JP6862713B2 - 立体画像形成装置、立体画像形成システム、立体画像形成方法、及び、熱膨張性シート - Google Patents

Description

本発明は、熱膨張性シートに立体画像を形成する立体画像形成装置、立体画像形成システム、立体画像形成方法、及び、熱膨張性シートに関する。

従来、熱膨張性シートと称される、吸収した熱量に応じて膨張する膨張層を内部に有する媒体が知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換層を印刷により熱膨張性シート上に形成し、電磁波を熱膨張性シートに照射して、電磁波熱変換層が形成された部位の膨張層を膨張させて盛り上げることにより、立体画像を形成する立体画像形成システムが知られている。この立体画像形成システムは、熱膨張性シートを搬送しながら、光加熱手段で可視光及び近赤外光を照射することによって、熱膨張性シートを加熱する立体画像形成装置と、立体画像形成装置に光照射を指示する入力手段と、を有する構成になっている。

ところで、近年、熱膨張性シートの表と裏の両面に立体画像（以下、「両面立体画像」と称する）を形成することが要望されている。しかしながら、従来の熱膨張性シートは、片面にしか膨張層を備えておらず、片面にしか立体画像を形成することができなかった。

そのため、両面立体画像を形成する場合は、２枚の熱膨張性シートを用意し、それぞれの片面に立体画像を形成して裏面同士を貼り合わせていた。しかしながら、この両面立体画像の形成方法は、１枚の完成品を作成するために２枚の熱膨張性シートを必要とする。したがって、この両面立体画像の形成方法は、作成コストを要する点、及び、省資源の観点で改善が望まれていた。

特開２０１５−１５１４０７号公報

改善方法として、本発明の発明者らは、表と裏の両面に膨張層を備えた熱膨張性シート（以下、「両面熱膨張性シート」と称する）を用いて、両面熱膨張性シートの一方の面を加熱して一方の面に立体画像を形成し、更に、他方の面を加熱して他方の面に立体画像を形成することを試みた。

しかしながら、両面熱膨張性シートを用いる方法は、一方の面を加熱して膨張させる際に、一方の面に加えた熱が他方の面に伝わり、その影響で他方の面の膨張させたくない部分までをも膨張させてしまうときがあることが判明した。そのため、両面熱膨張性シートを用いる方法は、両面立体画像の品位を低下させてしまう可能性があった。

本発明の課題は、高品位な両面立体画像を形成することである。

上述した課題を解決するために、第１発明の立体画像形成装置は、熱量に応じて膨張する熱膨張層を備えた熱膨張性シートに光を照射して加熱する光加熱手段と、前記熱膨張性シートの光が照射されている照射面とは反対側の面を冷却する冷却手段と、を有し、前記光加熱手段は、前記熱膨張性シートに含まれている膨張層を膨張させることが可能な下限温度以上の温度に前記熱膨張性シートの照射面を加熱し、前記冷却手段は、少なくとも、前記光加熱手段により前記下限温度以上の温度に前記照射面が加熱されているときに、前記下限温度よりも低い温度に前記反対側の面を冷却することを特徴とする。

また、第２発明の立体画像形成システムは、第１発明の立体画像形成装置と、前記立体画像形成装置に光照射を指示する入力手段と、を有することを特徴とする。

また、第３発明の立体画像形成方法は、搬送手段で熱膨張性シートを搬送しながら、光加熱手段で前記熱膨張性シートに光を照射して加熱する光照射工程と、冷却手段で前記熱膨張性シートの光が照射されている照射面とは反対側の面を冷却する冷却工程と、を含み、前記光照射工程は、前記熱膨張性シートに含まれている膨張層を膨張させることが可能な下限温度以上の温度に前記熱膨張性シートの照射面を加熱し、前記冷却工程は、前記下限温度よりも低い温度に前記反対側の面を冷却し、前記冷却工程が前記光照射工程と並行して行われることを特徴とする。

また、第４発明の熱膨張性シートは、シート状の基材と、前記基材の一方の面側に形成され、かつ、吸収した熱量に応じて膨張する第１膨張層と、前記基材の他方の面側に形成され、かつ、吸収した熱量に応じて膨張する第２膨張層と、を備え、前記基材は、断熱材で構成されており、前記基材の断熱性能は、前記第１膨張層を加熱して膨張させる際に、膨張層を膨張させることが可能な下限温度よりも低い温度に前記第２膨張層の温度を維持することが可能になっていることを特徴とする。

本発明によれば、高品位な両面立体画像を形成することができる。

実施形態に係る立体画像形成システムの構成を示す概略図である。 実施形態に係る熱膨張性シートの断面形状を示す断面図である。 立体画像形成前の熱膨張性シートの断面形状を示す断面図である。 第１立体画像形成後の熱膨張性シートの断面形状を示す断面図である。 第２立体画像形成後の熱膨張性シートの断面形状を示す断面図である。 実施形態に係る立体画像形成システムの立体画像形成時の動作を示すフローチャートである。 変形例に係る冷却手段の構成を示す図（１）である。 変形例に係る冷却手段の構成を示す図（２）である。 変形例に係る冷却手段の構成を示す図（３）である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

［実施形態］
＜立体画像形成システムの構成＞
以下、図１を参照して、本実施形態に係る立体画像形成システム１の構成につき説明する。図１は、立体画像形成システム１の構成を示す概略図である。

図１に示すように、本実施形態に係る立体画像形成システム１は、タッチパネルディスプレイ２、コンピュータ３、光照射ユニット４を備えている。

タッチパネルディスプレイ２は、表示手段としての液晶表示パネルに入力手段としてのタッチパネルが張り合わされて構成され、コンピュータ３の操作に用いられる。
コンピュータ３は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）や記憶手段を備え、光照射ユニット４を制御する。

光照射ユニット４は、熱膨張性シート７を搬送しながら、熱膨張性シート７に可視光及び近赤外光を照射することにより、熱膨張性シート７に立体画像を形成する立体画像形成装置である。熱膨張性シート７は、吸収した熱量に応じて膨張する膨張層を内部に有する媒体である。熱膨張性シート７は、後記の＜熱膨張性シートの構成＞の章で詳述するように、表と裏の両面に膨張層を備える構造になっている。熱膨張性シート７の表面と裏面には、電磁波熱変換層として、カーボンブラックによる濃淡画像が形成されている。可視光及び近赤外光が熱膨張性シート７の濃淡画像が形成された部分に照射されると、その部分で近赤外光が熱に変換されて、熱が発生する。これに応じて、その部分の膨張層が膨張して盛り上がり、その結果、立体画像が形成される。立体画像形成システム１は、熱膨張性シート７の表と裏の両面に可視光及び近赤外光を照射することによって、熱膨張性シート７の両面に立体画像を形成する。

光照射ユニット４は、光照射制御回路４１、冷却ファン４２，９１、温度センサ４３、ランプヒータ４４、反射板４４１、バーコードリーダ４５、鏡４５１、モータ４８、挿入ローラ５１，５２、排出ローラ５３，５４の各部を備える。

光照射制御回路４１は、冷却ファン４２、ランプヒータ４４、挿入ローラ５１，５２、排出ローラ５３，５４の動作を制御する制御手段である。光照射制御回路４１は、例えば不図示のＣＰＵとメモリとを備え、コンピュータ３の指示に基づいて、光照射ユニット４を統括制御する。光照射制御回路４１は、バーコードリーダ４５と入口センサ４６と出口センサ４７とからの入力信号に基づいて、冷却ファン４２を制御する。また、光照射制御回路４１は、温度センサ４３からの入力信号に基づいて、ランプヒータ４４の点灯及び消灯を制御する。また、光照射制御回路４１は、バーコードリーダ４５と入口センサ４６と出口センサ４７とからの入力信号に基づいて、挿入ローラ５１，５２及び排出ローラ５３，５４を駆動するモータ４８の回転を制御する。なお、光照射制御回路４１は、任意のタイミングに応じて熱膨張性シート７の搬送速度を変更する機能を有している。

冷却ファン４２は、反射板４４１を空気冷却する冷却手段である。冷却ファン９１は、熱膨張性シート７の光が照射されている照射面とは反対側の面を空気冷却する冷却手段である。温度センサ４３は、後記する光加熱手段の周囲の温度として、反射板４４１の温度ＴＨ１を計測する計測手段である。ランプヒータ４４は、可視光及び近赤外光を発生する部材である。本実施形態では、ランプヒータ４４がハロゲンランプによって構成されているものとして説明する。反射板４４１は、ランプヒータ４４で発生した可視光及び近赤外光を反射する部材である。反射板４４１は、ランプヒータ４４の背面を覆う形状になっており、ランプヒータ４４の背面側に配置されている。反射板４４１の正面は、鏡面状になっており、光を反射する反射面として機能する。反射板４４１の背面には、温度センサ４３が取り付けられている。ランプヒータ４４と反射板４４１とは、可視光及び近赤外光を熱膨張性シート７に照射して、熱膨張性シート７の濃淡画像（電磁波熱変換層）が形成されている部分を近赤外光で加熱する光加熱手段として機能する。本実施形態では、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）が搬送路６の上方に配置されているものとして説明する。ただし、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）は、搬送路６の下方に配置することもできる。

バーコードリーダ４５は、熱膨張性シート７の裏面の端部に印刷されたバーコードを読み取る装置である。鏡４５１は、熱膨張性シート７の裏面が上方向を向くように給紙部５０内にセットされているときに、熱膨張性シート７のバーコードを反射して、バーコードリーダ４５から読み取れるようにする。立体画像形成システム１は、バーコードリーダ４５がバーコードを読み取ることにより、熱膨張性シート７の表面と裏面の向きを判別することができる。

モータ４８は、挿入ローラ５１，５２、排出ローラ５３，５４の駆動源である。挿入ローラ５１，５２は、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）よりも上流側に配置された搬送手段である。排出ローラ５３，５４は、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）よりも下流側に配置された搬送手段である。

光照射ユニット４の内部には、一点鎖線で示す搬送路６が形成されている。搬送路６は、熱膨張性シート７が挿入される挿入部５から熱膨張性シート７が排出される排出部（不図示）に亘って形成されている。本実施形態では、挿入部５が光照射ユニット４の後方側に配置され、排出部（不図示）が光照射ユニット４の前方側に配置されているものとして説明する。挿入部５の内側には、給紙部５０が配置されている。光照射ユニット４は、搬送路６に沿って、給紙部５０、入口センサ４６、挿入ローラ５１，５２、下ガイド５５、上ガイド５６、排出ローラ５３，５４、出口センサ４７を備える。

給紙部５０は、熱膨張性シート７を光加熱手段に供給する部位である。光照射ユニット４は、熱膨張性シート７が挿入部５から内部に挿入されて給紙部５０にセットされ、タッチパネルディスプレイ２から光照射が指示されると、熱膨張性シート７の搬送と光照射とを開始する。この搬送は、給紙部５０が備える不図示の搬送機構によって開始される。

入口センサ４６は、熱膨張性シート７を検出する検出センサである。入口センサ４６は、熱膨張性シート７の前端が挿入ローラ５１，５２の直前の位置に到達したことや、熱膨張性シート７の後端が挿入ローラ５１，５２の直前の位置を通過したことを検知する。

挿入ローラ５１，５２は、それぞれ搬送路６の左右に分かれて設けられ、熱膨張性シート７の端部を上下から挟み込んで搬送する。これら挿入ローラ５１，５２は、図示せぬ動力伝達機構を介してモータ４８と接続されており、モータ４８によって駆動される。

下ガイド５５と上ガイド５６とは、熱膨張性シート７の搬送をガイドするガイド部材である。本実施形態では、下ガイド５５と上ガイド５６とは、長尺な平板状の形状を呈しており、搬送路６の下と上とから熱膨張性シート７をガイドする。下ガイド５５は、熱膨張性シート７の搬送の支障にならないように、前端部及び後端部が下方向に屈曲された形状になっている。下ガイド５５は、好ましくは、頑丈な金属材で構成するとよい。また、上ガイド５６は、熱膨張性シート７の搬送の支障にならないように、前端部及び後端部が上方向に屈曲された形状になっている。上ガイド５６は、好ましくは、透明なガラスやプラスチック材等で構成するとよい。

排出ローラ５３，５４は、熱膨張性シート７を上下から挟み込んで搬送する。これら排出ローラ５３，５４も、図示せぬ動力伝達機構を介してモータ４８と接続されており、モータ４８によって駆動される。

出口センサ４７は、入口センサ４６と同様に、熱膨張性シート７を検出する検出センサである。出口センサ４７は、熱膨張性シート７の前端が排出ローラ５３，５４の直後の位置に到達したことや、熱膨張性シート７の後端が排出ローラ５３，５４の直後の位置を通過したことを検知する。

なお、本実施形態では、上ガイド５６は、搬送路６の幅方向（図１の紙面に対して垂直方向）に沿って並べて配置された複数本の長尺な板状の部材によって構成されている。それぞれの上ガイド５６は、搬送方向と平行に配置されることで熱膨張性シート７に強い影を落とさないように、側面視で斜め方向に傾斜して設けられている。具体的には、それぞれの上ガイド５６は、搬送路６と光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）との間で、後端側が搬送路６から離間するように傾斜して配置されている。これによりランプヒータ４４の直下において、上ガイド５６と熱膨張性シート７とは所定距離だけ離れているので、強い影を落とすことはない。また、上ガイド５６は、搬送方向と平行に配置されることで熱膨張性シート７の同じ箇所に影を落とさないように、上面視で斜め方向に傾斜して設けられている。

＜熱膨張性シートの構成＞
以下、図２を参照して、熱膨張性シート７の構成につき説明する。図２は、熱膨張性シート７の断面形状を示す断面図である。

本実施形態では、熱膨張性シート７は、表と裏の両面に発泡樹脂層（膨張層）を備える構造になっている。具体的には、図２に示すように、熱膨張性シート７は、シート状の基材７１と、吸収した熱量に応じて膨張する２つの発泡樹脂層（膨張層）７２，７４と、インク受容層７３，７５とを備えている。以下、発泡樹脂層（膨張層）７２を「第１膨張層７２」と称し、発泡樹脂層（膨張層）７４を「第２膨張層７４」と称する。また、熱膨張性シート７を「両面熱膨張性シート７」と称する場合がある。

基材７１は、熱膨張性シート７の中心層を構成している。基材７１は、断熱材で構成されている。基材７１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。

基材７１の断熱性能は、第１膨張層７２を加熱して膨張させる際に、膨張層を膨張させることが可能な下限温度（例えば、８０度程度）よりも低い温度に第２膨張層７４の温度を維持することが可能になっている。

第１及び第２膨張層７２，７４は、可塑性樹脂内に熱膨張性マイクロカプセル（熱発泡剤）が分散配置された構造になっている。第１膨張層７２は、基材７１の一方の面側に形成されている。第２膨張層７４は、基材７１の他方の面側に形成されている。以下、一方の面を「第１面」と称し、他方の面を「第２面」と称する。ここでは、第１面が上面であり、第２面が下面であるものとして説明する。

インク受容層７３，７５は、濃淡画像に使用されるインクを受容する層である。インク受容層７３，７５は、濃淡画像に使用されるインクを受容して、その表面に定着させるために好適な材料で構成されている。インク受容層７３は、第１膨張層７２の上面全体を覆うように配置されている。一方、インク受容層７５は、第２膨張層７４の下面全体を覆うように配置されている。インク受容層７３，７５の厚さは、例えば、１０μｍ程度になっている。インク受容層７３の上面とインク受容層７５の下面は、平面状に形成されている。したがって、熱膨張性シート７の表面Ｓｕ１と裏面Ｓｕ２は、平面状に形成されている。

＜立体画像の構造＞
以下、図３〜図５を参照して、両面熱膨張性シート７に形成される立体画像の構造につき説明する。図３〜図５は、熱膨張性シート７の表面Ｓｕ１に第１立体画像を形成し、裏面Ｓｕ２に第２立体画像を形成した場合における熱膨張性シート７の断面形状の変化を示している。

図３は、立体画像形成前の熱膨張性シート７Ａの構造を示す断面図である。
図３に示すように、熱膨張性シート７Ａは、表面Ｓｕ１側のインク受容層７３の上に電磁波熱変換層（濃淡画像）７６が印刷されている。そして、一部の電磁波熱変換層７６の上にカラーインク層７７が印刷されている。また、熱膨張性シート７Ａは、裏面Ｓｕ２側のインク受容層７５の上に電磁波熱変換層（濃淡画像）７８が印刷されている。そして、一部の電磁波熱変換層７８の上にカラーインク層７９が印刷されている。電磁波熱変換層７６，７８は、例えばカーボンブラックを含むインクで印刷された層であり、可視光や近赤外光（電磁波）を熱に変換する。カラーインク層７７，７９は、シアン・マゼンタ・イエローなどのインクで構成されている。熱膨張性シート７Ａの第１及び第２膨張層７２，７４は、加熱されていない。そのため、第１及び第２膨張層７２，７４の厚さは一様である。

図１に示すように、熱膨張性シート７Ａは、表面Ｓｕ１を上に向けて、光照射ユニット４の給紙部５０にセットされる。この場合に、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）は、熱膨張性シート７Ａの表面Ｓｕ１を光の照射面とし、表面Ｓｕ１に光を照射する。したがって、熱膨張性シート７Ａは、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）による可視光や近赤外光（電磁波）の照射を受ける。これにより、表面Ｓｕ１側の第１膨張層７２が膨張して、第１立体画像が表面Ｓｕ１に形成される。その結果、図４に示す熱膨張性シート７Ｂが形成される。

なお、熱膨張性シート７の基材７１は、断熱材で構成されている。また、光照射ユニット４は、冷却ファン９１で熱膨張性シート７Ａの照射面とは反対側の面（裏面Ｓｕ２）を冷却する。そのため、このとき、光照射ユニット４は、意図せぬ裏面Ｓｕ２側の第２膨張層７４の膨張を抑制することができる。

図４は、第１立体画像形成後の熱膨張性シート７Ｂの構造を示す断面図である。
表面Ｓｕ１側の電磁波熱変換層７６は、表面Ｓｕ１側から光の照射を受けて熱に変換する、この電磁波熱変換層７６は、熱膨張性シート７に細かな立体パターンを形成するために設けられている。この電磁波熱変換層７６の直下の第１膨張層７２は、熱を受けて発泡膨張する。インク受容層７３、電磁波熱変換層７６、カラーインク層７７は、それぞれ伸縮性を有し、第１膨張層７２の発泡膨張に追従して変形する。このようにして熱膨張性シート７Ｂが形成される。

次に、熱膨張性シート７Ｂは、裏面Ｓｕ２を上に向けて、光照射ユニット４の給紙部５０にセットされる。この場合に、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）は、熱膨張性シート７Ａの裏面Ｓｕ２を光の照射面とし、裏面Ｓｕ２に光を照射する。したがって、熱膨張性シート７Ｂは、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）による可視光や近赤外光（電磁波）の照射を受ける。これにより、裏面Ｓｕ２側の第２膨張層７４が膨張して、第２立体画像が裏面Ｓｕ２に形成される。その結果、図５に示す熱膨張性シート７Ｃが形成される。

なお、熱膨張性シート７の基材７１は、断熱材で構成されている。また、光照射ユニット４は、冷却ファン９１で熱膨張性シート７Ａの照射面とは反対側の面（表面Ｓｕ１）を冷却する。そのため、このとき、光照射ユニット４は、意図せぬ表面Ｓｕ１側の第１膨張層７２の膨張を抑制することができる。

図５は、第２立体画像形成後の熱膨張性シート７Ｃの構造を示す断面図である。
裏面Ｓｕ２側の電磁波熱変換層７８は、裏面Ｓｕ２側から光の照射を受けて熱に変換する、この電磁波熱変換層７８は、熱膨張性シート７に細かな立体パターンを形成するために設けられている。この電磁波熱変換層７８の直下の第２膨張層７４は、熱を受けて発泡膨張する。インク受容層７５、電磁波熱変換層７８、カラーインク層７９は、それぞれ伸縮性を有し、第２膨張層７４の発泡膨張に追従して変形する。このようにして熱膨張性シート７Ｃが形成される。

＜立体画像形成システムの立体画像形成時の動作＞
以下、図６を参照して、立体画像形成システム１の立体画像形成時の動作につき説明する。図６は、立体画像形成システム１の立体画像形成時の動作を示すフローチャートである。ここでは、図３に示すように、電磁波熱変換層（濃淡画像）７６，７８が熱膨張性シート７の表面Ｓｕ１と裏面Ｓｕ２に既に形成されているものとして説明する。

立体画像形成システム１のオペレータは、タッチパネルディスプレイ２を操作して立体画像の形成を立体画像形成システム１に指示する。そして、オペレータは、熱膨張性シート７の表面Ｓｕ１を上に向けて、熱膨張性シート７を光照射ユニット４の給紙部５０にセットする。これにより、光照射ユニット４は図６に示す処理を開始する。

図６に示すように、まず、ステップＳ１１０において、立体画像形成システム１の光照射ユニット４は、熱膨張性シート７の給紙部５０へのセットを検知する。このとき、熱膨張性シート７の構造は、図３の熱膨張性シート７Ａと同様の構造になっている。次に、ステップＳ１２０において、光照射ユニット４は、熱膨張性シート７の表面Ｓｕ１に第１立体画像を形成する。

このとき、ステップＳ１２２において、光照射ユニット４は、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）と熱膨張性シート７の照射面とは反対側の面を冷却するための冷却手段（冷却ファン９１）とを作動させる。そして、ステップＳ１２４において、光照射ユニット４は、光加熱手段の周囲の温度（例えば反射板４４１の温度ＴＨ１）が膨張層を膨張させることが可能な下限温度以上の温度に到達したら、熱膨張性シート７の搬送を行う。

これにより、光照射ユニット４は、光加熱手段で前記した下限温度以上の温度に熱膨張性シート７の照射面（表面Ｓｕ１）を加熱しながら、冷却手段で前記した下限温度よりも低い温度に熱膨張性シート７の照射面とは反対側の面（裏面Ｓｕ２）を冷却する。つまり、光照射ユニット４は、光加熱手段で熱膨張性シート７に光を照射して加熱する光照射工程と、冷却手段で熱膨張性シート７の光が照射されている照射面とは反対側の面を冷却する冷却工程と、を並行して行う。

光照射ユニット４は、上流側から下流側に向けて熱膨張性シート７を搬送して排出部（不図示）に排出する。このとき、熱膨張性シート７の構造は、図４の熱膨張性シート７Ｂと同様の構造になっている。すなわち、熱膨張性シート７は、図４の熱膨張性シート７Ｂと同様に、表面Ｓｕ１側の第１膨張層７２が膨張して、第１立体画像が表面Ｓｕ１に形成された構造になっている。なお、このとき、裏面Ｓｕ２側の第２膨張層７４は膨張していない。したがって、第２立体画像は裏面Ｓｕ２に形成されていない。

この後、ステップＳ１３０において、光照射ユニット４は、熱膨張性シート７が排出部（不図示）に排出されたことを出口センサ４７で検知する。これに応答して、ステップＳ１４０において、光照射ユニット４は、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）と冷却手段（冷却ファン９１）を停止させる。

この後、オペレータは、熱膨張性シート７の表面Ｓｕ１と裏面Ｓｕ２とを反転させ、熱膨張性シート７の裏面Ｓｕ２を上に向けて、熱膨張性シート７を光照射ユニット４の給紙部５０にセットする。これに応答して、ステップＳ１６０において、光照射ユニット４は、熱膨張性シート７の給紙部５０へのセットを検知する。次に、ステップＳ１７０において、光照射ユニット４は、熱膨張性シート７の裏面Ｓｕ２に第２立体画像を形成する。

このとき、ステップＳ１７２において、光照射ユニット４は、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）と冷却手段（冷却ファン９１）とを作動させる。そして、ステップＳ１７４において、光照射ユニット４は、光加熱手段の周囲の温度（例えば反射板４４１の温度ＴＨ１）が前記した下限温度以上の温度に到達したら、熱膨張性シート７の搬送を行う。

これにより、光照射ユニット４は、光加熱手段で前記した下限温度以上の温度に熱膨張性シート７の照射面（裏面Ｓｕ２）を加熱しながら、冷却手段で前記した下限温度よりも低い温度に熱膨張性シート７の照射面とは反対側の面（表面Ｓｕ１）を冷却する。

光照射ユニット４は、上流側から下流側に向けて熱膨張性シート７を搬送して排出部（不図示）に排出する。このとき、熱膨張性シート７の構造は、図５の熱膨張性シート７Ｃと同様の構造になっている。すなわち、熱膨張性シート７は、図５の熱膨張性シート７Ｃと同様に、表面Ｓｕ１側の第１膨張層７２及び裏面Ｓｕ２側の第２膨張層７４が膨張して、第１立体画像が表面Ｓｕ１に形成されているとともに、第２立体画像が裏面Ｓｕ２に形成された構造になっている。

この後、ステップＳ１８０において、光照射ユニット４は、熱膨張性シート７が排出部（不図示）に排出されたことを出口センサ４７で検知する。これに応答して、ステップＳ１９０において、光照射ユニット４は、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）と冷却手段（冷却ファン９１）を停止させる。
これにより、一連のルーチンの処理（両面立体画像の形成処理）が終了する。

＜立体画像形成システムの主な特徴＞
係る構成において、本実施形態に係る立体画像形成システム１は、以下のような特徴を有している。

（１）立体画像形成システム１は、熱膨張性シート７を搬送しながら、熱膨張性シート７に光を照射して熱膨張性シート７を加熱する。それと並行して、立体画像形成システム１は、熱膨張性シート７の照射面とは反対側の面を冷却する。

（２）立体画像形成システム１の光加熱手段は、前記した下限温度以上の温度に熱膨張性シート７の照射面を加熱する。その一方、立体画像形成システム１の冷却手段（冷却ファン９１）は、前記した下限温度よりも低い温度に照射面とは反対側の面を冷却する。

このような立体画像形成システム１は、一方の面を加熱して膨張させる際に、一方の面に加えた熱の影響で他方の面の膨張させたくない部分までをも膨張させてしまうことを抑制することができる。そのため、立体画像形成システム１は、高品位な両面立体画像を形成することができる。

以上の通り、本実施形態に係る立体画像形成システム１によれば、高品位な両面立体画像を形成することができる。

なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や変形を行うことができる。
例えば、前記した実施形態は、本発明の要旨を分かり易く説明するために詳細に説明したものである。そのため、本発明は、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されるものではない。また、本発明は、ある構成要素に他の構成要素を追加したり、一部の構成要素を他の構成要素に変更したりすることができる。また、本発明は、一部の構成要素を削除することもできる。
例えば、光加熱手段は、レーザ光を照射する構成であってもよい。

また、例えば、前記した実施形態では、入力手段は、表示手段である液晶表示パネルに張り合わされたタッチパネルとして構成されている。しかしながら、入力手段は、タッチパネルに限らず、様々な形態の入力装置で構成することができる。

また、例えば、立体画像形成システム１は、立体画像の基となる濃淡画像（電磁波熱変換層７６，７８）やカラーインク層７７，７９を熱膨張性シート７に印刷する印刷手段（不図示）を更に有する構成であってもよい。印刷手段は、例えば、インクジェットプリンタによって構成される。立体画像形成システム１のオペレータは、熱膨張性シート７をインクジェットプリンタにセットし、タッチパネルディスプレイ２を操作して濃淡画像の印刷を立体画像形成システム１に指示する。このとき、オペレータは、必要に応じてカラー画像の印刷を立体画像形成システム１に指示してもよい。オペレータがこのような処理を熱膨張性シート７の両面に対して行うことにより、濃淡画像やカラー画像が熱膨張性シート７の両面に印刷される。オペレータは、その熱膨張性シート７を光照射ユニット４にセットし、タッチパネルディスプレイ２を操作して立体画像の形成を立体画像形成システム１に指示する。オペレータがこのような処理を熱膨張性シート７の両面に対して行うことにより、立体画像が熱膨張性シート７の両面に形成される。

また、例えば、冷却手段は、図７〜図９に示す構成のように変形することができる。図７〜図９は、それぞれ、変形例に係る冷却手段の構成を示す図である。
図７は、入口センサ４６（図１参照）側から挿入ローラ５１，５２（図１参照）側に向かって見たときの変形例に係る冷却手段の構成を示している。図７に示す例では、冷却手段が４つの冷却ファン９１ａ〜９１ｄによって構成されている。各冷却ファン９１ａ〜９１ｄは、搬送路６の近傍の位置に配置されている。各冷却ファン９１ａ〜９１ｄは、熱膨張性シート７の照射面とは反対側の面と対向するように、搬送路６の幅方向に並べて配置されている。このような冷却ファン９１ａ〜９１ｄは、冷却風を搬送路６に向けて送ることにより、搬送路６に沿って搬送される熱膨張性シート７の幅方向の全域を漏れなくかつ十分に冷却することができる。ただし、冷却ファン９１の数は、４つに限らず、増減することができる。

図８は、上側から見たときの別の変形例に係る冷却手段の構成を示している。図８に示す例では、冷却手段が冷却パイプ９２によって構成されている。図８は、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）を消去して、冷却パイプ９２の構成を示している。冷却パイプ９２は、内部を流体が流れるパイプである。冷却パイプ９２は、搬送路６の近傍で、かつ、挿入ローラ５１と排出ローラ５３との間の位置に配置されている。冷却パイプ９２は、熱膨張性シート７の照射面とは反対側の面と対向するように、また、搬送路６を幅方向に跨いで複数回往復するように配置されている。冷却パイプ９２は、搬送路６の下方空間を冷却することにより、搬送路６に沿って搬送される熱膨張性シート７を冷却する。ただし、冷却パイプ９２の構造は、これに限らず、変更することができる。

図９は、左側から見たときの更に別の変形例に係る冷却手段の構成を示している。図９に示す例では、冷却手段が吸熱ローラ９３によって構成されている。吸熱ローラ９３は、熱膨張性シート７の照射面とは反対側の面と当接して、熱膨張性シート７から熱を吸収しながら熱膨張性シート７を搬送するローラである。吸熱ローラ９３は、搬送路６の近傍で、かつ、挿入ローラ５１，５２と排出ローラ５３，５４との間の位置の位置に配置されている。なお、図９に示す例では、排出ローラ５３，５４は、挿入ローラ５１，５２よりも低い位置に配置されている。吸熱ローラ９３は、円柱状のシャフト９３ａと、その外周に形成された円筒状の弾性部材９３ｂとを備えている。シャフト９３ａは、金属材によって構成されており、図示せぬ冷却機構で冷却されている。弾性部材９３ｂは、ゴム等で形成されている。弾性部材９３ｂは、熱膨張性シート７の搬送時に、熱膨張性シート７に形成された立体画像が潰れないように、立体画像に対して柔軟に当接する。弾性部材９３ｂは、熱膨張性シート７の照射面とは反対側の面からシャフト９３ａに熱を十分に伝達するための伝熱性能を有している。ここでは、吸熱ローラ９３が駆動ローラであるものとして説明する。吸熱ローラ９３の上方には、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）が配置されている。また、吸熱ローラ９３の周囲には、複数の従動ローラ９４が配置されているとともに、挿入ローラ５１，５２を通過した熱膨張性シート７を従動ローラ９４の方向に向けて誘導する図示せぬガイド部材が配置されている。また、従動ローラ９４の下方には、熱膨張性シート７を排出ローラ５３，５４の方向に案内するガイド部材６１が配置されている。吸熱ローラ９３と従動ローラ９４とは、互いの間で熱膨張性シート７を挟み込み、熱膨張性シート７をガイド部材６１に向けて搬送する。その際に、光加熱手段（ランプヒータ４４と反射板４４１）が熱膨張性シート７の一方の面を加熱する。また、図示せぬ冷却機構がシャフト９３ａを冷却する。これにより、吸熱ローラ９３が熱膨張性シート７の他方の面から熱を吸収する。ただし、吸熱ローラ９３の構造は、これに限らず、変更することができる。例えば、吸熱ローラ９３は、内部を流体が流れる構造にしてもよい。この場合に、図示せぬ冷却機構は流体を冷却する。

以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
［付記］
《請求項１》
熱量に応じて膨張する熱膨張層を備えた熱膨張性シートに光を照射して加熱する光加熱手段と、
前記熱膨張性シートの光が照射されている照射面とは反対側の面を冷却する冷却手段と、を有することを特徴とする立体画像形成装置。
《請求項２》
前記光加熱手段により前記熱膨張性シートに光を照射すると共に、前記冷却手段により前記熱膨張性シートの照射面とは反対側の面を冷却することを特徴とする請求項１に記載の立体画像形成装置。
《請求項３》
前記光加熱手段は、前記熱膨張性シートに含まれている膨張層を膨張させることが可能な下限温度以上の温度に前記熱膨張性シートの照射面を加熱し、
前記冷却手段は、前記下限温度よりも低い温度に前記照射面とは反対側の面を冷却することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の立体画像形成装置。
《請求項４》
前記冷却手段は、前記照射面とは反対側の面に風を送る冷却ファンであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の立体画像形成装置。
《請求項５》
前記冷却ファンは、複数設けられており、
それぞれの前記冷却ファンは、前記照射面とは反対側の面と対向するように、搬送路の幅方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の立体画像形成装置。
《請求項６》
前記冷却手段は、内部を流体が流れる冷却パイプであり、
前記冷却パイプは、前記照射面とは反対側の面と対向するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の立体画像形成装置。
《請求項７》
前記冷却手段は、熱を吸収しながら前記熱膨張性シートを搬送する吸熱ローラであり、
前記吸熱ローラは、前記照射面とは反対側の面と当接するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の立体画像形成装置。
《請求項８》
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の立体画像形成装置と、
前記立体画像形成装置に光照射を指示する入力手段と、を有することを特徴とする立体画像形成システム。
《請求項９》
立体画像の基となる濃淡画像を熱膨張性シートに印刷する印刷手段を更に有することを特徴とする請求項８に記載の立体画像形成システム。
《請求項１０》
搬送手段で熱膨張性シートを搬送しながら、光加熱手段で前記熱膨張性シートに光を照射して加熱する光照射工程と、
冷却手段で前記熱膨張性シートの光が照射されている照射面とは反対側の面を冷却する冷却工程と、を含み、
前記光照射工程と前記冷却工程とが並行して行われることを特徴とする立体画像形成方法。
《請求項１１》
前記熱膨張性シートの一方の面である第１面に立体画像を形成する第１立体画像形成工程と、
前記熱膨張性シートの他方の面である第２面に立体画像を形成する第２立体画像形成工程と、を含み、
前記第１立体画像形成工程では、前記第１面が前記光加熱手段に対向するように、前記熱膨張性シートを搬送しながら、前記光照射工程と前記冷却工程とを行い、
前記第２立体画像形成工程では、前記第２面が前記光加熱手段に対向するように、前記熱膨張性シートを搬送しながら、前記光照射工程と前記冷却工程とを行うことを特徴とする請求項１０に記載の立体画像形成方法。
《請求項１２》
シート状の基材と、
前記基材の一方の面側に形成され、かつ、吸収した熱量に応じて膨張する第１膨張層と、
前記基材の他方の面側に形成され、かつ、吸収した熱量に応じて膨張する第２膨張層と、を備え、
前記基材は、断熱材で構成されており、
前記基材の断熱性能は、前記第１膨張層を加熱して膨張させる際に、膨張層を膨張させることが可能な下限温度よりも低い温度に前記第２膨張層の温度を維持することが可能になっていることを特徴とする熱膨張性シート。

１ 立体画像形成システム
２ タッチパネルディスプレイ（入力手段、表示手段）
４ 光照射ユニット（立体画像形成装置）
４４ ランプヒータ（光加熱手段の一部）
４４１ 反射板（光加熱手段の一部）
５１，５２ 挿入ローラ（搬送手段）
５３，５４ 排出ローラ（搬送手段）
６ 搬送路
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 熱膨張性シート（両面熱膨張性シート）
７１ 基材
７２ 発泡樹脂層（第１膨張層）
７３，７５ インク受容層
７４ 発泡樹脂層（第２膨張層）
７６，７８ 電磁波熱変換層（濃淡画像）
７７，７９ カラーインク層
９１ 冷却ファン（冷却手段）
Ｓｕ１ 第１面
Ｓｕ２ 第２面

Claims (10)

1. 熱量に応じて膨張する熱膨張層を備えた熱膨張性シートに光を照射して加熱する光加熱手段と、
   前記熱膨張性シートの光が照射されている照射面とは反対側の面を冷却する冷却手段と、を有し、
   前記光加熱手段は、前記熱膨張性シートに含まれている膨張層を膨張させることが可能な下限温度以上の温度に前記熱膨張性シートの照射面を加熱し、
   前記冷却手段は、少なくとも、前記光加熱手段により前記下限温度以上の温度に前記照射面が加熱されているときに、前記下限温度よりも低い温度に前記反対側の面を冷却することを特徴とする立体画像形成装置。
2. 前記冷却手段は、前記照射面とは反対側の面に風を送る冷却ファンであることを特徴とする請求項１に記載の立体画像形成装置。
3. 前記冷却ファンは、複数設けられており、
   それぞれの前記冷却ファンは、前記照射面とは反対側の面と対向するように、搬送路の幅方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の立体画像形成装置。
4. 前記冷却手段は、内部を流体が流れる冷却パイプであり、
   前記冷却パイプは、前記照射面とは反対側の面と対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の立体画像形成装置。
5. 前記冷却手段は、熱を吸収しながら前記熱膨張性シートを搬送する吸熱ローラであり、
   前記吸熱ローラは、前記照射面とは反対側の面と当接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の立体画像形成装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の立体画像形成装置と、
   前記立体画像形成装置に光照射を指示する入力手段と、を有することを特徴とする立体画像形成システム。
7. 立体画像の基となる濃淡画像を熱膨張性シートに印刷する印刷手段を更に有することを特徴とする請求項６に記載の立体画像形成システム。
8. 搬送手段で熱膨張性シートを搬送しながら、光加熱手段で前記熱膨張性シートに光を照射して加熱する光照射工程と、
   冷却手段で前記熱膨張性シートの光が照射されている照射面とは反対側の面を冷却する冷却工程と、を含み、
   前記光照射工程は、前記熱膨張性シートに含まれている膨張層を膨張させることが可能な下限温度以上の温度に前記熱膨張性シートの照射面を加熱し、
   前記冷却工程は、前記下限温度よりも低い温度に前記反対側の面を冷却し、
   前記光照射工程と前記冷却工程とが並行して行われることを特徴とする立体画像形成方法。
9. 前記熱膨張性シートの一方の面である第１面に立体画像を形成する第１立体画像形成工程と、
   前記熱膨張性シートの他方の面である第２面に立体画像を形成する第２立体画像形成工程と、を含み、
   前記第１立体画像形成工程では、前記第１面が前記光加熱手段に対向するように、前記熱膨張性シートを搬送しながら、前記光照射工程と前記冷却工程とを行い、
   前記第２立体画像形成工程では、前記第２面が前記光加熱手段に対向するように、前記熱膨張性シートを搬送しながら、前記光照射工程と前記冷却工程とを行うことを特徴とする請求項８に記載の立体画像形成方法。
10. シート状の基材と、
    前記基材の一方の面側に形成され、かつ、吸収した熱量に応じて膨張する第１膨張層と、
    前記基材の他方の面側に形成され、かつ、吸収した熱量に応じて膨張する第２膨張層と、を備え、
    前記基材は、断熱材で構成されており、
    前記基材の断熱性能は、前記第１膨張層を加熱して膨張させる際に、膨張層を膨張させることが可能な下限温度よりも低い温度に前記第２膨張層の温度を維持することが可能になっていることを特徴とする熱膨張性シート。

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