JP7039854B2 - 画像形成システム - Google Patents

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Description

本発明は、プリンタの分野に関するものであり、特に、基材に対するプリントヘッドの移動を制御する第1コントローラとプリントヘッドに対する基材の移動を制御する第2コントローラの間の移動の連携(coordinate)に関するものである。
従来の印刷アプリケーションは、印刷された基材に対するプリントヘッドの移動が2つの軸(通常、XとYで示される)で発生する。基材は、通常、1枚の紙等の直交する平面媒体であるが、これである必要はない。X軸は、基材の幅を左右に横切る移動、例えば、基材の表面を往復に横切るインクジェットプリンタまたは感熱式プリンタのプリントヘッドの移動として考えられる。プリントヘッドは、通常、X軸上で基材の幅を跨いで往復して複数のパス(pass)を作る。
X軸運動は、通常、プリントヘッドが基材に対して、あるいは、言い換えると、オブザーバ(observer)に対して移動するため、プリントヘッドがX軸において移動している間、基材は、静止している。しかし、プリントヘッドがX軸においてそのオブザーバに対して静止している間、基材は、X軸において移動してもよい。あるいは、X軸における運動は、オブザーバの判断に応じて、基材とプリントヘッドの両方の移動の組み合わせにより達成してもよい。
Y軸は、直交する基材の幅に垂直な基材の一端から基材の長さに沿った他端までの移動として考えられる。プリントヘッドは、通常、Y軸において基材の長さに沿って一つのパスを作る。Y軸運動は、通常、オブザーバの判断に応じて、基材がプリントヘッドに対して移動する。繰り返しになるが、相対運動は、プリントヘッドを移動して基材を静止したままにすることにより、あるいは、2つの運動の組み合わせにより、達成してもよい。運動について言及する時、このようなX軸とY軸の運動の全ての組み合わせが意図される。
先行技術の撮像素子は、通常、単一の基材に印刷する単一のプリントヘッドを有し、単一のプロセッサがプリントヘッドの運動と基材の運動の両方を制御する。しかしながら、これは、非常に限定された実施である。
そのため、上述した問題を少なくともある程度減らすことのできるシステムが必要である。
上記および他の要求は、基材に画像を印刷する画像形成システムにより満たされる。画像形成システムは、第1コントローラを有するプリンタおよび第2コントローラを有する基材ユニットを含む。プリンタが、基材の第1方向に沿ってスワスの画像データを印刷するプリントヘッドと、プリンタの運動を第1方向に制御する第1コントローラと、第1コントローラにスワスの印刷が許可されたことを知らせる通信を受信し、第2コントローラにスワスの印刷が完了したことを知らせる通信を送信する第1通信モジュールと、を含む。基材ユニットが、基材の運動を基材の第2方向に制御する第2コントローラと、プリンタにスワスの印刷が許可されたことを知らせる通信を送信し、スワスの印刷が完了したことを示すプリンタから通信を受信する第2通信モジュールと、を含む。
本発明のさらなる態様に基づき、基材および複数のプリンタをさらに含む。また、別の態様に基づき、第2方向における運動の発生のそれぞれが、所定の距離において達成される。また、第2方向における運動が、プリンタから基材ユニットが受信した入力の少なくとも一部に基づいて選択可能な距離において達成される。
本発明のさらなる態様に基づき、第1通信モジュールが、基材ユニットに1つの信号を発信して、基材を前記第2方向に移動させ、第2通信モジュールが、プリンタに1つの信号を発信して、プリントヘッドを第1方向に移動させる。また、別の態様に基づき、第2方向における運動が、プリンタ全体を基材に対して移動させることにより基材ユニットによって達成される。
本発明のさらなる態様に基づき、複数のプリンタが、基材ユニットと通信できる。プリンタと基材ユニットの間の前記通信が、USBプロトコルまたはGPIOプロトコルを使用して構成される。また、本発明のさらなる態様に基づき、第1方向が、第2方向に対して垂直である。
本発明のさらに別の様態に基づき、基材に画像を印刷する画像形成方法について説明する。プリンタは、画像データを受信し、印刷が許可されたことを示す通信を受信し、基材の幅に沿ったX軸におけるプリンタの運動を制御し、印刷が許可された時に基材の幅に沿ってスワスの画像データを印刷し、スワスの印刷が完了したことを示す通信を送信する。基材ユニットは、画像データソースから画像データを受信し、少なくとも一部の画像データをプリンタに送信し、スワスの印刷が許可されたことを示すプリンタに通信を送信し、スワスの印刷が完了したことを示すプリンタから通信を受信し、基材の長さに沿ったY軸における基材の運動を制御する。
本発明のさらなる利点については、添付の図面とともに詳細な説明を参照することによって明らかにされるであろう。これらの図面は、縮小するためではなく、より明確に詳細を示すためのものであり、これらの図面において、同様の参照符号は、図面を通して同様の素子を示す。
本発明の1つの実施形態に係る2つのプリンタ(X軸コントローラ)と基材ユニット(Y軸コントローラ)の間の通信の簡易化した実施形態を示したものである。 本発明の1つの実施形態に係る2つのプリンタと基材ユニットの間の通信のタイミング図を示したものである。 本発明の1つの実施形態に係る2つのプリンタと基材の間のUSB通信を示したものである。 本発明の1つの実施形態に係るプリンタの機能ブロック図を示したものである。 本発明の1つの実施形態に係る基材ユニットの機能ブロック図を示したものである。
先行文献のプリンタでは、X軸における相対運動の制御とY軸における相対運動が1つのコントローラに統合される。本発明の様々な実施形態に基づくと、ここで説明するように、X軸制御とY軸制御が別々の独立したコントローラに分かれ、これらの移動を連携させる。
ここで、図1を参照すると、本発明の1つの実施形態に係る画像形成システム100の簡易化した機能ブロック図を示す。本実施形態は、単一の基材ユニット104と関連し、通信する2つのプリンタ102aおよび102bを示すが、これは、図面の作成および説明を簡単にするためである。別の実施形態において、基材ユニット104と関連し、通信するプリンタ102は他にも多数あり、全てのプリンタ102は、同じ基材上に印刷し、基材の移動は、基材ユニット104の制御下にある。
このように、プリンタ102a、102bは、基材ユニット104に対する拡張可能なリソースとして考えられ、希望に応じて、または利用可能な範囲で、これより多い数または少ない数のプリンタ102a、102bを異なる時間で、および異なる画像形成ジョブに対して画像形成システム100に追加してもよい。画像形成システム100は、例えば、ネットワークインターフェースを通してコンピュータから画像データを受信する。実行したい印刷ジョブによって、1つ、いくつか、または全てのプリンタ102a、102bは、共通の基材に印刷したい画像データを受信する。
上述したように、Y軸における移動が完了した時、基材ユニット104によって各プリンタ102a、102bに通知されるため、プリンタ102a、102bは、いくつか、または全ての画像データを印刷することができる。所定のプリンタ102aまたは102bが、例えば、画像データのスワスを実際に印刷することによって、X軸におけるその移動を完了した時、運動が完了したことを基材ユニット104に信号で返信する。プリンタ102a、102bは、その後、基材ユニット104が基材の次の移動を完了し、そのプリンタ102a、102bに信号を送信するまで待機し、その時点で、プリンタ102a、102bは、画像データの新しい部分を印刷する。このプロセスは、画像が画像形成システム100によって基材上に表示されるまで、同期的に、または非同期的に、全てのプリンタ102a、102bに対して繰り返す。
図4に示したいくつかの実施形態において、プリントヘッド412自体、X軸コントローラ402、およびX軸におけるプリントヘッド412の運動に用いる素子404(例えば、モータ、ベルト、ステッパ(stepper)、レール等)をプリンタ102aまたは102bと称す。いくつかの実施形態において、プリンタ102a、102bは、また、画像データを複数のバンド(band)またはスワス(swath)に切断する画像プロセッサ406を含み、バンドまたはスワスは、基材を同じ位置で保持している時に、X軸で基材を跨いで一つ以上のパスで印刷される。いくつかの実施形態において、その機能は、X軸運動を制御する同じコントローラ402によって実行される。
いくつかの実施形態は、また、例えば、基材に印刷するために使用されるまで、画像データを保持するメモリ408を含む。いくつかの実施形態において、メモリ408は、プリンタ102aおよび102bが画像の一部を処理して印刷するだけであっても、画像全体を保持する。別の実施形態において、プリンタ102aおよび102bは、基材に印刷しようとする画像データのその一部のみを受信する。別の実施形態において、プリンタ102a、102bは、プリンタ102a、102bの与えられたパスまたは繰り返しパス(iteration)で印刷すべきその画像データのみを受信する。
プリンタ102a、102bのいくつかの実施形態は、例えば、図1に示したように、基材ユニット104と通信して、画像データを受信するための通信モジュール410を含む。いくつかの実施形態において、プリンタ102aの通信モジュール410は、他のプリンタ102bの1つ、または全てと直接的に、または間接的に通信することができる。
いくつかの実施形態において、基材ユニット104の構造は、図5に示した通りであり、プリンタ102a、102bから分離した異なる部品である。図5に示すように、基材ユニット104は、基材を移動させるシステム100の唯一の素子であるY軸コントローラ502を有する。また、いくつかの実施形態において、基材ユニット104は、例えば、モータ、ベルト、ギア、バー、レール、トラック、プラテン(platen)、および他の運動誘起素子等のY軸における基材の物理的運動を行う構成要素を含む。
いくつかの実施形態において、基材ユニット104は、画像プロセッサ506を含む。これらの実施形態において、基材ユニット104は、上述したように、ジョブソースから画像データを受信し、それをメモリ508に保存し、基材ユニット104に設置され、基材ユニット104と関連し、通信したことのあるプリンタ102a、102bの中でジョブを分割し、その後、通信モジュール510を介してプリンタ102a、102bにその画像データを送信することによって、画像形成システム100に用いるマスタコントローラとして機能する。
基材ユニット104がマスタコントローラとして機能するこれらの実施形態において、基材ユニット104は、様々な異なる方法で、画像データをプリンタ102a、102bに通信することができる。例えば、1つの実施形態において、全ての画像データがどのプリンタ102a、102bにも送信されるが、ジョブの開始時またはジョブの進行中のいずれかにおいて、所定のプリンタ102a、102bのどの部分の画像データを印刷するかについての特定の指示が所定の102a、102bに送信されてもよい。あるいは、画像データの所定のプリンタ102a、102bによって印刷したい部分のみの全部をジョブの開始時に、またはプリンタ102a、102bが画像データの所定の部分を印刷しようとする時に必要とする部分だけ所定のプリンタ102a、102bに送信してもよい。
いくつかの実施形態において、基材ユニット104が基材を正しい位置に移動させるまで、プリンタ102a、102bの制御下でスワスの印刷を行わない。このようにして、異なる複数のプリンタ102a、102bを異なる基材ユニット104とペアリングすることができ、結果の画像形成システム100は、ここで説明したように、1つ以上のプリンタ102と基材ユニット104の間の適切な通信を提供する。
いくつかの実施形態において、1つ以上のプリンタ102a、102bと基材ユニット104の間で共有される1組の信号を定義する。これらの信号は、X軸コントローラ402とY軸コントローラ502の間の運動制御応答性の効率的な転送を可能にする。これにより、多くの異なる種類のプリンタ102a、102bを多くの異なる種類の基材ユニット104と簡単にペアリングすることができる。
また、ここで述べるシステム100は、複数のプリンタ102a、102bが単一の統合された画像形成システム100内で互いに独立して同時に作動する実施形態を考慮に入れる。いくつかの実施形態において、これらのプリンタ102a、102bのそれぞれは、基材ユニット104と別々に調整し、基材ユニット104は、撮像システム100全体に組み込まれる全てのプリンタ102a、102bから受信する入力の少なくとも一部に基づいて、基材に関するY軸相対運動の決定を行う。
[GPIO通信の実施形態]
本実施形態において、図2に示すように、2つの信号のみを定義するため、プリンタ102a、102bと基材ユニット104の間の通信が非常に単純で効率的になる。以下、これらの信号について説明する。
PRINT_WAIT 204:基材ユニット104は、プリンタ102a、102bが待機し、印刷してはいけないことを示すイベント206において、この信号204をハイ(high)に設定する。信号204のハイ状態の間、基材ユニット104は、プリンタ102a、102bの動作を中断させずに、基材を移動することができる。この信号204がロー(low)になると、プリンタ102a、102bは、信号204の状態を再度チェックする前に、少なくとも1つのスワスを自由に印刷することができる。
SCANNING 202a、202b:PRINT_WAIT 204がローに設定されると、プリンタ102a、102b(図2に示したP1またはP2のいずれか)は、この信号202a、202bをハイに設定して、スワスを印刷していることを示す。基材ユニット104は、この信号202a、202bが信号202a、202bを発信するプリンタ102a、102bの制御下においてローに戻るまで、基材を移動しない。
そのため、図2を参照すると、基材ユニット104は、基材ユニット104が基材を移動しているため、あるいは、1つ以上のプリンタ102a、102bからの印刷手順を許可していないため、印刷すべきではないことをプリンタ102a、102bに示すイベント206aにおいて、信号204をハイに設定する。印刷を開始してもよい時、例えば、基材が移動し、再度所望の位置についた後、基材ユニット104は、信号204を再度ローになるよう設定する。
信号204が再度ローになった時点で、プリンタ102a、102b(図2に示したP1またはP2)は、印刷または他の操作が発生したこと、および基材を移動すべきではないことを基材ユニット104に示すイベント208a、208bにおいて、これらの関連する走査線202a、202bをハイに設定する。プリンタ102a、102bがこれらの印刷スワスを完了した時点で、例えば、イベント210a、210bにおいて、それぞれの走査線202a、202bをロー低に設定する。走査線202a、202bがローであることを基材ユニット104が検出すると、基材が別の移動を開始できる。例えば、イベント206bにおいて、印刷待機線204をハイに設定するため、プリンタ102a、102bは、基材が移動している間、印刷を試みない。信号線202a、202bおよび204を基材ユニット104とプリンタ102a、102bの間の信号に対してハイおよびローに設定するプロセスは、印刷ジョブが完了するまで継続する。
[USB通信の実施形態]
図3においてUSB(universal serial bus)の実施形態は、Y軸移動の量においてさらなる柔軟性を提供するため、サポートされる印刷モードの数が増加する。これらの実施形態において、プリンタ102a、102bおよび基材ユニット104は、双方向性のUSB命令を使用して通信する。プリンタ102aまたは102bは、それぞれ、所定のプリンタ102a、102bに1つのスワスを印刷させる(例えば)命令F1またはB1を基材ユニット104から受け取り、スワスが終了した後、プリンタ102a、102bは、命令Rx’dを戻して、基材ユニット104に対し、(1)プリンタ102a、102bが所望のスワスを完了したこと、および(2)プリンタ102a、102bが基材ユニット104に対して実行させたいY軸運動を示す。その後、基材ユニット104は、基材(または、基材に対するプリンタ102a、102b全体)を移動して、次のスワスに備える。プリンタ102a、102bと基材ユニット104の間の通信は、画像形成ジョブが完了するまで、このやり方で(F2、B2、F3、B3等)継続する。
様々な実施形態において、プリンタ102a、102bと基材ユニット104の間の同期は、Y軸運動の所定の距離を含んでもよく、あるいは、Y軸運動の距離は、プリンタ102a、102bから基材ユニット104へ通信されてもよい。所定の距離の場合、1組の所定のモードが提供され、異なるモードは、異なる所定の距離と関連し、そこから所望のモードが選択される。あるいは、各プリンタ102a、102bは、所望の量のY軸運動を基材ユニット104に通信することができる。
複数のプリンタ102a、102bが単一の基材ユニット104と通信するいくつかの実施形態において、各プリンタ102a、102bは、所望の移動距離を基材ユニット104に通信し、基材ユニット104のY軸コントローラ502は、実際のY軸移動量を決定して、その後、プリンタ102a、102bに返信し、例えば、それぞれそれに基づいて印刷スワスを調整する。
様々な実施形態において、基材は、1枚の紙または他の平面である。いくつかの実施形態において、基材は、3次元オブジェクトの表面である。いくつかの実施形態において、必要に応じて、異なる基材トポロジー(topology)および異なる基材材料に印刷するための異なる性能を有する異なるプリンタ102a、102bを使用して、複合基材の異なる部分に印刷する。いくつかの実施形態において、Y軸における基材の移動は、基材の回転をもたらし、例えば、円筒状基材で達成される。
いくつかの実施形態において、1つ以上のプリンタ102a、102bが基材の1つの側に印刷している間、1つ以上のプリンタ102a、102bが基材の別の側に印刷する。いくつかの実施形態において、異なるプリンタ102a、102bは、基材の同じ側の異なる部分に印刷する。
いくつかの実施形態において、プリンタ102a、102bは、各プリンタ102a、102bと基材ユニット104の間に専用の供給パイプラインを取り付けることによって、基材ユニット104と関連し、供給パイプラインは、プリンタ102a、102bに必要な電力および通信の全てを提供する。
いくつかの実施形態において、基材が大き過ぎて移動しないため、基材ユニット104は、プリンタ102a、102bの全体がY軸において移動するようにし、その後、プリンタ102a、102bのプリントヘッド412をX軸コントローラ402の制御下でX軸において移動させる。
前述した本発明の実施形態の説明は、例示および説明を目的として示されてきた。本発明を、網羅的とする、または開示された形態に限定する意図はない。上記の教示を考慮すると、自明の修正または変更が可能となろう。実施形態は、本発明の原理およびその実用的な用途を最も良く表わすために、また、それによって、考えられる特定の用途に適するように、様々な実施形態で、および様々な修正とともに、当業者が本発明を用いることが可能となるよう、選択され、説明された。公正に、合法的に、かつ公平に権限を与えられた広がりに従って解釈される場合に、このような修正および変更の全てが添付の特許請求の範囲により決定された本発明の範囲内にある。
100 画像形成システム
102a,102b プリンタ
104 基材ユニット
202a,202b,204 信号
206a,206b,208a,208b,210a,210b イベント
402 X軸コントローラ
404 素子
406,506 画像プロセッサ
408,508 メモリ
410,510 通信モジュール
412 プリントヘッド
502 Y軸コントローラ

Claims (8)

  1. 基材に画像を印刷する画像形成システムであって、
    第1コントローラを有するプリンタおよび第2コントローラを有する基材ユニットを含み、
    前記プリンタが、
    前記基材の第1方向に沿ってスワスの画像データを印刷するプリントヘッドと、
    前記プリンタヘッドの運動を前記第1方向に制御する前記第1コントローラと、
    前記第1コントローラに前記スワスの印刷が許可されたことを知らせる通信を受信し、前記第2コントローラに前記スワスの印刷が完了したことを知らせる通信を送信する第1通信モジュールと、を含み、
    前記基材ユニットが、
    前記基材の運動を前記基材の第2方向に制御する前記第2コントローラと、
    前記プリンタに前記スワスの印刷が許可されたことを知らせる通信を送信し、前記スワスの印刷が完了したことを示す前記プリンタから通信を受信する第2通信モジュールと、を含み、
    前記第2コントローラは、前記基材の前記第2方向における運動を、前記プリンタから前記基材ユニットが受信した、複数のモードにそれぞれ対応する複数の移動距離のうち、選択された特定のモードに対応する特定の移動距離を示す情報に基づいて、前記特定の移動距離の移動に制御する
    ことを特徴とする画像形成システム。
  2. 前記基材ユニットおよび当該基材ユニットから分離して配置された複数のプリンタをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の画像形成システム。
  3. 前記第1通信モジュールが、前記基材ユニットに1つの信号を発信して、前記基材を前記第2方向に移動させ、
    前記第2通信モジュールが、前記プリンタに1つの信号を発信して、前記プリントヘッドを前記第1方向に移動させることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成システム。
  4. 前記第2方向における運動が、前記プリンタ全体を前記基材に対して移動させることにより前記基材ユニットによって達成されることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の画像形成システム。
  5. 複数のプリンタが、前記基材ユニットと通信できることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の画像形成システム。
  6. 前記プリンタと前記基材ユニットの間の前記通信が、USBプロトコルを使用して構成されることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の画像形成システム。
  7. 前記プリンタと前記基材ユニットの間の前記通信が、GPIOプロトコルを使用して構成されることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の画像形成システム。
  8. 前記第1方向が、前記第2方向に対して垂直であることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の画像形成システム。
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