特許 6763413 インク、印刷装置、印刷方法及び造形物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6763413

(24)【登録日】2020年9月14日

(45)【発行日】2020年9月30日

(54)【発明の名称】インク、印刷装置、印刷方法及び造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C09D 11/03 20140101AFI20200917BHJP

   B41M 3/06 20060101ALI20200917BHJP

   B41M 1/30 20060101ALI20200917BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20200917BHJP

   C09D 11/38 20140101ALI20200917BHJP

【ＦＩ】

   C09D11/03

   B41M3/06 C

   B41M3/06 F

   B41M1/30 D

   B41J2/01 125

   B41J2/01 501

   C09D11/38

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2018-29583(P2018-29583)

(22)【出願日】2018年2月22日

(65)【公開番号】特開2018-162443(P2018-162443A)

(43)【公開日】2018年10月18日

【審査請求日】2019年1月30日

(31)【優先権主張番号】特願2017-59401(P2017-59401)

(32)【優先日】2017年3月24日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】高橋 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】堀内 雄史

(72)【発明者】

【氏名】本柳 吉宗

(72)【発明者】

【氏名】三井 郷史

【審査官】 菅野 芳男

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−００９６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１６２５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９７２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２０７４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６７５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３２７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２０７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１２９９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｄ １１／０３

Ｂ４１Ｊ ２／０１

Ｂ４１Ｍ １／３０

Ｂ４１Ｍ ３／０６

Ｃ０９Ｄ １１／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の加熱により膨張する熱膨張層に重なるように、前記加熱に適用される光熱変換層をパターン形成するためのインクであって、
赤外領域の少なくともいずれかの領域で可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤としてタングステン系酸化物又は六ホウ化金属化合物を含み、
前記熱膨張層に重なるように形成された所定のインク受容層に前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物が受容されることによって、前記加熱に伴って形成される前記熱膨張層の表面凹凸に対しての前記インク受容層による被覆性を維持させたままで、前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物が受容された部分の前記インク受容層を、前記光熱変換層に変性させる、
ことを特徴とするインク。

【請求項2】

前記無機赤外線吸収剤として前記タングステン系酸化物及び六ホウ化金属化合物を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のインク。

【請求項3】

前記無機赤外線吸収剤を、２０重量％から０．１０重量％の割合で含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインク。

【請求項4】

前記インク受容層は、多孔質シリカ又はポリビニールアルコールを含む、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインク。

【請求項5】

赤外領域の少なくともいずれかの領域で可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤としてタングステン系酸化物又は六ホウ化金属化合物を含むインクを熱膨張層に重なるように形成されたインク受容層上に所定の塗布手段で印刷して前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物を前記インク受容層に受容させることで、加熱に伴って形成される前記熱膨張層の表面凹凸に対しての前記インク受容層による被覆性を維持させたままで、前記インクが印刷された領域のインク受容層を、光熱変換層に変性させる、
ことを特徴とする印刷装置。

【請求項6】

赤外領域の少なくともいずれかの領域で可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤としてタングステン系酸化物又は六ホウ化金属化合物を含むインクを熱膨張層に重なるように形成されたインク受容層上に印刷して前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物を前記インク受容層に受容させることで、加熱に伴って形成される前記熱膨張層の表面凹凸に対しての前記インク受容層による被覆性を維持させたままで、前記インクが印刷された領域のインク受容層を、光熱変換層に変性させる、
ことを特徴とする印刷方法。

【請求項7】

熱膨張層の少なくとも一部を光熱変換層を用いて膨張させることによる造形物の製造方法であって、
赤外領域の少なくともいずれかの領域で可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤としてタングステン系酸化物又は六ホウ化金属化合物を含むインクを熱膨張層に重なるように形成されたインク受容層上に印刷して前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物を前記インク受容層に受容させることで、加熱に伴って形成される前記熱膨張層の表面凹凸に対しての前記インク受容層による被覆性を維持させたままで、前記インクが印刷された領域のインク受容層を、前記光熱変換層に変性させる光熱変換層形成工程を備える、
ことを特徴とする造形物の製造方法。

【請求項8】

前記インク受容層上にカラーインクを印刷して前記カラーインクを前記インク受容層に受容させることで、前記カラーインクが印刷された領域のインク受容層を前記カラーインクに対応した色味のカラー層に形成するカラー層形成工程を備え、
前記光熱変換層形成工程は、前記インクを前記カラー層としての前記インク受容層上に印刷して前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物を前記カラー層に受容させることで、前記インクが印刷された領域のカラー層を前記カラー層の色味が維持された前記光熱変換層に形成する、
ことを特徴とする請求項７に記載の造形物の製造方法。

【請求項9】

前記光熱変換層としての前記インク受容層上にカラーインクを印刷して前記カラーインクを前記光熱変換層に受容させることで、前記カラーインクが印刷された領域の光熱変換層を前記カラーインクに対応した色味のカラー層に形成するカラー層形成工程を備える、
ことを特徴とする請求項７に記載の造形物の製造方法。

【請求項10】

前記光熱変換層形成工程と前記カラー層形成工程は、所定の単位領域毎に連続して実施される、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の造形物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸収した熱量に応じて発泡して膨張する熱膨張性シートを部分的又は全体的に膨張させるための光熱変換層を形成するためのインク、印刷装置、印刷方法及び造形物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、基材シートの一方の面上に、吸収した熱量に応じて発泡し膨張する熱膨張性材料を含む熱膨張層を形成した熱膨張性シートが知られている。この熱膨張性シート上に光を熱に変換する光熱変換層を形成し、光熱変換層に光を照射することで、熱膨張層を部分的又は全体的に膨張させることができる。また、光熱変換層の形状を変化させることで、熱膨張性シート上に立体的な造形物（立体画像）を形成する方法も知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６４−２８６６０号公報

【特許文献2】特開２００１−１５０８１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来、光熱変換層は、カーボンを含む黒色インクを用いて形成されていた。しかし、光熱変換層の印刷に用いる黒色インクは、形成される立体画像の色味に影響を与えることがある。例えば、熱膨張性シートの表面に光熱変換層を形成し、更にその上にカラーインクを用いてカラー画像を印刷すると、カラー画像が光熱変換層に含まれる黒色インクによってくすむことがある。また、カラー印刷を行わないが熱膨張性シートの表面に光熱変換層を形成して膨張させたい領域では、光熱変換層の色味がそのまま現れてしまう。

【0005】

このため、立体画像（造形物）の色味への影響を低減させるため、色味が抑えられた光熱変換層を形成することができるインク、印刷装置、印刷方法及び造形物の製造方法が求められていた。

【0006】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、色味が抑えられた光熱変換層を形成するためのインクと、これを用いた印刷装置、印刷方法及び造形物の製造方法とを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係るインクは、所定の加熱により膨張する熱膨張層に重なるように、前記加熱に適用される光熱変換層をパターン形成するためのインクであって、赤外領域の少なくともいずれかの領域で可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤としてタングステン系酸化物又は六ホウ化金属化合物を含み、前記熱膨張層に重なるように形成された所定のインク受容層に前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物が受容されることによって、前記加熱に伴って形成される前記熱膨張層の表面凹凸に対しての前記インク受容層による被覆性を維持させたままで、前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物が受容された部分の前記インク受容層を、前記光熱変換層に変性させる、ことを特徴とする。

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係る印刷装置は、赤外領域の少なくともいずれかの領域で可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤としてタングステン系酸化物又は六ホウ化金属化合物を含むインクを熱膨張層に重なるように形成されたインク受容層上に所定の塗布手段で印刷して前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物を前記インク受容層に受容させることで、加熱に伴って形成される前記熱膨張層の表面凹凸に対しての前記インク受容層による被覆性を維持させたままで、前記インクが印刷された領域のインク受容層を、光熱変換層に変性させる、ことを特徴とする。

【0009】

上記目的を達成するため、本発明に係る印刷方法は、赤外領域の少なくともいずれかの領域で可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤としてタングステン系酸化物又は六ホウ化金属化合物を含むインクを熱膨張層に重なるように形成されたインク受容層上に印刷して前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物を前記インク受容層に受容させることで、加熱に伴って形成される前記熱膨張層の表面凹凸に対しての前記インク受容層による被覆性を維持させたままで、前記インクが印刷された領域のインク受容層を、光熱変換層に変性させる、ことを特徴とする。

【0010】

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、熱膨張層の少なくとも一部を光熱変換層を用いて膨張させることによる造形物の製造方法であって、赤外領域の少なくともいずれかの領域で可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤としてタングステン系酸化物又は六ホウ化金属化合物を含むインクを熱膨張層に重なるように形成されたインク受容層上に印刷して前記タングステン系酸化物又は前記六ホウ化金属化合物を前記インク受容層に受容させることで、加熱に伴って形成される前記熱膨張層の表面凹凸に対しての前記インク受容層による被覆性を維持させたままで、前記インクが印刷された領域のインク受容層を、前記光熱変換層に変性させる光熱変換層形成工程を備える、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、色味が抑えられた光熱変換層を形成するためのインクと、これを用いた印刷装置、印刷方法及び造形物の製造方法とを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】各材料の吸光率の分布、太陽光強度スペクトル及びハロゲンランプの太陽光比強度を示す図である。

【図2】各波長におけるハロゲンランプからの放射エネルギー（％）に、セシウム酸化タングステン又はＬａＢ_６の吸光率を掛けあわせたグラフである。

【図3】実施形態に係る熱膨張性シートの概要を示す断面図である。

【図4】実施形態に係る立体画像形成ユニットの概要を示す図である。

【図5】実施形態に係るインクを備える印刷ユニットの概要を示す図である。

【図6】実施形態に係る立体画像形成プロセスを示すフローチャートである。

【図7】実施形態に係る立体画像形成プロセスを示す図である。

【図8】変形例に係る立体画像形成プロセスを示すフローチャートである。

【図9】変形例に係る立体画像形成プロセスを示す図である。

【図10】（ａ）は従来の黒色インクの印刷後の黒濃度及び発泡高さを示す図である。（ｂ）は実施例１のインクの印刷前の黒濃度、印刷後の黒濃度及び発泡高さを示す図である。

【図11】実施例２に係るインクを使用して形成した光熱変換層の画像である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態に係るインク、印刷装置、印刷方法及び造形物の製造方法について、図を用いて説明する。本実施形態では、詳細に後述するように、印刷装置の例として、図４（ａ）〜図４（ｃ）に概要を示す立体画像形成システム５０を例に挙げて説明する。また、印刷方法の例として、この立体画像形成システム５０を使用して、凹凸を有する造形物（立体画像）を形成する構成を例に挙げて説明する。また、本実施形態のインク１０は、立体画像形成システム５０内に設けられた図５に示す印刷ユニット内に設置され、熱膨張性シート２０上に光熱変換層を形成するために使用する。

【0014】

本実施形態では、熱膨張性シート２０の表面に、熱膨張層２２の隆起によって造形物を表現する。また、本明細書において、「造形物」は、単純な形状、幾何学形状、文字、装飾等、形状を広く含む。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。また、「造形（又は造型）」は、単に造形物を形成することに限らず、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。更に装飾性のある造形物とは、加飾又は造飾の結果として形成される造形物を示す。

【0015】

本実施形態に係るインク１０は、無機赤外線吸収剤を含み、更に溶剤（水又は有機溶剤）、着色剤（染料又は顔料）、分散剤、浸透剤、乾燥防止剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、界面活性剤等から選択されるいずれか又は全てを含んでもよい。これらは任意の濃度で、インク１０中に含まれる。

【0016】

インク１０が水性インクである場合、無機赤外線吸収剤と、水と、水性有機溶剤とを含む。水性有機溶剤としては、これに限るものではないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類、エチレングリコール、トリエチレングリコール等のアルキレングリコール類、グリセリン、グリセロール類、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールメチル（エチル）エーテル、ジエチレングリコールメチル（エチル）エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、エタノール又はイソプロパノールが挙げられる。これらの水性有機溶剤は、上記の保湿剤、界面活性剤等としてインク１０に含まれる。また、インク１０は、ｐＨ調整剤としてトリエタノールアミンを含んでもよく、この他の添加剤を含んでもよい。

【0017】

また、本実施形態のインク１０は、例えば図５に示すインクジェット方式の印刷ユニット５２で使用される。具体的に、インク１０は、カートリッジ内に充填されて、図５に示すように印刷ユニット５２内に設置される。

【0018】

インク１０は、着色剤を含んでも、含まなくともよい。本実施形態のように、インク１０を熱膨張性シート２０の特定の領域を加熱するための光熱変換層の形成に用いる場合、光熱変換層は、カラーインクの色味に対して影響を及ぼさないことが好ましい。従って、本実施形態のような用途では、インク１０は着色剤を含まないことが好ましい。また、着色剤を含む場合は、着色剤の色は、白、イエロー等の視認しにくい色であることが好ましい。なお、着色剤の色は、特に限定されるものではない。例えば、インク１０が視認しにくい場所に形成される等、インク１０の色が特に熱膨張性シート２０の外観に影響を与えることがない場合、熱膨張性シート２０自体が着色されている場合、又は印刷された領域が分かるように着色した方が好ましい場合等に応じ、着色剤は白、イエローの他、シアン、マゼンタ、ブラック等から適宜選択されてもよく、これら以外の任意の色であってもよい。また、インク１０中の着色剤の濃度も任意である。

【0019】

また、インク１０に含有される無機赤外線吸収剤としては、赤外領域の少なくともいずれかの領域で、可視光領域と比較して高い光の吸収率（吸光率）を有する無機材料を用いる。無機赤外線吸収剤は、特に近赤外領域で、可視光領域と比較して高い光の吸収率を有することが好ましい。可視光領域において光の透過率が高い（吸収率が低い）材料を選択することにより、インク１０の可視光透過性を向上させ、インク１０の色味を抑えることができる。特に従来使用されてきたカーボンを使用するインクと比較し、インク１０を用いて印刷された光熱変換層によってカラーインク層の色味がくすむことを防ぐことができる。

【0020】

本実施形態では無機赤外線吸収剤としては、例えば、金属酸化物、金属ホウ化物、金属窒化物等を用いる。

【0021】

具体的に、金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン系化合物、酸化インジウム、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化セシウム、酸化亜鉛等を用いることができる。

【0022】

また、金属ホウ化物としては、多ホウ化金属化合物が好ましく、六ホウ化金属化合物が特に好ましく、六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）、六ホウ化セリウム（ＣｅＢ_６）、六ホウ化プラセオジム（ＰｒＢ_６）、六ホウ化ネオジム（ＮｄＢ_６）、六ホウ化ガドリニウム（ＧｄＢ_６）、六ホウ化テルビウム（ＴｂＢ_６）、六ホウ化ディスプロシウム（ＤｙＢ_６）、六ホウ化ホルミウム（ＨｏＢ_６）、六ホウ化イットリウム（ＹＢ_６）、六ホウ化サマリウム（ＳｍＢ_６）、六ホウ化ユーロピウム（ＥｕＢ_６）、六ホウ化エルビウム（ＥｒＢ_６）、六ホウ化ツリウム（ＴｍＢ_６）、六ホウ化イッテルビウム（ＹｂＢ_６）、六ホウ化ルテチウム（ＬｕＢ_６）、六ホウ化ランタンセリウム（（Ｌａ，Ｃｅ）Ｂ_６）、六ホウ化ストロンチウム（ＳｒＢ_６）、六ホウ化カルシウム（ＣａＢ_６）等からなる群から選択される１つ又は複数の材料を用いる。

【0023】

また金属窒化物としては、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化タンタル、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化バナジウムなどが挙げられる。

【0024】

酸化タングステン系化合物は、以下の一般式によって示される。
ＭｘＷｙＯｚ ・・・（Ｉ）
ここで、元素ＭはＣｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｔｌ、Ｉｎ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｆｅ及びＳｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素であり、Ｗはタングステンであり、Ｏは酸素である。
また、ｘ／ｙの値は、０．００１≦ｘ／ｙ≦１．１の関係を満足することが好ましく、特にｘ／ｙが０．３３付近であることが好適である。加えて、ｚ／ｙの値は、２．２≦ｚ／ｙ≦３．０の関係を満足することが好ましい。具体的には、Ｃｓ_０．３３ＷＯ_３、Ｒｂ_０．３３ＷＯ_３、Ｋ_０．３３ＷＯ_３、Ｔｌ_０．３３ＷＯ_３などである。

【0025】

上記の中では、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。

【0026】

本実施形態のインク１０は、これに限られるものではないが、無機赤外線吸収剤を、２０重量％〜０．１０重量％の割合で含む。

【0027】

次に、カーボン、ＩＴＯ、ＡＴＯ、セシウム酸化タングステン及びＬａＢ_６の透過率の分布と、太陽光のスペクトルと、ハロゲンランプの分光分布とを図１に示す。図１では、太陽光のスペクトル及びハロゲンランプの分光分布は、いずれもピークを１００とした強度である。図１に示すように、従来、光熱変換層を形成するために使用されていたカーボンは、各波長域でほぼ一定の低い透過率を示す。また、カーボンは、可視光領域でも透過率が低く（吸光率が高く）、黒色を呈する。これに対し、金属酸化物の一例であるＩＴＯ、ＡＴＯは、特に可視光領域での透過率が高い。また、ＩＴＯ、ＡＴＯは、可視光領域と比較して近赤外領域での透過率が低く、更に中赤外領域で低い透過率（高い吸光率）を示す。更に、タングステン系酸化物の一例として、セシウム酸化タングステンでは、可視光領域と比較して近赤外領域での透過率が低い。加えて、六ホウ化金属化合物の一例である六ホウ化ランタンは、赤外領域内の近赤外領域において可視光領域と比較して低い透過率を示す。

【0028】

また、図１では照射部で用いられるハロゲンランプの分光分布を示す。ハロゲンランプから照射される光は、特に近赤外領域において高い強度を示す。図１に示すセシウム酸化タングステンと六ホウ化ランタンとは、このハロゲンランプから照射される光が強い強度を示す近赤外領域において透過率が低く、高い吸光率を示す。このため、ハロゲンランプを照射部として使用する場合、セシウム酸化タングステン又はＬａＢ_６は、ハロゲンランプから照射される光が強い強度を示す近赤外領域において、特に効率良く光を吸収できるため、好ましい。また、近赤外領域に高い吸光率を示す材料であれば、セシウム酸化タングステンと六ホウ化ランタン以外も、使用可能である。

【0029】

また、図２は、各波長におけるハロゲンランプからの放射エネルギー（％）にセシウム酸化タングステン又はＬａＢ_６の吸光率を掛けあわせたグラフである。なお、放射エネルギー（％）は、基準温度（２０００Ｋ）での黒体放射エネルギー（ピークを１００％とする）に対する、温度（２９００Ｋ）における放射エネルギーの比（％）を使用する。セシウム酸化タングステンは、特に近赤外領域、中赤外領域で良好にエネルギーを吸収可能であることがわかる。

【0030】

また、このグラフを波長で積分した値が、セシウム酸化タングステン又はＬａＢ_６が吸収可能なエネルギー量に相当する。従って、熱膨張性材料の発泡高さが飽和しない限り、この積分値の比は発泡高さに比例する。
具体的に積分値は、
セシウム酸化タングステン：ＬａＢ_６＝１：０．５８
である。従って、ＬａＢ_６を用いた光熱変換層では、セシウム酸化タングステンを用いた光熱変換層と比べても、約０．５８倍の高さが得られる。

【0031】

次に、本実施形態のインク１０によって光熱変換層を形成する熱膨張性シート２０について図を用いて説明する。熱膨張性シート２０は、図３に示すように、基材２１、熱膨張層２２、インク受容層２３、を備える。また、詳細に後述するように、熱膨張性シート２０は、図４（ａ）〜図４（ｃ）に概要を示す立体画像形成システム５０で、印刷が施され、凹凸を有する造形物（立体画像）が形成される。

【0032】

基材２１は、熱膨張層２２等を支持するシート状の部材（フィルムを含む）である。基材２１としては、上質紙等の紙、又はポリプロピレン、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）等の通常使用されるプラスチックフィルムを用いることができる。また、基材２１としては布地などを用いることも可能である。基材２１は、熱膨張層２２が全体的又は部分的に発泡により膨張した時に、基材２１の反対側（図３に示す下側）に隆起せず、また、しわを生じたり、大きく波打ったりしない程度の強度を備える。加えて、熱膨張層２２を発泡させる際の加熱に耐える程度の耐熱性を有する。

【0033】

熱膨張層２２は、基材２１の一方の面（図３に示す上面）上に形成される。熱膨張層２２は、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、バインダ中に複数の熱膨張性材料（熱膨張性マイクロカプセル、マイクロカプセル）が分散配置されている。また、詳細に後述するように、本実施形態では、基材２１の上面（表面）に設けられたインク受容層２３上、及び／又は基材２１の下面（裏面）に光熱変換層を形成し、光を照射することで、光熱変換層が設けられた領域を発熱させる。熱膨張層２２は、熱膨張性シート２０の表面及び／又は裏面の光熱変換層で生じた熱を吸収して発泡し、膨張するため、熱膨張性シート２０の特定の領域のみを選択的に膨張させることができる。

【0034】

バインダとしては、酢酸ビニル系ポリマー、アクリル系ポリマー等から選択される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封入したものである。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から選択される熱可塑性樹脂から形成される。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、樹脂からなる高分子の殻が軟化し、内包されている低沸点気化性物質が気化し、その圧力によってカプセルが膨張する。用いるマイクロカプセルの特性にもよるが、マイクロカプセルは膨張前の粒径の５倍程度に膨張する。

【0035】

インク受容層２３は、熱膨張層２２上に形成される。インク受容層２３は、印刷工程で使用されるインク、例えば、インクジェットプリンタのインクを受容し、定着させる層である。インク受容層２３は、印刷工程で使用されるインクに応じて、汎用されている材料を使用して形成される。例えば水性インクを利用する場合では、インク受容層２３は、多孔質シリカ、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等から選択される材料を用いて形成される。また、基材２１の裏面にも光熱変換層を形成する場合は、基材２１の裏面にもインク受容層を形成してもよい。

【0036】

（立体画像形成システム）
次に、本実施形態の熱膨張性シート２０に印刷を施し、立体画像を形成する立体画像形成システム５０について説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、立体画像形成システム５０は、制御ユニット５１と、印刷ユニット５２と、膨張ユニット５３と、表示ユニット５４と、天板５５と、フレーム６０と、を備える。図４（ａ）は、立体画像形成システム５０の正面図であり、図４（ｂ）は、天板５５を閉じた状態における立体画像形成システム５０の平面図であり、図４（ｃ）は、天板５５を開いた状態における立体画像形成システム５０の平面図である。なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）において、Ｘ方向は水平方向と同一であり、Ｙ方向はシートが搬送される搬送方向Ｄと同一であり、更にＺ方向は鉛直方向と同一である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに直交する。

【0037】

制御ユニット５１、印刷ユニット５２、膨張ユニット５３は、それぞれ図４（ａ）に示すようにフレーム６０内に載置される。具体的に、フレーム６０は、一対の略矩形状の側面板６１と、側面板６１の間に設けられた連結ビーム６２とを備え、側面板６１の上方に天板５５が渡されている。また、側面板６１の間に渡された連結ビーム６２の上に印刷ユニット５２及び膨張ユニット５３がＸ方向に並んで設置され、連結ビーム６２の下に制御ユニット５１が固定されている。表示ユニット５４は天板５５内に、天板５５の上面と高さが一致するように埋設されている。

【0038】

制御ユニット５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、印刷ユニット５２、膨張ユニット５３及び表示ユニット５４を制御する。

【0039】

印刷ユニット５２は、インクジェット方式の印刷装置である。図４（ｃ）に示すように、印刷ユニット５２は、熱膨張性シート２０を搬入するための搬入部５２ａと、熱膨張性シート２０を搬出するための搬出部５２ｂと、を備える。印刷ユニット５２は、搬入部５２ａから吸入された熱膨張性シート２０の表面又は裏面に指示された画像を印刷し、画像が印刷された熱膨張性シート２０を搬出部５２ｂから排出する。また、印刷ユニット５２には、後述するカラーインク層４２を形成するためのカラーインク（シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ））、と、表側光熱変換層４１と裏側光熱変換層４３とを形成するためのインク１０とが備えられている。なお、カラーインク層４２において黒又はグレーの色を形成するため、カラーインクとして、カーボンブラックを含まない黒のカラーインクを更に備えてもよい。

【0040】

印刷ユニット５２は、熱膨張性シート２０の表面に印刷するカラー画像（カラーインク層４２）を示すカラー画像データを制御ユニット５１から取得し、カラー画像データに基づいて、カラーインク（シアン、マゼンタ、イエロー）を用いてカラー画像（カラーインク層４２）を印刷する。カラーインク層の黒又はグレーの色は、ＣＭＹの３色を混色して、もしくはカーボンブラックを含まない黒のカラーインクを更に使用して形成する。

【0041】

また、印刷ユニット５２は、熱膨張性シート２０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表面発泡データに基づき、インク１０を用いて表側光熱変換層４１を印刷する。同様に、熱膨張性シート２０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裏面発泡データに基づき、インク１０を用いて裏側光熱変換層４３を印刷する。インク１０の濃度がより濃く形成された部分ほど、熱膨張層２２の膨張高さは高くなる。このため、インク１０の濃度は、目標高さに対応するように、面積階調方式等によって濃淡が決定される。

【0042】

図５に、印刷ユニット５２の詳細な構成を示す。図５に示すように、印刷ユニット５２は、熱膨張性シート２０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７１を備える。

【0043】

キャリッジ７１には、印刷を実行する印刷ヘッド７２と、インクを収容したインクカートリッジ７３（７３ｅ，７３ｃ，７３ｍ，７３ｙ）が取り付けられている。インクカートリッジ７３ｅ，７３ｃ，７３ｍ，７３ｙには、それぞれ、本実施形態のインク１０、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。各インクは、印刷ヘッド７２の対応するノズルから吐出される。

【0044】

キャリッジ７１は、ガイドレール７４に滑動自在に支持されており、駆動ベルト７５に狭持されている。キャリッジ７１は、モータ７５ｍの回転により駆動ベルト７５が駆動することで、印刷ヘッド７２及びインクカートリッジ７３と共に、主走査方向Ｄ２に移動する。

【0045】

フレーム７７の下部には、印刷ヘッド７２と対向する位置に、プラテン７８が設けられている。プラテン７８は、主走査方向Ｄ２に延在しており、熱膨張性シート２０の搬送路の一部を構成している。熱膨張性シート２０の搬送路には、給紙ローラ対７９ａ（下のローラは不図示）と排紙ローラ対７９ｂ（下のローラは不図示）とが設けられている。給紙ローラ対７９ａと排紙ローラ対７９ｂとは、プラテン７８に支持された熱膨張性シート２０を副走査方向Ｄ１に搬送する。

【0046】

印刷ユニット５２は、フレキシブル通信ケーブル７６を介して制御ユニット５１と接続されている。制御ユニット５１は、フレキシブル通信ケーブル７６を介して、印刷ヘッド７２、モータ７５ｍ、給紙ローラ対７９ａ及び排紙ローラ対７９ｂを制御する。具体的に説明すると、制御ユニット５１は、給紙ローラ対７９ａ及び排紙ローラ対７９ｂを制御して、熱膨張性シート２０を搬送させる。また、制御ユニット５１は、モータ７５ｍを回転させてキャリッジ７１を移動させ、印刷ヘッド７２を主走査方向Ｄ２の適切な位置に搬送させる。

【0047】

膨張ユニット５３は、熱膨張性シート２０に熱を加えて膨張させる膨張装置である。図４（ｃ）に示すように、膨張ユニット５３は、熱膨張性シート２０を搬入するための搬入部５３ａと、熱膨張性シート２０を搬出するための搬出部５３ｂと、を備える。膨張ユニット５３は、搬入部５３ａから搬入された熱膨張性シート２０を搬送しながら熱を加えて膨張させ、膨張した熱膨張性シート２０を搬出部５３ｂから搬出する。膨張ユニット５３は内部に照射部（図示せず）を備える。照射部は膨張ユニット５３内で固定されており、照射部の近傍を熱膨張性シート２０を一定の速度で移動させることにより、熱膨張性シート２０全体を加熱する。なお、光熱変換層を視認しにくいよう、インク１０の濃度を低く印刷した場合は、この搬送速度を遅くし、光を照射する時間を長くすることで、目標とする膨張高さを得ることも可能である。

【0048】

照射部は、例えば、ハロゲンランプであり、熱膨張性シート２０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。ハロゲンランプから照射される光の波長は、図１に示す特徴を有しており、特に近赤外領域において光を強く照射する。本実施形態のインク１０中に含まれる無機赤外線吸収剤として、特に、可視光領域と比較して近赤外領域において高い吸収率を有する材料を用いると、ハロゲンランプが強い強度を持つ波長域と、無機赤外線吸収剤が効率よく吸収する波長域が一致するため好ましい。なお、照射部としては、ハロゲンランプ以外に、キセノンランプ等を使用することもできる。この場合、使用するランプに応じて、ランプの照射強度の高い波長域において高い吸収率を有する材料を、無機赤外線吸収剤として選択することが好ましい。また、光熱変換層が印刷された領域では、光熱変換層が印刷されていない領域に比べて、より効率よく光が熱に変換される。そのため、熱膨張層２２のうち、光熱変換層が印刷された領域が主に加熱されて、その結果、熱膨張層２２は、光熱変換層が印刷された領域が膨張する。

【0049】

表示ユニット５４は、タッチパネル等から構成される。表示ユニット５４は、例えば図４（ｂ）に示すように、印刷ユニット５２によって熱膨張性シート２０に印刷される画像（図４（ｂ）に示す星）を表示する。また、表示ユニット５４は、操作ガイド等を表示し、ユーザは、表示ユニット５４に触れることで、立体画像形成システム５０を操作することが可能である。

【0050】

（立体画像形成処理）
次に、図６に示すフローチャート及び図７（ａ）〜図７（ｅ）に示す熱膨張性シート２０の断面図を参照して、立体画像形成システム５０によって熱膨張性シート２０に立体画像を形成する処理の流れを説明する。立体画像形成処理によって造形物が製造されるため、立体画像形成処理は造形物の製造方法でもある。

【0051】

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２０を準備し、表示ユニット５４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２０を、その表面を上側に向けて印刷ユニット５２に挿入する。印刷ユニット５２は、挿入された熱膨張性シート２０の表面に光熱変換層（表側光熱変換層４１）を印刷する（ステップＳ１）。表側光熱変換層４１は、上述したインク１０によって形成される層である。印刷ユニット５２は、指定された表面発泡データに従って、熱膨張性シート２０の表面に、本実施形態のインク１０を吐出する。その結果、図７（ａ）に示すように、インク受容層２３上に表側光熱変換層４１が形成される。なお、理解を容易とするため、インク受容層２３上に表側光熱変換層４１が形成されているように図示しているが、より正確にはインク１０はインク受容層２３中に受容されているため、インク受容層２３中に表側光熱変換層４１が形成されている。

【0052】

第２に、ユーザは、表側光熱変換層４１が印刷された熱膨張性シート２０を、その表面を上側に向けて膨張ユニット５３に挿入する。膨張ユニット５３は、挿入された熱膨張性シート２０を表面から加熱する（ステップＳ２）。具体的に説明すると、膨張ユニット５３は、照射部によって熱膨張性シート２０の表面に光を照射させる。熱膨張性シート２０の表面に印刷された表側光熱変換層４１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７（ｂ）に示すように、熱膨張性シート２０のうちの表側光熱変換層４１が印刷された領域が盛り上がって膨張する。また、図７（ｂ）において、右に示す表側光熱変換層４１のインク１０の濃度を、左に示す表側光熱変換層４１と比較して濃くすると、図示するように、濃く印刷された領域をより高く膨張させることが可能となる。

【0053】

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２０を、その表面を上側に向けて印刷ユニット５２に挿入する。印刷ユニット５２は、挿入された熱膨張性シート２０の表面にカラー画像（カラーインク層４２）を印刷する（ステップＳ３）。具体的には、印刷ユニット５２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２０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７（ｃ）に示すように、インク受容層２３及び表側光熱変換層４１の上にカラーインク層４２が形成される。

【0054】

第４に、ユーザは、カラーインク層４２が印刷された熱膨張性シート２０を、その裏面を上側に向けて膨張ユニット５３に挿入する。膨張ユニット５３は、挿入された熱膨張性シート２０を裏面から加熱し、熱膨張性シート２０の表面に形成されたカラーインク層４２を乾燥させる（ステップＳ４）。具体的に説明すると、膨張ユニット５３は、照射部によって熱膨張性シート２０の裏面に光を照射させ、カラーインク層４２を加熱し、カラーインク層４２中に含まれる溶媒を揮発させる。

【0055】

第５に、ユーザは、カラーインク層４２が印刷された熱膨張性シート２０を、その裏面を上側に向けて印刷ユニット５２に挿入する。印刷ユニット５２は、挿入された熱膨張性シート２０の裏面に光熱変換層（裏側光熱変換層４３）を印刷する（ステップＳ５）。裏側の光熱変換層４３は、熱膨張性シート２０の表面に印刷された表側光熱変換層４１と同様に、本実施形態のインク１０によって形成される層である。印刷ユニット５２は、指定された裏面発泡データに従って、熱膨張性シート２０の裏面に、インク１０を吐出する。その結果、図７（ｄ）に示すように、基材２１の裏面に裏側光熱変換層４３が形成される。裏側光熱変換層４３についても、左に示す裏側光熱変換層４３のインク１０の濃度を、右に示す裏側光熱変換層４３と比較して濃くすると、図示するように濃く印刷された領域をより高く膨張させることが可能となる。

【0056】

第６に、ユーザは、裏側光熱変換層４３が印刷された熱膨張性シート２０を、その裏面を上側に向けて膨張ユニット５３に挿入する。膨張ユニット５３は、挿入された熱膨張性シート２０を裏面から加熱する（ステップＳ６）。具体的に説明すると、膨張ユニット５３は、照射部（図示せず）によって熱膨張性シート２０の裏面に光を照射させる。熱膨張性シート２０の裏面に印刷された裏側光熱変換層４３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７（ｅ）に示すように、熱膨張性シート２０のうちの裏側光熱変換層４３が印刷された領域が盛り上がって膨張する。

【0057】

以上のような手順によって、熱膨張性シート２０に立体画像が形成される。

【0058】

本実施形態のインク１０は、赤外領域の少なくともいずれかの波長域において、可視光領域と比較して強い吸光率を示す無機赤外吸収剤を含むことにより、立体画像の色味への影響が抑制された光熱変換層を印刷することができる。また、本実施形態のインク１０を用いることにより、立体画像の色味への影響が抑制された光熱変換層を印刷することが可能なインク、印刷装置及び印刷方法を提供することができる。

【0059】

また、本実施形態のインク１０によれば、従来光熱変換層を形成するために用いられていたカーボンブラックを含むインクを使用した場合と比較し、黒濃度が低減した光熱変換層を形成することもできる。また、従来例では熱膨張層を発泡させにくい濃度、例えば黒濃度０．１以下の濃度においても、本実施形態のインク１０は熱膨張層を膨張させることも可能である。なお、光熱変換層の黒濃度は熱膨張層の膨張後に反射分光濃度計を用いて測定する。

【0060】

（立体画像形成処理の変形例）
立体画像形成処理は、図６に示すプロセスの順番に限られず、以下に詳細に記述するように各ステップの順番は入れ替えることが可能である。

【0061】

また説明の便宜のため、図６に示す各ステップを以下に示すように称する。熱膨張性シートの表側（図３に示す上面）に表側光熱変換層４１（以下、表側変換層）を形成する工程（図６におけるステップＳ１）は、表側変換層形成工程と呼ぶ。熱膨張性シート２０の表側から、電磁波（光）を照射し、熱膨張層２２を膨張させる工程（図６におけるステップＳ２）は、表側膨張工程と呼ぶ。熱膨張性シート２０の表側にカラー画像を印刷する工程（図６におけるステップＳ３）は、カラー印刷工程と呼ぶ。熱膨張性シートの裏側（図３に示す下面）に裏側光熱変換層４３（以下、裏側変換層）を形成する工程（図６におけるステップＳ５）は、裏側変換層形成工程と呼ぶ。熱膨張性シート２０の裏側から、電磁波を照射し、熱膨張層２２を膨張させる工程（図６におけるステップＳ６）は、裏側膨張工程と呼ぶ。

【0062】

なお、図６におけるカラーインクを乾燥させる工程（ステップＳ４）では、シートの裏面を上として乾燥させるとあるが、これに限られない。以下の例のいずれについても乾燥工程は、シートの表面を上にして乾燥工程を行ってもよい。乾燥工程において、表面、裏面のいずれを上とするかは、変換層がどちらの面に形成されているか、乾燥工程で熱膨張層２２を更に変形させないか、等を考慮して決定する。加えて、以下に示すいずれの例についても、各ステップを実行する順番によって、乾燥工程（ステップＳ４）を省略することが可能である。

【0063】

例えば、立体画像形成処理は、図６に示すプロセスの順番に限られず、裏側変換層４３を先に形成することもできる。具体的には、裏側変換層形成工程を最初に行い、続いて裏側膨張工程を行った上で、表側変換層形成工程等を行う。この場合、図６に示すフローチャートを用いて説明すると、ステップＳ５、ステップＳ６を行い、続いて、ステップＳ１〜Ｓ４をこの順に行う。この場合、ステップＳ４を施す段階では裏側変換層が形成されているため、ステップＳ４では、シートの表面を上に向け乾燥工程を行うことが好ましい。また、熱膨張層２２を膨張させる工程を全て終えた後に、カラー画像を印刷することも可能である。この場合、表側変換層形成工程、表側膨張工程、裏側変換層形成工程、裏側膨張工程をこの順に行った後、カラー印刷工程を行う。図６に示すステップＳ１、ステップＳ２を行った後、ステップＳ５、ステップＳ６を実行し、その後、ステップＳ３及びステップＳ４を実行する。なお、ステップＳ４を省略してもよい。また、先に裏側変換層形成工程、裏側発泡工程を行うことも可能であり、この場合は、ステップＳ５、ステップＳ６を実行した後、ステップＳ１〜Ｓ４をこの順に行う。なお、ステップＳ４を省略してもよい。

【0064】

加えて、カラー印刷工程は、表側変換層形成工程等に先立って行うことも可能である。特に本実施形態のインクでは、色味が抑えられているため、カラー画像の上に光熱変換層を形成した場合であっても、カラー画像の色味に影響を与えることを抑制することができるためである。この場合、カラー印刷工程、乾燥工程、表側変換層形成工程、表側膨張工程をこの順で行い、裏側変換層形成工程、裏側膨張工程を行うことができる。図６に示すフローチャートを用いて説明すると、ステップＳ３及びＳ４を実行し、その後、ステップＳ１及びＳ２、ステップＳ５及びステップＳ６をこの順に実行する。なお、ステップＳ４では、シートの表面を上に向けて乾燥工程を行ってもよい。また、裏側熱変換層形成工程を先に行ってもよく、この場合は、ステップＳ３〜Ｓ６をこの順に行った上で、ステップＳ１及びステップＳ２を行う。なお、ステップＳ４では、シートの表面を上に向けて乾燥工程を行ってもよい。

【0065】

また、カラー印刷工程と表側変換層形成工程とを組み合わせ、１つの工程でカラーインク層と表側変換層とを印刷することも可能である。この例では、カラーインク層と表側変換層とが同時に印刷される。

【0066】

以下、図８に示すフローチャート及び図９（ａ）〜図９（ｄ）に示す熱膨張性シート２０の断面図を参照して、立体画像形成システム５０によって熱膨張性シート２０に立体画像を形成する処理の流れを説明する。本変形例でも、図４（ｃ）に示すように、カラー画像を印刷するためのカラーインクと、光熱変換層を形成するためのインク１０とは印刷ユニット５２にセットされている。印刷ユニット５２は、熱膨張性シート２０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表面発泡データに基づき、インク１０を用いて表側変換層４１を印刷する。同様に、熱膨張性シート２０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裏面発泡データに基づき、インク１０を用いて裏側変換層４３を印刷する。

【0067】

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２０を準備し、表示ユニット５４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２０を、その表面を上側に向けて印刷ユニット５２に挿入する。次に、印刷ユニット５２は、挿入された熱膨張性シート２０の表面に表側変換層（表側光熱変換層）４１及びカラー画像（カラーインク層４２）を印刷する（ステップＳ２１）。具体的に印刷ユニット５２は、熱膨張性シート２０の表面に、指定された表面発泡データに従って本実施形態のインク１０を吐出するとともに、指定されたカラー画像データに従ってシアン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９（ａ）に示すように、インク受容層２３上に表側変換層４１とカラーインク層４２とが形成される。なお、理解を容易とするため、インク受容層２３上に表側変換層４１とカラーインク層４２とが形成されているように図示しているが、より正確にはインク１０及びカラーインクはインク受容層２４中に受容されているため、インク受容層２３中に表側変換層４１及びカラーインク層４２が形成されている。また、表側変換層４１とカラーインク層４２とは、同時に形成されているため、図９（ａ）等では、表側変換層４１は、破線を用いて図示している。なお、カラーインク層４２を形成した後（ステップＳ２１の後）、図６に示すステップＳ４のような乾燥工程を行ってもよい。

【0068】

第２に、ユーザは、表側変換層４１及びカラーインク層４２が印刷された熱膨張性シート２０を、その表面を上側に向けて膨張ユニット５３に挿入する。膨張ユニット５３は、挿入された熱膨張性シート２０を表面から加熱する（ステップＳ２２）。具体的に説明すると、膨張ユニット５３は、照射部によって熱膨張性シート２０の表面に光を照射させる。熱膨張性シート２０の表面に印刷された表側変換層４１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９（ｂ）に示すように、熱膨張性シート２０のうちの表側変換層４１が印刷された領域が盛り上がって膨張する。

【0069】

第３に、ユーザは、熱膨張性シート２０を、その裏面を上側に向けて印刷ユニット５２に挿入する。印刷ユニット５２は、挿入された熱膨張性シート２０の裏面に裏側変換層（裏側光熱変換層）４３を印刷する（ステップＳ２３）。印刷ユニット５２は、指定された裏面発泡データに従って、熱膨張性シート２０の裏面に、インク１０を吐出する。その結果、図９（ｃ）に示すように、基材２１の裏面に裏側光熱変換層４３が形成される。

【0070】

第４に、ユーザは、裏側変換層４３が印刷された熱膨張性シート２０を、その裏面を上側に向けて膨張ユニット５３に挿入する。膨張ユニット５３は、挿入された熱膨張性シート２０を裏面から加熱する（ステップＳ２４）。具体的に説明すると、膨張ユニット５３は、照射部（図示せず）によって熱膨張性シート２０の裏面に光を照射させる。その結果、図９（ｄ）に示すように、熱膨張性シート２０のうちの裏側変換層４３が印刷された領域が盛り上がって膨張する。

【0071】

以上のような手順によって、熱膨張性シート２０に立体画像が形成される。
特に本実施形態のインク１０は色味が抑制されているため、表側変換層４１を構成するインク１０がカラーインク層４２の色味へ影響を与えることを抑制することができる。従って、本変形例のステップＳ２１に示すように、表側変換層４１とカラーインク層４２とを１つの工程で形成し、表側変換層４１とカラーインク層４２とを同時に形成することが可能となる。

【0072】

また、図８に示すプロセスの順番に限られず、裏側変換層４３を先に形成することもできる。具体的には、図８に示すフローチャートを用いて説明すると、ステップＳ２３、ステップＳ２４を行った上で、ステップＳ２１、Ｓ２２を行う。

【0073】

また、表側変換層を形成した後、直後に表側膨張工程を行わず、表側変換層形成工程と表側膨張工程との間に他の工程、例えばカラー印刷工程を設けることも可能である。この場合、図６に示すステップＳ１、Ｓ３、及びＳ４を行い、熱膨張性シートの表側への印刷工程を全て終えた後に、表側膨張工程を行うことも可能である。この場合は、図６に示すフローチャートのステップＳ１を実行し、表側変換層を形成し、続いてステップＳ３及びステップＳ４を実行し、カラー画像を印刷する。その後、ステップＳ２を実行し、熱膨張層を膨張させる。続いて、図６に示すステップＳ５及びステップＳ６を実行し、裏側変換層の形成及び熱膨張層の膨張を行う。この例において、裏側変換層形成工程を先に行うこともできる。この場合は、ステップＳ５及びＳ６を実行した後にステップＳ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ２の順に各工程を実行する。この場合、ステップＳ４では、シートの表面を上に向けて乾燥工程を行ってもよい。また、カラー印刷工程は、裏側変換層形成工程と裏側膨張工程との間に行うことも可能である。この場合は、ステップＳ５、Ｓ３、Ｓ４及びＳ６をこの順に実行した後にステップＳ１、Ｓ２を実行する、又はステップＳ１、Ｓ２を実行した後にステップＳ５、Ｓ３、Ｓ４及びＳ６をこの順に実行する。この場合、ステップＳ４では、シートの表面を上に向けて乾燥工程を行ってもよい。

【0074】

また、表側変換層形成工程、カラー印刷工程、裏側変換層形成工程を先に行った後に、表側膨張工程、裏側膨張工程を行うことも可能である。この場合、図６に示すフローチャートのステップＳ１、ステップＳ３、ステップＳ５を先に実行し、その後、ステップＳ２及びＳ６を実行する。なお、ステップＳ１、ステップＳ３、ステップＳ５を実行する順番は、この順に限られず任意に入れ替えることができる。例えばステップＳ５、ステップＳ３、ステップＳ１の順としてもよい。また、ステップＳ２及びＳ６についても、この順で実行してもよく、逆の順番に実行してもよい。また、乾燥工程（ステップＳ４）は、必要に応じて行ってもよく、省略してもよい。

【0075】

また、表側変換層形成工程、裏側変換層形成工程を先に行い、表側膨張工程、裏側膨張工程を行った上で、カラー印刷工程を行うことも可能である。この場合は、例えば、図６に示すフローチャートのステップＳ１、ステップＳ５の順、又はステップＳ５、ステップＳ１の順で行う。続いて、ステップＳ２、ステップＳ６の順、又はステップＳ６、ステップＳ２の順で行い、熱膨張層を膨張させる。その後、ステップＳ３及びステップＳ４を実行し、カラー画像を印刷する。なお、ステップＳ４は省略してもよい。また、カラー印刷工程を、表側膨張工程、裏側膨張工程の間に実行することも可能である。この場合、ステップＳ１、５を実行した後、ステップＳ２又はステップＳ６のいずれか一方を実行し、続いてステップＳ３及びステップＳ４を実行した後、ステップＳ２又はステップＳ６の他方を実行する。なお、ステップＳ４は省略してもよい。

【0076】

（比較例）
比較例として、従来、光熱変換層を形成するために使用されているカーボンを含む黒色インク（顔料インク）を用いて光熱変換層を形成し、熱膨張性シートを発泡、膨張させた例を図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）は、光熱変換層の印刷後のインク濃度（黒濃度）と熱膨張層の膨張後の膨張高さ（発泡高さ）との関係を示すグラフである。具体的には、黒色インクは、一般にインクジェットプリンタ用として市販されているカーボンを含む黒色の顔料インクを使用した。上述した実施形態と同様の構成を採る熱膨張性シートの表面上に、インクジェットプリンタを使用して、同一の画像を異なる複数の濃度で黒インクによって印刷し、それにより複数の光熱変換層を形成した。なお、光熱変換層は熱膨張性シートの表面のみに形成した。また、ハロゲンランプを使用し、同一条件で各光熱変換層へ光を照射し、それぞれの濃度における熱膨張性シートの膨張高さ（ｍｍ）を測定した。黒濃度は、イグザクト反射分光濃度計（サカタインクスエンジニアリング社製）を用いて測定した。

【0077】

（実施例１）
本実施形態のインク１０に対応するインクを用いて光熱変換層を形成し、熱膨張性シートを発泡、膨張させた例を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）は、光熱変換層の印刷後のインク濃度（黒濃度）と熱膨張層の膨張後の膨張高さ（発泡高さ）との関係を示すグラフである。具体的に、本実施形態のインク１０に相当するインクとしては、通常のインク成分と同様の成分を含み、着色剤を含まないインク中に、無機赤外線吸収剤としてセシウム酸化タングステンを、５．３重量％で混合させたものを用いた。このインクを用いて、比較例と同様に同一の画像を異なる濃度で印刷し、複数の光熱変換層を形成した。なお、光熱変換層は熱膨張性シートの表面のみに形成した。また、比較例と同様に、同一条件で光を光熱変換層へ照射し、それぞれの濃度における熱膨張性シートの膨張高さ（ｍｍ）を測定した。また、黒濃度は、比較例と同様の反射分光濃度計を用いて測定した。

【0078】

図１０（ｂ）に示すように、実施例のインクでも熱膨張層を膨張させることが可能であり、濃度に従って膨張高さが増加する点は、図１０（ａ）に示す従来の黒インクを用いた比較例と同じである。次に、図１０（ａ）に示す比較例では、黒濃度０．１を下回る光熱変換層では、ほとんど膨張高さを得られなかった。これに対し、実施例のインクを使用した光熱変換層は、黒濃度０．１を下回っても、１．５ｍｍ前後の膨張高さが得られた。また、比較例では、１．５ｍｍ前後の膨張高さを得られる黒濃度は、０．４程度である。従って、実施例のインクを使用することにより、同じ膨張高さを得るための光熱変換層の色味を抑えることができた。

【0079】

また、目視により光熱変換層の色味を確認できるのは、黒濃度０．０２程度までであって、黒濃度０．０１であれば、光熱変換層（インク）の色味を視認することはできなかった。従って、実施例のインクでは、視認可能な限界の濃度前後で、従来の黒インクの黒濃度０．４〜０．５に相当する膨張高さを得ることができた。更に視認不可能な黒濃度でも熱膨張層を発泡、膨張させることができた。なお、０．０１を下回る黒濃度では、膨張高さが若干低くなるが、光熱変換層に光を照射する時間を長くすることで、図１０（ｂ）に示す値よりも更に高く発泡させることができる。また、濃度０．０２を超える領域であったとしても、従来の黒インクと比較し、色味を抑えて光熱変換層を形成することができた。

【0080】

（実施例２）
次に、実施例２では、無機赤外線吸収剤として六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）を、溶媒（ファインソルブＴＨ、三協化学株式会社製）中に、０．１８重量％で混合させ、インクとした。刷毛を使用して、このインクを熱膨張性シート上に塗布した。２回〜５回の塗布を行い、光熱変換層を形成した。２回以上塗布する場合は、直前に塗布した場所に重ねて塗布した。熱膨張性シートとしては実施例１、比較例と同じものを使用した。なお、光熱変換層は熱膨張性シートの表面のみに形成した。また、実施例１及び比較例と同様に、同一条件で光を光熱変換層へ照射した。また、黒濃度は、熱膨張層の発泡後、比較例と同じ反射分光濃度計を用いて測定した。

【0081】

熱膨張層を発泡させた後の光熱変換層の黒濃度を表１に示す。また、２回塗布〜５回塗布を行った光熱変換層の画像を図１１に示す。表１に示すように、光熱変換層の黒濃度は、塗布回数が増えるごとに増加した。また、光熱変換層の黒濃度は、２回塗布では０．０５、３回塗布では０．０７、４回塗布では０．０８、５回塗布では０．０９であった。

【0082】

【表1】

【0083】

また、図１１に示すように、２回塗布〜５回塗布のいずれでも、熱膨張層を膨張させることができた。また、塗布回数の増加に伴い濃度が上がるに従って、膨張高さが増加する点は、従来例と同様である。従って、実施例２に係るインクでは、従来の黒インクと比較し、色味を抑えて光熱変換層を形成することができた。また、図１０（ａ）に示す比較例では、黒濃度０．１を下回る光熱変換層では、ほとんど膨張高さを得られていなかったが、本実施例のインクを用いた光熱変換層では、黒濃度０．１を下回る黒濃度０．０９（５回塗布）だけでなく、黒濃度０．０５（２回塗布）でも、図１１に示すように熱膨張層を膨張させることができた。なお、１回塗布では、黒濃度は０．０２であったが、発泡がほとんど見られなかった。

【0084】

以上より、本実施形態のインク１０によれば、色味が抑制された光熱変換層を形成することが可能である。

【0085】

本発明は上述した実施の形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。
本実施形態では、印刷装置として、制御ユニット５１、膨張ユニット５３等を備える立体画像形成システム５０を例に挙げているが、これに限られず、印刷装置は、図５に示すようなインクジェット式の印刷ユニット５２のみから構成されてもよい。

【0086】

また、インク１０は、インクジェット式プリンタで用いられる水性インクである場合に限られず、油性インクであっても、紫外線硬化インクであってもよい。油性インクである場合、溶剤、樹脂、分散剤等を含む。例えば、溶剤として、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メチルアルコール、エチルアルコー等のアルコール類、酢酸エチル等のエステル類等が挙げられ、樹脂としては、アクリル系樹脂、ロジン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。紫外線硬化インクである場合、インク１０は、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等の紫外線硬化樹脂、重合開始剤、その他の添加剤を含む。いずれの場合も公知の材料を用いることができる。また、用いる材料により、インク受容層２３は省略可能である。

【0087】

また、上述した実施形態では、インクジェット式のプリンタ内に設置されるカートリッジにインクが充填される場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。本実施形態のインク１０を、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷など、その他の印刷方式で使用することも可能である。この場合、インク受容層２３は省略可能である。

【0088】

また、インク１０は、水性インク、油性インク、紫外線硬化インクのいずれであってもよい。この場合、インク１０は、各印刷方式に応じた材料、例えば、溶剤、造膜のための樹脂、補助剤などを含む。これらの材料は、公知のものを使用する。例えば、インク１０が油性インクである場合、無機赤外線吸収剤に加え、溶剤、樹脂、その他の添加剤を含む。また、これに限るものではないが、溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、酢酸エチル等のエステル類等が挙げられ、樹脂としては、アクリル系樹脂、ロジン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。インク１０が紫外線硬化インクである場合、これに限るものではないが、インク１０は、無機赤外線吸収剤に加え、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等の紫外線硬化樹脂、重合開始剤、その他の添加剤を含む。また、インク１０が水性インクであれば、インク１０は、無機赤外線吸収剤に加え、水、アルコール等の溶剤、アクリル系樹脂等の樹脂、その他の添加剤を含む。いずれの場合も公知の材料を用いることができる。

【0089】

加えて、例えばオフセット印刷装置を利用し、図８及び図９に示すように、カラー印刷工程と表側変換層形成工程とを組み合わせ、１つの工程でカラーインク層と表側変換層とを印刷する場合、オフセット印刷装置は、ＣＭＹＫのようなカラー画像を印刷するためのインクと、本実施形態のインク１０とを備え、これらのインクを用いて、カラーインク層と表側変換層と順番に印刷する。この場合、インク１０を用いた印刷を行う順番は任意に変更可能である。換言するとインク１０を用いた印刷は、ＣＭＹＫのカラーインクによる印刷の前後のいずれかであってもよく、これらの間であってもよい。オフセット印刷装置以外の印刷装置でも同様である。

【0090】

また、上述した実施の形態では、熱膨張性シート２０の特定の領域を加熱する光熱変換層を印刷する構成を例に挙げて説明したが、特定の領域を加熱するためのインクとして使用するものであれば、熱膨張性シート２０以外に使用することも可能である。

【0091】

上述した実施形態では、熱膨張性シート２０の表面及び裏面に光熱変換層を形成する構成を例に挙げて説明したが、これに限られない。いずれの実施形態でも光熱変換層は、表面のみ又は裏面のみに形成することも可能である。

【0092】

また、図では、熱膨張性シートの各層、光熱変換層（表側及び裏側）、及びカラーインク層は、いずれも説明のため、必要に応じて誇張して図示されている。従って、これらの形状、厚み、色味等が図示したものに限定されることを意図するものではない。

【0093】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。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。

【0094】

［付記１］
熱膨張性シートの熱膨張層の少なくとも一部を膨張させるために使用される光熱変換層を形成するインクであって、
該インクは、赤外領域の少なくともいずれかの領域で、可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤を含む、
ことを特徴とするインク。
［付記２］
前記無機赤外線吸収剤は、金属酸化物、金属ホウ化物、又は金属窒化物である、
ことを特徴とする付記１に記載のインク。
［付記３］
前記無機赤外線吸収剤は、タングステン系酸化物又は六ホウ化金属化合物である、
ことを特徴とする付記１又は２に記載のインク。
［付記４］
前記無機赤外線吸収剤は、セシウム酸化タングステン又は六ホウ化ランタンである、
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１つに記載のインク。
［付記５］
熱膨張性シートの熱膨張層の少なくとも一部を膨張させるために使用する光熱変換層を印刷するための印刷装置であって、
赤外領域の少なくともいずれかの領域で、可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤を含むインクを用いて、前記熱膨張性シートの一方及び／又は他方の面上に前記光熱変換層を印刷する、
ことを特徴とする印刷装置。
［付記６］
熱膨張性シートの熱膨張層の少なくとも一部を膨張させるために使用する光熱変換層を印刷するための印刷方法であって、
赤外領域の少なくともいずれかの領域で、可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤を含むインクを用いて、前記熱膨張性シートの一方及び／又は他方の面上に前記光熱変換層を印刷する、
ことを特徴とする印刷方法。
［付記７］
熱膨張性シートの熱膨張層の少なくとも一部を光熱変換層を用いて膨張させることによる造形物の製造方法であって、
赤外領域の少なくともいずれかの領域で、可視光領域と比較して高い吸光率を有する無機赤外線吸収剤を含むインクを用いて、前記熱膨張性シートの一方及び／又は他方の面上に前記光熱変換層を形成する工程を備える、
ことを特徴とする造形物の製造方法。
［付記８］
前記熱膨張性シートの一方の面に設けられた熱膨張層上にカラー画像を印刷するカラー印刷工程を備え、
前記熱膨張性シートの一方の面上に前記光熱変換層を形成する工程と、前記カラー印刷工程とは、同時に行われる、
ことを特徴とする付記７に記載の造形物の製造方法。
［付記９］
前記熱膨張性シートの一方の面に設けられた熱膨張層上にカラー画像を印刷するカラー印刷工程を備え、
前記カラー印刷工程は、前記熱膨張性シートの一方の面上に前記光熱変換層を形成する工程の前に行われる、
ことを特徴とする付記７に記載の造形物の製造方法。

【符号の説明】

【0095】

１０・・・インク、２０・・・熱膨張性シート、２１・・・基材、２２・・・熱膨張層、２３・・・インク受容層、４１・・・表側光熱変換層、４２・・・カラーインク層、４３・・・裏側光熱変換層、５０・・・立体画像形成システム、５１・・・制御ユニット、５２・・・印刷ユニット、５２ａ，５３ａ・・・搬入部、５２ｂ，５３ｂ・・・排出部、５３・・・膨張ユニット、５４・・・表示ユニット、５５・・・天板、６０・・・フレーム、６１・・・側面板、６２・・・連結ビーム、７１・・・キャリッジ、７２・・・印刷ヘッド、７３，７３ｅ，７３ｃ，７３ｍ，７３ｙ・・・インクカートリッジ、７４・・・ガイドレール、７５・・・駆動ベルト、７５ｍ・・・モータ、７６・・・フレキシブル通信ケーブル、７７・・・フレーム、７８・・・プラテン、７９ａ・・・給紙ローラ対、７９ｂ・・・排紙ローラ対

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】