JP4958095B2 - ハンドヘルドプリンタおよび印刷方法 - Google Patents

Description

本発明はハンドヘルドプリンタに関する。

プリンタは、印刷媒体にインクを付着させるためのプリントヘッドを有する場合がある。プリント媒体の一例は、紙である。プリントヘッドの一例は、印刷媒体に対してインク滴を発射するサーマル・インクジェットである。

プリンタは、印刷媒体の所定の領域にインクを付着させることにより、印刷媒体に画像を描画することができる。例えば、プリンタによって描画される画像は、ピクセルアレイで表現される場合がある。或るピクセルに関連する値は、そのピクセルに対応する印刷媒体の領域に付着させるべきインクの量を表わす場合がある。

プリンタは、印刷媒体に対するプリントヘッドの位置を正確に制御するための機械系を有する場合がある。例えば、プリンタは、用紙に対するインクジェットプリントヘッドの位置を正確に制御するための、ローラ、キャリッジ、プーリーなどを有する場合がある。印刷媒体に対するプリントヘッドの位置を正確に制御することにより、プリンタは、画像を描画する際に適切な量のインクを印刷媒体の適切な領域に付着させることができる。

印刷媒体に対するプリントヘッドの位置を正確に制御するための機械系は、比較的複雑で大きいことが多い。不都合なことに、比較的複雑で大きな機械系は、プリンタの製造コストを増加させることがある。また、比較的複雑で大きな機械系は、プリンタがとりうるフォームファクタ（寸法や形状）も制限することがある。例えば、大きな機械系は、プリンタに対してサイズの下限を課す場合がある。

印刷媒体に対してプリントヘッドを位置決めするための大きくて複雑な機械系を必要とせずに、印刷媒体に対して適切にインクを付着させることが可能なハンドヘルドプリンタを開示する。本明細書の教示によるハンドヘルドプリンタは、印刷面に対するハンドヘルドプリンタの動きをトラッキングするナビゲーションサブシステムと、動きに応じてプリントヘッドに印刷面へインク滴を発射させるプリントヘッドコントローラと、印刷領域を決めるための境界のセットを指定させるユーザインタフェースとを備え、プリントヘッドコントローラは、予め定められた複数のサイズのうちから、境界のセットに最も近いサイズを選択し、ユーザにより指定される印刷領域を、選択した境界のセットに最も近いサイズに調整し、プリントヘッドコントローラは、選択した境界のセットに最も近いサイズに画像を拡大縮小して、調整された印刷領域内に画像を印刷する。

本発明の他の特徴及び利点は、下記の詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明は、添付の図面を参照して、特定の実施形態を例として説明される。

図１は、本明細書の教示によるハンドヘルドプリンタ１０を示している。ハンドヘルドプリンタ１０は、プリントヘッド１２、ナビゲーションサブシステム１４、画像バッファ１６、ユーザインタフェース１８、及び、プリントヘッドコントローラ３０を有する。図示のハンドヘルドプリンタ１０は、印刷面２０の上に配置される。

画像バッファ１６には、印刷面２０に印刷すべき画像が格納される。例えば、画像バッファ１６には、ビットマップ画像が格納される場合がある。

プリントヘッド１２は、プリントヘッドコントローラ３０の制御により、印刷面２０に対してインク滴を発射する。一実施形態において、プリントヘッド１２は、サーマルインクジェットプリントヘッドである。

ユーザは、ユーザインタフェース１８を介して印刷動作を指示することにより、印刷面２０に対する印刷を行った後、印刷面２０の上でハンドヘルドプリンタ１０を手で移動ささせる。ユーザが印刷面２０の上でハンドヘルドプリンタ１０を移動させるとき、ナビゲーションサブシステム１４は、印刷面２０に対するハンドヘルドプリンタ１０の位置をトラッキングする。プリントヘッドコントローラ３０は、印刷面２０に対するハンドヘルドプリンタ１０の位置、及び、画像バッファ１６の内容に応じて、プリントヘッド１２から印刷面２０にインク滴を発射させ、画像バッファ１６中に規定された画像を印刷面２０に印刷させる。

印刷動作の際にユーザは、印刷面２０の上でハンドヘルドプリンタ１０を移動させるとき、どのようなパターンで移動させてもよい。プリントヘッドコントローラ３０は、印刷動作中に画像のどの部分が印刷されたかを常にトラッキング（把握）している。印刷動作において既に描かれた印刷面２０の部分にユーザがハンドヘルドプリンタ１０を移動させた場合、プリントヘッドコントローラ３０は、その部分にインク滴を発射することを禁止する。

ユーザインタフェース１８は、幾つかのボタンとライトのセットとして実施することができる。あるいは、ユーザインタフェース１８は、もっと能力の高い視覚表示装置を使用して実施してもよい。

図２ａ〜図２ｃは、印刷面２０の上におけるハンドヘルドプリンタ１０の移動に応じて行われる、画像バッファ１６中に規定された画像４０の印刷媒体２０への印刷を示している。ハンドヘルドプリンタ１０は、ユーザにとっては、画像４０及び画像４０のうちのどの部分が既に印刷されたかに従って、画像４０に必要とされるインク滴をどこに発射すべきか、及び、どこに発射すべきではないかといった、印刷面２０のどこに画像４０を印刷すべきかを知っている魔法の絵筆のような機能を有しているように見える。ユーザは、画像４０の完成部分と未完成部分を目で観察して、自分の手の動きを適切に調節することにより、余計な量のインクを使用して画像４０の領域が重ね塗りされることを心配することなく、画像４０を完成させることができる。

印刷面２０は、プリントヘッド１２から発射されたインク滴を使用して印刷することが可能な面であれば、どのような面であってもよい。印刷面２０は、紙料であってもよいし、他の物質であってもよい。従来技術のプリンタにおける印刷媒体のような、位置決め手段による制約がないとすれば、印刷面２０はどのような形であってもよく、例えば、シート、壁、テーブル、ポスター、湾曲面等のような形であってもよい。

ハンドヘルドプリンタ１０は、従来のポータブルプリンタに比べて小さなフォームファクタで実施することができる。なぜなら、ハンドヘルドプリンタ１０は、従来技術のプリンタに見られるような、プリントヘッドと用紙の間の相対位置を制御するための位置決め手段を持たないからである。ハンドヘルドプリンタ１０のこのフォームファクタによれば、ほぼどのような場所にも印刷することが可能であるという携帯の利便性が得られる。例えば、ハンドヘルドプリンタ１０は、ポケットに入れて飛行機内に持ち込んだりするのに適する場合がある。また、ハンドヘルドプリンタ１０は可動部品を有していないため、信頼性も向上する場合がある。

図３は、一実施形態によるハンドヘルドプリンタ１０のナビゲーションサブシステム１４を示している。ナビゲーションサブシステム１４は、一対の光学モーションセンサ５０及び５２、並びに、ベクトル算術演算ユニット５４を有する。また、この図には、印刷すべき画像を画像バッファ１６に転送するための入出力サブシステム５６も描かれている。

一実施形態において、光学モーションセンサ５０及び５２はそれぞれ、印刷面２０のデジタル写真を高フレームレート且つ低解像度で撮影するためのデジタルカメラを有する。光学モーションセンサ５０及び５２はそれぞれ、既知の技術を使用して撮影されたデジタル写真に応じて、パラメータΔｘ，Δｙを判定するための論理回路を有する。光学モーションセンサ５０は、光学モーションセンサ５０における光センサの視点から、印刷面２０の上における光学モーションセンサ５０の移動を示す値Δｘ１、Δｙ１を生成する。光学モーションセンサ５２は、光学モーションセンサ５２における光センサの視点から、印刷面２０の上における光学モーションセンサ５２の移動を示す値Δｘ２、Δｙ２を生成する。２つの光学モーションセンサ５０及び５２により、ベクトル算術演算ユニット５４は、値Δｘ１，Δｙ１、及び、Δｘ２，Δｙ２に基づいて、ハンドヘルドプリンタ１０の回転位置、及び、ハンドヘルドプリンタ１０の全体的動きを判定することが可能になる。

ベクトル算術演算ユニット５４は、既知の技術を使用して、Δｘ１，Δｙ１、及び、Δｘ２，Δｙ２の値、並びに、開始位置座標ｘ０，ｙ０のセットに応じて、現在の位置座標ｘ，ｙのセット、並びにモーションベクトルＭを判定する。モーションベクトルＭは、現在位置ｘ，ｙにおける、印刷面２０に対するハンドヘルドプリンタ１０の移動速度及び移動方向を示すものである。プリントヘッドコントローラ３０は、ナビゲーションサブシステム１４から現在の位置座標ｘ，ｙ及びモーションベクトルＭを得て、それらの情報を画像バッファ１６の内容と共に使用して、プリントヘッド１２からインク滴を発射すべきか否かを決定する。

モーションベクトルＭが、現在位置ｘ，ｙからのモーションベクトルＭによって決まる移動によって、プリントヘッド１２の或るノズルが、描画の際にインクを必要とする画像４０の領域（例えば、暗い領域、色の付いた領域、又は不透明な領域）に対応する印刷面２０の上にくることを示すものである場合、プリントヘッドコントローラ３０は、そのノズルから印刷面２０にインク滴を発射する。不透明な領域に発射されるインクの量は、不透明な領域に対応する画像中のピクセル値によって決まる。

モーションベクトルＭが、現在位置ｘ，ｙからのモーションベクトルＭによって決まる移動によって、プリントヘッド１２の或るノズルが、描画の際にインクを必要としない画像４０の領域（例えば、明るい領域、無色の領域、又は不透明でない領域）に対応する印刷面２０の上にくることを示すものである場合、プリントヘッドコントローラ３０は、そのノズルから印刷面２０にインク滴を発射しない。

モーションベクトルＭが、現在の位置ｘ，ｙからのモーションベクトルＭによって決まる移動によって、プリントヘッド１２の或るノズルが、描画の際にインクを必要とする画像４０の領域に対応する印刷面２０の上にくることを示しているが、その位置は、現在の印刷動作において既に印刷されているという場合も、プリントヘッドコントローラ３０は、そのノズルから印刷面２０にインク滴を発射しない。

入出力サブシステム５６は、画像４０を画像バッファ１６に転送する手段としての働きを持つ。入出力サブシステム５６は、コンピュータシステム、携帯装置、デジタルカメラ等への無線接続又は有線接続を含む場合がある。

図４は、画像４０を印刷面２０に印刷する印刷動作中の、プリントヘッド１２のノズル６０を示している。印刷面２０は、Ｘ−Ｙ座標系に対応する。Ｘ−Ｙ座標系は、ハンドヘルドプリンタ１０において位置や移動等の計算に使用されるものであり、印刷面２０の一部ではない。ノズル６０の現在位置はｘ１，ｙ１であり、現在位置におけるモーションベクトルはＭ１である。

ノズル６０の現在位置ｘ１，ｙ１、及び、対応するモーションベクトルＭ１は、ノズル６０が画像４０の領域６２の先頭部にあり、時間間隔Δｔの経過後に、ノズル６０がｘ２，ｙ２において領域６２の上に到達するであろうことを示している。領域６２は、領域６２にインクを付着させなければならない、画像４０中のピクセル値に対応する。そのため、プリントヘッドコントローラ３０は、ノズル６０が領域６２に到達したときに、領域６２が既に描画されていない限り、領域６２のピクセル値に従って、プリントヘッド１２のノズル６０からインクを発射させる。

一実施形態において、プリントヘッドコントローラ３０は、現在位置ｘ１，ｙ１、及び、モーションベクトルＭ１を使用して、画像バッファ１６中のアドレスを決定する。決定されるアドレスは、現在位置ｘ１，ｙ１からモーションベクトルＭ１及び時間間隔Δｔによって決まるＸ−Ｙ座標系上の領域に対応する。プリントヘッドコントローラ３０は、決定したアドレスを使用して、画像バッファ１６から画像４０の領域６２に関連するピクセル値を読み出す。画像バッファ１６から読み出されたピクセル値がゼロでない場合、プリントヘッドコントローラ３０は、プリントヘッド１２のノズル６０からインク滴を発射する。そのピクセル値がゼロであった場合、プリントヘッドコントローラ３０は、ノズル６０からインク滴を発射しない。次に、プリントヘッドコントローラ３０は、画像バッファ１６中の決定されたアドレスにあるピクセルをクリアし、ノズル６０が領域６２の上を次回通過したときに、プリントヘッドコントローラ３０によってノズル６０からインク滴が発射されないようにする。

時間間隔Δｔは、プリントヘッドコントローラ３０がノズル６０からインク滴を発射させるときの速度に応じて、調節可能なパラメータである。

一実施形態において、プリントヘッド１２は複数のノズルを有する。そして、ベクトル算術演算ユニット５４又はプリントヘッドコントローラ３０は、プリントヘッド１２上の各ノズルの位置に基づいて、各ノズルの現在位置を判定する。そのため、プリントヘッドコントローラ３０は、モーションベクトルＭ１を使用して、画像バッファ１６から、各ノズルに関する情報を得ることができる。

図５は、本明細書の教示によるハンドヘルドプリンタ１０を使用して印刷動作を開始する方法を示している。図示の方法によれば、ユーザは、画像４０を描画するための境界のセットを指定することができる。ユーザは、ハンドヘルドプリンタ１０を印刷面２０の上の位置８０に配置してから、ユーザインタフェース１８の機能を利用して、印刷動作を開始する。次に、ユーザは、右向きの定常運動（正のＸ方向）によりハンドヘルドプリンタ１０を位置８１まで移動させ、ユーザインタフェース１８の機能を再び使用する。ユーザは、このプロセスを繰り返し行い、ハンドヘルドプリンタ１０を下向き（負のＹ方向）に位置８２まで移動させ、ユーザインタフェース１８の機能を使用した後、左向き（負のＹ方向）に移動させ、ユーザインタフェース１８の機能を使用する。

プリントヘッドコントローラ３０は、位置８０〜８３のそれぞれの座標ｘａ，ｙｂ、ｘｂ，ｙｂ、ｘｂ，ｙａ、ｘａ，ｙａをその内部に記憶している。印刷面２０の印刷領域の境界は、これらの座標によって決まる。プリントヘッドコントローラ３０は、指定された境界に合わせて画像４０を拡大縮小する。そしてユーザは、位置８３（開始座標ｙ０，ｙ０）においてユーザインタフェース１８の機能を使用し、次いで印刷面２０の上で何らかの移動を行うことにより、画像４０を印刷する。ハンドヘルドプリンタ１０は、位置８３からの移動をトラッキングし、指定された境界に合わせて画像４０を拡大縮小しながら画像４０を印刷する。

境界を印刷するために、位置８０を定義し、次に位置８１を、その次に位置８２を、その次に位置８３を定義するという順番は、単なる例にすぎない。どのような順番を使用してもよい。

位置８０〜８３によって、印刷領域ボックスが決まる。ユーザが完全な矩形のボックスを描きそうもない場合、ハンドヘルドプリンタ１０は、位置８０〜８３を自動調節し、矩形印刷領域を規定する。ハンドヘルドプリンタ１０は、最も近い標準サイズ（例えば、８−１／２インチ×１１インチ、又は、３インチ×５インチなど）に合わせて印刷領域ボックスを調節することができる。ハンドヘルドプリンタ１０は、入力ファイルタイプや、必要とされる拡大縮小の大きさ等の種々の要素に基づいて画像４０を賢く拡大縮小し、印刷領域ボックスに合わせることができる。ユーザは、ユーザインタフェース１８を使用して、それらの拡大縮小率を選択することができる。あるいは、それらの拡大縮小率の中から選択されたものは、ホストコンピュータから得られたファイルに格納される。例えば、ホストコンピュータ上のユーザは、それらの拡大縮小率を選択することができる。

画像４０の拡大縮小をユーザが望まない場合、印刷動作は、画像４０を規定するビットマップに関する任意の所定の開始位置から開始することができる。画像４０を印刷するための所定の開始位置の例には、画像４０の印刷領域の左上の位置、画像４０の印刷領域の右上の位置、画像４０の印刷領域の左下の位置、画像４０の印刷領域の右下の位置、及び、画像４０の印刷領域の中心の位置がある。例えば、ユーザは、画像４０の印刷領域の中心に対応する印刷面２０の上の位置にハンドヘルドプリンタ２０を置き、ユーザインタフェース１８を使用して印刷を行い、画像４０を印刷しながら、印刷面２０の上でハンドヘルドプリンタ２０を任意の方向に動かすことができる。

本発明に関する上記の説明は、説明の目的で記載したものであり、本発明の実施形態を網羅したり、本発明を開示した実施形態に厳密に制限したりするためのものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。

本発明によるハンドヘルドプリンタを示す図である。 印刷面上でのユーザの動きに応じた、印刷面に対する画像の印刷を示す図である。 印刷面上でのユーザの動きに応じた、印刷面に対する画像の印刷を示す図である。 印刷面上でのユーザの動きに応じた、印刷面に対する画像の印刷を示す図である。 一実施形態によるハンドヘルドプリンタにおけるナビゲーションサブシステムを示す図である。 印刷動作中のプリントヘッドのノズルを示す図である。 本明細書の教示によるハンドヘルドプリンタを使用した印刷動作を開始する方法を示す図である。

Claims (25)

1. 印刷面に対するハンドヘルドプリンタの動きをトラッキングするナビゲーションサブシステムと、
   前記動きに応じて、プリントヘッドに前記印刷面へインク滴を発射させるプリントヘッドコントローラと、
   印刷領域を決めるための境界のセットを指定させるユーザインタフェースと
   を備え、
   前記プリントヘッドコントローラは、予め定められた複数のサイズのうちから、前記境界のセットに最も近いサイズを選択し、ユーザにより指定される前記印刷領域を、選択した前記境界のセットに最も近いサイズに調整し、
   前記プリントヘッドコントローラは、選択した前記境界のセットに最も近いサイズに画像を拡大縮小して、前記調整された印刷領域内に前記画像を印刷するハンドヘルドプリンタ。
2. 前記プリントヘッドコントローラは、画像バッファに記憶された情報に応じて、前記プリントヘッドから前記印刷面に前記インク滴を発射させる、請求項１に記載のハンドヘルドプリンタ。
3. 前記プリントヘッドコントローラは、前記画像バッファ中のピクセルに応じて、前記画像を印刷するか否かを決定する、請求項２に記載のハンドヘルドプリンタ。
4. 前記プリントヘッドコントローラは、前記ピクセルが既に印刷されているか否かの指示に応じて、前記画像を印刷するか否かを決定する、請求項３に記載のハンドヘルドプリンタ。
5. 画像を格納するための画像バッファを更に含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のハンドヘルドプリンタ。
6. 前記プリントヘッドコントローラは、前記プリントヘッドの現在位置と、前記現在位置における前記印刷面に対する前記ハンドヘルドプリンタの移動速度及び移動方向を示すモーションベクトルと、所定の時間間隔とに基づいて、前記印刷面に印刷する画像を格納する画像バッファ内のアドレスを決定し、前記アドレスに記憶された情報に応じて前記プリントヘッドに前記インク滴を発射させ、かつ、前記プリントヘッドのノズルから前記インク滴を発射させるときの速度に応じて前記所定の時間間隔を調整する請求項１から５のいずれか一項に記載のハンドヘルドプリンタ。
7. 前記プリントヘッドコントローラは、前記選択されたサイズに合わせて前記画像を拡大縮小する、請求項１から６のいずれか一項に記載のハンドヘルドプリンタ。
8. 前記画像を印刷するための開始位置をユーザが指定するためのユーザインタフェースを更に含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のハンドヘルドプリンタ。
9. 前記画像を前記画像バッファに転送するための入出力サブシステムを更に含む、請求項５に記載のハンドヘルドプリンタ。
10. 前記ナビゲーションサブシステムは、一対の光学モーションセンサを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のハンドヘルドプリンタ。
11. 印刷面に対するプリントヘッドの動きをトラッキングし、
    ハンドヘルドプリンタのユーザインタフェースから入力された境界のセットに基づいて印刷領域を決め、
    プリントヘッドコントローラにより、予め定められた複数のサイズのうちから、前記境界のセットに最も近いサイズを選択し、前記ユーザインタフェースにより指定される印刷領域を、選択した前記境界のセットに最も近いサイズに調整し、
    画像を、選択した前記境界のセットに最も近いサイズに拡大縮小し、
    前記動きに応じて、前記印刷面の調整された前記印刷領域に画像を印刷することからなる、印刷方法。
12. 前記画像の印刷は、画像バッファに記憶された情報に応じてインク滴を発射することからなる、請求項１１に記載の印刷方法。
13. 前記インク滴の発射は、前記画像バッファ中のピクセルに応じて、発射することからなる、請求項１２に記載の印刷方法。
14. 前記インク滴の発射は、前記ピクセルが既に印刷されているか否かの指示に応じて前記インク滴を発射することからなる、請求項１３に記載の印刷方法。
15. 前記インク滴の発射は、前記画像バッファ中の前記画像に応じて発射することからなる、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の印刷方法。
16. 前記プリントヘッドの現在位置と、前記現在位置における前記印刷面に対する前記ハンドヘルドプリンタの移動速度及び移動方向を示すモーションベクトルと、所定の時間間隔とに基づいて、前記印刷面に印刷する画像を格納する画像バッファ内のアドレスを決定し、前記アドレスに記憶された情報に応じて前記プリントヘッドに前記インク滴を発射させ、かつ、前記プリントヘッドのノズルから前記インク滴を発射させるときの速度に応じて前記所定の時間間隔を調整することをさらに備える、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の印刷方法。
17. 前記選択されたサイズは標準サイズである、請求項１１から１６のいずれか一項に記載の印刷方法。
18. 前記画像を印刷するための開始位置を指定することを更に含む、請求項１１から１７のいずれか一項に記載の印刷方法。
19. 前記画像を画像バッファに転送することを更に含む、請求項１１から１８のいずれか一項に記載の印刷方法。
20. 前記トラッキングは、一対の光学モーションセンサを使用してトラッキングすることを含む、請求項１１から１９のいずれか一項に記載の印刷方法。
21. 前記プリントヘッドコントローラは、前記ハンドヘルドプリンタの現在位置および調整可能な時間間隔を用いて画像バッファにアクセスする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のハンドヘルドプリンタ。
22. 前記プリントヘッドがインク滴を発射させる速度に応じて、前記プリントヘッドの現在位置に基づく画像バッファへのアクセスに用いる時間間隔のパラメータを調整することを更に含む、請求項１１から２０のいずれか一項に記載の印刷方法。
23. 前記予め定められた複数のサイズは、複数の標準サイズからなる、請求項１から１０のうちいずれか一項に記載のハンドヘルドプリンタ。
24. 前記予め定められた複数のサイズは、複数の標準サイズからなる、請求項１１から２０のうちいずれか一項に記載の印刷方法。
25. 前記選択されたサイズは、８．５インチ×１１インチ又は３インチ×５インチである、請求項２３に記載のハンドヘルドプリンタ。

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