JP2020151976A - 液体吐出装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】造形品質を向上させるようにすること。【解決手段】刺激硬化性樹脂を吐出する液体吐出ヘッドと、吐出された前記刺激硬化性樹脂に硬化刺激を印加する手段と、積層印刷データに基づいて前記液体吐出ヘッドを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、形成する立体形状の輪郭部からの距離と積層数に対する補正量を示すデータに基づき、前記積層印刷データを変更する。【選択図】図３
Description
本発明は、液体吐出装置、制御方法、及びプログラムに関する。
従来、インクジェットプリンタを一例として、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる液体吐出装置が知られている。
液体吐出装置の一例として、光硬化性樹脂を吐出させ、光硬化性樹脂を硬化させて積層させることによって立体物を形成する技術が知られている。しかし、立体物の輪郭部が隆起してしまい、データ上では平滑な面であっても、実際には平滑な面が得られないことがある。
これに対し、輪郭部の盛り上がりを軽減する目的で、カラー画像の輪郭部を形成する滴を間引くことによって、輪郭部の盛り上がりを軽減したり、あるいは、輪郭部に明度の低い着色を施すことによって視覚的に盛り上がりの知覚を軽減する方法が知られている（例えば、特許文献１等を参照）。
しかしながら、従来の手法では、立体的に形成される印刷物における輪郭部の盛り上がりに充分に対応することができないという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、造形品質を向上させるようにすることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、刺激硬化性樹脂を吐出する液体吐出ヘッドと、吐出された前記刺激硬化性樹脂に硬化刺激を印加する手段と、積層印刷データに基づいて前記液体吐出ヘッドを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、形成する立体形状の輪郭部からの距離と積層数に対する補正量を示すデータに基づき、前記積層印刷データを変更することを特徴とする。
本発明によれば、造形品質を向上させることができるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、液体吐出装置、制御方法、及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。
図１は、液体吐出装置１０の一例を示す図である。液体吐出装置１０は、画像処理装置１２と、記録装置３０と、を備える。画像処理装置１２と記録装置３０とは、通信可能に接続されている。
記録装置３０は、記録部１４と、稼働ステージ１６と、駆動部２６と、を備える。記録部１４は、複数のノズル１８を備える。記録部１４は、インクジェット方式の記録部であり、液滴（液体）を複数のノズル１８の各々から吐出することによってドットを記録する。ノズル１８は、記録部１４における稼働ステージ１６との対向面に設けられている。
本実施形態では、液滴は、インク滴及び追加液滴の少なくとも一方を含む。インク滴は、画像形成に用いる色材を含むインクの液滴である。すなわち、本実施形態では、画像は、インクによって形成する画像を意味する。
追加液滴は、画像に影響を与えない色の液滴である。追加液滴は、例えば、白色または透明である。また、追加液滴は、画像形成対象の支持体Ｐと同系色であってもよい。支持体Ｐは、インク滴による画像の形成対象物である。支持体Ｐは、例えば、記録媒体である。また、インクジェット方式等を用いて液滴を吐出することにより、支持体Ｐを構成してもよい。
インク滴及び追加液滴は、刺激硬化性を有する。刺激は、例えば、光（紫外線、赤外線など）、熱、電気などである。本実施形態では、インク滴及び追加液滴は、一例として、紫外線硬化性を有する場合を説明する。なお、インク滴及び追加液滴は、紫外線硬化性を有する形態に限定されない。
記録部１４における、稼働ステージ１６との対向面には、照射部２０が設けられている。照射部２０は、ノズル１８から吐出されたインク滴や追加液滴を硬化させる波長の光を支持体Ｐに照射する。本実施形態では、照射部２０は、紫外線を照射する。
稼働ステージ１６は、支持体Ｐを保持する。駆動部２６は、記録部１４及び稼働ステージ１６を、鉛直方向（図１中、矢印Ｚ方向）、鉛直方向Ｚに垂直な主走査方向Ｘ、及び鉛直方向Ｚ及び主走査方向Ｘに垂直な副走査方向Ｙに、相対的に移動させる。
本実施形態では、主走査方向Ｘ及び副走査方向Ｙからなる平面は、稼働ステージ１６における記録部１４との対向面に沿ったＸＹ平面に相当する。
駆動部２６は、第１駆動部２２及び第２駆動部２４を含む。第１駆動部２２は、記録部１４を、鉛直方向Ｚ、主走査方向Ｘ、及び副走査方向Ｙに移動させる。第２駆動部２４は、稼働ステージ１６を、鉛直方向Ｚ、主走査方向Ｘ、及び副走査方向Ｙに移動させる。なお、記録装置３０は、第１駆動部２２及び第２駆動部２４の何れか一方を備えた構成であってもよい。
図２は、記録部１４の説明図である。記録部１４は、所定方向に複数のノズル１８（１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ、１８Ｗ、１８Ｔ）を配列させた構成である。各ノズル１８は、液滴３２として、インク滴３２Ａ、追加液滴３２Ｂ、またはインク滴３２Ａと追加液滴３２Ｂとの混合液を吐出する。ノズル１８及び液滴を吐出する構成は、公知のインクジェット方式と同様である。
本実施形態では、ノズル１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ、１８Ｗ、１８Ｔが所定方向に配列されている。ノズル１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙは、インク滴３２Ａを吐出するノズル１８である。詳細には、ノズル１８Ｋは、ブラックのインク滴３２Ｋを吐出する。ノズル１８Ｃは、シアンのインク滴３２Ｃを吐出する。ノズル１８Ｍは、マゼンタのインク滴３２Ｍを吐出する。ノズル１８Ｙは、イエローのインク滴３２Ｙを吐出する。
ノズル１８Ｗ及びノズル１８Ｔは、追加液滴３２Ｂを吐出するノズル１８である。詳細には、ノズル１８Ｗは、白色の追加液滴３２Ｗを吐出する。ノズル１８Ｔは、透明な追加液滴３２Ｔを吐出する。
各ノズル１８から液滴３２が吐出されることで、液滴３２に応じたドットが支持体Ｐ上に形成され、インク滴３２Ａに含まれる色材による画像１７が形成される。また、液滴３２を積層させて吐出することで、ドット３４を積層させ、立体の画像１７を形成することも可能である。
なお、図２には、各ノズル１８の各々が１色（１種類）の液滴３２を吐出する場合を示した。しかし、各ノズル１８は、複数種類の液滴３２の混合液滴を吐出してもよい。また、記録部１４から吐出するインクの色は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローに限定されない。また、記録部１４から吐出する液滴３２の種類は、６種類（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、白色、透明）に限定されない。
本実施形態では、ノズル１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ、１８Ｗ、１８Ｔの配列方向の両端部に、照射部２０が設けられている。各ノズル１８から吐出された液滴３２に、照射部２０から光が照射されることで、液滴３２が硬化する。照射部２０は、ノズル１８の近傍に配置することが好ましい。照射部２０をノズル１８の近傍に配置することで、各ノズル１８から吐出された液滴３２が支持体Ｐ側に付着してから硬化するまでの硬化時間の短縮を図ることができる。このため、より高精細な画像を形成することができる。なお、照射部２０の数や照射部２０の設置位置は、図２に示す形態に限定されない。
図１に戻り、記録装置３０では、記録部１４のノズル１８から液滴３２を吐出しながら、記録部１４及び支持体Ｐを相対的に移動させることで、支持体Ｐ上に液滴３２によるドットを形成したり、ドットを積層させたりすることができる。なお、支持体Ｐは、平面状であってもよいし、凹凸などを備えた立体状であってもよい。
図３は、液体吐出装置１０の機能ブロック図である。記録装置３０は、記録部１４と、記録制御部２８と、駆動部２６と、照射部２０とを備える。記録部１４、駆動部２６、及び照射部２０は、上述したため、ここでは説明を省略する。
記録制御部２８は、画像処理装置１２から印刷データを受け付ける。記録制御部２８は、受け付けた印刷データに応じて、ノズル１８から各画素に対応する液滴３２を吐出するように、記録部１４、駆動部２６、及び照射部２０を制御する。記録制御部２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを含んで構成されるコンピュータで構成してもよいし、回路などで構成してもよい。
画像処理装置１２は、主制御部１３と操作部１９とを含む。主制御部１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータであり、画像処理装置１２全体を制御する。なお、主制御部１３は、汎用のＣＰＵ以外で構成してもよい。例えば、主制御部１３は、回路などで構成してもよい。操作部１９は、モニタ、マウス、キーボード等であり、ユーザインターフェースを提供する。
主制御部１３は、データ入力部１２Ａと、輪郭検出部１２Ｂと、テーブル読込部１２Ｃと、データ補正部１２Ｄと、印刷指示部１２Ｅと、記憶部１２Ｆとを含む。これらのデータ入力部１２Ａ、輪郭検出部１２Ｂ、テーブル読込部１２Ｃ、データ補正部１２Ｄ及び印刷指示部１２Ｅの一部またはすべては、例えば、ＣＰＵなどの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Integrated Circuit）などのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。
データ入力部１２Ａは、積層印刷データ（画像データ）を入力する機能を有している。なお、データ入力部１２Ａは、通信部を介して外部装置から積層印刷データを取得してもよいし、画像処理装置１２に設けられた記憶部１２Ｆから積層印刷データを取得してもよい。
輪郭検出部１２Ｂは、データ入力部１２Ａにより入力された積層印刷データから輪郭部を検出する機能を有している。輪郭部を画像処理により検出する手法は一般的であり、種々の手法を適用することができる。
テーブル読込部１２Ｃは、輪郭部からの距離と総積層数に対応する補正量が記載された補正テーブルを記憶部１２Ｆから読み込んで参照可能とする機能を有している。補正テーブルは、例えば、次のような内容となっており、輪郭からの距離（ｍｍ）と総積層数とに対応して、削減すべき隆起の量に対応する補正量が設定されている。なお、補正テーブルは、印刷モードごとに保持されてもよい。
データ補正部１２Ｄは、データ入力部１２Ａにより入力された積層印刷データに対し、輪郭検出部１２Ｂにより検出された輪郭部について、テーブル読込部１２Ｃにより読み込まれた補正テーブルを参照して、輪郭部の隆起が生じないよう、積層印刷データの形状を変更する補正を行う機能を有している。補正の詳細については後述する。
印刷指示部１２Ｅは、データ補正部１２Ｄにより補正された積層印刷データに基づいて、記録装置３０に印刷指示を行う機能を有している。
記憶部１２Ｆは、上述した補正テーブルのほか、処理対象のデータやプログラムを記憶する機能を有している。
図４は、印刷の処理例を示すフローチャートである。図４において、データ入力部１２Ａは、積層印刷データを入力する（ステップＳ１）。積層印刷データは、例えば、図５Ａの左側に断面図で示されるような画像データである。この例では、層Ｌ１〜Ｌ５が積層されることにより立体物が形成される場合を示している。
図４に戻り、輪郭検出部１２Ｂは、データ入力部１２Ａにより入力された積層印刷データから輪郭部を検出する（ステップＳ２）。図５Ａの左側の断面図の例では、層Ｌ１〜Ｌ５の左右の両端が輪郭部として検出される。
図４に戻り、テーブル読込部１２Ｃは、補正テーブルを記憶部１２Ｆから読み込んで参照可能とする（ステップＳ３）。補正テーブルは、前述のように、輪郭部からの距離と総積層数に対応する補正量が記載されたものである。
次いで、データ補正部１２Ｄは、データ入力部１２Ａにより入力された積層印刷データに対し、輪郭検出部１２Ｂにより検出された輪郭部について、テーブル読込部１２Ｃにより読み込まれた補正テーブルを参照して、輪郭部の隆起が生じないよう、積層印刷データの形状を変更する補正を行う（ステップＳ４）。
具体的には、次のような手順で補正が行われる。先ず、データ補正部１２Ｄは、積層印刷データから総積層数を求める。次いで、データ補正部１２Ｄは、求めた総積層数に基づき、補正テーブルを参照して、輪郭からの距離に対応する補正量を取得する。次いで、データ補正部１２Ｄは、取得した補正量に基づき、積層印刷データの形状を変更する補正を行う。
この際、例えば、１層単位に形状を変更する補正を行う。例えば、四捨五入等により、１層分の形状を削除すべき部分や、２層分の形状を削除すべき部分等を定め、それをどの層に適用するかを定めて、定められた層の輪郭部の形状を変更（削除）する。
図５Ａ〜図５Ｃは、補正前の積層印刷データと補正後の積層印刷データの例を示す図であり、データの表す断面形状を示している。図５Ａは、同じ形の層Ｌ１〜Ｌ５が積層される積層印刷データのうち、４層目のＬ４と５層目のＬ５の形状を変更（端部の形状を削除）して、Ｌ４’、Ｌ５’としている。１層目から３層目のＬ１〜Ｌ３は変更されずにＬ１’〜Ｌ３’とされている。
図５Ｂは、同じ形の層Ｌ１〜Ｌ５が積層される積層印刷データのうち、１層目のＬ１と２層目のＬ２の形状を変更（端部の形状を削除）して、Ｌ１’、Ｌ２’としている。３層目から５層目のＬ３〜Ｌ５は変更されずにＬ３’〜Ｌ５’となっている。
図５Ｃは、同じ形の層Ｌ１〜Ｌ５が積層される積層印刷データのうち、２層目のＬ２と４層目のＬ４の形状を変更（端部の形状を削除）して、Ｌ２’、Ｌ４’としている。１層目、３層目、５層目のＬ１、Ｌ３、Ｌ５は変更されずにＬ１’、Ｌ３’、Ｌ５’となっている。どの層を変更するかは、インクや基材の特性、形成物の形状などに応じて適宜選択される。なお、どの層のデータを変更するかについての情報を補正テーブルに含ませておいてもよい。
また、データ補正部１２Ｄは、１層単位に代えて、例えば、半層（０．５層）単位に形状を変更する補正を行うようにすることもできる。１層の半分の厚みだけ補正を適用する場合などには、層を形成するインク滴の大きさを小さくしたり、間引いたりすることによって、液滴の量を調整することができる。これによって、より細やかな多段階の厚み調整が可能である。例えば、補正テーブルから取得した値が０．５層といったように小数となった場合、１層を構成するインク滴を小さくする、あるいは異なる大きさの滴に置き換えることによって、０．５層のように薄い層を形成可能である。更に、０．５層よりも小さい単位（例えば、０．２層や０．１層等）で厚み調整を行うようにしてもよい。
図４に戻り、印刷指示部１２Ｅは、データ補正部１２Ｄにより補正された積層印刷データに基づいて、記録装置３０に印刷指示を行う（ステップＳ５）。
図６Ａは、積層印刷データに対応する印刷後の状態を示す断面図であり、例えば、図５Ａのような補正が行われたことによる印刷結果を示している。すなわち、印刷による層ＰＬ１〜ＰＬ３は輪郭部において隆起が生じているが、層ＰＬ４、ＰＬ５については形状の変更により吐出量が減少しているため、全体として隆起が抑制され、輪郭部が平坦となっている。
図６Ｂは、比較例として、補正が行われなかった場合における、積層印刷データに対応する印刷後の状態を示す断面図である。印刷による層ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれにおいて輪郭部において隆起が生じているため、全体としても隆起が大きくなっている。
図６Ｃは、他の比較例として、最後に積層されるカラー画像の輪郭部を形成する滴を間引いた場合における、積層印刷データに対応する印刷後の状態を示す断面図である。印刷による層ＰＬ１〜ＰＬ４のそれぞれにおいて輪郭部において隆起が生じており、最後のカラー画像の層ＰＬ５にいて滴の間引きが行われているが、全体の隆起を抑制するには至っていない。
なお、図４の処理は、例えば、液体吐出装置１０の画像処理装置１２において実行されるプログラムによって実現される。そのプログラムは、例えば、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。また、そのプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）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。さらに、そのプログラムを、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、その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。そのプログラムは、上述した画像処理装置１２又はその構成要素（データ入力部１２Ａ、輪郭検出部１２Ｂ、テーブル読込部１２Ｃ、データ補正部１２Ｄ、印刷指示部１２Ｅ等）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（プロセッサ）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記の各部が主記憶装置上にロードされ、画像処理装置１２、データ入力部１２Ａ、輪郭検出部１２Ｂ、テーブル読込部１２Ｃ、データ補正部１２Ｄ、印刷指示部１２Ｅ等が主記憶装置上に生成されるようになっている。
以上説明したように、本実施形態によれば、造形品質を向上させることができる。
以上、液体吐出装置として主としてインクジェットプリンタを例として説明したが、これに限られるものではない。
この液体吐出装置は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
液体吐出装置として、例えば、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
また、液体吐出装置は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
また、液体吐出装置は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
また、液体吐出装置としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
また、本願において、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
１０ 液体吐出装置
１２ 画像処理装置
１２Ａ データ入力部
１２Ｂ 輪郭検出部
１２Ｃ テーブル読込部
１２Ｄ データ補正部
１２Ｅ 印刷指示部
１２Ｆ 記憶部
１３ 主制御部
１４ 記録部
１６ 稼働ステージ
１８ ノズル
１９ 操作部
１２ 画像処理装置
１２Ａ データ入力部
１２Ｂ 輪郭検出部
１２Ｃ テーブル読込部
１２Ｄ データ補正部
１２Ｅ 印刷指示部
１２Ｆ 記憶部
１３ 主制御部
１４ 記録部
１６ 稼働ステージ
１８ ノズル
１９ 操作部
Claims (6)
- 刺激硬化性樹脂を吐出する液体吐出ヘッドと、
吐出された前記刺激硬化性樹脂に硬化刺激を印加する手段と、
積層印刷データに基づいて前記液体吐出ヘッドを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、形成する立体形状の輪郭部からの距離と積層数に対する補正量を示すデータに基づき、前記積層印刷データを変更する、
液体吐出装置。 - 前記制御部は、印刷モードごとに前記データを保有する、
請求項１に記載の液体吐出装置。 - 前記制御部は、前記積層印刷データに含まれる１又は複数の層の輪郭部の形状を削除する補正を行う、
請求項１又は２に記載の液体吐出装置。 - 前記制御部は、前記積層印刷データに含まれる１又は複数の層の輪郭部の厚み調整を行う補正を行う、
請求項１又は２に記載の液体吐出装置。 - 刺激硬化性樹脂を吐出する液体吐出ヘッドと、吐出された前記刺激硬化性樹脂に硬化刺激を印加する手段と、積層印刷データに基づいて前記液体吐出ヘッドを制御する制御部と、を備えた液体吐出装置で実行される制御方法であって、
前記制御部が、形成する立体形状の輪郭部からの距離と積層数に対する補正量を示すデータを取得する工程と、
前記データに基づいて前記積層印刷データを変更する工程と、
を含む、制御方法。 - 刺激硬化性樹脂を吐出する液体吐出ヘッドと、吐出された前記刺激硬化性樹脂に硬化刺激を印加する手段と、積層印刷データに基づいて前記液体吐出ヘッドを制御する制御部と、を備えた液体吐出装置で実行されるプログラムであって、
前記制御部が、形成する立体形状の輪郭部からの距離と積層数に対する補正量を示すデータを取得する機能と、
前記データに基づいて前記積層印刷データを変更する機能と、
をコンピュータに実現させるためのプログラム。
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