画像記録方法および描画装置
【課題】画像の絵柄と画像の凹凸パターンとが対応し、且つ高画質な印刷物を容易に得る画像記録方法を提供する。
【解決手段】光透過性を有する支持体上に、該支持体を介して観察する画像と、該画像に対応した凹凸形状とを記録する画像記録方法であって、画像の画像データに含まれる明度データに基づいて、予め定めた明度の閾値を境に多値化した下地層データを生成する工程と、下地層データに基づいて、支持体上に光透過性を有する下地層を選択的に形成する工程と、画像データに基づいて、下地層及び支持体の表面に接する画像層を形成する工程と、画像層の上に裏地層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【解決手段】光透過性を有する支持体上に、該支持体を介して観察する画像と、該画像に対応した凹凸形状とを記録する画像記録方法であって、画像の画像データに含まれる明度データに基づいて、予め定めた明度の閾値を境に多値化した下地層データを生成する工程と、下地層データに基づいて、支持体上に光透過性を有する下地層を選択的に形成する工程と、画像データに基づいて、下地層及び支持体の表面に接する画像層を形成する工程と、画像層の上に裏地層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像記録方法および描画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面に凹凸を有する画像を印刷することにより、陰影や質感などをより豊かに表現する印刷技術が開発されている。このような技術を用いると、例えば、木目調の印刷物を例に取ると、表面に凹凸を形成することで、一見して平板な印刷物と分かるものではなく、より木の質感に近い表現がなされた印刷物を得ることができる。
【０００３】
このような印刷物は、従来、画像が印刷された印刷物の表面に、エンボス加工や箔押しによって凹凸を形成することにより製造されてきた。しかし、エンボス加工には、専用の金型が必要である上、エンボス加工および箔押しのいずれの方法であっても、すでに印刷された画像に対応した凹凸を設けるためには高精度の加工が必要となり、印刷された画像の絵柄と、重ねて形成する凹凸のパターンと、を一致させることが困難であった。
【０００４】
そこで近年では、印刷された画像の絵柄と、凹凸パターンと、を一致させるべく、画像を印刷する工程において凹凸も同時に形成する技術が検討されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
特許文献１では、印刷する画像の輪郭と同じ、またはより大きい輪郭を有する画像をベース画像として支持体上に形成し、該ベース画像に絵柄画像を重ねて形成することにより、支持体から絵柄全体が盛り上がった印刷物を実現している。
【０００６】
特許文献２では、支持体上に３次元形状を印刷するにあたって、まず印刷したい３次元形状のイメージ情報のうち支持体表面方向のデータ（２次元データ）を用いて画像を印刷し、次いで、残る支持体表面の法線方向（高さ方向）のデータを用いて、印刷した２次元画像上の所望箇所に透明または不透明のインクで印刷を繰り返すことにより、立体形状を印刷することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１１９２４３号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記方法には次のような問題がある。すなわち、特許文献１の方法においては、印刷する画像全体が支持体から盛り上がった印刷物となるため、画像内に凹凸形状を付与し難い。また、画像内に凹凸形状を付与する方法として、印刷時に所望領域範囲のみインク量を増やすことによって絵柄画像やベース画像の層厚を部分的に変化させるという製造方法が開示されているものの、当該所望領域範囲をどのように設定し凹凸を設けるのかという点については記載がない。
【０００９】
画像の絵柄と凹凸パターンとを一致させるためには、どのように凹凸を設ける箇所を設定し、更に、形成する凹凸パターンと絵柄画像とをどのように一致させるかという点が最も重要な技術となる。特許文献１にはこの点に記載がないため、絵柄に対応した凹凸形状を有する印刷物を得ることは困難である。
【００１０】
また、特許文献２の方法では、予め所望の２次元画像を印刷した上に、高さ方向の情報を付与することとしている。下地となる２次元画像と同じ色の不透明インクを用い、高さ方向の情報を印刷で表現しようとする場合には、積層する各層は、高さを表現すると共に、画像形成も行うこととなる。このような場合、積層する各層においては、支持体上でインクが塗れ広がることがほぼ不可避的に生じるため、複数層を積層させて高さと絵柄とを表現する場合、インクの塗れ広がりによって画像の輪郭がぼけやすく、鮮明な画質の印刷物を得にくい。
【００１１】
また、下地となる２次元画像が視認できる透明インクを用いて高さ方向の情報を表現する場合には、平らな面に印刷された画像の表面に凹凸を有する透明な層が形成されることによって、擬似的に２次元画像に凹凸が付いているように認識させるに過ぎず、画像そのものが凹凸を有し３次元的に表現された印刷物と比べて、乏しい表現しかできない。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、画像の絵柄と画像の凹凸パターンとが対応し、且つ高画質な印刷物（記録物）を容易に得る画像記録方法を提供することを目的とする。また、絵柄と凹凸パターンとが対応した画像を容易に描画可能な描画装置を提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明の画像記録方法は、光透過性を有する支持体上に、支持体を介して観察する画像と、該画像に対応した凹凸形状とを記録する画像記録方法であって、前記画像の画像データに含まれる明度データに基づいて、予め定めた明度の閾値を境に多値化した下地層データを生成する工程と、前記下地層データに基づいて、前記支持体上に光透過性を有する下地層を選択的に形成する工程と、前記画像データに基づいて、前記下地層及び前記支持体の表面に接する画像層を形成する工程と、前記画像層の上に裏地層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
この方法によれば、下地層を形成するための画像データと画像層を形成するための画像データとが、共通した画像データから生成されることとなる。このような画像を重ね合わせることにより、画像層の表面には絵柄に対応した起伏が生じ、容易に下地層の凹凸パターンと画像層の絵柄とを合わせることができる。
【００１５】
また、画像には凹凸に起因した陰影が表現されるため、窪んだ部分は影となり暗い画像となっていることが多い。そのため、印刷する画像のグレースケールデータ（明度データ）に基づいて凹凸の情報を代用することで、容易に凹凸を表現するための下地層データとすることができる。
【００１６】
更に、印刷物の凹凸は下地層によって表現され、下地層を覆って画像の絵柄を表現する画像層が設けられるため、画像層が複数層に渡って積層されることがなく、従って画像の輪郭ぼけが生じにくい。加えて、裏地層を設けているので、画像層の発色を助け、良好な画質の画像を表現することができる。
【００１７】
そのため、画像の絵柄と画像の凹凸パターンとを対応させ、高画質な印刷物を容易に印刷することができる。
【００１８】
本発明においては、前記画像データは、複数の色情報を含み、前記複数の色情報毎に含まれる明度データの少なくとも１つに基づいて、前記下地層データを生成することが望ましい。
この方法によれば、凹凸を強調したい色成分に基づいて下地層を形成することができるため、豊かな凹凸表現が可能となる。
【００１９】
本発明においては、前記複数の色情報毎に含まれる明度データ毎に、前記下地層データを生成し、前記下地層を形成する工程では、複数の前記下地層データに基づいて下地層を形成することが望ましい。
この方法によれば、各色の画像データについて、多値化された下地層の画像データを生成するため、各色に基づいた複数の下地層の画像データを重ね合わせることによって、下地層の高さが場所によって変化することになり、より豊かな凹凸表現が可能となる。
【００２０】
本発明においては、前記下地層データを生成する工程に先だって、前記画像の元となる対象物の表面凹凸を実測する工程を有し、前記下地層データを生成する工程では、前記表面凹凸の実測値を用いて前記下地層データを補正することが望ましい。
この方法によれば、画像の絵柄の濃淡と実際の凹凸形状とを整合させ、より質感の高い凹凸表現が可能となる。例えば、例えば画像としては暗く濃い色で表されているものの、実際には窪んでいないような、実際の凹凸形状に起因した陰影と、印刷画像として再現しようとする対象物の柄の濃淡と、が整合していない場合に、実測値を参照して実際の凹凸形状に整合させることが可能となる。
【００２１】
本発明においては、前記下地層を形成する工程では、前記支持体上に光硬化型インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクを硬化させることにより、前記下地層を形成することが望ましい。
この方法によれば、形成される下地層データに基づいて起伏を有する下地層を容易に形成することが可能となる。
【００２２】
本発明においては、前記下地層を形成する工程に先だって、前記支持体の表面を前記光硬化型インクに対して撥液化する撥液工程を有することが望ましい。
この方法によれば、下地層を形成する光硬化型インクが塗れ広がってしまうことに起因する解像度低下を抑制し、良好に凹凸表現がなされた下地層を形成することができる。
【００２３】
本発明においては、前記画像層を形成する工程では、前記下地層および前記支持体の上に光硬化型インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクを硬化させることにより、前記画像層を形成することが望ましい。
この方法によれば、インクを配した直後に光照射を行うことによって速やかに硬化させることができるため、インクの濡れ拡がりを防止することができ、起伏を有する下地層の上であっても良好に画像層の形成を行うことができる。
【００２４】
本発明においては、前記下地層を形成する工程において、光硬化性インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクの一部を硬化させ、前記画像層を形成する工程では、一部を硬化させた光硬化性インクによって形成された前記下地層の上に、前記光硬化型インクを塗布し、光照射を行って、前記下地層および前記画像層を形成する前記光硬化型インクを併せて硬化させることが望ましい。
【００２５】
ここで「一部を硬化」とは、光硬化性インクが、塗布された初期状態から一部は重合が進行しているものの、重合度が１００％に達しておらず、モノマーやオリゴマーの官能基が残存している状態を指す。半硬化状態のインクは、粘度が上昇しているために、配置した箇所から塗れ広がることなく、また他のインクを重ねた場合に混ざり合って混色することはない。
【００２６】
この方法によれば、半硬化状態として形成した下地層の上に画像層を積層させて硬化させることにより、未反応のまま残存する下地層の官能基と画像層の光硬化性インクとが反応し、両者の界面が強固に結合する。そのため、下地層と画像層とが界面で剥離し難くなり、形成される印刷物の表面の耐スクラッチ性を高めることができる。
【００２７】
本発明においては、前記光硬化性インクの塗布を、液滴吐出法を用いて行うことが望ましい。
この方法によれば、微細な起伏を有する下地層や画像層を容易に形成することができる。また、下地層および画像層の両方を液滴吐出法で形成する場合、下地層を形成するための下地層データと画像層を形成するための画像データとのビットマップ座標を重ね合わせることで、容易に下地層の凹凸パターンと画像層の絵柄とを位置合わせすることができる。
【００２８】
また、本発明の描画装置は、支持体上にインクを吐出し、前記支持体上に選択的に設けられた下地層と、該下地層を覆って設けられた画像層と、を有する画像を描画する描画装置であって、前記インクを吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに駆動信号を供給する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記画像の画像データに含まれる明度データに基づき、予め定めた明度の閾値を境に多値化して下地層データを生成し、該下地層データと前記画像データとの各々に基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする。
この構成によれば、制御装置において、元のデータが共通する画像データ及び下地層データに基づいて、液滴吐出ヘッドの駆動信号を形成することとなる。元となるデータが共通するため、ビットマップ座標を重ね合わせ易く、容易に下地層の凹凸パターンと画像層の絵柄とを合わせた画像を描画できる描画装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の画像記録方法にて印刷する印刷物の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の描画装置の概略構成図である。
【図３】キャリッジの概略構成を示す側面図である。
【図４】キャリッジの概略構成を示す底面図である。
【図５】液滴吐出ヘッドの概略構成図である。
【図６】光照射手段の説明図である。
【図７】画像データを処理する回路構成を示す概略説明図である。
【図８】画像データ処理のフローチャートである。
【図９】画像データの処理例を示す説明図である。
【図１０】本発明の画像記録方法による印刷物の印刷工程を示す工程図である。
【図１１】印刷方法の例を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図１〜図１１を参照しながら、本発明の実施形態に係る画像記録方法および描画装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００３１】
図１は、本発明の画像記録方法にて形成される印刷物１００の一例を示す斜視図である。印刷物１００は、支持体Ｐの表面に絵柄が印刷されている。ここでは、例として木目調の絵柄が印刷された印刷物１００を示す。詳しくは、光透過性を有する支持体Ｐの表面に凹凸を形成する下地層１０１が設けられ、下地層１０１を覆って支持体Ｐの表面全面に木目調の絵柄を表示する画像層１０２が形成されており、更に画像層１０２を覆って裏地層１０３が形成されている。
【００３２】
支持体Ｐは、例えば光透過性を有する樹脂材料を形成材料とし、可撓性を有するフィルムを用いることができる。形成材料としては、例えばＰＣ（ポリカーボネート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）など、通常知られた材料を例示することができる。
【００３３】
下地層１０１は、印刷物１００の表面の凹凸を表現している層であり、支持体Ｐの表面のうち、所定の箇所に選択的に配置されている。下地層１０１の形成材料は、透明な光硬化性インクを用いる。光硬化性インクとしては、紫外線硬化性インクを好適に用いることができる。例えば、通常知られたウレタン系のモノマー、オリゴマーと、紫外線に反応する重合開始剤とを混合した組成物を、透明な紫外線硬化性インクとして用いることができる。
【００３４】
画像層１０２は、印刷物１００の絵柄を表現している層であり、下地層１０１の上面や側面を覆って、支持体Ｐの表面全面に形成されている。画像層１０２の形成材料は、上述の透明な光硬化性インク（ベースインク）に、例えばＣ（シアン）Ｍ（マゼンダ）Ｙ（イエロー）Ｋ（黒）の顔料を混合した組成物を用いることができる。下地層１０１と画像層１０２とのベースインクには、同種のモノマーやオリゴマーを含む物を用いると、下地層１０１と画像層１０２との界面の密着性が高くなり好ましい。同じベースインクを用いることとすると簡便である。
【００３５】
このようなインクが有色透明である場合、または有色不透明であっても画像層１０２が薄く、画像層を介して裏が透けて見えるような場合、画像層１０２に描かれた画像の視認性を高めるため、不透明な裏地層１０３を設けることが好ましい。裏地層１０３が白色に着色している場合、画像層１０２の発色を助け、良好な画質の画像を表現することができる。裏地層１０３は、例えば白色の光硬化性インクを塗布して設けられている。白色インクは、例えば上述のベースインクに、白色顔料を混合したものを用いることができる。
【００３６】
このような印刷物１００は、支持体Ｐを介して画像層１０２に描かれた画像を観察する構成となっている。印刷物１００においては、支持体Ｐの視認側表面から、画像が描かれた画像層１０２までの距離が、透明な下地層１０１によって形成されている凹凸に応じて異なっており、画像層１０２に描かれた画像が立体的に表現されている。ここでは、画像層１０２に描かれた木目模様のうち、濃い色で描かれた木目部分に対応する箇所が凹部として表現されており、薄い色で描かれた部分が凸部として表現されている。
【００３７】
図２は、本発明の描画装置の概略構成図である。描画装置１は、支持体Ｐ上に光硬化型インクを吐出し、吐出した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクを硬化させ、支持体Ｐ上に文字・数字や各種の絵柄などを描画するものである。
【００３８】
この描画装置１は、支持体Ｐを載置する基台２と、基台２上の支持体Ｐを図２中のＸ方向（第１方向）に搬送する搬送装置３と、光硬化型インクを吐出する液滴吐出ヘッド（図示せず）と、該液滴吐出ヘッドを複数備えてなるキャリッジ４と、このキャリッジ４を、Ｘ方向と直交するＹ方向（第２方向）に移動させる送り装置５と、を具備して構成されている。なお、本実施形態では、搬送装置３及び送り装置５により、支持体Ｐとキャリッジ４とを、第１方向（Ｘ方向）及び該第１方向に直交する第２方向（Ｙ方向）にそれぞれ相対移動させる移動装置が構成されている。
【００３９】
搬送装置３は、基台２上に設けられたワークステージ６及びステージ移動装置７を備えて構成されたものである。ワークステージ６は、ステージ移動装置７によって基台２上をＸ方向に移動可能に設けられたもので、製造工程において描画装置１の上流側に配置された搬送装置（図示せず）から搬送される支持体Ｐを、例えば真空吸着機構によってＸＹ平面上に保持するものである。ステージ移動装置７は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたもので、制御装置８から入力される、ワークステージ６のＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ワークステージ６をＸ方向に移動させるよう構成されたものである。
【００４０】
図３，４は、キャリッジ４の説明図であり、図３は側断面図、図４は底面図である。図に示すように、キャリッジ４は、送り装置５に移動可能に取り付けられた矩形板状のもので、底面４ａ側に複数（本実施形態では４つ）の液滴吐出ヘッド９を、Ｙ方向（第２方向）に沿って配列させた状態で保持したものである。
【００４１】
これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ、９Ｗ）は、後述するように多数（複数）のノズルを備えたもので、制御装置８から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、光硬化型インクの液滴を吐出するものである。また、これら液滴吐出ヘッド９（９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ、９Ｗ）は、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒）に対応した光硬化型インク、および白色（Ｗ）の光硬化型インクをそれぞれ吐出するものであり、それぞれの液滴吐出ヘッド９には、図２に示すようにキャリッジ４を介してチューブ（配管）１０が連結されている。
【００４２】
Ｙ（イエロー）に対応する液滴吐出ヘッド９Ｙには、チューブ１０を介してＹ（イエロー）用の光硬化型インクを充填・貯蔵した第１タンク１１Ｙが接続されており、これによって液滴吐出ヘッド９Ｙには、この第１タンク１１ＹからＹ（イエロー）用の光硬化型インクが供給されるようになっている。
【００４３】
同様に、Ｃ（シアン）に対応する液滴吐出ヘッド９ＣにはＣ（シアン）用の光硬化型インクを充填した第２タンク１１Ｃ、Ｍ（マゼンタ）に対応する液滴吐出ヘッド９ＭにはＭ（マゼンタ）用の光硬化型インクを充填した第３タンク１１Ｍ、Ｋ（黒）に対応する液滴吐出ヘッド９ＫにはＫ（黒）用の光硬化型インクを充填した第４タンク１１Ｋ、Ｗ（白）に対応する液滴吐出ヘッド９ＷにはＷ（白）用の光硬化型インクを充填した第５タンク１１Ｗ、がそれぞれ接続されている。このような構成によって各液滴吐出ヘッド９には、対応する光硬化型インクが供給されるようになっている。
【００４４】
これら液滴吐出ヘッド９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ、９Ｗ、チューブ（配管）１０、タンク１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋ、１１Ｗには、各色（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ、Ｗ）の系それぞれに、ヒーター等の加熱手段（図示せず）が設けられている。すなわち、それぞれの色の系では、液滴吐出ヘッド９、チューブ１０、タンク１１のうちの少なくとも一つに、光硬化型インクの粘度を低下させてその流動性を高める加熱手段が設けられており、これによって光硬化型インクは、液滴吐出ヘッド９からの吐出性が良好になるように調整されている。
【００４５】
ここで、光硬化性インクは、例えば紫外線硬化型のインクなど、所定波長の光を受けて硬化するタイプのもので、モノマーと光重合開始剤と各色に対応する顔料とを含有し、さらに必要に応じて、界面活性剤や熱ラジカル重合禁止剤などの各種添加剤が配合されたものである。なお、このような光硬化性インクは、通常はその成分（配合）等によって吸収する光（紫外線）の波長域等が異なることから、硬化する波長の最適値、すなわち最適硬化波長も、インク毎に異なっている。
【００４６】
図５は、液滴吐出ヘッド９の概略構成図である。図５（ａ）は液滴吐出ヘッド９をワークステージ６側から見た平面図、図５（ｂ）は液滴吐出ヘッド９の部分斜視図、図５（ｃ）は液滴吐出ヘッド９の１ノズル分の部分断面図である。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド９は、複数（例えば１８０個）のノズルＮをＹ方向（第２方向）と交差する方向、本実施形態ではＸ方向（第１方向）に配列しており、これら複数のノズルＮによってノズル列ＮＡを形成している。なお、図では１列分のノズルを示したが、液滴吐出ヘッド９に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能であり、例えばＸ方向に配列したノズル列ＮＡをＹ方向に複数列設けてもよい。
【００４８】
また、図５（ｂ）に示すように、チューブ１０と連結される材料供給孔２０ａが設けられた振動板２０と、ノズルＮが設けられたノズルプレート２１と、振動板２０とノズルプレート２１との間に設けられたリザーバー（液溜まり）２２と、複数の隔壁２３と、複数のキャビティー（液室）２４とを備えて構成されている。ノズルプレート２１の表面（底面）は、複数のノズルＮを形成したノズル面２１ａとなっている。振動板２０上には、各ノズルＮに対応して圧電素子（駆動素子）ＰＺが配置されている。圧電素子ＰＺは、例えばピエゾ素子からなっている。
【００４９】
リザーバー２２には、材料供給孔２０ａを介して供給される光硬化型インクが充填されるようになっている。キャビティー２４は、振動板２０と、ノズルプレート２１と、１対の隔壁２３とによって囲まれるようにして形成されおり、各ノズルＮに対して１対１に対応して設けられている。また、各キャビティー２４には、一対の隔壁２３の間に設けられた供給口２４ａを介して、リザーバー２２から光硬化型インクが導入されるようになっている。
【００５０】
また、図５（ｃ）に示すように、圧電素子ＰＺは、圧電材料２５を一対の電極２６で挟持したもので、一対の電極２６に駆動信号が印加されることにより、圧電材料２５が収縮するように構成されたものである。したがって、このような圧電素子ＰＺが配置されている振動板２０は、圧電素子ＰＺと一体になって同時に外側（キャビティー２４の反対側）へ撓曲するようになっており、これによってキャビティー２４の容積が増大するようになっている。
【００５１】
よって、キャビティー２４内に増大した容積分に相当する光硬化型インクが、液溜まり２２から供給口２４ａを介して流入する。また、このような状態から圧電素子ＰＺへの駆動信号の印加が停止すると、圧電素子ＰＺと振動板２０とは共に元の形状に戻り、キャビティー２４も元の容積に戻る。これにより、キャビティー２４内の光硬化型インクの圧力が上昇し、ノズルＮから支持体Ｐに向けて光硬化型インクの液滴Ｌが吐出されるようになっている。
【００５２】
なお、このような構成からなる液滴吐出ヘッド９は、そのノズルプレート２１の底面、すなわちノズルＮの形成面（ノズル面）ＮＳが、図３に示すようにキャリッジ４の底面４ａより下側となるように、該底面４ａから突出して配置されている。
【００５３】
また、キャリッジ４には、図３、図４に示すように、配列する複数（図では５つ）の液滴吐出ヘッド９を挟んで両側に光照射手段１２が隣り合って配置されている。すなわち、光照射手段１２は、Ｙ方向に配列された液滴吐出ヘッド９の配列方向に沿って、その両側にそれぞれ配置されている。
【００５４】
これら光照射手段１２は、光硬化型インクを硬化させるためのもので、本実施形態では多数のＬＥＤ（発光ダイオード）からなっている。ただし、本発明では、光照射手段１２は、光硬化型インクの重合を促進する波長の光を射出可能であればＬＥＤに限定されることなく、これ以外にも例えばレーザーダイオード（ＬＤ）や、さらには水銀灯ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ等を光照射手段１２として用いることができる。例えば、光硬化型インクとして紫外線硬化型のインクを用いる場合には、紫外線を射出する各種光源を用いることができる。
【００５５】
本実施形態のＬＥＤからなる光照射手段１２は、照射する光が、液滴吐出ヘッド９が吐出する光硬化型インクの、最適硬化波長を含む波長帯域を有する光となっている。つまり、前述したように各光硬化性インクは、その成分（配合）等によって最適硬化波長が異なることが想定されるが、上述のような光を照射することにより、各光硬化型インクの最適硬化波長を有した光を照射するようになっている。
【００５６】
図６は、光照射手段１２の説明図である。光照射手段１２にあっては、例えば図６（ａ）に示すような市販のＬＥＤを光源１３ａが用いられるが、図６（ｂ）に示すように、素子胴体側面を長方形や正方形などの多角形に加工した光源１３ｂがより好適に用いられる。すなわち、この光源１３ｂは、図６（ｃ）に示すように縦横に整列させられて、矩形状の大きな一つの光照射源（光照射手段１２）としてキャリッジ４に取り付けられ、用いられる。その際、各光源１３ｂが図６（ｂ）に示したように平面視長方形または正方形などに形成されていることにより、これを縦横に整列させた際に高密度で配置されるようになっている。したがって、形成した光照射源（光照射手段１２）は、その光量が十分に多くなっている。
【００５７】
また、光照射手段１２は、図６（ｃ）に示したように、対応する液滴吐出ヘッド９のノズル列ＮＡの長さに対応して、これとほぼ同じ長さとなるように光源１３ｂを配列して形成されている。そして、これら光源１３ｂは、隣り合う一対の光源１３ｂ間１５が、複数のノズルＮの、隣り合う一対のノズルＮ間１６に対応するようにして、配置されている。このような構成によって光照射手段１２は、ノズルＮから吐出された光硬化型インクに対して、光源１３ｂからの光を確実に照射できるようになっている。すなわち、光源１３ｂ間１５と対応する位置にノズルＮがある場合に、このノズルＮから吐出されたインクに対して光源１３ｂからの光が十分に照射されない、といった不都合が回避されている。
【００５８】
なお、図６（ｃ）では、ノズルＮと光源１３ｂとが１：１で配置されているように記載しているが、実際にはノズルＮは光源１３ｂに比べて格段に小さく、したがって複数のノズルに対して１つの光源１３ｂが対応するようになっている。その場合にも、前述したように、隣り合う一対の光源１３ｂ間１５が、隣り合う一対のノズルＮ間１６に対応するように構成される。
【００５９】
また、図６（ｃ）では、ノズル列ＮＡに沿う光源１３ｂの列を２列形成しているが、１列でもよく、３列以上でもよいのはもちろんである。さらに、図６（ｃ）では光照射手段１２を単一の光源群として示したが、例えば図４に示したように、複数の光源群によって一つの光照射手段１２を構成するようにしてもよい。
【００６０】
そして、このような光源１３ｂからなる光照射手段１２は、図６（ｂ）に示した光源１３ｂの発光面１４が、図３に示したようにキャリッジ４の底面４ａとほぼ面一になるようにキャリッジ４に取り付けられている。これにより、光照射手段１２はその発光面が、対応する液滴吐出ヘッド９のノズル面より高い位置となっている。したがって、液滴吐出ヘッド９では、光照射手段１２から照射された光がノズルＮに照射され、ノズルＮ内のインクが硬化させられてノズル詰まりを生じる、といった不都合が確実に防止されている。
【００６１】
また、キャリッジ４には、光照射手段１２の近傍に、冷却手段（図示せず）が設けられている。冷却手段は、冷却水を循環させる方式のものや、ペルティエ素子（ペルチェ素子）からなるものなど、公知のものが用いられる。このような冷却手段が光照射手段１２の近傍に配置されることにより、ＬＥＤからなる光源１３ｂ（１３ａ）が自身や周辺の熱によって劣化し、寿命が低下するといったことが抑制され、光照射手段１２の長寿命化が図られる。
【００６２】
図２に戻って、キャリッジ４を移動させる送り装置５は、例えば基台２を跨ぐ橋梁構造をしたもので、Ｙ方向（第２方向）及びＸＹ平面に直交するＺ方向（第３方向）に対して、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたものである。このような構成のもとに送り装置５は、制御装置８から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ方向（第２方向）に移動させるとともに、Ｚ方向（第３方向）にも移動させるようになっている。
【００６３】
制御装置８は、ステージ移動装置７にステージ位置制御信号を出力し、送り装置５にキャリッジ位置制御信号を出力し、さらには液滴吐出ヘッド９の駆動回路基板（図示せず）に描画データ及び駆動制御信号を出力するものである。これによって制御装置８は、支持体Ｐとキャリッジ４とを相対移動させるべく、ワークステージ６の移動による支持体Ｐの位置決め動作、及びキャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド９の位置決め動作の同期制御を行い、さらに液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせることにより、支持体Ｐ上の所定の位置に光硬化性インクの液滴を配するようになっている。また、この制御装置８は、液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせるのとは別に、光照射手段１２に光照射動作を行わせるようにもなっている。
描画装置は、以上のような構成となっている。
【００６４】
図７〜９は、制御装置８における画像データの処理を説明する説明図であり、図７は、制御装置８において画像データを処理する回路構成を示す概略説明図、図８は画像データ処理のフローチャート、図９は、画像データの処理例を示す説明図である。
【００６５】
本発明においては、印刷する画像の画像データを用いて、図２に示す支持体Ｐの表面に凹凸を表現するための下地層と、絵柄を表現する画像層とを描画し、図１に示すような印刷物１００を形成する。以下、各図を参照しながら、画像データの処理を説明する。
【００６６】
図７に示すように、制御装置８は、印刷する画像データおよび後述する任意の閾値を入力する入力部８１、画像データをグレースケールに変換する下地層データ生成部８３、閾値に基づいてグレースケールで表された画像データを２値化することにより下地層の画像データ（下地層データ）を生成する演算部８５、２値化された下地層データおよび画像データを用いて駆動制御信号を生成し、液滴吐出ヘッドに出力する駆動信号生成部８７、を有している。その他、各入力データおよび算出データを一時保存するメモリを有している。
【００６７】
図８に示すように、入力部８１から印刷する画像の画像データが入力されると（ステップＳ１）、下地層データ生成部８３において画像データのグレースケールが作成され、明度に関するデータが取り出される（ステップＳ２）。
【００６８】
入力された画像データが色情報を含むデータである場合には、下地層データ生成部８３では、入力された画像データそのものをグレースケールに変換することとしても良く、画像データをＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）やＣＭＹＫの単色毎に分版したデータについて、それぞれグレースケールに変換することとしても良い。
【００６９】
次に、演算部８５では、任意の閾値を境に、グレースケールに変換された画像データを２値化し、下地層の画像データを生成する（ステップＳ３）。
【００７０】
図９には、画像データを２値化した例を示す。例えば、図に示すように、データ入力部８１から木目調の画像データが入力された場合、下地層データ生成部８３にて、図９（ａ）に示すような木目画像のグレースケール画像が生成される。演算部８５では、予め入力された閾値を元に、グレースケール画像を２値化し白黒表示とする。
【００７１】
図９（ｂ）では、図９（ａ）の画像を元に、元図の色の濃い（明度が低い）箇所を黒表示、色の薄い（明度が高い）箇所を白表示として２値化している。図９（ｃ）では、図９（ｂ）とは逆に、色の濃い（明度が低い）箇所を白表示、色の薄い（明度が高い）箇所を黒表示としている。図９（ｂ）と図９（ｃ）とは、丁度白黒が反転した画像となっている。
【００７２】
ここで、図９（ｂ）（ｃ）のいずれの画像データを下地層の画像データとして採用するかは、閾値の入力の際に決定しておき、図９（ｂ）（ｃ）のいずれか一方の画像データのみを生成する。例えば、元の画像データの色の濃い箇所を凹ませた印刷物を得る場合には、元の画像データの色の濃い箇所が盛り上がった下地層を形成すべく、図９（ｂ）を下地層の画像データとして生成し、黒表示箇所に印刷を行う駆動信号を生成する。この時、閾値が異なると得られる２値化データの線幅を変化するため、これを利用して、所望の線幅の下地層データを形成することができる。
【００７３】
ＲＧＢやＣＭＹＫの単色毎に分版したデータについて、それぞれグレースケール画像に変換している場合には、演算部８５において各色のグレースケール画像をそれぞれ２値化する。凹凸を強調したい色情報があれば、該当する色情報から得られる明度データについてのみ２値化する。
【００７４】
次に、駆動信号生成部８７では、２値化した画像データを用いて液滴吐出ヘッドの駆動信号を生成し、下地層を印刷する（ステップＳ４）。上述のように、ＲＧＢやＣＭＹＫの単色毎に分版したデータについて、２値化された画像データを生成している場合、各色に基づいた複数の下地層の画像データを重ね合わせることによって、下地層の高さが場所によって変化することになるため、豊かな凹凸表現が可能となる。凹凸を強調したい色情報から得られる明度データについてのみ２値化している場合には、該当する色に対応した下地層が形成される。
【００７５】
また、閾値を複数用意しておき、複数の閾値についてステップＳ３、Ｓ４を行うことにより、線幅が高さ方向に段階的に変化した下地層を形成することができ、なめらかな凹凸表現が可能な下地層とすることもできる。
【００７６】
下地層の印刷が終了すると、駆動信号生成部８７は、画像データを用いて液滴吐出ヘッドの駆動信号を生成し、画像層を印刷する（ステップＳ５）。凹凸が表現された下地層を覆って画像層が形成されることにより、画像層の表面には下地層の凹凸が反映され、結果、表面に凹凸を有する印刷物を印刷することができる。
【００７７】
画像層の印刷が終了すると、駆動信号生成部８７は、画像層の全体を覆う白色の裏地層を形成するための駆動信号を生成し、裏地層を印刷する（ステップＳ６）。裏地層が形成されることにより、画像層の発色を助け、良好な画質の画像を表現することが可能となる。このようにして、表面に凹凸を有する印刷物を印刷することができる。
【００７８】
図１０、１１は、印刷物１００の印刷工程を示す説明図であり、図１０は工程図、図１１は印刷方法の例を説明する説明図である。以下に示す工程は、上述のフローチャートにおいてはステップＳ４，Ｓ５で示された工程に該当する。
【００７９】
まず、図１０（ａ）に示すように、紫外線硬化性インクを用い、画像層と共通する画像データから作成した下地層データを用いて、支持体Ｐに接する下地層１０１を印刷する。支持体Ｐ上に塗布された紫外線硬化性インクには、不図示の液滴吐出ヘッドに併設された光照射手段から紫外線が照射され、下地層１０１が形成される。
【００８０】
このとき、紫外線硬化性インクの塗れ広がりを防ぐため、支持体Ｐの表面に予め撥液処理を行っておくと好ましい。撥液処理のための撥液材料としては、通常知られたシラン化合物、フルオロアルキル基を有する化合物、フッ素樹脂（フッ素を含む樹脂）、及びこれらの混合物を用いることができ、支持体Ｐの表面に塗布して撥液層を形成することにより、支持体Ｐの表面に撥液性を付与することができる。
【００８１】
また、下地層１０１を形成する際、線幅の太い下地層パターンでは盛り上げを高く、線幅の細い下地層パターンでは盛り上げを低くすることにより、印刷面内の高さ分布に幅を持たせ、より立体的な印刷を行うことができる。
【００８２】
具体的には、線幅Ｌ１の太い下地層パターンを印刷する際に、まず、支持体Ｐ表面に、互いに離間した状態で下地層の一部を形成する紫外線硬化性インクＩ１を配置して硬化させ（図１１（ａ））、次いで、先に配置した紫外線硬化性インクＩ１の間に紫外線硬化性インクＩ２を配置して（図１１（ｂ））印刷を行う。このようにして下地層を形成することにより、一度に全てが繋がった状態で紫外線硬化性インクIを配置する場合（図１１（ｃ））と比べて、盛り上げを高くすることができる。
【００８３】
これは、図１１（ｃ）のように一度に全てが繋がった状態で印刷すると、硬化前のインクが自重に押されて塗れ広がりやすく、平らな印刷状態となりやすいのに対し、図１１（ａ）（ｂ）のように、分割して印刷すると、すでに硬化して高さが出ているインクＩ１に
インクＩ２が乗り上げる形となるため、高さ（下地層の厚さ）を稼ぎやすいことによる。
【００８４】
もちろん、図１１（ｃ）のように平らな印刷状態となる印刷を行うことにより、線幅の太い下地層パターンと線幅の細い下地層パターンとの高さ分布を一定にすることも可能である。
【００８５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、紫外線硬化性インクを用い、支持体Ｐの上に下地層１０１を覆う画像層１０２を印刷する。従来の印刷方法では、下地層の凹凸パターンが、画像層の絵柄を元に生成されているため、絵柄と良好に対応した凹凸パターンとなっている。
【００８６】
また、絵柄と凹凸のパターンとを合わせた印刷物とすることが困難であったが、本発明では、下地層１０１と画像層１０２との元となる画像データが共通している。そのため、互いのビットマップ座標を重ね合わせることで、容易に下地層１０１の凹凸パターンと画像層１０２の絵柄とを位置合わせすることができる。
【００８７】
次に、図１０（ｃ）に示すように、白色の紫外線硬化性インクを用い、画像層１０２を覆う裏地層１０３を印刷する。裏地層１０３を形成することにより、画像層１０２の発色が助けられ、良好な画質の画像を表現することができる。
【００８８】
また、下地層１０１の形成時に光照射量を制御し、下地層１０１を半硬化状態としておくと、半硬化状態の下地層１０１の上に画像層１０２を積層させることとなる。すると、画像層１０２の形成時における光照射時に、未反応のまま残存する下地層１０１の官能基と画像層１０２の紫外線硬化性インクの官能基とが反応し、両者の界面が強固に結合する。そのため、下地層１０１と画像層１０２とが界面で剥離し難くなり、印刷物１００の表面の耐スクラッチ性が高まるため好ましい。
【００８９】
同様の理由により、画像層１０２を半硬化状態で形成しておき、半硬化状態の画像層１０２に裏地層１０３を積層させることとすると、裏地層１０３の形成時における光照射時に、画像層１０２の官能基と裏地層１０３の紫外線硬化性インクとが反応し、両者の界面が強固に結合する。
【００９０】
このような場合、裏地層１０３形成後に、下地層１０１、画像層１０２、裏地層１０３を完全に硬化させるための光照射工程を別途設けることとしても良い。このような光照射工程では、使用する紫外線硬化性インクの完全硬化を目的とするため、波長帯域が広く照度量が多いハロゲンランプなどを光源として用いることが好ましい。
以上のようにして、本発明の画像記録方法を用い印刷物１００を形成する。
【００９１】
以上のような方法の画像記録方法によれば、画像の絵柄と画像の凹凸パターンとを良好に一致させ、高画質な印刷物１００を容易に印刷することができる。
【００９２】
また、以上のような描画装置１によれば、制御装置８において、元のデータが共通する画像データ及び下地層データに基づいて、液滴吐出ヘッド９の駆動信号を形成することとなる。元となるデータが共通するため、両データのビットマップ座標を重ね合わせ易く、容易に下地層１０１の凹凸パターンと画像層１０２の絵柄とを合わせた画像を描画できる描画装置１とすることができる。
【００９３】
なお、本実施形態においては、再現する凹凸形状の情報として明度データを用いることとしたが、これに加え、本発明の画像記録方法にて再現しようとする対象物の表面の凹凸を実測しておき、実測値を参照情報として用いることもできる。例えば、明度データからは凹んでいると判断される箇所について、実測値では凹んでいないことが明らかな場合、２値で表した当該箇所の下地層データの白黒を反転させることにより、対象物の表面凹凸を良好に再現する印刷物を形成することができる。
【００９４】
また、本実施形態においては、液滴吐出法を用いて下地層および画像層を形成したが、これに限らず、ロールスクリーン法やフレキソ印刷法などの通常知られた印刷方法を用いることができる。このような液滴吐出法以外の印刷方法を用いる場合には、下地層データを形成する場合に、閾値を元に３値以上に多値化することによって下地層データを形成することとしても良い。
【００９５】
また、本実施形態においては、制御装置８において画像データを変換し下地層の画像データを形成することとしたが、予め外部の計算機において下地層の画像データを算出しておき、当該画像データを入力して下地層を形成することとしても構わない。
【００９６】
また、本実施形態においては、光照射装置１２は、複数の液滴吐出ヘッド９を挟んで両側に配置される事としたが、各液滴吐出ヘッド９毎に設けることとしても構わない。このような構成の場合、光照射装置が、対応する液滴吐出ヘッド９が吐出する光硬化型インクの最適硬化波長を有した光を照射するようになっていると好ましい。
【００９７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１…描画装置、８…制御装置、９…液滴吐出ヘッド、１００…印刷物、１０１…下地層、１０２…画像層、１０３…裏地層、Ｉ，Ｉ１，Ｉ２…インク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像記録方法および描画装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面に凹凸を有する画像を印刷することにより、陰影や質感などをより豊かに表現する印刷技術が開発されている。このような技術を用いると、例えば、木目調の印刷物を例に取ると、表面に凹凸を形成することで、一見して平板な印刷物と分かるものではなく、より木の質感に近い表現がなされた印刷物を得ることができる。
【０００３】
このような印刷物は、従来、画像が印刷された印刷物の表面に、エンボス加工や箔押しによって凹凸を形成することにより製造されてきた。しかし、エンボス加工には、専用の金型が必要である上、エンボス加工および箔押しのいずれの方法であっても、すでに印刷された画像に対応した凹凸を設けるためには高精度の加工が必要となり、印刷された画像の絵柄と、重ねて形成する凹凸のパターンと、を一致させることが困難であった。
【０００４】
そこで近年では、印刷された画像の絵柄と、凹凸パターンと、を一致させるべく、画像を印刷する工程において凹凸も同時に形成する技術が検討されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
特許文献１では、印刷する画像の輪郭と同じ、またはより大きい輪郭を有する画像をベース画像として支持体上に形成し、該ベース画像に絵柄画像を重ねて形成することにより、支持体から絵柄全体が盛り上がった印刷物を実現している。
【０００６】
特許文献２では、支持体上に３次元形状を印刷するにあたって、まず印刷したい３次元形状のイメージ情報のうち支持体表面方向のデータ（２次元データ）を用いて画像を印刷し、次いで、残る支持体表面の法線方向（高さ方向）のデータを用いて、印刷した２次元画像上の所望箇所に透明または不透明のインクで印刷を繰り返すことにより、立体形状を印刷することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１１９２４３号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記方法には次のような問題がある。すなわち、特許文献１の方法においては、印刷する画像全体が支持体から盛り上がった印刷物となるため、画像内に凹凸形状を付与し難い。また、画像内に凹凸形状を付与する方法として、印刷時に所望領域範囲のみインク量を増やすことによって絵柄画像やベース画像の層厚を部分的に変化させるという製造方法が開示されているものの、当該所望領域範囲をどのように設定し凹凸を設けるのかという点については記載がない。
【０００９】
画像の絵柄と凹凸パターンとを一致させるためには、どのように凹凸を設ける箇所を設定し、更に、形成する凹凸パターンと絵柄画像とをどのように一致させるかという点が最も重要な技術となる。特許文献１にはこの点に記載がないため、絵柄に対応した凹凸形状を有する印刷物を得ることは困難である。
【００１０】
また、特許文献２の方法では、予め所望の２次元画像を印刷した上に、高さ方向の情報を付与することとしている。下地となる２次元画像と同じ色の不透明インクを用い、高さ方向の情報を印刷で表現しようとする場合には、積層する各層は、高さを表現すると共に、画像形成も行うこととなる。このような場合、積層する各層においては、支持体上でインクが塗れ広がることがほぼ不可避的に生じるため、複数層を積層させて高さと絵柄とを表現する場合、インクの塗れ広がりによって画像の輪郭がぼけやすく、鮮明な画質の印刷物を得にくい。
【００１１】
また、下地となる２次元画像が視認できる透明インクを用いて高さ方向の情報を表現する場合には、平らな面に印刷された画像の表面に凹凸を有する透明な層が形成されることによって、擬似的に２次元画像に凹凸が付いているように認識させるに過ぎず、画像そのものが凹凸を有し３次元的に表現された印刷物と比べて、乏しい表現しかできない。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、画像の絵柄と画像の凹凸パターンとが対応し、且つ高画質な印刷物（記録物）を容易に得る画像記録方法を提供することを目的とする。また、絵柄と凹凸パターンとが対応した画像を容易に描画可能な描画装置を提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、本発明の画像記録方法は、光透過性を有する支持体上に、支持体を介して観察する画像と、該画像に対応した凹凸形状とを記録する画像記録方法であって、前記画像の画像データに含まれる明度データに基づいて、予め定めた明度の閾値を境に多値化した下地層データを生成する工程と、前記下地層データに基づいて、前記支持体上に光透過性を有する下地層を選択的に形成する工程と、前記画像データに基づいて、前記下地層及び前記支持体の表面に接する画像層を形成する工程と、前記画像層の上に裏地層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
この方法によれば、下地層を形成するための画像データと画像層を形成するための画像データとが、共通した画像データから生成されることとなる。このような画像を重ね合わせることにより、画像層の表面には絵柄に対応した起伏が生じ、容易に下地層の凹凸パターンと画像層の絵柄とを合わせることができる。
【００１５】
また、画像には凹凸に起因した陰影が表現されるため、窪んだ部分は影となり暗い画像となっていることが多い。そのため、印刷する画像のグレースケールデータ（明度データ）に基づいて凹凸の情報を代用することで、容易に凹凸を表現するための下地層データとすることができる。
【００１６】
更に、印刷物の凹凸は下地層によって表現され、下地層を覆って画像の絵柄を表現する画像層が設けられるため、画像層が複数層に渡って積層されることがなく、従って画像の輪郭ぼけが生じにくい。加えて、裏地層を設けているので、画像層の発色を助け、良好な画質の画像を表現することができる。
【００１７】
そのため、画像の絵柄と画像の凹凸パターンとを対応させ、高画質な印刷物を容易に印刷することができる。
【００１８】
本発明においては、前記画像データは、複数の色情報を含み、前記複数の色情報毎に含まれる明度データの少なくとも１つに基づいて、前記下地層データを生成することが望ましい。
この方法によれば、凹凸を強調したい色成分に基づいて下地層を形成することができるため、豊かな凹凸表現が可能となる。
【００１９】
本発明においては、前記複数の色情報毎に含まれる明度データ毎に、前記下地層データを生成し、前記下地層を形成する工程では、複数の前記下地層データに基づいて下地層を形成することが望ましい。
この方法によれば、各色の画像データについて、多値化された下地層の画像データを生成するため、各色に基づいた複数の下地層の画像データを重ね合わせることによって、下地層の高さが場所によって変化することになり、より豊かな凹凸表現が可能となる。
【００２０】
本発明においては、前記下地層データを生成する工程に先だって、前記画像の元となる対象物の表面凹凸を実測する工程を有し、前記下地層データを生成する工程では、前記表面凹凸の実測値を用いて前記下地層データを補正することが望ましい。
この方法によれば、画像の絵柄の濃淡と実際の凹凸形状とを整合させ、より質感の高い凹凸表現が可能となる。例えば、例えば画像としては暗く濃い色で表されているものの、実際には窪んでいないような、実際の凹凸形状に起因した陰影と、印刷画像として再現しようとする対象物の柄の濃淡と、が整合していない場合に、実測値を参照して実際の凹凸形状に整合させることが可能となる。
【００２１】
本発明においては、前記下地層を形成する工程では、前記支持体上に光硬化型インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクを硬化させることにより、前記下地層を形成することが望ましい。
この方法によれば、形成される下地層データに基づいて起伏を有する下地層を容易に形成することが可能となる。
【００２２】
本発明においては、前記下地層を形成する工程に先だって、前記支持体の表面を前記光硬化型インクに対して撥液化する撥液工程を有することが望ましい。
この方法によれば、下地層を形成する光硬化型インクが塗れ広がってしまうことに起因する解像度低下を抑制し、良好に凹凸表現がなされた下地層を形成することができる。
【００２３】
本発明においては、前記画像層を形成する工程では、前記下地層および前記支持体の上に光硬化型インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクを硬化させることにより、前記画像層を形成することが望ましい。
この方法によれば、インクを配した直後に光照射を行うことによって速やかに硬化させることができるため、インクの濡れ拡がりを防止することができ、起伏を有する下地層の上であっても良好に画像層の形成を行うことができる。
【００２４】
本発明においては、前記下地層を形成する工程において、光硬化性インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクの一部を硬化させ、前記画像層を形成する工程では、一部を硬化させた光硬化性インクによって形成された前記下地層の上に、前記光硬化型インクを塗布し、光照射を行って、前記下地層および前記画像層を形成する前記光硬化型インクを併せて硬化させることが望ましい。
【００２５】
ここで「一部を硬化」とは、光硬化性インクが、塗布された初期状態から一部は重合が進行しているものの、重合度が１００％に達しておらず、モノマーやオリゴマーの官能基が残存している状態を指す。半硬化状態のインクは、粘度が上昇しているために、配置した箇所から塗れ広がることなく、また他のインクを重ねた場合に混ざり合って混色することはない。
【００２６】
この方法によれば、半硬化状態として形成した下地層の上に画像層を積層させて硬化させることにより、未反応のまま残存する下地層の官能基と画像層の光硬化性インクとが反応し、両者の界面が強固に結合する。そのため、下地層と画像層とが界面で剥離し難くなり、形成される印刷物の表面の耐スクラッチ性を高めることができる。
【００２７】
本発明においては、前記光硬化性インクの塗布を、液滴吐出法を用いて行うことが望ましい。
この方法によれば、微細な起伏を有する下地層や画像層を容易に形成することができる。また、下地層および画像層の両方を液滴吐出法で形成する場合、下地層を形成するための下地層データと画像層を形成するための画像データとのビットマップ座標を重ね合わせることで、容易に下地層の凹凸パターンと画像層の絵柄とを位置合わせすることができる。
【００２８】
また、本発明の描画装置は、支持体上にインクを吐出し、前記支持体上に選択的に設けられた下地層と、該下地層を覆って設けられた画像層と、を有する画像を描画する描画装置であって、前記インクを吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに駆動信号を供給する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記画像の画像データに含まれる明度データに基づき、予め定めた明度の閾値を境に多値化して下地層データを生成し、該下地層データと前記画像データとの各々に基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする。
この構成によれば、制御装置において、元のデータが共通する画像データ及び下地層データに基づいて、液滴吐出ヘッドの駆動信号を形成することとなる。元となるデータが共通するため、ビットマップ座標を重ね合わせ易く、容易に下地層の凹凸パターンと画像層の絵柄とを合わせた画像を描画できる描画装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の画像記録方法にて印刷する印刷物の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の描画装置の概略構成図である。
【図３】キャリッジの概略構成を示す側面図である。
【図４】キャリッジの概略構成を示す底面図である。
【図５】液滴吐出ヘッドの概略構成図である。
【図６】光照射手段の説明図である。
【図７】画像データを処理する回路構成を示す概略説明図である。
【図８】画像データ処理のフローチャートである。
【図９】画像データの処理例を示す説明図である。
【図１０】本発明の画像記録方法による印刷物の印刷工程を示す工程図である。
【図１１】印刷方法の例を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図１〜図１１を参照しながら、本発明の実施形態に係る画像記録方法および描画装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００３１】
図１は、本発明の画像記録方法にて形成される印刷物１００の一例を示す斜視図である。印刷物１００は、支持体Ｐの表面に絵柄が印刷されている。ここでは、例として木目調の絵柄が印刷された印刷物１００を示す。詳しくは、光透過性を有する支持体Ｐの表面に凹凸を形成する下地層１０１が設けられ、下地層１０１を覆って支持体Ｐの表面全面に木目調の絵柄を表示する画像層１０２が形成されており、更に画像層１０２を覆って裏地層１０３が形成されている。
【００３２】
支持体Ｐは、例えば光透過性を有する樹脂材料を形成材料とし、可撓性を有するフィルムを用いることができる。形成材料としては、例えばＰＣ（ポリカーボネート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）など、通常知られた材料を例示することができる。
【００３３】
下地層１０１は、印刷物１００の表面の凹凸を表現している層であり、支持体Ｐの表面のうち、所定の箇所に選択的に配置されている。下地層１０１の形成材料は、透明な光硬化性インクを用いる。光硬化性インクとしては、紫外線硬化性インクを好適に用いることができる。例えば、通常知られたウレタン系のモノマー、オリゴマーと、紫外線に反応する重合開始剤とを混合した組成物を、透明な紫外線硬化性インクとして用いることができる。
【００３４】
画像層１０２は、印刷物１００の絵柄を表現している層であり、下地層１０１の上面や側面を覆って、支持体Ｐの表面全面に形成されている。画像層１０２の形成材料は、上述の透明な光硬化性インク（ベースインク）に、例えばＣ（シアン）Ｍ（マゼンダ）Ｙ（イエロー）Ｋ（黒）の顔料を混合した組成物を用いることができる。下地層１０１と画像層１０２とのベースインクには、同種のモノマーやオリゴマーを含む物を用いると、下地層１０１と画像層１０２との界面の密着性が高くなり好ましい。同じベースインクを用いることとすると簡便である。
【００３５】
このようなインクが有色透明である場合、または有色不透明であっても画像層１０２が薄く、画像層を介して裏が透けて見えるような場合、画像層１０２に描かれた画像の視認性を高めるため、不透明な裏地層１０３を設けることが好ましい。裏地層１０３が白色に着色している場合、画像層１０２の発色を助け、良好な画質の画像を表現することができる。裏地層１０３は、例えば白色の光硬化性インクを塗布して設けられている。白色インクは、例えば上述のベースインクに、白色顔料を混合したものを用いることができる。
【００３６】
このような印刷物１００は、支持体Ｐを介して画像層１０２に描かれた画像を観察する構成となっている。印刷物１００においては、支持体Ｐの視認側表面から、画像が描かれた画像層１０２までの距離が、透明な下地層１０１によって形成されている凹凸に応じて異なっており、画像層１０２に描かれた画像が立体的に表現されている。ここでは、画像層１０２に描かれた木目模様のうち、濃い色で描かれた木目部分に対応する箇所が凹部として表現されており、薄い色で描かれた部分が凸部として表現されている。
【００３７】
図２は、本発明の描画装置の概略構成図である。描画装置１は、支持体Ｐ上に光硬化型インクを吐出し、吐出した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクを硬化させ、支持体Ｐ上に文字・数字や各種の絵柄などを描画するものである。
【００３８】
この描画装置１は、支持体Ｐを載置する基台２と、基台２上の支持体Ｐを図２中のＸ方向（第１方向）に搬送する搬送装置３と、光硬化型インクを吐出する液滴吐出ヘッド（図示せず）と、該液滴吐出ヘッドを複数備えてなるキャリッジ４と、このキャリッジ４を、Ｘ方向と直交するＹ方向（第２方向）に移動させる送り装置５と、を具備して構成されている。なお、本実施形態では、搬送装置３及び送り装置５により、支持体Ｐとキャリッジ４とを、第１方向（Ｘ方向）及び該第１方向に直交する第２方向（Ｙ方向）にそれぞれ相対移動させる移動装置が構成されている。
【００３９】
搬送装置３は、基台２上に設けられたワークステージ６及びステージ移動装置７を備えて構成されたものである。ワークステージ６は、ステージ移動装置７によって基台２上をＸ方向に移動可能に設けられたもので、製造工程において描画装置１の上流側に配置された搬送装置（図示せず）から搬送される支持体Ｐを、例えば真空吸着機構によってＸＹ平面上に保持するものである。ステージ移動装置７は、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたもので、制御装置８から入力される、ワークステージ６のＸ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ワークステージ６をＸ方向に移動させるよう構成されたものである。
【００４０】
図３，４は、キャリッジ４の説明図であり、図３は側断面図、図４は底面図である。図に示すように、キャリッジ４は、送り装置５に移動可能に取り付けられた矩形板状のもので、底面４ａ側に複数（本実施形態では４つ）の液滴吐出ヘッド９を、Ｙ方向（第２方向）に沿って配列させた状態で保持したものである。
【００４１】
これら複数の液滴吐出ヘッド９（９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ、９Ｗ）は、後述するように多数（複数）のノズルを備えたもので、制御装置８から入力される描画データや駆動制御信号に基づいて、光硬化型インクの液滴を吐出するものである。また、これら液滴吐出ヘッド９（９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ、９Ｗ）は、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｋ（黒）に対応した光硬化型インク、および白色（Ｗ）の光硬化型インクをそれぞれ吐出するものであり、それぞれの液滴吐出ヘッド９には、図２に示すようにキャリッジ４を介してチューブ（配管）１０が連結されている。
【００４２】
Ｙ（イエロー）に対応する液滴吐出ヘッド９Ｙには、チューブ１０を介してＹ（イエロー）用の光硬化型インクを充填・貯蔵した第１タンク１１Ｙが接続されており、これによって液滴吐出ヘッド９Ｙには、この第１タンク１１ＹからＹ（イエロー）用の光硬化型インクが供給されるようになっている。
【００４３】
同様に、Ｃ（シアン）に対応する液滴吐出ヘッド９ＣにはＣ（シアン）用の光硬化型インクを充填した第２タンク１１Ｃ、Ｍ（マゼンタ）に対応する液滴吐出ヘッド９ＭにはＭ（マゼンタ）用の光硬化型インクを充填した第３タンク１１Ｍ、Ｋ（黒）に対応する液滴吐出ヘッド９ＫにはＫ（黒）用の光硬化型インクを充填した第４タンク１１Ｋ、Ｗ（白）に対応する液滴吐出ヘッド９ＷにはＷ（白）用の光硬化型インクを充填した第５タンク１１Ｗ、がそれぞれ接続されている。このような構成によって各液滴吐出ヘッド９には、対応する光硬化型インクが供給されるようになっている。
【００４４】
これら液滴吐出ヘッド９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ、９Ｗ、チューブ（配管）１０、タンク１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋ、１１Ｗには、各色（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ、Ｗ）の系それぞれに、ヒーター等の加熱手段（図示せず）が設けられている。すなわち、それぞれの色の系では、液滴吐出ヘッド９、チューブ１０、タンク１１のうちの少なくとも一つに、光硬化型インクの粘度を低下させてその流動性を高める加熱手段が設けられており、これによって光硬化型インクは、液滴吐出ヘッド９からの吐出性が良好になるように調整されている。
【００４５】
ここで、光硬化性インクは、例えば紫外線硬化型のインクなど、所定波長の光を受けて硬化するタイプのもので、モノマーと光重合開始剤と各色に対応する顔料とを含有し、さらに必要に応じて、界面活性剤や熱ラジカル重合禁止剤などの各種添加剤が配合されたものである。なお、このような光硬化性インクは、通常はその成分（配合）等によって吸収する光（紫外線）の波長域等が異なることから、硬化する波長の最適値、すなわち最適硬化波長も、インク毎に異なっている。
【００４６】
図５は、液滴吐出ヘッド９の概略構成図である。図５（ａ）は液滴吐出ヘッド９をワークステージ６側から見た平面図、図５（ｂ）は液滴吐出ヘッド９の部分斜視図、図５（ｃ）は液滴吐出ヘッド９の１ノズル分の部分断面図である。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド９は、複数（例えば１８０個）のノズルＮをＹ方向（第２方向）と交差する方向、本実施形態ではＸ方向（第１方向）に配列しており、これら複数のノズルＮによってノズル列ＮＡを形成している。なお、図では１列分のノズルを示したが、液滴吐出ヘッド９に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能であり、例えばＸ方向に配列したノズル列ＮＡをＹ方向に複数列設けてもよい。
【００４８】
また、図５（ｂ）に示すように、チューブ１０と連結される材料供給孔２０ａが設けられた振動板２０と、ノズルＮが設けられたノズルプレート２１と、振動板２０とノズルプレート２１との間に設けられたリザーバー（液溜まり）２２と、複数の隔壁２３と、複数のキャビティー（液室）２４とを備えて構成されている。ノズルプレート２１の表面（底面）は、複数のノズルＮを形成したノズル面２１ａとなっている。振動板２０上には、各ノズルＮに対応して圧電素子（駆動素子）ＰＺが配置されている。圧電素子ＰＺは、例えばピエゾ素子からなっている。
【００４９】
リザーバー２２には、材料供給孔２０ａを介して供給される光硬化型インクが充填されるようになっている。キャビティー２４は、振動板２０と、ノズルプレート２１と、１対の隔壁２３とによって囲まれるようにして形成されおり、各ノズルＮに対して１対１に対応して設けられている。また、各キャビティー２４には、一対の隔壁２３の間に設けられた供給口２４ａを介して、リザーバー２２から光硬化型インクが導入されるようになっている。
【００５０】
また、図５（ｃ）に示すように、圧電素子ＰＺは、圧電材料２５を一対の電極２６で挟持したもので、一対の電極２６に駆動信号が印加されることにより、圧電材料２５が収縮するように構成されたものである。したがって、このような圧電素子ＰＺが配置されている振動板２０は、圧電素子ＰＺと一体になって同時に外側（キャビティー２４の反対側）へ撓曲するようになっており、これによってキャビティー２４の容積が増大するようになっている。
【００５１】
よって、キャビティー２４内に増大した容積分に相当する光硬化型インクが、液溜まり２２から供給口２４ａを介して流入する。また、このような状態から圧電素子ＰＺへの駆動信号の印加が停止すると、圧電素子ＰＺと振動板２０とは共に元の形状に戻り、キャビティー２４も元の容積に戻る。これにより、キャビティー２４内の光硬化型インクの圧力が上昇し、ノズルＮから支持体Ｐに向けて光硬化型インクの液滴Ｌが吐出されるようになっている。
【００５２】
なお、このような構成からなる液滴吐出ヘッド９は、そのノズルプレート２１の底面、すなわちノズルＮの形成面（ノズル面）ＮＳが、図３に示すようにキャリッジ４の底面４ａより下側となるように、該底面４ａから突出して配置されている。
【００５３】
また、キャリッジ４には、図３、図４に示すように、配列する複数（図では５つ）の液滴吐出ヘッド９を挟んで両側に光照射手段１２が隣り合って配置されている。すなわち、光照射手段１２は、Ｙ方向に配列された液滴吐出ヘッド９の配列方向に沿って、その両側にそれぞれ配置されている。
【００５４】
これら光照射手段１２は、光硬化型インクを硬化させるためのもので、本実施形態では多数のＬＥＤ（発光ダイオード）からなっている。ただし、本発明では、光照射手段１２は、光硬化型インクの重合を促進する波長の光を射出可能であればＬＥＤに限定されることなく、これ以外にも例えばレーザーダイオード（ＬＤ）や、さらには水銀灯ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ等を光照射手段１２として用いることができる。例えば、光硬化型インクとして紫外線硬化型のインクを用いる場合には、紫外線を射出する各種光源を用いることができる。
【００５５】
本実施形態のＬＥＤからなる光照射手段１２は、照射する光が、液滴吐出ヘッド９が吐出する光硬化型インクの、最適硬化波長を含む波長帯域を有する光となっている。つまり、前述したように各光硬化性インクは、その成分（配合）等によって最適硬化波長が異なることが想定されるが、上述のような光を照射することにより、各光硬化型インクの最適硬化波長を有した光を照射するようになっている。
【００５６】
図６は、光照射手段１２の説明図である。光照射手段１２にあっては、例えば図６（ａ）に示すような市販のＬＥＤを光源１３ａが用いられるが、図６（ｂ）に示すように、素子胴体側面を長方形や正方形などの多角形に加工した光源１３ｂがより好適に用いられる。すなわち、この光源１３ｂは、図６（ｃ）に示すように縦横に整列させられて、矩形状の大きな一つの光照射源（光照射手段１２）としてキャリッジ４に取り付けられ、用いられる。その際、各光源１３ｂが図６（ｂ）に示したように平面視長方形または正方形などに形成されていることにより、これを縦横に整列させた際に高密度で配置されるようになっている。したがって、形成した光照射源（光照射手段１２）は、その光量が十分に多くなっている。
【００５７】
また、光照射手段１２は、図６（ｃ）に示したように、対応する液滴吐出ヘッド９のノズル列ＮＡの長さに対応して、これとほぼ同じ長さとなるように光源１３ｂを配列して形成されている。そして、これら光源１３ｂは、隣り合う一対の光源１３ｂ間１５が、複数のノズルＮの、隣り合う一対のノズルＮ間１６に対応するようにして、配置されている。このような構成によって光照射手段１２は、ノズルＮから吐出された光硬化型インクに対して、光源１３ｂからの光を確実に照射できるようになっている。すなわち、光源１３ｂ間１５と対応する位置にノズルＮがある場合に、このノズルＮから吐出されたインクに対して光源１３ｂからの光が十分に照射されない、といった不都合が回避されている。
【００５８】
なお、図６（ｃ）では、ノズルＮと光源１３ｂとが１：１で配置されているように記載しているが、実際にはノズルＮは光源１３ｂに比べて格段に小さく、したがって複数のノズルに対して１つの光源１３ｂが対応するようになっている。その場合にも、前述したように、隣り合う一対の光源１３ｂ間１５が、隣り合う一対のノズルＮ間１６に対応するように構成される。
【００５９】
また、図６（ｃ）では、ノズル列ＮＡに沿う光源１３ｂの列を２列形成しているが、１列でもよく、３列以上でもよいのはもちろんである。さらに、図６（ｃ）では光照射手段１２を単一の光源群として示したが、例えば図４に示したように、複数の光源群によって一つの光照射手段１２を構成するようにしてもよい。
【００６０】
そして、このような光源１３ｂからなる光照射手段１２は、図６（ｂ）に示した光源１３ｂの発光面１４が、図３に示したようにキャリッジ４の底面４ａとほぼ面一になるようにキャリッジ４に取り付けられている。これにより、光照射手段１２はその発光面が、対応する液滴吐出ヘッド９のノズル面より高い位置となっている。したがって、液滴吐出ヘッド９では、光照射手段１２から照射された光がノズルＮに照射され、ノズルＮ内のインクが硬化させられてノズル詰まりを生じる、といった不都合が確実に防止されている。
【００６１】
また、キャリッジ４には、光照射手段１２の近傍に、冷却手段（図示せず）が設けられている。冷却手段は、冷却水を循環させる方式のものや、ペルティエ素子（ペルチェ素子）からなるものなど、公知のものが用いられる。このような冷却手段が光照射手段１２の近傍に配置されることにより、ＬＥＤからなる光源１３ｂ（１３ａ）が自身や周辺の熱によって劣化し、寿命が低下するといったことが抑制され、光照射手段１２の長寿命化が図られる。
【００６２】
図２に戻って、キャリッジ４を移動させる送り装置５は、例えば基台２を跨ぐ橋梁構造をしたもので、Ｙ方向（第２方向）及びＸＹ平面に直交するＺ方向（第３方向）に対して、ボールネジまたはリニアガイド等の軸受け機構を備えたものである。このような構成のもとに送り装置５は、制御装置８から入力される、キャリッジ４のＹ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ方向（第２方向）に移動させるとともに、Ｚ方向（第３方向）にも移動させるようになっている。
【００６３】
制御装置８は、ステージ移動装置７にステージ位置制御信号を出力し、送り装置５にキャリッジ位置制御信号を出力し、さらには液滴吐出ヘッド９の駆動回路基板（図示せず）に描画データ及び駆動制御信号を出力するものである。これによって制御装置８は、支持体Ｐとキャリッジ４とを相対移動させるべく、ワークステージ６の移動による支持体Ｐの位置決め動作、及びキャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド９の位置決め動作の同期制御を行い、さらに液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせることにより、支持体Ｐ上の所定の位置に光硬化性インクの液滴を配するようになっている。また、この制御装置８は、液滴吐出ヘッド９に液滴吐出動作を行わせるのとは別に、光照射手段１２に光照射動作を行わせるようにもなっている。
描画装置は、以上のような構成となっている。
【００６４】
図７〜９は、制御装置８における画像データの処理を説明する説明図であり、図７は、制御装置８において画像データを処理する回路構成を示す概略説明図、図８は画像データ処理のフローチャート、図９は、画像データの処理例を示す説明図である。
【００６５】
本発明においては、印刷する画像の画像データを用いて、図２に示す支持体Ｐの表面に凹凸を表現するための下地層と、絵柄を表現する画像層とを描画し、図１に示すような印刷物１００を形成する。以下、各図を参照しながら、画像データの処理を説明する。
【００６６】
図７に示すように、制御装置８は、印刷する画像データおよび後述する任意の閾値を入力する入力部８１、画像データをグレースケールに変換する下地層データ生成部８３、閾値に基づいてグレースケールで表された画像データを２値化することにより下地層の画像データ（下地層データ）を生成する演算部８５、２値化された下地層データおよび画像データを用いて駆動制御信号を生成し、液滴吐出ヘッドに出力する駆動信号生成部８７、を有している。その他、各入力データおよび算出データを一時保存するメモリを有している。
【００６７】
図８に示すように、入力部８１から印刷する画像の画像データが入力されると（ステップＳ１）、下地層データ生成部８３において画像データのグレースケールが作成され、明度に関するデータが取り出される（ステップＳ２）。
【００６８】
入力された画像データが色情報を含むデータである場合には、下地層データ生成部８３では、入力された画像データそのものをグレースケールに変換することとしても良く、画像データをＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）やＣＭＹＫの単色毎に分版したデータについて、それぞれグレースケールに変換することとしても良い。
【００６９】
次に、演算部８５では、任意の閾値を境に、グレースケールに変換された画像データを２値化し、下地層の画像データを生成する（ステップＳ３）。
【００７０】
図９には、画像データを２値化した例を示す。例えば、図に示すように、データ入力部８１から木目調の画像データが入力された場合、下地層データ生成部８３にて、図９（ａ）に示すような木目画像のグレースケール画像が生成される。演算部８５では、予め入力された閾値を元に、グレースケール画像を２値化し白黒表示とする。
【００７１】
図９（ｂ）では、図９（ａ）の画像を元に、元図の色の濃い（明度が低い）箇所を黒表示、色の薄い（明度が高い）箇所を白表示として２値化している。図９（ｃ）では、図９（ｂ）とは逆に、色の濃い（明度が低い）箇所を白表示、色の薄い（明度が高い）箇所を黒表示としている。図９（ｂ）と図９（ｃ）とは、丁度白黒が反転した画像となっている。
【００７２】
ここで、図９（ｂ）（ｃ）のいずれの画像データを下地層の画像データとして採用するかは、閾値の入力の際に決定しておき、図９（ｂ）（ｃ）のいずれか一方の画像データのみを生成する。例えば、元の画像データの色の濃い箇所を凹ませた印刷物を得る場合には、元の画像データの色の濃い箇所が盛り上がった下地層を形成すべく、図９（ｂ）を下地層の画像データとして生成し、黒表示箇所に印刷を行う駆動信号を生成する。この時、閾値が異なると得られる２値化データの線幅を変化するため、これを利用して、所望の線幅の下地層データを形成することができる。
【００７３】
ＲＧＢやＣＭＹＫの単色毎に分版したデータについて、それぞれグレースケール画像に変換している場合には、演算部８５において各色のグレースケール画像をそれぞれ２値化する。凹凸を強調したい色情報があれば、該当する色情報から得られる明度データについてのみ２値化する。
【００７４】
次に、駆動信号生成部８７では、２値化した画像データを用いて液滴吐出ヘッドの駆動信号を生成し、下地層を印刷する（ステップＳ４）。上述のように、ＲＧＢやＣＭＹＫの単色毎に分版したデータについて、２値化された画像データを生成している場合、各色に基づいた複数の下地層の画像データを重ね合わせることによって、下地層の高さが場所によって変化することになるため、豊かな凹凸表現が可能となる。凹凸を強調したい色情報から得られる明度データについてのみ２値化している場合には、該当する色に対応した下地層が形成される。
【００７５】
また、閾値を複数用意しておき、複数の閾値についてステップＳ３、Ｓ４を行うことにより、線幅が高さ方向に段階的に変化した下地層を形成することができ、なめらかな凹凸表現が可能な下地層とすることもできる。
【００７６】
下地層の印刷が終了すると、駆動信号生成部８７は、画像データを用いて液滴吐出ヘッドの駆動信号を生成し、画像層を印刷する（ステップＳ５）。凹凸が表現された下地層を覆って画像層が形成されることにより、画像層の表面には下地層の凹凸が反映され、結果、表面に凹凸を有する印刷物を印刷することができる。
【００７７】
画像層の印刷が終了すると、駆動信号生成部８７は、画像層の全体を覆う白色の裏地層を形成するための駆動信号を生成し、裏地層を印刷する（ステップＳ６）。裏地層が形成されることにより、画像層の発色を助け、良好な画質の画像を表現することが可能となる。このようにして、表面に凹凸を有する印刷物を印刷することができる。
【００７８】
図１０、１１は、印刷物１００の印刷工程を示す説明図であり、図１０は工程図、図１１は印刷方法の例を説明する説明図である。以下に示す工程は、上述のフローチャートにおいてはステップＳ４，Ｓ５で示された工程に該当する。
【００７９】
まず、図１０（ａ）に示すように、紫外線硬化性インクを用い、画像層と共通する画像データから作成した下地層データを用いて、支持体Ｐに接する下地層１０１を印刷する。支持体Ｐ上に塗布された紫外線硬化性インクには、不図示の液滴吐出ヘッドに併設された光照射手段から紫外線が照射され、下地層１０１が形成される。
【００８０】
このとき、紫外線硬化性インクの塗れ広がりを防ぐため、支持体Ｐの表面に予め撥液処理を行っておくと好ましい。撥液処理のための撥液材料としては、通常知られたシラン化合物、フルオロアルキル基を有する化合物、フッ素樹脂（フッ素を含む樹脂）、及びこれらの混合物を用いることができ、支持体Ｐの表面に塗布して撥液層を形成することにより、支持体Ｐの表面に撥液性を付与することができる。
【００８１】
また、下地層１０１を形成する際、線幅の太い下地層パターンでは盛り上げを高く、線幅の細い下地層パターンでは盛り上げを低くすることにより、印刷面内の高さ分布に幅を持たせ、より立体的な印刷を行うことができる。
【００８２】
具体的には、線幅Ｌ１の太い下地層パターンを印刷する際に、まず、支持体Ｐ表面に、互いに離間した状態で下地層の一部を形成する紫外線硬化性インクＩ１を配置して硬化させ（図１１（ａ））、次いで、先に配置した紫外線硬化性インクＩ１の間に紫外線硬化性インクＩ２を配置して（図１１（ｂ））印刷を行う。このようにして下地層を形成することにより、一度に全てが繋がった状態で紫外線硬化性インクIを配置する場合（図１１（ｃ））と比べて、盛り上げを高くすることができる。
【００８３】
これは、図１１（ｃ）のように一度に全てが繋がった状態で印刷すると、硬化前のインクが自重に押されて塗れ広がりやすく、平らな印刷状態となりやすいのに対し、図１１（ａ）（ｂ）のように、分割して印刷すると、すでに硬化して高さが出ているインクＩ１に
インクＩ２が乗り上げる形となるため、高さ（下地層の厚さ）を稼ぎやすいことによる。
【００８４】
もちろん、図１１（ｃ）のように平らな印刷状態となる印刷を行うことにより、線幅の太い下地層パターンと線幅の細い下地層パターンとの高さ分布を一定にすることも可能である。
【００８５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、紫外線硬化性インクを用い、支持体Ｐの上に下地層１０１を覆う画像層１０２を印刷する。従来の印刷方法では、下地層の凹凸パターンが、画像層の絵柄を元に生成されているため、絵柄と良好に対応した凹凸パターンとなっている。
【００８６】
また、絵柄と凹凸のパターンとを合わせた印刷物とすることが困難であったが、本発明では、下地層１０１と画像層１０２との元となる画像データが共通している。そのため、互いのビットマップ座標を重ね合わせることで、容易に下地層１０１の凹凸パターンと画像層１０２の絵柄とを位置合わせすることができる。
【００８７】
次に、図１０（ｃ）に示すように、白色の紫外線硬化性インクを用い、画像層１０２を覆う裏地層１０３を印刷する。裏地層１０３を形成することにより、画像層１０２の発色が助けられ、良好な画質の画像を表現することができる。
【００８８】
また、下地層１０１の形成時に光照射量を制御し、下地層１０１を半硬化状態としておくと、半硬化状態の下地層１０１の上に画像層１０２を積層させることとなる。すると、画像層１０２の形成時における光照射時に、未反応のまま残存する下地層１０１の官能基と画像層１０２の紫外線硬化性インクの官能基とが反応し、両者の界面が強固に結合する。そのため、下地層１０１と画像層１０２とが界面で剥離し難くなり、印刷物１００の表面の耐スクラッチ性が高まるため好ましい。
【００８９】
同様の理由により、画像層１０２を半硬化状態で形成しておき、半硬化状態の画像層１０２に裏地層１０３を積層させることとすると、裏地層１０３の形成時における光照射時に、画像層１０２の官能基と裏地層１０３の紫外線硬化性インクとが反応し、両者の界面が強固に結合する。
【００９０】
このような場合、裏地層１０３形成後に、下地層１０１、画像層１０２、裏地層１０３を完全に硬化させるための光照射工程を別途設けることとしても良い。このような光照射工程では、使用する紫外線硬化性インクの完全硬化を目的とするため、波長帯域が広く照度量が多いハロゲンランプなどを光源として用いることが好ましい。
以上のようにして、本発明の画像記録方法を用い印刷物１００を形成する。
【００９１】
以上のような方法の画像記録方法によれば、画像の絵柄と画像の凹凸パターンとを良好に一致させ、高画質な印刷物１００を容易に印刷することができる。
【００９２】
また、以上のような描画装置１によれば、制御装置８において、元のデータが共通する画像データ及び下地層データに基づいて、液滴吐出ヘッド９の駆動信号を形成することとなる。元となるデータが共通するため、両データのビットマップ座標を重ね合わせ易く、容易に下地層１０１の凹凸パターンと画像層１０２の絵柄とを合わせた画像を描画できる描画装置１とすることができる。
【００９３】
なお、本実施形態においては、再現する凹凸形状の情報として明度データを用いることとしたが、これに加え、本発明の画像記録方法にて再現しようとする対象物の表面の凹凸を実測しておき、実測値を参照情報として用いることもできる。例えば、明度データからは凹んでいると判断される箇所について、実測値では凹んでいないことが明らかな場合、２値で表した当該箇所の下地層データの白黒を反転させることにより、対象物の表面凹凸を良好に再現する印刷物を形成することができる。
【００９４】
また、本実施形態においては、液滴吐出法を用いて下地層および画像層を形成したが、これに限らず、ロールスクリーン法やフレキソ印刷法などの通常知られた印刷方法を用いることができる。このような液滴吐出法以外の印刷方法を用いる場合には、下地層データを形成する場合に、閾値を元に３値以上に多値化することによって下地層データを形成することとしても良い。
【００９５】
また、本実施形態においては、制御装置８において画像データを変換し下地層の画像データを形成することとしたが、予め外部の計算機において下地層の画像データを算出しておき、当該画像データを入力して下地層を形成することとしても構わない。
【００９６】
また、本実施形態においては、光照射装置１２は、複数の液滴吐出ヘッド９を挟んで両側に配置される事としたが、各液滴吐出ヘッド９毎に設けることとしても構わない。このような構成の場合、光照射装置が、対応する液滴吐出ヘッド９が吐出する光硬化型インクの最適硬化波長を有した光を照射するようになっていると好ましい。
【００９７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１…描画装置、８…制御装置、９…液滴吐出ヘッド、１００…印刷物、１０１…下地層、１０２…画像層、１０３…裏地層、Ｉ，Ｉ１，Ｉ２…インク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する支持体上に、該支持体を介して観察する画像と、該画像に対応した凹凸形状とを記録する画像記録方法であって、
前記画像の画像データに含まれる明度データに基づいて、予め定めた明度の閾値を境に多値化した下地層データを生成する工程と、
前記下地層データに基づいて、前記支持体上に光透過性を有する下地層を選択的に形成する工程と、
前記画像データに基づいて、前記下地層及び前記支持体の表面に接する画像層を形成する工程と、
前記画像層の上に裏地層を形成する工程と、を有することを特徴とする画像記録方法。
【請求項２】
前記画像データは、複数の色情報を含み、
前記複数の色情報毎に含まれる明度データの少なくとも１つに基づいて、前記下地層データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像記録方法。
【請求項３】
前記複数の色情報毎に含まれる明度データ毎に、前記下地層データを生成し、
前記下地層を形成する工程では、複数の前記下地層データに基づいて下地層を形成することを特徴とする請求項２に記載の画像記録方法。
【請求項４】
前記下地層データを生成する工程に先だって、前記画像の元となる対象物の表面凹凸を実測する工程を有し、
前記下地層データを生成する工程では、前記表面凹凸の実測値を用いて前記下地層データを補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像記録方法。
【請求項５】
前記下地層を形成する工程では、前記支持体上に光硬化型インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクを硬化させることにより、前記下地層を形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像記録方法。
【請求項６】
前記下地層を形成する工程に先だって、前記支持体の表面を前記光硬化型インクに対して撥液化する撥液工程を有することを特徴とする請求項５に記載の画像記録方法。
【請求項７】
前記画像層を形成する工程では、前記下地層および前記支持体の上に光硬化型インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクを硬化させることにより、前記画像層を形成することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像記録方法。
【請求項８】
前記下地層を形成する工程において、光硬化性インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクの一部を硬化させ、
前記画像層を形成する工程では、一部を硬化させた光硬化性インクによって形成された前記下地層の上に、前記光硬化型インクを塗布し、
光照射を行って、前記下地層および前記画像層を形成する前記光硬化型インクを併せて硬化させることを特徴とする請求項７に記載の画像記録方法。
【請求項９】
前記光硬化性インクの塗布を、液滴吐出法を用いて行うことを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の画像記録方法。
【請求項１０】
支持体上にインクを吐出し、前記支持体上に選択的に設けられた下地層と、該下地層を覆って設けられた画像層と、を有する画像を描画する描画装置であって、
前記インクを吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに駆動信号を供給する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記画像の画像データに含まれる明度データに基づき、予め定めた明度の閾値を境に多値化して下地層データを生成し、該下地層データと前記画像データとの各々に基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする描画装置。
【請求項１】
光透過性を有する支持体上に、該支持体を介して観察する画像と、該画像に対応した凹凸形状とを記録する画像記録方法であって、
前記画像の画像データに含まれる明度データに基づいて、予め定めた明度の閾値を境に多値化した下地層データを生成する工程と、
前記下地層データに基づいて、前記支持体上に光透過性を有する下地層を選択的に形成する工程と、
前記画像データに基づいて、前記下地層及び前記支持体の表面に接する画像層を形成する工程と、
前記画像層の上に裏地層を形成する工程と、を有することを特徴とする画像記録方法。
【請求項２】
前記画像データは、複数の色情報を含み、
前記複数の色情報毎に含まれる明度データの少なくとも１つに基づいて、前記下地層データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像記録方法。
【請求項３】
前記複数の色情報毎に含まれる明度データ毎に、前記下地層データを生成し、
前記下地層を形成する工程では、複数の前記下地層データに基づいて下地層を形成することを特徴とする請求項２に記載の画像記録方法。
【請求項４】
前記下地層データを生成する工程に先だって、前記画像の元となる対象物の表面凹凸を実測する工程を有し、
前記下地層データを生成する工程では、前記表面凹凸の実測値を用いて前記下地層データを補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像記録方法。
【請求項５】
前記下地層を形成する工程では、前記支持体上に光硬化型インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクを硬化させることにより、前記下地層を形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像記録方法。
【請求項６】
前記下地層を形成する工程に先だって、前記支持体の表面を前記光硬化型インクに対して撥液化する撥液工程を有することを特徴とする請求項５に記載の画像記録方法。
【請求項７】
前記画像層を形成する工程では、前記下地層および前記支持体の上に光硬化型インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクを硬化させることにより、前記画像層を形成することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像記録方法。
【請求項８】
前記下地層を形成する工程において、光硬化性インクを塗布し、塗布した光硬化型インクに光照射を行って該光硬化型インクの一部を硬化させ、
前記画像層を形成する工程では、一部を硬化させた光硬化性インクによって形成された前記下地層の上に、前記光硬化型インクを塗布し、
光照射を行って、前記下地層および前記画像層を形成する前記光硬化型インクを併せて硬化させることを特徴とする請求項７に記載の画像記録方法。
【請求項９】
前記光硬化性インクの塗布を、液滴吐出法を用いて行うことを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の画像記録方法。
【請求項１０】
支持体上にインクを吐出し、前記支持体上に選択的に設けられた下地層と、該下地層を覆って設けられた画像層と、を有する画像を描画する描画装置であって、
前記インクを吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに駆動信号を供給する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記画像の画像データに含まれる明度データに基づき、予め定めた明度の閾値を境に多値化して下地層データを生成し、該下地層データと前記画像データとの各々に基づいて前記駆動信号を生成することを特徴とする描画装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−４６０２４（Ｐ２０１１−４６０２４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９４５６８（Ｐ２００９−１９４５６８）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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