(57)【要約】【課題】１ボクセルに対して１色のインクのみを吐出する構成において３次元物体の表面のグロス感を適切に表現することを可能とする。【解決手段】第１の色成分（ＲＧＢ）を表す第１色信号から、出力色を構成する第２の色成分（ＣＭＹ信号）を表す第２色成分信号と、３次元物体の表面領域以外の内部領域を構成するベース色成分を表すベース色信号（Ａ信号）とを含む第２色信号を生成する第２色信号生成手段１５８と、ベース色信号（Ａ信号）の大きさに応じた混成の割合で白色を表す白色信号（Ｗ信号）と透明色を表す透明信号（Ｔ信号）とを生成する透明信号生成手段１６２と、を備える色信号処理装置とする。【選択図】図６
2019031061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の色成分を表す第１色信号から、出力色を構成する第２の色成分を表す第２色成分信号と、３次元物体の表面領域以外の内部領域を構成するベース色成分を表すベース色信号とを含む第２色信号を生成する第２色信号生成手段と、
前記ベース色信号の大きさに応じた混成の割合で白色を表す白色信号と透明を表す透明信号とを生成する透明信号生成手段と、
を備えることを特徴とする色信号処理装置。
【請求項２】
画素毎に前記第１色信号が設定されており、
前記透明信号生成手段は、前記白色信号と前記透明信号の混成の割合を画素の物体表面からの距離に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の色信号処理装置。
【請求項３】
前記透明信号生成手段は、前記白色信号に対する前記透明信号の混成の割合を、画素の前記物体表面からの距離に応じて減少させることを特徴とする請求項２に記載の色信号処理装置。
【請求項４】
前記透明信号生成手段は、前記白色信号に対する前記透明信号の混成の割合を、画素の前記物体表面からの距離に応じて増加させることを特徴とする請求項２に記載の色信号処理装置。
【請求項５】
前記透明信号生成手段は、画素の前記物体表面からの距離によらず前記白色信号は一定とし、画素の前記物体表面からの距離に応じて前記透明信号を増加させることを特徴とする請求項２に記載の色信号処理装置。
【請求項６】
前記第２色成分信号並びに前記ベース色信号を構成する前記白色信号及び前記透明信号の割合に合わせて吐出させるインクの色を選択するインク色選択手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の色信号処理装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の色信号処理装置を含み、
前記インク色選択手段によって選択された色のインクを吐出させるインク吐出部を備えることを特徴とする３次元造形装置。
【請求項８】
コンピュータを、
第１の色成分を表す第１色信号から、出力色を構成する第２の色成分を表す第２色成分信号と、前記第１色信号の大きさに応じたベース色信号とを含む第２色信号を生成する第２色信号生成手段と、
前記ベース色信号の大きさに応じた混成の割合で白色を表す白色信号と透明を表す透明信号とを生成する透明信号生成手段と、
して機能させることを特徴とする色信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色信号処理装置、３次元造形装置及び色信号処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
立体モデルの形状データに基づいて、断面形状を積層することにより３次元物体を造形する３次元造形装置が知られている。例えば、ステージ上に紫外線硬化型のインクを吐出させることによって断面形状を形成して積み重ねていくことにより３次元の形状を造形する光造形型３次元プリンタが知られている。このような３次元造形装置では、３次元物体の表面となる部分に色インクを吐出させることによって、形状のみならず色彩も反映させた３次元物体を形成することができる。
【０００３】
特許文献１には、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ホワイト（Ｗ）のトナーを用いて、透明シート上を白トナー層で全面を覆った後に彩色トナー層を形成することによって表面色の階調性と色調性を高めた３次元造形物の製造方法が開示されている。当該技術では、１つの画素又はボクセルに対してＣＭＹのトナーを重ねて配置することができる。
【０００４】
特許文献２には、立体造形粉体を造形液により固化させることで３次元造形物を形成する装置において、造形物の表面部に対応する表面画素集合体に誤差拡散処理を適用して造形データを作成することで造形物に生ずる色の縦筋を抑制した立体造形データ作成装置が開示されている。当該技術においても、１つの画素又はボクセルに対してＣＭＹＫのトナーを重ねて配置することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２４６８０４号公報
【特許文献２】特開２０１５−４４２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、１つの画素又はボクセルに複数の色のインクを吐出させることにより３次元物体の表面色を表現する構成だけではなく、インク量の制限等により１つの画素又はボクセルに１色分のインクのみしか吐出できない構成も存在する。そこで、１つの画素又はボクセルに１色分のインクのみしか吐出できない構成において３次元物体の表面色を適切に表現することができる技術が必要である。
【０００７】
そして、３次元造形装置において、表面色を適切に表現するためにはグロス感、すなわち表面の光沢感を適切に表現する必要がある。しかしながら、色インクに加えて白インク又は透明インクを用いる技術において白インク又は透明インクの一方を用いるのでは、表面のグロス感を適切に表現できない場合がある。例えば、カラーインクに加えて白インクを吐出するようにした場合、形成された物体への光の透過が白インクによって阻まれるため、物体深部のカラーインクに光が到達できず、物体の色の濃度が低くなり過ぎてしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、第１の色成分を表す第１色信号から、出力色を構成する第２の色成分を表す第２色成分信号と、３次元物体の表面領域以外の内部領域を構成するベース色成分を表すベース色信号とを含む第２色信号を生成する第２色信号生成手段と、前記ベース色信号の大きさに応じた混成の割合で白色を表す白色信号と透明を表す透明信号とを生成する透明信号生成手段と、を備えることを特徴とする色信号処理装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、画素毎に前記第１色信号が設定されており、前記透明信号生成手段は、前記白色信号と前記透明信号の混成の割合を画素の物体表面からの距離に応じて設定することを特徴とする請求項１に記載の色信号処理装置である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記透明信号生成手段は、前記白色信号に対する前記透明信号の混成の割合を、画素の前記物体表面からの距離に応じて減少させることを特徴とする請求項２に記載の色信号処理装置である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記透明信号生成手段は、前記白色信号に対する前記透明信号の混成の割合を、画素の前記物体表面からの距離に応じて増加させることを特徴とする請求項２に記載の色信号処理装置である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記透明信号生成手段は、画素の前記物体表面からの距離によらず前記白色信号は一定とし、画素の前記物体表面からの距離に応じて前記透明信号を増加させることを特徴とする請求項２に記載の色信号処理装置である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記第２色成分信号並びに前記ベース色信号を構成する前記白色信号及び前記透明信号の割合に合わせて吐出させるインクの色を選択するインク色選択手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の色信号処理装置である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、上記色信号処理装置を含み、前記インク色選択手段によって選択された色のインクを吐出させるインク吐出部を備えることを特徴とする３次元造形装置である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、コンピュータを、第１の色成分を表す第１色信号から、出力色を構成する第２の色成分を表す第２色成分信号と、前記第１色信号の大きさに応じたベース色信号とを含む第２色信号を生成する第２色信号生成手段と、前記ベース色信号の大きさに応じた混成の割合で白色を表す白色信号と透明を表す透明信号とを生成する透明信号生成手段と、して機能させることを特徴とする色信号処理プログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１及び８に記載の発明によれば、白インク又は透明インクの一方を用いる場合よりも、３次元物体の表面のグロス感を適切に表現する色信号を生成することができる。
【００１７】
請求項２、３、及び４に記載の発明によれば、物体表面からの距離を考慮しない場合に比べて、３次元物体の表面のグロス感をより適切に表現することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、白色信号と透明信号の混成の割合を画素の物体表面からの距離に応じて設定する場合において、白色信号および透明信号を相補的に変化させるときに比して、３次元物体の表面のグロス感を適切に表現する色信号を生成するために調整できるパラメータを増やすことができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、１つの画素又はボクセルに１色分のインクのみしか吐出できない構成において３次元物体の表面のグロス感を適切に表現するインクを選択することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、表面のグロス感を適切に表現された３次元物体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態における３次元造形装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における造形部の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるインクヘッドの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における制御部の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における色信号処理及び造形処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における３次元造形装置の機能ブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるボクセル化処理を説明する図である。
【図８】第１の実施の形態における第２色信号の構成例を示す図である。
【図９】白色（Ｗ）と透明色（Ｔ）のインクの割合による階調表現の変化を示す図である。
【図１０】３次元物体の表面のグロス感の制御について説明する図である。
【図１１】第１の実施の形態における第２色信号の構成の別例を示す図である。
【図１２】第１の実施の形態における第２色信号の構成の別例を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態における第２色信号の構成例を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態における第２色信号の構成の別例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態における３次元造形装置１００は、図１に示すように、造形部１０２及び制御部１０４を含んで構成される。制御部１０４は、３次元物体を表す立体データから表面色も考慮した造形データを生成し、造形データに基づいて造形部１０２を制御して３次元物体を造形させる。
【００２３】
なお、図１では、造形部１０２と制御部１０４が直接接続された構成を示しているが、インターネット等の情報通信網を介して造形部１０２と制御部１０４とを接続する構成としてもよい。
【００２４】
造形部１０２は、図２に示すように、造形台１０、ステージ１２、インクタンク１４、インクヘッド１６及びヘッド駆動部１８を含んで構成される。造形台１０は、造形部１０２を機械的に支持する土台となる構成要素である。造形台１０の上に、ステージ１２、インクタンク１４、インクヘッド１６及びヘッド駆動部１８が配置される。
【００２５】
ステージ１２は、造形物を形成するための台となる構成要素である。ステージ１２の上面は、造形物を形成するために適した形状、例えば平面とすることが好適である。なお、本実施の形態では、便宜上、鉛直方向（上方向）をＺ軸方向として説明する。ステージ１２は、ステージ駆動機構を備える。ステージ１２は、制御部１０４からの制御信号にしたがってＺ軸方向に沿って上下させることができる。
【００２６】
インクタンク１４は、造形される３次元物体を構成するためのインクを蓄えるための構成要素である。本実施の形態では、造形物はカラーの表面を有する３次元物体とするので、インクタンク１４は出力色を構成する色成分のインクを蓄えるインク貯蔵部を備える。本実施の形態では、出力色を構成する色成分は、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）とする。ただし、これに限定されるものではない。また、インクタンク１４は、ベース色のインクを蓄えるインク貯蔵部も備える。ベース色は、造形される３次元物体の表面領域以外の内部領域を構成するインクの色である。ベース色は、明るい無彩色とすることが好適である。具体的には、ベース色のインクは、白インク（Ｗ）及び透明インク（Ｔ）とするとよい。本実施の形態では、ベース色のインクは白（Ｗ）及び透明インク（Ｔ）の両方を備えるものとする。
【００２７】
インクヘッド１６は、インクタンク１４から供給されるインクを吐出させる構成要素である。インクヘッド１６は、出力色を構成する色成分及びベース色のインクを吐出できるだけの数のインクノズルを備える。インクヘッド１６は、ステージ１２上に配置される。インクタンク１４とインクヘッド１６は、インク吐出部を構成する。
【００２８】
図３は、インクヘッド１６の構成例を示す。インクヘッド１６は、Ｙ軸方向にＣＭＹＷＴの各色に対応するインクノズル１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｗ及び１６Ｔが配置されたノズル群１６Ａを備える。また、インクヘッド１６は、ノズル群１６ＡをＸ軸方向に沿って複数並べて配置したノズルアレイ構造とされる。ノズル群１６Ａは、ステージ１２のＸ軸方向の幅に亘って造形物を形成するために必要な数だけ配置することが好適である。
【００２９】
また、造形部１０２において使用するインクが紫外線硬化型である場合、インクヘッド１６に紫外線照射手段１６Ｖを併設してもよい。紫外線照射手段１６Ｖとしては、紫外線ランプや紫外線レーザ等を適用することができる。なお、紫外線照射手段１６Ｖは、インクヘッド１６とは別に設けてもよい。インクノズル１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙ，１６Ｗ，１６Ｔからインクを吐出後、紫外線照射手段１６Ｖから紫外線を照射することによりインクを硬化させることができる。
【００３０】
ヘッド駆動部１８は、ステージ１２上にてインクヘッド１６を移動させるための構成要素である。ヘッド駆動部１８は、Ｙ軸方向に沿って配置されたレール１８ａを備える。また、インクヘッド１６をレール１８ａに沿って移動させるためのモータ（図示しない）を含んで構成することができる。インクヘッド１６は、レール１８ａによってＹ軸方向に移動可能に支持されると共に、ボールネジ等の駆動部材を介してモータに結合される。ヘッド駆動部１８は、制御部１０４からの制御信号にしたがってモータを回転駆動させることによってインクヘッド１６をレール１８ａに沿って、すなわちＹ軸方向に沿って移動させることができる。ただし、ヘッド駆動部１８の構成は、これに限定されるものではなく、３次元物体を造形するためにインクヘッド１６をステージ１２に対して相対的に移動させることができる構成であればよい。
【００３１】
造形部１０２は、３次元物体を構成する画素（ボクセル：体積要素）の位置情報及び当該ボクセルの色情報を含む造形データを制御部１０４から受信する。造形部１０２は、制御部１０４から受信した位置情報に応じたＺ軸方向の位置にステージ１２を上下させると共に、当該位置情報に応じたＹ軸方向の位置にインクヘッド１６を移動させる。そして、当該位置情報に応じたＸ軸方向のインクノズル１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙ，１６Ｗ，１６Ｔのいずれか１つから、当該ボクセルの色情報により特定される色のインクを吐出させる。
【００３２】
３次元物体は、Ｘ軸方向−Ｙ軸方向−Ｚ軸方向の体積の格子単位であるボクセルの群からなる立体データで表される。立体データは、Ｘ軸−Ｙ軸平面に沿って厚さ１ボクセル毎に１層とされる。造形部１０２は、インクヘッド１６をＹ軸方向に移動させながらＸ軸−Ｙ軸平面に沿ってインクを吐出させ、１層分の造形が終了すると、ステージ１２をＺ軸方向に沿って下方移動させて次の層の造形に移る。造形部１０２は、これを繰り返すことによって、３次元物体を造形する。
【００３３】
制御部１０４は、図４に示すように、処理部３０、記憶部３２、入力部３４、出力部３６及び通信部３８を含んで構成される。制御部１０４は、一般的なコンピュータにより構成することができる。処理部３０は、ＣＰＵ等の演算処理を行う手段を含む。処理部３０は、記憶部３２に記憶されている色信号処理プログラムを実行することによって、本実施の形態における色信号の処理を実現する。これにより、制御部１０４は、色信号処理装置として機能する。また、制御部１０４は、記憶部３２に記憶されている造形処理プログラムを実行することにより、造形部１０２に対してインクを吐出させる信号を出力して制御する。記憶部３２は、半導体メモリやメモリカード等の記憶手段を含む。記憶部３２は、処理部３０とアクセス可能に接続され、色信号処理プログラム、造形処理プログラム、それらの処理に必要な情報を記憶する。入力部３４は、情報を入力する手段を含む。入力部３４は、例えば、使用者からの指令の入力を受けるキーボード、タッチパネル、ボタン等を備える。出力部３６は、使用者に対して処理に関する情報を呈示する。出力部３６は、例えば、使用者に対して画像を表示するディスプレイとすることができる。通信部３８は、造形部１０２に対して位置情報や色情報等の情報を出力するためのインターフェースを含む。また、通信部３８は、インターネット等の情報通信網を介して造形対象となる３次元物体の３次元データを外部から取得するためのインターフェースを備えてもよい。
【００３４】
なお、本実施の形態では、制御部１０４は、一般的なコンピュータにおいてプログラムを実行することによって実現するものとしたが、その一部又は全部をＡＳＩＣ等のハードウェアで実現してもよい。
【００３５】
また、色信号処理プログラム及び造形処理プログラム等の各種プログラムは、通信部３８を介して提供されてもよいし、ＣＤＲＯＭ等の記録媒体によって提供されてもよい。
【００３６】
以下、図５に示すフローチャートを参照して、本実施の形態における３次元物体の造形処理について説明する。制御部１０４にて、色信号処理プログラム及び造形処理プログラムを実行することにより以下の処理が行われる。なお、以下の処理によって、３次元造形装置１００は、図６の機能ブロック図に示す各手段として機能する。
【００３７】
ステップＳ１０では、３次元データの取得処理が行われる。当該ステップでの処理によって、制御部１０４は３次元データ取得手段１５０として機能する。処理部３０は、入力部３４又は通信部３８を介して、造形対象となる３次元物体の外形を表す３次元データを取得する。取得された３次元データは、記憶部３２に記憶される。３次元データは、ＣＡＤ等によって設計された３次元物体の形状のデータや３次元形状計測器等によって計測された３次元物体の形状のデータを含む。
【００３８】
また、３次元データは、３次元物体の表面の色データ（第１色信号）も含む。本実施の形態では、３次元データには３次元物体の表面色を赤（Ｒ信号）、緑（Ｇ信号）、青（Ｂ信号）の色成分によって構成されるＲＧＢ色空間で表した色データが含まれているものとする。
【００３９】
ステップＳ１２では、ボクセル化処理が行われる。当該ステップでの処理によって、制御部１０４はボクセル化処理手段１５２として機能する。処理部３０は、記憶部３２からステップＳ１０において取得した３次元データを読み出し、３次元データをボクセルデータに変換する。ボクセルデータは、３次元データによって表される３次元物体を３次元空間における正規格子単位（ボクセル）の集合として表したデータである。ボクセルデータにおいて、各ボクセルは、ボクセルの位置を示す情報、３次元データで定義されている３次元物体を構成しているか否かを示す情報及び物体表面からの距離を示す情報を含む。
【００４０】
ボクセル化処理は、例えば、次のように行われる。３次元空間を分割の単位となる形状及び大きさのボクセルに分割する。そして、３次元物体の表面で覆われた空間内に含まれるボクセルには３次元物体を構成していることを示すデータ（例えば”１”）を割り当て、当該空間外にあるボクセルには３次元物体を構成していないことを示すデータ（例えば”０”）を割り当てる。より具体的には、例えば、図７に示すように、Ｚ軸方向に沿って３次元物体２００をボクセルの幅で切り出す。さらに、切り出されたＸ軸−Ｙ軸平面内の物体の断面形状の内部をボクセルの幅の格子で区切ってボクセルＢとする。そして、ボクセルＢ毎に３次元物体を構成していることを示すデータを割り当てる。また、各ボクセルＢに対して、３次元物体の表面からボクセルＢの中心点までの最短距離を算出して割り当てる。このような処理を、３次元物体のＺ軸方向に沿って繰り返し、ボクセルの層を積層することによってボクセル化処理が行われる。生成されたボクセルデータは、記憶部３２に記憶される。
【００４１】
ステップＳ１４では、ボクセルへのカラー情報の割り当て処理が行われる。当該ステップでの処理によって、制御部１０４はカラー情報割当手段１５４として機能する。処理部３０は、ステップＳ１２によって得られたボクセルデータの各ボクセルに対して３次元データに含まれている色データ（第１色信号）を割り当てる。３次元物体を構成していることを示すデータが割り当てられているボクセルのうち３次元物体の表面に位置するボクセル（表面ボクセル）には、３次元データの当該表面位置の色データ（第１色信号）をマッピングして割り当てる。ここで、表面ボクセルとは、物体を構成するボクセルのうち他のボクセルに完全に覆われていないボクセルを意味する。また、３次元物体の内部に位置するボクセル（内部ボクセル）には、そのボクセルに最も近い物体表面のボクセルの色データを割り当てる。ここで、内部ボクセルとは、物体を構成するボクセルのうち他のボクセルに完全に覆われているボクセルを意味する。
【００４２】
なお、３次元物体の表面から基準となる距離Ｄ１以内のボクセルのみに色データを割り当て、当該距離Ｄ１を超える深部のボクセルにはベース色を割り当てるようにしてもよい。すなわち、距離Ｄ１を閾値として、距離Ｄ１より表面側に位置するボクセルには表面色を割り当て、距離Ｄ１より物体内側に位置するボクセルにはベース色を割り当てる。また、ボクセルの物体表面からの距離に応じて割り当てる色データの値に重み付けをしてもよい。例えば、物体の表面からの距離が大きくなるほど表面色の値が小さくなり、ベース色の値が大きくなるように重み付けする。また、ボクセルの位置の物体表面に対する法線方向からのずれに応じて割り当てる色データの値に重み付けをしてもよい。例えば、ボクセルの法線方向からずれの角度の余弦値によって重み付けした色データの値を当該ボクセルに割り当てればよい。さらに、これらの方法を組み合わせてもよい。
【００４３】
ステップＳ１６では、３次元データとして取得された色データ（第１色信号）を造形部１０２へ出力される出力色を表すための色データへ変換する色空間変換処理が行われる。当該処理により、制御部１０４は色空間変換手段１５６として機能する。ステップＳ１０において取得された３次元データは、第１の色成分（本実施の形態ではＲＧＢ）から構成される第１色空間からなる色データ（第１色信号）を含む。造形部１０２へ出力される出力色は、造形部１０２で使用されるインクによって表現できる第２の色成分（本実施の形態ではＣＭＹ）から構成される第２色空間からなる色データで表される。当該ステップでは、ステップＳ１４において色データが割り当てられたボクセル毎に第１色空間から第２色空間への色空間変換処理が行われる。
【００４４】
本実施の形態では、出力色は、造形部１０２で使用されるインクによって表現できるシアン（Ｃ信号）、マゼンダ（Ｍ信号）、イエロー（Ｙ信号）の色成分によって構成されるＣＭＹ色空間で表した色データ（色信号）で表す。ただし、出力色を構成する色成分はこれらに限定されるものではない。ＲＧＢ色空間からＣＭＹ色空間への色空間変換には、既存の補色変換処理や３Ｄ−ＬＵＴ（３次元ルックアップテーブル）を用いた変換処理を適用すればよい。
【００４５】
ステップＳ１８では、さらにステップＳ１６において第２色空間に変換された色データから第２色成分を表す第２色成分信号と第１色信号の大きさに応じたベース色信号とを含む色データ（第２色信号）を生成する処理が行われる。当該処理によって、制御部１０４は第２色信号生成手段１５８として機能する。本実施の形態では、ベース色（Ａ）とする。すなわち、処理部３０は、ステップＳ１６において第２色空間に変換された色データ（ＣＭＹ信号）から第２色成分を表す第２色成分信号とベース色信号（Ａ信号）とを含む色データ（第２色信号：ＣＭＹＡ信号）への変換処理が行われる。
【００４６】
まず、処理部３０は、ＣＭＹ信号からＡ信号を生成する。Ａ信号は、数式（１）にて求めることができる。ここで、Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＡは、それぞれＣ信号、Ｍ信号、Ｙ信号及びＡ信号の大きさを示し、０以上１以下の実数である。
（数１）
A = (1-C)(1-M)(1-Y)  ・・・（１）
【００４７】
数式（１）に示されるように、Ａ信号は、ステップＳ１６での色空間変換にて得られたＣ信号、Ｍ信号及びＹ信号の大きさに応じた値となる。ここで、Ｃ信号、Ｍ信号及びＹ信号は、ステップＳ１６における色空間変換にて第１色信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）の大きさに応じて得られる。したがって、Ａ信号は、第１色信号の大きさに応じた値となる。
【００４８】
さらに、処理部３０は、Ａ信号を含む第２色信号において第１色信号によって表現される色が維持されるように、Ａ信号に応じて第２の色成分の色データ（Ｃ信号、Ｍ信号、Ｙ信号）を修正した修正ＣＭＹデータ（Ｃ’信号、Ｍ’信号、Ｙ’信号）を生成する。当該処理によって、処理部３０は第２色信号修正手段１６０として機能する。
【００４９】
修正ＣＭＹデータ（Ｃ’信号、Ｍ’信号、Ｙ’信号）は、数式（２）により求めることができる。
（数２）
C' = C(1-M)(1-Y)+CM(1-Y)/2+C(1-M)Y/2+CMY/3
M' = (1-C)M(1-Y)+CM(1-Y)/2+(1-C)MY/2+CMY/3
Y' = (1-C)(1-M)Y+C(1-M)Y/2+(1-C)MY/2+CMY/3  ・・・（２）
【００５０】
ここで、Ａ信号をさらに修正してもよい。例えば、ボクセルの物体表面からの距離に応じてＡ信号の値を変化させてもよい。例えば、距離に応じてＡ信号の値を変化させない場合、図８に示すように、３次元物体の表面から基準となる距離Ｄ１以内では数式（１）によって算出されるＡ信号の値となり、距離Ｄ１より深部ではＡ信号の値は最大（”１”）となる。なお、図８では、縦軸が各色信号（各色インク）の割合を示しており、横軸が物体表面からの距離（深さ）を示している。
【００５１】
ステップＳ２０では、ステップＳ１８において生成された第２色信号に含まれるベース色信号（Ａ信号）に応じて白色信号（Ｗ信号）及び透明信号（Ｔ信号）を生成する処理が行われる。当該処理によって、制御部１０４は透明信号生成手段１６２として機能する。
【００５２】
Ａ信号に基づいて、Ｗ信号及びＴ信号は数式（３）に基づいて算出することができる。ここで、ｋは、０＜ｋ＜１を満たす実数とする。
（数３）
W = k×A
T = (1-k)×A  ・・・（３）
【００５３】
これにより、図８に示すように、物体表面からの距離に関わらず、Ａ信号の大きさに応じて一定の比率ｋのＷ信号が生成され、比率（１−ｋ）のＴ信号が生成される。これにより、比率ｋを調整することによって、物体を構成するボクセルのうち白色（Ｗ）と透明色（Ｔ）とが使用されるボクセルの割合が調整され、物体表面から見たときの色のグロス感（光沢感）を適切に表現する第２色信号が生成される。
【００５４】
なお、物体表面から距離が遠いボクセルでは、物体表面における色の表現に対する影響が小さくなる。そこで、そのような距離（例えば、図８では距離Ｄ１）以上の物体の基材部であるボクセルにはＷ信号又はＴ信号のいずれかのみを割り当てるようにしてもよい。
【００５５】
ステップＳ２２では、吐出されるインクの選択処理が行われる。当該ステップでの処理によって、制御部１０４はインク色選択手段１６４として機能する。本実施の形態における造形部１０２では、インクヘッド１６から１つのボクセルに対してシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、白色（Ｗ）及び透明色（Ｔ）のうち１つのインクのみを吐出する構成とする。そこで、処理部３０は、修正ＣＭＹ信号（Ｃ’信号、Ｍ’信号、Ｙ’信号）、Ｗ信号及びＴ信号に基づいて、各ボクセルに対して造形部１０２にて吐出させるインクを選択する処理を行う。
【００５６】
インクの選択処理は、特に限定されるものではない。本実施の形態では、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、白色（Ｗ）及び透明色（Ｔ）から選択されるインクの選択率がＣ’信号、Ｍ’信号、Ｙ’信号、Ｗ信号及びＴ信号のそれぞれの値の大きさの割合に応じた値となるようにインクを選択することが好適である。
【００５７】
例えば、数列発生手段によって発生させた基準値ａに対して、Ｃ’信号＞ａの場合にシアン（Ｃ）を選択する。また、（Ｃ’信号＋Ｍ’信号）＞ａの場合にマゼンタ（Ｍ）を選択する。また、（Ｃ’信号＋Ｍ’信号＋Ｙ’信号）＞ａの場合にイエロー（Ｙ）を選択する。また、（Ｃ’信号＋Ｍ’信号＋Ｙ’信号＋Ｗ信号）＞ａの場合に白色（Ｗ）を選択する。そして、それ以外の場合に透明色（Ｔ）を選択する。
【００５８】
また、オーダードディザ法を適用してもよい。すなわち、各ボクセルに対する基準値ａとして数列（ディザ行列）を適用し、Ｃ’信号＞ａの場合にシアン（Ｃ）を選択し、（Ｃ’信号＋Ｍ’信号）＞ａの場合にマゼンタ（Ｍ）を選択し、（Ｃ’信号＋Ｍ’信号＋Ｙ’信号）＞ａの場合にイエロー（Ｙ）を選択し、（Ｃ’信号＋Ｍ’信号＋Ｙ’信号＋Ｗ信号）＞ａの場合に白色（Ｗ）を選択し、それ以外の場合に透明色（Ｔ）を選択する。
【００５９】
また、誤差拡散法(Error Diffusion)を適用してもよい。この方法では、基準値ａとして固定値を使用するが、あるボクセルに対するインク色の選択の際に生じた誤差を周囲のボクセルの選択処理に拡散させるものである。さらに、特開２００６−２９５８９９号公報に開示された方法にて、各ボクセルに対するインクの選択を行ってもよい。
【００６０】
また、白色雑音法やブルーノイズマスク法等を適用してもよい。白色雑音法は、各ボクセルに対する基準値ａとして白色雑音（一様乱数）を適用する方法である。また、ブルーノイズマスク法は、基準値ａに適用するディザ行列について空間周波数分布が人間の視覚の感度が低くなる空間周波数以上となるようにディザ行列のサイズを大きくしたものである。
【００６１】
ステップＳ２４では、造形部１０２において造形される各層を切り出すスライス処理が行われる。当該処理によって、制御部１０４はスライス処理手段１６６として機能する。処理部３０は、ステップＳ１２でのボクセル化処理におけるＺ軸方向へのスライシングと同様に、３次元物体を構成するボクセルをＺ軸方向に沿ってスライシングして１ボクセル毎に１層として切り出す。すなわち、造形部１０２のインクヘッド１６が１走査で吐出できる層を抽出する。そして、１層毎にその層に含まれているボクセルの各々について選択されたインクの色を記憶部３２から読み出して造形部１０２へ出力する造形データとする。造形データには、各ボクセルの位置を示す情報及び選択されたインクの色の情報が含まれる。
【００６２】
ステップＳ２６では、造形部１０２においてインク吐出処理が行われる。当該ステップにおける処理によって、造形部１０２はインク吐出手段１６８として機能する。処理部３０は、ステップＳ２４によって得られた３次元物体を構成する層毎に各ボクセルに対して選択された色のインクを吐出させる。インク吐出処理を、Ｚ軸方向に沿って最下層から順に最上層まで繰り返すことによって、各層を積み重ねる。これにより、入力された３次元データに基づく３次元物体が造形される。
【００６３】
本実施の形態における３次元造形装置１００では、第１の色成分（ＲＧＢ）から構成される第１色信号から第２の色成分（ＣＭＹ）と白色（Ｗ）及び透明色（Ｔ）とを含む第２色信号を生成する。このとき、第２の色成分（ＣＭＹ）に対する白色（Ｗ）及び透明色（Ｔ）の割合は、第１色信号の大きさに応じた値とされる。さらに、ベース色信号（Ａ）に応じて、白色（Ｗ）と透明色（Ｔ）の割合が決定される。このようにして生成された第２色信号に基づいて、第２色信号の割合に応じて各ボクセルに対して吐出するインクの色が選択され、造形部１０２において各ボクセルに対して選択されたインクを吐出させる。これによって、１ボクセルに対して１色のインクのみを吐出する造形部１０２を用いて、入力された３次元データを適切に再現した表面色を有する３次元物体を造形することができる。
【００６４】
また、図９に示すように、白色（Ｗ）のインクを吐出させたボクセルと透明色（Ｔ）のインクを吐出させたボクセルの比率によって階調表現が変化する。図９に示すように、透明色（Ｔ）のインクの比率を高くすると中間調の濃度が高くなる。このように、物体を構成するボクセルのうち白色（Ｗ）と透明色（Ｔ）とが使用されるボクセルの割合を調整することで、物体表面から見たときの色のグロス感（光沢感）を適切に表現される。
【００６５】
図１０は、白色（Ｗ）と透明色（Ｔ）とを用いることによる効果を説明するための３次元物体の例を示す。当該例では、３次元物体の表面から４層のボクセルが着色層であり、５層目から基材層であるとする。また、基材層のボクセルには白色（Ｗ）のインクを吐出させるものとし、着色層のボクセルにはマゼンダ（Ｍ）、白色（Ｗ）及び透明色（Ｔ）の３種類のインクのいずれかを吐出させるものとする。このように、４層のボクセルに対して３種類のインクを用いる場合、インクの並びは８１（＝３４）通りとなる。図１０は、８１通りのインクの並びの中から９通りを抜粋したものである。
【００６６】
ここで、図１０において表面から３層目のインクは４列目では白色（Ｗ）であり、７列目では透明色（Ｔ）と異なっている。すなわち、４列目では３層目が白色（Ｗ）であるので３層目にて光が反射される。一方、７列目では３層目が透明色（Ｔ）であるので、光は３層目を透過し、４層目のマゼンダ（Ｍ）を通って、基材層である５層目の白色（Ｗ）で反射される。したがって、４列目と７列目とでは物体表面で反射率が異なる。物体表面全体での反射率は、各インク並びの物体表面での反射率とその発生確率の積で表される。本実施の形態によれば、反射率が異なる列の発生確率を制御していることに等しいので物体表面のグロス感（光沢感）が適切に制御される。
【００６７】
また、比率ｋを物体表面からの距離に応じて変化させてもよい。例えば、数式（３）において、比率ｋを物体表面からの距離に比例させて大きくしてもよい。これにより、図１１に示すように、物体表面からの距離に比例してＷ信号が大きくなり、Ｔ信号が小さくなる。また、例えば、数式（３）において、比率ｋを物体表面からの距離に比例させて小さくしてもよい。これにより、図１２に示すように、物体表面からの距離に比例してＷ信号が小さくなり、Ｔ信号が大きくなる。
【００６８】
これにより、物体表面からの距離に応じて白色（Ｗ）のインクと透明色（Ｔ）のインクの吐出割合が変化するが、物体の着色部分の全体でみれば白色（Ｗ）のインクと透明色（Ｔ）のインクの吐出割合は一定に保たれる。このように、比率ｋを物体表面からの距離に応じて変化させることで、物体表面のグロス感や階調の濃度を制御する際に用いる因子（パラメータ）の数が増える。
【００６９】
なお、比率ｋを物体表面からの距離に比例させて変化させる方法に限定されるものではなく、物体表面からの距離を引数とする関数として比率ｋを変化させてもよい。例えば、比率ｋを物体表面からの距離の２乗に比例させて変化させたり、物体表面からの距離に対して指数関数的に変化させたりしてもよい。
【００７０】
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態として、第２色信号生成手段１５８において、ＣＭＹ信号からＡ信号を修正したＡ'信号を求めるようにしてもよい。例えば、数式（４）に基づいてＡ’信号を算出する。ここで、Ａ信号は、数式（１）で算出される値であり、０以上１以下の実数である。また、ａは、定数である。
（数４）
A' = (A+a)/(1+a)  ・・・（４）
【００７１】
さらに、第２色信号修正手段１６０において、数式（５）に基づいて、Ａ’信号に応じて第２の色成分の色データ（Ｃ信号、Ｍ信号、Ｙ信号）を修正した修正ＣＭＹデータ（Ｃ’信号、Ｍ’信号、Ｙ’信号）を生成する。
（数５）
C' = (1-A')×C/(C+M+Y)
M' = (1-A')×M/(C+M+Y)
Y' = (1-A')×Y/(C+M+Y)  ・・・（５）
【００７２】
さらに、透明信号生成手段１６２において、数式（６）に基づいてＡ’信号に応じてＷ信号及びＴ信号を生成する。
（数６）
W = a/(1+a)
T = A'-W  ・・・（６）
【００７３】
以下、上記実施の形態と同様に、インク色選択手段１６４、スライス処理手段１６６及びインク吐出手段１６８によって、生成されたＣ’信号、Ｍ’信号、Ｙ’信号、Ｗ信号及びＴ信号に基づいてインクを吐出させる。
【００７４】
図１３は、本実施の形態において生成されたＣ’信号、Ｍ’信号、Ｙ’信号、Ｗ信号及びＴ信号に基づくインクの吐出割合を示す。なお、図１３では、縦軸が修正後のＡ’信号の大きさを示し、横軸が修正前のＡ信号の大きさを示している。
【００７５】
第２の実施の形態における３次元造形装置１００では、定数ａの値を変更することによって、物体表面のグロス感（光沢感）が容易に制御される。
【００７６】
なお、第１の実施の形態におけるベース色信号（Ａ信号）に基づいて数式（７）を用いてＷ信号及びＴ信号を算出してもよい。
（数７）
W = a
T = A-W (ただし、A>=aを満たす場合)
= 0 (ただし、A<aを満たす場合)  ・・・（７）
【００７７】
図１４は、数式（７）を用いた場合のＣ’信号、Ｍ’信号、Ｙ’信号、Ｗ信号及びＴ信号に基づくインクの吐出割合を示す。なお、図１４では、縦軸が修正後のＡ’信号の大きさを示し、横軸が修正前のＡ信号の大きさを示している。
【００７８】
この場合も、定数ａの値を変更することによって、物体表面のグロス感（光沢感）が容易に制御される。
【符号の説明】
【００７９】
１０  造形台、１２  ステージ、１４  インクタンク、１６  インクヘッド、１６Ａ  ノズル群、１６Ｃ，１６Ｍ，１６Ｙ，１６Ｗ，１６Ｔ  インクノズル、１６Ｖ  紫外線照射手段、１８  ヘッド駆動部、１８ａ  レール、３０  処理部、３２  記憶部、３４  入力部、３６  出力部、３８  通信部、１００  ３次元造形装置、１０２  造形部、１０４  制御部、１５０  ３次元データ取得手段、１５２  ボクセル化処理手段、１５４  カラー情報割当手段、１５６  色空間変換手段、１５８  第２色信号生成手段、１６０  第２色信号修正手段、１６２  透明信号生成手段、１６４  インク色選択手段、１６６  スライス処理手段、１６８  インク吐出手段、２００  ３次元物体。
【図１】
2019031061.tif 000003
【図２】
2019031061.tif 000004
【図３】
2019031061.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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