KR102269950B1 - 입체물 인쇄 시스템 및 입체물 인쇄 방법 - Google Patents

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Abstract

입체물 인쇄 시스템(S1, S2)은, 인쇄 대상으로서의 입체물(10)을 재치하기 위한 인쇄 테이블(T)과, 인쇄 테이블(T) 상에 재치된 입체물(10)의 위치와 방향을 검출하기 위한 검출부(101)와, 검출부(101)에 의한 입체물의 위치와 방향의 검출 결과에 기초하여 입체물(10)에 대응시킨 인쇄 데이터를 생성하기 위한 인쇄 데이터 생성부(102)와, 인쇄 데이터 생성부(102)에서 생성된 인쇄 데이터에 의해, 각 입체물(10)에 대한 인쇄를 실행하기 위한 인쇄부(103)와, 검출부(101)와 인쇄 데이터 생성부(102)와 인쇄부(103)의 동작을 제어하기 위한 제어부(104)를 구비한다.

Description

입체물 인쇄 시스템 및 입체물 인쇄 방법
본 발명은, 입체물 인쇄 시스템 및 입체물 인쇄 방법에 관한 것이다.
입체물 상에 화상을 인쇄하기 위한 종래예의 입체물 인쇄 장치로서, 잉크젯 방식의 기록 헤드와, 입체물의 측면을 기록 헤드의 노즐면에 대향시킨 상태로 그 입체물을 회전 가능하게 지지하는 입체물 지지부를 구비하고, 입체물 지지부에 의해 입체물을 회전시키면서 기록 헤드에 의해 입체물의 측면에 화상을 인쇄하는 프린터가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
일본 공개 특허 공보 특개2006-335019호 공보(JP 2006-335019 A)
종래예의 입체물 인쇄 장치에서는, 입체물 지지부에서 회전 가능한 입체물은 단일이므로, 복수의 입체물에 대한 인쇄를 행하는 경우의 생산 효율이 낮았다.
또한, 종래예의 입체물 인쇄 장치에서는, 인쇄 품질을 향상시키기 위해서는, 인쇄 대상으로서 입체물의 회전을 적절히 제어할 필요가 있었다. 이 때문에, 복잡하고 정밀한 제어 기술을 요하고, 비용이 높아진다는 난점도 있었다.
나아가, 종래예의 입체물 인쇄 방법으로서, 인쇄용 지그를 이용하는 방법도 제안되어 있다. 그러나, 이러한 인쇄 방법에서는, 상이한 형상의 입체물마다 인쇄용 지그를 필요로 하고, 또한 인쇄용 지그에 입체물을 고정하는 수고가 필요했다. 이 때문에, 인쇄에 요하는 비용이 높아지는 등의 문제가 있었다.
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여, 입체물의 회전 제어가 불필요하고, 또한 고정 지그를 이용하지 않고 높은 정밀도로 세밀하게 인쇄를 행할 수 있는 입체물 인쇄 시스템 및 입체물 인쇄 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 태양에 따른 입체물 인쇄 시스템은, 인쇄 대상으로서의 입체물을 재치하기 위한 인쇄 테이블과, 인쇄 테이블 상에 재치된 입체물의 위치와 방향을 검출하기 위한 검출부와, 검출부에 의한 입체물의 위치와 방향의 검출 결과에 기초하여 입체물에 대응시킨 인쇄 데이터를 생성하기 위한 인쇄 데이터 생성부와, 인쇄 데이터 생성부에서 생성된 인쇄 데이터에 의해, 입체물에 대한 인쇄를 실행하기 위한 인쇄부와, 검출부와 인쇄 데이터 생성부와 인쇄부의 동작을 제어하기 위한 제어부를 구비한다.
본 발명의 제2 태양에 따른 입체물 인쇄 방법은, 인쇄 테이블 상에 재치한 입체물의 위치와 방향을 검출하는 검출 과정과, 검출된 입체물의 위치와 방향에 기초하여 입체물에 대응시킨 인쇄 데이터를 생성하는 인쇄 데이터 생성 과정과, 생성된 인쇄 데이터에 의해 입체물에 대한 인쇄를 실행하는 인쇄 과정을 포함한다.
본 발명의 태양에 따르면, 입체물의 회전 제어가 불필요하고, 또한 고정 지그를 이용하지 않고 높은 정밀도로 세밀하게 인쇄를 행할 수 있는 입체물 인쇄 시스템 및 입체물 인쇄 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템의 전체 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템의 구성예를 나타내는 설명도이다.
도 3은 인쇄 렌더링 데이터의 생성 순서를 나타내는 설명도이다.
도 4는 인쇄 렌더링 데이터의 생성 순서의 계속을 나타내는 설명도이다.
도 5는 인쇄 렌더링 데이터의 생성 순서의 계속을 나타내는 설명도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 패턴 매칭으로 검출 기준점을 발견하는 순서를 나타내는 설명도이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 인쇄 데이터의 생성 순서의 예를 나타내는 설명도이다.
도 8은 검출 기준 마크의 실시예를 나타내는 촬상도이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 입체물에 대한 인쇄예를 나타내는 설명도이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 입체물에 대한 인쇄예를 나타내는 일부 확대도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템에 적용되는 벨트 컨베이어 방식의 인쇄 테이블을 나타내는 개략 구성도이다.
도 12는 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템의 전체 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템의 요부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템의 구성예를 나타내는 설명도이다.
도 15의 (a) 및 (b)는 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템의 요부의 구성예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 16은 입체 자세의 검출 원리를 나타내는 설명도이다.
도 17은 입체 자세의 검출에 있어서의 조명각과 자세각의 예를 나타내는 설명도이다.
도 18의 (a) 및 (b)는 입체 자세의 검출에 있어서의 조명각과 자세각의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 19는 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템에서 실행되는 보정 처리의 처리 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 20은 보정 처리에 있어서의 보정 데이터의 생성 순서를 나타내는 설명도이다.
도 21의 (a) 및 (b)는 보정 처리에 있어서의 보정 데이터의 생성 순서를 나타내는 설명도이다.
도 22의 (a) 내지 (c)는, 보정 처리에 있어서의 보정 데이터의 생성 순서를 나타내는 설명도이다.
도 23은 인쇄 데이터군의 격납예를 나타내는 설명도이다.
도 24는 주사 인쇄 헤드의 주사 방향과 잉크 드롭렛의 비상각 등의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 25는 주사 인쇄 헤드의 주사 방향과 인쇄예를 나타내는 설명도이다.
이하, 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 여기서, 첨부 도면에 있어서 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하고, 중복된 설명은 생략되어 있다.
(제1 실시 형태)
도 1, 2를 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S1)의 구성예를 설명한다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S1)의 전체 구성을 나타내는 기능 블록도이며, 도 2는, 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S1)의 구성예를 나타내는 설명도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S1)은, 인쇄 대상으로서의 1 이상의 입체물(10)을 재치하기 위한 인쇄 테이블(T)과, 인쇄 테이블(T) 상에 재치한 각 입체물(10)의 위치와 방향을 검출하기 위한 검출부(101)와, 검출부(101)에 의한 검출 결과에 기초하여 각 입체물(10)에 대응시킨 인쇄 데이터를 생성하기 위한 인쇄 데이터 생성부(102)와, 인쇄 데이터 생성부(102)에서 생성된 인쇄 데이터에 의해, 각 입체물(10)에 대한 인쇄를 실행하기 위한 인쇄부(103)와, 검출부(101)와 인쇄 데이터 생성부(102)와 인쇄부(예를 들어, 플랫 헤드형의 UV 잉크젯 프린터)(103)의 동작을 제어하기 위한 제어부(104)를 구비한다.
검출부(101)는, 예를 들어, 소정의 광학 센서나 인쇄 테이블(T)에 재치된 각 입체물(10)의 3차원의 자세 정보를 취득하는 광학 센서(3차원 센서)(200)를 구비한다.
인쇄 테이블(T)에는, 광학 센서(200)로 검출 가능한 검출 기준(15)이 네 모서리에 인쇄하여 형성되어 있다.
검출부(101)는, 입체물(10)의 표면에 대하여 미리 복수의 검출 포인트를 지시하는 XY 슬라이더(301) 등으로 구성되는 지시부(105)를 구비한다. 한편, 도 2에 있어서 부호 B는, 광선을 나타내고, 부호 300은 인쇄부(103)의 광체(筐體)를 나타낸다.
검출부(101)는, 각 입체물(10)에 대하여 지시부(105)에서 지시된 검출 포인트의 위치와 검출 기준의 위치를 검출한다. 워크스테이션(104A, 104B) 등으로 구성되는 제어부(104)는, 검출된 검출 포인트의 위치와 검출 기준의 위치에 기초하여, 인쇄 테이블(T) 상에 있어서의 각 입체물(10)의 위치와 회전각을 산출한다.
제어부(104)는, 산출된 각 입체물(10)의 위치와 회전각에 관한 데이터와, 미리 취득한 입체물(10)의 자세에 관한 데이터에 기초한 패턴 매칭에 의해, 각 입체물(10)의 자세를 판정할 수 있다.
인쇄 데이터 생성부(102)는, 하드웨어로서의 워크스테이션(104B)과, 소정의 데이터 처리 소프트웨어 등으로 구성할 수 있다.
인쇄 데이터 생성부(102)는, 제어부(104)에서 판정된 각 입체물(10)의 자세와, 각 입체물(10)의 표면에 인쇄하는 묘화 정보에 기초하여, 제1 인쇄 데이터(묘화 데이터)를 생성하기 위한 제1 데이터 생성부(102A)와, 검출부(101)에서 검출된 각 입체물(10)의 위치와 회전각에 따라 제1 인쇄 데이터에 회전 처리를 실시하여 적정화한 제2 인쇄 데이터를 생성하기 위한 제2 데이터 생성부(102B)를 구비한다.
입체물 인쇄 시스템(S1)은, 인쇄 테이블(T)에 재치된 각 입체물(10)의 높이를 검출하기 위한 높이 검출부(미도시)를 추가로 구비해도 된다.
이 경우, 인쇄 데이터 생성부(102)는, 높이 검출부에서 검출된 각 입체물(10)의 높이 정보에 기초하여, 제2 인쇄 데이터를 보정하도록 할 수 있다.
광학 센서(200)가 인쇄 테이블(T)에 재치된 각 입체물(10)의 3차원의 자세 정보를 취득하는 3차원 센서로 구성되는 경우에는, 제1 데이터 생성부(102A)는, 3차원 센서에 의한 검출 결과에 기초하여 제1 인쇄 데이터를 생성하고, 제2 데이터 생성부(102B)는, 3차원 센서 또는 3차원 센서 이외의 검출 수단으로 취득된 각 입체물(10)의 위치와 회전각에 따라 제1 인쇄 데이터에 회전 처리를 실시하여 적정화한 제2 인쇄 데이터를 생성하도록 해도 된다.
광학 센서(200)는, 각 입체물(10)의 표면에 대한 인쇄 상태를 검출하고, 제어부(104)는, 인쇄 상태의 검출 결과에 기초하여 인쇄의 양부를 판정하도록 해도 된다.
(제1 데이터 생성부의 처리에 대하여)
다음에, 제1 데이터 생성부(102A)의 처리의 상세에 대하여 설명한다.
우선, 입체물(10)에 대한 3차원 형상 정보를 갖는 3D CAD 데이터와, 입체물(10)의 표면에 실시하는 채색과 묘화에 관한 정보를 갖는 디자인 데이터를 제1 데이터 생성부(102A)에 입력한다.
제1 데이터 생성부(102A)에는, 3D CAD 데이터에 인쇄 테이블(T) 상의 자세 정보를 포함하여 입력한다.
한편, 제1 데이터 생성부(102A)를 구성하는 워크스테이션(104B)의 조작 화면 상에서, 3D CAD 데이터로부터 인쇄 테이블(T) 상에서 가장 안정된 자세를 지시 결정하도록 할 수 있다.
다음에, 제1 데이터 생성부(102A)는, 인쇄 테이블(T) 상의 입체물 자세 정보에 대응한 3D CAD 데이터와 묘화 정보를 합성하고, 평행광 투시상의 조건으로 2차원 렌더링 데이터를 추출한다.
다음에, 제1 데이터 생성부(102A)는, 추출한 2차원 렌더링 데이터와, 렌더링 데이터에 대응하는 깊이 정보로부터 제1 인쇄 데이터(묘화 데이터)를 생성한다.
보다 구체적으로는, 일반적으로 인쇄 장치는 평면에 2차원 데이터를 인쇄하기 위한 것이므로, 평면으로부터 떨어진 깊이에 대한 인쇄 특성은 평면 상에 대한 인쇄 특성과는 상이하다. 이 평면이란 상이한 깊이 인쇄 특성을 미리 보존해두고, 보존한 특성을 참조하여, 렌더링 데이터에 대응하는 깊이 정보로부터의 최적의 묘화 데이터를 생성한다.
예를 들어, 잉크젯 인쇄 장치의 경우에는, 잉크 드롭렛의 비상 특성에 따라 깊이에 대한 인쇄 특성에 의존한다. 이에, 비교적 먼 위치에 대한 잉크 드롭렛의 착탄 정밀도는 나빠짐에 따른 인쇄 특성의 혼란을 보충하기 위해, 깊이가 있는 윤곽부는 렌더링 데이터를 확장하여 최적의 묘화 데이터로 할 필요가 있다.
(인쇄 렌더링 데이터의 생성 순서)
도 3 내지 5를 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S1)에 있어서의 인쇄 렌더링 데이터의 생성 순서에 대하여 설명한다.
한편, 제1 실시 형태에서는, 인쇄 대상으로서의 입체물(10)로서, 마스코트 인형(D1)을 예시한다.
도 3에 나타낸 생성 순서에서는, 제1 데이터 생성부(102A)를 구성하는 워크스테이션(104B)의 조작 화면(400) 상에서, 마우스 등의 포인팅 디바이스 등을 이용하여, 마스코트 인형(D1a ~ D1d)의 방향 등을 조작하여, 마스코트 인형(D1)의 자세를 결정한다.
이어서, 도 4에 나타낸 생성 순서에서는, 결정한 자세에 있어서의 마스코트 인형(D1)의 3D CAD 데이터와 디자인 데이터(도 4 등에 나타낸 예에서는, 옷의 디자인 데이터)(W1)를 워크스테이션(104B)의 조작 화면(400) 상에서 합성한다.
도 5에 나타낸 생성 순서에서는, 평행광 투시상의 조건으로 2차원 렌더링 데이터를 추출하고, 이 2차원 렌더링 데이터와, 이 렌더링 데이터에 대응하는 깊이 정보로부터 묘화 데이터(W1a)를 제1 데이터 생성부(102A)에서 생성한다.
(검출부의 구체예에 대하여)
다음에, 도 2 등을 참조하여, 검출부(101)로서의 판독 장치의 실시예에 대하여 설명한다.
도 2에 나타낸 실시예에서는, 판독 장치(검출부)(101)는, 플랫 헤드형의 UV 잉크젯 프린터(인쇄부)(103) 등을 수용하는 광체(300)의 상면측에 배치되는 XY 슬라이더(301)와, 이 XY 슬라이더(301)에 의해 XY 방향으로 이동 가능한 디지털 카메라로 이루어진 광학 센서(200)를 구비한다.
여기서, UV 잉크젯 프린터(103)의 인쇄 데이터는, 입체물(10)의 인쇄 테이블(T) 상의 위치에 합치한 위치에 생성될 필요가 있다.
UV 잉크젯 프린터(103)의 묘화 위치 정밀도를 사전의 조사 결과에 기초한 목표값으로서 200μm로 하고, 판독 장치(101)는, 인쇄 테이블(T) 상의 입체물(10)의 위치를 100μm의 정밀도로, 회전 각도를 1도의 정밀도로 검출 가능하게 하고 있다.
광학 센서(200)는, 예를 들어, 화소수 2478만의 디지털 카메라를 구비한다. XY 슬라이더(301)는, 인쇄 테이블(T) 상을 8분할한 검출 에어리어(A1 ~ A8)(도 7 등 참조)에서 촬영하도록 디지털 카메라를 이동시킨다.
워크스테이션(104B)에 인스톨되어 있는 판독용 소프트웨어의 처리에 의해, 디지털 카메라에 의한 입체물(10)의 기준점(구체예는 후술한다)의 지정과, 판독 결과로부터 인쇄 테이블 상의 위치와 회전 각도를 연산한다.
촬영시의 진동 등의 영향으로 판독 화상에 오차가 발생하지 않도록 XY 슬라이더(301)의 가속 감속 제어를 행하고, 검출 시간 단축과, 판독 정밀도를 양립하기 위해 각 검출 에어리어간의 이동 시간은 1 ~ 4초로 하는 것이 바람직하다.
또한, 화소수 2478만의 디지털 카메라를 이용한 경우에 있어서, 인쇄 테이블(T)의 크기는, 30cm×42cm로 하였다.
이러한 조건에 있어서, 판독 영역에 상당하는 인쇄 테이블(T)의 크기와 판독해상도의 관계로부터, 1회의 촬영에 있어서의 각 검출 에어리어(A1 ~ A8)의 크기는, 15cm×10.5cm로 하였다.
디지털 카메라는, 인쇄 테이블(T)의 평면과 평행한 평면을 이동시키기 위한 XY 슬라이더(301)에, 인쇄 테이블(T)로부터 약 80cm의 높이가 되도록 배치되어 있다.
인쇄 테이블(T) 상에 배치되는 입체물(10)의 높이 치수가 촬영 시야각에 의해 인쇄 테이블(T) 상의 위치와 일치하지 않음에 따른 오차를 줄이는 것이 인쇄 정밀도 상 중요하다.
미리 파악 가능한 높이에 대해서는 보정 연산이 가능하나, 입체물(10)의 치수 오차나 입체 자세 오차 등의 영향을 배제하기에는 원리적으로 시야각을 줄일 필요가 있다.
즉, 높이 오차 0.5mm의 영향이 판독 오차 0.05mm의 범위가 되도록 시야각 5.7도 이하를 만족하게 설계하는 것이 바람직하다.
(인쇄 기준에 기초한 판독 기준 마크와 패턴 매칭에 대하여)
디지털 카메라로 판독하는 입체물(10)의 인쇄 테이블(T) 상의 위치 정보의 기준점은 인쇄 기준과 높은 정밀도로 일치시킬 필요가 있다.
이를 위해, 인쇄 테이블(T) 상에 인쇄용 시트를 고정하고, 그 인쇄용 시트 상에 도 8에 예시한 바와 같은 기준 마크(검출 기준)(15)를 인쇄하였다.
그리고, 이들 기준 마크(15)와 인쇄 테이블(T) 상의 입체물(10)의 위치관계를 촬영 정보로부터 결정하고, 인쇄 데이터를 생성하여, 인쇄 테이블(T) 상의 입체물(10)에 인쇄를 행하도록 하고 있다.
보다 구체적으로는, 예를 들어, 도 7과 같이, A3(297mm×420mm) 사이즈의 인쇄 테이블(T) 상에 테이블과 동등 사이즈의 PET 필름을 고정하고, 검출 마크를 검출 에어리어(A1 ~ A8)마다 인쇄하였다.
또한, 도 8 내지 10에 나타낸 예에서는, 각 검출 에어리어의 기준점을 교점으로 하는 십자선 상에 등거리로 4개의 원을 인쇄하였다.
그리고, 검출부(101)에서, 이 4개의 원을 패턴 매칭으로 검출하고, 4개의 원의 중심점을 구하고, 대향하는 중심점을 직선으로 연결하여 그 교점을 기준점으로 결정한다.
이에 따라, 인쇄부(103)의 인쇄 기준과 인쇄 테이블(T) 상에 고정한 인쇄용 시트 상에 인쇄한 기준 마크(15)(검출 기준)를 높은 정밀도로 일치시킬 수 있다.
또한, 디지털 카메라에 의한 촬영 정보로부터 각 입체물(10)의 위치와 회전각(인쇄 테이블(T) 평면 내에서의 회전각)을 높은 정밀도로, 또한 단시간에 결정하기 위해, 입체물(10)의 윤곽 정보의 2개소 이상의 특징점을 검출 포인트로 하여 지시하고, 패턴 매칭 처리를 행한다.
즉, 도 6의 (a)에 나타낸 예에서는, 미리 입체물(10)의 윤곽 정보를 취득하고, 2개소의 윤곽의 특징점(P1, P2)을 검출 포인트로 하여 지시한다.
다음에, 디지털 카메라의 판독 화상 정보로부터 패턴 매칭에 의해 판독 기준점(Q1, Q2)을 추출한다(도 6의 (b) 참조).
그리고, 2점의 판독 기준점(Q1, Q2)을 추출한 후에, 그 입체물의 중심위치(C)와 회전각(θ1)을 결정한다.
이러한 윤곽 데이터를 이용하여, 도 6의 (b), 도 7의 (a)에서 나타낸 바와 같이, 입체물(10)의 인쇄 테이블(T) 상의 위치와 자세(인쇄 테이블(T)의 평면 내에서의 회전각(θ1))를 검출하도록, 판독 기준점을 2점 이상 지시한다.
도 7의 (a)에 나타낸 예에서는, 인쇄 테이블(T)의 검출 에어리어(A1 ~ A8)에, 2 ~ 3개의 입체물(10)이 랜덤한 방향으로 재치되어 있다.
여기서, 검출 에어리어(A4)를 예로 하면, 각 입체물(10a ~ 10c)에 대하여, 도 7의 (a)의 오른쪽에 나타내는 방법으로, 판독 기준점에 기초하여, 예를 들어, 입체물(10a)에 대해서는 위치(x1, y1)와 회전각(θ1)을 결정할 수 있다(도 7의 (b) 참조).
그리고, 상술한 바와 같이 하여 취득한 인쇄 테이블(T) 상에 배치한 모든 입체물(10)의 각각의 위치와 회전각(θ1)의 정보를, 제1 인쇄 데이터(묘화 데이터)를 생성하는 제1 데이터 생성부(102A)에 전송한다.
다음에, 제2 데이터 생성부(102B)에 의해, 각 입체물(10)의 위치(x1, y1)와 회전각(θ1)에 따라 제1 인쇄 데이터에 회전 처리를 실시하여 적정화한 제2 인쇄 데이터를 생성한다.
제2 인쇄 데이터의 생성은, 판독 기준점을 인쇄했을 때의 데이터 기준점과의 위치 관계를 일치 혹은 규정한 값으로 하도록 할 수 있다. 이에 따라, 판독 판정 위치와 인쇄 위치의 정밀도가 높은 일치를 행할 수 있다.
도 7의 (a)에 나타낸 예에서는 각 입체물은 인쇄 테이블(T)의 각 검출 에어리어(A1 ~ A8)의 내부에 재치되어 있으나, 검출 에어리어(A1 ~ A8)를 걸친 위치여도, 검출 에어리어를 결합시킴으로써 각 처리가 가능해진다.
입체물 또는 묘화 데이터가 복수 있는 경우에도, 본 실시 형태를 적용함으로써, 마찬가지로 높은 정밀도의 인쇄를 행하는 것이 가능하다.
(인쇄의 실행예)
우선, 도 9의 (a) 및 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 복수의 입체물(10)을 인쇄 테이블(T) 상에 배치한다.
이 때, 각 입체물(10)의 배치는 사전에 정한 인쇄 테이블(T) 상에서의 자세를 유지하고 있으면 인쇄 테이블(T)의 평면 내에서의 회전각이나 위치는 자유롭다. 또한, 입체물(10)의 수량도 인쇄 테이블(T) 상에 배치할 수 있는 범위 내이면 제한은 없다.
그리고, 상술한 바와 같은 방법에 의해, 각 입체물(10)에 대한 위치와 회전각을 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 생성한 인쇄 데이터에 의해 인쇄부(103)를 구동하여, 각 입체물(10)에 대한 인쇄를 실행한다. 이에 따라, 도 9의 (b), 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같은 인쇄물(10A)을 얻을 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S1)에 있어서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 인쇄 테이블(T)을, 입체물(10)을 재치하여 상류측으로부터 하류측으로 이동 가능한 벨트(예를 들어, 무한궤도 상의 벨트)(B)를 구비하는 벨트 컨베이어(700)로 구성할 수 있다.
벨트(B)는, 구동 장치(미도시)에 의해, D11 방향(도 11 상에서는, 오른쪽 방향)으로 이동된다.
벨트(B)의 표면에는, 검출부(광학 센서)(200)에서 검출 가능한 검출 기준(판독 기준 마크)(15)이 복수에 걸쳐 인쇄되어 있다.
여기서, 검출부(200)는, 잉크젯 방식의 인쇄 장치(인쇄부)(103)보다도 상류측에 배치되어 있다. 한편, 도 11에 있어서, 부호 10A는, 인쇄부(103)에 의해 소정의 인쇄가 실시된 입체물을 나타낸다.
(제2 실시 형태)
도 12 내지 25를 참조하여, 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)의 구성예에 대하여 설명한다.
한편, 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)에 있어서, 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S1)과 동일한 구성에 대해서는, 동일 부호를 부여하고 중복된 설명은 생략한다.
여기서, 도 12는 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)의 전체 구성을 나타내는 기능 블록도이며, 도 13은 입체물 인쇄 시스템(S2)의 요부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)에서는, 인쇄 데이터 생성부(102)가 제1 데이터 생성부(102A)와 제2 데이터 생성부(102B)에 더하여 제3 데이터 생성부(102C)를 구비하고, 인쇄부(103)가 주사 인쇄 헤드(130)를 구비하는 점이, 제1 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S1)과 상이하다.
주사 인쇄 헤드(130)는, 인쇄 테이블 상을 순차적으로 고속으로 주사하여 이동을 행함으로써 인쇄 테이블 상의 전체 면을 고속으로 인쇄하는 것을 가능하게 한다.
여기서, 도 24에 나타낸 바와 같이, 주사 인쇄 헤드(130)가, 예를 들어, 주사 방향(D20)으로 고속으로 주사하는 인쇄부인 경우에는, 토출된 잉크 드롭렛(300A)은 비스듬하게 비상한다.
한편, 잉크 입자의 비상각의 개산값(상정값)은, 예를 들어, 잉크 입자의 돌출 속도 = 5.0m/sec, 주사 인쇄 헤드(130)의 주사 속도 = 0.5m/sec의 경우, tan-1(0.5/5.0) = tan-10.1 = 5.7deg가 된다.
또한, 도 24에 나타낸 바와 같이, 잉크 드롭렛(300A)은, 주사 인쇄 헤드(130)의 주사에 수반하는 기류의 영향에 의해, 잉크 드롭렛(300B)과 같이, 비상 궤도가 곡선 형상이 되는 경우도 있다.
이와 같이, 잉크 비상각의 영향에 의해 입체 표면이 곡면인 경우에, 비상 궤도가 곡선 형상인 잉크 드롭렛(300B)의 착탄 위치는 평면 상과는 상이하게 되어, 직선성이나 치수 정밀도에 영향을 미친다.
도 25에 나타낸 예에서는, 주사 인쇄 헤드(130)의 주사 방향이 D20인 경우에, 90도마다 방향을 바꾼 입체물(10a ~ 10d)에 대하여, 선 형상의 인쇄(P20a ~ P20d)를 실시하였다.
그 결과, 주사 방향이 D20과 대략 평행한 선 형상의 인쇄(P20a, P20c)에서는 직선성이 유지되고 있다.
한편, 주사 방향이 D20과 대략 직교하는 선 형상의 인쇄(P20b, P20d)에서는 직선성을 잃는 것을 알 수 있었다.
이에, 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)에서는, 인쇄부(103)는 잉크젯 방식의 주사 인쇄 헤드(130)를 구비하고, 인쇄 데이터 생성부(102)는, 주사 인쇄 헤드(130)로부터 사출되는 잉크 입자(잉크 드롭렛)의 비상각과 각 입체물의 묘화면의 형상에 기초하여, 최적화한 인쇄 데이터를 생성하는 제3 데이터 생성부(102C)를 구비한다.
그리고, 워크스테이션 등으로 구성되는 제어부(104)는, 제3 데이터 생성부(102C)에서 최적화한 인쇄 데이터에 기초하여 인쇄부(103)를 제어한다.
이에 따라, 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)에서는, 주사 인쇄 헤드(130)로부터 토출되는 잉크 드롭렛을 원하는 위치에 착탄시켜, 인쇄 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제3 데이터 생성부(102C)는, 도 13의 블록도에 나타낸 바와 같이, 묘화면의 입체 형상 데이터를 기억하기 위한 기억부(예를 들어, 플래시 메모리 등)(501)와, 인쇄 데이터 최적화부(502)를 구비한다. 제3 데이터 생성부(102C)는, 예를 들어 CPU, RAM 등의 하드웨어와, 보정 처리 등을 실행하는 소프트웨어와의 협동에 의해 실현된다. 보정 처리의 상세에 대해서는, 후술한다.
제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)에 있어서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 인쇄 테이블(T)을, 입체물(10)을 재치하여 상류측으로부터 하류측으로 이동 가능한 벨트(예를 들어, 무한궤도 형상의 벨트)(B)를 구비하는 벨트 컨베이어(700)로 구성하도록 해도 된다.
제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)에 있어서, 3차원 센서(200)는, 디지털 카메라 등으로 구성되는 2차원 센서(200A)와, 입체물(10)을 비추는 LED 라이트 등으로 구성되는 조명부(250)를 구비한다.
도 14 및 15의 (a)에 나타낸 구성예에서는, 조명부(250)로서의 LED 라이트는, 2차원 센서(200A)의 주위에, 암 부재(251)에 의해 90도마다 4개 마련되어 있다.
조명부(250)로서의 LED 라이트는, 입체물의 자세를 파악하기 위해 소정의 음영을 넣는 관점에서 복수 개인 것이 바람직하고, 예를 들어 5개 이상 마련하도록 해도 된다.
또한, 도 15의 (b)에 나타낸 바와 같이, 복수의 LED 등을 링 형상으로 배치한 조명부(260)를 암 부재(251)에 의해 2차원 센서(200A)의 주위에 부착하도록 해도 된다.
2차원 센서(200A)는, 조명부(250(260))에 의해 형성되는 입체물(10)의 묘화면의 음영을 검출하여 입체물(10)의 3차원 자세를 취득한다.
여기서, 도 16은 입체 자세의 검출 원리를 나타내는 설명도이며, 도 17은 입체 자세의 검출에 있어서의 조명각과 자세각의 예를 나타내는 설명도이며, 도 18은 입체 자세의 검출에 있어서의 조명각과 자세각의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 조명부(250)의 라이트의 위치가 도면 상우측(Lz+방향)에 있는 경우의 입체물(10)에 대한 조사각을 -θ, 조명부(250)의 라이트의 위치가 도면 상좌측(Lz-방향)에 있는 경우의 입체물(예를 들어, 인형의 얼굴부)(10)에 대한 조사각을 +θ로 한다.
그리고, 소정의 조명 각도(예를 들어, -45도, 0도, +45도)에 의한 입체물(10)의 요철 음영 패턴(조명각과 자세각의 조합에 의한다)을 도 17과 같이 취득하고 데이터베이스화하여 플래시 메모리 등에 격납한다.
이에 따라, 예를 들어 도 11에 나타낸 벨트 컨베이어(700)의 벨트(B) 상에 재치된 입체물(10)의 요철 음영을 검출부(200)에서 취득하고, 데이터베이스화된 패턴과 조합함으로써, 각 입체물(10)의 입체각(입체 자세)을 검출할 수 있다.
또한, 도시는 생략하나, 입체물(10)의 상하 방향과 횡 방향(이른바 XYZ 방향)의 음영 변화의 패턴을 취득하여 데이터베이스화해서 격납하도록 해도 된다. 이에 따라, 각 입체물의 입체각(입체 자세)을 보다 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 도 18의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 소정의 명암 패턴(801)을 입체물(10)에 조사하고, 그 입체물(10)의 명암 패턴의 변화에 따라 각 입체물(10)의 입체각(입체 자세)을 검출하도록 해도 된다.
(인쇄 데이터의 최적화에 대하여)
여기서, 보정 처리의 상세에 대하여 설명하기 전에, 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)에 있어서의 인쇄 데이터의 보정(최적화)의 구조에 대하여 설명한다.
제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)에서는, 인쇄부(103)로서 잉크젯 방식의 주사 인쇄 헤드(130)를 구비한 인쇄 장치를 이용하고 있다.
이 때문에, 주사 인쇄 헤드(130)의 주사 방향으로의 이동과 기류의 영향에 의해, 인쇄 헤드(130)로부터 사출되는 잉크 입자가 비상하는 궤도는 수직 직하로의 궤도와는 상이하다.
한편, 잉크 입자의 비상각의 개산값(상정값)은, 예를 들어, 잉크 입자의 돌출 속도 = 5.0m/sec, 주사 인쇄 헤드(130)의 주사 속도 = 0.5m/sec의 경우, tan-1(0.5/5.0) = tan-10.1 = 5.7deg가 된다.
또한, 입체물(10)에 대한 인쇄에서는, 높이가 상이한 위치(즉, 요철을 갖는 입체물의 표면)에 잉크 입자를 정확히 착탄시킬 필요가 있다.
즉, 2차원의 인쇄 대상(예를 들어, 인쇄 용지 등)용으로 생성된 인쇄 데이터를 입체물에 그대로 투영하여 인쇄를 실행하면, 잉크 입자의 착탄 위치가 당초의 목표 위치와 어긋나, 원하는 인쇄 결과를 얻지 못한다는 문제를 일으킨다.
따라서, 입체물(10)에 대하여 원하는 인쇄 결과를 얻기 위해서는, 잉크 입자의 궤도와 높이가 상이한 위치에 대한 착탄 위치의 어긋남 등을 고려한 보정을 행하여 최적화한 인쇄 데이터를 생성할 필요가 있다.
이에, 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)에서는, 제3 데이터 생성부(102C) 등에 있어서, 인쇄 헤드(130)로부터 사출되는 잉크 입자의 비상각과, 각 입체물(10)의 묘화면의 형상에 기초하여, 최적화한 인쇄 데이터를 생성하는 보정 처리를 행한다.
(보정 처리에 대하여)
도 19의 플로우 차트와 도 20 내지 23의 설명도를 참조하여, 제2 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템(S2)에서 실행되는 보정 처리의 처리 순서에 대하여 설명한다.
보정 처리가 개시되면, 우선, 검출부(101)에 의해 입체물(10)의 평면 회전각을 취득하여 스텝 S11로 이행한다.
스텝 S11에서는, 화소 단위의 3차원 데이터와 쌍을 이룬 원 디자인 데이터를 제어부(104)의 기억 장치 등으로부터 읽어낸다.
여기서, 원 디자인 데이터는, 입체물(10)의 표준 자세에 있어서의 평면 투영법으로 얻은 기본 인쇄 데이터에 상당한다. 도 20에 예시하는 좌표에서는, 해치를 넣은 화소(영역)(PD1)가 기본 인쇄 데이터에 해당한다.
기본 인쇄 데이터는, 1 화소마다(도 20에 나타낸 예에서는, 화소(x7, y9))에, 높이 정보(H)와, 인접 화소를 포함하는 곡면 정보(도 20에 나타낸 예에서는, 화소(x7, y9)의 y9 절편에 있어서의 곡면 정보)를 연결한 데이터이며, 제어부(104)의 기억 장치 등에 격납되어 있다.
스텝 S12에서는, 입체물(10)의 입체 자세를 표준 자세의 변위각으로부터 검출하여 스텝 S13으로 이행한다.
스텝 S13에서는, 화소마다, 잉크 비상각에 의한 잉크 착탄 위치를 예측한다.
도 21의 (a) 및 도 (b)에 나타낸 예는, 입체물(10)의 평면 회전각 180도, 입체 자세의 변위각(x축 상에서 5도)의 변위를 검출한 경우의 잉크 착탄 위치의 예측예이다.
이 예측예에 나타낸 바와 같이, 평면 회전각이 180°이고 입체 자세가 5°인 경우에는, 잉크의 비상 거리가 길어져 착탄 위치가 기준 위치보다 멀리까지 미치고 있는 것을 알 수 있다.
도 21의 (a) 및 (b)에 나타낸 예에서는, 입체물(10)의 인쇄면의 형상이, 도시하는 바와 같이 볼록면의 형상으로 되어 있는 것과, 높이(잉크 토출면(400)으로부터의 거리)가 상이함에 따라, 잉크의 비상 궤도(300C, 300D)와 착탄 위치에 차이가 생긴다.
이러한 잉크 착탄 위치의 예측을 각 화소에 대하여 실행하여, 잉크 착탄 위치의 예측 데이터를 생성한다.
다음에, 스텝 S14에서는, 각 화소마다 잉크 착탄 위치의 예측 데이터와 목표 착탄 위치의 어긋남을 산출한다.
예를 들어, 도 22의 (a)에 나타낸 원 디자인 데이터(PD1)에 대하여, 도 22의 (b)에 나타낸 바와 같이 잉크 착탄 위치는 D11 방향으로 어긋나는 예측으로 되어 있다.
다음에, 스텝S15에서는, 목표 착탄 위치가 되도록 잉크 착탄 위치를 보정한 보정 인쇄 데이터(예를 들어, 도 22의 (c)에 나타낸 보정 인쇄 데이터(PD2))를 생성하여 처리를 종료한다.
한편, 잉크 착탄 위치의 어긋남의 예측이나, 잉크 착탄 위치를 보정하는 연산에 관하여 처리 시간을 고속으로 행하기 위해, 미리 연산 결과를 플래시 메모리 등에 격납하도록 해도 된다.
즉, 예를 들어 도 23에 나타낸 바와 같이, 입체 자세각마다 평면 회전각과 인쇄 데이터를 관련지은 연산 결과를 인쇄 데이터군(보정 인쇄 데이터)으로서 테이블 형식 등으로 플래시 메모리 등의 불휘발성 메모리나 하드디스크 장치 등에 격납할 수 있다.
또한, 격납한 연산 결과의 양을 실용적인 규모로 충분한 연산 정밀도를 얻기 위해, 복수의 격납된 연산 결과에 보완 처리를 가하도록 해도 된다.
이와 같이 하여 생성된 보정 인쇄 데이터를 이용하여, 각 입체물(10)에 대한 인쇄를 실행함으로써, 벨트 컨베이어(700)로 순차적으로 반송되어 온 랜덤한 방향이나 기울기로 재치된 복수의 입체물(10)에 대하여, 원하는 인쇄를 정확히 실시하는 것이 가능해진다.
여기서, 잉크 비상각과 입체물(10)의 묘화면 형상과의 관계에 따른 최적의 인쇄 데이터는, 미리 준비된 각 자세에 대응하는 최적 인쇄 데이터군을 생성하여 기억 장치 등에 격납하도록 해도 된다.
또한, 준비된 각 자세에 대응하는 최적 인쇄 데이터군에, 검출된 입체 자세와 평면 회전각에 대응하는 데이터가 결락되어 있는 경우는, 그 입체물에 한정하여 백지 인쇄 데이터(예를 들어, 입체물에 아무것도 인쇄하지 않은 상태)로 하도록 해도 된다.
또한, 결락 데이터가 생긴 작업의 이력에 따라, 결락 데이터의 연산과 격납을 병행하여 행하도록 해도 된다. 이 경우에는, 최적 인쇄 데이터군의 성장을 자기학습에 따라 진행하여, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
이상 서술한 바와 같이, 실시 형태에 따른 입체물 인쇄 시스템 및 입체물 인쇄 방법에 따르면, 종래와 같이 인쇄물을 얻기까지의 시행 착오를 불필요하게 할 수 있어, 생산 효율을 높일 수 있다.
또한, 인쇄용 지그를 이용하지 않고, 복수의 입체물에 높은 정밀도와 높은 세밀도로 인쇄를 실시할 수 있고, 인쇄 비용을 저렴화할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시의 형태에 기초하여 구체적으로 설명하나, 본 명세서에서 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시로서 개시된 기술로 한정되는 것은 아니라고 생각해야 한다. 즉, 본 발명의 기술적인 범위는, 상술한 실시 형태에 있어서의 설명에 기초하여 제한적으로 해석되는 것이 아니고, 어디까지나 특허청구의 범위의 기재에 따라 해석해야 하며, 특허청구의 범위의 기재기술과 균등한 기술 및 특허청구의 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.
예를 들어, 인쇄부(103)는, UV 잉크젯 프린터로 한정되지 않고, 다양한 인쇄방식의 프린터를 적용할 수 있다.
또한, 제어부(104)도 워크스테이션으로 한정되지 않고, 퍼스널 컴퓨터 등을 이용하도록 해도 된다.
또한, 3차원 센서를, 조명부와 2차원 카메라로 구성하는 경우에, 입체물(10)의 3차원 자세의 결정은, 묘화면의 음영 데이터와 미리 기억되어 있는 입체물의 3차원 자세에 대응한 음영 데이터와의 비교 연산에 의해 행하도록 해도 된다.
또한, 입체물에 대한 조사각이 상이한 복수의 조명부(LED 라이트(250, 260) 등)를 마련하고, 순차적으로, 조명 공정과 2차원 카메라에 의한 촬영 공정을 반복하여 행하고, 얻어진 복수의 촬영 결과로부터 입체물의 입체 자세를 검출하도록 해도 된다.

Claims (14)

  1. 입체물 인쇄 시스템으로서,
    인쇄 대상으로서의 입체물을 재치하기 위한 인쇄 테이블과,
    상기 인쇄 테이블에 인쇄된 복수의 검출 기준과,
    상기 복수의 검출 기준의 위치와, 상기 인쇄 테이블 상에 재치된 상기 입체물의 표면에 설정된 복수의 검출 포인트의 위치를 검출하기 위한 검출부와,
    상기 검출부에 의한 상기 입체물의 위치와 방향의 검출 결과에 기초하여, 상기 입체물에 대응시킨 인쇄 데이터를 생성하기 위한 인쇄 데이터 생성부와,
    상기 인쇄 데이터 생성부에서 생성된 상기 인쇄 데이터에 의해, 상기 입체물에 대한 인쇄를 실행하기 위한 인쇄부와,
    상기 검출부와, 상기 인쇄 데이터 생성부와, 상기 인쇄부의 동작을 제어하기 위한 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 검출부에 의해 검출된 상기 복수의 검출 기준의 위치와 상기 복수의 검출 포인트의 위치에 기초하여 상기 입체물의 위치와 회전각을 산출하고,
    상기 인쇄 데이터 생성부는, 상기 제어부에 의해 산출된 상기 입체물의 위치와 회전각에 기초하여, 상기 인쇄 테이블 상에 재치된 상기 입체물에 대응시킨 인쇄 데이터를 생성하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  2. 청구항 1에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 검출부는, 광학 센서를 구비하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  3. 청구항 1에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 입체물은, 상기 인쇄 테이블 상에 임의의 방향과 기울기로 복수로 재치되고,
    상기 제어부는 임의의 방향과 기울기로 재치된 복수의 입체물의 각각에 대한 위치와 회전각을 산출하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  4. 청구항 1에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 검출부는, 상기 입체물의 상기 복수의 검출 포인트를 미리 지시하기 위한 지시부를 구비하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  5. 청구항 1에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 제어부는, 산출된 상기 입체물의 위치와 회전각에 관한 데이터와, 미리 취득한 상기 입체물의 자세에 관한 데이터에 기초한 패턴 매칭에 의해, 상기 입체물의 자세를 판정하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  6. 청구항 5에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 인쇄 데이터 생성부는,
    상기 제어부에서 판정된 상기 입체물의 자세와, 상기 입체물의 표면에 인쇄하는 묘화 정보에 기초하여, 제1 인쇄 데이터를 생성하는 제1 데이터 생성부와,
    상기 검출부에서 검출된 상기 입체물의 위치와 회전각에 따라 상기 제1 인쇄 데이터에 회전 처리를 실시하여 적정화한 제2 인쇄 데이터를 생성하는 제2 데이터 생성부
    를 구비하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  7. 청구항 6에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 인쇄 테이블에 재치된 상기 입체물의 높이를 검출하기 위한 높이 검출부를 더 구비하고,
    상기 인쇄 데이터 생성부는, 상기 높이 검출부에서 검출된 상기 입체물의 높이에 기초하여, 상기 제2 인쇄 데이터를 보정하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  8. 청구항 6에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 검출부는, 상기 인쇄 테이블에 재치된 상기 입체물의 3차원의 자세 정보를 취득하는 3차원 센서를 구비하고,
    상기 제1 데이터 생성부는, 상기 3차원 센서에 의한 검출 결과에 기초하여 상기 제1 인쇄 데이터를 생성하고,
    상기 제2 데이터 생성부는, 상기 3차원 센서 혹은 다른 검출부에서 취득된 상기 입체물의 위치와 회전각에 따라 상기 제1 인쇄 데이터에 회전 처리를 실시하여 적정화한 제2 인쇄 데이터를 생성하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  9. 청구항 2에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 광학 센서는, 상기 입체물의 표면에 대한 인쇄 상태를 검출하고,
    상기 제어부는, 상기 인쇄 상태의 검출 결과에 기초하여 인쇄의 결과를 평가하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  10. 청구항 1에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 인쇄 테이블은, 상기 입체물을 재치하여 상류측으로부터 하류측으로 이동 가능한 벨트를 구비한 벨트 컨베이어를 구비하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  11. 청구항 10에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 검출부는, 상기 인쇄부보다 상류측에 배치되어 있는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  12. 청구항 6에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 인쇄부는, 잉크젯 방식의 인쇄 헤드를 구비한 인쇄 장치를 구비하고,
    상기 인쇄 데이터 생성부는, 상기 제2 인쇄 데이터를, 상기 인쇄 헤드로부터 사출되는 잉크 입자의 비상각과, 상기 입체물의 묘화면의 형상에 기초하여 적정화한 제3 인쇄 데이터를 생성하는 제3 데이터 생성부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제3 인쇄 데이터에 기초하여 상기 인쇄 장치를 제어하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  13. 청구항 8에 기재된 입체물 인쇄 시스템으로서,
    상기 3차원 센서는, 2차원 센서와, 상기 입체물을 비추는 조명부를 구비하고,
    상기 2차원 센서는, 상기 조명부에 의해 형성되는 상기 입체물의 묘화면의 음영을 검출하여 상기 입체물의 3차원 자세를 취득하는
    것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 시스템.
  14. 입체물 인쇄 방법으로서,
    인쇄 테이블에 인쇄된 복수의 검출 기준의 위치와, 상기 인쇄 테이블 상에 재치된 입체물의 표면에 설정된 복수의 검출 포인트의 위치를 검출부에 의해 검출하는 검출 과정과,
    상기 검출부에 의해 검출된 상기 복수의 검출 기준의 위치와 상기 복수의 검출 포인트의 위치에 기초하여, 상기 입체물의 위치와 회전각을 제어부에 의해 산출하는 산출 과정과,
    상기 제어부에 의해 산출된 상기 입체물의 위치와 회전각에 기초하여, 상기 입체물에 대응시킨 인쇄 데이터를 인쇄 데이터 생성부에 의해 생성하는 인쇄 데이터 생성 과정과,
    상기 인쇄 데이터 생성부에 의해 생성된 인쇄 데이터에 의해, 상기 입체물에 대한 인쇄를 인쇄부에 의해 실행하는 인쇄 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체물 인쇄 방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7055032B2 (ja) 2018-02-16 2022-04-15 株式会社バンダイ 保持装置、及び、制御装置
JP7455132B2 (ja) 2019-08-29 2024-03-25 株式会社ウィルビイ 立体物印刷システム及び立体物印刷方法
EP3925786B1 (en) * 2020-06-18 2024-01-10 Heraeus Electronics GmbH & Co. KG Additive printing method for printing a functional print pattern on a surface of a three-dimensional object, associated computer program and computer-readable medium
CN114851707B (zh) * 2022-03-17 2023-09-19 福耀玻璃工业集团股份有限公司 曲面玻璃的印刷方法及系统
CN115179667B (zh) * 2022-06-14 2023-10-31 深圳达捷科技有限公司 一种多产品生产线喷印的自动控制方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004206175A (ja) 2002-12-20 2004-07-22 Fuji Xerox Co Ltd 画像処理装置、画像処理プログラム、及び画像処理方法
JP2009093611A (ja) 2007-10-11 2009-04-30 Mwtec Software Gmbh 三次元オブジェクト認識のためのシステムおよび方法
JP2013208845A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Japan Science & Technology Agency 3次元表面印刷方法
JP2015134410A (ja) * 2013-12-20 2015-07-27 ローランドディー.ジー.株式会社 印刷装置および印刷方法
US20170078648A1 (en) 2015-09-16 2017-03-16 HashD, Inc. Systems and methods of creating a three-dimensional virtual image
JP2017071173A (ja) * 2015-10-09 2017-04-13 紀州技研工業株式会社 印刷方法および印刷装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07137398A (ja) * 1993-11-17 1995-05-30 Toray Ind Inc インクジェット印刷方法及びその装置
JP2005161838A (ja) * 2003-11-10 2005-06-23 Seiko Epson Corp 液滴吐出方法、液滴吐出装置、ノズル異常判定方法、表示装置、および電子機器
JP4533805B2 (ja) * 2005-06-06 2010-09-01 株式会社ミマキエンジニアリング 立体メディアプリント用のインクジェットプリンタとそれを用いたプリント方法
JP2010102527A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Seiko Epson Corp 印刷制御装置、印刷制御方法および印刷制御プログラム
WO2011132694A1 (ja) * 2010-04-21 2011-10-27 株式会社ミマキエンジニアリング 印刷座標生成装置、印刷座標生成方法、印刷座標生成プログラム、三次元インクジェットプリンタ及び三次元インクジェットプリンタの印刷方法
WO2017141483A1 (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 株式会社日立製作所 3次元着色システム及び3次元構造物の製造方法
CN109922965B (zh) * 2017-01-27 2021-03-12 惠普发展公司,有限责任合伙企业 用于打印的方法和系统
JP7183604B2 (ja) * 2018-07-23 2022-12-06 カシオ計算機株式会社 印刷装置、制御方法、及び、プログラム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004206175A (ja) 2002-12-20 2004-07-22 Fuji Xerox Co Ltd 画像処理装置、画像処理プログラム、及び画像処理方法
JP2009093611A (ja) 2007-10-11 2009-04-30 Mwtec Software Gmbh 三次元オブジェクト認識のためのシステムおよび方法
JP2013208845A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Japan Science & Technology Agency 3次元表面印刷方法
JP2015134410A (ja) * 2013-12-20 2015-07-27 ローランドディー.ジー.株式会社 印刷装置および印刷方法
US20170078648A1 (en) 2015-09-16 2017-03-16 HashD, Inc. Systems and methods of creating a three-dimensional virtual image
JP2017071173A (ja) * 2015-10-09 2017-04-13 紀州技研工業株式会社 印刷方法および印刷装置

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