KR100189853B1 - 전자사진 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

화상신호에 따라 변조된 광출력으로 감광체에 화상을 형성하는 전자사진 화상형성장치에 대하여 개시한다. 개시된 장치는 화상의 계조성 증대를 위해 액정소자를 구비한다. 그 액정소자는 한 화소에 대한 광속을 광주사방향 및/또는 광부주사 방향으로 구분하여 부분적으로 차단 또는 투과시키도록 각각 선택 제어되는 복수의 영역을 가진다. 따라서 액정소자만을 제어하는 것으로 화상의 계조표현이 가능하고, 그 영역의 수에 따라 계조단계를 높일 수 있다. 이 장치는 예를들면 레이저 빔 프린터나 기타 광학계를 이용한 각종 화상형성장치에 이용될 수 있다.

Description

전자사진 화상형성장치

제1도는 종래 전자사진 화성형성장치의 광학배치도.

제2도는 (a)∼(c)는 종래 펄스폭 변조법에 의한 계조표현방법을 설명하기 위한 화소 및 특성 그래프를 나타낸 도면.

제3도는 종래 디디링법에 의한 계조표현방법을 설명하기 위한 화소를 나타낸 도면.

제4도는 종래 광강도 변조법을 설명하기 위한 광강도와 현상농도의 특성 그래프를 나타낸 도면.

제5도는 본 발명에 의한 전자사진 화상형성장치의 광학배치도.

제6도는 본 발명의 펄스폭 변조법에 의한 계조표현방법을 설명하기 위한 격자형 액정구조를 나타낸 도면.

제7도는 (a), (b)는 본 발명의 면적계조법에 의한 계조표현방법을 설명하기 위한 매트릭스형 액정구조와 신호주기를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 광원 2. 콜리메이팅 렌즈

3. 포커스 렌즈 4. 회전다면경

5. 원추형 렌즈 6. 감광드럼

10, 10a, 10b : 액정소자

본 발명은 화상신호에 따라 변조된 광출력으로 감광체에 화상을 형성하기 위한 전자사진 화상형성장치에 관한 것으로서, 특히 화상의 계조(gray scale)성을 증대시킬 수 있는 전자사진 화상형성장치에 관한 것이다.

예컨대 레이저 빔 프린터에 있어서는, 광도전성 물질(photo conductive material)이 코팅되어 있는 감광드럼에 광조사수단을 통하여 원하는 화상을 형성한 다음 이를 토너등을 사용하여 종이에 전사시키는 방식으로 화상을 옮긴다. 여기서, 화상의 해상도를 높이려면, 일단 상기 감광드럼에 형성되는 화상의 계조성을 증대시킬 필요가 있다.

감광드럼에 화상을 형성하는 광조사수단에 대한 종래의 구성은 제1도와 같이, 광원(1), 이 광원(1)에서 출력된 광신호를 평행광으로 바꾸어주는 콜리메이팅렌즈(2), 그 평행광을 한 점에 집속시키는 동시에 촛점거리 조절을 위해 미동되어지는 포커스렌즈(3), 포커스된 광을 감광드럼(6)에 순차적으로 이동주사시키는 회전다면경(4), 그리고 그 감광드럼(6)측으로 이동주사되는 광의 찌그러짐을 보정해주는 원추형렌즈(5)등으로 이루어져 있었다.

이와 같이 광조사수단에 의해 감광드럼(6)에 형성되는 화상의 계조성을 표현하는데에는, ① 펄스폭 변조(pulse width modulation)법, ② 디더링(dithering)법, ③ 광강도변조법, 및 ①과 ②의 혼합법등이 있다.

이중 펄스폭 변조법은 제2도에서 보는 바와 같이 한 화소를 형성하기 위한 광원의 광출력시간(TD)을 펄스폭변조방식에 의해 화상농도와 광출력시간과의 관계를 삼각파형으로 설정하여 그 광출력시간tD에 따라 화상농도 D가 0%에서 100%까지 대응될 수 있도록 그 광출력시간 tD를 조절하는 것이다. 그러나 이러한 펄스폭 변조법에서는 광주사 방향(가로방향)으로만 계조성 표현이 가능하므로 계조단계를 늘리기 어렵고, 광부주사방향(세로방향)으로 계조성 표현이 불가능하여 화성의 형상비가 낮아, 좋은 화상을 얻을 수 없게 된다.

디더링법은 면적계조법이라고도 하는데, 이는 제3도에서와 같이 화소를 광주사방향과 광부주사 방향으로 각각 p, q 등분하여 하나의 화소를 형성하는 것을 말한다. 이렇게 하면 고해상도의 화상을 형성할 수 있겠으나, 이를 위해서는 광출력신호의 수가 p×q배 만큼 증가하여야 하므로 그 만큼 광원의 신호주기가 빨라야 하고, 아울러 제1도의 회전다면경(4)의 면수를 증가시키거나 또는 그 회전수를 증가시켜야 한다. 그러나 회전다면경(4)의 면수나 회전수를 증가시키는 것은 회전시의 불균형으로 인한 진동이나 파괴의 위험이 크므로 현실적으로 매우 어렵고 복잡한 문제가 있다.

다음, 광강도변조법은 제4도의 그래프와 같이 수광면(감광드럼의 감광면)의 광강도와 토너등의 현상농도의 상관곡선으로부터 원하는 농도의 광강도를 갖는 광신호가 광원에서 출력되게 하는 것이다. 그런데 수광면의 광강도와 감광물질의 전기변환 정도는 환경적 요인(주위의 대기온도와 습도)이 크고, 또한 토너의 물성과 입자크기, 감광재의 감광특성, 현상조건 등에 따라 변화되기 때문에 일정한 계조성 표현이 어렵게 되고, 특히 칼라화상의 경우 토너량과 현상농도의 비례성이 없어 실질적인 계조성 표현에 어려움이 있었다.

본 발명의 목적은 이상에 열거한 계조성표현의 문제점들을 극복하기 위하여 종래의 광조사수단을 개량하고, 그 개선된 구조로서 높은 해상도를 갖는 화상의 계조성 표현을 가능케 하는 전자사진 화상형성 장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적은 예를 들면, 하나의 화소에 대한 광속을 광주사방향 및/또는 광부사방향에 대하여 부분적으로 차단 또는 투과시킴으로써 각 방향으로 계조단계를 증가시키는 것으로 달성되어 질 것이다.

이에 따라 본 발명은, 광원과, 이 광원으로부터 출력된 광속을 이동주사하기 위한 광주사 수단을 포함하여, 감광체에 화상을 형성하는 전자사진 화상형성장치에 있어서, 상기 광원과 상기 광주사수단 사이의 광경로상에 복수영역으로 구분된 액정소자를 구비하여 이 액정소자의 영역을 액정소자 콘트롤러에 의해 선택적으로 제어함으로써 그 광경토로 진행하는 광속을 부분적으로 투과 또는 차단시키도록 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

이와 같이 구성하는 본 발명에 따르면, 한 화소에 대응하는 광속은 광원을 ON, OFF 신호 또는 펄스폭, 광강도 제어와 동시에 액정소자의 각 영역을 선택적으로 제어하는 신호체계와의 혼합방식에 의해 계조를 표현한다. 따라서 본 발명에서는 화상의 계조단계가 액정소자의 영역수와 액정소자의 계조성, 광출력제어에 의하여 결정될 것이며, 그 액정소자 제조기술의 진보에 따라 더 높은 해상도의 계조표현이 실현될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제5도는 본 발명에 따른 전자사진 화상형성장치의 광학배치도이다. 이 도면에서 광원(1)은 프린트 제어신호에 따라 제어되며 일정한 강도의 광을 출력한다. 콜리메이팅렌즈(2)는 광원(1)에서 출력된 광을 평행광으로 만든다. 이 평행광은 경우에 따라 단면이 원형인 광속이거나 또는 세로로 긴 타원형인 광속으로 된다. 이 광속은 본 발명에 의하여 부가된 액정소자(10)를 지나 포커스렌즈(3)에 의하여 광주사수단인 회전다면경(4)에 접속되며 그 회전다면경(4)에 의하여 원추형렌즈(5)를 지나 감광드럼(6)에 이동주사된다.

여기서 액정소자(10)는 광속의 전 영역내에 위치하며, 그 광속을 부분적으로 차단 또는 투과시켜도록 제어된다.

이러한 본 발명에 따른 화상형성장치는 상기 액정소자의 응용에 따라 다음과 같이 각 방법에 의한 계조표현이 가능해진다.

[펄스폭 변조법에 의한 계조표현]

이 표현방법은, 광주사방향으로는 광원(1)의 출력을 펄스폭 변조법으로 제어하고, 동시에 광부주사 방향으로는 제6도와 같이 세로로 n(n=1,2,……n)등분된 액정소자(10a)의 각 영역을 제어하면 된다.

예컨대, 제 6도에서 한 화소에 대하여 빗금친 부분의 형상대로 화상을 형성하고자 하는 경우, 광원(1)은 한 화소의 주사시간인 t4동안 ON시킨 상태에서, 제1행의 영역은 t1동안, 제2행의 영역은 t3동안, 제 n행의 영역은 t2동안 각각 동작시키고, 그리고 나머지 영역은 동작시키지 않으면 된다. 즉, 기존의 펄스폭 변조법에 의한 계조표현과 달리 본 발명은, 광부주사 방향으로 n등분된 격자형 액정소자(10a)를 사용함으로써 광주사방향과 광부주사방향의 계조표현이 가능할 것이다.

[디더링 법(면적계조법)에 의한 계조표현]

이 표현방법은 광주사방향과 광부주사방향 모두들 제7도와 같이 가로와 세로로 p, q 등분된 매트릭스형 액정소자(10b)를 사용하여, 그 수광면을 분할제어하는 것으로 행하면 된다. 이 도면에서 점선표시의 원은 광속의 단면을 나타낸다. 이 방법에서의 노광시간은 액정소자(10b)의 광주사방향의 등분수가 p이므로 한 화소를 진행하는데 걸리는 시간을 t의시간으로 제한하여 중복노광으로 인한 화상신호의 변화를 막을 수 있다. 이때 광신호는만큼 광주사방향으로 진행됨을 고려하여 정지상의 모양을 바꿀 수 있을 것이다.

따라서 이 방법에 의하면 기존의 디더링법에서와 같이 광원(1)의 광신호 발생주기나 회전다면경(4)의 면수 또는 회전속도등의 광주사 주기를 증가시키지 않고도 간단히 고해상도의 계조표현이 가능해진다.

[액정자체의 계조성에 의한 계조표현]

이 표현방법은 액정소자의 트위스트 정도에 따른 광의 투과율 차이를 이용하는 방법으로서 광원(1)에서 출력되는 광신호의 광강도가 일정하여도 수광면(감광드럼)에서의 광강도가 달라지는 것을 이용, 계조성을 표현하는 것이다. 이 방법에 있어서는 광강도의 변화 정도가 액정소자(10)의 트위스트 정도에 의하여 결정되므로 기존의 광강도 변조법에서와 같은 환경적요인등의 영향이 없다. 액정소자(10)는 단위셀로 된 것이거나 또는 상기한 복수영역의 액정소자(10a), (10b)를 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 액정소자를 이용하는 화상형성장치로서, 화상의 계조성 표현정도를 향상시켜 옵셋(offset) 인쇄에 가까운 고해상도의 화상을 실현시키는 것으로써, 화상형성장치의 간편성과 옵셋인쇄의 화상품질을 동시에 만족시킬 수 있는 효과적인 발명이다.

Claims (4)

1. 광원과, 이 광원으로부터 출력된 광속을 이동주사하기 위한 광주사 수단을 포함하여, 감광체에 화상을 형성하는 전자사진 화상형성장치에 있어서, 상기 광원과 상기 광주사수단 사이의 광경로상에 액정소자를 구비하고, 상기 액정 소자는 상기 광경로로 진행하는 광속에 대하여 복수의 영역으로 구분되며, 상기 영역들은 선택적으로 제어됨으로써 집속되어질 광속의 일부를 투과 또는 차단시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자사진 화상형성장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 액정소자의 투과율을 조절함으로써 그 액정소자를 토과하는 강도가 변화하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상형성장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 액정소자의 복수의 영역이 상기 광속에 대해 광부주사 방향으로 구분하여 선택투과 또는 차단할 수 있도록 세로방향의 격자모양으로 배치된 것을 특징으로 하는 전자사진 화상형성장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 액정소자의 복수의 영역이 상기 광속에 대해 광주사방향 및 광부주사 방향으로 구분하여 선택투과 또는 차단할 수 있도록 매트릭스 모양으로 배치된 것을 특징으로 하는 전자사진 화상형성장치.