JP7710050B2 - Three-dimensional printed matter and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本開示は、立体印刷物、及び立体印刷物の製造方法に関し、特に、立体印刷における画像品質の向上に係る技術に関する。 This disclosure relates to 3D printed objects and methods for manufacturing 3D printed objects, and in particular to technology for improving image quality in 3D printing.
近年、絵画や工芸品等の美術工芸品の展示や、室内装飾や建築デザインといった用途に、印刷された画像を立体的に知覚できるようにした立体印刷物の利用が提案され、種々の印刷方法が提案されている。In recent years, the use of three-dimensional printed matter that allows the printed image to be perceived three-dimensionally has been suggested for applications such as the exhibition of fine arts and crafts such as paintings and arts and crafts, and for interior decoration and architectural design, and various printing methods have been proposed.
例えば、特許文献1では、複数のインクの層を重ねて形成することで隆起した形状(積層インク領域)を媒体上に形成する場合に、光反射性のホワイトインクを用いて形成される光反射領域を挟んで、有色のカラーインクを用いて形成される有色領域が重なるように、複数の有色領域及び複数の光反射領域を積層して形成することにより、積層インク領域を形成する方法が提案されている。特許文献1には、隆起した形状を媒体上に形成するための印刷動作に要する時間を短縮できることが記載されている。For example, Patent Document 1 proposes a method of forming a laminated ink region by laminating a plurality of colored regions and a plurality of light-reflecting regions so that a colored region formed using color inks overlaps a light-reflecting region formed using light-reflective white ink when forming a raised shape (laminated ink region) on a medium by overlapping multiple ink layers. Patent Document 1 describes that the time required for the printing operation to form a raised shape on the medium can be shortened.
また、特許文献2では、複数のインクの層を重ねて積層インク領域を媒体上に形成する場合に、光反射領域を形成する範囲を隆起領域が形成される領域よりも大きくする技術が提案されている。特許文献2には、光反射領域と隆起領域を形成する際のヘッドの位置のずれ(版ずれ)が生じる場合においても、隆起領域の外縁部が光反射領域に覆われなくなることを防止し、隆起領域の色を適切に隠蔽して画像の視認時に隆起領域の色が目立ち印刷の品質が低下することを防止できることが記載されている。Furthermore, Patent Document 2 proposes a technology for forming a laminated ink area on a medium by overlapping multiple ink layers, in which the area in which the light reflecting area is formed is made larger than the area in which the raised area is formed. Patent Document 2 describes that even if there is a misalignment of the head position (plate misalignment) when forming the light reflecting area and the raised area, it is possible to prevent the outer edge of the raised area from becoming uncovered by the light reflecting area, and to appropriately conceal the color of the raised area, thereby preventing the color of the raised area from standing out when viewing the image and causing a decrease in print quality.
ところが、特許文献1、2に記載の印刷方法は、複数のインクの層を重ねて媒体上に隆起形状(積層インク領域)を形成する際に、積層されるインクの層数を異ならせて隆起形状の高さを変える構成であるため、層数の違いに伴って高さの異なる隆起部分の境界に微小な段差が生じ、隆起部分の縁部がスジ状の色むらとなって看者に視認され、特に被写体の画像を示す絵柄領域の輪郭付近において画像品質の低下を招くという課題があった。However, the printing methods described in Patent Documents 1 and 2 involve overlapping multiple layers of ink to form a raised shape (laminated ink area) on a medium, and the height of the raised shape is changed by varying the number of layers of ink that are stacked. This causes tiny steps to form at the boundaries between raised areas of different heights due to the difference in the number of layers, and the edges of the raised areas appear as streaky color unevenness that is visible to the viewer, resulting in a decrease in image quality, particularly near the contours of the picture area showing the image of the subject.
本開示は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、被写体の画像を示す絵柄領域の輪郭付近において、隆起形状の高さの違いに起因する色むらの発生を抑制して微細な立体表現が可能な立体印刷物、及びその製造方法を提供することを目的とする。The present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a three-dimensional printed matter that is capable of producing a fine three-dimensional expression by suppressing the occurrence of color unevenness caused by differences in the height of the raised shapes near the contour of the picture area showing the image of the subject, and a method for manufacturing the same.
本開示の一態様に係る立体印刷物は、基板と、前記基板の一方の主面の上方に配され、1色または複数色を以って配されたカラー立体要素層と、光反射性の白色インクを以って配されたホワイト立体要素層を少なくとも1層ずつ含む立体要素層が複数積層されてなり、前記主面上の位置に応じて厚みが異なる積層立体層と、前記積層立体層の上面を被覆するホワイト被覆層と、前記ホワイト被覆層の上面に、1色または複数色を以って配され、絵柄を表す着色層とを備え、前記積層立体層は、前記着色層の表す絵柄に対応する絵柄領域に相当する部分が前記基板の主面から上方に隆起しており、平面視において前記絵柄領域の絵柄輪郭と、前記絵柄輪郭を前記絵柄領域の外方に所定距離だけ移動させた拡大輪郭との間に位置する境界領域の厚みが、前記拡大輪郭から前記絵柄輪郭に向けて連続的に増加していることを特徴とする。
A three-dimensional printed matter according to one embodiment of the present disclosure comprises a substrate, a laminated three-dimensional layer arranged above one main surface of the substrate, the laminated three-dimensional layer including at least one color three-dimensional element layer arranged in one or more colors and one white three-dimensional element layer arranged in a light-reflective white ink, the laminated three-dimensional layer having a thickness that varies depending on the position on the main surface, a white coating layer covering an upper surface of the laminated three-dimensional layer, and a colored layer arranged in one or more colors on the upper surface of the white coating layer and representing a pattern, the laminated three-dimensional layer being characterized in that a portion of the laminated three-dimensional layer corresponding to a pattern area corresponding to the pattern represented by the colored layer is raised upward from the main surface of the substrate, and the thickness of a boundary area located between the pattern outline of the pattern area and an enlarged outline obtained by moving the pattern outline a predetermined distance outside the pattern area in a planar view continuously increases from the enlarged outline to the pattern outline.
また、本開示の一態様に係る立体印刷物の製造方法は、カラー画像データに基づき、立体印刷用画像データと着色印刷用画像データとを生成する工程と、基板を準備し、前記基板の一方の主面の上方に、1色または複数色を以って配されたカラー立体要素層と、光反射性の白色インクを以って配されたホワイト立体要素層を少なくとも1層ずつ含む立体要素層が複数積層されてなり、前記立体印刷用画像データの高さ階調に応じて層厚が前記主面上の位置により異なる積層立体層を形成する工程と、前記積層立体層の上面を被覆するようにホワイト被覆層を形成する工程と、前記ホワイト被覆層を形成する工程の後に、形成された前記ホワイト被覆層の上面に、前記着色印刷用画像データに基づき、1色または複数色を以って配された着色層を形成する工程とを含み、前記積層立体層を形成する工程では、前記着色層の表す絵柄に対応する絵柄領域に相当する部分が前記基板の主面から上方に隆起しており、平面視において前記着色層の表す絵柄に対応する絵柄領域の絵柄輪郭を外方に所定距離だけ移動させた拡大輪郭と前記絵柄輪郭との間に位置する境界領域の厚みが、前記拡大輪郭から前記絵柄輪郭に向けて連続的に増加するよう前記積層立体層を形成することを特徴とする。
A method for producing a 3D printed product according to one aspect of the present disclosure includes the steps of: generating image data for 3D printing and image data for color printing based on color image data; preparing a substrate; stacking a plurality of 3D element layers, each including at least one color 3D element layer arranged in one or more colors and one white 3D element layer arranged in light-reflective white ink, on one main surface of the substrate ; forming a laminated 3D layer having a layer thickness that varies depending on the position on the main surface according to the height gradation of the image data for 3D printing; forming a white coating layer so as to cover an upper surface of the laminated 3D layer; After the step of forming a covering layer, the method includes a step of forming a colored layer on the upper surface of the formed white coating layer, the colored layer being arranged in one or more colors based on the image data for color printing, and in the step of forming the laminated three-dimensional layer, a portion corresponding to the pattern area corresponding to the pattern represented by the colored layer is raised upward from the main surface of the substrate, and the laminated three-dimensional layer is formed so that the thickness of the boundary area located between the enlarged outline obtained by moving the pattern contour of the pattern area corresponding to the pattern represented by the colored layer outward a predetermined distance in a planar view and the pattern contour increases continuously from the enlarged outline toward the pattern contour.
本開示の一態様に係る立体印刷物、及びその製造方法によれば、被写体の画像を示す絵柄領域の輪郭付近において、隆起形状の高さの違いに起因する色むらの発生を抑制して微細な立体表現が可能な立体印刷物、及びその製造方法を提供することができる。According to one aspect of the present disclosure, a three-dimensional printed matter and a method for manufacturing the same can be provided that can suppress the occurrence of color unevenness caused by differences in the height of the raised shapes near the contour of the picture area showing the image of the subject, thereby enabling fine three-dimensional expression, and a method for manufacturing the same.
≪本発明を実施するための形態の概要≫
本開示の実施の形態に係る立体印刷物は、基板と、前記基板の一方の主面の上方に配され、1色または複数色を以って配されたカラー立体要素層と、光反射性の白色インクを以って配されたホワイト立体要素層を少なくとも1層ずつ含む立体要素層が複数積層されてなり、前記主面上の位置に応じて厚みが異なる積層立体層と、前記積層立体層の上面を被覆するホワイト被覆層と、前記ホワイト被覆層の上面に、1色または複数色を以って配され、絵柄を表す着色層とを備え、前記積層立体層は、前記着色層の表す絵柄に対応する絵柄領域に相当する部分が前記基板の主面から上方に隆起しており、平面視において前記絵柄領域の絵柄輪郭と、前記絵柄輪郭を前記絵柄領域の外方に所定距離だけ移動させた拡大輪郭との間に位置する境界領域の厚みが、前記拡大輪郭から前記絵柄輪郭に向けて連続的に増加していることを特徴とする。
<<Overview of the embodiment of the present invention>>
A three-dimensional printed matter according to an embodiment of the present disclosure comprises a substrate, a laminated three-dimensional layer arranged above one main surface of the substrate, the laminated three-dimensional layer including at least one color three-dimensional element layer arranged in one or more colors and one white three-dimensional element layer arranged in light-reflective white ink, the thickness of the laminated three-dimensional layer varying depending on the position on the main surface, a white coating layer covering an upper surface of the laminated three-dimensional layer, and a colored layer arranged in one or more colors on the upper surface of the white coating layer and representing a pattern, the laminated three-dimensional layer being characterized in that a portion of the laminated three-dimensional layer corresponding to a pattern area corresponding to the pattern represented by the colored layer is raised upward from the main surface of the substrate, and the thickness of a boundary area located between the pattern contour of the pattern area and an enlarged contour obtained by moving the pattern contour a predetermined distance outside the pattern area in a planar view continuously increases from the enlarged contour to the pattern contour.
係る構成により、被写体の画像を示す絵柄領域の輪郭付近において、隆起形状の高さの違いに起因する色むらの発生を抑制して微細な立体表現が可能となる。 This configuration makes it possible to suppress the occurrence of color unevenness caused by differences in the height of the raised shapes near the contours of the picture area showing the image of the subject, thereby enabling fine three-dimensional expression.
また、別の態様では、上記何れかに記載の態様において、前記カラー立体要素層及び前記ホワイト立体要素層の厚みが、前記主面上の位置に応じて異なる構成としてもよい。In another aspect, in any of the aspects described above, the thicknesses of the color three-dimensional element layer and the white three-dimensional element layer may be configured to vary depending on the position on the main surface.
係る構成によれば、被写体の画像を示す絵柄領域において、より一層微細な立体表現が可能となる。 With this configuration, even more detailed three-dimensional expression is possible in the picture area showing the image of the subject.
また、別の態様では、上記何れかに記載の態様において、前記着色層の上面に、透過する光の光量を調整する機能を有し、前記着色層を被覆するクリア層を備えた構成としてもよい。In another aspect, in any of the aspects described above, the upper surface of the colored layer may be provided with a clear layer that has the function of adjusting the amount of light transmitted therethrough and covers the colored layer.
係る構成によれば、絵柄に応じて看者にとってより効果的に立体感を知覚させることができる。 This configuration allows the viewer to perceive a three-dimensional effect more effectively depending on the image.
また、本開示の実施の形態に係る立体印刷物の製造方法は、カラー画像データに基づき、立体印刷用画像データと着色印刷用画像データとを生成する工程と、基板を準備し、前記基板の一方の主面の上方に、1色または複数色を以って配されたカラー立体要素層と、光反射性の白色インクを以って配されたホワイト立体要素層を少なくとも1層ずつ含む立体要素層が複数積層されてなり、前記立体印刷用画像データの高さ階調に応じて層厚が前記主面上の位置により異なる積層立体層を形成する工程と、前記積層立体層の上面を被覆するようにホワイト被覆層を形成する工程と、前記ホワイト被覆層を形成する工程の後に、形成された前記ホワイト被覆層の上面に、前記着色印刷用画像データに基づき、1色または複数色を以って配された着色層を形成する工程とを含み、前記積層立体層を形成する工程では、前記着色層の表す絵柄に対応する絵柄領域に相当する部分が前記基板の主面から上方に隆起しており、平面視において前記着色層の表す絵柄に対応する絵柄領域の絵柄輪郭を外方に所定距離だけ移動させた拡大輪郭と前記絵柄輪郭との間に位置する境界領域の厚みが、前記拡大輪郭から前記絵柄輪郭に向けて連続的に増加するよう前記積層立体層を形成することを特徴とする。
A method for producing a 3D printed product according to an embodiment of the present disclosure includes the steps of: generating image data for 3D printing and image data for color printing based on color image data; preparing a substrate; stacking a plurality of 3D element layers, each including at least one color 3D element layer arranged in one or more colors and one white 3D element layer arranged in light-reflective white ink, on one main surface of the substrate ; forming a laminated 3D layer having a layer thickness that varies depending on the position on the main surface according to the height gradation of the image data for 3D printing; forming a white coating layer so as to cover an upper surface of the laminated 3D layer; and forming a white coating layer on the white coating layer. After the step of forming a coating layer, the method includes a step of forming a colored layer on the upper surface of the formed white coating layer, the colored layer being arranged in one or more colors based on the image data for color printing.In the step of forming the laminated three-dimensional layer, a portion corresponding to a pattern area corresponding to the pattern represented by the colored layer is raised upward from the main surface of the substrate, and the laminated three-dimensional layer is formed so that the thickness of the boundary area located between an enlarged outline obtained by moving the pattern contour of the pattern area corresponding to the pattern represented by the colored layer outward a predetermined distance in a planar view and the pattern contour increases continuously from the enlarged outline toward the pattern contour.
係る構成により、被写体の画像を示す絵柄領域の輪郭付近において、隆起形状の高さの違いに起因する色むらの発生を抑制して微細な立体表現が可能となる立体印刷物の製造が可能になる。その結果、立体印刷物10では、微細な立体表現が可能であって、看者がより大きな立体感を知覚できる立体印刷物を提供することができる。This configuration makes it possible to produce a three-dimensional print that suppresses the occurrence of color unevenness caused by differences in the height of the raised shapes near the contours of the picture area showing the image of the subject, allowing for fine three-dimensional expression. As a result, the three-dimensional print 10 allows for fine three-dimensional expression, and it is possible to provide a three-dimensional print that allows the viewer to perceive a greater sense of three-dimensionality.
また、別の態様では、上記何れかに記載の態様において、前記立体印刷用画像データの高さ階調に対応して、前記主面上の位置に応じて選択的に厚みを異ならせて前記カラー立体要素層及び前記ホワイト立体要素層を形成するサブ工程を複数回行う構成としてもよい。In another aspect, in any of the aspects described above, the sub-process of forming the color three-dimensional element layer and the white three-dimensional element layer may be performed multiple times with thicknesses selectively varied depending on the position on the main surface in response to the height gradation of the image data for three-dimensional printing.
係る構成によれば、被写体の画像を示す絵柄領域において、より一層微細な立体表現が可能となる立体印刷物の製造が可能になる。 This configuration makes it possible to produce three-dimensional printed matter that allows for even finer three-dimensional expression in the picture area showing the image of the subject.
また、別の態様では、上記何れかに記載の態様において、前記立体印刷用画像データを生成する工程は、前記カラー画像データをモノクロ画像データに変換する工程と、前記モノクロ画像データに基づき前記カラー画像データの示す前記絵柄領域の絵柄輪郭を抽出する工程と、平面視において前記絵柄輪郭を前記絵柄領域の外方に向けて所定距離だけ移動させた拡大輪郭を設定する工程と、平面視において前記拡大輪郭と前記絵柄輪郭との間に位置する境界領域の厚みが、前記拡大輪郭から前記絵柄輪郭に向けて連続的に増加する前記立体印刷用画像データを生成する工程を含む構成としてもよい。
In another aspect, in any of the aspects described above, the process of generating the image data for 3D printing may include a process of converting the color image data into monochrome image data, a process of extracting a pattern contour of the pattern area indicated by the color image data based on the monochrome image data, a process of setting an enlarged contour by moving the pattern contour a predetermined distance toward the outside of the pattern area in a planar view, and a process of generating the image data for 3D printing in which the thickness of the boundary area located between the enlarged contour and the pattern contour in a planar view increases continuously from the enlarged contour toward the pattern contour.
係る構成により、被写体の画像を示す絵柄領域の輪郭付近において、隆起形状の高さの違いに起因する色むらの発生を抑制して微細な立体表現が可能となる立体印刷物の製造方法を具体的に実現できる。 This configuration makes it possible to specifically realize a method for manufacturing three-dimensional printed matter that suppresses the occurrence of color unevenness caused by differences in the height of the raised shapes near the contours of the picture area showing the image of the subject, thereby enabling fine three-dimensional expression.
また、別の態様では、上記何れかに記載の態様において、前記立体印刷用画像データを生成する工程は、前記絵柄領域における前記カラー画像データ又は前記モノクロ画像データの階調に基づき、前記立体印刷用画像データの高さ階調を算出する工程を含む構成としてもよい。 In another aspect, in any of the aspects described above, the process of generating the image data for 3D printing may be configured to include a process of calculating the height gradation of the image data for 3D printing based on the gradation of the color image data or the monochrome image data in the picture area.
また、別の態様では、上記何れかに記載の態様において、前記立体印刷用画像データの高さ階調を算出する工程は、前記カラー画像データ又は前記モノクロ画像データを、少なくとも中間調の濃度出力が異なる複数の異なるトーンカーブに基づいて変換することにより、複数の異なる分版データを生成する工程と、生成された複数の分版データを、前記主面上の位置ごとに複数の分版データのうち最大の高さ階調を示すデータを選択することにより合成する工程を含む構成としてもよい。In another aspect, in any of the aspects described above, the step of calculating the height gradation of the image data for 3D printing may include a step of generating a plurality of different plate separation data by converting the color image data or the monochrome image data based on a plurality of different tone curves having different density outputs of at least intermediate tones, and a step of synthesizing the generated plurality of plate separation data by selecting data showing the maximum height gradation from the plurality of plate separation data for each position on the main surface.
係る構成によれば、被写体の画像を示す絵柄領域において、より一層微細な立体表現が可能となる立体印刷物の製造が可能になる立体印刷物の製造方法を具体的に実現できる。 This configuration makes it possible to specifically realize a method for manufacturing a three-dimensional printed matter that enables the production of a three-dimensional printed matter that allows for even finer three-dimensional expression in the picture area showing the image of the subject.
また、別の態様では、上記何れかに記載の態様において、さらに、前記着色層を形成する工程の後に、前記着色層の上面に透過する光の光量を調整する機能を有するクリア層を形成する工程を有する構成としてもよい。In another aspect, any of the aspects described above may further include, after the step of forming the colored layer, a step of forming a clear layer having a function of adjusting the amount of light transmitted through the upper surface of the colored layer.
係る構成によれば、絵柄に応じて看者にとってより効果的に立体感を知覚させることができる立体印刷物の製造が可能になる。 This configuration makes it possible to produce three-dimensional printed matter that allows the viewer to perceive a sense of three-dimensionality more effectively depending on the image.
≪実施の形態≫
実施の形態に係る立体印刷物10の構成について図面を用いて説明する。ここで、本明細書では、各図におけるX方向、Y方向、Z方向を、それぞれ、幅方向、奥行方向、高さ方向とする場合があり、高さ方向の正方向を「上」方向、負方向を「下」方向とする場合がある。また、各図面における部材の縮尺は必ずしも実際のものと同じであるとは限らない。また、本明細書において、数値範囲を示す際に用いる符号「~」は、その両端の数値を含む。また、本実施形態で記載している、材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。また、本開示の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。また、他の実施形態との構成の一部同士の組み合わせは、矛盾が生じない範囲で可能である。
<立体印刷物10の全体構成について>
立体印刷物10の概略構成について、図1~5を用い説明する。図1は、実施の形態に係る立体印刷物10の外観を示す模式斜視図である。図2は、立体印刷物10の表示面10aの模式平面図である。図3は、立体印刷物10の断面構成を示す模式断面図である。図4は、図3に示す断面構成における各層の構成を示す図である。図5は、図4に示す各層の構成により実現される絵柄領域11における立体印刷物10の態様の一例を示す模式断面図である。
<Embodiment>
The configuration of the three-dimensional print 10 according to the embodiment will be described with reference to the drawings. Here, in this specification, the X direction, Y direction, and Z direction in each drawing may be the width direction, depth direction, and height direction, respectively, and the positive direction of the height direction may be the "up" direction, and the negative direction may be the "down" direction. In addition, the scale of the members in each drawing is not necessarily the same as the actual one. In addition, in this specification, the symbol "-" used to indicate a numerical range includes the numerical values at both ends. In addition, the materials, numerical values, etc. described in this embodiment are merely examples of preferred ones, and are not limited thereto. In addition, appropriate changes are possible within the scope of the technical idea of this disclosure. In addition, combinations of parts of the configurations of other embodiments are possible within the scope of no contradiction.
<Overall Configuration of the Three-dimensional Print 10>
The schematic configuration of the three-dimensional printed matter 10 will be described with reference to Figures 1 to 5. Figure 1 is a schematic perspective view showing the appearance of the three-dimensional printed matter 10 according to the embodiment. Figure 2 is a schematic plan view of the display surface 10a of the three-dimensional printed matter 10. Figure 3 is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional configuration of the three-dimensional printed matter 10. Figure 4 is a diagram showing the configuration of each layer in the cross-sectional configuration shown in Figure 3. Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the aspect of the three-dimensional printed matter 10 in the picture region 11 realized by the configuration of each layer shown in Figure 4.
立体印刷物10は、図1に示すように、その表示面(オモテ面)10aに疑似的なエンボス処理が施されており、表示面10aと背向する裏面10bは平坦である。エンボス処理は、基板100の主面100aに立体的に印刷がされることによるインクエンボス処理とからなる。As shown in Figure 1, the three-dimensional printed matter 10 has a display surface (front surface) 10a that is subjected to a pseudo-embossing process, and the back surface 10b opposite to the display surface 10a is flat. The embossing process is an ink embossing process in which three-dimensional printing is performed on the main surface 100a of the substrate 100.
次に、立体印刷物10を平面視したときの構成について説明する。Next, we will explain the configuration of the three-dimensional print 10 when viewed in a plane.
立体印刷物10の表示面10aは、図2に示すように、被写体を表す絵柄領域11、絵柄領域11を取り囲む背景領域13、絵柄領域11と背景領域13の間の境界領域12からなる。境界領域12は、平面視において絵柄領域11の絵柄輪郭11aと、絵柄輪郭11aを絵柄領域11の外方に向けて距離w0だけ移動(オフセット)させた拡大輪郭12aとの間に位置する領域である。ここで、絵柄輪郭11a、拡大輪郭12aは、輪状につながった一本の輪郭線に限らず、断裂した部分を含む複数の輪郭線であってもよい。2, the display surface 10a of the three-dimensional print 10 is composed of a pattern area 11 representing the subject, a background area 13 surrounding the pattern area 11, and a boundary area 12 between the pattern area 11 and the background area 13. The boundary area 12 is an area located between the pattern outline 11a of the pattern area 11 in a plan view and an expanded outline 12a obtained by shifting (offsetting) the pattern outline 11a by a distance w0 toward the outside of the pattern area 11. Here, the pattern outline 11a and the expanded outline 12a are not limited to a single outline connected in a ring shape, but may be multiple outlines including broken portions.
表示面10aの絵柄領域11は、インクエンボス処理によって基板100の主面100aの表面から上方に隆起しており、主面上の位置に応じて高さが異なる態様をなし、高さが相対的に高い隆起部分201と高さが相対的に低い谷部分202とが形成されている。The pattern area 11 on the display surface 10a is raised upward from the surface of the main surface 100a of the substrate 100 by ink embossing processing, and has a different height depending on the position on the main surface, forming a relatively high raised portion 201 and a relatively low valley portion 202.
表示面10aの境界領域12はインクエンボス処理によって拡大輪郭12aから絵柄輪郭11aに向けて厚みが連続的に増加している。The thickness of the boundary region 12 of the display surface 10a increases continuously from the enlarged contour 12a to the picture contour 11a through ink embossing processing.
背景領域13は、高さ階調の値がゼロ又は低階調である印刷用画像データに基づいて背低に形成されている。印刷用画像データについては後述する。The background region 13 is formed low based on print image data in which the height gradation value is zero or a low gradation. The print image data will be described later.
境界領域12の領域幅である距離w0は、絵柄領域11のX方向、又はY方向の長さwx、wyが2000mm以下である場合には、例えば、1.5mm以上8.0mm以下としてもよく、より好ましくは、2.5mm以上6.0mm以下としてもよい。また、上記範囲の中で、絵柄領域11のX方向、又はY方向の長さwx、又はwyが大きいときに距離w0が大きくなるように距離w0を変更してもよい。 The distance w0, which is the area width of the boundary area 12, may be, for example, 1.5 mm to 8.0 mm, and more preferably, 2.5 mm to 6.0 mm, when the length wx, wy in the X-direction or Y-direction of the picture area 11 is 2000 mm or less. Furthermore, within the above range, the distance w0 may be changed so that the distance w0 becomes larger when the length wx, wy in the X-direction or Y-direction of the picture area 11 is large.
<断面構成>
次に、立体印刷物10の断面構成について説明する。
<Cross-sectional configuration>
Next, the cross-sectional structure of the three-dimensional print 10 will be described.
立体印刷物10は、基台となる基板100、積層立体層200、ホワイト被覆層2zw、着色層300を備える。さらに、積層クリア層400を備えていてもよい。The three-dimensional printed object 10 comprises a substrate 100 serving as a base, a laminated three-dimensional layer 200, a white coating layer 2zw, and a colored layer 300. It may further comprise a laminated clear layer 400.
(基板100)
基板100は、基材101から構成されている。さらに、基材101の上面にインク受容層が形成されていてもよい。
(Substrate 100)
The substrate 100 is composed of a base material 101. Furthermore, an ink receiving layer may be formed on the upper surface of the base material 101.
(積層立体層200)
立体印刷物10は、基板100の主面100a上に、1色または複数色を以って主面100aに沿った方向に配されたカラー立体要素層21c~2nc(nは層数を表す自然数、以後「2ic」(iはインデックスを表す自然数))と記す場合がある。)と、透過する光の光量を調整する機能を有する材料からなるホワイト立体要素層21w~2nw(nは自然数、以後「2iw」と記す場合がある。)とを、少なくとも1層ずつ含む立体要素層21~2n(nは自然数、以後「2i」と記す場合がある。)が複数積層されてなり、主面上の位置に応じて厚みが異なる積層立体層200を備えた構成を採る。
(Laminated three-dimensional layer 200)
The three-dimensional printed matter 10 has a configuration in which a plurality of three-dimensional element layers 21 to 2n (n is a natural number, hereinafter sometimes referred to as "2i") each including at least one color three-dimensional element layer 21c to 2nc (n is a natural number representing the number of layers, hereinafter sometimes referred to as "2ic" (i is a natural number representing an index)) arranged on the main surface 100a of the substrate 100 in a direction along the main surface 100a with one or more colors, and a white three-dimensional element layer 21w to 2nw (n is a natural number, hereinafter sometimes referred to as "2iw") made of a material having the function of adjusting the amount of light transmitted therethrough are laminated, and the laminated three-dimensional layer 200 has a thickness that varies depending on the position on the main surface.
本例では、立体要素層21~2nの層数nは、例えば、10以上30以下としてもよい。また、カラー立体要素層21c~2nc、ホワイト立体要素層21w~2nwそれぞれの層数nは、例えば、10以上30以下としてもよい。In this example, the number of layers n of the three-dimensional element layers 21 to 2n may be, for example, 10 or more and 30 or less. In addition, the number of layers n of each of the color three-dimensional element layers 21c to 2nc and the white three-dimensional element layers 21w to 2nw may be, for example, 10 or more and 30 or less.
カラー立体要素層2ic及びホワイト立体要素層2iwは、立体化のためのインクエンボス処理を行うために形成される層である。具体的には、カラー立体要素層2ic及びホワイト立体要素層2iwは、絵柄を印刷するための元画であるカラー画像データから形成される立体印刷用画像データに基づいて画像形成され、図5に示すように、立体印刷用画像データの画素Pxに対応する主面100a上の位置に応じて、それぞれの層の厚みが異なるように構成されている。The color three-dimensional element layer 2ic and the white three-dimensional element layer 2iw are layers formed to perform ink embossing for three-dimensionalization. Specifically, the color three-dimensional element layer 2ic and the white three-dimensional element layer 2iw are formed based on three-dimensional printing image data formed from color image data, which is the original image for printing a pattern, and are configured so that the thickness of each layer differs depending on the position on the main surface 100a corresponding to the pixel Px of the three-dimensional printing image data, as shown in FIG.
これにより、カラー立体要素層21c~2nc及びホワイト立体要素層21w~2nwを含む立体要素層21~2nが複数層、積層されてなる積層立体層200は、層全体の厚みが主面上の位置に応じて異なるように形成される。その結果、積層立体層200は、立体印刷用画像データの画素Pxに対応する主面上の位置に応じて高さが異なる態様をなし、高さが相対的に高い隆起部分201と高さが相対的に低い谷部分202とを含む立体化層として機能する。As a result, the laminated three-dimensional layer 200, which is formed by laminating a plurality of three-dimensional element layers 21 to 2n including color three-dimensional element layers 21c to 2nc and white three-dimensional element layers 21w to 2nw, is formed so that the thickness of the entire layer varies depending on the position on the main surface. As a result, the laminated three-dimensional layer 200 has a different height depending on the position on the main surface corresponding to pixel Px of the three-dimensional printing image data, and functions as a three-dimensional layer including a relatively high raised portion 201 and a relatively low valley portion 202.
カラー立体要素層2ic、ホワイト立体要素層2iwは同一の立体印刷用画像データに基づいて画像形成されてもよい。あるいは、カラー立体要素層2icとホワイト立体要素層2iwとで、用いる立体印刷用画像データを異ならせてもよい。また、カラー立体要素層21c~2nc、ホワイト立体要素層21w~2nwを構成するそれぞれの層によって、用いる立体印刷用画像データを異ならせてもよい。The color 3D element layer 2ic and the white 3D element layer 2iw may be imaged based on the same 3D printing image data. Alternatively, the color 3D element layer 2ic and the white 3D element layer 2iw may use different 3D printing image data. Also, the 3D printing image data used may be different for each layer constituting the color 3D element layers 21c-2nc and the white 3D element layers 21w-2nw.
(ホワイト被覆層2zw)
積層立体層200の上方には、積層立体層200を被覆し、透過する光の光量を調整する機能を有するホワイト被覆層2zwを備える。ホワイト被覆層2zwは、積層立体層200の表面の凹凸を被覆するように形成されている。ホワイト被覆層2zwは積層立体層200の上面に100%の密度で全面に形成されていてもよい。また、ホワイト被覆層2zwは、ホワイト立体要素層21w~2nwと同じ材料から構成されていてもよい。
(White coating layer 2zw)
A white coating layer 2zw is provided above the laminated three-dimensional layer 200, and has a function of coating the laminated three-dimensional layer 200 and adjusting the amount of light transmitted therethrough. The white coating layer 2zw is formed so as to cover the irregularities on the surface of the laminated three-dimensional layer 200. The white coating layer 2zw may be formed on the entire upper surface of the laminated three-dimensional layer 200 with a density of 100%. The white coating layer 2zw may be made of the same material as the white three-dimensional element layers 21w to 2nw.
(着色層300)
ホワイト被覆層2zwの上方には、1色または複数色を以って主面100aに沿った方向に形成され、立体印刷物10の絵柄を表す着色層300を備える。着色層300は、画像データに応じて画素毎に選択的に配置される層301、302、303から構成されている。それぞれの層301、302、303は、カラー画像データに基づく着色印刷用画像データの階調に応じて層の厚みを画素毎に異ならせて画像形成されている。
(Colored layer 300)
Above the white coating layer 2zw, there is provided a colored layer 300 formed in one or more colors in a direction along the main surface 100a and expressing the pattern of the three-dimensional print 10. The colored layer 300 is composed of layers 301, 302, and 303 that are selectively arranged for each pixel according to the image data. Each of the layers 301, 302, and 303 is image-formed by varying the layer thickness for each pixel according to the gradation of the image data for color printing based on the color image data.
(積層クリア層400)
着色層300の上方には、樹脂材料からなり透光性のインクが主面100aの一部に微細な凹凸をなすように分散配置されてなり、立体印刷物10の立体的な視覚効果を高める1以上のクリア要素層が積層されている。この場合、クリア要素層はカラー画像データに基づき生成された立体印刷用画像データに、さらに、乱数等に基づく不規則なデータパターンが重畳された立体印刷用画像データによって画像形成される。
(Laminated clear layer 400)
Above the colored layer 300, one or more clear element layers are laminated, which are made of a resin material and transparent ink dispersed and arranged to form fine irregularities on part of the main surface 100a, enhancing the three-dimensional visual effect of the three-dimensional print 10. In this case, the clear element layers are image-formed by three-dimensional printing image data generated based on color image data and further superimposed with an irregular data pattern based on random numbers or the like.
あるいは、クリア要素層は、樹脂材料からなり透光性のインクが主面100aの全面に配置されてなる構成であってもよい。この場合、クリア要素層はカラー画像データに基づき生成された立体印刷用画像データによって画像形成される。Alternatively, the clear element layer may be configured such that a translucent ink made of a resin material is disposed over the entire surface of the main surface 100a. In this case, the clear element layer is image-formed by 3D printing image data generated based on color image data.
本例は、図3、4、5に示すように、2層からなるクリア要素層401、402を備え、2層のクリア要素層401、402によって、積層クリア層400が構成されている。As shown in Figures 3, 4 and 5, this example has two clear element layers 401 and 402, and the two clear element layers 401 and 402 form a laminated clear layer 400.
積層クリア層400を設けることにより、絵柄に応じて看者にとってより効果的に立体感を知覚させることができる。By providing the laminated clear layer 400, the viewer can perceive a three-dimensional effect more effectively depending on the image.
<各層の材質>
立体印刷物10を構成する各層の材質について説明する。
< Materials of each layer>
The materials of the layers constituting the three-dimensional print 10 will now be described.
(基板100)
基板100の構成部材である基材101は、積層立体層200、着色層300、調光層400の支持部材であり平板状である。基材の材料としては、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド材料、アルミナ等のいずれかで形成することができる。透光性を有する材料を用いることにより、透過型として利用することが可能となる。
(Substrate 100)
The base material 101, which is a constituent member of the substrate 100, is a support member for the laminated three-dimensional layer 200, the colored layer 300, and the light-controlling layer 400, and is flat. The base material can be formed from, for example, alkali-free glass, soda glass, polycarbonate resin, polyester resin, polyimide material, alumina, etc. By using a material having light-transmitting properties, it can be used as a transmission type.
また、可撓性を有するプラスチック材料として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂を用いてもよい。樹脂の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリアセタール等が挙げられる。また、これらの材料のうち1種または2種以上を組み合わせた多層構造であってもよい。 As a flexible plastic material, either a thermoplastic resin or a thermosetting resin may be used. Examples of resin materials include polyethylene terephthalate, polyimide, polyester, polyamide, polycarbonate, polystyrene, polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, acrylic resin, polymethyl methacrylate, polyacetal, etc. Also, a multi-layer structure combining one or more of these materials may be used.
(カラー立体要素層21c~2nc、着色層300)
カラー立体要素層21c~2nc、着色層300(例えば、301、302、303)は、C(青;シアン)、M(赤;マゼンダ)、Y(黄;イエロー)、K(黒:キープレート)の4色のインクをフルカラー印刷して形成されている。層を形成するためのインクは、UV硬化型のものが用いられ、インクジェット装置を用い塗布されている。
(Color three-dimensional element layers 21c to 2nc, colored layer 300)
The color three-dimensional element layers 21c to 2nc and the colored layer 300 (for example, 301, 302, 303) are formed by full-color printing with four colors of ink: C (blue; cyan), M (red; magenta), Y (yellow), and K (black: key plate). The inks used to form the layers are UV-curable inks, and are applied using an inkjet device.
また、着色層300は画像データに基づき選択的に存在する。
Furthermore, the colored layer 300 is selectively present based on image data .
(ホワイト立体要素層21w~2nw、ホワイト被覆層2zw)
ホワイト立体要素層21w~2nw、ホワイト被覆層2zwは、下地となる層の表面に対し、白色顔料の粒子が網点状に分散して形成されている。すなわち、ホワイト立体要素層21w~2nw、ホワイト被覆層2zwにおいて、白色顔料の粒子は凝集せず、分散された状態で存在しており、白色顔料の粒子と樹脂成分を含み、当該樹脂成分により積層立体層200の表面に白色顔料の粒子が、網点状に分散して接合された状態で層が形成されている。樹脂成分としては、例えば、エポキシ系樹脂材料、ウレタン系樹脂材料、ポリエステル系樹脂材料などを用いることができる。
(White three-dimensional element layers 21w to 2nw, white covering layer 2zw)
The white three-dimensional element layers 21w to 2nw and the white coating layer 2zw are formed with white pigment particles dispersed in a dot pattern on the surface of the underlying layer. That is, in the white three-dimensional element layers 21w to 2nw and the white coating layer 2zw, the white pigment particles do not aggregate but exist in a dispersed state, and a layer is formed in which the white pigment particles are dispersed and bonded to the surface of the laminated three-dimensional layer 200 by the resin component, and a layer is formed in such a state that the white pigment particles are dispersed and bonded to the surface of the laminated three-dimensional layer 200 by the resin component. For example, an epoxy resin material, a urethane resin material, a polyester resin material, etc. can be used as the resin component.
なお、ホワイト被覆層2zwの層厚については、透過光量との関係に基づき適宜定めることができる。
The thickness of the white coating layer 2zw can be appropriately determined based on the relationship with the amount of transmitted light.
(積層クリア層400)
積層クリア層400を構成するクリア要素層401、402は、光透過性の樹脂材料から構成される。樹脂成分としては、例えば、エポキシ系樹脂材料、ウレタン系樹脂材料、ポリエステル系樹脂材料などを用いることができる。クリア要素層401、402を形成するためのインクは、UV硬化型のものが用いられ、インクジェット装置を用い塗布されている。
(Laminated clear layer 400)
The clear element layers 401 and 402 constituting the laminated clear layer 400 are made of a light-transmitting resin material. For example, an epoxy-based resin material, a urethane-based resin material, a polyester-based resin material, etc. can be used as the resin component. The ink used to form the clear element layers 401 and 402 is of the UV-curable type, and is applied using an inkjet device.
なお、クリア要素層401~402が選択的に配される場合、クリア要素層401、402の少なくとも一方が存在しない部分が生じることがある。
When the clear element layers 401 and 402 are selectively disposed, there may be a portion where at least one of the clear element layers 401 and 402 is not present.
<立体印刷物10の製造方法>
立体印刷物10の製造方法について、図面を用い説明する。図6は、立体印刷物10の製造方法の概要を示す工程図である。
<Method of manufacturing three-dimensional print 10>
The manufacturing method of the three-dimensional print 10 will be described with reference to the drawings. Fig. 6 is a process chart showing an outline of the manufacturing method of the three-dimensional print 10.
(印刷用画像データ生成工程)
立体印刷物10の製造工程では、先ず、印刷用画像データ生成(ステップS1)を行う。
(Print image data generation process)
In the process of producing the 3D print 10, first, printing image data is generated (step S1).
図7は、印刷用画像データ生成工程の概要を示す工程図である。印刷用画像データ生成工程では、先ず、元画となるカラー画像データを取得する(ステップS11)。カラー画像データには、立体印刷物10の表示面100aの画素数に対応するR、G、Bデータを用いてもよい。 Figure 7 is a process diagram showing an overview of the printing image data generation process. In the printing image data generation process, first, color image data that will be the original image is obtained (step S11). For the color image data, R, G, and B data corresponding to the number of pixels on the display surface 100a of the 3D print 10 may be used.
[立体印刷用画像データ生成工程]
次に、ステップS11で取得したカラー画像データに基づき、立体印刷用画像データを生成する(ステップS12)。図8は、図7のステップS12における立体印刷用画像データ生成工程の概要を示す工程図である。
[3D printing image data generation process]
Next, based on the color image data acquired in step S11, image data for 3D printing is generated (step S12). Fig. 8 is a process diagram showing an overview of the process of generating image data for 3D printing in step S12 in Fig. 7.
立体印刷用画像データ生成工程では、図8に示すように、先ず、カラー画像データを取得し(ステップS121)、モノクロ画像(グレースケール)に変換する処理を行う(ステップS122)。次に、モノクロ画像データに基づきカラー画像の示す絵柄領域11の絵柄輪郭11aを抽出する(ステップS123)。モノクロ画像データを用いてカラー画像の示す絵柄領域11の絵柄輪郭11aを抽出することにより、カラー画像の示す色調に依存せずカラー画像のRGB濃度に基づいてカラー画像の示す絵柄領域11を適切に抽出することができる。In the 3D printing image data generation process, as shown in FIG. 8, first, color image data is acquired (step S121) and converted into a monochrome image (grayscale) (step S122). Next, the pattern contour 11a of the pattern area 11 shown in the color image is extracted based on the monochrome image data (step S123). By extracting the pattern contour 11a of the pattern area 11 shown in the color image using the monochrome image data, the pattern area 11 shown in the color image can be appropriately extracted based on the RGB density of the color image, regardless of the color tone shown in the color image.
次に、カラー画像データ又はモノクロ画像データの階調に基づき絵柄輪郭11a内の立体印刷用画像データの高さ階調を算出し、絵柄輪郭11a内の立体印刷用画像データを生成する(ステップS124)。Next, the height gradation of the image data for 3D printing within the pattern outline 11a is calculated based on the gradation of the color image data or monochrome image data, and the image data for 3D printing within the pattern outline 11a is generated (step S124).
図9は、図8のステップS124における絵柄輪郭11a内の立体印刷用画像データ生成工程の概要を示す工程図である。 Figure 9 is a process diagram showing an overview of the process of generating image data for 3D printing within the picture contour 11a in step S124 of Figure 8.
絵柄輪郭11a内の立体印刷用画像データの生成工程では、先ず、カラー画像データの画像の細かさを表す調子サイズに基づいて、処理に用いる画像の種類の選択を行う。すなわち、ステップS1241では、対象となるカラー画像データの調子サイズに基づいて、カラー画像データ、モノクロポジ画像データ、又はモノクロネガ画像データの何れかを選択する。例えば、調子サイズが大きい順に、カラー画像データ、モノクロポジ画像データ、モノクロネガ画像を選択してもよい。In the process of generating image data for 3D printing within the pattern outline 11a, first, the type of image to be used for processing is selected based on the tone size, which represents the fineness of the image of the color image data. That is, in step S1241, either color image data, monochrome positive image data, or monochrome negative image data is selected based on the tone size of the target color image data. For example, color image data, monochrome positive image data, and monochrome negative image data may be selected in descending order of tone size.
次に、第m番目の版(mはインデックスを表す自然数)のトーンカーブ処理を行い、第m番目の版に対応する立体印刷用画像データの成分を生成する(ステップS1242)。Next, tone curve processing is performed on the mth plate (m is a natural number representing an index) to generate components of the 3D printing image data corresponding to the mth plate (step S1242).
図10は、図9のステップS1242において用いられる、複数のトーンカーブの一例を示す模式図である。本例では、図10に示すように、モノクロ画像データの階調入力を、少なくとも中間調の濃度出力ODが異なる5個の異なるトーンカーブ210、211、212、213、214から選択される複数のトーンカーブに基づいて変換することにより、高さ階調の出力値を算出して、複数の異なる分版データを算出する。本例では、トーンカーブ211、212、213に基づいてモノクロ画像データの階調入力から複数の異なる高さ階調の分版データを算出して合成して立体印刷用画像データの出力値を算出する例を示す。 Figure 10 is a schematic diagram showing an example of multiple tone curves used in step S1242 of Figure 9. In this example, as shown in Figure 10, the gradation input of monochrome image data is converted based on multiple tone curves selected from five different tone curves 210, 211, 212, 213, and 214, which have at least different intermediate tone density output ODs, to calculate height gradation output values and calculate multiple different plate separation data. In this example, an example is shown in which plate separation data of multiple different height gradations is calculated from the gradation input of monochrome image data based on the tone curves 211, 212, and 213, and then synthesized to calculate the output value of image data for 3D printing.
図11(a)は、主面100a上の位置とモノクロ画像データの入力階調の示す濃度ODとの関係、(b)は、立体印刷用画像データ生成工程(S1242~S1245)によって得られる主面100a上の位置Xと生成されるトーンカーブ211、212、213にそれぞれ対応する高さ階調の分版データh、及びこれらが合成された高さ階調データhの関係を示す模式図である。 Figure 11 (a) is a schematic diagram showing the relationship between the position on the main surface 100a and the density OD indicated by the input gradation of the monochrome image data, and (b) is a schematic diagram showing the relationship between the position X on the main surface 100a obtained by the 3D printing image data generation process (S1242 to S1245) and the height gradation separation data h corresponding to the generated tone curves 211, 212, and 213, respectively, and the height gradation data h synthesized from these.
立体印刷用画像データ生成工程では、図11(a)に示すカラー画像データ又はモノクロ画像データの主面100a上の位置X1~X7に対応する階調入力があった場合に、トーンカーブ211、212、213によって、絵柄領域11内において、図11(b)に示すような、主面100a上の位置X1~X7に対応する高さ階調の分版データ221、222、223がそれぞれ算出される。本態様では、図11(b)に示すように、高さ階調の分版データ221、222、223では、それぞれの高さ階調の最大値h1、h2、h3は当該順に大きく、最小値はh1より小さいh0としている。In the 3D printing image data generation process, when gradation input corresponding to positions X1 to X7 on main surface 100a of color image data or monochrome image data shown in Fig. 11(a) is received, height gradation separation data 221, 222, 223 corresponding to positions X1 to X7 on main surface 100a as shown in Fig. 11(b) are calculated by tone curves 211, 212, 213 within picture area 11. In this embodiment, as shown in Fig. 11(b), in height gradation separation data 221, 222, 223, the maximum values h1, h2, h3 of the respective height gradations are larger in that order, and the minimum value is h0, which is smaller than h1.
次に、mが最大値か否かを判定し(ステップS1243)、最大値でない場合には、mをインクリメントして(ステップS1244)、ステップS1242に戻り、最大値である場合には、第1~m番目の版に対応する高さ階調の分版データhの成分を合成して立体印刷用画像データの高さ階調データhを生成し出力する(ステップS1245)。Next, it is determined whether m is the maximum value (step S1243), and if it is not the maximum value, m is incremented (step S1244) and the process returns to step S1242. If it is the maximum value, the components of the height gradation separation data h corresponding to the first through mth plates are synthesized to generate and output height gradation data h of the image data for 3D printing (step S1245).
第1~m番目の版に対応する立体印刷用画像データの成分の合成では、生成された複数の高さ階調の分版データhを、絵柄領域11における主面100a上の位置に応じて、複数の分版データのうち最大の高さ階調を示すデータを選択することにより合成する。図11(b)に示す例では、トーンカーブ211、212、213に基づいて算出された高さ階調の分版データ221、222、223のうち、絵柄領域11における、主面100a上の位置ごとに最大の高さ階調の分版データhが選択されるように、高さ階調の分版データ221、222、223が合成されて高さ階調データh(図11(b)における実線)が生成される。In the synthesis of the components of the 3D printing image data corresponding to the 1st to mth plates, the generated multiple height gradation separation data h are synthesized by selecting data indicating the maximum height gradation from the multiple separation data according to the position on the main surface 100a in the picture area 11. In the example shown in FIG. 11B, the height gradation separation data 221, 222, 223 are synthesized to generate height gradation data h (solid line in FIG. 11B) so that the maximum height gradation separation data h is selected from the height gradation separation data 221, 222, 223 calculated based on the tone curves 211, 212, 213 for each position on the main surface 100a in the picture area 11.
なお、立体印刷用画像データの成分の合成方法は、上記に限定されないことは言うまでもない。 Needless to say, the method of combining components of image data for 3D printing is not limited to the above.
次に。図8に戻り、ステップS125において、平面視において絵柄輪郭11aを絵柄領域11の外方に向けて所定距離w0(図2参照)だけ移動(オフセット)させた拡大輪郭12aを設定する拡大輪郭12aの設定処理を行い、拡大輪郭12aの外方に位置する背景領域13の平坦化処理を行う(ステップS126)。平坦化処理では、階調の値がゼロ又は低階調である印刷用画像データを生成する。 Returning to Fig. 8, in step S125, an enlarged contour 12a setting process is performed to set an enlarged contour 12a in which the picture contour 11a is moved (offset) by a predetermined distance w0 (see Fig. 2) toward the outside of the picture area 11 in a plan view, and a flattening process is performed on the background area 13 located outside the enlarged contour 12a (step S126). In the flattening process, print image data in which the gradation value is zero or low gradation is generated.
図12は、立体印刷用画像データ生成工程のステップS121~S128の処理によって得られる、主面上の位置Xと生成される高さ階調データhとの関係を示す模式図である。 Figure 12 is a schematic diagram showing the relationship between the position X on the main surface and the generated height gradation data h obtained by processing steps S121 to S128 of the 3D printing image data generation process.
ステップS127では、拡大輪郭12aと絵柄輪郭11aとの間に位置する境界領域12のグラデーション処理を行い、境界領域12に対する立体印刷用画像データ220を生成する。グラデーション処理では、境界領域12における立体印刷用画像データの高さ階調の値が、拡大輪郭12aから絵柄輪郭11aに向けて連続的に増加して、絵柄輪郭11a付近において絵柄領域11の立体印刷用画像データと等価な高さ階調データの値h0となるような立体印刷用画像データ220を生成する。このとき、高さ階調データの値h0はh1より小さい所定値を選択することができる。In step S127, gradation processing is performed on the boundary area 12 located between the enlarged contour 12a and the pattern contour 11a, and 3D printing image data 220 for the boundary area 12 is generated. In the gradation processing, the height gradation value of the 3D printing image data in the boundary area 12 increases continuously from the enlarged contour 12a to the pattern contour 11a, and 3D printing image data 220 is generated such that the height gradation data value h0 in the vicinity of the pattern contour 11a is equivalent to the 3D printing image data of the pattern area 11. At this time, a predetermined value smaller than h1 can be selected as the height gradation data value h0.
次に、絵柄領域11、境界領域12、背景領域13の立体印刷用画像データを合成して(ステップS128)、絵柄領域11、境界領域12、背景領域13に対する一連の立体印刷用画像データを生成し、生成された立体印刷用画像データを出力する(ステップS129)。Next, the 3D printing image data of the picture area 11, the border area 12, and the background area 13 are synthesized (step S128) to generate a series of 3D printing image data for the picture area 11, the border area 12, and the background area 13, and the generated 3D printing image data is output (step S129).
図13は、入力階調の濃度と、カラー要素層、ホワイト要素層、クリア要素層の厚みの測定結果を示す図である。入力階調の濃度を異ならせたときの立体印刷物10を構成する各要素層の厚みを測定した結果を示す。図13に示すように、カラー立体要素層21c~2nc、ホワイト立体要素層21w~2nw、クリア要素層401、402は、入力階調の濃度の増加に伴って、それぞれの要素層の厚みが増加することが見て取れる。 13 is a diagram showing the measurement results of the density of the input gradation and the thicknesses of the color element layer, the white element layer, and the clear element layer . The results are shown for measuring the thickness of each element layer constituting the 3D printed matter 10 when the density of the input gradation is changed. As shown in FIG. 13, it can be seen that the thickness of each element layer increases with an increase in the density of the input gradation for the color 3D element layers 21c to 2nc, the white 3D element layers 21w to 2nw, and the clear element layers 401 and 402.
[着色印刷用画像データ生成工程]
次に、取得したカラー画像データに基づき、着色印刷用画像データを生成する(ステップS13)。画像データのRGBデータをCMYKデータに色変換して着色層印刷データを生成し、メモリ等、記憶装置に格納する。
[Color printing image data generation process]
Next, based on the acquired color image data, image data for color printing is generated (step S13). The RGB data of the image data is color-converted to CMYK data to generate color layer print data, which is then stored in a storage device such as a memory.
(立体印刷工程)
次に、図6におけるステップS2に戻り、立体印刷工程を行う。図14は、図6のステップS2における立体印刷工程の概要を示す工程図である。図15(a)~(d)は、立体印刷工程おける製造方法の概要を示す模式図である。
(3D printing process)
Next, returning to step S2 in Fig. 6, the three-dimensional printing process is performed. Fig. 14 is a process diagram showing an overview of the three-dimensional printing process in step S2 in Fig. 6. Figs. 15(a) to (d) are schematic diagrams showing an overview of the manufacturing method in the three-dimensional printing process.
立体印刷工程では、先ず、基板100を準備する(ステップS21、図15(a))。 In the 3D printing process, first, a substrate 100 is prepared (step S21, Figure 15 (a)).
次に、メモリから画像データのうち高さ階調データを順次読み出し、基板100の主面100aにカラー立体要素層21cを形成するためのCMYKの樹脂材料からなるインクをそれぞれ塗布したのち、紫外線照射により乾燥させてカラー立体要素層21cを形成する(ステップS22、S23)。Next, the height gradation data of the image data is sequentially read out from the memory, and inks made of CMYK resin materials are applied to the main surface 100a of the substrate 100 to form the color three-dimensional element layer 21c, and then dried by ultraviolet irradiation to form the color three-dimensional element layer 21c (steps S22 and S23).
同様に、メモリから同じ高さ階調データを順次読み出し、カラー立体要素層21cの上面にホワイト立体要素層21wを形成するための、白色顔料の粒子(例えば、酸化チタン)を含む樹脂材料からなるインクをそれぞれ塗布したのち、紫外線照射により乾燥させてカラー立体要素層21cの上面にホワイト立体要素層21wを積層形成して立体要素層21を形成する(ステップS24、S25、図15(b))。Similarly, the same height gradation data is sequentially read out from the memory, and an ink made of a resin material containing white pigment particles (e.g., titanium oxide) is applied to the upper surface of the color three-dimensional element layer 21c to form a white three-dimensional element layer 21w. The ink is then dried by exposure to ultraviolet light to laminate the white three-dimensional element layer 21w on the upper surface of the color three-dimensional element layer 21c, thereby forming the three-dimensional element layer 21 (steps S24, S25, Figure 15 (b)).
カラー立体要素層21c及びホワイト立体要素層21wは、絵柄を印刷するための元画であるカラー画像データから形成される立体印刷用画像データに基づいて画像形成され、図15(b)に示すように、立体印刷用画像データの画素Pxに対応する主面100a上の位置に応じて、それぞれの層の厚みが異なるように構成されている。これにより、高さ階調データ基づいて、内含するカラー立体要素層21c及びホワイト立体要素層21wの形成位置及び層厚が異なる態様の立体要素層21が、立体印刷用画像データの画素Pxに対応する主面上の位置に形成される。The color three-dimensional element layer 21c and the white three-dimensional element layer 21w are formed based on the three-dimensional printing image data formed from the color image data, which is the original image for printing the pattern, and are configured so that the thickness of each layer differs depending on the position on the main surface 100a corresponding to the pixel Px of the three-dimensional printing image data, as shown in Fig. 15(b). As a result, three-dimensional element layers 21 having different formation positions and layer thicknesses of the contained color three-dimensional element layer 21c and white three-dimensional element layer 21w are formed at the position on the main surface corresponding to the pixel Px of the three-dimensional printing image data based on the height gradation data.
次に、nが最大値か否かを判定し(ステップS26)、最大値でない場合には、nをインクリメントして(ステップS27)、ステップS22に戻り、nが最大値になるまで、高さ階調データ基づいて、形成位置及び層厚が異なるカラー立体要素層21c~2nc及びホワイト立体要素層21w~2nwを少なくとも1層ずつ含む立体要素層21~2nが、立体印刷用画像データの画素Pxに対応する主面上の位置に繰り返し形成される。そして、nが最大値である場合には、ステップS28に進む。Next, it is determined whether n is the maximum value (step S26), and if it is not the maximum value, n is incremented (step S27), and the process returns to step S22, where three-dimensional element layers 21-2n, each including at least one color three-dimensional element layer 21c-2nc and one white three-dimensional element layer 21w-2nw, which differ in formation position and layer thickness based on the height gradation data, are repeatedly formed at a position on the main surface corresponding to pixel Px of the three-dimensional printing image data, until n reaches the maximum value. Then, if n is the maximum value, the process proceeds to step S28.
このとき、立体要素層21~2nが複数層、積層されてなる積層立体層200は、層全体の厚みH200が主面上の位置に応じて異なるように形成される(図15(c))。 At this time, the laminated three-dimensional layer 200 formed by laminating a plurality of three-dimensional element layers 21 to 2n is formed so that the thickness H 200 of the entire layer varies depending on the position on the main surface (FIG. 15C).
その結果、積層立体層200は、立体印刷用画像データに基づいて立体印刷用画像データの画素Pxに対応する主面上の位置に応じて厚みが異なる態様をなし、厚みが大きく上面の高さが相対的に高い隆起部分201と、厚みが薄く上面の高さが相対的に低い谷部分202とを含む立体化層を形づくる。As a result, the laminated three-dimensional layer 200 has a thickness that varies depending on the position on the main surface corresponding to the pixel Px of the three-dimensional printing image data based on the three-dimensional printing image data, and forms a three-dimensional layer that includes a raised portion 201 that is thick and has a relatively high upper surface height, and a valley portion 202 that is thin and has a relatively low upper surface height.
図15(c)に示すように、絵柄領域11は、立体印刷用画像データの高さ階調に基づいて形成された積層立体層200によって、基板100の主面100aの表面から上方に隆起した断面形状となる。これに対し、背景領域13は、高さ階調の値がゼロ又は低階調である印刷用画像データに基づいて、基板100の主面100aの表面からの高さが低いフラットな形状となる。また、境界領域12において、積層立体層200は、拡大輪郭12aから絵柄輪郭11aに向けて積層立体層200の厚みが連続的に増加し上面の高さが連続的に高くなる傾斜形状となる。15(c), the pattern region 11 has a cross-sectional shape that protrudes upward from the surface of the main surface 100a of the substrate 100 due to the laminated three-dimensional layer 200 formed based on the height gradation of the three-dimensional printing image data. In contrast, the background region 13 has a flat shape with a low height from the surface of the main surface 100a of the substrate 100 based on the printing image data in which the height gradation value is zero or a low gradation. In addition, in the boundary region 12, the laminated three-dimensional layer 200 has an inclined shape in which the thickness of the laminated three-dimensional layer 200 increases continuously from the enlarged contour 12a to the pattern contour 11a, and the height of the upper surface increases continuously.
このように、カラー立体要素層21c~2nc、ホワイト立体要素層21w~2nwそれぞれが、境界領域12において、滑らかに高さが変化する傾斜形状をしており、各層の上角部分に丸みをもたせることができる。さらに、カラー立体要素層21c~2nc、ホワイト立体要素層21w~2nwを少なくとも1層ずつ含む立体要素層21~2nがZ軸方向下側から順に積層されていることによって、積層立体層200は全体として境界領域12では高さが滑らかに変化する傾斜形状をなす態様となる。In this way, each of the color three-dimensional element layers 21c-2nc and the white three-dimensional element layers 21w-2nw has an inclined shape with a smoothly changing height in the boundary region 12, and the upper corners of each layer can be rounded. Furthermore, the three-dimensional element layers 21-2n, each of which includes at least one color three-dimensional element layer 21c-2nc and one white three-dimensional element layer 21w-2nw, are stacked in order from the bottom in the Z-axis direction, so that the stacked three-dimensional layer 200 as a whole has an inclined shape with a smoothly changing height in the boundary region 12.
これにより、立体印刷物10では、被写体の画像を示す絵柄領域の輪郭付近に位置する境界領域12において、隆起形状の高さの違いに起因する色むらの発生を抑制して微細な立体表現が可能となり、看者が視認する画像の品質を向上させることができる。As a result, in the three-dimensional print 10, the occurrence of color unevenness caused by differences in the height of the raised shapes in the boundary region 12 located near the outline of the picture area showing the image of the subject is suppressed, making it possible to achieve fine three-dimensional expression, thereby improving the quality of the image perceived by the viewer.
次に、積層立体層200の上面を被覆するように、ホワイト被覆層2zwを形成するための、白色顔料の粒子(例えば、酸化チタン)を含む樹脂材料からなるインクを、例えば、インクジェット装置を用いて塗布したのち、紫外線照射により乾燥させてホワイト被覆層2zwを形成する(ステップS28、S29、図15(d))。Next, to form a white coating layer 2zw so as to cover the upper surface of the laminated three-dimensional layer 200, an ink made of a resin material containing white pigment particles (e.g., titanium oxide) is applied, for example, using an inkjet device, and then dried by exposure to ultraviolet light to form the white coating layer 2zw (steps S28, S29, Figure 15 (d)).
このとき、ホワイト被覆層2zwは基板100の主面100a全体を覆うように形成してもよい。樹脂材料からなるホワイト被覆層2zwによって基板100の主面100a全体を被覆することにより、上方から基板100への水分の侵入を抑制して積層立体層200の膨張や変形を抑制でき、積層立体層200による微細な立体表現を長期間維持し、微細な立体表現が経時的に劣化することを抑制できる。本例では、最上層に位置するホワイト被覆層2zwが基板100の主面100a全体を覆う構成を採る。At this time, the white coating layer 2zw may be formed to cover the entire main surface 100a of the substrate 100. By covering the entire main surface 100a of the substrate 100 with the white coating layer 2zw made of a resin material, it is possible to suppress the intrusion of moisture into the substrate 100 from above and suppress the expansion and deformation of the laminated three-dimensional layer 200, thereby maintaining the fine three-dimensional expression by the laminated three-dimensional layer 200 for a long period of time and suppressing the deterioration of the fine three-dimensional expression over time. In this example, a configuration is adopted in which the white coating layer 2zw located at the top layer covers the entire main surface 100a of the substrate 100.
(着色印刷工程)
次に、図5におけるステップS3に戻り、着色印刷工程を行う。図16は、図6のステップS3における着色印刷工程の概要を示す工程図である。図17(a)~(d)は、着色印刷工程おける製造方法の概要を示す模式図である。
(Coloring printing process)
Next, returning to step S3 in Fig. 5, the color printing step is performed. Fig. 16 is a process diagram showing an overview of the color printing step in step S3 in Fig. 6. Figs. 17(a) to (d) are schematic diagrams showing an overview of the manufacturing method in the color printing step.
着色印刷工程では、先ず、主面100a上に立体印刷されて隆起部分201、谷部分202が形成された基板を準備する(ステップS31、図17(a))。In the color printing process, first, a substrate is prepared on the main surface 100a by three-dimensional printing to form raised portions 201 and valley portions 202 (step S31, Figure 17 (a)).
メモリから画像データのうち着色印刷用画像データを順次読み出し、積層形成されたホワイト被覆層2zwの上面を被覆するように、着色層300を形成するためにCMYKの樹脂材料からなるインクを塗布したのち、紫外線照射により乾燥させて、着色印刷用画像データに応じて層301、302、303を画素毎に選択的に配置するとともに、着色印刷用画像データの階調に応じて画素毎に厚みを異ならせてそれぞれの層301、302、303を形成して、着色層300を形成する(ステップS32、S33、図17(b))。着色層300の形成は、例えば、インクジェット装置を用いて各色の顔料を含むUV(紫外線)硬化型インクを塗布し、UV照射を行って硬化させることによりなされる。The image data for color printing is read out from the memory in sequence, and ink made of CMYK resin material is applied to form the color layer 300 so as to cover the upper surface of the white coating layer 2zw formed by stacking, and then dried by ultraviolet irradiation. The layers 301, 302, and 303 are selectively arranged for each pixel according to the image data for color printing, and the layers 301, 302, and 303 are formed with different thicknesses for each pixel according to the gradation of the image data for color printing to form the color layer 300 (steps S32 and S33, FIG. 17(b)). The color layer 300 is formed, for example, by applying UV (ultraviolet) curable ink containing pigments of each color using an inkjet device and curing it by UV irradiation.
次に、着色層300の上面にクリア要素層401を形成するための透光性樹脂材料からなるインクを塗布したのち、紫外線照射により乾燥させてクリア要素層401を形成する(ステップS34、S35、図17(c))。Next, an ink made of a translucent resin material is applied to the upper surface of the colored layer 300 to form a clear element layer 401, and then dried by exposure to ultraviolet light to form the clear element layer 401 (steps S34, S35, Figure 17 (c)).
さらに、着色層300の上面にクリア要素層402を形成するための透光性樹脂材料からなるインクを塗布したのち、紫外線照射により乾燥させてクリア要素層402を形成して、積層クリア層400を形成する(ステップS36、S37、図17(d))。Furthermore, an ink made of a translucent resin material is applied to the upper surface of the colored layer 300 to form a clear element layer 402, and then the ink is dried by exposure to ultraviolet light to form the clear element layer 402, thereby forming the laminated clear layer 400 (steps S36, S37, Figure 17 (d)).
クリア要素層401、402はカラー画像データに基づき生成された立体印刷用画像データに、乱数等に基づく不規則なデータパターンを重畳した立体印刷用画像データによって画像形成してもよい。積層クリア層400を、不規則なデータパターンを重畳した立体印刷用画像データによって微細な凹凸が分散配置されてなるクリア要素層401、402を含んだ構成とすることにより、絵柄に応じて看者により効果的に立体感を知覚させることができる。The clear element layers 401, 402 may be formed by 3D printing image data in which an irregular data pattern based on random numbers or the like is superimposed on 3D printing image data generated based on color image data. By configuring the laminated clear layer 400 to include clear element layers 401, 402 in which fine projections and recesses are dispersed and arranged by the 3D printing image data on which the irregular data pattern is superimposed, the viewer can perceive a three-dimensional effect more effectively according to the pattern.
また、このとき、何れかのクリア要素層401、402は基板100の主面100a全体を覆うように形成してもよい。この場合、クリア要素層は主面100a全体に一様な画像データに基づき形成してもよいが、カラー画像データに基づき生成された立体印刷用画像データによって画像形成してもよい。樹脂材料からなるクリア要素層によって基板100の主面100a全体を被覆した場合には、上方から基板100への水分の侵入を抑制して積層立体層200の膨張や変形を抑制でき、積層立体層200による微細な立体表現を長期間維持し、微細な立体表現が経時的に劣化することを抑制できる。In addition, at this time, either of the clear element layers 401, 402 may be formed so as to cover the entire main surface 100a of the substrate 100. In this case, the clear element layer may be formed based on uniform image data over the entire main surface 100a, or an image may be formed based on image data for three-dimensional printing generated based on color image data. When the entire main surface 100a of the substrate 100 is covered with a clear element layer made of a resin material, the intrusion of moisture into the substrate 100 from above can be suppressed, and the expansion and deformation of the laminated three-dimensional layer 200 can be suppressed, and the fine three-dimensional expression by the laminated three-dimensional layer 200 can be maintained for a long period of time, and the deterioration of the fine three-dimensional expression over time can be suppressed.
本例では、下層に位置するクリア要素層401が基板100の主面100a全体を覆う構成を採る。In this example, the clear element layer 401 located at the bottom covers the entire main surface 100a of the substrate 100.
以上の工程により、立体印刷物10が完成する。 Through the above steps, the three-dimensional print 10 is completed.
<まとめ>
以上、説明したように、実施の形態に係る立体印刷物10は、基板100の一方の主面10aの上方に配され、1色または複数色を以って配されたカラー立体要素層21~ncと、光反射性の白色インクを以って配されたホワイト立体要素層21~nwを少なくとも1層ずつ含む立体要素層21~nが複数積層されてなり、主面10a上の位置に応じて異なる積層立体層200と、積層立体層200の上面を被覆するホワイト被覆層2zwと、ホワイト被覆層2zwの上面に、1色または複数色を以って配された着色層300とを備え、積層立体層200は、着色層300の表す絵柄に対応する絵柄領域11に相当する部分が基板の主面100aから上方に隆起しており、平面視において着色層300の表す絵柄領域11の絵柄輪郭11aと、絵柄輪郭11aを絵柄外方に向けて所定距離だけ移動させた拡大輪郭12aとの間の境界領域12の厚みが、拡大輪郭12aから絵柄輪郭11aに向けて連続的に増加している構成を採る。
<Summary>
As described above, the three-dimensional printed product 10 according to the embodiment is arranged above one main surface 10a of the substrate 100, and is formed by laminating a plurality of three-dimensional element layers 21-n each including at least one color three-dimensional element layer 21-nc arranged with one or more colors and one white three-dimensional element layer 21-nw arranged with light-reflective white ink. The three-dimensional printed product 10 includes a laminated three-dimensional layer 200 that differs depending on the position on the main surface 10a, a white coating layer 2zw that covers the upper surface of the laminated three-dimensional layer 200, and a white coating layer 2zw that covers the upper surface of the laminated three-dimensional layer 200. and a colored layer 300 having one or more colors arranged on the upper surface of the laminated three-dimensional layer 200, a portion of the laminated three-dimensional layer 200 corresponding to the pattern area 11 represented by the colored layer 300 is raised upward from the main surface 100a of the substrate, and the thickness of a boundary area 12 between a pattern outline 11a of the pattern area 11 represented by the colored layer 300 and an enlarged outline 12a obtained by moving the pattern outline 11a a predetermined distance outward from the pattern in a plan view is continuously increased from the enlarged outline 12a to the pattern outline 11a.
係る構成により、実施の形態に係る立体印刷物10では、被写体の画像を示す絵柄領域の輪郭付近において、隆起形状の高さの違いに起因する色むらの発生を抑制して微細な立体表現が可能となる。その結果、立体印刷物10では、微細な立体表現が可能であって、看者がより大きな立体感を知覚できる立体印刷物を提供することができる。 With this configuration, the three-dimensional print 10 according to the embodiment can suppress the occurrence of color unevenness caused by differences in the height of the raised shapes near the contour of the picture area showing the image of the subject, making it possible to provide a fine three-dimensional expression. As a result, the three-dimensional print 10 can provide a three-dimensional print that allows the viewer to perceive a greater sense of three-dimensionality by providing a fine three-dimensional expression.
これより、複数のインクの層を重ねて媒体上に隆起形状を形成する際に、積層されるインクの層数を異ならせて隆起形状の高さを異ならせる従来の印刷方法で生じていた、層数の違い伴って高さの異なる隆起部分の境界に微小な段差が生じ、隆起部分の縁部がスジ状の色むらとなって看者に視認され、特に被写体の画像を示す絵柄領域の輪郭付近において画像品質の低下を招くという不具合を抑制できる。このとき、カラー立体要素層21~nc及びホワイト立体要素層21~nwの厚みが、前記主面上の位置に応じて異なる構成としてもよい。係る構成によれば、被写体の画像を示す絵柄領域11において、より一層微細な立体表現が可能となる。 This makes it possible to suppress the problem that occurs in conventional printing methods in which the number of ink layers is varied to vary the height of the raised shape when multiple ink layers are layered to form a raised shape on a medium, whereby minute steps are generated at the boundaries of raised parts of different heights due to the difference in the number of layers, and the edges of the raised parts appear as streaky color unevenness that is visible to the viewer, resulting in a decrease in image quality, particularly near the contours of the picture area showing the image of the subject. In this case, the thicknesses of the color three-dimensional element layers 21-nc and the white three-dimensional element layers 21-nw may be configured to differ depending on the position on the main surface. With this configuration, even more detailed three-dimensional expression is possible in the picture area 11 showing the image of the subject.
また、着色層の上面に、透過する光の光量を調整する機能を有し、着色層300を被覆し、不規則なデータパターンが重畳された立体印刷用画像データによって微細な凹凸が分散配置されてなるクリア要素層401、402を含んだクリア要素層401、402を備えた構成としてもよい。絵柄に応じて看者にとってより効果的に立体感を知覚させることができる。 The upper surface of the colored layer may be provided with clear element layers 401, 402 that have a function of adjusting the amount of light transmitted therethrough, cover the colored layer 300, and include clear element layers 401, 402 in which fine projections and recesses are dispersed according to image data for three-dimensional printing on which an irregular data pattern is superimposed. This allows the viewer to perceive a three-dimensional effect more effectively according to the pattern.
また、積層立体層200の上方には、積層立体層200を被覆し、透過する光の光量を調整する機能を有するホワイト被覆層2zwを備えた構成としてもよい。樹脂材料からなるホワイト被覆層2zwによって基板100の主面100a全体を被覆することにより、上方から積層立体層200への水分の侵入を抑制して積層立体層200の膨張や変形を抑制できる。これにより、積層立体層200による微細な立体表現を長期間維持し、微細な立体表現が経時的に劣化することを抑制できる。 The laminated three-dimensional layer 200 may be provided with a white coating layer 2zw above the laminated three-dimensional layer 200, which covers the laminated three-dimensional layer 200 and has the function of adjusting the amount of light transmitted therethrough. By covering the entire main surface 100a of the substrate 100 with a white coating layer 2zw made of a resin material, it is possible to suppress the intrusion of moisture into the laminated three-dimensional layer 200 from above, thereby suppressing the expansion and deformation of the laminated three-dimensional layer 200. This allows the fine three-dimensional expression by the laminated three-dimensional layer 200 to be maintained for a long period of time, and suppresses the deterioration of the fine three-dimensional expression over time.
≪変形例≫
実施の形態に係る立体印刷物、及びその製造方法を説明したが、本開示は、その本質的な特徴的構成要素を除き、以上の実施の形態に何ら限定を受けるものではない。例えば、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態1における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。以下では、そのような形態の一例として、変形例を説明する。
<<Variations>>
Although the three-dimensional printed matter according to the embodiment and the manufacturing method thereof have been described, the present disclosure is not limited to the above embodiment except for the essential characteristic components. For example, the present disclosure also includes forms obtained by applying various modifications to the embodiment that a person skilled in the art can think of, and forms realized by arbitrarily combining the components and functions of each embodiment 1 within the scope of the gist of the present invention. Below, modified examples are described as examples of such forms.
(1)上記した実施の形態に係る立体印刷物10では、ホワイト被覆層2zwの上方に、着色層300を備え、着色層300の上方には、クリア要素層401、402からなる積層クリア層400が積層された態様とした。 (1) In the three-dimensional printed matter 10 of the above-described embodiment, a colored layer 300 is provided above the white coating layer 2zw, and a laminated clear layer 400 consisting of clear element layers 401, 402 is laminated above the colored layer 300.
しかしながら、着色層300、積層クリア層400の層数は、上記に限定されるものではなく異なる態様であってもよい。However, the number of layers of the colored layer 300 and the laminated clear layer 400 is not limited to the above and may be in different forms.
図18は、変形例1に係る立体印刷物10Aの構成を示す模式断面図である。変形例1に係る立体印刷物10Aでは、図18に示すように、被写体の画像を示す絵柄領域11において、積層クリア層400の上方に、さらに、立体印刷物10の絵柄を表す第2の着色層310と、第2のクリア要素層411、412からなる第2の積層クリア層と410が積層される構成である点で実施の形態に係る立体印刷物10と相違する。このとき、第2の着色層310はカラー画像データに基づき形成され、着色層300と同じ構成であってもよい。第2の積層クリア層410は、積層クリア層400と同じ構成であってもよい。着色層300の上方に、第2の着色層を備えることにより、看者がより大きな立体感を知覚できる立体印刷物を安価に提供することができる。 Figure 18 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a three-dimensional print 10A according to Modification 1. As shown in Figure 18, the three-dimensional print 10A according to Modification 1 differs from the three-dimensional print 10 according to the embodiment in that, in the pattern area 11 showing the image of the subject, a second colored layer 310 representing the pattern of the three-dimensional print 10 and a second laminated clear layer 410 consisting of second clear element layers 411 and 412 are laminated above the laminated clear layer 400. At this time, the second colored layer 310 is formed based on color image data and may have the same configuration as the colored layer 300. The second laminated clear layer 410 may have the same configuration as the laminated clear layer 400. By providing a second colored layer above the colored layer 300, a three-dimensional print that allows the viewer to perceive a greater sense of three-dimensionality can be provided at a low cost.
(2)上記した実施の形態に係る立体印刷物10では、カラー立体要素層21~nc及びホワイト立体要素層21~nwの厚みは、立体印刷用画像データの高さ階調に基づいて前記主面上の位置に応じて異なる構成とした。
しかしながら、カラー立体要素層21~nc及びホワイト立体要素層21~nwの層数は、立体印刷用画像データの高さ階調に基づいて前記主面上の位置に応じて異なる構成としてもよい。
(2) In the 3D printed matter 10 according to the embodiment described above, the thicknesses of the color 3D element layers 21-nc and the white 3D element layers 21-nw vary depending on the position on the main surface, based on the height gradation of the 3D printing image data.
However, the number of layers of the color three-dimensional element layers 21 to nc and the white three-dimensional element layers 21 to nw may be different depending on the position on the main surface based on the height gradation of the three-dimensional printing image data.
係る構成によれば、カラー立体要素層21c~2nc、ホワイト立体要素層21w~2nwが、Z軸方向下側から順にピラミッド状に積層することによって、積層立体層200は全体として境界領域12において高さが段階的に変化する階段形状を形成することができる。そのため、被写体の画像を示す絵柄領域11において、より簡易な構成により効果的な立体表現が可能となり、看者に十分な立体感を知覚できる立体印刷物を、多数、量産する場合に、安価に印刷物を提供することができる。According to this configuration, the color three-dimensional element layers 21c-2nc and the white three-dimensional element layers 21w-2nw are stacked in a pyramidal shape from the bottom in the Z-axis direction, so that the stacked three-dimensional layer 200 as a whole can form a staircase shape whose height changes stepwise in the boundary region 12. Therefore, in the picture region 11 showing the image of the subject, effective three-dimensional expression is possible with a simpler configuration, and three-dimensional printed matter that allows the viewer to perceive a sufficient three-dimensional effect can be provided inexpensively when mass-producing a large number of them.
(3)上記した実施の形態に係る立体印刷物10では、積層立体層200は、基板100の主面100a上に、1色または複数色を以って主面100aに沿った方向に配されたカラー立体要素層21c~2ncと、透過する光の光量を調整する機能を有する材料からなるホワイト立体要素層21w~2nwとを、少なくとも1層ずつ含む立体要素層21~2nが複数積層されてなる構成とした。 (3) In the three-dimensional printed matter 10 of the above-mentioned embodiment, the laminated three-dimensional layer 200 is configured by stacking a plurality of three-dimensional element layers 21 to 2n on the main surface 100a of the substrate 100, each of which includes at least one color three-dimensional element layer 21c to 2nc having one or more colors and arranged in a direction along the main surface 100a, and one white three-dimensional element layer 21w to 2nw made of a material that has the function of adjusting the amount of light transmitted through it.
実施の形態に係る積層立体層200における立体要素層21~2nを第1の立体要素層と定義したとき、変形例に係る立体印刷物では、積層立体層は、さらに、透過する光の光量を調整する機能を有する材料からなる追加的なホワイト立体要素層を一層以上含んで構成される第2の立体要素層、又は、1色または複数色を以って配された追加的なカラー立体要素層を一層以上含んで構成される第2の立体要素層、を備える構成としてもよい。また、第2の立体要素層は、複数積層された立体要素層21~2nの層間又は立体要素層21~2nの上面に積層されてなる構成としてもよい。When the three-dimensional element layers 21 to 2n in the laminated three-dimensional layer 200 according to the embodiment are defined as the first three-dimensional element layer, in the three-dimensional printed matter according to the modified example, the laminated three-dimensional layer may further include a second three-dimensional element layer including one or more additional white three-dimensional element layers made of a material having a function of adjusting the amount of light transmitted therethrough, or a second three-dimensional element layer including one or more additional color three-dimensional element layers arranged in one or more colors. The second three-dimensional element layer may also be configured to be laminated between the layers of the three-dimensional element layers 21 to 2n that are laminated multiple times or on the upper surface of the three-dimensional element layers 21 to 2n.
追加的なホワイト立体要素層又は追加的なカラー立体要素層は、立体印刷用画像データに基づいて画像形成され、立体印刷用画像データの画素Pxに対応する主面100a上の位置に応じて、それぞれの層の厚みが異なるように構成される。このとき、追加的なホワイト立体要素層又は追加的なカラー立体要素層は、主面100a上に立体印刷用画像データの画素Pxに対応して選択的に配されていてもよい。The additional white three-dimensional element layer or the additional color three-dimensional element layer is image-formed based on the three-dimensional printing image data, and the thickness of each layer is configured to differ depending on the position on the main surface 100a corresponding to the pixel Px of the three-dimensional printing image data. In this case, the additional white three-dimensional element layer or the additional color three-dimensional element layer may be selectively arranged on the main surface 100a in correspondence with the pixel Px of the three-dimensional printing image data.
また、追加的なホワイト立体要素層又は追加的なカラー立体要素層は、ホワイト立体要素層2iw又はカラー立体要素層2icと同一の立体印刷用画像データに基づいて画像形成されてもよい。あるいは、ホワイト立体要素層2iw又はカラー立体要素層2icと異なる立体印刷用画像データに基づき形成されてもよい。In addition, the additional white three-dimensional element layer or the additional color three-dimensional element layer may be image-formed based on the same three-dimensional printing image data as the white three-dimensional element layer 2iw or the color three-dimensional element layer 2ic. Alternatively, the additional white three-dimensional element layer or the additional color three-dimensional element layer may be image-formed based on three-dimensional printing image data different from that of the white three-dimensional element layer 2iw or the color three-dimensional element layer 2ic.
これにより、追加的なホワイト立体要素層又は追加的なカラー立体要素層を含んで構成される第2の立体要素層を含む積層立体層は、層全体の厚みが主面上の位置に応じてより大きく異なるように形成される。その結果、絵柄のボケを防止し絵柄の明瞭さを維持した状態で、隆起部分201と谷部分202との高低差を拡大することができる。 As a result, the laminated three-dimensional layer including the second three-dimensional element layer including the additional white three-dimensional element layer or the additional color three-dimensional element layer is formed so that the thickness of the entire layer varies more greatly depending on the position on the main surface. As a result, it is possible to increase the height difference between the raised portion 201 and the valley portion 202 while preventing blurring of the pattern and maintaining the clarity of the pattern.
以上のとおり、1色または複数色を以って配されたカラー立体要素層21c~2ncと、光反射性の白色インクを以って配されたホワイト立体要素層21w~2nwを少なくとも1層ずつ含む立体要素層21~2nを第1の立体要素層21~2nとしたとき、変形例に係る立体印刷物では、積層立体層は、積層された複数層の第1の立体要素層21~2nの層間、又は複数層の第1の立体要素層21~2nの上方に、さらに、光反射性の白色インクを以って配された追加的なホワイト立体要素層、又は1色または複数色を以って配された追加的なカラー立体要素層を少なくとも1層以上含む第2の立体要素層が配された構成を採る。As described above, when the first three-dimensional element layers 21-2n are each composed of three-dimensional element layers 21c-2nc each including at least one color three-dimensional element layer 21c-2nc arranged with one or more colors and one white three-dimensional element layer 21w-2nw arranged with light-reflective white ink, in the three-dimensional printed matter according to the modified example, the laminated three-dimensional layer has a configuration in which a second three-dimensional element layer including at least one additional white three-dimensional element layer arranged with light-reflective white ink or an additional color three-dimensional element layer arranged with one or more colors is arranged between the multiple stacked first three-dimensional element layers 21-2n or above the multiple first three-dimensional element layers 21-2n.
そして、変形例に係る立体印刷物は、第2の立体要素層を含む積層立体層の上面を被覆するホワイト被覆層2zwと、ホワイト被覆層2zwの上面に、1色または複数色を以って配された着色層300とを備え、積層立体層200は、着色層300の表す絵柄に対応する絵柄領域11に相当する部分が基板の主面100aから上方に隆起しており、平面視において着色層300の表す絵柄領域11の絵柄輪郭11aと、絵柄輪郭11aを絵柄外方に向けて所定距離だけ移動させた拡大輪郭12aとの間の境界領域12の厚みが、拡大輪郭12aから絵柄輪郭11aに向けて連続的に増加している構成を採る。The three-dimensional printed matter relating to the modified example comprises a white coating layer 2zw covering the upper surface of the laminated three-dimensional layer including the second three-dimensional element layer, and a colored layer 300 in one or more colors arranged on the upper surface of the white coating layer 2zw, and the laminated three-dimensional layer 200 has a portion corresponding to the pattern area 11 corresponding to the pattern represented by the colored layer 300 protruding upward from the main surface 100a of the substrate, and the thickness of the boundary area 12 between the pattern outline 11a of the pattern area 11 represented by the colored layer 300 in a plan view and the enlarged outline 12a obtained by moving the pattern outline 11a a predetermined distance outward from the pattern increases continuously from the enlarged outline 12a to the pattern outline 11a.
係る構成により、変形例に係る積層立体層によれば、被写体の画像を示す絵柄領域の輪郭付近において隆起形状の高さの違いに起因する色むらの発生を抑制するという効果に加え、第2の立体要素層によって層全体の厚みが主面上の位置に応じてより大きく異なるように形成され、絵柄のボケを防止しつつ、より顕著な立体感を生む立体化層として機能し、看者がより大きな立体感を知覚することができる微細な立体表現が可能となる。 With this configuration, the laminated three-dimensional layer of the modified example not only has the effect of suppressing the occurrence of color unevenness caused by differences in the height of the raised shapes near the contours of the picture area showing the image of the subject, but the second three-dimensional element layer is formed so that the thickness of the entire layer varies more greatly depending on the position on the main surface, preventing blurring of the picture and functioning as a three-dimensional layer that creates a more pronounced three-dimensional effect, making it possible to create a fine three-dimensional expression that allows the viewer to perceive a greater three-dimensional effect.
≪補足≫
以上で説明した実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていないものについては、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
<Additional Information>
The above-described embodiments each show a preferred specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, components, the arrangement and connection of the components, steps, and the order of steps shown in the embodiments are merely examples and are not intended to limit the present invention. Furthermore, among the components in the embodiments, those that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional components constituting a more preferred embodiment.
また、上記の方法が実行される順序は、本発明を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記方法の一部が、他の方法と同時(並列)に実行されてもよい。In addition, the order in which the above methods are performed is merely illustrative in order to specifically explain the present invention, and orders other than those described above may be used. In addition, some of the above methods may be performed simultaneously (in parallel) with other methods.
また、発明の理解の容易のため、上記各実施の形態で挙げた各図の構成要素の縮尺は実際のものと異なる場合がある。また本発明は上記各実施の形態1の記載によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。In addition, in order to facilitate understanding of the invention, the scale of the components in each of the figures in each of the above embodiments may differ from the actual scale. Furthermore, the present invention is not limited to the description of each of the above embodiments, and may be modified as appropriate within the scope of the gist of the present invention.
また、各実施の形態及びその変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。 In addition, at least some of the functions of each embodiment and its variations may be combined.
本開示の一態様に係る立体印刷物は、室内装飾や広告媒体、さらには造営材(壁や天井など)の一部として、高い画像品質を得ることができる立体印刷物を実現するのに有用であり、例えば、絵画、展示用装飾物、ポスター、広告、ディスプレイ、インテリア、室内装飾用部材等に広く利用可能である。 The three-dimensional printed matter according to one embodiment of the present disclosure is useful for realizing three-dimensional printed matter that can obtain high image quality as interior decoration, advertising media, and even as part of construction materials (walls, ceilings, etc.), and can be widely used, for example, in paintings, exhibition decorations, posters, advertisements, displays, interiors, interior decoration components, etc.
10、10A 立体印刷物
10a 主面
11 絵柄領域
11a 絵柄輪郭
12 境界領域
12a 拡大輪郭
13 背景領域
100 基板
200 積層立体層
201 隆起部分
202 谷部分 21、22、23、2i、2n 立体要素層
21w、22iw、23w、2iw、2nw ホワイト立体要素層
21c、22ic、23c、2ic、2nc カラー立体要素層
2zw ホワイト被覆層
300、310 着色層
400、410 積層クリア層
401、402、411、412 クリア要素層
10, 10A 3D printed matter 10a Main surface 11 Pattern area 11a Pattern outline 12 Boundary area 12a Enlarged outline 13 Background area 100 Substrate 200 Laminated 3D layer 201 Raised portion 202 Valley portion 21, 22, 23, 2i, 2n 3D element layer 21w, 22iw, 23w, 2iw, 2nw White 3D element layer 21c, 22ic, 23c, 2ic, 2nc Color 3D element layer 2zw White coating layer 300, 310 Colored layer 400, 410 Laminated clear layer 401, 402, 411, 412 Clear element layer
Claims (9)
前記基板の一方の主面の上方に配され、1色または複数色を以って配されたカラー立体要素層と、光反射性の白色インクを以って配されたホワイト立体要素層を少なくとも1層ずつ含む立体要素層が複数積層されてなり、前記主面上の位置に応じて厚みが異なる積層立体層と、
前記積層立体層の上面を被覆するホワイト被覆層と、
前記ホワイト被覆層の上面に、1色または複数色を以って配され、絵柄を表す着色層とを備え、
前記積層立体層は、前記着色層の表す絵柄に対応する絵柄領域に相当する部分が前記基板の主面から上方に隆起しており、平面視において前記絵柄領域の絵柄輪郭と、前記絵柄輪郭を前記絵柄領域の外方に所定距離だけ移動させた拡大輪郭との間に位置する境界領域の厚みが、前記拡大輪郭から前記絵柄輪郭に向けて連続的に増加している
立体印刷物。 A substrate;
a laminated three-dimensional layer that is arranged above one of the main surfaces of the substrate, and that is formed by laminating a plurality of three-dimensional element layers, each of which includes at least one color three-dimensional element layer arranged in one color or a plurality of colors and at least one white three-dimensional element layer arranged in a light-reflective white ink, and that has a thickness that varies depending on the position on the main surface;
A white coating layer that covers the upper surface of the laminated three-dimensional layer;
A colored layer having one or more colors and expressing a pattern is provided on the upper surface of the white coating layer,
A three-dimensional printed matter in which a portion of the laminated three-dimensional layer corresponding to a pattern area corresponding to the pattern represented by the colored layer is raised upward from the main surface of the substrate, and the thickness of a boundary region located between the pattern contour of the pattern area and an enlarged contour obtained by moving the pattern contour a predetermined distance outside the pattern area in a planar view increases continuously from the enlarged contour to the pattern contour.
請求項1に記載の立体印刷物。 The three-dimensional printed matter according to claim 1 , wherein thicknesses of the color three-dimensional element layer and the white three-dimensional element layer vary depending on positions on the main surface.
請求項1又は2に記載の立体印刷物。 The three-dimensional printed matter according to claim 1 or 2, further comprising a clear layer provided on an upper surface of the colored layer, the clear layer having a function of adjusting the amount of light transmitted therethrough and covering the colored layer.
基板を準備し、前記基板の一方の主面の上方に、1色または複数色を以って配されたカラー立体要素層と、光反射性の白色インクを以って配されたホワイト立体要素層を少なくとも1層ずつ含む立体要素層が複数積層されてなり、前記立体印刷用画像データの高さ階調に応じて層厚が前記主面上の位置により異なる積層立体層を形成する工程と、
前記積層立体層の上面を被覆するようにホワイト被覆層を形成する工程と、
前記ホワイト被覆層を形成する工程の後に、形成された前記ホワイト被覆層の上面に、前記着色印刷用画像データに基づき、1色または複数色を以って配された着色層を形成する工程とを含み、
前記積層立体層を形成する工程では、
前記着色層の表す絵柄に対応する絵柄領域に相当する部分が前記基板の主面から上方に隆起しており、平面視において前記着色層の表す絵柄に対応する絵柄領域の絵柄輪郭を外方に所定距離だけ移動させた拡大輪郭と前記絵柄輪郭との間に位置する境界領域の厚みが、前記拡大輪郭から前記絵柄輪郭に向けて連続的に増加するよう前記積層立体層を形成する
立体印刷物の製造方法。 generating image data for 3D printing and image data for color printing based on the color image data;
a step of preparing a substrate, laminating a plurality of three-dimensional element layers, each including at least one color three-dimensional element layer arranged in one or more colors and at least one white three-dimensional element layer arranged in a light-reflective white ink, on one main surface of the substrate, and forming a laminated three-dimensional layer having a layer thickness that varies depending on the position on the main surface according to the height gradation of the image data for three-dimensional printing;
forming a white coating layer so as to cover an upper surface of the laminated three-dimensional layer;
and forming a colored layer having one or more colors on the upper surface of the white coating layer formed after the step of forming the white coating layer, based on the color printing image data;
In the step of forming the laminated three-dimensional layer,
A method for manufacturing a three-dimensional printed matter, in which a portion corresponding to a pattern area corresponding to the pattern represented by the colored layer is raised upward from the main surface of the substrate, and the laminated three-dimensional layer is formed so that the thickness of a boundary area located between an enlarged outline of the pattern area corresponding to the pattern represented by the colored layer, which is obtained by moving the pattern outline of the pattern area corresponding to the pattern represented by the colored layer outward a predetermined distance in a planar view, and the pattern outline, increases continuously from the enlarged outline to the pattern outline.
請求項4に記載の立体印刷物の製造方法。 The method for producing a 3D printed product according to claim 4, further comprising the step of: forming the color 3D element layer and the white 3D element layer by selectively varying the thickness depending on the position on the main surface in accordance with the height gradation of the 3D printing image data, the sub-step being performed a plurality of times.
前記カラー画像データをモノクロ画像データに変換する工程と、
前記モノクロ画像データに基づき前記カラー画像データの示す前記絵柄領域の絵柄輪郭を抽出する工程と、
平面視において前記絵柄輪郭を前記絵柄領域の外方に向けて所定距離だけ移動させた拡大輪郭を設定する工程と、
平面視において前記拡大輪郭と前記絵柄輪郭との間に位置する境界領域の厚みが、前記拡大輪郭から前記絵柄輪郭に向けて連続的に増加する前記立体印刷用画像データを生成する工程を含む
請求項4又は5に記載の立体印刷物の製造方法。 The step of generating image data for 3D printing includes:
converting the color image data into monochrome image data;
extracting a pattern outline of the pattern area represented by the color image data based on the monochrome image data;
a step of setting an enlarged outline by moving the picture outline by a predetermined distance toward the outside of the picture area in a plan view;
The method for producing a 3D printed matter described in claim 4 or 5, further comprising a step of generating the image data for 3D printing in which the thickness of the boundary area located between the enlarged contour and the picture contour in a planar view increases continuously from the enlarged contour toward the picture contour.
前記絵柄領域における前記カラー画像データ又は前記モノクロ画像データの階調に基づき、前記立体印刷用画像データの高さ階調を算出する工程を含む
請求項6に記載の立体印刷物の製造方法。 The step of generating image data for 3D printing includes:
The method for producing a 3D printed product according to claim 6 , further comprising a step of calculating height gradations of the 3D printing image data based on gradations of the color image data or the monochrome image data in the picture region.
前記カラー画像データ又は前記モノクロ画像データを、少なくとも中間調の濃度出力が異なる複数の異なるトーンカーブに基づいて変換することにより、複数の異なる分版データを生成する工程と、
生成された複数の分版データを、前記主面上の位置ごとに複数の分版データのうち最大の高さ階調を示すデータを選択することにより合成する工程を含む
請求項7に記載の立体印刷物の製造方法。 The step of calculating height gradation of the 3D printing image data includes:
generating a plurality of different color separation data by converting the color image data or the monochrome image data based on a plurality of different tone curves having different density outputs of at least intermediate tones;
The method for producing a three-dimensional printed product according to claim 7 , further comprising a step of synthesizing the generated plurality of separation data by selecting data showing a maximum height gradation from among the plurality of separation data for each position on the main surface.
請求項4~8の何れか1項に記載の立体印刷物の製造方法。
The method for producing a three-dimensional printed product according to any one of claims 4 to 8, further comprising a step of forming a clear layer having a function of adjusting the amount of light transmitted on an upper surface of the colored layer after the step of forming the colored layer.
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