JP6988283B2 - 情報処理装置、プログラム及び三次元造形システム - Google Patents
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Description
<三次元造形システム:全体構成>
まず、三次元造形システムについて説明する。
第1の実施の形態に係る三次元造形システムでは、画像形成の指示を受け付けた場合に、例えば、記録媒体に電子写真方式による画像形成を行う。また、三次元造形の指示を受け付けた場合に、記録媒体を積層するシート積層型の三次元造形法で三次元造形物を作製する。
図4は情報処理装置の電気的な構成の一例を示すブロック図である。図4に示すように、情報処理装置10は、情報処理部30、利用者の操作を受け付ける操作部32、利用者に情報を表示する表示部34、外部装置31との通信を行う通信部36、及び外部記憶装置等の記憶部38を備えている。操作部32、表示部34、通信部36、及び記憶部38は、情報処理部30の入出力インターフェース(I/O)30Eに接続されている。
画像形成装置12は、画像データに基づいて記録媒体50上に画像を形成する。画像形成装置12は、例えば、電子写真方式により記録媒体上に画像を形成する装置である。電子写真方式の画像形成装置12は、感光体ドラム、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、及び定着装置等を含んで構成される。なお、画像形成装置12をインクジェット記録装置としてもよい。この場合、画像形成装置12は、画像に応じてインク滴を記録媒体上に吐出するインクジェット記録ヘッド等を含んで構成される。
後処理装置14は、画像形成装置12により一連のスライス画像が形成された記録媒体50に対し、三次元造形用の後処理を行う。三次元造形用の後処理工程については後述する。図2に示すように、後処理装置14は、画像形成装置12に対し、記録媒体50の搬送路を共有しない配置(オフライン、ニアライン)としてもよい。また、図3に示すように、後処理装置14は、画像形成装置12に対し、記録媒体50の搬送路を共有する配置(インライン)としてもよい。
上記の三次元造形システムでは、画像形成装置12は三次元造形専用の装置ではない。画像形成が指示された場合は、画像形成装置12は通常の画像形成装置として機能する。即ち、情報処理装置10は、基本的には、画像形成の指示か、三次元造形の指示かに応じて異なる情報処理を行う。
次に、シート積層型の三次元造形の各工程について説明する。
図5(A)は三次元データを用いたシート積層型の三次元造形の「画像形成工程」を示す模式図である。図5(B)はシート積層型の三次元造形の「後処理工程」を示す模式図である。
ここで、スライス画像について説明する。
図6(A)から(C)はスライス画像の一例を示す模式図である。図6(A)に示すように、記録媒体50上のスライス画像Mは、積層されて三次元造形物となる積層部品52と不要部分53とで構成される。積層部品52の周辺部には、設定された幅の着色領域56が設けられる。図6(B)に示すように、積層部品52の外周線が、記録媒体50から積層部品52を切り出すための切り出し線54である。
ここで「制御データ」の一例について説明する。
図7(A)及び(B)は切り出し線を特定する制御データの一例を示す模式図である。図8(A)及び(B)は糊付け領域を特定する制御データの一例を示す模式図である。後述するとおり、積層データは、ポリゴンとスライス面とが交差する交差領域の頂点の座標データを含む。交差領域は、積層部品52の外周線に沿って存在する。したがって、図7(A)に示すように、点A0の座標(x0、y0)など、切り出し線54の経路に在る点の座標データが、切り出し線54を特定する制御データとなる。
次に、「印刷データを用いた三次元造形」について説明する。
図9は、印刷データを用いた三次元造形により造形される三次元造形物の一例を示す図である。印刷データを用いた三次元造形では、台紙である記録媒体50B上に二次元画像Gが形成される。なお、本実施の形態において「台紙」とは、三次元造形物が重畳される(貼り付けられる)基盤となる記録媒体である。「台紙」は、基盤としての役割を果たす記録媒体であればよく、厚紙である必要はない。
次に、三次元造形用の印刷データについて説明する。
印刷データを用いた三次元造形では、印刷データは、三次元造形物を造形するための情報として、三次元造形物の「高さ情報」を含む。また、印刷データには、指定した属性に対応付ける「指定」が含まれる。例えば、印刷データを生成する他の装置で操作される印刷設定画面に「指定した特色部分を立体にする。」等の選択肢を用意して、指定した属性に高さ情報を対応付ける「指定」を行う。
(1)特色版は、二次元画像の1色として印刷データに含まれる。
(2)造形用属性が「特色濃度」である。
(3)三次元造形物の「高さ」は、三次元造形物の底面から上面までの距離を表す物理量である。
(4)高さと特色濃度との対応関係は、高さが特色濃度に比例する比例関係とする。
次に、情報処理装置の機能構成について説明する。
図12は情報処理装置の「印刷データを用いた三次元造形」に関係した機能構成の一例を示す機能ブロック図である。情報処理装置10は、図12に示した機能構成の他、三次元データを受け付け、受け付けた三次元データを処理してスライスデータと制御データを生成する図示しない三次元データ処理部を有するが、ここでは説明を省略する。
ここで「中間データ」とは、ページの画像を構成する画像要素である各オブジェクト(例えば、文字フォント、グラフィックス図形、画像データ)を、ラスタ走査の走査線ごとに区切った区間データである。区間データは、オブジェクトが1つの走査線上に占める区間を表すデータである。区間データは、例えばその区間の両端の座標の組で表される。また、区間データは、その区間内の各画素の画素値を規定する情報を含む。
制御データ生成部47は、スライス処理部44で得られたスライスデータから、制御データを生成する。なお、台紙である記録媒体上に三次元造形物を造形する場合は、台紙である記録媒体に糊付けを行うための制御データを生成する。例えば、台紙である記録媒体に対する制御データは、1枚目に積層される積層部品に対応するスライスデータから生成してもよい。
次に、情報処理プログラムについて説明する。
図13は第1の実施の形態に係る「情報処理プログラム」の処理手順の一例を示すフローチャートである。情報処理プログラムは、情報処理装置10のROM30Bに記憶されている。情報処理プログラムは、利用者から画像形成の指示を受け付けた場合に、情報処理装置10のCPU30AによりROM30Bから読み出されて実行される。
ここで、ステップS20で実行される「スライスデータ生成処理」について説明する。 図14は「スライスデータ生成処理」の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、ステップS100で、印刷データから、二次元画像の各画素位置の「特色濃度」を抽出する。次に、ステップS102で、特色濃度を高さに変換する「高さ変換係数」を取得する。高さ変換係数は、比例定数である。なお、高さ変換係数は、高さと特色濃度との対応関係として、不揮発性メモリ30D等の記憶装置に予め記憶されている。
第1の実施の形態では、画像形成装置12は、台紙である記録媒体50B上に二次元画像Gを形成する(図9参照)。また、画像形成装置12は、他の記録媒体50にスライス画像を形成する。後処理装置14は、制御データに従って、台紙である記録媒体50Bとスライス画像が形成された記録媒体50とに対して後処理を行い、台紙である記録媒体50B上に三次元造形物Qを造形する。二次元画像Gが形成された記録媒体50B上に、特色を指定したオブジェクトである三次元造形物Qが形成される。
変形例1では、特色版の他の一例を示す。
図15(A)は、特色版の他の一例を示す図である。また、図15(B)は、図15(A)に示す特色版から形成される三次元造形物の一例を示す図である。
変形例2では、各画素位置での三次元造形物の高さの補正について説明する。
第1の実施の形態に係る情報処理装置10では、三次元データ生成部43が、変換部42で得られた三次元造形物の高さを、各単位要素の座標データに変換して三次元形状データを生成する例について説明した。変形例2に係る情報処理装置10では、三次元データ生成部43が、三次元形状データを生成する前に、各単位要素の座標データを補正する。三次元データ生成部43は、補正後の「各単位要素の座標データ」から、三次元形状データを生成する。
第1の実施の形態に係る三次元造形システムでは、特色濃度は高さに比例しており、高さと特色濃度との対応関係が「高さ変換係数」で与えられる例について説明した。第2の実施の形態に係る三次元造形システムでは、高さと特色濃度との対応関係が「高さ変換テーブル」で与えられる。
第2の実施の形態では、三次元造形用の印刷データは、下記の(1)から(4)の条件で、三次元造形物の高さ情報を含む。条件(1)から(3)は、第1の実施の形態と共通している。条件(4)は、第1の実施の形態と相違している。
(1)特色版は、二次元画像の1色として印刷データに含まれる。
(2)造形用属性が「特色濃度」である。
(3)三次元造形物の「高さ」は、三次元造形物の底面から上面までの距離を表す物理量である。
(4)高さと特色濃度との対応関係は、高さ変換テーブルで与えられる。
「高さ変換テーブル」とは、図18に示すように、例えば、横軸を濃度、縦軸を三次元造形物の高さとしたグラフ62によって表される、高さと特色濃度との対応関係を表すテーブルである。また、図11は高さと特色濃度との対応関係の一例を示す図であるが、図11に示す対応関係を、第2の実施の形態の「高さ変換テーブル」として用いてもよい。
上記の相違点に起因して、図13のステップS20で実行される「スライスデータ生成処理」の手順も変更される。以下、第2の実施の形態に係る「スライスデータ生成処理」について説明する。
変形例3では、複数の高さ変換テーブルが登録されている場合について説明する。
図19は高さと濃度との対応関係を示す複数のテーブルの適用例を示す模式図である。図19に示すように、変形例3では、複数の「高さ変換テーブル」が、高さと特色濃度との対応関係として、不揮発性メモリ30D等の記憶装置に予め記憶されている。ユーザは、操作部32を介して使用する「高さ変換テーブル」を選択する。
第1の実施の形態に係る三次元造形システムでは、造形用属性を「特色濃度」とする例について説明した。第3の実施の形態に係る三次元造形システムでは、特色が複数種類あり、「特色の種類」が造形用属性とされる。なお、複数の特色はいずれも画像形成には使用されない。
第3の実施の形態では、三次元造形用の印刷データは、下記の(1)から(4)の条件で、三次元造形物の高さ情報を含む。条件(1)と(3)は、第1の実施の形態と共通している。条件(2)と(4)は、第1の実施の形態と相違している。
(1)特色版は、二次元画像の1色として印刷データに含まれる。
(2)造形用属性が「特色の種類」である。
(3)三次元造形物の「高さ」は、三次元造形物の底面から上面までの距離を表す物理量である。
(4)高さと特色の種類との対応関係は、高さ変換テーブルで与えられる。
上記の相違点に起因して、図13のステップS20で実行される「スライスデータ生成処理」の手順も変更される。以下、第3の実施の形態に係る「スライスデータ生成処理」について説明する。
第1の実施の形態に係る三次元造形システムでは、特色版が、二次元画像の1色として印刷データに含まれる例について説明した(図10参照)。第4の実施の形態に係る三次元造形システムでは、特色版が、「高さ指定ページ」として印刷データに含まれている。
第4の実施の形態では、三次元造形用の印刷データは、下記の(1)から(4)の条件で、三次元造形物の高さ情報を含む。条件(2)及び(3)は、第1の実施の形態と共通している。条件(1)及び(4)は、第1の実施の形態と相違している。
(1)特色版は、「高さ指定ページ」として印刷データに含まれる。
(2)造形用属性が「特色濃度」である。
(3)三次元造形物の「高さ」は、三次元造形物の底面から上面までの距離を表す物理量である、
(4)高さと特色濃度との対応関係は、高さ変換テーブルで与えられる。
上記の相違点に起因して、図13のステップS20で実行される「スライスデータ生成処理」の手順も変更される。以下、第4の実施の形態に係る「スライスデータ生成処理」について説明する。
次に、ステップ200で、「高さ指定ページ」から、二次元画像の各画素位置の「特色濃度」を抽出する。次に、ステップS202で、特色濃度を高さに変換する「高さ変換テーブル」を取得する。「高さ変換テーブル」は、高さと特色濃度との対応関係として、不揮発性メモリ30D等の記憶装置に予め記憶されている。
第1の実施の形態に係る三次元造形システムでは、三次元造形物の「高さ」を、三次元造形物の底面から上面までの距離を表す物理量とする例について説明した。第5の実施の形態に係る三次元造形システムでは、三次元造形物の「高さ」は、記録媒体の「積層枚数」で表される。
(三次元造形用の印刷データ)
まず、三次元造形用の印刷データについて説明する。
第5の実施の形態では、三次元造形用の印刷データは、下記の(1)から(4)の条件で、三次元造形物の高さ情報を含む。条件(1)及び(2)は、第1の実施の形態と共通している。条件(3)及び(4)は、第1の実施の形態と相違している。
(1)特色版は、二次元画像の1色として印刷データに含まれる。
(2)造形用属性が「特色濃度」である。
(3)三次元造形物の「高さ」は、記録媒体の積層枚数で表される。
(4)積層枚数と特色濃度との対応関係は「積層枚数変換テーブル」で与えられる。
次に、情報処理装置の機能構成について説明する。
図26は第5の実施の形態に係る情報処理装置の「印刷データを用いた三次元造形」に関係した機能構成の一例を示す機能ブロック図である。情報処理装置10は、図26に示した機能構成の他、三次元データを受け付け、受け付けた三次元データを処理してスライスデータと制御データを生成する図示しない三次元データ処理部を有するが、ここでは説明を省略する。
例えば、図24(A)に示す特色版から図24(B)に示す三次元造形物Qを造形する場合、図29(A)から(C)に示す画像データが生成される。ここで、特色版の領域R1の各画素位置には積層枚数「2(NMAX=2)」、領域R2の各画素位置には積層枚数「3(NMAX=3)」、領域R3の各画素位置には積層枚数「6(NMAX=6)」が対応付けられている。
次に、情報処理プログラムについて説明する。
図27は第5の実施の形態に係る「情報処理プログラム」の処理手順の一例を示すフローチャートである。情報処理プログラムは、情報処理装置10のROM30Bに記憶されている。情報処理プログラムは、利用者から画像形成の指示を受け付けた場合に、情報処理装置10のCPU30AによりROM30Bから読み出されて実行される。
ここで、ステップS22で実行される「画像データ生成処理」について説明する。
図28は「画像データ生成処理」の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、ステップS400で、印刷データから、二次元画像の各画素位置の「特色濃度」を抽出する。次に、ステップS402で、特色濃度を積層枚数に変換する「積層枚数変換テーブル」を取得する。なお、「積層枚数変換テーブル」は、積層枚数と特色濃度との対応関係として、不揮発性メモリ30D等の記憶装置に予め記憶されている。
第5の実施の形態では、図24(B)に示すように、画像形成装置12は、台紙である記録媒体50B上に二次元画像G(図示は省略)を形成する。また、画像形成装置12は、他の記録媒体に積層部品の画像を形成する。後処理装置14は、制御データに従って、台紙である記録媒体と積層部品の画像が形成された記録媒体とに対して後処理を行い、台紙である記録媒体50B上に三次元造形物Qを造形する。二次元画像Gが形成された記録媒体50B上に、特色を指定したオブジェクトである三次元造形物Qが形成される。
変形例4では、積層部品の画像データに対する加工について説明する。
積層部品の画像を形成する前に、積層部品の画像データを加工してもよい。例えば、三次元造形物に色を付ける場合は、図30(A)から(C)に示すように、積層部品52の輪郭線に沿った各画素に対して「色情報」を設定する。各画素に対しては、特色濃度を設定してもよく、各基本色の濃度を設定してもよい。
変形例5では、制御データの別の生成方法について説明する。
上述した通り、制御データの形式は、座標データには限定されない。例えば、切り出し線54や糊付け領域58を表す2値のラスタ画像データとしてもよい。したがって、積層部品の画像データが「2値のラスタ画像データ」である場合は、積層部品の画像データをそのまま制御データとしてもよい。
なお、上記第1から第5の実施の形態で説明した情報処理装置、プログラム及び三次元造形システムの構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない
上記第1から第4の実施の形態では、三次元造形物の「高さ」は、三次元造形物の底面から上面までの距離を表す物理量である。上記第5の実施の形態では、三次元造形物の「高さ」は、記録媒体の積層枚数で表される。
上記第1から第5の実施の形態では、情報処理装置10が、高さ情報を含む印刷データを外部から取得する場合について説明したが、情報処理装置10において、高さ情報を含む印刷データを生成してもよい。
上記第1から第5の実施の形態では、特色を指定する例について説明したが、特色以外の色を指定してもよい。印刷データを生成するアプリケーションの中には、特色の利用を想定していないアプリケーションが存在する。したがって、特色の利用を想定していないアプリケーションが生成する印刷データには、特色濃度を表す属性が存在しないことがある。この場合は、特色濃度の代わりに基本色の濃度を指定する属性を用いて媒体造形物Qの高さを設定する。
12 画像形成装置
14 三次元造形用後処理装置(後処理装置)
16 収容機構
18 通信回線
20 糊付け部
22 切り出し部
24 圧着部
26 搬送路
30 情報処理部
31 外部装置
32 操作部
34 表示部
36 通信部
38 記憶部
40 解析部
41 抽出部
42 変換部
43 三次元データ生成部
44 スライス処理部
45 画像データ生成部
46 ラスタ処理部
47 制御データ生成部
48 制御データ記憶部
50 記録媒体
50B 台紙である記録媒体
52 積層部品
53 不要部分
54 切り出し線
56 着色領域
58 糊付け領域
59 画像
60 曲線
62 グラフ
62A グラフ
62B グラフ
64 領域
65 グラフ
66 特色版
66 印刷データ
68 高さ指定ページ
80 解析部
81 抽出部
82 変換部
83 画像データ生成部
84 ラスタ処理部
85 座標変換部
86 制御データ生成部
87 制御データ記憶部
G 画像
M 立体モデル
P 三次元造形物
Q 三次元造形物
Claims (11)
- 印刷データを受け付ける受付手段と、
前記受付手段が、記録媒体の一部を複数の部品として積層して三次元造形物を造形する場合に生成される印刷データであって、二次元画像の画像データの各画素位置での前記三次元造形物の高さ情報を含む印刷データを受け付けた場合に、
前記各画素位置での前記三次元造形物の高さ情報から生成された前記複数の部品各々の画像データを出力する出力手段と、
備え、
前記三次元造形物は、台紙である記録媒体上に造形され、
前記二次元画像の画像データが、前記台紙である記録媒体上に形成される台紙用二次元画像の画像データであり、
前記出力手段が、前記複数の部品各々の画像データと前記台紙用二次元画像の画像データとを出力する、
情報処理装置。 - 前記高さ情報は、前記三次元造形物の底面から上面までの距離を表す物理量である、
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記複数の部品各々の画像データは、前記各画素位置での前記三次元造形物の高さ情報から得られる三次元形状を、積層方向と交差する方向にスライスして生成される、
請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記三次元形状は、前記三次元造形物が接地される接地面をXY平面とし、前記積層方向をZ軸方向として、各画素位置での前記三次元造形物の高さ情報を三次元空間での座標データに変換して得られる、
請求項3に記載の情報処理装置。 - 前記三次元形状は、前記記録媒体の厚さに応じた間隔でスライスされる、
請求項3に記載の情報処理装置。 - 前記高さ情報は、前記二次元画像の各画素位置での前記記録媒体の積層枚数である、
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記複数の部品各々の画像データは、画素位置に対応付けられた前記積層枚数が、積層される前記記録媒体の枚数以上となる画素を抽出して生成される、
請求項6に記載の情報処理装置。 - コンピュータを、
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の情報処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の情報処理装置と、
画像データに応じて記録媒体に画像を形成する画像形成装置と、
画像が形成された記録媒体に対し、三次元造形用の後処理を行う三次元造形用後処理装置と、
を備えた三次元造形システム。 - 前記画像形成装置が、前記複数の部品各々の画像データに基づいて、前記複数の部品各々の画像を異なる記録媒体に形成し、
前記三次元造形用後処理装置が、前記複数の部品各々を、各々の画像が形成された記録媒体から切り出して積層し、前記三次元造形物を造形する、
請求項9に記載の三次元造形システム。 - 前記画像形成装置が、台紙用二次元画像の画像データに基づいて、台紙である記録媒体上に前記台紙用二次元画像を形成し、前記複数の部品各々の画像データに基づいて、前記複数の部品各々の画像を異なる記録媒体に形成し、
前記三次元造形用後処理装置が、前記複数の部品各々を、各々の画像が形成された記録媒体から切り出し、切り出した前記複数の部品各々を前記台紙である記録媒体上に積層して、前記三次元造形物を造形する、
請求項9に記載の三次元造形システム。
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