KR100584578B1 - 멀티빔 조명계 및 광주사 장치 - Google Patents

Abstract

멀티빔 조명계 및 광주사 장치가 개시되어 있다.

이 개시된 멀티빔 조명계는, 복수개의 광원; 상기 광원에 일단이 결합된 광파이버; 상기 광파이버의 타단이 소정 간격으로 배열되어 결합된 제1 플레이트; 적어도 하나의 가이드홀과 상기 광파이버로부터 출사되는 광이 통과되는 홀을 가지고, 상기 가이드홀을 통해 상기 제1 플레이트가 이동가능하게 결합부에 의해 결합된 제2 플레이트;를 포함하며, 광주사 장치는 개시된 멀티빔 조명계를 채용한다.

상기 구성에 의해, 인쇄속도를 고속화할 수 있으며, 주사선 사이의 간격을 용이하게 조절할 수 있으며, 광원의 개수를 간단하게 증가시킬 수 있다.

Description

멀티빔 조명계 및 광주사 장치{Multi-beam illumination system and laser scanning unit}

도 1a는 종래의 칼라 레이저 프린터를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1b는 종래의 광주사 장치의 사시도이다.

도 2a는 종래의 멀티빔 조명계의 일부 사시도이다.

도 2b는 멀티빔 조명계에 의해 감광매체에 형성되는 주사선을 나타낸 것이다.

도 3a 및 도 3b는 종래의 멀티빔 조명계를 회전시켜 감광매체에 형성되는 주사선 사이의 간격을 조절하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티빔 조명계의 단면도이다.

도 5는 도 4에 나타난 제1 및 제2 플레이트의 분해 사시도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티빔 조명계를 채용한 광주사 장치의 사시도이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 설명>

10a,10b,10c,10d...광원, 11...볼렌즈

12...커플러, 15...광파이버

17...제1플레이트, 20...제2플레이트

22...콜리메이팅 렌즈, 23a,23b...가이드홀

24...홀, 40...멀티빔 조명계

48...회전 다면경, 50...f-θ렌즈

60...감광매체, s1,s2,s3,s4...주사선

본 발명은 멀티빔 조명계 및 광주사 장치에 관한 것으로, 멀티빔에 의한 주사선간의 간격을 용이하고 간단하게 조절할 수 있도록 된 조명계 및 광주사 장치에 관한 것이다.

흑백 레이저 프린터는 용지에 흑색 잉크만을 전사시키면 되므로 한 개의 광주사 장치(Laser Scanning Unit,이하 LSU라고 함)에 한 개의 OPC(Organic Photoconductive Cell) 감광드럼만이 사용된다.

이에 비해, 칼라 레이저 프린터는 흑색(K), 마젠타(M), 엘로우(Y), 시얀(C)의 4가지 색의 잉크를 각각 용지에 전사시켜야 하므로 네 개의 LSU와 네 개의 OPC 감광드럼이 요구된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 칼라 레이저 프린터는, 감광체인 흑색용 OPC 감광드럼(100-K), 시얀용 OPC 감광드럼(100-C), 마젠타용 OPC 감광드럼(100-M), 엘로우용 OPC 감광드럼(100-Y)을 각각 구비하고, 소정 전위로 대전된 이들 감광드럼에 레이저빔을 주사하여 정전잠상을 형성하는 LSU(102-K)(102-C)(102-M)(102-Y)와, 상기 정전잠상을 4가지 색상의 현상액으로 현상하는 현상유닛(105-K)(105-C)(105-M)(105-Y)과, 상기 감광드럼에 현상된 화상을 전사시킬 수 있도록 된 전사벨트(108), 전사벨트(108)에 4가지 색상으로 중첩되어 있는 화상을 용지(P)로 전사시키는 전사유닛(110)과, 용지를 가열 압착하여 전사된 화상을 정착시키는 정착 유닛(115)을 포함하여 구성된다. 미설명 부호 104는 토너를 공급되는 토너 공급 용기를 나타낸다.

상기한 바와 같이 종래에는 칼라 화상을 구현하기 위해 흑색, 시얀, 마젠타 및 엘로우용 감광드럼(100-K)(100-C)(100-M)(100-Y)을 각각 구비하고, 이들 네가지 색상에 대응되는 네 개의 LSU를 각각 구비한다.

LSU는 OPC 감광드럼과 같은 감광 매체에 예컨대, 레이저 광을 주사하여 정전잠상을 형성하는 장치이다. 도 1b를 참조하면, 일반적인 LSU는 광원(107)과, 모터(미도시)에 의해 회전되어 상기 광원(107)으로부터의 광을 반사시키는 회전 다면경(109)과, 이 회전 다면경(109)에 의해 반사된 광이 감광드럼(110) 상의 주사선(118)에 각각 적당한 스폿을 형성하도록 하는 f-θ렌즈(115)와, 이 f-θ렌즈(115)와 상기 감광드럼(110) 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 f-θ렌즈(110)를 통과한 광의 경로가 감광드럼(110)쪽으로 향하도록 입사광을 반사시키는 반사 거울(120)을 포함한다. 상기 광원(107)을 온-오프 제어함으로써 상기 감광드럼(110)에 소정의 정전점상이 형성된다.

한편, 상기 광원(110)과 회전 다면경(109) 사이의 광경로 상에는, 입사광을 평행광으로 변환시키는 콜리메이팅 렌즈(122)와, 상기 회전 다면경(109)의 반사면에 광을 집속시키기 위한 실린드리컬 렌즈(135)가 각각 배치되어 있다. 도면 부호 125는 주사선(118)이 시작되는 위치를 검출하기 위한 센서를 나타낸다.

여기에서, 상기 광원(107)으로부터 출사된 광은 상기 콜리메이팅 렌즈(122)에 의해 평행광으로 변환되며, 이 평행광은 실린드리컬 렌즈(124)를 거쳐 회전 다면경(109)에 의해 반사된다. 그리고, 상기 회전 다면경(109)에 의해 반사된 광은 상기 f-θ렌즈(115)를 통과한 후, 상기 반사 거울(120)에 의해 경로가 변환되어서 감광드럼(110)에 결상된다. 상기 회전 다면경(109)의 회전에 따라 광이 상기 감광드럼(110)상에 주사되어 주사선(118)이 형성된다.

상기와 같은 LSU 구조에서 상기 광원(107)으로 예를 들어, 반도체 레이저가 사용될 수 있으며, 더 나아가 복수개의 발광원을 갖는 반도체 레이저가 사용될 수 있다. 복수개의 발광원을 갖는 반도체 레이저가 사용되는 경우, 복수개 발광원으로부터 멀티빔이 출사되고, 이 멀티빔에 의해 감광드럼(110)에 복수개의 주사선이 동시에 형성된다. 이와 같이 멀티빔을 주사함으로써 인쇄 속도를 증가시킬 수 있다.

종래에 멀티빔을 주사하기 위한 조명계가 도 2a에 도시되어 있다. 이 조명계는 제1 및 제2 발광원(130a)(130b)을 갖는 광원(130)과, 상기 광원(130)이 장착되고 광원(130) 조정 회로가 실장된 보드(132)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 발광원(130a)(130b)에 의해 도 2b에 도시된 바와 같이 감광드럼(110)에 제1 및 제2 주사선(s1)(s2)이 동시에 형성된다.

상기 보드(132)에 제1 및 제2 가이드 홀(134a)(134b)이 광원(130)을 중심으로 마주보게 형성된다. 상기 제1 및 제2 가이드 홀(134a)(134b)을 통해 결합된 제1 및 제2 결합부(135a)(135b)에 의해 상기 보드(132)가 하우징(134)의 일측벽에 결합 된다.

상기 보드(132)는 상기 가이드 홀(134a)(134b)을 광원(130)을 중심으로 회전할 수 있도록 되어 있고, 상기 광원(130)은 보드(132)와 일체로 형성되어 있어 보드(132)가 회전되면 같이 회전된다. 광원(132)이 회전되면 상기 제1 및 제2 발광원(130a)(130b)의 위치가 변한다.

상기 제1 및 제2 발광원(130a)(130b)의 위치 변화에 따라 감광드럼(110)에 맺히는 주사선간의 간격이 변한다. 도 3a는 제1 및 제2 발광원(130a)(130b)이 높이 방향으로 나란하게 배열된 상태 및 이때 형성되는 제1 및 제2 주사선(s1)(s2)을 나타낸 것이고, 도 3b는 상기 보드(132)가 회전되어 제1 및 제2 발광원(130a)(130b)이 비스듬하게 위치된 상태 및 이때 형성되는 제1 및 제2 주사선(s1')(s2')을 나타낸 것이다.

상기 제1 및 제2 발광원(130a)(130b)에 의해 감광드럼(110)에 맺히는 제1 및 제2 스폿을 각각 L1, L2라 하고, 제1 스폿과 제2 스폿 사이의 간격을 p₀라고 할 때, 상기 보드(132)를 θ만큼 회전시켰을 때 제1 및 제2 주사선(s1')(s2') 사이의 간격(p_θ)은 다음과 같이 구해질 수 있다.

이와 같이 종래에는 상기 보드(132)를 회전시킨 다음, 상기 결합부(134a)(134b)에 의해 보드(132)를 고정시킴으로써 멀티빔에 의한 주사선 사 이의 간격을 조절하였다. 따라서, 광원을 돌리기 위해 보드 전체를 회전시켜야 하는 번거로움이 있으며, 종래와 같은 구조에서는 광원의 구조 자체가 완제품으로 제공되기 때문에 발광원의 수를 증가시키기 위해 구조를 변경하는 것이 불가능하다. 또한, 발광원이 두 개 있는 레이저 다이오드를 여러 개 구비하여 광원의 개수를 늘린다 하더라도 발광원 사이의 간격을 일정하게 배열하는 것이 어렵기 때문에 주사선간의 간격을 조절하는 것이 용이하지 안은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 멀티빔에 의한 주사선 사이의 간격을 간단하게 조절할 수 있고, 발광원의 개수를 용이하게 증가시킬 수 있는 멀티빔 조명계 및 이를 채용한 광주사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 멀티빔 조명계는, 복수개의 광원; 상기 광원에 일단이 결합된 광파이버; 상기 광파이버의 타단이 소정 간격으로 배열되어 결합된 제1 플레이트; 적어도 하나의 가이드홀과 상기 광파이버로부터 출사되는 광이 통과되는 홀을 가지고, 상기 가이드홀을 통해 상기 제1 플레이트가 이동가능하게 결합부에 의해 결합된 제2 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광원과 광파이버 사이에 광파이버를 결합시키기 위한 커플러가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광주사 장치는, 광을 조사하는 조명계; 모터에 의해 회전되어 상기 조명계로부터의 광을 반사시키는 회전 다면경; 상기 회전 다면경에 의해 반사된 광이 감광매체에 결상되도록 하는 f-θ렌즈;를 포함하는 광주사 장치에 있어서, 상기 조명계는,

복수개의 광원; 상기 광원에 일단이 결합된 광파이버; 상기 광파이버의 타단이 소정 간격으로 배열되어 결합된 제1 플레이트; 적어도 하나의 가이드홀과 상기 광파이버로부터 출사되는 광이 통과되는 홀을 가지고, 상기 가이드홀을 통해 상기 제1 플레이트가 이동가능하게 결합부에 의해 결합된 제2 플레이트;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티빔 조명계 및 이를 채용한 광주사 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 멀티빔 조명계(40)는 복수개의 광원과, 복수개의 광원에 각각 결합된 광파이버(15)를 포함한다.

복수개의 광원은 예를 들어, 제1, 제2, 제3 및 제4 광원(10a)(10b)(10c)(10d)을 포함하고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 광원(10a)(10b)(10c)(10d)과 광파이버(15) 사이에는 커플러(12)가 구비될 수 있다. 상기 커플러(12)는 광원, 예를 들어 레이저 다이오드에 광파이버(15)를 용이하게 결합시킬 수 있도록 된 구조를 갖는다.

상기 커플러(12)는 광파이버(15)의 일단(15a)에 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 광파이버(15)의 타단(15b)이 제1플레이트(17)를 통과해 소정 간격으로 배 열되어 결합된다. 그리고, 상기 광파이버의 타단(15b)으로부터 출사되는 광을 평행광으로 만들어주기 위한 콜리메이팅렌즈(22)가 상기 타단(15b)의 제1 플레이트(17)에 결합된다. 상기 콜리메이팅렌즈(22)는 그 중심이 광파이버(15) 코아의 중심과 일치되도록 하는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 광원(10a)(10b)(10c)(10d)으로부터 출사되는 광을 집속시키기 위한 볼렌즈(11)가 상기 광원(10a)(10b)(10c)(10d)의 출사면 쪽에 각각 결합된다.

상기 제1 플레이트(17)에 인접하여 렌즈어레이(22)가 배열된 제2 플레이트(20)가 배치된다. 상기 제2 플레이트(20)에는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 가이드홀(23a)(23b)과 홀(24)이 형성되고, 상기 제1 플레이트(17)가 상기 제1 및 제2 가이드홀(23a)(23b)을 통해 결합부(18)에 의해 결합되어 있다. 또한, 상기 광파이버(15)와 콜리메이팅 렌즈(22)가 결합된 제1 플레이트부분(A)이 상기 홀(24)에 대응되는 위치에 오도록 되어 있다. 상기 광파이버(15)로부터 출사된 광은 상기 홀(24)을 통과하여 나간다.

상기 광파이버(15)와 콜리메이팅 렌즈(22)를 통해 출사되는 광이 상기 홀(24)을 통해 나간다. 상기 제1 플레이트(17)는 상기 제1 및 제2 가이드홀(23a)(23b)을 따라 회전되며, 상기 결합부(18)에 의해 고정된다.

상기와 같이 구성된 멀티빔 광학계를 포함하는 광주사 장치가 도 6에 도시되어 있다.

본 발명에 따른 광주사 장치는, 멀티빔을 조사하는 조명계(40)와, 모터(미도 시)에 의해 회전되어 상기 조명계(40)로부터의 광을 반사시키는 회전 다면경(49)과, 이 회전 다면경(49)에 의해 반사된 광이 감광매체(60) 상에 결상되도록 하는 f-θ렌즈(50)를 포함한다.

상기 멀티빔 조명계(40)는 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 광원(10a)(10b)(10c)(10d)과, 이 광원으로부터 조사된 광을 안내하기 위한 광파이버(15)를 포함한다. 그리고, 상기 광파이버(15)가 소정 간격으로 배열되어 제1 플레이트(17)에 결합된다.

또한, 상기 f-θ렌즈(50)와 상기 감광매체(60) 사이의 광경로 상에 상기 f-θ렌즈(50)를 통과한 광의 경로가 감광매체(60)쪽으로 향하도록 입사광을 반사시키는 반사 거울(53)이 더 구비될 수 있다.

한편, 상기 조명계(40)와 회전 다면경(48) 사이의 광경로 상에는 상기 회전 다면경(48)의 반사면에 광을 집속시키기 위한 실린드리컬 렌즈(45)가 배치될 수 있다. 상기 f-θ렌즈(50)와 감광매체(60) 사이에 주사선이 시작되는 위치를 검출하기 위한 센서(55)가 구비된다.

상기 제1, 제2, 제3 및 제4 광원(10a)(10b)(10c)(10d)으로부터 출사된 광은 볼렌즈(11)를 통해 집광되어 광파이버(15)로 입사된다. 상기 광파이버(15)를 통과한 광은 상기 콜리메이팅 렌즈(22)에 의해 평행광으로 되어 상기 홀(24)을 통해 진행된다.

상기와 같이 상기 조명계(40)로부터 출사된 멀티빔은 실린드리컬 렌즈(45)를 거쳐 회전 다면경(48)에 의해 반사된다. 그리고, 상기 회전 다면경(48)에 의해 반 사된 광은 상기 f-θ렌즈(50)를 통과한 후, 상기 반사 거울(53)에 의해 경로가 변환되어 감광매체(60)에 결상된다. 그리고, 상기 회전 다면경(48)의 회전에 따라 상기 조명계(40)로부터 출사된 멀티빔에 대응되는 복수개의 주사선(s1)(s2)(s3)(s4)이 형성된다.

상기 주사선(s1)(s2)(s3)(s4) 사이의 간격은 상기 제1 플레이트(17)의 회전에 따라 광파이버(15)를 통해 나오는 빔들의 위치가 변하면서 조절된다. 이는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서는 멀티빔에 의한 주사선 사이의 간격을 조절할 때, 광원 자체는 움직일 필요가 없고 광원에 연결된 광파이버가 결합된 제1플레이트만을 회전시키면 된다. 이와 같이 하여 주사선 사이의 간격을 적절하게 조절한 다음 상기 결합부(18)에 의해 고정시켜 조명계를 세팅한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 멀티빔 조명계는, 멀티빔에 의해 주사선 간격을 간단하게 조절할 수 있으며, 광파이버를 이용하여 멀티빔을 주사하기 위한 광원의 개수를 용이하게 증가시킬 수 있는 구조를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 멀티빔 조명계를 채용한 주사 광학장치는 멀티빔에 의해 한 번에 복수개의 주사선을 형성함으로써 인쇄속도를 고속화할 수 있으며, 주사선 사이의 간격을 조절하여 해상도를 높일 수 있다. 복수개의 광원과 광파이버를 포함하고, 광원은 움직이지 않고 광파이버의 단부가 결합된 플레이트만을 회전시켜 간단하게 주사선 사이의 간격을 조절할 수 있다. 이러한 광주사 장치가 흑백 프린터 뿐만 아니라 칼라 레이저 프린터에 채용되어 칼라 인쇄 속도를 현저하게 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 복수개의 광원;

   상기 광원에 일단이 결합된 광파이버;

   상기 광파이버의 타단이 소정 간격으로 배열되어 결합된 제1 플레이트;

   적어도 하나의 가이드홀과 상기 광파이버로부터 출사되는 광이 통과되는 홀을 가지고, 상기 가이드홀을 통해 상기 제1 플레이트가 이동가능하게 결합부에 의해 결합된 제2 플레이트;

   상기 광원과 광파이버 사이에 광원으로부터 출사된 광을 집광시키기 위한 볼렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티빔 조명계.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 광원과 광파이버 사이에 광파이버를 결합시키기 위한 커플러가 구비되는 것을 특징으로 하는 멀티빔 조명계.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 광파이버로부터 출사된 광을 평행광으로 만들어주기 위한 콜리메이팅 렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 멀티빔 조명계.
5. 광을 조사하는 조명계;

   모터에 의해 회전되어 상기 조명계로부터의 광을 반사시키는 회전 다면경;

   상기 회전 다면경에 의해 반사된 광이 감광매체에 결상되도록 하는 f-θ렌즈;를 포함하는 광주사 장치에 있어서,

   상기 조명계는,

   복수개의 광원;

   상기 광원에 일단이 결합된 광파이버;

   상기 광파이버의 타단이 소정 간격으로 배열되어 결합된 제1 플레이트;

   적어도 하나의 가이드홀과 상기 광파이버로부터 출사되는 광이 통과되는 홀을 가지고, 상기 가이드홀을 통해 상기 제1 플레이트가 이동가능하게 결합부에 의해 결합된 제2 플레이트;

   상기 광원과 광파이버 사이에 광원으로부터 출사된 광을 집광시키기 위한 볼렌즈;를 구비하는 광주사 장치.

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