本发明涉及膨胀装置、立体图像形成系统、热膨胀性片材的膨胀方法以及计算机可读存储介质。
背景技术：
用于形成立体图像的技术已众所周知。例如，专利文献的日本特开昭64-28660号公报、日本特开2001-150812号公报公开了一种使用热膨胀性片材的立体图像形成方法。具体而言，在专利文献的日本特开昭64-28660号公报、日本特开2001-150812号公报所公开的方法中，在热膨胀性片材的背面上用具有优良光吸收特性的材料形成图案，并通过将光照射到形成的图案上进行加热。由此，形成有图案的热膨胀性片材的部分膨胀隆起而形成立体图像。
技术实现要素：
当因加热而膨胀时，热膨胀性片材有时会因热而变形。当热膨胀性片材变形时，形成在其上的立体图像也会扭曲，因而难以获得期望的立体图像。因此，要求在抑制热膨胀性片材变形的同时使热膨胀性片材膨胀。
本发明为了解决以上问题，其目的在于提供可在抑制热膨胀性片材变形的同时使热膨胀性片材膨胀的膨胀装置、立体图像形成系统、热膨胀性片材的膨胀方法以及程序。
本发明的一方式为一种膨胀装置，其特征在于，包括：设置部，其设置有热膨胀性片材；照射部，其用光照射设置在所述设置部上的所述热膨胀性片材；以及控制部，其执行以下处理：在通过由所述照射部用光照射设置在所述设置部上状态的所述热膨胀性片材而执行使所述热膨胀性片材膨胀的膨胀处理之后，在维持所述热膨胀性片材设置在所述设置部的状态下，由规定的冷却单元执行使所述热膨胀性片材冷却的冷却处理。
本发明的一方式为一种立体图像形成系统，其特征在于，包括：权利要求1所述的膨胀装置；以及印刷装置，其在所述热膨胀性片材的表面或背面印刷用于将由所述照射部照射的光转换为热的光热转换层；所述膨胀装置的所述控制部对由所述印刷装置印刷有所述光热转换层的所述热膨胀性片材执行所述膨胀处理和所述冷却处理。
本发明的一方式为一种热膨胀性片材的膨胀方法，由膨胀装置执行，其特征在于，包括：膨胀步骤，其通过在沿着热膨胀性片材的表面或者背面移动照射单元的同时使所述照射单元照射光，使所述热膨胀性片材膨胀；以及冷却步骤，其在执行所述膨胀步骤之后，冷却所述膨胀装置的内部。
本发明的一方式为一种计算机可读存储介质，存储计算机可执行的程序，其特征在于，所述程序使用于控制膨胀装置的所述计算机实现以下功能：使用于照射光的照射部沿着热膨胀性片材的表面或者背面移动；冷却所述膨胀装置的内部；在通过使所述照射部移动的同时使所述照射部照射光，执行用于使所述热膨胀性片材膨胀的膨胀处理之后，执行用于使所述膨胀装置的内部冷却的冷却处理。
附图说明
图1为本发明实施方式1所涉及的热膨胀性片材的剖视图。
图2为用于表示图1所示的热膨胀性片材背面的图。
图3为用于表示实施方式1所涉及的立体图像形成系统的简易结构图。
图4为用于表示实施方式1所涉及的终端装置结构的框图。
图5为用于表示实施方式1所涉及的印刷装置结构的立体图。
图6为用于表示实施方式1所涉及的膨胀装置结构的剖视图。
图7为用于表示在实施方式1中设置在托盘上的热膨胀性片材的图。
图8为用于表示实施方式1所涉及膨胀装置的控制基板结构的框图。
图9为用于表示在实施方式1中膨胀装置执行膨胀处理状态的图。
图10为用于表示在实施方式1中膨胀装置执行冷却处理状态的图。
图11为用于表示实施方式1中的立体图像形成处理流程的流程图。
图12a～12e为用于阶段性表示在图1所示的热膨胀性片材上形成立体图像的状态。
图13为用于表示由实施方式1所涉及的膨胀装置执行的处理流程的流程图。
图14为用于表示由实施方式2所涉及的膨胀装置执行的处理流程的流程图。
图15为用于表示在实施方式2中膨胀装置执行干燥处理状态的图。
图16为用于表示在实施方式2中膨胀装置执行换气处理状态的图。
图17a～17d为用于表示在本发明的变形例中按压互相对置的两边而设置在托盘中的热膨胀性片材的图。
图18a～18c为用于表示在本发明的变形例中按压至少互相对置的两角而设置在托盘中的热膨胀性片材的图
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，图中相同或相当的部分付与相同的符号。
(实施方式1)
<热膨胀性片材100>
图1表示用于由实施方式1所涉及的立体图像形成系统1形成立体图像的热膨胀性片材100的结构。热膨胀性片材100为通过预先选择的部分膨胀而形成立体图像的介质。立体图像是指在二维片材中通过片材中一部分朝向与片材垂直的方向膨胀而形成的三维图像。而且，“立体图像”表示造型物，并且造型物广泛地包括简单形状、几何学形状、文字等通常形状。并且，造型物也包括作为增添装饰形成的装饰物。装饰物是指通过视觉和/或触觉感知的美感。并且，“立体图像形成”不仅包括形成造型物，而且包括增添装饰(装饰物)。
如图1所示，热膨胀性片材100按照顺序包括基材101、热膨胀层102、墨水收纳层103。此外，图1表示在形成立体图像之前、即没有任何部分膨胀状态的热膨胀性片材100的剖面。
基材101为作为热膨胀性片材100基础的片状介质。基材101为用于支撑热膨胀层102和墨水收纳层103的支撑体，并且起到保持热膨胀性片材100强度的作用。例如，基材101可以使用通常的印刷用纸。或者，基材101的材质也可以是合成纸、帆布质地等的布、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)等塑料薄膜，并无特别限定。
热膨胀层102为层叠在基材101的上侧且通过加热到规定温度以上而膨胀的层。热膨胀层102包括粘接剂和分散配置在粘接剂内的热膨胀剂。粘接剂为醋酸乙烯酯类聚合物、丙烯酸类聚合物等热塑性树脂。热膨胀剂为将丙烷、丁烷等在低沸点气化的物质包裹在热塑性树脂的外壳中、且粒径约为5～50μm的热膨胀性微囊(微粉)。例如，当从80℃加热至120℃左右的温度时，热膨胀剂包含的物质会气化，并通过其压力而发泡和膨胀。通过这种方式，热膨胀层102会根据吸收的热量而膨胀。热膨胀剂也称为发泡剂。
墨水收纳层103为层叠在热膨胀层102的上侧且吸收收纳墨水的层。墨水收纳层103收纳喷墨式打印机所使用的印刷用墨水、激光式打印机所使用的印刷用墨粉、圆珠笔或钢笔的墨水、铅笔的石墨等。墨水收纳层103由用于使这些固着在表面上的优选材料形成。作为墨水收纳层103的材料例如可以使用喷墨用纸所用的通用材料。
图2表示热膨胀性片材100的背面。热膨胀性片材100的背面为热膨胀性片材100的基材101一侧的面且相当于基材101的背面。而热膨胀性片材100的表面为热膨胀性片材100的墨水收纳层103一侧的面且相当于墨水收纳层103的表面。
如图2所示，在热膨胀性片材100的背面上沿着其边缘部附有多个条形码b。条形码b为用于识别热膨胀性片材100的标识符，且为表示用于热膨胀性片材100形成立体图像的专用片材的信息。条形码b由后述的立体图像形成系统1的膨胀装置50读取并为用于在膨胀装置50中判断可否使用热膨胀性片材100的标识符。
<立体图像形成系统1>
下面，参照图3对用于在热膨胀性片材100形成立体图像(立体物或造形造型物)的立体图像系统1进行说明。如图3所示，立体图像形成系统(造形系统)1包括终端装置30、印刷装置40和膨胀装置50。
终端装置30为个人计算机、智能电话、平板电脑等信息处理装置且为用于控制印刷装置40和膨胀装置50的控制单元。如图4所示，终端装置30包括控制部31、存储部32、操作部33、显示部34、记录介质驱动部35和通信部36。这些各部由用于传递信号的总线连接。
控制部31包括cpu(centralprocessingunit，中央处理单元)、rom(readonlymemory，只读存储器)和ram(randomaccessmemory随机存取存储器)。在控制部31中，cpu读取存储在rom中的控制程序并在将ram用作工作存储器的同时控制终端装置30整体的动作。
存储部32为闪存器、硬盘等非易失性存储器，并存储由控制部31执行的程序或数据。具体而言，存储部32存储由印刷装置40印刷的彩色图像数据、表面发泡数据和背面发泡数据。
操作部33包括键盘、鼠标、按键、触控板、触摸屏等输入装置，并接收来自使用者的操作。使用者通过操作操作部33能够输入用于编辑彩色图像数据、表面发泡数据以及背面发泡数据的操作、对印刷装置40或膨胀装置50的操作等。
显示部34包括液晶显示屏、有机el(electroluminescence，电致发光)显示屏等显示装置和用于将图像显示在显示装置上的显示驱动装置。例如，显示部34显示彩色图像数据、表面发泡数据和背面发泡数据。而且，显示部34根据需要而显示用于表示印刷装置40或膨胀装置50的当前状态的信息。
记录介质驱动部35读取记录在移动式记录介质中的程序或者数据。移动式记录介质为cd(compactdisc，光盘)-rom、dvd(digitalversatiledisc，数字光盘)-rom、具有usb(universalserialbus，通用串行总线)规格的连接器的闪存等。例如，记录介质驱动部35从移动式记录介质中读取并获得彩色图像数据、表面发泡数据和背面发泡数据。
通信部36具备用于与包括印刷装置40和膨胀装置50的外部装置通信的接口。终端装置30经由柔性电缆、有线lan(localareanetwork，局域网)等有线或无线lan、bluetooth(注册商标)等无线而与印刷装置40以及膨胀装置50连接。通信部36则在控制部31的控制下按照这些规格中的至少一个通信规格而与印刷装置40和膨胀装置50通信。
<印刷装置40>
印刷装置40为用于在热膨胀性片材100的表面或者背面上印刷图像的印刷单元。印刷装置40为通过使墨水微滴化并以直接喷射的方式在被印刷介质上印刷图像的喷墨式打印机。
图5表示印刷装置40的详细结构。如图5所示，印刷装置40具备在与副扫描方向d1(y方向)正交的主扫描方向d2(x方向)上可往复移动的托架41，所述副扫描方向d1为输送热膨胀性片材100的方向。
在托架41上安装有用于执行印刷的印刷头42和收纳有墨水的墨盒43(43k、43c、43m、43y)。在墨盒43k、43c、43m、43y中分别收纳有黑色k、青色c、品红m和黄色y的颜色墨水。各色墨水从印刷头42的对应喷嘴喷出。
托架41被滑动自如地支撑在导轨44上，并被驱动带45夹持。通过电机45m的旋转驱动驱动带45，托架41连同印刷头42和墨盒43在主扫描方向d2上移动。
在框架47的下部且在与印刷头42对置的位置上设置有台板48。台板48在主扫描方向d2上延伸，并构成热膨胀性片材100输送路的一部分。在热膨胀性片材100的输送路上设置有供纸辊对49a(未图示下面的辊)和排纸辊对49b(未图示下面的辊)。供纸辊对49a和排纸辊对49b在副扫描方向d1上输送由台板48支撑的热膨胀性片材100。
印刷装置40经由柔性通信电缆46而与终端装置30连接。终端装置30经由柔性通信电缆46控制印刷头42、电机45m、供纸辊对49a和排纸辊对49b。具体而言，终端装置30控制供纸辊对49a和排纸辊对49b输送热膨胀性片材100。并且，终端装置30使电机45m旋转而使托架41移动，将印刷头42输送至主扫描方向d2的适当位置。
印刷装置40自终端装置30取得图像数据，并根据取得的图像数据执行印刷。具体而言，印刷装置40将取得的彩色图像数据、表面发泡数据和背面发泡数据作为图像数据。彩色图像数据为用于表示印刷在热膨胀性片材100表面上的彩色图像的数据。印刷装置40使印刷头42朝向热膨胀性片材100喷射青色c、品红m和黄色y的各色墨水，从而印刷彩色图像。
另一方面，表面发泡数据为表示在热膨胀性片材100的表面上发泡和膨胀部分的数据。背面发泡数据为表示在热膨胀性片材100的背面上发泡和膨胀部分的数据。印刷装置40使印刷头42朝向热膨胀性片材100喷射含有炭黑的黑色k的黑色墨水，从而印刷由黑色形成的浓淡图像(浓淡图案)。含有炭黑的黑色墨水为将电磁波转换为热的材料(例如碳等电磁波热转换材料)、即、将光转换为热的材料的一个示例。
<膨胀装置50>
膨胀装置50为一种膨胀单元，其用光(电磁波)照射热膨胀性片材100的表面或背面，使印刷在热膨胀性片材100的表面或背面上的浓淡图像发热，并使热膨胀性片材100中印刷有浓淡图像的部分膨胀。
图6示意地表示膨胀装置50的结构。在图6中，x方向相当于膨胀装置50的宽度方向，y方向相当于膨胀装置50的长边方向，z方向相当于垂直方向。x方向、y方向和z方向互相正交。如图6所示，膨胀装置50包括壳体51、插入部52、托盘53、换气部54、输送电机55、输送轨56、照射部60、冷却部64、条形码读取器65、电源基板69和控制基板70。
插入部52具备开闭式的门，且为用于将作为形成立体图像对象的热膨胀性片材100插入壳体51内部的机构。使用者打开插入部52，使托盘53滑动并将其拉到近侧后，以其表面或背面朝向上方的方式将热膨胀性片材100设置在托盘53上。此时，使用者将热膨胀性片材100设置在托盘53上，以使附有条形码b的热膨胀性片材100的端部位于里侧。然后，当将设置有热膨胀性片材100的托盘53返回壳体51内部，并关闭插入部52时，热膨胀性片材100会被配置在照射部60可用光照射的位置。
托盘53为用于将热膨胀性片材100设置在壳体51内适当位置的机构。托盘53作为设置热膨胀性片材100的设置单元(设置部)发挥作用。图7表示从上方(z方向)观察设置有热膨胀性片材100的托盘53。如图7所示，托盘53具备四角形状的固定构件57，并通过固定构件57从上方按压设置的热膨胀性片材100的四边边缘部而固定。并且，托盘53具备用于检测热膨胀性片材100的传感器，检测是否设置有热膨胀性片材100以及当设置有热膨胀性片材100时检测该热膨胀性片材100的尺寸。
换气部54设置在膨胀装置50中的里侧端部，并作为用于使膨胀装置50内部换气的换气单元发挥作用。换气部54具备至少一个排气风扇，并通过将壳体51内部的空气排出到外部而使壳体51的内部换气。壳体51内的空气由冷却部64从外部供给，并由换气部54排出到外部。换气部54通过将由冷却部64自外部供给的空气排出到外部，从而使壳体51内部的空气循环。
输送电机55例如为脉冲电力同步动作的步进电机，并作为使照射部60沿着热膨胀性片材100的表面或者背面移动的移动单元发挥作用。在壳体51的内部，在y方向上、即在与热膨胀性片材100的表面或背面平行的方向上设置有输送轨56。照射部60被安装在输送轨56上，以便能够沿着输送轨56移动。照射部60将伴随输送电机55旋转产生的驱动力作为动力源，在保持与热膨胀性片材100之间的距离为一定的同时，沿着输送轨56往复移动。
具体而言，照射部60在同热膨胀性片材100里侧端部对应的第一位置p1与同热膨胀性片材100近侧端部对应的第二位置p2之间往复移动。第一位置p1为照射部60的初始位置(原始位置)。当膨胀装置50不动作时，照射部60在第一位置p1待机。
第一位置p1为壳体51内与设置有插入部52一侧相反侧的位置，第二位置p2为壳体51内设置有插入部52一侧的位置。换句话说，第一位置p1是比第二位置p2更加远离膨胀装置50中的插入热膨胀性片材100一侧端部的位置。因此，照射部60的初始位置设置在与壳体51内的插入部52相反的一侧，当将热膨胀性片材100插入壳体51内时，使用者不会接触到照射部60。因此，使用者能够顺利地设置热膨胀性片材100。
照射部60为用于照射光的机构。照射部60作为用光照射配置在托盘53上的热膨胀性片材100的照射单元(照射部)发挥作用。如图6所示，照射部60包括灯加热器61、反射板62、温度传感器63、冷却部64和条形码读取器65。
灯加热器61例如包括卤素灯，并用近红外区域(波长为750～1400nm)、可见光区域(波长为380～750nm)或者中红外区域(波长为1400～4000nm)的光照射热膨胀性片材100。当用光照射印刷有由含有炭黑的黑色墨水生成的浓淡图像的热膨胀性片材100上时，同未印刷有浓淡图像的部分相比，印刷有浓淡图像的部分更为有效地将光转化为热。因此，热膨胀性片材100中印刷有浓淡图像的部分被主要加热，并且当热膨胀剂达到开始膨胀的温度时膨胀。
反射板62被配置成覆盖灯加热器61的上侧，并且为朝向热膨胀性片材100反射由灯加热器61照射的光的机构。温度传感器63为热电偶、热敏电阻等，并作为用于测量反射板62温度的测量单元发挥作用。
冷却部64设置在反射板62的上侧，并作为用于冷却膨胀装置50内部的冷却单元发挥作用。冷却部64包括至少一个供气风扇，并通过从膨胀装置50的外部将空气送至照射部60而冷却照射部60。具体而言，冷却部64从设置在冷却部64上部的供气口吸入膨胀装置50外部的空气，并将吸入的空气送至照射部60。由冷却部64吸入的空气被供给至反射板62，使得反射板62被空气冷却。并且，由冷却部64吸入的空气穿过照射部60被供给至膨胀装置50的内部，冷却包括设置在托盘53上的热膨胀性片材100的壳体51内的各部。
条形码读取器65作为用于读取附在热膨胀性片材100背面上的条形码b的读取单元发挥作用。当热膨胀性片材100以表面朝向上侧插入膨胀装置50时，条形码读取器65使用未图示的反射镜读取附在热膨胀性片材100背面上的条形码b。反射镜为被设置在托盘53里侧端部，并且用于能够使条形码读取器65从相反一侧读取条形码b的反射镜。而当热膨胀性片材100以背面朝向上侧的方式被插入膨胀装置50时，条形码读取器65则不使用反射镜而直接读取附在热膨胀性片材100背面上的条形码b。
膨胀装置50根据条形码读取器65是否能够读取条形码b，判断设置在托盘53上的介质是否能够在膨胀装置50中使用。当不是用于形成立体图像的专用片材的介质被插入膨胀装置50时，膨胀装置50可能不会正常工作。因此，当由条形码读取器65不能读取条形码b时，膨胀装置50不会开始照射部60的光照射处理。由此抑制膨胀装置50的误动作。
电源基板69包括电源ic(integratedcircuit，集成电路)等，产生必要的电源并供给至膨胀装置50内的各部。例如，换气部54、输送电机55、灯加热器61和冷却部64从电源基板69获得电力而动作。
控制基板70设置在配置于壳体51下部的基板上，并控制膨胀装置50各部的动作。如图8所示，控制基板70包括控制部71、存储部72、计时部73和通信部74。
控制部71包括cpu、rom和ram，并经由作为用于转送命令、数据的传输路径的系统总线与膨胀装置50的各部连接。cpu例如为微处理器等，且为用于执行各种处理、演算的中央演算处理部。在控制部71中，cpu读取存储在rom中的控制程序，并在将ram用作工作存储器的同时控制膨胀装置50整体的动作。
存储部72为闪存器、硬盘等非易失性存储器。存储部72存储由控制部71执行的程序或者数据以及由控制部71执行各种处理而生成或取得的数据。计时部73包括rtc(realtimeclock，实时时钟)等计时设备，并且在膨胀装置50的电源关闭期间也继续计时。
通信部74包括用于同终端装置30通信的接口。通信部74在控制部71的控制下利用有线或无线与终端装置30进行通信。例如，通信部74自终端装置30获得开始在终端装置30中由使用者输入的光照射处理的指示。并且通信部74将用于表示膨胀装置50当前状态的信息发送至终端装置30。
控制部71作为控制换气部54、输送电机55、照射部60和冷却部64动作的控制单元发挥作用。具体而言，控制部71执行用于使热膨胀性片材100膨胀的膨胀处理和用于冷却膨胀装置50内部的冷却处理。下面按照顺序进行说明。
<膨胀处理>
控制部71通过由照射部60用光照射设置于托盘53上的热膨胀性片材100而执行使热膨胀性片材100膨胀的膨胀处理。具体而言，控制部71在使照射部60照射光的同时利用输送电机55使照射部60移动，以便热膨胀性片材100被加热到规定温度以上，从而使热膨胀性片材100膨胀。
图9表示膨胀装置50执行膨胀处理的状态。在膨胀处理中，控制部71将电源电压供给至照射部60而点亮灯加热器61。此时，控制部71通过调整供给至照射部60的电源电压而使照射部60照射规定强度的光。然后，控制部71通过在使照射部60照射光的状态下驱动输送电机55，使照射部60以规定速度自第一位置p1朝向第二位置p2移动。此外，在膨胀处理中，换气部54和冷却部64未被驱动。
当照射部60照射光时，热膨胀性片材100中印刷有含有炭黑的浓淡图像的部分发热，当被加热至固定温度时膨胀。规定温度为热膨胀层102所含有的热膨胀剂开始膨胀的温度，例如从80℃至120℃程度的温度。规定温度和规定速度被预先设定为能够将热膨胀性片材100加热至规定温度以上的温度。
例如，由照射部60照射的光强度越高，则热膨胀性片材100接收的光越多，从而使得被进一步加热。并且，照射部60的移动速度越低，则照射时间越长，从而使得热膨胀性片材100被进一步加热。因此，通过调整由照射部60所照射的光强度和照射部60的移动速度中至少一方，能够调整付与热膨胀性片材100各部分的热量。
鉴于这种关系，规定强度和规定速度被设定为能够付与热膨胀性片材100足够热量的值。控制部71以规定的速度使以规定强度照射光的照射部60移动，从而将热膨胀性片材100中印刷有浓淡图像的部分加热至规定温度以上。由此热膨胀性片材100膨胀至对应于浓淡图像中黑色浓度的高度。
<冷却处理>
在执行了膨胀处理之后，控制部71在维持热膨胀性片材100设置在托盘53上的状态下，执行由冷却部64冷却热膨胀性片材100的冷却处理。
因膨胀处理使得包括热膨胀性片材100的壳体51内部含有较多的热。当热膨胀性片材100含有热时，其形状有时会弯曲变形。例如，热膨胀性片材100有时会因热膨胀性片材100所含的多个层的热特性的不同而弯曲成弓状，即，变弯。为了抑制这种热膨胀性片材100的弯曲，控制部71在执行了膨胀处理后通过驱动冷却部64而冷却壳体51的内部以及热膨胀性片材100。
图10表示膨胀装置50执行冷却处理的状态。紧接着膨胀处理之后，照射部60到达位于膨胀装置50近侧的第二位置p2。在冷却处理中，控制部71使输送电机55移动照射部60，并同时使冷却部64冷却膨胀装置50的内部。具体而言，控制部71停止向照射部60供给电源电压并熄灭灯加热器61。然后，控制部71驱动冷却部64使壳体51外部的空气供给至壳体51的内部。控制部71在使冷却部64冷却的状态下驱动输送电机55，使照射部60从第二位置p2朝向第一位置p1移动。
此时，控制部71驱动换气部54将壳体51内的空气排出到外部。如图10所示，通过这种方式驱动冷却部64和换气部54使由冷却部64从外部供给的空气流向膨胀装置50的里侧，并从换气部54排出到外部。
由于冷却部64被安装在照射部60上，因而随着照射部60一同移动。因此，通过使照射部60移动，并同时驱动冷却部64，能够将壳体51外部的空气较广地供给至壳体51的内部，从而能够均匀地冷却热膨胀性片材100的整体。通过这种方式，控制部71移动冷却部64，并同时在热膨胀性片材100的四边边缘部被固定在托盘53的状态下冷却执行膨胀处理后的热膨胀性片材100。由此，能够抑制热膨胀性片材100从托盘53被取下后发生弯曲。
<立体图像形成处理>
参照图11所示的流程图和图12a～12e所示的热膨胀性片材100的剖视图对由以上方式构成的立体图像形成系统1中执行的立体图像形成处理的流程进行说明。
第一，使用者准备形成立体图像前的热膨胀性片材100，经由终端装置30的操作部33，指定彩色图像数据、表面发泡数据和背面发泡数据。然后，以其表面朝向上侧的方式将热膨胀性片材100插入印刷装置40。印刷装置40在插入的热膨胀性片材100的表面上印刷光热转换层104(步骤s1)。光热转换层104为由将光转换为热的材料、具体而言由含有炭黑的黑色墨水形成的层。印刷装置40按照指定的表面发泡数据将含有炭黑的黑色墨水喷出到热膨胀性片材100的表面上。结果是，如图12a所示，在墨水收纳层103上形成光热转换层104。
第二，使用者以其表面朝向上侧的方式将印刷有光热转换层104的热膨胀性片材100插入膨胀装置50。膨胀装置50通过照射部60用光照射插入的热膨胀性片材100的表面(步骤s2)。印刷在热膨胀性片材100表面上的光热转换层104通过吸收照射的光而发热。结果是，如图12b所示，在热膨胀性片材100中印刷有光热转换层104的部分隆起膨胀。
第三，使用者以其表面朝向上侧的方式将表面被加热并膨胀的热膨胀性片材100插入印刷装置40。印刷装置40在插入的热膨胀性片材100的表面上印刷彩色墨水层105(步骤s3)。具体而言，印刷装置40按照指定的彩色图像数据将青色c、品红m和黄色y各墨水喷出到热膨胀性片材100的表面上。结果是，如图12c所示，在墨水收纳层103和光热转换层104上形成彩色墨水层105。
此外，当在彩色墨水层105中印刷黑色或灰色图像时，印刷装置40通过混合青色c、品红m和黄色y三色墨水或进一步使用不含有炭黑的黑色墨水形成。这避免形成有彩色墨水层105的部分在膨胀装置50中被加热。
第四，使用者将印刷有彩色墨水层105的热膨胀性片材100翻转，以其背面朝向上侧的方式插入膨胀装置50。膨胀装置50通过照射部60用光照射插入的热膨胀性片材100的背面，从背面加热热膨胀性片材100。通过这种方式，膨胀装置50使彩色墨水层105所含有的溶剂挥发，从而干燥彩色墨水层105(步骤s4)。通过干燥彩色墨水层105，使得在后续工序中热膨胀性片材100容易膨胀。
第五，使用者以其背面朝向上侧的方式将热膨胀性片材100插入印刷装置40。印刷装置40在插入的热膨胀性片材100的背面上印刷光热转换层106(步骤s5)。光热转换层106与印刷在热膨胀性片材100的光热转换层104同样为由将光转换为热的材料、具体而言由含有炭黑的黑色墨水形成的层。印刷装置40按照指定的背面发泡数据将含有炭黑的黑色墨水喷出到热膨胀性片材100的背面上。结果是，如图12d所示，在基材101的背面上形成光热转换层106。
第六，使用者以其背面朝向上侧的方式将印刷有光热转换层106的热膨胀性片材100插入膨胀装置50。膨胀装置50通过照射部60用光照射热膨胀性片材100的背面(步骤s6)。印刷在热膨胀性片材100背面上的光热转换层106通过吸收照射的光而发热。结果是，如图12e所示，在热膨胀性片材100中印刷有光热转换层106的部分隆起膨胀。
此外，为了便于理解，在图12a～12e中示出有光热转换层104和彩色墨水层105形成在墨水收纳层103上。但更为准确地说，由于彩色墨水和黑色墨水被吸收到墨水收纳层103的内部，因此是形成在墨水收纳层103中。
如上所述，通过在热膨胀性片材100中形成光热转换层104、106的部分膨胀，在热膨胀性片材100上形成彩色立体图像。光热转换层104、106随着其浓度越大的部分而越被大幅加热，因而会越加膨胀。因此，可以根据目标的高度调整光热转换层104、106的浓淡而获得各种形状的立体图像。
此外，也可以省略从表面加热和从背面加热热膨胀性片材100中的某一方。例如，当仅加热热膨胀性片材100的表面而使其膨胀时，省略图11中的步骤s5、s6。而当仅加热热膨胀性片材100的背面而使其膨胀时，省略图11中的步骤s1、s2。而且，也可以在s6中的用于从背面加热热膨胀性片材100的处理之后执行步骤s3中的彩色图像的印刷。
并且，当形成单色立体图像时，印刷装置40也可以在步骤s3中替代彩色图像而印刷单色图像。此时，在墨水收纳层103和光热转换层104上替代彩色墨水层105而形成基于黑色墨水的层。
下面，参照图13所示的流程图对在步骤s2、s6中由膨胀装置50执行的处理详细进行说明。
在步骤s2中，使用者以其表面朝向上侧的方式将热膨胀性片材100设置在托盘53上并插入膨胀装置50中。而且，在步骤s6中，使用者以其背面朝向上侧的方式将热膨胀性片材100设置在托盘53上并插入膨胀装置50中。然后，操作终端装置30的操作部33并输入使热膨胀性片材100膨胀的指示。当膨胀装置50的控制部71从终端装置30接收到使用者以这种方式输入的指示时，开始图13所示的处理。
当开始处理时，控制部71判断热膨胀性片材100是否被正确地设置(步骤s11)。具体而言，控制部71经由设置在托盘53上的传感器判断热膨胀性片材100是否设置在托盘53上的适当位置。
当热膨胀性片材100未被正确设置时(步骤s11：否)时，控制部71则将处理停留在步骤s11。此时，控制部71通过发出警告，向使用者通知热膨胀性片材100未被正确设置，并要求使用者正确设置热膨胀性片材100。
当热膨胀性片材100被正确设置时(步骤s11：是)，控制部71判断是否经由条形码读取器65已经读取附在热膨胀性片材100背面上的条形码b(步骤s12)。条形码b为用于判断可否使用热膨胀性片材100的标识符，且被设置在设于托盘53上的热膨胀性片材100里侧的端部。
当没能读取附在热膨胀性片材100的条形码b时(步骤s12：否)，控制部71则使处理返回s11。此时，控制部71通知使用者热膨胀性片材100不能使用，并要求使用者将热膨胀性片材100更换为适当的片材。
当能够读取条形码b时(步骤s12：是)，控制部71执行预热(步骤s13)。预热是指膨胀装置50开始主要工作前预备加热照射部60的处理。具体而言，控制部71点亮灯加热器61，并在将照射部60加热至预先设定的温度后，驱动冷却部64以冷却照射部60。
当执行预热后，控制部71执行膨胀处理(步骤s14)。具体而言，控制部71点亮灯加热器61并使照射部60照射规定强度的光。然后，如图9所示，控制部71驱动输送电机55使以规定强度照射光的照射部60以规定速度从第一位置p1朝向第二位置p2移动。由此，控制部71将热膨胀性片材100中印刷有浓淡图像的部分加热至规定温度以上，使热膨胀性片材100膨胀。步骤s14为膨胀步骤的一个示例。
在执行膨胀处理后，控制部71执行冷却处理(步骤s15)。具体而言，控制部71熄灭灯加热器61以使照射部60停止光的照射，并驱动冷却部64。然后，如图10所示，控制部71在冷却部64冷却的状态下驱动输送电机55，使照射部60从第二位置p2朝向第一位置p1移动。由此，控制部71使在膨胀处理中被加热的热膨胀性片材100冷却，抑制热膨胀性片材100弯曲。步骤s15为冷却步骤的一个示例。
如上所述，实施方式1所涉及的膨胀装置50为通过使照射部60沿着热膨胀性片材100移动的同时并使照射部60用光照射以使热膨胀性片材100膨胀的装置，并在执行热膨胀性片材100的膨胀处理后，执行膨胀装置50内部的冷却处理。由于能够在膨胀处理后执行冷却处理，冷却在膨胀处理中被加热的热膨胀性片材100，因而能够抑制热膨胀性片材100弯曲变形。
尤其是，实施方式1所涉及的膨胀装置50不是使热膨胀性片材100移动的方式，而是以移动照射部60的方式加热热膨胀性片材100。因此，在执行膨胀处理后，以移动照射部60并用光照射这种简便的方法就能够冷却热膨胀性片材100。
并且，实施方式1所涉及的膨胀装置50在使照射部60从第一位置p1朝向第二位置p2移动时执行膨胀处理，并在使照射部60从第二位置p2朝向第一位置p1移动时执行冷却处理。通过这种方式，由于膨胀装置50在第一位置p1与第二位置p2之间使照射部60往复一回期间，执行膨胀处理和冷却处理，因而能够有效地执行膨胀处理和冷却处理。
(实施方式2)
下面对本发明的实施方式2进行说明。在实施方式2中，对与同实施方式1同样结构省略其说明。
在实施方式1中，膨胀装置50执行用于使热膨胀性片材100膨胀的膨胀处理和用于冷却膨胀装置50内部的冷却处理。而在实施方式2中，除去膨胀处理和冷却处理以外，膨胀装置50还执行用于使热膨胀性片材100干燥的干燥处理和用于使膨胀装置50内部换气的换气处理。
图14表示由实施方式2所涉及的膨胀装置50执行的处理流程。与图13同样，在以其表面或背面朝向上侧的方式将热膨胀性片材100插入膨胀装置50的状态下，当经由终端装置30从使用者接收到使热膨胀性片材100膨胀的指示后开始图14所示的处理。此外，由于图14中的步骤s21～s23的处理与图13中的步骤s11～s13的处理相同，因而省略其说明。
<干燥处理>
当在步骤s23中执行预热后，控制部71执行干燥处理(步骤s24)。在干燥处理中，控制部71通过利用输送电机55移动照射部60并使照射部60用光照射，以便热膨胀性片材100维持在小于规定温度，干燥热膨胀性片材100。步骤s24为干燥步骤的一个示例。
例如，当在印刷装置40中涂布的墨水未充分干燥时，或因周围环境等因素，热膨胀性片材100有时包含水分。当热膨胀性片材100包含较多的水分时，当使热膨胀性片材100膨胀时，热膨胀性片材100不会被加热至所需要的温度，从而使热膨胀性片材100难以膨胀至期望的高度。为了抑制这种情况并使热膨胀性片材100精确地膨胀，膨胀装置50在执行热膨胀性片材100的膨胀处理之前，执行热膨胀性片材100的干燥处理。
图15表示膨胀装置50执行干燥处理的状态。在干燥处理中，控制部71向照射部60供给电源电压以点亮灯加热器61。此时，控制部71通过调整向照射部60供给的电源电压，使照射部60照射第一强度的光。然后，控制部71在使照射部60照射光的状态下通过驱动输送电机55，使照射部60以规定速度从第一位置p1朝向第二位置p2以第一速度移动。此外，在干燥处理中不驱动换气部54和冷却部64。
当由照射部60用光照射时，热膨胀性片材100中印刷有含有炭黑的浓淡图像的部分会发热。在干燥处理中，控制部71不使热膨胀性片材100膨胀而使其干燥。因此，第一强度和第一速度被预先设定为使热膨胀性片材100维持在小于热膨胀剂开始膨胀的规定温度，换句话说，不将热膨胀性片材100加热至规定温度以上。
例如，由照射部60照射的光强度越高，则热膨胀性片材100接收的光越多，从而被进一步加热。而且，照射部60的移动速度越低，则照射时间越长，从而使得热膨胀性片材100被进一步加热。因此，通过调整由照射部60照射的光强度和照射部60的移动速度中至少一方，能够调整施加到热膨胀性片材100各部分的热量。
鉴于这种关系，第一强度和第一速度被设定为能够施加使热膨胀性片材100不膨胀程度热量的值。控制部71通过使以第一强度照射光的照射部60以第一速度移动，将热膨胀性片材100维持在小于规定温度的温度。由此，使热膨胀性片材100所含有的水分蒸发而干燥。
<换气处理>
在执行干燥处理之后，控制部71执行换气处理(步骤s25)。在换气处理中，控制部71通过输送电机55使照射部60移动，并使换气部54对膨胀装置50内部进行换气。步骤s25为换气步骤的一个示例。
通过干燥处理，壳体51内的空气含有自热膨胀性片材100蒸发的水分。为了除去这种壳体51内的水分，控制部71在执行干燥处理之后，通过驱动换气部54而对壳体51内部进行换气。
图16表示膨胀装置50执行换气处理的状态。在换气处理中，换气部54在干燥处理中在照射部60沿着热膨胀性片材100移动后的回路中，通过朝向照射部60移动的方向输送膨胀装置50内部的空气并排出到膨胀装置50的外部，对膨胀装置50内部进行换气。具体而言，紧接着干燥处理之后，照射部60到达作为膨胀装置50近侧的第二位置p2。在换气处理中，控制部71停止向照射部60供给电源电压并熄灭灯加热器61。然后，控制部71驱动换气部54使壳体51内的空气排出到外部。控制部71在使换气部54换气的状态下驱动输送电机55，使照射部60从第二位置p2朝向第一位置p1移动。
在干燥处理中，由于照射部60从第一位置p1朝向第二位置p2移动，自热膨胀性片材100蒸发的水分较多地包含比照射部60靠里侧。由于换气部54设置在膨胀装置50里侧的端部，从而能够有效地除去包含比照射部60靠里侧的水分。尤其是由于通过使照射部60自近侧朝向里侧移动，能够朝向里侧输送壳体51内的空气，因而能够有效地从设置在里侧端部的换气部54进行换气。
<膨胀处理>
在执行换气处理之后，控制部71执行膨胀处理(步骤s26)。实施方式2中的膨胀处理与实施方式1中的膨胀处理相同。步骤s26为膨胀步骤的一个示例。
具体而言，控制部71点亮灯加热器61并使照射部60照射第二强度的光。然后，如图9所示，控制部71通过驱动输送电机55，使以第二强度照射光的照射部60以第二速度从第一位置p1朝向第二位置p2移动。由此，控制部71将热膨胀性片材100中印刷有浓淡图像的部分加热至规定温度以上，使热膨胀性片材100膨胀。
这里，由于同干燥处理相比，用更多的光照射热膨胀性片材100，因而第二强度被设定为大于干燥处理中的第一强度的值。作为一个示例，第二强度被设定为第一强度的两倍到三倍程度的强度。而且，第二强度被设定为大于第一强度的值，或替代替将第二速度设定为小于干燥处理中的第一速度的值。作为一个示例，第二速度被设定为第一速度的一半至三分之一程度的速度。由于第二速度被设定为小于第一速度的值，使得与干燥处理相比，照射部60的移动时间变长，从而能够用更多的光照射热膨胀性片材100。
<冷却处理>
在执行膨胀处理之后，控制部71执行冷却处理(步骤s27)。实施方式2中的冷却处理与实施方式1中的冷却处理相同。步骤s27为冷却处理步骤的一个示例。
具体而言，控制部71熄灭灯加热器61并使照射部60停止光的照射，并且驱动冷却部64。然后，如图10所示，控制部71在冷却部64进行冷却的状态下驱动输送电机55，使照射部60从第二位置p2朝向第一位置p1移动。由此，控制部71使膨胀处理中被加热的热膨胀性片材100冷却，从而抑制热膨胀性片材100弯曲。
如上所述，实施方式2所涉及的膨胀装置50在执行热膨胀性片材100的膨胀处理之前，执行干燥处理和换气处理。通过在膨胀处理之前执行干燥处理，能够抑制在膨胀处理中难以加热热膨胀性片材100，从而能够精确地使膨胀性片材100膨胀。而且，通过在干燥处理后执行换气处理，能够从膨胀装置50内部除去因干燥处理而从热膨胀性片材100蒸发的水分。
并且，实施方式2所涉及的膨胀装置50在使照射部60从第一位置p1朝向第二位置p2移动时执行干燥处理，在使照射部60从第二位置p2朝向第一位置p1移动时执行换气处理，在使照射部60从第一位置p1朝向第二位置p2移动时执行膨胀处理，在使照射部60从第二位置p2朝向第一位置p1移动时执行冷却处理。如上所述，膨胀装置50在第一位置p1与第二位置p2之间使照射部60往复两次期间，执行干燥处理、换气处理、膨胀处理和冷却处理，因而能够有效地执行这四种处理。
(变形例)
尽管以上对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式为一个示例，并非将本发明的适用的范围限定于此。即，本发明的实施方式可用于各种应用，并且所有实施方式包含在本发明的范围中。
例如，在上述实施方式中，控制部71在使照射部60从第一位置p1朝向第二位置p2移动时，或者使照射部60从第二位置p2朝向第一位置p1移动时分别执行干燥处理、换气处理、膨胀处理和冷却处理。但在本发明中，控制部71并不限于仅在去路或回路执行这些处理，如果需要，为了执行各种处理，也可以使照射部60在第一位置p1与第二位置p2之间往复一次或多次。
而且，执行干燥处理、换气处理、膨胀处理和冷却处理的次数或顺序并不限于上述实施方式说明的内容。例如，控制部71既可以在膨胀处理后执行换气处理，也可以省略干燥处理或换气处理。
在上述实施方式中，当由输送电机55使照射部60从第二位置p2返回第一位置p1时，控制部71执行冷却处理。但在对本发明中，控制部71只要在膨胀处理后能够冷却包含热膨胀性片材100的膨胀装置50内部，也可以在照射部60不移动时执行冷却处理。
在上述实施方式中，冷却部64安装在照射部60上，并同照射部60一起移动。但在本发明中，冷却部64只要能够冷却包含热膨胀性片材100的膨胀装置50内部，也可以设置在照射部60以外的部位。而且，在上述实施方式中，换气部54设置在膨胀装置50里侧的端部。但在本发明中，换气部54只要能够对膨胀装置50的内部进行换气，也可以设置在其他部位。
在上述实施方式中，照射部60的初始位置(原始位置)为膨胀装置50的里侧。但是，照射部60的初始位置也可以为膨胀装置50的近侧。当照射部60的初始位置为膨胀装置50的近侧时，可以通过将第一位置p1与第二位置p2之间的位置关系颠倒而以与上述实施方式同样进行说明。
如图7所示，在上述实施方式中，托盘53被构成为由固定构件57按压热膨胀性片材100的四边。但在本发明中，托盘53只要能够固定热膨胀性片材100，也可以不按压四边的全部。例如，如图17a、17b所示，托盘53也可以被构成为利用两个棒状的固定构件57按压相互对置的两边。或者如图17c、17d所示，托盘53也可以被构成为利用两个点状的固定构件57按压相互对置的两边。如上所述，托盘53也可以被构成为按压热膨胀性片材100的四边中至少相互对置的两边。
进而，如图18a所示，托盘53也可以被构成为利用四个点状的固定构件57按压热膨胀性片材100的四边。或者，如图18b、18c所示，托盘53也可以被构成为利用两个点状的固定构件57按压热膨胀性片材100四角中相互对置的两角。相互对置的两角是指在长方形状的热膨胀性片材100中用对角线连接的两角。如上所述，托盘53也可以被构成为按压热膨胀性片材100四角中至少相互对置的两角。
在上述实施方式中，热膨胀性片材100包括基材101、热膨胀层102和墨水收纳层103。但在本发明中，热膨胀性片材100的结构并不限于此。例如，热膨胀性片材100也可以不包括墨水收纳层103。或者热膨胀性片材100也可以在基材101与热膨胀层102之间或者热膨胀层102与墨水收纳层103之间设置由其他任意材料构成的层。
在上述实施方式中，终端装置30、印刷装置40和膨胀装置50分别为独立的装置。但在本发明中，可以是终端装置30、印刷装置40和膨胀装置50中至少任两个为一体。
印刷装置40的印刷方式并不限于喷墨式。例如，可以是印刷装置40为激光式打印机，并利用墨粉和显影剂印刷图像。并且，光热转换层104、106只要是容易将光转换为热的材料，也可以由含有炭黑的黑墨水以外的材料形成。此时，光热转换层104、106也可以由印刷装置40以外的单元形成。
在上述实施方式中，膨胀装置50的控制部71包括cpu，并通过cpu的功能执行用于使热膨胀性片材100干燥的干燥处理、用于对膨胀装置50内部进行换气的换气处理、用于使热膨胀性片材100膨胀的膨胀处理和用于冷却膨胀装置50内部的冷却处理。但在本发明所涉及的膨胀装置50中，控制部71也可以代替cpu而包括例如：asic(applicationspecificintegratedcircuit，应用型专用集成电路)、fpga(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)、或者各种控制电路等的专用硬件，专用硬件可以分别执行干燥处理、换气处理、膨胀处理和冷却处理。在这种情况下，可以用个别的硬件执行各处理，也可以综合各处理而由单一的硬件执行。并且在各处理中，一部分由专用的硬件执行，而另一部分则由软件或固件执行。
此外，当然能够提供预先包括用于实现本发明所涉及功能的结构的膨胀装置，也可以通过程序的应用而使用于控制膨胀装置的计算机实现上述实施方式所例示的膨胀装置50的各功能结构。即，可以应用用于实现上述实施方式所例示的膨胀装置50的各种功能结构的程序，使得用于控制现有信息处理装置等的cpu等能够执行。
这种程序的应用方法为任意。例如，可以将程序存储在例如软盘、cd(compactdisc)-rom、dvd(digitalversatiledisc)-rom、存储卡等计算机可读的存储介质中并应用。进而，也可以将程序与载波重叠，并经由互联网等通信介质应用。例如，也可以将程序公布在通信网络上的公布板(bbs:bulletinboardsystem，公告牌系统)上发送。也可以被构成为通过启动该程序，并在os(operatingsystem，操作系统)的控制下，与其他应用程序同样执行，从而执行上述处理。
尽管以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限于特定的实施方式，本发明包括申请权利要求书所述的发明及其等同的范围。