JP6801254B2 - 画像形成装置、立体画像の造形方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、立体画像の造形方法及びプログラムに関する。

従来から、３次元の立体物を造形する手法として、インクジェット法、溶融物堆積法、ラピッド・プロトタイピイング法、インクジェットバインダ法、光造形法、及び粉末焼結法などが知られている。

例えば特許文献１には、インクジェット法において、造形材料の積層と積層済みの造形材料の表面へのインク塗布とを順次行いながら立体物を造形することで、立体物の造形完了と同時に立体物の表面への印刷も完了させる技術が開示されている。

しかしながら、上述したような従来技術では、印刷部分を見る角度によっては、印刷が施された印刷部分の下地の形状の影響で、印刷部分の下地が見えてしまうため、印刷部分に色抜け、筋、色ムラ、及び点などのノイズが生じてしまい、印刷部分の色再現性が低下してしまう場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、色再現性の低下を防止した立体画像を造形させることを可能とする画像形成装置、立体画像の造形方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる画像形成装置は、立体画像の画素毎の高さを示す高さ情報を生成する高さ情報生成部と、前記立体画像の表面部の画素毎の色を示す色情報を生成する色情報生成部と、前記高さ情報に基づき、前記立体画像の形状の側面の傾斜角が、θ＝ｔａｎ ^−１ （積層される造形剤の画素の径／前記立体画像の解像度の逆数）とならない場合、前記傾斜角が略ｔａｎ ^−１ （積層される造形剤の画素の径／前記立体画像の解像度の逆数）度となるように、画素を削除して前記高さ情報を補正する補正部と、前記補正後の高さ情報と前記色情報とに基づいて、前記色情報が示す色の画素で前記表面部が覆われた前記立体画像を造形するための層毎の画素の配置を示す層情報を生成する層情報生成部と、前記層情報に基づいて記録媒体上に造形剤による画素を積層させ、前記立体画像を造形する造形部と、を備える。

本発明によれば、色再現性の低下を防止した立体画像を造形させることを可能とするという効果を奏する。

図１は、本実施形態のインクジェット記録装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 図２は、本実施形態のコントローラのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図３は、本実施形態のヘッドユニットの機械的構成の一例を示す模式図である。 図４は、本実施形態のインクジェット記録装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図５は、本実施形態の色情報の一例を示す図である。 図６は、本実施形態の色情報の一例を示す図である。 図７は、本実施形態の高さ情報の一例を示す図である。 図８は、本実施形態の層情報の生成手法の一例を示す説明図である。 図９は、本実施形態の高さ情報の一例を示す図である。 図１０は、本実施形態の高さ情報の補正手法の一例を示す説明図である。 図１１は、比較例の層情報の一例を示す図である。 図１２は、本実施形態の立体画像の造形手法の一例の説明図である。 図１３は、本実施形態の立体画像の造形手法の一例の説明図である。 図１４は、本実施形態の立体画像の造形手法の一例の説明図である。 図１５は、本実施形態の立体画像の造形手法の一例の説明図である。 図１６は、本実施形態の立体画像の造形手法の一例の説明図である。 図１７は、本実施形態の立体画像の造形手法の一例の説明図である。 図１８は、本実施形態の立体画像の造形手法の一例の説明図である。 図１９は、本実施形態の立体画像の造形手法の一例の説明図である。 図２０は、本実施形態の出力物の生産処理の手順の流れの一例を示すフローチャートである。 図２１は、図２０に示すフローチャートのステップＳ１１１の造形処理の一例を示すフローチャートである。 図２２は、変形例１のヘッドユニットの機械的構成の一例を示す模式図である。 図２３は、変形例２のインクジェット記録装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図２４は、変形例３のインクジェット記録装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 図２５は、変形例４の立体画像の形状の造形手法の一例の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる画像形成装置、立体画像の造形方法及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。以下では、画像形成装置として、記録媒体に対し、造形剤として紫外線硬化インク（活性エネルギー線硬化インク）をピエゾ方式のインクジェットヘッドから吐出することにより、記録媒体上に立体画像を造形（形成）するインクジェット記録装置を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。

なお、記録媒体は、立体画像を造形可能であればどのような媒体であってもよく、例えば、記録紙、キャンバス、フィルム、金属、ガラス、木材、及びダンボールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、造形剤は、紫外線硬化インクに限定されるものでなく、積層完了後に造形剤同士が混ざらずかつ形状安定性が得られる造形剤であればどのようなものであってもよい。また、造形剤は、積層時に液状又はゲル状であってもよい。また、造形剤は、自然又は熱により軟化又は硬化するインクであってもよい。

図１は、本実施形態のインクジェット記録装置１の概略構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、インクジェット記録装置１は、エンジン１０と、コントローラ１００（情報処理装置の一例）と、を備える。

エンジン１０は、記録媒体上に立体画像を造形（形成）するものである。具体的には、エンジン１０が備えるヘッドユニット１５から紫外線硬化インクを吐出して記録媒体上に積層させていくことにより、記録媒体上に立体画像を造形する。

コントローラ１００は、記録媒体上に立体画像を造形（形成）させるための制御を行うものである。具体的には、コントローラ１００は、立体画像を造形するための情報を生成し、生成した情報に基づいてエンジン１０に立体画像を造形させる。

図２は、本実施形態のコントローラ１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、コントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの制御装置１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの主記憶装置１０２と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置１０３と、ディスプレイなどの表示装置１０４と、タッチパネルやキースイッチなどの入力装置１０５と、通信インタフェースなどの通信装置１０６と、を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。

図３は、本実施形態のヘッドユニット１５の機械的構成の一例を示す模式図である。図３に示すように、ヘッドユニット１５は、インクジェットヘッド１４と、紫外線照射装置１３と、を有する。

インクジェットヘッド１４は、記録媒体１６に対し、紫外線硬化インクを吐出するノズル列１１を有する。図３では、ノズル列１１が、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを吐出するノズル１１Ｗ、クリアー（ＣＬ）の紫外線硬化インクを吐出するノズル１１ＣＬ、イエロー（Ｙ）の紫外線硬化インクを吐出するノズル１１Ｙ、マゼンタ（Ｍ）の紫外線硬化インクを吐出するノズル１１Ｍ、シアン（Ｃ）の紫外線硬化インクを吐出するノズル１１Ｃ、及びブラック（Ｋ）の紫外線硬化インクを吐出するノズル１１Ｋで構成されている場合を例示しているが、ノズル列１１の構成は、これに限定されるものではない。例えば、ノズル列１１は、ノズル１１ＣＬを含まなくてもよい。また、ノズル１１Ｗ、ノズル１１ＣＬ、ノズル１１Ｙ、ノズル１１Ｃ、ノズル１１Ｍ、及びノズル１１Ｋの数は、それぞれ１つ以上であれば、いくつであってもよい。

なお、詳細は後述するが、紫外線硬化インクのうち、ホワイト（Ｗ）及びクリアー（ＣＬ）は、立体画像の形状の造形に用いられ、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びブラック（Ｋ）は、立体画像の色の形成に用いられる。

紫外線照射装置１３は、インクジェットヘッド１４により記録媒体１６上に積層された紫外線硬化インク１２に対し、紫外線である硬化光１３ｂを照射する照射部１３ａを有する。記録媒体１６上に積層された紫外線硬化インク１２は、紫外線照射装置１３から照射される硬化光１３ｂにより、硬化される。

本実施形態では、記録媒体１６が矢印Ｂ方向（副走査方向）で搬送される。そして記録媒体１６が所定位置まで搬送されると、記録媒体１６の搬送が停止され、記録媒体１６に対するインクジェットヘッド１４による紫外線硬化インクの吐出が開始される。

具体的には、ヘッドユニット１５は、矢印Ａ方向（副走査方向）に移動しながら、副走査方向と直交する主走査方向を往復移動し、記録媒体１６（詳細には、記録媒体１６の描画領域）に対し、インクジェットヘッド１４から紫外線硬化インクを吐出させるとともに、紫外線照射装置１３から硬化光１３ｂを照射させる。

ヘッドユニット１５は、記録媒体１６に対し、１層分の紫外線硬化インクを積層させると、元の位置に移動し、ｎ（ｎ≧２）層分の紫外線硬化インクを積層させるまで、上述した動作を繰り返す。

そして、記録媒体１６に対し、ｎ層分の紫外線硬化インクが積層され、立体画像が造形されると、記録媒体１６の矢印Ｂ方向での搬送が再開され、立体画像が造形された記録媒体１６がインクジェット記録装置１から出力される。

但し、ヘッドユニット１５の吐出動作は、上記方式に限定されるものではない。例えば、ヘッドユニット１５を固定した状態で、記録媒体１６（詳細には、記録媒体１６を固定したテーブルユニット等）を矢印Ｂ方向に搬送しながら、副走査方向と直交する主走査方向を往復移動させ、ヘッドユニット１５は、記録媒体１６に対し、インクジェットヘッド１４から紫外線硬化インクを吐出させるとともに、紫外線照射装置１３から硬化光１３ｂを照射させるようにしてもよい。この場合、記録媒体１６に対し、１層分の紫外線硬化インクが積層されると、記録媒体１６を元の位置に搬送し、ｎ（ｎ≧２）層分の紫外線硬化インクを積層させるまで、上述した動作が繰り返される。

図４は、本実施形態のインクジェット記録装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、インクジェット記録装置１は、画像データ取得部２０１と、色情報生成部２０３と、高さ情報生成部２０５と、補正部２０７と、層情報生成部２０９と、搬送制御部２１１と、移動制御部２１３と、造形部２１５と、を含む。

画像データ取得部２０１は、例えば、制御装置１０１、主記憶装置１０２、及び通信装置１０６などにより実現できる。色情報生成部２０３、高さ情報生成部２０５、補正部２０７、層情報生成部２０９、及び搬送制御部２１１は、例えば、制御装置１０１及び主記憶装置１０２などにより実現できる。移動制御部２１３及び造形部２１５は、例えば、ヘッドユニット１５などにより実現できる。

画像データ取得部２０１は、立体画像の画像データを取得する。立体画像の画像データは、例えば、立体画像で再現される（立体画像のモデルとなる）立体物を撮像した画像データが挙げられる。例えば、立体画像で再現される立体物が絵画であれば、立体画像の画像データは、当該絵画を撮像した画像データが挙げられる。

なお、画像データ取得部２０１は、ＰＣ（Personal Computer）などの外部装置から立体画像の画像データを取得してもよいし、補助記憶装置１０３などに記憶しておいた立体画像の画像データを取得してもよい。本実施形態では、立体画像の画像データがＲＧＢの画像データである場合を例に取り説明するが、これに限定されるものではない。

色情報生成部２０３は、画像データ取得部２０１により取得された立体画像の画像データに基づいて、立体画像の画素毎の色を示す色情報を生成する。例えば、色情報生成部２０３は、画像データ取得部２０１により取得されたＲＧＢの画像データをＣＭＹＫの画像データに色変換することで、色情報を生成する。なお、ＲＧＢからＣＭＹＫへの色変換（色空間変換）は、公知技術を用いればよい。但し、生成された色情報は、立体画像の造形に使用されるため、立体画像の造形に特有の処理を追加してもよい。

図５及び図６は、本実施形態の色情報の一例を示す図である。本実施形態では、図５に示すように、色情報は、１層分の情報を想定している。これは、色を積層する際に色を重ねてしまうと、色の再現性が劣化してしまうためである。従って、図６に示すように、複数層分の色情報が生成された場合には、原則、１層目の色情報を使用し、２層目より上位層の色情報は使用しない。つまり、本実施形態では、色情報は、２次元の情報を想定している（但し、図５及び図６では、１次元で図示している）。

なお、図５に示す例では、符号Ｙは、画素（以下、「ドット」と称する場合もある）の色がイエローであることを示し、符号Ｃは、画素の色がシアンであることを示し、符号Ｍは、画素の色がマゼンタであることを示し、符号Ｋは、画素の色がブラックであることを示す。以下では、符号Ｙが付された画素と同一模様の画素の色はイエローを示し、符号Ｃが付された画素と同一模様の画素の色はシアンを示し、符号Ｍが付された画素と同一模様の画素の色はマゼンタを示し、符号Ｋが付された画素と同一模様の画素の色はブラックを示すものとする。

高さ情報生成部２０５は、画像データ取得部２０１により取得された立体画像の画像データに基づいて、立体画像の画素毎の高さを示す高さ情報を生成する。なお、高さ情報の生成は、例えば、特開２０１３−２３０６２５号公報などに開示されている２次元の画像データから各画素の高さ（Ｚ座標）を求める公知技術を用いればよい。

図７は、本実施形態の高さ情報の一例を示す図である。本実施形態では、図７に示すように、高さ情報は、複数層の情報である。つまり、本実施形態では、高さ情報は、３次元の情報であり（但し、図７では、２次元で図示している）、多くは、図７に示すように、底辺を基とするピラミッド形状を示す情報である。但し、これに限定されず、例外もある。例外については、後述する。

ここで、補正部２０７について説明する前に、層情報生成部２０９で行われる層情報の生成の概略について説明する。層情報生成部２０９は、立体画像を造形するための層毎の画素の配置を示す層情報（スライス情報）を生成する。

図８は、本実施形態の層情報の生成手法の一例を示す説明図である。本実施形態では、層情報生成部２０９は、図８に示すように、高さ情報生成部２０５により生成された高さ情報が示すドット上に、色情報生成部２０３により生成された色情報が示すドットを配置することで、層情報の元となる立体画像情報を生成する。そして層情報生成部２０９は、立体画像情報を層毎に分離することで、層毎の画素の配置を示す層情報（図８に示す例では４層の層情報）を生成する。更に層情報生成部２０９は、生成した層情報を、形状用のドットの配置を示す形状層情報と、色用のドットの配置を示す色層情報と、に分離する。なお、図８に示す例では、最上位の４層目の層情報は、色層情報のみで構成されている。

また、各層の高さは、高さ情報が示すドット（高さ生成Ｄｏｔの画像解像度である２５４００／Ｐと高さ生成Ｄｏｔ径により決定されたＤｏｔ）を紫外線硬化インクで形成した際の高さ（着弾後Ｄｏｔ高さ）Ｈとなる。また、立体画像の形状（高さ情報が示す形状）の側面の傾斜角である積層角は、θ＝ｔａｎ^−１（Ｈ／Ｐ）となる。この積層角が、高さ情報が示す形状と立体画像の形状とで近似していることが望ましく、高さ生成Ｄｏｔの径と画像解像度である２５４００／Ｐはこれにより決定される。

また、色情報が示すドットとして形成された紫外線硬化インクは、高さ情報が示すドットとして形成した紫外線硬化インク上に、当該紫外線硬化インクを被覆する形で形成される。このため、色情報が示すドットの径（色Ｄｏｔ径）及び色Ｄｏｔの画像解像度は、上記の条件を満たすように決定されることが前提となるが、さらに、色再現性を高め高画質を目指す観点から決定される。具体的には、色Ｄｏｔの画像解像度は、高さ生成Ｄｏｔの画像解像度以上であり、色Ｄｏｔ径は、高さ生成Ｄｏｔ径より小さく、かつ、高さ生成Ｄｏｔ径より紫外線硬化インクが多く吐出され、色が形成されることが望ましい。

ここで、補正部２０７の説明に戻る。前述のように、立体画像の形状（高さ情報が示す形状）の側面の傾斜角である積層角は、θ＝ｔａｎ^−１（Ｈ／Ｐ）である必要があるが、高さ情報によっては、積層角が、θ＝ｔａｎ^−１（Ｈ／Ｐ）とならない場合がある。

図９は、本実施形態の高さ情報の一例を示す図である。図９に示す高さ情報は、底辺を基とするピラミッド形状を示しておらず、垂直部やオーバーハング部が存在する形状を示している。このため、図９に示す高さ情報が示す形状の積層角は、θ＝ｔａｎ^−１（Ｈ／Ｐ）となっていない。

このため、補正部２０７は、前記立体画像の形状の側面の傾斜角（積層角）が略ｔａｎ^−１（積層される造形剤の径／解像度の逆数）度となるように、高さ情報を補正する。例えば、補正部２０７は、図９に示す高さ情報の場合、図１０に示すように、積層角が、θ＝ｔａｎ^−１（Ｈ／Ｐ）とならない原因となっている垂直部Ｄｏｔ２３１、及びオーバーハング部Ｄｏｔ２３０、２３３を削除し、高さ情報が、垂直部Ｄｏｔ２３１、及びオーバーハング部Ｄｏｔ２３０、２３３削除後の形状を示すように補正する。

なお、図９に示す高さ情報を補正せずに、層情報生成部２０９が層毎の層情報を生成した場合、各層の層情報は、図１１に示すようになる。図１１に示す層情報に基づいて立体画像を造形した場合、高さ情報が示すドット２３１、２３３、２３４、及び２３５として形成した紫外線硬化インクは、色情報が示すドットとして形成された紫外線硬化インクで被覆されていない部分がある。このため、矢印Ｃ方向から立体画像を見れば、高さ情報が示すドットとして形成した紫外線硬化インクは、露出しないが、矢印Ｄ方向から立体画像を見た場合、高さ情報が示すドット２３３及び２３４として形成した紫外線硬化インクが露出し、矢印Ｅ方向から立体画像を見た場合、高さ情報が示すドット２３１として形成した紫外線硬化インクが露出してしまうため、立体画像に色抜け、筋、色ムラ、及び点などのノイズが生じてしまい、立体画像の色再現性の低下を招いてしまう。

このため本実施形態では、上述のような高さ情報の補正を行う。補正後の高さ情報は、図７に示す高さ情報と同様であるため、層情報生成部２０９が補正後の高さ情報を用いて生成した層情報は、図８に示す層情報と同様である。この場合、前述のように、色情報が示すドットとして形成された紫外線硬化インクは、高さ情報が示すドットとして形成した紫外線硬化インク上に、当該紫外線硬化インクを被覆する形で形成されるため、立体画像の色抜け、筋、色ムラ、及び点などのノイズが生じず、立体画像の色再現性の低下を防止できる。

つまり、補正部２０７は、色情報生成部２０３により生成された色情報及び高さ情報生成部２０５により生成された高さ情報に基づいて紫外線硬化インクを積層して立体画像を造形する場合に、立体画像の表面部が、色情報が示す色で覆われるように、高さ情報を補正する。具体的には、補正部２０７は、立体画像（高さ情報）の解像度に基づいて、色情報が示す色で立体画像の表面部が覆われるように、高さ情報を補正する。

そして層情報生成部２０９は、色情報生成部２０３により生成された色情報及び補正部２０７により補正された高さ情報に基づいて、色情報が示す色で立体画像の表面部が覆われるように形状が補正された立体画像を造形するための層毎の層情報を生成する。

搬送制御部２１１は、ヘッドユニット１５により立体画像の造形が行われる記録媒体の搬送を制御する。

移動制御部２１３は、ヘッドユニット１５の移動を制御する。

造形部２１５は、層情報生成部２０９により生成された層毎の層情報に基づいて、記録媒体上に紫外線硬化インクを積層させ、補正された立体画像を造形する。なお、造形部２１５は、補正された立体画像の形状の造形には、色情報が示す色と異なる色の紫外線硬化インクを用いる。本実施形態では、造形部２１５は、補正された立体画像の形状の造形には、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを用いるものとするが、これに限定されるものではなく、クリアー（ＣＬ）の紫外線硬化インクを用いてもよいし、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクとクリアー（ＣＬ）の紫外線硬化インクとを混ぜて用いてもよい。

また本実施形態では、造形部２１５は、色層情報に基づく紫外線硬化インクの積層を、同一層の形状層情報よりもｍ（ｍは１以上の自然数）層分遅らせて行う。

まず、ｍ＝１の場合の積層手法について説明する。ここでは、図８に示す層情報を例に取り説明する。

最初に、造形部２１５は、図１２に示すように、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを用いて、１層目の形状層情報が示すドット２４１を記録媒体上に積層する。

次に、造形部２１５は、図１３に示すように、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを用いて、２層目の形状層情報が示すドット２５１をドット２４１上に積層するとともに、イエロー（Ｙ）の紫外線硬化インクを用いて、１層目の色層情報が示すドット２４２を記録媒体上に積層する。

次に、造形部２１５は、図１４に示すように、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを用いて、３層目の形状層情報が示すドット２６１をドット２５１上に積層するとともに、イエロー（Ｙ）の紫外線硬化インクを用いて、２層目の色層情報が示すドット２５２をドット２４１上に積層する。

最後に、造形部２１５は、図１５に示すように、シアン（Ｃ）の紫外線硬化インクを用いて、３層目の色層情報が示すドット２６２をドット２５１上に積層するとともに、マゼンタ（Ｍ）の紫外線硬化インクを用いて、４層目の色層情報が示すドット２７２をドット２６１上に積層する。

続いて、ｍ＝２の場合の積層手法について説明する。ここでも、図８に示す層情報を例に取り説明する。

最初に、造形部２１５は、図１６に示すように、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを用いて、１層目の形状層情報が示すドット２４１を記録媒体上に積層する。

次に、造形部２１５は、図１７に示すように、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを用いて、２層目の形状層情報が示すドット２５１をドット２４１上に積層する。

次に、造形部２１５は、図１８に示すように、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを用いて、３層目の形状層情報が示すドット２６１をドット２５１上に積層するとともに、イエロー（Ｙ）の紫外線硬化インクを用いて、１層目の色層情報が示すドット２４２を記録媒体上に積層する。

最後に、造形部２１５は、図１９に示すように、イエロー（Ｙ）の紫外線硬化インクを用いて、２層目の色層情報が示すドット２５２をドット２４１上に積層する。シアン（Ｃ）の紫外線硬化インクを用いて、３層目の色層情報が示すドット２６２をドット２５１上に積層するとともに、マゼンタ（Ｍ）の紫外線硬化インクを用いて、４層目の色層情報が示すドット２７２をドット２６１上に積層する。

ｍの値が小さいほど、ヘッドユニット１５からの紫外線硬化インクの吐出距離を短くできるため、立体画像の造形精度を向上させることができる。また、ｍの値が大きいほど、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）などの色を形成する紫外線硬化インクに紫外線である硬化光を照射する回数を減らせるため、これらの紫外線硬化インクの劣化を防止でき、立体画像の色再現性をより向上させることができる。

図２０は、本実施形態の出力物の生産処理の手順の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、画像データ取得部２０１は、立体画像の画像データを取得する（ステップＳ１０１）。

続いて、色情報生成部２０３は、画像データ取得部２０１により取得された立体画像の画像データに基づいて、立体画像の画素毎の色を示す色情報を生成する（ステップＳ１０３）。

続いて、高さ情報生成部２０５は、画像データ取得部２０１により取得された立体画像の画像データに基づいて、立体画像の画素毎の高さを示す高さ情報を生成する（ステップＳ１０５）。

続いて、補正部２０７は、色情報生成部２０３により生成された色情報及び高さ情報生成部２０５により生成された高さ情報に基づいて紫外線硬化インクを積層して立体画像を造形する場合に、立体画像の表面部が、色情報が示す色で覆われるように、高さ情報を補正する（ステップＳ１０７）。

続いて、層情報生成部２０９は、色情報生成部２０３により生成された色情報及び補正部２０７により補正された高さ情報に基づいて、色情報が示す色で立体画像の表面部が覆われるように形状が補正された立体画像を造形するための層毎の層情報を生成する（ステップＳ１０９）。

続いて、造形部２１５は、層情報生成部２０９により生成された層毎の層情報に基づいて、記録媒体上に紫外線硬化インクを積層させ、補正された立体画像を造形する造形処理を行う（ステップＳ１１１）。

図２１は、図２０に示すフローチャートのステップＳ１１１の造形処理の一例を示すフローチャートである。なお、図２１に示す例では、ｉ（ｉは２以上の自然数）−ｍが０以下の場合、色層情報に基づく紫外線硬化インクの積層は行われないものとする。また、ｎは最上位層であり、ｍは、前述の通り、１以上の自然数である。

まず、造形部２１５は、紫外線硬化インクを用いて、１層目の形状層情報が示すドットを記録媒体上に積層する（ステップＳ２０１）。

続いて、造形部２１５は、紫外線硬化インクを用いて、２層目の形状層情報が示すドットを１層目の形状層情報が示すドット上に積層するとともに、２−ｍ層目の色層情報が示すドットを記録媒体上に積層する（ステップＳ２０３）。

以下、造形部２１５は、ｉ＝ｎ−１となるまで、紫外線硬化インクを用いて、ｉ層目の形状層情報が示すドットをｉ−１層目の形状層情報が示すドット上に積層するとともに、ｉ−ｍ層目の色層情報が示すドットを記録媒体又はｉ−ｍ−１層目の形状層情報が示すドット上に積層する。ここでは、ｉは３から始まり、処理が行われる毎に、値がインクリメントされる。

続いて、造形部２１５は、紫外線硬化インクを用いて、ｎ層目の形状層情報が示すドットをｎ−１層目の形状層情報が示すドット上に積層するとともに、ｎ−ｍ層目の色層情報が示すドットをｎ−ｍ−１層目の形状層情報が示すドット上に積層する（ステップＳ２０５）。

最後に造形部２１５は、紫外線硬化インクを用いて、ｎ−ｍ＋１層目の色層情報が示すドット〜ｎ層目の色層情報が示すドットをそれぞれ、ｎ−ｍ層目の形状層情報が示すドット上〜ｎ−１層目の形状層情報が示すドット上に積層する（ステップＳ２０７）。

以上のように、本実施形態では、立体画像の表面部が、色情報が示す色で覆われるように高さ情報を補正し、補正後の高さ情報、及び色情報を用いて各層の層情報を生成する。このため、この各層の層情報を用いて、立体画像を造形すれば、色情報が示すドットとして形成された紫外線硬化インクは、高さ情報が示すドットとして形成した紫外線硬化インク上に、当該紫外線硬化インクを被覆する形で形成されるため、立体画像を見る角度を変えた場合であっても、立体画像の色抜け、筋、色ムラ、及び点などのノイズが生じず、立体画像の色再現性の低下を防止できる。

また本実施形態では、色情報は、１層分の情報であり、立体画像を造形する際に、色情報が示すドットとして形成された紫外線硬化インクが、他の色情報が示すドットとして形成された紫外線硬化インクと重ねて積層されることがないため、立体画像の色再現性を向上させることができる。

また本実施形態では、同一層の形状層情報に対する色層情報に基づく紫外線硬化インクの積層の遅れを少なくするほど、ヘッドユニット１５からの紫外線硬化インクの吐出距離を短くできるため、立体画像の造形精度を向上させることができる。

また本実施形態では、同一層の形状層情報に対する色層情報に基づく紫外線硬化インクの積層の遅れを多くするほど、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）などの色を形成する紫外線硬化インクに紫外線である硬化光を照射する回数を減らせるため、これらの紫外線硬化インクの劣化を防止でき、立体画像の色再現性をより向上させることができる。

（変形例１）
上記実施形態では、インクジェット方式について説明したが、変形例１では、溶融物堆積法で行う場合のヘッドユニット１０１５の機械的構成について説明する。

図２２は、変形例１のヘッドユニット１０１５の機械的構成の一例を示す模式図である。図２２に示すように、ヘッドユニット１０１５は、溶融（サーマル）ヘッド１０２０を有する。

溶融ヘッド１０２０は、溶融インク１０２３を有し、溶融インク１０２３を加熱することで、記録媒体１６に対し、溶融インク１０２３を出力する。溶融インク１０２３は、インクジェット方式と同様、ホワイト（Ｗ）、クリアー（ＣＬ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びブラック（Ｋ）の溶融インクで構成される。

（変形例２）
図２３は、変形例２のインクジェット記録装置の機能構成の一例を示すブロック図であり、高さ情報生成部１２０５が上記実施形態と相違する。高さ情報生成部１２０５は、立体画像で再現される立体物を３次元計測することで、高さ情報を生成してもよい。なお、高さ情報生成部１２０５は、画像データ取得部２０１により取得された立体画像の画像データと、立体画像で再現される立体物の３次元計測と、を併用して、高さ情報を生成してもよい。

（変形例３）
図２４は、変形例３のインクジェット記録装置の機能構成の一例を示すブロック図であり、高さ情報取得部１３０５が上記実施形態と相違する。高さ情報取得部１３０５は、立体画像の高さ情報を取得するようにしてもよい。例えば、立体画像で再現される立体物が絵画などである場合、当該絵画を保管する美術館などで高さ情報をデータとして管理している場合がある。このような場合、高さ情報取得部１３０５は、立体画像の高さ情報を外部から取得するようにしてもよい。

（変形例４）
上記実施形態では、造形部２１５は、補正された立体画像の形状の造形に、色情報が示す色と異なる色の紫外線硬化インクを用いる例について説明したが、図２５に示すように、補正された立体画像の形状のうち色情報が示す色が積層される部分の造形には、色情報が示す色と異なる色の紫外線硬化インクを用い、当該部分以外（ドット１４０１）の造形には、いずれの色の紫外線硬化インクを用いるようにしてもよい。このようにすれば、立体画像の色再現性を向上させつつ、立体画像の造形速度を向上させることができる。

（変形例５）
上記実施形態では、立体画像の表面部を全て色情報が示す色で覆う例について説明したが、立体画像の表面部の一部分に色が付されるような場合であれば、立体画像の表面部の色が付される部分を色情報が示す色で覆うようにすればよい。

（変形例６）
また上記実施形態では、記録媒体を搬送しながら立体画像を造形するインクジェット記録装置について説明したが、記録媒体を搬送せず、ヘッドユニットを上下左右に動かしながら立体画像を造形するフラットベッドタイプのインクジェット記録装置であってもよい。

（プログラム）
上記実施形態及び各変形例のインクジェット記録装置１で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供される。

また、上記実施形態及び各変形例のインクジェット記録装置１で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記実施形態及び各変形例のインクジェット記録装置１を、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。また、上記実施形態及び各変形例のインクジェット記録装置１で実行されるプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するようにしてもよい。

上記実施形態及び各変形例のインクジェット記録装置１で実行されるプログラムは、上述した各部をコンピュータ上で実現させるためのモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしては、例えば、ＣＰＵがＲＯＭからプログラムをＲＡＭ上に読み出して実行することにより、上記各機能部がコンピュータ上で実現されるようになっている。

１ インクジェット記録装置
１０ エンジン
１１ ノズル列
１３ 紫外線照射装置
１３ａ 照射部
１４ インクジェットヘッド
１５ ヘッドユニット
１００ コントローラ
１０１ 制御装置
１０２ 主記憶装置
１０３ 補助記憶装置
１０４ 表示装置
１０５ 入力装置
１０６ 通信装置
２０１ 画像データ取得部
２０３ 色情報生成部
２０５ 高さ情報生成部
２０７ 補正部
２０９ 層情報生成部
２１１ 搬送制御部
２１３ 移動制御部
２１５ 造形部

特開２０１３−４３３３８号公報

Claims (12)

1. 立体画像の画素毎の高さを示す高さ情報を生成する高さ情報生成部と、
   前記立体画像の表面部の画素毎の色を示す色情報を生成する色情報生成部と、
   前記高さ情報に基づき、前記立体画像の形状の側面の傾斜角が、θ＝ｔａｎ ^−１ （積層される造形剤の画素の径／前記立体画像の解像度の逆数）とならない場合、前記傾斜角が略ｔａｎ ^−１ （積層される造形剤の画素の径／前記立体画像の解像度の逆数）度となるように、画素を削除して前記高さ情報を補正する補正部と、
   前記補正後の高さ情報と前記色情報とに基づいて、前記色情報が示す色の画素で前記表面部が覆われた前記立体画像を造形するための層毎の画素の配置を示す層情報を生成する層情報生成部と、
   前記層情報に基づいて記録媒体上に造形剤による画素を積層させ、前記立体画像を造形する造形部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記補正部は、前記立体画像の画素が垂直部およびオーバーハング部を形成する場合、前記垂直部および前記オーバーハング部を形成する画素を削除する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補正部は、前記立体画像の解像度に基づいて、前記色情報が示す色の画素で前記表面部が覆われるように、前記高さ情報を補正する請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記色情報は、１層分の画素の色情報であり、
   前記立体画像の形状を造形するための造形剤は、前記色情報が示す色と異なる色の造形剤である請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
5. 前記色情報は、１層分の画素の色情報であり、
   前記立体画像の形状のうち前記色情報が示す色の画素が積層される部分を造形するための造形剤は、前記色情報が示す色と異なる色の造形剤である請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
6. 前記層情報は、形状用の画素の配置を示す形状層情報と、色用の画素の配置を示す色層情報と、で構成され、
   前記造形部は、前記色層情報に基づく造形剤の積層を、同一層の前記形状層情報よりもｍ（ｍは１以上の自然数）層分遅らせて行う請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記造形剤は、積層完了後に造形剤同士が混ざらずかつ形状安定性が得られる請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像形成装置。
8. 前記造形剤は、積層時に液状又はゲル状である請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像形成装置。
9. 前記造形剤は、自然若しくは熱により軟化若しくは硬化するインク、又は紫外線照射エネルギーより硬化する活性エネルギー線硬化インクである請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置。
10. 前記造形部は、ピエゾ方式のインクジェットヘッド又は溶解方式のサーマルヘッドである請求項１〜９のいずれか１つに記載の画像形成装置。
11. 造形剤と記録媒体とを用いて立体画像を造形する立体画像の造形方法であって、
    立体画像の画素毎の高さを示す高さ情報を生成する高さ情報生成ステップと、
    前記立体画像の表面部の画素毎の色を示す色情報を生成する色情報生成ステップと、
    前記高さ情報に基づき、前記立体画像の形状の側面の傾斜角が、θ＝ｔａｎ ^−１ （積層される造形剤の画素の径／前記立体画像の解像度の逆数）とならない場合、前記傾斜角が略ｔａｎ ^−１ （積層される造形剤の画素の径／前記立体画像の解像度の逆数）度となるように、画素を削除して前記高さ情報を補正する補正ステップと、
    前記補正後の高さ情報と前記色情報とに基づいて、前記色情報が示す色の画素で前記表面部が覆われた前記立体画像を造形するための層毎の画素の配置を示す層情報を生成する層情報生成ステップと、
    前記層情報に基づいて、前記記録媒体上に造形剤を積層させ、前記立体画像を造形する造形ステップと、
    を含む立体画像の造形方法。
12. 立体画像の画素毎の高さを示す高さ情報を生成する高さ情報生成ステップと、
    前記立体画像の表面部の画素毎の色を示す色情報を生成する色情報生成ステップと、
    前記高さ情報に基づき、前記立体画像の形状の側面の傾斜角が、θ＝ｔａｎ ^−１ （積層される造形剤の画素の径／前記立体画像の解像度の逆数）とならない場合、前記傾斜角が略ｔａｎ ^−１ （積層される造形剤の画素の径／前記立体画像の解像度の逆数）度となるように、画素を削除して前記高さ情報を補正する補正ステップと、
    前記補正後の高さ情報と前記色情報とに基づいて、前記色情報が示す色の画素で前記表面部が覆われた前記立体画像を造形するための層毎の画素の配置を示す層情報を生成する層情報生成ステップと、
    前記層情報に基づいて記録媒体上に造形剤による画素を積層させ、前記立体画像を造形する造形ステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。