JP2019167418A - インク、熱膨張性シート及び造形物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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、
前記インクは、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み、
前記インクのベースが白色である、
ことを特徴とする。
熱により膨張する熱膨張層と、前記熱膨張層を膨張させるための光熱変換層と、を備える熱膨張性シートであって、
前記光熱変換層は、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み、ベースが白色であるインクにより形成される、
ことを特徴とする。
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み、ベースが白色であるインクを用いて、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。
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、Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3、Tl0.33WO3などである。
具体的に積分値の比は、
セシウム酸化タングステン:LaB6=1:0.58
である。従って、LaB6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。
ΔE*ab=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2・・・(式1)
ΔL*は、領域AのL*値と領域BのΔL*との差である。Δa*、Δb*も同様に、領域Aでの値と領域Bでの値の差である。また、以下、L*a*b*につき、「*」を省略して表記する。
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5(a)〜図5(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5(a)は、立体画像形成システム50の正面図であり、図5(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5(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5(a)〜図5(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。
次に、図7に示すフローチャート及び図8(a)〜図8(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。
立体画像形成処理は、図7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。
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。
上述した実施形態では、インク10としてUV硬化型のインクを例に挙げて説明したが、インク10は、非水性(油性型、溶剤型)のインクであってもよい。この場合、無機赤外線吸収剤の他、有機溶剤、樹脂等を含む。有機溶剤としては、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のグリコール類、エチレングルコールモノメチルエーテル、グリコールエーテル類、グリコールアセテート類、飽和炭化水素類、不飽和炭化水素類、等が挙げられる。また、樹脂としては、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、スチレン−マレイン酸系樹脂、ロジン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ブチラール樹脂、マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。いずれも例示した以外の公知の材料を用いることができ、インク10はその他の添加剤を含んでもよい。
無機赤外線吸収剤を含まない状態で白色であるインク(インク10のベース)が下地となるシートの色味を遮蔽することを示すため、インクのベースの一例として、着色剤等を含まない紫外線硬化型の白色のインクジェットプリンタ用インクを使用し、黒色のシート上に印刷を行った。印刷は、同じ濃度で複数回行った。また、複数回の印刷は、前に印刷された場所に重なるように行った。この場合のインク層のLab値及び黒濃度を表1に示す。Lab値及び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。印刷回数0に示すLab値及び黒濃度が、シートの色に相当する。表1に示すように、白インクを用いた場合は、2回印刷することで、黒濃度は0.04まで低下し、4回印刷で黒濃度は0に至った。このように、印刷回数を重ねる毎に、白インクによって下地の色は遮蔽され、下地となるシートの色を視認できなくなる。
次に、実施例2では、UV硬化樹脂としてウレタンアクリレートを含む白色のUV硬化オフセットインク中にセシウム酸化タングステンを混合し、実施例2に係るインクを調製した。セシウム酸化タングステンは、インク中に10重量%で含有させた。このインクを用いてオフセット印刷機で、光熱変換層を熱膨張性シート(500μm厚)上に印刷した。光熱変換層を印刷する濃度は、10%刻みで、0%〜100%の範囲とした。また、インクは2回又は3回重ねて印刷した。熱膨張層を膨張させる前に、それぞれの光熱変換層の色(Lab値)を、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。また、ハロゲンランプ(1000W、2500K)を20mm/秒の速度で熱膨張性シート上を移動させた。これにより、熱膨張性シート上の光熱変換層に電磁波を照射し、熱膨張層を膨張させた。続いて、熱膨張層を膨張させた後の光熱変換層の色(Lab値)を、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。
白色度=100−[(100−L)2+a2+b2]1/2・・・(式2)
次に、実施例2に係るインクを用い、実施例2で用いた熱膨張性シートと比較して熱膨張層が薄く形成された熱膨張性シート(400μm厚)上に光熱変換層を形成した例を示す。光熱変換層を印刷する濃度は、10%刻みで、0%〜100%の範囲とした。また、インクはオフセット印刷機を用いて1回印刷した。熱膨張層を膨張させる前に、それぞれの光熱変換層の色(Lab値)を、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。また、ハロゲンランプ(1000W、2500K)を18mm/秒の速度で熱膨張性シート上を移動させた。これにより、熱膨張性シート上の光熱変換層に電磁波を照射し、熱膨張層を膨張させた。続いて、熱膨張層を膨張させた後の光熱変換層の色(Lab値)を、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。
次に、実施例2に係るインクを用い、実施例2で用いた熱膨張性シートとは熱膨張性材料及びバインダの材料が異なる熱膨張性シート(500μm厚)上に光熱変換層を形成した例を示す。光熱変換層を印刷する濃度は、10%刻みで、0%〜100%の範囲とした。また、インクはオフセット印刷機を用いて1回印刷した。また、ハロゲンランプ(1000W、2500K)を18mm/秒の速度で熱膨張性シート上を移動させた。これにより、熱膨張性シート上の光熱変換層に電磁波を照射し、熱膨張層を膨張させた。上記実施例2と同様に熱膨張層の膨張前と膨張後の両方で、光熱変換層の色(Lab値)を、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。
本実施形態の光熱変換層は、熱膨張性シートの裏面に形成されてもよい。この場合、光熱変換層と熱膨張性シートとの色差は、図1と同様にして、光熱変換層と熱膨張性シートの裏面との間で算出される。この場合、色差が極めて少なく、ΔEが3.2以下であることが好適である。なお、熱膨張性シートの裏面が視認されにくい等、裏側光熱変換層が色味を有していて問題がない場合は、裏側光熱変換層は、ΔEが3.2より大きくともよい。また、本実施形態の光熱変換層は、熱膨張性シートの表面及び/又は裏面に形成される。
[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、
前記インクは、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み、
前記インクのベースが白色である、
ことを特徴とするインク。
[付記2]
前記インクを用いて前記光熱変換層が形成される前記熱膨張性シートの一方の面又は他方の面が白色であり、
前記光熱変換層と、前記熱膨張性シートの前記光熱変換層が形成される面と、の間におけるL*a*b*表色系を用いて算出される色差ΔE*abが、3.2以下である、
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、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又は2に記載のインク。
[付記4]
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み、ベースが白色であるインクを用いて、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5]
前記インクを用いて前記光熱変換層が形成される前記熱膨張性シートの一方の面又は他方の面が白色であり、
前記光熱変換層と、前記熱膨張性シートの前記光熱変換層が形成される面と、の間におけるL*a*b*表色系を用いて算出される色差ΔE*abが、3.2以下である、
ことを特徴とする付記4に記載の造形物の製造方法。
[付記6]
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4又は5に記載の造形物の製造方法。
[付記7]
熱により膨張する熱膨張層と、前記熱膨張層を膨張させるための光熱変換層と、を備える熱膨張性シートであって、
前記光熱変換層は、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み、ベースが白色であるインクにより形成される、
ことを特徴とする熱膨張性シート。
[付記8]
前記インクを用いて前記光熱変換層が形成される前記熱膨張性シートの一方の面又は他方の面が白色であり、
前記光熱変換層と、前記熱膨張性シートの前記光熱変換層が形成される面と、の間におけるL*a*b*表色系を用いて算出される色差ΔE*abが、3.2以下である、
ことを特徴とする付記7に記載の熱膨張性シート。
[付記9]
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7又は8に記載の熱膨張性シート。
Claims (9)
- 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、
前記インクは、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み、
前記インクのベースが白色である、
ことを特徴とするインク。 - 前記インクを用いて前記光熱変換層が形成される前記熱膨張性シートの一方の面又は他方の面が白色であり、
前記光熱変換層と、前記熱膨張性シートの前記光熱変換層が形成される面と、の間におけるL*a*b*表色系を用いて算出される色差ΔE*abが、3.2以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載のインク。 - 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、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のインク。 - 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み、ベースが白色であるインクを用いて、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。 - 前記インクを用いて前記光熱変換層が形成される前記熱膨張性シートの一方の面又は他方の面が白色であり、
前記光熱変換層と、前記熱膨張性シートの前記光熱変換層が形成される面と、の間におけるL*a*b*表色系を用いて算出される色差ΔE*abが、3.2以下である、
ことを特徴とする請求項4に記載の造形物の製造方法。 - 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、
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の造形物の製造方法。 - 熱により膨張する熱膨張層と、前記熱膨張層を膨張させるための光熱変換層と、を備える熱膨張性シートであって、
前記光熱変換層は、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み、ベースが白色であるインクにより形成される、
ことを特徴とする熱膨張性シート。 - 前記インクを用いて前記光熱変換層が形成される前記熱膨張性シートの一方の面又は他方の面が白色であり、
前記光熱変換層と、前記熱膨張性シートの前記光熱変換層が形成される面と、の間におけるL*a*b*表色系を用いて算出される色差ΔE*abが、3.2以下である、
ことを特徴とする請求項7に記載の熱膨張性シート。 - 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、
ことを特徴とする請求項7又は8に記載の熱膨張性シート。
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