(57)【要約】【課題】熱膨張性シート等の部材の表面に、押印時に印影が欠けてしまう部分が少ない立体形状を形成する技術を提供する。【解決手段】立体形成装置１は、図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する第１の高さ情報を取得し（ステップＳ１０）、第１の高さ情報のうちの第１の立体形状に含まれる段差であって閾値を越える高低差を有する第１の段差が形成される段差位置を基準とした所定範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状の高さを指定する第２の高さ情報を、第２の立体形状に含まれる段差の高低差が閾値以下となるように生成し（ステップＳ２０）、第２の高さ情報に応じた第２の立体形状を部材の表面に形成する（ステップＳ３０）。【選択図】図７
2016124238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する第１の高さ情報のうちの、前記第１の立体形状に含まれる段差であって閾値を越える高低差を有する第１の段差が形成される段差位置を基準とした所定範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状の高さを指定する第２の高さ情報を、前記第２の立体形状に含まれる段差の高低差が前記閾値以下となるように生成し、
前記第２の高さ情報に応じた前記第２の立体形状を、部材の表面に形成する
ことを特徴とする立体形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の立体形成方法において、
前記所定範囲内に形成される段差の高低差が前記閾値以下となり、且つ、前記所定範囲の両端部の高低差が前記第１の段差の高低差となるように、前記第１の高さ情報に含まれる前記所定範囲内の高さ情報を補正して、前記第２の高さ情報を生成する
ことを特徴とする立体形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の立体形成方法において、
前記両端部のうちの前記第１の段差を構成する高さが高い側に対応する端部から前記両端部のうちの前記第１の段差を構成する高さが低い側に対応する端部に向かって高さが段階的に低くなるように、前記第１の高さ情報に含まれる前記所定範囲内の高さ情報を補正して、前記第２の高さ情報を生成する
ことを特徴とする立体形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の立体形成方法において、さらに、
前記第１の段差の高低差が大きいほど、大きな前記所定範囲を決定する
ことを特徴とする立体形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の立体形成方法において、
前記部材は、熱膨張性シートであり、
前記熱膨張性シートを膨張させて、前記第２の立体形状を形成する
ことを特徴とする立体形成方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の立体形成方法において、
前記第２の立体形状が表面に形成された前記部材は、切手である
ことを特徴とする立体形成方法。
【請求項７】
図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する第１の高さ情報のうちの、前記第１の立体形状に含まれる段差であって閾値を越える高低差を有する第１の段差が形成される段差位置を基準とした所定範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状の高さを指定する第２の高さ情報を、前記第２の立体形状に含まれる段差の高低差が前記閾値以下となるように生成する高さ情報生成手段と、
前記高さ情報生成手段で生成された前記第２の高さ情報に応じた前記第２の立体形状を部材の表面に形成する立体形状形成手段と、を備える
ことを特徴とする立体形成装置。
【請求項８】
コンピュータを、
図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する第１の高さ情報のうちの、前記第１の立体形状に含まれる段差であって閾値を越える高低差を有する第１の段差が形成される段差位置を基準とした所定範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状の高さを指定する第２の高さ情報を、前記第２の立体形状に含まれる段差の高低差が前記閾値以下となるように生成する高さ情報生成手段、
前記高さ情報生成手段で生成された前記第２の高さ情報に応じた前記第２の立体形状を部材の表面に形成する立体形状形成手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体形成方法、立体形成装置、及び、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
立体形成技術の一種として、加熱により発泡してその体積を増加させる熱膨張性シートに黒いインク又はトナーで所望のパターンを印刷し、その後、熱膨張性シートの全面に一様に光を照射する技術が知られている。この技術は、黒いインク又はトナーで印刷された領域は印刷されていない領域に比べて熱の吸収率が高くなりより高温に加熱されることを利用したものであり、黒いインク又はトナーで印刷された領域のシートが発泡して隆起するというものである。特許文献１には、この技術を用いた立体印刷装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１７１３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の技術によって凹凸のある立体的な切手１００を作製した場合について考える。凹凸のある立体的な切手１００では、従来の平面的な切手に比べて、切手１００の表面と葉書３００の表面との間に大きな段差が存在する。このため、切手１００に消印が押されると、段差の影響により、図１に示すように葉書３００に接触することができない領域Ｒ１が印面２１０に生じてしまう。その結果、図２に示すように接触しなかった領域Ｒ１に対応する印影２００の一部が欠けてしまい、消印に含まれる情報を読み取ることが困難となってしまう。
【０００５】
以上の実情を踏まえ、本発明は、熱膨張性シート等の部材の表面に、押印時に印影が欠けてしまう部分が少ない立体形状を形成する技術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】
本発明の一態様は、図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する第１の高さ情報のうちの、前記第１の立体形状に含まれる段差であって閾値を越える高低差を有する第１の段差が形成される段差位置を基準とした所定範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状の高さを指定する第２の高さ情報を、前記第２の立体形状に含まれる段差の高低差が前記閾値以下となるように生成し、前記第２の高さ情報に応じた前記第２の立体形状を、部材の表面に形成する立体形成方法を提供する。
【０００７】
上記の立体形成方法では、前記所定範囲内に形成される段差の高低差が前記閾値以下となり、且つ、前記所定範囲の両端部の高低差が前記第１の段差の高低差となるように、前記第１の高さ情報に含まれる前記所定範囲内の高さ情報を補正して、前記第２の高さ情報を生成してもよい。さらに、前記両端部のうちの前記第１の段差を構成する高さが高い側に対応する端部から前記両端部のうちの前記第１の段差を構成する高さが低い側に対応する端部に向かって高さが段階的に低くなるように、前記第１の高さ情報に含まれる前記所定範囲内の高さ情報を補正して、前記第２の高さ情報を生成してもよい。
【０００８】
また、上記の立体形成方法では、さらに、前記第１の段差の高低差が大きいほど、大きな前記所定範囲を決定してもよい。
【０００９】
また、上記の立体形成方法では、前記部材は、熱膨張性シートであってもよく、その場合、前記熱膨張性シートを膨張させて、前記第２の立体形状を形成してもよい。
【００１０】
また、上記の立体形成方法では、前記第２の立体形状が表面に形成された前記部材は、切手であってもよい。
【００１１】
本発明の別の態様は、図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する第１の高さ情報のうちの、前記第１の立体形状に含まれる段差であって閾値を越える高低差を有する第１の段差が形成される段差位置を基準とした所定範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状の高さを指定する第２の高さ情報を、前記第２の立体形状に含まれる段差の高低差が前記閾値以下となるように生成する高さ情報生成手段と、前記高さ情報生成手段で生成された前記第２の高さ情報に応じた前記第２の立体形状を部材の表面に形成する立体形状形成手段と、を備える立体形成装置を提供する。
【００１２】
本発明の更に別の態様は、コンピュータを、図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する第１の高さ情報のうちの、前記第１の立体形状に含まれる段差であって閾値を越える高低差を有する第１の段差が形成される段差位置を基準とした所定範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状の高さを指定する第２の高さ情報を、前記第２の立体形状に含まれる段差の高低差が前記閾値以下となるように生成する高さ情報生成手段、前記高さ情報生成手段で生成された前記第２の高さ情報に応じた前記第２の立体形状を部材の表面に形成する立体形状形成手段、として機能させるプログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱膨張性シート等の部材の表面に、押印時に印影が欠けてしまう部分が少ない立体形状を形成する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】立体的な切手１００に消印が押されるときの切手１００と葉書３００と印面２１０の関係を例示した図である。
【図２】立体的な切手１００に消印が押下されたときに形成される印影２００を例示した図である。
【図３】実施例１に係る立体形成装置１の構成を例示した図である。
【図４】熱膨張性シートの構成を示した図である。
【図５】インクジェットプリンタ部４の構成を示す斜視図である。
【図６】立体形成装置１の制御装置を含む回路ブロック図である。
【図７】立体形成装置１で行われる立体形成処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】図７に示す第２の高さ情報生成処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】第１の高さ情報の補正方法について説明するための図である。
【図１０】第１の高さ情報の補正方法について説明するための別の図である。
【図１１】図７に示す立体形状形成処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】立体形成装置１で立体形状が形成された切手１０３に消印が押されるときの切手１０３と葉書３００と印面２１０の関係を例示した図である。
【図１３】立体形成装置１で立体形状が形成された切手１０３に消印が押下されたときに形成される印影２０１を例示した図である。
【図１４】実施例２に係る立体形成装置６０の構成を例示した図であり、立体形成装置６０を側方から見た図である。
【図１５】実施例２に係る立体形成装置６０の構成を例示した図であり、立体形成装置６０を上方から見た図である。
【図１６】立体形成装置６０で行われる立体形状形成処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１５】
図３は、実施例１に係る立体形成装置１の構成を例示した図である。図３に示す立体形成装置１は、高さを指定する高さ情報に応じた立体形状を、図案が施される部材（記録媒体１７）の表面に形成する装置であり、最下部に設けられた黒トナー印刷部２と、その上に設けられた熱膨張加工部３と、最上部に設けられたインクジェットプリンタ部４とを備えている。
【００１６】
黒トナー印刷部２は、装置筐体５の内部中央において、水平方向に延在する無端状の転写ベルト６を備えている。転写ベルト６は、不図示の張設機構によって張設され、駆動ローラ７と従動ローラ８に掛け渡されている。転写ベルト６は、駆動ローラ７により駆動されて、図３の矢印ａで示す反時計回り方向に循環移動する。
【００１７】
転写ベルト６の上の循環移動面に接して画像形成ユニット９の感光体ドラム１１が配設されている。感光体ドラム１１には、その周面を取り巻くように近接して、図示を省略したクリーナ、初期化帯電器、光書込ヘッドに続いて、現像ローラ１２等が配置されている。
【００１８】
現像ローラ１２は、トナー容器１３の側部開口部に配置されている。トナー容器１３の中には黒色トナーＫが収容されている。黒色トナーＫは非磁性一成分トナーから成っている。
【００１９】
現像ローラ１２は、トナー容器１３に収容されている黒色トナーＫの薄層を表面に担持して、光書込ヘッドによって感光体ドラム１１の周面上に形成されている静電潜像を黒色トナーＫで現像する。
【００２０】
感光体ドラム１１の下部には、転写ベルト６を介して一次転写ローラ１４が圧接して、これにより一次転写部を形成している。一次転写ローラ１４には、不図示のバイアス電源からバイアス電圧を供給される。
【００２１】
一次転写ローラ１４は、バイアス電源から供給されるバイアス電圧を転写ベルト６に印加して、感光体ドラム１１の周面上に黒色トナーＫで現像されている画像を転写ベルト６に転写する。
【００２２】
転写ベルト６の図３に示す右端部が掛け渡されている従動ローラ８には、転写ベルト６を介して二次転写ローラ１５が圧接し、これにより二次転写部を形成している。二次転写ローラ１５には、不図示のバイアス電源からバイアス電圧が供給される。
【００２３】
二次転写ローラ１５は、バイアス電源から供給されるバイアス電圧を転写ベルト６に印加し、転写ベルト６に一次転写されている黒色トナーＫの画像を、画像形成搬送路１６に沿って矢印で示すように図３の下方から搬送されてくる記録媒体１７に転写する。
【００２４】
尚、本実施例の記録媒体１７（印刷媒体とも言う）には熱膨張性シートが使用される。熱膨張性シートは、図４に示すように、基材１７ａと、この基材１７ａ上にコーティングされた発泡層１７ｂと、からなる。基材１７ａは、紙、キャンバス地などの布、プラスチックなどのパネル材などからなり、材質は特に限定されるものではない。発泡層１７ｂは、加熱により発泡してその体積を増加させるといった性質を有する層であり、熱膨張性マイクロカプセルが含まれる樹脂からなる。なお、図４（ａ）には発泡層１７ｂが発泡していない状態の熱膨張性シートが、図４（ｂ）には発泡層１７ｂの一部が発泡している状態の熱膨張性シートが示されている。
【００２５】
記録媒体１７は、給紙カセット等から成る記録媒体収容部１８に積載されて収容され、不図示の給紙ローラ等により最上部の一枚が取り出され、画像形成搬送路１６に送出される。その後、画像形成搬送路１６を搬送されて、上記の二次転写部を通過時に黒色トナーＫの画像が転写される。
【００２６】
黒色トナーＫの画像が転写された記録媒体１７は、定着搬送路１９に沿って定着部２１へと搬送される。定着部２１の加熱ローラ２２と押圧ローラ２３は、記録媒体１７を挟持し、熱と圧力を加えながら搬送する。
【００２７】
これにより、記録媒体１７には、二次転写されている黒色トナーＫの画像が紙面に定着される。その後、記録媒体１７は、加熱ローラ２２と押圧ローラ２３により更に搬送され、定着部排出ローラ対２４により黒トナー印刷部２の上方の熱膨張加工部３に排出される。尚、定着部２１における記録媒体１７（熱膨張性シート）の搬送速度は比較的速い。このため、加熱ローラ２２による加熱で、熱膨張性シートの黒色トナーＫの画像が印刷された部分（以降、黒色トナー印刷部分）が膨張することはない。
【００２８】
熱膨張加工部３には、上部に媒体搬送経路２５が形成され、この媒体搬送経路２５に沿って４組の搬送ローラ対２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）が配置されている。そして、媒体搬送経路２５のほぼ中央部の下方に、熱光線放射部２７が配置されている。
【００２９】
熱光線放射部２７は、ハロゲンランプ２７ａと、このハロゲンランプ２７ａの下方向半分を取り囲む断面がほぼ半円状の反射鏡２７ｂとで構成されている。
【００３０】
本例では、ハロゲンランプ２７ａには、９００Ｗのものが使用され、媒体搬送経路２５を搬送される記録媒体１７の表面から４ｃｍ離れた位置に配置される。記録媒体１７を搬送する搬送ローラ対２６の搬送速度は２０ｍｍ／秒である。この条件で記録媒体１７は１００℃〜１１０℃に熱せられ、記録媒体１７の黒色トナー印刷部分が熱膨張する。
【００３１】
尚、黒トナー印刷部２の記録媒体１７の搬送速度は速く、熱膨張加工部３の記録媒体１７の搬送速度は遅いが、記録媒体１７は記録媒体収容部１８から一枚ごとに搬送され、熱膨張加工部３での搬送が終了するまでは連続搬送は行われない。
【００３２】
したがって、熱膨張加工部３に搬送された記録媒体１７は、黒トナー印刷部２の定着部排出ローラ対２４と熱膨張加工部３の最初の搬送ローラ対２６ａとの間の搬送経路ｂで撓んだ状態で、少しの時間滞留するだけで、全体として搬送に不都合は生じない。
【００３３】
搬送ローラ対２６は、搬送方向に直交する記録媒体１７の幅方向に延在する長尺のローラ対で構成してもよく、又は、記録媒体１７の両側端部のみを挟持して搬送する短尺のローラ対で構成することもできる。
【００３４】
熱膨張加工部３で黒色トナー印刷部分が熱膨張して立体化した記録媒体１７は、搬送経路ｃに沿ってインクジェットプリンタ部４に搬入される。
【００３５】
尚、上記の搬送ローラ対２６は、搬送方向に直交する記録媒体１７の幅方向に延在する長尺のローラ対で構成してもよく、又は記録媒体１７の両側端部のみを挟持して搬送する短尺のローラ対で構成することもできる。
【００３６】
図５は、インクジェットプリンタ部４の構成を示す斜視図である。図５に示すインクジェットプリンタ部４には、図３に示した搬送経路ｃと排紙トレー２９を外部に備えた媒体排出口２８との間に、図５に示す内部フレーム３７が配置されている。
【００３７】
インクジェットプリンタ部４は、媒体搬送方向に直交する両方向矢印ｄで示す方向に往復移動可能に設けられたキャリッジ３１を備えている。キャリッジ３１には、印字を実行する印字ヘッド３２とインクを収容しているインクカートリッジ３３（３３ｗ、３３ｃ、３３ｍ、３３ｙ）が取り付けられている。
【００３８】
カートリッジ３３ｗ、３３ｃ、３３ｍ、３３ｙは、それぞれ、ホワイトＷ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの色インクを収容する。これらのカートリッジは、個別に、又は各インク室が１個の筐体内に一体化された構成をしており、各色インクを吐出するそれぞれのノズルを有する印字ヘッド３２に連結されている。
【００３９】
また、キャリッジ３１は、一方ではガイドレール３４により滑動自在に支持され、他方では歯付き駆動ベルト３５に固着している。これにより、印字ヘッド３２及びインクカートリッジ３３（３３ｗ、３３ｃ、３３ｍ、３３ｙ）は、キャリッジ３１と共に、図５の両方向矢印ｄで示す、媒体搬送方向と直交する方向つまり印字の主走査方向に往復駆動される。
【００４０】
この印字ヘッド３２と立体形成装置１の後述する制御装置（コンピュータ）との間には、フレキシブル通信ケーブル３６が内部フレーム３７を介して接続されている。このフレキシブル通信ケーブル３６を通して制御装置から印字データと制御信号が印字ヘッド３２に送出される。
【００４１】
この印字ヘッド３２に対向し、印字ヘッド３２の上記主走査方向に延在して、内部フレーム３７の下端部に媒体搬送路の一部を構成するプラテン３８が配設されている。
【００４２】
このプラテン３８に接して記録媒体１７が給紙ローラ対３９（下のローラは記録媒体１７の陰になっていて図では見えない）と排紙ローラ対４１（下のローラは同様に記録媒体１７の陰になって見えない）により図５の矢印ｅで示す印字副走査方向に間欠的に搬送される。
【００４３】
この記録媒体１７の間欠搬送の停止期間中に、印字ヘッド３２は、モータ４２により歯付き駆動ベルト３５及びキャリッジ３１を介して駆動されながら、記録媒体１７に近接した状態でインク滴を噴射して紙面に印字する。このように記録媒体１７の間欠搬送と印字ヘッド３２による往復移動時の印字との繰り返しによって記録媒体１７の全面に印字（印刷）が行われる。
【００４４】
図６は、立体形成装置１の制御装置を含む回路ブロック図である。なお、立体形成装置１の制御装置は、立体形成装置１のコンピュータであり、後述する高さ情報生成手段として機能する。図６に示すように回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)４５を中心にして、このＣＰＵ４５に、それぞれデータバスを介して、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ（インターフェイスコントローラ）４６、及び、ＰＲ＿ＣＯＮＴ（プリンタコントローラ）４７が接続されている。上記のＰＲ＿ＣＯＮＴ４７にはプリンタ印字部４９が接続されている。
【００４５】
また、ＣＰＵ４５には、ＲＯＭ（read only memory）５１、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）５２、本体操作部の操作パネル５３、及び各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部５４が接続されている。ＲＯＭ５１はシステムプログラムを格納されている。操作パネル５３はタッチ式の表示画面を備えている。
【００４６】
ＣＰＵ４５は、ＲＯＭ５１に格納されているシステムプログラムを読出して、その読出したシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。
【００４７】
すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ４６は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ５５に展開する。
【００４８】
フレームメモリ５５には、黒トナーＫの印字データ、ホワイトＷ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの色インクそれぞれの印字データに対応する記憶エリアが設定されており、この記憶エリアに上記各色の画像の印字データが展開される。展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ４７に出力され、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４７からプリンタ印字部４９に出力される。
【００４９】
プリンタ印字部４９は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４７からの制御の下で、図３に示した黒トナー印刷部２の感光体ドラム１１、一次転写ローラ１４等を含む回転駆動系、図３には図示を省略した初期化帯電器、光書込ヘッド等の被駆動部を有する画像形成ユニット９の印加電圧や、転写ベルト６、定着部２１の駆動などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。
【００５０】
更にプリンタ印字部４９は、図３に示した熱膨張加工部３の４組の搬送ローラ対２６の駆動、熱光線放射部２７の発光駆動と、そのタイミングを制御する。そして、更にプリンタ印字部４９は、図３及び図５に示したインクジェットプリンタ部４の各部の動作を制御する。
【００５１】
そして、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４７から出力された黒トナーＫの画像データは、プリンタ印字部４９から図３に示した黒トナー印刷部２の画像形成ユニット９の図示を省略した光書込ヘッドに供給される。
【００５２】
また、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４７から出力されたホワイトＷ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの色インクそれぞれの画像データは、図５に示した印字ヘッド３２に供給される。
【００５３】
なお、上述した黒トナーＫの印字データは、熱膨張加工部３で形成される立体形状の高さを指定する高さ情報に相当する。図６に示す制御装置では、ホスト機器から供給された黒トナーＫの印字データ（第１の高さ情報）から新たな黒トナーＫの印字データ（第２の高さ情報）が生成されて、ＰＲ＿ＣＯＮＴ４７に出力される。
【００５４】
図７は、本実施例に係る立体形成装置１で行われる立体形成処理の流れを示すフローチャートである。図８は、図７に示す第２の高さ情報生成処理の流れを示すフローチャートである。図９及び図１０は、それぞれ、第１の高さ情報の補正方法について説明するための図である。図１１は、図７に示す立体形状形成処理の流れを示すフローチャートである。図１２は、立体形成装置１で立体形状が形成された切手１０３に消印が押されるときの切手１０３と葉書３００と印面２１０の関係を例示した図である。図１３は、立体形成装置１で立体形状が形成された切手１０３に消印が押下されたときに形成される印影２０１を例示した図である。
【００５５】
以下、図７から図１３を参照しながら、立体的な切手を製造する場合を例にして、上述した立体形成装置１で行われる、押印時に印影が欠けてしまう部分が少ない立体形状を形成する立体形成処理について具体的に説明する。
【００５６】
まず、立体形成装置１は、第１の高さ情報を取得する（図７のステップＳ１０）。第１の高さ情報は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ４６に供給され、フレームメモリ５５に格納される。なお、第１の高さ情報は、切手に施される図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する高さ情報である。第１の高さ情報は、少なくとも図案内の位置毎に決定された高さ情報を含み、さらに、切手内の図案が施されていない領域の高さ情報を含んでもよい。
【００５７】
次に、立体形成装置１の制御装置は、第１の高さ情報から第２の高さ情報を生成する（図７のステップＳ２０）。なお、第２の高さ情報は、第２の立体形状の高さを指定する高さ情報であり、第２の立体形状は、既定値である閾値を超える高低差を有する段差を含まないように第１の立体形状を修正した形状である。即ち、第２の高さ情報は、第２の立体形状に含まれる段差の高低差が上述した閾値以下となるように第１の高さ情報を補正したものである。
【００５８】
ステップＳ２０では、立体形成装置１の制御装置が図８に示す３つの処理を実行することにより、第２の高さ情報が生成される。まず、ステップＳ１０で取得した第１の高さ情報に基づいて、第１の立体形状に含まれる閾値を超える高低差を有する段差（以降、第１の段差）が形成される段差位置を特定する（図８のステップＳ２１）。
【００５９】
具体的には、例えば、次のような手順で、第１の段差の段差位置を特定する。第１の高さ情報により第１の立体形状内の各位置の高さが既知であるので、隣接する位置間で高さの差を取り、第１の立体形状に含まれる全ての段差の高低差を計算する。そして、高低差が閾値を越えている段差を第１の段差として特定し、さらに、第１の段差の高低差を計算した隣接する２つの位置の境界位置を第１の段差の段差位置として特定する。第１の段差は一つに限られず、複数特定され得る。
【００６０】
なお、第１の高さ情報によれば、第１の立体形状とその外側領域（例えば切手が貼られる葉書の領域）との境界に形成される段差（以降、縁の段差と記す）の高低差も既知である。このため、本明細書における“第１の立体形状に含まれる段差”という表現には、第１の立体形状とその外側領域との境界に形成される、縁の段差も含まれるものとする。
【００６１】
次に、第１の立体形状のうちの補正すべき範囲（以降、補正対象範囲と記す）を決定する（図８のステップＳ２２）。ここでは、ステップＳ２１で特定した第１の段差の段差位置を基準とした所定範囲を補正対象範囲として決定する。
【００６２】
このステップＳ２２について、図９及び図１０を用いて、具体的に説明する。図９及び図１０の上段（即ち、（ａ）、（ｂ）、（ｃ））には、立体形状の断面図が記載されている。図９及び図１０の下段（即ち、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ））には、立体形状の平面図が記載されている。なお、図９及び図１０において、図面を見やすくするため、段差位置Ｐ１及びＰ２は便宜的に太線で表現されている。例えば、図９（ａ）及び図９（ｄ）に示すように、第１の立体形状１０１ａの縁の段差が閾値を越える高低差（Ｘｍｍ）を有している場合であれば、図９（ｂ）及び図９（ｅ）に示すように、縁の段差が形成されている段差位置Ｐ１から、段差位置Ｐ１よりも第１の立体形状１０１ａの内側に位置する所定範囲ＲＣを補正対象範囲として決定する。また、例えば、図１０（ａ）及び図１０（ｄ）に示すように、第１の立体形状１０２ａの内部に形成された段差が閾値を越える高低差（Ｘｍｍ）を有している場合であれば、図１０（ｂ）及び図１０（ｅ）に示すように、その段差位置Ｐ２を中心とする所定範囲ＲＣを補正対象範囲として決定してもよい。また、段差位置Ｐ２は必ずしも補正対象範囲の中心に位置する必要はなく、中心からずれて位置しても良い。さらに、図９（ｂ）及び図９（ｅ）と同様に、段差位置Ｐ２を端にしてその一方側の領域のみを補正対象範囲として決定してもよい。即ち、補正対象範囲は、段差位置を含む所定範囲であればよい。
【００６３】
一般的には、まず、段差位置Ｐ１を挟んで隣接する２つの領域を特定する。図９（ｂ）の断面図においては、段差位置Ｐ１の右側の領域と左側の領域がその２つの領域であり、図９（ｄ）の平面図においては、段差位置Ｐ１の内側の領域と外側の領域がその２つの領域である。特定された２つの領域のうち、高さ情報によって指定される高さが高い方の領域（左側の領域、又は、内側の領域）内の領域であって、段差位置Ｐ１からの距離が後述する既定の大きさ以下である所定範囲ＲＣを補正対象範囲として決定すれば良い。その結果、段差位置Ｐ１を内部に含む領域であって、段差位置Ｐ１に沿って延在し、かつ、領域の幅が既定の大きさである所定範囲ＲＣが、補正対象範囲として決定される。ここでは、段差位置Ｐ１を外周縁とする領域も、段差位置Ｐ１を内部に含む領域であると見なして良い。
【００６４】
補正対象範囲（所定範囲）の大きさは、図９及び図１０に示すように、例えば、既定の大きさ（Ｙｍｍ）である。この既定の大きさは、第１の段差の高低差に依存しない大きさであるが、同じく既定値である閾値に応じて予め決定された大きさであってもよい。または、補正対象範囲（所定範囲）の大きさは、第１の段差の高低差に依存して決定されてもよく、ステップＳ２２では、第１の段差の高低差が大きいほど、大きな所定範囲が決定されてもよい。これにより、後述するステップＳ２３において、第１の段差をその高低差によらず、なだらかな形状に変化させることが可能となる。
【００６５】
補正対象範囲（所定範囲）が決定されると、第１の高さ情報のうちのステップＳ２２で決定した補正対象範囲内の高さ情報を補正する（図８のステップＳ２３）。ここでは、第２の高さ情報が指定する第２の立体形状に含まれる段差の高低差が閾値以下となるように補正する。これにより、第２の高さ情報が生成される。換言すると、第２の高さ情報は、補正対象範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状に含まれる段差の高低差が閾値以下となるように生成される。
【００６６】
具体的には、図９（ｃ）及び図１０（ｃ）に示すように、補正対象範囲内に形成される段差の高低差が閾値以下となるように補正対象範囲内の高さ情報を補正する。さらに、補正対象範囲の両端部（端部Ｅ１、Ｅ２）の高低差が第１の段差の高低差（ここではＸｍｍ）となるように、補正対象範囲内の高さ情報を補正することが望ましい。これにより、第１の段差の高低差（Ｘｍｍ）を補正対象範囲全体で再現することができるため、第２の立体形状（第２の立体形状１０１ｂ、第２の立体形状１０２ｂ）を、図案に基づいて決定される第１の立体形状（第１の立体形状１０１ａ、第１の立体形状１０２ａ）に近い形状に維持することができる。
【００６７】
さらに、図９（ｃ）及び図９（ｆ）と、図１０（ｃ）及び図１０（ｆ）に示すように、補正対象範囲の両端部（端部Ｅ１、Ｅ２）のうちの第１の段差を構成する高さが高い側に対応する端部Ｅ１から高さが低い側に対応する端部Ｅ２に向かって高さが段階的に低くなるように、補正対象範囲内の高さ情報を補正することが望ましい。これにより、第２の立体形状（第２の立体形状１０１ｂ、第２の立体形状１０２ｂ）に含まれる各段差の高低差を小さくすることができる。
【００６８】
第２の高さ情報が生成されると、立体形成装置１は、熱膨張性シートの表面に立体形状を形成する（図７のステップＳ３０）。ステップＳ３０では、立体形成装置１が図１１に示す２つの処理を実行することにより、立体形状を形成する。
【００６９】
まず、黒トナー印刷部２が熱膨張性シートの表面に黒色トナーで印刷を行う（図１１のステップＳ３１）。印刷濃度は、ステップＳ２０で生成された第２の高さ情報に基づいて決定され、高さが高い領域ほど高い濃度で印刷が行われる。即ち、高さ情報は印刷濃度情報に相当し、段差の高低差は印刷濃度の差に相当する。印刷濃度の調整は、例えば、面積階調によって実現することができる。
【００７０】
その後、熱膨張加工部３が熱膨張性シートを加熱する（ステップＳ３２）。その結果、熱膨張性シートが発泡し、熱膨張性シートの表面が印刷濃度に応じた高さに隆起する。即ち、第２の高さ情報に基づいて熱膨張性シートが膨張して第２の立体形状が形成される。なお、立体形成装置１では、黒トナー印刷部２と熱膨張加工部３が、第２の高さ情報に応じた第２の立体形状を熱膨張性シートの表面に形成する立体形状形成手段である。
【００７１】
最後に、立体形成装置１のインクジェットプリンタ部４は、熱膨張性シートの表面に形成された第２の立体形状の表面に図案を印刷する（ステップＳ４０）。
【００７２】
立体形成装置１が図７に示す処理を実行することで、立体形状内に閾値を越える大きな高低差の段差が形成されることを防止することができる。このため、熱膨張性シートを用いて立体的な切手１０３を製造した場合、図１２に示すように、切手１０３に消印が押される際に葉書３００に接触することができない印面２１０の領域Ｒ２を小さくすることができる。従って、図１３に示すように、押印時に印影２０１が欠けてしまう部分が少ない立体形状を形成することが可能であり、消印に含まれる情報を読み取ることが困難となるといった事態を回避することができる。
【実施例２】
【００７３】
図１４及び図１５は、本実施例に係る立体形成装置６０の構成を例示した図であり、図１４は、立体形成装置６０を側方から見た図であり、図１５は、立体形成装置６０を上方から見た図である。
【００７４】
図１４及び図１５に示す立体形成装置６０は、紫外線硬化樹脂を含むインク（以降、ＵＶインクと記す）を用いるインクジェット式の印刷装置である。立体形成装置６０は、高さを指定する高さ情報に応じた立体形状を図案が施される部材（記録媒体１７）の表面に形成する装置である点は、実施例１に係る立体形成装置１と同様である。ただし、立体形成装置１が、部材（熱膨張性シート）自体の発泡・膨張により部材の表面に立体形状を形成するのに対して、立体形成装置６０は、インク層を重ねることで部材の表面に立体形状を形成する点が異なっている。
【００７５】
立体形成装置６０は、図１４に示すように、記録媒体１７を搬送する搬送ユニット６１と、記録媒体１７にＵＶインクを吐出するヘッドユニット（プリンタヘッド６４、プリンタヘッド６６）と、紫外線を照射する光源ユニット（光源６５、光源６７）を備えている。
【００７６】
搬送ユニット６１は、駆動ローラ６２ａと、従動ローラ６２ｂと、駆動ローラ６２ａ及び従動ローラ６２ｂに掛け渡された搬送ベルト６３と、を備えている。搬送ユニット６１は、搬送ベルト６３が駆動ローラ６２ａの回転により駆動されて、図１４の矢印で示す時計回り方向に循環移動することにより、記録媒体１７を搬送方向に搬送する。
【００７７】
ヘッドユニットは、ＵＶインクを吐出するプリンタヘッド６４、プリンタヘッド６６を搬送方向の異なる位置に備えている。プリンタヘッド６４は、カラー（シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ）のＵＶインクを吐出し、プリンタヘッド６６は、ホワイトＷのＵＶインクを吐出するように構成されている。プリンタヘッド６４は、記録媒体１７の表面に図案を施す際に使用され、プリンタヘッド６６は、記録媒体１７の表面に立体形状を形成する際に使用される。なお、プリンタヘッド６４及びプリンタヘッド６６は、記録媒体１７にＵＶインクを吐出してインク層を形成する層形成手段である。
【００７８】
光源ユニットは、ＵＶインクを硬化させるために紫外線を照射する光源６５、光源６７を搬送方向の異なる位置に備えている。光源６５は、プリンタヘッド６４から吐出されたカラーのＵＶインクに紫外線を照射し、光源６７は、プリンタヘッド６６から吐出されたホワイトＷのＵＶインクに紫外線を照射するように構成されている。なお、光源６５及び光源６７は、プリンタヘッド６４及びプリンタヘッド６６により記録媒体１７に形成されたインク層に紫外線を照射してインク層を硬化させる層硬化手段である。立体形成装置６０では、ヘッドユニット（主に、プリンタヘッド６６）と光源ユニット（主に、光源６７）が、第２の高さ情報に応じた第２の立体形状を部材の表面に形成する立体形状形成手段である。
【００７９】
光源６５は、図１５に示すように、プリンタヘッド６４に対して、搬送方向と直交するプリンタヘッド６４の走査方向の両側に一つずつ設けられていて、プリンタヘッド６４に連動して移動するように構成されている。光源６７も、プリンタヘッド６６に対して、プリンタヘッド６６の走査方向の両側に一つずつ設けられていて、プリンタヘッド６６に連動して移動するように構成されている。
【００８０】
以上のように構成された立体形成装置６０でも、図７に示す処理を実行することで、実施例１に係る立体形成装置１と同様に、立体形状内に閾値を越える大きな高低差の段差が形成されることを防止することができる。従って、部材の表面に、押印時に印影が欠けてしまう部分が少ない立体形状を形成することができる。
【００８１】
なお、立体形成装置６０は、図７のステップＳ３０において、図１６に示すように、第２の高さ情報に基づいてインク層の形成（ステップＳ３３）と紫外線の照射（ステップＳ３４）とを繰り返して、記録媒体１７の表面に第２の立体形状を形成する。
【００８２】
上述した各実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。立体形成方法、立体形成装置、及びプログラムは、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。この明細書で説明される個別の実施例の文脈におけるいくつかの特徴を組み合わせて単一の実施例としてもよい。
【００８３】
上述した実施例では、立体形成装置で主に立体的な切手を作製する例を示したが、作製対象物は押印されるものであればよい。従って、例えば、収入印紙が作製されてもよく、落款印が押される絵画などが作製されてもよい。
【００８４】
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記１］
図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する第１の高さ情報のうちの、前記第１の立体形状に含まれる段差であって閾値を越える高低差を有する第１の段差が形成される段差位置を基準とした所定範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状の高さを指定する第２の高さ情報を、前記第２の立体形状に含まれる段差の高低差が前記閾値以下となるように生成し、
前記第２の高さ情報に応じた前記第２の立体形状を、部材の表面に形成する
ことを特徴とする立体形成方法。
【００８５】
［付記２］
付記１に記載の立体形成方法において、
前記所定範囲内に形成される段差の高低差が前記閾値以下となり、且つ、前記所定範囲の両端部の高低差が前記第１の段差の高低差となるように、前記第１の高さ情報に含まれる前記所定範囲内の高さ情報を補正して、前記第２の高さ情報を生成する
ことを特徴とする立体形成方法。
【００８６】
［付記３］
付記２に記載の立体形成方法において、
前記両端部のうちの前記第１の段差を構成する高さが高い側に対応する端部から前記両端部のうちの前記第１の段差を構成する高さが低い側に対応する端部に向かって高さが段階的に低くなるように、前記第１の高さ情報に含まれる前記所定範囲内の高さ情報を補正して、前記第２の高さ情報を生成する
ことを特徴とする立体形成方法。
【００８７】
［付記４］
付記１乃至付記３のいずれか１つに記載の立体形成方法において、さらに、
前記第１の段差の高低差が大きいほど、大きな前記所定範囲を決定する
ことを特徴とする立体形成方法。
【００８８】
［付記５］
付記１乃至付記４のいずれか１つに記載の立体形成方法において、
前記部材は、熱膨張性シートであり、
前記熱膨張性シートを膨張させて、前記第２の立体形状を形成する
ことを特徴とする立体形成方法。
【００８９】
［付記６］
付記１乃至付記５のいずれか１つに記載の立体形成方法において、
前記第２の立体形状が表面に形成された前記部材は、切手である
ことを特徴とする立体形成方法。
【００９０】
［付記７］
図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する第１の高さ情報のうちの、前記第１の立体形状に含まれる段差であって閾値を越える高低差を有する第１の段差が形成される段差位置を基準とした所定範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状の高さを指定する第２の高さ情報を、前記第２の立体形状に含まれる段差の高低差が前記閾値以下となるように生成する高さ情報生成手段と、
前記高さ情報生成手段で生成された前記第２の高さ情報に応じた前記第２の立体形状を部材の表面に形成する立体形状形成手段と、を備える
ことを特徴とする立体形成装置。
【００９１】
［付記８］
コンピュータを、
図案に基づいて決定された第１の立体形状の高さを指定する第１の高さ情報のうちの、前記第１の立体形状に含まれる段差であって閾値を越える高低差を有する第１の段差が形成される段差位置を基準とした所定範囲内の高さ情報に基づいて、第２の立体形状の高さを指定する第２の高さ情報を、前記第２の立体形状に含まれる段差の高低差が前記閾値以下となるように生成する高さ情報生成手段、
前記高さ情報生成手段で生成された前記第２の高さ情報に応じた前記第２の立体形状を部材の表面に形成する立体形状形成手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【符号の説明】
【００９２】
１              立体形成装置
２              黒トナー印刷部
３              熱膨張加工部
４              インクジェットプリンタ部
５              装置筐体
６              転写ベルト
７、６２ａ      駆動ローラ
８、６２ｂ      従動ローラ
９              画像形成ユニット
１１            感光体ドラム
１２            現像ローラ
１３            トナー容器
１４            一次転写ローラ
１５            二次転写ローラ
１６            画像形成搬送路
１７            記録媒体
１７ａ          基材
１７ｂ          発泡層
１８            記録媒体収容部
１９            定着搬送路
２１            定着部
２２            加熱ローラ
２３            押圧ローラ
２４            定着部排出ローラ対
２５            媒体搬送経路
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ      搬送ローラ対
２７            熱光線放射部
２７ａ          ハロゲンランプ
２７ｂ          反射鏡
２８            媒体排出口
２９            排紙トレー
３１            キャリッジ
３２            印字ヘッド
３３            インクカートリッジ
３３ｗ、３３ｃ、３３ｍ、３３ｙ      カートリッジ
３４            ガイドレール
３５            歯付き駆動ベルト
３６            フレキシブル通信ケーブル
３７            内部フレーム
３８            プラテン
３９            給紙ローラ対
４１            排紙ローラ対
４２            モータ
４５            ＣＰＵ
４６            Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ
４７            ＰＲ＿ＣＯＮＴ
４９            プリンタ印字部
５１            ＲＯＭ
５２            ＥＥＰＲＯＭ
５３            操作パネル
５４            センサ部
５５            フレームメモリ
６０            立体形成装置
６１            搬送ユニット
６３            搬送ベルト
６４、６６      プリンタヘッド
６５、６７      光源
１００、１０３  切手
１０１ａ、１０２ａ    第１の立体形状
１０１ｂ、１０２ｂ    第２の立体形状
２００、２０１  印影
２１０          印面
３００          葉書
【図７】
2016124238.tif 000003
【図８】
2016124238.tif 000004
【図１１】
2016124238.tif 000005
【図１４】
2016124238.tif 000006
【図１５】
2016124238.tif 000007
【図１６】
2016124238.tif 000008
【図１】
2016124238.tif 000009
【図２】
2016124238.tif 000010
【図３】
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【図４】
2016124238.tif 000012
【図５】
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【図６】
2016124238.tif 000014
【図９】
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【図１０】
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【図１２】
2016124238.tif 000017
【図１３】
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