JP2019155622A - プリンタおよび印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷の品質が低下することを抑制する。【解決手段】プリンタ１００の制御装置６０は、被印刷物５に対応した被印刷物モデルＭ１および印刷画像Ｐ１が記憶された記憶部６２と、印刷画像Ｐ１上に位置する複数の検出点ＤＰを設定する検出点設定部６６と、被印刷物モデルＭ１の表面に印刷画像Ｐ１を付与するテクスチャマッピング実行部６８と、印刷画像Ｐ１が付与された被印刷物モデルＭ１に対して、検出点ＤＰにおける法線ベクトルＶを設定する法線ベクトル設定部７０と、インクヘッド２０から被印刷物５が載置されるテーブル１０に向かう方向に沿って、被印刷物５に対する法線ベクトルＶが配置されるようにテーブル１０を回転させる回転制御部７４と、回転された被印刷物５において、法線ベクトルＶの検出点ＤＰを中心にした所定の範囲における印刷画像Ｐ１を被印刷物５に印刷する印刷制御部７８と、を備えた。【選択図】図１０

Description

本発明は、プリンタおよび印刷方法に関する。

例えば、特許文献１には、球状または半球状の立体物などの被印刷物に印刷するプリンタが開示されている。特許文献１に開示されたプリンタは、下方に向かってインクを吐出するインクヘッドと、インクヘッドよりも下方に配置され、所定の方向に延びたＸ軸を軸に回転可能に被印刷物を支持する支持手段とを備えている。支持手段によって被印刷物をＸ軸周りに回転させながら、インクヘッドから被印刷物にインクを吐出することで、被印刷物に所望な印刷を行う。

特開２００７−８１１０号公報

ところで、特許文献１に開示されたプリンタにおいて、対象となる被印刷物は、球状または半球状の立体物であるため、部分によっては、被印刷物の表面がインクヘッドの底面に対して傾斜していることがあり得る。このように、被印刷物の傾斜している部分に対して、インクヘッドからインクを吐出させて印刷を施した場合、印刷のムラや歪みが発生し、印刷の品質が低下するおそれがあった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被印刷物に印刷する際、印刷の品質が低下することを抑制することが可能なプリンタおよび印刷方法を提供することである。

本発明に係るプリンタは、テーブルと、インクヘッドと、移動機構と、回転機構と、制御装置と、を備えている。前記テーブルには、被印刷物が載置される。前記インクヘッドは、前記テーブルよりも上方に配置され、インクを吐出する。前記移動機構は、前記インクヘッドに対して、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿って相対的に前記テーブルを移動させる。前記回転機構は、Ａ軸回転機構およびＢ軸回転機構を備えている。前記Ａ軸回転機構は、前記テーブルを所定の方向に延びたＡ軸を中心に回転させる。前記Ｂ軸回転機構は、前記テーブルを前記Ａ軸と直交するＢ軸を中心に回転させる。前記制御装置は、前記インクヘッド、前記移動機構および前記回転機構を制御する。前記制御装置は、記憶部と、検出点設定部と、テクスチャマッピング実行部と、法線ベクトル設定部と、回転制御部と、印刷制御部と、を備えている。前記記憶部には、前記テーブルに対応した所定の基準平面上に載置され、前記被印刷物に対応した３次元モデルである被印刷物モデル、および、前記被印刷物に印刷する印刷画像が記憶されている。前記検出点設定部は、前記印刷画像上に位置する所定の複数の検出点を設定する。前記テクスチャマッピング実行部は、前記被印刷物モデルの表面に前記印刷画像を付与する。前記法線ベクトル設定部は、前記印刷画像が付与された前記被印刷物モデルに対して、前記検出点における法線ベクトルを設定する。前記角度算出部は、それぞれの前記法線ベクトルと前記基準平面とが成す角度を算出する。前記回転制御部は、前記角度に基づいて、前記インクヘッドから前記テーブルに向かう方向に沿って、前記被印刷物に対する前記法線ベクトルが配置されるように前記回転機構を制御する。前記印刷制御部は、前記回転制御部によって回転された前記テーブルに載置された前記被印刷物において、前記法線ベクトルの前記検出点を中心にした所定の範囲における前記印刷画像を前記被印刷物に印刷する。

前記プリンタによれば、インクヘッドからテーブルに向かう方向に沿って、法線ベクトルが配置されるような向きで被印刷物に対して印刷が行われる。そのため、法線ベクトルの端点である検出点を中心にした所定の範囲に対応した被印刷物の表面の部分は、インクヘッドからテーブルに向かう方向に対して、略垂直な面となる。よって、本発明では、被印刷物に印刷をする部分は、比較的に急勾配していないため、印刷のムラや歪みが発生し難い。したがって、被印刷物に対する印刷の品質が低下することを抑制することができる。

本発明に係る印刷方法は、インクヘッドを備えたプリンタを使用して所定の印刷画像を被印刷物に印刷する印刷方法である。前記印刷方法は、検出点設定工程と、テクスチャマッピング実行工程と、法線ベクトル設定工程と、角度算出工程と、回転工程と、印刷工程とを包含する。前記検出点設定工程では、前記印刷画像上に位置する所定の複数の設定点を設定する。前記テクスチャマッピング工程では、所定の基準平面上に載置され、前記被印刷物に対応した３次元モデルである被印刷物モデルの表面に前記印刷画像を付与する。前記法線ベクトル設定工程では、前記印刷画像が付与された前記被印刷物モデルに対して、前記検出点における法線ベクトルを設定する。前記角度算出工程では、それぞれの前記法線ベクトルと前記基準平面とが成す角度を算出する。前記回転工程では、前記角度に基づいて、前記インクヘッドから前記被印刷物に向かう方向に沿って、前記被印刷物に対する前記法線ベクトルが配置されるように前記被印刷物を回転させる。前記印刷工程では、前記回転工程において回転した前記被印刷物において、前記法線ベクトルの前記検出点を中心にした所定の範囲における前記印刷画像を前記被印刷物に印刷するように前記インクヘッドからインクを吐出させる。

本発明によれば、被印刷物に印刷する際、印刷の品質が低下することを抑制することができる。

実施形態に係るプリンタの斜視図である。 実施形態に係るプリンタの正面図である。 キャリッジのテーブルと対向する面の構成を示す模式図である。 プリンタのブロック図である。 法線ベクトルを基準にして、テーブルを適宜回転させて印刷を行う手順について示したフローチャートである。 印刷画像を示す図である。 印刷画像が被印刷物モデルに付与された状態を示す被印刷物モデルの平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面に沿った被印刷物モデルの断面図である。 図７のＩＸ−ＩＸ断面に沿った被印刷物モデルの断面図である。 法線ベクトルに基づいて被印刷物を回転させた状態を示す図であり、図８に相当する被印刷物の断面図である。 法線ベクトルに基づいて被印刷物を回転させた状態を示す図であり、図９に相当する被印刷物の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るプリンタについて説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら本発明を特に限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。

図１は、実施形態に係るプリンタ１００の斜視図である。なお、図１では、プリンタ１００は模式的に示されている。以下の説明では、前、後、左、右、上、下とは、プリンタ１００を正面から見たときの前、後、左、右、上、下をそれぞれ意味するものとする。また、図面中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、それぞれ前、後、左、右、上、下を意味するものとする。また、プリンタ１００は、相互に直交する軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としたとき、Ｘ軸とＹ軸とで構成される平面に配置されている。ここでは、符号ＸはＸ軸方向を示しており、Ｘ軸は左右方向に延びた軸である。符号ＹはＹ軸方向を示しており、Ｙ軸は前後方向に延びた軸である。符号ＺはＺ軸方向を示しており、Ｚ軸は上下方向に延びた軸である。また、本実施形態に係るプリンタ１００において、後述するテーブル１０は、所定の方向に延びたＡ軸、および、所定の他の方向に延びたＢ軸を中心にして回転することが可能である。ここでは、符号ＡはＡ軸方向を示している。符号ＢはＢ軸方向を示している。Ａ軸とＢ軸とは、互いに直交している。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、プリンタ１００の設置態様を何ら限定するものではない。

図１に示すように、プリンタ１００は、被印刷物５に印刷する。本実施形態に係るプリンタ１００は、テーブル１０に載置された被印刷物５と、後述するインクヘッド２０との相対的な位置関係を３次元で変化をさせて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ａ軸周り、Ｂ軸周りの５軸制御によって被印刷物５に印刷を行う。プリンタ１００は、インクジェット方式のプリンタである。また、プリンタ１００は、いわゆるフラットベッドタイプのプリンタである。

被印刷物５は、立体物である。ここで立体物とは、Ｚ軸方向に所定の厚みを有するものである。例えば被印刷物５は、一部に曲面や凹凸を有する立体物である。図１では、被印刷物５の一例として、半球状の立体物が示されている。被印刷物５は、携帯電話またはスマートフォンなどを覆うケースを一例とする各種ケース、電子タバコなどの小型電子機器、キーホルダやフォトフレームなどの部品小物、日用品、アクセサリなどであってもよい。被印刷物５の材質は特に限定されない。例えば、被印刷物５は、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）共重合体などの樹脂類、アルミニウムやステンレス鋼などの金属類、カーボン、陶器、セラミック、ガラス、ゴム、皮革などによって形成されていてもよい。

図１に示すように、プリンタ１００は、テーブル１０と、インクヘッド２０と、移動機構３０と、Ａ軸回転機構４０およびＢ軸回転機構５０を備えた回転機構５５と、制御装置６０（図４参照）とを備えている。

テーブル１０には、被印刷物５が載置される。被印刷物５への印刷は、テーブル１０上で行われる。本実施形態では、テーブル１０の上面は平らな面であり、ＸＹ平面上に延びた面である。図２は、プリンタ１００の正面図である。図２に示すように、テーブル１０には、固定部１１が設けられていてもよい。固定部１１は、被印刷物５をテーブル１０に固定するものである。なお、固定部１１の構成は特に限定されない。例えば、固定部１１は、両面テープであり、テーブル１０の上面と被印刷物５との間に配置されるものである。ただし、固定部１１は、例えばテーブル１０に設けられた状態で被印刷物５を挟むクランプであってもよい。

インクヘッド２０は、テーブル１０に載置された被印刷物５に向かってインクを吐出するものである。インクヘッド２０は、テーブル１０よりも上方に配置されている。図３は、後述するキャリッジ３６のテーブル１０と対向する側の面（本実施形態では下面）の構成を示す模式図である。図３に示すように、インクヘッド２０は、Ｙ軸方向に並んだ複数のノズル２１を有している。これら複数のノズル２１は、インクヘッド２０の底面に形成されており、テーブル１０に向かって下方にインクを吐出する。ここでは、インクヘッド２０の数は４つである。しかしながら、インクヘッド２０の数は特に限定されない。４つのインクヘッド２０は、Ｘ軸方向に並んで配置されている。４つのインクヘッド２０からそれぞれ色調が異なるインクが吐出される。例えば、各インクヘッド２０は、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインクなどのプロセスカラーインク、および、クリアインク、ホワイトインクなどの特色インクのうちの何れかのインクを吐出する。なお、本実施形態では、複数のインクヘッド２０には、インクが収容されたインクカートリッジ（図示せず）が接続されていてもよい。

図１に示すように、移動機構３０は、テーブル１０とインクヘッド２０とを相互に３次元方向に移動させる機構である。移動機構３０は、インクヘッド２０に対して、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿って相対的にテーブル１０を移動させる機構である。本実施形態では、移動機構３０は、Ｘ軸移動機構３１と、Ｙ軸移動機構３２と、Ｚ軸移動機構３３とを有している。Ｘ軸移動機構３１は、インクヘッド２０をテーブル１０に対して相対的にＸ軸方向に移動させる。ここでは、Ｘ軸移動機構３１は、インクヘッド２０をＸ軸方向に移動させる。なお、Ｘ軸移動機構３１の構成は特に限定されない。Ｘ軸移動機構３１は、ガイドレール３５と、キャリッジ３６と、Ｘ軸駆動モータ３７とを有している。図２に示すように、ガイドレール３５は、テーブル１０よりも上方に配置され、Ｘ軸方向に延びている。キャリッジ３６は、ガイドレール３５に対して摺動可能に設けられており、Ｘ軸方向に移動可能である。キャリッジ３６は、ガイドレール３５に係合している。キャリッジ３６は、複数のインクヘッド２０を支持している。図１に示すように、Ｘ軸駆動モータ３７は、例えばキャリッジ３６に接続されている。Ｘ軸駆動モータ３７が駆動することで、キャリッジ３６は、ガイドレール３５に沿ってＸ軸方向に移動する。キャリッジ３６の移動に伴い、インクヘッド２０はＸ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動機構３２は、テーブル１０をインクヘッド２０に対して相対的にＹ軸方向に移動させる。ここでは、Ｙ軸移動機構３２は、テーブル１０をＹ軸方向に移動させることで、テーブル１０に載置された被印刷物５をＹ軸方向に移動させる。なお、Ｙ軸移動機構３２の構成は特に限定されない。例えば、Ｙ軸移動機構３２は、Ｙ軸方向に延び、テーブル１０が摺動可能に設けられたＹ軸レール（図示せず）と、テーブル１０に接続されたＹ軸駆動モータ３８とを備えている。Ｙ軸駆動モータ３８が駆動することで、テーブル１０は、上記Ｙ軸レールに沿ってＹ軸方向に移動する。このことで、テーブル１０に載置された被印刷物５はＹ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動機構３３は、テーブル１０をインクヘッド２０に対して相対的にＺ軸方向に移動させる。ここでは、Ｚ軸移動機構３３は、テーブル１０をＺ軸方向に移動させる。なお、Ｚ軸移動機構３３の構成は特に限定されない。例えば、Ｚ軸移動機構３３は、Ｚ軸方向に延び、テーブル１０が摺動可能に設けられたＺ軸レール（図示せず）と、テーブル１０に接続されたＺ軸駆動モータ３９とを備えている。ここでは、Ｚ軸駆動モータ３９が駆動することで、テーブル１０は、上記Ｚ軸レールに沿ってＺ軸方向に移動する。このことで、テーブル１０に載置された被印刷物５はＺ軸方向に移動する。

回転機構５５は、テーブル１０を回転させる機構である。回転機構５５は、Ａ軸回転機構４０とＢ軸回転機構５０とを備えている。Ａ軸回転機構４０は、テーブル１０をＡ軸周りに回転させる機構である。Ａ軸回転機構４０の構成は特に限定されない。Ａ軸回転機構４０は、テーブル１０に設けられ、所定の方向（図１ではＸ軸方向）の延びたＡ軸回転軸４１と、Ａ軸駆動モータ４２とを備えている。Ａ軸回転軸４１を軸にしてテーブル１０は回転可能である。ここでは、Ａ軸回転軸４１は、テーブル１０の側面の中心部分に設けられている。Ａ軸駆動モータ４２は、例えばＡ軸回転軸４１に接続されている。Ａ軸駆動モータ４２が駆動することで、テーブル１０は、Ａ軸回転軸４１を軸にしてＡ軸周りに回転する。このことで、テーブル１０に載置された被印刷物５はＡ軸周りに回転する。

Ｂ軸回転機構５０は、テーブル１０をＢ軸周りに回転させる機構である。Ｂ軸回転機構５０の構成は特に限定されない。Ｂ軸回転機構５０は、Ａ軸回転軸４１と直交する方向（図１ではＹ軸方向）に延びたＢ軸回転軸５１と、Ｂ軸駆動モータ５２とを備えている。Ｂ軸回転軸５１を軸にしてテーブル１０は回転可能である。例えば、Ｂ軸回転軸５１は、テーブル１０の前面および後面のそれぞれの中心部分に設けられている。Ｂ軸駆動モータ５２は、例えばＢ軸回転軸５１に接続されている。Ｂ軸駆動モータ５２が駆動することで、テーブル１０は、Ｂ軸回転軸５１を軸にしてＢ軸周りに回転する。このことで、テーブル１０に載置された被印刷物５はＢ軸周りに回転する。

なお、テーブル１０、インクヘッド２０、移動機構３０、Ａ軸回転機構４０およびＢ軸回転機構５０は、図示しないケース内に配置されていてもよい。

次に、制御装置６０について説明する。図４は、プリンタ１００のブロック図である。制御装置６０は、印刷に関する制御を行う装置である。制御装置６０は、マイクロコンピュータからなっており、プリンタ１００の内部に設けられている。しかしながら、制御装置６０の一部は、プリンタ１００に接続されたパーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータによって実現されてもよい。制御装置６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えている。ここでは、予め保存されたプログラムを使用して、印刷に関する制御を行う。

本実施形態では、制御装置６０は、インクヘッド２０、移動機構３０、回転機構５５（詳しくは、Ａ軸回転機構４０およびＢ軸回転機構５０）に電気的に接続されており、インクヘッド２０、移動機構３０、Ａ軸回転機構４０およびＢ軸回転機構５０を制御するように、構成またはプログラムされている。制御装置６０は、インクヘッド２０からインクを吐出するタイミングなどを制御する。制御装置６０は、Ｘ軸移動機構３１のＸ軸駆動モータ３７に電気的に接続されており、Ｘ軸駆動モータ３７の駆動を制御することで、インクヘッド２０のＸ軸方向への移動を制御する。制御装置６０は、Ｙ軸移動機構３２のＹ軸駆動モータ３８に電気的に接続されており、Ｙ軸駆動モータ３８の駆動を制御することで、テーブル１０のＹ軸方向への移動を制御する。制御装置６０は、Ｚ軸移動機構３３のＺ軸駆動モータ３９に電気的に接続されている。制御装置６０は、Ｚ軸駆動モータ３９の駆動を制御することで、テーブル１０のＺ軸方向への移動を制御する。また、制御装置６０は、Ａ軸駆動モータ４２およびＢ軸駆動モータ５２に電気的に接続されている。制御装置６０は、Ａ軸駆動モータ４２の駆動を制御することで、テーブル１０におけるＡ軸周りの回転を制御する。制御装置６０は、Ｂ軸駆動モータ５２の駆動を制御することで、テーブル１０におけるＢ軸周りの回転を制御する。

本実施形態では、図４に示すように、制御装置６０は、記憶部６２と、分割部６４と、検出点設定部６６と、テクスチャマッピング実行部６８と、法線ベクトル設定部７０と、角度算出部７２と、回転制御部７４と、高さ制御部７６と、印刷制御部７８と、を備えている。制御装置６０の各部は、ソフトウェアによって構成されていてもよいし、ハードウェアによって構成されていてもよい。また、各部は、プロセッサによって実現されてもよいし、回路によって実現されてもよい。また、各部は、プロセッサによって実現される場合、１つのプロセッサによって実現されてもよいし、複数のプロセッサによって実現されてもよい。なお、各部の機能に関する詳しい説明は後述する。

以上、本実施形態に係るプリンタ１００の構成について説明した。ここでは、被印刷物５に所定の印刷画像を印刷する場合、まず、図１に示すように、被印刷物５を固定部１１（図２参照）によってテーブル１０に固定した状態でテーブル１０に載置する。そして、テーブル１０に載置された被印刷物５の表面に印刷画像を印刷する。このとき、例えば、制御装置６０が移動機構３０、Ａ軸回転機構４０およびＢ軸回転機構５０を制御することで、テーブル１０に載置された被印刷物５とインクヘッド２０との相対的な位置関係を変更させる。そして、インクヘッド２０の下方に位置する被印刷物５の領域に、印刷画像に基づいてインクヘッド２０から被印刷物５に向かってインクを吐出することで、被印刷物５の上記領域の印刷を行う。被印刷物５における印刷画像を印刷する全領域に対してインクを吐出することで、被印刷物５の印刷が完了する。

ところで、図１に示すように、一部に曲面を有する被印刷物５において、図１のような被印刷物５の向きで印刷をする場合、被印刷物５の部分によっては、表面がテーブル１０の上面に対して斜めに傾いているところがあり得る。その結果、印刷のムラや歪みが発生することがあり得る。そこで、本実施形態では、インクヘッド２０から被印刷物５にインクを吐出する際、インクヘッド２０の底面と、被印刷物５のうちインクが吐出される吐出領域の表面とが略平行、言い換えると、インクヘッド２０からテーブル１０に向かう方向（ここでは、Ｚ軸方向）と、上記吐出領域の表面とが略直交するように、被印刷物５を回転させる。このことによって、インクヘッド２０と被印刷物５の上記吐出領域の表面との距離が一定に保たれる。よって、印刷のムラや歪みが発生し難くなり、印刷の品質を向上させることができる。

本実施形態では、被印刷物５が載置されたテーブル１０を回転させる際の基準として、法線ベクトルを利用する。図５は、法線ベクトルＶを基準にして、テーブル１０を適宜回転させて印刷を行う手順について示したフローチャートである。次に、印刷時、法線ベクトルＶを基準にしてテーブル１０を回転させる手順について、図５のフローチャートを参考に説明する。

図６は、印刷画像Ｐ１を示す図である。図７は、印刷画像Ｐ１が被印刷物モデルＭ１に付与された状態を示す被印刷物モデルＭ１の平面図である。ここでは、記憶部６２には、被印刷物モデルＭ１（図７参照）および印刷画像Ｐ１（図６参照）が予め記憶されている。被印刷物モデルＭ１とは、印刷対象である被印刷物５に対応した３次元モデルのことであり、ソフトウェア上で表現されるデータである。被印刷物モデルＭ１は、基準平面Ｓ（図８参照）上に載置されたモデルである。被印刷物モデルＭ１は、コンピュータ支援設計装置（ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ））などのソフトウェアを用いて作成されるものであってもよいし、いわゆる３Ｄスキャナによって被印刷物５をスキャンして作成されるものであってもよい。ここで、基準平面Ｓとは、テーブル１０の上面に対応した平面のことである。図６に示すように、印刷画像Ｐ１とは、被印刷物５に印刷する画像のことである。印刷画像Ｐ１とは、平面状に広がる２次元の画像データである。

まず、図５のステップＳ１０１では、分割部６４は、図６に示すように印刷画像Ｐ１を複数の分割画像Ｄに分割する。ここでは、分割部６４は、印刷画像Ｐ１をメッシュ状に分割する。詳しくは、分割部６４は、所定の方向に延びた複数の第１線Ｌ１と、第１線Ｌ１と直交する複数の第２線Ｌ２とによって構成されたメッシュ状に印刷画像Ｐ１を分割する。ここで、複数の第１線Ｌ１は、互いに平行となるように配置されており、互いの間隔は一定である。しかしながら、複数の第１線Ｌ１の互いの間隔の一部は異なっていてもよい。また、複数の第２線Ｌ２は、互いに平行となるように配置されており、互いの間隔は一定である。しかしながら、複数の第２線Ｌ２の互いの間隔の一部は異なっていてもよい。例えば、被印刷物モデルＭ１の形状が複雑な部分（例えば、急勾配な面を有する部分や、単位面積当たりに多くの凹凸が形成された部分）では、第１線Ｌ１の互いの間隔、および、第２線Ｌ２の互いの間隔を比較的に短くし、被印刷物モデルＭ１の形状が複雑ではない部分（例えば、平らな面を有する部分）では、第１線Ｌ１の互いの間隔、および、第２線Ｌ２の互いの間隔を比較的に長くしてもよい。このことによって、形状が複雑な部分では、より多くの法線ベクトルＶが設定される。よって、形状が複雑な部分に対する印刷の品質を低下し難くすることができる。本実施形態では、印刷画像Ｐ１を被印刷物５に印刷したとき、第１線Ｌ１が延びる方向は、Ｘ軸方向である。なお、ステップＳ１０１の工程は、分割工程である。

次に、図５のステップＳ１０３では、検出点設定部６６は、法線ベクトルＶの端点となる複数の検出点ＤＰを印刷画像Ｐ１から設定する。なお、検出点ＤＰを設定する方法は特に限定されない。本実施形態では、検出点設定部６６は、図６に示すように、メッシュ状に分割された印刷画像Ｐ１において、第１線Ｌ１と第２線Ｌ２とが交差した点を検出点ＤＰに設定する。このことで、複数の検出点ＤＰは、第１線Ｌ１が延びた方向に並んでおり、かつ、第２線Ｌ２が延びた方向に並んでいる。なお、図６および図７において、一部の検出点ＤＰにおいて符号が省略されている。ステップＳ１０３の工程は、検出点設定工程である。

次に、図５のステップＳ１０５では、テクスチャマッピング実行部６８は、図７に示すように、被印刷物モデルＭ１に対してテクスチャマッピングに関する処理を行う。ここでは、テクスチャマッピング実行部６８は、被印刷物モデルＭ１の表面に印刷画像Ｐ１を付与する。なお、印刷画像Ｐ１を被印刷物モデルＭ１の表面に付与する制御は、特に限定されない。例えば、テクスチャマッピング実行部６８は、ディフューズマップや法線マップを用いて、印刷画像Ｐ１を被印刷物モデルＭ１の表面に付与する。被印刷物モデルＭ１に付与された印刷画像Ｐ１は、メッシュ状に分割された画像であり、複数の検出点ＤＰ１が設定された画像である。なお、ステップＳ１０５の工程は、テクスチャマッピング実行工程である。

図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面に沿った被印刷物モデルＭ１の断面図である。図９は、図７のＩＸ−ＩＸ断面に沿った被印刷物モデルＭ１の断面図である。次に、図５のステップＳ１０７では、法線ベクトル設定部７０は、図８に示すように、ステップＳ１０５において印刷画像Ｐ１が付与された被印刷物モデルＭ１に対して、法線ベクトルＶを設定する。ここでは、法線ベクトル設定部７０は、検出点ＤＰを端点とした法線ベクトルＶを設定する。法線ベクトル設定部７０は、印刷画像Ｐ１に設定された検出点ＤＰと同じ数の法線ベクトルＶが被印刷物モデルＭ１に設定する。なお、ステップＳ１０７の工程は、法線ベクトル設定工程である。

図５のステップＳ１０９では、角度算出部７２は、それぞれの法線ベクトルＶと基準平面Ｓとが成す角度を算出する。以下では、複数の法線ベクトルＶのうちの法線ベクトルＶ１と基準平面Ｓとが成す角度について説明する。ここでは、法線ベクトルＶ１は、３次元モデルに設定されている。そのため、角度算出部７２は、法線ベクトルＶ１において、角度として、Ａ軸角度Ｒ１（図８参照）とＢ軸角度Ｒ２（図９参照）とを算出する。本実施形態では、基準平面Ｓには、Ａ軸およびＢ軸が予め設定されている。角度算出部７２は、例えば１つの法線ベクトルＶ１において、図８に示すように、法線ベクトルＶ１とＡ軸とが成す角度であるＡ軸角度Ｒ１を算出する。また、角度算出部７２は、１つの法線ベクトルＶにおいて、図９に示すように、法線ベクトルＶ１とＢ軸とが成す角度であるＢ軸角度Ｒ２を算出する。なお、図８および図９では、法線ベクトルＶ１に関する角度Ｒ１、Ｒ２のみ図示されているが、実際には、全ての法線ベクトルＶに対して、角度Ｒ１、Ｒ２が算出されている。なお、ステップＳ１０９の工程は、角度算出工程である。

以上のように、各法線ベクトルＶに対して基準平面Ｓとの成す角度を算出した後、被印刷物５に対する印刷画像Ｐ１の印刷が開始される。以下、複数の法線ベクトルＶのうち、法線ベクトルＶ１に対し、法線ベクトルＶ１の端点である検出点ＤＰ１を中心とした所定の領域ＡＲ１（図６参照）の印刷画像Ｐ１を被印刷物５に印刷する場合について説明する。図１０および図１１は、法線ベクトルＶ１に基づいて被印刷物５を回転させた状態を示す図である。図１０は、図８に相当する被印刷物５の断面図であり、図１１は、図９に相当する被印刷物５の断面図である。ここでは、図５のステップＳ１１１では、回転制御部７４は、図１０および図１１に示すように、法線ベクトルＶ１における基準平面Ｓとの成す角度（ここでは、Ａ軸角度Ｒ１およびＢ軸角度Ｒ２）に基づいて、インクヘッド２０からテーブル１０に向かう方向（ここではＺ軸方向）に沿って、法線ベクトルＶ１が配置されるようにテーブル１０を回転させる。言い換えると、回転制御部７４は、インクヘッド２０の底面に対して垂直な方向に法線ベクトルＶ１が配置されるようにテーブル１０を回転させる。ここでは、回転制御部７４は、回転機構５５を制御することで、テーブル１０を回転させる。なお、本実施形態では、被印刷物５において、基準平面Ｓとはテーブル１０の上面のことであり、Ａ軸角度Ｒ１およびＢ軸角度Ｒ２とはテーブル１０の上面と法線ベクトルＶ１とが成す角度である。ここでは、回転制御部７４は、図１０に示すように、Ｂ軸周りに「９０度−Ａ軸角度Ｒ１」の角度分、法線ベクトルＶ１が垂直な向きになる方向に回転させるようにＢ軸回転機構５０を制御する。このことで、Ｂ軸方向から見たとき、法線ベクトルＶ１は、インクヘッド２０の底面に対して垂直な方向に配置される。また、回転制御部７４は、図１１に示すように、Ａ軸周りに「９０度−Ｂ軸角度Ｒ２」の角度分、法線ベクトルＶ１が垂直な向きになる方向に回転させるようにＡ軸回転機構４０を制御する。このことで、Ａ軸方向から見たとき、法線ベクトルＶ１は、インクヘッド２０の底面に対して垂直な方向に配置される。なお、ステップＳ１１１の工程は、回転工程である。

次に、図５のステップＳ１１３では、高さ制御部７６は、インクヘッド２０の底面と被印刷物５上の検出点ＤＰ１との距離が所定の距離となるように、移動機構３０のＺ軸移動機構３３を制御する。この所定の距離とは、インクヘッド２０の底面が被印刷物５に接触しない距離であり、印刷の品質を低下させない程度の距離である。なお、ステップＳ１１３の工程は、高さ調整工程である。

次に、図５のステップＳ１１５では、印刷制御部７８は、回転制御部７４によって回転され、かつ、高さ制御部７６によってＺ軸方向の位置が調整された被印刷物５において、法線ベクトルＶ１の検出点ＤＰ１を中心にした所定の範囲（図６の領域ＡＲ１）における印刷画像Ｐ１を被印刷物５に印刷する。ここでは、印刷制御部７８は、Ｘ軸移動機構３１を制御して、インクヘッド２０をＸ軸方向に移動させると共に、Ｙ軸移動機構３２を制御して、テーブル１０をＹ軸方向に移動させる。このことで、インクヘッド２０とテーブル１０に載置された被印刷物５との相対的な位置が変更される。そして、インクヘッド２０の下方を法線ベクトルＶ１の検出点ＤＰ１が通過する際、印刷制御部７８は、インクヘッド２０からテーブル１０に向かってインクを吐出させる。このことで、所定の範囲における印刷画像Ｐ１が法線ベクトルＶ１の検出点ＤＰ１近傍の被印刷物５の領域に印刷される。なお、ステップＳ１１５の工程は、印刷工程である。

なお、他の法線ベクトルに対して、回転制御部７４、高さ制御部７６および印刷制御部７８の処理を順に実行することで、被印刷物５に印刷画像Ｐ１を印刷することができる。

以上、本実施形態では、図１０および図１１に示すように、インクヘッド２０からテーブル１０に向かう方向、すなわち、インクヘッド２０からインクが吐出される方向（ここでは、Ｚ軸方向）に沿って、法線ベクトルＶ１が配置されるような向きで被印刷物５に対して印刷が行われる。そのため、法線ベクトルＶ１の端点である検出点ＤＰ１を中心にした所定の範囲に対応した被印刷物５の表面の部分は、インクヘッド２０からテーブル１０に向かう方向に対して、略垂直な面となる。よって、本実施形態では、被印刷物５に印刷をする部分は、比較的に急勾配していないため、印刷のムラや歪みが発生し難い。したがって、被印刷物５に対する印刷の品質が低下することを抑制することができる。

本実施形態では、分割部６４は、図６に示すように、印刷画像Ｐ１をメッシュ状に分割し、検出点設定部６６は、印刷画像Ｐ１をメッシュ状に分割した後の複数の分割画像Ｄに基づいて、複数の検出点ＤＰを設定している。このことによって、分割画像Ｄごとに検出点ＤＰが設定されるため、テーブル１０を回転させる基準となる法線ベクトルＶを分割画像Ｄの範囲内で設定することができる。よって、比較的多くの法線ベクトルＶが設定されるため、被印刷物５に対する印刷の品質が低下することをより抑制することができる。

本実施形態では、検出点設定部６６は、第１線Ｌ１と第２線Ｌ２との交点を検出点ＤＰに設定している。このことによって、検出点ＤＰは、第１線Ｌ１が延びた方向、および、第２線Ｌ２が延びた方向に並んで設定される。よって、所定の法則に従って法線ベクトルＶが設定されるため、印刷時、その所定の法則に従って、インクヘッド２０とテーブル１０に載置された被印刷物５との相対的な位置関係を制御すればよい。そのため、印刷に関する制御がし易い。

本実施形態では、第１線Ｌ１は、Ｘ軸方向に延びた線である。Ｘ軸方向とは、インクヘッド２０が移動する方向である。検出点ＤＰは、第１線Ｌ１に沿って並んで配置されている。よって、検出点ＤＰを端点とする法線ベクトルＶは、Ｘ軸方向に並ぶように設定される。したがって、印刷時、被印刷物５のＹ軸方向の位置を固定させた状態で、インクヘッド２０をＸ軸方向に移動させることで、第１線Ｌ１上の検出点ＤＰを中心にした所定の範囲（ここでは、図６の領域ＡＲ１）の印刷画像Ｐ１を被印刷物５に印刷することができる。よって、検出点ＤＰが並ぶ第１線Ｌ１が延びる方向は、インクヘッド２０が移動する方向と同じＸ軸方向であり、インクヘッド２０は、第１線Ｌ１が延びる方向に沿って移動することができる。したがって、印刷時、テーブル１０に載置された被印刷物５をＹ軸方向に移動させる回数を少なくすることができるため、印刷時間を短くすることができる。なお、本実施形態では、第１線Ｌ１が延びた方向がＸ軸方向であったが、第２線Ｌ２が延びた方向がＸ軸方向であってもよい。

本実施形態では、高さ制御部７６は、回転制御部７４によって回転されたテーブル１０に載置された被印刷物５において、法線ベクトルＶ１の検出点ＤＰ１とインクヘッド２０とのＺ軸方向の距離が所定の距離となるようにＺ軸移動機構３３を制御する。このことによって、印刷時、インクヘッド２０から法線ベクトルＶ１の検出点ＤＰ１との距離が一定となる。したがって、インクヘッド２０から被印刷物５との距離が異なり、インクがインクヘッド２０から吐出されてから被印刷物５に着弾するまでの距離が異なることで、印刷のムラや歪みが発生することを抑制することができる。

以上、本実施形態に係るプリンタ１００について説明した。上記実施形態では、検出点設定部６６は、第１線Ｌ１と第２線Ｌ２との交点を検出点ＤＰに設定していた。しかしながら、検出点設定部６６は、分割部６４によって分割された分割画像Ｄの中心点を検出点ＤＰに設定してもよい。

上記実施形態では、分割部６４は、印刷画像Ｐ１をメッシュ状に分割し、検出点設定部６６は、メッシュ状に分割された印刷画像Ｐ１から複数の検出点ＤＰを設定していた。しかしながら、分割部６４は、ポリゴンで表現された被印刷物モデルＭ１に対応するポリゴンの位置で印刷画像Ｐ１を分割してもよい。この場合、検出点設定部６６は、ポリゴンの頂点を検出点ＤＰに設定してもよいし、ポリゴンである三角形または四角形の中心を検出点ＤＰに設定してもよい。

上記実施形態では、Ｘ軸移動機構３１は、インクヘッド２０をＸ軸方向に移動させていた。しかしながら、Ｘ軸移動機構３１は、テーブル１０をＸ軸方向に移動させる機構であってもよいし、テーブル１０およびインクヘッド２０の両方をＸ軸方向に移動させる機構であってもよい。

上記実施形態では、Ｙ軸移動機構３２は、テーブル１０をＹ軸方向に移動させ、Ｚ軸移動機構３３は、テーブル１０をＺ軸方向に移動させていた。しかしながら、Ｙ軸移動機構３２は、インクヘッド２０をＹ軸方向に移動させる機構であってもよいし、テーブル１０およびインクヘッド２０の両方をＹ軸方向に移動させる機構であってもよい。Ｚ軸移動機構３３は、インクヘッド２０をＺ軸方向に移動させる機構であってもよいし、テーブル１０およびインクヘッド２０の両方をＺ軸方向に移動させる機構であってもよい。

上述したように、上記実施形態において、制御装置６０の記憶部６２と、分割部６４と、検出点設定部６６と、テクスチャマッピング実行部６８と、法線ベクトル設定部７０と、角度算出部７２と、回転制御部７４と、高さ制御部７６と、印刷制御部７８は、ソフトウェアによって構成されていてもよいし、ハードウェアによって構成されていてもよい。すなわち、上記各部は、コンピュータプログラムがコンピュータに読み込まれることにより、当該コンピュータによって実現されるようになっていてもよい。本発明には、コンピュータを上記各部として機能させるための印刷用のコンピュータプログラムが含まれる。また、本発明には、当該コンピュータプログラムが記録されたコンピュータが一時的に読み取り可能な記録媒体が含まれる。また、上記各部は、制御装置６０が備える１つのプロセッサによって、実現されるものであってもよいし、複数のプロセッサによって実現されるものであってもよい。また、本発明には、各部が実行するプログラムと同様の機能が実現された回路が含まれる。また、上記各部は、印刷方法の各工程を実現するものである。この場合、分割部６４、検出点設定部６６、テクスチャマッピング実行部６８、法線ベクトル設定部７０、角度算出部７２、回転制御部７４、高さ制御部７６、および、印刷制御部７８は、それぞれ分割工程、検出点設定工程、テクスチャマッピング実行工程、法線ベクトル設定工程、角度算出工程、回転工程、高さ調整工程、および、印刷工程に変更され、各工程は、印刷方法に包含される。

５ 被印刷物
１０ テーブル
２０ インクヘッド
３０ 移動機構
３１ Ｘ軸移動機構
３２ Ｙ軸移動機構
３３ Ｚ軸移動機構
４０ Ａ軸回転機構
５０ Ｂ軸回転機構
６０ 制御装置
６２ 記憶部
６４ 分割部
６６ 検出点設定部
６８ テクスチャマッピング実行部
７０ 法線ベクトル設定部
７２ 角度算出部
７４ 回転制御部
７６ 高さ制御部
７８ 印刷制御部
１００ プリンタ

Claims (7)

1. 被印刷物が載置されるテーブルと、
   前記テーブルよりも上方に配置され、インクを吐出するインクヘッドと、
   前記インクヘッドに対して、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿って相対的に前記テーブルを移動させる移動機構と、
   前記テーブルを所定の方向に延びたＡ軸を中心に回転させるＡ軸回転機構、および、前記テーブルを前記Ａ軸と直交するＢ軸を中心に回転させるＢ軸回転機構を備えた回転機構と、
   前記インクヘッド、前記移動機構および前記回転機構を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記テーブルに対応した所定の基準平面上に載置され、前記被印刷物に対応した３次元モデルである被印刷物モデル、および、前記被印刷物に印刷する印刷画像が記憶された記憶部と、
   前記印刷画像上に位置する所定の複数の検出点を設定する検出点設定部と、
   前記被印刷物モデルの表面に前記印刷画像を付与するテクスチャマッピング実行部と、
   前記印刷画像が付与された前記被印刷物モデルに対して、前記検出点における法線ベクトルを設定する法線ベクトル設定部と、
   それぞれの前記法線ベクトルと前記基準平面とが成す角度を算出する角度算出部と、
   前記角度に基づいて、前記インクヘッドから前記テーブルに向かう方向に沿って、前記被印刷物に対する前記法線ベクトルが配置されるように前記回転機構を制御する回転制御部と、
   前記回転制御部によって回転された前記テーブルに載置された前記被印刷物において、前記法線ベクトルの前記検出点を中心にした所定の範囲における前記印刷画像を前記被印刷物に印刷する印刷制御部と、
   を備えた、プリンタ。
2. 前記制御装置は、所定の複数の第１線と、前記第１線と直交する複数の第２線とによって構成されたメッシュ状に前記印刷画像を複数の分割画像に分割する分割部を備え、
   前記検出点設定部は、前記分割画像に対して前記検出点を設定する、請求項１に記載されたプリンタ。
3. 前記検出点設定部は、前記第１線と前記第２線との交点を前記検出点に設定する、請求項２に記載されたプリンタ。
4. 前記移動機構は、所定の方向に延びたＸ軸方向に前記インクヘッドを移動させるＸ軸移動機構を備え、
   前記第１線および前記第２線のうち何れか一方が延びる方向は、前記Ｘ軸方向である、請求項２または３に記載されたプリンタ。
5. 前記移動機構は、上下方向に延びたＺ軸方向に前記テーブルを移動させるＺ軸移動機構を備え、
   前記制御装置は、前記回転制御部によって回転された前記テーブルに載置された前記被印刷物において、前記法線ベクトルの前記検出点と前記インクヘッドとの前記Ｚ軸方向の距離が所定の距離となるように前記Ｚ軸移動機構を制御する高さ制御部を備え、
   前記印刷制御部は、前記高さ制御部によって前記Ｚ軸方向に移動された前記被印刷物において、前記所定の範囲における前記印刷画像を前記被印刷物に印刷する、請求項１から４までの何れか１つに記載されたプリンタ。
6. 前記被印刷物を前記テーブルに固定する固定部を備えた、請求項１から５までの何れか１つに記載されたプリンタ。
7. インクヘッドを備えたプリンタを使用して所定の印刷画像を被印刷物に印刷する印刷方法であって、
   前記印刷画像上に位置する所定の複数の設定点を設定する検出点設定工程と、
   所定の基準平面上に載置され、前記被印刷物に対応した３次元モデルである被印刷物モデルの表面に前記印刷画像を付与するテクスチャマッピング実行工程と、
   前記印刷画像が付与された前記被印刷物モデルに対して、前記検出点における法線ベクトルを設定する法線ベクトル設定工程と、
   それぞれの前記法線ベクトルと前記基準平面とが成す角度を算出する角度算出工程と、
   前記角度に基づいて、前記インクヘッドから前記被印刷物に向かう方向に沿って、前記被印刷物に対する前記法線ベクトルが配置されるように前記被印刷物を回転させる回転工程と、
   前記回転工程において回転した前記被印刷物において、前記法線ベクトルの前記検出点を中心にした所定の範囲における前記印刷画像を前記被印刷物に印刷するように前記インクヘッドからインクを吐出させる印刷工程と、
   を包含する、印刷方法。
   
   

Images