(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直な表示面上の選択された位置で動作を実行する端部エフェクタを保持し移動させるエフェクタ台であって、少なくとも２本のワイヤで吊り下げられ、前記各ワイヤの長さを調整することで前記垂直な表示面上の所望の位置に移動させられるエフェクタ台において、
端部エフェクタと、
前記端部エフェクタを操作するための端部エフェクタアクチュエータと、
前記端部エフェクタアクチュエータの動作を指示する制御信号を受信するコントローラと、
少なくとも前記垂直な表示面に向かって前記エフェクタ台自体を押す力を発生させるＺ力発生器と、
を含むことを特徴とするエフェクタ台。
【請求項２】
請求項１に記載のエフェクタ台であって、
Ｚ力発生器は、少なくとも前記垂直な表示面に前記エフェクタ台自体を吸引させる又は前記垂直な表示面に向かって風を吹きつけ前記垂直な表示面から前記エフェクタ台自体を離すファン或いはプロペラであることを特徴とするエフェクタ台。
【請求項３】
請求項１に記載のエフェクタ台において、
前記垂直な表示面は、金属製の面であって、
Ｚ力発生器は、前記垂直な表示面に前記エフェクタ台自体を引き付けさせる電磁石であることを特徴とするエフェクタ台。
【請求項４】
垂直な表示面上の選択された位置で動作を実行する端部エフェクタを運ぶために適合されたエフェクタ台であって、協働して前記エフェクタ台を前記選択位置に配置する第一及び第二のエフェクタ台位置決め具に接続可能であるエフェクタ台であり、
一つ又はそれ以上の端部エフェクタと、
前記一つ又はそれ以上の端部エフェクタを受け、垂直な方向で作用するよう構成され、台に対して直角方向に前記一つ又はそれ以上の端部エフェクタを受けるためのキャリアを有する台と、
前記一つ又はそれ以上の端部エフェクタのそれぞれに設けられ、対応する前記端部エフェクタを操作するための一つ又はそれ以上の端部エフェクタアクチュエータと、
前記一つ又はそれ以上の端部エフェクタアクチュエータの動作を指示する制御信号を受信するコントローラと、
少なくとも前記垂直な表示面に向かって前記エフェクタ台自体を押す力を発生させるＺ力発生器と、
を含むことを特徴とするエフェクタ台。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷などの機械的な動作を実行することに関し、特に、ホワイトボード及びその他の実質的に垂直な面上で機械的な動作を行う端部エフェクタを運ぶ台に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
大きな描画面及び表示面を電子ドキュメント能力と一体化させるために、数多くの研究がなされてきた。画像取込み及び画像表示の２つの方向の知識をサポートするための技術が開発されてきた。
【０００３】
画像取込み技術は、面上に描かれた印を電子形式で取込むことを可能にする。これらの技術は、カナダアルバータ州カルガリーにあるスマートテクノロジーズ社（SMART Technologies, Inc.)によるスマートボード（SMART Board）などの感圧性タブレットや、コネティカット州スタムフォードのゼロックス社によるライブボード（Liveboard）やマサチューセッツ州ボストンのバーチャルインク社（Virtual Ink Corporation）によるミメオ（Mimeo)などの、特殊なペンと共に使われる位置感知面や、オレゴン州ポートランドのマイクロフィールドグラフィックス社（Microfield Graphics Inc.）によるソフトボード（SoftBoard）などの、レーザベースのペン追跡器や、ゼロックス社によるゾンビボード（ZombieBoard）などのカメラベースの走査や、ゼロックス社によるコピーボード（Copyboard）などの一次元スキャンバーなどを含む。
【０００４】
画像表示技術は、保存された電子画像を大きな面に表示することを可能にする。これらの技術は、プラズマ、アクティブマトリクス、液晶、発光ダイオード、フロントプロジェクション又はリアプロジェクションであるプロジェクタなどを含む。これらの様々な画像表示技術の内、プロジェクタのみが、大きさを変更でき伸張性がある面であって、安価で受動的な面との互換性を有する。他の技術の全ては、専用の表示用ハードウェアを必要とし、この専用ハードウェアは高価であり、また大きさが固定されている。
【０００５】
大きな垂直面上に画像を生成する応用法に加え、窓の洗浄や物理的なトークンの移動などの様々な他の応用法が存在する。
【０００６】
そこで本発明は、様々な機械的な仕事を実行するための端部エフェクタを運ぶ及び／又は操作するエフェクタ台を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のエフェクタ台は、ホワイトボードなどの実質的に垂直な表示面上の選択された位置で動作を実行する端部エフェクタを運ぶために適合されたエフェクタ台であって、協働してエフェクタ台を選択位置に配置する第一及び第二のエフェクタ台位置決め具に接続可能であるエフェクタ台であり、一つ又はそれ以上の端部エフェクタと、一つ又はそれ以上の端部エフェクタを受け、実質的に垂直な方向で作用するよう構成され、台に対して直角方向に一つ又はそれ以上の端部エフェクタを受けるためのキャリアを有する台と、一つ又はそれ以上の端部エフェクタのそれぞれと対になる一つ又はそれ以上の端部エフェクタアクチュエータと、一つ又はそれ以上の端部エフェクタの動作を指示する制御信号を受信するコントローラと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のエフェクタ台は、更に、実質的に垂直な面に対して実質的に直角に、エフェクタ台への力を発生させるＺ力発生器を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明は、様々な機械的な作業を実行するための端部エフェクタを運ぶ及び／又は操作するエフェクタ台(effector  platform）と呼ばれる台である。本発明のエフェクタ台は、振り子ホワイトボードプリンタシステム(Pendulum  Whiteboard  Printer  System）の一部であり、このプリンタシステムは、本発明のエフェクタ台が吊り下げワイヤによって、重力に逆らって吊り下げられることからその名が付けられた。二つのワイヤが使われているため、真のｘｙ平面上の振り子ではない。
【００１０】
本発明は、ホワイトボード及びその他の実質的に垂直な面上に、遠隔から画像を生成する安価な機構を提供する。この明細書中に使われる用語「画像(image)」は、乾燥消去ペン（dry-erase pen）などの印付け要素によって作られた印(mark)全てを表す。印は、テキスト文字でも、直線又は曲線の字でも、その他の種類の印でも、手で描けるものであればいずれの形式であってもよい。
【００１１】
エフェクタ台は、印付け要素などの端部エフェクタ（end  effector)を保持するために設けられる。エフェクタ台は、二つのスプールから二つのワイヤによって吊り下げられ、これらのスプールは、印が付けられる面の上部及び外部境界の近くに配置される。二つのワイヤの長さが調整され、印が付けられる面上のエフェクタ台の位置がコントロールされる。これらのワイヤは典型的には、モータ化されたスプールに巻き上げられ、コンピュータ制御によって長さの変更が可能になる。スプールは目標面の端部より上側及び外側に配置されてもよく、これにより面の全ての部分に届かせることができる。必要であれば、エフェクタ台への制御信号は、当業者に広く知られた技法を使い、ワイヤを通じて提供されることもできる。電力は、ワイヤを通じてエフェクタ台に供給されてもよく、又は基板上の電池からエフェクタ台に供給されてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明がその一部を構成する振り子ホワイトボードプリンタシステムの斜視図を、いくつかの機能ブロック要素を含み示す。印付けペンなどの端部エフェクタ１３０が、ホワイトボード１０５上に画像を生成するために使用される。当業者には、ホワイトボードには乾燥消去マーカが典型的に使われることは理解できるであろう。当業者にはまた、本発明がホワイトボード上の印付けに制限されず、その他の実質的に垂直な面のいずれに対しても使用することができ、また、ホワイトボードプリンタによって実行される動作が、単純な印付けに制限されず、その他の動作を実行するためにホワイトボードプリンタを使用してもよいことも理解できるであろう。説明を容易にするために、ここでは垂直な面をホワイトボードとして引用する。印付け要素又は端部エフェクタ１３０は、本発明のエフェクタ台１２０によってその場に保持され又は移動される。エフェクタ台１２０は、左ワイヤ１１４及び右ワイヤ１１２によって吊り下げられている。左ワイヤ１１４は左スプール１０８につながれ、右ワイヤ１１２は右スプール１１０につながれている。左スプール及び右スプールには、当業者には既知の種類のモータ（図示せず）が設けられており、これらのモータは、スプールからのワイヤの巻き取り及びほどきをコントロールする。モータはステッピングモータであっても、シャフトセンサ又は位置センサを備えたＤＣモータであってもよく、ワイヤの巻き取り及びほどきを行うようにスプールの回転を制御する他の機構のいずれであってもよい。当業者には、よりよい制御、より速い加速度、より正確な速い位置決め、揺れ及びはね返りを制御するためのより強い張力、Ｚ方向の力を生成するためのより強い張力、移動中の制御、などの様々な理由によって、本発明の精神及び範囲から離れることなく、二本以上のワイヤを使うこともできることを認識できるであろう。
【００１３】
ホワイトボードプリンタ１００が使用されていない時には、ペンの乾燥を防ぐため、その他の理由で、エフェクタ台を待機設備１７０に返してもよい。
【００１４】
ホワイトボードプリンタ１００は、典型的にはコンピュータ１０２によってコントローラ１０４を通じて制御され、このコントローラ１０４はハードウェア又はソフトウェアのいずれによって実施されてもよく、コンピュータ１０２と別のユニットであってもコンピュータ１０２の一部であってもよい。コンピュータ１０２は、当業者に知られた汎用コンピュータのいずれであってもよい。コンピュータ１０２は、コントローラ１０４を通じてホワイトボードプリンタ１００とインターフェース１０３を介して通信し、このインターフェース１０３は、パラレル又はシリアルインターフェースなどの一般的に使われているコンピュータ通信インターフェースのいずれであってもよい。閉鎖ループ位置決め（closed-loop positioning）が使用された場合、図示するようにカメラ１５０を使い、コンピュータ１０２又は直接コントローラ１０４にフィードバック情報を提供することもできる。エフェクタ台１２０の位置を決める計算は、コンピュータ１０２及び／又はコントローラ１０４によって実行でき、ソフトウェア及び／又はハードウェアによって実施できる。ワードプロセッサ、表計算、及びプレゼンテーショングラフィックスなどのアプリケーションプログラム１０２２のドライバプログラム１０２３が、それぞれの出力を大きな垂直面に生成するために設けられてもよい。望まれるならば、エフェクタ台１２０の位置決めは、図示するように、コントローラ１０４又はコンピュータ１０２に接続されたジョイスティック１０６を使い手動で制御してもよい。コンピュータ１０２又はジョイスティック１０６の信号は、コントローラ１０４によって変換され、エフェクタ台１２０に送信され、そこで基板上制御電子機器１４０で復号される。
【００１５】
エフェクタ台１２０は、二本のワイヤ１１４及び１１２によって吊り下げられているので、エフェクタ台１２０は、左ワイヤ１１４及び右ワイヤ１１２を調整することにより、エフェクタ台１２０を、左スプール１０８及び右スプール１１０よりも下の両スプールの間の、どの位置へでも移動させることができる。ホワイトボード１０５のいずれの部分にも印を付けることを可能にするために、左スプール１０８及び右スプール１１０は、好適には図１に示すように、ホワイトボードの上端部で、そしてホワイトボードの左右端部を越えてそれぞれ配置される。
【００１６】
ここで図２及び図３を参照し、本発明のエフェクタ台１２０は、端部エフェクタ１３０と、距離センサ２１０と、制御電子機器２２０と、機械アクチュエータ２３０と、電力供給源２４０と、Ｚ力発生器２５０と、を含む。
【００１７】
端部エフェクタ１３０は、エフェクタ台１２０の要素の一つであり、実際の仕事をする要素である。例えば、ホワイトボード印刷環境においては、この端部エフェクタは、乾燥消去マーカである。端部エフェクタのその他の例は、後に詳しく説明する。
【００１８】
距離センサ２１０は、端部エフェクタがどれだけ面に近いかの情報を提供する。このセンサは、当業者に知られ理解されている、そのような距離感知機構及び技法のいずれを用いて実施してもよい。例としては、物理的接触センサや、光又は音を面に反射させ反響が帰ってくる時間を求める反響センサなどが挙げられる。
【００１９】
アクチュエータ２３０は、端部エフェクタ１３０を操作するために機能し、典型的には、ホワイトボード１０５又はその他の実質的に垂直な面に対して端部エフェクタを前後に移動させる。
【００２０】
基板上制御電子機器１４０は、コンピュータ又はその他の外部源からの制御信号を受け、これらの信号を端部エフェクタ１３０の動作へと変換するために設けられる。これらの機械的な動作は、当業者には理解できるであろう、様々な作業のいずれを実行するためであってもよい。
【００２１】
電力供給源２４０は、制御電子機器１４０やアクチュエータ２３０及び必要であれば端部エフェクタ１３０自体に電力を供給する。典型的には、電力供給源２４０は、左吊り下げワイヤ１１４及び右吊り下げワイヤ１１２として実施されるが、当業者には広く知られた種類の電池のいずれかであってもよい。電池の使用は、吊り下げワイヤを通じての電力送信の必要が無いので有利な場合もあり、これにより、異なる物質をワイヤとして使用することが可能になり、吊り下げワイヤ上に信号が送信される場合、これらのワイヤにおける信号ノイズを低減できる。
【００２２】
Ｚ力発生器２５０は、エフェクタ台１２０をホワイトボード１０５又はその他の実質的に垂直な面に向かって又はそのような面から離れるような押す力を発生させる。振り子ホワイトボードプリンタ１００のいくつかの使用方法では、端部エフェクタ１３０が面上で又は面上の対象物に対して操作している間、エフェクタ台１２０は、吊り下げワイヤから完全に受動的に吊るされてもよい。その他の使用法では、台は面に対して近づくように能動的に駆動される必要がある。例えば、三次元の対象物が、実質的に垂直な面に取付けられていた場合、台は、ボードの回りに誘導される間、これらの対象物を避けるために、ボードから相当の距離離れて吊られる必要がある。目的の位置に達した時には、能動的な手段を使い、エフェクタが面に十分に近づき機能できるように台を移動させる必要がある。Ｚ力発生器２５０はこれらの要求を満たすために使われ、図３に示すように、台に取付けられたファン又はプロペラとして実施してもよく、これによりエフェクタ台１２０を面に向かって吹き又は面に向かって吸引してもよい。本発明の他の実施形態では、電磁力を利用してもよい。従来のホワイトボードのような金属製の面であれば、エフェクタ台１２０上の電磁石によって、端部エフェクタ１３０が機械的な動作を行う間に、エフェクタ台を面に引く又は面に対して保持することができる。
【００２３】
本発明の実施形態では、図３及び図４に示すような、乾燥消去マーカなどの印付けペン３１０が、印を作り出すための主要な端部エフェクタとして使われる。
【００２４】
機械アクチュエータ２３０は、スリーブ３４０と、サーボモータ３２０と、機械的機構３３０と、印付けペン３１０を係合させ及び離れさせるための機構と、を備える。乾燥消去マーカなどの典型的な印付けペン３１０は、印付けペン端部の、係合リブ３１３を備えたキャップ受け３１１に、キャップ（図示せず）を保持できるように設計される。機械的機構３３０に接続されたエフェクタキャップ３１７には、エフェクタプラグ３１９が設けられており、このプラグは、キャップ受け３１１としっかりと係合するように構成される。これは、エフェクタプラグ３１９とエフェクタキャップ３１７を単一のユニットとして構成したアセンブリによって実現してもよく、この場合は、エフェクタプラグ３１９は、キャップ受け３１１よりも少し小さい。またエフェクタプラグ３１９は、係合アーム３２１を備え、この係合アーム３２１はキャップ受け３１１の内部壁に係合するよう伸ばされてもよい。この代わりに、エフェクタプラグ３１９及びエフェクタキャップ３１７を別個のユニットとして実施してもよく、この場合は、エフェクタプラグ３１９は、キャップ受け３１１にきちんとはめ込まれるよう構成され、乾燥したペンを交換する場合以外には取外せないよう構成される。このようなエフェクタプラグは、永久磁石から構成してもよく、そして、エフェクタキャップ３１７は、電磁石によって実現してもよい。単純に、電磁石のオン状態とオフ状態を切替える又は電磁石の極性を反転することにより、アクチュエータが印付けペン３１１と係合することや、ペンから離れることが可能になる。
【００２５】
機械アクチュエータのスリーブ３４０は、印付けペン３１０をサポートする。スリーブは、図示するように、円筒形のチューブであってもよく、又は部分的に円筒形のチューブ又は適切な支えを提供する他の物理的な構成のいずれであってもよい。スリーブ３４０には溝３４５が設けられてもよく、この溝により、印付けペンのより大きな引延ばしが可能になる。サーボモータ３２０は、機械的機構３３０の一端に接続されたディスク３２５を回転するよう構成され、この機械的機構３３０の他方の端部は、印付けペン３１０に接続されている。機械的機構３３０は、サーボモータ３２０によってディスク３２５の回転方向によって、機械的機構３３０が印付けペン３１０をスリーブ３４０内へと押すように又はスリーブからペンを引き出すように構成され、サーボモータ３２０及び印付けペン３１０に接続される。モータ３２０に抵抗センサを設け、端部エフェクタが面と接触した時を判断することもできる。
【００２６】
図４は、ペン３１０が面１０５から離れて引かれ、エフェクタ台１２０が所望の位置に移動可能なペン３１０を示す。次に、図に点線の輪郭で示すように、ペン３１０は延ばされ、印を作るために面１０５上の所望の目標位置に接触する。
【００２７】
図６は、アクチュエータ２３０の代替構成を示す。図３に示すようなサーボモータ３２０が機械的機構３３０を使い間接的にペンを移動させる代わりに、スリーブ３４０を通じて突出する小さなホイールであって、ペン３１０に接触する小さなホイール６１０を、図示しないモータが回転させる。ホイール６１０の回転によって、ペンはスリーブ３４０の長手方向に沿ってスライドし、これによりペンが引き出され又は延ばされる。
【００２８】
図５に、本発明の第一代替実施形態を示し、この実施形態ではエフェクタ台１２０に、一つよりも多い端部エフェクタ５１０と、対応する数のアクチュエータ５３０と、が設けられている。この実施形態はおそらく、描画の際に複数の色が望まれる場合に特に有効であろう。当業者には、異なる端部エフェクタ５１０の相対的な位置は、望まれる端部エフェクタと中央端部エフェクタなどの何らかの基準点との水平距離を表す適切なオフセットを使った位置計算の更新などにより簡単に補正できることが直ちに理解できるであろう。制御電子機器５２０、Ｚ力発生器５５０、及び電力供給源５４０は、単一の端部エフェクタを備える実施形態と同様に実施することができる。
【００２９】
図７において、本発明の第二代替実施形態を示し、この実施形態のエフェクタ台１２０は、印付けペン１３０を軸点１３７に取付け、ボードに向かってペンを回転させる重り１３５によって釣り合わせることによって、実現される。
【００３０】
当業者には、ここに説明した例が、エフェクタ台構成の例としてのみであり、印付けペンの他の構成や他の端部エフェクタも可能であり、垂直な面上で様々な仕事を実行するために簡単に実現できることを理解できるであろう。他のこのような端部エフェクタを詳しく後述する。
【００３１】
垂直な面及びそのような面上の対象物に物理的及び電気的な変化を及ぼすために、様々な手段を使うことができる。上述の例の伸縮可能なペンに加え、他の端部エフェクタの例は、以下のものを含む。
【００３２】
エフェクタ台上の小さな容器から、一つ又はそれ以上の色のインク及び／又は修正液を噴霧するために垂直な面に対してインクノズルが向けられた、インク／修正液／洗剤スプレ。この代わりに、ブラシやローラなどの印付け面を端部エフェクタ上に設け、ノズル及び／又はスプレを使い、乾燥消去インクや他のそのような物質を含むインク、塗料、又は液体又は半液体物質などを、印付け面に補充することもできる。ペンがエフェクタ台によって面上をひきずられる（drag）ベクトルモード描画に加え、スプレがオン状態及びオフ状態に高速で切替えられるラスターモード描画（raster mode drawing）においてスプレを使用してもよい。これに加え、噴霧する領域は、スプレ端部エフェクタの面からの距離を変更することにより調節することができる。
【００３３】
ホワイトボード上の乾燥消去印を消すためのフェルト又は他の柔らかな面を有する棒又はブロックとして実現されるホワイトボード消し。
【００３４】
面上のいくつかの対象物が、光を当てることにより状態を変化するように設計された場合などに有効な光ペン。この場合のエフェクタ台は、レーザポインタなどの小さな光エミッタを運ぶ。
【００３５】
汎用又は専門のロボットつかみ具が、画鋲などをつかみ、標準掲示板などのピンボード上にアイテムを動かし又はアイテムを取り除くことのできる、ロボットつかみ具。
【００３６】
面上のいくつかの対象物が、無線信号に応答するように設計されている場合などに有効な電磁トランスポンダ。この場合、エフェクタ台はここの対象物の範囲内にトランスポンダを運ぶ。
【００３７】
電子紙表面（Electric  Paper  Surface)と共に使用され、ジャイロクロンボール（gyrocron ball）を裏返すことにより印を書く又は消すための静電ペン。電子紙は、シェリドン（Sheridon）の米国特許第４，１２６，８５４号、「ねじれボールパネル表示装置」（TWISTING BALL PANEL DISPLAY）に詳しく説明されている。
【００３８】
紙などの対象物を吸引装置によってつかむことが出来るバキュームつかみ具。バキュームつかみ具はまた、台をボードにしっかりと吸引するために使用されてもよい。
【００３９】
異なる端部エフェクタ道具のラックが設けられた高速チェンジ端部エフェクタであって、ロボットつかみ具の特殊な受け具が、現在の作業に基づき、適切な端部エフェクタをつかむ。
【００４０】
上述の例から明らかなように、エフェクタ台上では、広い範囲の端部エフェクタを実現することができる。端部エフェクタの可能な実現方法のいずれにおいても、待機設備１７０は、休止場所としての働きを超える、数々の目的に使ってもよい。例えば、待機設備を使い、様々な端部エフェクタを切替えたり、インク、塗料、修正液、洗浄流体、又は他のこのような実質的に垂直な面に塗布される液体又は半液体物質などを再供給してもよい。これに加え、電力が電池によって供給される場合、待機台は再充電ステーションとして機能してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の振り子ホワイトボードプリンタシステムのブロック／斜視図である。
【図２】  本発明のエフェクタ台の機能要素ブロック図である。
【図３】  本発明のエフェクタ台の斜視図である。
【図４】  本発明のエフェクタ台の側面図である。
【図５】  本発明のエフェクタ台の第一代替実施形態のブロック図である。
【図６】  本発明のエフェクタ台の一部を示す詳細図である。
【図７】  本発明のエフェクタ台の第二代替実施形態の側面図である。
【符号の説明】
１００  ホワイトボードプリンタシステム、１０２  コンピュータ、１０４  コンピュータ、１０５  ホワイトボード、１０６  ジョイスティック、１０８  左スプール、１１０  右スプール、１１２  右ワイヤ、１１４  左ワイヤ、１２０  エフェクタ台、１３０，５１０  端部エフェクタ、１３５  重り、１３７  軸点、１４０  基板上制御電子機器、１５０  カメラ、１７０  待機設備、２１０  距離センサ、２２０，５２０  制御電子機器、２３０，５３０  機械アクチュエータ、２４０，５４０  電力供給源、２５０，５５０  Ｚ力発生器、３１０ペン、３１１  キャップ受け、３１３  係合リブ、３１７  エフェクタキャップ、３１９  エフェクタプラグ、３２０  サーボモータ、３２５  ディスク、３３０  機械的機構、３４０  スリーブ、３４５  溝、６１０  ホイール、１０２１  ＯＳ、１０２２  アプリケーション、１０２３  ドライバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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