JP2007260907A

JP2007260907A - 印刷装置

Info

Publication number: JP2007260907A
Application number: JP2006084838A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kusuno; 哲也楠野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】プリンタヘッドの光源に設けられる複数の発光素子間の経時的な特性劣化の度合いのばらつきを低減して、印刷ムラの発生を抑制することができる印刷装置を提供する。
【解決手段】印刷装置１００は、複数の有機ＥＬ素子からなる光源を有するプリンタヘッド１０と、印刷データを格納する第１の記憶部２１、及び、制御部３０により生成される追加発光データを格納する第２の記憶部２２を有するフレームメモリ２０と、少なくとも印刷データに基づいてプリンタヘッド１０（光源）に設けられた各有機ＥＬ素子ごとの追加発光データを生成する動作、及び、フレームメモリ２０に格納された印刷データ又は追加発光データに基づいて、プリンタヘッド１０の光源を発光動作させる動作を制御する制御部３０と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷装置に関し、特に、有機エレクトロルミネッセンス素子等の発光素子をアレイ状に配列した光源を備えたプリンタヘッドを有する電子写真方式の印刷装置に関する。

従来、レーザープリンタやＬＥＤプリンタ等の電子写真方式の印刷装置が知られている。この方式の印刷装置は、感光ドラムに一様な電荷を与え、印刷データに応じて光源からの光を集束して結像させた後、トナーを付着させ、それを熱と圧力で印刷用紙に転写して定着させることにより所望の情報を印刷するものである。

このような電子写真方式の印刷装置のプリンタヘッドに設けられる光源としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）をアレイ状に配列したものが知られているが、発光ダイオードは素子欠陥や素子特性のバラツキ等が生じやすく、また、高密度実装が困難であるため、近年、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略記する）をアレイ状に配列した光源をプリンタヘッドに適用することが研究開発されている。このようなプリンタヘッドを備えた印刷装置については、例えば特許文献１等に詳しく記載されている。

特開平９−２２６１７２号公報（第２頁〜第３頁、図１、図２）

上述したような発光ダイオードや有機ＥＬ素子等の発光素子をプリンタヘッドの光源として適用した印刷装置においては、発光時間や発光強度（輝度）等に起因して発光特性の経時的な変化（劣化）が生じて、明るさが徐々に低下していく。印刷内容によって発光素子（発光画素）ごとの実際の累積発光量はまちまちであるため、使用時間が長くなるにつれて、発光素子ごとの特性劣化の度合い（程度）に差異が生じて、複数の発光素子の間では発光ムラが生じ、結果として印刷ムラ（筋ムラ）が生じるという問題を有していた。

そこで、本発明は、上述した課題に鑑み、プリンタヘッドの光源に設けられる複数の発光素子間の経時的な特性劣化の度合いのばらつきを低減して、印刷ムラの発生を抑制することができる印刷装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、複数の発光素子が配列された光源を有するプリントヘッドを備える印刷装置において、前記印刷装置の印刷動作期間に、前記光源の各発光素子を発光動作させて印刷用紙に所望の情報を印刷するための印刷データを格納する第１の記憶部と、前記印刷装置の非印刷動作期間に、前記光源の各発光素子を所定のタイミングで所定の時間発光動作させる追加発光データを格納する第２の記憶部と、前記印刷データに基づいて前記光源の各発光素子ごとの前記追加発光データを生成し、前記印刷データ又は追加発光データに基づいて、前記光源の各発光素子を発光動作させる制御部と、を具備することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の印刷装置において、前記制御部は、前記印刷動作期間に前記印刷データに基づいて設定される前記光源の各発光素子の発光時間と、前記非印刷動作期間に前記追加発光データに基づいて設定される前記光源の各発光素子の追加発光時間と、の合計時間が前記各発光素子間で等しくなるように、前記追加発光データを設定することを特徴とすることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の印刷装置において、前記光源は、絶縁性基板上に複数の有機エレクトロルミネッセンス素子がアレイ状に配列されてなることを特徴とする。

本発明に係る印刷装置によれば、プリンタヘッドの光源に設けられる複数の発光素子間の累積発光量（合計累積発光時間）が等しくなるように制御されるので、発光素子間の経時的な特性劣化の度合いのばらつきを低減して、印刷ムラの発生が抑制された印刷装置を実現することができる。

以下、本発明に係る印刷装置について、実施の形態を示して詳しく説明する。なお、以下に示す実施形態においては、プリンタヘッドに設けられる光源として、複数の有機ＥＬ素子をアレイ状に配列したものを示すが、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の他の発光素子を適用するものであってもよい。

（印刷装置）
図１は、本発明に係る印刷装置の一実施形態を示す概略ブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係る印刷装置１００は、概略、一行または複数の行にわたって設けられている複数の有機ＥＬ素子（発光素子）からなる光源を有するプリンタヘッド１０と、外部装置２００から供給される印刷データを格納（記憶）する第１の記憶部（印刷動作期間データ領域）２１、及び、後述する制御部（ＣＰＵ）３０により生成される追加発光データを格納する第２の記憶部（非印刷動作期間データ領域）２２を有するフレームメモリ２０と、少なくとも印刷データに基づいてプリンタヘッド１０（光源）に設けられた各有機ＥＬ素子ごとの追加発光データを生成する動作、及び、フレームメモリ２０に格納された印刷データ又は追加発光データに基づいて、プリンタヘッド１０の光源を発光動作させる動作を制御する制御部（ＣＰＵ）３０と、該制御部３０における一連の制御動作を実行するための制御プログラムが格納されたプログラム記憶部（ＲＯＭ又は外部記憶装置）４０と、を備えている。

プリンタヘッド１０は、図示を省略したが、ガラス基板等の透明な絶縁性基板上に複数の有機ＥＬ素子がアレイ状に配列された光源と、各有機ＥＬ素子の発光動作を制御するドライバ（又は、ドライバ及びそのコントローラ）と、を備え、制御部３０からの発光制御信号に基づいて、ドライバによりフレームメモリの第１の記憶部に格納された印刷データ、又は、第２の記憶部に格納された追加発光データに基づいて、光源に設けられた各有機ＥＬ素子が個別に発光動作するように制御される。なお、印刷データに基づいて各有機ＥＬ素子から放出された光は、例えば集束性レンズ等の光学部材を介して感光ドラム（感光体）５０表面に結像されることにより、上述した従来技術と同様に、印刷用紙に所望の情報が印刷される。

フレームメモリ２０に設けられる第１の記憶部２１は、パーソナルコンピュータ等の外部装置２００から供給される印刷内容に応じた印刷データを、制御部３０からの取込制御信号に基づいて取り込み格納する記憶領域である。ここで、印刷データは、印刷装置１００の印刷動作期間において、上述したプリンタヘッド１０及び感光ドラム５０により印刷用紙に所望の情報を印刷するためのデータであって、上記第１の記憶部２１は、例えば１回分の画像（例えば１ページ分の画像）の印刷動作により使用される印刷データを格納することができる程度の記憶容量を有するように設定されている。

また、第２の記憶部２２は、制御部３０において生成された上記プリンタヘッド１０の各有機ＥＬ素子についての追加発光データを取り込み格納する記憶領域である。ここで、追加発光データは、印刷装置１００の非印刷動作期間において、上述したプリンタヘッド１０の各有機ＥＬ素子を個別に発光動作させて、印刷動作期間及び非印刷動作期間全体での各有機ＥＬ素子における累積発光時間（合計累積発光時間）を略均一化するためのデータであって、上記第２の記憶部２２は、例えば上記第１の記憶部２１と同等の記憶容量を有するように設定されている。
なお、第１の記憶部２１及び第２の記憶部２２は、図１に示したように、単一のフレームメモリ内に設定された異なる記憶領域を適用するものであってもよいし、個別のフレームメモリを適用するものであってもよい。

また、制御部３０は、プログラム記憶部４０に格納された制御プログラムに基づいて、少なくとも、外部装置２００から供給される印刷データをフレームメモリ２０に取り込み、第１の記憶部２１に格納する動作、第１の記憶部２１に格納された印刷データを読み出して、プリンタヘッド１０（光源）に設けられ、印刷データに応じて発光する各有機ＥＬ素子のうち、印刷動作期間に最も発光する時間が長い有機ＥＬ素子の発光時間、或いは発光時間×発光輝度が最も大きい有機ＥＬ素子の発光時間×発光輝度を記憶し、最も発光する時間が長い有機ＥＬ素子の発光時間から各有機ＥＬ素子の発光時間を減算し、或いは発光時間×発光輝度が最も大きい有機ＥＬ素子の発光時間×発光輝度から各有機ＥＬ素子の発光時間×発光輝度を減算し、減算されたデータを追加発光データとして第２の記憶部２２に格納する（書き込む）動作、印刷動作期間に第１の記憶部２１に格納された印刷データに基づいてプリンタヘッド１０の各有機ＥＬ素子を発光させる動作、及び、非印刷動作期間に第２の記憶部２２に格納された追加発光データに基づいてプリンタヘッド１０の各有機ＥＬ素子を発光させる動作を実行制御する。

つまり、各有機ＥＬ素子ごとの追加発光データを生成する動作は、印刷データに基づいて、例えば１回分（例えば印刷用紙１ページ分）の印刷動作期間における各有機ＥＬ素子の発光時間の累積値（累積発光時間）を算出し、各有機ＥＬ素子の累積発光時間のうち、最大となる（最長の）累積発光時間を抽出して、各有機ＥＬ素子の累積発光時間が当該最長累積発光時間と同じになるように、非印刷期間において各有機ＥＬ素子を発光動作させる時間（追加発光時間）を算出して追加発光データを生成する。

（印刷装置の駆動制御動作）
次に、本実施形態に係る印刷装置における駆動制御動作について説明する。以下に説明する各動作は、上述したように、制御部３０において実行制御される。
図２は、本実施形態に係る印刷装置における駆動制御動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、各有機ＥＬ素子の発光輝度は一定である設定になっている。

本実施形態に係る印刷装置における駆動制御動作は、概略、印刷動作期間において、フレームメモリ２０の第１の記憶部２１に格納された印刷データに基づいて、プリンタヘッド１０の各有機ＥＬ素子を所定のタイミングで所定の時間だけ発光させる動作と、この動作と並行して、又は、異なるタイミングで、１回分の印刷データの印刷動作期間（単位印刷期間）における各有機ＥＬ素子の発光時間を累積加算した累積発光時間を算出し、各有機ＥＬ素子間の累積発光時間が同一になるように（すなわち、最長の累積発光時間に合わせるように）、累積発光時間の短い発光素子に対して追加発光時間を設定して追加発光データとしてフレームメモリ２０の第２の記憶部２２に格納（書き込む動作）する動作と、上記印刷動作期間終了後の非印刷動作期間において、上記追加発光データに基づいて、各有機ＥＬ素子を所定のタイミングで所定の時間（追加発光時間）だけ発光させる動作からなる。

以下、具体的に説明する。
本実施形態に係る印刷装置における駆動制御動作は、図２に示すように、まず、制御部３０が外部装置２００から供給される単位印刷期間（例えば印刷用紙１ページ分）分の印刷データを取り込んでフレームメモリ２０の第１の記憶部（印刷動作期間データ領域）２１に格納する（ステップＳ１０１）。

次いで、制御部３０がフレームメモリ２０の第１の記憶部２１に格納された印刷データを読み出して（ステップＳ１０２）、プリンタヘッド１０（光源）に設けられた各有機ＥＬ素子に対応するように並べ替える（ステップＳ１０３）。そして、印刷装置の印刷動作期間において、当該印刷データに基づいて、プリンタヘッド１０の各有機ＥＬ素子を所定のタイミングで所定の時間だけ発光させる（ステップＳ１１１）。

一方、ステップＳ１０３において、制御部３０が各有機ＥＬ素子ごとに並べ替えられた印刷データに基づいて、印刷動作期間における各有機ＥＬ素子ごとの発光時間を順次累積加算して累積発光時間を算出し（ステップＳ１０４）、最も長い累積発光時間（最長累積発光時間）を抽出して（ステップＳ１０５）、制御部３０の内部に一時保持（記憶）する。

次いで、フレームメモリ２０の第１の記憶部２１から各有機ＥＬ素子ごとの累積時間データを読み出し、上記制御部３０に一時保持された最長累積発光時間から各有機ＥＬ素子ごとの累積発光時間を減算して得られた差分を計算する（ステップＳ１０６）。そして、各有機ＥＬ素子ごとに、印刷動作期間における累積発光時間と非印刷動作期間における発光時間との合計時間が、上記最長発光時間と同じになるように（すなわち、上記ステップ１０６において計算された差分に対応する）非印刷動作期間における発光時間（追加発光時間）を設定し、追加発光データとしてフレームメモリ２０の第２の記憶部（非印刷動作期間データ領域）２２に格納する（ステップＳ１０７）。

このとき、フレームメモリ２０（第２の記憶部２２）への追加発光データの格納方法は、各有機ＥＬ素子に対応する記憶領域において発光タイミングが早い領域から順に追加発光時間分の追加発光データを格納していき、当該追加発光データがなくなった時点で非発光状態を設定するデータ（非発光データ）を格納する。すなわち、非印刷動作期間における追加発光時間が最も長くなる有機ＥＬ素子以外の有機ＥＬ素子に対応する記憶領域においては、発光タイミングが遅い領域では非発光データが格納される。

そして、上記ステップＳ１１１における印刷動作期間終了後の非印刷動作期間において、当該追加発光データに基づいて、プリンタヘッド１０の各有機ＥＬ素子を所定のタイミングで所定の時間だけ発光させる（ステップＳ１１２）。この非印刷動作期間における発光動作は、フレームメモリ２０の第２の記憶部２２に格納されている追加発光データを発光タイミングの早い領域から順次読み出して実行し、（追加発光時間が最も長くなる有機ＥＬ素子に対応する記憶領域に格納された）最後の追加発光データが読み出されるまでの期間、追加発光データ又は非発光データに基づいて各有機ＥＬ素子の発光動作又は非発光動作が個別に実行される。

そして、第２の記憶部２２に格納された最後の追加発光データに基づく発光動作が終了した時点で非印刷動作期間を終了し、少なくともフレームメモリ２０の第２の記憶部２２に格納された各有機ＥＬ素子ごとの累積発光時間をリセットした後、次の印刷動作又は待機状態に移行する（ステップＳ１０８）。

上述した一連の制御動作において、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７及びＳ１１２は、後述する本発明の特徴である発光素子の劣化均一化処理に相当する。また、非印刷動作期間は、最長累積発光時間に等しいので、最長累積発光時間が印刷動作期間より短ければ非印刷動作期間を印刷動作期間より短くできる。
なお、印刷動作期間及び非印刷動作期間における各有機ＥＬ素子の発光動作は、制御部における一連の制御動作（ステップＳ１０１〜Ｓ１０８）と同時並行して実行されるものであってもよいし、当該一連の制御動作の終了後に実行されるものであってもよい。

（発光素子の劣化均一化処理）
次に、本実施形態に係る印刷装置の駆動制御方法における発光素子（有機ＥＬ素子）の劣化均一化処理について具体例を示してさらに詳しく説明する。
図３は、本実施形態に係る印刷装置における発光素子の劣化均一化処理の一例を示す概念図である。ここでは、図示の都合上、各発光素子における発光動作のタイミングを示す単位時間（単位発光時間）を便宜的にハッチングを施して示した。

上述したステップＳ１０４〜Ｓ１０７及びＳ１１２において示した発光素子の劣化均一化処理について、簡単な印刷データを用いて具体的に説明する。ここでは、図３に示すように、例えば８個の発光素子（有機ＥＬ素子）が直線状に配列された光源において、１回分の印刷動作期間の印刷データとして、タイミングＴ１、Ｔ４、Ｔ７で４、５番目の発光素子が発光し、タイミングＴ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６で３、６番目の発光素子が発光するように設定されているものとする。

この場合、印刷動作期間における各発光素子の累積発光時間は、図３下表に示すように、３、６番目の発光素子が４単位発光時間分、４、５番目の発光素子が３単位発光時間分と算出される。また、１、２、７、８番目の発光素子では発光動作が行われないため、０単位発光時間となる。

これにより、最長累積発光時間として、３、６番目の発光素子の４単位発光時間分が抽出されるので、非印刷動作期間における各発光素子の追加発光時間は、４単位発光時間と各発光素子の累積発光時間との差分となり、図３下表に示すように、１、２、７、８番目の発光素子では４単位発光時間分、４、５番目の発光素子では１単位発光時間分と算出される。また、３、６番目の発光素子では０単位発光時間となる。

この追加発光時間に対応する追加発光データは、フレームメモリ２０の第２の記憶部２２において発光タイミングの早い領域から順に格納されるので、非印刷動作期間における各発光素子の発光動作は、図３に示すように、タイミングＴ１１で１、２、４、５、７、８番目の発光素子が発光し、タイミングＴ１２〜Ｔ１４では１、２、７、８番目の発光素子が発光するように制御される。

このような駆動制御により、各発光素子（上述した具体例では１〜８番目の発光素子）の印刷動作期間と非印刷動作期間における発光時間の合計（合計累積発光時間）が等しくなるので、各発光素子（有機ＥＬ素子）間の特性劣化の度合い（程度）のばらつきが抑制（均一化）されて、印刷ムラを低減することができる。

本実施形態では、累積発光時間が最も長い３、６番目の発光素子では、タイミングＴ１、Ｔ４、Ｔ７で発光していないため、非印刷動作期間ではその分を省略できる。つまり、印刷動作期間がタイミングＴ１〜Ｔ７まであったのに対し、非印刷動作期間は、タイミングＴ１〜Ｔ７から印刷動作期間タイミングＴ１、Ｔ４、Ｔ７を差し引いた時間で済み、次の印刷動作に速やかに移行できる。

なお、上述した具体例においては、説明を簡明にするために、各発光素子により実現される階調（印刷階調）が２階調の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、各発光素子をパルス幅変調により発光動作させて中間階調を有する多階調の情報として印刷する場合であっても、上述した駆動制御方法と同様に、印刷動作期間における各発光素子の階調に応じた実質的な累積発光時間を算出し、それに応じて非印刷動作時における追加発光時間を設定して発光動作させることにより、各発光素子間の合計累積発光時間を等しくして、特性劣化の度合いのばらつきを抑制することができる。

また、多階調印刷の他の手法として、各発光素子に供給する電流値を制御する手法（電流制御）を適用するものであってもよく、この場合においては、予め電流値ごとの劣化係数を求めておいて、印刷動作期間の各発光素子ごとの劣化量（電流値×時間×劣化係数から算出される値）を監視し、印刷動作期間と非印刷動作期間の発光動作における上記劣化量の和が一定になるように追加発光時間を設定することにより、上述した実施形態と同等の技術思想で、各発光素子間の特性劣化の度合いのばらつきを抑制することができる。

また、有機ＥＬ素子を発光、非発光の２階調とするのではなく、それより多い階調として発光するよう設定した場合、各発光素子の発光輝度×時間を算出して、そのうち最も大きいものから各発光素子の発光輝度×時間を減算した差分を非印刷動作期間に発光するようにしてもよい。例えば図３に示すような印刷動作で印刷動作期間の発光時の輝度が一定であった場合、４、５番目の発光素子の非印刷動作期間での発光時間を１単位発光時間分とするのではなく、非印刷動作期間での発光時間が最長である１、２、７、８番目の発光素子に合わせて４単位発光時間分とし、且つ、４、５番目の発光素子の発光輝度を１、２、７、８番目の発光素子の１／４としてもよい。このとき、発光輝度と発光素子の劣化量が比例しない場合、比例するようなパラメータを加えて非印刷動作期間での発光時間または発光輝度を調整してもよい。

なお、上述した実施形態においては、単位印刷期間として、例えば印刷用紙１ページ分の印刷データをフレームメモリに格納する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、より大きな記憶容量を有するフレームメモリを適用できる場合にあっては、例えば、数ページ分の印刷データや電源投入から遮断までの印刷データをフレームメモリに格納するものであってもよい。これによれば、より長い単位印刷期間における各発光素子の累積発光実時間のうちの最長値に基づいて、追加発光時間が設定されるので、短い単位印刷期間ごとに追加発光時間を設定し、非印刷動作期間ごとに発光動作を実行する動作を繰り返す場合に比較して、発光素子の追加発光時間を実質的に短くすることができるので、駆動制御動作全体として発光素子の発光時間を短縮して、発光動作に起因する特性劣化の進行を抑制することができる。

本発明に係る印刷装置の一実施形態を示す概略ブロック図である。本実施形態に係る印刷装置における駆動制御動作の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る印刷装置における発光素子の劣化均一化処理の一例を示す概念図である。

符号の説明

１０プリンタヘッド
２０フレームメモリ
２１第１の記憶部
２２第２の記憶部
３０制御部
４０プログラム記憶部
５０感光ドラム
１００印刷装置
２００外部装置

Claims

複数の発光素子が配列された光源を有するプリントヘッドを備える印刷装置において、
前記印刷装置の印刷動作期間に、前記光源の各発光素子を発光動作させて印刷用紙に所望の情報を印刷するための印刷データを格納する第１の記憶部と、
前記印刷装置の非印刷動作期間に、前記光源の各発光素子を所定のタイミングで所定の時間発光動作させる追加発光データを格納する第２の記憶部と、
前記印刷データに基づいて前記光源の各発光素子ごとの前記追加発光データを生成し、前記印刷データ又は追加発光データに基づいて、前記光源の各発光素子を発光動作させる制御部と、
を具備することを特徴とする印刷装置。
前記制御部は、前記印刷動作期間に前記印刷データに基づいて設定される前記光源の各発光素子の発光時間と、前記非印刷動作期間に前記追加発光データに基づいて設定される前記光源の各発光素子の追加発光時間と、の合計時間が前記各発光素子間で同一になるように、前記追加発光データを設定することを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
前記光源は、絶縁性基板上に複数の有機エレクトロルミネッセンス素子がアレイ状に配列されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の印刷装置。