(57)【要約】【課題】１軸の回転中心では塗布できない。つまり、２方向に曲率を有するワークにも、高画質の画像を形成する方法とその装置を提供すること。【解決手段】複数のノズルを有するインクジェットヘッドで被対象物の表面の曲面にパターンを印刷する方法であり、曲面に対して、インクジェットヘッドでインクを塗布する塗布線を決定する第１工程と、塗布線をさらにパターン解像度に応じて分割し座標を塗布線に設定する第２工程と、座標ごとに、ノズルの面と、座標での前記曲面の接線とが平行になるように、前記曲面または前記インクジェットヘッドを配置する配置工程と、配置工程で、ノズルと前記曲面との最短距離が、全ての座標の点で、一定距離範囲内となる前記ノズルを選定する選定工程と、選定工程の結果、選定させたノズルで塗布できる第１領域を設定する設定工程と、領域に、ノズルでインクを塗布する塗布工程と、を含む曲面への印刷方法を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを有するインクジェットヘッドで被対象物の表面の曲面にパターンを印刷する方法であり、
前記曲面に対して、塗布線を決定する第１工程と、
前記塗布線をパターン解像度に応じて分割し前記塗布線に座標を設定する第２工程と、
前記座標ごとに、前記ノズルの面と、前記座標での前記曲面の接線とが平行になるように、前記曲面または前記インクジェットヘッドを配置する配置工程と、
前記配置工程で、前記ノズルと前記曲面との最短距離が、全ての前記座標の点で、一定距離範囲内となる前記ノズルを選定する選定工程と、
前記選定工程の結果、選定させた前記ノズルで塗布できる第１領域を設定する設定工程と、
前記第１領域に、前記ノズルでインクを塗布する塗布工程と、を含む
曲面への印刷方法。
【請求項２】
前記第１領域に隣接する領域に対して、
前記第１工程と、前記第２工程と、前記配置工程と、前記選定工程とを行い、前記設定工程で第２領域を設定し、
前記第１領域と前記第２領域に、前記ノズルでインクを塗布する塗布工程と、を含む請求項１記載の曲面への印刷方法。
【請求項３】
前記第１工程と、前記第２工程と、前記配置工程と、前記選定工程と、前記設定工程と、前記塗布工程と、を繰り返して行う請求項１または２記載の曲面のへの印刷方法。
【請求項４】
複数回の前記選定工程で、
前記曲面の領域毎で、前記選定されるノズルの数が異なる請求項２または３記載の曲面への印刷方法。
【請求項５】
前記配置工程で、
前記複数のノズルは１列で配列され、前記配列の方向と、前記接線とを平行にする請求項１記載の曲面への印刷方法。
【請求項６】
前記最短距離が、０．５〜５ｍｍ以内である請求項１から５のいずれか１項に記載の曲面への印刷方法。
【請求項７】
複数のノズルを有するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドのノズル面と曲面の印刷予定位置での接線とが平行になるように、前記曲面または前記ノズル面を配置する配置機構と、
前記配置機構で、前記曲面と前記ノズル面を配置した状態で、前記複数のノズルのそれぞれと前記曲面との最短距離が一定距離範囲内となるノズルを、前記複数のノズルから選定する選定部と、
前記選定部で選定された前記ノズルで前記インクを前記曲面に塗布する制御部と、
を有する曲面への印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元形状の曲面に液滴を配置し、画像として認識させる印刷方法及び印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、柄や模様といわれるデザインや写真などの画像情報を、クリーナー、ドライヤー、カメラなど家電製品の表面へ印刷し、その製品を提供することが注目されている。
【０００３】
例えば、あるブランドのロゴやそのブランドイメージから連想されるデザインパターンなどを自社製品に追加した製品がある。また、ある販売店だけにデザインを既存品から変更した製品もある。インターネットでの購入に限定し既存品からデザインを変更した製品もある。さらに、消費者自身にデザインを考えてもらい、製品に印刷するサービスなどもある。
【０００４】
これらは製品の外観上のデザインを消費者の細かなニーズに対応させることで、商品の付加価値を高めている。
【０００５】
このような少量多品種な製品を加飾する技術として、オンデマンドやバリアブルに適した印刷方法であるインクジェット技術の利用が考えられる。
【０００６】
しかしながら、従来のインクジェットは、液滴を吐出するヘッドと印刷対象物であるワークとの距離を一定に保って、画像を紙面などに２次元に形成する方法である。３次元形状へ応用される場合、ヘッドとワークとの距離は、ワークが曲面のため、場所で距離が変化する。インクジェットは、微小の液滴を空間中で飛翔させてワークへ着弾させるため、飛行距離が長い場合は、特に、周囲の気流の影響を受けやすい。このため、ヘッドとワークの距離が変わるところで、液滴の位置が所定の位置と違うことが起こり、にじみやかすれ、さらには色ずれなどの現象が起こる。つまり、３次元の曲面上に液滴を所定の位置に精度良く配置させなければ、印刷画像が低画質となる問題がある。
【０００７】
この課題を解決するための特許文献１の方法を、図８の斜視図で説明する。楕円柱のワーク３００をその回転軸のＢ軸２２０の周りに回転させて、そのワーク３００の表面で印刷位置が等間隔になるように印刷位置を特定し、インクジェットヘッド２１０で塗布する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５４４５６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の方法では、回転軸中心の周りで回転させて印刷位置を特定するので、３次元形状といっても１軸の回転中心を持つ楕円柱や三角柱、四角柱などに限定される。家電製品においては１軸のみの回転中心を持つ製品は少ない。
【００１０】
よって、本願発明の課題は、１軸の回転中心では塗布できない。つまり、２方向に曲率を有するワークにも、高画質の画像を形成する方法とその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、複数のノズルを有するインクジェットヘッドで被対象物の表面の曲面にパターンを印刷する方法であり、曲面に対して、塗布線を決定する第１工程と、塗布線をパターン解像度に応じて分割し塗布線に設定する第２工程と、座標ごとに、ノズルの面と、座標での曲面の接線とが平行になるように、曲面またはインクジェットヘッドを配置する配置工程と、配置工程で、ノズルと曲面との最短距離が、全ての座標の点で、一定距離範囲内となるノズルを選定する選定工程と、選定工程の結果、選定させたノズルで塗布できる第１領域を設定する設定工程と、第１領域に、ノズルでインクを塗布する塗布工程と、を含む曲面への印刷方法を用いる。
【００１２】
複数のノズルを有するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドのノズル面と曲面の印刷予定位置での接線とが平行になるように、曲面またはノズル面を配置する配置機構と、配置機構で、曲面とノズル面を配置した状態で、複数のノズルのそれぞれと曲面との垂直方向最短距離が一定距離範囲内となるノズルを、複数のノズルから選定する選定部と、選定部で選定されたノズルでインクを曲面に塗布する制御部と、を有する曲面への印刷装置を用いる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、１軸のみの回転中心でない３次元の曲面を有するワークにおいても、精度よく液滴を配置することができる。このことで、曲面を有する製品、特に家電製品の外観を加飾する際に高画質な画像を印刷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１におけるワークと塗布ヘッドとの関係を表す斜視図
【図２】（ａ）〜（ｂ）実施の形態１におけるワークと塗布ヘッドとの関係を表す断面図
【図３】実施の形態１における塗布装置の斜視図
【図４】実施の形態１におけるワークと塗布線との関係を表す斜視図
【図５】（ａ）〜（ｂ）実施の形態１におけるワークと塗布ヘッドとの関係を表す断面図
【図６】（ａ）〜（ｂ）実施の形態１における領域を示す図
【図７】（ａ）実施の形態２におけるワークと塗布ヘッドとの関係を表す断面図、（ｂ）実施の形態２におけるノズル配置図
【図８】従来のインクジェットによる曲面の塗布方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する
（実施の形態１）
図１は、曲面１０上に画像を形成するシステムを示す斜視図である。曲面１０（対象物、ワーク）上にインクジェットヘッド１１を配置する。その後、複数のノズル１２を有するインクジェットヘッド１１からインクを吐出して、曲面１０にパターンを形成する。
【００１６】
実施の形態１での曲面１０は、円柱や楕円柱、三角柱、四角柱などの１軸の回転中心を持つ曲面１０でなく、２方向へ曲率を有する曲面１０である。当然、この実施の形態の方法、装置は、１軸の回転中心を持つ曲面１０へも適用できる。
【００１７】
インクジェットヘッド１１の複数のノズルの配列方向１５に対して、ほぼ直角方向１６に曲面１０を移動させて画像を形成する。曲面１０とインクジェットヘッド１１とを、相対的に移動すればよい。
【００１８】
図１では、インクジェットヘッド１１を移動させる前後を表している。実線部分から点線部分へと、インクジェットヘッド１１が、曲面１０に対して相対的に移動する。
【００１９】
ノズルの配列方向１５を含む平面１３、平面１７と、曲面１０との交線を、それぞれ交線１４、交線１８とする。
【００２０】
図２（ａ）に、平面１３のところでの断面図を示す。図２（ｂ）に平面１７での断面図を示す。
【００２１】
インクジェットヘッド１１の複数のノズル１２の中央付近のノズル１２ａから曲面１０に垂直に降ろした垂線と曲面１０との交点を交点３１とする。交点３１での曲線に対する接線３２は、インクジェットヘッド１１の下面（ノズル１２が配置された面）と平行である。ノズル１２と交線１４との最短の距離を距離３４とする。
【００２２】
一端のノズル１２ｂから、他端のノズル１２ｃまでの距離を塗布幅３５とする。そして、一端のノズル１２ｂから曲面１０上に降ろした垂線までの距離を距離３６（図２（ａ））、距離３７（図２（ｂ））とする。
【００２３】
距離３６と距離３７とを比べると距離３７の方が長く、曲面１０の曲率が場所で違うために、ノズル１２から曲面１０上に到達する距離が違う。
【００２４】
このインクジェットヘッド１１からの曲面１０上までの距離である距離３６、距離３７が、５ｍｍより大きいと、気流の影響を受け、着弾精度が悪くなることが知られている。つまり、高精度に液滴を配置するためには、塗布方向に対して塗布幅３５を、曲面１０の曲率に応じて変える必要がある。
【００２５】
＜印刷装置＞
このような曲面１０の塗布を行う印刷装置を、図３の斜視図に示す。３軸の並進移動スライダー２００（Ｘ軸２０、Ｙ軸２１、Ｚ軸２２）と、２つの回転機構２０１（回転Ａ軸２３、回転Ｂ軸２４）とにより構成されている。しかし、５軸以上の６軸ロボット（図示せず）や６軸のパラレルリンクロボット（図示せず）を用いてもよい。
【００２６】
＜塗布プロセス＞
ＣＡＤなどのデータを用いて、下記のプロセスで塗布領域を設定する。その後、塗布領域ごとに、インクジェットヘッド１１でインクを曲面１０へ塗布する。
【００２７】
（１）塗布線設定（第１工程）
具体的な手順を図４より示す。まず、曲面１０上に塗布線５０を設ける。塗布線５０は、曲面１０の一番曲率が大きな平面に近い部分に設けることがよい。一番塗布しやすい部分であり、以下の領域を設けやすい。
【００２８】
（２）座標設定工程（第２工程）
図５（ａ）、図５（ｂ）に、図４の塗布線５０での断面図を示す。この塗布線５０上に、必要な印刷解像度に応じてＣＡＤデータから等しいピッチ５１に分割した印刷座標５２を算出する。この印刷座標５２は印刷解像度のピッチが好ましい。その整数倍のピッチで算出しても良い。
【００２９】
（３）配置工程
インクジェットヘッド１１を、塗布線５０上で、図５（ａ）の状態から図５（ｂ）へ移動させる。中央のノズル１２ａから下ろした垂線が、印刷座標５２となるように、インクジェットヘッド１１を随時移動させる。距離３４は一定にして移動させる。
【００３０】
印刷座標５２と、印刷方向に対して次の印刷座標５２との線５３の傾きが、０の近傍（ノズル面と平行、水平）になるように、移動及び回転させる。図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態となる。図５（ａ）、図５（ｂ）の状態で、各々の印刷座標５２での曲面の接線と、ノズル面とは平行である。ここで印刷座標５２での曲面の接線は、塗布線５０に垂直なものである。
【００３１】
距離３４は０．５〜５ｍｍの範囲で任意の値に決めて、移動させる。この範囲は、上記に示したように、安定して塗布できる範囲である。ただし、必要に応じて、変更することができる。対象の曲面、印刷精度に合わせて、この範囲を変更できる。
【００３２】
（４）選定工程
上記配置工程で、塗布線５０上の印刷座標５２のすべてに関して、インクジェットヘッド１１を移動させる。すべての印刷座標５２において、ノズル１２と曲面１０との距離が、一定の範囲であるノズル１２のみを選定する。例として、距離は、５ｍｍ以内とできる。
【００３３】
この選定されたノズル１２で塗布できる領域を、第１領域６１とする。図４に対応する図６（ａ）に、その第１領域６１を示す。領域は、塗布線５０に平行な２つの線で挟まれた領域に設定する。
【００３４】
（４）第２領域
第１領域６１を定めた後、その隣接する場所に、塗布線５４を設定する。上記のプロセスを繰り返し、第２領域６２を設定する（図６（ｂ））。その後、さらに繰り返し、必要な塗布領域に、領域を設ける。
【００３５】
塗布線５４は、第１領域６１の端部としてもよい。各領域間に隙間ができず、領域設定できる。塗布線５４は、塗布線５０に平行である。
【００３６】
（５）塗布
上記領域ごとにインクジェットヘッド１１でインクを塗布する。
【００３７】
ここで、各領域の曲面の曲率が異なると、領域の幅が異なることとなる。選定されるノズル１２の数も異なるようになる。ノズル１２と曲面１０との間の距離３４が、一定の距離内で塗布する。このことで、精度よく塗布ができる。
【００３８】
また、各領域間には、隙間を設けず、領域に分けるのが好ましい。しかし、隙間が生じた場合、別途、その部分に、別の領域を設けて、塗布してもよい。
【００３９】
ここで、上記では、中央のノズル１２ａを基準にしたが、別のノズル１２を基準としてもよい。特に、領域を隙間なく設定するため、また、広く領域設定するには、端部のノズル１２ｂ、１２ｃを基準にしてもよい。さらに、領域設定時と、塗布時で異なるノズルを使用してもよい。
【００４０】
上記方法では、曲面の曲率が小さい場合、使用される回数が少ないノズル１２が生じる。一定時間使用されないノズル１２は、クリーニングのため、ダミー塗布させるのがよい。
【００４１】
（実施の形態２）
実施の形態１では、インクジェットヘッド１１に対して、ノズル１２が同列（一列）に並んでいるものであった。実施の形態２では、生産性を向上させるために、ノズル１２が複数列有するインクジェットヘッド７０で塗布する場合を示す。その他、記載しない事項は実施の形態１と同様である。
【００４２】
図７（ａ）は、インクジェットヘッド７０と曲面１０との関係を示す斜視図である。図７（ｂ）は、インクジェットヘッド７０のノズル面を示す。
【００４３】
中央のノズル１２ａを基準にする。また、実施の形態１でのノズルの配列として、点線で囲まれた部分とする。基準のノズル１２ａを含む一列である。
【００４４】
実施の形態１と同様に、塗布線５０を設定し、上記基準のノズル１２と、ノズルの配列を使用して、実施の形態１のプロセスを行う。
【００４５】
ここで、実施の形態１と異なる点は、基準のノズル１２、および、その配列のノズル１２以外に、別のノズル１２がある点である。結果、実施の形態１より、より多くのノズル１２で、塗布できる。結果、設定する領域がより大きくできる。より短時間で曲面１０にパターンを形成できる。また、基準のノズル１２の設定の自由度も増える。
【００４６】
ただし、この場合、実施の形態１よりも、使用される頻度が少ないノズル１２が増える。定期的なクレーニング、または、ダミー塗布が必要である。
【００４７】
図７（ｂ）では、ノズル１２の配置が碁盤目状であるが、千鳥配置でもよい。つまり、基準のノズル１２ａを含む一列以外のノズル１２は、一列のノズル間の上下方向（紙面で上下方向）にあってもよい。
【００４８】
（なお書き）
実施の形態は組み合わせることができる。なお、曲面は、１方向のみ曲がっている曲面に対しても適用できる。曲面１０とインクジェットヘッド１１は鉛直方向で説明したが、鉛直方向で無い場合でも応用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本願方法は、曲面を有するワークに対して印刷座標を生成する方法であって、直接その曲面上にパターンを高精度に描画することができるので、製品外観のデザイン形成や３次元表面の配線パターン描画などに利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  曲面、１１  インクジェットヘッド、１２  ノズル、１２ａ  ノズル、１２ｂ  ノズル、１２ｃ  ノズル、１３  平面、１４  交線、１５  配列方向、１６  直角方向、１７  平面、１８  交線、２０  Ｘ軸、２１  Ｙ軸、２３  回転Ａ軸、３１  交点、３２  接線、３４  距離、３５  塗布幅、３６  距離、３７  距離、５０  塗布線、５４  塗布線、５１  ピッチ、５２  印刷座標、５３  線、６１  第１領域、６２  第２領域、７０  インクジェットヘッド、２１０  インクジェットヘッド、２２０  Ｂ軸
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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