JP7095433B2 - 造形物の製造方法及び造形物 - Google Patents

Description

本発明は、造形物の製造方法及び造形物に関する。

従来、電子機器の数字等の入力部として、メンブレンスイッチ等のスイッチが用いられている。メンブレンスイッチでは、例えばエンボス加工を施した樹脂製のシートが用いられる。また、エンボス加工では、凹状の型と凸状の型とを用いて所望の形状へ成形を行う（例えば、特許文献１）。

特開平６－８２５４号公報

このような方法では、樹脂製のシートの成形に先立ち、加工する形状に応じた金型を用意する必要がある。このため、金型を製造するコスト及び時間が必要となるという問題があった。

また、樹脂製のシートを成形して造形物を形成する場合は、造形物の表現可能な幅を拡張させ、表現を多様化させることが可能であることが求められている。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易に成形することが可能であり、表現を多様化させることが可能な造形物の製造方法及び造形物を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る造形物の製造方法は、
樹脂からなり透明又は半透明な基材と、前記基材の一方の面上に設けられたカラーインク層と、前記カラーインク層の少なくとも一部上に設けられ、熱膨張性材料を含む熱膨張層と、を備える樹脂成形シートを用い、
前記樹脂成形シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方の面に、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層を形成し、
前記熱変換層に電磁波を照射することにより生じた熱によって、前記熱膨張層を膨張させ、前記熱膨張層の膨張に追従させて前記基材を変形させる、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る造形物は、
樹脂からなり透明又は半透明な基材と、前記基材の一方の面上に設けられたカラーインク層と、前記カラーインク層の少なくとも一部上に設けられ、熱膨張性材料を含む熱膨張層と、を備える樹脂成形シートと、
前記樹脂成形シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方の面に設けられ、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層と、
を備え、
前記熱変換層が形成された領域の前記熱膨張層が膨張されており、
前記基材は、前記熱膨張層の膨張に追従して変形されている、
ことを特徴とする。

本発明によれば、簡易に成形することが可能であり、表現を多様化させることが可能な造形物の製造方法及び造形物を提供することができる。

実施形態１に係る樹脂成形シートの概要を示す断面図である。 実施形態１に係る樹脂成形シートの製造方法を示す図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態１に係る造形物の概要を示す断面図である。 膨張装置を模式的に示す図である。 実施形態１に係る造形物製造処理を説明するフローチャートである。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、造形物製造処理を説明する断面図である。 その他の実施形態に係る造形物製造処理を説明するフローチャートである。 図８（ａ）～図８（ｄ）は、造形物製造処理を説明する断面図である。 実施形態２に係る樹脂成形シートの概要を示す断面図である。 図１０（ａ）～図１０（ｄ）は、実施形態２に係る樹脂成形シートの製造方法を示す図である。 実施形態２に係る造形物の概要を示す断面図である。 図１２（ａ）は、その他の実施形態に係る樹脂成形シートの概要を示す断面図であり、図１２（ｂ）は、その他の実施形態に係る造形物の概要を示す断面図である。 実施形態３に係る樹脂成形シートの概要を示す断面図である。 図１４（ａ）～図１４（ｃ）は、実施形態３に係る樹脂成形シートの製造方法を示す図である。 実施形態３に係る造形物の概要を示す断面図である。 実施形態４に係る樹脂成形シートの概要を示す断面図である。 図１７（ａ）～図１７（ｄ）は、実施形態４に係る樹脂成形シートの製造方法を示す図である。 実施形態４に係る造形物の概要を示す断面図である。 図１９（ａ）は、その他の実施形態に係る樹脂成形シートの概要を示す断面図であり、図１９（ｂ）は、その他の実施形態に係る造形物の概要を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る樹脂成形シート、樹脂成形シートの製造方法、造形物及び造形物の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。

本実施形態では、詳細に後述するように熱膨張層を膨張させることにより樹脂成形シートを成形し、樹脂成形シート上に造形物を形成する。ここで、本明細書では、「樹脂成形シート」は成形前のシートを示す。また、「造形物」は樹脂成形シートを用いて成形したシート（樹脂シート）を示す。

本明細書において、「造形物」は、凸部（凸）、凹部（凹）等の単純な形状、幾何学形状、文字、模様、装飾等の形状を、所定の面に造型（形成）されている樹脂成形シートを指す。ここで、「装飾」とは、視覚及び／又は触覚を通じて美感を想起させるものである。「造形（又は造型）」は、形のあるものを作り出すことを意味し、装飾を加える加飾、装飾を形成する造飾のような概念をも含む。また、本実施形態の造形物は、所定の面に、凹凸、幾何学形状、装飾等を有する立体物であるが、いわゆる３Ｄプリンタにより製造された立体物と区別するため、本実施形態の造形物を２．５次元（２．５Ｄ）オブジェクト又は疑似三次元（Ｐｓｅｕｄｏ－３Ｄ）オブジェクトとも呼ぶ。本実施形態の造形物を製造する技術は、２．５Ｄ印刷技術又はＰｓｅｕｄｏ－３Ｄ印刷技術とも呼べる。

また、本明細書では、説明の便宜上、樹脂成形シートにおいて、熱膨張層が設けられている面を表側（表面）又は上面、基材側を裏側（裏面）又は下面という表現をする。ここで、「表」、「裏」、「上」又は「下」の用語は樹脂成形シートの使用方法を限定するものではなく、成形後の樹脂成形シートの利用方法によっては、樹脂成形シートの裏面を表として使用することもある。造形物についても同様である。

＜実施形態１＞
実施形態１に係る樹脂成形シート、樹脂成形シートの製造方法、造形物及び造形物の製造方法について、以下図面を用いて説明する。

（樹脂成形シート１１）
樹脂成形シート１１は、図１に示すように、基材３１と、カラーインク層（第１のカラーインク層）３２と、熱膨張層３３と、を備える。本実施形態では樹脂成形シート１１は、熱膨張層３３が膨張されていない状態である。詳細に後述するように、樹脂成形シート１１では、熱膨張層３３が膨張する力を利用して、基材３１を変形させる。具体的には、熱膨張層３３の膨張する方向に追従するように基材３１を変形させ、基材３１に変形後の形状を維持させる。これにより、樹脂成形シート１１上に造形物を形成する。

基材３１は、カラーインク層３２及び熱膨張層３３を支持するシート状の部材であり、基材３１の一方の面上にカラーインク層３２が設けられる。基材３１は、熱可塑性樹脂からなるシートである。熱可塑性樹脂としては、これらに限定するものではないが、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂、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）、ポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。

また、基材３１は熱によって変形しやすいことが求められるため、基材３１として用いる材料、基材３１の厚さ等は、熱によって容易に変形するように決定される。また、基材３１は変形後の形状を維持することが必要であるため、基材３１として用いる材料、基材３１の厚さ等は、変形後の形状を維持可能なように決定される。また、基材３１は、加工後の造形物２１の用途に応じて適した材料、厚み等に設計する。例えば、造形物２１の用途によっては、変形後の形状を維持するだけでなく、押圧によって変形された後に元の形状に復元可能な弾性力を有することが求められる。このような場合には、変形後の基材３１が要求される弾性力を有するよう、基材３１の材料等を決定する。

後述するように、成形後の造形物２１は、造形物２１の表面側（図３（ａ）に示す上面側）から造形物２１を観察してもよく、造形物２１の裏面側（図３（ａ）に示す下面側）から造形物を観察してもよい。特に造形物２１の裏面側から観察する場合は、基材３１の上面に設けられたカラーインク層３２を視認できるよう、基材３１は、透明であること又は半透明であることが好ましい。一方、造形物２１の表面側から観察する場合は、基材３１は透明又は半透明であってもよく、可視光透過性を有しなくともよい。

カラーインク層（第１のカラーインク層）３２は、基材３１の一方の面（図１では上面）上に設けられる。カラーインク層３２は、文字、図形、模様等の任意の画像を表現する。カラーインク層３２は、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット方式等、任意の印刷装置を用いて形成される。従って、カラーインク層３２は、これらの印刷方式を利用する装置で用いられるインクから形成される層である。また、インクは、用いる印刷装置に応じ、水性インク、溶剤系インク、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等のいずれであってもよい。なお、これらのインクを用いて印刷された層は、明確な層を構成しないこともあるが、本実施形態では説明の便宜上「層」と呼ぶ。

カラーインク層３２は、基材３１の全面に形成されていてもよく、一部のみに形成されていてもよい。また、カラーインク層３２は、熱膨張層３３下の全体に設けられている必要はなく、部分的に設けられていてもよい。また、カラーインク層３２は、有彩色に限らず、無彩色であってもよい。なお、カラーインク層３２を水性インクジェット方式で形成する場合は、基材３１へ水性インクを定着させるため、基材３１の一方の面上にインク受容層（図示せず）を備えることが好適である。

熱膨張層３３は、カラーインク層３２上に設けられる。熱膨張層３３は、加熱の程度（例えば、加熱温度、加熱時間）に応じた大きさに膨張する層であって、バインダ中に熱膨張性材料（熱膨張性マイクロカプセル、マイクロパウダー）が分散配置されている。なお、熱膨張層３３は、１つの層を有する場合に限らず、複数の層を有してもよい。熱膨張層３３のバインダとしては、エチレン酢酸ビニル系ポリマー、アクリル系ポリマー等の任意の熱可塑性樹脂を用いる。また、熱膨張性マイクロカプセルは、プロパン、ブタン、その他の低沸点気化性物質を、熱可塑性樹脂の殻内に含むものである。殻は、例えば、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、あるいは、それらの共重合体等の熱可塑性樹脂から形成される。例えば、熱膨張性マイクロカプセルの平均粒径は、約５～５０μｍである。このマイクロカプセルを熱膨張開始温度以上に加熱すると、樹脂からなる殻が軟化し、内包されている低沸点気化性物質が気化し、その圧力によって殻がバルーン状に膨張する。用いるマイクロカプセルの特性にもよるが、マイクロカプセルの粒径は膨張前の粒径の５倍程度に膨張する。なお、マイクロカプセルの粒径には、ばらつきがあり、全てのマイクロカプセルが同じ粒径を有するものではない。

また、本実施形態では、後述するように、基材３１及び熱膨張層３３の厚み、材料等は、熱膨張層３３の発泡による高さの増加量よりも、基材３１の変形量が多くなるように設定されることが好適である。また、特に本実施形態では、基材３１を所望の形に変形させることを目的とする。このため、熱膨張層３３は、少なくとも基材３１を所望の形に変形可能な程度の厚みを備えればよい。このため、熱膨張層３３は、基材３１の厚みと同じ又は薄く形成されることが好適である。もっとも、例えば、基材３１が変形しにくい材料である、造形物の形状により熱膨張層３３を高く発泡させる必要がある等、熱膨張層３３を厚く形成する必要がある場合には、熱膨張層３３は基材３１よりも厚く形成されてもよい。

加えて、本実施形態では、熱膨張層３３は、熱膨張層３３が膨張していない又はほぼ膨張していない領域において、熱膨張層３３を介してカラーインク層３２を視認することができるような厚みとされることが好適である。造形物２１を観察する際の条件（明るさ等）によるが、熱膨張層３３の厚みは、１μｍ～５００μｍ、好ましくは１μｍ～２００μｍである。

（樹脂成形シート１１の製造方法）
また、本実施形態の樹脂成形シート１１は、以下に示すようにして製造される。
まず、図２（ａ）に示すように、基材３１としてシート状の材料、例えばポリエチレンレフタレート（ＰＥＴ）からなるシートを用意する。基材３１は、ロール状であっても、予め裁断されていてもよい。

次に、図２（ｂ）に示すように、基材３１上にカラーインク層３２を形成する。ここで、カラーインク層３２の印刷をするための印刷装置としては、例えば既知のオフセット印刷装置を利用する。

オフセット印刷装置は、例えば、版胴と、ブランケットと、インクローラーと、水ローラーと、圧胴と、を備える（いずれも図示せず）。版胴は、その表面に画線部と非画線部とを備える刷版を有する。画線部は親油性（撥水性）であり、非画線部は親水性である。版胴には、水ローラーによって湿し水が供給される。湿し水は、版胴上の刷版の非画線部（親水性）のみに載る。また、版胴にはインクローラーによって、インクが供給される。インクは水が載っている非画線部には載らず、インクは、刷版の画線部（親油性）上にのみ付着する。ブランケットは、例えばゴム筒から形成され、版胴上に付着したインクが転写される。また、ブランケットと対向する位置に、圧胴が設置されており、ブランケット上のインクは、ブランケットと樹脂成形シート１１の表面との接触により樹脂成形シート１１上に転写される。

カラーインク層３２は、例えば、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ及びブラックＫの４色のインクの画像を、オフセット印刷装置を用いて印刷することによって形成される。また、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ及びブラックＫのインクは、既知のインクを使用する。また、各色の画像を印刷するためのオフセット印刷装置は、個別に設置されても連続して設置されてもよい。各色を連続して印刷する場合、ロールから取り出された樹脂成形シート１１は、ＣＭＹＫの各色の画像がオフセット印刷装置で順番に印刷される。樹脂成形シート１１が巻き取られる段階では、樹脂成形シート１１の表面にはカラーインク層３２が印刷された状態となる。また、各色の印刷順は任意に変更可能である。

なお、本実施形態では、電磁波を照射することにより熱変換層を発熱させる。このため、カラー画像を印刷するためのブラック（Ｋ）のインク中にカーボンが含まれると、カーボンが電磁波を吸収して発熱する可能性があるため、ブラック（Ｋ）のインクにはカーボンが含まれていないことが好ましい。

次に、熱可塑性樹脂等からなるバインダと熱膨張性材料（熱膨張性マイクロカプセル）とを混合させ、熱膨張層３３を形成するための塗布液を調製する。続いて、バーコータ、ローラーコータ、スプレーコータ等の公知の塗布装置を用いて、塗布液をカラーインク層３２上に塗布する。続いて、塗膜を乾燥させ、図２（ｃ）に示すように熱膨張層３３を形成する。なお、目標とする熱膨張層３３の厚みを得るため、塗布液の塗布及び乾燥を複数回行ってもよい。また、熱膨張層３３の形成は、塗布装置以外に印刷装置を用いて形成してもよい。また、ロール状の基材３１を用いた場合は、必要であれば裁断を行う。
これにより、樹脂成形シート１１が製造される。

（造形物２１）
次に、造形物２１について図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて説明する。
造形物２１は、樹脂成形シート１１を成形加工したシートである。具体的に図３（ａ）に示すように、基材３１は、上面に凸部３１ａを備え、下面に凸部３１ａに対応する形状を有する凹部３１ｂを備える。熱膨張層３３は、上面に凸部３３ａを備える。基材３１の凸部３１ａ及び熱膨張層３３の凸部３３ａは、周囲の領域から突出している。カラーインク層３２は、基材３１と熱膨張層３３との間に延びるように設けられる。

本実施形態では、詳細に後述するように、樹脂成形シート１１の上面（表面）と下面（裏面）との少なくともいずれか１つの面上に、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換層（以下、単に熱変換層又は変換層と称する）を形成し、電磁波を照射することで、熱変換層を発熱させる。例えば、図３（ａ）に示すように、樹脂成形シート１１の表面上に熱変換層８１を形成する。熱変換層８１は、電磁波の照射により、熱を帯びるため、帯熱層とも呼べる。熱変換層８１で生じた熱は、基材３１へと伝達され、基材３１を軟化させる。加えて、熱変換層８１で生じた熱は、熱膨張層３３へと伝達することにより、熱膨張層３３中の熱膨張性材料が発泡し、その結果、熱膨張層３３が膨張する。熱変換層８１は、熱変換層が設けられていない他の領域と比較し、電磁波を速やかに熱へと変換する。このため熱変換層８１の近傍の領域のみを選択的に加熱することができ、熱膨張層３３の特定の領域のみを選択的に膨張させることができる。また、基材３１は、熱膨張層３３を発泡、膨張させる際に熱膨張層３３の膨張する方向に追従する形で変形し、変形後はその形状を維持する。また、カラーインク層３２は、基材３１と熱膨張層３３との間に延在し、基材３１の凸部３１ａに沿うように変形する。

熱膨張層３３が膨張することにより、熱膨張層３３には図３（ａ）に示す凸部３３ａが形成される。この凸部３３ａが形成される際、熱膨張層３３が膨張する力は基材３１とは反対の方向（図３（ａ）に示す上側）に働く。この膨張する力に引かれるようにして、基材３１は図３（ａ）に示す上方向に変形する。そして、周囲の領域から突出するように、基材３１の上面に凸部３１ａが形成される。また、基材３１の裏面では、表面に形成される凸部３１ａの形状に対応する凹部３１ｂが形成される。凹部３１ｂの形状は、凸部３１ａとほぼ同じ形状であり、基材３１の厚み分だけ凸部３１ａを縮小させた形状である。

所謂エンボス加工の一つの手法では、上下の金型に対応する凹凸の形状を形成し、上下の金型の間にシートを挟み込み、プレスすることでシートの表面に凹凸の形状を形成する。これに対して本実施形態では、基材３１は、熱膨張層３３が膨張する力に引かれて変形するため、金型は用いない。しかし、変形後の形状は、エンボス加工を用いて形成される形状に類似する。このため、本明細書では、このような熱膨張層３３の凸部３３ａ、基材３１の凸部３１ａ及び凹部３１ｂの形状をエンボス形状と表現する。

また、本実施形態の造形物２１では、特に熱膨張層３３を利用して基材３１を変形させるため、図３（ａ）に示すように、基材３１の変形量Δｈ１は、熱膨張層３３の発泡高さ（差分）Δｈ２と比較して大きいことが好適である。なお、変形量Δｈ１は、基材３１の変形していない領域の表面と比較した凸部３１ａの高さである。また、熱膨張層３３の発泡高さΔｈ２は、熱膨張層３３の膨張後の高さから、熱膨張層３３の膨張前の高さを引いたものである。また、差分Δｈ２は、熱膨張性材料の膨張によって生じた熱膨張層３３の高さの増加量とも言いうる。

基材３１が透明又は半透明である場合、造形物２１は、造形物２１の裏側から基材３１を介してカラーインク層３２を視認することができる。特に、凹部３１ｂを形成した後に凹部３１ｂに沿うようにしてカラーインク層を形成することは容易ではない。しかし、本実施形態のように、基材３１と熱膨張層３３との間にカラーインク層３２を設けておくことにより、凹部３１ｂにおいて、良好にカラーインク層３２（カラー画像）を形成することが可能となる。

また、造形物２１の観察は、造形物２１の表側（熱膨張層３３側）から行ってもよい。本実施形態では、熱膨張層３３は、基材３１の変形に足る程度の厚みを備えればよい。従って、熱膨張層３３が膨張していない又はほぼ膨張していない領域（図３（ｂ）に示す領域Ｂ）において、熱膨張層３３を介してカラーインク層３２を視認することができるような厚みを有する熱膨張層３３を形成することができる。なお、熱膨張層３３のうち膨張した領域（例えば、図３（ｂ）に示す領域Ａ）は、熱膨張材料の膨張により光が散乱しやすくなり、カラーインク層３２を視認しにくくなる又は視認できなくなる。従って、造形物２１を表側から観察した場合、熱膨張層３３が膨張しているか膨張していないかにより、カラーインク層３２を視認できるか、できないかが変わる。これを利用することにより、造形物２１上における表現のバリエーションを拡張することができる。

（造形物２１の製造方法）
次に、上述した樹脂成形シート１１を成形することによる造形物の製造方法（造形物製造処理、樹脂成形処理）の流れを説明する。以下の造形物の製造方法では、ロール状に巻かれた樹脂成形シート１１を使用する場合（ロール式）を例に挙げて説明するが、枚葉式であってもよい。

まず、本実施形態の造形物２１の製造方法で用いる印刷装置（図示せず）と膨張装置５０について説明する。

まず、熱変換層８１を、樹脂成形シート１１の製造方法と同様にオフセット印刷装置を用いて形成する。この場合、オフセット印刷装置のインクローラーに供給するインクを、電磁波熱変換材料を含むインク（以下、発泡インクと称する）とする。電磁波熱変換材料（熱変換材料）は、電磁波を熱に変換可能な材料である。熱変換材料の一例としては、カーボン分子であるカーボンブラック（グラファイト）が挙げられる。この場合、電磁波を照射することにより、グラファイトが電磁波を吸収して熱振動し、熱が発生する。なお、オフセット印刷装置以外の印刷装置を用いることも可能である。

熱変換材料は、グラファイトに限られず、例えば、赤外線吸収材料などの無機材料も使用することができる。具体的には、六ホウ化金属化合物又は酸化タングステン系化合物が好ましく、特に近赤外領域で吸収率が高く（透過率が低く）、かつ可視光領域の透過率が高いことから六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）又はセシウム酸化タングステンが好ましい。なお、上記無機赤外線吸収剤はいずれかを単独で用いてもよく、又は２つ以上の異なる材料を併用してもよい。

次に、熱膨張層３３を膨張させる膨張装置５０を図４に示す。膨張装置５０は、照射部５１、反射板５２、温度センサ５３、冷却部５４及び筐体５５を備え、照射部５１、反射板５２、温度センサ５３及び冷却部５４は筐体５５内に収められている。樹脂成形シート１１は、膨張装置５０の下を搬送される。

照射部５１は、ランプヒータ、例えばハロゲンランプを備えており、樹脂成形シート１１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）の電磁波（光）を照射する。熱変換材料を含む発泡インクによる熱変換層８１が印刷された樹脂成形シート１１に電磁波を照射すると、熱変換層８１が印刷された部分では、熱変換層８１が印刷されていない部分に比べて、より効率良く電磁波が熱に変換される。そのため、樹脂成形シート１１のうちの熱変換層８１が印刷された部分が主に加熱され、膨張を開始する温度に達すると熱膨張性材料が膨張する。なお、照射部５１はハロゲンランプに限られず、電磁波を照射可能であれば、他の構成を採ることも可能である。また、電磁波の波長も上記の範囲に限定されるものではない。

反射板５２は、照射部５１から照射された電磁波を受ける被照射体であって、ランプヒータから照射された電磁波を樹脂成形シート１１に向けて反射する機構である。
温度センサ５３は、熱電対、サーミスタ等であって、反射板５２の温度を測定する測定手段として機能する。反射板５２の温度を測定することで、照射部５１が照射している電磁波の強さ、すなわち電磁波のエネルギーの大きさの指標とすることができる。
冷却部５４は、反射板５２の上側に設けられる。冷却部５４は、少なくとも１つの給気ファンを備え、膨張装置５０の内部を冷却する冷却手段として機能する。

膨張装置５０において、樹脂成形シート１１は、ロールから取り出され、図示しない搬送ローラーによって搬送されながら、照射部５１によって照射される電磁波を受ける。その結果、樹脂成形シート１１に設けられた熱変換層８１が熱を帯びる。この熱が基材３１及び熱膨張層３３へと伝達する。基材３１は、この熱によって軟化し、熱膨張層３３の少なくとも一部は膨張する。結果として基材３１が変形する。熱膨張層３３の膨張後、樹脂成形シート１１は巻き取られる。なお、基材３１の変形量によっては、樹脂成形シート１１は巻き取られずに、成形後すぐに裁断されてもよい。

次に、図５に示すフローチャート及び図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す樹脂成形シート１１の断面図を参照して、樹脂成形シート１１を成形し、シート上に造形物を形成する処理の流れを説明する。

第１に、オフセット印刷装置等を用いて、樹脂成形シート１１の一方の面（表面）に熱変換層８１を印刷する（ステップＳ１）。熱変換層８１は、電磁波熱変換材料を含む発泡インクにより形成された層である。オフセット印刷装置は、指定された発泡データに従って、樹脂成形シート１１の表面に、熱変換材料を含む発泡インクを印刷する。その結果、図６（ａ）に示すように、樹脂成形シート１１の表面に熱変換層８１が形成される。なお、熱変換層８１を濃く印刷すると発熱量が増えるため、熱膨張層３３が高く膨張する。従って、基材３１の高い変形量が得られる。これを利用して熱変換層８１の濃淡の制御により、変形高さを制御することもできる。

第２に、熱変換層８１が印刷された樹脂成形シート１１を、表面が上側を向くように膨張装置５０へと搬送する。膨張装置５０では、搬送された樹脂成形シート１１へ照射部５１によって電磁波を照射する（ステップＳ２）。具体的に説明すると、膨張装置５０では、照射部５１によって樹脂成形シート１１の表面に電磁波を照射する。樹脂成形シート１１の表面に印刷された熱変換層８１に含まれる熱変換材料は、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、熱変換層８１が発熱し、基材３１が軟化する。更に、熱変換層８１で生じた熱は熱膨張層３３に伝達し、熱膨張性材料が発泡、膨張する。その結果、図６（ｂ）に示すように、樹脂成形シート１１の熱膨張層３３のうちの熱変換層８１が印刷された領域が膨張し、盛り上がる。熱変換層８１からの熱により軟化された基材３１は、熱膨張層３３の膨張する力に引かれて変形する。また、基材３１は冷却後、変形した形状を維持する。

以上のような手順によって、造形物２１が製造される。

本実施形態の造形物の製造方法では、熱膨張層３３が膨張する力を利用し、基材３１を変形させるため、金型を用いることがなく容易に基材３１を変形させることができる。

また、本実施形態では、樹脂成形シート１１が基材３１と熱膨張層３３との間にカラーインク層３２を備えることにより、変形させた後にカラーインク層３２を形成することを省略することができる。特に、基材３１の凹部３１ｂにカラーインク層を形成する場合、凹部３１ｂを形成した後に凹部３１ｂへ印刷を施すことは難しいという問題があった。しかし、本実施形態では、基材３１の一方の面上の凹部３１ｂが形成される領域に、カラーインク層３２が事前に形成されている。基材３１が半透明又は透明であり、造形物２１の裏面から造形物を観察する場合、カラーインク層３２は基材３１を介して視認できるため、凹部３１ｂ内にも良好にカラー画像を設けることができる。結果として、基材と熱膨張層のみを備える樹脂成形シートと比較して造形物２１における表現を多様化させることが可能となる。

また、造形物２１の表面から造形物を観察する場合、熱膨張層３３による透過性の差を利用することができる。熱膨張層３３下に設けられたカラーインク層３２が熱膨張層３３を介して視認できる領域と視認できない領域と透けない領域を設けることができる。これによっても、造形物２１における表現の幅を拡げることが可能となる。

なお、上述した実施形態では、樹脂成形シート１１の表面のみに熱変換層８１を形成する場合を例に挙げて説明しているが、熱変換層８１に代えて、樹脂成形シート１１の他方の面（裏面、図１に示す下面）に熱変換層を設けてもよい。この場合、上記のステップＳ１において、熱変換層を形成する面を裏面とする。また、ステップＳ２において、膨張装置５０へ搬送する場合に樹脂成形シート１１の裏面が上側に向くように搬送すると好適である。

また、樹脂成形シート１１の表側及び裏側の両方の面上に熱変換層を設け、それぞれに電磁波を照射し、熱膨張層３３を膨張させることも可能である。図７は、この場合の造形物製造処理のフローチャートを示し、図８（ａ）～図８（ｄ）は、造形物製造処理を説明する断面図を示す。

まず、実施形態１と同様にして、例えば、オフセット印刷装置を用い、図８（ａ）に示すように、樹脂成形シート１１の表側に熱変換層８１を形成する（ステップＳ２１）。続いて、樹脂成形シート１１の表側が上を向くようにして、膨張装置５０中に樹脂成形シート１１を搬送し、熱変換層８１に対して電磁波を照射する（ステップＳ２２）。結果として、図８（ｂ）に示すように、熱膨張層３３のうち熱変換層８１が設けられた領域が膨張し、凸部３３ｄが形成される。なお、この時点では基材３１は変形しても変形しなくともよい。

続いて、任意の印刷装置を用い、図８（ｃ）に示すように、樹脂成形シート１１の裏側に裏側熱変換層８２を設ける（ステップＳ２３）。次に、樹脂成形シート１１の裏側が上を向くようにして、膨張装置５０中に樹脂成形シート１１を搬送し、裏側熱変換層８２に対して電磁波を照射する（ステップＳ２４）。結果として、図８（ｄ）に示すように、熱膨張層３３のうち裏側熱変換層８２が設けられた領域が膨張し、凸部３３ａが形成される。また、熱膨張層３３の膨張する力に引かれ、基材３１が変形し、凸部３１ａ及び凹部３１ｂが形成される。

図７及び図８（ａ）～図８（ｄ）に示す造形物の製造方法によれば、熱膨張層３３の一部だけを更に膨張させることができ、造形物における表現の幅が更に拡大する。

なお、熱変換層８１と裏側熱変換層８２とが形成される領域は、図８（ａ）～図８（ｄ）に示すように同じである必要はなく、異なっていてもよい。また、樹脂成形シートの表面及び裏面の両方に熱変換層を設けた上で、膨張工程は１回とすることも可能である。この場合は、図７に示すフローチャートのステップＳ２１及びステップＳ２３を、この順または逆の順で実施した後、ステップＳ２２またはステップＳ２４を実行する。加えて、表面と裏面とのいずれに先に熱変換層を形成してもよい。

＜実施形態２＞
以下、実施形態２に係る樹脂成形シート、樹脂成形シートの製造方法、造形物及び造形物の製造方法について、図を用いて説明する。本実施形態の樹脂成形シート及び造形物が実施形態１に係る樹脂成形シート及び造形物と異なるのは、熱膨張層３３上に第２のカラーインク層３４を備える点にある。実施形態１と共通する部分については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

（樹脂成形シート１２）
樹脂成形シート１２は、図９に示すように、基材３１と、カラーインク層３２と、熱膨張層３３と、第２のカラーインク層３４とを備える。

第２のカラーインク層３４は、熱膨張層３３上に設けられる。第２のカラーインク層３４は、第１のカラーインク層３２と同様に、文字、図形、模様等の任意の画像を表現する。第２のカラーインク層３４が形成される位置は任意であり、熱膨張層３３上の全体に形成されてもよく、熱膨張層３３上の一部に設けられてもよい。例えば、第２のカラーインク層３４は、図示するように熱膨張層３３が膨張する部分（図１１に示す凸部３３ａ）上に設けられる。第２のカラーインク層３４が設けられる領域は、図示した例に限られず、任意である。例えば、第２のカラーインク層３４は、凸部３３ａの一部を覆って設けられてもよく、熱膨張層３３の凸部３３ａ以外の領域に設けられてもよく、凸部３３ａの一部又は全部と凸部３３ａ以外の領域の一部又は全部とに設けられてもよい。

また、第２のカラーインク層３４は、第１のカラーインク層３２と同様にオフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット方式等、任意の印刷方式を用いて形成される。従って、第２のカラーインク層３４は、これらの印刷方式を利用する印刷装置で用いられるインクから形成される層である。また、インクは、用いる印刷装置に応じ、水性インク、溶剤系インク、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等のいずれであってもよい。第２のカラーインク層３４は、有彩色に限らず、無彩色であってもよい。

（樹脂成形シート１２の製造方法）
次に、本実施形態の樹脂成形シート１２の製造方法について図を用いて説明する。まず、実施形態１と同様の手順で、図１０（ａ）～図１０（ｃ）に示すように、基材３１上に、カラーインク層３２と熱膨張層３３とを形成する。続いて、カラーインク層３２と同様にオフセット印刷装置等を利用して、図１０（ｄ）に示すように、第２のカラーインク層３４を熱膨張層３３上に形成する。なお、第２のカラーインク層３４は、オフセット印刷装置以外の印刷装置を用いて形成してもよい。これにより、樹脂成形シート１２が形成される。

（造形物２２）
造形物２２は、樹脂成形シート１２を成形加工したシートである。造形物２２の基材３１、カラーインク層３２及び熱膨張層３３については、実施形態１と同様である。具体的には、図１１に示すように、基材３１は、凸部３１ａに対応する形状を有する凹部３１ｂを備える。熱膨張層３３は、上面に凸部３３ａを備える。基材３１の凸部３１ａ及び熱膨張層３３の凸部３３ａは、周囲の領域から突出している。カラーインク層３２は、基材３１と熱膨張層３３との間に延びるように設けられる。特に本実施形態では、第２のカラーインク層３４が熱膨張層３３の凸部３３ａ上に設けられる。また、第２のカラーインク層３４上には熱変換層８１が設けられる。なお、第２のカラーインク層３４が設けられる領域は、上記のように図示した例に限られず任意である。

造形物２２が第２のカラーインク層３４を備えることにより、造形物２２における表現の幅を拡げることが可能となる。具体的には、造形物２２を表側（第２のカラーインク層３４が設けられた側）から観察する場合、膨張していない又はほぼ膨張していない領域（図１１に示す領域Ｂ）では、熱膨張層３３を介してカラーインク層３２を視認することができる。加えて、図１１に示す領域Ａでは熱膨張層３３上に設けられた第２のカラーインク層３４を視認することができる。従って、造形物２２を表側から観察した場合、直接視認することができる第２のカラーインク層３４だけでなく、熱膨張層３３を介してカラーインク層３２を視認することができる。また、熱膨張層３３の形状によって、立体的な形状の表現も可能となる。これらを組み合わせることによって、造形物２２における表現の幅を拡げることが可能となる。

また、基材３１が透明又は半透明である場合、造形物２２は、造形物２２の裏側から基材３１を介してカラーインク層３２を視認することができる。加えて、熱膨張層３３が膨張していない領域（図１１に示す領域Ｂ）では、カラーインク層３２と第２のカラーインク層３４との形状により、熱膨張層３３を介して第２のカラーインク層３４を視認することもできる。従って、造形物２２を裏側から観察した場合、基材３１の形状、カラーインク層３２、熱膨張層３３及び第２のカラーインク層３４によって造形物が表現される。結果として造形物２２における表現の幅を拡げることが可能となる。

熱変換層８１は、図１１に示すように第２のカラーインク層３４上に設けられる場合は、色味が抑えられた発泡インクによって形成されることが好適である。このような発泡インクは、例えば赤外線吸収材料（例えば、セシウム酸化タングステン、六ホウ化ランタン）を含む。また、熱変換層８１は、第２のカラーインク層３４の下に設けられていてもよい。この場合は、樹脂成形シート１２を製造する際に、第２のカラーインク層３４を形成する前に、熱変換層８１を形成し、その上に第２のカラーインク層３４を形成してもよい。

（造形物２２の製造方法）
次に、樹脂成形シート１２を成形することによる、造形物２２の製造方法について説明する。造形物２２の製造方法は、実施形態１と同様にして行われるため、実施形態１のフローチャート等を用いて説明する。

具体的には、第１に、オフセット印刷装置等を用いて、樹脂成形シート１２の表面に熱変換層８１を印刷する（ステップＳ１）。続いて、第２に、熱変換層８１が印刷された樹脂成形シート１２を、表面が上側を向くように膨張装置５０へと搬送する。膨張装置５０では、搬送された樹脂成形シート１２へ照射部５１によって電磁波を照射する（ステップＳ２）。これにより、熱変換層８１が発熱し、基材３１が軟化する。更に、熱変換層８１で生じた熱は熱膨張層３３に伝達し、熱膨張性材料が発泡、膨張する。その結果、熱変換層８１からの熱により軟化された基材３１は、熱膨張層３３の膨張する力に引かれて変形する。また、基材３１は冷却後、変形した形状を維持する。

以上のような手順によって、樹脂成形シート１２の表面上に造形物が形成され、造形物２２が製造される。

第２のカラーインク層３４については、造形物２２の製造する際に形成することができる。この場合は、上述したステップＳ１の前又は後に、オフセット印刷装置等を用いて熱膨張層３３上に第２のカラーインク層３４を形成する。ステップＳ１の前に第２のカラーインク層３４を印刷する場合は、第２のカラーインク層３４上に熱変換層８１が形成されることがある。この場合は、熱変換層８１は、色味を抑えた発泡インクで印刷されることが好ましい。また、ステップＳ１の後に熱変換層８１を印刷する場合は、図１１に示す例とは異なり、熱変換層８１上に第２のカラーインク層３４が形成される。

また、第２のカラーインク層３４は、造形物２２の成形後に形成してもよい。この場合は、上述したステップＳ２の後に、第２のカラーインク層３４を形成する工程を設ける。なお、ステップＳ２の後では、熱膨張層３３には既に凸部３３ａが形成されているため、フレキソ印刷装置等、凹凸のある面にも可能な印刷方式を採用することが好適である。

本実施形態の造形物の製造方法では、実施形態１と同様に、金型を用いず容易に基材３１を変形させることができる。また、カラーインク層３２に加え、第２のカラーインク層３４を有することにより、更に造形物２２によって表現可能な範囲を拡げることが可能となる。

基材３１の下面には、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、更に第３のカラーインク層３５を設けてもよい。第３のカラーインク層３５は、第１のカラーインク層３２等と同様に、文字、図形、模様等の任意の画像を表現する層である。第３のカラーインク層３５は、基材３１の下面に設けられる。なお、第３のカラーインク層３５が形成される位置は任意であり、基材３１の下面の全体に形成されてもよく、一部であってもよい。また、第３のカラーインク層３５は、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット方式等、任意の印刷方式を用いて形成される。従って、第３のカラーインク層３５は、これらの印刷方式を利用する印刷装置で用いられる水性インク、溶剤系インク、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等のインクから形成される層である。第３のカラーインク層３５は、有彩色に限らず、無彩色であってもよい。

第３のカラーインク層３５は、熱膨張層３３を膨張させる前に形成されてもよく、熱膨張層３３の膨張後であってもよい。例えば、熱膨張層３３を膨張させる前に形成する場合は、樹脂成形シート１２の製造方法において、基材３１上にカラーインク層３２を形成する前、カラーインク層３２を形成した後、又は熱膨張層３３を形成した後のいずれかで、第３のカラーインク層３５を形成することができる。この場合は、例えばオフセット印刷装置を利用してもよく他の印刷装置を用いてもよい。また、造形物２２の製造時に形成することも可能である。この場合は、図５に示すフローチャートのステップＳ１の前又は後に、例えばオフセット印刷装置を利用し、基材３１の下面に第３のカラーインク層３５を形成する。また、熱膨張層３３を膨張させた後に第３のカラーインク層３５を形成することもできる。この場合は、図５に示すステップＳ２の後に、第３のカラーインク層３５を形成する工程を加える。なお、熱膨張層３３の膨張後は基材３１の下面には凹部３１ｂが形成されているため、フレキソ印刷方式等、凹凸のある面にも可能な印刷方式を採用することが好適である。

造形物２２を表側から観察した場合には、基材３１が透明又は半透明であれば、熱膨張層３３が膨張していない、ほぼ膨張していない領域（図１１に示す領域Ｂ）では、カラーインク層３２が設けられる位置、色等によって第３のカラーインク層３５を視認することができる。従って、熱膨張層３３下に設けられたカラーインク層３２と、熱膨張層３３の隆起（凸又は凹凸）と、第２のカラーインク層３４と、第３のカラーインク層３５とによって造形物を表現することができる。また、造形物２１を裏側から観察する場合も、基材３１が透明又は半透明であればカラーインク層３２を視認することができる。加えて、熱膨張層３３が膨張していない、ほぼ膨張していない領域では、カラーインク層３２が設けられる位置、色等によって第２のカラーインク層３４を基材３１及び熱膨張層３３を介して視認することができる。従って、造形物２１を裏面から観察する場合は、基材３１の形状と、カラーインク層３２と、第２のカラーインク層３４と、第３のカラーインク層３５とで造形物を表現することができる。従って、第３のカラーインク層３５を備えることにより、更に造形物２２における表現の幅を拡げることができる。

特に、造形物２２の表側には熱膨張層３３が形成されているため、熱膨張層３３上に設けられた第２のカラーインク層３４はマットな質感を呈する。一方、造形物２２の裏面には樹脂からなる基材３１が設けられるため、基材３１の裏面上に設けられる第３のカラーインク層３５は、光沢のある質感、いわゆるグロス感を呈する。このような材料の質感の違いを利用し、造形物２２の表側と裏側とで異なる質感を表現することも可能である。

なお、樹脂成形シート１２及び造形物２２は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す構成に限られず、第２のカラーインク層３４を省略することも可能である。

上述した実施形態では、樹脂成形シート１２の表面のみに熱変換層８１を形成する場合を例に挙げて説明しているが、実施形態１で述べたように、熱変換層８１に代えて、樹脂成形シート１２の裏面（図９に示す下面）に熱変換層を設けてもよい。この場合、上記のステップＳ１において、熱変換層を形成する面を裏面とする。また、ステップＳ２において、膨張装置５０へ搬送する場合に裏面が上側に向くように搬送すると好適である。また、実施形態１で述べたように、樹脂成形シートの表面及び裏面の両方に熱変換層を設けることも可能である。この場合は、樹脂成形シートの表側及び裏側の両方の面上に熱変換層を設け、１回の膨張工程で熱膨張層を膨張させてもよい。また、図７及び図８（ａ）～図８（ｄ）に示す例と同様に、樹脂成形シートの表側及び裏側の両方の面上に熱変換層を設け、それぞれに電磁波を照射し、熱膨張層を膨張させることも可能である。

＜実施形態３＞
以下、実施形態３に係る樹脂成形シート１３及び造形物２３について、図を用いて説明する。本実施形態の樹脂成形シート１３及び造形物２３が実施形態１に係る樹脂成形シート１１及び造形物２１と異なるのは、熱膨張層３６がパターニングされており、樹脂成形シート１３の全体に形成されていない点にある。実施形態１と共通する部分については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

（樹脂成形シート１３）
樹脂成形シート１３は、図１３に示すように、基材３１と、カラーインク層３２と、熱膨張層３６とを備える。

基材３１及びカラーインク層３２は、実施形態１と同様である。なお、カラーインク層３２は、基材３１の全体を覆うように図示されているが、これに限られない。カラーインク層３２は、基材３１上に部分的に設けられてもよい。また、熱膨張層３６下においても熱膨張層３６下に全体的に設けられている必要はなく、部分的に設けられていてもよい。加えて、図１３に示すように、カラーインク層３２は、熱膨張層３６に覆われずに露出している領域を有してもよい。また、図１３とは異なり、カラーインク層３２は、熱膨張層３６下のみに形成されていてもよい。

熱膨張層３６は、基材３１上に設けられ、基材３１と熱膨張層３６との間にカラーインク層３２が設けられる。本実施形態では、熱膨張層３６はパターニングされている。またカラーインク層３２は、表現する画像により形成される領域が変化する。従って、熱膨張層３６がカラーインク層３２全体を覆っているとは限らず、熱膨張層３６はカラーインク層３２の少なくとも一部上に設けられている。熱膨張層３６は、実施形態１と同様に加熱の程度（例えば、加熱温度、加熱時間）に応じた大きさに膨張する層であって、バインダ中に熱膨張性材料（熱膨張性マイクロカプセル、マイクロパウダー）が分散配置されている。本実施形態の熱膨張層３６は、パターニングされており、樹脂成形シート１３の表側の面において部分的に設けられている。熱膨張層３６は、少なくとも基材３１を変形させる領域に設けられる。なお、熱膨張層３６は、樹脂成形シート１３によって表現する造形物によっては、基材３１を変形させない領域にも設けることができる。熱膨張層３６のパターニング形状は任意であり、文字、図形、模様等の形であってもよい。

また、本実施形態でも、後述するように、基材３１及び熱膨張層３３の厚み、材料等は、熱膨張層３６の発泡による高さの増加量よりも、基材３１の変形量が多くなるように設定されることが好適である。また、特に本実施形態でも、基材３１を所望の形に変形させることを目的とする。このため、熱膨張層３６は、少なくとも基材３１を所望の形に変形可能な程度の厚みを備えればよく、熱膨張層３３は、基材３１の厚みと同じ又は薄く形成されることが好適である。もっとも、例えば、基材３１が変形しにくい材料である、造形物の形状により熱膨張層３６を高く発泡させる必要がある等、熱膨張層３６を厚く形成する必要がある場合には、熱膨張層３６は基材３１よりも厚く形成されてもよい。

（樹脂成形シート１３の製造方法）
次に、本実施形態の樹脂成形シート１３の製造方法を、図１４（ａ）～図１４（ｃ）を参照して説明する。
まず、実施形態１と同様に、図１４（ａ）に示すように、基材３１を準備する。続いて、図１４（ｂ）に示すように、オフセット印刷装置等を使用し、基材３１上にカラーインク層３２を形成する。続いて、図１４（ｃ）に示すように、カラーインク層３２上に、熱膨張層３６を形成する。本実施形態では、熱膨張層３６は、スクリーン印刷、オフセット印刷等の印刷方式によって形成する。具体的にはバインダ中に熱膨張性材料を含むインクを調製し、スクリーン印刷装置を用いて、カラーインク層３２上に印刷を施す。これにより、樹脂成形シート１３の表側の面において特定の領域のみに熱膨張層３６を設けることができる。

（造形物２３）
造形物２３は、樹脂成形シート１３を成形加工したシートである。具体的には、図１５に示すように基材３１は、凸部３１ａに対応する形状を有する凹部３１ｂを備える。熱膨張層３６は、上面に凸部３６ａを備える。基材３１の凸部３１ａ及び熱膨張層３６の凸部３６ａは、周囲の領域から突出している。また、熱膨張層３６の凸部３６ａ上には熱変換層８１が設けられる。カラーインク層３２は、基材３１と熱膨張層３３との間に設けられる。また、カラーインク層３２は、図１３に示すように、熱膨張層３６に覆われず、露出している領域を有していてもよく、図１３とは異なり、全てが熱膨張層３６下に形成されていてもよい。

（造形物２３の製造方法）
次に、樹脂成形シート１３を成形し、造形物を製造する処理は、実施形態１と同様にして行われるため、実施形態１に示すフローチャート（図５）を用いて説明する。

具体的には、第１に、オフセット印刷装置等を用いて、樹脂成形シート１３の表面に熱変換層８１を形成する（ステップＳ１）。続いて、第２に、熱変換層８１が形成された樹脂成形シート１３を、表面が上側を向くように膨張装置５０へと搬送する。膨張装置５０では、搬送された樹脂成形シート１３へ照射部５１によって電磁波を照射する（ステップＳ２）。これにより、熱変換層８１が発熱し、基材３１が軟化する。更に、熱変換層８１で生じた熱は熱膨張層３６に伝達し、熱膨張性材料が発泡、膨張する。その結果、熱変換層８１からの熱により軟化された基材３１は、熱膨張層３６の膨張する力に引かれて変形する。また、基材３１は冷却後、変形した形状を維持する。

以上のような手順によって、樹脂成形シート１３の表面上に造形物が形成され、造形物２３が製造される。

本実施形態の造形物の製造方法では、実施形態１と同様に、金型を用いず容易に基材３１を変形させることができる。また、熱膨張層３６がパターニングされていることにより、更に造形物２３によって表現可能な範囲を拡げることが可能となる。

造形物２３は、パターニングされた熱膨張層３６を備えることにより、造形物２３における表現の幅を拡げることが可能となる。造形物２３を表側（熱膨張層３６が設けられた側）から観察する場合、熱膨張層３６が形成されていない領域では、直接カラーインク層３２及び／又は基材３１を視認することができる。また、熱膨張層３６を、基材３１を変形させない領域にも形成し、当該領域では熱膨張層３６を膨張させなければ、熱膨張層３６を介してカラーインク層３２を視認することもできる。

また、基材３１が透明又は半透明である場合、造形物２３では、造形物２３の裏側から基材３１を介してカラーインク層３２を視認することができる。加えて、熱膨張層３６が形成されていない領域では、基材３１が透明又は半透明であることを利用し、透光性を持たせることもできる。

従って、本実施形態の造形物２３では、基材３１、カラーインク層３２及び熱膨張層３６によって造形物が表現され、結果として造形物２３における表現の幅を拡張することができる。

＜実施形態４＞
以下、実施形態４に係る樹脂成形シート１４及び造形物２４について、図を用いて説明する。本実施形態の樹脂成形シート１４及び造形物２４が、上述した各実施形態に係る樹脂成形シート及び造形物と異なるのは、熱膨張層３６が実施形態３と同様にパターニングされており、更に熱膨張層３６上に実施形態２と同様の第２のカラーインク層３４を備える点にある。上述した実施形態と共通する部分については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

（樹脂成形シート１４）
樹脂成形シート１４は、図１６に示すように、基材３１と、カラーインク層３２と、熱膨張層３６と、第２のカラーインク層３４とを備える。

第２のカラーインク層３４は、第１のカラーインク層３２と同様に、文字、図形、模様等の任意の画像を表現する。第２のカラーインク層３４が形成される位置は任意であり、基材３１とカラーインク層３２と熱膨張層３６との少なくともいずれか１つの上に形成される。例えば、第２のカラーインク層３４は図１６に示すように熱膨張層３６上の全体（図１８に示す凸部３６ａ）に形成されてもよく、熱膨張層３６上に部分的に設けられてもよい。また、熱膨張層３６の凸部３６ａ以外の領域に設けられてもよく、凸部３６ａの一部又は全部と凸部３６ａ以外の領域の一部又は全部とに設けられてもよい。また、第２のカラーインク層３４は、基材３１上のカラーインク層３２が設けられていない領域に設けられてもよい。

また、第２のカラーインク層３４は、フレキソ印刷等の任意の印刷装置を用いて形成される。従って、第２のカラーインク層３４は、印刷装置で用いられるインクから形成される層である。また、インクは、用いる印刷装置に応じ、水性インク、溶剤系インク、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等のいずれであってもよい。第２のカラーインク層３４は、有彩色に限らず、無彩色であってもよい。

（樹脂成形シート１４の製造方法）
本実施形態の樹脂成形シート１４のカラーインク層３２及び熱膨張層３６は、図１７（ａ）～図１７（ｃ）に示すように、実施形態３と同様の方法によって基材３１上に形成される。本実施形態では、熱膨張層３６を形成した後、基材３１とカラーインク層３２と熱膨張層３６との少なくともいずれか１つの上に、図１７（ｄ）に示すように、第２のカラーインク層３４を形成する。なお、第２のカラーインク層３４は、フレキソ印刷等の任意の印刷装置を用いて形成される。

（造形物２４）
造形物２４は、樹脂成形シート１４を成形加工したシートである。具体的には、図１８に示すように基材３１、カラーインク層３２及び熱膨張層３６は、実施形態３の造形物２３と同様である。基材３１は、凸部３１ａに対応する形状を有する凹部３１ｂを備える。熱膨張層３６は、上面に凸部３６ａを備える。基材３１の凸部３１ａ及び熱膨張層３６の凸部３６ａは、周囲の領域から突出している。カラーインク層３２は、基材３１と熱膨張層３６との間に延びるように設けられる。特に本実施形態では、第２のカラーインク層３４が熱膨張層３６の凸部３６ａ上に設けられる。また、熱変換層８１は凸部３６ａが設けられる領域に形成され、図１８に示す例では、第２のカラーインク層３４上に設けられている。なお、第２のカラーインク層３４が設けられる領域は、上記のように図示した例に限られず任意である。

造形物２４が第２のカラーインク層３４を備えることにより、造形物２４における表現の幅を拡げることが可能となる。造形物２４を表側（第２のカラーインク層３４が設けられた側）から観察する場合、熱膨張層３６が形成されていない領域では、直接基材３１と、カラーインク層３２と、第２のカラーインク層３４との少なくともいずれか１つを視認することができる。また、熱膨張層３６を、基材３１を変形させない領域にも形成し、当該領域では熱膨張層３６を膨張させなければ、熱膨張層３６を介してカラーインク層３２を視認することもできる。

また、基材３１が透明又は半透明である場合、造形物２４では、造形物２４の裏側から基材３１を介してカラーインク層３２等を視認することができる。加えて、熱膨張層３６が形成されていない領域では、基材３１が透明又は半透明であることを利用し、透光性を持たせることもできる。

従って、基材３１、カラーインク層３２、熱膨張層３６及び第２のカラーインク層３４によって造形物が表現され、結果として造形物２４上で表現可能なバリエーションを拡張することができる。

（造形物２４の製造方法）
次に、樹脂成形シート１４を成形し、造形物を製造する処理は、実施形態１と同様にして行われるため、実施形態１に示すフローチャート（図５）を用いて説明する。

具体的には、第１に、フレキソ印刷装置等の好適な印刷装置を用いて、樹脂成形シート１４の表面に、熱変換層８１を印刷する（ステップＳ１）。続いて、第２に、熱変換層８１が印刷された樹脂成形シート１４を、表面が上側を向くように膨張装置５０へと搬送する。膨張装置５０では、搬送された樹脂成形シート１４へ照射部５１によって電磁波を照射する（ステップＳ２）。これにより、熱変換層８１が発熱し、基材３１が軟化する。更に、熱変換層８１で生じた熱は熱膨張層３６に伝達し、熱膨張性材料が発泡、膨張する。その結果、熱変換層８１からの熱により軟化された基材３１は、熱膨張層３６の膨張する力に引かれて変形する。また、基材３１は冷却後、変形した形状を維持する。

以上のような手順によって、樹脂成形シート１４の表面上に造形が施され、造形物２４が製造される。

なお、第２のカラーインク層３４については、造形物２４を製造する際に形成することもできる。この場合は、上述したステップＳ１の前又は後に、任意の印刷装置を使用し、樹脂成形シート１４上に第２のカラーインク層３４を形成する。

また、第２のカラーインク層３４は、造形物２４の製造後に形成してもよい。この場合は、上述したステップＳ２の後に、第２のカラーインク層３４を形成する工程を設けてもよい。なお、ステップＳ２の後では、熱膨張層３６には既に凸部３６ａが形成されているため、フレキソ印刷装置等、凹凸のある面にも可能な印刷方式を採用することが好適である。

本実施形態の造形物の製造方法では、実施形態１と同様に、金型を用いず容易に基材３１を変形させることができる。また、カラーインク層３２に加え、第２のカラーインク層３４を有することにより、更に造形物２４によって表現可能な範囲を拡げることが可能となる。

本実施形態でも、実施形態２と同様に、基材３１の下面に、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、更に第３のカラーインク層３５を設けてもよい。第３のカラーインク層３５は、第１のカラーインク層３２等と同様に、文字、図形、模様等の任意の画像を表現する層である。第３のカラーインク層３５は、基材３１の下面に設けられる。第３のカラーインク層３５が形成される位置は任意であり、基材３１の全体に形成されてもよく、一部であってもよい。また、第３のカラーインク層３５は、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット方式等、任意の印刷方式を用いて形成される。従って、第３のカラーインク層３５は、これらの印刷方式を利用する印刷装置で用いられる水性インク、溶剤系インク、紫外線硬化型インク又は電子線硬化型インク等のインクから形成される層である。第３のカラーインク層３５は、有彩色に限らず、無彩色であってもよい。

また、第３のカラーインク層３５は、熱膨張層３６を膨張させる前に形成されてもよく、熱膨張層３６の膨張後であってもよい。例えば、熱膨張層３６を膨張させる前に形成する場合は、樹脂成形シート１４の製造方法において、基材３１上にカラーインク層３２を形成する前、カラーインク層３２を形成した後、又は熱膨張層３６を形成した後のいずれかで、第３のカラーインク層３５を形成することができる。この場合は、例えばオフセット印刷装置を利用してもよく他の印刷装置を用いてもよい。また、造形物２４の製造時に形成することも可能である。この場合は、図５に示すフローチャートのステップＳ１の前又は後に、任意の印刷装置を利用し、基材３１の下面に第３のカラーインク層３５を形成する。また、熱膨張層３６を膨張させた後に第３のカラーインク層３５を形成することもできる。この場合は、図５に示すステップＳ２の後に、第３のカラーインク層３５を形成する工程を加える。なお、熱膨張層３６の膨張後は基材３１の下面には凹部３１ｂが形成されているため、フレキソ印刷方式等、凹凸のある面にも可能な印刷方式を採用することが好適である。

造形物２４を表面から観察した場合には、基材３１が透明又は半透明であれば、熱膨張層３６が膨張していない、ほぼ膨張していない領域では、カラーインク層３２が設けられる位置、色等によって第３のカラーインク層３５を視認することができる。従って、熱膨張層３６下に設けられたカラーインク層３２と、熱膨張層３６の隆起（凸又は凹凸）と、第３のカラーインク層３５とによって造形物を表現することができる。

また、造形物２４を裏面から観察する場合も、基材３１が透明又は半透明であればカラーインク層３２を視認することができる。加えて、熱膨張層３６が膨張していない、ほぼ膨張していない領域では、カラーインク層３２が設けられる位置、色等によって第２のカラーインク層３４を基材３１及び熱膨張層３６を介して視認することができる。従って、造形物２１を裏面から観察する場合は、基材３１の形状と、カラーインク層３２と、第２のカラーインク層３４と、第３のカラーインク層３５とで造形物を表現することができる。従って、第３のカラーインク層３５を備えることにより、更に造形物２１に形成される造形物の表現の幅を拡げることができる。

特に、造形物２４の表面には熱膨張層３６が形成されているため、熱膨張層３６上に設けられた第２のカラーインク層３４はマットな質感を呈する。一方、造形物２２の裏面には樹脂からなる基材３１が設けられるため、基材３１の裏面上に設けられる第３のカラーインク層３５は、光沢のある質感、いわゆるグロス感を呈する。このような材料の質感の違いを利用し、造形物２２の表面と裏面とで異なる質感を表現することも可能である。

なお、第２のカラーインク層３４を省略し、第３のカラーインク層３５だけが形成されてもよい。

本実施形態でも、実施形態１で述べたように、熱変換層８１に代えて、樹脂成形シート１４の裏面（図１６に示す下面）に裏側熱変換層を設けることもできる。この場合、上記のステップＳ１において、熱変換層を形成する面を裏面とする。また、ステップＳ２において、膨張装置５０へ搬送する場合に裏面が上側に向くように搬送すると好適である。また、実施形態１で述べたように、樹脂成形シート１４の表面及び裏面の両方に熱変換層を設けることも可能である。この場合は、樹脂成形シートの表側及び裏側の両方の面上に熱変換層を設け、１回の膨張工程で熱膨張層を膨張させてもよい。また、図７及び図８（ａ）～図８（ｄ）に示すように、樹脂成形シート１４の表側及び裏側の両方の面上に熱変換層を設け、それぞれに電磁波を照射し、熱膨張層を膨張させることも可能である。

本発明は上述した実施形態に限られず、様々な変形、応用が可能である。また、各実施形態に記載の構成を適宜組み合わせてもよい。

また、上述した各実施形態では、造形物の製造方法において、印刷装置と膨張装置が独立した構成を例に挙げて説明したがこれに限られず、印刷装置と膨張装置とが同じ筐体に収められた印刷システムのような装置を用いることも可能である。また、各カラーインク層は、インクジェット方式によって印刷することも可能である。特に水性インクジェット方式によってカラーインク層を形成する場合は、必要に応じてインクを定着させるためのインク受容層を更に備えてもよい。

また、上述した各実施形態では、熱変換層を樹脂成形シートの表面に形成した場合は、表面から熱変換層へ電磁波を照射する構成を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、熱変換層を樹脂成形シートの表面に形成し、電磁波の照射は樹脂成形シートの裏面から行うことも可能である。

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］
［付記１］
樹脂からなる基材の一方の面上に設けられたカラーインク層と、前記カラーインク層の少なくとも一部上に設けられ、熱膨張性材料を含む熱膨張層とを備える樹脂成形シートを用い、
前記樹脂成形シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方の面に、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層を形成し、
前記熱変換層に電磁波を照射することにより生じた熱によって、前記熱膨張層を膨張させ、前記熱膨張層の膨張に追従させて前記基材を変形させる、
ことを特徴とする造形物の製造方法。

［付記２］
前記カラーインク層は、前記基材が前記熱膨張層の膨張に追従して変形する領域に設けられる、
ことを特徴とする付記１に記載の造形物の製造方法。

［付記３］
樹脂からなる基材の一方の面上に設けられたカラーインク層と、
前記カラーインク層の少なくとも一部上に設けられ、熱膨張性材料を含む熱膨張層と、
を備えることを特徴とする樹脂成形シート。

［付記４］
前記カラーインク層は、前記熱膨張層が電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層によって膨張される領域下に設けられる、
ことを特徴とする付記３に記載の樹脂成形シート。

［付記５］
前記熱膨張層上に設けられた第２のカラーインク層と、前記基材の他方の面上に設けられた第３のカラーインク層との少なくともいずれか一方を更に備える、
ことを特徴とする付記３又は４に記載の樹脂成形シート。

［付記６］
前記熱膨張層は、パターニングされている、
ことを特徴とする付記３乃至５のいずれか１つに記載の樹脂成形シート。

［付記７］
前記基材は、透明又は半透明である、
ことを特徴とする付記３乃至６のいずれか１つに記載の樹脂成形シート。

［付記８］
付記３乃至６のいずれか１つに記載の樹脂成形シートを備え、
前記樹脂成形シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方の面に、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層が設けられており、
前記熱変換層が形成された領域の前記熱膨張層が膨張されており、
前記基材は、前記熱膨張層の膨張に追従して変形されている、
ことを特徴とする造形物。

［付記９］
前記カラーインク層は、前記基材が前記熱膨張層の膨張に追従して変形する領域に設けられる、
ことを特徴とする付記８に記載の造形物。

［付記１０］
樹脂からなる基材の一方の面上にカラーインク層を形成する工程と、
前記カラーインク層の少なくとも一部上に、熱膨張性材料を含む熱膨張層を形成する熱膨張層形成工程と、
を備えることを特徴とする樹脂成形シートの製造方法。

［付記１１］
前記カラーインク層を、前記熱膨張層が電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層によって膨張される領域下に形成する、
ことを特徴とする付記１０に記載の樹脂成形シートの製造方法。

［付記１２］
前記熱膨張層上に第２のカラーインク層を形成する工程と、
前記基材の他方の面上に第３のカラーインク層を形成する第３のカラーインク層を形成する工程と、の少なくとも一方を更に備える、
ことを特徴とする付記１０又は１１に記載の樹脂成形シートの製造方法。

［付記１３］
前記熱膨張層形成工程では、パターニングにより前記熱膨張層を形成する、
ことを特徴とする付記１０乃至１２のいずれか１つに記載の樹脂成形シートの製造方法。

［付記１４］
前記基材は、透明又は半透明である、
ことを特徴とする付記１０乃至１３のいずれか１つに記載の樹脂成形シートの製造方法。

１１，１２，１３，１４…樹脂成形シート、２１，２２，２３，２４…造形物、３１…基材、３２…カラーインク層（第１のカラーインク層）、３３，３６…熱膨張層、３４…第２のカラーインク層、３５…第３のカラーインク層、３１ａ，３３ａ，３３ｄ，３６ａ…凸部、３１ｂ…凹部、５０…膨張装置、５１…照射部、５２…反射板、５３…温度センサ、５４…冷却部、５５…筐体、８１…熱変換層

Claims (4)

1. 樹脂からなり透明又は半透明な基材と、前記基材の一方の面上に設けられたカラーインク層と、前記カラーインク層の少なくとも一部上に設けられ、熱膨張性材料を含む熱膨張層と、を備える樹脂成形シートを用い、
   前記樹脂成形シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方の面に、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層を形成し、
   前記熱変換層に電磁波を照射することにより生じた熱によって、前記熱膨張層を膨張させ、前記熱膨張層の膨張に追従させて前記基材を変形させる、
   ことを特徴とする造形物の製造方法。
2. 前記カラーインク層は、前記基材が前記熱膨張層の膨張に追従して変形する領域に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の造形物の製造方法。
3. 樹脂からなり透明又は半透明な基材と、前記基材の一方の面上に設けられたカラーインク層と、前記カラーインク層の少なくとも一部上に設けられ、熱膨張性材料を含む熱膨張層と、を備える樹脂成形シートと、
   前記樹脂成形シートの一方の面と他方の面との少なくともいずれか一方の面に設けられ、電磁波を熱に変換する熱変換材料を含む熱変換層と、
   を備え、
   前記熱変換層が形成された領域の前記熱膨張層が膨張されており、
   前記基材は、前記熱膨張層の膨張に追従して変形されている、
   ことを特徴とする造形物。
4. 前記カラーインク層は、前記基材が前記熱膨張層の膨張に追従して変形する領域に設けられる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の造形物。

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