JP6734809B2 - 多色３ｄオブジェクトのスライスプリント方法 - Google Patents

Description

本発明は、３Ｄプリントに関するものであり、特に多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法に関するものである。

現在、すでに多色３Ｄオブジェクトをプリント可能な多色３Ｄプリンタが提出されており、多色３Ｄプリンタは以下のプリント方法を採用してプリントする。
先ず、多色３Ｄプリンタに３Ｄデータをロードするとともに、３Ｄデータに対してスライス処理を実行してそれぞれ異なるプリント層に対応した複数の経路情報及び複数のハーフトーン画像を生成する。次に、多色３Ｄプリンタが、成形噴射ヘッドが複数の経路情報に基づき層ごとに複数のプリント層をプリントするように制御するとともに、着色噴射ヘッドが同一層のハーフトーン画像に基づきすでにプリントされたプリント層に対して着色を実施するように制御する。それにより、多色３Ｄプリンタは着色された複数のプリント層が積層されてなる多色３Ｄ実体モデルを生成することができる。

多色３Ｄプリンタがスライス処理を実行する際は、同一のハーフトーンマスクを使用して各層のハーフトーン画像を生成し、それにより各層のハーフトーン画像の疑似輪郭が各層の同一水平位置に発現するため、生成される多色３ＤモデルはＺ軸方向に明確な疑似輪郭現象が発現して、着色品質が不良となる。

本発明の主な目的は、異なるディザリングマスクを使用して異なる層のハーフトーン画像を生成することができる、多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法を提供することにある。

実施例において、多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法は、ａ）多色３Ｄオブジェクトの座標情報を読み取るとともに、座標情報に対して経路スライス処理を実行して、複数のプリント層の複数の経路データを生成するステップと、ｂ）多色３Ｄオブジェクトの色情報を読み取るとともに、色情報に基づきそれぞれ複数のプリント層に対応した複数の連続階調画像を生成するステップと、ｃ）複数のシフト値及び初期マスクに基づき、それぞれ複数のプリント層に対応した複数のディザリングマスクを算出するステップと、ｄ）同一層の各ディザリングマスク及び各連続階調画像に基づき、それぞれ複数のプリント層に対応した複数のハーフトーン画像を生成するステップと、ｅ）複数の経路データに基づき層ごとに複数のプリント層をプリントするように多色３Ｄプリンタの成形噴射ヘッドを制御するとともに、各プリント層のプリントが完了すると、対応するハーフトーン画像に基づき、プリント層に着色を実施するように多色３Ｄプリンタの着色噴射ヘッドを制御するステップとを含む。

本発明は、異なるディザリングマスクを使用して異なる層の着色用のハーフトーン画像を生成することにより、疑似輪郭現象を効果的に回避することができ、着色品質を高めることができる。

グレースケール画像の概略図である。 ハーフトーンマスクの画像概略図である。 ハーフトーン画像の概略図である。 ハーフトーンマスクのマトリックス概略図である。 グレースケール画像のマトリックス概略図である。 ハーフトーン画像のマトリックス概略図である。 本発明の第１実施例における多色３Ｄプリンタの構造図である。 本発明の第１実施例におけるスライスプリント方法の流れ図である。 本発明の第２実施例におけるスライスプリント方法の一部流れ図である。 本発明の第３実施例におけるスライスプリント方法の一部流れ図である。 本発明の第４実施例におけるスライスプリント方法の一部流れ図である。 本発明における多色３Ｄオブジェクトの概略図である。 本発明における経路スライス処理の概略図である。 本発明における経路データの概略図である。 本発明における連続階調画像の概略図である。 本発明におけるハーフトーンマスクのシフト概略図である。 本発明におけるハーフトーンマスクの画像の第１概略図である。 本発明におけるハーフトーンマスクの画像の第２概略図である。 本発明におけるハーフトーンマスクの画像の第３概略図である。 本発明におけるハーフトーンマスクの画像の第４概略図である。

ここにおいては、本発明の好適な実施例について、図面を組み合わせて、以下の通り詳細に説明する。
先ず、インクジェットプリント技術について説明すると、ハーフトーンプリント技術を使用しているため、２Ｄインクジェットプリンタの各噴射ヘッドはジェットプリントするかまたはジェットプリントをしないかを選択することができるだけであり、各プリント点にはプリント材の原色及びインク色の２種類の色を示すことができるだけであるとともに、単一回のジェットプリントのインク量を制御して単一点の連続色調プリントを実現することができない。従って、一般に２Ｄプリンタは、ハーフトーン画像（ｈａｌｆｔｏｎｅ ｉｍａｇｅ、画素値はわずかに０及び１の２種類）を出力することができるだけであり、一般にディスプレイ上でみられる連続階調画像（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｏｎｅ ｉｍａｇｅ、画素値は連続範囲であり、例えば０〜２５５）を出力することができない。

出力されるハーフトーン画像に連続階調画像の視覚効果を備えさせるため、ハーフトーンプリント技術は、人の眼の高周波数に対する非鋭敏性を利用し（人類の視覚システムはローパスフィルタに類似）、ジェットプリント点の密度を調整することにより、人類の視覚システムにおいて連続階調画像の視覚効果を実現している。

例を挙げると、均一分布したジェットプリント点は人類の視覚システムにおいては灰色領域であると誤認されるため、ジェットプリント点が密集しているほど、人類の視覚システムにおいては色が濃いと誤認され、逆もまた然りである。

図１Ａ〜図１Ｆを参照すると、図１Ａはグレースケール画像の概略図であり、図１Ｂはハーフトーンマスクの画像概略図であり、図１Ｃはハーフトーン画像の概略図であり、図１Ｄはハーフトーンマスクのマトリックス概略図であり、図１Ｅはグレースケール画像のマトリックス概略図であり、図１Ｆはハーフトーン画像のマトリックス概略図であり、ハーフトーン画像の疑似輪郭現象を説明するために用いられる。

一般のハーフトーンマスクと同様に、図１Ｂに示されているハーフトーンマスクは、複数の要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）が規則的に配列（本例においては格子状配列）されてなる。図１Ｂに示されているハーフトーンマスクを使用して図１Ａに示されているグレースケール画像に対してハーフトーン処理を実行した後に、図１Ｃに示されているハーフトーン画像を得ることができる。かつ、人類の視覚システムでは特定の距離でハーフトーン画像を目視すると、このハーフトーン画像上にの規則的配列に対応して疑似輪郭（本例においては格子状疑似輪郭）を察知することができ、これがハーフトーン画像の疑似輪郭現象である。

次に、疑似輪郭現象の形成原因について説明する。画像処理技術において、マスク及び画像は共にマトリックスにより表示することができる（図１Ｄ〜図１Ｆに示されている通り）。ハーフトーン処理を実施する場合は、ハーフトーンマスク（図１Ｄに示されている組織的ディザリング法（Ｏｒｄｅｒｄ Ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）マスク）の各要素値とグレースケール画像（図１Ｅに示されている通り）の対応する位置の画素値とを逐一比較する。グレースケール画像の画素値が対応する位置のハーフトーンマスクの要素値未満でない場合は、ハーフトーン画像（図１Ｆに示されている通り）の対応する位置の画素値を１と設定し、グレースケール画像の画素値が対応する位置のハーフトーンマスクの要素値未満である場合は、ハーフトーン画像の対応する位置の画素値を０と設定し、それによりハーフトーン画像を得ることができる。

例を挙げると、グレースケール画像の右上画素値（１２７）がハーフトーンマスクの右上画素値（１６０）未満であるため、ハーフトーン画像の右上画素値は０となり、グレースケール画像の左上画素値（１２７）がハーフトーンマスクの左上画素値（０）未満ではないため、ハーフトーン画像の左上画素値は１となり、グレースケール画像の右下画素値（１２７）がハーフトーンマスクの右下画素値（８０）未満ではないため、ハーフトーン画像の右下画素値は１となる。

ハーフトーンマスクの要素値の大きさとハーフトーン画像の画素値とには密接な関係が存在しているため、要素値の分布に特定の規則がある場合（例えば図１Ｄにおける要素値分布は比較的大きな値と比較的小さな値との対角交差配列である）、生成されるハーフトーン画像の画素値分布も特定の規則を有することになる。

更に、その他の例のハーフトーン処理において、グレースケール画像のサイズは往々にしてハーフトーンマスクのサイズを大きく上回っているため、ハーフトーンマスクを逐一グレースケール画像の異なる領域ブロックと比較する必要がある。やはり同一のハーフトーンマスクを使用するため、上記方式では生成されるハーフトーン画像が格子状の疑似輪郭を有する現象となる（格子状疑似輪郭の範囲はハーフトーンマスクのサイズに対応している）。

従って、ハーフトーン技術を多色３Ｄプリントに用いる場合は、同一のハーフトーンマスクを使用して各層のハーフトーン画像を生成するため、各層のハーフトーン画像の疑似輪郭が各層の同一水平（つまりＸ−Ｙ平面）位置に発現することになり、生成される多色３Ｄモデルの側壁にＺ軸方向において疑似輪郭現象が発現して品質不良となる。

続いて図２を参照すると、それは本発明の第１実施例における多色３Ｄプリンタの構造図である。本実施例では、多色３Ｄプリンタ１及びスライスソフトウェア２０を含む多色３Ｄプリントシステムが開示されている。スライスソフトウェア２０は電子装置２（例えば、デスクトップ型パソコン、ノート型パソコン、クラウドサーバまたはスマートフォン）で実行された後、多色３Ｄオブジェクトの３Ｄデータをロードして、３Ｄデータを更新して多色３Ｄオブジェクトに対してスライス処理を実施するとともに、３Ｄプリントデータ（つまり後述の経路データまたはハーフトーン画像であり、３ＤプリントデータはＧ−ｃｏｄｅで示すことができる）を生成することができる。多色３Ｄプリンタ１は３Ｄプリントデータに基づきプリントして、多色３Ｄオブジェクトに対応した多色３Ｄ実体モデルを生成する。

多色３Ｄプリンタ１は、主に成形噴射ヘッド１００、着色噴射ヘッド１０２、記憶モジュール１０４、接続モジュール１０６、ヒューマンマシンインターフェイス１０８及び制御モジュール１１０を含む。

成形噴射ヘッド１００は、消費材供給装置（図内未表示）に接続されるとともに、消費材を使用して３Ｄプリントを実施することができる。

１つの実施例において、多色３Ｄプリンタ１は、溶融堆積成形（Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ、ＦＤＭ）３Ｄプリンタであり、消費材供給装置は熱可塑性消費材（例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー（ＡＢＳ）またはポリ乳酸（ＰＬＡ））を成形噴射ヘッド１００に提供することができ、成形噴射ヘッド１００は消費材を半溶融状態まで加熱して３Ｄプリントを実施することができる。

１つの実施例において、多色３Ｄプリンタ１は、光硬化成形（Ｓｔｅｒｅｏ−Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、ＳＬ）３Ｄプリンタであり、消費材供給装置は液状の感光性樹脂（ＵＶ ｃｕｒａｂｌｅ ｒｅｓｉｎ）を成形噴射ヘッド１００に提供することができ、成形噴射ヘッド１００は感光性樹脂をジェットプリントするとともに、ジェットプリントした感光性樹脂に光（例えば紫外光またはレーザ光）を照射し、それを硬化させて３Ｄプリントを実施することができる。

着色噴射ヘッド１０２は、インクを貯留したインクカートリッジ（図内未表示）に接続される。１つの実施例において、着色噴射ヘッド１０２は複数のサブ噴射ヘッドを含むことができ、各サブ噴射ヘッドにそれぞれ異なる色（例えば、シアン（Ｃｙａｎ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）及びブラック（ｂｌａｃｋ））の複数のインクカートリッジが接続されるとともに、混色することによりフルカラープリントを実現することができる。

記憶モジュール１０４は、データ（例えば、３Ｄプリントデータ）の格納に用いられる。接続モジュール１０６（例えば、ＵＳＢモジュール、ＰＣＩ ｂｕｓモジュール、Ｗｉ−Ｆｉモジュールまたはブルートゥース（登録商標）モジュール）は、電子装置２への接続に用いられるとともに、電子装置２から３Ｄプリントデータを受信する。ヒューマンマシンインターフェイス１０８（例えば、キーボード、ディスプレイ、指示ランプ、ブザーまたは上記の任意の組み合わせ）は、使用者の操作を受け付けるとともに、プリント関連情報の出力に用いられる。

制御モジュール１１０は、３Ｄプリントデータに基づき、成形噴射ヘッド１００及び着色噴射ヘッド１０２を制御してプリントを実施する。

続けて図３を参照すると、それは本発明の第１実施例におけるスライスプリント方法の流れ図である。の疑似輪郭問題を解決するため、本発明では多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法（以下においては、スライスプリント方法と称する）が提出されている。本発明の各実施例におけるスライスプリント方法は、主に図２に示されている多色３Ｄプリントシステムにより実現される。

図３の実施例において、スライスソフトウェア２０は、電子装置２または多色３Ｄプリンタ１（以下においては、電子装置２でスライスソフトウェア２０を実行することを例とする）で実行された後、電子装置２または多色３Ｄプリンタ１がステップＳ１０〜Ｓ１２を実行するように制御することができる。

ステップＳ１０：電子装置２に多色３Ｄオブジェクト（例えば、図７Ａに示されている多色３Ｄオブジェクト２２）の３Ｄデータをロードする。具体的に述べると、３Ｄデータは、使用者が予め編集を完了したＯＢＪファイルまたはＰＬＹファイルであり、かつ、使用者がプリントしようとする多色３Ｄオブジェクトが記録されている。電子装置２は、３Ｄデータがロードされた後、多色３Ｄオブジェクトの座標情報及び色情報を読み取ることができる。

１つの実施例において、座標情報には、多色３Ｄオブジェクトの各点の多色３Ｄプリンタ１におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸上の座標が含まれ、色情報には、多色３Ｄオブジェクト上の各点の特定色彩空間（例えば、ＲＧＢ色彩空間）における色調が含まれる。

ステップＳ１２：電子装置２がロードされた３Ｄデータに対してスライス処理を実行するとともに、スライス処理により生成された３Ｄプリントデータを多色３Ｄプリンタ１に伝送して３Ｄプリントを実施する。

１つの実施例において、電子装置２は、多色３Ｄオブジェクトの座標情報及び色情報を取得した後、多色３Ｄオブジェクトの本体に対して実施する経路スライス処理（ステップＳ２０）及び多色３Ｄオブジェクトの画像に対して実施する画像スライス処理（ステップＳ２２）を含む２種類の異なる型式のスライス処理をそれぞれ実行する。

かつ、本実施例において、スライスプリント方法は、経路スライス処理を実行した後に複数のプリント層の複数の経路データを生成することができ、画像スライス処理を実行した後に複数のプリント層にそれぞれ対応した複数のハーフトーン画像を生成することができる。

１つの実施例において、各経路データ及び各ハーフトーン画像は、それぞれ層数値を更に記録しており、層数値は各経路データ及びハーフトーン画像に対応するプリント層の層数を記述するために用いられる。例を挙げると、第１層経路データ／ハーフトーン画像の層数値は「１」であり、第１０層経路データ／ハーフトーン画像の層数値は「１０」であり、第１００層経路データ／ハーフトーン画像の層数値は「１００」であり、以下同様である。

１つの実施例において、経路データの総数量、ハーフトーン画像の総数量及びプリント層の総数量は同一である。
ステップＳ１４：多色３Ｄプリンタ１が、スライス処理により生成された３Ｄプリントデータに基づき層ごとに３Ｄプリントを実施して多色３Ｄ実体モデルを生成する。

１つの実施例において、多色３Ｄプリンタ１は、先ず１層の経路データ（例えば、第１層経路データ）に基づき、成形噴射ヘッド１００が１層のプリント層をプリントするように制御し（ステップＳ２４）、更に同一層（つまり同一層数値または対応する同一のプリント層）のハーフトーン画像に基づき、着色噴射ヘッド１０２がプリントされた層プリント層に対して着色を実施するように制御し（ステップＳ２６）、それにより１層のプリント層のプリント及び着色を完了する。次に、多色３Ｄプリンタ１がすべてのプリント層がいずれもプリント（着色を含む）を完了した（つまり、多色３Ｄ実体モデルがすでに完璧に生成されている）か否かを判断する。多色３Ｄプリンタ１がプリントを完了していると判断するとプリントを終了するとともに、プリントが完了していないと判断した場合は、ステップＳ２４を再度実行し、引き続き次のプリント層をプリントする。

続いて図３、図４、図７Ａ〜図７Ｃを同時に参照すると、図４は本発明の第２実施例におけるスライスプリント方法の一部流れ図であり、図７Ａは本発明における多色３Ｄオブジェクトの概略図であり、図７Ｂは本発明における経路スライス処理の概略図であり、図７Ｃは本発明における経路データの概略図である。図３に示されている実施例に比べ、図４の実施例において、スライスプリント方法のステップＳ２０は以下のステップを含む。

ステップＳ３０：電子装置２が座標情報中の複数の座標値を読み取る。具体的に述べると、複数の座標値は、多色３Ｄオブジェクト２２（図７Ａに示されている通り）の外形構造を記述している。
ステップＳ３２：電子装置２が、予め設定されたスライス厚またはスライス層数に基づき経路スライス処理を実行して、複数のプリント層の複数の経路データを生成し、多色３Ｄオブジェクトは複数のプリント層が堆積してなる。

１つの実施例において、各経路データは複数の座標値を含む。かつ、複数の経路データの数量はスライス層数と同一である。例を挙げると、多色３Ｄオブジェクトを１００層のプリント層に分割可能である場合は、経路スライス処理後に１００個の経路データが生成される。１００個の経路データはそれぞれ１００個のプリント層に対応しているとともに、対応するプリント層のプリント経路がそれぞれ記述されている。

例を挙げると、図７Ｂに示されている通り、経路スライス処理を実行する際、多色３Ｄオブジェクト２２は、先ず色情報のない３Ｄオブジェクト２４に転換され、３Ｄオブジェクト２４は経路スライス処理後に３層のプリント層Ｓ１〜Ｓ３に分割される。各プリント層Ｓ１〜Ｓ３は、それぞれ複数の座標値により構成される１組のプリント経路により記述することができる。図７Ｃに示されている通り、プリント層Ｓ２はプリント経路３０に対応しており、成形噴射ヘッド１００がプリント経路３０に沿ってプリントを実施すると、プリント層Ｓ２に対応した１層の実体プリント層をプリントアウトすることができる。

続いて図３、図５、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｄを同時に参照すると、図５は本発明の第３実施例におけるスライスプリント方法の一部流れ図であり、図７Ｄは本発明における画像スライス処理の概略図である。図３に示されている実施例に比べ、図５の実施例において、スライスプリント方法のステップＳ２２は以下のステップを含む。

ステップＳ４０：電子装置２が、色情報を読み取り、色情報には多色３Ｄオブジェクト２２上の各点の特定色彩空間における色調が含まれる。
ステップＳ４２：電子装置２が、色情報に基づきそれぞれ複数のプリント層に対応する複数の連続階調画像を生成する。

１つの実施例において、各連続階調画像には、それぞれ層数値が記録されているとともに、各プリント層の色を記述するために用いられる。
例を挙げると、図７Ｄに示されている通り、連続階調画像は、プリント層Ｓ２の着色領域３２における各画素の位置及び色調を記述することができる。かつ、同一層の経路データの各座標値は、連続階調画像の着色領域３２の各画素に対応している。そのため、連続階調画像を参考とすることにより各座標値の色調（つまり、対応する画素の画素値）を知ることができる。

ステップＳ４４：電子装置２が、色情報に対して色彩空間転換処理を実行して、生成された複数の連続階調画像を表示に適した色彩空間からプリントに適した別の色彩空間に転換する。

例を挙げると、着色噴射ヘッド１０２がブラックインクカートリッジに接続されている場合、電子装置２は、色情報をＲＧＢ色彩空間からグレースケール（ｇｒａｙ−ｓｃａｌｅ）色彩空間に転換しなければならない。かつ、グレースケール色彩空間に転換される前の連続階調画像には、各層のレッド（Ｒ）画像、各層のグリーン（Ｇ）画像及び各層のブルー（Ｂ）画像が含まれ、単色のインクカートリッジを有しているだけであるため、グレースケール色彩空間に転換された後の連続階調画像は、各層のグレースケール画像のみを含む。

そのため、本実施例は、効果的に色情報をプリントに適した色彩空間に転換することができる。
ステップＳ４６：電子装置２が、複数のシフト値及び初期マスクに基づき、それぞれ複数のプリント層に対応した複数のディザリングマスクを算出する。具体的に述べると、電子装置２が、先ずそれぞれ複数のプリント層に対応した複数のシフト値を取得し、更に各プリント層のシフト値と初期マスクとに基づき、それぞれ各プリント層に対応したディザリングマスクを算出する。

１つの実施例において、各ディザリングマスクにはそれぞれ層数値が記録されている。
１つの実施例において、初期マスクは使用者により予め設定される。かつ、複数のシフト値は、使用者が予め設定し、初期マスクに基づき算出することにより取得するかまたは乱数で生成することができ、かつ、完全に異なっていてもよくまたは一部が異なるだけでもよく、それらに限定されない。

１つの実施例において、電子装置２が、各プリント層の層数値及び予め設定された単位シフトに基づきそのプリント層のシフト値を算出し、更に算出されたシフト値及び初期マスクに基づきそのプリント層のディザリングマスクを算出する。具体的に述べると、電子装置２が、下記式（１）により特定プリント層のシフト値（Ｓｘ，Ｓｙ）を算出することができる。
（Ｓｘ，Ｓｙ）＝（ｎ×ｘ，ｎ×ｙ）……式（１）
式中、ＳｘはＸ軸のシフト値であり、ＳｙはＹ軸のシフト値であり、ｎはプリント層の層数であり、ｘはＸ軸の単位シフト値であり、ｙはＹ軸の単位シフト値である。

単位シフト値（ｘ，ｙ）が（２，１）である場合を例とすると、第５層プリント層のシフト値は（５×２，５×１）つまり（１０，５）であり、第８層プリント層のシフト値は（１６，８）であり、…以下同様である。

１つの実施例において、単位シフトは初期マスクに基づき決定される。具体的に述べると、Ｘ軸の単位シフト値は初期マスクの水平最大要素差であり、Ｙ軸の単位シフト値は初期マスクの垂直最大要素差である。

次に、電子装置２は、算出された各プリント層のシフト値及び初期マスクに基づき、そのプリント層のディザリングマスクを算出することができる。
図８を参照すると、それは本発明におけるハーフトーンマスクのシフト概略図である。１つの実施例において、電子装置２は、先ず初期マスク（下記のマトリックス（数１）を例とする）を無限に循環するマトリックスＭとなるまで繰り返し取りまとめ（図８は４回繰り返して取りまとめた例である）、更に各プリント層のシフト値に基づき対応するディザリングマスクを算出する。

例を挙げると、第１層プリント層のシフト値が（０，０）、第２層プリント層のシフト値は（２，１）、かつ、第３層プリント層のシフト値が（４，２）である場合、電子装置２がマトリックスＭに基づきシフト計算を実施した後に得られる第１層プリント層のディザリングマスクはマトリックスＭ１であり、第２層プリント層のディザリングマスクはマトリックスＭ２（つまりＭ１の所在位置からＸ軸で２シフトし、Ｙ軸で１シフトしている）であり、第３層プリント層のディザリングマスクはマトリックスＭ３（つまりＭ１の所在位置からＸ軸で４シフトし、Ｙ軸で２シフトしている）である。

そのため、本発明は、単一マスクのみを使用して複数の異なるディザリングマスクを生成することができる。
改めて図５を参照し、次に、電子装置２が各プリント層のディザリングマスクを使用して同一プリント層の連続階調画像に対してハーフトーン処理を実行して、各プリント層のハーフトーン画像を得る、ステップＳ４８を実行する。

ここで提起すべきは、生成される複数のハーフトーン画像は、着色噴射ヘッド１０２に接続されているインクカートリッジの色に対応している点である。例を挙げると、ブラックインクカートリッジである場合、複数のハーフトーン画像はブラックのハーフトーン画像であるとともに、対応してブラックのジェットプリント点が分布しており、多色３Ｄプリンタ１が着色する際は、ハーフトーン画像の画素値に基づきプリント層の各位置にブラックインク点をジェットプリントする（例えば、画素値が０の位置にジェットプリントし、画素値が１の位置にはジェットプリントしない）。別の例において、ブルーインクカートリッジである場合、複数のハーフトーン画像はブルーのハーフトーン画像であるとともに、対応してブルーのジェットプリント点が分布している。

ここで提起すべきは、本発明で生成される複数のハーフトーン画像に対応した複数のディザリングマスクは完全に同一ではない点であり、３Ｄプリントを実施する場合（つまりステップＳ１４）は、すべてのハーフトーン画像に基づきそれぞれすべてのプリント層に着色した後、疑似輪郭を各プリント層の異なる水平位置に発現させることができ、生成される多色３Ｄモデルの側壁にＺ軸方向において一致して疑似輪郭現象が発現することはないため、プリント品質を高めることができる。

続いて図３及び図６を同時に参照すると、図６は本発明の第４実施例におけるスライスプリント方法の一部流れ図である。図３に示されている実施例に比べ、図６の実施例において、スライスプリント方法のステップＳ１４は以下のステップを含む。
ステップＳ５００：多色３Ｄプリンタ１の制御モジュール１１０が１つの経路データを読み取る。
ステップＳ５０２：制御モジュール１１０が、読み取った経路データに基づき、成形噴射ヘッド１００が１層のプリント層をプリントするように制御する。

１つの実施例において、制御モジュール１１０は、成形噴射ヘッド１００が経路データに記述されているプリント経路に沿って１層のプリント層をプリントするように制御し、つまり、成形噴射ヘッド１００がそのプリント経路に含まれている複数の座標値の間を移動してプリントするように制御する。

ステップＳ５０４：制御モジュール１１０が、ステップＳ５０２において読み取った経路データと同一層のハーフトーン画像を読み取るとともに、読み取ったハーフトーン画像に基づきプリント層に着色が必要であるか否かを判断する。

１つの実施例において、制御モジュール１１０は、読み取ったハーフトーン画像の各画素の画素値に基づきプリント層に着色が必要であるか否かを判断し、つまり任意の画素の画素値が１（ジェットプリントが必要）であると、そのプリント層に着色が必要であると判定する。

１つの実施例において、そのプリント層に着色が必要ではない場合は、画像スライス処理においてそのプリント層のハーフトーン画像を生成せず、つまりステップＳ４２においてそのプリント層のハーフトーン画像を生成せず、ステップＳ４６においてそのプリント層のディザリングマスクを算出せず、かつ、ステップＳ４８においてそのプリント層のハーフトーン画像を生成しない。そのため、制御モジュール１１０は、そのプリント層に対応するハーフトーン画像がないかまたは空白画像であると判断すると、そのプリント層に着色が必要ではないと速やかに判定することができる。

制御モジュール１１０がプリント層に着色が必要であると判断すると、ステップＳ５０６を実行する。必要ない場合と判断されると、制御モジュール１１０はステップＳ５０８を実行する。
ステップＳ５０６：制御モジュール１１０が、読み取ったハーフトーン画像に基づき、着色噴射ヘッド１０２がプリントされたプリント層に対して着色を実施するように制御する。

１つの実施例において、各経路データには複数の座標値が含まれ、同一層のハーフトーン画像にはそれぞれその複数の座標値に対応した複数の色調（例えば１または０）が記録されている。制御モジュール１１０は、着色噴射ヘッド１０２（ブラックインクカートリッジに接続されている場合を例とする）が各色調に基づきプリントされたプリント層上において座標値に対応した位置にインク点をジェットプリントするように制御する。

１つの実施例において、制御モジュール１１０は、色調が０である場合に、はじめて着色噴射ヘッド１０２がその座標値の位置まで移動するように制御するとともに、対応する色調に基づき現在位置でジェットプリントを実施し、色調値が１の場合は、その座標値の位置でジェットプリントは実施しない。

ステップＳ５０８：制御モジュール１１０が、層数値に基づきすでにプリント・着色されたプリント層が最後の１層であるか否かを判断する。
制御モジュール１１０がそのプリント層は最後の１層ではないと判断すると、ステップＳ５００〜Ｓ５０８を再度実行して、次のプリント層をプリントするとともに、次のプリント層に対して着色を実施する。

そのため、本実施例では異なるディザリングマスクに応じて生成されたハーフトーン画像に基づき異なるプリント層に対して着色を実施しているため、明らかな疑似輪郭現象を有していない多色３Ｄ実体モデルを効果的にプリントアウトすることができる。

実施例においては、単色インクカートリッジのインクに対応した複数の異なる層のハーフトーン画像のみを生成しているが、それらに限定されるべきではない。

１つの実施例においては、それぞれ異なる色の複数のインクカートリッジに対応した複数組の異なる色のハーフトーン画像を生成することもでき、各組ハーフトーン画像は、複数の異なる層の同色ハーフトーン画像からなる。
例を挙げると、着色噴射ヘッド１０２は、複数組のサブ噴射ヘッド（４つのサブ噴射ヘッドを例とする）を含み、各サブ噴射ヘッドにそれぞれ異なる色のインクカートリッジが接続される（ＣＭＹＫの４色を例とする）。

電子装置２が図５に示されている画像スライス処理を実行する場合は、先ず連続階調画像をＲＧＢ色彩空間からＣＭＹＫ色彩空間に転換することができる（ステップＳ４４）。
具体的に述べると、ＣＭＹＫ色彩空間に転換する前に、複数の連続階調画像は、各層のレッド（Ｒ）画像、各層のグリーン（Ｇ）画像及び各層のブルー（Ｂ）画像を含む。ＣＭＹＫ色彩空間に転換した後、複数の連続階調画像は、各層のシアン（Ｃ）画像（第１連続階調画像）、各層のマゼンタ（Ｍ）画像（第２連続階調画像）、各層のイエロー（Ｙ）画像（第３連続階調画像）及び各層のブラック（Ｋ）画像（第４連続階調画像）を含む。

次に、電子装置２が、すべての色の連続階調画像のディザリングマスクを算出する（ステップＳ４６）。
１つの実施例において、電子装置２は、異なる初期マスクを使用して異なる色の連続階調画像を算出する。更に、電子装置２は、同一の初期マスクを異なる角度回転させるとともに、それぞれ異なる色の連続階調画像に用いられるハーフトーン処理とする。

例を挙げると、図９Ａ〜図９Ｄを同時に参照すると、図９Ａは本発明におけるハーフトーンマスクの画像の第１概略図であり、図９Ｂは本発明におけるハーフトーンマスクの画像の第２概略図であり、図９Ｃは本発明におけるハーフトーンマスクの画像の第３概略図であり、図９Ｄは本発明におけるハーフトーンマスクの画像の第４概略図である。

電子装置２は、初期マスクを異なる傾斜角度値だけ回転させてそれぞれ異なる色の初期マスクとすることができる。例を挙げると、電子装置２は、初期マスクを１５度回転させるとともに（図９Ａに示されている通り）、シアン初期マスク（第１初期マスク）とし、初期マスクを７５度回転させるとともに（図９Ｂに示されている通り）、マゼンタ初期マスク（第２初期マスク）とし、初期マスクを９０度回転させるとともに（図９Ｃに示されている通り）、イエロー初期マスク（第３初期マスク）とし、初期マスクを４５度回転させるとともに（図９Ｄに示されている通り）、ブラック初期マスク（第４初期マスク）とすることができる。

かつ、電子装置２は、複数のシフト値及びシアン初期マスクに基づき各層のシアンディザリングマスク（第１ディザリングマスク）を算出し、同一組の複数のシフト値及びマゼンタ初期マスクに基づき各層のマゼンタディザリングマスク（第２ディザリングマスク）を算出し、同一組の複数のシフト値及びイエロー初期マスクに基づき各層のイエローディザリングマスク（第３ディザリングマスク）を算出し、同一組の複数のシフト値及びブラック初期マスクに基づき各層のブラックディザリングマスク（第４ディザリングマスク）を算出することができ、各色のディザリングマスクにはそれぞれ層数値が記録されている。

次に、電子装置２は、図５のステップＳ４８を実行して、各層のシアン連続階調画像及び各層のシアンディザリングマスクに基づき、各層のシアンハーフトーン画像（第１ハーフトーン画像）を生成し、各層のマゼンタ連続階調画像及び各層のマゼンタディザリングマスクに基づき、各層のマゼンタハーフトーン画像（第２ハーフトーン画像）を生成し、各層のイエロー連続階調画像及び各層のイエローディザリングマスクに基づき、各層のイエローハーフトーン画像（第３ハーフトーン画像）を生成するとともに、各層のブラック連続階調画像及び各層のブラックディザリングマスクに基づき、各層のブラックハーフトーン画像（第４ハーフトーン画像）を生成することができ、各色のハーフトーン画像にもそれぞれ層数値が記録されている。

かつ、３Ｄプリンタ１が図６のステップＳ５０８を実行する場合は、対応する同一プリント層（つまり対応するプリントされたそのプリント層）のシアンハーフトーン画像、マゼンタハーフトーン画像、イエローハーフトーン画像及びブラックハーフトーン画像に基づき、それぞれ異なる色の４つのサブ噴射ヘッドがプリントされたプリント層に対して着色を実施するように制御する。
そのため、本実施例は、フルカラー３Ｄプリントを効果的に実現することができる。かつ、プリントアウトされたフルカラー３Ｄ実体モデルは明らかな疑似輪郭現象は有していない。

以上の記載は本発明の好適かつ具体的な実施例に過ぎず、それにより本発明の特許請求の範囲が制限されないため、本発明の内容を運用して行われた等価な変化は、いずれも同様に本発明の範囲内に含まれることを、併せて表明する。

１ 多色３Ｄプリンタ
１００ 成形噴射ヘッド
１０２ 着色噴射ヘッド
１０４ 記憶モジュール
１０６ 接続モジュール
１０８ ヒューマンマシンインターフェイス
１１０ 制御モジュール
２ 電子装置
２０ スライスソフトウェア
２２ 多色３Ｄオブジェクト
２４ ３Ｄオブジェクト
Ｓ１〜Ｓ３ プリント層
３０ プリント経路
３２ 着色領域
Ｍ、Ｍ１〜Ｍ３ マトリックス
Ｓ１０〜Ｓ１４ スライスプリントステップ
Ｓ２０〜Ｓ２２ スライスステップ
Ｓ２４〜Ｓ２８ プリントステップ
Ｓ３０〜Ｓ３２ 経路スライスステップ
Ｓ４０〜Ｓ４８ 画像スライスステップ
Ｓ５００〜Ｓ５０８ プリント着色ステップ

Claims (10)

1. ａ）多色３Ｄオブジェクトの座標情報を読み取るとともに、前記座標情報に対して経路スライス処理を実行して、複数のプリント層の複数の経路データを生成するステップと、
   ｂ）前記多色３Ｄオブジェクトの色情報を読み取るとともに、前記色情報に基づきそれぞれ前記複数のプリント層に対応した複数の連続階調画像を生成するステップと、
   ｃ）複数のシフト値及び初期マスクに基づき、それぞれ前記複数のプリント層に対応した複数のディザリングマスクを算出するステップと、
   ｄ）各層の前記ディザリングマスクに基づいて、同一層の前記連続階調画像をハーフトーン処理して、それぞれ前記複数のプリント層に対応した複数のハーフトーン画像を生成するステップと、
   ｅ）前記複数の経路データに基づき層ごとに前記複数のプリント層をプリントするように多色３Ｄプリンタの成形噴射ヘッドを制御するとともに、各前記プリント層のプリントが完了すると、対応する前記ハーフトーン画像に基づき、着色を実施するように多色３Ｄプリンタの着色噴射ヘッドを制御するステップと、各前記経路データは各前記プリント層のプリント経路を記述し、前記成形噴射ヘッドは各前記プリント経路に沿って各前記プリント層を印刷し、
   前記ステップｃは、
   ｃ１）各前記プリント層の層数値及び単位シフト値に基づき、各層の前記シフト値を算出するステップと、
   ｃ２）各前記シフト値及び前記初期マスクに基づき、各層の前記ディザリングマスクを算出するステップと、
   を含む、多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法。
2. 前記ステップｂは、前記色情報に基づき、複数の第１連続階調画像、複数の第２連続階調画像、複数の第３連続階調画像及び複数の第４連続階調画像を生成する、請求項１に記載の多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法。
3. 前記ステップｃは、前記複数のシフト値及び第１初期マスクに基づき、それぞれ前記複数のプリント層に対応した複数の第１ディザリングマスクを算出し、前記複数のシフト値及び第２初期マスクに基づき、それぞれ前記複数のプリント層に対応した複数の第２ディザリングマスクを算出し、前記複数のシフト値及び第３初期マスクに基づき、それぞれ前記複数のプリント層に対応した複数の第３ディザリングマスクを算出し、前記複数のシフト値及び第４初期マスクに基づき、それぞれ前記複数のプリント層に対応した複数の第４ディザリングマスクを算出し、前記第１初期マスク、前記第２初期マスク、前記第３初期マスク及び前記第４初期マスクは、それぞれ異なる４つの傾斜角度値に対応している、請求項２に記載の多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法。
4. 前記ステップｄは、各前記第１ディザリングマスク及び同一の前記プリント層に対応した前記第１連続階調画像に基づき、それぞれ前記複数のプリント層に対応した複数の第１ハーフトーン画像を生成し、各前記第２ディザリングマスク及び同一の前記プリント層に対応した前記第２連続階調画像に基づき、それぞれ前記複数のプリント層に対応した複数の第２ハーフトーン画像を生成し、各前記第３ディザリングマスク及び同一の前記プリント層に対応した前記第３連続階調画像に基づき、それぞれ前記複数のプリント層に対応した複数の第３ハーフトーン画像を生成するとともに、各前記第４ディザリングマスク及び同一の前記プリント層に対応した前記第４連続階調画像に基づき、それぞれ前記複数のプリント層に対応した複数の第４ハーフトーン画像を生成する、請求項３に記載の多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法。
5. 前記ステップｅは、同一の前記プリント層に対応した前記第１ハーフトーン画像、前記第２ハーフトーン画像、前記第３ハーフトーン画像及び前記第４ハーフトーン画像に基づき、すでにプリントされた前記プリント層に対して着色を実施するように異なる色の４つの着色噴射ヘッドをそれぞれ制御する、請求項４に記載の多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法。
6. 前記第１ハーフトーン画像、前記第２ハーフトーン画像、前記第３ハーフトーン画像及び前記第４ハーフトーン画像は、それぞれシアン画像、マゼンタ画像、イエロー画像及びブラック画像である、請求項５に記載の多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法。
7. 前記ステップｅは、
   ｅ１）１つの前記経路データを読み取るステップと、
   ｅ２）前記経路データに基づき、１層の前記プリント層をプリントするように前記成形噴射ヘッドを制御するステップと、
   ｅ３）前記プリント層に着色が必要であると判断すると、前記プリント層に対応した前記ハーフトーン画像に基づき、前記プリント層に対して着色を実施するように前記着色噴射ヘッドを制御するステップと、
   ｅ４）前記プリント層が最後の１層ではない場合は、前記ステップｅ１〜前記ステップｅ４を再度実行して、次の前記プリント層をプリントするとともに、次の前記プリント層に対して着色を実施するステップと、を含む、請求項１に記載の多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法。
8. 各前記経路データは、複数の座標値を含み、前記ハーフトーン画像に、それぞれ前記複数の座標値に対応した複数の色調が記録されている、請求項１に記載の多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法。
9. 前記ステップｅは、各前記座標値に基づき、前記着色噴射ヘッドが移動して対応する前記色調に基づき着色を実施するように制御する、請求項８に記載の多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法。
10. 各前記経路データ、各前記連続階調画像、各前記ディザリングマスク及び各前記ハーフトーン画像に、それぞれ対応する前記プリント層の層数値が記録されている、請求項１に記載の多色３Ｄオブジェクトのスライスプリント方法。