JP2013230625A - 印刷方法および印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】媒体上に立体的な形状を形成し、その上に画像を印刷する印刷技術において立体的な形状と画像とを容易に位置合わせする。
【解決手段】画像Ｄ０の各画素と高さとを対応付ける高さ情報Ｄ１を取得する高さ情報取得工程と、画像Ｄ０の各画素を印刷すべき媒体１０上の各位置に、高さ情報Ｄ１において各画素に対応付けられた高さを有する立体層１を形成する立体層形成工程と、立体層１上に画像Ｄ０を印刷する画像印刷工程と、を包含する。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷技術に関するものであり、特に、媒体上に立体的な形状を形成する印刷技術に関するものである。

従来、媒体上に立体的な形状を形成する印刷方法として、スクリーン印刷が知られている（特許文献１）。

特開２０１１−１６７９９０号公報（２０１１年９月１日公開）

しかし、従来技術では、形成した立体的な形状の上に画像を印刷するとき、、立体的な形状と画像との位置合わせが困難である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、媒体上に立体的な形状を形成し、その上に画像を印刷する印刷技術において、立体的な形状と画像とを容易に位置合わせするための技術を提供することを主たる目的とする。

本発明に係る印刷方法は、上記課題を解決するために、画像を媒体上に印刷する印刷方法であって、該画像の各画素と高さとを対応付ける高さ情報を取得する高さ情報取得工程と、該画像の各画素を印刷すべき該媒体上の各位置に、該高さ情報において各画素に対応付けられた高さを有する立体層を形成する立体層形成工程と、該立体層上に該画像を印刷する画像印刷工程と、を包含することを特徴としている。

上記の方法によれば、画像の各画素と高さとを対応付ける高さ情報を用いて、画像の各画素を印刷すべき媒体上の各位置上に立体層を形成することができるため、立体層と、画像とを容易に位置合わせすることができる。

本発明に係る印刷方法は、上記高さ情報取得工程では、上記画像の各画素の色の濃さから、各画素に対応付ける高さを決定してもよい。

上記の方法によれば、画像の各画素の色の濃さから、各画素に対応付ける高さを決定することができるため、画像から高さ情報を生成することができる。これにより、画像を自動的に立体的に印刷することができる。

本発明に係る印刷方法は、上記高さ情報が、２階調以上１０階調以下（望ましくは５階調）のグレースケール画像であり、上記高さ情報取得工程では、上記画像をグレースケール変換することにより上記高さ情報を取得してもよい。

上記の方法によれば、高さ情報を容易に取得することができる。

本発明に係る印刷方法は、上記高さ情報が、上記画像の各画素に対応付ける高さの等高線を規定する情報であってもよい。

上記の方法によれば、高さ情報が、画像の各画素に対応付ける高さの等高線を規定しているため、高さ情報を参照すれば、画像の各画素と高さとの対応付けを容易に取得することができる。

本発明に係る印刷方法は、上記立体層形成工程では、ＵＶインクを用いて上記立体層を形成してもよい。

上記の方法によれば、固形分が多く、速やかに硬化するＵＶインクを用いて立体層を形成するため、首尾よく立体層を形成することができる。

本発明に係る印刷方法は、上記立体層形成工程および上記画像印刷工程では、インクジェット方式により上記立体層の形成および上記画像の印刷を行ってもよい。

上記の方法によれば、立体層および画像をともにインクジェット方式により形成または印刷するため、容易に、位置精度よく立体層および画像を形成または印刷することができる。

本発明に係る印刷装置は、画像を媒体上に印刷する印刷装置であって、媒体上にインクを塗布する塗布手段と、該画像の各画素と高さとを対応付ける高さ情報を取得する高さ情報取得手段と、該画像の各画素を印刷すべき該媒体上の各位置に、該高さ情報において各画素に対応付けられた高さを有する立体層が形成されるように該塗布手段を制御する立体層形成制御手段と、該立体層上に該画像が印刷されるように該塗布手段を制御する画像印刷制御手段と、を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る印刷方法と同等の効果を奏する。

本発明によれば、媒体上に立体的な形状を形成し、その上に画像を印刷する印刷技術において、立体的な形状と画像とを容易に位置合わせすることができる。

一実施形態に係る印刷方法を説明するための図である。 一実施形態に係る印刷装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 一実施形態に係る印刷方法を説明するためのフローチャートである。

（印刷装置１００）
図２は、本発明の一実施形態に係る印刷装置１００の要部構成を示すブロック図である。この図に示すように、印刷装置１００は、記録ヘッド（塗布手段）１１０、画像取得部１２０および主制御部１３０を備えている。主制御部１３０は、高さ情報生成部（高さ情報取得手段）１３１と、記録ヘッド制御部（立体層形成制御手段、画像印刷制御手段）１３２とを備えている。

印刷装置１００では、印刷画像から高さ情報を生成し、当該高さ情報に基づいて媒体１０上に立体層１を形成する。そして、立体層１上に印刷画像を印刷することにより、立体的な形状を備えた印刷物を製造することができる。

（印刷処理の一例）
印刷装置１００における印刷処理の一例について、図３を参照して以下に説明する。図３は、印刷装置１００が、印刷画像Ｄ０を媒体１０上に印刷する際の処理の流れを示すフローチャートである。

図３に示すように、まず、画像取得部１２０が媒体１０に印刷すべき画像Ｄ０を取得する（ステップＳ１）。画像Ｄ０を取得する経路は特に限定されず、外部の機器からネットワーク等を介して取得してもよいし、印刷装置１００が備える記憶手段（図示せず）から読み出してもよい。

画像Ｄ０の内容も特に限定されず、どのような画像であってもよいが、例えば、木目調や、油絵画像、金属調、石目調、繊維の織り目模様、加工模様（ヘアライン、縞鋼板等）、皮模様等、凹凸を備えることによって質感が増すような画像であることが好ましい。なお、本実施形態では、説明の便のため、図１（ａ）に示すような単純なグラデーション画像を用いているがこれに限定されない。また、画像Ｄ０は、単色の画像であってもよいが、多色の画像であってもよい。

次に、高さ情報生成部１３１が、画像取得部１２０が取得した画像Ｄ０から、高さ情報を生成する（ステップＳ２、高さ情報取得工程）。高さ情報Ｄ１は、画像Ｄ０の各画素と高さとを対応付ける情報である。

図１（ａ）（ｂ）は、高さ情報生成部１３１による高さ情報Ｄ１の生成処理の一例を説明する図である。一例において、高さ情報生成部１３１は、画像Ｄ０をグレースケール変換し、５階調のグレースケール画像として高さ情報Ｄ１を生成する。このような高さ情報Ｄ１は、画像Ｄ０と同じ数の画素を有しており、各画素の色の濃さによって、画像Ｄ０の各画素と高さとの対応付けを表している。なお、色の濃さの濃淡と高さの高低との関係は限定されず、色が濃いほど（黒色に近いほど）高さが高いことを表すようにしてもよいし、色が薄いほど（白色に近いほど）高さが高いことを表すようにしてもよい。

画像Ｄ０を５階調のグレースケール画像にグレースケール変換する手法は特に限定されず、周知慣用の方法を用いることができる。例えば、画像Ｄ０の各画素がＲＧＢ値またはＹＭＣＫ値によって表されているとき、画像Ｄ０の画素毎に、Ｒの値、Ｇの値およびＢの値のうちの最大値、または、Ｙの値、Ｍの値、Ｃの値およびＫの値のうちの最大値を、５段階に量子化することにより、グレースケール画像の各画素の画素値（色の濃さ）を算出してもよい。なお、一例において、画素値は、「０％」、「２５％」、「５０％」、「７５％」および「１００％」から選択されるように構成してもよい。これらの値は、後述する立体層形成工程において、各画素に対応する位置に塗布するインクの量に対応する。

なお、上記グレースケール画像の階調は、５階調に限定されず、２階調、３階調、４階調または６以上の階調であってもよいが、例えば、２階調〜１０階調の範囲であり、望ましくは５階調であり得る。グレースケール画像の階調数が多くなり過ぎると凹凸が分かり難くなり、階調数が少な過ぎると微妙な質感を表現できないため、上記範囲に設定することが好ましい。また、一実施形態において、量子化の前に、公知の画像処理技術を用いて画像Ｄ０のコントラストカーブを調整し、コントラストをより強調するようにしてもよい。

次に、記録ヘッド制御部１３２が、高さ情報生成部１３１が生成した高さ情報Ｄ１に基づき、記録ヘッド１１０を制御して媒体１０上に立体層１を形成する（ステップＳ３、立体層形成工程）。これにより、記録ヘッド１１０は、画像Ｄ０の各画素を印刷すべき媒体１０上の各位置に、高さ情報Ｄ１において各画素に対応付けられた高さを有する立体層１を形成する。すなわち、記録ヘッド１１０は、画像Ｄ０の各画素を印刷すべき媒体１０上の各位置に、高さ情報Ｄ１において各画素に対応付けられた高さに比例する量のインクを塗布する。なお、インクの塗布は１回で行ってもよいが、インクの塗布を繰り返し（例えば、数回〜１０数回）行うことにより、立体層１の高さをより良好に制御することができる。

なお、上述したように、高さ情報Ｄ１における色の濃さの濃淡と高さの高低との関係は限定されないため、高さ情報Ｄ１が色が濃いほど（黒色に近いほど）高さが高いことを表す場合には、図１（ｃ）のような立体層１が形成され、高さ情報Ｄ１が色が薄いほど（白色に近いほど）高さが高いことを表す場合には、図１（ｄ）のような立体層１が形成される。

記録ヘッド１１０が媒体１０上にインクを塗布する態様は特に限定されないが、位置精度等の観点から、インクジェット方式であることが好ましい。

立体層１の形成に用いるインクは特に限定されないが、固形分が多いインクを用いることが好ましく、例えば、ＵＶインク（紫外線硬化型のインク）を用いることが特に好ましい。ＵＶインクは、例えば９０％程度の固形分を含むように調製することができ、また、媒体１０へ塗布した後、紫外線を当てることにより直ちに硬化させることができる。そのため、立体層１を形成するために好適に用いることができる。そのほか、５０％程度の固形分を含むように調製することができるラテックスインク等も好適に用いることができる。また、クリア（透明）インクを好適に用いることができる。

最後に、記録ヘッド制御部１３２が、記録ヘッド１１０を制御して立体層１上に画像Ｄ０を印刷する（ステップＳ４、画像印刷工程）。これにより、図１（ｃ）（ｄ）に示すように、立体層１上に画像層２を形成することができる。なお、画像Ｄ０を印刷するためのインクは、立体層１を印刷するインクとは異なるものであってもよい。

（本実施形態の利点）
このように、本実施形態によれば、立体層１上に画像Ｄ０を印刷することができるため、画像Ｄ０を立体的に印刷することができる。これにより、印刷物の質感を首尾よく高めることができる。

ここで、本実施形態によれば、画像Ｄ０の各画素を印刷すべき媒体１０上の各位置に、高さ情報Ｄ１において各画素に対応付けられた高さを有する立体層１を形成するようになっているため、画像Ｄ０（の各画素）と立体層１の立体形状とが正確に位置合わせされた状態となる。

また、本実施形態によれば、画像Ｄ０から高さ情報Ｄ１を生成するため、画像Ｄ０を用意するだけで、簡便に、立体感のある印刷を行うことができる。

（変形例１）
高さ情報Ｄ１は、グレースケール画像に限定されず、画像Ｄ０の各画素と高さとを対応付ける情報であればよい。例えば、高さ情報Ｄ１は、画像Ｄ０の各画素に対応付ける高さの等高線を規定する情報であってもよい。すなわち、高さ情報Ｄ１が当該等高線を規定する情報であれば、記録ヘッド制御部１３２は、高さ情報Ｄ１から、画像Ｄ０の各領域における高さを容易に算出することができ、画像Ｄ０の各画素に対応付けされた高さを容易に取得することができる。

（変形例２）
なお、印刷装置１００は、高さ情報Ｄ１を画像Ｄ０から生成するのではなく、予め作成された高さ情報Ｄ１を取得するように構成してもよい。すなわち、印刷装置１００は、高さ情報生成部１３１を備える代わりに、または、高さ情報生成部１３１を備えるのに加えて、予め作成された高さ情報Ｄ１を、外部の機器からネットワーク等を介して取得するか、印刷装置１００が備える記憶手段（図示せず）から読み出す高さ情報取得部（高さ情報取得手段）を備えていてもよい。

このような構成によっても、上記実施形態に係る印刷装置１００と同様に、画像Ｄ０（の各画素）と立体層１の立体形状とを容易に位置合わせすることができる。

なお、高さ情報取得部が取得すべき高さ情報Ｄ１は、手作業によって作成されたものであってもよいし、立体的な形状の読み取りが可能なスキャナによって作成されたものであってもよいし、印刷装置１００とは別の装置によって、画像Ｄ０から作成されたものであってもよい。

（変形例３）
なお、印刷装置１００は、立体層１をインクの塗布によって形成するのはなく、公知のエンボス処理技術によって、媒体１０を加工することにより立体層１を形成してもよい。すなわち、印刷装置１００は、媒体１０をエンボス加工するエンボス加工部と、画像Ｄ０の各画素を印刷すべき媒体１０上の各位置に、高さ情報Ｄ１において各画素に対応付けられた高さを有する立体層１を形成するようにエンボス加工部を制御するエンボス加工制御部とを備えていてもよい。

このような構成によっても、上記実施形態に係る印刷装置１００と同様に、画像Ｄ０（の各画素）と立体層１の立体形状とを容易に位置合わせすることができる。

（変形例４）
また、印刷装置１００は、立体層１上に画像Ｄ０を印刷した後、その上にトップコートを施すようになっていてもよい。これにより、マット調の質感からグロス調の質感にすることができる。例えば、木目調の印刷時には、マット調にすることによりざらついた質感を表現することができるが、皮模様の印刷時には、グロス調とすることにより光沢のある質感とすることが好ましい。マット調およびグロス調の何れにする場合であっても、最終工程（トップコートを施す工程）以外の手順は同様である。トップコートの手法は、インクジェット法により行うこともできるが特に限定されず、印刷、塗装、ラミネート、コーティング等様々な手法をとることができる。

（プログラムおよび記録媒体）
印刷装置１００を動作させるためのプログラムであって、コンピュータに印刷装置１００の機能を実現させるプログラムおよび該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も本発明の範疇に含まれる。

主制御部１３０の各ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェア的に実現してもよい。

後者の場合、主制御部１３０は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである主制御部１３０の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、主制御部１３０に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク類、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード類、マスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ類、あるいはＰＬＤ（Programmable logic device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の論理回路類などを用いることができる。

また、主制御部１３０を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、ＨＤＲ（High Data Rate）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＤＬＮＡ（Digital Living Network Alliance）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

＜付記事項＞
以上のように、実施形態に係る印刷方法は、画像を媒体上に印刷する印刷方法であって、該画像の各画素と高さとを対応付ける高さ情報を取得する高さ情報取得工程と、該画像の各画素を印刷すべき該媒体上の各位置に、該高さ情報において各画素に対応付けられた高さを有する立体層を形成する立体層形成工程と、該立体層上に該画像を印刷する画像印刷工程と、を包含する。

上記の方法によれば、画像の各画素と高さとを対応付ける高さ情報を用いて、画像の各画素を印刷すべき媒体上の各位置上に立体層を形成することができるため、立体層と、画像とを容易に位置合わせすることができる。

実施形態に係る印刷方法は、上記高さ情報取得工程では、上記画像の各画素の色の濃さから、各画素に対応付ける高さを決定する。

上記の方法によれば、画像の各画素の色の濃さから、各画素に対応付ける高さを決定することができるため、画像から高さ情報を生成することができる。これにより、画像を自動的に立体的に印刷することができる。

実施形態に係る印刷方法は、上記高さ情報が、２階調以上１０階調以下のグレースケール画像であり、上記高さ情報取得工程では、上記画像をグレースケール変換することにより上記高さ情報を取得する。

上記の方法によれば、高さ情報を容易に取得することができる。

変形例１に係る印刷方法は、上記高さ情報が、上記画像の各画素に対応付ける高さの等高線を規定する情報である。

上記の方法によれば、高さ情報が、画像の各画素に対応付ける高さの等高線を規定しているため、高さ情報を参照すれば、画像の各画素と高さとの対応付けを容易に取得することができる。

実施形態に係る印刷方法は、上記立体層形成工程では、ＵＶインクを用いて上記立体層を形成する。

上記の方法によれば、固形分が多く、速やかに硬化するＵＶインクを用いて立体層を形成するため、首尾よく立体層を形成することができる。

実施形態に係る印刷方法は、上記立体層形成工程および上記画像印刷工程では、インクジェット方式により上記立体層の形成および上記画像の印刷を行う。

上記の方法によれば、立体層および画像をともにインクジェット方式により形成または印刷するため、容易に、位置精度よく立体層および画像を形成または印刷することができる。

実施形態に係る印刷装置は、画像を媒体上に印刷する印刷装置であって、媒体上にインクを塗布する塗布手段と、該画像の各画素と高さとを対応付ける高さ情報を取得する高さ情報取得手段と、該画像の各画素を印刷すべき該媒体上の各位置に、該高さ情報において各画素に対応付けられた高さを有する立体層が形成されるように該塗布手段を制御する立体層形成制御手段と、該立体層上に該画像が印刷されるように該塗布手段を制御する画像印刷制御手段と、を備えている。

上記の構成によれば、実施形態に係る印刷方法と同等の効果を奏する。

印刷業および印刷装置の製造業において好適に利用することができる。

１ 立体層
２ 画像層
１０ 媒体
１００ 印刷装置
１１０ 記録ヘッド（塗布手段）
１２０ 画像取得部
１３０ 主制御部
１３１ 高さ情報生成部（高さ情報取得手段）
１３２ 記録ヘッド制御部（立体層形成制御手段、画像印刷制御手段）
Ｄ０ 画像
Ｄ１ 高さ情報

Claims (7)

1. 画像を媒体上に印刷する印刷方法であって、
   該画像の各画素と高さとを対応付ける高さ情報を取得する高さ情報取得工程と、
   該画像の各画素を印刷すべき該媒体上の各位置に、該高さ情報において各画素に対応付けられた高さを有する立体層を形成する立体層形成工程と、
   該立体層上に該画像を印刷する画像印刷工程と、を包含することを特徴とする印刷方法。
2. 上記高さ情報取得工程では、上記画像の各画素の色の濃さから、各画素に対応付ける高さを決定することを特徴とする請求項１に記載の印刷方法。
3. 上記高さ情報は、２階調以上１０階調以下のグレースケール画像であり、
   上記高さ情報取得工程では、上記画像をグレースケール変換することにより上記高さ情報を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の印刷方法。
4. 上記高さ情報は、上記画像の各画素に対応付ける高さの等高線を規定する情報であることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷方法。
5. 上記立体層形成工程では、ＵＶインクを用いて上記立体層を形成することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の印刷方法。
6. 上記立体層形成工程および上記画像印刷工程では、インクジェット方式により上記立体層の形成および上記画像の印刷を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の印刷方法。
7. 画像を媒体上に印刷する印刷装置であって、
   媒体上にインクを塗布する塗布手段と、
   該画像の各画素と高さとを対応付ける高さ情報を取得する高さ情報取得手段と、
   該画像の各画素を印刷すべき該媒体上の各位置に、該高さ情報において各画素に対応付けられた高さを有する立体層が形成されるように該塗布手段を制御する立体層形成制御手段と、
   該立体層上に該画像が印刷されるように該塗布手段を制御する画像印刷制御手段と、を備えていることを特徴とする印刷装置。
   

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