JP2019064176A - 印刷方法及び印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】曲率の変化が一様でないワークに高画質の画像を形成すること。【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非対称物の表面の曲面にパターンを印刷する方法であり、曲面の塗布領域に対してインクジェットでインクを塗布する塗布線を決定する第１工程と、塗布線を塗布幅に分割する第２工程と前記塗布幅内に印刷座標を設定する第３工程と、ノズル面と前記曲面と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、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、そのノズルで塗布できる領域に、インクを塗布する工程と、を含む曲面への印刷方法。【選択図】図１

Description

本発明は、３次元形状の曲面に液滴を配置することにより画像を印刷する印刷方法及び印刷装置に関する。

近年、柄や模様といわれるデザインや写真などの画像をクリーナー、ドライヤー、カメラなど家電製品の表面へ加飾し、その製品を提供することが注目されている。

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などを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、既存品にデザインを追加・変更をした製品もある。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。

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。

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。

しかしながら、従来のインクジェット技術は、液滴を吐出するインクジェット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。この方法を３次元形状へ応用する場合、ワークが曲面であるため、インクジェットヘッドとワークとの距離は、場所によって変わる。インクジェット技術は、ノズル内の液滴をピエゾ振動や気泡などにより吐出させ、その吐出した微小の液滴を空間中で飛翔させワークへ着弾させるプロセスであるため、インクジェットヘッドとワークとの距離が長い場合は、特に周囲の気流の影響を受けやすい。このため、インクジェットヘッドとワークとの距離が変わるところで、液滴が配置されるべき位置にずれが発生し、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。

この課題を解決するための特許文献１の方法を、図１５の斜視図で説明する。この方法では、楕円柱のワーク３００をその回転軸であるＢ軸を中心として回転させて、ワーク３００の表面において印刷位置が等間隔になるように印刷位置を特定し、その印刷位置に対してインクジェットヘッド２１０により液滴を塗布する。

特許第５４４５６７４号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、１つの回転軸のみを中心にワークを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軸のみの回転中心を持つ曲面を備えた３次元形状（例えば、楕円柱、三角柱、または四角柱など）に限定される。家電製品においては、このような１軸のみの回転中心を持つ曲面を備えた３次元形状の製品は少ないので、特許文献１の方法は、汎用性に欠ける。

また、特許文献１の方法では、ワーク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するものであるので、ワーク表面の曲率の変化が一様でない場合に対応できない。曲率の変化が一様ではないワークに対して、特許文献１の方法により印刷位置を変化させずに印刷を行うと、曲率が大きい箇所と曲率が小さい箇所において、画像が伸びたり縮んだりすることによるムラが発生し、人が見た際に違和感を生じ、低画質な画像であると認識されてしまう。

本発明の目的は、曲率の変化が一様でないワークに対して高画質の画像を形成できる印刷方法及び印刷装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る印刷方法は、インクジェットヘッドのノズルから吐出されたインクの液滴によりワークに所定の画像を印刷する印刷方法であって、曲率の変化が一様でない前記ワークの曲面に対し、前記インクの液滴が配置される印刷座標を、印刷解像度に応じて設定する印刷座標設定工程と、前記曲面の曲率に応じて前記ノズルを傾けることにより、前記印刷座標を再設定する印刷座標再設定工程と、前記曲面との最短距離が一定範囲内である前記ノズルを用いて、前記印刷座標に前記インクの液滴を配置することにより、前記曲面に前記画像を形成する塗布工程と、を含む。

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る印刷装置は、インクジェットヘッドのノズルから吐出されたインクの液滴によりワークに所定の画像を印刷する印刷装置であって、前記ノズルを傾けることが可能な機構と、前記インクジェットヘッド及び前記機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、曲率の変化が一様でない前記ワークの曲面に対し、前記インクの液滴が配置される印刷座標を、印刷解像度に応じて設定し、前記曲面の曲率に応じて前記ノズルを傾けることにより、前記印刷座標を再設定し、前記曲面との最短距離が一定範囲内である前記ノズルを用いて、前記印刷座標に前記インクの液滴を配置することにより、前記曲面に前記画像を形成する。

本発明によれば、曲率の変化が一様でないワークに対して高画質の画像を形成できる。

実施の形態におけるワークとインクジェットヘッドとの関係を示す斜視図 実施の形態におけるワークとインクジェットヘッドとの関係を示す断面図 実施の形態における塗布領域の拡大図 実施の形態における印刷装置の斜視図 曲面上の全体に塗布する画像の位置と大きさを示し、その画像に塗布線を設定する例を曲面の上面から見て説明する図 曲面上の一部に塗布する画像の位置と大きさを示し、その画像に塗布線を設定する例を曲面の上面から見て説明する図 図５Ａに示した曲面上の全体に画像を印刷する場合を示した斜視図 塗布線に沿って設定する塗布幅線の位置と長さを、曲面の上面から見て説明する図 塗布線と複数本の塗布幅線との関係を示す曲面の断面図 塗布幅線の間隔と曲面の曲率との関係を示すグラフ 複数の塗布幅線の間に複数の印刷座標を設定する例を曲面の上面から見て説明する図 複数の塗布幅線の間に複数の印刷座標を設定する例を曲面の上面から見て説明する図 塗布幅線にインクジェットヘッドを移動させて配置する例を曲面の上面から見て説明する図 図９Ａに示した塗布幅線に沿った断面図 ２つの塗布幅線により囲まれた領域を塗布する様子を示す上面図 図１０Ａとは別の２つの塗布幅線により囲まれた領域を塗布する様子を示す上面図 曲面の曲率が変化している２つの塗布幅線に囲まれた領域へインクジェットヘッドを移動した様子を示す上面図 曲面側からインクジェットヘッドのノズルを見た上面図 曲面側からインクジェットヘッドのノズルを見た上面図 傾けていない状態の各ノズルのインク吐出により形成された画像と、各ノズルとを示す上面図 傾けた状態の各ノズルのインク吐出により形成された画像と、各ノズルとの関係を示す上面図 傾けた状態の各ノズルのインク吐出により形成された画像と、各ノズルとを示す上面図 各ノズルを傾けた状態で、使用するノズルを半分にし、各ノズルのインク吐出により形成された画像と、各ノズルとを示す上面図 曲面側からインクジェットヘッドのノズルを見た上面図 従来のインクジェット技術による曲面の塗布方法を示す図

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。

図１は、実施の形態におけるワークとインクジェットヘッドとの関係を表す斜視図である。

図１に示すように、印刷対象物であるワークの曲面１０（画像の印刷が行われる面）に、インクジェットヘッド１１を配置する。インクジェットヘッド１１は、曲面１０に対向する側に複数のノズル１２（図１では図示略。図２等参照）を備えている。

その後、複数のノズル１２からインクを吐出して曲面１０上に画像を形成する。

本実施の形態における曲面１０は、１軸のみの回転中心を持つ曲面（例えば、円柱、楕円柱、三角柱、または四角柱などの３次元形状における曲面）ではなく、少なくとも２方向に曲率を有し、曲率が一様ではない曲面である。当然、本実施の形態で説明する方法及び装置は、１軸のみの回転中心を持つ曲面へも適用できる。

インクジェットヘッド１１は、複数の色のヘッド（ノズルの搭載部分）から成り立っている。複数の色としては、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色が必要とされる。なお、これらのほかに、ライトシアン（Ｌｃ）、ライトマゼンタ（Ｌｍ）、グリーン（Ｇ）、または、オレンジ（Ｏｒ）などのヘッドを加えてもよい。色の配列順序は、求める色合いに合わせて任意である。

インクジェットヘッド１１の外側には、インクを硬化させる硬化機構１３が配列してある。硬化機構１３は、ハロゲンランプやＬＥＤ―ＵＶなどの紫外線、ＩＲやレーザーダイオードなどの赤外線、ヒータによる熱源、または、塗布するインク材料によって選択できる。

インクジェットヘッド１１の複数の色のヘッドの配列方向２０に対する平行方向２１に、インクジェットヘッド１１を移動させて、ノズル１２よりインクを吐出して曲面１０に画像を形成する。このとき、曲面１０とインクジェットヘッド１１とを相対的に移動させればよい。

図２は、実施の形態におけるワークとインクジェットヘッドとの関係を表す断面図である。

上述したとおり、インクジェット１１は、曲面１０に対向する側に複数のノズル１２を備えている。図２に示すように、インクジェットヘッド１１を、ヘッドの配列方向２０と平行である平行方向２１（図１参照。図２では、紙面奥行き方向）に移動させ、複数のノズル１２からインクを吐出させる。その結果、曲面１０上に画像３０が形成される。

図２では、画像３０が形成された領域を、塗布領域３１として示す。その後、インクジェットヘッド１１を、次の画像３０を塗布する塗布領域３３へ、曲面１０上を移動方向２２へ移動させる。

インクジェットヘッド１１は、図２の実線部分から点線部分へと、曲面１０に対して移動方向２２へ相対的に移動する。図２に示す曲面１０は、移動方向２２に対して、紙面奥行き方向（図１の平行方向２１）の曲率の方が大きい。

図３は、曲面１０の塗布領域３１の拡大図である。

図３に示すように、複数のノズル１２としては、曲面１０の移動方向２２に配列された、ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃがある。ノズル１２ｂはインクジェットヘッド１１の中央付近に位置し、ノズル１２ａ及び１２ｃは、インクジェットヘッド１１の端に位置する。

図３において、ノズル１２ａからノズル１２ｃまでの距離を、塗布幅領域１４とする。また、インクジェットヘッド１１の複数のノズル１２の中央付近、すなわち塗布幅領域１４の中央に位置するノズル１２ｂから曲面１０に垂直に降ろした垂線４０と、曲面１０との交点を交点４１とする。また、交点４１に接する接線５０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。また、ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃから曲面１０上に降ろした垂線の距離を距離６０ａ、距離６０ｂ、距離６０ｃとする。

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６０ａ、距離６０ｂ、距離６０ｃが５ｍｍより大きい場合、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、距離６０ａ、距離６０ｂ、距離６０ｃを一定に保つように塗布幅領域１４を変え、曲面１０上の塗布領域３１を決定する必要がある。換言すれば、曲面１０の曲率に応じて塗布幅領域１４を変える必要がある。塗布幅領域１４を変えるには、曲面１０の移動方向２２の向きで、インクジェットヘッド１１の両端に存在するノズル１２ａとノズル１２ｃの位置を、インクジェットヘッド１１の中央に向けて、それぞれ内側のノズルを選ぶことで行う。

＜印刷装置＞
図４は、曲面１０に対してインクの塗布を行う印刷装置の構成を示す斜視図である。

印刷装置は、曲面１０を保持する側に、２軸の並進移動機構２０００（Ｙ軸２００、Ｚ軸２０１）と、２つの回転機構２００１（回転Ａ軸２０２、回転Ｂ軸２０３）と、を備えている。回転機構２００１の先端には、曲面１０を保持する機構（図示略）が備えられている。インクジェットヘッド１１及び硬化機構１３は、ガントリー２００２に保持している１軸の並進移動機構（Ｘ軸２０４）に付属した構成となっている。インクジェットヘッド１１の各色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に対応するヘッド（ノズル１２）は、Ｃ軸２０５に付属して取り付けてある。

なお、図４において、曲面１０を保持する側である並進移動機構２０００及び回転機構２００１の代わりに、５軸以上の６軸ロボット（図示略）やパラレルリンクロボット（図示略）を用いてもよい。

また、印刷装置は、図４に示した各構成要素やインクジェットヘッド１１等の動作を制御する制御部（図示略）を備えている。制御部は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。この制御部による制御によって、後述する塗布プロセスが実現される。

＜塗布プロセス＞
ＣＡＤデータやレーザー変位計などで３Ｄスキャンした曲面１０の形状データを用いて、下記塗布プロセスにより、曲面１０上の塗布したい領域に、順次インクを塗布し、画像を印刷（形成）していく。以下、塗布プロセスの具体的な工程（１）〜（６）について、各図を用いて順に説明する。

（１）第１工程
第１工程は、曲面１０に形成する画像の位置と大きさを決定し、塗布線５１を設定する工程（塗布線設定工程）である。この第１工程について、図５Ａ〜図５Ｃを用いて以下に説明する。

図５Ａ及び図５Ｂは、曲面１０上に塗布する画像の位置と大きさを示し、その画像に塗布線５１を設定する例を曲面１０の上面から見て説明する図である。塗布線５１とは、ヘッドの軌道を作る際に基準となる線である。

図５Ａは、曲面１０上の全体に画像を印刷する場合を示しており、図５Ｂは、曲面１０上の一部に画像を印刷する場合を示している。画像領域（印刷領域）３０１は、曲面１０上において画像が塗布（印刷）される領域である。

図５Ａ、図５Ｂにおいて、ヘッドの配列方向２０及び平行方向２１が画像領域３０１の横幅に対応し、移動方向２２が画像領域３０１の縦幅に対応する。画像領域３０１の横幅の中央の位置に、塗布線５１を設定する。また、画像領域３０１の縦幅にインクジェットヘッド１１の塗布幅領域１４を加えた長さを、塗布線５１の長さとして設定する。

図５Ｃは、図５Ａの曲面１０上の全体に画像を印刷する場合（曲面１０全体が画像領域３０１である場合）を示した斜視図である。

図５Ｃでは、図５Ａに示した画像領域３０１の図示を省略している。図５Ｃに示すように、塗布線５１は、曲面１０上にあり、複数の色のヘッドの配列方向２０と直角方向である移動方向２２に沿って設定されている。また、図５Ｃにおいて、塗布線５１の位置は、曲面１０の中央に設定されており、塗布線５１の長さは、曲面１０から塗布幅領域１４のひとつ分上下にはみ出す長さで設定されている。

（２）第２工程
第２工程は、第１工程で設定された塗布線５１に沿って、塗布幅線５２を設定する工程（塗布幅線設定工程）である。この第２工程について、図６Ａ〜図６Ｃを用いて以下に説明する。

図６Ａは、塗布線５１に沿って設定する塗布幅線５２の位置と長さを、曲面１０の上面から見て説明する図である。

図６Ａに示すように、曲面１０上には塗布線５１がされている。そして、この塗布線５１に沿って、必要な塗布幅に応じて曲面１０上の表面を分割することにより、塗布幅線５２を設定する。塗布幅線５２は、移動方向２２の向きに配列されたノズル１２のうち端に位置するノズル１２ａと１２ｃとの間の距離（図３参照）、すなわち塗布幅領域１４を最大幅として、塗布線５１の塗布していく側の端から順に設定していく。

ヘッドの配列方向２０の向きである塗布幅線５２の長さは、画像領域３０１の横幅より長く、インクジェットヘッド１１を紙面で左右に含む長さにする。図６Ａでは、複数ある塗布幅線５２の各間隔は、一定ではない。曲面１０の曲率が小さい部分は、塗布幅線５２の各間隔を塗布幅領域１４より小さくなるように設定する。一方、曲面１０の曲率が大きい部分は、塗布幅線５２の各間隔を塗布幅領域１４と同じ間隔に設定する。この具体例については、図６Ｂを用いて説明する。

図６Ｂは、塗布線５１と複数本の塗布幅線５２との関係を示す曲面１０の断面図である。

図６Ｂにおいて、曲面１０の曲率が大きい部分（例えば、インクジェットヘッド１１ａの位置）である塗布幅線５２ａ−１と５２ａ−２との間隔及び塗布幅線５２ａ−２と５２ａ−３との間隔は、塗布幅領域１４と等しく設定される。同様に、曲面１０の曲率が大きい部分（例えば、インクジェットヘッド１１ｃの位置）である塗布幅線５２ｃ−１と５２ｃ−２との間隔及び塗布幅線５２ｃ−２と５２ｃ−３との間隔も、塗布幅領域１４と等しく設定される。

これに対し、図６Ｂにおいて、曲面１０の曲率が小さい部分（例えば、インクジェットヘッド１１ｂの位置）である塗布幅線５２ｂ−１と５２ｂ−２との間隔及び塗布幅線５２ｂ−２と５２ｂ−３との間隔は、塗布幅領域１４より小さく設定される。なお、図中では、各塗布幅線５２が曲面１０上から伸びているように見えるが、これは断面での位置をわかり易く示すためであり、各塗布幅線５２は、曲面１０上に存在する。

図６Ｃは、塗布幅線５２の間隔と曲面１０の曲率との関係を示すグラフである。

図６Ｃに示すように、複数本ある塗布幅線５２の最大間隔は、塗布幅領域１４と同じである。また、図６Ｃに示すように、曲面１０の曲率に比例して、塗布幅線５２の間隔は決定される。ただし、塗布幅線５２の間隔に一次的に比例して細かく変えるのではなく、ある範囲に分けて設定することで、データ処理の時間の削減を行う。実用上は、図６Ｃに示すように、塗布幅線５２の間隔を、例えば３段階から５段階に分けることで十分である。

（３）第３工程
第３工程は、第２工程で設定された塗布幅線５２に基づいて印刷座標５３を設定し、曲面１０の曲率に応じて印刷座標５３の再設定を行う工程である。この第３工程について、図７及び図８を用いて以下に説明する。

図７は、塗布線５１に沿って設定された複数本の塗布幅線５２の間（及び塗布幅線５２上）に、印刷座標５３を設定する例を曲面１０の上面から見て説明する図である。

図７は、第２工程で設定された塗布幅線５２内の曲面１０の表面上を印刷解像度（パターン解像度）に応じて分割した印刷座標５３を示している。図７では、塗布幅線５２として、塗布幅線５２ａ−１、５２ａ−２、５２ａ−３、５２ｂ−１、５２ｂ−２、５２ｂ−３の例を示している。

図７中の丸印が印刷座標５３の位置を示している。印刷座標５３は、インクジェット１１から吐出されたインクの液滴が配置される座標である。印刷座標５３は、曲面１０上の座標であるとともに、曲面１０を保持する並進移動機構２０００（図４参照）と回転機構２００１（図４参照）の軸の長さが既知であるので、印刷装置がある空間上の座標としても表すことができる。

そして、印刷座標５３を設定することで、各軸の動作量を逆運動学から計算することができる。隣合う印刷座標５３間の距離ｘ５４、距離ｙ５５は印刷解像度である。たとえば１２００ｄｐｉであれば、約２１ミクロンである。距離ｘ５４と距離ｙ５５は同じである必要はない。たとえば、距離ｘ５４の印刷解像度が１２００ｄｐｉ、距離ｙ５５の印刷解像度が９００ｄｐｉなど、整数倍になるような印刷解像度が設定されてもよい。距離ｘ５４、距離ｙ５５は、曲面１０上に設定されており、曲面１０上の２点を直線で近似した距離である。

図７に示すように距離ｘ５４及び距離ｙ５５が曲面１０の全面に対して等間隔である場合、曲面１０で曲率が異なる部分が存在すると、曲率の大小によって絵の見え方が異なる。たとえば、距離ｘ５４、距離ｙ５５は、表面上の直線で近似した距離であるので、曲率が小さい箇所では間隔が広がることで画像が伸びる。このことにより、人が見た際に違和感が生じ、印刷品位が悪いと認識されるおそれがある。

そこで、たとえば曲率が小さい場合は、塗布幅線５２の間隔を小さくするだけでなく、印刷座標５３の位置を曲率に応じて変更する処理（印刷座標５３の再設定処理）を行う。この詳細について図８を用いて以下に説明する。

図８は、塗布線５１に沿って設定された複数本の塗布幅線５２の間（及び塗布幅線５２上）に、複数の印刷座標５３を設定する例を曲面１０の上面から見て説明する図である。

図８において、塗布幅線５２ａ−１、５２ａ−２、５２ａ−３の場所における曲率と、塗布幅線５２ｂ−１、５２ｂ−２、５２ｂ−３の場所における曲率とを比べると、後者の曲率の方が小さい。このように曲面１０上に曲率が異なる場所が存在する場合、距離ｘ’５６が距離ｘ５４より小さくなるように設定（再設定）し、距離ｙ’５７が距離ｙ５５より小さくなるように設定（再設定）する。なお、距離ｘ’５６または距離ｙ’５７のいずれかのみを小さくしてもよい。図８では、距離ｙ’５７を小さくした場合を例示している。

以上説明した第２工程（塗布幅線５２の設定）及び第３工程（印刷座標５３の設定及び印刷座標５３の再設定）を、あらかじめ塗布する画像領域３０１（図５Ａ、図５Ｂ等参照）のすべてで行う。

（４）配置工程
配置工程は、第３工程の後で、曲面１０上から伸びた塗布幅線５２（図６Ｂ参照）にインクジェットヘッド１１を移動させて配置する工程である。この配置工程について、図９Ａ及び図９Ｂを用いて以下に説明する。

図９Ａは、複数本の塗布幅線５２および印刷座標５３を設定した後に、曲面１０上から伸びた塗布幅線５２にインクジェットヘッド１１を移動させて配置する例を曲面１０の上面から見て説明する図である。

図９Ａにおいて、例えば、曲面１０上の塗布幅線５２ａ−１及び５２ａ−２が最初に塗布が行われる塗布幅線である場合、画像領域３０１から伸びている塗布幅線５２ａ−１と５２ａ−２（図中において、画像領域３０１の右側にある塗布幅線５２ａ−１と５２ａ−２）の位置にインクジェットヘッド１１を配置する。このときの詳細を、図９Ｂを用いて以下に説明する。

図９Ｂは、図９Ａに示した塗布幅線５２ａ−１、５２ａ−２に沿った断面図である。

図９Ｂに示すように、インクジェットヘッド１１は、インクジェットヘッド１１中央のノズル１２ｂから下ろした垂線４０が塗布幅線５２ａ−１と５２ａ−２の中点となるように、曲面１０の上に配置されている。このとき、図３を用いて説明したように、垂線４０と曲面１０との交点４１に接する接線５０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。

インクジェットヘッド１１を配置するにあたり、曲面１０を保持する並進移動機構２０００（図４参照）と回転機構２００１（図４参照）の軸の長さが既知であるので、逆運動学を計算することで、２軸の並進移動機構２０００（Ｙ軸２００、Ｚ軸２０１。図４参照）と、２つの回転機構２００１（回転Ａ軸２０２、回転Ｂ軸２０３。図４参照）の移動量がわかる。よって、その移動量に基づいて２軸の並進移動機構２０００（Ｙ軸２００、Ｚ軸２０１）及び２つの回転機構２００１（回転Ａ軸２０２、回転Ｂ軸２０３）を動作させ、インクジェットヘッド１１を、距離６０ｂが一定となるように相対的に移動させる。

（５）選定工程
選定工程は、上記配置工程の後に行われ、塗布幅領域１４内におけるすべての印刷座標５３において、複数のノズル１２のうち、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のみを選定する工程である。

インクジェットヘッド１１が曲面１０と接触することを避け、かつ、インクジェットヘッド１１が安定的にインクを吐出できる距離にするためには、例えば図９Ｂにおいて、ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃの中から、距離６０ａ、距離６０ｂ、距離６０ｃが０．５〜５ｍｍの範囲になるものを選定する。この範囲は、対象となる曲面、印刷精度に合わせて適宜変更可能である。

（６）塗布工程
塗布工程は、選定工程で選定されたノズルを用いて、塗布幅線５２で囲まれた領域ごとにインクを塗布する工程である。この塗布工程について、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて以下に説明する。

図１０Ａは、塗布幅線５２ａ−１と５２ａ−２により囲まれた領域を塗布する様子を示す上面図である。

図１０Ａの状態Ａは、インクジェットヘッド１１がインクを塗布する前の位置にあるときを示している。このときのインクジェットヘッド１１の位置は、上記配置工程で設定された、画像領域３０１外（画像領域３０１の右側）にあり、印刷座標５３が設定されていない塗布幅線５２ａ−１、５２ａ−２上の位置である。

その位置から、インクジェットヘッド１１を、ヘッドの配列方向２０、平行方向２１（図中の左方向）へ移動させる。このとき、インクジェットヘッド１１は、曲面１０に対して、配置工程で設定された高さ（ノズル１２と曲面１０との距離）を維持して移動する。

図１０Ａの状態Ｂは、インクジェットヘッド１１が、画像領域３０１上を通過中に、選定されたノズル１２から液滴を吐出し、印刷座標５３の各位置に向けて液滴を着弾させるときを示している。

図１０Ａの状態Ｃは、インクジェットヘッド１１が、画像領域３０１外（画像領域３０１の左側）にあり、印刷座標５３が設定されていない塗布幅線５２ａ−１、５２ａ−２上の位置まで移動したときを示している。

以上が、塗布幅線５２ａ−１と５２ａ−２により囲まれた領域を塗布する工程の一連の流れである。

なお、インクジェットヘッド１１は、状態Ｃの位置に到達した後、ヘッドの配列方向２０、平行方向２１（図中の右方向）に移動して一旦状態Ａの位置まで戻り、再び、状態Ａ〜状態Ｃに示した移動および塗布を繰り返してもよい。または、インクジェットヘッド１１は、状態Ｃの位置に到達した後、ヘッドの配列方向２０、平行方向２１（図中の右方向）に移動する際に、状態Ｂの位置にて塗布を行ってから、状態Ａの位置に戻ってもよい。

いずれにしても、インクジェットヘッド１１は、塗布幅線５２ａ−１と５２ａ−２とで囲まれた領域にある印刷座標５３に対して、塗布する画像に応じた液滴を配置するように動作する。

図１０Ｂは、塗布幅線５２ａ−２と５２ａ−３とで囲まれた領域へインクジェットヘッド１１を移動する様子を示す上面図である。

塗布幅線５２ａ−１と５２ａ−２とで囲まれた領域の印刷座標５３に液滴を配置した後、インクジェットヘッド１１は、移動方向２２（図中の上方向）に移動し、上記配置工程及び選定工程を行う。そして、インクジェットヘッド１１は、図１０Ｂの状態Ｄの位置から、図１０Ａ〜図１０Ｃを用いて説明した動作と同じ動作を行う。

このように、上述した配置工程、選定工程、および塗布工程を繰り返すことで、画像領域３０１の全ての印刷座標５３に対して液滴の配置が行われ、画像が形成（印刷）される。

ここで、曲面１０上の曲率が変化した場合に行われる、上記第３工程における印刷座標５３の再設定処理の詳細について、図１１、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａ〜図１３Ｄを用いて、以下に説明する。

図１１は、曲面１０の曲率が変化している、塗布幅線５２ｂ−１と５２ｂ−２とで囲まれた領域へインクジェットヘッド１１を移動した様子を示す上面図である。

曲面の曲率が異なる場所において印刷座標５３の距離ｘ５４、距離ｙ５５（図８参照）が同じであると、画像（絵）の見え方が異なる。これは、曲率が変わっても距離ｘ５４、距離ｙ５５が一定であると、曲率が大きい箇所と曲率が小さい箇所では、画像が伸びたり縮んだりするからである。このような画像は、ムラとして認識されてしまう。

そこで、曲率が変化している部分（図１１の例では、塗布幅線５２ｂ−１と５２ｂ−２）では、上記第３工程の説明で述べたように、印刷座標５３の距離ｘ５４、距離ｙ５５を、それぞれ、距離ｘ’５６、距離ｙ’５７に変更する（図８参照）。この変更方法について、図１２Ａ、図１２Ｂを用いて以下に説明する。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、曲面１０側（ワークの印刷面側）からインクジェットヘッド１１のノズルを見た上面図である。

インクジェットヘッド１１では、その各色のヘッドを固定している回転軸Ｃ２０５（図４参照）を回転させることで、各ヘッドを傾けることができる。これにより、印刷座標５３の距離ｘ５４、距離ｙ５５をそれぞれ距離ｘ’５６、距離ｙ’５７に変更する方法の一例を以下に説明する。

図１２Ａは、回転軸２０５を回転させる前の状態を示している。図１２Ａにおいて、距離７０ａは、移動方向２２におけるノズル１２間の距離（以下、移動側ノズル距離という）を示しており、距離７１ａは、ヘッドの配列方向２０、平行方向２１におけるノズル１２間の距離（以下、塗布側ノズル距離という）を示している。

そして、図１２Ａの状態のときにインクジェットヘッド１１を取り付けてある回転軸Ｃ２０５を回転させる。これにより、図１２Ｂに示すように、移動方向２２に対してインクジェットヘッド１１の各ヘッド及びノズル１２が傾く。このとき、図１２Ａに示した移動側ノズル距離７０ａ＞図１２Ｂに示した移動側ノズル距離７０ｂとなる。すなわち、距離ｙ５５から距離ｙ’５７へと変更できる。このように、距離ｙ’５７は、回転軸Ｃ２０５の角度によって制御することができる。

また、上記のように各ヘッドが傾いたとき、図１２Ａに示した塗布側ノズル距離７１ａ＜塗布側ノズル距離７１ｂとなる。そこで、距離ｘ’５６は、吐出するタイミングを変更することで制御する。

以上のように、回転軸Ｃ２０５を回転させてインクジェットヘッド１１の各色のヘッドを傾けたことによる距離ｙ５５から距離ｙ５７’の変更と、塗布した際の画像及び塗布幅との関係について、図１３Ａ〜図１３Ｄを用いて以下に説明する。

図１３Ａ〜図１３Ｄは、インクジェットヘッド１１から吐出されたインクの液滴が各印刷座標５３に配置された結果、曲面１０上に形成された画像３０を示す上面図である。なお、これら各図において、インクジェットヘッド１１及び各ヘッドは、図示を省略している。

図１３Ａは、傾いていない初期状態（図１２Ａに示した状態）のノズル１２のインク吐出により形成された画像３０と、各ノズル１２とを示している。図１３Ａにおいて、ノズル１２が斜め方向に配列されているのは、ノズル１２間の密度、すなわち画像３０（印刷座標５３）を高密度化するとともに、曲面１０に対してヘッドの幅を狭くするためである。

図１３Ｂ及び図１３Ｃは、図１３Ａに示した初期状態よりも傾けたノズル１２のインク吐出により形成された画像３０と、各ノズル１２とを示している。図１３Ｂ及び図１３Ｃに示す距離ｙ’５７（距離画像３０を構成する液滴間の距離）は、図１３Ａに示した距離ｙ５５（距離画像３０を構成する液滴間の距離）よりも短くなっている。

図１３Ｄは、各ノズル１２を傾けた状態で、使用するノズル１２を半分にし、各ノズル１２のインク吐出により形成された画像３０と、各ノズル１２とを示している。使用するノズル１２の数を減らすことで、塗布幅を変更できる。なお、塗布幅の変更は、図１３Ａに示したノズル１２を傾けていない初期状態の場合、または、図１３Ｂ、図１３Ｃに示したノズル１２を傾けた場合において、任意で行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、１軸のみの回転中心でない３次元の曲面１０を有するワークに対して、曲面１０上の印刷座標５３の位置を曲率に応じて変えることができる。すなわち、塗布した画像３０の位置を曲率に応じて変えることができる。よって、曲率が大きい部分でも曲率が小さい部分でも、ゆがみや伸びがない画像３０を曲面１０上に形成することができる。したがって、本実施の形態では、１軸の回転中心では塗布できない、つまり２方向に曲率を有し、その曲率の変化が一様でないワークに対しても、高画質の画像を形成できる。

＜変形例＞
本発明は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。以下、各変形例について説明する。

例えば、上記第２工程において塗布幅線５２を設定する際、塗布幅領域１４、すなわちノズル１２ａとノズル１２ｃとの間の距離（図３参照）の１／４から１／８を塗布幅線５２と設定することで、移動方向２２へオーバーラップする領域を発生させて塗布してもよい。これにより、ノズル１２の不吐出やノズル１２毎の体積量の違いを緩和させることができる。

また、例えば、上記配置工程の際、図９に示したように、インクジェットヘッド１１を、インクジェットヘッド１１中央のノズル１２ｂから下ろした垂線４０が塗布幅線５２ａ−１と５２ａ−２の中点となるように、曲面１０の上に配置したが、これに限定されない。例えば、垂線４０は、インクジェットヘッド１１中央のノズル１２ｂ以外のノズルから下ろした垂線であってもよい。

また、本実施の形態では、インクジェットヘッド１１においてノズル１２が一列である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図１４は、曲面１０側からインクジェットヘッド１１のノズル１２を見た上面図である。この図１４に示すように、ノズル１２は、２列であってもよい。このように、複数列のノズル１２を有するインクジェットヘッド１１を用いて塗布を行うことにより、生産性（例えば、印刷速度）を向上させることができる。

＜本開示のまとめ＞
本開示の印刷方法は、インクジェットヘッドのノズルから吐出されたインクの液滴によりワークに所定の画像を印刷する印刷方法であって、曲率の変化が一様でない前記ワークの曲面に対し、前記インクの液滴が配置される印刷座標を、印刷解像度に応じて設定する印刷座標設定工程と、前記曲面の曲率に応じて前記ノズルを傾けることにより、前記印刷座標を再設定する印刷座標再設定工程と、前記曲面との最短距離が一定範囲内である前記ノズルを用いて、前記印刷座標に前記インクの液滴を配置することにより、前記曲面に前記画像を形成する塗布工程と、を含む。

なお、上記本開示の印刷方法において、前記曲面において前記画像を印刷する画像領域を決定し、前記画像領域に塗布線を設定する塗布線設定工程と、前記塗布線を分割する複数の塗布幅線を、前記曲面の曲率に応じて前記塗布幅線同士の間隔が異なるように、前記画像領域に設定する塗布幅線設定工程と、をさらに含み、前記塗布線設定工程及び前記塗布幅線設定工程は、前記印刷座標設定工程の前に行われ、前記印刷座標設定工程は、前記塗布幅線上及び前記塗布幅線の間に、複数の前記印刷座標を設定してもよい。

また、上記本開示の印刷方法において、前記複数の塗布幅線のうちの第１塗布幅線と第２塗布幅線とで囲まれた第１領域が塗布対象である場合、前記インクジェットヘッドの中央に設けられた前記ノズルから前記曲面に下ろした垂線が前記第１塗布幅線と前記第２塗布幅線の中点となり、かつ、前記垂線と前記曲面との交点に接する接線が前記インクジェットヘッドにおける前記ノズルの配置面と平行になるように、前記インクジェットヘッドを前記曲面に対向させて配置する配置工程と、前記インクジェットヘッドに備えられた複数の前記ノズルのうち、前記曲面との最短距離が一定範囲内である前記ノズルを選定する選定工程と、をさらに含み、前記配置工程及び前記選定工程は、前記塗布工程の前に行われ、前記塗布工程は、前記第１領域に設定された前記印刷座標に対し、前記インクの液滴を配置してもよい。

また、上記本開示の印刷方法において、前記第１領域に対する前記塗布工程の終了後、前記第１領域に隣接する領域に対して、前記配置工程、前記選定工程、及び前記塗布工程が行われてもよい。

また、上記本開示の印刷方法において、前記配置工程、前記選定工程、及び前記塗布工程は、前記画像領域に設定された全ての前記印刷座標に対して前記インクの液滴が配置されるまで繰り返し行われてもよい。

また、上記本開示の印刷方法において、複数回行われる前記配置工程及び前記選定工程では、使用される前記ノズルの数が異なってもよい。

また、上記本開示の印刷方法において、複数回行われる前記塗布工程では、前記曲面の曲率に応じて前記ノズルを傾けた状態で前記インクの液滴の吐出を行ってもよい。

また、上記本開示の印刷方法において、前記最短距離は、０．５〜５ｍｍ以内であってもよい。

本開示の印刷装置は、インクジェットヘッドのノズルから吐出されたインクの液滴によりワークに所定の画像を印刷する印刷装置であって、前記ノズルを傾けることが可能な機構と、前記インクジェットヘッド及び前記機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、曲率の変化が一様でない前記ワークの曲面に対し、前記インクの液滴が配置される印刷座標を、印刷解像度に応じて設定し、前記曲面の曲率に応じて前記ノズルを傾けることにより、前記印刷座標を再設定し、前記曲面との最短距離が一定範囲内である前記ノズルを用いて、前記印刷座標に前記インクの液滴を配置することにより、前記曲面に前記画像を形成する。

本発明は、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。

１０ 曲面
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ インクジェットヘッド
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ノズル
１３ 硬化機構
１４ 塗布幅領域
２０ 配列方向
２１ 平行方向
２２ 移動方向
３０ 画像
３１、３３ 塗布領域
４０ 垂線
４１ 交点
５０ 接線
５１ 塗布線
５２ 塗布幅線
５３ 印刷座標
５４ 印刷座標距離ｘ
５５ 印刷座標距離ｙ
５６ 印刷座標距離ｘ’
５７ 印刷座標距離ｙ’
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ 距離
７０ａ、７０ｂ 移動側ノズル距離
７１ａ、７１ｂ 塗布側ノズル距離
２００ Ｙ軸
２０１ Ｚ軸
２０２ 回転Ａ軸
２０３ 回転Ｂ軸
２０４ Ｘ軸
２０５ Ｃ軸
２１０ インクジェットヘッド（先行例）
３００ ワーク（先行例）
３０１ 画像領域
２０００ 並進移動機構
２００１ 回転機構
２００２ ガントリー

Claims (9)

1. インクジェットヘッドのノズルから吐出されたインクの液滴によりワークに所定の画像を印刷する印刷方法であって、
   曲率の変化が一様でない前記ワークの曲面に対し、前記インクの液滴が配置される印刷座標を、印刷解像度に応じて設定する印刷座標設定工程と、
   前記曲面の曲率に応じて前記ノズルを傾けることにより、前記印刷座標を再設定する印刷座標再設定工程と、
   前記曲面との最短距離が一定範囲内である前記ノズルを用いて、前記印刷座標に前記インクの液滴を配置することにより、前記曲面に前記画像を形成する塗布工程と、を含む、
   印刷方法。
2. 前記曲面において前記画像を印刷する画像領域を決定し、前記画像領域に塗布線を設定する塗布線設定工程と、
   前記塗布線を分割する複数の塗布幅線を、前記曲面の曲率に応じて前記塗布幅線同士の間隔が異なるように、前記画像領域に設定する塗布幅線設定工程と、をさらに含み、
   前記塗布線設定工程及び前記塗布幅線設定工程は、前記印刷座標設定工程の前に行われ、
   前記印刷座標設定工程は、
   前記塗布幅線上及び前記塗布幅線の間に、複数の前記印刷座標を設定する、
   請求項１に記載の印刷方法。
3. 前記複数の塗布幅線のうちの第１塗布幅線と第２塗布幅線とで囲まれた第１領域が塗布対象である場合、前記インクジェットヘッドの中央に設けられた前記ノズルから前記曲面に下ろした垂線が前記第１塗布幅線と前記第２塗布幅線の中点となり、かつ、前記垂線と前記曲面との交点に接する接線が前記インクジェットヘッドにおける前記ノズルの配置面と平行になるように、前記インクジェットヘッドを前記曲面に対向させて配置する配置工程と、
   前記インクジェットヘッドに備えられた複数の前記ノズルのうち、前記曲面との最短距離が一定範囲内である前記ノズルを選定する選定工程と、をさらに含み、
   前記配置工程及び前記選定工程は、前記塗布工程の前に行われ、
   前記塗布工程は、
   前記第１領域に設定された前記印刷座標に対し、前記インクの液滴を配置する、
   請求項２に記載の印刷方法。
4. 前記第１領域に対する前記塗布工程の終了後、
   前記第１領域に隣接する領域に対して、前記配置工程、前記選定工程、及び前記塗布工程が行われる、
   請求項３に記載の印刷方法。
5. 前記配置工程、前記選定工程、及び前記塗布工程は、
   前記画像領域に設定された全ての前記印刷座標に対して前記インクの液滴が配置されるまで繰り返し行われる、
   請求項４に記載の印刷方法。
6. 複数回行われる前記配置工程及び前記選定工程では、使用される前記ノズルの数が異なる、
   請求項４または５に記載の印刷方法。
7. 複数回行われる前記塗布工程では、前記曲面の曲率に応じて前記ノズルを傾けた状態で前記インクの液滴の吐出を行う、
   請求項４から６のいずれか１項に記載の印刷方法。
8. 前記最短距離は、０．５〜５ｍｍ以内である、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の印刷方法。
9. インクジェットヘッドのノズルから吐出されたインクの液滴によりワークに所定の画像を印刷する印刷装置であって、
   前記ノズルを傾けることが可能な機構と、
   前記インクジェットヘッド及び前記機構の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   曲率の変化が一様でない前記ワークの曲面に対し、前記インクの液滴が配置される印刷座標を、印刷解像度に応じて設定し、
   前記曲面の曲率に応じて前記ノズルを傾けることにより、前記印刷座標を再設定し、
   前記曲面との最短距離が一定範囲内である前記ノズルを用いて、前記印刷座標に前記インクの液滴を配置することにより、前記曲面に前記画像を形成する、
   印刷装置。

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