JP6787446B2 - 造形物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、造形物の製造方法に関する。

従来、吸収した熱量に応じて発泡膨張する熱膨張層を表面上に有する媒体（例えば、熱膨張性シート）の熱膨張層上に、後に印刷されるカラー画像の中から選択された部位を、熱吸収部（例えば、黒トナー）を形成すべき領域であるとしてその領域に熱吸収部を印刷し、輻射熱の放射により熱吸収部の印刷部位を発泡膨張させて盛上げる立体画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この立体画像形成装置は、熱吸収部の印刷部位を発泡膨張させて盛上げた後、媒体の表面全面にベタ白画像を印刷してから、更に、カラー画像を印刷する。

特許第５２１２５０４号公報

しかしながら、発泡膨張した媒体の表面にベタ白画像及びカラー画像を印刷する上記の立体画像形成装置では、媒体の発泡膨張量が相対的に多い部位と、発泡膨張量が相対的に少ない部位或いは発泡膨張しない部位とで、高低差が生じる。

そのため、ベタ白画像及びカラー画像を印刷する例えばインクジェットプリンタのヘッド部と、発泡膨張した媒体との間隔が、媒体の部位によって異なることになる。これにより、ヘッド部は、媒体の発泡膨張量が多い部位に合わせた位置で印刷を行うと、媒体の発泡膨張量が少ない部位或いは発泡膨張しない部位との間隔が大きくなる。

このようにヘッド部と媒体の発泡膨張量が少ない部位或いは発泡膨張しない部位との間隔が大きくなると、インクの飛び散り、印刷ムラなどの画像形成不良が生じる。これにより、高品位な立体画像を形成することが困難になる。

本発明の目的は、高品位な造形物を製造することができる、造形物の製造方法を提供することである。

本発明に係る第１の態様の造形物の製造方法は、加熱により膨張する熱膨張層が基材上に形成された媒体を準備する第１工程と、所定のエネルギーが与えられた場合に前記熱膨張層が部分的に膨張するように、前記媒体上に所定の材料でパターン層を形成する第２工程と、前記パターン層が形成された媒体に前記所定のエネルギーを与えることにより、前記熱膨張層を部分的に膨張させて前記媒体の表面に凹凸を形成する第３工程と、前記第３工程で形成される前記凹凸の高さが所定の閾値未満に設定される所定の領域に対しては前記第３工程に先立って画像を印刷する一方で、前記第３工程で形成される前記凹凸の高さが前記所定の閾値以上に設定される所定の領域に対しては前記第３工程の後で画像を印刷する第４工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る第２の態様の造形物の製造方法は、加熱により膨張する熱膨張層が基材上に形成された媒体を準備する第１工程と、前記熱膨張層が膨張可能な温度の熱を前記媒体に部分的に加えることにより、当該媒体における前記熱が加えられた部分に対応する表面を前記熱膨張層の膨張により隆起させて当該媒体の表面に凹凸を形成する第２工程と、前記第２工程で形成される前記凹凸の高さが所定の閾値未満に設定される所定の領域に対しては前記第２工程に先立って画像を印刷する一方で、前記第２工程で形成される前記凹凸の高さが前記所定の閾値以上に設定される所定の領域に対しては前記第２工程の後で画像を印刷する第３工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、高品位な造形物を製造することができる。

本発明の一実施の形態に係る立体画像形成方法を説明するための断面図（第１の領域印刷後、かつ、媒体の発泡膨張前）である。 本発明の一実施の形態に係る立体画像形成方法を説明するための断面図（媒体の発泡膨張後、かつ、第２の領域印刷後）である。 本発明の一実施の形態に係る立体画像形成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施の形態における領域分けの所定の基準を説明するための断面図（媒体発泡膨張前）である。 本発明の一実施の形態における領域分けの所定の基準を説明するための断面図（媒体発泡膨張後）である。 本発明の一実施の形態に係る立体画像形成システムを示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る立体画像形成システムの内部構造を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施の形態におけるインクジェットプリンタ部の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る立体画像形成システムの制御部を含む回路ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態に係る、立体画像形成方法及び立体画像形成システムについて、図面を参照しながら説明する。まず、立体画像形成方法について説明し、その後、立体画像形成システムについて説明する。

＜立体画像形成方法＞
図１Ａは、本発明の一実施の形態に係る立体画像形成方法を説明するための断面図（第１の領域Ａ１印刷後、かつ、媒体の発泡膨張前）である。図１Ｂは、本発明の一実施の形態に係る立体画像形成方法を説明するための断面図（媒体の発泡膨張後、かつ、第２の領域Ａ２印刷後）である。

図２は、本実施の形態に係る立体画像形成方法を説明するためのフローチャートである。
図１Ａに示すように、媒体Ｍは、基材１０１と、発泡樹脂層１０２と、を有する。
基材１０１は、紙、キャンバス地などの布、プラスチックなどのパネル材などからなり、材質は特に限定されるものではない。

発泡樹脂層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、発泡膨張層１０２は、吸収した熱量に応じて発泡膨張する。このような媒体Ｍは、例えば熱膨張性シートであり、既知の市販品を使用することができる。

媒体Ｍの発泡膨張する面である表面上の発泡樹脂層１０２を立体化させたい部分には、発泡データに基づき黒トナーが印刷されることによって、熱吸収部の一例である熱吸収トナー層１０３が形成される（図２に示すステップＳ１：熱吸収部形成工程）。この熱吸収部形成工程Ｓ１は、例えば、図５に示す黒トナー印刷部２によって行われる。

熱吸収トナー層１０３は、媒体Ｍ（例えば、基材１０１及び発泡樹脂層１０２の両方）よりも熱エネルギーを吸収しやすい。なお、熱吸収トナー層１０３の色は、黒色に限定されない。また、熱吸収部は、放射される熱エネルギーから、発泡樹脂層１０２に伝導するための熱を吸収するものであれば、トナー層に限られず、インクジェット印刷、オフセット印刷、シルク印刷などで形成されたものなどであってもよく、特に制限されない。

熱吸収トナー層１０３が同量の熱エネルギーを受けた場合、熱吸収トナー層１０３の濃度（例えば、面積階調）が濃い部分に対応する領域ほど、発泡樹脂層１０２は、より多くの熱エネルギーを吸収する。基本的には、発泡樹脂層１０２の発泡高さは、発泡樹脂層１０２の吸収する熱量に正の相関を有するため、結局、熱吸収トナー層１０３の濃度がより濃く形成された部分ほど、発泡樹脂層１０２の発泡高さは高くなる。

そこで、熱吸収トナー層１０３は、発泡樹脂層１０２が発泡膨張することにより形成される立体形状の目標高さに対応するように濃淡が決定される。
なお、発泡樹脂層１０２の材料や熱吸収トナー層１０３の材料など、様々な条件によって変化するある濃度閾値を超えると、上述の正の相関は弱まる傾向がある。また、熱吸収トナー層１０３は、発泡樹脂層１０２の発泡膨張を補完するために、基材１０１の裏面、つまり、基材１０１のうち発泡樹脂層１０２が形成された表面とは反対側の面に更に形成されてもよい。

或いは、熱吸収トナー層１０３は、発泡樹脂層１０２の表面には形成されず、基材１０１の裏面のみに形成されてもよい。熱吸収トナー層１０３が発泡樹脂層１０２の表面に形成されない場合には、後述する第１の濃淡差抑制部形成工程Ｓ２及び第２の濃淡差抑制部形成工程Ｓ５は省略可能である。

次に、熱吸収トナー層１０３上における、発泡樹脂層１０２の発泡高さ（発泡後の高さ、又は発泡させようとする高さ）である予定発泡膨張高さに関する所定の基準を満たす第１の領域Ａ１に、熱吸収トナー層１０３の濃淡差を抑制する第１の濃淡差抑制部の一例である第１の白インク層Ｗ１が印刷される（ステップＳ２：第１の濃淡差抑制部形成工程）。この第１の濃淡差抑制部形成工程Ｓ２は、例えば、図５及び図６に示すインクジェットプリンタ部３によって行われる。なお、第１の白インク層Ｗ１は、例えばベタ白画像である。但し、第１の濃淡差抑制部の色は白色に限定されない。また、第１の濃淡差抑制部は、インク層に限られない。

上記の所定の基準は、例えば、媒体Ｍの予定発泡膨張高さが閾値以下であることを含む。このような所定の基準を満たす領域が上記の第１の領域Ａ１となり、所定の基準を満たさない領域が後述する第２の領域Ａ２となる。

図３Ａ及び図３Ｂは、本実施の形態における領域分けの所定の基準を説明するための断面図（媒体発泡膨張前及び媒体発泡膨張後）である。なお、図１Ｂでは、発泡膨張後の発泡樹脂層１０２−１の表面における凹凸を矩形波のように模式的に示しているが、実際の凹凸は、図３Ｂに示すように曲面部分を有する。また、図３Ａ及び図３Ｂでは、図１Ａ及び図１Ｂに示すよりもヘッド部の一例である印字ヘッド３２を小さく図示している。この印字ヘッド３２の大きさは任意である。

図３Ｂに示すように、発泡膨張後の発泡樹脂層１０２の最大発泡高さｈmax（例えば２．５ｍｍ）の例えば半分の高さが、予定発泡膨張高さの閾値ｈｔ（例えば１．２５ｍｍ）に設定される。また、この閾値ｈｔ以下の領域が所定の基準を満たす第１の領域Ａ１として、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、熱吸収トナー層１０３上に、第１の白インク層Ｗ１及び第１のカラーインク層Ｃ１が形成される。

また、発泡高さが閾値ｈｔを超える領域は、所定の基準を満たさない第２の領域Ａ２として、図３Ｂに示すように、発泡膨張後の発泡樹脂層１０２−１に第２の白インク層Ｗ２及び第２のカラーインク層Ｃ２が形成される。なお、上記の閾値ｈｔは、最大発泡高さｈmaxの半分の値に限られず、適宜設定されてもよい。

上述の第１の濃淡差抑制部形成工程Ｓ２及び後述する第１の画像形成工程Ｓ３の段階では、発泡樹脂層１０２は発泡膨張していないが、予定発泡膨張高さについては、立体画像を形成する上で予め定められているため、予定発泡膨張高さに基づいて上記の所定の基準を満たすかを例えば図７に示す後述する制御部によって判定されればよい。

なお、発泡樹脂層１０２は、上述のように、熱吸収トナー層１０３の濃度が濃く形成された部分ほど発泡高さが高くなるため、予定発泡膨張高さに関する所定の基準として、熱吸収トナー層１０３が面積階調によって発泡樹脂層１０２上に形成される際の形成濃度（つまり熱吸収性）が閾値以下であることを採用してもよい。

また、第１の濃淡差抑制部形成工程Ｓ２で第１の白インク層Ｗ１を熱吸収トナー層１０３上の全面に形成することで、後述する第２の濃淡差抑制部形成工程Ｓ５を省略してもよい。この場合、第１の白インク層Ｗ１と第２の白インク層Ｗ２を一工程で形成できるので、製造工程を減らすことができる。一方、第２の濃淡差抑制部形成工程Ｓ５を熱エネルギー放射工程Ｓ４の後に行うことで、発泡膨張量が第１の領域Ａ１よりも多い第２の領域Ａ２における熱吸収トナー層１０３の熱吸収性を、第２の濃淡差抑制部形成工程Ｓ５を熱エネルギー放射工程Ｓ４の前に行うよりも、高めることができる。

図１Ａ及び図２に戻り、上述の第１の白インク層Ｗ１が形成された第１の領域Ａ１に、第１の画像の一例として、カラー画像を構成するカラーインク層Ｃ１が形成される（ステップＳ３：第１の画像形成工程）。この第１の画像形成工程Ｓ３は、例えば、図５及び図６に示すインクジェットプリンタ部３によって行われる。なお、第１の画像形成工程Ｓ３において形成される画像は、白黒画像であってもよく、カラー画像に限られない。

上述の第１の濃淡差抑制部形成工程Ｓ２及び第１の画像形成工程Ｓ３において、インクジェットプリンタ部３の図１Ａ及び図３Ａに示す印字ヘッド３２は、発泡樹脂層１０２との間に所定のマージンｍ（例えば０．３ｍｍ）を保った位置で印刷を行う。このマージンｍは、印字ヘッド３２と発泡樹脂層１０２とが接触しないための最低限の間隔である。但し、実際には、発泡樹脂層１０２上には、熱吸収トナー１０３、及び第１の白インク層Ｗ１、及び第１のカラーインク層Ｃ１が形成されるため、これらの熱吸収トナー１０３、及び第１の白インク層Ｗ１、及び第１のカラーインク層Ｃ１も印字ヘッド３２に接触しないだけのマージンｍであることが望ましい。

次に、媒体Ｍは、熱輻射線（熱エネルギーの一例）を放射されることによって発泡処理される（ステップＳ４：熱エネルギー放射工程）。この熱エネルギー放射工程Ｓ４は、例えば、図５に示す熱膨張加工部３によって行われる。これにより、熱吸収トナー層１０３が熱輻射線を吸収して、その熱が発泡樹脂層１０２に含まれる熱発泡剤に伝達し、熱発泡剤が膨張反応を起こす。そのため、熱吸収トナー層１０３の黒濃度に応じて発泡樹脂層１０２が発泡膨張する。

なお、発泡樹脂層１０２のうち熱吸収トナー層１０３を形成されていない部分（例えば第１の領域Ａ１の一部）が熱エネルギーを吸収したとしてもその熱量は十分小さく抑えられており、実質的に高さが変化しないか、或いは、熱吸収トナー層１０３を形成された部分に比べれば高さの変化は十分小さい。

次に、熱吸収トナー層１０３上における上記の所定の基準を満たさない第２の領域Ａ２、つまり予定発泡膨張高さが図１Ｂ及び図３Ｂに示す閾値ｈｔを超える領域に、熱吸収トナー層１０３の濃淡差を抑制する第２の濃淡差抑制部の一例である第２の白インク層Ｗ２が印刷される（ステップＳ５：第２の濃淡差抑制部形成工程）。この第２の濃淡差抑制部形成工程Ｓ５は、例えば、図５及び図６に示すインクジェットプリンタ部３によって行われる。なお、第２の白インク層Ｗ２は、例えばベタ白画像である。但し、第２の濃淡差抑制部の色は白色に限定されない。また、第２の濃淡差抑制部は、インク層に限られない。

次に、上述の第２の白インク層Ｗ２が形成された第２の領域Ａ２に、第２の画像の一例として、カラー画像を構成するカラーインク層Ｃ２が形成される（ステップＳ６：第２の画像形成工程）。この第２の画像形成工程Ｓ６は、例えば、図５及び図６に示すインクジェットプリンタ部３によって行われる。なお、第２の画像形成工程Ｓ６において形成される画像は、白黒画像であってもよく、カラー画像に限られない。

上述の第２の濃淡差抑制部形成工程Ｓ５及び第２の画像形成工程Ｓ６において、インクジェットプリンタ部３の図１Ｂ及び図３Ｂに示す印字ヘッド３２は、発泡膨張後の発泡樹脂層１０２−１の最大発泡高さｈmaxの部位との間に所定のマージンｍ（例えば０．３ｍｍ）を保った位置で印刷を行う。このマージンｍは、上述の第１の濃淡差抑制部形成工程Ｓ２及び第１の画像形成工程Ｓ３における図１Ａ及び図３Ａに示すマージンｍと同一である。なお、マージンｍと発泡膨張後の発泡樹脂層１０２−１の最大発泡高さｈmaxとの和は、図３Ｂに示すように、印字ヘッド３２と発泡膨張前の発泡樹脂層１０２との間隔ｓとなる。

＜立体画像形成システム＞
図４は、本発明の一実施の形態に係る立体画像形成システム１を示すブロック図である。
図４に示すように、立体画像形成システム１は、熱吸収部形成手段の一例である黒トナー印刷部２と、熱エネルギー放射手段の一例である熱膨張加工部３と、第１の画像形成手段及び第２の画像形成手段の一例であるインクジェットプリンタ部４と、を備える。

インクジェットプリンタ部４は、第１の濃淡差抑制部形成手段及び第２の濃淡差抑制部形成手段の一例としても機能する。なお、第１の画像形成手段、第２の画像形成手段、第１の濃淡差抑制部形成手段、及び第２の濃淡差抑制部形成手段としては、単一のインクジェットプリンタ部４が全てを兼ねるのではなく、２〜４つの装置に分かれていてもよい。

図５は、本発明の一実施の形態における立体画像形成システム１の内部構造を模式的に示す断面図である。
図５に示す立体画像形成システム１では、黒トナー印刷部２が最下部に配置され、インクジェットプリンタ部３がその上に配置され、熱膨張加工部４が最上段に配置されている。なお、図５では、黒トナー印刷部２、インクジェットプリンタ部３、及び熱膨張加工部４が一体に配置されているが、それぞれ別の装置として独立して配置されていてもよい。

黒トナー印刷部２は、インクジェットプリンタ部３の下部に配置されている。黒トナー印刷部２は、装置筐体２ａの内部中央において、水平方向に延在する無端状の転写ベルト６を備える。この転写ベルト６は、不図示の張設機構によって張設されながら、駆動ローラ７と従動ローラ８とに掛け渡され、駆動ローラ７により駆動されて、図５の矢印ｂで示す反時計回り方向に循環移動する。

転写ベルト６の上循環移動面に接して画像形成ユニット９の感光体ドラム１１が配設されている。この感光体ドラム１１には、その周面を取り巻くように近接して、図示しないクリーナ、初期化帯電器、光書込ヘッドに続いて現像ローラ１２等が配置されている。

上記の現像ローラ１２は、トナー容器１３の側部開口部に配置されている。このトナー容器１３の中には黒色トナーＫが収容されている。この黒色トナーＫは、例えば非磁性一成分トナーである。また、現像ローラ１２は、トナー容器１３に収容されている黒色トナーＫの薄層を表面に担持して、光書込ヘッドによって感光体ドラム１１の周面上に形成されている静電潜像に黒色トナーＫの画像を現像する。

感光体ドラム１１の下部には、転写ベルト６を介して一次転写ローラ１４が圧接して、ここに一次転写部を形成している。一次転写ローラ１４には、不図示のバイアス電源からバイアス電圧が供給される。

一次転写ローラ１４は、一次転写部において、バイアス電源から供給されるバイアス電圧を転写ベルト６に印加して、感光体ドラム１１の周面上に現像されている黒色トナーＫの画像を転写ベルト６に転写する。

転写ベルト６の図５に示す右端部が掛け渡されている従動ローラ８には、転写ベルト６を介して二次転写ローラ１５が圧接し、ここに二次転写部を形成している。二次転写ローラ１５には、不図示のバイアス電源からバイアス電圧が供給される。

二次転写ローラ１５は、二次転写部において、バイアス電源から供給されるバイアス電圧を転写ベルト６に印加し、この転写ベルト６に一次転写されている黒色トナーＫの画像を、画像形成搬送路１６に沿って矢印で示すように図５の下方から搬送されてくる媒体Ｍに転写する。

媒体Ｍは、給紙カセットを有するシート収容部１８に積載されて収容され、不図示の給紙ローラ等により最上部の一枚が取り出され、画像形成搬送路１６に送出される。更に、媒体Ｍは、画像形成搬送路１９を搬送されて、上記の二次転写部を通過しながら黒色トナーＫの画像を転写される。

黒色トナーＫの画像を転写されながら二次転写部を通過した媒体Ｍは、定着搬送路１９に沿って定着部２１へと搬送される。定着部２１の加熱ローラ２２及び押圧ローラ２３は、媒体Ｍを挟持し、熱及び圧力を加えながら搬送する。

媒体Ｍは、加熱ローラ２２及び押圧ローラ２３により更に搬送され、定着部排出ローラ対２４に搬送を引き継がれ、上方のインクジェットプリンタ部３に排出される。ここで、定着部２１における媒体Ｍの搬送速度は比較的速いため、加熱ローラ２２の加熱で媒体Ｍの黒色トナー印刷部分の膨張量は無視することができる。

図６は、本発明の一実施の形態におけるインクジェットプリンタ部３の構成を示す斜視図である。
図６に示すインクジェットプリンタ部３は、図５に示す搬送経路ｃとｄとの間、及び、搬送経路ｅと排紙トレー２９を外部に備えた媒体排出口２８との間に、図６に示す内部フレーム３７が配置されている。なお、インクジェットプリンタ部３は、搬送経路ｃとｄとの間において上述の第１の濃淡差抑制部形成工程Ｓ２及び第１の画像形成工程Ｓ３を行い、搬送経路ｅと媒体排出口２８との間において上述の第２の濃淡差抑制部形成工程Ｓ５及び第２の画像形成工程Ｓ６を行う。

インクジェットプリンタ部３は、用紙搬送方向に直交する両方向矢印ｇで示す方向に往復移動可能に設けられたキャリッジ３１を備える。このキャリッジ３１には、印字を実行する印字ヘッド３２とインクを収容しているインクカートリッジ３３（３３ｗ，３３ｃ，３３ｍ，３３ｙ）とが取り付けられている。

カートリッジ３３ｗ，３３ｃ，３３ｍ，３３ｙは、それぞれ、ホワイトＷ，シアンＣ，マゼンタＭ，イエローＹの色インクを収容する。これらのカートリッジは、個別に、又は各インク室が１個の筐体内に一体化された構成をしており、各色インクを吐出するそれぞれのノズルを有する印字ヘッド３２に連結されている。

また、キャリッジ３１は、一方ではガイドレール３４により滑動自在に支持され、他方では歯付き駆動ベルト３５に固着している。これにより、印字ヘッド３２及びインクカートリッジ３３（３３ｗ，３３ｃ，３３ｍ，３３ｙ）は、キャリッジ３１と共に、図６の両方向矢印ｇで示す用紙搬送方向と直交する方向つまり印字の主走査方向に往復駆動される。

印字ヘッド３２と立体画像形成システム１の後述する制御部との間には、フレキシブル通信ケーブル３６が内部フレーム３７を介して接続されている。このフレキシブル通信ケーブル３６を通して制御部から印字データ及び制御信号が印字ヘッド３２に送出される。

また、印字ヘッド３２に対向し、印字ヘッド３２の上記主走査方向に延在して、内部フレーム３７の下端部に用紙搬送路の一部を構成するプラテン３８が配設されている。
また、媒体Ｍがプラテン３８に接して給紙ローラ対３９（下のローラは媒体Ｍの陰になっていて図６では見えない）及び排紙ローラ対４１（下のローラは同様に見えない）により図６の矢印ｈで示す印字副走査方向に間欠的に搬送される。

媒体Ｍの間欠搬送の停止期間中に、印字ヘッド３２は、モータ４２により歯付き駆動ベルト３５及びキャリッジ３１を介して駆動されながら、媒体Ｍに近接した状態でインク滴を噴射して紙面に印字する。このように媒体Ｍの間欠搬送と印字ヘッド３２による往復移動時の印字との繰り返しによって媒体Ｍの表面全体にまず図１Ａ及び図３Ａに示す第１の白インク層Ｗ１の印刷が行われる。

その後、第１のカラーインク層Ｃ１の印刷が行われる。例えば、第１の白インク層Ｗ１を形成した媒体Ｍを矢印ｈで示す印字副走査方向と逆方向に逆搬送して、再び矢印ｈ方向に搬送しながら第１のカラーインク層Ｃ１の印刷を行えばよい。

なお、インクジェットプリンタ部３は、後述する熱膨張加工部４において発泡膨張し、図５に示す搬送経路ｅに沿って搬送されてくる媒体Ｍ−１（図１Ｂ参照）に、第２の白インク層Ｗ２及び第２のカラーインク層Ｃ２の印刷も行う。第２の白インク層Ｗ２及び第２のカラーインク層Ｃ２が形成された媒体Ｍ−１は、図５に示す搬送経路ｆに沿って媒体排出口２８から排紙トレー２９に排出される。

熱膨張加工部４は、上部に媒体搬送経路２５を形成され、この媒体搬送経路２５に沿って４組の搬送ローラ対２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）が配置されている。そして、媒体搬送経路２５のほぼ中央部の下方に、光源ユニット２７が配置されている。

光源ユニット２７は、細長形状のハロゲンランプ２７ａと、このハロゲンランプ２７ａの下方向半分を取り囲む断面がほぼ半円状の反射鏡２７ｂと、を有し、媒体Ｍを図５の奥行き方向の全体に亘って加熱する。

例えば、ハロゲンランプ２７ａには、９００Ｗのものが使用され、媒体搬送経路２５を搬送される媒体Ｍの面から４ｃｍ離れた位置に配置される。媒体Ｍを搬送する搬送ローラ対２６の搬送速度は２０ｍｍ／秒である。この条件で媒体Ｍは１００℃〜１１０℃に熱せられ、図１Ａ及び図１Ｂに示す媒体Ｍの発泡樹脂層１０２のうち表面側に熱吸収トナー層１０３を印刷された部分が熱膨張する。

熱膨張加工部４において熱吸収トナー層１０３の裏面側に位置する発泡樹脂層１０２が熱膨張して盛り上がった媒体Ｍ−１は、搬送経路ｅに沿って上述のインクジェットプリンタ部３に搬送される。

図７は、本発明の第１実施形態に係る立体画像形成システムの制御部を含む回路ブロック図である。
図７に示すように、回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)４５を中心にして、このＣＰＵ４５に、それぞれデータバスを介して、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ（インターフェイスコントローラ）４６、ＰＲ＿ＣＯＮＴ（プリンタコントローラ）４７、及び画像切取り部４８が接続されている。

上記のＰＲ＿ＣＯＮＴ４７にはプリンタ印字部４９が接続されている。また、画像切取り部４８は、他方ではＩ／Ｆ＿ＣＯＮＴ４６にも接続されている。画像切取り部４８には、パーソナルコンピュータ等に搭載されているものと同様な画像処理アプリケーションが搭載されている。

また、ＣＰＵ４５には、ＲＯＭ（read only memory）５１、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）５２、本体操作部の操作パネル５３、及び、各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部５４が接続されている。ＲＯＭ５１はシステムプログラムを格納されている。操作パネル５３はタッチ式の表示画面を備える。

ＣＰＵ４５は、ＲＯＭ５１に格納されているシステムプログラムを読出して、その読出したシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。
すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ４６は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ５５に展開する。

フレームメモリ５５には、黒トナーＫの印字データ、ホワイトＷ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの色インクそれぞれの印字データに対応する記憶エリアが設定されており、この記憶エリアに上記各色の画像の印字データが展開される。展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ４７に出力され、このＰＲ＿ＣＯＮＴ４７からプリンタ印字部４９に出力される。

プリンタ印字部４９は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４７からの制御の下で、図５に示す黒トナー印刷部２の感光体ドラム１１、一次転写ローラ１４等を含む回転駆動系、図５には図示を省略した初期化帯電器、光書込ヘッド等の被駆動部を有する画像形成ユニット９の印加電圧や、転写ベルト６、定着部２１の駆動などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。

更に、プリンタ印字部４９は、図５に示す熱膨張加工部４の４組の搬送ローラ対２６の駆動と、光源ユニット２７の発光駆動と、それらのタイミングとを制御する。そして、更にプリンタ印字部４９は、図５及び図６に示すインクジェットプリンタ部３の各部の動作を制御する。

ＰＲ＿ＣＯＮＴ４７から出力された黒トナーＫの画像データは、プリンタ印字部４９から図５に示した黒トナー印刷部２の画像形成ユニット９の図示を省略した光書込ヘッドに供給される。また、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４７から出力されたホワイトＷ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの色インクそれぞれの画像データは、図６に示すインクジェットプリンタ部３の印字ヘッド３２に供給される。

以上説明した第１実施形態では、吸収した熱量に応じて発泡膨張する媒体Ｍに、この媒体Ｍよりも熱エネルギーを吸収しやすい熱吸収部の一例である熱吸収トナー層１０３が形成される（図２に示す熱吸収部形成工程Ｓ１）。また、媒体Ｍの表面上における予定発泡膨張高さに関する所定の基準を満たす第１の領域Ａ１に第１の画像の一例である第１のカラーインク層Ｃ１が形成される（第１の画像形成工程Ｓ３）。また、媒体Ｍに熱エネルギーを放射することにより媒体Ｍが発泡膨張する（熱エネルギー放射工程Ｓ４）。また、発泡膨張した媒体Ｍ−１の表面上における上記の所定の基準を満たさない第２の領域Ａ２に第２の画像の一例である第２のカラーインク層Ｃ２が形成される（第２の画像形成工程Ｓ６）。上記の所定の基準は、例えば、予定発泡膨張高さが閾値ｈｔ以下であるか、又は、熱吸収トナー層１０３の熱吸収性が閾値以下であることを含む。

そのため、媒体Ｍの発泡膨張量が相対的に少ない部位或いは発泡膨張しない部位には、媒体Ｍの発泡膨張前に、ヘッド部の一例である、インクジェットプリンタ部３の印字ヘッド３２を接近させて第１のカラーインク層Ｃ１を形成することができる。また、媒体Ｍの発泡膨張量が相対的に多い部位には、媒体Ｍの発泡膨張後に、印字ヘッド３２を接近させて第２のカラーインク層Ｃ２を形成することができる。これにより、印字ヘッド３２と、媒体Ｍの表面上の印刷位置（画像形成位置）との間隔が大きくなるのを防ぐことができる。つまり、特に、媒体Ｍの発泡膨張量が相対的に少ない部位或いは発泡膨張しない部位に対して、媒体Ｍの発泡膨張後にカラーインク層を形成する場合に比べて、印字ヘッド３２をより接近させてカラーインク層を形成することができる。したがって、インクの飛び散り、印刷ムラなどの画像形成不良が生じるのを抑えることができる。よって、本実施の形態によれば、高品位な立体画像を形成することができる。

また、本実施の形態では、媒体Ｍ（発泡樹脂層１０２）の表面上に熱吸収トナー層１０３が形成される。そして、熱吸収トナー層１０３が形成された後、第１のカラーインク層Ｃ１が形成される前に、第１の領域Ａ１に、熱吸収トナー層１０３の濃淡差を抑制する第１の濃淡差抑制部の一例である第１の白インク層Ｗ１が形成される。また、媒体Ｍに熱エネルギーが放射された後、第２のカラーインク層Ｃ２が形成される前に、第２の領域Ａ２に、熱吸収トナー層１０３の濃淡差を抑制する第２の濃淡差抑制部の一例である第２の白インク層Ｗ２が形成される。そのため、第１の白インク層Ｗ１及び第２の白インク層Ｗ２が、例えば熱吸収トナー層１０３を覆い隠すなどの態様で、熱吸収トナー層１０３の濃淡差を抑制することで、第１のカラーインク層Ｃ１及び第２のカラーインク層Ｃ２の印刷品質を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本願発明は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。以下に、本願の出願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］
吸収した熱量に応じて発泡膨張する媒体に、前記媒体よりも熱エネルギーを吸収しやすい熱吸収部を形成し、
前記媒体の前記発泡膨張する面上における予定発泡膨張高さに関する所定の基準を満たす第１の領域に第１の画像を形成し、
前記熱吸収部に熱エネルギーを放射することにより、前記媒体を発泡膨張させ、
前記媒体の前記発泡膨張する面上における前記所定の基準を満たさない第２の領域に第２の画像を形成する、
ことを特徴とする立体画像形成方法。

［付記２］
前記所定の基準は、前記予定発泡膨張高さが閾値以下であるか、又は、前記予定発泡膨張高さに応じて定められた前記熱吸収部の熱吸収性が閾値以下であることを含むことを特徴とする付記１記載の立体画像形成方法。

［付記３］
前記熱吸収部を形成する工程では、前記媒体の前記発泡膨張する面上に前記熱吸収部を形成し、
前記熱吸収部を形成した後、前記第１の画像を形成する前に、前記熱吸収部の濃淡差を抑制する第１の濃淡差抑制部を、前記第１の領域に形成し、
前記媒体に熱エネルギーを放射した後、前記第２の画像を形成する前に、前記熱吸収部の濃淡差を抑制する第２の濃淡差抑制部を、前記第２の領域に形成する、
ことを特徴とする付記１又は２記載の立体画像形成方法。

［付記４］
前記熱吸収部を形成する工程では、前記媒体の前記発泡膨張する面上に前記熱吸収部を形成し、
前記熱吸収部を形成した後、前記第１の画像を形成する前に、前記熱吸収部の濃淡差を抑制する第１の濃淡差抑制部を、前記第１の領域及び前記第２の領域に形成する、
ことを特徴とする付記１又は２記載の立体画像形成方法。

［付記５］
吸収した熱量に応じて発泡膨張する媒体に、前記媒体よりも熱エネルギーを吸収しやすい熱吸収部を形成する熱吸収部形成手段と、
前記媒体の前記発泡膨張する面上における予定発泡膨張高さに関する所定の基準を満たす第１の領域に第１の画像を形成する第１の画像形成手段と、
前記第１の画像を形成された前記媒体の前記熱吸収部に熱エネルギーを放射することにより、前記媒体を発泡膨張させる熱エネルギー放射手段と、
前記媒体の前記発泡膨張する面上における前記所定の基準を満たさない第２の領域に第２の画像を形成する第２の画像形成手段と、
を備えることを特徴とする立体画像形成システム。

１ 立体画像形成システム
２ 黒トナー印刷部
３ インクジェットプリンタ部
４ 熱膨張加工部
１０１ 基材
１０２ 発泡樹脂層
１０３ 熱吸収トナー層
Ｍ，Ｍ−１ 媒体
Ｃ１，Ｃ２ 第１のカラーインク層，第２のカラーインク層
Ｗ１，Ｗ２ 第１の白インク層，第２の白インク層

Claims (5)

1. 加熱により膨張する熱膨張層が基材上に形成された媒体を準備する第１工程と、
   所定のエネルギーが与えられた場合に前記熱膨張層が部分的に膨張するように、前記媒体上に所定の材料でパターン層を形成する第２工程と、
   前記パターン層が形成された媒体に前記所定のエネルギーを与えることにより、前記熱膨張層を部分的に膨張させて前記媒体の表面に凹凸を形成する第３工程と、
   前記第３工程で形成される前記凹凸の高さが所定の閾値未満に設定される所定の領域に対しては前記第３工程に先立って画像を印刷する一方で、前記第３工程で形成される前記凹凸の高さが前記所定の閾値以上に設定される所定の領域に対しては前記第３工程の後で画像を印刷する第４工程と、
   を有することを特徴とする造形物の製造方法。
2. 加熱により膨張する熱膨張層が基材上に形成された媒体を準備する第１工程と、
   前記熱膨張層が膨張可能な温度の熱を前記媒体に部分的に加えることにより、当該媒体における前記熱が加えられた部分に対応する表面を前記熱膨張層の膨張により隆起させて当該媒体の表面に凹凸を形成する第２工程と、
   前記第２工程で形成される前記凹凸の高さが所定の閾値未満に設定される所定の領域に対しては前記第２工程に先立って画像を印刷する一方で、前記第２工程で形成される前記凹凸の高さが前記所定の閾値以上に設定される所定の領域に対しては前記第２工程の後で画像を印刷する第３工程と、
   を有することを特徴とする造形物の製造方法。
3. 光を熱に変換する光熱変換層を前記第２工程に先立って前記媒体上に形成する第４工程を有し、
   前記第２工程は、前記媒体上に形成された前記光熱変換層に光を照射することにより、前記熱膨張層を膨張させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の造形物の製造方法。
4. 前記画像の印刷はインクジェットプリント方式で行う、
   ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の造形物の製造方法。
5. 前記画像はカラー画像である、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の造形物の製造方法。

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