JP6270809B2 - 物体の印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の特徴を備えた方法に関する。さらに本発明は、請求項９の特徴を備えたシステム並びに請求項１０の特徴を備えた方法に関する。

Ｉ）導入及び背景技術
車両の車体を単色で塗装することは公知であるし、多色で塗装することも公知である。多色塗装は、既に製造時に行うことができるし、或いは後から行うこともできる。さらに、車体にカラフルな絵を設けることも既に知られている。例えば、車両の側面又は後部に広告が設けられる。大抵の場合、この種の広告は最初に薄いフィルムシートの上に印刷され、ついでそのフィルムシートが車体に転写される。フィルムシートが大きくなるにつれて、また、車体のカーブが増えるにつれて、フィルムシートに塗布する時間がかかるようになる。これに対し、芸術的な要求の高い画像は、たいていは手作業でいわゆるエアブラシ技術を用いて塗布される。

DE 37 37 455 A1には、カラーパターンを形成する装置が開示されている。この場合、コンピュータ制御されてロボットにより操作されるインクジェットシステムを用いて、例えばラスタライゼーションされた画像がフルカラー（３原色）で、車体装飾として形成される。しかもこれらの画像を、顧客固有のものとすることができる。

さらにDE 10 2008 053 178 A1には、多軸のロボットとそこに取り付けられたインクジェット印刷ヘッドを備えた、車体用コーティング装置が開示されている。この場合、ヘッドを１つ又は複数のインク交換器或いはインク混合器と接続することができ、インクを交換及び混合して（例えばＣＭＹＫカラーシステム）、ヘッドのノズルへ供給することができる。ただしインクの混合を、部品表面で行うこともできる。DE 10 2008 053 178 A1の課題は、いわゆるオーバースプレーを低減することである。また、所期のようにディテール及びグラフィックを印刷できるようにもすることである。１つの変形実施形態によれば、複数の印刷ヘッドが設けられており、それらの印刷ヘッドは１つのロボットにおいて共通に誘導され、互いに相対的に旋回可能であり、そのことによって湾曲した部品表面に対する整合が可能となる。

さらに"Michelangelo"という名称で、フレームとインクジェットを含むシステムが提供されており、インクジェットヘッドはフレームにおいてｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に可動である。"Michelangelo"によって、例えば商用車などの比較的平坦な側壁に任意の多色画像を設けることができる。このシステムは、ヘッドと印刷面との間の機械的な間隔測定を利用しており、僅かな分解能でしか印刷できない。この種のシステムは、EP 317 219 B1に開示されている。

DE102 02 553 A1から、ディジタルブラシとでも呼べるようなシステムも知られている。このシステムは、手動で操作されるシステムであって、例えばファサード或いは大判広告面などを印刷するための、つまり一般には比較的平坦な平面を印刷するための、複数のノズルから成るマトリックス装置を備えている。この場合、印刷中のヘッドのポジションが継続的に求められ、すでに印刷済みの個所ではインクの塗布が阻止される。

ＩＩ）課題及び解決手段
このような背景から本発明の課題は、任意に成形された物体表面に任意の画像を印刷できるようにする新たなシステムが提供することである。

物体に印刷を行うための本発明による方法は、物体表面の少なくとも１つの領域に印刷を行い、以下のステップを有する。即ち、画像を準備するステップ、少なくとも１つの領域を三次元で測定するステップ、この領域に対応する空間ポイントの集合を作成するステップ、この領域に対応する三次元のネットを作成するステップ、経路データ即ちインクジェット印刷ヘッド用のロボットを運動させるための三次元経路を作成するステップ、ラスタデータ即ちインクジェット印刷ヘッドの動作制御のためのラスタマトリックス例えば三次元又はそれよりも高次元のラスタマトリックスを作成するステップ、経路データを用いてロボットを運動させるステップ、ラスタデータを用いて、インクジェット印刷ヘッドにより画像を印刷するステップ。

本発明による方法の１つの有利な実施形態は、以下の同期合わせステップのうち１つのステップを有することを特徴とすることができる。即ち、ロボットの運動に依存して画像を印刷するステップ、又は、印刷すべき画像に依存してロボットを運動させるステップ。

本発明による方法の１つの有利な実施形態は、以下のステップを有することを特徴とすることができる。即ち、印刷ステップ後、ロボット誘導型乾燥ヘッドにより、インク又は塗料ないしはラッカーの乾燥及び／又は硬化及び／又はピニング（下地との部分的な固定）を行うステップであって、このステップを例えば紫外線放射、近赤外線放射、赤外線放射、熱風及び／又はレーザ放射を用いて行う。別の選択肢として、熱により、或いは熱により加速させて化学的に硬化させることもできる（例えばドイツ連邦共和国Battenberg- DodenauのTritron社の"Natural Cure"法による硬化）。さらに、例えばオーストリア共和国KlagenfurtのSepiax Ink Technology社の"Aquares"といったいわゆるラテックスインクを利用することができる。なお、乾燥を別室の乾燥ルームにおいてロボット誘導を用いずに実施してもよい。

本発明による方法の１つの有利な実施形態は、以下のステップを有することを特徴とすることができる。即ち、三次元測定ステップの前に少なくとも前述の領域の洗浄例えば水洗いと乾燥、及びオプションとしてパウダリングを行うステップ。

本発明による方法の１つの有利な実施形態は、以下のステップのうち少なくとも１つのステップを有することを特徴とすることができる。即ち、測定中に位置固定された測定システムを用いて、前述の領域を静的に三次元測定するステップ、又は、ロボット誘導型測定ヘッドを用いて、前述の領域を動的に三次元測定するステップ。

本発明による方法の１つの有利な実施形態は、以下のステップを有することを特徴とすることができる。即ち、印刷ステップの前に、少なくとも前述の領域に下塗り剤及び／又はプライマーを塗布するステップ。

本発明による方法の１つの有利な実施形態は、以下のステップのうち１つのステップを有することを特徴とすることができる。即ち、インクジェット印刷ヘッドにより、画像の第１部分を印刷するステップ、物体を変更されたポジションに移動させるステップ例えば回転させるステップ、並びにインクジェット印刷ヘッドにより、画像の第２部分を印刷するステップ。

本発明による方法の１つの有利な実施形態は、以下のステップを有することを特徴とすることができる。即ち、インクジェット印刷ヘッドを、異なる種類の他の印刷ヘッド例えば異なる種類のインクジェット印刷ヘッドと交換するステップ。

本発明による方法の１つの有利な実施形態は、さらに別の前処理プロセスステップとして、コロナ放電処理、大気圧プラズマ処理、火炎処理、及び／又は熱風供給を含むことができる。

本発明による方法の１つの有利な実施形態は、さらに別の後処理プロセスステップとして、赤外線又は近赤外線、熱風供給、及び／又は炉内の加熱処理を含むことができる。後処理の役割は、例えば固着性の向上である。

熱処理（前処理及び後処理）を、約４０℃〜約２４０℃の表面温度で行うことができ、有利には約６０℃〜約１４０℃で行うことができる。また、熱処理（前処理及び後処理）を、約１ミリ秒〜約１時間の期間にわたり行うことができ、有利には約１／１０秒〜約１０分の期間にわたり行うことができる。

本発明による物体に印刷を行うシステムは、物体表面の少なくとも１つの領域に印刷を行い、以下の特徴が設けられている。即ち、少なくとも前述の領域を洗浄する洗浄装置、少なくとも前述の領域を三次元測定して測定結果を作成する測定装置、ラスタマトリックス例えば三次元又はそれよりも高次元のラスタマトリックスを作成するコンピュータ、ロボット例えばジョイントアームロボット、パラレルキネマティックロボット、ポータル型ロボットのうちの１つ、少なくとも１つの作動装置例えばインクジェット印刷ヘッド、紫外線乾燥ヘッド、測定ヘッド、投影ヘッドのうちの１つ、ロボットの動作を制御するコンピュータ、作動装置の動作を制御するコンピュータ。

本発明によるシステムは、ロボットと、このロボットに収容された印刷ヘッドとを含む。ヘッドはロボットにより、印刷すべき物体の表面に沿って、それと隣り合うように誘導される。印刷すべき画像のデータと物体表面のデータとが、コンピュータへ供給される。物体表面のデータは、事前に測定技術によって求められる。コンピュータは、物体表面のどの点に画像のどのポイントが印刷されるのかを計算する。多色印刷の場合、この処理は各色分解版ごとに行われる。計算されたデータは、ロボットの経路誘導と印刷ヘッドの動作制御のために用いられる。

このシステムもしくはこのシステムにより実施される方法によって、少なくとも１００ｄｐｉ（１／４ｍｍの印刷精度）〜３００ｄｐｉの印刷精度が達成される。車両などいっそう大きい物体を印刷するときには、約１／１０ｍｍの印刷精度であると有利である。

本発明によるさらに別の方法は、物体例えば車両に少なくとも１つの画像を印刷するための、以下のような方法である。即ちこの方法によれば、画像を顧客が選択し、選択した画像を、サービス業者が請求項１から８のうち少なくとも１項記載の方法を利用して、及び／又は請求項９記載のシステムを利用して、顧客が選択した表面領域において物体に印刷する。択一的な用途として挙げられるのは、物体特に車両の大量生産に適用することである。例えば大量生産品を製造プロセスの終端において、本発明に従い個別に変更及び／又は作り上げることができる。

ＩＩＩ）定義
以下では、本出願で用いられる用語の定義を行う。
・物体：少なくとも湾曲、縁、折り目、孔、及び／又は窪みないしはアンダーカット等を含む表面を備えた三次元物体のこと。例えば、貨物及び／又は人間を輸送するための車両（陸上車両、船舶、航空機及び／又は宇宙船）。特別な例を挙げておくと、自家用車及びその車体、大面積の側壁を備えた商用車、オートバイのタンク、或いはオートバイライダーのヘルメット等である。さらに別の例は、冷蔵庫又は他のいわゆる「白物」、コンピュータ筐体、家具、玩具、或いはトランクケースなど。
・画像：テキスト、パターン、ロゴ、図面、写真、色のグラデーション、及び／又は色の変化などが（ラスタライゼーションされて又はラスタライゼーションされずに）存在する二次元領域のこと。
・顧客：物体への画像塗布サービスを利用する者。
・サービス業者：物体への画像塗布サービスを実行する者。
・システム提供者：例えばレンタル又は販売の目的で、サービス業者にハードウェア、ソフトウェア及び／又はサービス実行用データを提供する者。
・メーカ：ハードウェア及び／又はソフトウェアを製造する者、又は既存のコンポーネントに基づきインテグレーションする者。メーカがシステム提供者であってもよい。
・ロボット：定置型又は移動型の運動装置であって、作動装置例えば印刷ヘッド及び／又は乾燥ヘッド及び／又は測定ヘッド及び／又は投影ヘッドを運動させるために複数の軸を備えた装置。産業用ロボット（別名：ロボットアーム又はマニピュレータ）、ポータル型ロボット、或いは両者の組み合わせとすることができる（複数のロボットアーム有利には２つ又は３つのロボットアームを、１つのポータル構造部材に設けることもできる）。産業用ロボットを、ジョイントアームロボット（５軸、６軸、７軸又はそれよりも多くの軸）として構成してもよいし、パラレルキネマティックロボットとして構成してもよい。さらに小型のロボットアームを、それよりも大きいロボットアームのところに配置させることもできる。ポータル型ロボットを３本の直線軸によって構成することができる（ｘｙｚ座標系）。バイオニックシステムも可能である。さらにロボットを、直線誘導部材又は回転台に収容することができ、この場合、直線誘導部材もしくは回転台を、ロボットキネマティクス及びロボット制御ユニットと結合することができる。旋回可能又は傾動可能なポータル構造部材も可能である。

ＩＶ）概要説明
１．データの準備
顧客はサービス業者に、例えば移動データ担体或いはデータネットワークを介して、二次元画像データ（jpg, tiff, pdf等）を渡すことができる。ただしそれらのデータを、一般的にアクセス可能なデータベースから、或いはサービス業者又はシステム提供者のデータベースから、ロードすることもできる。システムが例えば車両メーカなどの大量生産メーカにおいて使用されるならば、それらの画像が大量生産メーカによって利用できるようにすることもできる。

物体特のその表面の三次元データを、一般にアクセス可能なデータベースから、或いはサービス業者又はシステム提供者又は物体メーカ例えば大量生産メーカのデータベースから、ロードすることも可能である。ただし有利であるのは、物体を印刷前に個々に測定し、それによって得られた個々のデータを印刷に使用することである。なぜならばこのようにすることで、物体の特殊性例えば付加構造物或いは損傷なども考慮できるからである。サービス業者及び／又はシステム提供者は（或いは大量生産メーカも）、測定に基づく個々の物体データを記憶させることができ、１つのデータベースとしてまとめることができる。このデータベースはそれらのデータを分類し、あとで利用できるよう準備しておく。例えば、スキャン入力した車両表面を記憶させ、車両モデルに従い分類して格納することができる。同じ車両例えばOpel Vectra B Kombiについて行われた複数の測定の比較に基づき、個々のモデルに対し一般化されたデータセットを作成することができる。それらのデータセットは、車体の一般的な特徴を反映するものであり、車両に画像を描画するために、固有の測定をまだ実施する前に利用することができる。

さらにこの場合、物体上で予想される画像を、二次元又は三次元で顧客に表示させることができ、例えば二次元ディスプレイ又は三次元ディスプレイ上で、物体への投影によって、或いはいわゆる拡張現実メガネによって、表示させることができる。投影のために、いわゆるビーマを使用することができ、これは例えば定置型でもよいし、或いはロボットに収容してもよい。その際に顧客は変更要求を申し出ることができ、例えばサイズ、ポジション、背景色、色空間及び／又は遠近法、画像操作（例えば伸長、圧縮）の変更を要求することができ、それらがサービス業者によって実行される。さらにその際、例えばドアグリップ又は窓など、印刷すべきではない物体表面領域を設定することもできる。変更された画像を物体上に再び表示させることもできる。別の選択肢として、顧客は自身が利用可能なソフトウェア又はアプリケーションを用いて、変更要求を任意の場所で、つまり自宅で、行うことができる。

上述のすべてのデータならびに変更は、物体印刷ソフトウェアにおいて考慮される。

２．測定のための物体の準備処理
必要であれば、印刷前に修理を実施することができ、例えばへこみの直し、ヘラ塗り、研磨などを実施することができる。必要であれば、付加構造物例えばアンテナ、ミラー、スポイラー及び／又はトレーラー連結部などを取り外すこともできる。

さらに必要であれば印刷の前に、以前の画像を除去することもでき、例えばフィルムシートとして被着された画像の場合などに、それを除去することもできる。この除去を、溶剤（例えばアセトン）、高温蒸気、研磨剤、レーザビーム、及び／又は漂白作用のある紫外線放射によって行うことができる。この場合、除去すべき色の層だけを取り除くこともできるし、或いはそれに加えて下塗り、中間層及び／又は接着促進剤層をいっしょに取り除くこともできる。

物体が既に本発明に従って或いは同等の手法で以前に印刷されていたのであれば、既存の画像を以下のようにして除去することができる。即ち画像の溶解及び除去、これは特にその画像にトップコートが設けられていなかった場合であり、例えば溶剤スプレー、研磨パッド、ウォータービーム、ブラシ、回転ブラシ、トンネル型洗車機、及び／又は蒸気噴霧器などによって除去することができる。溶剤を純粋な有機溶剤とすることができ、例えばアセトン又はイソプロピルアルコール、或いは混合物例えばベンジン又はアセトンとエタノールの混合物、或いは水性系又は部分水性系例えば水又は例えばイソプロピルアルコールと水、とすることができる。さらに溶剤が、１つ又は複数の添加剤を含むようにすることができる。この場合、添加剤を古典的な界面活性剤例えばミセル生成剤とすることができ、或いはほかには、表面活性物質又は界面活性物質例えばセミパーフルオロ燐酸、ポリエーテルシロキサンとすることができる。また、研磨粒子を含むことができ、これは例えば慣用の自動車塗料研磨ペーストにおいて一般的なものである。

さらにいわゆる「インテリジェント流体intelligent fluid」を使用することもできる（例えばDWR 95 PLUS liquid 印刷ローラクリーナ bubbles & beyond GmbH, Leipzig）。洗浄プロセスは次のようにして実施される：部分水性の市販のクリーナ"DWR 95 PLUS liquid"による物体の洗浄；作用時間は１〜６０秒であり、これによって洗浄剤が既存のインク面の下に入り込み、そのようにして基材との付着力を低減又は消失させる；インクとクリーナの洗浄除去或いは研磨除去；必要に応じて水又は第２の部分水性クリーナ例えば水と界面活性剤によるすすぎ洗い；熱風による乾燥。このプロセスは、有利にはこれに合わせて装備されたトンネル型洗車機によって実施される。

最後に物体に対し、埃、塵、保護ワックス等を取り除くクリーニングを実施することができ、例えば洗浄及び乾燥を行うことができる。

以下の測定の較正のために必要とされる可能性があるのは、最初に物体の既存の色（即ちあとで行われる印刷のために採用される色空間における色座標）を測定することであり、例えば塗料の色などを測定することである。

しかも、誤差の影響を受けにくく輪郭のシャープな物体測定のために必要とされる可能性があるのは、物体表面へのパウダリングであり、有利には白色のパウダ或いは反射防止スプレーによる反射防止処理である。局所的に光を散乱させる手段又はパターンを、例えばインクジェットにより印刷することも考えられる。このようなパターンによって、ストライプ投影測定法を使用したときに、所期のようにモアレ現象を生じさせることができる。同時にパウダに洗浄作用を持たせることもでき、及び／又は例えばＵＶインクなどにより後から印刷する際の下塗りとして作用させることもできる。後者の事例であれば、パウダは測定後にも取り除かれず、表面に残されたままとなり、印刷を終えてから取り除かれることになる。

３．物体の測定
物体表面の１つ又は複数の被印刷セクション或いは表面全体の三次元測定が行われる。この場合、表面もしくは１つ又は複数のセクションの空間点が、いわゆるポイントクラウドの形式で、３つの空間方向すべてにおいて約１ｍｍよりも小さい好ましい精度で取得され、或いは殊に好ましくは約０．１ｍｍの領域の精度で取得される。このため物体は、特にそれが車両である場合には、有利には１つの部屋の中に置かれ、好ましくはホールの中に置かれ、有利には機械的に固定されて、規定どおりにその空間内にポジショニングされる。

ついで複数の個別測定に基づき、単一のポイントクラウドを任意に合成できるようにする目的で必要となる可能性があるのは、例えば空間内で配向マークを使用することであり、例えば貼り付けポイント、球体、及び／又はコントラストの強いマークなどを使用することである。これらのマークを、物体の外側或いは内側に設けることができ、或いは物体表面に取り付けることができ、例えば貼り付けポイントを車両のミラー、窓ガラス、ナンバープレート、又はライトに取り付けることができ、或いは三脚付きの球体を車両の屋根に取り付けてもよいし、或いはチェス盤状のパターンを用いてもよい（例えばホールの壁などにも）。また、物体において特徴のはっきりした部分それ自体を、配向マークとして用いることもでき、そのような部分は例えばナンバープレート、ドアロック又はアンテナなどである。

市販の３Ｄ測定システムを使用することができ、それら市販のシステムは例えば、白色光、レーザストライプ投影、伝播時間測定、フォトグラメトリ、或いは光学トラッキングに基づき動作する。

測定をスタティックに行うことができる。つまりこの場合、複数の３Ｄ測定システムが、物体周囲に位置固定されてポジショニングされ（例えばホールの天井又はホールの壁）、或いは移動型の３Ｄ測定システムを複数回、新たにポジショニングし直す。このような測定によって、合成すべき三次元の、物体もしくは物体表面のディジタルポイントクラウドが供給される。具体例として、ドイツ連邦共和国Faro社によるこのような測定のための機器"Faro Laserscanner Focus 3D"を挙げておく（１〜５ｍの動作間隔、１ｍｍのデータ精度）。

測定をダイナミックに行うことができる。この目的で、ハンディタイプの測定装置が手又はロボットによって、物体周囲で案内される。その際、機械式経路誘導装置が、既存のデータベース内に格納されている対応する物体の三次元データ例えば車両メーカの３Ｄ車体データにアクセスすることができる。これに加え、距離センサを使用することができる。このようにすれば測定装置を、物体までの選択した動作距離のところに案内することができる。また、データ捕捉を（ワールド）座標系に関連づけて行うことができ、例えばホール又はその他の選択された固定ポイントに対し相対的に行うことができる。別の選択肢としてデータ捕捉を、既に捕捉された物体データに関連づけて行うことができ、例えばストライプ状の相前後する測定セクションに関連づけて行うことができる。具体例として、ドイツ連邦共和国Faro社によるこのような測定のための機器"Faro Laser ScanArm"（８〜１０ｃｍの動作間隔、０．１ｍｍのデータ精度）、或いはドイツ連邦共和国Steinbichler Optotechnik社の機器を挙げておく。

測定をカスケードで行うことができる。この場合、第１のステップにおいて最初に表面を約１ｍｍ〜約１０ｍｍまでの精度で高速に測定し、例えばスタティック（上記参照）に測定される。その後、極端な湾曲、エッジ、折れ曲がり等を伴う表面のクリティカルなセクションを、分解能を高め速度を落として計り直し、例えばスタティック又はダイナミック（上記参照）に計り直す。（いっそう精密な）再計測が必要とされる個所を、例えば印刷すべき画像と、第１のステップで求められた（それよりも大雑把な）ポジションデータとの重畳に基づき、同定することができる。なぜならばこのようにすることで、画像領域と極端な個所とが、どこで重なるのかを識別できるようになるからである。

第２のステップを、物体の印刷中に初めて行うこともできる。この目的で測定装置が印刷ヘッドの前に配置され、この印刷装置は、ロボットを用いた印刷ヘッドの経路誘導中、ポジションデータを供給し、これによって印刷ヘッドの経路誘導を約１／１０ｍｍ〜約１／１００ｍｍの精度で制御できるようにする。その際に測定データを（ポイントクラウドの整合のために）、上述の配向マークに関連づけることができる。別の選択肢として測定データを、既に印刷済みの隣接領域に関連づけることができる。ただし後者の場合には、既に印刷済みの隣り合うセクションを記録するための付加的なビデオセンサ機構が必要とされ、さらに印刷中、記録された画像に基づき印刷ヘッドの現在位置を検出し、それを以降の経路誘導において考慮するデータ処理も必要とされる。具体例として、ここでもドイツ連邦共和国Faro社による機器"Faro Laser ScanArm"を挙げておく。この機器は、移動中もデータを供給することができる。当然ながらロボットは、このようにして常時更新されるデータによって追従制御可能でなければならない。具体例として、ドイツ連邦共和国Kuka社によるロボットを挙げておく。さらにここでも考えられるのは、ピエゾ駆動型ｘｙｚアクチュエータメカニズムを用い、ロボットにおいてそのポジションで常時、測定されたポジションデータに基づき約１／１００ｍｍの精度で、印刷ヘッドを補正することである。

４．データの加工処理
物体表面の測定されたポジションデータ（ポイントクラウド）に基づき、市販のソフトウェアを用いて、例えばカナダのInnovMetric社によるPolyWorksを用いて、測定された表面に対応する三次元ネットを生成することができる。その際に、或いはその後に、ソフトウェアを用いて、データの最適化及びソートを行うことができ、例えば存在する曲率半径、面積及びエッジを求めることができる。このようにして車両において、例えば窓ガラス及びそのシール、ナンバープレート、ドアロック等を識別することができ、印刷すべき領域もしくはプラニングすべき経路誘導から除外することができる。

ここで有利となる可能性があるのは、例えば三次元ネットの生成を加速する目的で、測定における三次元ポジションを局所的に、或いはそれどころか全体的に低減することである。この低減を、画像及び／又は物体に依存して行うことができる。局所的にやはり有利になる可能性があるのは、例えば局所的な測定によって僅かなデータしか供給されなかったときに、補間により三次元ポジションデータの密度を高めることである。

ここで利用可能なデータ（ポイントクラウド、三次元ネット、及びそれらから求められたデータ）は、三次元ロボット経路誘導のプラニングにおいても、二次元画像データの三次元ＲＩＰ（Raster Image Processing）においても、入力値として用いられる。さらに別の入力値として挙げられるのは、インクジェットヘッドのサイズ（或いは使用される様々な形状のインクジェットヘッド）、動作距離（インクジェットヘッドのノズル開口部と物体表面との間で維持すべき距離）、障害物を含め物体が存在する及びロボットが移動する空間、並びにロボットの運動に科されている制約である。

三次元経路誘導のためのデータ処理において有利であるのは、ロボットが進入してはならない領域と、ロボットが自由に移動できる領域とを定義することである。前者の領域は通常、測定される物体と相関しており、即ちロボットは物体と衝突してはならず、最小距離を保持する必要がある。これはロボットに収容された印刷ヘッドに当てはまるだけでなく、ロボット全体についても当てはまり、例えばロボットのアーム部分及びジョイントについても当てはまり、それらは経路誘導中にロボットが運動する際、許可された領域においてのみ滞留及び運動を行ってよい。また、印刷中、例えば車両の付加構造物など物体の一部分の取り外し或いは追加によって、物体が変化したときなどに、両方の領域をダイナミックに定義することもできる。

３Ｄ−ＲＩＰにより二次元又は３次元或いはそれよりも多くの次元の行列が生成される。この場合、存在する二次元の（即ち平面的なもしくは湾曲していない）画像が、三次元の（即ち非平面的なもしくは空間内で湾曲しているもしくは折れ曲がっている等の）物体表面もしくは測定時に得られた同じ物体データを考慮しながら、ラスタライゼーションされる（例えばＡＭラスタ又はＦＭラスタ）。なお、３Ｄ−ＲＩＰによって伸長及び／又は圧縮を実行できる。

ここで必ず理解し注意しておくべき点は、３Ｄロボット経路誘導及び３Ｄ−ＲＩＰは通常、互いに依存し合っている、ということである。即ち、
ｉ）表面の１つの個所を何度も塗ることが必要になる可能性があり、これは例えば印刷品質上の理由から（多重経路印刷モード）、経路誘導全体の理由から、曲率半径を有する部分が局所的に及び／又は隣り合って存在することから、及び／又は選択されたインクジェットヘッドもしくはそのジオメトリから、必要となる可能性がある。
ｉｉ）単純な表面の場合、測定された三次元データから経路誘導を決定することができ、３Ｄ−ＲＩＰはこのようにして予め設定された経路誘導を考慮することになる一方、極度に複雑な表面の場合（強い湾曲、エッジ、折れ曲がり、穴）には、経路誘導を予め定められた３Ｄ−ＲＩＰによって決定することができる。例えばこれは、特定のラスタ領域を移動する複数のアルゴリズムが互いに位置に依存しており、容易には物体全体に転用できない場合である。
ｉｉｉ）単純な画像の場合、可能なロボット運動から経路誘導を決定することができ、３Ｄ−ＲＩＰはこのようにして予め設定された経路誘導を考慮することになる一方、極度に複雑な画像の場合には、経路誘導を予め定められた３Ｄ−ＲＩＰによって決定することができる。例えばこれはやはり、特定のラスタ領域を移動する複数のアルゴリズムが互いに位置に依存しており、容易には物体全体に転用できない場合である。この場合、表面を１回（シングルパス）又は複数回（マルチパス）塗布することができる。

３Ｄ−ＲＩＰの場合に有利になる可能性があるのは、例えば物体の前方から或いは側方からというように、最初に異なる複数の視点を設定することであり、その後、各視点ごとに別個の３Ｄ−ＲＩＰを実行することである。このようにして得られたラスタデータを、あとで個々のステップにおいて印刷することができ、つまり例えば前方から及び側方から印刷することができ、その際に移行部分が生じる。このような手法が有利になる可能性があるのは、物体が実質的にボックス状の場合であり、例えばトラックもしくはその車体などの場合である。別の選択肢として有利になる可能性があるのは、異なる複数の視点のラスタデータをすでに３Ｄ−ＲＩＰにおいて統合し、１つのステップで印刷することである。これは例えば側方が大きく湾曲し、互いに滑らかに移行している物体などの場合であり、例えば自家用車のエアロダイナミックな車体などである。同じ画像データに対し複数回、３Ｄ−ＲＩＰを行うこともでき、例えば同じ画像においてドアが開いている状態と閉まっている状態とで、或いは付加構造物がある状態とない状態とで、３Ｄ−ＲＩＰを行うこともできる。

経路誘導を局所的に、どちらかといえば直線状の他の誘導とは異ならせることができる。例えば自動車のサイドドアに沿って、印刷ヘッドを実質的に水平又は垂直の経路で誘導することができる一方、ドアノブ周囲では実質的に円形又は楕円形の経路で誘導される。

ロボットの２つ又はそれよりも多くの軸が共線となるいわゆる特異点は、印刷ヘッドをロボットアームに斜めに収容することによって、十分に回避することができる。しかも予期される特異点の領域において、経路速度を落とすことができる。

３Ｄ−ＲＩＰの場合、例えば中古の自家用車などにある物体表面の欠陥又は損傷も考慮することができ、必要に応じて補償することができる。したがって例えば表面の変形を、画像を変化（伸長、圧縮等）させて補償することにより、隠蔽することができる。この場合、少なくとも１つの視点から見る側にとって、欠陥個所又は損傷個所の視覚的印象が和らげられるように、３Ｄ−ＲＩＰにおいて行うべき変更が選定される。この種の欠陥又は損傷の識別に必要となる可能性があるのは、測定された物体データを格納されている欠陥のないデータ例えば新車の車体データと比較することである。

さらに３Ｄ−ＲＩＰの場合、印刷される画像に望ましくない歪みが発生することも考慮し補償することができる。そのような歪みは例えば表面の凹凸構造に由来するものであり、例えば人、文字或いは規則的なパターンを描く際に発生する。

５．印刷のための物体の準備処理
ここで物体の洗浄例えばパウダの洗浄除去が、新たに必要となる可能性がある。

さらに、本来の印刷前に前処理を実施することも必要となる可能性がある。この場合、コロナ放電処理又は大気圧プラズマ処理或いは火炎処理を用いることができる。前処理を、洗浄及び／又は付着力向上のために行うことができる。前処理を表面材料に応じて選択し、その強度を調整することができる。したがって、それぞれ異なる材料のセクションがこのような処理後、ほぼ等しい表面張力を有するようになり、塗布された液滴を全体にわたりほぼ均等に拡げることができる。

さらに本来の印刷の前に、コーティング又は下塗り（例えば防水剤又はプライマー）を行うことができる。コーティングには、付着促進剤又は付着低減剤を含めることができる。コーティング及び表面付着特性の調整によって、画像を持続的に又は制限された期間のみ、形成できるようになる。このようにして車両における画像を、永続的に又は一時的に、例えば数日間のみ、形成することができる。さらに、ラスタライゼーションされて又はラスタライゼーションされずに塗布される白色塗料を、下塗りに含めることができ、これによって例えば暗く塗装された車体部分などにおいて、実現可能な色空間を拡大することができる。コーティング及び／又は下塗りを、物体の表面全体に行ってもよいし、或いは選択されたセクションのみに行えばよく、有利には引き続き印刷も行われるセクションにのみ行えばよい。さらに例えば、窓ガラスを印刷するつもりならば、そのセクションにも下塗りが必要になる可能性がある。使用される色又はインクの付着特性を所期のように調整し、できる限り互いに整合させる目的で、それぞれ異なる表面材料に対しそれぞれ異なる下塗りを行うこともできる。さらに別の選択肢として、それぞれ異なる材料の表面においてほぼ等しく良好に付着するそれぞれ異なる色又はインクを使用することもできる。

プライマーには、付着促進剤又は付着低減剤としての役割をもたせるほか、インク液滴の経過特性（拡がり）をその液滴が硬化する時点までコントロールする役割をもたせることができる。さらにプライマーによって、液滴が同様に又は類似して拡がるように、例えばガラス、塗料が塗布された金属薄片又はプラスチックといった様々な材料を調整することができる。この場合、プライマーによって、個々の液滴が面全体で溶け合うこともできるように、拡がりを調整することができる。このような拡がりを、例えばコロナ放電処理、プラズマ処理及び／又は火炎処理など、物理的な前処理によっても実現できる。

殊に有利な実施形態によれば、印刷すべき表面がプライマーによって白く覆われる（白色塗料、トップコート）。このことは（プライマーが測定前に塗布されるならば）、引き続き行われる高精度の三次元測定に有利である一方、白色の下塗りは、できるかぎり広い色空間を実現するのに役立つ。白色のプライマーを、例えば市販のインクジェットプライマーに白色顔料としてＴｉＯ₂を添加したものとすることができる。この場合、プライマーを物体に平面的に塗布することができる（スプレー法、インクジェット法或いはその他の方法）。或いはプライマーを、物体に画像を設ける領域のみに平面的に塗布する（スプレー法、インクジェット法或いはその他の方法）。或いはプライマーを、インクジェットによりピンポイントで塗布することができる。必要に応じて白色のプライマーを、画像のラスタポイントないしは網点又はベタ面によっては覆われていない個所で、取り除くことができる。この場合、プライマーを、例えばイソプロピルと水の混合物によって除去できるように形成すると有利である。したがって適合した溶剤を用いれば、塗布した画像を後から所期のように除去することができる。

空気が充填された車輪を有する車両を印刷する場合に必要となる可能性があるのは、車体を機械的に固定することである。それというのも印刷中に温度が変動して、車両が上下に動くかもしれないからである。同じことは、弾性的に支承されている車両、或いは他の理由で固有運動する傾向にある車両についても当てはまる。このような車両を、例えばジャッキの取付個所で固定することができる。

プロセス全体にわたり物体を動かす必要がないと有利である。ただし、例えば測定及び／又は洗浄のために、他の場所へ動かし、再び元の場所に戻さなければならないならば、その後、物体を印刷装置に対し相対的に決められた精度で、例えば約１０μｍ〜１００μｍの精度で、ポジショニングする必要がある。これに加えて、或いは代替案として、物体もしくはそのポジションを、新たに測定し直すこともできる。いずれの場合であっても、印刷過程の開始にあたって、物体のポジションと印刷装置のポジションが、（例えばホールなどの）共通の座標系において既知でなければならない。小さい画像を印刷するときには、物体上の画像の位置に関して比較的大きい許容範囲が容認されるので、ポジショニング及び／又は新たな測定を省略可能であり、これは例えば小型の宣伝を車両サイドドアに印刷する場合などである。

物体のポジショニングを、ポジショニング装置を利用して行うこともできる。その際に有利であるのは例えば回転台であり、回転台の上に物体が載置され、これによって物体を有利には少なくとも１８０°回転させることができる。このようにして、印刷を例えば２つのステップで行うことができる。即ち、始めに物体の一番目の部分を印刷し、次に物体を１８０°回転させてから、物体の残りの部分を印刷する。９０°回転させるのが有利な場合もある。小さい自家用車であれば、例えば一方の側面、屋根及びボンネットを印刷し、１８０°回転させてから、他方の側面を印刷することができる。車両がもっと大きければ、複数回の回転が必要になる場合もある。

回転台の代案として、物体例えば車両のために、以下のようなポジショニングシステムも利用できる：正圧／負圧システム、（有利には双方向で）走行可能なプラットフォーム（具体例としてドイツ連邦共和国Kuka社の装置Kuka omniMoveを挙げておく）、ｘｙｚポータル構造部材。

回転台の代案として、或いは回転台に加えて、ポジショニング装置が物体を傾斜可能であるようにしてもよい。このように構成するのが有利となる可能性があるのは、印刷ヘッドを上へ向けて印刷できない場合である。下から印刷しなければならない物体個所例えばバンパ下側であれば、印刷ヘッドがその個所を側方又は下方に向かって印刷できるよう、物体の角度ポジションをそれ相応に傾斜させて位置を変える。物体が比較的小さければ、印刷中、多軸のロボット又は操作器具を用いて個々の物体を動かし、印刷ヘッドはそのまま維持し、或いは限られた範囲でのみ動かすようにすることもできる。さらに印刷中、物体も印刷ヘッドも個々のロボットによって同期させて動かすようにすることもできる。なお、自明の通り、印刷ヘッドのためのロボットの経路誘導にあたり、ポジショニング装置の運動を考慮する必要がある。さらに例えば、車両を回転台の上で持続的にゆっくりと回転させ、多軸のジョイントアームロボットを用いて印刷ヘッドにより印刷することも可能である。

ここでもやはり、物体上で予想される画像を二次元又は三次元で（ディスプレイ上でバーチャルに又はリアルに）顧客に表示させることができる。その際、なされたすべての整合を既に考慮できるので、印刷が完了した物体がどのように見えるのかという印象が顧客に与えられる。そしてさらに変更を加えることができる。物体表面に向けた投影をオンにしたままでも、引き続き印刷を行うことができるので、ただちに品質管理を行うことができ、及び／又は経路誘導制御を行うことができる。

６．印刷
有利には印刷装置は、ロボットと、このロボットに配置された少なくとも１つの印刷ヘッドとを含んでいる。印刷ヘッドを、インクジェット（Inkjet）ヘッドとするのが有利である。ピエゾジェット、バブルジェット、連続インクジェット、及び／又はバルブジェットの印刷ヘッドを使用してもよい。この場合、ピエゾ制御される印刷ヘッドが有利となる。

ここで用いられるインクジェットシステムは、ハイドロスタティックな補償を行うことができ、その目的は、ヘッドが動いているとき、インク案内路内の圧力もしくはノズル開口部におけるインクのメニスカスを一定に保持することにある。メニスカス変動を最小限に抑える目的で、ロボットアームに設けられたインクジェットヘッドにより、タンクと補償システムを共通に誘導することができる。また、インクジェットヘッドの状態と姿勢をセンサによって検出して、メニスカス変動を打ち消すように制御することもできる。さらに、空間内のヘッドの既知の経路を、ハイドロスタティック補償制御のための入力量として用いるようにすることも可能である。

ヘッドと物体との衝突回避及び／又は品質保証のために、１つ又は複数のセンサが用いられるようにすることができる。この場合、光学センサ及び／又は超音波センサを用いることができる。ヘッドから表面までの動作距離は、目標値の約±５％〜約±１００％に制御され、有利には約±１０％〜約±３０％に制御される。ここでは具体例として、ドイツ連邦共和国MEL Mikroelektronik社のセンサを挙げておく。このセンサは、例えば約１０ｍｍ±１ｍｍの動作距離に制御するために用いることができる。ただし、ヘッドとロボットのポジションを、例えばロボットのポジション信号を介して、極めて精密に既知であるようにすることも可能である。また、物体測定に基づき、ポイントクラウドがロボット及びヘッドの運動が禁止されている空間を表すようにするだけで、衝突回避が行われるようにすることも可能である。とはいえ、衝突に対する安全性を高めるために得策であるのは、少なくとも１つの衝突センサを付加的に設けることである。

印刷にあたり、様々なインク系及び／又は塗料系を使用することができ、例えばＣＭＹＫ又はＲＧＢを使用できるし、或いは拡張されたカラーシステム例えばＣＭＹＫ＋ライトシアン＋ライトマゼンタも使用できる。この場合、単色画像又は多色画像、彩色画像、グレースケール画像又は白黒画像もしくはバイナリ画像を形成することができる。白色でない物体上でもできる限り広い色空間を形成できるようにする目的で、色を塗布する前に、又は色を塗布している間に、付加的に白い色又はインクを（ラスタライゼーションして又は面全体にわたり）塗布することができる。

印刷を行った後、保護塗料又はトップコードを物体全体に、或いは印刷したセクション（及び必要に応じて周縁部）だけに、塗布することができ、その目的は例えば、物体の耐紫外線性及び／又は耐引掻性を要求通りに生じさせるためである。

塗布すべきすべての液体媒体（コーティング、下塗り、インク（粘度の低いインク、粘度の高いインク）、保護塗料、トップコート）を、１つのステップで物体に塗布することができる。この目的で、印刷ヘッドは種々の媒体のために別個のノズルを有することができ、物体の各個所に媒体が適正な順序で塗布されるよう、それらのノズルを個別に制御することができる。別の選択肢として、各媒体のために別個のヘッドを設けることができ、それらのヘッドを共通に又は別個に、物体に沿って誘導することができる。

種々の液体媒体系を使用することができる：水ベース系、溶剤ベース系、紫外線硬化性系、ホットメルト系、ラテックス系、ゲル系、ゾル−ゲル系、１成分系、及び／又は２成分系。例えば慣用の塗料を使用することができ、例えば車両塗料のためのカラーコート及び／又はクリアコートなどを使用することができる。この場合、水ベース系が有利になる。印刷された画像を一時的にしか設けないようにするならば、例えば溶剤又は高温蒸気などにより再び剥離される媒体が有利である。

印刷の際に必要とされるのは、ロボットの動きもしくは経路誘導を印刷ヘッドの動作制御と同期させることであり、つまり印刷ヘッドは個々の経路ポジションにおいて、そのポジションで印刷すべき画像データとともにノズルが開放されるよう、動作制御されなければならない。この場合、印刷ヘッドのポジションとその運動方向によって、データ供給が決定されるように構成することができる。ただしこれとは逆に、データ供給によって、印刷ヘッドのポジションとその運動方向が定まるように構成してもよい。三番目のオプションとして、物体表面及び／又は画像データに応じて、上述の２つのオプション間で交互に切り替えられるように構成することができる。

物体表面が強い湾曲及び／又はアンダーカットを含んでいる場合、それぞれ異なるジオメトリを備えた種々の印刷ヘッドを使用するのが、有利になる可能性がある。例を挙げておくと、狭い領域（例えば車両ドアノブ）に対し印刷を行えるようにするには、小さい印刷ヘッドを使用し、できる限り僅かなトレースでフラットな面（例えば車両の屋根）を高速で印刷するには、フラットで大きい印刷ヘッドを使用する、という具合である。また、それぞれ異なる分解能の印刷ヘッドを使用することもでき、例えば１００ｄｐｉのヘッドと３００ｄｐｉのヘッドを使用することができる。単色のみで印刷する限りにおいては、インクジェット印刷ヘッドの代わりに、ロボットによって誘導されるペン又はスプレーノズルを設けることができる。

ノズルヘッドのポジショニング精度を向上させる目的で、いわゆるエアナイフを用いることも可能であり、例えば空気渦及び推進流が低減又は回避されるようにする。エアナイフは規定の空気流を形成し、ヘッドとともに物体の前に配置されて、その表面に沿って動かされる。物体の局所的な表面形状に、例えばその局所的な湾曲個所における表面形状に、エアナイフの形状を整合させることができるよう、エアナイフを構成することができる。有利なことにエアナイフの使用によって、ヘッドから表面までの間隔をいっそ長く選定することもできるようになり、もしくはヘッドから発生される液滴を、いっそう広い距離を介して表面へ正確に飛ばすことができるようになる。エアナイフとは別の選択肢として、或いはエアナイフに加えて、ヘッドにおける個々のノズル又はノズルグループ或いはすべてのノズルの周囲に、支援流を形成することもでき、これによって液滴の精密な転写が支援される。

非平坦な表面（例えば湾曲した表面又は折り曲げ個所を含む表面）であると、ある特定の時点において、インクジェットヘッドの個々のノズルから物体表面までのそのつどの間隔は互いに異なっており、このことは画像形成品質に関して不都合な作用を及ぼす。したがって有利であるのは、パラレルなトレースで表面を移動させるのではなく、ノズルから物体表面までの個々の間隔が、ある特定の時点でできるかぎり互いに等しくなるように、経路誘導を構成することである。このため例えばヘッドを折れ曲がり個所の上で、ヘッドのノズル列が折れ曲がりに対し実質的に平行に配向されるように、誘導することができる。それゆえ局所的に、例えば折れ曲がり個所において、そのようにしなければむしろ列状となる経路誘導とは異ならせることができ、その際、すでに印刷された表面個所を二度印刷することがないようにされ、これは例えば、既に印刷された画素を制御装置において「印刷済み」とマークすることによって保証される。

印刷ヘッドは一般に、画像を１回のステップで描くには十分な大きさではないし、そのためには物体表面は一般に複雑すぎるので、大抵のケースで必要とされるのは、印刷画像を段階的に、例えば複数のトレースで、塗布することである。各トレースは継ぎ目なく互いに繋ぎ合わせられなければならないので、どの個所で印刷画像が合成されたのかを、完成した印刷画像において識別することはできない。ただし、物体全体又は物体の少なくとも広い平面を１つのトレースで印刷するために、ロボットを十分な距離にわたって動かせないときにも、合成が必要となる場合もある。例えば、インクジェットヘッドを備えた小さいジョイントアームロボットが用いられ、大きい車両を印刷する場合には、アームがルーフのほぼ半分までしか届かないような事態が発生する可能性がある。この問題は、物体及び／又はロボットを互いに相対的に動かすことによって解決される。例えばこの場合、車両を１８０°回転させることができる。さらに場合によっては、移動後、物体のポジションを新たに測定しなおす必要がある。いずれにせよ、画像全体を複数の部分画像から合成する必要があり、その際、それらの部分画像相互の繋ぎ合わせを、人間の目にとって邪魔と感じる限りは、隙間をなくしかつ重なり合わないように、行わなければならない。これらの例からも、ロボット運動と印刷ヘッド制御との正確な同期合わせが、どれだけ重要であるのかがわかる。つまり印刷にあたり常に十分な精度で、印刷ヘッドと物体が互いに相対的に、或いは空間内で絶対的に、どこに存在するのかが既知でなければならない。

ロボットを用いて印刷ヘッドを、開ループ制御又は閉ループ制御で誘導することができる。閉ループにはセンサを含めることができ、このセンサは印刷ヘッドの目下の実際ポジションを求めて、閉ループ制御装置へ供給し、閉ループ制御装置はその値を目標ポジションと比較して、必要に応じて補正する。目に見えてしまい妨害を及ぼす継ぎ合わせ個所を回避するために、閉ループを用いることができる。

要求される精度が１／１０ｍｍの場合、５００Ｈｚによる閉ループによって、０．０５ｍ／ｓの経路誘導速度となる。したがって１０ｃｍ幅の印刷ヘッドを使用した場合には、１８ｍ²／ｈの印刷速度を達成することができる（１ｃｍ幅であれば１．８ｍ²／ｈ）。１〜１０ｃｍのそれぞれ異なる幅の交換ヘッドを用いて作業するように構成されているのであれば（強く湾曲したセクションに対しては狭いヘッド、ほぼ平坦な表面領域には幅の広いヘッド）、約１．８ｍ²／ｈ〜約１８ｍ²／ｈの平均印刷速度を達成することができる。約１ｍ²／ｈである従来技術による慣用のフィルムシート被着処理に比べて、本発明による方法によれば速度に関して著しい利点が得られる。

これに対し、事前に経路誘導を決定し、ついで閉ループ制御を行わずに経路誘導を実行する場合には、以下の印刷速度が可能となる：１／１０ｍｍの要求精度は０．５／ｍｓで達成され、１ｃｍ幅のヘッド又は１０ｃｍ幅のヘッドにより、１８ｍ²／ｈもしくは１８０ｍ²／ｈで印刷が行われる。つまり比較的フラットな面であれば、極めて高速に印刷することができ、つまり例えば３０ｍ²のトラック側壁を、１０ｃｍヘッドにより約１０分以内に印刷できる。

車両であるならば複数の部分画像の合成を、車体の表面セクションを各車体部分間の隙間まで１つのステップで印刷するようにして、解決することもでき、つまりこの場合には継ぎ合わせ個所がなくなる。なぜならば、継ぎ合わせ個所がちょうど隙間のところに位置するようになるからである。ただしその前提となるのは、ロボットが個々の車体部分例えばエンジンボンネット、フェンダー、ドア、ルーフ及びテールゲートを、そのつどロボット及び／又は車両のポジションを移動することなく印刷できるように、ロボットを設計し運動できるように構成することである。つまりロボットは、少なくとも約１〜２平方メートルの面積を塗布可能でなければならず、約１〜約３ｍの動作範囲でなければならない。

さらに有利となる可能性があるのは、物体を複数回測定し、印刷も複数回行うことであり、これは例えば物体が可動部材又は取り外し可能部材を有する場合である。車両の場合にそのような部材として挙げられるのは例えば、テールゲートに取り付けられた交換用車輪、スポイラー、ルーフボックス、及び／又はドアなどである。この場合、３Ｄ測定は、それぞれドア有り及びドア無しの状況で、もしくは部材例えばドアがそれぞれ異なるポジションに位置する状況で行われる。このようにすれば、部材無しで例えばルーフボックス無しで、及び部材とともにつまり例えばルーフボックスとともに、物体を印刷できる物体データが提供される。この場合、最初に１番目のステップで物体に対してのみ印刷を行うことができ、２番目のステップで部材に対してのみ印刷を行うことができ、その際に部材は１番目のステップでは取り外されており、２番目のステップでは再び取り付けられている。同じことは可動部材についても当てはまり、即ち部材は、１番目のステップでは第１のポジションにあり、２番目のステップでは第２のポジションにある。旋回可能なドアであれば、そのドアは例えば最初は閉めた状態で外側から印刷され、ついで開けた状態で、そのドアは車輪において印刷され、及び場合によっては内側からも印刷される。これに加えて、ドアを開けたときにドアの凹部を印刷することもできる。

ロボットアームの動作範囲を拡げるために有利であるのは、例えばリニアガイド部材上で、ロボットアームを旋回可能及び／又はシフト可能に支承することである。この場合、ガイド部材を、ホールの床又は壁或いは天井に設けることができる。別の選択肢としてロボットアームを、ｘｙｚポータル構造部材に配置することもでき、即ち、ロボットアームを物体に対し相対的に３つの空間方向でシフト可能なポータル構造部材に配置することができる。さらにここで有利であるのは、ロボットアームの目下のポジションを捕捉し、自身の固有の動作制御及び印刷ヘッドの動作制御において考慮することである。さらにロボットアームの代わりに、印刷ヘッド自体をｘｙｚポータル構造部材にじかに、有利には旋回可能に、配置することも可能である。また、ポータル構造部材がさらに別のユニットを収容することもでき、例えば洗浄ユニット、乾燥ユニット、硬化ユニットなどを収容することもできる。

ポータル構造部材を、２つの垂直な柱及び１つの水平な横梁によって構成することができる。それらの柱は互いに整合されて配置され、ガイド上を水平方向に移動可能である。横梁は垂直方向に移動可能であり、印刷ヘッドを収容している。この場合、印刷ヘッドは水平方向に移動可能であり、場合によってはさらに外側に移動可能であり、及び／又は旋回可能な印刷ヘッドを収容している。また、ポータル構造部材をアーチ型にすることもでき、例えば半球状に構成することができ、少なくとも１つの印刷ヘッドをそこに移動可能に収容することができる。このようにして印刷ヘッドを、物体の一方の側からその反対側へと移動させることができる。さらに印刷ヘッドを備えたロボットアームを、アーチ状ポータル構造部材に移動可能に配置することもできる。

小さく軽い印刷ヘッドを用いた印刷のために、ドイツ連邦共和国Festo社のいわゆるバイオニックハンドリングアシスタントBionic Handling Assistentを、或いはそれと同等のものを、ロボットアームとして用いることもできる。このようなバイオニックシステムであれば、高度な運動性及び変形性ゆえに、接近するのが難しい領域も印刷することができる。

さらに例えば、ガレージドア、（交通）標識、広告スペース或いはファサードなどの印刷のために、可動型の用途も想定することができる。可動型の用途のために、印刷ヘッドを備えたロボットは、できる限りコンパクトかつ軽量に構成されており、必要に応じて車両又は可動の迫り上げ台に取り付けられる。小型のロボット印刷ヘッド装置を、家具及び／又は電気・電子機器の印刷にも使用することができる。

７．乾燥
印刷された画像もしくは用いられた液体の媒体を、乾燥及び／又は硬化させることができる。例えばこの場合、用いられた溶剤を蒸発させることができ、又は能動的に蒸発させるようにすることができ、これは例えば放射及び／又は熱を利用して行うことができ、例えば赤外線放射、近赤外線放射、特にレーザ放射、レーザダイオード放射又はＶＣＳＥＬ放射或いは熱風を利用して行うことができ、もしくはこれに対応する装置ないしはアレイを利用して行うことができる。さらに例えば、紫外線硬化を実施することもでき、例えば相応の紫外線放射を発生する装置例えば紫外線管、紫外線ＬＥＤ及び／又は電子ビームを用いて、これを行うことができる。場合によっては印刷ヘッドを、放射を行う前に例えば絞りなどによって保護する必要がある。

１つの有利な実施形態によれば、ヘッドの乾燥及び／又は硬化のための装置がヘッドとして構成され、ロボットに収容されている。この場合、ヘッドをロボットにより物体表面に沿って誘導し、塗布された媒体を局所的に乾燥させることができる。さらにこの場合、印刷ヘッドと乾燥及び／又は硬化のためのヘッドが、同じロボットに収容されるように構成することができ、或いはこれら２つのヘッドを交換ヘッドとして設け、ロボットに交互に収容されるように構成することができる。有利であるのは、乾燥及び／又は硬化用のヘッドを、ロボットにおいて印刷ヘッドと隣り合うように配置することであり、それにより印刷された画像が印刷後ただちに乾燥／硬化され、つまり両方のヘッドはほぼ同じトレース上を、ただし相前後して誘導される。

乾燥／硬化を各媒体ごとに別個に（その塗布後ただちに）行うことができ、或いは別の選択肢として、上下に塗布された複数の媒体をいっしょに（一番最後の媒体が塗布された後ただちに）乾燥させることができる。

格別有利であるのは、乾燥／硬化を画像に従って実行することであり、この場合、物体表面の印刷された媒体によって覆われたセクションのみが（場合によってはエッジとともに）処理される。

印刷された画像を一時的にしか設けないようにするつもりであれば、乾燥／硬化を部分的に実施すればよく、つまり予め定められた期間にわたり物体上に固着させ、その際に画像特性を十分に維持するのに足りる期間又は程度だけ、媒体を乾燥／硬化させればよい。このようにしてなされた不完全な乾燥／硬化であれば、例えばアセトンのような適切な溶剤を用いて、及び／又は研磨によって、媒体を再び除去できるようになる。２成分系を使用すれば、個々の成分それぞれの量の比を相応に調整することによって、このことを達成できる。

紫外線硬化を行う場合に必要となる可能性があるのは、印刷された画素が硬化前に過度に滲みすぎるのを回避することである（いわゆるブリードの防止）。この目的で、媒体の塗布直後に硬化を行うことができ、有利にはビーム線量を低減させて部分的に硬化させるようにして行うことができる（いわゆる凝固Freezing又はピニングPinning）。なぜならばこのようにすれば、過剰な放射が（場合によっては隣り合って配置された）インクヘッドに達して媒体がノズル内又はノズルにおいて硬化するのも避けられるからである。これに代わる解決手段として挙げられるのは、（場合によっては隣り合って配置された）印刷ヘッドを密閉すること、又は硬化用ヘッドの放射方向を印刷ヘッドから離れる方向に選択すること、或いは硬化用ヘッドを印刷ヘッドから十分な距離を隔てて配置し誘導することである。さらに別の選択肢として、いわゆる相変化インクを使用することもでき、このインクは温められたさらさらとした状態で印刷され、それよりも冷たい物体上で短期間のうちに硬化し、或いは有利には即座に硬化する。

８．さらに別のオプション
物体上に印刷された画像を所定の期間後に変化させることも可能であり、これは例えば既存の画像を完全に又は部分的に上塗りし、上塗りすべき領域を事前に除去できるようにすることによって行われる。車両に広告を印刷する場合であれば、例えば目下の価格及び／又は目下の販売期日／販売場所に合わせることができる。望ましくない画像を、新たな望ましい画像で上塗りすることができる。例えば引っ掻き傷のある画像或いは剥げた画像を、部分的に又は完全に修復することができる。

これらに加え、或いは別の選択肢として、さらに別の画像を所定の期間後に既存の画像の隣りに印刷することができ、そのようにして時間の経過につれて物体上にいっそう多くの画像を集めていくことができる。車両であれば、このようにして顧客が別の画像を徐々に決定していき、入れ墨のようにそれらを組み合わせて１つの全体画像を形成することができる。

本出願において説明した方法によれば、公的なマークないしは署名、検査証明印、エンブレムなどの印刷も可能となる。車両であれば例えば、ナンバープレート及び／又は車検証などの印刷が可能となる。このような目的であると、必要とされるデータが画像生成ソフトウェアに提供されることになり、例えば官公庁及び／又は技術検査協会における相応のデータベースへの安全かつ権限付与されたデータアクセスが提供される。上述のような印刷署名等は、有利なことに盗難されることがない。

また、視覚的に認識可能な構造だけでなく、他の機能を満たす構造も印刷することができ、例えば導電性であり導体路として機能する構造も印刷できる。このようにすれば、電気回路を三次元物体の表面に印刷することができる：ＯＬＥＤ或いは他の発光素子。車両であるならば例えば、照明特にブレーキランプ、発光型ナンバープレート或いは他のパターンを印刷することができる。

静止画像を塗布するのではなく、物体表面上の電子構造用の薄膜印刷法を用いることで、少なくとも１つのディスプレイを形成するように構成することも可能であり、これによって可変の画像又は映画を表示させることができ、例えばＯＬＥＤディスプレイなどである。

２つの印刷ヘッドを使用すれば、物体上の１つの特定の個所に２成分系の２つの成分を順次印刷することができ、それらの成分はその個所において、場合によっては放射エネルギーの作用を受けて、互いに反応し合って硬化する。硬化させた材料によって輪郭変化を生じさせることができ、例えば損傷個所を修復したり、或いは表面の粗面性又は視覚的印象を変化させることができる。

同様に、物体修理の自動化も可能である。即ち物体が測定され、本来の物体のデータとの比較により修理すべき個所が特定され、印刷ヘッドが修理材料（例えばサーフェーサー）を塗布し、別のヘッドが塗布された材料を研磨し、第３のヘッドが修理した物体個所に塗料ないしはラッカーを塗る。

ロボットの代わりに、手動で誘導される印刷ヘッドを用いることも可能である。この場合、この印刷ヘッドヘッドには、室内におけるヘッドの絶対ポジション或いは物体に対するヘッドの相対ポジションに応じて、印刷用の制御データが供給される。

Ｖ）図面の説明
添付の図面を参照しながら少なくとも１つの有利な実施例に基づき、本発明自体並びに構造的及び／又は機能的に有利な本発明の実施例について、以下で詳しく説明する。図中、互いに対応する部材には、それぞれ同じ参照符号が付されている。

ジョイントアームロボットを備えた本発明によるシステムの有利な実施例を略示した側面図 本発明によるシステムの有利な実施例を略示した図

図１には、車両１が側面から示されており、この車両に対しシステム２によって印刷が行われる。このシステムには、台座３と、複数の可動ジョイント部材から成るロボット４（ジョイントアームロボット）と、このロボット４に配置された印刷ヘッド５とが含まれている。印刷にあたりアームの印刷ヘッドが車両のあらゆる個所に届くことができるよう、台座を旋回可能かつ移動可能に支承することができる。印刷中、印刷ヘッドは車両表面に対し僅かな距離を隔ててポジショニングされ、それにより印刷ヘッドは、表面到達に十分な衝撃でインク滴６を噴出する。その間隔を約１ｃｍとすることができる。

車両１は画像７による印刷を行う。画像は、それぞれ異なる領域７ａ及び７ｂを有することができる。例えばこれらの領域を、それぞれ違う色を有する点で異ならせることができる。また、これらの領域を、ある領域がラスタライゼーションされて（網点方式で）印刷され、ある領域がラスタライゼーションされずに（ベタ方式で）印刷される、というように異ならせることもできる。

印刷を行うべき物体である車両１は、湾曲した表面例えばフェンダー８を有しており、これは側壁からアーチ状に盛り上がっており、したがって凸状の湾曲部分も凹状の湾曲部分も有している。これらの湾曲部分の半径は極めて小さい可能性があり、それどころか折れ目（半径０°）として存在している可能性すらある。図面からわかるように、画像７はフェンダーの上にも及んでおり、この場合、様々な湾曲部分そして折れ目も含まれている可能性がある表面領域８′にも画像７が塗布される。

さらに図面からわかるように、画像７は領域９′のドアミラー９にも塗布される。このためシステム２によれば、表面に設けられた構造物における印刷も可能となる。領域１０′のところに示されているように、このシステムはいわゆるアンダーカットないしは窪みにも印刷を行うことができ、例えばドアノブのところにも印刷することができる。この目的で、ドアノブの領域に入り込ませることのできる極小の印刷ヘッドが、一時的に設けられる。

さらに縁の部分を印刷することもできる。即ち、ドアが閉められているとき、サイドドアと車体との間の隙間１１がその時点で可能な限り印刷され、ついでドアが開けられて、必要に応じてやはり一時的に極小印刷ヘッドを使用して、印刷が仕上げられる。数メートル離れたところから眺めると、画像７は隙間１１を超えて切れ目なく続いているように見える。窓ガラス１２の領域１２′即ち他の材料（ラッカー塗装された金属ではなくガラス）の上にも、印刷が可能である。

このように本発明によるシステムによれば、複雑に成形された車両１の複雑な表面に、有利な手法で任意の多色画像７を設けることができる。なお、画像は単色であってもよく、単に車両のラッカー塗装であってもよい。ただし有利であるのは、車両が既にラッカー塗装されていて、装飾のために或いは情報（例えば広告）を載せるために、画像を塗布することである。

図２には、本発明によるシステムの有利な実施例がプロセスフローとして略示されている。

ステップＡにおいて、項目２のところで述べたようにして（既述の説明を参照）、車両１が測定のために準備される。この目的で、車体２０が少なくとも一部分、洗浄装置２１によって洗浄され、ついで必要に応じて乾燥並びにパウダリングが行われる。

ステップＢにおいて、項目３のところで述べたようにして（既述の説明を参照）、車両が測定される。測定装置２２は、測定領域２４において車両１の表面を測定し、接続ライン２２′を介してコンピュータ２３へ測定データを転送する。

ステップＣにおいて、項目４のところで述べたようにして（既述の説明を参照）、測定された車両データが処理され、即ち車体２０、窓ガラス及び場合によってはミラーなど存在する付加構造物の表面ポイントから成るポイントクラウドから、ネット２５を計算する。ネット２５は、次いで行われる印刷に必要な精度で（有利には約１／１０ｍｍ）、測定された表面を再現するものである。

ステップＤにおいて、項目１のところで述べたようにして（既述の説明を参照）、印刷する画像２６のデータが準備される。即ち、最初にそれらのデータが選択され、次いで準備処理され、例えば歪み２７などの変換が行われ、そのようにして選択された画像が、車両表面の推移に合わせられる。

ステップＥにおいて、測定されてさらに処理された車両表面データ２５と、印刷すべき画像のデータ２６とが、コンピュータ２８へ供給される。なお、コンピュータ２８は、コンピュータ２３と同じものであってもよい。次いでコンピュータ２８は、項目４のところで述べたようにして（既述の説明を参照）、いわゆる三次元ＲＩＰを実行する。

オプションとなるステップＦにおいて、項目５のところで述べたようにして（既述の説明を参照）、車両１もしくはその車体が印刷前に、例えばパウダを除去するなどの目的で、少なくとも部分的に洗浄される。

次にステップＧにおいて、項目６のところで述べたようにして（既述の説明を参照）、ロボット４及び印刷ヘッド５から成るシステム２によって印刷が行われる。この場合、コンピュータ２３又は他のコンピュータは、画像３０が車体に形成されるように、接続ライン２２′を介して経路誘導並びにインク送出を制御する。

ステップＨにおいて、項目７のところで述べたようにして（既述の説明を参照）、乾燥装置３１例えばＵＶ放射３２を送出する乾燥機によって、完成画像３０の乾燥が行われ、その時点で車両をシステム２から遠ざけることができるし、或いはステップＩを介してこの方法をステップＡ，Ｂ又はＥから始めることで、さらに繰り返して行うことができる。

１ 車両
２ システム
３ 台座
４ ロボット
５ インクジェット印刷ヘッド
６ 液滴
７ 画像
８ フェンダー
８′ 領域
９ ドアミラー
１０ ドアノブ
１０′ 領域
１１ 隙間
１１′ 領域
１２ 窓ガラス
１２′ 領域
２０ 車体
２１ 洗浄装置
２２ 測定装置
２２′ 接続ライン
２３ コンピュータ
２４ 測定領域
２５ ネット
２６ 印刷すべき画像
２７ 変換
２８ コンピュータ
２９ 洗浄装置
３０ 画像
３１ 乾燥装置
３２ 紫外線放射
Ａ ステップ（洗浄）
Ｂ ステップ（測定）
Ｃ ステップ（車両データ処理）
Ｄ ステップ（画像データ処理）
Ｅ ステップ（ラスタマトリックス生成）
Ｆ ステップ（洗浄）
Ｇ ステップ（印刷）
Ｈ ステップ（乾燥）
Ｉ ステップ（次の繰り返し）

Claims (21)

1. 物体（１）の表面の少なくとも１つの領域を印刷する、物体の印刷方法において、
   ・画像（７，２６）を準備するステップと、
   ・少なくとも１つの領域（２４）を三次元で測定する、または、データベースから前記物体（１）の三次元データをロードすることにより、前記物体（１）の三次元データを準備するステップ（Ｂ）と、
   ・前記領域に対応する空間ポイントの集合を作成するステップ（Ｃ）と、
   ・前記領域に対応する三次元のネットを作成するステップ（Ｃ）と、
   ・経路データ即ちインクジェット印刷ヘッド（５）用のロボット（４）を運動させるための三次元経路を作成するステップと、
   ・ラスタデータ即ち前記インクジェット印刷ヘッド（５）の動作制御のためのラスタマトリックスを作成するステップ（Ｅ）と、
   ・前記経路データを用いて前記ロボット（４）を運動させるステップと、
   ・前記ラスタデータを用いて、前記インクジェット印刷ヘッド（５）により前記画像（７，２６）を印刷するステップ（Ｇ）と、
   ・前記印刷ステップ（Ｇ）の後、ロボット誘導型乾燥ヘッドにより、インク又は塗料の乾燥及び／又は硬化及び／又はピニングを行うステップ（Ｈ）と
   を有することを特徴とする、
   物体の印刷方法。
2. 前記ラスタマトリックスは、三次元又はそれよりも高次元のラスタマトリックスである、請求項１記載の方法。
3. 前記ロボット（４）の運動と前記印刷（Ｇ）との同期合わせのため、
   ・前記ロボット（４）の運動に依存して前記画像（７，２６）を印刷するステップ（Ｇ）と、
   ・印刷すべき前記画像（７，２６）に依存してロボット（４）を運動させるステップ
   のうち、少なくとも１つのステップを有する、
   請求項１記載の方法。
4. 前記インク又は塗料の乾燥（Ｈ）及び／又は硬化及び／又はピニングを行うステップは、紫外線放射、近赤外線放射、赤外線放射、熱風及び／又はレーザ放射を用いて行う、請求項１記載の方法。
5. 前記三次元データを準備するステップ（Ｂ）において前記領域（２４）を三次元で測定する場合には、当該測定の前に、少なくとも前記領域の洗浄を行うステップ（Ａ）を有する、
   請求項１記載の方法。
6. 前記洗浄は水洗い及び乾燥である、請求項５記載の方法。
7. 前記三次元データを準備するステップ（Ｂ）における前記測定の前にパウダリングも行う、請求項５又は６記載の方法。
8. ・測定中に位置固定された測定システム（２２）を用いて、前記領域を静的に三次元測定するステップ（Ｂ）と、
   ・ロボット誘導型測定ヘッド（２２）を用いて、前記領域を動的に三次元測定するステップ（Ｂ）
   のうち、いずれか一方のステップを有する、
   請求項１記載の方法。
9. 前記印刷ステップ（Ｇ）の前に、少なくとも前記領域に下塗り剤及び／又はプライマーを塗布するステップを有する、
   請求項１記載の方法。
10. ・前記インクジェット印刷ヘッド（５）により、前記画像（７，２６）の第１部分を印刷するステップ（Ｇ）と、
    ・前記物体（１）を変更されたポジションに移動させるステップと、
    ・前記インクジェット印刷ヘッド（５）により、前記画像（７，２６）の第２部分を印刷するステップ（Ｇ）
    を有する、
    請求項１記載の方法。
11. 前記物体（１）を変更されたポジションに移動させるステップは、前記物体（１）を変更させたポジションに回転させるステップである、請求項１０記載の方法。
12. 前記インクジェット印刷ヘッド（５）を、異なる種類の他の印刷ヘッド（５）と交換するステップを有する、
    請求項１記載の方法。
13. 前記インクジェット印刷ヘッド（５）を、異なる種類のインクジェット印刷ヘッド（５）と交換するステップを有する、請求項１２記載の方法。
14. 請求項１記載の方法によって、物体（１）の表面の少なくとも１つの領域を印刷する、物体の印刷システムにおいて、
    ・少なくとも前記領域を洗浄する洗浄装置（２９）と、
    ・前記領域の洗浄後、少なくとも前記領域を三次元測定して測定結果を作成する測定装置（２２）と、
    ・前記ラスタデータを作成する第１のコンピュータ（２８）と、
    ・ロボット（４）と、
    ・前記ロボット（４）に収容された少なくとも１つのインクジェット印刷ヘッド（５）と、
    ・前記経路データを用いて、前記ロボット（４）の動作を制御する第２のコンピュータ（２３）と、
    ・前記ラスタデータを用いて、前記インクジェット印刷ヘッド（５）により前記画像（７，２６）を印刷するように、前記インクジェット印刷ヘッド（５）の動作を制御する第３のコンピュータと
    が設けられていることを特徴とする、
    物体の印刷システム。
15. 前記第１のコンピュータ（２８）は、三次元又はそれよりも高次元のラスタマトリックスを作成する、請求項１４記載のシステム。
16. 前記ロボット（４）は、ジョイントアームロボット、又はパラレルキネマティックロボット、又はポータル型ロボットである、請求項１４記載のシステム。
17. 前記ロボット（４）は、紫外線乾燥ヘッド、測定ヘッド、又は投影ヘッドを収容可能である、請求項１４記載のシステム。
18. 物体に少なくとも１つの画像を印刷する方法において、
    前記画像を顧客が選択し、
    選択した前記画像を、サービス業者が請求項１から１３のうちいずれか１項記載の方法を利用して、又は請求項１４記載のシステムを利用して、前記顧客が選択した表面領域において前記物体に印刷する、
    ことを特徴とする方法。
19. 前記物体は車両である、請求項１８記載の方法。
20. 前記下塗り剤又は前記プライマーは、制限された期間だけ前記画像が形成されるように設けられた付着低減剤を含む、請求項９記載の方法。
21. 前記下塗り剤又は前記プライマーは白色塗料を含む、請求項２０記載の方法。

Images