JP7095790B2 - 膨張装置、立体画像形成システム、熱膨張性シートの膨張方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、膨張装置、立体画像形成システム、熱膨張性シートの膨張方法及びプログラムに関する。

立体画像を形成する技術が知られている。例えば、特許文献１，２は、熱膨張性シートを使用した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の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

照射手段から照射される光の強さは、照射手段に供給される電源電圧の変動、照射手段の個体差、照射手段の性能の劣化等の要因によって変動する。照射手段から照射される光の強さが変動すると、熱膨張性シートを精度良く膨張させ難くなるため、安定した立体画像を形成することが難しくなる、との課題がある。

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、熱膨張性シートを精度良く膨張させることが可能な膨張装置、立体画像形成システム、熱膨張性シートの膨張方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る膨張装置は、
熱膨張性シートに光を照射する照射手段と、
前記熱膨張性シートと前記照射手段とを相対的に移動させる移動手段と、
前記照射手段が前記熱膨張性シートに光を照射して前記熱膨張性シートを膨張させるのに先立って予備的に光を照射している際に、所定位置の温度の上昇速度を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記移動手段による前記熱膨張性シートと前記照射手段との相対的な移動速度を設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定された前記移動速度で、前記移動手段によって前記熱膨張性シートと前記照射手段とを相対的に移動させながら、前記照射手段によって光を照射させて、前記熱膨張性シートを膨張させる制御手段と、
を備え、
前記取得手段は、前記所定位置の規定時間の間における上昇温度に応じて、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得するか、又は、前記所定位置で規定温度分上昇するのに要した上昇時間に応じて、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、熱膨張性シートを精度良く膨張させることができる。

本発明の実施形態１に係る熱膨張性シートの断面図である。 図１に示した熱膨張性シートの裏面を示す図である。 実施形態１に係る立体画像形成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。 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に係る膨張装置の制御基板の構成を示すブロック図である。 実施形態１において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における照射部に供給される電源電圧と熱膨張性シートの発泡高さとの関係を示す図である。 実施形態１における照射部に供給される電源電圧と反射板の温度上昇速度との関係を示す図である。 実施形態１における照射部の移動速度と熱膨張性シートの発泡高さとの関係を示す図である。 実施形態１における立体画像形成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立体画像が形成される様子を段階的に示す図である。 実施形態１に係る膨張装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態１に係る膨張装置によって実行される予熱処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る膨張装置の構成を示す断面図である。 図１６に示した膨張装置における照射部の構成を示す図である。

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、本実施形態に係る立体画像形成システム１によって立体画像を形成するための熱膨張性シート１００の構成を示す。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立体画像が形成される媒体である。立体画像とは、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形成される３次元状の画像である。

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、立体画像が形成される前、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、規定の膨張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、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に、熱膨張性シート１００の裏面を示す。熱膨張性シート１００の裏面とは、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。これに対して、熱膨張性シート１００の表面とは、熱膨張性シート１００のインク受容層１０３側の面であって、インク受容層１０３の表面に相当する。

図２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が立体画像を形成するための専用のシートであることを示す情報である。バーコードＢは、後述する立体画像形成システム１の膨張装置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の識別子である。

＜立体画像形成システム１＞
次に、図３を参照して、熱膨張性シート１００に立体画像を形成するための立体画像形成システム１について説明する。図３に示すように、立体画像形成システム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４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。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又はデータ、及び、印刷装置４０によって印刷されるカラー画像データ、表面発泡データ及び裏面発泡データを記憶する。

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、カラー画像データ、表面発泡データ及び裏面発泡データを編集する操作、印刷装置４０又は膨張装置５０に対する操作等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、カラー画像データ、表面発泡データ及び裏面発泡データを表示する。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、カラー画像データ、表面発泡データ及び裏面発泡データを、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及び膨張装置５０と通信する。

＜印刷装置４０＞
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。

図５に、印刷装置４０の詳細な構成を示す。図５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に挟持されている。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、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。端末装置３０は、フレキシブル通信ケーブル４６を介して、印刷ヘッド４２、モータ４５ｍ、給紙ローラ対４９ａ及び排紙ローラ対４９ｂを制御する。具体的に説明すると、端末装置３０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、端末装置３０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。

印刷装置４０は、端末装置３０から画像データを取得し、取得した画像データに基づいて印刷を実行する。具体的に説明すると、印刷装置４０は、画像データとして、カラー画像データと表面発泡データと裏面発泡データとを取得する。カラー画像データは、熱膨張性シート１００の表面に印刷するカラー画像を示すデータである。印刷装置４０は、印刷ヘッド４２に、シアンＣ、マゼンタＭ及びイエローＹの各インクを熱膨張性シート１００に向けて噴射させて、カラー画像を印刷する。

これに対して、表面発泡データは、熱膨張性シート１００の表面において発泡及び膨張させる部分を示すデータである。また、裏面発泡データは、熱膨張性シート１００の裏面において発泡及び膨張させる部分を示すデータである。印刷装置４０は、印刷ヘッド４２に、カーボンブラックを含むブラックＫの黒色インクを熱膨張性シート１００に向けて噴射させて、黒色による濃淡画像（濃淡パターン）を印刷する。カーボンブラックを含む黒色インクは、光を熱に変換する材料の一例である。

＜膨張装置５０＞
膨張装置５０は、熱膨張性シート１００の表面又は裏面に光を照射し、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。

図６に、膨張装置５０の構成を模式的に示す。図６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６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、電源基板６９と、制御基板７０と、を備える。

挿入部５２は、開閉式の扉を備えており、立体画像を形成する対象となる熱膨張性シート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によって光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辺の縁部を上から抑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手段として機能する。換気部５４は、少なくとも１つの排気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。筐体５１内の空気は、冷却部６４によって外部から供給されて、換気部５４によって外部に排出される。換気部５４は、冷却部６４によって外部から供給された空気を外部に排出することによって、筐体５１の内部の空気を循環させる。

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。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。

第１の位置Ｐ１は、筐体５１内の挿入部５２が設けられた側とは反対側の位置であり、第２の位置Ｐ２は、筐体５１内の挿入部５２が設けられた側の位置である。言い換えると、第１の位置Ｐ１は、第２の位置Ｐ２よりも、膨張装置５０において熱膨張性シート１００が挿入される側の端部から離れた位置である。このように照射部６０の初期位置が筐体５１内における挿入部５２とは反対側に設けられていることで、熱膨張性シート１００を筐体５１内に挿入する際にユーザが照射部６０に触れないようにできる。そのため、ユーザは、熱膨張性シート１００を円滑に設置することができる。

照射部６０は、光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に光を照射する照射手段として機能する。図６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、例えばハロゲンランプを備えており、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。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。

反射板６２は、照射部６０から照射された光を受ける被照射体であって、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。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から上側に向けて照射された光を下側に向けて反射する。反射板６２によって、ランプヒータ６１から照射された光を効率良く熱膨張性シート１００に照射することができる。

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。温度センサ６３は、ランプヒータ６１が光を照射している際に、反射板６２の温度を測定する。反射板６２はランプヒータ６１から照射される光を受けるため、ランプヒータ６１が照射している光の強さ、すなわち光エネルギーの大きさに応じて変化する。そのため、反射板６２の温度は、ランプヒータ６１が照射している光の強さの指標として用いることができる。

冷却部６４は、反射板６２の上側に設けられており、膨張装置５０の内部を冷却する冷却手段として機能する。冷却部６４は、少なくとも１つの給気ファンを備えており、膨張装置５０の外部から照射部６０に空気を送ることによって、照射部６０を冷却する。具体的に説明すると、冷却部６４は、冷却部６４の上部に設けられた給気口から膨張装置５０の外部の空気を吸い込んで、吸い込んだ空気を照射部６０に送る。冷却部６４によって吸い込まれた空気は、反射板６２に供給され、反射板６２が空気冷却される。また、冷却部６４によって吸い込まれた空気は、照射部６０を通って膨張装置５０の内部に供給され、トレイ５３に設置された熱膨張性シート１００を含む筐体５１内の各部が冷却される。

バーコードリーダ６５は、熱膨張性シート１００の裏面に付されたバーコードＢを読み取る読み取り手段として機能する。バーコードリーダ６５は、熱膨張性シート１００が表面を上側に向けて膨張装置５０に挿入された場合、熱膨張性シート１００の裏面に付されたバーコードＢを、図示しないリフレクタを介して読み取る。リフレクタは、トレイ５３の奥側の端部に設置されており、バーコードリーダ６５がバーコードＢを逆側から読み取ることができるようにするための反射鏡である。これに対して、熱膨張性シート１００が裏面を上側に向けて膨張装置５０に挿入された場合、バーコードリーダ６５は、熱膨張性シート１００の裏面に付されたバーコードＢを、リフレクタを介さずに直接読み取る。

膨張装置５０は、バーコードリーダ６５によってバーコードＢを読み取ることができたか否かに応じて、トレイ５３に設置された媒体が膨張装置５０で使用可能か否かを判別する。立体画像を形成するための専用のシートではない媒体が膨張装置５０に挿入されると、膨張装置５０が正常に動作しない可能性がある。そのため、膨張装置５０は、バーコードリーダ６５によってバーコードＢを読み取れなかった場合には、照射部６０による光照射処理を開始しない。これにより、膨張装置５０の誤動作を抑制する。

電源基板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、電源基板６９から電力を得て動作する。

制御基板７０は、筐体５１の下部に配置された基板上に設けられており、膨張装置５０の各部の動作を制御する。図７に示すように、制御基板７０は、制御部７１と、記憶部７２と、計時部７３と、通信部７４と、を備える。

制御部７１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。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７１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。

記憶部７２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７２は、制御部７１によって実行されるプログラム又はデータ、及び、制御部７１が各種処理を行うことにより生成又は取得するデータを記憶する。計時部７３は、ＲＴＣ（Real Time Clock）等の計時デバイスを備えており、膨張装置５０の電源がオフの間も計時を継続する。

通信部７４は、端末装置３０と通信するためのインタフェースを備える。通信部７４は、制御部７１の制御の下、端末装置３０と有線又は無線で通信する。例えば、通信部７４は、端末装置３０においてユーザから入力された光照射処理を開始する指示を、端末装置３０から取得する。また、通信部７４は、膨張装置５０の現在の状態を示す情報を端末装置３０に送信する。

図７に示すように、制御部７１は、機能的に、膨張処理手段として機能する膨張処理部８１と、速度決定手段として機能する速度決定部８２と、を備える。制御部７１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。

膨張処理部８１は、熱膨張性シート１００を膨張させる膨張処理を実行する。具体的に説明すると、膨張処理部８１は、搬送モータ５５によって照射部６０を移動させながら、照射部６０に光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。

図８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、膨張処理部８１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、膨張処理部８１は、照射部６０に光を照射させている状態で搬送モータ５５を駆動させることによって、照射部６０を、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に向けて移動させる。このように、膨張処理部８１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光を照射させる。

照射部６０によって光が照射されると、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が印刷された部分は発熱し、規定の膨張温度にまで加熱されると膨張する。規定の膨張温度は、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。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膨張すると、熱膨張性シート１００に立体画像が形成される。

このような熱膨張性シート１００の膨張処理において、照射部６０から照射される光の強さは、照射部６０に供給される電源電圧によって変化する。具体的に説明すると、ランプヒータ６１から照射される光エネルギーは、照射部６０に供給される電源電圧の変動率の約３．２乗倍程度、変化する。そのため、電源電圧が変動すると、照射部６０から照射される光の強さは大きく変化し、これに伴って熱膨張性シート１００の膨張の度合いも変化する。

図９に、照射部６０に供給される電源電圧と、熱膨張性シート１００の発泡高さと、の関係を示す。図９において、縦軸と横軸とは、それぞれ発泡高さと電源電圧とを変動率で示している。熱膨張性シート１００の発泡高さとは、熱膨張性シート１００が加熱されて膨張した際にその表面又は裏面から盛り上がった高さを意味する。なお、図９における数値は理解を容易にするための一例である。図１０及び図１１も同様である。

図９に示すように、照射部６０に供給される電源電圧が変動すると、熱膨張性シート１００の発泡高さは、電源電圧の変動率に応じて変動する。具体的には、熱膨張性シート１００の発泡高さは、電源電圧の変動率の２乗倍から３乗倍と大きく変動する。更には、照射部６０から照射される光の強さは、電源電圧の変動だけではなく、ランプヒータ６１の個体差、ランプヒータ６１の性能の劣化等によっても変動する。このように発泡高さが変動すると、熱膨張性シート１００を所望の高さに膨張させ難くなるため、熱膨張性シート１００に精度の良い立体画像を形成することが難しくなる。

このような熱膨張性シート１００の発泡高さの変動を抑えるため、膨張装置５０は、膨張処理部８１が膨張処理を実行する前の予熱処理（プレヒート）の際に、搬送モータ５５による照射部６０の移動速度を調整する。そのために、速度決定部８２は、温度センサ６３によって測定された反射板６２の温度に基づいて、搬送モータ５５による照射部６０の移動速度を決定する。

反射板６２はランプヒータ６１から照射される光を受けるため、反射板６２の温度は、ランプヒータ６１が点灯する（オンになる）と上昇し、ランプヒータ６１が消灯する（オフになる）と低下する。そして、ランプヒータ６１が点灯している際における反射板６２の温度の上昇の度合いは、ランプヒータ６１から照射される光の強さに応じて変化するため、照射部６０に供給される電源電圧の変動によって変化する。

図１０に、照射部６０に供給される電源電圧と、反射板６２の温度上昇速度と、の関係を示す。図１０に示すように、反射板６２の温度上昇速度は、照射部６０に供給される電源電圧と相関する。具体的に説明すると、電源電圧が大きくなると、照射部６０から照射される光エネルギーが大きくなるため、反射板６２の温度上昇速度は上がり、電源電圧が小さくなると、照射部６０から照射される光エネルギーが小さくなるため、反射板６２の温度上昇速度は下がる。このように、反射板６２の温度上昇速度は、照射部６０に供給される電源電圧、及び照射部６０から照射される光の強さの指標として用いることができる。

速度決定部８２は、照射部６０が熱膨張性シート１００に光を照射するのに先立って予備的に光を照射している際に、照射部６０から照射される光に基づいて、反射板６２の温度の上昇速度を取得する取得手段として機能する。具体的に説明すると、速度決定部８２は、反射板６２の温度の上昇速度として、温度センサ６３によって測定された温度の、規定時間の間における上昇値、すなわち規定時間の間における上昇温度を取得する。規定時間は、任意の長さの時間である。そして、速度決定部８２は、上昇温度に応じて反射板６２の温度の上昇速度を取得し、上昇速度に基づいて、照射部６０の移動速度を設定する。速度決定部８２は、照射部６０の移動速度を設定する設定手段として機能する。

照射部６０の移動速度は、熱膨張性シート１００を膨張させる際に、照射部６０を第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に向けて移動させる速度である。照射部６０の移動速度が変化すると、照射部６０が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで移動する移動時間、すなわち照射部６０による照射時間が変化するため、熱膨張性シート１００の各部分に照射される光の量も変化する。そのため、熱膨張性シート１００の発泡高さは、照射部６０の移動速度に応じて変化する。

図１１に、照射部６０の移動速度と、その移動速度で移動する照射部６０によって一定の強さの光が照射された場合における熱膨張性シート１００の発泡高さと、の関係を示す。図１１において、縦軸と横軸とは、それぞれ発泡高さと移動速度とを変化率で示している。図１１に示すように、照射部６０の移動速度が高くなるほど照射時間が短くなるため、熱膨張性シート１００の発泡高さは低くなる。これに対して、照射部６０の移動速度が低くなるほど照射時間が長くなるため、熱膨張性シート１００の発泡高さは高くなる。このように、照射部６０の移動速度を変更することによって、熱膨張性シート１００の発泡高さを調整することができる。

速度決定部８２は、図９から図１１に示した各パラメータの関係に基づいて、照射部６０に供給される電源電圧の変動を打ち消すように、照射部６０の移動速度を変更する。具体的に説明すると、速度決定部８２は、温度センサ６３によって測定された温度の、規定時間の間における上昇値が第１の値である場合よりも、上昇値が第１の値より大きい第２の値である場合の方が、照射部６０の移動速度を高い速度に決定する。言い換えると、速度決定部８２は、反射板６２の温度の上昇速度がより大きい場合に、照射部６０の移動速度をより高い速度に設定する。

具体的に説明すると、温度センサ６３によって測定された温度の上昇値が相対的に小さい第１の値である場合、すなわち反射板６２の温度上昇速度が相対的に低い場合には、ランプヒータ６１から照射される光の強さは相対的に小さい。そのため、速度決定部８２は、照射部６０の移動速度を相対的に低く設定することで、照射時間を長くする。これに対して、温度センサ６３によって測定された温度の上昇値が相対的に大きい第２の値である場合、すなわち反射板６２の温度上昇速度が相対的に高い場合には、ランプヒータ６１から照射される光の強さは相対的に大きい。そのため、速度決定部８２は、照射部６０の移動速度を相対的に高く設定することで、照射時間を短くする。

温度の上昇値から移動速度に変換するための情報は、変換テーブル又は変換式として記憶部７２に予め記憶されている。速度決定部８２は、記憶部７２に記憶された変換テーブルを参照して、或いは変換式を適用して、温度センサ６３によって測定された温度の上昇値に対応する移動速度を、照射部６０の移動速度として決定する。

膨張処理部８１は、このようにして速度決定部８２によって決定された移動速度で照射部６０を移動させながら、照射部６０に光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。上述したように、照射部６０の移動速度は、照射部６０に供給される電源電圧の変動を打ち消すように調整されている。そのため、電源電圧が変動したとしても、熱膨張性シート１００を所望の高さに膨張させることができ、熱膨張性シート１００に立体画像を精度良く形成することができる。

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。膨張処理部８１は、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、膨張処理部８１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内の空気を外部に排出する。また、膨張処理部８１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。

＜立体画像形成処理＞
以上のように構成された立体画像形成システム１において実行される立体画像形成処理の流れについて、図１２に示すフローチャート及び図１３（ａ）～（ｅ）に示す熱膨張性シート１００の断面図を参照して説明する。

第１に、ユーザは、立体画像が形成される前の熱膨張性シート１００を準備し、端末装置３０の操作部３３を介して、カラー画像データ、表面発泡データ及び裏面発泡データを指定する。そして、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の表面に光熱変換層１０４を印刷する（ステップＳ１）。光熱変換層１０４は、光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、指定された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１３（ａ）に示すように、インク受容層１０３上に光熱変換層１０４が形成される。

第２に、ユーザは、光熱変換層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によって光を照射する（ステップＳ２）。熱膨張性シート１００の表面に印刷された光熱変換層１０４は、照射された光を吸収することによって発熱する。その結果、図１３（ｂ）に示すように、熱膨張性シート１００のうちの光熱変換層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Ｓ３）。具体的に説明すると、印刷装置４０は、指定されたカラー画像データに従って、熱膨張性シート１００の表面に、シアンＣ、マゼンタＭ及びイエローＹの各インクを吐出する。その結果、図１３（ｃ）に示すように、インク受容層１０３及び光熱変換層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によって光を照射し、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Ｓ４）。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の裏面に光熱変換層１０６を印刷する（ステップＳ５）。光熱変換層１０６は、熱膨張性シート１００の表面に印刷された光熱変換層１０４と同様に、光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、指定された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１３（ｄ）に示すように、基材１０１の裏面に光熱変換層１０６が形成される。

第６に、ユーザは、光熱変換層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によって光を照射する（ステップＳ６）。熱膨張性シート１００の裏面に印刷された光熱変換層１０６は、照射された光を吸収することによって発熱する。その結果、図１３（ｅ）に示すように、熱膨張性シート１００のうちの光熱変換層１０６が印刷された部分が盛り上がって膨張する。

なお、図１３（ａ）～（ｅ）では、理解を容易にするため、光熱変換層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のうちの光熱変換層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にカラーの立体画像が形成される。光熱変換層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光熱変換層１０４，１０６の濃淡を調整することで、様々な形状の立体画像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１２におけるステップＳ５，Ｓ６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１２におけるステップＳ１，Ｓ２は省略される。また、ステップＳ３におけるカラー画像の印刷は、ステップＳ６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Ｓ３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及び光熱変換層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。

次に、図１４に示すフローチャートを参照して、ステップＳ２，Ｓ６において、膨張装置５０によって実行される処理の詳細について説明する。

ステップＳ２において、ユーザは、熱膨張性シート１００をその表面を上側に向けてトレイ５３に設置して、膨張装置５０に挿入する。また、ステップＳ６において、ユーザは、熱膨張性シート１００をその裏面を上側に向けてトレイ５３に設置して、膨張装置５０に挿入する。その後、ユーザは、端末装置３０の操作部３３を操作して、熱膨張性シート１００を膨張させる指示を入力する。膨張装置５０の制御部７１は、このようにしてユーザから入力された指示を端末装置３０から受信すると、図１４に示す処理を開始する。

処理を開始すると、制御部７１は、熱膨張性シート１００が正しく設置されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的に説明すると、制御部７１は、トレイ５３に設けられたセンサを介して、トレイ５３上の適正な位置に熱膨張性シート１００が設置されているか否かを判定する。

熱膨張性シート１００が正しく設置されていない場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、制御部７１は、処理をステップＳ１１に留める。このとき、制御部７１は、警告を発することで、熱膨張性シート１００が正しく設置されていない旨をユーザに報知し、熱膨張性シート１００を正しく設置するようにユーザに要求する。

熱膨張性シート１００が正しく設置されている場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、制御部７１は、バーコードリーダ６５を介して熱膨張性シート１００の裏面に付されたバーコードＢを読み取れたか否かを判定する（ステップＳ１２）。バーコードＢは、熱膨張性シート１００の使用の可否を判定するための識別子であって、トレイ５３に設置された熱膨張性シート１００の奥側の端部に設けられている。

熱膨張性シート１００に付されたバーコードＢを読み取ることがでなかった場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、制御部７１は、処理をステップＳ１１に戻す。このとき、制御部７１は、熱膨張性シート１００が使用できない旨をユーザに報知して、熱膨張性シート１００を適正なものに交換するようにユーザに要求する。

バーコードＢを読み取ることができた場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、制御部７１は、予熱処理（プレヒート）を実行する（ステップＳ１３）。予熱処理は、膨張装置５０が主要動作である膨張処理を開始する前に、照射部６０及び熱膨張性シート１００を予備的に加熱する処理である。膨張処理部８１は、熱膨張性シート１００を膨張させる前に、照射部６０に光を照射させて予熱する予熱処理を実行する。予熱処理の詳細については、図１５に示すフローチャートを参照して説明する。

図１５に示す予熱処理を開始すると、制御部７１は、ランプヒータ６１を点灯する（ステップＳ２１）。具体的に説明すると、制御部７１は、円滑に膨張処理を実行できるように、ランプヒータ６１を点灯して照射部６０を予め加熱して温めておく。このとき、制御部７１は、必要に応じて搬送モータ５５を駆動し、照射部６０を第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間で往復移動させて、熱膨張性シート１００の全体を満遍なく温める。これにより、膨張処理において熱膨張性シート１００が局所的に加熱されることを抑制する。

ランプヒータ６１を点灯すると、ランプヒータ６１から光が照射される反射板６２の温度は上昇し始める。このとき、制御部７１は、反射板６２の温度の上昇速度を測定する（ステップＳ２２）。具体的に説明すると、温度センサ６３は、予熱処理の際に、反射板６２の温度を測定する。制御部７１は、温度センサ６３によって測定された温度を参照して、ランプヒータ６１の点灯を開始した後の規定時間の間における反射板６２の温度の上昇値を取得する。ステップＳ２２は、測定ステップの一例である。

反射板６２の温度上昇速度を測定すると、制御部７１は、反射板６２の温度が所定温度まで上昇したか否かを判定する（ステップＳ２３）。所定温度は、予熱処理における上限温度であって、予熱処理において熱膨張性シート１００が膨張を開始しないように、規定の膨張温度未満の温度（例えば７０℃）に設定される。反射板６２の温度が所定温度まで上昇していない場合（ステップＳ２３；ＮＯ）、制御部７１は、ステップＳ２３に留まり、反射板６２の温度が所定温度まで上昇するまで待機する。

最終的に、反射板６２の温度が所定温度まで上昇すると（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、制御部７１は、ランプヒータ６１を消灯する（ステップＳ２４）。その後、制御部７１は、必要に応じて、冷却部６４を駆動させて照射部６０を冷却し、反射板６２の温度を例えば４０℃に低下させる。

ランプヒータ６１を消灯すると、制御部７１は、ステップＳ２２において測定した反射板６２の温度上昇速度に応じて、照射部６０の移動速度を決定する（ステップＳ２５）。具体的に説明すると、制御部７１は、反射板６２の温度上昇速度が相対的に高い場合には、ランプヒータ６１から照射される光エネルギーが相対的に大きいことが推定されるため、照射部６０の移動速度を相対的に高い速度に決定して、照射時間を短くする。これに対して、制御部７１は、反射板６２の温度上昇速度が相対的に低い場合には、ランプヒータ６１から照射される光エネルギーが相対的に小さいことが推定されるため、照射部６０の移動速度を相対的に低い速度に決定して、照射時間を長くする。ステップＳ２５において、制御部７１は、速度決定部８２として機能する。ステップＳ２５は、速度決定ステップの一例である。以上によって、図１５に示した予熱処理は終了する。

なお、制御部７１は、図１５に示した予熱処理を、膨張装置５０が膨張処理を実行する度に実行しても良いし、膨張装置５０に電源が投入された直後、又は、膨張装置５０が予め定められた時間以上に亘って膨張処理を実行していない場合にのみ実行しても良い。

図１４に示すフローチャートに戻る。予熱処理を実行した後、制御部７１は、膨張処理を実行する（ステップＳ１４）。具体的に説明すると、制御部７１は、ランプヒータ６１を点灯させて、照射部６０に光を照射させる。そして、制御部７１は、図８に示したように、搬送モータ５５を駆動させることによって、光を照射している照射部６０を、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に向けて移動させる。このとき、制御部７１は、照射部６０を、ステップＳ２５において決定した移動速度で移動させる。これにより、制御部７１は、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して、熱膨張性シート１００を膨張させる。ステップＳ１４において、制御部７１は、膨張処理部８１として機能する。ステップＳ１４は、膨張ステップの一例である。

以上説明したように、実施形態１に係る膨張装置５０は、反射板６２の温度上昇速度に応じて照射部６０の移動速度を決定し、決定した移動速度で照射部６０を移動させながら照射部６０に光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。反射板６２の温度上昇速度を用いることで、照射部６０から照射される光の強さを精度良く推定することができるため、照射部６０から照射される光の強さの変動を打ち消すように、照射部６０の移動速度を調整することができる。そのため、例えば照射部６０に供給される電源電圧の変動によって、照射部６０から照射される光の強さが変動したとしても、熱膨張性シート１００を精度良く膨張させることができる。

一般的に、電源電圧を安定させる方法として、安定化電源を介在させる方法と、電源電圧の変動を検知して照射部６０への供給電力を制御する方法と、が知られている。しかしながら、安定化電源を介在させる方法として知られているスライダック方式、タップ切替方式、位相制御方式等による方法は、いずれも装置の大型化とコストの増加につながる。また、電源電圧の変動を検知するためには、低電圧への変換及びＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換による検知精度の問題があり、更にノイズ除去等の対策が必要となるため、装置の大型化とコストの増加につながる。

また、照射部６０に供給される電源電圧を安定させたとしても、ランプヒータ６１の個体差、ランプヒータ６１の性能の劣化等の要因によっても、照射部６０から照射される光の強さは変動する。このような要因による変動は、検知して解消することがそもそも難しい。

実施形態１に係る膨張装置５０によれば、反射板６２の温度を測定するという簡単な構成と、照射部６０の移動速度を調整するという簡単な方法とによって、電源電圧の変動、ランプヒータ６１の個体差、ランプヒータ６１の性能の劣化等を加味した熱膨張性シート１００の膨張処理を実行することができる。特に、反射板６２の温度を測定することは、照射部６０が通常の照射動作を実行するために元々必要である。そのため、実施形態１に係る膨張装置５０は、構成を追加すること無く、簡単な構成で熱膨張性シート１００を精度良く膨張させることができる。

（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。

実施形態１に係る膨張装置５０は、トレイ５３に固定された熱膨張性シート１００の表面又は裏面に沿って照射部６０を移動させながら、照射部６０に光を照射させることによって、熱膨張性シート１００を膨張させた。これに対して、実施形態２に係る膨張装置１５０は、熱膨張性シート１００を移動させながら、特定の位置に固定された照射部６０に光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。

図１６に、実施形態２に係る膨張装置１５０の構成を示す。図１６に示すように、膨張装置１５０は、筐体１５１と、搬入部１５２と、排出部１５３と、搬送ローラ対１５６，１５７と、搬送ガイド１５８，１５９と、照射部１６０と、バーコードリーダ１６５と、リフレクタ１６６と、制御基板１７０と、を備える。

搬入部１５２は、熱膨張性シート１００を搬入するための機構である。ユーザは、熱膨張性シート１００の表面に光を照射して膨張させる場合には、熱膨張性シート１００を、その表面を上側に向けて搬入部１５２にセットする。また、ユーザは、熱膨張性シート１００の裏面に光を照射して膨張させる場合には、熱膨張性シート１００を、その裏面を上側に向けて搬入部１５２にセットする。搬入部１５２に設置された熱膨張性シート１００は、搬送ガイド１５８，１５９によってガイドされながら、搬送ローラ対１５６，１５７によって筐体１５１の内部に搬送される。

バーコードリーダ１６５は、熱膨張性シート１００の裏面に付されたバーコードＢを読み取る読み取り手段として機能する。リフレクタ１６６は、光を反射するミラーであって、バーコードリーダ１６５に対して熱膨張性シート１００の搬送路を挟んで反対側に設置されている。バーコードリーダ１６５は、熱膨張性シート１００が表面を上側に向けて搬入部１５２にセットされた場合、熱膨張性シート１００の裏面に付されたバーコードＢを、リフレクタ１６６を介して読み取る。これに対して、熱膨張性シート１００が裏面を上側に向けて搬入部１５２にセットされた場合、バーコードリーダ１６５は、熱膨張性シート１００の裏面に付されたバーコードＢを、リフレクタ１６６を介さずに直接読み取る。

膨張装置１５０は、バーコードリーダ１６５によってバーコードＢを読み取ることができたか否かに応じて、搬入部１５２にセットされた媒体が膨張装置１５０で使用可能か否かを判別する。膨張装置１５０は、熱膨張性シート１００に付されたバーコードＢをバーコードリーダ１６５によって読み取ることができた場合、熱膨張性シート１００を筐体１５１の内部に搬入する。これに対して、膨張装置１５０は、熱膨張性シート１００に付されたバーコードＢをバーコードリーダ１６５によって読み取ることがでなかった場合、熱膨張性シート１００を筐体１５１の内部に搬入しない。これにより、膨張装置１５０の誤動作を抑制する。

搬送ローラ対１５６，１５７は、搬入部１５２によって搬入された熱膨張性シート１００を挟持して、搬送ガイド１５８，１５９に沿って搬送する。搬送ローラ対１５６，１５７は、図１７に示すように、搬送モータ１５５と少なくとも１個のローラ歯車を介して接続されている。搬送モータ１５５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る。搬送ローラ対１５６，１５７は、搬送モータ１５５の回転に伴う駆動力を動力源として回転し、熱膨張性シート１００を、その表面又は裏面を照射部１６０に向けながら搬送する。

熱膨張性シート１００は、搬送ローラ対１５６，１５７によって搬送されながら、照射部１６０によって照射される光を受ける。その結果、熱膨張性シート１００のうちの光熱変換層１０４，１０６が印刷された部分が過熱されて膨張する。このように加熱されて膨張した熱膨張性シート１００は、排出部１５３から排出される。搬送ローラ対１５６，１５７は、搬送モータ１５５と協働することによって、熱膨張性シート１００と照射部１６０とを相対的に移動させる移動手段として機能する。

照射部１６０は、光を照射する機構であって、搬送ローラ対１５６，１５７によって搬送される熱膨張性シート１００に光を照射する照射手段として機能する。図１７に示すように、照射部１６０は、ランプヒータ１６１と、反射板１６２と、温度センサ１６３と、冷却部１６４と、を備える。これらは、それぞれ実施形態１におけるランプヒータ６１、反射板６２、温度センサ６３及び冷却部６４と同様であるため、説明を省略する。言い換えると、照射部１６０は、実施形態１における照射部６０と同様の構成及び機能を備える。但し、照射部１６０は、特定の位置に固定されており、実施形態１における照射部６０のように移動しない。

制御基板１７０は、実施形態１における制御基板７０と同様に、制御部７１と、記憶部７２と、計時部７３と、通信部７４と、を備える。制御部７１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、膨張処理部８１及び速度決定部８２のそれぞれとして機能する。

膨張処理部８１は、搬送ローラ対１５６，１５７によって熱膨張性シート１００を移動させながら、照射部１６０に光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。具体的に説明すると、膨張処理部８１は、搬入部１５２から熱膨張性シート１００が搬入されたことに応答して、照射部１６０に電源電圧を供給してランプヒータ１６１を点灯させる。そして、膨張処理部８１は、照射部１６０に光を照射させている状態で、搬送モータ１５５を駆動させることによって、搬送ローラ対１５６，１５７に熱膨張性シート１００を搬送させる。これにより、熱膨張性シート１００の表面又は裏面の全体に亘って光が照射される。

速度決定部８２は、温度センサ１６３によって測定された反射板１６２の温度に基づいて、搬送ローラ対１５６，１５７によって搬送される熱膨張性シート１００の移動速度（搬送速度）を決定する。速度決定部８２が熱膨張性シート１００の移動速度を決定する方法は、実施形態１において照射部６０の移動速度を決定する方法と同様である。

具体的に説明すると、熱膨張性シート１００の移動速度が高くなるほど、照射部１６０による照射時間が短くなるため、熱膨張性シート１００の各部分に照射される光の量は減少する。これに対して、熱膨張性シート１００の移動速度が低くなるほど、照射時間が長くなるため、熱膨張性シート１００の各部分に照射される光の量は増加する。このような関係に基づいて、速度決定部８２は、照射部１６０から照射される光の強さの変動を打ち消すように、熱膨張性シート１００の移動速度を決定する。

速度決定部８２は、予熱処理の際における反射板１６２の温度上昇速度として、温度センサ１６３によって測定された温度の、規定時間の間における上昇値を取得する。そして、速度決定部８２は、取得した上昇値に応じて、熱膨張性シート１００の移動速度を決定する。具体的に説明すると、速度決定部８２は、反射板１６２の温度の上昇値が第１の値である場合よりも、上昇値が第１の値より大きい第２の値である場合の方が、熱膨張性シート１００の移動速度を高い速度に決定する。

膨張処理部８１は、速度決定部８２によって決定された移動速度で、搬送ローラ対１５６，１５７によって熱膨張性シート１００を移動させながら、照射部１６０に光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。上述したように、熱膨張性シート１００の移動速度は、照射部１６０から照射される光の強さの変動を打ち消すように調整されている。そのため、電源電圧が変動したとしても、熱膨張性シート１００を所望の高さに膨張させることができ、熱膨張性シート１００に立体画像を精度良く形成することができる。

以上説明したように、実施形態２に係る膨張装置１５０は、反射板１６２の温度上昇速度に応じて熱膨張性シート１００の移動速度を決定し、決定した移動速度で熱膨張性シート１００を移動させながら照射部１６０に光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。反射板１６２の温度上昇速度を用いることで、照射部１６０から照射される光の強さを精度良く推定することができるため、照射部１６０から照射される光の強さの変動を打ち消すように、熱膨張性シート１００の移動速度を調整することができる。そのため、例えば照射部１６０に供給される電源電圧の変動によって、照射部１６０から照射される光の強さが変動したとしても、熱膨張性シート１００を精度良く膨張させることができる。

このように、熱膨張性シート１００と照射部６０，１６０とを相対的に移動させることができれば、実施形態２のように熱膨張性シート１００を移動させる方式の膨張装置１５０においても、実施形態１と同様に、熱膨張性シート１００を精度良く膨張させることができる。

（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、速度決定部８２は、温度センサ６３によって測定された温度の上昇速度に応じて、熱膨張性シート１００と照射部６０との相対的な移動速度を決定した。しかしながら、本発明において、速度決定部８２は、温度センサ６３によって測定された温度が規定温度分上昇するのに要した上昇時間に応じて、移動速度を決定しても良い。

温度センサ６３によって測定された温度の上昇時間に応じて照射部６０の移動速度を決定する場合、速度決定部８２は、予熱処理の際に、計時部７３の機能によって、反射板６２の温度が第１の温度（例えば４０℃）から第２の温度（例えば７０℃）まで上昇するのに要した上昇時間を測定する。そして、速度決定部８２は、上昇時間に応じて、反射板６２の温度の上昇速度を取得する。この上昇時間は、温度の上昇速度とは逆に、照射部６０から照射される光エネルギーが相対的に大きくなると、短くなり、照射部６０から照射される光エネルギーが相対的に小さくなると、長くなる。そのため、速度決定部８２は、上昇時間が第１の時間である場合よりも、上昇時間が第１の時間より長い第２の時間である場合の方が、移動速度を低い速度に決定する。言い換えると、速度決定部８２は、上昇時間がより長い場合に、移動速度をより低い速度に決定する。その他の構成については、上昇速度を用いる場合と同様である。

また、上記実施形態では、温度センサ６３は、照射部６０から照射された光を受ける被照射体として、反射板６２の温度を測定した。しかしながら、照射部６０から照射された光を受ける被照射体であれば、反射板６２では無くとも、その温度を測定することによって、照射部６０から照射されている光の強さを推定することができる。そのため、本発明において、温度センサ６３は、反射板６２以外の対象の温度を測定しても良い。また、温度センサ６３は、被照射体に限らず、膨張装置５０内の所定位置の温度を測定しても良い。

上記実施形態では、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の構成はこれに限らない。例えば、熱膨張性シート１００は、インク受容層１０３を備えなくても良い。或いは、熱膨張性シート１００は、基材１０１と熱膨張層１０２との間、又は、熱膨張層１０２とインク受容層１０３との間に、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５０，１５０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５０，１５０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。

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、光熱変換層１０４，１０６は、光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、光熱変換層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、膨張装置５０，１５０の制御部７１は、ＣＰＵを備えており、ＣＰＵの機能によって、膨張処理部８１及び速度決定部８２のそれぞれとして機能した。しかし、本発明に係る膨張装置５０，１５０において、制御部７１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、膨張処理部８１及び速度決定部８２のそれぞれ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膨張装置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、膨張装置を制御するコンピュータに、上記実施形態で例示した膨張装置５０，１５０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膨張装置５０，１５０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（Compact Disc）－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）－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）
熱膨張性シートに光を照射する照射手段と、
前記熱膨張性シートと前記照射手段とを相対的に移動させる移動手段と、
前記照射手段が前記熱膨張性シートに光を照射するのに先立って予備的に光を照射している際に、前記照射手段から照射される光に基づいて、所定位置の温度の上昇速度を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記移動手段による前記熱膨張性シートと前記照射手段との相対的な移動速度を設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定された前記移動速度で、前記移動手段によって前記熱膨張性シートと前記照射手段とを相対的に移動させながら、前記照射手段に光を照射させる制御手段と、
を備えることを特徴とする膨張装置。
（付記２）
前記取得手段は、前記所定位置の規定時間の間における上昇温度に応じて、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得する、
ことを特徴とする付記１に記載の膨張装置。
（付記３）
前記取得手段は、前記所定位置で規定温度分上昇するのに要した上昇時間に応じて、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得する、
ことを特徴とする付記１に記載の膨張装置。
（付記４）
前記設定手段は、前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度がより大きい場合に、前記移動速度をより高い速度に設定する、
ことを特徴とする付記１から３のいずれか１つに記載の膨張装置。
（付記５）
前記移動手段は、前記照射手段を、前記熱膨張性シートの表面又は裏面に沿って移動させ、
前記設定手段は、前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記移動手段による前記照射手段の移動速度を設定し、
前記制御手段は、前記設定手段によって設定された前記移動速度で、前記移動手段によって前記照射手段を移動させながら、前記照射手段に光を照射させる、
ことを特徴とする付記１から４のいずれか１つに記載の膨張装置。
（付記６）
前記移動手段は、前記熱膨張性シートを移動させ、
前記設定手段は、前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記移動手段による前記熱膨張性シートの移動速度を設定し、
前記制御手段は、前記設定手段によって設定された前記移動速度で、前記移動手段によって前記熱膨張性シートを移動させながら、前記照射手段に光を照射させる、
ことを特徴とする付記１から４のいずれか１つに記載の膨張装置。
（付記７）
前記制御手段は、前記熱膨張性シートを膨張させる前に、前記照射手段を予熱する予熱処理を実行し、
前記取得手段は、前記予熱処理の際に、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得する、
ことを特徴とする付記１から６のいずれか１つに記載の膨張装置。
（付記８）
前記照射手段から照射される光を受ける被照射体を備え、
前記取得手段は、
前記被照射体の温度の前記上昇速度を取得する、
ことを特徴とする付記１から７のいずれか１つに記載の膨張装置。
（付記９）
前記被照射体は、前記照射手段から照射される光を前記熱膨張性シートに向けて反射する反射板である、
ことを特徴とする付記８に記載の膨張装置。
（付記１０）
付記１から９のいずれか１つに記載の膨張装置と、
前記熱膨張性シートの表面又は裏面に、前記照射手段から照射される光を熱に変換する光熱変換層を印刷する印刷装置と、を備え、
前記制御手段は、前記印刷装置によって前記光熱変換層が印刷された前記熱膨張性シートと前記照射手段とを相対的に移動させながら、前記照射手段に光を照射させることによって、前記熱膨張性シートのうちの前記光熱変換層が印刷された部分を膨張させる、
ことを特徴とする立体画像形成システム。
（付記１１）
膨張装置が実行する熱膨張性シートの膨張方法であって、
照射部が前記熱膨張性シートに光を照射するのに先立って予備的に光を照射している際に、前記照射部から照射される光に基づいて、所定位置の温度の上昇速度を取得する取得ステップと、
前記取得ステップによって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記熱膨張性シートと前記照射部との相対的な移動速度を設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定された前記移動速度で、前記熱膨張性シートと前記照射部とを相対的に移動させながら、前記照射部に光を照射させる制御ステップと、
を含むことを特徴とする熱膨張性シートの膨張方法。
（付記１２）
コンピュータを、
熱膨張性シートと光を照射する照射部とを相対的に移動させる移動手段、
前記照射部が前記熱膨張性シートに光を照射するのに先立って予備的に光を照射している際に、前記照射部から照射される光に基づいて、所定位置の温度の上昇速度を取得する取得手段、
前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記移動手段による前記熱膨張性シートと前記照射部との相対的な移動速度を設定する設定手段、
前記設定手段によって設定された前記移動速度で、前記移動手段によって前記熱膨張性シートと前記照射部とを相対的に移動させながら、前記照射部に光を照射させる制御手段、
として機能させるためのプログラム。

１…立体画像形成システム、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、５０，１５０…膨張装置、５１，１５１…筐体、５２…挿入部、５３…トレイ、５４…換気部、５５，１５５…搬送モータ、５６…搬送レール、６０，１６０…照射部、６１，１６１…ランプヒータ、６２，１６２…反射板、６３，１６３…温度センサ、６４，１６４…冷却部、６５，１６５…バーコードリーダ、６９…電源基板、７０，１７０…制御基板、７１…制御部、７２…記憶部、７３…計時部、７４…通信部、８１…膨張処理部、８２…速度決定部、１００…熱膨張性シート、１０１…基材、１０２…熱膨張層、１０３…インク受容層、１０４，１０６…光熱変換層、１０５…カラーインク層、１５２…搬入部、１５３…排出部、１５６，１５７…搬送ローラ対、１５８，１５９…搬送ガイド、１６６…リフレクタ、Ｂ…バーコード、Ｄ１…副走査方向、Ｄ２…主走査方向

Claims (11)

1. 熱膨張性シートに光を照射する照射手段と、
   前記熱膨張性シートと前記照射手段とを相対的に移動させる移動手段と、
   前記照射手段が前記熱膨張性シートに光を照射して前記熱膨張性シートを膨張させるのに先立って予備的に光を照射している際に、所定位置の温度の上昇速度を取得する取得手段と、
   前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記移動手段による前記熱膨張性シートと前記照射手段との相対的な移動速度を設定する設定手段と、
   前記設定手段によって設定された前記移動速度で、前記移動手段によって前記熱膨張性シートと前記照射手段とを相対的に移動させながら、前記照射手段によって光を照射させて、前記熱膨張性シートを膨張させる制御手段と、
   を備え、
   前記取得手段は、前記所定位置の規定時間の間における上昇温度に応じて、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得するか、又は、前記所定位置で規定温度分上昇するのに要した上昇時間に応じて、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得する、
   ことを特徴とする膨張装置。
2. 前記設定手段は、前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度がより大きい場合に、前記移動速度をより高い速度に設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の膨張装置。
3. 前記移動手段は、前記照射手段を、前記熱膨張性シートの表面又は裏面に沿って移動させ、
   前記設定手段は、前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記移動手段による前記照射手段の移動速度を設定し、
   前記制御手段は、前記設定手段によって設定された前記移動速度で、前記移動手段によって前記照射手段を移動させながら、前記照射手段によって光を照射させて、前記熱膨張性シートを膨張させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の膨張装置。
4. 前記移動手段は、前記熱膨張性シートを移動させ、
   前記設定手段は、前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記移動手段による前記熱膨張性シートの移動速度を設定し、
   前記制御手段は、前記設定手段によって設定された前記移動速度で、前記移動手段によって前記熱膨張性シートを移動させながら、前記照射手段によって光を照射させて、前記熱膨張性シートを膨張させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の膨張装置。
5. 前記制御手段は、前記熱膨張性シートを膨張させる前に、前記照射手段を予熱する予熱処理を実行し、
   前記取得手段は、前記予熱処理の際に、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の膨張装置。
6. 前記制御手段は、前記予熱処理において、前記熱膨張性シートの膨張が開始しないように設定された温度に基づく温度制御を行うことで、前記熱膨張性シートを予熱する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の膨張装置。
7. 前記照射手段から照射される光を受ける被照射体を備え、
   前記取得手段は、
   前記所定位置としての前記被照射体の温度の前記上昇速度を取得する、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の膨張装置。
8. 前記被照射体は、前記照射手段から照射される光を前記熱膨張性シートに向けて反射する反射板である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の膨張装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の膨張装置と、
   前記熱膨張性シートの表面又は裏面に、前記照射手段から照射される光を熱に変換する光熱変換層を印刷する印刷装置と、を備え、
   前記制御手段は、前記印刷装置によって前記光熱変換層が印刷された前記熱膨張性シートと前記照射手段とを相対的に移動させながら、前記照射手段によって光を照射させることによって、前記熱膨張性シートのうちの前記光熱変換層が印刷された部分を膨張させる、
   ことを特徴とする立体画像形成システム。
10. 膨張装置が実行する熱膨張性シートの膨張方法であって、
    照射部が前記熱膨張性シートに光を照射して前記熱膨張性シートを膨張させるに先立って予備的に光を照射している際に、所定位置の温度の上昇速度を取得する取得ステップと、
    前記取得ステップによって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記熱膨張性シートと前記照射部との相対的な移動速度を設定する設定ステップと、
    前記設定ステップで設定された前記移動速度で、前記熱膨張性シートと前記照射部とを相対的に移動させながら、前記照射部によって光を照射させて、前記熱膨張性シートを膨張させる制御ステップと、
    を含み、
    前記取得ステップは、前記所定位置の規定時間の間における上昇温度に応じて、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得するか、又は、前記所定位置で規定温度分上昇するのに要した上昇時間に応じて、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得する、ことを含む、
    ことを特徴とする熱膨張性シートの膨張方法。
11. コンピュータを、
    熱膨張性シートと光を照射する照射部とを移動手段により相対的に移動させる移動制御手段、
    前記照射部が前記熱膨張性シートに光を照射して前記熱膨張性シートを膨張させるのに先立って予備的に光を照射している際に、所定位置の温度の上昇速度を取得する取得手段、
    前記取得手段によって取得された温度の前記上昇速度に基づいて、前記移動手段による前記熱膨張性シートと前記照射部との相対的な移動速度を設定する設定手段、
    前記設定手段によって設定された前記移動速度で、前記移動手段によって前記熱膨張性シートと前記照射部とを相対的に移動させながら、前記照射部によって光を照射させて、前記熱膨張性シートを膨張させる制御手段、
    として機能させるためのプログラムであって、
    前記取得手段は、前記所定位置の規定時間の間における上昇温度に応じて、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得するか、又は、前記所定位置で規定温度分上昇するのに要した上昇時間に応じて、前記所定位置の温度の前記上昇速度を取得する、
    ことを特徴とするプログラム。

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