JP7040586B2 - Inflator, model manufacturing system, inflator control method, program and model manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、膨張装置、造形物製造システム、膨張装置の制御方法、プログラム及び造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to an inflator , a model manufacturing system, a control method for the inflator , a program, and a method for manufacturing a model .
造形物（立体物等とも言う。）を造形する技術が知られている。例えば、特許文献１，２は、造形物として、３次元状の広がりを有する画像である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に優れた材料でパターンを形成し、熱膨張性シートを搬送部によって搬送しながら、形成されたパターンに光（電磁波）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。
The technique of modeling a modeled object (also called a three-dimensional object) is known. For example,
上記のような熱膨張性シートにおいて、周囲の環境に応じてそこに含まれる水分の量が変化すると、その膨張の度合いも変化する。そのため、熱膨張性シートを精度良く膨張させて所望の造形物を得るためには、熱膨張性シートに含まれる水分に応じて膨張の度合いを適切に制御する必要がある。 In the heat-expandable sheet as described above, when the amount of water contained therein changes according to the surrounding environment, the degree of expansion also changes. Therefore, in order to expand the heat-expandable sheet with high accuracy to obtain a desired model, it is necessary to appropriately control the degree of expansion according to the moisture contained in the heat-expandable sheet.
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、熱膨張性シートの膨張の度合いを適切に制御することが可能な膨張装置、造形物製造システム、膨張装置の制御方法、プログラム及び造形物の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention is for solving the above-mentioned problems, and is an expansion device capable of appropriately controlling the degree of expansion of a heat-expandable sheet, a model manufacturing system, a control method of the expansion device, and a program. And to provide a method of manufacturing a model .
上記目的を達成するため、本発明に係る膨張装置の一態様は、
熱膨張性シートの含有水分量を推定し、
前記熱膨張性シートの熱膨張層が設けられている第一主面側から電磁波を照射する場合よりも、前記熱膨張性シートの前記第一主面とは反対の第二主面側から電磁波を照射する場合の方が、推定した前記含有水分量に応じた、前記熱膨張性シートの単位面積あたりに照射される電磁波の量の変化量が大きくなるように、前記電磁波の量を設定し、
設定した前記量の電磁波を、電磁波を熱に変換する変換層が形成された前記熱膨張性シートに照射して、前記熱膨張性シートを膨張させる、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the expansion device according to the present invention is
Estimate the water content of the heat-expandable sheet and
Electromagnetic waves are emitted from the second main surface side of the heat-expandable sheet opposite to the first main surface, rather than irradiating electromagnetic waves from the first main surface side of the heat-expandable sheet provided with the heat-expandable layer. The amount of the electromagnetic wave is set so that the amount of change in the amount of the electromagnetic wave to be irradiated per unit area of the heat-expandable sheet becomes larger in the case of irradiating with the above. ,
The heat-expandable sheet on which the conversion layer for converting the electromagnetic wave is formed is irradiated with the set amount of the electromagnetic wave to expand the heat-expandable sheet.
It is characterized by that.
本発明によれば、熱膨張性シートの膨張の度合いを適切に制御することができる。 According to the present invention, the degree of expansion of the heat-expandable sheet can be appropriately controlled.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the figure are designated by the same reference numerals.
＜熱膨張性シート１０＞
図１に、造形物を造形するための熱膨張性シート１０の断面構成を示す。熱膨張性シート１０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造形物が造形される媒体である。造形物とは、立体的な形状を有する物体であって、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造形される。造形物は、立体物又は立体画像とも言う。造形物の形状は、単純な形状、幾何学形状、文字等の形状一般を含む。
<Thermal
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a heat-
図１に示すように、熱膨張性シート１０は、基材１１と、熱膨張層１２と、インク受容層１３とを、この順に備えている。なお、図１は、造形物が造形される前、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１０の断面を示している。
As shown in FIG. 1, the heat-
基材１１は、熱膨張性シート１０の元となるシート状の媒体である。基材１１は、熱膨張層１２とインク受容層１３とを支持する支持体であって、熱膨張性シート１０の強度を保持する役割を担う。基材１１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１１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。
The
熱膨張層１２は、基材１１の上側に積層されており、規定の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１２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、具体的には、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（マイクロパウダー）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１２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。
The
インク受容層１３は、熱膨張層１２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１３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１３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１３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。
The ink receiving
図２（ａ），（ｂ）に、熱膨張性シート１０の裏面を示す。熱膨張性シート１０の裏面は、熱膨張性シート１０の基材１１側の面であって、基材１１の裏面に相当する。図２（ａ）は、シートのサイズが第１のサイズである熱膨張性シート１０の裏面を示しており、図２（ｂ）は、シートのサイズが第２のサイズである熱膨張性シート１０の裏面を示している。一例として、第１のサイズはＡ３サイズであり、第２のサイズはＡ４サイズである。すなわち、図２（ｂ）に示す熱膨張性シート１０のサイズは、図２（ａ）に示す熱膨張性シート１０のサイズの半分である。
2 (a) and 2 (b) show the back surface of the heat-
図２（ａ），（ｂ）に示すように、熱膨張性シート１０の裏面には、その周縁部に沿って複数のバーコードＢが付されている。より詳細には、バーコードＢは、図２（ａ）に示す第１のサイズの熱膨張性シート１０では、長手方向における一方側の端部に設けられており、図２（ｂ）に示す第２のサイズの熱膨張性シート１０では、短手方向における一方側の端部に設けられている。バーコードＢは、熱膨張性シート１０を識別するための識別子であって、熱膨張性シート１０が造形物を造形するための専用のシートであることを示す識別子である。バーコードＢは、照射装置５０によって読み取られ、照射装置５０において熱膨張性シート１０の使用の可否を判定するために用いられる。また、バーコードＢは、熱膨張性シート１０のサイズが第１のサイズであるか第２のサイズであるかというサイズ情報、熱膨張性シート１０の厚み、基材１１の種類等の情報を含んでいる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, a plurality of barcodes B are attached to the back surface of the heat-
造形システム１は、このようなサイズが異なる複数種類の熱膨張性シート１０に造形物を製造することができる。熱膨張性シート１０の表面又は裏面のうちの膨張させたい部分には、カーボン分子が印刷される。カーボン分子は、黒色（カーボンブラック）又は他の色のインクに含まれ、電磁波を吸収して熱に変換する電磁波熱変換材料（発熱剤）の一種である。カーボン分子は、電磁波を吸収して熱振動することで熱を発生する。熱膨張性シート１０において、カーボン分子が印刷された部分が加熱されると、その部分の熱膨張層１２が膨張して隆起（バンプ）が形成される。このような熱膨張層１２の隆起（バンプ）によって凸若しくは凹凸形状を造ることにより、熱膨張性シート１０に造形物が製造される。
The
熱膨張性シート１０における膨張させる箇所及び高さを組み合わせることにより、多彩な造形物を得ることができる。また、造形（造型）によって視覚又は触覚を通じて美感又は質感を表現することを「加飾（造飾）」と呼ぶ。
By combining the expansion points and heights of the heat-
＜造形システム１＞
次に、図３（ａ）～（ｃ）を参照して、熱膨張性シート１０に造形物を製造するための造形システム１について説明する。
<
Next, with reference to FIGS. 3A to 3C, a
図３（ａ）は、造形システム１の斜視図である。図３（ｂ）は、造形システム１の正面図である。図３（ｃ）は、天板２２を開いた状態における造形システム１の平面図である。図３（ａ）～（ｃ）において、Ｘ方向は、印刷装置４０と照射装置５０とが並ぶ方向に相当し、Ｙ方向は、印刷装置４０及び照射装置５０における熱膨張性シート１０の搬送方向に相当し、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。
FIG. 3A is a perspective view of the
図３（ａ）～（ｃ）に示すように、造形システム１は、制御ユニット３０と、表示ユニット３５と、印刷装置（印刷ユニット）４０と、照射装置（照射ユニット）５０と、を備える。制御ユニット３０、印刷装置４０及び照射装置５０は、フレーム２１内に載置される。フレーム２１は、略矩形状の一対の側面板２１ａと、一対の側面板２１ａの間に設けられた連結部２１ｂとを備え、側面板２１ａの上方に天板２２が渡されている。また、連結部２１ｂの上に印刷装置４０及び照射装置５０がＸ方向に並んで設置され、連結部２１ｂの下に制御ユニット３０が設置されている。表示ユニット３５は、天板２２内に、天板２２の上面と高さが一致するように埋設されている。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the
＜制御ユニット３０＞
制御ユニット３０は、印刷装置４０、照射装置５０及び表示ユニット３５を制御する。また、制御ユニット３０は、印刷装置４０、照射装置５０、及び表示ユニット３５に電源を供給する。制御ユニット３０は、図４に示すように、制御部３１と、記憶部３２と、通信部３３と、記録媒体駆動部３４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。
<
The
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では、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、造形システム１全体の動作を制御する。なお、制御部３１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用の制御回路であっても良い。
The
記憶部３２は、フラッシュメモリ、ハードディスク等であって、制御部３１によって実行されるプログラム又はデータを記憶している。例えば、記憶部３２は、印刷装置４０によって印刷されるカラー画像データ、表発泡データ及び裏発泡データを記憶している。
The
通信部３３は、印刷装置４０、照射装置５０及び表示ユニット３５を含む外部の装置と通信するためのインタフェースである。
The
記録媒体駆動部３４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３４は、印刷装置４０によって印刷されるカラー画像データ、表発泡データ及び裏発泡データを、可搬型の記録媒体から読み出して取得する。
The recording
＜表示ユニット３５＞
表示ユニット３５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。表示ユニット３５は、印刷装置４０によって熱膨張性シート１０に印刷される画像を表示する。また、表示ユニット３５は、必要に応じて、印刷装置４０及び照射装置５０の現在の状態を示す情報を表示する。
<
The
なお、図示していないが、造形システム１は、ユーザによって操作される操作ユニットを備えていても良い。操作ユニットは、ボタン、スイッチ、ダイヤル等を備え、印刷装置４０又は照射装置５０に対する操作を受け付ける。或いは、表示ユニット３５は、表示装置と操作装置とが重ねられたタッチパネル又はタッチスクリーンを備えていてもよい。
Although not shown, the
＜印刷装置４０＞
印刷装置４０は、熱膨張性シート１０の表面又は裏面に印刷を行う印刷ユニットである。一例として、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。印刷装置４０では、例えば水性インク、溶剤インク、紫外線硬化インク等、任意のインクを使用することができる。
<
The
図３（ｃ）に示すように、印刷装置４０は、熱膨張性シート１０を搬入するための搬入部４０ａと、熱膨張性シート１０を搬出するための搬出部４０ｂと、を備える。印刷装置４０は、搬入部４０ａから搬入された熱膨張性シート１０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１０を搬出部４０ｂから搬出する。
As shown in FIG. 3C, the
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１０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。
FIG. 5 shows a detailed configuration of the
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。
A
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。
The
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１０の搬送路の一部を構成している。熱膨張性シート１０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１０を副走査方向Ｄ１に搬送する。
A
印刷装置４０は、フレキシブル通信ケーブル４６を介して制御ユニット３０と接続されている。制御ユニット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、制御ユニット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１０を搬送させる。また、制御ユニット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。
The
印刷装置４０は、制御ユニット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発泡データと裏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１０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１０に向けて噴射させて、カラー画像を印刷する。
The
これに対して、表発泡データは、熱膨張性シート１０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、裏発泡データは、熱膨張性シート１０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１０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。これにより、熱膨張性シート１０の表面又は裏面に、電磁波を熱に変換する変換層が形成される。カーボンブラックを含む黒色インクは、電磁波を熱に変換する材料の一例である。
On the other hand, the table foaming data is data showing a portion to be foamed and expanded on the surface of the heat-
なお、造形システム１には、温度を検知する温度センサ２３と湿度を検知する湿度センサ２４とが設置されている。温度センサ２３及び湿度センサ２４は、一例として、図３（ａ）及び図３（ｃ）に示すように、印刷装置４０の搬入部４０ａの付近に設置されており、造形システム１が設置された環境における温度情報及び湿度情報を取得する。温度センサ２３及び湿度センサ２４は、照射装置５０の筐体５１からある程度離れた位置に設置されているため、照射装置５０における熱膨張性シート１０の加熱による影響を抑えつつ、温度及び湿度を検知することができる。
The
＜照射装置５０＞
照射装置５０は、熱膨張性シート１０に対して電磁波を照射することにより、熱膨張性シート１０を加熱して膨張させる照射ユニットである。照射装置５０は、加熱装置、膨張装置等とも呼ばれる。
<
The
図３（ｃ）に示したように、照射装置５０は、熱膨張性シート１０を搬入するための搬入部５０ａと、熱膨張性シート１０を搬出するための搬出部５０ｂと、を備える。また、図６及び図７に示すように、照射装置５０は、筐体５１と、搬送ローラ対５２ａ～５２ｃと、搬送ガイド５３ａ～５３ｃと、照射部６０と、を備える。照射装置５０は、図示しないケーブルを介して制御ユニット３０と接続されており、制御ユニット３０の制御のもとで、搬送ローラ対５２ａ～５２ｃを駆動させて熱膨張性シート１０を搬送させながら、照射部６０によって熱膨張性シート１０に向けて電磁波を照射する。以下、図６及び図７を参照して、照射装置５０の構成について説明する。
As shown in FIG. 3C, the
搬送ローラ対５２ａ～５２ｃは、搬入部５０ａから搬入された熱膨張性シート１０を搬送する搬送手段として機能する。具体的に説明すると、搬送ローラ対５２ａは、搬入部５０ａに設置されており、搬入部５０ａに載置された熱膨張性シート１０を筐体５１の内部に搬入する。搬送ローラ対５２ｂは、照射部６０よりも搬入部５０ａ側に設置されており、搬入部５０ａから搬入された熱膨張性シート１０を照射部６０により電磁波が照射される位置に搬送する。搬送ローラ対５２ｃは、照射部６０よりも搬出部５０ｂ側に設置されており、照射部６０により電磁波が照射された後の熱膨張性シート１０を搬出部５０ｂに搬送する。このように熱膨張性シート１０を搬送することにより、搬送ローラ対５２ａ～５２ｃは、熱膨張性シート１０と照射部６０とを相対的に移動させる相対移動部として機能する。
The transport roller pairs 52a to 52c function as transport means for transporting the heat-
搬送ローラ対５２ａ～５２ｃは、それぞれ一対のローラを備えており、一対のローラによって熱膨張性シート１０を挟持する。一対のローラは、図示しない搬送モータと接続されており、搬送モータの回転に伴う駆動力を動力源として回転する。搬送モータは、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。このような構成により、搬送ローラ対５２ａ～５２ｃは、熱膨張性シート１０を、その表面又は裏面を照射部６０に向けながら搬送する。
The transport roller pairs 52a to 52c each include a pair of rollers, and the heat-
搬送ガイド５３ａ～５３ｃは、搬送ローラ対５２ａ～５２ｃにより搬送される熱膨張性シート１０を、搬入部５０ａから照射部６０により電磁波が照射される位置を通って搬出部５０ｂに導く。具体的に説明すると、搬送ガイド５３ａは、搬入部５０ａに設置されており、搬入部５０ａに載置された熱膨張性シート１０を筐体５１の内部に搬入するためのガイドである。搬送ガイド５３ｂは、搬入部５０ａと照射部６０との間に設置されており、搬入部５０ａから搬入された熱膨張性シート１０を照射部６０により電磁波が照射される位置に搬送するためのガイドである。搬送ガイド５３ｃは、照射部６０と搬出部５０ｂとの間に設置されており、照射部６０により電磁波が照射された後の熱膨張性シート１０を搬出部５０ｂに搬送するためのガイドである。
The transport guides 53a to 53c guide the heat-
搬送ガイド５３ａ～５３ｃは、それぞれ上側部と下側部とを備えており、熱膨張性シート１０は上側部と下側部との間を搬送される。言い換えると、搬送ガイド５３ａ～５３ｃは、その上側部と下側部とで熱膨張性シート１０の搬送経路を形成している。搬送ガイド５３ｂ，５３ｃの上側部と下側部とのそれぞれには、図７に示すように、通気性を高めるため、多数の開口が設けられている。
The transport guides 53a to 53c are provided with an upper portion and a lower portion, respectively, and the heat-
搬送ガイド５３ｂの経路の途中には、入口センサ５４が設置されている。入口センサ５４は、熱膨張性シート１０が搬送ガイド５３ｂを搬送されているか否かを検知する。入口センサ５４は、一例として、搬送ガイド５３ｂにより熱膨張性シート１０が搬送される経路を挟むように発光部と受光部とを備える。そして、入口センサ５４は、発光部から発せられた光が熱膨張性シート１０によって遮られずに受光部により受光されたか否かによって、搬送ガイド５３ｂを搬送される熱膨張性シート１０の有無を検知する。
An
搬送ガイド５３ｃの経路の途中には、出口センサ５５が設置されている。出口センサ５５は、熱膨張性シート１０が搬送ガイド５３ｃを搬送されているか否かを検知する。出口センサ５５は、一例として、搬送ガイド５３ｃにより熱膨張性シート１０が搬送される経路を挟むように発光部と受光部とを備える。そして、出口センサ５５は、発光部から発せられた光が熱膨張性シート１０によって遮られずに受光部により受光されたか否かによって、搬送ガイド５３ｃを搬送される熱膨張性シート１０の有無を検知する。
An
照射部６０は、電磁波を照射する機構であって、搬送ローラ対５２ａ～５２ｃにより搬送される熱膨張性シート１０に向けて電磁波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、を備える。
The
ランプヒータ６１は、例えばハロゲンランプであって、熱膨張性シート１０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）の電磁波を照射する。カーボンブラックを含む黒色インクが印刷された熱膨張性シート１０に電磁波を照射すると、黒色インクが印刷された部分では、黒色インクが印刷されていない部分に比べて、より効率良く電磁波が熱に変換される。そのため、熱膨張層１２のうちの、黒色インクが印刷された部分が主に加熱されて、その結果、熱膨張層１２は、黒色インクが印刷された部分が膨張する。
The
反射板６２は、照射部６０から照射された電磁波を受ける被照射体であって、ランプヒータ６１から照射された電磁波を熱膨張性シート１０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電磁波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から照射された電磁波を効率良く熱膨張性シート１０に照射することができる。
The
反射板６２の上側には、複数の冷却ファン６３が設けられている。冷却ファン６３は、照射装置５０の外部から空気を吸い込んで反射板６２に空気を送る。これにより、冷却ファン６３は、ランプヒータ６１が点灯することによって加熱された反射板６２を冷却する。また、照射装置５０の下側の端部には、排気ファン６４が設けられている。排気ファン６４は、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。
A plurality of cooling
更に図６に示すように、搬送ガイド５３ｃの下側部には、搬送ガイド５３ｃを乾燥させるための乾燥ファン６７が設けられている。乾燥ファン６７は、搬送ローラ対５２ａ～５２ｃにより熱膨張性シート１０が搬送されている際に、搬送ガイド５３ｃに向けて送風する。これにより、乾燥ファン６７は、搬送ガイド５３ｃ、及び搬送ガイド５３ｃに導かれて搬送される熱膨張性シート１０を乾燥させる。
Further, as shown in FIG. 6, a drying
搬送ガイド５３ｃは、照射部６０により電磁波が照射された後の熱膨張性シート１０が搬送されるため、電磁波の照射によって発泡又は乾燥された熱膨張性シート１０から生じた水分が付着し易い。このような水分が搬送ガイド５３ｃを搬送される熱膨張性シート１０に付着すると、熱膨張性シート１０を汚す、損傷させる等のように、熱膨張性シート１０を損ねる結果につながる。そこで、乾燥ファン６７によって搬送ガイド５３ｃに送風することにより、搬送ガイド５３ｃ及び熱膨張性シート１０を乾燥させることができるため、熱膨張性シート１０が損なわれることを抑制する。
Since the heat-
また、照射装置５０は、搬入部５０ａにおいて、バーコードリーダ６５と、リフレクタ６６と、を備える。バーコードリーダ６５は、熱膨張性シート１０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６６は、光を反射するミラーであって、バーコードリーダ６５に対して熱膨張性シート１０の搬送路を挟んで反対側に設置されている。
Further, the
バーコードリーダ６５は、搬入部５０ａにセットされた熱膨張性シート１０の前端部がバーコードリーダ６５の位置に達すると、そこに付されたバーコードＢを読み取る。具体的に説明すると、表面が上側を向いて熱膨張性シート１０が照射装置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１０の裏面に付されたバーコードＢを、リフレクタ６６を介さずに読み取る。これに対して、裏面が上側を向いて熱膨張性シート１０が照射装置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１０の裏面に付されたバーコードＢを、リフレクタ６６を介して読み取る。
When the front end portion of the heat-
照射装置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、搬入部５０ａにセットされた媒体が、熱膨張性シート１０であるか否か（照射装置５０で使用可能か否か）を識別する。これは、造形物を製造するための専用のシートではない媒体が照射装置５０に搬入されると、照射装置５０が正常に動作しない可能性があるためである。
The
また、バーコードＢは、熱膨張性シート１０のサイズが第１のサイズであるか第２のサイズであるかというサイズ情報、熱膨張性シート１０の厚み、基材１１の種類等の情報を含んでいる。照射装置５０は、バーコードリーダ６５によってバーコードＢを読み取ることにより、熱膨張性シート１０のサイズ、厚み及び種類を識別する。
Further, the barcode B provides size information such as whether the size of the heat-
次に、図８を参照して、照射装置５０の動作を制御する制御ユニット３０の機能的な構成について説明する。図８に示すように、制御ユニット３０は、機能的に、取得部３１０と、推定部３２０と、設定部３３０と、搬送制御部３４０と、を備える。制御部３１において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより、これら各部として機能する。
Next, with reference to FIG. 8, the functional configuration of the
取得部３１０は、照射装置５０の周囲の温度及び湿度の計測値を取得する。照射装置５０の周囲の温度及び湿度は、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量を推定するために用いられる指標であって、それぞれ印刷装置４０の搬出部４０ｂ付近に設置された温度センサ２３及び湿度センサ２４によって計測される。取得部３１０は、適宜のタイミングで温度センサ２３及び湿度センサ２４と有線又は無線によって通信し、温度センサ２３及び湿度センサ２４から温度及び湿度の計測値を取得する。取得部３１０は、制御部３１が通信部３３と協働することによって実現される。
The
推定部３２０は、取得部３１０により取得された温度及び湿度の計測値に基づいて、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量を推定する。熱膨張性シート１０は、周囲の環境によって、基材１１等の内部に水分を含む。熱膨張性シート１０に含まれる水分の量によって、熱膨張性シート１０の内部における熱の伝わり方が変わるため、照射装置５０において熱膨張性シート１０が加熱されて膨張する際に、熱膨張性シート１０の膨張の度合いに影響する。そのため、推定部３２０は、照射装置５０における熱膨張性シート１０の膨張の度合いを適切に制御するため、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量を推定する。
The
つまり、推定部３２０は、取得部３１０により取得された温度及び湿度の計測値から得られる水蒸気量を、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量と擬制して、造形システム１が置かれている環境の水分の量を測定する。これにより、推定部３２０は、照射装置５０による電磁波の照射に伴って熱膨張性シート１０が膨張する際に、当該熱膨張性シート１０に影響を与える空気中の水分の量を推定する。
That is, the
具体的に説明すると、推定部３２０は、取得部３１０により取得された温度の計測値と湿度の計測値とに基づいて、照射装置５０の周囲の水蒸気量を計算する。照射装置５０の周囲の水蒸気量とは、照射装置５０が設置された環境における空気中に含まれる単位体積当たりの水蒸気の量である。推定部３２０は、計算した水蒸気量を指標として用いて、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量を推定する。
Specifically, the
水蒸気量を指標に用いるのは、温度及び湿度は比較的短時間で変化し易いのに対して、空気中に含まれる水蒸気量は、温度及び湿度が変化してもそれによって急激には変化しない性質があるためである。また、造形システム１が置かれている環境は、熱膨張性シート１０が保管されていた環境と同じである又は類似している場合が多い。そのため、造形システム１が置かれている環境における空気中の水蒸気量は、その環境における熱膨張性シート１０に含まれる水分の量を推定するための良い指標となる。
When the amount of water vapor is used as an index, the temperature and humidity tend to change in a relatively short time, whereas the amount of water vapor contained in the air does not change rapidly even if the temperature and humidity change. Because of its nature. Further, the environment in which the
より詳細に説明すると、空気中の水蒸気量は、飽和水蒸気量と湿度との積によって定められる。水蒸気を理想気体と仮定した場合における飽和水蒸気量（単位：ｇ／ｍ＾３）は、温度Ｔ（単位：℃）の関数として下記（１）式のように定められる。ここで、（１）式におけるｅ（Ｔ）は飽和水蒸気圧（単位：ｈＰａ）を表している。飽和水蒸気圧は、近似的に下記（２）式のように定められる。なお、（２）式において「＾」の記号はべき乗を表す。
飽和水蒸気量ａ（Ｔ）＝２１７×ｅ（Ｔ）／（Ｔ＋２７３．１５） …（１）
飽和水蒸気圧ｅ（Ｔ）＝６．１０７８×１０＾（７．５Ｔ／｛Ｔ＋２３７．３｝）
…（２）
More specifically, the amount of water vapor in the air is determined by the product of the amount of saturated water vapor and the humidity. The saturated water vapor amount (unit: g / m ^ 3) when water vapor is assumed to be an ideal gas is determined as the following equation (1) as a function of the temperature T (unit: ° C.). Here, e (T) in the equation (1) represents a saturated water vapor pressure (unit: hPa). The saturated water vapor pressure is approximately determined by the following equation (2). In equation (2), the symbol "^" represents a power.
Saturated water vapor amount a (T) = 217 × e (T) / (T + 273.15)… (1)
Saturated water vapor pressure e (T) = 6.1078 × 10 ^ (7.5T / {T + 237.3})
… (2)
推定部３２０は、取得部３１０によって取得された温度及び湿度の計測値を上記（１）式及び（２）式に適用することによって、水蒸気量を計算する。そして、推定部３２０は、計算した水蒸気量を、熱膨張性シート１０に含まれる水分の推定値として用いる。推定部３２０は、制御部３１によって実現される。
The
設定部３３０は、推定部３２０により推定された水分の量に応じて、熱膨張性シート１０の移動速度を設定する。熱膨張性シート１０の移動速度とは、照射装置５０において搬送ローラ対５２ａ～５２ｃにより搬送される熱膨張性シート１０の搬送速度であって、位置が固定された照射部６０に対する熱膨張性シート１０の相対移動速度に相当する。設定部３３０は、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量が変動しても、熱膨張性シート１０の膨張の度合いを安定させるために、熱膨張性シート１０の搬送速度を水分の量に応じて異なる速度に設定する。これにより、設定部３３０は、熱膨張性シート１０に単位面積当たりに照射される電磁波の量を調整する。
The
図９及び図１０に、熱膨張性シート１０の膨張高さと水蒸気量との関係を示す。ここで、図９は、インク受容層１３の表面にマイクロフィルムが貼られていない熱膨張性シート１０における膨張高さと水蒸気量との関係を示しており、図１０は、インク受容層１３の表面にマイクロフィルムが貼られた熱膨張性シート１０における膨張高さと水蒸気量の関係を示している。図９及び図１０において、実線は、電磁波を熱に変換する変換層を２５％の濃度で熱膨張性シート１０の表面に印刷した状態で熱膨張性シート１０の表面に照射部６０により電磁波を照射した、すなわち表発泡を実施した場合における熱膨張性シート１０の膨張高さを表している。これに対して、破線は、電磁波を熱に変換する変換層を５０％の濃度で熱膨張性シート１０の裏面に印刷した状態で熱膨張性シート１０の裏面に照射部６０により電磁波を照射した、すなわち裏発泡を実施した場合における熱膨張性シート１０の膨張高さを表している。
9 and 10 show the relationship between the expansion height of the heat-
図９及び図１０に示すように、水蒸気量がより多くなると、すなわち熱膨張性シート１０に含まれる水分の量がより多くなると、熱膨張性シート１０の膨張高さはより小さくなる傾向がある。そのため、設定部３３０は、推定部３２０により推定された水分の量がより多い場合には、熱膨張性シート１０の移動速度をより低い速度に設定する。これにより、熱膨張性シート１０の単位面積当たりに照射される電磁波の量を増加させる。逆に、設定部３３０は、推定部３２０により推定された水分の量がより少ない場合には、熱膨張性シート１０の移動速度をより高い速度に設定する。これにより、熱膨張性シート１０の単位面積当たりに照射される電磁波の量を減少させる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the larger the amount of water vapor, that is, the larger the amount of water contained in the heat-
このような水蒸気量と膨張高さとの関係は、予め計測されて記憶部３２に記憶されている。設定部３３０は、記憶部３２に記憶された水蒸気量と膨張高さとの関係を参照して、熱膨張性シート１０の移動速度を設定する。設定部３３０は、制御部３１が記憶部３２と協働することによって実現される。
The relationship between the amount of water vapor and the expansion height is measured in advance and stored in the
ここで、設定部３３０は、熱膨張性シート１０の種類に応じて、及び表発泡か裏発泡かに応じて、熱膨張性シート１０の移動速度を設定する。具体的に説明すると、例えば図９及び図１０に示すように、熱膨張性シート１０の表面にマイクロフィルムが貼られているか否かによって、膨張高さと水蒸気量との関係が変わる。また、図示していないが、熱膨張性シート１０を構成する基材１１の種類によっても、そこに含まれる水分の量によって熱の伝わり方が変わる。このように、熱膨張性シート１０の種類によって膨張高さと水蒸気量との関係が変わるため、設定部３３０は、熱膨張性シート１０の種類に応じて、熱膨張性シート１０の移動速度を異なる速度に設定する。
Here, the
また、一般的に、表発泡と裏発泡とでは、熱の伝わり方に差がある。具体的に説明すると、裏面と熱膨張層１２との間には基材１１が存在するため、裏発泡の方が表発泡よりも、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量によって熱の伝わり方により大きな影響を及ぼす傾向がある。そのため、設定部３３０は、照射部６０により熱膨張性シート１０の表面、すなわち熱膨張層１２がある面に電磁波が照射される場合よりも、照射部６０により熱膨張性シート１０の裏面、すなわち熱膨張層１２がある面とは反対側の面に電磁波が照射される場合の方が、推定部３２０により推定された水分の量に応じて移動速度をより大きく変化させる。
Further, in general, there is a difference in how heat is transferred between front foaming and back foaming. Specifically, since the
なお、図１１に示すように、熱膨張性シート１０の膨張高さは、熱膨張性シート１０の表面又は裏面に印刷された電磁波を熱に変換する変換層の濃度によって変動する。そのため、設定部３３０は、熱膨張性シート１０の表面又は裏面に印刷された変換層の濃度に応じて移動速度を設定しても良い。例えば、熱膨張性シート１０の表面又は裏面に印刷される変換層の濃度に位置による違いがある場合には、設定部３３０は、一面に印刷される変換層（印刷パターン）の平均濃度に応じて移動速度を設定しても良い。
As shown in FIG. 11, the expansion height of the heat-
搬送制御部３４０は、照射部６０に電磁波を照射させながら、設定部３３０により設定された移動速度で熱膨張性シート１０を移動させる。具体的に説明すると、搬送制御部３４０は、設定部３３０により設定された移動速度に対応する回転速度で搬送ローラ対５２ａ～５２ｃを駆動させて、熱膨張性シート１０を搬送させる。そして、搬送制御部３４０は、照射部６０を駆動させて、搬送される熱膨張性シート１０に向けて電磁波を照射させる。これにより、搬送制御部３４０は、熱膨張性シート１０における変換層が印刷された部分を膨張させて、造形物を製造する。搬送制御部３４０は、制御部３１が通信部３３と協働することによって実現される。
The
＜造形物の製造処理＞
次に、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１０の断面図を参照して、造形システム１において実行される造形物の製造処理の流れについて説明する。
<Manufacturing process of shaped objects>
Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 12 and the cross-sectional views of the heat-
第１に、ユーザは、造形物が製造される前の熱膨張性シート１０を準備し、操作ユニットを介して、カラー画像データ、表発泡データ及び裏発泡データを指定する。そして、ユーザは、熱膨張性シート１０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１０の表面に変換層１４を印刷する（ステップＳ１）。変換層１４は、電磁波を熱に変換する材料を含むインク、例えば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、指定された表発泡データに従って、熱膨張性シート１０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１３上に変換層１４が形成される。
First, the user prepares the heat-
第２に、ユーザは、変換層１４が印刷された熱膨張性シート１０を、その表面を上側に向けて照射装置５０に挿入する。照射装置５０は、挿入された熱膨張性シート１０に対して表発泡工程を実施する（ステップＳ２）。具体的に説明すると、照射装置５０は、照射部６０によって熱膨張性シート１０の表面に電磁波を照射する。熱膨張性シート１０の表面に印刷された変換層１４に含まれる熱変換材料は、照射された電磁波を吸収することによって発熱する。その結果、変換層１４が発熱し、図１３（ｂ）に示すように、熱膨張性シート１０の熱膨張層１２のうちの変換層１４が印刷された領域が膨張し、盛り上がる。
Second, the user inserts the heat-
第３に、熱膨張層１２の一部が膨張した熱膨張性シート１０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１０の表面にカラーインク層１５を印刷する（ステップＳ３）。具体的には、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１０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１３上にカラーインク層１５が形成される。
Third, the heat-
第４に、ユーザは、カラーインク層１５が印刷された熱膨張性シート１０を、その裏面を上側に向けて照射装置５０に挿入する。照射装置５０は、挿入された熱膨張性シート１０に対して乾燥工程を実施する（ステップＳ４）。具体的に説明すると、照射装置５０は、照射部６０によって熱膨張性シート１０を裏面に電磁波を照射する。これにより、熱膨張性シート１０の表面に印刷されたカラーインク層１５中に含まれる溶媒を揮発させ、カラーインク層１５を乾燥させる。
Fourth, the user inserts the heat-
第５に、ユーザは、カラーインク層１５が印刷された熱膨張性シート１０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１０の裏面に変換層１６を印刷する（ステップＳ５）。変換層１６は、熱膨張性シート１０の表面に印刷された変換層１４と同様に、電磁波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、指定された裏発泡データに従って、熱膨張性シート１０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１１の裏面に変換層１６が形成される。
Fifth, the user inserts the heat-
第６に、ユーザは、変換層１６が印刷された熱膨張性シート１０を、その裏面を上側に向けて照射装置５０に挿入する。照射装置５０は、挿入された熱膨張性シート１０に対して裏発泡工程を実施する（ステップＳ６）。具体的に説明すると、照射装置５０は、照射部６０によって熱膨張性シート１０の裏面に電磁波を照射する。熱膨張性シート１０の裏面に印刷された変換層１６は、照射された電磁波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１０の熱膨張層１２のうち、変換層１６が印刷された領域が膨張し、盛り上がる。
Sixth, the user inserts the heat-
以上のような手順によって、熱膨張性シート１０の表面上に造形物が形成される。
By the above procedure, a modeled object is formed on the surface of the heat-
なお、図１３（ａ）～（ｅ）では、理解を容易とするため、インク受容層１３上に変換層１４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はインク受容層１３中に受容されているため、インク受容層１３中に変換層１４が形成される。カラーインク層１５及び裏側の変換層１６についても同様である。
In FIGS. 13 (a) to 13 (e), the
変換層１４，１６は表側のみ又は裏側のみに形成されてもよい。表側の変換層１４のみを利用して熱膨張層１２を膨張させる場合、上記の処理のうちステップＳ１～Ｓ４を実施する。一方、裏側の変換層１６のみを利用して熱膨張層１２を膨張させる場合、上記の処理のうち、ステップＳ３～Ｓ６を実施する。また、ステップＳ５，Ｓ６における裏発泡工程を、ステップＳ１，Ｓ２における表発泡工程よりも前に実施しても良いし、ステップＳ３，Ｓ４におけるカラーインク層１５の印刷及び乾燥工程を、ステップＳ１，Ｓ２における表発泡工程よりも前に実施しても良い。或いは、ステップＳ１における表側の変換層１４の印刷と、ステップＳ３におけるカラーインク層１５の印刷を実施した後で、ステップＳ２における表発泡工程を実施しても良い。このように、上記ステップＳ１～Ｓ６の順番を様々に入れ替えて実施しても良い。
The conversion layers 14 and 16 may be formed only on the front side or only on the back side. When the
次に、ステップＳ２における表発泡工程について、それぞれ図１４を参照して説明する。図１４に示す表発泡工程は、熱膨張性シート１０がその表面に変換層１４が印刷された状態で表面を上に向けて照射装置５０の搬入部５０ａにセットされると、開始する。
Next, the table foaming step in step S2 will be described with reference to FIG. 14, respectively. The surface foaming step shown in FIG. 14 starts when the heat-
表発泡工程を開始すると、制御部３１は、バーコードＢを読み取る（ステップＳ２０１）。具体的に説明すると、制御部３１は、バーコードリーダ６５を介して、セットされた熱膨張性シート１０の裏面の端部に設けられたバーコードＢを読み取る。これにより、制御部３１は、セットされた熱膨張性シート１０が適正なシートであるか否かを判別する。また、制御部３１は、バーコードＢを読み取ることにより、セットされた熱膨張性シート１０のサイズ、厚み及び種類の情報を取得する。
When the table foaming step is started, the
バーコードＢを読み取ると、制御部３１は、取得部３１０として機能して、温度センサ２３及び湿度センサ２４から温度及び湿度の計測値を取得する（ステップＳ２０２）。これにより、制御部３１は、照射装置５０の周囲の現在の温度及び湿度の情報を取得する。
Upon reading the barcode B, the
温度及び湿度の計測値を取得すると、制御部３１は、推定部３２０として機能して、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量を推定する（ステップＳ２０３）。具体的に説明すると、制御部３１は、取得した温度及び湿度の計測値から空気中に含まれる水蒸気量を計算し、計算した水蒸気量を、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量として推定する。
Upon acquiring the measured values of temperature and humidity, the
熱膨張性シート１０に含まれる水分の量を推定すると、制御部３１は、設定部３３０として機能して、推定した水分の量に応じて、熱膨張性シート１０の搬送速度を設定する（ステップＳ２０４）。具体的に説明すると、制御部３１は、予め計測された熱膨張性シート１０の膨張高さと水分の量との関係を考慮して、搬送速度を設定する。このとき、制御部３１は、バーコードＢを読み取ることによって得られた熱膨張性シート１０の種類に応じて、また表発泡であるか裏発泡であるかに応じて、搬送速度を設定する。
When the amount of water contained in the heat-
搬送速度を設定すると、制御部３１は、搬送制御部３４０として機能して、熱膨張性シート１０の搬送を開始する（ステップＳ２０５）。具体的に説明すると、制御部３１は、搬送ローラ対５２ａ～５２ｃを駆動させて、搬入部５０ａにセットされた熱膨張性シート１０を筐体５１の内部に搬送し始める。
When the transfer speed is set, the
熱膨張性シート１０の搬送を開始すると、制御部３１は、電磁波を照射して熱膨張性シート１０を膨張させる（ステップＳ２０６）。具体的に説明すると、制御部３１は、搬送される熱膨張性シート１０の位置を入口センサ５４及び出口センサ５５によって検知しながら、適宜のタイミングで照射部６０に電磁波の照射を開始させ、電磁波の照射を停止させる。これにより、熱膨張性シート１０における変換層１４，１６が印刷された部分を膨張させて、造形物を製造する。以上によって、図１４に示した表発泡工程は終了する。
When the transfer of the heat-
なお、ステップＳ４における乾燥工程、及びステップＳ６における裏発泡工程において、制御部３１は、表発泡工程におけるステップＳ２０１～Ｓ２０６と同様の処理を実行する。但し、表発泡と裏発泡とでは熱膨張性シート１０に含まれる水分の量と熱膨張性シート１０の膨張高さとの関係が異なるため、裏発泡工程では、制御部３１は、表発泡工程とは異なる基準に基づいて、推定した水分の量から搬送速度を設定する。また、乾燥工程では、カラーインク層１５を乾燥させる工程であって熱膨張性シート１０を膨張させる工程ではないため、制御部３１は、表発泡工程とは異なる基準に基づいて、推定した水分の量から搬送速度を設定する。
In the drying step in step S4 and the back foaming step in step S6, the
以上説明したように、本実施形態に係る照射装置５０は、搬送ローラ対５２ａ～５２ｃにより搬送される熱膨張性シート１０に電磁波を照射する装置であって、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量を推定し、推定した水分の量に応じた搬送速度で熱膨張性シート１０を搬送させる。これにより、熱膨張性シート１０に含まれる水分の量が周囲の環境に応じて変化しても、熱膨張性シート１０の膨張の度合いを適切に制御することができる。その結果、照射装置５０において、熱膨張性シート１０を精度良く膨張させて所望の造形物を安定して得ることにつながる。
As described above, the
（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、あらゆる実施の形態が本発明の範囲に含まれる。
(Modification example)
Although the embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is an example, and the scope of application of the present invention is not limited to this. That is, various embodiments of the present invention are possible, and all embodiments are included in the scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、照射装置５０は、搬送ローラ対５２ａ～５２ｃによって熱膨張性シート１０を搬送させながら、位置が固定された照射部６０から電磁波を照射する方式で、熱膨張性シート１０を膨張させた。しかしながら、本発明において、照射装置５０は、照射部６０を移動させる移動機構を備えており、位置が固定された熱膨張性シート１０に沿って照射部６０を移動させながら、照射部６０に電磁波を照射させる方式で、熱膨張性シート１０を膨張させても良い。この場合、照射部６０を移動させる移動機構が相対移動部として機能する。また、設定部３３０は、熱膨張性シート１０の搬送速度の代わりに、推定部３２０により推定された水分の量に応じて、照射部６０の移動速度を設定する。このように、照射装置５０は、熱膨張性シート１０と照射部６０とを相対的に移動させることができれば、どのような方式で熱膨張性シート１０を膨張させても良い。
For example, in the above embodiment, the
上記実施形態では、熱膨張性シート１０は、基材１１と熱膨張層１２とインク受容層１３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１０の構成はこれに限らない。例えば、熱膨張性シート１０は、インク受容層１３を備えなくても良い。或いは、熱膨張性シート１０は、基材１１と熱膨張層１２との間、熱膨張層１２とインク受容層１３との間、インク受容層１３の表面、又は基材１１の裏面に、他の任意の材料による層を備えていても良い。
In the above embodiment, the heat-
印刷装置４０の印刷方式は、インクジェット方式に限らず、任意の印刷方式であっても良い。変換層１４，１６は、電磁波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、変換層１４，１６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。
The printing method of the
上記実施形態では、印刷装置４０と照射装置５０とは、一体となって１つの造形システム１を構成しており、それぞれ共通の制御ユニット３０によって制御されて動作した。しかしながら、本発明に係る造形システム１において、印刷装置４０と照射装置５０とは、それぞれ独立した装置であっても良い。
In the above embodiment, the
また、照射装置５０が、上記実施形態における制御ユニット３０の機能、すなわち図８に示した取得部３１０、推定部３２０、設定部３３０及び搬送制御部３４０の各機能の少なくとも一部を備えていても良い。言い換えると、照射装置５０が独立して、照射部６０に電磁波を照射させながら、熱膨張性シート１０と照射部６０とを相対的に移動させて熱膨張性シート１０を膨張させる機能を備えていても良い。
Further, the
上記実施形態において、制御ユニット３０は、ＣＰＵを備えており、ＣＰＵの機能によって、取得部３１０、推定部３２０、設定部３３０及び搬送制御部３４０の各部として機能した。しかし、本発明において、制御ユニット３０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ていても良い。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。
In the above embodiment, the
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照射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、照射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照射装置５０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照射装置５０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。
In addition to being able to provide an irradiation device provided with a configuration for realizing the function according to the present invention in advance, each function of the
また、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。 Moreover, the method of applying such a program is arbitrary. The program can be stored and applied in a computer-readable storage medium such as a flexible disc, a CD (Compact Disc) -ROM, a DVD (Digital Versatile Disc) -ROM, or a memory card. Further, the program can be superimposed on a carrier wave and applied via a communication medium such as the Internet. For example, the program may be posted and distributed on a bulletin board system (BBS: Bulletin Board System) on a communication network. Then, by starting this program and executing it in the same manner as other application programs under the control of the OS (Operating System), the above processing may be executed.
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。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and the present invention includes the invention described in the claims and the equivalent range thereof. included. The inventions described in the original claims of the present application are described below.
（付記１）
加熱により膨張する熱膨張性シートに含まれる水分の量を推定する推定部と、
前記推定部により推定された前記水分の量に応じて相対移動速度を設定する設定部と、
前記熱膨張性シートに電磁波を照射する照射部と、
前記照射部に電磁波を照射させながら、前記設定部により設定された前記相対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る相対移動部と、
を備えることを特徴とする照射装置。
（付記２）
前記熱膨張性シートは、基材の上に熱膨張層が形成され、
前記設定部は、前記熱膨張性シートの前記熱膨張層がある面に前記照射部により電磁波が照射される場合よりも、前記熱膨張性シートの前記熱膨張層がある面とは反対側の面に前記照射部により電磁波が照射される場合の方が、前記水分の量に応じて前記相対移動速度をより大きく変化させる、
ことを特徴とする付記１に記載の照射装置。
（付記３）
前記照射装置の周囲の温度及び湿度の計測値を取得する取得部、を更に備え、
前記推定部は、前記取得部により取得された前記温度の計測値と前記湿度の計測値とに基づいて前記照射装置の周囲の水蒸気量を計算することにより、前記水分の量を推定する、
ことを特徴とする付記１又は２に記載の照射装置。
（付記４）
前記設定部は、前記推定部により推定された前記水分の量がより多い場合には、前記相対移動速度をより低い速度に設定する、
ことを特徴とする付記１から３のいずれか１つに記載の照射装置。
（付記５）
前記設定部は、前記熱膨張性シートの種類に応じて、前記相対移動速度を異なる速度に設定する、
ことを特徴とする付記１から４のいずれか１つに記載の照射装置。
（付記６）
加熱により膨張する熱膨張性シートに電磁波を照射する照射部と、
前記照射部による電磁波の照射に伴って前記熱膨張性シートが膨張する際に、当該熱膨張性シートに影響を与える空気中の水分の量を推定する推定部と、
前記推定部により推定された前記水分の量に応じて相対移動速度を設定する設定部と、
前記照射部に電磁波を照射させながら、前記設定部により設定された前記相対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る相対移動部と、
を備えることを特徴とする照射装置。
（付記７）
付記１から６のいずれか１つに記載の照射装置と、印刷装置と、を備える造形システムであって、
前記印刷装置は、電磁波を熱に変換する変換層を前記熱膨張性シートに印刷し、
前記照射装置において、
前記相対移動部は、前記照射部に電磁波を照射させながら、前記設定部により設定された前記相対移動速度で、前記変換層が印刷された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る、
ことを特徴とする造形システム。
（付記８）
加熱により膨張する熱膨張性シートに含まれる水分の量を推定する推定ステップと、
前記推定ステップで推定された前記水分の量に応じて相対移動速度を設定する設定ステップと、
照射部に前記熱膨張性シートに向けて電磁波を照射させながら、前記設定ステップで設定された前記相対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る相対移動ステップと、
を含むことを特徴とする照射方法。
（付記９）
コンピュータを、
加熱により膨張する熱膨張性シートに含まれる水分の量を推定する推定部、
前記推定部により推定された前記水分の量に応じて相対移動速度を設定する設定部、
照射部に前記熱膨張性シートに向けて電磁波を照射させながら、前記設定部により設定された前記相対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る相対移動部、
として機能させるためのプログラム。
(Appendix 1)
An estimation unit that estimates the amount of water contained in a heat-expandable sheet that expands due to heating,
A setting unit that sets the relative movement speed according to the amount of water estimated by the estimation unit, and a setting unit.
An irradiation unit that irradiates the heat-expandable sheet with electromagnetic waves,
A relative moving unit that relatively moves the heat-expandable sheet and the irradiation unit at the relative moving speed set by the setting unit while irradiating the irradiation unit with electromagnetic waves.
An irradiation device characterized by being provided with.
(Appendix 2)
In the heat-expandable sheet, a heat-expandable layer is formed on a base material, and the heat-expandable sheet is formed.
The setting unit is on the side opposite to the surface of the heat-expandable sheet where the heat-expandable layer is located, as compared with the case where the irradiation unit irradiates the surface of the heat-expandable sheet with the heat-expandable layer. When the surface is irradiated with an electromagnetic wave by the irradiation unit, the relative movement speed is changed more greatly according to the amount of the water content.
The irradiation device according to
(Appendix 3)
Further provided with an acquisition unit for acquiring the measured values of the ambient temperature and humidity of the irradiation device.
The estimation unit estimates the amount of water by calculating the amount of water vapor around the irradiation device based on the temperature measurement value and the humidity measurement value acquired by the acquisition unit.
The irradiation device according to
(Appendix 4)
The setting unit sets the relative moving speed to a lower speed when the amount of the water content estimated by the estimation unit is larger.
The irradiation device according to any one of
(Appendix 5)
The setting unit sets the relative moving speed to a different speed according to the type of the heat-expandable sheet.
The irradiation device according to any one of
(Appendix 6)
An irradiation part that irradiates an electromagnetic wave on a heat-expandable sheet that expands due to heating,
An estimation unit that estimates the amount of moisture in the air that affects the heat-expandable sheet when the heat-expandable sheet expands due to irradiation of electromagnetic waves by the irradiation unit.
A setting unit that sets the relative movement speed according to the amount of water estimated by the estimation unit, and a setting unit.
A relative moving unit that relatively moves the heat-expandable sheet and the irradiation unit at the relative moving speed set by the setting unit while irradiating the irradiation unit with electromagnetic waves.
An irradiation device characterized by being provided with.
(Appendix 7)
A modeling system including the irradiation device and the printing device according to any one of
The printing device prints a conversion layer that converts electromagnetic waves into heat on the heat-expandable sheet.
In the irradiation device
The relative moving unit relatively causes the heat-expandable sheet on which the conversion layer is printed and the irradiation unit at the relative moving speed set by the setting unit while irradiating the irradiation unit with electromagnetic waves. Move,
A modeling system characterized by that.
(Appendix 8)
An estimation step that estimates the amount of water contained in a heat-expandable sheet that expands due to heating,
A setting step for setting the relative movement speed according to the amount of water estimated in the estimation step, and a setting step.
A relative movement step of relatively moving the heat-expandable sheet and the irradiation unit at the relative movement speed set in the setting step while irradiating the irradiation unit with electromagnetic waves toward the heat-expandable sheet.
An irradiation method comprising.
(Appendix 9)
Computer,
An estimation unit that estimates the amount of water contained in a heat-expandable sheet that expands due to heating.
A setting unit that sets the relative movement speed according to the amount of water estimated by the estimation unit,
A relative moving unit that relatively moves the heat-expandable sheet and the irradiation unit at the relative movement speed set by the setting unit while irradiating the irradiation unit with electromagnetic waves toward the heat-expandable sheet.
A program to function as.
１…造形システム、１０…熱膨張性シート、１１…基材、１２…熱膨張層、１３…インク受容層、１４，１６…変換層、１５…カラーインク層、２１…フレーム、２１ａ…側面板、２１ｂ…連結部、２２…天板、２３…温度センサ、２４…湿度センサ、３０…制御ユニット、３１…制御部、３２…記憶部、３３…通信部、３４…記録媒体駆動部、３５…表示ユニット、４０…印刷装置、４０ａ，５０ａ…搬入部、４０ｂ，５０ｂ…搬出部、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…照射装置、５１…筐体、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ…搬送ローラ対、５３ａ，５３ｂ，５３ｃ…搬送ガイド、５４…入口センサ、５５…出口センサ、６０…照射部、６１…ランプヒータ、６２…反射板、６３…冷却ファン、６４…排気ファン、６５…バーコードリーダ、６６…リフレクタ、６７…乾燥ファン、３１０…取得部、３２０…推定部、３３０…設定部、３４０…搬送制御部、Ｂ…バーコード 1 ... modeling system, 10 ... heat-expandable sheet, 11 ... base material, 12 ... heat-expanding layer, 13 ... ink receiving layer, 14, 16 ... conversion layer, 15 ... color ink layer, 21 ... frame, 21a ... side plate , 21b ... Connecting unit, 22 ... Top plate, 23 ... Temperature sensor, 24 ... Humidity sensor, 30 ... Control unit, 31 ... Control unit, 32 ... Storage unit, 33 ... Communication unit, 34 ... Recording medium drive unit, 35 ... Display unit, 40 ... printing device, 40a, 50a ... loading section, 40b, 50b ... loading section, 41 ... carriage, 42 ... printing head, 43,43k, 43c, 43m, 43y ... ink cartridge, 44 ... guide rail, 45 ... drive belt, 45m ... motor, 46 ... flexible communication cable, 47 ... frame, 48 ... platen, 49a ... paper feed roller pair, 49b ... paper ejection roller pair, 50 ... irradiation device, 51 ... housing, 52a, 52b, 52c ... Conveyor roller pair, 53a, 53b, 53c ... Conveyance guide, 54 ... Ink sensor, 55 ... Outlet sensor, 60 ... Irradiation unit, 61 ... Lamp heater, 62 ... Reflector plate, 63 ... Cooling fan, 64 ... Exhaust fan, 65 ... bar code reader, 66 ... reflector, 67 ... drying fan, 310 ... acquisition unit, 320 ... estimation unit, 330 ... setting unit, 340 ... transfer control unit, B ... bar code
Claims (12)
前記熱膨張性シートの熱膨張層が設けられている第一主面側から電磁波を照射する場合よりも、前記熱膨張性シートの前記第一主面とは反対の第二主面側から電磁波を照射する場合の方が、推定した前記含有水分量に応じた、前記熱膨張性シートの単位面積あたりに照射される電磁波の量の変化量が大きくなるように、前記電磁波の量を設定し、 Electromagnetic waves are emitted from the second main surface side of the heat-expandable sheet opposite to the first main surface, rather than irradiating electromagnetic waves from the first main surface side of the heat-expandable sheet provided with the heat-expandable layer. The amount of the electromagnetic wave is set so that the amount of change in the amount of the electromagnetic wave to be irradiated per unit area of the heat-expandable sheet becomes larger in the case of irradiating with the above. ,
設定した前記量の電磁波を、電磁波を熱に変換する変換層が形成された前記熱膨張性シートに照射して、前記熱膨張性シートを膨張させる、 The heat-expandable sheet on which the conversion layer for converting the electromagnetic wave is formed is irradiated with the set amount of the electromagnetic wave to expand the heat-expandable sheet.
膨張装置。Inflator.
前記熱膨張性シートの前記第二主面に前記変換層が形成されている場合に、前記熱膨張性シートの前記第二主面側から電磁波を照射する、 When the conversion layer is formed on the second main surface of the heat-expandable sheet, electromagnetic waves are irradiated from the second main surface side of the heat-expandable sheet.
請求項１記載の膨張装置。The inflator according to claim 1.
電磁波を照射する照射部により前記熱膨張性シートに電磁波を照射させながら、設定した前記相対移動速度で、前記照射部と前記熱膨張性シートとを相対的に移動させる、 While irradiating the heat-expandable sheet with electromagnetic waves by the irradiation unit that irradiates the electromagnetic wave, the irradiation unit and the heat-expandable sheet are relatively moved at the set relative movement speed.
請求項１又は請求項２記載の膨張装置。The inflator according to claim 1 or 2.
請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の膨張装置。The inflator according to any one of claims 1 to 3.
請求項１乃至請求項４の何れか一項記載の膨張装置。The inflator according to any one of claims 1 to 4.
請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の膨張装置。The inflator according to any one of claims 1 to 5.
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る相対移動部と、 A relative moving part that relatively moves the heat-expandable sheet and the irradiation part,
をさらに備える、Further prepare,
請求項１乃至請求項６の何れか一項記載の膨張装置。The inflator according to any one of claims 1 to 6.
前記変換層を前記熱膨張性シートの少なくとも一方の主面に形成する変換層形成装置とを、備える、 A conversion layer forming apparatus for forming the conversion layer on at least one main surface of the heat-expandable sheet is provided.
造形物製造システム。Model manufacturing system.
前記変換層形成装置により前記熱膨張性シートの前記第二主面に前記変換層を形成してから、前記第二主面側から前記膨張装置により電磁波を照射して前記熱膨張性シートを膨張させる、 After the conversion layer is formed on the second main surface of the heat-expandable sheet by the conversion layer forming device, the heat-expandable sheet is expanded by irradiating electromagnetic waves from the second main surface side with the expansion device. Let, let
請求項８記載の造形物製造システム。The model manufacturing system according to claim 8.
前記熱膨張性シートの含有水分量を推定し、 Estimating the water content of the heat-expandable sheet,
前記熱膨張性シートの熱膨張層が設けられている第一主面側から電磁波を照射する場合よりも、前記熱膨張性シートの前記第一主面とは反対の第二主面側から電磁波を照射する場合の方が、推定した前記含有水分量に応じた、前記熱膨張性シートの単位面積あたりに照射される電磁波の量の変化量が大きくなるように、前記電磁波の量を設定し、 Electromagnetic waves are emitted from the second main surface side of the heat-expandable sheet opposite to the first main surface, rather than irradiating electromagnetic waves from the first main surface side of the heat-expandable sheet provided with the heat-expandable layer. The amount of the electromagnetic wave is set so that the amount of change in the amount of the electromagnetic wave to be irradiated per unit area of the heat-expandable sheet becomes larger in the case of irradiating with the above. ,
設定した前記量の電磁波を、電磁波を熱に変換する変換層が形成された前記熱膨張性シートに照射して、前記熱膨張性シートを膨張させる、 The heat-expandable sheet on which the conversion layer for converting the electromagnetic wave is formed is irradiated with the set amount of the electromagnetic wave to expand the heat-expandable sheet.
膨張装置の制御方法。How to control the inflator.
前記熱膨張性シートの含有水分量を推定させ、 The water content of the heat-expandable sheet is estimated and
前記熱膨張性シートの熱膨張層が設けられている第一主面側から電磁波を照射する場合よりも、前記熱膨張性シートの前記第一主面とは反対の第二主面側から電磁波を照射する場合の方が、推定した前記含有水分量に応じた、前記熱膨張性シートの単位面積あたりに照射される電磁波の量の変化量が大きくなるように、前記電磁波の量を設定させ、 Electromagnetic waves are emitted from the second main surface side of the heat-expandable sheet opposite to the first main surface, rather than irradiating electromagnetic waves from the first main surface side of the heat-expandable sheet provided with the heat-expandable layer. The amount of the electromagnetic wave is set so that the amount of change in the amount of the electromagnetic wave to be irradiated per unit area of the heat-expandable sheet becomes larger in the case of irradiating with the above. ,
設定した前記量の電磁波を、電磁波を熱に変換する変換層が形成された前記熱膨張性シートに照射させて、前記熱膨張性シートを膨張させる、 The heat-expandable sheet on which the conversion layer for converting the electromagnetic wave is formed is irradiated with the set amount of the electromagnetic wave to expand the heat-expandable sheet.
プログラム。program.
前記熱膨張性シートの熱膨張層が設けられている第一主面側から電磁波を照射する場合よりも、前記熱膨張性シートの前記第一主面とは反対の第二主面側から電磁波を照射する場合の方が、推定した前記含有水分量に応じた、前記熱膨張性シートの単位面積あたりに照射される電磁波の量の変化量が大きくなるように、前記電磁波の量を設定し、 Electromagnetic waves are emitted from the second main surface side of the heat-expandable sheet opposite to the first main surface, rather than irradiating electromagnetic waves from the first main surface side of the heat-expandable sheet provided with the heat-expandable layer. The amount of the electromagnetic wave is set so that the amount of change in the amount of the electromagnetic wave to be irradiated per unit area of the heat-expandable sheet becomes larger in the case of irradiating with the above. ,
設定した前記量の電磁波を、電磁波を熱に変換する変換層が形成された前記熱膨張性シートに照射して、前記熱膨張性シートを膨張させる、 The heat-expandable sheet on which the conversion layer for converting the electromagnetic wave is formed is irradiated with the set amount of the electromagnetic wave to expand the heat-expandable sheet.
造形物の製造方法。Manufacturing method of the modeled object.
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