KR100619365B1 - 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치 - Google Patents

회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나의 광원으로부터 발생되는 광을 회절변조시킨 회절 다중빔으로 프린터의 드럼이나 쉬트 등과 같은 피스캐닝 객체를 스캐닝할 수 있는 스캐닝 장치를 제공한다.
광변조, 회절, 다중빔, 스캐닝

Description

회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치{Scanning apparatus using diffraction multi-beam}
도 1은 종래의 프린터용 스캐닝 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치의 단면 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치의 입체 구성도.
도 4(도 4a 및 도 4b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중빔제어용 광변조기의 구성 단면도
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중빔제어용 광변조기를 구성하는 액츄에이팅 셀에 대한 1차원 형상의 배열을 도시한 도면.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중빔제어용 광변조기를 구성하는 액츄에이팅 셀에 대한 2차원 형상의 배열을 도시한 도면.
도 6a는 본 발명의 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝시 발생되는 스큐의 특성을 나타낸 도면.
도 6b는 본 발명에 따른 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치를 프린터에 적용하여 인쇄를 할 경우 스큐의 발생을 최소화하는 과정에 대한 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 스캐닝 장치 210 : 레이저 다이오드
220 : 제 1 렌즈 230 : 다중빔제어용 광변조기
240 : 회전 미러 250 : 제 2 렌즈
260 : 제 3 렌즈 270 : 드럼
280 : 슬릿 290 : 반사 미러
본 발명은 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치에 관한 것으로서, 특히 하나의 광원으로부터 발생되는 광을 회절변조시킨 회절 다중빔으로 프린터의 드럼 및 쉬트(Sheet) 등과 같은 피스캐닝 객체를 스캐닝할 수 있는 스캐닝 장치에 관한 것이다.
광빔 스캐닝 장치는 화상 형성장치, 예를 들면 레이저 프린터, 디스플레이 장치, LED 프린터, 전자 사진 복사기 및 워드 프로세서 등에서, 광빔을 스캐닝하여 광빔을 감광매체에 스폿(spot)시켜 화상 이미지를 결상시키는 장치이다.
이러한 광빔 스캐닝 장치는 화상 형성장치가 소형화, 고속화 및 고해상화되는 방향으로 발전함에 따라 이에 대응하여 소형화, 고속화 및 고해상화의 특성을 가지도록 꾸준히 연구 개발되어 지고 있다.
화상 형성장치의 광빔 스캐닝 장치는 광빔 스캐닝 방식 및 광빔 스캐닝 장치의 구성에 따라 크게 f·θ렌즈를 이용하는 레이저 스캐닝 방식과 이미지 헤드 프 린터 방식으로 대별할 수 있다.
도 1은 f·θ렌즈를 이용하는 종래의 레이저 스캐닝 장치를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 종래의 레이저 스캐닝 장치는 비디오 신호에 따라 광빔을 출사하는 레이저 다이오드(LD)(100)와, LD(100)에서 출력되는 광빔을 평행광으로 변환시키는 콜리메이터 렌즈(101)와, 콜리메이터 렌즈(101)를 통과한 평행광을 스캐닝 방향에 대해 수평방향의 선형광으로 만들어주는 실린더 렌즈(102)와, 실린더 렌즈(102)를 통과한 수평방향의 선형광을 등선속도로 이동시켜 스캐닝하는 폴리곤 미러(103)와, 폴리곤 미러(103)를 등속도로 회전시키는 폴리곤 미러 구동용 모터(104)와, 광축에 대해 일정한 굴절율을 가지며 폴리곤 미러(103)에서 반사된 등각속도의 광을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 조사 면상에 초점을 맞추는 f·θ렌즈(105)와, f·θ렌즈(105)를 통한 광빔을 소정의 방향으로 반사시켜 결상면인 감광드럼(107)의 표면에 점상으로 결상시키는 결상용 반사미러(106)와, f·θ렌즈(105)를 통한 레이저 빔을 수평방향으로 반사시켜 주는 수평동기 미러(108)와, 수평동기 미러(108)에 반사된 레이저빔을 수광하여 동기를 맞추는 광센서(109)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 종래의 레이저 스캐닝 장치는 레이저 다이오드(100)에서 출력된 광빔이 콜리메이터 렌즈(101)를 투과하여 평행광으로 변환되고 실린더 렌즈(102)에 의해 폴러곤 미러(103)의 회전 축방향으로 집광된 후, 등각속도로 회전하는 폴리곤 미러(103)에 반사되어, f·θ렌즈(105)를 통과한 후 일정한 빔경으로 감광드럼(107)에 스폿을 형성하게 된다. 여기서, 프린터의 해상도는 감광드럼(107)에 형성 된 스폿의 빔경에 의해 결정되기 때문에, f·θ렌즈의 가공성이 매우 우수해야 한다.
그러나, 일반적으로 광빔 스캐닝 장치는 소형화 및 비용측면을 고려하여한다. 따라서, f·θ렌즈는 그 매수를 줄이기 위해 Y - 토릭, 아나몰픽, 자유곡면등으로 구성된다. 따라서, f·θ렌즈의 렌즈면을 가공하기가 매우 어려워 가공성이 떨어진다. 결국 광빔 스캐닝 장치의 성능 및 해상도는 떨어지게 된다는 단점이 있다.
또한, 상기한 바와 같은 종래의 스캐닝 장치는 프린팅 속도가 폴리곤 미러의 회전 속도에 비례하고 폴리곤 미러의 한 면당 한줄씩 프린팅이 되기 때문에, 고속프린팅을 수행할 경우 폴리곤 미러의 회전속도가 더 빨라야 하므로 이로 인해 레이져 빔의 조사 시간이 줄어들어 동일한 광 스캐닝 효과를 위해서는 파워가 센 레이저 다이오드를 사용해야 하는 문제점이 있었다.
이러한 단점을 갖는 종래의 스캐닝 장치를 프린터에 채용할 경우, 고가의 고속 폴리곤 미러를 사용해야 하므로 너무 많은 가격이 소요되고 일정 속도 이상으로 속도를 늘릴 수 없는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 안출된 것으로서, 하나의 광원으로부터 발생되는 광을 회절변조시킨 회절 다중빔으로 프린터의 드럼 및 쉬트(Sheet) 등과 같은 피스캐닝 객체를 스캐닝할 수 있는 스캐닝 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 폴리곤 미러의 회전속도를 다중빔제어용 광변조기에서 출력하는 빔의 개수에 비례하여 늦출 수 있어 저가의 폴리곤 미러를 사용할 수 있는 스캐닝 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 동시에 다수의 빔을 스캐닝하기 때문에 단일 픽셀에 대해서는 노광에 필요한 레이저 다이오드의 스캐닝 시간을 길게 허용할 수 있으므로, 상대적으로 낮은 출력의 레이저 다이오드를 사용할 수 있는 스캐닝 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 프린터의 인쇄 속도는 폴리곤 미러의 회전속도와 다중빔의 개수의 곱에 비례하므로 종래의 스캐닝 방식에 의한 인쇄 속도를 최소 수배에서 최대 수백배까지 빠르게 할 수 있는 스캐닝 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 빔을 발생하고 이 빔을 평행광으로 변경시켜 출력하는 광발생 처리수단; 상기 광발생 처리수단으로부터 출력되는 평행광의 빔을 회절 및 변조시켜 다수의 회절 다중빔을 집속하는 광변조 처리수단; 및 상기 광변조 처리수단에 의해 집속된 회절 다중빔을 등선속도나 비등선속도로 이동시켜 반사하며, 반사된 등각속도나 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 피스캐닝 객체의 조사 면상에 초점을 맞추어 스캐닝하는 스캐닝수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 프린터는, 빔을 발생하고 이 빔을 평행광으로 변경시켜 출력하는 광발생 처리수단; 상기 광발생 처리수단으로부터 출력되는 평행광의 빔을 회절 및 변조시켜 다수의 회절 다중빔을 집속하는 광변조 처리수단; 및 상기 광변조 처리수단에 의해 집속된 회절 다중빔을 등선속도나 비등선속도로 이동시켜 반사하며, 반사된 등각속도나 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 드럼 상의 감광면 중 조사 면상에 초점을 맞추어 스캐닝하는 스캐닝수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 디스플레이 장치는, 빔을 발생하고 이 빔을 평행광으로 변경시켜 출력하는 광발생 처리수단; 상기 광발생 처리수단으로부터 출력되는 평행광의 빔을 회절 및 변조시켜 다수의 회절 다중빔을 집속하는 광변조 처리수단; 및 상기 광변조 처리수단에 의해 집속된 회절 다중빔을 등선속도나 비등선속도로 이동시켜 반사하며, 반사된 등각속도나 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 스크린 상의 조사 면상에 초점을 맞추어 스캐닝하는 스캐닝수단을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치의 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치의 입체 구성도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 스캐닝 장치(200)는, 레이저 빔을 발생하기 위한 레이저 다이오드(LD)(210)와, 레이저 다이오드(210)로부터 조사된 레이 저 빔을 평행광으로 변경시키기 위한 적어도 하나의 제 1 렌즈(220)와, 적어도 하나의 제 1 렌즈(220)를 통해 평행광으로 변형된 레이저 빔을 회절 및 변조시켜 N(N은 자연수) 개의 다중빔을 출력하는 다중빔제어용 광변조기(230)와, 다중빔제어용 광변조기(230)로부터 출력되는 회절 다중빔을 비등선속도나 등선속도로 이동시켜 스캐닝하는 회전 미러(Rotating Mirror)(240)와, 다중빔제어용 광변조기(230)에 의해 회절 및 변조되어 출력되는 회절 다중빔을 회전 미러(240)의 회전축 방향으로 집속시키기 위한 적어도 하나의 제 2 렌즈(250)와, 회전 미러(240)에서 반사된 비등각속도나 등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하는 제 3 렌즈(260)와, 제 3 렌즈(260)를 통과한 빔을 드럼(Drum)(270)이나 피스캐닝 객체의 조사 면상의 지정된 위치로 조사하는 회전식 반사 미러(290)를 구비한다. 다수의 드럼(270)이 존재하는 경우에도 회전식 반사 미러(290)를 이용하여 원하는 드럼(270)으로 빔을 조사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 회전식 반사 미러(290)는 상기 제 3 렌즈(260)로부터의 빔을 반사하는 고정된 반사 미러(미도시)와 상기 고정된 반사 미러로부터의 빔을 피스캐닝 객체 상의 지정된 위치로 조사하는 회전식 바(미도시)로 대체될 수 있다. 상기 회전식 바는 상기 회전식 반사 미러와 거의 동일한 형태로서, 그 단면은 사각형, 삼각형, 마름모 꼴 등 그 반사 동작에 적절한 임의의 형태를 가질 수 있다.
그리고, 본 발명의 스캐닝 장치(200)는, 다중빔제어용 광변조기(230)에 의해 회절된 빔 중에서 원하는 성질의 빔만을 선택적으로 통과시켜 회전 미러(240)로 전 달되도록 하는 적어도 하나의 슬릿(280)을 더 구비한다.
여기서, 광원인 레이저 다이오드(210)는 비교적 낮은 출력갖는데, 이는 동시에 다수개의 빔을 스캐닝하기 때문에 단일 픽셀에 대해서는 노광에 필요한 레이저 다이오드의 스캐닝 시간을 길게 허용할 수 있기 때문이다.
적어도 하나의 제 1 렌즈(220)는 레이저 다이오드(210)와 다중빔제어용 광변조기(230) 사이에 배치된다. 제 1 렌즈(220)가 2개 이상이 채용될 경우, 다수의 제 1 렌즈(220)들은 일정 간격으로 이격되어 배열된다.
다중빔 제어용 광변조기(230)는 제 1 렌즈(220)로부터 입사되는 평행광의 레이저 빔을 회절 및 변조시켜 다수의 회절 다중빔을 생성하여 감광면의 주사방향에 대해 수직방향으로 주사시키는 것으로서, 최소 2 픽셀에서 최대 광학계가 허용하는 한 수백 내지 수천 픽셀까지 동시 제어가 가능하다.
또한, 다중빔제어용 광변조기(230)는 각 픽셀을 아날로그 형태로 제어할 수 있어 프린터 및 디스플레이 제품에 적용시 그레이(Gray) 컨트롤이 가능하다. 이때 사용되는 광학렌즈 및 광투사거리를 다중빔제어용 광변조기(230)가 제어함으로서 해당 스팟(Spot)에 대한 크기(Size) 및 스팟 간의 간격을 제어할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 적용되는 다중빔제어용 광변조기의 구성 및 동작에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
다중빔제어용 광변조기(230)는 제 1 렌즈(220)로부터 입사된 단일빔 형태의 선형광을 회절 및 변조시켜 다수의 회절빔을 생성하는 것으로서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(231)상에 하부 전극층(232), 압전/전왜층(233) 및 상부 전 극층(234)으로 구성되는 동시에 상기 베이스 기판(231)에 부착된 형태를 갖는 다수의 픽셀(235)로 구성되어 있다.
또한, 다중빔제어용 광변조기(230)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(231)상에 하부 전극층(232), 압전/전왜층(233) 및 상부 전극(234)으로 구성되는 동시에 상기 베이스 기판(231)에 이격된 형태를 갖는 다수의 픽셀(235)로 구성되어 있다.
여기서, 베이스 기판(231)에 형성되는 하부 전극층(232)은 외부 전원으로부터 구동 전원을 인가받아 압전/전왜층(233)에 제공하는 역할을 수행하는 것으로서, Pt, Ta/Pt, Ti/Pt, Ni, Au, Al, RuO2, IrO2 등의 전극 재료를 이용한 스퍼터링 또는 증착공정(evaporator)에 의하여 형성된다.
압전/전왜층(233)은 상기 하부 전극층(232)과 후술하는 상부 전극층(234) 사이에 개재하여 형성되고, 상기 상·하 전극층(232),(234)에 의하여 인가되는 구동 전원에 연동하여 수축 및 팽창하여 상·하 방향 또는 좌·우 방향으로 변화하여 픽셀(235)을 가변시키는 역할을 수행하는 것으로서, 보다 구체적으로는 PZT, PNN-PT, PLZT, ALN, ZnO. Pb, Zr 또는 타이타늄 등의 압전부재로 구성되어 있다.
이때, 상기 압전/전왜층(233)은 상술한 바와 같은 압전부재를 습식(스크린 프린팅, Sol-Gel coting 등) 및 건식 방법(스퍼터링, Evaporation, Vapor Deposition, CVD 등)을 통하여 0.01~20.0㎛ 범위로 상기 하부 전극층(231)에 형성된다.
상부 전극층(234)은 하부 전극층(231)과 함께 외부로부터 인가되는 구동전원을 압전/전왜층(233)에 제공하는 역할을 수행하는 것으로서, 보다 구체적으로는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등의 전극 부재를 스퍼터링 또는 증착공정을 통하여 압전/전왜층(233)상에 형성된다.
여기서, 다중빔제어용 광변조기(230)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 1차원 형상으로 배열된 다수의 픽셀(235)로 구성되고, 이에 의하여 감광면의 주사 방향에 대한 수직 방향으로 다수의 회절빔을 1차원 형상으로 주사시킴으로써 1차원 스캐닝을 동시에 수행한다.
또한, 다중빔제어용 광변조기(230)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 2차원 형상으로 배열된 다수의 픽셀(235)로 구성되고, 이에 의하여 감광면의 주사 방향에 대한 수직 방향으로 회절빔을 2차원 형상으로 주사시킴으로써 2차원 스캐닝을 동시에 수행할 수 도 있다.
회전 미러(240)는 양방향으로 회전할 수 있는 모터(미도시)를 구비하고 있으며, 이 모터에 의해 회전하면서 회절 다중빔을 조사하게 된다. 이러한 회전 미러(240)는 폴리곤 미러(Polygon Mirror)나 갈바노 미러(Galvano Mirror)로 구현될 수 있다.
상기 폴리곤 미러가 회전 미러(240)로 사용될 경우, 상기 폴리곤 미러는 다중빔제어용 광변조기(230)로부터 출력되는 회절 다중빔을 등선속도로 이동시키는 특징이 있다. 이때, 적어도 하나의 제 3 렌즈(260)는 상기 폴리곤 미러에서 반사된 등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시킨다.
상기 갈바노 미러가 회전 미러(240)로 채용될 경우, 상기 갈바노 미러는 다중빔제어용 광변조기(230)로부터 출력되는 회절 다중빔을 비등선속도로 이동시키는 특징이 있다. 이때, 적어도 하나의 제 3 렌즈(260)는 상기 갈바노 미러에서 반사된 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시킨다.
적어도 하나의 제 2 렌즈(250)는 다중빔제어용 광변조기(230)와 회전 미러(240) 사이에 배치된다. 제 2 렌즈(250)가 2개 이상이 배치될 경우, 다수의 제 2 렌즈(250)들은 일정 간격으로 이격되어 배열된다.
적어도 하나의 제 3 렌즈(260)는 억셉터 렌즈(260)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되어 구현되는 것은 아니다.
적어도 하나의 슬릿(280)은 다중빔제어용 광변조기(230)와 회전 미러(240) 사이에 장착된다. 슬릿(280)이 2개 이상이 장착될 경우, 다수의 슬릿(280)들은 일정 간격으로 이격되어 배열된다.
한편, 도면에서는 본 발명에 따른 스캐닝 장치가 프린터의 드럼에 적용되는 것으로 도시하였는데, 본 발명은 이에 한정되어 적용되는 것은 아니며 프로젝션 TV 등의 디스플레이 장치, 전자 사진 복사기 및 워드 프로세서 등과 같은 다양한 광전기기에 적용될 수 있다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 스캐닝 장치의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 레이저 다이오드(210)가 레이저 빔을 발생하면, 제 1 렌즈(220)는 이 레이저 빔을 평행광으로 변형시켜 다중빔제어용 광변조기(230)로 집속시킨다.
다중빔제어용 광변조기(230)는 평행광으로 변형된 레이저 빔을 회절 및 변조시켜 N개의 다중빔을 출력하고, 이어 제 2 렌즈(250)는 이 회절 다중빔을 회전 미러(240)의 회전축 방향으로 집속시킨다.
여기서, 적어도 하나의 슬릿(280)이 다중빔제어용 광변조기(230)와 회전 미러(240) 사이에 배치된 경우, 적어도 하나의 슬릿(280)은 다중빔제어용 광변조기 (230)에 의해 회절된 빔 중에서 원하는 성질의 빔만을 선택적으로 통과시켜 회전 미러(240)로 전달되도록 한다.
이렇게 집속된 회절 다중빔은 등선속도로 이동하는 상기 폴리곤 미러에 의해 드럼(270)이나 피스캐닝 객체로 스캐닝되거나, 또는 비등선속도로 이동하는 상기 갈바노 미러에 의해 드럼(270)이나 피스캐닝 객체로 스캐닝된다.
이때, 회전 미러(240)의 회전 속도는 광변조기(230)에서 출력되는 빔의 개수에 비례하여 늦출 수 있으므로, 본 발명에서는 저가의 폴리곤 미러나 갈바노 미러를 사용할 수 있는 것이다.
이에 따라, 상기 폴리곤 미러로 회전 미러(240)를 구현하면, 제 3 렌즈(260)는 상기 폴리곤 미러에서 반사된 등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 드럼(270)이나 피스캐닝 객체의 조사 면상에 초점을 맞추어 조사한다.
만일, 회전 미러(240)가 상기 갈바노 미러로 구현될 경우, 제 3 렌즈(260)는 상기 갈바노 미러에서 반사된 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 드럼(270)이나 피스캐닝 객체의 조사 면상에 초점을 맞추어 조사한다.
한편, 본 발명의 스캐닝 장치를 프린터에 적용할 경우, 프린터의 인쇄 속도는 회전 미러(240)의 회전속도와 다중빔의 개수의 곱에 비례하므로 종래의 스캐닝 방식에 의한 인쇄 속도를 최소 수배에서 최대 수백배까지 빠르게 할 수 있다.
이러한 스캐닝 과정은 본 발명에 따른 광변조기에 의해 수행될 수 있는 것으로서, 본 발명에 따른 스캐닝 방식의 한 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
우선, 최초의 스캐닝을 시작할 때 N개의 다중빔 중 아래쪽 첫번째부터 M번째의 빔까지 M개의 다중빔만을 사용하여 스캐닝을 시작한다. 이때, 드럼(270)의 회전에 의해 또는 등가의 피스캐닝 객체 표면의 이동에 의해 수직방향 빔 간격 이상의 스큐(Skew)가 발생하면, 다중빔제어용 광변조기(230)로부터 출력된 모든 다중빔 중 아래쪽의 두번째부터 (M+1)번째의 빔까지 M개의 다중빔을 사용하여 스캐닝한다. 이와 같이 연속적으로 스캐닝하여 다시 수직방향 빔간격 이상의 스큐가 발생하면, 전체 다중빔 중 아래쪽 세번째부터 (M+2)번째의 빔까지 M개의 다중빔을 사용하여 스캐닝한다. 이러한 스캐닝 과정을 반복하여 드럼(270)이나 등가의 피스캐닝 객체 표면의 이동에 의한 스큐를 보상하여 스캐닝을 진행하게 된다. 만일, 빔이 스캐닝의 오른쪽 끝에 다다랐을 경우에는 전체 N개의 다중빔 중 (N-M)번째부터 N번째까지의 빔으로 스캐닝하고 있는 것이다.
이와 같이 일련의 스캐닝을 끝내고 빔이 스캐닝을 시작하는 왼쪽 끝에 오게 되면 이전의 스캐닝 절차를 반복한다. 이때, 빔의 중복 스캐닝를 피하고 고른 출력이미지를 얻기 위해서는 1회 정방향 스캐닝에 의해 진행되는 피스캐닝 객체 표면의 이동량이 바로 빔 간격의 (N-M)배와 같아야 하고, 스캐닝의 1주기동안 진행되는 피스캐닝 객체 표면의 이동량은 빔 간격의 M배가 되어야한다. 이러한 N과 M은 폴리곤 미러(240)의 빔스캐닝 영역 비율에 관계되고, N 및 M에 의해 회전 미러(240)의 회전속도와 피스캐닝 객체 표면의 이동속도가 결정된다. 이와 역으로 피스캐닝 객체 표면의 이동속도 및 회전 미러(240)의 회전속도로부터 N 및 M을 결정할 수 있다. 드럼 방식의 프린터의 경우 드럼의 회전각속도에 드럼의 반경을 곱한 값이 피스캐닝 객체의 표면이동속도에 해당한다.
이와 같은 본 발명의 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치를 통해 프린터의 드럼에 스캐닝하여 인쇄를 할 경우, 도 6a에서와 같이 빔이 겹쳐져 스큐가 발생될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝시 발생되는 스큐의 특성을 순차적으로 나타낸 것이다.
프린터의 인쇄가 이루어지기 위해서는 드럼(270)을 정속도로 회전시켜야 하기 때문에, 회전 미러(240)가 기존의 회전속도로 회전하고 있는 상태에서 단순히 본 발명에 따른 회절 다중빔을 조사할 경우 도 6a의 e 내지 도 6a의 f에서와 같이 일시에 스캐닝된 빔이 다음 번에 스캐닝된 빔과 겹치는 상황이 발생한다.
또한, 3개의 다중빔으로 동시에 스캐닝하는 경우에도 연속된 두 번의 스캐닝에 의해 스캐닝 영역이 겹쳐짐을 도 6a의 e 내지 도 6a의 f에서 보여지는 바와 같이 알 수 있다.
이렇게, 스캐닝되는 빔이 매 스캐닝마다 겹치지 않도록 단순히 회절 미러 (240)의 회전속도를 늦출 수 있는데, 이 경우에도 피스캐닝 객체의 표면 이동속도는 항상 일정해야 하므로 한줄 스캐닝의 시작점에 비해 끝점은 피스캐닝 객체의 스캐닝 표면의 이동에 따라 비뚤어지게 된다. 이것이 이미지의 삐침량인 스큐로 정의된다.
그리고, 드럼 방식의 레이져 프린터의 경우 한 줄을 스캐닝하는데 걸리는 시간이 회전 미러(240)의 1/6 회전에 걸리는 시간과 거의 동일하며 이 시간동안 드럼(270)의 회전양이 바로 이미지의 삐침량인 스큐가 되는 것이다.
이러한 스큐 발생을 방지하기 위해, 다중빔제어용 광변조기(230)의 동시출력가능 빔의 개수를 더 늘리되 실제로 동시에 출력되는 빔은 다중빔제어용 광변조기(230)의 일정 부분만을 이용하게 하면, 빔의 이동에 따라 수직방향으로 비트 쉬프트를 시킬 수 있게 된다. 이를 통해 드럼(270)의 피스캐닝 영역이 스캐닝 방향의 수직방향으로 이동하는 움직임을 따라갈 수 있어서 스큐 발생을 거의 없앨 수 있게 된다.
도 6b는 본 발명에 따른 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치를 프린터에 적용하여 인쇄를 할 경우 스큐의 발생을 최소화하는 과정에 대한 특성을 순차적으로 나타낸 것이다.
도 6b에서, 다중빔의 최대개수가 4개이고 실제 출력을 3개의 빔만을 사용하는 경우의 스캐닝 과정에 대한 특성을 보여주고 있다. 여기서, 드럼(270) 표면의 기준점은 드럼(270)의 회전에 따라 드럼(270)의 전개도 상에서 위쪽으로 이동하고 있다.
최초에 첫번째부터 세번째까지의 빔으로 스캐닝를 시작한다. 이때, 1개의 여분의 빔을 가지고 있으므로 스캐닝이 전 영역의 반까지 진행했을 때 두번째부터 네번째까지의 빔으로 스캐닝를 전환한다. 그리고, 다음번 스캐닝이 시작되면, 다시 첫번째부터 세번째까지의 빔으로 스캐닝을 반복한다.
이와 같은 과정을 통해 스캐닝을 할 경우, 1회 스캐닝하는 동안 피스캐닝 객체 표면의 스캐닝 방향에 수직한 이동량은 빔 간격의 2배이고, 1회 스캐닝 완료 후 2회 스캐닝 시작할 때까지 소요된 시간동안의 피스캐닝 객체 표면의 스캐닝 방향에 수직한 이동량은 빔 간격의 1배로써, 두 값의 합은 스캐닝의 1주기 동안 진행되는 피스캐닝 객체 표면의 이동량으로써 실제 출력하는 빔의 개수 3과 같다.
여기서, 본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 회절 다중빔을 발생시키는 광변조기를 이용하여 스캐닝을 수행함으로써, 다음과 같은 효과들을 갖는다.
첫째, 회전 미러의 회전속도를 다중빔제어용 광변조기에서 출력하는 빔의 개수에 비례하여 늦출 수 있어 저가의 회전 미러를 사용함으로써, 제조 비용을 절감할 수 있다.
둘째, 동시에 다수개의 빔을 스캐닝하기 때문에 단일 픽셀에 대해서는 노광 에 필요한 레이저 다이오드의 스캐닝 시간을 길게 허용할 수 있어 상대적으로 낮은 출력의 레이저 다이오드를 사용함으로써, 저전압으로 스캐닝을 수행할 수 있다.
셋째, 프린터의 인쇄 속도는 회전 미러의 회전속도와 다중빔의 개수의 곱에 비례하므로 종래의 스캐닝 방식에 의한 인쇄 속도를 최소 수배에서 최대 수백배까지 빠르게 할 수 있다.

Claims (17)

  1. 빔을 발생하고 이 빔을 평행광으로 변경시켜 출력하는 광발생 처리수단;
    상기 광발생 처리수단으로부터 출력되는 평행광의 빔을 회절 및 변조시켜 다수의 회절 다중빔을 집속하는 광변조 처리수단; 및
    상기 광변조 처리수단에 의해 집속된 회절 다중빔을 등선속도나 비등선속도로 이동시켜 반사하며, 반사된 등각속도나 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 피스캐닝 객체의 조사 면상에 초점을 맞추어 스캐닝하는 스캐닝수단
    을 포함하는 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광발생 처리수단은,
    레이저 빔을 발생하기 위한 광원; 및
    광원으로부터 조사된 레이저 빔을 평행광으로 변경시키기 위한 적어도 하나의 렌즈
    를 포함하는 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광변조 처리수단은,
    상기 광발생 처리수단으로부터 출력되는 평행광의 레이저 빔을 회절 및 변조시켜 다수의 회절 다중빔을 출력하는 다중빔제어용 광변조기; 및
    상기 다중빔제어용 광변조기에 의해 회절 및 변조되어 출력되는 회절 다중빔을 상기 스캐닝수단의 회전축 방향으로 집속시키기 위한 적어도 하나의 렌즈
    를 포함하는 회절 다중빔을 이용한 스캐닝 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 다중빔제어용 광변조기에 의해 회절된 빔 중에서 원하는 성질의 빔만을 선택적으로 통과시켜 상기 스캐닝수단으로 전달되도록 하는 적어도 하나의 슬릿
    을 더 포함하는 스캐닝 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스캐닝수단은,
    상기 광변조 처리수단으로부터 출력되는 회절 다중빔을 등선속도나 비등선속도로 이동시켜 스캐닝하는 회전 미러; 및
    상기 회전 미러에서 반사된 등각속도나 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 피스캐닝 객체의 조사 면상에 초점을 맞추어 조사하는 적어도 하나의 렌즈
    를 포함하는 스캐닝 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전 미러는,
    상기 광변조 처리수단으로부터 출력되는 회절 다중빔을 등선속도 또는 비등선 속도로 이동시켜 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 렌즈는,
    상기 회전 미러에서 반사된 등각속도 또는 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 피스캐닝 객체의 조사 면상에 초점을 맞추어 조사하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변조 처리 수단과 상기 피스캐닝 객체 사이에 위치하며, 상기 광 변조 처리 수단으로부터의 빔을 반사하여 피스캐닝 객체 상의 지정된 위치로 조사하는 회전식 반사 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 변조 처리 수단과 상기 피스캐닝 객체 사이에 위치하며, 상기 광변조 처리 수단으로부터의 빔을 반사하는 고정된 반사 미러 및 상기 반사 미러로부터 의 빔을 반사하여 피스캐닝 객체 상의 지정된 위치로 조사하는 회전식 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장치.
  10. 빔을 발생하고 이 빔을 평행광으로 변경시켜 출력하는 광발생 처리수단;
    상기 광발생 처리수단으로부터 출력되는 평행광의 빔을 회절 및 변조시켜 다수의 회절 다중빔을 집속하는 광변조 처리수단; 및
    상기 광변조 처리수단에 의해 집속된 회절 다중빔을 등선속도나 비등선속도로 이동시켜 반사하며, 반사된 등각속도나 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 드럼 상의 감광면 중 조사 면상에 초점을 맞추어 스캐닝하는 스캐닝수단
    을 포함하는 회절 다중빔을 이용한 프린터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광발생 처리수단은,
    레이저 빔을 발생하기 위한 광원; 및
    광원으로부터 조사된 레이저 빔을 평행광으로 변경시키기 위한 적어도 하나의 렌즈
    를 포함하는 회절 다중빔을 이용한 프린터.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 광변조 처리수단은,
    상기 광발생 처리수단으로부터 출력되는 평행광의 레이저 빔을 회절 및 변조시켜 다수의 회절 다중빔을 출력하는 다중빔제어용 광변조기; 및
    상기 다중빔제어용 광변조기에 의해 회절 및 변조되어 출력되는 회절 다중빔을 상기 스캐닝수단의 회전축 방향으로 집속시키기 위한 적어도 하나의 렌즈
    를 포함하는 회절 다중빔을 이용한 프린터.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 스캐닝수단은,
    상기 광변조 처리수단으로부터 출력되는 회절 다중빔을 등선속도나 비등선속도로 이동시켜 스캐닝하는 회전 미러; 및
    상기 회전 미러에서 반사된 등각속도나 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 드럼 상의 감광면 중 조사 면상에 초점을 맞추어 조사하는 적어도 하나의 렌즈
    를 포함하는 프린터.
  14. 빔을 발생하고 이 빔을 평행광으로 변경시켜 출력하는 광발생 처리수단;
    상기 광발생 처리수단으로부터 출력되는 평행광의 빔을 회절 및 변조시켜 다수의 회절 다중빔을 집속하는 광변조 처리수단; 및
    상기 광변조 처리수단에 의해 집속된 회절 다중빔을 등선속도나 비등선속도 로 이동시켜 반사하며, 반사된 등각속도나 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 스크린 상의 조사 면상에 초점을 맞추어 스캐닝하는 스캐닝수단
    을 포함하는 회절 다중빔을 이용한 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광발생 처리수단은,
    레이저 빔을 발생하기 위한 광원; 및
    광원으로부터 조사된 레이저 빔을 평행광으로 변경시키기 위한 적어도 하나의 렌즈
    를 포함하는 회절 다중빔을 이용한 디스플레이 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 광변조 처리수단은,
    상기 광발생 처리수단으로부터 출력되는 평행광의 레이저 빔을 회절 및 변조시켜 다수의 회절 다중빔을 출력하는 다중빔제어용 광변조기; 및
    상기 다중빔제어용 광변조기에 의해 회절 및 변조되어 출력되는 회절 다중빔을 상기 스캐닝수단의 회전축 방향으로 집속시키기 위한 적어도 하나의 렌즈
    를 포함하는 회절 다중빔을 이용한 디스플레이 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 스캐닝수단은,
    상기 광변조 처리수단으로부터 출력되는 회절 다중빔을 등선속도나 비등선속도로 이동시켜 스캐닝하는 회전 미러; 및
    상기 회전 미러에서 반사된 등각속도나 비등각속도의 회절 다중빔을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 스크린의 조사 면상에 초점을 맞추어 조사하는 적어도 하나의 렌즈
    를 포함하는 디스플레이 장치.
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