JP5160384B2 - バンド送り制御装置、バンド送り制御方法、及び、バンド送り制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、三次元形状のメディアを回転させながら当該メディアの表面に印刷バンドごとに画像の印刷を行う三次元プリンタのための印刷バンド間の送り制御を行うバンド送り制御装置、バンド送り制御方法、及び、バンド送り制御プログラムに関するものである。

特許文献１には、三次元形状のメディアの表面に画像の印刷を行う三次元プリンタが記載されている。この種の三次元プリンタでは、ＸＹＺ直交座標系におけるＸ軸（Ｂ軸）に対してメディアを連続回転させながら、ヘッド幅に対応する印刷バンドごとに順次に印刷を行う。三次元プリンタでは、一つの印刷バンドの印刷が終了するごとに、平面プリンタの紙送りに相当する印刷バンド送りを行う。例えば、三次元プリンタでは、一つの印刷バンドの印刷が終了するごとに、印刷開始位置に戻り、らせん状に１周回転することによって次の印刷バンドの印刷開始位置まで移動する。
特開２００７−８１１０号広報

しかしながら、この種の三次元プリンタでは、印刷バンド送りを行うために、メディア及びヘッドを動かすための座標などの印刷データが必要であり、この種の三次元プリンタの印刷制御を行うプリンタ制御装置は、印刷バンド送りの際にも１周分の印刷データを生成し、三次元プリンタへ送信する必要があった。そのために、メディアを１周させる時間に加え、プリンタ制御装置と三次元プリンタとの間のデータ転送時間に起因して、印刷時間を短縮することが困難であった。

そこで、本発明は、三次元形状のメディアの表面に印刷バンドごとに画像の印刷を行う場合に、印刷時間を短縮することが可能なバンド送り制御装置、バンド送り制御方法、及び、バンド送り制御プログラムを提供することを目的としている。

本発明のバンド送り制御装置は、三次元形状のメディアを回転させながら当該メディアの表面に印刷バンドごとに画像の印刷を行う三次元プリンタのための印刷バンド間の送り制御を行うバンド送り制御装置であって、現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置を検出する印刷終了位置検出手段と、印刷終了位置から３６０度未満である所定量だけ回転した位置を、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置として設定する印刷開始位置設定手段と、を備える。

また、本発明の別の一側面に係るバンド送り制御方法は、三次元形状のメディアを回転させながら当該メディアの表面に印刷バンドごとに画像の印刷を行う三次元プリンタのための印刷バンド間の送り制御を行うバンド送り制御方法であって、現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置を検出し、印刷終了位置から３６０度未満である所定量だけ回転した位置を、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置として設定する。

また、本発明の更に別の一側面に係るバンド送り制御プログラムは、三次元形状のメディアを回転させながら当該メディアの表面に印刷バンドごとに画像の印刷を行う三次元プリンタのための印刷バンド間の送り制御を行うバンド送り制御プログラムであって、コンピュータを、現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置を検出する印刷終了位置検出手段と、印刷終了位置から３６０度未満である所定量だけ回転した位置を、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置として設定する印刷開始位置設定手段と、として機能させる。

本発明によれば、現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置から３６０度未満である所定量だけ回転した位置を、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置として設定するので、印刷バンド送りを１周未満にすることができる。したがって、印刷バンド送りのためのメディアの回転時間、及び、印刷データのデータ転送時間を短縮することができ、その結果、印刷時間の短縮化が可能である。

本発明によれば、三次元形状のメディアの表面に印刷バンドごとに画像の印刷を行う場合に、印刷時間を短縮することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、本実施形態に係る三次元プリンタとプリンタ制御装置との構成を示す図である。本発明の実施形態に係るバンド送り制御装置は、三次元プリンタ２００を制御するためのプリンタ制御装置１００に搭載される。

プリンタ制御装置１００には、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）が用いられる。プリンタ制御装置１００は、三次元プリンタ２００と、例えばイーサネット（１０ｂａｓｅＴ）方式によって、コマンド及びステータスを用いた双方向通信を行う。具体的には、プリンタ制御装置１００は、三次元プリンタ２００のステータスを取得するためのコマンドを三次元プリンタ２００へ送信する。三次元プリンタ２００は、プリンタ制御装置１００からコマンドを受信すると、現在の状態、例えば印刷可能か否かのステータスをプリンタ制御装置１００へ返信する。

プリンタ制御装置１００は、三次元プリンタ２００からのステータスを確認し、印刷可能である場合には、画像の印刷を行うための座標データ及びヘッドデータを順次に三次元プリンタ２００へ送信する。三次元プリンタ２００は、これらの座標データ及びヘッドデータを順次にメモリに保存する。

その後、プリンタ制御装置１００が印刷を実行するためのコマンドを送信すると、三次元プリンタ２００がこのコマンドを受信し、座標データ及びヘッドデータに基づいて印刷を実行する。

図２は、三次元プリンタ２００の主要部の構成を示す図である。図２に示す三次元プリンタ２００は、三次元形状、例えば球状のメディア３００の表面に画像の印刷を行うためのプリンタである。三次元プリンタ２００は、メディア３００の表面にインクを吐き出すヘッド２１０と、メディア３００及びヘッド２１０を支持する支持部２２０を備える。

支持部２２０は、メディア３００をＸ軸方向に移動させるＸ軸方向移動部２２１と、メディア３００をＺ軸方向に移動させるＺ軸方向移動部２２３と、メディア３００をＸ軸（Ｂ軸）に対して自転させるように回転させるＢ軸回転部２２４と、メディア３００をＹ軸（Ａ軸）に対して公転させるように回転させるＡ軸回転部２２５と、ヘッド２１０をＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動部２２２とを備える。

この支持部２２０は、プリンタ制御装置１００から受ける座標データに基づいて、メディア３００及びヘッド２１０の位置を定めると共に、メディア３００をＡ軸に対して次第に回転させることによって印刷対象の印刷バンドを定める。また、支持部２２０は、メディア３００をＢ軸に対して回転させることによって、ヘッド幅に対応する印刷バンドの印刷を可能とする。

また、ヘッド２１０は、座標データにおける印刷パラメータ、及び、プリンタ制御装置１００から受けるヘッドデータに基づいて、複数のノズルごとにインクを吐出し及びインク量を調整する。

図３は、プリンタ制御装置１００の構成を示す図である。図３に示すプリンタ制御装置１００は、ＲＩＰ（Raster Image Processor）部２０と、三次元座標生成部（本発明の実施形態に係るバンド送り制御装置）３０と、ヘッドデータ生成部４０と、データ転送・印刷制御部５０とを備える。

ＲＩＰ部２０は、画像データを受けて、ＰＣ用画像データからプリンタ用画像データに変換する。例えば、ＲＩＰ部２０は、画像データから、画像サイズといった画像情報及びラスターデータを生成する。ＲＩＰ部２０は、画像情報を三次元座標生成部３０へ供給すると共に、ラスターデータをヘッドデータ生成部４０へ供給する。

三次元座標生成部３０は、ＲＩＰ部２０からのＲＩＰ済み画像データとメディア形状情報とを受け、三次元プリンタ２００が印刷を行うための座標データを生成する。

ヘッドデータ生成部４０は、ＲＩＰ部２０からのラスターデータと三次元座標生成部３０からの座標データとを受けて、座標データに１対１に対応するヘッドデータであって、三次元プリンタ２００が印刷を行うためのヘッドデータを生成する。

図４に、これらの座標データ及びヘッドデータの一例を示す。図４では、３グループ（列）×１０６個＝３１８個のノズルを有するヘッド２１０を用いて印刷を行う場合について例示する。座標データ及びヘッドデータは、メディア３００における各印刷バンドＢの各印刷セルＣに対して、１対１に対応して複数生成される。なお、印刷バンドの幅及び印刷セルの大きさは、ヘッドの大きさ、すなわちノズルの個数及び間隔によって定まる。

座標データは、例えば、ヘッド２１０における左下のノズルの位置をヘッドの基準点とし、この基準点の座標値を有する。具体的には、座標データは、三次元プリンタ２００におけるメディア３００及びヘッド２１０を支持する支持部２２０を制御するための複数の座標値を有する。すなわち、座標データは、Ｘ軸方向移動部２２１を制御するためのＸ軸座標値と、Ｙ軸方向移動部２２２を制御するためのＹ軸座標値と、Ｚ軸方向移動部２２３を制御するためのＸ軸座標値と、Ｂ軸回転部２２４を制御するためのＢ軸座標値と、Ａ軸回転部２２５を制御するためのＡ軸座標値とを有する。

本実施形態では、Ｃ軸座標制御、Ｄ軸座標制御及びＥ軸座標制御を行わない形態を例示したが、これらの制御を行う場合には、座標データは、Ｃ軸座標値、Ｄ軸座標値及びＥ軸座標値を有することとなる。

また、座標データには、インク色（例えば、ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー）に対応するヘッド番号や、ＵＶ硬化パラメータが付加される。

これらの座標値、ヘッド番号及びＵＶ硬化パラメータは、対応付けされた格納位置に従って、メモリに格納されている。

一方、ヘッドデータは、ラスターデータを三次元プリンタ向けに１ヘッド１吐出単位にまとめたものであり、座標データと１対１に対応付けられている。ヘッドデータは、インクを吐き出すノズルごとに階調値を定める。また、ヘッドデータは、ノズルグループ間（列間）の吐出遅延パラメータを定める。

これらのノズルの階調値及びノズルグループ間の吐出遅延パラメータは、対応付けされた格納位置に従って、メモリに格納されている。

なお、印刷範囲外、すなわち空送り範囲における印刷セルＣａでは、ヘッドデータにおけるノズルの階調ではなく、座標データにおけるヘッド番号を指定しないことによって対応する。これらの座標データ及びヘッドデータは、データ転送・印刷制御部５０へ供給される。

図３に戻り、データ転送・印刷制御部５０は、三次元プリンタ２００の印刷制御を行う。例えば、データ転送・印刷制御部５０は、上記したように、三次元プリンタ２００へコマンドを送信し三次元プリンタ２００のステータスを確認する。三次元プリンタ２００のステータスが印刷可能を示すときに、データ転送・印刷制御部５０は、三次元座標生成部３０からの座標データとヘッドデータ生成部４０からのヘッドデータとを三次元プリンタ２００へ順次に出力する。その後、データ転送・印刷制御部５０が、印刷実行コマンドを送信すると、三次元プリンタ２００によってメディア３００の表面への画像の印刷が行われる。

ここで、三次元座標生成部３０は、本発明の実施形態に係るバンド送り制御装置として機能する。バンド送り制御装置３０は、一つの印刷バンドの印刷が終了するごとに、次の印刷バンドの印刷開始位置に移動するために印刷バンド間の送り制御行う。バンド送り制御装置３０は、図５に示すように、印刷終了位置検出部３１と印刷開始位置設定部３２とを備える。

印刷終了位置検出部３１は、現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置を検出する。例えば、図６に示すように、印刷終了位置検出部３１は、現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置Ｐ０ｓｔｏｐを検出する。

印刷開始位置設定部３２は、印刷終了位置から３６０度未満である所定量だけ回転した位置を、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置として設定する。例えば、図６に示すように、印刷開始位置設定部３２は、印刷終了位置Ｓ０ｓｔｏｐからＢ軸に対して３６０度未満の所定量だけ回転した位置を、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔとして設定する。

そして、バンド送り制御装置３０は、位置Ｓ０ｓｔｏｐから位置Ｐ１ｓｔａｒｔまで回転する間に、すなわちＢ軸に対して所定量だけ回転する間に、次印刷対象の印刷バンドに移動するためにＡ軸に対しても回転させる。なお、Ａ軸に回転する変化量は、図７に示すように、メディア３００の円弧ではなく直線距離Ｌによって定められる。
Ｌ＝Ｒθ
Ｒ：メディア３００の半径
θ：Ａ軸に対する回転角（ラジアン）

次に、バンド送り制御装置３０の動作を説明すると共に、本発明の実施形態に係るバンド送り制御方法を説明する。図８は、バンド送り制御処理を示すフローチャートである。

バンド送り制御装置３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されており、図５に示したバンド送り制御装置３０の各機能は、ＲＯＭやＲＡＭ上にバンド送り制御プログラムを読み込ませ、このバンド送り制御プログラムをＣＰＵによって実行することで実現される。すなわち、ＣＰＵによって、バンド送り制御装置３０の動作が統括的に制御され、バンド送り制御プログラムが実行されて、図８のフローチャートに示すバンド送り制御処理が行われる。

ここで、バンド送り制御プログラムは、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、あるいはＲＯＭ等の記録媒体、あるいは半導体メモリに格納されて提供されるものであってもよく、また、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号としてネットワークを介して提供されるものであってもよい。この場合、バンド送り制御装置３０は、上記の記録媒体からプログラム等のデータを読み取るための読取装置（図示略）や、ネットワークを介してプログラム等のデータを取得するための通信装置（図示略）を有する。

この場合、ＣＰＵが、バンド送り制御装置３０の各部として機能する。バンド送り制御装置３０は、プリンタ制御装置１００に実装されるＡＳＩＣやＦＰＧＡ等であってもよい。また、バンド送り制御装置３０は、プリンタ制御装置１００の全体を制御するＣＰＵと、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等とを含む構成であってもよい。この場合、バンド送り制御装置３０の一部の構成は、例えば、ＣＰＵとは別のＡＳＩＣやＦＰＧＡ等により構成される。例えば、バンド送り制御装置３０における印刷終了位置検出部３１及び印刷開始位置設定部３２の一部機能をＡＳＩＣやＦＰＧＡ等により構成することが考えられる。このように構成すれば、例えば、印刷終了位置検出部３１及び印刷開始位置設定部３２の一部機能を適切かつ高速に行うことが可能になる。

まず、図６に示すように、印刷終了位置検出部３１によって、現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置Ｐ０ｓｔｏｐが検出される（Ｓ０１）。次に、印刷開始位置設定部３２によって、印刷終了位置Ｐ０ｓｔｏｐからＢ軸に対して３６０度未満である所定量だけ回転した位置が、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔとして設定される（Ｓ０２）。

その後、位置Ｓ０ｓｔｏｐから位置Ｐ１ｓｔａｒｔまで回転する間に、すなわちＢ軸に対して所定量だけ回転する間に、次印刷対象の印刷バンドに移動するためにＡ軸に対しても回転させることとなる。

ところで、従来の印刷バンド送り制御手法では、平面プリンタの紙送りに相当する印刷バンド送りを行っていた。具体的には、図９に示すように、現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置Ｐ０ｓｔｏｐ（印刷開始位置Ｐ０ｓｔａｒｔ）から、Ｂ軸に対してらせん状に、メディア３００を１周回転させることによって、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔまで移動させていた。

この印刷バンド送りを行う際にも、メディア３００及びヘッド２１０を動かすために図４に示す座標データ及びヘッドデータを生成する必要があり、プリンタ制御装置では、印刷バンド送りの際にも１周分の印刷データを生成し、三次元プリンタへ送信する必要があった。そのために、メディア３００を１周させる時間に加え、プリンタ制御装置１００と三次元プリンタ２００との間のデータ転送時間に起因して、印刷時間を短縮することが困難であった。

しかしながら、本実施形態のバンド送り制御装置３０、バンド送り制御方法及びバンド送り制御プログラムによれば、図６に示すように、現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置Ｐ０ｓｔｏｐから３６０度未満である所定量だけ回転した位置を、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔとして設定するので、印刷バンド送りを１周未満にすることができる。したがって、印刷バンド送りのためのメディア３００の回転時間、及び、印刷データのデータ転送時間を短縮することができ、その結果、印刷時間の短縮化が可能である。

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態は、球状や半球状のメディアに限定されることなく、種々の三次元形状のメディアの印刷に適用可能である。例えば、楕円体状やひょうたん状のメディアであっても、本発明の思想を適用すれば、印刷バンド送りのためのメディアの回転時間、及び、印刷データのデータ転送時間を短縮することができ、その結果、印刷時間の短縮化が可能である。

本実施形態に係る三次元プリンタとプリンタ制御装置との構成を示す図である。 図１に示す三次元プリンタの主要部の構成を示す図である。 図１に示すプリンタ制御装置の電気的な構成を示す図である。 座標データ及びヘッドデータの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るバンド送り制御装置の電気的な構成を示す図である。 図５に示すバンド送り制御装置による印刷バンド送りの概念図である。 図５に示すバンド送り制御装置による印刷バンド送りの概念図である。 本発明の実施形態に係るバンド送り制御方法を示すフローチャートである。 従来のプリンタ制御装置による印刷バンド送りの概念図である。

符号の説明

２０…ＲＩＰ部、３０…三次元座標生成部（バンド送り制御装置）、３１…印刷終了位置検出部（印刷終了位置検出手段）、３２…印刷開始位置設定部（印刷開始位置設定手段）、４０…ヘッドデータ生成部、５０…データ転送・印刷制御部、１００…プリンタ制御装置、２００…三次元プリンタ、２１０…ヘッド、２２０…支持部、２２１…Ｘ軸方向移動部、２２２…Ｙ軸方向移動部、２２３…Ｚ軸方向移動部、２２４…Ｂ軸回転部、２２５…Ａ軸回転部、３００…メディア。

Claims (3)

1. 三次元形状のメディアを回転させながら当該メディアの表面に印刷バンドごとに画像の印刷を行う三次元プリンタのための印刷バンド間の送り制御を行うバンド送り制御装置であって、
   現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置を検出する印刷終了位置検出手段と、
   前記印刷終了位置から３６０度未満である所定量だけ回転した位置を、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置として設定する印刷開始位置設定手段と、
   を備える、
   バンド送り制御装置。
2. 三次元形状のメディアを回転させながら当該メディアの表面に印刷バンドごとに画像の印刷を行う三次元プリンタのための印刷バンド間の送り制御を行うバンド送り制御方法であって、
   現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置を検出し、
   前記印刷終了位置から３６０度未満である所定量だけ回転した位置を、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置として設定する、
   バンド送り制御方法。
3. 三次元形状のメディアを回転させながら当該メディアの表面に印刷バンドごとに画像の印刷を行う三次元プリンタのための印刷バンド間の送り制御を行うバンド送り制御プログラムであって、
   コンピュータを、
   現在印刷対象の印刷バンドの印刷終了位置を検出する印刷終了位置検出手段と、
   前記印刷終了位置から３６０度未満である所定量だけ回転した位置を、次印刷対象の印刷バンドの印刷開始位置として設定する印刷開始位置設定手段と、
   として機能させる、
   バンド送り制御プログラム。