在物体上打印图像图案的系统和方法
专利名称：在物体上打印图像图案的系统和方法
技术领域：
本发明涉及在诸如家具和乐器之类的物体、构件和日用品上打印图像和图案的系统和方法。
本申请要求日本专利申请No.2003-423967、No.2003-423945和No.2004-80942的优先权，其内容在此通过参考而被引入。
背景技术：
按照惯例，通过以下方法(1)至(5)之一、或者通过以下方法(1)至(5)的组合，在诸如具有复杂形状的键盘乐器的木质臂(或侧杆)之类的构件上，打印规定的图案。
(1)通过热压打印图案。
(2)诸如氯乙烯板之类具有图案的装饰板(或层压板)和烯烃板(olefin sheets)的真空粘着。
(3)具有图案的聚酯层压板和二氨基庚二酸(DAP)板的组合。
(4)通过照相凹版涂布机(coater)直接打印。
(5)通过喷墨打印机直接打印。
日本专利申请公开No.2000-190462公开了一种打印方法，该打印方法利用喷墨打印机和水彩墨，高度固定性、高持久性地在木质构件的表面上打印图像。在此，利用喷墨打印机，直接把墨转印到厚木质构件的表面上。
然而，上述方法(1)至(5)遭受以下问题困扰。
(a)在方法(2)中，当对由氯乙烯、烯烃和聚乙烯对酞酸盐(PET)组成的单层板执行诸如照相凹版打印之类的多色打印时，需要产生昂贵的母板(master)(例如，雕刻或者采样)，借此对打印进行色彩校正，然后实际上对指定物体执行打印。为此，需要花费很长的研制周期(例如几个月)和昂贵的成本(例如，每个母板几百万日元)。
(b)在把板材粘着到规定物体上的方法(1)和(2)中，由于粘着的限制，将造成物体的三维成形和设计的自由度减少。
(c)方法(3)缺乏关于在物体上打印的图案的和谐感觉。
(d)在方法(1)、(2)、(4)和(5)中，当在具有弯曲表面的物体上打印图案时，在弯曲表面上打印的图案可能被部分地伸展和扭曲，使得装饰价值可能降低。
(e)在方法(4)中，利用照相凹版涂布机执行直接的印刷，这使得有可能只执行单色印刷或双色印刷；因此，难以利用各种多色图案实现打印。另外，即使在简单的图案中，也难以精确地重现色彩，即难以逼真地重现原始图像的图案。
(f)在方法(1)和(2)中，当对具有三维弯曲表面的物体执行打印时，难以把板材粘着到物体的三维弯曲表面上。在该情况下，即使当板材被粘附到物体的三维弯曲表面上，图案也可能扭曲，致使引起看上去不自然的外观。
以下，将详细描述上述问题(d)，在问题(d)中，图案被部分地伸展和扭曲。
参考图7A至7C，将描述这样的现象，其中利用喷墨打印机在规定物体上打印的打印图案被部分地伸展和扭曲。图7A是条带状的图像数据图案的平面图，其中以等间距形成条带。图7B是受到打印的物体10的横截面图。图7C是图案实际上被打印在其上的构件10的透视图。在此，附图标记I1表示在平整的第一表面11上打印的条带之间的间距，附图标记I2表示在倾斜的第二表面12上打印的条带之间的间距，其中I1＜I2。附图标记200表示处于喷墨打印机的喷墨方向上的轴。
处于喷墨打印机的喷墨方向上的参考轴200被画成和处于第一表面11的法线方向上的垂直轴平行，但是该参考轴200和处于第二表面12的法线方向上的垂直轴以及处于第三表面13的法线方向上的垂直轴都不平行。当把其中形成有等间距的条带的图案打印在物体10上时，在第一表面11上，相邻条带之间的间距被精确地保持，然而在第二表面12和第三表面13上，由于第二表面12和第三表面13的形状，将造成图案将被部分地伸展和扭曲。
发明内容
本发明的目的是提供一种打印系统和打印方法，能够缩短在物体上打印图案所需的总时间，以及降低为实现打印所需的总成本。
本发明的另一个目的是提供一种打印系统和打印方法，该打印系统和打印方法能够防止在物体上打印的图案部分地伸展和扭曲。
本发明的又一个目的是提供一种打印系统和打印方法，该打印系统和打印方法能够实现在物体上打印的各种图案之间的视觉上和谐感觉。
在本发明的第一方面，一种打印系统包括数据处理设备，用于根据代表物体形状的物体形状数据处理图像数据；以及打印机，用于根据经过处理的图像数据来把墨喷射到物体的规定表面上。作为替换，打印方法包括第一步骤，根据物体形状数据来处理图像数据；以及第二步骤，根据经过处理的图像数据，把墨喷射到物体的规定表面上。
在以上中，当处于物体的规定表面的法线方向上的垂直轴和处于喷射到物体的规定表面的喷墨方向上的参考轴不平行，则根据物体形状数据来处理图像数据。
即，根据利用扫描仪、数字相机等产生的图像数据，来把规定图案打印在物体(object)的规定表面上。这消除了为产生其图案要被拾取以产生数字图像数据的母板所需的时间和成本。因此，有可能用相对低的成本、在短时间内，对任何类型的物体执行图案打印。另外，即使当物体具有二维弯曲或三维弯曲的弯曲表面，也考虑物体的形状来适当地处理图像数据，从而能够根据经过处理的图像数据，来精确地执行图案打印。即使当物体具有弯曲表面，这也防止打印的图案部分地伸展或扭曲。
在本发明的第二方面，相对于物体的第一表面的图案来产生图像数据，然后根据代表物体形状的物体形状数据处理该图像数据，从而根据经过处理的图像数据，把图案传转印到物体的第二表面。
在以上中，相对于物体的第一表面的‘现有’图案来产生图像数据，然后把该图像数据转印到物体的第二表面。在此，有可能在物体的现有图案和物体的新近打印图案之间实现视觉上的和谐感觉，物体的现有图案和新近打印图案是在物体的不同区域形成和打印的。
在本发明的第三方面，响应代表物体形状的物体形状数据来产生图像数据，其中一旦选择了物体的某一表面，就启动打印机根据经过处理的图像数据，来在物体的选定表面上打印规定图案，以及其中，物体的选定表面被控制以朝向打印机的喷墨部分。这允许，在准确地朝向打印机的喷墨部分的物体选定表面上打印规定图案。
将参考以下的附图，来更详细地描述本发明的这些和其它目的、方面及实施例，其中图1是根据本发明第一实施例的打印系统的总体结构的框图；图2是本发明第一实施例中的打印程序的流程图；图3是受到打印的物体的透视图；图4A是条带状的图像数据图案的平面图；图4B是受到打印的物体的横截面图；图5A显示了通过图像处理生成的多种图像数据；图5B显示了和图5A中所示的四组图像数据相对应的组合图像；图5C显示了可以和图5B中所示的组合图像相结合的图画图案；图6A是具有打印的图案的钢琴的外观的透视图；图6B是根据多个图像数据的组合而产生的、被应用于钢琴上的打印图案的放大视图；图7A是条带状的图像数据图案的平面图；图7B是受到打印的物体的横截面图；图7C是条带状图案实际上被打印在其上面的物体的透视图；图8是本发明第二实施例中的打印程序的流程图；图9A是根据第二实施例的、在切割工作之后的物体的透视图；图9B是某物体的透视图，其中拾取某一图案，以产生图像数据；图9C是某物体的透视图，其中根据图像数据，把图案打印在该物体的某一区域上；图9D是利用聚酯涂层进行修整的物体的透视图；以及图10是根据本发明第三实施例的打印系统的总体结构的框图。
具体实施例方式
以下将参考附图，通过例子来进一步详细说明本发明。
1.第一实施例图1所示框图显示了根据本发明第一实施例的打印系统的总体结构，其中附图标记1表示用于处理图像数据的数据处理设备。数据处理设备1配备有显示器和操作单元(两者都未显示)，借此按照用户的指令对图像数据进行处理。数据处理设备1能够对图像数据执行各种图像处理，诸如旋转、放大、缩小和翻转。附图标记2表示数据产生设备，该数据产生设备2输入关于作为图像样本的各种物体的图像，以便产生物体图案数据101。可以利用能够以规定的数字格式拾取图像的扫描仪和数字相机，来实现数据产生设备2。作为替换，有可能通过因特网，下载可公开获得的、所谓的无版权图像。物体图案数据101从数据产生设备2，通过电缆等，被传送给数据处理设备1。
数据处理设备1处理物体图案数据101。特别是，数据处理设备1输入代表要被打印的物体的外形和形状的物体形状数据100，从而数据处理设备1根据物体形状数据100对物体图案数据101执行图像处理。物体形状数据100代表物体的外形和形状，利用实现计算机辅助设计(即CAD)的软件来设计物体外形和形状。当然，有可能通过对物体执行三维扫描或测量，来产生物体形状数据100。
数据处理设备1处理物体图案数据101，以便产生经过处理的数字数据102。附图标记3表示主控制器，该主控制器3全面控制打印。可以利用通用个人计算机等来实现主控制器3。经过处理的数字数据102通过诸如局域网(LAN)的指定网络，被提供给主控制器3。作为替换，利用诸如软盘、CD-ROM(只读光盘)等的数字存储介质，来把经过处理的数字数据102提供给主控制器3。可以更改图1的打印系统，使得主控制器3实现数据处理设备1的上述功能。
一旦收到用户指令，主控制器3就控制RGB彩色喷墨打印机4(其中“RGB”代表红、绿、蓝这三种基色)。响应用户的打印指令，主控制器3把经过处理的数字数据102提供给RGB彩色喷墨打印机4，该RGB彩色喷墨打印机4被设计成，应付诸如木材的大或厚的材料。基于从主控制器3输出的经过处理的数字数据102，RGB彩色喷墨打印机4的打印头(未显示)将墨喷射到物体的规定表面上，指定图案被打印在物体的该规定表面上。
可以利用把热印头(thermal head)、针点头(wire dot head)等用作打印头的其它打印机，来代替RGB彩色喷墨打印机4。可以利用通用个人计算机等，来实现数据处理设备1和主控制器3的上述功能。
接下来，将参考图2来描述本发明的打印程序。在步骤S200中，提供诸如图像样本的材料。在此，有可能使用各种材料，诸如油漆样本印版、画、图画、照片。在步骤S201中，数据产生设备2拾取材料的图像，以便产生图像数据。在步骤S202中，数据处理设备1输入并处理图像数据，以适合要被进行图案打印的物体的形状。在此，数据处理设备1预先输入物体形状数据100，从而数据处理设备1根据物体形状数据100所代表的物体形状，来处理图像数据，由此产生经过处理的数字数据102。另外，数据处理设备1对图像数据执行图像处理，诸如旋转、放大、缩小、宽高比修改(其中，修改水平尺度与垂直尺度之间的某一宽高比，来实现放大和缩小)和翻转，以及色调控制和亮度及阴影控制，由此产生经过处理的数字数据102。
如上所述，在步骤S202中，图像数据被处理，来匹配物体的形状，以便产生经过处理的数字数据102，该经过处理的数字数据102被提供给主控制器3。在步骤S203中，一旦收到用户的打印指令，主控制器3就把经过处理的数字数据102提供给RGB彩色喷墨打印机4，该RGB彩色喷墨打印机4又根据经过处理的数字数据102，在物体的规定表面上打印规定的图案。
在步骤S204中，对通过RGB彩色喷墨打印机4打印了规定图案的物体，执行涂层修整(coat finishing)。有可能执行各种类型的涂层修整，诸如镜面抛光(specular gloss finishing)和消光修整(flat finishing)。当然，有可能省略涂层修整。
接下来，将详细描述数据处理设备1的图像数据处理。
(a)第一处理图3显示了相对于物体20的表面21-23的各种图像数据应用，其中参考轴201位于RGB彩色喷墨打印机4的喷墨方向。当处于第一表面21的法线方向上的垂直轴与参考轴201平行，则有可能把利用扫描仪或数字相机产生的图像数据，直接应用于第一表面21上。
处于另外表面22和23的法线方向上的垂直轴都不平行于参考轴201；因此，不可能把通过扫描仪或数字相机产生的图像数据直接应用于表面22和23。为此，根据物体形状数据100来处理原始图像数据，从而把经过处理的图像数据分别应用于第二表面22和第三表面23。
以下，将参考图4A和4B来描述第一处理的细节，图4A和4B对应于图7A和7B。图4A是条带状的图像数据图案的平面图；图4B是具有受到图案打印的表面11-13的物体10的横截面图。假定处于第一表面11的法线方向上的垂直轴与处于喷墨方向上的参考轴200平行。为了以这样一种方式在物体10上打印条带状图案，使得相对于所有表面11-13，打印的每个条带之间的间距相等，则必须对图像数据进行处理，以便相对于表面12和13，建立I1＝I2的关系。即，以这样一种方式来修改图案，以至于所有的条带被等间距地打印在表面11、12和13上，从而处理图像数据，来获得要投影到和第一表面11平行的虚拟平面上的修改图案。
在以上描述中，数据处理设备1参考物体形状数据100，并考虑分别在第一表面11与另外观面12和13之间形成的角度，来处理图像数据。即使当表面的形状是弯曲的，数据处理设备1也能够响应物体形状数据100所代表的曲率，来适当地处理图像数据。
(b)第二处理以下将参考图5A至5C，来描述第二处理，其中数据处理设备1预先存储代表原始图像的图像数据103(见图5A)。一旦收到用户的处理指令，数据处理设备1就对图像数据103执行左/右翻转(从而，使图像数据103相对于参考轴202对称地翻转)，由此产生图像数据104。类似，数据处理设备1对图像数据103执行上/下翻转(从而，使图像数据103相对于垂直于参考轴202的参考轴203对称地翻转)，由此产生图像数据105。另外，数据处理设备1对图像数据105执行左/右翻转，或者数据处理设备1对图像数据104执行上/下翻转，由此产生图像数据106。
然后，数据处理设备1把图像数据103至105组合起来，如图5B所示，其中规定的角“X”被排列成彼此相邻，由此产生图像数据107。顺便提及，数据处理设备1能够分别对图像数据103至107执行其它的处理，诸如放大、缩小和宽高比修改。另外，数据处理设备1可以把图像数据107，和例如图5C中所示的、代表图画图案的其它图像数据108相结合，以便产生用于打印的合成图像数据。当然，有可能使用图像数据107来打印。
接下来，将详细地描述本发明的工作例子。按照以下步骤产生第一例子。
(1)数据源产生把0.5mm厚的片状桃花心木层压板粘着到10.0mm厚的层压板上，以便产生样本，然后利用‘P180’砂纸对该样本进行木材修整；此后，利用氨基甲酸乙酯树脂基的染色剂对样本进行染色，然后使该样本在室温下干燥16小时。随后，在样本上涂敷不饱和的聚酯树脂透明涂层，以便获得400μm的厚度，其中然后使该样本干燥16小时。最后，利用‘P800’砂纸对样本进行抛光，并利用抛光轮进一步对该样本木材进行抛光。因而，有可能完成样本的产生。
(2)图像拾取利用扫描仪拾取样本的图像，以便产生代表样本的色彩和图案的数字图像数据。
(3)数据处理对数字数据进行处理，以便产生多种缩小的图像数据，该缩小的图像数据允许图案被转印到基底材料的规定表面。
(4)表面处理通过按照规定的CAD数据对‘MDF’(即中密度纤维板)进行切割，来制备基底材料，其中为了改善的图案的固定性，在基底材料的规定表面上涂敷氨基甲酸乙酯树脂，以便利用刷子来获得50g/m2的涂层密度；此后，使基底材料在50℃下干燥1小时，然后利用P180砂纸对该基底材料抛光。
(5)打印利用通用RGB彩色喷墨打印机，在基底材料的规定表面上打印图案，由此产生具有打印的图案的物体。当物体具有平整的表面时，有可能通过单一打印操作来打印图案。对于除具有平整表面之外还具有弯曲表面的物体，把打印分成多个操作，借此分别在平整表面和弯曲表面上打印图案。在该情况下，可以进一步把弯曲表面分成多个部分，利用为每个部分选择的‘最佳’图像数据，来独立地打印每个部分，其中确定分割的部分，使得在不同部分上打印的、和上述数据处理(见步骤(3))相关的图案彼此不重叠。
(6)修整在其表面上具有打印图案的上述物体上，涂敷氨基甲酸乙酯树脂涂层，以便获得20μm的涂层厚度，然后使该物体干燥16小时；此后，利用‘P240’砂纸对该物体进行不规则抛光。另外，在该物体上进一步涂敷不饱和的聚酯树脂涂层，以便获得400μm的涂层厚度，然后使该物体在室温下干燥16小时。最后，利用‘P800’砂纸对该物体进行抛光，然后利用抛光轮对该物体进行修整。
因而，有可能在具有平整和弯曲表面的上述物体上，精确地、逼真地重现桃花心木木材图案，该物体由于受到涂层修整而显示出非常漂亮的外观。完全执行上述步骤所需的总时间，包括用于提供原始图像数据的样本的产生，仅为8天，其中本发明不需要用于产生照相凹版胶印母板的成本，而按照惯例是需要该成本的。另外，本实施例不需要其它的板材和印版；因此，本实施例没有为生产其它的板材和样本而浪费材料。此外，本实施例允许为生产单一物体而独立地选择单一图案。
同时，当按照常规方法执行上述图案打印时，需要4个月来生产原始母板以及在打印中调整色调，其中，例如生产母板需要2.5兆日元。另外，常规方法需要特定的板材，用于生产以1000米长度为单位进行打印的基材，每个1000米长度可能相当于用于产生一百个电子键盘乐器的总线(total line)。
为了试验，通过执行图案打印中的上述步骤，除了关于氨基甲酸乙酯树脂涂敷的步骤(4)之外，来产生第二物体。第二物体可能在打印图案的外观上缺乏清晰度和锐度，但是可以演示打印中的适当精美外观，其中第二物体具有连续变化的图案，诸如纹理图案，并且被自然地修整。
另外，通过执行上述步骤，除用于产生具有桃花心木纹理图案的母板的步骤(1)之外，来产生第三物体；利用具有桃花心木打印的图案的氯乙烯板代替该母板，该桃花心木打印的图案用于产生数字图像数据。第三物体具有纹理图案，该纹理图案在外观上类似于通过上述步骤(1)至(5)获得的图案。在该情况下，有可能减少为产生母板所需的时间，即3天；因此，可以在5天内产生第三物体。即，有可能进一步缩短研制周期。顺便提及，可以利用人工几何图案、自然界现有物体和其它打印材料，来生成对应于数字图像数据的数据源。
接下来，将描述第二例子。类似于第一例子，基本上按照图案打印中的上述步骤来产生第二例子，然而省略了用于产生‘桃花心木’样本的步骤(1)，而把印度玫瑰画(Indian rose picture)用作“数据源1”，并且把木质图像用作“数据源2”，其中在步骤(2)和(3)中，在数据处理中使用桃花心木图画和木质图像的组合。实际上按照第二例子来产生物体，并且我们发现由于精美的图案而使产生的物体在外观上看上去很漂亮，在该精美的图案中，木质图像被应用于印度玫瑰画上。
图6A和6B显示了应用于钢琴上的打印图案，该打印图案是基于按照第二例子生成的图像数据被重现的，其中图6A是具有打印图案的钢琴的外观的透视图，图6B是基于多个图像数据的组合而产生特定图案的放大视图。顺便提及，在其中对图像数据进行处理以实现图案打印的第二例子不必应用于上述物体；即，第二例子可以被应用于多种物体，诸如各种乐器、家具和建筑材料，以及诸如钢琴和电子钢琴的键盘乐器。
第二例子可以演示图案打印，以及按照类似于第一例子的步骤产生物体，然而第二例子可以使用各种图画样本，诸如用户的家庭画(homepicture)和适合用户偏爱的其它图案。根据第二例子，有可能产生世界上非常独特的物体，其中家庭画被并入适合用户偏爱的期望图案中；因此，例如用户可以把物体用作电子钢琴的外部装饰。
根据上述的本实施例，可以基于数字图像数据，来适当地把各种图案打印到各种物体上。即，本实施例只需要数字图像数据，基于该数字图像数据把各种图案打印在各种物体上。另外，本实施例不需要特定的样本或者母板；因此，有可能用较小量的成本以及在短时间内，在各种物体上打印图案。因此，本实施例有效地工作，来迅速地满足用户的需求，而不需要特定样本或者母板的生产成本。此外，可以把单一图像数据应用于许多种物体。
本实施例允许响应物体的各种形状来处理数字图像数据，以至于根据经过处理的数字图像数据来把图案打印在物体上。即，即使当物体具有弯曲表面，也有可能防止打印的图案部分地伸展和扭曲；因此，有可能实现视觉上的自然装饰效应。
近来，设计者们处于这样的环境下，该环境允许设计者容易地利用扫描仪和数字相机产生数字图像数据，并且还允许设计者通过因特网把数字图像数据下载到个人计算机中，其中当可以得到图像处理设备时，设计者们有可能确认完全完成的产品的外观。因此，设计者们能够容易地、快速地向用户呈现完成的产品图像。
而且，本发明的图案打印方法能够精确地、高度逼真地重现数字图像数据的图像，以便在物体上打印图案。因此，有可能产生这样的物体，该物体的外观显示出视觉上的和谐感觉，借此打印的图案自然地和物体成为一体。有可能在物体的表面上涂敷展现出保护功能的保护层，这是在图案印刷中被完成的，其中有可能实现诸如光泽的纹理变化。
2.第二实施例接下来，将详细描述根据第二实施例的打印系统，其中其硬件配置类似于图1中所示的第一实施例；因此，将省略对其硬件配置的详细描述。
参考图8，将描述根据第二实施例的打印程序，其中参考在物体的图案打印区上打印的规定图案来产生图像数据，使得RGB彩色喷墨打印机4用于根据该图像数据，来在物体的无图案区打印规定图案。
在步骤S300中，对物体的无图案区执行预处理，以便准备打印。
在步骤S301中，数据产生设备2拾取物体上的图案的图像，以便产生图像数据。在步骤S302中，数据处理设备1处理图像数据，以适合物体的形状，其中数据处理设备1预先具有物体形状数据100，从而根据物体形状数据100所代表的物体形状来处理图像数据，由此产生经过处理的数字数据102。在此，数据处理设备1执行各种图像处理，诸如旋转、放大、缩小、宽高比修改和翻转，以及色调控制和亮度及阴影控制，由此产生经过处理的数字数据102。
在步骤S303中，主控制器3输入匹配物体形状的经过处理的数字数据102，其中一旦收到用户的打印指令，主控制器3就把经过处理的数字数据102提供给RGB彩色喷墨打印机4。根据从主控制器3提供的经过处理的数字数据102，RGB彩色喷墨打印机4在物体的规定表面上打印规定图案。
在步骤S304中，对受到了RGB彩色喷墨打印机4的图案打印的物体执行涂层修整。当然，有可能令人满意地省略涂层修整。顺便提及，有可能使用镜面抛光和消光修整作为涂层修整。
接下来，将详细描述本实施例的工作例子。
按照参考图9A至9D的以下步骤，来产生第一例子。
(1)预先通过在MDF(即中密度纤维板)上打印纹理图案，来制备聚酯层压板，并且利用粘合剂将该聚酯层压板粘着到物体的两面上。
(2)利用NC缩放刻模机(即数字控制缩放刻模机)来对物体的规定部分执行切割工作，以便获得侧臂的形状。在完成切割工作之后，把物体修改为如图9A所示的形状。该物体具有三维的弯曲表面，这使得难以按照常规方法来执行图案打印，常规方法诸如有，通过热压打印图案，诸如氯乙烯板的具有图案的装饰板和烯烃板的真空粘着，以及具有图案的聚酯层压板和二氨基庚二酸(DAP)板的组合。
(3)利用砂纸对由于切割工作造成的物体的无图案区进行抛光，其中在物体上涂敷用于预处理的树脂，以便利用刷子获得30g/m2的涂层密度。
(4)使物体干燥，然后利用‘P240’砂纸对物体的涂有树脂的区域进行抛光。
(5)利用数字相机拾取聚酯层压板的有图案区的图像(见图9B)，以便产生图像数据，然后对该图像数据进行处理，使图像数据适合物体的形状。
(6)根据在物体的涂有树脂的区域上的图像数据，利用RGB彩色喷墨打印机，来打印图案(见图9C)。
(7)为了保护物体的打印了图案的区域以及实现光泽，对物体进行聚酯涂层修整，以便获得400μm的总膜厚(见图9D)。此后，利用‘P800’砂纸对物体的表面进行抛光；然后，利用抛光轮对物体进行进一步的抛光和修整。
在对应于电子乐器的木质臂的物体的第一例子中，有可能在最初形成图案的区域和打印了图案的区域之间实现和谐的感觉。另外，对物体进行自然地、漂亮地修整，而没有在具有纹理图案的弯曲表面上造成视觉上的不适当感觉。顺便提及，可以这样修改步骤(5)，使得在把聚酯层压板粘着到MDF上之前拾取聚酯层压板的规定图案，来产生图像数据。
接下来，按照以下步骤来产生第二例子。
(1)把0.5mm厚的自然片状层压板(即美国胡桃木板)粘着到MDF的两面上，由此产生基底材料。
(2)利用P180砂纸对和美国胡桃木板对应的基底材料的规定区域进行抛光。
(3)利用氨基甲酸乙酯染色剂，直接对基底材料执行染色处理，在该基底材料上涂敷氨基甲酸乙酯密封剂，以便形成色彩层，然后使该基底材料在室温下干燥16小时。
(4)在变干之后，利用NC缩放刻模机把基底材料加工成木质臂的形式，由此产生物体。
(5)利用P180砂纸对物体的加工部分进行抛光。
(6)利用刷子在物体的抛光部分(见(5))上涂敷氨基甲酸乙酯密封剂，以便获得50g/m2的涂层厚度，然后使其干燥16小时。
(7)利用P240砂纸对物体的涂敷部分(见(6))进行抛光。
(8)通过利用扫描仪扫描‘着色的’美国胡桃木板(见(3))，来产生图像数据，其中利用图像处理软件把该图像数据处理为合适的数字图像数据。
(9)根据在步骤(8)产生的数字图像数据，利用RGB彩色喷墨打印机在物体的抛光区域上打印图案。
(10)在物体的整个表面上涂敷不饱和的聚酯涂层，以便获得400μm的涂层厚度；然后，使物体在室温下干燥16小时。此后，利用P800砂纸对物体进行抛光，然后利用抛光轮进一步对物体进行抛光和修整。
顺便提及，在第一和第二例子的每一个中，有可能在利用NC缩放刻模机进行切割工作之后，把层压板粘着到MDF的规定部分上。
接下来，将描述第三例子，其中第三例子对应于这样的物体，该物体曾经在用户那里被损坏(即，在木质臂的角上发生损坏)，然后响应用户的请求而被修理。修复步骤如下(1)利用数字相机拾取物体的未损坏区上的图像，以便产生图像数据，然后利用图像处理软件处理该图像数据，以便产生合适的数字图像数据。
(2)利用腻子修复物体的损坏部分，并使该损坏部分变得平整；然后，在损坏部分的表面上涂敷预处理树脂(该预处理树脂允许RGB彩色喷墨打印机的墨容易地固定)；此后，使物体在室温下干燥4小时。
(3)根据在步骤(1)中产生的图像数据，利用RGB彩色喷墨打印机在在步骤(2)中被处理的物体的‘经过处理的’部分上打印图案。
(4)为了保护物体的打印了图案的区域(见步骤(3))，利用喷气枪在物体上喷涂氨基甲酸乙酯密封剂；然后，使物体在室温下干燥16小时。
(5)利用‘P400’砂纸对包括‘喷涂’区(见步骤(4))的物体整个表面进行抛光。
(6)在物体上涂敷无光漆(其60°镜面光泽度在‘15’到‘20’的范围内)，以便获得15μm的涂层厚度；然后，使物体在室温下干燥16小时。
因而，以这样一种方式来修理和修复上述曾经损坏的物体，使得物体的修理部分的图案和色彩可以完美地匹配物体的其它周围图案和色彩，借此能够把损坏的物体修复成具有良好的表面光洁度。
根据上述的第三例子，利用扫描仪和数字相机，相对于要对其进行一定装饰的物体规定部分，来产生数字图像数据；然后根据该数字图像数据，利用RGB彩色喷墨打印机在物体的无图案部分上打印图案，其中有可能在物体的最初打印图案区和物体的新近打印图案区之间实现视觉上的和谐感觉。
本实施例允许，根据参考‘现有’物品等产生的数字图像数据，来在任何类型的物体上打印图案；因此，不必提供用于拾取图像以产生数字图像数据的样本或母板。即，本实施例保证用户在物体的任何部分上，连同数字图像数据一起打印任何类型的图案，可以利用诸如扫描仪和数字相机的任何类型电子设备来产生数字图像数据。因此，有可能显著地增加设计物体的自由度，而无需考虑打印的限制。另外，响应物体的形状来处理数字图像数据，从而利用经过处理的数字图像数据来在物体件的规定部分上打印图案。即，即使当具有弯曲表面，也有可能获得视觉上的自然装饰效应，而不造成物体上打印的图案的部分伸展或畸变。
因为本实施例不需要用于产生样本或母板等的成本，因此有可能产生具有各种形状的、受到图案打印的多种物体。即使当物体部分地损坏，或者意外地被切断，致使需要修理，也可以利用数字相机从物体的正常部分(即未损坏部分)拾取图像，以便产生数字图像，处理该数字图像，然后利用该数字图像在物体的损坏部分上打印‘修理’图案，借此有可能把损坏的物体修复成具有良好的表面光洁度。
顺便提及，本实施例根据数字图像数据来执行图案打印，可以容易地按照各种图像元素或按照色调来处理数字图像数据，而不更改图案的轮廓；换句话说，有可能容易地加重期望的图案。
3.第三实施例图10所示框图显示了根据第三实施例的打印系统的总体结构，其中用相同的附图标记来表示和图1中所示部分相同的部分；因此，将省略对其详细描述。和图1中所示的第一实施例的打印系统相比，图10中所示的第三实施例的打印系统的特征在于，另外包括多轴机器人5(用作夹持装置)，用于抓住受到RGB彩色喷墨打印机4的打印的物体，其中利用旋转机构等对物体进行运动控制，诸如旋转，使得把物体的规定表面定位成面对RGB彩色喷墨打印机4的喷墨部分。另外，多轴机器人5受机器人控制器6的控制，机器人控制器6选择受到打印的物体的规定表面。
接下来，将连同图2的流程图来描述第三实施例的打印程序，其中第三实施例不同于第一实施例之处在于，另外提供了多轴机器人5和机器人控制器6；因此，将仅仅相对于第三实施例的技术特征，来给出以下说明。
在前述的步骤S200至S202之后，流程进行到步骤S203，在步骤S203中，主控制器3输入被数据处理设备1在步骤S202中处理以适合物体形状的经过处理数字数据102。一旦收到用户的打印指令，主控制器3就命令机器人控制器6识别物体的形状。根据该指令，机器人控制器6读取关于物体的三维形状的参数和数据，以便识别物体的整体形状。相对于物体的每个表面，机器人控制器6对读取数据和物体形状数据100进行比较。
然后，机器人控制器6选择物体的某一表面，和匹配物体形状数据100的读取数据，从而机器人控制器6发出命令给抓住物体的多轴机器人5，并且还发出传送关于物体的选定表面的经过处理数字数据102的请求。响应来自机器人控制器6的指令，多轴机器人5旋转或移动物体，使物体的选定表面面向RGB彩色喷墨打印机4的喷墨部分。响应来自机器人控制器6的请求，主控制器3把关于物体的选定表面的经过处理数字数据102提供给RGB彩色喷墨打印机4。根据经过处理的数字数据102，RGB彩色喷墨打印机4在物体的选定表面上打印图案。相对于物体的其它表面，重复地执行类似的操作，从而相对于物体的所有选定表面，完成图案打印。
如上所述，第三实施例的特征在于，把RGB彩色喷墨打印机4和多轴机器人5相结合，其中多轴机器人5被移动，以使物体的选定表面朝向RGB彩色喷墨打印机4的喷墨部分。这允许，把预先产生的数字图像数据所代表的图像或图案，适当地打印在物体的所有选定表面上。第三实施例的优点在于打印的连续性，其中，即使当物体具有复杂的弯曲表面，也有可能一旦发出一条命令，就在物体的选定表面上清楚地打印图案。
正如在不背离本发明的精神或本质特征的情况下，可以以几种形式来具体实施本发明，因此上述实施例仅是说明性的、而非限制性的，这是因为本发明的范围是由附加的权利要求、而非权利要求之前的说明来限定的，由此落入权利要求的边界和界限或这种边界和界限的等同范围之内的所有变化，都预定被权利要求所包含。
权利要求
1.一种打印系统，包括数据处理设备，用于根据代表物体形状的物体形状数据处理图像数据；以及打印机，用于根据由所述数据处理设备处理的图像数据把墨喷射到物体的规定表面上。
2.根据权利要求1所述的打印系统，其中当处于物体的规定表面的法线方向上的垂直轴和处于由打印机定义的喷墨方向上的参考轴不平行时，数据处理设备根据物体形状数据来处理图像数据。
3.一种打印方法，包括以下步骤根据代表物体的形状的物体形状数据，来处理图像数据；以及根据经过处理的图像数据，把墨喷射到物体的规定表面上。
4.根据权利要求3所述的打印方法，其中当处于物体的规定表面的法线方向上的垂直轴和处于喷射到物体的规定表面的喷墨方向上的参考轴不平行，则数据处理设备根据物体形状数据处理图像数据。
5.根据权利要求1所述的打印系统，其中物体具有带有图案的第一表面和要被打印的第二表面；所述打印系统进一步包括数据产生设备，该数据产生设备用于根据物体的第一表面的图案来产生图像数据，其中数据处理设备根据物体形状数据来处理该图像数据，使得打印机根据经过处理的图像数据把图案打印在物体的第二表面上。
6.根据权利要求3所述的打印方法，其中所述物体具有带有图案的第一表面和要被打印的第二表面；所述打印方法进一步包括步骤根据物体的第一表面的图案产生图像数据，其中根据物体形状数据来处理图像数据，以便产生经过处理的图像数据。
7.根据权利要求1所述的打印系统，进一步包括选择器，用于选择被打印的物体的至少一个表面，其中数据处理设备和物体的选择的表面相对应地处理图像数据；以及夹持装置，用于抓住物体，使得物体的选择的表面朝向打印机，从而打印机根据经过处理的图像数据把墨喷射到物体的选择的表面上。
8.根据权利要求7所述的打印系统，其中当处于物体的选择的表面的法线方向上的垂直轴和处于打印机的喷墨方向上的参考轴不平行时，数据处理设备根据物体形状数据处理图像数据。
全文摘要
一种打印系统，该打印系统被设计成，减少在诸如乐器之类的物体上打印图案所需的总时间和成本，其中该打印系统防止打印的图案部分地伸展或扭曲。响应代表物体形状的物体形状数据，来处理代表规定图案的图像数据，其中一旦收到用户的打印指令，RGB彩色喷墨打印机就根据经过处理的图像数据，把墨喷射到物体的规定表面上。可以通过拾取物体的另一个表面的图像来产生图像数据，该图像数据被转印到物体的规定表面上，由此在该另一个表面和规定表面之间建立视觉上的和谐感觉。作为替换，可以和物体的选定表面相一致地产生图像数据，从而把规定图像打印在物体的选定表面上。
文档编号G06F3/12GK1636721SQ200410101180
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月20日 优先权日2003年12月22日
发明者大隅久芳, 渡边孝, 山村俊幸, 峯聪, 中岛薰, 森尚久 申请人:雅马哈株式会社
技术领域：
本发明涉及在诸如家具和乐器之类的物体、构件和日用品上打印图像和图案的系统和方法。
本申请要求日本专利申请No.2003-423967、No.2003-423945和No.2004-80942的优先权，其内容在此通过参考而被引入。
背景技术：
按照惯例，通过以下方法(1)至(5)之一、或者通过以下方法(1)至(5)的组合，在诸如具有复杂形状的键盘乐器的木质臂(或侧杆)之类的构件上，打印规定的图案。
(1)通过热压打印图案。
(2)诸如氯乙烯板之类具有图案的装饰板(或层压板)和烯烃板(olefin sheets)的真空粘着。
(3)具有图案的聚酯层压板和二氨基庚二酸(DAP)板的组合。
(4)通过照相凹版涂布机(coater)直接打印。
(5)通过喷墨打印机直接打印。
日本专利申请公开No.2000-190462公开了一种打印方法，该打印方法利用喷墨打印机和水彩墨，高度固定性、高持久性地在木质构件的表面上打印图像。在此，利用喷墨打印机，直接把墨转印到厚木质构件的表面上。
然而，上述方法(1)至(5)遭受以下问题困扰。
(a)在方法(2)中，当对由氯乙烯、烯烃和聚乙烯对酞酸盐(PET)组成的单层板执行诸如照相凹版打印之类的多色打印时，需要产生昂贵的母板(master)(例如，雕刻或者采样)，借此对打印进行色彩校正，然后实际上对指定物体执行打印。为此，需要花费很长的研制周期(例如几个月)和昂贵的成本(例如，每个母板几百万日元)。
(b)在把板材粘着到规定物体上的方法(1)和(2)中，由于粘着的限制，将造成物体的三维成形和设计的自由度减少。
(c)方法(3)缺乏关于在物体上打印的图案的和谐感觉。
(d)在方法(1)、(2)、(4)和(5)中，当在具有弯曲表面的物体上打印图案时，在弯曲表面上打印的图案可能被部分地伸展和扭曲，使得装饰价值可能降低。
(e)在方法(4)中，利用照相凹版涂布机执行直接的印刷，这使得有可能只执行单色印刷或双色印刷；因此，难以利用各种多色图案实现打印。另外，即使在简单的图案中，也难以精确地重现色彩，即难以逼真地重现原始图像的图案。
(f)在方法(1)和(2)中，当对具有三维弯曲表面的物体执行打印时，难以把板材粘着到物体的三维弯曲表面上。在该情况下，即使当板材被粘附到物体的三维弯曲表面上，图案也可能扭曲，致使引起看上去不自然的外观。
以下，将详细描述上述问题(d)，在问题(d)中，图案被部分地伸展和扭曲。
参考图7A至7C，将描述这样的现象，其中利用喷墨打印机在规定物体上打印的打印图案被部分地伸展和扭曲。图7A是条带状的图像数据图案的平面图，其中以等间距形成条带。图7B是受到打印的物体10的横截面图。图7C是图案实际上被打印在其上的构件10的透视图。在此，附图标记I1表示在平整的第一表面11上打印的条带之间的间距，附图标记I2表示在倾斜的第二表面12上打印的条带之间的间距，其中I1＜I2。附图标记200表示处于喷墨打印机的喷墨方向上的轴。
处于喷墨打印机的喷墨方向上的参考轴200被画成和处于第一表面11的法线方向上的垂直轴平行，但是该参考轴200和处于第二表面12的法线方向上的垂直轴以及处于第三表面13的法线方向上的垂直轴都不平行。当把其中形成有等间距的条带的图案打印在物体10上时，在第一表面11上，相邻条带之间的间距被精确地保持，然而在第二表面12和第三表面13上，由于第二表面12和第三表面13的形状，将造成图案将被部分地伸展和扭曲。
发明内容
本发明的目的是提供一种打印系统和打印方法，能够缩短在物体上打印图案所需的总时间，以及降低为实现打印所需的总成本。
本发明的另一个目的是提供一种打印系统和打印方法，该打印系统和打印方法能够防止在物体上打印的图案部分地伸展和扭曲。
本发明的又一个目的是提供一种打印系统和打印方法，该打印系统和打印方法能够实现在物体上打印的各种图案之间的视觉上和谐感觉。
在本发明的第一方面，一种打印系统包括数据处理设备，用于根据代表物体形状的物体形状数据处理图像数据；以及打印机，用于根据经过处理的图像数据来把墨喷射到物体的规定表面上。作为替换，打印方法包括第一步骤，根据物体形状数据来处理图像数据；以及第二步骤，根据经过处理的图像数据，把墨喷射到物体的规定表面上。
在以上中，当处于物体的规定表面的法线方向上的垂直轴和处于喷射到物体的规定表面的喷墨方向上的参考轴不平行，则根据物体形状数据来处理图像数据。
即，根据利用扫描仪、数字相机等产生的图像数据，来把规定图案打印在物体(object)的规定表面上。这消除了为产生其图案要被拾取以产生数字图像数据的母板所需的时间和成本。因此，有可能用相对低的成本、在短时间内，对任何类型的物体执行图案打印。另外，即使当物体具有二维弯曲或三维弯曲的弯曲表面，也考虑物体的形状来适当地处理图像数据，从而能够根据经过处理的图像数据，来精确地执行图案打印。即使当物体具有弯曲表面，这也防止打印的图案部分地伸展或扭曲。
在本发明的第二方面，相对于物体的第一表面的图案来产生图像数据，然后根据代表物体形状的物体形状数据处理该图像数据，从而根据经过处理的图像数据，把图案传转印到物体的第二表面。
在以上中，相对于物体的第一表面的‘现有’图案来产生图像数据，然后把该图像数据转印到物体的第二表面。在此，有可能在物体的现有图案和物体的新近打印图案之间实现视觉上的和谐感觉，物体的现有图案和新近打印图案是在物体的不同区域形成和打印的。
在本发明的第三方面，响应代表物体形状的物体形状数据来产生图像数据，其中一旦选择了物体的某一表面，就启动打印机根据经过处理的图像数据，来在物体的选定表面上打印规定图案，以及其中，物体的选定表面被控制以朝向打印机的喷墨部分。这允许，在准确地朝向打印机的喷墨部分的物体选定表面上打印规定图案。
将参考以下的附图，来更详细地描述本发明的这些和其它目的、方面及实施例，其中图1是根据本发明第一实施例的打印系统的总体结构的框图；图2是本发明第一实施例中的打印程序的流程图；图3是受到打印的物体的透视图；图4A是条带状的图像数据图案的平面图；图4B是受到打印的物体的横截面图；图5A显示了通过图像处理生成的多种图像数据；图5B显示了和图5A中所示的四组图像数据相对应的组合图像；图5C显示了可以和图5B中所示的组合图像相结合的图画图案；图6A是具有打印的图案的钢琴的外观的透视图；图6B是根据多个图像数据的组合而产生的、被应用于钢琴上的打印图案的放大视图；图7A是条带状的图像数据图案的平面图；图7B是受到打印的物体的横截面图；图7C是条带状图案实际上被打印在其上面的物体的透视图；图8是本发明第二实施例中的打印程序的流程图；图9A是根据第二实施例的、在切割工作之后的物体的透视图；图9B是某物体的透视图，其中拾取某一图案，以产生图像数据；图9C是某物体的透视图，其中根据图像数据，把图案打印在该物体的某一区域上；图9D是利用聚酯涂层进行修整的物体的透视图；以及图10是根据本发明第三实施例的打印系统的总体结构的框图。
具体实施例方式
以下将参考附图，通过例子来进一步详细说明本发明。
1.第一实施例图1所示框图显示了根据本发明第一实施例的打印系统的总体结构，其中附图标记1表示用于处理图像数据的数据处理设备。数据处理设备1配备有显示器和操作单元(两者都未显示)，借此按照用户的指令对图像数据进行处理。数据处理设备1能够对图像数据执行各种图像处理，诸如旋转、放大、缩小和翻转。附图标记2表示数据产生设备，该数据产生设备2输入关于作为图像样本的各种物体的图像，以便产生物体图案数据101。可以利用能够以规定的数字格式拾取图像的扫描仪和数字相机，来实现数据产生设备2。作为替换，有可能通过因特网，下载可公开获得的、所谓的无版权图像。物体图案数据101从数据产生设备2，通过电缆等，被传送给数据处理设备1。
数据处理设备1处理物体图案数据101。特别是，数据处理设备1输入代表要被打印的物体的外形和形状的物体形状数据100，从而数据处理设备1根据物体形状数据100对物体图案数据101执行图像处理。物体形状数据100代表物体的外形和形状，利用实现计算机辅助设计(即CAD)的软件来设计物体外形和形状。当然，有可能通过对物体执行三维扫描或测量，来产生物体形状数据100。
数据处理设备1处理物体图案数据101，以便产生经过处理的数字数据102。附图标记3表示主控制器，该主控制器3全面控制打印。可以利用通用个人计算机等来实现主控制器3。经过处理的数字数据102通过诸如局域网(LAN)的指定网络，被提供给主控制器3。作为替换，利用诸如软盘、CD-ROM(只读光盘)等的数字存储介质，来把经过处理的数字数据102提供给主控制器3。可以更改图1的打印系统，使得主控制器3实现数据处理设备1的上述功能。
一旦收到用户指令，主控制器3就控制RGB彩色喷墨打印机4(其中“RGB”代表红、绿、蓝这三种基色)。响应用户的打印指令，主控制器3把经过处理的数字数据102提供给RGB彩色喷墨打印机4，该RGB彩色喷墨打印机4被设计成，应付诸如木材的大或厚的材料。基于从主控制器3输出的经过处理的数字数据102，RGB彩色喷墨打印机4的打印头(未显示)将墨喷射到物体的规定表面上，指定图案被打印在物体的该规定表面上。
可以利用把热印头(thermal head)、针点头(wire dot head)等用作打印头的其它打印机，来代替RGB彩色喷墨打印机4。可以利用通用个人计算机等，来实现数据处理设备1和主控制器3的上述功能。
接下来，将参考图2来描述本发明的打印程序。在步骤S200中，提供诸如图像样本的材料。在此，有可能使用各种材料，诸如油漆样本印版、画、图画、照片。在步骤S201中，数据产生设备2拾取材料的图像，以便产生图像数据。在步骤S202中，数据处理设备1输入并处理图像数据，以适合要被进行图案打印的物体的形状。在此，数据处理设备1预先输入物体形状数据100，从而数据处理设备1根据物体形状数据100所代表的物体形状，来处理图像数据，由此产生经过处理的数字数据102。另外，数据处理设备1对图像数据执行图像处理，诸如旋转、放大、缩小、宽高比修改(其中，修改水平尺度与垂直尺度之间的某一宽高比，来实现放大和缩小)和翻转，以及色调控制和亮度及阴影控制，由此产生经过处理的数字数据102。
如上所述，在步骤S202中，图像数据被处理，来匹配物体的形状，以便产生经过处理的数字数据102，该经过处理的数字数据102被提供给主控制器3。在步骤S203中，一旦收到用户的打印指令，主控制器3就把经过处理的数字数据102提供给RGB彩色喷墨打印机4，该RGB彩色喷墨打印机4又根据经过处理的数字数据102，在物体的规定表面上打印规定的图案。
在步骤S204中，对通过RGB彩色喷墨打印机4打印了规定图案的物体，执行涂层修整(coat finishing)。有可能执行各种类型的涂层修整，诸如镜面抛光(specular gloss finishing)和消光修整(flat finishing)。当然，有可能省略涂层修整。
接下来，将详细描述数据处理设备1的图像数据处理。
(a)第一处理图3显示了相对于物体20的表面21-23的各种图像数据应用，其中参考轴201位于RGB彩色喷墨打印机4的喷墨方向。当处于第一表面21的法线方向上的垂直轴与参考轴201平行，则有可能把利用扫描仪或数字相机产生的图像数据，直接应用于第一表面21上。
处于另外表面22和23的法线方向上的垂直轴都不平行于参考轴201；因此，不可能把通过扫描仪或数字相机产生的图像数据直接应用于表面22和23。为此，根据物体形状数据100来处理原始图像数据，从而把经过处理的图像数据分别应用于第二表面22和第三表面23。
以下，将参考图4A和4B来描述第一处理的细节，图4A和4B对应于图7A和7B。图4A是条带状的图像数据图案的平面图；图4B是具有受到图案打印的表面11-13的物体10的横截面图。假定处于第一表面11的法线方向上的垂直轴与处于喷墨方向上的参考轴200平行。为了以这样一种方式在物体10上打印条带状图案，使得相对于所有表面11-13，打印的每个条带之间的间距相等，则必须对图像数据进行处理，以便相对于表面12和13，建立I1＝I2的关系。即，以这样一种方式来修改图案，以至于所有的条带被等间距地打印在表面11、12和13上，从而处理图像数据，来获得要投影到和第一表面11平行的虚拟平面上的修改图案。
在以上描述中，数据处理设备1参考物体形状数据100，并考虑分别在第一表面11与另外观面12和13之间形成的角度，来处理图像数据。即使当表面的形状是弯曲的，数据处理设备1也能够响应物体形状数据100所代表的曲率，来适当地处理图像数据。
(b)第二处理以下将参考图5A至5C，来描述第二处理，其中数据处理设备1预先存储代表原始图像的图像数据103(见图5A)。一旦收到用户的处理指令，数据处理设备1就对图像数据103执行左/右翻转(从而，使图像数据103相对于参考轴202对称地翻转)，由此产生图像数据104。类似，数据处理设备1对图像数据103执行上/下翻转(从而，使图像数据103相对于垂直于参考轴202的参考轴203对称地翻转)，由此产生图像数据105。另外，数据处理设备1对图像数据105执行左/右翻转，或者数据处理设备1对图像数据104执行上/下翻转，由此产生图像数据106。
然后，数据处理设备1把图像数据103至105组合起来，如图5B所示，其中规定的角“X”被排列成彼此相邻，由此产生图像数据107。顺便提及，数据处理设备1能够分别对图像数据103至107执行其它的处理，诸如放大、缩小和宽高比修改。另外，数据处理设备1可以把图像数据107，和例如图5C中所示的、代表图画图案的其它图像数据108相结合，以便产生用于打印的合成图像数据。当然，有可能使用图像数据107来打印。
接下来，将详细地描述本发明的工作例子。按照以下步骤产生第一例子。
(1)数据源产生把0.5mm厚的片状桃花心木层压板粘着到10.0mm厚的层压板上，以便产生样本，然后利用‘P180’砂纸对该样本进行木材修整；此后，利用氨基甲酸乙酯树脂基的染色剂对样本进行染色，然后使该样本在室温下干燥16小时。随后，在样本上涂敷不饱和的聚酯树脂透明涂层，以便获得400μm的厚度，其中然后使该样本干燥16小时。最后，利用‘P800’砂纸对样本进行抛光，并利用抛光轮进一步对该样本木材进行抛光。因而，有可能完成样本的产生。
(2)图像拾取利用扫描仪拾取样本的图像，以便产生代表样本的色彩和图案的数字图像数据。
(3)数据处理对数字数据进行处理，以便产生多种缩小的图像数据，该缩小的图像数据允许图案被转印到基底材料的规定表面。
(4)表面处理通过按照规定的CAD数据对‘MDF’(即中密度纤维板)进行切割，来制备基底材料，其中为了改善的图案的固定性，在基底材料的规定表面上涂敷氨基甲酸乙酯树脂，以便利用刷子来获得50g/m2的涂层密度；此后，使基底材料在50℃下干燥1小时，然后利用P180砂纸对该基底材料抛光。
(5)打印利用通用RGB彩色喷墨打印机，在基底材料的规定表面上打印图案，由此产生具有打印的图案的物体。当物体具有平整的表面时，有可能通过单一打印操作来打印图案。对于除具有平整表面之外还具有弯曲表面的物体，把打印分成多个操作，借此分别在平整表面和弯曲表面上打印图案。在该情况下，可以进一步把弯曲表面分成多个部分，利用为每个部分选择的‘最佳’图像数据，来独立地打印每个部分，其中确定分割的部分，使得在不同部分上打印的、和上述数据处理(见步骤(3))相关的图案彼此不重叠。
(6)修整在其表面上具有打印图案的上述物体上，涂敷氨基甲酸乙酯树脂涂层，以便获得20μm的涂层厚度，然后使该物体干燥16小时；此后，利用‘P240’砂纸对该物体进行不规则抛光。另外，在该物体上进一步涂敷不饱和的聚酯树脂涂层，以便获得400μm的涂层厚度，然后使该物体在室温下干燥16小时。最后，利用‘P800’砂纸对该物体进行抛光，然后利用抛光轮对该物体进行修整。
因而，有可能在具有平整和弯曲表面的上述物体上，精确地、逼真地重现桃花心木木材图案，该物体由于受到涂层修整而显示出非常漂亮的外观。完全执行上述步骤所需的总时间，包括用于提供原始图像数据的样本的产生，仅为8天，其中本发明不需要用于产生照相凹版胶印母板的成本，而按照惯例是需要该成本的。另外，本实施例不需要其它的板材和印版；因此，本实施例没有为生产其它的板材和样本而浪费材料。此外，本实施例允许为生产单一物体而独立地选择单一图案。
同时，当按照常规方法执行上述图案打印时，需要4个月来生产原始母板以及在打印中调整色调，其中，例如生产母板需要2.5兆日元。另外，常规方法需要特定的板材，用于生产以1000米长度为单位进行打印的基材，每个1000米长度可能相当于用于产生一百个电子键盘乐器的总线(total line)。
为了试验，通过执行图案打印中的上述步骤，除了关于氨基甲酸乙酯树脂涂敷的步骤(4)之外，来产生第二物体。第二物体可能在打印图案的外观上缺乏清晰度和锐度，但是可以演示打印中的适当精美外观，其中第二物体具有连续变化的图案，诸如纹理图案，并且被自然地修整。
另外，通过执行上述步骤，除用于产生具有桃花心木纹理图案的母板的步骤(1)之外，来产生第三物体；利用具有桃花心木打印的图案的氯乙烯板代替该母板，该桃花心木打印的图案用于产生数字图像数据。第三物体具有纹理图案，该纹理图案在外观上类似于通过上述步骤(1)至(5)获得的图案。在该情况下，有可能减少为产生母板所需的时间，即3天；因此，可以在5天内产生第三物体。即，有可能进一步缩短研制周期。顺便提及，可以利用人工几何图案、自然界现有物体和其它打印材料，来生成对应于数字图像数据的数据源。
接下来，将描述第二例子。类似于第一例子，基本上按照图案打印中的上述步骤来产生第二例子，然而省略了用于产生‘桃花心木’样本的步骤(1)，而把印度玫瑰画(Indian rose picture)用作“数据源1”，并且把木质图像用作“数据源2”，其中在步骤(2)和(3)中，在数据处理中使用桃花心木图画和木质图像的组合。实际上按照第二例子来产生物体，并且我们发现由于精美的图案而使产生的物体在外观上看上去很漂亮，在该精美的图案中，木质图像被应用于印度玫瑰画上。
图6A和6B显示了应用于钢琴上的打印图案，该打印图案是基于按照第二例子生成的图像数据被重现的，其中图6A是具有打印图案的钢琴的外观的透视图，图6B是基于多个图像数据的组合而产生特定图案的放大视图。顺便提及，在其中对图像数据进行处理以实现图案打印的第二例子不必应用于上述物体；即，第二例子可以被应用于多种物体，诸如各种乐器、家具和建筑材料，以及诸如钢琴和电子钢琴的键盘乐器。
第二例子可以演示图案打印，以及按照类似于第一例子的步骤产生物体，然而第二例子可以使用各种图画样本，诸如用户的家庭画(homepicture)和适合用户偏爱的其它图案。根据第二例子，有可能产生世界上非常独特的物体，其中家庭画被并入适合用户偏爱的期望图案中；因此，例如用户可以把物体用作电子钢琴的外部装饰。
根据上述的本实施例，可以基于数字图像数据，来适当地把各种图案打印到各种物体上。即，本实施例只需要数字图像数据，基于该数字图像数据把各种图案打印在各种物体上。另外，本实施例不需要特定的样本或者母板；因此，有可能用较小量的成本以及在短时间内，在各种物体上打印图案。因此，本实施例有效地工作，来迅速地满足用户的需求，而不需要特定样本或者母板的生产成本。此外，可以把单一图像数据应用于许多种物体。
本实施例允许响应物体的各种形状来处理数字图像数据，以至于根据经过处理的数字图像数据来把图案打印在物体上。即，即使当物体具有弯曲表面，也有可能防止打印的图案部分地伸展和扭曲；因此，有可能实现视觉上的自然装饰效应。
近来，设计者们处于这样的环境下，该环境允许设计者容易地利用扫描仪和数字相机产生数字图像数据，并且还允许设计者通过因特网把数字图像数据下载到个人计算机中，其中当可以得到图像处理设备时，设计者们有可能确认完全完成的产品的外观。因此，设计者们能够容易地、快速地向用户呈现完成的产品图像。
而且，本发明的图案打印方法能够精确地、高度逼真地重现数字图像数据的图像，以便在物体上打印图案。因此，有可能产生这样的物体，该物体的外观显示出视觉上的和谐感觉，借此打印的图案自然地和物体成为一体。有可能在物体的表面上涂敷展现出保护功能的保护层，这是在图案印刷中被完成的，其中有可能实现诸如光泽的纹理变化。
2.第二实施例接下来，将详细描述根据第二实施例的打印系统，其中其硬件配置类似于图1中所示的第一实施例；因此，将省略对其硬件配置的详细描述。
参考图8，将描述根据第二实施例的打印程序，其中参考在物体的图案打印区上打印的规定图案来产生图像数据，使得RGB彩色喷墨打印机4用于根据该图像数据，来在物体的无图案区打印规定图案。
在步骤S300中，对物体的无图案区执行预处理，以便准备打印。
在步骤S301中，数据产生设备2拾取物体上的图案的图像，以便产生图像数据。在步骤S302中，数据处理设备1处理图像数据，以适合物体的形状，其中数据处理设备1预先具有物体形状数据100，从而根据物体形状数据100所代表的物体形状来处理图像数据，由此产生经过处理的数字数据102。在此，数据处理设备1执行各种图像处理，诸如旋转、放大、缩小、宽高比修改和翻转，以及色调控制和亮度及阴影控制，由此产生经过处理的数字数据102。
在步骤S303中，主控制器3输入匹配物体形状的经过处理的数字数据102，其中一旦收到用户的打印指令，主控制器3就把经过处理的数字数据102提供给RGB彩色喷墨打印机4。根据从主控制器3提供的经过处理的数字数据102，RGB彩色喷墨打印机4在物体的规定表面上打印规定图案。
在步骤S304中，对受到了RGB彩色喷墨打印机4的图案打印的物体执行涂层修整。当然，有可能令人满意地省略涂层修整。顺便提及，有可能使用镜面抛光和消光修整作为涂层修整。
接下来，将详细描述本实施例的工作例子。
按照参考图9A至9D的以下步骤，来产生第一例子。
(1)预先通过在MDF(即中密度纤维板)上打印纹理图案，来制备聚酯层压板，并且利用粘合剂将该聚酯层压板粘着到物体的两面上。
(2)利用NC缩放刻模机(即数字控制缩放刻模机)来对物体的规定部分执行切割工作，以便获得侧臂的形状。在完成切割工作之后，把物体修改为如图9A所示的形状。该物体具有三维的弯曲表面，这使得难以按照常规方法来执行图案打印，常规方法诸如有，通过热压打印图案，诸如氯乙烯板的具有图案的装饰板和烯烃板的真空粘着，以及具有图案的聚酯层压板和二氨基庚二酸(DAP)板的组合。
(3)利用砂纸对由于切割工作造成的物体的无图案区进行抛光，其中在物体上涂敷用于预处理的树脂，以便利用刷子获得30g/m2的涂层密度。
(4)使物体干燥，然后利用‘P240’砂纸对物体的涂有树脂的区域进行抛光。
(5)利用数字相机拾取聚酯层压板的有图案区的图像(见图9B)，以便产生图像数据，然后对该图像数据进行处理，使图像数据适合物体的形状。
(6)根据在物体的涂有树脂的区域上的图像数据，利用RGB彩色喷墨打印机，来打印图案(见图9C)。
(7)为了保护物体的打印了图案的区域以及实现光泽，对物体进行聚酯涂层修整，以便获得400μm的总膜厚(见图9D)。此后，利用‘P800’砂纸对物体的表面进行抛光；然后，利用抛光轮对物体进行进一步的抛光和修整。
在对应于电子乐器的木质臂的物体的第一例子中，有可能在最初形成图案的区域和打印了图案的区域之间实现和谐的感觉。另外，对物体进行自然地、漂亮地修整，而没有在具有纹理图案的弯曲表面上造成视觉上的不适当感觉。顺便提及，可以这样修改步骤(5)，使得在把聚酯层压板粘着到MDF上之前拾取聚酯层压板的规定图案，来产生图像数据。
接下来，按照以下步骤来产生第二例子。
(1)把0.5mm厚的自然片状层压板(即美国胡桃木板)粘着到MDF的两面上，由此产生基底材料。
(2)利用P180砂纸对和美国胡桃木板对应的基底材料的规定区域进行抛光。
(3)利用氨基甲酸乙酯染色剂，直接对基底材料执行染色处理，在该基底材料上涂敷氨基甲酸乙酯密封剂，以便形成色彩层，然后使该基底材料在室温下干燥16小时。
(4)在变干之后，利用NC缩放刻模机把基底材料加工成木质臂的形式，由此产生物体。
(5)利用P180砂纸对物体的加工部分进行抛光。
(6)利用刷子在物体的抛光部分(见(5))上涂敷氨基甲酸乙酯密封剂，以便获得50g/m2的涂层厚度，然后使其干燥16小时。
(7)利用P240砂纸对物体的涂敷部分(见(6))进行抛光。
(8)通过利用扫描仪扫描‘着色的’美国胡桃木板(见(3))，来产生图像数据，其中利用图像处理软件把该图像数据处理为合适的数字图像数据。
(9)根据在步骤(8)产生的数字图像数据，利用RGB彩色喷墨打印机在物体的抛光区域上打印图案。
(10)在物体的整个表面上涂敷不饱和的聚酯涂层，以便获得400μm的涂层厚度；然后，使物体在室温下干燥16小时。此后，利用P800砂纸对物体进行抛光，然后利用抛光轮进一步对物体进行抛光和修整。
顺便提及，在第一和第二例子的每一个中，有可能在利用NC缩放刻模机进行切割工作之后，把层压板粘着到MDF的规定部分上。
接下来，将描述第三例子，其中第三例子对应于这样的物体，该物体曾经在用户那里被损坏(即，在木质臂的角上发生损坏)，然后响应用户的请求而被修理。修复步骤如下(1)利用数字相机拾取物体的未损坏区上的图像，以便产生图像数据，然后利用图像处理软件处理该图像数据，以便产生合适的数字图像数据。
(2)利用腻子修复物体的损坏部分，并使该损坏部分变得平整；然后，在损坏部分的表面上涂敷预处理树脂(该预处理树脂允许RGB彩色喷墨打印机的墨容易地固定)；此后，使物体在室温下干燥4小时。
(3)根据在步骤(1)中产生的图像数据，利用RGB彩色喷墨打印机在在步骤(2)中被处理的物体的‘经过处理的’部分上打印图案。
(4)为了保护物体的打印了图案的区域(见步骤(3))，利用喷气枪在物体上喷涂氨基甲酸乙酯密封剂；然后，使物体在室温下干燥16小时。
(5)利用‘P400’砂纸对包括‘喷涂’区(见步骤(4))的物体整个表面进行抛光。
(6)在物体上涂敷无光漆(其60°镜面光泽度在‘15’到‘20’的范围内)，以便获得15μm的涂层厚度；然后，使物体在室温下干燥16小时。
因而，以这样一种方式来修理和修复上述曾经损坏的物体，使得物体的修理部分的图案和色彩可以完美地匹配物体的其它周围图案和色彩，借此能够把损坏的物体修复成具有良好的表面光洁度。
根据上述的第三例子，利用扫描仪和数字相机，相对于要对其进行一定装饰的物体规定部分，来产生数字图像数据；然后根据该数字图像数据，利用RGB彩色喷墨打印机在物体的无图案部分上打印图案，其中有可能在物体的最初打印图案区和物体的新近打印图案区之间实现视觉上的和谐感觉。
本实施例允许，根据参考‘现有’物品等产生的数字图像数据，来在任何类型的物体上打印图案；因此，不必提供用于拾取图像以产生数字图像数据的样本或母板。即，本实施例保证用户在物体的任何部分上，连同数字图像数据一起打印任何类型的图案，可以利用诸如扫描仪和数字相机的任何类型电子设备来产生数字图像数据。因此，有可能显著地增加设计物体的自由度，而无需考虑打印的限制。另外，响应物体的形状来处理数字图像数据，从而利用经过处理的数字图像数据来在物体件的规定部分上打印图案。即，即使当具有弯曲表面，也有可能获得视觉上的自然装饰效应，而不造成物体上打印的图案的部分伸展或畸变。
因为本实施例不需要用于产生样本或母板等的成本，因此有可能产生具有各种形状的、受到图案打印的多种物体。即使当物体部分地损坏，或者意外地被切断，致使需要修理，也可以利用数字相机从物体的正常部分(即未损坏部分)拾取图像，以便产生数字图像，处理该数字图像，然后利用该数字图像在物体的损坏部分上打印‘修理’图案，借此有可能把损坏的物体修复成具有良好的表面光洁度。
顺便提及，本实施例根据数字图像数据来执行图案打印，可以容易地按照各种图像元素或按照色调来处理数字图像数据，而不更改图案的轮廓；换句话说，有可能容易地加重期望的图案。
3.第三实施例图10所示框图显示了根据第三实施例的打印系统的总体结构，其中用相同的附图标记来表示和图1中所示部分相同的部分；因此，将省略对其详细描述。和图1中所示的第一实施例的打印系统相比，图10中所示的第三实施例的打印系统的特征在于，另外包括多轴机器人5(用作夹持装置)，用于抓住受到RGB彩色喷墨打印机4的打印的物体，其中利用旋转机构等对物体进行运动控制，诸如旋转，使得把物体的规定表面定位成面对RGB彩色喷墨打印机4的喷墨部分。另外，多轴机器人5受机器人控制器6的控制，机器人控制器6选择受到打印的物体的规定表面。
接下来，将连同图2的流程图来描述第三实施例的打印程序，其中第三实施例不同于第一实施例之处在于，另外提供了多轴机器人5和机器人控制器6；因此，将仅仅相对于第三实施例的技术特征，来给出以下说明。
在前述的步骤S200至S202之后，流程进行到步骤S203，在步骤S203中，主控制器3输入被数据处理设备1在步骤S202中处理以适合物体形状的经过处理数字数据102。一旦收到用户的打印指令，主控制器3就命令机器人控制器6识别物体的形状。根据该指令，机器人控制器6读取关于物体的三维形状的参数和数据，以便识别物体的整体形状。相对于物体的每个表面，机器人控制器6对读取数据和物体形状数据100进行比较。
然后，机器人控制器6选择物体的某一表面，和匹配物体形状数据100的读取数据，从而机器人控制器6发出命令给抓住物体的多轴机器人5，并且还发出传送关于物体的选定表面的经过处理数字数据102的请求。响应来自机器人控制器6的指令，多轴机器人5旋转或移动物体，使物体的选定表面面向RGB彩色喷墨打印机4的喷墨部分。响应来自机器人控制器6的请求，主控制器3把关于物体的选定表面的经过处理数字数据102提供给RGB彩色喷墨打印机4。根据经过处理的数字数据102，RGB彩色喷墨打印机4在物体的选定表面上打印图案。相对于物体的其它表面，重复地执行类似的操作，从而相对于物体的所有选定表面，完成图案打印。
如上所述，第三实施例的特征在于，把RGB彩色喷墨打印机4和多轴机器人5相结合，其中多轴机器人5被移动，以使物体的选定表面朝向RGB彩色喷墨打印机4的喷墨部分。这允许，把预先产生的数字图像数据所代表的图像或图案，适当地打印在物体的所有选定表面上。第三实施例的优点在于打印的连续性，其中，即使当物体具有复杂的弯曲表面，也有可能一旦发出一条命令，就在物体的选定表面上清楚地打印图案。
正如在不背离本发明的精神或本质特征的情况下，可以以几种形式来具体实施本发明，因此上述实施例仅是说明性的、而非限制性的，这是因为本发明的范围是由附加的权利要求、而非权利要求之前的说明来限定的，由此落入权利要求的边界和界限或这种边界和界限的等同范围之内的所有变化，都预定被权利要求所包含。
权利要求
1.一种打印系统，包括数据处理设备，用于根据代表物体形状的物体形状数据处理图像数据；以及打印机，用于根据由所述数据处理设备处理的图像数据把墨喷射到物体的规定表面上。
2.根据权利要求1所述的打印系统，其中当处于物体的规定表面的法线方向上的垂直轴和处于由打印机定义的喷墨方向上的参考轴不平行时，数据处理设备根据物体形状数据来处理图像数据。
3.一种打印方法，包括以下步骤根据代表物体的形状的物体形状数据，来处理图像数据；以及根据经过处理的图像数据，把墨喷射到物体的规定表面上。
4.根据权利要求3所述的打印方法，其中当处于物体的规定表面的法线方向上的垂直轴和处于喷射到物体的规定表面的喷墨方向上的参考轴不平行，则数据处理设备根据物体形状数据处理图像数据。
5.根据权利要求1所述的打印系统，其中物体具有带有图案的第一表面和要被打印的第二表面；所述打印系统进一步包括数据产生设备，该数据产生设备用于根据物体的第一表面的图案来产生图像数据，其中数据处理设备根据物体形状数据来处理该图像数据，使得打印机根据经过处理的图像数据把图案打印在物体的第二表面上。
6.根据权利要求3所述的打印方法，其中所述物体具有带有图案的第一表面和要被打印的第二表面；所述打印方法进一步包括步骤根据物体的第一表面的图案产生图像数据，其中根据物体形状数据来处理图像数据，以便产生经过处理的图像数据。
7.根据权利要求1所述的打印系统，进一步包括选择器，用于选择被打印的物体的至少一个表面，其中数据处理设备和物体的选择的表面相对应地处理图像数据；以及夹持装置，用于抓住物体，使得物体的选择的表面朝向打印机，从而打印机根据经过处理的图像数据把墨喷射到物体的选择的表面上。
8.根据权利要求7所述的打印系统，其中当处于物体的选择的表面的法线方向上的垂直轴和处于打印机的喷墨方向上的参考轴不平行时，数据处理设备根据物体形状数据处理图像数据。
全文摘要
一种打印系统，该打印系统被设计成，减少在诸如乐器之类的物体上打印图案所需的总时间和成本，其中该打印系统防止打印的图案部分地伸展或扭曲。响应代表物体形状的物体形状数据，来处理代表规定图案的图像数据，其中一旦收到用户的打印指令，RGB彩色喷墨打印机就根据经过处理的图像数据，把墨喷射到物体的规定表面上。可以通过拾取物体的另一个表面的图像来产生图像数据，该图像数据被转印到物体的规定表面上，由此在该另一个表面和规定表面之间建立视觉上的和谐感觉。作为替换，可以和物体的选定表面相一致地产生图像数据，从而把规定图像打印在物体的选定表面上。
文档编号G06F3/12GK1636721SQ200410101180
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月20日 优先权日2003年12月22日
发明者大隅久芳, 渡边孝, 山村俊幸, 峯聪, 中岛薰, 森尚久 申请人:雅马哈株式会社
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