デジタルファブリケーションにおいて高い色再現性を実現する３Dカラー印刷技術の研究

Research Project

Project/Area Number	22K12083
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research Institution	Kanagawa Institute of Technology
Principal Investigator	シラパスパコオウオンピャラット神奈川工科大学, 公私立大学の部局等, 研究員 (10768724)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	3Dプリンt / 3次元印刷 / 色再現性 / デジタルファブリケーション / 3Dプリンタ / カラーマネージメント
Outline of Research at the Start	新しい印刷技術である3次元(3D)カラー印刷に関し、忠実な色再現を可能とするカラー印刷技術の実現を目指す。3Dプリンティング技術の発展に伴い、造形中に造形しながら造形物に絵柄やパタンを印刷できる3Dプリンタが登場し、造形物の用途拡大が期待されている。しかし、通常の紙への印刷に比べて色再現性が低く、実用には色再現性の改善が最重要課題となっている。そこで、1）内部反射を考慮した色再現モデルを構築し、2）表面付近の内部にもカラー印刷層を設けることで色再現範囲の拡大を図るなど、従来の紙への印刷とは全く異なる印刷法とカラーマネジメントシステムの導入により、色再現性の高い3Dカラー印刷技術の実現を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、3Dプリンタによる3D造形物へのカラー印刷において、忠実な色再現を可能とするカラー印刷技術の実現を目的としており、その実現法として内部反射を考慮した色再現モデルを構築し、このモデルに基づいて表面付近の内部にもカラー印刷層を設けることで色再現範囲の拡大を図る。令和4年度は。内部反射モデルについてシミュレーションと実験の双方からこのモデルの有効性を実証した。シミュレーションでは、表面のカラー印刷層での反射スペクトルに内部からの反射光のスペクトルを加えた合成出力光のスペクトルを求め、これより再現色を求める。ここで、内部からの反射光は、造形物の透過スペクトルと内部での乱反射スペクトル）の積を深さ方向に積分して求めたスペクトルに、さらに表面のカラー印刷層の透過スペクトルを乗じることによって求めた。シミュレーション結果から、本研究での提案方法により色再現領域が拡大でき、従来に比べより忠実な色再現が実現できることを確認した。上記のシミュレーションで想定した手法について特許を出願、取得した。上記シミュレーションによる色再現モデルを実験においても実証するため、実際に3Dプリンタによる3D造形物への内部印刷を試みた。実験では、造形物の表面にのみカラー印刷する従来の方法と、これに加え本研究の方法として、表面に加えて表面から1ｍｍの深さの造形物内部にもカラー印刷層を設ける方法、さらに、1mmの間隔を隔ててさらにその内部にカラー印刷層を設ける方法、すなわち合計2層のカラー印刷層を表面近傍の内部に設ける方法を、試料を試作して評価した。実験結果から、内部にも印刷層を設けることで色再現領域が拡大できること、また、内部の総数が多いほど色再現領域が拡大できることを明らかにした。以上の実験結果から、本研究で提案した方法の実現可能性を確認できた。