(57)【要約】      （修正有）【課題】立体物及び高所への印刷が可能な印刷装置および印刷方法を提供する。【解決手段】印刷装置１は、印刷部２１と、飛行機構１３、１４と、撮像部２２と、制御部３０とを有する。印刷部は、画像を印刷する。飛行機構は、印刷部を飛行させる。撮像部は、物体を撮影する。制御部は、撮像部が撮影する画像から認識される物体の形状に応じて飛行機構により印刷部を飛行させ、飛行機構により飛行する印刷部によって前記物体における印刷面に画像を印刷させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を印刷する印刷部と、
前記印刷部を飛行させる飛行機構と、
物体を撮影する撮像部と、
前記撮像部が撮影する画像から認識される前記物体の形状に応じて前記飛行機構により前記印刷部を飛行させ、前記飛行機構により飛行する前記印刷部によって前記物体における印刷面に画像を印刷させる制御部と、
を有する印刷装置。
【請求項２】
前記物体における印刷面までの距離を計測する距離センサを有し、
前記制御部は、前記認識した前記物体の形状と前記距離センサが計測する距離とに応じて、前記印刷部を前記物体の印刷面に画像を印刷できる位置に飛行させる、
請求項１に記載の印刷装置。
【請求項３】
前記物体における印刷面は、壁面、屋根、天井、又は、構造物における特定方向の面群の何れかであり、
前記制御部は、前記印刷面における形状を認識し、認識した形状に応じて前記飛行機構により前記印刷部を飛行させ、前記印刷面に対して前記印刷部により画像を印刷させる、
請求項１に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記物体は、複数の印刷可能な面を有する立体物であり、
前記制御部は、前記立体物の表面の形状を認識し、認識した形状に応じて前記飛行機構により前記印刷部を飛行させ、前記立体物の表面に対して前記印刷部により画像を印刷させる、
請求項１に記載の印刷装置。
【請求項５】
物体を撮影し、
前記撮影した画像から認識される前記物体の形状に応じて印刷部を飛行させ、
前記飛行する印刷部によって前記物体の表面に対して画像を印刷させる、
を有する印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、印刷装置および印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一定の厚みのある金属板、プラスティック板、もしくは数ミリ程度の凹凸のある媒体への印刷システムがある。しかし、従来の印刷システムは、数十ミリ以上の大きな凹凸のある印刷面や複雑な形状を有する立体物への印刷が不可能である。また、従来の印刷システムは、地上数メートルから数十メートルの高所への直接的な印刷は不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１５−５２００１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、立体物または高所への印刷が可能な印刷装置および印刷方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、印刷装置は、印刷部と、飛行機構と、撮像部と、制御部とを有する。印刷部は、画像を印刷する。飛行機構は、印刷部を飛行させる。撮像部は、物体を撮影する。制御部は、撮像部が撮影する画像から認識される物体の形状に応じて飛行機構により印刷部を飛行させ、飛行機構により飛行する印刷部によって前記物体における印刷面に画像を印刷させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態に係る印刷装置の外観構成例を示す正面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る印刷装置の外観構成例を示す側面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る印刷装置における制御系の構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施形態に係る印刷装置における第１の印刷処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態に係る印刷装置における第２の印刷処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は、実施形態に係る印刷装置における第２の印刷処理の変形例における処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態について図面を参照して詳細に説明する。  
実施形態に係る印刷装置は、印刷機構を搭載した飛行体で構成される。印刷装置は、飛行しながら印刷対象物の表面に対して画像を印刷する。例えば、印刷装置は、立体物における複数の面、あるいは高所の壁面などに画像を印刷する。また、印刷部を搭載する飛行体は、無人で自律制御又は遠隔制御によって飛行する航空機である。飛行体は、例えば、ドローンなどと称される。
【０００８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、印刷装置１の外観を概略的に示す図である。図１（ａ）は、印刷装置１の正面図であり、図１（ｂ）は、印刷装置１の側面図である。  
印刷装置１は、本体１１、４つの支持アーム１２、４つの推進ユニット１３、４つのプロペラ１４、バンパ１５、印刷部２１、カメラ（撮像部）２２、距離センサ２３、姿勢センサ２４、および、位置センサ２５を有する。支持アーム１２、推進ユニット１３およびプロペラ１４は、飛行するための推進器（飛行機構）である。すなわち、印刷装置１は、複数の推進器を有する飛行体（マルチコプター）に印刷機構を搭載したものである。図１に示す構成例において、印刷装置１は、４つの推進器を有するクワッドコプターの本体に、印刷機構、各種センサ及び制御部（コントローラ）を搭載したものである。
【０００９】
本体１１は、４つの支持アーム１２、印刷部２１、カメラ２２、距離センサ２３、姿勢センサ２４、および位置センサ２５などが取り付けられる。本体１１は、各部を制御する制御部を有する。本体１１に搭載される制御部は、印刷装置１の飛行を制御する飛行制御機能、物体への印刷を制御する印刷制御機能、および各種の演算処理機能などを有する。
【００１０】
４つの支持アーム１２は、本体１１から放射状に延在する。各支持アーム１２は、それぞれ推進ユニット１３を保持する。各推進ユニット１３は、それぞれモータを有する。各推進ユニット１３は、それぞれモータにプロペラ１４が取り付けられる。推進ユニット１３は、モータによりプロペラ１４を回転させる。プロペラ１４は、支持アーム１２の上方の水平面内に延在する。本体１１は、各支持アーム１２に取り付けられた各推進ユニット１３により回転する４つのプロペラ１４によって飛行する。また、推進ユニット１３の下側は、プロペラ１４が停止した場合に地上に着地するための着地具として機能する。
【００１１】
また、各支持アーム１２には、プロペラ１４を保護するためのバンパ１５が設けられる。バンパ１５は、プロペラ１４の回転の領域を超えて延在する。バンパ１５は、主として、側方又は前方の物体にプロペラ１４が衝突することを回避する。バンパ１５は、カメラ２３の撮影視野に入らないように形成され、かつ、各センサによる計測を妨げないように形成される。
【００１２】
印刷部２１は、印字ヘッド２１ａ、支持アーム２１ｂ、およびアーム駆動機構２１ｃを有する。印字ヘッド２１ａは、所定の方向（前方）にある面に画像を印刷するためのユニットである。印字ヘッド２１ａは、所定の方向にある面に画像を印刷できるものであれば良い。本実施形態においては、印字ヘッド２１ａがインクジェットヘッドユニットであるものとして説明する。インクジェットヘッドユニットとしての印字ヘッド２１ａは、インクタンクから供給されるインクをノズルから吐出する。印字ヘッド２１ａは、支持アーム２１ｂの先端に取り付けられる。
【００１３】
支持アーム２１ｂは、アーム駆動機構２１ｃにより回動する。アーム駆動機構２１ｃが支持アーム２１ｂの位置を駆動することにより、印字ヘッド２１ａのノズルがインクを吐出する方向に設定される。すなわち、印刷装置１の印刷位置は、本体１１自体の位置及び向きと印字ヘッド２１ａを取り付けた支持アーム２１ｂの位置とにより決定される。  
なお、印字ヘッド２１ａ、又は印字ヘッド２１ａを取り付けた支持アーム２１ｂは、本体１１に固定しても良い。印字ヘッド２１ａ又は支持アーム２１ｂを本体１１に固定する場合、印字ヘッド２１ａがインクを吐出する向きは、本体１１自体の向きにより調整される。
【００１４】
カメラ（撮像部）２２は、画像を撮影する。カメラ２２は、印刷対象物となる物体の面の画像を撮影する。カメラ２２は、設定されたフレームレートで画像を連続的に撮影する。カメラ２２の撮影向きは、本体１１に対して固定であっても良いし、可動であっても良い。
【００１５】
距離センサ２３は、物体までの距離を測定するセンサである。距離センサ２３は、印刷面となる物体の面までの距離を測定する。距離センサ２３は、本体１１に取り付けても良いし、支持アーム２１ｂに取り付けても良い。本体１１の制御部は、距離センサ２３が計測する距離に基づいて、印字ヘッド２１ａと印字ヘッド２１ａのインク吐出方向の前方にある印刷面（物体の面）との距離を検出する。
【００１６】
姿勢センサ２４は、本体１１の姿勢を検知するセンサである。例えば、姿勢センサ２４は、水平面に対する傾きを検知するセンサである。姿勢センサ２４は、本体１１内に設けられる。姿勢センサ２４は、支持アーム２１ｂに取り付けても良い。本体１１の制御部は、姿勢センサ２４が検知する姿勢に基づいて本体１１の向きを検出する。
【００１７】
位置センサ２５は、本体１１の位置を検知する。例えば、位置センサ２５は、３次元における本体１１の位置を検知する。位置センサ２５は、ＧＰＳなどにより位置を検知するものであっても良いし、所定の目標物に対する相対的な位置関係から位置を検知するものであっても良い。位置センサ２５は、本体１１内に設けられる。また、位置センサ２５は、印字ヘッド２１ａの近傍に設置し、印字ヘッド２１ａの位置を検知するようにしても良い。本体１１の制御部は、位置センサ２５が検知する位置に基づいて飛行位置及び印刷位置を検出する。
【００１８】
次に、印刷装置１における制御系の構成例について説明する。  
図２は、印刷装置１における制御系の構成例を示すブロック図である。  
図２に示すように、印刷装置１は、推進ユニット１３、印刷部２１、カメラ２２、距離センサ２３、姿勢センサ２４、及び位置センサ２５に接続される制御部３０を有する。制御部３０は、プロセッサ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、インターフェース（Ｉ／Ｆ）３４、データメモリ３５、飛行制御部３６、アーム制御部３７、印刷制御部３８、カメラ制御部３９、距離センサ制御部４０、姿勢センサ制御部４１、及び位置センサ制御部４２を有する。
【００１９】
プロセッサ３１は、例えば、ＣＰＵである。プロセッサ３１は、プログラムに従って演算処理を実行する回路を含む。プロセッサ３１は、ＲＯＭ３２あるいはデータメモリ３５が記憶するプログラムを実行することにより種々の処理機能を実現する。ＲＡＭ３３は、ワーキングメモリである。ＲＡＭ３３は、例えば、揮発性のメモリである。ＲＡＭ３３は、実行するプログラムを読み込んだり、バッファメモリとして機能したりする。ＲＯＭ３２は、プログラムメモリである。ＲＯＭ３２は、例えば、書換え不可の不揮発性メモリである。
【００２０】
例えば、プロセッサ３１は、カメラ２２が撮影する画像と距離センサ２３が計測する距離とに基づいて、物体（印刷面）の形状を認識する形状認識機能を有する。また、プロセッサ３１は、印刷する画像と印刷面の形状とに基づいて３次元の印刷位置を決定する機能を有する。また、プロセッサ３１は、３次元の印刷位置に応じた本体１１の位置及び向きと支持アーム２１ｂの位置とを決定する機能を有する。
【００２１】
Ｉ／Ｆ３４は、データを入出力するためのインターフェースである。Ｉ／Ｆ３４は、外部装置とデータの送受信を行えるものであれば良い。Ｉ／Ｆ３４は、通信回線を介して外部装置と接続するものであっても良いし、無線通信部であっても良い。データメモリ３５は、各種のデータを記憶する。データメモリ３５は、例えば、書換え可能な不揮発性のメモリである。データメモリ３５は、プログラム、制御データ、および、設定情報を記憶する。例えば、データメモリ３５は、Ｉ／Ｆ３４を介して入力する画像情報等を含む印刷データを記憶する。また、データメモリ３５は、飛行制御及び印刷制御に係る制御データを記憶する。
【００２２】
飛行制御部３６は、飛行を制御する。飛行制御部３６は、各推進ユニット１３による各プロペラ１４の駆動を制御する。飛行制御部３６は、プロセッサ３１がプログラムを実行することにより実現しても良いし、専用のハードウエアで実現しても良い。飛行制御部３６は、本体１１がプロセッサ３１により指定される位置になるように各推進ユニット１３を制御する。また、飛行制御部３６は、姿勢センサ２４により検出する本体１１の姿勢に基づいて、本体１１を所望の姿勢になるように各推進ユニット１３を制御する。
【００２３】
アーム制御部３７は、アーム２１ｂの位置を制御する。アーム制御部３７は、アーム駆動機構２１ｃにより支持アーム２１ｂの駆動を制御する。アーム制御部３７は、支持アーム２１ｂがプロセッサ３１により指定される位置になるようにアーム駆動機構２１ｃを制御する。
【００２４】
印刷制御部３８は、印刷を制御する。印刷制御部３８は、印刷部２１の印字ヘッド２１ａがインクを吐出するタイミングを制御する。印刷制御部３８は、プロセッサ３１がプログラムを実行することにより実現しても良いし、専用のハードウエアで実現しても良い。例えば、印刷制御部３８は、プロセッサ３１が指定する印刷開始位置から印刷画像に応じてインクを吐出するように印字ヘッド２１ａを制御することにより、印刷面に画像を印刷する。
【００２５】
カメラ制御部３９は、カメラ２２を制御する。カメラ制御部３９は、カメラ２２に対して画像の撮影を指示し、カメラ２２が撮影した画像を取得する。撮影制御部３９は、プロセッサ３１により指定される撮影タイミングでカメラ２２により画像を撮影する。また、撮影制御部３９は、カメラ２２から撮影した画像を取得し、プロセッサ３１へ供給する。
【００２６】
距離センサ制御部４０は、距離センサ２３を制御する。距離センサ制御部４０は、距離センサ２３により物体までの距離を計測し、計測した距離を示す情報を取得する。距離センサ制御部４０は、プロセッサ３１により指定される撮影タイミングで距離センサ２３により物体までの距離を計測する。距離センサ制御部４０は、距離センサ２３が計測した距離を示す情報を取得する。
【００２７】
姿勢センサ制御部４１は、姿勢センサ２４を制御する。姿勢センサ制御部４１は、姿勢センサ２４により本体１１の姿勢を検知する。姿勢センサ制御部４１は、本体１１の水平面に対する傾きを示す情報を姿勢センサ２４から取得する。姿勢センサ制御部４１は、プロセッサ３１により指定される撮影タイミングで姿勢センサ２４が検知する本体１１の傾きを示す情報を取得する。姿勢センサ制御部４１は、姿勢センサ２４が計測した本体１１の傾きを示す情報により本体１１の姿勢を検出する。
【００２８】
位置センサ制御部４２は、位置センサ２５を制御する。位置センサ制御部４２は、位置センサ２５により本体１１の位置を検知する。位置センサ制御部４２は、本体１１の３次元空間における位置を示す情報を位置センサ２５から取得する。位置センサ制御部４２は、プロセッサ３１により指定されるタイミングで位置センサ２５が検知する本体１１の位置を示す情報を取得する。位置センサ制御部４２は、位置センサ２５が検知した本体１１の位置を示す情報をプロセッサ３１へ供給する。
【００２９】
次に、印刷装置１における印刷処理について説明する。  
上記のように構成される印刷装置１は、飛行しながらインクを吐出することにより、３次元の様々な物体における印刷面に対して画像を印刷できる。例えば、印刷装置１は、高所の壁面、屋根、天井、あるいは、構造物（物体）における特定方向の面（例えば、階段の側面）群に、画像を印刷する機能（第１の印刷処理）を実現できる。また、印刷装置１は、立体物の複数の面に対して画像を印刷する機能（第２の印刷処理）を実現できる。
【００３０】
まず、印刷装置１が壁面、屋根又は天井などの印刷面に画像を印刷する処理（第１の印刷処理）について説明する。  
図４は、印刷装置１が壁面に画像を印刷する処理の流れを説明するためのフローチャートである。  
印刷装置１のプロセッサ３１は、壁面に印刷する印刷データをＩ／Ｆ３４を介して取得する（ＡＣＴ１０）。印刷データは、ＰＣ或いはスマートフォンなどの情報端末などの外部装置からＩ／Ｆ３４を介して入力される。印刷データは、印刷する画像（印刷画像）、印刷位置を示す情報、及び印刷設定情報などを含む情報である。印刷位置を示す情報は、壁面における印刷開始位置を示す情報であっても良いし、壁面における印刷領域を示す情報であっても良い。印刷設定情報は、印刷画像の印刷倍率などを含む情報である。Ｉ／Ｆ３４により印刷データを取得すると、プロセッサ３１は、取得した印刷データをデータメモリ３５に記憶する（ＡＣＴ１１）。
【００３１】
印刷データを取得した後、プロセッサ３１は、印刷開始指示を受け付ける（ＡＣＴ１２）。印刷開始指示を受けると、プロセッサ３１は、記憶した印刷データに含まれる印刷位置に基づく飛行領域（飛行経路）を飛行制御部３６に設定する（ＡＣＴ１３）。プロセッサ３１は、少なくとも印刷対象領域となる物体の印刷面（例えば、壁面）がカメラ２２で撮影できる飛行経路を決定する。飛行経路を設定すると、プロセッサ３１は、飛行制御部３６の飛行制御により設定した飛行経路の飛行を開始する（ＡＣＴ１４）。
【００３２】
飛行を開始すると、プロセッサ３１は、カメラ制御部３９を介してカメラ２２による撮影を開始する（ＡＣＴ１５）。また、プロセッサ３１は、各センサ制御部４０、４１、４２を介して距離センサ２３、姿勢センサ２４および位置センサ２５による計測を開始する（ＡＣＴ１６）。飛行経路を飛行中において、プロセッサ３１は、カメラ２２の撮影画像および各センサの計測値をＲＡＭ３３などに記録する。  
印刷対象領域の撮影及び計測が終了すると（ＡＣＴ１７、ＹＥＳ）、プロセッサ３１は、印刷対象領域の形状を認識する形状認識処理を行う（ＡＣＴ１８）。すなわち、プロセッサ３１は、カメラ２２が撮影した画像と各センサ２３、２４、２５が計測した計測値とにより、印刷対象領域（物体の印刷面）の形状（凹凸など）を認識する。
【００３３】
なお、形状認識処理は、カメラ２２が撮影する画像だけで行っても良い。カメラ２２が撮影する画像だけで形状を認識する場合、ＡＣＴ１６の各センサ２３、２４、２５による計測制御は、省略しても良い。  
また、形状認識処理は、印刷装置が通信可能な外部装置に実行させても良い。この場合、印刷装置１のプロセッサ３１は、Ｉ／Ｆ３４（例えば、無線通信部で構成する）を介して通信する外部装置に形状認識処理を依頼する形態とする。すなわち、プロセッサ３１は、カメラ２２が撮影した画像と各センサ２３、２４、２５が計測した計測値とを外部装置へ転送し、外部装置から転送したデータに基づく形状認識結果を取得する形態とすればよい。これにより、処理負荷が大きい高度な形状認識処理を外部装置に分散して実施させることができ、印刷装置１自体での処理を軽減できる。
【００３４】
印刷対象領域の形状を認識すると、プロセッサ３１は、認識結果として得られた印刷対象領域の形状を示すデータ（形状データ）をデータメモリ３５に記憶する（ＡＣＴ１９）。データメモリ３５に形状データを記憶した後、プロセッサ３１は、印刷データと形状データとにより印刷制御データを生成する（ＡＣＴ２０）。印刷制御データは、飛行制御用の情報と印刷制御用の情報とを含む。飛行制御用の情報は、印刷部２１が印刷対象領域に印刷画像を印刷できるような飛行経路を示す情報を含む。また、印刷制御用の情報は、飛行経路における各位置で印刷部２１が印刷すべき情報を示す情報などを含む。
【００３５】
なお、印刷制御データの生成は、印刷装置が通信可能な外部装置に実行させても良い。この場合、印刷装置１のプロセッサ３１は、Ｉ／Ｆ３４を介して外部装置に印刷制御データの生成を依頼し、外部装置から印刷制御データを取得する形態とすればよい。
【００３６】
印刷制御データを生成すると、プロセッサ３１は、生成した印刷制御データを飛行制御部及び印刷制御部３８に設定し、印刷を開始する（ＡＣＴ２１）。例えば、プロセッサ３１は、印刷制御データに含まれる飛行制御用の情報を飛行制御部３６に設定する。プロセッサ３１は、印刷制御用の情報を印刷制御部３８に設定する。印刷制御データを設定すると、プロセッサ３１は、印刷制御データを設定した飛行制御部３６及び印刷制御部３８に対して印刷開始を指示する。
【００３７】
印刷開始が指示されると、プロセッサ３１は、印刷が終了するまで、飛行制御部３６による飛行制御と印刷制御部３８による印刷制御とを実行する（ＡＣＴ２２）。すなわち、飛行制御部３６は、設定された飛行経路に沿って飛行しつつ、印刷部２１が立体物の表面の印刷領域に対して印刷可能な位置となるように飛行姿勢を制御する。例えば、飛行制御部３６は、距離センサ２３が計測する物体までの距離に基づいて印刷ヘッド２１ａが印刷面（壁面）に対して印刷可能な位置となるように飛行を制御する。また、飛行制御部３６は、姿勢センサ２４が計測する本体１１の向きに基づいて印刷ヘッド２１ａの向きが印刷面（壁面）に対して印刷可能な向きとなるように飛行を制御する。また、飛行制御部３６は、位置センサ２５が計測する位置が飛行経路に沿うように飛行経路を制御する。
【００３８】
また、アーム制御部３７は、印字ヘッド２１ａがプロセッサ３１により指定される位置になるようにアーム駆動機構２１ｃを制御する。また、印刷制御部３８は、壁面に対して印刷可能な状態で飛行する印刷部２１が指定された印刷位置に印刷画像を印刷するように印字ヘッド２１ａを制御する。この結果、壁面には、印刷データで指定された印刷画像が指定された印刷位置に印刷される。  
印刷制御データに基づく印刷制御が終了すると、プロセッサ３１は、印刷データに対する印刷処理を終了する（ＡＣＴ２３、ＹＥＳ）。印刷処理が終了すると、プロセッサ３１は、所定の着陸位置（例えば、離陸した位置）へ飛行した後に着地させる（ＡＣＴ２４）。
【００３９】
以上の第１の印刷処理によれば、印刷装置は、印刷データを取得した後、自律飛行する本体に設けたカメラが撮影する画像により印刷対象領域（壁面）の形状を認識する。印刷装置は、形状認識の結果として得られる印刷対象領域の形状に応じて印刷対象領域に印刷データで指定された印刷画像を印刷するための印刷制御データを生成する。印刷装置は、生成した印刷制御データに基づいて飛行及び印刷を制御する。
【００４０】
これにより、実施形態に係る印刷装置は、高所の壁面、屋根あるいは天井などの印刷対象領域に対して容易に画像が印刷できる。また、実施形態に係る印刷装置は、印刷装置自体が飛行しながら印刷を行うため、大きな印刷領域（壁面、屋根、天井など）に対しても小型の印刷装置で印刷ができる。
【００４１】
次に、第１の印刷処理の変形例について説明する。  
印刷装置１は、上述した第１の印刷処理の変更例として、階段の側面等の構造物（物体）における特定方向の面群に、画像を印刷する制御を実現できる。例えば、印刷装置１が、階段を正面から見た場合の側面に画像を印刷する処理を想定する。すなわち、印刷装置１のプロセッサ３１は、階段を正面から見た場合の複数の側面からなる面全体を印刷対象領域として第１の印刷処理を実行する。
【００４２】
この場合、ＡＣＴ１５でカメラ２２が階段の各側面を撮影し、ＡＣＴ１６では各センサ２３、２４，２５が階段の各側面に対して計測を行う。さらに、ＡＣＴ１８及び１９では、プロセッサ３１は、階段の複数の側面からなる面全体に対して形状認識を行い、認識結果としての形状データを記憶する。このような形状データによれば、プロセッサ３１は、ＡＣＴ２０〜２３の印刷処理によって階段の複数の側面からなる面全体を印刷対象領域とした印刷ができる。
【００４３】
上述した変形例によれば、印刷装置１は、階段の複数の側面を印刷面として、１つの印刷画像を印刷することができる。この結果、印刷装置は、階段を正面から観察した場合に、複数の側面に印刷された画像が１つの印刷画像として視認できる効果のある印刷処理を容易に行える。
【００４４】
次に、印刷装置１が立体物の表面に画像を印刷する処理（第２の印刷処理）について説明する。  
図５は、印刷装置１が立体物の表面に画像を印刷する処理の流れを説明するためのフローチャートである。  
印刷装置１のプロセッサ３１は、複数の面を有する立体物の表面に対する印刷内容を示す印刷データをＩ／Ｆ３４を介して外部装置から取得する（ＡＣＴ３０）。Ｉ／Ｆ３４により印刷データを取得すると、プロセッサ３１は、取得した印刷データをデータメモリ３５に記憶する（ＡＣＴ３１）。
【００４５】
印刷データは、ＰＣ或いはスマートフォンなどの情報端末などの外部装置からＩ／Ｆ３４を介して入力される。外部装置では、立体物に対する印刷設定を行うためのアプリケーションにより、立体物の表面に印刷する印刷画像、印刷位置、及び印刷設定などがユーザに指示される。外部装置は、ユーザが指示する、印刷画像、印刷位置、及び印刷設定を示す情報を含む印刷データを生成する。印刷位置を示す情報は、立体物の表面のどこに印刷画像を印刷するかを示す情報である。印刷位置を示す情報は、例えば、印刷領域を示す情報又は印刷開始位置を示す情報である。ここで、立体物の表面における印刷位置は、当該立体物の設計データなどに基づいて指定しても良いし、位置座標などにより指定しても良い。
【００４６】
印刷データを取得した後、プロセッサ３１は、印刷開始指示を受け付ける（ＡＣＴ３２）。印刷開始指示を受けると、プロセッサ３１は、印刷対象物となる立体物の表面をカメラ２２が撮影できる飛行経路を飛行制御部３６に設定する（ＡＣＴ３３）。なお、飛行経路は、Ｉ／Ｆ３４を介して外部装置から取得するようにしても良い。
【００４７】
飛行経路を設定すると、プロセッサ３１は、飛行制御部３６の飛行制御により設定した飛行経路の飛行を開始する（ＡＣＴ３４）。飛行を開始すると、プロセッサ３１は、カメラ制御部３９を介してカメラ２２による立体物の表面の撮影を開始する（ＡＣＴ３５）。また、プロセッサ３１は、立体物の表面の撮影と共に、各センサ制御部４０、４１、４２を介して距離センサ２３、姿勢センサ２４および位置センサ２５による計測を開始する（ＡＣＴ３６）。飛行経路を飛行中において、プロセッサ３１は、カメラ２２の撮影画像および各センサ２３、２４、２５の計測値をＲＡＭ３３などに記録する。
【００４８】
立体物の表面の撮影及び計測が終了すると（ＡＣＴ３７、ＹＥＳ）、プロセッサ３１は、立体物の表面の形状を認識する形状認識処理を行う（ＡＣＴ３８）。プロセッサ３１は、ＲＡＭ３３に蓄積したカメラ２２が撮影した画像と各センサ２３、２４、２５が計測した計測値とにより、立体物の表面の形状を認識する。
【００４９】
なお、形状認識処理は、カメラ２２が撮影する画像だけで行っても良い。カメラ２２が撮影する画像だけで形状を認識する場合、ＡＣＴ３６の各センサ２３、２４、２５による計測制御は、省略しても良い。  
また、形状認識処理は、印刷装置１が通信可能な外部装置に実行させても良い。この場合、処理負荷が大きい高度な形状認識処理を外部装置に分散して実施させることができ、印刷装置１自体での処理を軽減できる。
【００５０】
立体物の形状を認識すると、プロセッサ３１は、認識結果として得られた立体物の表面の形状を示すデータ（形状データ）をデータメモリ３５に記憶する（ＡＣＴ３９）。データメモリ３５に形状データを記憶した後、プロセッサ３１は、立体物の形状データと印刷データとにより印刷制御データを生成する（ＡＣＴ４０）。すなわち、プロセッサ３１は、印刷データで指定された印刷画像を、形状データが示す形状の立体物の表面に印刷するための印刷制御データを生成する。印刷制御データは、飛行制御用の情報と印刷制御用の情報とを含む。例えば、飛行制御用の情報は、印刷部２１が印刷対象の立体物の表面に印刷画像を印刷できるような飛行経路を示す情報を含む。また、印刷制御用の情報は、飛行経路を飛行中において印刷部２１が立体物に対して画像を印刷するタイミングなどを示す情報を含む。
【００５１】
なお、印刷制御データの生成は、印刷装置が通信可能な外部装置に実行させても良い。この場合、印刷装置１のプロセッサ３１は、Ｉ／Ｆ３４を介して外部装置に印刷制御データの生成を依頼し、外部装置から印刷制御データを取得する形態とすればよい。
【００５２】
印刷制御データを生成すると、プロセッサ３１は、生成した印刷制御データを飛行制御部３６及び印刷制御部３８に設定し、印刷を開始する（ＡＣＴ４１）。プロセッサ３１は、印刷制御データに含まれる飛行制御用の情報を飛行制御部３６に設定する。プロセッサ３１は、印刷制御用の情報を印刷制御部３８に設定する。印刷制御データを設定すると、プロセッサ３１は、印刷制御データを設定した飛行制御部３６及び印刷制御部３８に対して印刷開始を指示する。
【００５３】
印刷開始が指示されると、プロセッサ３１は、印刷が終了するまで、飛行制御部３６による飛行制御とともに印刷制御部３８による印刷制御とを実行する（ＡＣＴ４２）。すなわち、飛行制御部３６は、設定された飛行経路に沿って飛行しつつ、印刷部２１が立体物の表面の印刷領域に対して印刷可能な位置となるように飛行姿勢を制御する。例えば、飛行制御部３６は、距離センサ２３が計測する物体までの距離に基づいて印刷ヘッド２１ａが立体物の表面に対して印刷可能な位置となるように飛行を制御する。また、飛行制御部３６は、姿勢センサ２４が計測する本体１１の向きに基づいて印刷ヘッド２１ａの向きが立体物の表面に対して印刷可能な向きとなるように飛行を制御する。また、飛行制御部３６は、位置センサ２５が計測する本体１１の位置が飛行経路に沿うように飛行経路を制御する。
【００５４】
また、アーム制御部３７は、印字ヘッド２１ａがプロセッサ３１により指定される位置になるようにアーム駆動機構２１ｃを制御する。また、印刷制御部３８は、立体物の表面に対して印刷可能な状態で飛行する印刷部２１が指定された印刷位置に印刷画像を印刷するように印字ヘッド２１ａを制御する。この結果、立体物の表面には、印刷データで指定された印刷画像が指定された印刷位置に印刷される。  
印刷制御データに基づく印刷制御が終了すると、プロセッサ３１は、印刷データに対する印刷処理を終了する（ＡＣＴ４３、ＹＥＳ）。印刷処理が終了すると、プロセッサ３１は、所定の着陸位置（例えば、離陸した位置）に着地させる（ＡＣＴ４４）。
【００５５】
以上の第２の印刷処理によれば、印刷装置は、印刷データを取得した後、自律飛行する本体に設けたカメラが撮影する画像により印刷対象とする立体物の形状を認識する。印刷装置は、認識した立体物の表面の形状に応じて、印刷データが指定する印刷画像を立体物の表面の印刷位置に印刷するための印刷制御データを生成する。印刷装置は、生成した印刷制御データに基づいて立体物の周囲を飛行しつつ立体物の表面に画像を印刷する。これにより、印刷装置によれば、複雑な形状の立体物の表面に対しても容易に画像が印刷できる。また、印刷装置自体が飛行しながら印刷を実行するため、大きな立体物に対しても小さな印刷装置での印刷が可能となる。
【００５６】
次に、第２の印刷処理の変形例について説明する。  
印刷装置１は、第２の印刷処理の変形例として、立体物の形状の認識結果に基づく印刷位置及び印刷画像を示す印刷データを外部装置から受け付けるようにしても良い。このような変形例によれば、外部装置してのスマートフォン或いはＰＣで、実際の立体物の形状に対してどこに何を印刷するかをユーザが具体的に指定できる。
【００５７】
図６は、印刷装置１が第２の印刷処理の変形例としての処理の流れを説明するためのフローチャートである。  
ここでは、外部装置が印刷装置１と通信する機能を有するものとする。外部装置は、プロセッサ、メモリ及びインターフェースなどを有するスマートフォン或いはＰＣなどの情報処理装置である。外部装置は、プロセッサがプログラムを実行することにより種々の処理機能を実現する。外部装置は、処理機能として、印刷装置１に対して立体物の形状認識を指示する機能と立体物に対する印刷データを供給する機能とを有するものとする。
【００５８】
まず、印刷装置１のプロセッサ３１は、形状認識（印刷）の対象となる立体物の撮影指示を受け付ける（ＡＣＴ５１）。立体物の撮影指示を受けると、プロセッサ３１は、形状認識の対象となる立体物の表面全体をカメラ２２が撮影できる飛行経路を設定する（ＡＣＴ５２）。なお、飛行経路は、Ｉ／Ｆ３４を介して外部装置から取得するようにしても良い。
【００５９】
飛行経路を設定すると、プロセッサ３１は、飛行制御部３６の飛行制御により設定した飛行経路の飛行を開始する（ＡＣＴ５３）。飛行を開始すると、プロセッサ３１は、カメラ制御部３９を介してカメラ２２による立体物の表面の撮影を開始する（ＡＣＴ５４）。また、プロセッサ３１は、各センサ制御部４０、４１、４２を介して距離センサ２３、姿勢センサ２４および位置センサ２５による計測を開始する（ＡＣＴ５５）。飛行経路を飛行中において、プロセッサ３１は、カメラ２２の撮影画像および各センサの計測値をＲＡＭ３３などに記録する。
【００６０】
立体物の表面の撮影及び計測が終了すると（ＡＣＴ５６、ＹＥＳ）、プロセッサ３１は、立体物の表面の形状を認識する形状認識処理を行う（ＡＣＴ５７）。プロセッサ３１は、カメラ２２が撮影した画像と各センサ２３、２４、２５が計測した計測値とにより、立体物の表面の形状を認識する。  
なお、形状認識処理は、カメラ２２が撮影する画像だけで行っても良い。カメラ２２が撮影する画像だけで形状を認識する場合、ＡＣＴ３６の各センサ２３、２４、２５による計測制御は、省略しても良い。また、形状認識処理は、外部装置が実行するようにしても良い。外部装置が形状認識処理を実行する場合、印刷装置１は、カメラ２２の撮影画像及び各センサの計測値を外部装置へ転送する。
【００６１】
立体物の形状を認識すると、プロセッサ３１は、形状認識の結果として得られた立体物の形状データをデータメモリ３５に記憶する（ＡＣＴ５８）。また、プロセッサ３１は、形状認識の結果を外部装置へ送信する（ＡＣＴ５９）。プロセッサ３１は、形状認識の結果を送信した後、外部装置からの当該立体物に対する印刷データを受け付ける。
【００６２】
外部装置は、印刷装置１から立体物に対する形状認識の結果としての形状データを取得する。外部装置は、取得した立体物の形状データに基づいて当該立体物のどこに何を印刷するか（印刷画像及び印刷位置）の指定を受け付ける。印刷画像及び印刷位置が指定されると、外部装置は、立体物の表面に対する印刷画像と印刷位置とを示す印刷データを生成し、生成した印刷データを印刷装置１へ送信する。
【００６３】
印刷装置１は、外部装置からの印刷データを受信する（ＡＣＴ６０）。外部装置から印刷データを受信すると、プロセッサ３１は、受信した印刷データで指定された印刷画像を形状データが示す形状の立体物の表面に印刷するための印刷制御データを生成する（ＡＣＴ６１）。なお、印刷制御データの生成についても、外部装置が実施しても良い。
【００６４】
印刷制御データを生成すると、プロセッサ３１は、生成した印刷制御データを飛行制御部３６及び印刷制御部３８に設定し、印刷を開始する（ＡＣＴ６２）。印刷開始が指示されると、プロセッサ３１は、印刷が終了するまで、飛行制御部３６による飛行制御とともに印刷制御部３８による印刷制御とを実行する（ＡＣＴ６３）。すなわち、飛行制御部３６は、設定された飛行経路に沿って飛行しつつ、印刷部２１が立体物の表面の印刷領域に対して印刷可能な位置となるように飛行姿勢を制御する。
【００６５】
また、アーム制御部３７は、印字ヘッド２１ａがプロセッサ３１により指定される位置になるようにアーム駆動機構２１ｃを制御する。また、印刷制御部３８は、立体物の表面に対して印刷可能な状態で飛行する印刷部２１が指定された印刷位置に印刷画像を印刷するように印字ヘッド２１ａを制御する。  
印刷制御データに基づく印刷制御が終了すると、プロセッサ３１は、印刷データに対する印刷処理を終了する（ＡＣＴ６４、ＹＥＳ）。印刷処理が終了すると、プロセッサ３１は、所定の着陸位置（例えば、離陸した位置）に着地させる（ＡＣＴ６５）。
【００６６】
第２の印刷処理の変形例では、印刷装置は、外部装置からの指示に応じて、自律飛行する本体に設けたカメラが撮影する画像により印刷対象とする立体物の形状を認識する。印刷装置は、形状認識処理により認識した立体物の形状を示す形状データを外部装置へ提供する。さらに、印刷装置は、立体物の形状データに対応する印刷データを外部装置から取得し、取得した印刷データに応じて立体物の表面への印刷を行う。このような変形例によれば、印刷対象となる立体物の表面の形状を実測によって認識でき、その実際に立体物の形状を計測した結果に対してユーザが印刷画像及び印刷位置を指定できる。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１…印刷装置、１３…推進ユニット（飛行機構）、１４…プロペラ（飛行機構）、２１…印刷部、２１ａ…印字ヘッド、２２…カメラ（撮像部）、２３…距離センサ、３０…制御部（コントローラ）、３１…プロセッサ、３５…データメモリ。
【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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