JPH0971047A - 熱膨張シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来と同じ立体画像形成方法を用いて、複雑
なパターンや面積の大きいパターンの立体画像が乱れた
り、不必要な凹凸が発生することなく得られる熱膨張性
シートを提供することを目的としている。 【解決手段】 熱膨張性シートは基材１１上に熱伝導層
１３が形成され、その熱伝導層１３上に熱膨張層１５が
形成されたものである。そして、ランプ３３により、熱
膨張層１５上に形成された光吸収性をもつ画像２４に光
が照射されると、光は、画像２４に吸収されて、熱エネ
ルギーに変わる。このため、画像２４の下方の熱膨張層
１５が加熱されて熱膨張層１５の表面が隆起する。この
時の熱膨張層１５の加熱時に画像２４の中央部分に熱が
集中しようとするが、熱伝導層１３のために画像２４の
下方にも拡散し易くなり、熱がこもることによる不均等
な隆起はなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体画像形成を行
う熱膨張シートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体画像形成シートの製造法が提
案されている。例えば特公昭59-35359号公報に記載され
た方法では、熱膨張性シート表面に該シートよりも光吸
収性の高い材料で所望の画像を形成させ、ついで該シー
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61-72589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
い画像を形成し、この画像を利用して光照射を行って膨
張記録体上に画像信号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事ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複雑な
パターンの画像や面積の大きいパターンの画像を形成し
ようとすると、加熱の過剰な部分が発生し、不均一な膨
張が起こるために、立体画像のパターンが乱れたり、不
必要な凹凸が発生したりするという問題点がある。

【０００６】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、従来と同じ立体画像形成方法を
用いて、複雑なパターンや面積の大きいパターンの立体
画像が乱れたり、不必要な凹凸が発生することなく得ら
れる熱膨張性シートを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の熱膨張性シートは、基材上に熱伝導層が形成
され、その熱伝導層の上に熱膨張層が形成されている。

【０００８】よって、上記熱膨張性シートは、まず、そ
の熱膨張層上に光吸収性の高い材料で所望の画像を形成
させる。次に、熱膨張性シート表面に光照射を行い、光
吸収材料が光吸収をして発熱する。光吸収材料の発熱に
より加熱された熱膨張層は膨張し、立体画像を形成す
る。

【０００９】この時、光吸収材料による画像の輪郭部分
と中央部分では加熱状態が異なろうとする。すなわち、
画像の輪郭部分での加熱に比較して、画像の中央部分の
加熱は過剰になろうとする。しかし、熱膨張層と基材の
間に存在する熱伝導層により、過剰の加熱は拡散し、画
像の中央部分も輪郭部分も同じ加熱状態になり、均等な
膨張隆起した立体画像を形成する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図面を参照して説明する。

【００１１】本実施の形態の熱膨張性シートの断面図を
図１に示す。熱膨張性シートは基材１１上に熱伝導層１
３が形成され、その熱伝導層１３上に熱膨張層１５が形
成されたものである。

【００１２】前記熱伝導層は、熱伝導率が高い物質で構
成されている。

【００１３】熱伝導率の高い物質には、熱伝導率が５Ｗ
／ｍ・Ｋ以上のものが望ましい。例えば、銀（４１０Ｗ
／ｍ・Ｋ）、銅（３８５Ｗ／ｍ・Ｋ）、金（２９０Ｗ／
ｍ・Ｋ）、アルミニウム（２０２Ｗ／ｍ・Ｋ）、鉄（７
３Ｗ／ｍ・Ｋ）等の金属や、水晶（４１．６Ｗ／ｍ・
Ｋ）等の非金属がある。

【００１４】これらの物質を基材１１上に蒸着する事に
より熱伝導層１３が形成される。

【００１５】前記熱膨張層１５は、熱可塑性樹脂中に発
泡剤１７が分散されて構成されている。

【００１６】前記発泡剤１７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１７として用いても良い。

【００１８】これらの発泡剤１７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、熱伝導層１３
上に塗布され、さらに乾燥されて熱膨張層１５が形成さ
れる。

【００１９】前記バインダー用の樹脂には、発泡剤１７
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１５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】尚、熱膨張性シートは、上記の作成法によ
るものの他、同様の材料を用いて、基材１１上に熱伝導
層１３シートと熱膨張層１５シートとを貼り合わせて
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と全く同様に取り扱うことが可能で
ある。

【００２１】続いて、以上のように構成される熱膨張性
シートを用いた立体画像の作成方法を、図２及び図３を
参照して説明する。

【００２２】まず、図２に示すように、前記熱膨張性シ
ートの熱膨張層１５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２２を重ね、この熱
転写リボン２２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２１を押し当てる。サーマルヘッド２
１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２２上の対応する箇所
のインク層が溶融し、熱膨張層１５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２２を
剥がし取れば、熱転写リボン２２のインク層の画像部だ
けが熱膨張層１５へと転移して、熱膨張層１５上に、図
形や文字等の画像２４が形成される。

【００２３】本実施例においては、熱膨張層１５上に画
像２４を形成するのに熱転写記録装置のサーマルヘッド
２１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２２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２２に対応する箇
所のインク層を溶融させて熱膨張層１５の表面に融着さ
せても良い。又、インパクトヘッドによってインクリボ
ン上のインクを熱膨張層１５上に転写しても良い。

【００２４】ここで、熱転写リボン２２等のインクに
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。

【００２５】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。

【００２６】次に、光照射について説明すると、図３に
示すように、光吸収性をもつ画像２４が形成された熱膨
張性シートに対して、ランプ３３を用いて光を照射す
る。ランプ３３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。

【００２７】このランプ３３により、熱膨張層１５上に
形成された光吸収性をもつ画像２４に光が照射される
と、光は、画像２４に吸収されて、熱エネルギーに変わ
る。このため、画像２４の下方の熱膨張層１５が加熱さ
れる。熱膨張層１５に、発泡剤１７を使用した場合に
は、その発泡剤１７の加熱分解による発泡により、熱膨
張層１５の表面が隆起する。また、熱膨張層１５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１５の表面が隆起し、これにより、画像２４
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。

【００２８】この時、ランプ３３によって光照射を行う
と同時に、ファン３４で前記熱膨張層１５の表面付近に
送風を行うと、熱膨張層１５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１５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。

【００２９】この光照射によって熱膨張層１５上に形成
された光吸収性をもつ画像２４の温度は１００℃以上と
なる。この時、熱膨張層１５が加熱されるのであるが、
画像２４の中央部分に熱が集中しようとする。しかし、
熱伝導層１３のために画像２４の下方にも拡散し易くな
り、熱がこもることによる不均等な隆起はなくなる。さ
らに、熱伝導層１３方向に膨張が起こることなく、画像
２４を立体化することができる。また、基材１１にも熱
が伝わらず、基材１１を変形させることがなくなる。

【００３０】以上の工程を行うことにより、インクを転
写した部分だけに熱を発生させて熱膨張性シートの表面
を隆起させることができる。

【００３１】また、図４は面積の大きい画像２４部分を
隆起させたものであるが、この場合においても、熱伝導
層１３が画像２４に対応する熱膨張層１５全体に均一に
熱が伝わり画像２４全体を均一に隆起させることができ
る。

【００３２】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ことなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々な
る形態にて実施することが出来る。

【００３３】例えば、熱膨張シートの熱膨張層上にオー
バーコート層を形成しても良いし、基材の裏面に粘着層
を形成しても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の熱膨張シートを用いれば、従来と同じ立体画像形
成方法を用いて、複雑なパターンや面積の大きいパター
ンの立体画像が乱れたり、不必要な凹凸が発生すること
なく得られる。さらに、立体画像の解像度を高めること
が出来る。また、さらに、熱膨張シートの基材の種類を
限定することがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の熱膨張性シートの断面
図である。

【図２】上記熱膨張性シートに、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３】上記熱膨張性シートに形成された画像を立体化
させる工程を示す説明図である。

【図４】上記熱膨張性シートに大きい面積の立体画像形
成した状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１１ 基材 １３ 熱伝導層 １５ 熱膨張層 １７ 発泡剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材上に熱伝導層が形成され、その熱伝
   導層の上に熱膨張層が形成されていることを特徴とする
   熱膨張性シート。