JP2018052044A - 画像形成装置、画像形成システム、画像形成方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画素に複数色の着色剤を重ねない画像形成方法によると、高彩度の発色が得られる一方で、画素あたりの着色剤の量が減るので、再現できる階調が限られる。このため、中間色の高階調の色域において高彩度の画像を再現できない。【解決手段】立体造形装置５０の層情報生成部５３３は、色情報に基づいて、複数の色が割り当てられる画素を特定する。立体造形装置５０の造形部５３６は特定された画素に対応する媒体Ｐ上の位置に複数の色のうち第１の色の造形剤を配した第１の層、上記位置にクリアの造形剤を配した第２の層、及び上記位置に複数の色のうち第２の色の造形剤を配した第３の層を順に積層させて造形する。【選択図】図１２

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成システム、画像形成方法、及びプログラムに関する。

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。これらの方法において、形状を形成した後に着色を行うと、位置によってヘッドギャップが異なるので、着色用の造形剤の着弾位置がずれることがある。このため、立体造形において、着色用、及び形状形成用の造形剤の両方を含む層を積層させながら造形する方法も知られている。立体造形の用途の一例として、複製画の製作がある。このような用途では、立体形状だけでなく色域を正確に再現することが要請される。

特許文献１には、注目画素における最大記録色材が黒色色材である場合には、黒色色材のドットを形成し有彩色色材のドットは形成しないと判定し、最大記録色材が有彩色色材である場合は、黒色色材のドットは形成せず有彩色色材のドットを形成すると判定する画像処理装置が開示されている。特許文献１によると、ブラックインクとカラーインクは、互いに重なり合って上下に層状に配置するより、互いに重なり合わずに横に並べて配置した方が、高彩度な発色であるとしている。

しかしながら、画素に複数色の着色剤を重ねない画像形成方法によると、高彩度の発色が得られる一方で、画素あたりの着色剤の量が減るので、再現できる階調が限られる。このため、中間色の高階調の色域において高彩度の画像を再現できないという課題が生じる。

請求項１に係る発明の画像形成装置は、画素毎の色を示す色情報に基づいて、カラー又はクリアの造形剤により画像を形成する画像形成装置であって、前記色情報に基づいて、複数の色が割り当てられる画素を特定する特定手段と、前記特定手段によって特定された画素に対応する位置に前記複数の色のうち第１の色の造形剤を配した第１の層、前記位置に前記クリアの造形剤を配した第２の層、及び前記位置に前記複数の色のうち第２の色の造形剤を配した第３の層を順に積層させて造形する造形手段と、を有する。

本発明の画像形成装置によれば、中間色の高階調の色域において高彩度の画像を再現することが可能になるという効果を奏する。

図１は、一実施形態に係る立体造形システムの外観図である。 図２は、一実施形態に係る立体造形装置の平面図である。 図３は、一実施形態に係る立体造形装置の側面図である。 図４は、一実施形態に係る立体造形装置の正面図である。 図５は、立体造形装置の制御に関わるハードウェア構成図である。 図６は、一実施形態に係るコンピュータのハードウェア構成図である。 図７は、立体造形システムの機能構成の一例を示すブロック図である。 図８は、立体造形処理の一例を示すフロー図である。 図９は、層情報を生成する処理の一例を示すフロー図である。 図１０は、画素ごとに割り当てられる色を示す概念図である。 図１１は、造形層を示す概念図である。 図１２は、画像の断面形状を示す概念図である。 図１３は、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。

以下、本発明の一実施形態を詳細に説明する。以下では、立体造形装置として、媒体に対し、造形剤としてＵＶ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、媒体上に立体画像を造形するインクジェット記録装置を例に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。

＜立体造形システム＞
本発明の一実施形態に係る立体造形システムについて図面を用いて説明する。図１は一実施形態に係る立体造形システムの外観図である。立体造形システム１は、立体造形装置５０、及びコンピュータ１０を備える。

コンピュータ１０は、例えば、ＰＣ(Personal Computer)、又はタブレット等の汎用の情報処理装置、若しくは立体造形装置５０専用の情報処理装置である。コンピュータ１０は、立体造形装置５０に内蔵されていても良い。コンピュータ１０は立体造形装置５０とケーブルで接続されても良い。また、コンピュータ１０はインターネットやイントラネット等のネットワークを介して立体造形装置と通信するサーバ装置であっても良い。コンピュータ１０は、上記の接続又は通信により、再現する造形物のデータを立体造形装置５０へ送信する。

立体造形装置５０は、インクジェット方式の造形装置である。立体造形装置５０は、再現する造形物のデータに基づいて造形ステージ５９５上の媒体Ｐに液体の造形剤Ｉを吐出する造形ユニット５７０を備えている。更に、造形ユニット５７０は、媒体Ｐに吐出された造形剤Ｉに光を照射して硬化して、造形層Ｌを形成する硬化手段５７２を有する。更に、立体造形装置５０は、造形剤Ｉを造形層Ｌ上に吐出して硬化する処理を繰り返すことで立体の造形物を得る。

造形剤Ｉは、立体造形装置５０によって吐出可能であり、かつ形状安定性が得られ、硬化手段５７２の照射する光によって硬化する材料が用いられる。例えば、硬化手段５７２がＵＶ(Ultra Violet)照射装置である場合、造形剤ＩとしてはＵＶ硬化インクが用いられる。

媒体Ｐとしては、吐出された造形剤Ｉが定着する任意の材料が用いられる。媒体Ｐは、例えば、記録紙等の紙、キャンバス等の布、或いはシート等のプラスチックである。

＜立体造形装置＞
図２は、一実施形態に係る立体造形装置の平面図である。図３は、一実施形態に係る立体造形装置の側面図である。図４は、一実施形態に係る立体造形装置の正面図である。内部構造を表すため、図２において立体造形装置５０の筐体の上面が、図３において筐体の側面が、図４において筐体の正面が記載されていない。

立体造形装置５０の筐体の両側の側面５９０には、ガイド部材５９１が保持されている。ガイド部材５９１には、キャリッジ５９３が移動可能に保持されている。キャリッジ５９３は、モータによってプーリ及びベルトを介して図２，４の矢印Ｘ方向（以下、単に「Ｘ方向」という。Ｙ、Ｚについても同様とする。）に往復搬送される。なお、Ｘ方向を、主走査方向と表す。

キャリッジ５９３には、造形ユニット５７０がモータによって図３，４のＺ方向に移動可能に保持されている。造形ユニット５７０には、６種の造形剤のそれぞれを吐出する６つの液体吐出ヘッド５７１ａ、５７１ｂ、５７１ｃ、５７１ｄ、５７１ｅ、５７１ｆがＸ方向に順に配置されている。以下、液体吐出ヘッドを単に「ヘッド」と表す。また、ヘッド５７１ａ、５７１ｂ、５７１ｃ、５７１ｄ、５７１ｅ、５７１ｆのうち任意のヘッドをヘッド５７１と表す。ヘッド５７１は６つに限られず、造形剤Ｉの数に応じて１以上の任意の数、配置される。

立体造形装置５０には、タンク装着部５６０が設けられている。タンク装着部５６０には、第１の造形剤、第２の造形剤、第３の造形剤、第４の造形剤、第５の造形剤、第６の造形剤の各々を収容した複数のタンク５６１が装着されている。各造形剤は、６つの供給チューブ５６２を介して各ヘッド５７１に供給される。各ヘッド５７１は、ノズル又はノズル列を有しており、タンク５６１から供給された造形剤を吐出する。一実施形態において、ヘッド５７１ａ、５７１ｂ、５７１ｃ、５７１ｄ、５７１ｅ、５７１ｆは、ノズルから、それぞれ第１の造形剤、第２の造形剤、第３の造形剤、第４の造形剤、第５の造形剤、第６の造形剤を吐出する。

造形ユニット５７０における、６つのヘッド５７１の両側にはそれぞれ硬化手段５７２が配置されている。硬化手段５７２は、ヘッド５７１から媒体Ｐへ吐出された造形剤を硬化する。硬化手段５７２としては、造形剤Ｉを硬化させることが可能であれば特に限定されないが、紫外線（ＵＶ）照射ランプ、電子線照射ランプ等のランプが挙げられる。ランプの種類としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド等が挙げられる。超高圧水銀灯は点光源であるが、光学系と組み合わせて光利用効率を高くしたＵＶランプは、短波長領域の照射が可能である。メタルハライドは、波長領域が広いため有効である。メタルハライドには、造形剤に含まれる光開始剤の吸収スペクトルに応じてＰｂ、Ｓｎ、Ｆｅなどの金属のハロゲン化物が用いられる。硬化手段５７２には、紫外線等の照射により発生するオゾンを除去する機構が具備されていることが好ましい。なお、硬化手段５７２の数は２つに限られず、例えば、造形ユニット５７０を往復させて造形するか等に応じて、任意の数設けられる。また、２つの硬化手段５７２のうち１つだけ稼働させても良い。

立体造形装置５０においてＸ方向の一方側には、ヘッド５７１の維持回復を行うメンテナンス機構５８０が配置されている。メンテナンス機構５８０は、キャップ５８２、及びワイパ５８３を有する。キャップ５８２は、ヘッド５７１のノズル面（ノズルが形成された面）に密着する。この状態で、メンテナンス機構５８０がノズル内の造形剤Ｉを吸引することで、ノズルに詰まった高粘度化した造形剤Ｉが排出される。その後、ノズルのメニスカス形成のため、ノズル面をワイパ５８３でワイピング（払拭）する。また、メンテナンス機構５８０は、造形剤Ｉの吐出が行われない場合に、ヘッド５７１のノズル面をキャップ５８２で覆い、造形剤Ｉが乾燥することを防止する。

造形ステージ５９５は、２つのガイド部材５９２に移動可能に保持されたスライダ部を有する。これにより、造形ステージ５９５は、モータによってプーリ及びベルトを介してＸ方向と直交するＹ方向（副走査方向）に往復搬送される。

＜造形液＞
本実施形態において、上記の第１の造形剤はキープレートとしてのブラックのＵＶ硬化インク（Ｋ）、第２の造形剤はシアンのＵＶ硬化インク（Ｃ）、第３の造形剤はマゼンタのＵＶ硬化インク（Ｍ）、第４の造形剤はイエローのＵＶ硬化インク（Ｙ）、第５の造形剤はクリアのＵＶ硬化インク（ＣＬ）、第６の造形剤はホワイトのＵＶ硬化インク（Ｗ）である。なお、造形剤は６つに限られず、画像再現上、必要な色の種類に応じて１以上の任意の数であれば良い。なお、造形剤の数が７以上である場合、立体造形装置５０に追加のヘッド５７１を設けても良く、造形剤の数が５以下である場合、いずれかのヘッド５７１を稼働させないか、設けなくても良い。

＜制御部＞
次に、図５を用いて立体造形装置５０の制御に関するハードウェア構成について説明する。図５は立体造形装置５０のハードウェア構成図である。

立体造形装置５０は、立体造形装置５０の処理、及び動作を制御するための制御部５００を有する。制御部５００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)５０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）５０４、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）５０５、Ｉ／Ｆ（Interface）５０６、Ｉ／Ｏ（Input/Output）５０７を有する。

ＣＰＵ５０１は、立体造形装置５０の処理、及び動作の全体を制御する。ＲＯＭ５０２は、ＣＰＵ５０１に立体造形動作を制御するためのプログラム、その他の固定データを格納する。ＲＡＭ５０３は、再現する造形物のデータ等を一時格納する。ＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、及びＲＡＭ５０３によって、上記プログラムに従った処理を実行する主制御部５００Ａが構築される。

ＮＶＲＡＭ５０４は、立体造形装置５０の電源が遮断されている間もデータを保持する。ＡＳＩＣ５０５は、造形物のデータに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他、立体造形装置５０全体を制御するための入出力信号を処理する。

Ｉ／Ｆ５０６は、外部のコンピュータ１０に接続され、コンピュータ１０との間でデータ及び信号を送受信する。コンピュータ１０から送られてくるデータには、再現する造形物のデータが含まれる。Ｉ／Ｆ５０６は外部のコンピュータ１０に直接接続されるのでなくインターネットやイントラネット等のネットワークに接続されても良い。

Ｉ／Ｏ５０７は、各種のセンサ５２５に接続され、センサ５２５から検知信号を入力する
また、制御部５００には、立体造形装置５０に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５２４が接続されている。

更に、制御部５００は、ＣＰＵ５０１又はＡＳＩＣ５０５の命令によって動作するヘッド駆動部５１１、モータ駆動部５１２、及びメンテナンス駆動部５１３を有する。

ヘッド駆動部５１１は、造形ユニット５７０のヘッド５７１へ画像信号と駆動電圧を出力することにより、ヘッド５７１による造形剤Ｉの吐出を制御する。この場合、ヘッド駆動部５１１は、例えば、ヘッド５７１内で造形剤Ｉを貯留するサブタンクの負圧を形成する機構、及び押圧を制御する機構へ駆動電圧を出力する。なお、ヘッド５７１にも、基板が搭載されており、この基板で画像信号等により駆動電圧をマスクすることで駆動信号を生成しても良い。

モータ駆動部５１２は、造形ユニット５７０のキャリッジ５９３をＸ方向（主走査方向）に移動させるＸ方向走査機構５９６のモータへ駆動信号を出力することにより、モータを駆動する。また、モータ駆動部５１２は、造形ステージ５９５をＹ方向（副走査方向）に移動させるＹ方向走査機構５９７のモータへ駆動電圧を出力することにより、該モータを駆動する。更に、モータ駆動部５１２は、造形ユニット５７０をＺ方向に移動させるＺ方向走査機構５９８のモータへ駆動電圧を出力することにより、該モータを駆動する。
メンテナンス駆動部５１３は、メンテナンス機構５８０へ駆動信号を出力することにより、メンテナンス機構５８０を駆動する。
上記各部は、アドレスバスやデータバス等により相互に電気的に接続されている。

図６は、一実施形態に係るコンピュータ１０のハードウェア構成図である。コンピュータ１０は、制御装置としてのＣＰＵ１０１と、主記憶装置としてのＲＯＭ１０２、及びＲＡＭ１０３と、補助記憶装置としてのＨＤＤ１０４、及びＳＳＤ１０５(Solid State Drive)と、通信装置としてのＩ／Ｆ１０６と、表示装置としてのディスプレイ１０８と、入力装置としてのキーボード１２２、及びマウス１２３と、を備えている。上記各部は、アドレスバスやデータバス等により相互に電気的に接続されている。

＜機能構成＞
図７は、立体造形システム１の機能構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、コンピュータ１０は、出力部１３１を有する。また、コンピュータ１０は、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４、及びＳＳＤ１０５によって構築される記憶部１４０を有する。

記憶部１４０は、形成する画像の画像データを記憶する。形成する画像の画像データは、例えば、モデルとなる画像を撮像した画像データである。モデルとなる画像が絵画であれば、画像データは、この絵画を撮像した画像データである。本実施形態では、画像データがＲＧＢ(Red, Green, Blue)の画像データである例を説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、ＣＭＹＫ(Cyan, Magenta, Yellow, Key Plate)の画像データであってもよい。

出力部１３１は、Ｉ／Ｆ１０６によって実現され、立体造形装置５０へ立体画像の画像データ等の各種情報を出力する。

図７に示すように、立体造形装置５０は、入力部５３１、色情報生成部５３２、層情報生成部５３３、搬送制御部５３４、移動制御部５３５、及び造形部５３６を有する。

入力部５３１は、Ｉ／Ｆ５０６によって実現され、立体造形装置５０から立体画像の画像データ等の各種情報を入力する。

色情報生成部５３２は、ＣＰＵ５０１からの命令によって実現され、入力部５３１から入力された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。

層情報生成部５３３は、ＣＰＵ５０１からの命令によって実現され、色情報生成部５３２により生成された色情報に基づいて、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５３４は、ＣＰＵ５０１からの命令、及びモータ駆動部５１２によって実現され、媒体Ｐの搬送を制御する。

移動制御部５３５は、ＣＰＵ５０１からの命令、及びモータ駆動部５１２によって実現され、造形ユニット５７０の移動を制御する。

造形部５３６は、ヘッド５２によって実現され、色情報生成部５３２により生成された層毎の層情報に基づいて、媒体Ｐ上にＵＶ硬化インクを積層させ、立体画像を造形する造形処理を行う。

＜処理＞
図８は、立体造形処理の一例を示すフロー図である。立体造形装置５０において、ユーザが立体造形を開始するための操作入力を行うと、立体造形装置５０は、Ｉ／Ｆ５０６を介して、コンピュータ１０へ、画像データの取得を要求する。この要求に応じて、コンピュータ１０の出力部１３１は、記憶部１４０に記憶された画像データを立体造形装置５０に出力する。本実施形態において、コンピュータ１０が出力する画像は、２次元（ＸＹ方向）のＲＧＢの画像データであるものとする。この画像データには、画素ごとに、Ｒ(Red)色、Ｇ(Green)色、Ｂ(Blue)色の階調が含まれている。立体造形装置５０の入力部５３１は、コンピュータ１０が出力した、画像データを入力する（ステップＳ５１）。

続いて、色情報生成部５３２は、入力部５３１により入力された画像データに基づいて、立体画像の画素毎の色がプロセスカラーで示された色情報を生成する（ステップＳ５２）。この処理で、色情報生成部５３２は、入力部５３１により入力されたＲＧＢの画像データを、色情報としてのＣＭＹＫの画像データに色変換（色空間変換）する。ここで、例えば、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の階調がそれぞれ「128,128,64」である画素の色変換により、Ｃ(Cyan)色、Ｍ(Magenta)色、Ｙ(Yellow)色、Ｋ(Key Plate)色の階調がそれぞれ「0,0,50,50」である色情報が出力される。なお、Ｋ色は、キープレートとしての黒色である。このように、変換された色情報には、Ｙ色、及びＫ色等の中間調の色が含まれる。なお、色情報の生成の処理において、任意の色補正が行われても良い。

層情報生成部５３３は、色情報生成部５３２により生成された色情報に基づいて、層毎の各画素の色を示す層情報を生成する（ステップＳ５３）。ステップＳ５３の処理について、図９を用いて詳細に説明する。図９は、層情報を生成する処理の一例を示すフロー図である。

層情報生成部５３３は、色情報生成部５３２で生成された中間調を含む色情報を入力する（ステップＳ５３−１）。続いて、層情報生成部５３３は、入力された色情報に、同一色の画素の領域が含まれているか判断する（ステップＳ５３−２）。この処理で、層情報生成部５３３は、入力された色情報を解析して、色情報に３画素×３画素四方以上の同一色の画素の領域が含まれているか判断する。

色情報に３画素×３画素四方以上の同一色の画素の領域が含まれていないと判断された場合（ステップＳ５３−２のＮＯ）、層情報生成部５３３は、層情報を生成せずに処理を終了する。この場合、造形部５３６は、ステップＳ５２で生成された色情報により１層の画像を形成する。このように、視認性に影響を与えない程度の小領域に対して、層情報を生成しないことで、処理の高速化を図ることができる。なお、ステップＳ５３−２における領域の判断の閾値は、３画素×３画素四方以上でなくても良く、要求される画質、或いは処理速度等に応じて、１画素×１画素四方以上の任意の値が設定される。

色情報に３画素×３画素四方以上の同一色の画素の領域が含まれていると判断された場合（ステップＳ５３−２のＹＥＳ）、層情報生成部５３３は、３画素×３画素四方以上の同一色の画素と判断された領域を抽出する。そして、層情報生成部５３３は、抽出された領域の画素に２つ以上の色の成分が割り当てられているか判断する（ステップＳ５３−３）。

抽出された領域の画素にそれぞれ２つ以上の色の成分が割り当てられていないと判断された場合（ステップＳ５３−３のＮＯ）、層情報生成部５３３は、層情報を生成せずに処理を終了する。この領域で、混色による彩度の低下は発生しないためである。

図１０の（Ａ）は画素ごとに割り当てられる色を示す概念図である。図１０において、矩形に区切られた領域は画素を示し、矩形内の文字はその画素に割り当てられている色を示す。なお、矩形内の「Ｋ／Ｙ」の文字は、その画素にＫ色の成分、及びＹ色の成分が割り当てられていることを示す。層情報生成部５３３は、色情報において、図１０の（Ａ）に示すような３画素×３画素四方以上で２色以上の成分が割り当てられている領域を検知すると、ステップＳ５３−３でＹＥＳと判断する。

ステップＳ５３−３でＹＥＳと判断された場合、層情報生成部５３３は、抽出された領域の各画素の色の成分を複数層に分割して層情報を生成する（ステップＳ５３−４）。図１０の（Ｂ−１）乃至（Ｂ−４）は、各層の画素毎に割り当てられる色を示す概念図である。

ステップＳ５３−３の処理で、まず、層情報生成部５３３は、ステップＳ５２で生成された色情報を暫定で層情報の１層目として割り当てる。続いて、層情報生成部５３３は、例えば、図１０の（Ａ）の実線の矩形で示されているように、ステップＳ５３−２で抽出された領域においてＸＹ方向に隣り合わない画素のＫ色の成分について、ＸＹ座標を変えずに１層目の層情報に残す。続いて、層情報生成部５３３は、図１０の（Ａ）の破線の矩形で示されているようにＸＹ方向に隣り合わないＫ色の成分についてＸＹ座標を変えずに１層目の層情報から２層目の層情報に移す。続いて、層情報生成部５３３は、図１０の（Ａ）の実線の矩形で示されているように、ＸＹ方向に隣り合わない画素のＹ色の成分についてＸＹ座標を変えずに１層目の層情報から３層目の層情報に移す。続いて、層情報生成部５３３は、図１０の（Ａ）の矩形で示されているようにＸＹ方向に隣り合わない画素のＹ色の成分についてＸＹ座標を変えずに１層目の層情報から４層目の層情報に移す。更に、層情報生成部５３３は、１乃至４層目の層情報のうち抽出された領域において空白の画素にＣＬ（クリア）の成分を含める。これにより、格子状にＫ色又はＣＬ、若しくはＹ色又はＣＬの成分が割り当てられた１層目から４層目の層情報が得られる（図１０の（Ｂ−１）乃至（Ｂ−４）参照）。

なお上記の処理は、層情報を生成する処理の一例である。いずれにしても、層情報生成部５３３は、抽出された領域において、画素毎の色の密度を変えず、同じ画素に複数の色の成分が含まれないように、かつＸＹＺ方向にカラーの成分が隣り合わないように層情報を生成する。また、上記では、色情報における画素に２つの色が割り当てられている例について説明した。色情報における画素に３つの色、又は４つの色が割り当てられる場合には、層情報生成部５３３は、上記の処理と同様にして、抽出された領域において、同じ画素に複数の色の成分が含まれないように、かつＸＹＺ方向にカラーの成分が隣り合わないように６層又は８層の層情報を生成する。

色情報で示される画素のうち、複数色が割り当てられている３画素×３画素以上の領域が複数ある場合、層情報生成部５３３は、領域ごとに層情報を生成する。層情報の生成が完了すると、層情報生成部５３３は、層分割して得られた１層目の層情報、２層目の層情報、３層目の層情報、及び４層目の層情報を造形部５３６へ出力する。

続いて、造形部５３６は、層情報生成部５３３により生成された層毎の層情報に基づいて、媒体Ｐ上に造形剤としてのＵＶ硬化インクを配した層を形成し、これを積層させ、立体画像を造形する（ステップＳ５４）。媒体Ｐは吐出されたＵＶ硬化インクが定着する任意の材料であって、予め下地処理等が施されても良い。また、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色、Ｋ色の各色のＵＶ硬化インクには、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色、Ｋ色の各色の顔料が含まれている。ＣＬのＵＶ硬化インクは、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色、Ｋ色のＵＶ硬化インクのいずれよりも透過度の高い任意のＵＶ硬化インクである。

図１１の（Ａ）乃至（Ｄ）は、造形部５３６によって造形された１乃至４層目の造形層を示す概念図である。なお、図１１の（Ａ）乃至（Ｄ）は図１０の（Ｂ−１）乃至（Ｂ−４）で示される層情報に基づいて造形される様子を示している。図１１において、符号Ｙ、Ｋ、ＣＬは、それぞれ、Ｙ色、Ｋ色、クリアのＵＶ硬化インクを示している。図１１で、同じハッチングは同じ色であることを示す。

ステップＳ５４で、造形部５３６は、１層目の層情報で示される画素に、１層目の層情報で示されるカラー、又はクリアのＵＶ硬化インクが配されるように媒体ＰにＵＶ硬化インクを吐出する。吐出されたＵＶ硬化インクは、硬化手段５７２が照射するＵＶ光によって硬化して、１層目の造形層が得られる（図１１の（Ａ）参照）。

続いて、造形部５３６は、２層目の層情報で示される画素に、２層目の層情報で示されるカラー、又はクリアのＵＶ硬化インクが配されるように、１層目の造形層上にＵＶ硬化インクを吐出する。吐出されたＵＶ硬化インクは、硬化手段５７２が照射するＵＶ光によって硬化して、１層目に積層した２層目の造形層が得られる（図１１の（Ｂ）参照）。

続いて、造形部５３６は、３層目の層情報で示される画素に、３層目の層情報で示されるカラー、又はクリアのＵＶ硬化インクが配されるように、２層目の造形層上にＵＶ硬化インクを吐出する。吐出されたＵＶ硬化インクは、硬化手段５７２が照射するＵＶ光によって硬化して、２層目に積層した３層目の造形層が得られる（図１１の（Ｃ）参照）。

続いて、造形部５３６は、４層目の層情報で示される画素に、４層目の層情報で示されるカラー、又はクリアの造形剤が配されるように、３層目の造形層上にＵＶ硬化インクを吐出する。吐出されたＵＶ硬化インクは、硬化手段５７２が照射するＵＶ光によって硬化して、３層目に積層した４層目の造形層が得られる（図１１の（Ｄ）参照）。

＜作用＞
図１２の（Ａ）は、水彩画の断面形状を示す概念図である。水彩画において、顔料ＰＧは媒体Ｐ上に剥き出しで張り付いる。このため、表面の顔料ＰＧに光が反射するため、水彩画は、不透明かつ明るい色調に見える。

図１２の（Ｂ）は、油彩画の断面形状を示す概念図である。油彩画は、顔料ＰＧと乾性油などの媒材Ｍとを含む油絵具を画材として、色を重ね塗りして製作される。これにより、油彩画は、顔料ＰＧ、及び乾性油などの媒材Ｍが媒体Ｐ上で固着した立体構造となっている。顔料ＰＧの間は、光が通過・反射する媒材Ｍとなっており、油彩画に照射した光の一部は、下地まで届いて反射される。また、媒材Ｍは、空気よりも屈折率が高いので、顔料ＰＧが剥き出しの状態よりも光の直進性が増し、透明感が増す。こうした重層的な光の透過、及び反射が、油彩画特有の「奥行き感」、又は「深み」等の質感を生じさせる。

油彩画の複製画を作成するに際し、顔料ＰＧと乾性油などの媒材Ｍによって形成される特有の凹凸形状については、立体造形により概ね正確に再現することができる。一方で、「奥行き感」、又は「深み」等の質感に関しては、従来、定量的な数値の定義さえなく、その再現ができなかった。発明者らは、まず、「奥行き感」、又は「深み」等の質感は、低明度かつ高彩度の色域により定義されると考え、低明度かつ高彩度の色域を再現できる画像形成方法を検討した。

インクジェットプリンタ等で用いられるインクのうち、顔料インクは、一般に、染料インクに比して印刷物の画像堅牢性に優れており、サインやディスプレイ等、その特性を活かした種々の用途において使用されている。減法混色の３原色であるＹ色、Ｍ色、及びＣ色の３色の顔料インクを備えた３色インクセット、あるいはこれにブラック（Ｋ）を加えた４色インクセットを用いて色相を表現する場合、２色以上の混色部分の彩度が低下するという問題がある。混色部分の彩度低下を改善するため、各色インクの顔料濃度を増加させる、打ち込み順を制限する、二次色部分を該当する特色インクに置き換えることも考えられるが、これらはCIE(Commission internationale de l'eclairage)色空間のab平面状の彩度最大値を拡大することはできても、低明度領域に関する彩度低下は回避できない。また、他の方法として、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色、又はＫ色の基本色に加えてレッドやグリーンなどの特色インクを利用する方法や、ドットの重ね順を制御することで発色性を維持する方法もあるが、これらは色再現域の最高彩度を拡大する技術であり、低明度領域では複数のインク色を混色させる（ドットを重ねる）こととなり、低明度領域の彩度低下は避けられない。

図１２の（Ｃ）は、本実施形態の画像形成方法により形成された画像の断面形状を示す概念図である。本実施形態の画像形成方法によると、ＵＶ硬化インクを用いて、顔料を含むカラーインクと、顔料を含まないクリアインクを混合した層を積層する。一層だけでは単に顔料密度の低い、明度の高い色となるが、積層することにより顔料同士の間隔を開けつつ単位面積あたりの顔料濃度を上げることができる。

また、本実施形態の画像形成方法によると、Ｙ色の画素の層分割処理後、全ての空白の画素をＣＬに置き換えることで、３層目と４層目にＹ色の画素を重複しないよう分割して配置する。Ｙ色の画素を立体的に交互に配置することで、光は印刷面表面の顔料インクで反射されるだけでなく、１、２、３層目へと重層的に透過と反射を起こすことが可能となる。これにより、本実施形態の画像形成方法によると、「奥行き感」、又は「深み」等の質感を有する、すなわち低明度領域における高彩度の色域が再現された画像を得ることができる。

＜プログラム＞
上記実施形態及び各変形例のコンピュータ１０及び立体造形装置５０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コンピュータ１０及び立体造形装置５０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コンピュータ１０及び立体造形装置５０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コンピュータ１０及び立体造形装置５０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コンピュータ１０及び立体造形装置５０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。

（変形例１）
立体造形装置５０は、マスクパターンを用いて、異なるノズルからマルチパスで同じ画素に複数回インクを吐出する機能を有する。この機能を利用して、造形部５３６は、マルチパスのマスクパターンを用いてカラー及びクリアの造形剤を積層させても良い。例えば、造形部５３６は、マルチパスの１パス目で１層目を形成し、２パス目で２層目を形成し、次のマルチパスの１パス目で３層目を形成し、２パス目で４層目を形成する。変形例１によると、マルチパスで複数層を形成することができるので、マルチパスで１層を形成するよりも、画像形成に要する時間が短くなる。

（変形例２）
例えば、ＲＯＭ５０２等の立体造形装置５０の記憶手段には、各色、及びクリアの造形剤の屈折率が記憶されている。層情報生成部５３３は、記憶手段に記憶された情報に基づいて、例えば、カラーの造形剤の中でもクリアの造形剤との屈折率の比のより大きい色が、より媒体Ｐに近い層に配され、屈折率の比のより小さい色を表面に近い層に配されるように層情報を生成してもい。造形部５３６は、生成された層情報に基づいて、クリアの造形剤と屈折率の比のより大きい色の造形剤を、より媒体Ｐに近い層に配して積層させる。変形例２によると、画像の深くまで光が届き媒体Ｐ側の層の色が反映されやすくなるので、低明度領域における高彩度の色域を再現しやすくなる。

（変形例３）
層情報生成部５３３は、カラーの造形剤の密度が全層に均等に分割せずに、媒体Ｐに近い層にカラーの造形剤の密度を高くするように層の分割を行っても良い。造形部５３６は、生成された層情報に基づいて、媒体Ｐに近い層にカラーの造形剤の密度を高くするように造形する。媒体Ｐに近い層にカラーの造形剤の密度を高くする方法としては、層分割するときに、各層におけるカラーの造形剤の量を等分せずに、媒体Ｐに近い層ほど多くする方法が挙げられる。変形例３によると、画像の深くまで光が届き媒体Ｐ側の層の色が反映されやすくなるので、低明度領域における高彩度の色域を再現しやすくなる。

（変形例４）
上記実施形態では、層情報の生成を立体造形装置５０で行う例を説明したが、層情報の生成までをコンピュータ１０で行うようにしてもよい。この場合、色情報生成部５３２及び層情報生成部５３３をコンピュータ１０が備えるようにし、入力部５３１が、コンピュータ１０から層情報を取得するようにすればよい。

（変形例５）
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、インクジェット方式に変えて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１３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１３に示すように、ヘッドユニット１０１５は、溶融ヘッド１０２０（サーマルヘッド）を有する。

溶融ヘッド１０２０は、造形液Ｉとしての溶融インクを加熱することで、媒体Ｐに対し、溶融インクを吐出する。溶融インクは、インクジェット方式と同様、ホワイト（Ｗ）、クリア（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。

＜実施形態の効果＞
上記実施形態の画像形成方法によると、立体造形システム１（画像形成システムの一例）の立体造形装置５０（画像形成装置の一例）は、画素毎の色を示す色情報に基づいて、カラー又はクリアの造形剤により画像を形成する。立体造形装置５０の層情報生成部５３３（特定手段の一例）は、色情報に基づいて、複数の色が割り当てられる画素を特定する（特定処理の一例）。立体造形装置５０の造形部５３６（造形手段の一例）は特定された画素に対応する媒体Ｐ上の位置に複数の色のうち第１の色の造形剤を配した第１の層、上記位置にクリアの造形剤を配した第２の層、及び上記位置に複数の色のうち第２の色の造形剤を配した第３の層を順に積層させて造形する（造形処理の一例）。得られた造形物は、Ｚ方向に隣合う画素のいずれかにクリアの造形剤が配されているので、混色による彩度の低下を防ぎつつ、画像密度の低下による再現可能な色域の低下を防ぐことができる。

立体造形装置５０の層情報生成部５３３は、色情報に基づいて、複数の色が割り当てられた画素の領域を特定する。立体造形装置５０の造形部５３６は、特定された画素の領域のうち第１の画素に対応する第１の位置に、第１の色の造形剤を配し、特定された画素の領域のうち第１の画素に隣り合う第２の画素に対応する第２の位置にクリアの造形剤を配した第１の層、第１の位置にクリアの造形剤を配し、第２の位置に第１の色の造形剤を配した第２の層、第１の位置に第２の色の造形剤を配し、第２の位置にクリアの造形剤を配した第３の層、及び、第１の位置にクリアの造形剤を配し、第２の位置に前記第２の色の造形剤を配した第４の層を順に積層させて造形する。得られた造形物は、ＸＹＺ方向に隣合う画素のいずれかにクリアの造形剤が配されているので、混色による彩度の低下を防ぎつつ、画像密度の低下による再現可能な色域の低下を防ぐことができる。

立体造形装置５０の層情報生成部５３３は、３画素×３画素四方（所定の面積の一例）以上の画素の領域を特定する。これにより、３画素×３画素四方に満たない小領域の層の形成を省略できるので、画像形成速度が速くなる。

立体造形装置５０の造形部５３６は、マルチパスのマスクパターンを用いて層を形成する。これにより、１パスにより複数層を形成できるようになるので、画像形成速度が速くなる。

上記実施形態において、第１の色の造形剤は、第２の色の造形剤よりもクリアの造形剤との屈折率の比が大きい。これにより、屈折率の比が小さい第２の色の造形剤が表面側に配されるので、造形物の深くまで光が届きやすくなる。

立体造形装置５０の造形部５３６は、造形剤が定着する媒体Ｐ側の層におけるカラーの造形剤の密度を、表面側の層におけるカラーの造形剤の密度よりも大きくなるように造形する。これにより、造形物の深くまで光が届きやすくなる。

１ 立体造形システム
１０ コンピュータ
５０ 立体造形装置
１３１ 出力部
１４０ 記憶部
５３１ 入力部
５３２ 色情報生成部
５３３ 層情報生成部
５３４ 搬送制御部
５３５ 移動制御部
５３６ 造形部

特開２０１３−５８９８２号公報

Claims (10)

1. 画素毎の色を示す色情報に基づいて、カラー又はクリアの造形剤により画像を形成する画像形成装置であって、
   前記色情報に基づいて、複数の色が割り当てられる画素を特定する特定手段と、
   前記特定手段によって特定された画素に対応する位置に前記複数の色のうち第１の色の造形剤を配した第１の層、前記位置に前記クリアの造形剤を配した第２の層、及び前記位置に前記複数の色のうち第２の色の造形剤を配した第３の層を順に積層させて造形する造形手段と、
   を有する画像形成装置。
2. 前記特定手段は、前記色情報に基づいて、前記複数の色が割り当てられた画素の領域を特定し、
   前記造形手段は、前記特定された画素の領域のうち第１の画素に対応する第１の位置に、前記第１の色の造形剤を配し、前記特定された画素の領域のうち第１の画素に隣り合う第２の画素に対応する第２の位置に前記クリアの造形剤を配した前記第１の層、前記第１の位置に前記クリアの造形剤を配し、前記第２の位置に前記第１の色の造形剤を配した前記第２の層、前記第１の位置に前記第２の色の造形剤を配し、前記第２の位置に前記クリアの造形剤を配した前記第３の層、及び、前記第１の位置に前記クリアの造形剤を配し、前記第２の位置に前記第２の色の造形剤を配した第４の層を順に積層させて造形する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記特定手段は、所定の面積以上の画素の領域を特定する請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記造形手段は、マルチパスのマスクパターンを用いて前記第１の層乃至前記第４の層を形成する請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の色の造形剤は、前記第２の色の造形剤よりも前記クリアの造形剤との屈折率の比が大きい請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記造形手段は、前記造形剤が定着する媒体側の層におけるカラーの造形剤の密度を、表面側の層におけるカラーの造形剤の密度よりも大きくなるように造形する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 画素毎の色を示す色情報に基づいて、カラー又はクリアの造形剤により画像を形成する画像形成システムであって、
   前記色情報に基づいて、複数の色が割り当てられる画素を特定する特定手段を有する情報処理装置と、
   前記特定手段によって特定された画素に対応する位置に前記複数の色のうち第１の色の造形剤を配した第１の層、前記位置に前記クリアの造形剤を配した第２の層、及び前記位置に前記複数の色のうち第２の色の造形剤を配した第３の層を順に積層させて造形する造形手段を有する立体造形装置と、
   を有する画像形成システム。
8. 画素毎の色を示す色情報に基づいて、カラー又はクリアの造形剤により画像を形成する画像形成装置に、
   前記色情報に基づいて、複数の色が割り当てられる画素を特定する特定処理と、
   前記特定処理によって特定された画素に対応する位置に前記複数の色のうち第１の色の造形剤を配した第１の層、前記位置に前記クリアの造形剤を配した第２の層、及び前記位置に前記複数の色のうち第２の色の造形剤を配した第３の層を順に積層させて造形する造形処理と、
   を実行させる画像形成方法。
9. 画素毎の色を示す色情報に基づいて、カラー又はクリアの造形剤により画像を形成する画像形成システムにおける情報処理装置に、
   前記色情報に基づいて、複数の色が割り当てられる画素を特定する特定処理を実行させ、
   前記画像形成システムのおける立体造形装置に、
   前記特定処理によって特定された画素に対応する位置に前記複数の色のうち第１の色の造形剤を配した第１の層、前記位置に前記クリアの造形剤を配した第２の層、及び前記位置に前記複数の色のうち第２の色の造形剤を配した第３の層を順に積層させて造形する造形処理を実行させる
   画像形成方法。
10. 画素毎の色を示す色情報に基づいて、カラー又はクリアの造形剤により画像を形成する画像形成装置に、
    前記色情報に基づいて、複数の色が割り当てられる画素を特定する特定処理と、
    前記特定処理によって特定された画素に対応する位置に前記複数の色のうち第１の色の造形剤を配した第１の層、前記位置に前記クリアの造形剤を配した第２の層、及び前記位置に前記複数の色のうち第２の色の造形剤を配した第３の層を順に積層させて造形する造形処理と、
    を実行させるプログラム。

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