KR100477495B1

KR100477495B1 - 광-주사 광학 시스템 및 이를 포함한 이미지-형성 장치

Info

Publication number: KR100477495B1
Application number: KR10-1999-0058148A
Authority: KR
Inventors: 이시베요시히꼬
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2005-03-23
Also published as: EP1011003A2; DE69932793D1; DE69932793T2; EP1011003A3; DE69932793T8; KR20000048172A; US6317244B1; EP1011003B1

Abstract

광-주사 광학 시스템은 광원, 제1 광학 시스템, 편향 표면을 갖는 광 편향기, 제2 광학 시스템, 광 검출기, 및 광속 제한 부재를 포함한다. 광원으로부터 방출된 광속은 트리밍되어 제1 광학 시스템에 의해 메인 주사 방향으로 연장되는 선형 광속으로서 이미징된다. 편향기의 편향 표면은 제1 광학 시스템의 이미징 위치 근처에 배치되어, 주사 동작용 선형 광속을 반사하고 편향시킨다. 그런 다음, 편향된 광속은 편향 표면과 주사될 평면 사이에 실질적으로 컨쥬게이트 관계를 설정하는 제2 광학 시스템에 의해 피주사면상에 이미징된다. 한편, 편향된 광속의 일부는 제2 광학 시스템과 피주사면 사이의 광로 중에 배치된 벤딩 미러에 의해 반사되고, 피주사면 상에 주사 시작점을 스폿팅하는 타이밍을 제어하는 기록 시작 위치 동기 신호를 발생시키는 광 검출기에 의해 검출된다. 이에 따라, 벤딩 미러는 광 검출기에 입사하는 입사 광속에 대해 광속 제한 부재로서 동작한다. 광원은 복수개의 광 방출부들을 가질 수 있고, 이 경우, 광 검출기에 의해 검출된 광량은 광원으로부터 방출된 복수개의 광속들 모두에 대해 동일하다.

Description

광-주사 광학 시스템 및 이를 포함한 이미지-형성 장치{LIGHT-SCANNING OPTICAL SYSTEM AND IMAGE-FORMING APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 광-주사 광학 시스템에 관한 것이고, 또한 이러한 광-주사 광학 시스템을 포함한 이미지-형성 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 고해상도 프린팅을 구현하도록 채택되고, 기록 시작 위치 동기 신호들을 발생시키기 위한 광 검출기(BD 센서)에 입사하는 입사 광속을 부분적으로 배제함으로써 메인 주사 방향에서 임의의 인쇄 미끄럼을 효과적으로 회피할 수 있는 광-주사 광학 시스템에 관한 것이다. 이러한 광학 시스템은 레이저빔 프린터나 디지탈 복사기에 적합하게 사용될 수 있다.

첨부된 도면들중 도 1은 공지된 광-주사 광학 시스템의 개략도로서 그 주요 부분을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 주어진 이미지 정보에 응답하여 광변조된 반도체 레이저(51)로부터 방출된 광속은 개구 스톱(52)에 의해 그 단면적이 가늘어지게 되고, 실질적으로 콜리메이트되도록 변환되거나 또는 실린더형 렌즈(54)에 입사하기 전에 콜리메이트 렌즈(53)에 의해 집속된다. 실린더형 렌즈(54)에 입사하는 광속은 서브 주사 섹션에서 포커스되지만 메인 주사 섹션 내에서는 어떠한 변경없이 출사되어, 광 편향기(55)의 편향 표면(반사 표면)(55a) 상에 실질적으로 선형적인 이미지 (메인 주사 방향으로 연속되는)를 생성한다. 개구 스톱(52), 콜리메이터 렌즈(53), 및 실린더형 렌즈(54)를 포함한 소자들은 제1 광학 시스템(62)의 소자들이다. 그런 다음 광 편향기(55)의 편향 표면(55a)에 의해 반사되고 편향된 광속은 제2 광학 시스템으로서 동작하는 이미징 광학 시스템(fθ 렌즈)(56)에 의해 감광 드럼의 표면(57)상에 포커스되어 광 스폿을 생성하는데, 그 후 광 스폿은, 광 편향기(55)가 화살표 A 방향으로 회전하도록 구동됨에 따라, 균일한 레이트로 감광 드럼의 표면(57)을 화살표 B 방향 (메인 주사 방향)으로 광학적으로 주사하게 된다. 그 결과, 기록 매체인 감광 드럼의 표면(57) 상에 이미지가 기록된다.

일반적으로, 이러한 광-주사 광학 시스템에서, 광 검출기는 이미지 신호를 기록하기 위한 기록 시작 위치를 정확하게 제어하기 위해 이미지 신호를 기록하기 직전에 기록 시작 동기 신호를 검출하도록 배열된다.

도 1에서, 참조 번호 58은 감광 드럼의 표면(57) 상에 주사 시작점을 스폿팅하는 타이밍을 조절하기 위해 기록 시작 위치 동기 신호를 검출하기 위한 광속을 BD 센서(61)에 반사시키도록 배열된 벤딩 미러 (이하 "BD 미러"로 참조됨)를 나타내고, 참조 번호 59는 감광 드럼의 표면(57)과 대등한 위치에 배열된 슬릿을 나타낸다. 슬릿(59)은 폭이 약 0.5㎜이고, 직경이 약 0.1㎜인 광속이 이 슬릿을 통과한다. 참조 번호 60은 이미징 수단으로서 동작하는 BD 렌즈를 나타내고, BD 미러(58)와 BD 센서(61) 사이의 컨쥬게이트 관계를 설정하는 역할을 하도록 배열된다. 또한, BD 렌즈(60)는 BD 미러(58)의 경사를 교정하는 역할을 하기도 한다. 참조 번호 61은 기록 시작 위치 동기 신호 검출 수단으로서 동작하는 광 검출기 (이하 "BD 센서"로 참조됨)를 나타낸다.

따라서, 감광 드럼의 표면(57)상에 주사 시작점을 스폿팅하는 타이밍은 도 1의 BD 센서(61)에 의해 조절된다.

한편, 이미지-형성 장치 본체 내에 광-주사 광학 시스템을 배치하는 경우, 본체의 구성과 전기 장치의 배열에 의한 위치적 제약에 따라, 기록 시작 동기 신호 (이하, "BD 신호"로 참조됨)는 도 2에 도시된 제2 광학 시스템 (fθ 렌즈)의 광축에 대해 제1 광학 시스템(62)과 반대측에서 검출될 것이다. 그런 다음, 다각형 미러(55)가 도 1의 방향과 반대 방향으로 회전되고, 피주사면(57) 상에 주사 광스폿이 반대로 이동된다. 도 2에서, 도 1의 구성 소자들과 같은 소자들에는 동일한 참조 번호를 표기한다.

도 1과 도 2에 도시된 광-주사 광학 시스템들에 있어서, 일반적으로, 이미지의 대향 끝단들 (도 1 및 도 2의 포인트 U와 포인트 L)에 도달하게 되는 광속의 에지와 다각형 미러(55)의 편향 표면(55a)의 세로 방향 대향 끝단들 사이의 마진은 양호한 광학 기능을 보장할 수 없는 것으로 여겨진다.

도 3a와 도 3b는 다각형 미러(55)의 편향 표면(55a)의 확대도로서, 상기 마진을 나타낸다. 도 3a는 다각형 미러(55)에 의해 반사되어 포인트 U에 도달하는 광속을 나타낸다. 광속의 에지 끝과 대응하는 다각형 미러(55)의 편향 표면(55a)의 세로 끝 사이의 거리는 마진 △U로서 정의된다. 유사하게, 도 3b는 다각형 미 러(55)에 의해 반사되어 포인트 L에 도달하는 광속을 나타내며, 광속의 에지 끝과 대응하는 다각형 미러(55)의 편향면(55a)의 세로 끝 사이의 거리는 △L로서 정의된다.

종래의 광-주사 광학 시스템들에 있어서는 다음의 관계가 성립하는 것이 통상 관찰된다.

△U > △L

그러므로, 주사 광학 시스템이 도 2에 도시된 바와 같이 배열되어야 한다면, BD 신호는 다각형 미러(55)의 편향 표면(55a)의 마진이 불충분한 부분에서 검출되어야 한다. 이것은 주사 각도를 제한하거나 또는 광속의 직경을 제한하여 시스템의 기능이 상당히 불리해질 정도로 광 스폿을 최소화한다.

그러나, BD 센서(61)에 도달하는 광속이 슬릿(60)을 통과할 정도로 충분히 직경이 작은 한, 제1 광학 시스템(62)으로부터 나온 모든 광속이 다각형 미러(55)에 의해 반사될 필요는 없으며, BD 센서(61)의 감도에 특정 수준의 공차를 주게 된다.

그러므로, 도 4를 참조하면, 공지된 주사 광학 시스템들에서는, 다각형 미러(55)는, 전형적으로, 넒은 주사 각도를 허용하면서, 이미지의 유효 영역에서의 비녜팅(vignetting)없이 넓은 주사 광 스폿 직경을 제공하기 위하여, BD 센서(도시되지 않음)에 도달하는 광속을 의도적으로 비녜트시키도록 설계된다.

그러나, 이러한 공지된 광-주사 광학 시스템들은, 다각형 미러의 회전축에 있을 수 있는 가능한 이심율, 다각형 미러의 편향면들의 세로 에지들을 기계로 만드는데 있어서의 불균일한 정확도, 특히 상기 에지들에 가까운 영역들의 편향 표면들 상에 증착으로 형성된 막들의 반사도 차이들, 및 기타 다른 요인들에 기인하여 다각형 미러의 편향 표면들에 따라 BD 센서에 도달하는 광량이 요동하기 때문에, 메인 주사 방향으로 인쇄 미끄럼 문제를 자주 수반한다.

이제, 이러한 현상이 도 5 및 도 6을 참조하여 논의된다. 도 5는 BD 신호(BD)와 레이저 구동 신호(LD)의 타이밍 챠트이다. 다각형 미러가 일정한 각속도로 회전하므로, BD 신호는 규칙적인 시간 간격으로 인가되고, 레이저 구동 신호는 주사 라인에 BD 신호가 인가된 후 선정된 시간 t ₁에서 주사 라인에 전송된다. 그러므로, 모든 주사 라인들은 동일한 시작점을 갖게 된다. BD 신호는 BD 센서가 도 6에 도시된 바와 같이 선정된 슬라이스 레벨 S를 얻은 후 t ₀ 시간에 출력된다. 이에 따라, 이 시간 이후 선정된 시간 t ₁에 레이저 구동 신호가 특정 주사 라인에 전송된다. BD 센서에 도달하는 광량이 상술한 이유 때문에 다각형 미러의 편향 표면들에 따라 요동한다면, 시간 t ₀는 BD 센서에 도달하는 광량의 요동에 따른 함수로서 변화될 수 있어서, 도 6에 도시된 바와 같은 △t의 타임 래그를 발생시킨다. 그러면, 주사 라인들에의 레이저 구동 신호의 전송이 또한 △t의 타임 래그를 나타내어 메인 주사 방향에서 인쇄 미끄럼 현상을 유발한다.

이러한 공지된 광-주사 광학 시스템이 복수개의 광원들 (예를 들면, 광 방출부들)을 사용하여 다중-빔 주사 광학 시스템으로 구현되는 경우, 이와 유사한 문제가 발생한다.

예를 들어, 많이 보급된 모노리식 2-빔 레이저 (예를 들어, 다중-빔 반도체 레이저)가 광원으로서 사용되는 경우, 두개의 광 방출 스폿들은 적어도 약 0.1㎜ 거리만큼 분리된다. 광원의 광 방출 스폿들이 서브 주사 방향으로 수직으로 배열되면, 대응하는 포커스된 광 스폿들 또한 피주사면 상에서 서브 주사 방향으로 적어도 0.1㎜ 거리 이상으로 분리된다. 광학 시스템의 해상도가 600DPI이면, 광 스폿들은 서브 주사 방향으로 42.3㎛만큼 분리되어야 하고, 그러면 광학 시스템은 소위 인터레이스 주사 시스템의 사용을 필요로 할 수 있고, 이러한 광학 시스템은 건너 뛰는 몇개의 라인들에 대한 데이터를 저장할 메모리를 필요로 하게 되어 전체 비용을 증가시킬 것이다. 값 비싼 메모리의 사용은 광원(71)의 두개의 광 방출 스폿들 A와 B를 수직이 아니고 서브 주사 방향 S에 대해 각도 θ로 배열시킴에 의해 회피될 수 있는데, 이것은 도 7에 도시된 광학 시스템의 해상도에 맞는 상기 방향으로 피주사면(57) 상의 두개의 스폿들 간의 거리를 제공한다. 도 7에서, 참조 부호들 53과 54는 각각 콜리메이터 렌즈와 실린더형 렌즈를 나타내며, 참조 부호 66과 M은 각각 fθ 렌즈와 메인 주사 방향을 나타낸다.

광원(71)이 상술한 방식으로 배열되는 경우, 두개의 광 방출 스폿들 A와 B로부터 방출되는 두개의 광속들 (광 방출 스폿 A를 갖는 레이저 A와 광 방출 스폿 B를 갖는 레이저 B)은 각각 도 8에 도시된 바와 같은 광로들을 따른다. 공지된 광-주사 광학 시스템들의 경우와 같이, 다각형 미러(55)가 BD 센서에 도달하는 광속들을 의도적으로 비녜트시킨다면, 레이저 A를 비녜팅하는 비율과 다각형 미러(55)의 레이저 B를 비녜트하는 비율이 불가피하게 달라져서, 결과적으로 레이저 A용 BD 센서의 출력과 레이저 B용 BD 센서의 출력이 달라지게 된다. 그러면, 상술한 바와 같이, 메인 주사 방향에서 인쇄 미끄럼 문제가 발생한다. 두개의 BD 센서들의 출력들의 차가 일정하면, 이 문제는 시간 오차 △t를 고려하여, 레이저 A용과 레이저 B용 t ₁을 다른값들로 선택함에 의해 해결될 수 있다. 그러나, 실제로는, 두개의 BD 센서들의 출력들의 차가 결코 일정하지 않고, 광원의 얼라인먼트 에러나 그 밖의 에러들에 기인하여 사소한 거리만큼 다각형 미러의 편향 표면에 대해 광속들이 세로 방향으로 변위되기 때문에, 메인 인쇄 방향에서의 인쇄 미끄럼을 완전히 제거하는 것은 매우 어렵다. 도 8에서, 참조 부호 52와 53은 각각 개구 스톱과 콜리메이터 렌즈를 나타내며, 참조 부호 54와 55a는 각각 실린더형 렌즈와 편향 표면을 나타낸다.

그러므로, 상기와 같은 종래의 기술적 문제의 관점에서, 본원 발명의 목적은 상기의 문제점들이 제거되고 메인 주사 방향에서 임의의 인쇄 미끄럼을 효과적으로 회피함에 의해 고해상도를 실현하도록 채택된 광-주사 광학 시스템과, 이러한 광-주사 광학 시스템을 포함한 이미지 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 광원; 상기 광원으로부터 방출된 광속을 트리밍하고 메인 주사 방향으로 연장된 선형 광속으로서 이미징하는 제1 광학 시스템; 상기 제1 광학 시스템의 이미징 위치 근처에 편향 표면을 갖고, 주사 동작용 메인 주사 방향으로 입사 광속을 반사하고 편향시키는 광 편향기; 상기 광 편향기에 의해 반사되고 편향된 상기 광속을 피주사면 상에 이미징하는 제2 광학 시스템 - 상기 제2 광학 시스템은 상기 광 편향기의 편향 표면과 상기 피주사면 사이에 실질적으로 컨쥬게이트 관계를 설정하는 역할을 함 -; 상기 광 편향기에 의해 반사되고 편향된 광속의 일부를 검출하고, 상기 피주사면 상에 주사 시작점을 스폿팅하는 타이밍을 제어하기 위한 기록 시작 위치 동기 신호를 발생시키는 광 검출기; 상기 광 편향기와 상기 광 검출기 사이의 광로 중에 배치되어 상기 광 검출기에 입사하는 광속을 부분적으로 배제시키는 광속 제한 부재를 포함하는 광-주사 광학 시스템을 제공함에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 또한, 복수개의 광 방출부들을 갖는 광원; 상기 광원으로부터 방출된 복수개의 광속들을 트리밍하고, 이들 각각을 메인 주사 방향으로 연장되는 선형 광속으로서 이미징하는 제1 광학 시스템; 상기 제1 광학 시스템의 이미징 위치 근처에 편향 표면을 갖고, 주사 동작용 상기 메인 주사 방향으로 상기 복수개의 입사 광속들을 반사하고 편향시키는 광 편향기; 상기 광 편향기에 의해 반사되고 편향된 상기 복수개의 광속들을 피주사면 상의 각기 다른 위치들에 이미징하는 제2 광학 시스템 - 상기 제2 광학 시스템은 상기 광 편향기의 편향 표면과 주사될 상기 평면 사이에 실질적으로 컨쥬게이트 관계를 설정하는 역할을 함 -; 상기 광 편향기에 의해 반사되고 편향된 상기 복수개의 광속들의 일부를 검출하고, 주사될 상기 평면 상에 주사 시작점을 스폿팅하는 타이밍을 제어하기 위한 기록 시작 위치 동기 신호를 발생하는 광 검출기; 및 상기 광 편향기와 상기 광 검출기 사이의 광로 중에 배치되어 상기 광 검출기에 입사하는 복수개의 광속들을 부분적으로 배제시키는 광속 제한 부재를 포함하는 광-주사 광학 시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 두개의 광-주사 광학 시스템들 중 어느 하나의 광-주사 광학 시스템; 상기 광-주사 광학 시스템의 피주사면 상에 배열된 감광 부재; 상기 감광 부재의 표면을 광속으로 주사함에 의해 상기 감광 부재상에 형성된 정전기 잠상을 토너 이미지로 현상하는 현상 유닛; 현상된 토너 이미지를 인쇄 용지에 전사하는 전사 유닛; 및 전사된 토너 이미지를 인쇄 용지상에 고정시키는 고정 유닛을 포함하는 이미지 형성 장치가 제공된다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예들을 나타낸 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 설명한다.

<제1 실시예 >

도 9는 레이저 빔 프린터 또는 디지탈 복사기와 같은 이미지 형성 장치에 응용될 수 있는 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템의 제1 실시예의 주요 부분을 나타낸 개략적인 단면도이다.

도 9를 참조하면, 반도체 레이저일 수 있는 광원(1), 통과하는 광속의 직경을 트리밍하는 개구 스톱(2), 반도체 레이저(1)로부터 방출된 광속으로부터 실질적으로 콜리메이트되고 집속된 광속을 생성하는 콜리메이터 렌즈(3), 및 서브 주사부에 특정 수준의 굴절력을 발휘하도록 채택된 실린더형 렌즈(4)가 도시되어 있다.

도 9에서, 참조 부호 5는 광 편향기를 나타내는데, 다각형 모터(도시되지 않음)와 같은 구동 수단에 의해 도 9의 화살표 A의 방향으로 일정 레이트로 회전하도 록 구동되는 다각형 미러 (회전 다각형 미러)일 수 있다.

참조 부호 6은 특성값 fθ를 가지고, 제2 광학 시스템으로서 동작하는 이미징 광학 시스템(fθ 렌즈)을 나타낸다. 이미징 광학 시스템은 음의 굴절력을 갖는 구형 렌즈(6a), 양의 굴절력을 가지며 광 편향기(5)에 의해 편향되고 반사된 광속의 이미지를 형성하도록 채택되어, 피주사면인 감광 드럼의 표면(7) 상에 이미지 정보를 나타내는 원환체 렌즈(toric lens, 6b)를 포함한다.

참조 부호 7은 피주사면인 감광 드럼(기록 매체)의 표면을 나타낸다.

참조 부호 8은 감광 드럼의 표면(7) 상의 주사 시작 위치를 스폿팅하는 타이밍을 조절하는데 사용되는 기록 시작 위치 동기 신호를 검출하기 위하여 광속 부분을 배제하고, 기록 시작 위치 동기 신호 검출 수단 (이하 논의될 것임) 측에 광속을 반사시키기 위한 전형적인 벤딩 미러 (이하 "BD 미러"로 참조됨)인, 광속 제한 부재를 나타낸다. 벤딩 미러(8)는 제2 광학 시스템(6)의 광축에 대해 제1 광학 시스템(12)에 대향하는 측과 제2 광학 시스템(6)의 감광 드럼의 표면(7) 측에 배치된다.

참조 부호 9는 감광 드럼의 표면(7)과 등가 위치에 배열된 슬릿을 나타낸다. 슬릿(9)은 약 0.5㎜의 폭을 가지며 작은 스폿 직경 (이 직경은 종래 시스템에 의해 생성된 광속의 직경보다 작은 것으로 0.1㎜ 이하임)의 광속이 이 슬릿(9)을 통과한다.

참조 부호 10은 이미징 부재로서 동작하고, 또한 BD 미러(8)와 이하에 논의될 기록 시작 동기 신호 검출 수단(11) 사이에 실질적인 컨쥬게이트 관계를 설정하는 BD 렌즈를 나타낸다. BD 렌즈(10)는 또한 BD 미러(8)의 경사를 교정하는 역할 을 한다.

참조 부호 11은 기록 시작 위치 동기 신호 검출 수단으로서 동작하는 광 검출기 (이하 "BD 센서"로 참조됨)이다. 본 실시예에서, 감광 드럼의 표면(7) 상에 이미지를 기록하기 위한 주사 시작 위치를 스폿팅하는 타이밍은 BD 센서(11)의 출력 신호를 검출하여 얻은 기록 시작 위치 동기 신호 (BD 신호)에 의해 조절된다.

본 실시예에서, 제1 광학 시스템(12)으로부터 나온 광속은 광 편향기(5)의 편향 표면 (반사 표면)(5a)을 오버플로우하도록 상기 편향 표면에 부딪치게 된다. 광 편향기(5)의 편향 표면(5a)을 오버플로우하도록 만들어진 입사 광속의 일부는 편향 표면(5a)에 의해 반사되고 편향되어 BD 센서(11)에 입사한다. 광 편향기(5)의 편향 표면(5a)으로부터 오버플로우하는 광량은 BD 미러(8)에 의해 제한된 광량에 비해 매우 작게 된다.

주어진 이미지 정보에 따라 반도체 레이저(1)에 의해 광학적으로 변조되고 방출된 광속은 그 단면이 개구 스톱(2)에 의해 제한되고 실린더형 렌즈(4)에 부딪치기 전에 콜리메이터 렌즈(3)에 의해 실질적으로 콜리메이트된 또는 집속된 광속으로 변환된다. 실린더형 렌즈(4)에 입사한 광속은 메인 주사 섹션에서 임의의 변형이 없이 서브 주사 섹션에 집속되어 실린더형 렌즈(4)를 떠나 광 편향기(5)의 편향 표면(5a) 상에 실질적으로 선형인 이미지 (메인 주사 방향을 따라 세로로 연속되는)를 생성한다. 광 편향기(5)의 편향 표면(5a)에 의해 반사되고 편향된 광속은 이미징 광학 시스템(6)에 의해 포커스되어 감광 드럼의 표면(7) 상에 광 스폿을 생성하는데, 이 광 스폿은 광 편향기(5)가 화살표 A의 방향으로 회전하도록 구동됨에 따라 균일한 비율로 감광 드럼의 표면(7)을 화살표 B 방향으로 광학적으로 주사하게 된다. 그 결과, 기록 매체인 감광 드럼의 표면(7) 상에 이미지가 기록된다.

광-주사 광학 시스템의 실시예에 있어서, 감광 드럼의 표면(7) 상의 주사 시작 위치의 타이밍을 조절하기 위해, 다각형 미러(5)에 의해 반사되고 편향된 나머지 광속 부분은 BD 미러(8)에 의해 다시 반사되고, 슬릿(9)을 통과하게 되고, 광속이 감광 드럼의 표면(7)을 주사하도록 야기하기 전에, BD 렌즈(10)에 의해 BD 센서(11)에 도달하게 된다. 감광 드럼의 표면(7) 상에 이미지를 기록하기 위한 주사 시작 위치를 스폿팅하는 타이밍은 BD 센서(11)의 출력 신호를 검출하여 얻어진 BD 신호를 사용하여 조절된다.

본 실시예에서, 제1 광학 시스템(12)으로부터 나온 광속은, 광 스폿의 직경을 줄이기 위해 다각형 미러(5)가 광속의 일부를 비녜트하도록, 큰 주사 각도를 사용하여 다각형 미러(5)의 편향 표면(5a)을 오버플로우하게 만들어진다. 다각형 미러(5)의 편향 표면(5a)에 부딪치는 광속 부분은 편향 표면(5a)에 의해 반사되고 편향된 다음, 슬릿(9)을 통과하도록 BD 미러(8)에 의해 반사된다. BD 미러(8)에 의해 반사된 광속은 본래의 폭보다 더 작은 폭을 갖게 되어, 단지 좁은 광속만이 BD 미러(8)에 의해 반사되고 슬릿(9)을 통과하게 된다. 그러므로, BD 센서(11)에 입사하는 광폭 및 광량이 BD 미러(8)의 사이즈(반사 표면의 폭)에 의해서만 결정된다. 또한, 광 편향기(5)의 편향 표면(5a)을 오버플로우하는 광량은 BD 미러(8)에 의해 제한된 광량에 비해 작다.

상술한 배열에 있어서, 본 실시예의 다각형 미러(5)의 편향 표면(5a)으로부 터 BD 센서(11)에 도달하는 광량은 다각형 미러(5)의 모든 편향 표면들에 대해 균일하여, BD 센서(11)가 요동없이 그 출력을 일정하게 생성하게 된다. 그 결과, 고해상도의 인쇄가 제공될 수 있고, 메인 주사 방향에서 어떠한 미끄럼도 효과적으로 회피할 수 있다.

<제2 실시예>

도 10은 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템의 제2 실시예의 BD 미러, 미러 홀딩 부재 및 그 근처의 확대 개략도이다.

본 실시예는, 본 실시예의 광속 제한 수단이 BD 미러를 홀딩하기 위한 BD 미러 홀딩 부재를 포함한다는 점에서 상술한 제1 실시예와 다르다. 그 외에, 본 실시예는 그 광학적인 효과면에서 제1 실시예와 거의 동일하다.

도 10을 참조하면, 참조 번호 28은 BD 미러를 홀딩하고 BD 센서(도시하지 않음)에 입사되는 광속의 폭을 제한하는 BD 미러 홀딩 부재(BD 미러 홀더)를 포함하는 광속 제한 수단을 나타낸다. 도 10에서의 참조 번호 18은 도 1 또는 도 2의 것과 동일한 본 실시예의 BD 미러를 나타낸다.

본 실시예에서, 광속의 폭 및 BD 센서에 입사되는 광량은 BD 미러 홀더(28)의 개구 크기에 의해 실질적으로 결정된다. 또한, 본 실시예에서, 광 편향기(5)의 편향 표면(5a)을 오버플로우하는 광량은 BD 미러 홀더(28)에 의해 제한된 광량에 비해 적다.

상술한 구성에 따르면, 본 실시예의 다각형 미러의 편향 표면(5a)으로부터 BD 센서(11)에 도달하는 광량은 BD 센서(11)가 그 출력을 요동없이 일정하게 생성하도록 다각형 미러(5)의 모든 편향 표면에 대해 균일하다. 그 결과, 고해상도의 인쇄를 제공할 수 있고, 메인 주사 방향으로 임의의 인쇄 미끄럼을 효율적으로 회피할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 본 실시예의 동작에 불리한 영향을 미칠 수 있는 BD 미러(18)의 에지에 의해 반사된 광의 임의의 분산 광선도 BD 미러 홀더(28)에 의해 효과적으로 차단된다.

<제3 실시예>

도 11은 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템의 제3 실시예의 BD 미러 및 그 근처의 확대 개략도이다. 도 11에서, 도 10에서와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 각각 표기된다.

본 실시예는, 광속 제한 수단이 광학 하우징 내에 배치된 칸막이형 부재를 포함한다는 점에서만 상술한 제1 실시예와 다르다. 그 외에, 본 실시예는 광학적인 효과면에서 제1 실시예와 거의 동일하다.

도 11을 참조하면, 참조 번호 38은 도시하지 않은 본 실시예의 제1 광학 시스템, 광 편향기, 제2 광학 시스템 및 BD 센서를 홀딩하기 위한 광학 하우징에 배치된 칸막이형 부재인 광속 제한 수단을 나타낸다. 칸막이형 부재는 BD 미러의 바로 앞에 배치되어 BD 센서(도시하지 않음)에 입사되는 광속을 제한한다.

본 실시예에서, BD 센서에 입사되는 광속의 폭, 즉 광량은 칸막이형 부재(38)의 개구 크기에 의해 실질적으로 결정된다. 또한, 본 실시예에서, 광 편향기(5)의 편향 표면(5a)을 오버플로우하는 광량은 칸막이형 부재(38)에 의해 제한 된 광량에 비해 적다.

상술한 구성에 따르면, 본 실시예의 다각형 미러(5)의 편향 표면(5a)으로부터 BD 센서에 도달하는 광량은 BD 센서가 일정하게 요동없이 출력을 생성하도록 다각형 미러(5)의 모든 편향 표면에 대해 균일하다. 그 결과, 고해상도의 인쇄를 제공할 수 있고 메인 주사 방향에서 임의의 인쇄 미끄럼도 효율적으로 회피할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, BD 미러 홀더는 단순한 프로파일을 나타나도록 만들어질 수 있고, 또는 완전히 제거될 수 있다.

<제4 실시예>

도 12는 광원으로서 다중 빔 반도체 레이저를 포함하는 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템의 제4 실시예의 개략 단면도로서, 레이저 빔 프린터 또는 디지털 복사기에 적용했을 경우의 그 주요 부분을 도시한다. 도 12에서, 도 9의 것과 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 각각 표기한다.

본 실시예는 광원으로서 복수의 광 방출부들(광 방출 스폿들)을 갖는 다중 빔 반도체 레이저 및 이에 따라 배치된 광학 소자를 포함한다는 점에서 상술한 제1 실시예와 다르다. 그 외에, 본 실시예는 광학적인 효과 면에서 제1 실시예와 거의 동일하다.

도 12를 참조하면, 참조 번호 41은 복수의 광 방출부들을 갖는 다중 빔 반도체 레이저인 광원을 나타낸다. 본 실시예에서, 특히, 다중 빔 반도체 레이저(41)는 도 7을 참조하여 상술한 바와 같이 해상도에 따라 미리 정해진 각도 θ로 배치 된 2개의 광 방출부들을 가지며, 이들은 메인 주사 방향을 따라 서로 분리되어 있다.

도 12에서, 참조 번호 46은 fθ 특성값을 가지며 제2 광학 시스템으로서 동작하는 이미징 광학 시스템(fθ 렌즈)을 나타낸다. 이것는 메인 주사 방향과 서브 주사 방향에 대해 다른 굴절력을 갖는 단일 렌즈를 포함한다. 그러므로, 도 12는 2개의 빔을 이용하는 다중 빔 주사 광학 시스템을 도시한다.

본 실시예에 있어서, 상술한 제1, 제2 및 제3 실시예에서와 같이, 제1 광학 시스템(12)으로부터 나온 2개의 광속들은 다각형 미러(5)의 편향 표면(5a)을 오버플로우하게 되어, 광속의 후위 비녜트 부분을 만든다. 전체 광속에 대하여 다각형 미러(5)에 의해 비녜트된 광속 부분의 비율은 2개의 광속들 간에 다를 수 있겠지만, BD 미러(8)의 크기(반사 표면의 폭)는 큰 비녜트 비율을 나타내는 광속 부분만을 반사하도록 선택된다. 따라서, 2개의 광 방출부들로부터 각각 방출되어 BD 센서(11)에 입사되는 2개의 광속들의 폭들은 BD 미러(8)의 크기(반사 표면의 폭)에 의해서만 결정된다. 또한, 광 편향기(5)의 편향 표면(5a)을 오버플로우하는 광량은 2개의 광속들에 대해 BD 미러(8)에 의해 제한된 광량에 비해 적다.

상술한 구성에 따르면, 본 실시예의 2개의 광 방출부들을 수용하기 위한 BD 센서(11)에 도달하는 광량은 BD 센서(11)가 요동없이 일정하게 그 출력을 생성하도록 다각형 미러(5)의 모든 편향 표면에 대해 균일하다. 그 결과, 고해상도의 인쇄를 제공할 수 있고 메인 주사 방향에서 임의의 인쇄 미끄럼도 효율적으로 회피할 수 있다.

본 실시예의 BD 센서(11)에 입사되는 2개의 광속들의 광폭들, 즉 광량은 BD 미러(8)의 크기에 의해서만 결정되지만, 본 실시예는 이것에만 한정되는 것이 아니고, 실시예 2 또는 3을 참조하여 상술한 바와 같이 BD 미러 홀딩 부재(BD 미러 홀더)의 개구 크기 또는 BD 미러 바로 앞의 광학 하우징 내에 배치된 칸막이형 부재의 개구 크기에 의해 선택적으로 결정될 수 있다.

또한, 상술한 제1 내지 제4 실시예 각각에서, BD 미러, BD 미러 홀딩 부재, 또는 광학 하우징 내에 배치된 칸막이, 또는 무엇이든지 적당한 부재가, 큰 주사 각도를 실현하고 다각형 미러의 편향 표면을 효율적으로 이용하기 위해, 유효 화상 형성 영역에 도달하는 광속과 BD 센서에 입사되는 광속의 분리를 용이하게 하는 광속 제한 부재(차광 수단)로서 제2 광학 시스템의 감광 드럼 표면 측에 배치된다.

BD 센서에 입사되는 광속을 효율적으로 제한하고 부분적으로 배제할 수 있는 부재이면, 상술한 광속 제한 수단 대신 사용될 수 있음은 물론이다.

도 13은 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템을 포함하는 전자 사진 프린터의 개략 단면도이다. 도 13에서, 참조 번호 100은 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템을 나타낸 것으로, 상술한 제1 내지 제4 실시예 중의 어느 것일 수 있다. 참조 번호 101은 정전기 잠상 캐리어로서 동작하는 감광 드럼을 나타낸 것으로, 드럼(101)의 표면을 전기적으로 균일하게 충전하기 위해 그의 표면에 충전 롤러(102)가 위에서 접촉하여 유지된다. 광 빔(103)은, 드럼(101)의 회전에 대해, 충전 롤러(102)와 드럼(101)의 접촉 라인보다 하류측 위치에서 광학 스캐너(100)에 의해 감광 드럼(101)의 전기 충전 표면을 조사하고 주사하게 된다.

광 빔(103)은 프린터에 제공된 화상 데이터의 함수로서 변조되어, 상기 광빔(103)으로 드럼(101)의 표면을 조사함에 의해 정전기 잠상이 감광 드럼(101)의 표면 상에 형성된다. 그 후 정전기 잠상이 드럼(101)의 회전에 대해 드럼(101) 상의 광 빔(103) 조사 위치보다 하류측에 배치된 현상 유닛(107)에 의해 토너 화상으로 현상된다. 그 후 토너 화상은 드럼(101) 아래에 감광 드럼(101)과 대향하여 배치된 트랜스퍼 롤러(108)에 의해 인쇄 용지(112) 상에 전사된다. 인쇄 용지(112)는 감광 드럼(101)의 앞 [도 13에서 드럼(101)의 우측]에 배치된 용지 카세트(109) 내에 수용되지만, 수동으로 감광 드럼(101)에 선택적으로 공급될 수도 있다. 용지 카세트(109)의 단부에 배치된 용지 공급 롤러(110) 및 공급 롤러 뒤에 배치된 한 쌍의 용지 전송 롤러(111)는 용지 카세트(109) 내의 용지(112)를 전달 경로로 공급한다.

이어서, 아직 고정되지 않은 전송된 토너 화상을 실은 인쇄 용지(112)는 감광 드럼(101) 뒤 [도 13에서 드럼(101)의 좌측]에 배치된 고정 유닛으로 더 이동된다. 고정 유닛은 내측에 고정 히터(도시하지 않음)를 포함하는 고정 롤러(113) 및 고정 롤러(113)에 대하여 가압되도록 배치된 가압 롤러(113)를 포함하며, 고정 롤러(113) 및 가압 롤러(114)에 의해 용지에 압력을 인가하면서, 용지를 가열함으로써 용지(112) 상에 토너 화상을 고정하도록 채택된다. 한 쌍의 전달 롤러(116)는 고정 롤러(113) 뒤에 배치되어 프린터의 고정된 화상을 실은 용지를 이송한다.

본원 발명의 광-주사 광학 시스템에 따르면, 메인 주사 방향에서 임의의 인 쇄 미끄럼을 효과적으로 회피함에 의해 고해상도를 실현할 수 있고, 이러한 광-주사 광학 시스템을 포함한 이미지 형성 장치를 제공할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의해 한정되는 본 발명의 범주를 이탈하지 않고서 적절하게 변형 또는 대체될 수 있다.

도 1은 공지된 광-주사 광학 시스템의 개략도로서, 그 주요 부분을 도시한 도면.

도 2는 또 다른 공지된 광-주사 광학 시스템으로서, 그 주요 부분을 도시한 도면.

도 3a와 3b는 도 1 또는 도 2의 공지된 광-주사 광학 시스템의 다각형 미러의 편향 표면과 그 주변의 확대 개략도.

도 4는 BD 센서에 도달하는 광속을 고의로 비녜팅(bignetting)하도록 채택된 공지된 광-주사 광학 시스템의 주요 부분을 도시한 개략도.

도 5는 BD 신호와 레이저 구동 신호의 타이밍 차트.

도 6은 BD 신호의 파형을 도시한 그래프.

도 7은 다중 빔 반도체 레이저를 이용하는 공지된 광-주사 광학 시스템의 주요부를 도시한 개략 투시도.

도 8은 도 7의 광-주사 광학 시스템의 다중 빔 반도체 레이저로부터 방출된 한 쌍의 광속들의 개략도.

도 9는 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템의 제1 실시예의 주요 부분을 도 시한 개략 단면도.

도 10은 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템의 제2 실시예의 BD 미러, 미러 홀딩 부재, 및 그 근처의 확대 개략도.

도 11은 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템의 제3 실시예의 BD 미러, 및 그 주변의 확대 개략도.

도 12는 다중 빔 반도체 레이저를 광원으로서 포함하는 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템의 제4 실시예의 주요 부분을 나타낸 개략 단면도.

도 13은 본 발명에 따른 광-주사 광학 시스템을 포함한 전자 사진 프린터의 개략단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 반도체 레이저

2: 개구 스톱

3: 콜리메이터 렌즈

4: 실린더형 렌즈

5: 광 편향기

5a: 편향 표면

6: 제2 광학 시스템

6a: 구형 렌즈

6b: 원환체 렌즈

7: 감광 드럼의 표면

8: 벤딩 미러 (BD 미러)

9: 슬릿

10: BD 렌즈

11: 기록 시작 동기 신호 검출 수단(BD 센서)

12: 제1 광학 시스템

Claims

광-주사 광학 시스템에 있어서,

광원;

상기 광원으로부터 출사된 광속을 트리밍하고 메인 주사 방향으로 연장된 선형 광속으로서 이미징하는 제1 광학 시스템;

상기 제1 광학 시스템의 이미징 위치 근처에 편향 표면을 갖고, 주사 동작을 위해 입사된 광속을 상기 메인 주사 방향으로 반사하고 편향시키며, 복수의 편향면을 갖는 광 편향기;

상기 광 편향기에서 반사되고 편향된 상기 광속을 피주사면 상에 이미징시킴과 함께 상기 광 편향기의 편향 표면과 상기 피주사면 사이에 실질적으로 컨쥬게이트 관계를 설정하는 역할을 하는 제2 광학 시스템;

상기 광 편향기에 의해 반사되고 편향된 광속의 일부를 검출하고, 상기 피주사면 상에 주사 시작 위치의 타이밍을 제어하기 위한 기록 시작 위치 동기 신호를 발생시키는 광 검출기;

상기 광 편향기와 상기 광 검출기 사이의 광로 중에 배치되어 상기 광 검출기에 입사하는 광속의 폭을 제한하는 광속 제한 부재

를 포함하며,

상기 복수의 편향면 각각에서 편향된 각각의 광속의 상기 광 검출기에 도달하는 광량의 요동을 보정하기 위하여, 상기 광속 제한 부재로부터 출사하여 상기 광 검출기에 도달하는 광속의 폭을 상기 광속 제한 부재로 입사하는 광속의 폭보다 작게 하여, 상기 복수의 편향면 각각에서 편향된 각각의 광속의 폭을 가지런히 하는 광-주사 광학 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1 광학 시스템으로부터의 상기 광속은 상기 광 편향기의 편향 표면을 오버플로우하도록 상기 편향 표면에 부딪치게 되는 광-주사 광학 시스템.
제2항에 있어서,

상기 편향 표면을 오버플로우하는 광속의 광량은 상기 광속 제한 부재에 의해 제한된 광속의 광량에 비해 작은 광-주사 광학 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광속 제한 부재는 상기 제2 광학 시스템의 광축을 중간에 개재하여 상기 제1 광학 시스템에 대향하는 측에 배치되는 광-주사 광학 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광속 제한 부재는 상기 제2 광학 시스템에서 보았을 때 주사될 상기 평면 측에 배치되는 광-주사 광학 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광속 제한 부재는 상기 제2 광학 시스템으로부터의 광속을 반사하여 상기 광 검출기에 도달시키는 벤딩 미러를 포함하는 광-주사 광학 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광속 제한 부재는 상기 제2 광학 시스템으로부터의 광속을 반사하여 상기 광 검출기에 도달시키는 벤딩 미러를 홀딩하는 홀딩 부재를 포함하는 광-주사 광학 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광속 제한 부재는 상기 제1 광학 시스템, 상기 광 편향기, 상기 제2 광학 시스템, 및 상기 광 검출기를 수용하는 광학 수용체 내에 배치된 칸막이형 부재를 포함하고, 상기 칸막이형 부재는 상기 제2 광학 시스템으로부터의 광속을 반사시켜 상기 광 검출기에 도달시키는 벤딩 미러의 바로 앞에 배치되는 광-주사 광학 시스템.
광-주사 광학 시스템에 있어서,

복수개의 광 방출부들을 갖는 광원;

상기 광원으로부터 출사된 복수개의 광속들을 트리밍하고, 이들 각각을 메인 주사 방향으로 연장되는 선형 광속으로서 이미징하는 제1 광학 시스템;

상기 제1 광학 시스템의 이미징 위치 근처에 편향 표면을 갖고, 주사 동작을 위해, 입사된 복수개의 광속들을 상기 메인 주사 방향으로 반사하고 편향시키는 광 편향기;

상기 광 편향기에 의해 반사되고 편향된 상기 복수개의 광속들을 피주사면 상의 각기 다른 위치들에 이미징함과 함께 상기 광 편향기의 편향 표면과 상기 피주사면 사이에 실질적으로 컨쥬게이트 관계를 설정하는 역할을 하는 제2 광학 시스템;

상기 광 편향기에 의해 반사되고 편향된 상기 복수개의 광속들의 일부를 검출하고, 상기 피주사면 상에 주사 시작 위치의 타이밍을 제어하기 위한 기록 시작 위치 동기 신호를 발생하는 광 검출기; 및

상기 광 편향기와 상기 광 검출기 사이의 광로 중에 배치되어 상기 광 검출기에 입사하는 복수개의 광속들의 폭을 제한하는 광속 제한 부재

를 포함하며,

상기 복수의 광속의 상기 광 검출기에 도달하는 광량의 요동을 보정하기 위하여, 상기 복수의 광속에 있어서 상기 광속 제한 부재로부터 출사하여 상기 광 검출기에 도달하는 광속의 폭을 상기 광속 제한 부재로 입사하는 광속의 폭보다 작게 하여, 상기 광 검출기에 도달하는 복수의 광속의 폭을 가지런히 하는 광-주사 광학 시스템.
제9항에 있어서,

상기 제1 광학 시스템으로부터의 상기 복수개의 광속들 각각은 상기 광 편향기의 편향 표면을 오버플로우하도록 상기 편향 표면에 부딪치게 되는 광-주사 광학 시스템.
제10항에 있어서,

상기 편향 표면을 오버플로우하는 상기 광속들 각각의 광량은 상기 광속 제한 부재에 의해 제한된 대응하는 광속의 광량보다 작은 광-주사 광학 시스템.
제9항에 있어서,

상기 광속 제한 부재는 상기 제2 광학 시스템의 광축을 중간에 개재하여 상기 제1 광학 시스템에 대향하는 측에 배치되는 광-주사 광학 시스템.
제9항에 있어서,

상기 광속 제한 부재는 상기 제2 광학 시스템에서 보았을 때 주사될 상기 평면 측에 배치되는 광-주사 광학 시스템.
제9항에 있어서,

상기 광속 제한 부재는 상기 제2 광학 시스템으로부터의 복수개의 광속들을 반사하여 이들을 상기 광 검출기에 도달시키는 벤딩 미러를 포함하는 광-주사 광학 시스템.
제9항에 있어서,

상기 광속 제한 부재는 상기 제2 광학 시스템으로부터의 복수개의 광속들을 반사하여 이들을 상기 광 검출기에 도달시키는 벤딩 미러를 홀딩하는 홀딩 부재를 포함하는 광-주사 광학 시스템.
제9항에 있어서,

상기 광속 제한 부재는 상기 제1 광학 시스템, 상기 광 편향기, 상기 제2 광학 시스템, 및 상기 광 검출기를 수용하는 광학 수용체 내에 배치된 칸막이형 부재를 포함하고, 상기 칸막이형 부재는 상기 제2 광학 시스템으로부터의 복수개의 광속들을 반사하여 이들을 상기 광 검출기에 도달시키는 벤딩 미러의 바로 앞에 배치되는 광-주사 광학 시스템.
이미지 형성 장치에 있어서,

제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 광-주사 광학 시스템;

상기 광-주사 광학 시스템의 피주사면 상에 배치된 감광 부재;

상기 감광 부재의 표면을 광속으로 주사함에 의해 상기 감광 부재상에 형성된 정전기 잠상을 토너 이미지로 현상하는 현상 유닛;

현상된 토너 이미지를 인쇄 용지에 전사하는 전사 유닛; 및

전사된 토너 이미지를 상기 인쇄 용지상에 고정시키는 고정 유닛

을 포함하는 이미지 형성 장치.