KR100792292B1 - 안정된 수평동기신호를 생성하는 화상형성장치 및 그의수평동기신호 생성방법 - Google Patents

안정된 수평동기신호를 생성하는 화상형성장치 및 그의수평동기신호 생성방법 Download PDF

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Abstract

안정된 수평동기신호를 생성하는 화상형성장치 및 그의 수평동기신호 생성방법이 개시된다. 본 화상형성장치는 비디오신호에 따라 전류를 스위칭하는 스위칭부, 스위칭부에서 스위칭된 전류에 대응되는 광파워를 출력하는 광출력부, 스위칭부에서 스위칭된 전류의 크기를 제어하는 광파워제어부, 그리고, 비디오신호에 포함된 수평동기신호(H sync)생성구간에서 스위칭된 전류의 크기를 증폭시키는 광파워제어전압을 출력하는 프린터엔진부를 포함한다. 이에 따라 안정된 수평동기신호를 생성하여 인쇄품질의 저하를 감소시킬 수 있게 된다.
레이저 프린터, 수평동기, 광파워

Description

안정된 수평동기신호를 생성하는 화상형성장치 및 그의 수평동기신호 생성방법 { Image forming apparatus generating stable state horizontal sync signal and method of generating horizontal sync signal }
도 1은 일반적인 화상형성장치에 구비된 레이저 스캐닝 유닛의 구성도,
도 2a 내지 도 2c는 종래의 화상형성장치에서 생성되는 수평동기신호의 흔들림 현상을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치에서 생성되는 수평동기신호의 안정화 방법을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도, 그리고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성장치에서 생성되는 수평동기신호의 안정화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100,300 : 프린터엔진부 110,310-1~310-n : 스위칭부
120,320 : 광파워제어부 140, 340-1~340-n : 광출력부
160, 360 : 광센선부 180, 380 : 전압검출부
본 발명은 안정된 수평동기신호를 생성하는 화상형성장치 및 그의 수평동기신호 생성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수평동기신호(Horizontal sync) 검출시 발생하는 시간 편차를 최소화하여 인쇄품질을 향상시키기 위한 안정된 수평동기신호를 생성하는 화상형성장치 및 그의 수평동기신호 생성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저프린터와 같은 화상형성장치는 레이저 다이오드로부터 출력되는 레이저빔을 감광드럼에 결상시켜 잠재적인 화상을 형성한다. 그리고, 잠재적인 화상에 토너를 부착시킨 후, 부착된 토너를 인쇄용지에 전사함으로써, 인쇄동작을 수행한다.
도 1은 일반적인 화상형성장치에 구비된 레이저 스캐닝 유닛의 구성도이다.
도 1을 참조하면 일반적인 화상형성장치는 레이저다이오드(10), 콜리메이터렌즈(11), 실린더렌즈(12), 폴리곤미러(13), 모터(14), 에프쎄타(fθ)렌즈(15), 반사미러(16), 감광드럼(17), 수평동기미러(18), 및 광센서(19)를 포함한다.
레이저다이오드(10)는 광원으로 사용되는 레이저빔을 출력한다. 콜리메이터렌즈(11)는 레이저다이오드(10)에서 출력되는 레이저빔을 평행광으로 만들어준다. 실린더렌즈(12)는 콜리메이터렌즈(11)에서 출력된 평행광을 폴리곤미러(13)에 집속시킨다. 폴리곤미러(13)는 모터(14)에 의해 구동되며, 실린더렌즈(12)를 통해 전달된 레이저빔을 소정각도로 반사시킨다.
에프쎄타렌즈(15)는 광축에 대해 일정한 굴절률을 가지며, 폴리곤미러(13)에서 반사된 레이저빔의 수차를 보정하여 스캐닝면상에 초점이 맞춰지도록 한다. 반사미러(16)는 에프쎄타렌즈(15)를 통과한 레이저빔을 소정의 방향으로 반사시켜 결상면인 감광드럼(17)의 표면에 입사하도록 한다.
수평동기미러(18)는 에프쎄타렌즈(15)를 통과한 레이저빔을 수평방향으로 반사시켜 광센서(19)에 입사하도록 한다. 광센서(19)는 수평동기미러(18)에서 반사된 광을 수광하여, 전기적인 수평동기신호를 출력한다. 이러한 수평동기신호를 프린터엔진부(미도시)에서 수신하여, 주사라인 간의 오차를 보정하는데 이용하게 된다.
도 2a 내지 도 2c는 종래의 화상형성장치에서 생성되는 수평동기신호의 흔들림 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 한 라인의 화상을 인쇄용지에 생성하기 위한 비디오신호를 나타낸 도면이다. 수평동기생성구간 동안 레이저다이오드(10)로부터 출력된 레이저빔은 수평동기미러(18)에 의해 반사되어 광센서(19)에 수광된다. 그리고, 화상생성구간 동안 레이저다이오드(10)로부터 출력된 레이저빔은 반사미러(16)에 의해 반사되어 감광드럼(17)의 표면에 입사하여 잠재적인 화상을 형성한다.
도 2b는 광센서(19)에 수광되는 레이저빔의 세기에 따라 발생하는 수평동기신호의 편차를 나타낸 도면이며, 도 2c는 레이저빔의 세기에 따른 수평동기신호의 흔들림 정도를 나타낸 그래프이다.
광센서(19)는 수평동기신호 생성구간 동안 레이저다이오드(10)로부터 출력되는 레이저빔의 세기가 소정 문턱 레벨에 도달하면, 수평동기신호를 출력하게 된다. 여기서, 문턱 레벨은 고정된 값이 아닌 가변적인(C구간) 값을 가지게 되며, 이에 따라, 수평동기신호가 출력되는 시간에 편차가 발생하게 된다.
즉, 레이저빔의 세기가 큰 A의 경우, 수평동기신호가 출력되는 시간적 편차는 △t1 만큼 발생하고, 레이저빔의 세기가 작은 B의 경우, 수평동기신호가 출력되는 시간적 편차는 비교적 큰 △t2 만큼 발생한다. 다시 말해서, 레이저빔의 세기가 작을수록 시간적 편차가 커지므로, 광센서(19)에서 출력되는 수평동기신호의 흔들림 정도가 커지게 된다.
결과적으로, 수평동기신호가 출력되는 시간적 편차가 커지면, 주사라인 간의 오차를 정확하게 보정할 수 없게 되어, 화상신호가 균일하게 출력되지 않게 되므로, 인쇄품질이 저하되게 된다.
최근 들어, 광원의 종류가 다양해지고, 감광드럼(17)의 수광 효율이 증가함에 따라, 광원의 세기가 작은 광원을 사용하는 경우가 증가하고 있다. 이로 인해, 수평동기신호가 출력되는 시간적 편차가 커져, 인쇄품질이 저하될 가능성 역시 커지고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 인쇄품질의 저하를 방지하기 위해, 수평동기신호 생성구간 동안 광원의 세기를 증가시켜, 수평동기신호가 출력되는 시간적 편차를 최소화하는 안정된 수평동기신호를 생성하는 화상형성장치 및 그의 수평동기신호 생성방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상형성장치는 비디오신호에 따라 전류를 스위칭하는 스위칭부, 상기 스위칭부에서 스위칭된 전류에 대응되는 광파워를 출력하는 광출력부, 상기 스위칭부에서 스위칭된 전류의 크기를 제어하는 광파워제어부, 및 상기 비디오신호에 포함된 수평동기신호(H sync)생성구간에서 상기 스위칭된 전류의 크기를 증폭시키는 광파워제어전압을 출력하는 프린터엔진부를 포함한다.
여기서, 상기 프린터엔진부는 상기 수평동기신호 생성구간 동안 평균전압 이상의 광파워제어전압을 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광출력부는 상기 광파워제어전압에 의해 상기 수평동기신호 생성구간 동안 증폭된 광파워를 출력하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 광출력부는 레이저다이오드 및 수직공진 표면광레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL) 중, 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 수평동기신호 생성방법은 비디오신호에 따라 전류를 스위칭하는 단계, 상기 비디오신호에 포함된 수평동기신호(H sync)생성구간에서 상기 스위칭된 전류의 크기를 증폭시키는 광파워제어전압을 출력하는 단계, 상기 스위칭된 전류의 크기를 상기 광파워제어전압에 따라 제어 하는 단계, 및 상기 스위칭된 전류에 대응되는 광파워를 출력하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 스위칭된 전류에 대응되는 광파워를 출력하는 단계는 상기 광파워제어전압에 의해 상기 수평동기신호 생성구간 동안 증폭된 광파워를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성장치는 물리적인 위치 차를 가지고 장착된 복수의 광출력부, 상기 복수의 광출력부에서 출력되는 광을 감지하는 광센서부, 상기 복수의 광출력부를 순차적으로 스위칭하는 복수의 스위칭부, 및 상기 복수의 광출력부에서 출력되는 각각의 광이 상기 광센서에 동시에 감지되도록 상기 스위칭부를 제어하는 프린터엔진부를 포함한다.
여기서, 상기 프린터엔진부는 상기 복수의 스위칭부를 다음과 같은 수식을 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
주사선속도×△tD≤D
상기 수식에서, △tD는 두 개의 광 간의 활성화 시간차, 그리고, D는 두 개의 광 간의 간격이다.
혹은, 상기 프린터엔진부는 상기 복수의 스위칭부를 다음과 같은 수식을 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
주사선속도×△tOVERLAP≥W
상기 수식에서,△tOVERLAP는 4개의 광이 공통적으로 상기 광센서부에 수광되는 시간, 그리고, W는 광센서부의 수광폭이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 본 화상형성장치는 프린터엔진부(100), 스위칭부(110), 광파워제어부(120), 광출력부(140), 광센서부(160), 및 전압검출부(180)를 포함한다.
프린터엔진부(100)는 인쇄용지에 인쇄되는 화상에 대응되는 비디오신호를 출력하는 비디오컨트롤러(미도시)를 포함하며, 후술 되는 광출력부(140)에서 출력되는 광원의 세기를 조절하기 위한 광파워제어전압을 출력한다. 이때, 출력되는 광파워제어전압은 일반적으로 0.6V 내지 2.0V 사이의 전압을 가지며, 종래에는 평균전압 1.5V가 일정하게 출력되었다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시예에서, 프린터엔진부(100)는 수평동기신호 생성구간 동안 평균전압 이상의 전압을 출력한다.
스위칭부(110)는 프린터엔진부(100)에서 출력되는 비디오신호에 따라 전류를 스위칭한다. 즉, 스위칭부(110)는 수평동기신호 생성구간 동안 스위칭 ON하여, 광출력부(140)에 소정 크기의 전류를 공급한다. 또한, 스위칭부(110)는 화상생성구간 동안 비디오신호에 따라 스위칭 ON 및 OFF를 반복하여 광출력부(140)에 전류를 공급 및 차단한다.
광파워제어부(120)는 프린터엔진부(100)에서 출력되는 광파워제어전압에 따라 스위칭부(110)에서 스위칭되는 전류의 크기를 제어한다. 즉, 광파워제어부(120)는 수평동기신호 생성구간 동안 프린터엔진부(100)로부터 출력되는 평균전압 이상의 전압에 따라 스위칭부(110)에서 스위칭되는 전류의 크기를 증폭시킨다.
광출력부(140)는 스위칭부(110)에서 스위칭된 전류에 따라 광원을 생성하여 출력한다. 이러한 광출력부(140)로는 레이저다이오드 또는 수직공진 표면광레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL)가 사용된다.
광센서부(160)는 광출력부(140)에서 출력되는 광원을 수광하여, 전기적인 신호를 출력한다. 즉, 수평동기신호 생성구간 동안 광출력부(140)에서 출력되는 광원을 수광하여, 수광된 광원의 세기가 소정 문턱 레벨에 도달하여 문턱 레벨 이하로 떨어질 때까지 전기적인 신호를 출력하게 되는데 이러한 전기적인 신호가 수평동기신호가 된다.
전압검출부(180)는 광센서부(160)에서 출력되는 수평동기신호를 검출하여 프린터엔진부(100)에 전달한다. 프린터엔진부(100)는 검출된 수평동기신호를 토대로 화상생성구간 동안의 화상을 형성하기 위한 비디오신호 출력을 시작하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치에서 생성되는 수평동기신호의 안정화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
비디오신호는 프린터엔진부(100)에 포함된 비디오컨트롤러(미도시)에서 출력되며, 수평동기신호 생성구간 및 화상생성구간을 포함한다.
광파워제어전압 역시 프린터엔진부(100)에서 출력되며, 수평동기신호 생성구 간 동안에는 ①의 전압레벨로 출력되고, 수평동기신호 생성구간 이외에는 ②의 전압레벨로 출력된다.
스위칭부(310-1,310-2,...,310-n)에서 출력되는 광파워의 출력은 수평동기신호 생성구간에서는 ①'의 세기로 출력되고, 화상생성구간에서는 ②'의 세기로 출력된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에 따르면, 먼저, 프린터엔진부(100)가 인쇄대상데이터에 대응되는 비디오신호를 출력한다. 여기서, 출력되는 비디오신호에는 수평동기신호 생성구간 및 화상생성구간이 포함되어 있다(S200).
수평동기신호 생성구간이 스위칭부(110)에 입력되면(S220), 광파워제어부(120)가 광파워제어전압에 따라 전류의 크기를 증폭시키도록 스위칭부(110)를 제어한다. 즉, 수평동기신호 생성구간 동안 프린터엔진부(100)에서 출력되는 광파워제어전압에 따라, 광파워제어부(120)가 스위칭부(110)에서 스위칭된 전류의 크기를 증폭시킨다(S240).
그리고, 광출력부(140)가 스위칭부(110)에서 출력되는 전류에 따라 증폭된 광파워를 출력한다(S260). 이러한 과정에 의해, 안정된 수평동기신호를 생성하게 된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 6에는 광출력부(340-1,340-2,...,340-n)가 복수인 경우를 예시하였으며, 제1광출력부 내지 제N광출력부(340-1,340-2,...,340-n)에 공급되는 전류를 스위칭하는 스위칭부(310-1,310-2,...,310-n)가 복수로 구비된다.
프린터엔진부(300)는 도 3과는 달리 일정한 광파워제어전압을 출력한다. 즉, 도 4에 제시한 ②의 전압레벨로 수평동기신호 생성구간 및 그 이외의 구간에서 광파워제어전압을 출력한다. 그리고, 제1광출력부(340-1,340-2,...,340-n)를 통해 출력되는 제1비디오신호 내지 제N광출력부(340-1,340-2,...,340-n)를 통해 출력되는 제N비디오신호의 수평동기신호 생성구간이 겹쳐지도록 비디오신호를 출력한다.
제1스위칭부 내지 제N스위칭부(310-1,310-2,...,310-n)는 출력된 비디오신호에 따라 전류를 스위칭하여, 제1광출력부 내지 제N광출력부(340-1,340-2,...,340-n)에 공급한다. 광파워제어부(320)는 스위칭되는 전류의 크기가 동일하도록 제1스위칭부 내지 제N스위칭부(310-1,310-2,...,310-n)를 제어한다.
제1광출력부 내지 제N광출력부(340-1,340-2,...,340-n)는 제1스위칭부 내지 제N스위칭부(310-1,310-2,...,310-n)에서 스위칭된 전류에 따라, 동일한 광파워를 출력하며, 출력된 각각의 광원은 광센서부(360)에 수광된다. 즉, 광센서부(360)에는 제1광출력부 내지 제N광출력부(340-1,340-2,...,340-n)에서 출력되는 광원이 모두 수광되며, 이로 인해, 광센서부(360)에 수광되는 광파워의 크기가 수광되는 광원의 수에 비례하도록 증가하게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성장치에서 생성되는 수평동기신호의 안정화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 4개의 광출력부를 구비한 경우를 예시하였으며, 광센서부(360)에 수광되는 제1광원 내지 제4광원(L1,L2,L3,L4)의 광파워는 동일하다. 여기서, 프린터엔진부(300)는 제1광원 내지 제4광원(L1,L2,L3,L4)이 광센서부(360)를 통과하는 순간 모두 활성화 되도록 하기 위해 다음 수학식 1 혹은 수학식 2와 같은 조건을 만족하도록 제1비디오신호 내지 제4비디오신호를 출력한다.
주사선속도×△tD≤D
여기서, 주사선속도는 폴리곤미러(미도시)의 회전속도, △tD는 두 개의 광원 간의 활성화 시간차, 그리고, D는 두 개의 광원 간의 간격이다.
주사선속도×△tOVERLAP≥W
여기서, △tOVERLAP는 4개의 광원이 공통적으로 활성화되어 광센서부(360)에 수광되는 시간, 그리고, W는 광센서부(360)의 수광폭이다.
이상과 같은 조건에 따라, 광센서부(360)에 수광되는 광파워의 크기가 증폭되어, 안정된 수평동기신호를 출력할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 수평동기신호 생성구간 동안 광원의 세기를 증가시켜, 수평동기신호가 출력되는 시간적 편차를 최소화함으로써, 안정된 수평동기신호를 생성하여 인쇄품질의 저하를 방지할 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (14)

  1. 비디오신호에 따라 전류를 스위칭하는 스위칭부;
    상기 비디오신호에 포함된 수평동기신호(H sync)생성구간에서 평균전압 이상의 광파워제어전압을 출력하는 프린터엔진부;
    상기 스위칭부에서 스위칭된 전류의 크기를 상기 광파워제어전압에 따라 제어하며, 상기 수평동기신호 생성구간에서는 상기 평균 전압 이상의 광파워 제어 전압에 의해 상기 스위칭된 전류의 크기를 증폭시키는 광파워제어부; 및,
    상기 스위칭부에서 스위칭된 전류의 크기에 대응되는 광파워를 출력하는 광출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광출력부는,
    레이저다이오드 및 수직공진 표면광레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL) 중, 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  5. 비디오신호에 따라 전류를 스위칭하는 단계;
    상기 비디오신호에 포함된 수평동기신호(H sync)생성구간에서 상기 스위칭된 전류의 크기를 증폭시키는 광파워제어전압을 출력하는 단계;
    상기 스위칭된 전류의 크기를 상기 광파워제어전압에 따라 제어하는 단계; 및
    상기 스위칭된 전류에 대응되는 광파워를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치에서의 수평동기신호 생성방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭된 전류에 대응되는 광파워를 출력하는 단계는,
    상기 광파워제어전압에 의해 상기 수평동기신호 생성구간 동안 증폭된 광파워를 출력하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치에서의 수평동기신호 생성방법.
  7. 물리적인 위치 차를 가지고 장착된 복수의 광출력부;
    상기 복수의 광출력부에서 출력되는 광을 감지하는 광센서부;
    상기 복수의 광출력부를 순차적으로 스위칭하는 복수의 스위칭부; 및
    상기 복수의 광출력부에서 출력되는 각각의 광이 상기 광센서에 동시에 감지되도록 상기 복수의 스위칭부를 제어하는 프린터엔진부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프린터엔진부는 상기 복수의 스위칭부를 다음의 수식을 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치:
    주사선속도×△tD≤D
    상기 수식에서, △tD는 두 개의 광 간의 활성화 시간차, 그리고, D는 두 개의 광 간의 간격.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프린터엔진부는 상기 복수의 스위칭부를 다음과 같은 수식을 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치:
    주사선속도×△tOVERLAP≥W
    상기 수식에서, △tOVERLAP는 4개의 광이 공통적으로 상기 광센서부에 수광되는 시간, 그리고, W는 광센서부의 수광폭.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광파워 제어부는 상기 프린터 엔진으로부터의 출력된 광파워제어전압에 따라 상기 스위칭부에 의해 스위칭된 전류의 레벨을 증폭하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 광출력부로부터 출력된 광을 수신하고, 전기적인 신호를 출력하는 광센서부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 광센서부는 수평 동기 신호 생성 구간동안 상기 광출력부로부터 출력된 광을 수신하고, 상기 수신된 광의 크기가 소정 문턱 레벨에 도달하여 문턱 레벨 이하로 떨어질 때까지 전기적인 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 광센서로부터 출력되는 수평동기신호를 검출하고, 상기 수평동기신호를 상기 프린터 엔진부에 전달하는 전압검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  14. 제 5항에 있어서,
    상기 출력된 광파워에 따라, 상기 수평 동기 신호 생성 구간 동안 안정화된 수평 동기 신호를 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치에서의 수평동기신호 생성방법.
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