JPH08216511A - 立体画像形成用シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常のサーマルヘッドを使用した安価な熱転
写装置を用いた場合でも、品質の高い熱転写画像を形成
することが可能な立体画像形成用シートを提供するこ
と。 【構成】 基材６２に発泡剤６３を含有した熱膨張層６
１を塗布形成後、カレンダー加工を施すことにより、得
られた熱膨張性シート６０の表面平滑度をベック平滑度
で２００秒以上とする。これにより、通常の安価なサー
マルヘッドを使用した熱転写装置であっても、熱膨張性
シート６０の表面に、かすれ等のない良好な熱転写画像
を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体画像形成用シート
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の立体画像形成用シートに
ついては、例えば、特公昭５９ー３５３５９号公報に、
熱膨張性シート表面に、その熱膨張性シートよりも光吸
収性の高い材料で所望の画像を形成し、その表面に光照
射を行い、光吸収の差を利用して画像形成部を加熱隆起
させる技術が示されている。

【０００３】また、特開昭６１ー７２５８９号公報に
は、発泡記録体上に熱転写方式により光吸収性の高い材
料から成る画像を形成し、その上から光照射を行い、形
成画像の光吸収性を利用して前記発泡記録体上に形成画
像に応じた凹凸パターンを形成する技術が示されてい
る。

【０００４】しかし、熱転写方式により画像を形成する
場合、被転写物の表面平滑度が、その形成画像の品位に
極めて大きな影響を及ぼすという問題があった。

【０００５】ここで、従来の熱膨張性シート８０の断面
図を図８に示す。この熱膨張性シート８０は、基材８２
上に熱膨張層８１を形成したものである。熱膨張層８１
は、後に詳述するように粒径１０〜２０μｍの大きさの
カプセルを、少量のバインダーに分散して塗工すること
により得られる。従って、この熱膨張性シート８０の表
面は、平滑度が低くなっており、表面平滑度を評価する
ために一般的に用いられる指針であるベック平滑度で表
現すると数十秒である。

【０００６】また、図８に示すような表面平滑度の低い
熱膨張性シート８０に、通常の熱転写方式で画像を形成
する場合の模式図を図９に示す。熱膨張性シート８０の
表面は凹凸が激しく、この熱膨張性シート８０に熱転写
を行う場合、インクリボン７２が接触している熱膨張性
シート８０の凸部だけにしかインク層が転写されない。
このため、熱転写によって得られる画像にはかすれが発
生しやすくなっている。このようなかすれの多い熱転写
像をもつ熱膨張性シートに光照射を施して、画像部分を
立体化させた場合、均一な熱膨張が起こらないため、得
られる立体画像は精度の低いものとなってしまう。従っ
て、精度の高い立体画像を得るためには、かすれのない
均一な熱転写画像を形成することが必須である。

【０００７】そこで、凹凸の激しい熱膨張性シートに対
して、かすれのない熱転写画像を形成することに関して
は、発熱体が基板の端部に形成された、いわゆる端面ヘ
ッドタイプのサーマルヘッドが開発され、実際に使用も
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記端
面ヘッドタイプのサーマルヘッドを作成するためには、
基板上の端部近くに発熱体を形成後、基板に切削加工を
施して、発熱体を基板端部に位置するようにする後加工
が必要となる。このため、端面ヘッドタイプのサーマル
ヘッドは通常のサーマルヘッドと比較すると非常に高価
なものとなってしまうという問題があった。

【０００９】そして、サーマルヘッドは熱転写装置に使
用される部品の中でも特に高価な部品であるから、表面
平滑度の低い前記熱膨張性シート８０に品質の良い画像
を形成する目的で上述したような端面ヘッドタイプのサ
ーマルヘッドを使用すると、熱転写装置全体も高価なも
のとなってしまっていた。

【００１０】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、通常のサーマルヘッドを使用し
た安価な熱転写装置を用いた場合でも、品質の高い熱転
写画像を得ることが可能な立体画像形成用シートを提供
することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の立体画像形成用シートは、基材上に加熱に
より発泡する材料から成る発泡層を備えた熱膨張性シー
トの前記発泡層上面に光吸収性の高い材料により画像や
文字等を形成し、その発泡層上面に赤外線を含む光を照
射することにより、前記画像や文字等が形成されている
部分の下方に位置する前記発泡層を加熱、発泡させ、前
記熱膨張性シート上に前記画像や文字等の形状に応じた
凹凸パターンを形成するようにした立体画像形成用シー
トにおいて、前記熱膨張性シートの発泡層の表面を平滑
化する。

【００１２】また、前記熱膨張性シートの発泡層の表面
平滑度をベック平滑度で２００秒以上に設定することが
望ましい。

【００１３】さらに、前記熱膨張性シートにカレンダー
加工を施すことにより、前記発泡層の表面を平滑化する
ことが望ましい。

【００１４】また、前記基材の前記発泡層とは反対側の
面に粘着剤層を形成し、その粘着剤層に剥離層をもつ剥
離紙を剥離可能に貼り合わせるように構成しても良い。

【００１５】

【作用】上記の構成を有する立体画像形成用シートによ
れば、熱膨張性シートの発泡層の表面を平滑化すること
により、通常の安価なサーマルヘッドを用いた場合であ
っても、前記発泡層上に良好な熱転写画像を形成するこ
とができる。

【００１６】また、熱膨張性シートの発泡層の表面平滑
度をベック平滑度で２００秒以上に設定しているので、
確実に、前記発泡層上に良好な熱転写画像を形成するこ
とができ、これによって、精度の高い凹凸パターンを得
ることができる。

【００１７】さらに、熱膨張性シートにカレンダー加工
を施すことにより、容易に、かつ確実に前記発泡層の表
面を平滑化することができる。

【００１８】そして、前記基材の前記発泡層とは反対側
の面に粘着剤層が形成され、その粘着剤層に剥離層をも
つ剥離紙が剥離可能に貼り合わされているので、所望の
場所に容易に、凹凸パターンが形成されたシートを貼り
付けることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の立体画像形成用シートを具体
化した実施例を図面を参照して説明する。

【００２０】本発明の立体画像形成用シートを構成する
熱膨張性シートの断面図を図１に示す。熱膨張性シート
６０は、基材６２上に熱膨張層６１が積層されて形成さ
れたものである。この熱膨張層６１が本発明の発泡層を
構成している。

【００２１】熱膨張層６１は、熱可塑性樹脂中に発泡剤
６３が分散されて構成されている。

【００２２】前記発泡剤６３には、炭酸水素ナトリウム
等の重炭酸塩、各種過酸化物、ジアゾアミノベンゼン、
パラジカルボン酸アルミニウム、及びアゾビスイソブチ
ロニトリル等のアゾ化合物等の熱分解により無毒性のガ
スを発生するものが好適に用いられる。

【００２３】また、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からなる殻材の内部にプロパンや
ブタン、プロパン等の低沸点の気化性物質を封入して、
直径１０〜２０μｍのマイクロカプセル化した熱膨張性
カプセルを、発泡剤６３として用いても良い。

【００２４】これらの発泡剤６３を、バインダーとして
用いる樹脂の溶液あるいはエマルジョン中に、ロールミ
ル、サンドミル等の公知の分散装置を用いて分散する。
この分散液が、公知の塗布装置を用いて、基材６２上に
塗布され、さらに乾燥されて熱膨張層６１が形成され
る。

【００２５】前記バインダー用の樹脂には、発泡剤６３
が加熱されることにより熱分解して、ガスを発生した
時、あるいは熱膨張性カプセルが熱膨張した時に、同時
に熱軟化して安定な発泡層を形成できるように、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
が好適に用いられる。

【００２６】次に、基材６２に要求される特性として
は、平滑であること、耐水性があること、引張強度があ
ることの他、発泡剤６３が発泡した時に、熱膨張層６１
の反対側に隆起してしまわない剛性を持っていることが
あげられる。これらの特性を備えたものとして、例え
ば、紙の他に、ポリプロピレン等の合成紙、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）等の各種プラスチックフィルムが好適に
用いられる。中でも、発泡処理が施され、気泡を内部に
多数持つＰＥＴフィルムを用いると、断熱効果が高いた
めにより低エネルギーで画像を立体化することができ
る。

【００２７】以上の工程により熱膨張性シート６０が作
成される。この熱膨張性シート６０における熱膨張層６
１は、直径１０〜２０μｍのカプセル状の発泡剤６３を
使用した場合、少量のバインダー樹脂中にこの発泡剤６
３が分散された構造となる。一方、熱膨張層６１の厚み
は通常５０〜１００μｍ程度に調製されるから、カプセ
ル数個分の厚みであると言える。このため、ある部分に
カプセルが存在するか否かによって、熱膨張層６１の厚
みが１０μｍ程度変動してしまうことになり、この時点
では、熱膨張層６１の表面は凹凸が激しいものとなって
いる。そして、以上の工程により形成される、熱膨張層
６１を基材６２上に塗工しただけの熱膨張性シート６０
では、その表面平滑度はベック平滑度で数十秒程度であ
る。

【００２８】続いて、以上の工程で得られた熱膨張性シ
ート６０に対して、カレンダー加工を行う。このカレン
ダー加工は、表面が平滑であることが要求されるアート
紙等を製造する際の最終工程として一般的に行われる加
工であり、表面が平滑な２本のロールを、強い力で押し
つけながら回転させ、このロール間に紙を通すことによ
り紙の表面を平滑化するものである。そして、前記ロー
ル間を何度も通すことにより、より高い平滑度を得るこ
とができる。

【００２９】本実施例においては、図２に示すように、
基材６２上に熱膨張層６１を塗布することにより形成さ
れた熱膨張性シート６０を、一対のロール３０の間に通
すことにより、カレンダー加工を施す。そして、この加
工を施すことにより、熱膨張性シート６０の表面平滑度
を向上させることができる。尚、本実施例においては、
熱膨張性シート６０の平滑度が２００秒以上、さらに好
ましくは３００秒以上となるようにする。この時、前記
一対のロール３０の材質は、金属−金属、あるいは金属
−樹脂が一般的であり、特に金属−樹脂とすることによ
り、より高い平滑度が得られることが知られている。

【００３０】また、カレンダー加工の際に一対のロール
３０に付加印可する荷重は、本実施例においては、５０
ｋｇ／ｃｍ〜１５０ｋｇ／ｃｍとしたが、装置の能力や
加工後の熱膨張性シート６０の表面状態等によって適宜
調整を行う必要がある。

【００３１】次に、以上詳述した工程により得られた表
面平滑度がベック平滑度で２００秒以上となった熱膨張
性シート６０を用いたその他の熱膨張性シート５０の断
面図を図３に示す。図３に示すように、熱膨張性シート
５０は、基材６２の熱膨張層６１が形成されていない方
の面に、感圧接着性をもつ粘着剤層５１と離型層（図示
せず）をもつ離型紙５２とが重ねられて形成されてい
る。

【００３２】前記粘着剤層５１は、ワックス系、アクリ
ル系、シリコン系及びゴム系等の粘着剤がトルエン、メ
チルエチルケトン等の溶剤に溶解された塗工液、あるい
はエマルジョン化された塗工液が公知の塗布装置を用い
て、前記基材６２に塗布乾燥されることにより形成され
る。

【００３３】そして、粘着剤層５１が形成された後、そ
の粘着剤層５１に剥離紙５２がラミネートされる。剥離
紙５２は、紙あるいはポリプロピレン、ＰＥＴ等のプラ
スチックフィルム基材に、シリコーン系あるいはポリエ
チレン、ＰＶＡ、アルキッド樹脂等の離型層を形成した
もので、特に、シリコーン系のものが好適に用いられ
る。

【００３４】尚、熱膨張性シート５０は、上記の作成法
によるものの他、同様の材料を用いて、基材６２上に熱
膨張層６１が塗布形成されたものと、剥離層が形成され
た剥離シート５２上に粘着層５１が塗布形成されたもの
とを貼り合わせても、同形態のものを形成することがで
きる。これは、上記の熱膨張性シート５０と全く同様に
取り扱うことが可能である。

【００３５】続いて、以上のように構成される熱膨張性
シート６０，５０を用いた立体画像シートの作成方法
を、図４及び図５を参照して説明する。ここで、熱膨張
性シート６０，５０を用いて、その上面に点字等の立体
画像を形成したものを立体画像シートとする。

【００３６】まず、図４に示すように、前記熱膨張性シ
ート６０，５０の熱膨張層６１上に、例えば、熱転写記
録装置に一般的に用いられている熱転写リボン７２を重
ね、この熱転写リボン７２の背面から、熱転写記録装置
に設けられたサーマルヘッド７１を押し当てる。サーマ
ルヘッド７１が、画像信号に基づいて制御回路（図示せ
ず）に制御されて発熱すると、熱転写リボン７２上の対
応する箇所のインク層が溶融し、熱膨張層６１の表面に
融着する。そして、インクが冷却した後で前記熱転写リ
ボン７２を剥がし取れば、熱転写リボン７２のインク層
の画像部だけが熱膨張層６１へと転移して、熱膨張層６
１上に、図形や文字等の画像６４が形成される。

【００３７】本実施例においては、熱膨張層６１上に画
像６４を形成するのに熱転写記録装置のサーマルヘッド
７１を用いたが、その他のものを用いることも可能であ
る。例えば、熱転写リボン７２の背面を、画像信号に基
づいて強度変調されたレーザ光を走査して加熱し、強い
強度のレーザ光が照射された熱転写リボン７２に対応す
る箇所のインク層を溶融させて熱膨張層６１の表面に融
着させても良い。

【００３８】ここで、熱転写リボン７２のインクには、
光を吸収して発熱する材料を使用する。例えば、黒色の
画像を得たい場合、カーボンブラックを用いれば良い。
カーボンブラックは、可視光から近赤外までの光を吸収
して、その光エネルギーを熱に変えるという性質をもっ
ている。

【００３９】一方、黒色以外の画像が必要な場合には、
例えば赤色、青色、黄色等の公知の染・顔料をインクに
用いる。しかし、これらの染・顔料では赤外領域の光吸
収が少ないために、十分な光エネルギーを熱に変えるこ
とができない。そこで、スズ、アンチモン、あるいはイ
ンジウムの酸化物を主成分とする複合酸化物を適宜イン
ク組成に混合することにより、赤外領域の光吸収を大き
くすることが必要である。

【００４０】以上の工程により、熱膨張性シート６０，
５０の熱膨張層６１上に光吸収性をもつ画像６４が形成
される。ここで、上述したようなカレンダー加工を行う
ことにより、熱膨張層６１表面のベック平滑度が３００
秒となった熱膨張性シート６０，５０に通常のサーマル
ヘッド７１を備えた熱転写装置で画像を形成した時の模
式図を図６に示す。この画像は１ドットの線と空白を順
次繰り返したものであるが、全てのドットが欠けること
なく良好に転写されている。

【００４１】比較例として、カレンダー加工を施してい
ない熱膨張性シートに同一の熱転写装置で画像を形成し
た時の模式図を図７に示す。比較例として用いる熱膨張
性シートは、熱膨張層表面のベック平滑度が約１２０秒
である。図７に示す画像も図６の場合と同様に、１ドッ
トの線と空白を順次繰り返したものであるが、この模式
図から明らかなように、ドット内でかすれが生じたり、
またドット同士がつながらず、直線が形成されていない
箇所が多数存在する。

【００４２】次に、光照射について説明すると、図５に
示すように、光吸収性をもつ画像６４が形成された熱膨
張性シート６０に対して、ランプ７３を用いて光を照射
する。ランプ７３には、タングステンランプ、ハロゲン
ランプ及びキセノンランプ等の可視光から赤外領域まで
の光を放射することができるランプが用いられる。

【００４３】このランプ７３により、熱膨張層６１上に
形成された光吸収性をもつ画像６４に光が照射される
と、光は、画像６４に吸収されて、熱エネルギーに変わ
る。このため、画像６４の下方の熱膨張層６１が加熱さ
れる。熱膨張層６１に、発泡剤６３を使用した場合に
は、その発泡剤６３の加熱分解による発泡により、熱膨
張層６１の表面が隆起する。また、熱膨張層６１に熱膨
張性カプセルを使用した場合には、カプセルの膨張によ
り熱膨張層６１の表面が隆起し、これにより、画像６４
に対応する部分に立体画像が形成された立体画像シート
が形成される。

【００４４】この時、ランプ７３によって光照射を行う
と同時に、ファン７４で前記熱膨張層６１の表面付近に
送風を行うと、熱膨張層６１の近くの雰囲気温度の上昇
を防ぐことができる。これにより、光吸収して昇温する
部分と、光反射して昇温しない部分とでの温度差を大き
くすることができ、このため熱膨張性層６１の隆起させ
たい箇所だけを隆起させることができ、立体画像の分解
能を高めることができる。

【００４５】以上の工程を行うことにより、インクを転
写した部分だけに熱を発生させて熱膨張性シート６０，
５０の表面を隆起させることができる。この時、表面が
平滑な熱膨張性シート６０，５０を用いた場合には、図
６に示すように、形成画像にインクのかすれ等がないた
めに、均一に光を吸収することができ、これに伴って、
熱膨張層６１表面における本来隆起させたい部分を確実
に隆起させることができる。

【００４６】一方、比較例として図７に示した表面平滑
度の低い熱膨張性シートを使用した場合には、形成画像
内でのインクの濃度にムラがあるために、光の吸収が不
均一になり、熱膨張層６１の隆起の度合にムラが出たり
して、本来隆起させたい部分であっても確実に隆起され
ない場合がある。

【００４７】このように、本実施例の熱膨張性シート５
０，６０によれば、通常の安価なサーマルヘッド７１を
備えた熱転写装置であっても、その表面にかすれ等のな
い高品質の画像を形成することができ、これに伴って、
熱膨張性シート５０，６０の画像形成部分を確実に隆起
させることができるので、高品質の立体画像を得ること
ができる。

【００４８】また、カレンダー加工を施すことにより、
容易に表面平滑度が２００秒以上の熱膨張性シート５
０，６０を得ることができる。

【００４９】さらに、熱膨張性シート５０においては、
粘着剤層５１及び剥離紙５２が設けられているので、前
記剥離層５２を剥すことにより、所望の場所に容易に、
凹凸パターンが形成されたシートを貼り付けることがで
きる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の立体画像形成用シートによれば、通常の安価なサ
ーマルヘッドを備えた熱転写装置であっても、その表面
に高品質の熱転写画像が形成でき、ひいては高品質の立
体画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の熱膨張性シートの断面図である。

【図２】本実施例の熱膨張性シートがカレンダー加工に
より平滑化される工程を示す説明図である。

【図３】粘着剤層及び離型紙を備えた熱膨張性シートの
断面図である。

【図４】熱膨張性シートに、光吸収性の画像を熱転写す
る工程を示す説明図である。

【図５】熱膨張性シートに形成された画像を立体化させ
る工程を示す説明図である。

【図６】本実施例の熱膨張性シートに通常のサーマルヘ
ッドを用いて熱転写方式により画像を形成した場合の模
式図である。

【図７】従来の熱膨張性シートに通常のサーマルヘッド
を用いて熱転写方式により画像を形成した場合の模式図
である。

【図８】従来の熱膨張性シートの断面図である。

【図９】従来の熱膨張性シートに、光吸収性の画像を熱
転写する工程を示す説明図である。

【符号の説明】

７２ 熱転写リボン ５０，６０ 熱膨張性シート ５１ 粘着剤層 ５２ 剥離紙 ６１ 熱膨張層 ６２ 基材 ６３ 発泡剤 ６４ 画像 ７１ サーマルヘッド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材上に加熱により発泡する材料から成
   る発泡層を備えた熱膨張性シートの前記発泡層上面に光
   吸収性の高い材料により画像や文字等を形成し、その発
   泡層上面に赤外線を含む光を照射することにより、前記
   画像や文字等が形成されている部分の下方に位置する前
   記発泡層を加熱、発泡させ、前記熱膨張性シート上に前
   記画像や文字等の形状に応じた凹凸パターンを形成する
   ようにした立体画像形成用シートにおいて、 前記熱膨張性シートの発泡層の表面を平滑化したことを
   特徴とする立体画像形成用シート。
2. 【請求項２】 前記熱膨張性シートの発泡層の表面平滑
   度をベック平滑度で２００秒以上に設定したことを特徴
   とする請求項１に記載の立体画像形成用シート。
3. 【請求項３】 前記熱膨張性シートにカレンダー加工を
   施すことにより、前記発泡層の表面を平滑化したことを
   特徴とする請求項１に記載の立体画像形成用シート。
4. 【請求項４】 前記基材の前記発泡層とは反対側の面に
   粘着剤層を形成し、その粘着剤層に剥離層をもつ剥離紙
   が剥離可能に貼り合わせら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用シート。