(57)【要約】【課題】  感光体を露光する露光ヘッドに有機ＥＬアレイを用いた印刷装置において、有機ＥＬアレイの輝度低下にともなう印刷品質の低下を緩和する。【解決手段】  複数の発光素子（２１１）が配列した発光素子アレイ（２１）と、前記発光素子の配列方向とは直交する方向に移動する感光体（１５）とを有し、前記感光体の移動に合わせて、前記発光素子が印刷画像のデータに基づいて発光する光により前記感光体が露光される印刷装置であって、  前記発光素子アレイは、前記印刷画像の１ラインの画素数より多い数の前記発光素子を備えており、前記感光体への露光が停止している期間に、前記印刷画像の１ラインのデータに応じて発光する前記発光素子の位置を前記発光素子の配列方向にシフトさせることを特徴とする印刷装置。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が配列した発光素子アレイと、前記発光素子の配列方向とは直交する方向に移動する感光体とを有し、前記感光体の移動に合わせて、前記発光素子が印刷画像のデータに基づいて発光する光により前記感光体が露光される印刷装置であって、
前記発光素子アレイは、前記印刷画像の１ラインの画素数より多い数の前記発光素子を備えており、前記感光体への露光が停止している期間に、前記印刷画像の１ラインのデータに応じて発光する前記発光素子の位置を前記発光素子の配列方向にシフトさせることを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
前記発光素子の位置のシフトが、印刷ページの更新にあわせて行われることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
【請求項３】
前記発光素子アレイを前記発光素子の配列と平行な方向に移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷装置。
【請求項４】
用紙の位置を前記発光素子の配列と平行な方向に移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷装置。
【請求項５】
前記発光素子が有機エレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷装置、詳しくは複写機やプリンタ等の電子写真方式を用いた印刷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の印刷装置には、発光ダイオードや有機エレクトロルミネセンス素子などの発光素子を直線状に並べ、これを露光用ヘッドとして用いたものがある。レーザ光をポリゴンミラーで走査する露光方式と異なり、発光素子アレイからの光をレンズアレイを介して感光体面上に照射し、感光体の移動速度に応じた周期で露光を繰り返すことにより感光体面に潜像を形成する。発光素子アレイを用いることにより印刷装置全体が小型化され、騒音も少ない。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、長時間使用すると輝度が低下するという性質がある。有機ＥＬ素子アレイ全体で均一に輝度低下する場合は、輝度低下が１０％程度であっても印刷品質としては大きな問題にならない。しかし、一部の有機ＥＬ素子が他よりも長い時間点灯し続けるような印刷を繰り返すと、アレイの場所によって輝度低下の程度が違ってしまう。この場合には、輝度低下が１〜５％であっても印刷画像にスジ状のムラが生じてしまい、印刷品質の悪化を招いてしまう。
【０００４】
特許文献１は、ＬＥＤアレイを露光ヘッドとする印刷装置において、複数本のＬＥＤアレイを１本ずつ、輝度が低下したところで交代させながら順次使用する発明を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４６８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発光素子アレイを複数本設ける場合、各発光素子アレイの寿命は決まっているので、全体としての寿命を延ばすには本数を増やすしかない。一方、発光素子アレイは、ロッドレンズアレイによって感光体上に結像させるので、ロッドレンズアレイの口径範囲に限られ、発光素子アレイの本数はあまり多くはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上述した課題を鑑みたものであり、露光用ヘッドとして有機ＥＬアレイを用いた電子写真方式の印刷装置において、有機ＥＬアレイの輝度低下にともなう印刷品質の低下を抑え、露光ヘッドの寿命を延ばすことを目的とする。
【０００８】
本発明は、
複数の発光素子が配列した発光素子アレイと、前記発光素子の配列方向とは直交する方向に移動する感光体とを有し、前記感光体の移動に合わせて、前記発光素子が印刷画像のデータに基づいて発光する光により前記感光体が露光される印刷装置であって、
前記発光素子アレイは、前記印刷画像の１ラインの画素数より多い数の前記発光素子を備えており、前記感光体への露光が停止している期間に、前記印刷画像の１ラインのデータに応じて発光する前記発光素子の位置を前記発光素子の配列方向にシフトさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によれば、発光領域をシフトさせることで発光素子の発光頻度を分散させ平均化することができるので、局所的な輝度低下が抑制され、露光ヘッドの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る印刷装置の概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る露光ヘッドの概略図である。
【図３】第１の実施形態に係る有機ＥＬアレイの平面図である。
【図４】第１の実施形態に係る有機ＥＬアレイの回路図である。
【図５】第１の実施形態に係る有機ＥＬアレイに入力される印刷画像データの仕様である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る印刷装置の概略図である。
【図７】第２の実施形態に係る露光ヘッドと感光体の位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る印刷装置の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、特に図示または記述されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。本発明の適用される範囲は、以下の実施形態で述べる有機ＥＬアレイ中の有機ＥＬ素子の数とその配列ピッチに限るものではなく、印刷装置の仕様によって適宜変更できる。以下の説明では、有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）を例に取っているが、本発明は、無機ＥＬ素子、ＬＥＤ，電界放出素子などの他の発光素子にも適用できる。
【００１２】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態である印刷装置の構成を示す概略図である。
【００１３】
記録ユニット１４は、感光材料が表面に塗布されたドラム状の感光体１５と、帯電器１６と、露光ヘッド１７と、現像器１８と、転写器１９を含んでいる。感光体１５の表面が帯電器１６で帯電させられ、露光ヘッド１７内にある有機ＥＬ素子が配列した発光素子アレイ（以下、有機ＥＬアレイという）が発光して感光体１５を露光する。感光体の感光量は、露光照度と露光時間の積によって制御される。有機ＥＬ素子が点灯し露光されたところは帯電電位が変化し、現像器１８を通ることでその部分にトナーが付着する。用紙１２は本体内の搬送ローラー１３によって記録ユニット１４に搬送される。転写器１９で感光体１５に付着したトナーが転写され、定着器１１０で固定されて排出され、印刷が完了する。異なる色のトナーを備えた記録ユニット１４を複数並べ、用紙１２に順に印刷することでカラー画像を得ることもできる。
【００１４】
図２は露光ヘッド１７の概略図である。
【００１５】
露光ヘッド１７は、有機ＥＬアレイ２１とレンズアレイ２２とが筐体２３によって一定距離で固定されたものである。有機ＥＬアレイ２１は、複数の有機ＥＬ素子２１１を図２の紙面に垂直に並べて形成されている。有機ＥＬ素子の並んだ方向は、感光体１５の回転軸と平行である。
【００１６】
レンズアレイ２２はロッドレンズ２２１を有機ＥＬ素子２１１と平行に多数個並べて形成される。レンズアレイ２２は有機ＥＬ素子２１１と感光体１５の間に位置し、有機ＥＬ素子２１１から出射した光が、ロッドレンズ２２１を介して感光体１５の表面で結像するようになっている。レンズアレイ２２中のロッドレンズ２２１の数は、有機ＥＬ素子２１１の数と同じでなくてもよい。しかし、すべての有機ＥＬ素子２１１の光がレンズアレイ２２に入射するよう、レンズアレイ２２は有機ＥＬアレイと同じ長さを有していることが好ましい。
【００１７】
図３は有機ＥＬアレイ２１を発光面側から見た平面図である。
【００１８】
有機ＥＬアレイ２１の中では、全部で４７７６個の有機ＥＬ素子２１１が配列している。その配列ピッチは４２．３ｕｍであり、６００ｄｐｉの精細度の画像を形成することが可能である。感光体１５の表面は、有機ＥＬ素子２１１の配列と直交する向きに移動する。有機ＥＬアレイ２１は、感光体１５の移動に合わせて、感光体１５の上にアレイ方向と同じ４２．３ｕｍピッチで露光を繰り返す。
【００１９】
有機ＥＬアレイ２１には印刷画像データが入力される。印刷画像データは、印刷画像をマトリクス画素に分解して画素ごとの２値または多値のディジタルデータにしたものであって、マトリクスの１ラインごとに有機ＥＬアレイ２１に入力される。１ラインのデータが入ったところで有機ＥＬ素子が発光し、感光体１５を露光する。ラインごとにデータが順次入力される間に、感光体１５が移動し、印刷画像データに応じて点灯した部分の光が感光体１５を露光していく。その結果、感光体１５に静電潜像が形成される。
【００２０】
１ライン当たりの露光時間はプロセススピードで決まっている。Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）の用紙に１ページ４秒で印刷するためには、１ラインあたり約６００ｕｓの時間で露光が行われる必要がある。この時間が有機ＥＬアレイの１回の発光時間になる。露光はラインごとに繰り返され、Ａ４用紙を縦に印刷するときは６７８５ラインの露光が行われる。
【００２１】
図４は有機ＥＬアレイ２１の回路を示す図である。有機ＥＬアレイ２１は、有機ＥＬ素子２１１の他に、それと同数の駆動回路５２と、入力されるデータ信号を各駆動回路に送る信号変換回路５１を含んでいる。
【００２２】
印刷画像のデータ信号は１ラインごとに信号変換回路５１に入力される。信号変換回路５１は、シリアル信号として入力されるデータ信号をパラレル信号に変え、さらに適当な電圧に変換して情報線Ｄａｔａに出力する回路である。信号変換回路５１はシフトレジスタ５１１とＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）コンバータ５１２で構成されている。
【００２３】
情報線Ｄａｔａ１は駆動回路５２に接続されている。他の列にも同様に情報線Ｄａｔａと駆動回路５２がある。
【００２４】
駆動回路５２は、２つのトランジスタＭ１１，Ｍ１２と保持容量Ｃ１１で構成されている。トランジスタＭ１１のソースは情報線Ｄａｔａ１に、ゲートはラッチ信号線Ｐ１に、ドレインは保持容量Ｃ１１の一端にそれぞれ接続されている。トランジスタＭ１２のゲートはトランジスタＭ１１のドレインに、ドレインは有機ＥＬ素子２１１のアノードにそれぞれ接続されている。トランジスタＭ１２のソースと保持容量Ｃ１１の他端とは電源電位Ｖｃｃに固定されている。
【００２５】
ラッチ信号線Ｐ１がＨ（ｈｉｇｈ）レベルになるとトランジスタＭ１１が導通状態（オン）になり、情報線Ｄａｔａの電圧が保持容量Ｃ１１に伝達される。次に、ラッチ信号線Ｐ１がＬ（ｌｏｗ）レベルになるとトランジスタＭ１１が非導通状態（オフ）になるが、保持容量Ｃ１１の電圧は保持される。トランジスタＭ１２は保持容量Ｃ１１の電圧によって決まる電流を生成して有機ＥＬ素子２１１に供給する。
【００２６】
Ａ４用紙に、上下左右に５ｍｍずつの余白を取り、短辺２００ｍｍ＊長辺２８７ｍｍの有効領域で印刷する場合を考える。短辺の印刷有効領域幅は２００ｍｍであるから、印刷に必要な有機ＥＬ素子の数は２００ｍｍ／４２．３ｕｍ＝４７２８個である。
【００２７】
これに対し、有機ＥＬアレイ２１には、それより多い、全部で４７７６個の有機ＥＬ素子が配列している。すなわち、有機ＥＬアレイ２１は、印刷有効領域幅の４７２８個の有機ＥＬ素子に加えて４８個の予備の有機ＥＬ素子を備えている。予備の有機ＥＬ素子の幅は約２ｍｍになり、有機ＥＬ素子２１１の配列の全長は２００＋２ｍｍとなる。
【００２８】
本発明は、印刷有効領域の画素数より多い数の有機ＥＬ素子を持つ有機ＥＬアレイを用いて、１ライン中の印刷有効領域の位置を変えていくものである。位置の変更は、決められた時間が経過した後、または一定の印刷量を超えた後の、ページの切り替えやページ途中の余白・空行など、露光が停止している間に行われる。
【００２９】
図５は、印刷ページごとに印刷有効領域を１個分シフトさせる場合の印刷手順を示す図である。有機ＥＬアレイ２１には、印刷有効範囲の４７２８画素に対する印刷画像データが入力される。有機ＥＬアレイは、１ページ目の印刷に際して、これをまず１ラインの左端の１番目の画素から４７２８番目の画素までに割り当て、残りの画素を予備画素とする。予備画素には消灯信号をダミー信号として与える。これを第１ラインから第６７８５ラインまで繰り返し１ページの印刷が完了する。１ページ内では印刷有効範囲の位置を変えない。
【００３０】
左端の１番目の画素から４７２８番目の画素までに印刷画像データを割り当て、残りの右端までの４８画素を予備画素とするには、シフトレジスタをリセットした後、左端からデータを入れて４７２８段までシフトクロックを入れ、そこでシフトクロックを止めればよい。
【００３１】
次ページの印刷は、２番目の画素から４７２９番目の画素を印刷有効領域として、印刷画像データが割り振られる。１番目と４７３０番目−４７７６番目の画素にはダミーの消灯信号が与えられる。このようにデータを割り振るには、シフトレジスタをリセットした後、左端からデータを入れて４７２８段までのシフトクロックを入れ、その後、左端に消灯信号を入れてさらに１段シフトさせればよい。
【００３２】
以下、ページが変わるごとに印刷有効領域が、幅を変えずに１画素ずつ右にシフトして行く。ｎ（ｎは１から４９までの整数）ページ目はｎ〜（４７２８＋ｎ−１）画素目が印刷有効領域となる。最後の４９ページ目では、１ラインの左から４８画素が予備画素となり、右の４７２８画素が印刷有効領域となる。５０ページ目からはもとに戻って、再び有機ＥＬアレイの左から印刷有効範囲をとり、以下同じようなシフトを繰り返す。
【００３３】
ページごとの印刷画像データと消灯信号の割り振りおよびシフトクロックの入力と停止は、不図示の制御回路で生成される制御信号に従って行われる。
【００３４】
レンズアレイ２２は、有機ＥＬアレイ２１のすべての有機ＥＬ素子２１１を感光体１５に結像させることができるように十分長くしておく。それによって有機ＥＬアレイ２１の端から端までの全範囲にわたって印刷有効領域をシフトさせることが可能になる。
【００３５】
以上の実施形態では、有機ＥＬアレイ２１が１ラインのデータにダミーデータを付け加える機能を持っている。しかし、有機ＥＬアレイ２１とは別のデータ生成回路で、有機ＥＬアレイ中の全ての有機ＥＬ素子のデータを作成して、それを有機ＥＬアレイに入力するようにしてもよい。その際は、データ生成回路で、４８画素分のダミーデータがページ番号に応じて印刷画像データの前後に振り分けて付け加えられる。有機ＥＬアレイはシフトレジスタのシフトクロックを途中で止めるという機能を持たず、入力されたデータをパラレルデータにして電圧信号を発生するだけでよい。
【００３６】
ページの更新に合わせて新しいページの１ライン目から印刷有効領域を切り替え、ページの途中では切り替えを行わないようにすると、ページ内の印刷画像に位置ズレが生じない。ページ間の印刷位置は最大で２ｍｍずれるが、通常の紙面では印刷有効領域の周囲に余白があるので支障はない。
【００３７】
印刷有効領域の切り替えは、必ずしもページ単位でなくてもよい。有機ＥＬアレイの全有機ＥＬ素子が消灯状態にあって感光体への露光が停止している間であればよい。露光ヘッドがページの上下の余白部分を通過しているときに切り替えることも可能である。テキスト印刷の場合は、文字の行間で切り替えてもよい。
【００３８】
ページ内の印刷量が少ないときは、ページ単位でなく、２ページあるいはそれ以上のページ数を印刷した後に印刷有効領域を切り替えてもよい。また、ホストコンピュータからの印刷指令ごとに切り替えたり、１日ごとなどの時間で切り替えることもできる。
【００３９】
印刷有効領域を、２画素、あるいはそれ以上の画素単位でシフトしてもよい。また印刷有効領域をランダムな画素単位でシフトしてもよい。有機ＥＬアレイの中央部を中心とした正規分布となるように印刷有効領域を選ぶと、用紙の中央からのずれた印刷の出現頻度を低く抑えることもできる。
【００４０】
文字を構成する線分の太さが２ｍｍ以内であれば、シフトしない場合に特定の画素に集中していた累積発光時間を、その周囲の４８画素に分散することができる。その結果、個々の画素の輝度低下を遅らせることができる。線分の太さが２ｍｍ以上であっても、そのパターンのエッジ部をぼかすことができるので、ムラとしては視認し難くなる。以上のようにして、印刷品位を長期的に維持することが可能となる。
【００４１】
Ａ４の短手より小さいサイズの用紙に印刷するときは、用紙にあわせて印刷有効領域を設定し、シフトもその用紙の余白の範囲内に収める必要がある。このように、有機ＥＬアレイ２１の全体をシフト範囲とせず、中央のたとえば８００画素を印刷有効領域に取り、その左右の計２４画素を予備画素として、それより端にある有機ＥＬ素子２１１を印刷にまったく用いない場合もある。
【００４２】
図３と図４に示した有機ＥＬアレイはＡ４用紙の短手を印刷有効領域とする。これより大きいサイズの用紙を印刷する印刷装置では、有機ＥＬアレイがさらに多くの有機ＥＬ素子を備えている。そのような有機ＥＬ素子においても、同じように、有機ＥＬ素子数を印刷有効領域の幅方向の画素数より多くして、印刷有効領域をシフトさせればよい。
【００４３】
露光ヘッド１７中の有機ＥＬアレイ２１は、有機ＥＬ素子２１１が２列以上配列したものであってもよい。その場合は、各列の印刷有効領域を一斉にシフトさせる。
【００４４】
（実施形態２）
図６は、本発明の第２の実施形態の印刷装置の概略図である。図１と同じ部分には同じ符号を付した。
【００４５】
図６の印刷装置は、図１の印刷装置に、露光ヘッド１７の移動機構１１１が追加されている。本実施形態では、有機ＥＬアレイ２１の印刷有効領域をシフトさせると同時に、露光ヘッド１７とそれに固定された有機ＥＬアレイ２１の位置を移動させる。有機ＥＬアレイ２１の移動方向は有機ＥＬ素子２１１の配列方向と平行でかつ印刷有効領域のシフトと逆向きである。感光体１５の位置は固定しておく。これにより、用紙１２の上で印刷領域を常に一定に保つことができる。
【００４６】
図７は、有機ＥＬアレイ２１に対して印刷有効領域が（ａ）中央の場合と、（ｂ）端の場合の、露光ヘッド１７と感光体１５の相対位置を示す。
【００４７】
図７（ａ）では、印刷有効領域が有機ＥＬアレイ２１の中央にあり、両側に２４個ずつ予備画素がある。感光体１５とレンズアレイ２２は、印刷有効領域の直下に位置している。
【００４８】
図７（ｂ）は、印刷有効領域が有機ＥＬアレイ２１の右端にシフトし、左側に４８個の予備画素がある状態を示している。移動機構１１１は、有機ＥＬアレイ２１の印刷有効領域の右方向へのシフトに合わせて、露光ヘッド１７とロッドレンズアレイ２２を左に移動させる。移動距離を印刷有効領域のシフト距離と同じにすると、結果的に印刷有効領域の位置が変わらないようになる。感光体１５の位置は固定されているので、印刷有効領域から出た光は（ａ）と（ｂ）で感光体の同じ位置を露光する。
【００４９】
実施形態１では、印刷有効領域のシフトによって用紙上の印刷位置がずれていたが、本実施形態ではずれがない。したがって、用紙の余白部分の広さによらず、有機ＥＬアレイ２１の予備画素領域の数を多くして、印刷有効領域のシフト範囲を広くすることができる。発光頻度の高い画素が一層広い範囲に分散するので、露光ヘッドの寿命がさらに向上する。
【００５０】
露光ヘッド１７の位置を移動させる代わりに、用紙１２を有機ＥＬ素子の配列方向に平行に移動させる機構を設けることによっても、同様の効果が得られる。用紙１２は、印刷有効領域のシフトと同じ向きに同じ距離だけ移動させる。
【符号の説明】
【００５１】
１２  用紙
１４  記録ユニット
１５  感光体
１７  露光ヘッド
２１  有機ＥＬアレイ
２２  レンズアレイ
２１１  有機ＥＬ素子
１１１  移動機構
【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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