CN108237800A - 立体图像形成系统、计算机可读取的记录介质、以及立体构造物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供立体图像成形系统、计算机可读取的记录介质、以及立体构造物。立体图像形成系统(90)具备立体形成图案数据生成部(5)，该立体形成图案数据生成部(5)基于用黑色墨水浓度表示使热膨胀性片材的表面膨胀的膨胀高度的数据即立体位图数据(4o)，生成用于用黑色墨水在热膨胀性片材的背面印刷灰度图像的背面发泡位图数据(4b)，立体形成图案数据生成部(5)具备包括边界提取部(52)和浓度修正部(53)的浓度调整部(51)，边界提取部(52)提取立体位图数据(4o)中的黑色墨水浓度不同的2个区域的边界，浓度修正部(53)对于夹着边界的至少一方的区域变更轮廓部的黑色墨水浓度，该轮廓部是从边界到规定距离的范围。
Description
本申请基于2016年12月26日提出的日本专利申请第2016-251239号主张优先权，在此引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及立体图像形成系统、计算机可读取的记录介质、以及立体构造物。
背景技术
已知利用在由厚纸等构成的基材的一面侧设有在热的作用下膨胀的热膨胀层的热膨胀性片材、来形成在该一面侧具有凹凸的立体图像的技术。详细而言，用光吸收性高的黑色墨水，将想要做成凸状的区域的图案印刷到热膨胀性片材的热膨胀层侧的表面(以下，称作热膨胀性片材的表面)、或镜像反转后印刷到基材侧的表面(以下，称作热膨胀性片材的背面)。通过对该印刷面照射近红外线等光，黑色墨水发热而能够使热膨胀层膨胀为与黑色墨水的灰度相应的表面高度，形成立体图像。进而，用实质上没有光吸收性的青、品红、黄的彩色墨水，在热膨胀性片材的表面印刷所希望的图像图案，能够形成具有与该图像图案对应的凹凸的所希望的色彩的立体图像(例如，参照日本特开2001－150812号公报)。
由用于形成立体图像的表面的凹凸的黑色墨水印刷的二维图案(以下，适宜地称作灰度图像)在被印刷到热膨胀性片材的表面时热容易在热膨胀层中传播，所以灰度图像中的黑色墨水的灰度容易反映在膨胀高度中，能够将表面形成为高低差明确的微细的凹凸形状。但是，有透过彩色墨水的图像图案(以下，适宜地称作色彩图像)看到印刷在热膨胀性片材的表面的由黑色墨水形成的灰度图像从而有损色彩的问题。对此，由于印刷在背面侧的基材上的灰度图像不会被从表面辨识到，所以可得到不对色彩造成影响的立体图像。但是，由于灰度图像(黑色墨水)的热在厚度方向上经由基材向热膨胀层传播时在面方向上也扩散，所以难以将凸状或凹状的区域形成为细的线或点等，或难以陡峭地形成凹凸的高低差。
或者，为了制造表面具有鲜明的图像和高低差明确的凹凸形状的立体图像，根据想要形成的表面形状，适当地选择向热膨胀性片材的表面印刷还是向背面印刷，将灰度图像分成2个来设计。但是，由于向面积较小的表面印刷灰度图像，所以根据色彩图像的色调等，会成为局部上鲜明度差的外观。此外，灰度图像的印刷需要进行2次，当加上色彩图像的印刷时需要进行3次，有必要进行对准，灰度图像的印刷位置有可能在表面和背面错位，产生没有形成所希望的凹凸形状的不良品。
发明内容
本发明的课题在于，提供能够无损色彩而形成所希望的凹凸形状的立体图像形成系统。
本发明的立体图像形成系统，使在基材上层叠热膨胀层而成的热膨胀性片材的表面在所希望的区域中膨胀而形成凹凸，其特征在于，具有印刷数据浓度调整机构，该印刷数据浓度调整机构，对用于向上述热膨胀性片材的背面印刷灰度图像的印刷数据，以在上述灰度图像中的浓度相互不同的相邻的2个区域的边界上且在上述热膨胀性片材的表面形成陡峭的高度差的方式，将上述2个区域的至少一方中的从上述边界到规定距离的范围作为轮廓部，调整上述轮廓部的浓度，上述灰度图像是用于使上述热膨胀性片材膨胀为与浓度相应的表面高度的图像。
本发明的非暂时性的计算机可读取的记录介质，存储用于使立体图像形成系统的计算机执行以下步骤的程序，上述步骤包括印刷数据浓度调整处理，该印刷数据浓度调整处理中，对用于向在基材上层叠热膨胀层而成的热膨胀性片材的背面印刷灰度图像的印刷数据，以在上述灰度图像中的浓度相互不同的相邻的2个区域的边界上且在上述热膨胀性片材的表面形成陡峭的高度差的方式，将上述2个区域的至少一方中的从上述边界到规定距离的范围作为轮廓部，调整上述轮廓部的浓度，上述灰度图像是用于使上述热膨胀性片材膨胀为与浓度相应的表面高度的图像。
本发明的立体构造物，将表面具有凹凸的发泡层层叠于基材而成，在背面形成有将吸收的光转换为热的光热转换成分的灰度图像，其特征在于，上述灰度图像中，在将表面的陡峭的高度差作为边界的2个区域的至少一方中，作为从上述边界到规定距离的范围的轮廓部是与上述轮廓部之外不同的光热转换成分浓度，表面高度高的一侧的区域的上述轮廓部是更高浓度。
根据本发明的立体图像形成系统，能够无损色彩地形成所希望的凹凸形状。
附图说明
图1是表示有关实施方式的立体图像形成系统的结构的框图。
图2A、图2B及图2C是示意地说明热膨胀性片材的构造以及立体图像的制造方法的截面图，图2A是热膨胀性片材，图2B是在各面上印刷有色彩图像和灰度图像的热膨胀性片材，图2C是立体图像。
图3A是将热膨胀性片材的表面的膨胀高度用印刷在背面上且膨胀为该高度的光热转换成分浓度来表示的二维数据的外观图，图3B是表示基于图3A所示的二维数据将灰度图像印刷在背面上的立体图像的截面中的、上述灰度图像的光热转换成分浓度以及表面高度的曲线图，相当于图3A的A－A部分截面。
图4是表示将光热转换成分浓度一致的图案印刷在热膨胀性片材的背面上的立体图像的、表面高度的转变的图表。
图5是说明灰度图像的印刷数据的生成步骤的流程图。
图6是从图3A所示的二维数据提取出的边界的外观图。
图7是说明沿着边界的轮廓部中的光热转换成分浓度的修正的示意图，相当于图3A所示的二维数据的局部放大图。
图8是将图3A所示的二维数据的光热转换成分浓度进行了调整的数据的外观图。
图9是有关实施方式的光热转换成分的浓度分布的二维图案数据的外观图，是将图8所示的数据进行了镜像反转的印刷数据。
图10A及图10B是说明有关实施方式的立体图像的外观的图，图10A是表面的外观图，图10B是表示图10A的B－B部分截面中的表面高度和形成在背面上的灰度图像的光热转换成分浓度的曲线图。
具体实施方式
以下，参照各图详细说明用于实施本发明的形态。但是，以下所示的形态例示用来将本实施方式的技术思想具体化的立体图像形成系统，而不限定于以下。关于附图所示的作为被印刷物的热膨胀性片材或所制造的立体图像，为了使说明明确，有将大小及位置关系、以及灰度等进行夸张的情况，此外，有将形状简单化的情况。另外，本说明书中，所谓立体图像，是通过局部地较厚而在一面侧的表面具有凹凸的片材状的印刷物，进而，还包括在上述一面侧的表面赋予了色彩的结构。此外，在以下的说明中，对相同或性质相同的部件或工序附加相同符号，将说明适宜省略。
〔立体图像形成系统〕
参照图1说明有关本发明的实施方式的立体图像形成系统的结构。图1是表示有关本发明的实施方式的立体图像形成系统的结构的框图。本说明书中，所谓立体图像形成系统是指，将在纸等基材的一面上以一定厚度形成加热膨胀的热膨胀层而得到的热膨胀性片材作为印刷介质、用于形成立体图像的系统。立体图像形成系统90具备计算机9、输入操作部7、显示装置8、印刷机91和光照射装置92。
计算机9是例如个人计算机，具备运算处理装置50及存储装置40，利用通信线缆等而与输入操作部7、显示装置8、印刷机91以及光照射装置92分别可通信地连接。输入操作部7和显示装置8是例如被一体化的触摸面板显示器，或者，输入操作部7也可以是键盘及鼠标，显示装置8也可以是单纯的显示器。
运算处理装置50是CPU(Central Processing Unit)，包含背面发泡位图数据生成部5。存储装置40是RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)以及HDD(HardDisk Drive)等，不限于被内置在计算机9中，也可以包括利用通信线缆等连接的外接HDD。在存储装置40中，存储有印刷数据库4等数据库、使印刷机91执行印刷的程序、使光照射装置92执行近红外线的照射的程序、将背面发泡位图数据生成部5具体化的程序(图示省略)等。印刷数据库4保存背面发泡位图数据4b及表面图像位图数据4c等用于由印刷机91在热膨胀性片材上印刷图像的位图数据。
印刷机91是例如喷墨打印机，具有通过炭黑的黑色墨水向热膨胀性片材进行灰度印刷的功能、和通过彩色墨水向热膨胀性片材进行彩色印刷的功能。
光照射装置92是对热膨胀性片材照射光的装置，能够适用用于通过热膨胀性片材形成立体图像的公知装置。详细而言，光照射装置92主要具备如印刷机91那样将热膨胀性片材在一个方向上搬送的搬送机构、放射包含近红外线的光的光源、反射板、以及将该光照射装置冷却的冷却器。光源是例如卤素灯，遍及热膨胀性片材的整个幅度而向其设置。反射板为了有效率地从光源向热膨胀性片材照射光，形成为大致半圆柱的柱面形状的曲面且在内侧具有镜面，将光源的与热膨胀性片材相对的一侧的相反侧覆盖。冷却器是空冷方式的风扇或水冷方式的散热器等，设在反射板的附近。
(背面发泡位图数据生成部)
背面发泡位图数据生成部5具备浓度调整部51及反转处理部55。进而，浓度调整部51具备边界提取部52、浓度修正部53以及边界位置修正部54。背面发泡位图数据生成部5从印刷数据库4或立体图像形成系统90的外部被输入在立体图像的表面想要形成的凹凸的高度信息即立体位图数据4o，生成印刷用的背面发泡位图数据4b并输出。背面发泡位图数据生成部5的详细动作后述。
(热膨胀性片材)
这里，参照图2A说明立体图像形成系统90的介质即热膨胀性片材。图2A是示意地说明热膨胀性片材的结构的截面图。热膨胀性片材10具备基材12、和在基材12的一个面(表面)形成为均匀的厚度的热膨胀层11。热膨胀性片材10是例如A4纸尺寸的长方形、且为了识别朝向而斜切掉一个角的形状。热膨胀层11以热可塑性树脂作为粘合剂而含有热膨胀性的微囊(microcapsule)，还根据需要而含有氧化钛等白色颜料，使基色(背景色)为白色。微囊由热可塑性树脂形成，内含挥发性溶媒，当被加热到膨胀温度区时，具体而言虽然也取决于上述热可塑性树脂、挥发性溶媒的种类但当被加热到约80℃以上时，膨胀为与加热温度和加热时间相对应的大小。由此，热膨胀层11最大能够膨胀为膨胀前的10倍左右的厚度。基材12具有当热膨胀层11局部膨胀时不产生皱纹或不较大地起伏的程度的强度，此外，为了在厚度方向上热传导性尽可能高，优选的是能够确保上述强度的程度的较小厚度，例如由厚纸构成。
通过在热膨胀性片材10的表面或背面的所希望的区域附着将特定的波段的光例如近红外线(波长780nm～2.5μm)吸收并转换为热而放出的发热成分，并将上述近红外线对整面进行照射，从而能够限定于上述区域、并且使热膨胀层膨胀为与该附着量对应的厚度而形成立体图像。对于发热成分，能够适用含有炭黑的通常的印刷用的黑色(K)墨水。即，如后述那样，立体图像形成系统90的印刷机91用黑色墨水在热膨胀性片材10的至少一个面上印刷灰度图像，然后，光照射装置92对热膨胀性片材10的印刷了灰度图像的面的整体照射近红外线，由此热膨胀层11局部膨胀而形成表面隆起的立体图像。本发明中，在热膨胀性片材10的基材12侧的面(背面)形成灰度图像，照射近红外线。
(立体图像的制造方法)
参照图2B、图2C说明立体图像形成系统90的立体图像的制造方法。图2B是将色彩图像和灰度图像印刷在各面上的热膨胀性片材，图2C是立体图像。使用印刷机91，根据背面发泡位图数据4b在热膨胀性片材10的背面进行印刷，用黑色墨水形成灰度图像2。接着，用光照射装置92对热膨胀性片材10的背面照射近红外线，使热膨胀性片材10的热膨胀层11膨胀，得到立体图像1。此外，还能够在照射近红外线前，用彩色墨水在热膨胀性片材10的表面形成色彩图像3，制造在表面赋予了图像的立体图像1。色彩图像3能够与灰度图像2同样地使用印刷机91印刷作为该色彩图像3的印刷用数据的表面图像位图数据4c(参照图1)而形成。灰度图像2和色彩图像3的印刷顺序不被规定。
〔背面发泡位图数据生成方法〕
对作为灰度图像2的印刷用数据的背面发泡位图数据4b以及其生成方法进行说明。背面发泡位图数据4b是用于将灰度图像2用单一颜色的黑色墨水(光热转换成分)向热膨胀性片材10的背面进行灰度印刷的数据。这样的背面发泡位图数据4b根据在立体图像的表面想要形成的凹凸的高度信息的二维数据即立体位图数据4o而制作。首先，对于立体位图数据4o，参照图3A及图3B进行说明。图3A是将热膨胀性片材的表面的膨胀高度用被印刷到背面上且膨胀为该高度的黑色墨水浓度表示的二维数据的外观图。图3B是表示基于图3A所示的二维数据将灰度图像印刷在背面上的立体图像的截面的、上述灰度图像的光热转换成分浓度以及表面高度的曲线图，相当于图3A的A－A部分截面。另外，图3B将立体图像的截面在高度方向上放大而强调表示。
立体位图数据4o如图3A所示，是用白色～黑色的灰度表示的二维数据，在中央被用灰色描绘出较大的正方形(圆角四边形)，在其内部被用相对较淡的灰色描绘出“＠”(atsign)的字符，背景是白色。详细而言，正方形的内部的区域R1可以说是浓度60％的黑色(K60)，字符的区域R2可以说是浓度10％的黑色(K10)，此外，背景(区域R0)的白色可以说是浓度0％的黑色(K0)。立体位图数据4o将膨胀高度信息用印刷到热膨胀性片材10的背面上并膨胀为该高度的黑色墨水浓度(以下，称作黑色浓度)来表示。因而，表面越高越表示为高浓度即越黑。这里，假设通过立体图像形成系统90使热膨胀性片材10的热膨胀层11能够膨胀的最大高度的黑色浓度为K80。这根据以下设定，即：在立体图像形成系统90中，即使热膨胀性片材10的背面上的黑色浓度是超过K80的高浓度，热膨胀层11也不更高地膨胀，或者，发热温度变得过高而难以确保安全性等。此外，关于白色(K0)，由于完全不附着黑色墨水，所以热膨胀层11不膨胀，是膨胀高度小的0、即膨胀前的热膨胀性片材10的表面的高度。因而，在设计上，在通过立体位图数据4o得到的立体图像中，表面以正方形隆起到最大膨胀高度(图3B中的表面高度：1)的75％的高度，在该正方形内以“＠”的字符的形状形成底部的高度12.5％的槽，在截面中形成为图3B中虚线所示那样的凹凸的表面。另外，在实际的立体图像中，灰度图像2的黑色浓度与热膨胀层11的膨胀高度之间的关系不一定是线性的。
这里，关于在热膨胀性片材10的基材12侧的面(背面)形成的灰度图像2引起的热膨胀层11的膨胀，参照图4进行说明。图4是表示将黑色墨水浓度(光热转换成分浓度)一致的图案印刷到热膨胀性片材的背面而得到的立体图像的、表面高度的转变的曲线图。灰度图像2(在背面附着的黑色墨水)当被照射近红外线而发热时，该热经由基材12向热膨胀层11传播。此外，从灰度图像2放出的热不仅在热膨胀性片材10的厚度方向上传播而且在面方向上也传播。因此，即使是在背面没有附着黑色墨水的白色的区域(低浓度区域)，在与灰色～黑色的区域(高浓度区域)的边界附近热也被扩散，相应地，即使是高浓度区域，在边界附近，该高浓度区域中的黑色墨水的热也不是全部被传播。结果，如图4所示，低浓度区域(－)与高浓度区域(+)的边界(0)附近的立体图像(膨胀后的热膨胀层11)的表面成为夹着边界而倾斜的形状，在高浓度区域中从边界隔着某种程度的距离而达到基于黑色墨水的浓度的表面高度(图4中，附加十字“+”的部位的右侧)。另一方面，在低浓度区域中，距边界越近则高浓度区域的黑色墨水的热的影响越大，即，与高浓度区域同样地，从边界隔着某种程度的距离而达到基于黑色墨水的浓度的表面高度。并且，想要膨胀的高度越高、高浓度区域的黑色墨水为高浓度即2个区域间的浓度差越大，则热膨胀层11越从边界向低浓度区域一侧扩展而膨胀，并且距在高浓度区域达到最大高度为止的边界的距离越长，但是，倾斜面的角度更接近于垂直。
根据这样的现象，根据将立体位图数据4o的膨胀高度信息原样作为黑色墨水的浓度而进行了镜像反转的数据、在热膨胀性片材10的背面进行印刷并照射近红外线而做成立体图像时，从正方形的区域R1的背景(区域R0)隆起的隆起部分及其内侧的字符(区域R2)的形状的槽均成为高度差平缓地倾斜、上升下降不明确的形状。进而，区域R2的槽成为如下状态，即，在线宽窄的部分，槽的深度浅(底部高)，此外，在区域R1中被槽夹着的凸状的较窄部分比周围低地凹陷。这样的立体图像在截面中形成为如图3B中实线所示那样的凹凸的表面。结果，立体图像在没有对表面赋予色彩图像的状态下成为在整体中轮廓模糊、进而字符的线宽细的部分及字符的线彼此的间隔窄的部分更加模糊的外观。即，在外观上，在该位置上是否有高低差是不明确的。此外，根据表面的触感，也难以判断成为凸状、凹状的位置及形状。
因此，背面发泡位图数据生成部5基于立体位图数据4o，生成在热膨胀性片材10的背面形成的灰度图像2的印刷数据即背面发泡位图数据4b。以下，关于灰度图像的印刷数据的生成方法，参照图5至图9进行说明。图5是说明灰度图像的印刷数据的生成步骤的流程图。图6是从图3A所示的二维数据提取的边界的外观图。图7是说明沿着边界的轮廓部的光热转换成分浓度的修正的示意图，相当于图3A所示的二维数据的局部放大图。图8是将图3A所示的二维数据的光热转换成分浓度进行了调整的数据的外观图。图9是有关实施方式的光热转换成分的浓度分布的二维图案数据的外观图，是将图8所示的数据进行了镜像反转的印刷数据。
背面发泡位图数据4b如图5所示，进行浓度调整工序S1和镜像反转工序S2而形成，浓度调整工序S1中，对于立体位图数据4o，在沿着黑色墨水浓度不同的相邻区域的边界的一定宽度的轮廓部将黑色墨水浓度进行变更，镜像反转工序S2中，将由浓度调整工序S1得到的图案进行镜像反转。进而，浓度调整工序S1中，首先进行如下工序，即：边界提取工序S10，将黑色墨水浓度不同的相邻区域的边界进行提取；轮廓浓度修正工序S20，在夹着边界的2个区域的每一个区域中设置沿着边界将黑色墨水浓度进行了变更的轮廓部；边界修正工序S30，根据需要使边界的位置向高浓度区域侧或低浓度区域侧移动。
(浓度调整工序)
在边界提取工序S10中，边界提取部52根据立体位图数据4o提取黑色浓度不同的区域间的边界。如图6中作为数据4a1而示出的那样，提取区域R0(背景)与区域R1(正方形)的边界(正方形的轮廓线)L1、区域R1与区域R2(字符)的边界L2(外侧)、L3(内侧)。
接着，在轮廓浓度修正工序S20中，浓度修正部53按数据4a1的每个边界，以夹着该边界将其附近的黑色浓度差放大的方式，将沿着边界的规定宽度的轮廓部(边缘)的浓度进行变更。首先，选择边界L1(S21)，进行边界L1的高浓度侧即正方形的内侧(区域R1)的浓度修正，即，将轮廓部进行高浓度化。但是，在区域R1的黑色浓度CKD为最大的K80的情况下(S22：CKD＝K80)，无法变更为更高浓度，所以不执行工序S23，即不设置轮廓部。区域R1由于黑色浓度CKD为K60(S22：CKD＜K80)，所以如图7所示，将从边界L1到距离dD的部分设为区域R1的轮廓部R1rim1(图中，附加阴影的区域)，将该轮廓部R1rim1变更为比原来的浓度CKD高的浓度(S23)。这里，如参照图4说明的那样，在边界两边浓度差越大，则高度差越陡峭。因此，这里，将轮廓部R1rim1的黑色浓度变更为最大值K80。此外，轮廓部R1rim1的宽度dD基于通过该轮廓部R1rim1的黑色浓度(K80)而到达与区域R1的黑色浓度CKD(K60)对应的膨胀高度为止的距离而设定。此外，轮廓部的黑色浓度可以始终设为最大值(K80)，也可以预先设定相对于原来的浓度CKD的上升幅度(点数(point))的上限。此外，关于低浓度侧的区域R0(背景)，由于黑色浓度CKL是最小的K0(白色)(S24：CKL＝K0)，所以工序S25不执行，在区域R0不设置轮廓部。
选择边界L2(字符的轮廓)(S21)，在作为高浓度侧的区域R1中，与边界L1同样地，设置宽度dD的轮廓部R1rim2，变更为黑色浓度K80(S23)。另一方面，低浓度侧的字符(区域R2)由于黑色浓度CKL为K10(S24：CKL＞K0)，所以将从边界L2到距离dL的部分设为区域R2的轮廓部R2rim，将该轮廓部R2rim变更为比原来的浓度CKL低的浓度(S25)。这里，变更为最小值K0(白色)。轮廓部R2rim的宽度dL，与高浓度侧的宽度dD同样地，基于该轮廓部R2rim的黑色浓度和原来的浓度CKL而设定。轮廓部的黑色浓度可以始终设为最小值(K0)，也可以预先设定相对于原来的浓度CKL的下降幅度(点数)的上限、例如与夹着边界的高浓度侧的轮廓部的黑色浓度之差的上限。进而，选择边界L3(S21)，同样地执行工序S22～S25。当对边界L1、L2、L3全部执行(S26：无)，则结束轮廓浓度修正工序S20，得到数据4a2。
区域R1的轮廓部R1rim1和轮廓部R1rim2可以不是相同的黑色浓度及宽度dD，例如，也能够根据与相邻的区域R0、R2的各自的黑色浓度CKL、轮廓部R2rim的黑色浓度之差而设定为不同的值。此外，轮廓部的各自的黑色浓度可以不是一致的，可以对应于到边界的距离而使其变化。特别是，边界L1、L2、L3的高浓度侧的区域R1中，轮廓部R1rim1、R1rim2的黑色浓度相对于原来的浓度CKD增大20点数差，从而在轮廓部R1rim与原来的浓度部分之间的切换部位，有膨胀高度一度降低、产生小的高度差或槽的情况。因此，将轮廓部R1rim1、R1rim2从边界的一侧起依次分割为宽度dD1、dD2(dD1+dD2≧dD)，将各自的黑色浓度设定为K80、K70。这样，通过使轮廓部R1rim1、R1rim2从区域R1的原来的黑色浓度CKD起阶段性地提高浓度，能够不产生槽等地使高度差接近于垂直。关于低浓度侧的区域，也可以根据原来的浓度CKL与轮廓部的浓度之差，同样地阶段性地使浓度降低。另外，轮廓部的浓度也可以分割为3个以上，此外，也可以不将浓度明确地切换而设为连续地变化的渐变。
在边界修正工序S30中，边界位置修正部54基于数据4a2的与原来的(立体位图数据4o的)黑色浓度CKD、CKL相对应的边界附近的轮廓部的浓度差(变更量)ΔCKD、ΔCKL，根据需要使边界与轮廓部一起进行移动。例如，关于边界L1，在作为高浓度侧的内侧的区域R1，通过在轮廓部R1rim1中使黑色浓度从K60提升到K80，从而进行热膨胀的区域向边界L1的外侧(区域R0(背景)侧)扩展(参照图4)。这样，在得到的立体图像的外观上，区域R1的外形即正方形的尺寸变得比设计值大。因此，使边界L1与轮廓部R1rim1一起向区域R1侧移动规定距离，即将正方形略微缩小。
同样，关于边界L2、L3，通过在成为外侧的区域R1设置进行了高浓度化的轮廓部R1rim2，区域R1扩展，即内侧的区域R2(字符)的宽度变窄。另一方面，关于边界L2、L3，通过在低浓度侧的区域R2设置将黑色浓度从K10下降到K0的轮廓部R2rim，区域R2扩展而宽度变大，即区域R1缩小。因此，关于夹着边界L2、L3的2个区域R1、R2，预测该区域R1、R2的成为各自的膨胀高度的区域的哪一个扩展(S31)，根据该结果，向区域R1侧或区域R2侧，使边界L2、L3与相邻的轮廓部R1rim2、R2rim一起移动(S32、S33)，或者不使其移动。作为一例，关于边界L2，比较与高浓度侧的区域R1的浓度CKD对应的轮廓部R1rim2的浓度差ΔCKD、和与低浓度侧的区域R2的浓度CKL对应的轮廓部R2rim的浓度差ΔCKL，判断为较大一方的区域扩展。这里，变化量在区域R1中是20点，在区域R2中是10点，区域R1较大，所以使边界L2向区域R1侧移动。进而，基于变更量的差计算边界L2的移动距离。通过一系列的浓度调整工序S1，生成图8所示的正像发泡位图数据4bN。另外，图8中，用虚线表示移动前的边界L1、L2、L3。
在轮廓浓度修正工序S20中，可以使工序S22～S23和工序S24～S25依次交替，也可以使它们并列执行。此外，在边界修正工序S30中，也可以不进行基于预测的判断(S31)，以基于2个区域的各自的轮廓部的浓度变更量ΔCKD、ΔCKL的距离，使边界向高浓度区域侧和低浓度区域侧(S32、S33)。此外，可以是，在轮廓浓度修正工序S20中每当选择1个边界(S21)，则连续执行工序S22～S25以及边界修正工序S30(S31～S33)。进而，该情况下，可以是，当设置轮廓部(S23、S25)时，以基于该浓度变更量ΔCKD、ΔCKL的距离使边界移动(S32、S33)。
如图8所示，关于正像发泡位图数据4bN，除了与立体位图数据4o(参照图3A)的膨胀高度对应的黑色浓度以外，以夹着膨胀高度不同的边界而黑色浓度之差变大的方式，沿着该边界设有黑色浓度不同的轮廓部。另外，关于正像发泡位图数据4bN，区域R1，在立体位图数据4o中宽度窄的部分，原来的黑色浓度CKD即K60的区域消失，仅成为K80、K70的轮廓部R1rim2。该部分由于宽度窄，所以即使是K80、K70，膨胀高度也被抑制为与K60相当。同样，区域R2，在立体位图数据4o中宽度窄的部分，原来的黑色浓度CKL即K10的区域消失，仅成为K0(白色)的轮廓部R2rim。该部分宽度窄，通过将两侧用区域R1中的K80的轮廓部R1rim2夹着，从而以从轮廓部R1rim2扩散的热，热膨胀到与K10相当的高度。
(镜像反转工序)
在镜像反转工序S2中，反转处理部55将正像发泡位图数据4bN镜像反转，设为图9所示的背面发泡位图数据4b。正像发泡位图数据4bN是来自热膨胀性片材10的表面的正像，所以为了向背面进行印刷而设为镜像。背面发泡位图数据生成部5将生成的背面发泡位图数据4b输出，保存到印刷数据库4。
通过基于背面发泡位图数据4b在热膨胀性片材10的背面印刷灰度图像2，并照射近红外线，从而热膨胀层11膨胀，表面隆起，制造出立体图像1。关于立体图像的形状，参照图10A及图10B进行说明。图10A及图10B是说明有关实施方式的立体图像的外观的图，图10A是表面的外观图，图10B是表示图10A的B－B部分截面中的表面高度和形成在背面的灰度图像的光热转换成分浓度的曲线图。另外，图10B与图3B同样，将立体图像的截面在高度方向上放大，进行强调表示。如图10B所示，立体图像1中，表面的凹凸的高度差比较接近于垂直，成为陡峭的高度差，此外，在凸状、凹状的区域的各自中，即使区域较窄也成为与所希望的表面高度相符的区域。这样，根据背面发泡位图数据4b，通过在热膨胀性片材10的背面印刷的灰度图像2，成为高度差比较陡峭的边缘立起的表面形状，在外观上在该处有高低差是明确的，此外，能够制造即使凸状及凹状的区域较窄也具有成为所希望的高度、深度的表面形状的立体图像1。此外，根据背面发泡位图数据4b，由于不需要在热膨胀性片材10的表面印刷黑色墨水的图案，所以在表面印刷所希望的色彩的图像图案，赋予鲜明的图像，能够做成热膨胀性片材10的基色的白色一色的立体图像1。进而，立体图像1通过仅在热膨胀性片材10的背面即单面上的灰度图像2的印刷以及近红外线的照射而形成，所以难以发生对准不良，此外，工序少，生产性高。
在背面发泡位图数据4b中，通过边界提取工序S10从立体位图数据4o提取的边界L1、L2、L3都是闭曲线，因此，轮廓部也是宽度dD、dL的闭曲线，但不限于此。例如，设为某个膨胀高度的区域在与接近的设为不同膨胀高度的区域之间的一部分上膨胀高度连续变化、在设计上使表面形状倾斜的情况下，由于在该部分上边界没有被提取，所以被提取的边界成为线段或开曲线，轮廓部也成为与之相应的形状。
如上述那样，在轮廓浓度修正工序S20中，在黑色浓度K80、K0的区域无法设置轮廓部。因而，在立体位图数据4o中，相邻的区域的各自的黑色浓度为K80、K0的情况下，例如，区域R1为K80、区域R2为K0时，无法陡峭地形成立体图像的表面的高度差，字符的形状(区域R2)的槽局部地变浅。因此，相邻的区域为K0和K80或与之接近、无法进行轮廓部的充分的浓度修正(例如，K0和K70)情况下，在轮廓浓度修正工序S20之前，能够使高浓度侧的区域的整体的浓度较低，或使低浓度侧的区域的整体的浓度较高，或能够进行这双方。然后，将变更后的浓度作为CKD、CKL，进行轮廓浓度修正工序S20。关于区域的黑色浓度的变更量，使得能够以在立体图像的表面形成足够的高低差的方式，将CKD、CKL的差保持在一定以上，并且例如基于2个区域的各自的最小宽度，宽度越窄，在轮廓浓度修正工序S20中使轮廓部的浓度的变更量ΔCKD、ΔCKL越大。
在有关实施方式的背面发泡位图数据的生成中，对于将黑色浓度进行了调整(浓度调整工序S1)后的数据即正像发泡位图数据4bN，进行了镜像反转工序S2，但也可以使立体位图数据4o镜像反转，对反转后的数据进行浓度调整工序S1。此外，关于立体位图数据4o，在膨胀高度信息不由被印刷到热膨胀性片材的背面且膨胀为其高度的黑色墨水浓度表示的情况下，例如，在最大高度由黑色(K100)表示、或者灰度图像2的黑色浓度与膨胀高度的关系为非线性但却由线性表示的情况下，进行将膨胀高度信息转换为黑色墨水浓度的处理。具体而言，在背面发泡位图数据生成部5中设置膨胀高度－黑色浓度转换机构(未图示)，在浓度调整工序S1(边界提取工序S10)之前，基于对上述机构预先设定的、黑色浓度与膨胀高度的相关(膨胀高度的黑色浓度依存性)，将立体位图数据4o的膨胀高度转换为黑色浓度。
在实施方式中，基于完成的立体位图数据4o生成了背面发泡位图数据4b，但也可以在用于设计立体位图数据4o的作业过程中直接生成背面发泡位图数据4b。例如可以是，与指定立体图像中的位置及形状以及其表面高度同时地，关于该区域生成正像发泡位图数据4bN，对整体进行设计后，使其镜像反转而生成背面发泡位图数据4b。
如以上那样，根据本发明的实施方式，通过仅向热膨胀性片材的背面进行的黑色墨水的图案的印刷以及近红外线的照射，能够得到表面具有高低差明确且微细的凹凸形状、并且能够赋予鲜明的图像的立体图像。即，能够无损色彩而形成所希望的凹凸形状。这样形成的立体图像(也称作装饰造型)能够用作用来对工业制品(例如壁材、地板材、车辆内装材、电子设备等)的表面施加装饰性的材料。
本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够变更实施。
Claims (17)
1.一种立体图像形成系统，使在基材上层叠热膨胀层而成的热膨胀性片材的表面在所希望的区域中膨胀而形成凹凸，其特征在于，
具有印刷数据浓度调整机构，该印刷数据浓度调整机构，对用于向上述热膨胀性片材的背面印刷灰度图像的印刷数据，以在上述灰度图像中的浓度相互不同的相邻的2个区域的边界上且在上述热膨胀性片材的表面形成陡峭的高度差的方式，将上述2个区域的至少一方中的从上述边界到规定距离的范围作为轮廓部，调整上述轮廓部的浓度，上述灰度图像是用于使上述热膨胀性片材膨胀为与浓度相应的表面高度的图像。
2.如权利要求1所述的立体图像形成系统，其特征在于，
上述印刷数据浓度调整机构将上述灰度图像中的上述2个区域的高浓度侧的区域上的上述轮廓部的浓度进一步变更为高浓度。
3.如权利要求1所述的立体图像形成系统，其特征在于，
上述印刷数据浓度调整机构将上述灰度图像中的上述2个区域的低浓度侧的区域上的上述轮廓部的浓度进一步变更为低浓度。
4.如权利要求1所述的立体图像形成系统，其特征在于，
上述印刷数据浓度调整机构将上述灰度图像中的上述2个区域的高浓度侧的区域上的上述轮廓部的浓度进一步变更为高浓度，将低浓度侧的区域上的上述轮廓部的浓度进一步变更为低浓度。
5.如权利要求1所述的立体图像形成系统，其特征在于，
上述印刷数据浓度调整机构将上述轮廓部按照到上述2个区域的边界的距离而变更为不同的浓度，距上述边界越近则使浓度的变更量越大。
6.如权利要求1所述的立体图像形成系统，其特征在于，
上述印刷数据浓度调整机构使上述轮廓部与设有该轮廓部的2个区域的边界向上述2个区域的一方侧移动规定距离。
7.如权利要求1所述的立体图像形成系统，其特征在于，
上述轮廓部是沿着上述2个区域的边界的、上述规定距离的宽度的至少一条线，包括线段及/或曲线、或者由线段及/或曲线形成的闭合线。
8.如权利要求1所述的立体图像形成系统，其特征在于，
还具有印刷机构，该印刷机构利用被上述印刷数据浓度调整机构调整了浓度的印刷数据，用包含光热转换材料的墨水向上述热膨胀性片材的背面印刷上述灰度图像。
9.如权利要求1所述的立体图像形成系统，其特征在于，
还具有形成机构，该形成机构向被上述印刷机构印刷了上述灰度图像的上述热膨胀性片材照射光而使上述热膨胀层膨胀来形成凹凸。
10.一种非暂时性的计算机可读取的记录介质，存储用于使立体图像形成系统的计算机执行以下步骤的程序，其特征在于，
上述步骤包括印刷数据浓度调整处理，该印刷数据浓度调整处理中，对用于向在基材上层叠热膨胀层而成的热膨胀性片材的背面印刷灰度图像的印刷数据，以在上述灰度图像中的浓度相互不同的相邻的2个区域的边界上且在上述热膨胀性片材的表面形成陡峭的高度差的方式，将上述2个区域的至少一方中的从上述边界到规定距离的范围作为轮廓部，调整上述轮廓部的浓度，上述灰度图像是用于使上述热膨胀性片材膨胀为与浓度相应的表面高度的图像。
11.如权利要求10所述的计算机可读取的记录介质，其特征在于，
上述印刷数据浓度调整处理中，将上述灰度图像中的上述2个区域的高浓度侧的区域上的上述轮廓部的浓度进一步变更为高浓度。
12.如权利要求10所述的计算机可读取的记录介质，其特征在于，
上述印刷数据浓度调整处理中，将上述灰度图像中的上述2个区域的低浓度侧的区域上的上述轮廓部的浓度进一步变更为低浓度。
13.如权利要求10所述的计算机可读取的记录介质，其特征在于，
上述印刷数据浓度调整处理中，将上述灰度图像中的上述2个区域的高浓度侧的区域上的上述轮廓部的浓度进一步变更为高浓度，将低浓度侧的区域上的上述轮廓部的浓度进一步变更为低浓度。
14.如权利要求10所述的计算机可读取的记录介质，其特征在于，
上述印刷数据浓度调整处理中，将上述轮廓部按照到上述2个区域的边界的距离变更为不同的浓度，距上述边界越近则使浓度的变更量越大。
15.如权利要求10所述的计算机可读取的记录介质，其特征在于，
上述印刷数据浓度调整处理中，使上述轮廓部和设有该轮廓部的2个区域的边界向上述2个区域的一方侧移动规定距离。
16.如权利要求10所述的计算机可读取的记录介质，其特征在于，
上述轮廓部是沿着上述2个区域的边界的、上述规定距离的宽度的至少一条线，包括线段及/或曲线、或者由线段及/或曲线形成的闭合线。
17.一种立体构造物，将表面具有凹凸的发泡层层叠于基材而成，在背面形成有将吸收的光转换为热的光热转换成分的灰度图像，其特征在于，
上述灰度图像中，在将表面的陡峭的高度差作为边界的2个区域的至少一方中，作为从上述边界到规定距离的范围的轮廓部是与上述轮廓部之外不同的光热转换成分浓度，表面高度高的一侧的区域的上述轮廓部是更高浓度。
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