POD 向けプリンタコントローラのソフトウェア開発
bizhub PRO 1050 用プリンタコントローラ
Development of New Software Architecture of Printer Controller for POD

諸橋烈

勇＊

Morohashi, Takeo

要旨
bizhub PRO 1050は，POD（Print On Demand）/CRD

１ はじめに（Central Reprographics Department : 企業内集中印刷）

PODを中心とした市場で求められる高速性・高信頼性/Data Center（メインフレームデータ出力）などのライの確保，印刷機能強化のため，以下を開発目標とした。

トプロダクション市場をターゲットとしたモノクロ高速1プリント性能向上

デジタル複合機である。内蔵型プリンタコントローラ

2スプール機能対応（プリンタ言語は海外PCL/国内Adobe純正PostScript3標

3スキャン性能向上

準）を標準装備しており，DTP（Desk Top Publishing）

4プリント・スキャン完全並列動作対応で作成したデジタルデータ等の小部数の印刷物を短期間5PDF/TIFF ダイレクトプリント機能対応

でリーズナブルなコストで作成できるPODに最適なプリ6ページ単位指定処理完全対応

ンタベースのシステムである。本件は，PODの機能，性7コニカミノルタ標準アプリケーション対応

能要求に応えるべく新規設計したプリンタコントローラのソフトウェア開発に関して報告する。

8安定性の確保
新規設計したソフトウェアは，従来のプリンタコントローラ開発で培った技術，ソフトウェアをベースに開発Abstractを行った。特に基本機能・性能である1プリント性能向The bizhub PRO 1050 is a monochromatic high-speed

上，2スプール機能対応，3スキャン性能向上は，従来

digital MFP for the light-production market such as PODの問題点を見直し，改良を積み重ねたものであり，これ(Print On Demand). The bizhub PRO 1050 is equipped

らの技術を中心に説明する。

with an internal printer controller as standard and Adobe
PostScript3/PCL are used for its printer languages. Thissystem is best built for the POD that quickly produces asmall volume of prints from digital data formed byDTP(Desk Top Publishing).

２ システム構成
２．１

ハードウェア構成

Fig.１にハードウェアブロック図を示す。

This paper reports on the development of new softwarearchitecture of the printer controller to achieve functions
and performance required to the POD.

Fig.1 Block diagram of printer controller hardware

ハードウェアは，従来機と同様にIntel系のアーキテク＊コニカミノルタビジネステクノロジーズ㈱制御開発本部 制御第２開発センター 第 23 開発部

チャをベースとし，CPUは，LV PentiumIII 933MHz を

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採用した。Network Chip/Parallel Chipを内蔵し，エンジンとのI/Fは，PCIバスを採用した。EBC（Engine BridgeController）は，新規開発したASICであり，DMAを２３ 開発技術
３．１

プリント高速化

チャンネル化することによってスキャン・プリント同時プリント性能としては，FPOT（First Print Out Time）転送を可能にし，Encode Chipと接続してスキャンデータと総印刷時間の短縮の両方が求められる。これを達成する為には，PDLの受信処理とインタプリタでのRIP処理，を圧縮できる構成とした。

Engine制御部での画像転送処理を並列動作させる必要が２．２

ソフトウェア構成ある。その為，入出力の応答性を確保しつつ，全体のス

Fig.２に新規設計のソフトウェア・アーキテクチャであるNINJA（New Imaging & Networking Job Architecture）

ループットが低下しないようなソフトウェア構造を持たせることが重要なポイントとなる。
Fig.３に従来機のプリント処理フロー図を示す。のソフトウェアブロック図を示す。

Fig.3 Conventional print process flow

従来機の処理では，以下の問題点があった。
1ネットワーク制御部，インタプリタ，Engine制御部モジュール（タスク）間のデータ受け渡しをMessage送信で行っている。
Fig.2 Block diagram of printer controller software

2ステープル位置指定等された場合の画像回転は，インタプリタで，両面印刷時の裏面の180度画像回転は，NINJAは，大きくNetwork制御部，Engine制御部，シEngine制御部で行っている。

ステム制御部で構成される。
Network制御部は，MIO（Modular Input/Output）を1の問題は，頻繁なMessage送信が発生する為，OSの介して，NetworkやParallelからの入出力制御を行う。

処理や，リトライによる待機時間等の時間のロスが大き

MIOは，TCP/IP，AppleTalk，IPX/SPX，NetBEUI，いことである。結果として全体スループットを低下させSMB等のプリントに必要なプロトコルスタックを搭載る要因となっていた。

し，マルチポート機能に対応したモジュールである。

2の問題は，ソフトウェアによる画像回転は負荷が大Engine制御部は，Video−IF Driver を介して，コマンきく，インタプリタやEngine制御の処理が重くなり，ドの送受信により，プリント・スキャンを制御するモメッセージフルが起きやすくなることである。この場ジュールである。DMA2チャンネルを使い，プリント，合，ソフトウェアの構造上，連鎖的にネットワーク制御スキャン画像データの同時転送が可能である。の処理まで停止させてしまい，結果として入出力の応答

システム制御部は，インタプリタをコアとしたプリントジョブ管理・制御モジュール群やスキャン，送信ジョブを管理・制御する為のモジュール群で構成される。イ性を低下させる要因になっていた。
Fig.４にこれらの問題を解決したNINJAのプリント処理フローを示す。

ンタプリタは，プリントデータであるPDL（Printer Description Language）を解釈しビットマップ形式のラスタデータに変換するRIP（Raster Image Processor）処理を行うモジュールである。さらにプリンタコントローラの設定情報や，エンジン状態を管理するデータベースを持ち，コニカミノルタ標準アプリケーションとのインターフェース（Application API）に対応した。

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Fig.4 Print process flow of NINJA

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前述の２点の問題を以下のように改良した。
1Ｉ/Ｆの簡潔化

Fig.５にこれらの問題を解決したNINJAのスプール処理フローを示す。

ネットワーク制御，インタプリタ，E n g i n e 制御モジュール間のデータの受け渡しは，バッファを介して行い，通信はトリガのイベント通知のみとした。
2画像回転処理の統一
全ての画像回転をハードウェアで行うこととし，インタプリタの描画速度が最適となるよう画像の向きを一定にした。
1により頻繁な通信が行われない為，OSの処理時間や
リ ト ラ イ に よ る 待 機 時 間 が 低 減 で き る 。 さ ら に，モジュール間のI/Fが疎結合となり，各モジュールの処理が非同期に実行できる為，連鎖的な応答性の低下を招きにくいソフトウェア構造とすることができる。また，2によりインタプリタ，Engine制御から画像回転の処理を省くことができ処理時間が短縮できる。なお，製品化過程
では，プロトタイプ段階から定期的に性能測定と分析を実施し，データサイズやバッファサイズ，タスクのプライオリティを見直し，全体スループットが向上するよう最適化を施した。
３．２

スプール機能スプール機能として，PODワークフローを考慮し３種Fig.5 Spool process flow類のモードを用意した。
Table １に３種類のスプールモードの機能，特徴を示す。

前述の問題を解決する為に行ったスプール処理の改良
Table 1 Functions and features in spool mode

点は以下である。
1スプール，RIP並列処理制御の追加
2スプール書込み抑制制御の追加
Fig.５の図を用いて説明する。
JOB1がRIPを実行中の為，JOB2は，受信データをスプールする。この際，遅延時間を入れて間欠的に受信データをパケット単位で書き込む。スプール書込みを抑制することによりJOB1を優先的に処理させる（A区間）。

また，パラレルポートやネットワークポートからの複さらにJOB1のRIPが終了した時点で，JOB2のスプール数のプリントジョブを受信し印刷を行う，いわゆるマルファイルをクローズし，このファイルから受信データをチポート印刷の環境下において，従来機では以下のようRIP Bufferに読み出しRIP処理を開始する。その上，新規な問題があった。

ファイルを生成しスプールも並列で処理する（B区間）。

1一旦スプールを開始したジョブは，全てのデータ受信

さらにRIP処理が進み，読み出すスプールファイルがなくが完了しないとRIPを開始できない。データサイズが大なった場合は，スプール処理を停止し，受信データを通きい場合，FPOT が遅くなる。

常のRIP Bufferへの書込み処理に切り替えることも可能と2スプール中は，RIP，スプール処理が並列で動作する
為，RIP中のジョブ終了が遅くなる。

している。
（C区間）
これらの制御追加により，スプール中のジョブであっても，直ちにRIPを開始することができ，RIP処理を優先

上記２点の問題は，印刷の作業効率（生産性）を低下させることができる。その結果，従来機に比べてジョブさせる要因となる為，スプール処理を改良することにの処理時間を約20%短縮させ，生産性向上を図ることがでよって問題の解決を図った。

きた。

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３．３

スキャン高速化

Table ２にプリント生産性比較を示す。

スキャナデータ処理に関して，従来機では，以下のよ

Table 2 Comparison of print productivity

うな問題があった。
1エンジンから転送されるスキャンデータを，512KB毎のバンド単位で処理する。
2ソフトウェアでデータ圧縮処理を行う。
3TIFFファイルを生成後，PDFファイルに変換する。
Fig.６に，従来機と上記問題を解決したNINJAのスキャナデータフローを示す。
４．２

スキャナ読み取り速度

ADFでの原稿読取開始からプリンタコントローラへのアップロード完了まで時間を測定し，SPM（Scans PerMinute）を求めた。
Table ３にスキャナ読み取り速度比較を示す。
Table 3 Comparison of scanner reading speed
Fig.6 Scanner data flow

スキャナデータ処理の改良点は以下である。
1エンジンから転送されるスキャンデータをページ単位で処理させる。
2ハードウェアでデータ圧縮を行わせる。
3圧縮されたスキャンデータから直接PDFファイルを生５ まとめ
OA機器の第３者評価機関によるプリント性能評価レ成させる。
（PDFファイル生成モジュールを新規に開発）

ポートの中で，本製品は，同じカテゴリに属する他社製品と比較して５つ星（最高点）の評価を得た。またプロ

これらの改良によって，ページ単位で転送，圧縮，トタイプ段階より継続的に開発評価を行い，安定性を高HDD書込み処理を行う為，バンド処理オーバーヘッド時間めていった結果，従来機より初期ロットの品質を高めるが削減され，ハードウェア圧縮による圧縮処理の高速化，ことができた。基本性能にこだわりを持ち，細部にも妥PDF直接生成によるファイル生成時間の短縮化と合わせ協せず，今まで培った技術を結集し積み重ねていった成て，従来機に較べ大幅に性能を向上することが出来た。

果であると考える。今後もより高いレベルでの性能向上，機能拡張を図り，市場動向や市場要望を反映させた

さらに，DMA2チャンネル化，スキャン処理をプリント開発を行っていきたい。

処理と非同期に制御できるソフトウェア構造とすることによってプリント，スキャン完全並列動作を実現した。

本開発を共同で推進していただきましたKonicaMinolta

４ 性能評価結果
４．１

６ 謝辞
System Laboratory，制御開発本部第１開発センター，第プリント生産性

２開発センター，ソリューションセンター，機器開発本他社機との比較のため，以下の算出方法に基づき，測部第１開発センターの関係者の皆様に感謝いたします。

定を行い，プリント生産性を求めた。
① アプリケーションから１部，５部，10部，20部指定で¡PCL は，Hewlett−Packard Company の登録商標です。

印刷を起動し，最終ページの排紙完了までの時間を測¡Adobe，Postscript3，PDFは，Adobe Systems Incor-定し，それぞれのPPM（Pages Per Minute）を算出す¡Intel，PentiumIII は，Intel Corporation の登録商標でる。
② エンジン最高速度で印刷した場合のPPM（bizhub PRO
1050は105PPM）を100%とし，①で算出したそれぞれのPPMの割合（％）を求め，平均値を生産性とする。

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porate の登録商標です。
す。
¡VxWorks は，Wind River Systems, Inc. の登録商標です。

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