(57)【要約】【課題】立体物の造形の際の各層のばらつきの累積を抑制して色再現性および形状再現性の低下を抑制することができる画像形成装置、画像形成方法、および立体物の製造方法を提供する。【解決手段】立体物の画素毎の三次元の位置情報、その画素の造形剤のドット径の情報、およびその画素の造形剤を造形部から吐出させる場合の吐出面のギャップの情報を含む高さ情報と、立体物の画素毎の色を示す色情報とから、立体物の層毎に層情報を生成する生成部と、層情報で示される画素の造形剤を積層させる場合に、その画素の前記ドット径に対応するギャップを形成するように造形部を移動させる移動制御部と、を備える。【選択図】図４
2019162865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体物の画素毎の三次元の位置情報、該画素の造形剤のドット径の情報、および該画素の造形剤を造形部から吐出させる場合の吐出面のギャップの情報を含む高さ情報と、前記立体物の画素毎の色を示す色情報とから、前記立体物の層毎に層情報を生成する生成部と、
前記層情報で示される画素の造形剤を積層させる場合に、該画素の前記ドット径に対応する前記ギャップを形成するように前記造形部を移動させる移動制御部と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記高さ情報に含まれる前記ギャップの情報における該ギャップは、前記吐出面から、該高さ情報で示される画素の造形剤を着弾した場合の該造形剤の頂点までの距離である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記高さ情報に含まれる前記ギャップの情報における該ギャップは、前記吐出面から、前記立体物が造形される記録媒体までの距離である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記移動制御部は、前記層情報が同一層にドット径が異なる造形剤が含まれることを示す場合、前記ドット径ごとに前記造形部から造形剤を積層させるために、該ドット径に対する前記ギャップを形成するように該造形部を移動させる請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記移動制御部は、前記層情報が同一層にドット径が異なる造形剤が含まれることを示す場合、前記ドット径ごとに前記造形部から造形剤を積層させるために、前記ドット径が小さいものから順に、該ドット径に対する前記ギャップを形成するように該造形部を移動させる請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記造形部において、副走査方向において前記吐出面の上流側および下流側にそれぞれ備えられ、記録媒体上に積層された造形剤を硬化させるための硬化光を照射する硬化光照射部を、さらに備え、
前記移動制御部は、前記造形部により前記副走査方向の往路および復路の双方で造形剤の積層動作が行われるように該造形部を移動させる請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記色情報は、１層分の情報であり、
前記立体物の形状のうち前記色情報が示す色が積層される形状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１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記造形部を、さらに備え、
前記造形部は、前記立体物の最終層を前記色情報が示す造形剤を積層して、該立体物を造形する請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
立体物の画素毎の三次元の位置情報、該画素の造形剤のドット径の情報、および該画素の造形剤を造形部から吐出させる場合の吐出面のギャップの情報を含む高さ情報と、前記立体物の画素毎の色を示す色情報とから、前記立体物の層毎に層情報を生成する生成ステップと、
前記層情報で示される画素の造形剤を積層させる場合に、該画素の前記ドット径に対応する前記ギャップを形成するように前記造形部を移動させる移動制御ステップと、
を有する画像形成方法。
【請求項１０】
立体物の画素毎の三次元の位置情報、該画素の造形剤のドット径の情報、および該画素の造形剤を造形部から吐出させる場合の吐出面のギャップの情報を含む高さ情報と、前記立体物の画素毎の色を示す色情報とから、前記立体物の層毎に層情報を生成する生成ステップと、
前記層情報で示される画素の造形剤を積層させる場合に、該画素の前記ドット径に対応する前記ギャップを形成するように前記造形部を移動させる移動制御ステップと、
前記ギャップを形成する高さで、前記造形部に前記層情報で示される画素の造形剤を積層させて前記立体物を造形する造形ステップと、
を有する立体物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、画像形成方法、および立体物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、三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・プロトタイピング法、インクジェットバインダ法、光造形法、および粉末焼結法等が知られている。
【０００３】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような、従来技術では、立体物の造形に多数の積層が必要な場合には、各層のばらつきを累積することにより、多積層ならではの形状再現性の低下、ならびに、筋ムラおよびミストの発生等による形状不良による画像品位の低下が発生する問題がある。特に、大ドットおよび小ドット等の径の異なるインクドットを採用する場合に、大ドットおよび小ドットを同じ条件で吐出した場合、各層におけるばらつきの累積が顕著になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、立体物の造形の際の各層のばらつきの累積を抑制して色再現性および形状再現性の低下を抑制することができる画像形成装置、画像形成方法、および立体物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、立体物の画素毎の三次元の位置情報、該画素の造形剤のドット径の情報、および該画素の造形剤を造形部から吐出させる場合の吐出面のギャップの情報を含む高さ情報と、前記立体物の画素毎の色を示す色情報とから、前記立体物の層毎に層情報を生成する生成部と、前記層情報で示される画素の造形剤を積層させる場合に、該画素の前記ドット径に対応する前記ギャップを形成するように前記造形部を移動させる移動制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、立体物の造形の際の各層のばらつきの累積を抑制して色再現性および形状再現性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係るインクジェット記録装置のコントローラのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施形態のヘッドユニットの機械的構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係るインクジェット記録装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態の色情報の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態の色情報の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施形態の高さ情報の一例を示す図である。
【図８】図８は、実施形態の高さ情報の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施形態の層情報の生成方法の一例を説明する図である。
【図１０】図１０は、実施形態の立体物の造形方法の一例を説明する図である。
【図１１】図１１は、実施形態の立体物の造形方法の一例を説明する図である。
【図１２】図１２は、実施形態の立体物の造形方法の一例を説明する図である。
【図１３】図１３は、実施形態の立体物の造形方法の一例を説明する図である。
【図１４】図１４は、大ドットで造形する場合と小ドットで造形する場合の比較を説明する図である。
【図１５】図１５は、実施形態の立体物の造形方法の一例を説明する図である。
【図１６】図１６は、実施形態の立体物の製造処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、立体物の製造処理のうち造形処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、変形例のヘッドユニットの機械的構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図１〜図１８を参照しながら、本発明に係る画像形成装置、画像形成方法、および立体物の製造方法の実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更および組み合わせを行うことができる。
【００１０】
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、記録媒体上に立体物を造形（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。
【００１１】
なお、記録媒体は、立体物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、記録紙またはキャンバス等が挙げられるが、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、積層時に液状またはゲル状であってもよい。また、造形剤は、自然放置により、または熱により軟化または硬化するインクであってもよい。
【００１２】
（インクジェット記録装置の概略構成）
図１は、実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成の一例を示す図である。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と、を備える。
【００１３】
エンジン１０は、記録媒体上に立体物を造形（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、記録媒体上に立体物を造形する。
【００１４】
コントローラ１００は、記録媒体上に立体物を造形（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、立体物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に立体物を造形させる。
【００１５】
（コントローラのハードウェア構成）
図２は、実施形態に係るインクジェット記録装置のコントローラのハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示すように、コントローラ１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の制御装置１０１と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の主記憶装置１０２と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の補助記憶装置１０３と、ディスプレイ等の表示装置１０４と、タッチパネルまたはキースイッチ等の入力装置１０５と、通信インタフェース等の通信装置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。
【００１６】
（ヘッドユニットの機械的構成）
図３は、実施形態のヘッドユニットの機械的構成の一例を示す図である。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（硬化光照射部）と、紫外線照射装置１７（硬化光照射部）と、を有する。
【００１７】
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は、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、およびブラック（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。なお、ノズル列１１の構成は、図３に示す構成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、およびノズル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。また、インクジェットヘッド１４の各ノズルは、後述する高さ情報（または、それを含む層情報）に従って自由に吐出する紫外線硬化インクの量を調整することが可能であり、その結果、着弾したときの紫外線硬化インク（ドット）の径が調整される。
【００１８】
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、立体物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）、およびブラック（Ｋ）は、立体物の色の形成に用いられる。
【００１９】
紫外線照射装置１３は、インクジェットヘッド１４が副走査方向（矢印Ｂ方向とは逆方向）に移動する場合、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。
【００２０】
紫外線照射装置１７は、インクジェットヘッド１４が副走査方向（矢印Ｂ方向）に移動する場合、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１７ｂを照射する照射部１７ａ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１７から照射される硬化光１７ｂにより、硬化される。
【００２１】
実施形態では、記録媒体１６が、例えば、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。
【００２２】
具体的には、ヘッドユニット１５は、副走査方向の双方向に往復移動しながら、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共に、紫外線照射装置１３、１７から硬化光１３ｂ、１７ｂを照射させる。
【００２３】
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。
【００２４】
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、立体物が造形されると、記録媒体１６の矢印Ｂ方向での搬送が再開され、立体物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。
【００２５】
なお、図３に示すヘッドユニット１５は、インクジェットヘッド１４に対して副走査方向の両側にそれぞれ紫外線照射装置１３、１７を備える構成としているが、これに限定されるものではなく、例えば、紫外線照射装置１３のみを備える構成としてもよい。ただし、紫外線照射装置１３、１７を備える構成にすると、副走査方向の往路および復路の双方で、立体物の造形を行うことができるため、立体物の製造に際しての生産性を向上させることができる。
【００２６】
また、ヘッドユニット１５の吐出動作は、上述の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）を副走査方向の双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共に、紫外線照射装置１３、１７から硬化光１３ｂ、１７ｂ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。
【００２７】
紫外線硬化インク１２は、後述するように、形成される立体物の画素位置、および何層目かによって、インクドットの径（以下、単に「ドット径」と称する場合がある）の大きさが変わる。そして、後述するように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、ドット径が異なる紫外線硬化インク１２の各インクドットについて、ノズル列１１の各ノズルの吐出面であるヘッド吐出面１１ａ（吐出面）から、対象となるインクドットが着弾した場合の当該インクドットの頂点までの距離（吐出ギャップ１８）を制御して（当該インクドットの大きさ（径）に対応した吐出ギャップ１８となるようにヘッドユニット１５を上下方向（記録媒体１６の面に垂直な方向）に移動させて）吐出動作を行う。なお、制御する対象は吐出ギャップ１８に限定されるものではなく、ヘッド吐出面１１ａから、記録媒体１６までの距離（ヘッドメディア間ギャップ１９）を制御して（当該インクドットの大きさ（径）に対応したヘッドメディア間ギャップ１９となるようにヘッドユニット１５を上下方向に移動させて）吐出動作を行うものとしてもよい。
【００２８】
（インクジェット記録装置の機能ブロックの構成）
図４は、実施形態に係るインクジェット記録装置の機能ブロックの構成の一例を示す図である。図５は、実施形態の色情報の一例を示す図である。図６は、実施形態の色情報の一例を示す図である。図７は、実施形態の高さ情報の一例を示す図である。図８は、実施形態の高さ情報の一例を示す図である。図９は、実施形態の層情報の生成方法の一例を説明する図である。
【００２９】
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、層情報生成部２０９（生成部）と、搬送制御部２１１と、移動制御部２１３と、造形部２１５と、を含む。このうち、画像データ取得部２０１は、例えば、制御装置１０１、主記憶装置１０２、および通信装置１０６等により実現される。色情報生成部２０３、高さ情報生成部２０５、層情報生成部２０９、および搬送制御部２１１は、例えば、制御装置１０１および主記憶装置１０２等により実現される。移動制御部２１３および造形部２１５は、例えば、ヘッドユニット１５等により実現できる。
【００３０】
画像データ取得部２０１は、立体物の画像データを取得する。立体物の画像データとは、例えば、造形対象の立体物を撮像した画像データ等である。例えば、造形対象の立体物が絵画であれば、立体物の画像データは、当該絵画を撮像した画像データが挙げられる。
【００３１】
なお、画像データ取得部２０１は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の外部装置から立体物の画像データを取得してもよいし、補助記憶装置１０３等に記憶しておいた立体物の画像データを取得してもよい。本実施形態では、立体物の画像データが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。
【００３２】
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物の画像データに基づいて、立体物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。また、生成された色情報は、立体物の造形に使用されるため、立体物の造形に特有の処理を追加してもよい。
【００３３】
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。したがって、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、二次元の情報を想定している（ただし、図５および図６では、一次元で図示している）。
【００３４】
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。
【００３５】
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物の画像データに基づいて、立体物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。
【００３６】
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、三次元の情報（例えば、該当する三次元座標位置にドットが存在するか否かの情報）であり（ただし、図７では、二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。ただし、これに限定されず、例外もある。
【００３７】
また、上述のように、インクジェットヘッド１４は、紫外線硬化インク１２を、形成される立体物の画素位置、および何層目かによって、ドット径の大きさを変えて吐出する。このような、立体物の画素位置、および何層目かによって、ドット径の大きさを変えて吐出された結果の高さ情報の例を、図８に示す。図８の高さ情報が示す立体物は、同一の層においてドット径が小さいドット（以下、「小ドット」と称する場合がある）と、ドット径が大きいドット（以下、「大ドット」と称する場合がある）と、が混合して造形（形成）されている。したがって、立体物を造形するための高さ情報には、上述の三次元の情報の他、各画素のドットの径の種別の情報（以下、単に「ドット径情報」と称する場合がある）が含まれる。さらに、上述したように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、紫外線硬化インク１２の各ドットのドット径に応じて、吐出ギャップ１８を制御して吐出動作を行う。したがって、立体物を造形するための高さ情報には、さらに、各画素のドットに対応する吐出ギャップ１８の情報（以下、単に「ギャップ情報」と称する場合がある）が含まれる。なお、高さ情報に含まれるギャップ情報は、各画素のドットに対応する吐出ギャップ１８の情報に代えて、各画素のドットに対応するヘッドメディア間ギャップ１９の情報としてもよい。
【００３８】
層情報生成部２０９は、立体物を造形するための層毎の画素の配置（三次元の情報）、ドット径情報、およびギャップ情報を示す層情報（スライス情報）を生成する。
【００３９】
本実施形態では、層情報生成部２０９は、図９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物情報を生成する。なお、図９では説明を簡略にするために、各画素のドット径（着弾後ドット高さＨ）をすべて同一にして説明している。そして層情報生成部２０９は、立体物情報を層毎に分離することで、層毎の各画素に関する情報を含む層情報（図９に示す例では４層の層情報）を生成する。さらに、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９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。
【００４０】
また、色情報が示すドット（色ドット）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（高さ生成ドット）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（色ドット径）および色ドットの画像解像度は、色再現性を高め高画質を目指す観点等から決定される。具体的には、色ドットの画像解像度は、高さ生成ドットの画像解像度以上であり、色ドット径は、高さ生成ドットの径（高さ生成ドット径）より小さく、かつ、高さ生成ドット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。
【００４１】
搬送制御部２１１は、ヘッドユニット１５により立体物の造形が行われる記録媒体の搬送を制御する。
【００４２】
移動制御部２１３は、ヘッドユニット１５の移動（副走査方向の往復移動、主走査方向の往復移動、および、上下方向の移動）を制御する。
【００４３】
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て立体物を造形する。なお、造形部２１５は、立体物の形状の造形には、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、立体物の形状の造形には、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。
【００４４】
なお、図４に示す画像データ取得部２０１、色情報生成部２０３、高さ情報生成部２０５、層情報生成部２０９、搬送制御部２１１、移動制御部２１３および造形部２１５は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図４で独立した機能部として図示した複数の機能部を、１つの機能部として構成してもよい。一方、図４の１つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。
【００４５】
（インクジェット記録装置の造形処理）
図１０〜図１３は、実施形態の立体物の造形方法の一例を説明する図である。図１０〜図１３を参照しながら、本実施形態に係るインクジェット記録装置１の造形処理の基本動作について説明する。なお、図１０〜図１３では、説明を簡略にするため、ドット径がすべて同じであるものとして説明する。
【００４６】
本実施形態では、造形部２１５は、層情報のうち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。図１０〜図１３では、ｍ＝１の場合の積層手法について説明する。ここでは、図９に示す層情報を例にして説明する。
【００４７】
最初に、造形部２１５は、図１０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。
【００４８】
次に、造形部２１５は、図１１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上に積層すると共に、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。
【００４９】
次に、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、３層目の形状層情報が示すドット２６１をドット２５１上に積層すると共に、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。
【００５０】
最後に、造形部２１５は、図１３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上に積層すると共に、マゼンタ（Ｍ）の紫外線硬化インクを用いて、４層（最終層）目の色層情報が示すドット２７２をドット２６１上に積層する。
【００５１】
上述のｍの値が大きいほど、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、およびマゼンタ（Ｍ）等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、立体物の色再現性をより向上させることができる。
【００５２】
図１４は、大ドットで造形する場合と小ドットで造形する場合の比較を説明する図である。このうち、図１４（ａ）は、大ドットで造形される３層の立体物を示し、図１４（ｂ）は、小ドットで造形される３層の立体物を示している。図１４に示すように、各ドット径のドットは、高さ情報が含むギャップ情報が示す吐出ギャップ１８（上述のようにヘッドメディア間ギャップ１９であってもよい）となるように、ヘッド吐出面１１ａから吐出される。これにより、それぞれのドットに適した吐出ギャップ１８（またはヘッドメディア間ギャップ１９）が保たれ、着弾ズレを最小にでき、ムラ低減、形状安定性の確保およびミスト低減が実現できる。
【００５３】
図１５は、実施形態の立体物の造形方法の一例を説明する図である。図１５を参照しながら、立体物が小ドットおよび大ドットで構成される場合の具体的な造形処理について説明する。なお、図１５については、形状層情報が示す形状部分の造形処理に着目して説明するものとし、色層情報が示すドットの造形処理は、上述の図１０〜図１３で説明した動作を適用することができる。また、ここでは、図８に示す層情報（形状層情報）を例にして説明する。
【００５４】
最初に、移動制御部２１３は、図１５（ａ）に示すように、１層目の形状層情報に含まれる小ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該小ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該小ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８ａ（またはヘッドメディア間ギャップ１９ａ）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（往路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、図１５（ａ）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小ドットであるドット３０１を記録媒体上に積層する。
【００５５】
次に、移動制御部２１３は、図１５（ｂ）に示すように、１層目の形状層情報に含まれる大ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該大ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該大ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８ｂ（またはヘッドメディア間ギャップ１９ｂ）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（復路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、図１５（ｂ）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大ドットであるドット３０２を記録媒体上に積層する。
【００５６】
次に、移動制御部２１３は、図１５（ｃ）に示すように、２層目の形状層情報に含まれる小ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該小ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該小ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８ｃ（またはヘッドメディア間ギャップ１９ｃ）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（往路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、図１５（ｃ）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小ドットであるドット３１１をドット３０２上に積層する。
【００５７】
次に、移動制御部２１３は、図１５（ｄ）に示すように、２層目の形状層情報に含まれる大ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該大ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該大ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８ｄ（またはヘッドメディア間ギャップ１９ｄ）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（復路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、図１５（ｄ）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大ドットであるドット３１２をドット３０１上に積層する。
【００５８】
次に、移動制御部２１３は、図１５（ｅ）に示すように、３層目の形状層情報に含まれる大ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該大ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該大ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８ｅ（またはヘッドメディア間ギャップ１９ｅ）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（往路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、図１５（ｅ）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大ドットであるドット３２２をドット３１１上に積層する。
【００５９】
最後に、移動制御部２１３は、図１５（ｆ）に示すように、４層目の形状層情報に含まれる小ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該小ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該小ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８ｆ（またはヘッドメディア間ギャップ１９ｆ）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（復路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、図１５（ｆ）に示すように、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを用いて、４層目の形状層情報が示す小ドットであるドット３３１をドット３２２上に積層する。
【００６０】
以上の動作により、各ドット（小ドット、大ドット）に対応した吐出ギャップ１８（または、ヘッドメディア間ギャップ１９）を保ちながら、当該ドットを積層させるので、着弾ズレを最小にでき、ムラ低減、形状安定性の確保およびミスト低減が実現できる。
【００６１】
なお、上述の図１５では、立体物が小ドットおよび大ドットの２種類のドット径のドットで構成される例を示したが、これに限定されるものではなく、３種類以上のドット径のドットで構成されるものとしてもよい。
【００６２】
（インクジェット記録装置の立体物の製造処理の流れ）
図１６は、実施形態の立体物の製造処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１７は、立体物の製造処理のうち造形処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００６３】
まず、画像データ取得部２０１は、立体物の画像データを取得する（ステップＳ１１）。
【００６４】
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物の
画像データに基づいて、立体物の画素毎の色を示す色情報を生成する（ステップＳ１２）。
【００６５】
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物
の画像データに基づいて、立体物の画素毎の三次元の情報、ドット径情報、およびギャップ情報を含む高さ情報を生成する（ステップＳ１３）。
【００６６】
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、および高さ情報生成部２０５により生成された高さ情報に基づいて、色情報が示す色で立体物の表面部が覆われるような立体物を造形するための層毎の層情報を生成する（ステップＳ１４）。
【００６７】
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て立体物を造形する造形処理を行う（ステップＳ１５）。
【００６８】
ここで、図１６のステップＳ１５の造形処理の詳細を、図１７を参照しながら説明する。
【００６９】
まず、移動制御部２１３は、１層目の形状層情報に含まれる小ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該小ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該小ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８（またはヘッドメディア間ギャップ１９）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（往路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、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小ドットを記録媒体上に積層する（ステップＳ１５１）。
【００７０】
続いて、移動制御部２１３は、１層目の形状層情報に含まれる大ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該大ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該大ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８（またはヘッドメディア間ギャップ１９）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（復路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、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大ドットを記録媒体上に積層する（ステップＳ１５２）。
【００７１】
続いて、移動制御部２１３は、２層目の形状層情報に含まれる小ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該小ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該小ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８（またはヘッドメディア間ギャップ１９）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（往路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、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小ドットを１層目の形状層情報が示すドット上に積層する（ステップＳ１５３）。
【００７２】
続いて、移動制御部２１３は、２層目の形状層情報に含まれる大ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該大ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該大ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８（またはヘッドメディア間ギャップ１９）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（復路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、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大ドットを１層目の形状層情報が示すドット上に積層する（ステップＳ１５４）。
【００７３】
移動制御部２１３および造形部２１５は、（ｎ−１）層目まで上述と同様の動作を繰り返す。
【００７４】
続いて、移動制御部２１３は、ｎ層（最終層）目の形状層情報に含まれる小ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該小ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該小ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８（またはヘッドメディア間ギャップ１９）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（往路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを用いて、ｎ層目の形状層情報が示す小ドットを（ｎ−１）層目の形状層情報が示すドット上に積層する（ステップＳ１５５）。
【００７５】
最後に、移動制御部２１３は、ｎ層目の形状層情報に含まれる大ドットに対応するギャップ情報に基づいて、当該大ドットを積層した場合のヘッド吐出面１１ａと当該大ドットの頂点との距離が当該ギャップ情報が示す吐出ギャップ１８（またはヘッドメディア間ギャップ１９）となるように、上下方向に移動させ、副走査方向（復路）に移動させる。このとき、造形部２１５は、ホワイト（Ｗ）の紫外線硬化インクを用いて、ｎ層目の形状層情報が示す大ドットを（ｎ−１）層目の形状層情報が示すドット上に積層する（ステップＳ１５６）。
【００７６】
以上のように、本実施形態では、紫外線硬化インク１２を、形成される立体物の画素位置、および何層目かによって、ドット径の大きさを変えて吐出するものとし、当該立体物を形成するための高さ情報には、各層での画素の配置（三次元の情報）、ドット径情報、およびギャップ情報を含むものとし、当該高さ情報、および色情報を用いて層情報を生成する。これによって、それぞれのドットに適した吐出ギャップ１８（またはヘッドメディア間ギャップ１９）が保たれ、着弾ズレを最小にでき、ムラ低減、形状安定性の確保およびミスト低減が実現でき、立体物の造形の際の各層のばらつきの累積を抑制して色再現性および形状再現性の低下を抑制することができる。
【００７７】
また、本実施形態のヘッドユニット１５は、インクジェットヘッド１４に対して副走査方向の両側にそれぞれ紫外線照射装置１３、１７を備える構成としている。これによって、副走査方向の往路および復路の双方で、立体物の造形を行うことができるため、立体物の製造に際しての生産性を向上させることができる。
【００７８】
なお、高さ情報生成部２０５は、造形対象の立体物を三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２０５は、画像データ取得部２０１により取得された立体物の画像データと、造形対象の立体物の三次元計測と、を併用して、高さ情報を生成してもよい。
【００７９】
また、高さ情報生成部２０５は、立体物の高さ情報を取得するようにしてもよい。例えば、造形対象の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等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、高さ情報生成部２０５は、立体物の高さ情報を外部から取得するようにしてもよい。
【００８０】
また、造形部２１５は、立体物の形状の造形に、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、立体物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、立体物の色再現性および形状再現性を向上させつつ、立体物の造形速度を向上させることができる。
【００８１】
（変形例）
上述の実施形態では、インクジェット方式について説明したが、本変形例では、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。
【００８２】
図１８は、変形例のヘッドユニットの機械的構成の一例を示す図である。図１８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。
【００８３】
溶融ヘッド１０２０は、各色の溶融インク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を吐出して、記録媒体１６上に溶融インク１０１２として定着させる。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。
【００８４】
なお、上述の実施形態および変形例において、インクジェット記録装置１の各機能部の少なくともいずれかがプログラムの実行によって実現される場合、そのプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。また、上述の実施形態および変形例に係る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または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、上述の実施形態および変形例に係る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構成してもよい。また、上述の実施形態および変形例に係る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経由で提供または配布するように構成してもよい。また、上述の実施形態および変形例に係るインクジェット記録装置１で実行されるプログラムは、上述した各機能部のうち少なくともいずれかを含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（制御装置１０１）が上述の記憶装置（例えば、補助記憶装置１０３）からプログラムを読み出して実行することにより、上述の各機能部が主記憶装置（例えば、主記憶装置１０２）上にロードされて生成されるようになっている。
【符号の説明】
【００８５】
１  インクジェット記録装置
１０  エンジン
１１  ノズル列
１１ａ  ヘッド吐出面
１１Ｃ、１１ＣＬ、１１Ｋ、１１Ｍ、１１Ｗ、１１Ｙ  ノズル
１２  紫外線硬化インク
１３  紫外線照射装置
１３ａ  照射部
１３ｂ  硬化光
１４  インクジェットヘッド
１５  ヘッドユニット
１６  記録媒体
１７  紫外線照射装置
１７ａ  照射部
１７ｂ  硬化光
１８、１８ａ〜１８ｆ  吐出ギャップ
１９、１９ａ〜１９ｆ  ヘッドメディア間ギャップ
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
２０９  層情報生成部
２１１  搬送制御部
２１３  移動制御部
２１５  造形部
２４１、２４２  ドット
２５１、２５２  ドット
２６１、２６２  ドット
２７２  ドット
３０１、３０２  ドット
３１１、３１２  ドット
３２２  ドット
３３１  ドット
１０１２  溶融インク
１０１５  ヘッドユニット
１０２０  溶融ヘッド
１０２３  溶融インク
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２０１３−４３３３８号公報
【図１】
2019162865.tif 000003
【図２】
2019162865.tif 000004
【図３】
2019162865.tif 000005
【図４】
2019162865.tif 000006
【図５】
2019162865.tif 000007
【図６】
2019162865.tif 000008
【図７】
2019162865.tif 000009
【図８】
2019162865.tif 000010
【図９】
2019162865.tif 000011
【図１０】
2019162865.tif 000012
【図１１】
2019162865.tif 000013
【図１２】
2019162865.tif 000014
【図１３】
2019162865.tif 000015
【図１４】
2019162865.tif 000016
【図１５】
2019162865.tif 000017
【図１６】
2019162865.tif 000018
【図１７】
2019162865.tif 000019
【図１８】
2019162865.tif 000020