(57)【要約】      （修正有）【課題】飛行体に印刷装置を搭載した飛行可能なプリンタで印刷対象面に非接触で所望の画像を印刷できるプリンタを提供する。【解決手段】プリンタ１は、本体部３と制御部６と駆動部４を有する飛行体２と、飛行体に搭載され、飛行体が接近した印刷対象に非接触で所望の画像を印刷する印刷ヘッド５を備えている。飛行体の本体部に取り付けたギャップ調整部１５を印刷対象７に当接させるか、駆動部の精密な制御によってギャップＧを所定の値に保持しつつ印刷ヘッドを駆動する。印刷対象の表面の状態に係わらず、所望の画像を良好な画質で印刷することができる。【選択図】図５
2019042954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行体と、
前記飛行体に搭載され、前記飛行体が接近した印刷対象に非接触で所望の画像を印刷する印刷ヘッドと、
を有するプリンタ。
【請求項２】
前記飛行体は、本体部と、前記本体部に搭載されて前記本体部を飛行させる駆動部とを有しており、
前記印刷ヘッドは、前記本体部の所定位置に取り付けられており、
前記飛行体と前記印刷対象の距離を所定の値に保持しつつ前記飛行体を移動させながら前記印刷ヘッドを駆動する制御部をさらに有することを特徴とする請求項１記載のプリンタ。
【請求項３】
前記飛行体は、本体部と、前記本体部に搭載されて前記本体部を飛行させる駆動部とを有しており、
前記印刷ヘッドは、前記本体部に対して少なくとも異なる２方向について任意に移動できるように取り付けられており、
前記印刷対象に対する前記飛行体の位置を固定しつつ前記印刷ヘッドを移動させながら駆動する制御部をさらに有することを特徴とする請求項１記載のプリンタ。
【請求項４】
前記制御部は、画像を印刷する際に前記飛行体と前記印刷対象の距離を所定の値に保持するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のプリンタ。
【請求項５】
前記本体部に取り付けられ、画像を印刷する際に前記印刷対象に当接して前記印刷ヘッドと前記印刷対象の距離を所定の値に保持するギャップ調整部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のプリンタ。
【請求項６】
前記印刷ヘッドにインクを供給するインク供給源と、前記印刷ヘッドを駆動するためのヘッド用電源を有することを特徴とする請求項１乃至５の一つに記載のプリンタ。
【請求項７】
前記インク供給源は飛行用の駆動部により独立して飛行可能であり、前記ヘッド用電源は飛行用の駆動部により独立して飛行可能であることを特徴とする請求項６記載のプリンタ。
【請求項８】
前記インク供給源と、前記ヘッド用電源が、前記飛行体に対してそれぞれ連結又は分離できることを特徴とする請求項７記載のプリンタ。
【請求項９】
前記制御部は、印刷しようとする画像を最短の移動経路で印刷するように、前記飛行体と前記印刷ヘッドの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載のプリンタ。
【請求項１０】
印刷対象の画像を取得するカメラと、
印刷対象の模様を検出するイメージセンサと、
をさらに有しており、
前記制御部は、目標となる印刷対象の模様を予め記憶しており、前記カメラにより取得した印刷対象の画像と前記模様を照合して印刷位置を特定し、前記飛行体を前記印刷位置に移動させ、前記イメージセンサによって印刷対象を走査して前記模様を検出した位置で画像を印刷するように、前記飛行体と前記印刷ヘッドを制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載のプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドローンと呼ばれる無人の飛行体に印刷ヘッドを搭載してなるプリンタに係り、特に、飛行して印刷対象に接近し、印刷対象に対して非接触の状態で所望の画像を形成することができるプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１にはマルチコプターの発明が開示されている。このマルチコプター３は、複数のローター１１を備えた自己昇降する構造体１に、真空吸着ユニット２と、清掃装置４を備えたものである。このマルチコプターは、独力で自動的に飛行して対象位置の表面まで到達し、独力で表面上を移動し、また表面から離れることができる飛行性能を備えている。そして、この発明によれば、清掃装置４に代えて印刷装置４を装備することもできるものとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１６−５２２１１３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の記載によれば、このマルチコプターの印刷装置４はローラ状の構造であり、対象に接触して塗料を塗布する塗布ローラと考えられる。従って、このマルチコプターは、移動先の壁面等に吸着装置で吸いついて印刷装置の塗布ローラを壁面に接触させ、その状態でローターを駆動して壁面に沿って移動しながら塗布ローラで当該壁面に印刷を行うものと考えられる。
【０００５】
上記特許文献１に開示された発明によれば、印刷対象面に接触して印刷を行うため、印刷対象面の状況によっては印刷が不可能又は困難な場合が考えられる。特に、飛行体に塗布ローラを搭載した印刷装置であるから、遠隔地や、通常は接近が困難な場所まで飛行して印刷作業を行う場合が多いと想定されるが、遠隔または接近困難な現場に到達した後に、印刷対象面が接触印刷に適さない状態であると判明したとしても、適切な対応をとることができない場合が考えられる。また、塗布ローラを印刷対象面に接触させて転動させながら塗料を塗る方法では、予定した大まかな形状に塗料を塗る作業は実行できても、一般的に所望のパターンで画像を印刷することは困難であった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術及びその課題に鑑みてなされたものであり、飛行体に印刷装置を搭載した飛行可能なプリンタであって、飛行して到達した印刷対象面に非接触で所望の画像を印刷できるプリンタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載されたプリンタは、
飛行体と、
前記飛行体に搭載され、前記飛行体が接近した印刷対象に非接触で所望の画像を印刷する印刷ヘッドと、
を有している。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載されたプリンタによれば、飛行体を出発地点から印刷対象の近傍まで飛行させ、印刷対象に対して印刷ヘッドを非接触の状態としながら駆動することにより、印刷対象に所望の画像を印刷することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態のプリンタの基本構成を示す模式図である。
【図２】実施形態のプリンタに搭載されて印刷対象に印刷を行う印刷ヘッドの構成例を示す模式図である。
【図３】実施形態のプリンタにおける画像印刷時の作動状態を示す図であって、分図（ａ）は、印刷ヘッドの位置を固定して飛行体が移動することにより画像を印刷する状態を示す模式図であり、分図（ｂ）は、飛行体の位置を固定して印刷ヘッドが移動することにより画像を印刷する状態を示す模式図である。
【図４】実施形態のプリンタに搭載された印刷ヘッドが印刷対象に印刷を行う際の移動方向を説明する図であって、各分図は、印刷ヘッドの構成及びその移動方向のバリエーションを示す模式図である。
【図５】実施形態のプリンタと印刷対象との距離を一定に保持する手段を示す図であって、分図（ａ）は、飛行体の制御によって距離を保持している状態を示す模式図、分図（ｂ）は、飛行体に設けられたギャップ調整部によって距離を保持している状態を示す模式図である。
【図６】実施形態のプリンタにおけるギャップ調整部の構成をより具体的に示す図であって、各分図はギャップ調整機構のバリエーションを示している。
【図７】印刷ヘッドを有する飛行体と、印刷ヘッドにインクを供給するインク供給源と、印刷ヘッドを駆動するヘッド用電源の各部の構成を示す図であって、分図（ａ）は、各部が同一筐体に納められた構成を示す模式図であり、分図（ｂ）は、各部が互いに独立して飛行できる構成の模式図であり、分図（ｃ）は、各部が互いに連結又は分離できる構成の模式図である。
【図８】実施形態のプリンタの印刷対象における位置制御を説明するための模式図である。
【図９】実施形態のプリンタにおける飛行体の構造及び印刷ヘッドの移動機構のバリエーションを示す模式図である。
【図１０】連結又は分離が可能な実施形態のプリンタを示す図であって、分図（ａ）は、単一のプリンタの模式図であり、分図（ｂ）は、分図（ａ）に示したプリンタを２機連結した状態を示す模式図である。
【図１１】連結又は分離が可能な実施形態のプリンタで印刷対象に画像を形成する際の印刷経路を示す図であって、分図（ａ）は、単一のプリンタが有する単一の印刷ヘッドを用いて所定の画像を最短の印刷経路で印刷した例を示す模式図であり、分図（ｂ）は、連結した２機のプリンタの２台の印刷ヘッドで所定の画像を最短の印刷経路で印刷した例を示す模式図であり、分図（ｃ）は、単一のプリンタが有するプリンタを２機使用し、それぞれ独立に同時に駆動することにより所定の図形を最短の印刷経路で印刷した例を示す模式図であり、分図（ｄ）は、連結した３機のプリンタの３台の印刷ヘッドで所定の画像を最短の印刷経路で印刷した例を示す模式図であり、分図（ｅ）は、連結した３機のプリンタを２組み使用し、それぞれ独立に同時に駆動することにより所定の画像を最短の印刷経路で印刷した例を示す模式図であり、
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係るプリンタは、ドローンとも呼ばれる無人の飛行体に印刷ヘッドを搭載した装置である。この飛行可能なプリンタは、遠隔操縦により又は自律的に飛行し、接近した印刷対象に対して非接触で所望の画像を印刷することができる。このようなプリンタについて、その構成又は制御等の要素ごとに項分けし、図１〜図１１を参照して説明する。
【００１１】
１．飛行体の基本構成について（図１）
図１に示すように、実施形態の飛行可能なプリンタ１は、ドローンとも呼ばれる無人の飛行体２と、この飛行体２に搭載された印刷ヘッド５とを備えている。飛行体２は、本体部３と、本体部３に搭載されて本体部３を飛行させる駆動部４を備えている。駆動部４は、単数又は複数のプロペラと、これを駆動するモータ等で構成されるが、プロペラ等以外の移動手段又は推進手段であってもよい。印刷ヘッド５は、本体部３の所定位置、図１に示す例では本体部３の下面に取り付けられている。
【００１２】
なお、プロペラを駆動部４とする飛行体２の場合であっても、必ずしもプロペラを上にした状態でしか飛行できないわけではない。例えば、プロペラを横にして本体部３が横倒しになった状態で飛行しつつ、垂直な壁に印刷ヘッド５で印刷することも可能である。また、プロペラを下に向け、本体部３が逆さまになった状態で飛行しつつ、天井に印刷ヘッド５で印刷することも可能である。プロペラ以外の他の駆動部４を有する飛行体２でも同様である。
【００１３】
図１に示すように、本体部３内には、制御部６が収納されている。制御部６は、駆動部４と印刷ヘッド５を制御する他、本体部３に搭載されたその他の機器も統括して制御する。制御部６が駆動部４等を制御して飛行体２を飛行させる場合、その飛行は、遠隔操縦による飛行であってもよいし、自律的な飛行であってもよい。
【００１４】
すなわち、遠隔操縦の場合には、操縦者が操縦装置から操縦信号を送信すると、飛行体２では制御部６の制御のもと、操縦信号を受信し、これに含まれる飛行制御情報に基づいた制御信号を生成して駆動部４等を制御し、飛行体２を飛行させる。飛行体２は、印刷位置に接近し、印刷ヘッド５による印刷に適した非接触の状態を維持することができる。なお、制御部６は、操縦信号に含まれる印刷制御情報に基づいて印刷信号を生成し、これによって印刷ヘッド５を制御し、指定された画像を印刷対象に形成することができる。
【００１５】
また、自律的な飛行の場合には、自律飛行に必要なプログラムと、必要な飛行制御情報及び印刷制御情報を飛行前に制御部６のメモリに記憶させておく。飛行体２は出発地点から離陸した後、印刷対象に向けて飛行し、印刷位置に接近して非接触の状態を維持しながら、指定された画像を印刷する一連の作業を自律的に行う。
なお、制御部６によるプリンタ１の制御は本項で説明したものだけではなく、本プリンタ１の他の機能に係わる制御については、以下の各項ごとに必要に応じて説明する。
【００１６】
図１には示していないが、本体部３内には、インク供給源であるインクタンクと、プロペラのモータとインクタンクのポンプに電源を供給するバッテリーとが設けられている。
【００１７】
２．印刷ヘッド５について（図２）
図２に示すように、実施形態のプリンタ１に搭載する印刷ヘッド５（インクジェットヘッド、ＩＪヘッドとも称する。）としては、シリアルヘッド５ａとラインヘッド５ｂがある。いずれの印刷ヘッド５も、各種原理によりインクを液滴状にして吐出するインク滴生成機構を備えている。インク滴生成機構としては、公知のサーマル方式やピエゾ方式が知られているが、特に限定するものではない。
【００１８】
図２（ａ）に示すシリアルヘッド５ａは、インクを吐出するノズルの数が後述するラインヘッド５ｂに比べて相対的に少ない。シリアルヘッド５ａを、通常のインクジェット印刷装置で使用する場合には、図２（ａ）の印刷対象７に相当する用紙の表面沿いに奥行き方向の一方向に移動しながら印字を行う。一行の印字が完了すると、図中の印刷対象７に相当する用紙を図中左右方向の一方向に所定ピッチだけ移動させ、再度、シリアルヘッド５ａを同図において奥行き方向の他方向に移動しながら印字を行う。この走査を繰り返して印刷用紙の全面に画像を形成する。また、シリアルヘッド５ａによる印字は、上述のように印刷用紙の移動を伴う方法の他、印刷用紙の移動を伴わない次のような方法もある。すなわち、図２（ａ）において奥行き方向の一方向に移動しながら印字を行い、一行の印字が完了すると、図中左右方向の一方向に所定ピッチだけシリアルヘッド５ａを移動させ、再度、シリアルヘッド５ａを同図において奥行き方向の他方向に移動しながら印字を行う。このような走査を繰り返して印刷用紙の全面に画像を形成することもできる。
【００１９】
図２（ｂ）に示すラインヘッド５ｂは、インクを吐出するノズルの数が前述したシリアルヘッド５ａに比べて相対的に多い。ラインヘッド５ｂを、通常のインクジェット印刷装置において使用する場合には、図２（ｂ）の印刷対象７に相当する用紙の奥行き方向を用紙の幅方向とすると、ラインヘッド５ｂのノズル列の長さは、用紙の幅方向の印字領域を越える長さとなっている。図中の印刷対象７に相当する用紙を図中左右方向の一方向に移動しながら、ラインヘッド５ｂを駆動することにより、印刷用紙の全面に画像を形成する。また、ラインヘッド５ｂによる印字は、上述のように印刷用紙の移動を伴う方法の他、印刷用紙を移動させる代わりに、印刷用紙を停止させておき、ラインヘッド５ｂを、その長手方向と直交する方向に移動しながら行うことも考えられる。
【００２０】
３．印刷時の飛行体２又は印刷ヘッド５の移動方向について（図３）
印刷時の飛行体２又は印刷ヘッド５の移動方向について説明する。
シリアルヘッド５ａ又はラインヘッド５ｂによって通常のインクジェット印刷装置で用紙に画像を印刷する場合には、上述したように印刷ヘッド５自体の移動のみでも行えるが、印刷ヘッド５と用紙の両方を移動させることでも可能であった。これに対し、本実施形態では、印刷ヘッド５は飛行体２によって移動可能であるが、印刷対象７は、印刷用紙だけでなく、地面や通常は移動できない建造物その他の重量物等の外面等も含む。そして、これらの印刷対象７に画像を形成する場合には、飛行体２を移動させるとともに印刷ヘッド５も移動させて印刷する場合と、飛行体２は位置を固定して印刷ヘッド５自体の移動のみで印刷を行う場合とが考えられる。
【００２１】
図３は、実施形態のプリンタ１ａの構造と、画像印刷時の作動状態を示す図である。
図３（ａ）、（ｂ）のいずれの分図においても、図１に示した模式構造図の飛行体２とは構造が異なっている。すなわち、図３に示した飛行体２ａの構造例では、環状フレーム３ａを本体部３としている。この環状フレーム３ａには、半径方向に沿って外方向に突出した４本のアーム８が、環状フレーム３ａの中心角度に関して９０度の等間隔で設けられている。各アーム８の先端には、駆動部４であるプロペラ４ａが設けられており、プロペラ４ａは図示しないモータ等で駆動される。環状フレーム３ａの内側には、印刷ヘッド５が設けられているが、その搭載の機構が図３（ａ）と図３（ｂ）で異なっている。
【００２２】
図３（ａ）に示す例では、環状フレーム３ａの内側の中心に、印刷ヘッド５が図示しない固定構造で取り付けられており、印刷ヘッド５は環状フレーム３ａに対して移動しない。印刷ヘッド５のノズルの開口面は、環状フレーム３ａの下面よりもやや下方に突出しており、環状フレーム３ａを含む平面と平行になっている。
【００２３】
このプリンタ１ａで印刷対象７に画像を形成するには、飛行体２ａ又は印刷ヘッド５と、印刷対象７との距離を所定の値に保持しつつ、印刷対象７の印刷面内において飛行体２ａを移動させながら印刷ヘッド５を駆動することにより、印刷対象７に所望の画像を印刷する。すなわち、印刷時には、制御部６が飛行体２ａを必要な方向に移動させながら印刷ヘッド５を駆動して印刷対象７に画像を形成する。図３（ａ）中に直交する２本の双方向の矢印で示すように、環状フレーム３ａの平面内で少なくとも異なる２方向に飛行体２を移動させることにより、飛行体２は同平面内において必要な位置取りをすることができる。図３（ａ）では、印刷ヘッド５が固定であるものとしたが、印刷ヘッド５が次に説明する図３（ｂ）のように移動できる場合であっても、印刷ヘッド５を移動させずに、飛行体２を移動させることで同様の効果を得ることができる。
【００２４】
図３（ｂ）に示す例では、環状フレーム３ａの内側の中心に、印刷ヘッド５が図示しない移動機構で取り付けられており、印刷ヘッド５は、環状フレーム３ａを含む平面内において、図中の直交する矢印で示す２方向について任意に移動することができる。印刷ヘッド５のノズルの開口面は、環状フレーム３ａの下面よりもやや下方に突出しており、環状フレーム３ａを含む平面と平行になっている。
【００２５】
このプリンタ１ａで印刷対象７に画像を形成するには、飛行体２ａ又は印刷ヘッド５と、印刷対象７との距離を所定の値に保持しつつ、飛行体２ａの水平面内での位置も固定する。すなわち、印刷対象７に対して飛行体２ａの位置を固定した状態でホバリングする。この状態で印刷ヘッド５を駆動することにより、印刷対象７に所望の画像を印刷する。すなわち、印刷時には、制御部６が、飛行体２ａを所定の位置に浮かせた状態を維持しながら印刷ヘッド５を駆動し、印刷対象７に画像を形成する。図３（ｂ）中に環状フレーム３ａの平面内で直交する２本の双方向の矢印で示すように、少なくとも異なる２方向に印刷ヘッド５を移動させることにより、少なくとも印刷ヘッド５の移動可能な範囲内において画像を形成することができる。図３（ｂ）では、飛行体２を所定位置に停止させた状態で印刷ヘッド５を２方向に移動させて画像形成を行ったが、一カ所で画像形成を行った後、隣の位置に飛行体２を移動させて同様に印刷を行えば、前の画像と連続したより大きな画像を形成することもできる。
【００２６】
なお、印刷対象７に対する飛行体２ａの距離を所定の値に保つように飛行体２をホバリングさせるものとしたが、前記距離を所定の値に保つ着陸脚で印刷対象７の上に着陸して静止し、そこで印刷ヘッド５を移動しながら印刷を行ってもよい。なお、印刷ヘッド５と印刷対象７の前記「距離」については、後に「ギャップ」として説明し、また前記「着陸脚」については、後に「ギャップ調整部」として説明する。
【００２７】
４．印刷ヘッド５が印刷対象７に印刷を行う際の移動方向について（図４）
図４の分図（ａ）〜（ｆ）は、プリンタ１，１ａに搭載された印刷ヘッド５の構成と、その移動方向のバリエーションを示す模式図である。なお、各分図中、印刷対象７は板状の部材のように表しているが、これは模式的な表現であって、実際の印刷対象７は、例えば地面、建造物等の一部や印刷用紙等である。前述した通り、印刷ヘッド５は、印刷対象７の表面から所定の距離を保持した状態で印刷を行う。また、各図中の矢印は印刷ヘッド５の移動方向を示しており、平面内で直交する２方向の場合、印刷用紙に印刷する場合の例に倣って、この２方向を主走査方向（図中奥行き方向）及び副走査方向（図中左右方向）と称しているが、主・副の用語間に技術的に本質的な差異があるわけではない。
【００２８】
図４（ａ）では、印刷ヘッド５としてラインヘッド５ｂを使用する。ラインヘッド５ｂのノズルの並び方向（長手方向）を主走査方向Ｍとした場合、これと直交する副走査方向Ｓに印刷ヘッド５を移動させることにより所望の画像が印刷できる。この副走査方向Ｓへのラインヘッド５ｂの移動は、飛行体２，２ａが所定位置に静止した状態でラインヘッド５ｂを同方向に移動させて行ってもよいし、ラインヘッド５ｂは静止した状態で飛行体２，２ａを相対的に同方向に移動させることで行ってもよい。
【００２９】
図４（ｂ）では、印刷ヘッド５としてシリアルヘッド５ａを使用する。印刷時には、シリアルヘッド５ａを主走査方向Ｍに移動させる。印刷対象７に対するシリアルヘッド５ａの副走査方向Ｓへの移動は、飛行体２，２ａが所定位置に静止した状態でシリアルヘッド５ａを実際に副走査方向Ｓに移動させることで行ってもよいし、シリアルヘッド５ａは静止した状態で飛行体２，２ａを副走査方向Ｓに移動させることで行ってもよい。
【００３０】
図４（ｃ）では、印刷ヘッド５としてシリアルヘッド５ａを使用する。印刷時には、シリアルヘッド５ａを主走査方向Ｍと副走査方向Ｓに移動させる。飛行体２が所定位置に静止した状態でシリアルヘッド５ａを主走査方向Ｍ及び副走査方向Ｓに移動させることで、シリアルヘッド５ａの移動できる範囲内で所望の画像を印刷することができる。その印刷後、前記範囲に隣接する隣の領域に飛行体２，２ａを移動させて印刷を行えば、一回の印刷でカバーできる範囲を越えた連続した一連の画像を複数回に分けて印刷することができる。
なお、以上説明した図４の分図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）における各印刷ヘッド５の直線的な移動は、公知の案内機構及び移動機構を用いて行うことができる。
【００３１】
図４（ｄ）では、印刷ヘッド５としてラインヘッド５ｂを使用する。ラインヘッド５ｂの一端部は、飛行体２の本体部３に取り付けられた回転移動機構としての回転軸９に固定されている。印刷時には、回転軸９を駆動することによりラインヘッド５ｂを回転方向θに関する所望の角度の位置に設定することができる。
【００３２】
従って、ラインヘッド５ｂを回動させながら駆動すれば、ラインヘッド５ｂの回動範囲である円形の範囲について所望の画像を印刷することができる。
なお、この場合、ラインヘッド５ｂの各ノズルは、回転軸９について外周側にあるものほど速度が大きいため、吐出するインク滴のドットピッチ間隔とドロップ数を調整することが必要である。そして、印刷後、飛行体２を駆動して隣接する隣の領域に飛行体２を移動させて印刷を行えば、一回の印刷でカバーできる範囲を越えた一連の画像を複数回に分けて印刷することができる。
【００３３】
図４（ｅ）では、印刷ヘッド５としてシリアルヘッド５ａを使用する。シリアルヘッド５ａは、飛行体２の本体部３に取り付けられた回転及び直線移動のための機構に取りつけられている。この機構は、角度（ラジアン）が調整できるように回動自在に本体部３に取り付けられた回転軸９と、回転軸９に取り付けられて回転軸の半径方向Ｒについて任意に伸縮できる直動機構１０とを備えている。シリアルヘッド５ａは直動機構１０の先端に取り付けられている。このような機構によれば、回転軸９を駆動することにより直動機構１０を回転方向θに関する所望の角度の位置に設定できるとともに、直動機構１０の伸縮により直動機構１０の先端にあるシリアルヘッド５ａを半径方向Ｒに関する所望の位置に設定できる。
【００３４】
従って、印刷時には、シリアルヘッド５ａを駆動しつつ、回転軸８と直動機構１０を駆動することにより、シリアルヘッド５ａの回動範囲である円形の範囲について所望の画像を印刷することができる。この印刷後、飛行体２，２ａを駆動して隣接する隣の領域に飛行体２，２ａを移動させて印刷を行えば、一回の印刷でカバーできる範囲を越えた一連の画像を複数回に分けて印刷することができる。
【００３５】
なお、以上説明した図４の分図（ａ）〜（ｅ）では、印刷対象７の印刷面は平面であることを前提としているが、次に説明する分図（ｆ）は凹曲面の印刷面に対応するものである。
【００３６】
図４（ｆ）では、印刷ヘッド５としてシリアルヘッド５ａを使用する。シリアルヘッド５ａは、飛行体２の本体部３に設けられた自在継手としての機能を有する立体角移動機構に取りつけられている。この機構は、本体部３に取り付けられた円筒形の基台１１と、基台１１の先端部に設けられた開口に、立体角度（ステラジアン）が調整自在となるように回動自在に取り付けられた球形のジョイント部１２と、球形のジョイント部１２の周面に取り付けられてジョイント部１２の半径方向Ｒについて任意に往復移動できる直動機構１３とを備えている。シリアルヘッド５ａは直動機構１３の先端に取り付けられている。この機構によれば、ジョイント部１２を調整可能な立体角度の範囲内で回動させて立体角度方向ＳＲに関する所望の位置に直動機構１３を設定できるとともに、直動機構１３の伸縮により直動機構１３の先端にあるシリアルヘッド５ａを半径方向Ｒに関する所望の位置に設定できる。
【００３７】
従って、印刷時には、シリアルヘッド５ａを駆動しつつ、ジョイント部１２と直動機構１３を必要に応じて駆動することにより、印刷対象７に設けられた凹部の内面、例えばドームのような建造物の内面等に所望の画像を印刷することができる。
【００３８】
本実施形態における印刷ヘッド５の構成及び移動方向としては、図４（ａ）〜（ｆ）を参照して説明したバリエーションの他にも、次の２つのような構造が考えられる。
例えば、２機の飛行体２，２をシャフトで連結し、印刷ヘッド５を搭載したキャリッジをこのシャフトに挿通した状態で装架する。これによって、キャリッジはシャフトに沿って直動し、またシャフトに沿って回動することができる。この構造によれば、印刷ヘッド５を、直線方向と回転方向の２方向に任意に移動させることができる。
【００３９】
また、例えば、印刷ヘッド５を第１シャフトに挿通された状態で環状の第１フレームの内部に装架する。そして、第１フレームを、第１シャフトと直交する向きの第２シャフトに軸支された状態で、第１フレームより大きい環状の第２フレームの内部に装架する。印刷ヘッド５は第１シャフトの回転方向と、第２シャフトの回転方向の２方向に回動することができる。
【００４０】
５．プリンタ１と印刷対象７との距離を保持する手段について（図５及び図６）
項目２で説明したように、実施形態のプリンタ１は、印刷対象７に対して非接触の状態で駆動され、インク滴をノズルから吐出して画像を形成する印刷ヘッド５を使用する。このため、印刷ヘッド５のノズル面と印刷対象７の印刷面との隙間（ギャップＧと称する。）は可及的一定に維持する必要がある。
【００４１】
図５は、前記ギャップＧを一定に保持するための手段を説明する図である。
図５（ａ）は、飛行体２の制御によって距離を保持する非接触式のギャップ調整を示す模式図である。制御部６による駆動部４等の制御により、ギャップＧを必要な所定の値に維持し、印刷ヘッド５から吐出されるインク滴を印刷対象７に適切な状態で移行させ、所期の精細度の画像を形成できるようにしている。ギャップＧを必要な所定の値に維持するための高さ制御については、後述する項目７でも説明する。
【００４２】
図５（ｂ）は、飛行体２に設けられたギャップ調整部１５によってギャップＧを保持する接触式のギャップ調整を示す模式図である。ギャップ調整部１５は、必要なギャップＧと同一の長さに設定された棒状の部材であり、飛行体２の本体部３の印刷ヘッド５が設けられている面に、印刷ヘッド５を囲むように少なくとも３本が互いに平行に設けられている（図５（ｂ）では２本が現れている。）。ギャップ調整部１５を印刷対象７に当接させることにより、ギャップＧを必要な値に保持することができる。
【００４３】
インク滴を吐出して描画を行う印刷ヘッド５（ＩＪヘッド）の印刷精度は通常はμｍレベルである。本実施形態のプリンタ１において、このレベルの印刷精度を達成しようとするならば、前記ギャップＧを必要な値に保持する必要がある。しかしながら、従来のドローンの飛行制御による位置設定精度は通常ｃｍレベルである。このため、図５（ａ）に示したように、飛行体２の精密な制御によって距離を保持するギャップ調整を行うか、又は機械的にギャップＧを所定の値に維持する図５（ｂ）に示したギャップ調整を行う必要がある。
【００４４】
なお、印刷ヘッド５（ＩＪヘッド）を使用せず、塗料を噴霧するスプレーを飛行体２に搭載して印刷を行う場合には、画像の印刷精度が低いため、図５を参照して説明したような精密なギャップ調整手段は必要なく、従来のドローンのように位置設定精度がｃｍレベルである通常の飛行制御で問題ない。
【００４５】
図６は、前記ギャップ調整部の構成をより具体的に示すバリエーションの図である。
図６（ａ）に示すギャップ調整部１５ａは、図５（ｂ）に示したギャップ調整部１５と同様の棒体であるが、その先端には回転可能な球体１６が取りつけられている。印刷時、ギャップ調整部１５ａの球体１６を印刷対象７に当接させた状態で、飛行体２を印刷対象７の表面に沿って移動するように制御すれば、ギャップＧを一定に維持したまま印刷ヘッド５を円滑に移動させることができる。
【００４６】
図６（ｂ）は、飛行体２において本体部３の印刷対象７と接する面に取りつけられたギャップ調整部１５ｂである。このギャップ調整部１５ｂは、本体部３に軸１７を介して偏心して取りつけられた３個以上のカム１８を備えている（図６（ｂ）では２個のカム１８が現れている。）。各カム１８の偏心の状態及び回動の方向は同一であり、図示しない駆動手段によりカム１８を回動させることで前記ギャップＧを所望の値に設定できる。また、印刷時、カム１８は印刷対象７に対して周縁部で接するため、この状態で飛行体２を印刷対象７に平行に移動させれば、カム１８と印刷対象７の間に働く摩擦力は大きくはなく、ギャップＧを一定に維持したままプリンタ１を円滑に移動させることができる。
【００４７】
図６（ｃ）に示すギャップ調整部１５ｃは、飛行体２の本体部３を貫通し、先端部が印刷対象７に向けて突出するように設けられたギャップ調整機構である。このギャップ調整部１５ｃは、印刷ヘッド５を囲んで３箇所以上に設けられている（図６（ｃ）では１個のギャップ調整部１５ｃを示す。）。各ギャップ調整部１５ｃは、本体部３の壁体に設けられためねじ部１９と、めねじ部１９に噛み合うねじ軸２０とを備えている。ねじ軸２０の先端には、図６（ａ）のギャップ調整部１５ａと同様に球体１６を設けてもよい。図示しないアクチュエータでねじ軸２０を回転させれば、ねじ軸２０を直動させて本体部３から印刷対象７へ突出する長さを調整することができ、前記ギャップＧを所望の値に設定できる。
【００４８】
なお、印刷ヘッド５（ＩＪヘッド）を使用して画像を印刷する場合には、印刷ヘッド５と印刷面のギャップＧはなるべく小さい方がよく、ギャップＧを小さくするだけ得られる画像の精細度も向上する。ところが、印刷対象７が地面や建造物の表面である場合には、その表面の粗さのためにギャップＧを小さく設定できない場合がある。そのような場合であっても、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示したギャップ調整部のように、ギャップＧが一定の値でなく、所定の範囲内で任意に設定できるのであれば、印刷対象７の表面の状態に応じてギャップＧを適当な値に設定することができる。印刷対象７の表面の状態が予想できるのであれば、予めギャップ調整部１５ｂ、１５ｃが必要なギャップＧを設定できるように制御部６に指示を与えておけばよい。又は、プリンタ１が実際に印刷対象７の近傍に接近してから、カメラ等で印刷対象７の表面を観察し、その結果に応じてギャップ調整部１５ｂ、１５ｃが必要なギャップＧを設定するようにしてもよい。
【００４９】
６．インクタンクとヘッド用電源の構成について（図７）
実施形態のプリンタ１，１ａは、印刷ヘッド５を搭載した飛行体２，２ａを飛行させて印刷対象７に接近させ、印刷対象７の所定位置に所望の画像を印刷するための装置であるが、高所、遠所にある印刷対象７に飛行体２，２ａを送って接近させることや、印刷対象７の比較的広い面積に画像を形成することも想定している。そのためには、印刷ヘッド５にインクを供給するインク供給源や、印刷ヘッド５を駆動するためのヘッド用電源には相応の容量を持たせることが好ましい。そうすると、インク供給源やヘッド用電源の重量は大きくなるため、インク供給源及びヘッド用電源と、印刷ヘッド５を搭載した飛行体２，２ａ（すなわちプリンタ１，１ａ）との構造的な関係をどのように設定するかが課題となる。以下に、図７（ａ）〜（ｃ）に示した３つの解決手段とその作用効果について説明する。
【００５０】
図７（ａ）は、インク供給源としてのインクタンク２１と、印刷ヘッド５を駆動するためのヘッド用電源２２を、プリンタ１の本体部３内に納めた一体型の構成を示す模式図である。
【００５１】
図７（ａ）に示す一体型のプリンタ１によれば、後述する独立型（図７（ｂ））や分離連結型（図７（ｃ））に比べて構成が簡単で製造コストが低廉となる。その反面、全体として大きく、重くなる。このため、飛行の制御によって前記ギャップＧを一定に保つことや、図３（ａ）を参照して説明したようにプリンタ自体が移動して画像を印刷することはより難しくなる。従って、図５を参照して説明したギャップ調整の手法としては、非接触式（図５（ａ））ではなく接触式（図５（ｂ））が好ましいものとなり、ギャップ調整の手法に関する選択の余地は狭くなる。
【００５２】
図７（ａ）に示す一体型のプリンタ１によれば、印刷ヘッド５にインクを供給するインクタンク２１と、印刷ヘッド５を駆動するためのヘッド用電源２２を備えているので、印刷ヘッド５を長時間にわたって駆動し、貯蔵した大量のインクを印刷ヘッド５に供給することができるため、印刷対象７に面積の大きな画像を印刷することができる。
【００５３】
図７（ｂ）は、インクタンク２１と、印刷ヘッド５を駆動するためのヘッド用電源２２を、プリンタ１とは別体とし、それぞれに飛行用の駆動部４を設け、独立して飛行可能とした構成の模式図である。
【００５４】
図７（ｂ）に示す独立型のプリンタ１によれば、インクタンク２１と飛行体２の印刷ヘッド５は、チューブ等で予め接続しておくか、又は印刷対象７に接近してから、インクタンク２１又は飛行体２の側からチューブ等を伸ばして相手方に接続し、インクタンク２１から印刷ヘッド５にインクを供給する。また、ヘッド用電源２２は、有線又はワイヤレスで印刷ヘッド５に電源を供給する。従って、プリンタ１から独立したインクタンク２１とヘッド用電源２２は、プリンタ１の近傍でホバリングしていればよい。すなわち、インクタンク２１とヘッド用電源２２は、印刷ヘッド５で印刷を行っているプリンタ１のように高精度な位置制御を行う必要がない。
【００５５】
また、印刷しようとする画像のサイズに対応するプリンタ１の移動範囲が狭く、インクや電源の供給に支障がない場合には、インクタンク２１とヘッド用電源２２は飛行体２の近傍で着陸していてもよい。その場合には、インクタンク２１とヘッド用電源２２は停止しており、位置制御の必要がない。
【００５６】
また、プリンタ１は、インクタンク２１とヘッド用電源２２を内臓している場合に比べれば、小さく軽く構成することができるため、画像形成のための飛行体２の高精度な位置制御は、機体が重く大きい場合に比べればより容易に行うことができる。
【００５７】
図７（ｃ）は、インクタンク２１とヘッド用電源２２を、プリンタ１とは別体とし、いずれも飛行用の駆動部４を備えて独立して飛行可能にするとともに、さらに飛行体２に対してそれぞれ連結又は分離できるようにした構成の模式図である。
【００５８】
図７（ｃ）に示す分離連結方型のプリンタ１によれば、プリンタ１と、インクタンク２１と、ヘッド用電源２２を、必要に応じて互いに任意に連結し、また分離することができる。このため、印刷しようとする画像のデザインや大きさ等に応じて、プリンタ１の数、種類及び組合せを任意に定めることができる。例えば、プリンタ１を必要な数だけ一列に組み合わせてラインヘッド状の構成とし、１回の動作で印刷できる面積を大きくすることができる。また、吐出するインクの色彩が異なる印刷ヘッド５を搭載した複数のプリンタ１を任意に組み合わせ、多色の印刷を１回の動作で行えるようにすることもできる。
【００５９】
また、印刷ヘッド５に供給するインクや、印刷ヘッド５を駆動する電源が印刷中になくなった場合には、使用済みのインクタンク２１とヘッド用電源２２をプリンタ１から切り離して出発地点に帰還させる。プリンタ１は印刷対象７の近傍に待機させておく。そして、満タンのインクタンク２１と充電済みのヘッド用電源２２を出発地点から印刷対象７の近傍に新たに派遣し、印刷対象７の近傍に待機させておいたプリンタ１に連結させる。これで、印刷を続行することができる。印刷の中断を避けるため、インクタンク２１のインクとヘッド用電源２２の電源が消費し尽くされるタイミングを図って、満タンのインクタンク２１と充電済みのヘッド用電源２２を印刷対象７の近傍に待機させておいてもよい。
【００６０】
なお、図７に示した各構成例では、図示はしないが、インクタンク２１にはインクを送り出すためのポンプが設けられている。このポンプを駆動するためにヘッド用電源２２を使用してもよいし、ポンプ専用の電源をインクタンク２１に設けるものとしてもよい。
【００６１】
７．プリンタ１の位置制御について（図８）
実施形態のプリンタ１は、出発地点から離陸して目的地まで飛行し、印刷対象７を確認して必要な距離まで接近し、印刷対象７との間に前記ギャップＧを保持した状態で印刷ヘッド５を駆動して指定された画像を印刷対象７に印刷する。ここで、目的地までの飛行制御と、目的地の上空において印刷対象７に接近するための飛行制御は、次に説明するように行う。
【００６２】
1)目的地までの飛行制御
出発位置から印刷対象７まで移動する際の位置制御は、高度位置及び平面位置の制御を含み、ＧＰＳを利用した制御により行うことができる。
【００６３】
2)印刷対象７の目標地点に接近するための飛行制御（１）
目的地の上空に到達した後、印刷対象７の目標地点にプリンタ１を着陸させ、プリンタ１を移動させることなく、印刷ヘッド５の移動のみで画像を印刷する場合には、プリンタ１の位置制御としてはＧＰＳを利用して行う目的地までの飛行制御だけでよい。
しかしながら、目的地の上空に到達した後、印刷対象７の中の特定地点を検出してプリンタ１を接近させ、プリンタ１を移動させながら特定地点に印刷ヘッド５で画像を印刷する際の位置制御は、プリンタ１に搭載したカメラ２３が取得した画像情報に基づいて行う。この位置制御は主として印刷対象７のエリアにおける平面位置の制御である。なお、ここでは、印刷対象７を地表面として説明を行う。
【００６４】
図８（ａ）に示すように、印刷対象７である目的地の上空に到達したプリンタ１は、カメラ２３によって地表面を撮影し、所定領域の画像データを取得する。プリンタ１は、印刷目標となる地表面上の特徴的な模様に関するデータを予め前記制御部６に記憶している。
【００６５】
図８（ｂ）に示すように、プリンタ１の制御部６は、図８（ａ）で示す範囲について取得した画像データを、１又は複数の画素を単位としたグリッドで構成される座標系を介して認識する。そして、予め与えられている前記模様と画像データを照合し、画像データ中に前記模様が存在するか否かを検索する。画像データ中に前記模様と一致する模様が認識された場合には、画像データの座標系の中で前記模様が認識されたグリッドを囲む複数のグリッドを特定する。図８（ｂ）では、太線で囲んだ９個のグリッドが特定された（これを特定グリッド群と称する。）。
、  
【００６６】
プリンタ１は、カメラ２３の拡大率を上げるか、又は飛行体２を下降させて、カメラ２３が捉える画像の範囲を図８（ｂ）の状態から図８（ｃ）の状態にまで拡大し、印刷目標である前記模様の位置を絞り込んでいく。便宜上、特定グリッド群の各グリッドには１から９までの数字を付しており、前記模様が認識されたグリッドを数字５で示す。
【００６７】
プリンタ１は、図８（ｃ）に示す特定グリッド群の位置に下降し、図８（ｄ）に示すように、特定グリッド群の一方の縁部から他方の縁部へ向かう矢印の方向に沿って、飛行体２に搭載した画像取得用デバイスとしてのＣＩＳ２４（Contact Image Sensor、密着イメージセンサ）により、印刷対象７の地表面を走査する。そして、印刷目標である前記模様の位置（５番のグリッド）で前記模様を検出すると、印刷ヘッド５を駆動して前記模様の位置（５番のグリッド）に指定された画像を印刷する。なお、画像取得用デバイスとしては、前記ＣＩＳに限らず、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどでもよく、技術的に種類を限定する必要はない。
【００６８】
また、以上の制御において、プリンタ１の高度位置の制御を行う際には、前記カメラ２３の他にもう一台のカメラを搭載しておき、デュアルカメラとして高度を測定できるようにしてもよい。さらにまた、レーザー測定や超音波測定で高度を測定するようにしてもよい。
【００６９】
なお、図８を参照して説明したプリンタ１の位置制御では、カメラ２３で取得した画像を、画素を構成単位とした座標系を介して認識し、前記模様と同一のパターンを検索し、これが存在するグリッドを画像中から抽出していた。しかしながら、カメラ２３で取得した画像中に目標である前記模様を検出して位置を特定することができるのであれば、画像を座標化することは課題を解決するための一手段に過ぎないから、前記模様の位置の特定は座標化以外の他の手法で行ってもかまわない。例えば、上空に浮遊しているプリンタ１のカメラ２３で地表面の比較的広い範囲を撮影した全体画像を取得し、その中で前記模様が検出された比較的狭い部分に接近、降下して当該部分を撮影した部分画像を取得し、全体画像と部分画像の前記模様を照合すれば、前記模様が全体画像中の何れの位置にあるかを示す印刷位置の位置情報を取得することができる。
【００７０】
3)印刷対象７の目標地点に接近するための飛行制御（２）
プリンタ１とは別に、カメラを備えた撮影用の飛行体を用意する。この撮影用の飛行体でプリンタ１を撮影することによって、プリンタ１を印刷対象７の目標地点に接近させる飛行制御を行うことができる。すなわち、上方に配置した撮影用の飛行体で、下方にあるプリンタ１を撮影すれば、印刷対象７である地表面の画像の上にプリンタ１が重なって見える画像が得られるので、プリンタ１が目標地点に向かうように撮影用の飛行体２からプリンタ１に位置制御情報を送ればよい。または、撮影用の飛行体が撮影した画像データをプリンタ１に送り、プリンタ１の制御部６が位置制御情報を自ら生成して目標地点に向かってもよい。
【００７１】
以上説明したように、実施形態のプリンタ１の位置制御によれば、カメラで撮影した印刷対象の画像と、記憶している印刷対象の模様を照合して印刷位置を特定し、その印刷位置に移動し、イメージセンサで当該模様を実際に検出したところで画像を形成するので、発進地点から離れた位置にある印刷対象に設定した目標位置に対しても、正確な位置精度で画像を印刷することができる。
【００７２】
８．飛行体の他の形状例について（図９）
以上説明した実施形態におけるプリンタの飛行体のうち、図１に示したものは、矩形の箱体の上面に単一のプロペラが設けられた構造として模式的に示した。また、より具体的な図３においては、環状フレーム３ａに４つのプロペラが設けられた構造を示した。これらのような構造であっても、先に説明したように、機体の姿勢を適宜制御することにより、地表面だけでなく、構造体の下面や側面、凹面内にも印刷を行うことはできる。
【００７３】
しかしながら、構造体の下面や側面、凹面内等に無理なく印刷を行うための飛行体２ｂを図９に示す。この飛行体２ｂは、複数本の環状のフレーム２５を組み合わせた球状の本体部２６を備えている。本体部２６の内部には図示しないプロペラがあり、飛行することができる。さらに本体部２６の内部には、プロペラの他、制御部、タンク、電源、カメラ等が設けられている。各フレーム２５には、少なくともフレーム２５とフレーム２５の連結部分以外の部分に、印刷ヘッド５が移動可能に設けられている。この印刷ヘッド５のノズル面は、飛行体２が印刷対象７に接した場合にも前記ギャップＧを保持できるように構成されている。各印刷ヘッド５はフレーム２５に沿って約１８０度の角度範囲内で任意の位置に移動でき、さらに飛行体２ｂは任意に回転して姿勢を制御できるため、本体部２６の外側の全ての方向について３６０度の範囲で印刷を行える。
【００７４】
この球形のプリンタ１ｂによれば、筒の中やドーム天井の内面（下面）に無理なく所望の画像を印刷することができる。
【００７５】
９．連結式のプリンタ１で画像を形成する際の印刷経路について（図１０及び図１１）
図１０（ａ）に示すプリンタ１は、図１に示したプリンタ１と概ね同一の構成であるが、図１０（ｂ）に示すように、印刷ヘッド５の長手方向に沿って２台を並べて連結することができる。図示はしないが、同様に３台以上を連結することもできる。連結された複数台のプリンタ１は、制御部６の制御により、単一のプリンタ１のように飛行することができる。また、連結した場合、複数台のプリンタ１の各印刷ヘッド５は、印刷手段として一体となる。すなわち、複数の印刷ヘッド５を連結して単一のプリンタ１の場合よりも長い印刷ヘッドを構成できる。印刷ヘッド５，５の連結の継ぎ目では、ノズル配列の状態は他の部分と同じになり、ノズルの配列パターン乃至ノズルピッチは全体として一定となる。なお、この例では、各プリンタ１の印刷ヘッド５は、シリアルヘッド５ａでもよいし、ラインヘッド５ｂであってもよい。
【００７６】
図１１は、連結又は分離が可能な実施形態のプリンタ１で印刷対象７に画像を形成する際の印刷経路を示す図である。同図において、印刷対象７に印刷する画像を文字「Ａ」及び「Ｂ」で示し、印刷ヘッド５が移動する軌跡、すなわち印刷経路を実線の矢印で示す。
【００７７】
以下に図１１を参照して説明するように、このプリンタ１は、単独で、または複数台を連結した状態で、印刷対象７との間に前記ギャップＧを保ちつつ、最短の移動経路で移動しながら印刷ヘッド５を駆動して画像を印刷することができる。または、このプリンタ１は、単独で、または複数台を連結した状態で印刷対象７の上に前記ギャップＧを保った状態で停止し、印刷ヘッド５を最短の移動経路で移動させて画像を印刷することができる。プリンタ１自体が移動するか、プリンタ１は静止して印刷ヘッド５が移動するか、何れを選択するかは、印刷する画像の大きさと、プリンタ１により印刷可能な範囲との相対的な比較により決めることができる。
【００７８】
図１１（ａ）は、図１０（ａ）に示す単一のプリンタ１が備える単一の印刷ヘッド５で文字「Ａ」及び「Ｂ」を最短の印刷経路で印刷した例を示す。
【００７９】
図１１（ｂ）は、図１０（ａ）のプリンタ１を２機連結した図１０（ｂ）のプリンタ１を使用し、一体となった２台の印刷ヘッド５で文字「Ａ」及び「Ｂ」を最短の印刷経路で印刷した例を示す。
【００８０】
図１１（ｃ）は、図１０（ａ）に示す単一のプリンタ１を２機使用し、各印刷ヘッド５をそれぞれ独立に同時に駆動することにより、文字「Ａ」及び「Ｂ」をそれぞれ最短の印刷経路で同時に印刷した例を示す。
【００８１】
図１１（ｄ）は、図１０（ａ）に示す単一のプリンタ１を３機連結したプリンタ１を使用し、一体となった３台の印刷ヘッド５で文字「Ａ」及び「Ｂ」を最短の印刷経路で印刷した例を示す。
【００８２】
図１１（ｅ）は、連結した３機のプリンタ１を２組み使用し、各組の一体となった３台の印刷ヘッド５をそれぞれ独立に同時に駆動し、文字「Ａ」及び「Ｂ」をそれぞれ最短の印刷経路で同時に印刷した例を示す。
【００８３】
上述した最短の印刷経路は、印刷ヘッド５の数及び組合せと、印刷しようとする画像に応じて、以下のような条件を満たすように決定する。
すなわち、文字「Ａ」の印刷面積をＡ、文字「Ｂ」の印刷面積をＢとすると、必要印刷面積Ｓ１は、Ｓ１＝Ａ＋Ｂとなる。
また、印刷ヘッド５の幅をＷ、印刷ヘッド５が幅方向と直交する方向に移動する距離をＬとすると、印刷ヘッド５によって印刷可能な範囲の面積Ｓ２は、Ｓ２＝Ｗ×Ｌとなる。
従って、印刷ヘッド５が最短の印刷経路をたどって文字「Ａ」及び「Ｂ」を印刷する場合、次のような２つの条件(1)(2)が成立する。
Ｓ１＜Ｓ２…(1) 
Ｌ≪ＭＩＮ…(2) （Ｌを最小に設定すること）
制御部６は、上記２つの条件を満足するような飛行体２の移動経路または印刷ヘッド５の移動経路を算出し、飛行体２の移動または印刷ヘッド５の移動を制御する。
【００８４】
このように、印刷しようとする画像の大きさ、配置等に合わせて、飛行体２または印刷ヘッド５を上述のように最短経路で移動させれば、印刷時間を可及的に短くすることができる。また、印刷内容に応じてプリンタ１の連結数を適宜に設定することによっても、印刷時間を可及的に短くすることができる。
【００８５】
以上説明した実施形態では、印刷ヘッドでインクの液滴を吐出して印刷対象面に画像を印刷する例を説明したが、印刷ヘッドから吐出する液体はインクには限らない。例えば、銀ペーストを吐出して回路パターンを印刷することができる。また、樹脂を吐出して積み重ねることにより立体構造を形成する３Ｄプリンタのように使用することができる。また、接着剤を吐出することもできる。また、食品の表面にエディブルペーストを吐出して必要な印刷を行うことができる。さらにまた、補修材を吐出して構造物の亀裂の補修を行うこともできる。
【００８６】
以上説明した実施形態では、プリンタ１，１ａ（または印刷ヘッド５）と、印刷対象７とのギャップＧを一定に保持して印刷することで、高精細な画像を印刷できると説明してきたが、屋外での印刷の場合には風の影響によって吐出したインク滴が流れて高精細な画像を形成できない場合も考えられる。このような風の影響を防ぐために、プリンタ１，１ａの本体部の印刷対象側に風除けの壁を設けてもよい。この壁のサイズは、印刷ヘッド５の周囲を囲み、前記ギャップＧを概ね塞ぐが、印刷対象には接触しない程度とすることが好ましい。
【００８７】
１０．実施形態における各態様のプリンタの構成とその効果について
第１の態様のプリンタは、
飛行体と、
前記飛行体に搭載され、前記飛行体が接近した印刷対象に非接触で所望の画像を印刷する印刷ヘッドと、
を有している。
【００８８】
第１の態様のプリンタによれば、飛行体を出発地点から印刷対象の近傍まで飛行させ、印刷対象に対して印刷ヘッドを非接触の状態としながら駆動することにより、印刷対象に所望の画像を印刷することができる。
【００８９】
第２の態様のプリンタは、第１の態様のプリンタにおいて、
前記飛行体が、本体部と、前記本体部に搭載されて前記本体部を飛行させる駆動部とを有しており、
前記印刷ヘッドが、前記本体部の所定位置に取り付けられており、
前記飛行体と前記印刷対象の距離を所定の値に保持しつつ前記飛行体を移動させながら前記印刷ヘッドを駆動する制御部をさらに有することを特徴としている。
【００９０】
第２の態様のプリンタによれば、飛行体と印刷対象の距離を所定の値に保持しつつ、印刷対象の印刷面内において飛行体を移動させながら印刷ヘッドを駆動することにより、印刷対象に所望の画像を印刷することができる。
【００９１】
第３の態様のプリンタは、第１の態様のプリンタにおいて、
前記飛行体が、本体部と、前記本体部に搭載されて前記本体部を飛行させる駆動部とを有しており、
前記印刷ヘッドが、前記本体部に対して少なくとも異なる２方向について任意に移動できるように取り付けられており、
前記印刷対象に対する前記飛行体の位置を固定しつつ前記印刷ヘッドを移動させながら駆動する制御部をさらに有することを特徴としている。
【００９２】
第３の態様のプリンタによれば、印刷対象に対する飛行体の位置を固定しつつ、印刷対象の印刷面内において印刷ヘッドを移動させながら駆動することにより、印刷対象に所望の画像を印刷することができる。
【００９３】
第４の態様のプリンタは、第２または第３の態様のプリンタにおいて、
前記制御部が、画像を印刷する際に前記飛行体と前記印刷対象の距離を所定の値に保持するように前記駆動部を制御することを特徴としている。
【００９４】
第４の態様のプリンタによれば、印刷対象に画像を印刷する際には、飛行体の駆動部を制御することによって印刷ヘッドと印刷対象の距離を所定の値に保持できる。このため、印刷対象の表面の状態に係わらず、所望の画像を良好な画質で印刷することができる。
【００９５】
第５の態様のプリンタは、第２または第３の態様のプリンタにおいて、
前記本体部に取り付けられ、画像を印刷する際に前記印刷対象に当接して前記印刷ヘッドと前記印刷対象の距離を所定の値に保持するギャップ調整部を有することを特徴としている。
【００９６】
第５の態様のプリンタによれば、印刷対象に画像を印刷する際には、飛行体の本体部に取り付けられたギャップ調整部が印刷対象に当接するので、印刷ヘッドと印刷対象の距離を所定の値に保持できる。このため、印刷対象の表面の状態に係わらず、所望の画像を良好な画質で印刷することができる。
【００９７】
第６の態様のプリンタは、第１の態様から第５の態様の中の一つの態様のプリンタにおいて、
前記印刷ヘッドにインクを供給するインク供給源と、前記印刷ヘッドを駆動するためのヘッド用電源を有することを特徴としている。
【００９８】
第６の態様のプリンタによれば、印刷ヘッドにインクを供給するインク供給源と、印刷ヘッドを駆動するためのヘッド用電源を備えているので、大量のインクを印刷ヘッドに供給することができるとともに、印刷ヘッドを長時間にわたって駆動できるため、印刷対象に面積の大きな画像を印刷することができる。
【００９９】
第７の態様のプリンタは、第６の態様のプリンタにおいて、
前記インク供給源が飛行用の駆動部により独立して飛行可能であり、前記ヘッド用電源が飛行用の駆動部により独立して飛行可能であることを特徴としている。
【０１００】
第７の態様のプリンタによれば、インク供給源とヘッド用電源は、印刷ヘッドを搭載した飛行体から独立しているが、インクについてはチューブ等で印刷ヘッドに供給でき、また電源については有線又はワイヤレスで印刷ヘッドに供給できる。このため、飛行体から独立したインク供給源とヘッド用電源は、飛行体の近傍でホバリングしていればよい。すなわち、インク供給源とヘッド用電源は、印刷ヘッドで印刷を行っている飛行体のように高精度な位置制御を行う必要がない。さらに、印刷しようとする画像の大きさ又はその大きさに対応する飛行体の移動範囲がある程度狭く、インクや電源の供給に支障がない場合には、インク供給源とヘッド用電源は飛行体の近傍で着陸していてもよい。その場合には、インク供給源とヘッド用電源は停止しており、位置制御の必要がなくなる。また、印刷ヘッドを搭載した飛行体は、インク供給源とヘッド用電源を内臓している場合に比べれば、小さく軽く構成することができる。このため、画像形成のための飛行体の高精度な位置制御は、機体が重く大きい場合に比べればより容易に行うことができる。
【０１０１】
第８の態様のプリンタは、第７の態様のプリンタにおいて、
前記インク供給源と、前記ヘッド用電源が、前記飛行体に対してそれぞれ連結又は分離できることを特徴としている。
【０１０２】
第８の態様のプリンタによれば、印刷ヘッドを搭載した飛行体と、インク供給源と、ヘッド用電源を互いに任意に連結し、また分離することができるため、印刷しようとする画像のデザインや大きさ等に応じて、印刷ヘッドを搭載した飛行体の数と組合せを任意に定めることができる。例えば、飛行体を必要な数だけ一列に組み合わせてラインヘッド状の構成として１回の動作で印刷できる面積を大きくすることができる。また、吐出するインクの色彩が異なる印刷ヘッドを搭載した複数の飛行体を任意に組み合わせ、多色の印刷を１回の動作で行えるようにすることもできる。
【０１０３】
また、印刷ヘッドに供給するインクや、印刷ヘッドを駆動する電源が印刷中になくなった場合には、使用済みのインク供給源とヘッド用電源を飛行体から切り離して出発地点に帰還させる。飛行体は印刷対象の近傍に待機させておく。そして、満タンのインク供給源とフルに充電済みのヘッド用電源を出発地点から印刷対象の近傍に新たに派遣し、印刷対象の近傍に待機させておいた飛行体に連結させる。これで、印刷を続行することができる。印刷の中断を避けるため、インク供給源のインクとヘッド用電源の電源が消費し尽くされるタイミングを図って、満タンのインク供給源とフルに充電済みのヘッド用電源を印刷対象の近傍に待機させておいてもよい。
【０１０４】
第９の態様のプリンタは、第１の態様から第８の態様の中の一つの態様のプリンタにおいて、
前記制御部が、印刷しようとする画像を最短の移動経路で印刷するように前記飛行体と前記印刷ヘッドの少なくとも一方を制御することを特徴としている。
【０１０５】
第９の態様のプリンタによれば、印刷時に、印刷する画像に応じて、飛行体または印刷ヘッドを最短経路で移動させることにより、印刷時間を可及的に短くすることができる。また、印刷する画像に応じて、プリンタの連結数を適宜に設定することによっても、印刷時間を可及的に短くすることができる。
【０１０６】
第１０の態様のプリンタは、第１の態様から第９の態様の中の一つの態様のプリンタにおいて、
印刷対象の画像を取得するカメラと、
印刷対象の模様を検出するイメージセンサと、
をさらに有しており、
前記制御部は、目標となる印刷対象の模様を予め記憶しており、前記カメラにより取得した印刷対象の画像と前記模様を照合して印刷位置を特定し、前記飛行体を前記印刷位置に移動させ、前記イメージセンサによって印刷対象を走査して前記模様を検出した位置で画像を印刷するように、前記飛行体と前記印刷ヘッドを制御することを特徴としている。    
【０１０７】
第１０の態様のプリンタによれば、
カメラで撮影した印刷対象の画像と、記憶している印刷対象の模様を照合して印刷位置を特定し、その印刷位置に移動してイメージセンサで当該模様を実際に検出したところで画像を形成するので、発進地点から離れた位置にある印刷対象に設定した目標位置に対して正確な位置精度で画像を印刷することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１，１ａ…プリンタ
２，２ａ，２ｂ…飛行体
３，２６…本体部
３ａ…本体部としての環状フレーム
４…駆動部
４ａ…駆動部としてのプロペラ
５…印刷ヘッド
５ａ…印刷ヘッドとしてのシリアルヘッド
５ｂ…印刷ヘッドとしてのラインヘッド
６…制御部
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…ギャップ調整部
２１…インク供給源としてのインクタンク
２２…ヘッド用電源
【図１】
2019042954.tif 000003
【図２】
2019042954.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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