JP2001301137A - 立体表面記録装置および立体表面記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録ヘッドの立体表面に対する相対的な傾き
や相対的な位置の制御が容易で、高速な記録が行えるよ
うにする。 【解決手段】 立体物２８表面を複数の対象領域５に分
割し、各対象領域５を近似した射影平面６を生成し、対
象物２８表面に描画すべき描画画像データから、描画画
像７を各射影平面６上に正射影変換した射影画像８の画
像データを求める。得られた射影画像データに基づい
て、インクジェットヘッド１０を射影平面６に対して平
行に移動させつつ、対象領域５に描画を行う。インクジ
ェットヘッド１０の対象物２８に対する相対的な姿勢の
制御回数を減らして高速に対象物２８表面に描画を行う
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、立体表面に画像
を記録する立体表面記録装置および立体表面記録方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、立体形状の表面に記録を行う
立体表面記録装置が知られている。例えば、特開平５−
３１８７１５号公報に示された技術では、インクジェッ
トヘッドを上下可動に支持し、かつプリンタヘッドアー
ムの傾斜角度を調節する機構を備えることにより、記録
対象物の印刷面とインクジェットヘッドとの間隔を一定
に保持させつつ、インクジェットヘッドからインクを噴
出して記録（着色）を行っている。このような構成によ
り、球体や円錐体といった回転体のみならず、バレル形
体などの異径回転体からなる記録対象物に対しても表面
印刷可能としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、より一般的
な立体形状に記録を行うことができる立体表面記録装置
が望まれているが、そのような場合にインクジェットヘ
ッドの傾きやその走査経路等の制御が複雑となることが
予想され、高速な記録が行えないものと考えられる。

【０００４】この発明は、従来技術における上述の問題
の克服を意図しており、記録ヘッドの立体表面に対する
相対的な傾きや相対的な位置の制御が容易で、高速な記
録が行える立体表面記録装置および立体表面記録方法を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、記録手段により立体表面に対し
て画像を記録する立体表面記録装置であって、前記記録
手段と前記立体表面との相対的位置および相対的姿勢を
変更可能な位置姿勢変更手段と、前記立体表面の対象領
域を近似した平面を求める平面生成手段と、前記画像の
前記平面への射影画像を求める射影画像生成手段と、前
記対象領域に前記射影画像に基づいて記録を行うよう前
記位置姿勢変更手段および前記記録手段を制御する制御
手段と、を備えている。

【０００６】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の立体表面記録装置であって、さらに、前記立体表面を
その形状に応じて複数の対象領域に分割する分割手段を
備え、前記平面生成手段が、前記複数の対象領域のそれ
ぞれを近似した複数の平面を求めるものであり、前記射
影画像生成手段が前記複数の対象領域ごとに前記射影画
像を求めるものであり、前記制御手段が前記複数の対象
領域のそれぞれに対応した前記射影画像に基づいて記録
を行うよう前記記録手段を制御するものである。

【０００７】また、請求項３の発明は、記録手段により
立体表面に対して画像を記録する立体表面記録装置であ
って、前記記録手段と前記立体表面との相対的位置およ
び相対的姿勢を変更可能な位置姿勢変更手段と、前記立
体表面をその形状に応じて複数の対象領域に分割する分
割手段と、前記複数の対象領域ごとに記録条件を異なる
ものとするように前記位置姿勢変更手段および前記記録
手段を制御する制御手段と、を備えている。

【０００８】また、請求項４の発明は、請求項３に記載
の立体表面記録装置であって、前記記録条件が、前記相
対的位置および前記相対的姿勢のうちの少なくとも一方
を含んでいる。

【０００９】また、請求項５の発明は、請求項３または
請求項４に記載の立体表面記録装置であって、さらに、
前記複数の対象領域のそれぞれを近似した複数の平面を
求める平面生成手段と、前記画像の前記複数の平面のそ
れぞれへの射影画像を求める射影画像生成手段と、を備
え、前記記録条件が、前記対象領域に対応する前記射影
画像の射影方向を含んでいる。

【００１０】また、請求項６の発明は、請求項１、請求
項２および請求項５のいずれかに記載の立体表面記録装
置であって、前記平面生成手段が、前記対象領域と当該
対象領域に対応する平面との間の当該平面に垂直な方向
の最大の距離が、所定の限界距離より小さくなるように
前記複数の平面を求めるものである。

【００１１】また、請求項７の発明は、請求項６に記載
の立体表面記録装置であって、前記限界距離が、所定以
上の記録品質を確保可能として予め設定された最大の距
離である。

【００１２】また、請求項８の発明は、請求項１、請求
項２および請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の
立体表面記録装置であって、前記平面生成手段が、前記
対象領域の全点における法線と当該対象領域に対応する
平面の法線とのなす最大の角度が、所定の限界角度より
小さくなるように前記複数の平面を求めるものである。

【００１３】また、請求項９の発明は、請求項８に記載
の立体表面記録装置であって、前記限界角度が、所定以
上の記録品質を確保可能として予め設定された最大の角
度である。

【００１４】また、請求項１０の発明は、請求項１、請
求項２および請求項５ないし請求項９のいずれかに記載
の立体表面記録装置であって、前記記録手段がインクを
噴出するインクジェットヘッドであり、前記制御手段
が、前記位置姿勢変更手段を制御することにより、前記
相対的姿勢をインクの噴出方向が前記平面にほぼ垂直と
なるように保つとともに、前記相対的位置を前記平面と
の距離をほぼ一定に保って前記平面に平行に移動させる
よう制御している。

【００１５】また、請求項１１の発明は、請求項２ない
し請求項１０のいずれかに記載の立体表面記録装置であ
って、前記制御手段が、前記位置姿勢変更手段および前
記記録手段を制御して前記複数の対象領域ごとに主走査
および副走査させることによって記録を行うものであ
る。

【００１６】また、請求項１２の発明は、請求項２ない
し請求項１０のいずれかに記載の立体表面記録装置であ
って、前記制御手段が、前記位置姿勢変更手段を制御し
て、前記複数の対象領域の境界において前記相対的姿勢
および前記相対的位置のうちの少なくとも一方を変化さ
せつつ、前記立体表面全体に対して主走査および副走査
を行うよう制御するものである。

【００１７】また、請求項１３の発明は、立体表面に画
像を記録する立体表面記録方法であって、前記立体表面
の対象領域を近似した平面を求める平面生成工程と、前
記画像の前記平面への射影画像を求める射影画像生成工
程と、前記対象領域に前記射影画像を記録する記録工程
と、を備えている。

【００１８】さらに、請求項１４の発明は、立体表面に
画像を記録する立体表面記録方法であって、前記立体表
面をその形状に応じて複数の対象領域に分割する分割工
程と、前記複数の対象領域ごとに前記記録手段による記
録条件を異なるものとする条件設定工程と、設定された
前記記録条件のもとに前記複数の対象領域のそれぞれに
画像を記録する記録工程と、を備えている。

【００１９】なお、この発明において「画像」とは絵柄
や図形のみならず、文字パターンをも含むものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しつつ説明する。

【００２１】＜１．第１の実施の形態＞ ＜＜１−１．装置構成＞＞まず、本発明の実施の形態で
ある立体表面記録装置１の機構的構成について説明す
る。図１は、この発明の実施の形態に係る立体表面記録
装置１を正面から見た概略図であり、図２は立体表面記
録装置の対象物姿勢変更部２０の機構図である。また、
図３は立体表面記録装置１の駆動制御系の各ブロックに
加えてパーソナルコンピュータ１００を示す図である。
以下、図１〜図３を参照しつつ、立体表面記録装置１の
機構的構成について説明する。

【００２２】立体表面記録装置１は基台１１に設けられ
た２つの支持台１３の間にリニアガイド１５が水平に設
けられており、リニアガイド１５に沿って主走査駆動機
構１２が摺動自在に取り付けられている。

【００２３】主走査駆動機構１２内には主走査駆動モー
タ９１（図３参照）が設けられており、リニアガイド１
５には図示しないラックが設けられており、また、主走
査駆動モータ９１の回転軸には図示しないピニオンが設
けられており、主走査駆動モータ９１の回転により主走
査駆動機構１２は主走査方向ＭＤに駆動される。

【００２４】２つの支持台１３には、それぞれ副走査駆
動機構１４が設けられており、各副走査駆動機構１４内
にはそれぞれ副走査駆動モータ９２（図３参照）が設け
られている。そして、各副走査駆動モータ９２の回転軸
には図示しないタイミングベルトが掛けられており、両
タイミングベルトにはリニアガイド１５が取り付けら
れ、各副走査駆動モータ９２によるタイミングベルトの
駆動によりリニアガイド１５およびそれに取り付けられ
た主走査駆動機構１２が副走査方向ＳＤに駆動される。

【００２５】インクジェットヘッド１０は、主走査駆動
機構１２とともに主走査方向に移動しながら、与えられ
た描画すべき画像（以下「描画画像」という）データに
従って（正確には後述する射影画像データに従って）イ
ンクを下方に噴出する。なお、この発明において「描
画」とはそのような画像を着色により記録することを表
わす。

【００２６】一走査分の描画が終わると、副走査駆動機
構１４によって副走査方向（紙面垂直方向）にインクド
ットの１ドット分だけ送られる。

【００２７】また、主走査駆動機構１２内には昇降駆動
機構１６が設けられている。昇降駆動機構１６内には図
示しないボールネジが設けられるとともに、そのボール
ネジに取り付けられた垂直軸１６ａが昇降駆動機構１６
下端、さらには主走査駆動機構１２の下端から下方に向
けて上下動可能に突出している。また、昇降駆動機構１
６内にはボールネジを回転させる昇降駆動モータ９０
（図３参照）が設けられており、その駆動により垂直軸
９１の下端に取り付けられたキャリッジ１０を上下に駆
動可能となっている。このような機構により対象物２８
の後述する対象領域に対するインクジェットヘッド１０
の距離を調節可能となっている。

【００２８】また、図２に示すように、対象物姿勢変更
部２０はロール、ピッチ、ヨーの３軸を備えている。ロ
ール軸駆動モータ１８、ピッチ軸駆動モータ２２、ヨー
軸駆動モータ２４は対象物２８を任意の姿勢に保持す
る。

【００２９】また、基台１１上面中央には対象物２８を
保持し、その姿勢を変更する対象物姿勢変更部２０が設
けられている。基台１１内部に設けられたロール軸駆動
モータ１８は、対象物姿勢変更部２０のロール軸回転ス
テージ２１を矢印Ａ１のようにロール軸回りに回転させ
る。

【００３０】また、ロール軸回転ステージ２１には支持
台２６を介してピッチ軸駆動モータ２２が固定されてお
り、ピッチ軸駆動モータ２２は支持リング２３を矢印Ａ
２のようにピッチ軸周りに回転させる。

【００３１】さらに、支持リング２３にはヨー軸駆動モ
ータ２４が固定されている。ヨー軸駆動モータの回転軸
２４ａの先端は対象物２８を保持するためのネジ締めの
機構が設けられており、対向するもう一方の回転軸２４
ｂとの両方で対象物２８を挟み込み保持する機構になっ
ている。そして、ヨー軸駆動モータ２４は対象物２８を
矢印Ａ３のようにヨー軸回りに回転させる。

【００３２】なお、以上のロール、ピッチ、ヨーの３軸
は１点で垂直に交差する。以上のように、立体表面記録
装置１は６軸（ロール、ピッチ、ヨー、昇降、主走査、
副走査）の駆動機構を有することによって対象物２８を
任意の姿勢とするとともに、インクジェットヘッド１０
を可動空間範囲内で任意位置に移動させることができ
る。

【００３３】このような立体表面記録装置で特徴的なの
は、対象領域に対するインクジェットヘッド１０の初期
位置決めには、６軸すべての駆動機構が使用されるが、
後述する対象領域の描画（着色）の際には主走査駆動機
構１２および副走査駆動機構１４の２つしか用いられな
いことである。このようにすることにより、平面印刷用
の通常プリンタと同様、高速かつ精度の良い描画が可能
となる。これは、一般に駆動する軸が増えるほど、軌道
計算が複雑になり、しかも位置決め精度は悪化すること
が知られているからである。

【００３４】また、図３に示すように、立体表面記録装
置１の内部には、ＣＰＵ８１にフラッシュＲＯＭ８２、
ＲＡＭ８３等が接続されたマイクロコンピュータである
制御部８０が設けられている。また、立体表面記録装置
１にはＩ／Ｆ８５を介して、キーボードやマウス等の入
力手段を備えるパーソナルコンピュータ１００が接続さ
れており、制御部８０のＣＰＵ８１にはパーソナルコン
ピュータ１００から対象物２８に描画画像データが入力
可能とされている。

【００３５】そして、ＣＰＵ８１がフラッシュＲＯＭ８
２から制御プログラムを読み出して実行することによっ
て、昇降駆動モータ、主走査駆動モータ、副走査駆動モ
ータ、を駆動制御することによりインクジェットヘッド
１０の対象物２８に対する位置を制御するとともに、ロ
ール軸駆動モータ、ピッチ軸駆動モータ、ヨー軸駆動モ
ータを駆動制御することにより対象物２８の姿勢を変更
し、さらに、ＲＡＭ８３に一時保存された射影画像デー
タを基にタイミングを制御しつつインクジェットヘッド
１０からインクを対象物２８へ向けて噴射させることに
より、対象物２８の任意位置に描画を行う。

【００３６】＜＜１−２．処理概要＞＞つぎに、この発
明の実施の形態に係る立体表面記録装置による処理概要
について説明する。この実施の形態では、インクジェッ
トヘッド１０を立体物である対象物２８の任意の点に対
し、任意の角度で対向させられるように、上記のような
６軸の機構を備えている。

【００３７】このようにインクジェットヘッド１０を対
象物２８の任意の点に対して、任意の角度で対向させる
ことができることにより、実際に各点ごとにインクジェ
ットヘッド１０の対象物２８に対する相対的な位置およ
び相対的な姿勢を調節して、インクジェットヘッド１０
の対象物２８に対する角度を常に所定の角度（例えば面
に垂直）に保ちつつ描画を行えば、理想的な描画を行う
ことができる。実際、多面体などの平面のみによる立体
に描画を行う場合には、相対的な位置および相対的な姿
勢の変更回数が少ないので、比較的高速に描画を行うこ
とができる。

【００３８】しかし、自由曲面などではこのような方法
により描画を行うと、相対的な位置および相対的な姿勢
の変更回数が多くなり、描画に時間がかかり過ぎるた
め、実用性に乏しい。

【００３９】そのため、この実施の形態では、少なくと
も一部に曲面を含む立体を対象物とした描画において
は、以下のような方法により描画速度を向上させてい
る。図４は描画画像７の射影平面６（ポリゴン平面）へ
の射影の様子を示す図である。

【００４０】この実施の形態では、まず、立体物２８表
面を複数の対象領域５に分割し、各対象領域５を近似し
た射影平面６を生成する。ここで、対象領域とは、イン
クジェットヘッド１０と対象物２８表面との相対的姿勢
を変更しないで描画走査できる対象物２８表面の領域を
指す。また、描画画像データから、描画画像７を各射影
平面６上に正射影変換した射影画像８の画像データ（以
下「射影画像データ」という）を求める。

【００４１】これはＣＧの分野でよく知られているテク
スチャマッピングの手法を用いて容易に実現することが
できる。具体的には、対象領域５表面の点を射影平面６
に正射影した点の座標を求め、元の対象領域５表面の点
における描画画像データ（色情報、階調情報、テクスチ
ャの画像パターン等の情報を含む）をそのまま射影され
た点の射影画像データとするのである。

【００４２】そして、得られた射影画像データに基づい
て、インクジェットヘッド１０を射影平面６に対して平
行に移動させつつ、対象領域５に対して描画（主走査お
よび副走査）を行うのである。すなわち、インクジェッ
トヘッド１０の対象物２８に対する相対的な姿勢の制御
回数を減らして高速に対象物２８表面に描画を行うもの
としている。なお、図４におけるインクジェットヘッド
１０はその断面を表わしており、４本のインクノズル１
０ａ〜１０ｄを有するマルチノズルのインクジェットヘ
ッド１０となっている。

【００４３】さらに、立体物表面を複数の領域に分割す
る際に描画性能を損なわないようにするために以下のよ
うな２つの条件を満たすように射影平面６を生成してい
る。

【００４４】図５はインクジェットヘッド１０から対象
領域５までの距離の条件を説明するための図である。な
お、図５では対象物２８の射影平面６に垂直な面での断
面を示している。

【００４５】第１の条件は、インクジェットヘッド１０
から対象領域５までの距離を描画品質を損なわない範囲
とする。すなわち、Ｈmaxを対象領域５からそれに対応
する射影平面６に降ろす垂線の足の長さ（対象領域５と
それに対応する射影平面６との間の、その射影平面６に
垂直な方向の距離）の最大値とし、δを対象物２８とイ
ンクジェットヘッド１０が接触しないようにするための
適当なオフセット値とするとき、次式を満たすことであ
る。

【００４６】

【数１】

【００４７】ここで、Ｌは描画品質の劣化が許される限
界のインクジェットヘッドからの距離である限界距離
（所定以上の記録品質を確保可能として予め設定された
最大の距離）を表わす。

【００４８】図６はインクの噴出方向に対する対象領域
５の傾き角の条件を説明するための図である。

【００４９】第２の条件は、インクの噴出方向に対する
対象領域５の傾き角が描画品質を損なわない範囲とす
る。すなわち、φmaxを傾き角φの対象領域５における
最大値とするとき、次式を満たすものとしている。

【００５０】

【数２】

【００５１】ここで、Ψは描画品質の劣化が許される限
界の単位法線ベクトルｎcとｎpとの傾き角である限界傾
き角（所定以上の記録品質を確保可能として予め設定さ
れた最大の角度）を表わす。

【００５２】図７はインクジェットヘッド１０と対象物
２８との相対的な傾きによる、対象物２８表面に着弾し
たインクドットの形状の変化を示す図である。

【００５３】以下、第１の条件（数１の式）および第２
の条件（数２の式）の意味について詳細に説明する。

【００５４】まず、第１の条件の意味を図５を基に説明
する。インクジェットヘッドと描画する対象物２８の間
のギャップを大きくすると、インクドットの着弾位置ず
れの度合いが大きくなり描画品質は劣化する。特にマル
チノズルの場合、各ノズルから吐出されるインクドット
の噴出方向がノズル毎に異なっていると、ギャップ間隔
を大きくすることによる劣化の影響は大きいと考えられ
る。そのため、このような描画品質の劣化が許される限
界距離Ｌはインクジェットヘッド１０と対象物２８間の
ギャップを色々変えて実験的に求めることができる。

【００５５】また、オフセット値δは、換言すると、対
象物２８とインクジェットヘッド１０との距離が最も近
づいた時の隙間の距離を示している。したがって、第１
の条件（数１の式）は対象領域５のすべての点が描画品
質を損なわない距離内に入っていることを保証してい
る。

【００５６】図５（ａ）は対象領域５すべての点が描画
品質性能限界距離内に入っている場合を示し、図５
（ｂ）は対象領域５の一部が限界領域から外れてしまっ
た場合を示している。図５（ｂ）の場合、斜線を付した
領域ＡＲで描画品質性能を保証する限界距離Ｌを超えて
おり、所望の描画品質を満足することができない。

【００５７】なお、限界距離Ｌは固定値ではなく、使用
者が所望する画質によって適当な値が選択可能である。
すなわち、描画時間が長くても高画質を求める場合は限
界距離Ｌを小さく設定する。この場合、分割射影平面数
は多くなり、所要印刷時間は増える。逆に、低画質でも
印刷時間が短い場合を求める場合は限界距離Ｌを大きく
設定すればよい。この場合、分割射影平面数は少なくな
り、所要印刷時間は短くなる。

【００５８】つぎに、第２の条件の意味を図６および図
７を基に説明する。図６に示すように、対象物２８表面
の曲面領域のすべての点について、各点での単位法線ベ
クトルｎcを求めるとともに、対象領域５に対応する射
影平面６の単位法線ベクトルｎpを求める。そして、次
式に従って単位法線ベクトルｎcとｎpのなす傾き角φを
求める。

【００５９】

【数３】

【００６０】ところで、インクジェットヘッド１０の主
走査方向および副走査方向は射影平面６と平行なので、
単位法線ベクトルｎcおよびｎpのなす傾き角φは、イン
クドットの噴出方向に対する対象面の傾き角を表す。こ
の様子を図７（ａ）に示す。傾き角φ＝０゜のときは、
図７（ｂ）に示すように着弾したインクドットＤ１は真
円であるが、傾きが生じると図７（ｃ）に示すようにイ
ンクドットＤ２は楕円となり、傾き角φが大きいほど、
楕円の長径／短径の比は大きくなる。この長径／短径の
比が大きくなると長径方向の画像の解像度は悪化し、描
画品質が劣化する。そのため、このような描画品質の劣
化が許される限界傾き角Ψはインクジェットヘッド１０
と対象物２８表面の傾き角φを色々変えて実験的に求め
ることができる。すなわち、第２の条件は、対象領域５
のすべての点において、描画品質を損なわない傾き角範
囲内にあることを保証している。

【００６１】なお、限界傾き角Ψは限界距離Ｌと同様に
固定値ではなく、使用者が所望する画質によって適当な
値を選択可能である。すなわち、印刷時間が長くても高
画質を求める場合は限界傾き角Ψを小さく設定する。こ
の場合、分割ポリゴン数は多くなり、所要印刷時間は増
える。逆に、低画質でも印刷時間が短い場合を求める場
合は限界傾き角Ψを大きく設定すればよい。この場合、
分割ポリゴン数は少なくなり、所要印刷時間は短くな
る。

【００６２】なお、限界傾き角Ψと限界距離Ｌとは図示
しない入力手段またはパーソナルコンピュータ１００を
通じて入力され、フラッシュＲＯＭ８２に記憶される。

【００６３】＜＜１−３．具体的処理＞＞図８は第１の
実施の形態における立体表面記録処理のフローチャート
である。また、図９は立体表面記録処理における分割お
よび平面生成処理のフローチャートであり、図１０は立
体表面記録処理における描画処理のフローチャートであ
る。以下、図８〜図１０を用いて立体表面記録処理につ
いて説明する。なお、特に断らない限り、各種演算処理
およびインクジェットヘッド１０、各種駆動モータの制
御は制御部８０により行われる。

【００６４】まず、分割および平面生成処理を行う（図
８：ステップＳ１）。ここでは、まず、対象物２８表面
を１個または複数個の射影平面６で近似する。なお、対
象物２８の形状データについては、ＣＡＤやＣＧなどの
形状データとして、あるいは図示しない３次元形状測定
機からの測定データとして、予め得られたものから、そ
の特徴的量（例えば、円錐であれば底面の半径と高さ
等）が抽出され与えられている。

【００６５】以下、図９を用いて分割および平面生成処
理について説明する。

【００６６】まず、対象物２８表面の分割数ｎを「１」
に初期化する（図９：ステップＳ１００）。

【００６７】つぎに、対象物２８表面をｎ個の対象領域
５に分割するとともに、各対象領域５を近似した射影平
面６を求める（図９：ステップＳ１０２）。

【００６８】つぎに、対象領域５（それに対応する射影
平面６）を指定するインデックスｉを「１」に初期化す
る（図９：ステップＳ１０４）。

【００６９】つぎに、ｉ番目の対象領域５から対応する
（ｉ番目の）射影平面６に降ろす垂線の足の長さの最大
値Ｈmaxを求める（図９：ステップＳ１０６）。

【００７０】ここで、具体的に説明するために、対象物
２８の形状として円錐を例に採り、円錐の錐面に描画す
る場合について説明する。図１１は円錐面に対する分割
および平面生成処理を説明するための図であり、（ａ）
は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図である。

【００７１】図１１（ａ）および（ｂ）に示すように円
錐を正ｎ角錐で近似する。ここで、ｎ≧２である。この
とき正ｎ角錐の側面である△ＣＥＤと他のｎ−１個の三
角形は合同なので、△ＣＥＤ（図１１（ａ）参照）が切
り取る円錐側面の領域について考えれば、後は同じであ
る。円錐領域から△ＣＥＤに降ろした垂線の足の長さの
最大値Ｈmaxを求める。

【００７２】なおｎ＝２のときは正多角錐とはならず、
平面となり、これは円錐を真ん中から分割する二等辺三
角形の両側から描画することを意味している。

【００７３】図１１（ｃ）はＣＤの中点をＢとして、Ｏ
Ｂと底面の円の交点をＡとするとき、△ＯＡＥに沿った
断面図を示している。図１１（ｂ），（ｃ）から明らか
なように最大値Ｈmaxは点Ａから△ＣＥＤに降ろした垂
線の足の長さであり、三角形の相似の関係は次式とな
る。

【００７４】

【数４】

【００７５】これを具体的に書き下すと、

【００７６】

【数５】

【００７７】となり、したがって、垂線の足の長さの最
大値Ｈmaxは次式で与えられる。

【００７８】

【数６】

【００７９】これで、円錐の場合には垂線の足の長さの
最大値Ｈmaxが求まる。

【００８０】つぎに、ｉ番目の対象領域５の各点におい
て単位法線ベクトルｎcを求める（図９：ステップＳ１
０８）。

【００８１】上記円錐の例では、ｉ番目の三角形が切り
取る円錐の錘面上の点Ｐの座標ベクトルをｐ＝（ｘ，
ｙ，ｚ）^Tと表わすとき、インデックスｉは1≦i≦nの整
数値を採り、

【００８２】

【数７】

【００８３】で表わされる角度θを定義すると、ｘ，
ｙ，ｚは、それぞれ以下の通りとなる。

【００８４】

【数８】

【００８５】

【数９】

【００８６】

【数１０】

【００８７】一般に単位法線ベクトルは、

【００８８】

【数１１】

【００８９】で与えられるので、数８〜数１０の式よ
り、点Ｐにおける単位法線ベクトルｎcは次式で求めら
れる。

【００９０】

【数１２】

【００９１】このようにして円錐の場合には点Ｐにおけ
る単位法線ベクトルｎcが求まる。

【００９２】つぎに、ｉ番目の射影平面６の単位法線ベ
クトルｎpを求める（図９：ステップＳ１１０）。

【００９３】上記円錐の例では、図１１（ｂ）および
（ｃ）より、射影平面６の単位法線ベクトルｎpは次式
で求められる。

【００９４】

【数１３】

【００９５】このようにして円錐の場合には射影平面６
の単位法線ベクトルｎpが求まる。

【００９６】つぎに、対象領域各点の単位法線ベクトル
ｎcおよび単位法線ベクトルｎpからｉ番目の対象領域５
とｉ番目の射影平面６とのなす傾き角φの集合を求め、
そのうちの最大値である最大傾き角φmaxを求める（図
９：ステップＳ１１２）。

【００９７】上記円錐の例では、数１２および数１３の
式から単位法線ベクトルｎcおよびｎpを求め、数７の式
を満たす任意の角度θの点に対して、数３の式により傾
き角φが求まる。そして傾き角φを対象領域５全体の各
点について求め、そのうちの最大値を求めることによ
り、最大傾き角φmaxが得られる。

【００９８】つぎに、前述の第１の条件および第２の条
件をいずれも満たすか否かを判定し（図９：ステップＳ
１１４）、満たしていれば次のステップに進み、そうで
なければ、分割数ｎをインクリメント（「１」加算）し
（図９：ステップＳ１１６）、ステップＳ１０２に戻
る。なお、この判定の際には予め実験により求められ、
フラッシュＲＯＭ８２に記憶されていた限界距離Ｌおよ
び限界傾き角Ψが参照される。

【００９９】上記円錐の例では、ステップＳ１０６とス
テップＳ１１２でそれぞれ最大値Ｈmaxと最大傾き角φm
axが求められるので、それらによりステップＳ１１４の
判定を行う。

【０１００】つぎに、第１および第２の条件をいずれも
満たしていた場合には、インデックスｉをインクリメン
トする（図９：ステップＳ１１８）。

【０１０１】つぎに、インデックスｉが分割数ｎ以下か
否かを判定し２（図９：ステップＳ１２０）、以下であ
ればステップＳ１０６に戻り、そうでなければ次のステ
ップに進む。

【０１０２】以上で、分割および平面生成処理が終了
し、対象物２８表面がｎ個の対象領域５に分割され、各
対象領域５を近似した射影平面６が得られた。なお、ｎ
＝１の場合は対象物２８表面が平面に近い場合である。

【０１０３】つぎに、描画処理を行う（図８：ステップ
Ｓ２）。以下、図１０を用いて描画処理について詳細に
説明する。

【０１０４】まず、描画の対象領域５を指定するインデ
ックスｉを「１」に初期化する（図１０：ステップＳ１
２２）。すなわち、１番目の対象領域５から順に、以下
の処理を繰り返す。

【０１０５】つぎに、前述のように、ｉ番目の対象領域
５表面に対する描画画像データを、対応する（ｉ番目
の）射影平面６上に正射影した射影画像データに変換す
る（図１０：ステップＳ１２４）。

【０１０６】つぎに、ｉ番目の射影平面６から距離Ｈma
x＋δの位置に平行にインクジェットヘッド１０の位置
を設定するように主走査駆動モータ９１および副走査駆
動モータ９２以外の駆動モータ、すなわち、昇降駆動モ
ータ９０、ロール軸駆動モータ１８、ピッチ軸駆動モー
タ２２、ヨー軸駆動モータ２４を駆動させる（図１０：
ステップ１２５）。ここで、インクジェットヘッド１０
の対象物２８に対する姿勢は、インクの噴出方向がｉ番
目の射影平面６に垂直となるようにする。

【０１０７】つぎに、インクジェットヘッド１０を射影
平面６に平行に主走査、副走査させながら、射影画像デ
ータに従ってインクをインクジェットヘッド１０から噴
出させることにより描画を行う（図１０：ステップＳ１
２６）。図４から分かるように、射影画像データに基づ
く描画により対象領域５表面に描画画像７が形成され
る。なおこの時に駆動されるのは主走査駆動機構１２
（したがって主走査駆動モータ９１）および副走査駆動
機構１４（したがって副走査駆動モータ９２）のみであ
り、他の４つの駆動モータはステップ１２５のインクジ
ェットヘッド１０の位置合わせの際にしか用いられな
い。こうすることにより、高速な描画を可能としてい
る。

【０１０８】つぎに、インデックスｉをインクリメント
する（図１０：ステップＳ１２８）。

【０１０９】つぎに、インデックスｉが分割数ｎ以下か
否かを判定し（図１０：ステップＳ１３０）、以下であ
ればステップＳ１２４に戻り、ステップＳ１２４〜Ｓ１
３０の処理を繰り返し、そうでなければ、全部の対象領
域５を描画し終えたことであるので、立体表面記録処理
を終了する（ステップ１３０）。

【０１１０】図１２はこの実施の形態における描画時の
走査の様子を示す図である。上述のように第１の実施の
形態では対象領域５ごとに走査を行うもの、すなわち、
インデックスｉにより指定される対象領域全体の走査が
完了した後、インデックスｉを「１」増加させて、次の
対象領域の走査を開始し、以下、これを繰り返して順次
各対象領域を走査していくものとしている。図１２の例
では対象領域５ａ全体に対して主走査（実線矢印）およ
び副走査（破線矢印）を行いつつ描画を行い、次に対象
領域５ｂ全体の描画を行い、以下、対象領域５ｃ，５
ｄ，５ｅ，５ｆの順に描画を行うのである。

【０１１１】以上、説明したように、上記第１の実施の
形態によれば、対象物２８表面の対象領域を近似した射
影平面６を求め、描画画像の射影平面６への射影画像デ
ータを求め、対象領域５に射影画像データに基づいて記
録を行うため、対象物２８の形状に沿って画像を記録す
る場合に比べて、インクジェットヘッド１０の対象物２
８表面に対する相対的な傾きや相対的な位置の制御が容
易で、高速な記録が行える。

【０１１２】また、対象物２８表面をその形状に応じて
複数の対象領域に分割し、複数の対象領域のそれぞれに
対応した射影画像データに基づいて記録を行うため、全
体を１つの対象領域として射影画像を記録する場合に比
べて記録精度が向上する。

【０１１３】また、対象物２８表面をその形状に応じて
複数の対象領域に分割し、複数の対象領域ごとに、イン
クジェットヘッド１０の対象物２８表面に対する相対的
な位置および相対的な姿勢を異なるものとするため、細
かな相対的位置および相対的角度の制御の下に描画が行
え、描画の際に生じる歪みが少なく、より描画精度が向
上する。

【０１１４】また、対象領域ごとに射影画像の射影方向
を異なるものとするため、対象領域を近似した射影平面
６への射影方向の立体表面に対する角度を垂直に近くで
きるので歪みの少ない画像に基づいて描画を行うことが
でき、より描画精度が向上する。

【０１１５】また、対象領域と当該対象領域に対応する
射影平面６との間の距離が、所定の限界距離Ｌより小さ
くなるように複数の射影平面６を求めるため、描画品質
を比較的良好なものとすることができる。

【０１１６】また、限界距離Ｌが、描画品質が許容でき
る最大の距離であるため、描画品質を許容できる程度以
上とすることができる。

【０１１７】また、対象領域の全点における単位法線ベ
クトルｎcと当該対象領域に対応する射影平面６の単位
法線ベクトルｎpとのなす最大の角度φmaxが、所定の限
界傾き角Ψより小さくなるように複数の射影平面６を求
めるため、描画品質を比較的良好なものとすることがで
きる。

【０１１８】また、限界傾き角Ψが、描画品質が許容で
きる最大の角度であるため、描画品質を許容できる程度
以上とすることができる。

【０１１９】また、インクジェットヘッド１０の対象物
２８表面に対する相対的な姿勢を、インクの噴出方向が
射影平面６に垂直となるように保つとともに、インクジ
ェットヘッド１０の対象物２８表面に対する相対的な位
置を、射影平面６との距離を所定の設定距離Ｈmax＋δ
に保って射影平面６に平行に移動させるため、描画精度
を良好に保ちつつ、記録ヘッドの立体表面に対する相対
的な姿勢や位置の制御が容易で、高速な記録が行える。

【０１２０】さらに、インクジェットヘッド１０を複数
の対象領域ごとに主走査および副走査させることによっ
て描画を行うため、インクジェットヘッド１０の対象物
２８表面に対する相対的な姿勢や位置の制御が容易とな
る。

【０１２１】＜２．第２の実施の形態＞上記第１の実施
の形態では円錐を例にとって説明したことからも分かる
ように、回転体等の簡単な（パラメータが少ない）形状
の対象物２８については容易に制御を行えるものとなっ
ているが、複雑な形状の対象物２８や点群データ（対象
物２８表面の各点の３次元空間内での位置を表わす座標
データ）として与えられる自由曲面を有する対象物２８
に対しては適用が困難である。

【０１２２】そのため、第２の実施の形態では、例えば
図１３に示すような自由曲面ＦＳを有する対象物２８に
対しても適用できる分割および平面生成処理方法を示
す。なお、第２の実施の形態に係る立体表面記録装置は
第１の実施の形態の立体表面記録装置１とその機構的構
成は全く同一である。

【０１２３】図１４および図１５は第２の実施の形態の
立体表面記録処理における分割および平面生成処理のフ
ローチャートである。なお、特に断らない限り、各種演
算処理およびインクジェットヘッド１０、各種駆動モー
タの制御は制御部８０により行われる。また、上記のよ
うに対象物２８の形状データについては、ＣＡＤやＣＧ
などの形状データとして、あるいは図示しない３次元形
状測定機からの測定データとして、予め得られている点
群データを用いる。さらに、以下の処理に臨んで、予め
全点のデータを所定の規則のもとに隣接する３点よりな
る対象領域に分割しておく。以下、この段階での対象領
域の分割および射影平面生成を初期分割と呼ぶ。

【０１２４】図１６は第２の実施の形態における初期分
割の様子を示す図である。図１６の例では各点９のう
ち、１つおきの点９について、その右側と下側に位置す
る２つの点９とから、１つの三角形の対象領域５（およ
び射影平面６）が形成されている。この例からも分かる
ように、この初期分割の段階では全ての点９がいずれか
の射影平面６の頂点（以下「平面頂点」という）となっ
ているので、対象領域と射影平面６とは一致して（重な
って）いる。そのため、どの対象領域も第１および第２
の条件を当然に満たすものとなっている。

【０１２５】しかし、このままでは対象領域が多すぎる
ため、各点ごとに対象物２８の姿勢制御を行って描画を
行うのと余り変わりがなく、描画に時間がかかりすぎ
る。そのため、以下の処理により、対象領域５の分割数
を減少させる。

【０１２６】図１７は分割数減少の処理を説明するため
の図であり、（ａ）は対象点９ａを平面頂点６ａから除
外する（含まれない点とする）前の状態を表し、（ｂ）
は対象点９ａを平面頂点６ａから除外した後の状態を表
している。

【０１２７】まず、平面頂点の集合のうちで最初の平面
頂点９ｂを注目する点としての対象点９ａとする（図１
４：ステップＳ２０１）。

【０１２８】つぎに、全ての平面頂点を対象点としたか
否かについて判別し（図１４：ステップＳ２０２）、全
ての平面頂点を対象点としたと判定された場合にはステ
ップＳ２１８に進み、そうでなければ次のステップに進
む。

【０１２９】つぎに、現在の対象点およびその周囲の射
影平面をＲＡＭ８３に記憶する（図１４：ステップＳ２
０３）。図１７（ａ）では、対象点９ａの周囲に６個の
射影平面６ａが存在している。

【０１３０】つぎに、対象点の周囲の射影平面どうしの
単位法線ベクトルｎpを求める（図１４：ステップＳ２
０４）。なお、射影平面に垂直な方向は、その射影平面
を規定する平面頂点それぞれの座標から幾何学的に容易
に求まるので、射影平面の単位法線ベクトルｎpも容易
に求まる。

【０１３１】つぎに、対象点の周囲の射影平面の単位法
線ベクトルｎpが互いになす角が全て所定の角度閾値以
下であるか否かを判定し（図１４：ステップＳ２０
５）、角度閾値以下でなければ、次の平面頂点を対象点
として（図１４：ステップＳ２０６）、ステップＳ２０
２に戻る。逆に、角度閾値以下の場合には次のステップ
に進む。ここで、角度閾値は対象点の周囲の射影平面の
互いになす角（傾き）が小さいことを判定するための閾
値であり、その角が小さい場合にはそれらの射影平面は
統合可能であると判断するのである。なお、射影平面の
単位法線ベクトルｎpが互いになす角は数３の式の単位
法線ベクトルｎcの変わりに周囲の射影平面の単位法線
ベクトルｎpを代入することで容易に求まる。

【０１３２】つぎに、対象点周囲の射影平面の単位法線
ベクトルｎpが互いになす角が角度閾値以下の場合に
は、対象点を平面頂点から除外する（図１４：ステップ
Ｓ２０７）。すなわち、対象点をどの射影平面にも含ま
れない点とする。ただし、この点は依然として対象物２
８表面の点であり、したがって、その座標データも保持
されたままである。図７（ｂ）では図７（ａ）における
対象点９ａが平面頂点９ｂから除外された点９ｃとなっ
ている。

【０１３３】つぎに、平面頂点から除外された対象点の
周囲に射影平面を再生成する（図１４：ステップＳ２０
８）。これはステップＳ２０７において対象点を平面頂
点から除外したことにより、除外された点の周囲の平面
頂点が通常同一平面内にないものと考えられるため、そ
れらの平面頂点のうち３点ずつよりなる新たな射影平面
を生成する必要があるためである。

【０１３４】なお、具体的な方法としては、ＣＧやＣＡ
Ｄにおいて用いられるポリゴン平面の生成方法を用いる
ことができる。例えば、除外された点の周囲の平面頂点
のうちの３点の選び方には任意性があるが、可能な選択
パターンを全て試みて、できるだけ内角が均等、すなわ
ち、正三角形に近くなるように３点を選び、各３点の組
みを頂点とする射影平面を新たな射影平面とするといっ
た方法である。

【０１３５】図１７（ｂ）では新たな射影平面６ｂが生
成されており、図１７（ａ）で対象点９ａの周囲に６個
の射影平面６ａがあったが、図１７（ｂ）では４個の新
たな射影平面６ｂが生成され、射影平面の数（したがっ
て、対象領域の数）が減少している。

【０１３６】つぎに、除外した点の周囲の対象領域（射
影平面）全てについて第１および第２の条件を判定す
る。そのため、まず、対象領域（それに対応する射影平
面）を指定するインデックスｉを「１」に初期化する
（図１５：ステップＳ２０９）。

【０１３７】つぎに、第１の実施の形態における分割お
よび平面生成処理のステップＳ１０６〜Ｓ１１２と同様
に、ｉ番目の対象領域が対応する射影平面に降ろす垂線
の足の長さの最大値Ｈmaxを求め（図１５：ステップＳ
２１０）、ｉ番目の対象領域の各点において単位法線ベ
クトルｎcを求め（図１５：ステップＳ２１１）、ｉ番
目の射影平面の単位法線ベクトルｎpを求め（図１５：
ステップＳ２１２）、単位法線ベクトルｎcおよびｎpか
らｉ番目の対象領域とｉ番目の射影平面とのなす最大傾
き角φmaxを求める（図１５：ステップＳ２１３）。

【０１３８】つぎに、前述の第１の条件および第２の条
件をいずれも満たすか否かを判定し（図１５：ステップ
Ｓ２１４）、満たしていなければ、ステップＳ２０８で
再生成された射影平面およびそれらに対応する対象領域
は採用できないので、ステップＳ２０３での保存データ
をもとに除外した点９ｃを平面頂点に戻すとともに、そ
の周囲の射影平面を元に戻す（図１５：ステップＳ２１
５）。図１７の例では図１７（ａ）の状態に戻すのであ
る。ステップＳ２０６において、次の点を対象点とした
後、ステップＳ２０２に戻る。

【０１３９】逆に、ステップＳ２１４の判定で、第１お
よび第２の条件をいずれも満たすと判定された場合に
は、インデックスｉをインクリメントする（図１５：ス
テップＳ２１６）。

【０１４０】つぎに、インデックスｉが再生成された各
射影平面（およびそれに対応する対象領）の最大値ｍ
（図１７（ｂ）では新たな射影平面６ｂの数であるので
ｍ＝４）以下か否かを判定し（図１５：ステップＳ２１
７）、以下でなければステップＳ２０６において、次の
点を対象点とした後、ステップＳ２０２に戻る。逆に、
インデックスｉが最大値ｍ以下であればステップＳ２１
０に戻り、ステップＳ２１０〜ステップＳ２１７の処理
を繰り返す。すなわち、ステップＳ２１０〜Ｓ２１７の
処理により、ステップＳ２０７において削除された対象
点の周囲にステップＳ２０８で再生成された射影平面の
全てが、第１および第２の条件の両方を満たす場合にの
み、それら射影平面およびそれらに対応する対象領域を
採用し、再生成された射影平面のいずれか１つでも第１
および第２の条件のうちの少なくとも一方を満たさない
場合には、削除した対象点およびその周囲の射影平面を
元に戻すのである。このようにして、対象点および射影
平面の数を次第に減少させていくのである。

【０１４１】以上のようにして、ステップＳ２０３〜Ｓ
２１７の処理を繰り返し、ステップＳ２０２において全
ての点を対象点としたと判定されると、以上の処理が所
定回数繰返されたか否かを判定し（図１４：ステップＳ
２１８）、所定回数繰返されるまでステップＳ２０１に
戻る。そして、所定回数繰返されたと判定されると、こ
の分割および平面生成処理が終了し、続いて、得られた
ｎ個の対象領域に対して第１の実施の形態と同様に描画
処理（図１０参照）が行われる。

【０１４２】以上、説明したように第２の実施の形態に
よれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

【０１４３】また、自由曲面や点群データに対しても高
精度で高速な描画を行うことができる。

【０１４４】＜３．変形例＞上記実施の形態において立
体表面記録装置および立体表面記録方法の例を示した
が、この発明はこれに限定されるものではない。

【０１４５】例えば、上記第１および第２の実施の形態
では、対象領域ごとに主走査および副走査を繰り返して
順次、対象物２８表面全体の描画を行うものとしたが、
対象領域の境界においてインクジェットヘッド１０の対
象物２８表面に対する相対的な姿勢や相対的な位置を変
化させつつ、対象物２８表面全体に対して主走査および
副走査を行うものとしてもよい。

【０１４６】図１８は、この変形例における走査順序を
説明するための図である。この変形例では主走査方向に
ついては対象物２８表面全体を一度に走査する。図１８
では主走査において対象領域５ｇにおいて主走査を開始
し、対象領域５ｈ，５ｉ，５ｊの順に主走査を行ってい
き、対象領域５ｊの終点において副走査を行い、次の主
走査ラインに沿って上記と同様の順に主走査を行ってい
く。

【０１４７】ただし、この場合、対象領域の境界線上
で、主走査駆動モータを停止させ、次の対象領域に対し
て、距離Ｈmax＋δの位置に平行にインクジェットヘッ
ド１０が走査できるように、対象物２８の姿勢をロー、
ピッチ、ヨーの各軸の駆動モータを駆動させて変更する
とともに昇降駆動モータ９０を駆動させてインクジェッ
トヘッド１０の対象物２８に対する距離を変更する。図
１８の例では対象領域５ｇと５ｈとの境界線でインクジ
ェットヘッド１０の位置および対象物２８の姿勢の変更
を行う。

【０１４８】その後、引き続き次の対象領域の主走査を
行う。図１８の例では対象領域５ｈにおいて、それまで
と同じ走査線に沿って主走査を行う。

【０１４９】このような制御を繰り返し（図１８では対
象領域５ｉも同様の制御を行う）、対象物２８表面の主
走査方向の終端（図１８では対象領域５ｊの右端）に達
すると、副走査の制御を行い、最初の対象領域（図１８
では対象領域５ｇ）から、上記と同様に主走査を繰り返
していく。なお、その間の描画の制御は上記実施の形態
と同様に行う。

【０１５０】このように、対象領域の境界においてイン
クジェットヘッド１０の対象物２８表面に対する相対的
な姿勢や相対的な位置を変化させつつ、対象物２８表面
全体に対して主走査および副走査を行うため、走査経路
の制御が容易となる。

【０１５１】なお、この走査経路の制御は、どのような
形状の対象物２８に対しても適用可能であるが、対象物
２８表面の主走査方向の形状変化が少ない場合には、対
象領域の境界におけるインクジェットヘッド１０の姿勢
の変更が少ないので、描画速度を余り落とすことなく走
査が行え、特に有効である。

【０１５２】また、上記第２の実施の形態では図１４の
ステップＳ２１８の判定によりステップＳ２０１〜Ｓ２
１７の処理を所定回数繰返すものとしたが、ステップＳ
２０１〜Ｓ２１７の処理において削除した対象点があっ
たか否かを毎回判定し、削除する対象点がなくなるまで
繰返すようにしてもよい。

【０１５３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、請求項
２、請求項５および請求項１３の発明によれば、立体表
面の対象領域を近似した平面を求め、画像の平面への射
影画像を求め、対象領域に射影画像に基づいて記録を行
うため、立体物の形状に沿って画像を記録する場合に比
べて、記録ヘッドの立体表面に対する相対的な傾きや相
対的な位置の制御が容易で、高速な記録が行える。

【０１５４】また、特に請求項２の発明によれば、立体
表面をその形状に応じて複数の対象領域に分割し、複数
の対象領域のそれぞれに対応した射影画像に基づいて記
録を行うため、全体を１つの対象領域として射影画像を
記録する場合に比べて記録精度が向上する。

【０１５５】また、請求項３ないし請求項５および請求
項１４の発明によれば、立体表面をその形状に応じて複
数の対象領域に分割し、複数の対象領域ごとに記録条件
を異なるものとするため、対象領域を適当に粗く分割す
ることにより、立体表面の各点ごとに記録条件を異なる
ものとして記録する場合に比べて、制御が容易となり、
高速な記録が行える。

【０１５６】また、特に請求項４の発明によれば、記録
条件が、相対的位置および相対的姿勢のうちの少なくと
も一方を含むため、細かな相対的位置、相対的姿勢の制
御の下に記録が行え、記録の際に生じる歪みが少なく、
より記録精度が向上する。

【０１５７】また、特に請求項５の発明によれば、記録
条件が、対象領域に対応する射影画像の射影方向を含む
ため、対象領域を近似した平面への射影方向の立体表面
に対する角度を垂直に近くできるので歪みの少ない画像
に基づいて記録を行うことができ、より記録精度が向上
する。

【０１５８】また、特に請求項６および請求項７の発明
によれば、対象領域と当該対象領域に対応する平面との
間の当該平面に垂直な方向の最大の距離が、所定の限界
距離より小さくなるように複数の平面を求めるため、記
録品質を比較的良好なものとすることができる。

【０１５９】また、特に請求項７の発明によれば、限界
距離が、所定以上の記録品質を確保可能として予め設定
された最大の距離であるため、所定以上の記録品質を確
保可能である。

【０１６０】また、特に請求項８および請求項９の発明
によれば、対象領域の全点における法線と当該対象領域
に対応する平面の法線とのなす最大の角度が、所定の限
界角度より小さくなるように複数の平面を求めるため、
記録品質を比較的良好なものとすることができる。

【０１６１】また、特に請求項９の発明によれば、限界
角度が、所定以上の記録品質を確保可能として予め設定
された最大の角度であるため、所定以上の記録品質を確
保可能である。

【０１６２】また、特に請求項１０の発明によれば、相
対的姿勢を、インクの噴出方向が平面にほぼ垂直となる
ように保つとともに、相対的位置を、平面との距離をほ
ぼ一定に保って平面に平行に移動させるため、記録精度
を良好に保ちつつ、記録ヘッドの立体表面に対する相対
的な姿勢や位置の制御が容易で、高速な記録が行える。

【０１６３】また、特に請求項１１の発明によれば、複
数の対象領域ごとに主走査および副走査させることによ
って記録を行うため、記録ヘッドの立体表面に対する相
対的な姿勢や位置の制御が容易となる。

【０１６４】また、特に請求項１２の発明によれば、複
数の対象領域の境界において相対的姿勢および相対的位
置のうちの少なくとも一方を変化させつつ、立体表面全
体に対して主走査および副走査を行うため、走査経路の
制御が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る立体表面記録装置
の正面から見た概略図である。

【図２】立体表面記録装置の対象物姿勢変更部の機構図
である。

【図３】立体表面記録装置の駆動制御系の各ブロックに
加えてパーソナルコンピュータを示す図である。

【図４】描画画像の射影平面への射影の様子を示す図で
ある。

【図５】インクジェットヘッドから対象領域までの距離
の条件を説明するための図である。

【図６】インクの噴出方向に対する対象領域の傾き角の
条件を説明するための図である。

【図７】インクジェットヘッドと対象物との相対的な傾
きによる、対象物表面に着弾したインクドットの形状の
変化を示す図である。

【図８】第１の実施の形態における立体表面記録処理の
フローチャートである。

【図９】立体表面記録処理における分割および平面生成
処理のフローチャートである。

【図１０】立体表面記録処理における描画処理のフロー
チャートである。

【図１１】円錐面に対する分割および平面生成処理を説
明するための図である。

【図１２】この実施の形態における描画時の走査の様子
を示す図である。

【図１３】自由曲面を有する対象物を示す図である。

【図１４】第２の実施の形態の立体表面記録処理におけ
る分割および平面生成処理のフローチャートである。

【図１５】第２の実施の形態の立体表面記録処理におけ
る分割および平面生成処理のフローチャートである。

【図１６】第２の実施の形態における初期分割の様子を
示す図である。

【図１７】対象点の周囲の射影平面の様子および、対象
点を平面頂点から除外する処理を説明する図である。

【図１８】この変形例における走査順序を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１ 立体表面記録装置 ５ 対象領域 ６ 射影平面 ７ 描画画像 ８ 射影画像 １０ インクジェットヘッド（記録手段） １２ 主走査駆動機構（位置姿勢変更手段） １４ 副走査駆動機構（位置姿勢変更手段） １６ 昇降駆動機構（位置姿勢変更手段） １８ ロール軸駆動モータ（位置姿勢変更手段） ２０ 対象物姿勢変更部 ２２ ピッチ軸駆動モータ（位置姿勢変更手段） ２４ ヨー軸駆動モータ（位置姿勢変更手段） ２８ 対象物 ８０ 制御部（平面生成手段、射影画像生成手段、制御
手段、分割手段 ９０ 昇降駆動モータ ９１ 主走査駆動モータ ９２ 副走査駆動モータ Ｈmax 垂線の足の長さの最大値 Ｌ 限界距離 ＭＤ 主走査方向 ＳＤ 副走査方向 ｎc 単位法線ベクトル ｎp 単位法線ベクトル Ψ 限界傾き角（限界角度） φmax 最大傾き角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 直樹 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 中西 秀明 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA01 EB06 EB13 EB37 EB46 EC03 EC07 EC11 EC12 EC33 EC34 EC35 EC79 FA09 FA15 FB09 FB10 HA12 HA38 2C062 RA01 RA03 2C064 DD01 DD05 DD15

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録手段により立体表面に対して画像を
   記録する立体表面記録装置であって、 前記記録手段と前記立体表面との相対的位置および相対
   的姿勢を変更可能な位置姿勢変更手段と、 前記立体表面の対象領域を近似した平面を求める平面生
   成手段と、 前記画像の前記平面への射影画像を求める射影画像生成
   手段と、 前記対象領域に前記射影画像に基づいて記録を行うよう
   前記位置姿勢変更手段および前記記録手段を制御する制
   御手段と、を備えることを特徴とする立体表面記録装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の立体表面記録装置であ
   って、さらに、 前記立体表面をその形状に応じて複数の対象領域に分割
   する分割手段を備え、 前記平面生成手段が、前記複数の対象領域のそれぞれを
   近似した複数の平面を求めるものであり、 前記射影画像生成手段が前記複数の対象領域ごとに前記
   射影画像を求めるものであり、 前記制御手段が前記複数の対象領域のそれぞれに対応し
   た前記射影画像に基づいて記録を行うよう前記記録手段
   を制御するものであることを特徴とする立体表面記録装
   置。
3. 【請求項３】 記録手段により立体表面に対して画像を
   記録する立体表面記録装置であって、 前記記録手段と前記立体表面との相対的位置および相対
   的姿勢を変更可能な位置姿勢変更手段と、 前記立体表面をその形状に応じて複数の対象領域に分割
   する分割手段と、 前記複数の対象領域ごとに記録条件を異なるものとする
   ように前記位置姿勢変更手段および前記記録手段を制御
   する制御手段と、を備えることを特徴とする立体表面記
   録装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の立体表面記録装置であ
   って、 前記記録条件が、前記相対的位置および前記相対的姿勢
   のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする立体表
   面記録装置。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載の立体表
   面記録装置であって、さらに、 前記複数の対象領域のそれぞれを近似した複数の平面を
   求める平面生成手段と、 前記画像の前記複数の平面のそれぞれへの射影画像を求
   める射影画像生成手段と、を備え、 前記記録条件が、前記対象領域に対応する前記射影画像
   の射影方向を含むことを特徴とする立体表面記録装置。
6. 【請求項６】 請求項１、請求項２および請求項５のい
   ずれかに記載の立体表面記録装置であって、 前記平面生成手段が、前記対象領域と当該対象領域に対
   応する平面との間の当該平面に垂直な方向の最大の距離
   が、所定の限界距離より小さくなるように前記複数の平
   面を求めるものであることを特徴とする立体表面記録装
   置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の立体表面記録装置であ
   って、 前記限界距離が、所定以上の記録品質を確保可能として
   予め設定された最大の距離であることを特徴とする立体
   表面記録装置。
8. 【請求項８】 請求項１、請求項２および請求項５ない
   し請求項７のいずれかに記載の立体表面記録装置であっ
   て、 前記平面生成手段が、前記対象領域の全点における法線
   と当該対象領域に対応する平面の法線とのなす最大の角
   度が、所定の限界角度より小さくなるように前記複数の
   平面を求めるものであることを特徴とする立体表面記録
   装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の立体表面記録装置であ
   って、 前記限界角度が、所定以上の記録品質を確保可能として
   予め設定された最大の角度であることを特徴とする立体
   表面記録装置。
10. 【請求項１０】 請求項１、請求項２および請求項５な
    いし請求項９のいずれかに記載の立体表面記録装置であ
    って、 前記記録手段がインクを噴出するインクジェットヘッド
    であり、 前記制御手段が、前記位置姿勢変更手段を制御すること
    により、前記相対的姿勢をインクの噴出方向が前記平面
    にほぼ垂直となるように保つとともに、前記相対的位置
    を前記平面との距離をほぼ一定に保って前記平面に平行
    に移動させるよう制御することを特徴とする立体表面記
    録装置。
11. 【請求項１１】 請求項２ないし請求項１０のいずれか
    に記載の立体表面記録装置であって、 前記制御手段が、前記位置姿勢変更手段および前記記録
    手段を制御して前記複数の対象領域ごとに主走査および
    副走査させることによって記録を行うものであることを
    特徴とする立体表面記録装置。
12. 【請求項１２】 請求項２ないし請求項１０のいずれか
    に記載の立体表面記録装置であって、 前記制御手段が、前記位置姿勢変更手段を制御して、前
    記複数の対象領域の境界において前記相対的姿勢および
    前記相対的位置のうちの少なくとも一方を変化させつ
    つ、前記立体表面全体に対して主走査および副走査を行
    うよう制御するものであることを特徴とする立体表面記
    録装置。
13. 【請求項１３】 立体表面に画像を記録する立体表面記
    録方法であって、 前記立体表面の対象領域を近似した平面を求める平面生
    成工程と、 前記画像の前記平面への射影画像を求める射影画像生成
    工程と、 前記対象領域に前記射影画像を記録する記録工程と、を
    備えることを特徴とする立体表面記録方法。
14. 【請求項１４】 立体表面に画像を記録する立体表面記
    録方法であって、 前記立体表面をその形状に応じて複数の対象領域に分割
    する分割工程と、 前記複数の対象領域ごとに前記記録手段による記録条件
    を異なるものとする条件設定工程と、 設定された前記記録条件のもとに前記複数の対象領域の
    それぞれに画像を記録する記録工程と、を備えることを
    特徴とする立体表面記録方法。