(57)【要約】 【課題】  部材に対する模様の印刷までに要する時間を短縮し、印刷に要する費用を削減することのできる部材の印刷システムを提供する。また、部材に直接印刷しても、印刷後の模様が間延びした模様となることを防止することのできる部材の印刷システムを提供する。【解決手段】  データ加工装置１は、部材形状データ１００に基づいて部材模様データ１０１を加工し、加工デジタルデータ１０２を生成する。ロボットコントローラ６は、部材の形状を認識し、印刷が行われる部材の印刷面を選択する。多軸ロボット５は、ロボットコントローラ６によって選択された印刷面がＲＧＢカラージェットプリンタ４のインク射出口に正対するように部材を保持する。ＲＧＢカラージェットプリンタ４は、印刷面に対応した加工デジタルデータ１０２に基づいて、インクを印刷面に射出し、模様を印刷する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材の形状を示す形状データに基づいて画像データを加工するデータ加工手段と、
印刷が行われる前記部材の印刷面を選択する選択手段と、
前記データ加工手段によって加工され、前記選択手段によって選択された前記印刷面に対応した前記画像データに基づいて、印刷材料を前記印刷面に射出する印刷手段と、
前記選択手段によって選択された前記印刷面が前記印刷手段に対して正対するように前記部材を保持する保持手段と、
を具備することを特徴とする部材の印刷システム。
【請求項２】
前記データ加工手段は、前記印刷手段による前記印刷材料の射出方向に伸びる基準軸と、前記部材の印刷面の法線方向に伸びる法線軸とが平行でない場合に、前記形状データに基づいて前記画像データを加工することを特徴とする請求項１に記載の部材の印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、楽器や家具などの部材に対して、模様の印刷を行う部材の印刷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鍵盤楽器の腕木などのように複雑な形状を有している部材は、下記の（１）〜（５）のいずれかの方法あるいはこれらを組み合わせた方法により、模様付けが行われている。
（１）ホットスタンピングによる模様付け
（２）塩化ビニルシート、オレフィンシート等の模様付き化粧シートの真空貼り
（３）模様入りポリエステル化粧合板とダップシート等との組み合わせ
（４）グラビアコーターによるダイレクトプリント
（５）ジェットプリンタによるダイレクトプリント
【０００３】
なお、特許文献１には、水性インクを用いて、定着性および耐久性の高い印刷画像を木材等の表面に形成することのできる、インクジェットプリンタを用いた印刷方法が記載されている。また、特許文献１に記載されるインクジェットプリンタによれば、厚い木材等の表面に印刷材料を直接塗布し、印刷を行うことができる。
【特許文献１】特開２０００−１９０４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の（１）〜（５）の方法は以下のような問題点を有していた。
（ａ）単体のシート（塩化ビニル、オレフィン、ＰＥＴ等）に、グラビア印刷により多色刷りを行ったものを用いる場合は、高価な製版原版を製作し、色補正および印刷を経て、実際の部材に貼り付けるため、印刷終了までに非常に長いリードタイム（数ヶ月）と費用（１版あたり数百万円）を要していた（例えば上記（２））。
（ｂ）シートを貼る場合には、シートを貼るという制約上、部材の立体形状設計の自由度が低くなる。（例えば上記（１）、（２））
（ｃ）部材の模様の一体感に欠ける（例えば上記（３））。
（ｄ）曲面を有する部材に模様付けを行う場合、曲面部の模様が間延びして、加飾としての価値が下がる（例えば上記（１）、（２）、（４）、（５））。
（ｅ）上記（４）のようなグラビアコータによるダイレクトプリントにおいては、単色もしくは２色程度の印刷しか行うことができず、多彩な模様の模様付けを行うことが困難であり、たとえ単純な模様であっても色の再現が困難であり、原画像に忠実な模様付けを行うことが難しい。
（ｆ）部材が３次曲面を有する場合、シートを３次曲面に貼ることが難しく、たとえ貼ることができたとしても、柄が歪んだり、不自然な模様となったりする（例えば上記（１）、（２））。
【０００５】
上述した問題点の一例として、模様が間延びしてしまう場合を説明する。図５はインクジェットプリンタを用いて部材の印刷を行う場合に、印刷された模様が間延びしてしまう例を示す模式図である。図５（ａ）は画像データにおける模様の様子を平面的に表した平面図である。この模様は図に示すような等間隔の柄であるとする。図５（ｂ）は模様が印刷される部材１０の断面図である。図５（ｃ）は印刷後の部材１０の斜視図である。ｌ１は印刷面１１における柄の間隔を、ｌ２は印刷面１２における柄の間隔を示しており、ｌ１＜ｌ２である。基準軸２００はインクジェットプリンタによるインクの射出方向に伸びる軸である。
【０００６】
図示したように、インクジェットプリンタによるインクの射出方向に伸びる基準軸２００と、印刷面１１の法線方向に伸びる法線軸とは平行であり、基準軸２００と印刷面１２または印刷面１３の法線方向に伸びる法線軸とは平行でない。上述したように、等間隔の柄を部材１０に印刷すると、印刷面１１では柄の間隔が保たれたまま印刷されるが、印刷面１２および印刷面１３では柄が間延びしてしまう。
【０００７】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、部材に対する模様の印刷までに要する時間を短縮し、印刷に要する費用を削減することのできる部材の印刷システムを提供することを第１の目的とする。また、部材に直接印刷しても、印刷後の模様が間延びした模様となることを防止することのできる部材の印刷システムを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、部材の形状を示す形状データに基づいて画像データを加工するデータ加工手段と、印刷が行われる前記部材の印刷面を選択する選択手段と、前記データ加工手段によって加工され、前記選択手段によって選択された前記印刷面に対応した前記画像データに基づいて、印刷材料を前記印刷面に射出する印刷手段と、前記選択手段によって選択された前記印刷面が前記印刷手段に対して正対するように前記部材を保持する保持手段とを具備することを特徴とする部材の印刷システムである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の部材の印刷システムにおいて、前記データ加工手段は、前記印刷手段による前記印刷材料の射出方向に伸びる基準軸と、前記部材の印刷面の法線方向に伸びる法線軸とが平行でない場合に、前記形状データに基づいて前記画像データを加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、部材に対してデジタル画像データに基づいた模様の印刷を行うようにしたので、見本板を作製するための費用および時間を削減することができ、短時間かつ安価に、部材に対する模様の印刷を行うことができる。また、部材の形状に応じてデジタル画像データを加工し、加工後のデジタル画像データに基づいて、模様の印刷を行うようにしたので、部材の印刷面が曲面部を有していても、印刷後の模様が間延びすることを防止することができるという効果も得られる。また、被印刷材料を投入するだけで、印刷する面に対して正対した最適な画像に基づいた模様を印刷することができるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態による部材の印刷システムの構成を示すブロック図である。図において１は、画像データを加工するデータ加工装置である。データ加工装置１（データ加工手段）は図示せぬ表示部および操作部を備え、ユーザの操作による加工指示に従って画像データを加工する。また、データ加工装置１は、画像データを加工する際に、画像データに対して回転、拡大、縮小、反転等の処理を行う。２はデータ生成装置であり、画像見本となる部材等から画像を取り込んで部材模様データ１０１を出力する。このデータ生成装置２はスキャナやデジタルカメラ等の装置からの画像取込みによって実現される。あるいは、インターネット上に公開されているフリーの画像を取り込むなどしてもよい。部材模様データ１０１は、ケーブル等を介してデータ生成装置２からデータ加工装置１に入力される。
【００１２】
データ加工装置１は、部材模様データ１０１を加工する。データ加工装置１は、印刷を行う部材の形状を示す部材形状データ１００を取り込み、この部材形状データ１００に基づいて部材模様データ１０１に対して加工を行う。部材形状データ１００は、部材の形状をＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）ソフトで設計した際の、部材の形状を示すデータである。なお、部材を３次元的にスキャンしたり、計測したりすることにより部材形状データ１００を生成してもよい。
【００１３】
データ加工装置１は、部材模様データ１０１を加工し、加工デジタルデータ１０２として出力する。３はＲＧＢカラージェットプリンタ４による印刷を制御するマスターコントローラである。マスターコントローラ３は汎用のパーソナルコンピュータ等によって実現される。加工デジタルデータ１０２はローカルエリアネットワーク等のネットワーク接続を介して、あるいは加工デジタルデータ１０２を記録するための記録媒体（フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭなど）を介してマスターコントローラ３に入力される。なお、マスターコントローラ３がデータ加工装置１の機能を具備していてもよい。
【００１４】
マスターコントローラ３は、ユーザからの入力に基づいて、ＲＧＢカラージェットプリンタ４を制御する。ＲＧＢカラージェットプリンタ４は木材などの厚物用のインクジェットプリンタであり、マスターコントローラ３から出力された加工デジタルデータ１０２に基づいて、印字ヘッド（図示せず）からインク（印刷材料）を射出し、部材の印刷面に模様を印刷する。５は多軸ロボット（保持手段）であり、模様が印刷される部材を保持すると共に、部材に対して回転機構による回転等を行い、印刷面をＲＧＢカラージェットプリンタ４のインク射出口に対して正対させる。６はロボットコントローラ（選択手段）であり、部材の印刷面を選択すると共に、多軸ロボット５を制御する。
【００１５】
なお、ＲＧＢカラージェットプリンタ４に代えて、印字ヘッドにサーマルヘッド、ワイヤドットヘッド等を使用するプリンタを使用してもよい。また、データ加工装置１およびマスターコントローラ３は汎用のパーソナルコンピュータ等であってもよい。また、ロボットコントローラ６は、マスターコントローラ３内やＲＧＢカラージェットプリンタ４内に内蔵されていてもよい。
【００１６】
次に、図２を参照し、本実施形態における印刷の手順を説明する。まず、画像見本となる素材を用意する（ステップＳ２００）。素材としては、塗装見本版、絵、写真等の様々なものが利用可能である。続いて、データ生成装置２は素材を取り込んで画像データを生成する（ステップＳ２０１）。データ加工装置１はこの画像データを取り込み、模様を付ける部材に適したデータとなるように画像データを加工する。このとき、データ加工装置１は、予め部材形状データ１００を所持しており、この部材形状データ１００が示す部材の形状に基づいて画像データを加工し、加工デジタルデータ１０２を生成する。また、データ加工装置１は画像データに対して、画像の回転、拡大、縮小、縦横変倍（縦と横の比率を設定して拡大・縮小を行うこと）、反転、および画像の色調制御や明暗制御等を行うことにより、加工デジタルデータ１０２を生成する（ステップＳ２０２）。
【００１７】
続いて、ステップＳ２０３においてマスターコントローラ３は、ステップＳ２０２における画像データの加工処理によって部材の形状にマッチングした加工デジタルデータ１０２を取り込む。マスターコントローラ３は、ユーザによる印刷指示を受けた場合に、ロボットコントローラ６に対して部材の形状の認識を指示する。ロボットコントローラ６は、この指示に基づいて、部材の形状を３次元的に読み取り、部材の形状を認識する。続いて、ロボットコントローラ６は部材の複数の印刷部分（印刷面）ごとに、読み取った形状を示すデータと部材形状データ１００とを照合する。
【００１８】
ロボットコントローラ６は、照合により一致した印刷面を選択し、その印刷面がＲＧＢカラージェットプリンタ４のインク射出口に正対するように、多軸ロボット５に対して指示を出力すると共に、マスターコントローラ３に対して、選択した印刷面に対応した加工デジタルデータ１０２の出力を要求する。多軸ロボット５は、この指示に基づいて、選択された部材の印刷面を、ＲＧＢカラージェットプリンタ４のインク射出口に対して正対させる。また、マスターコントローラ３は、ロボットコントローラ６による要求に基づいて、部材の印刷面に対応した加工デジタルデータ１０２をＲＧＢカラージェットプリンタ４へ出力する。ＲＧＢカラージェットプリンタ４は、この加工デジタルデータ１０２に基づいた模様を部材の印刷面に印刷する。続いて、部材の残りの印刷面に関しても上記の動作を繰り返し行い、各印刷面に対して模様を印刷する。
【００１９】
続いて、ＲＧＢカラージェットプリンタ４によって印刷された部材に対して塗装仕上げを行う（ステップＳ２０４）。なお、塗装仕上げとしては、鏡面光沢仕上げや艶消し仕上げ等の任意の塗装仕上げを行ってよい。また、塗装仕上げを省略してもよい。
【００２０】
次に、本実施形態によるデータ加工装置１の画像データの加工処理について説明する。まず、第１の加工処理例について説明する。図３は部材２０の各印刷面に対する画像データの適用例を示している。基準軸２０１はＲＧＢカラージェットプリンタ４によるインクの射出方向に伸びる軸である。印刷面２１の法線方向に伸びる法線軸と基準軸２０１とが平行である場合、印刷面２１に対しては、スキャナやデジタルカメラ等により取り込んだ画像データをそのまま適用することができる。
【００２１】
印刷面２２および印刷面２３は、それぞれの法線軸が基準軸２０１に平行でないため、スキャナやデジタルカメラ等により取り込んだ画像データをそのまま適用することはできない。そこで、印刷面２２および印刷面２３に関しては、部材形状データ１００により元の画像データを加工し、加工後の画像データを適用する。
【００２２】
図４は画像データの第１の加工処理例を示す模式図である。図５と同様、図４（ａ）は画像データにおける模様の様子を平面的に表した平面図である。図４（ｂ）は模様が印刷される部材１０の断面図である。印刷面１１の法線方向の法線軸はインクの射出方向に伸びる基準軸２００と平行であるとする。部材１０の印刷面に対して、印刷後の柄の間隔が等間隔となるように模様を印刷しようとする場合、印刷面１２および印刷面１３に対しては、柄の間隔ｌ１およびｌ２について、ｌ１＝ｌ２が成り立つように画像データを加工する。すなわち、印刷面１１、印刷面１２、および印刷面１３上に等間隔となるような模様を仮定して、その模様を印刷面１１と平行な平面上に射影した模様となるように画像データを加工する。
【００２３】
この場合、データ加工装置１は部材形状データ１００を参照し、印刷面１１に対する印刷面１２または印刷面１３の角度に応じて画像データの加工を行う。また、印刷加工装置１は、印刷面の形状が曲面であっても、部材形状データ１００が示す印刷面の曲率に応じて画像データの加工を行うことができる。
【００２４】
次に、本発明の実施例について説明する。まず、第１の実施例について説明する。
（１）厚さ０．５ｍｍのマホガニ化粧版を厚さ１０．０ｍｍの合板に貼り、Ｐ１８０のサンドペーパーで木地仕上げした後、ウレタン樹脂ベースの着色剤で着色し、室温で１６時間乾燥した。続いて、不飽和ポリエステル樹脂クリヤー塗料を厚さが４００μｍとなるように塗装し、１６時間乾燥した。そして、最終Ｐ８００のサンドペーパーで研磨した後、研磨バフで艶出し研磨を実施し、見本板を作製した（データソース作成）。
【００２５】
（２）以上により得られた塗装板の模様（色と柄）をスキャナで取り込み、デジタル画像データを生成した（データ取り込み）。
（３）続いて、このデジタル画像データを加工し、部材となる基材の各面に模様を付けることができるような縮小画像データを何通りか作成した（データ加工）。
（４）さらに、ＭＤＦ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｉｂｅｒ  ｂｏａｒｄ）を所定のＣＡＤデータに従って切削加工した基材を用意し、この基材の模様付けを行う部分に、模様の定着を良くするためのウレタン樹脂を５０ｇ／ｍ２程度となるように刷毛で塗布し、５０℃で１時間乾燥した後、Ｐ１８０のサンドペーパーで研磨した（基材下処理）。
【００２６】
（５）続いて、汎用のＲＧＢカラージェットプリンタおよび多軸ロボットを用いて、基材への模様付けを行い、部材を作製した。平面主体の部品については１度の操作で模様付けを行うことができ、曲面が多い部品については、平面部分と曲面部分とを分割して、いずれも多軸ロボットにより部材の印刷面を変えながら模様付けを行った。このとき、曲面部分についてもいくつかに分割し、各部分に最適な画像データを選択した。また、分割に際しては、（３）におけるデータ加工により、模様の重なりがないようにした（印刷）。
【００２７】
（６）以上のように模様付けがなされた部材にウレタン樹脂塗料を２０μｍ塗装し、１６時間乾燥した後、Ｐ２４０のサンドペーパーでブツ払いを行った。さらに、その上に不飽和ポリエステル樹脂塗料を４００μｍ塗装し、室温で１６時間乾燥した。続いて、Ｐ８００のサンドペーパーで研磨した後、バフを用いて艶出し仕上げを行った。
【００２８】
以上のようにして得られた部材は、曲面を含め、部材全体としてマホガニ材の模様を忠実に再現し、塗装仕上げとあいまって、非常に美麗な仕上がりとなった。上記の処理に要した時間は、上記（１）における、画像データの元となる見本板作りを含めて８日であり、また、通常作製するグラビアオフセット版の費用はかからなかった。また、シートや版が必要ないので、シートや版のために材料を無駄にするということがなく、１台の部材を作製するために１つの模様を個別に選択することができた。
【００２９】
因みに、同様の模様付けを行うために従来方法により作業を行うと、版作りと刷り色調整に４ヶ月を要し、版費用として２５０万円ほどかかる。また、従来方法においては印刷基材としてのシート材料が１０００ｍ単位で必要となり、それは電子鍵盤楽器１００台分に相当する。
【００３０】
また、上記（４）におけるウレタン樹脂の塗布を行わず、それ以外の工程は上記と全く同じ工程により模様付けを行い、部材を製造した。この模様は鮮明性には欠けるものの、適度の印刷滲みがあり、木目模様のように連続的な変化を有する模様となり、自然な仕上がりとなった。
【００３１】
また、上記（１）で作成した本木目の見本板の代わりに、マホガニ模様を印刷した塩化ビニルシートを見本とし、これからデジタル画像データを作成した以外は、上記と同様の模様付けを行い、部材を製作した。この模様は、上記（１）〜（５）の工程により得られる木目模様とほぼ同様の仕上がりとなった。この場合、部材の製造においては、見本板を作製する３日間が削減されるので、５日間で部材を製造することができた。すなわち、よりリードタイムを短縮することができた。なお、データソースとなるデジタル画像データは、人工的な幾何学模様や、自然物から取り込んだもの、印刷物などより作成してもよい。
【００３２】
以上説明したように、上記実施形態によれば、部材に対してデジタル画像データに基づいた模様の印刷を行うようにしたので、デジタル画像データさえ用意できれば、任意の部分に対してどんな模様の模様付けでも行うことができ、版の作製が不要なので、少ない費用で、かつ短時間で部材に対する模様の印刷を行うことができる。したがって、顧客の要望に速やかに対応することができる。また、製版コストがかからないので、１つの画像データを基に多種多様な部材を得ることができる。
【００３３】
また、部材の形状に応じてデジタル画像データを加工し、加工後のデジタル画像データに基づいて、模様の印刷を行うようにしたので、部材の印刷面が曲面部を有していても、印刷後の模様が間延びすることがなく、視覚的に自然な加飾の効果を得ることができる。
【００３４】
また、ＲＧＢカラージェットプリンタおよび多軸ロボットを組み合わせ、多軸ロボットにより部材の印刷面をＲＧＢカラージェットプリンタのインク射出口に対して正対させながら印刷を行うことにより、事前に作成した部材に対応するデジタル画像データを部材全体に印刷することができる。さらに、この場合には、印刷画像の連続性に優れ、曲面が複雑で深い場合にも鮮明な模様付けを行うことができ、一度の操作で全面の印刷を行うことができる。
【００３５】
また、設計者は、どこにいても、デジタル画像データをスキャナ、デジタルカメラ、あるいはインターネットからのダウンロード手段等を介してパーソナルコンピュータ等に取り込むことができる環境にあり、その加工を行う手段を使用することができれば、印刷後の最終出来上がりの製品イメージを確認することができる。また、ユーザにもすぐに提示できる。
【００３６】
また、上述した実施形態による模様の印刷方法によれば、デジタル画像を忠実に再現した模様を部材に印刷することができるので、模様と部材とが視覚的に自然な一体感を有する外観の部材を得ることができる。さらに、部材に対する模様の印刷を行った後、部材の表面に保護層となる塗装を施すことにより、保護層が保護機能を有すると共に、光沢等のテクスチャーを自在に変化させることができる。
【００３７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態による部材の印刷システムの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態における印刷の手順を示すフローチャートである。
【図３】同実施形態における部材２０の斜視図である。
【図４】同実施形態における画像データの加工を説明するための模式図である。
【図５】従来の部材の印刷方法による模様の間延びを説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・データ加工装置、２・・・データ生成装置、３・・・マスターコントローラ、４・・・ＲＧＢカラージェットプリンタ、１０，２０・・・部材、１１，１２，１３，２１，２２，２３・・・印刷面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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