JP2001039098A - 曲面着色装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】煩雑な作業を必要とすることなしに、物体の表
面に着色する作業を自動的に行う。 【解決手段】少なくとも物体の表面に接触する接触子を
備え、相対的に三次元方向で移動し、上記接触子の接触
状態を示す信号を出力する接触センサーと、相対的に三
次元方向で移動し上記物体の表面に着色を行う着色手段
と、上記着色手段が上記物体の表面に着色する位置と該
位置に着色する色とを設定する着色設定手段と、上記接
触センサーから出力される上記信号に基づいて、上記接
触子が上記物体の表面に接触したことを検知したときに
おける上記接触子が接触している上記物体の表面の部位
の三次元位置を検出する位置検出手段と、上記位置検出
手段によって検出された上記物体の表面の三次元位置に
従って上記着色手段を相対的に三次元方向で移動して、
上記着色設定手段によって設定された着色がされるよう
に上記着色手段を制御する着色制御手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曲面着色装置に関
し、さらに詳細には、立体たる物体の表面に着色を行う
際に用いて好適な曲面着色装置に関する。

【０００２】なお、本明細書において「物体」とは、三
次元の空間的広がりをもつものであり、当該物体は所定
の形状を有し、また、当該物体の表面には所定の単数ま
たは複数の色（色彩）を有するものとする。

【０００３】

【従来の技術】従来より、マイクロ・コンピューター
と、立体たる物体の表面の形状を検出する検出手段と、
この検出手段を物体に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向および
Ｚ軸方向の三次元方向に任意に移動する駆動手段とを有
し、所定のプログラムに従った当該マイクロ・コンピュ
ーターの制御によって当該駆動手段が当該検出手段を物
体に対して三次元方向に移動して走査させることによ
り、当該検出手段により物体の表面の形状を検出して、
物体の表面の形状についての情報（なお、本明細書にお
いては当該「物体の表面の形状についての情報」を、
「形状データ」と適宜称することとする。）を得ること
ができるようにした三次元スキャナーが知られている。

【０００４】一方、上記したような三次元スキャナーに
よって得られた形状データに基づいて複製された物体な
どの表面の所定範囲において所望の色（色彩）施すこと
（なお、本明細書においては「当該物体の表面の所定範
囲において所望の色（色彩）施すこと」を、「着色」と
適宜称することとする。）が必要な所定の工程において
は、着色の作業は全て手作業により行われていた。

【０００５】このため、こうした物体の表面の着色の作
業が、極めて煩雑なものとなっていたという問題点があ
った。

【０００６】また、こうした着色の作業を行う作業者に
対しては、過誤なく所定範囲において所望の色（色彩）
施すことが要求されるものであるが、作業者の技量等に
よっては着色の作業に過誤が生じる恐れがあり、良好な
着色結果を得ることができない恐れがあるという問題点
があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、煩雑な作業を必要とす
ることなしに、物体の表面に着色する作業を自動的に行
うことができるようにした曲面着色装置を提供しようと
するものである。

【０００８】また、本発明の目的とするところは、物体
の表面の着色を高精度で行うようにして、良好な着色結
果を得ることできるようにした曲面着色装置を提供しよ
うとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に記載の発明は、少なくとも
物体の表面に接触する接触子を備え、上記物体に対して
相対的に三次元方向で移動し、上記接触子の接触状態を
示す信号を出力する接触センサーと、上記物体に対して
相対的に三次元方向で移動し、上記物体の表面に着色を
行う着色手段と、上記着色手段が上記物体の表面に着色
する位置と該位置に着色する色とを設定する着色設定手
段と、上記接触センサーから出力される上記信号に基づ
いて、上記接触センサーの移動によって上記接触子が上
記物体の表面に接触したことを検知し、該検知したとき
における上記接触子が接触している上記物体の表面の部
位の三次元位置を検出する位置検出手段と、上記位置検
出手段によって検出された上記物体の表面の三次元位置
に従って上記着色手段を上記物体の表面に対して相対的
に三次元方向で移動して、上記着色設定手段によって設
定された位置に上記着色設定手段によって設定された色
が着色されるように上記着色手段を制御する着色制御手
段とを有するようにしたものである。

【００１０】従って、本発明のうち請求項１に記載の発
明によれば、接触子を物体の表面に接触させることによ
り当該接触した部位の三次元位置が検出されることにな
り、着色設定手段によって所望の着色を設定すると、上
記検出された三次元位置に従って着色手段が物体の形状
をなぞるようにして三次元方向で移動しながら、物体の
表面の全面にわたって上記所望の着色を自動的に行うこ
とができる。

【００１１】また、本発明のうち請求項２に記載の発明
は、少なくとも導光部材を有して構成され物体の表面に
接触する接触子を備え、上記物体に対して相対的に三次
元方向で移動し、上記接触子の接触状態を示す信号を出
力する接触センサーと、上記物体に対して相対的に三次
元方向で移動し、上記物体の表面に着色を行う着色手段
と、上記接触センサーから出力される上記信号に基づい
て、上記接触センサーの移動によって上記接触子が上記
物体の表面に接触したことを検知し、該検知したときに
おける上記接触子が接触している上記物体の表面の部位
の三次元位置を検出する位置検出手段と、上記位置検出
手段が三次元位置を検出した上記物体の表面の部位から
所定の間隙を有して上記導光部材が離隔した状態で、上
記導光部材に入射された上記位置検出手段が三次元位置
を検出した上記物体の表面の部位からの反射光に基づい
て、上記位置検出手段が三次元位置を検出した上記物体
の表面の部位の色を検出する色検出手段と、上記位置検
出手段によって検出された上記物体の表面の三次元位置
に従って上記着色手段を上記物体の表面に対して相対的
に三次元方向で移動して、上記位置検出手段が三次元位
置を検出した上記物体の表面の部位において上記色検出
手段が検出した色が着色されるように上記着色手段を制
御する着色制御手段とを有するようにしたものである。

【００１２】従って、本発明のうち請求項２に記載の発
明によれば、接触子を物体の表面に接触させることによ
り当該接触した部位の三次元位置が検出されるととも
に、接触子の導光部材に入射された当該接触した部位か
らの反射光に基づいて、当該接触した部位の色が検出さ
れるので、上記検出された三次元位置に従って着色手段
が物体の形状をなぞるようにして三次元方向で移動しな
がら、物体の表面の全面にわたって上記検出された色の
着色を自動的に行うことができる。

【００１３】また、本発明のうち請求項３に記載の発明
は、本発明のうち請求項１または請求項２に記載の発明
において、上記接触センサーは、圧電素子を有し、上記
圧電素子に電圧を印加したときに生じる歪みにより上記
接触子を振動させるとともに、該振動に応じた信号を上
記接触子の接触状態を示す信号として出力し、上記位置
検出手段は、上記接触子が上記物体の表面に接触して上
記接触子の振動が抑制されることによる上記接触センサ
ーから出力される上記信号の変化に基づいて、上記物体
の表面の三次元位置を検出するようにしたものである。

【００１４】従って、本発明のうち請求項３に記載の発
明によれば、簡潔な構成により、接触子が物体の表面に
接触したことを検知することができる。

【００１５】また、本発明のうち請求項４に記載の発明
は、本発明のうち請求項１、請求項２または請求項３の
いずれか１項に記載の発明において、上記着色手段は、
インクジェット方式により印刷を行うインクヘッドを有
するようにしたものである。

【００１６】従って、本発明のうち請求項４に記載の発
明によれば、インクヘッドからインクを射出させて物体
の表面に着色を行うことができる。

【００１７】また、本発明のうち請求項５に記載の発明
は、本発明のうち請求項２、請求項３または請求項４に
記載の発明において、上記接触子は、内部が中空の管状
体である外周部材と、上記外周部材の内部に挿通された
導光部材とを有して構成されるようにしたものである。

【００１８】従って、本発明のうち請求項５に記載の発
明によれば、外周部材により導光部材が保護されてその
損傷が防止されるとともに、外周部材により外乱を遮蔽
した状態において、導光部材に接触子が物体の表面と接
触した部位における反射光を入射することができるよう
になる。

【００１９】また、本発明のうち請求項６に記載の発明
は、本発明のうち請求項２、請求項３、請求項４または
請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記接
触子は、導光部材として第１の導光部材と第２の導光部
材と第３の導光部材とを有し、上記色検出手段は、上記
第１の導光部材に入射された反射光から赤色成分の信号
を選択する第１の選択手段と、上記第２の導光部材に入
射された反射光から緑色成分の信号を選択する第２の選
択手段と、上記第３の導光部材に入射された反射光から
青色成分の信号を選択する第３の選択手段とを有するよ
うにしたものである。

【００２０】従って、本発明のうち請求項６に記載の発
明によれば、簡潔な構成により、接触子が物体の表面と
接触した部位における反射光の色成分を得て、物体の表
面の部位の色を検出することができる。

【００２１】また、本発明のうち請求項７に記載の発明
は、本発明のうち請求項２、請求項３、請求項４、請求
項５または請求項６のいずれか１項に記載の発明におい
て、上記導光部材は、屈曲可能な光ファイバーにより構
成されるようにしたものである。

【００２２】従って、本発明のうち請求項７に記載の発
明によれば、導光部材が屈曲可能な光ファイバーである
ため、導光部材を配置する際の作業を容易に行うことが
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づいて、本
発明による曲面着色装置の実施の形態の一例を詳細に説
明するものとする。

【００２４】図１には、本発明による曲面着色装置１０
の第１の実施の形態の概略構成説明図が示されている。

【００２５】この曲面着色装置１０は、固定系のベース
部材１２と、ベース部材１２上においてＹ軸方向（図１
の紙面に対して直行する方向）に延長するとともに互い
に平行な位置関係で配設された２本のレール１４−１、
１４−２と、２本のレール１４−１、１４−２上にＹ軸
方向に移動自在に配設されたテーブル１６と、ベース部
材１２上に垂直に立設された側方部材１８と、側方部材
１８に対してＹ軸方向と直交するＸ軸方向（図１の矢印
Ａ方向）に延長するとともに互いに平行して配設された
２本のレール２０−１、２０−２と、２本のレール２０
−１、２０−２上にＸ軸方向に移動自在に配設された形
状検出装置２１と、２本のレール２０−１、２０−２上
に形状検出装置２１に隣接してＸ軸方向に移動自在に配
設された着色装置２００とを有して構成されている。

【００２６】そして、テーブル１６上には、立体たる物
体３００が固定的に載置されることになる。

【００２７】次に、形状検出装置２１は、２本のレール
２０−１、２０−２上にＸ軸方向に移動自在に配設され
た第１キャリッジ２２と、第１キャリッジ２２に対して
Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交するＺ軸方向（図１の矢
印Ｂ方向）に延長するとともに互いに平行して配設され
た２本のレール２４−１、２４−２と、２本のレール２
４−１、２４−２上にＺ軸方向に移動自在に配設された
第１支持部材２６と、テーブル１６と対向するようにし
て第１支持部材２６に固定的に配設された検出装置２８
とを有して構成されている。

【００２８】図２には、検出装置２８の概略構成説明図
が示されており、本発明の理解を容易にするために、こ
の図２に示す状態を検出装置２８の正面図として説明す
る。以下、図３に示す検出装置２８の左側面図を合わせ
て参照しながら説明する。

【００２９】この検出装置２８は、矩形の板状体である
取付部材３２と、取付部材３２に固定的に配設された接
触センサー５０とから構成されるものである。

【００３０】取付部材３２には、正三角形の各頂点に位
置する３つの孔（図２においては、後述するネジ９４
ａ、ネジ９４ｂ、ネジ９４ｃがそれぞれ挿入されている
ため見えない。）と、ネジ５１ａ、ネジ５１ｂをそれぞ
れ挿通して取付部材３２を第１支持部材２６に固定的に
配設するための２つの孔４０、４２とが穿設されてい
る。

【００３１】一方、図４には検出装置２８の正面図に対
応する接触センサー５０の正面図が示されており、図５
には接触センサー５０の背面図が示されている。

【００３２】この接触センサー５０は、円板状体の導体
板である金属板５２と、金属板５２の背面側に貼着され
た円板状体の圧電素子５４と、金属板５２の下方縁部５
２ａの正面側において取付具５６によって固定された接
触子６０とを有して構成されている。

【００３３】ここで、金属板５２は、例えば、黄銅によ
り形成されるものであり、アース電極として機能するも
のである。従って、以下の記載においては、説明の内容
に応じて適宜に「金属板５２」あるいは「アース電極５
２」の記載を選択して用いることとする。

【００３４】圧電素子５４は、金属板５２の背面側に貼
着された円板状体の圧電セラミック７０と、金属板５２
の下方縁部５２ａ側においてＵ字状の切り欠き７２ａを
有する円板状体であって、圧電セラミック７０に配設さ
れた電極７２とからなるものである。

【００３５】金属板５２、圧電セラミック７０ならびに
電極７２は、上記したようにそれぞれ円板状体のもので
あるが、金属板５２、圧電セラミック７０、電極７２の
順で直径が小さくなるように寸法設定されているもので
ある。

【００３６】そして、金属板５２、圧電セラミック７０
ならびに電極７２は、それぞれの円板状体の円の中心が
一致するようにして配設されている。

【００３７】また、上記電極７２のＵ字状の切り欠き７
２ａを境にして、切り欠き７２ａの外側に位置する部位
は主電極７２ｂを構成し、切り欠き７２ａの内側に位置
する部位は帰還電極７２ｃを構成しているものである。

【００３８】さらに、上記したアース電極５２にはリー
ド線８０が接続され、主電極７２ｂにはリード線８２が
接続され、帰還電極７２ｃにはリード線８４が接続さ
れ、このうちでリード線８０はアースされているが、リ
ード線８２は後述するアンプ１１０に接続され、リード
線８４は後述するアンプ１２０に接続されるものであ
る。

【００３９】一方、接触子６０は、円柱状体であり所定
の強度を備えた材料で形成することが好ましく、例え
ば、ステンレスなどにより形成することができる。

【００４０】なお、接触子６０はその基部６０ｂにおい
て、上記したように、金属板５２の下方縁部５２ａの正
面側に取付具５６によって固定されている。

【００４１】そして、上記した接触センサー５０の金属
板５２と主電極７２ｂとの間にリード線８０とリード線
８２とを介して電圧が印加されると、圧電効果によって
電圧に比例して圧電素子５４が歪み、圧電素子５４の歪
みによって金属板５２が振動するようになる。

【００４２】上記のようにして、金属板５２の振動が開
始されることにより、金属板５２に配設された接触子６
０も振動を開始するようになるものである。

【００４３】また、この接触子６０は、振動した状態で
先端部６０ａが物体３００に接触すると、先端部６０ａ
と物体３００との当接により振動が抑制されて、振動が
制止されることになる。

【００４４】ここで、上記した接触センサー５０は、両
端部開口部付近の内周側にネジ孔が形成された管状体よ
りなるスペーサー９０ａ、９０ｂ、９０ｃを介して、取
付部材３２に固定的に配設されるものである（図３参
照）。

【００４５】即ち、取付部材３２の孔に挿通されたネジ
９２ａを、スペーサー９０ａの取付部材３２側のネジ孔
にネジ結合させ、取付部材３２の孔に挿通されたネジ９
２ｂを、スペーサー９０ｂの取付部材３２側のネジ孔に
ネジ結合させ、取付部材３２の孔に挿通されたネジ９２
ｃを、スペーサー９０ｃの取付部材３２側のネジ孔にネ
ジ結合させる。

【００４６】それから、上記した取付部材３２に対して
接触センサー５０の接触子６０の基部６０ｂがスペーサ
ー９０ｂとスペーサー９０ｃとの間の略中央に位置する
ように、スペーサー９０ａの取付部材３２側の反対側の
ネジ孔にネジ９４ａをネジ込み、スペーサー９０ａとネ
ジ９４ａのネジ頭との間で接触センサー５０の金属板５
２の縁部５２ｂに挟持するようにしてネジ結合させる。

【００４７】同様にして、スペーサー９０ｂの取付部材
３２側の反対側のネジ孔にネジ９４ｂをネジ込み、スペ
ーサー９０ｂとネジ９４ｂのネジ頭との間で接触センサ
ー５０の金属板５２の縁部５２ｂを挟持するようにして
ネジ結合させ、スペーサー９０ｃの取付部材３２側の反
対側のネジ孔にネジ９４ｃをネジ込み、スペーサー９０
ｃとネジ９４ｃのネジ頭との間で接触センサー５０の金
属板５２の縁部５２ｂを挟持するようにしてネジ結合さ
せる。

【００４８】このようにして、ネジ９４ｂとネジ９４ｃ
との間の略中央に接触子６０の基部６０ｂが位置するよ
うにして、取付部材３２に対して接触センサー５０が固
定的に配設された検出装置２８は、接触子６０の先端部
６０ａの延長方向がテーブル１６に対して直交するよう
な位置関係で、取付部材３２の孔４０と孔４２とにそれ
ぞれネジ５１ａ、ネジ５１ｂを挿入するようにして第１
支持部材２６にネジ結合され、第１支持部材２６に対し
て固定的に配設されるものである。

【００４９】次に、着色装置２００は、２本のレール２
０−１、２０−２上にＸ軸方向に移動自在に配設された
第２キャリッジ２０２と、第２キャリッジ２０２に対し
てＸ軸方向およびＹ軸方向と直交するＺ軸方向（図１の
矢印Ｂ方向）に延長するとともに互いに平行して配設さ
れた２本のレール２０４−１、２０４−２と、２本のレ
ール２０４−１、２０４−２上にＺ軸方向に移動自在に
配設された第２支持部材２０６と、第２支持部材２０６
に固定的に配設されたインクヘッドホルダー２０８と、
インクヘッドホルダー２０８にテーブル１６と対向する
ようにしてを配設された３つのインクヘッド２１０と、
３つのインクカートリッジ（図示せず）のそれぞれから
延長されて３つのインクヘッド２１０に至る３本のイン
クチューブ２１２とを有して構成されている。

【００５０】ここで、３つのインクカートリッジはそれ
ぞれ液体状のインクを収容するものであり、３つのイン
クカートリッジにはそれぞれ異なる色（色彩）のインク
が収容されている。

【００５１】そして、３本のインクチューブ２１２は屈
曲可能に形成されており、３つのインクカートリッジの
それぞれから延長されて、それぞれ３つのインクヘッド
２１０のいずれか１つに接続されている。

【００５２】３つのインクヘッド２１０それぞれは、物
体３００の表面３００ａとの間に所定の間隙（例えば、
１ｍｍ乃至４ｍｍ）を有した状態において、インクチュ
ーブ２１２によって搬送されたインクを、物体３００の
表面３００ａに射出するものである。

【００５３】また、インクヘッドホルダー２０８は、当
該インクヘッドホルダー２０８に配設されたインクヘッ
ド２１０の延長方向がテーブル１６に対して直交するよ
うな位置関係となるように、第２支持部材２０６に対し
て固定的に配設されるものである。

【００５４】なお、この曲面着色装置１０においては、
後述するマイクロ・コンピューター１００によって所定
の分解能に応じてモーター（図示せず）の駆動が制御さ
れ、該モーターの駆動によって、物体３００が配設され
たテーブル１６が２本のレール１４−１、１４−２に沿
ってＹ軸方向に移動され、また、第１キャリッジ２２が
２本のレール２０−１、２０−２に沿ってＸ軸方向に移
動され、検出装置２８を固定的に配設した第１支持部材
２６が２本のレール２４−１、２４−２に沿ってＺ軸方
向に移動され、また、第２キャリッジ２０２が２本のレ
ール２０−１、２０−２に沿ってＸ軸方向に移動され、
インクヘッドホルダー２０８を固定的に配設した第２支
持部材２０６が２本のレール２０４−１、２０４−２に
沿ってＺ軸方向に移動される。

【００５５】即ち、本発明による曲面着色装置１０は、
上記したモーターの駆動制御を含む全体の動作をマイク
ロ・コンピューター１００（図６参照）により制御され
ているものであるが、その詳細な説明は後述することと
する。

【００５６】ここで、上記したようにして形状検出装置
２１の検出装置２８が固定的に配設された第１支持部材
２６は、２本のレール２４−１、２４−２に沿ってＺ軸
方向に移動可能であり、また、着色装置２００のインク
ヘッドホルダー２０８が固定的に配設された第２支持部
材２０６も、２本のレール２０４−１、２０４−２に沿
ってＺ軸方向に移動可能である。

【００５７】また、形状検出装置２１の第１キャリッジ
２２と着色装置２００の第２キャリッジ２０２とは２本
のレール２０−１、２０−２に沿ってＸ軸方向に移動可
能であり、また、物体３００が配設されたテーブル１６
は接触子６０の先端部６０ａの延長方向において２本の
レール１４−１、１４−２に沿ってＹ軸方向に移動可能
である。

【００５８】即ち、検出装置２８とインクヘッドホルダ
ー２０８とがＸ軸方向とＺ軸方向とに移動可能であっ
て、物体３００がＹ軸方向に移動可能であるので、結
局、検出装置２８とインクヘッドホルダー２０８とは物
体３００に対して相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ
軸方向の三次元の方向で移動可能なものであり、当然の
ことながら、接触子６０とインクヘッド２１０とは物体
３００に対して相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸
方向の三次元の方向で移動可能である。

【００５９】次に、図６には、本発明による曲面着色装
置１０の全体の動作を制御する制御システムのブロック
構成図が示されており、この制御システムはマイクロ・
コンピューター１００により全体の動作の制御が行われ
る。

【００６０】マイクロ・コンピューター１００は、後述
するリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）１０４に格納さ
れたプログラムに従って処理を実行する中央処理装置
（ＣＰＵ）１０２と、ＣＰＵ１０２が実行するプログラ
ムや後述する表示装置１２２に表示される色見本を示す
色見本データなどを格納したＲＯＭ１０４と、ＣＰＵ１
０２の制御によって本発明による曲面着色装置１０が動
作することによって得られる形状データを記憶する形状
データ記憶部１０６−１や、色データ（なお、本明細書
においては「物体の表面の色についての情報であって物
体の表面の位置と当該位置の色とを指定する情報」を
「色データ」と適宜称することとする。）を記憶する色
データ記憶部１０６−２やＣＰＵ１０２の制御によって
本発明による曲面着色装置１０の動作が行われる際のワ
ーキング・エリアとしての領域などが設定されたランダ
ム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１０６とを有して構成
されている。

【００６１】そして、マイクロ・コンピューター１００
には、リード線８０が接続されるアンプ１１０と、リー
ド線８４が接続されるアンプ１２０と、表示装置１２２
と、入力装置１２４とが接続されている。

【００６２】図７には、表示装置１２２の構成の一例が
示されており、この表示装置１２２は、例えば、液晶表
示装置（ＬＣＤ）により構成されており、表示装置１２
２の画面上の画像表示部１２２ａにおいては、形状デー
タ記憶部１０６−１に記憶された形状データの示す形状
の物体３００や、色データ記憶部１０６−２に記憶され
た色データの示す色を表面３００ａに着色された状態の
物体３００などが表示されるものである。

【００６３】また、表示装置１２２の画面上の色設定パ
ネル部１２２ｂには、画像表示部１２２ａでの物体３０
０の表示形式が所望の表示形式（例えば、図７に示すよ
うに斜視図として表示する表示形式や、６面図として表
示する表示形式など）になるように表示形式を選択して
設定する「表示パターン」の欄と、画像表示部１２２ａ
に表示されている物体３００の表面３００ａにおいて選
択された頂点の座標値が表示される「Ｘ座標値」の欄、
「Ｙ座標値」の欄および「Ｚ座標値」の欄（図７におい
ては頂点として、頂点ｐ、頂点ｑおよび頂点ｒが選択さ
れている。）と、上記選択された頂点により囲まれる領
域に着色したい所望の色として選択するためのＲＯＭ１
０４に格納された色見本データの示す色見本が表示され
る「色見本」の欄と、上記「色見本」の欄の色見本の中
から上記選択された頂点により囲まれる所定の範囲に着
色したい所望の色として選択した色を設定するための
「設定色」の欄とが表示されるものである。

【００６４】入力装置１２４は、例えば、キーボードや
マウスなどの各種操作子により構成されており、表示装
置１２２の色設定パネル部１２２ｂの「表示パターン」
の欄に所望の表示形式を選択して設定したり、表示装置
１２２の画像表示部１２２ａに表示されている物体３０
０の表面３００ａにおける複数の頂点を選択して物体３
００の表面３００ａにおける所定の範囲を選択したり、
表示装置１２２の色設定パネル部１２２ｂの「設定色」
の欄に所望の色を選択して設定したりすることにより、
作業者が物体３００の表面３００ａの所定の範囲に着色
したい所望の色を選択して「着色の設定」を行うための
ものであり、入力装置１２４の操作により行われた「着
色の設定」の内容はＣＰＵ１０２により処理されて、物
体３００の表面３００ａの所定の範囲と当該所定の範囲
の色とを指定する色データとして色データ記憶部１０６
−２に記憶される。

【００６５】以上の構成において、図１乃至図７を参照
しながら、上記した曲面着色装置１０の動作の説明を行
うものとする。

【００６６】曲面着色装置１０による物体３００の表面
３００ａに対する着色の処理の概要を説明すると、ま
ず、形状検出装置２１によって物体３００の形状データ
を取得する。一方、作業者が入力装置１２４を用いて物
体３００の表面３００ａの所定の範囲を選択して、当該
所定の範囲に「設定色」として所望の色を設定する着色
の設定を行うと色データが形成されて色データ記憶部１
０６−２に記憶される。

【００６７】そして、当該形成された色データに基づい
た着色が、形状データに従って着色装置２００を物体３
００に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の三次
元の方向で移動させながら自動的に行われるものであ
る。

【００６８】なお、上記したように、この曲面着色装置
１０においては、マイクロ・コンピューター１００によ
って所定の分解能に応じてモーター（図示せず）の駆動
が制御され、該モーターの駆動によって、物体３００が
配設されたテーブル１６が２本のレール１４−１、１４
−２に沿ってＹ軸方向に移動され、また、第１キャリッ
ジ２２が２本のレール２０−１、２０−２に沿ってＸ軸
方向に移動され、検出装置２８を固定的に配設した第１
支持部材２６が２本のレール２４−１、２４−２に沿っ
てＺ軸方向に移動され、また、第２キャリッジ２０２が
２本のレール２０−１、２０−２に沿ってＸ軸方向に移
動され、インクヘッドホルダー２０８を固定的に配設し
た第２支持部材２０６が２本のレール２０４−１、２０
４−２に沿ってＺ軸方向に移動されるものであるが、こ
うした制御技術は公知の技術であるので、その詳細な説
明は省略するものとする。

【００６９】以下、曲面着色装置１０による物体３００
の表面３００ａに対する着色の処理を詳細に説明する
と、まず、この曲面着色装置１０を使用するにあたって
は、２本のレール１４−１、１４−２上に配設されたテ
ーブル１６上に、立体たる物体３００を固定的に配設す
る。

【００７０】この際、このテーブル１６上に固定的に配
設される物体３００は、まだ着色が行われていないもの
である。

【００７１】それから、マイクロ・コンピューター１０
０による発振制御信号に基づいて、アンプ１１０によっ
て増幅された電圧が、リード線８０に接続された金属板
５２とリード線８２に接続された主電極７２ｂとを介し
て、圧電素子５４に印加される。

【００７２】圧電素子５４に電圧が印加されると、圧電
素子５４は歪んで金属板５２が振動し、金属板５２の振
動に伴って接触子６０が振動を開始するようになる。

【００７３】なお、この際、圧電素子５４が振動するこ
とによって生じた電圧は、帰還電極７２ｃによって検知
され、リード線８４に接続されたアンプ１２０を介して
マイクロ・コンピューター１００へとフィードバックさ
れており、マイクロ・コンピューター１００において
は、この電圧の変化によって、接触子６０が物体３００
に接触したか否かを検出できるようになされている。

【００７４】ここで、接触子６０が振動している状態に
おいて、２本のレール２４−１、２４−２に沿って第１
支持部材２６をＺ軸方向に下降して移動させ、２本のレ
ール２０−１、２０−２に沿って第１キャリッジ２２を
Ｘ軸方向に移動させ、２本のレール１４−１、１４−２
に沿ってテーブル１６をＹ軸方向に移動させ、接触セン
サー５０を物体３００に対して相対的にＸ軸方向、Ｙ軸
方向、Ｚ軸方向の三次元の方向に移動させることによ
り、接触子６０の先端部６０ａをテーブル１６上の物体
３００の表面３００ａの所定の部位にＺ軸方向から当接
させる（図６における矢印Ｃ方向）。

【００７５】こうして接触子６０の先端部６０ａが物体
３００の表面３００ａと当接すると、接触子６０の振動
が制止される（なお、本明細書においては、「物体３０
０の表面３００ａにおける接触子６０の先端部６０ａが
Ｚ軸方向で当接した部位」を、「接触点」と適宜に称す
ることとする。）。

【００７６】接触子６０の振動が制止されると、それと
同時に圧電素子５４の振動も制止され、このため帰還電
極７２ｃにより検知される電圧に変化が生じ、上記した
ようにマイクロ・コンピューター１００は、接触子６０
が物体３００に接触したことを検出する。この検出に応
じて、第１支持部材２６のＺ軸方向への下降移動（図６
における矢印Ｃ方向）が停止される。

【００７７】その後、第１支持部材２６がＺ軸方向に上
昇して移動され（図６における矢印Ｄ方向参照）、これ
により、物体３００の表面３００ａに当接して振動が制
止された接触子６０が、物体３００の表面３００ａにお
ける接触点から所定の間隙（例えば、１ｍｍ）を有して
離隔される。

【００７８】この際、接触子６０と物体３００の表面３
００ａにおける接触点との当接が解除された時点で、接
触子６０は振動を開始し、帰還電極７２ｃにより検知さ
れる電圧に変化が生じる。

【００７９】そして、この接触子６０と接触点との当接
が解除された際の帰還電極７８によって検知される電圧
の変化に基づき、ＣＰＵ１０２はＸＹＺ座標上の点を示
す形状データとして、接触点のＸＹＺ座標位置の情報を
形状データ記憶部１０６−１に記憶する。

【００８０】上記のようにして、接触点における形状デ
ータを取得すると、接触子６０と物体３００との相対的
な位置を所定の分解能に応じた量だけ変化させて、上記
と同様の動作を繰り返すことにより、次の接触点におけ
る形状データを取得するものである。

【００８１】こうして接触子６０を物体３００の表面３
００ａに当接させたり、当該当接を解除したりする動作
を順次行うことにより、この曲面着色装置１０において
は、上記した分解能の精度に応じて、自動的に物体３０
０の表面３００ａの全面にわたる形状データを得ること
ができる。

【００８２】そして、物体３００の表面３００ａの全面
にわたる形状データの取得が終了すると、表示装置１２
２の画面上の画像表示部１２２ａに、形状データ記憶部
１０６−１に記憶された形状データの示す形状の物体３
００が表示される（図７参照）。

【００８３】この画像表示部１２２ａに表示された物体
３００の形状は、テーブル１６上に配設されている物体
３００の形状と一致するものである。

【００８４】作業者は、表示装置１２２の画像表示部１
２２ａに表示された形状データの示す形状の物体３００
を参照しながら、上記したように入力装置１２４の各種
操作子を用いて、物体３００の表面３００ａの所定の範
囲を選択し、当該所定の範囲に「設定色」として所望の
色を設定する着色の設定を行って色データを形成する。

【００８５】図７を用いて、上記したような着色の設定
の一例を具体的に説明すると、まず、作業者が入力装置
１２４のマウスなどの操作子により、画像表示部１２２
ａにおける物体３００の所望の表示形式として斜視図を
選択して色設定パネル部１２２ｂの「表示パターン」の
欄に設定すると、画像表示部１２２ａに所望の表示形式
である斜視図で物体３００の形状が表示される。

【００８６】その後、作業者が画像表示部１２２ａに所
望の表示形式である斜視図で表示されている物体３００
の表面３００ａにおける頂点ｐ、頂点ｑ、頂点ｒを選択
すると、当該選択された３つの頂点それぞれのＸＹＺ座
標値が、色設定パネル部１２２ｂの「Ｘ座標値」、「Ｙ
座標値」、「Ｚ座標値」の欄にそれぞれ表示される。

【００８７】ここで、選択された頂点ｐ、頂点ｑ、頂点
ｒにより囲まれた領域が（図７斜線部参照）、物体３０
０の表面３００ａの所定の範囲として選択されたもので
ある。

【００８８】そして、作業者が所定の範囲に着色したい
所望の色を「色見本」の色の中から選択して、色設定パ
ネル部１２２ｂの「設定色」の欄に設定すると、所定の
範囲に「設定色」として「色見本」の色の中から選択し
た所望の色が設定される。

【００８９】そして、上記したような作業者による着色
の設定の内容はＣＰＵ１０２によって処理されて、ＣＰ
Ｕ１０２は上記したような着色の設定の内容を、物体３
００の表面３００ａの所定の範囲と当該所定の範囲の色
とを指定する色データとして色データ記憶部１０６−２
に記憶する。

【００９０】こうして作業者の着色の設定によって形成
された色データが色データ記憶部１０６−２に記憶され
ると、形状データの取得が行われた物体３００を配設し
たテーブル１６は、２本のレール１４−１、１４−２上
に沿ってＹ軸方向に移動して、インクヘッド２１０を２
本のレール２０−１、２０−２上に沿って、Ｘ軸方向に
移動することによってインクヘッド２１０の延長方向に
物体３００が配設される。

【００９１】この際、形状検出装置２１が物体３００に
対向して取得され形状データ記憶部１０６−１に記憶さ
れた形状データは、着色装置２００が対向する物体３０
０に対応する形状データに変換されているものである。

【００９２】そして、上記２本のレール１４−１、１４
−２上に位置したテーブル１６上の物体３００に対応す
るように変換された形状データに基づいた制御信号に従
って、２本のレール２０４−１、２０４−２に沿って第
２支持部材２０６をＺ軸方向に下降して移動させ、２本
のレール２０−１、２０−２に沿って第２キャリッジ２
０２をＸ軸方向に移動させ、２本のレール１４−１、１
４−２に沿ってテーブル１６をＹ軸方向に移動させ、イ
ンクヘッド２１０と物体３００の表面３００ａとの間に
所定の間隙を有した状態で、相対的にインクヘッド２１
０を物体３００の表面３００ａの全面にわたってＸ軸方
向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の三次元の方向に移動させる。

【００９３】この際、インクヘッド２１０は物体３００
の表面３００ａとの間に所定の間隙を有した状態で、物
体３００の表面３００ａの全面にわたり物体３００の形
状をなぞるようにして移動しながら、色データ記憶部１
０６−２に記憶された色データに基づいて、物体３００
の表面３００ａの所定範囲にインクヘッド２１０が対向
した際にはインクチューブ２１２によって搬送されたイ
ンクを射出し、射出されたインクの飛滴が物体３００の
表面３００ａの所定範囲に落下して着色が行われる。

【００９４】次に、図８乃至図１１を参照しながら、本
発明による曲面着色装置の第２の実施の形態について説
明する。

【００９５】図８には、本発明による曲面着色装置の第
２の実施の形態の概略構成説明図が示されており、図９
（ａ）には接触センサーの接触子（後述する）を中心と
して示した一部拡大概略斜視図が示されており、図９
（ｂ）には接触子の先端部を中心として示した一部拡大
概略斜視図されている。

【００９６】なお、図８乃至図１１において、図１乃至
図７と同一あるいは相当する構成に関しては、図１乃至
図７において用いた符号を用いて示すことにより、その
詳細な構成および作用の説明は省略する。

【００９７】ここで、本発明による曲面着色装置の第１
の実施の形態（図１乃至図７参照）と、本発明による曲
面着色装置の第２の実施の形態（図８乃至図１１参照）
とを比較すると、第１の実施の形態の曲面着色装置１０
においては接触子６０が、ステンレスなどにより形成す
ることができる円柱状体として構成されているのに対し
て、第２の実施の形態の曲面着色装置１０１において
は、接触子１６０が、内部が中空の管状体の外周部材１
６２と、外周部材１６２の内部に挿通された光を伝送す
る３本の導光部材１６４、１６６、１６８とにより構成
されている点において、両者は特に異なっており、当該
接触子６０と接触子１６０との差異に伴って他の構成も
変化しているものである。

【００９８】また、第１の実施の形態の曲面着色装置１
０においては、形状検出装置２１によって形状データを
取得される物体３００は、まだ着色が行われていないも
のであったが、第２の実施の形態の曲面着色装置１０１
においては、形状検出装置２０１によって形状データを
取得される物体４００は、表面４００ａの全面にわたっ
て既に着色が行われたものである。

【００９９】こうした曲面着色装置１０１は、接触セン
サー５０の金属板５２の下方縁部５２ａの正面側におい
て取付具５６によって固定された接触子１６０と、検出
装置２８を構成する取付部材３２に一体的に配設された
照明装置１３０とを有して構成されている。

【０１００】接触子１６０の外周部材１６２は、所定の
強度を備えた材料で形成することが好ましく、例えば、
ステンレスなどにより形成することができる。

【０１０１】また、接触子１６０の３本の導光部材１６
４、１６６、１６８は、その内部を光が伝送するように
構成されており、例えば、可撓性のあるグラス・ファイ
バーなどにより形成される屈曲可能な光ファイバーを用
いることができる。

【０１０２】なお、導光部材１６４、１６６、１６８と
して屈曲可能な光ファイバーを用いた場合には、導光部
材１６４、１６６、１６８を外周部材１６２内に配置す
る際の作業を容易に行うことができるようになる。

【０１０３】３本の導光部材１６４、１６６、１６８の
両端部のうちの一方の端部は、接触子１６０の先端部１
６０ａの端面にまで至っており、一方、他方の端部につ
いては、導光部材１６４に関してはカラー・フィルター
１１２（後述する）に至り、導光部材１６６に関しては
カラー・フィルター１１４（後述する）に至り、導光部
材１６８に関してはカラー・フィルター１１６（後述す
る）に至っている。

【０１０４】なお、照明装置１３０は、例えば、発光ダ
イオード（ＬＥＤ）などにより形成されるものであり、
接触子１６０の先端部１６０ａの延長線上に位置する物
体４００の表面４００ａに光を照射して、表面４００ａ
の輝度を向上するものである。

【０１０５】そして、図１０には、本発明による曲面着
色装置１０１の全体の動作を制御する制御システムのブ
ロック構成図が示されており、この制御システムはマイ
クロ・コンピューター１００により全体の動作の制御が
行われる。

【０１０６】マイクロ・コンピューター１００には、カ
ラー・フィルター１１２、１１４、１１６からの信号を
入力してマイクロ・コンピューター１００に出力するア
ンプ１１８が接続されている。

【０１０７】ここで、カラー・フィルター１１２は導光
部材１６４内に入射された光線のうちの赤（Ｒ）の成分
の信号を選択してアンプ１１８に出力するものであり、
カラー・フィルター１１４は導光部材１６６内に入射さ
れた光線のうちの緑（Ｇ）の成分の信号を選択してアン
プ１１８に出力するものであり、カラー・フィルター１
１６は導光部材１６８内に入射された光線のうちの青
（Ｂ）の成分の信号を選択してアンプ１１８に出力する
ものである。

【０１０８】以上の構成において、図８乃至図１１を参
照しながら、上記した曲面着色装置１０１の動作の説明
を行うものとする。

【０１０９】曲面着色装置１０１による物体３００の表
面３００ａに対する着色の処理の概要を説明すると、ま
ず、表面４００ａに着色が行われた物体４００を用い
て、形状検出装置２０１の接触子１６０によって自動的
に物体４００の表面４００ａの全面にわたる形状データ
と色データとを取得する。

【０１１０】そして、表面３００ａにまだ着色が行われ
ていない物体３００を用いて、当該取得された色データ
に基づいた着色、即ち、物体４００の表面４００ａと同
様の着色が、形状データに従って着色装置２００を物体
３００に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の三
次元の方向で移動させながら自動的に行われるものであ
る。

【０１１１】以下、曲面着色装置１０１による物体３０
０の表面３００ａに対する着色の処理を詳細に説明する
と、まず、この曲面着色装置１０１を使用するにあたっ
ては、２本のレール１４−１、１４−２上に配設された
テーブル１６上に、立体たる物体４００を固定的に配設
する。

【０１１２】物体４００は、表面４００ａの全面にわた
って既に着色が行われているものである。

【０１１３】それから、マイクロ・コンピューター１０
０による発振制御信号に基づいて、アンプ１１０によっ
て増幅された電圧が、リード線８０に接続された金属板
５２とリード線８２に接続された主電極７２ｂとを介し
て、圧電素子５４に印加される。

【０１１４】圧電素子５４に電圧が印加されると、圧電
素子５４は歪んで金属板５２が振動し、金属板５２の振
動に伴って接触子１６０が振動を開始するようになる。

【０１１５】なお、この際、圧電素子５４が振動するこ
とによって生じた電圧は、帰還電極７２ｃによって検知
され、リード線８４に接続されたアンプ１２０を介して
マイクロ・コンピューター１００へとフィードバックさ
れており、マイクロ・コンピューター１００において
は、この電圧の変化によって、接触子１６０が物体４０
０に接触したか否かを検出できるようになされている。

【０１１６】ここで、接触子１６０が振動している状態
において、２本のレール２４−１、２４−２に沿って支
持部材２６をＺ軸方向に下降して移動させ、２本のレー
ル２０−１、２０−２に沿ってキャリッジ２２をＸ軸方
向に移動させ、２本のレール１４−１、１４−２に沿っ
てテーブル１６をＹ軸方向に移動させ、接触センサー５
０を物体４００に対して相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向、
Ｚ軸方向の三次元の方向に移動させることにより、接触
子１６０の先端部１６０ａをテーブル１６上の物体４０
０の表面４００ａの所定の部位にＺ軸方向から当接させ
る（図１１（ａ）参照）。

【０１１７】こうして接触子１６０の先端部１６０ａが
物体４００の表面４００ａと当接すると、接触子１６０
の振動が制止される（なお、本明細書においては、「物
体４００の表面４００ａにおける接触子１６０の先端部
１６０ａがＺ軸方向で当接した部位」を、「接触点」と
適宜に称することとする。）。

【０１１８】接触子１６０の振動が制止されると、それ
と同時に圧電素子５４の振動も制止され、このため帰還
電極７２ｃにより検知される電圧に変化が生じ、上記し
たようにマイクロ・コンピューター１００は、接触子１
６０が物体４００に接触したことを検出する。この検出
に応じて、支持部材２６のＺ軸方向への下降移動が停止
される。

【０１１９】その後、支持部材２６がＺ軸方向に上昇し
て移動され（図１１（ａ）の矢印Ｃ方向）、これによ
り、物体４００の表面４００ａに当接して振動が制止さ
れた接触子１６０が、物体４００の表面４００ａにおけ
る接触点から所定の間隙（例えば、１ｍｍ）を有して離
隔される。即ち、導光部材１６４、１６６、１６８の先
端部が、所定の間隙（例えば、１ｍｍ）を有して接触点
から離隔されることになる。

【０１２０】この際、接触子１６０と物体４００の表面
４００ａにおける接触点との当接が解除された時点で、
接触子１６０は振動を開始し、帰還電極７２ｃにより検
知される電圧に変化が生じる。

【０１２１】そして、この接触子１６０と接触点との当
接が解除された際の帰還電極７８によって検知される電
圧の変化に基づき、ＣＰＵ１０２はＸＹＺ座標上の点を
示す形状データとして、接触点のＸＹＺ座標位置の情報
を形状データ記憶部１０６−１に記憶する。

【０１２２】さらに、接触子１６０と接触点との当接が
解除され、接触子１６０が物体４００の表面４００ａに
おける接触点から所定距離（例えば、１ｍｍ）離隔した
状態において、接触点における反射光が導光部材１６
４、１６６、１６８へ入射されることになる（図１１
（ｂ）参照）。

【０１２３】なお、物体４００の表面４００ａにおける
接触点は、照明装置１３０によって光を照射されてお
り、導光部材１６４、１６６、１６８へは接触点からの
反射光が十分に入射されるようになされている。

【０１２４】また、導光部材１６４、１６６、１６８は
ステンレスなどにより形成された外周部材１６２の内部
に位置しているので、外周部材１６２により導光部材１
６４、１６６、１６８が保護されて、導光部材１６４、
１６６、１６８の損傷が防止されるとともに、外周部材
１６２の外部の外乱を遮蔽した状態で、導光部材１６
４、１６６、１６８内に接触点における反射光を入射す
ることができる。

【０１２５】導光部材１６４内に入射された光線は、導
光部材１６４内を伝送してカラー・フィルター１１２に
至り、カラー・フィルター１１２によって導光部材１６
４内に入射された光線のうちの赤の成分の信号のみが選
択されて、アンプ１１８に出力される。

【０１２６】一方、導光部材１６６内に入射された光線
は、導光部材１６６内を伝送してカラー・フィルター１
１４に至り、カラー・フィルター１１４によって導光部
材１６６内に入射された光線のうちの緑の成分の信号の
みが選択されて、アンプ１１８に出力される。

【０１２７】また、導光部材１６８内に入射された光線
は、導光部材１６８内を伝送してカラー・フィルター１
１６に至り、カラー・フィルター１１６によって導光部
材１６８内に入射された光線のうちの青の成分の信号の
みが選択されて、アンプ１１８に出力される。

【０１２８】そして、アンプ１１８においてカラー・フ
ィルター１１２から出力された赤の成分の信号と、カラ
ー・フィルター１１４から出力された緑の成分の信号
と、カラー・フィルター１１６から出力された青の成分
の信号とがそれぞれ増幅されてマイクロ・コンピュータ
ー１００に出力される。

【０１２９】そして、ＣＰＵ１０２は、アンプ１１８か
ら出力された信号に基づき、接触点における形状データ
に対応した色データとして、当該接触点の位置と当該位
置の色とを指定する情報を色データ記憶部１０６−２に
記憶する。

【０１３０】上記のようにして、接触点における形状デ
ータと色データとを取得すると、接触子６０と物体３０
０との相対的な位置を所定の分解能に応じた量だけ変化
させて、上記と同様の動作を繰り返すことにより、次の
接触点における形状データと色データとを取得するもの
である。

【０１３１】こうして導光部材１６４、１６６、１６８
を備えた接触子１６０を物体４００の表面４００ａを当
接させたり、当該当接を解除したりする動作を順次行う
ことにより、この曲面着色装置１０１においては、上記
した分解能の精度に応じて、自動的に物体４００の表面
４００ａの全面にわたる形状データと色データとを得る
ことができる。

【０１３２】そして、物体４００の表面４００ａの全面
にわたって形状データと色データの取得が終了すると、
表示装置１２２の画面上の画像表示部１２２ａに、形状
データ記憶部１０６−１に記憶された形状データの示す
形状の物体４００が、当該物体４００の表面４００ａに
色データ記憶部１０６−２に記憶された色データの示す
色が施された状態で表示される。

【０１３３】即ち、この際、画像表示部１２２ａに表示
された物体４００の形状と表面４００ａの色とは、テー
ブル１６に配設されている物体４００の形状と表面４０
０ａの色と一致するものである。

【０１３４】それから、テーブル１６上に、物体４００
に代えて、物体４００の複製である物体３００を固定的
に配設する。

【０１３５】物体３００は、表面３００ａの全面にまだ
着色は行われていないものであり、かつ、当該物体３０
０の形状は物体４００の形状と一致するものである。

【０１３６】そして、物体３００を配設したテーブル１
６は、２本のレール１４−１、１４−２上に沿ってＹ軸
方向に移動して、インクヘッド２１０を２本のレール２
０−１、２０−２に沿ってＸ軸方向に移動することによ
ってインクヘッド２１０の延長方向に物体３００が配設
される。

【０１３７】そして、形状データに基づいた制御信号に
従って、２本のレール２０４−１、２０４−２に沿って
第２支持部材２０６をＺ軸方向に下降して移動させ、２
本のレール２０−１、２０−２に沿って第２キャリッジ
２０２をＸ軸方向に移動させ、２本のレール１４−１、
１４−２に沿ってテーブル１６をＹ軸方向に移動させ、
インクヘッド２１０と物体３００の表面３００ａとの間
に所定の間隙を有した状態で、相対的にインクヘッド２
１０を物体３００の表面３００ａの全面にわたってＸ軸
方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の三次元の方向に移動させ
る。

【０１３８】この際、インクヘッド２１０は物体３００
の表面３００ａとの間に所定の間隙を有した状態で、物
体３００の表面３００ａの全面にわたり物体３００の形
状をなぞるようにして移動しながら、色データ記憶部１
０６−２に記憶するされた色データに基づいて、物体３
００の表面３００ａの所定範囲にインクヘッド２１０が
対向した際にはインクチューブ２１２によって搬送され
たインクを射出し、射出されたインクの飛滴が物体３０
０の表面３００ａの所定範囲に落下して着色が行われ
る。

【０１３９】以上において説明したように、各実施の形
態においては、上記した曲面着色装置１０（１０１）
は、形状検出装置２１によって取得された形状データに
従って、着色装置２００が物体３００の形状をなぞるよ
うにして三次元の方向で移動して物体３００の表面３０
０ａの全面にわたる着色を自動的に行うようにしたた
め、手作業などの煩雑な作業を必要とすることなく、物
体３００の表面３００ａに着色を自動的に行うことがで
きる。

【０１４０】また、上記した曲面着色装置１０（１０
１）においては、接触子６０（１６０）と物体３００
（４００）の表面３００（４００ａ）との接触点におけ
る形状データに対応して色データを形成または取得し、
インクヘッド２１０が形状データを取得した際の分解能
に応じて移動して着色を行うようにしているので、過誤
なく物体３００の表面３００ａの所定範囲において所望
の色が施こされて良好な着色結果を得ることができる。

【０１４１】また、第２の実施の形態である曲面着色装
置１０１おいては、接触子１６０により既に着色の行わ
れている物体４００の形状データと色データとを得るよ
うにしたため、第１の実施の形態である曲面着色装置１
０とは異なり、作業者は色データを形成する必要がな
く、物体３００の表面３００ａに物体４００の表面４０
０ａと同様の着色を自動的に行うことができる。

【０１４２】なお、上記した実施の形態は、以下の
（１）乃至（１３）に説明するように変形してもよい。

【０１４３】（１）上記した実施の形態においては、電
圧が印加されて振動した状態の接触子６０（１６０）が
物体３００（４００）の表面３００ａ（４００ａ）に当
接し、その後、接触子６０（１６０）と接触点との当接
が解除された際の帰還電極７８によって検知される電圧
の変化に基づいて、ＣＰＵ１０２による形状データを得
るための処理が行われるような構成の接触センサー５０
を用いるようにしたが、これに限られるものではないこ
とは勿論であり、接触子６０（１６０）が物体３００
（４００）の表面３００ａ（４００ａ）に当接した際に
検出手段（例えば、圧電素子など）によって検知される
電圧に基づいて、ＣＰＵ１０２による形状データを得る
ための処理が行われるような構成の接触センサーを用い
るようにしてもよい。

【０１４４】（２）上記した実施の形態においては、接
触子１６０の先端部１６０ａが物体４００の表面４００
ａと離隔した状態において導光部材１６４、１６６、１
６８内に反射光が入射されるようにしたが、これに限ら
れるものではないことは勿論であり、例えば、図１２に
示すように先端部２６０ａが斜めに切断されている接触
子２６０を用いて、接触子２６０の先端部２６０ａが接
触点に当接した状態において、導光部材２６４、２６
６、２６８と接触点との間に所定の間隙が設けられるよ
うにし、これにより導光部材２６４、２６６、２６８内
に反射光が入射されるようにしてもよい。

【０１４５】即ち、導光部材に入射された接触点からの
反射光によって接触点の色を検出するに際しては、接触
子が接触点と接触しているか否かに関わらず、導光部材
に接触点からの反射光が入射されるように、導光部材と
接触点との間に所定の間隙を設けるようにすればよいも
のである。

【０１４６】なお、この（２）に示すような接触子２６
０は、上記（１）に示す変形例に用いるとより有効であ
る。

【０１４７】（３）上記した実施の形態においては、接
触子６０（１６０）は取付具５６によって金属板５２に
固定されるようにしたが、これに限られるものではない
ことは勿論であり、取付具５６を用いずに、例えば、半
田付けなどによって接触子６０（１６０）を金属板５２
に直接的に固定するようにしてもよい。

【０１４８】（４）上記した実施の形態においては、外
周部材１６２はステンレスにより形成されるようにし、
導光部材１６４、１６６、１６８はグラスファイバなど
により形成されるようにしたが、これに限られるもので
はないことは勿論である。例えば、外周部材１６２は硬
質な物質であることが好ましいので、各種金属やセラミ
ックスなどを用いることができ、また、導光部材１６
４、１６６、１６８としては光透過性の高い石英ガラス
などを用いることができる。

【０１４９】（５）上記した実施の形態においては、接
触子１６０は外周部材１６２の内部に３本の導光部材１
６４、１６６、１６８が挿通されたものとしたが、これ
に限られるものではないことは勿論であり、接触子１６
０は導光部材１６４、１６６、１６８のみにより構成し
てもよく、その際には、金属板５２に導光部材１６４、
１６６、１６８を取付具５６などにより一体的に配設す
るようにすればよい。

【０１５０】（６）上記した実施の形態においては、接
触子１６０は外周部材１６２の内部に３本の導光部材１
６４、１６６、１６８が挿通されるものとしたが、これ
に限られるものではないことは勿論であり、外周部材１
６２の内部に２本以下あるいは４本以上の導光部材を挿
通するように構成してもよい。例えば、接触子１６０が
外周部材１６２の内部に１本の導光部材を挿通するよう
に構成される場合には、当該１本の導光部材内に入射さ
れた光線を分光するプリズムなどの分光手段を用いるな
ど、導光部材の本数に応じて他の構成の変更を適宜行え
ばよい。

【０１５１】（７）上記した実施の形態においては、照
明装置１３０はＬＥＤなどにより形成されるようにした
が、これに限られるものではないことは勿論であり、ラ
ンプなどの他の照明手段により形成してもよい。

【０１５２】（８）上記した実施の形態においては、曲
面着色装置１０においては作業者によって形成された色
データを用いるようにしたが、これに限られるものでは
ないことは勿論であり、ハード・ディスクなどの記録手
段に予め記憶しておいた色データを用いるようにしても
よい。

【０１５３】（９）上記した実施の形態においては、曲
面着色装置１０１においては形状検出装置２０１の接触
子１６０に取得された色データを用いるようにしたが、
これに限られるものではないことは勿論であり、取得さ
れた色データを曲面着色装置１０における着色の設定と
同様にして所望の着色となる色データに変更して用いて
もよいし、あるいはハード・ディスクなどの記録手段に
予め記憶しておいた色データを用いるようにしてもよ
い。

【０１５４】（１０）上記した実施の形態においては、
物体３００の表面３００ａの所定範囲における所望の色
を示す色データを用いるようにしたが、これに限られる
ものではないことは勿論であり、任意の文字や図形など
を示す色データを用いるようにしてもよく、任意の文字
や図形などを示す色データを用いることで、物体３００
の表面３００ａに任意の文字や図形などを表現すること
ができる。

【０１５５】（１１）上記した実施の形態においては、
インクヘッド２１０によって物体３００の表面３００ａ
に着色するようにしたが、これに限られるものではない
ことは勿論であり、例えば、ペンやスプレーなどの彩色
手段により物体３００の表面３００ａに着色するように
してもよい。

【０１５６】（１２）上記した実施の形態においては、
形状検出装置２１（２０１）と形状検出装置２１（２０
１）に隣接した着色装置２００とが２本のレール２０−
１、２０−２上にＸ軸方向に移動自在に配設されるよう
にしたが、これに限られるものではないことは勿論であ
り、形状検出装置２１（２０１）と着色装置２００とに
加えて彫刻装置を２本のレール２０−１、２０−２上に
Ｘ軸方向に移動自在に配設されるようにしてもよい。

【０１５７】例えば、既に着色の行われている物体４０
０を用いて、形状検出装置２０１によって形状データと
色データとを取得し、当該形状検出装置２０１によって
取得された形状データに基づいて彫刻装置によって適当
な材料を彫刻して物体３００を生成し、当該彫刻装置に
よって生成された物体３００の表面３００ａに、形状検
出装置２０１によって取得された色データに基づいて着
色装置２００によって着色を行うことで、物体４００と
同様な形状と表面４００ａの色とを有する物体３００を
材料から自動的に生成することができる。

【０１５８】（１３）上記した実施の形態ならびに上記
（１）乃至（１２）に示す変形例は、適宜に組み合わせ
るようにしてもよい。例えば、上記した（５）に示す変
形例と（６）に示す変形例とを組み合わせて、接触子１
６０を１本の導光部材のみにより構成し、この１本の導
光部材を金属板５２に配設するようにしてもよい。

【０１５９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、煩雑な作業を必要とすることなしに、物体
の表面の着色を自動的に行うことができるという優れた
効果を奏する。

【０１６０】また、本発明は、以上説明したように構成
されているので、物体の表面の着色を高精度で行うよう
にして、良好な着色結果を得ることできるという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による曲面着色装置の第１の実施の形態
を示す概略構成説明図である。

【図２】図１に示す曲面着色装置の検出装置を示す概略
構成説明図（正面図）である。

【図３】図１に示す曲面着色装置の検出装置を示す概略
構成説明図（左側面図）である。

【図４】図２に示す検出装置の接触センサーを示す概略
構成説明図（正面図）である。

【図５】図２に示す検出装置の接触センサーを示す概略
構成説明図（背面図）である。

【図６】本発明による曲面着色装置の第１の実施の形態
を示す制御システムのブロック構成図である。

【図７】本発明による表示装置１２２の構成の一例を示
す説明図である。

【図８】本発明による曲面着色装置の第２の実施の形態
を示す概略構成説明図である。

【図９】（ａ）は接触子を中心として示した一部拡大概
略斜視図であり、（ｂ）は接触子の先端部を中心として
示した一部拡大概略斜視図である。本発明による曲面着
色装置の接触子の他の実施の形態の一例を示す概略構成
説明図である。

【図１０】本発明による曲面着色装置の第の実施の形態
を示す制御システムのブロック構成図である。

【図１１】（ａ）は接触子が物体の表面を走査する状態
を示す概略構成説明図であり、（ｂ）は接触子を中心と
して示した概念説明図である。

【図１２】本発明による曲面着色装置の接触子の他の実
施の形態の一例を示す概略構成説明図である。

【符号の説明】

１０、１０１ 曲面着色装置 １２ ベース部材 １４−１、１４−２、２０−１、２０−２、２４−１、
２４−２、２０４−１、２０４−２ レール １６ テーブル １８ 側方部材 ２１、２０１ 形状検出装置 ２２ 第１キャリッジ ２６ 第１支持部材 ２８ 検出装置 ３２ 取付部材 ４０、４２ 孔 ５０ 接触センサー ５２ 金属板 ５４ 圧電素子 ５６ 取付具 ６０、１６０、２６０ 接触子 ６０ａ、１６０ａ、２６０ａ 先端部 ７０ 圧電セラミック ７２ 電極 ７４ アース電極 ７６ 主電極 ７８ 帰還電極 ８０、８２、８４ リード線 ９０ スペーサー ９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、５
１ａ、５１ｂ ネジ １００ マイクロ・コンピューター １０２ 中央制御装置（ＣＰＵ） １０４ リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ） １０６ ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡ
Ｍ） １０６−１ 形状データ記憶部 １０６−２ 色データ記憶部 １１０、１１８、１２０ アンプ １１２ カラー・フィルター １１４ カラー・フィルター １１６ カラー・フィルター １２２ 表示装置 １２４ 入力装置 １３０ 照明 １６２ 外周部材 １６４、１６６、１６８、２６４、２６６、２６８ 導
光部材 ２００ 着色装置 ２０２ 第２キャリッジ ２０６ 第２支持部材 ２０８ インクヘッドホルダー ２１０ インクヘッド ２１２ インクチューブ ３００、４００ 物体 ３００ａ、４００ａ 表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ４４Ｂ 1/02 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｚ Ｆターム(参考） 2C056 EB13 EB29 EC08 EC13 EC33 FB09 HA12 KD06 2C062 RA01 RA03 4F035 AA03 BB02 BB07 4F042 AA01 BA00 BA08 BA22

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも物体の表面に接触する接触子
   を備え、前記物体に対して相対的に三次元方向で移動
   し、前記接触子の接触状態を示す信号を出力する接触セ
   ンサーと、 前記物体に対して相対的に三次元方向で移動し、前記物
   体の表面に着色を行う着色手段と、 前記着色手段が前記物体の表面に着色する位置と該位置
   に着色する色とを設定する着色設定手段と、 前記接触センサーから出力される前記信号に基づいて、
   前記接触センサーの移動によって前記接触子が前記物体
   の表面に接触したことを検知し、該検知したときにおけ
   る前記接触子が接触している前記物体の表面の部位の三
   次元位置を検出する位置検出手段と、 前記位置検出手段によって検出された前記物体の表面の
   三次元位置に従って前記着色手段を前記物体の表面に対
   して相対的に三次元方向で移動して、前記着色設定手段
   によって設定された位置に前記着色設定手段によって設
   定された色が着色されるように前記着色手段を制御する
   着色制御手段とを有する曲面着色装置。
2. 【請求項２】 少なくとも導光部材を有して構成され物
   体の表面に接触する接触子を備え、前記物体に対して相
   対的に三次元方向で移動し、前記接触子の接触状態を示
   す信号を出力する接触センサーと、 前記物体に対して相対的に三次元方向で移動し、前記物
   体の表面に着色を行う着色手段と、 前記接触センサーから出力される前記信号に基づいて、
   前記接触センサーの移動によって前記接触子が前記物体
   の表面に接触したことを検知し、該検知したときにおけ
   る前記接触子が接触している前記物体の表面の部位の三
   次元位置を検出する位置検出手段と、 前記位置検出手段が三次元位置を検出した前記物体の表
   面の部位から所定の間隙を有して前記導光部材が離隔し
   た状態で、前記導光部材に入射された前記位置検出手段
   が三次元位置を検出した前記物体の表面の部位からの反
   射光に基づいて、前記位置検出手段が三次元位置を検出
   した前記物体の表面の部位の色を検出する色検出手段
   と、 前記位置検出手段によって検出された前記物体の表面の
   三次元位置に従って前記着色手段を前記物体の表面に対
   して相対的に三次元方向で移動して、前記位置検出手段
   が三次元位置を検出した前記物体の表面の部位において
   前記色検出手段が検出した色が着色されるように前記着
   色手段を制御する着色制御手段とを有する曲面着色装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の曲面着
   色装置において、 前記接触センサーは、圧電素子を有し、前記圧電素子に
   電圧を印加したときに生じる歪みにより前記接触子を振
   動させるとともに、該振動に応じた信号を前記接触子の
   接触状態を示す信号として出力し、 前記位置検出手段は、前記接触子が前記物体の表面に接
   触して前記接触子の振動が抑制されることによる前記接
   触センサーから出力される前記信号の変化に基づいて、
   前記物体の表面の三次元位置を検出するものである曲面
   着色装置。
4. 【請求項４】 請求項１、請求項２または請求項３のい
   ずれか１項に記載の曲面着色装置において、 前記着色手段は、インクジェット方式により印刷を行う
   インクヘッドを有するものである曲面着色装置。
5. 【請求項５】 請求項２、請求項３または請求項４に記
   載の曲面着色装置において、 前記接触子は、内部が中空の管状体である外周部材と、
   前記外周部材の内部に挿通された導光部材とを有して構
   成されるものである曲面着色装置。
6. 【請求項６】 請求項２、請求項３、請求項４または請
   求項５のいずれか１項に記載の曲面着色装置において、 前記接触子は、導光部材として第１の導光部材と第２の
   導光部材と第３の導光部材とを有し、 前記色検出手段は、前記第１の導光部材に入射された反
   射光から赤色成分の信号を選択する第１の選択手段と、
   前記第２の導光部材に入射された反射光から緑色成分の
   信号を選択する第２の選択手段と、前記第３の導光部材
   に入射された反射光から青色成分の信号を選択する第３
   の選択手段とを有するものである曲面着色装置。
7. 【請求項７】 請求項２、請求項３、請求項４、請求項
   ５または請求項６のいずれか１項に記載の曲面着色装置
   において、 前記導光部材は、屈曲可能な光ファイバーにより構成さ
   れるものである曲面着色装置。