JP2016010543A - 描画装置 - Google Patents
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Abstract
Description
他のプロッタ方式の描画装置では、描画用具の昇降用の駆動源と筆圧用の駆動源とをそれぞれ有するプロッタも知られている(例えば特許文献2参照)。
また、昇降用の駆動源と筆圧用の駆動源とをそれぞれ有するプロッタであると、駆動源が複数あるゆえに装置自体の大型化を招いてしまう。
幅方向に沿って湾曲した描画対象面に接触して該描画対象面に描画を施す描画用具が装着されるキャリッジと、
前記描画を施す際に、前記キャリッジに装着された前記描画用具を、前記描画対象面に近づけるように押圧して、前記描画用具を前記描画対象面に接触させる描画用具押圧機構と、
を備え、
前記描画用具押圧機構は、
押圧部材と、
前記押圧部材を押圧する方向に回動させて前記描画用具を押圧する駆動機構と、
前記描画対象面の前記描画用具が接触する位置の高さに応じて、前記駆動機構による前記押圧部材を回動させる角度を制御する駆動機構制御部と、を備えることを特徴とする描画装置が提供される。
なお、下の実施形態では、ネイルプリント装置1は手の指の爪の表面を描画対象面として、これに描画するものとして説明するが、本発明の描画対象面は手の指の爪の表面に限るものではなく、例えば足の指の爪の表面を描画対象面としてもよい。
図2は図1に示されたネイルプリント装置の一部を断面にして内部構成を示す側断面図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態におけるネイルプリント装置(描画装置)1は、描画ヘッド70が印刷指U1の爪Tに描画を施すペン71を備えるプロッタ方式のプリント装置である。
このネイルプリント装置1は、ケース本体2と、このケース本体2に収容される装置本体10とを備えている。
さらに、ケース本体2の一側面(本実施形態では、図1において左側面)であって後述するペン慣書部61に対応する位置には、ペン慣書部61に載置される被描画媒体(図示せず)を入れ替え可能な媒体挿出口24が形成されている。
操作部25は、ユーザが各種入力を行う入力部である。
操作部25には、例えば、ネイルプリント装置1の電源をONする電源スイッチ釦、動作を停止させる停止スイッチ釦、爪Tに描画するデザイン画像を選択するデザイン選択釦、描画開始を指示する描画開始釦等、各種の入力を行うための図示しない操作釦が配置されている。
表示部26は、例えば液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイその他のフラットディスプレイ等で構成されている。
本実施形態において、この表示部26には、例えば、印刷指U1を撮影して得た指画像(爪Tの画像を含む画像)、この指画像中に含まれる爪Tの輪郭線等の画像、爪Tに描画すべきデザイン画像を選択するためのデザイン選択画面、デザイン確認用のサムネイル画像、各種の指示を表示させる指示画面等が適宜表示される。
なお、表示部26の表面にタッチパネルが一体的に構成されていてもよい。この場合には、指先や、先の尖った棒状の筆記具様であってタッチパネル表面に押し当てることにより筆記する図示しないスタイラスペンや、指先等によって表示部26の表面をタッチするタッチ操作によっても各種の入力を行うことができるように構成される。
下部機枠11は、背面板111、底板112、左右一対の側板113a,113b、X方向移動ステージ収容部114、Y方向移動ステージ収容部115及び隔壁116を有する。
側板113a,113bの下端部は、底板112の左右両端部にそれぞれ連結され、側板113a,113bが底板112に対して立てられた状態に設けられている。
背面板111の下部は、前方(指挿入方向手前側)に向かって2段に窪むように形成されている。背面板111の下端部は底板112の前端部に連結されており、背面板111は、底板112と側板113a,113bによって囲われた領域を前後に区切っている。
この窪んだ背面板111の後ろ側に形成される空間がX方向移動ステージ収容部114、Y方向移動ステージ収容部115(図2参照)となっている。X方向移動ステージ収容部114内には、描画部7が前方(指挿入方向手前側)に移動した際に描画部7のX方向移動ステージ45が収容される。また、Y方向移動ステージ収容部115内には、描画部7のY方向移動ステージ47が配置されている。
また、隔壁116は、下部機枠11の内部前方側の空間(背面板111、底板112及び側板113a,113bによって囲われた指挿入方向手前側の空間)を上下に区切るように下部機枠11の内側に設けられている。隔壁116はほぼ水平に設けられ、隔壁116の左右両端部が側板113a,113bにそれぞれ連結され、隔壁116の後端部が背面板111に連結されている。
指固定部30は、描画を施す爪Tに対応する指(以下、これを「印刷指U1」という。)を受け入れる指受入部31と、この印刷指U1以外の指(以下、これを「非印刷指U2」という。)を退避させる指退避部32とから構成されている。
指受入部31は、隔壁116の上側であって下部機枠11の幅方向のほぼ中央部に配置されている。また、隔壁116によって下部機枠11の下側に区分けられた空間が指退避部32を構成している。
例えば、薬指の爪Tに描画を施す場合には、図8に示すように、指受入部31に印刷指U1としての薬指を挿入し、非印刷指U2であるその他の4指(親指、人差し指、中指、小指)を指退避部32に挿入する。
指受入部31は、下部機枠11の前面側(印刷指挿入方向の手前側)に開口しており、下側が隔壁116の一部を構成する指載置部116a、両側が仕切り31a、奥側が仕切り31cによって区画されている(図8参照)。指載置部116aは、描画を施す爪Tの指(印刷指U1)をXY平面上に載置するものである。
また、指受入部31の上側は天井部31dによって区画されている。天井部31dには、指受入部31に挿入された印刷指U1の爪Tを露出させるための窓31eが形成されている(図8参照)。
ユーザは指受入部31に挿入した印刷指U1と指退避部32に挿入した非印刷指U2との間に隔壁116を挟むことができる。そのため、指受入部31内に挿入された印刷指U1が安定して固定される。
なお、本実施形態では、隔壁116の前端部に下方向に張り出した突出部116bが形成されている。突出部116bは、手前側に向かうにつれてその厚さが漸減し、奥側に向かうにつれて漸増するテーパー部となっていてもよいし、突出部116bの厚さが、隔壁116の奥側の窪みに対して全体が厚い構造になっていてもよい。隔壁116の前端部に突出部116bが形成されていることにより、図6に示すように、非印刷指U2が指退避部32に挿入された際、描画済みの指の爪Tと隔壁116との間に空間が確保され、爪Tが隔壁116の下面に接触して装置側にインクが付着したり、爪Tに描画された絵柄が擦れて損なわれたりするのを防止することができる。
ペン慣書部61は、平板状の部分であり、前述のケース本体2の媒体挿出口24から挿入された図示しない被描画媒体が載置されるようになっている。
ペン慣書部61に載置される被描画媒体は、ペン先(先端部)713を慣らすことができるものであればよく、例えば紙片である。
ペン慣書部61は、ペン先713が乾いていたりインクの乗りが悪い等により書き始めがかすれたりするのを防止するために、爪Tに画像データによる描画を開始する前に被描画媒体の上にペン71を下ろして「○」や「∞」等の所定の図形を描画して慣らし書きを行い、ペン先713の状態を良好にするためのものである。
慣らし書きを行う際に描画する所定の図形は特に限定されないが、ペン先の全周囲を使い、なおかつインクを無駄に使いすぎないよう、「○」や「∞」等の単純な図形であることが好ましい。「○」や「∞」等の慣らし書きは、ペン慣書部61の範囲内で、慣らし書きを行う度に少しずつずらしながら書くようにすることが好ましい。
なお、被描画媒体のほぼ全面に書いてしまったときには、表示部26に「紙を交換して下さい」等の被描画媒体の交換を促す表示画面を表示させるようにする。この場合、ユーザが媒体挿出口24から被描画媒体を取り出して新しいものと交換することにより新しい被描画媒体に慣らし書きができる状態となる。例えば、被描画媒体がロール紙である場合は、描画スペースが無くなったときには、ロール紙から被描画媒体を繰り出し、新しい描画面に慣らし書きを行えるようにする。
図3(b)は、図3(a)の描画ヘッド70を矢視b方向から見た正面図である。
図3(c)は、図3(a)の描画ヘッド70を矢視c方向から見た側面図である。
図3(a)から図3(c)に示すように、本実施形態において、描画ヘッド70は、複数のペン71を保持可能な回転式のペンキャリッジ72、ペンキャリッジ72を回転させるキャリッジ回転機構73、ペンキャリッジ72に保持されたペン71を上下移動させるためのペン押圧機構(描画用具押圧機構)74を備えている。
ユニット支持部材44の上端部は、ネイルプリント装置1の手前側(図2において左側)にほぼL字型に張り出す梁部441となっており、描画ヘッド70は梁部441に設けられている。
3枚の円板状部材721〜723(第1の円板状部材721、第2の円板状部材722、第3の円板状部材723)は、ほぼ同じ大きさに形成された円盤状の部材であり、下から第1の円板状部材721、第2の円板状部材722、第3の円板状部材723の順に重ねられている。
一番上に配置される第3の円板状部材723の外周面には、キャリッジ回転機構73の歯車733と噛み合う歯が形成されており、第3の円板状部材723は歯車として機能する。また、第2の円板状部材722の外周面の所定位置(例えば、所定のペン用円筒部材761に対応する位置等)には、ペンキャリッジ72の回転の基準位置を示すための基準指標728が設けられている。
基準指標728は、例えば、フォトリフレクタによって読取可能な反射布や反射シート等であり、本実施形態では、第2の円板状部材722の外周面に貼付等により固定されている。
図4(a)は、ペンキャリッジ72の一部を拡大して示した要部側面図であり、ペン71が上方に上がった非描画状態を示している。
図4(b)は、図4(a)のペン71が下方に下がった描画可能状態を示す要部側面図である。
図4(c)は、図4(a)のペンキャリッジ72を下側から見た底面図である。
図4(d)は、図4(c)の第1の円板状部材721からペン先固定部材720を外した状態を示す第1の円板状部材721の一部拡大図である。
なお、ペンキャリッジ72に設けられるペン用円筒部材761の数は特に限定されず、8つよりも多くてもよいし、これより少なくてもよい。多くのペン用円筒部材761を備えるほど、より複数のペン71を同時に保持することができ、多様なインクを用いた複雑なネイルデザインを描画することが可能となる。
なお、全てのペン用円筒部材761にペン71が保持されている必要はない。図3(a)及び図3(c)では、8つのペン用円筒部材761のうちの4つにペン71が保持されている例を示している。
また、第1の円板状部材721及び第2の円板状部材722におけるペン用の貫通孔の両側部には、支柱725を挿通させる補助軸用の貫通孔(なお、図4(a)、図4(b)及び図4(d)では、第1の円板状部材721についてのみ貫通孔721bを図示。)が形成されている。
ペン先固定部材720は、筆記具であるペン71のペン軸部711における先端側を固定する固定部材である。
ペン先固定部材720には、ペン71のペン軸部711と平行するように固定されペン71とともに上下動する支柱725と、外力が加わらない状態において支柱725を上方向に付勢する補助軸付勢部材としてのコイルバネ726とが設けられている。
支柱725は、第1の円板状部材721及び第2の円板状部材722における補助軸用の貫通孔に挿通され、さらに、その下端部がペン先固定部材720の凹部720bに嵌め込まれている。
これにより、支柱725は、ペン71のペン軸部711と平行するようにペン先固定部材720に固定される。
Eリング727の外径は、第2の円板状部材722における支柱用の貫通孔の内径より、コイルバネ726の外形よりも大きく形成されている。
ペン71の外周であって、Eリング727と第2の円板状部材722の上面との間には、コイルバネ726が巻回されている。
このコイルバネ726は、外力が加わらない状態において支柱725を上方向に付勢するものである。
本実施形態では、補助軸付勢部材としてのコイルバネ726は、ペン71の外周に配置され、ペン71が外力により下方向に押圧された際に押し縮められ、外力に抗して元の状態に戻ろうとする復元力を有する弾性部材である。
コイルバネ726の一端側はEリング727の下面に当接し、他端側は第2の円板状部材722の上面に当接している。
コイルバネ726は、非描画状態においてペン71の位置を、ペン先713が爪Tに当接しない位置に保持する。すなわち、上述のように、支柱725は、このコイルバネ726により、上方向(図4(a)及び図4(b)において上方向)に付勢され、外力が加わらない状態において、支柱725の上端部が第3の円板状部材723の下面に当接する位置に保持されている。この状態において、ペン先713は第1の円板状部材721の下面に近い位置にあり、指受入部31の上方をペンキャリッジが移動しても、ペン先713が爪Tに当接しないようになっている。
回転軸用円筒部材762には、梁部441から垂設された回転軸724が挿通されており、ペンキャリッジ72は、この回転軸724を中心としてほぼ水平に回転可能に構成されている。
なお、回転軸724にはペンキャリッジ72の上下を挟むようにワッシャーが設けられ、回転軸724の下端には抜け止めのためのEリング等が設けられていることが好ましい。これにより、ペンキャリッジ72は、回転軸724を中心としてより円滑に回転することができる。
描画用具であるペン71は、爪Tの表面を描画対象面とし、先端部が描画対象面である爪Tの表面に接触して描画を施す筆記具である。
図5に示すように、筆記具としてのペン71は、棒状のペン軸部711の先端側(図5において下側)にペン先713が設けられたものである。
本実施形態では、ペン軸部711の先端側に、ペン軸部711よりも径の細い嵌合部712が設けられている。嵌合部712は、ペン先固定部材720の凹部720bに嵌め込まれる部分であり、嵌合部712を凹部720bに嵌め込むことにより、ペン先713が良好に固定され、ペン先713のぶれ等が生じにくくなる。なお、嵌合部712にペン軸部711を嵌め込む構成でなくとも、ねじ等により両者を固定する構成であってもよい。
また、ペン軸部711の上部には、棒状の突起部714が設けられており、突起部714は、後述するスライドピン77によって押圧される部分である。また、突起部714は、ペン71の交換等を行う場合に、ユーザがペン71を取り出す際に指等で摘む摘み部としても機能する。なお、本実施形態では、突起部714の先端部が半球状である場合を図示しているが、突起部714の先端部の形状は、安定して押圧されることができ、またユーザが摘みやすい形状であればよく、図示例に限定されない。例えば、球状としてもよく、平らな板状としてもよい。
ペン軸部711の内部に収容されるインクとしては、各種のインクが適用可能である。インクの粘度や色材の粒径(粒子の大きさ)等は特に限定されず、例えば、金銀のラメ入りのインクや白色のインク、UV硬化型のインクやジェルネイル、アンダーコート用、トップコート用やマニキュア等も用いることができる。
なお、ペン71は、ボールペンタイプのものに限定されない。例えばフェルト状のペン先にインクを染み込ませて描画するサインペンタイプや、束ねた毛にインクを染み込ませて描画する筆ペンタイプのもの等であってもよい。
また、ペン先713の太さも各種のものを用意することができる。
ペンキャリッジ72に保持されるペン71は、全て同じタイプのペン先713を有するペンでもよいし、異なるタイプのペン先713を有するペンであってもよい。
ペン71はペンキャリッジ72のペン用円筒部材761に上方から挿通するだけで保持されている。このため、ケース本体2に設けられているペン交換用蓋部23を開けて、例えば手やピンセットで突起部714を摘む等の手法により、容易に交換が可能である。
これにより、ユーザは、ペンキャリッジ72に装着するペン71を、描画したいネイルデザインに応じて色やペン先713の種類やインクの種類の異なるペン71に適宜入れ替えることで、幅広いネイルデザインを実現することができる。
本実施形態において、モータ731の駆動により回転軸732が回転し、回転軸732に取り付けられている歯車733が回転すると、この歯車733と噛み合っている歯車723が回転する。これにより、ペンキャリッジ72が左右に回転するようになっている。
また、キャリッジ回転機構73は、ペンキャリッジ72の基準指標728を読み取るための指標読取部734を備えている。指標読取部734は、例えば、反射布や反射シート等で構成されている基準指標728を読み取ることのできるフォトリフレクタ等で構成される。指標読取部734は、基準指標728を読み取る毎にその読取結果を描画制御部815に出力するようになっている。
本実施形態において、ペン押圧機構74は、ペン上下用のモータ741と、マイクロスイッチ742と、板バネ(押圧部材)746とを備えている。
また、固定部744の下側には、マイクロスイッチ742のレバー745が位置している。これにより固定部744の下方向への回動に応じて固定部744がマイクロスイッチ742のレバー745に接触して、マイクロスイッチ742が動作することになる。
本実施形態の板バネ746は、平板状のバネであり、自由端側がスライドピン77の上方に位置するように配置されている。
板バネ746は、スライドピン77に対して充分な長さと幅を有しているため、板バネ746がスライドピン77から外れることがなく、これに当接されたペン71を安定して垂直方向に押し下げることができる。
なお、板バネ746を形成する材料はここに例示したものに限定されない。板バネ746による押圧力は、バネの撓み量と板バネ746の長さ(すなわち、基端から押圧対象に対して作用を与える自由端までの距離)に関係し、板バネ746の長さが短ければ柔らかめの材料を用いても十分な押圧力を得ることができ、板バネ746の長さが長ければ、硬めの材料を用いなければ十分な押圧力を得ることができない。板バネ746を形成するのに用いる材料と、板バネ746の形状(長さ及び幅等)、によって決まるバネ定数により調整することが可能であり、板バネ746の配置スペース等に応じて適宜設定される。
図6(a)及び図6(b)に示すように、スライドピン77は、上下方向に移動可能となっており、スライドピン77が下に下がった状態において、スライドピン77の下端部がペン71の上部に当接可能に構成されている。
具体的には、本実施形態では、スライドピン77は、ピン軸部771と、このピン軸部771の上端部に設けられ、ピン軸部771より大きい直径を有してピン軸部771より外側に張り出すピン頭772と、ピン軸部771の下側端面に設けられ、ピン軸部771より大きい直径を有してピン軸部771より外側に張り出す鍔部773とから構成され、鍔部773の下側端面にはペン71の上部に当接可能な押圧部774が設けられている。
本実施形態において、押圧部774は、ペン71の突起部714を受けるように円錐の凹部状に形成されている。なお、押圧部774の形状は、突起部714の上端部を安定して受けることのできる形状であればよく、凹部状に限定されない。例えば、押圧部774の形状を凸形状とし、突起部714の上端部にこれを受ける凹部を形成してもよい。
なお、コイルバネ78以外でも、スライドピン77が外力により下方向に押圧された際に押し縮められ、外力に抗して元の状態に戻ろうとする復元力を有する弾性部材であれば適用可能である。
すなわち、ピン取付部材79には、ピン軸部771が挿通される軸挿通孔791が形成されている。軸挿通孔791は、その内径が、ピン軸部771の外径よりも大きく、ピン頭772及び鍔部773の外径よりも小さく形成されており、軸挿通孔791に挿通されたピン軸部771が抜け落ちないようになっている。
ピン軸部771の外周に設けられたコイルバネ78は、一端側がピン取付部材79の上面に係止され、他端側がピン頭772の下面に突き当たって係止されており、スライドピン77が外力により下方向に押圧された際には、ピン取付部材79の上面とピン頭772の下面との間で押し縮められる。
また、ピン取付部材79には、ネジ用孔792が形成されており、ネジ用孔792にネジを挿通させてピン取付部材79を梁部441の上にネジ止め固定することにより、軸挿通孔791にピン軸部771が挿通されているスライドピン77及びピン軸部771の外周に設けられているコイルバネ78が梁部441の上に取り付けられる。
非描画時においては、図7(a)に示すように、ペン71の上部から鍔部773が離間している状態では、モータ741のステップ数(カウンター)は「0」となっていて、スライドピン77に対して板バネ746が外力を加えない状態となっている。このように外力(板バネ746による押圧力)が加わっていない状態では、ペン71は、コイルバネ726の付勢力により、上方向(図4(a)及び図4(b)において上方向)の位置に押し上げられ、ペン先713は描画対象面である爪Tの表面から離れ、当該表面に当接しない高さに保持されている。
これに対して、初期化時には、図7(b)に示すように、ペン71の下方に指がない状態でモータ741を図7における反時計回りに回転させて、板バネ746でペン71を押し下げて、ペン71を最下点まで移動させる。このとき、ペン71に対して所定の筆圧をかけるように板バネ746が撓んだ状態となると、レバー745が押し下げられてマイクロスイッチ742がONとなる。このONとなったときのモータ741のステップ数を所定値(例えば「25」)に設定する。
本実施形態では、板バネ746のバネ定数がコイルバネ726及びコイルバネ78のバネ定数より大きくなっている。このため、図7(b)のように、ペン71の下方に爪Tが配置されていない状態では、板バネ746は少し撓んだだけでペン71を最下点まで押し下げることができ、なおかつ所定の筆圧を付与することができる。
なお、爪Tの高さが「0.0mm」であるときには、モータ741のステップ数が「0」から「2〜3」までの間は、ペン先713が爪Tに接触していない状態であり、ステップ数が「3〜4」となると「0.0mm」の高さである爪Tに対してペン先713が接触し、さらにステップ数が「4〜5」となると所定の筆圧が付与される。
その後、爪Tの高さが「−0.5mm」のときには、ステップ数「6」とすることで、ペン先713から、爪Tの高さが「0.0mm」であるときと概ね同じ筆圧が付与される。
こうして、爪Tの高さが0.5mm変化ごとに、ステップ数を「1」だけ変えることで、どの高さの爪Tに対してもペン先713から概ね一定の筆圧が付与されるようになっている。
また、この爪の高さとステップ数の関係は、ペンの種類やペンの太さなどによっても異なる。ペンの種類やペンの太さに応じて、それぞれ別のテーブルや補正値を設けるようにしてもよい。
なお、この状態の前の準備段階として、後述の爪情報を事前に取得しておく。そして、当該爪情報に基づいて、ペン先713が爪Tに当接する当接位置の爪Tの高さを認識し、その高さに応じてモータ741のステップ数を決定する。決定したステップ数でモータ741を駆動して板バネ746でペン71を押し下げ、ペン先713を爪Tの表面に近づけ接触させて、適正な筆圧を印加する。そして、描画に伴って爪Tの高さが変化した時は、その都度モータ741のステップ数を増減して筆圧を調整して、筆圧が概ね一定になるように調整しながら描画を行う。ここで、モータ741のステップ数の増減による筆圧の調整は、爪Tの高さの変化が所定量(例えば、0.5mm)だけ変化する毎に行い、爪Tの高さの変化が所定量未満であるときには筆圧の調整を行わないが、このときには爪Tの形状に応じて板バネ746が撓み変形(弾性変形)することによって、ペン71が自動的に上下動するため、ペン71が爪Tに確実に当接すると同時に筆圧を適度な値に保つことができる。
なお、板バネ746のバネ定数はそれ程大きくなく、このバネ定数は、板バネ746による押圧力(外力)が爪Tにかかったときに爪Tに痛みなどを感じることがない程度の値に設定されている。また、板バネ746が適度に撓むことによりペン71の上下動による衝撃が吸収されるとともに、ペン先713に概ね一定の適度な筆圧がかかった状態で、綺麗に描画を施すことができる。
また、X方向移動ステージ45は、Y方向移動ステージ47のY方向移動部471に固定されている。Y方向移動部471は、Y方向移動モータ48の駆動によりY方向移動ステージ47上を図示しないガイドに沿ってY方向に移動するようになっており、これにより、ユニット支持部材44に取り付けられている描画ヘッド70が、Y方向(図2におけるY方向、ネイルプリント装置1の前後方向)に移動するようになっている。
なお、本実施形態において、X方向移動ステージ45及びY方向移動ステージ47は、X方向移動モータ46、Y方向移動モータ48と、図示しないボールネジ及びガイドとを組み合わせることで構成されている。
本実施形態では、X方向移動モータ46及びY方向移動モータ48等により、爪Tに描画を施すペン71を備える描画ヘッド70をX方向及びY方向に駆動するXY駆動部としてのヘッド駆動部49が構成されている。
すなわち、上部機枠12には基板13が設置されており、この基板13の中央部下面には、撮影部50の撮像装置としてのカメラ51が2つ設置されている。
カメラ51は、例えば、200万画素程度以上の画素を有する固体撮像素子とレンズ等を備えて構成された小型カメラであることが好ましい。
カメラ51は、指受入部31内に挿入されている印刷指U1の爪Tを撮影して、印刷指U1の爪Tの画像である指画像を得るものである。
2つのカメラ51のうち、一方のカメラ51は、指受入部31の底面に対向して設けられており、爪Tを真上から撮影するものである。
また、他方のカメラ51は、指受入部31の底面に対して僅かに傾けて配置されており、爪Tを斜め上方向から撮影するものである。
この撮影部50は、後述する制御装置80の撮影制御部811(図9参照)に接続され、該撮影制御部811によって制御されるようになっている。
撮影部50によって撮影された画像の画像データは、後述する記憶部82の爪画像記憶領域821に記憶される。
そして、これらの指画像に基づいて、後述する爪情報検出部812が、爪Tの輪郭(爪Tの形状)や水平位置、爪Tの湾曲形状、垂直位置(高さ)等の爪情報を検出する。また、爪情報検出部812は、これらの指画像に基づいて、爪Tの表面の、XY平面に対する傾斜角度(以下「爪Tの傾斜角度」又は「爪曲率」という。)を検出できるようになっている。すなわち、例えば、爪Tの真上からの画像と、爪Tの斜め上方向からの画像と、を取り込むことにより、爪Tの輪郭だけでなく、爪Tの表面の傾斜角度を正確に検出することができる。なお、爪情報検出部812が検出する爪情報の内容はここに例示したものに限定されない。上記の項目のうちの一部のみ(例えば爪Tの輪郭等)を爪情報として検出し手もよいし、上記以外の他の項目を爪情報として検出してもよい。
図9は、本実施形態における制御構成を示す要部ブロック図である。
制御装置80は、図9に示すように、図示しないCPU(Central Processing Unit)により構成される制御部81と、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等(いずれも図示せず)で構成される記憶部82とを備えるコンピュータである。
具体的には、記憶部82のROMには、指画像から爪Tの形状や爪Tの輪郭等の爪情報を検出するための爪情報検出プログラム、描画データを生成するための描画データ生成プログラム、描画処理を行うための描画プログラム等の各種プログラムが格納されており、これらのプログラムが制御装置80によって実行されることによって、ネイルプリント装置1の各部が統括制御されるようになっている。
また、本実施形態において記憶部82には、撮影部50によって取得されたユーザの印刷指U1の爪Tの指画像を記憶する爪画像記憶領域821、爪情報検出部812によって検出された爪情報(爪Tの輪郭や爪Tの傾斜角度等)が記憶される爪情報記憶領域822、及び爪Tに描画されるネイルデザインの画像データを記憶するネイルデザイン記憶領域823が設けられている。
本実施形態では、撮影制御部511は、2つのカメラ51によって異なる位置・角度(例えば、爪Tの真上と爪Tの斜め上方等)から少なくとも2枚の指画像を取得させる。
撮影部50により取得された指画像の画像データは、記憶部82に記憶されてもよい。
ここで、爪情報とは、例えば、爪Tの輪郭(爪形状、爪Tの水平位置)、爪Tの高さ(爪Tの垂直方向の位置、以下「爪Tの垂直位置」又は単に「爪Tの位置」ともいう。)の爪Tの輪郭内の分布、爪Tの表面の、XY平面に対する傾斜角度(爪Tの傾斜角度、爪曲率)の、爪Tの輪郭内の分布である。
爪情報検出部812は、例えば、カメラ51により取得された印刷指U1の指画像から爪Tとそれ以外の指部分との色の違い等に基づいて爪Tの輪郭(形状)を検出するものである。なお、爪情報検出部812が爪Tの輪郭(形状)を検出する手法は特に限定されず、ここに挙げたものに限られない。
また、爪情報検出部812は、2つのカメラ51によって撮影された少なくとも2つの指画像に基づいて、爪Tの傾斜角度(爪曲率)を検出する。
爪情報検出部812は、例えば2つのカメラ51によって異なる位置・角度(例えば、爪Tの真上と爪Tの斜め上方等)から撮影された2つの指画像に現われる位置、形状の違い等からユーザの爪Tの輪郭内について傾斜角度(爪曲率)の分布を検出する。なお、爪情報検出部812が爪Tの傾斜角度(爪曲率)を検出する手法は特に限定されず、ここに挙げたものに限られない。
また、カメラも、ペンキャリッジ72に取り付けて移動可能とし、移動して2点で撮影すれば一個でもよい。
具体的には、描画データ生成部813は、爪情報検出部812により検出された爪Tの形状等に基づいてネイルデザインの画像データを拡大、縮小、切出し等による合せ込み処理を行い、爪Tに描画を施すためのデータを生成する。
また、本実施形態では、描画データ生成部813は、爪情報検出部812により検出された爪情報に応じて、ネイルデザインの画像データを爪Tの形状に合わせ込み、適宜曲面補正等を行う。
これにより、ネイルデザインの描画用のデータが生成される。
本実施形態では、描画制御部815は、非描画時にはモータ741のステップ数が「0」となるようにモータ741を制御する。他方、描画時には、描画制御部815は、検出された爪Tの高さに対応するステップ数となるようにモータ741を制御する。つまり、描画制御部815が本発明に係るモータ制御部である。
これにより、非描画時には板バネ746がスライドピン77のピン頭772を押下せず、支柱725がコイルバネ726によって上方向に付勢され、ペン71はペン先713が爪Tに当接しない位置まで上がった状態となる。また、描画時には、板バネ746がスライドピン77のピン頭772を押下して、ペン71がコイルバネ726の付勢力に抗して押し下げられ、ペン先713が爪Tに当接する位置まで下がった状態となる。
このように、描画制御部815がモータ741の動作を制御してペン71を適宜上下させることにより、ペン先713が適度な筆圧を維持したまま爪Tの高さに追従して上下動し、描画対象である爪Tの表面に所望のネイルデザインを描画することができる。
表示制御部814は、表示部26にデザイン選択画面を表示させる。ユーザは操作部25の操作釦等を操作して、デザイン選択画面に表示された複数のネイルデザインの中から所望のネイルデザインを選択し、これにより、操作部25から選択指示信号が出力されて爪Tに描画すべきネイルデザインが選択される。
ネイルデザインが選択されると、制御部81は、当該選択されたネイルデザインを描画するのに必要なペン71を描画ヘッド70の所定のペンキャリッジ72にセットするよう促す指示画面を表示部26に表示させる。例えば、赤インク、ラメ入り金インクが必要であるときは、どのペンキャリッジ72にどのインクのペン71を装着すべきかを表示部26において指示する。ユーザは表示画面に表示された指示にしたがって、所定のペンキャリッジ72に所定の種類のペン71をセットする。なお、ユーザがあえて指示と異なるペン71をセットして、好みの色や質感のネイルデザインを実現するようにしてもよい。
なお、ペンキャリッジ72にどの種類のペン71がセットされているかをバーコード等により制御部81が読み取ることができるように構成してもよく、この場合には、ペンキャリッジ72にセットされているペン71によって描画できるネイルデザインを表示部26のデザイン選択画面を表示させ、ユーザにその中からネイルデザインを選択させるようにしてもよい。
次に、ユーザは、印刷指U1を指受入部31に挿入し、非印刷指U2を指退避部32に挿入して、印刷指U1を固定した上で、描画スイッチを操作する。
例えば、左手の薬指を印刷指U1として指受入部31に挿入した場合には、その他の指を非印刷指U2として指退避部32に挿入する。
次に、爪情報検出部812は、指画像に基づいて爪Tの輪郭(爪形状)や爪Tの高さ、傾斜角度(爪曲率)の爪Tの輪郭内の分布等の爪情報を検出する。
また、描画データ生成部813は、これら爪情報に基づいて、ネイルデザインの画像データにつき曲面補正を行う。これにより描画データが生成される。
描画制御部815は、爪Tへの描画開始前に、描画部7をペン慣書部61に移動させて、ペン71を保持するペンキャリッジ72のペン押圧機構74のモータ741を駆動させ、板バネ746によりペン71を押し下げ、ペン71を描画可能状態とする。そして、被描画媒体に「○」や「∞」等の所定の図形を描く慣らし書きを行う。なお、慣らし書きは、選択されたネイルデザインを描画するのに必要なペン71についてのみ行ってもよいし、全てのペン71について行ってもよい。
具体的には、まず、描画制御部815は、指標読取部734による基準指標728の読取結果からペンキャリッジ72の回転量を把握し、このペンキャリッジ72の回転量に応じて、モータ731の駆動を制御し、描画に必要なペン71が、ペン押圧機構74の設けられている位置に移動するまでペンキャリッジ72を回転させる。さらに、描画ヘッド70をXY方向に適宜移動させて描画位置まで移動させる。そして、描画制御部815は、爪情報における爪Tの高さの、爪Tの輪郭内の分布に基づいて、ペン先713が爪Tに当接する当接位置の高さを認識し、その高さに応じたステップ数でモータ741を駆動する。これにより、ペン押圧機構74が動作するため、板バネ746により支柱725を下方向に押圧する。そして、ペン71が下方に押し下げられ、ペン71のペン先713が爪Tの表面に押し当てられる。このとき、ペン先713は、板バネ746により適度な押圧力で下方向に付勢され、爪Tの表面形状に追従して上下動しながら爪Tの表面に描画を行う。
なお、ペン71を交換する場合には、描画制御部815は、描画ヘッド70をペン交換用蓋部23に対応する位置まで移動させる。この状態でユーザがペン交換用蓋部23を開けることにより、ペン71の取り出し、交換が可能となる。
また、駆動源としてモータ741を用いているため、ソレノイドを用いた場合と比してもペン71の上下動の範囲を大きくすることができる。
図10は、描画ヘッドの変形例を示す説明図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。
図10に示すように、描画ヘッド70Aには、インクカートリッジ780を保持するインクホルダ781と、ペン782を保持するペンホルダ783とが隣り合って配置されている。ペンホルダ783は、ペン782にねじ等により固定されてペン782とともに上下動する補助部材785を有し、補助部材785は、ペン782の軸中心から離れる方向に突出する突起784を有している。また、ペンホルダ783は、補助部材785を上方向に付勢するコイルバネ786を有している。
ペンの昇降機構は、補助部材785に設けられた突起784を、突起784に係合した板バネ790で直接押し下げることにより、ペン782を押し下げるように構成されている。この構成により、ペン782の交換を容易に行うことができとともに、ペン昇降機構の高さを比較的低く抑えることができる。
ここで、ペンホルダ783の近傍には、ステッピングモータからなるモータ787と、モータ787の回転軸に取り付けられた歯車788に歯合するギア789と、このギア789の回転に追従して回動する板バネ790とが設けられている。板バネ790は、突起784に係合して、ペン782を下方へと押し下げることができるようになっている。
モータ787の回転に伴って板バネ790が回動して、板バネ790が突起784に係合し、突起784を下方へと押し下げると、ペン782はコイルバネ786の付勢力に抗って下方へと押し下げられる。
この構成においても、描画制御部815がモータ787の動作を制御してペン782を適宜上下させることにより、適度な筆圧を維持したまま爪Tの高さに追従して上下動し、描画対象である爪Tの表面に所望のネイルデザインを描画することができる。
また、ハーフステップ駆動可能なステッピングモータや、ステップ角の細かいステッピングモータを用いることも可能である。
さらにステッピングモータ以外にも、サーボモータや、DCモータを用いることも可能である。この場合、モータの回転角度を検出するためのロータリーエンコーダを採用することが好ましい。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
<請求項1>
幅方向に沿って湾曲した描画対象面に接触して該描画対象面に描画を施す描画用具が装着されるキャリッジと、
前記描画を施す際に、前記キャリッジに装着された前記描画用具を、前記描画対象面に近づけるように押圧して、前記描画用具を前記描画対象面に接触させる描画用具押圧機構と、
を備え、
前記描画用具押圧機構は、
押圧部材と、
前記押圧部材を押圧する方向に回動させて前記描画用具を押圧する駆動機構と、
前記描画対象面の前記描画用具が接触する位置の高さに応じて、前記駆動機構による前記押圧部材を回動させる角度を制御する駆動機構制御部と、を備えることを特徴とする描画装置。
<請求項2>
請求項1記載の描画装置において、
前記駆動機構制御部は、前記描画対象面の前記描画用具が接触する位置の高さが高くなるほど、前記駆動機構による前記押圧部材を押圧する方向に回動させる角度を減らすように、前記駆動機構を制御することを特徴とする描画装置。
<請求項3>
請求項1又は2に記載の描画装置において、
前記駆動機構は、回転によって前記押圧部材を回動させるモータを有し、
前記駆動機構制御部は、前記モータの回転量を制御することを特徴とする描画装置。
<請求項4>
請求項1乃至3の何れか1項に記載の描画装置において、
前記押圧部材は、弾性変形可能な弾性部材であることを特徴とする描画装置。
<請求項5>
請求項1乃至4の何れか1項に記載の描画装置において、
前記描画対象面を撮影する撮影部と、
前記撮影部の撮影によって取得された画像から前記描画対象面の高さ分布を検出する情報検出部と、
を更に備え、
前記駆動機構制御部は、
前記情報検出部によって検出された前記描画対象面の高さ分布に基づいて、前記押圧部材を回動させる角度を制御することを特徴とする描画装置。
<請求項6>
請求項1乃至5の何れか1項に記載の描画装置において、
前記キャリッジは、前記描画用具を前記描画対象面から離れるように付勢する付勢部材を有し、
前記駆動機構は、前記付勢部材による付勢力に抗して前記描画用具を押圧することを特徴とする描画装置。
<請求項7>
請求項1乃至6の何れか一項に記載の描画装置において、
更に、インクジェット方式により前記描画領域に前記描画を施す印刷ヘッドを有することを特徴とする描画装置。
2 ケース本体
7 描画部
10 装置本体
30 指固定部
50 撮影部
70 描画ヘッド
71 ペン(描画用具)
72 ペンキャリッジ(キャリッジ)
74 ペン押圧機構(描画用具押圧機構)
80 制御装置
81 制御部
82 記憶部
713 ペン先
741 モータ
746 板バネ
811 撮影制御部
812 爪情報検出部
813 描画データ生成部
814 表示制御部
815 描画制御部(駆動機構制御部)
Claims (7)
- 幅方向に沿って湾曲した描画対象面に接触して該描画対象面に描画を施す描画用具が装着されるキャリッジと、
前記描画を施す際に、前記キャリッジに装着された前記描画用具を、前記描画対象面に近づけるように押圧して、前記描画用具を前記描画対象面に接触させる描画用具押圧機構と、
を備え、
前記描画用具押圧機構は、
押圧部材と、
前記押圧部材を押圧する方向に回動させて前記描画用具を押圧する駆動機構と、
前記描画対象面の前記描画用具が接触する位置の高さに応じて、前記駆動機構による前記押圧部材を回動させる角度を制御する駆動機構制御部と、を備えることを特徴とする描画装置。 - 請求項1記載の描画装置において、
前記駆動機構制御部は、前記描画対象面の前記描画用具が接触する位置の高さが高くなるほど、前記駆動機構による前記押圧部材を押圧する方向に回動させる角度を減らすように、前記駆動機構を制御することを特徴とする描画装置。 - 請求項1又は2に記載の描画装置において、
前記駆動機構は、回転によって前記押圧部材を回動させるモータを有し、
前記駆動機構制御部は、前記モータの回転量を制御することを特徴とする描画装置。 - 請求項1乃至3の何れか1項に記載の描画装置において、
前記押圧部材は、弾性変形可能な弾性部材であることを特徴とする描画装置。 - 請求項1乃至4の何れか1項に記載の描画装置において、
前記描画対象面を撮影する撮影部と、
前記撮影部の撮影によって取得された画像から前記描画対象面の高さ分布を検出する情報検出部と、
を更に備え、
前記駆動機構制御部は、
前記情報検出部によって検出された前記描画対象面の高さ分布に基づいて、前記押圧部材を回動させる角度を制御することを特徴とする描画装置。 - 請求項1乃至5の何れか1項に記載の描画装置において、
前記キャリッジは、前記描画用具を前記描画対象面から離れるように付勢する付勢部材を有し、
前記駆動機構は、前記付勢部材による付勢力に抗して前記描画用具を押圧することを特徴とする描画装置。 - 請求項1乃至6の何れか一項に記載の描画装置において、
更に、インクジェット方式により前記描画領域に前記描画を施す印刷ヘッドを有することを特徴とする描画装置。
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