JP6879274B2 - 樹脂成形シート、樹脂成形シートの製造方法、造形物及び造形物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、吸収した熱量に応じて膨張する熱膨張性材料を含む熱膨張層を利用した樹脂成形シート及び樹脂成形シートの製造方法と、これを用いた造形物及び造形物の製造方法とに関する。

従来、電子機器の数字等の入力部として、メンブレンスイッチ等のスイッチが用いられている。メンブレンスイッチでは、例えばエンボス加工を施した樹脂製のシートが用いられる。また、エンボス加工では、凹状の型と凸状の型とを用いて所望の形状へ成形を行う（例えば、特許文献１）。

特開平６−８２５４号公報

このような方法では、樹脂製のシートの成形に先立ち、加工する形状に応じた金型を用意する必要がある。このため、金型を製造するコスト及び時間が必要となるという問題があった。

特に試作品の製造段階では、金型を加工することは開発に必要な時間を増大させるため、樹脂製のシートを金型を要することなく容易に成形することが求められている。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易に成形することが可能な樹脂成形シート及び樹脂成形シートの製造方法と、これを用いた造形物及び造形物の製造方法とを提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る樹脂成形シートは、
樹脂からなる基材と、
熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、
熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、を備え、
前記第１の熱膨張層は、前記基材の第１の面上において、前記第１の熱膨張層によって前記基材を変形させる第１の領域に少なくとも設けられており、
前記第２の熱膨張層は、前記基材の第２の面上において、前記第２の熱膨張層によって前記基材を変形させる第２の領域に少なくとも設けられている、
ことを特徴とする。

本発明の第２の観点に係る樹脂成形シートの製造方法は、
樹脂からなる基材の第１の面上に、熱膨張性材料を含む第１の熱膨張層を形成する第１の熱膨張層形成工程と、
前記基材の第２の面上に、熱膨張性材料を含む第２の熱膨張層を形成する第２の熱膨張層形成工程と、を有し、
前記第１の熱膨張層形成工程では、前記基材の第１の面上において、前記第１の熱膨張層によって前記基材を変形させる第１の領域に少なくとも前記第１の熱膨張層を形成し、
前記第２の熱膨張層形成工程では、前記基材の第２の面上において、前記第２の熱膨張層によって前記基材を変形させる第２の領域に少なくとも前記第２の熱膨張層を形成する、
ことを特徴とする。

本発明の第３の観点に係る造形物は、
樹脂からなる基材と、
熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、
熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、
前記第１の熱膨張層上であって、前記基材を前記第１の熱膨張層を用いて変形させる第１の領域に設けられ、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含む第１の熱変換層と、
前記第２の熱膨張層上であって、前記基材を前記第２の熱膨張層を用いて変形させる第２の領域に設けられ、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含む第２の熱変換層と、を備え、
前記第１の領域において、前記第１の熱膨張層は膨張により隆起しており、前記基材が前記第１の熱膨張層に追従して変形しており、
前記第２の領域において、前記第２の熱膨張層は膨張により隆起しており、前記基材が前記第２の熱膨張層に追従して変形している、
ことを特徴とする。

本発明の第４の観点に係る造形物の製造方法は、
樹脂からなる基材と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、を備える樹脂成形シートを用い、
前記第１の熱膨張層の上であって、前記第１の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第１の領域上に、電磁波を熱に変換する第１の熱変換層を形成する第１の熱変換層形成工程と、
前記第２の熱膨張層の上であって、前記第２の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第２の領域上に、電磁波を熱に変換する第２の熱変換層を形成する第２の熱変換層形成工程と、
前記第１の熱変換層に電磁波を照射し、前記第１の熱膨張層を膨張させ、前記第１の領域において前記基材を変形させる第１の成形工程と、
前記第２の熱変換層に電磁波を照射し、前記第２の熱膨張層を膨張させ、前記第２の領域において前記基材を変形させる第２の成形工程と、
を有することを特徴とする。

本発明の第５の観点に係る造形物の製造方法は、
樹脂からなる基材と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、を備える樹脂成形シートを用い、
前記第１の熱膨張層の上であって、前記第１の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第１の領域上に、電磁波を熱に変換する第１の熱変換層を形成する第１の熱変換層形成工程と、
前記第２の熱膨張層の上であって、前記第２の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第２の領域上に、電磁波を熱に変換する第２の熱変換層を形成する第２の熱変換層形成工程と、
前記樹脂成形シートの一方の面又は他方の面から電磁波を照射することによって、前記第１の熱変換層において熱を生じさせ、前記第１の熱膨張層を膨張させて前記第１の領域において前記基材を変形させるとともに、前記第２の熱変換層において熱を生じさせ、前記第２の熱膨張層を膨張させて前記第２の領域において前記基材を変形させる成形工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡易に成形することが可能な樹脂成形シート及び樹脂成形シートの製造方法と、これを用いた造形物及び造形物の製造方法とを提供することができる。

実施形態１に係る樹脂成形シートの概要を示す断面図である。 図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施形態１に係る樹脂成形シートの製造方法を示す断面図である。 図３（ａ）は、実施形態１に係る造形物を示す断面図であり、図３（ｂ）は造形物の一部を示す断面図である。 図４は、膨張装置の構成を示す図である。 実施形態１に係る造形物の製造方法を示すフローチャートである。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、実施形態１に係る造形物の製造方法を模式的に示す断面図である。 実施形態２に係る樹脂成形シートの概要を示す断面図である。 図８（ａ）〜図８（ｄ）は、実施形態１に係る樹脂成形シートの製造方法を示す断面図である。 図９（ａ）は、実施形態２に係る樹脂成形シートの熱膨張層を膨張させた状態を示す図であり、図９（ｂ）は、実施形態２に係る造形物の概要を示す図である。 実施形態２に係る造形物の製造方法を示すフローチャートである。 図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、実施形態２に係る造形物の製造方法を模式的に示す断面図である。 図１２（ａ）は実施形態３に係る樹脂成形シートの概要を示す断面図であり、図１２（ｂ）は実施形態３に係る造形物を示す断面図である。 図１３（ａ）は、その他の実施形態に係る樹脂成形シートを示す図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す樹脂成形シートの熱膨張層を膨張させた状態を示す図であり、図１３（ｃ）は、その他の実施形態に係る造形物を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る樹脂成形シート、樹脂成形シートの製造方法、造形物及び造形物の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。

本明細書において、「造形物」は、凸部（凸）、凹部（凹）等の単純な形状、幾何学形状、文字、模様、装飾等の形状を、所定の面に造型（形成）されている樹脂成形シートを指す。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。「造形（又は造型）」は、形のあるものを作り出すことを意味し、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。また、本実施形態の造形物は、所定の面に、凹凸、幾何学形状、装飾等を有する立体物であるが、いわゆる３Ｄプリンタにより製造された立体物と区別するため、本実施形態の造形物を２．５次元（２．５Ｄ）オブジェクト又は疑似三次元（Ｐｓｅｕｄｏ−３Ｄ）オブジェクトとも呼ぶ。本実施形態の造形物を製造する技術は、２．５Ｄ印刷技術又はＰｓｅｕｄｏ−３Ｄ印刷技術とも呼べる。

また、本明細書では、説明の便宜上、樹脂成形シートにおいて、熱膨張層が設けられている面を表側（表面）又は上面、基材側を裏側（裏面）又は下面という表現をする。ここで、「表」、「裏」、「上」又は「下」の用語は樹脂成形シートの使用方法を限定するものではなく、成形後の樹脂成形シートの利用方法によっては、樹脂成形シートの裏面を表として使用することもある。造形物についても同様である。

＜実施形態１＞
（樹脂成形シート１０）
樹脂成形シート１０は、図１に示すように、基材１１と、基材１１の第１の面（図１に示す上面）上に設けられた第１の熱膨張層１２と、基材１１の第２の面（第１の面に対向する面、図１に示す下面）上に設けられた第２の熱膨張層１３と、を備える。詳細に後述するように、樹脂成形シート１０では、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３が膨張する力を利用して基材１１を変形させ、基材１１は変形後の形状を維持する。これにより、樹脂成形シート１０の基材１１を所望の形に成形し、造形物４１を製造する。

基材１１は、第１の熱膨張層１２及び第２の熱膨張層１３を支持する。基材１１は、シート状の部材であり、樹脂製である。樹脂としては、熱可塑性樹脂が挙げられ、これらに限定するものではないが、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。また、基材１１としては、変形が容易であるよう、無延伸ＰＥＴフィルムなどを用いることが好適である。基材１１の厚みは、例えば１００〜５００μｍである。また、後述するように第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを膨張させる工程を同時に行う場合、基材１１は透明であることが好適である。

また、基材１１は熱によって変形しやすいことが求められるため、基材１１として用いる材料、基材１１の厚さ等は、熱によって容易に変形するように決定される。また、基材１１は変形後の形状を維持することが必要であるため、基材１１として用いる材料、基材１１の厚さ等は、変形後の形状を維持可能なように決定される。また、基材１１は、加工後の造形物４１の用途に応じて適した材料、厚み等に設計する。例えば、造形物４１の用途によっては、変形後の形状を維持するだけでなく、押圧によって変形された後に元の形状に復元可能な弾性力を有することが求められる。このような場合には、変形後の基材１１が要求される弾性力を有するよう、基材１１の材料を決定する。

第１の熱膨張層１２は、基材１１の第１の面（図１では上面）上に設けられる。第１の熱膨張層１２は、加熱の程度（例えば、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、バインダ中に熱膨張性材料（熱膨張性マイクロカプセル、マイクロパウダー）が分散配置されている。なお、第１の熱膨張層１２は、１つの層を有する場合に限らず、複数の層を有してもよい。第１の熱膨張層１２のバインダとしては、エチレン酢酸ビニル系ポリマー、アクリル系ポリマー等の任意の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含むものである。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の熱可塑性樹脂から形成される。例えば、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、その圧力によって殻がバルーン状に膨張する。用いるマイクロカプセルの特性にもよるが、マイクロカプセルの粒径は膨張前の粒径の５倍程度に膨張する。なお、マイクロカプセルの粒径には、ばらつきがあり、全てのマイクロカプセルが同じ粒径を有するものではない。

また、本実施形態では、詳細に後述するように、第１の熱膨張層１２は、基材１１の第１の面上に第１の凸部１１ａを形成するために用いられる。このため、第１の熱膨張層１２は、基材１１の第１の面において、少なくとも第１の凸部１１ａを形成する領域（図１に示す第１の領域１０Ａ）に設けられている。また、第１の熱膨張層１２は、第１の凸部１１ａを形成しない領域（図１に示す第３の領域１０Ｃ）にも形成されていてもよい。

また、第１の熱膨張層１２は、少なくとも基材１１を所望の形に変形可能な程度の厚みを備えればよい。このため、第１の熱膨張層１２は、基材１１の厚みと同じ又は薄く形成することができる。結果として、第１の熱膨張層１２を形成するための材料を低減させることができ、コスト削減を図ることができる。もっとも、例えば、基材１１が変形しにくい材料である、造形物の形状により第１の熱膨張層１２を高く発泡させる必要がある等、第１の熱膨張層１２を厚く形成する必要がある場合には、第１の熱膨張層１２は基材１１よりも厚く形成されてもよい。

第２の熱膨張層１３は、基材１１の第２の面（図１では、下面）上に設けられる。第２の熱膨張層１３も第１の熱膨張層１２と同様に、加熱の程度に応じた大きさに膨張する層であって、バインダ中に熱膨張性材料が分散配置されている。第２の熱膨張層１３も、１つの層を有する場合に限らず、複数の層を有してもよい。第２の熱膨張層１３のバインダと、熱膨張性マイクロカプセルとは、第１の熱膨張層１２で説明したバインダと熱膨張性カプセルと同様である。第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とは、一部又は全てが異なる材料から形成されていてもよいが、同じ材料を用いて形成するとコストを削減することができ好適である。

また、第２の熱膨張層１３も、第１の熱膨張層１２と同様に基材１１の第２の面上に第２の凸部１１ｃを形成するために用いられる。このため、第２の熱膨張層１３は、基材１１の第２の面において少なくとも第２の凸部１１ｃを形成する領域（図１に示す第２の領域１０Ｂ）に設けられている。また、第２の熱膨張層１３も、第２の凸部１１ｃを形成しない領域（第１の熱膨張層１２における第３の領域１０Ｃと同様の領域）にも形成されていてもよい。また、第２の熱膨張層１３も、少なくとも基材１１を所望の形に変形可能な程度の厚みを備えればよい。このため、第２の熱膨張層１３は、基材１１の厚みと同じ又は薄く形成することができる。もっとも、第１の熱膨張層１２と同様に、第２の熱膨張層１３を基材１１より厚く形成してもよい。

基材１１を良好に変形させるためには、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３との一方を用いて基材１１を変形させる領域で、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３との他方によって基材１１の変形が阻害されないようにすることが好適である。従って、基材１１において第１の熱膨張層１２によって変形される領域（図１に示す第１の領域１０Ａ）では、基材１１の第２の面上には第２の熱膨張層１３が設けられないことが好適である。同様に、基材１１において第２の熱膨張層１３によって変形される領域（図１に示す第２の領域１０Ｂ）では、基材１１の第１の面上には第１の熱膨張層１２が設けられないことが好適である。このため、第１の領域１０Ａと第２の領域１０Ｂは重複しないように設けられることが好適である。換言すると、第１の領域１０Ａと第２の領域１０Ｂとは基材１１を介して対向しないように設けられている。なお、基材１１において第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とのいずれによっても変形されない領域（例えば、図１に示す第３の領域１０Ｃ）では、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３との少なくともいずれか一方が設けられていてもよい。

（樹脂成形シート１０の製造方法）
また、本実施形態の樹脂成形シート１０は、以下に示すようにして製造される。
まず、図２（ａ）に示すように、基材１１としてシート状の材料、例えば無延伸ＰＥＴからなるシートを用意する。基材１１は、ロール状であっても、予め裁断されていてもよい。

次に、熱可塑性樹脂等からなるバインダと熱膨張性材料（熱膨張性マイクロカプセル）とを混合させ、第１の熱膨張層１２を形成するためのインクを調製する。このインクを用い、任意の印刷装置、例えばスクリーン印刷装置によって、基材１１の第１の面上に第１の熱膨張層１２に対応するパターンにインクを載せる。続いて溶媒を揮発させ、図２（ｂ）に示すように、第１の熱膨張層１２を形成する。なお、所望の厚さの第１の熱膨張層１２を形成するため、印刷を複数回行ってもよい。

続いて、熱可塑性樹脂等からなるバインダと熱膨張性材料とを混合させ、第２の熱膨張層１３を形成するためのインクを調製する。このインクを用い、任意の印刷装置、例えばスクリーン印刷装置によって、基材１１の第２の面上に第２の熱膨張層１３に対応するパターンにインクを載せる。続いて溶媒を揮発させ、図２（ｃ）に示すように、第２の熱膨張層１３を形成する。所望の厚さの第２の熱膨張層１３を形成するため、印刷を複数回行ってもよい。なお、第１の熱膨張層１２を形成するためのインクと同じインクを用いて、第２の熱膨張層１３を形成してもよい。また、ロール状の基材１１を用いた場合は、必要であれば裁断を行う。
これにより、樹脂成形シート１０が製造される。

（造形物４１）
次に、造形物４１について、図面を用いて説明する。造形物４１は、樹脂成形シート１０の第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを膨張させて製造される。

造形物４１では、図３（ａ）に示すように第１の熱膨張層１２は、上面に凸部１２ａを備え、第２の熱膨張層１３は、図３（ａ）に示す下方向に突出した凸部１３ａを備える。なお、図３（ｂ）は造形物４１の一部を示す断面図である。基材１１は、第１の面において、第１の熱膨張層１２の膨張に追従するように変形された凸部１１ａを有する。同様に基材１１は、第２の面において、第２の熱膨張層１３の膨張に追従するように変形された凸部１１ｃを有する。また、基材１１は、第１の凸部１１ａに対応する形状を有する凹部１１ｂと、第２の凸部１１ｃに対応する形状を有する凹部１１ｄとを有する。

第１の凸部１１ａ及び第１の熱膨張層１２の凸部１２ａは、基材１１の第１の面において周囲の領域から突出している。同様に第２の凸部１１ｃ及び第２の熱膨張層１３の凸部１３ａは、基材１１の第２の面において周囲の領域から突出している。また、凸部１２ａ上には、第１の熱膨張層１２を膨張させるために用いられる第１の電磁波熱変換層（以下、熱変換層と称する）８１が設けられる。凸部１３ａ上にも、第２の熱膨張層１３を膨張させるために用いられる第２の電磁波熱変換層（以下、熱変換層と称する）８２が設けられる。

本実施形態では、後述するように、第１の熱変換層８１と第２の熱変換層８２とへ電磁波を照射することにより、第１の熱変換層８１と第２の熱変換層８２とを発熱させる。電磁波熱変換材料としては、セシウム酸化タングステン、六ホウ化ランタンのような赤外線吸収剤、カーボンブラック等が挙げられる。第１の熱変換層８１及び第２の熱変換層８２は、電磁波の照射により、熱を帯びるため、帯熱層とも呼べる。樹脂成形シート１０に設けられた第１の熱変換層８１で生じた熱は、基材１１へと伝達され、基材１１を軟化させる。加えて、第１の熱変換層８１で生じた熱は、第１の熱膨張層１２へと伝達することにより、第１の熱膨張層１２中の熱膨張性材料が発泡し、その結果、第１の熱膨張層１２が膨張する。第１の熱変換層８１は、第１の熱変換層８１が設けられていない他の領域と比較し、電磁波を速やかに熱へと変換する。このため第１の熱変換層８１の近傍の領域のみを選択的に加熱することができ、第１の熱膨張層１２の特定の領域のみを選択的に膨張させることができる。また、基材１１は、第１の熱膨張層１２を発泡、膨張させる際に第１の熱膨張層１２の膨張する方向に追従する形で変形し、変形後はその形状を維持する。第２の熱変換層８２についても同様であり、第２の熱変換層８２で生じた熱によって、第２の熱膨張層１３の特定の領域を選択的に膨張させることができる。これにより、基材１１は、第２の熱膨張層１３の膨張する方向に追従する形で変形する。

第１の熱膨張層１２が膨張することにより、第１の熱膨張層１２には図３（ａ）に示す凸部１２ａが形成される。この凸部１２ａが形成される際、第１の熱膨張層１２が膨張する力は基材１１とは反対の方向（図３（ａ）に示す上側）に働く。この膨張する力に引かれるようにして、基材１１は図３（ａ）に示す上方向に変形する。そして、周囲の領域から突出するように、基材１１の上面に第１の凸部１１ａが形成される。また、基材１１の裏面では、表面に形成される第１の凸部１１ａの形状に対応する第１の凹部１１ｂが形成される。第１の凹部１１ｂの形状は、第１の凸部１１ａとほぼ同じ形状であり、基材１１の厚み分だけ、第１の凸部１１ａを縮小させた形状である。本明細書では、このような第１の熱膨張層１２の凸部１２ａ、基材１１の第１の凸部１１ａ及び第１の凹部１１ｂの形状をエンボス形状と表現する。

同様に第２の熱膨張層１３が膨張することにより、第２の熱膨張層１３には図３（ａ）に示す凸部１３ａが形成される。この凸部１３ａが形成される際、第２の熱膨張層１３が膨張する力は、基材１１とは反対の方向（図３（ａ）に示す下側）に働くため、基材１１は図３（ａ）に示す下方向に変形する。そして、周囲の領域から突出するように、基材１１の下面に第２の凸部１１ｃが形成される。また、基材１１の表面では、下面に形成される第２の凸部１１ｃの形状に対応する第２の凹部１１ｄが形成される。第２の凹部１１ｄの形状は、第２の凸部１１ｃとほぼ同じ形状である。第２の熱膨張層１３の凸部１３ａ、基材１１の第２の凸部１１ｃ及び第２の凹部１１ｄの形状もエンボス形状と表現する。

また、本実施形態の樹脂成形シート１０では、特に第１の熱膨張層１２を利用して基材１１を変形させるため、図３（ｂ）に示すように、基材１１の変形量Δｈ１を、第１の熱膨張層１２の発泡高さΔｈ２と比較して大きくしてもよい。なお、変形量Δｈ１は、基材１１の変形していない領域の表面と比較した第１の凸部１１ａの高さである。また、第１の熱膨張層１２の発泡高さ（差分）Δｈ２は、第１の熱膨張層１２の膨張後の高さから、第１の熱膨張層１２の膨張前の高さを引いたものである。また、差分Δｈ２は、熱膨張性材料の膨張によって生じた第１の熱膨張層１２の高さの増加量とも言いうる。第２の熱膨張層１３を用いて形成される基材１１の変形量についても同様である。

造形物４１は、例えばランプシェードなどに用いる。この場合、造形物４１は、造形物４１の表側の面と裏側の面との少なくともいずれか一方の上に、カラーインク層（図示せず）を備えてもよい。カラーインク層は、オフセット印刷、フレキソ印刷等任意の印刷装置で用いられるインクからなる層である。カラーインク層は、水性インク、油性インク、紫外線硬化型インク等のいずれから形成されてもよい。また、カラーインク層は、文字、数字、写真、模様等の任意の画像を表現する層である。特に、例えば水性インクジェットプリンタでカラーインク層を形成する場合は、樹脂成形シート上にインクを受容するインク受容層（図示せず）を設け、カラーインク層を形成することが好適である。造形物４１は、ランプシェードに限られず、任意の物に使用可能である。

（造形物４１の製造方法）
次に、図４、図５及び図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照して、樹脂成形シート１０を用いて造形物４１を製造する方法の流れを説明する。以下の造形物４１の製造方法では、枚葉式を例に挙げて説明するが、ロール状に巻かれた樹脂成形シート１０を使用してもよい。

まず、第１の熱膨張層１２及び第２の熱膨張層１３を膨張させる膨張装置５０を図４に示す。膨張装置５０は、照射部５１、反射板５２、温度センサ５３、冷却部５４及び筐体５５を備え、照射部５１、反射板５２、温度センサ５３及び冷却部５４は筐体５５内に収められている。樹脂成形シート１０は、膨張装置５０の下を搬送される。

照射部５１は、ランプヒータ、例えばハロゲンランプを備えており、樹脂成形シート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（光）を照射する。熱変換材料を含む発泡インクによる熱変換層が印刷された樹脂成形シート１０に電磁波を照射すると、熱変換層が印刷された部分では、熱変換層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、樹脂成形シート１０のうちの熱変換層が印刷された部分が主に加熱され、膨張を開始する温度に達すると熱膨張性材料が膨張する。なお、照射部５１はハロゲンランプに限られず、電磁波を照射可能であれば、他の構成を採ることも可能である。また、電磁波の波長も上記の範囲に限定されるものではない。

反射板５２は、照射部５１から照射された電磁波を受ける被照射体であって、ランプヒータから照射された電磁波を樹脂成形シート１０に向けて反射する機構である。
温度センサ５３は、熱電対、サーミスタ等であって、反射板５２の温度を測定する測定手段として機能する。反射板５２の温度を測定することで、照射部５１が照射している電磁波の強さ、すなわち電磁波のエネルギーの大きさの指標とすることができる。
冷却部５４は、反射板５２の上側に設けられる。冷却部５４は、少なくとも１つの給気ファンを備え、膨張装置５０の内部を冷却する冷却手段として機能する。

膨張装置５０において、樹脂成形シート１０は、図示しない搬送ローラ等によって搬送されながら、照射部５１によって照射される電磁波を受ける。その結果、樹脂成形シート１０に設けられた第１の熱変換層８１及び／又は第２の熱変換層８２が熱を帯びる。この熱によって第１の熱膨張層１２及び／又は第２の熱膨張層１３が膨張し、基材１１が変形する。

また、本実施形態の造形物の製造方法では、濃淡画像（第１の発泡データ、第２の発泡データ）の濃淡の制御、電磁波の制御等により、熱膨張性材料の膨張量を制御し、第１の熱膨張層１２及び第２の熱膨張層１３の隆起する高さを制御し、樹脂成形シート１０の表面に所望の凸又は凹凸形状を形成することができる。また、電磁波の制御は、膨張装置５０において樹脂成形シート１０に電磁波を照射して膨張させる際、樹脂成形シート１０を所望の高さに膨張させるために、樹脂成形シート１０が単位面積当たりに受けるエネルギー量を制御することをいう。

（造形物４１の製造方法）
次に、図５に示すフローチャート及び図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す樹脂成形シート１０の断面図を参照して、樹脂成形シート１０を成形し、造形物４１を製造する処理（造形物製造処理）の流れを説明する。

第１に、樹脂成形シート１０を準備する。樹脂成形シート１０の表面において発泡及び膨張させる部分を示す第１の発泡データ（第１の熱変換層８１を形成するためのデータ）と、樹脂成形シート１０の裏面において発泡及び膨張させる部分を示す第２の発泡データ（第２の熱変換層８２を形成するためのデータ）とは、事前に決定しておく。樹脂成形シート１０を印刷装置（図示せず）へと搬送し、樹脂成形シート１０の表面に第１の熱変換層８１を印刷する（ステップＳ１）。第１の熱変換層８１は、電磁波熱変換材料を含むインク、例えばカーボンブラックを含む発泡インクで形成された層である。印刷装置は、指定された第１の発泡データに従って、樹脂成形シート１０の表面に、熱変換材料を含む発泡インクを印刷する。その結果、図６（ａ）に示すように、樹脂成形シート１０の表面に第１の熱変換層８１が形成される。

第２に、樹脂成形シート１０を印刷装置（図示せず）へと搬送し、樹脂成形シート１０の裏面に第２の熱変換層８２を印刷する（ステップＳ２）。第２の熱変換層８２は、電磁波熱変換材料を含むインク、例えばカーボンブラックを含む発泡インクで形成された層である。印刷装置は、指定された第２の発泡データに従って、樹脂成形シート１０の裏面に、熱変換材料を含む発泡インクを印刷する。その結果、図６（ｂ）に示すように、樹脂成形シート１０の裏面に第２の熱変換層８２が形成される。なお、ステップＳ１とステップＳ２とは逆の順に実施してもよい。

第３に、第１の熱変換層８１と第２の熱変換層８２とが印刷された樹脂成形シート１０を、膨張装置５０へと搬送する。膨張装置５０では、搬送された樹脂成形シート１０へ照射部５１によって電磁波を照射する（ステップＳ３）。具体的に説明すると、膨張装置５０では、照射部５１によって樹脂成形シート１０の表面（第１の面）に電磁波を照射する。樹脂成形シート１０の表面に印刷された第１の熱変換層８１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、第１の熱変換層８１が発熱し、基材１１が軟化する。更に、第１の熱変換層８１で生じた熱は第１の熱膨張層１２に伝達し、熱膨張性材料が発泡、膨張する。その結果、図６（ｃ）に示すように、樹脂成形シート１０の第１の熱膨張層１２のうちの第１の熱変換層８１が印刷された領域が膨張し、盛り上がる。第１の熱変換層８１からの熱により軟化された基材１１は、第１の熱膨張層１２の膨張する力に引かれて変形する。

同様に照射部５１によって照射された電磁波は、基材１１を介して第２の熱変換層８２に含まれる熱変換材料にも吸収される。これにより第２の熱変換層８２が発熱し、基材１１が軟化する。更に、第２の熱変換層８２で生じた熱により、第２の熱膨張層１３の第２の熱変換層８２が印刷された領域が膨張し、盛り上がる。結果として図６（ｃ）に示すように、第２の熱変換層８２からの熱により軟化された基材１１は、第２の熱膨張層１３の膨張する力に引かれて変形する。このように照射部５１から、樹脂成形シート１０の一方の面から電磁波を照射することで、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを同時に膨張させることができる。この場合、電磁波が基材１１の第２の面へも良好に伝わるよう、基材１１は透明であることが好ましい。なお、電磁波の照射は樹脂成形シート１０の裏面に対して行ってもよい。この場合は、電磁波は、第２の熱変換層８２に含まれる熱変換材料に吸収されるとともに、基材１１を介して第１の熱変換層８１に含まれる熱変換材料に吸収されることとなる。

以上のような手順によって、樹脂成形シート１０の基材１１が変形され、造形物４１が製造される。

このように本実施形態では、第１の熱変換層８１と第２の熱変換層８２とを印刷により形成し、これらの熱変換層へ電磁波を照射することによって、樹脂成形シート１０を容易に所望の形状に変形させることができる。特に、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３を膨張させることによって基材１１を変形させることができるため、成形するための金型などが不要となり、樹脂成形シート１０の成形に要する時間及び費用を低減させることが可能となる。

また、本実施形態では、第１の熱変換層８１（第１の発泡データ）と第２の熱変換層８２（第２の発泡データ）との濃淡の制御、電磁波の制御等を用いることで、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを隆起させる位置、高さ等を任意に制御して、容易に樹脂成形シート１０を成形し、造形物を形成することができる。

加えて、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを同時に発泡させ、膨張させることで基材１１の第１の面と第２の面とを同時に成形することができ、更に簡易に成形することが可能となる。特に基材１１として透明な樹脂シートを選択すると、樹脂成形シート１０のいずれか一方の面からの電磁波の照射により、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを膨張させることもできる。

＜実施形態２＞
以下、実施形態２に係る樹脂成形シート、樹脂成形シートの製造方法、造形物及び造形物の製造方法について、図面を用いて説明する。本実施形態の樹脂成形シート２０が実施形態１に係る樹脂成形シート１０と異なるのは、基材１１と第１の熱膨張層１２との間に第１の中間層２１を備え、基材１１と第２の熱膨張層１３との間に第２の中間層２２を備える点である。実施形態１と共通する特徴については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

（樹脂成形シート２０）
樹脂成形シート２０は、図７に示すように、基材１１と、第１の中間層２１と、第１の熱膨張層１２と、第２の中間層２２と、第２の熱膨張層１３と、を備える。基材１１、第１の熱膨張層１２及び第２の熱膨張層１３は、実施形態１の樹脂成形シート１０の基材１１、第１の熱膨張層１２及び第２の熱膨張層１３と同様である。

第１の中間層２１は、基材１１の第１の面（図７に示す上面）上に設けられる。第１の中間層２１は、基材１１に対して剥離可能に接着されている。また、第１の中間層２１の上には第１の熱膨張層１２が設けられる。本実施形態では、第１の中間層２１を基材１１と第１の熱膨張層１２との間に設け、更に第１の中間層２１と基材１１との間の剥離強度を、第１の中間層２１と第１の熱膨張層１２との間の剥離強度より弱くすることにより、第１の中間層２１を基材１１から剥離し、これにより第１の熱膨張層１２を基材１１から除去することができる。

第１の中間層２１は、第１の熱膨張層１２の一部又は全部の下に設けられる。第１の中間層２１は、図７に示すように基材１１の第１の面全体を覆うように設けられていてもよいし、基材１１の第１の面において、第１の熱膨張層１２を膨張後に剥離する部分等、第１の熱膨張層１２の一部だけを除去するように設けられてもよい。

第１の中間層２１の剥離強度としては、第１の熱膨張層１２の膨張前に、少なくとも通常の使用範囲において第１の熱膨張層１２が樹脂成形シート２０から剥離してしまわないことが求められる。通常の使用範囲は、例えば樹脂成形シート２０を持ち運ぶといった、ユーザによって行われる一般的な動作、樹脂成形シート２０に印刷を施す、第１の熱膨張層１２を膨張させるといった樹脂成形シート２０において通常想定される使用態様を含む。

加えて、第１の中間層２１は、第１の熱膨張層１２を剥離する際に内部で破断しない程度の破断強度を有することが好ましい。このような第１の中間層２１としては、一方の面に接着層が設けられた樹脂フィルムが挙げられる。接着層としては、熱硬化系の接着剤を用いることができる。熱硬化系の接着剤としては、例えば塩化ビニル・酢酸ビニル共重合樹脂を用いた接着剤が好適である。接着剤の溶媒としては、水系、溶剤系のいずれでもよい。また、接着層としては、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤等の微粘着力の粘着剤を用いてもよい。樹脂フィルムは、例えば、ポリエステル、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、又はこれらの共重合体から選択される樹脂からなる。また、樹脂フィルムの接着層が設けられた面を基材１１に対向させ、接着層によって第１の中間層２１を基材１１に剥離可能に接着する。第１の中間層２１としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体からなるフィルムを使用することができる。例えば、第１の中間層２１のフィルムは、１２〜１５μｍの厚みとし、接着層は２μｍの厚みとする。また、接着層の剥離強度としては、１８０°剥離強度試験で測定した場合、０．０６Ｎ／２０ｍｍ以上であれば、ユーザによる一般的な動作によって第１の中間層２１が基材１１から剥離することを実質的に防ぐことができる。また、第１の中間層２１を基材１１から良好に剥離させるため、接着層の剥離強度は、１８０°剥離強度試験で測定した場合、０．５Ｎ／２０ｍｍ以下、更には０．４Ｎ／２０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、第１の中間層２１は、接着層とフィルムとを有する構成に限られない。中間層は、第１の中間層２１と基材１１との間の剥離強度が、第１の中間層２１と第１の熱膨張層１２との間の剥離強度より弱ければよく、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等から選択される樹脂を用いて形成することができる。このような樹脂として、例えば、高松油脂社製ＮＳ６２５が挙げられる。

第１の熱膨張層１２は、基材１１の第１の面上に設けられ、第１の熱膨張層１２の少なくとも一部は第１の中間層２１上に設けられる。第１の熱膨張層１２は、実施形態１に示す第１の熱膨張層１２と同様に、加熱の程度に応じた大きさに膨張する層であって、バインダ中に熱膨張性材料が分散配置されている。熱膨張性材料及びバインダの材料は、実施形態１と同様である。

第２の中間層２２は、基材１１の第２の面（図７に示す下面）上に設けられる。第２の中間層２２は、基材１１に対して剥離可能に接着されている。また、第２の中間層２２の上には第２の熱膨張層１３が設けられる。第２の中間層２２も、第１の中間層２１と同様に、第２の中間層２２と基材１１との間の剥離強度を、第２の中間層２２と第２の熱膨張層１３との間の剥離強度より弱くすることにより、第２の熱膨張層１３を基材１１から剥離して除去することができる。第２の中間層２２は、基材１１の第２の面の全体を覆うように設けられていてもよいし、第２の面を部分的に覆うように設けられてもよい。この場合、第２の熱膨張層１３を除去するため、少なくとも第２の熱膨張層１３が設けられる領域において第２の中間層２２を設ければよい。

第２の中間層２２の剥離強度も、第１の中間層２１と同様に、少なくとも通常の使用範囲において剥離してしまわないことが求められる。加えて、第２の中間層２２は、第２の熱膨張層１３を剥離する際に内部で破断しない程度の破断強度を有することが好ましい。第２の中間層２２としては、第１の中間層２１と同様の、一方の面に接着層が設けられた樹脂フィルムを使用することができる。また、第２の中間層２２も、第１の中間層２１と同様に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等から選択される樹脂を用いて形成することもできる。

第２の熱膨張層１３は、第２の中間層２２上に設けられる。第２の熱膨張層１３は、実施形態１に示す第２の熱膨張層１３と同様に、加熱の程度（例えば、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、バインダ中に熱膨張性材料が分散配置されている。熱膨張性材料及びバインダの材料は、実施形態１と同様である。

本実施形態でも、第１の領域１０Ａと第２の領域１０Ｂとは重複しないように設けられることが好適である。なお、基材１１において第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とのいずれによっても変形されない領域（例えば、図７に示す第３の領域１０Ｃ）では、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３との少なくともいずれか一方が設けられていてもよい。

（樹脂成形シート２０の製造方法）
また、本実施形態の樹脂成形シート２０は、以下に示すようにして製造される。
まず、図８（ａ）に示すように、基材１１としてシート状の材料、例えば無延伸ＰＥＴからなるシートを用意する。基材１１は、ロール状であっても、予め裁断されていてもよい。

次に、入力ローラ、ヒータローラ、ローラ、及び出力ローラを備えるラミネート装置によって、基材１１の第１の面上に第１の中間層２１を貼り付ける。第１の中間層２１としては、基材１１に対向する面に接着層が設けられた樹脂フィルムを使用する。接着層としては、熱硬化系の接着剤を用い、例えば塩化ビニル・酢酸ビニル共重合樹脂を用いることが好適である。また、接着層としては、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤等の微粘着力の粘着剤を用いてもよい。例えば、基材１１は、巻き取られた状態で、ラミネート装置の巻き出し位置に置かれる。基材１１は、更に一対の入力ローラの間を通り、ヒータローラ及びローラに向かって搬送される。第１の中間層２１として用いられるフィルムはヒータローラへと供給される。フィルムは、ヒータローラによって熱せられるとともに、ヒータローラとローラとの間を通過する際、圧がかけられ基材１１に対して剥離可能に接着される。フィルムの接着後、基材１１は、一対の出力ローラの間を通り、搬出され、巻き取られる。

次に、第１の中間層２１と同様の方法で、基材１１の第２の面上に第２の中間層２２を設ける。なお、基材１１の第１の面と第２の面とにそれぞれフィルムを供給し、第１の中間層２１と第２の中間層２２とを同時に基材１１に設けることも可能である。これにより図８（ｂ）に示すように、第１の中間層２１と第２の中間層２２とが基材１１上に貼り付けられる。

次に、実施形態１と同様に、第１の熱膨張層１２を形成するためのインクを調製し、スクリーン印刷装置等の任意の印刷装置を用いて、図８（ｃ）に示すように第１の熱膨張層１２を形成する。続いて、実施形態１と同様に第２の熱膨張層１３を形成するためのインクを調製し、図８（ｄ）に示すように第２の熱膨張層１３を形成する。また、ロール状の基材１１を用いた場合は、必要であれば裁断を行う。これにより、樹脂成形シート２０が製造される。

（造形物４２）
次に、造形物４２について、図面を用いて説明する。造形物４２は、樹脂成形シート２０の第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを膨張させ、基材１１を変形させた後、第１の中間層２１及び第１の熱膨張層１２と、第２の中間層２２及び第２の熱膨張層１３とを除去したものである。

まず、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを膨張させた状態の樹脂成形シート２０を図９（ａ）に示し、造形物４３を図９（ｂ）に示す。第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを膨張させた後の樹脂成形シート２０では、図９（ａ）に示すように、第１の熱膨張層１２は、凸部１２ａを備える。また、第２の熱膨張層１３も凸部１３ａを備える。基材１１は、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３に追従して変形されており、実施形態１と同様の凸部１１ａ、１１ｃを備える。また、凸部１２ａ上には第１の熱変換層８１が、凸部１３ａ上には第２の熱変換層８２がそれぞれ設けられている。

第１の熱膨張層１２、第２の熱膨張層１３等が除去された造形物４２は、図９（ｂ）に示すように、第１の面に凸部１１ａを備え、第２の面に凸部１１ａに対応する形状を有する凹部１１ｂを備える。また、造形物４２は、第２の面に凸部１１ｃを備え、第１の面に凸部１１ｃに対応する形状を有する凹部１１ｄを備える。造形物４２でも、実施形態１と同様に凸部１１ａ，１１ｃ及び凹部１１ｂ，１１ｄの形は任意に変更可能であり、使用方法も任意である。また、造形物４２でも、造形物４２の表側の面と裏側の面との少なくともいずれか一方の上に、カラーインク層（図示せず）を備えてもよい。

（造形物４２の製造方法）
次に、図１０に示すフローチャート及び図１１（ａ）〜図１１（ｄ）に示す樹脂成形シート２０の断面図を参照して、樹脂成形シート２０を用いて造形物４２を得る処理（造形物製造処理）の流れを説明する。

第１に、実施形態１と同様にして、図１１（ａ）に示すように樹脂成形シート２０の第１の面上に設けられた第１の熱膨張層１２上に第１の熱変換層８１を印刷する（ステップＳ２１）。第２に、実施形態１と同様にして図１１（ｂ）に示すように、樹脂成形シート２０の第２の面上に設けられた第２の熱膨張層１３上に第２の熱変換層８２を形成する（ステップＳ２２）。

第３に、樹脂成形シート２０を、第１の面が上側を向くように膨張装置５０へと搬送し、樹脂成形シート２０へ照射部５１によって電磁波を照射する（ステップＳ２３）。その結果、第１の熱変換層８１と第２の熱変換層８２とが発熱し、基材１１が軟化する。更に、第１の熱変換層８１で生じた熱は第１の熱膨張層１２へと伝達し、熱膨張性材料が発泡、膨張する。第１の熱変換層８１からの熱により軟化された基材１１は、図１１（ｃ）に示すように第１の熱膨張層１２の膨張する力に引かれて変形する。同様に第２の熱変換層８２で生じた熱により第２の熱膨張層１３が発泡、膨張し、基材１１が変形する。

第４に、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを基材１１から剥離させ、除去する（ステップＳ２４）。具体的には、樹脂成形シート２０の端において、第１の中間層２１の一部を基材１１から剥離させ、第１の中間層２１とその上に設けられた第１の熱膨張層１２とを引っ張りながら基材１１から剥離させる。剥離は手作業で行ってもよく、器具、機械などを使用してもよい。その結果、図１１（ｄ）に示すように、第１の中間層２１と第１の熱膨張層１２とが剥離される。同様に、第２の中間層２２と第２の熱膨張層１３とを基材１１の第２の面から剥離して除去する。

以上のような手順によって、樹脂成形シート２０の基材１１が成形され、造形物４２が製造される。

このように本実施形態によれば、第１の熱変換層８１と第２の熱変換層８２とを印刷により形成し、これらの熱変換層へ電磁波を照射することによって、樹脂成形シート２０を容易に所望の形状に変形させることができる。

第１の熱膨張層１２及び第２の熱膨張層１３は、透明又は半透明の基材１１と比較すると可視光透過性が低く、特に膨張された部分では第１の熱膨張層１２及び第２の熱膨張層１３の可視光透過性は低い。このため、透明又は半透明の基材１１の上に熱膨張層が存すると可視光透過性が第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３によって低下する。しかし、本実施形態では、第１の熱膨張層１２及び第２の熱膨張層１３を除去することができるため、基材１１の透光性が熱膨張層によって損なわれない。従って、特に透明又は半透明の基材の成形に特に好適である。

上述した実施形態２では、基材１１の第１の面と第２の面の両方に中間層を設ける構成を例に挙げたがこれに限られず、いずれか一方の面に中間層を設け、一方の面に設けられた熱膨張層を剥離する構成であってもよい。この場合は他方の面に設けられた熱膨張層は除去されないため、実施形態１のように基材１１の成形後に残存する。

また、上述した実施形態２では、熱膨張層と基材との間に中間層を設けることによって熱膨張層を除去する構成を例に挙げて説明したが、これに限られず、熱膨張層（第１の熱膨張層１２、第２の熱膨張層１３）に含有されるバインダを熱可塑性エラストマーとし、熱膨張層自体を引っ張って基材１１から剥離させることも可能である。このような熱可塑性エラストマーとしては、これに限るものではないが、ポリ塩化ビニール、エチレンプロピレンラバー（ＥＰＲ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、又はポリエステル系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。スチレン系エラストマーを用いることが好適である。

また、熱膨張層を基材１１を変形させた後に剥離させる場合、剥離させる際に熱膨張層が破断しないことが求められる。加えて、熱膨張層を膨張させる際に熱膨張層が基材１１から剥離してしまうと、基材１１を良好に変形させることができないことがある。このため、熱膨張層と基材との間の接着力は、基材１１が熱膨張層に追従して変形可能な程度以上有する必要がある。加えて、熱膨張層の破断強度は、熱膨張層と基材との間の剥離強度と比較して大きく、２倍以上であることが好適である。

＜実施形態３＞
次に実施形態３に係る樹脂成形シート３０について図１２（ａ）及び図１２（ｂ）を用いて説明する。本実施形態では、熱膨張層中に熱変換材料が混合されている点に特徴を有する。上述した実施形態と重複する部分については、詳細な説明は省略する。

（樹脂成形シート３０）
樹脂成形シート３０は、図１２（ａ）に示すように、基材１１と、第１の熱膨張層３１と、第２の熱膨張層３２と、を備える。基材１１は実施形態１と同様である。

第１の熱膨張層３１は、実施形態１と同様に、加熱の程度に応じた大きさに膨張する層であって、バインダ中に熱膨張性材料が分散配置されている。熱膨張性材料及びバインダの材料は、実施形態１と同様である。本実施形態では、バインダ、熱膨張性材料に加えて、熱変換材料を更に含む点に特徴を有する。

熱変換材料は、電磁波を熱に変換可能な材料であれば任意の材料を使用することができる。熱変換材料としては、カーボン、無機赤外線吸収剤などが挙げられる。本実施形態の膨張装置５０では、ハロゲンランプを使用するため、特に近赤外領域で吸収率が高い（透過率が低く）ことが好ましい。また、熱膨張層に混入した際に色味が強く表れないことが好適であるため、可視光領域の透過率が高いことが好適である。このような熱変換材料としては、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、熱変換材料は、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。

第１の熱膨張層３１は、実施形態１の第１の熱膨張層１２と同様に基材１１の第１の面上に設けられる。第１の熱膨張層３１は、基材１１の第１の面上に第１の凸部１１ａを形成するために用いられる。このため、第１の熱膨張層３１は、基材１１において、第１の凸部１１ａを形成する領域（第１の領域１０Ａ）に設けられている。

第２の熱膨張層３２は、第１の熱膨張層３１と同様に、加熱の程度に応じた大きさに膨張する層であって、バインダ中に熱膨張性材料が分散配置されている。また、本実施形態では第２の熱膨張層３２は、上記の熱変換材料を更に含む。

第２の熱膨張層３２は、基材１１の第２の面上に設けられる。第２の熱膨張層３２は、基材１１の第２の面上に第２の凸部１１ｃを形成するために用いられる。このため、第２の熱膨張層３２は、基材１１において、第２の凸部１１ｃを形成する領域（第２の領域１０Ｂ）に設けられている。

本実施形態でも、第１の領域１０Ａと第２の領域１０Ｂとは重複しないように、換言すると第１の領域１０Ａと第２の領域１０Ｂは基材１１を介して対向しないように配置されることが好適である。

（樹脂成形シート３０の製造方法）
また、本実施形態の樹脂成形シート３０は、以下に示すようにして製造される。
まず、実施形態１と同様に、基材１１としてシート状の材料、例えば無延伸ＰＥＴからなるシートを用意する。基材１１は、ロール状であっても、予め裁断されていてもよい。

次に、熱可塑性樹脂等からなるバインダと熱膨張性材料とを混合させ、第１の熱膨張層３１を形成するためのインクを調製する。この際、インクに更に熱変換材料を混合する。このインクを用い、任意の印刷装置、例えばスクリーン印刷装置によって、基材１１の第１の面上に第１の熱膨張層３１に対応するパターンにインクを載せる。続いて溶媒を揮発させ、第１の熱膨張層３１を形成する。なお、所望の厚さの第１の熱膨張層３１を形成するため、印刷を複数回行ってもよい。

続いて、熱可塑性樹脂等からなるバインダと熱膨張性材料と熱変換材料とを混合させ、第２の熱膨張層３２を形成するためのインクを調製する。このインクを用い、任意の印刷装置、例えばスクリーン印刷装置によって、第２の熱膨張層３２を形成する。なお、第１の熱膨張層３１を形成するためのインクと同じインクを用いて、第２の熱膨張層３２を形成してもよい。また、必要であれば裁断を行う。
これにより、樹脂成形シート３０が製造される。

（造形物４３）
次に、造形物４３について、図面を用いて説明する。造形物４３は、実施形態１と同様に第１の熱膨張層３１と第２の熱膨張層３２とを膨張させることで製造される。造形物４３では、図１２（ｂ）に示すように第１の熱膨張層３１は、上面に凸部３１ａを備え、第２の熱膨張層３２は、図１２（ｂ）に示す下方向に突出した凸部３２ａを備える。基材１１は、第１の面において、第１の熱膨張層３１の膨張に追従するように変形された凸部１１ａを有する。同様に基材１１は、第２の面において、第２の熱膨張層３２の膨張に追従するように変形された凸部１１ｃを有する。また、基材１１は、第１の凸部１１ａに対応する形状を有する凹部１１ｂと、第２の凸部１１ｃに対応する形状を有する凹部１１ｄとを有する。また、本実施形態では、熱変換材料は第１の熱膨張層３１と第２の熱膨張層３２内に含まれるため、造形物４３は熱変換層を備えない。

また、本実施形態の造形物４３でも、実施形態１と同様に基材１１の変形量は、第１の熱膨張層３１の発泡高さと比較して大きくしてもよい。第２の熱膨張層３２についても同様である。また、実施形態１と同様に、造形物４３の用途も任意であり、造形物４３は図示しないカラーインク層を備えてもよい。

（造形物４３の製造方法）
本実施形態では、第１の熱膨張層３１と第２の熱膨張層とが、熱変換層の機能も兼ねるため、実施形態１のフローチャート（図５）におけるステップＳ１及びステップＳ２を省略し、ステップＳ３の実施のみで造形物４３を製造することができる。

具体的には、樹脂成形シート３０を、表面が上側を向くように膨張装置５０へと搬送する。膨張装置５０では、搬送された樹脂成形シート３０へ照射部５１によって電磁波を照射する。その結果、第１の熱膨張層３１と第２の熱膨張層３２が発熱し、基材１１が軟化する。更に、第１の熱膨張層３１内で生じた熱により、熱膨張性材料が発泡、膨張する。その結果、樹脂成形シート３０の第１の熱膨張層３１が設けられた領域が膨張し、盛り上がる。第１の熱膨張層３１からの熱により軟化された基材１１は、図１２（ｂ）に示すように、第１の熱膨張層３１の膨張する力に引かれて変形する。第２の熱膨張層３２についても同様に、第２の熱膨張層３２内で生じた熱により、基材１１が軟化するとともに熱膨張性材料が発泡し、膨張する。これにより、基材を第２の熱膨張層３２の膨張する力に引かれるように変形させることができる。

このように本実施形態では、実施形態１と同様に、樹脂成形シート３０を容易に所望の形状に成形することができる。特に本実施形態では、第１の熱膨張層３１と第２の熱膨張層３２内に熱変換材料が含有されていることにより、熱変換層を形成する工程を省略することができ、更に容易に樹脂成形シート３０を容易に所望の形状に成形することができる。

なお、本実施形態に実施形態２の特徴を組み合わせ、第１の熱膨張層３１と第２の熱膨張層３２との少なくともいずれか一方を基材１１から剥離可能としてもよい。例えば、図１３（ａ）に示すように、樹脂成形シート３４は、基材１１と第１の熱膨張層３１との間に第１の中間層２１を備え、基材１１と第２の熱膨張層３２との間に第２の中間層２２を備える。次に、この樹脂成形シート３４において、第１の熱膨張層３１と第２の熱膨張層３２とを実施形態３と同様に膨張させ、基材１１を成形する。成形後、第１の中間層２１と第２の中間層２２とを基材１１から剥離することで、第１の熱膨張層３１と第２の熱膨張層３２とを基材１１から除去し、造形物４４を得ることができる。

本実施形態は上述した実施形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。
例えば、上述した実施形態１では、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを同時に膨張させる構成を例に挙げたが、これに限られない。第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３の一方を先に膨張させ、他方を後に膨張させることも可能である。例えば、図４に示す膨張装置５０を用いて第１の熱膨張層１２を膨張させ、基材１１の第１の面上に凸部１１ａを形成し、続いて第２の熱膨張層１３を膨張させ基材１１の第２の面上に凸部１１ｃを形成してもよい。実施形態２及び実施形態３についても同様である。この場合、実施形態２では、中間層を剥離する工程（ステップＳ２４）は、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを膨張させた後、行ってもよいし、一方の熱膨張層を膨張させた後にステップＳ２４を行い、他方の熱膨張層を膨張させた後に再度ステップＳ２４を行ってもよい。

また、上述した実施形態１では、膨張装置５０では、樹脂成形シート１０の一方の面から電磁波を照射する構成を例に挙げたが、これに限らず、膨張装置５０が、別の照射部５１を更に備え、樹脂成形シート１０の他方の面から（図４に示す下側から）も電磁波を照射してもよい。この構成では、樹脂成形シート１０の第１の面と第２の面に対して、各々の照射部から電磁波を照射し、同時に電磁波を照射することができる。これにより、第１の熱膨張層１２と第２の熱膨張層１３とを一括して膨張させることが可能である。実施形態２及び実施形態３についても同様である。

上述した実施形態１及び２では、造形物の製造方法において第１の熱変換層８１、第２の熱変換層８２を形成する構成を例に挙げたが、これに限られない。例えば、第１の熱変換層８１と、第２の熱変換層８２とを形成する工程を樹脂成形シートの製造方法中に行うことも可能である。この場合、例えば実施形態１の樹脂成形シート１０が、更に第１の熱変換層８１及び第２の熱変換層８２を備える。

上述した実施形態では、印刷装置で熱変換層を印刷し、膨張装置５０によって熱膨張層を膨張させる構成を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、印刷装置、膨張装置等がフレーム中に納められた造形物製造装置を利用することも可能である。

また、各実施形態において用いられている図は、いずれも各実施形態を説明するためのものである。従って、樹脂成形シートの各層の厚みが、図に示されているような比率で形成されると限定して解釈されることを意図するものではない。また、各実施形態において用いられている図では、樹脂成形シートの表面及び／又は裏面に設けられる熱変換層なども、説明のため強調して図示されている。このため、熱変換層などの厚みも図に示されているような比率で形成されると限定して解釈されることを意図するものではない。

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。

［付記］
［付記１］
樹脂からなる基材と、
熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、
熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、を備え、
前記第１の熱膨張層は、前記基材の第１の面上において、前記第１の熱膨張層によって前記基材を変形させる第１の領域に少なくとも設けられており、
前記第２の熱膨張層は、前記基材の第２の面上において、前記第２の熱膨張層によって前記基材を変形させる第２の領域に少なくとも設けられている、
ことを特徴とする樹脂成形シート。

［付記２］
前記第１の領域と前記第２の領域とは前記基材を介して対向しないように配置される、
ことを特徴とする付記１に記載の樹脂成形シート。

［付記３］
前記第１の熱膨張層と前記第２の熱膨張層との少なくともいずれか一方が、少なくとも部分的に前記基材から剥離可能に設けられている、
ことを特徴とする付記１又は２に記載の樹脂成形シート。

［付記４］
前記第１の熱膨張層と前記基材との間に設けられる第１の中間層と、前記第２の熱膨張層と前記基材との間に設けられる第２の中間層と、の少なくともいずれか一方を更に備え、
前記第１の中間層と前記基材との間の剥離強度は、前記第１の熱膨張層と前記第１の中間層との間の剥離強度より低くされ、前記第１の中間層と前記第１の熱膨張層とが前記基材から除去可能であり、
前記第２の中間層と前記基材との間の剥離強度は、前記第２の熱膨張層と前記第２の中間層との間の剥離強度より低くされ、前記第２の中間層と前記第２の熱膨張層とが前記基材から除去可能である、
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１つに記載の樹脂成形シート。

［付記５］
前記第１の熱膨張層と前記第２の熱膨張層との少なくともいずれか一方が、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を更に含む、
ことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１つに記載の樹脂成形シート。

［付記６］
電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含み、前記第１の領域において前記第１の熱膨張層上に設けられた第１の熱変換層と、
電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含み、前記第２の領域において前記第２の熱膨張層上に設けられた第２の熱変換層と、を更に備える、
ことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１つに記載の樹脂成形シート。

［付記７］
樹脂からなる基材の第１の面上に、熱膨張性材料を含む第１の熱膨張層を形成する第１の熱膨張層形成工程と、
前記基材の第２の面上に、熱膨張性材料を含む第２の熱膨張層を形成する第２の熱膨張層形成工程と、を有し、
前記第１の熱膨張層形成工程では、前記基材の第１の面上において、前記第１の熱膨張層によって前記基材を変形させる第１の領域に少なくとも前記第１の熱膨張層を形成し、
前記第２の熱膨張層形成工程では、前記基材の第２の面上において、前記第２の熱膨張層によって前記基材を変形させる第２の領域に少なくとも前記第２の熱膨張層を形成する、
ことを特徴とする樹脂成形シートの製造方法。

［付記８］
樹脂からなる基材と、
熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、
熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、
前記第１の熱膨張層上であって、前記基材を前記第１の熱膨張層を用いて変形させる第１の領域に設けられ、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含む第１の熱変換層と、
前記第２の熱膨張層上であって、前記基材を前記第２の熱膨張層を用いて変形させる第２の領域に設けられ、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含む第２の熱変換層と、を備え、
前記第１の領域において、前記第１の熱膨張層は膨張により隆起しており、前記基材が前記第１の熱膨張層に追従して変形しており、
前記第２の領域において、前記第２の熱膨張層は膨張により隆起しており、前記基材が前記第２の熱膨張層に追従して変形している、
ことを特徴とする造形物。

［付記９］
樹脂からなる基材と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、を備える樹脂成形シートを用い、
前記第１の熱膨張層の上であって、前記第１の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第１の領域上に、電磁波を熱に変換する第１の熱変換層を形成する第１の熱変換層形成工程と、
前記第２の熱膨張層の上であって、前記第２の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第２の領域上に、電磁波を熱に変換する第２の熱変換層を形成する第２の熱変換層形成工程と、
前記第１の熱変換層に電磁波を照射し、前記第１の熱膨張層を膨張させ、前記第１の領域において前記基材を変形させる第１の成形工程と、
前記第２の熱変換層に電磁波を照射し、前記第２の熱膨張層を膨張させ、前記第２の領域において前記基材を変形させる第２の成形工程と、
を有することを特徴とする造形物の製造方法。

［付記１０］
前記第１の熱膨張層と、前記第２の熱膨張層との少なくともいずれか一方は、前記基材に対して剥離可能に接着されており、
前記基材の成形後に、前記第１の熱膨張層と前記第２の熱膨張層との少なくともいずれか一方を除去する除去工程を更に有する、
ことを特徴とする付記９に記載の造形物の製造方法。

［付記１１］
樹脂からなる基材と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、を備える樹脂成形シートを用い、
前記第１の熱膨張層の上であって、前記第１の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第１の領域上に、電磁波を熱に変換する第１の熱変換層を形成する第１の熱変換層形成工程と、
前記第２の熱膨張層の上であって、前記第２の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第２の領域上に、電磁波を熱に変換する第２の熱変換層を形成する第２の熱変換層形成工程と、
前記樹脂成形シートの一方の面又は他方の面から電磁波を照射することによって、前記第１の熱変換層において熱を生じさせ、前記第１の熱膨張層を膨張させて前記第１の領域において前記基材を変形させるとともに、前記第２の熱変換層において熱を生じさせ、前記第２の熱膨張層を膨張させて前記第２の領域において前記基材を変形させる成形工程と、
を有することを特徴とする造形物の製造方法。

１０，２０，３０，３４・・・樹脂成形シート、１１・・・基材、１１ａ・・・第１の凸部、１１ｂ・・・第１の凹部、１１ｃ・・・第２の凸部、１１ｄ・・・第２の凹部、１２，３１・・・第１の熱膨張層、１２ａ，１３ａ，３１ａ，３２ｃ・・・凸部、１３，３２・・・第２の熱膨張層、２１・・・第１の中間層、２２・・・第２の中間層、４１，４２，４３，４４・・・造形物、５０・・・膨張装置、５１・・・照射部、５２・・・反射板、５３・・・温度センサ、５４・・・冷却部、５５・・・筐体、８１・・・第１の熱変換層、８２・・・第２の熱変換層

Claims (11)

1. 樹脂からなる基材と、
   熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、
   熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、を備え、
   前記第１の熱膨張層は、前記基材の第１の面上において、前記第１の熱膨張層によって前記基材を変形させる第１の領域に少なくとも設けられており、
   前記第２の熱膨張層は、前記基材の第２の面上において、前記第２の熱膨張層によって前記基材を変形させる第２の領域に少なくとも設けられている、
   ことを特徴とする樹脂成形シート。
2. 前記第１の領域と前記第２の領域とは前記基材を介して対向しないように配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形シート。
3. 前記第１の熱膨張層と前記第２の熱膨張層との少なくともいずれか一方が、少なくとも部分的に前記基材から剥離可能に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂成形シート。
4. 前記第１の熱膨張層と前記基材との間に設けられる第１の中間層と、前記第２の熱膨張層と前記基材との間に設けられる第２の中間層と、の少なくともいずれか一方を更に備え、
   前記第１の中間層と前記基材との間の剥離強度は、前記第１の熱膨張層と前記第１の中間層との間の剥離強度より低くされ、前記第１の中間層と前記第１の熱膨張層とが前記基材から除去可能であり、
   前記第２の中間層と前記基材との間の剥離強度は、前記第２の熱膨張層と前記第２の中間層との間の剥離強度より低くされ、前記第２の中間層と前記第２の熱膨張層とが前記基材から除去可能である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂成形シート。
5. 前記第１の熱膨張層と前記第２の熱膨張層との少なくともいずれか一方が、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の樹脂成形シート。
6. 電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含み、前記第１の領域において前記第１の熱膨張層上に設けられた第１の熱変換層と、
   電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含み、前記第２の領域において前記第２の熱膨張層上に設けられた第２の熱変換層と、を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の樹脂成形シート。
7. 樹脂からなる基材の第１の面上に、熱膨張性材料を含む第１の熱膨張層を形成する第１の熱膨張層形成工程と、
   前記基材の第２の面上に、熱膨張性材料を含む第２の熱膨張層を形成する第２の熱膨張層形成工程と、を有し、
   前記第１の熱膨張層形成工程では、前記基材の第１の面上において、前記第１の熱膨張層によって前記基材を変形させる第１の領域に少なくとも前記第１の熱膨張層を形成し、
   前記第２の熱膨張層形成工程では、前記基材の第２の面上において、前記第２の熱膨張層によって前記基材を変形させる第２の領域に少なくとも前記第２の熱膨張層を形成する、
   ことを特徴とする樹脂成形シートの製造方法。
8. 樹脂からなる基材と、
   熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、
   熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、
   前記第１の熱膨張層上であって、前記基材を前記第１の熱膨張層を用いて変形させる第１の領域に設けられ、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含む第１の熱変換層と、
   前記第２の熱膨張層上であって、前記基材を前記第２の熱膨張層を用いて変形させる第２の領域に設けられ、電磁波を熱に変換する電磁波熱変換材料を含む第２の熱変換層と、を備え、
   前記第１の領域において、前記第１の熱膨張層は膨張により隆起しており、前記基材が前記第１の熱膨張層に追従して変形しており、
   前記第２の領域において、前記第２の熱膨張層は膨張により隆起しており、前記基材が前記第２の熱膨張層に追従して変形している、
   ことを特徴とする造形物。
9. 樹脂からなる基材と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、を備える樹脂成形シートを用い、
   前記第１の熱膨張層の上であって、前記第１の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第１の領域上に、電磁波を熱に変換する第１の熱変換層を形成する第１の熱変換層形成工程と、
   前記第２の熱膨張層の上であって、前記第２の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第２の領域上に、電磁波を熱に変換する第２の熱変換層を形成する第２の熱変換層形成工程と、
   前記第１の熱変換層に電磁波を照射し、前記第１の熱膨張層を膨張させ、前記第１の領域において前記基材を変形させる第１の成形工程と、
   前記第２の熱変換層に電磁波を照射し、前記第２の熱膨張層を膨張させ、前記第２の領域において前記基材を変形させる第２の成形工程と、
   を有することを特徴とする造形物の製造方法。
10. 前記第１の熱膨張層と、前記第２の熱膨張層との少なくともいずれか一方は、前記基材に対して剥離可能に接着されており、
    前記基材の成形後に、前記第１の熱膨張層と前記第２の熱膨張層との少なくともいずれか一方を除去する除去工程を更に有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の造形物の製造方法。
11. 樹脂からなる基材と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第１の面に設けられた第１の熱膨張層と、熱膨張性材料を含み、前記基材の第２の面に設けられた第２の熱膨張層と、を備える樹脂成形シートを用い、
    前記第１の熱膨張層の上であって、前記第１の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第１の領域上に、電磁波を熱に変換する第１の熱変換層を形成する第１の熱変換層形成工程と、
    前記第２の熱膨張層の上であって、前記第２の熱膨張層を用いて前記基材を変形する第２の領域上に、電磁波を熱に変換する第２の熱変換層を形成する第２の熱変換層形成工程と、
    前記樹脂成形シートの一方の面又は他方の面から電磁波を照射することによって、前記第１の熱変換層において熱を生じさせ、前記第１の熱膨張層を膨張させて前記第１の領域において前記基材を変形させるとともに、前記第２の熱変換層において熱を生じさせ、前記第２の熱膨張層を膨張させて前記第２の領域において前記基材を変形させる成形工程と、
    を有することを特徴とする造形物の製造方法。

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