JPH0952443A - 立体画像形成用シート - Google Patents

立体画像形成用シート

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JPH0952443A
JPH0952443A JP7205626A JP20562695A JPH0952443A JP H0952443 A JPH0952443 A JP H0952443A JP 7205626 A JP7205626 A JP 7205626A JP 20562695 A JP20562695 A JP 20562695A JP H0952443 A JPH0952443 A JP H0952443A
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JP
Japan
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layer
base material
sheet
heat
thermal expansion
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JP7205626A
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English (en)
Inventor
Mikio Imaeda
幹雄 今枝
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光照射を行って点字部分を加熱隆起させる際
に、熱膨張層の裏面に隆起が起こるのを確実に防止する
ことができ、精度良く点字パターンを作成することがで
きる立体画像形成用シートを提供すること。 【解決手段】 １００℃での１％伸度時の引っ張り強度
が０．５kg／cm2 以上であるＰＥＴシートから成る基材
６２上に発泡剤６３を含有した熱膨張層６１を塗布形成
し、さらに、その熱膨張層６１上にオーバーコート層６
５を塗布形成することにより、熱膨張性シート６０を形
成する。これによって、光照射により画像部分を加熱隆
起させる場合に熱膨張が基材６２側に起こることを確実
に防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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５９−３５３５９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６１−７２５８９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】そして、上記の技術を用いれば、簡単な処
理でシート上に所望の凹凸パターンを形成することがで
き、この技術を応用して点字を作成することができる。
例えば、短冊状のシートに上記の技術を用いて点字を作
成し、各種生活什器や図書等に貼り付けることにより、
内容等を点字によって表示することが可能である。
【０００５】さらに、特開平２−１７９７８９号公報に
は、熱膨張層表面にオーバーコート層を形成する技術が
示されており、また、特開平２−１６４５２８号公報に
は、基材上に熱膨張層を設け、さらに、この上に防護層
を設けた上で粘着剤を塗布し、これに剥離紙が張り合わ
された立体画像シートが示されている。
【０００６】これらによれば、熱膨張層の上に、オーバ
ーコート層あるいは基材層があるために、このような立
体画像シートを用いて点字等の立体画像を形成した場合
に、立体画像の堅牢性を大幅に向上することが可能とな
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱膨張
層上に基材あるいはオーバーコート層が形成されている
場合には、点字パターンの印字を形成し、これに光照射
を行って、点字部分を加熱隆起させる時に、熱膨張層の
膨張による隆起が本来隆起すべき表面方向に起こらず、
裏面に起こるという問題があった。この現象は、特に、
基材の材質が非常に軟弱な場合、あるいは厚みが極端に
薄い場合等に顕著となる。
【０００８】この場合、点字パターンの膨張後に裏面側
から押さえつける等して強制的に点字パターンを表面側
に隆起させることも可能ではあるが、この方法では精度
良く隆起させることが非常に難しく、点字パターンの品
質が低下するという問題があった。
【０００９】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、光照射を行って点字部分を加熱
隆起させる際に、熱膨張層の裏面に隆起が起こるのを確
実に防止することができ、精度良く点字パターンを作成
することができる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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載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、その発泡層上にオーバーコート層を備えた熱膨張性
シートの前記オーバーコート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、そのオーバーコート層
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立体
画像形成用シートの、前記基材の強度を前記オーバーコ
ート層の強度よりも高くする。これによって、発泡層の
熱膨張時に基材方向に膨張が起こるのを確実に防止する
ことができる。
【００１１】また、請求項２記載の立体画像形成用シー
トは、前記基材を、内部に気泡を多数有するＰＥＴフィ
ルムによって構成しているので、断熱効果が高く、より
低エネルギーで画像を立体化することができる。
【００１２】さらに、請求項３記載の立体画像形成用シ
ートは、前記基材の前記発泡層と反対側の面に粘着層を
形成し、その粘着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ので、基材の強度をさらに高める
ことができ、また、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。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００１４】まず、本実施形態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が形成さ
れ、その熱膨張層６１上にオーバーコート層６５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。
【００１５】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。
【００１６】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。
【００１７】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、ペンタ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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】続いて、オーバーコート層６５について説
明する。オーバーコート層６５を形成する場合、熱膨張
層６１に影響を与えないことが必須条件である。前記熱
膨張層６１は、酢酸ビニル系ポリマーやアクリル系ポリ
マーで形成されており、また、熱膨張層６１は加熱によ
り膨張してしまうために、オーバーコート層６５を形成
する場合には、熱膨張層６１のバインダーとして使用さ
れる樹脂を侵さず、かつ加熱を行わない形成方法をとる
ことが必要である。
【００２１】さらに、形成されたオーバーコート層６５
が他のシート等に付着することにより生じるブロッキン
グが発生しないように、耐ブロッキング性に優れた材料
を選定する必要がある。
【００２２】まず、塗工によってオーバーコート層６５
を形成する場合には、まず熱膨張層６１の上に、オーバ
ーコート材が、水あるいは溶剤に溶解、あるいは分散さ
れた塗工液を公知の塗布装置を用いて塗布し、ついで、
６０〜７０℃で乾燥させる方法がとられる。
【００２３】通常、この種の塗工には、溶剤として、ト
ルエン、キシレン等の芳香族化合物やアセトン、メチル
エチルケトン等のケトン、酢酸エチル、酢酸イソブチル
等の酢酸エステル等がよく用いられるが、これらは全て
溶解力の強い溶剤であるために、これらを用いた場合、
熱膨張層６１側で用いられているバインダー樹脂を侵し
てしまい、塗布面を荒してしまうという問題がある。ま
た、溶剤にメタノール、エタノール等のアルコールを用
いることも可能であるが、発泡剤６３に熱膨張性カプセ
ルを使用した場合、これらのアルコールは熱膨張性カプ
セル６３の殻材を侵してしまい、カプセルが破壊される
虞がある。
【００２４】従って、使用可能な溶剤は、ヘキサン、ヘ
プタン等の脂肪族炭化水素あるいは水に限られる。
【００２５】脂肪族炭化水素に溶解可能で使用可能なオ
ーバーコート材としては、フェノール樹脂、アクリル系
樹脂及びセルロース系樹脂がある。特に、エチルヒドロ
キシエチルセルロースを用いた場合には、ヘキサンに溶
解可能であり、耐ブロッキング性に優れ、強靱なオーバ
ーコート層６５を得ることができる。
【００２６】また、水を溶剤として用いる場合には、オ
ーバーコート材として、ポリビニルアルコール、メチル
セルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びポリビ
ニルピロリドン等の水溶性ポリマーの他に、各種エマル
ジョンが使用可能である。
【００２７】特に、エマルジョンを使用する場合には様
々な樹脂がエマルジョン化されているから、樹脂の選択
幅が非常に広くなる。例えば、アクリル系樹脂のほかポ
リウレタン、ポリエステル、ポリアクリルウレタン共重
合体などがある。このためオーバーコート層６５に要求
される様々な特性を満たすものが得られやすい。
【００２８】また、エマルジョンを用いる場合には塗布
乾燥後は、耐水性の良いコーティング層を得ることがで
きる。一方、ポリビニルアルコール等の水溶性樹脂等を
そのままオーバーコート層６５に用いる場合には、濡れ
た指などで触れるとオーバーコート層６５が溶け出す虞
があり、好ましくない。
【００２９】次に、基材６２に要求される特性として
は、前記熱膨張層６１が膨張した時に、確実に前記オー
バーコート層６５側に隆起し、基材６２側に影響がない
ような強度を有する必要があり、このため、基材６２の
強度が前記オーバーコート層６５の強度よりも高くなる
ように、基材６２の材質を選択する。例えば、オーバー
コート層６５に上記したような材料を用いた場合、基材
６２の強度の目安として、１００℃での１％伸度時の引
っ張り強度が０．５kg／cm2 以上とする。さらに、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があげられる。
【００３０】これらの特性を備えたものとしては、紙の
他に、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
フィルムがある。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。
【００３１】基材６２上に熱膨張層６１を形成した熱膨
張性シート６０について、その熱膨張層６１は、直径１
０〜２０μｍ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６３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１０μ
ｍ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、以上の工程により熱膨張層６１を、基材６２上に塗
工して形成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。
【００３２】この熱膨張層６１上に上述したようなオー
バーコート層６５を形成することにより、表面の平滑度
を向上させることができる。例えば、アクリル系樹脂の
エマルジョンからなる塗工液を熱膨張層６１上に塗布・
乾燥してオーバーコート層６５を形成した場合、ベック
平滑度で２００秒以上の平滑度が得られる。尚、オーバ
ーコート層６５の厚さは、約３〜２０μｍ、好ましくは
４〜９μｍが望ましい。オーバーコート層６５は、薄す
ぎると熱膨張層６１の凹凸を単になぞるだけになってし
まう虞があり、逆に厚すぎるとシート自体が厚くなりす
ぎるという問題が生じるので、前記範囲に設定すること
が適切である。
【００３３】次に、以上詳述した工程により得られた熱
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２に示す。図２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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】続いて、以上のように構成される熱膨張性
シート５０，６０を用いた立体画像シートの作成方法
を、図３及び図４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。
【００３８】まず、図３に示すように、前記熱膨張性シ
ート５０，６０のオーバーコート層６５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、オーバーコ
ート層６５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オーバーコート層６
５へと転移して、オーバーコート層６５上に、図形や文
字等の画像６４が形成される。
【００３９】本実施例においては、オーバーコート層６
５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オーバーコート層６
５の表面に融着させても良い。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】次に、光照射について説明すると、図４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、オーバーコート層
６５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、
オーバーコート層６５及び熱膨張層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オーバーコート層６５
および熱膨張層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で前記オーバーコート層６５の表
面付近に送風を行うと、オーバーコート層６５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
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】この光照射によってオーバーコート層６５
上に形成された光吸収性をもつ画像６４の温度は１００
℃以上となる。このため、この画像６４からの熱伝導に
より、熱膨張層が加熱されるのであるが、この時、さら
に、基材６２も同時に加熱され１００℃以上に加熱され
てしまう。
【００４６】本実施例においては、基材６２にＰＥＴシ
ートを使用しており、このＰＥＴシートは１００℃での
１％伸度時の引っ張り強度が約２kg／cm2 以上である。
このため、光照射により加熱されても、十分な剛性があ
り、熱膨張層６１の膨張が基材６２方向に起こることは
ない。
【００４７】比較例として、ポリプロピレンを基材６２
として用いた場合、ポリプロピレンは１００℃での１％
伸度時の引っ張り強度が約０．２kg／cm2 であるため、
光照射による加熱で軟化してしまい、基材６２の強度が
オーバーコート層６５よりも低下するので、熱膨張層６
１の膨張が基材６２方向にも起こり、画像６４を充分に
立体化させることができない。
【００４８】このように、本実施例の熱膨張性シート５
０，６０によれば、基材６２の強度がオーバーコート層
６５の強度よりも高くなるように、例えば、１００℃で
の１％伸度時の引っ張り強度が０．５kg／cm2 以上であ
るＰＥＴシートを使用しているので熱膨張時に、基材６
２側に膨張が起こることなく、画像６４を立体化するこ
とができる。
【００４９】また、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、基材
６２が補強され、基材６２側への熱膨張層６１の膨張を
確実に防止することができ、さらに、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
発明の請求項１記載の立体画像形成用シートによれば、
基材の強度をオーバーコート層の強度よりも高くするよ
うに構成しているので、発泡層の熱膨張時に基材方向に
膨張が起こるのを確実に防止することができる。
【００５１】また、請求項２記載の立体画像形成用シー
トは、前記基材を、内部に気泡を多数有するＰＥＴフィ
ルムによって構成しているので、断熱効果が高く、より
低エネルギーで画像を立体化することができる。
【００５２】さらに、請求項３記載の立体画像形成用シ
ートは、前記基材の前記発泡層と反対側の面に粘着層を
形成し、その粘着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ので、基材の強度をさらに高める
ことができ、また、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。
【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】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３】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４】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。
【符号の説明】
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 ６５ オーバーコート層

Claims (3)

    【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、その発泡層上にオーバーコート層を備
    えた熱膨張性シートの前記オーバーコート層上面に光吸
    収性の高い材料により画像や文字等を形成し、そのオー
    バーコート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、 前記基材の強度を前記オーバーコート層の強度よりも高
    く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】 前記基材は、内部に気泡を多数有するＰ
    ＥＴフィルムから成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。
  3. 【請求項３】 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もしくは２に記載の立体画像形成用シート。
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