JPH08258394A - 立体画像形成方法及び立体画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所望の画像パターンを均一高さに、かつ正確
に立体化することができる立体画像形成方法及び立体画
像形成装置を提供すること。 【構成】 熱膨張性シート６０の熱膨張層６１上面に、
一辺の長さがそれぞれＬ4及びＬ5（Ｌ4＜Ｌ5）の正方形
２４，２５を形成する。この時、２つの正方形の間隔
を、２つの正方形２４，２５の内で面積の大きい方の正
方形２５と等しい面積を持つ円の直径の０．３倍以上に
設定する。これに光を照射すると、それぞれの正方形２
４，２５が光を吸収して発熱するが、各正方形２４，２
５が適切な距離を保って形成されているため、他の円か
らの光吸収及び発熱による影響を受けずに、均一の高さ
・形状に立体化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、立体画像形成方法及び
立体画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、いくつかの立体画像形成方法が提
案されている。例えば、特公昭５９ー３５３５９号公報
に記載された方法では、熱膨張性シート表面にそのシー
トよりも光吸収性の高い材料で所望の画像パターンを形
成させ、ついでそのシート表面に光照射を行い光吸収の
差により画像部を選択的に加熱隆起させる。

【０００３】さらに、特開昭６１ー７２５８９号公報に
記載された画像形成方法によれば、熱転写方式により光
吸収性の高い画像パターンを形成し、この画像パターン
を利用して光照射を行って発泡記録体上に画像パターン
に応じた凹凸パターンを形成している。

【０００４】これらの方法によれば、簡単な操作で、シ
ート上に凹凸パターンを形成することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法で多数の画像パターンを熱膨張性シート上に形成し、
光照射を行うと、画像パターン間で熱的な相互作用が発
生してしまい、均一な立体画像（凹凸パターン）が形成
できなくなる難点がある。

【０００６】即ち、単独の画像パターンが発熱する場合
には、周囲に発熱する画像パターンがないために、単独
の画像パターンが発熱した後、その発生した熱は周囲の
低温部分に散逸する。

【０００７】ところが、多数の画像パターンが隣接して
おり、これらが同時に発熱する場合には、周囲の雰囲気
温度が上昇し、光吸収によって発生した熱の散逸が遅く
なる。このために熱膨張層は、より長時間加熱されるこ
ととなり、単独の画像パターンに比べ膨張の度合いが大
きくなる。

【０００８】さらに、一方向だけに隣接する画像パター
ンがある場合には、発生した熱の散逸速度がこの方向だ
け遅いために、他の画像パターンに隣接する部分がより
多く加熱される。従って、この部分だけが大きく膨張し
てしまい、画像パターンがいびつな形に膨張することと
なる。

【０００９】以下の例を示して上記の現象を説明する。

【００１０】図１２に、熱膨張シート（図示せず）上に
熱転写方式により形成された直径Ｒ1 の円１５に光が照
射され、熱膨張が終了した後の立体シートの上面図
（ａ）及び断面図（ｂ）を示す。尚、膨張高さはＤ1で
あった。

【００１１】図１３は、図１２に示す円１５と同じ直径
Ｒ1 を持つ４つの円１６，１７，１８，１９を、それぞ
れＬ2 の間隔で熱転写方式により形成し、これらの画像
パターンに光照射を行って、熱膨張が終了した後の立体
シートの上面図（ａ）、及び断面図（ｂ）である。この
図１３においては、円の直径Ｒ1とそれぞれの円の間隔
Ｌ2との関係は、Ｌ2＝０．２×Ｒ1で示される。

【００１２】図１３に示すように、多数の面積が等しい
円が近い距離で形成された熱膨張シートに光照射を行う
と、それぞれの円部分が等しい光を吸収して発熱する。
発生した熱は４つの円部分でほぼ等しいものとなり、そ
れぞれ同時に円の周囲の熱膨張シート部分に散逸してい
く。

【００１３】まず、円１７からの熱の散逸について考え
てみる。円１７は、円１６と円１８とに挟まれている。
従って、円１７と円１６、あるいは円１７と円１８とに
挟まれた領域は、２つの円からの熱が流入して温度上昇
する。熱の散逸速度は一般に散逸方向の温度勾配に比例
するから、この場合のように熱の散逸方向の温度がより
早く上昇してしまうと、円１７からの熱の散逸は遅くな
る。このため、より長く加熱されることになり、図１２
に示した単独の円の場合と比較すると、より大きく膨張
することになる。このため、図１３（ｂ）の断面図に示
されるように、膨張高さは、図１２の場合の膨張高さＤ
1より大きいＤ2となる。円１８からの熱の散逸について
は、２つの円１６，１９に挟まれているため、円１７と
同様に膨張する。

【００１４】次に円１６からの熱の散逸について考えて
みる。円１６の右側には円１７が位置しているから、円
１６と円１７とに挟まれた領域は、上記と同様に２つの
円からの熱が流入して温度上昇する。従って、円１６か
らの右方向への熱の散逸速度は、円１７からの熱の散逸
速度と等しくなる。一方、円１６の左側には隣接する画
像パターンはないので、円１６からの左方向への熱の散
逸は、図１２に示す円１５からの熱の散逸と同様に行わ
れる。

【００１５】この結果、円１６からの熱の散逸は、右方
向には遅く、左方には早く行われるため、画像パターン
の膨張は、左右でアンバランスなものとなり、円１６の
右半分の膨張高さは円１７，１８と同程度となり、円１
６の左半分では図１２に示す孤立した円１５の膨張高さ
と同程度となる。円１９については、円１６と左右対称
となり、円１９の右半分では低く、左半分では高くな
る。

【００１６】以上より、一枚のシートに多数の立体画像
を形成する場合には、画像パターン同士間の距離が近す
ぎると、光照射されて昇温したパターンからの熱の散逸
が、周囲の他のパターンからの熱の散逸と相互作用し
て、立体化した凹凸パターンの形状や大きさが不均一に
なる。

【００１７】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、所望の画像パターンを均一高さ
に、かつ正確に立体化することができる立体画像形成方
法及び立体画像形成装置を提供することを目的としてい
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の立体画像形成方法は、基材上に加熱に
より発泡する発泡剤を含む熱膨張層を備えた熱膨張性シ
ートの前記熱膨張層上面に２つ以上の画像パターンを形
成する画像形成工程と、その熱膨張層上面に赤外線を含
む光を照射し、前記画像パターンの下側の熱膨張層を昇
温、発泡させ、前記熱膨張性シート上に前記画像パター
ンに応じた凹凸パターンを形成する凹凸形成工程とから
成る立体画像形成方法において、前記画像形成工程は、
隣合った２つの画像パターンの間隔を、その２つの画像
パターンの内で、面積の大きい方の画像パターンの面積
に等しい円の直径の約０．３倍以上に設定して画像パタ
ーンを形成する。

【００１９】また、前記画像形成工程は、隣合った２つ
の画像パターンの内で、面積の大きい方の画像パターン
の面積と等しい面積を持つ円の直径を演算し、その演算
結果に基づいて隣接する画像パターンの配置位置を決定
する演算工程を含んでいることが望ましい。

【００２０】さらに、前記画像パターンは、光吸収性の
高い材料を用いることが望ましい。

【００２１】また、前記画像形成工程は、熱転写記録装
置を用いることが望ましい。

【００２２】さらに、前記凹凸形成工程は、前記赤外線
を含む光を照射する際、前記熱膨張性シート若しくは光
源のいずれか一方を移動させながら光を照射するように
構成することが望ましい。

【００２３】また、本発明の立体画像形成装置は、文字
や図形等の画像パターンを入力するための入力手段と、
前記入力手段から入力された前記画像パターンを前記熱
膨張性シートに印刷する印刷手段とを備えた立体画像形
成装置において、隣合った２つの画像パターンの間隔
を、その２つの画像パターンの内で、面積の大きい方の
画像パターンの面積に等しい円の直径の約０．３倍以上
に設定して印刷するように前記印刷手段を制御する印刷
制御手段を備えている。

【００２４】さらに、前記印刷制御手段は、隣合った２
つの画像パターンの内で、面積の大きい方の画像パター
ンの面積と等しい面積を持つ円の直径を演算し、その演
算結果に基づいて隣接する画像パターンの配置位置を決
定する演算手段を含んでいることが望ましい。

【００２５】そして、前記印刷手段は、加熱によって溶
融し、かつ光吸収性の高い材料から成るインク層を備え
たインクリボンと、そのインクリボンを前記画像パター
ンの形状に応じて加熱する加熱手段とによって構成する
ことが望ましい。

【００２６】

【作用】本発明の立体画像形成方法によれば、画像形成
工程において、隣合った２つの画像パターンの間隔を、
その２つの画像パターンの内で、面積の大きい方の画像
パターンの面積に等しい円の直径の約０．３倍以上に設
定して画像パターンを形成するので、その画像パターン
を立体化させた場合、高さの均一な凹凸パターンを得る
ことができる。

【００２７】また、前記画像形成工程は、隣合った２つ
の画像パターンの内で、面積の大きい方の画像パターン
の面積と等しい面積を持つ円の直径を演算し、その演算
結果に基づいて隣接する画像パターンの配置位置を決定
する演算工程を含んでいるので、適切な位置に次の画像
パターンを形成することができる。

【００２８】さらに、前記画像パターンは、光吸収性の
高い材料を用いるので、後の凹凸形成工程において、画
像パターンの下側の熱膨張層を効率よく昇温、発泡させ
ることができる。

【００２９】また、前記画像形成工程は、熱転写記録装
置を用いるので、容易に画像パターンを形成することが
できる。

【００３０】そして、前記凹凸形成工程は、前記赤外線
を含む光を照射する際、前記熱膨張性シート若しくは光
源のいずれか一方を移動させながら光を照射するので、
ムラなく画像パターンに光を照射することができる。

【００３１】また、本発明の画像形成装置によれば、隣
合った２つの画像パターンの間隔を、その２つの画像パ
ターンの内で、面積の大きい方の画像パターンの面積に
等しい円の直径の約０．３倍以上に設定して印刷するよ
うに前記印刷手段を制御する印刷制御手段を備えている
ので、常に、適切な間隔をおいて画像パターンを印刷す
ることができ、このようにして印刷された画像パターン
を立体化させた場合、高さの均一な凹凸パターンを得る
ことができる。

【００３２】さらに、前記印刷制御手段は、隣合った２
つの画像パターンの内で、面積の大きい方の画像パター
ンの面積と等しい面積を持つ円の直径を演算し、その演
算結果に基づいて隣接する画像パターンの配置位置を決
定する演算手段を含んでいるので、正確に画像パターン
の配置位置を設定することができる。

【００３３】そして、前記印刷手段は、加熱によって溶
融し、かつ光吸収性の高い材料から成るインク層を備え
たインクリボンと、そのインクリボンを前記画像パター
ンの形状に応じて加熱する加熱手段とによって構成して
いるので、容易に画像パターンを形成することができ、
また、その形成された画像パターンの下側に位置する熱
膨張層を効率よく昇温、発泡させることができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照して説明する。

【００３５】本発明の熱膨張性シートの断面図を図４に
示す。この熱膨張性シート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。

【００３６】前記熱膨張層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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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熱膨張層６１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。

【００４１】次に、基材６２に要求される特性として
は、平滑であること、耐水性のあること、引張強度のあ
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。

【００４２】続いて、以上のように構成される熱膨張性
シート６０を用いた立体画像形成方法を、図５及び図６
を参照して説明する。

【００４３】まず、図５に示すように、前記熱膨張層６
１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７
１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６１上に、図形や文字等の画像
パターン６４が形成される。この処理が、本発明の画像
形成工程を示している。

【００４４】以上の工程により、熱膨張性シートの熱膨
張層６１上に光吸収性を持つ画像パターン６４が形成さ
れる。

【００４５】次に、光照射について説明すると、図６に
示すように、光吸収性をもつ画像パターン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。このランプ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できるランプが用いられる。ラ
ンプ７３によって光を照射させる際には、光吸収性画像
を担持した熱膨張性シート６０、若しくはランプ７３の
少なくともどちらか一方を移動させながら照射する。そ
うすることにより、広い面に光を均一に当てることがで
きる。

【００４６】ランプ７３により、熱膨張層６１上に形成
されたの光吸収性をもつ画像パターン６４に光が照射さ
れると、光は、画像パターン６４に吸収されて、熱エネ
ルギーに変わる。このため、画像パターン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６
３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、画像パターン６４に対応する部分に凹凸パタ
ーンが形成される。この処理が、本発明の凹凸形成工程
を示している。

【００４７】このとき、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る。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。

【００４８】次に、以上に詳述した熱膨張性シート６０
上に、画像形成工程により画像パターンを形成する場合
における、その画像パターン同士の間隔の設定について
説明する。

【００４９】図１に、以上に詳述した熱膨張性シート６
０に立体画像形成方法を用いて、図１２に示す円１５と
同じ直径Ｒ1 を持つ４つの円１１，１２，１３，１４
を、それぞれＬ1 の間隔で形成し、これらの画像パター
ン６４に光照射を行って、熱膨張が終了した後の熱膨張
性シート６０の上面図（ａ）及び断面図（ｂ）を示す。
図１においては、画像としての円の直径Ｒ1とそれぞれ
の円同士の間隔Ｌ1との関係は、Ｌ1＝０．３×Ｒ1で示
される。

【００５０】本実施例においても、これらの円部分を含
んだ熱膨張性シート６０全体に光照射を行うと、それぞ
れの円部分が等しい量の光を吸収して発熱する。発生し
た熱は４つの円でほぼ等しいものとなり、それぞれ同時
に円の周囲に散逸していく。

【００５１】まず、円１２からの熱の散逸について考え
てみる。円１２は、円１１と円１３とに挟まれている。
従って、円１１と円１２、あるいは円１２と円１３とに
挟まれた領域には、２つの円からの熱が流入するが、図
１３（従来例）の場合と比べ、円１１と円１２あるいは
円１２と円１３との距離は離れているために、この領域
は温度上昇が小さい。

【００５２】このため、円１２からの熱の散逸速度は、
図１２に示される孤立した円１５からの熱の散逸速度と
ほぼ等しくなり、図１における円１２は、図１２に示さ
れる円１５と、ほぼ等しい大きさ及び形状となり、高さ
についても図１２の円１５の高さＤ1とほぼ等しくな
る。

【００５３】また、円１３からの熱の散逸についても、
２つの円１２，１４に挟まれており、円１２と同様に膨
張する。

【００５４】次に、円１１からの熱の散逸について考え
てみる。円１１の右側には円１２が位置している。円１
１と円１２とに挟まれた領域は、円１１と円１２の２つ
の円からの熱が流入するが、前述のように円１１と円１
２とは離れているために、温度上昇が小さい。また、円
１１の左側には隣接する画像パターンはなく、左方向へ
の熱の散逸は容易に行われる。このため、円１１から散
逸する熱についても、図１２に示す孤立した円１５から
散逸する熱と同じ速度で散逸する。

【００５５】この結果、円１１も、図１２に示される円
１５と、ほぼ同様の大きさ、及び形状に膨張する。

【００５６】さらに、円１４についても、パターンの配
置は円１１と同様であり、左側には円１３があり、右側
には隣接するパターンはない。従って、円１４について
も、円１１と同様に膨張する。

【００５７】このように、本実施例においては、円１１
〜１４の４つとも、図１２に示す円１５と同様の大きさ
及び形状となる。尚、本実施例の場合、形成される円の
直径をＲ1 とすると、各円同士の間の距離Ｌ1は、Ｌ1＝
０．３×Ｒ1 であり、図１３に示す従来例においては、
各円同士の間の距離Ｌ2 は、Ｌ2＝０．２×Ｒ1である。
従来例においては、光照射により円を膨張させると、各
円は大きさや形状不均一なものになっていた。この円の
直径と円同士の距離について詳細に検討を行った結果、
円同士の間隔Ｌが、その円の直径の０．３倍以上、即
ち、Ｌ≧０．３×Ｒであれば、単独の円と同様の大きさ
及び形状を持つ立体画像を得ることができる。

【００５８】図２に、図１２に示す円１５と同じ直径Ｒ
1 を持つ４つの円２０〜２３を、それぞれＬ3 の間隔で
公知の熱転写方式によって形成し、これらの画像パター
ンに光照射を行って、熱膨張が終了した後の立体画像シ
ートの上面図（ａ）及び断面図（ｂ）を示す。図２にお
いては、各円の直径Ｒ1とそれぞれの円同士の間隔Ｌ3と
の関係は、Ｌ3＝０．５×Ｒ1で示される。この例の場
合、図１３に示したＬ1＝０．３×Ｒ1の間隔を持つ円の
場合と比べて、それぞれの円が他の円による影響をさら
に受けにくくなり、光照射の際の光量が変動したとして
も、膨張後の形状・大きさがより安定したものとなる。

【００５９】また、図３に、熱膨張性シート６０上に、
一辺の長さがそれぞれＬ4及びＬ5の正方形２４，２５
を、Ｌ6 の間隔をあけて熱転写方式によって形成し、こ
れらの画像パターンに光照射を行って、熱膨張が終了し
た後の熱膨張性シート６０の上面図（ａ）及び断面図
（ｂ）に示す。また、Ｌ6 は、次の式によって得ること
ができる。

【００６０】

【数１】

【００６１】上記式は、図３に示す２つの正方形２４，
２５のうち、面積の大きい方の正方形２５と等しい面積
を持つ円（図示せず）の半径を求める式である。その円
の半径をＲCとすると、正方形２５の面積（Ｌ5）² を円
周率（π）で除した商の平方根で示される。

【００６２】この例では、正方形２４，２５の間隔Ｌ6
は、Ｌ6 ＝０．５×（２×ＲC）で得られる。即ち、正
方形２５と等しい面積を持つ円（図示せず）の直径の
０．５倍に設定されている。このため、それぞれの正方
形２４，２５は、光照射時に隣接する画像パターンが発
熱しても、双方ともその影響を受けることなく立体化さ
せることができる。

【００６３】この例では、説明の簡素化のため、画像パ
ターンを正方形としたが、これは任意の多角形であって
も同様である。また、様々な形状の画像パターンが混合
されて、複数形成される場合についても、同様に各画像
パターンの面積から、画像パターン間の最適な距離を求
めることにより、その画像パターンの良好な立体化が可
能になる。

【００６４】また、隣合う画像パターンの大きさが異な
る場合について、画像パターン同士の間隔Ｌを、面積の
大きい方の画像パターンの面積に等しい面積を持つ円の
直径の０．３倍以上に設定し、それぞれの画像パターン
は光照射時に隣接する画像パターンが発熱しても、双方
ともその影響を受けることなく立体化させることができ
る。

【００６５】次に、本発明の立体画像形成装置をテープ
印刷装置に適用した場合を例として、説明する。

【００６６】上記実施例において詳述した熱膨張性シー
ト６０及び熱転写リボン７２は、例えば、以下に述べる
ようなカセットに収納されて、テープ印刷装置において
使用される。上記実施例の熱膨張性シート６０を備えた
カセット及びテープ印刷装置を図７及び図８を参照して
説明する。

【００６７】図７に示すように、テープ印刷装置１の本
体フレーム２の前部には、本発明の入力手段を構成する
キーボード３が配設され、キーボード３の後方で本体フ
レーム２内には印刷機構ＰＭが配設されている。また、
キーボード３のすぐ後ろ側には文字や記号を１行分表示
可能な液晶ディスプレイ２２が設けられている。本体フ
レーム２には、印刷機構ＰＭに装着するテープカセット
ＣＳを着脱するときにカバーフレーム６を開放するため
のリリースボタン４と、印刷テープを手動で切断するた
めの切断用操作ボタン５が設けられている。

【００６８】キーボード３にはアルファベット、数字、
記号及び点字等の画像データを入力するためのデータ入
力キー、スペースキー、リターンキー、カーソルＫを上
下左右方向に移動させるためのカーソル移動キー、印刷
する画像パターンのサイズを設定するサイズ設定キー、
各種の処理実行を指示する実行キー、設定した設定内容
を取り消す取り消しキー、印刷を指令する印刷キー、電
源をＯＮ・ＯＦＦするための電源キー等が設けられてい
る。

【００６９】このテープ印字装置１の制御系は、図９に
示すように、制御ユニット１００に、前記キーボード３
によって構成されるパターンデータ入力手段１１０、サ
ーマルヘッド１１１、ヘッド送りモータ１１２、及びシ
ート送りモータ１１３が接続されている。

【００７０】また、制御ユニット１００には、ＣＰＵ１
０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及び入出力ポート１
０４が設けられ、これらはバスにより相互に接続されて
いる。さらに、制御ユニット１００には、入出力ポート
１０４に接続された、サーマルヘッドドライバ１０５、
モータ駆動回路１０６，１０７が設けられている。そし
て、ＣＰＵ１０１が、本発明の印刷制御手段及び演算手
段を構成している。

【００７１】前記ＲＯＭ１０２には、このテープ印字装
置１全体の作動を制御する制御プログラムを記憶したプ
ログラムメモリ、仮名・漢字変換の際に参照する辞書メ
モリ、印刷用の多数のドットパターンデータが記憶され
ているパターンメモリ等が設けられている。

【００７２】前記ＲＡＭ１０３には、パターンデータ入
力手段１１０から入力される文字や点字等の画像パター
ンに関するデータを記憶する入力バッファや、その入力
バッファに記憶されているデータに基づいて展開される
印刷用データを記憶するための印刷バッファ等が設けら
れている。

【００７３】サーマルヘッドドライバー１０５は、ＣＰ
Ｕ１０１からの信号に基づいてサーマルヘッド１１１を
制御し、モータ駆動回路１０６及び１０７も、ＣＰＵ１
０１からの信号に基づいてヘッド送りモータ１１２及び
シート送りモータ１１３をそれぞれ制御する。

【００７４】次に、テープ印字装置１の印刷機構ＰＭに
ついて図８を参照して簡単に説明する。印刷機構ＰＭに
着脱自在にテープカセットＣＳが装着されている。この
テープカセットＣＳには、熱膨張性シート６０をテープ
状にした熱膨張性テープ７が熱膨張層６１を内側にして
巻装されたテープスプール８と、熱転写リボン７２が巻
装されたリボン供給スプール１０と、この熱転写リボン
７２を巻取る巻取りスプール１１とが設けられている。
そして、前記サーマルヘッド１１１及び熱転写リボン７
２が本発明の印刷手段を構成し、特に、サーマルヘッド
１１１が本発明の加熱手段を、熱転写リボン７２が本発
明のインクリボンをそれぞれ構成している。

【００７５】熱膨張性テープ７と熱転写リボン７２とが
重なる位置にはサーマルヘッド１１１が立設され、これ
ら熱膨張性テープ７と熱転写リボン７２とをサーマルヘ
ッド１１１に押圧するプラテンローラ１６が本体フレー
ム２に回動自在に設けられた支持体１８に回転可能に取
り付けられている。このサーマルヘッド１１１には、１
２８個の発熱素子からなる発熱素子群が上下方向に列設
されている。

【００７６】熱膨張性テープ７の熱膨張層６１上には、
サーマルヘッド１１１によって熱転写リボン７２を介し
て、キーボード３から入力された文字や点字等に応じた
画像パターンが印刷され、熱膨張性テープ７はテープ送
り方向Ａにテープ送りされ、本体フレーム２の外部に排
出される。

【００７７】このようにして得られた熱膨張性テープ７
は切断用操作ボタン５を操作することによって切断され
る。そして上記実施例と同様に、切断された熱膨張性テ
ープ７にランプ７３を用いて光を照射することによっ
て、熱膨張性テープ７上に立体画像が形成される。

【００７８】本実施例においては、画像パターン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。

【００７９】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
印字像が得たい場合、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、その光エネルギーが熱に変えるという性質をも
っている。

【００８０】一方、黒色以外の印字像が必要な場合に
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。

【００８１】また、本実施例においては、光吸収性をも
つ画像パターンを熱転写により形成しているが、画像パ
ターンが光吸収性であれば、その形成法は熱転写方式に
限るものではなく、電子写真方式やペンプロッタによる
作図、さらにはペンによる手書きなど様々な方法で画像
パターンを形成することができる。

【００８２】続いて、図７に示すテープ印字装置１にお
いて、画像パターン同士の間隔を設定する処理につい
て、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。

【００８３】図１１に示すような、４つの画像パターン
２６〜２９を熱膨張性シート７に印刷する場合を例とし
て説明する。

【００８４】オペレータがキーボード３を用いて、それ
ぞれの画像パターンを入力すると、各パターンを表わす
データが入力バッファに格納される。そして、オペレー
タにより印刷キーが操作されると、印刷を実行するのに
先だって図１０のフローチャートに示す印刷データ展開
処理を行う。

【００８５】まず、入力バッファに格納されたデータを
画像パターンとして認識し、個々の画像パターンに分離
する（ステップ１、以下Ｓ１と略称する。他のステップ
も同様）。次に、４つの画像パターン２６〜２９の中か
ら２つの画像パターンを選択する（Ｓ２）。ここで、仮
に、画像パターン２６，２７が選択されたとする。続い
て、選択した２つの画像パターン２６，２７間の最短距
離Ｋを求め、ＲＡＭ１０３内の所定領域に記憶し（Ｓ
３）、さらに、２つの画像パターン２６，２７の面積を
それぞれ算出し、同様にＲＡＭ１０３内の所定領域に記
憶する（Ｓ４）。そして、算出された面積に基づいて２
つの画像パターンの大きさを比較し、大きさが異なる場
合は、大きい方の画像パターンについて、その面積と等
しい面積を持つ円の直径Ｒを算出する（Ｓ５）。また、
選択した２つの画像パターンの面積が等しい場合は、ど
ちらか一方についてその面積と等しい面積を持つ円の直
径Ｒを算出する（Ｓ５）。

【００８６】次に、Ｓ５において算出された直径Ｒにつ
いて、距離Ｋ＞直径Ｒ×０．３・・・（１）という計算
式を満たすか否かを判断する（Ｓ６）。計算式（１）を
満たしていると判断された場合は（Ｓ６：Ｙｅｓ）、そ
のまま印刷用のドットパターンに展開し、印刷バッファ
に格納する。そして、すべての画像パターンについて処
理を行ったか否かを判断し（Ｓ１０）、未処理の画像パ
ターンが存在する場合は（Ｓ１０：Ｎｏ）、Ｓ２に戻
り、次の画像パターンを選択する。

【００８７】ここで、Ｓ６において、上記の計算式
（１）を満たさないと判断された場合（Ｓ６：ＮＯ）、
画像パターン間の距離を変更可能か否かの判断を行う
（Ｓ７）。この判断においては、例えば、現在選択され
ている画像パターン２６，２７間の距離を広げた場合
に、端の画像パターン２９が印刷可能領域からはみ出し
てしまうことがないか否かの判断、あるいは、画像パタ
ーン２６，２７間の距離を広げた場合、その他の画像パ
ターンに影響を及ぼすようなことがないか否か等の判断
を行う。

【００８８】もし、画像パターン間の距離を変更可能で
あると判断された場合は（Ｓ７：Ｙｅｓ）、計算式
（１）を満たすように画像パターン２６，２７間の距離
を設定しなおし、印刷用のドットパターンに展開し、印
刷バッファに格納する。

【００８９】また、Ｓ７において、画像パターン間の距
離が変更不可能であると判断された場合は（Ｓ８）、２
つの画像パターン２６，２７）を縮小する。この時の縮
小の程度は、画像パターン２６，２７間の距離が計算式
（１）を満たすまでに縮小倍率を設定する。そして、縮
小した画像パターンについて印刷用のドットパターンに
展開し、印刷バッファに格納する。

【００９０】Ｓ１０において、すべての画像パターンに
ついて処理を行ったと判断された場合は、印刷データ展
開処理を終了する。この後、印刷バッファに格納されて
いるデータに基づいて、熱膨張性テープ７に画像パター
ン２６〜２９が印刷される。この時、印刷結果は、隣合
った２つの画像パターンの面積が等しい場合には、いず
れか一方の画像パターンの面積に等しい円の直径の０．
３倍以上になっており、隣合った２つの画像パターンの
面積が異なる場合には、面積の大きい方の画像パターン
に等しい円の直径の０．３倍以上になる。

【００９１】このようにして、熱膨張性テープ７に形成
された画像パターンは、光を吸収して発熱する材料によ
って構成されているので、シート表面に赤外線を含む光
が照射されると、画像パターンが形成されている部分の
下に位置する熱膨張層が昇温、発泡し、立体化され、凹
凸パターンが形成される。この時、各画像パターン間の
距離が適切な長さに設定されているので、発熱時に他の
画像パターンの発熱の影響を受けることなく、均一な高
さに立体化させることができる。これによって、所望の
画像パターンを正確に、美しく立体化させることができ
る。

【００９２】

【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方法によれば、画像形成工程におい
て、隣合った２つの画像パターンの間隔を、その１つの
画像パターンの面積に等しい面積を持つ円の直径の約
０．３倍以上に設定して画像パターンを形成するので、
その画像パターンを立体化させた場合、他の画像パター
ンの光吸収及び発熱による影響を受けずに、高さの均一
な凹凸パターンを得ることができる。

【００９３】また、本発明の立体画像形成装置によれ
ば、隣合った２つの画像パターンの間隔を、その２つの
画像パターンの内で、面積の大きい方の画像パターンの
面積に等しい円の直径の約０．３倍以上に設定して印刷
するので、常に、適切な間隔をおいて画像パターンを印
刷することができ、このようにして印刷された画像パタ
ーンを立体化させた場合、高さの均一な凹凸パターンを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】隣り合う円との間隔をその円の直径の０．３倍
に設定して画像パターンを形成し、さらに、光照射を行
い、凹凸パターンを形成した場合の上面図及び断面図で
ある。

【図２】隣り合う円との間隔をその円の直径の０．５倍
に設定して画像パターンを形成し、さらに、光照射を行
い、凹凸パターンを形成した場合の上面図及び断面図で
ある。

【図３】大きさの異なる画像パターンを形成し、立体化
させて凹凸パターンを形成した場合の上面図及び断面図
である。

【図４】本実施例の熱膨張性シートの断面図である。

【図５】熱膨張性シートに、光吸収性を持つ画像パター
ンを形成する画像形成工程の説明図である。

【図６】熱膨張性シートの表面を立体化させて凹凸パタ
ーンを形成する凹凸形成工程の説明図である。

【図７】本実施例のテープ印刷装置の斜視図である。

【図８】図９に示すテープ印字装置に収納されるテープ
カセットの説明図である。

【図９】テープ印字装置の制御系を表わすブロック図で
ある。

【図１０】本実施例のテープ印字装置においてなされる
印刷データ展開処理を示すフローチャートである。

【図１１】印刷パターンの一例を示す図である。

【図１２】孤立した円を立体化させて凹凸パターンを形
成した場合の上面図及び断面図である。

【図１３】隣り合う円との間隔をその円の直径の０．２
倍に設定して画像パターンを形成し、さらに、光照射を
行い、凹凸パターンを形成した場合の上面図及び断面図
である。

【符号の説明】

１１〜１４，２０〜２３ 円 ２４ 正方形 ２５ 正方形 ６０ 熱膨張性シート ６１ 熱膨張層 ６２ 基材 ６３ 発泡剤 ６４ 画像パターン

Claims (8)

【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発泡剤を含
   む熱膨張層を備えた熱膨張性シートの前記熱膨張層上面
   に２つ以上の画像パターンを形成する画像形成工程と、
   その熱膨張層上面に赤外線を含む光を照射し、前記画像
   パターンの下側の熱膨張層を昇温、発泡させ、前記熱膨
   張性シート上に前記画像パターンに応じた凹凸パターン
   を形成する凹凸形成工程とから成る立体画像形成方法に
   おいて、 前記画像形成工程は、隣合った２つの画像パターンの間
   隔を、その２つの画像パターンの内で、面積の大きい方
   の画像パターンの面積に等しい円の直径の約０．３倍以
   上に設定して画像パターンを形成することを特徴とする
   立体画像形成方法。
2. 【請求項２】 前記画像形成工程は、隣合った２つの画
   像パターンの内で、面積の大きい方の画像パターンの面
   積と等しい面積を持つ円の直径を演算し、その演算結果
   に基づいて隣接する画像パターンの配置位置を決定する
   演算工程を含んでいることを特徴とする請求項１に記載
   の立体画像形成方法。
3. 【請求項３】 前記画像パターンは、光吸収性の高い材
   料を用いたことを特徴とする請求項１に記載の立体画像
   形成方法。
4. 【請求項４】 前記画像形成工程は、熱転写記録装置を
   用いたことを特徴とする請求項１に記載の立体画像形成
   方法。
5. 【請求項５】 前記凹凸形成工程は、前記赤外線を含む
   光を照射する際、前記熱膨張性シート若しくは光源のい
   ずれか一方を移動させながら光を照射するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の立体画像形成方法。
6. 【請求項６】 文字や図形等の画像パターンを入力する
   ための入力手段と、 前記入力手段から入力された前記画像パターンを前記熱
   膨張性シートに印刷する印刷手段とを備えた立体画像形
   成装置において、 隣合った２つの画像パターンの間隔を、その２つの画像
   パターンの内で、面積の大きい方の画像パターンの面積
   に等しい円の直径の約０．３倍以上に設定して印刷する
   ように前記印刷手段を制御する印刷制御手段を備えたこ
   とを特徴とする立体画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記印刷制御手段は、隣合った２つの画
   像パターンの内で、面積の大きい方の画像パターンの面
   積と等しい面積を持つ円の直径を演算し、その演算結果
   に基づいて隣接する画像パターンの配置位置を決定する
   演算手段を含んでいることを特徴とする請求項６に記載
   の立体画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記印刷手段は、加熱によって溶融し、
   かつ光吸収性の高い材料から成るインク層を備えたイン
   クリボンと、そのインクリボンを前記画像パターンの形
   状に応じて加熱する加熱手段とによって構成したことを
   特徴とする請求項６に記載の立体画像形成装置。