黒色インクで形成された層である。印刷装置４０は、端末装置３０から出力された印刷データのうちの、熱膨張性シート１００の裏面に印刷すべき造形用画像２１１，２１２のデータ（裏面発泡データ）に従って、熱膨張性シート１００の裏面に、カーボンブラックを含む黒色インクを吐出する。その結果、図１６（ｄ）に示すように、基材１０１の裏面に変換層１０６が形成される。

第６に、ユーザは、変換層１０６が印刷された熱膨張性シート１００を、その裏面を上側に向けて膨張装置５０に挿入する。膨張装置５０は、挿入された熱膨張性シート１００の裏面に、照射部６０によって電磁波を照射する（ステップＳ１６）。熱膨張性シート１００の裏面に印刷された変換層１０６は、照射された電磁波を吸収することによって発熱する。その結果、図１６（ｅ）に示すように、熱膨張性シート１００のうちの変換層１０６が印刷された部分が盛り上がって膨張する。

なお、図１６（ａ）〜（ｅ）では、理解を容易にするため、変換層１０４及びカラーインク層１０５は、インク受容層１０３の上に形成されているように示されている。しかしながら、より正確には、カラーインク及び黒色インクは、インク受容層１０３の内部に吸収されるため、インク受容層１０３の中に形成される。

以上のように、熱膨張性シート１００のうちの変換層１０４，１０６が形成された部分が膨張することによって、熱膨張性シート１００にカラーの造形物が造形される。変換層１０４，１０６は、その濃度が濃い部分ほど大きく加熱されるため、より大きく膨張する。そのため、目標となる高さに応じて変換層１０４，１０６の濃淡を調整することで、様々な形状の造形物を得ることができる。

なお、熱膨張性シート１００を表面から加熱する処理と裏面から加熱する処理とのうちのどちらか一方を省略しても良い。例えば、熱膨張性シート１００の表面のみを加熱して膨張させる場合には、図１５におけるステップＳ１５，Ｓ１６は省略される。これに対して、熱膨張性シート１００の裏面のみを加熱して膨張させる場合には、図１５におけるステップＳ１１，Ｓ１２は省略される。また、ステップＳ１３におけるカラー画像の印刷は、ステップＳ１６における熱膨張性シート１００を裏面から加熱する処理の後で実行されても良い。

また、モノクロの立体画像を形成する場合には、印刷装置４０は、ステップＳ１３において、カラー画像の代わりにモノクロ画像を印刷しても良い。この場合、インク受容層１０３及び変換層１０４の上には、カラーインク層１０５の代わりに黒インクによる層が形成される。

以上説明したように、実施形態１に係る造形システム１は、対象物の劣化状態を見積もり、対象物の非劣化状態と劣化状態とにそれぞれ対応する２つの造形用画像２１１，２１２を熱膨張性シート１００に印刷して、２つの造形用画像２１１，２１２に従って熱膨張性シート１００を膨張させる。これにより、造形システム１は、非劣化状態と劣化状態とのそれぞれにおける対象物の外観を模擬的に表現した２つの造形部１１，１２を造形する。このように、実施形態１に係る造形システム１は、立体形状を造形することにより、対象物が劣化する様子を、例えばコンピュータの内部のみでシミュレーションした場合に比べて、より実物に近い態様で分かり易く表現することができる。

また、実施形態１に係る造形システム１は、ユーザから受け付けた環境及び経過時間の指定に応じて、対象物の劣化状態を見積もって造形部１１，１２を造形する。そのため、ユーザは、対象物が劣化する様子を、様々に条件を変えて見積もることができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態２において、実施形態１と同様の構成については説明を省略する。

上記実施形態１に係る造形物１０では、１つの熱膨張性シート１００のうちの異なる部分である第１の熱膨張部２１と第２の熱膨張部２２とに、それぞれ第１の造形部１１と第２の造形部１２とが造形されていた。これに対して、実施形態２に係る造形物２０では、異なる２つの熱膨張性シート１００ａ，１００ｂに、それぞれ第１の造形部１１と第２の造形部１２とが造形される。

図１７に、実施形態２に係る造形物２０を示す。図１７に示すように、造形物２０は、第１の熱膨張性シート１００ａの少なくとも一部である第１の熱膨張部２１に造形された第１の造形部１１と、第２の熱膨張性シート１００ｂの少なくとも一部である第２の熱膨張部２２に造形された第２の造形部１２と、を備える。熱膨張性シート１００ａと熱膨張性シート１００ｂとは、それぞれ実施形態１における熱膨張性シート１００と同様の構成を備えたシートである。

第１の造形部１１と第２の造形部１２とがそれぞれ別の熱膨張性シート１００ａ，１００ｂに造形されている以外の造形物２０の構成は、実施形態１において説明した造形物１０と同様である。具体的に説明すると、対象物の新旧の状態における立体形状の違いを表現するため、第２の熱膨張部２２の表面の隆起の度合いは、第１の熱膨張部２１の表面の隆起の度合いと少なくとも一部において異なっている。対象物の新旧の状態における外観の違いを表現するため、第２の造形部１２の色彩は、第１の造形部１１の色彩と少なくとも一部において異なっている。

このように、実施形態２に係る造形物２０は、２つの熱膨張性シート１００ａ，１００ｂの表面の隆起と色彩とによって、新旧の状態における対象物の外観を模擬的に表現している。ユーザは、２つの熱膨張性シート１００ａ，１００ｂに造形された２つの造形部１１，１２を比較することによって、対象物がどのように劣化するかを容易に把握することができる。

実施形態２に係る造形物２０を造形する造形システム１の構成は、実施形態１において説明したものと同様である。一方で、造形物２０の造形処理において実施形態１では、１つの熱膨張性シート１００に第１の造形部１１と第２の造形部１２とを同時に造形可能であった。これに対して、実施形態２では、第１の熱膨張性シート１００ａに第１の造形部１１を造形する処理と、第２の熱膨張性シート１００ｂに第２の造形部１２を造形する処理とは、別々に実行される。

具体的に説明すると、印刷装置４０は、第１の熱膨張性シート１００ａが挿入された場合、第１の熱膨張性シート１００ａに第１の造形用画像２１１又は第１の着色用画像２２１を印刷する。その後、第２の熱膨張性シート１００ｂが挿入された場合、印刷装置４０は、第２の熱膨張性シート１００ｂに第２の造形用画像２１２又は第２の着色用画像２２２を印刷する。また、膨張装置５０において、制御部７０は、第１の造形用画像２１１が印刷された第１の熱膨張性シート１００ａが挿入された場合、第１の熱膨張性シート１００ａに電磁波を照射することにより、第１の熱膨張部２１を膨張させて第１の造形部１１を造形する。その後、第２の造形用画像２１２が印刷された第２の熱膨張性シート１００ｂが挿入された場合、制御部７０は、第２の熱膨張性シート１００ｂに電磁波を照射することにより、第２の熱膨張部２２を膨張させて第２の造形部１２を造形する。これにより、異なる熱膨張性シート１００ａ，１００ｂに造形部１１，１２が造形された造形物２０が得られる。

或いは、１つの熱膨張性シート１００に２つ造形部１１，１２を造形した後で、２つの造形部１１，１２の間で熱膨張性シート１００を切断することによって、造形物２０を得ることもできる。

このように、実施形態２に係る造形システム１は、第１の造形部１１と第２の造形部１２とが異なる熱膨張性シート１００ａ，１００ｂに造形された造形物２０を生成する。１つの熱膨張性シート１００に２つの造形部１１，１２が造形される場合に比べて、持ち運びがし易くなり、また、２つの造形部１１，１２を自由に動かしながら比較できるため、ユーザは、対象物が劣化する様子をより容易に把握することができる。

（変形例）
以上に本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は一例であり、本発明の適用範囲はこれに限られない。すなわち、本発明の実施形態は種々の応用が可能であり、あらゆる実施形態が本発明の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態では、造形物１０，２０によって立体形状が表現される対象物として、建物の外壁材（レンガ）を例にとって説明した。しかしながら、本発明において、対象物はこれに限らない。本発明に係る造形物１０は、例えば、家具、日用品、食料品、電気／電子機器等、様々な有体物に適用でき、これらの劣化の状態を表現することができる。また、対象物は、人間又は動物の肌であっても良い。この場合、造形物１０は、対象物の劣化として、皺のでき方等のような肌が老化する様子を表現しても良い。このように老化の状態を表現することで、例えばアンチエイジングの効果を示す広告等に応用することができる。

上記実施形態では、造形物１０，２０は、２つの造形部１１，１２によって、対象物の劣化していない状態と劣化している状態との立体形状を表現した。しかしながら、本発明において、造形物１０，２０は、３以上の造形部を備えていても良い。この場合、３以上の造形部が造形される３以上の熱膨張部の間で表面の隆起の度合い又は色彩を互いに異ならせることにより、３以上の造形部が互いに異なる劣化状態を表現するようにすることができる。更に、３以上の造形部を１つの熱膨張性シート１００に造形する場合、３以上の造形部を、それらが並んだ順に劣化の度合いが大きくなる又は小さくなるように配置しても良い。

上記実施形態では、熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂには、バーコードＢが設けられていた。しかしながら、熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂには、読取手段によって読み取り可能な情報であれば、識別子として、バーコードＢの代わりに文字、記号、図形等が設けられていても良い。

上記実施形態では、熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂは、基材１０１と熱膨張層１０２とインク受容層１０３とを備えていた。しかしながら、本発明において、熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂの構成はこれに限らない。例えば、熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂは、インク受容層１０３を備えなくても良いし、表面又は裏面に剥離可能な剥離層を備えていても良い。或いは、熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂは、他の任意の材料による層を備えていても良い。

上記実施形態では、端末装置３０と印刷装置４０と膨張装置５０とは、それぞれ独立した装置であった。しかしながら、本発明において、端末装置３０と印刷装置４０と膨張装置５０とのうちの少なくともいずれか２つが一体となっていても良い。

上記実施形態では、端末装置３０が、印刷データを生成する生成部３１２を備えていた。しかしながら、本発明において、生成部３１２の機能は、遠隔に配置され、インターネット等の広域ネットワークを介して端末装置３０又は印刷装置４０と接続されたサーバに備えられていても良い。サーバは、例えばクラウドコンピューティングのリソースを提供するサーバである。この場合、端末装置３０は、受付手段によってユーザから受け付けられた環境及び経過時間の指定をサーバに送信し、サーバで生成された印刷データをサーバから受信する。サーバは、造形データ３２１とシミュレーションデータ３２２とを記憶部に記憶しており、端末装置３０から受信した環境及び経過時間の指定に応じて対象物の劣化状態をシミュレーションにより見積もる。そして、サーバは、シミュレーションの結果に基づいて第２の造形用画像２１２及び第２の着色用画像２２２を生成し、生成した画像データ含む印刷データを端末装置３０又は印刷装置４０に送信する。

上記実施形態では、膨張装置５０は、照射部６０を移動させる移動手段として搬送モータ５５を備えており、位置が固定された熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂに対して、照射部６０を移動させながら電磁波を照射する方式で、熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂを膨張させた。しかしながら、膨張装置５０は、熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂを搬送する搬送機構を備えており、搬送される熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂに対して、位置が固定された照射部６０から電磁波を照射する方式で、熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂを膨張させても良い。このように、膨張装置５０は、熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂと照射部６０とを相対的に移動させることができれば、どのような方式で熱膨張性シート１００，１００ａ，１００ｂを膨張させても良い。

印刷装置４０の印刷方式は、インクジェット方式に限らない。例えば、印刷装置４０は、レーザー方式のプリンタであって、トナーと現像剤とによって画像を印刷しても良い。また、変換層１０４，１０６は、電磁波を熱に変換しやすい材料であれば、カーボンブラックを含む黒インク以外の材料によって形成されても良い。この場合、変換層１０４，１０６は、印刷装置４０以外の手段によって形成されるものであっても良い。

上記実施形態において、端末装置３０の制御部３１は、ＣＰＵを備えており、ＣＰＵの機能によって、受付部３１１、生成部３１２及び出力部３１３として機能した。しかし、本発明に係る端末装置３０において、制御部３１は、ＣＰＵの代わりに、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又は、各種制御回路等の専用のハードウェアを備え、専用のハードウェアが、受付部３１１、生成部３１２及び出力部３１３として機能しても良い。この場合、各処理を個別のハードウェアで実行しても良いし、各処理をまとめて単一のハードウェアで実行しても良い。また、各処理のうち、一部を専用のハードウェアによって実行し、他の一部をソフトウェア又はファームウェアによって実行しても良い。

なお、本発明に係る機能を実現するための構成を予め備えた造形システム１として提供できることはもとより、プログラムの適用により、造形システム１を制御するコンピュータに、上記実施形態で例示した造形システム１による各機能構成を実現させることもできる。すなわち、上記実施形態で例示した造形システム１による各機能構成を実現させるためのプログラムを、既存の情報処理装置等を制御するＣＰＵ等が実行できるように適用することができる。

このようなプログラムの適用方法は任意である。プログラムを、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納して適用できる。さらに、プログラムを搬送波に重畳し、インターネットなどの通信媒体を介して適用することもできる。例えば、通信ネットワーク上の掲示板（ＢＢＳ：Bulletin Board System）にプログラムを掲示して配信してもよい。そして、このプログラムを起動し、ＯＳ（Operating System）の制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上記の処理を実行できるように構成してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲とが含まれる。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１）
加熱により膨張する第１の熱膨張部の表面の隆起によって、対象物の第１の状態における立体形状を表現した第１の造形部と、
加熱により膨張する第２の熱膨張部の表面の隆起によって、前記対象物の第２の状態における立体形状を表現した第２の造形部と、
を備え、
前記第２の状態は、前記第１の状態よりも前記対象物が劣化した状態であり、
前記第２の熱膨張部の表面の前記隆起の度合いは、前記第１の熱膨張部の表面の前記隆起の度合いと少なくとも一部において異なる、
ことを特徴とする造形物。
（付記２）
前記第１の造形部は、前記第１の状態における前記対象物を模した色彩を有し、
前記第２の造形部は、前記第２の状態における前記対象物を模した色彩を有し、
前記第２の造形部の前記色彩は、前記第１の造形部の前記色彩と少なくとも一部において異なる、
ことを特徴とする付記１に記載の造形物。
（付記３）
前記第１の熱膨張部は、熱膨張性シートのうちの第１の部分であり、
前記第２の熱膨張部は、前記熱膨張性シートのうちの第２の部分である、
ことを特徴とする付記１又は２に記載の造形物。
（付記４）
前記第１の熱膨張部は、第１の熱膨張性シートの少なくとも一部であり、
前記第２の熱膨張部は、第２の熱膨張性シートの少なくとも一部である、
ことを特徴とする付記１又は２に記載の造形物。
（付記５）
対象物の第１の状態における立体形状を表現する第１の造形部を造形するための第１の造形用画像から、前記対象物の、前記第１の状態よりも劣化した第２の状態における立体形状を表現する第２の造形部を造形するための第２の造形用画像を生成する生成手段と、
加熱により膨張する第１の熱膨張部に、前記第１の造形用画像を、電磁波を熱に変換する材料で印刷し、加熱により膨張する第２の熱膨張部に、前記生成手段によって生成された前記第２の造形用画像を、前記材料で印刷する印刷手段と、
前記印刷手段によって前記第１の造形用画像が印刷された前記第１の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第１の熱膨張部を膨張させて前記第１の造形部を造形し、前記印刷手段によって前記第２の造形用画像が印刷された前記第２の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第２の熱膨張部を膨張させて前記第２の造形部を造形する膨張手段と、
を備えることを特徴とする造形システム。
（付記６）
前記生成手段は、前記第１の造形部に着色するための第１の着色用画像から、前記第２の造形部に着色するための第２の着色用画像を生成し、
前記印刷手段は、前記第１の着色用画像を前記第１の熱膨張部に印刷し、前記生成手段によって生成された前記第２の着色用画像を前記第２の熱膨張部に印刷する、
ことを特徴とする付記５に記載の造形システム。
（付記７）
前記対象物の周囲の環境と、前記対象物が前記環境に置かれてからの経過時間と、の指定を受け付ける受付手段、を更に備え、
前記生成手段は、前記受付手段によって受け付けられた前記指定に応じて、前記第１の造形用画像から前記第２の造形用画像を生成する、
ことを特徴とする付記５又は６に記載の造形システム。
（付記８）
前記印刷手段は、熱により膨張する熱膨張性シートに前記第１の造形用画像と前記第２の造形用画像とを並べて印刷する、
ことを特徴とする付記５から７のいずれか一つに記載の造形システム。
（付記９）
対象物の第１の状態における立体形状を表現する第１の造形部を造形するための第１の造形用画像から、前記対象物の、前記第１の状態よりも劣化した第２の状態における立体形状を表現する第２の造形部を造形するための第２の造形用画像を生成する生成ステップと、
加熱により膨張する第１の熱膨張部に、前記第１の造形用画像を、電磁波を熱に変換する材料で印刷し、加熱により膨張する第２の熱膨張部に、前記生成ステップにおいて生成された前記第２の造形用画像を、前記材料で印刷する印刷ステップと、
前記印刷ステップにおいて前記第１の造形用画像が印刷された前記第１の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第１の熱膨張部を膨張させて前記第１の造形部を造形し、前記印刷ステップにおいて前記第２の造形用画像が印刷された前記第２の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第２の熱膨張部を膨張させて前記第２の造形部を造形する膨張ステップと、
を含むことを特徴とする造形物の製造方法。

１…造形システム、１０，２０…造形物、１１，１２…造形部、２１，２２…熱膨張部、３０…端末装置、３１…制御部、３２…記憶部、３３…操作部、３４…表示部、３５…記録媒体駆動部、３６…通信部、４０…印刷装置、４１…キャリッジ、４２…印刷ヘッド、４３，４３ｋ，４３ｃ，４３ｍ，４３ｙ…インクカートリッジ、４４…ガイドレール、４５…駆動ベルト、４５ｍ…モータ、４６…フレキシブル通信ケーブル、４７…フレーム、４８…プラテン、４９ａ…給紙ローラ対、４９ｂ…排紙ローラ対、５０…膨張装置、５１…筐体、５２…挿入部、５３…トレイ、５４…換気部、５５…搬送モータ、５６…搬送レール、６０…照射部、６１…ランプヒータ、６２…反射板、６３…温度センサ、６４…冷却部、６５…バーコードリーダ、６９…電源部、７０…制御部、１００，１００ａ，１００ｂ…熱膨張性シート、１０１…基材、１０２…熱膨張層、１０３…インク受容層、１０４，１０６…変換層、１０５…カラーインク層、２１１，２１２…造形用画像、２２１，２２２…着色用画像、３１１…受付部、３１２…生成部、３１３…出力部、３２１…造形データ、３２２…シミュレーションデータ、Ｂ…バーコード、Ｄ１…副走査方向、Ｄ２…主走査方向

Claims (8)

1. 対象物の第１の状態における立体形状を表現する第１の造形部を造形するための第１の造形用画像から、前記対象物の、前記第１の状態よりも劣化した第２の状態における立体形状を表現する第２の造形部を造形するための第２の造形用画像を生成する生成手段と、
   加熱により膨張する第１の熱膨張部に、前記第１の造形用画像を、電磁波を熱に変換する材料で印刷し、加熱により膨張する第２の熱膨張部に、前記生成手段によって生成された前記第２の造形用画像を、前記材料で印刷する印刷手段と、
   前記印刷手段によって前記第１の造形用画像が印刷された前記第１の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第１の熱膨張部を膨張させて前記第１の造形部を造形し、前記印刷手段によって前記第２の造形用画像が印刷された前記第２の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第２の熱膨張部を膨張させて前記第２の造形部を造形する膨張手段と、
   を備えることを特徴とする造形システム。
2. 前記生成手段は、前記第１の造形部に着色するための第１の着色用画像から、前記第２の造形部に着色するための第２の着色用画像を生成し、
   前記印刷手段は、前記第１の着色用画像を前記第１の熱膨張部に印刷し、前記生成手段によって生成された前記第２の着色用画像を前記第２の熱膨張部に印刷する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の造形システム。
3. 前記対象物の周囲の環境と、前記対象物が前記環境に置かれてからの経過時間と、の指定を受け付ける受付手段、を更に備え、
   前記生成手段は、前記受付手段によって受け付けられた前記指定に応じて、前記第１の造形用画像から前記第２の造形用画像を生成する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の造形システム。
4. 前記印刷手段は、熱により膨張する熱膨張性シートに前記第１の造形用画像と前記第２の造形用画像とを並べて印刷する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の造形システム。
5. 対象物の第１の状態における立体形状を表現する第１の造形部を造形するための第１の造形用画像から、前記対象物の、前記第１の状態よりも劣化した第２の状態における立体形状を表現する第２の造形部を造形するための第２の造形用画像を生成する生成ステップと、
   加熱により膨張する第１の熱膨張部に、前記第１の造形用画像を、電磁波を熱に変換する材料で印刷し、加熱により膨張する第２の熱膨張部に、前記生成ステップにおいて生成された前記第２の造形用画像を、前記材料で印刷する印刷ステップと、
   前記印刷ステップにおいて前記第１の造形用画像が印刷された前記第１の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第１の熱膨張部を膨張させて前記第１の造形部を造形し、前記印刷ステップにおいて前記第２の造形用画像が印刷された前記第２の熱膨張部に電磁波を照射することにより、前記第２の熱膨張部を膨張させて前記第２の造形部を造形する膨張ステップと、
   を含むことを特徴とする造形物の製造方法。
6. 前記生成ステップは、前記第１の造形部に着色するための第１の着色用画像から、前記第２の造形部に着色するための第２の着色用画像を生成し、
   前記印刷ステップは、前記第１の着色用画像を前記第１の熱膨張部に印刷し、前記生成ステップによって生成された前記第２の着色用画像を前記第２の熱膨張部に印刷する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の造形物の製造方法。
7. 前記対象物の周囲の環境と、前記対象物が前記環境に置かれてからの経過時間と、の指定を受け付ける受付ステップ、を更に含み、
   前記生成ステップは、前記受付ステップによって受け付けられた前記指定に応じて、前記第１の造形用画像から前記第２の造形用画像を生成する、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の造形物の製造方法。
8. 前記印刷ステップは、熱により膨張する熱膨張性シートに前記第１の造形用画像と前記第２の造形用画像とを並べて印刷する、
   ことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。

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