JP6198634B2 - Curved surface printing system - Google Patents

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本発明は曲面プリントシステムに関し、特に、湾曲した曲面部を有する被プリント面にインクジェット方式によってムラなく美しく綺麗にプリントすることができる曲面プリントシステムに関する。   The present invention relates to a curved surface printing system, and more particularly to a curved surface printing system capable of printing beautifully and beautifully without unevenness on a printing surface having a curved curved surface portion by an inkjet method.

従来、プリントを行う際に元となる二次元画像データを用いて壁面などの大きな被プリント面にプリントを行うためには、予め紙面などに分割してプリントを行い、それを被プリント面へ貼着するか、あるいは大型の回転ドラムを用いて1枚の紙面にプリントを行い、これを被プリント面に貼着する方法が採られていた。しかしながらこれらの方法は、いずれも予め紙面などに印刷する必要があり、大きな被プリント面に直接プリントするものではなかった。そのため、本発明者らは、壁面などの大きな被プリント面へ直接プリントすることが可能な自動描画装置を開発し、特許出願を行った(特許文献1)   Conventionally, in order to print on a large print surface such as a wall surface using the original two-dimensional image data when printing, the print is divided into paper surfaces in advance, and the print is pasted on the print surface. A method has been employed in which printing is performed on a sheet of paper using a large rotating drum and this is adhered to a surface to be printed. However, these methods all need to be printed on a paper surface in advance, and are not directly printed on a large print surface. Therefore, the present inventors have developed an automatic drawing apparatus capable of directly printing on a large print surface such as a wall surface and filed a patent application (Patent Document 1).

一方、被プリント面が曲面を有する場合、従来の二次元式のプリンタでプリントを行った場合、被プリント面の曲面部分ではインクを吐出するノズルと被プリント面との間の距離が一定ではないためプリントされた文字や図柄に色ムラが生じる。これを解決するため、例えば、被プリント部品の被プリント面が曲面であるかを判断するステップと、前記被プリント面が曲面であれば、プリント図案を少なくとも2つのプリント区域に分割するステップと、前記各々のプリント区域を別々に順番にプリントするステップとを設けた構成が提案されている(特許文献2)。   On the other hand, when the print surface has a curved surface, when printing is performed with a conventional two-dimensional printer, the distance between the nozzle that ejects ink and the print surface is not constant on the curved surface portion of the print surface. Therefore, color unevenness occurs in printed characters and designs. In order to solve this, for example, determining whether the printed surface of the component to be printed is a curved surface, and if the printed surface is a curved surface, dividing the printed design into at least two print areas; A configuration has been proposed in which each of the print areas is separately printed in order (Patent Document 2).

特開平1−133800号公報JP-A-1-133800 特開2010−284965号公報JP 2010-284965 A

被プリント面が三次元曲面であると曲面中には所定の二次元平面にほぼ平行な部分とその二次元平面に対して大きく傾斜している部分が存在する。この平行な部分と傾斜している部分に対応する二次元画像データの値が同じ場合、平行な部分と傾斜している部分に吐出されるインクの量は同じとなる。そのため、図10(a)に示すように、例えば、自動車のボンネットをプリント対象物100としたような場合において、ノズル90からインクを吐出したときに二次元平面に平行な部分(図10(b)におけるPの部分)の色の濃度が、二次元平面に対して傾斜している部分(図10(b)におけるQの部分)に比べて薄くなる。その結果、プリントされた曲面をある角度から見た場合、例えばQの部分を正面から見たような場合、両者の色の濃さにムラが表れるという問題がある。   When the surface to be printed is a three-dimensional curved surface, there are a portion that is substantially parallel to a predetermined two-dimensional plane and a portion that is largely inclined with respect to the two-dimensional plane. When the values of the two-dimensional image data corresponding to the parallel portion and the inclined portion are the same, the amount of ink ejected to the parallel portion and the inclined portion is the same. Therefore, as shown in FIG. 10A, for example, in the case where an automobile bonnet is used as the print object 100, when ink is ejected from the nozzle 90, a portion parallel to the two-dimensional plane (FIG. 10B The color density of the portion P) in FIG. 10 is lighter than the portion inclined with respect to the two-dimensional plane (the portion Q in FIG. 10B). As a result, when the printed curved surface is viewed from a certain angle, for example, when the Q portion is viewed from the front, there is a problem that unevenness appears in the darkness of both colors.

この点、特許文献2では、被プリント面を少なくとも2つのプリント区域に区分し、その間に緩衝区域を設け、区分されたプリント区域にプリントする際には被プリント部品を回転させると共にそれぞれ別々にプリントを行うこととしている。しかしながら、プリント対象物が自動車のボンネットように微妙な曲面が連続するような被プリント面を有する場合に、曲面部分をプリントする際にプリント対象物を適宜に回転させるためには装置が大型化すると共に、微妙な曲面に対応させるようにプリント対象物の位置決めを行うには高精度の位置決機構が必要となり装置にかかるコストが増大するという問題がある。   In this regard, in Patent Document 2, the print surface is divided into at least two print areas, a buffer area is provided between them, and when printing is performed on the divided print areas, the print parts are rotated and printed separately. Is going to do. However, when the print object has a surface to be printed such that a delicate curved surface continues like an automobile bonnet, the apparatus becomes large in order to appropriately rotate the print object when printing the curved surface portion. In addition, there is a problem that a high-precision positioning mechanism is required to position the print object so as to correspond to a delicate curved surface, and the cost of the apparatus increases.

そこで、本発明は上記の問題に鑑み、例えば、湾曲した被プリント面にプリントする場合において二次元平面に対して平行な部分と傾斜している部分とで色の濃度が異なることなく、濃度ムラが生じることがないプリントを可能とする曲面プリントシステムを提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above-described problem, the present invention, for example, in the case of printing on a curved print surface, density unevenness is not caused by a difference in color density between a portion parallel to a two-dimensional plane and a portion inclined. It is an object of the present invention to provide a curved surface printing system that enables printing without causing the occurrence of ink.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の本発明は、曲面部分有する被プリント面にプリントを行うための曲面プリントシステムにおいて、水平方向をX軸、垂直方向をY軸、奥行き方向をZ軸として互いに直交する三本の軸によって構成される三次元座標空間におけるZ軸方向にインクを吐出する多数のノズルを備えたプリントヘッドと、前記プリントヘッドを少なくともX軸方向及びY軸方向に移動させる移動手段と、前記プリントヘッドのインク吐出方向に対して対向するようにして前記被プリント面を保持する保持手段と、プリントの元となる二次元画像データに基づいて被プリント面に対する前記プリントヘッドの移動及びインクの吐出量を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記二次元画像データを前記被プリント面にプリントすべき範囲へ展開したX軸方向とY軸方向からなる二次元平面をX軸及びY軸に平行な線によって多数のマトリックスに分割し、分割して出来る多数の微小な単位二次元平面の面積をSとし、前記単位二次元平面を被プリント面上に平行投影してできる多数の微小な単位三次元面の面積をSとした場合、任意の単位三次元面に対応する単位二次元平面について二次元画像データに基づいて指定されるインクの吐出量のS/S倍の量のインクを該当する任意の単位三次元面に吐出するようにインクの吐出量の制御を行うことを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention according to claim 1 is a curved surface printing system for printing on a printed surface having a curved surface portion, wherein the horizontal direction is the X axis, the vertical direction is the Y axis, and the depth direction is Z. A print head having a large number of nozzles for ejecting ink in the Z-axis direction in a three-dimensional coordinate space constituted by three axes orthogonal to each other as the axis, and moving the print head in at least the X-axis direction and the Y-axis direction Moving means for holding, holding means for holding the printed surface so as to oppose the ink ejection direction of the print head, and the print head for the printed surface based on two-dimensional image data to be printed Control means for controlling the movement of the ink and the ink discharge amount, wherein the control means converts the two-dimensional image data into the print target. Divide the two-dimensional plane consisting of the X-axis direction and Y-axis direction into the area to be printed into a large number of matrices by dividing the two-dimensional plane by lines parallel to the X-axis and Y-axis, and create a number of minute unit two-dimensional planes. units of area as S a, if the area of the three-dimensional surface number of minute unit by projecting parallel the unit two-dimensional plane on the printing surface was S B, corresponding to the three-dimensional surface arbitrary units The control of the ink discharge amount is performed so that an amount of S B / S A times the amount of ink discharge specified on the two-dimensional plane based on the two-dimensional image data is discharged to the corresponding arbitrary unit three-dimensional surface. It is characterized by performing.

上記目的を達成するため、請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の曲面プリントシステムにおいて、前記インクを保持するインクタンクは所定の圧力に加圧され、前記ノズルから加圧したインクを吐出するようにしたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in the curved surface printing system according to the first aspect, the ink tank holding the ink is pressurized to a predetermined pressure and pressurized from the nozzle. Ink is ejected.

本発明に係る曲面プリントシステムによれば、湾曲した被プリント面にプリントした場合であっても、どの部分においても色の濃度が異なることなく、濃度ムラのない美しいプリントを行うことができるという効果がある。また、インクを加圧して吐出するようにしたのでインクを正確且つ遠方まで吐出でき、プリントの仕上がりがさらに美しくなるという効果がある。   According to the curved surface printing system according to the present invention, even when printing is performed on a curved print surface, it is possible to perform beautiful printing without density unevenness without any difference in color density in any part. There is. Further, since the ink is pressurized and ejected, the ink can be ejected accurately and far away, and the print finish becomes more beautiful.

本発明に係る曲面プリントシステムの一実施形態の全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an embodiment of a curved surface printing system according to the present invention. 駆動部の詳細構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detailed structure of a drive part. 可動ユニットを昇降させる昇降機構を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the raising / lowering mechanism which raises / lowers a movable unit. 昇降機構のストッパの構成を示す側面図であるIt is a side view which shows the structure of the stopper of a raising / lowering mechanism. プリントヘッド及びデータベース部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a print head and a database part. プリントヘッドの詳細を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating details of a print head. プリントヘッドにインクを供給するインクタンク及びその周辺構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an ink tank that supplies ink to a print head and a peripheral configuration thereof. 単位二次元平面とそれに対応する単位三次元平面の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a unit two-dimensional plane and the unit three-dimensional plane corresponding to it. 本発明に係る曲面プリントシステムの動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the curved surface printing system which concerns on this invention. (a)は被プリント面を多数のマトリックスに分割した状態を示す説明図、(b)は(a)の側面図である。(A) is explanatory drawing which shows the state which divided the to-be-printed surface into many matrices, (b) is a side view of (a).

[曲面プリントシステムの構成]
以下、本発明に係る曲面プリントシステムについて好ましい一実施形態に基づいて図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は本発明に係る曲面プリントシステムの一実施形態の全体構成を示す図である。図1に示す曲面プリントシステム1は、概略として、被プリント面に曲面を有するプリント対象物100(図1では自動車のボンネット)に対向させて据付けられる移動可能な枠ユニット2と、枠ユニット2を構成する左右の枠部材10,11に架け渡されるようにして垂直方向(Y軸方向)へ昇降可能に取り付けられた可動ユニット13と、図示しないモータを内蔵して可動ユニット13上を水平方向(X軸方向)に往復移動可能に配置された駆動部3と、この駆動部3に取り付けられてプリント対象物100へ向けてインクを吐出するプリントヘッド4と、このプリントヘッド4のノズルのインク吐出、駆動部3の往復移動及び可動ユニット13の昇降を制御するコントローラ5と、このコントローラ5に対して指示を行うPC(パーソナルコンピュータ)6と、形状や大きさなどのプリント対象物100に関する情報を記録保存するデータベース部(DB部)7を備えて構成されている。
[Configuration of curved surface printing system]
Hereinafter, a curved surface printing system according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of a curved surface printing system according to the present invention. A curved surface printing system 1 shown in FIG. 1 generally includes a movable frame unit 2 that is installed facing a print object 100 (curved on a hood of an automobile in FIG. 1) having a curved surface on a printed surface, and a frame unit 2. A movable unit 13 attached to the left and right frame members 10 and 11 so as to be able to move up and down in the vertical direction (Y-axis direction) and a motor (not shown) are incorporated in the horizontal direction ( Drive unit 3 disposed so as to be capable of reciprocating in the (X-axis direction), print head 4 attached to the drive unit 3 and ejecting ink toward the print object 100, and ink ejection from nozzles of the print head 4 A controller 5 that controls the reciprocating movement of the drive unit 3 and the elevation of the movable unit 13, and a PC (personal computer) that instructs the controller 5. And Le computer) 6 is configured to include a database unit (DB unit) 7 for recording and storing information about the print object 100, such as shape and size.

枠ユニット2は、金属柱状体等によって形成された上下左右の枠部材8,9,10,11と、枠ユニット2を自立させるために下側の枠部材9の両側に直角且つ水平に取り付けられた左右の脚部材12a,12bを備えて構成されている。そして、左右の枠部材10,11の間に架け渡された可動ユニット13は、駆動部3を支持した状態で昇降可能に構成されている。プリント対象物100は、インクの吐出方向(Z軸方向)に直角に、すなわち、枠ユニット2の上下左右の枠部材8,9,10,11によって形成される平面に対向するようにして配置されるが、プリントを行うべき所定の位置にプリント対象物を配置させるためには、例えば、多関節型アームロボットのアームの先端に取り付けたチャックによってプリント対象物100の被プリント面の裏側を吸着保持させることによって行うことができる。多関節型アームロボットを用いることでプリント対象物100をプリント位置に正確に配置することが可能となり、プリント対象物100の姿勢を適宜に変更することもできる。尚、プリント対象物100の形状によっては左右別々に描く場合もあるが、多関節型アームロボットによれば正確な位置決めが可能であるのでズレなどの問題が生じることはない。   The frame unit 2 is vertically and horizontally attached to both the upper and lower frame members 8, 9, 10, and 11 formed by metal columnar bodies and the lower frame member 9 in order to make the frame unit 2 independent. The left and right leg members 12a and 12b are provided. The movable unit 13 spanned between the left and right frame members 10 and 11 is configured to be movable up and down while supporting the drive unit 3. The print object 100 is arranged perpendicular to the ink ejection direction (Z-axis direction), that is, so as to face the plane formed by the upper, lower, left and right frame members 8, 9, 10, 11 of the frame unit 2. However, in order to place the print target at a predetermined position to be printed, for example, the back side of the print target surface of the print target 100 is sucked and held by a chuck attached to the tip of the arm of an articulated arm robot. Can be done. By using an articulated arm robot, the print object 100 can be accurately placed at the print position, and the posture of the print object 100 can be changed as appropriate. Depending on the shape of the print object 100, the left and right sides may be drawn separately. However, since an articulated arm robot can perform accurate positioning, problems such as misalignment do not occur.

ここで、図1に示すように、プリント対象物100であるボンネットは被プリント面がインクの吐出方向であるZ軸方向に対して直角に位置するようにして縦置でセットしているが、その理由は、プリント対象物100の被プリント面を水平となるように配置した場合にはプリント対象物100を水平に保持するための保持台を必要とし、プリント対象物100が大きいとそれだけ広い面積を必要とし、また、駆動部3及びプリントヘッド4を備えた枠ユニット2をプリント対象物100の上部に水平配置しなければならない構造となり、曲面プリントシステム1が大型化するからである。   Here, as shown in FIG. 1, the bonnet that is the print object 100 is set vertically so that the printed surface is positioned at right angles to the Z-axis direction, which is the ink discharge direction. The reason for this is that when the print target surface of the print object 100 is arranged so as to be horizontal, a holding base for holding the print object 100 horizontally is required. This is because the frame unit 2 including the drive unit 3 and the print head 4 must be horizontally disposed above the print object 100, and the curved surface printing system 1 is increased in size.

図2は駆動部3の詳細構成を示す斜視図である。駆動部3は、上述したように、可動ユニット13上を水平方向(X軸方向)に往復移動可能に配置されている。そして、可動ユニット13は、枠ユニット2の左右の枠部材10,11に架け渡されるようにして水平に配設されたレール30と、このレール30と平行となるように配設されたラックギヤ31と、レール30の一部に外嵌されてスライドしながら移動するリニアガイド32と、このリニアガイド32と連結されてラックギヤ31と噛合うピニオンギヤユニット33と、このピニオンギヤユニット33を回転駆動する減速機36付きのモータ34と、描画点位置検出用のロータリエンコーダ35を備えて構成されている。モータ34を駆動(正転又は逆転)することによってプリントヘッド4を可動ユニット13に沿って右方向または左方向に移動させる。そして、駆動部3はプリントヘッド4のX軸方向の駆動機構として機能する。尚、減速機36の筐体の両側に取り付けられている37a,37bは移動行程の範囲を規定するためのリミットスイッチである。   FIG. 2 is a perspective view showing a detailed configuration of the drive unit 3. As described above, the drive unit 3 is disposed so as to be reciprocally movable in the horizontal direction (X-axis direction) on the movable unit 13. The movable unit 13 includes a rail 30 disposed horizontally so as to be bridged between the left and right frame members 10 and 11 of the frame unit 2, and a rack gear 31 disposed so as to be parallel to the rail 30. A linear guide 32 that is fitted on a part of the rail 30 and moves while sliding, a pinion gear unit 33 that is connected to the linear guide 32 and meshes with the rack gear 31, and a speed reducer that rotationally drives the pinion gear unit 33. A motor 34 with 36 and a rotary encoder 35 for detecting the drawing point position are provided. By driving the motor 34 (forward rotation or reverse rotation), the print head 4 is moved rightward or leftward along the movable unit 13. The drive unit 3 functions as a drive mechanism for the print head 4 in the X-axis direction. Reference numerals 37a and 37b attached to both sides of the casing of the speed reducer 36 are limit switches for defining the range of the travel stroke.

図3は可動ユニット13を昇降させる昇降機構20を示す斜視図である。図示された昇降機構20は、概略として、枠ユニット2の左右の枠部材10,11と平行に縦方向(Y軸方向)に配置されたラックギヤ21と、このラックギヤ21に歯合する図示しないピニオンギヤを内蔵した移動体22と、移動体22の駆動源となるギヤヘッド付きステッピングモータ23を備えて構成されている。この昇降機構20は左右の枠部材10,11に内装されており、ステッピングモータ23の正転又は逆転により、可動ユニット13を上側又は下側に移動させる。尚、可動ユニット13の昇降範囲を規定するためのリミットスイッチ37c,37dが移動体22の筐体の上下に設けられている。   FIG. 3 is a perspective view showing an elevating mechanism 20 for elevating the movable unit 13. The lift mechanism 20 shown in the figure is schematically composed of a rack gear 21 arranged in the vertical direction (Y-axis direction) parallel to the left and right frame members 10 and 11 of the frame unit 2, and a pinion gear (not shown) that meshes with the rack gear 21. And a stepping motor 23 with a gear head serving as a drive source for the moving body 22. The elevating mechanism 20 is built in the left and right frame members 10 and 11, and moves the movable unit 13 upward or downward by forward or reverse rotation of the stepping motor 23. In addition, limit switches 37 c and 37 d for defining the lifting range of the movable unit 13 are provided above and below the casing of the moving body 22.

図4は昇降機構20のストッパの構成を示す側面図である。可動ユニット13には、ステッピングモータ23の無励磁時の静止を保持するために、移動体22に取り付けられたソレノイド24と、このソレノイド24の可動軸に連結されたストッパ体25を備えており、ステッピングモータ23の静止時にストッパ体25がラックギヤ21に係合するように構成されている。これにより、可動ユニット13が自然落下しないようになっている。尚、プリントヘッド4は少なくとも水平方向(X軸方向)及び上下方向(Y軸方向)に移動可能であればよいが、被プリント面に対して直交する方向(Z軸方向)へも移動可能に形成されていてもよい。   FIG. 4 is a side view showing the structure of the stopper of the lifting mechanism 20. The movable unit 13 includes a solenoid 24 attached to the moving body 22 and a stopper body 25 connected to the movable shaft of the solenoid 24 in order to keep the stepping motor 23 stationary when not excited. The stopper body 25 is configured to engage with the rack gear 21 when the stepping motor 23 is stationary. This prevents the movable unit 13 from falling naturally. The print head 4 only needs to be movable in at least the horizontal direction (X-axis direction) and the vertical direction (Y-axis direction), but can also be moved in the direction orthogonal to the print surface (Z-axis direction). It may be formed.

図5はプリントヘッド4及びデータベース部7の詳細を示すブロック図である。コントローラ5は、プリントヘッド4のノズルのインク吐出、駆動部3の往復移動及び可動ユニット13の昇降を制御する。コントローラ5は、プリントヘッド4に設けられた各ノズルの吐出のオン/オフを制御するノズル駆動部51と、可動ユニット13をY軸方向に駆動するY軸駆動部52と、駆動部3をX軸方向へ駆動するX軸駆動部53と、プリント対象物100の被プリント面へプリントするための画像を処理する画像処理部54を備えて構成されている。一方、データベース部7は、プリント対象物100の形状、大きさ及び被プリント面の曲面データ(3D形状データ)などの被プリント面に関する情報を記録保存する被プリント面データベース部(被プリント面DB)7aと、プリント対象物100にプリントするために元となる二次元画像データを記録保存する画像データベース(画像DB)7bを備えて構成されている。   FIG. 5 is a block diagram showing details of the print head 4 and the database unit 7. The controller 5 controls ink ejection from the nozzles of the print head 4, reciprocation of the drive unit 3, and elevation of the movable unit 13. The controller 5 includes a nozzle drive unit 51 that controls on / off of ejection of each nozzle provided in the print head 4, a Y-axis drive unit 52 that drives the movable unit 13 in the Y-axis direction, and a drive unit 3 that is driven by X. An X-axis drive unit 53 that drives in the axial direction and an image processing unit 54 that processes an image to be printed on the printing surface of the print object 100 are configured. On the other hand, the database unit 7 is a printed surface database unit (printed surface DB) that records and stores information related to the printed surface such as the shape and size of the print object 100 and curved surface data (3D shape data) of the printed surface. 7a and an image database (image DB) 7b for recording and storing original two-dimensional image data for printing on the print object 100.

図6はプリントヘッドの詳細を示す構成図である。プリントヘッド4は、概略として、ノズルから所定の色のインクを吐出してプリント対象物100にプリントを行うインクジェットノズルを備えており、具体的には、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ホワイト(W)の各色のインクが吐出される複数のノズルを備えたノズル群40を備えている。ノズル群40は、ブラックのインクを吐出する複数のノズルが一列に配置されたブラックノズル群40a、シアンのインクを吐出する複数のノズルが一列に配置されたシアンノズル群40b、マゼンタのインクを吐出する複数のノズルが一列に配置されたマゼンタノズル群40c、イエローのインクを吐出する複数のノズルが一列に配置されたイエローノズル群40d、ホワイトのインクを吐出する複数のノズルが一列に配置されたホワイトノズル群40eによって形成されている。ノズル群40a〜40eはノズル駆動信号線41を介して送出される駆動信号によって駆動される。尚、15a〜15eはノズルにインクを供給するためのチューブであり、15はチューブ群である。   FIG. 6 is a block diagram showing details of the print head. The print head 4 generally includes ink jet nozzles that eject ink of a predetermined color from the nozzles to perform printing on the print object 100. Specifically, black (K), cyan (C), magenta A nozzle group 40 including a plurality of nozzles from which inks of each color (M), yellow (Y), and white (W) are ejected is provided. The nozzle group 40 includes a black nozzle group 40a in which a plurality of nozzles that eject black ink are arranged in a row, a cyan nozzle group 40b in which a plurality of nozzles that eject cyan ink are arranged in a row, and ejects magenta ink. A magenta nozzle group 40c in which a plurality of nozzles are arranged in a row, a yellow nozzle group 40d in which a plurality of nozzles that eject yellow ink are arranged in a row, and a plurality of nozzles that eject white ink are arranged in a row The white nozzle group 40e is formed. The nozzle groups 40 a to 40 e are driven by a drive signal sent through the nozzle drive signal line 41. Reference numerals 15a to 15e denote tubes for supplying ink to the nozzles, and 15 denotes a tube group.

図7はプリントヘッド4にインクを供給するインクタンク及びその周辺構成を示す図である。図7に示すように、プリントヘッド4に備えられた各ノズル群40はブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、ホワイトの各色のインクがそれぞれ充填されたインクタンク14a〜14eと連通されている。すなわち、インクインクタンク群14を形成する各インクタンク14a〜14eにはそれぞれチューブ15a〜15eの各一端が連通されており、その他端はプリントヘッド4と連通している。具体的には、ブラックのインクが充填されたインクタンクブラック14aとブラックノズル群40aはチューブ15aを介して連通し、シアンのインクが充填されたインクタンクシアン14bとシアンノズル群40bはチューブ15bを介して連通し、マゼンタのインクが充填されたインクタンクマゼンタ14cとマゼンタノズル群40cはチューブ15cを介して連通し、イエローのインクが充填されたインクタンクイエロー14dとイエローノズル群40dはチューブ15dを介して連通されており、ホワイトのインクが充填されたインクタンクホワイト14eとホワイトノズル群40eはチューブ15eを介して連通している。そして、エアコンプレッサ16からの加圧エアがエアレギュレータ17によって所定の圧力に調整されてパイプ18を介して各インクタンク14にそれぞれ送られ、タンク内が加圧される。   FIG. 7 is a diagram showing an ink tank for supplying ink to the print head 4 and its peripheral configuration. As shown in FIG. 7, each nozzle group 40 provided in the print head 4 communicates with ink tanks 14a to 14e filled with black, cyan, magenta, yellow, and white inks, respectively. That is, one end of each of the tubes 15 a to 15 e communicates with each of the ink tanks 14 a to 14 e forming the ink ink tank group 14, and the other end communicates with the print head 4. Specifically, the ink tank black 14a filled with black ink and the black nozzle group 40a communicate with each other via a tube 15a, and the ink tank cyan 14b and cyan nozzle group 40b filled with cyan ink pass through the tube 15b. The ink tank magenta 14c filled with magenta ink and the magenta nozzle group 40c communicate via the tube 15c, and the ink tank yellow 14d filled with yellow ink and the yellow nozzle group 40d pass through the tube 15d. The ink tank white 14e filled with white ink and the white nozzle group 40e communicate with each other via a tube 15e. The pressurized air from the air compressor 16 is adjusted to a predetermined pressure by the air regulator 17 and sent to each ink tank 14 via the pipe 18 to pressurize the inside of the tank.

次に、曲面へインクを吐出する際にコントローラ5が行う制御について説明する。図8は単位二次元平面とそれに対応する単位三次元平面の関係を示す説明図である。初めに、プリント対象物100の被プリント面へプリントを行う際に元となる画像の二次元画像データに基づいてこれを被プリント面にプリントすべき範囲へ展開したX軸方向とY軸方向からなる二次元平面を設定する。そして、設定された二次元平面をX軸及びY軸に平行な線によって多数の微細なマトリックスに分割する(図10(a)参照)。そして、分割して出来る多数の微小な単位二次元平面Aの面積をSとする。尚、図10(a)は説明の都合上単位に次元平面を大きく描いているが実際の単位二次元平面Aは極めて微小であり、例えば、0.08×0.08mm程度である。 Next, control performed by the controller 5 when ink is ejected onto the curved surface will be described. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the unit two-dimensional plane and the corresponding unit three-dimensional plane. First, based on the two-dimensional image data of the original image when printing on the print surface of the print object 100, this is expanded from the X-axis direction and the Y-axis direction to the range to be printed on the print surface. Set a two-dimensional plane. Then, the set two-dimensional plane is divided into a large number of fine matrices by lines parallel to the X axis and the Y axis (see FIG. 10A). Then, the area of the large number of small units two-dimensional plane A that can be split and S A. In FIG. 10A, for convenience of explanation, the dimension plane is drawn large in units, but the actual unit two-dimensional plane A is extremely small, for example, about 0.08 × 0.08 mm.

そして、単位二次元平面Aを被プリント対象物100の被プリント面上に平行投影してできる多数の微小な単位三次元面Bの面積をSとし、任意の単位三次元面Bにプリントを行う場合、この任意の単位三次元面Bに対応する単位二次元平面Aにプリントを行うために二次元画像データに基づいて指定される必要なインクの吐出量に対してS/S倍の量のインクを該当する任意の単位三次元面Bに吐出する。すなわち、図8に示すように、プリント対象物100の被プリント面をZ方向から見た1つの任意の微小な単位二次元平面AをA面とし、その面積をSとする。A面はインクの吐出方向に対して直交して設定されている。次に、単位二次元平面Aの4つのコーナの延長線上、即ち、A面を平行投影してプリント対象物100の被プリント面上に形成される単位三次元面BをB面とする。そして、A面に対するB面のY軸の傾きをβ、X軸の傾きをαとすると、B面の面積Sは以下のようになる。 Then, the area of the number of minute unit three-dimensional surface B capable unit two-dimensional plane A by projecting parallel onto a printing surface of a printing object 100 and S B, the printing on the three-dimensional surface B arbitrary units In the case of performing this, S B / S A times the required ink ejection amount designated based on the two-dimensional image data for printing on the unit two-dimensional plane A corresponding to the arbitrary unit three-dimensional plane B The amount of ink is ejected onto the corresponding arbitrary unit three-dimensional surface B. That is, as shown in FIG. 8, to be printed surface of the printed object 100 to one optional small units two-dimensional plane A as viewed from the Z direction is A face and the area as S A. The A surface is set orthogonal to the ink ejection direction. Next, a unit three-dimensional surface B formed on the extended lines of the four corners of the unit two-dimensional plane A, that is, the A surface by parallel projection, is formed as a B surface. Then, the inclination of the Y-axis of the B plane to the surface A beta, when the inclination of the X-axis and alpha, the area S B of the B-side is as follows.

[数1]
面積S=面積S/(cosα×cosβ)・・・(1)
[Equation 1]
Area S B = Area S A / (cos α × cos β) (1)

上記数1から、曲面を考慮していない面積Sに対する二次元画像データに基づいて指定されるノズルからの吐出インク量dに対し、曲面を考慮した面積Sに対する吐出インク量dは次式で表わされる量となる。 From Equation 1, with respect to the amount of ink discharged d 1 from the nozzle which is specified based on the two-dimensional image data to an area S A is not considered a curved surface, discharged ink amount d 2 with respect to the area S B in consideration of the curved surface The amount is represented by the following formula.

[数2]
=d×(S/S)・・・(2)
[Equation 2]
d 2 = d 1 × (S B / S A ) (2)

これを単位三次元面Bごとに実施すると、プリント対象物100のプリント面が湾曲した場合であっても平行な部分と傾斜している部分とで吐出されるインクの量が調整されて平面部分と傾斜部分とで色の濃度が異なったりすることがなくなる。従って、濃度ムラのない美しいプリントとすることができる。   When this is performed for each unit three-dimensional surface B, the amount of ink ejected between the parallel portion and the inclined portion is adjusted even when the print surface of the print object 100 is curved, and the plane portion. The color density does not differ between the inclined portion and the inclined portion. Therefore, a beautiful print without density unevenness can be obtained.

[曲面プリントシステムの動作]
次に、上述した曲面プリントシステム1の動作について説明する。図9は曲面プリントシステム1の動作を説明するフローチャートである。まず、駆動部3、プリントヘッド4及び昇降機構20等を備えた枠ユニット2に対向するようにしてプリント対象物100をセットする(図1参照)。プリント対象物100は図示しない多関節型アームロボットによって正確に位置決めされて保持される。
[Operation of curved surface printing system]
Next, the operation of the curved surface printing system 1 described above will be described. FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the curved surface printing system 1. First, the print object 100 is set so as to face the frame unit 2 including the drive unit 3, the print head 4, and the lifting mechanism 20 (see FIG. 1). The print object 100 is accurately positioned and held by an articulated arm robot (not shown).

次に、プリント対象物100の形状に関するデータ、サイズ、プリントデータ、材質、プリント枚数等の必要なデータを被プリント面DB7aに格納し、プリント内容を指定する画像データを画像DB7bに格納してプリントに必要なデータを取得する(ステップS1)。すると、プリント開始の指令待ちの状態となり(ステップS2)、プリントの開始指令が出されると(ステップS2;Yes)、プリント対象物100の形状等に関するデータが読み込まれる(ステップS3)。   Next, necessary data such as data relating to the shape of the print object 100, size, print data, material, number of prints and the like are stored in the print surface DB 7a, and image data for specifying the print contents is stored in the image DB 7b and printed. Data necessary for the acquisition is acquired (step S1). Then, a print start command is waited (step S2), and when a print start command is issued (step S2; Yes), data relating to the shape of the print object 100 is read (step S3).

プリントに必要なデータが取得されたらコントローラ5は以下のような制御を行う。すなわち、上述したように、プリント対象物100の被プリント面へプリントを行う際に元となる画像の二次元画像データに基づいてこれを被プリント面にプリントすべき範囲へ展開したX軸方向とY軸方向からなる二次元平面を設定する。そして、設定された二次元平面をX軸及びY軸に平行な線によって多数の微細なマトリックスに分割し、分割して出来る多数の微小な単位二次元平面Aを被プリント対象物100の被プリント面上に平行投影して単位三次元面Bを形成する。そして、上述した数1,数2に示す演算を行い(ステップS4)、単位三次元面Bに吐出するインクの量dが設定され、各単位三次元面Bに対して設定された量dのインクが吐出されてプリントが実行される(ステップS5)。吐出するインク量の制御は吐出時間や吐出の回数などによって行うことができる。 When the data necessary for printing is acquired, the controller 5 performs the following control. That is, as described above, based on the two-dimensional image data of the original image when printing on the print surface of the print object 100, the X-axis direction developed to the range to be printed on the print surface; A two-dimensional plane consisting of the Y-axis direction is set. The set two-dimensional plane is divided into a large number of fine matrices by lines parallel to the X-axis and the Y-axis, and a large number of minute unit two-dimensional planes A formed by the division are printed on the object 100 to be printed. A unit three-dimensional plane B is formed by parallel projection on the plane. Then, the number 1 described above, performs the calculation shown in Equation 2 (step S4), and the amount d 2 of ink ejected to the unit three-dimensional surface B is set, the amount d set for each of the unit three-dimensional surface B The second ink is ejected and printing is performed (step S5). The amount of ink ejected can be controlled by the ejection time or the number of ejections.

プリントが終了したら(ステップS7)、PC6はプリントヘッド4をホームポジション:HP)に戻すために駆動部3を動作させる(ステップS7)。このようにしてプリント対象物100の被プリント面に対するプリント作業が終了する。   When printing is completed (step S7), the PC 6 operates the drive unit 3 to return the print head 4 to the home position (HP) (step S7). In this way, the printing operation on the print surface of the print object 100 is completed.

[実施形態の効果]
このように、上述した本実施形態における曲面プリントシステムによれば、プリント対象物100のプリント面の単位三次元面B(面積S)に対するインク吐出量dを単位二次元平面Aの面積SのS/S倍としたので、プリント対象物100の曲面にプリントした場合であっても、平行な部分と傾斜している部分とで色の濃度ムラのない美しいプリントを行うことが可能となるという効果がある。
[Effect of the embodiment]
Thus, according to the curved surface printing system in the present embodiment described above, the ink discharge amount d 2 with respect to the unit three-dimensional surface B (area S B ) of the print surface of the print object 100 is set to the area S of the unit two-dimensional plane A. Since A is S B / S A times, even when printing is performed on the curved surface of the print object 100, it is possible to perform beautiful printing without color density unevenness between the parallel portion and the inclined portion. There is an effect that it becomes possible.

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。例えば、インク色は上記した色に限定されるものではなく、全て特定の一色のインクとすることも可能である。   As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Needless to say, it is possible to modify or change the above. For example, the ink color is not limited to the above-described color, and it is also possible to use a specific color ink for all.

また、インクに替えてクリアコート用のクリア液を使用すれば、クリアコーティングシステムとして用いることもできる。   If a clear liquid for clear coating is used instead of ink, it can be used as a clear coating system.

1 曲面プリントシステム
2 枠ユニット
3 駆動部
4 プリントヘッド
5 コントローラ
6 PC
7 データベース部(DB部)
8〜11 枠部材
12a,12b 脚部材
13 可動ユニット
14 インクタンク群
14a〜14e インクタンク
15a〜15e チューブ
16 エアコンプレッサ
17 エアレギュレータ
18 インクタンク加圧エアパイプ
20 昇降機構
21 ラックギヤ
22 移動体
23 ステッピングモータ
30 レール
31 ラックギヤ
32 リニアガイド
33 ピニオンギヤユニット
34 減速ギヤ付きモータ
35 描画点位置検出用ロータリエンコーダ
36 減速機
37a〜37d リミットスイッチ
40 ノズル群
40a ブラックノズル群
40b シアンノズル群
40c マゼンタノズル群
40d イエローノズル群
40e ホワイトノズル群
41 ケーブル
41 ノズル駆動信号線
42,43 信号線
51 ノズル駆動部
52 画像処理部
53 Y軸駆動部
54 X軸駆動部
100 プリント対象物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Curved surface printing system 2 Frame unit 3 Drive part 4 Print head 5 Controller 6 PC
7 Database part (DB part)
8-11 Frame member 12a, 12b Leg member 13 Movable unit 14 Ink tank group 14a-14e Ink tank 15a-15e Tube 16 Air compressor 17 Air regulator 18 Ink tank pressurized air pipe 20 Lifting mechanism 21 Rack gear 22 Moving body 23 Stepping motor 30 Rail 31 Rack gear 32 Linear guide 33 Pinion gear unit 34 Motor with reduction gear 35 Drawing point position detection rotary encoder 36 Reducer 37a to 37d Limit switch 40 Nozzle group 40a Black nozzle group 40b Cyan nozzle group 40c Magenta nozzle group 40d Yellow nozzle group 40e White nozzle group 41 Cable 41 Nozzle drive signal line 42, 43 Signal line 51 Nozzle drive unit 52 Image processing unit 53 Y-axis drive unit 5 X-axis driving unit 100 print object

Claims (2)

曲面部分有する被プリント面にプリントを行うための曲面プリントシステムにおいて、
水平方向をX軸、垂直方向をY軸、奥行き方向をZ軸として互いに直交する三本の軸によって構成される三次元座標空間におけるZ軸方向にインクを吐出する多数のノズルを備えたプリントヘッドと、
前記プリントヘッドを少なくともX軸方向及びY軸方向に移動させる移動手段と、
前記プリントヘッドのインク吐出方向に対して対向するようにして前記被プリント面を保持する保持手段と、
プリントの元となる二次元画像データに基づいて被プリント面に対する前記プリントヘッドの移動及びインクの吐出量を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記二次元画像データを前記被プリント面にプリントすべき範囲へ展開したX軸方向とY軸方向からなる二次元平面をX軸及びY軸に平行な線によって多数のマトリックスに分割し、分割して出来る多数の微小な単位二次元平面の面積をSとし、前記単位二次元平面を被プリント面上に平行投影してできる多数の微小な単位三次元面の面積をSとした場合、任意の単位三次元面に対応する単位二次元平面について二次元画像データに基づいて指定されるインクの吐出量のS/S倍の量のインクを該当する任意の単位三次元面に吐出するようにインクの吐出量の制御を行うことを特徴とする曲面プリントシステム。
In a curved surface printing system for printing on a printed surface having a curved surface portion,
A print head having a large number of nozzles for ejecting ink in the Z-axis direction in a three-dimensional coordinate space composed of three axes orthogonal to each other with the horizontal direction as the X-axis, the vertical direction as the Y-axis, and the depth direction as the Z-axis When,
Moving means for moving the print head at least in the X-axis direction and the Y-axis direction;
Holding means for holding the printed surface so as to face the ink ejection direction of the print head;
Control means for controlling the movement of the print head relative to the print surface and the ink discharge amount based on the two-dimensional image data that is the basis of printing;
The control means forms a two-dimensional plane composed of the X-axis direction and the Y-axis direction, in which the two-dimensional image data is expanded to the range to be printed on the print surface, into a plurality of matrices by lines parallel to the X-axis and the Y-axis dividing the area of a large number of small units two-dimensional plane that can be divided as S a, the area of the three-dimensional surface number of minute unit by projecting parallel the unit two-dimensional plane on the printing surface S In the case of B , an arbitrary unit corresponding to an amount of ink that is S B / S A times the ink discharge amount specified based on the two-dimensional image data for a unit two-dimensional plane corresponding to an arbitrary unit three-dimensional surface A curved surface printing system that controls the amount of ink discharged so as to be discharged onto a three-dimensional surface.
請求項1に記載の曲面プリントシステムにおいて、
前記インクを保持するインクタンクは所定の圧力に加圧され、前記ノズルから加圧したインクを吐出するようにしたことを特徴とする曲面プリントシステム。
The curved surface printing system according to claim 1,
A curved surface printing system, wherein an ink tank holding the ink is pressurized to a predetermined pressure, and the pressurized ink is ejected from the nozzle.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017066546A1 (en) * 2015-10-15 2017-04-20 Board Of Regents, The University Of Texas System Versatile process for precision nanoscale manufacturing
DE102016225967A1 (en) * 2016-02-17 2017-08-17 Heidelberger Druckmaschinen Ag A method of ink jet printing at least one curved portion of the surface of an object
US9975327B1 (en) * 2017-05-18 2018-05-22 Xerox Corporation System and method for adjusting printhead operations in a direct-to-object printer having a fixed printhead array
CN111002734B (en) * 2019-12-27 2022-04-12 蒋聘 Pattern jet printing method for multi-curved-surface product
US11660862B2 (en) 2020-09-17 2023-05-30 Wisconsin Alumni Research Foundation Systems and methods for printing patterns
CN113695113A (en) * 2021-08-05 2021-11-26 陈幼君 Arc door plant two-sided paint spraying machine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01133800A (en) * 1987-11-19 1989-05-25 Lac:Kk Automatic drawing device
JP3489035B2 (en) * 1993-04-07 2004-01-19 ノードソン株式会社 Powder coating equipment
US5741558A (en) * 1993-04-07 1998-04-21 Nordson Corporation Method and apparatus for coating three dimensional articles
JPH10235247A (en) * 1997-02-25 1998-09-08 Matsushita Electric Works Ltd Method for coating building material and device therefor
CN101920604B (en) * 2009-06-10 2012-06-20 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Curve printing method
JP5688268B2 (en) * 2010-11-08 2015-03-25 株式会社エルエーシー Curved surface coating equipment
JP5914064B2 (en) * 2012-03-12 2016-05-11 株式会社エルエーシー Printing device

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