(57)【要約】【課題】予測された視野角における印刷された画素の有効性が向上するように、画素を印刷することができるプリンタを提供する。【解決手段】媒体に対しプリントヘッドを動かすモータ組立体と、媒体上に印刷される画素のデータ構造を受け取るプロセッサとを含む、プリンタが提供される。データ構造は、画素の知覚データと分類データとを含む。プロセッサは分類データに基づき、プリンタの少なくとも１つの印刷パラメータを調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体に対しプリントヘッドを動かすモータ組立体と、
前記媒体上に印刷される画素のデータ構造を受け取るプロセッサと、を含むプリンタであって、
前記データ構造が前記画素の分類データを含み、
前記分類データが、前記画素が見られる予測された視野角を含み、
前記プロセッサが前記分類データに基づき、前記プリンタの少なくとも１つの印刷パラメータを決定する
プリンタ。
【請求項２】
前記分類データが、前記画素の勾配情報と、前記媒体がトリミングされ３Ｄ物体に組み立てられた後に、印刷された前記画素が見られる角度の指定との少なくとも１つを含む
請求項１に記載のプリンタ。
【請求項３】
前記指定が上表面、上側面、側面、下側面、下表面のいずれか１つを含む
請求項２に記載のプリンタ。
【請求項４】
前記プリンタがインクジェットプリンタである
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリンタ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの印刷パラメータが、
前記画素を印刷する前記媒体の表面と、
前記画素を印刷する際に用いるインク量と、
前記画素を印刷する回数と、
前記画素を印刷するため前記プリンタにより用いられるカラーテーブルと、
前記プリンタが前記画素を印刷する速度と、
前記画素の位置にて前記媒体に適用される二次的液体と、
前記画素を印刷するため前記プリンタにより用いられるエジェクタの温度と、
前記プリンタが前記画素を印刷する解像度と
の少なくとも１つを含む
請求項１に記載のプリンタ。
【請求項６】
前記データ構造が知覚データを含む
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリンタ。
【請求項７】
媒体上への画素の印刷方法であって、
前記画素が見られる予測された視野角を含む分類データを用いて前記画素のデータ構造をエンコードするステップと、
プリンタへ前記データ構造を送信するステップと、
前記分類データに基づき、少なくとも１つの印刷パラメータを調整するステップと、を含む
媒体上への画素の印刷方法。
【請求項８】
前記媒体から形成された３Ｄ物体における前記画素の主要視野角を示す分類データを含む
請求項７に記載の媒体上への画素の印刷方法。
【請求項９】
前記媒体上に前記画素を印刷する位置の指定を含む位置データをさらに含む
請求項７または８に記載の媒体上への画素の印刷方法。
【請求項１０】
前記分類データが、前記媒体がトリミングされ３Ｄ物体に組み立てられた後に、印刷された前記画素が見られる角度の指定と、前記媒体の水平面のＺ軸に対する、印刷された前記画素の接線の角度と、印刷された前記画素の視野角の指定との少なくとも１つを含む
請求項７〜９のいずれか１項に記載の媒体上への画素の印刷方法。
【請求項１１】
前記印刷された前記画素の視野角の指定が、上表面、上側面、側面、下側面、下表面のいずれか１つを含む
請求項１０に記載の媒体上への画素の印刷方法。
【請求項１２】
前記プリンタがインクジェットプリンタである
請求項７〜１１のいずれか１項に記載の媒体上への画素の印刷方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの印刷パラメータが、
前記画素を印刷する前記媒体の表面と、
前記画素を印刷する際に用いるインク量と、
前記画素を印刷する回数と、
前記画素を印刷するため前記プリンタにより用いられるカラーテーブルと、
前記プリンタが前記画素を印刷する速度と、
前記画素の位置にて前記媒体に適用される二次的液体と、
前記画素を印刷するため前記プリンタにより用いられるエジェクタの温度と、
前記プリンタが前記画素を印刷する解像度と
の少なくとも１つを含む
請求項７〜１２のいずれか１項に記載の媒体上への画素の印刷方法。
【請求項１４】
前記データ構造が知覚データを含む
請求項７〜１３のいずれか１項に記載の媒体上への画素の印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット印刷の分野に関するものであり、特に、紙といった２次元的に印刷された媒体の積層により構成される３次元物体のインクジェット印刷に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、３次元（３Ｄ）印刷は、一般的に、機械が熱硬化性プラスチックといった材料を層状に堆積させ、徐々に３次元物体を作り上げるプロセスとして認知されている。ここで説明される３Ｄ印刷は、そのような種類のものとは異なる。
【０００３】
ここで使用される用語として、３Ｄ印刷は、紙といった一連の分離した媒体がインクジェットプリンタにより印刷されるプロセスを意味する。媒体は、トリミングされて互いに積層され、３Ｄモデルを形成する。これらステップは様々な順序で行われうる。例えば、層は印刷直後にトリミングされ積層されてもよく、又は印刷直後に積層されてからトリミングされてもよい。或いは、全ての層が印刷され、その後にトリミングされて積層される、又は積層されてトリミングされることもできる。これらステップの他の順序も知られている。
【０００４】
このような３Ｄ印刷に用いられるインクジェットプリンタは、標準的なインクジェットプリンタでありうる。しかし、多くの３Ｄ印刷の応用において、プリンタはこの種の特性に適するよう改変される。例えば、いくつかの３Ｄプリンタは、媒体の両面を印刷するよう改変される。また、その他の改変も知られている。
【０００５】
この方法で３Ｄ物体を印刷する場合、印刷された画素のいくつかは、側方からのみ可視となる。これら画素について、それらが印刷された媒体は画素自体を通して切断され、その切断面が上下の媒体と共に垂直壁を形成するよう、積層される。この場合、媒体の上表面と下表面のいずれも、又は印刷された画素も見ることができない。代わりに、媒体のカットエッジのみ可視であり、カットエッジにおいて透けて見えるインクが可視となる。
【０００６】
３Ｄモデルの他の画素は、もしそれらが３Ｄ印刷物体の水平面上にあるならば、それらが印刷された媒体の上表面と下表面いずれかから完全に可視となる。その他の画素は、最終的に、水平と垂直との間のある角度の表面を形成するよう積層される媒体の端部にあり、このため側方から部分的に可視となり、そしてそれらが印刷された媒体の少なくとも１つの表面のから、部分的に可視となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
残念ながら、上述のとおり、最終的には様々な異なるかたちで可視となるにも拘わらず、全ての画素が完全に同一の方法で印刷される。
【０００８】
このため、少なくとも部分的に、上述のような問題を軽減するシステムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述及びその他のニーズは、知覚データと分類データとを伴う画素のデータ構造をエンコードする、プリンタによる媒体上への画素の印刷方法により満たされる。分類データは、媒体から形成される３Ｄ物体における画素の可視部分を示す。データ構造はプリンタに送信され、プリンタの少なくとも１つの印刷パラメータが、分類データに基づき調製される。
【００１０】
データ構造において、他の従来の画素データに付加されるこの新規の分類データの使用により、プリンタは、ある画素が最終的に完成した３Ｄ物体においてどのように見られるかを通知され、それに従いその画素のための印刷パラメータを調整できる。このため、例えば、３Ｄ構造の垂直壁となる部分に印刷される画素は、印刷パラメータのある組合せで印刷され、３Ｄ構造の水平面となる部分に印刷される画素は、印刷パラメータの別の組合せで印刷される。
【００１１】
様々な実施形態において、データ構造は、媒体上の画素を印刷する位置の指定を含んだ位置データを含む。いくつかの実施形態において、知覚データは、混色データと不透明度データの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態において、知覚データは、赤、緑、青の成分値を含む。いくつかの実施形態において、分類データは、媒体がトリミングされ３Ｄ物体に組み立てられた後に、印刷された画素が見られる角度の指定を含む。いくつかの実施形態において、分類データは、媒体の水平面のＺ軸に対する、印刷された画素の接線の角度を含む。いくつかの実施形態において、分類データは、印刷された画素の視野角の指定を含み、その指定は、上表面、上側面、側面、下側面、下表面のうちの１つからなる。いくつかの実施形態において、プリンタはインクジェットプリンタである。
【００１２】
いくつかの実施形態において、前述の少なくとも１つの印刷パラメータは、画素が印刷される媒体の表面、画素を印刷する際に使用するインク量、画素を印刷する回数、画素を印刷するためプリンタにより使用されるカラーテーブル、プリンタが画素を印刷する速度、画素の位置において媒体に塗布される二次的液体、画素を印刷するためにプリンタにより用いられるエジェクタの温度、そしてプリンタが画素を印刷する解像度、のうちの少なくとも１つを含む。
【００１３】
本発明のさらに別の様態として、媒体に対しプリントヘッドを動かすためのモータ組立体と、媒体上に印刷される画素のデータ構造を受け取るプロセッサを含むプリンタが説明される。データ構造は、画素の分類データとを含む。分類データが、画素が見られる予測された視野角を含む。プロセッサは、分類データに基づき、プリンタの少なくとも１つの印刷パラメータを調整する。
【００１４】
本発明のこの様態による様々な実施形態において、知覚データは、赤、緑、青の成分値を含む。いくつかの実施形態において、分類データは、媒体がトリミングされ３Ｄ物体に組み立てられた後に、印刷された画素が見られる角度の指定を含む。いくつかの実施形態において、分類データは、印刷された画素の主要視野角の指定を含み、その指定は、上表面、上側面、側面、下側面、下表面のうちの１つからなる。いくつかの実施形態において、プリンタはインクジェットプリンタである。いくつかの実施形態において、上述の少なくとも１つの印刷パラメータは、画素が印刷される媒体の表面、画素を印刷する際に使用するインク量、画素を印刷する回数、画素を印刷するためプリンタにより使用されるカラーテーブル、プリンタが画素を印刷する速度、画素の位置において媒体に塗布される二次的液体、画素を印刷するためにプリンタにより用いられるエジェクタの温度、そしてプリンタが画素を印刷する解像度、のうちの少なくとも１つを含む。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明では、分類データの包含が、３Ｄプリンタの動作パラメータを、プロセッサが必要に応じ変更することを可能とし、これにより、予測された視野角における印刷された画素の有効性が向上するよう、画素は印刷されるが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の更なる利点は図面を伴う詳細な説明により明白となる。図面では、詳細をより明確に表すため、構成要素は正確な縮尺としていない。また、複数の図面を通じて、類似の符号は、類似の構成要素を示す。
【図１】図１は、本発明の一実施形態による３Ｄプリンタの機能ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による画素と、画素に関する分類データを表わす。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による、知覚データと分類データの両方を含むデータパケットを表わす。
【図４】図４は、本発明の１つの実施形態に係る媒体上への画素の印刷方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態による３Ｄプリンタ１００の機能ブロック図を示したものである。３Ｄプリンタ１００は、使用者の命令と応答が提供されるユーザインターフェイス１１２を含む、３Ｄプリンタ１００の様々な構成要素を制御するためのプロセッサ１０２と、ＵＳＢポート、イーサネット（登録商標）ポート、パラレルポート、シリアルポート、これらの組合せ等といった印刷データを受け取るデータ通信ポート１１０と、プリントヘッドと媒体の少なくとも一方を他方に対し移動させるためのモータ、プーリ、ベルト、ローラー、これらの組合せ等といった媒体取扱要素１０６と、紙、プラスチック、木材、生地等といった媒体に所望の画像を形成するために、媒体上にインクを着弾させるためのプリントヘッド１０８と、プロセッサ１０２に対する動作命令と、後により詳細に説明する、媒体上に画像を印刷するために必要な又は望まれるデータ等を保持するメモリ１０４とを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、３Ｄプリンタ１００はインクジェットプリンタ型であり、他の実施形態では、３Ｄプリンタ１００はレーザプリンタ型である。
【００１９】
本発明の様々な実施形態による画像データ構造は、知覚データと分類データの両方を含む。ここで使用される用語としての知覚データは、電子化画像ファイルに従来から含まれるデータであり、カラープリンタでは画素に対し各色をどの程度適用するか、またはモノクロプリンタでは画素に黒インクまたはトナーをどの程度適用するかといった、プリンタが印刷する画素の情報が含まれる。図３の例に示されるように、いくつかの配色において、これはＲＧＢまたはＣＭＹＫデータである。例えば、あるビット数は、印刷された画素に所望の色彩特性を与えるために用いられる、赤、緑、青の各色相の濃度レベルを示すために用いられる。ここで意図される本発明の様々な実施形態は、如何なる知覚データの特定の構成にも限定されず、印刷技術分野において理解される全てを適用可能である。
【００２０】
いくつかの実施形態においては、本発明による画像ファイルのデータ構造に、ある種の位置データも含まれ、この位置データは、ある画素を印刷するための媒体上の位置を示す。いくつかの実施形態において、位置データは各画素のためのデータパケットに実際にエンコードされる。別の実施形態においては、位置データは相対的であり、プリンタにより計算されるか、さもなくば単に画像ファイル中の画素データの相対位置として理解される。ここでは他の位置データの形式も包含される。
【００２１】
印刷される各画素に関連づく分類データは、本発明の実施形態において新規である。ここで使用される分類データという用語は、媒体に画素２０２が印刷される図２に関して説明されるように、印刷された画素がどのように見られるかを示す。図２は、画素２０２が印刷された位置における媒体の断面を表わす。つまり、画素２０２の表面２１０は、媒体の上表面から見ることのできる画素２０２の部分を表わしている。同様に、画素２０２の表面２１８は、媒体の下表面から見ることのできる画素２０２の部分を表わしている。他の表面２１２、２１４、２１６は、もし媒体が画素２０２を通して切断されたならば見ることのできる画素２０２の部分を表わしている。もし媒体が画素２０２を通して実質的に垂直に切断されたならば、表面２１４が画素２０２の可視部分を表わす。もし媒体がある角度で切断されたならば、それに応じて表面２１２又は２１６のどちらかが画素２０２の可視部分を表わす。いくつかの実施形態においては、図示されたよりも大きい又は小さい画素２０２の部分が可視となる。
【００２２】
上記段落にて、画素２０２を通した切断と、切断の角度に関連して表面を説明した。しかし、いくつかの実施形態においては、全ての切断は垂直であり、同一位置において画素２０２を通る。しかし、画素２０２が印刷された部分の媒体は、他の媒体と上下両方で積層され、画素２０２の主な現れ方が、表面２１０、２１２、２１４、２１６、２１８のうちの１つに垂直である視野角に、それ以外の角度よりも近く符合しうる。このため、この概念は、画素２０２を通した切断の角度に関して上述で使用された言語の範囲内で理解される。
【００２３】
さらに、画素２０２を通した切断と画素２０２が印刷された媒体の積層のどちらの場合も、図２で図示された５つの表面のみに限定されず、一般的に接線２０６で示される、無限の異なる表面角度（または積層構成）を包含することが、上述の概念の範囲内で理解される。ここで意図されるように、接線２０６は、媒体の上表面と下表面を垂直に通り延びるＺ軸線２０４に対し、如何なる角度も有することができる。主要視野角は、接線２０６に対し垂直である。接線２０６の角度は、勾配情報として示されることもできる。勾配情報は、角度のほかにも、ビニング分類といった、他の方法で表現することもできる。
【００２４】
このため、分類データは、画素２０２が印刷された媒体及び他の媒体から作成される、最終的な、組み立てられた３Ｄ物体において、画素２０２がどのように見られるかを示す。分類データは、画像データの一部として、データ通信ポート１１０を介すといったかたちで３Ｄプリンタ１００により受け取られる。いくつかの実施形態において、分類データは、図３に示されるように、知覚データの標準パケットに付加された３Ｄメタデータ（図３の３ＤＭ）といった、画像ファイルの一部であり、またいくつかの実施形態においては、分類データは従来の画像ファイルとは別に提供される。いくつかの実施形態において、分類データと知覚データの少なくとも１つが、少なくとも一時的にメモリ１０４に記憶される。
【００２５】
プロセッサ１０２は、画素２０２を印刷するとき、知覚データと分類データの両方を用いてプリントヘッド１０８を制御する。知覚データは、従来のように、例えば画素２０２の正確な色と濃度を印刷するために用いられるべきカラーインクの混合を判断するために用いられる。プロセッサ１０２は、接線２０６により代表される、画素２０２が見られる視野角に基づき、画素２０２の現れ方を向上させるよう、３Ｄプリンタ１００の特定の印刷パラメータを変化させるために、分類データも使用する。
【００２６】
ここで説明される本発明の実施形態は、分類データに基づき調整可能な、３Ｄプリンタ１００のパラメータに特に限定されない。しかし、例えば、いくつかの実施形態において、画素２０２は表面２１８において主に見られると分類データが示す場合、画素２０２は媒体の下表面に印刷される。別の実施形態において、画素２０２は表面２１０において主に見られると分類データが示す場合、画素２０２は媒体の上表面に印刷される。別の実施形態において、画素２０２は表面２１４において主に見られると分類データが示す場合、画素２０２は媒体の上表面と下表面に印刷される。また別の実施形態において、画素２０２は表面２１６において主に見られると分類データが示す場合、画素２０２は媒体の上表面には薄く、下表面には濃く印刷される。
【００２７】
また別の実施形態において、３Ｄプリンタ１００の可変であるパラメータは、画素２０２の分類データに基づく、画素２０２のために吐出されるインクの量である。別の実施形態において、３Ｄプリンタ１００の可変であるパラメータは、画素２０２の分類データに基づく、画素２０２のために吐出されるインクの温度である。また別の実施形態において、３Ｄプリンタ１００の可変であるパラメータは、画素２０２の分類データに基づく、画素２０２と同一の位置への二次的液体の塗布である。
【００２８】
また別の実施形態において、３Ｄプリンタ１００の可変であるパラメータは、画素２０２の分類データに基づく、画素２０２が印刷される回数である。また別の実施形態において、３Ｄプリンタ１００の可変であるパラメータは、画素２０２の分類データに基づく、画素２０２を印刷するため３Ｄプリンタ１００により用いられるカラーテーブルである。いくつかの実施形態において、３Ｄプリンタ１００の可変であるパラメータは、画素２０２の分類データに基づく、３Ｄプリンタ１００が画素２０２を印刷する速度である。いくつかの実施形態において、３Ｄプリンタ１００の可変であるパラメータは、画素２０２の分類データに基づく、３Ｄプリンタ１００が画素２０２を印刷する解像度である。
【００２９】
図２の例では、それぞれ異なる印刷品質の課題が存在する（主要視野角に関連づく）５つの表面２１０、２１２、２１４、２１６、２１８の全ての可能性をエンコードするために、画素当たり３ビットのデータを使用することができる。
【００３０】
表面２１０は従来の印刷に最も近いが、従来の印刷品質の欠点が如実に表れる領域でもある。このため、この表面は比較的高い印刷品質モードで印刷することが好ましい。表面２１２は、画素が表面２１０のいくつかの性質及び表面２１４のいくつかの性質を有する領域である。この表面では、表面の画素の画質を高めるだけでなく、浸透度も向上させる方法が求められる。表面２１４は媒体の切断面からのみ画素が見られる領域であり、このため、特に切断面から見られるインクの浸透が重要である。表面２１６は、表面２１４及び表面２１８両方の性質を有する領域である。
【００３１】
表面２１８は、もしプリンタが上表面側（表面２１０）のみ印刷可能であるならば、色を媒体に深く浸透させ、下表面（表面２１８）から見えるようにしなければならない領域である。これは、下表面は（側面２１４とは異なり）同時に、（表面２１０のように）鮮明度が重要であるため、困難である。このため、媒体への浸透と鮮明度の保持とのバランスを提供できる方法が理想である。もしプリンタが多重化又はその他の方法により媒体の両面を印刷可能ならば、表面２１８は上表面２１０と同じとなる。
【００３２】
前述したように、分類データの包含が、３Ｄプリンタ１００の動作パラメータを、それらが何かに関わらず、プロセッサ１０２が必要に応じ変更することを可能とし、これにより、予測された視野角における印刷された画素２０２の有効性が、それがどのように測定されるかに関わらず、向上するよう、画素２０２は印刷される。
【００３３】
図４は、本発明の１つの実施形態に係る媒体上への画素の印刷方法を示す図である。図４を参照すると、上述した実施形態からわかるように、媒体上への画素の印刷方法は、以下のステップを含む。画素が見られる予測された視野角を含む分類データを用いて画素のデータ構造をエンコードする（ステップＳ４０２）。分類データは、媒体から形成された３Ｄ物体における画素の主要視野角を示す。分類データは、媒体がトリミングされ３Ｄ物体に組み立てられた後に、印刷された画素が見られる角度の指定と、媒体の水平面のＺ軸に対する、印刷された画素の接線の角度と、印刷された画素の視野角の指定との少なくとも１つを含む。印刷された画素の視野角の指定は、上表面、上側面、側面、下側面、下表面のいずれか１つを含む。そして、プリンタへ前記データ構造を送信する（ステップＳ４０４）。プリンタは、例えば、インクジェットプリンタである。データ構造は、知覚データと位置データとを含む。位置データは、媒体上に前記画素を印刷する位置の指定を含む。その後、分類データに基づき、少なくとも１つの印刷パラメータを調整する（ステップＳ４０６）。印刷パラメータが、画素を印刷する前記媒体の表面と、画素を印刷する際に用いるインク量と、画素を印刷する回数と、画素を印刷するためプリンタにより用いられるカラーテーブルと、プリンタが画素を印刷する速度と、画素の位置にて媒体に適用される二次的液体と、画素を印刷するためプリンタにより用いられるエジェクタの温度と、プリンタが画素を印刷する解像度との少なくとも１つを含む。
【００３４】
前述した本発明の好ましい実施形態の説明は、例示および説明を目的として示されている。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。上記の教示を考慮し、自明な改変または変形例が可能である。本実施形態は、本発明の原理およびその実用的な適用を最も良く表わすため、また、それにより当業者が本発明を様々な実施形態で、そして考えうる特定の用途に適する様々な変形例に用いることが可能となるよう、選択され、説明された。全てのこのような改変と変形例は、公正に、合法的に、かつ公平に権限を与えられた一定の幅に従って解釈される場合に、添付の特許請求の範囲により決定される本発明の範囲内にある。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、予測された視野角における印刷された画素の有効性が向上するよう、画素が印刷されることのできるプリンタおよび媒体上への画素の印刷方法である。
【符号の説明】
【００３６】
１００：３Ｄプリンタ
１０２：プロセッサ
１０６：媒体取扱要素
１０８：プリントヘッド
１１０：データ通信ポート
１１２：ユーザインターフェイス
２０２：画素
２０４：Ｚ軸線
２０６：接線
２１０、２１２、２１４、２１６、２１８：表面
３ＤＭ：３Ｄメタデータ
Ｓ４０２〜Ｓ４０６：ステップ
【図１】
2018020567.tif 000003
【図２】
2018020567.tif 000004
【図３】
2018020567.tif 000005
【図４】
2018020567.tif 000006